JP4296733B2 - Sn-plated ultrafine copper wire, stranded wire using the same, and method for producing Sn-plated ultrafine copper wire - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Snめっき極細銅線及びそれを用いた撚線並びにSnめっき極細銅線の製造方法に係り、特に、電子機器のケーブル用導体として用いられるSnめっき極細銅線及びそれを用いた撚線並びにSnめっき極細銅線の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型・軽量化の要求が高まっていることから、電子機器のケーブル用導体においては、線径が0.1mm以下の極細銅線が主流となりつつある。この極細銅線の1つに、表面にSnめっきを有するSnめっき極細銅線がある。
【0003】
Snめっき極細銅線の従来の製造方法として、dip法(溶融めっき法)と電気めっき法の二つが主に挙げられる。
【0004】
溶融めっき法は、極細銅線の表面をフラックス又は還元ガスを用いて活性化した後、その極細銅線を純Snめっき液中に浸漬し、極細銅線の外周に溶融Snめっき層を形成するものである。また、電気めっき法は、表面を活性化した極細銅線を純Snめっき液中に浸漬すると共に、極細銅線と純Snめっき液との間に電圧を印加して、極細銅線の外周に電気Snめっき層を形成するものである。
【0005】
これらのめっき法の内、溶融めっき法の方が簡便で、経済性に優れていることから、Snめっき極細銅線の製造には、一般的に、溶融めっき法が用いられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、得られたSnめっき極細銅線を複数本撚り合わせて撚線を製造する際、撚線時に、Snめっき極細銅線同士が摺動することで、各線の表面でSnめっきカスが発生する。このSnめっきカスが、撚線製造時に用いる治具であるニップルに堆積することで、撚線に断線が生じるおそれがあり、撚線性が良好でないという問題があった。
【0007】
また、極細銅線のCuとSnめっき層のSnが反応し、それらの界面にSn−Cu系金属間化合物が形成されるが、Snめっき層の層厚が十分でないと、Snめっき層全体がSn−Cu系金属間化合物層となってしまう。このSn−Cu系金属間化合物は、ハンダ濡れ性が良好でないため、結果的に、撚線のハンダ付性が悪くなるという問題があった。
【0008】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、撚線性およびハンダ付性が良好なSnめっき極細銅線及びそれを用いた撚線並びにSnめっき極細銅線の製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るSnめっき極細銅線は、線径が0.1mm以下のSnめっき極細銅線において、銅又は銅合金からなる極細銅線の外周に、Sn−0.2〜7.0mass%Cu系めっき層を、0.05μm以上の層厚で形成し、そのCu系めっき層中に、直径が2μm以下のSn−Cu系金属間化合物を均一分散させたものである。
【0010】
以上の構成によれば、めっき層の層硬度が十分に高いSnめっき極細銅線が得られる。
【0011】
一方、本発明に係るSnめっき極細銅線を用いた撚線は、線径が0.1mm以下で、銅又は銅合金からなる極細銅線の外周に、Sn−0.2〜7.0mass%Cu系めっき層を0.05μm以上の層厚で形成し、そのCu系めっき層中に、直径が2μm以下のSn−Cu系金属間化合物を均一分散させたSnめっき極細銅線を、複数本撚り合わせて形成したものである。
【0012】
以上の構成によれば、撚線が容易で、ハンダ付け性が良好なSnめっき極細銅線を用いた撚線(Snめっき極細銅撚線)が得られる。
【0013】
また、本発明に係るSnめっき極細銅線の製造方法は、銅又は銅合金からなる線径が0.1mm以下の極細銅線の外周に、溶融Snめっき層を形成するSnめっき極細銅線の製造方法において、めっき浴槽内にCu濃度が0.2〜7.0mass%の溶融Sn−Cu系めっき浴を形成すると共に、溶融Sn−Cu系めっき浴の、250〜350℃の温度範囲における温度分布を±5℃以内に調整し、その溶融Sn−Cu系めっき浴中に上記極細銅線を浸漬し、極細銅線の外周に、0.05μm以上の層厚であり、かつ直径が2μm以下のSn−Cu系金属間化合物を均一分散する溶融Sn−Cu系めっき層を形成するものである。
【0014】
以上の方法によれば、撚線性およびハンダ付性が良好なめっき極細銅線を得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【0016】
第1の実施の形態に係るSnめっき極細銅線の断面図を図1に、第2の実施の形態に係るSnめっき極細銅線の断面図を図2に示す。ここで、図2(b)は、図2(a)の要部Aの拡大図である。
【0017】
図1に示すように、第1の実施の形態に係るSnめっき極細銅線11は、線径が0.1mm以下のSnめっき極細銅線であり、軟質銅或いは硬質銅よりなる銅又は銅合金からなる極細銅線12の外周に、Sn−0.2〜7.0mass%Cu系めっき層(以下、Sn−Cu系めっき層と示す)13を、0.05μm以上、好ましくは0.5μm以上の層厚で形成したものである。
【0018】
また、図2(a),図2(b)に示すように、第2の実施の形態に係るSnめっき極細銅線21は、軟質銅或いは硬質銅よりなる銅又は銅合金からなる極細銅線12の外周に、層中に直径が2μm以下、好ましくは1μm以下のSn−Cu系金属間化合物24が均一分散したSn−Cu系めっき層23を、0.05μm以上、好ましくは0.5μm以上の層厚で形成したものである。
【0019】
一方、本実施の形態に係るSnめっき極細銅線を用いた撚線31は、図3に示すように、Snめっき極細銅線11,21を複数本(図3中では7本を図示)撚り合わせて形成したものである。ここで言う撚線は、撚線導体及び撚線導体を用いた電線・ケーブルの総称である。
【0020】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【0021】
極細銅線12の外周にSn−Cu系めっき層13,23を形成することで、従来のSnめっき極細銅線の純Snめっき層と比べて層硬度が十分に高いSnめっき極細銅線11,21が得られる。この銅線11,21は、Sn−Cu系めっき層13,23の層硬度が高いことから、この銅線11,21を用いて撚線を製造する際、撚線の素線同士が摺動して生じるSnめっきカスの量が少なくなる。特に、Snめっき極細銅線21の場合、Snめっきカスの量が非常に少なくなる。その結果、本実施の形態に係るSnめっき極細銅線11,21を撚線する時に、断線が生じるおそれがなくなり、従来のSnめっき極細銅線と比較して、撚線性が向上する。
【0022】
また、撚線時に発生するSnめっきカスの量が少ないことから、銅線11,21を用いて得られた撚線は、Sn−Cu系めっき層13,23の表面が平滑又は略平滑で、表面状態が良好となる。このため、これらの撚線のハンダ濡れ性は、従来のSnめっき極細銅線を用いて得られた撚線のそれよりも、良好となる。その結果、本実施の形態に係るSnめっき極細銅線11,21を用いて得られた撚線においては、良好なハンダ付性が得られる。
【0023】
Snめっき極細銅線11,21において、Sn−Cu系めっき層13,23の層厚を、0.05μm以上、好ましくは0.5μm以上と規定したのは、以下の理由によるものである。
【0024】
一般に、銅線にSnめっきを施す場合、銅線表面のCuとSnめっき層のSnが反応し、それらの界面に、Cu3SnやCu6Sn5のSn−Cu系金属間化合物層が形成される。ここで、Snめっき層の層厚が0.05μm未満であると、Snめっき層自体がSn−Cu系金属間化合物層となってしまう。このSn−Cu系金属間化合物は、硬くて脆いと共に、ハンダ濡れ性が良好でないことから、Snめっき層自体がSn−Cu系金属間化合物層になると、めっき導体(Snめっき極細銅線)の機械的特性、例えば屈曲特性が低下すると共に、Snめっき極細銅線と各種電子部品のハンダ付け時に不具合が生じてしまう。
【0025】
また、Snめっき極細銅線11,21において、Sn−Cu系めっき層13,23のCu濃度を、0.2〜7.0mass%と規定したのは、Cu濃度が0.2mass%未満だと、Sn−Cu系めっき層13,23の硬度が、純Snめっき層とあまり変わらないためである。また、Cu濃度が7.0mass%を超えると、Sn−Cu系めっき層13,23自体がSn−Cu系金属間化合物層になり易くなるためである。
【0026】
Snめっき極細銅線21において、Sn−Cu系めっき層23中に均一分散させるSn−Cu系金属間化合物(Cu3SnやCu6Sn5)24の直径を2μm以下、好ましくは1μm以下と規定したのは、以下の理由によるものである。
【0027】
金属間化合物24の晶出サイズを2μm以下、好ましくは1μm以下に規定したのは、2μmを超えるとSn−Cu系めっき層23の表面の平滑性が損なわれるためであり、また、Sn−Cu系めっき層23の層厚の調整を行うために絞りダイスを用いる場合、金属間化合物24がダイス部に堆積し、Snめっき極細銅線21の断線の原因となるためである。
【0028】
次に、本発明に係るSnめっき極細銅線の製造方法を、図4に基いて説明する。
【0029】
図4に示すように、先ず、極細銅線12を送出ボビン41から送出すると共に還元炉42内を走行させ、極細銅線12に還元処理を施し、表面の酸化層の除去を行う。
【0030】
次に、酸化層の除去後の極細銅線12を、ガイドプーリ43a,43b間において、浸漬棒46によりめっき浴槽44内の溶融Sn−Cu系めっき浴45中に浸漬させる。この時、溶融Sn−Cu系めっき浴45のCu濃度を0.2〜7.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系めっき浴45の、250〜350℃の温度範囲における温度分布を±5℃以内に予め調整しておく。このため、めっき浴槽44は、少なくともめっき浴45の温度を測定する多数の温度センサ(図示せず)と、温度センサからの信号が入力される調節装置(図示せず)と、調節装置からの信号によりめっき浴を攪拌する攪拌装置(図示せず)を備えている。
【0031】
めっき浴浸漬後の極細銅線12の外周にはSn−Cu系めっき液が不均一に付着しているため、この極細導線12を、絞りダイス47に挿通させ、極細導線12の外周に付着するSn−Cu系めっき液の量を均一にし、Sn−Cu系めっき層の層厚が0.05μm以上、好ましくは0.5μm以上となるように調整する。
【0032】
その後、極細導線12の外周に付着したSn−Cu系めっき液が冷却(空冷)されて凝固することで、極細銅線12の外周に溶融Sn−Cu系めっき層13,23を有するSnめっき極細銅線11,21が得られ、この銅線11,21が巻取ボビン49に巻き取られる。Sn−Cu系めっき液を冷却させて凝固させる際、冷却装置48により、極細銅線12に冷却空気(図示せず)を吹き付け、強制的に冷却を行ってもよい。これによって、空冷による冷却を行った時と比較して、Sn−Cu系めっき層13,23に対する極細銅線12のCu拡散が抑制されることから、Snめっき極細銅線11,21のハンダ濡れ性が更に向上し、延いては、ハンダ付け性が向上する。
【0033】
ここで、極細銅線12をめっき浴槽44内の溶融Sn−Cu系めっき浴45中に浸漬させる際、銅の溶解度が飽和に達しているめっき浴45の浴温度を低下させると、それに伴って銅の溶解度が低下する。その結果、溶解しきれなくなった余剰の銅が金属間化合物(例えば、Cu6Sn5)の形で晶出するようになる。この時、後述する温度条件でめっき浴45の温度分布の調整を行うことによって、めっき浴45中に晶出する金属間化合物のサイズを2μm以下に制御することができ、このSn−Cu系めっき浴45中に極細銅線12を浸漬することで、Sn−Cu系めっき層23中に、直径が2μm以下、好ましくは1μm以下のSn−Cu系金属間化合物24が均一分散したSnめっき極細銅線21を得ることができる。
【0034】
溶融Sn−Cu系めっき浴45の、250〜350℃の温度範囲における温度分布を±5℃以内、好ましくは±3℃以内に調整すると規定したのは、温度分布が±5℃を超えると、めっき浴45の最も温度が低い部分に粗大な金属間化合物が晶出し、この粗大な金属間化合物がSn−Cu系めっき層13,23に分散することで、Snめっき極細銅線11,21の断線原因となるためである。
【0035】
【実施例】
(実施例1)
直径がφ0.03mmの極細銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸漬させた後、極細銅線の表面に冷却空気を吹き付け、めっき層厚が0.7μm、0.8μm、0.7μmのSnめっき極細銅線を作製する(試料1〜3)。この時、溶融Sn−Cu系めっき浴のCu濃度は、それぞれ0.5mass%、0.7mass%、1.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系めっき浴の温度分布は、一律330℃±5℃以内に調整した。
【0036】
(実施例2)
直径がφ0.03mmの極細銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸漬させた後、極細銅線の表面に冷却空気を吹き付け、めっき層厚が共に0.8μmで、かつ、めっき層中に直径が1.0μm以下の微細な金属間化合物が均一分散したSnめっき極細銅線を作製する(試料4,5)。この時、溶融Sn−Cu系めっき浴のCu濃度は、それぞれ3.0mass%、5.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系めっき浴の温度分布は、一律310℃±5℃以内に調整した。
【0037】
(実施例3)
直径がφ0.03mmの極細銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸漬させた後、極細銅線を自然冷却(空冷)し、めっき層厚が0.5μm以上のSnめっき極細銅線を作製する(試料6)。この時、溶融Sn−Cu系めっき浴のCu濃度は、3.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系めっき浴の温度分布は、330℃±5℃以内に調整した。
【0038】
(比較例1)
直径がφ0.03mmの極細銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸漬させた後、極細銅線の表面に冷却空気を吹き付け、めっき層厚が0.7μm、0.8μmのSnめっき極細銅線を作製する(試料7,8)。この時、溶融Sn−Cu系めっき浴のCu濃度は、それぞれ0.1mass%、10.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系めっき浴の温度分布は、一律350℃±5℃以内に調整した。
【0039】
(比較例2)
直径がφ0.03mmの極細銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸漬させた後、極細銅線の表面に空気を吹き付け、めっき層厚が0.04μm、0.03μmのSnめっき極細銅線を作製する(試料9,10)。この時、溶融Sn−Cu系めっき浴のCu濃度は、それぞれ1.0mass%、3.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系めっき浴の温度分布は、一律350℃±5℃以内に調整した。
【0040】
(比較例3)
直径がφ0.03mmの極細銅線をめっき浴槽内の溶融Sn−Cu系めっき浴中に浸漬させた後、極細銅線の表面に空気を吹き付け、めっき層厚が0.8μmのSnめっき極細銅線を作製する(試料11)。この時、溶融Sn−Cu系めっき浴のCu濃度は、5.0mass%に、また、溶融Sn−Cu系めっき浴の温度分布は、240℃±5℃以内に調整した。
【0041】
試料1〜11の諸元(Sn−Cu系めっき層のCu濃度(mass%)、めっき浴温度(℃)、Sn−Cu系めっき層の層厚(μm)、冷却過程)を表1に示す。ここで、Sn−Cu系めっき層の層厚の測定は、コクール法(JIS8610-8619)により行った。
【0042】
【表1】
【0043】
次に、各試料の表面状態の評価を行った。その評価結果を表2に示す。ここで、表面状態の評価は、電子顕微鏡(SEM)を用いて行った。
【0044】
【表2】
【0045】
表2に示すように、試料1〜7の表面状態はいずれも良好であった。また、試料1〜3,7の試料は、Sn−Cu系めっき層の表面が平滑であったが、試料4〜6のSn−Cu系めっき層の表面には、直径1μm以下の微細な金属間化合物(Cu6Sn5)が認められた。
【0046】
これに対して、試料8,11の表面状態はいずれも不良であった。これは、試料8については、Sn−Cu系めっき層のCu濃度が規定範囲よりも高く、試料11については、めっき浴温度が規定範囲よりも低いことから、めっき浴中に溶解できない余剰の銅が金属間化合物として晶出し、Sn−Cu系めっき層に、直径約3μmの粗大な針状金属間化合物(Cu6Sn5)が分散していることに起因する。
【0047】
また、試料9,10の表面状態はいずれも不良であった。これは、Sn−Cu系めっき層の層厚が規定範囲よりも薄いことから、Snめっき極細銅線の表面全体に、極細銅線表面のCuとSnが反応して形成される金属間化合物層が露出し、Snめっき極細銅線の表面が凹凸であることに起因する。
【0048】
次に、各試料を、7本ずつ、ピッチ3.3mmで同心撚りして、10,000mの長さの撚線を製造する。この時の、各撚線の表面状態、めっきカスの発生状況、ハンダ付性の評価を行った。その評価結果を表3に示す。ここで、めっきカスの発生状況は、撚線機のニップル部に堆積するめっきカスの量で評価を行った。また、ハンダ付性は、撚線を共晶ハンダ浴に浸漬させた際の、濡れ面積の大小で評価を行った。
【0049】
【表3】
【0050】
表3に示すように、試料1〜6を用いた撚線の表面状態はいずれも良好であった。また、めっきカスの発生は、撚線作業上、問題がなかった。即ち、撚線工程中、めっきカスによる断線はなかった。特に、試料3〜6は、撚線時に発生するめっきカスの量が非常に少なかった。さらに、ハンダ付性は、試料6を用いた撚線がやや良である以外は、大変良好又は良好であった。
【0051】
これに対して、試料7を用いた撚線は、撚線の表面状態は良好(平滑)であり、また、ハンダ付性も大変良好であるものの、撚線時にめっきカスが多量に発生し、断線が生じた。これは、試料7のSn−Cu系めっき層のCu濃度が規定範囲よりも低いことから、Sn−Cu系めっき層の硬度が純Snめっき層の硬度とあまり変わりがなく、硬度不足であったことに起因する。
【0052】
また、試料8〜11を用いた撚線は、撚線時に発生するめっきカスの量は非常に少なかったものの、撚線の表面に微細な亀裂が認められ、表面状態が不良であった。この亀裂は、金属間化合物(又は金属間化合物層)とSn−Cu系めっき層の界面に生じていた。つまり、試料8〜11においては、Sn−Cu系めっき層に分散する金属間化合物が粗大である(試料8,11)又はSn−Cu系めっき層に金属間化合物層が露出している(試料9,10)ことから、撚線時に各試料の表面に負荷された曲げ歪みを、Sn−Cu系めっき層が吸収できず、亀裂が生じたと考えられる。さらに、試料8〜11を用いた撚線は、Sn−Cu系めっき層に分散する金属間化合物が粗大であったり、Sn−Cu系めっき層に金属間化合物層が露出しているため、ハンダ付性が悪かった。
【0053】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【0054】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
(1) めっき層の層硬度が十分に高いSnめっき極細銅線が得られる。
(2) 撚線が容易で、ハンダ付け性が良好なSnめっき極細銅撚線が得られる。
(3) 撚線性およびハンダ付性が良好なめっき極細銅線を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係るSnめっき極細銅線の断面図である。
【図2】第2の実施の形態に係るSnめっき極細銅線の断面図である。
【図3】本発明に係るSnめっき極細銅線を用いた撚線の断面図である。
【図4】Snめっき極細銅線の製造装置の概略図である。
【符号の説明】
11,21 Snめっき極細銅線
12 極細銅線
13,23 Sn−Cu系めっき層(Sn-0.2〜7.0mass%Cu系めっき層)
24 Sn−Cu系金属間化合物
31 撚線
44 めっき浴槽
45 溶融Sn−Cu系めっき浴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an Sn-plated ultrafine copper wire, a stranded wire using the same, and a method for producing an Sn-plated ultrafine copper wire, and in particular, an Sn-plated ultrafine copper wire used as a cable conductor for electronic equipment and a stranded wire using the same. The present invention relates to a method for producing a wire and an Sn-plated ultrafine copper wire.
[0002]
[Prior art]
In recent years, demands for reducing the size and weight of electronic devices have increased, and therefore, ultrafine copper wires having a wire diameter of 0.1 mm or less are becoming mainstream in cable conductors for electronic devices. One of these ultrafine copper wires is an Sn plated ultrafine copper wire having Sn plating on the surface.
[0003]
Two conventional methods for producing Sn-plated ultrafine copper wires are mainly dip method (hot dip plating method) and electroplating method.
[0004]
In the hot dipping method, the surface of the extra fine copper wire is activated using a flux or a reducing gas, and then the extra fine copper wire is immersed in a pure Sn plating solution to form a molten Sn plating layer on the outer periphery of the extra fine copper wire. Is. In addition, the electroplating method immerses an ultrafine copper wire whose surface has been activated in a pure Sn plating solution and applies a voltage between the ultrafine copper wire and the pure Sn plating solution to the outer periphery of the ultrafine copper wire. An electric Sn plating layer is formed.
[0005]
Of these plating methods, the hot dipping method is simpler and more economical, so the hot dipping method is generally used for the production of Sn-plated ultrafine copper wires.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when producing a stranded wire by twisting a plurality of obtained Sn-plated ultrafine copper wires, the Sn-plated debris is generated on the surface of each wire as the Sn-plated ultrafine copper wires slide during the stranded wire. . When this Sn plating residue accumulates on the nipple which is a jig used at the time of manufacture of a twisted wire, there is a possibility that the twisted wire may be broken, and there is a problem that the twistability is not good.
[0007]
In addition, Cu of the ultrafine copper wire reacts with Sn of the Sn plating layer, and an Sn—Cu intermetallic compound is formed at the interface between them. If the Sn plating layer is not thick enough, the entire Sn plating layer It will become a Sn-Cu type intermetallic compound layer. Since this Sn—Cu-based intermetallic compound has poor solder wettability, there is a problem that the solderability of the stranded wire is deteriorated as a result.
[0008]
The object of the present invention, which was created in view of the above circumstances, is to provide a Sn-plated ultrafine copper wire with good twistability and solderability, a stranded wire using the same, and a method for producing a Sn-plated ultrafine copper wire. It is in.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the Sn-plated ultrafine copper wire according to the present invention is an Sn-plated ultrafine copper wire having a wire diameter of 0.1 mm or less, and Sn-0.2 on the outer periphery of the ultrafine copper wire made of copper or a copper alloy. A 7.0 mass% Cu-based plating layer is formed with a layer thickness of 0.05 μm or more, and a Sn—Cu-based intermetallic compound having a diameter of 2 μm or less is uniformly dispersed in the Cu-based plating layer. .
[0010]
According to the above configuration, an Sn-plated ultrafine copper wire having a sufficiently high layer hardness can be obtained.
[0011]
On the other hand, the twisted wire using the Sn-plated ultrafine copper wire according to the present invention has a wire diameter of 0.1 mm or less, and Sn-0.2 to 7.0 mass% on the outer periphery of the ultrafine copper wire made of copper or a copper alloy. A Cu-based plating layer is formed with a layer thickness of 0.05 μm or more, and a plurality of Sn-plated ultrafine copper wires in which a Sn—Cu-based intermetallic compound having a diameter of 2 μm or less is uniformly dispersed in the Cu-based plating layer It is formed by twisting together.
[0012]
According to the above configuration, a stranded wire (Sn-plated ultrafine copper stranded wire) using an Sn-plated ultrafine copper wire that is easy to twist and has good solderability can be obtained.
[0013]
Moreover, the manufacturing method of the Sn plating ultrafine copper wire which concerns on this invention is the Sn plating ultrafine copper wire which forms a molten Sn plating layer on the outer periphery of the ultrafine copper wire whose diameter is 0.1 mm or less which consists of copper or a copper alloy. In the manufacturing method, a molten Sn—Cu plating bath having a Cu concentration of 0.2 to 7.0 mass% is formed in the plating bath, and the temperature of the molten Sn—Cu plating bath in a temperature range of 250 to 350 ° C. The distribution is adjusted to within ± 5 ° C., and the ultrafine copper wire is immersed in the molten Sn—Cu plating bath. The outer periphery of the ultrafine copper wire has a layer thickness of 0.05 μm or more and a diameter of 2 μm or less. A molten Sn—Cu-based plating layer that uniformly disperses the Sn—Cu-based intermetallic compound is formed.
[0014]
According to the above method, it is possible to obtain a plated ultrafine copper wire having good stranded wire property and solderability.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the Sn-plated ultrafine copper wire according to the first embodiment, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of the Sn-plated ultrafine copper wire according to the second embodiment. Here, FIG.2 (b) is an enlarged view of the principal part A of Fig.2 (a).
[0017]
As shown in FIG. 1, the Sn-plated ultrafine copper wire 11 according to the first embodiment is an Sn-plated ultrafine copper wire having a wire diameter of 0.1 mm or less, and is made of soft copper or hard copper or copper alloy An Sn-0.2 to 7.0 mass% Cu-based plating layer (hereinafter referred to as Sn-Cu-based plating layer) 13 is 0.05 μm or more, preferably 0.5 μm or more on the outer periphery of the
[0018]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the Sn-plated
[0019]
On the other hand, the stranded
[0020]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0021]
By forming the Sn—Cu-based plating layers 13 and 23 on the outer periphery of the
[0022]
Further, since the amount of Sn plating residue generated at the time of stranded wire is small, the stranded wire obtained using
[0023]
The reason why the thicknesses of the Sn—Cu plating layers 13 and 23 in the Sn-plated
[0024]
In general, when Sn plating is applied to a copper wire, Cu on the surface of the copper wire reacts with Sn in the Sn plating layer, and an Sn—Cu based intermetallic compound layer of Cu 3 Sn or Cu 6 Sn 5 is formed at the interface between them. Is done. Here, when the layer thickness of the Sn plating layer is less than 0.05 μm, the Sn plating layer itself becomes a Sn—Cu-based intermetallic compound layer. Since this Sn—Cu based intermetallic compound is hard and brittle and the solder wettability is not good, when the Sn plating layer itself becomes a Sn—Cu based intermetallic compound layer, the plated conductor (Sn plated ultrafine copper wire) Mechanical properties such as bending properties are degraded, and problems occur when soldering Sn-plated ultrafine copper wires and various electronic components.
[0025]
In addition, in the Sn-plated
[0026]
In the Sn-plated
[0027]
The reason why the crystallization size of the
[0028]
Next, the manufacturing method of the Sn plating extra fine copper wire which concerns on this invention is demonstrated based on FIG.
[0029]
As shown in FIG. 4, first, the
[0030]
Next, the
[0031]
Since the Sn—Cu-based plating solution is unevenly attached to the outer periphery of the
[0032]
Thereafter, the Sn—Cu plating solution adhering to the outer periphery of the ultrafine
[0033]
Here, when the
[0034]
The temperature distribution in the temperature range of 250 to 350 ° C. of the molten Sn—
[0035]
【Example】
Example 1
After immersing an ultrafine copper wire with a diameter of φ0.03 mm in a molten Sn—Cu plating bath in the plating bath, cooling air is blown onto the surface of the ultrafine copper wire, and the plating layer thickness is 0.7 μm, 0.8 μm. A 0.7 μm thick Sn-plated ultrafine copper wire is prepared (
[0036]
(Example 2)
After immersing an ultrafine copper wire having a diameter of φ0.03 mm in a molten Sn—Cu plating bath in the plating bath, spraying cooling air on the surface of the ultrafine copper wire, the plating layer thickness is both 0.8 μm, and Then, an Sn-plated ultrafine copper wire in which a fine intermetallic compound having a diameter of 1.0 μm or less is uniformly dispersed in the plating layer is prepared (Samples 4 and 5). At this time, the Cu concentration of the molten Sn—Cu plating bath is adjusted to 3.0 mass% and 5.0 mass%, respectively, and the temperature distribution of the molten Sn—Cu plating bath is uniformly adjusted within 310 ° C. ± 5 ° C. did.
[0037]
(Example 3)
After immersing an ultrafine copper wire with a diameter of φ0.03 mm in a molten Sn—Cu plating bath in the plating bath, the ultrafine copper wire is naturally cooled (air-cooled), and Sn plating with a plating layer thickness of 0.5 μm or more is performed. An ultrafine copper wire is prepared (Sample 6). At this time, the Cu concentration of the molten Sn—Cu plating bath was adjusted to 3.0 mass%, and the temperature distribution of the molten Sn—Cu plating bath was adjusted to within 330 ° C. ± 5 ° C.
[0038]
(Comparative Example 1)
After immersing an ultrafine copper wire with a diameter of φ0.03 mm in a molten Sn—Cu plating bath in the plating bath, cooling air is blown onto the surface of the ultrafine copper wire, and the plating layer thickness is 0.7 μm, 0.8 μm. The Sn-plated ultrafine copper wire is prepared (Samples 7 and 8). At this time, the Cu concentration of the molten Sn—Cu plating bath is adjusted to 0.1 mass% and 10.0 mass%, respectively, and the temperature distribution of the molten Sn—Cu plating bath is adjusted to within 350 ° C. ± 5 ° C. did.
[0039]
(Comparative Example 2)
After immersing an ultrafine copper wire having a diameter of φ0.03 mm in a molten Sn—Cu plating bath in the plating bath, air is blown onto the surface of the ultrafine copper wire, and the plating layer thickness is 0.04 μm and 0.03 μm. An Sn-plated ultrafine copper wire is prepared (Samples 9 and 10). At this time, the Cu concentration of the molten Sn—Cu plating bath is adjusted to 1.0 mass% and 3.0 mass%, respectively, and the temperature distribution of the molten Sn—Cu plating bath is adjusted to within 350 ° C. ± 5 ° C. did.
[0040]
(Comparative Example 3)
After immersing an ultrafine copper wire with a diameter of φ0.03 mm in a molten Sn—Cu plating bath in the plating bath, air is blown onto the surface of the ultrafine copper wire, and the Sn plating ultrafine copper with a plating layer thickness of 0.8 μm A wire is prepared (sample 11). At this time, the Cu concentration of the molten Sn—Cu plating bath was adjusted to 5.0 mass%, and the temperature distribution of the molten Sn—Cu plating bath was adjusted to 240 ° C. ± 5 ° C. or less.
[0041]
Table 1 shows the specifications of
[0042]
[Table 1]
[0043]
Next, the surface state of each sample was evaluated. The evaluation results are shown in Table 2. Here, the evaluation of the surface state was performed using an electron microscope (SEM).
[0044]
[Table 2]
[0045]
As shown in Table 2, the surface states of
[0046]
On the other hand, the surface states of Samples 8 and 11 were both poor. This is because, for sample 8, the Cu concentration of the Sn—Cu-based plating layer is higher than the specified range, and for sample 11, the plating bath temperature is lower than the specified range, so that excess copper that cannot be dissolved in the plating bath. This results from crystallization as an intermetallic compound, and a coarse acicular intermetallic compound (Cu 6 Sn 5 ) having a diameter of about 3 μm is dispersed in the Sn—Cu-based plating layer.
[0047]
Further, the surface states of Samples 9 and 10 were both poor. This is because the layer thickness of the Sn—Cu-based plating layer is thinner than the specified range, so that the intermetallic compound layer formed by the reaction of Cu and Sn on the surface of the ultrafine copper wire with the entire surface of the Sn-plated ultrafine copper wire. This is because the surface of the Sn-plated ultrafine copper wire is uneven.
[0048]
Next, 7 pieces of each sample are concentrically twisted at a pitch of 3.3 mm to produce a stranded wire having a length of 10,000 m. At this time, the surface state of each stranded wire, the state of occurrence of plating residue, and the solderability were evaluated. The evaluation results are shown in Table 3. Here, the state of occurrence of plating residue was evaluated by the amount of plating residue deposited on the nipple portion of the twisting machine. The solderability was evaluated based on the wet area when the stranded wire was immersed in a eutectic solder bath.
[0049]
[Table 3]
[0050]
As shown in Table 3, the surface states of the stranded
[0051]
On the other hand, the stranded wire using the sample 7 has a good surface state of the stranded wire (smooth) and a very good solderability, but a large amount of plating residue is generated during the stranded wire, Disconnection occurred. This is because the Cu concentration of the Sn—Cu plating layer of Sample 7 is lower than the specified range, so the hardness of the Sn—Cu plating layer is not much different from the hardness of the pure Sn plating layer, and the hardness is insufficient. Due to that.
[0052]
Moreover, although the amount of the plating residue which generate | occur | produces at the time of a twisted wire was very small, the fine crack was recognized on the surface of the twisted wire, and the surface state was unsatisfactory for the twisted wire using the samples 8-11. This crack was generated at the interface between the intermetallic compound (or intermetallic compound layer) and the Sn—Cu-based plating layer. That is, in Samples 8 to 11, the intermetallic compound dispersed in the Sn—Cu based plating layer is coarse (Samples 8 and 11), or the intermetallic compound layer is exposed in the Sn—Cu based plating layer (Sample 9, 10), it is considered that the bending strain applied to the surface of each sample at the time of stranded wire could not be absorbed by the Sn—Cu-based plating layer, and a crack occurred. Furthermore, the stranded wires using Samples 8 to 11 are soldered because the intermetallic compound dispersed in the Sn—Cu based plating layer is coarse or the intermetallic compound layer is exposed in the Sn—Cu based plating layer. It was bad.
[0053]
As mentioned above, it cannot be overemphasized that embodiment of this invention is not limited to embodiment mentioned above, and various things are assumed in addition.
[0054]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) An Sn-plated ultrafine copper wire having a sufficiently high layer hardness can be obtained.
(2) An Sn-plated ultrafine copper stranded wire that is easy to twist and has good solderability can be obtained.
(3) It is possible to obtain a plated ultrafine copper wire having good twisting properties and solderability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an Sn-plated ultrafine copper wire according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an Sn-plated ultrafine copper wire according to a second embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a stranded wire using an Sn-plated ultrafine copper wire according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of an apparatus for producing an Sn-plated ultrafine copper wire.
[Explanation of symbols]
11, 21 Sn-plated
24 Sn-Cu-based
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