JP5830795B1 - Nickel-free plating solution, plating film forming method, and electronic component manufacturing method - Google Patents

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Abstract

【課題】高電流密度での処理が可能な、錫と鉄との二元合金めっきによるニッケルフリーめっき技術を提供する。【解決手段】本発明のニッケルフリーめっき液は、0.150乃至0.700mol/Lのヒドロキシ酸又はその塩と、0.035乃至0.060mol/Lのニトリロ三酢酸又はその塩と、0.077乃至0.120mol/Lの鉄と、0.040乃至0.070mol/Lの錫とを含有する。【選択図】なしThe present invention provides a nickel-free plating technique that can be processed at a high current density by binary alloy plating of tin and iron. The nickel-free plating solution of the present invention comprises 0.150 to 0.700 mol / L of hydroxy acid or a salt thereof, 0.035 to 0.060 mol / L of nitrilotriacetic acid or a salt thereof; It contains 077 to 0.120 mol / L of iron and 0.040 to 0.070 mol / L of tin. [Selection figure] None

Description

本発明は、ニッケルフリーめっき液、めっき皮膜の形成方法及び電子部品の製造方法に関する。   The present invention relates to a nickel-free plating solution, a method for forming a plating film, and a method for manufacturing an electronic component.

ニッケルめっきは、優れた耐食性と美しい外観とを有している。ニッケルめっきは、錫めっきの下地層として使用されることがある。また、ニッケルめっきは、装飾目的でも使用されることがある。   Nickel plating has excellent corrosion resistance and a beautiful appearance. Nickel plating may be used as an underlayer for tin plating. Nickel plating may also be used for decorative purposes.

しかしながら、近年、ニッケルアレルギーの問題が重要視されており、欧州を中心にニッケルの使用が規制されつつある。そこで、ニッケルを含まない、ニッケルフリーめっき技術の開発が望まれている。   However, in recent years, the problem of nickel allergy has been regarded as important, and the use of nickel is being regulated mainly in Europe. Therefore, the development of nickel-free plating technology that does not contain nickel is desired.

ニッケルフリーめっき技術では、錫と鉄との二元合金めっきが、ニッケルめっきの代替として注目されている。錫と鉄との二元合金めっきは、光沢ニッケルめっきに匹敵する外観を有している。この錫と鉄との二元合金めっきについては、これまでに様々な研究が進められており、公知の技術が存在している。   In nickel-free plating technology, binary alloy plating of tin and iron has attracted attention as an alternative to nickel plating. Binary alloy plating of tin and iron has an appearance comparable to bright nickel plating. Various studies have been conducted on the binary alloy plating of tin and iron, and there are known techniques.

例えば、特許文献1には、錫と鉄との二元合金からなるめっき皮膜を形成する技術が記載されている。このめっき皮膜は、ニッケルフリーであるにもかかわらず光沢外観を有しており、更に耐食性にも優れている。   For example, Patent Document 1 describes a technique for forming a plating film made of a binary alloy of tin and iron. This plating film has a glossy appearance despite being nickel-free, and also has excellent corrosion resistance.

特開2006−274346号公報JP 2006-274346 A

電気めっき法、特に連続めっきでは、高い生産性の実現が求められる。そのためには、高電流密度でめっきを行い、目的の膜厚を短時間で実現する必要がある。   In electroplating methods, particularly continuous plating, high productivity is required. For this purpose, it is necessary to perform plating at a high current density and to realize a target film thickness in a short time.

本発明者らは、上述した特許文献1に記載された技術の範囲では、電流密度を6A/dm2以上に高めると、めっき皮膜に外観不良(コゲ)が発生し、その品質が著しく劣化することを見出した。それ故、錫と鉄との二元合金めっきを高電流密度で行う場合には、このような異常析出を抑制可能とする新たな技術が必要となる。 When the current density is increased to 6 A / dm 2 or more within the scope of the technique described in Patent Document 1 described above, the present inventors generate a defect in appearance (burnt) in the plating film, and the quality of the plating film is significantly deteriorated. I found out. Therefore, when performing binary alloy plating of tin and iron at a high current density, a new technology that can suppress such abnormal precipitation is required.

本発明の目的は、高電流密度での処理が可能な、錫と鉄との二元合金めっきによるニッケルフリーめっき技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a nickel-free plating technique by a binary alloy plating of tin and iron that can be processed at a high current density.

本発明の第1側面によると、錫と鉄との二元合金めっき皮膜を形成するためのニッケルフリーめっき液であって、0.150乃至0.700mol/Lのヒドロキシ酸又はその塩と、0.035乃至0.060mol/Lのニトリロ三酢酸又はその塩と、0.077乃至0.120mol/Lの鉄と、0.040乃至0.070mol/Lの錫とを含有するニッケルフリーめっき液が提供される。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a nickel-free plating solution for forming a binary alloy plating film of tin and iron, comprising 0.150 to 0.700 mol / L of a hydroxy acid or a salt thereof; A nickel-free plating solution containing 0.035 to 0.060 mol / L of nitrilotriacetic acid or a salt thereof, 0.077 to 0.120 mol / L of iron, and 0.040 to 0.070 mol / L of tin. Provided.

本発明の第2側面によると、第1側面に係るめっき液を用い、6.0乃至30A/dm2の電流密度の下で電気めっきを行い、ニッケルフリーめっき皮膜を形成することを含んだめっき皮膜の形成方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the plating includes forming a nickel-free plating film by performing electroplating under a current density of 6.0 to 30 A / dm 2 using the plating solution according to the first aspect. A method of forming a film is provided.

本発明の第3側面によると、前記めっき皮膜上に錫めっき皮膜を形成することを更に含んだ第2側面に係るめっき皮膜の形成方法が提供される。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for forming a plating film according to the second aspect, further comprising forming a tin plating film on the plating film.

本発明の第4側面によると、第2側面又は第3側面に係るめっき皮膜の形成方法によってめっき皮膜を形成することを含んだ電子部品の製造方法が提供される。   According to the 4th side surface of this invention, the manufacturing method of the electronic component including forming a plating film with the formation method of the plating film which concerns on a 2nd side surface or a 3rd side surface is provided.

本発明によると、高電流密度での処理が可能な、錫と鉄との二元合金めっきによるニッケルフリーめっき技術が提供される。   According to the present invention, a nickel-free plating technique based on binary alloy plating of tin and iron that can be processed at a high current density is provided.

以下、本発明の態様について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

本発明の一態様に係るめっき液は、ヒドロキシ酸又はその塩と、ニトリロ三酢酸又はその塩と、鉄と、錫とを含有した水溶液である。このめっき液はニッケルを含有しておらず、典型的にはシアン等の毒物も含有していない。   The plating solution which concerns on 1 aspect of this invention is aqueous solution containing hydroxy acid or its salt, nitrilotriacetic acid or its salt, iron, and tin. This plating solution does not contain nickel, and typically does not contain poisons such as cyan.

このめっき液は、鉄を、例えば、鉄イオン、多原子イオン、錯イオン又はこれらの2つ以上の組み合わせとして含んでいる。鉄は、錫と結合して基材上にめっき皮膜を形成する。   This plating solution contains iron, for example, as iron ions, polyatomic ions, complex ions, or a combination of two or more thereof. Iron combines with tin to form a plating film on the substrate.

このめっき液の鉄濃度は、0.077乃至0.120mol/Lの範囲内にあり、より好ましくは0.080乃至0.115mol/Lの範囲内にあり、更に好ましくは0.085乃至0.100mol/Lの範囲内にある。鉄濃度を低くすると、めっき皮膜中の鉄含有率は低下する。鉄濃度を高くすると、めっき皮膜中の鉄含有率は上昇する。鉄濃度を過剰に低くすると、めっき皮膜は無光沢となる。鉄濃度を過剰に高くすると、めっき皮膜にクラックが入り易くなる。   The iron concentration of this plating solution is in the range of 0.077 to 0.120 mol / L, more preferably in the range of 0.080 to 0.115 mol / L, and still more preferably 0.085 to 0.1. It exists in the range of 100 mol / L. When the iron concentration is lowered, the iron content in the plating film is lowered. When the iron concentration is increased, the iron content in the plating film increases. If the iron concentration is excessively lowered, the plating film becomes dull. If the iron concentration is excessively high, cracks are likely to occur in the plating film.

このめっき液は、錫を、例えば、錫イオン、多原子イオン、錯イオン又はこれらの2つ以上の組み合わせとして含んでいる。   This plating solution contains tin as, for example, tin ions, polyatomic ions, complex ions, or a combination of two or more thereof.

このめっき液の錫濃度は、0.040乃至0.070mol/Lの範囲内にあり、より好ましくは0.045乃至0.063mol/Lの範囲内にあり、更に好ましくは0.050乃至0.060mol/Lの範囲内にある。錫濃度を低くすると、めっき皮膜中の鉄含有率は上昇する。錫濃度を高くすると、めっき皮膜中の鉄含有率は低下する。錫濃度を過剰に低く又は高くすると、めっき外観は劣化する。   The tin concentration of the plating solution is in the range of 0.040 to 0.070 mol / L, more preferably in the range of 0.045 to 0.063 mol / L, and still more preferably 0.050 to 0.0. It is in the range of 060 mol / L. When the tin concentration is lowered, the iron content in the plating film increases. When the tin concentration is increased, the iron content in the plating film decreases. If the tin concentration is excessively low or high, the plating appearance deteriorates.

このめっき液の錫に対する鉄のモル比は、例えば、1.54乃至2.40の範囲内にあり、より好ましくは1.60乃至2.30の範囲内にあり、更に好ましくは1.70乃至2.00の範囲内にある。   The molar ratio of iron to tin in the plating solution is, for example, in the range of 1.54 to 2.40, more preferably in the range of 1.60 to 2.30, and still more preferably 1.70 to 2.30. It is in the range of 2.00.

このめっき液を調製する際、鉄及び錫の金属元素源としては、例えば、硝酸塩、硫酸塩、塩化物、又はこれらの2つ以上の組み合わせを使用することができる。   When preparing this plating solution, as a metal element source of iron and tin, for example, nitrate, sulfate, chloride, or a combination of two or more thereof can be used.

このめっき液は、ヒドロキシ酸又はその塩を含んでいる。ヒドロキシ酸は、鉄及び錫の錯化剤としての役割を果たしている。   This plating solution contains a hydroxy acid or a salt thereof. Hydroxy acids serve as complexing agents for iron and tin.

ヒドロキシ酸は、例えば、グルコン酸、クエン酸又は酒石酸である。ヒドロキシ酸としては、1種類の化合物を使用してもよく又はそれ以上の化合物を組み合わせて使用してもよい。ヒドロキシ酸の塩としては、例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、又はこれらを組み合わせて使用することができる。   Hydroxy acids are, for example, gluconic acid, citric acid or tartaric acid. As the hydroxy acid, one kind of compound may be used, or more compounds may be used in combination. As the salt of hydroxy acid, for example, potassium salt, sodium salt, or a combination thereof can be used.

このめっき液のヒドロキシ酸濃度は、0.150乃至0.700mol/Lの範囲内にあり、好ましくは0.170乃至0.650mol/Lの範囲内にあり、より好ましくは0.200乃至0.500mol/Lの範囲内にある。ヒドロキシ酸濃度を低くすると、めっき皮膜中の鉄含有率は上昇する。ヒドロキシ酸濃度を高くすると、めっき皮膜中の鉄含有率は低下する。ヒドロキシ酸濃度を過剰に低く又は高くすると、めっき外観は劣化する。   The concentration of the hydroxy acid in this plating solution is in the range of 0.150 to 0.700 mol / L, preferably in the range of 0.170 to 0.650 mol / L, and more preferably 0.200 to 0.000. It exists in the range of 500 mol / L. When the hydroxy acid concentration is lowered, the iron content in the plating film increases. When the hydroxy acid concentration is increased, the iron content in the plating film decreases. If the hydroxy acid concentration is excessively low or high, the plating appearance deteriorates.

このめっき液は、ニトリロ三酢酸又はその塩を含んでいる。ニトリロ三酢酸の塩を使用する場合、例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、又はこれらを組み合わせて使用することができる。ニトリロ三酢酸は、鉄の錯化剤として働き、鉄の異常析出を抑制する効果がある。そのため、ニトリロ三酢酸は、本態様のめっきプロセスにおいて、電流過大によるコゲの発生を抑制することができる。   This plating solution contains nitrilotriacetic acid or a salt thereof. When the salt of nitrilotriacetic acid is used, for example, potassium salt, sodium salt, or a combination thereof can be used. Nitrilotriacetic acid acts as a complexing agent of iron and has an effect of suppressing abnormal precipitation of iron. Therefore, nitrilotriacetic acid can suppress the generation of kogation due to excessive current in the plating process of this aspect.

このめっき液のニトリロ三酢酸濃度は、0.035乃至0.060mol/Lの範囲内にあり、好ましくは0.040乃至0.055mol/Lの範囲内にあり、より好ましくは0.045乃至0.053mol/Lの範囲内にある。ニトリロ三酢酸濃度を低くすると、めっき皮膜中の鉄含有率は上昇する。ニトリロ三酢酸濃度を高くすると、めっき皮膜中の鉄含有率は低下する。ニトリロ三酢酸濃度を過剰に低く又は高くすると、めっき外観は劣化する。   The concentration of nitrilotriacetic acid in this plating solution is in the range of 0.035 to 0.060 mol / L, preferably in the range of 0.040 to 0.055 mol / L, and more preferably 0.045 to 0. Within the range of .053 mol / L. When the nitrilotriacetic acid concentration is lowered, the iron content in the plating film increases. When the nitrilotriacetic acid concentration is increased, the iron content in the plating film decreases. If the nitrilotriacetic acid concentration is too low or high, the plating appearance will deteriorate.

このめっき液は、他の成分を更に含むことができる。例えば、pH緩衝剤、導電性塩、光沢剤又は界面活性剤を更に含むことができる。   The plating solution can further contain other components. For example, it may further contain a pH buffer, a conductive salt, a brightener or a surfactant.

pH緩衝剤は、急激なpHの変化を抑制する効果を有する。pH緩衝剤は、例えば、尿素、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、又はこれらの2つ以上の組み合わせである。このめっき液のpH緩衝剤は、0.1mol/L程度の濃度になるよう添加することが好ましい。   The pH buffer has an effect of suppressing a rapid change in pH. The pH buffer is, for example, urea, boric acid, sodium borate, or a combination of two or more thereof. The pH buffer of the plating solution is preferably added so as to have a concentration of about 0.1 mol / L.

導電性塩は、比較的低電圧での処理を可能とする。導電性塩は、例えば、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、又はこれらの2つ以上の組み合わせである。このめっき液の導電性塩の濃度は、10乃至80g/Lの範囲内が好ましい。   Conductive salts allow processing at relatively low voltages. The conductive salt is, for example, ammonium chloride, ammonium sulfate, potassium sulfate, potassium chloride, sodium sulfate, sodium chloride, or a combination of two or more thereof. The concentration of the conductive salt in the plating solution is preferably in the range of 10 to 80 g / L.

光沢剤は、めっき皮膜の光沢度を高めるために用いられる。光沢剤は、例えば、水溶性の高分子化合物である。水溶性の高分子化合物は、例えば、ポリエチレンイミン、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールノニルフェニルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアリルアミン、ポリジアリルアミン、又はこれらの2つ以上の組み合わせである。   The brightener is used to increase the glossiness of the plating film. The brightener is, for example, a water-soluble polymer compound. The water-soluble polymer compound is, for example, polyethyleneimine, polyethylene glycol, polyethylene glycol nonylphenyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyallylamine, polydiallylamine, or a combination of two or more thereof.

水溶性の高分子化合物の平均分子量は、例えば、600乃至200000の範囲内にあり、好ましくは10000乃至70000の範囲内にある。ここで、「平均分子量」とは数平均分子量である。   The average molecular weight of the water-soluble polymer compound is, for example, in the range of 600 to 200000, and preferably in the range of 10,000 to 70000. Here, the “average molecular weight” is the number average molecular weight.

このめっき液の光沢剤濃度は、例えば、1.60乃至11.2g/Lの範囲内にあり、好ましくは4.00乃至10.8g/Lの範囲内にあり、より好ましくは4.80乃至10.40g/Lの範囲内にある。   The brightener concentration of the plating solution is, for example, in the range of 1.60 to 11.2 g / L, preferably in the range of 4.00 to 10.8 g / L, and more preferably 4.80 to It is in the range of 10.40 g / L.

界面活性剤は、めっき皮膜にピットが発生することを抑制する効果を有する。界面活性剤として、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を使用することができる。このめっき液における界面活性剤の濃度は、0.02g/L以下が好ましい。   The surfactant has an effect of suppressing the generation of pits in the plating film. As the surfactant, for example, sodium dodecyl sulfate (SDS) can be used. The concentration of the surfactant in this plating solution is preferably 0.02 g / L or less.

このめっき液は、典型的には酸性溶液である。このめっき液のpHは、例えば2.5乃至5.0の範囲内にあり、好ましくは3.0乃至4.0の範囲内にある。   This plating solution is typically an acidic solution. The pH of this plating solution is, for example, in the range of 2.5 to 5.0, and preferably in the range of 3.0 to 4.0.

このめっき液は、非常に安定である。このめっき液は、製造後1月以上経過しても、含有する成分の分解及び沈殿は起こらない。   This plating solution is very stable. This plating solution does not decompose or precipitate the contained components even after one month or more after production.

このめっき液を用いためっき皮膜の形成は、例えば、電気めっき法により行う。   Formation of the plating film using this plating solution is performed, for example, by electroplating.

電気めっき法は、金属又は導電性を有する非金属表面に金属を電気化学的に析出させる表面処理方法である。電気めっき法において、一般的に、電流の大きさとめっき皮膜の形成速度とは相関関係にある。このめっき液は、高電流密度でめっき処理を行うことができる。したがって、このめっき液を用いると、高速でめっき処理を行うことができる。すなわち、このめっき液は、生産効率の向上を可能とする。   The electroplating method is a surface treatment method in which a metal is electrochemically deposited on a metal or a non-metallic surface having conductivity. In the electroplating method, generally, the magnitude of current and the formation rate of the plating film are correlated. This plating solution can be plated at a high current density. Therefore, when this plating solution is used, the plating process can be performed at a high speed. That is, this plating solution can improve production efficiency.

電気めっき処理において、電流密度は、例えば、6.0乃至30A/dm2の範囲内に設定し、好ましくは、13乃至25A/dm2の範囲内に設定する。電流密度を過剰に低くすると、めっき皮膜は無光沢となる。電流密度を過剰に高くすると、めっき皮膜表面にクラックが入り易くなる。 In the electroplating process, the current density is set, for example, within a range of 6.0 to 30 A / dm 2 , and preferably within a range of 13 to 25 A / dm 2 . When the current density is excessively lowered, the plating film becomes dull. When the current density is excessively increased, cracks are likely to occur on the surface of the plating film.

めっき浴の温度は、例えば、30乃至60℃の範囲内に設定し、好ましくは40乃至50℃の範囲内に設定する。   The temperature of the plating bath is set, for example, within a range of 30 to 60 ° C., and preferably within a range of 40 to 50 ° C.

このようにして得られるニッケルフリーめっき皮膜は、鉄と錫とからなる。このめっき皮膜中の鉄含有率は、例えば、15.0乃至30.0質量パーセント濃度の範囲内にあり、好ましくは15.4乃至25.9質量パーセント濃度の範囲内にあり、より好ましくは17.8乃至22.2質量パーセント濃度の範囲内にある。めっき皮膜中の鉄含有量が15.0質量パーセントより小さい場合、めっき皮膜が無光沢となり易い。めっき皮膜中の鉄含有量が30質量パーセントより大きい場合、めっき皮膜にクラックが入り易くなる。   The nickel-free plating film thus obtained is composed of iron and tin. The iron content in the plating film is, for example, in the range of 15.0 to 30.0 mass percent concentration, preferably in the range of 15.4 to 25.9 mass percent concentration, more preferably 17 Within the range of .8 to 22.2 weight percent concentration. When the iron content in the plating film is less than 15.0 mass percent, the plating film tends to be dull. When the iron content in the plating film is larger than 30% by mass, the plating film is easily cracked.

このめっき皮膜は、例えば、電子部品において、銅又は銅合金の素地と錫めっきとの間の下地層として使用することができる。一般的に、端子及びコネクター等の電子部品の導電部には、銅又は銅合金が使用されている。銅又は銅合金の表面は、大気中で容易に酸化される。この酸化物層は、導電部の電気抵抗を増大させる。   This plating film can be used, for example, as an underlayer between a copper or copper alloy substrate and tin plating in an electronic component. Generally, copper or a copper alloy is used for the conductive parts of electronic parts such as terminals and connectors. The surface of copper or copper alloy is easily oxidized in the atmosphere. This oxide layer increases the electrical resistance of the conductive part.

錫は、銅に対する犠牲防食性と十分に低い電気抵抗値とを示す。錫は、通常、表面に薄く安定な自然酸化膜を有している。錫酸化物の耐食性は高いが、その電気抵抗値は大きい。しかしながら、錫からなる自然酸化膜は少しの力で破壊される。したがって、錫めっきは、錫自体が持つ低い電気抵抗値を示す。また、錫めっきは、はんだ濡れ性に優れている。このような理由で、上記電子部品の導電部には、通常、錫めっき処理を施している。   Tin exhibits sacrificial corrosion resistance to copper and a sufficiently low electrical resistance value. Tin usually has a thin and stable natural oxide film on its surface. Although tin oxide has high corrosion resistance, its electrical resistance is large. However, the natural oxide film made of tin is destroyed with a little force. Therefore, tin plating shows the low electrical resistance value which tin itself has. Tin plating is excellent in solder wettability. For this reason, the conductive part of the electronic component is usually subjected to tin plating.

しかしながら、銅又は銅合金上に錫めっきを直接堆積させた場合、銅が錫めっき層へと拡散する。そして、銅又は銅合金と錫めっきとの界面において、Cu6Sn5で表される銅と錫との金属間化合物が生成されるため、ウィスカーの生成が起きやすい。また、このようなめっき皮膜を形成した部品が加熱された場合、錫めっき層への銅の拡散が起り、変色及びはんだ濡れ性低下の原因となる。 However, when tin plating is deposited directly on copper or a copper alloy, copper diffuses into the tin plating layer. Then, at the interface between the copper or copper alloy and tin plating, since the intermetallic compound of copper and tin represented by Cu 6 Sn 5 is generated, the generation of whiskers is prone. Further, when a component having such a plating film is heated, copper diffuses into the tin plating layer, causing discoloration and a decrease in solder wettability.

従来、このような銅の拡散防止の為の下地層として、ニッケルからなるめっき層が使用されてきた。しかしながら、ニッケルは高温下で錫めっき層へ拡散し、Ni3Sn4で表されるニッケルと錫との金属間化合物を生成する。したがって、ニッケル下地層は、変色及びはんだ濡れ性低下を抑える効果が十分ではない場合がある。また、ニッケルの使用がアレルギー問題により規制されつつあることは、上述したとおりである。 Conventionally, a plating layer made of nickel has been used as an underlayer for preventing the diffusion of copper. However, nickel diffuses into the tin plating layer at a high temperature to produce an intermetallic compound of nickel and tin represented by Ni 3 Sn 4 . Therefore, the nickel underlayer may not have sufficient effects of suppressing discoloration and solder wettability. Moreover, as described above, the use of nickel is being regulated due to allergy problems.

一方、本態様によると、ニッケルフリーで銅の拡散防止層として機能する錫−鉄合金下地層を得ることができる。この錫−鉄合金下地層は、Ni3Sn4を含まないため、高温下での変色及びはんだ濡れ性低下防止において、十分な性能を達成することができ、一例によれば、ニッケルめっきよりも高い性能を達成することができる。 On the other hand, according to this embodiment, a nickel-free tin-iron alloy underlayer that functions as a copper diffusion prevention layer can be obtained. Since this tin-iron alloy underlayer does not contain Ni 3 Sn 4 , it can achieve sufficient performance in preventing discoloration and solder wettability deterioration at high temperatures. High performance can be achieved.

上述したように、このめっき皮膜上には、錫めっき皮膜を更に形成してもよい。このようにして形成された錫めっき皮膜の表面には、加熱後のはんだ濡れ性低下を更に抑えるために、酸化防止処理を施してもよい。例えば、錫めっき皮膜の表面には、酸化亜鉛の皮膜を形成することができる。   As described above, a tin plating film may be further formed on this plating film. The surface of the tin plating film thus formed may be subjected to an antioxidant treatment in order to further suppress the decrease in solder wettability after heating. For example, a zinc oxide film can be formed on the surface of the tin plating film.

上述したように、このめっき液は、例えば表面実装を伴う電子部品の製造において、金属の拡散防止のための下地層を形成するために使用することができる。また、このめっき液は、電子部品の製造方法以外にも、例えば、装飾目的や防食目的にも使用することができる。   As described above, this plating solution can be used to form a base layer for preventing metal diffusion, for example, in the manufacture of electronic components involving surface mounting. Moreover, this plating solution can be used, for example, for decorative purposes and anticorrosion purposes in addition to the method for manufacturing electronic components.

以下に、本発明に関連して行った試験を記載する。   The tests conducted in connection with the present invention are described below.

<例1>
本例では、めっき液中のヒドロキシ酸濃度が、めっき皮膜の外観と、めっき皮膜中の鉄含有率とに及ぼす影響を調べた。
<Example 1>
In this example, the influence of the hydroxy acid concentration in the plating solution on the appearance of the plating film and the iron content in the plating film was examined.

まず、ヒドロキシ酸の濃度が異なるめっき液として、試料1A乃至1Lを調製した。錫源として硫酸錫を使用し、鉄源として硫酸第一鉄7水和物を使用した。ヒドロキシ酸としては、その塩であるグルコン酸カリウムを使用した。また、pH緩衝剤として尿素、導電性塩として塩化アンモニウム、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム、光沢剤としてポリエチレンイミンを使用した。ポリエチレンイミンの平均分子量は15000であった。以下の表1に、試料1A乃至1Lの組成をまとめる。鉄/錫モル比は、錫のモル濃度に対する鉄のモル濃度の比を示す。   First, samples 1A to 1L were prepared as plating solutions having different hydroxy acid concentrations. Tin sulfate was used as the tin source, and ferrous sulfate heptahydrate was used as the iron source. As the hydroxy acid, potassium gluconate, which is a salt thereof, was used. Further, urea was used as a pH buffer, ammonium chloride as a conductive salt, sodium dodecyl sulfate as a surfactant, and polyethyleneimine as a brightener. The average molecular weight of polyethyleneimine was 15000. Table 1 below summarizes the compositions of Samples 1A to 1L. The iron / tin molar ratio indicates the ratio of the molar concentration of iron to the molar concentration of tin.

次に、試料1A乃至1Lを用いて、電気めっき法により陰極の表面にめっき皮膜を形成した。これら電着は、表1に示すように、同一条件で行った。   Next, using the samples 1A to 1L, a plating film was formed on the surface of the cathode by electroplating. These electrodepositions were performed under the same conditions as shown in Table 1.

以上のようにして形成しためっき皮膜について、めっき外観を確認し、蛍光X線分析法によりめっき皮膜中の鉄含有量を確認した。めっき皮膜中の鉄含有量の許容範囲は、15.0乃至30.0質量パーセント濃度とした。   About the plating film formed as mentioned above, the plating appearance was confirmed and the iron content in the plating film was confirmed by fluorescent X-ray analysis. The permissible range of the iron content in the plating film was 15.0 to 30.0 mass percent concentration.

めっき外観は、表1左下欄に記載の基準で評価を行った。めっき外観とめっき皮膜中の鉄含有量との総合評価は、表1右下欄に記載の基準で評価を行った。   The plating appearance was evaluated according to the criteria described in the lower left column of Table 1. The overall evaluation of the plating appearance and the iron content in the plating film was evaluated according to the criteria described in the lower right column of Table 1.

評価結果を表1にまとめる。表1に示すように、ヒドロキシ酸濃度が0.150乃至0.700mol/Lの範囲内にある場合、めっき皮膜中の鉄含有率が15.0乃至30.0質量パーセント濃度の範囲内にあるめっき皮膜を得ることができた。そして、ヒドロキシ酸濃度が0.170乃至0.650mol/Lの範囲内にある場合、光沢があるめっき皮膜を得ることができた。更に、ヒドロキシ酸濃度が0.200乃至0.500mol/Lの範囲内にある場合、光沢があり色ムラが無いめっき皮膜を得ることができた。   The evaluation results are summarized in Table 1. As shown in Table 1, when the hydroxy acid concentration is in the range of 0.150 to 0.700 mol / L, the iron content in the plating film is in the range of 15.0 to 30.0 mass percent concentration. A plating film could be obtained. When the hydroxy acid concentration is in the range of 0.170 to 0.650 mol / L, a shiny plating film can be obtained. Furthermore, when the hydroxy acid concentration is in the range of 0.200 to 0.500 mol / L, a plating film having gloss and no color unevenness could be obtained.

<例2>
本例では、めっき液中のニトリロ三酢酸濃度が、めっき皮膜の外観と、めっき皮膜中の鉄含有率とに及ぼす影響を調べた。
<Example 2>
In this example, the influence of the nitrilotriacetic acid concentration in the plating solution on the appearance of the plating film and the iron content in the plating film was examined.

まず、ニトリロ三酢酸の濃度が異なるめっき液として、試料2A乃至2Lを調製した。ここでは、めっき液の調整に使用した化合物は、例1で使用した化合物と同様の化合物を使用した。次に、例1において説明したのと同様の方法により皮膜を形成し、例1と同様の方法でめっき外観とめっき皮膜中の鉄含有量とを調べた。その結果を表2に示す。   First, samples 2A to 2L were prepared as plating solutions having different concentrations of nitrilotriacetic acid. Here, the same compound as that used in Example 1 was used as the compound used for the preparation of the plating solution. Next, a film was formed by the same method as described in Example 1, and the plating appearance and the iron content in the plated film were examined by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 2.

表2に示すように、ニトリロ三酢酸濃度が0.035乃至0.060mol/Lの範囲内にある場合、めっき皮膜中の鉄含有率が15.0乃至30.0質量パーセント濃度の範囲内にあるめっき皮膜を得ることができた。そして、ニトリロ三酢酸濃度が0.040乃至0.055mol/Lの範囲内にある場合、光沢があるめっき皮膜を得ることができた。更に、ニトリロ三酢酸濃度が0.045乃至0.053mol/Lの範囲内にある場合、光沢があり色ムラが無いめっき皮膜を得ることができた。   As shown in Table 2, when the nitrilotriacetic acid concentration is in the range of 0.035 to 0.060 mol / L, the iron content in the plating film is in the range of 15.0 to 30.0 mass percent concentration. A certain plating film could be obtained. When the nitrilotriacetic acid concentration is in the range of 0.040 to 0.055 mol / L, a bright plating film can be obtained. Furthermore, when the nitrilotriacetic acid concentration is in the range of 0.045 to 0.053 mol / L, a plating film having gloss and no color unevenness could be obtained.

<例3>
本例では、めっき液中の鉄濃度が、めっき皮膜の外観と、めっき皮膜中の鉄含有率とに及ぼす影響を調べた。
<Example 3>
In this example, the influence of the iron concentration in the plating solution on the appearance of the plating film and the iron content in the plating film was examined.

まず、鉄の濃度が異なるめっき液として、試料3A乃至3Mを調製した。ここでは、めっき液の調整に使用した化合物は、例1で使用した化合物と同様の化合物を使用した。次に、例1において説明したのと同様の方法により皮膜を形成し、例1と同様の方法でめっき外観とめっき皮膜中の鉄含有量とを調べた。その結果を表3に示す。   First, samples 3A to 3M were prepared as plating solutions having different iron concentrations. Here, the same compound as that used in Example 1 was used as the compound used for the preparation of the plating solution. Next, a film was formed by the same method as described in Example 1, and the plating appearance and the iron content in the plated film were examined by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 3.

表3に示すように、鉄濃度が0.077乃至0.120mol/Lの範囲内にある場合、めっき皮膜中の鉄含有率が15.0乃至30.0質量パーセント濃度の範囲内にあるめっき皮膜を得ることができた。そして、鉄濃度が0.080乃至0.115mol/Lの範囲内にある場合、光沢があるめっき皮膜を得ることができた。更に、鉄濃度が0.085乃至0.100mol/Lの範囲内にある場合、光沢があり色ムラが無いめっき皮膜を得ることができた。   As shown in Table 3, when the iron concentration is in the range of 0.077 to 0.120 mol / L, the iron content in the plating film is in the range of 15.0 to 30.0 mass percent concentration. A film could be obtained. When the iron concentration is in the range of 0.080 to 0.115 mol / L, a glossy plating film can be obtained. Furthermore, when the iron concentration was in the range of 0.085 to 0.100 mol / L, a plating film having gloss and no color unevenness could be obtained.

<例4>
本例では、めっき液中の錫濃度が、めっき皮膜の外観と、めっき皮膜中の鉄含有率とに及ぼす影響を調べた。
<Example 4>
In this example, the influence of the tin concentration in the plating solution on the appearance of the plating film and the iron content in the plating film was examined.

まず、錫の濃度が異なるめっき液として、試料4A乃至4Lを調製した。ここでは、めっき液の調整に使用した化合物は、例1で使用した化合物と同様の化合物を使用した。次に、例1において説明したのと同様の方法により皮膜を形成し、例1と同様の方法でめっき外観とめっき皮膜中の鉄含有量とを調べた。その結果を表4に示す。   First, samples 4A to 4L were prepared as plating solutions having different tin concentrations. Here, the same compound as that used in Example 1 was used as the compound used for the preparation of the plating solution. Next, a film was formed by the same method as described in Example 1, and the plating appearance and the iron content in the plated film were examined by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 4.

表4に示すように、錫濃度が0.040乃至0.070mol/Lの範囲内にある場合、めっき皮膜中の鉄含有率が15.0乃至30.0質量パーセント濃度の範囲内にあるめっき皮膜を得ることができた。そして、錫濃度が0.045乃至0.063mol/Lの範囲内にある場合、光沢があるめっき皮膜を得ることができた。更に、錫濃度が0.050乃至0.060mol/Lの範囲内にある場合、光沢があり色ムラが無いめっき皮膜を得ることができた。   As shown in Table 4, when the tin concentration is in the range of 0.040 to 0.070 mol / L, the iron content in the plating film is in the range of 15.0 to 30.0 mass percent concentration. A film could be obtained. When the tin concentration is in the range of 0.045 to 0.063 mol / L, a shiny plating film can be obtained. Furthermore, when the tin concentration is in the range of 0.050 to 0.060 mol / L, a plating film having gloss and no color unevenness could be obtained.

<例5>
本例では、従来技術のニッケルフリーめっき液を用いて、高電流密度でめっき処理を行い、めっき皮膜の外観を調べた。
<Example 5>
In this example, the nickel-free plating solution of the prior art was used for plating treatment at a high current density, and the appearance of the plating film was examined.

従来技術の錫と鉄との二元合金めっき液として、試料5A乃至5Dを調製した。錫源として硫酸錫を使用し、鉄源として硫酸第一鉄7水和物を使用した。有機酸又はその塩としては、グルコン酸ナトリウム又はグルコン酸ナトリウムとエチレンジアミン四酢酸(EDTA)との組み合わせを使用した。また、光沢剤としてポリエチレングリコールを使用した。ポリエチレングリコールの平均分子量は1000であった。以下の表5に、試料5A乃至5Dの組成をまとめる。   Samples 5A to 5D were prepared as conventional binary alloy plating solutions of tin and iron. Tin sulfate was used as the tin source, and ferrous sulfate heptahydrate was used as the iron source. As the organic acid or a salt thereof, sodium gluconate or a combination of sodium gluconate and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) was used. Further, polyethylene glycol was used as a brightener. The average molecular weight of polyethylene glycol was 1000. Table 5 below summarizes the compositions of Samples 5A to 5D.

次に、試料5A乃至5Dの各々を用いて、13A/dm2、18A/dm2及び25A/dm2の電流密度で電気めっき法により陰極の表面にめっき皮膜を形成した。これら電着は、表5に示す条件で行った。 Next, using each of samples 5A to 5D, to form a plated film on the surface of the cathode by 13A / dm 2, 18A / dm 2 , and electroplating at a current density of 25A / dm 2. These electrodepositions were performed under the conditions shown in Table 5.

以上のようにして形成しためっき皮膜について、例1と同様の方法でめっき外観を調べた。   With respect to the plating film formed as described above, the appearance of plating was examined in the same manner as in Example 1.

表5に示すように、試料5A乃至5Dを用いた場合、電流密度をいずれの値に設定しても、めっき皮膜にザラ、黒変が発生し、光沢めっきを得ることはできなかった。   As shown in Table 5, when Samples 5A to 5D were used, no matter which value the current density was set, the plating film was rough and blackened, and gloss plating could not be obtained.

以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。  The invention described in the original claims is appended below.
[1][1]
0.150乃至0.700mol/Lのヒドロキシ酸又はその塩と、  0.150 to 0.700 mol / L of a hydroxy acid or a salt thereof,
0.035乃至0.060mol/Lのニトリロ三酢酸又はその塩と、  0.035 to 0.060 mol / L of nitrilotriacetic acid or a salt thereof,
0.077乃至0.120mol/Lの鉄と、  0.077 to 0.120 mol / L of iron;
0.040乃至0.070mol/Lの錫と  0.040 to 0.070 mol / L of tin
を含有するニッケルフリーめっき液。Nickel-free plating solution containing
[2][2]
0.170乃至0.650mol/Lのヒドロキシ酸又はその塩と、  0.170 to 0.650 mol / L hydroxy acid or a salt thereof;
0.040乃至0.055mol/Lのニトリロ三酢酸又はその塩と、  0.040 to 0.055 mol / L nitrilotriacetic acid or a salt thereof;
0.080乃至0.115mol/Lの鉄と、  0.080 to 0.115 mol / L of iron;
0.045乃至0.063mol/Lの錫と  0.045 to 0.063 mol / L tin and
を含有するニッケルフリーめっき液。Nickel-free plating solution containing
[3][3]
[1]又は[2]に記載のめっき液を用い、6.0乃至30A/dm  Using the plating solution according to [1] or [2], 6.0 to 30 A / dm 22 の電流密度の下で電気めっきを行い、錫と鉄との二元合金めっき皮膜を形成することを含んだめっき皮膜の形成方法。A plating film forming method including electroplating under a current density of 2 to form a binary alloy plating film of tin and iron.
[4][4]
前記めっき皮膜上に錫めっき皮膜を形成することを更に含んだ[3]に記載のめっき皮膜の形成方法。  The method for forming a plating film according to [3], further comprising forming a tin plating film on the plating film.
[5][5]
[3]又は[4]に記載のめっき皮膜の形成方法によってめっき皮膜を形成することを含んだ電子部品の製造方法。  The manufacturing method of the electronic component including forming a plating film by the formation method of the plating film as described in [3] or [4].

Claims (5)

錫と鉄との二元合金めっき皮膜を形成するためのニッケルフリーめっき液であって、
0.150乃至0.700mol/Lのヒドロキシ酸又はその塩と、
0.035乃至0.060mol/Lのニトリロ三酢酸又はその塩と、
0.077乃至0.120mol/Lの鉄と、
0.040乃至0.070mol/Lの錫と
を含有するニッケルフリーめっき液。
A nickel-free plating solution for forming a binary alloy plating film of tin and iron,
0.150 to 0.700 mol / L of a hydroxy acid or a salt thereof,
0.035 to 0.060 mol / L of nitrilotriacetic acid or a salt thereof,
0.077 to 0.120 mol / L of iron;
A nickel-free plating solution containing 0.040 to 0.070 mol / L of tin.
錫と鉄との二元合金めっき皮膜を形成するためのニッケルフリーめっき液であって、
0.170乃至0.650mol/Lのヒドロキシ酸又はその塩と、
0.040乃至0.055mol/Lのニトリロ三酢酸又はその塩と、
0.080乃至0.115mol/Lの鉄と、
0.045乃至0.063mol/Lの錫と
を含有するニッケルフリーめっき液。
A nickel-free plating solution for forming a binary alloy plating film of tin and iron,
0.170 to 0.650 mol / L hydroxy acid or a salt thereof;
0.040 to 0.055 mol / L nitrilotriacetic acid or a salt thereof;
0.080 to 0.115 mol / L of iron;
A nickel-free plating solution containing 0.045 to 0.063 mol / L of tin.
請求項1又は2に記載のめっき液を用い、6.0乃至30A/dm2の電流密度の下で電気めっきを行い、錫と鉄との二元合金めっき皮膜を形成することを含んだめっき皮膜の形成方法。 Plating including forming a binary alloy plating film of tin and iron by performing electroplating using the plating solution according to claim 1 or 2 under a current density of 6.0 to 30 A / dm 2 . Method for forming a film. 前記めっき皮膜上に錫めっき皮膜を形成することを更に含んだ請求項3に記載のめっき皮膜の形成方法。   The method for forming a plating film according to claim 3, further comprising forming a tin plating film on the plating film. 請求項3又は4に記載のめっき皮膜の形成方法によってめっき皮膜を形成することを含んだ電子部品の製造方法。   The manufacturing method of the electronic component including forming a plating film by the formation method of the plating film of Claim 3 or 4.
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