WO2007040191A1 - ウィスカ抑制表面処理方法 - Google Patents

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WO2007040191A1
WO2007040191A1 PCT/JP2006/319668 JP2006319668W WO2007040191A1 WO 2007040191 A1 WO2007040191 A1 WO 2007040191A1 JP 2006319668 W JP2006319668 W JP 2006319668W WO 2007040191 A1 WO2007040191 A1 WO 2007040191A1
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Masanobu Tsujimoto
Isamu Yanada
Katsuaki Suganuma
Keunsoo Kim
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C. Uyemura & Co., Ltd.
Osaka University
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Definitions

  • the present invention relates to a surface treatment method that effectively suppresses the generation of a twisting force of Sn or a Sn alloy film formed on a surface to which another member on a substrate is pressure-fixed or a soldered joint. To do.
  • Sn or Sn alloy plating films such as Sn, Sn-Cu, Sn-Ag, and Sn-Bi have excellent solder wettability and are widely used in electronic parts. It is known that whisker-like crystals called whisker force are likely to be generated when internal stress is present in the glass, and this whisker causes problems such as short circuit. Sn alloy plating film is not sufficient, although it can suppress the generation of whisker force compared to Sn plating film
  • Ni plating is applied to the base of Sn and Sn alloy plating: It becomes the noria in the formation of intermetallic compounds with Cu and Sn of the material, and suppresses the generation of whistle force.
  • contact pressure refers to Sn or Sn alloy film generated when a flexible board with Sn or Sn alloy film formed on the contact insertion part is fitted to the contact in electronic parts such as connectors. External load, external load applied to Sn or Sn alloy film when other members are pressed and fixed to Sn or Sn alloy film, etc. A contact pressure force is generated in the formed Sn or Sn alloy such as Sn, Sn—Cu, Sn—Ag, and Sn—Bi.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-154835
  • Patent Document 2 JP 2002-317295 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 10-102266
  • Patent Document 4 Japanese Patent No. 2942476
  • Patent Document 5 Japanese Patent Publication No.56-47955
  • Patent Document 6 Japanese Patent Publication No. 56-47956
  • Patent Document 7 JP 2002-53981 A
  • Patent Document 8 Japanese Patent Laid-Open No. 63-285943
  • Non-Patent Document 1 Mitsubishi Electric Technical Review, 1979, vol. 53, No. 11
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is effective in generating the twist force of Sn or a Sn alloy film formed on a surface on which another member on the substrate is pressed and fixed, a soldered joint, or the like.
  • An object of the present invention is to provide a surface treatment method that can be effectively suppressed.
  • Sn or Sn alloy film [Mn, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu , Ag, Au, Zn, Cd, Ga, In, Tl, Ge, Pb, Sb and one or more metals selected from the group consisting of continuous or discontinuous and part of the Sn or Sn alloy film surface It is possible to suppress the generation of contact pressure whistle force in an environment where Sn or Sn alloy film formed on the surface to which other members on the substrate are press-fixed is applied.
  • the present invention provides the following whisker-suppressing surface treatment method.
  • a surface treatment method for suppressing the generation of the twist force of Sn or Sn alloy film wherein Mn, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, One or two or more metals selected from Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ga, In, Tl, Ge, Pb, Sb and Bi, continuously or discontinuously, and the surface of the Sn or Sn alloy film.
  • a whisker-suppressing surface treatment method characterized by depositing so that a part of the surface is exposed.
  • the average thickness of the deposited metal is 0.6 m or less. [4] The method of publication.
  • FIG. 1 (A) SEM image of Sn film of Comparative Example 1 and (B) Sn distribution and Ni distribution measured by EPMA.
  • FIG. 2 (A) SEM image and (B) Sn distribution and Ni distribution measured by EPMA of the Sn coating with Ni deposited in Example 1.
  • FIG. 3 (A) SEM image and (B) Sn distribution and Ni distribution measured by EPMA of Sn coating with Ni deposited in Example 2.
  • FIG. 4 (A) SEM image and (B) Sn distribution and Ni distribution measured by EPMA of Sn coating with Ni deposited in Example 3.
  • FIG. 5 (A) SEM image and (B) Sn distribution and Ni distribution measured by EPMA of the Sn coating with Ni deposited in Example 4.
  • FIG. 6 (A) SEM image and (B) Sn distribution and Ni distribution measured by EPMA of Sn coating with Ni deposited in Example 5.
  • the present invention is a surface treatment method for suppressing the generation of the swirl force of Sn or Sn alloy film, Mn, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ga, In, Tl, Ge, Pb, Sb and Bi
  • surface treatment for depositing one or more metals selected from the following (hereinafter referred to as deposited metal) continuously or discontinuously and so that a part of the Sn or Sn alloy film surface is exposed, It suppresses the generation of the force of the whistle.
  • the surface treatment method of the present invention is effective in generating the twist force of Sn or a Sn alloy film formed on a surface on which another member on the substrate is pressed and fixed, a covered joint on the substrate, or the like.
  • Sn or Sn alloy film formed on the surface where other members on the substrate are pressed and fixed it is effective to generate the Weiss force generated by the pressure contact, called the contact pressure Weiss force. Can be suppressed.
  • the present invention although not particularly limited, it is considered that generation of the Wishes force is suppressed by the following mechanism. That is, by depositing the deposited metal continuously or discontinuously on the Sn film or Sn alloy film, the Sn oxide film is not substantially formed or the Sn oxide film is discontinuous When the Sn oxide film becomes discontinuous, even if many defects are generated, the stress that is the driving force for whisker generation is dispersed, and the generation of the whisker force is suppressed, or the whisker force is It stays in a nodule shape. Therefore, it is considered that short circuit accidents caused by whiskers in electronic components can be prevented.
  • the deposited metal is Mn, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ga, In, Tl, Ge, It is one or more metals selected from Pb, Sb and, but the deposited metal constitutes a Sn or Sn alloy film to deposit the deposited metal! Cunning is preferred to be metal! /.
  • the state in which the deposited metal is deposited discontinuously in the present invention is, for example, so-called Like the sea-island structure, the deposited metal is deposited on the Sn film or Sn alloy film in the form of islands.
  • the state where the deposited metal is continuously deposited is, for example, a state where the deposited metal on the island having the sea-island structure is deposited in a linear shape or a mesh shape. In either state, the deposited metal is present on the Sn coating or Sn alloy coating without any bias, and the Sn coating or Sn alloy coating is not completely covered with the deposited metal. Part of the surface of the Sn film or Sn alloy film is exposed.
  • the deposited metal is deposited.
  • the characteristics of the surface shape state for example, the surface shape state where the deposited metal is deposited while leaving the contour of the uneven shape of the Sn film or Sn alloy film are observed.
  • the surface composition analysis method such as EPMA (wavelength dispersive X-ray analyzer) can be used to detect the amount of both the deposited metal element and the Sn element or the metal element constituting the Sn alloy metal and the amount of impurities. Can be detected.
  • the occupation ratio of the deposited metal deposited on the Sn or Sn alloy coating surface is 0.02 or more, particularly 0.05 or more.
  • the occupation ratio of the deposited metal is preferably 18 or less, especially 15 or less, because the solder wettability can be maintained well. . Kim
  • OX 10- 8 A which was deposited Determined by the peak intensity ratio of the metal element constituting the genus and the metal element constituting Sn or the Sn alloy (metal element constituting the deposited metal ZSn or the metal element constituting the Sn alloy) Can do.
  • the characteristic X-rays detected by EPMA can be K-wires, La-lines, and Ma-lines.
  • Mn, Ni, Co, Fe, Cu, Zn, Ga, and Ge include Ka-lines. It is preferable to use the La line for Sn, Pd, Ag, Sb, In, Cd, Rh and Ru, and the Ma line for Bi, Pb, Tl, Au, Pt, Ir and Os! /, .
  • a plating method can be employed as a method for depositing the deposited metal on the Sn or Sn alloy film.
  • the deposited metal is removed by plating using a plating bath containing the deposited metal. It can be deposited as plating deposits, and both electric plating and electroless plating can be adopted, but it is easy to control the occupation ratio and thickness of the metal to be deposited. In this respect, electrical plating is preferable.
  • Known conditions can be applied to the plating bath and plating conditions used for depositing the deposited metal, and the above-mentioned occupation ratio and thickness of the deposited metal can be determined by the composition of the metal components in the plating bath and the plating. It is possible to make adjustments by appropriately selecting the time, plating temperature, etc. In particular, it is possible to easily make adjustments by changing the plating time.
  • the cathode current density in the case of using electric plating is preferably 0.1 to 5 A / dm 2 , and more preferably 0.5 to 2 A / dm 2 .
  • the average thickness of the deposited metal (plating deposit) is preferably 0.01 m or more, particularly 0.02 ⁇ m or more, and 0.6 m or less, particularly 0. It is preferable to be 5 ⁇ m or less. If the average thickness of the deposited metal (plating deposit) is less than the above range, it may not be possible to sufficiently suppress the generation of the whisker force. When soldering a deposited Sn or Sn alloy film, good solder wettability may not be obtained. In this case, the deposited metal need not be thicker than necessary, and the thickness may not be uniform.
  • the average thickness of the deposited metal (plating deposit) can be measured using a fluorescent X-ray film thickness meter.
  • an object on which the metal to be deposited is deposited is, for example, an Sn or Sn alloy formed on a surface on which another member of the substrate such as Sn or Sn alloy film formed on the connector is pressed and fixed.
  • Sn or Sn alloy film formed at the solder joint on the substrate such as Sn or Sn alloy film formed on the lead frame
  • the Sn or Sn alloy film is not particularly limited.
  • any conventionally known Sn or Sn alloy coating is also an object, and examples thereof include Sn or Sn alloy coating formed by electroplating.
  • the method of the present invention occurs in the Sn or Sn alloy film formed on the surface to which other members on the substrate such as Sn or Sn alloy film formed on the fitting part such as the connector are pressed and fixed. It is effective in suppressing the contact pressure force. In addition, since it is possible to suppress the generation of a whisker force without performing a reflow treatment after plating, the wettability does not deteriorate due to the reflow treatment after plating. It is also effective for Sn or Sn alloy films formed at soldered joints on the substrate, such as Sn alloy films. In particular, in this case, the wettability is usually inferior as a deposited metal.
  • the Sn or Sn alloy film is not completely covered, so the plating wettability does not decrease so much and is practically sufficient. A certain level of plating wettability is ensured.
  • the Sn or Sn alloy film and the deposited metal are diffused at the interface between them at room temperature storage or the like. Even in the case of alloying, the effect of suppressing the generation of the whistle force is maintained.
  • a Cu film (C1020) was Sn plated with Sn film (film thickness 7.
  • Ni was applied onto the Sn film to deposit Ni.
  • Soft alloy GTC— 33 A [Additive] (manufactured by Uemura Kogyo Co., Ltd.) 130gZL Cathode current density: 5AZdm 2
  • Plating time 31 seconds (Example 1), 2.5 minutes (Example 2), 6.25 minutes (Example 3), 12.5 minutes (Example 4)
  • An evaluation sample was prepared by depositing Ni by electroplating on a Sn plating film formed by Sn plating on a lead frame made of C194 material. After the evaluation sample was allowed to stand at room temperature for 1000 hours, whiskers were observed with a scanning electron microscope (SEM).
  • An evaluation sample was obtained by depositing Ni by electroplating on a Sn plating film formed by Sn plating on 42 alloy material (Fe-42Ni alloy).
  • a method of contact pressure load three stainless steel balls (SUS balls) with a diameter of lmm ⁇ are arranged in the center of the centerpiece, and the evaluation sample is in contact with the middle US ball. It was set as the method of hold
  • An evaluation sample was prepared by depositing Ni by electroplating on a Sn plating film formed by Sn plating on a lead frame made of C194 material.
  • PCT Accelerated deterioration acceleration test conditions
  • Solder paste Sn— 3. OAg-O. 5 mass 0 / oCu (M705— ET7, manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.)
  • Heating temperature 245 ° C
  • a Sn film was formed by applying Sn electroplating to Cu material (C1020) according to the following process and conditions. With respect to the obtained Sn film, the Ni occupancy (NiZSn intensity ratio in EPMA analysis) and the average thickness of Ni were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1, and the SEM images and Ni and Sn distributions measured by EPMA are shown in Fig. 1.
  • FIG. 1 (A) to FIG. 6 (A) are compared, Examples 1 to 1 in which deposited metals observed by SEM shown in FIG. 2 (A) to FIG. It is obvious that the surface shape state of 5 is a surface shape state in which the contour of the surface shape state of Comparative Example 1 in which the deposited metal shown in FIG. 1 (A) is not deposited is left.
  • Sn—Ag alloy plating film (Ag content in coating: 3.5% by mass, film thickness: 10 / zm)
  • Sn—Pb alloy plating film (Pb content in coating: 0.05% by mass, film thickness: lO / zm)
  • Sn—Ni alloy plating film (Ni content in film: 4% by mass, film thickness: 10 m)
  • Sn—Co alloy plating film (Co content in film: 2.2% by mass, film thickness: lO / zm)
  • whisker and solder wettability were evaluated by depositing Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co, or Pd by electroplating using the plating bath shown in Table 2.
  • the occupation ratio and thickness of the deposited Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co or Pd on the Sn or Sn alloy film surface were evaluated in the same manner as in Example 1. .
  • the results are shown in Table 3.
  • the plating composition and conditions for the deposition of Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co, or Pd, as well as the evaluation method of the weiss force and solder wettability are as follows.
  • PCT Accelerated deterioration acceleration test conditions
  • Solder paste Sn— 3. OAg-0. 5 mass 0 / oCu (M705— ET7, manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.)
  • Heating temperature 245 ° C
  • Sn plating film film thickness: 2 m
  • Sn—Cu alloy film Cu content in film: 1.6% by mass
  • the connector material: brass
  • the connector is plated with a base Ni plating with an average film thickness of 1.
  • Sn or Sn alloy plating is formed on top of this, or Ag, Bi, Pb, In Ni, Cu, Au, Co or Pd deposited by electroplating was used as an evaluation sample.
  • the evaluation sample was allowed to stand at room temperature for 1000 hours, and then a whisker was observed with a scanning electron microscope (SEM).
  • the connector material: brass
  • the connector is plated with a base Ni plating with an average film thickness of 1.
  • Sn or Sn alloy plating is formed on top of this, or Ag, Bi, Pb, In Ni, Cu, Au, Co or Pd deposited by electroplating was used as an evaluation sample.
  • PCT Accelerated deterioration acceleration test conditions
  • Solder paste Sn— 3. OAg-0. 5 mass 0 / oCu (M705— ET7, manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.)
  • Heating temperature 245 ° C
  • Sn or Sn alloy plating film Sn -S o Sn ⁇ Co Sn Sn-Cu Sn-Bi Sn-Ag Sn-Pb Deposit metal Au Ag Co Ni Cu Bi Ag Occupancy ratio of deposit metal 0.02 0.05 138 119 128 127 123 Thickness of deposited metal (i lll) 0.01 0.02 1.1 1.0 1.05 1.04 1.02
  • Sn—Ag alloy plating film (Ag content in film: 3.5 mass% film thickness: 10 / zm)
  • Sn—Pb alloy plating film (Pb content in film: 0.05 mass% film thickness: lO / zm)
  • Sn—Ni alloy plating film (Ni content in film: 4% by mass, film thickness: 10 m)
  • the whisker and solder wettability of the Sn—Co alloy plating film (Co content in the film: 2.2 mass% film thickness: lO / z m) was evaluated. The results are shown in Table 5.
  • the whisker and solder wettability evaluation methods are as follows.
  • An evaluation sample was obtained by forming a Sn or Sn alloy plating film on a C194 lead frame with Sn or Sn alloy plating. Scanning electrons were used for two types of samples, one that was left for 1000 hours at room temperature (no heat treatment) and one that was heat-treated at 150 ° C for 1 hour within 3 hours after the formation of the slick film (with heat treatment). Whiskers were observed with a microscope (SEM).
  • An evaluation sample was obtained by forming a Sn or Sn alloy plating film on 42 alloy material (Fe-42Ni alloy) by Sn or Sn alloy plating. Two types were evaluated: the sample as it was (no heat treatment) and the sample that was heat-treated for 1 hour at 150 ° C within 3 hours after the plating film was formed (with heat treatment).
  • As a method of contact pressure loading three stainless steel balls (SUS balls) with a diameter of lm m ⁇ are arranged in the center of the clip of the eyeball clip, and the evaluation sample is in contact with the center SUS ball and held for 5 days under load. It was a method to do. After 5 days, the evaluation sample was removed and the whiskers were observed with a scanning electron microscope (SEM).
  • PCT Accelerated deterioration acceleration test conditions
  • Solder paste Sn— 3. OAg-O. 5 mass 0 / oCu (M705 ET7, manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.)
  • Heating temperature 245 ° C

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Abstract

　Ｓｎ又はＳｎ合金皮膜にＭｎ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｇｅ，Ｐｂ，Ｓｂ及びＢｉから選ばれる１種又は２種以上の金属を連続又は不連続に、かつ上記Ｓｎ又はＳｎ合金皮膜表面の一部が露出するように被着させる表面処理により、基体上の他部材が圧接固定される面や被はんだ接合部などに形成されたＳｎ又はＳｎ合金皮膜のウィスカの発生を抑制する。Ｓｎ又はＳｎ合金皮膜上に所定の金属を連続又は不連続に、かつ上記Ｓｎ又はＳｎ合金皮膜表面の一部が露出するように被着させることにより、接圧ウィスカの発生を抑制することができ、また、金属被着後、熱処理、リフロー処理を実施しなくとも、皮膜のはんだ濡れ性を損なうことなく、ウィスカの発生を抑制することができる。

Description

明 細 書
ウイスカ抑制表面処理方法
技術分野
[0001] 本発明は、基体上の他部材が圧接固定される面や被はんだ接合部などに形成さ れた Sn又は Sn合金皮膜のゥイス力の発生を効果的に抑制する表面処理方法に関 する。
背景技術
[0002] Sn、 Sn— Cu、 Sn— Ag、 Sn— Bi等の Sn又は Sn合金めつき皮膜は、はんだ濡れ 性に優れていることから電子部品等に広く利用されている力 これらのめっき皮膜に 内部応力があるとゥイス力と呼ばれるひげ状の結晶が発生しやすいことが知られてお り、このウイスカによって回路がショートするなどの問題が発生する。 Sn合金めつき皮 膜は Snめっき皮膜に比べウイス力の発生の抑制効果が見られるものの十分ではない
[0003] ゥイス力の発生を抑制するために、従来、以下のような方法 (三菱電機技報， 1979 年， vol. 53, No. 11 (非特許文献 1)参照）が用いられている力 それぞれに問題が ある。
(1) Sn及び Sn合金めつきの下地に Niめっきを実施する：素材の Cuとめつきの Snと の金属間化合物形成のノリア一となり、ゥイス力の発生を抑える。但し、必要な特性に より Niめっきができない部品が多数あり、また、外部応力により発生する接圧ゥイス力 には有効ではない。
(2) 311及び311合金めっきの膜厚を厚くする（10〜20 111以上）：膜厚を厚くすると、 金属間化合物の形成により生じた内部応力の影響が、めっき表層まで及ばないため ゥイス力の発生が抑制される。ただし、電子部品によっては膜厚を厚くできない部品も ある。
(3) Sn及び Sn合金めつき後の熱処理の実施:熱処理を実施することにより、金属間 化合物の形成により生じた内部応力を緩和し、ゥイス力の発生を抑制する。通常 150 °C— 1時間位の処理。めっき後の熱処理のため、熱処理後に外部圧力の力かる接圧 ウイスカには有効ではな 、。
(4) Sn及び Sn合金めつき後のリフローの実施： Sn皮膜を完全に溶融させるため、熱 処理以上に効果がある。しかし、めっき膜厚が厚いとリフロー後に均一な皮膜になら ない。また、リフローにより Sn皮膜上に酸ィ匕皮膜が形成され、はんだ濡れ性の劣化が 生じる。リフロー後に外部応力の力かる接圧ゥイス力には有効ではな 、。
[0004] 内部応力が低減され、それ自体ウイス力が発生しにくい部材であっても、これに外 部から応力が加わると、接圧ゥイス力が発生する。接圧とは、例えばコネクターなどの 電子部品において、コンタクトへの挿入部分に Sn又は Sn合金皮膜が形成されたフ レキシブル基板をコンタクトに嵌合した場合に発生する Sn又は Sn合金皮膜にカゝかる 外部荷重、 Sn又は Sn合金皮膜に他部材が圧接固定された際に Sn又は Sn合金皮 膜に加えられた外部荷重などであるが、電子部品の上記嵌合部分や圧接部分に表 面処理として形成された Sn、 Sn— Cu、 Sn— Ag、 Sn— Bi等の Sn又は Sn合金めつ きには接圧ゥイス力が発生する。
[0005] 接圧ゥイス力の防止法としては嵌合後など外部圧力の力かった状態で熱処理を施 し、外部圧力による応力を緩和することで接圧ウイスカを抑制する方法 (特開 2005— 154835号公報 (特許文献 1) )があるが、実際の電子部品では嵌合後に熱処理を実 施することが困難な部品もあるため、電子部品によっては適用できないものもある。こ のような電子部品に対して有効な方法は見つ力つて 、な 、。
[0006] 特許文献 1 :特開 2005— 154835号公報
特許文献 2：特開 2002— 317295号公報
特許文献 3：特開平 10— 102266号公報
特許文献 4：特許第 2942476号公報
特許文献 5：特公昭 56— 47955号公報
特許文献 6：特公昭 56— 47956号公報
特許文献 7 :特開 2002— 53981号公報
特許文献 8：特開昭 63 - 285943号公報
非特許文献 1 :三菱電機技報， 1979年， vol. 53, No. 11
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、基体上の他部材が圧接固定され る面や被はんだ接合部などに形成された Sn又は Sn合金皮膜のゥイス力の発生を効 果的に抑制する表面処理方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、 Sn又は Sn合金皮 膜【こ Mn, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ga, In, Tl, Ge, Pb, Sb及び から選ばれる 1種又は 2種以上の金属を連続又は不連続に、 かつ上記 Sn又は Sn合金皮膜表面の一部が露出するように被着させることにより、基 体上の他部材が圧接固定される面に形成された Sn又は Sn合金皮膜のような圧接さ れる環境下における接圧ゥイス力の発生を抑制できること、また、熱処理ゃリフロー処 理などを施さずに、 Sn及び Sn合金皮膜がもつはんだ濡れ性を低下させることなくゥ イス力の発生を抑制できること、更に、 Sn又は Sn合金皮膜への上記金属の被着は、 めっき等の方法で可能であり、 Sn又は Sn合金皮膜のゥイス力の発生を簡便な方法で 効果的に抑制できることを見出し、本発明をなすに至った。
[0009] 従って、本発明は、以下のウイスカ抑制表面処理方法を提供する。
[1] Sn又は Sn合金皮膜のゥイス力の発生を抑制する表面処理方法であって、上記 Sn又は Sn合金皮膜に Mn, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ga, In, Tl, Ge, Pb, Sb及び Biから選ばれる 1種又は 2種以上の金属を連 続又は不連続に、かつ上記 Sn又は Sn合金皮膜表面の一部が露出するように被着さ せることを特徴とするウイスカ抑制表面処理方法。
[2] 上記金属を被着させた上記 Sn又は Sn合金皮膜表面上の上記金属の占有比 が 0. 02以上であることを特徴とする [1]記載の方法。
[3] 電気めつきにより上記金属を被着させることを特徴とする [1]又は [2]記載の方 法。
[4] 上記被着させた金属の平均厚さが 0. 01 m以上であることを特徴とする [1] 乃至 [3]の 、ずれかに記載の方法。
[5] 上記被着させた金属の平均厚さが 0. 6 m以下であることを特徴とする [4]記 載の方法。
[6] 上記 Sn又は Sn合金皮膜が、基体上の他部材が圧接固定される面に形成され て 、ることを特徴とする [1]乃至 [5]の 、ずれかに記載の方法。
[7] 上記 Sn又は Sn合金皮膜が、基体上の被はんだ接合部に形成されていることを 特徴とする [1]乃至 [5]の 、ずれかに記載の方法。
発明の効果
[0010] Sn又は Sn合金皮膜上に所定の金属を連続又は不連続に、かつ上記 Sn又は Sn 合金皮膜表面の一部が露出するように被着させることにより、接圧ゥイス力の発生を 抑制することができ、また、金属被着後、熱処理、リフロー処理を実施しなくとも、皮膜 のはんだ濡れ性を損なうことなぐゥイス力の発生を抑制することができる。更に、室温 保管等により、 Sn又は Sn合金皮膜と被着した金属とがそれらの界面において拡散 により合金化された場合であってもウイスカ抑制効果は維持される。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]比較例 1の Sn皮膜の（A) SEM像、（B) EPMAにより測定された Sn分布及び N i分布である。
[図 2]実施例 1の Niが被着した Sn皮膜の (A) SEM像、（B) EPMAにより測定された Sn分布及び Ni分布である。
[図 3]実施例 2の Niが被着した Sn皮膜の (A) SEM像、（B) EPMAにより測定された Sn分布及び Ni分布である。
[図 4]実施例 3の Niが被着した Sn皮膜の (A) SEM像、（B) EPMAにより測定された Sn分布及び Ni分布である。
[図 5]実施例 4の Niが被着した Sn皮膜の (A) SEM像、（B) EPMAにより測定された Sn分布及び Ni分布である。
[図 6]実施例 5の Niが被着した Sn皮膜の（A) SEM像、（B) EPMAにより測定された Sn分布及び Ni分布である。
発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、本発明につき、更に詳しく説明する。
本発明は、 Sn又は Sn合金皮膜のゥイス力の発生を抑制する表面処理方法であり、 上記 Sn又は Sn合金皮膜に Mn, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ga, In, Tl, Ge, Pb, Sb及び Biから選ばれる 1種又は 2種以上の金 属（以下、被着金属という）を連続又は不連続に、かつ上記 Sn又は Sn合金皮膜表面 の一部が露出するように被着させる表面処理により、ゥイス力の発生を抑制するもの である。
[0013] 本発明の表面処理方法は、基体上の他部材が圧接固定される面、基体上の被は んだ接合部などに形成された Sn又は Sn合金皮膜のゥイス力の発生を効果的に抑制 することができ、特に、基体上の他部材が圧接固定される面に形成された Sn又は Sn 合金皮膜においては、接圧ゥイス力と呼ばれる、圧接により発生するゥイス力の発生を 効果的に抑制することができる。
[0014] ゥイス力の発生メカニズムの一説として、 Sn皮膜又は Sn合金皮膜では、その皮膜 上層に連続的に均一に厚い Snの酸ィ匕皮膜が形成される。その酸ィ匕皮膜に欠陥部が できると、素材 (被めつき物）と Sn皮膜との合金化により生じた内部応力やコネクター の嵌合部品などにおける外力により生じる応力が、その欠陥に集中しゥイス力の芽が でき、その応力を駆動力として針状ウイス力に成長すると考えられている。
[0015] 本発明においては、特に、限定されるものではないが、以下のメカニズムによりウイ ス力の発生が抑制されるものと考えられる。即ち、 Sn皮膜又は Sn合金皮膜上に連続 又は不連続に被着金属を被着させることで、 Snの酸化皮膜が実質的に形成されな いもの又は Snの酸ィ匕皮膜を不連続なものとし、 Sn酸ィ匕皮膜が不連続となると、欠陥 が多くできてもウイスカ発生の駆動力となる応力が分散され、ゥイス力の発生が抑制さ れる又はウイス力が発生しても針状とはならずノジュール形状にとどまる。そのため、 電子部品においてウイスカを原因として生じる短絡事故を防止することができるものと 考えられる。
[0016] 本発明において、被着金属は、 Mn, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ga, In, Tl, Ge, Pb, Sb及び から選ばれる 1種又は 2種以上 の金属であるが、被着金属は、被着金属を被着させる Sn又は Sn合金皮膜を構成し て！ヽな 、金属であることが好まし！/、。
[0017] なお、本発明にお 、て、不連続に被着金属を被着した状態とは、例えば 、わゆる 海島構造のように、被着金属が Sn皮膜又は Sn合金皮膜上に島状に被着した状態 である。また、連続に被着金属を被着した状態とは、例えば上記海島構造の島の被 着金属が線状や、網目状などに連結して被着した状態である。いずれの状態も被着 金属は Sn皮膜又は Sn合金皮膜上で偏らずに全体に亘つて存在しており、また、 Sn 皮膜又は Sn合金皮膜は、被着金属で完全には被覆されておらず、 Sn皮膜又は Sn 合金皮膜の表面の一部が露出している。そのため、被着金属が Sn又は Sn合金皮膜 表面上にこのように被着した状態においては、 SEM等の表面形態観察では、被着 金属が被着されて ヽな ヽ Sn皮膜又は Sn合金皮膜の表面形状状態の特徴、例えば Sn皮膜又は Sn合金皮膜の凹凸形状の輪郭を残して被着金属が被着した表面形状 状態が観察される。また、 EPMA (波長分散型 X線分析装置)等の表面組成分析手 法により、被着金属元素と Sn元素又は Sn元素及び Sn合金金属を構成する金属元 素とを双方とも不純物量以上の量で検出することができる。
[0018] 本発明の方法においては、 Sn又は Sn合金皮膜表面上に被着させた被着金属の 占有比が 0. 02以上、特に 0. 05以上であることが望ましぐまた、被着金属を被着さ せた Sn又は Sn合金皮膜をはんだ付けする場合、そのはんだ濡れ性を良好に維持 できることなどの理由から、被着金属の占有比は 18以下、特に 15以下であることが 望ましい。この占有比は、 EPMA (波長分散型 X線分析装置）を用い、加速電圧 15k V、照射電流 1. O X 10— 8Aの条件で電子線を照射したときに得られる、被着させた金 属を構成する金属元素と、 Sn又は Sn合金を構成する金属元素とのピーク強度比（ 被着させた金属を構成する金属元素 ZSn又は Sn合金を構成する金属元素）によつ て決定することができる。なお、 EPMAにより検出する特性 X線は、 Kひ線、 L a線、 M a線とすることができ、特に、 Mn, Ni, Co, Fe, Cu, Zn, Ga及び Geには K a線、 Sn, Pd, Ag, Sb, In, Cd, Rh及び Ruに ίま L a線、 Bi, Pb, Tl, Au, Pt, Ir及び Os には M a線を用いることが好まし!/、。
[0019] 上記 Sn又は Sn合金皮膜に被着金属を被着させる方法としては、めっきによる方法 が採用でき、この場合、上記被着金属を含むめっき浴を用いためっきにより、被着金 属を含むめっき析出物として被着させることができ、電気めつき及び無電解めつきの いずれをも採用できるが、被着する金属の上述した占有比や厚さを制御しやすいと いう点において、電気めつきが好適である。
[0020] 被着金属の被着に用いるめっき浴及びめつき条件は公知の条件が適用可能であり 、被着する金属の上述した占有比や厚さを、めっき浴中の金属成分組成、めっき時 間、めっき温度等を適宜選定することにより調整することが可能であるが、特に、めつ き時間を変えることにより、簡便に調整が可能である。なお、電気めつきを用いる場合 の陰極電流密度は、 0. l〜5A/dm2、特に 0. 5〜2A/dm2であることが好ましい。
[0021] また、被着させた金属（めっき析出物）の平均厚さは 0. 01 m以上、特に 0. 02 μ m以上であることが好ましぐまた、 0. 6 m以下、特に 0. 5 μ m以下であることが好 ましい。被着させた金属（めっき析出物)の平均厚さが上記範囲未満であると、ゥイス 力の発生を十分に抑えることができないおそれがあり、上記範囲を超えると、特に、被 着金属を被着させた Sn又は Sn合金皮膜をはんだ付けする場合に、良好なはんだ濡 れ性が得られないおそれがある。この場合、被着金属を必要以上に厚付けする必要 はなぐまた厚さが均一でなくともよい。なお、被着させた金属（めっき析出物）の平均 厚さは蛍光 X線膜厚計を用いて測定することができる。
[0022] 本発明において、被着金属を被着させる対象は、例えば、コネクター上に形成され た Sn又は Sn合金皮膜等の基体の他部材が圧接固定される面に形成された Sn又は Sn合金皮膜、リードフレーム上に形成された Sn又は Sn合金皮膜等の基体上の被は んだ接合部に形成された Sn又は Sn合金皮膜などが挙げられ、この Sn又は Sn合金 皮膜については特に限定されず、従来公知のいずれの Sn又は Sn合金皮膜も対象 となり、例えば、電気めつきにより形成された Sn又は Sn合金めつき皮膜などが挙げら れる。
[0023] 本発明の方法は、コネクタ一等の嵌合部品上に形成された Sn又は Sn合金皮膜な どの基体上の他部材が圧接固定される面に形成された Sn又は Sn合金皮膜に発生 する接圧ゥイス力の抑制に効果的である。また、めっき後に熱処理ゃリフロー処理を 実施しなくともゥイス力発生を抑制でき、めっき後の熱処理ゃリフロー処理によっては んだ濡れ性を劣化させることがないため、リードフレーム上に形成された Sn又は Sn 合金皮膜のような、基体上の被はんだ接合部に形成された Sn又は Sn合金皮膜に対 しても効果的である。特に、この場合、被着金属として、通常めつき濡れ性が劣るとさ れる Ni, Zn, Fe, Co, Cu, Mn等の金属を用いた場合であっても、 Sn又は Sn合金 皮膜が完全に覆われていないため、めっき濡れ性はさほど低下せず、実用上十分な 程度のめっき濡れ性が確保される。
[0024] また、 Sn又は Sn合金皮膜に上記所定の金属を連続又は不連続に被着させた後、 室温保管等により、 Sn又は Sn合金皮膜と被着した金属とがそれらの界面において 拡散により合金化された場合であってもゥイス力の発生抑制効果は維持される。 実施例
[0025] 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記 実施例に限定されるものではな 、。
[0026] [実施例 1〜5]
Cu材 (C1020)に下記工程及び条件で、 Sn電気めつきを施して Sn皮膜 (膜厚 7.
2 /z m)を形成し、更に、 Sn皮膜上に Ni電気めつきを施して Niを被着させた。
[0027] 処理工程
電解脱脂（2分)→水洗（15秒） X 3回→酸洗 (20秒)→水洗（15秒） X 3回→Snめ つき（下記条件)→水洗（15秒） X 3回→Niめっき（下記条件)→水洗（15秒） X 3回 →イオン交換水洗→乾燥
[0028] Snめっき
めっき浴：
ソフトァロイ GTC— lT[Sn塩] (上村工業 (株)製） 400gZL
ソフトァロイ GTC— 3A [遊離酸] (上村工業 (株)製） 270gZL
ソフトァロイ GTC— 2S [添加剤] (上村工業 (株)製） 200gZL
ソフトァロイ GTC— 33— A [添加剤] (上村工業 (株)製） 130gZL 陰極電流密度： 5AZdm2
めっき時間： 7. 5分
めっき温度： 45°C
[0029] Niめっき
めっき浴：
硫酸ニッケル（7水和物） 280gZL 塩化ニッケル（7水和物） 40gZL
ホウ酸 45gZL
陰極電流密度： lAZdm2
めっき時間： 31秒 (実施例 1) , 2. 5分 (実施例 2) , 6. 25分 (実施例 3) , 12. 5分（ 実施例 4)
めっき温度： 55°C
pH :4. 4
[0030] 得られた Niが被着した Sn皮膜について、分析走査電子顕微衝 XA— 8600MX( 日本電子 (株)製） EPMA (波長分散型 X線分析装置）、及びエスアイアイ ·ナノテ クノロジー (株)製蛍光 X線膜厚計 SFT— 3400を用いて、 Niの占有度 (EPMA分析 における NiZSnの強度比）及び Niの平均厚さを評価した。結果を表 1に示し、 SEM 像並びに EPMAにより測定された Ni分布及び Sn分布を図 2〜6に示す。なお、 EP MA測定条件は以下のとおりである。
[0031] EPMA測定条件
加速電圧： 15kV
照射電流： 1. O X 10"8A
[0032] また、ウイスカ発生抑制効果及びはんだ濡れ性を、以下の方法で評価した。結果を 表 1に併記する。
[0033] ゥイス力 カ の ¾平
〔評価方法 1〕
C194材製リードフレームへ Snめっきにて形成した Snめっき皮膜上に、 Niを電気 めっきにより被着させたものを評価試料とした。評価試料を、室温下で 1000時間放 置した後、走査電子顕微鏡 (SEM)によってウイスカを観察した。
〔評価方法 2 (接圧ゥイス力の評価)〕
42ァロイ材（Fe—42Ni合金）へ Snめっきにて形成した Snめっき皮膜上に、 Niを電 気めつきにより被着させたものを評価試料とした。接圧負荷の方法としては、目玉タリ ップの挟み口に径 lmm φのステンレススティール球（SUS球）を 3個並べて真中の S US球に評価試料が接触するように挟み、負荷状態で 5日間保持する方法とした。 5 日間経過した後、評価試料を外し、走査電子顕微鏡 (SEM)によってウイスカを観察 した。
[0034] はんだ濡れ性の評価
〔評価試料〕
C194材製リードフレームへ Snめっきにて形成した Snめっき皮膜上に、 Niを電気 めっきにより被着させたものを評価試料とした。
〔評価条件〕
加速劣化促進試験条件 (PCT)：温度 105°C、相対湿度 100%RH、時間 8時間 測定機器：タルチンケスター (株)製 SWET— 2100
測定方法：急加熱昇温法 (ソルダーペースト槽平衡法）
ソルダーペースト： Sn— 3. OAg-O. 5質量0 /oCu (千住金属工業 (株）製 M705— ET7)
加熱温度： 245°C
[0035] [比較例 1]
Cu材 (C1020)に下記工程及び条件で、 Sn電気めつきを施して Sn皮膜を形成し た。得られた Sn皮膜について、実施例 1と同様の方法で、 Niの占有度 (EPMA分析 における NiZSnの強度比）及び Niの平均厚さを評価した。結果を表 1に示し、 SEM 像並びに EPMAにより測定された Ni分布及び Sn分布を図 1に示す。
[0036] また、ウイスカ発生抑制効果及びはんだ濡れ性を、実施例 1と同様の方法で評価し た。結果を表 1に併記する。
[0037] 処理工程
電解脱脂（2分)→水洗（15秒） X 3回→酸洗 (20秒)→水洗（15秒） X 3回→Snめ つき（実施例 1に同じ)→水洗（ 15秒） X 3回→イオン交換水洗→乾燥
[0038] [表 1] 相対強度 N i厚さ ゥィスカ発生抑制効果
はんだ濡れ性
(Ni/Sn強度比） C i m) 評価 1 評価 2 比較例 1 Trace 0 X X 〇 実施例 1 0.05 0.02 〇 〇 〇 実施例 2 0.15 0.06 〇 〇 〇 実施例 3 1.8 0.19 〇 〇 〇 実施例 4 15.0 0.5 〇 〇 〇 実施例 5 130.8 1.06 〇 〇 X
[0039] ゥイス力 牛 評価
〇：ウイスカ発生本数がゼロ
△：ゥイス力が観察された力 その長さが 10 m未満
X：ゥイス力が観察され、その長さが 10 μ m以上
はんだ濡れ件評価
〇：ゼロクロスタイム 3秒未満
X：ゼロクロスタイム 3秒以上
[0040] 図 1(A)〜図 6(A)を対比すると、図 2(A)〜図 6(A)で示される SEMにより観察さ れた被着金属を被着させた実施例 1〜5の表面形状状態が、図 1 (A)で示される被 着金属を被着させていない比較例 1の表面形状状態の輪郭が残った表面形状状態 となっていることがわ力る。
[0041] [実施例 6〜23、比較例 2〜6]
以下の Sn又は Sn合金皮膜
Snめっき皮膜 (膜厚： lO/zm)
Sn—Cu合金めつき皮膜 (皮膜中の Cu含有率： 1.6質量％ 膜厚： lO/zm) Sn—Bi合金めつき皮膜 (皮膜中の Bi含有率： 1.9質量％ 膜厚： lO/zm)
Sn— Ag合金めつき皮膜 (皮膜中の Ag含有率: 3.5質量％ 膜厚： 10/zm) Sn— Pb合金めつき皮膜 (皮膜中の Pb含有率: 0.05質量％ 膜厚： lO/zm) Sn— Ni合金めつき皮膜 (皮膜中の Ni含有率: 4質量％ 膜厚： 10 m)
Sn— Zn合金めつき皮膜 (皮膜中の Zn含有率: 3質量％ 膜厚： 10 m)
Sn— In合金めつき皮膜 (皮膜中の In含有率： 1.5質量％ 膜厚： 10/zm)
Sn— Co合金めつき皮膜 (皮膜中の Co含有率: 2.2質量％ 膜厚： lO/zm) に対し、 Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co又は Pdを表 2に示されるめっき浴を用い た電気めつきにて被着させて、ウイスカ及びはんだ濡れ性を評価した。また、被着さ せた Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co又は Pdの Sn又は Sn合金皮膜表面上の占 有比及び厚さを実施例 1と同様の方法で評価した。結果を表 3に示す。なお、 Ag, Bi , Pb, In, Ni, Cu, Au, Co又は Pdの被着におけるめっき組成及び条件、並びにゥ イス力及びはんだ濡れ性の評価方法は以下のとおりである。
[表 2]
被着金属 組成 電流密度 浴温度 p H
シアン化銀 30 /L
Ag シアン化力リウム 35 /L lA/dm2 25°C
炭酸力リウム 30〇 /L
硫酸ビスマス 25 /L
Bi メタンスルホン酸 200g/L 1 A/dm 25°C
ホ。リエチレンク 'リコ-ルノニルフエニルエ-テル lO /L
ホウフッ化鉛 lOOg/L
ホウフッ化水素酸 60 /L
Pb 1 A7dm2 30。C
ホウ酸 20 /L
ゼラチン 0.2g L
硫酸ィンジゥム lOOg/L
スルファミン酸ソーダ 150g/L
スルフアミン酸 25 /L
In 1 A/dm 30°C pH 2
塩化ナトリウム 45 /L
デキス ト口ース 8gfL
トリエタノールァミン 2.5g/L
硫酸二ッケル （6水和物） 280g/L
Ni 塩化二ッケル （6水和物） 40 /L 1 A7dm2 55。C pH4.4
ホウ酸 45 /L
シアン化銅 25 /L
Cu 0.5A7dm2 35°C
シアン化ナトリウム 40 /L
シアン化金カリゥム 5g/L
Au クェン酸 50 /L 0.5 A/dm2 35°C pH 4.5
クェン酸力リウム 70 /L
硫酸コバルト （7水和物） 500g/L
Co 塩化ナトリウム 15g/L 3 A7dm2 30。C pH 3.5
ホウ酸 45 /L
ジァミノジ亜硝酸パラジゥム
Pd 0.5 A/dm2 30。C pH 8
スルファミン酸アンモニゥム [0043] ゥイス力の評価
〔評価方法 1〕
C194材製リードフレームへ Sn又は Sn合金めつきにて形成した Sn又は Sn合金め つき皮膜上に、 Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co又は Pdを電気めつきにより被着さ せたものを評価試料とした。評価試料を、室温下で 1000時間放置した後、走査電子 顕微鏡 (SEM)によってウイスカを観察した。
〔評価方法 2 (接圧ゥイス力の評価)〕
42ァロイ材（Fe—42Ni合金）へ Sn又は Sn合金めつきにて形成した Sn又は Sn合 金めつき皮膜上に、 Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co又は Pdを電気めつきにより被 着させたものを評価試料とした。接圧負荷の方法としては、目玉クリップの挟み口に 径 lmm φのステンレススティール球（SUS球）を 3個並べて真中の SUS球に評価試 料が接触するように挟み、負荷状態で 5日間保持する方法とした。 5日間経過した後 、評価試料を外し、走査電子顕微鏡 (SEM)によってウイスカを観察した。
[0044] はんだ儒れ件の評
〔評価試料〕
C194材製リードフレームへ Sn又は Sn合金めつきにて形成した Sn又は Sn合金め つき皮膜上に、 Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co又は Pdを電気めつきにより被着さ せたものを評価試料とした。
〔評価条件〕
加速劣化促進試験条件 (PCT)：温度 105°C、相対湿度 100%RH、時間 8時間 測定機器：タルチンケスター (株)製 SWET— 2100
測定方法：急加熱昇温法 (ソルダーペースト槽平衡法）
ソルダーペースト： Sn— 3. OAg-0. 5質量0 /oCu (千住金属工業 (株）製 M705— ET7)
加熱温度： 245°C
[0045] [表 3] 実施例
6 7 8 9 10 11 12 13
S n又は S 11合金めつき皮膜 Sn Sn Sn~Cu Sn~Cu Sn - Bi Sn - Bi Sn-Ag Sn-Ag 被着金属 Ag Ni Bi Pb Pd Cu In Co 被着金属の占有比 0.13 0.05 1.9 0.02 0.15 1.8 13.0 0.13 被着金属の厚さ （/im) 0.05 0.02 0.2 0.01 0.06 0.19 0.47 0.05 評価方法 1 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 ウイスカ評価
評価方法 2 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 はんだ濡れ性評価 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 実施例
14 15 16 17 18 19 20 21
S n又は S n合金めつき皮膜 Sn-Pb Sn-Pb Sn-Ni Sn-Ni Sn-Zn Sn~Zn Sn-In 被着金属 Ni In Au Bi Ag Co Pb Pd 被着金属の占有比 1.8 15.0 0.05 1.9 0.02 0.15 13.0 1.8 被着金属の厚さ （μιη) 0.19 0.5 0.02 0.2 0.01 0.06 0.47 0.19 評価方法 1 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 ウイスカ評価
評価方法 2 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 はんだ濡れ性評価 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 実施例 比較例
22 23 2 3 4 5 6
S n又は S n合金めつき皮膜 Sn -し o Sn~Co Sn Sn - Cu Sn - Bi Sn - Ag Sn-Pb 被着金属 Ni Cu Ni Bi Ag Co Cu 被着金属の占有比 0.05 0.13 118 130 118 127 123 被着金属の厚さ （ illl) 0.02 0.05 1.0 1.06 1.0 1.04 1.02
評価方法 1 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 ウイスカ評価
評価方法 2 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 はんだ濡れ性評価 〇 〇 X X X X X
[0046] ウイスカ評価
〇：ウイスカ発生本数がゼロ
△：ゥイス力が観察された力 その長さが 10 m未満
X：ゥイス力が観察され、その長さが 10 μ m以上
はんだ儒れ件評
〇：ゼロクロスタイム 3秒未満
X：ゼロクロスタイム 3秒以上
[0047] [実施例 24〜41、比較例 7〜： L1]
以下の Sn又は Sn合金皮膜
Snめっき皮膜 (膜厚：2 m) Sn— Cu合金めつき皮膜 (皮膜中の Cu含有率： 1. 6質量％ 膜厚：
Sn— Bi合金めつき皮膜 (皮膜中の Bi含有率： 1. 9質量％ 膜厚：
Sn— Ag合金めつき皮膜 (皮膜中の Ag含有率: 3. 5質量％ 膜厚 : 2 ;ζ ΐη)
Sn— Pb合金めつき皮膜 (皮膜中の Pb含有率: 0. 05質量％ 膜厚：
Sn— Ni合金めつき皮膜 (皮膜中の Ni含有率： 4質量％ 膜厚： 2 m)
Sn— Zn合金めつき皮膜 (皮膜中の Zn含有率： 3質量％ 膜厚： 2 m)
Sn— In合金めつき皮膜 (皮膜中の In含有率： 1. 5質量％ 膜厚：
Sn— Co合金めつき皮膜 (皮膜中の Co含有率: 2. 2質量％ 膜厚：2 ;ζ ΐη) に対し、 Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co又は Pdを表 2に示されるめっき浴を用い た電気めつきにて被着させて、ウイスカ及びはんだ濡れ性を評価した。また、被着さ せた Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co又は Pdの Sn又は Sn合金皮膜表面上の占 有比及び厚さを実施例 1と同様の方法で評価した。結果を表 4に示す。なお、 Ag, Bi , Pb, In, Ni, Cu, Au, Co又は Pdの被着におけるめっき組成及び条件、並びにゥ イス力及びはんだ濡れ性の評価方法は以下のとおりである。
ゥイス力の評価
〔評価方法 1〕
コネクタ（素材:黄銅）に下地 Niめっきを平均膜厚 1. で施し、この上に Sn又 は Sn合金めつきにて形成した Sn又は Sn合金めつき皮膜上に、 Ag, Bi, Pb, In, Ni , Cu, Au, Co又は Pdを電気めつきにより被着させたものを評価試料とした。評価試 料を、室温下で 1000時間放置した後、走査電子顕微鏡 (SEM)によってウイスカを 観祭した。
〔評価方法 2 (接圧ゥイス力の評価)〕
42ァロイ材（Fe—42Ni合金）へ Sn又は Sn合金めつきにて形成した Sn又は Sn合 金めつき皮膜上に、 Ag, Bi, Pb, In, Ni, Cu, Au, Co又は Pdを電気めつきにより被 着させたものを評価試料とした。接圧負荷の方法としては、目玉クリップの挟み口に 径 lmm φのステンレススティール球（SUS球）を 3個並べて真中の SUS球に評価試 料が接触するように挟み、負荷状態で 5日間保持する方法とした。 5日間経過した後 、評価試料を外し、走査電子顕微鏡 (SEM)によってウイスカを観察した。 [0049] はんだ濡れ性の評価
〔評価試料〕
コネクタ（素材:黄銅）に下地 Niめっきを平均膜厚 1. で施し、この上に Sn又 は Sn合金めつきにて形成した Sn又は Sn合金めつき皮膜上に、 Ag, Bi, Pb, In, Ni , Cu, Au, Co又は Pdを電気めつきにより被着させたものを評価試料とした。
〔評価条件〕
加速劣化促進試験条件 (PCT)：温度 105°C、相対湿度 100%RH、時間 8時間 測定機器：タルチンケスター (株)製 SWET— 2100
測定方法:はんだ槽平衡法
ソルダーペースト： Sn— 3. OAg-0. 5質量0 /oCu (千住金属工業 (株）製 M705— ET7)
フラックス：タムラ化研製 (株) NA— 200
加熱温度： 245°C
[0050] [表 4]
実施例
24 25 26 27 28 29 30 31
S n又は S 11合金めつき皮膜 Sn Sn Sn~Cu Sn~Cu Sn - Bi Sn - Bi Sn-Ag Sn-Ag 被着金属 Bi Co Pb Au In Pd Cu Ni 被着金属の占有比 1.9 0.13 0.02 0.05 13.0 0.13 1.8 0.15 被着金属の厚さ （/i m) 0.2 0.05 0.01 0.02 0.47 0.05 0.19 0.06 評価方法 1 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 ウイスカ評価
評価方法 2 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 はんだ濡れ性評価 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 実施例
32 33 34 35 36 37 38 39
S n又は S n合金めつき皮膜 Sn-Pb Sn-Pb Sn-Ni Sn-Ni Sn-Zn Sn~Zn Sn-In 被着金属 Ag Cu In Pb Pd Co Bi Ni 被着金属の占有比 0.13 1.9 0.13 15.0 0.13 0.13 1.9 0.15 被着金属の厚さ （μ ιη) 0.05 0.2 0.05 0.5 0.05 0.05 0.2 0.06 評価方法 1 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 ウイスカ評価
評価方法 2 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 はんだ濡れ性評価 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 実施例 比較例
40 41 7 8 9 10 11
S n又は S n合金めつき皮膜 Sn -し o Sn~Co Sn Sn - Cu Sn - Bi Sn - Ag Sn-Pb 被着金属 Au Ag Co Ni Cu Bi Ag 被着金属の占有比 0.02 0.05 138 119 128 127 123 被着金属の厚さ （ i lll) 0.01 0.02 1.1 1.0 1.05 1.04 1.02
評価方法 1 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 ウイスカ評価
評価方法 2 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 はんだ濡れ性評価 〇 〇 X X X X X
[0051] ウイスカ評価
〇：ウイスカ発生本数がゼロ
△：ゥイス力が観察された力 その長さが 10 m未満
X：ゥイス力が観察され、その長さが 10 μ m以上
はんだ儒れ件評
〇：ゼロクロスタイム 3秒未満
X：ゼロクロスタイム 3秒以上
[0052] [比較例 12〜20]
以下の Sn又は Sn合金皮膜
Snめっき皮膜 (膜厚： lO/zm) Sn—Cu合金めつき皮膜 (皮膜中の Cu含有率： 1. 6質量％ 膜厚： lO /z m) Sn—Bi合金めつき皮膜 (皮膜中の Bi含有率： 1. 9質量％ 膜厚： lO /z m)
Sn— Ag合金めつき皮膜 (皮膜中の Ag含有率: 3. 5質量％ 膜厚： 10 /z m) Sn— Pb合金めつき皮膜 (皮膜中の Pb含有率: 0. 05質量％ 膜厚： lO /z m) Sn— Ni合金めつき皮膜 (皮膜中の Ni含有率: 4質量％ 膜厚： 10 m)
Sn— Zn合金めつき皮膜 (皮膜中の Zn含有率: 3質量％ 膜厚： 10 m)
Sn— In合金めつき皮膜 (皮膜中の In含有率： 1. 5質量％ 膜厚： 10 /z m)
Sn— Co合金めつき皮膜 (皮膜中の Co含有率: 2. 2質量％ 膜厚： lO /z m) について、ウイスカ及びはんだ濡れ性を評価した。結果を表 5に示す。なお、ウイスカ 及びはんだ濡れ性の評価方法は以下のとおりである。
[0053] ゥイス力の評価
〔評価方法 1〕
C194材製リードフレームへ Sn又は Sn合金めつきにて Sn又は Sn合金めつき皮膜 を形成したものを評価試料とした。評価試料を室温下で 1000時間放置したもの (熱 処理なし)、及びめつき皮膜形成後 3時間以内に 150°Cで 1時間の熱処理を実施した もの（熱処理あり）の 2種について、走査電子顕微鏡（SEM)によってウイスカを観察し た。
〔評価方法 2 (接圧ゥイス力の評価)〕
42ァロイ材（Fe—42Ni合金）へ Sn又は Sn合金めつきにて Sn又は Sn合金めつき 皮膜を形成したものを評価試料とした。評価試料そのままのもの (熱処理なし)、及び めっき皮膜形成後 3時間以内に 150°Cで 1時間の熱処理を実施したもの (熱処理あり )の 2種について評価した。接圧負荷の方法としては、目玉クリップの挟み口に径 lm m φのステンレススティール球（SUS球）を 3個並べて真中の SUS球に評価試料が 接触するように挟み、負荷状態で 5日間保持する方法とした。 5日間経過した後、評 価試料を外し、走査電子顕微鏡 (SEM)によってウイスカを観察した。
[0054] はんだ濡れ性の評価
〔評価試料〕
C194材製リードフレームへ Sn又は Sn合金めつきにて Sn又は Sn合金めつき皮膜 を形成したものを評価試料とした。
〔評価条件〕
加速劣化促進試験条件 (PCT)：温度 105°C、相対湿度 100%RH、時間 8時間 測定機器：タルチンケスター (株)製 SWET— 2100
測定方法：急加熱昇温法 (ソルダーペースト槽平衡法）
ソルダーペースト： Sn— 3. OAg-O. 5質量0 /oCu (千住金属工業 (株）製 M705 ET7)
加熱温度： 245°C
[表 5]
Figure imgf000021_0001
ウイスカ評価
〇：ウイスカ発生本数がゼロ
△：ゥイス力が観察された力 その長さが 10 m未満
X：ゥイス力が観察され、その長さが 10 μ m以上
はんだ儒れ件評
〇：ゼロクロスタイム 3秒未満
X：ゼロクロスタイム 3秒以上

Claims

請求の範囲
[1] Sn又は Sn合金皮膜のゥイス力の発生を抑制する表面処理方法であって、上記 Sn 又は Sn合金皮膜に Mn, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn , Cd, Ga, In, Tl, Ge, Pb, Sb及び から選ばれる 1種又は 2種以上の金属を連続 又は不連続に、かつ上記 Sn又は Sn合金皮膜表面の一部が露出するように被着させ ることを特徴とするウイスカ抑制表面処理方法。
[2] 上記金属を被着させた上記 Sn又は Sn合金皮膜表面上の上記金属の占有比が 0.
02以上であることを特徴とする請求項 1記載の方法。
[3] 電気めつきにより上記金属を被着させることを特徴とする請求項 1又は 2記載の方 法。
[4] 上記被着させた金属の平均厚さが 0. 01 μ m以上であることを特徴とする請求項 1 乃至 3の 、ずれか 1項記載の方法。
[5] 上記被着させた金属の平均厚さが 0. 6 μ m以下であることを特徴とする請求項 4記 載の方法。
[6] 上記 Sn又は Sn合金皮膜が、基体上の他部材が圧接固定される面に形成されてい ることを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれか 1項記載の方法。
[7] 上記 Sn又は Sn合金皮膜が、基体上の被はんだ接合部に形成されていることを特 徴とする請求項 1乃至 5のいずれ力 1項記載の方法。
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