JPH0510439B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、電子部品として具備すべき特性、す
なわち特に外観上の光沢、電気接触抵抗、半田付
け性等を改善したCu−Sn系複合材料の製造方法
に関する。 ［従来の技術］ 一般に電子部品材料を製造する場合に、Cu又
はCu合金材にSn又はSn合金をめつきした場合、
ウイスカーの発生防止、表面光沢の向上のために
リフロー処理を行う。このリフロー処理は、大気
中で材料を抵抗加熱あるいは誘導加熱等の方法に
よりめつき層を溶融するか、あるいは、例えばブ
タン、プロパン等の燃焼ガスを大気中で燃焼さ
せ、その火炎を直接材料に当てることによりめつ
き層を溶融させている。又、加熱をより効率的に
行うために、加熱部を耐火物等で囲むことも行わ
れている。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところが、CuおよびCu合金は電気抵抗が小さ
いため、元来、抵抗加熱、誘導加熱による加熱を
行うことは非効率的であり、たとえこれらを行つ
たとしても、高温で大気中の酸素に触れるため、
めつき表面が容易に酸化し、めつき製品の接触抵
抗が高く、又、半田付け性が低下する等、電子部
品としては不利な結果を招くこととなる。さらに
又、リフロー時にSn又はSn合金めつき表面が酸
化し、溶融Sn又はSn合金の流動性が悪くなり、
凝固後の表面光沢が劣る原因ともなつていた。特
に2μ以上のめつき厚の場合にこの現象は顕著と
なる。又、ブタン、プロパン等の燃焼ガスを大気
中で燃焼させ、その火炎を直接材料に当てること
により、めつき金属を溶融させる場合、溶融した
Sn又はSn合金が空気と触れ酸化することにより
欠陥は上記と同様である。加熱部を耐火物等で囲
んだ場合であつても、直接火炎が当つている部分
の酸素濃度は非常に低くとも、火炎が当つていな
い部分は酸素濃度が高く、溶融Sn又はSn合金め
つき層は容易に酸化する。 材料全体に火炎が当るようにした場合には材料
が加熱されすぎ、溶融Sn又はSn合金とCu又はCu
合金母材との反応により、生成する拡散層が厚く
なり表面光沢、半田付け性に悪影響を及ぼす。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決すべくなされたもの
で、Cu又はCu合金材に0.3〜10μ厚のSn又はSn合
金めつきを施し、空気比を１以下に制御した混合
ガスをあらかじめ別室にて燃焼させて得られた酸
素濃度が0.1Vol％以下のガスを処理炉内に導き、
上記めつき層に風速１ｍ／sec以上で吹き付けて
加熱し、かつ上記処理炉内を１気圧以上に保ちな
がら該めつき層を溶融した後、急冷することを特
徴とする電子部品用Cu−Sn系複合材料の製造方
法である。 Sn又はSn合金は電気めつきによりCu又はCu合
金の条又は線にめつきされる。めつき厚みは0.3
〜10μである。めつきの中間層としてCu又はNiの
層を設けてもよい。 Sn又はSn合金のめつき層厚を0.3〜10μとする
理由は0.3μ未満では溶融Sn又はSn合金とCu又は
Cu合金との反応により生成する拡散層のため、
Sn又はSn合金がほとんど残らず、表面光沢や半
田付け性に悪影響を及ぼすためである。又、10μ
を越すとめつき層の平坦性が悪くなり、表面光沢
に悪影響を及ぼすからである。 めつきされたCu又はCu合金の条又は線は、炉
内に導かれ、あらかじめ別室にて空気比（実際に
燃焼に使用した空気量を、その燃料の理論燃焼に
必要な空気量で割つたもの）を１以下に制御して
混合し、燃焼させて得られたガスを風速１ｍ／
sec以上にしたガスを吹き付けられて加熱され、
溶融した後急冷される。 燃焼ガスは水素、一酸化炭素、メタン、エチレ
ン、エタン、プロピレン、プロパン、ブチレン、
ブタン等を用いることができるが、価格の面で工
業的にはブタン、プロパンガスを用いる。空気比
１以下の空気を混合させる理由は、燃焼生成ガス
中の酸素残濃度を極力低くするためである。空気
比１以下にすることにより、一般的には酸素濃度
を0.1vol％以下とすることができるが、より好ま
しく0.90〜0.95とすべきである。空気比0.9未満で
は不完全燃焼を招きやすく、0.95を越え１以下の
場合は、廃ガス中の酸素濃度が不安定であり、長
期間に亘つて安定的に酸素濃度を0.1vol％以下に
保つことがむずかしい場合がある。しかし、条件
によつては十分に本発明の目的を達し得る。空気
比が１を越えると、廃ガス中の酸素濃度は0.1vol
％を越えてしまう。 このような燃焼生成ガスを炉内に導き、風速１
ｍ／sec以上で、めつきされた条又は線に吹き付
け、かつ炉内を１気圧以上に保つことにより、め
つき層を溶融させるが、この場合風速１ｍ／sec
未満の風速では炉内に進入した空気が該めつき層
を接触し酸化する。 リフロー処理を炉内で行う理由は、熱を外へ逃
がさないためと、めつき層が溶融状態で空気と触
れないよう１気圧以上の燃焼生成ガスで満たすた
めである。１気圧以上とする理由は炉内への空気
の侵入を防ぎ、風速を１ｍ／sec以上とすること
によりめつき層の酸化防止効果をさらに高めるた
めである。吹き付け用ガスの温度制御は燃焼ガス
と空気の量（空気比一定）を調整することによつ
て行うが、次のようにして定められた温度にしな
ければならない。 めつき層を溶融させるためには、めつき層の融
点以上に材料を加熱する必要があるが、融点より
高くなり過ぎると、前述のように拡散層が厚くな
る。よつて材料の加熱温度は厳しく制御される。
材料の加熱温度を決めるのは材料の比熱、板厚、
炉の長さ、通板速度、燃焼生成ガスの温度であ
る。よつて燃焼生成ガスの温度は、めつき層の融
点、材料の比熱、板厚、炉の長さ、通板速度によ
つて定められる値に制御しなければならない。 次に溶融しためつき層を急冷、一般的には水冷
させる。急冷させる理由はSnが溶融した状態で
は時間の経過とともに、溶融Sn又はSn合金とCu
又はCu合金母材成分との反応により生成する拡
散層が厚くなり、表面光沢・半田付け性に悪影響
を及ぼすためである。 ［実施例］ 次に実施例について具体的に説明する。 厚さ0.25mm、幅300mmの65/35黄銅条又は厚さ
0.2mm、幅300mmのりん青銅２種条を通常の脱脂、
酸洗した後、硫酸銅浴（硫酸銅200ｇ／、硫酸
100ｇ／）にて銅めつきを0.5μ施した後、硫酸
錫浴（硫酸第１錫55ｇ／、硫酸100ｇ／、界
面活性剤５ｇ／））あるいはほうふつ化浴（ほ
うふつ化第１錫130ｇ／、ほうふつ化鉛50ｇ／
、ほうふつ酸125ｇ／、ほう酸25ｇ／、ペ
プトン５ｇ／）にて所定の厚さ（第１表記載）
に錫又は錫−鉛合金めつきを施した。 一方、ブタンガスと空気を所定の混合比にて混
ぜ燃焼室で燃焼させた生成ガスを、錫めつき条が
通板（20ｍ／min）している炉内（５ｍ炉長）に
導き、所定の風速にて条に均一に当て、錫めつき
槽を溶融させた。その際燃焼生成ガスの温度と酸
素濃度を測定した。 又、比較のために同様にして作成した錫又は錫
−鉛合金めつき条を、ブタンガスを燃焼させてい
る炉内に導き、その火炎を直接錫めつき条に当
て、錫又は錫−鉛合金めつき層を溶融させた。 錫又は錫−鉛合金めつき槽が溶融した条は、直
ちに70℃の水中に浸漬することにより凝固させた
後乾燥させた。 このようにして得られた錫又は錫−鉛めつき条
の鏡面反射率、半田け性、接触抵抗を測定した。
鏡面反射率はJIS D5705、30゜反射率の値、接触
抵抗の測定はJIS C5402、5.4に準拠して行い、半
田付け性はJIS C5033に準拠し、フラツクスは25
％ロジンメタノール、半田はSn60／Pb40、半田
温度230℃、浸漬時間５秒、浸漬速度25mm／secで
濡れ時間t₂を測定した。 供試材製造条件および測定結果を第１表および
第２表に示す。

【表】

【表】

【表】 ［発明の効果］ 上記試験結果から明らかなように、本発明によ
れば、比較例に比べ、表面光沢、半田付け性、電
気接触性に優れたCu−Sn系複合材料が得られ、
このものは電子部品として有用な材料である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Cu又はCu合金材に0.3〜10μ厚のSn又はSn合
   金めつきを施し、空気比を１以下に制御した混合
   ガスをあらかじめ別室にて燃焼させて得られた酸
   素濃度が0.1Vol％以下のガスを処理炉内に導き、
   上記めつき層に風速１ｍ／sec以上で吹き付けて
   加熱し、かつ上記処理炉内を１気圧以上に保ちな
   がら該めつき層を溶融した後、急冷することを特
   徴とする電子部品用Cu−Sn系複合材料の製造方
   法。