(57)【要約】【課題】ウィスカの発生を抑制するために外部端子の表面に形成したＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層から成る接続用導電層を溶融させる際に、加熱処理によって電子部品の内部まで熱的影響を与えることがないようにする。【解決手段】開示される電子部品の製造方法は、リード２の表面に形成した接続用導電層８を構成するＳｎ−Ｂｉ合金めっき層を、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき層の融点以上である２２０〜２８０℃に加熱したフッ素系不活性化学液内に０．２〜５秒間のごく短時間浸漬することで溶融させる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部端子の表面にＳｎを主成分とする金属薄膜から成る接続用導電層が形成される電子部品の製造方法であって、
前記外部端子の表面にＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層を形成するめっき工程と、
前記Ｓｎ系合金めっき層の融点以上に加熱された液体状態のフッ素系不活性化学液内にごく短い時間浸漬することで、前記Ｓｎ系合金めっき層を溶融させる加熱工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
外部端子の表面にＳｎを主成分とする金属薄膜から成る接続用導電層が形成される電子部品の製造方法であって、
前記外部端子の一部を覆うように樹脂製のパッケージを形成するパッケージ形成工程と、
前記パッケージで覆われていない前記外部端子の表面にＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層を形成するめっき工程と、
前記Ｓｎ系合金めっき層の融点以上に加熱された液体状態のフッ素系不活性化学液内にごく短い時間浸漬することで、前記Ｓｎ系合金めっき層を溶融させる加熱工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程において、前記フッ素系不活性化学液をその沸点を越えない範囲で２２０〜２８０℃に加熱することを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程において、前記Ｓｎ系合金めっき層を０．２〜５秒間加熱することを特徴とする請求項３記載の電子部品の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の電子部品の製造方法によって製造された電子部品であって、
前記Ｓｎ系合金めっき層は、ウィスカの発生が抑制された結晶構造を有することを特徴とする電子部品。
【請求項６】
請求項２記載の電子部品の製造方法によって製造された電子部品であって、
前記Ｓｎ系合金めっき層は、ウィスカの発生が抑制された結晶構造を有することを特徴とする電子部品。
【請求項７】
前記Ｓｎ系合金めっき層は、Ｓｎに該Ｓｎと低融点合金を形成する所望の金属が添加されて、所望の膜厚を有することを特徴とする請求項５又は６記載の電子部品。
【請求項８】
前記所望の金属は、Ｂｉを含むことを特徴とする請求項７記載の電子部品。
【請求項９】
外部端子の表面にＳｎを主成分とする接続用導電層を形成する電子部品製造装置であって、
前記外部端子の表面に形成されたＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層を溶融する加熱部を備え、該加熱部は加熱槽内に前記Ｓｎ系合金めっき層の融点以上に加熱されたフッ素系不活性化学液が満たされて、該フッ素系不活性化学液内に前記Ｓｎ系合金めっき層をごく短い時間浸漬することで溶融させるように構成されていることを特徴とする電子部品製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品及びその製造方法並びに製造装置に係り、詳しくは、外部端子の表面にＳｎ（錫）を主成分とする接続用導電層が形成される電子部品及びその製造方法並びに製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ（半導体集積回路）、トランジスタ、コンデンサ、抵抗、インダクタ等の各種の電子部品を用いることにより、広い分野で使用される電子装置が組み立てられている。このような電子装置の組立には、予め導電層から成る回路パターンが印刷された実装基板が用いられて、この実装基板上に所定の電子部品が実装される。具体的には、外部端子としての役割を担う電子部品のリードを、低融点のろう材を介して回路パターンの一部に電気的に接続している。このように電子部品を実装基板に実装するにあたっては、電子部品と実装基板との接続信頼性を満足するために、電子部品のリードの表面には、Ｓｎを主成分とするＳｎ系合金から成る低融点の接続用導電層が、予め電気めっき法等の表面処理法により形成されている。
【０００３】
ここで、上述のような接続用導電層を構成する低融点の金属薄膜の材料としては、従来から、Ｓｎ−Ｐｂ（鉛）合金をめっきにより形成することが広く行なわれている。Ｓｎは同合金の主成分を構成して接着の役目を果たす一方、ＰｂはＳｎと低融点合金を形成して合金の融点を下げるとともに接続強度を向上させる役目を果たしている。このように、Ｓｎ−Ｐｂ合金は、両成分の割合を変えることにより融点を容易に調整することができ、濡れ性に優れているだけでなくコスト的にも有利なので、電子部品を実装する際に上述したような接続用導電層として好んで用いられてきている。
【０００４】
しかしながら、上述のＳｎ−Ｐｂ合金のＰｂ成分は人体に対して有害であり、使用済の電子装置を廃棄するような場合には公害の原因となるので、環境破壊の点で望ましくない。したがって、最近では電子部品を実装基板に実装するにあたっては、接続用導電層としては成分にＰｂを含まない、いわゆるＰｂフリーのＳｎ系合金から成る低融点の金属薄膜をめっきによりリードの表面に形成することが一般的な流れになっている。一例として、そのようなＳｎ系合金としては、Ｐｂに変えてＢｉ（ビスマス）を添加させるようにしたＳｎ−Ｂｉ合金を接続用導電層としてリードの表面にめっきした電子部品が広く知られている。ここで、Ｂｉは前述のＳｎ−Ｐｂ合金におけるＰｂと同様にＳｎと低融点合金を形成して、合金の融点を下げるような役目を果たしている。また、ＰｂフリーのＳｎ系合金をめつきする場合は、Ｓｎと低融点合金を形成する金属としてはどのようなものを選んだ場合でも、濡れ性を損なわないようなＳｎ系合金めっきを形成する金属を用いることが必要になる。
【０００５】
ところで、上述のＰｂフリーのＳｎ−Ｂｉ合金のようなＳｎ系合金から成る接続用導電層をめっきにより電子部品のリードの表面に形成し、特定条件下に長時間さらすと、リード表面のめっき層より、ウィスカ（Whisker）と称する微細な金属ひげが発生する。このウィスカは、特に純Ｓｎめっきで発生し易く、Ｓｎに少量のＰｂやＢｉを添加することで発生が抑制されるが、発生を完全になくすことは困難である。そして、特にＩＣのようにパッケージの周囲から微小間隔で多数のリードが引き出されている半導体装置においては、ウィスカによるリード間の短絡が心配される。したがって、電子部品のリードの表面にめっきによりＰｂフリーのＳｎ系合金から成る接続用導電層を形成する場合は、ウィスカの発生を抑制することが課題となっている。
【０００６】
上述したように、ウィスカの発生を抑制するように構成した電子部品の一種として可変抵抗器及びその製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。同可変抵抗器は、ウィスカの発生により一対の外端子同士が互いに導通して出力信号が不安定になってしまうのを避けるために、図７に示すように、可変抵抗器を構成する中端子１０１とともに一対の外端子１０２は、金属製の板部１０３（被めっき材）の表面にＣｕ（銅）から成る第１のめっき層１０４及びＳｎから成る第２のめっき層１０５が順次に形成され、第２のめっき層１０５であるＳｎは溶融されてめっき粒子が消滅された状態になっている。このような構成の可変抵抗器によれば、第２のめっき層１０５におけるめっき粒子は溶融されて消滅しているため、長時間にわたって可変抵抗器を使用しても、めっき粒子毎の酸化膜の形成による体積の膨張が生じなくなるので、外端子１０２の表面に設けたＳｎから成る第２のめっき層１０５でのウィスカの発生を抑制して、可変抵抗器の出力信号を安定化させることができるようになる。
【０００７】
また、特許文献１に開示されている可変抵抗器の製造方法では、Ｓｎを溶融させてめっき粒子を消滅させるために、第一段階として、中端子１０１及び外端子１０２を一体に設けたフープを準備した後、このフープを遠赤外線ヒータを設けた第１の加熱炉を約３０秒間通過させて、中端子１０１及び外端子１０２をＳｎの融点２３２℃に略相当した約２２０℃に予備加熱する。次に、第二段階として、フープをバーナーを設けた第２の加熱炉を約１秒間通過させて、中端子１０１及び外端子１０２をＳｎの融点以上の約９００℃に加熱することにより、中端子１０１及び外端子１０２の表面に設けた第２のめっき層１０５におけるめっき粒子を溶融させる。次に、第三段階として、フープをＮａ3ＰＯ4の水溶液から成るアルカリ溶液を充填した槽に浸漬し、中端子１０１及び外端子１０３の表面に生じた酸化膜を除去する。
【０００８】
同様にして、上述したようなウィスカの発生を抑制するように構成した電子部品に適用されるＰｂフリーのＳｎ合金めっき材が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。同Ｓｎ合金めっき材は、電子部品である端子・コネクターに用いられるＣｕ又はＣｕ合金を被めっき材として、Ｃｕ０．３〜１５質量％、残部がＳｎから成るＳｎ−Ｃｕ合金層が電気めっきされて、リフロー処理（溶融処理）されている。ここで、リフロー処理は、Ｓｎ−Ｃｕ合金層がめっきされた上記Ｃｕ又はＣｕ合金被めっき材を、大気中あるいは還元雰囲気中で連続的に加熱炉内に入れることにより加熱してＳｎ−Ｃｕ合金めっき層を溶融させる。このような構成のＳｎ合金めっき材によれば、特許文献１と略同様に、被めっき材にめっきされたＳｎ−Ｃｕ合金層は溶融されるため、ウィスカの発生を抑制することができるようになる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２４６２０８号公報（第２〜３項、図１〜３）
【特許文献２】
特開２００２−６９６８８号公報（第２〜３項）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１あるいは特許文献２に開示されている従来の電子部品の製造方法では、被めっき材にめっきしたＳｎめっき層あるいはＳｎ−Ｃｕ合金めっき層を高温の気体中で溶融させることにより、ウィスカの発生を抑制するようにしているが、それぞれのめっき層を溶融させる際の加熱処理によって電子部品の内部まで熱的影響を与えるおそれがある、という問題がある。
例えば、特許文献１に開示されている可変抵抗器の製造方法では、前述したように、第一段階で中端子１０１及び外端子１０２を一体に設けたフープを遠赤外線ヒータを設けた第１の加熱炉を約３０秒間通過させて約２２０℃に予備加熱した後、第二段階でそのフープをバーナーを設けた第２の加熱炉を約１秒間通過させて約９００℃に加熱することにより、中端子１０１及び外端子１０２の表面に設けた第２のめっき層１０５におけるめっき粒子を溶融させている。
【００１１】
一般に、複数の材料から成り、複雑な形状を有する部品の熱処理を行う場合は、特定部位の温度が上昇し過ぎる、または部分的に所定の温度に達しない等、温度分布（ばらつき）が大きくなることに注意しなくてはならないため、時間的余裕を持たせることで、部品表面、内部の温度分布を均等にする。
特許文献１では、赤外線ヒータを設けた第１の加熱炉で溶融温度近傍まで予備加熱を行うことで、第２の加熱炉による本加熱時に発生する部品温度分布を最小にしているが、予備加熱温度が２２０℃と高温なこと、また、加熱時間が略３０秒と長いこと等の理由から、部品表面のめっき層が一様な温度分布になると同時に、熱伝導により部品内部も温度が上昇し、部品内部への熱的ストレスは不可避となる。
【００１２】
また、特許文献２に開示されているＳｎ合金めっき材の製造方法では、前述したように、Ｓｎ−Ｃｕ合金層がめっきされたＣｕ又はＣｕ合金被めっき材を、大気又は還元雰囲気中で連続的に加熱炉内に入れることにより加熱してＳｎ−Ｃｕ合金めっき層を溶融させているので、加熱処理は、特許文献２と同様に、被めっき材を気体雰囲気中に晒して行っていることになる。したがって、特許文献１で説明したのと同様な理由で、加熱処理によって被めっき材の内部まで熱的影響を与えるおそれがある。
【００１３】
特許文献１あるいは特許文献２に開示されている上述したような加熱処理を、電子部品として広く用いられている樹脂封止型半導体装置の製造方法に適用した場合には、Ｓｎ系合金めっき層を溶融するための加熱処理による熱が、リードから樹脂製のパッケージにより封止されている半導体装置の内部にまで容易に及ぶようになるので、例えば半導体チップ、リードフレームと封止樹脂等の内部構造物間での剥離現象や、パッケージ内部含有成分の気化に伴う急激な体積膨張等による大きなストレスが加わるようになるため、半導体装置の信頼性が著しく損なわれる。
【００１４】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、ウィスカの発生を抑制するために外部端子の表面に形成したＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層から成る接続用導電層を溶融させる際に、加熱処理によって電子部品の内部まで熱的影響を与えることがないようにした電子部品及びその製造方法並びに製造装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、外部端子の表面にＳｎを主成分とする接続用導電層を形成する電子部品の製造方法に係り、上記外部端子の表面にＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層を形成するめっき工程と、上記Ｓｎ系合金めっき層の融点以上に加熱された液体状態のフッ素系不活性化学液内にごく短い時間浸漬することで、上記Ｓｎ系合金めっき層を溶融させる加熱工程とを含むことを特徴としている。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、外部端子の表面にＳｎを主成分とする接続用導電層を形成する電子部品の製造方法に係り、上記外部端子の一部を覆うように樹脂製のパッケージを形成するパッケージ形成工程と、上記パッケージで覆われていない上記外部端子の表面にＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層を形成するめっき工程と、上記Ｓｎ系合金めっき層の融点以上に加熱された液体状態のフッ素系不活性化学液内にごく短い時間浸漬することで、上記Ｓｎ系合金めっき層を溶融させる加熱工程とを含むことを特徴としている。
【００１７】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電子部品の製造方法に係り、上記加熱工程において、上記フッ素系不活性化学液をその沸点を越えない範囲で２２０〜２８０℃に加熱することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の電子部品の製造方法に係り、上記加熱工程において、上記Ｓｎ系合金めっき層を０．２〜５秒間加熱することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の電子部品の製造方法によって製造された電子部品に係り、上記Ｓｎ系合金めっき層は、ウィスカの発生が抑制された結晶構造を有することを特徴としている。
【００２０】
また、請求項６記載の発明は、請求項２記載の電子部品の製造方法によって製造された電子部品に係り、上記Ｓｎ系合金めっき層は、ウィスカの発生が抑制された結晶構造を有することを特徴としている。
【００２１】
また、請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の電子部品に係り、上記Ｓｎ系合金めっき層は、Ｓｎに該Ｓｎと低融点合金を形成する所望の金属が添加されて、所望の膜厚を有することを特徴としている。
【００２２】
また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の電子部品に係り、上記所望の金属は、Ｂｉを含むことを特徴としている。
【００２３】
また、請求項９記載の発明は、外部端子の表面にＳｎを主成分とする接続用導電層を形成する電子部品製造装置に係り、上記外部端子の表面に形成されたＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層を溶融する加熱部を備え、該加熱部は加熱槽内に上記Ｓｎ系合金めっき層の融点以上に加熱されたフッ素系不活性化学液が満たされて、該フッ素系不活性化学液内に上記Ｓｎ系合金めっき層をごく短い時間浸漬することで溶融させるように構成されていることを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は実施例を用いて具体的に行う。
図１及び図２は、この発明の一実施例である電子部品の製造方法を工程順に示す工程図、図３は同電子部品の製造方法により製造された電子部品を示す斜視図、図４は図３のＡ−Ａ矢視断面図、図５は同電子部品の製造方法の実施に用いられる製造装置の構成を示す図である。以下、図１及び図２を参照して、同電子部品の製造方法を工程順に説明する。なお、この例では電子部品として樹脂封止型半導体装置に例をあげて説明している。
まず、図１（ａ）に示すように、例えばＦｅ−Ｎｉ（鉄ニッケル）合金から成り、中央部にタブ１及びタブ１の周囲部に多数のリード２が一体に形成されたリードフレーム３を用意する。次に、予め表面に例えばＡｌ（アルミニウム）から成る多数のパッド電極４が形成された例えばＳｉ（シリコン）から成る半導体チップ５を用意して、この裏面を導電性接着剤を介してタブ１に接続することによりチップボンディングを行う。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すように、リードフレーム３のリード２の端部とこれに対応した半導体チップ５のパッド電極４との間に、例えばＡｕ（金）から成るワイヤ６を接続してワイヤボンディングを行う。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、周知のトランスファモールド法により、リードフレーム３のリード２の端部、半導体チップ５及びボンディングワイヤ６を封止するように例えばエポキシ樹脂のような樹脂を注入して、パッケージ７を形成する。
【００２７】
次に、図２（ｄ）に示すように、パッケージ７で覆われていないリード２の表面に、電気めっき法のような表面処理法により、Ｓｎ−Ｂｉ合金から成る接続用導電層８を形成する。ここで、Ｂｉは前述したように、従来広く用いられていたＳｎ−Ｐｂ合金におけるＰｂと同様にＳｎと低融点合金を形成して、合金の融点を下げるような役目を果たしている。接続用導電層８は、例えばＳｎに０．５〜６．０ｗｔ（ｗｅｉｇｈｔ）％のＢｉが添加されて、１０〜２０μｍのめっき膜厚を有している。次に、リードフレーム３を個々のパッケージ７毎に分離するように切断して、電子部品９を製造する。
【００２８】
次に、図２（ｅ）に示すように、ウィスカの発生を抑制するために、電子部品９のリード２の表面に形成された接続用導電層８を構成しているＳｎ−Ｂｉ合金めっき層を加熱処理して溶融させる。この結果、上記接続用導電層８は溶融された接続用導電層８Ａに変えられて、この接続用導電層８Ａはウィスカの発生が抑制された結晶組織（結晶構造）を有するようになる。上述の加熱処理は、図５に示したような、電子部品製造装置１０を用いて行う。
【００２９】
電子部品製造装置１０は、図５に示すように、装置本体１１のローダ部１２からアンローダ部１３に向かう水平方向Ｘに沿って、上記リード２の表面にＳｎ−Ｂｉ合金から成る接続用導電層８が形成された被処理体である電子部品９を搬送する搬送部１４と、電子部品９を予備加熱する予備加熱部１５と、電子部品９をＳｎ−Ｂｉ合金の融点以上に加熱したフッ素系不活性化学液内に浸漬して加熱する加熱部１６と、電子部品９から付着した不活性化学液を回収する回収部１７と、電子部品９を洗浄する洗浄部１８と、電子部品９を乾燥する乾燥部１９とから構成されている。ここで、洗浄部１８は、第１の洗浄部１８Ａと、第２の洗浄部１８Ｂとの二つの洗浄部を備えている。
【００３０】
搬送部１４は、水平方向Ｘに沿って間欠的に移動する搬送レール２０と、搬送レール２０により支持されて垂直方向Ｙに沿って伸縮自在なアーム２１と、アーム２１に取り付けられて被処理体である多数の電子部品９を収納するバスケット２２とを備えている。バスケット２２は、ステンレスのような耐食性に優れた材料が用いられて、バスケット自身の熱容量を最小にし、かつ洗浄性を良くするために、可能な限り径の小さなステンレス片を組み合わせて簡単な形状に構成する。また、バスケット２２は、収納した電子部品９が溶液内で動くのを防止するためのストッパ（図示せず）が設けられている。さらに、バスケット２２は、電子部品９の収納能力を向上させるために多段に構成されていることが望ましい。
【００３１】
予備加熱部１５は、電子部品９を加熱処理するにあたり、加熱部１６に冷たい部品が急激に大量に浸漬されることによるフッ素系不活性化学液の温度低下による連続生産性の低下を防止するとともに、電子部品９の急激な温度上昇によるストレスを軽減するために設けられ、加熱部１６における加熱温度（後述するように、２２０〜２８０℃）よりも低い、１００〜１８０℃に加熱温度を設定して、大気中あるいはＮ2（窒素）のような不活性雰囲気中で電子部品９を予備加熱する。
【００３２】
加熱部１６は、電子部品９のリード２の表面に形成されて接続用導電層８を構成しているＳｎ−Ｂｉ合金めっき層を溶融させるために設けられ、ガルデン（イタリア  ＡＵＳＭＯＮＴ社の商品名）のようなフッ素系不活性化学液（沸点２３０℃以上）を用いて加熱槽１６ａに満たして、このフッ素系不活性化学液内に電子部品９を浸漬した状態で、フッ素系不活性化学液を上記Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき層の融点以上である２２０〜２８０℃に加熱する。このときフッ素系不活性化学液の温度は高いほど短時間の処理が可能になるが、フッ素系不活性化学液の沸点を越えない範囲に設定する。
【００３３】
回収部１７は、電子部品９に付着した上記フッ素系不活性化学液を回収するために設けられ、このフッ素系不活性化学液を溶かす有機溶剤を用いて回収槽１７ａに満たして、この有機溶剤内に加熱処理が済んだ電子部品９を浸漬する。有機溶剤は常温あるいは上記加熱温度以下に設定して、フッ素系不活性化学液を回収する。
【００３４】
第１の洗浄部１８Ａ及び第２の洗浄部１８Ｂは、加熱処理が済んだ電子部品９を洗浄するために設けられ、加温された界面活性剤や純水のような洗浄液を用いて各洗浄槽１８ａ、１８ｂに満たして、この洗浄液に加熱処理が済んだ電子部品９を浸漬して、電子部品９を洗浄してその表面に付着している各種の付着物を除去する。
【００３５】
乾燥部１９は、洗浄処理が済んだ電子部品９を乾燥するために設けられ、乾燥炉１９ａ内に略１５０℃に加熱したＮ2ガスあるいはドライエアを供給して、この乾燥雰囲気中に洗浄処理の済んだ電子部品９を晒してその表面に付着している洗浄液を蒸発させることにより乾燥させる。
【００３６】
次に、図５の電子部品製造装置１０を用いて、電子部品９のリード２の表面に形成された接続用導電層８を構成しているＳｎ−Ｂｉ合金めっき層を加熱処理して溶融させる方法を説明する。
まず、図２（ｄ）の工程において製造された電子部品９を多数収納したバスケット２２を、図５の電子部品製造装置１０の搬送部１４のアーム２１に取り付けて搬送レール２０を水平方向Ｘに沿って移動させることにより、ローダ部１２から装置本体１１内の予備加熱部１５に搬送する。バスケット２２の取付け時には、アーム２１は垂直方向Ｙに沿って収縮した状態にしておく。そして、この予備加熱部１５において、大気中あるいはＮ2のような不活性雰囲気中で電子部品９を１００〜１８０℃で予備加熱する。
【００３７】
次に、搬送レール２０を水平方向Ｘに沿って移動させることによりアーム２１を加熱部１６に搬送した後、アーム２１を垂直方向Ｙに沿って伸張させてバスケット２２を加熱槽１６ａ内の２２０〜２８０℃に加熱されているフッ素系不活性化学液内に０．２〜５秒間浸漬して、電子部品９をごく短い時間浸漬して加熱する。浸漬時間はめっき層が溶融するのに必要な最短時間に設定し、溶融終了後に、直ちにフッ素系不活性化学液内から引き上げる。なお、フッ素系不活性化学液はバスケット２２を浸漬する前に予め上記温度に加熱しておくものとする。
【００３８】
このように、フッ素系不活性化学液内に電子部品９をごく短い時間浸漬して短時間の加熱処理を行うことは、以下の方法に比べて非常に効率よく、かつ均一な加熱を可能とする。すなわち、エアフロー炉等の高温気体中での加熱では、気体の持つ単位体積あたりの熱量が小さいため、一定の熱量を部品に供給するためには、大きな体積の加熱空気が必要となり、気体から部品表面への熱伝達効率は液体中での加熱より悪くなる。次に、遠赤外線等の放射による加熱では、複雑な形状の外部端子表面を均一に加熱することは非常に困難である。つまり、加熱液体中に電子部品を浸漬することは、部品表面を均一に、かつ短時間で加熱できるようになる。短時間での加熱により、部品表面からパッケージ内部への熱伝導を最小にしつつ、リード２の表面に形成されている本来のＳｎ−Ｂｉ合金めっき層のみを集中的に加熱することができるので、パッケージに加わるストレスを緩和できる。
【００３９】
次に、アーム２１を垂直方向Ｙに沿って収縮させた後、搬送レール２０を水平方向Ｘに沿って移動させることによりアーム２１を回収部１７に搬送した後、アーム２１を垂直方向Ｙに沿って伸張させてバスケット２２を回収槽１７ａ内の有機溶剤内に浸漬して、リード２の表面を含む電子部品９に付着したフッ素系不活性化学液を回収する。
【００４０】
次に、アーム２１を垂直方向Ｙに沿って収縮させた後、搬送レール２０を水平方向Ｘに沿って移動させることによりアーム２１を第１の洗浄部１８Ａに搬送した後、アーム２１を垂直方向Ｙに沿って伸張させてバスケット２２を洗浄槽１８ａ内の洗浄液内に浸漬して、電子部品９を洗浄してその表面に付着している各種の付着物を除去する。
【００４１】
次に、アーム２１を垂直方向Ｙに沿って収縮させた後、搬送レール２０を水平方向Ｘに沿って移動させることによりアーム２１を第２の洗浄部１８Ｂに搬送した後、アーム２１を垂直方向Ｙに沿って伸張させてバスケット２２を洗浄槽１８ａ内の洗浄液内に浸漬して、電子部品９を洗浄してその表面に付着している各種の付着物を最終的に除去する。
【００４２】
次に、アーム２１を垂直方向Ｙに沿って収縮させた後、搬送レール２０を水平方向Ｘに沿って移動させることによりアーム２１を乾燥部１９に搬送した後、アーム２１を垂直方向Ｙに沿って伸張させてバスケット２２を乾燥炉１９ａ内に配置する。そして、この加熱炉１９ａ内において、Ｎ2ガスあるいはドライエアのような乾燥雰囲気中で電子部品９を略１５０℃で加熱して、電子部品９の表面に付着していた洗浄液を蒸発させて乾燥する。
【００４３】
次に、アーム２１を垂直方向Ｙに沿って収縮させた後、搬送レール２０を水平方向Ｘに沿って移動させることにより、電子部品９を多数収納したバスケット２２を、アンローダ部１３から装置本体１１外に搬送する。
【００４４】
上述のように、この例の電子部品の製造方法によれば、リード２の表面に形成した接続用導電層８としてのＳｎ−Ｂｉ合金めっき層を、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき層の融点以上に加熱したフッ素系不活性化学液内にごく短い時間浸漬することで溶融させるので、従来の気体雰囲気中加熱による製造方法よりも短時間で、かつ均一にリード２の表面のＳｎ−Ｂｉ合金めっき層の溶融処理ができ、加熱処理における熱がリード２から電子部品９の内部にまで及ぶのを抑制することができるようになる。したがって、パッケージ８に大きなストレスが加わることがなくなり、パッケージ８の内部剥離やクラックを防止することができる。また、電子部品９をフッ素系不活性化学液内に浸漬した状態で加熱処理を行うので、電極表面の酸化を少なくすることができるため、はんだ実装性や接続信頼性に有利な処理ができるようになる。
【００４５】
また、この例の電子部品の製造方法の実施に用いる電子部品製造装置１０は、周知の手段を組み合わせることにより構成することができるので、簡単な構成でウィスカの発生を抑制する電子部品を製造することができる。また、リフロー等の気体中の加熱方法に比べて、部品投入に伴う加熱槽の温度低下が小さいため、一処理単位あたりの電子部品数を増やすことが容易であり、よりコストダウンを図ることが可能になる。
【００４６】
この例の電子部品の製造方法により製造された電子部品（樹脂封止型半導体装置）９は、図３及び図４に示すように、例えば樹脂がモールドされて形成されたパッケージ７の両側面から例えばＦｅ−Ｎｉ合金から成る多数のリード２が引き出された構成を有し、各リード２の表面には、予めＳｎ−Ｂｉ合金めっき層から成る接続用導電層８が形成され、この接続用導電層８を構成しているＳｎ−Ｂｉ合金めっき層は、前述したように、図５の電子部品製造装置１０を用いて、その加熱部１６において２２０〜２８０℃に加熱されているフッ素系不活性化学液内にごく短い時間浸漬されることで溶融されて、結晶組織が安定な溶融された接続用導電層８Ａに変えられているので、ウィスカの発生が抑制された結晶組織を有している。なお、完成された電子部品９は、実装基板への実装を容易にするため、外部端子としてのリード２の形状はその端部が、図３に示したように屈曲されている。
【００４７】
このように、この例の電子部品の製造方法によれば、リード２の表面に形成した接続用導電層８を構成するＳｎ−Ｂｉ合金めっき層を、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき層の融点以上の２２０〜２８０℃に加熱されたフッ素系不活性化学液内に０．２〜５秒間のごく短い時間浸漬することで溶融させるので、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき層のみを集中的に加熱することができるため、加熱処理における熱がリード２から電子部品９の内部にまで及ぶのを抑制することができるようになる。
また、この例の電子部品９によれば、リード２の表面に接続用導電層８を構成するＳｎ−Ｂｉ合金めっき層が形成され、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき層はＳｎ−Ｂｉ合金めっき層の融点以上に加熱されているフッ素系不活性化学液内にごく短い時間浸漬されることで溶融されて、結晶組織が安定な溶融された接続用導電層８Ａに変えられているので、ウィスカの発生が抑制されている。
また、この例の電子部品製造装置１０によれば、リード２の表面に形成された接続用導電層８を構成するＳｎ−Ｂｉ合金めっき層を溶融する加熱部１６を備え、加熱部１６は加熱槽１６ａ内にＳｎ−Ｂｉ合金めっき層の融点以上に加熱されているフッ素系不活性化学液が満たされて、フッ素系不活性化学液内にＳｎ−Ｂｉ合金めっき層をごく短い時間浸漬することで溶融させるように構成されているので、簡単な構成でウィスカの発生を抑制する電子部品を製造することができる。
したがって、ウィスカの発生を抑制するために外部端子の表面に形成したＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層から成る接続用導電層を溶融させる際に、加熱処理によって電子部品の内部まで熱的影響を与えることがなくなる。
【００４８】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、実施例ではリード形状の外部端子に対して接続用導電層を形成した例で説明したが、リード形状に限らずに外部端子としての役割を担うものであれば適用することができる。また、実施例では、電子部品としてはＩＣに適用する例で説明したが、ＩＣ以外にも図６（ａ）に示したような挿入実装型のトランジスタ２３、図６（ｂ）に示したような表面実装型のトランジスタ２４、あるいは図６（ｃ）に示したような電解コンデンサ２５等の他の電子部品にも適用することができる。また、ウィスカ対策としての電子部品処理への適用に限らず、対象物の内部構造への熱的ストレスを最小にしつつ、表面を均一に加熱する場合に適用することが可能である。例えばＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージへのはんだボール付けのための熱処理や、電子部品の基板実装のための熱処理等にも適用可能である。
【００４９】
また、電子部品の外部端子としてのリードにＳｎ系合金から成る接続用導電層を形成する表面処理法としては、電気めっき法に例をあげて説明したが、電気めっき法に限らずに、無電解めっき法、化学めっき法、あるいは電解めっき法と無電解めっき法と組み合わせためっき法等の他のめっき法を利用することができる。また、この発明によるＳｎ系合金から成る接続用導電層を形成するリードは、Ｆｅ−Ｎｉ合金を用いる例で説明したが、これに限らずに他の金属成分を含ませたＦｅ系合金を用いてもよい。また、Ｆｅ系合金に限らずに、ＣｕあるいはＣｕを主成分とするＣｕ系合金を用いることもできる。また、実施例ではＳｎ系合金としてはＳｎ−Ｂｉ合金に例をあげて説明したが、純ＳｎまたはＳｎと低融点合金を形成する金属であれば、Ｂｉに限らずに、Ａｇ（銀）、ＣｕあるいはＺｎ（亜鉛）等のその他の金属を用いることができる。また、実施例では、フッ素系不活性化学液を用いる例で説明したが、熱処理時の圧力下で液体の沸点がめっき融点以上の温度で、かつ電極に腐食等の影響を与えないものであれば適用が可能である。
【００５０】
また、実施例で示した電子部品製造装置では、加熱部の前に予備加熱部を設けたが、これを行わないあるいは液体中で行う等、適宜変更が可能である。また、二つの洗浄部を備える例で説明したが、この洗浄部は必ずしも二つ備える必要はなく、被処理体である電子部品の数量に応じて適宜増減することができる。また、電子部品製造装置の回収部は、有機溶融を用いる例で説明したが、有機溶剤を用いることなく、エアブローによる物理的な回収手段、あるいはこれらの組み合わせにより構成するようにしても良い。また、熱処理後に酸あるいはアルカリ溶液中でのエッチング処理等により、表面酸化膜か膜を除去することでぬれ性を向上させることも可能である。また、電子部品製造装置は、装置全体の気密性を高めて酸素濃度を下げることで、被処理体である電子部品の酸化を防止すると同時に、フッ素系不活性化学液の揮発分を回収するような機構を設けるようにすることもできる。
【００５１】
また、電子部品をフッ素系不活性化学液内に浸漬する場合は、電子部品の全体を浸漬することなくリードのみを浸漬するようにすれば、パッケージに与えるダメージをより少なくすることができる。また、電子部品をフッ素系不活性化学液内に浸漬する場合は、実施例で説明したように個々に分離した電子部品を浸漬することなく、リード切断、成形前、つまりリードフレームのままで浸漬するようにしても良い。また、厳密な加熱時間、温度管理や、部分的に熱処理を行う場合には、実施例で示した加熱液体中への浸漬に限らず、固定した電子部品にノズルから噴出させた加熱不活性気体を噴射することによる熱処理も可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の電子部品の製造方法の構成によれば、外部端子の表面に形成した接続用導電層を構成するＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層を、Ｓｎ系合金めっき層の融点以上に加熱したフッ素系不活性化学液内にごく短い時間浸漬することで溶融させるので、表面のＳｎ系合金めっき層のみを集中的に加熱することができるため、加熱処理における熱が外部端子から電子部品の内部にまで及ぶのを抑制することができるようになる。
また、この発明の電子部品の構成によれば、外部端子の表面に接続用導電層を構成するＳｎ系合金めっき層が形成され、Ｓｎ系合金めっき層はＳｎ−Ｂｉ合金めっき層の融点以上に加熱されているフッ素系不活性化学液内にごく短い時間浸漬されることで溶融されて、結晶組織が安定な溶融された接続用導電層に変えられているので、ウィスカの発生が抑制されている。
また、この発明の電子部品製造装置によれば、外部端子の表面に形成された接続用導電層を構成するＳｎ系合金めっき層を溶融する加熱部を備え、加熱部は加熱槽内にＳｎ系合金めっき層の融点以上に加熱されているフッ素系不活性化学液が満たされて、フッ素系不活性化学液内にＳｎ系合金めっき層をごく短い時間浸漬することで溶融させるように構成されているので、簡単な構成でウィスカの発生を抑制する電子部品を製造することができる。
したがって、ウィスカの発生を抑制するために外部端子の表面に形成したＰｂフリーのＳｎ系合金めっき層から成る接続用導電層を溶融させる際に、加熱処理によって電子部品の内部まで熱的影響を与えることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例である電子部品の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図２】同電子部品の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図３】同電子部品の製造方法により製造された電子部品を示す斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】同電子部品の製造方法の実施に用いられる製造装置の構成を示す図である。
【図６】この発明が適用される電子部品の例を示す斜視図である。
【図７】従来の電子部品の一例としての可変抵抗器の一部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１      タブ
２      リード（外部端子）
３      リードフレーム
４      パッド電極
５      半導体チップ
６      ボンディングワイヤ
７      パッケージ
８      接続用導電層
８Ａ      溶融された接続用導電層
９      電子部品（樹脂封止型半導体装置）
１０      電子部品製造装置
１１      装置本体
１２      ローダ部
１３      アンローダ部
１４      搬送部
１５      予備加熱部
１６      加熱部
１６ａ      加熱槽
１７      回収部
１７ａ    回収槽
１８、１８Ａ、１８Ｂ      洗浄部
１８ａ、１８ｂ      洗浄槽
１９      乾燥部
１９ａ      乾燥槽
２０      搬送レール
２１      アーム
２２      バスケット
２３      挿入実装型のトランジスタ
２４      表面実装型の小信号用トランジスタ
２５      電解コンデンサ
【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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【図６】
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【図７】
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