(57)【要約】【課題】銅、銅合金などの銅系金属からなる基材上に、Ｓｎめっき皮膜等を形成する際に、下地めっき皮膜を膜厚化することなく、基材である銅系金属の悪影響を抑制することが可能な方法を提供する。【解決手段】銅又は銅合金からなる基材上に、置換析出法によるパラジウム薄膜とニッケルめっき層を順次積層してなる電子部品材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅又は銅合金からなる基材上に、置換析出によるパラジウム薄膜とニッケルめっき層を順次形成してなる電子部品材料。
【請求項２】
パラジウム薄膜の厚さが、０．００２〜０．０６μｍであり、ニッケルめっき層の厚さが０．１〜２μｍである請求項１に記載の電子部品用材料。
【請求項３】
ニッケルめっき層上に、更に、Ｓｎめっき層を形成してなる請求項１又は２に記載の電子部品材料。
【請求項４】
銅又は銅合金からなる基材上に、パラジウム置換処理を施した後、ニッケルめっき処理を行うことを特徴とする電子部品材料の作製方法。
【請求項５】
パラジム置換処理の方法が、浸漬処理であり、ニッケルめっき処理の方法が電解めっき法又は無電解めっき法である請求項４に記載の電子部品材料の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅又は銅系合金を基材とする電子部品材料、及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、銅系リードフレームのパラジウムプレーティッドフレームでは、Ｐｄめっき層の下地として、防錆、耐蝕、半田濡れ性などを向上させるために、Ｎｉめっきが施されている。この様な目的では、通常、厚さ０．８〜２μｍ程度のＮｉめっき層を形成し、その上にＰｄめっき層を形成し、更に、必要に応じてＡｕ等のめっき処理が施されている。
【０００３】
近年、ＩＣ，ＬＳＩ等の集積度が増加し、アウターリードのピッチは狭くなり、長さは短くなりつつある。そこで、問題となるのが、リード折り曲げ時のクラックの発生である。Ｎｉめっき皮膜は、Ｃｕに比べて硬くクラックが入りやすい傾向があるので、これを回避するには、Ｎｉめっき皮膜のめっき厚を薄くすることや、硬度を下げることが考えられる。しかしながら、Ｎｉめっき皮膜の厚さを薄くしたり、Ｎｉめっき皮膜の硬度を低下させると、Ｎｉめっき皮膜中のピンホールが増加する傾向がある。
【０００４】
上記した銅系リードフレームのＮｉめっき皮膜にピンホールが存在すると、アッセンブリ工程の熱ストレスにより、ピンホールを通じて基材のＣｕがＮｉ層の表面に拡散するおそれがある。この様な表面に拡散したＣｕは、空気中の酸素と結合して酸化物を生成し、これが、アッセンブリにおいて半導体チップとの接合阻害要因となる。
【０００５】
一方、各種の電子部品では、ＩＣチップ等を基板等に搭載する為に外装めっきとして半田めっきが施されているが、近年、半田に含まれるＰｂの環境への悪影響が問題となっており、その使用が中止される方向にある。このため、半田めっきの代替として、Ｓｎめっきが注目されつつある。しかしながら、Ｓｎめっき皮膜をＣｕ素材上に形成する場合には、ＳｎとＣｕが接触すると、ＳｎとＣｕの金属間化合物（Ｃｕ6Ｓｎ5）が形成されてウイスカが生じ、回路の短絡の原因となる。
【０００６】
この対策として、Ｓｎめっきの下地として、Ａｇ、Ｎｉ等、Ｃｕと拡散しない金属のめっき皮膜を形成し、その上にＳｎめっきを行うことによって、ＳｎとＣｕの金属間化合物の生成を抑制する方法が知られている（下記特許文献１参照）。しかしながら、この場合にも、Ｓｎの下地めっき層にピンホールが存在すると、Ｃｕの拡散により、Ｃｕ6Ｓｎ5が形成されてウィスカの発生を助長する可能性がある。
【特許文献１】特開２００３−１２９２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、銅、銅合金などの銅系金属からなる基材上に、Ｓｎめっき皮膜等を形成する際に、下地めっき皮膜を膜厚化することなく、基材である銅系金属の悪影響を抑制することが可能な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、銅系基材上に、Ｐｄ置換処理を施した後、Ｎｉめっき皮膜を形成する方法によれば、Ｎｉめっき皮膜の膜厚が薄い場合であっても、基材の銅金属の拡散を防止することが可能となることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、下記の電子部品材料及びその製造方法を提供するものである。
１．  銅又は銅合金からなる基材上に、置換析出によるパラジウム薄膜とニッケルめっき層を順次形成してなる電子部品材料。
２．  パラジウム薄膜の厚さが、０．００２〜０．０６μｍであり、ニッケルめっき層の厚さが０．１〜２μｍである上記項１に記載の電子部品用材料。
３．  ニッケルめっき層上に、更に、Ｓｎめっき層を形成してなる上記項１又は２に記載の電子部品材料。
４．  銅又は銅合金からなる基材上に、パラジウム置換処理を施した後、ニッケルめっき処理を行うことを特徴とする電子部品材料の作製方法。
５．  パラジム置換処理の方法が、浸漬処理であり、ニッケルめっき処理の方法が電解めっき法又は無電解めっき法である上記項４に記載の電子部品材料の作製方法。
【００１０】
本発明の処理対象物となる基材は、銅、銅合金などの銅系金属を素材とするものである。銅合金の具体例としては、Ｃｕ−Ｆｅ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ合金などの各種の多元合金を挙げることができる。
【００１１】
具体的な処理対象物の種類については、特に限定的ではないが、半導体用リードフレーム、コネクターリード、電子材料、回路基板等の電子部品材料が代表的なものである。
【００１２】
本発明方法では、銅系基材上にＰｄ置換処理を施した後、Ｎｉめっき皮膜を形成する。この様な処理を行うことによって、Ｎｉめっき皮膜の膜厚が薄い場合であっても、基材の銅金属が、Ｎｉめっき皮膜中のピンホールを通って、表面に拡散することを防止して、素材の銅金属がＮｉ表面に拡散することによる悪影響を抑制できる。具体的には、Ｎｉめっき表面にＳｎめっき層を形成する場合には、ＳｎとＣｕの金属間化合物の形成を防止でき、ウィスカの発生を防止できる。
【００１３】
更に、本発明によれば、Ｎｉめっき皮膜を薄膜化できるので、曲げ加工等を行う場合にも、クラックの発生を防止できる。
【００１４】
Ｐｄ置換処理の方法については、特に限定的ではないが、通常は、浸漬処理等の方法を適用すればよい。
【００１５】
Ｐｄ置換処理用の処理液としては、Ｐｄ化合物を溶解した酸性水溶液を用いることができる。この場合、Ｐｄ化合物の種類については特に限定はなく、水溶性のＰｄ化合物を使用すればよい。この様なＰｄ化合物を含有する酸性水溶液中に銅系金属からなる基材を浸漬することによって、ＰｄとＣｕの標準電位の差により、銅系金属からなる基材上にＰｄを還元析出させることができる。
【００１６】
Ｐｄ置換処理液の組成及び処理条件については特に限定的ではないが、その具体例は、下記の通りである。
【００１７】
ＰｄＣｌ2（Ｐｄ2+として）  １００〜２０００ｍｇ／ｌ
ＨＣｌ（３６％）              １０〜１００  ｍｌ／ｌ
浴温  ３０〜６０℃、  浸漬時間  １０〜３０秒
Ｐｄ置換処理によって形成されるＰｄ薄膜の厚さについては、特に限定的ではないが、通常、０．００２〜０．０６μｍ程度とすることが好ましく、０．００５〜０．０１μｍ程度とすることがより好ましい。本発明によれば、この様な薄い膜厚のＰｄ薄膜を形成するだけで、Ｎｉめっき皮膜のピンホールからの銅の溶出を抑制できる。従って、高価な金属であるＰｄの付着量を低減して、安価な材料を供給できる。
【００１８】
Ｎｉめっき皮膜の形成方法については、特に限定的ではなく、電解めっき方法及び無電解めっき法の何れの方法を採用しても良い。めっき浴組成、めっき条件等についても特に限定はなく、公知のめっき浴を用い、公知の条件に従ってＮｉめっき皮膜を形成すればよい。
【００１９】
本発明では、特に、形成されるＮｉめっき皮膜の応力が低く、更に、皮膜物性の制御が可能となる点で、電解めっき法によってＮｉめっき皮膜を形成することが好ましい。
【００２０】
Ｎｉめっき皮膜の厚さについては、特に限定的ではなく、通常、０．１〜２μｍ程度とすればよい。特に、本発明では、０．１〜０．５μｍ程度という比較的薄い膜厚のＮｉめっき皮膜を形成する場合であっても、ピンホールからの銅金属の溶出を抑制できるので、この様な膜厚の薄いＮｉ皮膜を形成する場合には、リード折り曲げ時などにおけるクラックの発生を大きく低減できる点で非常に有利である。
【００２１】
上記した方法によって、Ｐｄ置換処理を行い、Ｎｉめっき皮膜を形成した材料は、その後、使用目的に応じて、Ｓｎ皮膜などの各種の皮膜を形成することができる。これらの皮膜の形成方法については、公知の方法に従えばよい。
【００２２】
例えば、銅系基材上にＰｄ置換処理を施し、次いで、Ｎｉめっき皮膜を形成した後、Ｓｎ皮膜を形成したリードフレーム、コネクターリード等の各電子部品は、Ｎｉめっき皮膜のピンホールからの銅金属の拡散を防止して、ウィスカの形成に伴う短絡の発生を防ぐことができる。しかも、Ｎｉ膜厚が薄い場合であってもウィスカの発生を防止できるので、Ｎｉめっき皮膜を薄膜化することによってリード折り曲げ時などにおいてＮｉめっき皮膜のクラックの発生を防止できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、銅又は銅系合金を基材とする各種の電子部品用材料について、比較的膜厚の薄いＮｉめっき皮膜を形成するだけで、Ｎｉめっき皮膜のピンホールからの銅金属の拡散を抑制できる。
【００２４】
その結果、リードの折り曲げ等の加工時においてクラックの発生を大きく低減でき、更に、Ｎｉめっき皮膜上に形成されたＳｎ皮膜などに対する銅金属の悪影響を抑制して、信頼性の高い電子部品材料を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００２６】
実施例１
銅板（大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．２ｍｍ）を基材として用い、下記条件でＰｄ置換処理を行って、厚さ０．０１μｍのＰｄ皮膜を形成した。
Ｐｄ置換液組成：
ＰｄＣｌ2（Ｐｄ2+として）    ５００ｍｇ／ｌ
ＨＣｌ（３６％）                ３０ｍｌ／ｌ
Ｐｄ置換処理条件：
浴温  ５０℃、  浸漬時間２０秒
次いで、下記条件で電気めっきを行い、Ｐｄ皮膜上に０．１〜０．８μｍの範囲で４種類の膜厚のＮｉめっき皮膜を形成した。
［Ｎｉめっき液組成］
ＮｉＳＯ4・６Ｈ2Ｏ      ３００ｇ／ｌ
ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ        ７５ｇ／ｌ
Ｈ3ＢＯ3                  ４５ｇ／ｌ
添加剤                    適量
［Ｎｉめっき条件］
浴温                      ４５℃
陰極電流密度              ３Ａ／ｄｍ2
上記した方法でＮｉめっき皮膜を形成した各試料について、めっき皮膜中のピンホールの発生状況を確認するために、ＮＨ4ＯＨを２０ｍｌ／ｌとＨ2Ｏ2を２０ｍｌ／ｌ含有する銅の溶解液中に浸漬して、銅の溶出量を求めた。
【００２７】
銅溶出試験の条件として、条件１（浴温：室温、浸漬時間：６０分）と条件２（浴温：４０℃、浸漬時間１２０分）の二種類の条件を採用した。銅の溶解液中に溶出した銅の量は、溶解液を蒸発濃縮した後、原子吸光分析で定量した。
【００２８】
以上の結果を下記表１に示す。
尚、比較試験として、Ｐｄ置換処理を行うことなく、それ以外は上記実施例と同様の条件でＮｉめっき皮膜を形成した試料についても、同様にして銅の溶解量を求めた。この結果も下記表１に併せて示す。
【００２９】
【表１】
2005264261.tif 000002
以上の結果から明らかなように、Ｐｄ置換処理を行った後、Ｎｉめっき皮膜を形成する方法によれば、素地の銅金属の溶出を大きく抑制できることが判る。
【００３０】
実施例２
リン脱酸銅よりなる基材上に、実施例１と同様の条件でＰｄ置換処理によって厚さ０．０１μｍのＰｄ皮膜を形成した。次いで、実施例１と同様の条件で厚さ０．４μｍのＮｉめっき皮膜を形成した後、下記の条件で厚さ３μｍのＳｎめっき皮膜を形成した。
［Ｓｎめっき液組成］
ＳｎＳＯ4                    ６０ｇ／ｌ
Ｈ2ＳＯ4                  １００ｇ／ｌ
クレゾールスルフォン酸    １００ｇ／ｌ
無光沢用添加剤                適量
［Ｓｎめっき条件］
浴温                          ２０℃
陰極電流密度                  ２Ａ／ｄｍ2
この様にしてＳｎめっき皮膜を形成した試料を、約５０℃で約１２ヶ月間保存した後、Ｓｎめっき皮膜の表面を光学顕微鏡により観察した。その結果、１２ヶ月保存後においてもＳｎめっき皮膜の表面にウィスカが全く発生しておらず、Ｎｉめっき層の下層にパラジウム薄膜を形成することにより、ウィスカの発生を長期間防止できることが確認できた。