JP2011033377A - METHOD OF QUANTITATING Sn OXIDE AND METHOD OF EVALUATING FLUX - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of quantitating an Sn oxide, capable of accurately quantitating the composition and amount of an oxide film formed on the surface of an Sn-based plating material, as well as, to provide a method of evaluating flux capable of accurately evaluating the active force of flux for soldering. <P>SOLUTION: By the method of quantitating an Sn oxide, an Sn-based plating material formed on the surface of an Sn oxide is dipped into a prescribed ammoniac buffer solution, electrolytic reduction treatment of the Sn oxide is performed by a chronopotentiometry method or a voltammetry method, and the Sn oxide is quantitated from reduction potential and the amount of electricity required for reduction. The method of evaluating flux includes a first quantitative process for quantitating the Sn oxide in the plating material; a heating process for coating the plating material with flux for heating to soldering temperature; and a second quantitative process for quantitating the Sn oxide in the plating material after heating; and by the method of evaluating flux, the active force of flux is evaluated by the reduction ratio obtained from the amount of Sn oxide acquired in the first and second quantitative processes. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、Sn酸化物の定量方法およびフラックスの評価方法に関し、詳しくは、Snを含むめっき層が設けられたSn系めっき材表面に形成されたSn酸化物の定量方法および前記定量方法を用いたはんだ付け用フラックスの評価方法に関する。   The present invention relates to a Sn oxide quantification method and a flux evaluation method. Specifically, the Sn oxide quantification method formed on the surface of a Sn-based plating material provided with a Sn-containing plating layer and the quantification method are used. The present invention relates to a method for evaluating a soldering flux.

一般に、端子、コネクター、接触子等の電気・電子部品には、銅や銅合金の表面にSnを含むめっき層、具体的には、SnやSn合金のめっき層が設けられたSn系めっき材が広く用いられている。   In general, for electrical / electronic parts such as terminals, connectors, contacts, etc., a Sn-based plating material in which a plating layer containing Sn, specifically, a Sn or Sn alloy plating layer is provided on the surface of copper or a copper alloy Is widely used.

しかし、このSn系めっき材の表面には、空気や化学薬品に接触したり、熱履歴を受けたりすることにより、Sn酸化物の皮膜(以下、「酸化皮膜」と言う)が形成されていることが多い。   However, a Sn oxide film (hereinafter referred to as “oxide film”) is formed on the surface of the Sn-based plating material by contacting air or chemicals or receiving a thermal history. There are many cases.

はんだ付けが行われる箇所にこのような酸化皮膜が形成されていると、この酸化皮膜の融点はSnやSn合金よりも高いため、Sn系めっき材表面のはんだ濡れ性を低下させ、充分な強度を有するはんだ付けを行うことができない。   If such an oxide film is formed at a place where soldering is performed, the melting point of this oxide film is higher than that of Sn or Sn alloy, so that the solder wettability on the surface of the Sn-based plating material is lowered and sufficient strength is obtained. Can not be soldered.

このため、はんだ付けを行うにあたっては、Sn系めっき材表面に形成された酸化皮膜を除去して、SnやSn合金の表面を露出させて活性化し、充分なはんだ濡れ性を確保しておく必要がある。そして、このような機能を有する材料として、一般にフラックスが用いられている。   For this reason, when performing soldering, it is necessary to remove the oxide film formed on the surface of the Sn-based plating material to expose and activate the surface of Sn or Sn alloy to ensure sufficient solder wettability. There is. In general, flux is used as a material having such a function.

しかし、フラックスはその種類により、酸化皮膜の除去能力(以下、「フラックスの活性力」とも言う)が異なり、はんだ濡れ性に対する特性も異なっているため、はんだ付けを行うに際しては、Sn系めっき材表面に形成された酸化皮膜の組成や量を予め把握し、これに基づいて、酸化皮膜を充分に除去して、はんだ濡れ性を向上させることができる適切なフラックスを採用する必要がある。   However, depending on the type of flux, the removal ability of the oxide film (hereinafter also referred to as “flux activation power”) is different, and the characteristics with respect to solder wettability are also different. It is necessary to grasp in advance the composition and amount of the oxide film formed on the surface, and based on this, it is necessary to employ an appropriate flux that can sufficiently remove the oxide film and improve solder wettability.

そして、このためには、Sn系めっき材表面に形成された酸化皮膜を正確に定量すると共に、正確な定量に基づいて、種々のフラックスについて、予めフラックスの活性力を評価しておく必要がある。   For this purpose, it is necessary to accurately quantify the oxide film formed on the surface of the Sn-based plating material and to evaluate the activity of the flux in advance for various fluxes based on the accurate quantification. .

予め活性力が評価されたフラックスから適切なフラックスを採用することにより、はんだ付け作業の効率化やはんだ付け後の工程の最適化を図ることが可能となる。   By adopting an appropriate flux from the flux whose activity is evaluated in advance, it is possible to improve the efficiency of the soldering operation and optimize the process after soldering.

上記の酸化皮膜の定量やフラックスの活性力の評価に関しては、以下に示すような技術が開示されている。   Regarding the above-described quantitative determination of the oxide film and evaluation of the activity of the flux, the following techniques are disclosed.

特許文献1には、フラックスの活性力を評価する方法として、20℃(常温)と400℃の金属板を評価対象のフラックスに20分間浸漬した後、溶出した金属量を原子吸光分析またはICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合プラズマ)発光分析法によって測定し、溶出金属量が多いほどそのフラックスを用いたときのはんだ濡れ性が良いと判断する技術が開示されている。   In Patent Document 1, as a method for evaluating the activity of a flux, a metal plate at 20 ° C. (room temperature) and 400 ° C. is immersed in the flux to be evaluated for 20 minutes, and the amount of the eluted metal is analyzed by atomic absorption analysis or ICP ( Inductively coupled plasma (Inductively Coupled Plasma) is a technique that is measured by an emission analysis method and determines that the higher the amount of eluted metal, the better the solder wettability when using the flux.

しかしながら、この方法は、常温と400℃の2つの温度条件で評価を行うものであり、実装温度で効果を発揮するように作られているはんだ付け用フラックスのはんだ付け温度(250〜300℃)における活性力の評価として十分であるとは言い難い。   However, this method evaluates under two temperature conditions of normal temperature and 400 ° C., and the soldering temperature (250 to 300 ° C.) of the soldering flux that is made to exhibit the effect at the mounting temperature. It is hard to say that it is sufficient as an evaluation of the activity in

また、この方法で定量される金属の含有濃度は10−2ppmのオーダと非常に希薄であるため、精度の高い定量測定が困難である。 In addition, since the metal concentration determined by this method is very dilute on the order of 10 −2 ppm, it is difficult to perform quantitative measurement with high accuracy.

次に、特許文献2には、ホウ酸系の緩衝液(0.1M HBO+0.025M Na)を用いたクロノポテンショメトリー(Chronopotentiometry)法(CP法)により、Sn酸化物(SnOおよびSnO)を定量すると共に、はんだ濡れ性を評価する方法が開示されている。 Next, in Patent Document 2, Sn is obtained by a chronopotentiometry method (CP method) using a borate buffer solution (0.1 MH 3 BO 3 +0.025 M Na 2 B 4 O 7 ). A method for quantifying oxides (SnO and SnO 2 ) and evaluating solder wettability is disclosed.

この方法は、試料に対して一定の負電流を与えて酸化皮膜を還元し、時間に対する電位をモニターするものであり、酸化物が還元される間は電位の変化が少ない(プラトー)ことを利用している。即ち、測定結果を電位と時間の関係でグラフに表すと、特定の酸化物(SnOとSnO)が還元される過程で平坦部(プラトー部)が現れる。そして、与えた負電流と平坦部の長さ(時間)の積、即ち電気量に基づき、ファラデーの法則の成立を仮定して、Sn酸化物の重量を求めることができる。 This method reduces the oxide film by applying a constant negative current to the sample and monitors the potential with respect to time, and utilizes the fact that the potential changes little (plateau) while the oxide is reduced. is doing. That is, when the measurement result is represented in a graph by the relationship between potential and time, a flat portion (plateau portion) appears in the process of reducing specific oxides (SnO and SnO 2 ). Then, the weight of the Sn oxide can be obtained on the basis of the product of the given negative current and the length (time) of the flat portion, that is, the amount of electricity, assuming that Faraday's law is established.

なお、この計測過程においては、SnOが先に還元され、引き続きSnOが還元されると考えられ、はんだ濡れ性に対する悪影響は、SnOよりもSnOの方が大きいと言われている(非特許文献1)。 In this measurement process, it is considered that SnO is reduced first and SnO 2 is subsequently reduced, and it is said that SnO 2 has a greater adverse effect on solder wettability than SnO (non-patent) Reference 1).

上記の方法においては、Sn酸化物の状態別の評価を行い、はんだ濡れ性との関係を調べているが、XPS(X線光電子分光分析)やXRD(X線回折)等、金属表面の状態別分析として汎用的に用いられている表面機器分析法では、Sn酸化物を状態別に評価することが難しいため、電気化学的なCP法が用いられている。   In the above method, the Sn oxide state is evaluated and the relationship with the solder wettability is examined. The state of the metal surface such as XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) or XRD (X-ray diffraction) is used. In the surface instrumental analysis method that is widely used as another analysis, it is difficult to evaluate Sn oxide according to the state, and therefore the electrochemical CP method is used.

しかし、このCP法にホウ酸系緩衝液を用いた場合には計測条件により測定値が大きく変動し、また、前記したSnOとSnOの2つのプラトー部の分離を正しく確認することが困難な場合が多い。 However, when a borate buffer solution is used in this CP method, the measured value varies greatly depending on the measurement conditions, and it is difficult to correctly confirm the separation of the two plateau portions of SnO and SnO 2 described above. There are many cases.

特開昭63−104776号公報JP 63-104776 A 米国特許5262022号US Pat. No. 5,262,222

S.Cho 他3名、「Oxidation study of pure tin and its alloys via electrochemical reduction analysis」、J.Electronic Mater.34(2005)P635S. Cho et al., “Oxidation study of pure tin and it's alloys via electrical chemical analysis”, J. Am. Electronic Mater. 34 (2005) P635

以上のように、従来の方法を用いた場合には、Sn系めっき材表面に形成された酸化皮膜を正確に定量することが困難であり、このためフラックスの活性力を確実に評価することも困難であった。   As described above, when the conventional method is used, it is difficult to accurately quantify the oxide film formed on the surface of the Sn-based plating material. For this reason, it is possible to reliably evaluate the activity of the flux. It was difficult.

本発明は、上記の問題に鑑み、Sn系めっき材表面に形成された酸化皮膜の組成や量を正確に定量することができるSn酸化物の定量方法を提供すると共に、はんだ付け用フラックスの活性力を正確に評価することができるフラックスの評価方法を提供することを課題とする。   In view of the above problems, the present invention provides a Sn oxide quantification method capable of accurately quantifying the composition and amount of an oxide film formed on the surface of a Sn-based plated material, and the activity of a soldering flux. It is an object of the present invention to provide a flux evaluation method capable of accurately evaluating force.

本発明者は、鋭意検討の結果、以下の各請求項に示す各請求項の発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求項の発明を説明する。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by the invention of each claim shown in the following claims, and has completed the present invention. The invention of each claim will be described below.

請求項1に記載の発明は、
Sn酸化物が表面に形成されたSn系めっき材を、所定のアンモニア系緩衝液に浸漬し、クロノポテンショメトリー法またはボルタンメトリー法を用いてSn酸化物の電解還元処理を行い、還元電位および還元に要した電気量からSn酸化物の定量を行うことを特徴とするSn酸化物の定量方法である。
The invention described in claim 1
An Sn-based plating material with Sn oxide formed on the surface is immersed in a predetermined ammonia-based buffer solution, and electrolytic reduction treatment of Sn oxide is performed using the chronopotentiometry method or voltammetry method to reduce the reduction potential and reduction. This is a Sn oxide quantification method characterized in that Sn oxide is quantified from the amount of electricity required.

本発明者は、Sn酸化物を、測定条件の如何によらず、正確に定量することができる方法につき種々の実験を行い、クロノポテンショメトリー法やボルタンメトリー法を用い、電解液としてアンモニア系緩衝液を採用することにより、Sn酸化物の定量を正確にかつ安定して行うことができることを見出した。   The present inventor conducted various experiments on a method capable of accurately quantifying Sn oxide regardless of measurement conditions, and used an chronopotentiometry method or a voltammetry method, and an ammonia-based buffer as an electrolyte. It was found that the Sn oxide can be quantified accurately and stably by adopting.

具体的には、これらの方法に電解液としてアンモニア系緩衝液を採用して電解還元処理を行うことにより、Sn系めっき材表面に形成された2種類のSn酸化物(SnOおよびSnO)のそれぞれを正確に確認することができ、これに基づいてそれぞれのSn酸化物を正確に定量することができる。 Specifically, by adopting an ammonia-based buffer solution as an electrolytic solution in these methods and performing electrolytic reduction treatment, two types of Sn oxides (SnO and SnO 2 ) formed on the surface of the Sn-based plating material are obtained. Each can be confirmed accurately, and based on this, each Sn oxide can be accurately quantified.

即ち、測定試料に対して一定の負電流を与えながら電位を計測するクロノポテンショメトリー法においては、電解液としてアンモニア系緩衝液を採用することにより、SnOおよびSnOそれぞれのプラトー部を正しく確認することができる。そして、与えた負電流と平坦部(プラトー部)の長さ(時間)の積、即ち電気量に基づき、各Sn酸化物の量を正確に定量することができる。 That is, in the chronopotentiometry method in which the potential is measured while applying a constant negative current to the measurement sample, the respective plateau portions of SnO and SnO 2 are correctly confirmed by adopting an ammonia-based buffer as the electrolyte. be able to. The amount of each Sn oxide can be accurately quantified based on the product of the applied negative current and the length (time) of the flat portion (plateau portion), that is, the amount of electricity.

また、電位を変化させながら電流を測定するボルタンメトリー法においては、電解液としてアンモニア系緩衝液を採用することにより、SnOおよびSnOそれぞれの還元ピークを明確に確認することができる。そして、そのピーク面積を求めることにより、各Sn酸化物の量を正確に定量することができる。 Further, in the voltammetry method in which the current is measured while changing the potential, the reduction peaks of SnO and SnO 2 can be clearly confirmed by employing an ammonia-based buffer as the electrolyte. Then, by obtaining the peak area, the amount of each Sn oxide can be accurately quantified.

このように、本請求項の発明によれば、電解液としてアンモニア系緩衝液を採用することにより、クロノポテンショメトリー法とボルタンメトリー法、いずれの方法によってもSn酸化物の量を正確に定量することができる。なお、ボルタンメトリー法では還元ピークによりSnOおよびSnOを確認するため、測定結果を視覚的に把握しやすく、クロノポテンショメトリー法よりも好ましい。 As described above, according to the present invention, the amount of Sn oxide can be accurately quantified by any of the chronopotentiometric method and the voltammetric method by adopting an ammonia-based buffer as the electrolytic solution. Can do. In the voltammetry method, SnO and SnO 2 are confirmed by the reduction peak, so that the measurement result can be easily grasped visually, which is preferable to the chronopotentiometry method.

アンモニア系緩衝液としては、例えば、アンモニウムイオン(NH )としてのトータルのモル濃度が0.1〜1.5Mであるアンモニア水(NHOH)と塩化アンモニウム(NHCl)の混合溶液やアンモニア水(NHOH)と硫酸アンモニウム((NHSO)の混合溶液等が好ましく用いられる。 Examples of the ammonia-based buffer include a mixed solution of ammonia water (NH 4 OH) and ammonium chloride (NH 4 Cl) having a total molar concentration of 0.1 to 1.5 M as ammonium ions (NH 4 + ). A mixed solution of ammonia water (NH 4 OH) and ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) or the like is preferably used.

アンモニア系緩衝液の濃度としては、特にボルタンメトリー法においては、上記の混合溶液中の2種類の試薬がそれぞれ0.5M程度であるアンモニア緩衝液が好ましい。濃度が低い場合には、特にSnOの還元ピークが不明確となり易く好ましくない。一方、濃度が高い場合には、SnOの還元ピークはシャープで強度も増大するものの、SnOの還元ピークがより低電位側に現れて水素発生の影響を受けるため、ピーク面積の見積もりが困難となり、正確な定量が困難となる。 As the concentration of the ammonia-based buffer solution, particularly in the voltammetry method, an ammonia buffer solution in which the two kinds of reagents in the above mixed solution are about 0.5 M each is preferable. When the concentration is low, the SnO 2 reduction peak tends to be unclear, which is not preferable. On the other hand, when the concentration is high, the SnO 2 reduction peak is sharp and increases in intensity, but the SnO 2 reduction peak appears on the lower potential side and is affected by hydrogen generation, making it difficult to estimate the peak area. Thus, accurate quantification becomes difficult.

なお、本請求項の発明において、「Sn系めっき材」とは、基材の表面にSnやSn合金など、Snを含むめっき層が設けられためっき材を言う。   In the present invention, the “Sn-based plating material” refers to a plating material in which a plating layer containing Sn, such as Sn or Sn alloy, is provided on the surface of a base material.

請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載のSn酸化物の定量方法を2回繰り返し、第1回目の定量結果と第2回目の定量結果から、差分データを作成し、前記差分データに基づいて前記Sn酸化物の還元量を求めることを特徴とするSn酸化物の定量方法である。
The invention described in claim 2
The Sn oxide quantification method according to claim 1 is repeated twice, difference data is created from the first quantification result and the second quantification result, and the reduction of the Sn oxide based on the difference data This is a method for quantifying Sn oxide, characterized in that the amount is determined.

ボルタンメトリー法においては、SnOの還元ピークは低電位側に現れるが、水素発生反応の影響を受けやすいため、ピーク面積を見積もって定量を行うことが困難となる。 In the voltammetry method, the SnO 2 reduction peak appears on the low potential side, but it is easily affected by the hydrogen generation reaction, making it difficult to estimate the peak area and perform quantification.

本請求項の発明においては、定量を2回繰り返し、第1回目の定量結果と第2回目の定量結果から、差分データを作成することにより、前記した水素発生の影響を緩和させている。このため、より正確な定量を行うことができる。   In the invention of this claim, the quantification is repeated twice, and the difference data is created from the first quantification result and the second quantification result, thereby reducing the influence of the hydrogen generation described above. For this reason, more accurate quantification can be performed.

請求項3に記載の発明は、
Sn酸化物が表面に形成されたSn系めっき材におけるSn酸化物を定量する第1の定量工程と、
前記めっき材にフラックスを塗布した後にはんだ付け温度まで加熱する加熱工程と、
加熱後の前記めっき材におけるSn酸化物を定量する第2の定量工程と、
前記第1の定量工程で得られたSn酸化物量に対する前記第2の定量工程で得られたSn酸化物量の減少率を求めて、前記フラックスの活性力を評価する評価工程と
を有しており、
前記第1の定量工程および前記第2の定量工程が、請求項1または請求項2に記載のSn酸化物の定量方法による定量である
ことを特徴とするフラックスの評価方法である。
The invention according to claim 3
A first quantification step of quantifying Sn oxide in the Sn-based plating material having Sn oxide formed on the surface;
A heating step of heating to a soldering temperature after applying flux to the plating material;
A second quantification step for quantifying Sn oxide in the plated material after heating;
And an evaluation step of evaluating the activity of the flux by determining a decrease rate of the Sn oxide amount obtained in the second quantification step with respect to the Sn oxide amount obtained in the first quantification step. ,
3. The flux evaluation method according to claim 1, wherein the first quantification step and the second quantification step are quantification by the Sn oxide quantification method according to claim 1 or 2.

本請求項の発明においては、請求項1または請求項2に記載のSn酸化物の定量方法を用いて、第1の定量工程においてフラックス塗布前の酸化物量を正確に定量すると共に、第2の定量工程においてフラックスによる酸化物還元除去後の酸化物量を正確に定量しているため、Sn酸化物量の減少率を正確に求めることができ、フラックスの活性力を正確に評価することができる。   In the invention of this claim, using the Sn oxide quantification method according to claim 1 or 2, the amount of oxide before flux application is accurately quantified in the first quantification step, and the second Since the amount of oxide after oxide reduction and removal by flux is accurately quantified in the determination step, the rate of decrease in the amount of Sn oxide can be accurately determined, and the activity of the flux can be accurately evaluated.

そして、第2の定量工程においては、フラックスをはんだ付け温度まで加熱しているため、評価結果は、実装温度に沿った評価と言うことができる。   And in a 2nd fixed_quantity | assay process, since the flux is heated to soldering temperature, it can be said that an evaluation result is evaluation along mounting temperature.

なお、通常は、第1の定量工程と第2の定量工程では、同じ測定法が用いられる。即ち、第1の定量工程でクロノポテンショメトリー法を用いられた場合には、第2の定量工程においてもクロノポテンショメトリー法が用いられ、第1の定量工程でボルタンメトリー法を用いられた場合には、第2の定量工程においてもボルタンメトリー法が用いられる。   In general, the same measurement method is used in the first quantitative process and the second quantitative process. That is, when the chronopotentiometry method is used in the first quantification step, the chronopotentiometry method is also used in the second quantification step, and when the voltammetry method is used in the first quantification step. The voltammetry method is also used in the second quantitative step.

本発明により、Sn系めっき材表面に形成された酸化皮膜の組成や量を正確に定量することができるSn酸化物の定量方法を提供すると共に、はんだ付け用フラックスの活性力を正確に評価することができるフラックスの評価方法を提供することができる。   The present invention provides a Sn oxide quantification method capable of accurately quantifying the composition and amount of an oxide film formed on the surface of a Sn-based plating material, and accurately evaluates the activity of a soldering flux. It is possible to provide a flux evaluation method that can be used.

本発明の実施の形態に用いる電気化学測定セルの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the electrochemical measurement cell used for embodiment of this invention. 酸化皮膜が形成されたSn板についての濃度が異なる各種アンモニア系緩衝溶液中におけるリニアスイープボルタモグラムである。It is a linear sweep voltammogram in various ammonia system buffer solutions from which the density about the Sn board in which an oxide film was formed differs. 酸化皮膜形成処理時間の異なる6種類のSn板についてのリニアスイープボルタモグラムである。It is a linear sweep voltammogram about six types of Sn board from which an oxide film formation processing time differs. リニアスイープボルタモグラムからSnOおよびSnOを定量する手順を説明する図である。A linear sweep voltammogram is a diagram for explaining a procedure for quantifying the SnO and SnO 2. 酸化皮膜が形成されたSn板についてのホウ酸系の緩衝溶液とアンモニア系緩衝溶液を使用したクロノポテンシオメトリー(CP)法の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the chronopotentiometry (CP) method using the boric-acid type buffer solution and ammonia type buffer solution about Sn board in which the oxide film was formed. 酸化皮膜が形成されたSn板についての1MのNHCl溶液と0.5Mアンモニア系緩衝溶液中におけるリニアスイープボルタモグラムである。A linear sweep voltammogram of the solution of NH 4 Cl and 0.5M ammonia-based buffer solution 1M of Sn plate oxide film is formed. 180℃で酸化皮膜形成処理したSnめっき銅板についての1MのNHCl溶液中におけるリニアスイープボルタモグラムである。At 180 ° C. is a linear sweep voltammogram of the solution of NH 4 Cl in 1M for Sn-plated copper plate was oxide film formation process. 180℃で加熱処理したSnめっき銅板についての0.5Mアンモニア系緩衝溶液中におけるリニアスイープボルタモグラムである。It is a linear sweep voltammogram in a 0.5M ammonia buffer solution about Sn plating copper plate heat-processed at 180 degreeC. 酸化皮膜が形成されたSn板についてのホウ酸系の緩衝溶液とアンモニア系緩衝溶液中におけるリニアスイープボルタモグラムである。It is a linear sweep voltammogram in a boric acid system buffer solution and an ammonia system buffer solution about Sn board in which an oxide film was formed. フラックス塗布前のSn板についてのアンモニア系緩衝溶液中におけるサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram in the ammonia type buffer solution about Sn board before flux application. 酸化皮膜除去率とはんだ濡れ性(ゼロクロスタイム)の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an oxide film removal rate and solder wettability (zero cross time).

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.

A.Sn酸化物の定量方法
はじめに、Sn酸化物の定量方法に関する実施例について説明する。
A. Method for Quantifying Sn Oxide First, examples relating to a method for quantifying Sn oxide will be described.

1.実施例
[1]実施例1
本実施例は、電解液としてNHOHとNHClを1:1のモル比で含有するアンモニア系緩衝溶液を用いたボルタンメトリー法によりSnの表面のSn酸化物を定量するものである。
1. Embodiment [1] Embodiment 1
In this example, Sn oxide on the surface of Sn is quantified by a voltammetric method using an ammonia-based buffer solution containing NH 4 OH and NH 4 Cl at a molar ratio of 1: 1 as an electrolytic solution.

1−1.アンモニア系緩衝溶液の濃度の選定
はじめに、アンモニア系緩衝溶液の適切な濃度につき検討を行った。
1-1. Selection of Ammonia Buffer Solution Concentration First, the appropriate concentration of the ammonia buffer solution was examined.

(1)測定方法
イ.電気化学測定セルの構成
はじめに、本実施例に用いる電気化学測定セルについて説明する。図1は、本実施例に用いる電気化学測定セルの構成を模式的に示す図である。図1の(1)は、酸加皮膜が付着したサンプルの表面を示す図であり、(2)電解還元の途中で一旦電解還元を停止している状態を示す図であり。(3)は電解還元終了直前の状態を示す図である。
(1) Measuring method a. Configuration of Electrochemical Measurement Cell First, the electrochemical measurement cell used in this example will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an electrochemical measurement cell used in this example. (1) of FIG. 1 is a figure which shows the surface of the sample which the acid-added film adhered, (2) It is a figure which shows the state which has stopped the electrolytic reduction once in the middle of electrolytic reduction. (3) is a diagram showing a state immediately before the end of electrolytic reduction.

図1において、10は、加熱処理されて酸化皮膜が付着したサンプルであり、11は、リニアポテンシャルスイープ途中のサンプルで、電解還元により多少酸化膜が除去されたサンプル(試験電極:負極)であり、12は酸化皮膜が除去されたサンプルであり、20はPt製の対極(正極)であり、21はAg/AgCl極(参照電極)であり、30はポテンショスタット/ガルバノスタットであり、41は開状態のスイッチであり、42は閉状態のスイッチであり、50は電解液容器であり、60はアンモニア系緩衝溶液(電解液)である。   In FIG. 1, 10 is a sample to which an oxide film is attached after heat treatment, and 11 is a sample in the middle of a linear potential sweep, and a sample (test electrode: negative electrode) from which some oxide film has been removed by electrolytic reduction. , 12 is a sample from which the oxide film has been removed, 20 is a counter electrode (positive electrode) made of Pt, 21 is an Ag / AgCl electrode (reference electrode), 30 is a potentiostat / galvanostat, and 41 is The switch is in an open state, 42 is a switch in a closed state, 50 is an electrolytic solution container, and 60 is an ammonia buffer solution (electrolytic solution).

ロ.濃度選定試験において使用したアンモニア系緩衝溶液の濃度
NHOHとNHClの濃度がそれぞれ0.1M、0.3M、0.5M、1.0M、2.0M及び4.0Mの6種類の濃度のアンモニア系緩衝溶液を用いた。
ハ.試験用のサンプル(試験電極)
Sn板を180℃で4h(時間)加熱し、次いで85℃、相対湿度85%で24h加熱処理(以下、この加熱処理の条件を「標準加熱条件」ともいう)して表面に皮膜状のSn酸化物を形成させた。
B. Concentration of ammonia-based buffer solution used in concentration selection test Six concentrations of NH 4 OH and NH 4 Cl were 0.1M, 0.3M, 0.5M, 1.0M, 2.0M and 4.0M, respectively. A concentration ammonia-based buffer solution was used.
C. Test sample (test electrode)
The Sn plate was heated at 180 ° C. for 4 hours (hours), and then heated at 85 ° C. and a relative humidity of 85% for 24 hours (hereinafter, this heat treatment condition is also referred to as “standard heating condition”). An oxide was formed.

ニ.ボルタンメトリー法による測定
ボルタンメトリー法としてリニアポテンシャルスイープ法を用いた。具体的には、前記6種類の濃度のアンモニア系緩衝溶液のそれぞれに前記のサンプルを浸漬し、試験電極の電位を浸漬電位(サンプルを電解液に浸漬させた際の電位)から10mV/secの速度で水素発生電位までスイープさせ、電流を測定した。
D. Measurement by voltammetry The linear potential sweep method was used as the voltammetry method. Specifically, the sample is immersed in each of the six concentrations of the ammonia-based buffer solution, and the potential of the test electrode is 10 mV / sec from the immersion potential (potential when the sample is immersed in the electrolyte). The current was measured by sweeping to a hydrogen evolution potential at a rate.

(2)測定結果
測定結果を図2に示す。図2に示すように、0.5M以上の濃度のアンモニア系緩衝溶液を用いた例の場合、−1200mV付近と−1450mV付近に還元ピークが観測された。−1200mV付近の還元ピークは、SnOの還元反応に対応する還元ピークである。なお、このピークがSnOの還元反応を示していることはX線回折による評価で確認されている。また、−1450mV付近の還元ピークは、SnOの還元反応に対応する還元ピークである。
(2) Measurement results The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the case of using an ammonia buffer solution having a concentration of 0.5 M or more, reduction peaks were observed in the vicinity of −1200 mV and −1450 mV. The reduction peak around −1200 mV is a reduction peak corresponding to the reduction reaction of SnO. In addition, it has been confirmed by X-ray diffraction evaluation that this peak indicates a reduction reaction of SnO. Further, the reduction peak near -1450mV is reduction peak corresponding to the reduction reaction of SnO 2.

このように、0.5M以上の濃度のアンモニア系緩衝溶液を用いた場合、SnOとSnOの還元反応に対応する還元ピークを確実に観測することができる。そして、それぞれの還元ピークの面積から還元反応に要した電気量を求め、求めた電気量に基づいてSnOとSnOを定量することができることが分かった。 Thus, when an ammonia buffer solution having a concentration of 0.5 M or more is used, a reduction peak corresponding to the reduction reaction of SnO and SnO 2 can be reliably observed. Then, it was found that the amount of electricity required for the reduction reaction was obtained from the area of each reduction peak, and SnO and SnO 2 could be quantified based on the obtained amount of electricity.

一方、0.3M以下のモル濃度ではSnOの還元のピークの形状が不明確であり、SnOとSnOとが存在するSnの酸化状態別の分析に適さないことが分かる。また、図2より、アンモニア系緩衝溶液の濃度が0.5Mより大きい場合、水素発生の影響が強くなる(SnOの還元反応と同時に水素が発生するため、SnOの還元に対応する還元電流に水素発生反応による還元電流が重畳されてベースラインが左下がりとなる)ためピークの面積を、即ち電気量を求め難くなる。このため、測定には約0.5Mの濃度が適当であることが分かった。 On the other hand, at a molar concentration of 0.3 M or less, the shape of the SnO 2 reduction peak is unclear, indicating that it is not suitable for analysis according to the oxidation state of Sn in which SnO and SnO 2 exist. Further, from FIG. 2, when the concentration of ammonia-based buffer solution greater than 0.5M, the influence of hydrogen generation is increased (the hydrogen at the same time as the reduction reaction of SnO 2 is generated, the reduction current corresponding to the reduction of SnO 2 Therefore, it is difficult to obtain the peak area, that is, the amount of electricity. For this reason, it was found that a concentration of about 0.5M was appropriate for the measurement.

1−2.表面の酸化状態が異なるサンプルを用いた実験
次に、電解液に0.5Mのアンモニア系緩衝溶液を用い、表面の酸化状態が異なるサンプルを用いて前記したリニアポテンシャルスイープ法による測定を行なった。以下、この実験について説明する。
1-2. Experiment Using Samples with Different Surface Oxidation States Next, measurement was performed by the above-described linear potential sweep method using a 0.5M ammonia buffer solution as the electrolyte and samples having different surface oxidation states. Hereinafter, this experiment will be described.

イ.サンプルの作製
Sn板を180℃で4h加熱し、次いで85℃、相対湿度85%で2h、4h、6h、8h、16h加熱処理して表面に皮膜状の酸化物を形成させた5種類のサンプルを作製した。
I. Preparation of samples Five types of samples in which a Sn plate was heated at 180 ° C. for 4 hours and then heated at 85 ° C. and 85% relative humidity for 2 hours, 4 hours, 6 hours, 8 hours, and 16 hours to form a film-like oxide on the surface. Was made.

ロ.測定方法
前記、アンモニア系緩衝溶液の濃度を0.5Mに固定し、1−1に記載した測定方法と
同じ測定方法により測定した。
B. Measurement Method The concentration of the ammonia-based buffer solution was fixed at 0.5 M, and the measurement was performed by the same measurement method as described in 1-1.

ハ.測定結果
図3に上記5種類のサンプルの測定結果を示す。また、前記した標準加熱条件で加熱処理されたサンプルの測定結果も併せて示す。図3に示すように、本実験では、いずれの試料も−1200mV付近に還元ピークが観測され、また、2h、4h以外の試料では−1450mv付近にも還元ピークが観測された。
C. Measurement result
FIG. 3 shows the measurement results of the above five types of samples. Moreover, the measurement result of the sample heat-processed on above-mentioned standard heating conditions is also shown collectively. As shown in FIG. 3, in this experiment, a reduction peak was observed in the vicinity of -1200 mV for all the samples, and a reduction peak was also observed in the vicinity of -1450 mV for the samples other than 2h and 4h.

また、−1200mV付近のピークは、85℃、相対湿度85%において4h以上加熱した試料ではほぼ同じであるのに対して、−1450mV付近のピークは加熱時間の増加と共に大きくなっている。これより、高湿度の状態ではSnOが選択的に増加することが分かる。このように、本実施の形態によれば、各サンプルの表面の酸化状態を反映した測定結果が得られることが確認された。なお、ボルタンメトリー法の場合は、測定結果が還元ピークとして表されるため後記のCP法に比べて視覚的に分かり易い。 The peak near -1200 mV is almost the same for the sample heated at 85 ° C. and 85% relative humidity for 4 hours or more, whereas the peak near −1450 mV increases as the heating time increases. From this, it can be seen that SnO 2 selectively increases in a high humidity state. Thus, according to this Embodiment, it was confirmed that the measurement result reflecting the oxidation state of the surface of each sample is obtained. In the case of the voltammetry method, the measurement result is expressed as a reduction peak, so that it is easier to understand visually than the CP method described later.

1−3.還元ピークのピーク面積を求める手順
前記したように水素発生反応の影響のため、図2や図3に示した測定結果から直接にSnOの還元ピークのピーク面積を精度良く求めることは難しい。本実施の形態では、以下に示す手順により水素発生反応の影響を除去することによりSnOの還元ピークのピーク面積を精度良く求める。以下、その内容について、図4を参照しつつ説明する。
1-3. Procedure for obtaining the peak area of the reduction peak As described above, it is difficult to accurately obtain the peak area of the reduction peak of SnO 2 directly from the measurement results shown in FIGS. In the present embodiment, the peak area of the reduction peak of SnO 2 is obtained with high accuracy by removing the influence of the hydrogen generation reaction by the following procedure. Hereinafter, the contents will be described with reference to FIG.

イ.手順1
図4は、リニアスイープボルタモグラムからSnOおよびSnOを定量する手順を説明する図である。まず、前記した測定条件において1回目の測定を行う。即ち、サンプルの電位を浸漬電位から10mV/secの速度で水素発生電位までスイープさせ、電流を測定する。1回目の測定ではSn酸化物の還元反応に対応する還元電流と水素発生反応に対応する還元電流の合計値が測定される。測定結果を図4の上段に示す。
I. Step 1
FIG. 4 is a diagram illustrating a procedure for quantifying SnO and SnO 2 from a linear sweep voltammogram. First, the first measurement is performed under the measurement conditions described above. That is, the potential of the sample is swept from the immersion potential to the hydrogen generation potential at a rate of 10 mV / sec, and the current is measured. In the first measurement, the total value of the reduction current corresponding to the Sn oxide reduction reaction and the reduction current corresponding to the hydrogen generation reaction is measured. The measurement results are shown in the upper part of FIG.

ロ.手順2
1回目の測定が終了したサンプル(1回目の測定により表面のSnOとSnOが還元除去されたサンプル)の電位を1回目の測定の浸漬電位まで戻し、再び1回目の測定同様に水素発生電位までスイープさせ、電流を測定する。2回目の測定では水素発生反応に対応する還元電流のみが測定される。測定結果を図4の中段の図に示す。
B. Step 2
The potential of the sample after the first measurement (the sample from which SnO and SnO 2 on the surface have been reduced and removed by the first measurement) is returned to the immersion potential of the first measurement, and again the hydrogen generation potential as in the first measurement. Sweep until measured. In the second measurement, only the reduction current corresponding to the hydrogen generation reaction is measured. The measurement results are shown in the middle diagram of FIG.

ハ.手順3
1回目の測定結果から2回目の測定結果を差引く。結果を下段に示す。下段は、水素発生反応の影響による測定誤差を除去した差分(のデータ)を示す図である。下段に示すように、SnOの還元ピーク部分のベースラインが平坦に近づくため、ピークの面積が求め易くなっていることが分かる。以上の手順によりSn酸化物を精度良く定量することができる。
C. Step 3
Subtract the second measurement result from the first measurement result. The results are shown in the lower part. The lower part is a diagram showing the difference (data) from which the measurement error due to the influence of the hydrogen generation reaction is removed. As shown in the lower part, the base line of the SnO 2 reduction peak portion approaches flat, and thus it can be seen that the peak area is easily obtained. The Sn oxide can be accurately quantified by the above procedure.

[2]実施例2
本実施例は、電解液として0.5Mアンモニア系緩衝溶液を用いて、CP法によりSn板表面のSn酸化物を定量するSn酸化物定量方法に関する。
[2] Example 2
This example relates to a Sn oxide quantification method in which a 0.5 M ammonia buffer solution is used as an electrolytic solution and Sn oxide on the surface of the Sn plate is quantified by the CP method.

(1)サンプルおよび測定法
イ.サンプル
実施例1における標準加熱条件で加熱処理をしたSn板をサンプルに用いた。
ロ.測定法
CP法により一定電流で電解還元を行ったときの電位の時間的変化を測定した。具体的には、電流密度1mA/cmで定電流にて電解還元を行い、その間の電位を測定した。
(1) Sample and measurement method a. Sample An Sn plate heat-treated under the standard heating conditions in Example 1 was used as a sample.
B. Measurement method The temporal change in potential was measured when electrolytic reduction was performed at a constant current by the CP method. Specifically, electrolytic reduction was performed at a constant current at a current density of 1 mA / cm 2 , and the potential during that time was measured.

(2)測定結果
図5は、標準加熱条件で加熱処理されたSn板のホウ酸系の緩衝溶液とアンモニア系緩衝溶液を使用したCP法による測定結果を示す図であり、本実施例の測定結果を図5の下段に示す。電解液にアンモニア系緩衝溶液を用いた場合、図5の下段に示すように、SnOとSnOの還元反応に対応する平坦部が観測された。このように、CP法を用いて電解還元を行った場合にもボルタンメトリー法を用いた場合と同様、アンモニア系緩衝溶液を用いることによりSnOとSnOの2種類のSn酸化物を精度良く定量できることが分かった。
(2) Measurement results FIG. 5 is a diagram showing measurement results by the CP method using a boric acid buffer solution and an ammonia buffer solution of an Sn plate heat-treated under standard heating conditions. The results are shown in the lower part of FIG. When an ammonia-based buffer solution was used as the electrolyte, a flat portion corresponding to the reduction reaction of SnO and SnO 2 was observed as shown in the lower part of FIG. As described above, even when electrolytic reduction is performed using the CP method, two kinds of Sn oxides of SnO and SnO 2 can be accurately quantified by using an ammonia-based buffer solution as in the case of using the voltammetry method. I understood.

2.比較例
比較のため、電解液としてNHCl溶液とホウ酸系の緩衝溶液を用いたSn酸化物の電解還元によるSn酸化物の定量法についても試験を行った。以下、それぞれの試験方法および試験結果を説明する。
2. Comparative Example For comparison, a test was also conducted on a method for determining Sn oxide by electrolytic reduction of Sn oxide using an NH 4 Cl solution and a boric acid buffer solution as an electrolytic solution. Hereinafter, each test method and test result will be described.

[1]比較例1
比較例1は、電解液にNHCl溶液を用い、ボルタンメトリー法で測定を行った例である。
[1] Comparative Example 1
Comparative Example 1 is an example in which an NH 4 Cl solution was used as the electrolytic solution and measurement was performed by a voltammetry method.

イ.測定法
a.サンプル
サンプルには上記の実施例における標準加熱条件で加熱処理されたサンプルおよびSnめっきCu板を180℃で2h、4h、6h、8h加熱処理したサンプルを用いた。
b.電解液
1MのNHCl溶液(pH4.9)を用いた。
c.測定法
リニアスイープボルタンメトリー法により測定を行った。具体的には実施例と同様にサンプル(試験電極)の電位を浸漬電位(0V)から10mV/secの速度で水素発生電位までスイープさせ、電流を測定した。
I. Measuring method a. Samples Samples that were heat-treated under the standard heating conditions in the above examples and samples that were heat-treated at 180 ° C. for 2 h, 4 h, 6 h, and 8 h were used.
b. Electrolyte 1M NH 4 Cl solution (pH 4.9) was used.
c. Measurement method Measurement was performed by the linear sweep voltammetry method. Specifically, the potential of the sample (test electrode) was swept from the immersion potential (0 V) to the hydrogen generation potential at a rate of 10 mV / sec in the same manner as in the example, and the current was measured.

ロ.測定結果
a.標準加熱条件で加熱処理したサンプルの測定結果
図6は、標準加熱条件で加熱処理されたSn板の1MのNHCl溶液と0.5Mアンモニア系緩衝溶液中におけるリニアスイープボルタモグラムである。1MのNHCl溶液を用いた場合の測定結果を、図6の上段に示す。また、0.5Mアンモニア系緩衝溶液(pH9.4)を用いた本発明の測定結果を比較のため図6の下段に示す。
B. Measurement results a. FIG. 6 is a linear sweep voltammogram in a 1M NH 4 Cl solution and a 0.5M ammonia-based buffer solution of a Sn plate heat-treated under the standard heating conditions. The measurement result when using a 1M NH 4 Cl solution is shown in the upper part of FIG. In addition, the measurement results of the present invention using a 0.5 M ammonia buffer solution (pH 9.4) are shown in the lower part of FIG. 6 for comparison.

図6の上段より、1MのNHCl溶液でもSnOとSnOの還元反応に対応する還元ピークが分離して現れ、NH イオンとして1M程度の濃度があれば、SnOとSnOを分離して測定することが可能であることが分かる。しかし、1MのNHCl溶液は、下段に示した本発明のアンモニア系緩衝溶液に比べて水素発生の影響を受け易いことが分かる。 From the top of FIG. 6, even in a 1M NH 4 Cl solution, a reduction peak corresponding to the reduction reaction of SnO and SnO 2 appears, and if there is a concentration of about 1M as NH 4 + ions, SnO and SnO 2 are separated. It can be seen that measurement is possible. However, it can be seen that the 1M NH 4 Cl solution is more susceptible to hydrogen generation than the ammonia-based buffer solution of the present invention shown in the lower part.

b.SnめっきCu板を180℃で加熱処理したサンプルの測定結果
測定結果を図7に示す。また、同じ熱履歴のCu板、即ちSnOの成長挙動が図7の測定に用いたサンプルと同じサンプルについて本発明のアンモニア系緩衝溶液を用いた場合の測定結果を比較のため図8に示す。
b. Measurement Result of Sample Heat Treated Sn Plated Cu Plate at 180 ° C. The measurement result is shown in FIG. Further, for comparison, FIG. 8 shows the measurement results when the ammonia-based buffer solution of the present invention is used for the same thermal history Cu plate, that is, the same sample as that used in the measurement of FIG.

図7に示すように1MのNHCl溶液を用いた場合でもSnOの還元反応に対応する還元ピークが観測される。また、SnOの還元ピークの右側にCu−Sn合金の複合酸化物の還元反応に対応すると思われる2つのピークが観測されるが、図7と図8の還元ピークの挙動に差が認められる。即ち、図7の場合は、2h加熱したサンプルのSnOの還元ピークの右隣の還元ピークを除くと図8に示す2つの還元ピークに比べてピーク強度が小さいことが分かる。これは、若干酸性の1MのNHCl溶液中では測定前にCu−Sn合金の複合酸化物が溶解したためと考えられる。このように、アンモニア系緩衝溶液を用いた場合には、より正確に測定を行なうことができる。なお、図7、図8の測定に用いたサンプルはSnOが生成しない条件で熱処理されているため、SnOの還元ピークは観測されていない。 As shown in FIG. 7, even when a 1M NH 4 Cl solution is used, a reduction peak corresponding to the SnO reduction reaction is observed. In addition, two peaks that are thought to correspond to the reduction reaction of the Cu—Sn alloy composite oxide are observed on the right side of the SnO reduction peak, but a difference is observed in the behavior of the reduction peaks in FIGS. That is, in the case of FIG. 7, it can be seen that the peak intensity is smaller than the two reduction peaks shown in FIG. 8 except for the reduction peak adjacent to the SnO reduction peak of the sample heated for 2 hours. This is presumably because the complex oxide of the Cu—Sn alloy dissolved in the slightly acidic 1M NH 4 Cl solution before the measurement. Thus, when an ammonia-based buffer solution is used, measurement can be performed more accurately. Note that the samples used for the measurements in FIGS. 7 and 8 are heat-treated under the condition that SnO 2 is not generated, and therefore no reduction peak of SnO 2 is observed.

以上より、SnOとSnOの評価に限定すれば、1MのNHCl液の使用も可能であるが、アンモニア系緩衝溶液に比べて水素発生反応の影響を受け易い欠点がある。また、SnめっきCu板を測定対象とする場合は、必要な情報を充分に得られない恐れがあることが分かった。 From the above, if it is limited to the evaluation of SnO and SnO 2 , it is possible to use a 1M NH 4 Cl solution, but there is a drawback that it is more susceptible to the hydrogen generation reaction than the ammonia-based buffer solution. Moreover, when making Sn plating Cu board | plate into a measuring object, it turned out that required information may not be fully obtained.

[2]比較例2
比較例2は、電解液としてホウ酸系の緩衝溶液を用い、ボルタンメトリー法およびCP法にてSn酸化物の定量を行った例である。
[2] Comparative Example 2
Comparative Example 2 is an example in which a boric acid buffer solution was used as an electrolytic solution, and Sn oxide was quantified by a voltammetric method and a CP method.

イ.測定法
a.サンプル
サンプルには標準加熱条件で加熱処理されたサンプルを用いた。
b.電解液
ホウ酸系の緩衝溶液、具体的には、0.1MHBO+0.025MNa溶液を用いた。
c.測定法
c−1.ボルタンメトリー法
リニアポテンシャルスイープ法により実施例1と同じ測定条件で測定した。
c−2.CP法
CP法により実施例2と同じ測定条件で測定した。
I. Measuring method a. Sample A sample heated under standard heating conditions was used.
b. Electrolytic Solution A boric acid buffer solution, specifically, a 0.1 MH 3 BO 3 +0.025 M Na 2 B 4 O 7 solution was used.
c. Measurement method c-1. Voltammetry The measurement was performed under the same measurement conditions as in Example 1 by the linear potential sweep method.
c-2. CP Method The CP method was measured under the same measurement conditions as in Example 2.

ロ.測定結果
a.ボルタンメトリー法による測定結果
図9の上段にボルタンメトリー法による測定結果を示す。また、本発明の0.5Mアンモニア系緩衝溶液を用いた場合の測定結果を比較のため図9の下段に併せて示す。ホウ酸系の緩衝溶液を用いた場合、図9の上段に示すように、SnO、SnO共にこれらの還元反応に対応する明確な還元ピークが観測されなかった。一方、アンモニア系緩衝溶液を用いた場合には、SnO、SnO共に明確な還元ピークが観察された。
B. Measurement results a. Measurement result by voltammetry method The measurement result by the voltammetry method is shown in the upper part of FIG. Moreover, the measurement result at the time of using the 0.5M ammonia buffer solution of this invention is combined with the lower stage of FIG. 9 for a comparison. When a boric acid buffer solution was used, no clear reduction peak corresponding to these reduction reactions was observed for both SnO and SnO 2 as shown in the upper part of FIG. On the other hand, in the case of using the ammonia-based buffer solution, SnO, SnO 2 together clear reduction peak was observed.

b.CP法による測定結果
実施例2において用いた図5の上段に本比較例のCP法による測定結果を示す。また、図5の下段は、前記のように0.5Mアンモニア系緩衝溶液を用いた場合の測定結果である。図5の上段に示すように、CP法の場合、SnOとSnOの分離ができていない。特に、SnOの挙動が分かり難く、測定が困難であることが分かる。なお、CP法では電流密度として20μA/cmが推奨されているが、このように小さい電流密度では、酸化皮膜の量によっては計測に数時間かかり、また不活性ガスによる溶存酸素の除去が不可欠であるため好ましくない。以上より、ホウ酸系の緩衝溶液を用いたCP法によるSn酸化物の定量は困難であることが確認された。
b. Measurement Result by CP Method The upper part of FIG. 5 used in Example 2 shows the measurement result by the CP method of this comparative example. Further, the lower part of FIG. 5 shows the measurement results when the 0.5M ammonia buffer solution was used as described above. As shown in the upper part of FIG. 5, in the case of the CP method, SnO and SnO 2 cannot be separated. In particular, it can be seen that the behavior of SnO 2 is difficult to understand and measurement is difficult. In the CP method, a current density of 20 μA / cm 2 is recommended, but at such a low current density, depending on the amount of oxide film, it takes several hours to measure, and removal of dissolved oxygen with an inert gas is essential. Therefore, it is not preferable. From the above, it was confirmed that it is difficult to quantify Sn oxide by the CP method using a boric acid buffer solution.

B.フラックスの評価方法
次に、アンモニア系緩衝溶液を適用したボルタンメトリー法を用いたフラックスの評価試験について説明する。本実施例は、2種類のサンプルに各々4種類のフラックスを塗布後、はんだ付けと同じ温度に加熱したときのフラックスによるSnの酸化物除去能力を測定すると共に、メニスコグラフ法にて加熱後のサンプルのはんだ濡れ性の評価を行なった例である。
B. Flux Evaluation Method Next, a flux evaluation test using a voltammetry method to which an ammonia-based buffer solution is applied will be described. In this example, after four kinds of fluxes are applied to two kinds of samples, the ability to remove Sn oxide by the flux when heated to the same temperature as soldering is measured, and the samples after heating by the meniscograph method This is an example of evaluating the solder wettability.

(1)サンプル表面のSn酸化物の定量方法
イ.フラックス塗布前サンプルの測定
a.試験用サンプルの作製
はじめに、2種類のサンプル、サンプルA、サンプルBを幅10mm、長さ25mmに裁断した試験用サンプルをそれぞれ3個作製した。
(1) Method for quantifying Sn oxide on sample surface a. Measurement of sample before flux application a. Preparation of Test Samples First, three test samples were prepared by cutting two types of samples, Sample A and Sample B, into a width of 10 mm and a length of 25 mm.

b.ボルタンメトリー法によるサンプル表面のSn酸化物の定量
次いで、作製したサンプルA、サンプルBそれぞれ3個のサンプル表面の初期酸化物量を、前記の実施例1において良好な測定結果が得られた0.5Mのアンモニア系緩衝溶液を用いたボルタンメトリー法によって測定した。なお、測定にはサイクリックボルタンメトリー法を用いて前記した手順の1回目の測定と2回目の測定を連続して測定し、水素発生反応の影響による測定誤差を除去した測定結果を得た。測定結果を、図10に示す。図10の(a)は、サンプルAの測定結果を示す図であり、(b)はサンプルBの測定結果を示す図である。サンプルAに関しては、(a)に示すように3個のサンプルのいずれにも1450mV辺りと1200mV辺りに2本の還元ピークが観測され、サンプルBに関しては、(b)に示すように3個のサンプルのいずれにも1450mV辺りに1本の還元ピークが観測された。サンプルA、サンプルBのそれぞれのサンプルについてピークの面積に基づいて求められる電気量から、Sn酸化物の合計量を求めた。
b. Quantification of Sn oxide on sample surface by voltammetry method Next, the initial oxide amount of each of the prepared sample A and sample B for each of the three sample surfaces was 0.5 M with good measurement results obtained in Example 1 above. It was measured by a voltammetric method using an ammonia-based buffer solution. In addition, the measurement measured the 1st measurement of the procedure mentioned above and the 2nd measurement continuously using the cyclic voltammetry method, and obtained the measurement result which removed the measurement error by the influence of hydrogen generation reaction. The measurement results are shown in FIG. (A) of FIG. 10 is a figure which shows the measurement result of the sample A, (b) is a figure which shows the measurement result of the sample B. For sample A, two reduction peaks are observed around 1450 mV and 1200 mV for all three samples as shown in (a), and for sample B, three reduction peaks are shown as shown in (b). One reduction peak was observed around 1450 mV in all of the samples. The total amount of Sn oxide was determined from the amount of electricity determined based on the peak area for each of Sample A and Sample B.

ロ.フラックス塗布・加熱後のサンプルの測定
次いで、別途作製したサンプルAとサンプルBの表面に、各々評価対象の4種類のフラックス、フラックス1〜4を所定量付着させてはんだ付け温度である260℃まで加熱し、その後フラックスを洗浄により除去し、この状態で評価試験用の試料に付着している酸化物の量を前記と同様にサイクリックボルタンメトリー法によって測定し、Sn酸化物の合計量を求めた。
B. Measurement of sample after flux application / heating Next, a predetermined amount of four kinds of fluxes to be evaluated, fluxes 1 to 4, are attached to the surfaces of separately prepared samples A and B, and the soldering temperature is up to 260 ° C. After heating, the flux was removed by washing, and in this state, the amount of oxide adhering to the sample for evaluation test was measured by the cyclic voltammetry method in the same manner as described above to determine the total amount of Sn oxide. .

(2)Sn酸化物の定量結果
フラックス塗布前およびフラックス塗布・加熱後におけるサンプルAとサンプルBのSn酸化物の定量結果をそれぞれ表1と表2に示す。なお、表中のmCは電気量の単位ミリクーロンである。
(2) Quantitative Results of Sn Oxide Tables 1 and 2 show the quantitative results of Sn oxides of Sample A and Sample B before flux application and after flux application / heating, respectively. In the table, mC is a unit of millicoulomb of electricity.

Figure 2011033377
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Figure 2011033377
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試験の結果、フラックス1〜フラックス4のそれぞれについてサンプルA、サンプルBのそれぞれのサンプルに対する酸化物除去能力が表1、表2に示す酸化物除去率として定量的に評価された。   As a result of the test, the oxide removal ability of each of the samples A and B for each of the flux 1 to the flux 4 was quantitatively evaluated as the oxide removal rates shown in Tables 1 and 2.

(3)はんだ濡れ性の試験
イ.試験方法
フラックス1〜フラックス4を塗布・加熱したサンプルAとサンプルBのはんだ濡れ性を、メニスコグラフ試験機を用いJIS Z3198−4に準じて試験した。
(3) Solder wettability test a. Test Method The solder wettability of Sample A and Sample B, which were coated and heated with Flux 1 to Flux 4, was tested in accordance with JIS Z3198-4 using a meniscograph tester.

なお、サンプルAとサンプルBの浸漬は、高さ方向とした。
また、試験条件は以下の通りである。
メニスコグラフ試験機:レスカ社製SAT−5100
浸漬速度:5mm/sec
浸漬深さ:2mm
浸漬時間:10sec
試験温度:260℃
使用したはんだ:千住金属工業社製M705
In addition, immersion of the sample A and the sample B was made into the height direction.
The test conditions are as follows.
Meniscograph testing machine: SAT-5100 manufactured by Reska
Immersion speed: 5mm / sec
Immersion depth: 2mm
Immersion time: 10 sec
Test temperature: 260 ° C
Solder used: M705 manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.

以上の条件でメニスコグラフ試験を行い、ゼロクロスタイムを用いて濡れ性を評価した。   A meniscograph test was performed under the above conditions, and wettability was evaluated using zero cross time.

ロ.試験結果
試験結果を、図11に示す。図11は、メニスコグラフ試験機を用いて測定されたはんだ濡れ性とボルタンメトリー法により測定した酸化物除去率の関係を示す図である。図11の横軸は表1および表2に示した各フラックスによる酸化物の除去率であり、縦軸はゼロクロスタイム(浸漬から反力が0となるまでの時間)(s)である。また、◆はサンプルAであり、□はサンプルBである。図11から、酸化物の除去率が大きいほどゼロクロスタイムが小さく、はんだ濡れ性が良好であり、酸化物の除去率とはんだ濡れ性との関係は理論と良く対応しており、フラックスの評価が正しく行われていることが分かる。この結果アンモニア系緩衝容液を適用したボルタンメトリー法やCP法によるSn酸化物の定量法を用いて酸化物除去率を測定することによってフラックスを評価できることが分かる。
B. Test results The test results are shown in FIG. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the solder wettability measured using a meniscograph tester and the oxide removal rate measured by the voltammetry method. The horizontal axis of FIG. 11 is the oxide removal rate by each flux shown in Tables 1 and 2, and the vertical axis is the zero cross time (time from immersion until reaction force becomes zero) (s). Also, ◆ is sample A, and □ is sample B. From FIG. 11, the larger the oxide removal rate, the smaller the zero crossing time and the better the solder wettability. The relationship between the oxide removal rate and the solder wettability corresponds well with the theory, and the evaluation of the flux is You can see that it is done correctly. As a result, it can be seen that the flux can be evaluated by measuring the oxide removal rate using a voltammetric method to which an ammonia-based buffer solution is applied or a Sn oxide quantitative method by the CP method.

以上の通り本実施例のアンモニア系緩衝溶液を用いたボルタンメトリー法による酸化物の定量法はフラックスの評価方法として有効な方法であることが確認された。また、アンモニア系緩衝溶液を用いたCP法も有効な方法である。なお、幾種類かのフラックスの優劣を評価する場合には、酸化皮膜の形成状態が同一のサンプルに評価対象の各フラックスを実際のはんだ付けを基準に塗布し、加熱し、その後フラックスを拭取った各サンプルを、アンモニア系緩衝溶液を用いたボルタンメトリー法またはCP法で完全に還元し、各フラックスのSn酸化物除去率を求めることによりなされる。   As described above, it was confirmed that the oxide quantification method by the voltammetry method using the ammonia-based buffer solution of this example is an effective method for evaluating the flux. The CP method using an ammonia-based buffer solution is also an effective method. When evaluating the superiority or inferiority of several types of flux, apply each flux to be evaluated to a sample with the same oxide film formation state based on actual soldering, heat, and then wipe off the flux. Each sample is completely reduced by a voltammetric method or an CP method using an ammonia-based buffer solution, and the Sn oxide removal rate of each flux is obtained.

10 酸化皮膜が付着したサンプル
11 多少酸化膜が除去されたサンプル
12 酸化皮膜が除去されたサンプル
20 Pt電極
21 Ag/AgCl極
30 ポテンショスタット/ガルバノスタット
41 閉の状態のスイッチ
42 開の状態のスイッチ
50 電解液容器
60 アンモニア系緩衝溶液
10 Sample with oxide film 11 Sample with some oxide film removed 12 Sample with oxide film removed 20 Pt electrode 21 Ag / AgCl electrode 30 Potentiostat / galvanostat 41 Closed switch 42 Open switch 50 Electrolyte container 60 Ammonia buffer solution

Claims (3)

Sn酸化物が表面に形成されたSn系めっき材を、所定のアンモニア系緩衝液に浸漬し、クロノポテンショメトリー法またはボルタンメトリー法を用いてSn酸化物の電解還元処理を行い、還元電位および還元に要した電気量からSn酸化物の定量を行うことを特徴とするSn酸化物の定量方法。   An Sn-based plating material with Sn oxide formed on the surface is immersed in a predetermined ammonia-based buffer solution, and electrolytic reduction treatment of Sn oxide is performed using the chronopotentiometry method or voltammetry method to reduce the reduction potential and reduction. A method for quantifying Sn oxide, comprising quantifying Sn oxide from the amount of electricity required. 請求項1に記載のSn酸化物の定量方法を2回繰り返し、第1回目の定量結果と第2回目の定量結果から、差分データを作成し、前記差分データに基づいて前記Sn酸化物の還元量を求めることを特徴とするSn酸化物の定量方法。   The Sn oxide quantification method according to claim 1 is repeated twice, difference data is created from the first quantification result and the second quantification result, and the reduction of the Sn oxide based on the difference data A method for quantifying Sn oxide, characterized in that the amount is determined. Sn酸化物が表面に形成されたSn系めっき材におけるSn酸化物を定量する第1の定量工程と、
前記めっき材にフラックスを塗布した後にはんだ付け温度まで加熱する加熱工程と、
加熱後の前記めっき材におけるSn酸化物を定量する第2の定量工程と、
前記第1の定量工程で得られたSn酸化物量に対する前記第2の定量工程で得られたSn酸化物量の減少率を求めて、前記フラックスの活性力を評価する評価工程と
を有しており、
前記第1の定量工程および前記第2の定量工程が、請求項1または請求項2に記載のSn酸化物の定量方法による定量である
ことを特徴とするフラックスの評価方法。
A first quantification step of quantifying Sn oxide in the Sn-based plating material having Sn oxide formed on the surface;
A heating step of heating to a soldering temperature after applying flux to the plating material;
A second quantification step for quantifying Sn oxide in the plated material after heating;
And an evaluation step of evaluating the activity of the flux by determining a decrease rate of the Sn oxide amount obtained in the second quantification step with respect to the Sn oxide amount obtained in the first quantification step. ,
The flux evaluation method, wherein the first quantification step and the second quantification step are quantification by the Sn oxide quantification method according to claim 1 or 2.
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