JP3263229B2 - 表面接触抵抗特性に優れた電子機器、電気部品等の端子・コネクター用錫または錫合金めっき材 - Google Patents

表面接触抵抗特性に優れた電子機器、電気部品等の端子・コネクター用錫または錫合金めっき材

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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、電子機器、電気部品等
の端子・コネクター用錫または錫合金めっき材とその製
造方法に関し、特に表面接触抵抗特性に優れた端子・コ
ネクター用錫または錫合金めっき材とその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、銅または銅合金に錫または錫合
金めっきを施した、錫または錫合金めっき銅材または銅
合金材は、電子機器、電気部品等の端子およびコネクタ
ーの材料として広く利用されている。近年、電子部品の
はんだ付け方式は、従来の装入実装タイプから自動化が
容易で生産性が高い表面実装タイプ(SMT;Surface
Mount Technology)へと変化している。
【0003】装入実装タイプとは、電子部品のリード線
をプリント基板の穴に挿入してからはんだ付けする方式
である。これに対し、表面実装タイプとは、電子部品を
プリント基板表面にはんだ付けする方式である。表面実
装タイプのはんだ付けは、部品と基板の接合部にあらか
じめ適量のはんだを供給しておき、部品を載せた後はん
だを溶融させ、はんだ付けを行なうリフロー方式であ
る。リフローはんだ付けに用いられる加熱方法には、赤
外線、気化潜熱、熱風循環方式、ホットプレート等の全
体加熱方式と、加熱ツール、光ビーム、レーザ、エアヒ
ータ等の局部加熱方式がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】全体加熱方式は、基板
上に搭載されている電子部品を一括してはんだ付け出来
るため生産性に優れるが、不要な部分までも熱影響を受
けることになる。このため、端子・コネクタ等の接触子
部分の錫または錫合金めっき表面が酸化されて接触抵抗
値が高くなることがある。対策として、加熱炉内の雰囲
気をN2 雰囲気やH2 ,CO等の還元雰囲気とすること
が考えられるが、コストアップにつながる。
【0005】これに対し、局部加熱方式は必要な部分の
みを選択的に加熱することが出来るという利点がある反
面、生産性が低いという問題点がある。今後、生産性の
高い全体加熱方式が増加すると考えられるが、従来の錫
めっき材では表面酸化の問題を抱えている。
【0006】錫めっき表面の酸化を防止する技術とし
て、鋼に錫をめっきするブリキでは、めっき後に重クロ
ム酸ソーダ溶液中で電解処理する方法が広く用いられて
いる。この処理を行なうと、錫めっき表面にCr3+の水
和酸化物が形成され、錫の酸化が抑制される。しかし、
錫めっき上のCr3+の水和酸化物が接触抵抗に悪影響を
及ぼすため、この技術を電子部品用の錫めっき材に適用
できない。また、この時に発生する有害な6価のクロム
を含んだ排水処理の問題がある。以上のように電子部品
のSMT化が進むにつれて、錫や錫合金めっき表面の酸
化による接触抵抗の劣化の少ない、錫または錫合金めっ
き材の開発が望まれていた。本発明は、前記従来技術の
問題点を解消し、特に表面接触抵抗特性に優れた電子機
器、電気部品等の端子・コネクター用錫または錫合金め
っき材とその製造方法を提供することを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、X線光電子
分光法により得られた錫または錫合金めっき材表面にお
けるP(2p)/Sn(3d)のピーク面積比と密接な
関連のあることを知見し、本発明を完成するに至った。
すなわち、上記知見に基づいた本発明は、銅または銅合
金上に錫または錫合金めっきを施した錫または錫合金め
っき材のめっき表面において、X線光電子分光法により
得られた錫または錫合金めっき表面のP(2p)/Sn
(3d)のピーク面積比が0.003〜0.05である
ことを特徴とする表面接触抵抗特性に優れた電子機器、
電気部品等の端子・コネクター用錫または錫合金めっき
材を要旨としている。
【0008】
【0009】
【作用】本発明の構成と作用を説明する。本発明におい
ては、錫または錫合金めっき材を芳香族置換基を有する
リン酸エステルまたは芳香族置換基を有する亜リン酸エ
ステルを少なくとも1種以上と、水溶性有機溶媒を含む
処理液に浸漬し、陽極電解することにより、錫または錫
合金めっき表面に錫と前記リン酸エステルまたは亜リン
酸エステルあるいはこの混合物からなる有機物との化合
物被膜が形成される。この処理を施した錫または錫合金
めっき材は、めっき表面が空気中のO2 やH2 Oから遮
断されるため酸化されにくく、接触抵抗が劣化しない。
前記リン酸エステルまたは亜リン酸エステルあるいはこ
の混合物と錫との化合物からなる被膜は薄いため、接触
抵抗に悪影響を及ぼさない。
【0010】酸化防止処理液の成分は、芳香族置換基を
有するリン酸エステルまたは芳香族置換基を有する亜リ
ン酸エステルを少なくとも1種以上と、水溶性有機溶媒
を含まなければならない。またこの酸化防止処理液に含
まれる前記リン酸エステルまたは亜リン酸エステルの濃
度は0.1〜10wt%が望ましい。0.1wt%未満
では酸化防止効果が少なく、10wt%を超えても酸化
防止効果の向上はなく経済的に無駄である。
【0011】水溶性の有機溶媒は、水に溶けにくい前記
リン酸エステルまたは亜リン酸エステルを、容易に水に
溶かす効果と、酸化防止処理液と錫または錫合金めっき
表面との濡れ性向上の効果がある。水溶性有機溶媒の濃
度は5〜50wt%が望ましい。5wt%未満では上記
の効果が小さく、50wt%を超えても濃度増加による
効果の向上はなく、経済的に無駄である。水溶性有機溶
媒としてはエタノールやプロパノール等が良い。
【0012】本発明の錫または錫合金めっき表面は、X
線光電子分光法により得られためっき材表面におけるP
(2p)/Sn(3d)のピーク面積比は0.003〜
0.05でなければならない。X線光電子分光法とは、
固体表面にX線を照射して、光電効果により放出された
光電子の運動エネルギーを測定することによって、元素
分析を行なう方法である。得られたピーク面積比より、
PとSnの組成比を求めることが出来る。
【0013】Pの2p電子によるピーク面積と、Snの
3d電子によるピーク面積比は0.003〜0.05に
しなければならない。ピーク面積比が0.003未満で
は皮膜が不完全でSnの酸化が進行する恐れがある。一
方0.05を超えると皮膜が厚くなり、めっき表面の接
触抵抗値が増加する恐れがある。前記のP(2p)/S
n(3d)のピーク面積比のコントロールは電解時間に
よって行なうことが出来る。電解時間が長いとP(2
p)/Sn(3d)のピーク面積比は大きくなり、電解
時間が短くなると前記面積比は小さくなる。
【0014】陽極電解の条件は、電圧2〜10V、電解
時間1〜60秒が望ましい。電圧2V未満、電解時間1
秒未満では、錫とリン酸エステルまたは亜リン酸エステ
ルの化合物が均一な皮膜を形成せず、酸化防止効果が小
さい。一方、電圧が10Vを超え、電解時間が60秒を
超えると皮膜が厚くなりすぎ、接触抵抗等に悪影響を及
ぼす恐れがある。また、陽極電解をせず、単に酸化防止
処理液に浸漬したのみでは、錫とリン酸エステルまたは
亜リン酸エステルの反応が遅く、酸化防止に十分な皮膜
を形成するのに長時間を必要とする。
【0015】芳香族置換基を有するリン酸エステルとし
ては、一般式PO(OR)2 OH、PO(OR)(O
H)2 、PO(OR)3 (ただし、Rのうち1つ以上は
芳香族置換基である)で示されるリン酸ジフェニル等が
用いられる。芳香族置換基を有する亜リン酸エステルと
しては、一般式PO(OR)2 H、P(OH)(OR)
2 、PO(OR)(OH)H(ただし、Rのうち1つ以
上は芳香族置換基である)で示される亜リン酸ジフェニ
ル等が用いられる。疎水基としてフェニル基を有してい
ないと酸化防止効果が得られない。このため、疎水基と
して1つ以上芳香族置換基を有していなければならな
い。
【0016】本発明の酸化防止技術は、光沢剤を使用し
た電気光沢錫または錫合金めっき材、錫または錫合金め
っき後、溶融処理をするリフロー錫または錫合金めっき
材、溶融した錫または錫合金の中に素材を通板してめっ
きする、溶融錫または錫合金めっき材、乾式めっき法の
蒸着めっきでめっきした、蒸着錫または錫合金めっき材
のうち、いずれのめっき材にも有効である。錫合金めっ
き材とは、Pb、In、Zn、Sb、Cd、Ag等を少
なくとも1種以上含む錫の合金めっきを施した銅合金材
である。叙上のようにして本発明により、錫または錫合
金めっき表面が表面が酸化され難く、接触抵抗の経時劣
化が少ない電子機器、電気部品等の端子・コネクター用
錫または錫合金めっき材とその製造方法が確立された。
【0017】
【実施例】本発明の実施例を説明するが、これによって
本発明は何ら限定されるものではない。 実施例に用い
たサンプルを〔表1〕に示す。
【0018】
【表1】
【0019】〔表1〕に示す錫めっき材を各条件で酸化
防止処理した後、〔表2〕に示す条件で熱経時を与え、
〔表3〕に示す条件で、接触抵抗値の経時変化を測定し
た。
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】P(2p)/Sn(3d)のピーク面積比
が0.001〜0.065までの錫めっき材を作成し、
熱経時前後の接触抵抗値を測定した。〔表4〕にP(2
p)/Sn(3d)のピーク面積比と接触抵抗値の経時
変化の関係を示す。接触抵抗値の評価は10mΩ以下を
OK、それ以上をNGとした(酸化劣化を受けていない
錫めっき材の接触抵抗値は5〜10mΩである)。
【0023】
【表4】
【0024】実施例1〜3は熱経時による接触抵抗値の
増加もなく、優れた接触抵抗特性を示した。比較例1、
従来例1は熱経時により接触抵抗値が増加した。また、
比較例2は、熱経時を受ける前から高い接触抵抗値を示
した。各種酸化防止処理条件で酸化防止処理を行なった
錫めっき材の熱処理前後の接触抵抗の評価を表5に示
す。接触抵抗値の評価は10mΩ以下をOK、それ以上
をNGとした。
【0025】
【表5】
【0026】実施例3〜19、比較例4、6は熱処理に
よる接触抵抗値の増加もなく、優れた接触抵抗特性を示
した。しかし、比較例4や比較例6は亜リン酸ジフェニ
ル濃度の増加やプロパノール濃度の増加にともなう特性
のアップが無く、これ以上の濃度アップは経済的に無駄
である。比較例3、5、7〜9、従来例2は熱経時によ
り接触抵抗値が増加した。比較例10、11は熱経時を
受ける前から高い接触抵抗値を示した。
【0027】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるから、めっき表面が酸化し難く、接触抵抗の経時劣
化が少ない電子機器、電気部品等の端子・コネクター用
錫または錫合金めっき材とその製造方法が得られ、産業
上極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−314897(JP,A) 特開 昭52−92837(JP,A) 特開 昭63−96293(JP,A) 特公 平1−32308(JP,B2) 特公 平1−36558(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 7/00 C25D 5/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅または銅合金上に錫または錫合金めっ
    きを施した錫または錫合金めっき材のめっき表面におい
    て、X線光電子分光法により得られた錫または錫合金め
    っき表面のP(2p)/Sn(3d)のピーク面積比が
    0.003〜0.05であることを特徴とする表面接触
    抵抗特性に優れた電子機器、電気部品等の端子・コネク
    ター用錫または錫合金めっき材。
JP03996794A 1994-03-10 1994-03-10 表面接触抵抗特性に優れた電子機器、電気部品等の端子・コネクター用錫または錫合金めっき材 Expired - Lifetime JP3263229B2 (ja)

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JP5840373B2 (ja) * 2011-03-25 2016-01-06 Jx日鉱日石金属株式会社 Sn又はSn合金めっき材の製造方法
JP5894133B2 (ja) * 2013-10-17 2016-03-23 株式会社オートネットワーク技術研究所 電気接続構造、及び電気接続構造の製造方法

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