特殊めっき

めっき法での各種パッケージング部品用封止用合金皮膜形成技術

開発の狙い

1.高機能化

めっき法での薄膜化
→歩留向上

2.コストダウン

均質な皮膜化
→使用量削減

製品の概要と特徴

[現行品]
高温で使用されます電子パッケージ部品の封止材料として、高融点のAuSn、AgSnなどの高価な合金材料ろう材が用いられています。

[開発品]
弊社では、従来製品にくらべ薄く且つ均一にめっき法にて形成することで、低コストで且つ高信頼性の皮膜形成を可能にしました。商品コード:TG-80(Au/Sn)、TS-90(Sn/Ag)

金属箔への連続ロールめっき加工

当社では薄物専用のロール to ロール連続めっき工程にて、10μ厚の金属箔へのめっき処理承ります。

ロールめっき リール
AuSn合金めっき皮膜状態
素材厚めっき種類めっき厚
コバール10μ~Au80/Sn204~20μ
Ag/Sn5~200μ
Ag/Cu4μ~
ステンレス10μ~Ni1μ~
CuAu0.1μ〜
有機フィルム(Cu箔付)Ni/Au1μ/0.1μ~


電子基板・半導体への貴金属めっき

基板タイプ プリント基板
ビルドアップ基板
フレシキブル基板
LTCC
セラミック基板
TAB/COF
テープ基板
備考
加工装置 ラック
全自動
ラック
全自動/半自動
フープ
全自動
加工サイズ
(mm)
510×600 200×200 材料厚/
0.025~0.125

材料巾/
35~165
めっき仕様により条件変更有

Ni(厚み:µm) 光沢
(3~5)
半光沢
(3~5)
無光沢
(3~5)

(2~5)

(0.1~10)※1
※1 スルファミン酸系を使用しています。
Au(厚み:µm) 純金
(0.5)

(0.1~)

(~1)
ワイアーボンディング用
Au/Au接合
硬質
(0.03~1.0)
接点用


Ni(厚み:µm) Ni-P
(2~5)

(2~5)
中Pタイプ
Au(厚み:µm) 薄付
(0.03~0.05)

(0.03~0.05)
表面実装用
半田付け用
厚付
(0.1~0.5)

(0.1~0.8)
ワイアーボンディング用
Au/Au接合
パラジウム(厚み:µm) 無電解
(0.1~)

(0.1~)
金めっきと組み合わせ使用
各仕様組合わせでのコンビめっき、部分めっき加工承ります。 厚膜印刷基板(Ag系配線)専用工程です。
Cu、W等承ります。
無電解Snめっき、レジスト印刷加工も承ります。

電解タイプ

めっき仕様対応めっき厚(μm)生産能力ワークサイズ(mm)
無光沢Ni/純AuNi 0.50〜10.015,000枚/日一般仕様
100 × 100 〜510 × 600
(MAX 1,000 × 1,000)
Au 0.03〜1.0
半光沢Ni/純AuNi 0.50〜10.0
Au 0.03〜1.0
無光沢Ni/硬質AuNi 0.50〜10.03,000枚/日
Au 0.03〜1.0
半光沢Ni/硬質AuNi 0.50〜10.0
Au 0.03〜1.0
半光沢Ni/光沢AgNi 0.50〜10.02,000枚/日
Ag 0.50〜3.0
無光沢NiのみNi 0.50〜10.01,000枚/日
半光沢NiのみNi 0.50〜10.0
ダイレクト 純AuAu 0.03〜1.0
ダイレクト 硬質AuAu 0.03〜1.0
ダイレクト 光沢AgAg 0.50〜3.0
部分Au/光沢Ag ※1各仕様による各仕様による
2色めっき ※2

電解めっきは、弊社専用の給電接点が必要になります。事前にお打合せを御願い致します。
上記対応めっき厚以外にも、ご相談頂ければ処理は可能です。

※1 部分めっきは、マスク治具・テープマスクによるめっきの他、リード接続部のみの厚付も可
※2 用途に合わせた組み合わせで、片面ずつ別の仕様でめっきが可能
例)

  • 全面無電解Ni/フラッシュAu → 片面マスク → もう片面にAuまたはAgの上乗せ
  • 片面硬質Auめっき → もう片面に無光沢Ni/純Au、または半光沢Ni/Ag (片面ずつマスキング)
  • 全面無電解Ni/フラッシュAu → リード接続部のみAuまたはAgの上乗せ(マスクなし)等

その他の仕様についても、お問合せ下さい。

無電解タイプ

めっき仕様めっき種類対応めっき厚(μm)生産能力ワークサイズ(mm)
Ni/薄付けAuNi2〜105,000枚/日100 × 100〜 610 × 710
置換Au0.02〜0.08
Ni/薄付けAu
(低腐食型置換Au)
Ni2〜10
低腐食型置換Au0.02〜0.08
部分Ni/薄付けAu
(DF対応)
Ni2〜101,000枚/日100 × 100〜 610 × 710
低腐食型置換Au0.02〜0.08
Ni/Pd/Au
(置換Au)
3層仕様
Ni2〜105,000枚/日100 × 100〜 570 × 870
Pd0.02〜1.0
置換Au0.02〜0.04
Ni/Pd/Au
(置換厚付けAu)
3層仕様
Ni2〜10
Pd0.02〜1.0
置換厚付けAu0.05〜0.3
Ni/Pd/Au
(置換Au + 還元Au)
4層仕様
Ni2〜102,000枚/日100 × 100〜 570 × 870
Pd0.02〜1.0
置換Au + 還元Au0.05〜0.5
Ni/厚付けAu
(還元Au)
Ni2〜105,000枚/日100 × 100〜570 × 870
還元Au0.05〜1.0
ダイレクトAu置換Au0.02〜0.151,000枚/日100 × 100〜 610 × 710

プリント基板/ビルドアップ基板/フレキシル基板用金めっき加工

Auめっき表面外観

電解Auめっき
無電解Auめっき

金めっき剥離後Niめっき表面概観

電解Niめっき
無電解Niめっき

無電解NiめっきP濃度 VS ターン数

無電解NiめっきP濃度 VS ターン数

無電解NiめっきP濃度 VS ターン数

電解 VS 無電解Auめっき(Ni:5µm、Au:0.5µm)

無電解NiめっきP濃度 VS ターン数

電解 VS 無電解Auめっき(Ni:5µm、Au:0.5µm)

ファインラインへの無電解金めっき

各種センサー用回路等において極めて微細な回路形成の要求が高まる中、その回路上への実装や機能付加の目的のために、無電解法でのめっき加工による金属皮膜形成が要求される場合、パターン間のショート対策において、高度な選択的めっき技術が要求されます。

Cu電極配線 5μ Line / 10μ Gap
無電解 Ni 0.5μ / Au 0.1μ

無電解Ni/Pd/Auめっき加工

Pdを挟んだ三層構造にすることで、はんだ接合性、耐熱性において特性向上が図れます。
微細ボール接合、耐熱仕様製品に最適です。

Auワイアープルテスト
ボールシェアテスト

LTCC基板(セラミック基板)用金めっき加工

LTCC基板のAg系配線への無電解金めっき加工(下地Niめっき)承ります。
耐熱仕様にて、Ni/Pd/Au3層めっきも可能です。

Au厚付けめっき基板強度特性

導体はんだ付け強度 エージング温度:150℃
めっき仕様

  • 下地導体Ag/Pt
  • めっき種類無電解 Ni/Au
  • めっき厚みNi=3µm Au=0.4µm”

Au厚付けめっきワイヤーボンディングテスト

めっき仕様

  • ワイヤーボンディングライドAu厚付けめっき
  • 導体Ag/Pt
  • めっきNi/3µm Au0.4µm(typ.)n=50
  • Auワイヤ30µmØAu
  • ボンダーkaijo118CH(フルオートAuワイヤーボンダー)

TAB/COF テープ連続電解Ni/Au めっき加工

めっき仕様

  • 材料厚25µ~125µ
  • 材料巾35mm~165mm
  • 基板種類両面4層可能、各種小型パッケージ HDDサスペンション向けファインピッチ製品に対応します。
  • めっきタイプスルファミン酸Ni/99.99%Au
  • めっき厚Ni 0.1~10µ Au 1µまで対応

注)給電方法はロール方式

半導体ウエハー用無電解ワイヤーボンディング用金めっき加工

近年、半導体ウエハ上実装パッド電極への無電解めっきによるUBM形成(Under Bump Metal)が注目される中、当社は長年培ってきました、プリント配線板等で使用されます実装用金めっき技術を活かし、安定したワイヤーボンディング対応用無電解金めっき加工が可能です。
SRやポリイミドが混在したウエハーにおいても、パッド部へ選択的なボンディング用金めっき加工が可能です。

弊社対応可能プロセス

セミオートライン(〜8inch)

オートライン(〜8inch 試作対応は12inchも可)

半導体ウエハーUBM めっき Au バンプシェア試験

Auバンプシェア試験
測定Padベタパターン
測定装置Dage 4000Plus
測定条件TEST SPEED: 250μm/s
SHEAR HEIGHT: 5μm
Auバンプワイヤー径: 25um
Auバンプ径: 90um
熱履歴プリベーク無し
測定数20point
破断モードA:下地露出 0〜5%
B:下地露出 6〜25%
C:下地露出 26〜50%
D:下地露出 50%以上

Wafer検査装置

膜厚測定:高精度蛍光X線膜厚計

測定装置:日立ハイテクサイエンス製 FT150

FT150
微小領域の高精度測定

  • 薄膜の膜厚測定を高速で簡便に行える最新機種を導入
  • ビーム径を30μm まで絞ることができ、100μm を下回る微小Pad の膜厚測定が可能
  • 多層膜の測定スピードは従来機種と比較して2倍以上に高速化

外観検査:金属顕微鏡

測定装置:ニコンインステック製 ECLIPSE L300N

明視野観察
暗視野観察
微分干渉観察

  • ウェハー専用ステージを備えた、外観検査装置として実績の高い機種を導入
  • 明視野、暗視野、微分干渉など各種観察方法に対応

外観検査:ウェハローダー

測定装置:ニコンインステック製 NWL200TMB86(6,8inch 対応)

  • ウェハの外観のマクロ検査や裏面検査を行い、ウェハを自動で顕微鏡ステージに搬送する装置を導入
  • ノッチやオリフラの方向合わせも可能

治工具類の活用

ウェハ移載機
ノッチアライナー
ウェハのハンドリングを少なくし、破損等のリスクを低減するため各種治工具類を導入


液分析

大和電機諏訪事業所所有装置

イオンクロマトグラフィーDIONEX製 ICS-1500
液体クロマトグラフィー島津製作所製 LC-2010A HT
分光光度計日立ハイテクサイエンス製 U-2910
キャピラリー電気泳動Agilent製 7100
ICP発光分光分析装置日立ハイテクサイエンス製 PS3520-DD
自動滴定装置東亜DKK製 AUT501、AUT701
pHメーター東亜DKK製 HM-30R
表面張力計協和界面科学製 CBVP-A3
液中パーティクルカウンターSysmex製 APSS-200 
電気化学測定装置北斗電工製 HZ5000

イオンクロマトグラフ

イオンクロマトグラフィー

電導度で測定したピークまたは、
UV検出器で 得られたピークから定性定量分析を行う。

水溶液中の微量イオン分析(ppb~ppm)

液体クロマトグラフ

液中の添加剤、成分分析など 測定装置:島津製作所製 LC-2010A HT

移動相に液体を用いるクロマトグラフィー

熱に弱く、気化しにくいサンプルの分析が可能で、ピーク分離や検出感度に優れる

キャピラリー電気泳動

溶液中の有機酸、イオンの定性定量分析

ICP発光分光分析装置

金属塩濃度、金属不純物濃度、Rohs規制物質の分析など測定装置:日立ハイテクサイエンス製 SPS3520DD

サンプル(液体)を蒸発気化、発光させ、分光することにより原子スペクトルを取得

分光された光の波長や強度から元素の種類、量を分析する。

分析精度

分解能:0.004~0.007nm
定量値:数ppb~数十ppb

自動滴定装置

金属塩濃度、金属不純物濃度、Rohs規制物質の分析など測定装置:日立ハイテクサイエンス製 SPS3520DD

電気化学測定機

高性能ポテンショスタット/ガルバノスタットにファンクションジェネレータとクーロンメータを内蔵した、オールインワンタイプの電気化学計測ステーションです。


小型部品用バレルめっき

当社のバレルめっきの特徴

少量ロットから中・大ロット品まで、多彩なサイズ、数量、種類に対応
Cu・鉄・SUS等のプレス、各種セラミック系端子電極に対応
少量からでも短納期対応

めっき種類鉄系(SUS,コバール等)、
Cu系
セラミック系部品
(チップ型L/C/R、ヒューズ等)
電解Ni光沢
半光沢
無光沢下地めっきとして適用
無電解Ni
電解Cu
電解Sn光沢
半光沢
無光沢Ni下地
電解Au硬質
純金
無電解Au無電解Ni下地、0.03~0.5μ厚
0.05mm~
L/W=0.5X0.5~10X10mm
セラミック素材、電極種によって
条件出しが必要になります


車載用フープめっき

車載用連続プレスへのフープめっき

4色めっき

スポットめっき

プレスフィット・ターミナル端子用
Snリフローめっき

初期条件設定にてリフローの温度プロファイルを確認し、純錫厚と拡散層厚をコントロールします。必要に応じてCP、IMによる断面観察を行い、めっき層構造を保証します。

主な仕様

搬送縦搬送
製品形状条材、1次プレス済共に可
材料幅標準Max100㎜ *これ以上の場合は応相談
材料厚標準Max0.8㎜t *これ以上の場合は応相談
その他ストライプとスポットめっきの混在仕様、精密ストライプめっき(±0.1㎜)等応相談
短冊、個片製品での試作可

加熱後でもワイアーボンディング強度が安定している連続金めっき

従来の2層(Ni/Au)めっきでは実装時の熱履歴によっては金めっき表面へニッケルが熱拡散することで、酸化膜を形成しワイヤボンディング特性を劣化させていました。

パラジウムめっきを中間層として成膜させると金表面へのニッケル拡散防止には効果があることは確認されていますが、めっき工程が増え、煩雑さやコストアップが懸念されます。

当社は2層(Ni/Au)めっきで加熱後もニッケルが※表面拡散しないワイヤボンディング用金めっきプロセスを開発しました。

従来品

Ni皮膜やAu皮膜のピンホールを通じてNiがAu表面に拡散し、酸化物を形成

開発プロセス

材料めっき仕様種類板厚処理方法
各種銅合金Ni 1.5μm〜半光沢0.1〜0.6mm〜70mm全面めっき
Au 0.20μm〜純度99.9%全面/部分


新開発めっき

難素材へのダイレクトめっき加工

簡便に金属皮膜形成が出来ますめっき法にて、従来は適用の難しかった難めっき素材へ直接メタライズを行います。

素材特徴
アルミアルミ材料は表面に酸化皮膜が形成し易く、めっき皮膜形成のために従来は亜鉛置換を行うジンケート処理を行うのが一般的です。本工程では、ジンケート処理を行わず、直接、めっき処理が可能なため、簡便に金属皮膜形成が可能です。
ガラスガラスへのめっき皮膜形成は従来、粗化処理によるアンカー効果と触媒付与等のシード層形成が必要でしたが、本工程は特殊な高速DRY工程を組み合わせることで、簡便に、厚付けめっき皮膜形成が可能です。シードレスですのでエッチングも容易です。
ポリイミドDRYプロセスを用いず、めっき皮膜形成が可能です。プライマー塗布方式、直接めっき方式 何れでも対応致します。
SUSNi下地めっきレスにて、Au,Cuめっきが可能です。
アルミリードフレームへのダイレクトAuめっき
SUSメッシュへのダイレクトAuめっき
ポリイミド/Cuめっき界面 x30K
ガラス基板・スルーホール内へのCuめっき

超耐食性Ni めっき加工 A-NI

電子製品等における電極体等におきまして、その接続や集電極においては、長期信頼性面から各種金属電極素材への耐食性向上のための表面処理技術が課題です。
本製品は、0.2μという薄い電解めっき法での塗膜にも関わらず、極めて高い耐食性を有しています。

硝酸ばっき試験

硝酸:69vol% ・温度:室温(23~25℃・時間:1時間、2 時間)
素材:C1020

ITO上への無電解めっきによる金属皮膜の形成

現行製造法

  • スパッタによるAI合金の配線
  • 腐食防止のためTiN保護膜のため配線が太い→微細化が困難
  • 配線抵抗が高い
  • コストが高い

めっき法

  • 無電解Ni/Au めっき、およびCuめっきによりITO上のみ選択的に金属皮膜化が可能
  • 保護膜が不要なため、微細化が可能
  • コストが低い

ガラス基板ITOめっき工程について

ITO上無電解Ni/Auめっき

ITOおよびガラスの表面粗化状態(エッチング前後の変化)

ITOの選択的エッチングによりITOは約4倍の表面粗さになったが、ガラスの表面粗さは変化していないことが確認されました。

ガラスへのダイレクトめっき

通常、ガラスへの直接めっきは密着性を確保するために、フッ酸等でガラス表面を強力に粗化しますが、弊社開発工程では素材をほとんど荒らさない独自の前処理と、独自の均一性の高い無電解めっきを採用することで鏡面光沢を持っためっき皮膜の形成が可能です。

無電解Niめっき
無電解Ni/Auめっき
無電解Cuめっき

めっき後の外観表面粗さ

素材をほとんど荒らさない弊社前処理により、ナノオーダーの表面粗さで高密着性のめっき皮膜を形成できます。

処理前 Ra:0.5nm
前処理後 Ra:1nm

PETフィルムへのCuめっき

通常、PETフィルムへのCuめっきを行う場合、無電解Ni めっきをシード層とします。この場合、CuとNiのエッチングレートが異なり、パターンニングが難しいことや前処理で用いるPd触媒が残渣し、透明性が失われることがあります。特殊なプライマーを塗布することにより、PETフィルムの透明性を維持し、パターンニングすることが可能です。なお、プライマー種によっては裏面を黒色に見せることも可能です。

工程

前処理

プライマー塗布

めっき前処理

無電解Cuめっき

電解Cuめっき

めっき処理面
裏面

材料   :ルミラーU40シリーズ(東レ)
材料厚  :0.1mm
銅めっき厚:8μm狙い (無電解Cuめっき+電解Cuめっき)

粗化ニッケルめっき

樹脂との密着性向上などの用途に、めっき皮膜を粗化させて表面積を増加させたニッケルめっきが作製可能です。表面全体に凹凸があり、Rzは2.0μmを超えております。

FE-SEM二次電子像(40°傾斜)
粗化ニッケルめっき例
材料:銅板
Niめっき厚:5.0μm〜
凹凸測定(レーザー顕微鏡)
粗さ測定結果
Ra 0.31um
Rz 2.04um

チタン上ダイレクト金めっき、ステンレス上ダイレクト銅めっき

めっき難素材に代表されるチタンにダイレクトで金めっきやニッケルめっきが可能です。素材とめっきの間に欠陥はなく、密着性も良好です。また、ステンレス上にダイレクトに密着の良い銅めっきも可能です。

チタンへのダイレクト金めっき例
材料:チタン
Auめっき厚:0.2μm〜
ステンレスのダイレクト銅めっき例
材料:SUS304
Auめっき厚:3.0μm

不織布へのめっき

不織布線維へ各種めっき皮膜を均一にコーティングする技術です。

材料:ポリオレフィン
Niめっき厚:0.1μm〜
材料:ポリエステル
Niめっき厚:0.1μm〜
FIB SIM像
FIB SIM像
材料:PP織布
Snめっき厚:0.5μm〜
断面 EDSマッピング

めっき + フォトリソエッチング

Cu電極付素材またはダイレクトめっきによりCu形成し、フォトリソエッチング工程でパターニングを行い、最終めっき処理(金等)を行う、トータル的に配線基材づくりのお手伝いを行います。

〜0.8㎜厚Cu付基材の配線づくりも行います
ガラス基板でのファインパターン形成
Cu付フィルム基板でのファインパターン形成

Au,Agナノ粒子ペーストを部分塗布しレーザで焼結する技術

ナノ粒子ペーストをインクジェット法にて製膜を行い、レーザーで局所加熱することで部分的なメタライズが可能です。マスクレスですので、簡易的な部分メタライズが可能です。
難めっき材である64チタンへも製膜可能です。

茨城大学、㈱M&M研究所との共同開発(特願2017-168700)

マスキングなしで様々な形状に対応可能(※基材:64チタン)

金属種Au, Ag
ベース基材64Ti, SUS304, Cu, コバール、Niめっき
基材形状100mm × 100mm × 高さ 45mm
平面、曲面の頂点付近(インクが垂れない角度)
膜厚0.1~0.3μm程度
最小エリアΦ200μm(表面粗さやインク塗布量で変わります)
金属膜形状任意形状を作製可能

マスク素材(PP, PE布:不織布)へのめっき

当社不織布へのめっき技術を応用して、抗菌作用が有ると言われるAg及びCuをマスク素材であるPP、PE不織布へめっき手法にて皮膜してみました。マスクガーゼのようにマスクに挟んで使用可能です。

PP布へのCuめっき

PP布へのAgめっき


表面解析・測定

所有装置

走査型電子顕微鏡(SEM)
エネルギー分散型X線分析装置(EDS)
日本電子製 JSM-5600(SEM)
日本電子製 JED-2200(EDS)
フーリエ変換型赤外分光光度計(FT-IR)VARIAN製 3100-600UMA
蛍光X線分析装置(※含P率測定)日立ハイテクサイエンス製 SEA5120
セミオートワイヤーボンディング装置(Auワイヤ)ウエストボンド製 MODEL 454647E
セミオートワイヤーボンディング装置(Au、Ag、Cuワイヤー)TPTジャパン製 HB16
ワイヤープルテスターRHESCA製 PTR-03S
万能型ボンドテスターDAGE製 4000Plus
マイクロスコープキーエンス製 VHX-1000
密着測定機QUAD GROP製 ROMULUS  
高性能集束イオンビーム装置(FIB)日立ハイテクサイエンス製 SMI3050
電界放射形走査電子顕微鏡(FE-SEM)
エネルギー分散型X線分析装置(EDS)
日立ハイテクノロジーズ製 SU-70
OXFORD製 x-act(EDS [SDD検出器])
イオンミリング装置日立ハイテクノロジーズ製 E-3500
リフローシミュレーターマルコム社製 SRS-1C
レーザー顕微鏡・AFMLasertec製 H-1200
接触角計協和界面科学製 DM-501
自動精密切断機三啓製 アイソメット4000
透過X線装置DAGE製 XD7600NT
X線光電子分光装置(XPS)サーモフィッシャー・サイエンティフィック製 K-Alpha+
プラズマ処理装置(プロセスガスO2など)March製 PCB2800、Max Via

走査電子顕微鏡システム(FE-SEM+EDX)

※E-1045形イオンスパッタ装置

従来SEMとの性能比較

従来SEMFE-SEM(SU-70)
観察・分析倍率×35~×10,000×35~×300k
分解能3~4nm(加速電圧:@15kV)1nm(加速電圧:@15kV)

従来SEMとの画像比較

従来SEM
FE-SEM(SU-70)

高倍率観察画像(断面)

FIB
FE-SEM(SU-70)

EDX(オックスフォード社製)による分析・・・マッピング

  • 分析サンプルNi/Pd/Au、FIB加工断面
  • 倍率×30,000
  • 加速電圧5kV
  • 傾斜60度
  • 分析時間3min

フーリエ変換型赤外分光光度計(FT-IR)

解析記事例

「クリーンルーム内の落下塵(幅20μmの繊維状)の分析」 スペクトルデーターベースの照合結果(赤線)、ポリエステルと判明。 室外からの持ち込み、防塵着からの発塵の可能性が示唆された。

蛍光X線装置

めっき膜厚測定
表面元素分析
無電解ニッケルめっき中のP含有量測定
めっき中のPb,Cdの含有量測定など

セミオートワイヤーボンディング装置

ワイヤーボンディング装置
めっき面へワイヤーを張る
ワイヤープルテスター
ワイヤーを引張り強度測定する

ワイヤーボンダー/ボンドテスター

ワイヤーボンダー(Au/Ag/Cu)
測定装置:TPT・ジャパン製HB16
Auバンプシェア
万能型ボンドテスター(プルテスター)
測定装置:デイジ・ジャパン製4000Plus

高性能集束イオンビーム装置(FIB)

FIB断面観察
解析装置:日立ハイテクサイエンス製SMI3050

イオンビームによる微細部の加工・観察
最大観察倍率:9万倍
加工限界:幅100μm、深さ50μm

解析事例
Cuにソルダーレジストが付き、エッチング時にCuが削れて未着が生じたと考えられます。

イオンミリング装置

試料にアルゴンイオンビームの一部を照射し、
平坦な試料断面を作製する。

  • 最大試料サイズ  20mm×12mm、厚さ5mm
  • 使用ガス  Ar(アルゴン)ガス
  • ミリングレート  100µm/hr (材料:Siの場合)

加工例(PCB-WB端子断面 約3hr加工)
Cuにソルダーレジストが付き、エッチング時にCuが削れて未着が生じたと考えられます。
FIBイオンミリング
加工幅数µm~数十µm数百µm~1mm
加工深度~数十µm~数百µm
加工精度数µm単位数十µm単位
加工のポイント

  • 加工目的位置が、試料端面から100μm以内になるように試料を切り出しておく。
  • 試料は端面をヤスリで削るなどして、ある程度平坦にしておく。
  • 凹凸が大きいとマスクとの密着が取れなくなるため、上面部をヤスリで削るか又は樹脂で埋め込むなどし、ある程度平坦にしておく。
  • ビームによるダメージが大きい場合は、加速電圧・引き出し電圧・スウィングスピードなどの加工条件を調整する。

レーザー顕微鏡・AFM

レーザー顕微鏡粗さ測定

測定装置:レーザーテック製 H-1200

レーザー顕微鏡

レーザー光による試料表面観察と表面粗さ測定が可能
測定精度:幅0.1um、高さ0.1um

AFM

試料と探針の原子間力による粗さ測定が可能
測定精度:幅0.01um、高さ0.01um

解析事例
レーザー顕微鏡粗さ測定 測定視野(倍率):×1,000
AFM粗さ測定 測定領域:25um×25um

透過X線装置

透過X線装置

試料にX線を照射し、透過X線を検出器に投影させ、試料内部を非破壊で観察可能

①2D:上面からの観察
②加熱観察:試料を加熱しながら観察
③CT:観察像を3Dや断層に変換して観察

X線光電子分光装置

線光電子分光装置
標準サンプルステージ
X線光電子分光装置

試料表面にX線(特定波長の軟X線)を照射し、試料から放出される光電子(光電子)のエネルギーを測定することにより、試料表面に存在する元素組成を分析できる装置

対応可能な分析内容

①最表面元素分析
②深さ方向分析(デプスプロファイル)
③絶縁物測定(帯電中和機能)
④状態分析(化学結合状態の分析)
⑤ステージスキャンマッピング分析

装置概要

  • X線源:Al
  • X線スポット径:30um~400um (※スポット径が大きい方が高感度で、短時間での測定が可能)
  • 最大試料サイズ:60mm×60mm
  • 最大試料厚み:20mm
  • 分析深度:最表面から数nm(~10nm未満)

分析の原理

MgやAl表面に電子線を照射すると、長い波長の軟X線が発生。その軟X線を試料表面に照射すると、光電子が放出される。光電子は原子固有のエネルギーを持っているため、そのエネルギーを測定することで試料表面に存在する元素組成や、化学結合状態を分析することができる。(Li~Uまで分析可能)

装置構成

K-Alpha+の特徴
高感度(微量元素も検出可能)
高分解能(ピーク分離がより正確にできる)
全自動により操作性向上

分析事例
①最表面元素分析
まず試料表面をSurvey Scan分析し、どんな元素が存在するかを確認。(定性分析)
①最表面元素分析
次にNarrow Scan分析により、各元素がどの程度存在するかを精度良く分析。(定量分析)
②深さ方向分析(デプスプロファイル)
試料表面にAr+イオンビームを照射し、エッチングをかけながら表面の元素分析を繰り返し行うことで、左図に示すような深さ方向分析のスペクトルを取得することが可能。(=デプスプロファイル)


鉛フリーめっき

半田めっきのウイスカー対策

代替めっきとしてのSnめっき

電子・電気機器における特定有害物質の使用制限として、欧州連合(EU)によるRoHS指令は2003年2月にWEEE指令と共に公布、2006年7月に施行ました。それに伴い、半田めっきにおいては主要成分である鉛が規制されたことから、現状はその多くがSnめっきへ代替されました。ただ、Snめっきにおいてはウイスカという結晶粒子の析出成長による実装後の配線短絡の問題の可能性が指摘されることから、その対策としての皮膜調整が必要となっています。

① Snめっきの内部応力がウィスカーの発生因子となる。

ウイスカーとは一般的に皮膜中のSn粒子の内部応力により、結晶成分が針状に押し出された現象を指します。特に内部応力を高める要因としては、

  • 結晶サイズが小さい
  • 有機物の吸蔵
  • 外部の機械的な力
  • 保管時の温度湿度
  • 素地との拡散層形成による応力増大

が挙げられます。

② ウィスカーを最小限に抑制するためにはめっき工程が非常に重要

ウイスカーの発生そのものをゼロにすることはSnそのものの物性故、一般的には極めて困難であると考えられていますが、皮膜状態や使用環境の管理によって抑制することは可能です。めっき皮膜形成としましては以下の方法が挙げられます。

  • 結晶を、大きく、均一な多角形結晶粒子構造にする
  • 皮膜中の有機物吸蔵量を少なくする
  • 素材に直接めっきせず、バリア層として下地めっきとしてNi層を挟む
  • 皮膜層を厚くし、下地との影響を少なくする
  • リフローのより 結晶粒子を溶融させ 応力緩和する

当社使用 Snめっきの特徴

析出物中の有機物吸蔵量を低くする

  • 添加剤吸蔵量の低減
  • 添加剤の副生成物の最小化

析出物結晶サイズを1μmより大きくする

  • 効果的な添加剤システム

コネクタ用 鉛フリー対応めっき

鉛フリー対応めっき Snリフロー

鉛(Pb)はんだめっきの代替として同等の皮膜特性を有する錫(Sn)めっきを使用する場合、ウイスカー対策が必要です。そのひとつの対策としまして、ウイスカーの発生原因である結晶粒子の内部応力をリフローをかけることで緩和することができます。当社では リフロープロセスを用いたコネクタ用Snリフローめっきを量産しています。

リフロー量産機による外観写真
リフロー前
リフロー後

Snリフロー 表面状態

リフロー前
リフロー後
リフロー前
リフロー後

Snリフロー はんだ濡れ性

ゼロクロスタイム (単位:秒)

  めっき上がり PCT:5時間 PCT:16時間
リフロー前 リフロー後 リフロー前 リフロー後 リフロー前 リフロー後
1 0.33 0.80 0.47 0.70 0.58 1.08
2 0.43 0.70 0.42 0.80 0.51 1.36
3 0.32 0.69 0.40 0.93 0.48 1.50
4 0.32 0.71 0.50 0.95 0.30 1.04
5 0.35 0.44 0.63 1.16 0.43 1.48
AVE 0.35 0.67 0.48 0.91 0.46 1.29
MAX 0.43 1.80 0.63 1.16 0.58 1.50
MIN 0.32 0.44 0.40 0.70 0.30 1.04
STD 0.05 0.13 0.09 0.17 0.10 0.22

測定器:SWET-2000
Sn-3Ag-0.5Cuペースト
ロジン系フラックス
PCT:121℃-100℃RH

Snリフロー ウィスカー

※サンプル:Cu下地,Sn 1µm

リフロー前
リフロー後
リフロー前
リフロー後

ラック式Snめっき加工

車載用プレス部品等少量多品種各種材料へのラック引掛け方式でのSnめっき加工承ります


微細コネクタ用フープめっき

当社フープめっき仕様概要一覧

銅系材料

めっき仕様車載用
各種端子部品
SIM・SDカード等
カードコネクタ
基板用各種
コネクタ
各種
リードフレーム
下地 Ni
仕上げ Au
下地 Ni
仕上げ Sn
下地 Ni
仕上げ Au/Sn
下地 Cu
仕上げ Sn

鉄系材料

めっき仕様車載用
各種端子部品
SIM・SDカード等
カードコネクタ
基板用各種
コネクタ
各種
リードフレーム
下地 Ni
仕上げ Au
下地 Ni
仕上げ Sn
SUS材上
ダイレクト Au

銅系材料

めっき仕様めっき厚材厚製品高さ
(キャリア含む)
リフロー
下地 Ni
仕上げ Au
Ni: 0.5〜5.0μm
Au: 0.03〜1.0μm
0.06〜0.64mmMAX: 30mm
下地 Ni
仕上げ Sn
Ni: 0.5〜5.0μm
Sn: 0.5〜8.0μm
0.1〜0.64mmMAX: 50mm
SUS材上
ダイレクト Au
Au: 0.03〜0.5μm0.1〜0.64mmMAX: 30mm
下地 Cu
仕上げ Sn
Cu: 0.3〜5.0μm
Sn: 0.5〜8.0μm
0.1〜0.64mmMAX: 50mm
下地 Ni・Cu(2色)
仕上げ Au/Sn
Ni: 0.5〜5.0μm
Cu: 0.3〜5.0μm
Au: 0.03〜1.0μm
Sn: 0.5〜2.0μm
0.1〜0.64mmMAX: 75mm
下地 Ni_
仕上げ Sn-Cu
Ni: 0.5〜5.0μm
Sn-Cu: 0.5〜5.0μm
0.1〜0.64mmMAX: 30mm

コネクタ金フープめっき 部分めっき

コネクタのフープ材のめっき加工は、プレス工程がめっきの前工程か後工程かで、先めっき加工(条材にめっき)と後めっき加工(プレス材にめっき)の2種類に分けられます。 いずれも素材(銅合金、SUS等) 上に下地のニッケルめっきをして、金めっき等を加工します。 全面めっきも可能ですが、金の単価が高いため、部分めっきという手法で必要な部分的にめっきをします。

細密部分めっきへ

コネクタ金フープめっき スポットめっき

スポットめっきについて

スポットめっきとは、必要な部分にだけ金めっきを析出させる技術です。  金の使用量を大幅に削減でき、めっきコストの大幅な低減が可能です。  またムダを省くことで、環境問題の観点からもメリットが得られています。  検査工程において、金めっきエリアを画像処理装置で確認する方法で、全数検査をしています。

Au付着量を半分以下に低減できます。立体・曲面もできます。

  • 材質銅系材
  • 板厚0.08mm~
  • 材幅~20mm
  • 製品形状異形品対応
  • めっき種類全面Ni/部分Au/はんだバリア
  • めっき厚Ni1µm~・Au0.1~0.5µm
  • はんだバリア0.3mm~
  • バリア形状マスク法


細密部分めっき

部分めっき加工

フープ(連続式) 短尺(バッジ式)
画像 フープ(連続式) 短尺(バッジ式)
材 質 銅合金 銅合金、SUS、42alloy
板 厚 0.05~0.64mm 0.15mm~
材 幅 MAX70mm MAX240mm
製品形状 異形品対応可能 異形品対応可能
めっき種類 全面 Ni /部分 Au /部分半田 部分 Ni /部分 Au /部分半田
めっき厚 Ni0.1µm~・Au0.03~0.5µm Ni0.1µm~・Au0.03µm~
Auめっき幅 1.5~10mm 0.85~80mm
めっきエリア精度 Au±1.0mm はんだ±1.0mm Au±0.2mm はんだ±0.2mm
コスト
長 所 連続加工・コスト低 めっきエリア精度高い
短 所 材料寸法(幅、厚み)制約有 半自動・バッジ式コスト高
量産性 自動連続加工/量産性有 半自動加工/量産性限界有