[发明专利]无铅的锡镀覆构件和形成镀覆层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镀覆构件和形成镀覆层的方法，尤其涉及一种在其表面上具有镀覆层作为电子元件如IC芯片安装在引线框上的半导体器件中的外部端子的镀覆构件，以及在这种镀覆构件中形成镀覆层的方法。

背景技术

对于电子元件如半导体器件中的外部端子，使用铜、铜合金、黄铜和合金42(金属合金，含42重量％的镍和至少的铁)。然而，由于外部端子的表面在作为基础金属自身使用的情况下可被氧化，这可能因焊接缺陷等导致导电性缺陷。因此，通常通过镀覆在外部端子的表面上形成保护膜(镀覆层)以防止氧化。

在相关技术中，当使用Sn合金等作为镀覆层的材料时，使用含铅合金。然而，最近期望的是使用无铅材料用于镀覆层，以降低环境负荷。因此，使用无铅的材料例如纯锡(Sn)或锡合金如Sn-Cu、Sn-Bi和Sn-Ag合金用于外部端子的镀覆层的材料。但是，如果电子元件的外部端子的表面用无铅材料镀覆，则例如由镀覆层产生晶须，所述晶须是锡的针状单晶。

晶须可生长到几百微米。如果电子部件中外部端子之间的间隔窄至几百微米，则所产生的晶须可导致外部端子之间短路。因此，期望对晶须产生的预防措施。

晶须如何产生和生长的机理尚未完全了解。然而，据认为镀覆层内累积的内应力是因素之一。有人提出通过消除镀覆层的内应力来防止晶须产生。例如，日本专利申请公开2006-249460(JP-A-2006-249460)公开了通过在镀覆过程之后在高于合金熔点的温度下加热由无Pb的Sn合金形成的镀覆层来施加回流过程，由此释放内应力，并且由此可以防止晶须的产生。

还提出，控制镀覆层的结晶取向面及其取向指数来防止产生晶须。例如，JP-A-2006-249460公开了如下技术：在Sn镀覆层的结晶晶粒边界上形成Sn合金相以防止产生晶须。在该技术中，增加镀覆层中(220)面和(321)面的取向指数，以有利于Sn合金相的形成。

此外，日本专利申请公开2001-26898(JP-A-2001-26898)公开了当利用Sn-Cu镀覆浴进行无Pb电镀时，将光亮剂混入镀覆溶液中，并且在0.01至100A/dm²的电流密度下进行电镀。

很难说相关技术中提出的预防晶须的方法足够有效。仍然需要改进。具体而言，尚未对通过控制镀覆层的结晶取向面及其取向指数来预防晶须产生进行足够的分析。

发明内容

本发明提供一种具有无铅材料的镀覆层的镀覆构件，其中所述镀覆层具有能够防止晶须产生的结晶取向面及其取向指数。本发明提供一种形成这种镀覆层的方法。

本发明的第一方面涉及一种具有基材和无铅镀覆层的镀覆构件，所述无铅镀覆层由Sn组成并且形成在所述基材的表面上。在所述镀覆构件中，在所述镀覆层表面上的结晶取向面中(101)面和(112)面的取向指数大于其他结晶取向面的取向指数。

在根据第一方面的镀覆构件中，(101)面的所述取向指数可以不小于1并且不大于5，并且(112)面的取向指数可以不小于5并且不大于20。

上述配置可以防止由所述镀覆层产生晶须。

在根据第一方面的镀覆构件中，所述基材可以是合金42，其含有42重量％的Ni和至少铁。

本发明的第二方面涉及一种在基材表面上形成由锡(Sn)组成的无铅镀覆层的方法。所述方法包括：在其中将金属Sn和光亮剂混入酸性溶剂中的镀覆溶液和所述基材的表面之间施加电流；和在电流施加中设定电流密度，使得在所形成的镀覆层中的结晶取向面中(101)面和(112)面的取向指数大于其他结晶取向面的取向指数。

根据上述配置，所形成的镀覆层具有比其他结晶取向面的取向指数大的(101)面和(112)面的取向指数，并且可以防止产生晶须。

在根据第二方面的方法中，所述光亮剂可以是酮光亮剂或非离子表面活性剂。在根据第二方面的方法中，所形成的镀覆层可由纯Sn形成。所设定的电流密度可以不小于1A/dm²并且不大于3A/dm²。

根据第二方面的方法还可以包括将所形成的镀覆层加热到规定温度。

在根据第二方面的方法中，预定温度可以不高于金属Sn的熔点，可以为100℃至150℃，并且可以为125℃。

上述配置允许进一步增加(112)面的取向指数。此外，可以更确定地防止由所述镀覆层产生晶须。

在根据第二方面的方法中，所述基材可以是合金42，其含有42重量％的Ni并且至少含有铁。

在根据第二方面的方法中，金属Sn组分可以是硫酸亚锡，所述酸性溶剂可以是稀硫酸。