JPH04314875A - 錫めっき亜鉛含有銅合金材の製造方法 - 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】本発明は端子、コネクタ及び接触
子等の電子部品等に使用する線条材として好適の錫めっ
き亜鉛含有銅合金材を製造する錫めっき亜鉛含有銅合金
材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、端子、コネクタ等の電子部品
等の材料として使用する亜鉛含有銅合金材には錫めっき
が施されている。亜鉛含有銅合金材は亜鉛を含有してい
るため、はんだに対する濡れ性が時間の経過と共に悪く
なるという欠点がある。このため、通常、亜鉛含有銅合
金材の表面に光沢銅下地めっきを施した後に、光沢錫め
っきを施す場合が多い。錫めっき層にはウイスカと呼ば
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。このウイスカは、通常、太さが１乃至５μｍで
あって、長さが最大で数ｍｍに達し、特に錫めっきに分
散剤（非イオン界面活性剤等）又は光沢剤（アミン−ア
ルデヒド合成剤のイソプロパノール溶液等）を添加した
光沢錫めっきにおいて発生しやすい。そして、電子部品
に使用する錫めっき亜鉛含有銅合金材にウイスカが発生
すると、回路中又は端子間等において短絡、絶縁不良若
しくはノイズが発生する。近時、電子部品は小型化され
、高密度化され、微弱電流化される傾向があるため、特
に、ウイスカの発生によって短絡障害が起こりやすくな
っている。

【０００３】錫めっき亜鉛含有銅合金材においてウイス
カが発生する原因としては以下に示すものがある。

【０００４】■錫は低融点金属であり、２０乃至１００
℃という比較的低温で原子が移動して再結晶しやすい。 なお、亜鉛めっき及びカドミウムめっきにおいても、錫
めっきと同様にしてウイスカが発生しやすい。■亜鉛含
有銅合金材と錫めっき層との間の相互拡散層の拡散速度
及び厚さ等の状態により、ウイスカの発生状況は著しく
左右される。■光沢剤を添加した光沢錫めっきにおいて
は、光沢錫めっき層中に光沢剤が共存してその内部応力
が大きくなるため、ウイスカが発生しやすくなる。■め
っき時に発生する水素ガスが錫めっき層中に吸蔵され、
これにより生じる応力を緩和するためにウイスカが発生
する。

【０００５】上述の■〜■の他にも種々の要因が考えら
れるが、経験上、銅下地めっき層と錫めっき層との間に
はウイスカが発生しやすいということが確認されている
。

【０００６】従来、ウイスカの発生を防止した錫めっき
亜鉛含有銅合金材の製造方法としては、以下に示す種々
のものが提案されている。

【０００７】■錫めっき後、１５０乃至１８０℃の温度
において錫めっき亜鉛含有銅合金材を１乃至３時間加熱
処理する。■錫めっき後、真空中で錫めっき亜鉛含有銅
合金材に電子線を照射する。■錫めっき後、錫めっき亜
鉛含有銅合金材に陽極酸化被膜を形成する。■亜鉛含有
銅合金材に錫と共に鉛又はニッケル等を共析させる合金
めっきを施す。■めっき時に超音波エネルギーを付与し
て水素の吸蔵を抑制する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の錫めっき亜鉛含有銅合金の製造方法においては
、以下に示す問題点がある。

【０００９】先ず、錫めっき亜鉛含有銅合金材を加熱処
理する方法では、長時間の加熱処理を必要とする。また
、この場合、加熱により光沢錫めっき層に火ぶくれ及び
変色等の欠陥が発生する。

【００１０】次に、錫めっき亜鉛含有銅合金材に電子線
を照射する方法では、錫めっき亜鉛含有銅合金材を真空
中に保持しなければならないため、連続処理が困難であ
る。

【００１１】次に、錫めっき亜鉛含有銅合金材に陽極酸
化被膜を形成する方法は、連続処理には適しているもの
の、酸化被膜の形成後に加工すると、この酸化被膜が破
壊される虞がある。

【００１２】次に、亜鉛含有銅合金材に錫合金めっきを
施す方法では、めっき浴の品質管理が困難であると共に
、耐食性及びはんだ付け性等が劣化する。

【００１３】そして、超音波エネルギーを与えて水素吸
蔵を軽減する方法では、ウイスカの発生が添加剤、めっ
き浴及びめっき条件等の多くの要因に起因しているため
、ウイスカの発生を防止するには不十分である。

【００１４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、ウイスカの発生を防止することができ、錫
めっき亜鉛含有銅合金材を連続的に製造することができ
る錫めっき亜鉛含有銅合金材の製造方法を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る錫めっき亜
鉛含有銅合金材の製造方法は、１乃至４５重量％の亜鉛
を含有する亜鉛含有銅合金材の表面に厚さが０．３乃至
５．０μｍの銅めっき層を形成する銅下地めっき工程と
、この亜鉛含有銅合金材に加工率が０．５乃至５．０％
の冷間圧延を施す冷間圧延工程と、前記銅めっき層の表
面に錫めっき層を形成する光沢錫めっき工程とを有する
ことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本願発明者等はウイスカの発生に著しい影響を
与える光沢錫めっきの条件について種々研究を重ねた。 その結果、亜鉛含有銅合金材に銅下地めっきを施し、更
に冷間圧延を施した後に、光沢錫めっきを施すことによ
りウイスカの発生を抑制できるということを見い出した
。本発明はこの研究結果に基づいてなされたものである
。

【００１７】亜鉛含有銅合金材としては、１乃至４５重
量％の亜鉛を含有するものを使用する。この亜鉛含有銅
合金材の亜鉛含有量が１重量％未満であると、光沢錫め
っき層におけるウイスカの発生が促進され、更に熱によ
り光沢錫めっき層が剥離しやすくなる。一方、亜鉛含有
銅合金材の亜鉛含有量が４５重量％を超えると、亜鉛含
有銅合金材に割れが発生しやすくなり、その製造が困難
になる。このため、亜鉛含有銅合金材の亜鉛含有量は１
乃至４５重量％にする。なお、本発明において、亜鉛含
有銅合金材とは、亜鉛を含有する銅合金からなる素材の
ことであって、亜鉛以外の他の成分を含有する銅合金も
含む。この場合に、亜鉛以外の他の成分の含有量は本発
明の目的を達成する上で実質的に影響を及ぼさないため
、任意である。

【００１８】銅下地めっき工程においては、亜鉛含有銅
合金材の表面に厚さが０．３乃至５．０μｍの銅めっき
層を形成する。近時、電子部品は軽量化、薄型化及び小
型化が促進され、めっき層の厚さは極めて薄くなってい
る。このため、一般的な銅めっきでは緻密な微細結晶を
得ることができず、銅下地めっき層に欠陥が発生するの
で、銅下地めっき工程では緻密な微細結晶の光沢銅めっ
き層を形成することが好ましい。この光沢銅めっき層は
欠陥が発生しにくいので、電子部品のはんだ付け性及び
耐食性を向上させることができ、その経時的な変色を抑
制できると共に、このような優れた特性を長時間維持す
ることができる。

【００１９】しかしながら、銅めっき層の厚さが０．３
μｍ未満であると、亜鉛含有銅合金材から錫めっき層に
亜鉛が拡散することを防止できない。一方、銅めっき層
の厚さが５．０μｍを超えて厚く形成しても、亜鉛の拡
散防止効果が飽和して無駄であり、経済的に好ましくな
い。このため、銅めっき層の厚さは０．３乃至０．５μ
ｍにする。なお、銅下地めっき工程では、亜鉛含有銅合
金材に対してアルカリ脱脂、電解脱脂及び酸処理等の所
定の前処理を施した後に銅めっきを施す。また、銅めっ
き浴は特に限定されることはなく、一般的な硫酸銅浴、
ピロリン酸銅浴又はホウフッ化銅浴等を使用することが
できる。

【００２０】冷間圧延工程においては、光沢銅めっき層
等の銅めっき層を形成した後の亜鉛含有銅合金材に、加
工率が０．５乃至５．０％の冷間圧延を施す。加工率が
０．５％未満であると、銅めっき層は殆ど変化を受けず
、めっき結晶の形態が変化することはないと共に、銅め
っき層に生じた欠陥も殆ど改善されないため、銅めっき
層と錫めっき層との間の相互拡散を抑制することができ
ない。一方、加工率が５．０％を超えると、銅めっき層
と錫めっき層との間の相互拡散の抑制効果は大きくなる
が、加工による塑性変形が発生する。このため、冷間圧
延工程における加工率は０．５乃至５．０％にする。 なお、冷間圧延後には圧延時に亜鉛含有銅合金材に付着
する油を除去するために、脱脂、水洗及び酸洗等の処理
を施すことが好ましい。

【００２１】次に、上述の如く、亜鉛含有銅合金材に冷
間圧延を施した後に、光沢錫めっき層等の錫めっき層を
前記銅めっき層の表面に形成する。なお、光沢錫めっき
浴は特に限定されることはなく、硫酸錫浴、ホウフッ化
錫浴又はフェノールスルフォン酸錫浴等を使用すること
ができる。

【００２２】なお、本発明においては、光沢銅めっき及
び光沢錫めっき等の光沢めっきとは、めっき浴にチオ尿
素誘導体、染料又は界面活性剤等の光沢剤を添加するこ
とにより、めっき結晶粒を微細にすると共に、めっきの
レベリングを改善しためっき処理である。この場合に、
めっき結晶粒の粒径は約１μｍ以下と推定される。

【００２３】本発明によれば、光沢銅めっき層等の銅め
っき層は欠陥の発生を防止できると共に、冷間圧延によ
り前記銅めっき層を加工組織に変化させるため、亜鉛含
有銅合金材と光沢錫めっき層等の錫めっき層との間の相
互拡散速度を小さくすることができ、錫めっき層の内部
応力を緩和することができる。従って、錫めっき亜鉛含
有銅合金材にウイスカが発生することを防止できる。ま
た、上述の各工程は連続処理が可能であるため、錫めっ
き亜鉛含有銅合金材を連続的に製造することができる。

【００２４】

【実施例】次に、本発明の実施例についてその比較例と
比較して説明する。

【００２５】先ず、１乃至４５重量％の亜鉛を含有する
黄銅（ＪＩＳ　　Ｃ２６００　　Ｈ）製の試験片（０．
３ｍｍ×１００ｍｍ×３００ｍｍ）にアルカリ電解脱脂
を施し、水洗した後、５重量％の硫酸（Ｈ２　ＳＯ４　
）を使用して室温にて５秒間酸洗した。そして、酸洗し
た試験片に対して、温度が２０℃、電流密度が２．５乃
至４．０Ａ／ｄｍ２　のめっき条件で銅下地めっきを施
すことにより、試験片の表面に厚さが１．０μｍの光沢
銅めっき層を形成した。なお、光沢銅めっき浴には１９
０ｇ／ｌのＣｕＳＯ４　・５Ｈ２　Ｏ、５０ｇ／ｌのＨ
２　ＳＯ４　、３０ｍｇ／ｌのＣｌ、５ｍｌ／ｌの光沢
剤（市販品）を含有するものを使用した。

【００２６】次に、光沢銅めっき層を形成した試験片を
水洗し、乾燥させた後、実施例に係る試験片に下記表１
に示す加工率の冷間圧延を施した。なお、比較例に係る
試験片には冷間圧延を施さない。また、冷間圧延後、実
施例に係る試験片に付着した油を除去するために、脱脂
、水洗、酸洗及び水洗等の処理を順次施した。

【００２７】

【表１】

【００２８】次いで、試験片に対して、温度が２０℃、
電流密度が２．５Ａ／ｄｍ２　のめっき条件で光沢錫め
っきを施すことにより、試験片の光沢銅めっき層の表面
に厚さが１．２μｍの光沢錫めっき層を形成した。なお
、光沢錫めっき浴には４０ｇ／ｌのＳｎＳＯ４　、１０
０ｇ／ｌのＨ２ＳＯ４　、３０ｇ／ｌのクレゾールスル
フォン酸、５ｍｌ／ｌのホルマリン、２０ｇ／ｌの分散
剤、１０ｍｌ／ｌ光沢剤を含有するものを使用した。ま
た、光沢錫めっき後、試験片を水洗し、５重量％のリン
酸三ソーダ（Ｎａ３　ＰＯ４　）を使用して７０℃にて
５秒間中和した後、更に水洗し、乾燥させた。これによ
り、実施例１乃至６及び比較例１乃至３に係る錫めっき
亜鉛含有銅合金材の試験片を得た。

【００２９】このようにして得られた実施例１乃至６及
び比較例１乃至３に係る錫めっき亜鉛含有銅合金材の試
験片を室内に放置し、１年間経過した後の光沢錫めっき
層におけるウイスカの発生状況を調べた。なお、ウイス
カの発生状況は実体顕微鏡（倍率；４０倍）を使用して
ウイスカの最大長さ及び１ｃｍ２当たりの発生本数を測
定した。その結果を下記表２に示す。

【００３０】この表１及び表２から明らかなように、実
施例１乃至６に係る錫めっき亜鉛含有銅合金材の試験片
は、いずれも室内放置した１年後においてもウイスカが
発生していなかった。

【００３１】一方、銅下地めっき後に冷間圧延を施さな
かった比較例１乃至３に係る亜鉛含有銅合金材の試験片
は、いずれも長さが１００μｍ以上のウイスカが１ｃｍ
２　当たり１０本以上発生していた。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
定量の亜鉛を含有する亜鉛含有銅合金材に所定の厚さで
銅下地めっきを施し、更に所定の加工率の冷間圧延を施
した後に、光沢錫めっきを施すから、錫めっき亜鉛含有
銅合金材にウイスカが発生することを防止できる。また
、本発明によれば、連続処理が可能であるため、電子部
品の材料として優れた錫めっき亜鉛含有銅合金材を連続
的に製造することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１乃至４５重量％の亜鉛を含有する亜
   鉛含有銅合金材の表面に厚さが０．３乃至５．０μｍの
   銅めっき層を形成する銅下地めっき工程と、この亜鉛含
   有銅合金材に加工率が０．５乃至５．０％の冷間圧延を
   施す冷間圧延工程と、前記銅めっき層の表面に錫めっき
   層を形成する光沢錫めっき工程とを有することを特徴と
   する錫めっき亜鉛含有銅合金材の製造方法。