JP2001131663A - リードメッキ用Sn合金 - Google Patents

リードメッキ用Sn合金

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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子部品のリードに使用される銅、コバール、
42アロイには、酸化防止とはんだ付け性をよくするた
めに表面にSnやSn合金の溶融メッキが施されてい
た。しかしながら従来のメッキ材料は、メッキ後、長年
月経過すると表面が酸化して、はんだ付け時にはんだ付
け不良を発生させたり、メッキ時に溶融メッキ槽の上に
酸化物を大量に発生させたりするものであった。 【解決手段】Pbを含まないSn主成分合金またはSn
中にGaが0.001〜0.1重量%添加されたリード
メッキ用Sn合金であり、さらに該合金にPが0.00
1〜0.1重量%添加されたリードメッキ用Sn合金で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品のリード
にメッキするSn合金、特に鉛を含まない鉛フリーのS
n合金に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に電子部品のリードに使用される金
属材料としては、銅、コバール(Fe−29Ni−17
Co)、42アロイ(Fe−42Ni)等がある。これ
らの金属材料のうち銅は、表面が清浄な状態において
は、はんだ付け性が良好であるが、時間が経過すると表
面が酸化してはんだ付け性を悪くする。またコバールや
42アロイのようなFeを含むリード材料は、価格的に
安価であり、また機械的特性に優れているが、はんだ付
け時のはんだ付け性が悪いものである。
【0003】そのため銅には表面の酸化を防止する金属
を、そしてコバール、42アロイのようなFeを含む金
属材料には、はんだ付け性に優れ、しかも酸化しにくい
金属を予めメッキしておくことがなされていた。はんだ
付け性に優れているとともに酸化のしにくいメッキ材料
としては、金、銀、錫、はんだ等がある。
【0004】ところで金や銀は、確かにはんだ付け性や
酸化しにくい点では優れているものの、非常に高価であ
るため一般の家電製品のような安価な電子機器には使用
できず、高価なコンピューターや通信機器のような特殊
な電子機器に限られていた。一方、大量に生産される電
子機器には、安価なSnやはんだ等がメッキ材料として
使用されていた。
【0005】ところでメッキ材料としてSn単体をリー
ドのメッキに使用した場合、該リードを湿度が高いよう
なところに設置すると、メッキ部分からウイスカー(髭
状結晶)が成長し、それが隣接したリードに接触して短
絡を起こすことがあった。ウイスカーの成長を抑制する
ためには、Pb、Bi、Ag、Cu、Sb等を添加すれ
ばよいことが分かっており、これらの金属を添加したS
n合金がメッキ材料として使われていた。これらウイス
カーを抑制する金属のうち、Pbは安価であり、しかも
Snと合金にしたSn−Pbはんだ合金は、はんだ付け
性、価格については最適なメッキ材料であることから、
従来よりSn−Pbはんだ合金のメッキ材料が多く使わ
れてきていたものである。
【0006】しかしながら、このSn−Pbはんだ合金
のメッキ材料は、鉛公害の点で問題視されるようになっ
てきた。つまりSn−Pbはんだ合金メッキのリードが
使われた家電製品は、古くなって使いにくくなったり故
障したりすると、廃棄処分時に焼却ができないため地中
に埋め立て処分されていた。この地中に埋め立て処分さ
れた電気製品に近時の酸度の高い酸性雨が地中に染み込
んで接触すると、リードのSn−Pbはんだ合金メッキ
部分からPbが溶出し、Pbを含んだ酸性雨がさらに地
下に浸透して地下水に混入する。このPbが混入された
地下水を人間が飲料として使用すると、長年月の間にP
b成分が人体に蓄積されて鉛中毒を起こすことが懸念さ
れている。従って、現在ではメッキ材料としてもPbを
使用することが規制されるようになってきている。
【0007】上述のようにメッキ材料としてPbを添加
したものが規制されるようになってきたことから、最近
ではSnにPb以外の酸化抑制金属を添加した所謂「鉛
フリー」のメッキ材料が採用されるようになってきた。
【0008】鉛フリーのメッキ材料は、電気メッキや化
学メッキで行う方法もあるが、これらのメッキ方法で
は、リード用金属材料に付着させるメッキの厚さがせい
ぜい0.2〜1μm程度の厚さしか付着させることがで
きない。このように薄いメッキでは、メッキ後、リード
同士で擦れあったり、リードが他のものに擦れたりする
と、メッキがなくなって、錆が発生したりはんだ付け時
にはんだ付け不良となったりすることがある。そこでリ
ードのメッキには、メッキ材料が厚く付着する溶融メッ
キが多く採用されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで溶融法による
Sn合金のメッキを行ったリードは、メッキ後、表面の
酸化が少ないとはいえ、完全に酸化を防止することがで
きず、やはり長期間放置しておくとメッキの表面が酸化
して、はんだ付け性が悪くなってしまうものであった。
また従来のSn合金は、メッキ時、溶融メッキ槽上に大
量の酸化物が発生し、メッキ面に酸化物が付着したり均
一メッキを阻害したりすることがあった。本発明は、メ
ッキ後、長期間放置しても表面が酸化されにくく、また
溶融メッキ槽に酸化物を発生させにくいメッキ材料を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Snまた
はSn主成分の合金中にGaを極微量添加するとメッキ
後の表面酸化防止に効果があり、またGaの添加された
Sn合金中にPを添加すると更に酸化を抑制するととも
にメッキ槽上の酸化物の発生を抑える効果があることを
見いだし、本発明を完成させた。
【0011】本発明は、Pbを含まないSn主成分の合
金またはSn中にGaが0.001〜0.1重量%添加
されていることを特徴とするリードメッキ用Sn合金で
あり、またPbを含まないSn主成分の合金またはSn
中にGaが0.001〜0.1重量%およびPが0.0
01〜0.1重量%添加されていることを特徴とするリ
ードメッキ用Sn合金である。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明ではSn単体にGaを添加
したり、或いはSn主成分にPb以外の金属、例えばB
i、Ag、Cu、Sb、Zn、In、Niを少量添加し
た合金にGaを微量添加したりしたSn主成分のリード
メッキ用Sn合金である。そして該Sn合金にさらにP
を添加することもできる。
【0013】本発明においてGaの添加量が0.001
重量%よりも少ないとメッキ後の表面の酸化防止効果が
なく、しかるに0.1重量%を越えて添加しても、それ
以上に酸化防止効果の向上は期待できない。
【0014】上記Gaが添加されたSnまたはSn合金
に、さらにPを0.001から0.1重量%添加する
と、さらにメッキ面の酸化を抑制することができるばか
りでなく、溶融メッキ槽の酸化物の発生を抑えることも
できるようになる。
【0015】本発明において、Pの添加が0.001重
量%より少ないとメッキ面の表面酸化や溶融メッキ槽の
酸化物の発生を抑える効果が現れず、しかるに0.1重
量%を越えるとメッキ材料の付着が悪くなってしまう。
【0016】
【実施例】以下、本発明のメッキ材料および比較例のメ
ッキ材料を図1に示す。
【0017】図中、特性試験の変色試験とは以下の方法
で行ったものである。SnやSn合金は酸化すると表面
が黄色みを帯びた色に変色する。そこで表面の変色状態
で酸化状態を測定した。直径0.3mmのCu線にメッ
キ材料を溶融メッキ法により10μmの厚さにメッキを
行ってリード線を得る。該リード線を温度140℃の恒
温槽中に10時間放置後、表面の変色状態を目視で観察
する。表面の変色が全くなかったものを優、表面がほん
の少し変色したものを良、表面が少し多く変色したもの
を可、表面の変色がはなはだしかったものを不可とし
た。
【0018】図中、特性試験の酸化物発生試験とは以下
の方法で行ったものである。溶融メッキ槽でメッキ材料
を250℃に保持し、5時間経過後の酸化物の発生量を
目視で観察する。酸化物の発生がほとんどないものを
優、酸化物がほんの少し発生したものを良、酸化物が少
し多く発生したものを可、酸化物が大量に発生したもの
を不可とした。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のメッキ材
料はメッキ後、長期間放置しても表面の酸化が非常に少
ないためリードのはんだ付け時にはんだ付け不良を起こ
さず、また溶融法によるメッキ時、溶融メッキ槽上に大
量の酸化物を発生させないことからリード表面全体に均
一なメッキが行えるという信頼性、安定性に優れたリー
ドが得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のメッキ材料の実施例と他の比較例の組
成および試験結果を示す表

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Pbを含まないSn主成分の合金またはS
    n中にGaが0.001〜0.1重量%添加されている
    ことを特徴とするリードメッキ用Sn合金。
  2. 【請求項2】Pbを含まないSn主成分の合金またはS
    n中にGaが0.001〜0.1重量%およびPが0.
    001〜0.1重量%添加されていることを特徴とする
    リードメッキ用Sn合金。
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