JP3206629B2 - すず−鉛合金無電解めっき銅系材料の製造方法 - Google Patents
すず−鉛合金無電解めっき銅系材料の製造方法Info
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Description
−性や基材との濡れ性に優れると共に、これら特性の経
時安定性が改善されたすず−鉛合金無電解めっき銅系材
料の製造方法に関するものである。
使用される銅又は銅合金材(銅系基材)ではその表面上
に多くの部品がはんだ付けによって装着されるが、その
ため前記銅系基材には良好なはんだ付け性を付与すべく
すず−鉛合金(はんだ)の薄膜をコ−ティングすること
が一般的に行われている。
高性能化が著しく進んだこともあって、 0.3mm以下の狭
ピッチのラインを持つ銅系材料製のプリント基板に部品
を実装することが必要になり、このような狭ピッチのラ
イン上へ適切にはんだをコ−ティングする技術が要求さ
れるようになった。即ち、従来、プリント基板等に部品
を実装するに当っては、予め基板を溶融はんだ浴中に浸
漬してその表面にはんだを付着させると共に付着した余
分のはんだを熱風で吹き飛ばして平滑化するという、所
謂「ホットエア−レベラ」と呼ばれる方法により基板面
にはんだ薄層を形成しておき、部品の実装時にこれをリ
フロ−(再溶融)させてはんだ付けを行う方法が一般に
採用されていた。しかし、この方法では、前記ラインの
ピッチが狭小化するとライン間にはんだのブリッジを生
じるようになって適正なはんだ薄層の形成ができなくな
り、従ってこの方法に代わる代替法の検討が進められて
いた。
“代替法”として注目されている技術であるが、これま
でに知られている無電解はんだめっき技術には解決すべ
き幾つかの問題点があり、未だ幅広い実用の域には達し
ていない。中でも大きな問題点として捕らえられている
のは、「無電解はんだめっきを施した材料(プリント基
板等)はめっき後の保管中に経時変化を起こしてリフロ
−性,はんだ濡れ性が悪くなる」という現象である。
金)めっきは置換めっきで行われるために得られるめっ
き層は多孔質であり、それ故この孔にめっき液の残渣が
残存して悪影響を及ぼすことに起因した現象であると考
えられる。勿論、得られた無電解めっき材料を一旦乾燥
した場合でも、多孔質めっき層の孔を通して環境中の湿
気等が浸透するためにめっき液残渣の影響は経時的に顕
在化することになる。
き直後に基板を200〜240℃に加熱して析出形成さ
れためっき層を溶融し、これによりめっき層中の孔を無
くする方策も考えられる。しかし、この方策では基板に
高温の熱履歴がかかることになり、このような熱履歴は
繰り返されるほど基板の微妙な収縮,変形となって現れ
るので、現在の精密実装技術においてはできるだけ避け
たいものである。
のは、従来のすず−鉛合金無電解めっきにおける前記問
題を解決し、基材に無為な熱履歴を加えることなく、経
時劣化を生じないで優れためっき皮膜のリフロ−性や基
材との濡れ性を安定して発揮するすず−鉛合金無電解め
っき銅系材料の製造方法を確立することである。
成すべく鋭意行われた本発明者等による研究結果等を基
に完成されるに至ったものであり、「銅系基材上にすず
−鉛合金の無電解めっき析出処理を行い、 次いでこれを
“塩素イオンとベンゾイミダゾ−ル又はその誘導体とを
含む酸性水溶液”に浸漬することによって、 優れためっ
き皮膜のリフロ−性や基材との濡れ性を有し、 かつこれ
ら特性の経時安定性も良好なすず−鉛合金無電解めっき
銅系材料を安定して製造できるようにした点」に大きな
特徴を有するものである。
析出処理」には公知の種々のめっき液を使用することが
できるが、例えば 有機スルホン酸(メタンスルホン酸等) 0.01〜1 mol/L , 2価のすずイオン 0.01〜0.5 mol/L , 2価の鉛イオン 0.01〜0.5 mol/L , チオ尿素又はその誘導体 0.05 mol/L以上, ハロゲンイオン 0.001 〜1.0 mol/L なる組成のものを使用すると皮膜密着性,均一性,環境
問題等の面で有利であると言える。
析出処理」として、本発明者等が先に提案したような
(特願平5−120905号)、“すず分の高い析出物
が得られるめっき液によるすず−鉛合金無電解めっき析
出処理”とこれに続く“鉛分の高い析出物が得られるめ
っき液によるすず−鉛合金無電解めっき析出処理”とを
組み合わせた2段階めっき処理法を適用すれば、緻密性
や基材との密着性等の特性が良好でしかも十分な膜厚の
すず−鉛合金めっき析出皮膜を、組成の制御容易により
一層安定して形成できるようになるので好ましい。な
お、ここで言う「すず分,鉛分が高い」と言う記述は、
単独の液で銅素材上に無電解めっきを行った場合の析出
物の成分が“2段の工程を経て得られるべき狙いの組
成”に対してすず分,鉛分が高いものであるということ
を示すものである。
第1段目処理で使用するめっき液として、例えば有機ス
ルホン酸又はポリオキシカルボン酸あるいはそれらの
塩,2価のすずイオン,2価の鉛イオン,チオ尿素又は
その誘導体,ハロゲンイオンを含む溶液、あるいは塩酸
又はほうふっ酸あるいはそれらの塩,2価のすずイオ
ン,2価の鉛イオン,チオ尿素又はその誘導体を含む溶
液を用い、第1段目処理で使用するめっき液としては、
例えばポリオキシカルボン酸又はその塩,2価のすずイ
オン,2価の鉛イオン,チオ尿素又はその誘導体,ハロ
ゲンイオンを含む溶液を用いることができる。
無電解めっき析出処理法を適用する場合は、この第1段
目と第2段目のめっき処理の間に「水洗工程を入れる」
又は「水洗工程を入れない」の2通りの手法を選択する
ことができる。そして、水洗工程の有無によって得られ
るすず−鉛合金析出物の組成が調整できる。なお、第1
段目のめっきから水洗無しで直接的に第2段目のめっき
液に浸漬する場合には、第1段目のめっき液の成分を第
2段目のめっき液に持ち込むことになるが、この場合に
は、両方のめっき液の成分を類似なものにしておくこと
により、持込みの影響は殆ど無視できるようになる。
すず−鉛合金の無電解めっき析出処理を行った後、更に
塩素イオンを含む(例えば塩酸等を添加してなる)酸性
水溶液に浸漬するという「後処理」が施される。この後
処理を施すことによって、すず−鉛合金無電解めっき層
はその後のリフロ−処理(高温にすることによるはんだ
層の再溶融処理)で銅系基材表面に優れた広がりを見せ
て溶融するなど、リフロ−性が著しく改善される。これ
は、前記後処理によりすず−鉛合金めっき層と銅系基材
との界面に塩素イオン(塩酸等)を含む液が浸透し、そ
の界面に微量の塩素が残存するようになるので、この残
存塩素がリフロ−のために高温加熱された際にその部分
の銅酸化物を除去する効果を発揮することによるものと
考えられる。
又はその誘導体を添加しておくと、後処理されたすず−
鉛合金無電解めっき層の経時安定性が目立って向上す
る。即ち、ベンゾイミダゾ−ルは銅系基材上に吸着して
耐酸化膜として働くので、多孔質なすず−鉛合金無電解
めっき皮膜の孔部で銅系基材面が保管環境に露出する状
態になっていたとしても、後処理によってこの孔部にお
ける銅系基材の露出面にベンゾイミダゾ−ルが吸着して
環境及びめっき液残渣との接触を遮断する。従って、微
細孔部での銅系基材の酸化等が抑えられ、無電解すず−
鉛合金めっき層のリフロ−性,はんだ濡れ性の経時変化
を防ぐことができるわけである。なお、本発明で使用す
るベンゾイミダゾ−ル又はその誘導体としては、水溶液
に可溶な2−メチルイミダゾ−ル,1−シアノエチル−
2−メチルイミダゾ−ル又はそれらの誘導体等が適当で
あると言える。
(塩酸等の濃度)は特に定めるものではないが、通常は
塩酸3%程度が適当である。一方、ベンゾイミダゾ−ル
又はその誘導体の濃度は、水溶液に可溶な範囲であれば
特に定めるものではないが、通常は0.01〜0.5 %が適当
である。そして、後処理液の使用温度は10〜50℃の
範囲が適当であり、また後処理の処理時間は 0.1〜10
分程度で良い。なお、この時間と温度は互いに補い合う
関係にあり、温度を高くした場合には時間を短縮するこ
とができる。
的に説明する。
解めっき液(水溶液)を調合した。 〔すず−鉛合金無電解めっき液〕 メタンスルホン酸 0.2 mol/L , メタンスルホン酸すず 0.1 mol/L , メタンスルホン酸鉛 0.06 mol/L , チオ尿素 0.65 mol/L , 次亜りん酸ナトリウム 0.1 mol/L , 臭化カリウム 0.05 mol/L , 非イオン界面活性剤 0.5 g/L 。
ングで回路パタ−ンを形成した2枚の銅張り積層板にす
ず−鉛合金無電解めっき処理を行った。なお、この時の
めっき液温度は70℃で、処理時間は30分であった。
得られたすず−鉛合金めっき皮膜は、膜厚が 5.8μm
で、灰白色,無光沢を呈しており、分析の結果すず含有
割合が70重量%の組成を有していた。
層板の1枚はそのまま水洗,乾燥した。一方、もう1枚
のめっき積層板については、本発明例として、水洗して
から次に示す組成の酸性水溶液(後処理液)に浸漬し
た。なお、この時の処理液温度は40℃で、処理時間は
2分であった。 〔後処理液〕 塩酸(35%) 10 vol.%, 2−メチルベンゾイミダゾ−ル 0.1 vol.%。
層板を10日間放置した後、フラックスを塗布し230
℃のオイルバスに10秒間浸漬してリフロ−処理を行っ
た。この結果、後処理を施した本発明例に係るものでは
パタ−ン上にすず−鉛合金(はんだ)が完全に広がり、
そのはんだ面は光沢を呈していた。これに対して、後処
理を施さなかった比較例に係るものは、再溶融したすず
−鉛合金(はんだ)面の一部に黒く変色した部分が生
じ、またはんだ層が部分的に厚くなる所謂“はんだはじ
き”を起こしている部分も認められた。
類のすず−鉛合金無電解めっき液(水溶液)を調合し
た。 〔すず−鉛合金無電解めっきA液〕 メタンスルホン酸 0.1 mol/L , メタンスルホン酸すず 0.1 mol/L , メタンスルホン酸鉛 0.05 mol/L , チオ尿素 0.5 mol/L , 臭化カリウム 0.05 mol/L , 非イオン界面活性剤 0.5 g/L 。 〔すず−鉛合金無電解めっきB液〕 グルコン酸ナトリウム 0.5 mol/L , メタンスルホン酸すず 0.1 mol/L , メタンスルホン酸鉛 0.05 mol/L , チオ尿素 0.5 mol/L , 臭化カリウム 0.05 mol/L , 非イオン界面活性剤 0.5 g/L 。
い、エッチングで回路パタ−ンを形成した2枚の銅張り
積層板に対し、〔すず−鉛合金無電解めっきA液〕と
〔すず−鉛合金無電解めっきB液〕にそれぞれ30分,
5分の時間順次浸漬し、2段階のめっき処理を施した。
なお、この時のめっき液温度は両者とも60℃とした。
得られたすず−鉛合金めっき皮膜は、膜厚が 7.7μm
で、灰白色,無光沢を呈しており、分析の結果すず含有
割合が66重量%の組成を有していた。
層板の1枚はそのまま水洗,乾燥した。一方、もう1枚
のめっき積層板については、本発明例として、水洗して
から次に示す組成の酸性水溶液(後処理液)に浸漬し
た。なお、この時の処理液温度は30℃で、処理時間は
5分であった。 〔後処理液〕 塩酸(35%) 15 vol.%, 2−メチルベンゾイミダゾ−ル 0.05 vol.%。
層板を10日間放置した後、フラックスを塗布し230
℃のオイルバスに10秒間浸漬してリフロ−処理を行っ
た。この結果、後処理を施した本発明例に係るものでは
パタ−ン上にすず−鉛合金(はんだ)が完全に広がり、
そのはんだ面は光沢を呈していた。これに対して、後処
理を施さなかった比較例に係るものは、再溶融したすず
−鉛合金(はんだ)面にかなり黒く変色した部分が生
じ、またはんだ層が部分的に厚くなる所謂“はんだはじ
き”を起こしている部分も認められた。
ば、無電解めっきの手法により銅系基材上にリフロ−
性,濡れ性に優れるすず−鉛合金めっき皮膜が形成され
た銅系材料を安定に製造することができ、従来のホット
エアレベラ法では対応できなかった狭ピッチライン上へ
のはんだコ−ティング法としても十分に適用が可能であ
るなど、産業上非常に有用な効果がもたらされる。
Claims (2)
- 【請求項1】 銅系基材上にすず−鉛合金の無電解めっ
き析出処理を行い、次いでこれを“塩素イオンとベンゾ
イミダゾ−ル又はその誘導体とを含む酸性水溶液”に浸
漬することを特徴とする、すず−鉛合金無電解めっき銅
系材料の製造方法。 - 【請求項2】 すず−鉛合金の無電解めっき析出処理
を、“すず分の高い析出物が得られるめっき液によるす
ず−鉛合金無電解めっき析出処理”とこれに続く“鉛分
の高い析出物が得られるめっき液によるすず−鉛合金無
電解めっき析出処理”とを組み合わせた2段階の処理と
する、請求項1に記載のすず−鉛合金無電解めっき銅系
材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16301594A JP3206629B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | すず−鉛合金無電解めっき銅系材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16301594A JP3206629B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | すず−鉛合金無電解めっき銅系材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH083755A JPH083755A (ja) | 1996-01-09 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP16301594A Expired - Fee Related JP3206629B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | すず−鉛合金無電解めっき銅系材料の製造方法 |
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Country | Link |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9425031D0 (en) * | 1994-12-09 | 1995-02-08 | Alpha Metals Ltd | Printed circuit board manufacture |
-
1994
- 1994-06-22 JP JP16301594A patent/JP3206629B2/ja not_active Expired - Fee Related
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