(15−5) いくつかの要因のウィスカへの影響例
(15−5−3) 基体材料(基材)、下地めっきの違い
基体材料(基材)
高Cu合金
黄銅(Cu−Zn合金)
42アロイ(Fe−Ni合金)
下地めっき
Ni
Ag
Zn
などの影響が、その組織・微細構造、Sn膜への拡散・析出、酸化物形成、界面IMCなどと
関係付けられている。
下地については黄銅>Cu>Fe>Niでウィスカ成長しやすいとされる。
(B. D. Dunn, European Space Agency (ESA) Report SRT-223, 1 (1987).)
Han
基材の影響
室温4年で42アロイ・リードフレームはウィスカが認められない。
ポスト・ベークCu・リードフレームは室温1年でウィスカが認められない。
IMC成長
Cuリードフレームでは室温2年で不規則IMC形態がウィスカ根元に認められる。(上)
室温4年で42アロイ界面には平らで薄いIMC、Cuフレームでは粒界に不規則なIMC成長。
ポスト・ベークの影響
PB:ポストベーク、125℃、1h
粒径がめっき上がり10.6μmからポストベークで13.7μmに増加。
室温保管は再結晶で粒径減少。
隣接粒は同じ結晶方向でない。
PBで優先結晶方向は変わらない。
酸化の影響
酸化物厚みは不均一。
55℃、85RH、600h
IMCは大粒(2)と小粒(3)の2層をもつ
IMCはポストベークなしは不規則2層、ありは平滑
Sosiatil
42アロイ基体、10μmSn −40〜130℃で100サイクル、1サイクル2h
約50nmのSnO2、SnOはない。
c、d:ウィスカ部、e、f:Sn粒部
ウィスカは多結晶βSn、隣接するウィスカに互いに直接的結晶方位関係はない、Sn粒とウィスカにもない。
Sn粒界、Snとウィスカ粒界にNi2Sn3、Ni3Sn4、Fe1.3Snが析出。
ウィスカ形成部の酸化膜はウィスカがない部分の酸化膜yり少し薄い。
粒界に析出したNi−SnIMC等の圧縮応力で酸化膜の薄い部分が破れウィスカ形成。
Zhang
K65:Cu−2.4Fe−0.12Zn−0.03P
K75:Cu−0.3Cr−0.1Ti−0.02Si
K80:Cu−0.1Fe−0.03P
MF202:Cu−2.0Sn−0.3Ni
A42:42アロイ(Fe−42Ni)
Xu 2002 Xu
WI=Sn*d*L*f(L) f:weight factor on length
Ni下地効果
室温で4ヶ月の応力(MPa)、応力はX線回折
|
Sn/Cu |
Sn/Ni/Cu |
光沢 |
−10±1 |
9±1 |
サティン光沢 |
−7±1 |
7±0 |
リフロー効果、室温12ヶ月エージング
サティン光沢 めっき上がり:−8±3 リフロー:0±2
Dittesら
下地の影響
原因 Cu下地は粒界にCu6Sn5成長
Fukuda
枯渇の有無
マットSnは1つのもとの粒から発生、光沢Snは粒構造に関係ない(1つの粒からの成長でない)
もっとも長いものは光沢Snめっき黄銅で200μm、ノジュール型突き出しから成長した針状ウィスカ。
下地の影響(室内放置18ヶ月)、もっとも長い黄銅上光沢で規格化(黒:マット、白:光沢)
熱処理 SnPb条件:220℃・ピーク・リフロー、Pbフリー:260℃・ピーク・リフロー、アニール:150℃x1h
長さでアニールに効果、しかし発生数と長さが対立関係にある。
sakuyama 富士通
基体(基材、下地):黄銅(Cu40Zn)、りん青銅(C 5191P)、2μNi
めっき::光沢Sn、マットSn、光沢SnCu
厚み:2μm、5μm、10μm
曲げで外部応力印加
SnCu粒が微細。
下地効果
黄銅では数は多いが長さは短い。
黄銅では表面にZn拡散。数が多い理由。
基材(Cu)の表面状態
上村
表面粗さ(基材Cu)
常温保存(30℃、60%RH)
めっき厚み、下地の影響については (15−5−5)
Chason、Jadhavら及びDittesらの結果 も参照。