JP2749694B2 - 銅線への容融めっき方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は銅線への溶融めっき方法に関し、更に詳しく
は、絞りダイスを用いることなく、偏肉度が小さく、光
沢度が良好で、しかも異物が付着していない溶融めっき
層を銅線の表面に形成する方法に関する。

（従来の技術） 従来から、電子機器部品のリード線にはすずめっき銅
線が多用されている。このすずめっき銅線は、概ね、す
ずホットディップ法で製造されている。

この方法は、所定の温度に管理されている溶融すずめ
っき浴中に銅線を連続的に浸漬せしめ、銅線の導出部分
に絞りダイスを配設し、この銅線をめっき浴から導出せ
しめるときに、この絞りダイスで銅線表面に付着した半
溶融状態のすずめっき層を除去して均一な線径にする方
法である。この方法は一般にめっき層が薄い場合に適用
されているが、しかし絞りダイスに酸化すずが堆積し
て、その抵抗によって処理過程にある銅線の断線するこ
とがある。

このため、断線の防止を意図し、更には例えば厚みが
10μｍ以上の厚いすずめっき層を形成する場合には、上
記した絞りダイスを用いることなく、銅線をすずめっき
浴に浸漬したのち、直接、めっき浴から導出するという
方法が一般に採用されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記したダイスレス法で溶融めっきを行うと、当然の
こととして断線事故の発生は皆無になるが、しかし、得
られたすずめっき銅線の線径は不整いとなり、形成され
たすずめっき層の厚みも不整いになるという問題が発生
する。

この溶融めっき層の厚みのばらつきは、厚みの最大値
／厚みの最小値、で示される偏肉度として表されるが、
ダイスレス法で厚い溶融めっき層を形成すると、偏肉度
が10以上になってしまう場合が頻発する。

偏肉度がこのように大きくなると、そのすずめっき銅
線に半田付け処理を行った場合、接合強度が大幅に変動
して半田付けの信頼性が低下するという不都合を招く。
このようなことから、厚いすずめっき層の形成時におい
ては、その偏肉度を２以下に管理することが必要とされ
ている。

一般に、溶融すずのめっき厚みは、銅線の線径，銅線
の送り速度（線速）およびすずのめっき浴温度に依存し
て変化することが知られている。

例えば、線径，線速を一定とした場合、すずのめっき
浴温度を高めると、溶融めっき層の偏肉度は小さくかつ
めっき層の表面は平滑になるという点で好都合である
が、しかし、銅線のめっき浴への再溶解または一部溶解
によって銅−すず合金が形成されたり、また、めっき浴
中にすず酸化物が増加してそれが銅線の表面に付着する
とともに厚いめっき層の形成が困難になる。

一方、めっき浴温度を低くすると厚いめっき層の形成
は可能になるが、しかしめっき浴の銅線への濡れ性が低
下し、それに伴って、すずめっき層と銅線との密着性の
低下やめっき層の偏肉度の増加が引き起される。

本発明は、絞りダイスを用いることなく厚い溶融めっ
き層を銅線の表面に形成するときにおける上記問題を解
決し、形成された溶融めっき層の偏肉度を小さくするこ
とができ、また、変色もしない溶融めっき層を形成する
ことができる銅線への溶融めっき方法の提供を目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記した目的を達成するために鋭意研
究を重ねた結果、銅線表面への溶融すずのめっき状態
は、銅線が導出されるめっき浴表面における銅線とすず
めっき浴との接触界面の状態によって規定されるとの事
実を見出した。

すなわち、すずめっき浴に浸漬された銅線の表面周辺
では、溶融すずが瞬間的に冷却される。このとき、すず
が銅線表面に付着してすず層が形成される。しかしなが
ら、形成されたこのすず層は単に銅線と付着した状態に
あって、銅線と接合した状態にはない。

その後、この付着すず層は周囲の溶融すずによって加
熱されて徐々に再溶融し、更に時間が経過する（銅線が
めっき浴中を走行する）と、銅線表面と溶融すずが反応
を起こして化合物相を生成するとともに、銅が溶融すず
に溶解しはじめる。そして、長時間、銅線をめっき浴に
浸漬すると銅線は溶解してしまう。

このようなことから、銅線の表面に良好なすずめっき
層を形成するためには、前記した付着すず層が溶解して
銅線の表面で溶解すずと反応して前記化合物相を生成し
はじめる時点で銅線をめっき浴から導出せしめることが
有効である。

上記した状態において、めっき浴から導出される銅線
の表面に形成されるすずめっき層は、銅線の表面に対す
るめっき浴の濡れ角度によって規定されることが判明し
た。

すなわち、第３図で示したように、溶融すずのめっき
浴２から矢印Ｐ方向に導出される銅線１は、その表面に
接触しているめっき浴２の浴面2aを引き上げる。

めっき浴２と銅線１の表面との濡れ性が良好である場
合は、濡れ角度はθ_１のように大きくなり、浴面2aは図
の実線で示したような軌跡を描いて引きあげられ、また
両者の濡れ性が悪い場合は、濡れ角度はθ_２のように小
さくなり図の破線で示したような軌跡を描いて引き上げ
られていく。

このように、めっき浴２が上昇し始める点Ｘは、銅線
１とめっき浴２の濡れ性によって定まり、両者の濡れ性
が良好な場合はＸ点が銅線１の表面から離れて距離Ｒは
大きくなっていく。そして、両者の濡れ性が悪い場合
は、距離Ｒが小さくなっていく。

したがって、銅線１とめっき浴２の濡れ性を良好にす
れば、導出後の銅線１の表面に形成されるめっき層は、
その厚みが厚くなり、偏肉度も小さくなる。

また、本発明者らの研究によれば、めっき浴２の浴面
が波立っていると、形成されためっき層の偏肉度は大き
くなり、更には、めっき浴２の浴面が大気と接触してい
る場合には、その浴面にすず酸化物が生成して、これが
銅線表面に付着することによって、形成されるめっき層
の偏肉度は大きくなると同時に実用に供することが困難
であるということが判明した。

本発明は上記した知見に基づき、ダイスレス法であっ
ても偏肉度が小さく、光沢度が良好で、異物が付着して
いないめっき層を形成することができる銅線への溶融め
っき方法の提供を目的とする。

すなわち、本発明においては、銅線を低融点金属また
は合金のめっき浴中に連続的に浸漬して導出せしめるこ
とにより前記銅線の表面に溶融めっき層を形成する銅線
への溶融めっき方法において、前記銅線が導出される前
記めっき浴の浴面部分に、前記銅線の導出表面を覆い、
かつ加熱手段を備えた加熱筒体を配設し、前記加熱筒体
内に非酸化性ガスを送入し、かつ前記銅線の線速に応じ
て前記加熱手段で前記銅線の導出表面におけるめっき浴
の浴面部分を所望の温度に加熱しながら、前記銅線の表
面に溶融めっき層を形成することを特徴とする銅線への
溶融めっき方法が提供される。

以下に添付図面に基づいて本発明を更に詳細に説明す
る。

まず、第１図は本発明方法を行う際に用いる装置例を
示す概略図である。

すなわち、浴槽11の中には所定温度で溶融しているす
ずめっき浴12が収容されていて、このめっき浴12の中に
は、予め所定の前処理が施されている銅線13が矢印のよ
うに導入される。そして銅線13は、押えローラ14を経由
し、めっき浴の浴面12aの所定位置に配設された加熱筒
体15の中を通って巻取りリール16で巻取られるようにな
っている。このとき、銅線13の線速は巻取りリール16の
回転速度によって規制される。

ここで加熱筒体15の浴面部分への配設状態を第２図に
示す。加熱筒体15においては、アルミナのような耐火物
素材で製造されたスリーブ15aと、その外周に例えばニ
クロム線を巻回して形成した発熱体15bと、この発熱体1
5bの外周を被包して配置したアルミナのような断熱材15
cとで筒状体が構成され、その上部には、中央に銅線13
の導出孔16aが穿設されている蓋16が載置されて筒状体
が覆われ、更にこの導出孔16aにはガイドパイプ17が接
続されている。ガイドパイプ17の基部にはガス導入口17
aが形成されていて、このガス導入口17aからN₂ガスや不
活性ガスのような非酸化性ガスが導入されるようになっ
ている。

めっき浴12の中を通過してきた銅線13は、加熱筒体15
の中心部を通って矢印ｑ方向に導出されていく。

このとき、発熱体15bを動作せしめて加熱筒体15の内
部に位置するめっき浴12の浴面12bの温度を所定温度に
調整し、かつガス導入口16aから非酸化性ガスを加熱筒
体15内が外気に比べてプラス圧となるように導入する。

銅線13の線速に応じて加熱筒体15内のめっき浴12の浴
面12bの温度は適宜に決められる。一般に、加熱筒体15
内のめっき浴12の温度を高めると、銅線とめっき浴との
濡れ性が向上して偏肉度の小さい厚いめっき層を形成す
ることができる。

また、全体の浴面12aが波立っていても、加熱筒体15
内の浴面12bは筒状体が防壁となってその波立ちは少な
く、そのため、形成されるめっき層の偏肉度も小さくな
る。更に、導入される非酸化性ガスによって加熱筒体15
内の雰囲気は非酸化性雰囲気になっているので、浴面12
bにおけるすず酸化物の生成も抑制され、その結果、め
っき層の偏肉度が小さくなると同時に、導出されたすず
めっき銅線の表面は前記非酸化性ガスによって急速に冷
却されるので、全体の線速を大きくしても偏肉度が小さ
くしかも厚いめっき層を形成することができる。

なお、以上の説明はすずめっき浴について行ったが、
本発明方法は、すずめっき浴を対象にするだけではな
く、例えば、鉛，半田のような低融点金属または合金に
対しても適用すことができる。

（発明の実施例） 内径40mm,外径50mm,長さ50mmのアルミナ製スリーブ15
aの周囲にニクロム線を巻きつけて発熱体15bとし、更に
その周りをアルミナ製断熱材15cで覆って筒状体とし、
その上面に直径5mmの孔16aが形成されているステンレス
製の蓋16を載置し、更にその上に、内径5mm,外径10mm,
長さ500mmの鉄製ガイドパイプ17を接続して、加熱筒体1
5を構成した。

この加熱筒体を500の溶融すずめっき浴（浴温度250
℃）12の中に30mm程度浸漬してめっき浴12の浴面部分に
配設し、ガス導入口17aからN₂ガスを１/minの流量で
導入しながら、線径0.2mmの銅線13を線速200m/minで通
した。

このとき、発熱体15bからの発熱量を調整して、加熱
筒体15内のめっき浴の浴面温度を変化させた。

得られたすずめっき銅線につき、すずめっき層の偏肉
度，表面の光沢度，付着物の有無を観測した。その結果
を、加熱筒体15内のめっき浴の浴面温度との関係として
第１表に一括して示した。

なお、比較のために、本発明に係わる加熱筒体15を配
設することなく、めっき浴温度を変化させた場合につい
てもすずめっきを行い、その結果も合わせて第１表に示
した。

表の結果から明らかなように、比較例の方法の場合、
めっき浴の温度が上昇するに伴い偏肉度は小さくなり、
光沢度も良好になっていくが、しかし、表面付着物が多
くなって製品としては使用できなくなる。これに反し、
本発明方法によれば、偏肉度，光沢度は良好で、しかも
表面付着物は全く認められなくなる。

つぎに、加熱筒体15の内部めっき浴温度を290℃の一
定に保持し、導入するN₂ガスの流量を変化させて、線径
0.2mmの銅線13に厚み約10μｍのすずめっき層を形成し
た。そのときの銅線の最大線速とN₂ガス流量との関係を
第４図に示した。

第４図から明らかなように、N₂ガス流量を大きくする
ことにより、銅線の線速を大きくすることができ、その
結果、その生産性を向上せしめることが可能になる。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明方法は、偏肉度
が小さく、光沢度も良好で、かつ表面付着物が全く認め
られない厚いめっき層を高い生産性の下で製造すること
ができるので、その工業的価値は極めて大である。

なお、本発明方法で用いた加熱筒体15の蓋16に複数個
の孔16aを形成し、これらの各孔にそれぞれ１本のガイ
ドパイプを接続すれば、ひとつの加熱筒体で同時に複数
体の銅線へのめっき処理が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる装置例の概略図，第２図は加熱
筒体の配設状態を示す概略図，第３図は銅線のめっき浴
からの導出状態を説明するための説明図，第４図は本発
明におけるN₂ガス流量と銅線の線速との関係を示すグラ
フである。 11……浴槽、12……溶融すずめっき浴、12a,12b……め
っき浴の浴面、13……銅線、14……抑えロール、15……
加熱筒体、15a……スリーブ、15b……発熱体、15c……
断熱材、16……蓋、16a……導出孔、17……ガイドパイ
プ、17a……非酸化性ガスの導入口。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銅線を低融点金属または合金のめっき浴中
   に連続的に浸漬して導出せしめることにより前記銅線の
   表面に溶融めっき層を形成する銅線への溶融めっき方法
   において、前記銅線が導出される前記めっき浴の浴面部
   分に、前記銅線の導出表面を覆い、かつ加熱手段を備え
   た加熱筒体を配設し、前記加熱筒体内に非酸化性ガスを
   送入し、かつ前記銅線の線速に応じて前記加熱手段で前
   記銅線の導出表面におけるめっき浴の浴面部分を所望の
   温度に加熱しながら、前記銅線の表面に溶融めっき層を
   形成することを特徴とする銅線への溶融めっき方法。