JP3108302B2 - 電気接触特性および半田付性に優れたＳｎ合金めっき材の製造方法 - Google Patents
電気接触特性および半田付性に優れたＳｎ合金めっき材の製造方法Info
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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、電気接触特性および半
田付性に優れたＳｎ合金めっき材の製造方法に関するも
のであり、特に、板、条等の形状から、端子、コネクタ
ー、リードフレーム等に加工して、電気電子機器用導電
部材として仕様するのに好適なＳｎ合金めっき材の製造
方法に関する。
田付性に優れたＳｎ合金めっき材の製造方法に関するも
のであり、特に、板、条等の形状から、端子、コネクタ
ー、リードフレーム等に加工して、電気電子機器用導電
部材として仕様するのに好適なＳｎ合金めっき材の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気電子機器における接点材料、
或いは自動車配線等の接続部に使用される端子あるいは
コネクタと称されるいわゆる端子用材料としては、その
ほとんどが、銅あるいは黄銅、りん青銅条の表面にＳｎ
をめっきしたいわゆるＳｎめっき条、或いは前記Ｓｎめ
っき条を、更に非酸化性雰囲気ガス中で加熱、冷却し、
表面のＳｎ層のみを局部的に溶融、凝固させた、いわゆ
るリフローＳｎめっき条をプレス成形加工したものが使
用されていた。その理由は、上記Ｓｎめっき材は、銅あ
るいは銅合金の優れた成形加工性、ばね特性、導電性
と、錫の優れた半田付性、或いは電気接触特性（以下、
接点特性と称する）を兼ね備えていたからである。
或いは自動車配線等の接続部に使用される端子あるいは
コネクタと称されるいわゆる端子用材料としては、その
ほとんどが、銅あるいは黄銅、りん青銅条の表面にＳｎ
をめっきしたいわゆるＳｎめっき条、或いは前記Ｓｎめ
っき条を、更に非酸化性雰囲気ガス中で加熱、冷却し、
表面のＳｎ層のみを局部的に溶融、凝固させた、いわゆ
るリフローＳｎめっき条をプレス成形加工したものが使
用されていた。その理由は、上記Ｓｎめっき材は、銅あ
るいは銅合金の優れた成形加工性、ばね特性、導電性
と、錫の優れた半田付性、或いは電気接触特性（以下、
接点特性と称する）を兼ね備えていたからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年電
気電子機器部品、自動車用電装部品等における小型軽量
化の傾向を受けて、成形性、ばね特性、導電性等、従来
より要求されている特性の一層の向上が求められている
のはもちろんであるが、上記材料が使用される環境もま
すます厳しくなる傾向にあり、温度等の使用環境が過酷
な条件下においても、接点特性等の材料特性が安定して
いることへの要求が一段と厳しくなる傾向にある。従っ
て、従来のＳｎめっき材では、これらのユ−ザ−からの
厳しい要求に十分な対応が出来ない場合も生じてきてい
る。
気電子機器部品、自動車用電装部品等における小型軽量
化の傾向を受けて、成形性、ばね特性、導電性等、従来
より要求されている特性の一層の向上が求められている
のはもちろんであるが、上記材料が使用される環境もま
すます厳しくなる傾向にあり、温度等の使用環境が過酷
な条件下においても、接点特性等の材料特性が安定して
いることへの要求が一段と厳しくなる傾向にある。従っ
て、従来のＳｎめっき材では、これらのユ−ザ−からの
厳しい要求に十分な対応が出来ない場合も生じてきてい
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の点に鑑み
種々検討の結果、電気接触特性および半田付性に優れた
Ｓｎ合金めっき材の製造方法を開発したものである。
種々検討の結果、電気接触特性および半田付性に優れた
Ｓｎ合金めっき材の製造方法を開発したものである。
【０００５】即ち、本願発明は、銅または銅合金からな
る母材表面の少なくとも一部にＳｎめっき層を設け、該
Ｓｎめっき層の上に、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂのうち、
１種または２種以上を多層めっきし、しかるのち非酸化
性雰囲気中で加熱することにより、前記母材表面の少な
くとも一部に、Ｓｎ８０〜９９％を含むＳｎ合金めっき
層（但し、めっき層中のＣｕ、Ｚｎ、Ｓｂの合計量は１
０％以下とする）を形成することを特徴とする電気接触
特性および半田付性に優れたＳｎ合金めっき材の製造方
法である。尚、銅または銅合金からなる母材表面の少な
くとも一部にあらかじめ下地Ｎｉめっき層を０．１〜１
μｍの厚さで設けておき、その上に前記Ｓｎめっき層等
を設けることが望ましい。
る母材表面の少なくとも一部にＳｎめっき層を設け、該
Ｓｎめっき層の上に、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂのうち、
１種または２種以上を多層めっきし、しかるのち非酸化
性雰囲気中で加熱することにより、前記母材表面の少な
くとも一部に、Ｓｎ８０〜９９％を含むＳｎ合金めっき
層（但し、めっき層中のＣｕ、Ｚｎ、Ｓｂの合計量は１
０％以下とする）を形成することを特徴とする電気接触
特性および半田付性に優れたＳｎ合金めっき材の製造方
法である。尚、銅または銅合金からなる母材表面の少な
くとも一部にあらかじめ下地Ｎｉめっき層を０．１〜１
μｍの厚さで設けておき、その上に前記Ｓｎめっき層等
を設けることが望ましい。
【０００６】
【作用】銅または銅合金線、条のＳｎめっき材は、耐変
色性或いは安定した接点特性、並びに良好な半田付性を
示すことは、古くから知られている。本願発明は、この
Ｓｎに代えて、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂのうち、１種ま
たは２種以上を含み、Ｓｎ８０〜９９％を含むＳｎ合金
（但し、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｂの合計量は１０％以下とす
る）を母材表面に形成することにより、当該Ｓｎと、母
材の銅または銅合金との間の拡散反応が抑制され、接点
特性および半田付性に優れためっき材を安価に製造でき
ることを見いだしてなされたものである。
色性或いは安定した接点特性、並びに良好な半田付性を
示すことは、古くから知られている。本願発明は、この
Ｓｎに代えて、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂのうち、１種ま
たは２種以上を含み、Ｓｎ８０〜９９％を含むＳｎ合金
（但し、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｂの合計量は１０％以下とす
る）を母材表面に形成することにより、当該Ｓｎと、母
材の銅または銅合金との間の拡散反応が抑制され、接点
特性および半田付性に優れためっき材を安価に製造でき
ることを見いだしてなされたものである。
【０００７】ここで、銅または銅合金からなる母材表面
の少なくとも一部に、「まずＳｎめっき層を設け、その
上に、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂのうち、１種または２種
以上を多層めっきする」と限定した理由は、前記母材上
に、「まずＣｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ等をめっきし、その
上にＳｎめっきを施してから、非酸化性雰囲気中で加熱
する」と、本発明法に比較して接触抵抗および半田濡れ
性が劣ることが判明したからである。
の少なくとも一部に、「まずＳｎめっき層を設け、その
上に、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂのうち、１種または２種
以上を多層めっきする」と限定した理由は、前記母材上
に、「まずＣｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ等をめっきし、その
上にＳｎめっきを施してから、非酸化性雰囲気中で加熱
する」と、本発明法に比較して接触抵抗および半田濡れ
性が劣ることが判明したからである。
【０００８】又、前記Ｓｎ合金のＳｎ含有量を、８０〜
９９％の範囲内に限定した理由は、９９％を超えると添
加元素の効果が十分ではないからである。又、Ｓｎ含有
量の減少と共にその効果が増大するが、Ｓｎ量が８０％
未満になると（Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｂのうち１種または２種
以上を含有する場合は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｂ量の合計が１
０％を超えると）、かえって接点特性および半田付性が
悪くなるからである。
９９％の範囲内に限定した理由は、９９％を超えると添
加元素の効果が十分ではないからである。又、Ｓｎ含有
量の減少と共にその効果が増大するが、Ｓｎ量が８０％
未満になると（Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｂのうち１種または２種
以上を含有する場合は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｂ量の合計が１
０％を超えると）、かえって接点特性および半田付性が
悪くなるからである。
【０００９】尚、本願発明のＳｎ合金においては、前記
Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ以外に、通常、Ｓｎ中に微量存
在してもその特性をほとんど変化させない合金元素を不
純物として含んでいても差し支えなく、通常は、０．１
％程度の不純物まで許容される。
Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ以外に、通常、Ｓｎ中に微量存
在してもその特性をほとんど変化させない合金元素を不
純物として含んでいても差し支えなく、通常は、０．１
％程度の不純物まで許容される。
【００１０】尚、本願発明において、Ｓｎ合金めっきの
下地層として、あらかじめＮｉ層を０．１〜１μｍの厚
さで設けることにより、Ｓｎ合金層と母材の銅あるいは
銅合金との間の拡散による接触抵抗や半田付性の低下を
阻止することができ、特に１００℃以上の高温環境で使
用される場合に好ましい特性を示す。この下地のＮｉめ
っきは、通常の電気めっき法が採用できる。下地めっき
は、母材が黄銅等の銅合金の場合、通常行われているよ
うに、まず厚さ０．１〜１μｍの銅めっきを施し、更に
その上に厚さ０．１〜１μｍのＮｉめっきを施せば、さ
らに本願発明の効果を十分に発揮させることができる。
尚、Ｓｎめっき層の上に、Ｃｕ、Ｉｎ等を多層めっきし
た後、非酸化性雰囲気中で加熱する本発明の方法は、従
来のＳｎめっきリフロ−材の製造ラインを小改造して実
施することが可能であり、安価に製造できる利点もあ
る。
下地層として、あらかじめＮｉ層を０．１〜１μｍの厚
さで設けることにより、Ｓｎ合金層と母材の銅あるいは
銅合金との間の拡散による接触抵抗や半田付性の低下を
阻止することができ、特に１００℃以上の高温環境で使
用される場合に好ましい特性を示す。この下地のＮｉめ
っきは、通常の電気めっき法が採用できる。下地めっき
は、母材が黄銅等の銅合金の場合、通常行われているよ
うに、まず厚さ０．１〜１μｍの銅めっきを施し、更に
その上に厚さ０．１〜１μｍのＮｉめっきを施せば、さ
らに本願発明の効果を十分に発揮させることができる。
尚、Ｓｎめっき層の上に、Ｃｕ、Ｉｎ等を多層めっきし
た後、非酸化性雰囲気中で加熱する本発明の方法は、従
来のＳｎめっきリフロ−材の製造ラインを小改造して実
施することが可能であり、安価に製造できる利点もあ
る。
【００１１】本発明材の形状は、板、条、線のうちのい
ずれでも良く、通常は板、或いは条を所望の形状にプレ
ス成形加工して、スイッチ、リレー、コネクター、端
子、あるいは半導体リードフレーム等、電気電子機器用
の導電部材として用いられることが多い。もちろん、良
好な半田付性をいかして、熱交換器等にも使用できるこ
とは言うまでもない。
ずれでも良く、通常は板、或いは条を所望の形状にプレ
ス成形加工して、スイッチ、リレー、コネクター、端
子、あるいは半導体リードフレーム等、電気電子機器用
の導電部材として用いられることが多い。もちろん、良
好な半田付性をいかして、熱交換器等にも使用できるこ
とは言うまでもない。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】厚さ０．２ｍｍ、幅２００ｍｍのりん青銅
条を、２０ｍ／ｍｉｎの速度で連続的に、下記に示すＳ
ｎめっき浴中を通過させ、いわゆる電気めっきによりＳ
ｎめっきした後、その上にＣｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂのう
ち、１種または２種以上を同じく電気めっきにより１μ
ｍ（２種以上の場合は、合計で１μｍ）の厚さに多層め
っきし、しかるのち非酸化性雰囲気中で加熱することに
より、前記りん青銅条表面の全面に表１〜２に示す組成
（本発明例Ｎｏ．１〜２３および比較例Ｎｏ．１〜６）
のＳｎ合金めっき層を形成した。尚、一部の材料（本発
明例Ｎｏ．４、９、１３）については、あらかじめ別の
ラインで厚さ０．５μｍのＮｉ下地めっきを電気めっき
により施した。尚、本実施例における各金属の電気めっ
き浴の組成は下記の通りであるが、本発明における電気
めっき浴の組成は下記に限定されるものではない。
条を、２０ｍ／ｍｉｎの速度で連続的に、下記に示すＳ
ｎめっき浴中を通過させ、いわゆる電気めっきによりＳ
ｎめっきした後、その上にＣｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂのう
ち、１種または２種以上を同じく電気めっきにより１μ
ｍ（２種以上の場合は、合計で１μｍ）の厚さに多層め
っきし、しかるのち非酸化性雰囲気中で加熱することに
より、前記りん青銅条表面の全面に表１〜２に示す組成
（本発明例Ｎｏ．１〜２３および比較例Ｎｏ．１〜６）
のＳｎ合金めっき層を形成した。尚、一部の材料（本発
明例Ｎｏ．４、９、１３）については、あらかじめ別の
ラインで厚さ０．５μｍのＮｉ下地めっきを電気めっき
により施した。尚、本実施例における各金属の電気めっ
き浴の組成は下記の通りであるが、本発明における電気
めっき浴の組成は下記に限定されるものではない。
【００１３】 （１）Ｓｎめっき浴：硫酸第１スズ ５０ ｇ／ｌ 硫酸 １００ ｇ／ｌ クレゾールスルホン酸 １００ ｇ／ｌ βナフトール １ ｇ／ｌ ゼラチン ２ ｇ／ｌ 電流密度 ３ Ａ／ｄｍ2 （２）Ｓｂめっき浴：酒石酸アンチモニルカリ １００ ｇ／ｌ 酒石酸カリウムナトリウム １００ ｇ／ｌ 電流密度 ２ Ａ／ｄｍ2 （３）Ｉｎめっき浴：インジウム（硫酸塩） ３０ ｇ／ｌ 硫酸ソーダ １．５ ｇ／ｌ 電流密度 ３ Ａ／ｄｍ2
【００１４】 （４）Ｚｎめっき浴：硫酸亜鉛 ２４０ ｇ／ｌ 塩化アンモニウム １５ ｇ／ｌ 硫酸アルミニウム ３０ ｇ／ｌ 酢酸ナトリウム １５ ｇ／ｌ 電流密度 ３ Ａ／ｄｍ2 （５）Ｎｉめっき浴：硫酸ニッケル ３００ ｇ／ｌ 塩化ニッケル ４５ ｇ／ｌ ほう酸 ３０ ｇ／ｌ 電流密度 ３ Ａ／ｄｍ2 （６）Ｃｕめっき浴：青化第１銅 ２０ ｇ／ｌ 青化ソーダ ３０ ｇ／ｌ 炭酸ソーダ １５ ｇ／ｌ 電流密度 １ Ａ／ｄｍ2
【００１５】これらのＳｎ合金めっき材を、１３０℃の
大気中に５００時間保持した後、接点特性および半田付
性を評価した。これらの結果を表１〜２に併記する。
尚、接点特性は、材料の表面に、先端の半径が１０ｍｍ
の銀丸棒を２００ｇの圧力をかけて接触させ、１００ｍ
Ａの電流を流した時の接触抵抗を測定した。一方、半田
付性は、下記の方法により半田濡れ性の評価を行い、本
発明例および比較例について、従来例のＳｎめっき条を
基準とした場合の、１００分率で表示した。即ち、Ｚｎ
Ｃｌ2 系のフラックスを塗布しためっき条の上に、厚さ
１．２ｍｍ、直径５．３ｍｍのＳｎ−０．７％Ｃｕ合金
半田を置き、あらかじめ３６０℃に加熱されたホットプ
レート上に２．５分間乗せた後、室温迄冷却して、前記
Ｓｎ−０．７％Ｃｕ合金半田が溶解した面積を測定し
た。また、Ｓｎ合金に代えて、従来のようにＳｎをめっ
きした場合についても、上記と同様にめっき材を製造
し、上記と同様の評価を行った。その結果も従来例１と
して、表２に併記する。
大気中に５００時間保持した後、接点特性および半田付
性を評価した。これらの結果を表１〜２に併記する。
尚、接点特性は、材料の表面に、先端の半径が１０ｍｍ
の銀丸棒を２００ｇの圧力をかけて接触させ、１００ｍ
Ａの電流を流した時の接触抵抗を測定した。一方、半田
付性は、下記の方法により半田濡れ性の評価を行い、本
発明例および比較例について、従来例のＳｎめっき条を
基準とした場合の、１００分率で表示した。即ち、Ｚｎ
Ｃｌ2 系のフラックスを塗布しためっき条の上に、厚さ
１．２ｍｍ、直径５．３ｍｍのＳｎ−０．７％Ｃｕ合金
半田を置き、あらかじめ３６０℃に加熱されたホットプ
レート上に２．５分間乗せた後、室温迄冷却して、前記
Ｓｎ−０．７％Ｃｕ合金半田が溶解した面積を測定し
た。また、Ｓｎ合金に代えて、従来のようにＳｎをめっ
きした場合についても、上記と同様にめっき材を製造
し、上記と同様の評価を行った。その結果も従来例１と
して、表２に併記する。
【００１６】
【実施例２】厚さ０．２ｍｍ、幅２００ｍｍのりん青銅
条に先ずＣｕ、Ｉｎ、Ｓｂのうちの１種を電気めっき
（厚さ１μｍ）し、その上にＳｎを電気めっきした以外
は、実施例１と同じ方法によりＳｎ合金めっき材を製造
し、実施例１と同様の評価を行った。その結果を比較例
７〜９として、表２に併記する。
条に先ずＣｕ、Ｉｎ、Ｓｂのうちの１種を電気めっき
（厚さ１μｍ）し、その上にＳｎを電気めっきした以外
は、実施例１と同じ方法によりＳｎ合金めっき材を製造
し、実施例１と同様の評価を行った。その結果を比較例
７〜９として、表２に併記する。
【００１７】表１〜２から明らかなように、本発明例Ｎ
ｏ．１〜２３はいずれも従来例Ｎｏ．１に比べて、１３
０℃で劣化試験後の接点特性および半田付性に優れてい
る。特に、Ｎｉ下地めっきを施した本発明例Ｎｏ．４、
９、１３は、Ｎｉ下地めっきを施さなかった本発明例Ｎ
ｏ．３、８、１２に比べて、接点特性および半田付性が
良好であるが、これは母材中のＣｕのめっき材表面への
拡散が阻止された為であると考えられる。
ｏ．１〜２３はいずれも従来例Ｎｏ．１に比べて、１３
０℃で劣化試験後の接点特性および半田付性に優れてい
る。特に、Ｎｉ下地めっきを施した本発明例Ｎｏ．４、
９、１３は、Ｎｉ下地めっきを施さなかった本発明例Ｎ
ｏ．３、８、１２に比べて、接点特性および半田付性が
良好であるが、これは母材中のＣｕのめっき材表面への
拡散が阻止された為であると考えられる。
【００１８】一方、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｎ等の含有量
が本願の範囲内より少ない比較例Ｎｏ．１〜４は、従来
のＳｎめっき材と比べて、同程度の接点特性しか得られ
ていなく、半田付性の改善効果も極めて僅かである。
又、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｎ等の含有量が本願の範囲内より多
い比較例Ｎｏ．５〜６は、従来のＳｎめっき材に比べて
接点特性および半田付性が悪化している。又、先ずＣ
ｕ、Ｉｎ、Ｓｂ等をめっきし、その上にＳｎをめっきし
た比較例７〜９は、本発明例に比べて、接点特性および
半田付性が劣っている。
が本願の範囲内より少ない比較例Ｎｏ．１〜４は、従来
のＳｎめっき材と比べて、同程度の接点特性しか得られ
ていなく、半田付性の改善効果も極めて僅かである。
又、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｎ等の含有量が本願の範囲内より多
い比較例Ｎｏ．５〜６は、従来のＳｎめっき材に比べて
接点特性および半田付性が悪化している。又、先ずＣ
ｕ、Ｉｎ、Ｓｂ等をめっきし、その上にＳｎをめっきし
た比較例７〜９は、本発明例に比べて、接点特性および
半田付性が劣っている。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
従来のＳｎめっき材に比べて、電気接触特性および半田
付性に優れたＳｎ合金めっき材を安価に製造することが
可能であり、工業上顕著な効果を奏する。
従来のＳｎめっき材に比べて、電気接触特性および半田
付性に優れたＳｎ合金めっき材を安価に製造することが
可能であり、工業上顕著な効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−36529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−78042（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−29150（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−138093（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−290957（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−16432（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 銅または銅合金からなる母材表面の少な
くとも一部にＳｎめっき層を設け、該Ｓｎめっき層の上
に、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂのうち、１種または２種以
上を多層めっきし、しかるのち非酸化性雰囲気中で加熱
することにより、前記母材表面の少なくとも一部に、Ｓ
ｎ８０〜９９％を含むＳｎ合金めっき層（但し、めっき
層中のＣｕ、Ｚｎ、Ｓｂの合計量は１０％以下とする）
を形成することを特徴とする電気接触特性および半田付
性に優れたＳｎ合金めっき材の製造方法。 - 【請求項２】 銅または銅合金からなる母材表面の少な
くとも一部に、あらかじめ下地Ｎｉめっき層を０．１〜
１μｍの厚さで設けることを特徴とする電気接触特性お
よび半田付性に優れたＳｎ合金めっき材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06328684A JP3108302B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 電気接触特性および半田付性に優れたＳｎ合金めっき材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06328684A JP3108302B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 電気接触特性および半田付性に優れたＳｎ合金めっき材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08176883A JPH08176883A (ja) | 1996-07-09 |
| JP3108302B2 true JP3108302B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=18213017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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