JP2003073760A - Snめっき極細銅線及びそれを用いた撚線並びにSnめっき極細銅線の製造方法 - Google Patents
Snめっき極細銅線及びそれを用いた撚線並びにSnめっき極細銅線の製造方法Info
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Abstract
極細銅線及びそれを用いた撚線並びにSnめっき極細銅
線の製造方法を提供するものである。 【解決手段】 本発明に係るSnめっき極細銅線11
は、線径が0.1mm以下のSnめっき極細銅線におい
て、銅又は銅合金からなる極細銅線12の外周に、Sn
−0.2〜7.0mass%Cu系めっき層13を、
0.05μm以上の層厚で形成したものである。
Description
線及びそれを用いた撚線並びにSnめっき極細銅線の製
造方法に係り、特に、電子機器のケーブル用導体として
用いられるSnめっき極細銅線及びそれを用いた撚線並
びにSnめっき極細銅線の製造方法に関するものであ
る。
高まっていることから、電子機器のケーブル用導体にお
いては、線径が0.1mm以下の極細銅線が主流となり
つつある。この極細銅線の1つに、表面にSnめっきを
有するSnめっき極細銅線がある。
て、dip法(溶融めっき法)と電気めっき法の二つが
主に挙げられる。
クス又は還元ガスを用いて活性化した後、その極細銅線
を純Snめっき液中に浸漬し、極細銅線の外周に溶融S
nめっき層を形成するものである。また、電気めっき法
は、表面を活性化した極細銅線を純Snめっき液中に浸
漬すると共に、極細銅線と純Snめっき液との間に電圧
を印加して、極細銅線の外周に電気Snめっき層を形成
するものである。
が簡便で、経済性に優れていることから、Snめっき極
細銅線の製造には、一般的に、溶融めっき法が用いられ
ている。
nめっき極細銅線を複数本撚り合わせて撚線を製造する
際、撚線時に、Snめっき極細銅線同士が摺動すること
で、各線の表面でSnめっきカスが発生する。このSn
めっきカスが、撚線製造時に用いる治具であるニップル
に堆積することで、撚線に断線が生じるおそれがあり、
撚線性が良好でないという問題があった。
nが反応し、それらの界面にSn−Cu系金属間化合物
が形成されるが、Snめっき層の層厚が十分でないと、
Snめっき層全体がSn−Cu系金属間化合物層となっ
てしまう。このSn−Cu系金属間化合物は、ハンダ濡
れ性が良好でないため、結果的に、撚線のハンダ付性が
悪くなるという問題があった。
目的は、撚線性およびハンダ付性が良好なSnめっき極
細銅線及びそれを用いた撚線並びにSnめっき極細銅線
の製造方法を提供することにある。
発明に係るSnめっき極細銅線は、線径が0.1mm以
下のSnめっき極細銅線において、銅又は銅合金からな
る極細銅線の外周に、Sn−0.2〜7.0mass%
Cu系めっき層を、0.05μm以上の層厚で形成した
ものである。
十分に高いSnめっき極細銅線が得られる。
用いた撚線は、線径が0.1mm以下で、銅又は銅合金
からなる極細銅線の外周に、Sn−0.2〜7.0ma
ss%Cu系めっき層を0.05μm以上の層厚で形成
したSnめっき極細銅線を、複数本撚り合わせて形成し
たものである。
ダ付け性が良好なSnめっき極細銅線を用いた撚線(S
nめっき極細銅撚線)が得られる。
製造方法は、銅又は銅合金からなる線径が0.1mm以
下の極細銅線の外周に、溶融Snめっき層を形成するS
nめっき極細銅線の製造方法において、めっき浴槽内に
Cu濃度が0.2〜7.0mass%の溶融Sn−Cu
系めっき浴を形成すると共に、溶融Sn−Cu系めっき
浴の、250〜350℃の温度範囲における温度分布を
±5℃以内に調整し、その溶融Sn−Cu系めっき浴中
に上記極細銅線を浸漬し、極細銅線の外周に、0.05
μm以上の層厚の溶融Sn−Cu系めっき層を形成する
ものである。
付性が良好なめっき極細銅線を得ることができる。
を添付図面に基いて説明する。
線の断面図を図1に、第2の実施の形態に係るSnめっ
き極細銅線の断面図を図2に示す。ここで、図2(b)
は、図2(a)の要部Aの拡大図である。
るSnめっき極細銅線11は、線径が0.1mm以下の
Snめっき極細銅線であり、軟質銅或いは硬質銅よりな
る銅又は銅合金からなる極細銅線12の外周に、Sn−
0.2〜7.0mass%Cu系めっき層(以下、Sn
−Cu系めっき層と示す)13を、0.05μm以上、
好ましくは0.5μm以上の層厚で形成したものであ
る。
に、第2の実施の形態に係るSnめっき極細銅線21
は、軟質銅或いは硬質銅よりなる銅又は銅合金からなる
極細銅線12の外周に、層中に直径が2μm以下、好ま
しくは1μm以下のSn−Cu系金属間化合物24が均
一分散したSn−Cu系めっき層23を、0.05μm
以上、好ましくは0.5μm以上の層厚で形成したもの
である。
銅線を用いた撚線31は、図3に示すように、Snめっ
き極細銅線11,21を複数本(図3中では7本を図
示)撚り合わせて形成したものである。ここで言う撚線
は、撚線導体及び撚線導体を用いた電線・ケーブルの総
称である。
層13,23を形成することで、従来のSnめっき極細
銅線の純Snめっき層と比べて層硬度が十分に高いSn
めっき極細銅線11,21が得られる。この銅線11,
21は、Sn−Cu系めっき層13,23の層硬度が高
いことから、この銅線11,21を用いて撚線を製造す
る際、撚線の素線同士が摺動して生じるSnめっきカス
の量が少なくなる。特に、Snめっき極細銅線21の場
合、Snめっきカスの量が非常に少なくなる。その結
果、本実施の形態に係るSnめっき極細銅線11,21
を撚線する時に、断線が生じるおそれがなくなり、従来
のSnめっき極細銅線と比較して、撚線性が向上する。
量が少ないことから、銅線11,21を用いて得られた
撚線は、Sn−Cu系めっき層13,23の表面が平滑
又は略平滑で、表面状態が良好となる。このため、これ
らの撚線のハンダ濡れ性は、従来のSnめっき極細銅線
を用いて得られた撚線のそれよりも、良好となる。その
結果、本実施の形態に係るSnめっき極細銅線11,2
1を用いて得られた撚線においては、良好なハンダ付性
が得られる。
Sn−Cu系めっき層13,23の層厚を、0.05μ
m以上、好ましくは0.5μm以上と規定したのは、以
下の理由によるものである。
線表面のCuとSnめっき層のSnが反応し、それらの
界面に、Cu3SnやCu6Sn5のSn−Cu系金属間
化合物層が形成される。ここで、Snめっき層の層厚が
0.05μm未満であると、Snめっき層自体がSn−
Cu系金属間化合物層となってしまう。このSn−Cu
系金属間化合物は、硬くて脆いと共に、ハンダ濡れ性が
良好でないことから、Snめっき層自体がSn−Cu系
金属間化合物層になると、めっき導体(Snめっき極細
銅線)の機械的特性、例えば屈曲特性が低下すると共
に、Snめっき極細銅線と各種電子部品のハンダ付け時
に不具合が生じてしまう。
いて、Sn−Cu系めっき層13,23のCu濃度を、
0.2〜7.0mass%と規定したのは、Cu濃度が
0.2mass%未満だと、Sn−Cu系めっき層1
3,23の硬度が、純Snめっき層とあまり変わらない
ためである。また、Cu濃度が7.0mass%を超え
ると、Sn−Cu系めっき層13,23自体がSn−C
u系金属間化合物層になり易くなるためである。
Cu系めっき層23中に均一分散させるSn−Cu系金
属間化合物(Cu3SnやCu6Sn5)24の直径を2
μm以下、好ましくは1μm以下と規定したのは、以下
の理由によるものである。
下、好ましくは1μm以下に規定したのは、2μmを超
えるとSn−Cu系めっき層23の表面の平滑性が損な
われるためであり、また、Sn−Cu系めっき層23の
層厚の調整を行うために絞りダイスを用いる場合、金属
間化合物24がダイス部に堆積し、Snめっき極細銅線
21の断線の原因となるためである。
製造方法を、図4に基いて説明する。
送出ボビン41から送出すると共に還元炉42内を走行
させ、極細銅線12に還元処理を施し、表面の酸化層の
除去を行う。
ガイドプーリ43a,43b間において、浸漬棒46に
よりめっき浴槽44内の溶融Sn−Cu系めっき浴45
中に浸漬させる。この時、溶融Sn−Cu系めっき浴4
5のCu濃度を0.2〜7.0mass%に、また、溶
融Sn−Cu系めっき浴45の、250〜350℃の温
度範囲における温度分布を±5℃以内に予め調整してお
く。このため、めっき浴槽44は、少なくともめっき浴
45の温度を測定する多数の温度センサ(図示せず)
と、温度センサからの信号が入力される調節装置(図示
せず)と、調節装置からの信号によりめっき浴を攪拌す
る攪拌装置(図示せず)を備えている。
Sn−Cu系めっき液が不均一に付着しているため、こ
の極細導線12を、絞りダイス47に挿通させ、極細導
線12の外周に付着するSn−Cu系めっき液の量を均
一にし、Sn−Cu系めっき層の層厚が0.05μm以
上、好ましくは0.5μm以上となるように調整する。
n−Cu系めっき液が冷却(空冷)されて凝固すること
で、極細銅線12の外周に溶融Sn−Cu系めっき層1
3,23を有するSnめっき極細銅線11,21が得ら
れ、この銅線11,21が巻取ボビン49に巻き取られ
る。Sn−Cu系めっき液を冷却させて凝固させる際、
冷却装置48により、極細銅線12に冷却空気(図示せ
ず)を吹き付け、強制的に冷却を行ってもよい。これに
よって、空冷による冷却を行った時と比較して、Sn−
Cu系めっき層13,23に対する極細銅線12のCu
拡散が抑制されることから、Snめっき極細銅線11,
21のハンダ濡れ性が更に向上し、延いては、ハンダ付
け性が向上する。
の溶融Sn−Cu系めっき浴45中に浸漬させる際、銅
の溶解度が飽和に達しているめっき浴45の浴温度を低
下させると、それに伴って銅の溶解度が低下する。その
結果、溶解しきれなくなった余剰の銅が金属間化合物
(例えば、Cu6Sn5)の形で晶出するようになる。こ
の時、後述する温度条件でめっき浴45の温度分布の調
整を行うことによって、めっき浴45中に晶出する金属
間化合物のサイズを2μm以下に制御することができ、
このSn−Cu系めっき浴45中に極細銅線12を浸漬
することで、Sn−Cu系めっき層23中に、直径が2
μm以下、好ましくは1μm以下のSn−Cu系金属間
化合物24が均一分散したSnめっき極細銅線21を得
ることができる。
〜350℃の温度範囲における温度分布を±5℃以内、
好ましくは±3℃以内に調整すると規定したのは、温度
分布が±5℃を超えると、めっき浴45の最も温度が低
い部分に粗大な金属間化合物が晶出し、この粗大な金属
間化合物がSn−Cu系めっき層13,23に分散する
ことで、Snめっき極細銅線11,21の断線原因とな
るためである。
線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸漬
させた後、極細銅線の表面に冷却空気を吹き付け、めっ
き層厚が0.7μm、0.8μm、0.7μmのSnめ
っき極細銅線を作製する(試料1〜3)。この時、溶融
Sn−Cu系めっき浴のCu濃度は、それぞれ0.5m
ass%、0.7mass%、1.0mass%に、ま
た、溶融Sn−Cu系めっき浴の温度分布は、一律33
0℃±5℃以内に調整した。
銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸
漬させた後、極細銅線の表面に冷却空気を吹き付け、め
っき層厚が共に0.8μmで、かつ、めっき層中に直径
が1.0μm以下の微細な金属間化合物が均一分散した
Snめっき極細銅線を作製する(試料4,5)。この
時、溶融Sn−Cu系めっき浴のCu濃度は、それぞれ
3.0mass%、5.0mass%に、また、溶融S
n−Cu系めっき浴の温度分布は、一律310℃±5℃
以内に調整した。
銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸
漬させた後、極細銅線を自然冷却(空冷)し、めっき層
厚が0.5μm以上のSnめっき極細銅線を作製する
(試料6)。この時、溶融Sn−Cu系めっき浴のCu
濃度は、3.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系
めっき浴の温度分布は、330℃±5℃以内に調整し
た。
銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸
漬させた後、極細銅線の表面に冷却空気を吹き付け、め
っき層厚が0.7μm、0.8μmのSnめっき極細銅
線を作製する(試料7,8)。この時、溶融Sn−Cu
系めっき浴のCu濃度は、それぞれ0.1mass%、
10.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系めっき
浴の温度分布は、一律350℃±5℃以内に調整した。
銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸
漬させた後、極細銅線の表面に空気を吹き付け、めっき
層厚が0.04μm、0.03μmのSnめっき極細銅
線を作製する(試料9,10)。この時、溶融Sn−C
u系めっき浴のCu濃度は、それぞれ1.0mass
%、3.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系めっ
き浴の温度分布は、一律350℃±5℃以内に調整し
た。
銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸
漬させた後、極細銅線の表面に空気を吹き付け、めっき
層厚が0.8μmのSnめっき極細銅線を作製する(試
料11)。この時、溶融Sn−Cu系めっき浴のCu濃
度は、5.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系め
っき浴の温度分布は、240℃±5℃以内に調整した。
層のCu濃度(mass%)、めっき浴温度(℃)、Sn−
Cu系めっき層の層厚(μm)、冷却過程)を表1に示
す。ここで、Sn−Cu系めっき層の層厚の測定は、コ
クール法(JIS8610-8619)により行った。
その評価結果を表2に示す。ここで、表面状態の評価
は、電子顕微鏡(SEM)を用いて行った。
はいずれも良好であった。また、試料1〜3,7の試料
は、Sn−Cu系めっき層の表面が平滑であったが、試
料4〜6のSn−Cu系めっき層の表面には、直径1μ
m以下の微細な金属間化合物(Cu6Sn5)が認められ
た。
いずれも不良であった。これは、試料8については、S
n−Cu系めっき層のCu濃度が規定範囲よりも高く、
試料11については、めっき浴温度が規定範囲よりも低
いことから、めっき浴中に溶解できない余剰の銅が金属
間化合物として晶出し、Sn−Cu系めっき層に、直径
約3μmの粗大な針状金属間化合物(Cu6Sn5)が分
散していることに起因する。
不良であった。これは、Sn−Cu系めっき層の層厚が
規定範囲よりも薄いことから、Snめっき極細銅線の表
面全体に、極細銅線表面のCuとSnが反応して形成さ
れる金属間化合物層が露出し、Snめっき極細銅線の表
面が凹凸であることに起因する。
mmで同心撚りして、10,000mの長さの撚線を製
造する。この時の、各撚線の表面状態、めっきカスの発
生状況、ハンダ付性の評価を行った。その評価結果を表
3に示す。ここで、めっきカスの発生状況は、撚線機の
ニップル部に堆積するめっきカスの量で評価を行った。
また、ハンダ付性は、撚線を共晶ハンダ浴に浸漬させた
際の、濡れ面積の大小で評価を行った。
線の表面状態はいずれも良好であった。また、めっきカ
スの発生は、撚線作業上、問題がなかった。即ち、撚線
工程中、めっきカスによる断線はなかった。特に、試料
3〜6は、撚線時に発生するめっきカスの量が非常に少
なかった。さらに、ハンダ付性は、試料6を用いた撚線
がやや良である以外は、大変良好又は良好であった。
線の表面状態は良好(平滑)であり、また、ハンダ付性
も大変良好であるものの、撚線時にめっきカスが多量に
発生し、断線が生じた。これは、試料7のSn−Cu系
めっき層のCu濃度が規定範囲よりも低いことから、S
n−Cu系めっき層の硬度が純Snめっき層の硬度とあ
まり変わりがなく、硬度不足であったことに起因する。
時に発生するめっきカスの量は非常に少なかったもの
の、撚線の表面に微細な亀裂が認められ、表面状態が不
良であった。この亀裂は、金属間化合物(又は金属間化
合物層)とSn−Cu系めっき層の界面に生じていた。
つまり、試料8〜11においては、Sn−Cu系めっき
層に分散する金属間化合物が粗大である(試料8,1
1)又はSn−Cu系めっき層に金属間化合物層が露出
している(試料9,10)ことから、撚線時に各試料の
表面に負荷された曲げ歪みを、Sn−Cu系めっき層が
吸収できず、亀裂が生じたと考えられる。さらに、試料
8〜11を用いた撚線は、Sn−Cu系めっき層に分散
する金属間化合物が粗大であったり、Sn−Cu系めっ
き層に金属間化合物層が露出しているため、ハンダ付性
が悪かった。
施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のもの
が想定されることは言うまでもない。
な優れた効果を発揮する。 (1) めっき層の層硬度が十分に高いSnめっき極細
銅線が得られる。 (2) 撚線が容易で、ハンダ付け性が良好なSnめっ
き極細銅撚線が得られる。 (3) 撚線性およびハンダ付性が良好なめっき極細銅
線を得ることができる。
断面図である。
断面図である。
の断面図である。
る。
%Cu系めっき層) 24 Sn−Cu系金属間化合物 31 撚線 44 めっき浴槽 45 溶融Sn−Cu系めっき浴
Claims (5)
- 【請求項1】 線径が0.1mm以下のSnめっき極細
銅線において、銅又は銅合金からなる極細銅線の外周
に、Sn−0.2〜7.0mass%Cu系めっき層
を、0.05μm以上の層厚で形成したことを特徴とす
るSnめっき極細銅線。 - 【請求項2】 Sn−0.2〜7.0mass%Cu系
めっき層中に、直径が2μm以下のSn−Cu系金属間
化合物を均一分散させた請求項1記載のSnめっき極細
銅線。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載のSnめっき極細銅
線を複数本撚り合わせて形成したことを特徴とするSn
めっき極細銅線を用いた撚線。 - 【請求項4】 銅又は銅合金からなる線径が0.1mm
以下の極細銅線の外周に、溶融Snめっき層を形成する
Snめっき極細銅線の製造方法において、めっき浴槽内
にCu濃度が0.2〜7.0mass%の溶融Sn−C
u系めっき浴を形成すると共に、溶融Sn−Cu系めっ
き浴の、250〜350℃の温度範囲における温度分布
を±5℃以内に調整し、その溶融Sn−Cu系めっき浴
中に上記極細銅線を浸漬し、極細銅線の外周に、0.0
5μm以上の層厚の溶融Sn−Cu系めっき層を形成す
ることを特徴とするSnめっき極細銅線の製造方法。 - 【請求項5】 極細銅線の外周に0.05μm以上の層
厚の溶融Sn−Cu系めっき層を形成した後、その溶融
Sn−Cu系めっき層を強制冷却する請求項4記載のS
nめっき極細銅線の製造方法。
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JP2001260053A JP4296733B2 (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Snめっき極細銅線及びそれを用いた撚線並びにSnめっき極細銅線の製造方法 |
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