JPH11251503A - 電子部品およびその製造方法 - Google Patents
電子部品およびその製造方法Info
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- JPH11251503A JPH11251503A JP10051651A JP5165198A JPH11251503A JP H11251503 A JPH11251503 A JP H11251503A JP 10051651 A JP10051651 A JP 10051651A JP 5165198 A JP5165198 A JP 5165198A JP H11251503 A JPH11251503 A JP H11251503A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/756—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
Landscapes
- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境対策上好ましく、銅材のリードに限定さ
れず、しかも半田付けが容易でかつ強固に行える電子部
品およびその製造方法を得る。 【解決手段】 外部接続用電極リード線５に、ＳｎにＢ
ｉを４重量％未満、ＡｇとＣｕを合計で４重量％未満含
有してなる金属層６を付着形成したことを特徴とするも
のである。
れず、しかも半田付けが容易でかつ強固に行える電子部
品およびその製造方法を得る。 【解決手段】 外部接続用電極リード線５に、ＳｎにＢ
ｉを４重量％未満、ＡｇとＣｕを合計で４重量％未満含
有してなる金属層６を付着形成したことを特徴とするも
のである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置等の
電子部品およびその製造方法に関するものである。
電子部品およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置における外部接続用電
極リード線には、予め鉛−錫（Ｐｂ−Ｓｎ）系半田層を
付着形成しておくことにより、容易にプリント基板や回
路基板に半導体装置を半田付けによって取付けることが
できるようにしていた。したがって、ほとんどの半導体
装置には、外部接続用電極リード線部分にＰｂを含有し
ていた。そのＰｂ−Ｓｎ系半田層はめっきまたはディッ
プによって付着形成されていた。
極リード線には、予め鉛−錫（Ｐｂ−Ｓｎ）系半田層を
付着形成しておくことにより、容易にプリント基板や回
路基板に半導体装置を半田付けによって取付けることが
できるようにしていた。したがって、ほとんどの半導体
装置には、外部接続用電極リード線部分にＰｂを含有し
ていた。そのＰｂ−Ｓｎ系半田層はめっきまたはディッ
プによって付着形成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｐｂを含む半
田を用いての半導体装置の半田付けは環境対策上好まし
くない。そこで近年、半田付けの容易な金属であるパラ
ジウム（Ｐｄ）を予めリードフレームに付着形成させて
おくことで、組み立て後の半田付着を不要にするととも
に、Ｐｂを含まない半導体装置が紹介されている（例え
ば、日経エレクトロニクス：ｎｏ．６２２，ｐ１７，１
９９４）。しかし、Ｐｄめっきは、鉄系の材料に付着形
成させると、電位差により腐食反応が起こるため、リー
ドフレーム材質は銅材に限定されるという問題があっ
た。
田を用いての半導体装置の半田付けは環境対策上好まし
くない。そこで近年、半田付けの容易な金属であるパラ
ジウム（Ｐｄ）を予めリードフレームに付着形成させて
おくことで、組み立て後の半田付着を不要にするととも
に、Ｐｂを含まない半導体装置が紹介されている（例え
ば、日経エレクトロニクス：ｎｏ．６２２，ｐ１７，１
９９４）。しかし、Ｐｄめっきは、鉄系の材料に付着形
成させると、電位差により腐食反応が起こるため、リー
ドフレーム材質は銅材に限定されるという問題があっ
た。
【０００４】この発明は、環境対策上好ましく、銅材の
リードに限定されず、しかも半田付けが容易でかつ強固
に行える電子部品およびその製造方法を提供するもので
ある。
リードに限定されず、しかも半田付けが容易でかつ強固
に行える電子部品およびその製造方法を提供するもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
は、外部接続用電極リード線に、ＳｎにＢｉを４重量％
未満含有してなる金属層を付着形成したことを特徴とす
るものである。請求項１記載の電子部品によると、金属
層にＰｂを含まないので環境対策上好ましく、しかもＳ
ｎにＢｉを含有したものであって適用対象が銅材のリー
ドに限定されない。また、Ｂｉによって接着の役目を果
たすＳｎの融点を下げることができ、低い温度で電子部
品をプリント基板や回路基板に半田付けによって容易に
取付けることができる。さらに、金属層に十分な機械的
強度を持たせることができ、熱疲労に対しても劣化が少
なく、プリント基板や回路基板に強固に半田付けでき、
半田接合部分の信頼性を高めることができる。
は、外部接続用電極リード線に、ＳｎにＢｉを４重量％
未満含有してなる金属層を付着形成したことを特徴とす
るものである。請求項１記載の電子部品によると、金属
層にＰｂを含まないので環境対策上好ましく、しかもＳ
ｎにＢｉを含有したものであって適用対象が銅材のリー
ドに限定されない。また、Ｂｉによって接着の役目を果
たすＳｎの融点を下げることができ、低い温度で電子部
品をプリント基板や回路基板に半田付けによって容易に
取付けることができる。さらに、金属層に十分な機械的
強度を持たせることができ、熱疲労に対しても劣化が少
なく、プリント基板や回路基板に強固に半田付けでき、
半田接合部分の信頼性を高めることができる。
【０００６】請求項２記載の電子部品は、外部接続用電
極リード線に、ＳｎにＢｉを４重量％未満、ＡｇとＣｕ
を合計で４重量％未満含有してなる金属層を付着形成し
たことを特徴とするものである。請求項２記載の電子部
品によると、金属層にＰｂを含まないので環境対策上好
ましく、しかもＳｎにＢｉを含有したものであって適用
対象が銅材のリードに限定されない。また、Ｂｉによっ
て接着の役目を果たすＳｎの融点を下げることができ、
低い温度で電子部品をプリント基板や回路基板に半田付
けによって容易に取付けることができる。また、金属層
に十分な機械的強度を持たせることができ、熱疲労に対
しても劣化が少なく、プリント基板や回路基板に強固に
半田付けでき、半田接合部分の信頼性を高めることがで
きる。さらに、金属層にＡｇとＣｕを含有させること
で、半田付けが一層容易になる。
極リード線に、ＳｎにＢｉを４重量％未満、ＡｇとＣｕ
を合計で４重量％未満含有してなる金属層を付着形成し
たことを特徴とするものである。請求項２記載の電子部
品によると、金属層にＰｂを含まないので環境対策上好
ましく、しかもＳｎにＢｉを含有したものであって適用
対象が銅材のリードに限定されない。また、Ｂｉによっ
て接着の役目を果たすＳｎの融点を下げることができ、
低い温度で電子部品をプリント基板や回路基板に半田付
けによって容易に取付けることができる。また、金属層
に十分な機械的強度を持たせることができ、熱疲労に対
しても劣化が少なく、プリント基板や回路基板に強固に
半田付けでき、半田接合部分の信頼性を高めることがで
きる。さらに、金属層にＡｇとＣｕを含有させること
で、半田付けが一層容易になる。
【０００７】請求項３記載の電子部品は、外部接続用電
極リード線に、Ｓｎ，Ｂｉ，Ａｇ，Ｃｕの単体もしくは
合金の多層構造からなる金属層を付着形成してなり、金
属層の全体組成でＢｉが４重量％未満、ＡｇとＣｕが合
計で４重量％未満、残りがＳｎであることを特徴とする
ものである。請求項３記載の電子部品によると、金属層
にＰｂを含まないので環境対策上好ましく、しかもＳｎ
にＢｉを含有したものであって適用対象が銅材のリード
に限定されない。また、Ｂｉによって接着の役目を果た
すＳｎの融点を下げることができ、低い温度で電子部品
をプリント基板や回路基板に半田付けによって容易に取
付けることができる。また、金属層に十分な機械的強度
を持たせることができ、熱疲労に対しても劣化が少な
く、プリント基板や回路基板に強固に半田付けでき、半
田接合部分の信頼性を高めることができる。さらに、金
属層にＡｇとＣｕを含有させることで、半田付けが一層
容易になる。
極リード線に、Ｓｎ，Ｂｉ，Ａｇ，Ｃｕの単体もしくは
合金の多層構造からなる金属層を付着形成してなり、金
属層の全体組成でＢｉが４重量％未満、ＡｇとＣｕが合
計で４重量％未満、残りがＳｎであることを特徴とする
ものである。請求項３記載の電子部品によると、金属層
にＰｂを含まないので環境対策上好ましく、しかもＳｎ
にＢｉを含有したものであって適用対象が銅材のリード
に限定されない。また、Ｂｉによって接着の役目を果た
すＳｎの融点を下げることができ、低い温度で電子部品
をプリント基板や回路基板に半田付けによって容易に取
付けることができる。また、金属層に十分な機械的強度
を持たせることができ、熱疲労に対しても劣化が少な
く、プリント基板や回路基板に強固に半田付けでき、半
田接合部分の信頼性を高めることができる。さらに、金
属層にＡｇとＣｕを含有させることで、半田付けが一層
容易になる。
【０００８】請求項４記載の電子部品は、請求項１また
は請求項２または請求項３において、外部接続用電極リ
ード線に付着形成した金属層が、ＣｕもしくはＮｉから
なる下地金属層上に形成されていることを特徴とするも
のである。請求項４記載の電子部品によると、請求項１
または請求項２または請求項３の作用に加え、金属層を
ＣｕもしくはＮｉからなる下地金属層上に形成したこと
で、経時変化の少ない接合を得ることができる。
は請求項２または請求項３において、外部接続用電極リ
ード線に付着形成した金属層が、ＣｕもしくはＮｉから
なる下地金属層上に形成されていることを特徴とするも
のである。請求項４記載の電子部品によると、請求項１
または請求項２または請求項３の作用に加え、金属層を
ＣｕもしくはＮｉからなる下地金属層上に形成したこと
で、経時変化の少ない接合を得ることができる。
【０００９】請求項５は、請求項１または請求項２また
は請求項３または請求項４記載の電子部品の製造方法で
あって、電流密度が１．５Ａ／ｄｍ2 以下の電気メッキ
法によって金属層を付着形成することを特徴とするもの
である。請求項５記載の電子部品の製造方法によると、
電流密度が１．５Ａ／ｄｍ2 以下の電気メッキ法によっ
て金属層を付着形成することにより、外部接続用電極リ
ード線に付着する金属層の粒径が小さくなり、外部接続
用電極リード線の回路基板やプリント基板への半田付け
を容易に行うことができる。
は請求項３または請求項４記載の電子部品の製造方法で
あって、電流密度が１．５Ａ／ｄｍ2 以下の電気メッキ
法によって金属層を付着形成することを特徴とするもの
である。請求項５記載の電子部品の製造方法によると、
電流密度が１．５Ａ／ｄｍ2 以下の電気メッキ法によっ
て金属層を付着形成することにより、外部接続用電極リ
ード線に付着する金属層の粒径が小さくなり、外部接続
用電極リード線の回路基板やプリント基板への半田付け
を容易に行うことができる。
【００１０】請求項６は、請求項１または請求項２また
は請求項３または請求項４記載の電子部品の製造方法で
あって、金属層を付着形成した後、アニール処理を施す
ことを特徴とするものである。請求項６記載の電子部品
の製造方法によると、金属層の付着形成後にアニール処
理を施すことにより、Ｓｎが素材に拡散して合金層が形
成され、表面のＳｎ濃度が低下しウイスカーを防止する
ことができる。
は請求項３または請求項４記載の電子部品の製造方法で
あって、金属層を付着形成した後、アニール処理を施す
ことを特徴とするものである。請求項６記載の電子部品
の製造方法によると、金属層の付着形成後にアニール処
理を施すことにより、Ｓｎが素材に拡散して合金層が形
成され、表面のＳｎ濃度が低下しウイスカーを防止する
ことができる。
【００１１】請求項７は、請求項１または請求項２また
は請求項３または請求項４記載の電子部品の製造方法で
あって、金属層を付着形成した後、Ａｕ皮膜を付着形成
することを特徴とするものである。請求項７記載の電子
部品の製造方法によると、外部接続用電極リード線への
酸化を防ぐことができ、外部接続用電極リード線の回路
基板やプリント基板への半田付けによる取付けを容易に
行うことができる。
は請求項３または請求項４記載の電子部品の製造方法で
あって、金属層を付着形成した後、Ａｕ皮膜を付着形成
することを特徴とするものである。請求項７記載の電子
部品の製造方法によると、外部接続用電極リード線への
酸化を防ぐことができ、外部接続用電極リード線の回路
基板やプリント基板への半田付けによる取付けを容易に
行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】この発明の電子部品は、外部接続
用電極リード線に付着形成する最外層の金属層として、
従来のＰｂ−Ｓｎ系半田に代えて、主として接着の役目
を果たすＳｎ（融点２３２℃）に、その融点を低下させ
る金属としてビスマス（Ｂｉ）を混ぜたＳｎ−Ｂｉ系合
金を採用した。また、外部接続用電極リード線の半田付
けを容易にするための添加金属としてＡｇとＣｕを選択
した。すなわち、電子部品の外部接続用電極リード線の
最外層の金属層として、Ｓｎ−Ｂｉ系合金を用い、Ａｇ
とＣｕを添加している。なお、ＡｇとＣｕについては、
いずれか片方だけの添加もしくは両方の添加のいずれで
もよく、また添加しなくてもよい。添加する場合には、
同量ではＣｕに比べてＡｇの方が効果が大である。
用電極リード線に付着形成する最外層の金属層として、
従来のＰｂ−Ｓｎ系半田に代えて、主として接着の役目
を果たすＳｎ（融点２３２℃）に、その融点を低下させ
る金属としてビスマス（Ｂｉ）を混ぜたＳｎ−Ｂｉ系合
金を採用した。また、外部接続用電極リード線の半田付
けを容易にするための添加金属としてＡｇとＣｕを選択
した。すなわち、電子部品の外部接続用電極リード線の
最外層の金属層として、Ｓｎ−Ｂｉ系合金を用い、Ａｇ
とＣｕを添加している。なお、ＡｇとＣｕについては、
いずれか片方だけの添加もしくは両方の添加のいずれで
もよく、また添加しなくてもよい。添加する場合には、
同量ではＣｕに比べてＡｇの方が効果が大である。
【００１３】なお、ＡｇまたはＣｕを添加すると、半田
付けが容易になるのは、Ｓｎに対してＡｇやＣｕが溶解
し易いためである。すなわち、半田付け時の半田ペース
ト中のＳｎに対してリード線側のＡｇやＣｕが溶解し易
くなり、半田付けが容易になるのである。一方、Ｂｉの
含有量が４重量％未満と少ないため、Ｓｎの酸化を防止
するためにＡｕめっき皮膜を付着形成することで、半田
付け性の向上になる。
付けが容易になるのは、Ｓｎに対してＡｇやＣｕが溶解
し易いためである。すなわち、半田付け時の半田ペース
ト中のＳｎに対してリード線側のＡｇやＣｕが溶解し易
くなり、半田付けが容易になるのである。一方、Ｂｉの
含有量が４重量％未満と少ないため、Ｓｎの酸化を防止
するためにＡｕめっき皮膜を付着形成することで、半田
付け性の向上になる。
【００１４】ここで、Ｂｉの含有量を４重量％未満とし
たのは、４重量％以上であると、曲げ加工時に電極リー
ド線の素地が見えるめっきクラックが発生するためであ
る（表１参照）。
たのは、４重量％以上であると、曲げ加工時に電極リー
ド線の素地が見えるめっきクラックが発生するためであ
る（表１参照）。
【００１５】
【表１】
【００１６】電極リードの素地が見えると、素地の酸化
が起こり、半田ペーストとの接合が不十分となり、接合
強度に大きな影響を及ぼすことから、Ｂｉの含有量は半
田接合部の信頼性に大きく影響する。なお、表１中３重
量％では、素地の見えない単なるクラックであり、半田
接合部の信頼性に特に大きな影響はない。図２および図
３に、接合強度試験結果を示す。この接合強度試験は、
実際に半導体パッケージが製造されてから、セットメー
カで実装されるまでの期間を考慮した試験である。図２
は、外部接続用電極リード線の材質が鉄系の場合であ
り、１０％ものＢｉを入れると接合強度は大きく低下す
る。また、図３は銅系の材質であり、現行のＳｎ−Ｐｂ
と比較して、Ｂｉの含有量が４％を超えると接合強度は
低下する。なお、図中「after mount 」とは、半導体パ
ッケージを製造し、その直後に実装して接合強度を測定
した例である。その他の前処理は、製造から実装までの
保管を想定したものである。
が起こり、半田ペーストとの接合が不十分となり、接合
強度に大きな影響を及ぼすことから、Ｂｉの含有量は半
田接合部の信頼性に大きく影響する。なお、表１中３重
量％では、素地の見えない単なるクラックであり、半田
接合部の信頼性に特に大きな影響はない。図２および図
３に、接合強度試験結果を示す。この接合強度試験は、
実際に半導体パッケージが製造されてから、セットメー
カで実装されるまでの期間を考慮した試験である。図２
は、外部接続用電極リード線の材質が鉄系の場合であ
り、１０％ものＢｉを入れると接合強度は大きく低下す
る。また、図３は銅系の材質であり、現行のＳｎ−Ｐｂ
と比較して、Ｂｉの含有量が４％を超えると接合強度は
低下する。なお、図中「after mount 」とは、半導体パ
ッケージを製造し、その直後に実装して接合強度を測定
した例である。その他の前処理は、製造から実装までの
保管を想定したものである。
【００１７】半田付け性の向上のために、例えば３重量
％未満のＡｇや１重量％程度のＣｕというように、合計
で４重量％未満の範囲内でＡｇとＣｕの何れか少なくと
も一方を添加した。また、例えばＡｇを４重量％未満添
加してＣｕは０重量％としてもよく、またＣｕを４重量
％未満添加してＡｇを０重量％としてもよい。合計の添
加量が同じなら、Ａｇを多くした方が効果が高い。
％未満のＡｇや１重量％程度のＣｕというように、合計
で４重量％未満の範囲内でＡｇとＣｕの何れか少なくと
も一方を添加した。また、例えばＡｇを４重量％未満添
加してＣｕは０重量％としてもよく、またＣｕを４重量
％未満添加してＡｇを０重量％としてもよい。合計の添
加量が同じなら、Ａｇを多くした方が効果が高い。
【００１８】なお、Ａｇ，Ｃｕの添加量が４重量％未満
としたのは、それを超えると析出が早くなり、表面が凹
凸化してザラザラになり、またマイグレーション現象に
よって電気的ショート不良を発生し易くなり、さらに半
田付けの改善効果が弱くなるからである。外部接続用電
極リード線にＳｎ−Ｂｉの金属層をディップ法（浸透
法）により形成する場合には、付着形成時に金属層が酸
化され易いので、ＡｇとＣｕの添加は行った方がよい
が、電気めっきや無電界めっき等で金属層を形成する場
合には、付着形成時に金属層の酸化は少なく、ＡｇとＣ
ｕの添加は行わなくてもよい。ただ、長時間の放置ある
いは後の工程で基板との接続時などに酸化されることが
考えられるので、ＡｇとＣｕは添加した方が好ましい。
としたのは、それを超えると析出が早くなり、表面が凹
凸化してザラザラになり、またマイグレーション現象に
よって電気的ショート不良を発生し易くなり、さらに半
田付けの改善効果が弱くなるからである。外部接続用電
極リード線にＳｎ−Ｂｉの金属層をディップ法（浸透
法）により形成する場合には、付着形成時に金属層が酸
化され易いので、ＡｇとＣｕの添加は行った方がよい
が、電気めっきや無電界めっき等で金属層を形成する場
合には、付着形成時に金属層の酸化は少なく、ＡｇとＣ
ｕの添加は行わなくてもよい。ただ、長時間の放置ある
いは後の工程で基板との接続時などに酸化されることが
考えられるので、ＡｇとＣｕは添加した方が好ましい。
【００１９】また、外部接続用電極リード線に付着形成
する際に、１つの合金層として付着するだけでなく、Ｓ
ｎ，Ｂｉ，Ａｇ，Ｃｕの単体もしくは合金などの多層構
造の金属層としてもよく、この場合、外部接続用電極リ
ード線の半田付け時に金属層が溶融して混ざり合い、均
一な組成になる。また、外部接続用電極リード線に金属
層を付着形成する前に、外部接続用電極リード線にＣｕ
もしくはＮｉ等の下地金属層を形成しておき、この下地
金属層の上に金属層を付着形成することにより、経時変
化の少ない接合とすることができる。つまり、下地金属
層（ＮｉもしくはＣｕ）の下は、一般にＦｅ／Ｎｉ合金
またはＣｕである。このＦｅ／Ｎｉ合金またはＣｕは、
工程を経過することで変質し（化合物の形成もしくは酸
化）、金属層の付着性を悪くし、経時変化によってその
接合部分にクラックが生成し、断線に至る可能性がある
が、上記のように下地金属層を設けておくと、そのよう
な問題を回避することができる。
する際に、１つの合金層として付着するだけでなく、Ｓ
ｎ，Ｂｉ，Ａｇ，Ｃｕの単体もしくは合金などの多層構
造の金属層としてもよく、この場合、外部接続用電極リ
ード線の半田付け時に金属層が溶融して混ざり合い、均
一な組成になる。また、外部接続用電極リード線に金属
層を付着形成する前に、外部接続用電極リード線にＣｕ
もしくはＮｉ等の下地金属層を形成しておき、この下地
金属層の上に金属層を付着形成することにより、経時変
化の少ない接合とすることができる。つまり、下地金属
層（ＮｉもしくはＣｕ）の下は、一般にＦｅ／Ｎｉ合金
またはＣｕである。このＦｅ／Ｎｉ合金またはＣｕは、
工程を経過することで変質し（化合物の形成もしくは酸
化）、金属層の付着性を悪くし、経時変化によってその
接合部分にクラックが生成し、断線に至る可能性がある
が、上記のように下地金属層を設けておくと、そのよう
な問題を回避することができる。
【００２０】また、電子部品の製造方法としては、金属
層を電流密度１．５Ａ／ｄｍ2 以下の条件で電気めっき
する。電流密度を１．５Ａ／ｄｍ2 以下としたのは、電
流密度によって粒子径が変化し、半田付け性が劣化する
からである。つまり、電流密度が大きいと粒子径が大き
くなって半田付け性が悪くなり、電流密度１．５Ａ／ｄ
ｍ2 以下にすることにより外部接続用電極リード線に付
着する金属層を構成する粒子の粒径を小さくすることが
でき、その結果、外部接続用電極リード線の半田付けが
容易に行えるようになる。
層を電流密度１．５Ａ／ｄｍ2 以下の条件で電気めっき
する。電流密度を１．５Ａ／ｄｍ2 以下としたのは、電
流密度によって粒子径が変化し、半田付け性が劣化する
からである。つまり、電流密度が大きいと粒子径が大き
くなって半田付け性が悪くなり、電流密度１．５Ａ／ｄ
ｍ2 以下にすることにより外部接続用電極リード線に付
着する金属層を構成する粒子の粒径を小さくすることが
でき、その結果、外部接続用電極リード線の半田付けが
容易に行えるようになる。
【００２１】以上をまとめると、以下のようになる。す
なわち、外部接続用電極リード線に、最外層の金属層と
してＳｎにＢｉを４重量％未満含有した金属層を付着形
成し、つまり被覆したことを特徴とするものである。そ
して、ＳｎにＢｉを４重量％未満含有した金属層に、さ
らに４重量％未満の範囲でＡｇを含有し、または４重量
％未満の範囲でＣｕを含有し、または合計で４重量％未
満の範囲でＡｇとＣｕを含有する。さらに、Ｂｉの含有
量が少なくなるためウイスカーを防止するためアニール
処理をし、また半田付け性を向上させる目的でＡｕ皮膜
を付着形成する。なお、単位原子層から０．１μｍ以下
の間にＡｕ皮膜を付着形成する。Ａｕ皮膜を付着形成す
る目的は、Ｓｎ−Ｂｉの酸化を少なくするためであり、
単位原子層から０．１μｍ以下の間に付着形成するの
は、Ａｕ皮膜が厚くなってコストアップになるのを避け
るためであり、０．１μｍ以下で十分な耐酸化性があ
る。また、ＡｇまたはＣｕまたはそれら両方の含有範囲
は４重量％未満とあるが、これは０重量％を超えて４重
量％未満ということである。
なわち、外部接続用電極リード線に、最外層の金属層と
してＳｎにＢｉを４重量％未満含有した金属層を付着形
成し、つまり被覆したことを特徴とするものである。そ
して、ＳｎにＢｉを４重量％未満含有した金属層に、さ
らに４重量％未満の範囲でＡｇを含有し、または４重量
％未満の範囲でＣｕを含有し、または合計で４重量％未
満の範囲でＡｇとＣｕを含有する。さらに、Ｂｉの含有
量が少なくなるためウイスカーを防止するためアニール
処理をし、また半田付け性を向上させる目的でＡｕ皮膜
を付着形成する。なお、単位原子層から０．１μｍ以下
の間にＡｕ皮膜を付着形成する。Ａｕ皮膜を付着形成す
る目的は、Ｓｎ−Ｂｉの酸化を少なくするためであり、
単位原子層から０．１μｍ以下の間に付着形成するの
は、Ａｕ皮膜が厚くなってコストアップになるのを避け
るためであり、０．１μｍ以下で十分な耐酸化性があ
る。また、ＡｇまたはＣｕまたはそれら両方の含有範囲
は４重量％未満とあるが、これは０重量％を超えて４重
量％未満ということである。
【００２２】ここで、ＡｇとＣｕの添加の作用について
説明する。Ａｇ＋Ｃｕの構成は、以下の３種類のＳｎ酸
化進行の課題を工程順に解決し、かつＳｎ酸化後の半田
付け性の４種類の課題を総合して解決するものである。 Ａ：金属層の形成時 Ａ１：ディップ法（溶融したものに漬けるため、Ｓｎが
酸化し易い） Ｓｎの酸化防止のために、Ａｇ＋Ｃｕを４重量％未満含
有させる。ＡｇとＣｕは、単独でもよい。なお、酸化防
止の効果は、同じ量ならＡｇの方が高い。
説明する。Ａｇ＋Ｃｕの構成は、以下の３種類のＳｎ酸
化進行の課題を工程順に解決し、かつＳｎ酸化後の半田
付け性の４種類の課題を総合して解決するものである。 Ａ：金属層の形成時 Ａ１：ディップ法（溶融したものに漬けるため、Ｓｎが
酸化し易い） Ｓｎの酸化防止のために、Ａｇ＋Ｃｕを４重量％未満含
有させる。ＡｇとＣｕは、単独でもよい。なお、酸化防
止の効果は、同じ量ならＡｇの方が高い。
【００２３】Ａ２：電気めっき法（Ｓｎの酸化は少な
い） Ａｇ＋Ｃｕは、後工程を考慮すると含有させた方が望ま
しい。 Ｂ：リードが製造されてから実際に使用されるまでに、
長い場合で１年程度放置されることに対して日本の日常
１年分に相当する８５℃／８５％／１６時間の試験で、
リード金属層のＳｎに酸化が見られる。その酸化防止
に、Ａｇ＋Ｃｕを４重量％未満含有させるとよい。Ａｇ
とＣｕは単独でもよい。なお、酸化防止の効果は、同じ
量ならＡｇの方が高い。
い） Ａｇ＋Ｃｕは、後工程を考慮すると含有させた方が望ま
しい。 Ｂ：リードが製造されてから実際に使用されるまでに、
長い場合で１年程度放置されることに対して日本の日常
１年分に相当する８５℃／８５％／１６時間の試験で、
リード金属層のＳｎに酸化が見られる。その酸化防止
に、Ａｇ＋Ｃｕを４重量％未満含有させるとよい。Ａｇ
とＣｕは単独でもよい。なお、酸化防止の効果は、同じ
量ならＡｇの方が高い。
【００２４】Ｃ：基板などに電子部品を半田付けすると
きの課題 Ｃ１：半田ペースト、リード金属層のＳｎが酸化する。
その酸化防止に、Ａｇ＋Ｃｕを４重量％未満含有させる
とよい。ＡｇとＣｕは単独でもよい。なお、酸化防止の
効果は、同じ量ならＡｇの方が高い。 Ｃ２：Ｓｎの酸化があると、半田ペーストによる電子部
品の半田付けが困難で、信頼性が低下する。その解決策
として、Ａｇ＋Ｃｕを４重量％未満含有させるとよい。
ＡｇとＣｕは単独でもよい。なお、Ａｇ＋Ｃｕは以下の
ように作用する。つまり、半田ペースト中のＳｎにリー
ド金属層中のＡｇ＋Ｃｕが溶解し、Ｓｎの酸化があって
も半田付けが容易となり、リードと基板と半田ペースト
との付着強度が高く、信頼性が向上する。
きの課題 Ｃ１：半田ペースト、リード金属層のＳｎが酸化する。
その酸化防止に、Ａｇ＋Ｃｕを４重量％未満含有させる
とよい。ＡｇとＣｕは単独でもよい。なお、酸化防止の
効果は、同じ量ならＡｇの方が高い。 Ｃ２：Ｓｎの酸化があると、半田ペーストによる電子部
品の半田付けが困難で、信頼性が低下する。その解決策
として、Ａｇ＋Ｃｕを４重量％未満含有させるとよい。
ＡｇとＣｕは単独でもよい。なお、Ａｇ＋Ｃｕは以下の
ように作用する。つまり、半田ペースト中のＳｎにリー
ド金属層中のＡｇ＋Ｃｕが溶解し、Ｓｎの酸化があって
も半田付けが容易となり、リードと基板と半田ペースト
との付着強度が高く、信頼性が向上する。
【００２５】以上のように、Ａｇ＋Ｃｕの効果は、最終
的にはＣ２の項に述べた通りであるが、途中段階のＡ
１，Ｂ，Ｃ１の項の工程での酸化防止効果も複合された
ものとなる。言い換えれば、Ａ，Ｂ，Ｃの各項でのＳｎ
の酸化防止が、半田付け容易ということになり、したが
ってリードと基板と半田ペーストとの付着強度が高く、
信頼性が向上する。
的にはＣ２の項に述べた通りであるが、途中段階のＡ
１，Ｂ，Ｃ１の項の工程での酸化防止効果も複合された
ものとなる。言い換えれば、Ａ，Ｂ，Ｃの各項でのＳｎ
の酸化防止が、半田付け容易ということになり、したが
ってリードと基板と半田ペーストとの付着強度が高く、
信頼性が向上する。
【００２６】
【実施例】次に、図１を用いて具体的な実施例について
説明する。図１は、電子部品となる半導体装置の正面図
を示しており、１は半導体素子、２は金属ワイヤ、３は
ダイボンド剤、４は成形用樹脂、５は外部接続用電極リ
ード線、６はプリント基板や回路基板への取付けを容易
にするための金属層である。
説明する。図１は、電子部品となる半導体装置の正面図
を示しており、１は半導体素子、２は金属ワイヤ、３は
ダイボンド剤、４は成形用樹脂、５は外部接続用電極リ
ード線、６はプリント基板や回路基板への取付けを容易
にするための金属層である。
【００２７】実施例１ 銅材のリードフレーム上に半導体素子がダイボンドさ
れ、外部電極との配線も施され、樹脂封止およびリード
加工の終了した半導体装置の外部接続用電極リード線
に、厚さ１〜３μｍの下地Ｎｉめっき膜（下地金属層）
を形成した後、さらにその下地金属層上にＢｉを２重量
％含むＳｎ−Ｂｉ合金膜（金属層）を電流密度１．０Ａ
／ｄｍ2 で厚さ１０μｍに付着形成した。
れ、外部電極との配線も施され、樹脂封止およびリード
加工の終了した半導体装置の外部接続用電極リード線
に、厚さ１〜３μｍの下地Ｎｉめっき膜（下地金属層）
を形成した後、さらにその下地金属層上にＢｉを２重量
％含むＳｎ−Ｂｉ合金膜（金属層）を電流密度１．０Ａ
／ｄｍ2 で厚さ１０μｍに付着形成した。
【００２８】実施例２ 鉄−ニッケル材のリードフレーム上に半導体素子がダイ
ボンドされ、外部電極との配線も施され、樹脂封止およ
びリード加工の終了した半導体装置の外部接続用電極リ
ード線に、厚さ１〜２μｍの下地Ｃｕめっき膜（下地金
属層）を形成した後、さらにその下地金属層上にＢｉを
２重量％含むＳｎ−Ｂｉ合金膜（金属層）を電流密度
１．５Ａ／ｄｍ2 で厚さ１２μｍに付着形成した。
ボンドされ、外部電極との配線も施され、樹脂封止およ
びリード加工の終了した半導体装置の外部接続用電極リ
ード線に、厚さ１〜２μｍの下地Ｃｕめっき膜（下地金
属層）を形成した後、さらにその下地金属層上にＢｉを
２重量％含むＳｎ−Ｂｉ合金膜（金属層）を電流密度
１．５Ａ／ｄｍ2 で厚さ１２μｍに付着形成した。
【００２９】実施例３ 実施例１と同様にして、樹脂封止およびリード加工の終
了した銅材の外部接続用電極リード線に、下地Ｎｉ膜
（下地金属層）を形成した後、２８０度に加熱させてい
るＳｎ−Ｂｉ−Ａｇ（８５−１０−５重量％）中にディ
ップし、厚さ２０μｍの金属層を付着形成した。
了した銅材の外部接続用電極リード線に、下地Ｎｉ膜
（下地金属層）を形成した後、２８０度に加熱させてい
るＳｎ−Ｂｉ−Ａｇ（８５−１０−５重量％）中にディ
ップし、厚さ２０μｍの金属層を付着形成した。
【００３０】
【発明の効果】請求項１記載の電子部品によると、金属
層にＰｂを含まないので環境対策上好ましく、しかもＳ
ｎにＢｉを含有したものであって適用対象が銅材のリー
ドに限定されない。また、Ｂｉによって接着の役目を果
たすＳｎの融点を下げることができ、低い温度で電子部
品をプリント基板や回路基板に半田付けによって容易に
取付けることができる。さらに、金属層に十分な機械的
強度を持たせることができ、熱疲労に対しても劣化が少
なく、プリント基板や回路基板に強固に半田付けでき、
半田接合部分の信頼性を高めることができる。
層にＰｂを含まないので環境対策上好ましく、しかもＳ
ｎにＢｉを含有したものであって適用対象が銅材のリー
ドに限定されない。また、Ｂｉによって接着の役目を果
たすＳｎの融点を下げることができ、低い温度で電子部
品をプリント基板や回路基板に半田付けによって容易に
取付けることができる。さらに、金属層に十分な機械的
強度を持たせることができ、熱疲労に対しても劣化が少
なく、プリント基板や回路基板に強固に半田付けでき、
半田接合部分の信頼性を高めることができる。
【００３１】請求項２記載の電子部品によると、金属層
にＰｂを含まないので環境対策上好ましく、しかもＳｎ
にＢｉを含有したものであって適用対象が銅材のリード
に限定されない。また、Ｂｉによって接着の役目を果た
すＳｎの融点を下げることができ、低い温度で電子部品
をプリント基板や回路基板に半田付けによって容易に取
付けることができる。また、金属層に十分な機械的強度
を持たせることができ、熱疲労に対しても劣化が少な
く、プリント基板や回路基板に強固に半田付けでき、半
田接合部分の信頼性を高めることができる。さらに、金
属層にＡｇとＣｕを含有させることで、半田付けが一層
容易になる。
にＰｂを含まないので環境対策上好ましく、しかもＳｎ
にＢｉを含有したものであって適用対象が銅材のリード
に限定されない。また、Ｂｉによって接着の役目を果た
すＳｎの融点を下げることができ、低い温度で電子部品
をプリント基板や回路基板に半田付けによって容易に取
付けることができる。また、金属層に十分な機械的強度
を持たせることができ、熱疲労に対しても劣化が少な
く、プリント基板や回路基板に強固に半田付けでき、半
田接合部分の信頼性を高めることができる。さらに、金
属層にＡｇとＣｕを含有させることで、半田付けが一層
容易になる。
【００３２】請求項３記載の電子部品によると、金属層
にＰｂを含まないので環境対策上好ましく、しかもＳｎ
にＢｉを含有したものであって適用対象が銅材のリード
に限定されない。また、Ｂｉによって接着の役目を果た
すＳｎの融点を下げることができ、低い温度で電子部品
をプリント基板や回路基板に半田付けによって容易に取
付けることができる。また、金属層に十分な機械的強度
を持たせることができ、熱疲労に対しても劣化が少な
く、プリント基板や回路基板に強固に半田付けでき、半
田接合部分の信頼性を高めることができる。さらに、金
属層にＡｇとＣｕを含有させることで、半田付けが一層
容易になる。
にＰｂを含まないので環境対策上好ましく、しかもＳｎ
にＢｉを含有したものであって適用対象が銅材のリード
に限定されない。また、Ｂｉによって接着の役目を果た
すＳｎの融点を下げることができ、低い温度で電子部品
をプリント基板や回路基板に半田付けによって容易に取
付けることができる。また、金属層に十分な機械的強度
を持たせることができ、熱疲労に対しても劣化が少な
く、プリント基板や回路基板に強固に半田付けでき、半
田接合部分の信頼性を高めることができる。さらに、金
属層にＡｇとＣｕを含有させることで、半田付けが一層
容易になる。
【００３３】請求項４記載の電子部品によると、請求項
１または請求項２または請求項３の効果に加え、金属層
をＣｕもしくはＮｉからなる下地金属層上に形成したこ
とで、経時変化の少ない接合を得ることができる。請求
項５記載の電子部品の製造方法によると、電流密度が
１．５Ａ／ｄｍ2 以下の電気メッキ法によって金属層を
付着形成することにより、外部接続用電極リード線に付
着する金属層の粒径が小さくなり、外部接続用電極リー
ド線の回路基板やプリント基板への半田付けを容易に行
うことができる。
１または請求項２または請求項３の効果に加え、金属層
をＣｕもしくはＮｉからなる下地金属層上に形成したこ
とで、経時変化の少ない接合を得ることができる。請求
項５記載の電子部品の製造方法によると、電流密度が
１．５Ａ／ｄｍ2 以下の電気メッキ法によって金属層を
付着形成することにより、外部接続用電極リード線に付
着する金属層の粒径が小さくなり、外部接続用電極リー
ド線の回路基板やプリント基板への半田付けを容易に行
うことができる。
【００３４】請求項６記載の電子部品の製造方法による
と、金属層の付着形成後にアニール処理を施すことによ
り、Ｓｎが素材に拡散して合金層が形成され、表面のＳ
ｎ濃度が低下しウイスカーを防止することができる。請
求項７記載の電子部品の製造方法によると、外部接続用
電極リード線への酸化を防ぐことができ、外部接続用電
極リード線の回路基板やプリント基板への半田付けによ
る取付けを容易に行うことができる。
と、金属層の付着形成後にアニール処理を施すことによ
り、Ｓｎが素材に拡散して合金層が形成され、表面のＳ
ｎ濃度が低下しウイスカーを防止することができる。請
求項７記載の電子部品の製造方法によると、外部接続用
電極リード線への酸化を防ぐことができ、外部接続用電
極リード線の回路基板やプリント基板への半田付けによ
る取付けを容易に行うことができる。
【図１】この発明の電子部品の正面図である。
【図２】鉄系の材質におけるＳｎ−Ｂｉ合金中のＢｉ含
有量と接合強度の関係を示す特性図である。
有量と接合強度の関係を示す特性図である。
【図３】銅系の材質におけるＳｎ−Ｂｉ合金中のＢｉ含
有量と接合強度の関係を示す特性図である。
有量と接合強度の関係を示す特性図である。
５ 外部接続用電極リード線 ６ 金属層
フロントページの続き (72)発明者 澤田 富造 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 青井 和廣 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 外部接続用電極リード線に、ＳｎにＢｉ
を４重量％未満含有してなる金属層を付着形成したこと
を特徴とする電子部品。 - 【請求項２】 外部接続用電極リード線に、ＳｎにＢｉ
を４重量％未満、ＡｇとＣｕを合計で４重量％未満含有
してなる金属層を付着形成したことを特徴とする電子部
品。 - 【請求項３】 外部接続用電極リード線に、Ｓｎ，Ｂ
ｉ，Ａｇ，Ｃｕの単体もしくは合金の多層構造からなる
金属層を付着形成してなり、前記金属層の全体組成でＢ
ｉが４重量％未満、ＡｇとＣｕが合計で４重量％未満、
残りがＳｎであることを特徴とする電子部品。 - 【請求項４】 外部接続用電極リード線に付着形成した
金属層が、ＣｕもしくはＮｉからなる下地金属層上に形
成されていることを特徴とする請求項１または請求項２
または請求項３記載の電子部品。 - 【請求項５】 請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４記載の電子部品の製造方法であって、電
流密度が１．５Ａ／ｄｍ2 以下の電気めっき法によって
金属層を付着形成することを特徴とする電子部品の製造
方法。 - 【請求項６】 請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４記載の電子部品の製造方法であって、金
属層を付着形成した後、アニール処理を施すことを特徴
とする電子部品の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４記載の電子部品の製造方法であって、金
属層を付着形成した後、Ａｕ皮膜を付着形成することを
特徴とする電子部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10051651A JPH11251503A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 電子部品およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10051651A JPH11251503A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 電子部品およびその製造方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002018436A Division JP2002319655A (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 電子部品の製造方法 |
| JP2002139979A Division JP2002368175A (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 電子部品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11251503A true JPH11251503A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12892781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10051651A Pending JPH11251503A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 電子部品およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11251503A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6960396B2 (en) | 1997-12-16 | 2005-11-01 | Hitachi, Ltd. | Pb-free solder-connected structure and electronic device |
| JP2007154260A (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-21 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 鉛フリーめっき皮膜の形成方法 |
| US7235309B2 (en) | 2002-12-16 | 2007-06-26 | Nec Electronics Corporation | Electronic device having external terminals with lead-free metal thin film formed on the surface thereof |
| US9666547B2 (en) | 2002-10-08 | 2017-05-30 | Honeywell International Inc. | Method of refining solder materials |
-
1998
- 1998-03-04 JP JP10051651A patent/JPH11251503A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6960396B2 (en) | 1997-12-16 | 2005-11-01 | Hitachi, Ltd. | Pb-free solder-connected structure and electronic device |
| US7013564B2 (en) | 1997-12-16 | 2006-03-21 | Hitachi, Ltd. | Method of producing an electronic device having a PB free solder connection |
| US7709746B2 (en) | 1997-12-16 | 2010-05-04 | Renesas Technology Corp. | Pb-free solder-connected structure and electronic device |
| US8503189B2 (en) | 1997-12-16 | 2013-08-06 | Renesas Electronics Corporation | Pb-free solder-connected structure and electronic device |
| US8907475B2 (en) | 1997-12-16 | 2014-12-09 | Renesas Electronics Corporation | Pb-free solder-connected structure |
| US9666547B2 (en) | 2002-10-08 | 2017-05-30 | Honeywell International Inc. | Method of refining solder materials |
| US7235309B2 (en) | 2002-12-16 | 2007-06-26 | Nec Electronics Corporation | Electronic device having external terminals with lead-free metal thin film formed on the surface thereof |
| JP2007154260A (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-21 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 鉛フリーめっき皮膜の形成方法 |
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