(57)【要約】  電子部品の金属部分上のスズ被覆におけるウイスカ形成の低減及び半田付け性の保存方法である。スズ被覆は、内部引っ張り応力を有し、その厚さは約０．５ｍと約４．０ｍの間にある。ニッケル系の層がスズ被覆の下に存在する。【選択図】図１
2007519261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スズウイスカ形成に対する耐性を有する半田付け可能な耐食性スズ系被覆を、電子部品の金属表面に施すための方法であって、
第１の金属層を金属表面上に沈積する工程と、
スズ系被覆を第１の金属層上に約０．５μｍと約２．５μｍの間の厚さに沈積する工程とを備え、
ここで、第１の金属層は拡散対をスズ系被覆との間で形成する金属又は合金を含み、これはスズ系被覆のバルク材料不足を促進し、かくしてスズ系被覆の内部引っ張り応力が促進されることを特徴とする方法。
【請求項２】
第１の金属層は、Ｎｉ系材料である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
電子部品の金属表面は、銅、銅合金、鉄、及び鉄合金からなる群から選択された金属である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第１の金属層は、Ｎｉ系材料であり、約０．１μｍと約２０μｍの間の厚さを有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１の金属層は、Ｎｉ系材料であり、約０．１μｍと約３μｍの間の厚さを有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
電子部品は、電子デバイス内へ組み込むための電子パッケージのリード線である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
電子部品は、電子デバイス内へ組み込むための電子パッケージのリード線であり、前記方法は、
第１の金属層をリード線の金属表面上に沈積する工程と、
スズ系被覆を第１の金属層上に約０．５μｍと約２．５μｍの間の厚さに沈積する工程とを備え、
ここで第１の金属層は、約０．１と約２０μｍの間の厚さを有すると共に、拡散対をスズ系被覆との間で形成するＮｉ系材料であり、これはスズ系被覆のバルク材料不足を促進し、かくしてスズ系被覆の内部引っ張り応力が促進される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
電子部品は、電子デバイス内へ組み込むための電子パッケージのリード線であり、前記方法は、
第１の金属層をリード線の金属表面上に沈積する工程と、
スズ系被覆を第１の金属層上に約０．５μｍと約２．０μｍの間の厚さに沈積する工程とを備え、
ここで第１の金属層は、約０．１と約２０μｍの間の厚さを有すると共に、拡散対をスズ系被覆との間で形成するＮｉ系材料であり、これはスズ系被覆のバルク材料不足を促進し、かくしてスズ系被覆の内部引っ張り応力が促進される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
電子部品は、電気コネクターであり、前記方法は、
第１の金属層をリード線の金属表面上に沈積する工程と、
スズ系被覆を第１の金属層上に約０．５μｍと約２．５μｍの間の厚さに沈積する工程とを備え、
ここで第１の金属層は、拡散対をスズ系被覆との間で形成するＮｉ系材料であり、これはスズ系被覆のバルク材料不足を促進し、かくしてスズ系被覆の内部引っ張り応力が促進される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
電子部品は、電気コネクターであり、前記方法は、
第１の金属層をリード線の金属表面上に沈積する工程と、
スズ系被覆を第１の金属層上に約０．５μｍと約２．０μｍの間の厚さに沈積する工程とを備え、
ここで第１の金属層は、拡散対をスズ系被覆との間で形成するＮｉ系材料であり、これはスズ系被覆のバルク材料不足を促進し、かくしてスズ系被覆の内部引っ張り応力が促進される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
電子部品は、受動電子デバイスである請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
電子部品は、チップキャパシタ又はチップ抵抗である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
第１の金属層のＮｉ系材料は、更にＰを約０．５重量％未満の量で含む請求項２，３，４，７，８，９又は１０に記載の方法。
【請求項１４】
第１の金属層のＮｉ系材料は、更にＰを約０．１重量％と約０．４重量％の間の量で含む請求項２，３，４，７，８，９又は１０に記載の方法。
【請求項１５】
第１の金属層のＮｉ系材料は、Ｎｉイオンと約５及び約１２ｍｌ／Ｌの間のＰ系添加剤とを含む浴からの電着によって形成されている請求項２，３，４，７，８，９又は１０に記載の方法。
【請求項１６】
スズウイスカ形成に対する耐性を有した半田付け可能な耐食性スズ系被覆を、電子デバイスの組立中に半田付けにより取り付けるための金属リード線上に施すための方法であって、
第１の金属層を金属リード線上に沈積する工程と、
スズ系被覆を第１の金属層上に約０．５μｍと約４．０μｍの間の厚さに沈積する工程とを備え、
ここで、第１の金属層は拡散対をスズ系被覆との間で形成する金属又は合金を含み、これはスズ系被覆のバルク材料不足を促進し、かくしてスズ系被覆の内部引っ張り応力が促進されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
スズ系被覆の沈積は、約０．５μｍと約３．０μｍの間の厚さであり、第１の金属層は、Ｎｉ系材料である請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
第１の金属層及びスズ系被覆が沈積される金属リード線は、電子パッケージに組み込まれるリードフレームのセグメントを構成する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第１の金属層を沈積する工程は、Ｎｉ系材料を約０．１と約２０μｍの間の厚さに沈積する工程を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１の金属層を沈積する工程は、Ｎｉ系材料を約０．１と約３μｍの間の厚さに沈積する工程を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
第１の金属層のＮｉ系材料は、更にＰを約０．５重量％未満の量で含む請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
第１の金属層のＮｉ系材料は、更にＰを約０．１重量％と約０．４重量％の間の量で含む請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２３】
第１の金属層のＮｉ系材料は、Ｎｉイオンと約５及び約１２ｍｌ／Ｌの間のＰ系添加剤とを含む浴からの電着によって形成されている請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２４】
スズウイスカ形成に対する耐性を有した半田付け可能な耐食性スズ系被覆を、電子デバイスの組立中に半田付けにより取り付けるためのリードフレームの金属リード線上に施すための方法であって、
第１の金属層のＮｉ系材料を金属リード線上に沈積する工程と、
スズ系被覆を第１の金属層上に約０．５μｍと約３．０μｍの間の厚さに沈積する工程とを備え、
ここで第１の金属層は、約０．１と約３μｍの間の厚さを有すると共に、拡散対をスズ系被覆との間で形成する、Ｎｉと約０．１重量％と約０．４重量％の間のＰとを含むＮｉ系材料であり、これはスズ系被覆のバルク材料不足を促進し、かくしてスズ系被覆の内部引っ張り応力が促進されることを特徴とする方法。
【請求項２５】
電子パッケージの組立中に半田付けにより電子デバイスを取り付けるための金属リード線であって、リード線は、金属線と、その上のＮｉ系金属層と、Ｎｉ系金属層上のスズ系被覆とを備え、Ｎｉ系金属層は、約０．１μｍと約２０μｍの間の厚さを有し、スズ系被覆は、約０．５μｍと約３．０μｍの間の厚さを有し、Ｎｉ系金属層はスズ系被覆と拡散対を形成し、これはスズ系被覆のバルク材料不足を促進し、かくしてスズ系被覆におけるウイスカ形成を阻止するスズ系被覆の内部引っ張り応力を促進するものであることを特徴とする金属リード線。
【請求項２６】
Ｎｉ系金属層は、Ｎｉを含み、更にＰを約０．５重量％未満の量で含む請求項２５に記載の金属リード線。
【請求項２７】
Ｎｉ系金属層は、Ｎｉを含み、更にＰを約０．１重量％と約０．４重量％の間の量で含む請求項２５に記載の金属リード線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にスズ被覆の完全性を改良し、それによりスズ被覆を有した金属部分を利用する電子部品の性能を改良するための方法に関する。本発明は更に、電子部品の金属部分上のスズ被覆におけるウイスカの形成を阻止するための方法に関する。部品、例えばリードフレームのリード線、電気コネクタ、及びチップキャパシタやチップ抵抗のような受動部品は、しばしばスズ被覆された金属部分を有する。
【０００２】
［発明の背景］
電子産業は、その歴史の多くについて、スズ−鉛半田に依存して電子部品間を接続してきた。環境、競争及び市場圧力の下で、この産業は、鉛を含まない代替半田に向けて動いている。純粋なスズは、好ましい代替半田である。これは、単一金属系の単純さ、スズの好ましい物理的特性、及びこの産業で過去も現在も使用されている好評な半田の信頼性の高い部品としてのその立証された歴史によるものである。スズウイスカの成長は、良く知られているが、純粋なスズ被覆に関して良く理解されていない問題である。スズウイスカは、数マイクロメータと数ミリメータの間の長さに成長することがある。これは、スズウイスカが複数の部分を電気的に接続して電気的短絡を生じさせるので問題である。この問題は、接近して構成された部分を有するハイピッチの入出力部品、例えばリードフレームやコネクタにおいて特に言明される。
【０００３】
電気部品は、より大きな電子アセンブリに対しリード線によって機械的及び電気的に接続される。集積回路（ＩＣ）又は他のディスクリートな電気デバイスは、リードフレームのパドル上に機械的に搭載され、それから多数のリード線に電気的に接続される。典型的に、デバイスは、この点で封止されて、機械的及び電気的な接続の完全性を維持する。リードフレームに取付られたデバイスを含む電子部品は、それからより大きなアセンブリ、例えば印刷配線基板（ＰＷＢ）に電気的及び機械的に接続される。銅と銅合金は、それらの機械的強度、導電性、及び形成可能性故に、リードフレームの基礎材料として部分的に使用される。しかし、銅とその合金は、必要な耐食性又は半田付け性を見せないので、これら所望の特徴を与える被覆をその上に必要とする。スズ−鉛被覆は、銅リードフレームに半田付け性を与えることに使用されてきた。
【０００４】
リードフレームに加えて、電気コネクタは、種々の応用に使用される電気部品、例えばコンピュータや他の消費者電子機器の重要な部分である。コネクタは経路を与え、それにより電流が別個の部品間を流れる。リードフレームのように、コネクタは、導電性、耐食性、対摩耗性、及び半田付け可能であるべきである。もう一度言うと、銅とその合金は、それらの導電性故に、コネクタの基礎材料として使用されてきた。スズの薄い被覆は、コネクタ表面に施されてきた。これは、耐食性及び半田付け性を助けるためである。スズ被覆のスズウイスカは、電気コンタクト間の短絡問題を呈する。
【０００５】
実際に、リードフレームは、典型的に約８〜１５μｍ厚のスズ系被覆で被覆されてきたが、電気コネクタは典型的に約３μｍ厚のスズ系被覆で被覆されている。従来の見識は、そのような厚い被覆がスズウイスカ成長及び一般的被覆完全性を防止するに好ましいものと考えてきた。
【０００６】
従って、ウイスカ成長の傾向なしに耐食性及び半田付け性を与える被覆を有した電気部品に対する必要性が存在し続けている。
【０００７】
［発明の要約］
従って、この発明の目的には、電気部品用の、特にリードフレーム及び電気コネクタ、並びに受動部品、例えばチップキャパシタ及びチップ抵抗用のスズ系被覆を提供することが含まれる。このスズ系被覆は、半田付け性及び耐食性を与えると共に、スズウイスカ形成に対して低減された傾向を有する。
【０００８】
従って、簡単に、この発明は、スズウイスカ形成に対する耐性を有した半田付け可能な耐食性スズ系被覆を電子部品の金属表面に施すための方法に向けられている。第１の金属層が金属表面上に沈積される。第１の金属層は、スズ系被覆との間で拡散対（diffusion  couple）を確立する金属又は合金を含む。この拡散対は、スズ系被覆のバルク材料不足を促進し、これによりスズ系被覆の内部引っ張り応力を促進する。薄いスズ系被覆が第１の金属層上に沈積される。
【０００９】
この発明の他の目的及び特徴は、以下で部分的に明らかとなり、部分的に指摘される。
【００１０】
（図面の簡単な説明）
図１は、電子部品を封止するための、この発明に係るリードフレームの概略断面図である。
【００１１】
図２は、デュアルインラインパッケージ（ＤＩＰ）型電子部品である。
【００１２】
図３は、リードフレームである。
【００１３】
図４は、電気コネクタである。
【００１４】
図５は、スズ系被覆内に引っ張り応力が生成されるメカニズムの概略図である。
【００１５】
図６は、銅基板上のスズ系被覆にウイスカが生ずるメカニズムの概略図である。
【００１６】
図７ａ及び７ｂはそれぞれ、実施例２による試験後の１０μｍスズ系被覆表面の１０００Ｘ及び５００Ｘ顕微鏡写真である。
【００１７】
図８ａ及び８ｂはそれぞれ、実施例２による試験後の３μｍスズ系被覆表面の１０００Ｘ及び５００Ｘ顕微鏡写真である。
【００１８】
図９ａ及び９ｂはそれぞれ、実施例２による試験後の２μｍスズ系被覆表面の１０００Ｘ及び５００Ｘ顕微鏡写真である。
【００１９】
図１０ａ及び１０ｂはそれぞれ、実施例２による試験後の１μｍスズ系被覆表面の１０００Ｘ及び５００Ｘ顕微鏡写真である。
【００２０】
図１１ａ及び１１ｂはそれぞれ、実施例２による試験後の０．５μｍスズ系被覆表面の１０００Ｘ及び５００Ｘ顕微鏡写真である。
【００２１】
図１２は、実施例２により準備された５サンプルのウイスカ指数のグラフである。
【００２２】
［好ましい実施形態の詳細な説明］
この発明により、ウイスカ形成に対して低減された傾向を有するスズ系被覆が電子部品の金属表面上に形成される。電子デバイスは、いくつかの電子部品を組み合わせることによって形成され得る。１つの形態において、この発明は、図１に示されているように、リード１３を包含する。このリード１３は、複数のリードを使用する標準的な電子パッケージ、例えば図２に示されたデュアルインラインパッケージの１つのセグメントであって、図３に示されたリードフレーム３０から部分的に製造される。図３において、電子デバイス３３は、パッド３１上に位置決めされ、ワイヤボンド３２によりリード１３に接続される。もう１つの形態において、この発明は、図４に示されているように、電子コネクタを包含する。再び図１を参照すると、電子パッケージの一部の断面がリード１３と共に示されている。このリード１３は、導電性基礎金属１０と、この基礎金属表面上の第１の金属層１１と、スズ又はスズ合金被覆１２とを有する。基礎金属は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、又は電子部品に使用するに好適な他の金属である。スズ又はスズ合金被覆は、金属部分に耐食性及び半田付け性を与えるために施される。使用されるスズ合金の例には、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ａｇが含まれる。
【００２３】
第１の金属層１１は、スズ合金被覆１２と協同して拡散対を生成する金属又は合金である。この場合、１２からのスズ原子は、金属層の原子がスズ合金被覆１２中に拡散するよりも迅速に金属層１１中に拡散する。そのような特性の拡散対を生成する金属層を選択することによって、スズのバルク材料不足が作られて、スズ被覆は内部引っ張り応力下におかれる。このタイプの拡散対の一例が図５に示されている。この場合、スズ系被覆５２は、ニッケルを含む第１の金属層５３と相互作用する。比例してはいないが、図５の大きな矢印は、スズ系被覆５２から第１の金属層５３中への原子の速い相対拡散速度を表しているのに対し、小さな矢印は、第１の金属層５３からスズ系被覆５２中への原子の緩やかな相対拡散速度を表している。やがて、スズ及び第１の金属層の材料を含んだ金属間層５４が生じる。スズ系被覆を第１のニッケル金属層上に使用した拡散対では、Ｎｉ３Ｓｎ４が例示的な金属間化合物５４となる。酸化スズ層５１が露出したスズ表面上に生じる。そのような拡散対は重要である。これは、スズ被覆中の内部応力のタイプ（即ち、圧縮性又は引っ張り）が、ウイスカ成長の主要因として決定されているからである。具体的に、スズ被覆内の引っ張り応力はスズウイスカの成長を阻止するのに対し、スズ被覆中の内部圧縮性応力はウイスカ成長を促進することが判明している。
【００２４】
図６は、圧縮性応力を呈する拡散対を示している。圧縮性応力は、スズが共通基礎材料６３、例えば銅やその合金に直接塗布されたときに、スズ系被覆６２中に見出される。これは、基礎材料の原子がスズ系被覆６２中に拡散するよりも緩やかに、スズ原子が基礎材料６３中に拡散するためである。比例してはいないが、この挙動は、図６では、結果として金属間層６４を形成するスズ系被覆６２と基礎材料６３との間にある矢印の相対サイズによって示されている。スズ系被覆６２中の圧縮性応力は、スズウイスカ６５が酸化スズ層６１を貫通して成長することを促進する。従って、金属層材料は、ウイスカのないスズ被覆の形成に対して重要である。
【００２５】
圧縮性応力が同様にスズ系層に導入されるのは、電子部品が加熱されたときである。これは、電子部品に給電している間、あるいは周囲温度の正常な変化に伴って起こることがある。金属（例えば、銅）基板上にスズ系被覆を有する電子部品が温度変化を受けるときに、熱応力がスズ被覆内に生成される。これは、基礎材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）にスズ系被覆のＣＴＥと比べたミスマッチがあるからである。ニッケル上のスズ又は銅上のスズにとって、正味の熱応力は、加熱サイクル中のスズ被覆内では圧縮性である。これは、スズの線形ＣＴＥ（２３μｉｎ／ｉｎ−℃）が、ニッケル系金属層（純粋ニッケルでは１３．３μｉｎ／ｉｎ−℃）又は銅系導電性材料（純粋銅では１６．５μｉｎ／ｉｎ−℃）と比べたときに高いためである。これらの値は、スズが温度変化に応答して下地材料よりも容易に膨張及び収縮することを示している。このＣＴＥミスマッチによって生成される内部圧縮性応力は、ウイスカ形成を促進する。この発明は、ＣＴＥミスマッチの結果生ずる圧縮性応力の大きさを制御すること、並びに圧縮性応力を打ち消すに十分な対立する引っ張り応力を確立して、ウイスカ形成の傾向を低減することに関与する。
【００２６】
図１を参照すると、スズ系被覆１２の厚さは制限されていて、被覆内で生成される圧縮性応力が拡散対に由来する引っ張り応力によってオフセットされるようにする。スズ系被覆の厚さとは無関係に、加熱による熱応力は、Ｓｎ被覆中の全ての点において圧縮性である。対立する引っ張り応力は、第１の金属層１１とスズ系被覆１２との間に拡散対を生成することによって、被覆の局在化された部分に与えられる。拡散対は、バルク材料不足を促進し、これにより内部引っ張り応力を促進する。この引っ張り応力は拡散対の付近に局在化されるので、より厚い被覆は、スズ系被覆のいくつかの点を持つ。これらの点では、そこからの距離により、圧縮性応力は引っ張り応力によって純粋に影響されることはない。かくして、発明の全ての実施形態において、スズ系被覆は十分に薄いものであって、圧縮性熱応力を体験する全ての厚み方向の点が拡散対からの対向する局在化された引っ張り応力によって支配されるようになる。
【００２７】
１つの好ましい実施形態では、図１の第１の金属層１１は、ニッケル又はニッケル合金を含んでいる。これは、ニッケルが、必要な拡散対をスズとの間で確立するからである。即ち、ニッケルは、バルク材料不足を促進し、これによりスズ系被覆の内部引っ張り応力を促進する拡散対を、スズとの間で確立する。好適なニッケル合金の例には、Ｎｉ−Ｃｏ及びＮｉ−Ｆｅがある。他の候補下層材料には、Ｃｏ及びＣｏ合金、Ｆｅ及びＦｅ合金、並びにＡｇ及びＡｇ合金がある。１つの好ましい実施形態における第１の金属層１１は、約０．１μｍと２０μｍの間の厚さを有する。ある好ましい実施形態では、第１の金属層は、約０．１μｍと約３μｍの間の厚さを有する。
【００２８】
もう１つの好ましい実施形態では、図１の第１の金属層１１は、必要な拡散対を確立するＮｉ又はＮｉ合金を含んでいる。この金属層は更に、Ｐを少なくとも約０．１重量％の濃度のオーダーで、また約１重量％未満のオーダーで含んでいる。即ち、ある実施形態では、約０．５重量％未満のオーダーで、例えば約０．１重量％と約０．４重量％の間の範囲でＰを含んでいる。このことは、例えば、電着浴内に約５と約１２ｍｌ／Ｌの間のＰ系添加剤を含むことによって達成される。ここで判明していることは、少量のＰをこの手法で合金中に含むことによって、実質的に少量のある程度のＰが、その後沈積されるＳｎ上層中に拡散して、そこで変色、酸化、及び腐食に抗する保護を与え、それにより半田付け性を強化する、ということである。Ｎｉ系の第１層からの拡散により生じたＳｎ上層中のＰ含有量は、約２００ｐｐｍ未満のオーダーである。拡散されたＰ含有量を低減する別の実施形態では、Ｐ含有量は、約１００ｐｐｍ未満であり、約５０ｐｐｍ未満であり、また約１０ｐｐｍ以下（例えば、約３〜１０ｐｐｍ）である。
【００２９】
リード線上のスズ系被覆１２は、少なくとも約０．５μｍであるが４．０μｍ未満の厚さを有する。１つの実施形態では、それは３．０μｍ未満である。より厚いスズ系被覆、例えば４．０μｍ〜８．０μｍの、あるいはオプションの第１金属層被覆付き又は無しの銅リード線に施されてきたような１５μｍにも及ぶスズ系被覆は、特に回避される。ある好ましい実施形態では、この厚さは、約２．５μｍ以下に維持される。他のある好ましい実施形態では、この厚さは、約２．０μｍ以下に維持される。
【００３０】
基板が電気コネクタである場合、図４に示されるように、コネクタ上のスズ系被覆１１は、少なくとも約０．５μｍであるが２．５μｍ未満の厚さを有する。より厚いスズ系被覆、例えば従来のコネクタに施されてきたような３．０μｍ以上のスズ系被覆は、特に回避される。ある好ましい実施形態では、この厚さは、約２．０μｍ以下に維持される。他のある好ましい実施形態では、この厚さは、約０．５と約１．０μｍの間に維持される。
【００３１】
発明を実施する場合、第１の金属層は、導電性基礎金属の表面、例えば図１のリード線１０の表面に施される。このために、第１の金属層を金属の表面に施すことに電着が使用され得る。好適な電着化学の一例は、以下の実施例で開示されるスルファメクス(Sulfamex)システムである。次に、スズ系被覆が第１の金属層の上に施される。再び、スズ系被覆を第１の金属層に施すことに電着が使用され得る。好適な電着化学の一例は、コノチカット州(CT)、ウエストヘイブンのエンソン(Enthon)社から入手可能なスタノスター(Stannostar)ケミストリである。これは、スタノスター添加物（例えば、湿潤剤３００、Ｃ１、Ｃ２等）を使用する。他の方法、例えばＰＶＤ及びＣＶＤも可能であるが、電着は典型的にあまり高価でない。
【００３２】
リードフレームにとって、下層及びＳｎ被覆は、典型的に封止の適用後に露出しているリード線に施される。ここで、下層及びＳｎ被覆は、リード線の封止が始まる所で終結する。時折、下層及びＳｎ被覆は、プロセス中の早い時期に、即ち図３に示されたリードフレームに施される。この前者のプロセスは、図１に概略図で示されている。何故ならば、下層１１及びＳｎ被覆１２は、リード線１０の封止１４の下に延びることはないからである。
【００３３】
本発明は、以下の実施例によって説明される。これらは、単に説明用であって、発明の範囲又はそれが実施され得る手法を制限するものとみなされない
【実施例１】
【００３４】
５つの実施例が、先ずコノチカット州、ウエストヘイブンのエンソン社から入手可能なスルファメクスＭＬＳメッキシステムを使用して、相応のニッケルの第１金属層をＣ１９４００銅合金基板上に電着することによって準備された。このために、イオン除去された水に以下のものを含む電解浴が準備された。
Ｎｉ（ＮＨ２ＳＯ３）２−  ３１９〜３８３ｇ／Ｌ
ＮｉＣｌ２＊６Ｈ２Ｏ−  ５〜１５ｇ／Ｌ
Ｈ３ＢＯ３−  ２０〜４０ｇ／Ｌ
ＣＨ３（ＣＨ２）１１ＯＳＯ３Ｎａ−  ０．２〜０．４ｇ／Ｌ
【００３５】
電解浴は、約２．０と約２．５の間のｐＨに維持された。この浴は、約５５℃と約６５℃の間の温度に維持された。約２０Ａ／ｆｔ２と約３００Ａ／ｆｔ２の間の電流密度が、ニッケル合金の第１の金属層をおよそ２μｍの厚さで施すに十分な時間、適用された。
【００３６】
次に、マットスズ合金被覆が、エンソン社から入手可能なスタノスターメッキシステムを使用して、５サンプルの各々の上に電着された。このために、イオン除去された水に以下のものを含む電解浴が準備された。
Ｓｎ（ＣＨ３ＳＯ３）２−  ４０〜８０ｇ／Ｌ
ＣＨ３ＳＯ３Ｈ−  １００〜２００ｇ／Ｌ
スタノスター添加剤−  １〜１５ｇ／Ｌ
【００３７】
電解浴は、約０のｐＨに維持された。この浴は、約５０℃の温度に維持された。約１００Ａ／ｆｔ２の電流密度が、所望の被覆厚さをサンプルの各々に施すに十分な時間、適用された。ここで、サンプルは、１０μｍ、３μｍ、２μｍ、１μｍ、及び０．５μｍのマットスズ合金で被覆された。
【実施例２】
【００３８】
実施例１によって準備された５サンプルは、約−５５℃から約８５℃の１０００熱衝撃サイクルに曝された。図７〜１１は、この熱衝撃試験後のサンプルの顕微鏡写真である。図７ａ及び７ｂは、それぞれ１０００Ｘ及び５００Ｘで、厚さ１０μｍのスズ合金被覆を有したサンプルにおける実質的サイズの多数のスズウイスカの成長を示している。図８ａ及び８ｂは、それぞれ１０００Ｘ及び５００Ｘで、厚さ３μｍのスズ合金被覆を有したサンプルにおける顕著なサイズの少数のスズウイスカの成長を示している。図９ａ及び９ｂは、それぞれ１０００Ｘ及び５００Ｘで、厚さ２μｍのスズ合金被覆を有したサンプルにおける無視できるサイズの非常に少数のスズウイスカの成長を示している。図１０ａ及び１０ｂは、それぞれ１０００Ｘ及び５００Ｘで、厚さ１μｍのスズ合金被覆を有したサンプルにおけるスズウイスカの成長を事実上何ら示していない。同様に、図１１ａ及び１１ｂは、それぞれ１０００Ｘ及び５００Ｘで、厚さ０．５μｍのスズ合金被覆を有したサンプルにおけるスズウイスカの成長を事実上何ら示していない。
【実施例３】
【００３９】
図１２は、実施例２の熱衝撃試験後に実施例１により準備された５サンプルの各々に対するウイスカ指数（ＷＩ）を比較するグラフである。スズ合金被覆に対するＷＩは、１つのサンプルの所定領域内におけるウイスカの数、ウイスカの長さ、ウイスカの直径、及びウイスカの“計量係数”の関数として規定される値である。計量係数は、短及び長ウイスカを弁別することを助ける。ここで、５サンプルの各々に対するＷＩは、５００Ｘ顕微鏡写真７ｂ，８ｂ，９ｂ，１０ｂ及び１１ｂを使用して決定された。図１２に示されているように、ＷＩは、２μｍサンプルに対する近０から３μｍサンプルに対する約８２５まで劇的に、スズ系被覆が約３μｍを超える場合には実質的に更に大きく増加する。
【実施例４】
【００４０】
銅試験パネルは、以下の浴を使用して、ハルセル内において第１のＮｉ系層で電解的に被覆された。
2007519261.tif 000003
【００４１】
メッキ条件は、ｐＨ３．８、温度６０℃、電流１アンペア、時間６分であった。これにより沈積されたＮｉ系層の厚さは、１．２と１．８ミクロンの間であった。Ｓｎの上層は、それからスタノスターケミストリを使用して約３ミクロンの厚さに電解的に沈積された。パネルは、それから約２５０℃まで加熱された。浴１を使用してメッキされたパネルは、退色を実証したのに対し、浴２〜４を使用してメッキされたパネルは、何ら退色を実証しなかった。従って、浴２〜４に対するＰ系添加剤は、酸化及び変色に関連した退色を防止した。
【００４２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々に変形され得る。この発明は、リードフレーム及びコネクタに限定されるものではなく、受動部品、例えばチップキャパシタ及びチップ抵抗を含む他の部品にも及ぶものである。好ましい実施形態の上記説明は、当業者に、この発明、その原理及びその実用的応用を知らせて、当業者が、この発明を、特別な用途の必要条件に最も適するように、その多数の形態で採用及び適用できるようにすることだけを意図されたものである。
【００４３】
この明細書全体（以下の請求の範囲を含む）中の用語”comprise”又は ”comprises” 又は”comprising”の使用に関して留意されるべき点は、文脈がそうでないと要求しない限り、それらの用語は、それらが排他的にではなく、包括的に解釈されるべきものであり、且つそれらの用語の各々は、この明細書全体を構成する際にそのように解釈されるべきである、という基礎及び明瞭な理解の下に使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】電子部品を封止するための、この発明に係るリードフレームの概略断面図
【図２】デュアルインラインパッケージ（ＤＩＰ）型電子部品の斜視図
【図３】リードフレームの平面図
【図４】電気コネクタの斜視図
【図５】スズ系被覆内に引っ張り応力が生成されるメカニズムの概略図
【図６】銅基板上のスズ系被覆にウイスカが生ずるメカニズムの概略図
【図７ａ】実施例２による試験後の１０μｍスズ系被覆表面の１０００Ｘ顕微鏡写真
【図７ｂ】実施例２による試験後の１０μｍスズ系被覆表面の５００Ｘ顕微鏡写真
【図８ａ】実施例２による試験後の３μｍスズ系被覆表面の１０００Ｘ顕微鏡写真
【図８ｂ】実施例２による試験後の３μｍスズ系被覆表面の５００Ｘ顕微鏡写真
【図９ａ】実施例２による試験後の２μｍスズ系被覆表面の１０００Ｘ顕微鏡写真
【図９ｂ】実施例２による試験後の２μｍスズ系被覆表面の５００Ｘ顕微鏡写真
【図１０ａ】実施例２による試験後の１μｍスズ系被覆表面の１０００Ｘ顕微鏡写真
【図１０ｂ】実施例２による試験後の１μｍスズ系被覆表面の５００Ｘ顕微鏡写真
【図１１ａ】実施例２による試験後の０．５μｍスズ系被覆表面の１０００Ｘ顕微鏡写真
【図１１ｂ】実施例２による試験後の０．５μｍスズ系被覆表面の５００Ｘ顕微鏡写真
【図１２】実施例２により準備された５サンプルのウイスカ指数のグラフ
【符号の説明】
【００４５】
１０            導電性基礎金属
１１            第１の金属層
１２            スズ又はスズ合金被覆
１３            リード
１４            封止
【図１】
2007519261.tif 000004
【図２】
2007519261.tif 000005
【図３】
2007519261.tif 000006
【図４】
2007519261.tif 000007
【図５】
2007519261.tif 000008
【図６】
2007519261.tif 000009
【図７Ａ】
2007519261.tif 000010
【図７Ｂ】
2007519261.tif 000011
【図８Ａ】
2007519261.tif 000012
【図８Ｂ】
2007519261.tif 000013
【図９Ａ】
2007519261.tif 000014
【図９Ｂ】
2007519261.tif 000015
【図１０Ａ】
2007519261.tif 000016
【図１０Ｂ】
2007519261.tif 000017
【図１１Ａ】
2007519261.tif 000018
【図１１Ｂ】
2007519261.tif 000019
【図１２】
2007519261.tif 000020
【国際調査報告】
2007519261.tif 000021
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