JP2002346738A - 電子部品のリード端子へのメッキ方法。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装基板への実装を容易にするとともに、実
装時の接合性を向上させるとともに、品質の安定した安
価な電子部品を提供する。 【解決手段】 表面にＮｉ被膜が形成されたリード端子
を有する電子部品において、当該リード端子に対しＳｎ
−０.７５Ｃｕメッキ膜をディップ形成法により形成す
るにあたり、ディップ形成によるメッキ処理温度をメッ
キ材料の融点より、略２０〜４０℃高く設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水晶振動子等の電子部品
のリード端子に形成するメッキ方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動子等の電子部品においては、半
田等の低融点金属による実装基板への接続を確実に行う
ために、予めリード端子の表面処理として半田メッキ等
を形成することがある。半田メッキの形成はリード端子
の半田メッキ形成予定部分を半田ディップ浴に所定時間
浸漬（ディップ）処理して、リード端子の表面に所定厚
さの半田層を形成していた。

【０００３】半田メッキを行う手順を図１各図とともに
説明する。図１においては、金属シェルにガラス等の絶
縁材料を介して２本のリード端子が一体的に形成された
ベース１を例示しており、このベース１のアウター側
（下方側）のリード端子に半田メッキを行う。リード端
子の構成は、例えば細線状のコバール(kovar)を心材と
し、心材の表面に無電解メッキ処理によりＮｉ被膜を形
成したものを用いている。当該Ｎｉ被膜は、リード端子
の耐食性を高めるために形成する。図１（ｂ）に示すよ
うにリード端子を半田ディップ浴Ｂに所定時間浸漬し、
これを引き上げることにより図１（ｃ）に示すようにア
ウター側のリード端子表面に半田層Ｓが形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、上記半田メ
ッキに用いる半田ディップ浴の温度は、高いほど被膜形
成の作業性に優れ、被膜の膜厚も均一になることが知ら
れている。従来においてはこのような知見に基づいて、
半田メッキ条件（温度等）を決定していた。

【０００５】しかしながら、半田ディップ浴の温度が高
い状態で半田メッキ処理を行った電子部品においては、
リード端子部分を実装基板に半田付けする際、半田のぬ
れ性が悪くなり、接合性が低下する傾向があった。この
ような接合性の低下は半田被膜を厚くすることにより回
避することが知られているが、膜厚を厚くする場合、品
質バラツキを少なく製造することが困難であり、また材
料コストが高くなることと相俟って、全体としてコスト
高になるという問題があった。また膜厚が厚くなると、
実装基板へのリード端子の挿入が困難になり、特に自動
挿入機を用いて実装を行った場合、実装エラーとなり、
作業性の低下を招いていた。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、実装基板への実装を容易にするとともに、
実装時の接合性を向上させるとともに、品質の安定した
安価な電子部品を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はメッキ処理温度
すなわちディップ浴の温度によって、メッキ膜の特にそ
の表層部状態が異なることを新たに知見し、当該知見に
基づいてなされたもので、次の構成により課題を解決す
ることができる。

【０００８】すなわち、請求項１に示すように、心材表
面にＮｉ被膜が形成されたリード端子を有する電子部品
において、当該リード端子に対しメッキ膜をディップ形
成法により形成するにあたり、ディップ形成によるメッ
キ処理温度をメッキ材料の融点より、略２０〜４０℃高
く設定したことを特徴とする、電子部品のリード端子へ
のメッキ方法である。

【０００９】上述のメッキ材料は有害なＰｂを用いない
Ｓｎ単体あるいはＳｎ合金としたり、より具体的には上
述のメッキ材料がＳｎ−Ｃｕ系合金またはＳｎ−Ａｇ−
Ｃｕ系合金を用いてもよい。これにより環境問題にも配
慮したメッキ膜を形成することができる。

【００１０】また請求項４に示すように、メッキ膜厚を
２〜５μｍとすると好ましく、本メッキ方法によれば、
メッキ膜厚を薄くしても表層部へのＮｉ析出が少なく、
製造が容易で安価なメッキ方法を得ることができる。ま
た実装基板への挿入もスムーズに行うことができる。

【００１１】本発明者は、上記実装基板への接合性の低
下原因を究明するために、鋭意検討を行った結果、半田
等のメッキ膜の下層に形成されたＮｉ被膜が上記接合性
に影響を与えていることがわかった。例えばＳｎ−0.75
Ｃｕ無鉛半田を用いた半田メッキ膜（メッキ処理温度約
３００℃、膜厚約３.５μｍ）のサンプルにおいて、そ
の表層部の各金属材料の元素濃度をエネルギー分散型Ｘ
線分析装置により調査したところ、表層部のＮｉ濃度が
比較的高く、また実装基板への接合性も低下していた。
ところがメッキ膜の膜厚を約６μｍと厚くした接合性の
良好なサンプルについても同様の調査をしたところ、表
層部にはＮｉがほとんど検出されなかった。従って、下
層のＮｉが半田等のメッキ膜の表層部にまで拡散が進ん
だ場合、接合性が低下していることが判明した。この接
合性の低下要因は、表層部に現れたＮｉが酸化し、メッ
キ膜のぬれ性が低下することによると考えられる。

【００１２】さらに本発明者が検討を重ねた結果、上記
Ｎｉのメッキ膜表層部への析出はメッキ処理温度（ディ
ップ浴温度）に関連していることを新たに知見した。す
なわち、図１に示すようなベースのリード端子につい
て、ディップ浴の温度を２３５℃から３００℃まで５段
階に異ならせてメッキ処理したところ、図２に示すよう
に、メッキ処理温度が下がるに従って、リード端子の表
層部におけるＮｉ濃度が急激に低下していることを確認
した。当該検証実験は２種類のベースについて行い、サ
ンプルＡはリード端子にＳｎ−Ｃｕ系無鉛半田をメッキ
したもの、サンプルＢはリード端子にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ
系無鉛半田をメッキしたものである。それぞれのベース
のリード端子は、心材がコバールで、その表面にＮｉ被
膜を無電解メッキの手法により、約４〜６μｍの厚さで
形成したものであり、当該Ｎｉ被膜の表面に無鉛半田を
メッキ（ディップ形成）処理により約３.５μｍの厚さ
で形成した。当該無鉛半田組成の詳細はＳｎ−０.７５
Ｃｕ（融点２２７℃）とＳｎ−３.０Ａｇ−０.５Ｃｕ
（融点２１７〜２１９℃）の２種類である。サンプルは
５段階のメッキ温度毎に各１０個について検証し、メッ
キ表層部において検出されたＮｉ濃度の平均値を示し
た。図２から、いずれの半田メッキ処理品（サンプル
Ａ，Ｂ）もメッキ処理温度が低い場合は、表層部におけ
るＮｉ析出がほとんど認められないが、メッキ処理温度
が高くなるにつれてＮｉ析出が認められ、特に各半田の
融点より４０℃以上越えた場合、急激にＮｉ濃度が増加
しており、表層部におけるＮｉ析出がメッキ処理温度に
依存していることが理解できる。

【００１３】またメッキ膜厚（半田メッキ膜厚）に対す
るＮｉ析出についても確認を行った。すなわち半田メッ
キ膜厚を１〜６μｍの間で１μｍ毎に異ならせたサンプ
ルを用意し、ディップによるメッキ処理後の表層部にお
けるＮｉ元素濃度について調べた。当該検証実験に用い
たベースの基本構成は上述の検証実験に用いたものと同
様であり、２５０℃でメッキ処理を行った。サンプルは
各１０個であり、Ｎｉ被膜の表面に前記２種類の無鉛半
田を形成した。図３の実験結果グラフに示すとおり、メ
ッキ厚が２μｍ未満ではＮｉ析出濃度がかなり高くなっ
ているが、２μｍでは急激に減少し２μｍ以上では膜厚
が増加するにつれ漸減し、２μｍ以上では実用上ほとん
ど無視できる程度の濃度であった。

【００１４】なお、メッキ膜厚が例えば６μｍ以上と厚
くなると、膜厚のバラツキ、膜表面のムラが大きくなる
等品質バラツキが大きくなり、また材料コスト高あるい
は実装基板への実装エラーが生じる等の問題を回避する
ことができる。

【００１５】次に上記メッキ処理を行ったサンプルにつ
いて、実装基板との接合性を測るために半田ぬれ性につ
いて確認を行った。すなわち、上記メッキ処理をした各
サンプルについて、実装基板と接合する際に用いる半田
（低融点金属接合材）に対するゼロクロスタイム特性を
確認した。ゼロクロスタイム特性は半田浴に試験片を浸
漬し、その試験片の濡れ性を測るもので、値が小さいほ
ど濡れ性が良好であることを示している。

【００１６】図４〜図７はゼロクロスタイム特性を示
し、それぞれ半田浴を異ならせている。図４は検証に用
いる半田浴に２４５℃のＳｎ−３.０Ａｇ−０.５Ｃｕ無
鉛半田を用い、図５は検証に用いる半田浴に２４５℃の
Ｓｎ−０.７５Ｃｕ無鉛半田を用いている。また図６は
検証に用いる半田浴に２４５℃のＳｎ−２.５Ａｇ−１
Ｂｉ−０.５Ｃｕ無鉛半田を用い、図７は検証に用いる
半田浴に２３０℃の共晶半田を用いている。なお、各図
において横軸は各メッキ処理温度を示し、当該処理温度
に対するゼロクロスタイム特性を測定している。

【００１７】いずれの検証実験においても、半田浴の種
類にかかわらずメッキ処理温度が低いほどゼロクロスタ
イム特性が良好であり、高くなるにつれて当該特性が低
下している。特にメッキ材料の融点を超える温度が、４
０℃以下となるよう設定した範囲内においては両特性が
良好である。４０℃を超えるとゼロクロスタイム特性お
よび濡れ力特性とも大きく悪化している。

【００１８】また、メッキ材料の融点を超える温度が２
０℃以下の場合は、ディップ形成によるメッキ処理時間
が長くなる。例えば通常のメッキ処理時間は約２秒であ
るが、メッキ材料の融点を約１０℃越える条件下ではメ
ッキ処理時間が５秒程度必要とし、作業性が大きく低下
する。またメッキのムラ（メッキ厚のバラツキ）が大き
くなり、実装基板への信頼性面でも好ましくない。

【００１９】従って、上記検証実験により、メッキ処理
温度すなわちディップ浴温度を、メッキ材料の融点より
２０〜４０℃高い範囲に設定した場合、実装基板との接
合性を良好に保ち、また接合作業も向上するとの知見を
得た。

【００２０】

【実施例】本発明の第１の実施例について、図面を参照
して説明する。メッキ処理対象物は図１に示すように水
晶振動子等に用いられるハーメチックシール用のベース
である。当該ベース１は図８に示すように、金属シェル
１１と２本のリード端子１２，１３と絶縁ガラス１４と
からなり、リード端子は、細線状のコバール(kovar)を
心材としている。金属シェル１１の上面には２つの貫通
孔が形成されており、当該貫通孔を前記リード端子１
２，１３が貫通した状態で配置される。金属シェル１１
とリード端子１２，１３は絶縁ガラス１４にて各々電気
的に独立した状態でガラス焼成技術を用いて一体的に固
着される。

【００２１】次に一体的に焼成されたベースを酸洗浄お
よび化学研磨（エッチング）処理し、金属表面の洗浄や
浸炭部分の除去を行う。その後所定厚みの無電解Ｎｉメ
ッキを行うが、本実施例では４〜６μｍのメッキ厚を得
ている。

【００２２】そしてリード端子のアウターリード部分の
一部に対し無鉛半田メッキを行うが、前処理としてメッ
キ対象部分を活性化処理する。具体的にはフラックス浴
にリード端子のメッキ対象部分を所定時間浸漬する。そ
の後、Ｓｎ−０.７５Ｃｕの無鉛半田ディップ浴（２５
０℃）に当該リード端子を所定時間浸漬する。ディップ
浴には複数箇所に熱電対が設けられ、メッキ処理温度
（例えば２５０℃）に保たれるよう制御される。なお、
メッキ膜厚はディップ浴に浸漬（引き下げ）する速度あ
るいは引き下る速度を可変することにより制御できる。
例えば特許第２６９０５１３号には引き上げ速度を適宜
可変することにより膜厚の制御を行う旨が開示されてい
るが、このような手法を用いるとよい。

【００２３】また一般に半田メッキ処理温度が低いと膜
厚のバラツキが大きくなるが、この点についても前記特
許で開示された引き上げ速度を可変することで制御で
き、引き上げ速度を遅くするとそのバラツキを減少させ
ることができるので、実用上問題のない品質の膜厚を得
ることができる。メッキ処理後は湯洗浄を行い、フラッ
クス残さ等の不要物を除去し、乾燥処理を経てメッキ処
理の完了となる。

【００２４】なお、上記実施例においては、半田メッキ
に無鉛半田Ｓｎ−０.７５Ｃｕを用いたが、他の無鉛半
田（Ｓｎ−Ｓｇ−Ｃｕ系等）やＳｎ−Ｐｂ系半田を用い
ても同様の効果を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、Ｎｉ被膜が形成された
リード端子に対しメッキ膜をディップ形成法により形成
するにあたり、メッキ材料ディップ浴の温度をメッキ材
料の融点より、略２０〜４０℃高く設定したことを特徴
とするので、メッキ膜上に下層のＮｉ被膜が析出しにく
くなり、ぬれ性が向上するとともに、メッキ膜の薄膜化
にも対応可能となる。従って、実装基板への実装を容易
にし、また実装時の接合性を向上させるとともに、品質
の安定した安価な電子部品を提供することができる。

【００２６】また請求項２または請求項３によれば、毒
性を有する鉛を用いない低融点材料を用いているので、
環境問題を考慮したメッキ材料におけるメッキ方法を提
供することができる。

【００２７】さらに請求項４によれば、メッキ膜厚の比
較的薄いものについても、実装時の接合性を向上させる
とともに、安価な電子部品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半田ディップ方法を示す模式図。

【図２】メッキ処理温度に対するＮｉ析出濃度を示す
図。

【図３】メッキ膜厚に対するＮｉ析出濃度を示す図。

【図４】ゼロクロスタイム特性を示す図。

【図５】ゼロクロスタイム特性を示す図。

【図６】ゼロクロスタイム特性を示す図。

【図７】ゼロクロスタイム特性を示す図。

【図８】ベース構造を示す図。

【符号の説明】

１ ベース １１ シェル １２，１３ リード端子 １４ 絶縁ガラス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 心材表面にＮｉ被膜が形成されたリード
   端子を有する電子部品において、当該リード端子に対し
   メッキ膜をディップ形成法により形成するにあたり、デ
   ィップ形成によるメッキ処理温度をメッキ材料の融点よ
   り、略２０〜４０℃高く設定したことを特徴とする、電
   子部品のリード端子へのメッキ方法。
2. 【請求項２】 メッキ材料がＳｎあるいはＳｎ合金から
   なることを特徴とする請求項１記載のリード端子を有す
   る電子部品のリード端子へのメッキ方法。
3. 【請求項３】 メッキ材料がＳｎ−Ｃｕ系合金またはＳ
   ｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金からなることを特徴とする請求項
   １または請求項２記載の電子部品のリード端子へのメッ
   キ方法。
4. 【請求項４】 メッキ膜厚が２〜５μｍであることを特
   徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の
   電子部品のリード端子へのメッキ方法。