JP2002212800A - スズ合金めっき皮膜の電解剥離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スズ合金めっき皮膜、特に鉛フリーはんだめ
っき皮膜を基材を侵すことなく剥離することのできる電
解剥離方法を提供すること。 【解決手段】 スルホン酸類とチオ尿素類とを含有する
電解剥離液中で、スズ合金めっき皮膜を陽極として直流
電解を行うことを特徴とするスズ合金めっき皮膜の電解
剥離方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スズ合金めっき皮
膜の電解剥離方法に関し、更に詳細には、鉛フリーはん
だめっき等のスズ合金めっき皮膜を、ラック等の接点か
ら基材を侵すことなく除去することのできる電解剥離方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在行われている電気めっきにおいて
は、めっきされるべき物品をラックと呼ばれる治具に懸
架し、このラックの接点から電流を流しながらめっきを
行うことが一般的である。ラックの接点は小さいもので
あるため、通常この部分に析出される金属は無視される
ことが多いが、長時間使用していると、めっきすべき物
品のみならず、この部分にもかなりな金属が析出するこ
とがある。そして、このような接点に対する金属の析出
を放置すると、接点の部分に優先的にめっきが析出し、
めっきすべき物品に必要な膜厚のめっきが析出しないと
いう事態に立ち至ることがある。そこで、電気めっきの
現場においては、一定量のめっき作業を行った後に接点
に析出した金属を除去する作業を行っている場合が多
い。

【０００３】リードフレーム等の電子部品に対しては、
はんだめっきが行われているが、そのはんだめっき皮膜
は非常に溶解しやすい性質を持っている。また、めっき
工程においては、製品の品質や外観を向上させるために
前処理が必要となる。そのため、通常ラックも製品と一
緒に前処理薬品中で浸漬または電解処理されている。し
かし、ラックにはんだめっきが析出したまま前処理薬品
中で処理すると、皮膜の合金成分であるスズや鉛が溶解
して不純物イオンとして混入するため前処理液が劣化し
てしまい、めっき製品自体の品質が著しく低下する場合
がある。そのためこのような製品のめっき工程ではめっ
き後に毎回治具剥離を行うのが一般的である。

【０００４】また、剥離工程の腐食性が強すぎると、析
出した金属を除去するだけでなく治具基材まで浸食さ
れ、治具の交換頻度が高くなる場合がある。そのためコ
スト的な問題や、通電不良等による製品の品質低下等の
問題が発生する。

【０００５】上記問題よりリードフレームのめっきライ
ンにおいて、治具剥離はめっき加工品の品質維持のため
の技術として重要なポイントの一つであり、治具を侵す
ことなく皮膜を完全に除去するという性能が必要とされ
る。

【０００６】これまで、はんだめっきの治具剥離には高
濃度の硝酸を主成分とした剥離液が使われてきたが、剥
離時のガスやミストの発生や、取扱い時の危険性が問題
となっている。

【０００７】そのため近年では、例えば特開平６−２７
２０９８号公報で報告されている、スルホン酸類を含有
する電解剥離液等が使用されることが多くなっている。

【０００８】一方、近年では環境等への影響を考慮し、
従来のスズ−鉛はんだめっきから、鉛を含まないはん
だ、いわゆる鉛フリーのはんだめっきへ移行しつつあ
る。この鉛フリーはんだめっきの工程においても、従来
と同様の性能を有する治具剥離が求められている。この
鉛フリーのはんだめっきによる金属皮膜は、従来のはん
だめっき用の剥離剤で剥離を試みても黒色皮膜が残留
し、十分に剥離できるとは言い難かった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明が解決
しようとする課題は、スズ合金めっき、特に鉛フリーは
んだめっき皮膜を基材を侵すことなく剥離することので
きる電解剥離方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記実状に
鑑み鋭意研究した結果、従来のスルホン酸類を含有する
電解剥離液にチオ尿素類を添加して直流電解を行うこと
で基剤を侵すことなくスズ合金皮膜を完全に剥離しうる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１１】すなわち、本発明は、スルホン酸類とチオ
尿素類とを含有する電解剥離液中で、スズ合金めっき皮
膜を陽極として直流電解を行うことを特徴とするスズ合
金めっき皮膜の電解剥離方法を提供するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本明細書中において、本発明電解
剥離方法の対象となるスズ合金皮膜とは、基材上にスズ
を含む合金の皮膜を指称し、例えば、スズ単独、スズと
銅、銀、ビスマス、鉛、亜鉛等との合金の皮膜であり、
これらはめっきの他、化学気層析出、蒸着等により皮膜
を、ステンレスやチタン等の基材上に形成したものが挙
げられる。特に本発明の効果が認められるのは、スズを
含むが鉛を含まない、いわゆる鉛フリーはんだについて
である。

【００１３】本発明の電解剥離方法で使用される電解剥
離液に含有されるスルホン酸類の例としては、メタンス
ルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブ
タンスルホン酸等のアルカンスルホン酸、ヒドロキシエ
タンスルホン酸、ヒドロキシプロパンスルホン酸、ヒド
ロキシブタンスルホン酸等のアルカノールスルホン酸、
フェノールスルホン酸、クレゾールスルホン酸、ニトロ
ベンゼンスルホン酸等のアリールスルホン酸等およびそ
れらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩等を挙げること
ができる。特にメタンスルホン酸の使用が好ましい。

【００１４】この電解剥離液におけるスルホン酸類の使
用量は０.０５モル／Ｌ〜１モル／Ｌが好ましく、特
に、０.１〜０.５モル／Ｌがより好ましい。なお、含有
量が０.０５モル／Ｌより少ないと剥離速度が遅く、か
つ剥離も不完全であり、１モル／Ｌより多いと電解条件
によっては剥離が不完全で基材表面が変色する。

【００１５】また、上記電解剥離液に含有されるチオ尿
素類の例としては、チオ尿素、１−アセチル−１−チオ
尿素、アリルチオ尿素、エチレンチオ尿素、トリメチル
チオ尿素、Ｎ，Ｎ−ジエチルチオ尿素、１−ナフチルチ
オ尿素、トリブチルチオ尿素等が挙げられる。特にチオ
尿素の使用が好ましい。

【００１６】このチオ尿素類の使用量は、電解剥離液
中、０.３〜１.５モル／Ｌが好ましく、特に、０.５〜
１モル／Ｌが好ましい。なお、含有量が０.３モル／Ｌ
より少ないと剥離速度が遅く、かつ剥離も不完全であ
り、１.５モル／Ｌより多くても効果はかわらない。

【００１７】更に、本発明で用いられる電解剥離液に
は、上記必須成分の他、基材表面に生じる変色を防止す
る目的として、ジヒドロキシベンゼン類を添加すること
もできる。このジヒドロキシベンゼン類としてはヒドロ
キノン、カテコール、レゾルシンが挙げられる。なおジ
ヒドロキシベンゼン類の使用量は０.１〜５.０ｇ／Ｌが
好ましく、特に、０.５〜２.０ｇ／Ｌが好ましい。な
お、含有量が０.１ｇ／Ｌより少ないと基材表面の変色
を防止することができず、５.０ｇ／Ｌより多いと変色
防止の効果がないだけでなく、剥離速度も低下してしま
う。

【００１８】また更に、本発明の電解剥離方法で用いら
れる電解剥離液には、更に本発明の効果を損なわない範
囲で必要に応じて、界面活性剤や含窒素複素環式化合物
等の陰極への析出性を向上させる効果を持つ添加剤を含
有させても良い。

【００１９】本発明の電解剥離方法を実施するには、上
記のように調製された電解剥離液を必要により適当な溶
媒、例えば水に溶解または希釈し、好ましくは２０℃〜
５０℃、より好ましくは３０〜４０℃の液温に調製し、
スズ合金めっき皮膜を剥離すべきものを前記電解剥離液
に浸漬し、これを陽極として直流電解すればよい。

【００２０】また本発明の電解剥離方法においては、直
流電解を０.５Ｖ〜４.０Ｖの範囲の電圧で行うことが好
ましく、特に直流電解を１.０Ｖ〜２.５Ｖの定電圧で行
うことが望ましい。電解における電圧が上記範囲より低
いと剥離速度が遅い上に剥離が不完全となることがあ
る。逆に、設定電圧より高いと黒色皮膜が残留し、剥離
が不完全となることがある。なお、定電流で電解を行う
と、皮膜剥離終了後も基材に対して電解が行われ、基材
が溶解されてしまうおそれがある。

【００２１】以上説明した本発明の電解剥離方法によれ
ば、従来のスズ合金剥離剤では剥離しにくかったスズ合
金皮膜、特に鉛フリーはんだ皮膜を基材を侵すことなく
剥離することが可能である。

【００２２】

【実施例】次に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明
するが、本発明はこれら実施例に何ら制約されるもので
はない。

【００２３】実 施 例 １ スズ−銀めっき皮膜の除去：ステンレス鋼ＳＵＳ３０４
（２ｍｍφ×１０ｃｍ）上に厚さ１０μｍのスズ−銀
（スズ：銀＝９７：３）めっき（荏原ユージライト社
製、エバソルダＳＥプロセス）を施したものを試験片と
した。このようにして作成された試験片を、下記成分
を、４０℃とした下記組成の電解剥離液に浸漬し、試験
片を陽極として、陰極にＳＵＳ３０４を用いて２Ｖの定
電圧で直流電解を行った。

【００２４】（成分） メタンスルホン酸 ０.５ モル／Ｌ チオ尿素 ０.５ モル／Ｌ

【００２５】実 施 例 ２ 電解剥離液を下記成分に変え、２.５Ｖの定電圧で直流
電解を行う以外は実施例１と同様にした。

【００２６】（成分） エタノールスルホン酸 ０.２ モル／Ｌ ジエチルチオ尿素 １.０ モル／Ｌ カテコール １.０ モル／Ｌ

【００２７】実 施 例 ３ 電解剥離液を下記成分に変え、１Ｖの定電圧で直流電解
を行う以外は実施例１と同様にした。

【００２８】（成分） プロパンスルホン酸 ０.５ モル／Ｌ アリルチオ尿素 １.０ モル／Ｌ

【００２９】比 較 例 １ 電解剥離液をメタンスルホン酸０.５モル／Ｌにして、
２Ｖの定電圧で直流電解を行う以外は実施例１と同様に
した。

【００３０】試 験 例 １ 上記の実施例１〜３および比較例１の電解剥離液により
スズ−銀めっき皮膜の剥離を行った。その剥離の速度お
よび剥離の状態を下記評価方法により評価した。その結
果を表１に示す。

【００３１】（ 評価方法 ） （１）剥離速度：剥離速度は下記式により算出した。

【００３２】

【式１】剥離速度（μｍ／分）＝１０÷（ｔ×６０） ｔ：電解開始から電流値が０になるまでの時間

【００３３】（２）剥離状態：本発明の電解剥離方法に
より、電流値が０になるまで電解した後の試験片を水洗
し、その外観を目視により、下記評価基準で評価した。

【００３４】 評 価 ： 状 態 ◎ ： 完全に皮膜が除去され、変色もない。 ○ ： 皮膜は除去されるが、わずかに変色があ
る。 × ： 剥離不十分で、黒色被膜が残留する。

【００３５】（ 結果 ）

【表１】

【００３６】表１から明らかなように、本発明の電解剥
離方法によれば、スズ−銀めっき皮膜が問題なく剥離で
きる。

【００３７】実 施 例 ４ スズ−ビスマスめっき皮膜の除去：ステンレス鋼ＳＵＳ
３０４に１０μｍのスズ−ビスマス（スズ：ビスマス＝
９８：２）めっき（例えば、特開平２０００−８０４９
３号公報、実施例２のメタンスルホン酸ビスマスを２ｇ
／ｌとしたもの）を行い、これを試験片とした。以下、
実施例１と同様の電解剥離液と電解条件を用いて直流電
解を行った。

【００３８】実 施 例 ５ 試験片として実施例４のものを用い、以下、実施例２と
同様の電解剥離液と電解条件で直流電解を行った。

【００３９】実 施 例 ６ 試験片として実施例４のものを用い、以下、実施例３と
同様の電解剥離液と電解条件で直流電解を行った。

【００４０】比 較 例 ２ 試験片として実施例４のものを用い、以下、比較例１と
同様の電解剥離液と電解条件で直流電解を行った。

【００４１】試 験 例 ２ 上記の実施例４〜６および比較例２の電解剥離液により
スズ−ビスマスめっき皮膜の剥離を行った時の剥離の速
度および剥離の状態を試験例１と同様に評価した、その
結果を表２に示す。

【００４２】（ 結果 ）

【表２】

【００４３】表２から明らかなように、本発明の電解剥
離方法によれば、スズ−ビスマスめっき皮膜が問題なく
剥離できる。

【００４４】実 施 例 ７ スズ−銅めっき皮膜の除去：ステンレス鋼ＳＵＳ３０４
に１０μｍのスズ−銅（スズ：銅＝９７：３）めっき
（例えば、特開平２０００−８０４９３号公報、実施例
３の硫酸銅を１ｇ／ｌとしたもの）を行い、試験片とし
た。この試験片について、以下実施例１と同様の電解剥
離液と電解条件で直流電解を行った。

【００４５】実 施 例 ８ 試験片として実施例７のものを用い、以下、実施例２と
同様の電解剥離液と電解条件で直流電解を行った。

【００４６】実 施 例 ９ 試験片として実施例７のものを用い、以下、実施例３と
同様の電解剥離液と電解条件で直流電解を行った。

【００４７】比 較 例 ３ 試験片として実施例７のものを用い、以下、比較例１と
同様の電解剥離液と電解条件で直流電解を行った。

【００４８】試 験 例 ３ 上記の実施例７〜９および比較例２の電解剥離液により
スズ−銅めっき皮膜の剥離を行った時の剥離の速度およ
び剥離の状態を試験例１と同様に評価した、その結果を
表３に示す。

【００４９】（ 結果 ）

【表３】

【００５０】表３から明らかなように、本発明の電解剥
離方法によれば、スズ−銅めっき皮膜が問題なく剥離で
きる。

【００５１】実 施 例 １０ スズ−鉛めっき皮膜の除去：ステンレス鋼ＳＵＳ３０４
に１０μｍのスズ−鉛（スズ：鉛＝９０：１０）めっき
（荏原ユージライト社製、エバソルダＨＳ−２２プロセ
ス）を行い試験片とした。以下、実施例１〜３と同様の
電解剥離液と電解条件を用いて直流電解を行った。

【００５２】直流電解を行った結果、何れの電解剥離液
を用いてもスズ−鉛めっき（はんだめっき）皮膜は完全
に剥離することができた。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、鉛フリーはんだめっき
等のスズ合金めっき皮膜を、基材を侵すさずに剥離する
ことのできる電解剥離方法を提供することができる。

【００５４】従って、本発明の電解剥離方法は半導体装
置の製造過程において、スズ合金めっき皮膜の剥離、特
にラック等の治具のステンレスの接点等に析出した鉛フ
リーはんだめっき皮膜を完全に除去できるため、リード
フレームなどの電子部品の品質維持が可能となる。 以 上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スルホン酸類とチオ尿素類とを含有する
   電解剥離液中で、スズ合金めっき皮膜を陽極として直流
   電解を行うことを特徴とするスズ合金めっき皮膜の電解
   剥離方法。
2. 【請求項２】 上記電解剥離液として、更にジヒドロキ
   シベンゼンを含有せしめたものを用いることを特徴とす
   るスズ合金めっき皮膜の電解剥離方法。
3. 【請求項３】 スズ合金めっきがスズ銀めっきまたはス
   ズ銅めっきである請求項第１項および第２項記載のスズ
   合金めっき皮膜の電解剥離方法。
4. 【請求項４】 直流電解を定電圧で行う請求項第１項な
   いし第３項のいずれかの項記載のスズ合金めっき皮膜の
   電解剥離方法。