JP7449665B2 - 金属条材およびその金属条材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、めっき層を有する金属条材およびその金属条材の製造方法に関するものである。
従来から銅などの金属条材を打ち抜き加工し、残った金属条材の一部が電子装置のリードフレームとして使用されている。たとえば、下記特許文献１はリードフレームと樹脂との接合を良くするために、リードフレームにおける電子素子の周縁部をレーザーによって粗面にすることが開示されている。
しかし、特許文献１は温度などの環境要因によって、樹脂の外面付近においてリードフレームと樹脂との接合力が弱まるおそれがある。また、走行する金属条材に特許文献１のように方形にレーザー照射するために、金属条材の走行方向に対して垂直にレーザーを照射する必要があり、金属条材を走行させながらレーザー照射することは難しく、生産性が悪い。
本発明は、生産性が良く、樹脂との接合力を高めた金属条材およびその金属条材の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の金属条材は、帯状になった金属基材と、前記金属基材の長さ方向を向いて形成されためっき層と、前記金属基材におけるめっき層との境界領域に形成された粗面領域とを備える。
本発明の金属条材の製造方法は、帯状の金属基材を走行させる工程と、走行する帯状の金属基材にマスキングテープを貼り付ける工程と、前記金属基材のマスキングテープの貼り付けられていない位置にめっき層を形成する工程と、前記めっき層が形成された金属基材からマスキングテープをはがす工程と、前記金属基材におけるめっき層の形成されていない部分において、めっき層との境界領域にレーザーを照射し、金属基材の表面に粗面領域を形成する工程とを備える。
本発明によると、金属基材におけるめっき層との境界領域に粗面領域を設けることで、金属条材に電子素子を搭載して樹脂封止した場合に、粗面領域と樹脂との接合が良くなる。
金属基材を走行させながらレーザー照射して粗面領域を形成しており、従来のように金属基材を停止させる必要が無く、金属条材の生産性が良い。
本発明の金属条材および金属条材の製造方法について図面を用いて説明する。
図１、図２に示す本願の金属条材１０は、帯状の金属基材１２、金属基材１２の表面に形成されためっき層１４、金属基材１２に形成された粗面領域１６を備える。
金属基材１２は、たとえば幅が約８～８０ｍｍ、厚みが約０．０８～０．８ｍｍの条（帯状体）である。金属基材１２は銅系金属で構成される。銅系金属は純銅またはリン青銅、アルミニウム青銅、黄銅、洋白、ベリリウム銅、チタン銅、コルソン合金、白銅、赤銅などの銅合金を含む。また、金属基材１２は鉄または鉄合金などの任意の金属の表面に銅めっきしたものでもよい。
金属基材１２は打ち抜き加工されており、金属基材１２に複数の開口１８が形成されている。この開口１８によって、金属基材１２はリード２０、リード２０につながる端子２２、リード２０および端子２２を支持するための支持部２４ａ、２４ｂ、２４ｃを備える。支持部２４ａ、２４ｂ、２４ｃは金属基材１２におけるリード２０および端子２２以外の部分であり、金属基材１２の両側の支持部２４ａ、金属基材１２の中心の支持部２４ｂ、金属基材１２の両側の支持部２４ａと中心の支持部２４ｂをつなげる支持部２４ｃを有する。
リード２０は電子素子２６の搭載領域２８を備え、樹脂３０で封止される（図３）。リード２０同士の間に空間３２があり、その空間３２を介して２つのリード２０に電子素子２６が搭載される（図３）。電子素子２６はリード２０に銀ペーストなどの導電性接着剤で接続、半田付け、またはボンディングワイヤーでの接続など種々の方法によって接続されてもよい。端子２２は樹脂３０で封止されず、プリント基板などの回路に半田付けされる部分である。リード２０と端子２２は金属基材１２の幅方向を向いている。本説明で電子素子２６はモールドされる前の状態のコンデンサー、ダイオード、半導体素子などである。
めっき層１４は金属基材１２の表面の一部に形成されている。金属基材１２に開口１８があるため、めっき層１４は金属基材１２の長さ方向に間欠的に形成されている。金属基材１２のめっき層１４が形成された部分を端子２２にする。図１、図２では金属基材１２の一面にめっき層１４が配置されているが、他面にめっき層１４が配置されてもよいし、一面と他面の両方にめっき層１４が配置されていてもよい。めっき層１４の厚みは約１５μｍ以下である。めっき層１４として錫めっき層または銀めっき層が挙げられる。複数種類のめっき層１４が積層されてもよい。
粗面領域１６は金属基材１２における粗面領域１６以外の領域（電子素子の搭載領域２８）よりも表面粗さを高めた領域である。粗面領域１６は金属基材１２におけるリード２０の部分であり、かつ、めっき層１４に隣接する領域に形成されている。粗面領域１６は複数の円形の窪みによって形成されている。円形の窪みはたとえば直径約５０～１００μｍ、深さ約０．１～５μｍである。円形の窪み同士が一部重なり合ってもよい。
粗面領域１６の端部はリード２０と端子２２との境界まで形成されているのが好ましいが、粗面領域１６の端部がリード２０と端子２２の境界から０．５ｍｍ以下の範囲にあればよい。
金属条材１０の製造装置３４は、図４に示すように、金属基材１２にマスキングテープ３６を貼り付ける装置３８、金属基材１２にめっき層１４を形成するめっき装置４０、金属基材１２からマスキングテープ３８をはぎ取る装置４２、金属基材１２にレーザーＬを照射するレーザー装置４４を備える。
マスキングテープ３６を金属基材１２に貼り付けるための貼り付け装置３８は、マスキングテープ３６を巻回したロール４６、および金属基材１２とマスキングテープ３６を一緒に挟み込むロール４８を備える。
マスキングテープ３６として、たとえばポリエステル系樹脂やフッ素系樹脂が用いられる。マスキングテープ３６における金属基材１２の貼り付け部分にシリコン系の粘着層を備える。マスキングテープ３６の厚みはたとえば約０．０５～０．１ｍｍである。
マスキングテープ３６をロール４６から引き出しながら、走行する金属基材１２と同期をとる。金属基材１２とマスキングテープ３６をロール４８で一緒に挟み込むことで、マスキングテープ３６の粘着層によって、マスキングテープ３６が金属基材１２に貼り付けられる。
めっき装置４０は、金属基材１２の露出した位置にめっき層１４を形成する。めっき装置４０は、めっき液５０の溜められためっき槽５２、めっき槽５２の上流と下流の陰極５４、およびめっき液５０の中の陽極５６を備える。
陰極５４はロール状であり、金属基材１２に接しながら回転する。金属基材１２の表面にマスキングテープ３６が貼られているが、走行時の振動等で金属基材１２の露出部分が陰極５４に接する。陽極５６は金属基材１２等に非接触の板状の電極である。金属基材１２を走行させながら、その金属基材１２とめっき液５０を通電させ、めっき層１４を電析させる。
マスキングテープ３６をはぎ取る装置４２は、金属基材１２からマスキングテープ３６をはぎ取るロール５８およびマスキングテープ５８を巻き取るロール６０を備える。マスキングテープ３６をロール６０に向けて走行させ、ロール６０に巻き取る。
レーザー装置４４は光ファイバの中心にあるコアに希土類元素Ｙｂ（イッテルビウム）などがドープされたファイバレーザー、紫外（ＵＶ）レーザー、ＹＶＯ４（ネオジウム：イットリウム・四酸化バナジューム）レーザー、ＹＡＧ（イットリウム：アルミニウム：ガーネット）レーザーなどのレーザー装置を使用する。走行する金属基材１２に照射する。金属基材１２に複数のレーザー痕が形成されるように、高周波のパルスをレーザー装置４４に印加し、レーザー発光させる。金属基材１２の両面に粗面領域１６を形成するため、レーザー装置４４を２つ備える。２つのレーザー装置４４は一方のレーザー装置４４で発光したレーザーＬが他方のレーザー装置４４に照射されないように、金属基材１２の走行方向においてずれるようにする。
金属基材１２に対してレーザー装置４４の反対側にレーザーＬの吸収手段を備えてもよい。金属基材１２は開口１８を備えており、レーザー装置４４で連続してレーザーＬを発光した場合、開口１８を通過してしまう。そのため、レーザーＬを吸収する液体や液体を含んだスポンジなどを配置しておいても良い。
金属条材１２の製造装置３４は、金属基材１２を巻きまわしたロール６２、製造された金属条材１０を巻き取るロール６４、金属基材１２に所定のテンションを与えるロール６６を備える。少なくとも金属条材１０を巻き取るロール６４が回転することで、金属基材１２が走行し、その走行している途中でめっき層１４および粗面領域１６が形成される。
金属条材１０の製造方法について説明する。（１）帯状の金属基材１２を準備する。金属基材１２が銅系材料で無ければ、銅メッキを施す。金属基材１２は図５に示すように開口１８およびリード２０間の空間３２が形成されている。金属基材１２を準備する段階で、必要に応じて金属基材１２を洗浄する。洗浄方法として陰極電解脱脂および酸浸漬があげられる。陰極電解脱脂は水酸化ナトリウム水溶液を使用し、酸浸漬は硫酸を使用する。
（２）金属基材１２にマスキングテープ３６を貼り付ける。図６に示すように、金属基材１２の長さ方向に帯状のマスキングテープ３６を貼り付ける。貼り付ける部分は端子２２になる部分以外である。端子２２になる部分のみを露出し、めっき層１４を形成するためである。
（３）金属基材１２にマスキングテープ３６が貼り付けられた状態でめっき層１４を形成する。マスキングテープ３６の貼られた金属基材１２をめっき槽５２に溜められためっき液５０の中を走行させる。走行する際に金属基材１２を陰極５４に接触させ、金属基材１２とめっき液５０を通電させ、めっき層１４を電析させる。めっき層１４は金属基材１２にマスキングテープ３６が貼られていず、露出された部分に形成される。開口１８によって金属基材１２の露出した部分が金属基材１２の長さ方向に間欠的に存在するため、めっき層１４は金属基材１２の長さ方向において間欠的に形成される。
（４）金属基材１２からマスキングテープ３６をはがす。金属基材１２は直進するのに対し、マスキングテープ３６は金属基材１２から離れる方向に走行する。そのため、金属基材１２からマスキングテープ３６が剥がれる。マスキングテープ３６がはがされた金属基材１２を洗浄および乾燥させる。
（５）金属基材１２において、めっき層１４の無い領域、かつ、めっき層１４に隣接した領域に粗面領域１６を形成する。粗面領域１６はレーザー照射することで形成する。複数のレーザーＬを金属基材１２の幅方向に並べ、同時に照射することで、金属基材１２を走行させながら粗面領域１６を形成する。粗面領域１６は金属基材１２の長さ方向において間欠的に形成されている。
なお、めっき層１４および粗面領域１６は金属基材１２を走行させながら形成されるため、支持部２４ｃにもめっき層１４および粗面領域１６が形成される。
（６）めっき層１４および粗面領域１６を形成することで金属条材１０が製造でき、その金属条材１０をロール６４に巻き取る。
完成した金属条材１０は、空間３２をまたぐようにしてリード２０の上にコンデンサーやダイオードなどの電子素子２６を搭載し、電子素子２６およびリード２０を樹脂封止する（図３）。樹脂３０はリード２０と端子２２の境界まで設ける。リード２０における端子２２と隣接した領域は粗面領域１６であり、リード２０と樹脂３０との接合性が高くなっている。最後に端子２２と金属基材１２の両側の支持部２４ａの境界を切断することで、電子装置７０が製造される。
以上のように、本願はリード２０における端子２２と隣接した領域を粗面領域１６にすることで、その領域１６は樹脂３０との接合性が高められている。粗面領域１６は樹脂３０の外面付近であるため、温度等の外的影響を受けやすい部分であるが、粗面領域１６によってリード２０と樹脂３０の接合性が高められたことで、外的影響によってリード２０から樹脂３０が外れにくくなっている。
リード２０と端子２２は金属基材１２の幅方向を向いているため、粗面領域１６を金属基材１２の長さ方向に向けて形成できる。金属基材１２を走行させながら粗面領域１６を形成することができ、金属条材１０の生産性が良い。
以上、本願の一実施形態を説明したが、本願は上記の実施形態に限定されない。たとえば、図７、図８のように、打ち抜き加工していない金属基材８０に対してめっき層１４と粗面領域１６を形成し、その後に打ち抜き加工してもよい。金属基材８０の長さ方向と同方向に帯状のめっき層１４と粗面領域１６が形成されている。
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
１０：金属条材
１２、８０：金属基材
１４：めっき層
１６：粗面領域
１８：開口
２０：リード
２２：端子
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ：支持部
２６：電子素子
２８：電子素子の搭載領域
３０：樹脂
３２：空間
３４：金属条材の製造装置
３６：マスキングテープ
３８：マスキングテープの貼り付け装置
４０：めっき装置
４２：マスキングテープをはがす装置
４４：レーザー装置
４６、４８、５８、６０、６２、６４、６６：ロール
５０：めっき液
５２：めっき槽
５４：陰極
５６：陽極
７０：電子装置
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１６：粗面領域
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５４：陰極
５６：陽極
７０：電子装置
Claims (6)
- 帯状をなし、リードフレームとなる部分とそれ以外の部分とが長さ方向に複数並ぶ金属基材と、
前記金属基材の長さ方向に延び、前記リードフレームとなる部分及び前記それ以外の部分それぞれに形成されためっき層と、
前記金属基材の長さ方向に延び、前記リードフレームとなる部分及び前記それ以外の部分それぞれにおける前記めっき層との境界領域に形成された粗面領域と、
を備えた金属条材。 - 前記金属基材には、打ち抜き加工によって前記リードフレームとなる部分にリードおよび該リードにつながる端子が形成されており、
前記端子がめっき層のある部分である請求項１の金属条材。 - 前記金属基材には、前記リードフレームとなる部分が長さ方向に間欠的に並んでいる請求項１または２の金属条材。
- 前記リードにおける粗面領域以外の部分に電子素子の搭載領域を備える請求項２の金属条材。
- 帯状をなし、リードフレームとなる部分とそれ以外の部分とが長さ方向に複数並ぶ金属基材を走行させる工程と、
前記走行する金属基材の長手方向に沿ってマスキングテープを貼り付け、前記リードフレームとなる部分及び前記それ以外の部分それぞれをマスキングする工程と、
前記走行する金属基材のマスキングテープの貼り付けられていない位置にめっき層を形成する工程と、
前記走行する金属基材からマスキングテープをはがす工程と、
前記走行する金属基材におけるめっき層の形成されていない部分であってそのめっき層との境界領域にレーザーを照射し、前記リードフレームとなる部分及び前記それ以外の部分それぞれに粗面領域を形成する工程と、
を備えた金属条材の製造方法。 - 前記金属基材を打ち抜き加工し、前記リードフレームとなる部分にリードおよび該リードにつながる端子を形成する工程を備えた請求項５の金属条材の製造方法。
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