JP2003049293A - 錫メッキ - Google Patents

錫メッキ

Info

Publication number
JP2003049293A
JP2003049293A JP2002071336A JP2002071336A JP2003049293A JP 2003049293 A JP2003049293 A JP 2003049293A JP 2002071336 A JP2002071336 A JP 2002071336A JP 2002071336 A JP2002071336 A JP 2002071336A JP 2003049293 A JP2003049293 A JP 2003049293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tin
nickel
alloy
underlayer
cobalt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002071336A
Other languages
English (en)
Inventor
Jochen Heber
ヨッケン・ヒーバー
Andre Egli
アンドレ・エグリ
Michael P Toben
マイケル・ピー・トーベン
Felix Schwager
フェリックス・シュワージャー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Original Assignee
Shipley Co LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shipley Co LLC filed Critical Shipley Co LLC
Publication of JP2003049293A publication Critical patent/JP2003049293A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C13/00Alloys based on tin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/60Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of tin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/627Electroplating characterised by the visual appearance of the layers, e.g. colour, brightness or mat appearance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49579Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • H01L23/49582Metallic layers on lead frames
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12708Sn-base component
    • Y10T428/12722Next to Group VIII metal-base component
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771Transition metal-base component
    • Y10T428/12861Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12903Cu-base component
    • Y10T428/1291Next to Co-, Cu-, or Ni-base component

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】薄い金属アンダーコートの使用により、錫フィ
ルム中のホイスカ形成を減少させる方法を開示する。さ
らに、実質的にホイスカの形成が減少された錫フィルム
を有する構造物を開示する。 【解決手段】ニッケル、ニッケル合金、コバルトまたは
コバルト合金を含む金属下層を基体の上に堆積させる行
程、ついで該金属下層の上に錫または錫合金層を堆積さ
せる行程を含む、基体の上に錫または錫合金を堆積させ
る方法であって、該金属下層が1ミクロン以下の厚さを
有する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は概して錫メッキの分野に関する。
特には、本発明は錫フィルムにおけるホイスカ形成性の
減少に関する。
【0002】錫層は典型的には部品の良好な半田付け性
を提供するために電子工業において使用される。たとえ
ば、錫層は銅のリードフレーム上に堆積され、半田付け
可能な仕上がりを提供する。残念ながら、錫層はホイス
カ形成の問題を有する。「ホイスカ」は錫層の表面から
成長する髪の毛様の単結晶である。錫ホイスカは6ナノ
メートルから6ミクロンの直径を有し、数ミリメートル
の長さに達する。このようなホイスカは短絡を生じ、電
子回路にノイズをもたらし、そのため電子デバイスの信
頼性についての問題を生ずる。
【0003】錫ホイスカは、錫のバルクな拡散にも起因
すると考えられているが、錫または錫合金層のストレス
の結果であると考えられている。錫層における不純物原
子の存在による格子ストレス、錫メッキ条件による残留
応力、錫層への機械的荷重または機械的作用によるスト
レス、金属間化合物形成のような隣接層との相互作用に
よるストレス、熱膨張率の相違などをはじめとする種々
のストレス発生要因が仮定されている。たとえば、Ew
ellらの、Tin Whiskers and Pa
ssive Components:A Review
of theConcerns,18th Capa
citor and Resistor Techno
logy Symposium,pp222−228,
1998年3月、を参照。
【0004】錫ホイスカの問題を解決するための1つの
試みは、基体と錫層との間にアンダープレート又は下層
を使用することであった。そのような下層は銅のような
基体と錫層との間にバリアを提供する。そのようなバリ
アは基体金属と錫層との間の相互作用を遅らせ、金属間
化合物の形成を減らし、ホイスカの形成を減少させると
考えられている。そのようなバリア層はホイスカの形成
を防止するために特定の最低厚さであることが必要であ
ると考えられ、最低厚さはバリア物質として使用される
具体的な金属または合金に依存すると考えられていた。
たとえば、Hadaらの、Study of Tin
Whiskers on Electromagnet
ic Relay Parts, Processin
gs of the 25th Annual Rel
ay Conference,1976, pp9−1
から9−15は、錫層に対する好適な下層として少なく
とも2ミクロンの厚さを有するニッケル層を開示する。
Hadaらは、2から5ミクロンのニッケル層が下層と
して使用される場合、堆積された錫層はホイスカ形成の
兆候を示さないことを開示している。そのような2ミク
ロンの厚さのニッケルは公知であるが、従来のチップコ
ンデンサーは5から6ミクロンのニッケル下層を有して
いた。たとえば、Kuhlらの、Assuring W
hisker−free Components, S
MT Magazine, pp48−49,1995
年6月を参照。
【0005】半導体リードフレーム製造のような多くの
電子用途において、金属堆積物の延性は重要である。た
とえば、リードフレームパッケージの外側のリードに半
田付け性を助けるために錫又は錫合金が堆積された後、
リードは曲げ成型され、コンポーネントパッケージのプ
リント配線板への適切な付着のための正しいフットプリ
ントを提供する。この成型操作は、リードを90度以上
に曲げ、堆積されたリードに著しい歪みを発生させる。
リードの上の電着仕上げが成型操作に耐えるに十分に延
性でなかったら、堆積物はクラックを生ずる。そのよう
な堆積物のクラックは、銅基体の露出をもたらし、半田
付け性の問題が生ずる。ニッケルは錫又は錫合金ほどは
延性がなく、したがってニッケル下層におけるクラック
形成が問題となる。
【0006】錫ホイスカ形成を減少させるための他の試
みは、たとえば、約10ミクロンの厚い錫層を使用する
ことである。しかし、そのような厚い層は常に実際的で
あるわけではなく、それは最近のマイクロエレクトリッ
ク用途においては厚すぎる場合がある。
【0007】米国特許第5,750,017号は、パル
スメッキ条件を使用して金属基体に錫又は錫合金をメッ
キする方法を開示する。そのようなメッキ方法は2から
8ミクロンの錫のグレインサイズを有する錫層を提供す
る。そのようなグレインサイズは錫ホイスカ形成を減少
させると考えられている。典型的には、得られた錫層は
3から6ミクロンの厚さを有する。
【0008】したがって、減少されたホイスカ形成性お
よび減少された堆積物のクラックを有する、特に薄い層
の、錫又は錫合金層を提供する方法についての必要性が
存在する。
【0009】本発明にかかるニッケルまたはコバルト含
む薄い金属下層が、薄いフィルムにおいてホイスカ形成
性を大きく減少させるとともに、下層のクラッキングも
大きく減少させることが見いだされた。
【0010】第1の態様において、本発明は、ニッケ
ル、ニッケル合金、コバルトまたはコバルト合金を含む
金属下層を最初に堆積させる工程、ついで該金属下層の
上に錫または錫合金層を堆積させる工程を含む、ホイス
カの形成を減少させる方法であって、該金属下層が1ミ
クロン以下の厚さを有する方法を提供する。
【0011】第2の態様において、本発明は、ニッケ
ル、ニッケル合金、コバルトまたはコバルト合金を含む
金属下層を基体の上に堆積させる工程、ついで該金属下
層の上に錫または錫合金層を堆積させる工程を含む、基
体の上に錫または錫合金層を堆積させる方法であって、
該金属下層が1ミクロン以下の厚さを有する方法を提供
する。
【0012】第3の態様において、本発明は、基体の上
に堆積されたニッケル、ニッケル合金、コバルトまたは
コバルト合金を含む金属下層、および該金属下層の上に
堆積された錫または錫合金層を有し、該金属下層が1ミ
クロン以下の厚さを有する基体を提供する。
【0013】第4の態様において、本発明は、デバイス
の上に堆積されたニッケル、ニッケル合金、コバルトま
たはコバルト合金を含む金属下層、および該金属下層の
上に堆積された錫または錫合金層を有し、該金属下層が
1ミクロン以下の厚さを有する電子デバイスを提供す
る。
【0014】本明細書を通じて、特に示されない限り
は、次の略語は次の意味を有する:℃=摂氏;g=グラ
ム;L=リットル;mL=ミリリットル;A=アンペ
ア;dm=デシメートル;μm=ミクロン=マイクロメ
ートル。用語「堆積」および「めっき」は本明細書を通
じて交換可能に使用される。用語「アンダープレート」
および「下層」は本明細書を通じて交換可能に使用され
る。本明細書において用語「下層」は、基体と錫又は錫
合金層の間に置かれる金属層をいう。用語「プリント配
線板」および「プリント回路板」は本明細書を通じて交
換可能に使用される。他に示されない限りは、全てのパ
ーセントは重量パーセントであり、すべての比は重量比
である。全ての数値範囲は境界値を含み、任意の順番で
組み合わせることができる。ただし、そのような数値範
囲が合計で100%になることが明らかである場合を除
く。
【0015】本発明は、ニッケル、ニッケル合金、コバ
ルトまたはコバルト合金を含む金属下層を最初に堆積さ
せる工程、ついで該金属下層の上に錫または錫合金層を
堆積させる工程を含む、ホイスカの形成を減少させる方
法であって、該金属下層が1ミクロン以下の厚さを有す
る方法を提供する。任意のニッケルおよびコバルト合金
が本発明において使用できる。「ニッケル合金」とは、
ニッケルおよび1以上の異なる合金元素を含む任意の金
属をいい、したがって、2元素合金および3元素合金な
どを含む。「コバルト合金」とは、コバルトおよび1以
上の異なる合金元素を含む任意の金属をいい、したがっ
て、2元素合金および3元素合金などを含む。好適な合
金元素としては、タングステン、ニッケル、コバルト、
リン等があげられるが、これらに限定されるものではな
い。ニッケル合金中のニッケルおよび、コバルト合金中
のコバルトの量は広範な範囲で変化しうるが、当業者の
決定できる事項である。特に好適な下層としては、ニッ
ケル、コバルト、ニッケル−コバルト、ニッケル−リ
ン、又はニッケル−タングステンがあげられる。特に好
適なニッケル−リン合金としては、2から13%のリン
を含む合金があげられる。そのようなニッケル−リン合
金は電解的に、または無電解的に堆積されることがで
き、これは当業者の決定できる事項である。
【0016】本発明の下層は種々の方法により堆積させ
ることができる。好適な方法としては、無電解メッキ、
電解メッキ、浸漬メッキ、または蒸着たとえば、物理蒸
着もしくは化学蒸着があげられるが、これらに限定され
るものではない。下層が無電解メッキまたは電解メッキ
で堆積されることが好ましく、より好ましくは電解メッ
キで堆積される。そのような電解メッキは直流(DC)
メッキまたはパルスメッキで行うことができる。堆積の
選択は具体的な基体、および堆積される層に応じて変わ
る。そのような選択は当業者の決定できる事項である。
【0017】広範な電解ニッケル浴が使用できる。その
ようなニッケル浴は典型的には、1以上の可溶性のニッ
ケル化合物のソース、たとえば、塩化ニッケルのような
ニッケルハライド、硫酸ニッケル、スルファミン酸ニッ
ケル、ニッケルフルオボレート、およびこれらの混合物
を含む。そのようなニッケル化合物は典型的には、電解
メッキ溶液中で10から250g/Lの範囲の濃度のニ
ッケルを提供するのに十分な量で使用される。ニッケル
電解メッキ浴が塩化ニッケルおよびスルファミン酸ニッ
ケルの両方を含むことが好ましい。浴中の塩化ニッケル
の量が8から15g/Lであり、スルファミン酸ニッケ
ルの量がニッケルとして80から150g/Lであるこ
とがさらに好ましい。
【0018】好適なニッケルメッキ浴は典型的には1以
上の酸、たとえば、ホウ酸、リン酸、亜リン酸、または
それらの混合物を含む。ホウ酸を含むニッケル電解メッ
キ浴の例としては、30から60g/Lのホウ酸、好ま
しくは約45g/Lのホウ酸を含む。典型的には、その
ような浴のpHは約3.0から約5.0、好ましくは約
4.0である。そのようなニッケル電解メッキ浴の操作
温度は、約40℃から約70℃であり、好ましくは50
℃から65℃である。平均カソード電流密度は、約0.
5から12アンペア/平方デシメートルであり、3から
6アンペア/平方デシメートルが好適な範囲である。
【0019】ニッケル合金メッキ浴では、1以上の他の
合金金属化合物が使用される。そのような合金金属化合
物は、溶解した形態で電解質組成物に金属を提供する任
意のものであることができる。金属化合物としては、
塩、たとえば、金属ハライド、金属サルフェート、金属
アルカンスルホネート、たとえば金属メタンスルホネー
ト、金属アリールスルホネート、たとえば金属フェニル
スルホネートおよび金属トルエンスルホネート、金属ア
ルカノールスルホネートなどがあげられるが、これらに
限定されるものではない。他の金属化合物の選択および
電解質組成物中に存在するそのような他の金属化合物の
量は堆積される錫合金に応じて変化し、これは当業者の
決定できる事項である。
【0020】1以上の他の添加剤、例えば、グレインリ
ファイナー、湿潤剤、光沢剤等の1以上の添加剤がニッ
ケル電解メッキ浴において使用できることは当業者に理
解されるであろう。本発明においては、添加剤の混合物
が使用されることもできる。そのような添加剤はメッキ
の効率および/又は品質を向上させるのに有用である。
【0021】本発明の下層は典型的には1ミクロン以下
の厚さである。好ましくは、下層は0.95ミクロン以
下の厚さであり、より好ましくは0.9ミクロン以下の
厚さであり、さらにより好ましくは0.8ミクロン以下
の厚さであり、さらにより好ましくは0.75ミクロン
以下の厚さであり、さらにより好ましくは0.5ミクロ
ン以下の厚さである。下層の最低厚さは、実質的に連続
な金属層を基体表面に提供し、錫又は錫合金層が基体表
面に接触しないようにするのに必要な量である。本発明
の下層の適当な最低厚さは、0.05ミクロンである。
一般に、下層の厚さの好適な範囲は0.05ミクロンか
ら1ミクロン、好ましくは0.05から0.95ミクロ
ン、より好ましくは0.1から0.75ミクロン、さら
に好ましくは0.1から0.5ミクロンである。特に適
当な下層の厚さは0.1ミクロン以上、および0.25
ミクロン以上である。
【0022】広範な錫合金を本発明にしたがって下層の
上に堆積させることができる。「錫合金」とは、錫およ
び1以上の異なる合金元素を含む任意の金属をいい、し
たがって、2元素合金および3元素合金などを含む。好
適な合金元素としては、ビスマス、銅、銀、鉛、アンチ
モンまたは亜鉛があげられるが、これらに限定されるも
のではない。特に好適な錫合金は錫−銅である。そのよ
うな錫−銅合金は0.5から10%の銅を含み、残りは
錫である。そのような錫−銅合金は任意に少量の他の金
属を含むことができる。1以上の合金元素の量は広い範
囲で変化することができる。そのような合金元素の範囲
は当業者の決定できる事項である。錫又は錫合金層の厚
さは具体的な用途に応じて広い範囲で変化することがで
きる。たとえば、錫又は錫合金層がリードフレーム上に
堆積される場合には、典型的にはその厚さは1から10
ミクロンの厚さである。
【0023】錫又は錫合金層は種々の方法により堆積さ
せることができる。好ましくは錫又は錫合金は電気的に
堆積される。そのような電着は直流(DC)メッキまた
はパルスメッキで行うことができる。堆積の選択は具体
的な基体、および堆積される層に応じて変わる。そのよ
うな選択は当業者の決定できる事項である。
【0024】適当な錫又は錫合金メッキ浴は酸性又はア
ルカリ性である。酸性錫電解メッキ浴の例は、1以上の
溶液可溶性の錫化合物、1以上の酸性電解質、および任
意の1以上の添加剤を含む。好適な錫化合物としては、
錫ハライド;錫スルフェート;錫アルカンスルホネー
ト、例えば、錫メタンスルホネート;錫アリールスルホ
ネート、例えば、錫フェニルスルホネートおよび錫トル
エンスルホネート;錫アルカノールスルホネートなどを
はじめとする塩が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。錫化合物は、錫スルフェート、錫クロライ
ド、錫アルカンスルホネートまたは錫アリールスルホネ
ートであるのが好ましく、より好ましくは、錫スルフェ
ートまたは錫メタンスルホネートである。本発明の電解
質組成物において有用な錫化合物の量は、錫含有量が、
典型的には5から150g/L、好ましくは10から7
0g/Lの範囲になる任意の量である。錫の合計量が5
から150g/Lの範囲となることを条件として、錫化
合物の混合物も本発明において好適に使用できる。
【0025】溶液可溶性であり、電解質組成物に他に不
利に作用しない任意の酸性の電解質が、本発明で有利に
用いられることができる。適した酸性の電解質として
は、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸およびプロパ
ンスルホン酸といったアルカンスルホン酸;フェニルス
ルホン酸またはトルエンスルホン酸といったアリールス
ルホン酸;硫酸;スルファミン酸;塩酸;臭化水素酸;
ならびにフルオロホウ酸およびそれらの混合物が挙げら
れるがこれらに限定されない。酸性の電解質の量は、典
型的には10から400g/L、好ましくは50から2
00g/Lの範囲にある。錫化合物がハロゲン化物であ
る際に、酸性の電解質は対応する酸であるのが好まし
い。例えば、塩化錫が本発明で用いられる際に、酸性の
電解質が塩酸であるのが好ましい。
【0026】錫合金メッキ浴において、1つ以上の他の
合金化金属が使用される。適した他の金属としては、
鉛、ニッケル、銅、ビスマス、亜鉛、銀、アンチモン、
およびインジウム等が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。特に好適な錫合金は錫−銅である。本
発明において有用な他の金属化合物は、溶解した形態で
電解質組成物に金属を提供する任意のものであることが
できる。金属化合物としては、塩、たとえば、金属ハラ
イド、金属サルフェート、金属アルカンスルホネート、
たとえば金属メタンスルホネート、金属アリールスルホ
ネート、たとえば金属フェニルスルホネートおよび金属
トルエンスルホネート、金属アルカノールスルホネート
などがあげられるが、これらに限定されるものではな
い。他の金属化合物の選択および電解質組成物中に存在
するそのような他の金属化合物の量は堆積される錫合金
に応じて変化し、これは当業者の決定できる事項であ
る。
【0027】1以上の他の添加剤、例えば、還元剤、グ
レインリファイナー、たとえば、ヒドロキシ芳香族化合
物、および他の湿潤剤、光沢剤等の1以上の添加剤が錫
又は錫合金電解メッキ浴において使用できることは当業
者に理解されるであろう。本発明においては、添加剤の
混合物が使用されることもできる。そのような添加剤は
メッキの効率および/又は品質を向上させるのに有用で
ある。
【0028】錫を可溶性の二価の状態に保つために、還
元剤を本発明の電解質組成物に加えることができる。適
した還元剤としては、ヒドロキノン、ならびに、レゾル
シノール、カテコール等といったヒドロキシル化された
芳香族化合物が挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。そのような還元剤は、米国特許第4,87
1,429号に開示されている。そのような還元剤の量
は、公知であるが、典型的には約0.1g/Lから約5
g/Lの範囲である。
【0029】本発明の電解質組成物に光沢剤を添加する
ことにより、光沢堆積物を得ることができる。そのよう
な光沢剤は公知である。適した光沢剤としては、ナフタ
アルデヒド、ベンズアルデヒド、アルキルベンズアルデ
ヒド、メトキシベンズアルデヒド、およびクロロベンズ
アルデヒドといった芳香族アルデヒド、ベンジルアセト
ンおよびベンジリジンアセトンといった芳香族アルデヒ
ドの誘導体、およびアセトアルデヒドまたはグルタルア
ルデヒドといった脂肪族アルデヒド、および酸、たとえ
ば、アクリル酸、メタクリル酸、およびピコリンが挙げ
られるがこれらに限定されるものではない。光沢剤は、
典型的には0.1から3g/L、好ましくは0.5から
2g/Lの量で用いられる。
【0030】ヒドロキシ芳香族化合物または他の湿潤剤
が、さらなるグレインの微細化を提供するために、本発
明の電解質組成物に加えられることができることは当業
者には理解されるであろう。そのようなグレインリファ
イナーは、本発明の電解質組成物に加えられて、堆積物
の外観および操作電流密度レンジをさらに改良すること
ができる。適した他の湿潤剤としては、JEFFAMI
NE T−403もしくはTRITON RWといった
ポリエトキシ化されたアミン、またはTRITON Q
S−15といった、スルフェート化されたアルキルエト
キシレート、といったアルコキシレートおよびゼラチン
またはゼラチン誘導体が挙げられるがこれらに限定され
るものではない。本発明で有用なそのようなグレインリ
ファイナーの量は、当業者には公知であり、典型的に
は、0.01から20mL/L、好ましくは0.5から
8mL/L、より好ましくは1から5mL/Lの範囲に
ある。
【0031】好適な非イオン性界面活性剤または湿潤剤
としては、炭素数7までのアルキル基を有する脂肪族ア
ルコールの比較的低分子量のエチレンオキシド(EO)
誘導体、または2以下の芳香族環であって、該芳香族環
は縮合されることができ、6以下の炭素数のアルキル基
で置換されることができる前記芳香族環を有する芳香族
アルコールのエチレンオキシド誘導体が挙げられるがこ
れらに限定されるものではない。脂肪族アルコールは飽
和または不飽和であることができる。芳香族アルコール
は、典型的には、エチレンオキシドで誘導体とされる前
は20以下の炭素原子を有する。そのような脂肪族およ
び芳香族アルコールは、例えば、スルフェートまたはス
ルホネート基でさらに置換されることができる。好適な
湿潤剤としては、12モルのEOを有するエトキシル化
ポリスチレン化フェノール、5モルのEOを有するエト
キシル化ブタノール、16モルのEOを有するエトキシ
ル化ブタノール、8モルのEOを有するエトキシル化ブ
タノール、12モルのEOを有するエトキシル化オクタ
ノール、12モルのEOを有するエトキシル化オクチル
フェノール、エトキシル化/プロポキシ化ブタノール、
エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド ブロック
コポリマー、13モルのEOを有するエトキシル化ベー
タ−ナフトール、10モルのEOを有するエトキシル化
ベータ−ナフトール、10モルのEOを有するエトキシ
ル化ビスフェノールA、13モルのEOを有するエトキ
シル化ビスフェノールA、30モルのEOを有するスル
フェート化エトキシル化ビスフェノールAおよび8モル
のEOを有するエトキシル化ビスフェノールAが挙げら
れるがこれらに限定されるものではない。典型的には、
そのような湿潤剤は0.1〜20g/Lの量で添加さ
れ、好ましくは0.5〜10g/Lである。
【0032】存在する場合には、任意の添加剤は本発明
の電解質組成物に、所望の堆積物の結果とタイプに応じ
て加えられる。所望の最終堆積物を得るためにどのよう
な添加剤がどのような量で必要であるかは、当業者には
明らかな事項である。
【0033】本発明のニッケル下層の上に錫又は錫合金
層を電着させるためには公知のメッキ条件を使用するこ
とができる。典型的には、錫又は錫合金層メッキ浴は約
20℃から約60℃の温度で使用される。錫又は錫合金
電解メッキのための適当な電流密度は10から30A/
dmである。
【0034】本発明はさらに、ニッケル、ニッケル合
金、コバルトまたはコバルト合金を含む金属下層を基体
の上に堆積させる工程、ついで該金属下層の上に錫また
は錫合金層を堆積させる工程を含む、基体の上に錫また
は錫合金層を堆積させる方法であって、該金属下層が1
ミクロン以下の厚さを有する方法を提供する。広範な基
体を本発明において使用することができる。好ましく
は、基体としては錫と金属間化合物を形成する1以上の
金属があげられる。適当な基体としては、銅または真鍮
があげられるが、これらに限定されるものではない。基
体が銅または銅合金層を含むことが好ましい。そのよう
な銅合金は少量の1以上の他の合金金属を含むことがで
きる。
【0035】すなわち、本発明は基体の上に堆積された
ニッケル、ニッケル合金、コバルトまたはコバルト合金
を含む金属下層、および該金属下層の上に堆積された錫
または錫合金層を有し、該金属下層が1ミクロン以下の
厚さを有する基体を提供する。
【0036】本発明は、電子デバイス基体上へ錫又は錫
合金層堆積させるのに特に適している。適した電子デバ
イス基体としては、プリント配線板、リードフレーム、
半導体パッケージ、コンポーネント、コネクタ、接点、
チップコンデンサ、チップ抵抗器などが挙げられるがこ
れらに限定されない。したがって、本発明はさらに、デ
バイスの上に堆積されたニッケル、ニッケル合金、コバ
ルトまたはコバルト合金を含む金属下層、および該金属
下層の上に堆積された錫または錫合金層を有し、該金属
下層が1ミクロン以下の厚さを有する電子デバイスを提
供する。好ましい電子デバイスは0.75ミクロン以下
の下層を有する。本発明はリードフレームをメッキする
のに特に好ましい。そのような電子デバイス上に使用す
るのに特に好ましい錫合金は錫−銅であるが、他の錫合
金も好適に使用することができる。
【0037】本発明の利点は、錫および錫合金における
ホイスカ形成が大きく減少されるか、または解消される
ことである。さらなる利点はクラック形成、特に下層に
おけるクラック形成が大きく減少されることである。そ
のような減少したクラックは、半田付け性の問題が低減
された電子デバイスを提供する。
【0038】以下の実施例は本発明のさらなる種々の態
様を例示することを意図しているが、本発明の範囲をい
かなる意味においても限定するものではない。
【0039】実施例1 リードフレームの上にニッケル下層を堆積させてサンプ
ルを作成した。リードフレームは市販の銅リードフレー
ムであり、少量の合金金属を含んでいた。このリードフ
レームはC194またはC151であった。ニッケル層
が、11g/Lの塩化ニッケル、ニッケルとして90g
/Lのスルファミン酸ニッケル、45g/Lのホウ酸を
含み、約4のpHを有する市販のニッケルメッキ液を使
用して堆積された。浴温度は55℃であった。リードフ
レームは浴内に浸漬されリードフレーム上にニッケル層
が電着された。使用された電流密度は浴およびリードフ
レームのメッキの標準であった。リードフレームを所望
の厚さのニッケルが堆積するに十分な時間メッキした。
ついでサンプルをニッケル浴から取りだしリンスし、必
要に応じて乾燥した。ニッケル層の厚さはX−線により
測定され、表1に示された。
【0040】
【表1】
【0041】実施例2 実施例1のサンプルを、錫として50g/Lの錫メタン
スルホネート、銅として3.6g/Lの銅メタンスルホ
ネート、130mL/Lのメタンスルホン酸、4g/L
のエトキシル化非イオン性界面活性剤A、0.75g/
Lのエトキシル化/プロポキシル化非イオン性界面活性
剤B、4g/Lの錯化剤A、1g/Lの錯化剤B、およ
び2g/Lのヒドロキノンを含むメッキ浴を使用して錫
−銅合金で電解メッキした。浴温度は40℃であった。
リードフレームサンプルは15A/dmの電流密度で
メッキされ、2から3ミクロンの厚さの錫−銅合金が堆
積するのに十分な時間錫−銅合金浴と接触させた。6
日、14日、および85日後に、ホイスカ成長が走査電
子顕微鏡により観察された。結果を表2に示す。
【0042】
【表2】
【0043】上記のデータは、非常に薄いニッケル層が
錫ホイスカの形成を減少ないし解消することを明らかに
示している。さらに、上記のデータは、非常に薄い錫
層、すなわち1ミクロン以下の錫層が、従来の厚い(2
ミクロン以上)のニッケル層とと同程度に、錫ホイスカ
の形成を減少ないし解消することを明らかに示してい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨッケン・ヒーバー スイス,ケリアンズ・シーエイチ−6010, アルペンストラッセ・32 (72)発明者 アンドレ・エグリ スイス,スタエファ・シーエイチ−8712, エトゼルストラッセ・28 (72)発明者 マイケル・ピー・トーベン アメリカ合衆国ニューヨーク州11787,ス ミスタウン,クインシー・レーン・8 (72)発明者 フェリックス・シュワージャー スイス,メッゲン・6045,ルエジスウィル ストラッセ・15 Fターム(参考) 4K024 AA03 AA07 AA14 AB02 AB19 BA09 BB13 GA16 5F067 DC16 DC18 DC20

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ニッケル、ニッケル合金、コバルトまたは
    コバルト合金を含む金属下層を最初に堆積させる工程、
    ついで該金属下層の上に錫または錫合金層を堆積させる
    工程を含む、ホイスカの形成を減少させる方法であっ
    て、該金属下層が1ミクロン以下の厚さを有する方法。
  2. 【請求項2】ニッケル、ニッケル合金、コバルトまたは
    コバルト合金を含む金属下層を基体の上に堆積させる工
    程、ついで該金属下層の上に錫または錫合金層を堆積さ
    せる工程を含む、基体の上に錫または錫合金層を堆積さ
    せる方法であって、該金属下層が1ミクロン以下の厚さ
    を有する方法。
  3. 【請求項3】金属下層が0.8ミクロン以下の厚さを有
    する請求項1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】錫合金が鉛、ニッケル、銅、ビスマス、亜
    鉛、銀、アンチモン、およびインジウムから選択される
    1以上の元素、および錫を含む、請求項1から3のいず
    れか1項記載の方法。
  5. 【請求項5】金属下層がニッケル、コバルト、ニッケル
    −コバルト、ニッケル−リン、またはニッケル−タング
    ステンから選択される、請求項1から4のいずれか1項
    記載の方法。
  6. 【請求項6】錫または錫合金が電気的に堆積される請求
    項1から5のいずれか1項記載の方法。
  7. 【請求項7】錫または錫合金層が1から10ミクロンの
    厚さを有する、請求項1から6のいずれか1項記載の方
    法。
  8. 【請求項8】基体の上に堆積されたニッケル、ニッケル
    合金、コバルトまたはコバルト合金を含む金属下層、お
    よび該金属下層の上に堆積された錫または錫合金層を有
    し、該金属下層が1ミクロン以下の厚さを有する基体。
  9. 【請求項9】金属下層が0.8ミクロン以下の厚さを有
    する請求項8記載の基体。
  10. 【請求項10】デバイスの上に堆積されたニッケル、ニ
    ッケル合金、コバルトまたはコバルト合金を含む金属下
    層、および該金属下層の上に堆積された錫または錫合金
    層を有し、該金属下層が1ミクロン以下の厚さを有する
    電子デバイス。
JP2002071336A 2001-03-16 2002-03-15 錫メッキ Pending JP2003049293A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US27669101P 2001-03-16 2001-03-16
US60/276691 2001-03-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003049293A true JP2003049293A (ja) 2003-02-21

Family

ID=23057690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002071336A Pending JP2003049293A (ja) 2001-03-16 2002-03-15 錫メッキ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20020187364A1 (ja)
JP (1) JP2003049293A (ja)
KR (1) KR20020073434A (ja)
CN (1) CN1407141A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005264261A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Oriental Mekki Kk 電子部品材料
JP2005314750A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Ishihara Chem Co Ltd スズ又はスズ合金メッキ方法
JP2007070731A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Rohm & Haas Electronic Materials Llc 金属デュプレックスおよび方法
JP2007519261A (ja) * 2004-01-21 2007-07-12 エントン インコーポレイテッド 電子部品のスズ表面における半田付け性の保存及びウイスカ成長の阻止
JP2009010301A (ja) * 2007-06-29 2009-01-15 Furukawa Electric Co Ltd:The プリント配線板及びプリント回路板
JP4968865B1 (ja) * 2011-08-31 2012-07-04 ユケン工業株式会社 スズ系めっき構造体およびその製造方法
US9834848B2 (en) 2014-06-25 2017-12-05 Nisshin Steel Co., Ltd. Sn-plated stainless steel sheet

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002239604A1 (en) 2000-12-11 2002-06-24 Handy And Harman Barrier layer for electrical connectors and methods of applying the layer
EP1260614B1 (en) * 2001-05-24 2008-04-23 Shipley Co. L.L.C. Tin plating
US20030025182A1 (en) * 2001-06-22 2003-02-06 Abys Joseph A. Metal article coated with tin or tin alloy under tensile stress to inhibit whisker growth
US6860981B2 (en) * 2002-04-30 2005-03-01 Technic, Inc. Minimizing whisker growth in tin electrodeposits
US20040043159A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-04 Shipley Company, L.L.C. Plating method
EP1408141B1 (de) * 2002-10-11 2014-12-17 Enthone Inc. Verfahren und Elektrolyt zur galvanischen Abscheidung von Bronzen
US6773828B1 (en) * 2003-04-18 2004-08-10 Ase Electronics (M) Sdn. Bhd. Surface preparation to eliminate whisker growth caused by plating process interruptions
CN100548090C (zh) * 2004-01-21 2009-10-07 恩索恩公司 在电子部件的锡表面中保持可焊性及抑制晶须生长的方法
US20050249968A1 (en) * 2004-05-04 2005-11-10 Enthone Inc. Whisker inhibition in tin surfaces of electronic components
US20050249969A1 (en) * 2004-05-04 2005-11-10 Enthone Inc. Preserving solderability and inhibiting whisker growth in tin surfaces of electronic components
DE102004003784B4 (de) * 2004-01-23 2011-01-13 Ormecon Gmbh Dispersion intrinsisch leitfähigen Polyanilins und deren Verwendung
EP1730215B1 (en) * 2004-03-18 2017-08-16 Enthone GmbH A composition comprising a conductive polymer in colloidal form and carbon
DE102004030388A1 (de) * 2004-06-23 2006-01-26 Ormecon Gmbh Artikel mit einer Beschichtung von elektrisch leitfähigem Polymer und Verfahren zu deren Herstellung
DE102004030930A1 (de) * 2004-06-25 2006-02-23 Ormecon Gmbh Zinnbeschichtete Leiterplatten mit geringer Neigung zur Whiskerbildung
KR20060030356A (ko) * 2004-10-05 2006-04-10 삼성테크윈 주식회사 반도체 리이드 프레임과, 이를 포함하는 반도체 패키지와,이를 도금하는 방법
DE102005010162B4 (de) * 2005-03-02 2007-06-14 Ormecon Gmbh Leitfähige Polymere aus Teilchen mit anisotroper Morphologie
CN100370062C (zh) * 2005-03-24 2008-02-20 广东风华高新科技集团有限公司 镀纯锡溶液组合物及采用该组合物制得的电子元器件
US20060260948A2 (en) * 2005-04-14 2006-11-23 Enthone Inc. Method for electrodeposition of bronzes
US20060292847A1 (en) * 2005-06-24 2006-12-28 Schetty Robert A Iii Silver barrier layers to minimize whisker growth in tin electrodeposits
JP2009500527A (ja) * 2005-07-11 2009-01-08 テクニック・インコーポレイテッド スズ・ウィスカ成長を最小化する特性又は特徴を有するスズの電着
DE102005039608A1 (de) * 2005-08-19 2007-03-01 Ormecon Gmbh Zusammensetzung mit intrinsisch leitfähigem Polymer
JP2007254860A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Fujitsu Ltd めっき膜及びその形成方法
JP5114714B2 (ja) * 2006-09-13 2013-01-09 エントーネ ゲーエムベーハー 導電性重合体と貴金属/準貴金属の塗膜を持つ物品およびその製造方法
US8404160B2 (en) 2007-05-18 2013-03-26 Applied Nanotech Holdings, Inc. Metallic ink
US10231344B2 (en) 2007-05-18 2019-03-12 Applied Nanotech Holdings, Inc. Metallic ink
US8506849B2 (en) 2008-03-05 2013-08-13 Applied Nanotech Holdings, Inc. Additives and modifiers for solvent- and water-based metallic conductive inks
US9730333B2 (en) 2008-05-15 2017-08-08 Applied Nanotech Holdings, Inc. Photo-curing process for metallic inks
CN101953031B (zh) * 2008-05-19 2013-12-25 凤凰通讯两合有限公司 接触单元及用于制造接触单元的方法
EP2412007B1 (en) 2009-03-27 2020-07-22 Ishihara Chemical Co., Ltd. Buffer layer to enhance photo and/or laser sintering
US8422197B2 (en) 2009-07-15 2013-04-16 Applied Nanotech Holdings, Inc. Applying optical energy to nanoparticles to produce a specified nanostructure
US20120090880A1 (en) 2010-10-19 2012-04-19 International Business Machines Corporation Mitigation and elimination of tin whiskers
CN102586816A (zh) * 2012-04-01 2012-07-18 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 一种电铸镍的槽液配方及稳定槽液pH值的方法
WO2014011578A1 (en) 2012-07-09 2014-01-16 Applied Nanotech Holdings, Inc. Photosintering of micron-sized copper particles
US10072347B2 (en) * 2012-07-31 2018-09-11 The Boeing Company Systems and methods for tin antimony plating
US10633754B2 (en) * 2013-07-05 2020-04-28 The Boeing Company Methods and apparatuses for mitigating tin whisker growth on tin and tin-plated surfaces by doping tin with germanium
CN103361687A (zh) * 2013-07-29 2013-10-23 厦门旺朋电子元件有限公司 一种smd汽车电子元件的电镀锡加工方法
US10174433B2 (en) 2013-12-05 2019-01-08 Honeywell International Inc. Stannous methanesulfonate solution with adjusted pH
CN106536609B (zh) 2014-07-07 2022-04-29 霍尼韦尔国际公司 具有离子清除剂的热界面材料
EP3227399B1 (en) 2014-12-05 2021-07-14 Honeywell International Inc. High performance thermal interface materials with low thermal impedance
EP3235588B1 (en) * 2014-12-15 2019-11-06 Senju Metal Industry Co., Ltd Solder alloy for plating and electronic component
US10312177B2 (en) 2015-11-17 2019-06-04 Honeywell International Inc. Thermal interface materials including a coloring agent
CN109072051B (zh) 2016-03-08 2023-12-26 霍尼韦尔国际公司 相变材料
US10501671B2 (en) 2016-07-26 2019-12-10 Honeywell International Inc. Gel-type thermal interface material
CN109844182A (zh) * 2016-10-24 2019-06-04 安美特德国有限公司 在金属基材上沉积锡层的方法和使用所述方法包含镍/磷合金底层和所述锡层的结构的用途
CN106676598B (zh) * 2016-12-13 2019-08-23 上海交通大学 一种基于微纳米针锥结构抑制锡晶须生长的方法
US11041103B2 (en) 2017-09-08 2021-06-22 Honeywell International Inc. Silicone-free thermal gel
US10428256B2 (en) 2017-10-23 2019-10-01 Honeywell International Inc. Releasable thermal gel
US11072706B2 (en) 2018-02-15 2021-07-27 Honeywell International Inc. Gel-type thermal interface material
CN110265376A (zh) 2018-03-12 2019-09-20 意法半导体股份有限公司 引线框架表面精整
US11735512B2 (en) 2018-12-31 2023-08-22 Stmicroelectronics International N.V. Leadframe with a metal oxide coating and method of forming the same
CN110004434B (zh) * 2019-04-02 2021-10-26 电子科技大学 用于抑制印制电路板锡须生长的化学浸锡镀液及施镀方法
US11373921B2 (en) 2019-04-23 2022-06-28 Honeywell International Inc. Gel-type thermal interface material with low pre-curing viscosity and elastic properties post-curing
US11280014B2 (en) 2020-06-05 2022-03-22 Macdermid Enthone Inc. Silver/tin electroplating bath and method of using the same
US20230298982A1 (en) * 2022-03-15 2023-09-21 Texas Instruments Incorporated Electronic device with improved board level reliability

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5828356B2 (ja) * 1980-12-29 1983-06-15 新日本製鐵株式会社 溶接性にすぐれたクロムめっき鋼板
AU565129B2 (en) * 1985-07-23 1987-09-03 Nippon Steel Corporation Steel sheet with ni and sn coatings for improved corrosion protection
US5454929A (en) * 1994-06-16 1995-10-03 National Semiconductor Corporation Process for preparing solderable integrated circuit lead frames by plating with tin and palladium
US5667659A (en) * 1996-04-04 1997-09-16 Handy & Harman Low friction solder electrodeposits
DE19754221A1 (de) * 1997-12-06 1999-06-17 Federal Mogul Wiesbaden Gmbh Schichtverbundwerkstoff für Gleitlager mit bleifreier Gleitschicht

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007519261A (ja) * 2004-01-21 2007-07-12 エントン インコーポレイテッド 電子部品のスズ表面における半田付け性の保存及びウイスカ成長の阻止
JP2005264261A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Oriental Mekki Kk 電子部品材料
JP2005314750A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Ishihara Chem Co Ltd スズ又はスズ合金メッキ方法
JP4524483B2 (ja) * 2004-04-28 2010-08-18 石原薬品株式会社 スズ又はスズ合金メッキ方法
JP2007070731A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Rohm & Haas Electronic Materials Llc 金属デュプレックスおよび方法
JP2009010301A (ja) * 2007-06-29 2009-01-15 Furukawa Electric Co Ltd:The プリント配線板及びプリント回路板
JP4968865B1 (ja) * 2011-08-31 2012-07-04 ユケン工業株式会社 スズ系めっき構造体およびその製造方法
US9834848B2 (en) 2014-06-25 2017-12-05 Nisshin Steel Co., Ltd. Sn-plated stainless steel sheet

Also Published As

Publication number Publication date
US20020187364A1 (en) 2002-12-12
KR20020073434A (ko) 2002-09-26
CN1407141A (zh) 2003-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003049293A (ja) 錫メッキ
JP4603812B2 (ja) 改良されたスズめっき方法
JP4897187B2 (ja) スズメッキ方法
US6860981B2 (en) Minimizing whisker growth in tin electrodeposits
KR101992844B1 (ko) 고온 내성의 은 코팅된 기판
JP5048003B2 (ja) スズめっき
CA1257220A (en) Plating bath and method for electroplating tin and/or lead
US20040118696A1 (en) Tin plating method
CN102995075B (zh) 低内应力的铜电镀方法
JP2001181889A (ja) 光沢錫−銅合金電気めっき浴
US20060113195A1 (en) Near neutral pH tin electroplating solution
EP1241281A1 (en) Tin plating
WO2022113787A1 (ja) 錫合金めっき液
US4615774A (en) Gold alloy plating bath and process