JPH04308071A - 線材の溶融すずまたは半田めっき方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は線材の溶融すずまたは半
田めっき方法に関し、更に詳しくは、めっき後の偏肉が
小さく、かつ表面への異物の付着も少ない溶融めっき線
材を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子・電気機器のリード線や配線には、
半田付けや端末処理を容易にするために銅線にすずまた
は半田（Ｓｂ−Ｐｂ合金）をめっきしためっき銅線が多
く用いられている。すずまたは半田めっきの銅線の製造
には、通常、溶融めっき法が採用されている。この方法
は、図２で示したように、めっき槽１の中に貯留されて
いる溶融すず，溶融半田などの溶融めっき浴２の中に、
めっきすべき線材３を矢印で示したように連続的に導入
し、浴中に配置されたターンロール４で垂直上方に線材
３を方向転換したのち、溶融めっき浴２の浴面に配置さ
れた絞りダイス５を通すことにより線材３の表面に付着
した余分な溶融めっきを除去し、つづけて大気中で冷却
して溶融めっきを凝固するという方法である。

【０００３】通常の溶融すずまたは半田めっき法では、
直径０．４〜０．９ｍｍ程度の銅線にすずまたは半田を
数μｍ〜数１０μｍ程度の厚みにめっきしているが、こ
れらのめっき金属は比較的高価であるため、めっき層の
厚みをできるだけ薄くすることが望まれている。しかし
、走行する線材３の振動などにより線材３と絞りダイス
５との間で相対位置のずれを起こすことがあるため、形
成されためっき層が線材に対して偏心して形成されるこ
とが多い。このようなめっき層の偏肉があると、めっき
層の薄い部分では、その部分に銅とめっき金属との合金
が露出して半田付け特性を著しく劣化させる。したがっ
てめっき層の厚みをあまり薄くすることができず、ある
程度以上の厚みは確保しなければならないという問題が
ある。

【０００４】また溶融金属の表面には酸化物，カス等の
異物が浮遊し易く、線材３が溶融めっき浴２から導出さ
れる際に、これらが線材表面に付着してめっき層に取り
込まれ、半田付け特性を劣化させるという問題も起こる
。さらに上記異物が絞りダイスにたまり、線材の断線や
めっき層の厚みの不均一，表面傷の発生などの問題を引
き起こす。

【０００５】本発明は上記した問題を解決し、めっき層
の偏肉が少なく、まためっき層への異物混入も少ない高
品質のめっき線材を得るための線材の溶融すずまたは半
田めっき方法の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段・作用】上記した目的を達
成するために、本発明においては、浴温が融点より３０
℃以上高い温度の溶融すずまたは半田めっき浴の中に１
本または複数本の線材を導入したのち、前記線材を前記
溶融すずまたは半田めっき浴から垂直上方に導出して前
記線材の表面を連続的に溶融めっきする方法において、
前記溶融すずまたは半田めっき浴の浴面から所定の深さ
の位置に配設されたダイスに前記導入線材を通過させた
のち、更に、前記線材を、前記ダイスの上方浴面に立設
され、かつ、内部が均一温度の非酸化性雰囲気の帯域に
なっているチャンバの中を所定張力を加えながら通過さ
せることを特徴とする線材の溶融すずまたは半田めっき
方法が提供される。

【０００７】以下に、本発明を添付図面に基づいて説明
する。図１は、本発明方法で用いる溶融めっき装置の概
略図である。図において、めっき槽１の中には、溶融め
っき浴２が収容されている。この溶融めっき浴２の浴温
は、めっき浴の構成成分の融点より３０℃以上高い温度
に保持されている。この浴温が上記した温度域に保持さ
れていないと、その粘性や表面張力などの物理的性質が
溶融めっきにとって充分に良好であるとはいえず、ここ
に線材を導入して溶融めっきを行ったときに厚みが均一
で表面平滑なめっき層が形成されず、めっき線材の表面
が凹凸になりめっき層が偏肉しやすくなってしまうから
である。しかし、浴温が高くなりすぎると、溶融めっき
浴の酸化が進行して、形成されためっき層に酸化物など
の異物混入が増加すると同時に、エネルギーロスでもあ
るので、浴温の上限は３５０℃までとすることが好まし
い。

【０００８】溶融めっき浴２の中にはターンロール４が
配設され、溶融めっき浴２の中に図の矢印のように導入
された線材３は、前記ターンロール４で垂直上方に方向
転換して導出される。線材３の導出方向でかつ溶融めっ
き浴２の中には、後述のダイス５が１個または複数個配
設され、また、このダイス５の上方浴面には、同じく後
述するチャンバ６が立設され、ターンロール４で方向転
換した線材３は、これらのダイス５，チャンバ６の中を
通過して、図示しない巻き取りドラムで巻き取られる。

【０００９】このダイス５は、溶融めっき浴２の中を走
行する過程で線材３の表面に付着してくるＣｕ−Ｓｎ化
合物や異物などを除去すると同時に、導入から導出まで
の全走行過程における線材３の自由振動を抑制し、もっ
て、溶融めっき浴と線材とで形成するメニスカス部の乱
れを防止し、同時に線材３が溶融めっき浴の浴面２ａか
ら導出する個所の浴変動を防止してそこを安定化するこ
とによって、めっき層の偏肉を防止するために配設され
る。

【００１０】前記したダイス５は、溶融めっき浴２の浴
面２ａから深さ５〜５０ｍｍの位置に配設されることが
好ましい。ダイス５の位置が５ｍｍより浅い場合には、
溶融めっき浴２の浴面２ａにおける流動性が低下し、そ
のため、メニスカス部における形状が経時的に変化して
しまい、めっき層の偏肉や表面凹凸が発生するようにな
る。 また、配設位置を５０ｍｍより深くすると、最終的に得
られるめっき線材のめっき層の中には溶融めっき浴２の
中の異物が混入してくるようになる。好ましい配設位置
は、浴面２ａから約１０ｍｍ程度の深さの場所である。

【００１１】また、ダイス５の口径は、そこを通過する
線材３の外径よりも２０〜１００μｍ大きいことが好ま
しい。この口径と線材３の外径の差が２０μｍより小さ
くなると、浴中の異物でダイスがつまり、線材の断線や
表面損傷などの問題が起こりやすくなり、またダイス口
径と線材の外径との差が１００μｍよりも大きくなると
、浴中の異物がダイス５を通過してダイスによる異物の
除去という目的を達成できないだけではなく、線材の振
動防止の機能もなくなってしまい、めっき層の偏肉を引
き起こすようになる。好ましいダイスの口径は、線材の
外径よりも約５０μｍ程度大きい場合である。

【００１２】つぎに、チャンバ６は、ガス送入口６ａと
ガス送出口６ｂを有し、複数本の線材が通過し得る筒体
であって、ダイス５の上方に位置する浴面２ａを覆って
立設されている。この場合、ガス送入口６ａは、浴面２
ａの上方でかつチャンバ６の下部に設けられ、またガス
送出口６ｂは前記したメニスカス部と同軸の上方位置に
設けられていることが好ましい。ガス送入口６ａが浴面
２ａより下方に位置すると、送入されたガスによって溶
融めっき浴２の振動や冷却が起こってメニスカス部が乱
れるという不都合を招き、またチャンバ６におけるガス
送入口６ａの位置が浴面２ａから高すぎる場合には、メ
ニスカス部の周囲を充分に満足のいく非酸化性雰囲気に
制御することができず、そのため、めっき層の偏肉や表
面凹凸を引き起こすようになるとともに、送入ガス量も
増加して不経済になる。

【００１３】ガス送入口６ａは、浴面２ａから５〜３０
ｍｍ程度の高さに位置していることが好ましい。ガス送
入口６ａからは、予熱されたＮ２　，Ａｒ，Ｈ２　，Ｃ
Ｏなどの非酸化性ガスの１種または２種以上の混合ガス
が送入され、チャンバ６の内部を非酸化性雰囲気の帯域
６ｃとする。

【００１４】送入ガスの温度は、高温である方が溶融め
っき浴の流動性が向上してめっき層の偏肉抑制という点
で良好である。しかし、その温度が高すぎる場合は、め
っき層の厚みが薄くなりすぎて製品不良を招くのみなら
ず、めっき後の線材の冷却に長時間を要し、その間に線
材の自由振動も増加するという問題が生ずるので、送入
ガスの予熱温度は、溶融めっき浴２の融点程度の温度で
あることが好ましい。

【００１５】ガスの送入に当たっては、送入したガスが
メニスカス部に吹き当たるように送入することが好まし
い。しかし、その場合、送入したガスによって浴面２ａ
、とくにメニスカス部における冷却や振動などの外乱が
起こらないように、また、チャンバ６上部のガス送出口
６ｂからの流失量やロス量も考慮にいれて、その流量を
調整する。

【００１６】そのために、ガス送入口６ａの吹出し口の
近辺に例えば分散板または各線材に対応したノズル等を
配置して、送入したガスを均一にチャンバ６内に吹き出
すとともに、ガス送出口６ｂからのガス流速を５ｍ／ｓ
ｅｃ　以下に制御することが好ましい。流速が５ｍ／ｓ
ｅｃ　より大きくなると浴面２ａの乱れが大きくなって
、めっき層の偏肉や表面凹凸の増加を招く。とくに好ま
しいガス流速は１〜２ｍ／ｓｅｃである。

【００１７】また、チャンバ６内の浴面２ａにおける温
度分布のばらつきが大きいと、溶融めっき浴２中のＣｕ
−Ｓｎ化合物の偏析が起こったり、また溶融めっき浴２
の流動性が浴面２ａの領域内の場所によって異なってく
るため、メニスカス部の状態が均質化せず、その結果、
めっき層の偏肉や表面凹凸などの不都合が多発する。そ
のため、チャンバ６の内外を保温したり別設のヒータで
チャンバ６を加温したりして、浴面２ａの温度をチャン
バ６の軸心部、すなわち線材３が走行していく位置の温
度Ｔに対して±５℃以下に設定することが好ましい。

【００１８】上記した溶融めっき装置で線材の溶融めっ
きを実施する場合には、線ぐせに基づく線材３の走行時
における振動の及ぼす影響を解消するため、線材３に所
定の張力を加えて装置内を走行させることが好ましい。 このときに印加する張力は、溶融めっきされる線材３の
外径によって異なってくるが、線材の破断荷重の１０〜
２０％程度の値であることが好ましい。１０％よりも小
さい張力を加えても線材の振動を防止する効果が少なく
、また２０％より大きい張力を加えると、逆に線材の振
動が激しくなってメニスカス部の乱れが大きくなり、め
っき層の偏肉や表面凹凸を招くようになるからである。

【００１９】

【実施例】図１で示した装置において、溶融めっき浴２
として浴温３４０℃の共晶半田浴（共晶半田の融点：１
６０℃）を用い、口径０．５５ｍｍのダイス５を浴面２
ａから１０ｍｍの深さのところに配置した。また、チャ
ンバ６のガス送入口６ａを浴面２ａから１０ｍｍの位置
とし、このガス送入口６ａから約１５０℃に予熱したＮ
２　ガスを約４５°の角度で浴面２ａに吹き出した。こ
のときのＮ２　流速は１ｍ／ｓｅｃ　である。

【００２０】この状態で、線径０．５ｍｍの銅線３に１
Ｋｇｆ／ｍｍ２　の張力を加えながら図１の装置で共晶
半田めっきを連続的に行った。得られためっき銅線１０
ｍにつきそのめっき層の厚みを観察して偏肉の度合を調
べたところ、８±２μｍであった。また、めっき層の表
面にはざらつきや異物付着もなく、良好な表面品質であ
った。

【００２１】比較のため、図２で示した従来装置で同様
の溶融めっきを行った。めっき層の偏肉度合は８±６μ
ｍと大きく、また、表面のざらつき，異物付着も認めら
れ、その表面品質は著しく劣るものであった。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法は、偏肉が小さく表面に異物の付着がない高品質の溶
融めっき線を提供することができ、その工業的価値は大
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法で用いる溶融めっき装置の概略図で
ある。

【図２】従来の溶融めっきに用いるめっき装置の概略図
である。

【符号の説明】

１　　溶融めっき槽 ２　　溶融めっき浴 ２ａ　　浴面 ３　　線材 ４　　ターンロール ５　　ダイス ６　　チャンバ ６ａ　　ガス送入口 ６ｂ　　ガス送出口 ７　　分散板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　浴温が融点より３０℃以上高い温度の
   溶融すずまたは半田めっき浴の中に１本または複数本の
   線材を導入したのち、前記線材を前記溶融すずまたは半
   田めっき浴から垂直上方に導出して前記線材の表面を連
   続的に溶融めっきする方法において、前記溶融すずまた
   は半田めっき浴の浴面から所定の深さの位置に配設され
   たダイスに前記導入線材を通過させたのち、更に、前記
   線材を、前記ダイスの上方浴面に立設され、かつ、内部
   が均一温度の非酸化性雰囲気の帯域になっているチャン
   バの中を所定張力を加えながら通過させることを特徴と
   する線材の溶融すずまたは半田めっき方法。
2. 【請求項２】　　前記ダイスの配設位置が、溶融すずま
   たは半田めっき浴の浴面から５〜５０ｍｍの深さの位置
   である請求項１の線材の溶融すずまたは半田めっき方法
   。
3. 【請求項３】　　前記ダイスの口径が、前記線材の外径
   よりも２０〜１００μｍ大きい請求項１の線材の溶融す
   ずまたは半田めっき方法。
4. 【請求項４】　　前記非酸化性雰囲気の帯域が前記チャ
   ンバに送入する非酸化性ガスで形成されている請求項１
   の線材の溶融すずまたは半田めっき方法。
5. 【請求項５】　　前記非酸化性ガスが、溶融めっき浴と
   線材とで形成されるメニスカス部の直上でかつ前記メニ
   スカス部に向かって吹きつけられる請求項４の線材の溶
   融すずまたは半田めっき方法。
6. 【請求項６】　　前記チャンバ内の浴面の温度を、チャ
   ンバ軸心部の温度に対し、−５〜５℃の範囲に制御する
   請求項１の線材の溶融すずまたは半田めっき方法。
7. 【請求項７】　　前記線材への張力が、線材の破断荷重
   の１０〜２０％の値である請求項１の線材の溶融すずま
   たは半田めっき方法。