JP2732947B2 - リフロー錫及びリフローはんだめっき材の製造方法 - Google Patents

リフロー錫及びリフローはんだめっき材の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リフロー錫及びリフロ
ーはんだめっき材の製造方法に関するもので、特にリフ
ロー後に良好なめっき表面光沢を得、なおかつ広い電流
密度範囲を得るための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】銅または銅合金上の錫めっき及びはんだ
めっき材は、端子、コネクター等の弱電部品に多用され
ている。近年、電子機器の▲高▼密度実装化がいっそう
進み、回路間隔が非常にせまくなってきた。そのため回
路短絡の原因となりうる、光沢錫めっき材に発生するウ
イスカーや、光沢はんだめっき材をプレス加工したとき
に発生するヒゲバリ等の異常は、電子部品の信頼性の観
点から非常に問題である。リフロー錫及びリフローはん
だめっき材には、ウイスカーやヒゲバリの発生は見られ
ないことより、これらのリフローめっき材の需要は近年
著しい増加傾向を示している。
【0003】錫およびはんだめっき浴には酸として、ほ
うふっ酸や硫酸を用いることが多かった。これらの浴か
らのリフロー錫およびはんだめっきは比較的容易に製造
できた。しかし、ほうふっ酸は毒性が高く廃水処理にコ
ストがかかるという欠点を、硫酸では浴を▲高▼温にす
ると錫が酸化し多量のスライムが発生するという欠点を
有している。そのため近年、より毒性が低く、高温にし
ても錫が酸化されにくい有機酸を用いることが多くなっ
てきた。有機酸にはアルカンスルホン酸やアルカノール
スルホン酸、フエノールスルホン酸等が用いられること
が多い。また錫およびはんだめっき浴では、酸及び金属
塩の他に界面活性剤をめっき浴中に添加する。これは、
界面活性剤を添加しないとめっきがデンドライト状に成
長してしまい、めっき皮膜を形成しないためである。界
面活性剤は主に非イオンの界面活性剤が用いられること
が多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これら有機酸とその錫
および鉛塩からなる浴に単一の非イオン系界面活性剤を
添加しためっき浴では、電着面の平滑度が安定しないた
め、安定したリフローめっきは得られなかった。また、
これを改善するために、従来から錫およびはんだめっき
浴に使用されている光沢剤を添加すると、電着面の平滑
化は図れるが、リフロー処理においてめっき皮膜中に共
析した光択剤が分解もしくは気化し、めっき表面にクレ
ータ状の異常や変化が発生してしまい、外観のみなら
ず、はんだ付け性の低下をまねくため、実用不可であ
る。
【0005】また、これらのめっき浴は限界電流密度も
低く、高効率のめっきを行なうには、▲高▼温にした
り、▲高▼攪拌を行なう必要があった。
【0006】以上のことより、有機酸浴を使用し、安定
したリフロー後のめっき表面と、▲高▼い限界電流密度
をもつリフロー錫およびリフローはんだめっき材の製造
方法の開発が望まれていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、銅又
は、銅合金材に、酸性錫めっき浴又ははんだめっき浴
として前記一般式〔1〕で表わされる有機化合物〔式
中、Rは炭素数10〜20のアルキル基〕を0.1〜1
0g/l添加し、さらに前記一般式〔2〕〜〔4〕で表
わされるノニオン系界面活性剤の1種又は2種以上の混
合物を0.1〜50g/l添加しためっき浴を用いてリ
フロー錫又はリフローはんだめっき材の製造することに
ある。
【0008】ノニオン系界面活性剤として、前述の一般
式〔2〕〜〔4〕で表わされる界面活性剤の1種類又は
2種以上の混合物を前記一般式〔1〕で表わされる有機
化合物と共に用いた場合に、安定したリフロー後のめっ
き表面と高い限界電流密度をもつリフロー錫及びリフロ
ーはんだめっき材の製造方法が得られる。
【0009】本発明は、上述したように有機酸を遊離酸
の主成分とする酸性めっき浴に[1]で示される化合物
を添加することにより、その得られるめっき材の電着表
面を平滑とし、リフロー処理後に良好な鏡面光沢とする
ものである。さらに、この化合物を添加した浴は、その
良好なめっきが得られる電流密度範囲が特に▲高▼電流
密度側に広くなり、結果として▲高▼効率のめっきが可
能になる。
【0010】化合物[1]は従来の光沢剤とは異なり、
リフロー処理を行なってもクレータ状の異常の発生や変
色の発生は見られない。
【0011】化合物[1]中のRで示されるアルキル基
の炭素数は10以上20以下であることが必要である。
炭素数が10未満の場合はその添加効果が極端に低くな
り、溶解限界まで添加してもほとんど添加効果が認めら
れない。また炭素数が20を超えるとめっき状態が悪化
し、均一なめっきができなくなる。時には無めっきを発
生することもある。
【0012】化合物[1]は0.1〜10g/lの添加
が適当である。これは0.1g/l未満ではレベリング
効果が充分ではなく、良好なめっき表面を得られず、ま
た10g/lを超えると、未溶解の化合物[1]が材料
表面に付着し、無めっきが発生する可能性があるためで
ある。化合物[1]のめっき浴への溶解度は、Rで表わ
されるアルキル基の炭素数やめっき浴組成によって異な
るため、その上限は正確には不明であるが、10g/l
程度が上限であると考えられる。
【0013】化合物[1]の添加効果は、めっき浴中に
どの様な界面活性剤が存在していても見られるが、特に
[2]〜[4]の界面活性剤が存在する場合に大きな効
果を示す。また、[2]〜[4]の界面活性剤は比較的
発泡性が低いため、浴を▲高▼撹拌させるジェットセル
等に用いても発泡による不具合は発生せず、化合物
[1]の効果と併せてきわめて▲高▼い電流効率を可能
とする。
【0014】このめっきに用いられる前処理、下地銅め
っき、およびニッケルめっきの条件は公知のことであ
り、これらの中から適宜選択して実施することができ
る。
【0015】はんだめっきは錫90wt%−鉛10wt
%または錫60wt%−鉛40wt%のものが多く用い
られる。この組成はめっき浴中の錫イオンと鉛イオンの
比率を調整することによって容易に調整できる。錫およ
びはんだめっきの厚さは通常0.5〜3μmである。リ
フロー処理には、プロパン、ブタン等の直火型の炉の
他、電気炉、赤外線炉、高周波加熱炉等いずれを用いて
もよく、また、その炉内雰囲気についても特に規定しな
い。ただし、炉内の酸素濃度が▲高▼い場合には、酸化
による光沢不良が発生するために均一な表面となりにく
い。そのため酸素濃度は低い方が好ましい。リフロー処
理前にフラックス処理、すなわち薄い酸もしくはめっき
液に浸漬してリフロー後の表面光沢をもたせる処理を行
なうことがあるが、本めっき浴についてはこのフラック
ス処理を施さなくても良好な表面光沢を持つめっき材が
得られる。又、めっき浴を▲高▼撹拌し、陰極電流密度
が10A/dm以上でめっきをすると特に有効であ
る。
【0016】以上述べたように、本発明にしたがって錫
及びはんだめっきを行い、ついでリフロー処理を行なう
と、▲高▼効率で、外観、耐食性及びはんだ付け性等の
品質に優れたリフロー錫及びはんだめっき材を製造する
ことができる。
【0017】
【実施例】以下に実施例により、本発明とその効果を具
体的に説明する。0.2mm厚の銅およびバネ用りん青
銅(Sn8%)板をアルカリ脱脂及び電解脱脂を行い、
ついで酸洗中和した後、各例に示す条件で錫めっきを施
し、電気炉内(大気中)で700℃に5〜10秒保持す
る手順でリフロー処理を行った。又、上記によりリフロ
ー錫及びはんだめっきにして得られためっき材について
の評価は下記により判定した。
【0018】外観については、光沢が均一で良好であっ
て、クレータ状の異常や変色のないめっきを良と判定し
た。
【0019】はんだ付け性については、めっき試験片を
1時間エージング(MILSTD−202E 208C
に準拠)した後、60Sn/40Pb(230±5℃)
のはんだ浴に浸漬し、メニスコグラフ法による濡れに至
るまでの時間tを測定して判定した。
【0020】塩水噴霧試験は、JIS Z 2371に
準拠して行い、5時間の噴霧で白錆が発生しないものを
良と判定した。又、各化合物はそれぞれ下記のものを用
いた。式[1]では、RがC=11のアルキル基のも
の、式[2]では、n=25のもの、式[3]では、x
=5、y=5のもの、式[4]ではx=8、y=5のも
のを用いた。 実施例1 浴組成: SnSO56g/l、フェノールスルホン
酸50g/l、化合物[1]3g/l、界面活性剤
[2]10g/lのめっき浴を用い、電流密度30A/
dmで、銅材の表面に錫をめっきした。めっき品質は
外観良ではんだ付性17(秒)耐塩水噴霧性は良であっ
た。 実施例2 浴組成:SnSO56g/l、CHSOH 40
g/l、化合物[1]3g/l、界面活性剤[3]10
g/lのめっき浴を用い、電流密度30A/dmで、
銅材の表面に錫をめっきした。めっき品質は外観良で、
はんだ付性1.6(秒)、耐塩水噴霧性は良であった。 実施例3 浴組成:SnSO56g/l、CSOH 4
5g/l、化合物[1]38/1、界面活性剤[4]1
0g/lのめっき浴を用い、電流密度30A/dm
で、りん青銅材の表面に錫をめっきした。めっき品質
は外観良で、はんだ付性1.7(秒)、耐塩水噴霧性は
良であった。 実施例4 浴組成:SnSO56g/l、C(OH)SO
H 45g/l、化合物 [1]3g/l、界面活性
剤[2]10g/lのめっき浴を用い、電流密度30A
/dmで、りん青銅材の表面に錫をめっきした。めっ
き品質は外観良で、はんだ付性1.7(秒)、耐塩水噴
霧性は良であった。 実施例5 浴組成: (CHSOSn 80g/l、CH
SOH 40g/l、化合物[1]3g/l、界面
活性剤[4]10g/lのめっき浴を用い、電流密度3
0A/dmで、りん青銅材の表面に錫をめっきした。
めっき品質は、外観良で、はんだ付性1.6(秒)、耐
塩水噴霧性は良であった。 実施例6 浴組成:SnSO56g/l、フェノールスルホン酸
50g/l、化合物[1]3g/l、界面活性剤[3]
10g/lのめっき浴を用い、電流密度30A/dm
で、銅材の表面に錫をめっきした。めっき品質は外観良
で、はんだ付性1.7(秒)、耐塩水噴霧性は良であっ
た。 実施例7 浴組成:SnSO56g/l、CHSOH 40
g/l、化合物[1]3g/l、界面活性剤[2]と界
面活性剤[3]各5g/lのめっき浴を用い、電流密度
30A/dmで、銅材の表面に錫をめっきした。めっ
き品質は、外観良 で、はんだ付性1.6(秒)、耐塩
水噴霧性は良であった。 実施例8 浴組成:SnSO56g/l、CSOH 4
5g/l、化合物[1]3g/l、界面活性剤[2]5
g/lのめっき浴を用い、電流密度30A/dmで、
りん青銅材の表面に錫をめっきした。めっき品質は、外
観良で、はんだ付性は1.7(秒)、耐塩水噴霧性は良
であった。 実施例9 浴組成:SnSO56g/l、C(OH)SO
H 45g/l、化合物[1]3g/l、界面活性剤
[4]と界面活性剤[3]を各10g/lのめっき浴を
用い、電流密度30A/dmでりん青銅材の表面に錫
をめっきした。めっき品質は、外観良で、はんだ付性は
1.7(秒)、耐塩水噴霧性は良であった。 実施例10 浴組成:フェノールスルホン酸錫100g/l、フェノ
ールスルホン酸鉛7g/l、フェノールスルホン酸50
g/l、化合物[1]3g/l、界面活性剤[2]10
g/lのめっき浴を用い、電流密度30A/dmで、
りん青銅材の表面に9/1はんだめっきをした。めっき
品質は、外観良で、はんだ付性は1.1(秒)、耐塩水
噴霧性は良であった。 実施例11 浴組成:(CHSOSn 86g/l、(CH
SOPb 6g/l、CHSOH 40g
/l、化合物[1]3g/l、界面活性剤[3]10g
/lの浴を用い、電流密度30A/dmで、銅材の表
面に9/1(はんだをめっきした。めっき品質は外観良
で、はんだ付性は1.2(秒)、耐塩水噴霧性は良であ
った。 実施例12 浴組成:フェノールスルホン酸錫100g/l、フェノ
ールスルホン酸鉛7g/l、フェノールスルホン酸50
g/l、化合物[1]3g/l、界面活性剤[2]と界
面活性剤[4]を各5g/lのめっき浴を用い、電流密
度30A/dmで、りん青銅材の表面に9/1はんだ
をめっきした。めっき品質は外観良で、はんだ付性は
1.1(秒)、耐塩水噴霧性は良であった。 実施例13 浴組成:(CHSOSn 86g/l,(CH
SOPb 24g/l、CHSOH 40
g/l、化合物[1]3g/l、界面活性剤[3]10
g/lの浴を用い、電流密度30A/dmで、銅材の
表面に6/4はんをだめっきした。めっき品質は外観良
で、はんだ付性は1.0(秒)、耐塩水噴霧性は良であ
った。 比較例1 浴組成:SnSO56g/l、CHSOH 40
g/l、界面活性剤[3]10g/lの浴を用い電流密
度30A/dmで銅材の表面に錫をめっきした。めっ
き品質は外観はこげが発生し、はんだ付性は3.6
(秒)、耐塩水噴霧性は不良であった。 比較例2 浴組成:SnSO56g/l、CSOH 4
5g/l、界面活性剤[4]10g/lの浴を用い、電
流密度10A/dmで、銅材の表面に錫をめっきし
た。めっき品質は、外観は光沢不良が発生し、はんだ付
性は2.7(秒)、耐塩水噴霧性は良であった。 比較例3 浴組成:フェノールスルホン酸錫100g/l、フェノ
ールスルホン酸鉛7g/l、フェノールスルホン酸40
g/l、界面活性剤[2]と界面活性剤[4]を各5g
/lの浴を用い、電流密度30A/dmで、銅材の表
面に9/1はんだをめっきした。めっき品質は外観はこ
げが発生し、はんだ付性は4.1(秒)、耐塩水噴霧性
は不良であった。 比較例4 浴組成:(CHSOSn 86g/l、(CH
SOPb 24g/l、CHSOH 40
g/l、界面活性剤[3]10g/lの浴を用い、電流
密度30A/dmで、銅材の表面に6/4はんだをめ
っきした。めっき品質は、外観はこげが発生し、はんだ
付性は5(秒)以上、耐塩水噴霧性は不良であった。 比較例5 浴組成:SnSO56g/l、フェノールスルホン酸
50g/l、光沢剤(アミンアルデヒド系)10ml/
1、界面活性剤[2]10g/lの浴を用い、電流密度
30A/dmで銅材の表面に錫をめっきした。めっき
品質は外観は、クレータ状の異常が発生し、はんだ付性
は5(秒)以上、耐塩水噴霧性は不良であった。 比較例6 浴組成:SnSO56g/l、フェノールスルホン酸
50g/l、化合物[1](RのC=1)30g/l、
界面活性剤[2]10g/lの浴を用い、電流密度30
A/dmで、銅材の表面に錫をめっきした。めっき品
質は、外観は、光沢不良が発生し、はんだ付性は1.7
(秒)、耐塩水噴霧性は良であった。 比較例7 浴組成:SnSO56g/l、フェノールスルホン酸
50g/l、化合物[1](RのC=30)30g/
l、界面活性剤[2]10g/lの浴を用い、電流密度
30A/dmで銅材の表面に錫をめっきした。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、有機酸浴を使用して安
定したリフロー後のめっき表面と、▲高▼い限界電流密
度をもつリフロー錫及びリフローはんだめっき材の製造
方法が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−161183(JP,A) 特開 昭63−161186(JP,A) 特開 昭59−67387(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅又は銅合金材に、有機酸を遊離酸の主
    成分として含む酸性又ははんだめっき浴により電気
    めっきを行った後、めっき層をその融点以上に加熱して
    溶融させるリフロー処理を施して、リフロー錫又はリフ
    ローはんだめっき材を製造する方法において、酸性
    めっき浴又ははんだめっき浴として下記の一般式〔1〕
    で表わされる有機化合物〔式中、Rは炭素数10〜20
    のアルキル基〕を0.1〜10g/l添加し、さらに下
    記一般式〔2〕〜〔4〕で表わされるノニオン系界面活
    性剤の1種又は2種以上の混合物を0.1〜50g/l
    添加しためっき浴を用いることを特徴とするリフロー錫
    又はリフローはんだめっき材の製造方法。 【化1】
  2. 【請求項2】 めっき浴を高撹拌し、陰極電流密度が1
    0A/dm2以上でめっきをする請求項1記載のリフロ
    ー錫又はリフローはんだめっき材の製造方法。
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