JP2001200323A - 電子部品用リード材料および前記リード材料を用いた電子部品 - Google Patents

電子部品用リード材料および前記リード材料を用いた電子部品

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JP2001200323A
JP2001200323A JP2000013980A JP2000013980A JP2001200323A JP 2001200323 A JP2001200323 A JP 2001200323A JP 2000013980 A JP2000013980 A JP 2000013980A JP 2000013980 A JP2000013980 A JP 2000013980A JP 2001200323 A JP2001200323 A JP 2001200323A
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Hitoshi Tanaka
仁志 田中
Akira Matsuda
晃 松田
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田付け接合強度に優れ、加熱工程で変色し
たり半田濡れ性が低下したりしない、Sn合金を溶融め
っきした電子部品用リード材料を提供する。 【解決手段】 導電性基体上にSn合金を溶融めっきし
た電子部品用リード材料において、前記Sn合金が、C
uを0.2〜5wt%含有し、さらにZnを0.001〜
5wt%または/およびInを0.001〜5wt%含有
し、残部がSnおよび不可避不純物からなる電子部品用
リード材料。 【効果】 Sn合金が溶融めっき法によりめっきされて
いるのでウイスカーが発生しない。また前記Sn合金は
Pbが含有されていないので環境を汚染することがな
く、Cuが適量含有されているので半田付け接合強度に
優れ、Znまたは/およびInが適量含有されているの
で電子部品を組立てる際の加熱工程で変色が生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサやスイ
ッチ接点のリード線やリード部、半導体パッケージの外
装リード部などに好適な、導電性基体上にSn合金を溶
融めっきした電子部品用リード材料及び前記リード材料
を用いた電子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】導電性基体上にSnやSn合金をめっき
したリード材料は電子部品などに多用されている。そし
て、このようなリード材料のSnやSn合金のめっきに
は、光沢電気めっき法、リフローめっき法、溶融めっき
法などが採用されてきた。前記光沢電気めっき法は薄め
っきでの膜厚制御が容易であるが、めっき材料がSnの
場合はウイスカーが発生して短絡事故が起き易いという
問題がある。このためウイスカーが発生せず、しかも半
田付け接合強度や半田濡れ性に優れるSn−Pb合金が
用いられてきた。しかし、このSn−Pb合金もPbが
環境を汚染するため使用できなくなった。そこで、Sn
−Cu合金やSn−Cu−Ag合金が提案されたが、こ
れらの合金はSnめっきよりウイスカーが発生し易いと
の報告もあり実用化が懸念されている。
【0003】一方、リフローめっき法は電気めっき材の
表層を融解し内部ひずみを緩和してウイスカーの発生を
抑えるとともに、表面に光沢を持たせたものであるが、
リフロー加熱中に溶けたSnが流動してめっき厚さが不
均一になるため厚めっきには適さない。他方、溶融めっ
き法は、ウイスカーが発生せず、光沢面が得られ、合金
めっきが比較的容易であり、且つ厚めっきでのコストが
安いといった多くの利点を有する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、リード材の
めっき層にSn−Cu合金やSn−Cu−Ag合金など
を用いた場合は、電子部品に組立てる際の加熱工程でめ
っき層が酸化して、変色並びに半田濡れ性が低下すると
いう問題がある。そこで、本発明者等は、前記めっき合
金の改良について研究を行い、前記めっき合金にZnや
Inを添加すると変色や半田濡れ性などが改善されるこ
とを知見し、さらに前記めっき合金を、利点の多い溶融
めっき法に用いる場合について研究を進めて本発明を完
成させるに至った。本発明は、半田付け接合強度が従来
のSn−Pb合金と同等であり、かつ加熱工程で変色が
生じたり半田濡れ性が低下したりしない、Sn合金を溶
融めっきした電子部品用リード材料および前記材料を用
いた電子部品の提供を目的とする。
【0005】
【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Sn合金を溶融めっきした電子部品用リ
ード材料において、前記Sn合金が、Cuを0.2〜5
wt%含有し、さらにZnを0.001〜5wt%または/
およびInを0.001〜5wt%含有し、残部がSnお
よび不可避不純物からなることを特徴とする電子部品用
リード材料である。
【0006】請求項2記載の発明は、導電性基体上にS
n合金を溶融めっきした電子部品用リード材料におい
て、前記Sn合金が、Cuを0.2〜5wt%、Agを5
wt%以下(0wt%を含まず)含有し、さらにZnを0.
001〜5wt%または/およびInを0.001〜5wt
%含有し、残部がSnおよび不可避不純物からなること
を特徴とする電子部品用リード材料である。
【0007】請求項3記載の発明は、導電性基体上にS
n合金を溶融めっきした電子部品用リード材料におい
て、前記Sn合金が、Cuを0.2〜5wt%、Agを5
wt%以下(0wt%を含む)、Niを0.01〜5wt%含
有し、さらにZnを0.001〜5wt%または/および
Inを0.001〜5wt%含有し、残部がSnおよび不
可避不純物からなることを特徴とする電子部品用リード
材料である。
【0008】請求項4記載の発明は、前記Agの含有量
が0.1〜4wt%であることを特徴とする請求項2また
は3記載の電子部品用リード材料である。
【0009】請求項5記載の発明は、前記Cuの含有量
が0.5〜3wt%であることを特徴とする請求項1乃至
4記載の電子部品用リード材料である。
【0010】請求項6記載の発明は、Znの含有量が
0.001〜5wt%、Inの含有量が0.001〜5wt
%であることを特徴とする請求項1乃至5記載の電子部
品用リード材料である。
【0011】請求項7記載の発明は、請求項1乃至6記
載の発明の電子部品用リード材料が用いられていること
を特徴とする電子部品である。
【0012】
【発明の実施の形態】請求項1記載の発明は、導電性基
体上に、Cuおよび、Znまたは/およびInを適量含
有させたSn合金が溶融めっきされたリード材料であ
る。前記Sn合金に含有されるCuは半田付けでの接合
強度を高める。その含有量を0.2〜5wt%に規定する
理由は、0.2wt%未満ではその効果が十分に得られ
ず、5wt%を超えるとめっき層が変色したり、Sn合金
が高融点化して溶融めっき性並びに半田付け性が低下し
たりするためである。特に望ましいCuの含有量は0.
5〜3wt%である。
【0013】前記ZnまたはInは電子部品を組立てる
際の加熱工程でめっき層が変色するのを防止する。前記
ZnまたはInの含有量をそれぞれ0.001〜5wt%
に規定する理由は、0.001wt%未満ではその効果が
十分に得られず、5wt%を超えるとZnの場合は半田濡
れ性が低下し、Inの場合は半田付け部に低融点相が生
成するため半田付け接合強度が低下するためである。Z
nまたはInの特に望ましい含有量はそれぞれ0.01
〜0.5wt%である。
【0014】請求項2記載の発明は、導電性基体上に、
請求項1記載のSn合金に、さらにAgを適量含有させ
たSn合金が溶融めっきされたリード材料である。前記
Agは、Sn合金の融点を下げて半田濡れ性を改善す
る。その含有量を5wt%以下(0wt%を含まず)に規定
する理由は、5wt%を超えると逆に融点が上昇して溶融
めっき性並びに半田濡れ性の低下を招くためである。特
に望ましいAgの含有量は0.1〜4wt%である。
【0015】請求項3記載の発明は、導電性基体上に、
請求項1または請求項2記載のSn合金に、さらにNi
を適量含有させたSn合金が溶融めっきされたリード材
料である。前記NiはSn合金溶融めっき層の表面を平
滑化して半田濡れ性を改善する。前記Niの含有量を
0.01〜5wt%に規定する理由は、0.01wt%未満
ではその効果が十分に得られず、5wt%を超えるとめっ
き層が変色し、またSn合金が高融点化して溶融めっき
性並びに半田濡れ性が低下するためである。
【0016】本発明のリード材料は、Sn合金が溶融め
っきされるため、Sn合金めっき層をろう材(半田)と
しても利用されるような場合に特に適しているが、半田
濡れ性を良くするために薄くめっきするスイッチ接点の
リード部などにも十分適用できるものである。
【0017】請求項7記載の発明は、本発明の前記リー
ド材料が用いられた電子部品であり、コンデンサ、スイ
ッチ、半導体パッケージなどのリード部(リード線)が
使用される任意の電子部品に使用できる。
【0018】
【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)0.5mmφの銅被覆鋼線にアルカリ脱
脂、電解脱脂、酸洗い、およびSn合金の溶融めっきを
この順に施して銅被覆鋼線を基体としたリード材料を製
造した。前記アルカリ脱脂は60℃に保持した脱脂液
(メルテック社製のクリーナー160を水1リットルあ
たり60g溶かしたもの)に30秒間浸漬して施し、前
記電解脱脂は水1リットルに前記クリーナー160を6
0g溶かした電解液を60℃に保持して、電流密度3A
/dm2 の条件で10秒間通電して施し、前記酸洗いは
20℃に保持した硫酸水溶液(硫酸100g/リット
ル)に30秒間浸漬して施し、前記溶融めっきは本発明
規定内組成(表1のNo.a〜n)のSn合金浴に1秒
間浸漬して施した。Sn合金浴の温度は各Sn合金の融
点より50℃高い温度とした。溶融めっきでのフラック
スにはキャンラックス408(千住金属社製)を用い
た。
【0019】(比較例1)本発明規定外組成(表1のN
o.o、p)のSn合金浴を用いた他は、実施例1と同
じ方法により銅被覆鋼線を基体としたリード材料を製造
した。
【0020】(比較例2)Sn−Cu−Ag合金、Sn
−Pb合金、またはSnを溶融めっきした従来の銅被覆
鋼線を基体としたリード材料を用意した。
【0021】実施例1、比較例1、2で得た各々のリー
ド材料について、150℃で72時間大気中加熱したの
ち、外観および半田濡れ性を調べた。外観は変色有無を
目視により判定した。半田濡れ性は各リード材料をロジ
ンフラックスを塗布して230℃に保持した共晶半田に
3秒間浸漬したのち引き上げて半田の付着面積を測定し
て評価した。
【0022】(実施例2)厚さ0.3mmのリン青銅板
に、実施例1と同じ方法で、アルカリ脱脂、電解脱脂、
および酸洗いをこの順に施し、次いで本発明規定内組成
のSn合金を溶融めっきしてリン青銅板を基体としたリ
ード材料を製造した。
【0023】(比較例3)本発明規定外組成のSn合金
(表1のNo.o、p)を溶融めっきした他は、実施例
2と同じ方法によりリン青銅板を基体としたリード材料
を製造した。
【0024】(比較例4)Sn−Cu−Ag合金、Sn
−Pb合金、またはSnを溶融めっきした従来のリン青
銅板を基体としたリード材料を用意した。
【0025】実施例2、比較例3、4で得た各々のリー
ド材料について半田接合強度を測定した。半田接合強度
は、前記リード材料(Sn合金溶融めっきリン青銅板)
の表面に銅被覆鋼線(0.5mmφ)を垂直に保持した
状態で、両者を共晶半田で接合し、次いでこれを150
℃の大気中に500時間保持したのち、室温で引張試験
して測定した。共晶半田は銅被覆鋼線を中心にして直径
5mmの半球状に形成した。
【0026】実施例1、比較例1、2の結果(外観、半
田濡れ性)、および実施例2、比較例3、4の結果(接
合強度)を表1に示す。表1には溶融めっきしたSn合
金の組成を併記した。
【0027】
【表1】
【0028】表1より明らかなように、本発明例品(N
o.1〜14)はいずれも外観および半田濡れ性に優
れ、また接合強度は従来のSn−Pb合金(No.1
8)のそれと比べて同等以上であった。中でも、Cuを
0.5wt%以上含むものは接合強度が特に高く、Znま
たは/およびInを0.01wt%以上含むものは外観が
特に優れ、AgまたはNiを0.1wt%以上含むものは
半田濡れ性が特に優れた。これに対し、比較例のNo.
15はZnが多すぎたため半田濡れ性が低下して、また
No.16はInが多すぎたため半田付け部にInを含
む低融点相が生成して、いずれも接合強度が大幅に低下
した。No.17はZnまたはInを含まないため加熱
工程で酸化して、変色が生じ、またそれに伴って半田濡
れ性が低下した。No.19は溶融めっき層がSnのた
め接合強度が低くSn−Pb合金の代替にはなり得ない
ものであった。
【0029】実施例1で製造したSn合金を溶融めっき
した銅被覆鋼線をそれぞれ半導体パッケージの外装リー
ドに用い、これを基板に半田付けして半導体装置を組立
てたところ、半導体装置はいずれも安定して良好に稼働
した。
【0030】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のリード材
料は、Sn合金が溶融めっき法によりめっきされている
のでウイスカーが発生しない。また前記Sn合金はPb
が含有されていないので環境を汚染することがなく、C
uが適量含有されているので半田付け接合強度に優れ、
Znまたは/およびInが適量含有されているので電子
部品を組立てる際の加熱工程で変色が生じない。さらに
前記Sn合金(Sn−Cu−Zn(In)合金)にAg
または/およびNiを適量含有させることにより半田濡
れ性が向上してより良好な半田付けが得られる。前記利
点を有する本発明のリード材料を用いた電子部品は安定
して良好に稼働する。依って、工業上顕著な効果を奏す
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年6月14日(2000.6.1
4)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項6
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】請求項6記載の発明は、Znの含有量が
0.01〜0.5wt%、Inの含有量が0.01〜
0.5wt%であることを特徴とする請求項1乃至5記
載の電子部品用リード材料である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性基体上にSn合金を溶融めっきし
    た電子部品用リード材料において、前記Sn合金が、C
    uを0.2〜5wt%含有し、さらにZnを0.001〜
    5wt%または/およびInを0.001〜5wt%含有
    し、残部がSnおよび不可避不純物からなることを特徴
    とする電子部品用リード材料。
  2. 【請求項2】 導電性基体上にSn合金を溶融めっきし
    た電子部品用リード材料において、前記Sn合金が、C
    uを0.2〜5wt%、Agを5wt%以下(0wt%を含ま
    ず)含有し、さらにZnを0.001〜5wt%または/
    およびInを0.001〜5wt%含有し、残部がSnお
    よび不可避不純物からなることを特徴とする電子部品用
    リード材料。
  3. 【請求項3】 導電性基体上にSn合金を溶融めっきし
    た電子部品用リード材料において、前記Sn合金が、C
    uを0.2〜5wt%、Agを5wt%以下(0wt%を含
    む)、Niを0.01〜5wt%含有し、さらにZnを
    0.001〜5wt%または/およびInを0.001〜
    5wt%含有し、残部がSnおよび不可避不純物からなる
    ことを特徴とする電子部品用リード材料。
  4. 【請求項4】 前記Agの含有量が0.1〜4wt%であ
    ることを特徴とする請求項2または3記載の電子部品用
    リード材料。
  5. 【請求項5】 前記Cuの含有量が0.5〜3wt%であ
    ることを特徴とする請求項1乃至4記載の電子部品用リ
    ード材料。
  6. 【請求項6】 Znの含有量が0.001〜5wt%、I
    nの含有量が0.001〜5wt%であることを特徴とす
    る請求項1乃至5記載の電子部品用リード材料。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6記載の発明の電子部品用
    リード材料が用いられていることを特徴とする電子部
    品。
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