JPS6341057A - Ａｇ被覆電子部品用リ−ド材 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は電子、電気技術分野及び精密Ｗ［工業に使用さ
れるＡｇ被覆電子部品用リード材に関し、特に長期使用
及び使用条件に左右されることなくその密着性、耐食性
、電気接続性及び半田付性などの要求特性を安定して維
持し得る半導体リード材に好適な電子部品用リード材を
提供しようとするものである。

（従来の技術） ダイオード、トランジスター、ＩＣなどの半導体のリー
ド材に（よＡｇ？Ｉｌ！！覆材が数多く使用されている
。ここで上記Ａｇ被覆材のＡｇのＨさは必要とする特性
及び経済性等を考慮し１５〜１０μ位が一般的であるが
更に経済的見地から一層の薄膜化が強く求められている
。

リードフレーム及びリード線として利用される半導体リ
ード材では該半導体の製造工程で１００〜５００℃又は
これ以上の高：易にさらされることがあり、基材のＣｕ
又はＣｕ合金が上記Ａｇ被覆層に拡散して不都合を招く
乙ともある。このためＮｉ又はＮ１合金を拡散バリヤー
として利用することが広く実用化されている。しかしダ
イオード、トランジスター、ＩＣなどのＳｉチップをリ
ード材上に半田付けする場合、半田肉盛りが不充分とな
り半田流れを起し易い。

上述の・〜ｇ被覆厚さを薄くする場合、又Ｓ１とリード
材との熱膨張差を軟質の半田層で吸収するため厚い半Ｆ
Ｂ層を必要とする場合に重大な問題を生ずる。このため
、上記Ａｇの被覆厚さはある程度以上に保つことがどう
しても必要とされる。

次に、シリコーンのエポキシ樹脂封止、あるいはエージ
ング（バーンイン）などの工程では大気中で加熱される
が、この場合大気中の０２がＡｇ層内部に活発に浸透し
てＮ１表面を酸化し該Ａｇ層の剥離や半田付は時の濡れ
性不良の原因となる。これらのことから上記Ａｇ厚さの
減少はある程度制限されなければならない。

本発明者らは先にこれらの問題を改善する目的でＺｎ、
　Ｓｎ、　Ｉｎ、　Ｃｃｌ等の後述する中間層を設けた
リード線を提案した（特願昭５６−１６４７２６号ン。

（発明が解決しようとする問題点） 上記発明者提案の先行発明の実施に当って：よ、その特
性をより高度に発現させ信頼性を向上させること、及び
これを製造するに際しての安定した作業性が得られろこ
とが強く求められている。

即ち、半導体の製造に際しその生産性及び品質向上のた
め、高温度化処理の傾向があり、かかる高温度に耐え得
ることが強く求められるからである。又半導体に関して
は、それらの小型化及び高集積化が急速に進行しておす
、ｒＳ信頼性を維持する点からも上記リード材に対する
特性向上の要求は高い。更に半導体などの電子部品は、
従来のプリント基板のスルーホール実装から、プリント
基板上のパッドにリフロー半田付けする面実装に変る傾
向にあり、これらの半田付は部の強度が一層重要となっ
ている。

上記のスルーホールによれば機械的に半田付は部が保護
されるのに対し、上述の面実装ではリードと基板との半
田接合のみで部品の電気的及び機械的接続の保持がなさ
れなければならない。

（問題点を解決するための手段） ここに発明者等は上記要求に応じかつ上述の問題点を解
決すべく鋭意検討を重ねた結果、この発明に到達したの
であり、即ち本発明は少なくとも表面にＮｉ、Ｃｏ又は
これらの合金を有する基体上に、Ｒｕ、　Ｐｄ、　Ａｇ
又はこれら合金層（第１層）及びＣｕ、　Ｚｎ、　Ｃｄ
、　Ｉ　ｎ、　Ｓｎ又はこれらの合金層（第■層）及び
Ａｇ又はＡｇ合金層（第１層）をこれらの順に被覆して
なるＡｇ被Ｎ　Ｗ子部品用リード材である。

この発明で用いられる基体は、Ｎｌ単体か又はＮｉ　−
Ｆｅ　（４２）合金など、あるいはＮｉ　−Ｃｏ　　Ｆ
ｅ系（コバール）などの合金であってもよいが、導電性
、放熱性、加工成型性の点ではＣｕ又はＣｕ−３ｎ。

Ｃｕ−Ｆｅ、　Ｃｕ−Ａｇ、　Ｃｕ−ＣｒなどのＣｕ合
金基材に対してＮｉ、Ｃｏ又はＮ　ｉ　−Ｐ、　Ｎ　ｉ
　−Ｂ、　Ｎ　ｉ　−Ｃｏ、　Ｎ　ｉ　−Ｃｏ　−Ｐ、
Ｎｉ−Ｆｅ等を被覆した被覆基体が好ましく、特に半導
体リードなどとして有用である。そして特に、０゜を約
２０ｐｐｍ以下とした無酸素銅は導電率及び成型性に優
れ、半導体の還元雰囲気加熱下でＨ２脆化を起さないた
めにも不可欠の場合が多い。上記Ｎｉ等はバリアーであ
り、通常０．５〜数μの厚さである。

本発明において基材上の被覆第１層は、Ｐｄ、　Ｒｕ。

Ａｇ又はこれらの合金、例えばＡｇ−Ｐｄ、　Ａｇ−３
ｂ。

Ｐｄ−Ｒｕ、　Ａｇ−Ａｕ、　Ａｇ−Ｐｄ−Ａｕ、　Ｐ
ｄ−Ｎ　ｉ、　Ｐｄ−Ｃｏ。

Ｒｕ−Ｃｏ等であり、その厚さは下記同第■層の１７５
〜５０倍である場合、実用上特に有利である。

この発明において同第■層としては、Ｃｕ、　Ｚｎ。

Ｃｄ、　Ｉｎ、　Ｓｎ又はこれら合金であり、例えばＣ
ｕ−２ｎ、　Ｃｕ−３ｎ、　５ｎ−Ｚｎ、　Ｉ　ｎ−Ｃ
ｄ、　Ｃｄ−Ｚｎ、　５ｎ−Ｚｎ　−Ｃｕ、５ｎ−Ｐｂ
等である。その厚さは次の同第■層の１７１０〜１１５
００倍である場合に実用上特に有利である。この同第■
層は、Ａｇ又はＡｇ合金、例えばＡｇ−３ｂ、　Ａｇ−
Ｉ　ｎ、　Ａｇ−Ｐｄ、　Ａｇ−Ａｕ等であり、実用上
０．５μ〜数μの範囲の厚さである。

以上この発明のＡｇ１！を覆電子部品用リード材は、半
導体リード特にダイオード、トランジスターなどのリー
ドフレーム、リード線としてて用いろ場合に最とも好適
である。そしてその製造にあたり、上記各被覆はメツキ
法、特に電気メツキ法が好適であるが、もちろん、クラ
ッド、ＰＶＤ等が利用できる。通常基体表面を前処理に
より活性化、清浄化してから該基体をカソードとして、
メツキ浴中にてメツキ処理する。メツキ浴としては常法
の、メツキ浴が利用できるが、特に好ましい一部は後述
の実施例に示されている通りである。

（作　　用） この発明において、基体上のＮｉ及びＣｏの層は、該基
体と上記第１層間にあって両者の反応を抑止し、高温条
件及び長期の実用条件下で密着性を保持すると同時に基
体表面の酸化を防止するのである。即ちこの第１層のＰ
ｄ　、　Ｒｕ、　Ａｇ等は非酸化性の貴金属であり、か
つＮ１と反応し難い性質を有する。経済的にはこれは可
及的に薄いことが望ましいが、実用上多くの場合筒■層
の厚さの１７５〜５０倍の範囲である。１７５未満では
上記の作用を　。

実用上充分に発揮できない場合があり、５０倍を越えて
も大きな効果が得られず不経済である。

第■層は第１層のＡｇ中に拡散してＡｇ合金化すると同
時に表面から侵入する０２を捕捉する。これにより前記
の半田肉盛り性を適度に保ち又基体表面の酸化を防止で
きる。上記の作用は第■層の厚さが第１層の１／１０〜
１７５００倍のとき、多くの実用条件において好ましく
奏せられる。１／１０を越えろ過剰では変色などの不都
合を生じ、又１１５００未満では作用が不充分となる。

上記第１層及び第■層の存在により、第１層のＡｇ厚さ
を可及的に薄くして、より経済的なＡｇ被覆の作用を可
能にする。かかるＡｇの節減効果は実用条件にもよるが
、Ａｇ厚さにして約１／２以上にすることが可能である
。

本発明によろＡｇ被覆電子部品用リード材の作用は第１
層を欠いた場合と対比するとより明瞭である。即ち、第
１層を欠いた場合、侵入０２が多い場合にはその一部が
基体表面に到達し酸化を生ずるばかりでなく、基体と第
■層との反応を生じ該第■層が消耗される。そして反応
生成物が脆弱な場合は界面における密着性が損われろ。

一般にＳｎ。

Ｉｎ等はＮ１と金属間化合物を生成するので、特にこの
傾向がある。又Ｎｉ、　Ｃｏ系の基体表面はメツキ工程
中に不働態化を起し易く、密着性が不充分となる。この
不／＃＆態化はアルカリ性の強い高温度条件で起り易く
、特にＩ　ｎ、　Ｓｎ、　Ｃｕなどを緻密にメツキする
際にかかる条件となり製造上の不都合となる。これに対
して、本発明においてはかかる不働態化を生じない上記
第１層を予め被覆を存在させ上記不都合を回避するもの
である。

（実　施　例） す下実施例によりこの発明を具体的に説明する。

実施例１ 直径０．５胴の無酸素処理ｆＩ線を連続的に供給し、こ
れを他側に巻取るラインに下記処理槽を同順に連続して
設け、該Ｃｕ線に厚さ１．０μのＮｉメツキ、厚さ０．
０５μのＰｄメツキ、厚さ０．０５μのＺｎメツキ１、
及び厚さ１．５μのＡｇメツキをこの順に連続的に施し
Ａｇ被覆Ｃｕ線を製造した。

（１）カソード脱脂　　ＮａＯＨ２０ｇ／Ｊ’　　　　
ＩＯＡ／ｄｍ’、１０ｓｅｃ（２）水洗　　　　　清水
　　　　　　　　　　　　　　　　５ｓｅｃ（３Ｍｆｊ
ｊ先　　　　　　　　Ｈ２ＳＯ，１００ｇ／ｌ　　　　
　　　　　　　５ｓｅｃ（４）水洗　　　　　　清水　
　　　　　　　　　　　　　　　　５ｓｅｃ（５１Ｎ　
ｉメツキ　　　ＮｉＳＯ４２４０ｇ／ｌ　浴温４０℃Ｎ
ｉＣｌ２　５０ｇ／ｌ　　５Ａ／ｄｍ’、　　６０ｓｅ
ｅＨ３Ｂ０□　　３０　ｇｅｌ （６氷先　　　　　清水　　　　　　　　　　　　　　
　　　５ｓｅｃ（７］Ｐｄメツキ 日本エンゲルハード社製ＰＰｄ−０ ８Ｐｃｉ１３．＃、Ｐｈ８．５．　４０℃１、５Ａ／ｄ
ｍ’　　　　　　　　　　　　　　　１８　ｓ　ｅ　ｃ
（８水洗　　　　　　清水　　　　　　　　　　　　　
　　　　５ｓｅｃ（９１Ｚｎ７ツキ　　　Ｚｎ　ＣＮ　
　６０ｇ／ｌ　　浴温Ｒ，ＴＮａ　ＣＮ　４０　ｇｅｌ
　　ＩＡ／ｄｒｎ’、　２０　ｓ　ｅ　ｃＮａ　ＯＨＢ
ｏｇ／ｌ （Ｉ［ｌ水洗　　　　　　清水　　　　　　　　　　　
　　　　　　５ｓｅｃ（ＩＩＩＡｇストライクメツキ、
ＡｇＣＮ　　　３ｇ／ｌ　　ｉ褐ＲＴＫＣＮ　４０　ｇ
ｅｌ　　１０Ａ／ｄｍ”、３ｓｅｃｆ１２１Ａｇ／ツー
１−　　　　ＡｇＣＮ　　５０ｇ／ｌ’　　浴温　ＲＴ
ＫＣＮ　ＩＱＯｇ／ｌ　３Ａ／ｄｍ’５５ｓｅｃ＋１ｍ
先　　　　　　清水　　　　　　　　　　　１０ｓｅｃ
（１４克燥 実施例２ 上記実施例１において、（７）Ｐｄメツキ及び（９１Ｚ
ｎメツキに代えて夫々０．１μのＲｕメツキ及び０．０
３μのＳｎメツキを下記浴にて行った。

（７１Ｒｕメツキ 国中式金属製ルテネックス浴 Ｒｕ　　１０ｇ／ｌＤＫ　　３Ａ／ｄｍ″ＰＨ１，５２
５ｓｅｃ ６０℃ ｆ９１ｓｎメツキ Ｎａ　Ｓｎ０　　　　　９５ｇ／ｌ ＮａＯＨ１５ｇ／１ ７０℃、　２．５Ａ／ｄｍ’　　　　　　　１０　ｓｅ
ｃ実施例３ 上記実施例１において、同様にＰｄ、Ｚｎメツキに代え
て０．１２μのＡｇメツキ及び０．１μのＣｕ　３０Ｚ
ｎ合金メツキを下記浴にて行った。

（？］Ａｇメツキ 実施例１のメツキ浴（１１）に同じ （９１Ｃｕ　３０Ｚｎ　／　ツキ Ｃｕ−Ｚｎ合金メツキ　ＣｕＣＮ　　　３０　ｇｅｌ　
　を６逼４０℃Ｚｎ（ＣＮ）２１０ｇ／ｌ　　０４Ａ／
ｄｍ’、３０ｓｅｃＮａＣＮ　　　５０ｇ／ｅ Ｎａ２Ｃｏ、、３０ｇ／ｅ 実施例４ 実施例３において、上記（５）のＮ１メツキと（９）の
Ｃｕ−Ｚｎメツキに代えて下記処理浴により、夫々Ｃｕ
１ｌに厚さ０．２５μの約１０％Ｃｏ−Ｎｉ合金メツキ
と、厚さ０．０５μのＩｎメツキとを行ってＡｇ被ｒ！
Ｉｃｕ線を製造した。

（５１Ｎ　ｉ　−Ｇ　ｏ合金メツキＮｉＳＯ４２４０ｇ
／ｌ’　　浴温４０℃Ｃｏｃｏ、１５ｇ／ｉ’　　０４
Ａ／ｄｍ’、３０ｓｅｃＮＩＣ１２２０ｇ／ｊ Ｈ３Ｂ０４３０　ｇｅｌ （９）Ｉｎメツキ　Ｉ　ｎ　　（ＢＦ４）　３２５０　
ｇ／　ｌ　　浴温度Ｒ，ＴＨ３Ｂ０４１５ｇ／ｊ　　５
Ａ／ｄｍ’、２０ｓｅｃＮＨ，ＢＦ４５０ｇ／ｌ 実施例５ 前記実施例１において、（７）Ｐｄ及び（９１Ｚｎメツ
キに代えて０．０７　μのＰｄ　２０　Ｎｉ及びＣｕ　
１０　Ｓｎの合金メツキを施した。

（７１Ｐｄ２ＯＮｉメツキ 日進化成社製ＰＮＰ　　８０：　６ Ｐｄ　　１０ｇ／ｌ ＰＨ９，０２５℃ １、　ＯＡ／ｄｍ’　　　　　　　　２０ｓｅｃ（９１
Ｃｕ　−Ｓ　ｎ合金メツキ　ＣｕＣＮ　　　　３０ｇ／
ｌ　　浴温６０℃に２Ｓ　ｎ　０．３５　ｇｅｌ　　５
　Ａ／ｄｍ’　３ｓｅｃＫＯＮ　　　７０ｇ／！ ＫＯＨ１２ｇ／ｌ ロッシェル塩３０　ｇｅｌ 実施例６ 実施例５において、（９）のＣｕ５ｎ合金メツキに代え
て下記処理浴により厚さ０．１μのＣｄメツキを行って
Ａｇ被覆Ｃｕ線を製造した。

（９］Ｃｄメツキ　ＣｄＣＮ　　　３５ｇ／ｌ　　　浴
温３０℃ＮａＣＮ　７０ｇ／ｌ　　２．５Ａ／ｄｍ”　
　　６ｓｅｃＮ　ａ２Ｇｏ、　４０　ｇ／　ｅ 実施例７ 実施例３において（５）のＮｉメツキ及び（９）のＺｎ
メツキに代えて０．３μのＣｏメツキ、Ｈさ０．１μの
Ｓｎメツキを連続的に行ってＡｇ被覆Ｃｕ線を製造した
。

（５）Ｃｏメツキ　Ｇｏｃｏ４４００ｇ／ｌ　　ｉ谷Ｈ
７４Ｒ４’ＮａＣｌ　　２０ｇ／ｌ　　５Ａ／ｄｍ’　
１８ｓｅｃＨ３Ｂ０３４５ｇ／１ （９１Ｓｎ／ツキ　ＳｎＳＯ４１００ｇ／ｌ’　　ｉ６
温Ｒ−ＴＨ□Ｓｏ、　　　５０　ｇ／　ｌ　　Ｉ　Ａ／
　ｄｍ’、１５ｓｅｃβ−ナフトール　１ｇ７Ｎ ニカワ　　　　　２ｇ／ｌ 実施例８ 実施例５において、（９）のＣｕ１Ｏ３ｎ　）　ツキと
Ｏ２０Ａｇメツキに代えて、０．０２μのＣｕ３０Ｚｎ
メツキと２μのＡｇ２５ｂメツキを行った。

［９１Ｃｕ３０Ｚｎメツキ 実施例３に同じ但し、８ｓｅｃとした。

（ＩＭｇ−ｓｂ合金メツキ　ＡｇＣＮ　　１２ｇ、ｚＱ
＋　　ｉ６温Ｒ，ＴＫＣＮ　　４０　ｇ／　Ｉ　　４　
Ａ／　ｄｍ’、５５ｓｅｃ酒石酸アンモ ニカルカリ　２５ｇ／＃ 渭ａヨ俊カリ　２５　ｇ／ｌ 実施例９ 実施例４において、（７）のＡｇメツキに代えて０．１
μのＡｇ　１０　Ｃｕ合金メツキを行った。

（７１Ａｇ１０Ｃｕ／　ツキ ＡｇＣＮ　　２．５ｇ／Ｉ’ ＣｕＣＮ　　１０．５ｇ／１ ＫＣＮ　　　６０ｇ／ｌ Ｋ２ＣＯ３１５ｇ／１ ２５℃、　　７．５Ａ／ｄｒｎ’Ｘ５ｓｅｃ比較例（１
） 実施例１において（５）のＮ！メツキと（７）のＰｄメ
ツキ及び（９）のＺｎメツキを省略し、Ｃｕ線上に厚さ
１．５μのＡｇメツキを行い、Ａｇ被覆Ｃｕ線を製造し
た。

比較例２ 比較例１において１２のＡｇメツキ時間を２＠にし、Ｃ
ｕ線上に厚さ３．０μのＡｇメツキを行いＡｇ被覆Ｃｕ
線を製造した。

比較例３ 実施例１において（７）のＺｎメツキを省略し、Ｃｕ線
にｌさ１．０μのＮ１メツキと厚さ１．５μのＡｇメツ
キを連続的に行ってＡｇ被覆Ｃｕ線を製造した。

比較例４ 比較例３において（１口）のＡｇメツキ時間を２倍にし
、Ｃｕ線上に厚さ１．０μのＮ１メツキと、厚さ３．０
μのＡｇメツキを連続的に行ってＡｇ被覆Ｃｕ線を製造
した。

比較例５〜６ 前記実施例１，２において、各々（７）のＰｄ及びＲｕ
メツキを省略した。

上記各側により得られたＡｇＦ＆！覆Ｃｕ線について、
ダイオード組立工程を模して、Ｉ■２気流中３５０℃の
温度で１０分間加熱処理した後、大気中２８０℃の温度
で６時間加熱処理し、各熱処理後のＡｇ被覆Ｃｕ綿を２
４０℃の温度に加熱した共晶半田浴中に５秒間デツプし
、表面の半田付着面積を目視により比較した。また再熱
処理後のＡｇ？！！！覆Ｃｕ線をゲージ長さ１６０ｍｍ
で８０回捻回し、Ａｇ被覆の剥離状態を比較した。これ
らの結果を次の第１表に示す。

尚上記Ｈ２気流中３５０℃の温度で１０分間処理はＳｉ
チップまの半田付けに相当するもので、上表から明らか
なように本発明実施測量は何れも９０％前後の適度の半
田付着性を示した。これに対し比較測量１，２は半田付
は性が不良であり、又同３，４は半田付は性が過剰で半
田肉盛りが困難である。

次に大気中２８０℃の温度で６時間の処理はシリコーン
樹脂封止に相当し、樹脂封止後の半田付は性に対応する
もので、本発明実施測量は何れも８０％以上で優れてい
る。これに対し比較測量は何れも半田付は性が激減して
いる。特に比較例５゜６は第１段のＨ２処理では本発明
品と同等であったが、第２段の大気処理で半田付は性の
著しい劣化を招いた。

又、上記再熱処理時間後の捻回剥離では、本発明実施測
量はわずかに剥離した程度であるのに対し比較測量は何
れも剥離が著しい。待にＮｉ中間層を設けた比較測量３
，４において剥離が著しいのはＮｉ層の表面が酸化され
たためである。従来のＮｉ中間層を設けたＡｇ又はＡｇ
合金被覆Ｃｕ線ではチップ半田付けにおける半田肉盛り
が困難であり、更に樹脂封止に耐えろためには厚さ５μ
理上の厚いＡ６又はＡｇ合金被覆が必要であった。そし
て比較例５及び６中特に後者の剥離が著しいのは第１の
中間層を欠いたために考えられる。

以上この発明をダイオードなどの半導体リード線につい
て主として説明したが、８１チツプの半田付けはトラン
ジスター、ＩＣ，ＬＳＩその他センサーなどで広〈実施
されていることであり、実施例における還元処理での半
田肉盛り性及び大気中処理での半田濡れ性は共に必要で
ありそれらの適用による効果が期待される。同様に本発
明によるＡｇ被覆電子部品用′ノード材は上記のように
その′ｇ着性及び耐食性に優れて居り、他の接点材及び
各種の電気導体材として有用である。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように本発明ははるかに薄いＡ
ｇ又はＡｇ合金被覆によりチップ半田付けが容易で上記
樹脂封止に耐え、ダイオード組立を容易にしその生産性
が著しく向上し省銀に寄与する等の効果を奏するもので
ある。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも表面にＮｉ、Ｃｏ又はこれらの合金を
   有する基体上に、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ又はこれら合金層（
   第 I 層）及びＣｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ又はこれ
   らの合金層（第II層）及びＡｇ又はＡｇ合金層（第III
   層）をこれらの順に被覆してなるＡｇ被覆電子部品用リ
   ード材。
2. （２）前記第II層厚が第III層厚の１／１０〜１／５０
   ０倍である前記（１）項記載のＡｇ被覆電子部品用リー
   ド材。
3. （３）前記第 I 層厚が第II層厚の１／５〜５０倍であ
   る前（１）項記載Ａｇ被覆電子部品用リード材。
4. （４）上記銅又は銅合金の表面にＮｉ、Ｃｏ又はこれら
   の合金を被覆した基体を用いてなる（１）項記載のＡｇ
   被覆電子部品用リード材。
5. （５）基体として無酸素銅又は無酸素銅合金を用いた前
   （１）項記載のＡｇ被覆電子部品用リード材。