锦华隆电子材料 晶须对策（镀锡）SN

SNPLATING

晶须（Whisker）是指金属表面上针状和非焦耳状金属单晶体通过自然生长而生长的现象，是由镀锡和镀锌而产生的。问题是，Wisca在电子电路之间成长，由此产生短路等。产生原因有“金属间化合物/扩散的影响”、“Galvanic腐蚀的影响”、“外部应力的影响”、“热膨胀系数差引起的应力的影响”等各种各样的原因，但是根本的机制还没有弄清楚。目前正在研究的晶须测试方法（一例）及晶须发生事例如下所示。

晶须评价方法一览（一例）

	检验目的	试验环境及时间
室温放置试验	主要是观察由于金属间化合物/扩散的影响而产生的晶须生长	30±2℃/60±3%RH 4000Hr
恒温恒湿试验。	主要是观察由于温度环境变化腐蚀而产生的晶须生长	55±3℃/85±3% 2000Hr
温度循环试验	主要是观察由于热膨胀系数差而产生的晶须生长	低温：-55±5℃或-40±5℃ 高温：85±2℃或125±2℃ 2000个循环
外部应力测试	观察由于外部应力的影响而产生的晶须生长	①连接器嵌合测试（使用实际产品的嵌合测试） ②负荷试验…使用球形0.1φ的氧化锆球以负荷（300gf）保持500h

晶须发生事例

室温放置试验下发生的晶须

恒温恒湿试验下发生的晶须

温度循环试验中发生的晶须

外部应力测试下发生的晶须

锦华隆电子材料 晶须对策（Sn系电镀）

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提案例（1）：基底镀层的研究

通过改变底层镀层（一般是Ni或镀铜）的种类，可以看出金属间化合物的成长或扩散速度有很大的差异。

在Fig.1中镀Ni及铜底色后进行Sn镀金，放置20000Hr室温后对纯Sn镀层进行蚀刻处理，显示SEM观察后的照片。基底镀铜的情况下，铜6Sn5化合物沿着Sn的粒子界成长为“瘤状”，与此相对，Ni镀金则成长为薄箔状。
基底镀镍所得到的晶须抑制效果为Ni3Sn4我们推测，由于化合物层呈薄箔状生长，可以缓解纯Sn镀层所施加的内部应力。

Fig.1：镀层差异引起的Sn化合物生长差异

镍3Sn4化合物的情况

铜6Sn5化合物的情况

锦华隆电子材料 晶须对策（Sn系电镀）

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提案例（2）：合金镀层的研究

镀Sn涂层中添加第二金属的方法也被认为是抑制晶须或改善焊锡润湿性的有效方法。表示Fig.2在C100上实施各种Sn系电镀20000Hr室温放置后，进行蚀刻处理观察了化合物层的成长的结果。

Fig.2：加工Sn系电镀的不同导致Sn化合物生长的差异

C100上纯Sn镀层的情况

C100上Sn-Bi镀层的情况

C100上Sn-Cu镀层的情况

C100上Sn-Pb镀层的情况

通过添加第二金属，可以看出Sn化合物的成长有很大的差异。Sn-Pb电镀及Sn-Bi电镀与Sn电镀相比，“瘤状”化合物的粒径变小，可以看出Sn-Cu电镀不是“瘤状”而是“柱状”的成长情况。本公司室温放置试验结果表明，它们各自比Sn镀层（无热处理）具有抑制晶须的效果。另外，通过结合Fig.3所示的底层镀层，可以发现Sn系镀层的化合物生成状态或扩散行为会进一步发生变化，期待能得到更高的晶须抑制效果（现在正在调查中）。

锦华隆电子材料 晶须对策（Sn系电镀）

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提案例（3）：电镀后处理的研讨

镀金后进行热处理（退火处理）的方法也很有效。表示在Fig.3中在C100上实施Sn镀层-有无后处理，放置20000Hr室温后，进行蚀刻处理观察化合物层的成长的结果。如结果所示，通过进行热处理，6Sn5的化合物成长被抑制的情况。

Fig.3：加工热处理有无导致Sn化合物生长的差异

C100上纯Sn镀层无热处理的化合物层的情况

C100上的纯Sn镀层

在本项中，我们发现，通过在“底层镀层”、“镀层”、“后处理”等镀层过程中进行改善，可以抑制金属间化合物的生长。此外，还确认了部分环境测试下的晶须抑制效果。但是，“因腐蚀而产生的晶须”或“因热膨胀系数不同而产生的晶须”、“因外部应力而产生的晶须”的发生机制不同，因此需要不同的方法和改善。

锦华隆电子材料以在所有环境试验下的“零晶须发生”为目标，现在也致力于从各种各样的视点进行评价、分析，与开发紧密相连。