JP5410154B2 - めっき付銅条材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

めっき付銅条材の製造方法及び製造装置 Download PDF

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Description

本発明は、端子、コネクター、リードフレーム等、半導体装置や電子、電気部品の素材として用いられるめっき付銅条材の製造方法及び製造装置に関するものである。
従来、ICやLSIなどの半導体装置や各種電子・電気部品に用いられるリードフレーム、端子、コネクターとして、銅又は銅合金からなる銅条材の表面に、Sn、Cu、Ni等からなるめっき層が形成されためっき付銅条材が広く使用されている。
銅条材の表面に、Sn、Cu、Niからなるめっき層を形成する際に使用されるめっき浴としては、例えば特許文献1に示すように、硫酸浴等の無機酸浴又は有機酸浴が広く使用されている。これらのめっき浴中に、白金やチタン等からなる不溶性アノード(陽極)と、カソード(陰極)としての銅条材とを浸漬して通電することで、銅条材(陰極)の表面にめっき浴中のSn、Cu、Ni等が電析してめっき層が形成される。ここで、電流密度を高くすることでめっき層を効率的に形成することが可能となる。また、めっき浴の温度を上げると高電流密度側で電流効率が向上することが知られている。
特許第2732972号公報
ところで、硫酸浴等の無機酸浴において高電流密度条件でめっきを行った場合には、いわゆるめっき焼けが発生してしまう。また、高電流密度条件において電流効率を向上させるために硫酸浴等の無機酸浴の温度を上昇した場合には、硫酸浴等の無機酸浴中のSn、Cu、Ni等が酸化して大量のスラッジが発生してしまう。特に、Snの場合は、スラッジの発生が顕著となる。このように、硫酸浴等の無機酸浴を用いて高電流密度でめっきを行うことが困難であった。
また、有機酸浴は硫酸浴等の無機酸浴に比べて耐酸化性に優れており、めっき浴の温度を上昇させてもスラッジの発生が少ないため、高電流密度条件でのめっきに適している。
しかしながら、有機酸浴として代表的なフェノールスルホン酸浴を使用した場合、廃液に有害物質であるフェノールが含有されるため廃液処理が困難であり、めっき処理のコストが大幅に上昇してしまう。また、アルカンスルホン酸浴を使用した場合、フェノールを含有していないものの廃液を中和したのみで排出すると排水系の化学的酸素要求量(COD)が増加してしまうため、やはり十分に廃液処理を行う必要がある。このように、有機酸浴は取扱いが非常に困難であった。
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであって、取扱いが比較的容易な硫酸浴等の無機酸浴を用いて、効率良くめっき層を形成することが可能なめっき付銅条材の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、硫酸等の無機酸浴を主成分とするめっき浴と、めっきを施す銅条材とを、相対的に高速で流動させながら通電することにより、高電流密度条件下でめっきを行って効率的にめっき層を形成可能であるとの知見を得た。その場合、めっき浴におけるレイノルズ数を最適に選択することが重要である。
即ち、良好なめっき膜を得るためには、めっき時に発生する水素ガスを連続的かつ効率的に排除することが必要であり、めっき液の流れ場を最適な乱流値にすると強力な攪拌効果が得られ、水素ガスを連続的かつ効率的に排除出来ることを見出した。乱流値を表す指数としてはレイノルズ数が適切であり、実験結果より、最適値以上ではめっきの理論電流効率値は横ばいとなり、最適値以下では外観不良(めっき焼け)が発生することが判明した(図5参照)。
レイノルズ数は、めっき液粘度、めっき流路径、めっき液と被めっき物との間の相対流速の3要素で決定される無次元数であり、状況に応じ3要素を適宜変更することにより最適値を得ることが出来る。
また、レイノルズ数は相対速度と異なり、被めっき物とめっき液との界面(境界層)とも相関性があると考えられる。 また、錫めっき時に多量に発生する泡及びスラッジを除去する手段を併設することにより、めっき効率が更に高まることが判った。
本発明は、かかる知見に基いてなされたものであって、本発明に係るめっき付銅条材の製造方法は、銅又は銅合金からなる銅条材を連続的に走行させながら、その表面に多層に金属めっき層を形成した後、リフロー処理するめっき付銅条材の製造方法であって、各金属めっき層を、無機酸を主成分とするめっき液からなるめっき浴内に、不溶性アノードと前記銅条材とを浸漬し、レイノルズ数が1×10〜5×10となるように、前記銅条材及び前記めっき浴内のめっき液を相対移動させながら通電するとともに、電流密度を5〜60A/dmの範囲内とした電解めっきにより形成し、前記めっき液と前記銅条材との相対流速を0.5〜3m/secとし、前記銅条材の走行速度を35m/分以上とすることを特徴とする。
本発明に係るめっき付銅条材の製造方法によれば、無機酸を主成分とするめっき浴中のレイノルズ数が1×10〜5×10とされているので、高電流密度条件下における電流効率を向上させることができ、効率良く金属を電析させることが可能となる。また、めっき浴の局部的な温度上昇を防止でき、金属の酸化を抑制してスラッジの発生を防止できる。また、めっき焼けを防止して、銅条材の表面に均一なめっき層を形成することが可能となる。無機酸としては、硫酸、ホウ酸、塩酸等が挙げられる。
また、電流密度が5A/dm以上とされているので、めっき層の形成を効率的に行うことができる。また、電流密度が60A/dm以下とされているので、めっき焼けの発生を確実に防止することができる。
この場合、前記銅条材の表面に前記無機酸を硫酸としてCuめっき層を形成し、このCuめっき層の上に、前記無機酸を硫酸としてSnめっき層を形成するようにしてもよい。
また、前記銅条材の表面に前記無機酸を硫酸としてNiめっき層を形成し、このNiめっき層の上に、前記無機酸を硫酸としてSnめっき層又はCuめっき層を形成するようにしてもよい。
さらに、前記銅条材の表面に前記無機酸を硫酸としてNiめっき層を形成するとともにNiめっき層の上に前記無機酸を硫酸としてCuめっき層を形成し、このCuめっき層の上に、前記無機酸を硫酸としてSnめっき層を形成するようにしてもよい。
また、本発明の製造装置は、銅又は銅合金からなる銅条材を連続的に走行させながら、その表面に多層に金属めっき層を形成するめっき付銅条材の製造装置であって、前記銅条材の走行経路上に、無機酸を主成分とするめっき液からなるめっき浴が複数配置されるとともに、これらめっき浴よりも下流位置に、熱処理によって各めっき層の一部もしくは全部を合金化するリフロー炉が設けられており、各めっき浴に、その内部のめっき液に浸漬状態の不溶性アノードと、前記銅条材に接触して前記めっき浴中で前記不溶性アノードとの間で通電する給電ロールとが設けられ、レイノルズ数が1×10〜5×10となるように、前記銅条材及び前記めっき浴中のめっき液を相対移動させ、電流密度が5〜60A/dmの範囲内で電解めっき可能とし、前記めっき液と前記銅条材との相対流速を0.5〜3m/secとし、前記銅条材の走行速度を35m/分以上とすることを特徴とする。
前記金属めっき層として少なくともSnめっき層を有するとともに、該Snめっき層を形成するめっき浴に、該めっき浴との間でめっき液を循環させる循環タンクが接続され、該循環タンクに、発生した泡及びスラッジを除去する泡除去手段及びスラッジ除去手段が設けられているとなおよい。
泡及びスラッジを効率的に除去できるので、めっき液の流量を増加しても泡やスラッジの発生が少なく、装置の大型化、高速化を図ることができる。
記給電ロールがステンレス鋼からなり、前記銅条材との接触面の表面粗さが粗さ曲線の最大断面高さRtで6μm以下であるのが好ましい。
給電ロールの摩耗や銅条材による押し跡等の発生が防止されるので、めっき表面の品質を劣化させることがなく、高速のめっき処理を可能にする。
本発明によれば、取扱いが比較的簡単な無機酸浴を用いて高電流密度の条件でめっきを行っても、めっき焼け及びスラッジの発生を防止することができ、効率的にめっき層を形成することができ、大型で高速のめっき処理が可能になる。
本発明の一実施形態の製造方法に使用される製造装置の例を示す概略構成図である。 図1におけるめっき槽の細部構成を示す縦断面図である。 図2における電極板と銅条材との位置関係を示す横断面図である。 本発明の一実施形態の製造方法により製造されるめっき付銅条材の断面図であり、(a)がリフロー処理前の中間材の状態、(b)がリフロー処理後の状態を示す。 めっき処理中のレイノルズ数と電流効率との関係を示すグラフである。
以下に、本発明の実施形態であるめっき付銅条材の製造方法及び製造装置について具体例を挙げて説明する。
本実施形態においては、図4(a)に示すように、銅条材11の表面にNiめっき層12を形成し、このNiめっき層12の上にCuめっき層13を形成し、さらに、Cuめっき層13の上にSnめっき層14を形成した、3層構造のめっき層を有する中間材10をまず製造し、その後、この中間材10をリフロー処理することによって、図4(b)に示すように、Niめっき層12と表面のSnめっき層14との間にCuとSnとの金属間化合物層15を有するめっき付銅条材16を製造する。
〔銅条材〕
前述のめっき層が施される銅条材11は、例えば、リードフレーム材、コネクタ材の素材として好適な銅合金からなり、板厚が0.25mm程度とされている。この銅条材11はコイル状に巻き取られており、後述するめっき浴中を連続的に通過させられるように構成されている。
〔Niめっき工程〕
まず、前述の銅条材11の表面にNiめっき層12を形成する。このNiめっき工程において使用されるNiめっき浴は、硫酸を主成分とする硫酸浴である。このNiめっき浴中の硫酸濃度は、0.5〜5g/lの範囲内に設定され、Niめっき浴中のNi濃度(NiSO・6HO濃度)は、150〜400g/lの範囲内に設定されている。
ここで、Niめっき浴の温度は、30〜60℃の範囲内に設定されている。大電流を通電させた際にはめっき浴の温度が上昇するため、熱交換器等によって温度調整することが好ましい。なお、めっき浴の温度が低い場合には、低電流密度で電流効率がピーク値となり、電流密度を高くすると電流効率が低下していく傾向にある。また、めっき浴の温度を高くすることで電流効率が向上することになるが、めっき浴の温度が高すぎるとめっきむらが発生する。
このNiめっき浴を構成するためのNiめっき槽内には、Niめっき液を流動させる流動手段としてポンプが設けられている。また、前述の銅条材11は、このNiめっき槽内を走行するように構成されている。この装置構成については後述する。そして、Niめっき浴中のレイノルズ数が1×10〜5×10となるように、銅条材11及びNiめっき液を相対移動させながら通電し、銅条材11の表面にNiを電析させる。このとき、銅条材11は、Niめっき浴中に十数秒間浸漬・通電され、厚さ0.5μm程度のNiめっき層12が形成される。
ここで、Niめっき時の電流密度は、5〜60A/dmの範囲内に設定されている。
電流密度の適正範囲は、前述のめっき浴の組成、温度等によって変化することになる。本実施形態においては、電流密度の適正範囲が高電流密度側となるようにめっき浴の組成、温度を設定し、Niめっきの効率化を図っている。
また、Niめっき液のpHを1.0〜2.0とするのが好都合である。これにより、めっき時の水素発生により生成する水酸化ニッケルを溶解し、次工程でのCu,Snめっきの付着性を良くことが可能である。
〔Cuめっき工程〕
次に、前述のようにして銅条材11の表面に形成されたNiめっき層12の上に、Cuめっき層13を形成する。このCuめっき工程において使用されるCuめっき浴は、硫酸を主成分とする硫酸浴である。このCuめっき浴中の硫酸濃度は、10〜100g/lの範囲内に設定され、Cuめっき浴中のCu濃度(CuSO・5HO濃度)は、100〜300g/lの範囲内に設定されている。
ここで、Cuめっき浴の温度は、20〜70℃の範囲内に設定されている。大電流を通電させた際にはめっき浴の温度が上昇するため、熱交換器等によって温度調整することが好ましい。なお、めっき浴の温度が低い場合には、低電流密度で電流効率がピーク値となり、電流密度を高くすると電流効率が低下していく傾向にある。また、めっき浴の温度を高くすることで電流効率が向上することになるが、めっき浴の温度が高すぎるとめっきむらが発生する。
このCuめっき浴を構成するためのCuめっき槽内には、Cuめっき液を流動させる流動手段としてポンプが設けられている。また、Niめっき層12が形成された銅条材11は、このCuめっき槽内を走行するように構成されている。そして、Cuめっき浴中ののレイノルズ数が1×10〜5×10なるように、銅条材11及びCuめっき液を相対移動させながら通電し、銅条材11のNiめっき層12の上にCuを電析させる。このとき、銅条材11は、Cuめっき浴中に十数秒間浸漬・通電され、厚さ0.5μm程度のCuめっき層13が形成される。
ここで、Cuめっき時の電流密度は、5〜60A/dmの範囲内に設定されている。
電流密度の適正範囲は、前述のめっき浴の組成、温度等によって変化することになる。本実施形態においては、電流密度の適正範囲が高電流密度側となるようにめっき浴の組成、温度を設定し、Cuめっきの効率化を図っている。
〔Snめっき工程〕
そして、前述のようにしてNiめっき層12の上に形成されたCuめっき層13の上に、Snめっき層14を形成する。このSnめっき工程において使用されるSnめっき浴は、硫酸を主成分とする硫酸浴である。このSnめっき浴中の硫酸濃度は、20〜150g/lの範囲内に設定され、Snめっき浴中のSn濃度(SnSO濃度)は、30〜120g/lの範囲内に設定されている。
さらに、このSnめっき浴には、例えばコロイド物質、環式化合物、アミン類、スルホキシド、ゼラチン、界面活性剤、芳香族化合物等の光沢剤等の添加剤が添加されている。
この添加剤の添加量は、2〜20cc/l程度であり、硫酸やSnに比べて極少量である。なお、これらの添加剤は、Snの電析物を緻密にしたり、微細にしたり、平滑にしたりする作用を有する。
ここで、Snめっき浴の温度は、10〜30℃の範囲内に設定されている。大電流を通電させた際にはめっき浴の温度が上昇するため、熱交換器等によって温度調整することが好ましい。なお、めっき浴の温度が低い場合には、低電流密度で電流効率がピーク値となり、電流密度を高くすると電流効率が低下していく傾向にある。また、めっき浴の温度を高くすることで電流効率が向上することになるが、めっき浴の温度が高すぎるとめっきむらが発生する。
このSnめっき浴を構成するためのSnめっき槽内には、Snめっき液を流動させる流動手段としてポンプが設けられている。また、Niめっき層12およびCuめっき層13が形成された銅条材11は、このSnめっき槽内を走行するように構成されている。そして、Snめっき浴中のレイノルズ数が1×10〜5×10となるように、銅条材11及びSnめっき液を相対移動させながら通電し、銅条材11のCuめっき層13の上にSnを電析させる。このとき、銅条材11は、Snめっき浴中に数十秒間浸漬・通電され、厚さ1μm程度のSnめっき層14が形成される。
ここで、Snめっき時の電流密度は、5〜60A/dmの範囲内に設定されている。
電流密度の適正範囲は、前述のめっき浴の組成、温度等によって変化することになる。本実施形態においては、電流密度の適正範囲が高電流密度側となるようにめっき浴の組成、温度を設定し、Snめっきの効率化を図っている。
〔リフロー処理〕
銅条材11の表面にNiめっき層12およびCuめっき層13を形成し、このCuめっき層13の上にSnを電析させてSnめっき層14を形成した後にリフロー処理を行ってもよい。リフロー処理はSnめっき層14のSnが溶融する条件(300〜800℃×5〜20秒)で行い、Snを溶融凝固させてめっきの際に生じた応力を解放するものである。
この3層めっきした銅条材(中間材)10にリフロー処理を施すと、図4(b)に示すように、Niめっき層12と表面のSnめっき層14との間にCuとSnとの金属間化合物層15を有するめっき付銅条材16が形成される。
次に、以上のような製造方法を実施するための製造装置について図1〜図3を参照して説明する。
この図1に示す製造装置21は、銅条材11に3層めっきした後、リフロー処理まで実施する製造装置である。すなわち、この製造装置21は、脱脂・洗浄槽22、Niめっき槽23、Cuめっき槽24、Snめっき槽25、各めっき槽23〜25の後に配置される洗浄槽26〜28が連続して配置され、銅条材11を脱脂・洗浄槽22、Niめっき槽23、Cuめっき槽24、Snめっき槽25の順に連続的に搬送しながらめっきするようになっている。脱脂・洗浄槽22は、さらに脱脂槽22a、洗浄槽22b、酸洗槽22c、洗浄槽22dによって構成されている。
この場合、いずれのめっき槽23〜25も、図2に示すように、連続的に走行する銅条材11の両面と対向するように一対の電極板29を配置しためっきタンク30を備えている。各電極板29は、チタン(Ti)に酸化イリジウム(IrO)がコーティングされた不溶性電極板とされている。
また、各めっきタンク30には、銅条材11の走行方向を水平方向と垂直方向との間で屈曲させるように銅条材11を巻回する給電ロール31が設けられており、この給電ロール31によって銅条材11をカソードとし、めっきタンク30内の電極板29をアノードとして通電するようになっている。給電ロール31は、ステンレス鋼により形成され、特に耐食性、耐摩耗性に優れるSUS316が好適に用いられる。そして、この給電ロール31の表面は、粗さ曲線の最大断面高さRtで6μm以下とされる。また、めっき槽23〜25の下部には、各めっきタンク30の間で銅条材11を折り返すシンクロール32が設けられている。
そして、めっき液は、図2に白抜き矢印で示したように、各めっきタンク30内を銅条材11の走行方向(実線矢印で示す)とは逆方向に流通させられる構成とされ、銅条材11の走行とめっき液の流通とにより、各めっきタンク30内で各電極板29と銅条材11との間に形成されるめっき液の流れ場におけるレイノルズ数が1×10〜5×10となるように、銅条材11とめっき液とが相対移動されるようになっている。
また、各めっき槽23〜25内のめっき液は、循環タンク(図1にはSnめっき槽25の循環タンクのみ示している)33との間でポンプ34により循環させられる構成とされている。
前述しためっき浴におけるレイノルズ数Reは、めっき液と銅条材との相対速度U(m/s)とめっき槽内のめっき液の流れ場の相当直径De(m)と、めっき液の動粘性係数ν(m2/s)との関係から、Re=UDe/νによって求められる。めっき液の流れ場の相当直径Deは、図3に示す電極板29の幅a、電極板29と銅条材11との間の間隔bとの関係から、De=2ab/(a+b)により求められる。
このレイノルズ数Reは、図5に示すように、大きい値に設定することにより電流効率は向上する。しかし、レイノルズ数が5×10を超えると、理論電流効率値に限りなく近くなるが、Snめっきの場合は、めっき液中のスラッジが増大するため、好ましくない。一方、1×10未満では攪拌効果が弱く、めっき焼けが発生し易くなる。
このため、いずれのめっき処理も、めっき液の流れ場をレイノルズ数1×10〜5×10にて乱流として、発生した水素ガスを連続的かつ効率的に排除し、処理板の表面に新鮮なめっき液を速やかに供給し、高電流密度によって均質なめっき層を短時間で形成することができる。なお、このレイノルズ数でのめっき処理を可能とするため、めっき液と銅条材11との相対流速としては例えば0.5〜3m/secとされる。このため、高速のめっきラインとすることができ、銅条材11の走行速度(ライン速度)としては、例えば35m/分以上とすることが可能である。
ところで、Snめっき液で使用される光沢剤は泡が発生し易く、特に高速処理によるめっき液の流量増加に伴い多くの泡が発生し易い。このため、Snめっき槽25には、めっき槽25から循環タンク33に至る液戻り配管35内のエア抜き機構、循環タンク33のめっき液の一部を受け入れて消泡する消泡タンク、遠心分離により脱泡する遠心分離機などの泡除去手段36が併設されている。また、スラッジ除去手段37も併設されており、このスラッジ除去手段37は、循環タンク33にスラッジ沈降タンクを接続し、循環タンク33から定量ずつスラッジ沈降タンクにめっき液を抜き取り、沈降剤を添加しつつスラッジを沈降させ、その上済み液を再び循環タンク33に戻すようにしている。沈降したスラッジは、遠心分離機にかけられ、精錬会社に送られてSnとして再利用される。
また、この図1に示す製造装置においては、Snめっき槽25よりも下流位置には、洗浄槽28を経由した銅条材11を乾燥する乾燥機41が設けられる。また、その乾燥機41の下流位置には、リフロー炉42が設けられ、このリフロー炉42に、一次冷却のための空冷ゾーン43、二次冷却のための水冷ゾーン44が備えられる。符号45は、水冷ゾーン44を経由した銅条材11を乾燥する乾燥機である。
以上のようにして、銅条材11の表面に、Niめっき層12、Cuめっき層13およびSnめっき層14を有する3層構造のめっき層を備えた銅条材(中間材)10が製造され、リフロー処理によりめっき付銅条材16が製造されることになる。
本実施形態であるめっき付銅条材の製造方法によれば、Niめっき工程、Cuめっき工程およびSnめっき工程において、Niめっき浴、Cuめっき浴およびSnめっき浴におけるレイノルズ数が1×10〜5×10となるように設定されているので、高電流密度条件下での電流効率を向上させて効率良くNiめっき、CuめっきおよびSnめっきを行うことができるとともに、めっき焼けを防止して均一なNiめっき層12、Cuめっき層13およびSnめっき層14を形成することができる。
また、Niめっき工程、Cuめっき工程およびSnめっき工程における電流密度が5〜60A/dmの範囲内に設定されているので、Niめっき層12、Cuめっき層13およびSnめっき層14を効率的に形成することができるとともに、スラッジの発生やめっき焼けの発生を確実に防止することができる。
また、Niめっき浴における硫酸濃度が0.5〜5g/lの範囲内に設定されているので、電流効率を向上させて効率良くNiを電析させることができるともに、pHが下がって、めっき時に発生する水酸化ニッケルを溶解し、次工程のCu、Snめっきの付着を良くすることができる。
さらに、Niめっき浴におけるNi濃度(NiSO・6HO濃度)が150〜400g/lの範囲内に設定されているので、めっき焼けの発生及びスラッジの発生を抑えることができる。
また、Niめっき浴温度が30〜60℃の範囲内に設定されているので、高い電流密度でも均一なNiめっき層12を得ることができる一方、めっきむらの発生を防止できるとともに、スラッジの発生を抑制できる。
また、Cuめっき浴における硫酸濃度が10〜100g/lの範囲内に設定されているので、電流効率を向上させて効率良くCuを電析させることができるともに、硫酸によるめっき槽等の部材の劣化(溶解)を抑制できる。
さらに、めっき浴におけるCu濃度(CuSO・5HO濃度)が100〜300g/lの範囲内に設定されているので、めっき焼けの発生及びスラッジの発生を抑えることができる。
また、Cuめっき浴温度が20〜70℃の範囲内に設定されているので、高い電流密度でも均一なCuめっき層13を得ることができる一方、めっきむらの発生を防止できるとともに、スラッジの発生を抑制できる。
また、Snめっき浴における硫酸濃度が20〜150g/lの範囲内に設定されているので、電流効率を向上させて効率良くSnを電析させることができるともに、硫酸によるめっき槽等の部材の劣化(溶解)を抑制できる。
さらに、めっき浴におけるSn濃度(SnSO濃度)が30〜120g/lの範囲内に設定されているので、めっき焼けの発生及びスラッジの発生を抑えることができる。
また、Snめっき浴温度が10〜30℃の範囲内に設定されているので、高い電流密度でも均一なSnめっき層14を得ることができる一方、めっきむらの発生を防止できるとともに、スラッジの発生を抑制できる。
特に、Snめっき槽25においては、図1に示すように、泡除去手段36及びスラッジ除去手段37により、泡及びスラッジを効率的に除去できるので、めっき液の流量を増加しても泡やスラッジの発生が少なく、したがって、装置の大型化、高速化を図ることができる。
この場合、高速ラインにより給電ロールへの負荷が大きくなるが、給電ロールをSUS316の耐食性、耐摩耗性に優れるステンレス鋼とし、その表面粗さを粗さ曲線の最大断面高さRtで6μm以下としたことから、摩耗や銅条材による押し跡等が生じることがなく、めっき表面の品質を劣化させることがない。
したがって、この製造装置によれば、銅条材の幅が例えば670mm以上、ライン速度が例えば35m/分以上の大型で高速のめっき処理を実現することができる。
さらに、本実施形態では、Snめっき層14を形成した後にリフロー処理を行っているので、めっき時の応力を解放し、Snウィスカーの発生を防止できる。高電流密度条件下でSnめっきを形成した場合には、応力が高くなることがあるため、特に効果的である。
以上、本発明の実施形態であるめっき付銅条材の製造方法について説明したが、本発明はこの記載に限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、めっきを施す銅条材として、リードフレーム材、コネクタ材の素材として好適な銅合金からなるものとして説明したが、銅条材の材質に制限はなく、任意の材質の銅条材を選択することができる。
また、銅条材の表面に、Niめっき層、Cuめっき層およびSnめっき層を有する3層構造のめっき層を備えためっき付銅条材を製造するものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば、銅条材の表面に、直接、Snめっき層を形成したものであってもよい。また、銅条材の表面にCuめっき層を形成し、このCuめっき層の上にSnめっき層を形成してもよい。さらに、銅条材の表面にNiめっき層を形成し、このNiめっき層の上にSnめっき層を形成してもよい。
また、Niめっき工程、Cuめっき工程、Snめっき工程のいずれもが、銅条材とめっき浴との相対流れ場におけるレイノルズ数が1×10〜5×10となるようにしてめっき層を形成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、Niめっき工程、Cuめっき工程およびSnめっき工程のいずれか一つが、レイノルズ数が1×10〜5×10となるようにしてめっき層を形成するものであってもよい。
また、Niめっき浴、Cuめっき浴およびSnめっき浴の組成は、本実施形態に限定されることはなく、適宜設定することができる。
さらに、Niめっき工程、Cuめっき工程およびSnめっき工程における電流密度を5〜60A/dmの範囲内に設定したものとして説明したが、必ずしも各めっき工程のすべてをこの範囲に限定するものではなく、めっき装置や銅条材のサイズ等を考慮して適宜設定してもよい。
また、Niめっき浴、Cuめっき浴およびSnめっき浴の温度は、本実施形態に限定されることはなく、適宜設定することができる。
また、めっき浴を収容するめっき槽に流動手段としてポンプを設けたもので説明したが、これに限定されることはなく、めっき浴の流動手段としてはプロペラ等を利用した攪拌装置やガス等を噴出する噴出装置等を用いてもよい。
取扱いが比較的容易な無機酸浴を用いて、効率良くめっき層を形成することが可能なめっき付銅条材の製造方法を提供することができる。
10 中間材
11 銅条材
12 Niめっき層
13 Cuめっき層
14 Snめっき層
15 Cu−Sn金属間化合物層
16 めっき付銅条材
21 製造装置
23〜25 めっき槽
29 電極板
30 めっきタンク
31 給電ロール
33 循環タンク
35 液戻り配管
36 泡除去手段
37 スラッジ除去手段
42 リフロー炉

Claims (7)

  1. 銅又は銅合金からなる銅条材を連続的に走行させながら、その表面に多層に金属めっき層を形成した後、リフロー処理するめっき付銅条材の製造方法であって、
    各金属めっき層を、無機酸を主成分とするめっき液からなるめっき浴内に、不溶性アノードと前記銅条材とを浸漬し、レイノルズ数が1×10〜5×10となるように、前記銅条材及び前記めっき浴内のめっき液を相対移動させながら通電するとともに、電流密度を5〜60A/dmの範囲内とした電解めっきにより形成し、前記めっき液と前記銅条材との相対流速を0.5〜3m/secとし、前記銅条材の走行速度を35m/分以上とすることを特徴とするめっき付銅条材の製造方法。
  2. 前記銅条材の表面に前記無機酸を硫酸としてCuめっき層を形成し、このCuめっき層の上に、前記無機酸を硫酸としてSnめっき層を形成することを特徴とする請求項1に記載のめっき付銅条材の製造方法。
  3. 前記銅条材の表面に前記無機酸を硫酸としてNiめっき層を形成し、このNiめっき層の上に、前記無機酸を硫酸としてSnめっき層又はCuめっき層を形成することを特徴とする請求項1に記載のめっき付銅条材の製造方法。
  4. 前記銅条材の表面に前記無機酸を硫酸としてNiめっき層を形成するとともにNiめっき層の上に前記無機酸を硫酸としてCuめっき層を形成し、このCuめっき層の上に、前記無機酸を硫酸としてSnめっき層を形成することを特徴とする請求項1に記載のめっき付銅条材の製造方法。
  5. 銅又は銅合金からなる銅条材を連続的に走行させながら、その表面に多層に金属めっき層を形成するめっき付銅条材の製造装置であって、
    前記銅条材の走行経路上に、無機酸を主成分とするめっき液からなるめっき浴が複数配置されるとともに、これらめっき浴よりも下流位置に、熱処理によって各めっき層の一部もしくは全部を合金化するリフロー炉が設けられており、各めっき浴に、その内部のめっき液に浸漬状態の不溶性アノードと、前記銅条材に接触して前記めっき浴中で前記不溶性アノードとの間で通電する給電ロールとが設けられ、レイノルズ数が1×10〜5×10となるように、前記銅条材及び前記めっき浴中のめっき液を相対移動させ、電流密度が5〜60A/dmの範囲内で電解めっき可能とし、前記めっき液と前記銅条材との相対流速を0.5〜3m/secとし、前記銅条材の走行速度を35m/分以上とすることを特徴とするめっき付銅条材の製造装置。
  6. 前記金属めっき層として少なくともSnめっき層を有するとともに、該Snめっき層を形成するめっき浴に、該めっき浴との間でめっき液を循環させる循環タンクが接続され、該循環タンクに、発生した泡及びスラッジを除去する泡除去手段及びスラッジ除去手段が設けられていることを特徴とする請求項5に記載のめっき付銅条材の製造装置。
  7. 記給電ロールがステンレス鋼からなり、前記銅条材との接触面の表面粗さが粗さ曲線の最大断面高さRtで6μm以下であることを特徴とする請求項5又は6に記載のめっき付銅条材の製造装置。
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