JPH09256200A

JPH09256200A - めっき膜の表面処理方法

Info

Publication number: JPH09256200A
Application number: JP9029596A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Ozaki; 敏範尾崎; Hisanori Akino; 久則秋野; Masakatsu Tomobe; 政勝友部; Kazuaki Yoshida; 和章吉田; Ryoichi Koizumi; 良一小泉
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】半光沢めっき又は無光沢めっきを短時間に厚
膜に形成すると、表面粗さが大きくなる。表面状況が粗
いめっき膜は、ワイヤボンディング性やダイボンディン
グ性が悪く、リードフレーム等に用いるには適しない。【解決手段】無光沢Ａｇめっき又は光沢Ａｇめっきが
施された被めっき材を１０〜２００ｇ／ｌ−シアン化ア
ルカリ塩の流動溶液に浸漬し、この状態で水素電極基準
で−０．２〜＋０．８Ｖの電位或いは１０〜５０ｍＡ／
ｃｍ²の電流を５〜６０秒間付与して表面処理を行う。
これにより、めっき面を均一に溶解でき、めっき面の表
面粗さを小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅合金の表面に半
光沢又は無光沢のめっき表面に対し、その表面を平滑化
するためのめっき膜の表面処理方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子部品材料、例えば半導体装置に用い
られるリードフレームは、ボンディング性を良好にする
ため、銀（Ａｇ）めっきが施されている。このＡｇめっ
きは、密着性に優れ、各種のめっき欠陥が生じにくい半
光沢めっき又は無光沢めっきが用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の銀めっ
き膜の表面処理方法によると、半光沢めっき又は無光沢
めっきを用い、作業能率を高める目的で厚いめっき膜を
短時間に形成（高電流密度におけるめっき作業）する
と、めっき時間の経過（めっき膜厚の増加）に伴ってめ
っき膜粗さが単調に増大し、表面平滑性に優れためっき
膜を得ることが困難になる。当初の被めっき材の表面状
況が粗いと、その粗さを反映して最終的に設けためっき
膜の粗さは更に粗くなる。

【０００４】このように表面の粗いめっき膜は、ワイヤ
ボンディング性やダイボンディング性が悪く、リードフ
レーム等に用いるには適しない。表面状況の粗さを防止
するため、光沢剤（有機物や特殊金属）を添加した光沢
めっき薬品を用いる手段が一般に用いられている。しか
し、半光沢又は無光沢めっきに比べ、膜質が固く、密着
性に欠けると共に各種めっき欠陥が生じやすいという別
の問題がある。

【０００５】したがって、半光沢又は無光沢めっきの最
外層を平滑に仕上げ、その上に平滑表面を有するめっき
面を与えることが好ましい。なお、被めっき材やめっき
膜の表面を平滑に仕上げることのできる電解研磨には、
〔無水酢酸＋濃厚燐酸溶液又は濃厚過塩素酸＋濃厚硫酸
溶液〕における大電流電解による方法が知られている。
しかし、これらは強い腐食性を有し、溶解速度や溶
解状態の微調整が困難、爆発の危険性が有る、等の障
害があり、実プロセスに採用するには至っていない。

【０００６】そこで本発明は、強い腐食性を有さず、溶
解速度や溶解状態の微調整が容易で、爆発の危険性無く
平滑表面を得ることができ、実プロセスへの採用が可能
なめっき膜の表面処理方法を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、無光沢Ａｇめっき又は光沢Ａｇめっ
きが施された被めっき材を流動状態にある１０〜２００
ｇ／ｌ−シアン化アルカリ塩溶液に浸漬し、この浸漬状
態のまま水素電極基準で−０．２〜＋０．８Ｖの電位或
いは１０〜５０ｍＡ／ｃｍ²の電流を５〜６０秒間付与
して表面処理を行うようにしている。

【０００８】この方法によれば、１０〜２００ｇ／ｌ−
シアン化アルカリ塩の流動溶液に浸漬することにより溶
解速度を確保しながら液管理を容易にする。−０．２Ｖ
〜＋０．８Ｖの電位を付与することにより、めっき表面
の最外層を均一に溶解し、平坦な表面が形成される。更
に、電位付与を５秒〜６０秒とすることにより、十分な
処理がなされる。また、溶液を流動させることにより、
溶解成分の再付着や溶解むらが生じるのが防止される。
以上により、良好な平坦表面を得ることができる。

【０００９】前記表面処理後にＡｇめっきを施すことが
できる。このＡｇめっきにより、表面の光沢処理が可能
になる。更に、前記被めっき材は、リードフレームにす
ることができる。リードフレームは良好なワイヤボンデ
ィング性やダイボンディング性を確保するために最終的
に施されるめっきの表面平滑性及び密着性が要求され
る。本発明による処理は、表面を均一に溶解し、平坦な
表面が得られ、光沢メッキを施しても表面平滑性及び密
着性が損なわれず、ワイヤボンディング性、ダイボンデ
ィング性を確保することができる。

【００１０】また、上記の目的は、Ｃｕ合金材、又は無
光沢Ｃｕめっき又は光沢Ｃｕめっきが施された被めっき
材を流動状態にある１０〜２００ｇ／ｌ−シアン化アル
カリ塩溶液に浸漬し、この浸漬状態のまま水素電極基準
で−０．２〜＋０．８Ｖの電位或いは１０〜５０ｍＡ／
ｃｍ²の電流を５〜６０秒間与えて表面処理を行う方法
によっても達成される。

【００１１】この方法によれば、１０〜２００ｇ／ｌ−
シアン化アルカリ塩の流動溶液に浸漬することにより溶
解速度を確保しながら液管理を容易にする。−０．２Ｖ
〜＋０．８Ｖの電位を付与することにより、めっき表面
の最外層が均一に溶解され、平坦な表面が形成される。
更に、電位付与を５秒〜６０秒とすることにより、十分
な処理がなされる。また、溶液を流動させることによ
り、溶解成分の再付着や溶解むらが生じるのが防止され
る。以上により、良好な平坦表面を得ることができる。

【００１２】この場合、前記表面処理後にＣｕめっきを
施すことができる。このＣｕめっきにより、表面の光沢
処理が可能になる。また、前記被めっき材は、リードフ
レームにすることができる。本発明による処理は、表面
を均一に溶解し、平坦な表面が得られ、光沢メッキを施
しても表面平滑性及び密着性が損なわれない。したがっ
て、ワイヤボンディング性やダイボンディング性を要求
されるリードフレームに対して最適であり、最終的に設
けられる光沢めっきの表面平滑性及び密着性を向上さ
せ、ワイヤボンディング性やダイボンディング性を確保
することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者らは、Ａｇ又はＣｕ系材
料、及びこれらにおけるめっき膜の表面処理工程におい
て、条件を選択することにより、素材及びめっき膜の表
面を極めて平滑に仕上がることを見出した。すなわち、
被めっき材に対し、脱脂及び酸洗を施した後、めっき液
に浸漬して無光沢めっきを施し、その後、電気めっきに
より無光沢メッキ又は半光沢Ａｇメッキを施した後、以
下に示す内容の表面処理を施し、この後、必要に応じて
光沢メッキが施される。（ａ）液温、ｐＨ（ペーハー）、及び溶液：液温を２５
〜８０℃、ｐＨを１１〜１３、溶液を１０〜２００ｇ／
liter −シアン化アルカリ塩溶液（ＫＣＮ溶液）にす
る。（ｂ）被めっき材の処理面に水素電極基準で−０．２〜
＋０．８Ｖのアノード電位、或いは１０〜５０ｍＡ／ｃ
ｍ²のアノード電流を５〜６０秒間付与する。（ｃ）被めっき材の処理面に対し、０．０５〜０．５ｍ
／ｓの流速を均一に付与する。

【００１４】以上の設定理由は、大きな溶解反応が容易
に生じるシアン化物中において、限界拡散電流を示す電
位域における溶解反応であることから、最も平坦な表面
が得られる環境条件である。また、溶解生成物が非解離
性のシアン化物として補足されるので、被めっき材の表
面に再付着することが少ない。本発明者らは、この事実
が溶解の均一性及び溶解面の平坦性をもたらしているこ
とを見出したものである。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。こ
こでは、本発明による実施例と、従来技術による比較例
の２つを例示する。実施例：〔４０秒の無光沢Ａｇめっき＋本発明による表
面処理（後記する）＋２０秒の光沢Ａｇめっき〕。

【００１６】比較例：〔４０秒の無光沢Ａｇめっき＋２
０秒の光沢Ａｇめっき〕。ここで、本発明による表面処
理とは、Ａｇめっき膜の最外層表面を４０℃、２２０ｇ
／liter −ＫＣＮ溶液中に浸漬し、０．１ｍ／ｓの流速
を与え、水素電極基準で＋０．２Ｖの電位を１２秒間付
与した。比較例及び実施例におけるめっき時間とめっき
表面粗さの関係を示したのが図１であり、比較例及び実
施例において得られためっき面の走査電子顕微鏡写真を
示したのが図２及び図３である。

【００１７】図３に示すように比較例のめっき表面は粗
い凹凸を有しているのに対し、図２に示すように実施例
のめっき表面は極めて平坦（滑らか）である。図３は実
線図示の無光沢めっきを行った後、続けて破線で示す様
に２０秒の光沢めっきを行って点１の時点で処理を終了
した場合であり、図２は無光沢めっき後、本発明による
表面処理を行い、この後、光沢めっきを別途実施し、点
２の時点で処理を終了した場合である。

【００１８】図１より明らかなように、無光沢Ａｇめっ
きでは、めっき表面粗さがめっき時間に比例して増大し
ている。これに対し、比較例においては、その後に光沢
Ａｇめっきを施すことにより表面に光沢は出るものの、
表面粗さは若干低下する。一方、本発明による実施例で
は、上記した本発明処理を加えることにより、表面粗さ
が溶解して粗さが改善され、極めて平坦（平滑）な表面
を得ることができる。そして、その後、比較例と同様な
光沢Ａｇめっきを与えることにより、僅かにめっき表面
粗さが増大している。すなわち、同じ光沢Ａｇめっきを
与える場合でも、その時点における下地の表面状況が極
めて重要な意味を持ち、本発明における表面処理が重大
な効果を生んでいることがわかる。

【００１９】更に、本発明者は、４２アロイ製のリード
フレームに対し、本発明を適用してＡｇめっき膜を形成
した。この結果、ダイボンディング性及びワイヤボンデ
ィング性における信頼性及び接着強度が末処理品に比べ
極めて優れていることを確認した。また、当初から光沢
剤入りのめっき薬品を用いて上記実施例による方法でめ
っき膜を形成したところ、膜内に不純物の含有が認めら
れた。更に、硬質膜が形成され、ダイボンディング性及
びワイヤボンディング性が著しく低下することが確認さ
れた。また、めっき時間が本発明方法に比べ、３倍の時
間を必要とした。

【００２０】そして、素材がＡｇ、Ｃｕ合金のいずれで
あっても、また、Ａｇめっき膜、Ｃｕめっき膜のいずれ
であっても、本発明による効果に相違は見られなかっ
た。例えば、従来技術により、シアンＣｕめっき液を用
い、Ｃｕ合金リードフレーム素材の表面に０．３μｍの
Ｃｕストライクめっき膜を形成した。その後、３μｍの
厚みに無光沢めっき膜を形成した。また、他の例として
３０℃、２０ｇ／liter−ＫＣＮ溶液中に浸漬し、０．
１ｍ／ｓの流速を与え、水素電極基準で＋０．１Ｖの電
位を５秒間付与し、更に無光沢Ａｇめっき膜を３μｍの
厚みに形成した本発明による試料も作成した。

【００２１】このようにして作成した各試料をダイボン
ディング作業に準じて３５０℃のホットプレート上に５
分間さらして急速に加熱し、Ａｇめっき膜の膨れ発生状
況を観察した。その結果、前者の試料では２５％の微小
膨れが生じたが、後者の試料は０％であった。このよう
に、本発明によれば、Ｃｕストライクめっき膜の表面を
平滑にできるので、その後におけるＡｇめっき膜の緻密
さを改良できることは明らかである。

【００２２】次に、本発明の最適条件について説明す
る。（ｉ）液温度：２５〜８０℃の範囲内に設定する。液温
度が２５℃以下では溶解速度が小さくなり、実用的では
ない。また、８０℃以上では液の蒸発が多くプロセス管
理が困難になる。（ii）ｐＨ：１１〜１３の範囲内に設定する。ｐＨが１
１以下の場合にはシアン化アルカリの安定性に欠け、液
管理が困難になる。また、ｐＨが１３以上ではシアンに
よる錯化反応のみが生じる反応電位域が減少し、実作業
性が悪くなる。 (iii) シアン化アルカリ塩濃度：１０〜２００ｇ／lite
r の範囲内に設定する。１０ｇ／liter 以下では、溶解
速度がシアン濃度に正比例であるため、溶解速度が低下
し、実用的ではない。一方、２００ｇ／liter 以上で
は、プロセス構成に伴う処理液の持ち込み、持ち出しに
おける液管理が困難になり、実用的ではない。（iv）処理電位：水素電極基準で−０．２Ｖ〜＋０．８
Ｖの範囲内に設定する。アノード電位は末溶解反応がＡ
ｇ及びＣｕのシアン化アルカリ塩溶液中における錯化作
用に依存しているので、その溶解反応域が正確に水素電
極基準で−０．２Ｖ〜＋０．８Ｖの限界拡散電流域に一
致したときにのみ表面最外層が平坦に溶解する。したが
って、−０．２Ｖ以下では溶解反応速度が小さく、シア
ンイオン或いは溶解成分の拡散過程が律速度過程になら
ないので、正確に最外層のみが溶解する必然性を満足せ
ず、平坦な溶解表面は得られない。また、＋０．８Ｖ以
上では、シアンの錯化反応以外のＡｇの直接溶解反応
（シアン化溶解に基づかないＡｇＯ^-イオン生成）や酸
素発生反応が生じて酸化物が形成されるなどし、同様に
平坦な溶解表面が得られない。（Ｖ）処理電流：１０〜５０ｍＡ／ｃｍ²のアノード電
流範囲に設定する。この電流設定は、上記の処理電位設
定に対応して一義的に決定されるもので、本発明の必要
条件ではない。ただし、電源が定電流電源の場合には、
利用が困難であるものの、利用できないわけではない。（vi）処理時間：５〜６０秒の範囲で設定する。５秒以
下では処理が不十分になりやすい。一方、６０秒以上で
は表面の凹凸が目立つようになるので、実用的ではな
い。 (vii) 流速を付与する理由：０．０５〜０．５ｍ／秒の
範囲内に設定する。０．０５ｍ／秒以下では溶解成分が
被処理面に再付着し、表面を汚染しやすい。また、０．
５ｍ／秒以上ではリードフレーム本体の固定が困難にな
る。また、流れの乱れに沿った溶解むらが生じ易くな
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、溶解によ
り素材またはめっき面を均一に溶解でき、めっき面の表
面粗さを小さくすることができる。また、被めっき材が
リードフレームの場合、ワイヤボンディング性、ダイボ
ンディング性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明及び従来のめっき時間とめっき表面粗さ
の関係を示す特性図である。

【図２】本発明によるメッキ処理工程を経ためっき面の
走査電子顕微鏡による、図面に代わる顕微鏡写真であ
る。

【図３】従来技術によるメッキ処理工程を経ためっき面
の走査電子顕微鏡による、図面に代わる顕微鏡写真であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田和章茨城県日立市助川町３丁目１番１号日立電線株式会社電線工場内 (72)発明者小泉良一茨城県日立市助川町３丁目１番１号日立電線株式会社電線工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無光沢Ａｇめっき又は光沢Ａｇめっきが施
された被めっき材を流動状態にある１０〜２００ｇ／ｌ
−シアン化アルカリ塩溶液に浸漬し、前記浸漬状態のまま水素電極基準で−０．２〜＋０．８
Ｖの電位或いは１０〜５０ｍＡ／ｃｍ²の電流を５〜６
０秒間付与して表面処理を行うことを特徴とするめっき
膜の表面処理方法。
【請求項２】前記表面処理後にＡｇめっきを施すことを
特徴とする請求項１記載のめっき膜の表面処理方法。
【請求項３】前記被めっき材は、リードフレームである
ことを特徴とする請求項１記載のめっき膜の表面処理方
法。
【請求項４】Ｃｕ合金材、又は無光沢Ｃｕめっき又は光
沢Ｃｕめっきが施された被めっき材を流動状態にある１
０〜２００ｇ／ｌ−シアン化アルカリ塩溶液に浸漬し、前記浸漬状態のまま水素電極基準で−０．２〜＋０．８
Ｖの電位或いは１０〜５０ｍＡ／ｃｍ²の電流を５〜６
０秒間付与して表面処理を行うことを特徴とするめっき
膜の表面処理方法。
【請求項５】前記表面処理後にＣｕめっきを施すことを
特徴とする請求項４記載のめっき膜の表面処理方法。
【請求項６】前記被めっき材は、リードフレームである
ことを特徴とする請求項４記載のめっき膜の表面処理方
法。