JPH0422991B2 - - Google Patents

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JPH0422991B2
JPH0422991B2 JP60504624A JP50462485A JPH0422991B2 JP H0422991 B2 JPH0422991 B2 JP H0422991B2 JP 60504624 A JP60504624 A JP 60504624A JP 50462485 A JP50462485 A JP 50462485A JP H0422991 B2 JPH0422991 B2 JP H0422991B2
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tin
lead
plating
acid
metallic
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JP60504624A
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Furetsudo Ai Noberu
Deiuitsudo Enu Shuramu
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RIIROONARU Inc
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  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Description

請求の範囲 1 水に、可溶性の二価のスズ化合物、可溶性の
二価の鉛化合物、及び錯化剤として、グルコン酸
塩、ピロリン酸塩、リンゴ酸塩、酒石酸塩、マロ
ン酸塩、及びホスホン酸、リンゴ酸、マロン酸、
ヒドロキシ酢酸、又はそれらのアルカリ塩のうち
より選ばれる少なくとも1種の化合物を加えてス
ズ−鉛合金メツキ用電解液を調合するか、もしく
はさらに結晶微粒化剤、光沢剤のうちより選ばれ
る少なくとも1種の化合物を加えてスズ−鉛合金
メツキ用電解液を調合し、上記電解液のPH値を実
質的に1.5〜5.5の範囲に調整し、かつアンモニウ
ム化合物の含有量が、実質的に30g/を越えな
いか、もしくは5重量%を越えないように調製し
たことを特徴とするスズ−鉛合金用メツキ浴。
Claim 1: In water, a soluble divalent tin compound, a soluble divalent lead compound, and as a complexing agent gluconate, pyrophosphate, malate, tartrate, malonate, and phosphonate. acids, malic acid, malonic acid,
An electrolytic solution for tin-lead alloy plating is prepared by adding at least one compound selected from hydroxyacetic acid or an alkali salt thereof, or further at least one compound selected from crystal atomizers and brighteners. A seed compound is added to prepare an electrolytic solution for tin-lead alloy plating, and the pH value of the electrolytic solution is adjusted to a range of substantially 1.5 to 5.5, and the ammonium compound content is substantially 30 g/ A plating bath for a tin-lead alloy, characterized in that the plating bath for a tin-lead alloy is prepared so as not to exceed 5% by weight or 5% by weight.

2 ホスホン酸がヒドロキシエチリデンジホスホ
ニツク酸又はニトリロトリメチルホスホニツク酸
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のスズ−鉛合金用メツキ浴。
2. The plating bath for tin-lead alloy according to claim 1, wherein the phosphonic acid is hydroxyethylidene diphosphonic acid or nitrilotrimethylphosphonic acid.

3 結晶微粒化剤又は光沢剤がアルキレンオキサ
イドまたはイミダゾリン化合物であることを特徴
とする請求の範囲第1項記載のスズ−鉛合金用メ
ツキ浴。
3. The plating bath for tin-lead alloy according to claim 1, wherein the crystal grain refiner or brightener is an alkylene oxide or an imidazoline compound.

4 PH値が3〜4の範囲であることを特徴とする
請求の範囲第1項、第2項または第3項のいずれ
か1項記載のスズ−鉛合金用メツキ浴。
4. The plating bath for tin-lead alloy according to any one of claims 1, 2, and 3, characterized in that the PH value is in the range of 3 to 4.

5 電気メツキが可能な金属または合金からなる
導電性の金属質部分と、電気メツキが不可能な非
導電性の無機質部分とによつて構成されている複
合基板の上記導電性の金属質部分にのみスズ−鉛
合金を電気メツキする方法において、電解液とし
て、水に、錯化剤と共に可溶性の二価のスズ化合
物、二価の鉛化合物を加えて溶解して、スズ−鉛
合金メツキ用電解液を調合するか、もしくは上記
スズ−鉛合金メツキ用電解液に、さらに添加剤と
して、電着物の結晶微粒化剤、光沢剤のうちの少
なくとも1種を加えてスズ−鉛合金メツキ用電解
液を調合し、さらに上記電解液のPH値を実質的に
1.5〜5.5の範囲に調整し、かつアンモニウム化合
物の濃度が実質的に30g/を越えないか、また
は5重量%を越えないように調製したスズ−鉛合
金用メツキ浴を用い、上記電気メツキが不可能な
非導電性の無機質部分に電着物が付着することな
く、又は無機質部分が侵食されることなく、上記
導電性の金属質部分にのみ所望するスズ−鉛合金
の電気メツキを形成することを特徴とする複合基
板への電気メツキ方法。
5. The above-mentioned conductive metallic part of a composite substrate is composed of a conductive metallic part made of a metal or alloy that can be electroplated, and a non-conductive inorganic part that cannot be electroplated. In the method of electroplating a tin-lead alloy, a soluble divalent tin compound and a divalent lead compound are added and dissolved in water as an electrolytic solution along with a complexing agent to form an electrolytic solution for plating the tin-lead alloy. The electrolytic solution for tin-lead alloy plating can be prepared by preparing a liquid or adding at least one of an electrodeposited crystal atomizing agent and a brightening agent as an additive to the electrolytic solution for tin-lead alloy plating. and further adjust the PH value of the above electrolyte to substantially
The above electroplating is carried out using a tin-lead alloy plating bath adjusted to a range of 1.5 to 5.5 and in such a manner that the ammonium compound concentration does not substantially exceed 30 g/% or 5% by weight. To form the desired tin-lead alloy electroplating only on the conductive metallic part without adhering electrodeposit to the non-conductive inorganic part or corroding the inorganic part, which is impossible. An electroplating method for composite substrates characterized by:

6 複合基板が電気メツキ可能とする金属質部分
及び電気メツキ不可能とするガラス又はセラミツ
ク部分を備えた電子部品を有する複合基板であつ
て、上記基板のガラス又はセラミツク部分にひび
割れ又は可溶化が生じることなく、又上記基板の
ガラス又はセラミツク部分にはメツキ金属が析出
することなく、所望する電気メツキを基板の金属
質部分上にのみ形成させる請求の範囲第5項記載
の電気メツキ方法。
6. A composite board that has an electronic component with a metallic part that can be electroplated and a glass or ceramic part that cannot be electroplated, where cracks or solubilization occur in the glass or ceramic part of the board. 6. The electroplating method according to claim 5, wherein desired electroplating is formed only on the metallic portion of the substrate without depositing plating metal on the glass or ceramic portion of the substrate.

7 錯化剤として、グルコン酸塩、ピロリン酸
塩、リンゴ酸塩、酒石酸塩、マロン酸塩のうちの
少なくとも1種の可溶性塩溶液を用いる請求の範
囲第5項または第6項記載の電気メツキ方法。
7. Electroplating according to claim 5 or 6, in which a soluble salt solution of at least one of gluconate, pyrophosphate, malate, tartrate, and malonate is used as the complexing agent. Method.

8 錯化剤として、カルボン酸、ホスホン酸又は
それらのアルカリ塩のうちの少なくとも1種を用
いる請求の範囲第5項または第6項記載の電気メ
ツキ方法。
8. The electroplating method according to claim 5 or 6, wherein at least one of carboxylic acid, phosphonic acid, or an alkali salt thereof is used as the complexing agent.

9 錯化剤として、リンゴ酸、マロン酸、ヒドロ
キシエチリデンジホスホニツク酸、ニトリロトリ
メチルホスホニツク酸、ヒドロキシ酢酸又はそれ
らのアルカリ塩のうちの少なくとも1種を用いる
請求の範囲第5項または第6項記載の電気メツキ
方法。
9. Claims 5 or 6 in which at least one of malic acid, malonic acid, hydroxyethylidene diphosphonic acid, nitrilotrimethylphosphonic acid, hydroxyacetic acid, or an alkali salt thereof is used as a complexing agent. Electroplating method described.

10 結晶微粒化剤または光沢剤として、アルキ
レンオキサイド又はイミダゾリン化合物を用いる
請求の範囲第9項記載の電気メツキ方法。
10. The electroplating method according to claim 9, wherein an alkylene oxide or an imidazoline compound is used as the crystal finer or brightener.

11 メツキ溶液のPH値を3〜4の範囲とする請
求の範囲第5項ないし第10項のいずれか1項に
記載の電気メツキ方法。
11. The electroplating method according to any one of claims 5 to 10, wherein the PH value of the plating solution is in the range of 3 to 4.

技術分野 本発明は電気メツキ可能な金属質部分及び電気
メツキ不可能な無機質部分を有する複合基板への
スズ−鉛合金またはハンダの電気メツキをするた
めのメツキ浴及びそのメツキ方法に関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plating bath and a plating method for electroplating a tin-lead alloy or solder onto a composite substrate having a metal part that can be electroplated and an inorganic part that cannot be electroplated.

発明の背景 電子部品工業界においては、絶えず電気及び電
子部品として用いるための新しい複合材料の探求
がなされている。そのような新しい複合材料は、
さまざまな働きをすることができる小型化された
部品に対する必要性に基づいて開発されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION The electronic component industry is constantly searching for new composite materials for use as electrical and electronic components. Such new composite materials are
It is developed based on the need for miniaturized components that can perform a variety of functions.

多くのこれらの複合材料は、現在の技術水準に
ある電解浴を用いてそれだけを容易に電気メツキ
できる金属質部分を含んでいる。そのような電気
メツキ可能な部分が、非伝導性で電気メツキ不可
能な、ガラス、セラミツクなどのような無機材料
の部分と組合わさつて複合材料となつている場
合、その複合材料の無機質の部分を劣化させずあ
るいは電気メツキさせないで、その複合材料の電
気メツキ可能な金属質部分のみを選択的に電気メ
ツキすることは極めて困難になつている。
Many of these composite materials contain metallic portions that are readily electroplated by themselves using state-of-the-art electrolytic baths. If such an electroplatable part is combined with a non-conductive, non-electroplatable part of an inorganic material such as glass, ceramic, etc. to form a composite material, the inorganic part of the composite material. It has become extremely difficult to selectively electroplat only the electroplatable metallic portions of the composite material without degrading or electroplating the composite material.

例えば、そのような選択的メツキを行うために
通常のスズ−鉛フツ化ホウ素電解浴を用いた場
合、フツ化ホウ素酸が複合材料の無機質部分を侵
すことが見られる。この侵されかたは通常可溶化
(すなわち、無機材料のエツチングまたは溶解)
あるいはクラツキングの形となつて現われるだろ
う。もし複合材料の無機質の部分が相当な程度に
エツチングされると、スズ−鉛合金が無機質部分
に付着し、かくして金属質(電気メツキ可能)部
分の短絡の原因となる。
For example, when conventional tin-lead boron fluoride electrolytic baths are used to perform such selective plating, the fluoroboric acid is seen to attack the inorganic portions of the composite material. This attack is usually solubilized (i.e. etching or dissolving the inorganic material).
Or it will appear in the form of Kratzking. If the inorganic portions of the composite material are etched to a significant extent, the tin-lead alloy will adhere to the inorganic portions and thus cause shorting of the metallic (electroplatable) portions.

米国特許第4459185号に開示されているような
フツ化ホウ素を含まないスズ−鉛電解液を用いる
こともまた適当ではない。これらのようなメツキ
浴は無機質部分のクラツキングは生じないが、複
合材料の無機質部分にスズ及び鉛が付着され、そ
の結果金属質部分に短絡が生じる。複合構造を採
用している電子部品の特殊な型の一つにデユアル
インラインパツケージ(DIP)がある。
It is also not suitable to use tin-lead electrolytes that do not contain boron fluoride, such as those disclosed in U.S. Pat. No. 4,459,185. Although plating baths such as these do not cause cracking of the inorganic parts, tin and lead are deposited on the inorganic parts of the composite material, resulting in short circuits in the metallic parts. A special type of electronic component that uses a composite structure is the dual inline package (DIP).

当業界においてよく知られているこれらの部品
は一般に表面にダイもしくはチツプを付着させ、
複数のピンに回路を結合することによつて作製さ
れる。そのあと、ダイは比較的低温で溶解する柔
らかい酸化鉛を約50%含む酸化鉛ガラスと共に付
着させるセラミツクの小片によつてカプセル化さ
れる。
These components, which are well known in the industry, typically have a die or chip attached to the surface;
Created by coupling circuits to multiple pins. The die is then encapsulated by a small piece of ceramic that is deposited with lead oxide glass containing approximately 50% soft lead oxide, which melts at relatively low temperatures.

回路をカプセル化するために用いられた軟らか
いガラスの結合材はこれらの小片の周囲に滲みで
て、加工過程において固化してパツケージの一部
となる。かくの通り、その構造は金属のピン、カ
プセル化するためのセラミツク及び固化されたカ
プセルからなつている。これらのパツケージの加
工を続けるために金属質部分(通常は鉄−ニツケ
ル合金)はピンにハンダで結合することを容易に
するために電気メツキされなければならない。
The soft glass binder used to encapsulate the circuit oozes around these pieces and solidifies during processing, becoming part of the package. As such, the structure consists of a metal pin, a ceramic encapsulation and a solidified capsule. To continue processing these packages, the metallic portion (usually an iron-nickel alloy) must be electroplated to facilitate soldering to the pins.

今日当業界において一般に行われている方法は
硫酸第一スズ及び硫酸を含む溶液からの純粋なス
ズによつて、これらの複合構造を有するDIPをメ
ツキする方法である、というのも軟らかい酸化ガ
ラス部分がそのような溶液からの付着物を受付け
ないかあるいはそのようなメツキ液が軟らかい鉛
ガラスの部分を侵さないからである。しかしなが
ら、純粋なスズの電着物は表面からさまざまな方
向に伸びるウイスカ(髭状結晶)を生じさせるこ
とが知られている。このウイスカは金属スズが極
めて細い髪の毛状を呈したものであり、これが近
接した金属質部分に架橋して短絡を引起こす。当
業界はこの理由により、このようなパツケージに
純粋なスズの付着物を用いることを避けたいとし
ている。
The method commonly practiced in the industry today is to plate DIPs with these composite structures with stannous sulfate and pure tin from solutions containing sulfuric acid, since soft oxidized glass parts This is because the plating solution does not accept deposits from such solutions, or because such plating solutions do not attack soft lead glass parts. However, pure tin electrodeposit is known to produce whiskers extending in various directions from the surface. These whiskers are made of tin metal in the form of extremely thin hairs, which bridge adjacent metallic parts and cause short circuits. For this reason, the industry prefers to avoid using pure tin deposits in such packages.

DIPを5%またはそれ以上の鉛を含んだスズ−
鉛合金によつてメツキしようとして幾つかの試み
がなされた、というのもこれらのスズ−鉛合金は
ウイスカを生じる傾向がないからである。今日当
業界において一般に用いられているスズ−鉛電解
浴は、上述したように、この目的のために用いる
ことができない。その理由は軟らかい鉛ガラス結
合材は電気メツキされる傾向を持つており、かく
してピンの回路に短絡を引起こさせるからであ
る。また上述したように、更にもう一つの問題は
軟らかい鉛ガラスの結合材は従来からの技術によ
るメツキ液に溶解してしまうか、もしくはそれに
よつて侵されることである。
Tin with DIP of 5% or more lead
Some attempts have been made to plate with lead alloys, since these tin-lead alloys do not tend to form whiskers. The tin-lead electrolytic baths commonly used in the industry today cannot be used for this purpose, as discussed above. This is because the soft lead-glass bond has a tendency to electroplat, thus causing a short circuit in the pin circuit. As also mentioned above, yet another problem is that the soft lead glass bond dissolves in or is attacked by conventional plating solutions.

発明の概要 本発明は電気メツキ可能な金属質部分及び電気
メツキ不可能な無機質部分を有する複合基板を、
その複合材料の金属部分の上にはメツキをする
が、無機質の部分にはメツキをさせず、またはそ
の部分を侵さないスズ−鉛合金の電解液によつて
電気メツキする方法に係わるものである。この無
機質の部分(すなわち、セラミツクまたはガラ
ス)はこの電解液に全く不活性ではなく、またこ
れらの部分の一部は極めて僅かに溶解される。し
かし、この程度のことは電子工業界において許容
される範囲内である。
Summary of the Invention The present invention provides a composite substrate having an electroplatable metallic portion and a non-electroplatable inorganic portion.
This relates to a method of electroplating using a tin-lead alloy electrolyte that does not plate or attack the inorganic parts of the composite material, but does not plate the metal parts of the composite material. . The inorganic parts (ie ceramic or glass) are not entirely inert in the electrolyte, and some of these parts are very slightly dissolved. However, this degree is within the range allowed in the electronic industry.

本発明に従つてこれらの基板をメツキするため
に用いられるメツキ溶液は二価の可溶スズ化合
物、二価の可溶鉛化合物を含んでおり、約1.5以
上5.5以下のPHを有している。これらのメツキ用
溶液は、また溶液中に金属スズ及び金属鉛を最低
PH以上に保たせるために錯化剤を含んでいる。こ
れらのメツキ溶液は、また計量しうる程度の量の
遊離酸または遊離塩基成分を含んでいない。これ
らのメツキ浴はまた酸化アルキレン化合物または
イミダゾリン化合物を含んでいても差支えない。
The plating solution used to plate these substrates in accordance with the present invention contains a divalent soluble tin compound, a divalent soluble lead compound, and has a pH of about 1.5 to 5.5. . These plating solutions also contain at least a minimum of metallic tin and metallic lead.
Contains a complexing agent to keep the pH above the level. These plating solutions also do not contain appreciable amounts of free acid or free base components. These plating baths may also contain alkylene oxide compounds or imidazoline compounds.

本発明はまた本発明の電気メツキ溶液を作る方
法に係るものであつて、その電気メツキ溶液は水
に錯化剤と共にスズおよび鉛化合物を加え、電解
液からすべての遊離酸及び遊離塩基を取り除くべ
く適当な塩基もしくは酸化合物を添加することに
よつてPHを約1.5から5.5の間に調整することから
なつている。
The invention also relates to a method of making the electroplating solution of the invention, which electroplating solution comprises adding tin and lead compounds together with a complexing agent to water to remove all free acids and free bases from the electrolyte. The method consists of adjusting the pH between about 1.5 and 5.5 by adding a suitable base or acid compound.

電気メツキ可能な金属質部分及び電気メツキ不
可能で非伝導性の無機質部分を有する基板を電気
メツキするためにこのような電解液を用いること
はウイスカを作る傾向がなく、また電気メツキ不
可能の部分を侵さないで、スズ−鉛電着物を金属
質部分の上にメツキされる結果となる。このよう
にして、ピンの短絡とかガラスまたはセラミツク
の部分を侵すといつた従来技術の諸問題は本発明
のメツキ浴によつて解消される。
Using such an electrolyte to electroplat substrates with electroplatable metallic parts and non-electroplatable, non-conductive inorganic parts does not tend to produce whiskers, and does not tend to produce whiskers. This results in a tin-lead electrodeposit being plated onto the metallic part without attacking the part. In this way, the problems of the prior art, such as shorting of pins and attack of glass or ceramic parts, are overcome by the plating bath of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

本発明の本質、利点及びさまざまなその他の付
加的特徴は、添付の図面により詳細に説明されて
いる本発明の実施例を参照すればより十分に理解
されるであろう。その実施例における 第1図はセラミツク製の一つの型のDIPの構造
を示す斜視図であり、また 第2図は多層セラミツクチツプキヤパシタ(コ
ンデンサ)の構造を示す一部断面部を有する斜視
図である。
The nature, advantages, and various other additional features of the invention will be better understood with reference to the embodiments of the invention, which are illustrated in detail in the accompanying drawings. In this embodiment, Fig. 1 is a perspective view showing the structure of one type of DIP made of ceramic, and Fig. 2 is a perspective view with a partial cross section showing the structure of a multilayer ceramic chip capacitor (capacitor). It is.

実施例の詳細な説明 以下の説明において、「複合材料」とは、だい
たいにおいて、1個もしくはそれ以上の電気メツ
キ可能な部分及び1個もしくはそれ以上の電気メ
ツキ不可能な部分を有する材料のことをいう。電
気メツキ可能な部分はだいたいにおいて金属的で
ある、すなわち金属の性質を有している。これら
の部分は加工金属、または金属被覆物、もしくは
電気メツキ付着物であつても差支えない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS In the following description, "composite material" generally refers to a material having one or more electroplatable parts and one or more non-electroplatable parts. means. Electroplatable parts are generally metallic, ie, have metallic properties. These parts may be fabricated metal, or metal coatings, or electroplated deposits.

電気メツキ不可能な部分は通常無機材料からな
つている。「無機材料」と言う用語はセラミツク、
ガラス、または主として酸化鉛、酸化アルミニウ
ム、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、もしくは
酸化チタニウムなどのようなさまざまな金属酸化
物を含む耐熱材料を意味している。
The parts that cannot be electroplated are usually made of inorganic materials. The term “inorganic materials” refers to ceramics,
It refers to glass or refractory materials primarily containing various metal oxides such as lead oxide, aluminum oxide, silicon oxide, zirconium oxide, or titanium oxide.

まず、第1図に示しているものはデユアルイン
ラインパツケージあるいはDIPとして一般に知ら
れている電気的部品である。回路(図示されてい
ない)はセラミツクの小片1および2によつて、
また軟らかい酸化鉛ガラスによるカプセルのなか
に封じ込められている。カプセル封じ内の回路は
適切に金属合金製のピン4に結合されている。結
合バー5は電気メツキ後取り除かれる。
First, what is shown in FIG. 1 is an electrical component commonly known as a dual in-line package or DIP. The circuit (not shown) is constructed by ceramic pieces 1 and 2.
It is also enclosed in a capsule made of soft lead oxide glass. The circuit within the encapsulation is suitably connected to a pin 4 made of metal alloy. The bonding bar 5 is removed after electroplating.

これらのDIPに用いられている軟らかい酸化鉛
ガラスはよく知られているものである。これらの
ガラスの融点は主としてガラスに含まれている酸
化鉛のパーセントによつて決定される。通常電子
業界でDIPをカプセル封じするために使われてい
る軟らかい酸化鉛ガラスの一例としては約50重量
%の酸化鉛、25%の二酸化ケイ素、10%の酸化ア
ルミニウム(アルミナAl2O3)、10%の酸化ホウ
素(B2O3)、及び酸化亜鉛、酸化リチウムや酸化
マンガンのような種々の酸化物を5%含んでい
る。
The soft lead oxide glass used in these DIPs is well known. The melting point of these glasses is determined primarily by the percentage of lead oxide contained in the glass. An example of a soft lead oxide glass commonly used in the electronics industry to encapsulate DIPs is approximately 50% lead oxide, 25% silicon dioxide, 10% aluminum oxide (alumina Al 2 O 3 ), It contains 10% boron oxide (B 2 O 3 ) and 5% of various oxides such as zinc oxide, lithium oxide and manganese oxide.

次に、第2図に示すものは多層セラミツクチツ
プキヤパシタとして知られている複合電気部品の
一例である。これらのチツプの製作にあたつて電
極12及び誘電体13を封入したセラミツク11
による一体構造の立方体に形成されている。これ
らのチツプの両端は回路に挿入されるために金属
被覆14されている。このタイプのチツプはキヤ
パシタとして使用でき、また一方これと同様な型
のチツプ抵抗器もしくはその他の電子部品として
使用することができる。
Next, what is shown in FIG. 2 is an example of a composite electrical component known as a multilayer ceramic chip capacitor. In manufacturing these chips, a ceramic 11 containing an electrode 12 and a dielectric 13 is used.
It is formed into a cube with a monolithic structure. Both ends of these chips are metallized 14 for insertion into a circuit. This type of chip can be used as a capacitor, while it can also be used as a similar type of chip resistor or other electronic component.

本発明のメツキ方法は、だいたいにおいて、電
気メツキ可能な(すなわち金属質)部分と無機質
の(すなわちセラミツクまたはガラス)部分を有
する複合材料のすべてに対して、特に現在市場に
ある従来のフツ化ホウ素スズ−鉛メツキ溶液で複
合材料の金属部分をメツキしようとする時に無機
質の部分がスズ−鉛付着物によつて侵されるか、
もしくは少なくともある程度スズ−鉛付着物によ
つてメツキされてしまうような複合材料に対して
利用できる。
The plating method of the present invention is suitable for generally all composite materials having an electroplatable (i.e. metallic) part and an inorganic (i.e. ceramic or glass) part, especially for conventional boron fluoride currently on the market. When attempting to plate metal parts of composite materials with a tin-lead plating solution, are the inorganic parts attacked by tin-lead deposits?
Alternatively, it can be used for composite materials that are plated at least to some extent by tin-lead deposits.

これらの複合基板の電気メツキ可能な部分上に
選択的にスズ−鉛合金メツキを施すことは本発明
のメツキ浴を用いることによつて達成される。こ
れらのメツキ浴は、だいたいにおいて、少なくと
も1種の可溶性のスズ化合物、1種の可溶性の鉛
化合物、1種の錯化剤、及び好ましくは約1.5な
いし5.5の間のPHを有している。更に、これらの
メツキ浴は多量の遊離酸もしくは塩基成分を含ん
でいてはならない。
Selective application of tin-lead alloy plating on the electroplatable portions of these composite substrates is accomplished using the plating bath of the present invention. These plating baths generally have at least one soluble tin compound, one soluble lead compound, one complexing agent, and preferably a PH between about 1.5 and 5.5. Furthermore, these plating baths must not contain significant amounts of free acid or base components.

スズと鉛の化合物は二価の状態でいかなる可溶
塩の形でもメツキ溶液に加えることができる。す
べてと言うわけではないが幾つかの例には硫酸ス
ズ、ピロリン酸スズ、アルカンスズもしくはスル
ホン酸アルカノールスズ、フツ化ホウ素スズ、グ
ルコン酸スズ、酒石酸スズなど、酢酸鉛、アルカ
ン鉛もしくはスルホンアルカノール鉛、グルコン
酸鉛、酒石酸鉛、ピロリン酸鉛などが含まれてい
る。
The compound of tin and lead can be added to the plating solution in its divalent state and in the form of any soluble salt. Some, but not all, examples include tin sulfate, tin pyrophosphate, tin alkanes or alkanol tin sulfonates, tin boron fluoride, tin gluconate, tin tartrate, lead acetate, lead alkane or tin alkanol sulfonates, etc. Contains lead gluconate, lead tartrate, lead pyrophosphate, etc.

極めて多種類の錯化剤もしくはキレート剤をメ
ツキ溶液を所望のPH値に保つために用いることが
できる。これらの錯化剤もしくは可溶化剤の幾つ
かの例としては、グルコン酸塩、ピロリン酸塩、
マロン酸塩、リンゴ酸塩もしくは酒石酸塩といつ
た溶液に可溶性の塩、リンゴ酸、もしくはマロン
酸のような有機酸、及びそれらの有機酸のアルカ
リ塩といつたものが含まれる。
A wide variety of complexing or chelating agents can be used to maintain the plating solution at the desired PH value. Some examples of these complexing or solubilizing agents include gluconate, pyrophosphate,
Included are solution-soluble salts such as malonate, malate or tartrate, organic acids such as malic acid or malonic acid, and alkali salts of these organic acids.

特定の望ましい化合物には、グルコン酸ナトリ
ウム、ピロリン酸カリウム、酒石酸カリウム・ナ
トリウム(ロツシエルの塩類)、ヒドロキシエチ
ルデンジホスホン酸、ニトロトリメチルホスホン
酸及びヒドロキシ酢酸もしくはそのアルカリ塩の
1種が含まれている。例えばグルコースのような
その他の化合物も錯化剤として使用可能である
が、しかし必要とする量からいつて実用上、経済
上適当ではない。ある種の化合物は特定のメツキ
浴の場合有効であるが、一方その他の化合物、例
えば、EDTA(エチレンジアミンテトラ酢酸)、
乳酸及びグリシンなどは、スルホン酸アルカンま
たはスルホン酸アルカノールの存在下では金属の
溶解性を保つためにはあまりよく働かない。特定
のメツキ溶液に対して、最も有利な錯化剤は通常
の実験によつて特定できる。
Particular desirable compounds include sodium gluconate, potassium pyrophosphate, potassium sodium tartrate (Rotziel's salts), hydroxyethyldenediphosphonic acid, nitrotrimethylphosphonic acid, and hydroxyacetic acid or one of its alkali salts. . Other compounds, such as glucose, can also be used as complexing agents, but the amounts required do not make them practical or economical. Certain compounds are effective in certain plating baths, while others, such as EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid),
Lactic acid, glycine, etc. do not work very well to maintain the solubility of metals in the presence of sulfonate alkanes or sulfonate alkanols. The most advantageous complexing agent for a particular plating solution can be determined by routine experimentation.

本発明のメツキ溶液のPHは、用いる添加剤の量
とタイプによつて変わりうる。そのPHは、ガラス
またはセラミツクの部分に悪影響を与えたり、近
接して存在する金属質部分との間に架橋または短
絡を生じさせることなく、所望のスズ−鉛付着物
を作るのに十分なものでなければならない。望ま
しくは、そのメツキ溶液のPHは少なくとも約1.5
でなければならず、また約3ないし5の間で操業
することが特に有利である。より高いPH、だいた
い約5.5まで、もまた用いることができるが、し
かし低いPH値は陰極の効率をよりよくする。
The PH of the plating solution of the present invention can vary depending on the amount and type of additives used. The pH is sufficient to create the desired tin-lead deposit without adversely affecting glass or ceramic parts or creating bridging or shorting with adjacent metallic parts. Must. Desirably, the pH of the plating solution is at least about 1.5.
and it is particularly advantageous to operate between about 3 and 5. Higher PH's, up to about 5.5, can also be used, but lower PH values make the cathode more efficient.

メツキ溶液のPHが約5.5以上になると無機質の
部分がメツキ溶液により活性化され易くなる。こ
のように、メツキ溶液のPHはこの無機質の部分に
悪影響(例えば可溶化)を及ぼさない値以下に、
また同時に架橋を生じさせない値以下に維持され
なければならない。補足して言うと、約6以上の
PH値ではメツキ溶液中に金属鉛及び金属スズを保
持することが極めて困難になつてくる。
When the pH of the plating solution is about 5.5 or higher, the inorganic parts are more likely to be activated by the plating solution. In this way, the pH of the Metsuki solution is kept below a value that does not have any negative effects (for example, solubilization) on this inorganic part.
At the same time, it must be maintained below a value that does not cause crosslinking. As a supplement, about 6 or more
At pH values, it becomes extremely difficult to retain metallic lead and metallic tin in the plating solution.

メツキ浴に金属類と錯化剤を加えた後、得られ
た電解液のPHを約3ないし4の望ましい範囲に塩
基または塩基性化合物を加えることによつて調整
する。このPH調整はメツキ浴中の遊離酸をその遊
離酸の相当する塩に転換させ、大幅に排除するこ
とによつて行なわれる。PH調整のために望ましい
塩基には水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウ
ムなどのようなアルカリ水酸化物がある。アンモ
ニアまたはアンモニウム塩をPH調整のために用い
ることができるが、しかし使用量がメツキ浴中に
過剰のアンモニアを与えないことを条件とする。
After adding the metals and complexing agent to the plating bath, the pH of the resulting electrolyte is adjusted to the desired range of about 3 to 4 by adding a base or basic compound. This PH adjustment is accomplished by largely eliminating the free acid in the plating bath by converting it to the corresponding salt of the free acid. Preferred bases for pH adjustment include alkali hydroxides such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. Ammonia or ammonium salts can be used for pH adjustment, provided the amount used does not provide excess ammonia in the plating bath.

かくのとおり、これらの複合基板に必要な選択
的メツキを達成させるために、メツキ浴中に多量
のアンモニアを使用することを避けることは重要
なことである。アンモニアによつて、メツキ浴を
アルカリ性にするための遊離アンモニア及びさま
ざまなアンモニア塩の錯化剤がある。これらの添
加物の過剰量を用いることを開示して代表的特許
には、米国特許第4163700号および英国特許第
2007713号がある。これらのメツキ浴中の高いア
ンモニア及びアンモニウム含有量は上述した問題
を引起こす。
Thus, it is important to avoid using large amounts of ammonia in the plating bath to achieve the selective plating required for these composite substrates. With ammonia, there are free ammonia and various ammonia salt complexing agents to make the plating bath alkaline. Representative patents disclosing the use of excess amounts of these additives include U.S. Patent No. 4,163,700 and British Patent No.
There is issue 2007713. High ammonia and ammonium contents in these plating baths cause the problems mentioned above.

PH調整のために用いられる塩基または塩基性成
分は、次の理由によつて比較的に低くしなければ
ならない。
The base or basic component used for pH adjustment must be relatively low for the following reasons.

(イ) 多量の塩基はPHを6以上にし、そうなるとメ
ツキ浴は不安定になり、また金属類が析出す
る、あるいは、 (ロ) 多量の塩基は上述したように基板の無機質の
部分に悪影響を与える。
(a) A large amount of base will cause the pH to exceed 6, which will make the plating bath unstable and metals will precipitate, or (b) A large amount of base will have an adverse effect on the inorganic parts of the substrate as mentioned above. give.

本発明者らは、上述した問題を起こすことのな
いメツキ浴中のアンモニアまたはアンモニウム化
合物の最大濃度が、約30g/またはメツキ浴の
全組成重量に対して約5重量%であることを見い
出した。メツキ浴中にアンモニアまたはアンモニ
ウム化合物がこの濃度より多く含まれると、メツ
キ浴は不安定になり、また基板の無機質部分が侵
食されて可溶化またはクラツキングが起こり、本
発明の目的を達成することができない。
The inventors have found that the maximum concentration of ammonia or ammonium compounds in a plating bath without causing the problems described above is about 30 g/or about 5% by weight based on the total composition weight of the plating bath. . If the plating bath contains more ammonia or ammonium compounds than this concentration, the plating bath will become unstable and the inorganic parts of the substrate will be eroded and solubilized or cracked, making it impossible to achieve the objectives of the present invention. Can not.

光沢のない電着物であつても許容されるが、輝
きのあるもしくは光沢のある電着物を微粒化剤ま
たは光沢剤をメツキ溶液に加えることによつて得
ることが望ましい。この点に関して、従来のフツ
化ホウ素酸メツキ浴によるハンダメツキに一般に
使われているのと同じ種類の微粒化剤または光沢
剤が適している。望ましい添加剤としては、よく
知られている酸化アルキレン化合物(すなわち酸
化メチレンまたは酸化プロピレンの縮合物を含ん
でいる化合物)がある。また好適な光沢剤には、
イミダゾリンを含んでいる界面活性剤がある。こ
れらの化合物を使う量は従来のスズ−鉛メツキ溶
液に使われるのと同じ位であり、また当技術分野
に精通している者にはよく知られているであろ
う。
Although dull deposits are acceptable, it is desirable to obtain shiny or glossy deposits by adding atomizing agents or brighteners to the plating solution. In this regard, the same types of atomizers or brighteners commonly used in conventional fluoroboric acid plating bath solder plating are suitable. Preferred additives include the well-known alkylene oxide compounds (ie, compounds containing condensates of methylene oxide or propylene oxide). Also suitable brighteners include:
There are surfactants that contain imidazolines. The amounts of these compounds used are similar to those used in conventional tin-lead plating solutions and will be well known to those skilled in the art.

実施例 本発明の範囲を以下の実施例によつて説明する
が、これらの例はただ本発明の実施例を説明する
目的のためのみに述べられているものであつて、
また決して本発明の範囲を制限するものと解釈さ
るべきものではない。
EXAMPLES The scope of the present invention will be illustrated by the following examples, which are set forth solely for the purpose of illustrating embodiments of the present invention.
Nor should it be construed in any way to limit the scope of the invention.

下記に示すメツキ浴はガラスと金属とが結合し
た複合基板をメツキするために調製されたもので
ある。
The plating bath shown below was prepared for plating a composite substrate made of glass and metal.

実施例 1 (比較例)米国特許第4163700号の実施例4に
開示されたメツキ浴。可溶化剤または錯化剤はク
エン酸アンモニウムである。このメツキ浴は光沢
剤の添加または添加なしに(無光沢の付着物は許
容されるから)スズ−鉛の付着物を生成するが、
その高いアンモニア含有量のために基板の鉛入り
ガラスの部分を侵して、その結果できた付着物は
激しい架橋を示した。
Example 1 (Comparative Example) Plating bath disclosed in Example 4 of US Pat. No. 4,163,700. The solubilizer or complexing agent is ammonium citrate. This plating bath produces tin-lead deposits with or without the addition of brighteners (as matte deposits are acceptable);
Due to its high ammonia content it attacked the leaded glass parts of the substrate and the resulting deposit showed severe crosslinking.

実施例 2 (比較例)米国特許第3984291号の実施例1に
開示されたメツキ浴。このメツキ浴において、ス
ズはピロ燐酸第一スズとして、鉛は酒石酸鉛また
はピロ燐酸鉛として添加されている。可溶化剤ま
たは錯化剤としてはピロ燐酸カリウム及びロツシ
ユル塩が存在している。このメツキ浴のPHは8.5
に調節されている。実施例1におけると同様にス
ズ−鉛合金が基板の金属質部分に付着したが、し
かし鉛入りガラスの部分はメツキ浴の比較的高い
PHと高いアンモニア/アンモニウム濃度によつて
激しく侵された。
Example 2 (Comparative Example) Plating bath disclosed in Example 1 of US Pat. No. 3,984,291. In this plating bath, tin is added as stannous pyrophosphate and lead is added as lead tartrate or lead pyrophosphate. Potassium pyrophosphate and Rossiul salt are present as solubilizers or complexing agents. The pH of this bath is 8.5
It is adjusted to. As in Example 1, the tin-lead alloy adhered to the metallic part of the substrate, but the leaded glass part was exposed to the relatively high temperature of the plating bath.
Severely affected by PH and high ammonia/ammonium concentrations.

実施例 3 フツ化ホウ素スズとしての金属スズ15g/、
酢酸鉛としての金属鉛3g/、及びグルコン酸
ナトリウム100g/。メツキ浴は水酸化ナトリ
ウムまたはグルコン酸によつて約3のPHに調節さ
れている。
Example 3 Metallic tin as boron tin fluoride 15g/,
3 g/metal lead as lead acetate, and 100 g/ sodium gluconate. The bath is adjusted to a pH of about 3 with sodium hydroxide or gluconic acid.

実施例 4 グルコン酸第一スズとしての金属スズ15g/
、酢酸鉛としての金属鉛3g/、グルコン酸
ナトリウム100g/、及びリンゴ酸ナトリウム
55g/、メツキ浴のPHは水酸化ナトリウムによ
つて約3に調節されている。
Example 4 15g of metal tin as stannous gluconate/
, metallic lead as lead acetate 3 g/, sodium gluconate 100 g/, and sodium malate
55g/, the pH of the plating bath is adjusted to about 3 with sodium hydroxide.

これらのDIP(デユアルインラインパツケージ)
は次いで室温で上記のメツキ浴によつて緩慢に撹
拌されながら10ないし15ASFで厚さ200ミクロイ
ンチに格子棚吊りメツキ法によつてメツキされ
る。実施例3及び4における付着物の外観は均一
な無光沢であつた。鉛ガラス結合剤はたいしたメ
ツキを受付けず、またピンの間には何ら架橋は観
察されなかつた。また、基板のガラス部分には上
記実施例3ないし4のメツキ浴によつてほとんど
侵されなかつた。
These DIP (Dual Inline Packages)
The plate is then plated to a thickness of 200 microinches at 10 to 15 ASF at room temperature with gentle agitation in the above-described plating bath by hanging plating on a trellis. The appearance of the deposits in Examples 3 and 4 was uniform and matte. The lead glass bond did not accept much plating and no crosslinking was observed between the pins. Furthermore, the glass portion of the substrate was hardly attacked by the plating baths of Examples 3 and 4 above.

本実施例に開示された発明は所望の結果を達成
すべく十分に計算されていることは明瞭である
が、当技術分野に精通したものによつて数多くの
改造例や実施例が工夫されるかもしれないと思わ
れる。しかし添付の請求の範囲は本発明の本当の
精神及び範囲に入るものとしてこれら改造例なら
びに実施例の全てを含むように意図されている。
Although it is clear that the invention disclosed in this example is well calculated to achieve the desired results, numerous modifications and embodiments may be devised by those skilled in the art. It seems possible. It is intended, however, that the appended claims cover all such modifications and embodiments as fall within the true spirit and scope of the invention.

JP50462485A 1984-10-11 1985-10-10 Plating bath for tin/lead alloy of composite substrate and its plating method Granted JPS62500667A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5469533A (en) * 1977-11-16 1979-06-04 Dipsol Chem Citric acid brilliant tin or tin alloy plating bath

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5469533A (en) * 1977-11-16 1979-06-04 Dipsol Chem Citric acid brilliant tin or tin alloy plating bath

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