Sn-Biメッキの膨れ

質問

Sn-Biメッキにおいて１５０℃の温度環境下におくと、Cu基板曲げ部
に膨れが発生します。
内部は空洞です。合金は残存しています。
メッキ電極から離れるに従い発生率は高くなっています。
何が原因として考えられるでしょうか？
アドバイス宜しくお願い致します。

PS：メッキでのブリスター現象はあるのでしょうか？

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

ただの予想ですので参考程度に・・・

?SnBi共晶温度は139℃のため、150℃では局所的に皮膜溶けが発生しているのかもしれません。
?極板からの距離により、電流密度が変わります。
　そのため、SnBi組成が変わり、?で差が出る可能性があります。
　電流密度が低いと、Bi組成が下がるでしたっけ？確認してください。
?ブリスターが発生するかはわかりませんが、?のめっき溶け部分で応力が発生し、剥がれてしまうかもしれません。
?単なる密着不足の可能性もあります。
　油は付いていないと思うので、めっき直前酸処理条件を検討してはいかがでしょうか。

お礼

コメント頂き感謝申し上げます。

膨れの部分をＦＩＢと電子顕微鏡で確認した結果

・膨れ部分は合金層間で破断し膨らんでいる。
・Ｃｕ基板最層面に何か層があって（恐らくＣｕ酸化膜？）
その上にＣｕとメッキの合金層がある。膨れるものは基板最層面の？層
膜厚が厚いです。

前処理関係起因でしょうか？

回答No.2

noname#230359

?加熱試験について
　どのような環境で、何時間の試験でしょうか？
　また、加熱時に熱の偏りは発生していないでしょうか？
　（膨れ部分に熱負荷が多いなど）

?素材Cuの上に直接SnBiめっきでしょうか？
　弊社では、無電解Snめっき後にSnBiめっきをおこなっているので、その無電解Sn層が"？層"かなと思ったのですが・・・
　もし違うなら、'銅が多めの合金層'と'銅が少なめの合金層'に分かれているのではないでしょうか。（合金比率はわかりませんm(_ _)m）
　合金層と合金層では密着性が悪くなるものがあります。
　(Au-Sn合金層のことなので関係ないかもしれませんが・・・)

?断面観察
　膨れ部分のFIBだけではなく、正常部分のFIB観察をしてください。
　正常部分にも？層があるなら、その膜厚が?μm(?nm)なのか比較してください。
　ちなみに、工程内で酸化皮膜が取れないということは、素材にも問題がある可能性があります。
　前処理だけではなく、めっき直前の素材も疑ってみてください。

?もし酸化皮膜なら、酸処理の濃度を高くするなど検討してください。
　また、膜厚を薄くすることで膨れにくくなると思いますので、規格範囲内で検討してみてください。

お礼

コメント頂きまして、誠にありがとうございます。

?加熱試験について
　どのような環境で、何時間の試験でしょうか？
　また、加熱時に熱の偏りは発生していないでしょうか？
　（膨れ部分に熱負荷が多いなど）
★雰囲気は大気。温度125℃　10Hです。詳しくは述べられませんが
専用のベーキング炉であるので加熱時熱隔たりは考慮しております。

?素材Cuの上に直接SnBiめっきでしょうか？
　弊社では、無電解Snめっき後にSnBiめっきをおこなっているので、その無電解Sn層が"？層"かなと思ったのですが・・・
　もし違うなら、'銅が多めの合金層'と'銅が少なめの合金層'に分かれているのではないでしょうか。（合金比率はわかりませんm(_ _)m）
　合金層と合金層では密着性が悪くなるものがあります。
　(Au-Sn合金層のことなので関係ないかもしれませんが・・・)
★ストライクメッキ等はしておりません。Cu基材にSn-Bi電着です。
自動制御された自動ラインでメッキしています。
２つの合金層に関するコメント参考になりました。ありがとうございます。

?断面観察
　膨れ部分のFIBだけではなく、正常部分のFIB観察をしてください。
　正常部分にも？層があるなら、その膜厚が?μm(?nm)なのか比較してください。
　ちなみに、工程内で酸化皮膜が取れないということは、素材にも問題がある可能性があります。
　前処理だけではなく、めっき直前の素材も疑ってみてください。
★正常品も実施しております。合金層部１層、２層の比率に差があります。
１層目膜厚（Cu基材の上）　悪＞良
２層目膜圧（１層目の上）　良＜悪

?もし酸化皮膜なら、酸処理の濃度を高くするなど検討してください。
　また、膜厚を薄くすることで膨れにくくなると思いますので、規格範囲内で検討してみてください。
★ありがとうござます。検証してみます。