JP2005206942A - プレス打ち抜き材料及びＳｎめっき処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料及びＳｎめっき処理方法を提供する。
【解決手段】 電気・電子部品等に用いられる銅合金を成形し前記銅合金の表面にＳｎめっきを施すプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法を、プレス打ち抜き処理と、Ｓｎめっき処理と、前記プレス打ち抜き材料のＳｎめっき層を加熱炉で溶融させ、その後急冷して前記Ｓｎめっき層の再結晶組織を表面に得るリフロー処理とを含み、前記Ｓｎめっき処理は、前記プレス打ち抜き材料においてめっき電流が集中する領域を非接触で覆うマスク部材を用いて実行され、前記マスク部材が、前記めっき電流が集中する領域周辺のめっき電流の集中を防止することによって積層される前記Ｓｎめっき層の厚さを小さくするように構成する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、端子、コネクタ等に用いられる電気・電子部品用材料に関し、特にプレス打ち抜き加工後にＳｎめっきを施された電気・電子部品用材料及びその製造方法に関する。

従来、耐食性、半田付け性、低電気接触抵抗特性等を要求される端子やコネクタ等の電子部品に対して、Ｓｎめっき又は半田めっきが広く使用されている。しかし近年、環境問題に関わるＰｂ規制の問題から、Ｐｂを含む半田めっきの適用は減少傾向にある。一方Ｓｎめっきは、美観、耐食性、半田付け性に優れた電気光沢Ｓｎめっき技術が広く用いられている。しかしながら、電気光沢Ｓｎめっき技術では、ウィスカと呼ばれる針状のＳｎ単結晶が発生することがあり、ウィスカは、回路中や端子間での短絡、絶縁不良又はノイズ発生の原因となっていた。

このウィスカの発生を抑制するために、例えば特許文献１に見られるように、所定の添加元素（０．１〜１０重量％のＺｎ）を含む銅合金に対して、所定の成分及び特性（めっき中のＣ量が０．０５〜１重量％、めっきの結晶粒径が０．１〜１μｍ、めっき表面反射率が３０％以上、めっきの（１０１）面の配向指数が２．０以下）の光沢Ｓｎめっきを所定の厚さ（０．５〜２μｍ）だけ施したことを特徴とする電子・電気部品用銅合金材料を用いることによって、電気光沢Ｓｎめっきにおけるウィスカの発生を抑制することが可能となる。

特開２００２−２６６０９５号公報

特許文献１に開示された電子・電気部品用銅合金材料は、例えば図１に示すように、板厚ｔで所定の成分の銅合金板１に対して、所定の成分及び特性を有するＳｎめっき層を電気めっき処理し、その後所定の形状にプレス打ち抜き加工して最終製品形状を得るものである。

また、ウィスカ発生の問題を解決するための技術として、Ｓｎめっき処理後のリフロー処理技術が公知である。リフロー処理は、例えば図２に示すように、板厚ｔの銅合金板１に対してＳｎめっき処理を行い、Ｓｎめっきされた銅合金板１を加熱炉にて所定の温度まで加熱して表面のＳｎめっき層を溶融させ、その後急冷してＳｎの再結晶組織をめっき層表面に生じさせて、その後プレス打ち抜き加工して最終製品形状を得るものであり、この処理によってウィスカの発生を完全に抑制できることが知られている。

しかしながら、上述の２つの方法は、いずれも銅合金板１をめっきした後にプレス打ち抜き加工する方法であるため、図１及び図２に示すように、最終製品形状におけるめっき面１ａには所定の厚さのめっき層が形成されているものの、プレスにより切断された側面１ｂには、めっき層が形成されず母材のままとなってしまい、半田付け性が悪い、耐食性が悪い、あるいは美観及び光沢を損なうという問題がある。

これに対して、銅合金板１をプレスした後にＳｎめっきを行う方法も考えられるが、例えば図３に示すように、最終製品形状での断面積が一様な領域（図３（ａ）の領域Ｘ１）では、めっき処理中に流れる電流値がほぼ一定のため、リフロー処理前後のＳｎめっき層２ａ及び酸化膜層２ｂをほぼ一定の所定範囲内に制御することが可能となるが、断面積が変化する領域（図３（ａ）の領域Ｘ２）では、母材の断面積が小さくなるにつれて電流が集中し、流れる電流密度が大きくなってしまい、結果として母材の先端部付近により厚いＳｎめっき層２ａとこれに積層する酸化膜２ｂとが形成されてしまうため、最終製品全体で均一な厚さのＳｎめっき層を得ることが困難である。また、めっき層の厚さの差が大きい場合は表面の凹凸が大きくなり、リフロー処理時に溶融しためっき層の湯流れが酸化膜層によって阻害され、均質なめっき表面とはならず、半田付け性の劣化を招いてしまうという問題がある。

そこで本発明は、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料及びＳｎめっき処理方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成する材料として、本発明は、請求項１記載のように、プレスで打ち抜いた材料の全ての表面に、リフロー処理されためっき層を有することを特徴とするプレス打ち抜き材料と表わされる。このようなプレス打ち抜き材料を用いれば、外部との接点となり得るすべての面で均一なめっき層が形成されるため、耐食性、半田付け性に優れた電気・電子部品用材料として使用することができる。

請求項１記載のプレス打ち抜き材料は、例えば請求項２記載のように、前記めっき層が１〜３μｍの範囲内にあるように形成することもできる。

請求項１又は２記載のプレス打ち抜き材料は、例えば請求項３記載のように、前記材料が銅合金であり、前記メッキ層はスズ（Ｓｎ）を含むように形成することもできる。このようなプレス打ち抜き材料を用いれば、外部との接点となり得るすべての面で均一なＳｎめっき層が形成されておりかつウィスカの発生が抑制されるため、耐食性、半田付け性に優れた電気・電子部品用材料として使用することができる。

請求項１から３のいずれか一項記載のプレス打ち抜き材料は、例えば請求項４記載のように、前記プレス打ち抜き材料が電子部品の端子を含むように形成することもできる。

また、本発明は、請求項５記載のように、銅合金の表面にＳｎめっきを施すプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法であって、前記銅合金を所定の形状に打ち抜き加工するプレス打ち抜き処理と、前記プレス打ち抜き処理によって加工されたプレス打ち抜き材料の表面にＳｎめっき層を形成するＳｎめっき処理と、前記Ｓｎめっき処理によってＳｎめっきされた前記プレス打ち抜き材料を加熱炉で加熱して前記Ｓｎめっき層を溶融させ、その後急冷して前記Ｓｎめっき層の再結晶組織を表面に得るリフロー処理とを含み、前記Ｓｎめっき処理は、前記プレス打ち抜き材料においてめっき電流が集中する領域を非接触で覆うマスク部材を用いて実行され、前記マスク部材が、前記めっき電流が集中する領域周辺のめっき電流の集中を防止することによって積層される前記Ｓｎめっき層の厚さを小さくするように構成される。このような構成によれば、Ｓｎめっき処理工程においてめっき電流が集中すると想定される領域に合わせたマスク部材を設けてＳｎめっき処理が行われるため、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料とすることが可能となる。

また、本発明は、請求項６記載のように、銅合金の表面にＳｎめっきを施すプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法であって、前記銅合金を所定の形状に打ち抜き加工するプレス打ち抜き処理と、前記プレス打ち抜き処理によって加工されたプレス打ち抜き材料の表面全面にＳｎめっき層を形成する第１のＳｎめっき処理と、前記プレス打ち抜き材料の表面の所定部分のみにＳｎめっき層を積層して形成する第２のＳｎめっき処理と、前記第２のＳｎめっき処理によってＳｎめっきされた前記プレス打ち抜き材料を加熱炉で加熱して前記第１及び第２のＳｎめっき層を溶融させ、その後急冷して前記第１及び第２のＳｎめっき層の再結晶組織を表面に得るリフロー処理とを含み、前記第２のＳｎめっき処理は、前記プレス打ち抜き材料においてめっき電流が集中する領域以外の領域を前記所定部分として実行するように構成される。このような構成によれば、第１のＳｎめっき処理においてめっき電流が集中すると想定される領域での所望のめっき量の通電を行い、第２のＳｎめっき処理においてその他の領域全体を浸す位置までめっき溶液の高さを調整して浸漬しつつめっき処理が行われるため、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料とすることが可能となる。

請求項６記載のプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法は、例えば請求項７記載のように、前記第１のＳｎめっき処理及び前記第２のＳｎめっき処理が、それぞれ独立して設けられた第１のＳｎめっき槽と第２のＳｎめっき槽とで実行されるように構成することもできる。

また、本発明は、請求項８記載のように、銅合金の表面にＳｎめっきを施すプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法であって、前記銅合金を所定の形状に打ち抜き加工するプレス打ち抜き処理と、前記プレス打ち抜き処理によって加工されたプレス打ち抜き材料の表面にＳｎめっき層を形成するＳｎめっき処理と、前記Ｓｎめっき処理によってＳｎめっきされた前記プレス打ち抜き材料に対して、通電方向を逆にして前記Ｓｎめっき層を選択的に溶解させる電解処理と、前記電解処理を経た後の前記プレス打ち抜き材料を加熱炉で加熱して前記Ｓｎめっき層を溶融させ、その後急冷して前記Ｓｎめっき層の再結晶組織を表面に得るリフロー処理とを含み、前記電解処理は、前記プレス打ち抜き材料においてめっき電流が集中する領域のＳｎめっき層を選択的に溶解させることによって実行されるように構成される。このような構成によれば、Ｓｎめっき処理において過剰なめっき層厚さとなった領域に対して陽極電解処理を行うことによって、過剰なめっき層厚さとなった領域にめっき電流が集中するために選択的に過剰なめっき層の一部が溶解し、結果として全体が均一な所定厚さのめっき層が形成できるため、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料とすることが可能となる。

また、本発明は、請求項９記載のように、銅合金の表面にＳｎめっきを施すプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法であって、前記銅合金を所定の形状に打ち抜き加工するプレス打ち抜き処理と、前記プレス打ち抜き処理によって加工されたプレス打ち抜き材料の表面にＳｎめっき層を形成するＳｎめっき処理と、前記Ｓｎめっき処理によってＳｎめっきされた前記プレス打ち抜き材料の表面にフラックスを付着させるフラックス塗布処理と、前記フラックス塗布処理によって前記フラックスを塗布された前記プレス打ち抜き材料を加熱炉で加熱して前記Ｓｎめっき層を溶融させ、その後急冷して前記Ｓｎめっき層の再結晶組織を表面に得るリフロー処理とを含み、前記フラックス塗布処理は、前記プレス打ち抜き材料において全面に対して実行されるように構成される。このような構成によれば、Ｓｎめっき処理においてめっき層に凹凸等の厚さのバラツキが生じた場合に、Ｓｎめっき溶液と成分の近いフラックスを塗布することによって最後のリフロー処理における溶融したＳｎの湯流れが容易になり、他の部分よりめっき厚さが厚くなった領域を全体として均一な厚さに近づけて形成したため、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料とすることが可能となる。

請求項９記載のプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法は、例えば請求項１０記載のように、前記フラックスが、前記Ｓｎめっき処理で用いられるＳｎめっき溶液と同種または同一であるように構成することもできる。

本発明によれば、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料及びＳｎめっき処理方法を実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図４は、本実施例１によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造工程を示す流れ図である。板厚（例えば０．５ｍｍ）の銅合金板１１（例えば黄銅板）は、まずプレス打ち抜き処理によって、最終製品形状（例えば電子部品の端子部を含む形状）の寸法に加工される。このとき、プレスによって生じたバリや変形は仕上げ成形工程を追加して所定の最終製品の形状に仕上げ加工される。続いて、プレスされた銅合金板１１は、めっき槽（図示せず）においてＮｉやＣｕなどの下地めっきを施した後、Ｓｎめっき処理される。このときめっき槽には、めっき溶液としてメタンスルホン酸及びメタンスルホン酸スズを主成分とする液体（例えばＳｎ濃度５０〜７０ｇ／リットル、酸濃度１．５〜２．０Ｎ（規定））が収容されている。このＳｎめっき処理における銅合金板１１の浸漬方法については後述する。次に、Ｓｎめっきされた銅合金板１１は、リフロー処理を実行される。これは加熱炉（図示せず）中において、Ｓｎめっき層の溶融温度以上である所定温度（例えば３００℃）で所定時間（例えば数秒〜数十分程度）だけ加熱し、その後５０〜６０℃に温度調整された水（図示せず）中にて急冷することによってＳｎめっき層の表面に再結晶組織を生じさせる処理である。これらの処理を経ることによって、めっき表面１１ａ及び側面１１ｂにそれぞれ所定の厚さ（好ましくは１〜３μｍ）のＳｎめっき層を有する銅合金板１１を製造することができる。

次に、本実施例１による図４で示されたＳｎめっき処理の方法を説明する。図５は、本実施例１によるＳｎめっき処理の方法及びＳｎめっき処理前後の銅合金板１１が経る工程を示す流れ図である。銅合金板１１は、プレス打ち抜き処理によって例えば端子等の所定の形状に打ち抜き加工され、上述のように、その後Ｓｎめっき槽１３に送られる。Ｓｎめっき槽１３内部には、メタンスルホン酸及びメタンスルホン酸スズを主成分とし他にＳｎめっき用界面活性剤（例えばβ−ナフトール）等を含むめっき溶液１４が例えば２０〜４０℃の温度に保持されて収容されている。プレス打ち抜き処理された銅合金板１１は、Ｓｎめっき槽１３内でめっき溶液１４に全体が完全に浸るように浸漬され、電極の１つとしてめっき電流密度１０Ａ／ｄｍ^２を３０秒〜１分間通電される。このとき、このまま電気めっき処理を実行すると、電極となる銅合金板１１は、図３で示したように、断面積の変化する先端部付近で過剰なＳｎめっき層が積層されてしまうことになる。これを防止するために、本実施例１では、断面積が小さくなる先端部付近の領域にマスク部材１５を設けつつ浸漬する。このマスク部材１５は、図５に示すような位置に設けられており、めっき時のめっき電流の集中を防いで過剰なめっき層の形成を防止することができる。以上のＳｎめっき処理を経て、銅合金板１１には所定の厚さのＳｎめっき層１２が形成される。その後、銅合金板１１は表面に付着しためっき溶液１４を水洗浄され、続くリフロー処理が実行される加熱炉へと送られる。

以上のような製造工程を経ることによって、本実施例１によるプレス打ち抜き材料は、Ｓｎめっき処理工程においてめっき電流が集中すると想定される領域に合わせたマスク部材を設けてＳｎめっき処理が行われるため、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料とすることが可能である。

次に、本発明による実施例２について図面を用いて詳細に説明する。図６は、本実施例２によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造工程を示す流れ図である。板厚ｔ（例えば０．５ｍｍ）の銅合金板１１（例えば黄銅板）は、まずプレス打ち抜き処理によって、最終製品形状（例えば電子部品の端子部を含む形状）の寸法に加工される。このとき、プレスによって生じたバリや変形は仕上げ成形工程を追加して所定の最終製品の形状に仕上げ加工される。続いて、プレスされた銅合金板１１は、めっき槽（図示せず）においてＮｉやＣｕなどの下地めっきを施した後、Ｓｎめっき処理される。このときめっき槽には、めっき溶液としてメタンスルホン酸及びメタンスルホン酸スズを主成分とする液体（例えばＳｎ濃度５０〜７０ｇ／リットル、酸濃度１．５〜２．０Ｎ（規定））が収容されている。本実施例２においては、実施例１の場合と異なり第１及び第２のめっき槽（図示せず）を設けて、第１及び第２のＳｎめっき処理を実行する。この第１及び第２のＳｎめっき処理における銅合金板１１の浸漬方法については後述する。次に、Ｓｎめっきされた銅合金板１１は、リフロー処理を実行される。これは加熱炉（図示せず）中において、Ｓｎめっき層の溶融温度以上である所定温度（例えば３００℃）で所定時間（例えば数秒〜数十分程度）だけ加熱し、その後５０〜６０℃に温度調整された水（図示せず）中にて急冷することによってＳｎめっき層の表面に再結晶組織を生じさせる処理である。これらの処理を経ることによって、めっき表面１１ａ及び側面１１ｂにそれぞれ所定の厚さ（好ましくは１〜３μｍ）のＳｎめっき層を有する銅合金板１１を製造することができる。

次に、本実施例２による図６で示された第１及び第２のＳｎめっき処理の方法を説明する。図７は、本実施例２によるＳｎめっき処理の方法及びＳｎめっき処理前後の銅合金板１１が経る工程を示す流れ図である。銅合金板１１は、プレス打ち抜き処理によって例えば端子等の所定の形状に打ち抜き加工され、まず第１のＳｎめっき槽１３ａに送られる。Ｓｎめっき槽１３ａ内部には、メタンスルホン酸及びメタンスルホン酸スズを主成分とし他にＳｎめっき用界面活性剤（例えばβ−ナフトール）等を含むめっき溶液１４が例えば２０〜４０℃の温度に保持されて収容されている。プレス打ち抜き処理された銅合金板１１は、Ｓｎめっき槽１３ａ内でめっき溶液１４に全体が完全に浸るように浸漬され、電極の１つとしてめっき電流密度１０Ａ／ｄｍ^２を１５秒〜３０秒間通電される。このとき、このまま電気めっき処理を実行すると、電極となる銅合金板１１は、図３で示したように、断面積の変化する先端部付近で過剰なＳｎめっき層が積層されてしまうことになる。これを防止するために、第１のＳｎめっき槽１３ａでのめっき処理では、先端部付近に所望のＳｎめっき層１２ａが形成されるような上記の所定の通電条件で処理される。

続いて銅合金板１１は、第２のＳｎめっき槽１３ｂへと送られる。Ｓｎめっき槽１３ｂ内部には、第１のＳｎめっき槽１３ａのものと同一のめっき溶液１４が同一の温度条件で収容されている。ここで、第２のＳｎめっき槽１３ｂ内のめっき溶液１４は、図７に示すように、第１のＳｎめっき槽１３ａで１次めっきされた銅合金板１１の先端部付近を浸漬しない高さすなわち断面積がほぼ等しい領域の高さｈまで設けられており、銅合金板１１は、Ｓｎめっき槽１３ｂ内でめっき溶液１４に上述の先端部を除く部分が浸るように浸漬され、電極の１つとしてめっき電流密度１０Ａ／ｄｍ^２を第１のＳｎめっき処理のめっき時間と同じ〜１／２の時間だけ通電される。このような工程にすることによって、過剰なめっき層の形成が想定される銅合金板１１の先端部付近では第２のＳｎめっき処理を行わないため、銅合金板１１全体では所定の厚さのＳｎめっき層１２が形成される。その後、銅合金板１１は表面に付着しためっき溶液１４を水洗浄され、続くリフロー処理が実行される加熱炉へと送られる。

以上のような製造工程を経ることによって、本実施例２によるプレス打ち抜き材料は、第１のＳｎめっき処理においてめっき電流が集中すると想定される領域での所望のめっき量の通電を行い、第２のＳｎめっき処理においてその他の領域全体を浸す位置までめっき溶液の高さを調整して浸漬しつつめっき処理が行われるため、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料とすることが可能である。

次に、本発明による実施例３について図面を用いて詳細に説明する。図８は、本実施例３によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造工程を示す流れ図である。板厚（例えば０．５ｍｍ）の銅合金板１１（例えば黄銅板）は、まずプレス打ち抜き処理によって、最終製品形状（例えば電子部品の端子部を含む形状）の寸法に加工される。このとき、プレスによって生じたバリや変形は仕上げ成形工程を追加して所定の最終製品の形状に仕上げ加工される。続いて、プレスされた銅合金板１１は、めっき槽（図示せず）においてＮｉやＣｕなどの下地めっきを施した後、Ｓｎめっき処理される。このときめっき槽には、めっき溶液としてメタンスルホン酸及びメタンスルホン酸スズを主成分とする液体（例えばＳｎ濃度５０〜７０ｇ／リットル、酸濃度１．５〜２．０Ｎ（規定））が収容されている。このＳｎめっき処理における銅合金板１１の浸漬方法については後述する。次に、Ｓｎめっきされた銅合金板１１は、陽極電解処理される。これは上記のＳｎめっき処理と通電方向を逆にして所定電流を所定時間だけ通電する処理であり、これによって銅合金板１１に付着しためっき層の一部が溶解する。この陽極電解処理の詳細については後述する。続いて、陽極電解された銅合金板１１は、リフロー処理を実行される。これは加熱炉（図示せず）中において、Ｓｎめっき層の溶融温度以上である所定温度（例えば３００℃）で所定時間（例えば数秒〜数十分程度）だけ加熱し、その後５０〜６０℃に温度調整された水（図示せず）中にて急冷することによってＳｎめっき層の表面に再結晶組織を生じさせる処理である。これらの処理を経ることによって、めっき表面１１ａ及び側面１１ｂにそれぞれ所定の厚さ（好ましくは１〜３μｍ）のＳｎめっき層を有する銅合金板１１を製造することができる。

次に、本実施例３による図８で示されたＳｎめっき処理の方法を説明する。図９は、本実施例３によるＳｎめっき処理の方法及びＳｎめっき処理前後の銅合金板１１が経る工程を示す流れ図である。銅合金板１１は、プレス打ち抜き処理によって例えば端子等の所定の形状に打ち抜き加工され、Ｓｎめっき槽１３に送られる。Ｓｎめっき槽１３内部には、メタンスルホン酸及びメタンスルホン酸スズを主成分とし他にＳｎめっき用界面活性剤（例えばβ−ナフトール）等を含むめっき溶液１４が例えば２０〜４０℃の温度に保持されて収容されている。プレス打ち抜き処理された銅合金板１１は、Ｓｎめっき槽１３内でめっき溶液１４に全体が完全に浸るように浸漬され、電極の１つとしてめっき電流密度１０Ａ／ｄｍ^２を３０秒〜１分間通電されるこの処理によって、電極となる銅合金板１１には、図３で示したように、断面積の変化する先端部付近（図９中の点線領域Ｙ）で過剰なＳｎめっき層が積層される。

次に、銅合金板１１を浸漬したままで電極すなわち電流の流れ方向を入れ替えて、陽極電解処理を行う。すなわち、通電方向を逆にして、めっき電流密度２〜５Ａ／ｄｍ^２を５秒〜３０秒間通電して銅合金板１１の表面のめっき層を溶解させる。この陽極電解処理では、断面積の小さい銅合金板１１の先端部付近すなわち図９の領域Ｙにめっき電流が集中するため、選択的に過剰なめっき層のＳｎめっきが溶解する。このような工程にすることによって、銅合金板１１全体では均一な所定の厚さのＳｎめっき層１２が形成される。ここで、本実施例３では、Ｓｎめっき処理と陽極電解処理とでめっき槽を独立して設けて、通電条件をそれぞれのめっき槽に適当なものに設定して実施する。その後、銅合金板１１は表面に付着しためっき溶液１４を水洗浄され、続くリフロー処理が実行される加熱炉へと送られる。

以上のような製造工程を経ることによって、本実施例３によるプレス打ち抜き材料は、Ｓｎめっき処理において過剰なめっき層厚さとなった領域に対して陽極電解処理を行うことによって、過剰なめっき層厚さとなった領域にめっき電流が集中するために選択的に過剰なめっき層の一部が溶解し、結果として全体が均一な所定厚さのめっき層が形成できるため、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料とすることが可能である。

次に、本発明による実施例４について図面を用いて詳細に説明する。図１０は、本実施例４によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造工程を示す流れ図である。板厚（例えば０．５ｍｍ）の銅合金板１１（例えば黄銅板）は、まずプレス打ち抜き処理によって、最終製品形状（例えば電子部品の端子部を含む形状）の寸法に加工される。このとき、プレスによって生じたバリや変形は仕上げ成形工程を追加して所定の最終製品の形状に仕上げ加工される。続いて、プレスされた銅合金板１１は、めっき槽（図示せず）においてＮｉやＣｕなどの下地めっきを施した後、Ｓｎめっき処理される。このときめっき槽には、めっき溶液としてメタンスルホン酸及びメタンスルホン酸スズを主成分とする液体（例えばＳｎ濃度５０〜７０ｇ／リットル、酸濃度１．５〜２．０Ｎ（規定））が収容されている。このＳｎめっき処理における銅合金板１１の浸漬方法については後述する。次に、Ｓｎめっきされた銅合金板１１は、フラックス塗布処理される。これは図３で示したように、銅合金板１１の断面積が異なる部分でＳｎめっき層に凹凸等が生じることによってリフロー処理での湯流れが阻害されるのを緩和させるために、溶融して湯流れを均一にするフラックスとしてメタンスルホン酸溶液（例えば濃度０．５〜２．０Ｎ（規定））に浸すことによって塗布及び乾燥させる工程である。このフラックス塗布処理の詳細については後述する。続いて、フラックス塗布された銅合金板１１は、リフロー処理を実行される。これは加熱炉（図示せず）中において、Ｓｎめっき層の溶融温度以上である所定温度（例えば３００℃）で所定時間（例えば数秒〜数十分程度）だけ加熱し、その後５０〜６０℃に温度調整された水（図示せず）中にて急冷することによってＳｎめっき層の表面に再結晶組織を生じさせる処理である。これらの処理を経ることによって、めっき表面１１ａ及び側面１１ｂにそれぞれ所定の厚さ（好ましくは１〜３μｍ）のＳｎめっき層を有する銅合金板１１を製造することができる。

次に、本実施例４による図１０で示されたＳｎめっき処理の方法を説明する。図１１は、本実施例４によるＳｎめっき処理の方法及びＳｎめっき処理前後の銅合金板１１が経る工程を示す流れ図である。銅合金板１１は、プレス打ち抜き処理によって例えば端子等の所定の形状に打ち抜き加工され、Ｓｎめっき槽１３ａに送られる。Ｓｎめっき槽１３ａ内部には、メタンスルホン酸及びメタンスルホン酸スズを主成分とし他にＳｎめっき用界面活性剤（例えばβ−ナフトール）等を含むめっき溶液１４が例えば２０〜４０℃の温度に保持されて収容されている。プレス打ち抜き処理された銅合金板１１は、Ｓｎめっき槽１３ａ内でめっき溶液１４に全体が完全に浸るように浸漬され、電極の１つとしてめっき電流密度１０Ａ／ｄｍ^２を３０秒〜１分間通電される。この処理によって、電極となる銅合金板１１には、図３で示したように、断面積の変化する先端部付近で他の部分より厚いＳｎめっき層１２ａが積層される。

次に、銅合金板１１はフラックス塗布槽１３ｃへ送られる。フラックス塗布槽１３ｃには、上述のようにメタンスルホン酸溶液（例えば濃度０．５〜２．０Ｎ（規定））がフラックス１６として収容されている。Ｓｎめっきされた銅合金板１１は、全面がフラックス塗布槽１３ｃに浸漬された後そのまま乾燥される。その後、銅合金板１１は、加熱炉へと送られてリフロー処理が行われる。このリフロー処理では、加熱による表面の溶融と湯流れが容易に行われ、所定の厚さ及び所定の表面性状のＳｎめっき層が得られる。ここで、本実施例４では、フラックス塗布槽１３ｃを独立して設ける工程を示したが、フラックス１６はＳｎめっき溶液と全く同一のものでもよい。

以上のような製造工程を経ることによって、本実施例４によるプレス打ち抜き材料は、Ｓｎめっき処理においてめっき層に凹凸等の厚さのバラツキが生じた場合に、Ｓｎめっき溶液と成分の近いフラックスを塗布することによって最後のリフロー処理における溶融したＳｎの湯流れが容易となり、他の部分よりめっき層厚さが厚くなった領域を全体として均一な厚さに近づけて形成したため、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料とすることが可能である。

次に、図１２に、本発明によってＳｎめっき処理された実際の製品の表面外観及びその拡大部の写真を示す。図１２中の（ａ）は、本発明のＳｎめっき処理方法によってめっき処理されたままの製品を示している。図１２（ａ）の製品外観写真から、本発明のＳｎめっき処理方法を用いることによって、プレス打ち抜き加工後であっても良好なＳｎめっきが形成されていることがわかる。しかし同時に、表面の拡大写真から、Ｓｎめっきのままでは製品表面に非常に細かな凹凸（写真上の細かな陰陽）が存在することも認められる。このため、Ｓｎめっき処理のままの製品外観はやや光沢のないものとなっている。これに対して、図１２（ｂ）に示すように、リフロー処理を実行すると、製品表面のＳｎめっき層がいったん溶融して再結晶組織となるため、表面の拡大写真は非常に滑らかで陰陽のないものとなり、結果として製品外観は優れた光沢を有するものとなる。

以上の実施例から、本発明によるプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法によれば、プレス打ち抜き加工後であっても、均一なめっき層厚さ範囲に制御されたＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造を実現できる。

また、以上の実施例に示された方法によって製造されたプレス打ち抜き材料は、プレス加工後にＳｎめっき処理が行われるため、外部との接点となり得るすべての面で均一なＳｎめっき層が形成されており、かつリフロー処理が行われているためウィスカの発生が抑制される。よって、本発明によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料は、耐食性、半田付け性に優れた電気・電子部品用材料として使用することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

従来の電気光沢Ｓｎめっき処理を含む方法によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造工程を示す流れ図である。 従来の電気光沢Ｓｎめっき処理を含む方法によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造工程を示す流れ図である。 従来のめっき方法によるプレス打ち抜き材料とめっき層との関係を示す図であり、図３（ａ）はプレス打ち抜き材料の一部を拡大した正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中の点線領域Ｘ１のＡ−Ａ線における断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）中の点線領域Ｘ２のＡ−Ａ線における断面図である。 本実施例１によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造工程を示す流れ図である。 本実施例１によるＳｎめっき処理の方法及びＳｎめっき処理前後の銅合金板１１が経る工程を示す流れ図である。 本実施例２によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造工程を示す流れ図である。 本実施例２によるＳｎめっき処理の方法及びＳｎめっき処理前後の銅合金板１１が経る工程を示す流れ図である。 本実施例３によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造工程を示す流れ図である。 本実施例３によるＳｎめっき処理の方法及びＳｎめっき処理前後の銅合金板１１が経る工程を示す流れ図である。 本実施例４によるＳｎめっきを有するプレス打ち抜き材料の製造工程を示す流れ図である。 本実施例４によるＳｎめっき処理の方法及びＳｎめっき処理前後の銅合金板１１が経る工程を示す流れ図である。 本発明によってＳｎめっき処理された製品の表面外観及びその拡大部の写真を示している。

符号の説明

１、１１ 銅合金板
１ａ、１１ａ プレス打ち抜き材料のめっき面
１ｂ、１１ｂ プレス打ち抜き材料の側面
２ａ、１２、１２ａ Ｓｎめっき層
１３、１３ａ、１３ｂ Ｓｎめっき槽
１３ｃ フラックス塗布槽
１４ Ｓｎめっき溶液
１５ マスク部材
１６ フラックス

Claims (10)

1. プレスで打ち抜いた材料の全ての表面に、リフロー処理されためっき層を有することを特徴とするプレス打ち抜き材料。
2. 前記めっき層は１〜３μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１記載のプレス打ち抜き材料。
3. 前記材料は銅合金であり、前記メッキ層はスズ（Ｓｎ）を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のプレス打ち抜き材料。
4. 前記プレス打ち抜き材料は電子部品の端子を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のプレス打ち抜き材料。
5. 銅合金の表面にＳｎめっきを施すプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法であって、
   前記銅合金を所定の形状に打ち抜き加工するプレス打ち抜き処理と、
   前記プレス打ち抜き処理によって加工されたプレス打ち抜き材料の表面にＳｎめっき層を形成するＳｎめっき処理と、
   前記Ｓｎめっき処理によってＳｎめっきされた前記プレス打ち抜き材料を加熱炉で加熱して前記Ｓｎめっき層を溶融させ、その後急冷して前記Ｓｎめっき層の再結晶組織を表面に得るリフロー処理とを含み、
   前記Ｓｎめっき処理は、前記プレス打ち抜き材料においてめっき電流が集中する領域を非接触で覆うマスク部材を用いて実行され、
   前記マスク部材は、前記めっき電流が集中する領域周辺の前記めっき電流の集中を防止することによって積層される前記Ｓｎめっき層の厚さを小さくすることを特徴とするプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法。
6. 銅合金の表面にＳｎめっきを施すプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法であって、
   前記銅合金を所定の形状に打ち抜き加工するプレス打ち抜き処理と、
   前記プレス打ち抜き処理によって加工されたプレス打ち抜き材料の表面全面にＳｎめっき層を形成する第１のＳｎめっき処理と、
   前記プレス打ち抜き材料の表面の所定部分のみにＳｎめっき層を積層して形成する第２のＳｎめっき処理と、
   前記第２のＳｎめっき処理によってＳｎめっきされた前記プレス打ち抜き材料を加熱炉で加熱して前記第１及び第２のＳｎめっき層を溶融させ、その後急冷して前記第１及び第２のＳｎめっき層の再結晶組織を表面に得るリフロー処理とを含み、
   前記第２のＳｎめっき処理は、前記プレス打ち抜き材料においてめっき電流が集中する領域以外の領域を前記所定部分として実行することを特徴とするプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法。
7. 前記第１のＳｎめっき処理及び前記第２のＳｎめっき処理は、それぞれ独立して設けられた第１のＳｎめっき槽と第２のＳｎめっき槽とで実行されることを特徴とする請求項６記載のプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法。
8. 銅合金の表面にＳｎめっきを施すプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法であって、
   前記銅合金を所定の形状に打ち抜き加工するプレス打ち抜き処理と、
   前記プレス打ち抜き処理によって加工されたプレス打ち抜き材料の表面にＳｎめっき層を形成するＳｎめっき処理と、
   前記Ｓｎめっき処理によってＳｎめっきされた前記プレス打ち抜き材料に対して、通電方向を逆にして前記Ｓｎめっき層を選択的に溶解させる電解処理と、
   前記電解処理を経た後の前記プレス打ち抜き材料を加熱炉で加熱して前記Ｓｎめっき層を溶融させ、その後急冷して前記Ｓｎめっき層の再結晶組織を表面に得るリフロー処理とを含み、
   前記電解処理は、前記プレス打ち抜き材料においてめっき電流が集中する領域のＳｎめっき層を選択的に溶解させることによって実行されることを特徴とするプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法。
9. 銅合金の表面にＳｎめっきを施すプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法であって、
   前記銅合金を所定の形状に打ち抜き加工するプレス打ち抜き処理と、
   前記プレス打ち抜き処理によって加工されたプレス打ち抜き材料の表面にＳｎめっき層を形成するＳｎめっき処理と、
   前記Ｓｎめっき処理によってＳｎめっきされた前記プレス打ち抜き材料の表面にフラックスを付着させるフラックス塗布処理と、
   前記フラックス塗布処理によって前記フラックスを塗布された前記プレス打ち抜き材料を加熱炉で加熱して前記Ｓｎめっき層を溶融させ、その後急冷して前記Ｓｎめっき層の再結晶組織を表面に得るリフロー処理とを含み、
   前記フラックス塗布処理は、前記プレス打ち抜き材料において全面に対して実行されることを特徴とするプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法。
10. 前記フラックスは、前記Ｓｎめっき処理で用いられるＳｎめっき溶液と同種または同一であることを特徴とする請求項９記載のプレス打ち抜き材料のＳｎめっき処理方法。
    
    

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