形成有以锡作为主成分的被膜的构件、被膜形成方法以及锡焊处理方法技术

本发明专利技术提供一种构件，该构件具有可以抑制晶须发生的被膜。在基材（１）表面上形成有被膜（３），所述被膜（３）含有由锡或锡合金构成的多个晶粒（３ａ）。在被膜的晶粒边界形成有锡与第一金属的金属间化合物（３ｂ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及形成有以锡作为主成分的被膜的构件，特别是涉及可用作锡 铅电镀替代品的实施了电镀的构件。另外，本专利技术涉及该被膜的制造方法以 及该构件的焊锡处理方法。
技术介绍
通常，连接器用端子、半导体集成电路用引导线框等中实施有锡一铅焊锡电镀。然而，近年来从环境保护的观点考虑，正在探讨使用不含铅的锡(Sn) 电镀、锡一铜(Sn—Cu)合金电镀、锡一铋(Sn—Bi)合金电镀、锡一银(Sn 一Ag)合金电镀等来替代锡一铅焊锡电镀。在下述专利文献1中公开了实施 Sn—Cu合金电镀的技术。但是，当采用不含铅的上述合金来形成被膜时，容易产生称作晶须的锡 须状结晶。若产生晶须并生长时，在相邻的电极之间往往引起电短路障碍。 另外，由于晶须有时达到约lpm左右的细度，100(Vm以上的长度，因此， 晶须往往从被膜脱离而飞散。飞散的晶须成为在装置内外引起短路障碍的原 因。作为晶须发生原因之一，可以举出电镀被膜的内部应力。当该内部应力 作为驱动力使锡再结晶时，晶须就生长。电镀被膜的内部应力的产生原因有: 由于基底的金属膜与电镀被膜的晶格不匹配所产生的变形，伴随着电镀液的 添加剂共析所产生的变形，因电镀液中添加的光泽剂而引起的晶粒微细化所 产生的变形等。可以认为，电镀被膜的内部应力越大，即变形越大，短时间 内再结晶越活跃，晶须容易生长。通过采用光泽剂极其少的电镀液而进行无光泽电镀或半光泽电镀，可以 使内部应力缓和。另外，已经确认了通过采用在电镀后于150'C左右的条件 下进行热处理而使内部应力缓和的办法，可以得到抑制晶须发生的效果。专利文献1: JP特开2001 —26898号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题通过缓和电镀被膜中的内部应力，可以期待抑制晶须的发生。但是，尽 管可以将晶须的发生抑制在某种程度，但其效果仍不充分。本专利技术的目的是提供一种构件，该构件具有可以抑制晶须发生的被膜。本专利技术的另一目的是提供一种制造该被膜的方法。本专利技术的又一目的是提供 一种对该构件进行焊锡处理的方法。解决课题的方法根据本专利技术的一种实施方式，提供一种构件，该构件具有基材；被膜，所述被膜设置在上述基材的表面上，包括由锡或锡合金构成的多 个晶粒，在晶粒边界形成有锡与第一金属的金属间化合物。根据本专利技术的另一实施方式，提供一种被膜制造方法，该方法具有 基底层形成工序，其在基材上形成包括第一金属的基底层，所述第一金属用以与锡形成金属间化合物；被膜形成工序，其在上述基底层上通过电镀锡或锡合金而形成被膜； 热处理工序，其以向上述被膜的晶粒边界扩散上述基底层中的上述第一金属，并在上述被膜的晶粒边界形成锡与上述第一金属的金属间化合物的条件进行热处理。按照本专利技术的又一实施方式观点，提供一种焊锡处理方法，该方法具有 将锡焊用端子在被膜晶粒以绝对温度表示的熔点的0.85倍以上 小于1.0倍 的温度下进行热处理，以使金属间化合物向基材侧移动的工序，其中，锡焊 用端子包括基材以及形成于该基材表面上的被膜，该被膜含有多个由锡或锡 合金构成的晶粒，在晶粒边界形成有锡与第一金属的金属间化合物；将熔融 状态的锡焊料置于上述锡焊用端子表面的工序。专利技术的效果当在被膜的晶粒边界形成金属间化合物时，可以控制跨越晶粒的锡原子 移动。因此，可以抑制晶须的生长。通过在将熔融状态的锡焊料置于上述锡 焊用端子表面之前进行热处理，并使金属间化合物向基材侧移动，能够防止 因受金属间化合物的影响而降低焊锡润湿性的现象。附图说明图1A 图1C是用于说明实施例的被膜形成方法的基材及被膜剖视图。图2A是采用实施例的方法制造的被膜剖面的显微镜照片，图2B是对被 膜的晶粒进行蚀刻后的基材表面显微镜照片。图3是表示采用实施例的方法及以往例的方法形成被膜的连接器端子材 料的晶须发生根数图。图4A及图4B分别为将采用实施例的方法及以往例的方法形成的被膜放 置后的被膜表面显微镜照片。其中，附图标记说明如下 1 基材 2基底层 3被膜 3a晶粒3b金属间化合物具体实施例方式参照图1对实施例的被膜制造方法加以说明。如图1 (A)所示，准备用以形成被膜的基材l。该实施例中使用的基材 l是磷青铜制造的28针脚(PIN)的连接器端子材料。首先，作为电镀的预 处理，对基材1进行阴极电解脱脂处理。作为电解脱脂剂，例如，可采用 Meltex Inc. (少于:y夕7株式会社)制造的清洁器160。作为一例，可以 举出处理温度为65'C、电流密度为2.5A/dm2、处理时间为30秒。电解脱脂 处理后水洗基材l。接着，对基材l进行化学研磨。作为研磨用药剂，可以采用三菱气体化 学株式会社制造的50%CPB40。作为一例，可以举出药剂的温度约为室温，浸渍时间为20秒。化学研磨后水洗基材1。通过电解电镀，在基材1的表面形成由镍(Ni)构成的基底层2。作为 电镀液，例如，可以采用370g/L的氨基磺酸镍、10g/L的氯化镍、40g/L的 硼酸的混合溶液。作为一例，可以举出电镀液温度为50℃、电流密度为 2A/dm2、电镀时间为360秒。在该条件下，可以形成膜厚约2pm的基底层2。形成基底层2后进行水洗，并进行酸活化处理。酸活化处理，是通过于 室温下在由10%浓度的硫酸构成的处理液中浸渍30秒来进行。酸活化处理 后进行水洗。如图1 (B)所示，通过在基底层2的表面上进行Sn电镀，形成由Sn 构成的被膜3。作为电镀液，例如，可以采用石原药品株式会社制造的5% 浓度的PF—ACID。作为一例，可以举出处理温度为室温，处理时间为15 秒。在该条件下，可以形成厚度约3pm的被膜3。如图1 (B)中示意性所 示，被膜3由多个晶粒3a构成。形成被膜3后，于70℃温度下进行8分钟 热处理。图1 (C)表示热处理后的剖视图。构成基底层2的Ni原子沿晶粒3a 的边界扩散，在晶粒边界、及基底层2与被膜3的界面上形成锡与镍的金属 间化合物3b。图2 (A)示出采用上述实施例的方法制造的连接器端子材料剖面的显 微镜照片。可以观察到磷青铜基材l、镍基底层2、以及锡被膜3。可知被膜 3由多个晶粒构成，在晶粒边界、及被膜3与基底层2的界面上形成有Sn— Ni金属间化合物。图2 (B)示出用酸蚀刻去除Sn的晶粒后的表面显微镜照片。Sn—Ni 金属间化合物未被蚀刻而残留。可知金属间化合物不是点状或线状，而是按 面状扩散的薄片状(鳞片状)。通过在被膜3的晶粒边界形成薄片状的Sn—Ni金属间化合物，可以抑 制晶须的发生。下面，对抑制晶须发生的理由加以说明。晶须通过Sn再结晶而生长。再结晶是指残留有内部应力的晶粒，通过 内部无变形的新晶核的生成与晶粒成长置换成新的结晶的现象。当在某个晶 粒产生晶须时，从与该晶粒相邻的晶粒供给Sn原子，晶须生长得更长。在 上述实施例中，形成于晶粒边界的薄片状的金属间化合物3b阻碍Sn原子得移动。因此，即使产生晶须，其生长也会立即停止。另外，Sn原子沿晶粒边界的扩散速度比晶粒内部的扩散速度快。因此， 通常通过Sn原子沿晶粒边界扩散，促进晶须的生长。采用实施例的方法制 成的被膜3中，形成于晶粒边界的金属间化合物3b抑制Sn原子的扩散。因 此，可以防止晶须的生长。另外，形成于晶粒边界的金属间化合物3b收取要想沿晶粒边界扩散的 Sn原子。因此，可以抑制晶粒边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构件，该构件具有：基材；被膜，所述被膜设置在上述基材的表面上，且包括由锡或锡合金构成的多个晶粒，在晶粒边界形成有锡与第一金属的金属间化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：作山诚树，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]