JP2000150008A - リフローSnめっき材及び前記リフローSnめっき材を用いた端子、コネクタ、又はリード部材 - Google Patents

リフローSnめっき材及び前記リフローSnめっき材を用いた端子、コネクタ、又はリード部材

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JP2000150008A
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智 鈴木
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    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端子、コネクタ、又はリード部材に適した、
耐摩耗性、半田付性、及び耐食性に優れるリフローSn
めっき材を提供する。 【解決手段】 導電性基体上に設けられたSn層上に、
Bi層又は/及びAg層が置換析出法により0.01μ
m以上0.5μm未満の厚さに設けられたのちリフロー
処理が施されて前記Sn層の表面及び表面近傍がBi層
又は/及びAg層により合金化されたリフローSnめっ
き材。 【効果】 本発明のリフローSnめっき材は、表面及び
表面近傍が合金化により硬化して耐摩耗性に優れ、また
耐食性も向上する。さらに前記表面及び表面近傍は合金
化により低融点化して半田付性が改善される。また基体
と合金化された表面近傍との間のSn層により基体成分
の表面への拡散が抑制されて半田付性及び耐食性の低下
が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐摩耗性、半田付
性、及び耐食性に優れるリフローSnめっき材及び前記
リフローSnめっき材を用いた端子、コネクタ、又はリ
ード部材に関する。
【0002】
【従来の技術】Snめっき材は、銅合金などの導電性基
体上にSn層を設けたもので、銅合金などの持つ高強度
高導電性とSn層の持つ良好な耐食性と半田付性とを具
備した高性能導体であり、コンデンサや半導体のリード
線、端子、コネクタ、電線、ケーブルなどに広く用いら
れている。ところで、前記Sn層は、通常、純Snを電
気めっきして設けるが、この場合は、電気めっきした
ものは内部応力が大きいためSnウイスカーが発生し易
く短絡事故の危険がある、組織が緻密なため基体成分
がSn層表面に拡散して耐食性や半田付性が低下する、
Snは軟質なため耐摩耗性に劣り、さらに接合相手の
表面が同じSnの場合は、凝着摩耗とアブレシブ摩耗が
起きて動摩擦係数が大きくなり耐摩耗性が低下する、な
どの問題がある。一方、Sn層をSn合金で構成する
と、Snウイスカーは発生せず、また耐摩耗性も向上す
るが、Sn層を設ける方法に問題がある。即ち、電気め
っき法では組成のバラツキが大きく、溶融めっき法では
めっき厚さの制御が困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者等は耐食性、半田付性、及び耐摩耗性に優れる
Snめっき材について研究を進め、Sn層上にBi層を
薄く設け、これにリフロー処理を施してSn層の表面及
び表面近傍をBiで合金化したSnめっき材は、耐摩耗
性、半田付性などに優れることを知見し、さらに研究を
進めて本発明を完成させるに至った。本発明は、耐摩耗
性、半田付性、及び耐食性に優れるリフローSnめっき
材及び前記リフローSnめっき材を用いた端子、コネク
タ、又はリード部材の提供を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
導電性基体上に設けられたSn層上に、Bi層又は/及
びAg層が置換析出法により0.01μm以上0.5μ
m未満の厚さに設けられたのちリフロー処理が施されて
前記Sn層の表面及び表面近傍が前記Bi層又は/及び
Ag層により合金化されていることを特徴とするリフロ
ーSnめっき材である。
【0005】請求項2記載の発明は、請求項1記載のリ
フローSnめっき材が用いられていることを特徴とする
端子、コネクタ、又はリード部材である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明は、導電性基体上に設けら
れたSn層の表面及び表面近傍がBi又は/及びAgに
より合金化されているリフローSnめっき材である。例
えば、導電性基体上に設けられたSn層上にBi層又は
/及びAg層が設けられたのちリフロー処理が施され
て、前記Sn層の表面及び表面近傍が前記Bi層又は/
及びAg層により合金化されたもので、表面及び表面近
傍が合金化されて硬いため耐摩耗性に優れ、また前記表
面及び表面近傍は合金化により融点が低くなり、半田付
けが良好になされる。さらに基体と表面近傍間のSn層
が基体成分が表面に拡散するのを抑止するので耐食性に
優れる。前記Sn層の表面及び表面近傍がBi層又は/
及びAg層により合金化されていない場合は電食が起き
て耐食性が著しく低下する。
【0007】本発明において、導電性基体には、Cu、
Cu合金、Al、Al合金、Fe、Fe合金などが用い
られる。前記基体上に設けられるSn層にはSn(純S
n)が用いられる。
【0008】本発明において、Bi層又は/及びAg層
の厚さを0.01μm以上0.5μm未満に規定する理
由は、0.01μm未満では厚さが薄いため、耐摩耗性
が改善されず、0.5μm以上になるとSn層全体が合
金化してSn層による基体成分の拡散防止効果(バリヤ
効果)が減じて耐食性などが低下するためである。Bi
層又は/及びAg層の特に望ましい厚さは0.05〜
0.2μmである。
【0009】本発明のリフローSnめっき材は、例え
ば、表面を脱脂及び酸洗により活性化した導電性基体上
にSn層を、直接又はNiやCuなどを下地めっきした
のち、電気めっきし、次いでこれをBiイオンを含む置
換液中に浸漬して前記Sn層上にBi層を置換析出さ
せ、次いでリフロー処理が施されて製造される。このリ
フロー処理によりSn層表面がBi層により合金化さ
れ、その表面は光沢のある平滑面に仕上げられる。
【0010】本発明において、Bi層又はAg層を置換
析出法により設ける理由は、置換析出法は電気めっきの
ように種々の添加剤を入れて液を高精度に管理しなくて
も、薄い被膜を簡単に形成でき、さらに設備費及びラン
ニングコストが安いためである。
【0011】本発明において、Biを含有する置換液に
は塩化ビスマス、硝酸ビスマス、メタスルホン酸ビスマ
スなどの水溶液が用いられ、Agを含有する置換液には
硝酸銀などの水溶液が用いられる。置換析出の条件は特
に規定しないが、置換液中のBi又はAgの濃度は0.
1〜20%、処理温度は室温〜80℃、処理時間は1秒
〜10分程度が適当である。リフロー処理条件は、特に
限定しないが、400〜800℃の温度で0.5〜10
秒程度加熱する条件が適当である。
【0012】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 (実施例1)定速で走行する厚さ0.3mmの65/3
5黄銅条の表面に純Snを電気めっきし、その上にBi
層又は/及びAg層を本発明規定値内に置換析出させ、
次いでリフロー処理を施してリフローSnめっき材を製
造し、これをコイルに巻取った。工程及び条件を下記に
示す。 〔工程〕電解脱脂→水洗→酸洗→水洗→下地Cuめっき
→水洗→Sn電気めっき→水洗→Bi水溶液によるBi
の置換析出→水洗→Ag水溶液によるAgの置換析出→
水洗→熱風乾燥→リフロー処理。 〔電解脱脂〕電解液:水1リットルにクリーナー#16
0S(メルテックス製)を60g溶かした水溶液。 液温:60℃。通電電流:2A/dm2 。通電時間:1
0sec 。 〔酸洗〕酸洗液:水1リットルにH2 SO4 を100g
溶かした水溶液。 保持時間:10sec 。 〔下地Cuめっき〕電解液:水1リットルにCuSO4
を250g、H2 SO4を60g、HClを30ml溶
かした水溶液。 液温:50℃。通電電流:5A/dm2 。通電時間:3
0sec 。めっき厚さ:0.5μm。 〔Sn電気めっき〕電解液:水1リットルにSnSO4
を80g、H2 SO4 を80g、513Y(石原薬品
製)を30cc溶かした水溶液。 液温:20℃。通電電流:5A/dm2 。通電時間:4
0sec 。めっき厚さ:1.2μm。 〔Bi置換析出〕置換液:水1リットルに硝酸ビスマス
を30g溶かした水溶液。液温:30℃。保持時間:2
〜30sec 。〔Ag置換析出〕置換液:水1リットルに
硝酸銀を10g溶かした水溶液。 液温:30℃。保持時間:2〜30sec 。
【0013】(比較例1)Bi層の厚さを本発明規定値
外とした他は、実施例1と同じ方法によりリフローSn
めっき材を製造した。
【0014】(比較例2)実施例1でリフロー処理を施
さなかった。
【0015】実施例1及び比較例1、2で得られた各々
のリフローSnめっき材について、動摩擦係数及び恒温
恒湿試験前後の半田付性を下記方法により調べた。動摩
擦係数は耐摩耗性の良否を判定する基準となるもので、
動摩擦係数が小さいほどコネクタにおける挿入力及び挿
抜力が小さくなり耐摩耗性が優れることになる。結果を
表1、2に示す。 〔動摩擦係数〕荷重:98mN(10gf)。摺動距
離:10mm。摺動回数:100回。使用プローブ:リ
フローSnめっき条にダボ(凹凸)加工(先端5R)を
施したもの。 〔半田付性〕メニスコグラフ法(MIL-STD-883 M2022,IE
C68-2-54に基づく濡れ性試験)によりゼロクロスタイム
を求めて判定した。ゼロクロスタイムが小さいほど半田
付性に優れる。恒温恒湿試験条件:温度60℃、相対湿
度95RH、暴露時間500hr。半田:融点230℃
の共晶半田。浸漬時間:10sec 。浸漬速度:25mm
/sec。浸漬深さ:8mm。フラックス:25%ロジン/
メタノール。
【0016】
【表1】 (注)No.7〜9 は基体上にBi層その上にAg層を設けた。
【0017】
【表2】 (注)No.10,11:比較例1、No.12,13:比較例2。
【0018】表1、2より明らかなように、本発明例の
No.1〜9 はいずれも動摩擦係数が小さく耐摩耗性に優
れ、また半田濡れ性にも優れた。この半田濡れ性は恒温
恒湿試験後も良好で、本発明例品は耐食性にも優れた。
これに対し、比較例のNo.10 はBi層が薄かったため動
摩擦係数が大きく耐摩耗性に劣った。 No.11はBi層が
厚かったため耐食性に劣った。比較例の No.12は表面及
び表面近傍がBi層のため耐摩耗性は問題なかったが、
リフロー処理を施さなかったため、融点(271℃) が高く
半田付性に劣り、また耐食性にも劣った。 No.13は表面
及び表面近傍がAg層のため耐摩耗性に劣り、またリフ
ロー処理を施さなかったため耐食性にも劣った。従来材
のNo.14,15は、耐摩耗性及び耐食性に劣り、特にNo.15
はリフロー処理を施さなかったため半田付性に劣った。
【0019】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のリフロー
Snめっき材は、例えば、導電性基体上に設けられたS
n層上にBi層又は/及びAg層が設けられたのちリフ
ロー処理が施されて前記Sn層の表面及び表面近傍が合
金化されたものであり、従って前記表面及び表面近傍は
合金化により硬化して耐摩耗性に優れ、また耐食性も向
上する。さらに前記表面及び表面近傍は合金化により低
融点化して半田付性が改善される。また基体と合金化さ
れた表面近傍との間のSn層により基体成分の表面への
拡散が抑制されて半田付性及び耐食性の低下が防止され
る。依って、工業上顕著な効果を奏する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性基体上に設けられたSn層上に、
    Bi層又は/及びAg層が置換析出法により0.01μ
    m以上0.5μm未満の厚さに設けられたのちリフロー
    処理が施されて前記Sn層の表面及び表面近傍が前記B
    i層又は/及びAg層により合金化されていることを特
    徴とするリフローSnめっき材。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のリフローSnめっき材が
    用いられていることを特徴とする端子、コネクタ、又は
    リード部材。
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