(57)【要約】【課題】Ｐｂフリーのめっき材料を採用しながら、母材表面に形成しためっき層１３からウィスカ１５が大きく成長するのを抑制した電子部品を得る。【解決手段】端子１２である母材の表面にＰｂフリーのめっき材料からなるめっき層１３を形成する。その表面を防湿のため樹脂コーティング層１４で被覆する。そのときに、樹脂コーティング層１４のスプリング硬さを８０゜〜８５゜のものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材表面にＳｎ系およびまたはＺｎ系のＰｂフリーめっき層を有しかつ少なくともめっき層を覆うようにして樹脂コーティング層が形成されている電子部品であって、前記樹脂コーティング層はスプリング硬さが８０゜〜８５゜であることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記樹脂コーティング層の厚さが１０μｍ〜３００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
電子部品が半導体装置等のリードフリームであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品、特に防湿のための樹脂コーティング層を有する電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばＩＣチップをリードフレームに搭載した半導体装置のような電子部品は一層の小型化が求められており、結果として、その端子間の間隔は数百μｍ程度まで狭くなってきている。半導体装置のような電子部品において、前記端子の母材には黄銅、銅合金、４２アロイなどが用いられるが、素地のままでは端子表面が酸化して導通不良（はんだ付け不良等による）を引き起こす恐れがあるので、通常、めっき等により端子表面に保護膜が形成される。めっき層の材料としては、主に純ＳｎやＳｎ合金が用いられる。
【０００３】
めっき層の材料として、従来からＰｂを含む合金が用いられてきたが、近年、環境負荷を軽減する観点からＰｂフリー化が求められるようになり、めっき層材料にも、例えば、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｂｉのように、Ｐｂを含まない材料を使用することが求められている。しかし、Ｐｂフリーの材料で電子部品の端子表面をめっき処理すると、ウィスカが発生することが知られており、前記のように端子間の間隔が数百μｍ程度と狭い場合には、発生したウィスカにより端子間ショートが発生する恐れがある。それを回避するために、ウィスカの発生原因を解明してウィスカの発生そのものを制御しようとする提案、ウィスカの発生を前提に発生したウィスカが端子間ショートを発生するような大きさにまで成長するのを抑え込もうとする提案、など多くの提案がなされている。
【０００４】
後者の例として、特許文献１には、純ＳｎあるいはＳｎ系合金による電解めっき処理が施された電子部品において、そのめっき処理した領域にエポキシ樹脂等である樹脂皮膜層を形成することが記載されている。特許文献２には、液晶パネルにおけるパネル端子に形成したＰｂフリーめっき層の表面をアクリル系光硬化樹脂等である絶縁性樹脂によって被膜することが記載されている。前記特許文献１、２に記載のように、適宜の母材表面に純ＳｎまたはＳｎ系合金を用いたＰｂフリーめっき層を形成し、その表面に適宜の樹脂層を形成することにより、めっき層から発生したウィスカを樹脂層の内側に抑え込むことができ、ウィスカが端子間ショートを発生するような大きさにまで外部に向けて成長するのを抑制できることが期待できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０２５７５号公報
【特許文献２】特開２００５−３００８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の、めっき層から発生するウィスカを樹脂層の内側に抑え込むことで、外部に向けて成長するのを抑制する技術では、前記特許文献１、２に記載のように、特別の樹脂被膜をめっき層の上に形成するようにしており、電子部品の製造工程数を多くしている。
【０００７】
本発明は、従来からの製造工程数を特に増やすことなく製造することのできる、ウィスカの成長を抑え込む樹脂被膜をめっき層表面に備えた電子部品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来の電子部品において、防湿（耐腐食）の目的で電子部品全体または少なくとも端子部分を絶縁性樹脂でコーティングすることが行われている。本発明者らは、その樹脂コーティング層を活用することにより、電子部品の製造工程数を増やすことなく、ウィスカの成長を抑え込むことのできる樹脂被膜をめっき層の表面に形成できることを見出し、本発明をなすに到った。
【０００９】
すなわち、本発明による電子部品は、母材表面にＳｎ系およびまたはＺｎ系のＰｂフリーめっき層を有しかつめっき層を覆うようにして樹脂コーティング層が形成されている電子部品であって、前記樹脂コーティング層はスプリング硬さが８０゜〜８５゜であることを特徴とする。
【００１０】
後の実施例に示すように、樹脂コーティング層のスプリング硬さを８０゜以上とすることにより、めっき層から発生するウィスカが樹脂コーティング層を貫通して外部にまで成長するのを阻止することができる。しかし、スプリング硬さが８５゜を超える場合には、電子部品の形状によっては樹脂コーティング層に割れが発生する場合がある。割れが発生すると、樹脂コーティング層が備えるべき本来の防水機能を喪失するので好ましくない。従って、本発明において、樹脂コーティング層はスプリング硬さが８０゜〜８５゜のものとされる。
【００１１】
本発明において、めっき層を形成するＳｎ系およびまたはＺｎ系のＰｂフリー材料は、Ｓｎ系合金あるいはＺｎ系合金を挙げることができる。純Ｓｎあるいは純Ｚｎであってもよい。好ましくはＳｎ系合金であり、例として、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｉｎ合金、等が挙げられる。母材は、従来の電子部品で用いられてきた金属材料をそのまま用いることができ、例として、黄銅、銅合金、４２アロイなどが挙げられる。電子部品の種類に応じて、適宜選択する。
【００１２】
本発明において、防湿のため樹脂コーティング層の厚さに制限はない。従来の電子部品における防湿のため樹脂コーティング層の厚さと同じであってよく、例えば、１０μｍ〜３００μｍの範囲である。この範囲の厚さの樹脂コーティング層であれば、めっき層から発生したウィスカを樹脂コーティング層の内側に抑え込むことができる。
【００１３】
本発明において、対象となる電子部品も任意であり、例として、ＥＣＵに設置される半導体装置、抵抗チップ、コンデンサ等を含む電子部品が挙げられる。さらには、それら半導体装置等のリードフレームが上げられる。それらの電子部品の全体が前記防湿のため樹脂コーティング層で覆われていてもよく、母材表面におけるＳｎ系およびまたはＺｎ系のＰｂフリーめっき層が形成されている領域が少なくとも覆われていてもよい。より具体的には、防湿のため樹脂コーティング層で覆われる部位として、電子部品のリードフレームあるいはその端子部分が挙げられる。
【００１４】
本発明において、樹脂コーティング層を形成する樹脂には、前記の硬さ条件を満たすことを条件に、従来の電子部品で用いられている防湿のため樹脂をそのまま用いることができる。一例として、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ受け端樹脂、アクリル樹脂、等を挙げることができ、例えば架橋剤添加量を調整する等により、それらの樹脂被膜の硬度を調整することができる。
【００１５】
なお、本発明において、スプリング硬さとは、ＪＩＳ Ｋ６２５３（ＩＳＯ４８）に従いスプリング硬さ（Ｈｓ）Ａ型のデュロメータを使用して測定する値である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、製造工程数を増やすことなく、Ｐｂフリーの材料をめっき層に採用しながら、外部にまでウィスカが成長するのを阻止することのできる電子部品が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態の一例を、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明による電子部品の一例である半導体装置１０の一部を示している。
【００１８】
図１において、１１はＩＣパッケージであり、端子１２を備えたリードフレームに搭載されている。リードフレームは、通常銅合金であり、厚さは１００μｍ〜５００μｍ程度である。端子１５の母材表面にはＰｂフリー材料であるめっき層１３が形成されており、めっき層は、純Ｓｎ、あるいは、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ合金等の、１〜５％のＣｕ、Ｂｉ、Ａｇを含むＳｎ系合金、またはＺｎ系合金からなり、通常、めっき層１３の厚さは５μｍ〜１５μｍ程度である。
【００１９】
半導体装置１０の表面側は、ＩＣパッケージ１１および端子１２を含む全面が、厚さ１０μｍ〜３００μｍ程度である防湿のため樹脂コーティング層１４で被覆されている。なお、図では、分かりやすさのために、半導体装置１０表面と樹脂コーティング層１４との間に隙間が描かれているが、実際の製品では両者は密着している。この樹脂コーティング層１４は、例えば、有機溶剤で希釈したコーティング剤を半導体装置１０の表面に塗布乾燥させる等の手段により形成することができる。表裏面の全面に樹脂コーティング層１４を形成してもよく、場合によっては、めっき層１３を形成したリードフレームの端子１２の領域のみに形成してもよい。
【００２０】
前記樹脂コーティング層１４の硬さは、前記したように、ＪＩＳ Ｋ６２５３（ＩＳＯ４８）に従いスプリング硬さ（Ｈｓ）Ａ型のデュロメータを使用して測定したときの値が８０゜〜８５゜の範囲である。この硬さとすることにより、Ｐｂフリーのめっき層１３から発生するウィスカ１５は、そこを突き抜けて外部に飛び出すことはなく、図示されるように、樹脂コーティング層１４の内側に抑え込まれる。また、端子１２の角部のように応力が集中する個所において樹脂コーティング層１４に割れが発生することもない。そのために、樹脂コーティング層１４は、本来の防湿機能をそのまま維持することができる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００２２】
［実施例１］
［サンプルの作成］
ＩＣのリードフレーム材料として使用されている、表面が平坦な４０ｍｍ×１５ｍｍ×１ｍｍ（厚さ）の４２アロイ（Ｎｉ４２ｗｔ％−Ｆｅ）に電解めっきによりＳｎ−３ｗｔ％Ｃｕ材料からなる厚さ１０μｍのめっき層を形成してテストピースとした。防湿のためコーティング樹脂としてポリオレフィン系コーティング剤（ＨｕｍｉＳｅａｌ  ＩＢ５１（Ｃｈａｓｅ  Ｃｏｒｐ．製））を用い、それを有機溶剤で希釈し、表１に示すように、架橋剤（トリエチレンテトラミン）の添加量を変えた５種のコーティング剤を調整した。各コーティング剤に前記テストピースを浸漬し、室温（２５℃）で３秒間放置し、その後、１００℃でコーティング剤を乾燥させた。それにより、めっき層表面に平均３０μｍの樹脂コーティング層を有する５種類のサンプルを作成した。各サンプルについて、スプリング硬さ（Ｈｓ）Ａ型のデュロメータを用いてスプリング硬さを測定した。その結果を表１に示した。
【００２３】
［ウィスカ試験］
上記５種のサンプルについて、最もウィスカが発生しやすい条件の１つと考えられている、−４０℃と８０℃とにそれぞれ各３０分放置するサイクルを２０００回繰り返す冷熱サイクル試験を行い、樹脂コーティング層を貫通してウィスカが成長しているかどうかを目視により観察した。その結果を表１に示した。
【００２４】
［実施例２］
［割れ試験］
前記図１に示したような形状の端子部を持つ実際のＩＣのリードフレーム（厚さ０．１５ｍｍの４２アロイ（Ｎｉ４２ｗｔ％−Ｆｅ）、１つの端子の幅０．４ｍｍで２つの９０゜の曲がり部を持つ）に、実施例１と同様、電解めっきによりＳｎ−３ｗｔ％Ｃｕ材料からなる厚さ１０μｍのめっき層を形成してテストピースとした。それを、実施例１と同じ５種のコーティング剤を浸漬し、室温（２５℃）で３秒間放置した後に引き上げて、室温（２５℃）で１時間放置し、乾燥させた。乾燥後に、めっき層表面に形成された樹脂コーティング層に割れ発生しているかどうかを目視により観察した。表１に示すように、スプリング硬さが８５゜以下のもの（サンプル１〜５）では割れの発生は観察されなかったが、スプリング硬さが８８゜であるサンプル５では、主に端子の曲がり部の近傍に割れが観察された。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
［考察］
表１に示すように、スプリング硬さが７５゜以下では樹脂コーティング層を貫通するウィスカが発生しており、ウィスカ抑制の観点からは樹脂コーティング層のスプリング硬さ８０゜以上であることが望ましい。一方、スプリング硬さが８５゜を超えると、実機に近い製品の樹脂コーティング層に割れが発生しており、樹脂コーティング層本来の機能を損なうことから好ましくない。このことから、ウィスカの成長抑制と樹脂コーティング層の割れ防止を両立するための条件は、スプリング硬さが８０゜〜８５゜の範囲であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による電子部品の一例である半導体装置を断面で示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１０…本発明による電子部品の一例である半導体装置、１１…ＩＣパッケージ、１２…リードフレームの端子、１３…Ｓｎ系およびまたはＺｎ系のＰｂフリーめっき層、１４…防湿のため樹脂コーティング層、１５…ウィスカ
【図１】
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