(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、Ｓｎ金属のメッキ膜を形成するメッキ液が収納されたメッキ浴槽を有する前段のメッキ液浴槽移動手段と、前記Ｓｎ金属を主金属としたＳｎ合金のメッキ膜を形成するメッキ液が収納されたメッキ浴槽を有する後段のメッキ液浴槽移動手段とから構成されるメッキラインと、
前記メッキラインの上方に、導電部材の表面に前記Ｓｎ金属から成る１層のメッキ膜、前記Ｓｎ合金から成る１層のメッキ膜または前記Ｓｎ金属と前記Ｓｎ合金とから成る２層のメッキ膜を形成するために、前記導電部材を搬送する搬送手段とを有することを特徴とするメッキ装置。
【請求項２】
前記前段及び後段のメッキ浴槽移動手段はそれぞれスライド移動し、前記搬送手段の下方に前記Ｓｎ金属のメッキ膜を形成するメッキ液が収納されたメッキ浴槽と前記Ｓｎ合金のメッキ膜を形成するメッキ液が収納されたメッキ浴槽とが連続して配置されることを特徴とする請求項１に記載のメッキ装置。
【請求項３】
前記前段または後段のメッキ浴槽移動手段には、空のメッキ浴槽または水洗用浴槽を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のメッキ装置。
【請求項４】
前記前段または後段のメッキ浴槽移動手段は、前記搬送手段の下方にメッキ浴槽を配置しないことができることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のメッキ装置。
【請求項５】
前記前段及び後段のメッキ浴槽移動手段はそれぞれ同一の液組成のメッキ液が収納されたメッキ浴槽を有し、前記搬送手段の下方に前記同一の液組成のメッキ液が収納されたメッキ浴槽が連続して配置されることを特徴とする請求項１に記載のメッキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はメッキ装置に関し、メッキ浴槽を移動自在にして複数の組み合わせの金属材料のメッキ膜を単層または少なくとも２層以上形成するメッキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｃｕ単体、Ｃｕ合金またはＦｅ―Ｎｉ合金のような導電部材の表面を、Ｓｎ単体またはＳｎ合金のメッキ層で被覆したリード材は、Ｃｕ単体またはＣｕ合金が備えている優れた導電性と機械的強度を有する。なおかつ、そのリード材は、Ｓｎ単体またはＳｎ合金が備えている耐食性と良好な半田付け性をも併有する高性能導体である。そのため、それらは、各種の端子、コネクタ、リードのような電気・電子機器分野や電力ケーブルの分野などで多用されている。
【０００３】
また、半導体チップを回路基板に搭載する場合には、半導体チップのアウターリード部にＳｎ合金を用いた溶融メッキや電気メッキを行うことにより、当該アウターリード部の半田付け性を向上せしめることが行われている。このようなＳｎ合金の代表例は半田（Ｓｎ―Ｐｂ合金）であり半田付け性、耐食性などが良好なために、コネクタやリードフレームなどの電気・電子工業用部品の工業用メッキとして広く利用されている。
【０００４】
図３は、図２に示した半導体リードフレームのＡ−Ａ断面のリード材の基本構成を示す断面図である。例えば、導電部材２１はＣｕ、Ｃｕを主成分としたＣｕ系合金またはＦｅ―Ｎｉを主成分としたＦｅ―Ｎｉ系合金で構成されている。そして、それらの導電部材２１の表面には、異なる金属材料の２層のメッキ膜が施されている。例えば、Ｓｎの第１メッキ膜２２とＳｎ―Ｂｉの第２メッキ膜２３がこの順序で形成されている。ここで、第１メッキ膜２２の厚さをｔ１、第２メッキ膜２３の厚さをｔ２としたとき、ｔ１は約３〜１５μｍ、ｔ２は約１〜５μｍ、ｔ２／ｔ１は約０．１〜０．５に設定すると、コストの面でも、半田付け性、耐熱性の点でも、また半田の接合強度やアルミ線などとの溶接部の溶接強度の点でも良好な特性があり、リード材としての性能向上が得られるので好適であることが知られている。
【０００５】
図４は、自動メッキ装置全体のレイアウトである。まず、アルカリ電解洗浄浴槽３１において、導電部材２１の表面における半田メッキ皮膜の密着性や半田付け性を阻害する油脂等の有機性の汚染物質を除去する。次に、水洗用浴槽３２において洗浄された後、化学エッチング浴槽３３において、化学エッチング処理（基本的には酸化―還元反応を利用した処理）を行い、粒界や介在物などの存在により不均一な表面になっている導電部材２１の表面を均一化する。
【０００６】
次に、水洗用浴槽３４において洗浄された後、酸活性化浴槽３５において、水洗用浴槽３４で付着した酸化膜を除去する。次に、水洗用浴槽３６において洗浄された後、半田メッキ装置３７においてメッキが施される。半田メッキ液は強酸性のため、メッキ後の表面は酸性になっている。そのような表面では時間の経過とともに皮膜が変色し、半田付け性が劣化する。そのために、水洗用浴槽３８、中和処理浴槽３９において、メッキ表面に残留する酸を中和し、吸着している有機物を除去する。その後、水洗用浴槽４０、湯洗用浴槽４１で洗浄され、乾燥装置４２において、メッキされた導電部材２１を乾燥させる。
【０００７】
図５は、図４に示した全体のメッキ装置における化学エッチング浴槽３３のＢ―Ｂ方向における断面図である。
【０００８】
この化学エッチング浴槽３３における働きは上記した通りである。ここでは、このメッキ装置における仕組みについて説明する。このメッキ装置では、横送り式プッシャー３３１と搬送レール３３２は、共に上下方向に可動できるようになっている。そして、それらの可動範囲の上限位置および下限位置が決められており、その間を繰り返し動いている。吊り下げ用フック３３３は、作業目的に応じて適した間隔に搬送レール３３２に掛けられる。通常は、隣り合った浴槽のセンター間の距離である。そして、メッキされる導電部材２１を吊っているメッキ補助ラック３３４は、この吊り下げ用フック３３３に掛けられ、このメッキ装置にセットされる。次に、横送り式プッシャー３３１について述べる。横送り式プッシャー３３１間の距離は、基本的には、隣り合った浴槽のセンター間の距離とほぼ等しい。そして、この横送り式プッシャー３３１は、１本もののアームに設置されており、作業方向へ吊り下げ用フック３３３を１スパン送ると、その分戻るようになっている。そして、この横送り式プッシャー３３１は、上限位置で１スパン送り、下限位置でその分戻るようになっている。また、搬送レール３３２は、上下方向には動くが進行方向には動かない。この作業の繰り返しにより、このメッキ装置は機能している。
【０００９】
上記したこのメッキ装置では、メッキ前処理ラインを１本および半田メッキラインを１本有していた。例えば、導電部材２１に第１メッキ膜２２であるＳｎのメッキ膜、第２メッキ膜２３であるＳｎ―Ｂｉのメッキ膜を形成する場合と導電部材２１に第１メッキ膜２２であるＳｎのメッキ膜、第２メッキ膜２３であるＳｎ―Ａｇのメッキ膜を形成する場合とがある。この場合、第１メッキ膜２２は両方とも同じＳｎメッキ液を使用することができるが、第２メッキ膜２３は使用するメッキ液が異なる。そのため、導電部材２１に前者のメッキ膜を形成することを終えた後、１度メッキ装置を停止させ後者用のメッキ液へと浴槽内のメッキ液を入れ替えてから次の導電部材２１にメッキ膜を形成していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、この半田メッキ装置では、メッキ前処理ラインを１本および半田メッキラインを１本有していた。そのため、導電部材２１に複数の組み合わせのメッキ膜を形成する場合、メッキ膜の組み合わせが換わるときに連続して作業を行うことができないという課題が生じた。言い換えると、このメッキ装置では、準備されたメッキ液にメッキ可能な導電部材２１を順次浸漬して、同じメッキ膜の組み合わせのメッキ膜を連続して形成することはできた。しかし、メッキされる導電部材２１の使用用途に応じて、導電部材２１に複数の組み合わせのメッキ膜を連続して形成することができなかった。つまり、半田メッキラインについて、メッキ液の入れ替えに余分な時間と手間を費やすという問題があった。
【００１１】
更に上記したことに加えて、半田メッキラインを管理することに関しても、多大な労力を費やしていた。例えば、１つのメッキ浴槽内であるメッキ液を使用した後に、メッキ液構成の異なる他のメッキ液を使用する場合がある。このとき、確実に前者のメッキ液を除去しないと後者のメッキ液の液構成が変わってしまう。また、使用するメッキ液構成が異なれば、そのメッキ浴槽で使用されるアノードも異なり交換しなければならない。つまり、メッキ液管理またはメッキ浴槽管理などメンテナンス面に関しても多大な労力を費やすという問題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、メッキラインにスライド機構を設けて、そのことにより、１本の搬送レールで導電部材２１に連続して複数の組み合わせの単層あるいは２層以上のメッキ膜を形成することができることに特徴を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明であるメッキ装置を実施するためのスライド機能を有し、第１列に２つの第１メッキ浴槽を、そして第２列には３つの第２メッキ浴槽を有する半田メッキラインのレイアウトである。また、図４に示した全体のメッキ装置の半田メッキ装置３７に該当する。
【００１４】
図１において、このメッキ装置はプレディップ浴槽３７１、第１メッキ浴槽３７２、３７３第２メッキ浴槽３７４、３７５、３７６、水洗用浴槽３７７がある。また、それぞれのメッキ浴槽には、オーバーフロー浴槽３７８、３７９、３８０、３８１、３８２が設置されている。これらの浴槽の機能は、不溶性不純物等をメッキ浴槽内の水流を用いて浴槽内へと取り込む。そして、これらの浴槽内へと取り込んだメッキ液をろ過し、そのろ過されたメッキ液をメッキ浴槽３７２、３７３、３７４、３７５、３７６内へと送り込むことである。
【００１５】
本発明では、半田メッキラインにおいて、１本の搬送レールでメッキ可能な導電部材２１に、連続して複数の組み合わせのメッキ膜を使用用途に応じて形成することができることに特徴を有する。
【００１６】
具体的に言うと、この半田メッキラインの仕組みも上記した図５と同様である。例えば、この図１の半田メッキラインでは、メッキ浴槽３７３にはＳｎのメッキ液が入れられ、メッキ浴槽３７５にはＳｎ―Ａｇのメッキ液が入れられ、メッキ浴槽３７６にはＳｎ―Ｂｉのメッキ液が入れられ、メッキ浴槽３７２、３７４は空である。そして、これらのメッキ浴槽は、メッキされた導電部材２１の使用用途に応じて必要なメッキ浴槽が選択され搬送レールの下へと移動し、導電部材２１にメッキ膜を形成する。この結果、導電部材２１にＳｎの単層のメッキ膜が形成されたり、１層目がＳｎで２層目がＳｎ―ＡｇまたはＳｎ―Ｂｉのメッキ膜などが形成される。なおリード材の構造は図３と同じであるので符号を共通とした。
【００１７】
第１に、導電部材２１にＳｎ単層の第１メッキ膜２２のみを形成するケースについて述べる。ここでは、上記したように、Ｓｎのメッキ液が入れられた第１メッキ浴槽３７３と空のメッキ浴槽３７４が選択される。上記したメッキ前処理ラインで処理された導電部材２１は、プレディップ浴槽３７１で表面の水酸膜の除去を行いながら、その間に第１メッキ浴槽３７３は搬送レールの下へ移動する。そして、ここでＳｎのメッキ膜が形成されている間に第２メッキ浴槽３７４は搬送レールの下へ移動する。Ｓｎのメッキ膜が形成された導電部材２１は第２メッキ浴槽３７４に移動するが、このメッキ浴槽にはメッキ液が入っていないためメッキ膜は形成されない。次に、水洗用浴槽３７７でメッキされた導電部材２１を洗浄する。この結果、導電部材２１にＳｎの単層メッキ膜のみが形成される。
【００１８】
ここで、図１のメッキ装置では、２列目のメッキ浴槽移動手段に空のメッキ浴槽を有していたため、上記したように、導電部材２１にＳｎ単層のメッキ膜が形成された。しかし、次のような場合もある。それは、２列目のメッキ浴槽移動手段が搬送レールの下にメッキ浴槽を配置しない場合であり、また、搬送レールの下に水洗用浴槽を選択する場合である。前者の場合は、搬送レールの下にメッキ液が存在せず導電部材２１にメッキ膜が形成されない。後者の場合は、メッキされた導電部材２１の表面を純水により洗浄するのみでメッキ膜は形成されない。
【００１９】
第２に、導電部材２１に２層の第１メッキ膜２２および第２メッキ膜２３を形成するケースについて述べる。導電部材２１にメッキ膜を形成する工程は上記した内容と同様である。しかし、今度は第２メッキ浴槽３７５または３７６が選択され、導電部材２１にＳｎ―ＡｇまたはＳｎ―Ｂｉの第２メッキ膜２３が形成される。この結果、導電部材２１は、ＳｎとＳｎ―ＡｇまたはＳｎとＳｎ―Ｂｉの２層のメッキ膜が形成される。
【００２０】
ここで、図１のメッキ装置では、第１メッキ浴槽のメッキ液の金属材料はＳｎであり、第２メッキ浴槽のメッキ液の金属材料はＳｎ―ＡｇまたはＳｎ―Ｂｉである。そして、それらの金属とそれを溶かす溶剤を除いた溶液が同一の液構成であるため、導電部材２１に連続してメッキ膜を形成することができる。しかし、液構成の異なるメッキ液で導電部材２１にメッキ膜を形成する場合もある。このとき、２列目のメッキ浴槽移動手段に洗浄用の水洗用浴槽を有することにより、その浴槽で導電部材２１の表面を洗浄できるため、メッキ液の液構成に関係なく１本の搬送レールで連続して複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができる。
【００２１】
よって、本発明では、メッキ液構成の異なる複数のメッキ液が入れられたメッキ浴槽をあらかじめ用意する。そして、それらのメッキ浴槽を使用用途に応じて選択して用いることができる。その結果、１本の搬送レールで連続して、複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができる。
【００２２】
つまり、上記したメッキ前処理ラインと同様に、連続して１本の搬送レールで複数の組み合わせのメッキ膜を導電部材２１に形成することができる。このことにより、メッキ膜の組み合わせに応じてメッキ装置を一時停止させ浴槽内のメッキ液を入れ換える必要がなくなる。この結果、作業時間を大幅に短縮させることができ、かつ、メッキ液を入れ換える手間を省くことができる。また、同一の浴槽でのメッキ液の入れ換えのとき、それぞれのメッキ液同志が混入することがなくなりメッキ液の管理およびメッキ浴槽、メッキ用設備などのメンテナンスにおける労力も大幅に減らすことができる。
【００２３】
他にも、１本の搬送レールで連続して複数の組み合わせのメッキ膜を形成できる。例えば、第１メッキ浴槽では空のメッキ浴槽を選択し、第２および第３メッキ浴槽でメッキ膜を形成する方法や第１および第２メッキ浴槽では空のメッキ浴槽を選択し第３メッキ浴槽のみで単層のメッキ膜を形成する方法などがある。また、隣り合ったメッキラインに同一組成のメッキ液が入れられたメッキ浴槽を有し、それらの浴槽を連続して選択することにより導電部材２１に厚いメッキ膜を形成することができる。
【００２４】
いずれの場合にしても、上記したように、本発明であるスライド機能を用いることにより、１本の搬送レールで連続して複数の組み合わせのメッキ膜を形成することが可能である。
【００２５】
上記したように、半田メッキの場合を例として説明してきたが、このメッキ装置は半田メッキに限らず利用することができる。例えば、Ｓｎメッキ、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキなどがある。これらの場合にも、このメッキ装置を用いて１本の搬送レールで連続して導電部材２１に複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明のメッキ装置には次のような効果が得られる。
【００２７】
それは、このメッキ装置は半田メッキラインにてスライド機能を有することにより、１本の搬送レールで連続して単層のまたは複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができる。そのため、導電部材に形成するメッキ膜が換わるごとにメッキ液を交換することがなくなり、メッキ装置を一時停止することがない。このことにより、１本の搬送レールで連続して導電部材に複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができ、かつ、メッキ液を入れ換える手間を省くことができる。また、同一の浴槽でのメッキ液の入れ換えのとき、それぞれのメッキ液どうしが混入することがなくなりメッキ液の管理およびメッキ浴槽、メッキ用設備などのメンテナンスにおける労力も大幅に減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメッキ装置に用いるメッキラインを説明する図である。
【図２】本発明および従来のメッキを施す半導体チップを説明する図である。
【図３】本発明および従来の２層メッキ膜から成る図２に示した半導体リードフレームのＡ−Ａ方向からみた断面を説明する図である。
【図４】本発明および従来の自動メッキ装置全体のレイアウトを説明する図である。
【図５】本発明および従来の化学エッチング浴槽のＢ−Ｂ方向からみた断面を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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