JP2002069667A - 多元素錫合金めっき被膜とその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下地金属の上に電解もしくは無電解メッキに
より形成される錫合金めっき被膜をベースとして多元素
系の錫合金めっき被膜を形成する多元素錫合金めっき被
膜とその形成方法を提供するにある。 【解決手段】 下地金属の上に形成された、錫を主成分
としてこれに銅、銀、ビスマス、インジウムのいずれか
を含有する２元素系の合金めっき被膜と、この合金めっ
き被膜の上に形成され、合金めっき被膜に含有される先
の銅、銀、ビスマス、インジウムを除く残りの銀、ビス
マス、インジウムのいずれかを有する置換被膜とを有す
るようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下地金属の上に電
解もしくは無電解メッキにより形成される錫合金めっき
被膜をベースとして多元素系の錫合金めっき被膜を形成
する多元素錫合金めっき被膜とその形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉛が地下水汚染の一因になるなど
環境への影響から、従来から使用されている鉛(Ｐｂ)を
含む錫(Ｓｎ)合金に代わり、銀(Ａｇ)、ビスマス(Ｂｉ)
などを含む錫合金が開発され、使用されている。

【０００３】これらの錫合金めっき被膜の形成において
は、電解めっき法、或いは無電解めっき法が用いられて
いるが、錫と共に析出される金属元素は、めっき被膜中
の金属元素の析出比率の安定化を求めた結果として、主
として他の１種類の金属元素にとどまっていた。

【０００４】また、従来から多元素系のメッキ被膜の開
発はなされているが、このメッキ被膜を構成する各元素
の構成比率が安定していないので、多くの課題を残した
状態となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の銀、
ビスマスなどを含む錫合金めっき被膜では、鉛を含む錫
合金めっき被膜より融点が高く、また融点を低く抑える
ために、例えばビスマスの比率を多くすると、めっき被
膜が脆くなってしまうという問題がある。

【０００６】また、近年の環境への影響から使用が拡大
しつつある鉛を使用しないハンダを用いた場合は、プリ
ント回路配線板への実装に際して信頼性の低い実装にな
るという問題がある。

【０００７】さらに、多元素系のめっき被膜を用いた場
合には、合金比率が一定とならず、品質の安定性に問題
があり、実装後に十分な信頼性を確保することができな
いという問題がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
達成するための多元素錫合金めっき被膜の構成として、
第一に、下地金属の上に形成された、錫を主成分として
これに銅、銀、ビスマス、インジウムのいずれかを含有
する２元素系の合金めっき被膜と、該合金めっき被膜の
上に形成され、該合金めっき被膜に含有される前記の
銅、銀、ビスマス、インジウムを除く残りの銀、ビスマ
ス、インジウムのいずれかを有する置換被膜とを有する
ようにしたものである(図２(Ｃ)に対応する実施形態)。

【０００９】第二に、以上の課題を達成するための多元
素錫合金めっき被膜の構成として、錫を主成分としてこ
れに銅、銀、ビスマス、インジウムのいずれかを含有す
る２元素系の合金めっき被膜が下地金属の上に形成され
ると共に、該合金めっき被膜に含有される前記の銅、
銀、ビスマス、インジウムを除く銀、ビスマス、インジ
ウムのいずれかが該合金めっき被膜の表皮側に所定の比
率で含有されているようにしたものである(図３(Ｄ)に
対応する実施形態)。

【００１０】第三に、以上の課題を達成するための多元
素錫合金めっき被膜の形成方法の構成として、錫を主成
分としてこれに銅、銀、ビスマス、インジウムのいずれ
かを含有する２元素の合金めっき被膜が下地金属の上に
形成され、該合金めっき被膜に含有される前記の銅、
銀、ビスマス、インジウムを除く残りの銀、ビスマス、
インジウムのいずれかを置換反応により前記合金めっき
被膜の上に置換被膜として析出させるようにしたもので
ある(図２に対応する実施形態)。

【００１１】第四に、以上の課題を達成するための多元
素錫合金めっき被膜の構成として、下地金属の上に形成
された、錫を主成分としてこれに銅、銀、ビスマス、イ
ンジウムのいずれかを含有する２元素系の合金めっき被
膜と、該合金めっき被膜の上に形成され、該合金めっき
被膜に含有される前記の銅、銀、ビスマス、インジウム
を除く銀、ビスマス、インジウムのいずれかを有する置
換被膜と、該置換被膜の上に形成され、前記合金めっき
皮膜と該置換被膜に含有される前記の銀、ビスマス、イ
ンジウムを除く他の銀、ビスマス、インジウムのいずれ
かを有する再置換皮膜とを有するようにしたものである
(図４(Ｄ)に対応する実施形態)。

【００１２】第五に、以上の課題を達成するための多元
素錫合金めっき被膜の構成として、錫を主成分としてこ
れに銅、銀、ビスマス、インジウムのいずれかを含有す
る２元素系の合金めっき被膜が下地金属の上に形成され
ると共に、該合金めっき被膜に含有される前記の銅、
銀、ビスマス、インジウムを除く銀、ビスマス、インジ
ウムのいずれかが含有された上層部が前記合金めっき皮
膜の上に形成され、前記合金めっき被膜と該上層部に含
有される前記の銀、ビスマス、インジウムを除く他の
銀、ビスマス、インジウムのいずれかが前記上層部に含
まれる元素と共に前記合金メッキ被膜中に所定の比率で
含有されるようにしたものである(図５(Ｅ)に対応する
実施形態)。

【００１３】第六に、以上の課題を達成するための多元
素錫合金めっき被膜の形成方法の構成として、錫を主成
分としてこれに銅、銀、ビスマス、インジウムのいずれ
かを含有する２元素系の合金めっき被膜が下地金属の上
に形成され、該合金めっき被膜に含有される前記の銅、
銀、ビスマス、インジウムを除く銀、ビスマス、インジ
ウムのいずれかを置換反応により前記合金めっき被膜の
上に置換被膜として析出させ、この後、該置換皮膜の上
に、前記合金めっき被膜と該置換被膜に含有される前記
の銀、ビスマス、インジウムを除く他の銀、ビスマス、
インジウムのいずれかを再び置換反応により析出させて
再置換被膜の形成を行うようにしたものである(図４に
対応する実施形態)。

【００１４】本発明は、以上の各構成により、錫を主成
分とする銀、銅、ビスマス、インジウムなどを含有する
２元素系の合金めっき被膜をベースとする多元素系の錫
合金めっき被膜の形成に関し、２元素系の合金めっき被
膜よりも低融点でかつ被膜が脆くなることを防止するこ
とができ、さらに鉛を使用しないはんだを用いたプリン
ト回路配線板への実装において高信頼性を確保すること
ができる。

【００１５】また、合金比率が安定することにより融点
が一定になることから、品質の安定性を図ることがで
き、実装後に十分な信頼性を確保することができ、よっ
て高信頼性の多元素錫合金めっき被膜とその形成方法を
提供することができる。

【００１６】さらに、本発明における多元素錫合金めっ
き被膜の形成方法においては、請求項４において請求項
３における要件に低温にてアニール処理をするステップ
を加えることにより合金めっき被膜の中に置換被膜中の
元素を拡散させて含有する元素が所定の比率になるよう
にしたこと(図３に対応する実施形態)；請求項８におい
て請求項７における要件に低温にてアニール処理をする
ステップを加えることにより合金めっき被膜の中に置換
被膜と再置換皮膜中の元素を拡散させて含有する元素が
所定の比率になるようにしたこと(図５に対応する実施
形態)を付加的要件として含むものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多元素錫合金
めっき被膜とその形成方法の実施形態について図を用い
て説明する。図１は本発明の実施の形態を説明するに当
たって必要とする処理について一括して説明する説明図
である。

【００１８】本発明に係る多元素錫合金めっき被膜とそ
の形成方法においては、図１に示すような各種の処理が
共通して使用されるので、先ずこれらの処理について予
めまとめて説明する。

【００１９】電解めっき法は、図１(Ａ)に示すように、
めっき槽１０の中にめっき液１１を満たし、この中に被
めっき物としての下地金属１２と、陽極１３とを浸積
し、下地金属１２には電源１４の陰極(−)を、陽極１３
には電源１４の陽極(＋)をそれぞれ接続して、電子の還
元作用により下地金属１２に金属を析出することにより
めっきを行うものである。

【００２０】本発明の実施形態の場合には、めっき液１
１としては錫(Ｓｎ)の他に金属として銅(Ｃｕ)、銀(Ａ
ｇ)、ビスマス(Ｂｉ)、インジウム(Ｉｎ)などを含む溶
液を用い、陽極１３としては非溶解性の陽極板又は錫を
主成分とする銅、銀、ビスマス、インジウムなどの合金
が用いられる。

【００２１】また、無電解メッキ法は、本発明の実施形
態の場合には、図１(Ｂ)に示すように、めっき槽１０の
中に、錫の金属塩(Ｓｎ＋Ｃｕなど)を含む溶液であるめ
っき液１５を満たし、このめっき液１５の中に下地金属
１２を浸積して、めっき液１５の還元作用により下地金
属１２に合金とする金属を析出させてめっきを行うもの
である。

【００２２】以上のようにして、電解めっき法または無
電解メッキ法により、下地金属１２の上に錫を主成分と
して銅、銀、ビスマス、インジウムなどとによる２元素
の合金めっき被膜１６を形成させることができる。

【００２３】さらに、本発明の実施形態で用いられる置
換反応は、図１(Ｃ)に示すように、めっき槽１０の中
に、錫に対して置換反応を起こす金属イオン(銀イオ
ン、ビスマスイオン、インジウムイオンなど)を含むめ
っき液１７を満たし、錫を主成分とする２元素の合金め
っき被膜１６を有する金属を浸積して、この錫の溶解に
よって液中の金属イオンが表面に析出され置換されて置
換被膜１８が形成される。

【００２４】ところで、図１(Ａ)(Ｂ)に示すような２元
素系の合金めっき被膜１６を形成するときの粒子形状、
組成比率、めっき方法と、図１(Ｃ)における置換被膜１
８の形成における溶液中の金属濃度、温度、処理時間、
撹拌方法、金属種などは異なっている。

【００２５】このため、所望の金属および各々の組成比
を得るためには、前述の各条件を制御することにより、
２元素系の合金めっき被膜１６に対して所望の比率とな
るように、置換被膜１８の厚みを制御して多元素錫合金
めっき被膜を形成する。

【００２６】本発明における典型的な実施例は、図６に
示すように、Ａ〜Ｉまでの列と、ａ〜ｄまでの行との結
合で構成される２１の合金めっき被膜と、これらをアニ
ール処理して単層の合金めっき被膜とした２１の合金め
っき被膜の合計４２の合金めっき被膜の構成で示され
る。

【００２７】しかし、本発明における被膜形成の実施形
態としては、基本的に図２〜図５に示す４つのグループ
に分類することができるので、これらのグループごとに
被膜形成の処理内容を説明する。

【００２８】本発明における第一の実施形態について、
図６に示す実施例として「Ａ列ａ行」に示す錫と銅の合
金めっき皮膜(Ｓｎ＋Ｃｕ)の上に銀(Ａｇ)の置換被膜を
結合した構成をベースとして、これを第一の実施形態の
代表として図２に示す被膜形成処理の手順に従って説明
する。

【００２９】先ず、図２(Ａ)に示すように、被めっき物
である下地金属１２を用意し、この表面に図１(Ａ)また
は(Ｂ)に示す電解めっき法または無電解メッキ法によ
り、図２(Ｂ)に示すように錫(Ｓｎ)と銅(Ｃｕ)の合金め
っき被膜２０(図１(Ａ)または(Ｂ)における１６に対応)
を形成する。

【００３０】この後、この合金めっき被膜１６の上層
に、図２(Ｂ)に示すように、合金めっき被膜１６の被膜
重量に対して所望の比率となるような重量となる被膜厚
さの銀(Ａｇ)を置換反応により置換析出させた置換被膜
２１(図１(Ａ)または(Ｂ)における１８に対応)を形成す
る。

【００３１】この置換被膜２１は、図１(Ｃ）における
めっき溶液１７中の金属濃度、めっき液の温度、処理時
間、および撹拌方法などを制御することにより、その厚
さを制御することができる。

【００３２】このようにして、下地金属１２の上に、錫
(Ｓｎ)と銅(Ｃｕ)の合金めっき被膜２０を形成し、さら
にこの合金めっき被膜２０の上層に置換被膜２１を形成
して最終的に多元素錫合金めっき被膜２２を形成する。

【００３３】図２に示す形成方法により作られる多元素
錫合金めっき被膜２２は、今までの説明では、図６に示
す「Ａ列ａ行」の構成をベースとして形成したものであ
るが、これと同様な処理が行える構成は、次の通りであ
る。

【００３４】なお、以上の合金めっき被膜として錫(Ｓ
ｎ)と銅(Ｃｕ)をベースとするものは、置換被膜として
ビスマス(Ｂｉ)またはインジウム(Ｉｎ)と結合した図６
に示す「Ｂ列ａ行」と「Ｃ列ａ行」の多元素錫合金めっ
き被膜が存在する。

【００３５】さらに、合金めっき被膜として錫(Ｓｎ)と
銀(Ａｇ)をベースとするものは、置換被膜としてビスマ
ス(Ｂｉ)またはインジウム(Ｉｎ)と結合した図６に示す
「Ａ列ｂ行」と「Ｂ列ｂ行」の多元素錫合金めっき被膜
が存在する。

【００３６】また、合金めっき被膜として錫(Ｓｎ)とビ
スマス(Ｂｉ)をベースとするものは、置換被膜としてイ
ンジウム(Ｉｎ)または銀(Ａｇ)と結合した図６に示す
「Ａ列ｃ行」と「Ｂ列ｃ行」の多元素錫合金めっき被膜
が存在する。

【００３７】この他、合金めっき被膜として錫(Ｓｎ)と
インジウム(Ｉｎ)をベースとするものは、置換被膜とし
て銀(Ａｇ)またはビスマス(Ｂｉ)と結合した図６に示す
「Ａ列ｄ行」と「Ｂ列ｄ行」の多元素錫合金めっき被膜
が存在する。

【００３８】なお、今までの実施例において、いずれも
置換皮膜２１における置換元素として銅(Ｃｕ)を用いて
いないが、これは置換反応の際にうまく銅(Ｃｕ)が置換
できないからである。

【００３９】次に、本発明における第二の実施形態につ
いて、図６に示す実施例としての「Ａ列ａ行」の構成を
用いてさらに被膜処理をする第二の実施形態の代表とし
て図３に示す被膜形成処理の手順を説明する。

【００４０】図３に示す(Ａ)図〜(Ｃ)図までの被膜処理
は、下地金属１２の上を、錫と銅をベースとする合金め
っき被膜２０で覆い、これに置換反応をさせて上層に銀
を析出・置換させた置換被膜２１を持つ図２に示す多元
素錫合金めっき被膜２２と同一である。

【００４１】この後、図３(Ｄ)に示すように、図２に示
す下地金属１２の上に形成された多元素錫合金めっき被
膜２２の構造に対して低温においてアニール処理して、
錫と銅をベースとする合金めっき被膜２０中に上層の置
換皮膜２１の中の銀を拡散して、図３(Ｄ)に実線で示す
ように、下地金属１２の上に錫、銅、および銀よりなる
多元素錫合金めっき被膜２３が一体となって形成され
る。

【００４２】この場合の低温アニールの条件について
は、置換被膜２１を構成する金属とかその厚さ、および
２元素系の合金めっき被膜２０を形成する際の粒子形状
により温度、時間を制御して均一に拡散するように行う
が、この際の温度は１５０℃以下の温度で実行するのが
理想的である。

【００４３】このように低温アニールをすることによ
り、２元素の合金めっき被膜の中に置換被膜の中の元素
がそれぞれ一体として所定の比率で含まれ、はんだ付け
の際のさらなる低融点化を図ることができ、作業性を向
上させることができる。

【００４４】図３に示す皮膜の形成方法により作られる
多元素錫合金めっき被膜２３は、今までの説明では、図
６に示す「Ａ列ａ行」の構成を用いて、これに対してア
ニール処理を施して形成したものであるが、これと同様
にアニール処理を行うことによって、一体となった多元
素錫合金めっき皮膜とすることができる構成は、次の通
りである。

【００４５】なお、この他に合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)と銅(Ｃｕ)をベースとするものは、置換被膜とし
てビスマス(Ｂｉ)またはインジウム(Ｉｎ)と結合した図
６に示す「Ｂ列ａ行」または「Ｃ列ａ行」の合金めっき
被膜が存在するが、この場合も図６に示す「Ａ列ａ行」
と同様に、「Ｂ列ａ行」或いは「Ｃ列ａ行」の構成に対
して図３（Ｄ）に示すアニール処理を行うことにより、
下地金属１２の上に錫、銅、ビスマス、或いは錫、銅、
インジウムよりなる多元素錫合金めっき被膜が各々一体
となって形成される。

【００４６】さらに、合金めっき被膜として錫(Ｓｎ)と
銀(Ａｇ)をベースとするものは、置換被膜としてビスマ
ス(Ｂｉ)またはインジウム(Ｉｎ)と結合した図６に示す
「Ａ列ｂ行」と「Ｂ列ｂ行」の多元素錫合金めっき被膜
が存在するが、この場合も図６に示す「Ａ列ａ行」と同
様に、「Ａ列ｂ行」或いは「Ｂ列ｂ行」の構成に対して
図３（Ｄ）に示すアニール処理を行うことにより、下地
金属１２の上に錫、銅、ビスマス、或いは錫、銅、イン
ジウムよりなる多元素錫合金めっき被膜が各々一体とな
って形成される。

【００４７】また、合金めっき被膜として錫(Ｓｎ)とビ
スマス(Ｂｉ)を用いたものは、置換被膜としてインジウ
ム(Ｉｎ)または銀(Ａｇ)と結合した図６に示す「Ａ列ｃ
行」と「Ｂ列ｃ行」の多元素錫合金めっき被膜が存在す
るが、この場合も図６に示す「Ａ列ａ行」と同様に、
「Ａ列ｃ行」或いは「Ｂ列ｃ行」の構成に対して図３
（Ｄ）に示すアニール処理を行うことにより、下地金属
１２の上に錫、銅、インジウム、或いは錫、銅、銀より
なる元素が一体となって多元素錫合金めっき被膜が形成
される。

【００４８】この他、合金めっき被膜として錫(Ｓｎ)と
インジウム(Ｉｎ)を用いるものは、置換被膜として銀
(Ａｇ)またはビスマス(Ｂｉ)と結合した図６に示す「Ａ
列ｄ行」と「Ｂ列ｄ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在するが、この場合も図６に示す「Ａ列ａ行」と同様
に、「Ａ列ｄ行」或いは「Ｂ列ｄ行」の構成に対して図
３（Ｄ）に示すアニール処理を行うことにより、下地金
属１２の上に錫、銅、銀、或いは錫、銅、ビスマスより
なる多元素系の合金めっき被膜が各々一体となって形成
される。

【００４９】次に、本発明における第三の実施形態につ
いて、図６に示す実施例として「Ｄ列ａ行」に示す、錫
と銅の合金めっき皮膜(Ｓｎ＋Ｃｕ)の上に銀(Ａｇ)の置
換被膜形成しさらにこの上にビスマス(Ｂｉ)を結合し
た、構成をベースとして、これを第三の実施形態の代表
として図４に示す被膜形成処理の手順に従って説明す
る。

【００５０】図４(Ａ)〜図４(Ｃ)までの被膜形成処理
は、下地金属１２の上を、錫と銅をベースとする合金め
っき被膜２０で覆い、これに置換反応をさせて上層に銀
を析出・置換させた置換被膜２１を持つ図２に示す多元
素錫合金めっき被膜２２と同一である。

【００５１】この後、図４(Ｄ)に示すように、銀が析出
されて置換された置換被膜２１の上に、銅を除く置換皮
膜２１の元素とは異なる元素(ビスマス、インジウム)の
うちの１つであるビスマスを置換反応により再置換して
再置換被膜２４を形成し、下地金属１２の上に多元素錫
合金めっき被膜２５としたものである。

【００５２】図４に示す形成方法により作られる多元素
錫合金めっき被膜２５は、今までの説明では、図６に示
す「Ｄ列ａ行」の構成をベースとして形成したものであ
るが、これと同様な処理が行える構成は、次の通りであ
る。

【００５３】２元素の合金めっき被膜として錫(Ｓｎ)と
銅(Ｃｕ)を、置換被膜として銀をベースとするものは、
この他に、再置換被膜としてインジウム(Ｉｎ)と結合し
た図６に示す「Ｅ列ａ行」の多元素錫合金めっき被膜が
存在する。

【００５４】さらに、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)と銅(Ｃｕ)を、置換被膜としてビスマスをベース
とするものは、この他に、再置換被膜として銀、或いは
インジウム(Ｉｎ)と結合した図６に示す「Ｆ列ａ行」或
いは「Ｇ列ａ行」の多元素錫合金めっき被膜が存在す
る。

【００５５】また、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)と銅(Ｃｕ)を、置換被膜としてインジウムをベー
スとするものは、この他に、再置換被膜として銀、或い
はビスマスと結合した図６に示す「Ｈ列ａ行」或いは
「Ｉ列ａ行」の多元素錫合金めっき被膜が存在する。

【００５６】次に、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)と銀(Ａｇ)を、置換被膜としてビスマスをベース
とするものは、再置換被膜としてインジウムと結合した
図６に示す「Ｃ列ｂ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在する。

【００５７】また、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)と銀(Ａｇ)を、置換被膜としてインジウムをベー
スとするものは、再置換被膜としてビスマスと結合した
図６に示す「Ｄ列ｂ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在する。

【００５８】さらに、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)とビスマス(Ｂｉ)を、置換被膜としてインジウム
をベースとするものは、再置換被膜として銀と結合した
図６に示す「Ｃ列ｃ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在する。

【００５９】そして、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)とビスマス(Ｂｉ)を、置換被膜として銀をベース
とするものは、再置換被膜としてインジウムと結合した
図６に示す「Ｄ列ｃ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在する。

【００６０】次に、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)とインジウム(Ｉｎ)を、置換被膜として銀をベー
スとするものは、再置換被膜としてビスマスと結合した
図６に示す「Ｃ列ｄ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在する。

【００６１】そして、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)とインジウム(Ｉｎ)を、置換被膜としてビスマス
をベースとするものは、再置換被膜として銀と結合した
図６に示す「Ｄ列ｄ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在する。

【００６２】次に、本発明における第四の実施形態につ
いて、図６に示す実施例としての「Ｄ列ａ行」の構成を
ベースとして、これを第四の実施形態の代表として図５
に示す被膜形成処理に従って説明する。

【００６３】図５に示す(Ａ)図〜(Ｄ)図までの処理は、
下地金属１２の上を、錫と銅をベースとする合金めっき
被膜２０で覆い、これに置換反応をさせて上層に銀を析
出・置換させた置換被膜２１を形成し、さらにその上に
ビスマスで再置換して形成した多元素錫合金めっき被膜
２５と同一である。

【００６４】この後、図５(Ｅ)に示すように、図４に示
す下地金属１２の上に形成された多元素錫合金めっき被
膜２５の構造に対して低温においてアニール処理して、
錫と銅をベースとする合金めっき被膜２０中に置換皮膜
２１と再置換被膜２５の中の銀とビスマスを拡散して、
図５(Ｅ)に実線で示すように、下地金属１２の上に錫、
銅、銀、およびビスマスよりなる多元素錫合金めっき被
膜２６が一体となって形成される。

【００６５】この場合の低温アニールの条件について
は、図３に示す場合と同様に、置換被膜２１、再置換被
膜２５を構成する金属とかその厚さ、および２元素系の
合金めっき被膜２０を形成する際の粒子形状により温
度、時間を制御して均一に拡散するように行うが、この
際の温度は１５０℃以下の温度で実行するのが理想的で
ある。

【００６６】なお、このようにして、低温アニール処理
により多元素錫合金めっき被膜２６を形成した場合に
は、図４に示す多元素錫合金めっき被膜２５を形成した
場合に比べて、はんだ付けの際に、更なる低融点化を図
ることができ、実装に際しての作業性が向上するメリッ
トが存在する。

【００６７】図５に示す皮膜の形成方法により作られる
多元素系のすず合金めっき被膜２６は、今までの説明で
は、図６に示す「Ｄ列ａ行」の構成をベースとして、こ
れに対してアニール処理を施して形成したものである
が、これと同様にアニール処理を行うことによって、一
体となった多元素錫合金めっき皮膜とすることができる
構成は、次の通りである。

【００６８】２元素の合金めっき被膜として錫(Ｓｎ)と
銅(Ｃｕ)を、置換被膜として銀をベースとするものは、
この他に、再置換被膜としてインジウム(Ｉｎ)と結合し
た図６に示す「Ｅ列ａ行」の多元素錫合金めっき被膜が
存在するが、この場合も図６に示す「Ｄ列ａ行」と同様
に、「Ｅ列ａ行」の構成に対して図５（Ｅ）に示すアニ
ール処理を行うことにより、下地金属１２の上に錫、
銅、銀、インジウムよりなる多元素錫合金めっき被膜が
各々一体となって形成される。

【００６９】さらに、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)と銅(Ｃｕ)を、置換被膜としてビスマスをベース
とするものは、この他に、再置換被膜として銀、或いは
インジウム(Ｉｎ)と結合した図６に示す「Ｆ列ａ行」或
いは「Ｇ列ａ行」の多元素錫合金めっき被膜が存在する
が、この場合も図６に示す「Ｄ列ａ行」と同様に、「Ｆ
列ａ行」或いは「Ｇ列ａ行」の構成に対して図５（Ｅ）
に示すアニール処理を行うことにより、下地金属１２の
上に錫、銅、ビスマス、銀、或いは錫、銅、ビスマス、
インジウムよりなる多元素錫合金めっき被膜が各々一体
となって形成される。

【００７０】また、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)と銅(Ｃｕ)を、置換被膜としてインジウムをベー
スとするものは、この他に、再置換被膜として銀、或い
はビスマスと結合した図６に示す「Ｈ列ａ行」或いは
「Ｉ列ａ行」の多元素錫合金めっき被膜が存在するが、
この場合も図６に示す「Ｄ列ａ行」と同様に、「Ｈ列ａ
行」或いは「Ｉ列ａ行」の構成に対して図５（Ｅ）に示
すアニール処理を行うことにより、下地金属１２の上に
錫、銅、インジウム、銀、或いは錫、銅、インジウム、
ビスマスよりなる多元素錫合金めっき被膜が各々一体と
なって形成される。

【００７１】次に、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)と銀(Ａｇ)を、置換被膜としてビスマスをベース
とするものは、再置換被膜としてインジウムと結合した
図６に示す「Ｃ列ｂ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在するが、この場合も図６に示す「Ｄ列ａ行」と同様
に、「Ｃ列ｂ行」の構成に対して図５（Ｅ）に示すアニ
ール処理を行うことにより、下地金属１２の上に錫、
銀、ビスマス、インジウムよりなる多元素錫合金めっき
被膜が各々一体となって形成される。

【００７２】また、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)と銀(Ａｇ)を、置換被膜としてインジウムをベー
スとするものは、再置換被膜としてビスマスと結合した
図６に示す「Ｄ列ｂ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在するが、この場合も図６に示す「Ｄ列ａ行」と同様
に、「Ｄ列ｂ行」の構成に対して図５（Ｅ）に示すアニ
ール処理を行うことにより、下地金属１２の上に錫、
銀、インジウム、ビスマスよりなる多元素錫合金めっき
被膜が各々一体となって形成される。

【００７３】さらに、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)とビスマス(Ｂｉ)を、置換被膜としてインジウム
をベースとするものは、再置換被膜として銀と結合した
図６に示す「Ｃ列ｃ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在するが、この場合も図６に示す「Ｄ列ａ行」と同様
に、「Ｃ列ｃ行」の構成に対して図５（Ｅ）に示すアニ
ール処理を行うことにより、下地金属１２の上に錫、ビ
スマス、インジウム、銀よりなる多元素錫合金めっき被
膜が各々一体となって形成される。

【００７４】そして、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)とビスマス(Ｂｉ)を、置換被膜として銀をベース
とするものは、再置換被膜としてインジウムと結合した
図６に示す「Ｄ列ｃ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在するが、この場合も図６に示す「Ｄ列ａ行」と同様
に、「Ｄ列ｃ行」の構成に対して図５（Ｅ）に示すアニ
ール処理を行うことにより、下地金属１２の上にビスマ
ス、銀、インジウムよりなる多元素錫合金めっき被膜が
各々一体となって形成される。

【００７５】次に、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)とインジウム(Ｉｎ)を、置換被膜として銀をベー
スとするものは、再置換被膜としてビスマスと結合した
図６に示す「Ｃ列ｄ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在するが、この場合も図６に示す「Ｄ列ａ行」と同様
に、「Ｃ列ｄ行」」の構成に対して図５（Ｅ）に示すア
ニール処理を行うことにより、下地金属１２の上にイン
ジウム、銀、ビスマスよりなる多元素錫合金めっき被膜
が各々一体となって形成される。

【００７６】そして、２元素の合金めっき被膜として錫
(Ｓｎ)とインジウム(Ｉｎ)を、置換被膜としてビスマス
をベースとするものは、再置換被膜として銀と結合した
図６に示す「Ｄ列ｄ行」の多元素錫合金めっき被膜が存
在するが、この場合も図６に示す「Ｄ列ａ行」と同様
に、「Ｄ列ｄ行」」の構成に対して図５（Ｅ）に示すア
ニール処理を行うことにより、下地金属１２の上にイン
ジウム、ビスマス、銀よりなる多元素錫合金めっき被膜
が各々一体となって形成される。

【００７７】なお、本実施例において使用している金属
種は、錫以外は銅、ビスマス、銀、インジウムであり、
これらの金属による合金めっき被膜を示しているが、錫
を主成分として置換反応に適するものであれば、本発明
はこれらの金属に限定されるものではない。

【００７８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る多
元素錫合金めっき被膜とその形成方法によれば、錫を主
成分とする銀、銅、ビスマス、インジウムなどを含有す
る２元素系の合金めっき被膜をベースとする多元素系の
錫合金めっき被膜の形成に関し、２元素系の合金めっき
被膜よりも低融点でかつ被膜が脆くなることを防止する
ことができ、さらに鉛を使用しないはんだを用いたプリ
ント回路配線板への実装において高信頼性を確保するこ
とができる。

【００７９】また、本発明に係る多元素錫合金めっき被
膜とその形成方法によれば、合金比率が安定することに
より融点が一定になることから、品質の安定性を図るこ
とができ、実装後に十分な信頼性を確保することがで
き、よって高信頼性の多元素錫合金めっき被膜とその形
成方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を説明するに当たって必要
とする処理についてまとめて説明する説明図であり、
(Ａ)図は電解めっき法、(Ｂ)図は無電解めっき法、(Ｃ)
図は置換反応の処理を示す。

【図２】本発明に係る第一の実施形態を説明する断面図
であり、(Ａ)図は下地金属、(Ｂ)図は合金めっき被膜、
(Ｃ)図は置換被膜を示す。

【図３】本発明に係る第二の実施形態を説明する断面図
であり、(Ａ)図は下地金属、(Ｂ)図は合金めっき被膜、
(Ｃ)図は置換被膜、(Ｄ)図は置換被膜の拡散処理を示
す。

【図４】本発明に係る第三の実施形態を説明する断面図
であり、(Ａ)図は下地金属、(Ｂ)図は合金めっき被膜、
(Ｃ)図は置換被膜、(Ｄ)図は再置換被膜を示す。

【図５】本発明に係る第四の実施形態を説明する断面図
であり、(Ａ)図は下地金属、(Ｂ)図は合金めっき被膜、
(Ｃ)図は置換被膜、(Ｄ)図は再置換被膜、(Ｄ)図は置換
・再置換被膜の拡散処理を示す。

【図６】本発明に係る第一〜第四の実施形態に基づいて
実現される具体的な各種の実施例の構成を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１０；めっき槽、 １１、１５、１７；めっき液、 １
２；下地金属、１３；陽極、 １４；電源、 １６、２
０；合金めっき被膜、１８、２１；置換被膜、２２、２
３、２５，２６；多元素錫合金めっき被膜、 ２４；再
置換皮膜

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下地金属の上に形成された、錫を主成分
   としてこれに銅、銀、ビスマス、インジウムのいずれか
   を含有する２元素系の合金めっき被膜と、 該合金めっき被膜の上に形成され、該合金めっき被膜に
   含有される前記の銅、銀、ビスマス、インジウムを除く
   残りの銀、ビスマス、インジウムのいずれかを有する置
   換被膜とを有することを特徴とする多元素錫合金めっき
   被膜。
2. 【請求項２】 錫を主成分としてこれに銅、銀、ビスマ
   ス、インジウムのいずれかを含有する２元素系の合金め
   っき被膜が下地金属の上に形成されると共に、該合金め
   っき被膜に含有される前記の銅、銀、ビスマス、インジ
   ウムを除く残りの銀、ビスマス、インジウムのいずれか
   が該合金めっき被膜の表皮側に所定の比率で含有されて
   いることを特徴とする多元素錫合金めっき被膜。
3. 【請求項３】 錫を主成分としてこれに銅、銀、ビスマ
   ス、インジウムのいずれかを含有する２元素の合金めっ
   き被膜が下地金属の上に形成され、 該合金めっき被膜に含有される前記の銅、銀、ビスマ
   ス、インジウムを除く残りの銀、ビスマス、インジウム
   のいずれかを置換反応により前記合金めっき被膜の上に
   置換被膜として析出させることを特徴とする多元素錫合
   金めっき被膜の形成方法。
4. 【請求項４】 低温にてアニール処理をするステップを
   加えることにより前記合金めっき被膜の中に置換被膜中
   の元素を拡散させて含有する元素が所定の比率になるよ
   うにした請求項３に記載の多元素錫合金めっき被膜の形
   成方法。
5. 【請求項５】 下地金属の上に形成された、錫を主成分
   としてこれに銅、銀、ビスマス、インジウムのいずれか
   を含有する２元素系の合金めっき被膜と、 該合金めっき被膜の上に形成され、該合金めっき被膜に
   含有される前記の銅、銀、ビスマス、インジウムを除く
   残りの銀、ビスマス、インジウムのいずれかを有する置
   換被膜と、 該置換被膜の上に形成され、前記合金めっき皮膜と該置
   換被膜に含有される前記の銀、ビスマス、インジウムを
   除く他の銀、ビスマス、インジウムのいずれかを有する
   再置換皮膜とを有することを特徴とする多元素錫合金め
   っき被膜。
6. 【請求項６】 錫を主成分としてこれに銅、銀、ビスマ
   ス、インジウムのいずれかを含有する２元素系の合金め
   っき被膜が下地金属の上に形成されると共に、該合金め
   っき被膜に含有される前記の銅、銀、ビスマス、インジ
   ウムを除く銀、ビスマス、インジウムのいずれかが含有
   された上層部が前記合金めっき皮膜の上に形成され、 前記合金めっき被膜と該上層部に含有される前記の銀、
   ビスマス、インジウムを除く他の銀、ビスマス、インジ
   ウムのいずれかが前記上層部に含まれる元素と共に前記
   合金メッキ被膜中に所定の比率で含有されたことを特徴
   とする多元素錫合金めっき被膜。
7. 【請求項７】 錫を主成分としてこれに銅、銀、ビスマ
   ス、インジウムのいずれかを含有する２元素系の合金め
   っき被膜が下地金属の上に形成され、 該合金めっき被膜に含有される前記の銅、銀、ビスマ
   ス、インジウムを除く銀、ビスマス、インジウムのいず
   れかを置換反応により前記合金めっき被膜の上に置換被
   膜として析出させ、 この後、該置換皮膜の上に、前記合金めっき被膜と該置
   換被膜に含有される前記の銀、ビスマス、インジウムを
   除く他の銀、ビスマス、インジウムのいずれかを再び置
   換反応により析出させて再置換被膜の形成を行うことを
   特徴とする多元素錫合金めっき被膜の形成方法。
8. 【請求項８】 低温にてアニール処理をするステップを
   加えることにより、前記合金めっき被膜の中に置換被膜
   と再置換皮膜中の元素を拡散させて含有する元素が所定
   の比率になるようにした請求項７に記載の多元素錫合金
   めっき被膜の形成方法。