(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
難はんだ付け金属材料の長尺材の表面の必要部分だけに錫またははんだを電気メッキしておき、その後、該難はんだ付け材料の長尺材を超音波が付加された溶融はんだ中を通過させて電気メッキした部分だけに溶融はんだを付着させ、前記溶融はんだ中での溶融はんだの付着は、噴流している溶融はんだで行うことを特徴とする半導体パッケージのリッド打抜き用連続はんだコーティング長尺材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難はんだ付け材料にはんだをコーティングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品に使用する金属材料は銅または銅合金のようにはんだが付着しやすい金属材料が使用されていたが、銅、銅合金は高価であり、また機械的強度が充分でないことから銅、銅合金以外の金属材料が使用されるようになってきた。電子部品に用いられる銅、銅合金以外の金属材料としてはニッケル、コバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ）、４２アロイ（Ｆｅ−４２Ｎｉ）等がある。これらの金属材料は価格的、機械的には銅、銅合金よりも優れているが、はんだ付け性が銅、銅合金よりも大変に劣っているため電子部品に使用したときに、はんだ付けに苦慮している。
【０００３】
そこで、これらはんだの付着しにくい金属材料（以下、難はんだ付け材料という）は、はんだ付けする部分に予め、はんだの付着しやすい金属、例えば金、銀、銅、錫、はんだ等をメッキしておくことがなされていた。これらの金属のうち金、銀は高価であるため安価な電気製品には適さず、銅ははんだ中に拡散して脆い金属間化合物を生成し、また錫はメッキ後、時間が経過すると表面に酸化被膜が生成されてはんだ付け性を悪くしてしまうものである。そこで近時では安価で、しかも錫よりも酸化しにくいはんだメッキが多く採用されるようになってきている。
【０００４】
また近時の電子部品は、はんだ付けの合理化をはかるため、はんだ付け部に予め少し多めのはんだを付着させておき、はんだ付け時にはんだを供給しなくともこの多めに付着させたはんだだけではんだ付けすることも行われている。従って、難はんだ付け材料にも、はんだを多めに付着させることが要望されるようになってきている。はんだを多めに付着させたものとしては、板状のはんだと難はんだ付け材料とを圧延ロールで圧着させたもの（以下、はんだクラッド材という）、溶融はんだ中に難はんだ付け材料を浸漬させてはんだを付着させたもの（以下、はんだコーティング材という）等がある。
【０００５】
はんだクラッドは、板状はんだと難はんだ付け材料とが完全に金属的接合がされていないため、はんだクラッドをプレスで所望の形状に打ち抜いたときに、板状はんだと難はんだ付け材料とが剥離してしまったり、はんだ付け時、はんだが難はんだ付け材料に完全に濡れなくなったりすることがあった。従って、今日、難はんだ付け材料に多量のはんだを付着させたものとしては、はんだコーティング材が多く用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで難はんだ付け材料を溶融はんだ中に浸漬してはんだコーティングを得る場合、はんだ付け性の悪い難はんだ付け材料に対してはハロゲン成分が大量に含まれた活性の強いフラックスを使用しなければならなかった。しかしながら、活性の強いフラックスではんだ付けした場合、はんだ付け後にフラックス残渣が少しでも残っていると、はんだや難はんだ付け材料を腐食させたり、腐食生成物を発生させてはんだ付け性を悪くさせたりしてしまう。そのためフラックスを使用してのはんだコーティングでは、はんだを付着させた後、必ず完全な洗浄を行わなければならなかった。はんだコーティング材を製造するには長尺材が生産性の点で良好であり一般に長尺材を用いるが、洗浄時に大きな浴槽と大量の洗浄水が必要となるため、イニシャルコストとしての洗浄設備やランニングコストとしての水の使用料に多大な費用がかかるものであった。
【０００７】
従来より溶融はんだ中に超音波を付加させ、その中ではんだ付けを行うとフラックスがなくてもはんだ付けができることは分かっている。超音波によるはんだ付けは、超音波がはんだ付け部に付着している酸化物や汚れを強力な振動で剥がし取り、金属の清浄な表面を露出させることにより、はんだを金属的に付着させるものである。しかるに、本発明者の実験では如何に強力な超音波を付加しても難はんだ付け材料に対しては、充分なはんだ付けはできなかった。本発明は、超音波を用いてもきわめて容易にはんだを大量に付着させることができるというはんだコーティング材の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、はんだの電気メッキでははんだ量を多くすることはできないが、電気メッキは難はんだ付け材料に対しては容易にメッキができること、また難はんだ付け材料に予めはんだ付け性の良好な材料で予備メッキを施しておくと、はんだコーティングが容易に行えること等に着目して本発明を完成させた。
【０００９】
本発明は、難はんだ付け金属材料の長尺材の表面の必要部分だけに錫またははんだを電気メッキしておき、その後、該難はんだ付け材料の長尺材を超音波が付加された溶融はんだ中を通過させて電気メッキした部分だけに溶融はんだを付着させ、前記溶融はんだ中での溶融はんだの付着は、噴流している溶融はんだで行うことを特徴とする半導体パッケージのリッド打抜き用連続はんだコーティング長尺材の製造方法である。
【００１０】
ところではんだ付けに使用するフラックス作用は、▲１▼はんだ付け部に付着した酸化物や汚れの除去、▲２▼溶融はんだの濡れ拡がり促進、そして▲３▼清浄になったはんだ付け部の再酸化防止、である。超音波の作用は▲１▼の酸化物や汚れの除去作用と▲２▼の濡れ広がり促進はあるが、▲３▼の再酸化防止作用は有していない。従って、大気中で超音波によるはんだ付け、即ちはんだコーティングを行うと、はんだ付け部にはんだが付着してもはんだ付け部周辺に酸化物が付着したり、はんだがきれいに付着しなかったりするという問題が生じてくる。このようにはんだ付け部に酸化物が付着するような場合は、溶融はんだ表面を窒素や炭酸ガス等で覆う不活性雰囲気にするとよい。
【００１１】
また難はんだ付け材料を浸漬する溶融はんだは何ら動いてない状態、即ち静止状態でもよいが、溶融はんだをポンプで圧送してノズルから噴流させる噴流状態にしておくと、超音波で清浄となった難はんだ付け材料に対して溶融はんだが物理的に表面の酸化物や汚れの除去を促進させてはんだ付け性をさらに良好にする。
【００１２】
難はんだ付け材料に電気メッキする材料としては、はんだ付け性の良好な材料であればいかなるものでもよい。このはんだ付け性が良好な材料としては金、銀、銅、錫、はんだ等が使用可能であるが、金、銀は高価であり、銅ははんだコーティング時に溶融はんだ中に拡散して銅の金属間化合物を生成してはんだコーティングの組成を変えてしまうことがある。従って、本発明において電気メッキする材料としては、錫やはんだがもっとも好適である。しかるに錫を下地としての電気メッキを施した場合、長期間大気中に放置しておくと表面が酸化してしまうため、電気メッキ後は速やかに溶融はんだメッキを施すことが望ましい。
【００１３】
本発明のはんだコーティング材において、下地に施す電気メッキは、厚さが０．５μｍよりも薄いと、この上に施す溶融はんだが付着しにくくなり、しかるにこれを５μｍよりも厚くすると、電気メッキに要する時間が長くなって電気使用料の高騰および生産性の低下となってしまう。
【００１４】
また本発明のはんだコーティング材において、電気メッキの上に付着させるはんだの厚さが１０μｍよりも薄いと、はんだ付け時にはんだ量が充分でなく、はんだ付け不良となってしまう。しかるにこの厚さが５０μｍよりも多く付着させると全体の厚さが不均一となってしまう。本発明において、電気メッキの上に付着させるはんだは、Ｓｎ−Ｐｂ合金の他、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ、Ｐｂ主成分にＡｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｐ等を適宜添加したものでもよい。
【００１５】
本発明で難はんだ付け材料に電気メッキしたり、溶融はんだ中ではんだコーティングしたりするときに、難はんだ付け材料は短冊状、長尺状等如何なる形状でもよいが、長尺状であると電気メッキや溶融はんだ中でのはんだコーティングが連続して行えるばかりでなく、製品化するときに所定の形状に形成するにも連続して行えるため生産性が良好となる。
【００１６】
【実施例】
巾１０mm、厚さ０．１mmの長尺のニッケルの片面に電気メッキで９０Ｓｎ−Ｐｂはんだを２μｍの厚さに下地メッキを施す。次いで該ニッケルの長尺材を超音波が付加された噴流はんだ槽の溶融はんだ（６３Ｓｎ−Ｐｂ）中を通過させる。このとき溶融はんだ槽は、全体が窒素ガスを充満させた不活性雰囲気中に置かれている。超音波が付加された噴流はんだ槽中を難はんだ付け材料の送り速度５ｍ／分で通過させたところ、電気メッキを施した面だけに厚さ３０μｍのはんだコーティングがなされた。
【００１７】
上記のはんだコーティング材の製造方法で得られたはんだコーティング材をプレスで５×５mmに打ち抜き、半導体パッケージのリッドを作製した。そして該リッドをパッケージに搭載して窒素雰囲気のリフロー炉中フラックスなしで２３０℃に加熱したところ、パッケージとリッドとは完全に接合されていた。
【００１８】
一方、ニッケルと板状はんだを圧着した従来のはんだクラッド材を５×５mmに打ち抜いて半導体のリッドを作製したところ、ニッケルと板状はんだとが剥離するものが多く発生していた。またこれらのうち剥離が発生していない良品と思われるリッドをパッケージに搭載してリフロー炉で加熱したところ、接合部にボイド（未はんだ）が大量に発生していて不完全な接合となっていた。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のはんだコーティング材は難はんだ付け材料にはんだが完全に、しかも接合に必要な量が付着しているため、はんだ付け時にはんだ付け不良を発生させるようなことがない。また本発明のはんだコーティング材の製造方法は、従来フラックスを使用せずには溶融はんだでのはんだの付着が絶対に不可能であると考えられていた難はんだ付け材料に対してはんだを充分に付着させることができ、しかも下地メッキである電気メッキを所望の部分だけ、例えば片面、或は片面の両端だけのようにすれば、所望の部分だけに溶融はんだを付着させることもできる。従って、本発明で得られたはんだコーティング材を電子部品のはんだ付け部に使用した場合、はんだ付けが完全に行えるばかりでなく、はんだ付け時に不要箇所にはんだが付着して電子部品の機能を劣化させたり、美観を損ねたりすることがないという信頼性に優れた効果を奏するものである。