JP4639701B2

JP4639701B2 - 錫めっき皮膜を有する金属板及びそれを備えた電子部品並びに錫めっき皮膜の製造方法

Info

Publication number: JP4639701B2
Application number: JP2004257232A
Authority: JP
Inventors: 久裕田中; 茂樹緒形
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: JP2006070340A

Description

本発明は、ウイスカが発生しにくい錫めっき皮膜を有する金属板及びそれを備えた電子部品並びに錫めっき皮膜の製造方法に関するものである。

錫めっきは、装飾品、電子部品、構造部品などの金属表面処理方法として、コストが安く、耐食性、外観、はんだ付け性に優れているために一般的に用いられている。ところが、錫めっきの表面にはウイスカと呼ばれる錫の単結晶からなる針状結晶が発生することが知られている。このウイスカは通常直径１〜２μｍ、長さは数μｍ〜数ｍｍに達し、光沢剤を添加した光沢錫めっき皮膜に特に発生しやすいものであり、電子部品の場合にはウイスカが発生・成長すると、回路中や、端子間でショートが発生したり、ノイズ発生の原因となっていた。しかも、近年の電子部品は小型化、高密度化、微弱電流化の傾向にあり、ウイスカが発生すると障害が起こりやすくなっている。

そこで、錫めっきを施した電子部品などの信頼性を確保するために種々のウイスカ発生防止方法が提案されている。

例えば、（特許文献１）や（非特許文献１）に記載されているように、錫の粒子サイズを２μｍから８μｍに粗大化する方法があるが、効果的にウイスカを抑制できない。

また、（非特許文献２）に開示されているように、錫結晶の優先配向面の制御する方法があるが、同様に効果的にウイスカを抑制できない。
特開平１０−９６０９５号公報ドーラス・ロム（Ｄ．Ｒｏｍｍ），ドナルド・アボット（Ｄ．Ａｂｂｏｔｔ）著，「錫めっきされたロジック部品リードのウイスカ評価」（ＷｈｉｓｋｅｒＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＴｉｎ−ＰｌａｔｅｄＬｏｇｉｃＣｏｍｐｏｎｅｎｔＬｅａｄｓ），（米国），テキサス・シンスツルメンツアプリケーションレポートＳＺＺＡ０３７Ａ（ＴＥＸＡＳＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｐｏｒｔＳＺＺＡ０３７Ａ），２００３年２月，ｐ．７−１０マンフレッド・ヨーダン（Ｍ．Ｊｏｒｄａｎ），ゲルノット・シュトルーベ（Ｇ．Ｓｔｒｕｂｅ），「Ｘ線回折とウイスカ成長−それらにどんな関係があるか」（Ｘ−Ｒａｙ−ＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄＷｈｉｓｋｅｒｇｒｏｗｔｈ − Ｉｓｔｈｅｒｅａｎｙｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ），（ドイツ），鉛フリー電子機器の国際会議（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＬｅａｄＦｒｅｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ），２００３年６月１２日

解決しようとする問題点は、錫めっき皮膜の形成状態によってウイスカの成長しやすさが異なるため、ウイスカ発生防止方法を施しても、ウイスカ成長を抑制できないという問題があった。

そこで、本発明は、ウイスカ成長を効果的に抑制することができる錫めっき皮膜を有する金属板及びそれを備えた電子部品並びに錫めっき皮膜の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の錫めっき皮膜を有する金属板は、銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−２．０ＭＰａの圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成される錫めっき皮膜が形成される構成とした。また、銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−７．２ＭＰａ以上−６．２ＭＰａ以下の圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成される錫めっき皮膜が形成される構成とした。

本発明の錫めっき皮膜の製造方法は、銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、塩酸、硝硫酸の中から選択され生成された処理剤による前処理を行った後、金属錫と酸との混合物にノニオン系界面活性剤が添加されためっき液を用いて、浴温２５℃、流速５Ｌ／ｍｉｎ、電流密度４０Ａ／ｄｍ²の条件で錫めっきを行うことにより、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−２．０ＭＰａの圧縮応力と、を有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成されることを特徴とした。また、銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、塩酸、硝硫酸の中から選択され生成された処理剤による前処理を行った後、金属錫と酸との混合物にノニオン系界面活性剤が添加されためっき液を用いて、浴温２５℃、流速５Ｌ／ｍｉｎ、電流密度４０Ａ／ｄｍ ² の条件で錫めっきを行い、前記錫めっきの後、２２０℃で恒温状態にある恒温槽に６０秒間保持してアニール処理を行うことにより、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−７．２ＭＰａ以上−６．２ＭＰａ以下の圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成とした。

本発明は、ウイスカの発生しにくい信頼性の高い錫めっき皮膜を有する金属板及びそれを備えた電子部品並びに錫めっき皮膜の製造方法を提供できるという利点がある。

請求項１記載の発明は、銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−２．０ＭＰａの圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成される錫めっき皮膜が形成されたことを特徴とする。また、請求項２に記載の発明は、銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−７．２ＭＰａ以上−６．２ＭＰａ以下の圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成される錫めっき皮膜が形成されたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の錫めっき皮膜を有する金属板を備えたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、塩酸、硝硫酸の中から選択され生成された処理剤による前処理を行った後、金属錫と酸との混合物にノニオン系界面活性剤が添加されためっき液を用いて、浴温２５℃、流速５Ｌ／ｍｉｎ、電流密度４０Ａ／ｄｍ²の条件で錫めっきを行うことにより、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−２．０ＭＰａの圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成されることを特徴とする。また、請求項５記載の発明は、銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、塩酸、硝硫酸の中から選択され生成された処理剤による前処理を行った後、金属錫と酸との混合物にノニオン系界面活性剤が添加されためっき液を用いて、浴温２５℃、流速５Ｌ／ｍｉｎ、電流密度４０Ａ／ｄｍ ² の条件で錫めっきを行い、前記錫めっきの後、２２０℃で恒温状態にある恒温槽に６０秒間保持してアニール処理を行うことにより、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−７．２ＭＰａ以上−６．２ＭＰａ以下の圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成されることを特徴とする。

（実施の形態１）
本実施の形態１においては、ＰＰＦ（ＰｒｅＰｌａｔｅｄＦｒａｍｅ：前めっき）方式に用いられる電子部品用リードフレームを例に説明する。

図１は実施の形態１における電子部品用リードフレームの平面図であり、図２は実施の形態１における電子部品用リードフレームの断面図である。なお、図２は図１のＡ−Ａ線で切断した断面を示している。

図１，２において、１は基材、２はインナーリード部、３はアウターリード部であり、４は隣接するアウターリード部３を連結するタイバー部である。５は銀めっき層、６は錫めっき層であり、７はチップ搭載部を示す。

なお、本実施の形態１における基材１は本発明の金属基材に相当するが、本発明の金属基材は、リードフレームのような基材１自体がその電子部品の支持基板を兼ねているものや、配線板の金属膜のように、樹脂等で形成された絶縁性基板上に形成されたものの双方を含む。即ち、本発明の金属基材は、それ自体が電子部品の支持基板を構成してもよく、別部材の支持基板を備え、該支持基板上に形成されていてもよい。

ここで、電子部品用リードフレームに使用される基材１には、種々の金属、合金等を用いることができるが、好ましくは、低錫リン青銅または析出硬化型等の銅または銅合金や、鉄にニッケルを約４２ｗｔ％含む鉄・ニッケル合金が用いられる。特に、これら銅または銅合金と、錫めっきとの組み合わせが、ウイスカの発生が顕著であるので、本発明の錫めっき皮膜は、金属基材が銅または銅合金である場合に好適に適用できる。

先ず、基材１の薄板をリードフレームの形状に加工するが、その加工方法としては、リードフレームの形状を打ち抜くための金型を造り、この金型を用いてプレス装置により打ち抜き加工する方法と、感光レジストを表面に塗布しパターンを焼き付けた後、現像し感光レジストをリードフレームのポジパターンとして残し、塩化第二鉄または塩化第二銅等のエッチング液で加工する方法がある。本発明では、プレス法もエッチング法も任意に選択できる。

基材１をリードフレーム形状に加工した後、洗浄工程を経て、必要に応じて熱処理工程を通し、プレスで打ち抜いた時に基材１に残った応力を除去する。その後、めっき工程に入る。

以下に本発明のめっき工程の詳細を説明する。

洗浄工程により基材１に付着したプレス工程や熱処理工程の油成分をアルカリ脱脂剤等により浸漬法または電気的な方法の併用または単独使用により除去した後、銅下地めっきを０．２μｍ以上形成する。銅下地めっき液としては、シアン化銅溶液を用いることができる。

その後、銀の部分めっき工程によりインナーリード部２に銀めっきを行う。そして、図２に示すように、銀メッキ層５が形成される。なお、本実施の形態１においては、図２に示すように、チップ搭載部７にも銀メッキ層５が形成する場合を示しているが、チップ搭載部７には銀メッキ層５を形成しなくてもよい。

そして、銀の部分めっきを行った後、基板１と後述する錫めっき層６の密着性を改善するため塩酸、硝硫酸を１種または２種以上から選択された処理剤によって、アウターリード部３の基材１を処理する。

この前処理の後に、アウターリード部３に錫めっきの部分めっきを行う。そして、図２に示すように、錫メッキ層６が形成される。

ここで、めっき液としては、金属錫として酸化第一錫を用いることができ、酸としてアルキルスルホン酸溶液を用いることができる。この混合物に、添加剤として界面活性剤を添加する。なお、界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤を用いることが好ましい。

また、浴温、流速、更に電流密度の条件を調整して、基材１に錫めっき皮膜（錫めっき層６）を形成する。

また、錫めっきに使用される陽極電極としては、白金、イリジウム、タンタル、ロジウ
ム、ルテニウムの金属またはその酸化物のうち一つ以上を含む不溶性電極により任意に選択できる。例えば、チタンの生地に酸化イリジウムと酸化タンタルの混合物を被覆した不溶性電極を使用することが好ましい。通常の錫板などを用いた溶解性電極を使用すると、電極交換が頻繁となり、その都度生産ラインを停止する必要があるため、量産性が極端に低下し、好ましくない。もちろん、高速めっき方法を用いない場合は、可溶性陽極を用いることもできる。

めっき厚さは３〜１５μｍの範囲で任意に選択できる。めっき厚が３μｍより薄くなると、下地の影響ではんだぬれ性が悪くなる。１５μｍ以上厚くなると、モールド樹脂の封止工程で金型の隙間から樹脂が漏れる等の不具合が発生するので好ましくない。

錫めっきを行った後、水洗を行いめっき液を充分除去した後、例えば、第三リン酸ナトリウム・１２水和物を用いた浸漬処理によって、錫めっき面をエッチング処理する。

次に、例えば、ピロリジン−２−カルボン酸、イミノ二酢酸、グリシン、ヒダントイン、キシロースを含む溶液を用いて、リードフレーム全体を電気的に剥離を行い、有機皮膜による変色防止処理を行った後、水洗後乾燥する。

そして、めっき工程完了後、電子部品用リードフレームを加熱して、基材１に形成された錫めっき皮膜（錫めっき層６）のアニール処理を行う。

以上の工程によって、基材１に形成された錫めっき皮膜の結晶配向面が（２２０）面に優先配向すると共に、錫めっき皮膜形成後の圧縮応力が−７．２ＭＰａ以上０ＭＰａ以下となる。また、好ましくは、その圧縮応力は、同一測定部における直交する２方向の圧縮応力の差が１．０ＭＰａ以下であり、錫めっき皮膜の錫粒子の大きさが１μｍ以上５μｍ以下で、平均粒径が２μｍ以下である。或いは、基材１上に形成された錫めっき皮膜の結晶配向面が（２２０）面に優先配向し、錫めっき皮膜の錫粒子の大きさが１μｍ以上５μｍ以下で、平均粒径が２μｍ以下とすることができる。

以下、本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
実施例１においては、図１，図２で示したような、電子部品用リードフレームにめっきを行った。先ず、電子部品用リードフレームに使用される基材として、実施例１では銅合金であるアロイ１９４を用いた。最初、このアロイ１９４の薄板をリードフレームの形状に加工する。

実施例１ではプレス法により、アロイ１９４の板をリードフレーム形状に加工した後、洗浄工程を経て、必要に応じて熱処理工程を通し、プレスで打ち抜いた時に基材に残った応力を除去する。その後、めっき工程に入る。

以下に実施例１のめっき工程の詳細を説明する。

洗浄工程により基材に付着したプレス工程や熱処理工程の油成分をアルカリ脱脂剤等により浸漬法または電気的な方法の併用または単独使用により除去した後、銅下地めっきを０．２μｍ以上形成する。銅下地めっき液として、シアン化銅溶液を用いた。その後、銀の部分めっき工程によりインナーリード部に銀めっきを行う。

銀の部分めっきを行った後、基材と錫めっき層の密着性を改善するためアウターリード
部の基材を処理するが、この前処理に実施例１では５％の硫酸を用いた。

この前処理の後に、アウターリード部に電流密度４０Ａ／ｄｍ²により錫めっきの部分めっきを行った。

めっき液としては、酸化第一錫とアルキルスルホン酸の混合物を用いて金属錫として７５ｇ／Ｌ、酸としてアルキルスルホン酸溶液を２５０ｍＬ／Ｌ、添加剤としてノニオン系界面活性剤を４０ｍＬ／Ｌの濃度で調製した。

浴温２５℃、流速５Ｌ／ｍｉｎの条件で錫めっき皮膜を形成した。陽極電極として、実施例１ではチタンの生地に酸化イリジウムと酸化タンタルの混合物を被覆した不溶性電極を使用した。そして、実施例１では９μｍの錫めっきを行った。

錫めっきを行った後、水洗を行いめっき液を充分除去した後、第三リン酸ナトリウム・１２水和物を５０ｇ／Ｌの濃度で６０℃、２０秒間の浸漬処理によって、錫めっき面をエッチング処理した。次に、ピロリジン−２−カルボン酸を４１ｇ／Ｌ、イミノ二酢酸を１４ｇ／Ｌ、グリシンを７．５ｇ／Ｌ、ヒダントインを１０ｇ／Ｌ、キシロースを３．８ｇ／Ｌとを含む溶液を用いて、リードフレーム全体を０．１５Ｖで１５秒間電気的に剥離を行い、エンテックＣｕ−５６（メルテックス製）を２ｍＬ／Ｌで１５秒間有機皮膜による変色防止処理を行った後、水洗後乾燥した。

得られた錫めっき皮膜を３０℃５０％ＲＨに保存し、２０００時間を経過した時に取り出して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いてウイスカの発生状況を観察した。

優先配向面の測定は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ：ＪＥＯＬ社製ＪＤＸ−８０３０）を使用し、走査範囲：３０°〜８０°、計測時間：１ｓｅｃ／ｓｔｅｐ、ステップ幅：０．１°で測定した。

錫めっき皮膜の応力値の測定は、ＰＳＰＣ微小部Ｘ線応力測定装置（理学電機製）を使用してＸ線回折法により行い、ｓｉｎ²ψ法を用い、同一測定部につき直交する２方向について測定した。測定位置は０．５ｍｍ幅アウターリード中央部で、長手方向をＸ方向、幅方向をＹ方向で行った。測定は日本材料学会Ｘ線材料強度部門委員会Ｘ線応力測定法標準に基づいて行い、めっき皮膜形成後１０℃以下に保存したものを用いて、測定までＳｎ−Ｃｕ合金層形成による応力変化の防止を図った。実施例１では特性Ｘ線Ｃｒ−Ｋα時のＳｎ（４２０）面のデータを用い、応力値は＋側を引張応力、−側を圧縮応力とし、直交する２方向のデータのうち、圧縮応力の大きい方を皮膜応力とした。

はんだぬれ性評価は、はんだぬれ性試験器（ソルダーチェッカー：タルチン社製ＳＷＥＴ−２１００）を用い、得られた錫めっき皮膜を８５℃８５ＲＨ％１６時間加熱後、リードフレームのアウターリード部のみを切断、装置に装着し、ＪＩＳＣ００５３規定の平衡法によるはんだ付け試験方法により、はんだ表面と試料が最初に接触する時点の作用力零値が浮力を受けた後に濡れ始めることで再び零値となる時点の時間であるゼロクロスタイムを測定した。フラックスはラピックスＲ（非ハロゲン）を用い、はんだ槽は２３０℃に保持し、錫−鉛共晶はんだを用いた。

（実施例２）
錫めっき皮膜を形成したリードフレームを２２０℃で恒温状態にある恒温槽に６０秒間保持してアニール後、取り出したこと以外は、実施例１と同様の方法で行った。

（比較例１）
めっき液としては、アルキルスルホン酸と錫塩との混合物を用いて金属錫として５０ｇ／Ｌ、酸としてアルキルスルホン酸溶液（６５ｗｔ％）を７５ｍＬ／Ｌ、添加剤として非イオン界面活性剤と陰イオン界面活性剤のイソプロピルアルコール／メタノール／水溶液を６０ｍＬ／Ｌの濃度で調製したものを用いた。浴温５０℃、流速５Ｌ／ｍｉｎの条件で錫めっき皮膜を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で行った。

（比較例２）
めっき液としては、硫酸第一錫と硫酸の混合物を用いて金属錫として４５ｇ／Ｌ、酸として硫酸溶液（３０ｗｔ％）を１００ｍＬ／Ｌ、添加剤１を１００ｍＬ／Ｌ、添加剤２を２０ｍＬ／Ｌ、酸化防止剤としてヒドロキノン水溶液（５％）を２０ｍＬ／Ｌの濃度で調製したものを用いた。浴温４０℃、流速５Ｌ／ｍｉｎの条件で錫めっき皮膜を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で行った。

（比較例３）
めっき液としては、メタンスルホン酸錫溶液を用いて金属錫として５０ｇ／Ｌ、酸としてメタンスルホン酸溶液（５５％）を２１０ｍＬ／Ｌ、添加剤として界面活性剤（５０ｗｔ％）を８０ｍＬ／Ｌ、酸化防止剤として硫黄化合物溶液（１５ｗｔ％）を１５ｍＬ／Ｌの濃度で調製したものを用いた。浴温４５℃、流速５Ｌ／ｍｉｎの条件で錫めっき皮膜を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で行った。

（比較例４）
錫めっき皮膜を形成する条件を電流密度１０Ａ／ｄｍ²により行ったこと以外は、実施例１と同様の方法で行った。

（比較例５）
錫めっき皮膜を形成する条件を電流密度１０Ａ／ｄｍ²により行ったこと以外は、比較例１と同様の方法で行った。

得られた錫めっき皮膜の外観、粒径、ウイスカ評価、優先配向面、応力値、はんだぬれ性（ゼロクロスタイム）を（表１）、アニール、電流密度条件による優先配向面、応力値の変化を（表２）に示す。

実施例１は錫粒子サイズを小さくすることではんだぬれ性を優先させた皮膜であり、比較例１、比較例３は錫粒子サイズを大きくすることでウイスカの成長抑制を意図した皮膜である。一方、比較例２は皮膜の優先配向面を制御することでウイスカの成長抑制を意図した皮膜である。

従来、錫めっき皮膜はその外観を無光沢にすると、ウイスカが成長しにくい皮膜になると言われていた。比較例１、比較例３の外観は無光沢であるが、３０℃２０００Ｈ後で比較例１はウイスカが５１μｍと顕著に成長したのに対し、比較例３は９μｍの短く太いウイスカが成長し、実施例１は外観が半光沢であるにも拘わらずウイスカの成長が４μｍと小さかった。ウイスカの成長は、粒子サイズの大小、めっき皮膜の光沢性だけでは決まらなかった。比較例２は実施例１と皮膜の優先配向面が同じ（２２０）面であるが、比較例２は３３μｍと顕著にウイスカが成長した。比較例１、比較例３は、（２２０）面以外の結晶面の優先配向性を示し、比較例１は顕著なウイスカが成長し、比較例３は太くて短いウイスカが成長した。ウイスカの成長は、優先配向面だけでは決まらなかった。

めっき後、応力値の測定まで１０℃以下に保存した皮膜の圧縮応力の大小とウイスカとの関係については、ウイスカ成長が４μｍと最も小さかった実施例１が−２．０Ｍｐａ
、次に９μｍであった比較例３が−１２．２Ｍｐａ、ウイスカ成長が３３μｍであった比較例２が−２１．９Ｍｐａ、最もウイスカ成長が大きかった比較例１が−１８．０Ｍｐａの応力であり、圧縮応力が大きい皮膜ほど、ウイスカが成長しやすい傾向が見られた。応力値が＋側の引張応力の領域は、皮膜自身が収縮しようとするために基材との密着性が悪くなり好ましくない。

一方、応力値が−側の圧縮応力の領域は、皮膜自身が圧縮とは逆に伸びようとして基材を抱き込む形となって基材との密着性が良いので好ましいが、前記の様にこの圧縮応力が増大するとウイスカ発生の原因になりやすい。よって、基材との密着性が良好でウイスカが成長しにくい応力値の範囲は、圧縮応力領域の−２．０ＭＰａから０ＭＰａである。

また（表２）に示す様に、電流密度を１０Ａ／ｄｍ²に低くすると比較例４の様に優先配向面が変化し、圧縮応力が−２９．６Ｍｐａと著しく増大しウイスカが成長しやすくなる場合や、比較例５の様に圧縮応力の大きな変化はないが、優先配向面が変化した。逆に、例示していないが電流密度を５０Ａ／ｄｍ²以上に高くした場合、電流密度を低くした場合と同様にウイスカが発生しやすくなる結果が得られ、ウイスカの成長と電流密度には密接な関係があった。

実施例２に示す様に２２０℃でのアニールを加えた皮膜はウイスカの発生はなかったが、アニールによるＳｎ−Ｃｕ合金の形成で圧縮応力はやや増大した。これはアニールによって、Ｓｎ−Ｃｕ合金層がＣｕ₃Ｓｎの形態で優先的に形成され、銅元素の錫皮膜への拡
散が粒界拡散からバルク拡散に変化したためと考える。よって、基材との密着性が良好な応力値の範囲は、圧縮応力範囲の−７．２ＭＰａから０ＭＰａの領域であった。

さらに、同一測定部における直交する２方向（Ｘ方向／Ｙ方向）について測定した応力値の差が１．０ＭＰａ以下の時、ウイスカの発生が最も少なく好ましい状態であった。錫粒子が小さく、光沢性が高いものほど、はんだぬれ性が良好であり、本実施例ではウイスカ成長抑制とはんだぬれ性は両立した。

以上、本実施例１，２で示した様に、銅または銅合金製リードフレーム上に錫めっきを形成する際、めっき液組成に応じて、液温、電流密度、流速を適宜調整することにより、錫めっき皮膜を（２２０）面に優先配向させ、且つ得られためっき皮膜の圧縮応力が−７．２ＭＰａから０ＭＰａの領域に小さくし、めっき皮膜錫粒子の粒径範囲を１μｍから５μｍ、平均粒径を２μｍ以下にすることで、ウイスカ成長は抑制される。

なお、詳細なメカニズムは定かではないが、めっき液組成としては、ノニオン系界面活性剤を含むこと、浴温は４０℃よりも低く、２５℃のような温度であり、電流密度は１０Ａ／ｄｍ²よりも大きく、５０Ａ／ｄｍ²未満、例えば、４０Ａ／ｄｍ²とする条件で錫めっきを行うことにより、錫めっき皮膜の結晶配向面が（２２０）面に優先配向すると共に、錫めっき皮膜形成後の圧縮応力が−７．２ＭＰａ以上０ＭＰａ以下となる。或いは、錫めっき皮膜の結晶配向面が（２２０）面に優先配向し、錫めっき皮膜の錫粒子の大きさが１μｍ以上５μｍ以下で、平均粒径が２μｍ以下とすることを達成できる。

よって、銅または銅合金製リードフレーム上に形成した錫めっき皮膜は、外観の光沢有無、優先配向面だけではウイスカの成長しにくさは決まらず、優先配向面が（２２０）面のめっき皮膜で、且つめっき直後の皮膜の圧縮応力が小さければ、その後Ｓｎ−Ｃｕ合金層（Ｃｕ₆Ｓｎ₅）の形成等によって圧縮応力が増大しても、ウイスカ成長は抑制される。また、アニールによって圧縮応力の大きな変化はなく、Ｓｎ−Ｃｕ合金層がＣｕ₃Ｓｎの形態で優先的に形成され、銅元素の錫皮膜への拡散が粒界拡散からバルク拡散になることで、ウイスカを成長しにくくする作用があると考える。

以上の実施例では電子部品用リードフレームへの錫めっき皮膜について記述したが、他にＦＰＣ等の種々の配線板の金属膜に形成される錫めっき皮膜等が挙げられ、本発明はこの用途に限定されるものではない。

ウイスカの発生抑制が必要とされる錫めっき皮膜を有する金属板及びそれを備えた電子部品並びに錫めっき皮膜の製造方法に適用できる。

実施の形態１における電子部品用リードフレームの平面図実施の形態１における電子部品用リードフレームの断面図

符号の説明

１基材
２インナーリード部
３アウターリード部
４タイバー部
５銀めっき層
６錫めっき層
７チップ搭載部

Claims

銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−２．０ＭＰａの圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成される錫めっき皮膜を有することを特徴とする金属板。
銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−７．２ＭＰａ以上−６．２ＭＰａ以下の圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成される錫めっき皮膜を有することを特徴とする金属板。
請求項１又は２記載の錫めっき皮膜を有する金属板を備えたことを特徴とする電子部品。
銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、塩酸、硝硫酸の中から選択され生成された処理剤による前処理を行った後、金属錫と酸との混合物にノニオン系界面活性剤が添加されためっき液を用いて、浴温２５℃、流速５Ｌ／ｍｉｎ、電流密度４０Ａ／ｄｍ²の条件で錫めっきを行うことにより、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−２．０ＭＰａの圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成されることを特徴とする錫めっき皮膜の製造方法。
銅下地めっきが０．２μｍ以上形成された基材の表面に対し、塩酸、硝硫酸の中から選択され生成された処理剤による前処理を行った後、金属錫と酸との混合物にノニオン系界面活性剤が添加されためっき液を用いて、浴温２５℃、流速５Ｌ／ｍｉｎ、電流密度４０Ａ／ｄｍ ² の条件で錫めっきを行い、前記錫めっきの後、２２０℃で恒温状態にある恒温槽に６０秒間保持してアニール処理を行うことにより、（２２０）面に優先配向された結晶配向面と、−７．２ＭＰａ以上−６．２ＭＰａ以下の圧縮応力とを有し、粒径範囲が１μｍ以上５μｍ以下でかつ平均粒径が１．７μｍ以下の錫粒子により構成されることを特徴とする錫めっき皮膜の製造方法。