JP2003147580A - 金属端子、金属端子の製造方法および電子部品 - Google Patents

金属端子、金属端子の製造方法および電子部品

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JP2003147580A
JP2003147580A JP2001347834A JP2001347834A JP2003147580A JP 2003147580 A JP2003147580 A JP 2003147580A JP 2001347834 A JP2001347834 A JP 2001347834A JP 2001347834 A JP2001347834 A JP 2001347834A JP 2003147580 A JP2003147580 A JP 2003147580A
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tin
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plating film
metal
metal terminal
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Hideo Hige
秀雄 髭
Tatsuo Kunishi
多通夫 国司
Yukio Kato
由紀男 加藤
Hiromi Umeda
ひろ美 梅田
Masabumi Horii
正文 堀井
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UNIZONE KK
Murata Manufacturing Co Ltd
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UNIZONE KK
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外表面に光沢を有し、はんだ濡れ性等の要求
特性を損なうことなく、外表面での金属凝集を抑制した
金属端子を提供する。 【解決手段】 鉄または銅などの金属素材1の表面に、
第1層2としてニッケル皮膜を形成し、第1層2上に第
2層3として粒径0.5μm以上の錫または錫合金皮膜
を形成し、第2層3上に第3層4として粒径0.1μm
以下の錫または錫合金皮膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属端子、金属
端子の製造方法および電子部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄または銅あるいはこれらの合金からな
る金属端子は、はんだ接合性を高めるためにニッケルま
たは銅めっきを施した上に、さらに錫または錫合金の光
沢めっきが施されている。最外層の錫または錫合金めっ
きははんだ接合性を高めるために形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
金属端子は、使用する前に融点を超えるような高温に晒
されることがある。たとえば、電子部品本体に金属端子
をはんだ付けする前に、電子部品を250〜300℃の
高温に予熱することが行われるため、金属端子も同時に
このような高温に晒される。このときに、最外層の錫ま
たは錫合金めっき皮膜が溶け出して凝集し、極端に厚み
が薄い箇所が形成される場合がある。このような場合、
厚みが薄い箇所においては、はんだ濡れ性が極端に劣化
する。この金属凝集現象は、最外層のめっき膜厚、金属
端子の形状、金属端子の内部応力などに大きく左右され
る。
【0004】上記金属凝集現象を詳細に調べた結果、錫
または錫合金めっき皮膜の粒径に大きく影響し、粒径
0.1μm以下の皮膜では金属凝集現象に大きく影響
し、粒径0.5μm以上の皮膜では影響が少ないことが
判明した。
【0005】粒径0.5μm以上の皮膜で金属凝集現象
の発生が少なくなる機構は十分解明できていない。推測
であるが、次のような理由によるものと考えられる。つ
まり、めっき皮膜の内部応力が粒径の小さな皮膜に比べ
粒径の大きな皮膜の方が小さいこと、逆に粒径0.1μ
m以下の皮膜では粒子が細かく凹凸が小さいため金属が
移動しやすいと言ったことが作用しているものと推測さ
れる。
【0006】この発明は、上記実情に鑑みてなされたも
のであり、外表面のはんだ濡れ性等の要求特性を損なう
ことなく、外表面での金属凝集を抑制した金属端子を提
供することを目的とする。また、この発明は、外表面の
はんだ濡れ性等の要求特性を損なうことなく、外表面で
の金属凝集を抑制した金属端子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。さらに、この発明は、外表面のはんだ
濡れ性等の要求特性を損なうことなく、外表面での金属
凝集を抑制した金属端子を有する電子部品を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の金属端子は、金属素材と、前記金属素材
の表面に形成されためっき膜とからなり、前記めっき膜
は、第1層としてのニッケルめっき皮膜と、その上の第
2層としての粒径0.5μm以上の錫または錫合金めっ
き皮膜と、さらにその上の第3層としての粒径0.1μ
m以下の錫または錫合金めっき皮膜とからなることを特
徴としている。すなわち、この発明の金属端子は、金属
素材の表面に形成されるめっき膜の金属凝集を抑制する
ために、第1層であるニッケルめっき皮膜上に形成され
る、錫または錫合金めっき皮膜を2層構造とする(すな
わち、錫または錫合金めっき皮膜を、第2層と第3層の
2層構造とする)とともに、それぞれ粒径の異なる皮膜
となる構成としている。
【0008】したがって、構造的には金属端子上に3層
のめっきを施すことになり、第1層はニッケル皮膜から
なり、第2層は粒径0.5μm以上の錫または錫合金皮
膜からなり、第3層は粒径0.1μm以下の錫または錫
合金皮膜からなる。ここで、めっき皮膜の粒径とは、た
とえば、走査型電子顕微鏡で観察したときの、めっき粒
子の大きさであり、最大粒径を意味する。
【0009】金属端子としては、所望の形状にプレス加
工にしたフープ状端子、リードフレームなどが例示され
る。材質としては、鉄、銅、またはこれらの合金からな
るものが例示される。
【0010】第1層のニッケル膜を形成することによ
り、錫ホイスカーの発生を抑制することができる。な
お、第1層を銅膜にすると、密着力が大きくなるが、錫
ホイスカーが発生するので好ましくない。
【0011】第2層の錫または錫合金めっき皮膜は、粒
径を小さくすると高温時の金属凝集が問題となるため、
粒径を0.5μm以上にすることが望ましい。
【0012】第3層の錫または錫合金めっき皮膜は、は
んだ接合のためのものであり、粒径を0.1μm以下に
抑える必要がある。また、膜厚については厚くなると高
温時の金属凝集が問題となるため、厚みを2.0μm以
下に抑えておくことが好ましい。
【0013】第2層および第3層のめっき皮膜は、コス
トや管理のしやすさ等を重視する場合には錫単体が望ま
しく、融点の低さや皮膜硬度等を重視する場合には錫合
金が望ましい。この錫合金めっきには、錫−銀、錫−
銅、錫−鉛、錫−ビスマス、錫−亜鉛、錫−インジウム
合金などを用いることができる。コスト・環境面等を考
慮すると錫−銀、錫−銅合金が好ましい。
【0014】また、密着性を向上させるためには、金属
端子と第1層のめっき間に、厚み0.3μm以下のニッ
ケルまたは銅のフラッシュめっき層を介在させることが
望ましい。
【0015】なお、この発明で用いられるめっき液は、
所望する合金比率や皮膜形状が得られるものであれば同
じ効果を得ることが可能であり、種類(強酸性、中性、
アルカリ性)は特に限定されない。また、第2層、第3
層の粒径は、めっき浴、めっき条件で制御することが可
能であり、特に、めっき浴に含まれる光沢剤を選定する
ことは粒径制御に有効である。
【0016】
【実施例】以下、この発明について実施例にもとづいて
詳細に説明する。図1は、この発明の金属端子の断面図
を示している。この実施例の金属端子12は、図1に示
すように、金属素材1と、金属素材1の表面に形成され
た第1層2と、第1層2の上に形成された第2層3と、
第2層3の上に形成された第3層4とを備えている。金
属素材1を構成する材質としては、たとえば、鉄または
銅あるいはこれらの合金などが用いられる。そして、金
属素材1の表面には、第1層2として、ニッケルめっき
皮膜が形成されている。さらに、第1層(ニッケルめっ
き皮膜)2の上には、第2層3として、粒径0.5μm
以上の錫または錫合金めっき皮膜が形成されている。さ
らに、第2層(錫または錫合金めっき皮膜)3の上に
は、第3層4として、粒径0.1μm以下の錫または錫
合金めっき皮膜4が形成されている。
【0017】図2は、この発明に係る電子部品の概略平
面図を示している。図2に示すように、この電子部品に
おいては、電子部品本体10の表面に、銀などからなる
電極11が形成されており、図1に示すような構造を有
する金属端子12が、電極11にはんだ付けされてい
る。
【0018】次に、上述のような構造を有する金属端子
の製造方法について説明する。この実施例では、以下の
(1)〜(16)の工程を経て、金属端子を製造した。 (1)電解脱脂−アルカリ系脱脂剤(水酸化ナトリウム溶
液、ケイ酸ソーダ、界面活性剤を含有する)に金属素材
を浸漬し、電流密度を10 A/dm2として90秒間脱脂し
た。なお、この実施例では金属素材1(図1)として鉄
を用いた。 (2)水洗 (3)酸洗−60℃、10%濃度の硫酸溶液の中に30秒間
浸漬して処理した。 (4)水洗 (5)第1層のニッケルめっき皮膜の形成 (6)水洗 (7)酸活性(10%アルカンスルホン酸−室温−10秒) (8)水洗 (9)第2層の錫めっき皮膜または錫合金めっき膜の形成 (10)水洗 (11)第3層の錫めっき皮膜または錫合金めっき膜の形成 (12)水洗 (13)中和(50℃の10%燐酸ソーダ−に10秒間浸漬
した) (14)水洗 (15)湯洗(温度50℃) (16)乾燥 表1に、第1層(ニッケルめっき皮膜)を形成する際の
めっき浴の条件とめっき条件を示す。
【0019】
【表1】
【0020】また、表2に、第2層(錫または錫合金め
っき皮膜)を形成する際のめっき浴の条件とめっき条件
を示す。
【0021】
【表2】
【0022】また、表3に、第3層(錫または錫合金め
っき皮膜)を形成する際のめっき浴の条件とめっき条件
を示す。
【0023】
【表3】
【0024】このようにして金属素材にめっき処理を行
うことにより製造した金属端子の、第1層、第2層およ
び第3層を構成する各金属種および膜厚を表4に示す。
また、第2層、第3層の錫含有率および粒径を表4に示
す。さらに、各実施例および各比較例について調べたは
んだ濡れ性、金属凝集の程度を表4に示す。
【0025】
【表4】
【0026】なお、表4に示すように、比較例1は、第
1層と第2層とからなり、第3層を備えていない従来例
であり、はんだ濡れ性が不十分で、金属凝集を起こして
いる。また、比較例2は、第3層の膜厚が2.5μmと
厚い試料であり、金属凝集が発生している。また、比較
例3は、第3層の粒径が0.2μmと、0.1μmより大
きい試料であり、金属凝集を起している。
【0027】実施例と比較例を比べると、比較例は金属
凝集が生じるているのに対して、この発明にかかる実施
例においては金属凝集は発生していないことがわかる。
【0028】なお、表4のはんだ濡れ性は、105℃、
相対湿度100%、放置時間8時間の条件下に金属端子
を放置し、次いで、この金属端子を錫はんだ浴に金属端
子を30秒浸漬し、引き上げた後において、金属端子表
面に錫が付着した面積が目視で95%以上の場合を○、
80%以上95%未満の場合を△、80%未満の場合を
×として評価したものである。
【0029】また、表4の金属凝集は、300℃の温度
のシリコンオイルに6秒間浸漬した後の、凝集の有無、
程度を目視で観察し、凝集のないものを○、凝集が観察
領域面積の10%未満のものを△、凝集が観察領域面積
の10%以上のものを×として評価したものである。
【0030】また、各第2層、第3層のめっき皮膜の粒
径は、走査型電子顕微鏡 (SEM;5000倍)で測
定した値である。なお、第2層、第3層の錫合金めっき
膜については、錫−銀、錫−銅、錫−鉛の実施例を示し
たが、その他にも、錫−ビスマス、錫−亜鉛、錫−イン
ジウムなどを適用することが可能であり、同様の効果を
得ることが可能である。
【0031】
【発明の効果】この発明に係る金属端子によれば、その
金属端子の表面に、第1層としてニッケルめっき皮膜を
形成し、その上に、第2層として粒径0.5μm以上の
錫または錫合金めっき皮膜を形成し、さらにその上に、
第3層として粒径0.1μm以下の錫または錫合金めっ
き皮膜を形成するようにしているので、高温に晒されて
も表面の金属凝集が発生せず、はんだ濡れ性の良好な実
用レベルの特性を得ることが可能で、外観上、光沢を有
する金属端子を得ることができる。
【0032】また、この発明に係る金属端子の製造方法
によれば、高温に晒されても表面の金属凝集が発生せ
ず、はんだ濡れ性が良好で、外観上、光沢を有する金属
端子を得ることができる。
【0033】さらに、このような構成の金属端子を、電
子部品の電極にはんだ付けした場合、接合強度が大きく
信頼性の高い端子付電子部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の金属端子の断面図である。
【図2】この発明の電子部品の概略平面図である。
【符号の説明】
1 金属素材 2 第1層(ニッケルめっき皮膜) 3 第2層(粒径0.5μm以上の錫または錫合金
めっき皮膜) 4 第3層(粒径0.1μm以下の錫または錫合金
めっき皮膜) 10 電子部品本体 11 電極 12 金属端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 国司 多通夫 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 加藤 由紀男 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 梅田 ひろ美 富山県富山市綾田町一丁目9番38号 株式 会社ユニゾーン内 (72)発明者 堀井 正文 富山県富山市綾田町一丁目9番38号 株式 会社ユニゾーン内 Fターム(参考) 4K024 AA03 AA07 AA21 AA22 AB03 BA02 BA05 BB10 BC10 DA09 GA16

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属素材と、前記金属素材の表面に形成さ
    れためっき膜とからなり、 前記めっき膜は、第1層としてのニッケルめっき皮膜
    と、その上の第2層としての粒径0.5μm以上の錫ま
    たは錫合金めっき皮膜と、さらにその上の第3層として
    の粒径0.1μm以下の錫または錫合金めっき皮膜とか
    らなることを特徴とする金属端子。
  2. 【請求項2】前記金属素材は、鉄または銅あるいはこれ
    らの合金からなることを特徴とする請求項1に記載の金
    属端子。
  3. 【請求項3】前記第2層、前記第3層の錫合金めっき皮
    膜を構成する錫合金は、錫−銀、錫−銅、錫−鉛、錫−
    ビスマス、錫−亜鉛、錫−インジウム合金の中から選ば
    れたものであることを特徴とする請求項1または請求項
    2に記載の金属端子。
  4. 【請求項4】前記第3層である錫または錫合金めっき皮
    膜はその厚みが2.0μm以下であることを特徴とする
    請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の金属端子。
  5. 【請求項5】金属素材を準備する工程と、 金属素材の表面に第1層としてニッケルめっき皮膜を形
    成する工程と、 その上に第2層として粒径0.5μm以上の錫または錫
    合金めっき皮膜を形成する工程と、 さらにその上の第3層として粒径0.1μm以下の錫ま
    たは錫合金めっき皮膜を形成する工程とを具備すること
    を特徴とする金属端子の製造方法。
  6. 【請求項6】前記第3層の錫または錫合金めっき皮膜
    は、その厚みが2.0μm以下に形成されることを特徴
    とする請求項5に記載の金属端子の製造方法。
  7. 【請求項7】電子部品本体と、この電子部品本体にはん
    だ付けされた金属端子とからなり、 前記金属端子は、金属素材の表面に、第1層としてニッ
    ケルめっき皮膜が形成され、その上に第2層として粒径
    0.5μm以上の錫または錫合金めっき皮膜が形成さ
    れ、さらにその上の第3層として粒径0.1μm以下の
    錫または錫合金めっき皮膜が形成された構造を有するも
    のであることを特徴とする電子部品。
  8. 【請求項8】前記第3層の錫または錫合金めっき皮膜
    は、その厚みが2.0μm以下であることを特徴とする
    請求項7に記載の電子部品。
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