JP2002180285A - 電子部品の端子 - Google Patents
電子部品の端子Info
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- JP2002180285A JP2002180285A JP2000377469A JP2000377469A JP2002180285A JP 2002180285 A JP2002180285 A JP 2002180285A JP 2000377469 A JP2000377469 A JP 2000377469A JP 2000377469 A JP2000377469 A JP 2000377469A JP 2002180285 A JP2002180285 A JP 2002180285A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉛フリーはんだに対する濡れ性を向上させた
めっき層を有する電子部品の端子を提供すること。 【解決手段】 端子用の金属基材と、金属基材の表面に
形成されためっき層とからなり、めっき層がSnとCuとを
含有し、めっき層のSn-Cu結晶の粒径が1.0μｍ以下とな
るようにCu含有比率が設定されてなる電子部品の端子。
めっき層を有する電子部品の端子を提供すること。 【解決手段】 端子用の金属基材と、金属基材の表面に
形成されためっき層とからなり、めっき層がSnとCuとを
含有し、めっき層のSn-Cu結晶の粒径が1.0μｍ以下とな
るようにCu含有比率が設定されてなる電子部品の端子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面にめっき層を
有する電子部品、例えば光結合半導体装置のめっきされ
た端子に関する。
有する電子部品、例えば光結合半導体装置のめっきされ
た端子に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、光
結合半導体装置のような電子部品の端子には実装時のは
んだ濡れ性を考えて、Snめっきや、Sn−Pbめっきが施さ
れてきた。しかしながら、Snめっきに関してはウィスカ
ーの成長による端子間の短絡不良が発生することから、
現在ではSn−Pbめっきをリード端子のめっきに用いてい
る。
結合半導体装置のような電子部品の端子には実装時のは
んだ濡れ性を考えて、Snめっきや、Sn−Pbめっきが施さ
れてきた。しかしながら、Snめっきに関してはウィスカ
ーの成長による端子間の短絡不良が発生することから、
現在ではSn−Pbめっきをリード端子のめっきに用いてい
る。
【０００３】ところが、そのSn−Pbめっきされた部品
や、その部品がSn−Pbはんだ付けされたプリント基板等
が破棄されると、酸性雨により、めっき、もしくは、は
んだから鉛が溶け出し、土壌汚染、地下水汚染を引き起
こすことが指摘されている。そこで、近年、Sn−Pbめっ
きや、Sn−Pbはんだの使用を規制しようとする動きが世
界的に活発になっている。
や、その部品がSn−Pbはんだ付けされたプリント基板等
が破棄されると、酸性雨により、めっき、もしくは、は
んだから鉛が溶け出し、土壌汚染、地下水汚染を引き起
こすことが指摘されている。そこで、近年、Sn−Pbめっ
きや、Sn−Pbはんだの使用を規制しようとする動きが世
界的に活発になっている。
【０００４】そこで、鉛を使わないめっき材料の候補と
して、Sn−Bi、Sn−Ag、Sn−Zn、Sn−Cu等の２元系合金
による外装めっきや、パラジウムによるリードフレーム
全体めっきが考えられていた。しかし、これらSn−Pbめ
っき代替候補は、Sn−Pbめっきに比べ、はんだ濡れ性が
劣っており、また、その他の問題点が以下に挙げられ
る。
して、Sn−Bi、Sn−Ag、Sn−Zn、Sn−Cu等の２元系合金
による外装めっきや、パラジウムによるリードフレーム
全体めっきが考えられていた。しかし、これらSn−Pbめ
っき代替候補は、Sn−Pbめっきに比べ、はんだ濡れ性が
劣っており、また、その他の問題点が以下に挙げられ
る。
【０００５】Sn−Agやパラジウムは、材料費が非常に高
く、単価が安い部品への適用は困難である。Sn−Biは現
在、最も有力視されているが、Bi自身の脆い性質や、Pb
同様、重金属であることから、人体へ深刻な影響を及ぼ
すことが危惧されている。Sn−Znは融点がSn−Pbに近い
という点にて有利であるが、酸化が激しく、めっき後の
保管環境の問題があり、実装では窒素雰囲気下が不可欠
とされており、扱いづらい。以上の鉛フリーめっきにお
いてはコスト、取り扱い性、接合信頼性にてそれぞれデ
メリットをもっていた。
く、単価が安い部品への適用は困難である。Sn−Biは現
在、最も有力視されているが、Bi自身の脆い性質や、Pb
同様、重金属であることから、人体へ深刻な影響を及ぼ
すことが危惧されている。Sn−Znは融点がSn−Pbに近い
という点にて有利であるが、酸化が激しく、めっき後の
保管環境の問題があり、実装では窒素雰囲気下が不可欠
とされており、扱いづらい。以上の鉛フリーめっきにお
いてはコスト、取り扱い性、接合信頼性にてそれぞれデ
メリットをもっていた。
【０００６】そこで、Sn−Cuは他の鉛フリーめっき候補
に比べ低コストであり、単価が安い部品への適用が容易
である上、取り扱い性、接合信頼性に関しても、問題点
がなく、その実用性に対する期待は高まっている。はん
だ温度245℃程度にて、はんだ濡れ性が確保できるので
あれば、Sn−Pbのめっきの代替品として有望であると考
えられている。
に比べ低コストであり、単価が安い部品への適用が容易
である上、取り扱い性、接合信頼性に関しても、問題点
がなく、その実用性に対する期待は高まっている。はん
だ温度245℃程度にて、はんだ濡れ性が確保できるので
あれば、Sn−Pbのめっきの代替品として有望であると考
えられている。
【０００７】はんだ濡れ性判定基準として、従来のSn−
Pbめっきでは、はんだ平衡法（EIAJET-7401）にて、SnP
bはんだ、温度230℃で、ゼロクロスタイム3秒以下とさ
れてきていたが、本発明の鉛フリーめっきでは、実用性
のある濡れ性を考える定基準として、鉛フリーはんだ
（例えば、Sn2.5AgO.5Cu1.0Bi）、温度245℃で、ゼロク
ロスタイム3秒以下としている。Sn−Cu合金めっきを施
した電子部品はすでに知られている（例えば、特開２０
００−２６９９４号公報参照）が、鉛フリーはんだを用
いて、ゼロクロスタイム3秒以下を実現するには、250〜
270℃のはんだ温度を必要としており、これでは実用性
のある濡れ性を得られない。そこで、本発明はこのよう
な事情を考慮してなされたもので、鉛フリーはんだに対
する濡れ性を向上させたSn−Cuめっき層を有する電子部
品の端子を提供するものである。
Pbめっきでは、はんだ平衡法（EIAJET-7401）にて、SnP
bはんだ、温度230℃で、ゼロクロスタイム3秒以下とさ
れてきていたが、本発明の鉛フリーめっきでは、実用性
のある濡れ性を考える定基準として、鉛フリーはんだ
（例えば、Sn2.5AgO.5Cu1.0Bi）、温度245℃で、ゼロク
ロスタイム3秒以下としている。Sn−Cu合金めっきを施
した電子部品はすでに知られている（例えば、特開２０
００−２６９９４号公報参照）が、鉛フリーはんだを用
いて、ゼロクロスタイム3秒以下を実現するには、250〜
270℃のはんだ温度を必要としており、これでは実用性
のある濡れ性を得られない。そこで、本発明はこのよう
な事情を考慮してなされたもので、鉛フリーはんだに対
する濡れ性を向上させたSn−Cuめっき層を有する電子部
品の端子を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、端子用の金
属基材と、金属基材の表面に形成されためっき層とから
なり、めっき層がSnとCuとを含有し、めっき層のSn-Cu
結晶の粒径が1.0μｍ以下となるようにCu含有比率が設
定されてなる電子部品の端子を提供するものである。
属基材と、金属基材の表面に形成されためっき層とから
なり、めっき層がSnとCuとを含有し、めっき層のSn-Cu
結晶の粒径が1.0μｍ以下となるようにCu含有比率が設
定されてなる電子部品の端子を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】Sn−Cuめっきの濡れが劣る原因と
して、めっき条件、もしくはめっき後の経時的、熱的な
要因によってできる、皮膜中のCuおよびSn−Cu合金の異
常析出が考えられる。実験の結果から、めっき後、そし
てプレッシャークッカーテスト16時間実施後において、
Sn−Cu合金粒径を1.0μｍ以下に抑えれば、従来より低
い温度（245℃）で十分なはんだ濡れを得られることが
見出された。ここで、プレッシャークッカーテストと
は、供試品を高温・高湿環境下に放置する信頼性評価の
一つである。
して、めっき条件、もしくはめっき後の経時的、熱的な
要因によってできる、皮膜中のCuおよびSn−Cu合金の異
常析出が考えられる。実験の結果から、めっき後、そし
てプレッシャークッカーテスト16時間実施後において、
Sn−Cu合金粒径を1.0μｍ以下に抑えれば、従来より低
い温度（245℃）で十分なはんだ濡れを得られることが
見出された。ここで、プレッシャークッカーテストと
は、供試品を高温・高湿環境下に放置する信頼性評価の
一つである。
【００１０】よって、この発明では、はんだ濡れ性を向
上させ、従来より低い温度（例えば、245℃）で濡れを
得る手段として、Sn−Cuめっき中の組成を均一に分散さ
せ、経時的、熱的な要因によって、Sn−Cu合金粒が形成
された場合においても、合金粒のサイズを1.0μｍ以下
のサイズに抑えて、めっき皮膜中の均一性を維持するよ
うにしている。
上させ、従来より低い温度（例えば、245℃）で濡れを
得る手段として、Sn−Cuめっき中の組成を均一に分散さ
せ、経時的、熱的な要因によって、Sn−Cu合金粒が形成
された場合においても、合金粒のサイズを1.0μｍ以下
のサイズに抑えて、めっき皮膜中の均一性を維持するよ
うにしている。
【００１１】この発明では、現状のめっき精度で制御が
でき、組成の安定析出、即ち、均一な分散性が可能な範
囲として、Cuの含有比率を0.1〜10.0％とすることが好
ましい。また、Cuの含有比率が1.0〜6.0％であれば、さ
らに好ましい。より具体的には、Ｃｕの含有比率とし
て、1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0,5.5,6.0％
を挙げることができる。端子用基材としては、Cu合金や
Fe合金を挙げることができる。
でき、組成の安定析出、即ち、均一な分散性が可能な範
囲として、Cuの含有比率を0.1〜10.0％とすることが好
ましい。また、Cuの含有比率が1.0〜6.0％であれば、さ
らに好ましい。より具体的には、Ｃｕの含有比率とし
て、1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0,5.5,6.0％
を挙げることができる。端子用基材としては、Cu合金や
Fe合金を挙げることができる。
【００１２】この発明によれば、245℃ではんだ濡れ性
が確保できるので、大半の部品について、現状の耐熱性
にて、使用できることになり、鉛フリー化に伴う、実装
中の不具合（パッケージクラック）の発生を抑えること
ができる。また、高温対応の実装機を新たに用いる必要
がなくなることや、他の鉛フリーめっき候補に比べ材料
費が安価である為、鉛フリー化に伴うコストアップが少
なく抑えられる。
が確保できるので、大半の部品について、現状の耐熱性
にて、使用できることになり、鉛フリー化に伴う、実装
中の不具合（パッケージクラック）の発生を抑えること
ができる。また、高温対応の実装機を新たに用いる必要
がなくなることや、他の鉛フリーめっき候補に比べ材料
費が安価である為、鉛フリー化に伴うコストアップが少
なく抑えられる。
【００１３】以下、この発明を実施例を用いて詳述す
る。 《実施例１》Cu含有比率を2.0％、膜厚は7〜13μｍ、電
流密度1〜3.5A／dm2にてCu合金基材上に施したSn−Cuめ
っきについて、めっき後と、経時酸化を模した表面酸化
処理としてプレッシャークッカーテスト（PCT）を16時
間実施した後とのめっき皮膜断面SEM写真をそれぞれ図1
の(a)と(b)に示す。なお、平均ゼロクロスタイムは、図
1の(a)の場合には1.4秒、図1の(b)では1.8秒である。
る。 《実施例１》Cu含有比率を2.0％、膜厚は7〜13μｍ、電
流密度1〜3.5A／dm2にてCu合金基材上に施したSn−Cuめ
っきについて、めっき後と、経時酸化を模した表面酸化
処理としてプレッシャークッカーテスト（PCT）を16時
間実施した後とのめっき皮膜断面SEM写真をそれぞれ図1
の(a)と(b)に示す。なお、平均ゼロクロスタイムは、図
1の(a)の場合には1.4秒、図1の(b)では1.8秒である。
【００１４】この発明では、図１の(a)又は(b)に示すよ
うに、めっき直後またはPCT16時間後においても、めっ
き皮膜中は、粒径1.0μｍ以下のSn−Cu合金粒が均一に
分散しており、異常析出は現れておらず、ゼロクロスタ
イムは3秒以下となり、実用的な濡れ性が実現できるこ
とがわかる。
うに、めっき直後またはPCT16時間後においても、めっ
き皮膜中は、粒径1.0μｍ以下のSn−Cu合金粒が均一に
分散しており、異常析出は現れておらず、ゼロクロスタ
イムは3秒以下となり、実用的な濡れ性が実現できるこ
とがわかる。
【００１５】《実施例２》次に、実施例１にて作成した
分散性の良いSn−Cuめっき皮膜のはんだ濡れ性を確認し
た。Cu合金基材上に作成したCu比率0.1〜10.0％のめっ
きについて、はんだ平衡法（EIAJ ET-7401）により、Pb
フリーはんだを用いて、濡れ時間を測定した結果を図2
に示す。なお、この場合の評価条件は表1の通りであ
る。これより、ゼロクロスタイム3秒以下を実現するに
はCu比率を0.1〜10.0％にすればよいことが判る。
分散性の良いSn−Cuめっき皮膜のはんだ濡れ性を確認し
た。Cu合金基材上に作成したCu比率0.1〜10.0％のめっ
きについて、はんだ平衡法（EIAJ ET-7401）により、Pb
フリーはんだを用いて、濡れ時間を測定した結果を図2
に示す。なお、この場合の評価条件は表1の通りであ
る。これより、ゼロクロスタイム3秒以下を実現するに
はCu比率を0.1〜10.0％にすればよいことが判る。
【００１６】
【表１】
【００１７】《実施例３》また、実施例２と同様のCu比
率のめっきに、表面酸化処理として、プレッシャークッ
カーテスト8時間を施した後に、はんだ平衡法（EIAJ ET
-7401）により、Pbフリーはんだを用いて、濡れ時間を
測定した結果を図3に示す。なお、この場合の評価条件
は表2の通りである。これからも、酸化処理後では、ゼ
ロクロスタイム3秒以下を実現するには、Cu比率を1〜6
％にすればよいことが判る。
率のめっきに、表面酸化処理として、プレッシャークッ
カーテスト8時間を施した後に、はんだ平衡法（EIAJ ET
-7401）により、Pbフリーはんだを用いて、濡れ時間を
測定した結果を図3に示す。なお、この場合の評価条件
は表2の通りである。これからも、酸化処理後では、ゼ
ロクロスタイム3秒以下を実現するには、Cu比率を1〜6
％にすればよいことが判る。
【００１８】
【表２】
【００１９】図４は、実施例１〜実施例３の性能を持っ
ためっきが、Cu合金端子2の上に実施される光結合半導
体装置1の一例を示す。また、図5は、実施例１〜実施例
３の性能を持っためっきがFe合金端子４上に実施される
光結合半導体装置3の一例を示す。尚、上記実施例は、
何れもこの発明を具体化した一例であり、この発明の範
囲がこれによって限定されるものではない。
ためっきが、Cu合金端子2の上に実施される光結合半導
体装置1の一例を示す。また、図5は、実施例１〜実施例
３の性能を持っためっきがFe合金端子４上に実施される
光結合半導体装置3の一例を示す。尚、上記実施例は、
何れもこの発明を具体化した一例であり、この発明の範
囲がこれによって限定されるものではない。
【００２０】この発明のSn−Cuめっきは、上記実施例の
ように、めっき皮膜中の組成の分散性が良く、Cu含有率
範囲0.1〜10.0％（表面酸化効果を考慮した場合には1.0
〜6.0％が好ましい）において、濡れ性の向上が見ら
れ、はんだ濡れ性も実用温度（245℃）にて実装可能と
なっている。
ように、めっき皮膜中の組成の分散性が良く、Cu含有率
範囲0.1〜10.0％（表面酸化効果を考慮した場合には1.0
〜6.0％が好ましい）において、濡れ性の向上が見ら
れ、はんだ濡れ性も実用温度（245℃）にて実装可能と
なっている。
【００２１】従来のSn−Cu合金めっきでは、鉛フリーは
んだを用いて、はんだ平衡法を行うと、ゼロクロスタイ
ム3秒以下を実現するには、はんだ温度が250〜270℃ま
で必要となる。さらにその中でも、融点が低く、濡れ性
は良好であるが、接合信頼性に問題があるといわれてい
るBi3％以上含有するはんだを用いた結果を除けば、濡
れに必要な温度は270℃まで必要となっている。濡れに
必要な温度が270℃であれば、さらに、基板上における
温度差（ΔT）を考慮すると、それ以上の温度にて実行
しなければならない。270℃以上の温度で実装を行おう
とすると、現在の部品パッケージでは、モールド樹脂ク
ラック等の不具合の発生が多くなることが予想され、実
用的でないのは明らかである。この発明のめっき層を有
する端子を用いれば、はんだ、めっきのPbフリー化によ
る半導体部品実装温度の上昇の幅を少なくし、部品への
熱負荷を低減でき、樹脂クラックの発生を抑えることが
できる。
んだを用いて、はんだ平衡法を行うと、ゼロクロスタイ
ム3秒以下を実現するには、はんだ温度が250〜270℃ま
で必要となる。さらにその中でも、融点が低く、濡れ性
は良好であるが、接合信頼性に問題があるといわれてい
るBi3％以上含有するはんだを用いた結果を除けば、濡
れに必要な温度は270℃まで必要となっている。濡れに
必要な温度が270℃であれば、さらに、基板上における
温度差（ΔT）を考慮すると、それ以上の温度にて実行
しなければならない。270℃以上の温度で実装を行おう
とすると、現在の部品パッケージでは、モールド樹脂ク
ラック等の不具合の発生が多くなることが予想され、実
用的でないのは明らかである。この発明のめっき層を有
する端子を用いれば、はんだ、めっきのPbフリー化によ
る半導体部品実装温度の上昇の幅を少なくし、部品への
熱負荷を低減でき、樹脂クラックの発生を抑えることが
できる。
【００２２】
【発明の効果】この発明によれば、鉛フリーはんだを用
いても実用温度（245℃）で十分な濡れ性が得られるめ
っき層を有する電子部品の端子を提供することができ
る。
いても実用温度（245℃）で十分な濡れ性が得られるめ
っき層を有する電子部品の端子を提供することができ
る。
【図１】この発明の実施例を示すめっき皮膜断面写真で
ある。
ある。
【図２】この発明によるめっき層の平衡法結果を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３】この発明によるめっき層の平衡法結果（表面酸
化処理後）を示すグラフである。
化処理後）を示すグラフである。
【図４】この発明による端子を有する電子部品の例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】この発明による端子を有する電子部品の他の例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１ 光結合半導体装置 ２ Cu合金端子 ３ 光結合半導体装置 ４ Fe合金端子
Claims (5)
- 【請求項１】 端子用の金属基材と、金属基材の表面に
形成されためっき層とからなり、めっき層がSnとCuとを
含有し、めっき層のSn-Cu結晶の粒径が1.0μｍ以下とな
るようにCu含有比率が設定されてなる電子部品の端子。 - 【請求項２】 Cuの含有比率が0.1〜10.0％である請求
項1記載の電子部品の端子。 - 【請求項３】 Cuの含有比率が1.0〜6.0％である請求項
１記載の電子部品の端子。 - 【請求項４】 金属基材がCu合金である請求項１〜３の
いずれか１つに記載の電子部品の端子。 - 【請求項５】 金属基材がFe合金である請求項１〜３の
いずれか１つに記載の電子部品の端子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000377469A JP2002180285A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 電子部品の端子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000377469A JP2002180285A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 電子部品の端子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002180285A true JP2002180285A (ja) | 2002-06-26 |
Family
ID=18846186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000377469A Pending JP2002180285A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 電子部品の端子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002180285A (ja) |
-
2000
- 2000-12-12 JP JP2000377469A patent/JP2002180285A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040123 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040224 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040421 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040428 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040521 |