(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき処理槽（１）の上方に設置された搬送装置から垂設された冶具板（１１）にリードフレーム（１０）をぶら下がり状態で着脱自在に固定し、前記冶具板（１１）に取付けられた弓形をした集電橇（１３）をめっき処理槽（１）外に配設された負極通電バー（１４）に摺接させてリードフレーム（１０）に負電流を供給し、一方、鉛フリー合金めっき液（４）を収容しためっき処理槽（１）中のリードフレーム（１０）の通過位置の両側に一対の陽極（１９），（１９）を昇降自在に配置し、負極通電バー（１４）と陽極（１９）との間に電流を流し、電解によりリードフレーム（１０）の表面に鉛フリー合金皮膜を形成させる半導体リードフレーム用鉛フリー合金外装めっき装置において、めっき処理槽（１）の外側にめっき処理槽（１）から溢れ出した鉛フリー合金めっき液（４）を捕集するめっき外槽（２）を、めっき処理槽（１）の下方に貯液槽（９）をそれぞれ設け、前記めっき外槽（２）の下面と貯液槽（９）とを戻し管（８）で連通させると共に、貯液槽（９）とめっき処理槽（１）とを循環ポンプ（７）を介して送管（６）で接続し、該送管（６）の先端をめっき処理槽（１）内の底面に位置させ、この送管（６）の先端に鉛フリー合金めっき液（４）を多方向に噴射させる無数の小穴（２４）があけられた噴出筒（４）を接続し、鉛フリー合金めっき液（４）の噴出によってめっき処理槽（１）内の鉛フリー合金めっき液（４）を均一に攪拌できる様にし、更に、負極通電バー（１４）をめっき処理槽（１）の直上に配置してリードフレーム（１０）への通電効率を向上せしめる様にすると共に、陽極（１９）に置換折出した金属がめっき処理槽（１）内の鉛フリー合金めっき液（４）中に脱落混入しない様、陽極（１９）を鉛フリー合金めっき液（４）に溶解しない材質のネット状袋体（２１）中に収容し、更に、陽極（１９）の表裏に該陽極（１９）とは独立して支持された一対のブラシ（２０），（２０）を陽極（１９）の表裏に接する様に位置せしめたことを特徴とする半導体リードフレーム用鉛フリー合金外装めっき装置。
【請求項２】
めっき処理槽（１）の側壁下部にめっき外槽（２）に連通した戻し穴（２５）を設け、めっき処理槽（１）中の鉛フリー合金めっき液（４）がめっき外槽（２）に流出する様にしたことを特徴とする請求項１記載の半導体リードフレーム用鉛フリー合金外装めっき装置。
【請求項３】
集電橇（１３）を冶具板（１１）の数と同数設けて集電効率を向上させたことを特徴とする請求項１記載の半導体リードフレーム用鉛フリー合金外装めっき装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は半導体リードフレーム用鉛フリー合金外装めっき装置、詳しくは半導体リードフレームにむらのない均一な鉛フリーめっき皮膜を形成させることができる半導体リードフレーム用鉛フリー合金外装めっき装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体リードフレームに施すＳｎ−Ｐｂ皮膜処理は、電子部品の実装において欠くことの出来ない重要な技術であり、主に組成がＳｎ：Ｐｂ＝９：１である合金が用いられている。
近年、地球環境保全への関心が高まっており、電子部品の半導体リードフレームに施すＳｎ−Ｐｂ皮膜に関しても鉛フリー合金化が求められており、Ｓｎ−Ｂｉ合金等の鉛を混入しない材料を用いた外装めっき皮膜が利用され始めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
Ｓｎ−Ｐｂ合金に代わるＳｎ基合金の開発は積極的に行われているが、オールマイティな性能を有するＳｎ−Ｐｂ合金と同等な性能を有する材料の開発は難しく、止むを得ず、特定の用途のみに適合した合金系の選択を余儀なくされているのが実状である。
【０００４】
現在、鉛フリー合金として利用され始めているＳｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｃｕ合金等は、Ｓｎ−Ｐｂ合金よりも組成比についてより繊細な管理が求められており、しかもめっき処理槽内でめっき液を均一に攪拌しなければリードフレームのめっき皮膜厚さ及び組成が不均一となってしまい、品質不良の原因となっていた。
又従来の装置では、負極通電バーからリードフレームまでの距離が遠く、又接電部の数も少ないことから電流密度を上げることができず、電気的な効率の悪さからめっき皮膜厚さにムラが生じやすく、これも品質不良の原因となっていた。
又、電解により陽極に置換析出した金属はめっき液に溶解しないため、めっき液中に脱落混入した場合、めっき処理中にリードフレームに付着してしまい、品質不良の原因となることがあった。更に、陽極に置換析出した金属を放置したままの状態でめっき処理を行っていると、電流効率が悪くなってしまい、リードフレームの安定しためっき品質を保つことができなくなる為、定期的に陽極を取り外し装置外部へ持ち出して洗浄を行わねばならなかった。この際は、当然装置の運転は停止されることになる。
【０００５】
一方、装置の運転停止中であっても、陽極がめっき液に浸漬されている間は、陽極への金属の置換析出は続く為、陽極は頻繁に清掃作業を行わねばならなく、この清掃作業はめっき処理作業の中断をもたらし、作業効率を著しく低下させ、作業コスト上昇の大きな原因となっていた。
【０００６】
この発明は鉛フリー合金を用いた半導体リードフレームの外装めっき作業における上記問題点を解決することを目的とするものであり、均一でむらのない高品質の鉛フリー合金皮膜を半導体リードフレームに形成することができる外装めっき装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
めっき処理槽１の上方に設置された搬送装置から垂設された冶具板１１にリードフレーム１０をぶら下がり状態で着脱自在に固定し、前記冶具板１１に取付けられた弓形をした集電橇１３をめっき処理槽１外に配設された負極通電バー１４に摺接させてリードフレーム１０に負電流を供給し、一方、鉛フリー合金めっき液４を収容しためっき処理槽１中のリードフレーム１０の通過位置の両側に一対の陽極１９，１９を昇降自在に配置し、負極通電バー１４と陽極１９との間に電流を流し、電解によってリードフレーム１０の表面に鉛フリー合金皮膜を形成させる半導体リードフレーム用鉛フリー合金外装めっき装置において、めっき処理槽１の外側にめっき処理槽１から溢れ出した鉛フリー合金めっき液４を捕集するめっき外槽２を、めっき処理槽１の下方に貯液槽９をそれぞれ設け、前記が外槽２の下面と貯液槽９とを戻し管８で連通させると共に、貯液槽９とめっき処理槽１とを循環ポンプ７を介して送管６で接続し、該送管６の先端をめっき処理槽１内の底面に位置させ、この送管６の先端に鉛フリー合金めっき液４を多方向に噴射させる無数の小穴２４があけられた噴出筒５を接続し、鉛フリー合金めっき液４の噴出によってめっき処理槽１内の鉛フリー合金めっき液４を均一に攪拌できる様にし、更に、負極通電バー１４をめっき処理槽１の直上に配列してリードフレーム１０への通電効率を向上せしめる様にすると共に、陽極１９に置換折出した金属がめっき処理槽１内の鉛フリー合金めっき液４中に脱落混入しない様、陽極１９を鉛フリー合金めっき液４に溶解しない材質のネット状袋体２１中に収容し、更に、陽極１９の表裏に該陽極１９とは独立して支持された一対のブラシ２０，２０を陽極１９の表裏に接する様に位置せしめて半導体フレーム用鉛フリー合金外装めっき装置を構成することにより、上記課題を解決せんとするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明に係る半導体リードフレーム用鉛フリー合金外装めっき装置の断面図、図２はその要部の一部を切り欠いて描いた斜視図である。
【０００９】
図中１はめっき処理槽、２は前記めっき処理槽１と底面を共通にし、その外側を囲う様に形成されためっき外槽、９はめっき処理槽１の下方に位置し、戻し管８を介してめっき外槽２の底面と連通している貯液槽である。めっき処理槽１の外壁下部には戻し穴２５が、上縁には切り欠き部３が設けられており、めっき処理槽１内に満たされている鉛フリー合金めっき液４は前記戻し穴２５から常にめっき外槽２に流出すると共に、一定の水位を超えるとこの切り欠き部３からも溢れ出て、めっき外槽２に捕収されて戻し管８を通って貯液槽９に一旦貯溜され、この貯液槽９から循環ポンプ７によって送管６を通ってめっき処理槽１の下部に戻る様になっている。
つまり、めっき処理槽１内の鉛フリー合金めっき液４は常に一定の水位を保ちつつ、絶えず槽内を循環する様になっている。
【００１０】
又、めっき処理槽１内における前記送管６の先端には両端が閉塞された噴出筒５が下記するリードフレーム１０の送り方向と平行に位置せしめられており、この噴出筒５の上部周壁には放射状に無数の小穴２４があけられ、この小穴２４から鉛フリー合金めっき液４が多方向へ向って噴出する様になっている。
【００１１】
一方、このめっき処理槽１の上方にはＬ断面形状をした給電プレート１７が前記噴出筒５の配設方向と平行に間隔をおいて複数個位置せしめられており、この給電プレート１７の内側にはガイド１６によって保持された搬送装置の一種であるチェーン１５が位置せしめられ、このチェーン１５からは方形をした冶具板１１が垂設され、この冶具体１１に取付けられたねじりコイルバネ状のワーク押え１２によって、リードフレーム１０はこの冶具板１１の下部に着脱自在に挟持される様になっている。
【００１２】
又、各冶具板１１にはそれぞれその上部に冶具板１１の横巾とほぼ一致する弓形の集電橇１３が、図３に示す様に、隣接する冶具板１１，１１同士を接続する様にボルト２６，２６によって固定されており、この集電橇１３は給電プレート１７の内側に設置された負極通電バー１４に摺接する様になっている。これら構成によりリードフレーム１０は一個当りそれぞれ２個の集電橇１３を介して負極通電バー１４に電気的に安定して接続されていることになる。
【００１３】
なお、この実施の形態においては集電橇１３を冶具板１１と同数設け、ほぼ連続的に取付けて十分な集電能力を保持する様にしているが、従来のものにおいては、図５に示す様に集電橇１３は冶具板２個あたり１個の割合で設けられているに過ぎなかった。
【００１４】
一方、図中１９はリードフレーム１０の通過位置を挟んでめっき処理槽１内に対向して位置せしめられた板状をした陽極であり、めっき処理槽１の上方に位置せしめられた陽極通電バー１８から吊支されている。図６はこの陽極１９の取付状況を詳細に説明したものであり、陽極通電バー１８はめっき処理槽１の鉛フリー合金めっき液４の上方に位置しており、この陽極通電バー１８に保持金具２３の上端フックを引っ掛けることにより、陽極１９はぶら下がり状態で固定されており、図４に示す様に、陽極通電バー１８から外して、保持金具２３と共に上方に引き上げられる様になっている。陽極１９としては、一般的に高純度のＳｎ板が用いられる。
【００１５】
更に、２１は上方が開口し、開口部側縁間に吊支用帯体２８を渡したネット状の袋体であり、鉛フリー合金めっき液４によって溶解しないポリプロピレン布などの布地からなり、その編目は陽極１９に置換析出した後、これから分離脱落した金属小片が袋体２１の外側に通過流出できない大きさになっており、吊支用帯体２８を陽極通電バー１８に通すことにより陽極１９をすっぽりと覆う様に鉛フリー合金めっき液４中に位置している。
【００１６】
更に、２７は支持金具２３とは独立して陽極通電バー１８から吊支された枠形をしたブラシホルダーであり、陽極１９の表裏に接した一対のブラシ２０，２０はこのブラシホルダー２７によってその両端を支持されている。このブラシホルダー２７は支持金具２３とは独立して陽極通電バー１８から吊支されているので、支持金具２３を持ち上げて陽極１９を上昇させてもブラシ２０，２０はもとの位置をそのまま保持し続ける。
【００１７】
更に、図中２２はめっき処理槽１中において、陽極１９の下部とリードフレーム１０の下部との間に対向して設けられた一対のシールド板であり、リードフレーム１０の下部に過大な厚さのめっき皮膜が形成されない様にする為のものである。
【００１８】
次に、この実施の形態の作用を説明すると、この装置の運転開始前、鉛フリー合金めっき液４はめっき処理槽１の下方に位置した貯液槽９にその全量が溜められており、鉛フリー合金めっき液４はこの装置の運転開始と共に循環ポンプ７により送管６を通してめっき処理槽１底面に設置された噴出筒５の小穴２４を通してめっき処理槽１内に供給される。
【００１９】
めっき処理槽１に供給され、めっき処理槽１を満たした鉛フリー合金めっき液４はめっき処理槽１の下部に設置した戻し穴２５からめっき外槽２に常時流出し続けると共に、めっき処理槽１内で一定水位を超えると、めっき処理槽１上縁の切り欠き部３からめっき外槽２へ溢れ出し、めっき処理槽１内の水位は常に一定に保たれる。溢れ出した鉛フリー合金めっき液４は戻し管８を通り貯液槽９へ戻り、循環ポンプにより再度めっき処理槽１へ送られる。従って、この装置の運転中の鉛フリー合金めっき液４は絶えず装置内を循環することになり、これによって鉛フリー合金めっき液４は均一な組成及び一定の温度を保つことになる。
【００２０】
一方、搬送装置であるガイド１６によって保持されたチェーン１５には冶具板１１が固定されており、めっき処理すべきリードフレーム１０はワーク押え１２によってこの冶具板１１の下部にぶら下がる様な状態で固定される。又、冶具板１１に設けられた集電橇１３は給電プレート１７に設けられている負極通電バー１４に摺接しており、冶具板１１は負極通電バー１４に電気的に接続され、リードフレーム１０には負電流が供給されている。
【００２１】
一方、保持金具２３の先端から垂下された陽極１９は陽極通電バー１８に電気的に接続されており、この陽極通電バー１８に通電すると電解がおこり、鉛フリー合金めっき液４中の負極であるリードフレーム１０には鉛フリー合金が析出し、めっき皮膜が形成される。このめっき処理はリードフレーム１０がチェーン１５によって一定速度で移動しながら連続的に行われ、所定のめっき皮膜が形成されたリードフレーム１０はめっき処理槽１から引き上げられた後、冶具板１１からはずされ、次工程へ回されることになる。
【００２２】
めっき処理槽１の底部に設置されている噴出筒５には無数の小穴があけられており、この小穴２４から噴出した鉛フリー合金めっき液４によってめっき処理槽１内の鉛フリー合金めっき液４は攪拌され、常に均一な組成及び液温が保持されることになる。
なお、この鉛フリー合金を用いためっき処理でも従来のめっき処理の場合と同様リードフレーム１０の下部のめっき皮膜が厚くなる傾向があるので、めっき処理槽１に一対のシールド板２２を設置し、この現象を防止している。
【００２３】
なお、この実施の形態においては、従来の装置とは異なり、負極通電バー１８をめっき処理槽１の直上に設置し、この負極通電バー１８からリードフレーム１０までの距離を極力短くすると共に、給電橇１３を冶具板１１毎に設け、各リードフレーム１０に２個の給電橇１３から並列的に給電するようになっているので、高電流密度で安定して各リードフレーム１０に電流が流れる。
【００２４】
この様にして、リードフレーム１０に対するめっき処理作業を行っていると、陽極１９には金属が置換析出するようになり、定期的にこの置換析出した金属を除去することが必要となってくるが、従来においてはこの除去作業は陽極１９を装置から取り外して行っていた。この間は、当然装置の運転は停止され、めっき処理作業は中断することになるが、この実施の形態においては陽極１９の表裏には一対のブラシ２０，２０が設置されているので、図４に示す様に鉛フリー合金めっき液４に浸漬されている状態のままで、陽極１９及びこれを保持している保持金具２３を何回も上下させると、ブラシ２０，２０は陽極１９の表面を摺動し、この摺動運動によって陽極１９の表面に置換析出していた金属は脱落除去される。このとき、この陽極２９及びブラシ２０，２０は袋体２１中に位置しているので、陽極１９の表面から離脱した金属はこの袋体２１の中に止まり、鉛フリー合金めっき液４中に混入することはない。
【００２５】
一方、陽極１９が鉛フリー合金めっき液４に浸漬している限り、装置運転停止時にも陽極１９への金属置換析出は進行するが、めっき処理装置１とめっき外槽２との間には、戻し小穴２５が設けられているので、装置の運転を停止し、循環ポンプ７がその作動を停止すると、めっき処理槽１中の全ての鉛フリー合金めっき液４はこの戻し穴２５を通ってめっき外槽２に自然に流出し、ここから貯液槽９に移動するので、陽極１９は鉛フリー合金めっき液４から完全に露出して陽極１９への金属の置換析出の進行はストップすることになる。
【００２６】
【効果】
この発明に係る半導体リードフレーム用鉛フリー合金外装めっき装置は上述の通りの構成を有するものであり、鉛フリー合金めっき液４の組成及び液温を常に均一かつ一定に保つと共にリードフレーム４への通電効率を上げ、高電流密度で安定してめっき処理を行うので、従来のＳｎ−Ｐｂ合金に比して、めっき皮膜厚さ及び組成にばらつきが生じて不良品が発生しやすかった鉛フリー合金によるリードフレーム外装へのめっき形成を効率的かつ高品質で行うことができる効果を有する。
又、陽極１９の表面へ置換析出した金属の除去作業を陽極１９が鉛フリー合金めっき液に浸漬されたままの状態で実施できるので、装置の運転停止時間を大幅に短縮することが出来、コストダウンを図ることが出来る。
【００２７】
更に、装置運転停止時には鉛フリー合金めっき液はその全量が貯液槽に戻り陽極１９は鉛フリー合金めっき液から完全に露出することになるので、装置運転停止時の陽極への金属の置換析出はあり得ず、陽極１９からの置換析出金属の除去作業の回数も従来に比べて少なくてすみ、めっき作業の効率化を図ることが出来る、などの効果を有し、極めて実用的なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る半導体リードフレーム用鉛フリー合金外装めっき装置の一実施形態の断面図である。
【図２】  一部を切欠いて描いたその斜視図。
【図３】  冶具板１１にリードフレーム１０が取付けられている状況を説明する為の要部の正面図。
【図４】  陽極１９の清掃作業の状況を説明する為の装置全体の断面図。
【図５】  従来の装置における冶具板１１と集電橇１３の取付状況を説明する為の要部の正面図。
【図６】  陽極１９，袋体２１，ブラシ２０の位置関係を説明した要部の斜視図。
【符号の説明】
１    めっき処理槽
２    めっき外槽
３    切り欠き部
４    鉛フリー合金めっき液
５    噴出筒
６    送管
７    循環ポンプ
８    戻し管
９    貯液槽
１０    リードフレーム
１１    冶具板
１２    ワーク押え
１３    集電橇
１４    負極通電バー
１５    チェーン
１６    ガイド
１７    給電プレート
１８    陽極通電バー
１９    陽極
２０    ブラシ
２１    袋体
２２    シールド板
２３    保持金具
２４    小穴
２５    戻し穴
２６    ボルト
２７    ブラシホルダー
２８    吊支用帯体
【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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