JP2757708B2 - 無電解錫・鉛合金めっき方法 - Google Patents

無電解錫・鉛合金めっき方法

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雅之 木曽
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無電解錫・鉛合金めっ
き皮膜の合金組成の均一性の向上を可能とした無電解錫
・鉛合金めっき方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、SMT対応のファインピッチプリント配線基板やT
ABなどの小物部品に無電解錫−鉛合金めっき液を用い
て無電解錫−鉛合金めっきを施すことが行われている
が、最近では得られるめっき皮膜に対し、膜厚や錫−鉛
合金組成を可及的に均一化することの要求が一般と厳し
くなっている。
【0003】即ち、無電解錫・鉛合金めっき法は、電気
めっき法に比べ、被めっき物表面に電流分布の濃淡が生
じないため比較的均一なめっき皮膜が得られるものであ
るが、それでもなお被めっき物表面において膜厚や合金
組成にばらつきが生じるものであり、このようなばらつ
きを可及的になくすことが要望されている。
【0004】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
膜厚や合金組成のばらつきが少なく、均一な無電解錫−
鉛合金めっき皮膜を得ることができる無電解錫・鉛合金
めっき方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、無電解錫
・鉛合金めっきを行う場合に、めっき液の撹拌がめっき
皮膜の均一性に大きな影響を与え、無電解錫・鉛合金め
っき法においては、無電解錫・鉛合金めっき液が収容さ
れるめっき槽内の下部に上記被めっき物の下方に存して
多孔板を配設し、上記めっき液をめっき槽から連続的に
抜き出し、この抜き出しためっき液を上記めっき槽の底
面と多孔板との間に連続的に供給し、このめっき液を上
記多孔体の小孔を通して多孔板上方に返送するめっき液
連続循環を行うと共に、このめっき液連続循環速度を5
〜50cm/分の面速度とすること、この際、50〜3
00m/分の速度のロッキングによる被めっき物の撹拌
を併用することにより、膜厚や合金組成にばらつきのな
い均一なめっき皮膜が得られることを知見した。
【0006】この場合、上記のような多孔板を用いず、
単にめっき液を循環撹拌するだけでは十分均一なめっき
皮膜が得られず、めっき液を多孔板の小孔を通して返送
すること、しかもめっき液の循環速度を面速度として5
〜50cm/分にコントロールすることにより、プリン
ト配線基板へのめっきにおいて要求される厳しいめっき
皮膜均一性の課題に応え得ることを見い出し、本発明を
なすに至ったものである。
【0007】以下、本発明につき図面を参照して更に詳
しく説明する。本発明で用いる無電解錫・鉛合金めっき
浴は、可溶性の第一錫塩と鉛塩とを含むが、この場合め
っき浴中に第一錫イオン(2価の錫イオン)を供給する
錫源としては、特に制限はなく種々選択し得、例えば酸
化錫、塩化錫、硫酸錫、有機スルホン酸錫、有機カルボ
ン酸錫、ホウフッ化錫等を挙げることができる。なお、
めっき浴中の第一錫イオン量は0.5〜50g/L、特
に1〜20g/Lとすることが好ましい。
【0008】また、鉛イオン源としては、塩化鉛、硫酸
鉛、有機スルホン酸鉛、ホウフッ化鉛、酸化鉛等を用い
ることができる。これらの鉛イオンの量は合金比率等に
応じて適宜選定されるが、通常は0.5〜50g/L、
特に0.5〜10g/L程度とすることができる。
【0009】これら金属塩を溶解する酸成分としては、
有機スルホン酸、過塩素酸、ホウフッ酸、リン酸、ピロ
リン酸,ポリリン酸等の縮合リン酸、塩酸などが挙げら
れ、これらの1種又は2種以上を使用することができ
る。これらのうち有機スルホン酸としては、アルカンス
ルホン酸、ヒドロキシアルカンスルホン酸、ベンゼンス
ルホン酸、ナフタレンスルホン酸やこれらの水素原子の
一部が水酸基、ハロゲン原子、アルキル基、カルボキシ
ル基、ニトロ基、メルカプト基、アミノ基、スルホン酸
基などで置換されたものが使用され、より具体的には、
本発明に好適に使用し得る有機スルホン酸として、メタ
ンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン
酸、2−プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、2−
ブタンスルホン酸、ペンタンスルホン酸、クロルプロパ
ンスルホン酸、2−ヒドロキシエタン−1−スルホン
酸、2−ヒドロキシプロパン−1−スルホン酸、2−ヒ
ドロキシブタン−1−スルホン酸、2−ヒドロキシペン
タンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−スルホ酢酸、
2−又は3−スルホプロピオン酸、スルホコハク酸、ス
ルホマレイン酸、スルホフマル酸、ベンゼンスルホン
酸、トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ニトロ
ベンゼンスルホン酸、スルホ安息香酸、スルホサリチル
酸、ベンズアルデヒドスルホン酸、p−フェノールスル
ホン酸などを挙げることができる。なお、これら酸の使
用量は、特に制限されないが、50〜250g/L、特
に100〜200g/Lとすることが好ましく、また酸
と金属イオンとの割合は重量比として1:1〜1:2
0、特に1:3〜1:10とすることが好ましい。
【0010】本発明のめっき浴にはチオ尿素又はその誘
導体を配合することができる。このチオ尿素又はチオ尿
素誘導体の配合量は特に制限されるものではないが、通
常めっき浴1リットル当り50〜200g、特に50〜
150g程度とすることが好ましい。なお、チオ尿素誘
導体としては、チオホルムアミド,チオアセトアミド等
のチオアミド類が挙げられる。更に、このチオ尿素又は
チオ尿素誘導体と共に酒石酸、リンゴ酸、クエン酸、E
DTAなどを錯化剤として併用することもできる。
【0011】また、本発明めっき浴には還元剤が配合さ
れ得るが、この還元剤としては、次亜リン酸や次亜リン
酸ナトリウム,次亜リン酸カリウム等の次亜リン酸塩な
どが好適に使用される。この還元剤の配合量は、通常量
とすることができ、具体的には30〜300g/L、特
に50〜200g/L程度とすることが好ましい。
【0012】なお、上記各成分からなる錫・鉛合金めっ
き浴は酸性とされ、特にpH0〜3であることが好まし
い。また、上記成分の他、通常使用される界面活性剤等
の添加剤を通常量添加することができる。
【0013】上記めっき浴を用いて無電解錫・鉛合金め
っきを行う場合は、このめっき浴に銅又は銅合金等の被
めっき物を浸漬することにより行われる。特に、本発明
のめっき方法は、プリント配線板等の電子部品のめっき
に好適に使用されるものであるが、その他の銅、銅合金
などの無電解めっきにも好適に使用し得るものである。
【0014】本発明のめっき方法は、上記のように無電
解錫・鉛合金めっき液を用いて被めっき物の銅又は銅合
金部分上にめっき皮膜を形成するものであるが、この場
合、無電解錫・鉛合金めっき液が収容されるめっき槽内
の下部に上記被めっき物の下方に存して多孔板を配設
し、上記めっき液をめっき槽から連続的に抜き出し、こ
の抜き出しためっき液を上記めっき槽の底面と多孔板と
の間に連続的に供給し、このめっき液を上記多孔体の小
孔を通して多孔板上方に返送するめっき液連続循環を行
うと共に、このめっき液連続循環速度を5〜50cm/
分の面速度としたものである。
【0015】ここで、このような方法にてめっきを行う
場合に用いる装置としては、図面に示すような装置が好
適に用いられる。
【0016】即ち、図中1は、無電解錫・鉛合金めっき
液2が収容されるめっき槽で、このめっき槽1の一側部
にはめっき液2がオーバーフロー可能な仕切板3が立設
され、上記めっき槽1をめっき部1aとオーバーフロー
部1bとに区画している。
【0017】4は、上記めっき槽1のめっき部1aにそ
の内底面と所定間隔離間して配設された多孔板であり、
この多孔板には、直径1〜5mm、より好ましくは2〜
4mmの小孔5がピッチ5〜30mm、より好ましくは
7〜15mmにおいて形成されている。この場合、多孔
板4は、図2に示したように、このような小孔5が形成
されたプレート4a,4aを2枚又はそれ以上、互にそ
の小孔5をずらした状態で所定間隔離間(好ましくは5
〜50mm)して設け、めっき液が小孔5を通過する時
に直線状に流れないようにしたものを使用することが、
均一なめっき皮膜を得る点から好適である。
【0018】また、6は、循環ポンプ7、フィルター
8、流量計9がそれぞれ介装されためっき液循環パイプ
で、このパイプ6の一端はめっき槽1のオーバーフロー
部1bの下部に連結されていると共に、他端側部分(噴
出部)6aはめっき槽1のめっき部1a内底面と上記多
孔板4との間に挿入されている。このパイプ6の他端側
部分(噴出部)6aには、図2に示したように、該噴出
部6aの下部両側に複数列(図では2列)に亘って多数
の噴出孔10,10がそれぞれ互に所定間隔離間して形
成され、めっき液がこれら噴出孔10,10よりますめ
っき槽底面1cに向かって噴出されるように構成されて
いる。なお、噴出孔10の直径は1〜5mm、噴出孔1
0のピッチは2〜50mmとすることが好ましい。
【0019】更に、11はロッキング装置で、このロッ
キング装置11は、被めっき物12が支持されるラック
13を吊下するブスバー14を往復動させることによ
り、被めっき物12を往復動(ロッキング)させる。こ
の場合、ロッキング速度は50〜300m/分であるこ
とが好ましい。
【0020】なお、図中15はめっき槽1のオーバーフ
ロー部1b内に挿入されたヒーター、16は温度センサ
ー、17はこれらヒーター15と温度センサー16がそ
れぞれ接続された温度調節器である。
【0021】図面に示す如き装置を用いて無電解錫・鉛
合金めっきを行う場合は、めっき槽1のめっき部1aか
ら仕切板2をオーバーフローしてオーバーフロー部1b
に流入しためっき液2を循環ポンプ7の作動で循環パイ
プ6を通してその他端側部分の噴出部6aの噴出孔1
0,10より噴出させ、この噴出しためっき液2を多孔
板4の小孔5を通してめっき槽1のめっき部1aに返送
するというめっき液の連続循環を行うと共に、ロッキン
グ装置11を作動させ、被めっき物12をロッキングさ
せながら、被めっき物12をめっきするものである。
【0022】この場合、めっき液2は、多孔板4を通し
てめっき部1aに返送されるため、流れが均一となり、
めっき液の撹拌が均一となって、めっき部1aにおいて
液流動に不均一部分が生じることはない。また、上記の
ようにめっき部1aのめっき液2をオーバーフローさ
せ、オーバーフロー部1bのめっき液2を循環ポンプ7
で吸引し、抜き出す場合は、めっき部1aのめっき液2
を直接循環ポンプで抜き出す場合に生じる抜き出し位置
付近における不均一な液流動を生じさせるおそれもな
く、またオーバーフローによるめっき液液面の流動は、
めっき部1aにおける液流動を乱すことがないものであ
る。
【0023】このため、被めっき物12は、その表面が
いずれの部分も均一にめっき液2に接触し、部分的にめ
っき液停滞が生じることもなく、析出皮膜が均一化され
るものである。この場合、めっき液2の循環速度は5〜
50cm/分、より好ましくは10〜30cm/分の面
速度とすることが必要であり、循環速度が上記範囲外で
は皮膜の均一化が低下し、本発明の目的を達成し得な
い。
【0024】また、上記のように被めっき物12をロッ
キングすることにより、更に析出皮膜の均一化が向上す
る。この場合、ロッキング速度は、上述したように50
〜300m/分とするもので、ロッキング速度が小さい
とロッキングの効果が十分発揮されず、ロッキング速度
が大きすぎるとかえってめっき皮膜の均一性が阻害され
る。ここで、ロッキングに際しては、めっきが施される
部分がロッキングの往復動方向と直角方向に対面するよ
うに被めっき物12を配置することが、析出皮膜の均一
化の点から推奨される。
【0025】なお、めっき温度、その他のめっき条件
は、めっき液組成等により相違するが、通常めっき温度
は50〜80℃である。
【0026】
【発明の効果】本発明の無電解錫・鉛合金めっき方法に
よれば、膜厚や合金組成のばらつきが小さい均一な錫・
鉛合金めっき皮膜を形成することができる。
【0027】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【0028】〔実施例、比較例〕 下記組成の無電解半田めっき液No.1及びNo.2を
調製し、図面に示す如き装置を用いて下記条件で500
×600mmサイズのSMTプリント配線基板の銅配線
部に無電解半田めっきを施した。めっき液No.1 メタンスルフォン酸 30g/L メタンスルフォン酸アンモニウム塩 20g/L メタンスルフォン酸第一錫 20g/L メタンスルフォン酸鉛 13g/L チオ尿素 75g/L 次亜リン酸ナトリウム 80g/L クエン酸 15g/L EDTA 3g/L pH 2.0めっき液No.2 ホウフッ化第一錫 20g/L ホウフッ化鉛 10g/L ホウフッ酸 200g/L チオ尿素 50g/L 次亜リン酸アンモニウム塩 30g/L 次亜リン酸 150g/L pH 0.9めっき条件 めっき温度 70℃ めっき槽浴量 100L 液循環量(面速度) 20cm/min. (液循環量を300L/Hr) ロッキング 200cm/min. (基板に面して前後にロッキングする) めっき時間 10min. 多孔板の構造 直径3mmの小孔が孔ピッチ7mmの間隔で形成された
2枚のプレートを15mm離間させて図2に示すように
配設した。循環パイプの噴出部の構造噴出部の下部両側
にそれぞれ直径3mmの噴出孔をピッチ20mmの間隔
で形成した。
【0029】比較のため、上記めっき液No.1及びN
o.2のめっき液を使用し、上記のように多孔板を通し
た液循環を行わず、多孔板を配設しない以外は図面と同
様の装置を使用し、液循環量300L/Hrで連続液循
環を行って同様のプリント配線基板に無電解半田めっき
を施した。
【0030】次に、得られためっき皮膜について、テス
ト基板における面内での膜厚及び合金組成のばらつきを
調べた。結果を表1に示す。
【0031】
【表1】 変動率(%)=(標準偏差値/平均値)×100 ばらつき(Sn%)=最大値−最小値
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に用いるめっき装置の一例を示す
概略断面図である。
【図2】同装置のめっき部底面部における拡大断面図で
ある。
【符号の説明】
1 めっき槽 1a めっき部 1b オーバーフロー部 2 めっき液 4 多孔板 5 小孔 6 循環パイプ 6a 噴出部 10 噴出孔 11 ロッキング装置 12 被めっき物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀田 輝幸 大阪府枚方市出口1丁目5番1号 上村 工業株式会社 中央研究所内 (72)発明者 上玉利 徹 大阪府枚方市出口1丁目5番1号 上村 工業株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平3−68780(JP,A) 特開 昭62−290876(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 18/31

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無電解錫・鉛合金めっき液中に被めっき
    物を浸漬し、この被めっき物表面に無電解錫・鉛合金め
    っき皮膜を形成するに際し、上記無電解錫・鉛合金めっ
    き液が収容されるめっき槽内の下部に上記被めっき物の
    下方に存して多孔板を配設し、上記めっき液をめっき槽
    から連続的に抜き出し、この抜き出しためっき液を上記
    めっき槽の底面と多孔板との間に連続的に供給し、この
    めっき液を上記多孔体の小孔を通して多孔板上方に返送
    するめっき液連続循環を行うと共に、このめっき液連続
    循環速度を5〜50cm/分の面速度とし、かつ被めっ
    き物を50〜300m/分の速度でロッキングして、錫
    ・鉛合金組成の均一な錫・鉛合金めっき皮膜を得ること
    を特徴とする無電解錫・鉛合金めっき方法。
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