JPH03197692A - 光沢錫めっきを有する銅又は銅合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光沢錫めっきを有する銅又は銅合金に係り、さ
らに詳しくは、ウィスカの発生が少ない光沢錫めフきを
有する銅又は銅合金に関する。

［従来技術］ 一般に、端子、コネクター等の電子部品には錫めっきが
施され、美観性、耐食性、はんだ付性に優れた光沢めっ
きが多く採用されている（ここに、光沢めっきとは、Ｊ
ＩＳ　　Ｚ　　８７４１に規定する４５°−４５′″の
鏡面反射率が４０％以上のものを指す）。しかし、錫め
っきには、ウィスカと呼ばれる錫単結晶からなる針状結
晶が発生することが知られている。ウィスカは通常太さ
１〜５μｍ、長さ最大数ｍｍに達し、光沢剤を添加した
光沢錫めっきに特に発生しやすい、ウィスカが発生する
と回路中や端子間で短絡したり、絶縁不良の発生、ある
いは、ノイズが発生する原因にもなっていた。

最近の電子部品は小型化、高密度化、微弱電流化の傾向
にあり、特に、ウィスカの発生によって短絡障害が起こ
り易くなっている。

ウィスカの発生の原因として、 （１）ウィスカの発生しやすい亜鉛、カドミニウムめり
きと同様に錫が低融点金属であり、比較的低温（２０〜
１００℃）で原子が移動して再結晶し易いこと、 （２）光沢剤を添加した光沢錫めっきは光沢剤が共存し
て内部応力が大きくなり、ウィスカが発生しやすくなる
こと、 （３）めっき時に発生する水素ガスがめりき中に吸臓し
、それによって生じた応力が緩和されるためにウィスカ
が発生すること、 等が考えられる。その他にも考えられる要因が数多くあ
るが、はっきりした解明はまだされていないのが、実状
である。

ウィスカの発生を防止する方法は従来より幾つか提案さ
れている。例えば、 （１）錫めっき後、１５０〜１８０ｔの温度において１
〜３時間加熱処理する方法、 （２）錫めっき後、真空中で電子線を照射する方法（特
公昭５５−０３１１９６号公報）、（３）錫めっき後、
陽極酸化被膜を形成する方法（特公昭５２−０５３７３
５号公報）、（４）錫と鉛やニッケル等が共析する合金
めっき方法、 （５）超音波エネルギーを与えてめっき時の水素吸蔵を
軽減する方法、 等があるが、いずれも、連続的に処理するには問題があ
る。

即ち、（１）の方法は加熱に長時間を要する。

また、加熱するため、光沢めっきは火ぶくれ、変色等の
欠陥が発生する。（２）の方法は真空中に保持しなけれ
ばならないため、連続処理は困難である。（３）の方法
は連続処理には適すが、めっき後、加工することは酸化
被膜が破壊される恐れがある。（４）の方法はめっき浴
品質管理が困難であると共に耐食性、はんだ付性等に疑
問がある。（５）の方法はウィスカめっき時の水素吸蔵
によって、大きく支配されるならば効果は大きいが、ウ
ィスカの発生は添加剤、めフき浴、めっき条件等多くの
要因が関与していると考えられるため、万全ではない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記に説明した従来の銅および銅合金における
錫めっきの種々の問題点に鑑みなされたものであり、本
発明は、銅および銅合金の錫めっきにおけるウィスカの
発生のない光沢錫めっきを有する銅又は銅合金を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係わる光沢錫めっきを有する銅および銅合金は
、炭素を０．１０〜０．５０ｗｔ％含有する光沢錫めっ
きが直接又は銅下地めっきを介して形成されていること
を特徴とする。

［作用］ 本発明者は、ウィスカの抑制方法を種々検討した結果、
めっき被膜に含有する炭素がウィスカの発生と何らかの
関連があることを見い出した。そこで、詳細な実験を重
ねたところ、めっき被膜中の炭素量が一定の範囲内とな
った場合にウィスカの発生が抑制されることを解明し、
本発明をなすにいたった。

本発明は錫めっき被膜に含有する炭素量を０．１０〜０
．５０％とすることに最大の特徴を有する。

炭素を０．１０〜０．５０ｗｔ％としたのは、めフき被
膜中の炭素量が０．１０％未満ではウィスカの抑制効果
はあるが、めっきの光沢が低く光沢錫めっき（ＪＩＳ　
　Ｚ　　８７４１に規定する４５°−４５°の鏡面反射
率が４０％以上のもの）とはいえないためである、また
、０．５０％以下としたのは、０．５０％を越えるとウ
ィスカの発生が顕著になるからである。

なお、めっき被膜に含有される炭素量はめっき浴中の光
沢剤の種類および量によって、大きく変動するので、め
フき浴組成（光沢剤の含有量）、電解条件（特に電流密
度）等を適宜コントロールすることによってめっき被膜
に含有される炭素量のコントロールを行えばよい。

なお、本発明の効果のメカニズムは現在、確認中であり
、現時点では解明されてはいないが、炭素量によって、
めフき結晶粒径の変動、めっきの内部応力も変動するこ
とから、これらの点がウィスカの発生抑制に関連してい
るのではないかと推測される。

本発明に係わる光沢錫めっき形成は次の一般的な工程で
行えばよい。

銅合金−説脂一水洗一酸洗一水洗一銅下地めつき一水洗
一酸洗一水洗一錫めっき一水洗一中和一水洗→乾燥であ
る。

なお、本発明では、光沢錫めフきは銅又は銅合金に直接
又は銅下地めっきを介して形成すればよい。

ただ、銅合金が、１〜４５ｗｔ％の亜鉛含有銅合金の場
合には、銅下地めっきを介して光沢錫めっきを形成した
方が、耐食性、はんだ付性を長期間維持し、かつ、経時
変色を抑制するために好ましい。一方、銅合金が亜鉛を
含有しない銅合金の場合には、銅下地めっきを行っても
行わなくてもどちらでもよいが、耐ウィスカ性をより安
定化させるためには、銅下地めっきを行わず直接光沢錫
めっきを形成する方が望ましい。

なお、光沢錫めっき浴は、例えば硫酸錫浴、ホウフッ化
錫浴、フェノールスルフォン酸浴等を用いればよいが、
特にこれらに限定する必要はない。

［実施例］ ′本発明に係わる銅および銅合金の光沢錫めっきの実施
例について説明する。

（試験片の作製） 試験片として次の２つを用意した。

■りん脱酸銅（ＪＩＳ　Ｃ１２２０）　１／２ＨＯ，３
ｔ　ｘ５０’　ｘｌＯＯ’　　（ｍｍ）■黄銅（ＪＩＳ
　Ｃ２６００）　Ｈ ｏ、３ｔ　ｘ５０”ｘ１００’　　（ｍｍ）（めっき工
程） この試験辺を次の手順でめっきを行った。

脱脂（アルカリ電解脱脂）−水洗−酸洗（５％ＦＨ２Ｓ
Ｏ４、ＲＴｘ５ｓｅｃ）　→水洗→銅下地めっき（＊１
）−水洗→酸洗（５ＸＨ２ＳＯ４、ＲＴｘ５ｓｅｃ）−
水洗一錫めっき（＊２）−水洗−中和（リン酸３ソーダ
５零、７０℃ｘ　５ｓｅｃ）→水洗→乾燥 （＊１）銅下地めっき 浴組成　　ＣｕＳＯ４・５Ｈ２０１９０ｇ７１Ｈ２ＳＯ
４５０ｇ／Ｉ Ｃ１３０ｍｇ／ｌ 光沢剤（市販剤を使用）　　１０ｍｇ／ｌめっき条件　
温度　　　　　２０℃ 電流密度　　　２．５Ａ／ｄａ２ めっき厚み　　０．７μｍ （＊２）錫めっき 浴組成　　５ｎＳＯ４ ）１２Ｓ０４ クレゾールスルホン ホルマリン 光沢剤 （分散剤） 酸 ４０ｇ／１ １００ｇ／１ ３０ｇ／１ ５ｍ１／１ ２０ｇ／ｌ （光沢剤）次のＡ、Ｂ、Ｃと変量 への場合　　　　　５１１１／Ｉ Ｂの場合　　　　１０ｍ１／Ｉ Ｃの場合　　　　１５ｍ１／１ めっき条件　温度　　　２０　’Ｃ 電流密度　第１表にょる （ウィスカ試験） 以上のようにして作製しためっき試験片に対し以下のウ
ィスカ試験を行った。

室内放置によるウィスカ発生状況として、実体顕微鏡（
×４０倍）でウィスカの最大長さおよび発生密度として
１ｃｒ１２当たりに発生したウィスカの本数を測定した
。

ウィスカの測定結果を第１表に示す。

本発明の実施例であるサンプルＮｏ、１〜８は室内放置
１年後においてもウィスカの発生は全くなかった。

一方、比較例であるサンプＮ００９〜１４はウィスカの
成長が認められ、めフき中の炭素量が多くなるにしたが
ってウィスカの発生が多かった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は銅および銅合金の錫めフ
き層に発生するウィスカを抑制する効果は極めて大きく
、電子部品の材料として使用される場合においても、信
頼性が向上する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素を０．１０〜０．５０ｗｔ％含有する光沢錫めっき
   が直接又は銅下地めっきを介して形成されていることを
   特徴とする光沢錫めっきを有する銅又は銅合金。