メッキ被覆材、メッキ被覆材の製造方法、および電子部品
【課題】電子部品のリード端子などに適用した場合に、ウイスカの発生を防止でき、特殊な処理を施すことなくメッキできるメッキ被覆材の提供など
【解決手段】この発明のメッキ被覆材は、鉄を主成分とする基材と、この基材の表面に形成される錫と銅の合金のメッキ膜と、を備え、その合金の銅の含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下となるようにした。また、そのメッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下となるようにした。
【解決手段】この発明のメッキ被覆材は、鉄を主成分とする基材と、この基材の表面に形成される錫と銅の合金のメッキ膜と、を備え、その合金の銅の含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下となるようにした。また、そのメッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下となるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メッキ被覆材、メッキ被覆材の製造方法、およびそのメッキ被覆材を用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダ型の水晶発振子などの電子部品のリード端子には、錫−鉛（Ｓｎ−Ｐｂ）はんだメッキが使用されていた。しかし、近年、環境保護の観点から、錫−鉛はんだメッキに代えて、鉛を含まない錫メッキ、錫−銅（Ｓｎ−Ｃｕ）合金メッキなどの使用が始まっている。
ところが、リード端子などを鉛（Ｐｂ）を含まない上記の合金で被覆（皮膜）すると、メッキ合金の種類によっては、ウイスカ（ｗｈｉｓｋｅｒ）と呼ばれる錫のひげ状結晶を発生しやすくなる。ウイスカが発生して成長すると、隣接するリード端子間などで電気的な短絡障害を起こす場合があり、これを解決する必要がある。
【０００３】
このような不具合を解決するために、特許文献１および特許文献２などに記載の発明が知られている。
特許文献１に記載の発明は、リード端子の表面を錫−銅の合金メッキで被覆するようにしている。そして、その合金の銅の濃度（含有率）が３重量％以上（以下、重量％をｗｔ％として表記する）でメッキ膜厚が１μｍ以下であり、および銅の濃度が１ｗｔ％以上でメッキ膜厚が１０μｍ以上であるとしている。
【０００４】
特許文献２に記載の発明は、リード端子などに適用されるメッキ被覆部材に係る発明である。この発明は、銅を主成分とする基材と、その基材を被覆する錫を主成分とするメッキ皮膜と、基材とメッキ皮膜の界面に位置する錫と銅の化合物バリア層とを備え、化合物バリア層の密度は、銅の密度よりも大きくなるようにした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５２１２９号公報
【特許文献２】特開２００７−２３１３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のリード端子、または特許文献２に記載のメッキ被覆部材をからなるリード端子を、シリンダ型の水晶発振子のリード端子に適用しても、ウイスカの発生を十分に防止できないという課題がある。
さらに、引用文献２に記載のメッキ被覆部材では、メッキ層を熱処理により特別に金属間化合物にする処理がなされ、製造の際の工程が複雑になるという課題がある。
そこで、本発明の幾つかの態様の目的は、電子部品のリード端子などに適用した場合に、ウイスカの発生を防止できる上に、特殊な処理を施すことなくメッキできるメッキ被覆材などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成される。
本発明のメッキ被覆材の態様の１つは、鉄を主成分とする基材と、前記基材の表面に形成される錫と銅の合金のメッキ膜と、を備え、前記合金の銅の含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下である。
このようなメッキ被覆材では、電子部品のリード端子などに適用した場合に、ウイスカの発生が防止できる上に、特殊な処理を施すことなくメッキできる。
【０００８】
また、前記メッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下とする。これによれば、上記のウイスカの発生をより確実に防止できる。
本発明のメッキ被覆材の態様の１つは、鉄を主成分とする基材と、前記基材と表面に形成される銅の第１メッキ膜と、前記第１メッキ膜の表面に形成される錫と銅の合金の第２メッキ膜と、を備え、前記合金の銅の含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下である。
このようなメッキ被覆材では、電子部品のリード端子などに適用した場合に、ウイスカの発生が防止できる上に、特殊な処理を施すことなくメッキできる。
【０００９】
また、前記第１メッキ膜の厚さは、２μｍ以下であり、前記第２メッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下とする。これによれば、上記のウイスカの発生をより確実に防止できる。
本発明の電子部品の態様の１つは、メッキ被覆材を含む電子部品において、前記メッキ被覆材が、本発明のメッキ被覆材で形成されている。
このような電子部品では、メッキ被覆材におけるウイスカの発生を回避でき、電子部品の製造の際の歩留りが向上する。
【００１０】
また、本発明の電子部品の態様の１つは、振動片を収納するキャップと、外周部に封止リングを有し、前記キャップの開口部を封止するときに前記開口部に圧力を加えて押し込む封止部材と、前記封止部材を介して前記キャップ内の振動片と接続されるリード端子と、を備え、前記リード端子および前記封止リングのそれぞれが、本発明のメッキ被覆材で形成されている。
このような構成によれば、リード端子および封止リングにおけるウイスカの発生が防止でき、電子部品の製造の際の歩留りが向上する。
【００１１】
本発明のメッキ被覆材の製造方法の態様の１つは、鉄を主成分とする基材の表面に、錫と銅の合金のメッキを行いメッキ膜を形成し、前記合金の銅の含有率を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下とし、前記メッキ膜の厚さを５μｍ以上かつ２０μｍ以下とした。
本発明のメッキ被覆材の製造方法の態様の１つは、鉄を主成分とする基材の表面に、銅のメッキを行い第１メッキ膜を形成する第１工程と、前記第１メッキ膜の表面に、錫と銅の合金のメッキを行い第２メッキ膜を形成する第２工程と、を含み、前記合金の前記銅の含有率を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下とした。
このような製造方法によれば、メッキ被覆材を製造する際に、特殊な処理を施すことなくメッキすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電子部品の実施形態の断面図である。
【図２】その実施形態を組み込んだ発振回路の一例を示す回路図である。
【図３】本発明のメッキ被覆材の完成に先立って行なわれたウイスカ促進試験の結果を示す図である。
【図４】Ｃｕの下付けメッキの影響を調べる試験の結果を示す図である。
【図５】加熱処理とウイスカの発生との関係を調べる試験の結果を示す図である。
【図６】加熱処理後のリード端子の断面の写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（電子部品の実施形態）
まず、本発明の電子部品の実施形態について説明する。
この電子部品に係る実施形態は、図１に示すようなシリンダ型水晶発振子１に適用したものである。このシリンダ型水晶発振子１は、図１に示すように、キャップ１１と、封止部材１２と、封止リング１３と、リード端子（リード線）１４ａ、１４ｂと、水晶振動片１５と、を備えている。
【００１４】
そして、このシリンダ型水晶発振子１では、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂのそれぞれが、以下のようなメッキ被覆材で構成される。
すなわち、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂは、コバール材、Ｆｅ−４２Ｎｉ材、ジュメット線（鉄とニッケルの合金に銅を被覆したもの）など、封止部材１２と熱膨張率が近い金属材料を、基材として使用した。
【００１５】
そして、その基材の表面に、以下の第１または第２の例のようなメッキ膜（メッキ層）を形成させた。
第１の例では、その基材の表面に錫−銅（Ｓｎ−Ｃｕ）合金のメッキ膜が形成され、そのＳｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率（含有量）を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下とした。また、Ｓｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下とした。
【００１６】
第２の例では、この基材の表面に形成されるＣｕの第１メッキ膜と、この第１メッキ膜の表面に形成されるＳｎ−Ｃｕ合金の第２メッキ膜と、を備えている。そして、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率は、１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下になるようにした。さらに、上記の第１メッキ膜の厚さは２μｍ以下とし、上記の第２メッキ膜の厚さは５μｍ以上かつ２０μｍ以下とした。
ここで、上記のＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜のＣｕの含有率の範囲、およびそのメッキ膜の厚さの範囲などは、後述の試験結果に基づくものである。
【００１７】
次に、シリンダ型水晶振動子１の各部の具体的な構成について、図１を参照して説明する。
キャップ１１は、水晶振動片１５が収容されて封止されるようになっている。このため、キャップ１１は、例えば全体が円筒形からなり、一端側が封止されるとともに他端側が開口されている。このキャップ１１は、ステンレス鋼を絞り加工したもの、または銅系合金を絞り加工したのちその表面にニッケルなどを防食メッキしたものである。
【００１８】
封止部材１２は、絶縁体であるガラスからなり、全体が円柱状に形成されている。封止部材１２の長さ方向には、貫通孔１６ａ、１６ｂがそれぞれ形成されている。その貫通孔１６ａ、１６ｂには、それぞれ横断面が円形のリード線からなるリード端子１４ａ、１４ｂが密着状態で貫通している。
封止リング１３は、円筒形からなる。そして、封止リング１３の内周面は、封止部材１２の外周面に密着するようになっている。また、封止リング１３の外周面側は、キャップ１１の開口部近傍に圧力を加えて押し込まれ、その開口部の内周面と密着するようになっている。そして、キャップ１１は適度なバネ性を有するので、キャップ１１が封止部材１２と封止リング１３を締め付けることでキャップ１１の開口部を塞ぎ、キャップ１１内の気密を保持するようになっている。
【００１９】
水晶振動片１５は、キャップ１１内に収納されるともに、リード端子１４ａ、１４ｂの一端側と接続され、外部から通電できるようになっている。
このような構成からなるシリンダ型水晶発振子１は、例えば図２に示すような発振回路の電子部品として組み込まれて使用される。
この発振回路は、図２に示すように、シリンダ型水晶発振子１の外に、インバータＩＮＶ、抵抗Ｒ１、Ｒ２、およびキャパシタＣ１、Ｃ２を備えている。
以上説明したように、この実施形態に係る電子部品よれば、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂにおけるウイスカの発生を防止できる。
【００２０】
（メッキ被覆材の第１実施形態）
次に、本発明のメッキ被覆材について説明する。
本発明のメッキ被覆材は、シリンダ型水晶発振子などの電子部品のリード端子などに適用した場合に発生するウイスカの防止対策（回避対策）について鋭意研究を重ねて完成したものであり、以下のような構成からなる。
すなわち、本発明のメッキ被覆材の第１実施形態は、図１のシリンダ型水晶発振子１の封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂなどに適用される。
【００２１】
そして、この第１実施形態では、コバールなどの鉄を主成分とする基材と、その基材の表面に形成されるＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜とを備え、そのＳｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下となるようにした。さらに、Ｓｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下となるようにした。
このような構成のメッキ被覆材は、シリンダ型水晶発振子などの電子部品のリード端子などに適用すると、ウイスカの発生をなくすことができる。
【００２２】
次に、本発明のメッキ被覆材の第１実施形態の製造方法について説明する。
この製造方法では、コバール材など鉄を主成分とする基材の表面に、一般的なＳｎ−Ｃｕ合金メッキ浴を用いてＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜を形成する。このとき、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率は、１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下になるようにする。また、そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下になるようにする。
【００２３】
その後、所定の加熱温度（例えば、１００°Ｃ以上かつＳｎ−Ｃｕ合金の溶融温度以下の温度）で、所定の加熱時間（例えば、１２０分以下）の加熱処理を行なう。
このような製造方法によれば、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率を管理するとともに、そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の形成時にはその厚さの管理だけを行なえば良く、工程の管理が容易になる。
ここで、第１実施形態における構成のＣｕの含有率やＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さなど特定は、後述の実験結果に基づくものである。
【００２４】
（メッキ被覆材の第２実施形態）
本発明のメッキ被覆材の第２実施形態は、図１のシリンダ型水晶発振子１の封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂなどに適用される。
そして、この第２実施形態では、コバールなどの鉄を主成分とする基材と、この基材の表面に形成されるＣｕの第１メッキ膜と、この第１メッキ膜の表面に形成されるＳｎ−Ｃｕ合金の第２メッキ膜と、を備えている。
【００２５】
また、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率は、１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下になるようにした。さらに、第１メッキ膜の厚さは２μｍ以下になるようにし、第２メッキ膜の厚さは５μｍ以上かつ２０μｍ以下になるようにした。
このような構成のメッキ被覆材は、シリンダ型水晶発振子などの電子部品のリード端子などに適用すると、ウイスカの発生をなくすことができる。
【００２６】
次に、本発明のメッキ被覆材の第２実施形態の製造方法について説明する。
この製造方法では、コバール材など鉄を主成分とする基材の表面に、フラッシュメッキまたは一般的なＣｕのメッキを行い、第１メッキ膜を形成する。このとき、第１メッキ膜の厚さは２μｍ以下になるようにする。
次に、第１メッキ膜の表面に、一般的なＳｎ−Ｃｕ合金メッキ浴を用いてＳｎ−Ｃｕ合金のメッキを行い、第２メッキ膜を形成する。このとき、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率は、１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下になるようにする。また、第２メッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下となるようにする。
【００２７】
その後、所定の加熱温度（例えば、１００°Ｃ以上かつＳｎ−Ｃｕ合金の溶融温度以下の温度）で、所定の加熱時間（例えば、１２０分以下）の加熱処理を行なう。
このような製造方法によれば、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率を管理するとともに、そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の形成時にはその厚さの管理だけを行なえば良く、工程の管理が容易になる。
ここで、第２実施形態における構成のＣｕの含有率やＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さなど特定は、後述の実験結果に基づくものである。
【００２８】
（発明完成のための試験）
本発明のメッキ被覆材は、その完成のためにシリンダ型水晶発振子についてウイスカの促進試験を行ない、その結果に基づいてその構成を上記のように特定するようにしたものである。
まず、この試験の背景について説明する。一般に、図１に示すようなシリンダ型水晶発振子のリード端子の表面に形成されるＳｎ−Ｃｕハンダ（Ｓｎ−Ｃｕ合金）のＣｕの含有率は数ｗｔ％から５ｗｔ％程度である。この理由は、一般にハンダ濡れ性、接着物に対するハンダ量の確保のためである。
【００２９】
また、図１に示すシリンダ型水晶発振子１において、キャップ１１の内部を真空に保持する場合には、キャップ１１と封止リング１３の部分の密着性が必要である。つまり、キャップ１１と封止リング１３の間に軟らかいＳｎが存在することで、密着状態を得ることができる。
しかし、Ｃｕの含有率が大きなハンダメッキ（合金メッキ）では柔軟性を持たない金属間化合物が多くなり、この気密保持が不可能とされている。しかし、Ｓｎ−Ｃｕハンダにおいて、Ｃｕの含有率が数ｗｔ％程度の組成ではウイスカ発生の確率が極めて高くなる。このため、シリンダ型水晶発振子で発振回路を構成する場合には発振停止を起こし、発振回路を使用する電子機器に重大な問題を起こすことになる。
かかる背景の下に、本発明を完成するのに先立って、以下のような試験を行なったので、その試験の内容と結果について説明する。
【００３０】
まず、図３のような１６個のサンプルＮｏ１〜Ｎｏ１６を作成し、ウイスカの発生とその影響などを確認するために、以下の試験を行なった。
サンプルＮｏ１〜Ｎｏ１６は、それぞれ、図１に示すような形状のシリンダ型水晶発振子とした。そして、キャップ１１はステンレス鋼を絞り加工して形成し、外径φが３ｍｍ、長さＬを８ｍｍとした。封止部材１２は所定のガラスで形成した。
また、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂのそれぞれは、その基材としてコバール材やコバール線材を使用した。そして、このコバール材またはコバール線材の表面に、前処理としてＣｕフラッシュメッキあるいは所定のＣｕメッキを行った。
【００３１】
その後、そのＣｕメッキの表面に、一般的なＳｎ−Ｃｕ合金メッキ浴を用いてＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜を形成した。さらに、サンプルＮｏ１〜Ｎｏ１６では、そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の組成およびそのメッキ膜の厚さが、図３に示すようにそれぞれ異なるようにした。
このようにして完成させたサンプルＮｏ１〜ＮＯ１６を、図２に示す一般的な発振回路のシリンダ型水晶発振子１として組み込んで１６個の発振回路を作成し、これらの発振回路を８０℃の恒温槽内で作動させ、２００日間の連続運転を行い、図３に示す結果を得ることができた。
【００３２】
次に、図３の結果について検討する。
（１）Ｃｕの含有率（濃度）が１０ｗｔ％以下では、発振回路の発振停止に至り、これは長いウイスカの発生が原因であることがわかった（サンプルＮｏ１〜Ｎｏ３参照）。
（２）Ｃｕの含有率が１０ｗｔ％以上かつ１５ｗｔ％以下では、発振回路が発振停止には至らないが、１０μｍ前後の短いウイスカの発生があることがわかった（サンプルＮｏ４、Ｎｏ５参照）。
【００３３】
（３）Ｓｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さが５μｍ以下では、真空封止が不十分であることがわかった（サンプルＮｏ８参照）。一方、メッキ膜の厚さが５μｍ以上であればＣｕの含有率に関係なく気密性が保たれることがわかった。
ただし、メッキ膜の厚さが２０μｍを超えると、キャップ１１の開口部に封止リング１３を圧入したときに、その開口部においてバリが発生することがわかった（サンプルＮｏ１２参照）。
【００３４】
（４）Ｃｕの含有率が３５ｗｔ％では、リード端子１４ａ、１４ｂを曲げた際にメッキ膜にクラックが発生するが、剥離には至らず、実際の使用面では問題は無いことがわかった（サンプルＮｏ１４参照）。
一方、Ｃｕの含有率が３５ｗｔ％以上になると、リード端子１４ａ、１４ｂを曲げた際にクラックが発生し、メッキ膜がリード端子１４ａ、１４ｂから剥離することがわかった（サンプルＮｏ１５、Ｎｏ１６参照）。
（５）これらの検討により、本発明のメッキ被覆材では、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下となるようにした。また、Ｓｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下となるようにした。
【００３５】
次に、図４に示すような５個のサンプルＮｏ２０〜Ｎｏ２４を作成し、Ｃｕの下付けメッキの影響について以下のような試験を行った。
サンプルＮｏ２０〜Ｎｏ２４は、上記と同様に図１に示す形状からなり、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂのそれぞれは、その基材としてコバール材やコバール線材を使用した。このコバール材またはコバール線材の表面に、図４に示すように厚さの異なるＣｕの下付きメッキをそれぞれ行った。
【００３６】
その後．その下付きメッキの表面に、一般的なＳｎ−Ｃｕ合金メッキ浴を用いてＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜を形成した。そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の組成およびそのメッキ膜の厚さは、図４に示すようにそれぞれ同一になるようにした。
このようにして完成させたサンプルＮｏ２０〜ＮＯ２４を、図２に示す一般的な発振回路のシリンダ型水晶発振子１として組み込んで５個の発振回路を作成し、これらの発振回路を８０℃の恒温槽内で作動させ、２００日間の連続運転を行い、図４に示す結果を得ることができた。
【００３７】
次に、図４の結果について検討する。
ここでは、ウイスカの発生の有無の他に、リード端子１４ａ、１４ｂの曲げによるメッキ膜のクラックと剥離について観察した。この曲げによる観察は、リード端子１４ａ、１４ｂを半径１ｍｍで９０度曲げ、メッキ膜のクラックと剥離を観察するようにした。
（１）下付けのＣｕメッキがない場合には、リード端子１４ａ、１４ｂ上のＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜が剥離する場合があることが確認された（サンプルＮｏ２０参照）。
【００３８】
（２）下付けのＣｕメッキが１μｍを超えると短いウイスカが発生し（サンプルＮｏ２３、Ｎｏ２４参照）、２μｍを超えると発振回路の発信停止に至る長いウイスカが発生することが確認された（サンプルＮｏ２４参照）。
（３）これらの検討により、本発明のメッキ被覆材では、リード端子１４ａ、１４ｂを曲げない状態で使用するような場合には、下付けＣｕメッキは必ずしも必要としない。一方基材の表面に下付けＣｕメッキを施す場合には、そのＣｕメッキの厚さは２μｍ以下になるようにすれば良い。
【００３９】
次に、図５に示すようなサンプルＮｏ３０〜Ｎｏ３８を作成し、加熱処理とウイスカの発生との関係を調べる試験を行った。
サンプルＮｏ３０〜Ｎｏ３８は、図１に示す形状からなり、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂのそれぞれは、その基材としてコバール材やコバール線材を使用した。このコバール材またはコバール線材の表面に、図５に示すような厚さからなるＣｕの下付きメッキをそれぞれ行った。
【００４０】
その後．その下付きメッキの表面に、一般的なＳｎ−Ｃｕ合金メッキ浴を用いてＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜を形成した。そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の組成およびそのメッキ膜の厚さは、図５に示すようにそれぞれ同一になるようにした。
さらに、サンプルＮｏ３０〜Ｎｏ３８について、図５に示すような温度と時間の下で、加熱処理を行なった。
このようにして完成させたサンプルＮｏ３０〜ＮＯ３８を、図２に示す一般的な発振回路のシリンダ型水晶発振子１として組み込んで９個の発振回路を作成し、これらの発振回路を８０℃の恒温槽内で作動させ、２００日間の連続運転を行い、図５に示す結果を得ることができた。
【００４１】
次に、上記の加熱処理の効果について、図６に示すリード端子（リード線）の断面の一部を示す写真を参照して説明する。
このリード端子は、コバールの線材を基材とし、この基材の表面にＣｕの下付けメッキ膜を形成し、さらにそのＣｕ下付けメッキ膜の表面にＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜を形成し、その後に加熱処理を施したものである。
このように、加熱処理すると、Ｃｕ下付けメッキ膜とＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜との間の材料の拡散が促され、その境界部にＳｎ−Ｃｕ合金であってＣｕの含有率が３８ｗｔ％の安定なε相が形成され（図６参照）、このε相の形成によってウイスカの発生に関与するＣｕＳｎ化合物の過剰形成が抑制される。このため、加熱処理は有用である。
【００４２】
次に、このような加熱処理の効果を踏まえて、図５の結果について検討する。
（１）熱処理を行わない場合には、図４のサンプルＮｏ２４の場合と同様に、下付けＣｕメッキの影響でウイスカが発生し、発振回路の発振が停止することがわかる（サンプルＮｏ３０、Ｎｏ３１参照）。
（２）加熱条件は、温度が１００℃以上、加熱時間が１０分以上であれば、発振回路の発振停止に及ぶウイスカの発生は防止可能であることわかる（サンプルＮｏ３４〜Ｎｏ３８参照）。
【００４３】
（３）Ｃｕの下付け厚さと加熱条件に関連があり、Ｃｕの下付けが厚くても加熱温度を高くすると良いといえるが、経済性を考慮してＣｕの下付け厚さは２μｍ未満とするのが好ましい。
（４）加熱の最高温度はＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の融点温度以下であれば、加熱時間は多くても構わないが、加工の経済性を考慮して１２０分で良いといえる。
【００４４】
（その他の実施形態など）
（１）上記の電子部品の実施形態では、本発明に係るメッキ被覆材を、シリンダ型水晶発振子の封止リングおよびリード端子に適用した場合について説明した。
しかし、本発明に係るメッキ被覆材は、ウイスカの発生が回避できるメッキ被覆部材を含む各種の電子部品に適用可能である。例えば、集積回路のリードフレーム、抵抗やコンデンサのリード端子（リード線）などに適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・シリンダ型水晶発振子、１１・・・キャップ、１２・・・封止部材、１３・・・封止リング、１４ａ、１４ｂ・・・リード端子（リード線）、１５・・・水晶振動片、１６ａ、１６ｂ・・・貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メッキ被覆材、メッキ被覆材の製造方法、およびそのメッキ被覆材を用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダ型の水晶発振子などの電子部品のリード端子には、錫−鉛（Ｓｎ−Ｐｂ）はんだメッキが使用されていた。しかし、近年、環境保護の観点から、錫−鉛はんだメッキに代えて、鉛を含まない錫メッキ、錫−銅（Ｓｎ−Ｃｕ）合金メッキなどの使用が始まっている。
ところが、リード端子などを鉛（Ｐｂ）を含まない上記の合金で被覆（皮膜）すると、メッキ合金の種類によっては、ウイスカ（ｗｈｉｓｋｅｒ）と呼ばれる錫のひげ状結晶を発生しやすくなる。ウイスカが発生して成長すると、隣接するリード端子間などで電気的な短絡障害を起こす場合があり、これを解決する必要がある。
【０００３】
このような不具合を解決するために、特許文献１および特許文献２などに記載の発明が知られている。
特許文献１に記載の発明は、リード端子の表面を錫−銅の合金メッキで被覆するようにしている。そして、その合金の銅の濃度（含有率）が３重量％以上（以下、重量％をｗｔ％として表記する）でメッキ膜厚が１μｍ以下であり、および銅の濃度が１ｗｔ％以上でメッキ膜厚が１０μｍ以上であるとしている。
【０００４】
特許文献２に記載の発明は、リード端子などに適用されるメッキ被覆部材に係る発明である。この発明は、銅を主成分とする基材と、その基材を被覆する錫を主成分とするメッキ皮膜と、基材とメッキ皮膜の界面に位置する錫と銅の化合物バリア層とを備え、化合物バリア層の密度は、銅の密度よりも大きくなるようにした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５２１２９号公報
【特許文献２】特開２００７−２３１３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のリード端子、または特許文献２に記載のメッキ被覆部材をからなるリード端子を、シリンダ型の水晶発振子のリード端子に適用しても、ウイスカの発生を十分に防止できないという課題がある。
さらに、引用文献２に記載のメッキ被覆部材では、メッキ層を熱処理により特別に金属間化合物にする処理がなされ、製造の際の工程が複雑になるという課題がある。
そこで、本発明の幾つかの態様の目的は、電子部品のリード端子などに適用した場合に、ウイスカの発生を防止できる上に、特殊な処理を施すことなくメッキできるメッキ被覆材などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成される。
本発明のメッキ被覆材の態様の１つは、鉄を主成分とする基材と、前記基材の表面に形成される錫と銅の合金のメッキ膜と、を備え、前記合金の銅の含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下である。
このようなメッキ被覆材では、電子部品のリード端子などに適用した場合に、ウイスカの発生が防止できる上に、特殊な処理を施すことなくメッキできる。
【０００８】
また、前記メッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下とする。これによれば、上記のウイスカの発生をより確実に防止できる。
本発明のメッキ被覆材の態様の１つは、鉄を主成分とする基材と、前記基材と表面に形成される銅の第１メッキ膜と、前記第１メッキ膜の表面に形成される錫と銅の合金の第２メッキ膜と、を備え、前記合金の銅の含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下である。
このようなメッキ被覆材では、電子部品のリード端子などに適用した場合に、ウイスカの発生が防止できる上に、特殊な処理を施すことなくメッキできる。
【０００９】
また、前記第１メッキ膜の厚さは、２μｍ以下であり、前記第２メッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下とする。これによれば、上記のウイスカの発生をより確実に防止できる。
本発明の電子部品の態様の１つは、メッキ被覆材を含む電子部品において、前記メッキ被覆材が、本発明のメッキ被覆材で形成されている。
このような電子部品では、メッキ被覆材におけるウイスカの発生を回避でき、電子部品の製造の際の歩留りが向上する。
【００１０】
また、本発明の電子部品の態様の１つは、振動片を収納するキャップと、外周部に封止リングを有し、前記キャップの開口部を封止するときに前記開口部に圧力を加えて押し込む封止部材と、前記封止部材を介して前記キャップ内の振動片と接続されるリード端子と、を備え、前記リード端子および前記封止リングのそれぞれが、本発明のメッキ被覆材で形成されている。
このような構成によれば、リード端子および封止リングにおけるウイスカの発生が防止でき、電子部品の製造の際の歩留りが向上する。
【００１１】
本発明のメッキ被覆材の製造方法の態様の１つは、鉄を主成分とする基材の表面に、錫と銅の合金のメッキを行いメッキ膜を形成し、前記合金の銅の含有率を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下とし、前記メッキ膜の厚さを５μｍ以上かつ２０μｍ以下とした。
本発明のメッキ被覆材の製造方法の態様の１つは、鉄を主成分とする基材の表面に、銅のメッキを行い第１メッキ膜を形成する第１工程と、前記第１メッキ膜の表面に、錫と銅の合金のメッキを行い第２メッキ膜を形成する第２工程と、を含み、前記合金の前記銅の含有率を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下とした。
このような製造方法によれば、メッキ被覆材を製造する際に、特殊な処理を施すことなくメッキすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電子部品の実施形態の断面図である。
【図２】その実施形態を組み込んだ発振回路の一例を示す回路図である。
【図３】本発明のメッキ被覆材の完成に先立って行なわれたウイスカ促進試験の結果を示す図である。
【図４】Ｃｕの下付けメッキの影響を調べる試験の結果を示す図である。
【図５】加熱処理とウイスカの発生との関係を調べる試験の結果を示す図である。
【図６】加熱処理後のリード端子の断面の写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（電子部品の実施形態）
まず、本発明の電子部品の実施形態について説明する。
この電子部品に係る実施形態は、図１に示すようなシリンダ型水晶発振子１に適用したものである。このシリンダ型水晶発振子１は、図１に示すように、キャップ１１と、封止部材１２と、封止リング１３と、リード端子（リード線）１４ａ、１４ｂと、水晶振動片１５と、を備えている。
【００１４】
そして、このシリンダ型水晶発振子１では、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂのそれぞれが、以下のようなメッキ被覆材で構成される。
すなわち、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂは、コバール材、Ｆｅ−４２Ｎｉ材、ジュメット線（鉄とニッケルの合金に銅を被覆したもの）など、封止部材１２と熱膨張率が近い金属材料を、基材として使用した。
【００１５】
そして、その基材の表面に、以下の第１または第２の例のようなメッキ膜（メッキ層）を形成させた。
第１の例では、その基材の表面に錫−銅（Ｓｎ−Ｃｕ）合金のメッキ膜が形成され、そのＳｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率（含有量）を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下とした。また、Ｓｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下とした。
【００１６】
第２の例では、この基材の表面に形成されるＣｕの第１メッキ膜と、この第１メッキ膜の表面に形成されるＳｎ−Ｃｕ合金の第２メッキ膜と、を備えている。そして、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率は、１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下になるようにした。さらに、上記の第１メッキ膜の厚さは２μｍ以下とし、上記の第２メッキ膜の厚さは５μｍ以上かつ２０μｍ以下とした。
ここで、上記のＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜のＣｕの含有率の範囲、およびそのメッキ膜の厚さの範囲などは、後述の試験結果に基づくものである。
【００１７】
次に、シリンダ型水晶振動子１の各部の具体的な構成について、図１を参照して説明する。
キャップ１１は、水晶振動片１５が収容されて封止されるようになっている。このため、キャップ１１は、例えば全体が円筒形からなり、一端側が封止されるとともに他端側が開口されている。このキャップ１１は、ステンレス鋼を絞り加工したもの、または銅系合金を絞り加工したのちその表面にニッケルなどを防食メッキしたものである。
【００１８】
封止部材１２は、絶縁体であるガラスからなり、全体が円柱状に形成されている。封止部材１２の長さ方向には、貫通孔１６ａ、１６ｂがそれぞれ形成されている。その貫通孔１６ａ、１６ｂには、それぞれ横断面が円形のリード線からなるリード端子１４ａ、１４ｂが密着状態で貫通している。
封止リング１３は、円筒形からなる。そして、封止リング１３の内周面は、封止部材１２の外周面に密着するようになっている。また、封止リング１３の外周面側は、キャップ１１の開口部近傍に圧力を加えて押し込まれ、その開口部の内周面と密着するようになっている。そして、キャップ１１は適度なバネ性を有するので、キャップ１１が封止部材１２と封止リング１３を締め付けることでキャップ１１の開口部を塞ぎ、キャップ１１内の気密を保持するようになっている。
【００１９】
水晶振動片１５は、キャップ１１内に収納されるともに、リード端子１４ａ、１４ｂの一端側と接続され、外部から通電できるようになっている。
このような構成からなるシリンダ型水晶発振子１は、例えば図２に示すような発振回路の電子部品として組み込まれて使用される。
この発振回路は、図２に示すように、シリンダ型水晶発振子１の外に、インバータＩＮＶ、抵抗Ｒ１、Ｒ２、およびキャパシタＣ１、Ｃ２を備えている。
以上説明したように、この実施形態に係る電子部品よれば、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂにおけるウイスカの発生を防止できる。
【００２０】
（メッキ被覆材の第１実施形態）
次に、本発明のメッキ被覆材について説明する。
本発明のメッキ被覆材は、シリンダ型水晶発振子などの電子部品のリード端子などに適用した場合に発生するウイスカの防止対策（回避対策）について鋭意研究を重ねて完成したものであり、以下のような構成からなる。
すなわち、本発明のメッキ被覆材の第１実施形態は、図１のシリンダ型水晶発振子１の封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂなどに適用される。
【００２１】
そして、この第１実施形態では、コバールなどの鉄を主成分とする基材と、その基材の表面に形成されるＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜とを備え、そのＳｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下となるようにした。さらに、Ｓｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下となるようにした。
このような構成のメッキ被覆材は、シリンダ型水晶発振子などの電子部品のリード端子などに適用すると、ウイスカの発生をなくすことができる。
【００２２】
次に、本発明のメッキ被覆材の第１実施形態の製造方法について説明する。
この製造方法では、コバール材など鉄を主成分とする基材の表面に、一般的なＳｎ−Ｃｕ合金メッキ浴を用いてＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜を形成する。このとき、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率は、１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下になるようにする。また、そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下になるようにする。
【００２３】
その後、所定の加熱温度（例えば、１００°Ｃ以上かつＳｎ−Ｃｕ合金の溶融温度以下の温度）で、所定の加熱時間（例えば、１２０分以下）の加熱処理を行なう。
このような製造方法によれば、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率を管理するとともに、そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の形成時にはその厚さの管理だけを行なえば良く、工程の管理が容易になる。
ここで、第１実施形態における構成のＣｕの含有率やＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さなど特定は、後述の実験結果に基づくものである。
【００２４】
（メッキ被覆材の第２実施形態）
本発明のメッキ被覆材の第２実施形態は、図１のシリンダ型水晶発振子１の封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂなどに適用される。
そして、この第２実施形態では、コバールなどの鉄を主成分とする基材と、この基材の表面に形成されるＣｕの第１メッキ膜と、この第１メッキ膜の表面に形成されるＳｎ−Ｃｕ合金の第２メッキ膜と、を備えている。
【００２５】
また、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率は、１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下になるようにした。さらに、第１メッキ膜の厚さは２μｍ以下になるようにし、第２メッキ膜の厚さは５μｍ以上かつ２０μｍ以下になるようにした。
このような構成のメッキ被覆材は、シリンダ型水晶発振子などの電子部品のリード端子などに適用すると、ウイスカの発生をなくすことができる。
【００２６】
次に、本発明のメッキ被覆材の第２実施形態の製造方法について説明する。
この製造方法では、コバール材など鉄を主成分とする基材の表面に、フラッシュメッキまたは一般的なＣｕのメッキを行い、第１メッキ膜を形成する。このとき、第１メッキ膜の厚さは２μｍ以下になるようにする。
次に、第１メッキ膜の表面に、一般的なＳｎ−Ｃｕ合金メッキ浴を用いてＳｎ−Ｃｕ合金のメッキを行い、第２メッキ膜を形成する。このとき、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率は、１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下になるようにする。また、第２メッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下となるようにする。
【００２７】
その後、所定の加熱温度（例えば、１００°Ｃ以上かつＳｎ−Ｃｕ合金の溶融温度以下の温度）で、所定の加熱時間（例えば、１２０分以下）の加熱処理を行なう。
このような製造方法によれば、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率を管理するとともに、そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の形成時にはその厚さの管理だけを行なえば良く、工程の管理が容易になる。
ここで、第２実施形態における構成のＣｕの含有率やＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さなど特定は、後述の実験結果に基づくものである。
【００２８】
（発明完成のための試験）
本発明のメッキ被覆材は、その完成のためにシリンダ型水晶発振子についてウイスカの促進試験を行ない、その結果に基づいてその構成を上記のように特定するようにしたものである。
まず、この試験の背景について説明する。一般に、図１に示すようなシリンダ型水晶発振子のリード端子の表面に形成されるＳｎ−Ｃｕハンダ（Ｓｎ−Ｃｕ合金）のＣｕの含有率は数ｗｔ％から５ｗｔ％程度である。この理由は、一般にハンダ濡れ性、接着物に対するハンダ量の確保のためである。
【００２９】
また、図１に示すシリンダ型水晶発振子１において、キャップ１１の内部を真空に保持する場合には、キャップ１１と封止リング１３の部分の密着性が必要である。つまり、キャップ１１と封止リング１３の間に軟らかいＳｎが存在することで、密着状態を得ることができる。
しかし、Ｃｕの含有率が大きなハンダメッキ（合金メッキ）では柔軟性を持たない金属間化合物が多くなり、この気密保持が不可能とされている。しかし、Ｓｎ−Ｃｕハンダにおいて、Ｃｕの含有率が数ｗｔ％程度の組成ではウイスカ発生の確率が極めて高くなる。このため、シリンダ型水晶発振子で発振回路を構成する場合には発振停止を起こし、発振回路を使用する電子機器に重大な問題を起こすことになる。
かかる背景の下に、本発明を完成するのに先立って、以下のような試験を行なったので、その試験の内容と結果について説明する。
【００３０】
まず、図３のような１６個のサンプルＮｏ１〜Ｎｏ１６を作成し、ウイスカの発生とその影響などを確認するために、以下の試験を行なった。
サンプルＮｏ１〜Ｎｏ１６は、それぞれ、図１に示すような形状のシリンダ型水晶発振子とした。そして、キャップ１１はステンレス鋼を絞り加工して形成し、外径φが３ｍｍ、長さＬを８ｍｍとした。封止部材１２は所定のガラスで形成した。
また、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂのそれぞれは、その基材としてコバール材やコバール線材を使用した。そして、このコバール材またはコバール線材の表面に、前処理としてＣｕフラッシュメッキあるいは所定のＣｕメッキを行った。
【００３１】
その後、そのＣｕメッキの表面に、一般的なＳｎ−Ｃｕ合金メッキ浴を用いてＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜を形成した。さらに、サンプルＮｏ１〜Ｎｏ１６では、そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の組成およびそのメッキ膜の厚さが、図３に示すようにそれぞれ異なるようにした。
このようにして完成させたサンプルＮｏ１〜ＮＯ１６を、図２に示す一般的な発振回路のシリンダ型水晶発振子１として組み込んで１６個の発振回路を作成し、これらの発振回路を８０℃の恒温槽内で作動させ、２００日間の連続運転を行い、図３に示す結果を得ることができた。
【００３２】
次に、図３の結果について検討する。
（１）Ｃｕの含有率（濃度）が１０ｗｔ％以下では、発振回路の発振停止に至り、これは長いウイスカの発生が原因であることがわかった（サンプルＮｏ１〜Ｎｏ３参照）。
（２）Ｃｕの含有率が１０ｗｔ％以上かつ１５ｗｔ％以下では、発振回路が発振停止には至らないが、１０μｍ前後の短いウイスカの発生があることがわかった（サンプルＮｏ４、Ｎｏ５参照）。
【００３３】
（３）Ｓｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さが５μｍ以下では、真空封止が不十分であることがわかった（サンプルＮｏ８参照）。一方、メッキ膜の厚さが５μｍ以上であればＣｕの含有率に関係なく気密性が保たれることがわかった。
ただし、メッキ膜の厚さが２０μｍを超えると、キャップ１１の開口部に封止リング１３を圧入したときに、その開口部においてバリが発生することがわかった（サンプルＮｏ１２参照）。
【００３４】
（４）Ｃｕの含有率が３５ｗｔ％では、リード端子１４ａ、１４ｂを曲げた際にメッキ膜にクラックが発生するが、剥離には至らず、実際の使用面では問題は無いことがわかった（サンプルＮｏ１４参照）。
一方、Ｃｕの含有率が３５ｗｔ％以上になると、リード端子１４ａ、１４ｂを曲げた際にクラックが発生し、メッキ膜がリード端子１４ａ、１４ｂから剥離することがわかった（サンプルＮｏ１５、Ｎｏ１６参照）。
（５）これらの検討により、本発明のメッキ被覆材では、Ｓｎ−Ｃｕ合金のＣｕの含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下となるようにした。また、Ｓｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下となるようにした。
【００３５】
次に、図４に示すような５個のサンプルＮｏ２０〜Ｎｏ２４を作成し、Ｃｕの下付けメッキの影響について以下のような試験を行った。
サンプルＮｏ２０〜Ｎｏ２４は、上記と同様に図１に示す形状からなり、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂのそれぞれは、その基材としてコバール材やコバール線材を使用した。このコバール材またはコバール線材の表面に、図４に示すように厚さの異なるＣｕの下付きメッキをそれぞれ行った。
【００３６】
その後．その下付きメッキの表面に、一般的なＳｎ−Ｃｕ合金メッキ浴を用いてＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜を形成した。そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の組成およびそのメッキ膜の厚さは、図４に示すようにそれぞれ同一になるようにした。
このようにして完成させたサンプルＮｏ２０〜ＮＯ２４を、図２に示す一般的な発振回路のシリンダ型水晶発振子１として組み込んで５個の発振回路を作成し、これらの発振回路を８０℃の恒温槽内で作動させ、２００日間の連続運転を行い、図４に示す結果を得ることができた。
【００３７】
次に、図４の結果について検討する。
ここでは、ウイスカの発生の有無の他に、リード端子１４ａ、１４ｂの曲げによるメッキ膜のクラックと剥離について観察した。この曲げによる観察は、リード端子１４ａ、１４ｂを半径１ｍｍで９０度曲げ、メッキ膜のクラックと剥離を観察するようにした。
（１）下付けのＣｕメッキがない場合には、リード端子１４ａ、１４ｂ上のＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜が剥離する場合があることが確認された（サンプルＮｏ２０参照）。
【００３８】
（２）下付けのＣｕメッキが１μｍを超えると短いウイスカが発生し（サンプルＮｏ２３、Ｎｏ２４参照）、２μｍを超えると発振回路の発信停止に至る長いウイスカが発生することが確認された（サンプルＮｏ２４参照）。
（３）これらの検討により、本発明のメッキ被覆材では、リード端子１４ａ、１４ｂを曲げない状態で使用するような場合には、下付けＣｕメッキは必ずしも必要としない。一方基材の表面に下付けＣｕメッキを施す場合には、そのＣｕメッキの厚さは２μｍ以下になるようにすれば良い。
【００３９】
次に、図５に示すようなサンプルＮｏ３０〜Ｎｏ３８を作成し、加熱処理とウイスカの発生との関係を調べる試験を行った。
サンプルＮｏ３０〜Ｎｏ３８は、図１に示す形状からなり、封止リング１３およびリード端子１４ａ、１４ｂのそれぞれは、その基材としてコバール材やコバール線材を使用した。このコバール材またはコバール線材の表面に、図５に示すような厚さからなるＣｕの下付きメッキをそれぞれ行った。
【００４０】
その後．その下付きメッキの表面に、一般的なＳｎ−Ｃｕ合金メッキ浴を用いてＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜を形成した。そのＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の組成およびそのメッキ膜の厚さは、図５に示すようにそれぞれ同一になるようにした。
さらに、サンプルＮｏ３０〜Ｎｏ３８について、図５に示すような温度と時間の下で、加熱処理を行なった。
このようにして完成させたサンプルＮｏ３０〜ＮＯ３８を、図２に示す一般的な発振回路のシリンダ型水晶発振子１として組み込んで９個の発振回路を作成し、これらの発振回路を８０℃の恒温槽内で作動させ、２００日間の連続運転を行い、図５に示す結果を得ることができた。
【００４１】
次に、上記の加熱処理の効果について、図６に示すリード端子（リード線）の断面の一部を示す写真を参照して説明する。
このリード端子は、コバールの線材を基材とし、この基材の表面にＣｕの下付けメッキ膜を形成し、さらにそのＣｕ下付けメッキ膜の表面にＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜を形成し、その後に加熱処理を施したものである。
このように、加熱処理すると、Ｃｕ下付けメッキ膜とＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜との間の材料の拡散が促され、その境界部にＳｎ−Ｃｕ合金であってＣｕの含有率が３８ｗｔ％の安定なε相が形成され（図６参照）、このε相の形成によってウイスカの発生に関与するＣｕＳｎ化合物の過剰形成が抑制される。このため、加熱処理は有用である。
【００４２】
次に、このような加熱処理の効果を踏まえて、図５の結果について検討する。
（１）熱処理を行わない場合には、図４のサンプルＮｏ２４の場合と同様に、下付けＣｕメッキの影響でウイスカが発生し、発振回路の発振が停止することがわかる（サンプルＮｏ３０、Ｎｏ３１参照）。
（２）加熱条件は、温度が１００℃以上、加熱時間が１０分以上であれば、発振回路の発振停止に及ぶウイスカの発生は防止可能であることわかる（サンプルＮｏ３４〜Ｎｏ３８参照）。
【００４３】
（３）Ｃｕの下付け厚さと加熱条件に関連があり、Ｃｕの下付けが厚くても加熱温度を高くすると良いといえるが、経済性を考慮してＣｕの下付け厚さは２μｍ未満とするのが好ましい。
（４）加熱の最高温度はＳｎ−Ｃｕ合金のメッキ膜の融点温度以下であれば、加熱時間は多くても構わないが、加工の経済性を考慮して１２０分で良いといえる。
【００４４】
（その他の実施形態など）
（１）上記の電子部品の実施形態では、本発明に係るメッキ被覆材を、シリンダ型水晶発振子の封止リングおよびリード端子に適用した場合について説明した。
しかし、本発明に係るメッキ被覆材は、ウイスカの発生が回避できるメッキ被覆部材を含む各種の電子部品に適用可能である。例えば、集積回路のリードフレーム、抵抗やコンデンサのリード端子（リード線）などに適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・シリンダ型水晶発振子、１１・・・キャップ、１２・・・封止部材、１３・・・封止リング、１４ａ、１４ｂ・・・リード端子（リード線）、１５・・・水晶振動片、１６ａ、１６ｂ・・・貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄を主成分とする基材と、
前記基材の表面に形成される錫と銅の合金のメッキ膜と、を備え、
前記合金の銅の含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下であることを特徴とするメッキ被覆材。
【請求項２】
前記メッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のメッキ被覆材。
【請求項３】
鉄を主成分とする基材と、
前記基材と表面に形成される銅の第１メッキ膜と、
前記第１メッキ膜の表面に形成される錫と銅の合金の第２メッキ膜と、を備え、
前記合金の銅の含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下であることを特徴とするメッキ被覆材。
【請求項４】
前記第１メッキ膜の厚さは、２μｍ以下であり、
前記第２メッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載のメッキ被覆材。
【請求項５】
メッキ被覆材を含む電子部品において、
前記メッキ被覆材が、請求項１乃至請求項４のうちの１項に記載のメッキ被覆材で形成されることを特徴とする電子部品。
【請求項６】
振動片を収納するキャップと、
外周部に封止リングを有し、前記キャップの開口部を封止するときに前記開口部に圧力を加えて押し込む封止部材と、
前記封止部材を介して前記キャップ内の振動片と接続されるリード端子と、を備え、
前記リード端子および前記封止リングのそれぞれが、請求項１乃至請求項４のうちの１項に記載のメッキ被覆材で形成されることを特徴とする電子部品。
【請求項７】
鉄を主成分とする基材の表面に、錫と銅の合金のメッキを行いメッキ膜を形成し、
前記合金の銅の含有率を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下とし、
前記メッキ膜の厚さを５μｍ以上かつ２０μｍ以下としたことを特徴とするメッキ被覆材の製造方法。
【請求項８】
鉄を主成分とする基材の表面に、銅のメッキを行い第１メッキ膜を形成する第１工程と、
前記第１メッキ膜の表面に、錫と銅の合金のメッキを行い第２メッキ膜を形成する第２工程と、を含み、
前記合金の前記銅の含有率を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下としたことを特徴とするメッキ被覆材の製造方法。
【請求項１】
鉄を主成分とする基材と、
前記基材の表面に形成される錫と銅の合金のメッキ膜と、を備え、
前記合金の銅の含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下であることを特徴とするメッキ被覆材。
【請求項２】
前記メッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のメッキ被覆材。
【請求項３】
鉄を主成分とする基材と、
前記基材と表面に形成される銅の第１メッキ膜と、
前記第１メッキ膜の表面に形成される錫と銅の合金の第２メッキ膜と、を備え、
前記合金の銅の含有率が１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下であることを特徴とするメッキ被覆材。
【請求項４】
前記第１メッキ膜の厚さは、２μｍ以下であり、
前記第２メッキ膜の厚さは、５μｍ以上かつ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載のメッキ被覆材。
【請求項５】
メッキ被覆材を含む電子部品において、
前記メッキ被覆材が、請求項１乃至請求項４のうちの１項に記載のメッキ被覆材で形成されることを特徴とする電子部品。
【請求項６】
振動片を収納するキャップと、
外周部に封止リングを有し、前記キャップの開口部を封止するときに前記開口部に圧力を加えて押し込む封止部材と、
前記封止部材を介して前記キャップ内の振動片と接続されるリード端子と、を備え、
前記リード端子および前記封止リングのそれぞれが、請求項１乃至請求項４のうちの１項に記載のメッキ被覆材で形成されることを特徴とする電子部品。
【請求項７】
鉄を主成分とする基材の表面に、錫と銅の合金のメッキを行いメッキ膜を形成し、
前記合金の銅の含有率を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下とし、
前記メッキ膜の厚さを５μｍ以上かつ２０μｍ以下としたことを特徴とするメッキ被覆材の製造方法。
【請求項８】
鉄を主成分とする基材の表面に、銅のメッキを行い第１メッキ膜を形成する第１工程と、
前記第１メッキ膜の表面に、錫と銅の合金のメッキを行い第２メッキ膜を形成する第２工程と、を含み、
前記合金の前記銅の含有率を１０ｗｔ％以上かつ３５ｗｔ％以下としたことを特徴とするメッキ被覆材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２１９７９８（Ｐ２０１１−２１９７９８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８３７９（Ｐ２０１０−８８３７９）
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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