JPH0987899A

JPH0987899A - 電子機器用銅合金材料の製造方法

Info

Publication number: JPH0987899A
Application number: JP24272495A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tani; 俊夫谷; Takafumi Morikawa; 貴文森川; Akira Matsuda; 晃松田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】電子機器用銅系材料においては、総合的な表
面品質特性から、析出物、酸化物の無い清浄な純銅系組
成である表層を有することが必要である。本発明は前記
表層を有し、電子機器用途に最適な銅合金材料の経済的
な製造法を提供するものである。【解決手段】銅合金板又は条から成る基材の少なくと
も一方の面に交流電解処理、またはＰＲ電解処理を行
い、前記基材の少なくとも一方の面の、少なくとも最外
層表面から析出物を除去し、前記電解処理を行った後に
圧延加工を施し、前記基材の少なくとも一方の面の光沢
度をＧs(20゜) ≧２００％、且つ表面粗さを十点平均粗
さＲz ≦１．０μm とすることを特徴とする電子機器用
銅合金材料の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器に用いら
れる銅系材料の製造方法に関するものであり、特には集
積回路用リードフレームやコネクタ、スイッチ、リレー
等の端子、接点バネなどに用いられる銅系材料の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種電子機器に広範に銅系材料が
使用されるようになっている。その代表的用途がトラン
ジスタや集積回路用リードフレームであり、コネクタ、
スイッチ、リレーの端子や接点バネである。これらは導
電性や熱伝導性、機械的強度や加工性、耐食性など、何
れも銅の優れた特性を利用したものである。また、最近
の半導体集積回路、回路形成技術、部品実装技術の発展
はめざましく、これらに多用される銅系材料も種々の合
金開発がなされて来ており、特に集積回路用リードフレ
ーム材料がその先導的役目を果たして、これが端子材や
接点バネ材にも応用されるようになっている。

【０００３】例えば、ＩＣ用リードフレームについて具
体的に説明すると、その断面の例を図１に、平面の例を
図２に示すように、フレームのタブ部（１）に素子
（２）（例えばＳｉチップ）がエポキシなどの接着剤や
半田又はＡｕ−Ｓｉなどの金属ろうなどの接着層（３）
を介してダイボンドされる。尚、素子上の電極パッド
（４）とフレームのインナーリード端部（５）とは、金
属細線（６）を介してワイヤボンドされる。さらにこれ
らはエポキシなどの樹脂（７）により封止モールドさ
れ、フレームのアウターリード部（８）の多くはＳｎ又
は半田付けされてから曲げなどの加工をうけてパッケー
ジが作られている。

【０００４】リードフレームには基材として銅合金の板
もしくは条材料が用いられている。それは、銅合金が
熱、電気の良導体で高強度でもあり、しかも従来使用さ
れていたコバール合金（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）やＦｅＮｉ
合金よりも経済的であるためである。特に近年は、半導
体パッケージや配線材料、接合部品の高密度化、小型化
に伴って、さらに高強度、高導電性のリードフレームや
端子材料が要求される様になり、これに対応して銅マト
リックス中に合金元素を微細に析出させて、強度と導電
率の向上を図った析出硬化型の銅合金も種々開発され用
いられるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな銅合金は、大気酸化を受け易く、リードフレームの
加工、保管工程中に添加金属の酸化物（例えばＳｎ
Ｏ₂、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯなど）が表面に形成し易
くなる。或は銅合金製造工程中の焼鈍、たとえ非酸化性
雰囲気焼鈍においても、例えばＣｒ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｔ
ｉ、Ｓｉなどの析出元素はＣｕや固溶マトリックス元素
に比べて酸化し易く、また合金中に含有される酸素によ
る内部酸化も受けて、表層に酸化物として集まり易い。
そのため前記のダイボンド、ワイヤボンド、半田付けな
どに対して有害作用を及ぼす。特に銅合金のリードフレ
ームの面に直接金線、銅合金線などでワイヤボンドする
ベアボンドには不適当な金属表面になる。即ち、ベアボ
ンドはたとえ４００℃以下のＮ₂-Ｈ ₂ の還元雰囲気中で
行っても、リードフレームの表面に生じた酸化物は還元
されない。

【０００６】そこで酸化物等がない良好な金属表面を得
るために、タブ部とインナーリード部に高価なＡｕ、Ａ
ｇ、Ｐｄの貴金属メッキを施し、アウターリード部には
Ｓｎ又はＳｎ−Ｐｂメッキが複雑な部分メッキ工程のも
とに施されている。

【０００７】しかし、このような現状工程において上記
酸化物や析出元素が残留すると、メッキ欠陥、例えばピ
ンホールなどの原因となり易く、このためメッキの前処
理に大きな負担となるものであった。特に前述の酸化を
受け易い析出元素添加合金の場合には、従来のメッキ前
処理の酸洗に多く用いられている硫酸−過酸化水素系水
溶液処理で表面層が溶解され、析出物が表面に現われた
り、さらには酸洗液の酸化作用から酸化物として残留し
たりしていた。これらはメッキ欠陥を起こし易く、密着
性を劣化させたり、突起状電着を起こしたりする問題が
あった。固溶成分においてもその拡散性から貴金属表面
に露出酸化してボンディングの障害となる問題もあっ
た。

【０００８】このような析出物や酸化物による類似の障
害は前記アウターリードの半田付け部でも起こるため、
半田付け性の低下はもとより、半田接合部強度の経時的
劣化を招く。Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐからなるりん青銅などにお
いてＰ分が半田接合部界面におけるＣｕ−Ｓｎの拡散反
応物に濃縮されて、これを著しく脆化することは周知で
ある。また銅合金に広く用いられるＦｅ、Ｎｉも同様に
して半田強度の劣化を起こすものである。析出元素によ
っては半田濡れ性が劣化して半田付け自体に問題を起こ
すこともある。

【０００９】リードフレームの用途においてさらに重要
な欠陥はレジン封止部にある。半導体チップのダイボン
ドやワイヤボンド工程において２００℃〜４００℃の高
温になると大気酸化を起こす。合金の酸化被膜は多くの
場合、各種酸化物の混合により密着性に乏しいものであ
る。これをレジンでモールド封止すると、リードフレー
ムとレジンの密着性、接着性に乏しいため、封止部から
水分やガス等が混入し、半導体の腐食劣化や誤動作の原
因となる。即ち、電子部品に使用されるＣｕ合金部材は
導電性や機械的特性のほかに上記の如きボンディング
性、レジンモールド封止性、半田付け性などが必要であ
るが、これらをすべて満足する銅合金はないのが現状で
ある。

【００１０】他方、表面処理を行ってこれらを改善しよ
うとする試みがなされて来た。その主なものはめっきに
よる被膜形成であり、例えば以下に挙げるものがある。
フレーム加工品にＣｕメッキを施して密着性を向上させ
る方法（例えば特開昭５９−５８８３３号公報等）、Ｓ
ｎ又はＳｎ合金めっきを行って耐食性、Ａｇメッキ性、
半田付け性、ボンディング性を高める方法（例えば特開
昭５９−１７５７５４号公報等）、フレーム成形品にＣ
ｕ−Ｚｎ合金メッキを施してモールド封止性、半田付け
性を向上させる方法（例えば特開昭６０−１８５３号公
報等）、フレーム材にＣｕ−Ｓｎ合金メッキを施して封
止性、半田付け性を向上させる方法（例えば特開昭６０
−２４０４５号公報等）、Ｃｕ帯板にＮｉ−Ｓｎ合金メ
ッキを施して樹脂封止性を向上させる方法（例えば特開
昭６０−２６２４４９号公報等）、フレーム材にストラ
イプＮｉメッキを施した後ストライプＣｕメッキを施し
て、後のＡｇメッキ層密着性を向上させる方法（例えば
特開昭６１−４２１６１号公報等）、フレーム材にＣｕ
メッキを施した後Ｃｕ酸化膜を形成してレジン封止性を
向上させる方法（例えば特開昭６１−１３９０５０号公
報等）、Ｃｕ合金条基材にＣｕメッキを施した後圧延加
工して密着性を向上させたり製造工程を合理化する方法
（例えば特開昭６１−２０１７６２号公報等）、フレー
ム材にＮｉ合金メッキ、Ｓｎ合金メッキ、Ｃｕメッキを
順次施して後のＡｇメッキ層、半田層の密着性を向上す
る方法（例えば特開昭６２−１４４５２号公報等）、Ｃ
ｕ−Ｓｎ系合金基板にＮｉ−Ｃｏ合金メッキして後のＡ
ｇメッキ密着性を向上する方法（例えば特開昭６２−７
０５９６号公報等）、フレーム全体にＰｂ−Ｓｎ系合金
メッキを施してＣｕの直接ボンディングを可能にする方
法（例えば特開昭６２−１０５４５７号公報等）、フレ
ーム材にＮｉメッキ、Ｎｉ−Ｐ系メッキを施して半田付
け性を改善する方法（例えば特開昭６３−６９２４０号
公報等）、Ｎｉメッキ後Ｃｕメッキを施して半田耐熱性
を向上させる方法（例えば特開昭６３−２４９３６１号
公報等）、フレーム材料にＣｕ−Ａｇ合金メッキを施し
て金線の直接ボンディングを可能とする方法（例えば特
開平１−１７８４１号公報等）、フレーム材にＮｉ−Ｚ
ｎ合金メッキを施して樹脂密着性を向上させる方法（例
えば特開平１−２４５５５１号公報等）、外装貴金属め
っきをＰｄとする場合の下地メッキをＮｉ（特開昭５９
−１６８６５９）、Ｓｎ−Ｃｏ（特開平３−２２５９４
７）、Ｓｎ−Ｎｉ（特開平３−１０２８５７）、Ｚｎ−
Ｃｕ（特開平５−３６８７８）とする方法、などの種々
の方法であり、さらにはこれらの多層化、複合化を図っ
た種々の被膜形成方法が提案されている。このほかにＣ
ｕ酸化皮膜を形成して主にレジン密着性、ワイヤー接合
性を向上させる方法（例えば特開平３−６２９６１号公
報等）や、前処理としてフッ化物を含有する酸洗処理に
より析出物を溶解除去する方法（例えば特開昭６３−２
３０８８４号公報等）などもある。

【００１１】しかしながら、現状広く実用化されている
方法としては、フレーム成型後に外装Ａｇメッキの下地
メッキとして施すＣｕメッキだけであり、他には最近実
用化されつつある外装Ｐｄメッキの下地メッキとしての
Ｎｉメッキ程度である。貴金属メッキの下地メッキとし
ての他の方法はコストアップにつながるか、先の複数の
必要特性には一長一短を有するために、また、貴金属メ
ッキを省いたベアボンディング又はダイレクトボンディ
ングのための被膜形成としては信頼性に乏しく普及して
いないのが現状である。さらに、実用化されているＣｕ
やＮｉ下地メッキにおいても、前述のように前処理では
除去できない酸化物や元素の残留があるために、このよ
うな箇所ではメッキ欠陥が発生したり、メッキ被膜を本
来の必要以上にまで厚くしてピンホール等の防止を図ら
なければならないなど問題があった。フレーム成型前の
銅合金板又は条材料基材においてＣｕメッキを施すもの
があるが、第一に銅系基材に、新たにＣｕメッキを施す
ことはコストアップそのものであり、昨今の低価格指向
に逆行するものであり、前述の酸化物、析出物に依るピ
ンホールの問題は依然として残っている。他方、レジン
モールド封止性確保のための酸化膜形成は、樹脂硬化の
ための熱処理時に生成する酸化膜の合金組成相違による
樹脂密着性、封止性劣化防止のためであるが、これも清
浄な純銅表面を有していれば劣化の無い酸化膜が生成す
るものである。

【００１２】リードフレームを例として説明したが、例
えばボンディングは超音波溶接などで部品、機器を組立
てたり、或は部品実装に多用されており、また、多くの
電子部品はプリント基板などに半田付けされて実装され
る。部品は複雑なプレス加工を経て成型後レジン封止さ
れる場合が多い。従って、ここに使用される銅合金材料
は導電率と強度のほかに、これらの特性を高度に満足す
ることが強く要求されている。

【００１３】即ち、電子機器用銅系材料においては、総
合的な表面品質特性から、析出物、酸化物の無い清浄な
純銅系組成を有する表層であることが必要であり、しか
も経済的な製造方法である必要があるが、表面処理によ
る方法でも総合的に満足すべき方法は従来みられなかっ
た。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる現状に鑑
みてなされたものであり、電子機器に最適にして且つ経
済的な銅合金材料の製造法を提供するものである。

【００１５】即ち、請求項１記載の発明は、銅合金板又
は条から成る基材の少なくとも一方の面に交流電解処
理、又はＰＲ電解処理を行い、少なくとも最外層表面か
ら析出物を除去することを特徴とする電子機器用銅合金
材料の製造方法である。

【００１６】また、請求項２記載の発明は、銅合金板又
は条から成る基材の少なくとも一方の面に交流電解処
理、又はＰＲ電解処理を行った後に圧延加工を施し、光
沢度をＧs(20゜) ≧２００％、且つ表面粗さを十点平均
粗さＲz ≦１．０μm とすることを特徴とする電子機器
用銅合金材料の製造方法である。

【００１７】また、請求項３記載の発明は、前記交流電
解処理、又はＰＲ電解処理の電解液が、少なくともＳＯ
₄ ^2-を含有するか又は少なくともＳＯ₄ ^2-、Ｃｕ²⁺を含
有する水溶液であることを特徴とする請求項１または２
記載の電子機器用銅合金材料の製造方法である。

【００１８】また、請求項４記載の発明は、前記交流電
解処理、又はＰＲ電解処理の電解液が、少なくともＰ₂
Ｏ₇ ^2-を含有するか又は少なくともＰ₂Ｏ₇ ^2-、Ｃｕ²⁺
を含有する水溶液であることを特徴とする請求項１また
は２記載の電子機器用銅合金材料の製造方法である。

【００１９】また、請求項５記載の発明は、前記交流電
解処理又はＰＲ電解処理を、１〜２０Ａ/dm²の電流密度
で行なうことを特徴とする請求項１〜４の内いずれかに
記載の電子機器用銅合金材料の製造方法である。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の製造方法により得られる
電子機器用銅合金は、少なくとも一方の表層を析出物等
の無い高純度の銅層としたものであり、さらにはその後
圧延加工を施して、その表面が光沢度Ｇs(20゜) ≧２０
０％、且つ表面粗さを十点平均粗さＲz ≦１．０μｍと
したものである。これにより、たとえ析出硬化型銅合金
基材を用いても、大気酸化を受け難く、貴金属メッキを
要しないボンディングが可能となるものである。また、
Ａｇ等の貴金属メッキを施す場合にも、析出物、酸化物
の無い高純度な銅層を表面に有するので、突起状電着物
の生成しない平滑なメッキ面を得ることが出来、ボンデ
ィング性、メッキ密着性に優れるものである。また、純
度の高い銅層は大気酸化によっても密着性良好な酸化銅
被膜が生成し、封止モールドの密着性が良好となって外
部水分の進入を抑止する。交流電解処理やＰＲ（Period
ic Reverse）電解処理は、ワイヤボンディングされる面
のみに行っても良いし、両面に施しても良い。

【００２１】析出物等の無い高純度の銅表面は、一般に
軟質で複雑なプレス加工にも十分に耐えて割れを生じな
いばかりでなく、クリーン度を絶対条件とする半導体な
どにおいては信頼性の高い材料として安心して用いるこ
とが出来る。また、リードフレームはシリコンチップを
直接搭載するので銅中の合金成分や不純物、析出化合物
等は汚染源となり易く、又放射性不純物はソフトエラー
を起こす。この点でも本発明材料は優れている。

【００２２】しかし、交流電解処理やＰＲ電解処理によ
り得たクリーンで高純度の銅表面は、他方では表面が粗
くなり光沢度が低下する。従って、ベアボンディング可
能な光沢平滑な表面を回復するために本発明では圧延加
工を施す。良好なボンディング性を有する表面は、少な
くとも表面粗さがＲz で１．０μｍ以下、さらに光沢度
がＧs(20゜) で２００％以上であることが必要である。
そのためには圧延加工の総圧下率を１０％以上、望まし
くは４０％以上とすることである。これにより、表層が
平滑化されると同時に基材銅との固層接合が強固にな
る。尚、必要に応じて加熱処理を施しても良い。

【００２３】平滑化によるもうひとつの重要な効果は、
プレス加工などにおけるマイクロクラックの防止であ
り、加工性の向上に繋がるものである。粗な表面では曲
げ加工による曲げ部において凹凸の谷部が応力集中点と
なって割れを生じ易いためである。

【００２４】さらに、前記析出物のない表層はアウター
リード部を半田付け性が向上させる。例えば、基材の銅
合金がＣｕ−Ｆｅ系かＣｕ−Ｓｎ−Ｐ系のときには、こ
のような表層を有していない場合には基材と半田層との
境界に脆弱な合金層が発生し易くなり半田付け性が低下
するが、析出物等の無い高純度のＣｕ層がある場合には
良好な半田付け性が得られる。又、該表層はボンディン
グ時のＮ₂-Ｈ₂ 高温ガス使用による水素脆化はなく、確
実なボンディングが可能である。

【００２５】前記基材に施す交流電解処理は、基材を一
方の電極にして電解液中にて交流を通電することにより
なされる。交流電源には、通常の５０Ｈｚの交流電源又
はこれを他の周波数に変換したもの等が適用される。前
記電解液には、銅を溶解し得る任意の液が用いられる。
例えば、酸又はアルカリ性水溶液、又はアンモニウム
塩、ＮＨ⁴⁺、ＣＮ^-の様な銅のキレート剤、ＣｕＳＯ₄
添加Ｈ₂ＳＯ₄ 、Ｃｕ₂Ｐ₂Ｏ添加Ｋ₂Ｐ₂Ｏ₇、Ｎａ
Ｃｌ、ＮＨ₄Ｃｌ、ＨＣｌ等の水溶液が用いられる。又
水溶液は、ｐＨや溶質濃度の制限を特には受けず、ＮＨ
₃水やＮａＯＨ等を添加したアルカリ性領域の水溶液を
用いても構わない。但し、中性領域では電解電圧が高め
になり、電気代が嵩んで不利である。

【００２６】前記析出元素の例としてはＣｒが代表的で
あり、析出化合物としてはＢｅ−Ｃｕ、Ｚｒ−Ｃｕ、Ｆ
ｅ−Ｐ、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｓｉ、
Ｎｉ−Ｓｎ系などがある。これらにはアノード溶出し難
いものもあるが、交流電解やＰＲ電解処理ではマトリッ
クスの銅や固溶成分のアノード溶出時に析出化合物を物
理的に表層から脱落させる作用を有する。従って、有害
且つ高コストな廃液処理を必要とするフッ化物含有処理
液に依らずにこれらを銅合金表面から除去出来るもので
ある。

【００２７】前記基材に施すＰＲ（Periodic Reverse）
電解処理は、基材を電解液中にて直流の矩形波形を周期
的に極性を反転して通電する方法である。極性の反転周
波数や電解液は前記の交流電解処理の場合と同様であ
る。

【００２８】前記の交流電解、又はＰＲ電解は、基材を
アノードとカソードに交互に変化させて電解処理する方
法で、基材がアノードの時に表面の銅層や固溶元素、酸
化物が溶出すると同時に、溶出しない析出元素、析出化
合物も表層から脱落する。カソードの時には、水素を発
生して表面を清浄化したり、或いは溶出したＣｕの析出
効率が高いために優先的に基材表面に析出し、純度の高
い電着銅層を形成して下層の銅合金層を被覆したりす
る。これが繰り返し行われることになるため、表層は固
溶元素や析出元素、析出化合物、又は酸化物の無い、純
度の高い銅層が電解処理時間に応じて厚く形成されるこ
とになる。また、この方法は銅イオンを供給せずに行な
うことが出来る点でも優れている。交流電解処理、又は
ＰＲ電解処理における周波数は特に限定するものではな
いが、電解液によっては処理後の表面形状が異なること
も有るので、選択する必要がある。

【００２９】本発明の製造方法において、交流電解処
理、又はＰＲ電解処理の後に、さらに圧延加工を施すこ
とが好ましい。処理後の圧延加工により所望の厚さにし
て機械的強度と表面の光沢平滑性を付与する。そのため
に通常、１０％以上の総圧下率が加えられる。通常、平
滑な圧延ロールを用い、低粘性の潤滑油を併用して能率
的に加工される。必要に応じてより高度の光沢平滑性を
必要とする場合には潤滑剤を使用しないで磨き圧延も行
われる。尚、必要に応じて圧延途中又は圧延後に加熱処
理が施される。

【００３０】本発明において用いられる電解液中にＳＯ
₄ ²が含有されていると、銅や固溶成分の溶出が容易に行
われ、さらに銅が平滑に析出し、レベリング性（平滑
性）が向上する。析出する銅イオンは銅合金基材から溶
出時に供給されるが、電解液中成分として始めからある
程度含有しておけばさらに平滑性が向上する。但し、Ｃ
ｕメッキを目的とする電解液組成のような高い濃度は不
必要である。Ｐ₂Ｏ₇ ^2-、或いはＰ₂Ｏ₇ ^2-、Ｃｕ²⁺に
ついても同様の傾向がある。

【００３１】本願請求項５の発明において、交流電解時
の電流密度の実効値や、ＰＲ電解の電流密度を１〜２０
Ａ/dm²に限定した理由は、前記電流密度を２０Ａ/dm²以
下にすることにより、電解処理による基材表面凸部への
電流集中が抑制されて粗面化が防止出来、平滑性を維持
することが出来るからである。さらに生産性を考慮すれ
ば、１Ａ/dm²以上とすることが望ましい。

【００３２】尚、本発明に使用される銅合金として、以
下に示すような合金が挙げられる。Ｃｕ−Ｓｎ系（例え
ば４Ｓｎ−０．１Ｐ、６Ｓｎ−０．１Ｐ、８Ｓｎ−０．
１Ｐ、３．５Ｓｎ−０．２Ｃｒ−０．１Ｐ等）、Ｃｕ−
Ｚｎ系（例えば１０Ｚｎ等）、Ｃｕ−Ｆｅ系（例えば
２．４Ｆｅ−０．３Ｚｎ−０．０４Ｐ、１．５Ｆｅ−
０．６Ｓｎ−０．８Ｃｏ−０．１Ｐ、１Ｆｅ−０．５Ｓ
ｎ−０．５Ｚｎ−０．０２Ｐ、０．１Ｆｅ−０．０３Ｐ
等）、Ｃｕ−Ｃｏ系（例えば０．３Ｃｏ−０．１Ｐ
等）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系（例えば９．５Ｎｉ−２．３
Ｓｎ、０．１Ｎｉ−２．５Ｓｎ−０．１Ｐ等）、Ｃｕ−
Ｚｒ系（例えば０．１５Ｚｒ等）、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｃｒ系
（例えば０．２５Ｓｎ−０．２５Ｃｒ−０．２Ｚｎ、
０．１５Ｓｎ−０．１Ｃｒ等）、Ｃｕ−Ｂｅ系（例えば
１．７Ｂｅ−０．３Ｃｏ、０．５Ｂｅ−２．５Ｃｏ
等）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系（例えば３Ｎｉ−０．６Ｓｉ
−０．５Ｚｎ等）、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｎｉ系（例えば
２Ｓｎ−０．２５Ｔｉ−１．５Ｎｉ−０．５Ｚｎ等）。
しかし、本発明はこれらの合金に限定されない。

【００３３】尚、電解液の温度は特に制限するものでは
ないが、室温領域から６０℃程度であれば、電解後の表
面を平滑に保つことが可能である。交流電解、ＰＲ電解
処理に当たっては目的とする銅合金基材を一方の電極の
みに用いても良いし、同時に両極に用いても良い。ま
た、条材料のように一方の電極だけに用いる場合には他
極に例えば同種の銅材料を用いても良いし、ＳＵＳやカ
ーボン電極などの不溶性電極を用いても良い。さらに交
流電解では、例えば２枚のカーボン電極間に目的材料を
通して間接給電により行っても良い。

【００３４】

【実施例】以下に、本発明を実施例により具体的に説明
する。（実施例１）表１に示す組成の銅合金条基材３種（厚さ
０．２ｍｍ）を幅２６ｍｍに切断した。

【００３５】

【表１】

【００３６】図２に示す様なＤＩＰ型１４ピンフレーム
にプレス成型した後、溶剤脱脂してプレス油を洗浄除去
した。これを表２に示す条件にて正弦波交流電解処理、
又は矩形波ＰＲ電解処理を施した。電源は何れも（株）
中央製作所製の出力波形変換装置付の交流電源を用い、
電解時の他方の電極にはＳＵＳ３０４を用いた。

【００３７】

【表２】

【００３８】この状態での表面粗さの十点平均粗さＲz
を測定を行い、電子顕微鏡にて表面を観察した。その
際、析出物等がある場合にはＥＰＭＡによる元素分析を
行った。表面粗さ計は（株）小坂研究所製サーフコーダ
ＳＥ−３０Ｈ、電子顕微鏡は（株）日立製作所Ｘ−６５
０を、ＥＰＭＡ分析は（株）堀場製作所製ＥＭＡＸ−２
２００を用いた。また、常法に従って３μｍのＡｇメッ
キを行って、メッキ欠陥の有無を３０倍の実体顕微鏡に
て観察し、一部を大気中４５０℃にて１０分間加熱処理
してメッキ皮膜の膨れの有無を観察した。残りの試料を
実用上の保管条件における表面劣化をシュミレートする
ために８０％ＲＨ×６０℃の加湿チャンバーに４８ｈｒ
保持した。これについて半田濡れ性を調べた。半田濡れ
性はＲＡＭ型フラックス（（株）ムラタ製作所ソルダー
ライトＬ−３５）を用い、２３５℃の共晶半田浴に３秒
間ディップして半田付着面積を測定し、百分率で表わし
た。結果は表３〜５に示す通りである。

【００３９】（比較例１）上記のＤＩＰ型１４ピンフレ
ームにプレス成型後、溶剤脱脂したものに、さらにカソ
ード脱脂を施した後、硫酸１ｍｏｌ／ｄｍ³に過酸化水
素０．３ｍｏｌ／ｄｍ³を添加した水溶液にて１分間浸
漬処理した。これらを実施例１と同様にして試験評価を
行った。結果を表３〜５に併せて示した。

【００４０】（比較例２）比較例１と同様にプレス成型
後溶剤脱脂、カソード脱脂、硫酸−過酸化水素酸洗を施
したものに、硫酸銅（５水塩）１．５ｍｏｌ／ｄｍ³と
硫酸１ｍｏｌ／ｄｍ³を溶解した水溶液を用いて液温６
０℃、電流密度２０Ａ/dm²の直流による、１、５、１０
μｍの銅メッキを行った。これらを実施例１と同様にし
て試験評価を行った。結果を表３〜５に併せて示した。

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】

【表５】

【００４４】表３から明らかなように、本発明例は表面
性状に劣る何れの析出型合金においても表面からの析出
物や酸化物を除去することが出来、従ってＡｇメッキ後
の表面は均一であり、加熱後のメッキ皮膜の膨れも見ら
れない。また半田濡れ性も極めて良好であった。これに
対して比較例１の従来の酸洗処理では、溶解しない析出
物、及びその酸化物が多数表面に残留し、Ａｇメッキで
突起状の電着が起こったり、加熱後に膨れが多数発生し
た。半田濡れ性も悪く、特に比較例１の合金Ｎo.３のコ
ルソン合金は殆ど濡れなかった。また、比較例２のＣｕ
メッキ品では析出物を覆うために１０μｍの厚さを要
し、非常に不経済であり、表面も粗面であった。Ｃｕメ
ッキが５μｍ厚さでは、Ａｇメッキの突起状電着、加熱
膨れを発生した。本発明例からは電流密度が１Ａ/dm²未
満では表層からの析出物の完全除去には長い処理時間を
要するために、また２０Ａ/dm²を越えると表面が粗くな
る傾向に有るため、メッキ性、ボンディング性の観点か
らは１〜２０Ａ/dm²電流密度条件が優れることが判る。

【００４５】（実施例２）表１に示した組成の各種厚さ
の銅合金条基材に実施例１の一部（電解条件：６、７、
８、９、１６、１７）について、同様に交流電解処理、
並びにＰＲ電解処理を行なった。次に、０．１μｍ、
０．５μｍ粗度相当に仕上げられたロールを有する２段
圧延機を用いて圧延加工し、０．２ｍｍ厚の銅合金条材
とした。

【００４６】これを幅２６ｍｍにスリットしてＤＩＰ型
１４ピンフレームにプレス成型後溶剤脱脂した。一部は
サンプルを切り出して光沢度と表面粗さＲz を測定し
た。尚、光沢度は日本電色工業株式会社製ＶＧＳ−１０
０１ＤＰを用いて、ＪＩＳＺ８７４１に準じて入射角受
光角２０゜共通にて測定した。さらに一部を常法に従っ
て３μｍのＡｇメッキを行った後、大気中４５０℃にて
１０分間加熱処理してメッキ皮膜の膨れの有無を観察し
た。次に、１）溶剤脱脂後のフレーム２) 溶剤脱脂後のフレームの一部を３μｍのＡｇメッキ
したフレーム３）溶剤脱脂後のフレームの一部を常法により０．５μ
ｍのＮｉメッキを行い、さらにその上層に０．１μｍの
Ｐｄメッキしたフレームの３種類のフレームを用いて、タブ部にＳｉ素子をＡｇ
ペーストを使用してダイボンドした後、２５μｍの径の
Ａｕ線を超音波熱圧着法（各処理条件は表６に示す通
り）でワイヤボンドした。尚、Ｐｄメッキ浴は日本高純
度化学（株）製パラブライトＳＳＴ浴を用いて３Ａ/dm²
で行い、ワイヤボンダはキューリックアンドソファ社製
モデル４１２４ボールボンダーを用いた。

【００４７】

【表６】

【００４８】このようにボンディングされたワイヤボン
ディング細線の一部をプルテスター（デイジィー社製マ
イクロテスタ２２）にかけてプルテストした。他の一部
は常法によりエポキシ樹脂でトランスファーモールドし
た後、Ｓｎ−１０Ｐｂメッキ浴にて約６μｍの外装メッ
キをアウターリード部に実施した。然る後、ダイバーカ
ット等を行いアウターリード部を９０゜に曲げてＤＩＰ
型ＩＣとした。そして、赤インク水中で浸漬ボイルして
リードフレームとモールドとの界面への水の侵入深さを
測定するレッドチェック法を行い、レジン封止性を評価
した。さらに、アウターリード部に共晶半田を用いて１
０ｍｍの径のＣｕ線を半田付けした後、１５０℃×１０
００ｈｒ加熱経時したものを半田プル試験を行って、接
合強度を求めた。結果を表７〜９に示した。

【００４９】（比較例３）実施例２において、圧延後の
条材の表面の光沢度と粗さが請求項２の発明の範囲外で
あるものについても、同様にして試験評価を行った。結
果を表７〜９に併記した。

【００５０】（比較例４）比較例１のサンプルを実施例
２と同様にして試験評価を行った。結果を表７〜９に併
記した。

【００５１】（比較例５）表１に示した銅合金条基材
に、カソード脱脂、硫酸−過酸化水素酸洗を施した後、
硫酸銅（５水塩）１．５ｍｏｌ／ｄｍ³ と硫酸１ｍｏｌ
／ｄｍ³ を溶解した水溶液を用いて液温６０℃、電流密
度２０Ａ/dm²の直流により、厚さ１μｍ、５μｍ、およ
び１０μｍの銅メッキを行った。その後、実施例２と同
様に圧延加工を施し、スリット後、各種処理及び評価試
験を行った。結果を表７〜９に併記した。

【００５２】

【表７】

【００５３】

【表８】

【００５４】

【表９】

【００５５】表７〜９から明らかなように、本発明例は
いずれも表面性状に優れ、いずれの析出型銅合金におい
ても、十分な貴金属メッキ性を有しており、ベアボンデ
ィングの場合を含めて、十分なボンディング強度、加工
性、半田性及びレジン封止性を有している。これに対し
て、交流電解処理を行ったものでも圧延加工率が１０％
未満で光沢度が２００％未満、表面粗さ１μｍを越えた
もの（比較例３）はボンディング強度が劣る。従来の脱
脂酸洗処理だけをおこなったもの（比較例４）では、比
較例１の表面観察結果から推定される析出物、酸化物の
残留によって、Ａｇメッキ性ばかりでなく、ボンディン
グ強度、半田性及びレジン封止性も非常に劣る結果であ
った。そして、貴金属外装メッキを施したものでも十分
な回復は見られない。また、銅メッキをした後圧延加工
したもの（比較例５）でも、合金によっては（合金Ｎo.
２、３においては）５μｍの厚さでもメッキ時のピンホ
ールの影響が残り、全ての性能を良好にするには１０μ
ｍの厚さを要し非常に不経済である。

【００５６】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明による方
法は、集積回路用リードフレームを代表とする電子機器
用途に総合的に優れる特性を有する材料を得る方法であ
り、さらに昨今の析出型合金を代表とする表面特性に劣
る銅合金材料をも良好な表面性状へ改質し得る製造方法
でもある。本発明による方法は、従来工程の一部を変更
するだけで達成されるうえに、従来の脱脂と酸洗の前処
理や銅メッキ工程、或は場合によっては銅合金条製造工
程にて行われているバフ研磨工程を省略することも可能
であり、したがってトータルコストが低下し、高品質化
と共に経済的効果も著しいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般に使用されているリードフレームによるパ
ッケージの一例の断面図

【図２】一般に使用されているリードフレームの一例の
平面図

【符号の説明】

１タブ部２素子３接着層４電極パッド５インナーリード端部６金属細線７樹脂８アウターリード部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅合金板又は条から成る基材の少なくとも
一方の面に交流電解処理、又はＰＲ電解処理を行い、少
なくとも最外層表面から析出物を除去することを特徴と
する電子機器用銅合金材料の製造方法。
【請求項２】銅合金板又は条から成る基材の少なくとも
一方の面に交流電解処理、又はＰＲ電解処理を行った後
に圧延加工を施し、光沢度をＧs(20゜) ≧２００％、且
つ表面粗さを十点平均粗さＲz ≦１．０μm とすること
を特徴とする電子機器用銅合金材料の製造方法。
【請求項３】前記交流電解処理、又はＰＲ電解処理の電
解液が、少なくともＳＯ₄ ^2-を含有するか又は少なくと
もＳＯ₄ ^2-、Ｃｕ²⁺を含有する水溶液であることを特徴
とする請求項１または２記載の電子機器用銅合金材料の
製造方法。
【請求項４】前記交流電解処理、又はＰＲ電解処理の電
解液が、少なくともＰ₂Ｏ₇ ^2-を含有するか又は少なく
ともＰ₂Ｏ₇ ^2-、Ｃｕ²⁺を含有する水溶液であることを
特徴とする請求項１または２記載の電子機器用銅合金材
料の製造方法。
【請求項５】前記交流電解処理又はＰＲ電解処理を、１
〜２０Ａ/dm²の電流密度で行なうことを特徴とする請求
項１〜４の内いずれかに記載の電子機器用銅合金材料の
製造方法。