JPH08168924A

JPH08168924A - 電解研磨法及びこれを用いたリードフレームの製造方法

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Publication number: JPH08168924A
Application number: JP31457194A
Authority: JP
Inventors: Yoshimaro Tezuka; 良麿手塚; Saneyuki Kakimoto; 実行柿本; Shigeki Ogawa; 茂樹小川; Miyutoshi Tani; 美由利谷; Satoshi Kobayashi; 里志小林; Kiyotaka Sasaki; 清孝佐々木; Motoyuki Tomizawa; 基行富沢
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1996-07-02
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JP3463772B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、無接点式電解研磨装置を用い
て長期間、連続でメッキ可能な電解研磨法とこれを用い
て基材の表面にニッケル層を介在させることなく直接パ
ラジウムメッキを施したリードフレームを製造する方法
の提供を目的とする。【構成】無接点式電解研磨装置と、周波数が４０
〜１２０Ｈｚのリップルを持つ直流電流を陽極側と陰極
側とに交互に印可し、リードフレーム用基材が陽極とし
て作用する時間を陰極として作用する時間の３．３倍以
上としつつリードフレーム用基材を電解研磨する方法に
おいて、電解液研磨液としてトリポリリン酸３０〜４０
ｇ／リットル、リン酸８〜１２ｇ／リットル、ホウ酸８
〜１２ｇ／リットル、炭酸カリウム１〜３ｇ／リット
ル、ノニオン系界面活性剤０．０８〜０．２ｇ／リット
ル、ｐＨ４．８〜５．８、液温度３５〜４５℃の中性電
解研磨液を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリードフレームのメッキ
前処理法に用いる電解研磨法とこれを用いたリードフレ
ームの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品材料であるリードフレームにパ
ラジウムメッキを施したものがある。このリードフレー
ムは、一般に、圧延材料を加工して製造されている。例
えば、圧延材料を型抜きして基材を得、次に電解研磨液
中でアノード溶解して基材表面の凹凸部を研磨し、凹部
に含まれていた油脂を除去する。次に、電解研磨後の基
材表面に存在する酸化膜を硫酸を用いて溶解除去し、中
和処理し、ニッケルストライクメッキをする。そして、
その上に１〜２μｍのニッケル電気メッキをし、その上
にパラジウムメッキを施す。

【０００３】従来の電解研磨工程ではリードフレーム用
基材表面の凹凸の除去は不完全であり、このような表面
に施されたメッキには種々の不良が発生し、コスト低減
の障害となっている。すなわち、メッキ面のフクレ、ム
ラによるメッキ不良である。

【０００４】よって、リードフレーム用基材表面の凹凸
を減少できれば、これら問題点の解消ができるばかりで
なく、リードフレームの材質によっては、電解研磨後の
リードフレーム用基材に直接、あるいは安価な銅ストラ
イクメッキを施した後にパラジウムメッキが可能とな
り、大幅なコストダウンが達成できる。このため、種々
の電解研磨方法が検討されている。

【０００５】従来より検討されている電解研磨方法の一
つに無接点式電解研磨装置を用い、酸性浴中で周波数が
４０〜１２０Ｈｚのリップルを持つ直流電流を陽極側と
陰極側とに交互に、リードフレーム用基材が陽極として
作用する時間を陰極として作用する時間の３．３倍以上
としたいわゆるリップルを有する直流電流により電解研
磨する方法がある。この方法では、電解液中を通過する
リードフレーム用基材自身が外部電極と無接触で電極と
なるものである。

【０００６】この無接点式電解研磨装置を用いると、非
接触でリードフレーム用基材が電解研磨されるため、変
形することなく、かつ結果的に良好な研磨面が得られる
とされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】確かに、無接点式電解
研磨装置と酸性電解研磨液とを用いると、研磨後のリー
ドフレーム用基材の表面は従来と比較にならないほど改
善される。しかし、このような非接触式電解研磨装置の
電極を従来のような耐酸性材料である硬鉛やステンレス
で作成すると、速やかに電極が溶解し、長期の連続操業
に耐えないという欠点がある。

【０００８】この欠点を解消するものとして、電極をチ
タンで作成することが検討されている。チタン製の電極
を用いると、一定の効果があり、確かに電極の寿命は増
す。しかし、長期の連続操業という点では今一つ十分と
は言えない。そればかりか、酸性電解研磨液を用いた場
合、従来より優れて平滑な研磨面は得られるものの、ニ
ッケルストライクメッキやニッケルメッキを施すことな
く直接パラジウムメッキが可能なほど平滑にはならな
い。

【０００９】本発明は上記状況に鑑みてなされたもので
あり、無接点式電解研磨装置を用いて長期間、連続でメ
ッキ可能な電解研磨法とこれを用いて基材の表面にニッ
ケル層を介在させることなく直接パラジウムメッキを施
したリードフレームを製造する方法の提供を課題とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々の検
討を試みた結果、特定組成の中性電解研磨液を用いれ
ば、上記課題を解決できることを見い出し、本発明に至
った。すなわち、上記課題を解決する本発明の電解研磨
法は、無接点式電解研磨装置と、周波数が４０〜１２０
Ｈｚのリップルを持つ直流電流を陽極側と陰極側とに交
互に印可し、リードフレーム用基材が陽極として作用す
る時間を陰極として作用する時間の３．３倍以上としつ
つリードフレーム用基材を電解研磨する方法において、
電解液研磨液として下記組成の中性電解研磨液を用いる
ものである。

【００１１】・中性電解研磨液トリポリリン酸３０〜４０ｇ／リットルリン酸８〜１２ｇ／リットルホウ酸８〜１２ｇ／リットル炭酸カリウム１〜３ｇ／リットルノニオン系界面活性剤０．０８〜０．２ｇ／リットルｐＨ４．８〜５．８液温度３５〜４５ ℃ なお、本発明の方法において、平均電流密度（リードフ
レームの単位面積当たりの平均通電量）を１．０〜４．
０Ａ／ｄｍ²とすることが好ましい。

【００１２】そして、本発明のリードフレームの製造方
法は、リードフレーム用基材を浸漬脱脂した後、前記本
発明の電解研磨法により電解研磨し、次いで要すれば化
学研磨あるいはシアン浴での電解研磨を施した後、要す
れば銅ストライクメッキをし、パラジウムメッキをする
ものである。

【００１３】本方法において、基材材質が鉄系合金の場
合には銅ストライクメッキを施すことが好ましい。その
方がパラジウムメッキ層の密着強度が高くなるからであ
る。また、基材材質が銅の場合には、銅ストライクメッ
キは不要である。

【００１４】

【作用】本発明の電解研磨法の特徴は、特徴ある波形を
持った電流を印加しつつ無接点式電解研磨装置を用いて
電解研磨を行うに際し、トリポリリン酸とリン酸とを含
むｐＨ４．８〜５．８の電解研磨液を用いることであ
る。

【００１５】もっとも肝要な点はトリポリリン酸とリン
酸との混合液を電解研磨液とすることである。トリポリ
リン酸とリン酸とは、それぞれ共に基材表面を研磨する
能力を持つ。しかし、それぞれを単独で使用した電解研
磨液では本発明の目的をかなえるほど平滑な研磨面は得
られない。本発明において、トリポリリン酸は研磨の主
剤であり、リン酸は研磨速度の促進剤として機能してい
る。

【００１６】本発明において電解研磨液のｐＨを４．８
〜５．８とするのは、この領域であれば、電極材料とし
て安価なステンレスなどの使用が可能となるからであ
る。また、この領域の電解研磨液を用いれば、かりに銅
系合金製の基材を処理した直後に同じ電解研磨液を用い
て鉄系合金製の基材を処理しても、銅と鉄との置換反応
は無視できる。ｐＨの調整は炭酸カリウムとホウ酸とで
行うが、ホウ酸はｐＨ干渉剤として機能し、電解研磨の
進行にともなうｐＨの変動を最小限に止める働きをす
る。

【００１７】ノニオン系界面活性剤の第１の役割は、基
材表面の残油を電解研磨液に溶解させることである。そ
して、第２の役割は、基材表面に発生した気泡を脱離し
易くさせることである。この結果、基材表面に絶えず電
解研磨液が接触することになる。

【００１８】温度はえられる研磨面に影響を与える。温
度が低すぎると研磨速度が遅くなり十分な研磨面はえら
れず、温度が高すぎると研磨速度が早くなりすぎ、かえ
って平滑な研磨面がえられない。本発明の温度はこれを
考慮して選定したものであり、３５〜４５℃の範囲で最
も良好な研磨面がえられる。

【００１９】平均電流密度は上記電解研磨液の組成との
関連で定められたものであり、本発明の１．０〜４．０
Ａ／ｄｍ²で有れば、良好な研磨面がえられる。

【００２０】次ぎに本発明のリードフレームの製造方法
について述べる。本発明のリードフレームの製造方法
は、いずれも基本として本発明の電解研磨方法を用い
る。本発明の電解研磨を施した後の基材表面に直接、あ
るいはその上に銅ストライクメッキを施した後、パラジ
ウムメッキを施せば良好なメッキ面が得られる。またパ
ラジウムメッキ層と基材との密着強度も従来の要求値と
遜色ない。しかし、用途によっては、さらに高い密着強
度が要求されることもある。このような場合、本発明の
電解研磨後に、従来より一般的に行われている化学研磨
やシアン系電解液を用いた電解研磨を短時間施す。これ
によりパラジウムメッキ層と基材との密着力は更に増
す。

【００２１】用いる基材の材質が銅系合金の場合、研磨
後基材表面に直接パラジウムメッキを施すことが可能で
あるが、鉄系合金の場合には研磨後、銅ストライクメッ
キを施した後パラジウムメッキをしなければならない。
これは材質間の密着性の差という本質的な問題に由来す
るものであり、基材表面の平滑度とは無関係といえる。

【００２２】ちなみに、本発明の電極を用いた無接点式
電解研磨装置を用いた電解研磨法に適用する電流パター
ンについて説明する。

【００２３】図１は陽極側または陰極側に印加する、電
流発生装置（図示せず）によって発生される電流の基本
波形を示すグラフであり、図２は、電流発生装置によっ
て発生した電流を切り替えて陽極側および陰極側に交互
に印加する状態を示すグラフである。

【００２４】図１から明らかなように、印加する電流
は、直流電流にリップル（脈動部）を重畳した電流であ
り（以下「リップルを有する直流電流」と呼ぶ）、この
ような波形の電流は交流を整流し、平滑装置により平滑
にすることにより得ることができる。なお、このような
電流波形を得る装置は本発明の部分を構成しないので、
詳細な説明は省略する。

【００２５】図２は、図１で示す電流波形を発生する装
置（図示せず）を用いて本発明の方法で電解研磨を行う
際にリードフレームに流す電流の例であり、これが本発
明で用いる電流パターン１例である。図２に示した例で
は陽極側に５個のリップル（リップルの幅：１０ｍｓ）
が有る直流電流を印加し、その後陰極側に１個のリップ
ルが有る直流電流を印加し、これを１サイクルとし、以
下同様に電流を印加することを示している。

【００２６】図２で示すようなパターンの電流を用いる
ことにより、直接リードフレームの表面に銀メッキを施
すことができるほど平滑な電解研磨面が得られる。ま
た、電解研磨でこのようなリップルを有する直流電流を
用いる際、リップルの幅、言い替えるとリップルリップ
ルの周波数と、陽極側および陰極側への電流の印加時間
の割合とが平滑な電解研磨面を得るのに重要である。具
体的には、リップルの周波数を４０〜１２０Ｈｚの範囲
内に選び、リードフレームが陽極として機能する時間が
陰極として機能する時間の３．３倍以上となるようにす
ることが好ましいとされている。

【００２７】

【実施例】次に本発明の実施例について述べる。

【００２８】（実施例１）幅２３ｃｍ、長さ４５ｃｍ、
深さ１５ｃｍの２基の電極配置槽を陰極槽とし、幅２３
ｃｍ、長さ１５ｃｍ、深さ１５ｃｍｍの２基の電極配置
槽を陽極槽とし、これらの電極配置槽と幅２３ｃｍ、長
さ１５ｃｍ、深さ１５ｃｍの４基の処理廃液槽と幅２３
ｃｍ、長さ１０ｃｍ、深さ１５ｃｍの１基の処理廃を組
み合わせて無接点式電解研磨装置を組立、以下の電解研
磨に使用した。なお、用いた陽極板は厚さ５ｍｍ、幅１
０ｃｍ、長さ１０ｃｍの表面に酸化イリジウムをコーテ
ィングした不溶性電極であり、陰極板は厚さ３ｍｍ、幅
１０ｃｍ、長さ４０ｃｍのＳＵＳ板である。

【００２９】銅材をプレス加工して得た、厚さ０．１８
ｍｍ、幅１０ｃｍｍの長尺のリードフレーム基材を上村
工業株式会社製ＳＫ−７を５０ｇ／リットルの５０℃の
脱脂液に２０秒間浸漬し、次いで、上記無接点式電解研
磨装置と下記組成の電解液を用いて電解研磨を行った。

【００３０】＜電解液＞トリポリリン酸３５ｇ／リットルリン酸１０ｇ／リットルホウ酸１０ｇ／リットル炭酸カリウム２ｇ／リットルＡＵ−１５０（上村工業株式会社社製界面活性剤）０．１７ｇ／リットルｐＨ５．０液温度４０ ℃ なお、リードフレームの研磨時間が２０秒となるように
搬送速度を調整し、平均電流密度が２．０Ａ／ｄｍ²と
なるようにし、リップルを構成する１つの波のサイクル
が１０ｍＳ（ミリ秒）のリップルを有する直流電流を、
１サイクル中の＋側が２３ヶの波とし、−側が１ヶの波
となるようなパターンでリードフレームに印加し電解研
磨を行った。なお、１０ｍＳのリップルの周波数は５０
Ｈｚである。また、電解研磨後、リードフレームを水洗
し、表面を目視観察した。その結果、素材表面全体の水
濡れ性は均一であり、水をはじいた部分は見あたらず、
かつリードフレームのパッド部分においても同様であっ
た。ちなみに、このリードフレームの表面の粗さを東京
精密株式会社社製の粗さ計サーフコム５５４Ａを用い
て測定したところ、処理前の凹部の平均値が０．５５μ
ｍ、凸部の平均値が０．３５μｍで有ったものが、処理
後には凹部の平均値は０．１μｍ、凸部の平均値が０．
０４μｍとなっており、極めて平滑になっていることが
わかった。

【００３１】次にリードフレームの表面を２５ｇ／リッ
トルのエンゲル置換防止材溶液に１０秒間浸漬し、中和
処理を行い、ＤｅｇｕｓｓａＪａｐａｎ製のＰｄ−
４５１を用いた４０℃のＰｄメッキ液を３０秒間吹き当
て、電流密度１．５Ａ／ｄｍ²でＰｄメッキを行った。
得られたＰｄメッキ被膜の厚さを直径０．２ｍｍコリメ
ータを用い、測定時間１０秒で測定した。測定はリード
フレームのパターンを任意に６パターン選び、各パター
ンのパット部の中央と、パット部の４隅の５箇所で行
い、各５カ所の平均値と標準偏差とを求めた。得られた
結果を表１に示した。

【００３２】表１よりリードフレームの表面と裏面とのメッキ厚の差
はばらつきの範囲内にあることがわかる。

【００３３】次に、リードフレームの折り曲げ試験とし
て９０度折り曲げを６回おこない目視観察により異常の
有無を調べた。その結果、クラックの発生は認められな
かった。

【００３４】次に、常法に従いピーリング試験行ったが
剥がれは認められず、良好な密着製が得られていること
がわかった。

【００３５】最後に３００℃、５分間加熱し、表面を観
察したが、膨れも加熱変色も見られなかった。

【００３６】以上の結果より本実施例で得られたリード
フレームは十分実用に足ることがわかった。しかし、問
題はパラジウムメッキ層に金線をボンディングしたとき
に支障無いかどうかである。そこで、海上電気製のボン
ダーＦＢ１１７を用い、３０ミクロンの金線をボンディ
ングし、２５０℃に加熱後、冷却し、冷却直後、２４時
間後、４８時間後、７２時間後、９６時間後にワイヤー
切れ試験を行った。これを２０回繰り返し、切断時の強
度の最低値と最高値と平均値とを求めた。得られた結果
を表２に示した。

【００３７】最低値が４g以上の強度で有れば実用に足るとされてい
る。よって、本実施例で得られたリードフレームが実用
に足るのは明かである。

【００３８】（実施例２）電解液の組成をトリポリリン
酸３０ｇ／リットル、リン酸８ｇ／リットル、ホウ
酸８ｇ／リットル、炭酸カリウム１ｇ／リットル、
ＡＵ−１５０（上村工業株式会社社製界面活性剤）
０．０８ｇ／リットル、ｐＨ５．０、液温度３５℃とし
た以外は実施例１と同様にしてリードフレームを作成
し、ボンデイング試験を行った。

【００３９】得られた結果は実施例１と同様であった。

【００４０】（実施例３）電解液の組成をトリポリリン
酸４０ｇ／リットル、リン酸１２ｇ／リットル、ホ
ウ酸１２ｇ／リットル、炭酸カリウム３ｇ／リット
ル、ＡＵ−１５０（上村工業株式会社社製界面活性剤）
０．２ｇ／リットル、ｐＨ５．５、液温度４５℃と
した以外は実施例１と同様にしてリードフレームを作成
し、ボンデイング試験を行った。

【００４１】得られた結果は実施例１と同様であった。

【００４２】（実施例４）本発明の方法で電解研磨した
後、三菱ガス化学製化学研磨液ＣＰＢを用いて１０秒間
処理し、次いで水洗し、パラジウムメッキを施した以外
は実施例１と同様にしてリードフレームを作成し、ワイ
ヤーボンディングし、強度試験を行った。得られた結果
を表３に示した。

【００４３】表３の結果より、化学研磨処理を追加することによりワ
イヤーボンディング強度が概ね１g上昇し、より信頼性
が出ることがわかる。

【００４４】（実施例５）化学研磨の代わりにシアンを
含むアルカリ性電解研磨液を用い、電流密度１．５Ａ／
ｄｍ²、電解時間１０秒の電解研磨を行った以外は実施
例４と同様にリードフレームを作成し、ワイヤーボンデ
ィングし、強度試験を行った。

【００４５】得られた結果は、実施例４と同様であっ
た。

【００４６】（実施例６）鉄合金性のリードフレーム用
機材を用い、パラジウムメッキ前に銅ストライクメッキ
を施した以外は実施例１と同様にしてリードフレームを
作成し、ワイヤーボンディングし、強度試験を行った。

【００４７】得られた結果を表４に示した。

【００４８】表４より最低値は時間とともに低下するものの実使用に
支障はないことがわかる。

【００４９】（実施例７）本発明の方法で電解研磨した
後、三菱ガス化学製化学研磨液ＣＰＢを用いて１０秒間
処理し、次いで水洗し、銅ストライクメッキを施した以
外は実施例６と同様にしてリードフレームを作成し、ワ
イヤーボンディングし、強度試験を行った。得られた結
果を表５に示した。

【００５０】表５の結果より、化学研磨処理を追加することによりワ
イヤーボンディング強度が概ね１g上昇し、より信頼性
が出ることがわかる。

【００５１】（実施例８）化学研磨の代わりにシアンを
含むアルカリ性電解研磨液を用い、電流密度１．５Ａ／
ｄｍ²、電解時間１０秒の電解研磨を行った以外は実施
例７と同様にリードフレームを作成し、ワイヤーボンデ
ィングし、強度試験を行った。

【００５２】得られた結果は、実施例７と同様であっ
た。

【００５３】（実施例９）鉄合金性のリードフレーム用
機材を用い、パラジウムメッキ前に銅ストライクメッキ
を施した以外は実施例１と同様にしてリードフレームを
作成し、ワイヤーボンディングし、強度試験を行った。

【００５４】得られた結果は実施例１と同様であった。

【００５５】（比較例１）本発明の電解研磨法の代わり
に従来の電解研磨法を行った以外は実施例１と同様にパ
ラジウムメッキを行った。しかし、メッキ面は不良が多
く以降のボンディング試験はできなかった。

【００５６】

【発明の効果】本発明の方法を用いれば、ニッケルメッ
キレスのパラジウムメッキ被膜付きリードフレームが簡
単にできる。ニッケルメッキが不要とされる為、本発明
の方法の経済的優位性は明かである。

【図面の簡単な説明】

【図１】陽極側または陰極側に印加する電流の基本波形
を示すグラフである。

【図２】電流発生装置によって発生した電流を切り替え
て陽極側および陰極側に交互に印加する態様を示すグラ
フである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木清孝東京都青梅市末広町１−６−１住友金属鉱山株式会社電子事業本部内 (72)発明者富沢基行東京都青梅市末広町１−６−１住友金属鉱山株式会社電子事業本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無接点式電解研磨装置と、周波数が４
０〜１２０Ｈｚのリップルを持つ直流電流を陽極側と陰
極側とに交互に印可し、リードフレーム用基材が陽極と
して作用する時間を陰極として作用する時間の３．３倍
以上としつつリードフレーム用基材を電解研磨する方法
において、電解液研磨液として下記組成の中性電解研磨
液を用いることを特徴とする電解研磨法。・中性電解研磨液トリポリリン酸３０〜４０ｇ／リットルリン酸８〜１２ｇ／リットルホウ酸８〜１２ｇ／リットル炭酸カリウム１〜３ｇ／リットルノニオン系界面活性剤０．０８〜０．２ｇ／リットルｐＨ４．８〜５．８液温度３５〜４５ ℃
【請求項２】平均電流密度（リードフレームの単位
面積当たりの平均通電量）を１．０〜４．０Ａ／ｄｍ²
とすることを特徴とする請求項１記載の電解研磨法。
【請求項３】リードフレーム用基材を浸漬脱脂した
後、請求項１または２記載の電解研磨法により電解研磨
し、パラジウムメッキをすることを特徴とするリードフ
レームの製造方法。
【請求項４】リードフレーム用基材を浸漬脱脂した
後、請求項１または２記載の電解研磨法により電解研磨
し、次いで銅ストライクメッキをし、パラジウムメッキ
をすることを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項５】リードフレーム用基材を浸漬脱脂した
後、請求項１または２記載の電解研磨法により電解研磨
し、化学研磨あるいはシアン浴での電解研磨を施した
後、パラジウムメッキをすることを特徴とするリードフ
レームの製造方法。
【請求項６】リードフレーム用基材を浸漬脱脂した
後、請求項１または２記載の電解研磨法により電解研磨
し、化学研磨あるいはシアン浴での電解研磨を施した
後、銅ストライクメッキをし、パラジウムメッキをする
ことを特徴とするリードフレームの製造方法。