JPH04342159A

JPH04342159A - 電子部品用銅合金板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04342159A
Application number: JP3114627A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Ozaki; 敏範尾崎; Minoru Manome; 馬目　稔
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1991-05-20
Filing date: 1991-05-20
Publication date: 1992-11-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体用リードフレー
ムやＴＡＢ銅張りテープ用などの電子部品用銅合金板及
びその製造方法に係り、特にめっきや樹脂封止剤等の材
料の付着強度を改善したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体用リードフレームやＴＡＢ
銅張りテープなどの電子部品用銅合金板の一部は、めっ
きや樹脂接着などを行う前処理として表面の清浄化を行
うが、この場合、洗浄能率の高い酸洗浄が専ら採用され
る。ところが酸洗浄を行うと、合金板表面に難溶性ある
いは非溶性のスマットと呼ばれる粉末状の金属、金属酸
化物あるいは金属水酸化物が残留又は析出・付着し、基
地に対するめっき付着や樹脂接着の障害となっていた。

【０００３】特にＳｎ、Ｚｒ、Ｃ、Ｔｉ、Ａｇを１％以
上含む銅合金にはスマット生成量が多いのでその障害が
著しく、この素材を用いて樹脂封止半導体用リードフレ
ームを製作すると、リードフレーム上の一部に取り付け
るめっき、あるいは最終的製品段階で樹脂と接着する部
分の付着強度が著しく低下し、製品の長期に亙る一般的
電気特性あるいは耐湿性等、信頼性を低下させる場合が
多かった。それにもかかわらず、上記障害を生ずる合金
元素とその量が明らかにされていないのが現状であった
。

【０００４】そこで、上記障害を材料側の改善によって
除去する手法が考えられており、その１つに銅合金板素
材表面に異種材料（異材）を接合・付着するという方法
が試みられている。しかし、この方法も異材を接合・付
着する前段階において、素材表面にスマットが付着し、
異材の接合が阻害され部分的に剥離するという同様な問
題が生じるなど、本材料の取扱いに解決すべき点の多い
のが実情であった。

【０００５】従来は、この種の問題に強い配慮がなされ
ることなく、製品作りがなされて来たが、最近では電子
部品の小型化・薄形化、高密度化等々の傾向により、上
記障害が無視出来なくなった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来は
、めっきや樹脂接着をする前に、清浄化のために銅合金
板を酸洗するとスマットが発生するため、めっきや樹脂
接着の付着強度が弱く、また銅合金素材表面に異材を接
合・付着する方法も、その前段階において素材表面にス
マットが付着し、異材の接合が阻害され部分的に剥離す
るという問題が生じていた。

【０００７】本発明の目的は、銅合金素材表面に異材を
接合・付着する手法において、異材の最適化を行うこと
によって、従来技術の欠点を解消して、めっきの付着強
度や樹脂封止剤の付着強度の大きい電子部品用銅合金板
及びその製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題に対し
次のような手段を採用したものである。

【０００９】本発明の電子部品用銅合金板は、Ｓｎ、Ｚ
ｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が１〜１０ａｔｍ％含有
する銅合金基板の少なくとも片面に、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、
ＴｉおよびＡｇの合計が１ａｔｍ％以下の銅および銅合
金薄膜層を０．３〜３μｍ有するようにしたものである
。

【００１０】また、本発明の電子部品用銅合金板の製造
方法は、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が１〜
１０ａｔｍ％含有する銅合金基板表面の洗浄化をドライ
プロセスで行い、その後、銅合金基板の少なくとも片側
表層部にＳｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が１ａ
ｔｍ％以下の銅および銅合金薄膜層を最終的厚さで０．
３〜３μｍ形成するようにしたものである。

【００１１】そして、本発明の電子部品用銅合金板の他
の製造方法は、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計
が１〜１０ａｔｍ％含有する銅合金基板表面の洗浄化を
酸洗で行ない、その後、銅合金基板の少なくとも片面に
Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が１ａｔｍ％以
下の銅および銅合金薄膜層を形成し、この銅及び銅合金
薄膜層を形成した銅合金基板を圧延加工した後、前記薄
膜形成と圧延加工とを複数回繰り返し銅及び銅合金薄膜
層を最終的厚さで０．３〜３μｍ形成するようにしたも
のである。

【００１２】

【作用】めっきや樹脂接着の付着強度が弱く、また異材
が剥離するという問題を解決するためには、銅合金板基
材を変えることも考えられるが、銅合金板はその使用目
的、例えばリードフレームやＴＡＢ銅張りテープに要求
される特性を既に満たすような基材で作られているため
、これを変更することには難点がある。そのため、本発
明者は銅合金板素材表面に異材を接合・付着するという
方法の側に立ち、取扱うべき異材の改善、あるいは異材
の取り付け方を改善することによって、上記障害を取り
除けるという知見を得、そのためには次の点を解決する
ことが必要であることが分かった。

【００１３】（ａ）銅合金板基材の表層部と基材とは別
の化学組成の異材とする。

【００１４】（ｂ）その異材の化学組成を最適化する。

【００１５】（ｃ）その基材への異材の接着強度を上げ
、部分的な剥離部分を実質的になくす。

【００１６】（ｄ）異材の膜厚さを、酸洗状況，コスト
，接着手法などに関し最適化する。そして、（ａ）およ
び（ｂ）に関し、障害が生ずる異材元素とその量を規定
し、その化学組成を満足する異材を銅合金板表層部に存
在させ、かつ（ｄ）に関し、異材の存在厚さは０．３〜
３μｍが最適であることを見出した。

【００１７】そして、（ｃ）に関し、異材を配置して圧
延加工する工程を複数回繰返して密着生を高める手法が
有効であることを見出した。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１９】この発明で対象とする電子部品用銅合金基
板は、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が１〜１
０ａｔｍ％含有するものが前提である。この合金含有量
の規定は長年の経験によって得られた値であって、Ｓｎ
、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が１ａｔｍ％以下で
は、スマット発生量や溶解しやすさに決定的な問題がな
く、本発明を適用する必然性がない。また１０ａｔｍ％
以上の場合では次の（１）、（２）に指摘するように本
発明外となる。

【００２０】（１）実使用において、本銅合金基板の表
面以外の部品表面（例えば本発明板より切り出した部品
の切断面）が酸洗液中に露出されることで液中に大量の
スマットが放出され、部品全表面にスマットを付着しや
すく、実使用しにくい。

【００２１】（２）合金元素量がこの程度に増大すると
電子部品としての電気的性質や機械的性質を満足しにく
く、実用性に欠ける。

【００２２】この発明においては、前述した銅合金基板
の少なくとも片側表層部に、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、Ｔｉおよ
びＡｇの合計が１ａｔｍ％以下の銅または銅合金薄膜層
を０．３〜３μｍ、望ましくは０．３〜１μｍ形成した
銅合金板とする。ここで、０．３μｍ以下では材料表面
を溶け残り部分なく、均一に溶解させることが一般に困
難であるし、３μｍ以上では取り付ける薄膜層厚さが必
要以上に厚く、製作困難やコスト高になるばかりか、必
要以上の溶解量を与える結果、溶解液の劣化促進、酸洗
工程時間の増大など、酸洗プロセスの運転上好ましくな
い。

【００２３】また、上述した電子部品用銅合金板に関す
る本発明の製造方法においては、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、Ｔｉ
およびＡｇの合計が１〜１０ａｔｍ％含有する銅合金基
板表面を、酸洗ではなくドライプロセスで洗浄する。ド
ライプロセスとしては、銅または銅合金の溶射、ＣＶＤ
による銅の析出・付着、熱処理、研磨やブラシ加工、イ
オン線照射などが適当である。洗浄後、銅合金基板の少
なくとも片側表層部にＳｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇ
の合計が１ａｔｍ％以下の銅または銅合金薄膜層を最終
的厚さで０．３〜３μｍ形成する。

【００２４】そして、上述した電子部品用銅合金板に関
する本発明の他の製造方法においては、従来通り基板表
面の洗浄に酸洗浄を使う。すなわち、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、
ＴｉおよびＡｇの合計が１〜１０ａｔｍ％含有する銅合
金基板表面を酸洗浄し、その後、銅合金基板の少なくと
も片側表層部にＳｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計
が１ａｔｍ％以下の銅または銅合金薄膜層を最終的厚さ
で０．３〜３μｍ形成する。その結果、基板表面にスマ
ットが析出・付着したまま銅または銅合金薄膜層が形成
される。このまま、この銅または銅合金薄膜層を形成し
た銅合金基板を圧延加工する。すると、スマットが分散
する。ここで、薄膜形成と圧延加工とを複数回繰り返す
と、スマットの影響が小さくなって密着性が高まり、薄
膜層が基板表面に確実に付着するようになる。このよう
に基板表面に付着する銅又は銅合金薄膜層を最終的厚さ
で０．３〜３μｍ形成する。

【００２５】このように両製造方法で得られた電子部品
用銅合金板は共に、そのまま部品や製品加工に実使用す
ることができる。また、銅又は銅合金薄膜層を酸洗厚さ
に合せた厚さに設定してあるので、通常酸洗プロセスを
経てめっきや樹脂被覆を行なっても、スマットを生成す
ることがなく、めっき付着強度や樹脂接着強度が向上す
る。

【００２６】次に、本発明の実施例を図面を用いて説明
する。

【００２７】最初に、本実施例において銅合金板上に接
合・付着する異材の存在厚さの最適値を見出すために行
なった実験結果について述べる。

【００２８】まず、ＰＢ２（Ｃｕ−６ｗｔ％Ｓｎ−０．
１ｗｔ％Ｐ）の２０ｍｍ×３００ｍｍ×０．４ｍｍｔの
板表面に、純銅を０．１〜４μｍ厚さでめっき後、真空
炉中で８５０℃×１０分保持、圧延し、最終的に０．２
ｍｍｔ板を作成した。この板を市販の酸洗液（４％Ｋ２
　Ｓ２　Ｏ８　＋１％Ｈ２　ＳＯ４　混液，３０℃）中
に２０ｓｅｃ浸漬し、水洗、乾燥して表面状況を観察し
た。

【００２９】その結果を図２に示す。ここでｔｌ　は表
面に取り付けた薄膜層（ここでは純銅層）厚さ、ｔｄ　
は上記酸洗液中での平均溶解距離（厚さ）である。図よ
りａ）ｔｌ　が０．３μｍ以下におけるｔｄ　は０．３
μｍ以上で、その断面形態は図３（Ａ）に示すように平
滑面を有すもののスマットを生成する。ここで３１は当
初の表面位置、３２は表面層の付着深さ位置、３３は酸
洗後の表面位置である。ｂ）ｔｌ　が０．３〜０．６μ
ｍでｔｄ　に近い場合はスマットが生成しないと同時に
、見掛けの溶解停止位置が基材／薄膜層の界面になり、
平滑面が得られる。これは基材が薄膜層に比べその溶解
の電位が負電位側にあるため、ガルバニック作用により
、優先的に薄膜層が溶解し、当初の上記界面が平滑であ
れば、その界面が再現するものと思われる。ｃ）ｔｌ　
がｔｄ　より大きい場合はスマットは生じないものの、
平滑面が得にくく、その後の取扱いが困難となる。これ
は純銅又は純銅に近い組成の銅合金は材料表面の加工に
伴う残留歪のわずかな部分的違いにより、溶解されやす
さに差が生じ、結果的に凹凸を生じやすいものと思われ
る。

【００３０】以上より、スマットが生じやすい銅合金の
表面に異材を取り付ける手法は単に厚さを無視して実施
しても実用的でなく、酸洗厚さに合せた厚さの設定が必
要であることが分かる。実際には酸洗液の能力や電子部
品用各種部品の製造プロセスを考慮すると、その厚さは
既述したように０．３〜３μｍが適当である。

【００３１】次に、銅合金基板の清浄化に、問題となる
酸洗に代えてドライプロセスを採用した場合の本発明の
製造方法の実施例について説明する。具体的には次の（
イ）〜（ホ）のドライプロセスが有効である。

【００３２】（イ）非酸化雰囲気中における銅及び銅合
金の溶射（銅又は銅−１０ｗｔ％Ｎｉ粉末のＡｒガス中
での溶射）による基材表面付着物の排除及び銅及び銅合
金の付着。

【００３３】（ロ）ＣＶＤプロセスによる金属銅の析出
・付着。

【００３４】（ハ）水素ガス気流中又は真空雰囲気中に
おける７５０〜９５０℃熱処理による基材表面の清浄化
（主に酸化物スケールの除去）。

【００３５】（ニ）乾燥大気又は非酸化性ガス中におけ
る基材表面の機械的研磨、ブラシ加工。

【００３６】（ホ）イオン線の照射による表面付着物の
排除。

【００３７】これらの内のいずれかによる表面浄化処理
後、銅及び銅合金薄膜を通常の手法（例えば、電気めっ
き、溶射、ＣＶＤ、蒸着等）で取り付ける。

【００３８】これらの処理の結果、本材料はそのまま部
品や製品加工に実使用することができる。また、通常酸
洗プロセスを経て表面処理加工（例えばめっき）を行な
っても、スマットを生成することがないので、電子部品
用銅合金板として有利に利用できる。

【００３９】そして、次に酸洗で清浄化しても障害のな
い本発明の製造方法の他の実施例について説明する。す
なわち基材表面の清浄化を製品能率の高い酸洗で行ない
、かつ銅及び銅合金薄膜との密着性を高める。前記と同
様ＰＢ２を用いた実験結果を図１（Ａ）〜（Ｄ）に示す
。

【００４０】先ず、図１（Ａ）は基材１１を前記酸洗液
で洗ったのち、第１回の電気銅めっき層１３を１μｍ厚
さで施した場合の断面状況である。この結果、基材１１
表面にはスマット層１２が残留し、その上方には一部分
、銅めっきの非付着部分１５が生じる。この加工材を用
いてこの上方にめっき、あるいは樹脂をコーティングす
ると、外力が与えられた場合、基材１１／スマット層１
２の界面に沿って剥離が生じやすく、実使用しにくい。

【００４１】そこで、スマット層１２が残留して、一部
に銅めっきの非付着部分１５が生じたままの加工材を圧
延加工する。圧延加工すると図１（Ｂ）のようにスマッ
ト層１２がちぎれて分散する。なお、その上方より第２
回の銅めっき層１４を与えると図１（Ｃ）に示すように
銅めっき非付着部分１５が図１（Ａ）の場合に比べ一層
小さくなる。更に圧延加工すると、図１（Ｄ）に示すよ
うに、非付着部分１５は実質的に無視し得るようになる
。

【００４２】このようにして作成した板材はそのまま部
品や製品加工に実使用してもスマットの表面での存在量
が少なく、前記障害が生じにくい。また、通常酸洗プロ
セスを経て、表面処理加工（例えばめき）を行なっても
、表面に所定厚の異材が形成されているため、その工程
でスマットを生成することが少ない。

【００４３】以上述べたように、本実施例によれば、電
子部品として必要な電気的性質と機械的性質を共に満足
した銅合金板をそのめっきや樹脂接着に関し問題なく利
用することが可能になる。例えば、この素材を用いて樹
脂封止半導体用リードフレームを製作した場合、異材の
接合が確実で剥離がなくなるので、リードフレーム上の
一部に取り付けるめっき、あるいは最終的製品段階で樹
脂と接着する部分の付着強度が向上し、製品の長期に亙
る一般的電気特性あるいは耐湿性等、信頼性を高めるこ
とができる。その結果、部品の小型化、薄型化、高密度
化などが可能となり、電気的性質や機械的性質はそのま
まで原価低減を計れる。また、前述したように製作した
電子部品構造物の信頼性や苛酷な環境中での使用が可能
となる。さらに、本実施例処理を行なった板材は超クリ
ーン環境を構成する機器部品としても利用できる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、基板表面に最適な異材
を形成するようにしたので、スマット生成量を低減でき
、めっきの付着強度や樹脂封止剤の付着強度を大幅に高
めることができ、電子部品の信頼性を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施例による合金板作成過程の断
面図。

【図２】本発明の異材に関する実験結果を示す純銅層の
付与厚さに対する平均溶解厚さ特性図。

【図３】図１に示した試料の表層部の溶解形態を示す断
面図。

【符号の説明】

１１　　銅合金基材１２　　表面に付着したスマット層１３　　第１回銅めっき層１４　　第２回銅めっき層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が
１〜１０ａｔｍ％含有する銅合金基板の少なくとも片面
に、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が１ａｔｍ
％以下の銅または銅合金薄膜層を０．３〜３μｍ有する
ことを特徴とする電子部品用銅合金板。
【請求項２】Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が
１〜１０ａｔｍ％含有する銅合金基板表面をドライプロ
セスで洗浄し、その後、銅合金基板の少なくとも片面に
Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が１ａｔｍ％以
下の銅または銅合金薄膜層を最終的厚さで０．３〜３μ
ｍ形成するようにしたことを特徴とする電子部品用銅合
金板の製造方法。
【請求項３】Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が
１〜１０ａｔｍ％有する銅合金基板表面を酸洗浄し、そ
の後、銅合金基板の少なくとも片側表層部にＳｎ、Ｚｒ
、Ｃ、ＴｉおよびＡｇの合計が１ａｔｍ％以下の銅また
は銅合金薄膜層を形成し、この銅または銅合金薄膜層を
形成した銅合金基板を圧延加工した後、前記薄膜形成と
圧延加工とを複数回繰り返し、銅又は銅合金薄膜層を最
終的厚さで０．３〜３μｍ形成するようにしたことを特
徴とする電子部品用銅合金板の製造方法。