JP2000087204A - 錫ー銅合金めっき線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温環境下においてもめっき層からのウイス
カーの発生が少なく、はんだ濡れ性に優れ、有害な鉛成
分を含有しないめっき線を提供する。 【解決手段】 銅が０．１〜２．０重量％、残部が錫お
よび不可避的不純物からなる組成のめっき層３を金属素
線２の外周に設けた錫ー銅合金めっき線１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、めっき線に関するもの
で、特にはんだ濡れ性に優れ、ウイスカーの発生を抑制
した鉛成分を含有しないめっき線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電気機器や電子機器内のめっ
き線として、はんだ濡れ性に優れ、はんだ作業性が良い
など使用上多くの利点を備えている錫ー鉛合金めっき線
が広く使用されている。しかし、近時、産業廃棄物によ
る環境汚染が指摘されるようになり、めっき線に関して
も環境を汚染する有害物質を含有しないものが強く求め
られるようになってきている。ところが、従来から使用
されている錫ー鉛合金めっき線は人体に有害な鉛成分を
含有していて、この鉛成分は体内に摂取されると、貧
血、腹部疝痛、急性脳症、末梢神経障害、腎障害といっ
た中毒症状を引き起こす。このため、人体に有害な鉛成
分を含有しないめっき線として、従来から公知の錫めっ
き線が、錫ー鉛合金めっき線の代替として使用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、錫めっき線
は、錫ー鉛合金めっき線に比べると、はんだ濡れ性が悪
くはんだ接続作業性に劣る欠点があった。また更に、大
きな欠点として、錫めっき線は電気めっきの場合であっ
ても溶融めっきの場合であっても、形成された錫めっき
層から錫の髭状単結晶、ウイスカーが発生成長するとい
う性質があり、しかも、ウイスカーの発生は高温雰囲気
に置かれるほどまためっき厚さが厚くなるほど多く長く
成長する傾向がみられ、特に錫電気めっき線に多く発生
していた。このため、錫めっき線は、最近の電気機器や
電子機器のように高密度実装、小型化、高性能化に伴い
高温環境となることの多い機器内で使用した場合に、ウ
イスカーの発生が原因で短絡事故を引き起こす危険性が
あって、高温雰囲気となる機器内のめっき線として使用
するには問題があった。

【０００４】そこで本発明の目的は、はんだ濡れ性に優
れ、高温環境下においてもウイスカーの発生を抑制する
ことのできる、有害な鉛を含有しないめっき線を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のめっき線は、銅が０．１〜２．０重量％、
残部が錫および不可避的不純物からなる組成のめっき層
を金属素線外周に設けたことを構成上の特徴とするもの
である。

【０００６】

【作用】本発明の錫ー銅合金めっき線は、主成分の錫に
銅を添加した錫ー銅合金によりめっき層を形成してお
り、この添加した銅の作用により、錫単体金属のめっき
層に見られるようなウイスカーの発生が抑制され、高温
雰囲気となってもウイスカーの成長は極めて少ない。ま
た、添加銅の作用により、錫ー銅合金めっき線のはんだ
濡れ性は錫めっき線に比べ向上する。この添加銅の作用
は、溶融めっきおよび電気めっきとも、銅量が錫量に対
し０．１重量％未満では、銅の添加によるウイスカー発
生の抑制効果が顕著に見られず、またはんだ濡れ性の向
上効果もあまり見られない。一方、銅の添加量が錫量に
対し２．０重量％を超えてくると、溶融めっきの場合に
おいては、溶融めっき浴中の銅量が溶解飽和量を超え、
溶融めっき浴中に錫ー銅合金が析出沈澱しだし、沈澱し
た錫ー銅合金固体がめっき層表面に付着してめっき層外
観を悪化させる弊害を生じ、電気めっきの場合において
は、めっき層の銅成分量の増加によりめっき層の融点が
上昇し溶融し難くなり、はんだ付け作業性に劣るように
なるので好ましくない。また、本発明の溶融めっき線の
場合、溶融めっき液中に銅成分が溶解飽和量近く含有さ
れているので、溶融めっき工程での銅或いは銅合金金属
素線のめっき食われが少なくなり、金属素線の線細りが
防止される。更に、本発明の錫ー銅合金めっき線は、鉛
を成分として含有していないので、健康面や環境面に有
害な影響を及ぼすことがなくなる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
なお、これにより本発明が限定されるものではない。

【０００８】図１は、本発明のめっき線１の断面図であ
る。めっき線１は、銅或いは銅合金等の金属素線２と、
金属素線２の外周に形成した銅が０．１〜２．０重量
％、残部が錫および不可避的不純物からなる組成のめっ
き層３とからなる。

【０００９】次に、本発明の錫ー銅合金めっき線１の溶
融めっき法による製造実施例を図２に沿って説明する。
溶融めっき浴槽４は、溶融めっき液５の入っためっき液
部と溶融めっき液５の液面より上部に設けた金属素線２
の導入口９と不活性ガス導入口８と溶融めっき液５の液
面垂直上方に設けた溶融めっき線１の導出口１０とを有
し、溶融めっき液５の液面全体が不活性ガス６の雰囲気
層で覆われた構成となっている。かかる構成の溶融めっ
き浴槽４内に、銅が０．７重量％、残部錫からなる組成
の溶融めっき液５を液温２６０°Ｃに保持し、また不活
性ガス導入口８から不活性ガス６として窒素ガスを導入
し、溶融めっき液５の液面全体を窒素ガス雰囲気層で覆
う。次に、外径０．５ｍｍの軟銅線２を銅線導入口９よ
り溶融めっき浴５中に導入し、溶融めっき液５内にて滑
車１１で走行方向を転換し溶融めっき液５の液面から垂
直上方へと引き出し、めっき線導出口１０から導出、大
気冷却して、めっき厚さ１０μｍ、仕上り外径０．５２
ｍｍの錫ー銅合金溶融めっき線１を得た。なお、この溶
融めっき浴槽４では、溶融めっき線１を溶融めっき液５
から垂直上方へ引き出すことにより、仕上げ用の絞りダ
イスを用いることなくめっき線速を制御するだけで所望
のめっき厚さに調整することができる。

【００１０】次に、本発明のめっき線１の電気めっき法
による製造実施例を図３に沿って説明する。供線ボビン
１２から繰り出された外径０．５ｍｍの軟銅線２は、電
解研磨槽１４内の電解研磨液（キザイ製マックスクリー
ン２０ｇ／ｌ水溶液）中にて給電ロール１３を陽極、電
極板１５を陰極として直流電流を流すことにより表面が
電解研磨される。その後、水洗１６で電解研磨液を洗い
流し、酸洗い槽１７内の酸洗い液（ディプソール製Ｃｕ
３０４）により軟銅線２の表面を酸洗いする。その後、
水洗１８で酸洗い液を洗い流し、錫ー銅合金電気めっき
槽２０内の液温６５°Ｃの錫ー銅合金電気めっき液（錫
酸ナトリウム１２０ｇ／ｌ・青化第一銅３ｇ／ｌ・シア
ン化ナトリウム２５ｇ／ｌ・遊離シアン化ナトリウム１
５ｇ／ｌ・遊離水酸化ナトリウム１５ｇ／ｌ水溶液）中
にて、給電ロール１９を陰極、電極板２１を陽極として
めっき電流Ｄ．Ｃ３０Ａ、めっき線速２０ｍ／ｍｉｎの
条件にて電気めっきを施し、巻き取りボビン２３に巻き
取り、めっき厚さ１０μｍ、仕上り外径０．５２ｍｍの
錫ー銅合金電気めっき線１を得た。

【００１１】上記溶融めっき線および電気めっき線の実
施例とも、金属素線２に断面円状の軟銅線を用いたが、
金属素線２の形状は、用途に応じ断面長方形状或いは断
面正方形状の軟銅線であってよく、また金属素線２の材
質は銅合金であっても、何ら本発明を逸脱するものでな
いことは勿論である。

【００１２】上記溶融めっき法および電気めっき法によ
り製造した本発明の錫ー銅合金めっき線について、ウイ
スカー発生試験およびはんだ濡れ性試験を行った結果を
以下に記す。

【００１３】−ウイスカー発生試験− 本発明の第１実施例試料として、上記溶融めっき法によ
り製造した、外径０．５ｍｍの軟銅線の外周に銅が０．
７重量％で残部が錫からなる組成の溶融めっき層を厚さ
１０μｍに施し仕上り外径０．５２ｍｍとした錫ー銅合
金溶融めっき銅線を用いた。また、本発明の第２実施例
試料として、上記電気めっき法により製造した、外径
０．５ｍｍの軟銅線の外周に銅が０．７重量％で残部が
錫からなる組成の電気めっき層を厚さ１０μｍに施し仕
上り外径０．５２ｍｍとした錫ー銅合金電気めっき銅線
を用いた。また、比較のため、従来例１の試料として、
外径０．５ｍｍの軟銅線外周に錫の溶融めっき層を厚さ
１０μｍに施し、仕上り外径０．５２ｍｍとした溶融錫
めっき銅線を用い、従来例２の試料として、外径０．５
ｍｍの軟銅線外周に錫の電気めっき層を厚さ１０μｍに
施し仕上り外径０．５２ｍｍとした電気錫めっき銅線を
用いた。試料は実施例試料、従来例試料とも各５本を用
意した。試験は、各試料を温度５０°Ｃの恒温槽に入
れ、１０００時間後に恒温槽から取り出し、各試料のめ
っき層表面の所定面積内に発生したウイスカー数量を倍
率２０００倍の走査型電子顕微鏡にて観察する方法で行
った。めっき層表面の所定面積は０．２ｍｍ×０．２ｍ
ｍ＝０．０４ｍｍ² とした。試験結果を表２に示す。な
お、表２のウイスカー発生数量は各試料５本の平均値を
示す。 表１の結果から明らかなように、本発明の錫ー
銅合金めっき線は短絡事故の原因となるウイスカーの発
生が極めて少ないことが確認された。

【００１４】

【００１５】−はんだ濡れ性試験− 本発明の実施例試料として、上記ウイスカー発生試験に
用いたと同一構造のものを用いた。第１実施例試料には
軟銅線外径０．５ｍｍ、錫ー銅合金溶融めっき層厚さ１
０μｍ、仕上り外径０．５２ｍｍの錫ー銅合金溶融めっ
き銅線を用い、第２実施例試料には軟銅線外径０．５ｍ
ｍ、錫ー銅合金電気めっき層厚さ１０μｍ、仕上り外径
０．５２ｍｍの錫ー銅合金電気めっき銅線を用いた。ま
た、従来例試料として、上記ウイスカー発生試験に用い
たと同一構造のものを用いた。従来例１試料には軟銅線
外径０．５ｍｍ、錫溶融めっき層厚さ１０μｍ、仕上り
外径０．５２ｍｍの錫溶融めっき銅線を用い、従来例２
試料には軟銅線外径０．５ｍｍ、錫電気めっき層厚さ１
０μｍ、仕上り外径０．５２ｍｍの錫電気めっき銅線を
用いた。試料は実施例試料、従来例試料とも各５本を用
意した。はんだ濡れ性試験は、市販のはんだ濡れ性試験
機を用いてメニスコグラフ法により各試料のはんだ濡れ
時間を測定して行った。試験用はんだろう材には錫６３
％−鉛３７％合金はんだを用い、溶融はんだ液温を２３
０°Ｃに設定した。前処理として、各試料ともロジンを
３５％含有するイソプロピルアルコールにて表面をフラ
ックス処理した。試験結果を表２に示す。なお、表２の
はんだ濡れ時間は各試料５本の平均値である。

【００１６】 表２の結果から明らかなように、本発明の錫ー銅合金め
っき線は、錫めっき線に比べはんだ濡れ時間が短縮さ
れ、はんだ濡れ性が向上していることが分かる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の錫ー銅合金めっき線は、電子機
器等の接続線として用いたとき次のような効果を奏す
る。 （１）高温雰囲気においても、めっき層からのウイスカ
ーの発生が抑制され、ウイスカーの発生が原因の短絡事
故の危険性が少なくなる。 （２）はんだ濡れ性が向上し、はんだ付け作業性の能率
が向上する。 （３）溶融めっきにおける銅や銅合金金属素線のはんだ
細りが防止される。 （４）人体に有害な鉛成分を含有していないので、健康
面、環境面の安全性が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の錫ー銅合金めっき線の１実施例を示す
断面図である。

【図２】本発明の錫ー銅合金めっき線の溶融めっき法に
よる製造方法の１実施例を示す説明図である。

【図３】本発明の錫ー銅合金めっき線の電気めっき法に
よる製造方法の１実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 錫ー銅合金めっき線 ２ 金属素線 ３ 錫ー銅合金めっき層 ４ 溶融めっき浴槽 ５ 溶融めっき液 ６ 不活性ガス ７ 不活性ガス雰囲気層 ８ 不活性ガス導管 ９ 金属素線導入口 １０ めっき線導出口 １１ 滑車 １２ 供線ボビン １３、１９ 給電ロール １４ 電解研磨槽 １５、２１ 電極 １６、１８、２２ 水洗 １７ 酸洗い槽 ２０ 電気めっき槽 ２３ 巻き取りボビン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 輿水 幸比古 長野県小県郡丸子町上丸子1788番地 東京 特殊電線株式会社マテリアル製造部内 Ｆターム(参考） 4K023 AB34 BA11 BA24 BA29 4K024 AA21 AB01 BA09 BB09 BC03 DA02 DA03 DA04 EA11 GA14 GA16 4K027 AA06 AA25 AB08 AB12 AB46 AE03

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅が０．１〜２．０重量％、残部が錫お
   よび不可避的不純物からなるめっき層を金属素線外周に
   設けたことを特徴とする錫ー銅合金めっき線。