(57)【要約】【課題】  機械加工された銅または銅合金材料表面にスズめっきをしても、スズウィスカーが発生しない電子部品用部材の製造方法を提供すること。【解決手段】  機械加工された銅または銅合金材料表面にスズめっきを施す電子部品用部材の製造方法であって、前記スズめっきの前に銅または銅合金材料表面をエッチング処理することを特徴とする電子部品用部材の製造方法。【選択図】  なし 【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械加工された銅または銅合金材料表面にスズめっきを施す電子部品用部材の製造方法であって、スズめっきの前に前記銅又は銅合金材料をエッチング処理することを特徴とする電子部品用部材の製造方法。
【請求項２】
エッチング処理を、少なくとも濃硫酸１００〜５００ｇ／Ｌ及び３５質量％過酸化水素水３０〜３００ｇ／Ｌを含有するエッチング液を用いて行う請求項１記載の電子部品用部材の製造方法。
【請求項３】
エッチング処理により、銅若しくは銅合金材料表面を０．２μｍ〜５μｍの範囲でエッチングする請求項１又は請求項２記載の電子部品用部材の製造方法。
【請求項４】
エッチング処理により、銅又は銅合金の機械加工された側面表面を０．５μｍ〜５μｍの範囲でエッチングする請求項１又は請求項２記載の電子部品用部材の製造方法。
【請求項５】
エッチング処理を、１０秒〜１００秒間エッチング液に浸漬することにより行う請求項１ないし請求項４の何れかの請求項記載の電子部品用部材の製造方法。
【請求項６】
スズめっきを膜厚１μｍ〜２０μｍの範囲となるように行う請求項１ないし請求項５の何れかの請求項記載の電子部品用部材の製造方法。
【請求項７】
機械加工がプレス加工である請求項１ないし請求項６の何れかの請求項記載の電子部品用部材の製造方法。
【請求項８】
電子部品用部材がリードフレームである請求項１ないし請求項７の何れかの請求項記載の電子部品用部材の製造方法。
【請求項９】
スズめっき皮膜上のスズウィスカー発生を抑制する請求項１ないし請求項８の何れかの請求項記載の電子部品用部材の製造方法。
【請求項１０】
請求項８の製造方法で製造されたスズウィスカー発生が抑制されたリードフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品用部材の製造方法に関し、更に詳細には、銅または銅合金表面にスズめっきを行う工程を有するリードフレームやコネクター等の電子部品用部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リードフレーム等の電子部品用部材の製造においては、従来、銅または銅合金上に耐食性を与え、またハンダ付け性を改良するために、スズ−鉛めっき（ハンダめっき）等のスズ合金めっきが施されてきた。また最近では、鉛は環境を汚染するとの理由で、スズ−鉛めっきに代わってスズめっきが行われるようになってきている（非特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、銅または銅合金材料表面にスズめっきを行なった場合、ウィスカーが発生するという問題があった。すなわち、スズめっき後にスズウィスカーと呼ばれる針状物が発生し、そのウィスカーの長さが５０μ以上になるとこれが原因で回路が短絡するという問題点があった。特に、機械加工された銅または銅合金部材上にスズめっきを行った場合、ウィスカーが発生しやすいとされている。
【０００４】
そのため、機械加工された銅または銅合金表面にスズめっきを行った場合に、そのスズめっき皮膜上にスズウィスカーが発生しないか、発生してもウィスカーが成長せず短い状態に留まるような手段の開発が望まれていた。
【０００５】
【非特許文献１】鉛フリーはんだ実用化検討の２００３年成果報告書、「ウィスカー試験方法分科会」、電子情報技術産業協会(JEITA)実装技術標準化委員会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる技術背景に鑑みてなされたものであり、その課題は、機械加工された銅または銅合金からなる材料表面にスズめっきをした場合であっても、スズウィスカーの発生を抑止することのできる電子部品用部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、スズめっきの前に、エッチング処理を施すことによって、銅または銅合金上にスズめっきを行ってもスズウィスカーが発生しにくいことを見出し本発明に至った。
【０００８】
すなわち本発明は、機械加工された銅または銅合金材料表面にスズめっきを施す電子部品用部材の製造方法であって、前記スズめっきの前に銅または銅合金材料をエッチング処理することを特徴とする電子部品用部材の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、機械加工された銅または銅合金表面にスズめっきを施しても、スズめっき皮膜上にウィスカーの発生が抑制され、また、ウィスカーが発生する場合でも短いものだけにできるので、短絡のおそれの少ないリードフレームやコネクター等の電子部品用部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、機械加工された銅または銅合金材料表面にスズめっきを施し、電子部品用部材を製造する方法である。ここで機械加工とは、物理的な加工を示し、具体的にはプレス加工、レーザー加工等を意味する。特にプレス加工の場合に、スズウィスカーが発生しやすく、本発明の効果を発揮できるので好ましい。
【００１１】
また、本発明の銅または銅合金（以下「銅（合金）」と略記する）材料としては、少なくともその表面が銅（合金）で形成されているものであり、全体が銅（合金）で形成されているもの；リードフレーム用リボン等のように、ポリイミドフィルム等の表面に銅（合金）が積層されているもの；コネクター等が挙げられる。
【００１２】
この銅（合金）としては、銅単独の他、銅−亜鉛合金、銅−スズ合金等が挙げられる。
【００１３】
本発明は、スズめっきの前に銅（合金）材料表面をエッチング処理することを特徴とするものである。ここでエッチング処理とは、銅（合金）材料表面の一部をエッチング液で溶解する処理であれば特に限定はされない。
【００１４】
このエッチング処理は、銅（合金）材料の上面表面及び／又は銅（合金）の機械加工された側面表面を０．２μｍ〜５μｍの範囲で溶解される程度に行うことが好ましい。すなわち、上面表面と側面表面では、同一エッチング処理を行った場合でもエッチング量が異なる場合があるが、何れか又は両方のエッチング量が上記範囲に入るようにエッチングすることが好ましい。特に好ましいエッチング量は、上面表面においては、１μｍ〜５μｍである。また、側面表面においては、０．５μｍ〜５μｍが特に好ましく、更に好ましくは、１μｍ〜５μｍである。溶解量が少なすぎるとスズめっき後にスズ皮膜表面上に長いスズウィスカーが発生しやすく、溶解量が多すぎる場合は、更なるウィスカー発生抑制効果がないだけではなく、エッチング剤を無駄に消費するだけで、コストと工程時間が無駄になる。
【００１５】
上記のエッチング量とするためのエッチング処理の時間は、特に限定はないが、１０秒〜１００秒であることが好ましい。特に好ましくは、３０秒〜９０秒であり、更に好ましくは、３０秒〜６０秒である。
【００１６】
また、エッチング処理におけるエッチング液の温度は、特に限定はないが、２０〜５０℃が好ましく、３０〜４０℃が特に好ましい。
【００１７】
上記エッチング処理に用いるエッチング液には特に限定はなく、一般に銅のエッチング液として公知のものが使用されるが、硫酸及び過酸化水素を含有するエッチング液が好ましい。
【００１８】
エッチング剤における、好ましい硫酸の範囲は、９８％濃硫酸として、１００〜５００ｇ／Ｌであり、特に好ましくは、１８０〜３６０ｇ／Ｌである。１００ｇ／Ｌ未満の場合は、過酸化水素の分解が起こりやすくなるおそれがあり、エッチング性能が不安定になる場合がある。また、エッチング液の寿命が低下する場合がある。５００ｇ／Ｌより多い場合は、過剰エッチングになるおそれがあり、表面の荒れ・ムラが生じたり、リード細りの発生する場合がある。
【００１９】
また、エッチング剤における好ましい過酸化水素の範囲は、３５質量％過酸化水素水として、３０〜３００ｇ／Ｌであり、特に好ましくは、５０〜２００ｇ／Ｌである。３０ｇ／Ｌ未満の場合、エッチング能力不足になるおそれがあり、エッチングムラを起こす場合がある。３００ｇ／Ｌより多い場合は、過酸化水素の分解が起こりやすくなるおそれがあり、エッチング性能が不安定になる。また、過剰エッチングになるおそれがあり、表面の荒れ・ムラが生じたり、リード細りの発生する場合がある。
【００２０】
本発明のエッチング処理に用いるエッチング液は、最終的な銅（合金）材料表面のムラ防止、表面平滑性の向上、エッチング能力の安定化、過酸化水素の分解防止、スマット抑制等のために添加剤を含有することが好ましい。
【００２１】
使用される添加剤としては特に限定はないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、フェニルスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。このうち、エチレングリコールを添加することが、過酸化水素の分解防止や表面の平滑化のために特に好ましい。添加剤の添加量は特に限定はないが、１６〜１６０ｇ／Ｌが、上記効果を発揮させるために好ましい。特に好ましくは、３０〜１２０ｇ／Ｌである。また、市販品として、ＣＨＰ−２００ＸＭ、ＩＣ−３３３（以上、荏原ユージライト社製）等が好適に使用できる。
【００２２】
上記のようにエッチング処理された銅（合金）材料は、常法に従ってスズめっきが施され、電子部品用部材とされる。本発明においてスズめっきとは、実質的にスズのみがめっきされるものを指し、他の金属、例えば鉛は、めっき皮膜全体に対して、０.１質量％未満程度のものを意味する。
【００２３】
このスズめっき皮膜の膜厚は、耐蝕性、ハンダ付け性等に効果があれば、特に限定はないが、好ましくは１μｍ〜２０μｍ、特に好ましくは、５μｍ〜１５μｍである。１μｍ未満では、接合性不良の場合があり、２０μｍより厚い場合は、後加工性が低下する場合がある。
【００２４】
以上説明した本発明方法により得られる電子部品用部材としては、素材が銅（合金）材料で、その表面にスズめっきを施す必要のあるもの、具体的にはリードフレーム、コネクター等が挙げられる。特にリードフレームでは、リフローでウィスカーの発生を防止することができないので、本発明の製造方法が好ましい。
【００２５】
本発明により、銅（合金）材料表面上のスズめっき皮膜、特に機械加工された銅（合金）の切断面である側面表面上に施されたスズめっき皮膜でのウィスカー発生を抑制される作用機序については明らかではない部分もあるが以下のように考えられる。すなわち、機械加工により銅（合金）に生じたストレスが、スズウィスカー発生の原因とされるが、そのストレスが高い部分をエッチング処理により取り除いたために、ウィスカー発生が抑制できたと考えられる。そのことは、プレス加工により特にストレスが強くかかったと考えられる銅（合金）側面表面上の凹凸部分に、スズウィスカーが発生しやすいことから推定される。そして、本発明のエッチング処理により、ストレスがかかった銅部分が除去されたり、あるいはエッチングの過程でそのストレスが緩和され、スズウィスカーの発生が抑制されたものと考えられる。
【実施例】
【００２６】
次に、実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の「％」は「質量％」を示す。
【００２７】
実 施 例 １
機械加工された銅（合金）皮膜を有する材料としてプレス加工で成型したＫＦＣ材リードフレームを用い、下記に示した条件でエッチングおよびスズめっきを行い、ウィスカーの発生を調べた。エッチングは、上記材料を常法に従って電解脱脂を行い、下記のエッチング液とエッチング条件でエッチング処理を行った。またスズめっきは、下記の組成のスズめっき浴およびめっき条件で、膜厚３μｍとなるようにスズめっきを行った。なお、比較のためにエッチング処理をしていないリードフレーム（番号１）も同様にスズめっきを行った。エッチング処理時間及びエッチング量を表１に示す。
【００２８】
＜エッチング液組成＞
９８％濃硫酸          ２７０ｇ／Ｌ
３５％過酸化水素水      ８０ｇ／Ｌ
ＣＨＰ−２００ＸＭ＊    ５０ｍＬ／Ｌ
水                        残量
（＊荏原ユージライト（株）社製  銅（合金）用エッチング添加剤）
【００２９】
＜エッチング条件＞
エッチング液温度    ：３５℃
処理時間            ：なし、１５秒、３０秒および６０秒
【００３０】
＜スズめっき液組成＞
金属  ：スズとして ４０ｇ／Ｌ
有機酸：メタンスルホン酸 １４０ｇ／Ｌ
添加剤：荏原ユージライト社製 エバソルダＨＳ−２２０Ｓ  ４０ｍＬ／Ｌ
＜スズめっき条件＞
電流密度    ：５Ａ／ｄｍ２
めっき液温度：４０℃
流速        ：１．５ｍ／ｍｉｎによる噴流
【００３１】
【表１】
2005206859.tif 000002
【００３２】
得られたスズめっきが施されたリードフレームを２０００時間、室温（１０〜３５℃）に放置し、その後、電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、プレス加工された銅の側面表面上のスズめっき表面に発生したスズウィスカーを観察し、下記評価基準で判定した。結果を表２及び図１〜３に示す。
【００３３】
＜スズウィスカー発生状況評価＞
判  定          内    容
◎  ：ウィスカーがほとんど発生しなかった
○  ：ウィスカーがわずかに発生したが、その長さは１０μｍ〜２５μｍしかな
かった
△  ：ウィスカーは発生したが、短いものであった
×  ：ウィスカーが多数発生し、長さ４０μｍ以上のものが観察された
【００３４】
【表２】
2005206859.tif 000003
【００３５】
リードフレーム１では、プレス加工された銅皮膜の側面表面に施されたスズめっき被膜上に、長さ４０μｍ以上のスズウィスカーが多数発生した（図１参照）。このことは短絡のおそれがあることを示している。
【００３６】
一方、リードフレーム２では、銅皮膜の側面表面に施されたスズめっき被膜上に、長さ１５μｍ〜２５μｍのスズウィスカーがわずかに散在していたが、短絡のおそれはないものであった。また、リードフレーム３では、わずかにスズウィスカーが発生したが、長いものでも１０μｍ〜２０μｍしかなく、短絡のおそれは全くないものであった。さらに、リードフレーム４では、スズウィスカーがほとんど発生しなかった（図２及び図３参照）。
【００３７】
銅皮膜の側面方向から、すなわちプレス加工された表面上を電子顕微鏡で観察すると、プレス加工によって生じた銅表面の凹凸に相当するスズめっき表面の凹凸が見られるが、その凹凸部分にスズウィスカーが発生しやすかった。
一方、エッチングを本発明の範囲で行った場合は、プレス加工によって生じた銅表面の凹凸が消滅し、そしてスズウィスカーがほとんど発生しなかった（図３参照）。このことから、プレス加工によって生じた銅表面のストレス（銅表面の凹凸に対応）が、その後に施されるスズめっき表面のウィスカーの原因になっているとも考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、スズめっき皮膜上にスズウィスカーが発生しない電子部品用部材を得ることができる。従って、電子部品用部材において、ハンダめっきに代え、スズめっきを使用することができるので、鉛による環境汚染がなく、また不良品のない安定した電子部品用部材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】スズめっき後２０００時間経過後のリードフレーム１を、銅皮膜上面の方向から見た、拡大率１０００倍の電子顕微鏡写真である。
【図２】スズめっき後２０００時間経過後のリードフレーム４を、銅皮膜上面の方向から見た、拡大率１０００倍の電子顕微鏡写真である。
【図３】スズめっき後２０００時間経過後のリードフレーム４を、銅皮膜側面の方向から見た、拡大率３００倍の電子顕微鏡写真である。                                                                   以  上
【図１】
2005206859.tif 000004
【図２】
2005206859.tif 000005
【図３】
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