(57)【要約】本開示は、一態様において、基板（１０５）と、基板の表面（１０７）にめっきされた金属フィルム（１１０）とを備えるエレクトロニクス  パッケージ（１００）を提供する。この金属フィルムは、実質的に異方性の結晶単位胞次元を有する結晶粒（１２０）からなる多結晶構造を有する。これらの結晶粒のうちの少なくとも約８０パーセントの結晶粒について、結晶単位胞（１２５）の１つの次元（１３０）は、基板表面に対して実質的に垂直な方向（１３５）を向いている。金属フィルムの金属原子の垂直な方向を向いた単位胞次元に沿った格子拡散係数は、単位胞次元のうちの別の次元（１３２、１３４）に沿った格子拡散係数よりも遅い。
2011527100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロニクス  パッケージであって、
基板と、
前記基板の表面にめっきされた金属フィルムとを備え、
前記金属フィルムが、実質的に異方性の結晶単位胞次元を有する結晶粒からなる多結晶構造を有し、
前記結晶粒のうちの少なくとも約８０パーセントの結晶粒について、前記結晶単位胞の１つの次元が、前記基板表面に対して実質的に垂直な方向を向いており、
前記金属フィルムの金属原子の前記垂直な方向を向いた単位胞次元に沿った格子拡散係数が、前記単位胞次元のうちの別の次元に沿った格子拡散係数よりも遅い、エレクトロニクス  パッケージ。
【請求項２】
前記結晶粒の平均結晶粒径が、前記垂直な方向を向いた単位胞次元に沿って自発的ウイスカ成長が起こる臨界結晶粒径よりも小さい、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項３】
前記金属フィルムが実質的にスズを含み、前記臨界結晶粒径が、約２０から１００℃の範囲の金属フィルム温度で約３から１０ミクロンの範囲にある、請求項２に記載のパッケージ。
【請求項４】
前記より遅い格子拡散係数が、前記別の単位胞次元の格子拡散係数よりも少なくとも約２倍低い、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項５】
前記結晶粒に関して、前記実質的に垂直な方向を向いた単位胞次元が、前記基板表面に対して約６５から１１５度の範囲の平均角度を有する、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項６】
前記金属フィルムが実質的にスズを含み、前記多結晶構造が体心正方晶構造であり、前記別の単位胞次元が、長さの等しい２軸、ａ軸およびｂ軸と、長さの異なる１軸、ｃ軸とを含み、前記垂直な方向を向いた単位胞次元が前記ｃ軸に対応する、請求項１に記載のパッケージ。
【請求項７】
エレクトロニクス  パッケージを製造する方法であって、
基板を用意し、
前記基板の表面に金属フィルムをめっきする、ことを含み、
前記金属フィルムが、実質的に異方性の結晶単位胞次元を有する結晶粒からなる多結晶構造を有し、
前記結晶粒のうちの少なくとも約８０パーセントの結晶粒について、前記結晶単位胞の１つの次元が、前記基板表面に対して実質的に垂直な方向を向いており、
前記金属フィルムの金属原子の前記垂直な方向を向いた単位胞次元に沿った格子拡散係数が、前記単位胞次元のうちの別の次元に沿った格子拡散係数よりも遅い、方法。
【請求項８】
前記めっきすることが、前記垂直な方向を向いた単位胞次元に沿って自発的ウイスカ成長が起こる臨界結晶粒径よりも小さい平均結晶粒径を有する前記結晶粒を提供するように構成される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
印加電流が約０．０００１から１００Ａ／ｍ２の範囲の電流密度に維持され、電解めっき浴が約１０から１００℃の範囲の温度に調整される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記電解めっき浴の金属塩が、約０．１から５０重量パーセントの範囲のめっき前初期濃度を有する、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にエレクトロニクス  パッケージに関し、より具体的には、エレクトロニック  パッケージに対して使用される金属フィルムおよび該金属フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクス  パッケージ内で使用されるあるタイプの金属フィルム上には、一般に「ウイスカ（ｗｈｉｓｋｅｒ）」と呼ばれている成長形成物（ｇｒｏｗｔｈ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が形成されることがあることが知られている。例えば、エレクトロニクス  パッケージ内のさまざまな構成部品に対する表面仕上げまたははんだ接続は、そのパッケージの動作寿命の間に、自発的にウイスカを形成し、それによってパッケージの機能不良を引き起こすことがある。ウイスカ形成が起こる機構についてはまだ意見の一致を見ていない。
【０００３】
ウイスカ形成を軽減するための過去の手法は、完全に満足のいくものとはいえない。金属フィルムへの鉛（Ｐｂ）の添加はウイスカ形成を防ぎまたは軽減するのに役立つが、鉛を含むパッケージに関連した望ましくない健康上および環境上の危険が存在する。金属フィルムの熱アニールは、ウイスカの成長速度を低下させるのに役立つことがあるが、それでも結局、特に長い動作寿命（例えば、あるパッケージについては２年以上）を有するエレクトロニクス  パッケージに対して、許容できない高い頻度でウイスカ形成が起こることがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｏｌｉｄｓ」、Ｐ．Ｇ．Ｓｈｅｗｍｏｎ、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９６３年
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ウイスカの成長を防ぎまたは軽減することが長年にわたって求められている。先行技術の上記の欠陥に対処するため、本開示は、本開示の一実施形態において、エレクトロニクス  パッケージを提供する。このエレクトロニクス  パッケージは、基板と、基板の表面にめっきされた金属フィルムとを備える。金属フィルムは、実質的に異方性の結晶単位胞次元を有する結晶粒からなる多結晶構造を有する。これらの結晶粒のうちの少なくとも約８０パーセントの結晶粒について、結晶単位胞の１つの次元は、基板表面に対して実質的に垂直な方向を向いている。金属フィルムの金属原子の垂直な方向を向いた単位胞次元に沿った格子拡散係数は、単位胞次元のうちの別の次元に沿った格子拡散係数よりも遅い。
【０００６】
本開示の他の実施形態は、エレクトロニクス  パッケージを製造する方法である。この方法は、基板を用意すること、および基板の表面に上述の金属フィルムをめっきすることを含む。
【０００７】
次に、本発明をより完全に理解できるように、添付図面に関して書かれた以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本開示の例示的な一例のエレクトロニック  パッケージの一部分の透視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの例示的なエレクトロニック  パッケージの一部分の詳細図である。
【図２】正方晶系の体心正方晶構造および垂直な方向を向いたｃ軸を有する多結晶スズ結晶粒の臨界結晶粒径を、温度に対して示した図である。
【図３】図１に示したエレクトロニクス  パッケージなどのエレクトロニクス  パッケージを製造する例示的な一実施形態における選択的ステップを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の実施形態は、多結晶構造を有するある種の金属フィルムにおけるウイスカ形成を、金属内のクリープ機構の理論モデルに基づいてモデル化し、予測することができるという発見の恩恵に浴する。
【００１０】
理論的考察が本発明の範囲を限定することはないが、多結晶を含むこのような金属フィルムについては、それよりも小さいとウイスカ形成が起こらないか、または少なくとも実質的にウイスカ形成が軽減される臨界結晶粒径（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｇｒａｉｎ  ｓｉｚｅ）が存在すると考えられる。さらに、この臨界結晶粒径は、金属フィルムの結晶粒の結晶学的配向の影響を強く受けると考えられる。具体的には、最も速い格子拡散係数を有する単位胞次元（ｕｎｉｔ  ｃｅｌｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が結晶粒内における応力形成を低減させるような方法で結晶粒の向きを定めることによって、臨界結晶粒径を増大させることができる。金属フィルムの結晶粒が、成長表面に対して実質的に垂直な方向に向けられた最も速い格子拡散係数を有する単位胞次元を有するように形成された金属フィルムの実施形態は、適当な製造方法によって防ぐことができるある範囲まで、臨界結晶粒径を増大させる。金属フィルムの平均結晶粒径が臨界結晶粒径よりも小さくなるように金属フィルムを形成する方法を使用することにより、それによってウイスカ成長を防ぎ、または軽減することができる。
【００１１】
本開示で使用する用語「結晶粒」（一般に微結晶（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ）としても知られている）は、ある固体物質の単結晶と同じ構造を有するその物質のドメイン（ｄｏｍａｉｎ）を指す。
【００１２】
本開示で使用する用語「ウイスカ」は、金属フィルムの結晶粒の成長形成物であって、長軸の長さが少なくとも約１０ミクロンである成長形成物を指す。
【００１３】
本開示で使用する用語「クリープ」は、固体状態の物質が、応力によって誘起された高エネルギー位置から、より低いエネルギー位置へ、その系がその系の最も低いエネルギー状態へ向かうような態様で移動することを指す。ある種の条件下では、ある種のクリープ速度モデルによって、ウイスカ成長をモデル化し、予測することができると考えられる。
【００１４】
本開示で使用する用語「ナバロ（Ｎａｂａｒｒｏ）−ヘリング（Ｈｅｒｒｉｎｇ）（ＮＨ）クリープ速度（ＣＲ：Ｃｒｅｅｐ  Ｒａｔｅ）」は、下に示す式（１）によって定義される。
【数１】
2011527100.tif 000003
上式で、Ωはモル体積、Ｄｌは格子拡散係数、σは加えられた応力、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、ＧＳは結晶粒径である。ＮＨクリープは、格子拡散による応力緩和モデルを与える。
【００１５】
本開示で使用する用語「ボーティンガー（Ｂｏｅｔｔｉｎｇｅｒ）−ハッチンソン（Ｈｕｃｈｉｎｓｏｎ）−ツー（Ｔｕ）（ＢＨＴ）クリープ速度」は、下に示す式（２）によって定義される。
【数２】
2011527100.tif 000004
上式で、Ω、Ｒ、ＴおよびＧＳは上式（１）に対する定義と同じであり、Ｄｇｂは結晶粒界拡散係数、δは有効結晶粒界幅（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｇｒａｉｎ  ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｗｉｄｔｈ）（これは、「固有（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）」結晶粒界厚さ（ｇｒａｉｎ  ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）とは同じでないことがある数学的制約条件であることに留意されたい）、ｃは長距離拡散距離（ｌｏｎｇ  ｒａｎｇｅ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）、ａはウイスカの半径である。ＢＨＴクリープは、長距離結晶粒界拡散およびウイスカ成長による応力緩和モデルを与える。
【００１６】
本開示の一実施形態はエレクトロニクス  パッケージである。図１Ａは、本開示の例示的なエレクトロニック  パッケージ１００の一部分の透視図を表し、図１Ｂはパッケージ１００の詳細図を示す。好ましいいくつかの実施形態では、パッケージ１００がリード・フレーム・パッケージとして構成される。非限定的な例は、プラスチック・デュアル・インライン集積回路パッケージ（ＰＤＩＰ：ｐｌａｓｔｉｃ  ｄｕａｌ  ｉｎ−ｌｉｎｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｐａｃｋａｇｅ）、スモール・アウトライン集積回路（ＳＯＩＣ：ｓｍａｌｌ  ｏｕｔｌｉｎｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）、クワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ：ｑｕａｄ  ｆｌａｔ  ｐａｃｋａｇｅ）、薄型ＱＦＰ（ＴＱＦＰ：ｔｈｉｎ  ＱＦＰ）、スモール・シュリンク・アウトライン・プラスチック・パッケージ（ＳＳＯＰ：Ｓｍａｌｌ  Ｓｈｒｉｎｋ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐｌａｓｔｉｃ  ｐａｃｋａｇｅ）、薄型ＳＳＯＰ（ＴＳＳＯＰ：ｔｈｉｎ  ＳＳＯＰ）、薄型ベリー・スモール・アウトライン・パッケージ（ＴＶＳＯＰ：ｔｈｉｎ  ｖｅｒｙ  ｓｍａｌｌ−ｏｕｔｌｉｎｅ  ｐａｃｋａｇｅ）、またはリードを含む他のパッケージを含む。さらに、ヒート・シンク、ならびにさまざまな異なるソケット型電子コネクタおよびプリント回路板は、本開示に基づくパッケージングを含むことができる。
【００１７】
パッケージ１００は、表面１０７を有する基板１０５と、表面１０７にめっきされた金属フィルム１１０とを備える。基板１０５は、金属フィルム１１０を付着させることができるエレクトロニック  パッケージ１００の任意の電子部品とすることができる。図１Ａに示す例示的な基板１０５については、基板１０５を、パッケージ１００の回路板またはリード・フレームとすることができる。しかしながら、本開示で使用する用語「基板」は、相互接続構造１１２、ランディング・パッド１１４、ヒート・シンク１１６、パッケージ本体１１８（例えば集積回路）、または当業者によく知られている他の電気構成部品を指すことができる。
【００１８】
金属フィルム１１０は、結晶粒１２０からなる多結晶構造を有する。結晶粒１２０は、実質的に異方性の結晶単位胞次元１３０、１３２、１３４を有する結晶単位胞１２５を含む。金属フィルムの結晶粒１２０のうちの少なくとも約８０パーセントの結晶粒１２０について、結晶単位胞１２５の１つの次元１３０は、基板表面１０７に対して実質的に垂直な方向１３５を向いている。金属フィルム１１０の金属原子１０８の垂直な方向を向いた単位胞次元１３０に沿った格子拡散係数は、単位胞次元のうちの別の単位胞次元１３２、１３４に沿った格子拡散係数よりも速い。
【００１９】
理論が本開示の範囲を限定することはないが、クリープ機構の解析によれば、臨界結晶粒径（ＧＳ）は、ＮＨ  ＣＲ（式１）がＢＨＴ  ＣＲ（式２）に等しい場合に相当すると予測され、下式（３）のように表される。
【数３】
2011527100.tif 000005
式（３）によって与えられる臨界結晶粒径に等しいかまたはそれよりも小さい結晶粒径で、ウイスカ形成は防止され、または軽減される。これは、（ＮＨクリープによってモデル化される）格子拡散による応力緩和が、ウイスカ形成による応力緩和を上回って、主たる応力関係機構となるためである。これらの条件下で、（ＢＨＴクリープによってモデル化される）垂直な方向を向いた単位胞次元１３０に沿ったウイスカ成長は防止され、または軽減される。上記の単位胞の向きは、金属フィルム１１０がより大きな臨界結晶粒径を有することを促進する。したがって、金属フィルム１１０のいくつかの実施形態に関しては、この臨界結晶粒径よりも小さい平均結晶粒径を有することが有利であり、そうしなければ、垂直な方向を向いた単位胞次元１３０に沿って自発的ウイスカ成長が起こることになる。
【００２０】
図１Ａおよび１Ｂを続けて参照する。図２は、式（３）によって予測した、体心正方多結晶構造を有するスズでできた金属フィルムの臨界結晶粒径を示す。このような多結晶構造に関しては、長さの異なる１軸、ｃ軸と、長さの等しい２軸、ａ軸およびｂ軸とが存在する。垂直な方向を向いた単位胞次元１３０はｃ軸に対応し、垂直な方向を向いていない単位胞次元１３２、１３４はそれぞれａ軸およびｂ軸に対応する。スズ、亜鉛などの正方晶系の物質に関しては、ｃ軸が結晶単位胞の［００１］方向であり、ａ軸およびｂ軸がそれぞれ［１００］方向および［０１０］方向に対応する。
【００２１】
図２に示すように、臨界結晶粒径は温度に依存する。これは、ＤｌとＤｂｇがともにアレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式によって定義されるためである（例えば、Ｄｌ＝Ｄｏｌ  ｅｘｐ（−Ｅｌ／ＲＴ、およびＤｂｇ＝Ｄｏｇｂ  ｅｘｐ（−Ｅｇｂ／ＲＴ））。この実線は、垂直な方向を向いていない単位胞次元１３２、１３４に対応する［１００］および［０１０］方向について、Ｄｌ、Ｄｂｇ、ＥｌおよびＥｇｂがそれぞれ０．０００１４ｍ２／秒、０．０００００６４４ｍ２／秒、９７３９４Ｊ／モルおよび３９９０００Ｊ／モルに等しいと仮定して計算したものである。これらの条件下で、臨界結晶粒径は、約２０から１００℃の範囲の金属フィルム温度で約３から１０ミクロンの範囲にあると予測される。
【００２２】
金属フィルム１１０は実質的に、実質的に異方性の結晶単位胞次元を有する結晶粒からなる多結晶構造を形成することができる金属元素を含むことができる。すなわち、単位胞次元１３０、１３２、１３４は全てが互いに等しいというわけではなく、好ましくは、少なくとも１つの単位胞次元１３０の長さが、他の単位胞次元１３２、１３４の長さとは約１０パーセント異なる。しかしながら、全ての場合に、フィルムの結晶粒のうちの少なくとも約８０％の結晶粒について、１つまたは複数の高速拡散単位胞方向が、成長方向、例えば垂直な方向を向いていない単位胞次元に対して垂直な方向を向く。このような金属の非限定的な例はカドミウム、インジウム、スズまたは亜鉛を含む。好ましい金属フィルム１１０の例は、カドミウム、インジウム、スズまたは亜鉛のうちの１つまたは複数の元素を少なくとも約８５重量パーセント含む。当業者は、このような元素が、正方、体心正方、六方、三斜または単斜晶構造、あるいは異方性の結晶単位胞次元を有する他の結晶構造などの多結晶構造をどのように形成するのかを理解していると思われる。本開示に基づけば、当業者は、これらのそれぞれの金属要素およびそれらの対応する多結晶構造について、図２に示した臨界結晶粒径と同様の臨界結晶粒径を予測するために、式（１）〜（３）をどのように使用すればよいのかを理解すると思われる。
【００２３】
金属フィルム１１０は、基板１０５上の表面仕上げとすることができる。いくつかの場合には、金属フィルム１１０が、導電性リード（例えば銅またはアルミニウム・リード）の外側めっきである。別の場合には、金属フィルムが、封入された構成部品に対する電磁干渉または封入された構成部品からの電磁干渉を抑制するために電子構成部品（例えば集積回路）を取り囲む金属容器の部分である。別の場合には、金属フィルム１１０が、２つの電子構成部品間の接着、例えばリード１１２とランディング・パッド１１４との接着、またはヒート・シンク１１６とパッケージ本体１１８との接着を促進する表面仕上げまたははんだである。
【００２４】
垂直な方向を向いていない単位胞次元１３０におけるより速い拡散係数は、より大きな臨界結晶粒径を有するのに役立つ。いくつかの実施形態では、垂直な方向を向いていない単位胞次元１３０におけるこのより速い拡散係数が、他の（垂直な方向を向いた）単位胞次元１３２、１３４における格子拡散係数よりも少なくとも約２倍速く、より好ましくは少なくとも約４倍速い。
【００２５】
当業者であれば、垂直な方向を向いた単位胞次元１３０の拡散係数が、他の次元１３２、１３４の拡散係数よりも遅いかどうかをどのように判定するのかを理解していると思われる。例えば、Ｘ線回折結晶学、後方散乱電子回折などの技法を使用して、結晶粒１２０の単位胞１２５の配向を決定することができる。電子顕微鏡法を使用して、金属フィルム１１０の平均結晶粒径など、結晶粒１２０の特性を決定することができる。異なる単位胞方向の拡散係数は、すでに決定されており、文献から用意に入手可能であるか、または従来の技法を使用して決定することができる。異なる単位胞方向の拡散係数を決定するのに広く使用されている１つの技法が、その全体が参照によって本開示に組み込まれる「Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｏｌｉｄｓ」、Ｐ．Ｇ．Ｓｈｅｗｍｏｎ、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９６３年およびその参照文献に記載されている関心の物質の放射性同位体である。
【００２６】
スズに関して、垂直な方向の格子拡散係数が平行な方向の格子拡散係数よりも速いと判定する１つの方法の一例は以下のとおりである。Ｓｎの単結晶の結晶学的配向をＸ線分光法を使用して決定する。成長方向に対して垂直なＤｌを有するように配向された２つの異なる結晶の面、例えば［１００］および［０１０］上に、放射性同位体Ｓｎ１２０を配置する。別のＳｎ結晶において、成長方向に対して平行な方向を向いた面［００１］に、Ｓｎ１２０を付着させる。これらの３つの試料を全て一定時間の熱アニールにかける。続いて、結晶のバルク内へＳｎ１２０を付着させた表面からのＳｎ１２０のプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）を測定する。これは、放射性同位体濃度を測定し、続いてＳｎ結晶のある既知の厚さを研磨によって除去し、次いで同位体濃度を再び測定することによって達成することができる。この工程を、放射性同位体が検出されなくなるまで続ける。次いで、このＳｎ１２０プロファイルを第２階微分に当てはめて、拡散係数を決定する。原則として、結晶内へのＳｎ１２０の進入が深いほど、拡散係数は大きい。
【００２７】
前述のとおり、格子拡散による適当な応力緩和を提供し、それにより例えばＳｎ内においてより大きな臨界結晶粒径を有することを促進するため、最も遅い格子拡散係数を有する単位胞次元１３０を実質的に垂直な方向に向けることが望ましい。いくつかの実施形態では、単位胞次元１３０が、基板表面１０７に対して約６５から１１５度の範囲の平均角度１４０（図１Ｂ）、より好ましくは約９０度の平均角度１４０を有する。
【００２８】
Ｄｇｂを小さくし、それによってより大きな臨界結晶粒径を有することを促進するため、さらに、隣接する結晶粒１２０が、約２０度以下、より好ましくは５度未満の傾斜角（ｔｉｌｔ  ａｎｇｌｅ）１５５（図１Ｂ）を有する結晶粒界１５０を形成することが望ましい。本開示で使用する用語「結晶粒界」１５０は、隣接する結晶粒１２０から結晶粒１２０を分離する結晶粒１２０の外周を指す。本開示で使用する用語「結晶粒界傾斜角１５５」は、隣接する結晶粒１２０の２つの対向する結晶粒界１５０間に形成される角度を指す。
【００２９】
本開示の他の実施形態は、エレクトロニクス  パッケージを製造する方法である。図３は、エレクトロニクス  パッケージを製造する方法３００の例示的な一実施形態における選択的ステップを示す流れ図を表す。図１Ａ〜１Ｂに示した例示的なエレクトロニクス  パッケージ１００の任意の実施形態を方法３００によって製造することができる。
【００３０】
この方法は、ステップ３１０で基板を用意すること、およびステップ３２０で基板の表面に金属フィルムをめっきすることを含む。ステップ３２０では、ウイスカ成長を防ぎまたは軽減する特性を助長するように金属フィルムをめっきする。
【００３１】
金属フィルムの組成（例えばカドミウム、インジウム、スズまたは亜鉛）は、結晶粒からなる多結晶構造が実質的に異方性の結晶単位胞次元を有するように選択する。金属フィルムは、結晶粒のうちの少なくとも約８０パーセントの結晶粒について、結晶単位胞の１つの次元が、基板表面に対して実質的に垂直な方向を向くようにめっきする。金属フィルムの金属原子の垂直な方向を向いた単位胞次元に沿った格子拡散係数は、別の単位胞次元に沿った格子拡散係数よりも遅い。
【００３２】
好ましいいくつかの実施形態では、ステップ３２０でのめっきが、垂直な方向を向いた単位胞次元に沿って自発的ウイスカ成長が起こる臨界結晶粒径よりも小さい平均結晶粒径を有する結晶粒を提供するように構成される。
【００３３】
めっきステップ３２０は、平均結晶粒径が臨界結晶粒径よりも小さい金属フィルムの形成を促進するように慎重に制御される。具体的には、金属フィルムの形成速度が遅い条件を選択することが望ましい。これは、高度に配向した結晶粒の形成に役立つためである。さらに、めっき液のｐＨおよびめっき温度の調整を使用して、高度に配向した結晶粒の成長を促進することができる。これは、製造時間をできるだけ短くするため一般に可能な限り速く金属フィルムをめっきするように制御される従来の方法とは対照的である。
【００３４】
いくつかの実施形態では、めっきすること（ステップ３２０）が、基板を電解めっき浴内に配置すること（ステップ３３０）、所望の金属フィルムの金属塩（例えばスルファミン酸スズ、他の金属スルファミン酸塩などのカドミウム、インジウム、スズまたは亜鉛の金属塩）を含む溶液をめっき浴に加えること（ステップ３３５）、および電流を印加して基板表面に金属フィルムを形成すること（ステップ３４０）を含む。
【００３５】
いくつかの場合には、ステップ３３５で浴に加える金属塩溶液が、約０．１から５０重量パーセントの範囲のめっき前初期濃度を有する金属塩の水溶液を含み、または約０．１から５０重量パーセントの範囲のめっき前初期濃度を有する金属塩の水溶液である。いくつかの場合には、ステップ３４０で印加する電流が、約０．０００１から１００Ａ／ｍ２の範囲の電流密度に維持される。いくつかの場合には、ステップ３４５で、電解めっき浴の水溶液が、めっきステップ３２０の全体を通じて、約３から１１の範囲のｐＨに調整され、約３から１１の範囲のｐＨに維持される。いくつかの場合には、電解めっき浴の温度が、約１０から１００℃の範囲の温度に調整される（ステップ３５０）。結晶粒の成長速度および結晶学的配向ならびに結晶粒径は、ｐＨ、温度およびめっき電流の組合せによって決まる。これらの３つのめっきパラメータを慎重に設定することによって、必要な結晶粒径および配向を有するフィルムを形成することができる。
【００３６】
本発明を詳細に説明したが、当業者は、その最も幅広い形態において本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に対してさまざまな変更、置換および改変を実施することができることを理解すべきである。
【図１Ａ】
2011527100.tif 000006
【図１Ｂ】
2011527100.tif 000007
【図２】
2011527100.tif 000008
【図３】
2011527100.tif 000009
【国際調査報告】
2011527100.tif 000010