JP4453443B2 - Tin plating film and method for producing plating film - Google Patents
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Description
本発明は、ウイスカの発生を抑制することができる錫めっき皮膜、及び錫めっき皮膜においてウイスカの発生を抑制することができるめっき皮膜の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a tin plating film capable of suppressing the generation of whiskers, and a method for producing a plating film capable of suppressing the generation of whiskers in a tin plating film.
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。 Tin plating is generally used as a metal surface treatment method for decorative articles, electronic parts, structural parts, etc. because of its low cost and excellent corrosion resistance, appearance, and solderability.
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。 However, it is known that needle-like crystals made of a single crystal of tin called whiskers are generated on the surface of tin plating. This whisker usually has a diameter of 1 to 2 μm and a length of several μm to several mm, and is particularly likely to occur in a bright tin plating film to which a brightening agent has been added. Short circuit occurred in the circuit or between the terminals, and noise was generated. Moreover, recent electronic components tend to be smaller, higher density, and weaker current, and when a whisker is generated, a failure is likely to occur.
錫めっき皮膜においてウイスカの発生を抑制する方法として、例えば（特許文献１）に、めっき後に溶融処理を施す方法が開示されている。 As a method for suppressing the generation of whiskers in a tin plating film, for example, (Patent Document 1) discloses a method of performing a melting treatment after plating.
（特許文献２）には、被めっき物と錫めっきの間に中間層めっき（下地めっき）を施す方法が開示されている。 (Patent Document 2) discloses a method of applying intermediate layer plating (undercoat plating) between an object to be plated and tin plating.
（特許文献３）には、めっき後に熱処理する方法が開示されている。
しかしながら上記従来の技術では、以下のような課題を有していた。 However, the above conventional techniques have the following problems.
特許文献１に記載の技術では、溶融処理はコストがかかる上、複雑な形状には不向きで被めっき物の形状が制限されるという課題を有していた。
The technique described in
特許文献２に記載の技術では、室温環境下ではウイスカ抑制に効果があるものの高温高湿（５０℃、９０％ＲＨ）の条件下では効果が十分とはいえないという課題を有していた。
The technique described in
特許文献３に記載の技術では、ウイスカの発生を抑制する効果はあるものの、めっき後に熱処理するため、量産時において工程が煩雑になり生産性に欠けるという課題を有していた。
Although the technique described in
また、ＰＰＦ（ＰｒｅＰｌａｔｅｄ Ｆｒａｍｅ：前めっき）では、長時間加熱することで、めっき皮膜を形成していない部分の素材が変色してしまうという課題を有していた。 In addition, PPF (Preplated Frame: pre-plating) has a problem that the material of the portion where the plating film is not formed is discolored by heating for a long time.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ウイスカが発生し成長し易い高温高湿環
境下においてもウイスカの発生を抑制でき信頼性に優れる錫めっき皮膜を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a tin plating film that can suppress the generation of whiskers and is excellent in reliability even in a high-temperature and high-humidity environment where whiskers are easily generated and grow.
また、本発明は、簡便な操作で錫めっきにおけるウイスカの発生を抑制でき確実性に優れるとともに生産性に優れるめっき皮膜の製造方法を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method for producing a plating film that can suppress whisker generation in tin plating with a simple operation and has excellent reliability and productivity.
上記課題を解決するために、本発明の錫めっき皮膜は、被めっき物に形成された錫めっき皮膜であって、表面がポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルスルホコハク酸塩の内いずれか１種以上の界面活性剤の溶液に接触し処理された構成を有している。 In order to solve the above-mentioned problems, the tin plating film of the present invention is a tin plating film formed on an object to be plated, and the surface thereof is any one of polyoxyethylene alkyl ether sulfate and alkyl sulfosuccinate. It has the structure which contacted and processed the solution of the surfactant of the seed | species or more.
これにより、室温環境下だけでなく高温高湿環境下においてもウイスカの発生を抑制でき信頼性に優れる錫めっき皮膜を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a tin plating film that can suppress the generation of whiskers not only in a room temperature environment but also in a high temperature and high humidity environment and has excellent reliability.
また本発明の錫めっき皮膜は、被めっき物に形成された錫めっき皮膜であって、表面がオゾンに接触し処理された構成を有している。 Moreover, the tin plating film of the present invention is a tin plating film formed on an object to be plated, and has a structure in which the surface is treated by contacting with ozone.
これにより、室温環境下だけでなく高温高湿環境下においてもウイスカの発生を抑制でき信頼性に優れる錫めっき皮膜を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a tin plating film that can suppress the generation of whiskers not only in a room temperature environment but also in a high temperature and high humidity environment and has excellent reliability.
また本発明のめっき皮膜の製造方法は、被めっき物に形成した錫めっき皮膜の表面に、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルスルホコハク酸塩の内いずれか１種以上の界面活性剤を接触させる界面活性剤接触工程を備えた構成を有している。 In the method for producing a plating film of the present invention, the surface of the tin plating film formed on the object to be plated is contacted with one or more surfactants of polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester and alkyl sulfosuccinate. It has the structure provided with the surfactant contact process.
これにより、簡便な操作で錫めっきにおけるウイスカの発生を抑制でき確実性に優れるとともに生産性に優れるめっき皮膜の製造方法を提供することができる。 Thereby, generation | occurrence | production of the whisker in tin plating can be suppressed by simple operation, and the manufacturing method of the plating film which is excellent in reliability and excellent in productivity can be provided.
また本発明のめっき皮膜の製造方法は、被めっき物に形成した錫めっき皮膜の表面に、オゾンを接触させるオゾン接触工程を備えた構成を有している。 Moreover, the manufacturing method of the plating film of this invention has the structure provided with the ozone contact process which makes ozone contact the surface of the tin plating film formed in the to-be-plated thing.
これにより、簡便な操作で錫めっきにおけるウイスカの発生を抑制でき確実性に優れるとともに生産性に優れるめっき皮膜の製造方法を提供することができる。 Thereby, generation | occurrence | production of the whisker in tin plating can be suppressed by simple operation, and the manufacturing method of the plating film which is excellent in reliability and excellent in productivity can be provided.
以上説明したように本発明の錫めっき皮膜及びめっき皮膜の製造方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。 As described above, according to the tin plating film and the manufacturing method of the plating film of the present invention, the following advantageous effects can be obtained.
請求項１に記載の発明によれば、
室温環境下だけでなく高温高湿環境下においてもウイスカの発生を抑制でき信頼性に優れた錫めっき皮膜を提供することができる。
According to the invention of
It is possible to provide a highly reliable tin plating film that can suppress whisker generation not only in a room temperature environment but also in a high temperature and high humidity environment.
請求項２に記載の発明によれば、
錫めっきにおけるウイスカの発生を簡便な操作で抑制でき確実性に優れるとともに生産性に優れるめっき皮膜の製造方法を提供することができる。
According to invention of
Generation of whiskers in tin plating can be suppressed by a simple operation, and it is possible to provide a method for producing a plating film that is excellent in reliability and excellent in productivity.
本発明は、ウイスカが発生し成長し易い高温高湿環境下においてもウイスカの発生を抑制でき信頼性に優れる錫めっき皮膜を提供するという目的を、錫めっき皮膜の表面にポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルスルホコハク酸塩の内いずれか１種以上の界面活性剤の溶液を接触させ表面を処理する、及び／又は、オゾンを接触させ表面を処理することにより実現した。 An object of the present invention is to provide a tin plating film that suppresses whisker generation and has excellent reliability even in a high-temperature and high-humidity environment where whisker is easily generated and grows. It was realized by contacting the surface with a solution of one or more surfactants of ester salts and alkylsulfosuccinates and / or treating the surface with ozone.
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、被めっき物に形成された錫めっき皮膜であって、表面が、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルスルホコハク酸塩の内いずれか１種以上の界面活性剤の溶液に接触し処理された構成を有している。 1st invention made | formed in order to solve the said subject is a tin plating membrane | film | coat formed in to-be-plated object, Comprising: The surface is any one among polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester and alkyl sulfosuccinate. It has the structure which contacted and processed the solution of the surfactant of the seed | species or more.
この構成により、以下の作用を有する。 This configuration has the following effects.
ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルスルホコハク酸塩の内いずれか１種以上の界面活性剤の溶液が接触し表面が処理された錫めっき皮膜は、室温環境下だけでなく高温高湿環境下においてもウイスカの発生を抑制でき信頼性に優れる。このメカニズムは明らかではないが、これらの界面活性剤がウイスカ発生抑制に非常に有効であることを見出したのである。 The tin-plated film whose surface is treated by contact with a solution of one or more surfactants of polyoxyethylene alkyl ether sulfate and alkylsulfosuccinate is not only at room temperature but also at high temperature and high humidity. Can suppress the occurrence of whiskers and is excellent in reliability. Although this mechanism is not clear, it has been found that these surfactants are very effective in suppressing whisker generation.
ここで、界面活性剤としては、ポリオキシエチレンドデシルエーテル硫酸ナトリウム，ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム，ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン等のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム，アルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム等のアルキルスルホコハク酸塩が用いられる。 Here, as the surfactant, polyoxyethylene dodecyl ether sodium sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sodium sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sulfuric acid ester salt such as triethanolamine, sodium dialkylsulfosuccinate, Alkyl sulfosuccinates such as sodium alkyl naphthalene sulfonate are used.
溶液としては、水、アルコール，エーテル等の有機溶媒、水とアルコール等の有機溶媒との混合溶媒に界面活性剤を溶解したものが用いられる。 As the solution, a solution in which a surfactant is dissolved in an organic solvent such as water, alcohol or ether, or a mixed solvent of water and an organic solvent such as alcohol is used.
溶液における界面活性剤の濃度としては、０．０１〜０．５％好ましくは０．０５〜０．１％が好適に用いられる。 As the concentration of the surfactant in the solution, 0.01 to 0.5%, preferably 0.05 to 0.1% is suitably used.
界面活性剤の濃度が０．０５％より低くなるにつれ表面張力が大きくなり浸透力が弱くウイスカの抑制効果が低下する傾向がみられ、０．１％より高くなるにつれ表面張力が小さくなり浸透力が強く被めっき物の表面に界面活性剤の残渣が残り易くなる傾向がみられる。特に、０．０１％より低くなるか０．５％より高くなると、これらの傾向が著しくなるため、いずれも好ましくない。 As the surfactant concentration is lower than 0.05%, the surface tension increases and the penetrating power tends to be weak and the whisker-inhibiting effect tends to decrease. There is a tendency that the residue of the surfactant tends to remain on the surface of the object to be plated. In particular, when the content is lower than 0.01% or higher than 0.5%, these tendencies become remarkable, so that neither is preferable.
錫めっき皮膜としては、錫、錫合金の皮膜が被めっき物の表面に形成されたものが用いられる。錫合金としては、Ｃｕ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｐｂの内の１種以上を含有するものが好適に用いられる。なかでも錫合金としては、Ｃｕ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｂｉの内の１種以上を含有するものが好適に用いられる。これらの錫合金はウイスカの発生を抑制することが困難であるとともに、人体に有害なＰｂ等の金属を含有していないからである。 As the tin plating film, a film in which a film of tin or tin alloy is formed on the surface of the object to be plated is used. As the tin alloy, an alloy containing at least one of Cu, Ag, Zn, In, Bi, and Pb is preferably used. Among these, as the tin alloy, an alloy containing at least one of Cu, Ag, Zn, and Bi is preferably used. This is because these tin alloys are difficult to suppress the generation of whiskers and do not contain metals such as Pb that are harmful to the human body.
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、被めっき物に形成された錫めっき皮膜であって、表面がオゾンに接触し処理された構成を有している。 2nd invention made | formed in order to solve the said subject is a tin plating film formed in the to-be-plated object, Comprising: The surface has the structure which contacted ozone and was processed.
この構成により、以下の作用を有する。 This configuration has the following effects.
オゾンが接触し表面が処理された錫めっき皮膜は、室温環境下だけでなく高温高湿環境下においてもウイスカの発生を抑制でき信頼性に優れる。このメカニズムは明らかではないが、錫めっき皮膜に酸化皮膜を形成し、それがウイスカの錫めっき皮膜への出現を抑制していると考えている。 A tin-plated film whose surface has been treated by contact with ozone is excellent in reliability because it can suppress the generation of whiskers not only in a room temperature environment but also in a high temperature and high humidity environment. Although this mechanism is not clear, it is considered that an oxide film is formed on the tin plating film, which suppresses the appearance of whiskers on the tin plating film.
ここで、錫めっき皮膜に接触させるオゾンの濃度（２５℃、１気圧における）としては、０．００２〜０．１ｇ／ｍ3好ましくは０．０１〜０．０２ｇ／ｍ3が好適に用いられる。濃度が０．０１ｇ／ｍ3より低くなるにつれ酸化力が弱くウイスカ発生の抑制効果が低下する傾向がみられ、０．０２ｇ／ｍ3より高くなるにつれ酸化力が大きくなり錫めっき皮膜とはんだ等との濡れ性が悪くなる傾向がみられる。特に、濃度が０．００２ｇ／ｍ3より低くなるか０．１ｇ／ｍ3より高くなると、これらの傾向が著しいためいずれも好ましくない。 Here, the concentration of ozone is brought into contact with the tin-plating film (25 ° C., at 1 atmosphere) as is, 0.002~0.1g / m 3 preferably are suitably used 0.01~0.02g / m 3 . When the concentration is lower than 0.01 g / m 3 , the oxidizing power is weak and the tendency to reduce the effect of suppressing whisker generation is observed. When the concentration is higher than 0.02 g / m 3 , the oxidizing power increases and the tin plating film and solder, etc. There is a tendency for the wettability to worsen. In particular, when the concentration is lower than 0.002 g / m 3 or higher than 0.1 g / m 3 , these tendencies are remarkable, which is not preferable.
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第１又は第２の発明に記載の錫めっき皮膜であって、前記被めっき物が、銅もしくは銅合金である構成を有している。 3rd invention made | formed in order to solve the said subject is a tin plating film as described in 1st or 2nd invention, Comprising: The said to-be-plated object has the structure which is copper or a copper alloy. .
これにより、第１又は第２の発明で得られる作用に加え、以下のような作用を有する。 Thereby, in addition to the operation obtained in the first or second invention, the following operation is provided.
良導体であるが耐食性に欠ける銅や銅合金の表面に錫めっき皮膜が形成されるので、電子部品の皮膜として好適に用いられる。 Since a tin plating film is formed on the surface of copper or copper alloy which is a good conductor but lacks corrosion resistance, it is suitably used as a film for electronic parts.
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第１乃至第３の発明の内いずれか１に記載の錫めっき皮膜であって、前記被めっき物が、リードフレームである構成を有している。 A fourth invention made to solve the above problems is the tin plating film according to any one of the first to third inventions, wherein the object to be plated is a lead frame. is doing.
これにより、第１乃至第３の発明の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用を有する。 Thereby, in addition to the operation obtained in any one of the first to third inventions, the following operation is provided.
ウイスカの発生を抑制できるため回路中や端子間でショートが発生し難く、またこれによるノイズの発生も抑制でき、信頼性に優れる。 Since the occurrence of whiskers can be suppressed, it is difficult for a short circuit to occur in the circuit or between terminals, and the generation of noise due to this can be suppressed, resulting in excellent reliability.
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、被めっき物に形成した錫めっき皮膜の表面に、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルスルホコハク酸塩の内いずれか１種以上の界面活性剤の溶液を接触させる界面活性剤接触工程を備えた構成を有している。 A fifth invention made to solve the above-described problem is that a surface of a tin plating film formed on an object to be plated has at least one interface selected from the group consisting of polyoxyethylene alkyl ether sulfate and alkyl sulfosuccinate. It has the structure provided with the surfactant contact process which contacts the solution of an activator.
これにより、以下の作用を有する。 This has the following effects.
錫めっきにおけるウイスカの発生を簡便な操作で抑制でき確実性に優れるとともに生産性に優れる。 Whisker generation in tin plating can be suppressed by a simple operation, which is excellent in reliability and productivity.
ここで、界面活性剤や溶液、溶液の濃度としては、請求項１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
Here, the surfactant, the solution, and the concentration of the solution are the same as those described in
界面活性剤接触工程において、錫めっき皮膜の表面に界面活性剤の溶液を接触させる方法としては、表面に錫めっき皮膜が形成された被めっき物を溶液に浸漬するのが簡便であるが、溶液の噴霧や滴下、刷毛やロール等による塗布等の方法も用いることができる。 In the surfactant contacting step, as a method of bringing the surfactant solution into contact with the surface of the tin plating film, it is convenient to immerse the object to be plated with the tin plating film formed on the surface in the solution. A method such as spraying or dripping, coating with a brush, a roll or the like can also be used.
溶液の温度としては、特に制限されず、常温で十分であるが、加温又は冷却下で処理を行うこともできる。なお、液温が５０±５℃の場合が、処理効率が高く望ましい。 The temperature of the solution is not particularly limited, and normal temperature is sufficient, but the treatment can be performed under heating or cooling. In addition, when the liquid temperature is 50 ± 5 ° C., the processing efficiency is high and desirable.
溶液と錫めっき皮膜との接触時間としては、２０〜４０分が好適に用いられる。接触時間が２０分より短くなるにつれウイスカの抑制効果が低下する傾向がみられ、４０分より長くなるにつれ界面活性剤接触工程が長くなり処理の生産性が低下する傾向がみられるため、いずれも好ましくない。 The contact time between the solution and the tin plating film is preferably 20 to 40 minutes. As the contact time is shorter than 20 minutes, the whisker-inhibiting effect tends to decrease, and as the contact time becomes longer than 40 minutes, the surfactant contact process tends to be longer and the processing productivity tends to decrease. It is not preferable.
なお、錫めっき皮膜は、溶液と接触させた後、精製水に浸漬等して溶液を取り除き、表面に空気等を吹き付けて付着する精製水や溶液を飛ばした後に温風乾燥処理を行うのが望ましい。シミ等が発生するのを防止するためである。 In addition, after the tin plating film is brought into contact with the solution, the solution is removed by immersion in purified water, etc., and the surface is sprayed with air or the like to blow off the purified water or solution adhering to the surface, followed by hot air drying treatment. desirable. This is to prevent spots and the like from occurring.
上記課題を解決するためになされた第６の発明は、被めっき物に形成した錫めっき皮膜の表面に、オゾンを接触させるオゾン接触工程を備えた構成を有している。 6th invention made | formed in order to solve the said subject has the structure provided with the ozone contact process which makes ozone contact the surface of the tin plating film formed in the to-be-plated object.
これにより、以下の作用を有する。 This has the following effects.
錫めっきにおけるウイスカの発生を簡便な操作で抑制でき、また乾式で処理できるので水切りや乾燥等の操作が不要で量産性に優れる。 Whisker generation in tin plating can be suppressed by a simple operation, and since it can be processed by a dry process, operations such as draining and drying are unnecessary, and the mass productivity is excellent.
ここで、オゾンの濃度としては、請求項１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
Here, the ozone concentration is the same as that described in
オゾン接触工程において、錫めっき皮膜の表面にオゾンを接触させる方法としては、錫めっき皮膜の表面にオゾンを空気等のガスとともに噴射させる方法、オゾン雰囲気にした容器内に放置し錫めっき皮膜とオゾンとを接触させる方法、オゾンを溶存させた水等の溶媒に錫めっき被膜を浸漬する方法等が用いられる。 In the ozone contact process, ozone is brought into contact with the surface of the tin plating film by spraying ozone onto the surface of the tin plating film together with a gas such as air, and the tin plating film and ozone left in a container in an ozone atmosphere. And a method of immersing the tin plating film in a solvent such as water in which ozone is dissolved.
オゾンの温度としては、特に制限されず、常温で十分であるが、加温又は冷却下で処理を行うこともできる。 The temperature of ozone is not particularly limited, and normal temperature is sufficient, but the treatment can be performed under heating or cooling.
オゾンと錫めっき皮膜との接触時間としては、１〜３分が好適に用いられる。接触時間が１分より短くなるにつれウイスカの抑制効果が低下する傾向がみられ、３分より長くなるにつれオゾン接触工程が長くなり処理の生産性が低下するとともに錫めっき皮膜が酸化されはんだ等との濡れ性が低下する傾向がみられるため、いずれも好ましくない。 As the contact time between ozone and the tin plating film, 1 to 3 minutes is preferably used. As the contact time becomes shorter than 1 minute, the whisker suppression effect tends to decrease. As the contact time becomes longer than 3 minutes, the ozone contact process becomes longer and the productivity of the process decreases, and the tin plating film is oxidized and solder etc. Since the wettability tends to decrease, neither is preferable.
上記課題を解決するためになされた第７の発明は、被めっき物に形成した錫めっき皮膜の表面に、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルスルホコハク酸塩の内いずれか１種以上の界面活性剤の溶液を接触させる界面活性剤接触工程と、前記界面活性剤接触工程で処理された前記錫めっき皮膜の表面に、オゾンを接触させるオゾン接触工程と、を備えた構成を有している。 7th invention made | formed in order to solve the said subject is the surface of the tin plating film | membrane formed in the to-be-plated object, and the interface of any 1 or more types in polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester and alkyl sulfosuccinate A surfactant contact process for contacting an activator solution and an ozone contact process for contacting ozone with the surface of the tin plating film treated in the surfactant contact process are provided. .
錫めっきにおけるウイスカの発生を簡便な操作で抑制でき確実性に優れるとともに生産性に優れる。 Whisker generation in tin plating can be suppressed by a simple operation, which is excellent in reliability and productivity.
上記課題を解決するためになされた第８の発明は、被めっき物に形成した錫めっき皮膜
の表面にオゾンを接触させるオゾン接触工程と、前記オゾン接触工程で処理された前記錫めっき皮膜の表面に、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルスルホコハク酸塩の内いずれか１種以上の界面活性剤の溶液を接触させる界面活性剤接触工程と、を備えた構成を有している。
An eighth invention made to solve the above problems is an ozone contact step in which ozone is brought into contact with the surface of a tin plating film formed on an object to be plated, and a surface of the tin plating film treated in the ozone contact step. And a surfactant contacting step in which a solution of at least one surfactant selected from the group consisting of polyoxyethylene alkyl ether sulfate and alkylsulfosuccinate is brought into contact.
錫めっきにおけるウイスカの発生を簡便な操作で抑制でき確実性に優れるとともに生産性に優れる。 Whisker generation in tin plating can be suppressed by a simple operation, which is excellent in reliability and productivity.
上記課題を解決するためになされた第９の発明は、第５乃至第８の発明の内いずれか１に記載のめっき皮膜の製造方法であって、前記被めっき物が、銅もしくは銅合金である構成を有している。 9th invention made | formed in order to solve the said subject is a manufacturing method of the plating film any one of 5th thru | or 8th invention, Comprising: The said to-be-plated object is copper or a copper alloy. It has a certain configuration.
良導体であるが耐食性に欠ける銅や銅合金の表面に錫めっき皮膜を形成できるので、電子部品の表面処理方法として汎用性に優れる。 Since a tin plating film can be formed on the surface of copper or copper alloy which is a good conductor but lacks corrosion resistance, it is excellent in versatility as a surface treatment method for electronic parts.
上記課題を解決するためになされた第１０の発明は、第５乃至第９の発明の内いずれか１に記載のめっき皮膜の製造方法であって、前記被めっき物が、リードフレームである構成を有している。 A tenth invention made to solve the above problems is the method for producing a plating film according to any one of the fifth to ninth inventions, wherein the object to be plated is a lead frame. have.
ウイスカの発生を抑制できるため回路中や端子間でショートが発生し難く、またこれによるノイズの発生も抑制でき、信頼性に優れたリードフレームを製造できる。 Since the generation of whiskers can be suppressed, it is difficult for a short circuit to occur in the circuit and between terminals, and the generation of noise due to this can be suppressed, and a lead frame with excellent reliability can be manufactured.
上記課題を解決するためになされた第１１の発明は、第５、第７乃至第１０の発明の内いずれか１に記載のめっき皮膜の製造方法であって、前記錫めっき皮膜が形成された前記被めっき物を、前記界面活性剤の前記溶液に浸漬し超音波振動を加える構成を有している。 An eleventh invention made to solve the above-mentioned problem is the method for producing a plating film according to any one of the fifth, seventh to tenth inventions, wherein the tin plating film is formed. The object to be plated is immersed in the solution of the surfactant and subjected to ultrasonic vibration.
錫めっき皮膜が形成された被めっき物を、界面活性剤の溶液に浸漬し超音波振動を加えるので、溶液中で超音波によって起こるキャビテーション現象を利用して微細な凹凸等の内部まで溶液を接触させることができ処理の確実性をより高めることができる。 Since the object to be plated with a tin plating film is immersed in a surfactant solution and ultrasonic vibration is applied, the solution is brought into contact with fine irregularities using the cavitation phenomenon caused by ultrasonic waves in the solution. The reliability of processing can be further increased.
本発明を、ＰＰＦ（ＰｒｅＰｌａｔｅｄ Ｆｒａｍｅ：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。 The present invention will be described by taking an electronic component lead frame used in a PPF (Pre-Plated Frame) method as an example.
図１は本実施例で被めっき物として用いた電子部品用リードフレームの平面図であり、図２は本実施例で用いた電子部品用リードフレームの断面図である。 FIG. 1 is a plan view of an electronic component lead frame used as an object to be plated in this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the electronic component lead frame used in this embodiment.
図中、１はリードフレーム、２はリードフレーム１のチップ搭載部、３はチップ搭載部２の外側に放射状に形成されたインナーリード部、４はインナーリード部３の外側に延設されたアウターリード部、５はタイバー部、６はチップ搭載部２の上面及びインナーリード部３の内側端部の上面に形成された銀又は銀合金めっき皮膜、７はアウターリード部４の上面及び下面に形成された錫めっき皮膜である。
In the figure, 1 is a lead frame, 2 is a chip mounting portion of the
ここで、電子部品用リードフレームに使用される基材には、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。本実施例では銅合金であるアロイ１９４を基材として用いた。 Here, as the base material used for the lead frame for electronic parts, low tin phosphor bronze, a copper or copper alloy such as a precipitation hardening type, or an iron / nickel alloy containing about 42 wt% nickel in iron is used. In this example, alloy 194, which is a copper alloy, was used as a base material.
リードフレーム１を製造する際には、初めに、アロイ１９４の薄板をリードフレームの形状に加工する。加工する方法としては、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。本実施例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。
When manufacturing the
以下にめっき工程の詳細を説明する。 Details of the plating step will be described below.
めっき工程においては、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浸漬する方法又は電気的方法の併用若しくは単独使用により除去した後（洗浄工程）、銅下地めっきを０．２μｍ以上形成する。本実施例では、銅下地めっき液として、シアン化銅溶液を用いた。その後、銀部分めっき工程においてチップ搭載部２及びインナーリード部３に銀めっきを行う。
In the plating process, after removing the oil component of the pressing process and heat treatment process adhering to the base material by using a method of immersing in an alkaline degreasing agent or the like or using an electrical method or using alone (cleaning process), the copper base plating is performed. 0.2 μm or more is formed. In this example, a copper cyanide solution was used as the copper base plating solution. Thereafter, silver plating is performed on the
次に、基材と錫めっき皮膜との密着性を改善するため塩酸、硝酸、硫酸の内１種又は２種以上から選択された処理剤によって、錫めっき皮膜７が形成されるアウターリード部４を前処理する。本実施例では５％の硫酸を用いた。
Next, the
前処理に次いで、アウターリード部４に電流密度４０Ａ／ｄｍ2により錫部分めっきを行った。錫部分めっきのめっき液は、金属錫としてＭＳＴ−錫（レイボルド製）を５０ｇ／Ｌ、酸としてＭＳＴ−酸（レイボルド製）を７５ｍＬ／Ｌ、添加剤としてＭＳＴ−４００（レイボルド製）を６０ｍＬ／Ｌの濃度になるように調製した。浴温５０℃、流速５Ｌ／ｍｉｎの条件で、アウターリード部４に錫めっき皮膜を形成した。陽極電極は、白金、イリジウム、タンタル、ロジウム、ルテニウムの金属又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。本実施例ではチタンの基材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。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。
Subsequent to the pretreatment, the
錫めっき厚さは３〜１５μｍの範囲で任意に選択できる。錫めっき厚が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。本実施例では９μｍの錫めっきを行った。 The tin plating thickness can be arbitrarily selected in the range of 3 to 15 μm. When the tin plating thickness is less than 3 μm, the solder wettability deteriorates due to the influence of the base. A thickness of 15 μm or more is not preferable because problems such as resin leakage from the gaps in the mold occur in the molding resin sealing step. In this example, tin plating of 9 μm was performed.
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、リード側面に漏れた銀を除去するため電気的にリードフレーム表面の銀を除去した後、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。 After the tin plating, the plating solution was sufficiently removed by washing with water, and then the surface of the tin plating was etched by immersion treatment of tribasic sodium phosphate dodecahydrate at a concentration of 50 g / L at 60 ° C. for 20 seconds. Processed. Next, in order to remove silver leaked to the side surface of the lead, the silver on the surface of the lead frame was electrically removed, and after being subjected to discoloration prevention treatment with an organic film, it was washed with water and dried.
以上のように被めっき物としてのリードフレームに形成した錫めっき皮膜を、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩界面活性剤エマール２０Ｃ（花王製）を１ｍＬ／Ｌ含有した水溶液に浸漬させ、超音波洗浄機にて超音波振動を与えた。超音波洗浄機は８５１０Ｊ−ＤＴＨ（ブランソニック製）を用い、４００００Ｈｚ、５０℃で３０分間錫めっき皮膜に超音波振動を与えた。 The tin plating film formed on the lead frame as the object to be plated as described above is immersed in an aqueous solution containing 1 mL / L of the polyoxyethylene alkyl ether sulfate surfactant surfactant EMAL 20C (manufactured by Kao), and subjected to ultrasonic cleaning. Ultrasonic vibration was applied with a machine. The ultrasonic cleaning machine used 8510J-DTH (manufactured by Bransonic), and applied ultrasonic vibration to the tin plating film at 40,000 Hz and 50 ° C. for 30 minutes.
以上のようにして、実施例１の錫めっき皮膜を得た。 The tin plating film of Example 1 was obtained as described above.
錫めっき皮膜を形成したリードフレームをアルキルスルホコハク酸塩界面活性剤ペレックスＯＴ−Ｐ（花王製）を１ｍＬ／Ｌ含有した水溶液に浸漬させ、超音波洗浄機にて超音波振動を与えた以外は、実施例１と同様にして、実施例２の錫めっき皮膜を得た。
（比較例１）
The lead frame on which the tin plating film was formed was immersed in an aqueous solution containing 1 mL / L of alkylsulfosuccinate surfactant Pelex OT-P (manufactured by Kao), and was subjected to ultrasonic vibration with an ultrasonic cleaner. The tin plating film of Example 2 was obtained in the same manner as Example 1.
(Comparative Example 1)
錫めっき皮膜を形成したリードフレームに界面活性剤を用いた表面処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、比較例１の錫めっき皮膜を得た。
（比較例２）
A tin plating film of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the lead frame on which the tin plating film was formed was not subjected to surface treatment using a surfactant.
(Comparative Example 2)
錫めっき皮膜を形成したリードフレームをアルキルベンゼンスルフォン酸塩界面活性剤ネオペレックスＧ−１５（花王製）を１ｍＬ／Ｌ含有した水溶液に浸漬させ、超音波洗浄機にて超音波振動を与えた以外は、実施例１と同様にして、比較例２の錫めっき皮膜を得た。
（比較例３）
The lead frame on which the tin plating film was formed was immersed in an aqueous solution containing 1 mL / L of the alkylbenzene sulfonate surfactant Neoperex G-15 (manufactured by Kao) and subjected to ultrasonic vibration with an ultrasonic cleaner. In the same manner as in Example 1, a tin plating film of Comparative Example 2 was obtained.
(Comparative Example 3)
錫めっき皮膜を形成したリードフレームをアルキル硫酸エステル塩界面活性剤エマールＴＤ（花王製）を１ｍＬ／Ｌ含有した水溶液に３０分間浸漬させ、超音波洗浄機にて超音波振動を与えた以外は、実施例１と同様にして、比較例３の錫めっき皮膜を得た。 The lead frame on which the tin plating film was formed was dipped in an aqueous solution containing 1 mL / L of alkyl sulfate ester surfactant Emar TD (manufactured by Kao) for 30 minutes and subjected to ultrasonic vibration with an ultrasonic cleaner. In the same manner as in Example 1, a tin plating film of Comparative Example 3 was obtained.
以上のようにして得られた実施例１，２、比較例１〜３の錫めっき皮膜が形成されたリードフレームを、５０℃９０％ＲＨの恒温恒湿槽に保存し、５００時間及び８６４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。観察されたウイスカの長いものから２０本を選び、その平均値をウイスカ長さとして求めた。なお、界面活性剤の水溶液に浸漬し表面を処理した各リードフレームは、界面活性剤の水溶液から取り出した後、精製水に数秒浸漬し、表面の界面活性剤を取り除いた後に精製水から取り出し、水切りせず恒温恒湿槽に入れた。 The lead frames on which the tin plating films of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 obtained as described above were formed were stored in a constant temperature and humidity chamber at 50 ° C. and 90% RH for 500 hours and 864 hours. Was taken out, and the occurrence of whiskers was observed using a scanning electron microscope (SEM). Twenty long whiskers were selected and the average value was determined as the whisker length. In addition, each lead frame immersed in an aqueous solution of a surfactant and treated on the surface was taken out from the aqueous solution of the surfactant, then immersed in purified water for several seconds, removed from the purified water after removing the surface surfactant, It was put into a constant temperature and humidity chamber without draining water.
実施例１，２、比較例１〜３の錫めっき皮膜に接触させた界面活性剤の種類と８６４時間経過後のウイスカ長さを（表１）にまとめて示す。また、図３は８６４時間までのウイスカ長さの経過を示す図である。 The types of surfactants brought into contact with the tin plating films of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 and the whisker length after 864 hours are summarized in (Table 1). Moreover, FIG. 3 is a figure which shows progress of the whisker length to 864 hours.
（表１）に示す様に、実施例１，２では、界面活性剤に浸漬していない比較例１や本発明以外の界面活性剤を用いた比較例２，３と比べてウイスカ長さが短かった。 As shown in (Table 1), in Examples 1 and 2, the whisker length is longer than that in Comparative Examples 1 and 3 using a surfactant other than the present invention and Comparative Example 1 not immersed in the surfactant. It was short.
本実施例によれば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルス
ルホコハク酸塩の内いずれか１種以上の界面活性剤の溶液に錫めっき皮膜を接触させ表面を処理することによって、５０℃９０％ＲＨの高温高湿下であってもウイスカの発生を抑制できることが明らかになった。
According to this example, the surface was treated by bringing a tin plating film into contact with a solution of one or more surfactants of polyoxyethylene alkyl ether sulfate and alkylsulfosuccinate at 50 ° C. 90 ° C. It became clear that whisker generation can be suppressed even under high temperature and high humidity of% RH.
次に、被めっき物に形成された錫めっき皮膜にオゾンに接触させることによってウイスカを抑制できた実施例について説明する。 Next, an example in which whisker can be suppressed by bringing ozone into contact with a tin plating film formed on an object to be plated will be described.
錫めっき皮膜を形成したリードフレームを界面活性剤の溶液に浸漬するのに代えて、ＵＶ−オゾン洗浄装置ＯＣ−２５０６（アイグラフィック製）で発生させたオゾンガス（オゾン濃度０．１ｇ／ｍ3）を満たした容器内で２５℃のもとで２分間放置し、錫めっき皮膜にオゾンを接触させた以外は、実施例１と同様にして、実施例３の錫めっき皮膜を得た。 Instead of immersing the lead frame on which the tin plating film is formed in the surfactant solution, ozone gas (ozone concentration 0.1 g / m 3 ) generated by a UV-ozone cleaning device OC-2506 (made by Eye Graphic) A tin plating film of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the container was allowed to stand at 25 ° C. for 2 minutes in a container filled with the same, and ozone was brought into contact with the tin plating film.
錫めっき皮膜を形成したリードフレームをアルキルスルホコハク酸塩界面活性剤ペレックスＯＴ−Ｐ（花王製）を１ｍＬ／Ｌ含有した水溶液に浸漬させ、超音波洗浄機にて超音波振動を与えた後、水洗浄を行い表面の水分を取り除いてからＵＶ−オゾン洗浄装置ＯＣ−２５０６（アイグラフィック製）で２分間オゾン接触させた以外は、実施例１と同様にして、実施例４の錫めっき皮膜を得た。 The lead frame on which the tin plating film was formed was immersed in an aqueous solution containing 1 mL / L of alkylsulfosuccinate surfactant Pelex OT-P (manufactured by Kao), subjected to ultrasonic vibration with an ultrasonic cleaner, The tin plating film of Example 4 is obtained in the same manner as in Example 1 except that the surface moisture is removed by washing and then contacting with ozone for 2 minutes using a UV-ozone cleaning device OC-2506 (manufactured by Eyegraphic). It was.
錫めっき皮膜を形成したリードフレームをＵＶ−オゾン洗浄装置ＯＣ−２５０６（アイグラフィック製）で２分間オゾン接触させた後、アルキルスルホコハク酸塩界面活性剤ペレックスＯＴ−Ｐ（花王製）を１ｍＬ／Ｌ含有した水溶液に浸漬させ、超音波洗浄機にて超音波振動を与えた以外は、実施例１と同様にして、実施例５の錫めっき皮膜を得た。 The lead frame on which the tin plating film was formed was contacted with ozone for 2 minutes using a UV-ozone cleaning device OC-2506 (manufactured by Eye Graphic), and then 1 mL / L of alkylsulfosuccinate surfactant Perex OT-P (manufactured by Kao). A tin-plated film of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was immersed in the aqueous solution contained and subjected to ultrasonic vibration with an ultrasonic cleaner.
以上のようにして得られた実施例３〜５の錫めっき皮膜が形成されたリードフレームを、５０℃９０％ＲＨの恒温恒湿槽に保存し、８６４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。観察されたウイスカの長いものから２０本を選び、その平均値をウイスカ長さとして求めた。 The lead frame on which the tin plating film of Examples 3 to 5 obtained as described above was formed was stored in a constant temperature and humidity chamber at 50 ° C. and 90% RH, and was taken out after 864 hours. The state of whisker generation was observed using an electron microscope (SEM). Twenty long whiskers were selected and the average value was determined as the whisker length.
８６４時間経過後の実施例３〜５、比較例１の錫めっき皮膜のウイスカ長さを（表２）にまとめて示す。 The whisker lengths of the tin plating films of Examples 3 to 5 and Comparative Example 1 after 864 hours have been shown together in (Table 2).
（表２）に示す様に、実施例３〜５では、形成された錫めっき皮膜に界面活性剤浸漬、
オゾン接触などの処理を行っていない比較例１と比べてウイスカ長さが短かった。また、界面活性剤浸漬及びオゾン接触を行った実施例４，５では、界面活性剤浸漬又はオゾン接触のいずれかを行った実施例１，２と比較してウイスカ長さを著しく短く、ウイスカ発生の抑制効果が著しく高いことが明らかになった。
As shown in (Table 2), in Examples 3 to 5, the surfactant was immersed in the formed tin plating film.
The whisker length was shorter than that of Comparative Example 1 in which treatment such as ozone contact was not performed. Further, in Examples 4 and 5 in which surfactant immersion and ozone contact were performed, whisker length was remarkably shorter than in Examples 1 and 2 in which either surfactant immersion or ozone contact was performed. It became clear that the inhibitory effect of was extremely high.
オゾン接触によるウイスカ抑制メカニズムは明らかではないが、オゾン接触させることにより錫めっき皮膜表面に酸化皮膜を形成し、それがウイスカのめっき皮膜表面への出現を抑制していると考える。 Although the whisker suppression mechanism by ozone contact is not clear, it is considered that an oxide film is formed on the surface of the tin plating film by ozone contact, which suppresses the appearance of whisker on the plating film surface.
本発明は、錫めっき皮膜、めっき皮膜の製造方法に関し、ウイスカが発生し成長し易い高温高湿環境下においてもウイスカの発生を抑制でき信頼性に優れる錫めっき皮膜を提供することができる。また、本発明は、簡便な操作で錫めっきにおけるウイスカの発生を抑制でき確実性に優れるとともに生産性に優れるめっき皮膜の製造方法を提供することができる。 The present invention relates to a tin plating film and a method for producing the plating film, and can provide a tin plating film that can suppress the generation of whisker and is excellent in reliability even in a high-temperature and high-humidity environment where whisker is easily generated and grows. Moreover, this invention can provide the manufacturing method of the plating film which can suppress generation | occurrence | production of the whisker in tin plating by simple operation, is excellent in reliability, and is excellent in productivity.
１ リードフレーム
２ チップ搭載部
３ インナーリード部
４ アウターリード部
５ タイバー部
６ 銀又は銀合金めっき皮膜
７ 錫めっき皮膜
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