JP4499752B2 - 電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品に関し、特に、リードフレーム、オーガニック基板、セラミック基板などからなるパッケージと呼ばれる電子部品に関する。

近年、半導体などのチップを搭載した電子部品として、いわゆるＩＣパッケージと呼ばれるものが種々知られている。例えば、リードフレーム、オーガニック基板、セラミック基板などからなるパッケージが挙げられる。このようなパッケージと称される電子部品は、高密度実装の要求から小型化、多ピン化に日々改良され、その要求は益々厳しくなる傾向にある。

また、このようなＩＣパッケージは、基本的には、接続端子を備えるチップと、当該チップが接続端子を介して搭載されるチップ搭載部及び基板に実装するための実装端子とを備えた基体とからなる構成の電子部品である。そして、このような構成の電子部品においては、従来より、その接合材料として半田やワイヤボンディングが用いられており、ＩＣパッケージをプリント配線板などの基板に実装する際に不可欠な接合技術として確立されている。

このような電子部品の実装技術に関しては、例えばリードフレームの場合においては、ワイヤボンディング及び半田接合端子における接合特性を向上させるために、端子を構成する銅表面上に、ニッケルめっき被膜、パラジウムめっき被膜、金めっき被膜を順に形成する構成も知られている（特許文献１参照）。

このようにパラジウムめっき被膜が用いられているのは、下地の銅の拡散を防止することができ、しかも半田やワイヤボンディングによる接合を確実にするためである。ところが、近年の電子部品や半導体部品の小型化、高密度化による実装技術の進展の結果、これらの接合特性の要求は更に厳しくなってきている。

そのため、このパラジウムめっき被膜にテルルやアンチモン等の元素を加えて、リードフレームのアウターリードの接合部を形成する技術が提案されている（特許文献２参照）。このようなパラジウムめっき被膜であると、ある程度の熱履歴を受けたとしても、良好な接合特性を実現できる。
特開平９−８４３８号公報 特開平６−２３２３１１号公報

しかしながら、パッケージの小型化や高密度化に伴い、接合部分自体の薄膜化或いは小面積化が進行している現状下においては、高温の熱履歴を受けた場合であっても、良好な接合状態を実現できる接合技術が要求されている。特に、半田との接合においては、製造効率の向上の観点からも、高温の熱履歴を受けた場合であっても、良好な接合が可能である、優れた耐熱性を備える接合部分を備える電子部品を強く求められているのが現状である。

本発明は、上述した事情を背景になされたものであり、接続端子を備えるチップと、このチップが接続端子を介して搭載されるチップ搭載部及び基板に実装するための実装端子とを備えた基体からなる電子部品において、半田などによる接合特性が、更に向上された電子部品を提供するものである。特に、半田との接合において、優れた耐熱性を備えたＩＣパッケージを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者等は、パラジウムめっき被膜を形成しうる、パラジウムめっき被膜について鋭意研究を重ねてきた結果、パラジウムめっき被膜にゲルマニウムを添加した被膜により、電子部品における接続端子や実装端子を形成すると、半田やワイヤボンディングによる接合特性が飛躍的に向上することを見出し、本発明に到達するに至った。

本発明は、接続端子を備えるチップと、当該チップが接続端子を介して搭載されるチップ搭載部及び基板に実装するための実装端子とを有する基体と、を備える電子部品において、前記チップの接続端子、前記基板のチップ搭載部、実装端子の少なくともいずれかに、ゲルマニウムを含むパラジウムめっき被膜が形成されていることを特徴する。本発明によれば、半田やワイヤボンディングなどによる接合において、非常に耐熱性の高い電子部品を実現できる。

本発明に係る電子部品では、パラジウムめっき被膜の下地めっき被膜としてニッケルめっき被膜が形成されていることが望ましい。銅などの導電部分に直接、パラジウムめっき被膜を形成することも可能であるが、導電部分に下地めっき被膜としてニッケルめっき被膜を形成した上に、ゲルマニウム含有のパラジウムめっき被膜を形成して、チップの接続端子、基板のチップ搭載部や実装端子を形成するようにすると、優れた耐熱性を備えた電子部品をより確実に実現できるものとなる。

このパラジウムめっき被膜は、厚み０．００１〜５μｍが望ましく、パラジウムめっき被膜中のゲルマニウム含有量は１〜１００００ｐｐｍであることが好ましい。被膜厚みが、０．００１μｍ未満であると、パラジウムめっき被膜のバリア効果が低減し、優れた耐熱性が実現できなくなる。また、５μｍを超えると、パラジウム量が多くなりコストを増加してしまうので実用的でなくなるからである。また、パラジウムめっき被膜中のゲルマニウム含有量は、１ｐｐｍ未満であると、パラジウムめっき被膜のバリア効果が低減し、優れた耐熱性が実現できなくなる。また、１００００ｐｐｍを超えると、ワイヤボンディング特性や半田接合特性に影響を与える傾向になるからである。

また、本発明は、リードフレーム、オーガニック基板、セラミック基板のいずれかからなるパッケージである電子部品に極めて好適なものである。本発明の電子部品がリードフレームタイプのＩＣパッケージの場合、インナーリードやアウターリードにゲルマニウムを含有したパラジウムめっき被膜を形成することになる。また、オーガニック基板やセラミック基板からなるＩＣパッケージの場合、パッド、ピン、ランドと呼ばれる部分にゲルマニウムを含有したパラジウムめっき被膜を形成することになる。つまり、電子部品を形成する際にチップを基体に搭載或いは接続する場合、若しくは電子部品を基板などに実装する場合において、半田やワイヤボンディングにより接合する際に、その接合部分にゲルマニウムを含有したパラジウムめっき被膜を形成するようにすれば、耐熱性が向上された電子部品となる。また、電子部品が実装される基板側の接続部分にもゲルマニウムを含有したパラジウムめっき被膜を形成することも有効なものである。

本発明の電子部品を形成する場合、可溶性のパラジウム塩と電導塩とを含むパラジウムめっき液に、ゲルマニウムを含有させたパラジウムめっき液を使用することが望ましい。より具体的には、前記可溶性パラジウム塩の量はパラジウム金属換算量で０．１ｇ／Ｌ〜５０ｇ／Ｌであり、前記電導塩は１０ｇ／Ｌ〜４００ｇ／Ｌであり、前記ゲルマニウムが０．１ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌとしたパラジウムめっき液を用いることができる。

このパラジウムめっき液の前記可溶性パラジウム塩としては、アミノ基系パラジウム錯体或いはアンモニア系パラジウム錯体を含むものが好ましく、より具体的には、ジクロロジアミンパラジウム、塩化パラジウム、亜硝酸ジアミンパラジウム、硝酸テトラアミンパラジウム、硫酸ジアミンパラジウム、シュウ酸ジアミンパラジウム、シュウ酸テトラアミンパラジウム、ジクロロエチレンジアミンパラジウム（ＩＩ）、塩化パラジウム、ジクロロジアンミンパラジウム（ＩＩ）、ジニトロジアンミンパラジウム（ＩＩ）、テトラアンミンパラジウム（ＩＩ）硝酸塩、テトラアンミンパラジウム（ＩＩ）硫酸塩、オキザラトジアンミンパラジウム（ＩＩ）、テトラアンミンパラジウム（ＩＩ）シュウ酸塩、テトラアンミンパラジウム（ＩＩ）クロライドより選択されたものを用いることができる。また、これらのうち２種類以上を組み合わせても良い。また、電導塩としては、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウムなどを用いることができる。

本発明によれば、リードフレーム、オーガニック基板、セラミック基板のいずれかからなるパッケージにおける、半田やワイヤボンディングなどによる接合において、高い耐熱性を備え、優れた接合特性を有する電子部品を実現できる。

以下に、本発明の好ましい実施形態を実施例に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、本発明の電子部品の一例としてリードフレームタイプのＩＣパッケージを採用し、ゲルマニウム含有のパラジウムめっき被膜を用いた際の半田濡れ性評価を行ない、ＩＣパッケージの耐熱性に関して調査した結果を説明する。

半田濡れ性評価は、Ｃｕ合金系リードフレームを用いて、その表面上に、ニッケルめっき被膜、パラジウムめっき膜、金めっき被膜を順次めっき処理して接合部を形成したものを評価サンプルとした。以下に、この接合部を形成した際の各めっき処理条件について説明する。

ニッケルめっき処理（目標膜厚０．７μｍ）
サルファメックス１００（日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース社製、液組成：スルファミン酸ニッケル含有めっき液）
液温 ５０℃
電流密度 ３Ａ／ｄｍ^２

パラジウムめっき処理（目標膜厚０．０３μｍ）
ジクロロジアンミンパラジウム（Ｐｄ金属換算） ４ｇ／Ｌ
アンモニア水 ２０ｍＬ／Ｌ
塩化アンモニウム １００ｇ／Ｌ
酸化ゲルマニウム（Ｇｅ金属換算） １０，１００，５００ｍｇ／Ｌ
ｐＨ ８．５
液温 ５５℃
電流密度 ０．７５Ａ／ｍ^２

金めっき処理（目標膜厚０．００７μｍ）
ポストフラッシュ１００（日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース社製、シアン化金カリウム含有めっき液）
液温 ５０℃
電流密度 ０．０５Ａ／ｍ^２

上記した各めっき処理を、図１に示す工程フローに従ってリードフレーム表面上に順次処理を行い、半田濡れ性評価用の評価サンプルを作製した。

この図１に示した最初の電解脱脂処理（イートレックス１２：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース社製、液温６０℃、印加電圧６Ｖ、浸漬時間３０秒）は、リードフレーム表面の汚染物や酸化物などを除去するための前処理として行なったものである。

作成した評価サンプルは、めっき液中のゲルマニウム添加量を１０、１００、５００ｍｇ／Ｌとし、パラジウムめっき被膜を形成した、合計３種類（表１に示す実施例１〜実施例３）を作製した。

また、従来のパラジウムめっき液を使用して評価サンプル（従来例）を作成した。この従来例は、次に示すパラジウムめっき処理を行ったもので、その他ニッケルめっき処理、金めっき処理条件、及び工程フローなどは全て上記実施例の評価サンプルの場合と同様である。

従来例のパラジウムめっき処理（目標膜厚０．０３μｍ）
ジクロロジアンミンパラジウム（Ｐｄ金属換算） １０ｇ／Ｌ
アンモニア水 ２０ｍＬ／Ｌ
塩化アンモニウム １００ｇ／Ｌ
ｐＨ ８．５
液温 ５５℃
電流密度 ０．７５Ａ／ｍ^２

さらに、比較として、テルル（Ｔｅ）を含有したパラジウムめっき液を使用して評価サンプル（比較例）を作成した。この比較例は、次に示すパラジウムめっき処理を行ったもので、その他ニッケルめっき処理、金めっき処理条件、及び工程フローなどは全て上記実施例の評価サンプルの場合と同様である。尚、この比較例のパラジウムめっき被膜では、被膜中のテルルの共析量は２９ｐｐｍであった。

比較例のパラジウムめっき処理（目標膜厚０．０３μｍ）
ジクロロジアンミンパラジウム（Ｐｄ金属換算） ４ｇ／Ｌ
アンモニア水 ２０ｍＬ／Ｌ
塩化アンモニウム １００ｇ／Ｌ
テルル ５０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ ８．５
液温 ５５℃
電流密度 ０．７５Ａ／ｍ^２

上記した各評価サンプルついて、半田濡れ性評価試験を行った。この半田濡れ性評価試験とは、評価サンプルを半田浴に浸漬してから、該半田浴より受ける力が０（ゼロ）になる迄の所要時間を測定し、その結果時間を半田濡れ性として評価する試験（いわゆるゼロクロスタイム（ＺＣＴ）試験）をいう。具体的な条件は次の通りである。

半田濡れ性評価試験条件
・フラックス：ロジンフラックス
・半田浴 ：６３％スズ−３７％鉛、液温２３０±５℃
・サンプルの浸漬速度 ：２ｍｍ／秒
・サンプルの浸漬深さ ：２ｍｍ
・サンプルの浸漬本数 ：１本

そして、上記半田濡れ性評価においては、各評価サンプルを加熱温度３８０±５℃中１分間保持、４００±５℃中３０秒間保持を行って試験を行った。尚、各評価サンプルについては、同条件で３回測定を行い、その結果を表２（加熱条件３８０±５℃の場合）及び表３（加熱条件４００±５℃の場合）に示す。

表２及び表３では、各評価サンプルにおける３回の測定結果のうち、最大時間、最小時間及び平均時間を示している。表２及び表３より判るように、実施例１〜３の各評価サンプルでは、加熱温度３８０℃及び４００℃のどちらにおいても、ゼロクロスタイムが短く、且つ、測定毎の変動も少なく安定した半田濡れ性を示すことが判明した。つまり、高温度の熱履歴が加わっても、半田との濡れ特性は極めて良好であることが判明した。一方、従来例では、ゼロクロスタイムが長く、且つ、測定毎の変動が大きくなる結果となった。さらに、比較例では、高温での熱履歴が加わるとゼロクロスタイムが長くなる傾向が認められた。

続いて、上記半田濡れ性評価試験について、更に高温の４３０±５℃、３０秒間保持の加熱処理を行った評価サンプルを調べた結果について説明する。ここで用いた評価サンプルは、実施例２、従来例、比較例の３つを用いた。加熱条件以外については、上記した各条件と同じである。その結果を表４に示す。

表４に示すように、従来例、比較例の評価サンプルでは、ゼロクロスタイムが全て５秒以上となり、半田濡れ性は非常に悪い結果となった。一方、実施例２の場合では、ゼロクロスタイムが平均０．６３秒となり、４３０℃の加熱処理後であっても、極めて良好な半田濡れ性を備えていることが判明した。上記表２〜表４の結果より、本実施例におけるパラジウムめっき被膜を用いたリードフレームであれば、高温度の熱履歴を受けた場合であっても接合部が安定しており、その結果、極めて良好な半田濡れ性を備えていることが判った。

このことは、従来の半田よりも融点が高く、溶融する際のリフロー温度が高い鉛フリー半田を使用する場合においても、本実施例の接合部であれば、剥離現象や接合不良などの問題を生じない。また、本実施例のパラジウムめっき被膜を備えるリードフレームであれば、パラジウムめっき被膜の薄膜化が可能となり、コストダウンが可能となる。

最後に、実施例２のパラジウムめっき被膜について、そのめっき被膜組成を調べた結果、４０００ｐｐｍのゲルマニウムが母相のパラジウム中に共析していることが判明した。尚、分析方法は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）分析により、所定量のパラジウム被膜中に含まれるパラジウム量を測定した。

半田濡れ性評価用サンプルの作製工程フロー図。

Claims (4)

1. 接続端子を備えるチップと、
   当該チップが接続端子を介して搭載されるチップ搭載部及び基板に実装するための実装端子とを有する基体と、を備える電子部品において、
   前記チップの接続端子、前記基体のチップ搭載部、実装端子の少なくともいずれかに、ゲルマニウムとパラジウムからなるパラジウムめっき被膜が形成されていることを特徴とする電子部品。
2. 前記パラジウムめっき被膜の下地めっき被膜としてニッケルめっき被膜が形成されている請求項１に記載の電子部品。
3. 前記パラジウムめっき被膜は、厚み０．００１μｍ〜５μｍであり、被膜中のゲルマニウム含有量が１ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍである請求項１又は請求項２に記載の電子部品。
4. 前記電子部品が、リードフレーム、オーガニック基板、セラミック基板のいずれかからなるパッケージである請求項１〜請求項３いずれかに記載の電子部品。

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