JPH09312370A

JPH09312370A - リードフレーム

Info

Publication number: JPH09312370A
Application number: JP8126682A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hirabayashi; 武平林; Hiroki Nakanishi; 寛紀中西
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄を主体とする素材に貴金属の被覆層を形成
した際の耐食性劣化を改善したリードフレームを提供す
る。【解決手段】鉄を主体とする合金素材の表面に、標準
単極電位が＋０．３Ｖ以上である、たとえば銅、パラジ
ウム、銀、金などの貴金属を主体とする第１の下地被覆
層と、標準単極電位が−０．４Ｖ〜＋０．１Ｖである、
たとえばニッケルやコバルトを主体とする第２の下地被
覆層が、交互にそれぞれ２層以上形成され、最表面に標
準単極電位が＋０．７９Ｖ以上である、たとえばパラジ
ウムなどの第３の被覆層を形成したリードフレームであ
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、鉄を主体とする合
金を素材とし、表面に被覆層を有するリードフレームに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】リードフレームは、所定のリードパター
ンをエッチングあるいは打抜きによって形成し、インナ
ーリードにはワイヤボンディング性を確保するために金
または銀めっきを、アウターリードには半田付け性を確
保するために半田めっきを施す必要があった。しかし、
２種類の部分めっきによる生産性の低下や、半田めっき
中の鉛による公害が問題となっている。

【０００３】このような点から、パラジウムあるいはパ
ラジウム合金のめっきを施すことが特開昭５９−１６８
６５９号および特開昭６３−２３５８号に提案されてい
る。パラジウムめっきは全面に薄く施すことで良好なワ
イヤボンディング性および半田付け性の確保が可能であ
り、またパラジウム自体は優れた耐食性を示すため、Ｉ
Ｃリードフレームのめっきとして一部使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、鉄を主体とす
る合金に、特開昭５９−１６８６５９号および特開昭６
３−２３５８号に提案されているように、ニッケルめっ
きを下地層としてパラジウムめっき層を形成してみる
と、塩水噴霧試験で素材の鉄合金が容易に発錆し、期待
した耐食性が得られない。本発明者の検討によれば、パ
ラジウムのような貴金属と素材の鉄の腐食電位の違いに
よって大きな電位差を生じ、めっき層のピンホールに浸
透した塩水等の溶液を通じて、局部電池作用により両者
の間に容易に電流が流れるためであることが判明した。
従来よりインナーリードに用いられている金めっきまた
は銀めっきは腐食環境に晒されないため、問題にならな
かったが、特にアウターリードに貴金属めっきを使用す
る場合、このような腐食によってリード折れ等の危険性
があり、深刻な問題となる。

【０００５】なお、耐食性を改善する手段として、ニッ
ケルめっき層の下に銅めっき層を配した特開平５−１０
９９５８号、ニッケルめっき層を断続的な電流で施した
特開平７−３２６７０２号等が提案されている。しか
し、これらにおいても耐食性の改善は十分なものではな
かった。

【０００６】本発明の目的は、表層となる貴金属層、特
にパラジウム層の持つ本来の耐食性、ワイヤボンディン
グ性、半田付け性を発揮できるリードフレームを提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、局部電池
作用による耐食性の劣化を防止するために、リードフレ
ームの母材となる鉄を主体とする合金と表面に形成する
貴金属層との間に、局部電池作用による電流を遮断する
層を設けることを検討した。そして、下地層として電気
化学的に貴な層と卑な層とを交互にそれぞれ２層以上積
層することによって、局部電池作用による電流を確実に
遮断して耐食性を大幅に改善できることを見いだし本発
明に到達した。

【０００８】すなわち、本発明は、鉄を主体とする合金
素材の表面に、標準単極電位が＋０．３Ｖ以上である第
１の下地被覆層と、標準単極電位が−０．４Ｖ〜＋０．
１Ｖである金属を主体とする第２の下地被覆層が、交互
にそれぞれ２層以上形成され、最表面に標準単極電位が
＋０．７９Ｖ以上である金属を主体とする第３の被覆層
が形成されているリードフレームである。

【０００９】本発明において、第１の下地層となる標準
単極電位が＋０．３Ｖ以上の層としては、例えば銅（＋
０．３４Ｖ）、銀（＋０．８０Ｖ）、パラジウム（＋
０．９９Ｖ）、金（＋１．５０Ｖ）等の金族、およびこ
れらを主体とする合金が使用できる。( )内は標準単極
電位である。本発明においては、コストの点から銅もし
くは、銅を主体とする合金を使用することが望ましい。
本発明においては、第１の下地被覆層と第２の下地被覆
層をそれぞれ２層以上交互に積層するようにしたため、
銅のように比較的標準単極電位の低い層を使用しても充
分な耐食性を確保することが可能である。

【００１０】また、本発明において、第２の下地被覆層
となる標準単極電位が−０．４Ｖ〜＋０．１Ｖである層
としては、例えばニッケル（−０．２５Ｖ）、コバルト
（−０．２８Ｖ）等、およびこれらを主体とする合金が
使用できる。第２の層としては、特に比較的安価なＮｉ
を主体とする層とすることが望ましい。また、第３の被
覆層としては、ワイヤボンディング性および半田付け性
に優れたパラジウムを主体とする層とすることが望まし
い。このようなめっき構成により、耐食性が大幅に向上
し、鉄を主体とする合金素材に貴金属めっきを施したリ
ードフレームを使用することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の根幹をなす技術は、最表
面の貴金属被覆層と素材の鉄合金の間の下地被覆層を、
腐食電位に着目して腐食電流を遮断する構成としたこと
である。腐食電位は腐食条件によって異なるため、一般
的な目安として、ある金属とそれに接するその金属のイ
オンとの間に存在する電位差を、標準水素電極の電位を
基準として２５℃において測定した標準単極電位が用い
られる。異種の金属が接合している場合、各々の金属の
標準単極電位の差が、腐食の際の電気的駆動力の大きさ
の目安となる。これが本発明にいう標準単極電位であ
る。

【００１２】従来のめっき構成では、最表面に電位の貴
なパラジウム（＋０．９９Ｖ）、下地層にやや卑なニッ
ケル（−０．２５Ｖ）、素材に最も卑な鉄（−０．４４
Ｖ）合金を用いている。このため、腐食環境では、局部
電池作用による電流は全て最表面の貴金属からニッケル
を経て鉄合金に流れる。すなわち、素材の鉄合金が電子
を奪われ激しく腐食する。

【００１３】耐食性を改善する手段として提案された上
述の特開平５−１０９９５８号では、下地のニッケルめ
っき層と素材の鉄合金との間に銅めっき層を配してい
る。本発明者等の検討によれば、最表面のパラジウムめ
っき層（＋０．９９Ｖ）から下地ニッケルめっき層（−
０．２５Ｖ）へ流れた電流は、その下の銅めっき層（＋
０．３４Ｖ）で電位差が逆になっているために一部は遮
蔽されるが、銅とニッケルの逆方向の電位差が小さいた
めに、電流を充分に遮断することができない。そのた
め、充分な耐食性が得られないものであることが判明し
た。

【００１４】この問題を解決するために、本発明におい
ては、下地層として＋０．３Ｖ以上の標準単極電位を有
する貴な層と標準電極電位が−０．４Ｖ〜＋０．１Ｖと
いうやや卑な層とを交互にそれぞれ２層以上積層するこ
とによって、局部電池作用による電流が母材となる鉄を
主体とする合金に到達するのを確実に遮断しようとする
ものである。

【００１５】すなわち、腐食電流を母材の鉄合金に到達
させないように充分に遮断するために、本発明において
は、逆方向の電位差を発生する下地層の組み合わせを複
数設けたものである。下地層の積層数はできるだけ多い
方が耐食性にとっては好ましいが、貴な層として比較的
標準単極電位の低い銅（＋０．３４）を適用した場合で
あっても、それぞれ２層、すなわち下地層として４層と
することで、大幅な耐食性の改善が達成できる。そのた
め本発明における第１の下地被覆層としては、＋０．３
Ｖ以上の標準単極電位を有するものとした。

【００１６】また第２の下地被覆層として具体的には、
ニッケル（−０．２５Ｖ）あるいはコバルト（−０．２
８Ｖ）等が使用できる。しかし、コストから見てニッケ
ルを主体とする層とすることが好ましい。第２の下地被
覆層は、第１の下地被覆層との電位差を大きくするため
に標準単極電位が＋０．１Ｖ以下であることが必要であ
るが、−０．４Ｖより小さいと第２の下地被覆層自体が
激しく腐食されてしまう。このため、第２の下地被覆層
に用いる金属の標準単極電位は−０．４Ｖ〜＋０．１Ｖ
と規定する。特に望ましい範囲は−０．３Ｖ〜−０．２
Ｖである。

【００１７】第３の被覆層としては、耐食性の点からは
銀、ロジウム、パラジウム、金等の貴金属を使用するこ
とができる。第３の被覆層は、好ましくは、コストおよ
びワイヤボンディング性あるいは半田付け性にとって有
利なパラジウム層とする。

【００１８】第１の下地被覆層は厚く施す必要はなく、
０．０２〜０．３μｍという薄いもので十分である。ま
た第２の下地被覆層は、厚く施し過ぎるとリードに曲げ
加工を施したときにクラックが発生して、耐食性が低下
するため、０．１〜１．０μｍの厚さとすることが適当
である。これらを交互にそれぞれ２層以上施した下地被
覆層の厚さの合計は、厚くなり過ぎるとリードに曲げ加
工を施したときにクラックが発生し、却って耐食効果が
低下するため、０．５〜３．０μｍが適当である。ま
た、第３の被覆層としては、ワイヤボンディング性ある
いは半田付け性を確保するため、０．０３〜０．３μｍ
の厚さとすることが望ましい。

【００１９】

【実施例】次に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に
説明する。板厚０．１２５ｍｍの４２％ニッケルを含有
する鉄−ニッケル合金のリードフレーム用素材表面に、
表１に示す組み合わせでめっき層をいずれも電解めっき
によって施した。表１に示すように、本発明例（記号Ａ
〜Ｋ）では第１の下地被覆層に、銅、銀、パラジウム、
金めっきのいずれかを用いそれぞれの標準単極電位に応
じてめっき層の厚さを変えて施した。

【００２０】第１の下地被覆層上に形成する第２の下地
被覆層は、ニッケル、コバルトめっきのいずれかを０．
２〜０．４μｍ施した。この第１の下地被覆層と第２の
下地被覆層を、交互にそれぞれ２層以上施し、合計厚さ
はいずれも１μｍとした。そして、第３の被覆層として
最表面に０．１μｍの貴金属層を施した。比較例とし
て、従来のめっき構成と同じく下地にニッケルめっきの
み施したもの（記号Ｌ，Ｍ）、下地銅めっきとニッケル
めっきをそれぞれ１層だけ施したもの（記号Ｎ）を作成
した。

【００２１】

【表１】

【００２２】これらの試料の耐食試験を塩水噴霧試験
（ＪＩＳ−Ｚ２３７１）により行い、４時間後と２４時
間後の素材の発錆の有無を目視にて観察した。また９０
°曲げ加工後のめっき面のクラックの有無を１００倍の
光学顕微鏡によって調べた。これらの結果を表１に付記
する。表１において、耐食性評価における○は、発錆が
認められなかったことを意味し、×は少しでも発錆がみ
とめられたことを示す。また、表１における曲げ加工性
評価における○は、クラックの発生が認められなかった
ことを示すものである。

【００２３】表１に示すように、本発明例Ａ〜Ｊは２４
時間の試験で発錆は起こっていない。これはいずれも、
交互に形成された第１の下地被覆層と第２の下地被覆層
の電位差によって、腐食電流の遮蔽効果が二重あるいは
三重に働いたためである。これに対して、従来技術の比
較例Ｋ，Ｌは、前記のような腐食電流の遮蔽層が形成さ
れていないので、４時間で既に全面が激しく発錆した。
また下地銅めっきとニッケルめっきをそれぞれ１層しか
形成していない比較例Ｍは、電流の遮蔽効果が弱いた
め、４時間で僅かに発錆し、２４時間では数か所で孔食
が起こることを確認した。本発明例においては、合計の
めっき厚は従来例と変わらないため、曲げ加工時のめっ
き面のクラック等は確認されず、曲げ加工性も良好であ
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、鉄を主体とする素材に
貴金属層を設けたときに問題となる耐食性を大きく改善
することができる。そして特にパラジウム層を被覆層と
するときに期待されるパラジウムの持つ本来の耐食性、
ワイヤボンディング性、半田付け性を発揮することがで
きるものとなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄を主体とする合金素材の表面に、標準
単極電位が＋０．３Ｖ以上である第１の下地被覆層と、
標準単極電位が−０．４Ｖ〜＋０．１Ｖである金属を主
体とする第２の下地被覆層が、交互にそれぞれ２層以上
形成され、最表面に標準単極電位が＋０．７９Ｖ以上で
ある金属を主体とする第３の被覆層が形成されているこ
とを特徴とするリードフレーム。
【請求項２】前記第３の被覆層がパラジウムを主体と
することを特徴とする請求項１に記載のリードフレー
ム。
【請求項３】前記第１の下地被覆層の一部または全部
が、銅を主体とする被覆層であることを特徴とする請求
項１または２に記載のリードフレーム。
【請求項４】前記第２の下地被覆層の一部または全部
が、ニッケルまたはニッケル合金を主体とする被覆層で
あることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載のリードフレーム。