(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状フィルムを巻回するアルミニウム又はアルミニウム合金からなるリール本体と、このリール本体の表面に形成された磁性金属又は合金からなる耐摩耗性金属層と、この耐摩耗性金属層の上に形成された厚さが１００乃至１０００Åの耐食性化成処理皮膜と、を有し、前記耐食性化成処理皮膜は、クロム酸処理皮膜又はクロメート皮膜であり、そのクロム付着量は０．０１ｍｇ／ｍ２以上であることを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金製リール。
【請求項２】
前記耐摩耗性金属層は、ビッカース硬度でＨｖ２００以上の金属又は合金の皮膜であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金製リール。
【請求項３】
前記耐摩耗性金属層は、Ｆｅ，Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｒからなる群から選択された金属又はその合金であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金製リール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装用フィルムキャリアテープに半導体装置等の電子部品を実装する際に使用され、前記フィルムキャリアテープを巻回するアルミニウム又はアルミニウム合金製のリールに関し、特に、耐摩耗性を向上させると共に、摩耗により発生する金属屑粉を容易に除去できるようにするために磁性層を表面に設けたアルミニウム又はアルミニウム合金製リールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装用フィルムキャリアテープとしては、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープ、Ｔ−ＢＧＡ（Tape Ball Grid Array）テープ、ＣＳＰ（Chip Size Package）テープ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）テープ等がある。例えば、ＴＡＢ方式で電子部品としての集積回路（ＩＣ）及び高密度集積回路（ＬＳＩ）等の半導体チップが実装されるキャリアテープとして、５０乃至１００μｍ厚の有機樹脂フィルム上に、１０乃至１５μｍの接着層を介して厚さが１０乃至２０μｍの銅箔を貼付したものがある。
【０００３】
このフィルムキャリアテープは、その製造工程において、リールに巻き取られ、実装工程において、リールから巻き解かれる。このフィルムキャリアテープを巻き取るためのリールとして、リールの変形を防止し、リール寿命を延長し、即ち、取り替え寿命を延長するために、ある程度の剛性（強度及び耐力）が要求される。また、リールにテープを巻き付ける際及びリールからテープを巻き解く際に、テープがリール内面に摺動するため、リール内面が摩耗しやすく、このため、リール材料としては、耐摩耗性が要求される。更に、実装工程において、チップ上にレジストを焼き付ける際に、リール温度が上昇するため、リールには、レジスト焼き付け温度程度の耐熱性が要求される。更にまた、銅箔のエッチングに際し、銅のエッチング液（酸、アルカリ、塩化鉄）に腐食しないことが必要である。更にまた、リール用素材としては、ＴＡＢテープが薄い（３０乃至３００μｍ）ため、製品精度（加工精度）が高いことが必要である。
【０００４】
そこで、このフィルムキャリアテープを巻回するためのリール材料としては、軽量であると共に、加工性が優れているアルミニウム又はアルミニウム合金（以下、アルミニウム材という）が注目されている。このアルミニウム材は、軽量であるから、リールの大型化が容易であり、半導体装置の生産性が向上し、ランニングコストが低下する。
【０００５】
しかしながら、アルミニウム材は鋼材等に比して耐摩耗性が劣るため、これをリールに適用すると、リールが摩耗しやすく、そうすると、リールにがたつきが生じ、テープ及び緩衝材の巻き擦れが発生し、テープに疵が発生したり、製造ラインにおいて摩耗粉が発生するという問題点がある。このような摩耗粉が発生すると、それが、例え、直径３０μｍの埃及び塵でも、チップ上又はテープ上に付着してチップ上又はテープ上の回路配線をショートさせてしまうという問題点がある。
【０００６】
また、ＴＡＢ半導体装置の製造ラインにおいて、リール内面の摩耗が発生すると、摩耗によりリールとテープとのクリアランスが変化し、ＴＡＢテープの中心線がずれ、テープ上に実装された半導体チップ上の電極と、リード線とをワイヤボンディングしようとしたときに、電極とリード線との接点がずれるという問題点もある。また、極端な場合には、ＴＡＢテープのアンコイル及びリコイルが不可能になる。
【０００７】
そこで、アルミニウム又はアルミニウム合金製リールの耐摩耗性を改善するため、表面をアルマイト（硬質アルマイト処理）処理してアルマイト皮膜を形成する技術が提案されている（特開平１１−２４５９８８号公報）。また、アルミニウム又はアルミニウム合金製リールの耐摩耗性を改善するために、アルミニウム材の表面に耐摩耗性金属めっきを施すことも可能である。この耐摩耗性金属めっきのめっき種としては、例えば、Ｆｅめっき、Ｎｉ−Ｐめっき、Ｎｉめっき、Ｃｒめっき及びＣｏめっきがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このアルマイト皮膜を設けたリールは、アルマイト皮膜の耐熱温度が１００℃以下であるため、耐熱性が低いという問題点がある。ＴＡＢテープを巻回したリールは、レジストの焼き付け及び乾燥工程において、リール温度が１５０乃至２５０℃まで上昇するため、アルマイト皮膜（陽極酸化皮膜）にクラックが発生し、極端な場合には皮膜の破壊及び剥離が生じる。このため、リールのがたつきが生じ、テープ及び緩衝材の巻き擦れによる製品疵の発生及び摩耗粉の発生を防止することができなかった。
【０００９】
また、耐摩耗性金属めっき皮膜は、その皮膜自体の耐食性が劣るため、耐摩耗性金属めっき皮膜付きリールは、フィルムキャリアテープの銅箔のエッチングに際し、銅のエッチング液（酸、アルカリ、塩化鉄等）により、めっき皮膜自体に腐食が発生する。また、めっき皮膜のピンホールから腐食イオンが侵入し、電気化学的に卑な下地ジンケート皮膜が腐食し、めっき膨れが発生する。更に、ピンホールから侵入した腐食イオンがアルミニウム表面に到達した場合に、アルミニウム母材の腐食が発生し、アルミニウム合金の腐食生成物である白錆がピンホールを表面側に向けて通過し、白錆が外部に滲み出てくる。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、耐摩耗性及び耐食性が優れたアルミニウム又はアルミニウム合金製リールを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金製リールは、長尺状フィルムを巻回するアルミニウム又はアルミニウム合金からなるリール本体と、このリール本体の表面に形成された磁性金属又は合金からなる耐摩耗性金属層と、この耐摩耗性金属層の上に形成された厚さが１００乃至１０００Åの耐食性化成処理皮膜と、を有し、前記耐食性化成処理皮膜は、クロム酸処理皮膜又はクロメート皮膜であり、そのクロム付着量は０．０１ｍｇ／ｍ２以上であることを特徴とする。
【００１２】
このアルミニウム又はアルミニウム合金製リールにおいて、前記耐摩耗性金属層は、ビッカース硬度でＨｖ２００以上の金属又は合金の皮膜であることが好ましい。
【００１３】
また、前記耐摩耗性金属層は、Ｆｅ，Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｒからなる群から選択された金属又はその合金であることが好ましい。更に、前記耐食性化成処理皮膜は、クロム酸処理皮膜又はクロメート皮膜であり、そのクロム付着量は０．０１ｍｇ／ｍ２以上であることが必要であり、好ましくは０．１ｍｇ／ｍ２以上、更に好ましくは１．０ｍｇ／ｍ２以上である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１実施例に係るアルミニウム又はアルミニウム合金製リールの層構成を示す断面図である。リール本体としてのアルミニウム材１１の表面上に、耐摩耗性金属皮膜１２が形成されており、この耐摩耗性金属皮膜１２上に、耐食性化成処理皮膜１３が形成されている。
【００１５】
耐摩耗性金属皮膜１２としては、ビッカース硬度でＨＶ２００以上の金属又は合金の皮膜を使用することができる。このような皮膜として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ等の金属又はその合金の皮膜がある。
【００１６】
また、耐摩耗性金属皮膜１２として、磁性金属又は合金を使用すると、摩耗粉を磁気的に吸着させて除去することができる。この磁性金属として、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉ等があり、磁性合金として、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｎｉ合金、及びＮｉ−Ｐ合金がある。なお、耐摩耗性金属皮膜１２の上に、耐食性化成処理皮膜１３が形成されているが、この耐食性化成処理皮膜１３は厚さが１００至１０００Å程度であるので、磁性に影響を及ぼさず、耐摩耗性金属皮膜１２の磁気吸着を阻害することはない。
【００１７】
耐食性化成処理皮膜１３は、化学反応によりアルミニウム材１１の表面上に生成される皮膜であり、この耐食性化成処理皮膜１３の付与により、アルミニウム材１１の耐食性が向上する。このような耐食性化成処理皮膜１３としては、クロム酸処理皮膜、クロメート皮膜、ジルコニウム塩皮膜、タンニン酸皮膜、リン酸塩皮膜、及びリン酸亜鉛皮膜等がある。
【００１８】
耐食性化成処理皮膜として、クロム系皮膜、具体的には、クロム酸処理皮膜又はクロメート皮膜を使用すると、耐食性が特に向上する。このクロム酸処理皮膜とは、クロム酸塩中にアルミニウム材１１を浸漬させることにより、表面にクロム化合物皮膜を形成したものであり、一般式ＣｒＯｘ・ｎＨ２Ｏで表される。また、クロメート皮膜はクロム含水酸化物及び／又はクロミウムクロメート皮膜から構成されている。従って、クロム系皮膜は、表面にクロム含水酸化物が生成されており、このクロム含水酸化物が耐食性に優れているから、耐食性が特に向上するものである。中でも、クロメート皮膜は最も耐食性が優れている。なお、クロメート皮膜には、反応型クロメート皮膜、電解型クロメート皮膜及び塗布型クロメート皮膜がある。
【００１９】
クロメート皮膜の一例であるクロミウムクロメート皮膜は以下に示す生成過程により生成される。
▲１▼めっき種の溶解
Ｍｅ＋Ｈ＋ → Ｍｅ２＋ ＋Ｈ２ ↑
▲２▼Ｃｒ６＋の還元
Ｈ２ＣｒＯ４ →２Ｈ＋ ＋ＣｒＯ４２−
ＣｒＯ４２−＋８Ｈ＋＋３ｅ→Ｃｒ３＋＋４Ｈ２Ｏ
２ＣｒＯ４２−＋２Ｈ２ → Ｃｒ２Ｏ７２−＋４Ｈ２Ｏ
Ｃｒ２Ｏ７２−＋４Ｈ２ →２Ｃｒ(ＯＨ)３＋Ｈ２Ｏ
▲３▼クロミウムクロメート皮膜の生成
２Ｃｒ(ＯＨ)３＋ＣｒＯ４２−＋２Ｈ＋→２Ｃｒ(ＯＨ)３Ｃｒ(ＯＨ)３ＣｒＯ４
【００２０】
なお、クロム酸処理皮膜又はクロメート皮膜の場合は、クロム付着量は０．０１ｍｇ／ｍ２以上であることが必要であり、好ましくは０．１ｍｇ／ｍ２以上、更に好ましくは１．０ｍｇ／ｍ２以上である。これにより、白錆が発生するまでの時間が長くなり、耐食性が一層優れたものとなる。しかし、クロム付着量が５０ｍｇ／ｍ２を超えると、表面が黄変化するが、耐食性は維持される。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
【００２２】
第１実施例
下記表１はアルミニウム材リールの耐食性に及ぼすクロム皮膜種の影響を示すものである。なお、クロム皮膜種の下層としての耐摩耗性金属めっき層は、Ｎｉ−Ｐ層である。
【００２３】
【表１】
0003859508.tif 000002
【００２４】
この表１に示すように、クロム付着量が十分であるので、クロム皮膜種によらず、白錆の発生までの経過時間が長く、耐食性が優れている。
【００２５】
また、下記表２は、アルミニウム材リールの耐食性に及ぼすクロム付着量の影響を示す。なお、クロメート処理膜の下層の耐摩耗性金属層は、Ｎｉ−Ｐ層である。
【００２６】
【表２】
0003859508.tif 000003
【００２７】
この表２に示すように、クロム付着量を０．０１ｍｇ／ｍ２以上とすることにより、クロメート処理しない場合に比して、耐食性が向上する。
【００２８】
第２実施例
下記表３は耐摩耗性に及ぼすめっき皮膜の硬さの影響を示し、表４は耐食性に及ぼす化成処理皮膜の影響を示す。耐摩耗性試験方法は大越式摩耗試験法によった。また、耐食性試験方法は複合サイクル腐食試験法によった。
【００２９】
【表３】
0003859508.tif 000004
【００３０】
【表４】
0003859508.tif 000005
【００３１】
この試験材は以下のようにして製造した。素材は、ＪＩＳＡ６０６１アルミニウム合金（０．６％Ｓｉ−１．０％Ｍｇ−０．７％Ｆｅ−０．２５％Ｃｕ−０．２５％Ｚｎ−０．２％Ｃｒ）である。前処理工程として、アセトン脱脂→アルカリ脱脂→酸洗→ジンケート処理→めっき処理→化成処理（クロメート処理）をこの順に実施した。
【００３２】
下層の耐摩耗性金属層は以下の方法及び条件で形成した。
【００３３】
（１）電気ニッケルめっき
硫酸ニッケル：３００ｇ／ｄｍ３、塩化ニッケル：４５ｇ／ｄｍ３、ホウ酸：３０ｇ／ｄｍ３からなる所謂ワット浴を使用し、５０℃にて５Ａ／ｄｍ２の電流密度にて処理した。
【００３４】
（２）電気鉄めっき
硫酸第一鉄：１００ｇ／ｄｍ３、錯化剤：３０ｇ／ｄｍ３からなる液を用い、６０℃にて５Ａ／ｄｍ２の電流密度にて処理した。
【００３５】
（３）電気コバルトめっき
硫酸コバルト：３００ｇ／ｄｍ３、ホウ酸：３０ｇ／ｄｍ３からなる単純浴を用い、６０℃にて３Ａ／ｄｍ２の電流密度にて処理した。
【００３６】
（４）電気クロムめっき
硫酸：１００ｇ／ｄｍ３、無水クロム酸：１８０ｇ／ｄｍ３、錯化剤：３０ｇ／ｄｍ３からなる液を用い、６０℃にて５Ａ／ｄｍ２の電流密度にて処理した。
【００３７】
上層の耐食性化成処理層は以下の方法及び条件で形成した。
【００３８】
（１）クロメート処理
日本パーカライジング社製「アロジン６００」を用い、標準条件にて処理した。
【００３９】
（２）クロム酸処理
重クロム酸ナトリウム１８０ｇ／ｄｍ３溶液中に室温にて２分間浸漬した。
【００４０】
（３）リン酸塩処理
日本パーカライジング社製「プリバレンＺ」を使用し、標準条件にて表面調整を行なった後、日本パーカライジング社製「グラノジン３１３」を使用し、標準条件にて処理した。
【００４１】
（４）リン酸亜鉛処理
日本パーカライジング社製「プリバレンＺ」を使用し、標準条件にて表面調整を行なった後、日本パーカライジング社製「パルボンド１３７」を使用し、標準条件にて処理した。
【００４２】
（５）ジルコニウム塩処理（ノンクロメート処理）
日本パーカライジング社製「アロジン４０４」を使用し、標準条件にて処理した。
【００４３】
耐食性の評価は、ＪＩＳ  Ｃ  ００２４環境試験方法（電気・電子）塩水噴霧サイクル試験方法に準拠して、複合サイクル腐食試験（ＣＣＴ）により行った。試験条件として、塩水噴霧２時間―恒温高湿（３０℃、ＲＨ８０％）曝露２時間の計４時間を１サイクルとして、目視にて白錆を検出した時間(サイクル)を測定した。
【００４４】
耐摩耗性の評価は、大越式摩耗試験機を使用して、相手材が浸炭窒化鋼（ＳＵＪ２）、線速度０．２ｍ／秒、荷重が３．０ｋｇｆの条件で摩耗試験を行ない、比摩耗量を測定して行なった。
【００４５】
この結果、表３に示すように、耐摩耗性金属層が、ビッカース硬度がＨｖ２００以上のＣｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏの場合は、陽極酸化皮膜の場合に比して、摩耗量が著しく少なく、耐摩耗性が優れている。
【００４６】
また、表４に示すように、耐食性化成処理層を形成することにより、白錆発生時間が著しく延長され、耐食性が向上することがわかる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、耐摩耗性金属層の上に、耐食性化成処理皮膜を形成したので、耐食性が優れていると共に、耐摩耗性及び耐熱性が優れている。なお、耐摩耗性金属層として、磁性金属又は合金を使用すれば、摩耗粉を磁気吸着により除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す層構成の断面図である。
【符号の説明】
１１：下地アルミニウム材
１２：耐摩耗性金属層
１３：耐食性化成処理皮膜
【図１】
0003859508.tif 000006