JP2012140678A - 曲げ加工部のウィスカ発生を防止するめっき被膜部材、これを用いた電気電子部品、並びにめっき被膜部材の製造方法とめっき皮膜部材のウィスカ発生防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛フリーはんだに対する高いはんだ付け性（濡れ性）を実現し、しかも特にその厳しい曲げ加工部におけるウィスカの発生を抑制ないし防止することができるめっき被膜部材の提供及びめっき被膜部材の曲げ部の形成方法並びにウィスカの防止方法の提供を目的とする。
【手段】表面のインジウムからなる第２めっき層とその下層の第１めっき層とを導電性基材上に他層を介してもしくは介さずに有する多層めっき材料をリフロー処理しかつ平面部と平面部との間に配置された曲げ加工部で曲げ加工してなるめっき被膜部材であって、リフロー処理前の前記多層めっき材料について、前記第１めっき層の厚さ（ｔ_１）と第２めっき層の厚さ（ｔ_２）とを特定の範囲とし、特定のＩｎの拡散層を形成して、曲げ加工部のウィスカ発生を防止するめっき被膜部材。
【選択図】なし

Description

本発明は、鉛を含まないめっき被膜を有する部材、これを用いた電気電子部品、これに用いられるめっき被膜材及び多層めっき材料、並びにめっき被膜部材の製造方法に関する。

近年、携帯型電子機器等に搭載される電気電子部品は一層小型化され、一方で多様な製品開発の中にあり多機能化・高機能化の要求が益々高まっている。かかる状況を受け、異形小型電子部品の端子などの導電性部材についても、微小化を達成しつつ、曲げ加工性の向上や短絡等を生じない製品信頼性の向上が求められている。このようなニーズに対応するために、銅ないしその合金等の導電性の良好な基材を用い、それぞれのアプリケーションに応じためっきを施すことでその表面特性を改良することが行われている。

スズめっきを利用した場合、これに特有の現象として、その内部応力や下地を含む基材金属の拡散等によりウィスカが発生しやすいという問題がある。ひとたびウィスカが発生し別の導電性部材等と電気的に接触するようなことがあれば、回路の短絡をおこす原因となる。それにより、デバイスの動作に影響することはもとより、電子素子や半導体に重大な損傷等を与えることともなりかねない。この対策として、スズめっきを施した後にリフロー処理することが提案されている。

ところで、近年はんだ材料の成分が大きく変わった。従来、６３Ｓｎ−３７Ｐｂ（スズ−鉛）はんだが汎用されていたが、廃棄物処理法などの環境関連法規制により、鉛は特別管理物質に指定されているなど環境への影響が懸念されており、鉛を含まないはんだ（鉛フリーはんだ）への移行が急速に進んでいる。これに対応するために、鉛を含まないものを適用することが求められている。その上で上述したような摺動性及びはんだ付け性といった相反する特性の両立に加え、ウィスカの発生防止を実現しなければならず、これらを同時に満足する技術の開発は一層困難なものとなっている。

特許文献１はスズめっきの上にインジウムめっきを施したものを開示する。これにより外観とはんだ付け性が良好となるとされる。また、特許文献２はスズの電気めっき層の上に銀、ビスマス、銅、インジウム、又は亜鉛の電気めっき層を施したものを開示し、これにより、摺動性、はんだ付け性、耐食性を改善しうるとされる。

特開平１１−２７９７９１号公報 特開２００２−３１７２９５号公報

本件発明者らは、上述のようなウィスカへの対策や鉛フリーはんだ性の維持を念頭に、挿抜して用いられる端子部品において、その摺動性の向上とはんだ付け性の向上とを両立する技術を開発した（特開２０１０−２８０９５５参照）。しかしながら、このめっき被膜部材は、挿抜性を必要としない曲げ加工を施した異形小型電子部品などでは、耐ウィスカ性において必ずしも十分な性能を発揮できない場合がある。すなわち、曲げ加工部のめっきに極めて微細なクラックが生じ、その亀裂面に露出したスズ層からウィスカが成長して、短絡の可能性があるため、異形小型電子部品等への適用ができないことがあることが分かってきた。
本発明は、上述したような鉛を含まない異形小型電子部品等の端子のめっき被膜に求められる特有の課題に鑑み、鉛フリーはんだに対する高いはんだ付け性（濡れ性）を実現し、しかも特にその厳しい曲げ加工部におけるウィスカの発生を抑制ないし防止することができるめっき被膜部材の提供及びめっき被膜部材の曲げ部の形成方法並びにウィスカの防止方法の提供を目的とする。さらに、それをめっき被膜部材として用いた異形小型電子部品等の電気電子部品の提供を目的とする。ここで、異形小型電子部品としては、電子回路基板に取り付けられるスイッチ、エンコーダ、センサ、可変抵抗器、カードコネクタ、電解コンデンサなどが挙げられ、本発明における部材は、例えば、樹脂と一体化され筐体を兼ねて使用され、そこに平面曲げ加工を施したはんだ付け端子等として用いられる。通常、これらの異形小型電子部品の端子は、プリント基板にはんだ付けして回路接続を行う端子と、アース端子と兼ねる基板への取り付け強度を確保するため筐体と一体化された枠端子、及びその両方の機能を兼ねる端子などがあるが、本発明の曲げ加工部のウィスカ発生を防止するめっき被膜部材は、これらの厳しい曲げ加工を受ける異形小型電子部品に好適に適用することができる。

上記の課題は下記の手段により解決された。
（１）表面のインジウムからなる第２めっき層とその下層の第１めっき層とを導電性基材上に他層を介してもしくは介さずに有する多層めっき材料をリフロー処理しかつ平面部と平面部との間に配置された曲げ加工部で曲げ加工してなるめっき被膜部材であって、
リフロー処理前の前記多層めっき材料について、前記第１めっき層の厚さを０．８〜３μｍとし、前記第２めっき層の厚さを０．０８〜０．６μｍとし、
さらに前記第１めっき層の厚さ（ｔ_１）に対する第２めっき層の厚さ（ｔ_２）の比率（ｔ_２／ｔ_１）を０．０８〜０．２６とし、
前記被膜部材に前記リフロー処理をすることにより、前記第２めっき層のインジウムの濃度がめっき表面側から導電性基材側に向けて傾斜的に減少しながら導電性基材側にまでＩｎが到達するようにＩｎの拡散層を形成して、曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材。
（２）前記曲げ加工部における曲げ加工を行う材料の板厚が０．０５〜０．２５ｍｍであることを特徴とする（１）に記載の曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材。
（３）前記第１めっき層が、スズ、スズ−銀合金、スズ−ビスマス合金、スズ−銅合金、及びスズ−銀−銅合金の群から選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする（１）又は（２）のいずれかに記載の曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材。
（４）前記第１めっき層と前記導電性基材との間に、ニッケルまたはニッケル合金からなる下地めっき層が介在されている（１）〜（３）のいずれかに記載の曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材。
（５）前記第１めっき層と前記導電性基材との間に、銅または銅合金からなる下地めっき層が介在されている（１）〜（４）のいずれか１項に記載の曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材。
（６）（１）〜（５）のいずれか１項に記載の曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材を具備する電気電子部品。
（７）導電性基材の外側に、他の層を介してもしくは介さずに、スズもしくはスズ合金からなるめっき層の厚さが０．８〜３μｍの第１めっき層を形成し、該第１めっき層の表面にインジウムからなるめっき層の厚さが０．０８〜０．６μｍである第２めっき層を形成し、さらに前記第１めっき層の厚さ（ｔ_１）に対する第２めっき層の厚さ（ｔ_２）の比率（ｔ_２／ｔ_１）を０．０８〜０．２６とした多層めっき被覆部材を、
該多層めっき材料をリフロー処理して、平面部と平面部との間に配置された曲げ加工部で曲げ加工するに当たり、
該多層めっき材料のリフロー処理により、前記リフロー後のめっき層のインジウムの濃度がめっき表面側から導電性基材側にむけ傾斜的に減少しながら導電性基材側にまでＩｎが到達するようにＩｎの拡散層を形成するめっき被膜部材の曲げ部の形成方法。

（８）導電性基材の外側に、他の層を介してもしくは介さずに、スズもしくはスズ合金からなるめっき層の厚さが０．３〜３μｍの第１めっき層を形成し、該第１めっき層の表面にインジウムからなるめっき層の厚さが０．０８〜０．６μｍ以下である第２めっき層を形成し、さらに前記第１めっき層の厚さ（ｔ_１）に対する第２めっき層の厚さ（ｔ_２）の比率（ｔ_２／ｔ_１）を０．０８〜０．２６とした多層めっき被覆部材をリフロー処理し、平面部と平面部との間に配置された曲げ加工部でかつ曲げ加工するに当たり、
前記リフロー処理により、前記リフロー後のめっき層のインジウムの濃度がめっき表面側から導電性基材側にむけ傾斜的に減少しながら前記導電性基材側にまでＩｎが到達するようＩｎの拡散層を形成するウィスカ発生防止方法。

平面部と平面部との間に配置された曲げ加工部での曲げ加工（平面曲げ加工）とは、板状の部材の平面を維持して典型的にはその面内の１つの直線を基線とし、該基線を折り目にして曲げ加工を施す加工形態を指す。一方、面内の所定の基線を折り目として設定せず、緩やかに断面において弧を描くように曲げを施す丸曲げ加工とは区別される概念である。この時に、平面部と平面部が強く拘束または引張力を受けるため、前記緩やかな断面で円弧を描いて曲げた場合は、曲げ部への応力集中が大きくなるため、曲げ部の基線上の外表面に微小な割れが発生する。

本発明のめっき被膜部材は、鉛を含まないめっき被膜を有する異形小型電子部品等の厳しい曲げ加工を受ける端子部材等に求められる特有の課題を解決し、鉛フリーはんだに対するはんだ付け性（濡れ性）の向上はもとより、スイッチなどの厳しい平面曲げ加工部を有する部品の曲げ加工部でのウィスカの発生及び成長を抑制・防止するという優れた作用効果を奏する。また、本発明の端子部材のめっき被膜材及び多層めっき材料は、上述した厳しい曲げ加工部を有する異形小型電子部品の端子等におけるめっき被膜部材の素材として特に適し、これを接点材として用いた微小スイッチ等の電気電子部品において安定した導通とともに長期間の使用においても短絡を生じさせない機器の信頼性を実現する。
また、本発明の方法によれば、上述した良好な特性を有するめっき被膜材を適用することができる。

本発明の一実施態様における異形小型電子部品の端子部材についてそのめっき被膜の状態を模式的に示す断面図であり、図１（ａ）がリフロー前、図１（ｂ）がリフロー後の状態を示す。 実施例で作製した曲げ加工を施しためっき被膜部材試験体を模式的に示した斜視図である。 作製例で得られた異形小型電子部品のめっき被膜材（試験体）のスズとインジウムとの傾斜的な濃度分布を示すオージェ分析の結果を示すグラフである。 はんだ濡れ性試験における濡れの力の時間的変化と接触角の関係の一例を示したグラフ及び説明図である。

本発明のめっき被膜部材及びその製造方法について、以下に、一部図面を参照しながら詳細に説明する。

［導電性基材］
本発明のめっき被膜部材に用いることができる導電性基材の材料、形状は特に限定されず、通常の半導体装置に用いられる材料、形状のものを用いることができる。具体的には少なくともその表面が導電性を有する材料であればよく、例えば、銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、及びこれらの組み合せによる基材などをあげることができる。目的や用途に応じて適宜に選定することができるが、本発明のような厳しい曲げが存在する異形小型電子部品の端子板等としての使用を考慮すると、少なくとも表面の構成材料は銅単体、銅合金、ステンレス、鉄系合金などが好ましい。導電性基材の形状は特に限定されないが、異形小型電子部品の端子材等としての使用を考慮すると曲げ加工を施す前の導電性基材の形状は、平板条やプレス済条が好ましい。

［第１めっき層］
本発明において第１めっき層１ａ（図１参照）はスズもしくはスズ合金からなり、好ましくは、スズ（Ｓｎ）、スズ（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）合金、スズ（Ｓｎ）−ビスマス（Ｂｉ）合金、スズ（Ｓｎ）−銅（Ｃｕ）合金、及びスズ（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）合金の群から選ばれる少なくとも１種からなる。ここで、各金属ないし合金の融点は以下のとおりであり、後述するリフロー処理温度やインジウムの融点との関係で適用する材料を選定してもよい。なかでも、第１めっき層を構成する材料は、スズ、スズ−銀合金、スズ−ビスマス合金、又はスズ−銀−銅合金が好ましく、スズ又はスズ−銀合金がより好ましい。スズ単体の融点は２３１．９℃、スズ−３質量％銀合金は２２０℃、スズ−５質量％ビスマス合金は２２７℃、スズ−０．７質量％銅合金は２２７℃、スズ−３質量％銀−０．５質量％銅合金の融点は２１９℃である。スズ−銀合金の場合は銀含有量の上限値を４質量％とすることが好ましい。スズ−ビスマス合金の場合はビスマス含有量の上限値を５質量％とすることが好ましい。スズ−銅合金の場合は銅の含有量の上限値を１質量％とすることが好ましい。これらの合金において上記上限値の範囲内であると、クラックの抑制性やはんだ濡れ性が高まり好ましい。また、第２めっき層を構成するインジウムは、その融点が低く（１５６℃）、膜厚を細かく制御する目的から、第１めっき層の材料や厚さをそのばらつきの影響を打ち消すことができる範囲で適宜選定・調節することが好ましい。

本発明において、第１めっき層の厚さは０．８〜３μｍとされるが、その範囲で使用目的や用途に応じて適宜選択することができる。異形小型電子部品のはんだめっき層の耐久性等を考慮すると、第１めっき層の厚さは、第１めっき層の厚さの下限値が多少厚く、第１めっき層の厚さが１．０〜３μｍとすることが好ましい。さらに、はんだ付け性を考慮して、１．２μｍ以上３μｍ以下とすることが好ましい。ここで、Ｓｎめっきの上限を３μｍ以下とするのは、３μｍ以上になると厳しい曲げ部の曲げ加工時のクラックが微細クラックではなく、粗大クラックに発達するものである。

［第２めっき層］
本発明のめっき被膜材において、第２めっき層２ａ（図１参照）にはインジウムが用いられる。第２めっき層の厚さは０．０８μｍ超０．６μｍ以下とされるが、使用目的等に応じて適宜選択することができる。異形小型電子部品の端子部材としたときの曲げ加工部におけるウィスカの抑制性やはんだ付け性の一層の良化を考慮して、その厚さを０．２〜０．６μｍとすることが好ましい。上記インジウムめっき層の厚さを上記の下限値以上とすることにより特に曲げ加工部におけるウィスカの発生を顕著に抑える。上記上限値以下とすることによりはんだの融点低下を防止して耐熱性が良化し、例えばリフロー時に生じるめっき表面の微細な凹凸も好適に防ぐことができる。また、これを超えてインジウムの層を厚くするよりレアメタルの使用を抑え、コスト及び環境適合性等に資する。

なお、異形小型電子部品の非曲げ加工部と、曲げ加工部とでＩｎ濃度に差を設けてもよく、その場合は、曲げ加工部のＩｎ濃度より、非曲げ加工部のＩｎ濃度を低くすることが可能である。このようなＩｎ濃度に差を設けたＩｎ濃度の差厚めっきを施こすことにより、はんだ付け性と、非曲げ加工部及び曲げ加工部におけるウィスカの抑制性と、を両立して実現することができるとＩｎの使用量を低減することができる。

本発明においては、第２めっき層２ａを構成するインジウム層を特定の厚さとし、第１めっき層１ａとからなる多層めっき被膜３ａを、リフロー処理してスズ層との傾斜した濃度分布とする。これによりめっき内層１及びめっき外層２からなる特有の傾斜濃度状態とされたリフロー後のめっき被膜層３を形成する（図１参照）。これによりもたらされる特有の作用が、とりわけ曲げ加工部での表面の微小割れによるメッキ層における圧縮応力の緩和過程でのウィスカの発生を抑制する作用である。

このように両層の金属が濃度勾配をもって傾斜的に存在することによる相互作用について推定を含めていえば下記のように説明される。すなわち、表面相側のインジウムを下地金属側に適度に拡散し傾斜的に配置するとスズ中に拡散したインジウムのもつＳｎ合金皮膜中における応力緩和作用により、ＳｎＩｎ合金中のウィスカへの圧縮応力が緩和され、ウィスカの発生・成長を抑止すると考えられる。つまりスズないしスズ合金層中の内部応力が緩和され、その結果ウィスカの発生が効果的に抑制される。
そして、スズ等の金属で構成される第１めっき層に対して、インジウムからなる第２めっき層が十分な厚さで存在するため、リフロー後には、相応の深さにまでインジウムが到達し深さ方向に進行した厚い傾斜層が形成される。その結果、曲げ加工によってめっき被覆層に微小なクラックが生じたとしても、その亀裂面には十分なインジウムが分布しており、そこからのウィスカの成長を効果的に抑止することができる。

ところで、電子機器部品等におけるはんだ付け温度は、鉛入りはんだであるＳｎ−３７Ｐｂを使用していた２２０℃から、鉛フリーはんだのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの２４０℃以上へ移行したため、その差の分大きく上昇している。これに対し本発明によれば、めっき被膜部材表面のはんだ濡れ性を高め、より低温で濡れやすくすることができる。そのため、各種部材の製造工程におけるはんだ付け温度を下げることができ大幅なエネルギー削減とともに信頼性の向上につながる。

リフローの前の第１めっき層１ａの厚さと第２めっき層２ａの厚さの関係を以下のように調節することが好ましい。すなわち、第１めっき層の厚さ（ｔ_１）と第２めっき層の厚さ（ｔ_２）の比率（ｔ_２／ｔ_１）も考慮することが好ましい。第１めっき層の厚さと第２めっき層の厚さとの比率（ｔ_２／ｔ_１）は０．０８〜０．２６とし、０．１０〜０．２６の範囲とすることが好ましく、０．１０〜０．２０の範囲とすることがより好ましい。めっき厚さの比率の下限値を０．１０以上にすることで拡散層形成の確実性を一層好適に実現することができ、上記比率を０．２０以下とすることで耐熱性を発揮させリフロー後の外観を良化しコストを低減することができる。

［リフロー処理］
めっき被膜部材とする熱処理としてのリフローの条件は、基材及びめっきの厚さ等を考慮して設定してもよい。本発明によれば、この熱処理としてリフローとはんだ付けにおける加熱処理とをかねてもよく、この加熱処理温度を低減することができ好ましい。上記熱処理としてリフローするときの炉内雰囲気温度としていえば、３００〜６００℃とすることが好ましい。リフロー処理する時間は１〜１０秒であることが好ましく、２〜５秒であることがより好ましい。リフロー処理温度が上記下限値以上であるとインジウムの拡散を十分に進行させ、所望の傾斜状態が得られる点で好ましい。リフロー温度が上記上限値以下であると、インジウムの傾斜を必要以上に進行させず例えばウィスカの抑制性を十分に発揮させることができ、また電子部品等の品質維持にも対応することができる。

［下地層］
本発明のめっき被膜材においては、スズないしスズ合金のめっきに先立ち、導電性基材の表面に予め下地層を配設しておくことが好ましい。下地層としては、ニッケルまたはニッケル合金からなる層を電気めっきにより形成することが挙げられる。これらの下地めっき層は導電性基材の銅などの熱拡散を抑制するためのバリアとして有効に機能し、この上に形成された２層構造のめっき層の耐熱性を向上させることができる。また、ニッケル合金を下地めっきとして施しておくと、リフロー時の銅のめっき層への拡散を抑制ないし防止することができ好ましい。さらにまた、導電性基材の表面に予め銅または銅合金を下地めっきしておくことにより、一層良好な導電性を付与することができ好ましい。他方、第２めっき層の外側に他の層等を設けてもよい。

［製造方法等］
本発明の製造方法の好ましい実施態様を挙げると、下記（１）〜（９）の工程を適宜組み合せることが挙げられ、これらをその順で順次行うことが好ましい。（１）導電性基材を浸漬脱脂し必要により水洗する工程、（２）電解脱脂し必要により水洗する工程、（３）酸洗浄し必要により水洗する工程、（４）ニッケルめっき（電気めっき）を施し必要により水洗する工程、（５）スズめっき（電気めっき）を施し必要により水洗する工程、（６）インジウムめっき（電気めっき）を施し必要により水洗する工程、（７）乾燥工程、（８）多層めっき材料への熱処理としてのリフロー処理する工程、（９）リフローの後に曲げ加工を施す工程。

浸漬脱脂する工程（１）では、市販の浸漬脱脂液を濃度２〜４％の範囲で、温度５０℃、約２０秒間で行うことが可能である。電解脱脂する工程（２）でも、それぞれ市販の電解脱脂液を濃度５％程度で、室温付近で電流密度２〜４Ａ／ｄｍ^２、約２０秒間で行うことが可能である。酸洗浄工程（３）は、好ましくは濃度５％硫酸で、室温、２０秒間で行うことが可能である。ニッケルめっき工程（４）は、スルファミン酸ニッケル浴を用いて約５５℃で、電流密度５Ａ／ｄｍ^２、３０秒間で行うことが可能である。スズめっき工程（５）は、酸性スズめっき浴を用いて約３０℃で、電流密度５Ａ／ｄｍ^２、４０秒間で行うことが可能である。インジウムめっき工程（６）は、めっき浴を用いて約３０℃で、電流密度０．５Ａ／ｄｍ^２、１２０秒間で行うことが可能である。このように、めっき工程における電流密度及びめっき処理時間を適宜設定して、第１めっき層（スズ，スズ合金）及び第２めっき層（インジウム）の厚さを上記特定のものとすることができる。

本発明のめっき被膜材の形状等は特に限定されないが、曲げ加工しためっき被膜部材とするためには板材であることが実際的である。その厚さＴは０．０５〜０．２５μｍの範囲の板厚の材料が使用されるが、曲げ加工性と強度のバランスを考慮すると、０．１０〜０．２０μｍであることがより好ましい。上記曲げ加工の手順や操作はこの種の製品に適用される通常の手法によればよいが、例えば、プレスによる９０°曲げが挙げられる。例えば、異形小型電子部品のコーナ部に沿って曲げられるため、曲げ角度はθは９０°に曲げられるが、曲げられる材料のスプリングバックや曲げ加工時のばらつきを考えると、曲げ後の成形品の成形後の曲げ角度が９０±５°であれば良いとされているが、実際の異形小型部品の作成時には成形後の曲げ角度は９０±２°とすることが必要とされる。また、異形小型電子部品の種類によっては、１２０±２°、１５０±２°等の異なる曲げ角度で、曲げられることもある。
同様の観点から、本実施形態のめっき部材の板厚は、その用途が異形の小型電子部品であるため、０．０５〜０．２５ｍｍの範囲となる。基材の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、異形小型電子部品の金属部分の強度が不足し、０．２５ｍｍ以上になると、強度が高すぎて９０°曲げ加工が困難になる。
また、異形小型電子部品の各端子部の曲げＲは、異形小型電子部品のウィスカは曲げ半径が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の場合に発生するが、特に曲げ半径が０．０５〜０．２ｍｍの場合にウィスカの発生が顕著になる。この観点では曲げ半径は約０．３８ｍｍ以下に設定されることが本発明の効果が好適に発揮され好ましく、上記の曲げ半径がより好ましい。曲げ部の曲げ半径と基材の板厚の比率の関係は、この比率が小さいほど曲げが厳しい。その範囲は、１．０〜１．５（曲げ半径／板厚）となるが、適宜加工条件等により若干の差は許容される。
ここで、本発明におけるめっき皮膜部材の曲げは、対象製品が異形小型電子部品であるため、前述のように、異形小型電子部品の筐体の輪郭に沿って、平面部と平面部の間に配置された曲げ加工部が成形される。曲げ加工部が、その両側の平面部が金型により拘束されて、引張り力受ける状態で成形されるので、曲げ加工部は両側の平面部から引張力を受けると同時に、曲げ加工部中央部分に歪が集中しやすく、曲げ加工部の外表面に割れが発生する。そして、その割れの一部がめっき皮膜基底部に達して、割れ部断面からウィスカが発生する。

本発明のめっき被膜材が適用される異形小型電子部品としては、例えば、携帯電話などに用いられる小型スイッチが挙げられ、その端子部として適用することでその効果が発揮され好ましい。異形小型電子部品としては、スイッチの他、エンコーダ、センサ、可変抵抗器、カードコネクタ、電解コンデンサなどがあり、これらの異形小型電子部品のはんだ端子として用いられる。これらの異形小型電子部品の端子は、少なくとも電極端子やアース端子などの複数の端子や筐体と一体化された枠端子が１−２ｍｍの間隔で近接して配置されているため、ウィスカが発生する近接する端子が短絡するため、これらの異形小型電子部品の曲げ加工部のウィスカ発生を防止できるため、本発明めっき被膜部材は、これらの厳しい曲げ加工を受ける異形小型電子部品に適用すると効果的である。

以下、本発明について実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。
（実施例）
試験に用いた材料の基材は、０．２０ｍｍ（厚さＴ）×８ｍｍ（長さ・幅）の黄銅（３５／６５黄銅）からなる導電性基材を用い、これに、ニッケル下地めっきを０．５μｍの厚さで設けた。その後、上記下地めっきの表面に第１めっき層としてスズめっき層を表１の厚さで施し、さらにそのスズめっき層の表面に第２めっき層として、インジウムめっき層を表１に示す各種厚さで形成して多層めっき材料を得た。この多層めっき材料に対し、雰囲気温度４００〜４５０℃の条件でリフロー処理を行ない、めっき被膜材前駆体を得た。このめっき被膜材前駆体に対して、曲げ角度：９０°、曲げＲ：０．２０ｍｍの曲げ加工を施し、図２に示したような外形を有する曲げ部材としての試験体を得た。図２中、９０は試験体、９１は曲げ加工部、９２，９３は非曲げ加工面を意味する。なお、曲げ半径は、板厚の中心線における角度で評価した（図２参照）。

表１のように第１めっき層のＳｎ厚さと、第２めっき層のＩｎ厚さを変えた、本発明の実施例に係る曲げ加工が施された試験体１〜１１を作製した。また、Ｓｎ層，Ｉｎ層の厚さあるいはＩｎ層／Ｓｎ層の厚さの比率のいずれかが本発明の規定から外れるがその他は本発明の規定を満足する材料を試作してこれを試験体１２〜１４とした。さらに、Ｓｎ層，Ｉｎ層の厚さ及びＩｎ層／Ｓｎ層の厚さの比率は本発明の規定を満足するが、リフロー処理を行わなかったものを、試験体１５とした。ここで、試験体１〜８は、板厚０．２０ｍｍの黄銅基材にＮｉ下地めっきを０．５μｍ施した後、Ｓｎ，Ｉｎめっきを，本発明を満足する範囲で施したものである。さらに、基材を板厚０．１５ｍｍのＳＵＳ基板にＮｉ下地めっきを０．５μｍを施した後、Ｓｎめっき層、Ｉｎめっき層をそれぞれ１．５μｍ、０．３μｍのめっきを施した後、リフロー処理を行った試験体を、試験体９、それぞれ３．０μｍ、０．３μｍのめっきを施した後、リフロー処理を行った試験体を、試験体１０とした。試験体９と同様のＳｎ，Ｉｎめっきを施し、ＳＵＳ基材の板厚を０．０６μｍとし、Ｎｉ下地めっき層がないものを、試験体１１とした。ここで、試験体Ｋは、Ｓｎめっき部材が厳しい曲げ部を有する異形小型電子部品に使用できなかったことから、これまで異形小型電子部品に使用されている金メッキ材を従来材として比較のために用意したものである。

［クラック・ウィスカの発生評価試験］
上記で作製した各試験体について、ウィスカの発生確認試験を行った。試験条件は、室温（約２０℃）で静置し、３０００時間後の状態を、電子顕微鏡で観察することにより行った。ウィスカの発生が確認されたものを「あり」として、ウィスカと明確に判断できるものがなかった場合には「なし」とした。同様に、曲げ加工表面のクラックの有無も確認、判定した。

［はんだ濡れ性試験］
はんだ濡れ性は、ＪＩＳ Ｃ００５３ 環境試験方法−電気・電子−はんだ付け試験方法（平衡法）に準拠して行なった。参考として、はんだ濡れ性試験における濡れの力の時間的変化と接触角の関係の一例を、図４に示した。各試験体はプレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）装置により、１０５℃、１００％ＲＨの条件で８時間処理した。溶融したはんだ（千住金属工業社製、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、フラックスマイルドロジン ＮＡ２００［商品名］）に、上記試験体を、はんだ温度２４５℃でそれぞれ２ｍｍ／秒、浸漬深さ０．１ｍｍ、浸漬時間５秒の条件で浸漬して、そのはんだの濡れ性をメニスコグラフ法で測定してゼロクロス時間を求めた。ゼロクロス時間とははんだが浸漬開始から濡れ始めて作用力がゼロとなるまでの時間であり短いほどはんだがめっき表面に濡れやすいことを示す。結果は以下のように区分して表１に示した。さらに、同時に最大濡れ力をメニスコグラフ法で測定した、最大濡れ力は、一般には大きいほど優れることになるが、実用上、試験体Ｋとほぼ同等の実用上問題ないレベルとして、０．８０ｍＮ以上であれば問題なしとした。
・はんだ濡れ性（２４５℃）
《ゼロクロスタイム》
○・・・ゼロクロス時間が３秒以内の場合
×・・・ゼロクロス時間が３秒を超える場合
《最大濡れ力》
○・・・最大濡れ力が０．８０ｍＮを以上の場合
×・・・最大濡れ力が０．８０ｍＮ未満の場合

ここで、試験体１〜８の実施例材料は、いずれも曲げ部に微細なクラックが生じたが、非曲げ加工部、および平面部と平面部の間に形成された曲げ加工部ともにウィスカは生じなかった。これに対して、試験体１２〜１４に記載の比較例としての試験体は、Ｓｎ層，Ｉｎ層とも、Ｉｎ／Ｓｎの比率が０．１０〜０．２６の範囲を満たさないか、あるいは、Ｓｎ層，Ｉｎ層ともその厚さが本発明の範囲を満たさず、Ｎｉ下地めっき層あるいは基材層までＩｎが拡散しないため、曲げ加工部に、曲げ部の底部からウィスカが発生した。また、試験体１５は、Ｓｎ層、Ｉｎ層の厚さ、Ｉｎ／Ｓｎ比率ともに本発明の規定を満足するが、第1めっき層、第２めっき層のめっきを行った後、リフロー処理を行わなかったために、曲げ加工部に割れが生じた。また、試験体９〜１１に記載のＳＵＳ基板の場合も、Ｓｎ，Ｉｎめっき層の厚さとＩｎ／Ｓｎ層の比率ともに本発明の範囲内であるために、基材の板厚や下地めっきの有無に関係なく曲げ部のウィスカは発生せず、はんだ濡れ性も問題ないものであった。

上記試験体１の非曲げ加工面について、インジウム表面側から基材側にエッチングしスズとインジウムとの組成を測定するオージェ分析を行なった。その結果、表面側にインジウムが高濃度で存在し、基材側に進むにつれその濃度が減少してＩｎが下地Ｎｉ層に到達していることが確認できた（図３参照）。また、試験体２〜８、試験体９〜１１においても同様に下地めっきであるＮｉ層まで到達するＩｎの拡散によるＩｎの拡散層の形成が認められた。下地めっきを施さないＳＵＳ基材においても、ＳＵＳ基材の表面まで、Ｉｎの拡散が行われていた。
また、試験体1〜８、試験体９〜１１におけるはんだ濡れ性は、現行のＡｕめっきの場合と同等のレベルで、いずれの場合もゼロクロスタイムは、０．２０秒以内であった。また、最大濡れ力は、いずれの試験体においても、Ａｕめっきの場合とほぼ同様であった。
従って、試験体１〜１１のめっき皮膜部材のはんだ濡れ性は、ゼロクロスタイムの評価において、最大濡れ力の評価においても全く問題ないものであった。
試験体１６は、Ｓｎが多く範囲外となり、またＩｎ／Ｓｎ比率が高く範囲外となる。その結果、融点が低下し耐熱性が劣り、めっきの表面の凹凸が大きいものとなった。試験体１７は、Ｓｎが更に多く大きく特定の範囲を外れ、めっきの表面の凹凸が大きくなる。また、コストの点でも不利である。
〔異形小型電子部品での確認試験〕
表１に示す、ウィスカが発生しなかった試験体1〜８、試験体９〜１１に示す各種めっき材料について、異形小型電子部品（約４ｍｍ×４ｍｍ）である小型スイッチを試作して、はんだめっき層の耐久性とウィスカの発生について確認したところ、所定の作動力で１００万回の作動試験においても問題なく使用することができ、ウィスカの発生も認められなかった。

上記の結果から分かるように、本発明のめっき被膜によれば、はんだの濡れ性について良好な性能が維持されつつ、曲げ加工部においてウィスカの発生が効果的に抑制され、スイッチの接点材等の電気電子部品用途に適していることが分かる。

１ めっき内層（リフロー後の第１めっき層側の領域）
１ａ 第１めっき層
２ めっき外層（リフロー後の第２めっき層側の領域）
２ａ 第２めっき層
３ リフロー後のめっき被膜層
３ａ 多層めっき被膜
９０ めっき被膜材試験体
９１ 曲げ加工部
９２、９３ 非曲げ加工面
Ｒ 曲げ半径
θ 曲げ角度

Claims (8)

1. 表面のインジウムからなる第２めっき層とその下層の第１めっき層とを導電性基材上に他層を介してもしくは介さずに有する多層めっき材料をリフロー処理しかつ平面部と平面部との間に配置された曲げ加工部で曲げ加工してなるめっき被膜部材であって、
   リフロー処理前の前記多層めっき材料について、前記第１めっき層の厚さを０．８〜３μｍとし、前記第２めっき層の厚さを０．０８〜０．６μｍとし、
   さらに前記第１めっき層の厚さ（ｔ_１）に対する第２めっき層の厚さ（ｔ_２）の比率（ｔ_２／ｔ_１）を０．０８〜０．２６とし、
   前記被膜部材に前記リフロー処理をすることにより、前記第２めっき層のインジウムの濃度がめっき表面側から導電性基材側に向けて傾斜的に減少しながら導電性基材側にまでＩｎが到達するようにＩｎの拡散層を形成して、曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材。
2. 前記曲げ加工部における曲げ加工を行う材料の板厚が０．０５〜０．２５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材。
3. 前記第１めっき層が、スズ、スズ−銀合金、スズ−ビスマス合金、スズ−銅合金、及びスズ−銀−銅合金の群から選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材。
4. 前記第１めっき層と前記導電性基材との間に、ニッケルまたはニッケル合金からなる下地めっき層が介在されている請求項１〜３のいずれかに記載の曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材。
5. 前記第１めっき層と前記導電性基材との間に、銅または銅合金からなる下地めっき層が介在されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の曲げ加工部のウィスカ発生を防止することを特徴とするめっき被膜部材を具備する電気電子部品。
7. 導電性基材の外側に、他の層を介してもしくは介さずに、スズもしくはスズ合金からなるめっき層の厚さが０．８〜３μｍの第１めっき層を形成し、該第１めっき層の表面にインジウムからなるめっき層の厚さが０．０８〜０．６μｍである第２めっき層を形成し、さらに前記第１めっき層の厚さ（ｔ_１）に対する第２めっき層の厚さ（ｔ_２）の比率（ｔ_２／ｔ_１）を０．０８〜０．２６とした多層めっき被覆部材を、
   該多層めっき材料をリフロー処理して、平面部と平面部との間に配置された曲げ加工部で曲げ加工するに当たり、
   該多層めっき材料のリフロー処理により、前記リフロー後のめっき層のインジウムの濃度がめっき表面側から導電性基材側にむけ傾斜的に減少しながら導電性基材側にまでＩｎが到達するようにＩｎの拡散層を形成するめっき被膜部材の曲げ部の形成方法。
8. 導電性基材の外側に、他の層を介してもしくは介さずに、スズもしくはスズ合金からなるめっき層の厚さが０．３〜３μｍの第１めっき層を形成し、該第１めっき層の表面にインジウムからなるめっき層の厚さが０．０８〜０．６μｍ以下である第２めっき層を形成し、さらに前記第１めっき層の厚さ（ｔ_１）に対する第２めっき層の厚さ（ｔ_２）の比率（ｔ_２／ｔ_１）を０．０８〜０．２６とした多層めっき被覆部材をリフロー処理し、平面部と平面部との間に配置された曲げ加工部でかつ曲げ加工するに当たり、
   前記リフロー処理により、前記リフロー後のめっき層のインジウムの濃度がめっき表面側から導電性基材側にむけ傾斜的に減少しながら前記導電性基材側にまでＩｎが到達するようＩｎの拡散層を形成するウィスカ発生防止方法。