JP2023075905A - Metallic body, formation method of metallic body, and mating type connection terminal comprising metallic body - Google Patents

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博之 岩本
Hiroyuki Iwamoto
修 宗形
Osamu Munakata
加一 鶴田
Kaichi Tsuruta
勝司 中村
Katsuji Nakamura
茂喜 近藤
Shigeki Kondo
政人 ▲土▼屋
Masato Tsuchiya
芳恵 立花
Yoshie Tachibana
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metallic body, a formation method of the metallic body, and a mating type connection terminal comprising the metallic body, in which the metallic body can be formed in a short time while occurrence of a whisker due to an external stress is suppressed.
SOLUTION: A formation method of a metallic body is a method of forming a metallic body in which a base metal is laminated with a barrier layer and a metal plating layer in this order. The method includes: a barrier layer lamination step in which the base metal is laminated with the barrier layer whose primary component is Ni; and a metal plating layer lamination step in which the barrier layer-laminated base metal is further laminated with the metal plating layer in a DC plating treatment with a current density of 1-50 A/dm2, after a PR plating treatment is performed on the barrier layer, in which the current density is 1-50 A/dm2, Duty ratio is more than 0.8 and less than 1, and the ratio between the current density of forward current and the current density of backward current denotes forward-current density : backward-current density=1:0.5-1:3.
SELECTED DRAWING: Figure 2
COPYRIGHT: (C)2023,JPO&INPIT

Description

特許法第30条第2項適用申請有り 令和3年9月6日に、第144回表面技術協会講演大会講演要旨集にて公開 〔刊行物等〕 令和3年9月1日に、エレクトロニクス実装学会誌にて公開Applied for application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act Published on September 6, 2021 in the collection of abstracts of the 144th Surface Finishing Technology Association Conference [Publications] On September 1, 2021, Published in the journal of the Institute of Electronics Packaging

本発明は、電気めっきで形成した金属体の形成方法および金属体、ならびにその金属体を備える嵌合型接続端子に関する。 The present invention relates to a method for forming a metal body formed by electroplating, the metal body, and a fitting-type connection terminal provided with the metal body.

近年、電子部品の小型化が進む中、コネクタのような嵌合型接続端子はピッチ間隔が狭くなるにつれて電極面積が小さくなる傾向にある。例えば、FPC(Flexible Printed Circuit)やFFC(Flexible Flat Cable)に用いられるコネクタは、電極面積が小さくなるにつれて、コンタクトとの接点部に加わる圧力は相対的に大きくなる。 In recent years, as electronic components have been miniaturized, there has been a tendency for the electrode area of fitting-type connection terminals such as connectors to become smaller as the pitch interval becomes narrower. For example, in connectors used for FPCs (Flexible Printed Circuits) and FFCs (Flexible Flat Cables), the smaller the electrode area, the greater the pressure applied to the contact points with the contacts.

ところで、従来からコネクタなどに用いられる電極には、酸化抑制の観点からSnを主成分とするSnめっき層が施されている。オスコネクタがメスコネクタに嵌合すると、Snめっき層にはコンタクト部分と接触することにより圧力が加わり、Snめっき層において応力が集中する箇所からウィスカが発生することがある。Snめっき層に発生するウィスカはSnの針状結晶であり、ピッチ間隔が狭いFPC/FFC用コネクタにおいては短絡が発生する原因となる。また、ウィスカは、前述のように外部からの圧力により発生するウィスカの他にも種々の原因が挙げられる。例えば、Snめっき層の形成時に金属間化合物が成長することにより体積が膨張し、Snめっき層の内部に発生する圧縮応力によりウィスカが発生することがある。 By the way, conventionally, electrodes used in connectors and the like are plated with a Sn plating layer containing Sn as a main component from the viewpoint of suppressing oxidation. When the male connector is fitted to the female connector, pressure is applied to the Sn-plated layer due to contact with the contact portion, and whiskers may be generated from places where the stress concentrates in the Sn-plated layer. Whiskers generated in the Sn plating layer are needle-like crystals of Sn, and cause short circuits in FPC/FFC connectors having a narrow pitch. In addition to whiskers generated by pressure from the outside as described above, there are various other causes of whiskers. For example, when an intermetallic compound grows during the formation of the Sn plating layer, the volume expands, and compressive stress generated inside the Sn plating layer may cause whiskers.

このため、Snめっき層に外部応力が加わった場合、圧縮応力が集中する箇所からウィスカが発生すると考えられる。Snめっき層の内部に応力が集中しないようにするためには、例えばSnめっき層の内部において金属間化合物の成長が抑制されればよい。 Therefore, when an external stress is applied to the Sn plating layer, it is considered that whiskers are generated from the places where the compressive stress concentrates. In order to prevent the stress from concentrating inside the Sn plating layer, for example, the growth of the intermetallic compound may be suppressed inside the Sn plating layer.

特許文献1には、Snめっき層での金属間化合物の成長を抑制する検討が行われている。同文献には、Cuの拡散を抑制して耐熱性を向上させるため、加工変質層のないCu又はCu合金からなる基材の表面に、Ni層およびCu-Sn層を有する中間層、およびSnめっき層がこの順で形成された導電材が開示されている。同文献に記載の導電材は、基材の加工変質層がないためにNi層が基材上にエピタキシャル成長することができ、Ni層の平均結晶粒径は1μm以上と大きい。また、同文献の段落0008には、CuがNi層の粒界を拡散経路として拡散するため、Niの結晶粒径を大きくすることにより拡散経路が減少し、Ni層をバリア層として機能させることが記載されている。さらに同文献に記載されているめっき処理の条件を鑑みると、基材に積層された各層は直流めっき法を用いて形成されていると考えられる。 Patent Literature 1 discusses the suppression of the growth of intermetallic compounds in the Sn plating layer. In the same document, in order to suppress diffusion of Cu and improve heat resistance, an intermediate layer having a Ni layer and a Cu—Sn layer, and a Sn A conductive material is disclosed in which plated layers are formed in this order. Since the conductive material described in the document does not have a work-affected layer of the base material, the Ni layer can be epitaxially grown on the base material, and the average crystal grain size of the Ni layer is as large as 1 μm or more. In addition, in paragraph 0008 of the same document, Cu diffuses through the grain boundary of the Ni layer as a diffusion path. is described. Furthermore, considering the plating treatment conditions described in the document, it is considered that each layer laminated on the base material is formed using a direct current plating method.

一方、従来から行われてきためっきの形成方法を変更して外部応力ウィスカを抑制する検討が行われている。特許文献2には、パルスめっき法を用いてウィスカを抑制する技術が開示されている。同文献には、パルスめっき法において通電時間と停止時間の比率を調整することによりSnめっき層に不連続面が形成され、その不連続面によりSn原子の移動が阻害されてウィスカの成長を抑制することが記載されている。さらに、同文献には、パルスめっきの後に直流めっきを施し不連続面を形成することが記載されている。 On the other hand, investigations are underway to suppress external stress whiskers by changing the conventional plating formation method. Patent Document 2 discloses a technique for suppressing whiskers using a pulse plating method. In the same document, by adjusting the ratio of the energization time and the stop time in the pulse plating method, a discontinuous surface is formed in the Sn plating layer, and the discontinuous surface inhibits the movement of Sn atoms and suppresses the growth of whiskers. It is stated that Furthermore, the same document describes that a discontinuous surface is formed by performing DC plating after pulse plating.

また、特許文献3には、電流が流れる方向を周期的に反転させるPRめっき法を用いてウィスカの発生を抑制する技術が開示されている。同文献には、正電流と逆電流の各通電時間と電流密度を調整することによりウィスカの発生を抑制することが記載されている。 Further, Patent Document 3 discloses a technique for suppressing the generation of whiskers using a PR plating method in which the direction of current flow is periodically reversed. This document describes that the generation of whiskers is suppressed by adjusting the current densities and the current energization times of the positive and reverse currents.

特許文献4には、PRめっき法において、逆電流の通電時間が正電流の20%以上である条件で通電すると、めっき被膜表面に発生する針状または糸状の異常析出を防止することができる技術が開示されている。同文献には、めっき電流密度が5A/dm以下、推奨が4.5A/dmであることも記載されている。 Patent Document 4 describes a technology that can prevent needle-like or thread-like abnormal deposition occurring on the surface of the plating film when the reverse current is applied for 20% or more of the positive current in the PR plating method. is disclosed. The document also states that the plating current density is 5 A/dm 2 or less, and the recommendation is 4.5 A/dm 2 .

特開2014-122403号公報JP 2014-122403 A 特開2006-307328号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-307328 特開昭63-118093号公報JP-A-63-118093 特開2004-204308号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-204308

特許文献1に記載の発明では、Ni層の結晶粒径を大きくして基材からのCuの拡散を抑制する効果を向上させている。しかし、Ni層の結晶粒径が大きくなったとしても結晶粒界は残存するため、Cuの拡散経路が失われることはない。Cuの拡散を抑制するためには更なる検討が必要である。さらに、特許文献1に記載の導電材を製造するためには、前述のようにNiめっき層とSnめっき層との間にCuめっき層を積層し、更にはリフロー処理も行う必要があるため、製造工程が煩雑になる。製造工程の簡略化による低コスト化は常に追求されなければならない。 In the invention described in Patent Document 1, the grain size of the Ni layer is increased to improve the effect of suppressing the diffusion of Cu from the substrate. However, even if the crystal grain size of the Ni layer increases, the crystal grain boundary remains, so the Cu diffusion path is not lost. Further investigation is required to suppress the diffusion of Cu. Furthermore, in order to manufacture the conductive material described in Patent Document 1, it is necessary to laminate a Cu plating layer between the Ni plating layer and the Sn plating layer as described above, and further perform reflow treatment. The manufacturing process becomes complicated. Cost reduction by simplification of the manufacturing process must always be pursued.

特許文献2に記載の発明では、前述のように、パルスめっき法により不連続面をSnめっき層に形成してウィスカの発生を抑制するとされている。同文献段落0021および図2には、柱状構造が面方向に分断された柱状節理構造が記載されている。しかし、パルス電流は周期的に電流が流れるものの、電流の極性は同一である。このため、Snの移動は抑制できたとしても、パルス電流により形成されたSnめっき層にはCu基材からCuが拡散して金属間化合物が成長してしまい、ウィスカが発生してしまう。 In the invention described in Patent Document 2, as described above, the generation of whiskers is suppressed by forming a discontinuous surface in the Sn plating layer by pulse plating. Paragraph 0021 and FIG. 2 of the same document describe a columnar joint structure in which the columnar structure is divided in the plane direction. However, although the pulse current periodically flows, the polarity of the current is the same. Therefore, even if the migration of Sn can be suppressed, Cu diffuses from the Cu base material into the Sn plating layer formed by the pulse current, and an intermetallic compound grows, resulting in the generation of whiskers.

さらに、特許文献2に記載の発明では、パルスめっきの後に直流めっきを施すことによりSnめっき層が形成されている。しかし、同文献では、面方向に分断されることによりSnの移動が阻害されるという観点では、パルスめっきの後に直流めっきを施したとしても、直流めっき内では面方向に分断されていない。このため、パルスめっき法にてウィスカが十分に抑制できないことを鑑みると、直流めっき層を積層してもウィスカが抑制され難いと考えられる。 Furthermore, in the invention described in Patent Document 2, the Sn plating layer is formed by performing DC plating after pulse plating. However, in the same document, even if DC plating is performed after pulse plating, from the viewpoint that the movement of Sn is hindered by being divided in the plane direction, it is not divided in the plane direction in the DC plating. For this reason, considering that whiskers cannot be sufficiently suppressed by the pulse plating method, it is considered that whisker formation is difficult to suppress even if a direct-current plating layer is laminated.

特許文献3には、PRめっき法において電流密度を低く抑えることによりウィスカの成長を抑制していることが記載されている。特許文献4には、電解析出を継続したときに析出する電解二重層を消滅させて、局所的なめっき析出の集中を防止することが記載されている。また、特許文献4に記載の発明では電流密度を低くすることが推奨されている。しかし、めっき析出の集中が防止されたとしても、電流密度が低いとSnめっき層内に金属間化合物が成長してしまい、外部からの応力によりウィスカが成長する懸念がある。さらに、PRめっき法は逆電流を一定時間通電するためにSnめっき層の成膜時間がかかり、低コスト化という観点から改善が必要である。 Patent Document 3 describes that the growth of whiskers is suppressed by keeping the current density low in the PR plating method. Patent Literature 4 describes that an electrolytic double layer deposited when electrolytic deposition is continued is eliminated to prevent local concentration of plating deposition. Further, in the invention described in Patent Document 4, it is recommended to lower the current density. However, even if the concentration of plating deposition is prevented, if the current density is low, an intermetallic compound will grow in the Sn plating layer, and there is a concern that whiskers will grow due to external stress. Furthermore, the PR plating method requires a long time to form the Sn plating layer because a reverse current is applied for a certain period of time.

本発明の課題は、外部応力に起因するウィスカの発生が抑制される金属体を短時間で形成することができる金属体の形成方法および金属体、ならびにその金属体を備える嵌合型接続端子を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for forming a metal body, a metal body, and a fitting-type connection terminal comprising the metal body, which can form a metal body in which the generation of whiskers caused by external stress is suppressed in a short time. to provide.

本発明者らは、コネクタなどの外部圧力が加わる状況下においてSnめっき層に加わる外部圧力を回避することが困難であることを鑑み、特許文献1に記載の導電材においてウィスカが発生する原因を再検討した。この原因として、特許文献1に記載の発明では、Cuの拡散を抑制することを目的としているにも関わらずCuめっき層を形成しなければならないことが挙げられる。また、Snめっき層が直流めっき法で形成されていることが挙げられる。ただ、成膜時間を短縮するためには、直流めっき法を用いてSnめっき層を形成することが望ましい。 In view of the fact that it is difficult to avoid the external pressure applied to the Sn plating layer in a situation where the external pressure is applied to the connector, etc., the present inventors investigated the cause of the generation of whiskers in the conductive material described in Patent Document 1. reconsidered. One of the reasons for this is that the invention described in Patent Document 1 must form a Cu plating layer in spite of the fact that the purpose is to suppress the diffusion of Cu. Another example is that the Sn plating layer is formed by a direct current plating method. However, in order to shorten the film formation time, it is desirable to form the Sn plating layer using a direct current plating method.

本発明者らは、特許文献1に記載の導電材において、Cuめっき層を形成せず、かつ直流めっき法にてSnめっき層が形成された場合にウィスカが発生する原因を調査した。このSnめっき層のX線回折スペクトルを確認したところ、Snめっき層を構成するβSnの各結晶方位において、c軸と膜厚方向とのなす角度が比較的揃っている知見が得られた。そこで、本発明者らは、c軸と膜厚方向とのなす角度が揃っていないと、ウィスカの発生が抑制される可能性があることに着目した。 The present inventors have investigated the cause of whisker formation in the conductive material described in Patent Document 1 when a Sn plating layer is formed by direct current plating without forming a Cu plating layer. When the X-ray diffraction spectrum of this Sn-plated layer was confirmed, it was found that the angles formed by the c-axis and the film thickness direction were relatively uniform in each crystal orientation of βSn constituting the Sn-plated layer. Therefore, the present inventors have focused on the possibility that the generation of whiskers may be suppressed if the angles formed by the c-axis and the film thickness direction are not uniform.

本発明者らは、直流めっき法を、特許文献2に記載のパルスめっき法、交流めっき法、特許文献3および4に記載のPRめっき法の各々に代えてSnめっき層を形成した。パルスめっき法および交流めっき法では、いずれもc軸と膜厚方向とのなす角度が比較的揃ってしまう知見が得られた。また、特許文献3および4に記載のPRめっき法では、直流めっき法と比較してウィスカの成長がある程度抑制されているものの、実用上更にウィスカの成長を低減する必要がある知見が得られた。また、通電時間が長いために生産性が劣る知見も得られた。 The present inventors replaced the DC plating method with the pulse plating method described in Patent Document 2, the AC plating method, and the PR plating method described in Patent Documents 3 and 4, respectively, to form Sn plating layers. In both the pulse plating method and the AC plating method, it was found that the angles formed by the c-axis and the film thickness direction are relatively uniform. In addition, although the PR plating method described in Patent Documents 3 and 4 suppresses the growth of whiskers to some extent as compared with the DC plating method, it was found that it is necessary to further reduce the growth of whiskers for practical use. . In addition, it was also found that productivity was inferior due to the long energization time.

そこで、本発明者らは、PRめっき法にて成膜をした後に直流めっき法にて成膜を行うことによりSnめっき層を形成してみたところ、偶然にも、ウィスカの成長を抑制する知見を得た。また、直流めっき法を採用して成膜しているため、PRめっき法を単独で採用した場合と比較して成膜時間が短縮し、ウィスカの発生が抑制されるSnめっき層を短時間で製造することができる知見も得られた。
これらの知見により完成された本発明は次の通りである。
Therefore, the present inventors tried to form a Sn plating layer by forming a film by a direct current plating method after forming a film by the PR plating method, and happened to find that the growth of whiskers is suppressed. got In addition, since the DC plating method is used to form the film, the film formation time is shorter than when the PR plating method is used alone. The knowledge that it is possible to manufacture was also obtained.
The present invention completed based on these findings is as follows.

(1)金属基材に、Ni層およびSnめっき層がこの順で積層されてなる金属体の形成方法であって、金属基材にNi層を積層するNi層積層工程と、Ni層に、正電流および逆電流の電流密度が各々1~50A/dmであり、Duty比が0.8超1未満であり、正電流の電流密度と逆電流の電流密度との比は、電流密度正電流:電流密度逆電流=1:0.5~1:3であるPRめっき処理を施した後、電流密度が1~50A/dmであるSnめっき層積層工程とを備えることを特徴とする金属体の形成方法。 (1) A method for forming a metal body in which a Ni layer and a Sn plating layer are laminated in this order on a metal substrate, comprising a Ni layer lamination step of laminating the Ni layer on the metal substrate; The current density of the positive current and the reverse current is each 1 to 50 A / dm 2 , the Duty ratio is more than 0.8 and less than 1, and the ratio of the current density of the positive current and the current density of the reverse current is the current density positive current : current density reverse current = 1: 0.5 to 1: 3 after PR plating treatment, current density is 1 to 50 A / dm 2 Sn plating layer laminating step. A method of forming a metal body.

(2)金属基材はCuを主成分とする金属からなる、上記(1)に記載の金属体の形成方法。 (2) The method for forming a metal body according to (1) above, wherein the metal substrate is made of a metal containing Cu as a main component.

(3)金属基材に、Ni層およびSnめっき層がこの順で積層されてなる金属体であって、Snめっき層は、下記式で表される平均分散応力比率が8.4%/種以下であることを特徴とする金属体。
平均分散応力比率(%/種)=主応力比率(%)÷伝播結晶方位数(種)
(3) A metal body in which a Ni layer and a Sn-plated layer are laminated in this order on a metal substrate, and the Sn-plated layer has an average dispersed stress ratio of 8.4%/seed, which is represented by the following formula. A metal body characterized by:
Average distributed stress ratio (%/species) = principal stress ratio (%)/number of crystal orientations propagated (species)

上記式中、主応力比率(%)とは、Snめっき層のX線回折スペクトルにおいて、最大ピーク強度を示す結晶方位のピーク強度比、並びに、最大ピーク強度を示す結晶方位のc軸とSnめっき層の膜厚方向とのなす角度である最大ピーク傾斜角度(A)、および最大ピーク強度以外のピーク強度を示す結晶方位のc軸とSnめっき層の膜厚方向とのなす角度である非最大ピーク傾斜角度、の角度差が±6°以内である結晶方位のピーク強度比と、の合計を表し、伝播結晶方位数(種)とは、Snめっき層のX線回折スペクトルにおいて、主応力比率の算出に用いられていないピーク数を表す。 In the above formula, the principal stress ratio (%) is the peak intensity ratio of the crystal orientation showing the maximum peak intensity in the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer, and the c-axis of the crystal orientation showing the maximum peak intensity and the Sn plating The maximum peak tilt angle (A), which is the angle formed with the film thickness direction of the layer, and the non-maximum angle formed between the c-axis of the crystal orientation showing the peak strength other than the maximum peak strength and the film thickness direction of the Sn plating layer Represents the total of the peak intensity ratio of the crystal orientations whose angle difference is within ±6 °, and the number of propagating crystal orientations (seeds) is the principal stress ratio in the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer. represents the number of peaks not used in the calculation of

(4)金属基材はCuを主成分とする金属からなる、上記(3)に記載の金属体。 (4) The metal body according to (3) above, wherein the metal substrate is made of a metal containing Cu as a main component.

(5)上記(3)~上記(4)のいずれか1項に記載の金属体を備える嵌合型接続端子。 (5) A fitting-type connection terminal comprising the metal body according to any one of (3) to (4) above.

図1は、βSnを構成する各結晶方位のc軸が比較的揃っている場合において、外部応力が加わった場合におけるウィスカの成長メカニズムを示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a whisker growth mechanism when external stress is applied when the c-axes of the crystal orientations constituting βSn are relatively aligned. 図2は、βSnを構成する各結晶方位のc軸が比較的揃っていない場合において、外部応力が加わった場合におけるウィスカの成長メカニズムを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the growth mechanism of whiskers when external stress is applied when the c-axes of the crystal orientations constituting βSn are relatively misaligned. 図3は、傾斜角度を算出するための参考図であり、図3(a)は正方晶のa軸、b軸、およびc軸を表す参考図であり、図3(b)はβSnの結晶面がXYZ軸と交わる場合におけるZ軸と結晶面のc軸との傾斜角度θを算出するための参考図である。FIG. 3 is a reference diagram for calculating the tilt angle, FIG. 3(a) is a reference diagram showing the a-axis, b-axis, and c-axis of a tetragonal crystal, and FIG. 3(b) is a crystal of βSn. FIG. 4 is a reference diagram for calculating the tilt angle θ between the Z-axis and the c-axis of the crystal plane when the plane intersects the XYZ-axes. 図4は、βSnの結晶面がXYZ軸と交わる場合におけるZ軸と結晶面のc軸との傾斜角度θを別の方法で算出するための参考図である。FIG. 4 is a reference diagram for calculating the tilt angle θ between the Z-axis and the c-axis of the crystal plane when the crystal plane of βSn intersects the XYZ-axis by another method. 図5はX線回折スペクトルを示す図であり、図5(a)は実施例1の形成方法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図5(b)は実施例2の形成方法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図5(c)は実施例3の形成方法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図5(d)は実施例4の形成方法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図5(e)は実施例5の形成方法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルである。FIG. 5 is a diagram showing an X-ray diffraction spectrum, FIG. 5(a) is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Example 1, and FIG. It is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method, FIG. 5(c) is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Example 3, and FIG. 5(e) is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Example 4. FIG. 図6はX線回折スペクトルを示す図であり、図6(a)は比較例1の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(b)は比較例2の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(c)は比較例3の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(d)は比較例4の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(e)は比較例5の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(f)は比較例7の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(g)は比較例8の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(h)は比較例9の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルである。FIG. 6 is a diagram showing an X-ray diffraction spectrum, FIG. 6(a) is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 1, and FIG. It is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method, FIG. 6(c) is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 3, and FIG. It is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 4, and FIG. 6E is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 5. (f) is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 7, and FIG. 6 (g) is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 8. 6(h) is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 9. As shown in FIG. 図7は、主応力比率と最大ウィスカ長との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the principal stress ratio and the maximum whisker length. 図8は、平均分散応力比率と最大ウィスカ長との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the average dispersed stress ratio and the maximum whisker length.

本発明を以下に詳述するが、以下の形態に限定されることはない。
1.金属体の形成方法
(1)バリア層積層工程
本発明に係る金属体の形成方法では、まず、金属基材上に主成分がNiであるバリア層を形成する。
Although the present invention will be described in detail below, it is not limited to the following forms.
1. Method for Forming Metal Body (1) Barrier Layer Lamination Step In the method for forming a metal body according to the present invention, first, a barrier layer containing Ni as a main component is formed on a metal substrate.

金属基材の材質は特に限定されないが、Cuを主成分とする金属からなることが好ましい。Cuを主成分とする金属基材は、Cu含有量が金属基材の50質量%以上であることを表し、100質量%であることが好ましい。Cu合金および純Cuが含まれる。残部に不可避的不純物が含まれていてもよい。本発明で用いる金属基材としては、例えばFFCやFPCの端末接続部(接合領域)を構成する金属基材、電極を構成する金属基材が挙げられる。金属基材の厚みは特に限定されないが、金属体の強度確保及び薄型化の観点から、0.05~0.5mmであればよい。 Although the material of the metal substrate is not particularly limited, it is preferably made of a metal containing Cu as a main component. The metal substrate containing Cu as a main component represents that the Cu content is 50% by mass or more of the metal substrate, preferably 100% by mass. Cu alloys and pure Cu are included. The remainder may contain unavoidable impurities. The metal substrate used in the present invention includes, for example, a metal substrate forming terminal connection portions (bonding regions) of FFCs and FPCs, and a metal substrate forming electrodes. The thickness of the metal substrate is not particularly limited, but it may be 0.05 to 0.5 mm from the viewpoint of ensuring the strength of the metal body and reducing its thickness.

バリア層の材質は、金属基材を構成する元素の拡散を抑制する観点から、主成分がNiである金属からなることが好ましい。金属基材がCuを主成分とする場合には、特にCuの拡散を抑制することができる。主成分がNiであるバリア層とは、Ni含有量がバリア層の50質量%以上であることを表す。好ましいNi含有量は100質量%である。Ni合金および純Niが含まれる。残部に不可避的不純物が含まれていてもよい。バリア層の膜厚や結晶粒径は特に限定されないが、膜厚は0.1~5μm、結晶粒径は0.1~2.0μmであればよい。
バリア層の形成手段は特に限定されることがなく、電気めっき装置を用いて公知のめっき法により行うことができる。
From the viewpoint of suppressing the diffusion of elements constituting the metal substrate, the material of the barrier layer is preferably made of a metal containing Ni as a main component. When the metal substrate contains Cu as a main component, the diffusion of Cu can be particularly suppressed. A barrier layer whose main component is Ni means that the Ni content is 50 mass % or more of the barrier layer. A preferable Ni content is 100% by mass. Included are Ni alloys and pure Ni. The remainder may contain unavoidable impurities. The film thickness and crystal grain size of the barrier layer are not particularly limited, but the film thickness should be 0.1 to 5 μm and the crystal grain size should be 0.1 to 2.0 μm.
Means for forming the barrier layer is not particularly limited, and can be performed by a known plating method using an electroplating apparatus.

(2)金属めっき層積層工程
次に、バリア層に金属めっき層を形成する。本発明では、まずはPRめっき処理により金属めっき層の一部を形成する。PRめっき処理の条件は、正電流および逆電流の電流密度が各々1~50A/dmであり、Duty比が0.8超1未満である。正電流の電流密度が1A/dm未満であると成膜時間がかかり生産性に影響を及ぼし、電流密度が50A/dmを超えると表面に焦げが発生してしまう。好ましくは5A/dm超え50A/dm以下であり、より好ましくは8~30A/dmであり、特に好ましくは8~15A/dmである。逆電流の電流密度が1A/dm未満であると、結晶面が多数存在することによりウィスカの成長が抑制されるという逆電流を通電する効果が発揮されず、電流密度が50A/dmを超えると成膜時間がかかり生産性に影響を及ぼす。好ましくは5A/dm超え50A/dm以下であり、より好ましくは5~30A/dmであり、さらに好ましくは12~20A/dmであり、特に好ましくは16.7~18.5A/dmであり、最も好ましくは17.7~18.5A/dmである。
(2) Metal Plating Layer Lamination Step Next, a metal plating layer is formed on the barrier layer. In the present invention, first, a portion of the metal plating layer is formed by PR plating. The conditions of the PR plating process are a current density of 1 to 50 A/dm 2 for forward current and reverse current, and a duty ratio of more than 0.8 and less than 1. If the current density of the positive current is less than 1 A/dm 2 , it takes a long time to form a film and affects productivity, and if the current density exceeds 50 A/dm 2 , scorching occurs on the surface. It is preferably more than 5 A/dm 2 and not more than 50 A/dm 2 , more preferably 8 to 30 A/dm 2 , particularly preferably 8 to 15 A/dm 2 . If the current density of the reverse current is less than 1 A/dm 2 , the effect of applying the reverse current to suppress the growth of whiskers due to the presence of many crystal planes is not exhibited, and the current density is less than 50 A/dm 2 . If it exceeds, it takes a long time to form a film, which affects productivity. It is preferably more than 5 A/dm 2 and 50 A/dm 2 or less, more preferably 5 to 30 A/dm 2 , still more preferably 12 to 20 A/dm 2 , particularly preferably 16.7 to 18.5 A/dm 2 dm2 , most preferably between 17.7 and 18.5 A/ dm2 .

また、Duty比が上述の範囲内の場合、正電流の電流密度と逆電流の電流密度との比は、電流密度正電流:電流密度逆電流=1:0.5~1:3である。正電流の電流密度と逆電流の電流密度との比が1:3を超えた場合、正電流によるめっきの成膜量より逆電流による溶解量の方が大きくなってしまうため、めっき被膜を作製することができない。また、1:0.5を下回った場合、逆電流の効果が不十分なため、ウィスカを抑制することができない。この範囲内であれば、逆電流時におけるめっき層の溶出時間が短く、PRめっき法を採用したとしても、成膜時間を抑制することができる。好ましくは、1:1~1:2であり、より好ましくは1:1.77~1:1.86であり、さらに好ましくは1:1.77~1:1.85である。 Further, when the duty ratio is within the above range, the ratio of the current density of the positive current and the current density of the reverse current is current density positive current :current density reverse current =1:0.5 to 1:3. When the ratio of the current density of the positive current and the current density of the reverse current exceeds 1:3, the amount of dissolution due to the reverse current becomes larger than the amount of plating formed by the positive current, so a plating film is produced. Can not do it. On the other hand, when the ratio is less than 1:0.5, the effect of reverse current is insufficient, so whiskers cannot be suppressed. Within this range, the elution time of the plated layer during reverse current flow is short, and the film formation time can be suppressed even if the PR plating method is employed. The ratio is preferably 1:1 to 1:2, more preferably 1:1.77 to 1:1.86, even more preferably 1:1.77 to 1:1.85.

Duty比が0.8以下であるとそもそも金属めっき層を成膜することができず、Duty比が1であると直流電流になってしまい、ウィスカが成長してしまう。好ましくは0.85~0.99である。通電時間は特に限定されず、必要な膜厚になるように適宜調整される。なお、Duty比は、PRめっき法の総通電時間に対する正電流の通電時間の比を表す。 If the duty ratio is 0.8 or less, a metal plating layer cannot be formed in the first place, and if the duty ratio is 1, a direct current will be generated and whiskers will grow. It is preferably 0.85 to 0.99. The energization time is not particularly limited, and is appropriately adjusted so as to obtain a required film thickness. Note that the duty ratio represents the ratio of the positive current energization time to the total energization time of the PR plating method.

通電時間は必要な膜厚になるように適宜調整される。0.5~3.0μm程度の膜厚のPRめっき層を形成する場合には、正電流の通電時間は、30~120秒であればよく、40.5~117.0秒であってもよく、63.0~100.8秒であってもよい。逆電流の通電時間は、1~80秒程度であればよく、4.5~13.0であってもよく、7.0~11.2秒であってもよく、正電流の通電時間とDuty比から求めてもよい。PRめっき処理の合計の通電時間は10~200秒であればよく、45~130秒であってもよく、70~112秒であってもよい。周波数も特に限定されないが、0.004Hz~3kHzであることが好ましく、0.01~100Hzがより好ましく、0.05~9Hzが特に好ましい。 The energization time is appropriately adjusted so as to obtain a required film thickness. When forming a PR plating layer with a thickness of about 0.5 to 3.0 μm, the positive current application time may be 30 to 120 seconds, and may be 40.5 to 117.0 seconds. It may be 63.0 to 100.8 seconds. The reverse current application time may be about 1 to 80 seconds, may be 4.5 to 13.0 seconds, or may be 7.0 to 11.2 seconds. It may be obtained from the duty ratio. The total energization time for the PR plating process may be 10 to 200 seconds, may be 45 to 130 seconds, or may be 70 to 112 seconds. Although the frequency is not particularly limited, it is preferably 0.004 Hz to 3 kHz, more preferably 0.01 to 100 Hz, and particularly preferably 0.05 to 9 Hz.

その後、電流密度が1~50A/dmである直流めっき処理を行い、金属めっき層の成膜が完了する。電流密度がこの範囲内であれば、表面の焦げを抑制することができる。時間を短縮する観点から、好ましくは5~50A/dmであり、より好ましくは8~30A/dmである。また、直流めっき処理の通電時間は、PRめっき処理によるめっき層の膜厚に応じて、所望の最終膜厚になるように適宜調整すればよい。例えば、2.0~5.0μm程度の膜厚の直流めっき層を形成する場合には、30~70秒であればよく、40~65秒であってもよい。直流めっき処理に用いるめっき液は、作業工程の簡略化の観点から、PRめっき処理で使用するめっき液と同じめっき液であることが好ましい。 After that, a direct-current plating process is performed at a current density of 1 to 50 A/dm 2 to complete the formation of the metal plating layer. If the current density is within this range, scorching of the surface can be suppressed. From the viewpoint of shortening the time, it is preferably 5 to 50 A/dm 2 , more preferably 8 to 30 A/dm 2 . In addition, the energization time of the DC plating process may be appropriately adjusted according to the film thickness of the plated layer by the PR plating process so as to obtain a desired final film thickness. For example, when forming a direct-current plating layer having a thickness of about 2.0 to 5.0 μm, the time may be 30 to 70 seconds, or 40 to 65 seconds. From the viewpoint of simplification of the working process, the plating solution used in the direct-current plating treatment is preferably the same plating solution as the plating solution used in the PR plating treatment.

PRめっき処理の成膜時間と直流めっき処理の成膜時間は特に制限されることはないが、各々の膜厚の比が所定の範囲内に入るように調整すればよい。各処理で成膜された層の厚さの比は、1:1~1:5であることが好ましく、1:1~1:4であることがより好ましい。この範囲内であれば、成膜時間が長くなりすぎず、ウィスカの成長を抑制することができる。 The film formation time of the PR plating process and the film formation time of the DC plating process are not particularly limited, but may be adjusted so that the ratio of the respective film thicknesses falls within a predetermined range. The thickness ratio of the layers deposited in each treatment is preferably 1:1 to 1:5, more preferably 1:1 to 1:4. Within this range, the film formation time does not become too long, and the growth of whiskers can be suppressed.

また、直流めっき処理の通電時間は、PRめっき処理によるめっき層の膜厚に応じて、所望の最終膜厚になるように適宜調整すればよい。2.0~5.0μm程度の直流めっき層を形成する場合には、17~70秒の時間であればよく、40~65秒であってもよい。また、PRめっき処理によるウィスカの低減効果が直流めっき処理により減滅しないため、直流めっき処理が行われてもウィスカの成長には繋がり難い。 In addition, the energization time of the DC plating process may be appropriately adjusted according to the film thickness of the plated layer by the PR plating process so as to obtain a desired final film thickness. When forming a direct-current plating layer of about 2.0 to 5.0 μm, the time may be 17 to 70 seconds, and may be 40 to 65 seconds. In addition, since the effect of reducing whiskers by PR plating is not diminished by DC plating, it is difficult for whiskers to grow even if DC plating is performed.

金属めっき層が2種類の方法で成膜されたとしても2層を判別することができない。このため、各方法での膜厚は、以下のように求める。まずは、予めPRめっき法および直流めっき法にて一定時間のめっき処理を行う。作製した金属めっき層をFIBにて断面加工を行い各々の膜厚を断面SEM写真から測定することにより、各々の方法での成膜速度を算出する。そして、算出された各々の成膜速度から所望の膜厚になるめっき処理時間を算出し、算出しためっき処理時間だけめっき処理を行い、各々の方法で形成された層の膜厚とする。 Even if the metal plating layers are formed by two different methods, the two layers cannot be distinguished. Therefore, the film thickness for each method is obtained as follows. First, plating is performed in advance for a certain period of time by the PR plating method and the DC plating method. The film formation rate in each method is calculated by processing the cross-section of the metal plating layer produced by FIB and measuring each film thickness from the cross-section SEM photograph. Then, the plating process time to obtain the desired film thickness is calculated from each calculated film formation rate, and the plating process is performed for the calculated plating process time to determine the film thickness of the layer formed by each method.

本発明に係る金属体の形成方法により形成される金属めっき層は、金属基材の酸化を抑制する効果を有する。Snを主成分とする金属からなる金属めっき層とは、Sn含有量が金属めっき層の50質量%以上である金属であることを表す。好ましいSn含有量は100質量%である。Sn合金および純Snが含まれる。残部に不可避的不純物が含まれていてもよい。 The metal plating layer formed by the method for forming a metal body according to the present invention has the effect of suppressing oxidation of the metal substrate. A metal plating layer composed of a metal containing Sn as a main component means that the metal has a Sn content of 50% by mass or more in the metal plating layer. A preferred Sn content is 100% by mass. Sn alloys and pure Sn are included. The remainder may contain unavoidable impurities.

金属めっき層がSn合金の場合には、本発明の効果を阻害しない範囲で任意元素としてAg、Bi、Cu、In、Ni、Co、Ge、Ga、SbおよびPの少なくとも1種を含有してもよい。これらの含有量は、金属めっき層の全質量の5質量%以下であることが好ましい。金属めっき層の膜厚は、製造コストや製造時間を考慮して1~7μmとすることが好ましい。 When the metal plating layer is a Sn alloy, it contains at least one of Ag, Bi, Cu, In, Ni, Co, Ge, Ga, Sb and P as an optional element within a range that does not impair the effects of the present invention. good too. The content of these elements is preferably 5% by mass or less of the total mass of the metal plating layer. The film thickness of the metal plating layer is preferably 1 to 7 μm in consideration of manufacturing cost and manufacturing time.

本発明に係る金属体の形成方法で用いるめっき液は特に限定されず、市販の金属めっき液を用いればよい。例えば、金属めっき液として、Snが95質量%以上含有するSn系合金又は純Snからなる酸性浴の金属めっき液が使用される。金属めっき液にSn系合金が含有される場合、Sn以外に、Ag、Bi、Cu、In、Ni、Co、Ge、Ga、SbおよびP等から選ばれた元素うち、1種類以上の元素が混合される。 The plating solution used in the method for forming a metal body according to the present invention is not particularly limited, and a commercially available metal plating solution may be used. For example, as the metal plating solution, an acidic bath metal plating solution made of Sn alloy containing 95% by mass or more of Sn or pure Sn is used. When a Sn-based alloy is contained in the metal plating solution, in addition to Sn, one or more elements selected from Ag, Bi, Cu, In, Ni, Co, Ge, Ga, Sb, P, etc. mixed.

このように、本発明に係る金属体の形成方法では、種々のめっき方法の中から、敢えてウィスカの成長を促進することが知られている直流めっき法を選択し、PRめっき法の後に直流めっき法にて金属めっき層を成膜した。この結果、ウィスカの成長が抑制された金属めっき層を短時間で積層することができるのである。 As described above, in the method for forming a metal body according to the present invention, the DC plating method, which is known to promote the growth of whiskers, is purposely selected from among various plating methods, and the PR plating method is followed by the DC plating method. A metal plating layer was formed by the method. As a result, a metal plating layer in which growth of whiskers is suppressed can be laminated in a short time.

2.金属体
本発明に係る金属体は、金属基材に、バリア層および金属めっき層がこの順で積層されている。各層について詳述する。
(1)金属基材
本発明に係る金属体を構成する金属基材の材質は、前述のように特に限定されないが、Cuを主成分とする金属からなることが好ましい。Cuを主成分とする金属基材は、Cu含有量が金属基材の50質量%以上であることを表し、100質量%であることが好ましい。Cu合金および純Cuが含まれる。残部に不可避的不純物が含まれていてもよい。本発明で用いる金属基材としては、例えばFFCやFPCの端末接続部(接合領域)を構成する金属基材、電極を構成する金属基材が挙げられる。金属基材の厚みは特に限定されないが、金属体の強度確保及び薄型化の観点から、0.05~0.5mmであればよい。
2. Metal Body The metal body according to the present invention comprises a metal substrate, a barrier layer and a metal plating layer laminated in this order. Each layer will be described in detail.
(1) Metal base The material of the metal base constituting the metal body according to the present invention is not particularly limited as described above, but it is preferably made of a metal containing Cu as a main component. The metal substrate containing Cu as a main component represents that the Cu content is 50% by mass or more of the metal substrate, preferably 100% by mass. Cu alloys and pure Cu are included. The remainder may contain unavoidable impurities. The metal substrate used in the present invention includes, for example, a metal substrate forming terminal connection portions (bonding regions) of FFCs and FPCs, and a metal substrate forming electrodes. The thickness of the metal substrate is not particularly limited, but it may be 0.05 to 0.5 mm from the viewpoint of ensuring the strength of the metal body and reducing its thickness.

(2)バリア層
本発明に係る金属体を構成するバリア層の材質は、前述のように、金属基材を構成する元素の拡散を抑制する観点から、主成分がNiである金属からなることが好ましい。金属基材がCuを主成分とする場合には、特にCuの拡散を抑制することができる。主成分がNiであるバリア層とは、Ni含有量がバリア層の50質量%以上であることを表す。好ましいNi含有量は100質量%である。Ni合金および純Niが含まれる。残部に不可避的不純物が含まれていてもよい。バリア層の膜厚や結晶粒径は特に限定されないが、膜厚は0.1~5μm、結晶粒径は0.1~2.0μmであればよい。
(2) Barrier layer The material of the barrier layer that constitutes the metal body according to the present invention is, as described above, from the viewpoint of suppressing the diffusion of the elements that constitute the metal base material, that the main component is Ni. is preferred. When the metal substrate contains Cu as a main component, the diffusion of Cu can be particularly suppressed. A barrier layer whose main component is Ni means that the Ni content is 50 mass % or more of the barrier layer. A preferable Ni content is 100% by mass. Included are Ni alloys and pure Ni. The remainder may contain unavoidable impurities. The film thickness and crystal grain size of the barrier layer are not particularly limited, but the film thickness should be 0.1 to 5 μm and the crystal grain size should be 0.1 to 2.0 μm.

(3)金属めっき層
本発明に係る金属体を構成する金属めっき層は、前述のように、金属基材の酸化を抑制する効果を有する。Snを主成分とする金属からなる金属めっき層とは、Sn含有量が金属めっき層の50質量%以上である金属であることを表す。好ましいSn含有量は100質量%である。Sn合金および純Snが含まれる。残部に不可避的不純物が含まれていてもよい。
(3) Metal Plating Layer The metal plating layer forming the metal body according to the present invention has the effect of suppressing oxidation of the metal substrate as described above. A metal plating layer composed of a metal containing Sn as a main component means that the metal has a Sn content of 50% by mass or more in the metal plating layer. A preferred Sn content is 100% by mass. Sn alloys and pure Sn are included. The remainder may contain unavoidable impurities.

金属めっき層がSn合金の場合には、本発明の効果を阻害しない範囲で任意元素としてAg、Bi、Cu、In、Ni、Co、Ge、Ga、SbおよびPの少なくとも1種を含有してもよい。これらの含有量は、金属めっき層の全質量の5質量%以下であることが好ましい。金属めっき層の膜厚は、製造コストや製造時間を考慮して1~7μmとすることが好ましい。 When the metal plating layer is a Sn alloy, it contains at least one of Ag, Bi, Cu, In, Ni, Co, Ge, Ga, Sb and P as an optional element within a range that does not impair the effects of the present invention. good too. The content of these elements is preferably 5% by mass or less of the total mass of the metal plating layer. The film thickness of the metal plating layer is preferably 1 to 7 μm in consideration of manufacturing cost and manufacturing time.

また、本発明に係る金属体を構成する金属めっき層は、平均分散応力比率が8.4%以下である。平均分散応力比率については以下で詳述する。 Moreover, the metal plating layer constituting the metal body according to the present invention has an average dispersed stress ratio of 8.4% or less. The average distributed stress ratio is described in detail below.

本発明では、上述のように、PRめっき法にて金属めっき層を積層した後、従来の直流めっき法にて更に金属めっき層を積層する。PRめっき法の後に直流めっき法を採用して金属めっき層が形成されると、結晶方位が不揃いである種々の結晶がSnめっき層内に析出される。これにより、外部応力が分散され、ウィスカの成長が抑制されると推察される。より詳細は以下のように推察される。 In the present invention, as described above, after the metal plating layer is laminated by the PR plating method, the metal plating layer is further laminated by the conventional DC plating method. When the metal plating layer is formed by adopting the direct current plating method after the PR plating method, various crystals having different crystal orientations are deposited in the Sn plating layer. It is presumed that this disperses the external stress and suppresses the growth of whiskers. More details are inferred as follows.

外部応力は基本的には圧縮応力が各結晶に印加される。この時、結晶方位が揃っている、即ち、Snめっき層の膜厚方向をZ軸とした場合、例えば結晶方位のc軸とZ軸とのなす角度が揃っている結晶の存在確率が高いほど圧縮応力がそのままSnめっき層の面方向に伝播する。そして、例えばc軸とZ軸とのなす角度が大きくずれた結晶方位の結晶面が現れた時、伝播された応力がその結晶面に集中し、ウィスカが成長すると推察される。 The external stress is basically a compressive stress applied to each crystal. At this time, the crystal orientation is aligned, that is, when the film thickness direction of the Sn plating layer is taken as the Z axis, for example, the crystal orientation c axis and the Z axis are aligned. The compressive stress propagates in the surface direction of the Sn plating layer as it is. Then, for example, when a crystal plane with a crystal orientation in which the angle formed by the c-axis and the Z-axis deviates greatly, it is assumed that the propagated stress concentrates on the crystal plane and whiskers grow.

この推察によると、本発明では、ウィスカ長を低減するため、X線回折スペクトルのうち、最大ピーク強度を示す結晶方位(A)のピーク強度比(%)と、最大ピーク強度を示す結晶方位(A)のc軸と膜厚方向とのなす角度である最大ピーク傾斜角度(a°)、および最大ピーク強度以外のピーク強度を示す結晶方位のc軸と膜厚方向とのなす角度である非最大ピーク傾斜角度(b°)、の角度差(a°-b°)が±6°以内である結晶方位(B)のピーク強度比(%)の合計を考慮する必要がある。言い換えると、c軸の傾斜角度が比較的揃っている結晶方位の強度比の合計はウィスカが発生するための主な応力に相当するため、この合計を考慮してウィスカとの関係を明らかにする必要がある。本発明では、この強度比の合計を主応力比率(%)と称する。
本発明において、ピーク強度比とは、ピーク強度を全ピーク強度の合計で割り、100を乗じた値(%)を表す。
According to this speculation, in the present invention, in order to reduce the whisker length, in the X-ray diffraction spectrum, the peak intensity ratio (%) of the crystal orientation (A) showing the maximum peak intensity, and the crystal orientation showing the maximum peak intensity ( A) the maximum peak tilt angle (a°), which is the angle between the c-axis and the film thickness direction, and the angle between the c-axis of the crystal orientation showing the peak intensity other than the maximum peak intensity and the film thickness direction, It is necessary to consider the sum of the peak intensity ratios (%) of the crystal orientations (B) in which the angle difference (a°-b°) of the maximum peak tilt angle (b°) is within ±6°. In other words, the sum of the intensity ratios of the crystal orientations in which the tilt angles of the c-axis are relatively uniform corresponds to the main stress for the generation of whiskers. There is a need. In the present invention, the sum of these strength ratios is called the principal stress ratio (%).
In the present invention, the peak intensity ratio represents the value (%) obtained by dividing the peak intensity by the sum of all peak intensities and multiplying the result by 100.

本発明に係る形成方法は、直流めっき法の前にPRめっき法を採用して金属体が形成されており、PRめっき法にて主応力の原因となる結晶面の存在確率が低減している。そして、PRめっき法の後に更に直流めっき法を採用しても主応力比率が増加せず、Snめっき層のウィスカの成長が抑制されると推察される。これにともない、Snめっき層が短時間で形成される。 In the forming method according to the present invention, the metal body is formed by adopting the PR plating method before the DC plating method, and the existence probability of the crystal plane that causes the principal stress in the PR plating method is reduced. . Even if the direct-current plating method is applied after the PR plating method, the principal stress ratio does not increase, and it is presumed that the growth of whiskers in the Sn plating layer is suppressed. Along with this, a Sn plating layer is formed in a short time.

ここで、例えば本発明では、ウィスカ長の評価を球圧子法にて測定することができる。この測定では球圧子を面の板厚方向に押圧するが、球圧子による外部応力は、板厚方向に限定されず、Snめっき層の面方向にも圧縮応力として伝播すると考えられる。すなわち、外部からの圧縮応力は種々の方向からSnめっき層内に伝播すると考えられる。これらを鑑みると、上述のウィスカに関しては、更に以下のように推察される。 Here, for example, in the present invention, the evaluation of the whisker length can be measured by the ball indentation method. In this measurement, the ball indenter is pressed in the plate thickness direction of the surface, but the external stress due to the ball indenter is not limited to the plate thickness direction, and is thought to propagate as compressive stress in the surface direction of the Sn plating layer. That is, it is considered that external compressive stress propagates in the Sn plating layer from various directions. In view of these, the above whiskers are further speculated as follows.

上述の圧縮応力は、主応力の原因となる結晶面のc軸の傾斜角度から大きくずれている傾斜角度を有する結晶面に伝播すると、そこで応力が集中してウィスカが成長すると仮定する。この仮定が正しいとすると、この角度の大きく異なる結晶面が少なければ少ないほど、その結晶面に圧縮応力が集中してウィスカが成長しやすいと推察される。逆に、この角度の異なる結晶方位の結晶が多ければ多いほど圧縮応力が分散し、ウィスカの成長が起こりにくくなると推察される。つまり、主応力が低減するとともに、圧縮応力が伝播する結晶方位数である伝播結晶方位数が多いほど、応力が分散してウィスカが成長し難いと推察される。本発明では、伝搬結晶方位数が多いことを多面化と称する。 It is assumed that when the compressive stress described above propagates to a crystal plane having an inclination angle greatly deviating from the inclination angle of the c-axis of the crystal plane that causes the principal stress, the stress concentrates there and whiskers grow. Assuming that this assumption is correct, it is inferred that the fewer the crystal planes with large differences in angle, the more likely the compressive stress will concentrate on the crystal planes and the whiskers will grow. Conversely, it is presumed that the more the number of crystals with different crystal orientations, the more the compressive stress is dispersed, and the more difficult it is for whiskers to grow. In other words, it is presumed that as the principal stress is reduced and the number of propagated crystal orientations, which is the number of crystal orientations to which the compressive stress propagates, increases, the stress is dispersed and whiskers are less likely to grow. In the present invention, a large number of propagating crystal orientations is called polyhedral.

この多面化により応力が分散する程度は、以下に示す平均分散応力比率により表すことができる。
平均分散応力比率(%/種)=主応力比率(%)÷伝播結晶方位数(種)
The extent to which the stress is dispersed by this multifaceted surface can be represented by the average dispersed stress ratio shown below.
Average distributed stress ratio (%/species) = principal stress ratio (%)/number of crystal orientations propagated (species)

本発明では、平均分散応力比率が8.4%/種以下になるとウィスカの成長が抑制され、8.4%/種を超えるとウィスカが成長する。好ましくは7.8%/種以下であり、より好ましくは6.1%/種以下であり、更に好ましくは5.1%/種以下である。下限は特に限定されないが、2%/種以上であればよく、5.0%/種であってもよい。 In the present invention, whisker growth is suppressed when the average dispersion stress ratio is 8.4%/seed or less, and whisker growth occurs when it exceeds 8.4%/seed. It is preferably 7.8%/seed or less, more preferably 6.1%/seed or less, and still more preferably 5.1%/seed or less. Although the lower limit is not particularly limited, it may be 2%/seed or more, and may be 5.0%/seed.

なお、主応力比率が非常に高い場合や伝播結晶方位数が少ない場合は、応力が十分に分散されないため、平均分散応力比率が低減せず、結晶方位の多面化による効果は十分に発揮されないと考えられる。本発明では、伝播結晶方位数が2種以上であれば、このような弊害は抑制されると考えられる。好ましくは4種以上であり、より好ましくは5種以上であり、さらに好ましくは6種以上であり、特に好ましくは7種以上である。Snめっき層における応力の伝播を図1および図2を用いて更に詳述する。 If the principal stress ratio is very high or the number of propagating crystal orientations is small, the stress is not sufficiently dispersed, so the average dispersed stress ratio does not decrease, and the effect of multifaceted crystal orientation cannot be fully exhibited. Conceivable. In the present invention, if the number of crystal orientations to be propagated is two or more, it is considered that such an adverse effect can be suppressed. The number is preferably 4 or more, more preferably 5 or more, still more preferably 6 or more, and particularly preferably 7 or more. Propagation of stress in the Sn plating layer will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

図1は、Snめっき層を構成する結晶の結晶方位が比較的揃っている場合において、外部応力が加わった場合におけるウィスカの成長メカニズムを示す模式図である。図1に示すように、外部からの圧縮応力はSnめっき層にあらゆる角度で加わる。この時、圧縮応力は隣接する結晶に直接到達するため、結晶方位が揃っている領域では高い応力伝播能力を有すると考えられる。そして、圧縮応力が伝播された先に、たまたま異なる結晶方位の結晶が存在することにより異なる結晶方位の領域が狭い範囲で存在した場合、この領域に応力が集中してウィスカが成長すると推察される。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the growth mechanism of whiskers when external stress is applied when the crystal orientations of the crystals forming the Sn plating layer are relatively uniform. As shown in FIG. 1, external compressive stress is applied to the Sn plating layer at all angles. At this time, since the compressive stress directly reaches the adjacent crystals, it is considered that the regions with aligned crystal orientations have a high stress propagation capability. Then, when a region with a different crystal orientation happens to exist in a narrow range due to the presence of crystals with different crystal orientations to the destination to which the compressive stress is propagated, it is presumed that the stress concentrates in this region and whiskers grow. .

図2は、Snめっき層を構成する結晶の結晶方位が比較的揃っていない場合において、外部応力が加わった場合におけるウィスカの成長メカニズムを示す模式図である。図2に示すように、結晶方位が揃っている領域が存在したとしても、異なる結晶方位の結晶が多数存在することにより異なる結晶方位の領域が広く存在すれば、その領域で圧縮応力の伝播が分散・緩和され、ウィスカの成長が抑制されると推察される。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the growth mechanism of whiskers when external stress is applied when the crystal orientations of the crystals forming the Sn plating layer are relatively uneven. As shown in FIG. 2, even if there is a region with uniform crystal orientation, if a large number of crystals with different crystal orientations exist and a wide range of regions with different crystal orientations exist, the compressive stress will not propagate in that region. It is presumed that the whiskers are dispersed and relaxed, and the growth of whiskers is suppressed.

ここで、前述の平均分散応力比率を鑑みると、伝播結晶方位数が1種であっても主応力比率が小さければ平均分散応力比率は低い値を示す。しかし、異なる結晶方位の領域が広く存在しても、主応力比率が大きく伝播結晶方位数が1種であれば、異なる結晶方位の領域で圧縮応力が伝播し、ウィスカが成長してしまう。一方、異なる結晶方位の領域において伝播結晶方位数が2種以上であれば、主応力比率が大きい場合であっても少なくとも主応力比率が半減するため、平均分散応力比率が低くなり、ウィスカの成長が抑制されると考えられる。 Here, in view of the above-mentioned average dispersed stress ratio, even if the number of propagating crystal orientations is one, if the principal stress ratio is small, the average dispersed stress ratio shows a low value. However, even if regions with different crystal orientations exist widely, if the principal stress ratio is large and the number of propagating crystal orientations is one, the compressive stress will propagate in the regions with different crystal orientations and whiskers will grow. On the other hand, if the number of propagating crystal orientations is two or more in the regions of different crystal orientations, even if the principal stress ratio is large, the principal stress ratio is at least halved, so the average dispersed stress ratio becomes low and whisker growth. is thought to be suppressed.

本発明に係る形成方法は、PRめっき法の後に直流めっき法を採用して形成されるため、PRめっき法のみの場合と比較してSnめっき層が短時間で形成される。また、結晶面が多数存在することにより平均分散応力比率が低減し、仮に主応力比率が大きい場合であってもSnめっき層のウィスカの成長が抑制されると推察される。 Since the formation method according to the present invention adopts the direct current plating method after the PR plating method, the Sn plating layer is formed in a short time compared to the case of using only the PR plating method. In addition, it is presumed that the presence of many crystal planes reduces the average dispersed stress ratio, and even if the principal stress ratio is large, the growth of whiskers in the Sn plating layer is suppressed.

ウィスカの成長が抑制されるために結晶方位が分散されることが好ましい理由は、βSnのヤング率を用いて以下のように推察される。常温、常圧下でのSnは正方晶の結晶構造(βSn)を取っているため、結晶方位によってその性質は大きく異なる。βSnの結晶はa軸方向と比較して、c軸方向のヤング率が高いことから、c軸方向には変形しにくい。このため、金属めっき層の表面に外部応力が掛かった場合、図1に示すようにβSnの結晶方位の傾斜角度が揃っている場合は外部応力が分散せずにそのまま伝播しやすい。そして、その先に傾斜角度の大きく異なる結晶が存在した場合、そこで圧縮応力の伝播が断たれ、その部分で圧縮応力が集中してウィスカが成長しやすくなる。このため、c軸と膜厚方向とのなす角度である傾斜角度が大きく異なる結晶方位を多数有する金属めっき層では、隣接する結晶へ作用する圧縮応力が緩和され、ウィスカの成長を更に抑制することができる。 The reason why it is preferable to disperse the crystal orientation in order to suppress the growth of whiskers is speculated as follows using the Young's modulus of βSn. Since Sn has a tetragonal crystal structure (βSn) at normal temperature and normal pressure, its properties vary greatly depending on the crystal orientation. Since the βSn crystal has a higher Young's modulus in the c-axis direction than in the a-axis direction, it is difficult to deform in the c-axis direction. Therefore, when an external stress is applied to the surface of the metal plating layer, the external stress tends to propagate without dispersing if the inclination angles of the crystal orientations of βSn are uniform as shown in FIG. If a crystal with a large difference in tilt angle exists ahead of it, the propagation of the compressive stress is cut off there, and the compressive stress concentrates on that portion, facilitating the growth of whiskers. Therefore, in a metal plating layer having many crystal orientations with greatly different tilt angles, which is the angle between the c-axis and the film thickness direction, the compressive stress acting on adjacent crystals is relaxed, further suppressing the growth of whiskers. can be done.

本発明における傾斜角度の求め方の一例を、図3を用いて説明する。図3は、傾斜角度を算出するための参考図であり、図3(a)は正方晶のa軸、b軸、およびc軸を表す参考図であり、図3(b)はβSnの結晶面がXYZ軸と交わる場合におけるZ軸と結晶面のc軸との傾斜角度θを算出するための参考図である。図3(a)のc軸が図3(b)のc軸に相当する。
本発明では、金属めっき層の膜厚方向をZ軸とする。
An example of how to obtain the tilt angle in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a reference diagram for calculating the tilt angle, FIG. 3(a) is a reference diagram showing the a-axis, b-axis, and c-axis of a tetragonal crystal, and FIG. 3(b) is a crystal of βSn. FIG. 4 is a reference diagram for calculating the tilt angle θ between the Z-axis and the c-axis of the crystal plane when the plane intersects the XYZ-axes. The c-axis in FIG. 3(a) corresponds to the c-axis in FIG. 3(b).
In the present invention, the film thickness direction of the metal plating layer is defined as the Z-axis.

正方晶であるβSnの単位格子の長さを(a,b,c)とすると、結晶面は、図3(b)に示すように、X、Y、Z軸と各々、
=α・a
=β・b
=γ・c
で交わる。この時のミラー指数は(1/α:1/β:1/γ)=(hkl)の整数比で表される。
Assuming that the length of the unit cell of tetragonal βSn is (a, b, c), the crystal planes are, as shown in FIG.
x 1 = α・a
y 1 =β·b
z 1 =γ·c
cross at The Miller index at this time is represented by an integer ratio of (1/α:1/β:1/γ)=(hkl).

このとき、図3(b)に示すL2、θ2、L1、tanθ、およびθは各々以下のように表される。

Figure 2023075905000002
Figure 2023075905000003
Figure 2023075905000004
Figure 2023075905000005
Figure 2023075905000006
At this time, L2, θ2, L1, tan θ, and θ shown in FIG. 3B are expressed as follows.
Figure 2023075905000002
Figure 2023075905000003
Figure 2023075905000004
Figure 2023075905000005
Figure 2023075905000006

ただし、結晶面がZ軸と平行な場合は、θ=0°であり、Z軸と垂直な場合はθ=90°とする。 However, when the crystal plane is parallel to the Z-axis, θ=0°, and when the crystal plane is perpendicular to the Z-axis, θ=90°.

(101)のようにY軸と交わらない場合は、

Figure 2023075905000007
とする。 If it does not cross the Y-axis like (101),
Figure 2023075905000007
and

また、(011)のようにX軸と交わらない場合は、

Figure 2023075905000008
とする。 Also, when it does not cross the X-axis like (011),
Figure 2023075905000008
and

ここで、正方晶の単位格子を構成する各辺の長さは、各々a=b=0.5831nm、c=0.3181nmである。これらの値と上述の式を用いると、各ミラー指数でのc軸の傾斜角度θは表1に示す値になる。 Here, the lengths of the sides constituting the tetragonal unit lattice are a=b=0.5831 nm and c=0.3181 nm. Using these values and the above formula, the tilt angle θ of the c-axis at each Miller index is given in Table 1.

Figure 2023075905000009
Figure 2023075905000009

本発明における傾斜角度の求め方の別の例を、図4を用いて説明する。図4は、βSnの結晶面がXYZ軸と交わる場合におけるZ軸と結晶面のc軸との傾斜角度θを別の方法で算出するための参考図である。 Another example of how to obtain the tilt angle in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a reference diagram for calculating the tilt angle θ between the Z-axis and the c-axis of the crystal plane when the crystal plane of βSn intersects the XYZ-axis by another method.

図4に示すように、3点A(a,0,0)、B(0,b,0)、およびC(0,0,c)で定める平面に原点から垂線を引いた時の交点H(x,y,z)の座標は以下のように算出される。 As shown in FIG. 4, the intersection point H The (x, y, z) coordinates are calculated as follows.

交点Hの座標(x,y,z)を用いると、

Figure 2023075905000010
であり、
Figure 2023075905000011
となる。 Using the coordinates (x, y, z) of the intersection point H,
Figure 2023075905000010
and
Figure 2023075905000011
becomes.

式2から
y=ax/b・・・式4
が得られる。また、式3から
z=ax/c・・・式5
が得られる。
From Equation 2: y=ax/b Equation 4
is obtained. Also, from Equation 3, z=ax/c Equation 5
is obtained.

式4および式5を式1に代入すると、
-ax+a/b+a/c=0
(1+a/b+a/c)-ax=0
x((1+a/b+a/c)x-a)=0
となり、
x=a/(1+a/b+a/c)・・・式6
y=ax/b・・・式7
z=ax/c・・・式8
が得られる。
Substituting equations 4 and 5 into equation 1, we get
x2 - ax+ a2x2 / b2 + a2x2 / c2 = 0
x 2 (1+a 2 /b 2 +a 2 /c 2 )−ax=0
x((1+a 2 /b 2 +a 2 /c 2 )x−a)=0
becomes,
x=a/(1+a 2 /b 2 +a 2 /c 2 ) Equation 6
y=ax/b Expression 7
z=ax/c Equation 8
is obtained.

これらを用い、図4に示す各ミラー指数のc軸とZ軸とのなす角度である傾斜角度θを導出する。ミラー指数が(3,2,1)面の場合の導出方法を例示する。
(3,2,1)面は、XYZ軸の切片が(2,3,6)であり、正方晶の単位格子を構成する各辺さは、各々a=b=0.5831nm、c=0.3181nmである。これらを考慮すると、各切片の長さは
a=2x0.5831=1.1662
b=3x0.5831=1.7493
c=6x0.3181=1.9086
となり、上記計算式6~8から求めた点H(x,y,z)は、
(x,y,z)=(0.6415,0.4277,0.3920)となる。
Using these, the tilt angle θ, which is the angle between the c-axis and the Z-axis of each mirror index shown in FIG. 4, is derived. An example of the derivation method when the Miller index is the (3,2,1) plane will be described.
In the (3,2,1) plane, the intercept of the XYZ axes is (2,3,6), and each side of the tetragonal unit lattice is a = b = 0.5831 nm, c = 0 .3181 nm. Considering these, the length of each segment is a = 2 x 0.5831 = 1.1662
b = 3 x 0.5831 = 1.7493
c = 6 x 0.3181 = 1.9086
Then, the point H (x, y, z) obtained from the above formulas 6 to 8 is
(x, y, z) = (0.6415, 0.4277, 0.3920).

原点から点Hまでの距離OHは、

Figure 2023075905000012

OH=0.8650
となる。よって、傾斜角度θは以下のように算出される。
sinθ=OH/OC=0.86/1.9086=0.4531
θ=ARCSINθ=26.95°
他のミラー指数におけるc軸の傾斜角度θは表2に示す値になる。 The distance OH from the origin to point H is
Figure 2023075905000012

OH = 0.8650
becomes. Therefore, the tilt angle θ is calculated as follows.
sin θ=OH/OC=0.86/1.9086=0.4531
θ=ARCSIN θ=26.95°
The tilt angle θ of the c-axis at other Miller indices is the value shown in Table 2.

Figure 2023075905000013
Figure 2023075905000013

いずれの方法でもθは同じ値になり、βSn(正方晶)の結晶方位のc軸がZ軸となす角度である傾斜角度θを求めることができる。表1のように求める方法は、表2のように求める方法と比較して計算が容易である点で好ましい。なお、表2中の(220)、(440)、(420)、(200)の結晶面は、z軸に平行でありx、y、zの数値を算出できないため、計算不能である。 In either method, θ has the same value, and the tilt angle θ, which is the angle between the c-axis of the crystal orientation of βSn (tetragonal) and the Z-axis, can be obtained. The method of obtaining as shown in Table 1 is preferable in that the calculation is easier than the method of obtaining as shown in Table 2. Note that the crystal planes (220), (440), (420), and (200) in Table 2 are parallel to the z-axis and cannot be calculated because the values of x, y, and z cannot be calculated.

このようにして得られた傾斜角度θを用いて、本発明の平均分散応力比率(%/種)は以下の式により求められる。
平均分散応力比率(%/種)=主応力比率(%)÷伝播結晶方位数(種)
本発明の主応力比率(%)は、前述したように、金属めっき層のX線回折スペクトルにおいて、最大ピーク強度を示す結晶方位(A)のピーク強度比(%)と、最大ピーク強度を示す結晶方位(A)のc軸と金属めっき層の膜厚方向とのなす角度である最大ピーク傾斜角度(a°)、および最大ピーク強度以外のピーク強度を示す結晶方位(B)のc軸と金属めっき層の膜厚方向とのなす角度である非最大ピーク傾斜角度(b°)、の角度差(a°-b°)が±6°以内である結晶方位のピーク強度比(%)と、の合計(%)である。また、伝播結晶方位数(種)は、金属めっき層のX線回折スペクトルにおいて、主応力比率(%)の算出に用いられていないピーク数である。
Using the tilt angle θ obtained in this way, the average dispersed stress ratio (%/seed) of the present invention is determined by the following formula.
Average distributed stress ratio (%/species) = principal stress ratio (%)/number of crystal orientations propagated (species)
As described above, the principal stress ratio (%) of the present invention is the peak intensity ratio (%) of the crystal orientation (A) showing the maximum peak intensity in the X-ray diffraction spectrum of the metal plating layer, and the maximum peak intensity. The maximum peak tilt angle (a°), which is the angle between the c-axis of the crystal orientation (A) and the film thickness direction of the metal plating layer, and the c-axis of the crystal orientation (B) that indicates the peak intensity other than the maximum peak intensity The peak intensity ratio (%) of the crystal orientation in which the angle difference (a°-b°) of the non-maximum peak tilt angle (b°), which is the angle formed with the film thickness direction of the metal plating layer, is within ±6° , is the sum (%) of Also, the propagating crystal orientation number (seed) is the number of peaks not used for calculating the principal stress ratio (%) in the X-ray diffraction spectrum of the metal plating layer.

例えば、X線回折スペクトルにおいて、(321)面のピーク強度比が40%であり、(411)面のピーク強度比が5%であり、(521)面のピーク強度比が35%であり、および(332)面のピーク強度比が20%である場合を説明する。最大ピーク強度を示す(321)面のピーク強度比(A)は40%であり、(321)面(A)の最大ピーク傾斜角度(a°)は26.95°である。最大ピーク強度以外のピーク強度を示す結晶方位は、(411)面、(521)面、および(332)面の3種である。これらの中で、最大ピーク傾斜角度(a°)と非最大ピーク傾斜角度(b°)との角度差(a°-b°)が±6°以内(20.95°~32.95°)である結晶方位(B)は、傾斜角度θが23.97°である(411)面ということになる。そして、(411)面(B)のピーク強度比(%)は5%である。よって、主応力比率は40%+5%=45%となる。
また、伝搬結晶方位数(種)は、主応力比率の算出に用いられていない(521)面と(332)面の2種である。
よって、平均分散応力比率(%/種)は、45%/2種=22.5%/種となる。
For example, in the X-ray diffraction spectrum, the peak intensity ratio of the (321) plane is 40%, the peak intensity ratio of the (411) plane is 5%, and the peak intensity ratio of the (521) plane is 35%, and the (332) plane have a peak intensity ratio of 20%. The peak intensity ratio (A) of the (321) plane showing the maximum peak intensity is 40%, and the maximum peak tilt angle (a°) of the (321) plane (A) is 26.95°. There are three crystal orientations showing peak intensities other than the maximum peak intensity: the (411) plane, the (521) plane, and the (332) plane. Among these, the angle difference (a°-b°) between the maximum peak tilt angle (a°) and the non-maximum peak tilt angle (b°) is within ±6° (20.95° to 32.95°) The crystal orientation (B) is the (411) plane with an inclination angle θ of 23.97°. The peak intensity ratio (%) of the (411) plane (B) is 5%. Therefore, the principal stress ratio is 40%+5%=45%.
In addition, the number of propagating crystal orientations (seeds) is two kinds, the (521) plane and the (332) plane, which are not used in the calculation of the principal stress ratio.
Therefore, the average dispersed stress ratio (%/seed) is 45%/2seeds=22.5%/seeds.

本発明では正電流と逆電流が交互に通電するPRめっき法と直流めっき法を採用しているが、PRめっき法の代わりにパルスめっき法や交流めっき法を採用したとしても、ウィスカの成長を抑制することはできない。いずれも正電流のみが通電するため、結晶面の多面化に寄与しないためであると推察される。 Although the present invention employs the PR plating method and the DC plating method in which the positive current and the reverse current are alternately applied, even if the pulse plating method or the AC plating method is employed instead of the PR plating method, the growth of whiskers is prevented. It cannot be suppressed. It is presumed that this is because only a positive current flows in either case, so that it does not contribute to multifaceted crystal planes.

また、本発明に係る形成方法にて形成したSnめっき層は、PRめっき法にて形成したSnめっき層と同程度に多面化の傾向を示すと考えられる。このため、PRめっきの後に直流めっきを行ってもSnめっき層を構成する結晶の多面化が実現され、ウィスカの成長が抑制されると考えられる。一方、パルスめっき法、交流めっき法、および直流めっき法のみの場合には、いずれも正電流のみが通電するために多面化が実現されない。 Moreover, it is considered that the Sn-plated layer formed by the forming method according to the present invention tends to be multifaceted to the same extent as the Sn-plated layer formed by the PR plating method. For this reason, even if direct-current plating is performed after PR plating, the multifaceted crystals constituting the Sn-plated layer are realized, and the growth of whiskers is suppressed. On the other hand, when only the pulse plating method, the AC plating method, or the DC plating method is used, only a positive current is applied, so multi-facets cannot be realized.

なお、本発明に係る形成方法で形成された金属めっき層は、断面をSEMで観察しても各処理方法での境界を認識することができない。また、各処理方法で形成した層は薄いため、X線による識別も困難である。したがって、本発明に係る形成方法のように2通りの方法でめっき層を形成したとしても、本発明に係る金属めっき層は1層を構成することになる。 In the metal plating layer formed by the forming method according to the present invention, even if the cross section is observed with an SEM, the boundaries between the processing methods cannot be recognized. In addition, since the layers formed by each processing method are thin, they are difficult to identify with X-rays. Therefore, even if the plating layer is formed by two methods like the forming method according to the present invention, the metal plating layer according to the present invention constitutes one layer.

3.嵌合型接続端子
本発明に係る金属体の形成方法により形成された金属体は、ウィスカの発生を十分に抑制することができるため、機械的接合により導通する電気的接点として、嵌合型接続端子に好適に用いることができる。具体的には、コネクタのコネクタピン(金属端子)や、コネクタと嵌合するFFCやFCPの端末接続部(接合領域)やプレスフィットピンに本発明に係る金属体を用いるのが好ましい。
3. Fitting type connection terminal Since the metal body formed by the metal body forming method according to the present invention can sufficiently suppress the generation of whiskers, it can be used as an electrical contact that conducts by mechanical bonding. It can be suitably used for terminals. Specifically, it is preferable to use the metal body according to the present invention for connector pins (metal terminals) of connectors, terminal connection portions (bonding regions) of FFCs and FCPs that are fitted with connectors, and press-fit pins.

以下、本発明に係る具体例を説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。
(1)評価試料の作製
本発明の効果を立証するため、NiめっきCu板(サイズ:30mm×30mm×0.3mm,Niめっき厚:3μm)と、陽極として使用するSn板とを、金属めっき液が入れられたビーカー内に浸漬し、室温にて表5に示した条件で電流を流すことによって、Niめっき層上に金属めっき層を形成し、表5に示す膜厚を有する金属めっき層を形成した。
Specific examples according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.
(1) Preparation of evaluation sample In order to prove the effect of the present invention, a Ni-plated Cu plate (size: 30 mm × 30 mm × 0.3 mm, Ni plating thickness: 3 μm) and a Sn plate used as an anode were metal-plated. A metal plating layer is formed on the Ni plating layer by immersing it in a beaker containing a liquid and passing a current under the conditions shown in Table 5 at room temperature, and the metal plating layer having the thickness shown in Table 5. formed.

表5中、「(正電流の)電流密度」とは、PRめっき法における正電流の電流密度、もしくは、直流めっき法、パルスめっき法、交流めっき法での電流密度を表す。「逆電流の電流密度」とは、PRめっき法における逆電流の電流密度を表す。「正電流の通電時間」および「逆電流の通電時間」とは、PRめっき法の通電時間とDuty比から得られた通電時間である。Duty比は総通電時間に対する正電流の通電時間の比である。
各めっき法にて採用しためっき液は以下のものを用いた。
上村工業株式会社製:型番 GTC
石原ケミカル株式会社製:型番 PF-095S
比較例4では、表5に記載の条件で金属めっき層を形成した後、基材の表面温度が270℃になるまで昇温後、6秒保持した後に空冷した。
In Table 5, "current density (of positive current)" represents current density of positive current in the PR plating method, or current density in the DC plating method, pulse plating method, and AC plating method. "Current density of reverse current" represents the current density of reverse current in the PR plating method. “Positive current application time” and “reverse current application time” are the application times obtained from the PR plating method application time and the duty ratio. The duty ratio is the ratio of the positive current energization time to the total energization time.
The following plating solutions were used in each plating method.
Made by Uemura Industry Co., Ltd.: Model number GTC
Manufactured by Ishihara Chemical Co., Ltd.: Model number PF-095S
In Comparative Example 4, after the metal plating layer was formed under the conditions shown in Table 5, the surface temperature of the base material was raised to 270° C., held for 6 seconds, and then air-cooled.

(2)バリア層および金属めっき層の膜厚
上述のように作製された評価試料の金属めっき層をFIBで断面加工を行い、その断面について、SEMのモニター上で30000倍に拡大し、任意の10か所について、各層の膜厚の平均値を算出した。
(2) Film thickness of barrier layer and metal plating layer The metal plating layer of the evaluation sample prepared as described above was cross-sectionally processed by FIB, and the cross section was magnified 30,000 times on the SEM monitor, and an arbitrary The average value of the film thickness of each layer was calculated for 10 locations.

また、実施例1~5のPRめっき層および直流めっき層の各々の膜厚は、以下のように算出された。まずは、予め各方法にて一定時間のめっき処理を行った。作製した金属めっき層をFIBにて断面加工を行い、金属めっき層の膜厚を断面SEM写真から測定し、各方法での成膜速度を算出した。そして、算出された各々の成膜速度から所望の膜厚になるめっき処理時間を算出し、算出しためっき処理時間だけめっき処理を行い、各々の方法で形成された層の膜厚とした。 Further, the film thickness of each of the PR plating layer and the DC plating layer in Examples 1 to 5 was calculated as follows. First, plating was performed for a certain period of time by each method in advance. The prepared metal plating layer was subjected to cross-sectional processing by FIB, the film thickness of the metal plating layer was measured from the cross-sectional SEM photograph, and the film formation rate in each method was calculated. Then, the plating process time to obtain the desired film thickness was calculated from each of the calculated film formation rates, and the plating process was performed for the calculated plating process time to determine the film thickness of the layer formed by each method.

(3)平均分散応力比率
前述のように作製された金属めっき層のX線回折スペクトルは、下記条件でX線回折装置を用いて測定した。
・分析装置:MiniFlex600(Rigaku製)
・X線管球:Co(40kV/15mA)
・スキャン範囲:3°~140°
・スキャンスピード:10°/min
(3) Average Dispersion Stress Ratio The X-ray diffraction spectrum of the metal plating layer produced as described above was measured using an X-ray diffractometer under the following conditions.
・ Analyzer: MiniFlex 600 (manufactured by Rigaku)
・X-ray tube: Co (40kV/15mA)
・Scan range: 3° to 140°
・Scan speed: 10°/min

実施例1~5、比較例1~5、7~9のX線回折スペクトルは図5および図6に示す結果になった。図5はX線回折スペクトルを示す図であり、図5(a)は実施例1の形成方法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図5(b)は実施例2の形成方法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図5(c)は実施例3の形成方法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図5(d)は実施例4の形成方法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図5(e)は実施例5の形成方法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルである。図6はX線回折スペクトルを示す図であり、図6(a)は比較例1の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(b)は比較例2の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(c)は比較例3の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(d)は比較例4の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(e)は比較例5の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(f)は比較例7の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(g)は比較例8の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルであり、図6(h)は比較例9の形成法にて形成したSnめっき層のX線回折スペクトルである。 The X-ray diffraction spectra of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 and 7 to 9 are shown in FIGS. 5 and 6. FIG. FIG. 5 is a diagram showing an X-ray diffraction spectrum, FIG. 5(a) is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Example 1, and FIG. It is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method, FIG. 5(c) is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Example 3, and FIG. 5(e) is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Example 4. FIG. FIG. 6 is a diagram showing an X-ray diffraction spectrum, FIG. 6(a) is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 1, and FIG. It is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method, FIG. 6(c) is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 3, and FIG. It is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 4, and FIG. 6E is an X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 5. (f) is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 7, and FIG. 6 (g) is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 8. 6(h) is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer formed by the formation method of Comparative Example 9. As shown in FIG.

図5(a)~図5(e)に示される実施例1~5は、図6(a)~図6(d)に示される比較例1~4よりピークの数が多く、多面的であることがわかった。このため、PRめっきの後に直流めっきを行ったとしてもSnめっき層を構成する結晶方位の多面化が実現され、直流めっきを採用したとしてもウィスカの成長が抑制されることがわかった。一方、図6(a)~図6(d)に示される比較例1~4は、パルスめっき法、交流めっき法、および直流めっき法のみで成膜されているため、いずれも多面化が実現されなかった。また、パルスめっき法や交流めっき法の後に直流めっき法が採用されたとしても、多面化が実現されなかった。図6(e)~図6(h)に示される比較例5、および7~9は、PRめっき法にて成膜されており、ピークの数が多く多面的であることがわかった。 Examples 1 to 5 shown in FIGS. 5A to 5E have more peaks than Comparative Examples 1 to 4 shown in FIGS. 6A to 6D, and are multifaceted. It turns out there is. For this reason, it was found that even if DC plating is performed after PR plating, the multi-faceted crystal orientation constituting the Sn plating layer is realized, and the growth of whiskers is suppressed even if DC plating is adopted. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4 shown in FIGS. 6(a) to 6(d), films are formed only by the pulse plating method, the AC plating method, and the DC plating method, so that all of them are multifaceted. it wasn't. Moreover, even if the direct current plating method was adopted after the pulse plating method or the alternating current plating method, multi-facets were not realized. Comparative Examples 5 and 7 to 9 shown in FIGS. 6(e) to 6(h) were formed by the PR plating method, and it was found that the number of peaks was large and multifaceted.

得られたX線回折スペクトルから、各面方位の傾斜角度(°)を算出した。また、各ピーク強度の合計値を算出し、各ピーク強度を合計値で割り100を乗じることにより、各ピークのスペクトル強度比(%)を算出した。 The tilt angle (°) of each plane orientation was calculated from the obtained X-ray diffraction spectrum. Also, the total value of each peak intensity was calculated, and the spectral intensity ratio (%) of each peak was calculated by dividing each peak intensity by the total value and multiplying by 100.

平均分散応力比率(%/種)は、平均分散応力比率=主応力比率(%)÷伝播結晶方位数(種)により算出された。本実施例では、X線回折スペクトルの中で最大ピーク強度比を示す結晶方位を(A)とし、最大ピーク傾斜角度を(a)とした。また、最大ピーク強度比を示さない結晶方位のc軸の傾斜角度である非最大ピーク傾斜角度(b)の中で、最大ピーク強度を示す結晶方位のc軸の傾斜角度(a)との角度差(a-b)が±6°である結晶方位を(B)とした。傾斜角度は、前述の表1および表2に示されている数値を用いた。そして、支配的結晶方位のX線回折スペクトル強度比である主応力比率(%)を求めた。 The average dispersed stress ratio (%/seed) was calculated by: average dispersed stress ratio=principal stress ratio (%)/number of crystal orientations propagated (seed). In this example, the crystal orientation showing the maximum peak intensity ratio in the X-ray diffraction spectrum was defined as (A), and the maximum peak tilt angle was defined as (a). In addition, among the non-maximum peak tilt angles (b) that are the tilt angles of the c-axis of the crystal orientation that does not show the maximum peak intensity ratio, the angle with the tilt angle (a) of the c-axis of the crystal orientation that shows the maximum peak intensity The crystal orientation with a difference (ab) of ±6° was defined as (B). The values shown in Tables 1 and 2 were used as the tilt angles. Then, the principal stress ratio (%), which is the X-ray diffraction spectrum intensity ratio of the dominant crystal orientation, was obtained.

最後に、結晶方位の中で、主応力比率の算出に用いられていない結晶方位数である伝播結晶方位数を求め、主応力比率(%)を伝搬結晶方位数(種)で除することにより、平均分散応力比率(%/種)を算出した。なお、比較例6では成膜を行えなかったため、平均分散応力比率(%/種)を算出することができなかった。 Finally, among the crystal orientations, the number of propagating crystal orientations, which is the number of crystal orientations not used for calculating the principal stress ratio, is obtained, and the principal stress ratio (%) is divided by the number of propagating crystal orientations (seeds). , the average distributed stress ratio (%/species) was calculated. In Comparative Example 6, since film formation was not possible, the average dispersed stress ratio (%/species) could not be calculated.

例えば、実施例1では以下のようになる。X線回折スペクトルのなかで、ピーク強度が最大である結晶方位(220)のピーク強度比は32.3%である。その結晶方位のc軸と膜厚方向との角度である最大ピーク傾斜角度(a)は0°であり、この結晶方位を「A」と称した。また、(220)以外の結晶方位において、これらのc軸と膜厚方向とのなす角度である非最大ピーク傾斜角度(b)と、最大ピーク傾斜角度(a)との差(a-b)が±6°以内である結晶方位は、(420)と(440)であり、これらの結晶方位を「B」と称した。これらのピーク強度比は、各々1.3%、および5.6%であった。この強度比と最大ピーク強度比の合計である「支配的結晶方位のX線回折スペクトル強度比」は39.2%であり、これが主応力比率の値である。
実施例1の結晶方位の中で、主応力比率の算出に用いられていない結晶方位数は5種類であった。よって、平均分散応力比率(%/種)は、39.2(%)/5(種)≒7.8(%/個)であった。
実施例1~5、比較例1~5、および比較例7~9の平均分散応力比率(%/種)の値を表3および表4に示す。
For example, in Example 1, it is as follows. In the X-ray diffraction spectrum, the peak intensity ratio of the crystal orientation (220) having the maximum peak intensity is 32.3%. The maximum peak tilt angle (a), which is the angle between the c-axis of the crystal orientation and the film thickness direction, was 0°, and this crystal orientation was called "A". Further, in crystal orientations other than (220), the difference (ab) between the non-maximum peak tilt angle (b), which is the angle between the c-axis and the film thickness direction, and the maximum peak tilt angle (a) is within ±6° are (420) and (440), and these crystal orientations were referred to as "B". These peak intensity ratios were 1.3% and 5.6%, respectively. The "X-ray diffraction spectrum intensity ratio of dominant crystal orientation", which is the sum of this intensity ratio and the maximum peak intensity ratio, is 39.2%, which is the value of the principal stress ratio.
Among the crystal orientations of Example 1, there were five types of crystal orientation numbers that were not used for calculating the principal stress ratio. Therefore, the average dispersed stress ratio (%/seed) was 39.2 (%)/5 (seeds)≈7.8 (%/seed).
Tables 3 and 4 show the values of the average dispersed stress ratio (%/species) of Examples 1-5, Comparative Examples 1-5, and Comparative Examples 7-9.

Figure 2023075905000014
Figure 2023075905000014

Figure 2023075905000015
Figure 2023075905000015

表4に示すように、PRめっき法にて成膜された比較例5、および7~9は、多面的であり伝播結晶方位数が多いものの、それにもまして主応力比率が大きいために平均分散応力比率が大きい値を示した。 As shown in Table 4, Comparative Examples 5 and 7 to 9, which were formed by the PR plating method, are multifaceted and have a large number of propagating crystal orientations. The stress ratio showed a large value.

(4)ウィスカ長
ウィスカ長は、金属めっき層を形成したNiめっきCu板について、JEITA RC-5241で規定される「電子機器用コネクタのウィスカ試験方法」に準拠した球圧子法により測定された。なお、この測定では、同じ条件で作製したサンプルを3枚用意し、それぞれのサンプルの最大ウィスカ長さを測定し、その平均をウィスカ長として算出した。
試験に使用した試験装置・条件については以下に示す通りである。
(4) Whisker Length The whisker length was measured on a Ni-plated Cu plate on which a metal plating layer was formed, by a ball indenter method based on JEITA RC-5241 "Whisker Test Method for Connectors for Electronic Devices". In this measurement, three samples were prepared under the same conditions, the maximum whisker length of each sample was measured, and the average was calculated as the whisker length.
The test equipment and conditions used for the test are as follows.

(試験装置)
JEITA RC-5241の「4.4 荷重試験機」に定められた仕様を満足する荷重試験機(ジルコニア球圧子の直径:1mm)
(試験条件)
・荷重:300g
・試験期間:10日間(240時間)
(測定装置・条件)
・FE-SEM:Quanta FEG250(FEI製)
・加速電圧:10kV
(test equipment)
A load tester that satisfies the specifications stipulated in JEITA RC-5241 “4.4 Load tester” (diameter of zirconia ball indenter: 1mm)
(Test condition)
・Load: 300g
・Test period: 10 days (240 hours)
(Measurement equipment/conditions)
・FE-SEM: Quanta FEG250 (manufactured by FEI)
・Acceleration voltage: 10 kV

測定の結果、ウィスカ長さが15μm未満であるものをウィスカの発生が抑制されているものとして「○」と評価し、ウィスカ長さが15μm以上20μm以下の場合には「△」と評価し、20μm超であるものをウィスカの発生が抑制できていないものとして「×」と評価した。
以下に評価結果を示す。
As a result of the measurement, when the whisker length is less than 15 μm, the occurrence of whiskers is evaluated as “○”, and when the whisker length is 15 μm or more and 20 μm or less, it is evaluated as “Δ”. Those having a thickness of more than 20 μm were evaluated as “×” because the generation of whiskers could not be suppressed.
The evaluation results are shown below.

Figure 2023075905000016
Figure 2023075905000016

実施例1~5は、PRめっき法および直流めっき法の形成条件が所定の範囲内であるため、Snめっき層の平均分散応力比率が8.4%/種以下であり、ウィスカの成長が抑制された。また、形成時間は200秒以内であり形成時間を短縮することができた。さらに、本発明に係る形成方法で形成された金属めっき層は、断面をSEMで観察しても各処理方法での境界を認識することができなかった。また、各処理方法で形成した層は薄いため、X線による識別もできなかった。このため、実施例1~5のSnめっき層は、2通りの方法で成膜しているが、単層であることがわかった。 In Examples 1 to 5, since the formation conditions of the PR plating method and the direct current plating method are within the predetermined range, the average dispersion stress ratio of the Sn plating layer is 8.4%/type or less, and the growth of whiskers is suppressed. was done. Moreover, the formation time was within 200 seconds, and the formation time could be shortened. Furthermore, in the metal plating layer formed by the formation method according to the present invention, even when the cross section was observed with an SEM, the boundaries between the treatment methods could not be recognized. In addition, since the layers formed by each treatment method were thin, they could not be identified by X-rays. Therefore, although the Sn plating layers of Examples 1 to 5 were formed by two methods, it was found to be a single layer.

一方、比較例1および比較例4は直流めっき法にて金属めっき層を積層したため、平均分散応力比率が大きくウィスカ長を低減することができなかった。比較例2はパルスめっき法にて金属めっき層を積層したため、平均分散応力比率が大きくウィスカ長を十分に低減するには至らなかった。比較例3は交流めっき法にて金属めっき層を積層したため、平均分散応力比率が大きくウィスカ長は実施例より劣った。 On the other hand, in Comparative Examples 1 and 4, since the metal plating layers were laminated by the DC plating method, the average dispersion stress ratio was large and the whisker length could not be reduced. In Comparative Example 2, since the metal plating layer was laminated by the pulse plating method, the average dispersion stress ratio was large and the whisker length could not be sufficiently reduced. In Comparative Example 3, since the metal plating layer was laminated by the AC plating method, the average dispersion stress ratio was large and the whisker length was inferior to that of the Examples.

比較例5、7および8はPRめっき法にて金属めっき層を積層したため、多面的でありウィスカの成長がある程度抑制されたものの、平均分散応力比率が大きくウィスカ長は実施例より劣った。また、形成時間が200秒を大きく上回り、製造時間の短縮に寄与できなかった。比較例6ではPRめっき法が採用されたが、Duty比が小さく金属めっき層を形成することができなかった。比較例9ではPRめっき法が採用されたが、電流密度の比が小さいために平均分散応力が大きくウィスカ長は実施例より劣った。比較例10ではPRめっき法が採用されたが、電流密度の比が大きいために金属めっき層を形成することができなかった。 In Comparative Examples 5, 7 and 8, metal plating layers were laminated by the PR plating method, so that the surfaces were multifaceted and the growth of whiskers was suppressed to some extent. Moreover, the formation time greatly exceeded 200 seconds, and could not contribute to shortening the manufacturing time. In Comparative Example 6, the PR plating method was adopted, but the duty ratio was small and a metal plating layer could not be formed. In Comparative Example 9, the PR plating method was adopted, but the average dispersed stress was large and the whisker length was inferior to that of the Example because the ratio of the current densities was small. In Comparative Example 10, the PR plating method was adopted, but the metal plating layer could not be formed due to the high current density ratio.

次に、表5の結果に基づいて、主応力比率(%)とウィスカ長との関係、および平均分散応力比率(%/種)とウィスカ長との関係を示す。図7は、主応力比率と最大ウィスカ長との関係を示す図である。図7に示すように、主応力比率とウィスカとの明確な関係は見出せず、主応力比率に加えて伝播結晶方位数も考慮しなければならないことがわかった。 Next, based on the results in Table 5, the relationship between the principal stress ratio (%) and the whisker length and the relationship between the average dispersed stress ratio (%/seed) and the whisker length are shown. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the principal stress ratio and the maximum whisker length. As shown in FIG. 7, no clear relationship between the principal stress ratio and whiskers was found, and it was found that the number of propagating crystal orientations must be considered in addition to the principal stress ratio.

図8は、平均分散応力比率と最大ウィスカ長との関係を示す図である。平均分散応力比率は主応力比率を伝搬結晶方位数で除した値である。図8に示すように、平均分散応力比率が8.4%/種以下になるとウィスカの成長が抑制され、8.4%/種を超えるとウィスカが成長することがわかった。すなわち、ウィスカの成長は、主応力比率を低減するだけでは抑制されず、平均分散応力比率を低減することにより抑制されることがわかった。また、図8の近似曲線から明らかなように、ウィスカは平均分散応力比率が大きくなるにつれて指数関数的に増加することもわかった。図8に示す近似曲線は、
最大ウィスカ長=8.4e(0.0621×平均分散応力比率)
であった。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the average dispersed stress ratio and the maximum whisker length. The average distributed stress ratio is the value obtained by dividing the principal stress ratio by the number of propagating crystal orientations. As shown in FIG. 8, it was found that whisker growth was suppressed when the average dispersed stress ratio was 8.4%/seed or less, and whisker growth was observed when it exceeded 8.4%/seed. That is, it was found that the growth of whiskers was not suppressed only by reducing the principal stress ratio, but was suppressed by reducing the average dispersed stress ratio. Moreover, as is clear from the approximation curve in FIG. 8, it was also found that the number of whiskers increases exponentially as the average dispersion stress ratio increases. The approximate curve shown in FIG. 8 is
Maximum whisker length = 8.4e (0.0621 x average dispersion stress ratio)
Met.

Claims (5)

金属基材に、Ni層およびSnめっき層がこの順で積層されてなる金属体の形成方法であって、
前記金属基材にNi層を積層するNi層積層工程と、
前記Ni層に、正電流および逆電流の電流密度が各々1~50A/dmであり、Duty比が0.8超1未満であり、前記正電流の電流密度と前記逆電流の電流密度との比は、電流密度正電流:電流密度逆電流=1:0.5~1:3であるPRめっき処理を施した後、電流密度が1~50A/dmである直流めっき処理を施して前記Snめっき層を積層するSnめっき層積層工程と
を備えることを特徴とする金属体の形成方法。
A method for forming a metal body in which a Ni layer and a Sn plating layer are laminated in this order on a metal substrate,
A Ni layer lamination step of laminating a Ni layer on the metal substrate;
The Ni layer has a current density of a positive current and a reverse current of 1 to 50 A / dm 2 , a duty ratio of more than 0.8 and less than 1, and the current density of the positive current and the current density of the reverse current. The ratio of current density positive current : current density reverse current = 1: 0.5 to 1: 3 is applied, and then DC plating is applied with a current density of 1 to 50 A / dm 2 . and a Sn-plated layer lamination step of laminating the Sn-plated layer.
前記金属基材はCuを主成分とする金属からなる、請求項1に記載の金属体の形成方法。 2. The method of forming a metal body according to claim 1, wherein said metal substrate is made of a metal containing Cu as a main component. 金属基材に、Ni層およびSnめっき層がこの順で積層されてなる金属体であって、
前記Snめっき層は、下記式で表される平均分散応力比率が8.4%/種以下であることを特徴とする金属体。
平均分散応力比率(%/種)=主応力比率(%)÷伝播結晶方位数(種)
上記式中、前記主応力比率(%)とは、前記Snめっき層のX線回折スペクトルにおいて、最大ピーク強度を示す結晶方位のピーク強度比と、前記最大ピーク強度を示す結晶方位のc軸と前記Snめっき層の膜厚方向とのなす角度である最大ピーク傾斜角度、および前記最大ピーク強度以外のピーク強度を示す結晶方位のc軸と前記Snめっき層の膜厚方向とのなす角度である非最大ピーク傾斜角度、の角度差が±6°以内である結晶方位のピーク強度比と、の合計を表し、前記伝播結晶方位数(種)とは、前記Snめっき層のX線回折スペクトルにおいて、前記主応力比率の算出に用いられていないピーク数を表す。
A metal body in which a Ni layer and a Sn plating layer are laminated in this order on a metal substrate,
The metal body, wherein the Sn plating layer has an average dispersion stress ratio represented by the following formula of 8.4%/species or less.
Average distributed stress ratio (%/species) = principal stress ratio (%)/number of crystal orientations propagated (species)
In the above formula, the principal stress ratio (%) is the peak intensity ratio of the crystal orientation showing the maximum peak intensity in the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer, and the c-axis of the crystal orientation showing the maximum peak intensity. The maximum peak tilt angle, which is the angle formed with the film thickness direction of the Sn plating layer, and the angle formed between the c-axis of the crystal orientation showing the peak intensity other than the maximum peak intensity and the film thickness direction of the Sn plating layer. The non-maximum peak tilt angle, the peak intensity ratio of the crystal orientations whose angle difference is within ± 6 °, and the number of propagating crystal orientations (seeds) is the X-ray diffraction spectrum of the Sn plating layer. , represents the number of peaks not used in the calculation of the principal stress ratio.
前記金属基材はCuを主成分とする金属からなる、請求項3に記載の金属体。 4. The metal body according to claim 3, wherein said metal substrate is made of a metal containing Cu as a main component. 請求項3または4に記載の金属体を備える嵌合型接続端子。
A fitting-type connection terminal comprising the metal body according to claim 3 or 4.
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