JP3049199B2 - はんだ濡れ性に優れたすずまたはすず合金めっき材及びその製造方法 - Google Patents
はんだ濡れ性に優れたすずまたはすず合金めっき材及びその製造方法Info
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- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
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- H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces
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- Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Description
適した銅または銅合金表面にすずまたはすず合金をめっ
きしたすずまたはすず合金めっき材及びその製造方法に
属し、更に詳しくは、すずまたはすず合金めっき表面の
すずなどの酸化皮膜を除去することによってフラックス
を用いずにはんだ付けが可能なはんだ濡れ性に優れたす
ずまたはすず合金めっき材及びその製造方法に属するも
のである。
の電気・電子部品には、銅または銅合金表面にすずまた
はすず合金をめっきしためっき材が広く使用されてい
る。近年、電気・電子部品の小型化、軽量化、高性能化
にともない電子部品の一部である端子及びコネクターに
も小型化、薄肉化、高性能化が更に強く求められてい
る。また、端子及びコネクターの小型化、高性能化に伴
い、はんだ付け部の面積は小さくなり、はんだ濡れ性へ
の要求はますます厳しくなっている。
酸化皮膜の形成が上げられる。めっき表面が酸化され、
めっき表面にすずなどの酸化皮膜が形成されると、これ
らの融点はすずまたはすず合金めっきよりも高いため、
めっき表面の融点が高くなりはんだとの溶融接合性、す
なわち、はんだの濡れ性が悪くなる。このような酸化皮
膜の形成には次の二つの要因が考えられる。
よるすずなどの酸化皮膜の形成である。第二には、はん
だ付け時の加熱によるものであり、はんだ付け時には真
空中のはんだ付けや、無酸化雰囲気中でのはんだ付けを
行わない限り、酸化皮膜の形成を抑制することはできな
い。
リフロー処理工程(加熱溶融処理)による酸化皮膜の形
成もはんだの濡れ性を劣化させる大きな要因の一つであ
る。リフローすずめっき方法は、一般に、銅または銅合
金材にすずまたはすず合金めっきを施し、リフロー処理
により光沢を得る方法であり、めっき材そのものが加熱
されるため、すずなどの酸化皮膜の形成は無酸化雰囲気
中でのリフロー処理を行わない限り避け難い。
ックスを用いることにより、はんだ濡れを阻害する酸化
皮膜を除去し、更にはんだ付け過程においてめっき材表
面が酸化されるのを防止するために、フラックスを用い
てめっき材表面を被覆することによって良好なはんだ濡
れ性を確保していた。
んだ付けで最も多用されるフラックスは、主成分として
松脂を含有している非腐食性フラックスである。これら
の松脂系のフラックスは活性剤添加の有無と化学的活性
の強弱とによって、非活性フラックス、弱活性化フラッ
クス、活性化フラックスの三種類に分けられるが、その
用途のために、残留フラックスが腐食や電気絶縁性破壊
の原因にならないことが必要である。
電子回路が著しく高集積化・微細化されるようになった
ため、そこに残留する微量のフラックスでさえ電気絶縁
性の低下、短絡、マイグレーションなどを引き起こす原
因になってきた。更にこのようなフラックスを除去する
ためには、従来はトリクロールエチレンや1.1.1ト
リクロールエタン、フロン・エチルアルコール共弗系、
フロン・イソプロピルアルコール共弗系、フロン・メチ
レンクロライド共弗系などの溶剤が洗浄剤として用いら
れてきたが、近年の揮発性有機化合物使用規制問題や特
定フロン全廃規制のため、これらの代替洗浄剤の開発
や、あるいはフラックスそのものを用いないドライソル
ダリング法の開発が進められている。
なされたもので、銅または銅合金表面にすずまたはすず
合金をめっきしためっき材表面に形成されるすずなどの
酸化皮膜を除去することによってフラックスを用いずに
はんだ付けが可能なはんだ濡れ性に優れたすずまたはす
ず合金めっき材を提供することを目的とする。
は銅合金表面にすずまたはすず合金をめっきしためっき
材表面を、濃度 0.5質量%以上、10質量%以下のフッ化
水素アンモニウム水溶液で洗浄し、前記めっき材表面の
酸化皮膜を除去したはんだ濡れ性に優れたすずまたはす
ず合金めっき材である。
をめっきしためっき材表面を、濃度0.5質量%以上、10
質量%以下のフッ化水素アンモニウム水溶液で洗浄し、
前記めっき材表面の酸化皮膜を除去した、端子、コネク
ター、接触子用のはんだ濡れ性に優れたすずまたはすず
合金めっき材である。
となくメニスコグラフ法ではんだ付けを行った場合、は
んだに浸漬後 3秒以内にはんだから受ける力が反発力か
ら引き込み力に一回だけ変化する上記のはんだ濡れ性に
優れたすずまたはすず合金めっき材である。ただし、メ
ニスコグラフ法によるはんだ付けは、板厚 0.3mm、板幅
10mmのめっき材を 245℃の 60Sn-40Pbはんだに浸漬して
行う。
をめっきしためっき材表面を、濃度0.5質量%以上、10
質量%以下のフッ化水素アンモニウム水溶液で洗浄し、
前記めっき材表面の酸化皮膜を除去するはんだ濡れ性に
優れたすずまたはすず合金めっき材の製造方法である。
液、りん酸水溶液、あるいはフッ化アンモニウム水溶液
を用いた洗浄だけでは、フラックスの塗布なしにははん
だ付けを行うことは不可能であるが、フッ化水素アンモ
ニウム水溶液を用いて洗浄を行えば、ずすめっき表面の
酸化皮膜を除去することができるため、フラックスを用
いずにすずめっき材にはんだ付けを行うことができる。
は酸性(0.1〜10質量%で pH1〜2)で、すずめっき層その
ものが激しく溶けてしまう。また、フッ化アンモニウム
(NH4F)水溶液の場合は中性(0.1〜10質量%で pH6〜7)
で、めっき表面のすず及びすず合金の酸化皮膜を溶かす
ことができない。
HF) 水溶液の場合は弱酸性(0.5〜10質量%で pH5〜6)
で、数秒から数十秒の浸漬ではめっき表面の最表面だけ
が溶かされるだけである。このため、めっき表面のすず
及びすず合金の酸化皮膜が除去され、更に、リフロー処
理時に形成されたピット等の表面欠陥も除去される。同
じように、 pH5〜6 であっても、硫酸、りん酸等が混入
していれば、洗浄時水溶液中の金属イオンがめっき材表
面に析出し、めっき表面を汚染する。
度 0.5質量%未満の水溶液であれば、逆にはんだ濡れ性
は低下し、また、洗浄後はすずめっき表面の光沢が失わ
れる。また、フッ化水素アンモニウム濃度の上限は、フ
ッ化水素アンモニウムの水に対する溶解度で決まり、例
えば、40℃の水には50質量%までしか溶解しない(化学
便覧第3版(丸善)))が、本発明では10質量%以下が
望ましい。
を変えた水溶液で洗浄し、メニスコグラフ法によるはん
だ濡れ試験を行ったところ、10質量%でははんだ濡れ性
は良好であったが、20質量%、30質量%でははんだ濡れ
性は不良であったからである。この原因はフッ化水素ア
ンモニウム濃度が高くなるとめっき層が溶かされ易くな
り、めっき厚さが薄くなるためではないかと思われる。
温度は、20〜60℃が望ましく、洗浄時間は20秒以下で十
分な洗浄効果を上げることができる。洗浄は、フッ化水
素アンモニウム水溶液をめっき表面にスプレーするか、
あるいはめっき材を水溶液に浸漬して行う。洗浄後は、
そのまま乾燥させても良いが、完全に乾燥するまでにめ
っき表面に水溶液が液滴となって残存していると、その
部分が白く変色することがあるので、水洗した後に乾燥
させることが望ましい。
フ法で確認する。メニスコグラフ法によるはんだ濡れ曲
線は図17に示すように表され、正常なはんだ濡れ曲線は
(a)のように、めっき材をはんだに浸漬するとめっき材
表面がはんだに濡れるまでは、めっき材には浮力を受け
これが反発力として作用し、はんだに濡れるとはんだの
付着張力によって引き込み力が作用する。一方、異常な
はんだ濡れ曲線は(b)のように、反発力は作用するもの
の、はんだ濡れ性がわるいため引き込み力は作用しな
い。本発明では、はんだに浸漬後、 3秒以内にはんだか
ら受ける反発力が引き込み力に一回だけ変化することで
もって、めっき材のはんだ濡れ性を評価する。このとき
のメニスコグラフ法によるはんだ付けは、板厚 0.3mm、
板幅10mmのめっき材を 245℃の 60Sn-40Pbはんだに浸漬
して実施する。
する。
されるすずなどの酸化皮膜の除去方法について説明す
る。めっき材は、素材がりん青銅第1種(C5111)Cu-4.0%
Sn-0.03%Pで、板厚は 0.3mmで、この素材に下記条件で
すずめっきが施されている。
クレゾールスルホン酸:30g/l 、添加剤(ポリオキシエ
チレンクミルフェニルエーテル):10g/l 。 めっき浴温度;30℃。 電流密度;4A/dm2。 pH;1 めっき厚さ; 1μm 。
気炉内に10秒間入れてリフロー処理した。その後、この
ようにしてリフロー処理しためっき材を冷却媒体中で急
冷して供試材とした。
表1に示す水溶液に浸漬して洗浄し、次いで水洗し乾燥
した。乾燥後めっき材は大気中ではんだ付けを実施した
が、はんだ濡れ性評価はメニスコグラフ法ではんだ濡れ
曲線を測定することによって行った。メニスコグラフ法
によって測定されたはんだ濡れ曲線を図1〜16に示す。
なお、メニスコグラフ法によるはんだ濡れ性試験条件を
表2に示す。
浸漬後 3秒以内に反発力が引き込み力に変わり、かつ引
き込み力も大きく、はんだ濡れ性に優れていることが分
かる。これに対し比較例では、めっき表面の酸化皮膜が
除去されないため、あるいは、めっき層が溶けてしまっ
たため、図5〜16は図17(b) に示したように、引き込み
力が認められず、めっき材がはんだに全く濡れていない
ことがわかる。
洗浄し、次いで水洗し乾燥した。乾燥しためっき材の表
面をX線光電子分析装置ESCALAB-210D(VG SCIENTIFIC
製) でSn3dスペクトルの分析を行い、Sn酸化物の残存量
を確認した。その結果を図18(本発明例)、図19(比較
例)に示す。図18、19において、縦軸はカウント数(100
0CPS) 、横軸は結合エネルギー(eV)を示す。結合エネル
ギーが 486eV近傍にて検出されるピークがすずの酸化物
を示しており、このピーク高さが高いほど酸化物残存量
が多いことを表す。X線光電子分析結果の図18、19から
明らかなように、本発明例では比較例の無処理(無洗
浄)材に比べてすず酸化物が低減していることが分か
る。
本発明によれば、リフロー処理工程を経たすずまたはす
ず合金めっき材表面の酸化皮膜を除去し、フラックスを
塗布することなくはんだ付けが可能なはんだ濡れ性に優
れためっき材を得ることができる。
濡れ曲線の例を、(b) ははんだ濡れ性の悪い異常なはん
だ濡れ曲線の例を示す図である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 銅または銅合金表面にすずまたはすず合
金をめっきしためっき材表面を、濃度 0.5質量%以上、
10質量%以下のフッ化水素アンモニウム水溶液で洗浄
し、前記めっき材表面の酸化皮膜を除去したことを特徴
とするはんだ濡れ性に優れたすずまたはすず合金めっき
材。 - 【請求項2】 銅または銅合金表面にすずまたはすず合
金をめっきしためっき材表面を、濃度 0.5質量%以上、
10質量%以下のフッ化水素アンモニウム水溶液で洗浄
し、前記めっき材表面の酸化皮膜を除去したことを特徴
とする端子、コネクター、接触子用のはんだ濡れ性に優
れたすずまたはすず合金めっき材。 - 【請求項3】 大気中において、フラックスを塗布する
ことなくメニスコグラフ法ではんだ付けを行った場合、
はんだに浸漬後 3秒以内にはんだから受ける力が反発力
から引き込み力に一回だけ変化することを特徴とする請
求項1または2記載のはんだ濡れ性に優れたすずまたは
すず合金めっき材。ただし、メニスコグラフ法によるは
んだ付けは、板厚 0.3mm、板幅10mmのめっき材を 245℃
の 60Sn-40Pbはんだに浸漬して実施。 - 【請求項4】 銅または銅合金表面にすずまたはすず合
金をめっきしためっき材表面を、濃度 0.5質量%以上、
10質量%以下のフッ化水素アンモニウム水溶液で洗浄
し、前記めっき材表面の酸化皮膜を除去することを特徴
とする請求項1または2記載のはんだ濡れ性に優れたす
ずまたはすず合金めっき材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7231481A JP3049199B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | はんだ濡れ性に優れたすずまたはすず合金めっき材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0978265A JPH0978265A (ja) | 1997-03-25 |
JP3049199B2 true JP3049199B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=16924176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP7231481A Expired - Lifetime JP3049199B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | はんだ濡れ性に優れたすずまたはすず合金めっき材及びその製造方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3049199B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
JP5025387B2 (ja) * | 2007-08-24 | 2012-09-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 接続部品用導電材料及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP7231481A patent/JP3049199B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH0978265A (ja) | 1997-03-25 |
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