JPH0649614A

JPH0649614A - 耐食性及びはんだ付け性が優れた溶融錫めっき銅合金材の製造方法

Info

Publication number: JPH0649614A
Application number: JP20682992A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Hara; 利久原; Masumitsu Soeda; 益光副田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1992-08-03
Publication date: 1994-02-22

Abstract

(57)【要約】【目的】耐食性及びはんだ付け性が優れており、電子
部品用材料として好適の溶融錫めっき銅合金材を得る。【構成】表面処理が施された銅板条（銅合金材）１の
表面に有機高分子化合物を２０乃至６５体積％含有する
有機水溶性フラックスを塗布し、銅板条１を溶融錫３ａ
が装入されためっき槽３中に通す。このめっき槽３には
複数の仕切り板４ａ，４ｂ，４ｃが設けられていると共
に、ガイドロール２ｂの表面の付着物をロール２ｂの回
転に伴って除去する付着物除去部材５が設けられてい
る。このめっき槽３から出た銅板条１に対し、ノズル６
ａ，６ｂから４５乃至７５°の吹き付け角度で２００℃
以上のエアーを吹き付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品用材料として
好適の耐食性及びはんだ付け性が優れた溶融錫めっき銅
合金材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融めっき法は、金属を溶融しためっき
浴中に下地材を通すだけでよいため、処理が簡単であ
り、種々の材料に適用されている。例えば、ブリキは鉄
板に錫をめっきしたものであるが、このブリキの製造に
は一般的に溶融めっき法が用いられている。このよう
に、鉄系の材料の場合は、溶融めっき法は広く使用され
ている。

【０００３】また、溶融めっき法は、下地材が銅合金の
場合も広く使用されており、例えば特開昭56-15569号に
開示されているように、銅合金材に錫又は錫合金（以
下、単に「錫」という）を溶融めっきして接触子として
使用することが提案されている。

【０００４】図３は従来の溶融錫めっき方法を示す模式
図である。めっき槽３には溶融錫３ａが装入されて所定
の温度に保持されている。一方、銅合金条（以下、銅板
条という）１はコイルから巻き解かれ、表面処理等が施
された後、その表面にフラックスが塗布される。そし
て、この銅板条１はガイドロール２ａ，２ｂに案内され
て溶融錫３ａ中を通り、垂直上方に引き上げられる。こ
のとき、エアーノズル１１ａ，１１ｂから銅板条１に対
し略９０°の角度からエアーを吹き付け、その表面の溶
融錫を均一化する。その後、溶融錫めっき層が設けられ
た銅板条１は冷却装置７内に入り、冷却された後、コイ
ル状に巻き取られる。なお、めっき槽３には、めっき槽
３中に配設されたガイドロール２ｂを定期的に自動清掃
する清掃部材が設けられている。

【０００５】ところで、従来、溶融錫めっき用のフラッ
クスとしては、塩化亜鉛、塩化アンモニウム及び塩化錫
等のハロゲン化合物及び重金属を含む無機フラックスが
一般的である。塩化亜鉛又は塩化アンモニウムを含むフ
ラックスは、銅表面の活性化力が強く、熱安定性が高い
という長所がある。また、これらのフラックスは、錫の
濡れ性がよいため、めっき時間を短くできて、銅−錫合
金層の成長を抑制できるという利点がある。従って、こ
れらの無機フラックスを使用することにより、錫の濡れ
がよくなり、めっき後の外観が良好になる。

【０００６】一方、有機フラックスとしては、ロジン系
の非水溶性のものと、尿素及び有機酸等の水溶性のもの
がある。ロジン系のフラックスは、十分な錫の濡れ表面
状態を示すが、水溶性の有機フラックスは錫の濡れが十
分でない。また、特開昭60-253115 号には有機溶剤を用
いた有機中性フラックスも提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法により溶融錫めっきが施された銅合金材は、電子部
品用材料として使用することが困難であるという問題点
がある。つまり、従来の溶融めっき法により錫めっきが
施された銅合金材は、電気めっき法により錫めっきをし
た銅合金材及びリフロー（加熱溶融処理）法により錫を
めっきした銅合金材に比して、外観が悪いと共に、耐食
性及びはんだ付け性が満足できるものではない。このた
め、電子部品材料には、電気めっき法又はリフロー法に
より錫をめっきした銅合金材が使用されており、溶融錫
めっき法はコスト的には優位であるものの、電子部品材
料には殆ど使用されていない。

【０００８】また、従来の溶融めっき法に使用されてい
るフラックスには以下に示す問題点がある。

【０００９】即ち、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒ等のハロゲン化合
物及び塩化亜鉛等の重金属物質を含むフラックスを用い
て溶融錫めっきを行なうと、溶融錫めっき銅合金材の外
観は向上するものの、めっき層中にハロゲン元素及び重
金属が取り込まれる。これらの元素又は重金属は、錫め
っき層の腐食の起点となるだけでなく、加熱変色の原因
となる。従って、この溶融錫めっき銅合金材を電子部品
材料として適用すると、電子部品の信頼性が低下すると
共に、樹脂封止等の工程において加熱されると、錫めっ
き層の表面が黄変色するという欠点がある。加熱による
錫めっき層の黄変色は商品価値を低下させるだけでな
く、電子部品の接触電気抵抗等の信頼性も低下させる。
また、塩化亜鉛又は塩化アンモニウムを含むフラックス
は、めっき設備を腐食させたり、作業環境を悪化させる
等の問題点もある。

【００１０】一方、従来のハロゲン化合物及び塩化亜鉛
等の重金属物質を含まないフラックスを使用して溶融錫
めっきを行なうと、錫の濡れ性が悪く、ミクロ欠陥が多
発し、品質を低下させる原因になる。更に、有機系フラ
ックスの場合は、以下に示す欠点がある。一般的に市販
されているはんだ付け用有機フラックスを連続溶融錫め
っきに用いても良好な錫濡れ表面は得られない。また、
溶融錫めっき温度は２６５℃以上と高温であるが、この
温度は有機フラックスの耐熱性の略限界温度である。こ
のため、これらの有機フラックスでは、溶融錫めっきに
適用した場合に、発煙が多くなり、火災が発生する虞れ
もある。

【００１１】なお、ロジン系のフラックスは、十分な錫
の濡れ表面状態を示すが、錫溶融温度での発煙が多いと
共に、有機溶剤による後洗浄工程が難しく、生産性及び
作業性を低下させるという欠点がある。また、引火性が
あるフラックスは、安全対策上好ましくない。一方、従
来の水溶性の有機フラックスでは、十分な錫濡れ性を得
ることができない。

【００１２】更に、特開昭60-253115 号に開示されてい
る有機中性フラックスでは、錫の濡れが悪く、溶融錫め
っき銅合金材の製造に使用すると、ピットが多く発生
し、良好な外観を得ることができない。

【００１３】その他、溶融錫めっき銅合金材を電子部品
用材料として使用するためには、めっき層が軟らかく疵
が付きやすい、曲げ加工時に割れが入りやすい及び銅−
錫合金層が厚い（加熱時に合金層が成長してめっき層が
剥離する原因となる）等を改善する必要がある。

【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、外観が良好であり、めっき層が剥離しにく
く、耐食性が優れていると共に、はんだ付け性が良好で
あって、電子部品の材料として好適な溶融錫めっき銅合
金材を製造できると共に、生産性及び作業性が優れてい
て、安全性が高い耐食性及びはんだ付け性が優れた溶融
錫めっき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】本発明に係る耐食性及び
はんだ付け性が優れた溶融錫めっき銅合金材の製造方法
は、有機高分子化合物を２０乃至６５体積％含有する有
機水溶性フラックスを銅合金材の表面に塗布する工程
と、前記銅合金材を錫又は錫合金の溶融めっき浴中に通
してその表面上に錫又は錫合金のめっき層を形成する工
程と、を有することを特徴とする。

【００１６】

【作用】本願発明者等は、溶融錫めっき法により銅合金
材の表面上に形成した錫（錫合金を含む）めっき層の加
熱変色及び表面状態とフラックスとの関係について鋭意
研究を行なった。その結果、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒ等のハロ
ゲン化合物及び塩化亜鉛等の重金属物質を含むフラック
スが溶融錫めっき銅合金材の品質を低下させている主な
原因であるとの知見を得た。そして、電子部品等に使用
可能な溶融錫めっき銅合金材を得るためには、ハロゲン
化合物を含まなくても十分な錫濡れ性を示すフラックス
が必要であるとの見地から、種々実験研究を行なった。

【００１７】良好な濡れ性を得るためには、有機フラッ
クスが好ましい。しかし、溶融錫めっきを行なうときの
めっき浴の温度は２４０乃至３００℃であり、この温度
は有機物の耐熱限界温度に略等しく、有機フラックスで
は発煙が多くなる。発煙を抑制すると共に火災の発生を
防止するために、５０体積％以上の水を含む有機フラッ
クスも考えられる。しかし、水を多量に含有するフラッ
クスを使用すると、溶融槽に入る前に熱により銅合金下
地の表面が酸化されてしまう。下地材の表面酸化は錫め
っきの濡れ状態にも影響を及ぼし、錫めっき後の表面状
態が極めて悪くなる。

【００１８】本願発明者等は、濡れ状態の改善について
研究を行い、熱的に安定であり引火点がなく高温で分解
するクエン酸及びグルタミン酸等の有機酸を含有すると
共に、水溶性の有機高分子化合物（例えば、ポリエチレ
ングリコール及びポリプロピレングリコール等）を添加
することにより、溶融錫めっき銅合金材のめっき状態が
よくなることを見い出した。これにより、フラックス液
の粘性を制御して、活性な下地表面をカバーすると共
に、熱による下地表面への悪影響を抑制することができ
る。また、この有機高分子化合物は、有機酸成分を均一
に塗布するためにも有効である。更に、この有機水溶性
フラックスは、めっき装置等を腐食させる虞れがなく、
生産性、作業性及び安全性も良好である。

【００１９】有機高分子化合物の含有量２０体積％未満
の場合は、酸化防止効果及び活性化成分（有機酸及びロ
ジン等）の均一塗布効果が得られない。また、有機高分
子化合物の含有量が６５体積％を超えると、水溶性フラ
ックスとしての熱安定性及び錫濡れ性が得られない。こ
のため、有機高分子化合物の含有量は２０乃至６５体積
％であることが必要である。

【００２０】このように、有機高分子化合物を所定量含
有し、ハロゲン化合物及び塩化亜鉛等の重金属物質を含
まない有機水溶性フラックスを使用することにより、良
好な錫めっき表面状態を得ることができて、電子部品用
材料として好適の溶融錫めっき銅合金材を得ることがで
きる。

【００２１】また、従来、溶融錫めっき銅合金材は耐食
性及びはんだ付け性が劣るという評価があった。これ
は、めっき時に２６５℃以上の溶融めっき浴中に浸漬さ
れると、銅−錫合金層が成長しやすいためと、フラック
スとに原因があることが判明した。このため、本願発明
者等は、銅と錫との界面に成長する合金層の厚さとその
諸特性について鋭意研究を行い、更に、溶融錫めっき銅
合金条の薄めっき化及びその製造方法について、銅と錫
の合金層を１μｍ以下にするという条件のもとに検討を
行なった。

【００２２】従来の溶融めっき材料は、めっき厚みが５
μｍ以上であり、めっきコストが高くなると共に、スタ
ンピング等の加工工程でかすが多く発生する等、作業性
及び生産性に難点がある。従来、めっき厚さを薄くでき
なかった理由として、溶融めっき材料はピット等の欠陥
が多いため、耐食性、はんだ濡れ性及び曲げ加工性を確
保する必要上、めっき層を厚くする必要があったという
ことがある。しかし、耐食性は前処理の改善及び有機フ
ラックスの導入によって十分に向上させることができ
る。一方、はんだ濡れ性及び曲げ加工性は銅−錫合金層
の上に存在する純錫層に依存する特性であり、錫めっき
厚みが１．５μｍであれば、銅−錫合金層を１．０μｍ
以下に制御すればよいことが判明した。

【００２３】従来の有機フラックスを用いて溶融錫めっ
きを行なうと、銅−錫合金層はめっき直後の状態で１μ
ｍ以上に成長するが、上述の有機水溶性フラックスを用
いて、板温度、めっき条件及び冷却条件を調整すること
によって、１μｍ以下にすることが可能である。

【００２４】銅と錫との界面に成長する銅−錫合金層の
厚さをめっき直後の状態で１μｍ以下とすることによ
り、はんだ付け性及び曲げ加工性を向上させることがで
きる。なお、錫めっき層の厚さは４μｍ以下であり、銅
−錫合金層は０．５μｍ程度に制御することが好まし
い。また、溶融錫めっき浴温度は、２６５℃以下とし、
可及的に低温にすることが好ましい。浸漬時間及び冷却
にもよるが、２６５℃を超える温度で溶融めっきした場
合、銅−錫合金層の成長が進むだけでなく、下地の機械
的性質（強度及び耐力）も低下するため電子部品材料と
して適さなくなる。

【００２５】更に、溶融錫めっき浴中に、鉛（Ｐｂ）、
インジウム（Ｉｎ）及びビスマス（Ｂｉ）を添加する
と、溶融金属の融点が下がり、はんだ付け性が改善され
ると共に、銅−錫合金層の成長も遅くなる。これによっ
て、電子部品用材料としての特性がより一層向上する。
また、作業条件が低温になり、作業性が向上するという
効果もある。

【００２６】錫−鉛合金の溶融めっきの場合について説
明すると、鉛の含有量は５乃至４０重量％が好ましい。
鉛を５乃至４０重量％含有する錫−鉛合金は、純錫と比
較して、引張強さ及び表面硬度がいずれも高く、はんだ
付け性及び曲げ加工性が更に向上すると共に、表面が疵
付きにくく。また、銅−錫合金層を薄くすることもでき
る。

【００２７】鉛の含有量が５重量％未満の場合は、上述
の鉛添加効果を十分に得ることができない。また、鉛を
４０重量％を超えて添加しても、それ以上の引張強さ及
び表面硬度の向上効果を得ることができないと共に、溶
融槽温度の高温化及び鉛による作業環境の汚染という新
たな問題点が発生する。従って、錫−鉛合金の場合は、
鉛含有量を５乃至４０重量％とすることが好ましい。

【００２８】本願発明者等は、更に溶融めっきの有機水
性フラックスを用いた製造方法と外観との関係について
鋭意研究を行なった。表面欠陥が耐食性及びはんだ付け
性を低下させる原因となるが、外観の低下は表面の波状
模様とミクロ欠陥によるものが殆どであり、ミクロ欠陥
の改善に重点をおいて試験を重ねた。その結果、溶融め
っき表面の波状模様は、めっき層が均一に形成されてい
ないためのものである。薄めっきにすることによって錫
のだれが減少することが確認され、表面の波状模様は錫
だれによるものと判断した。また、ピット等の欠陥につ
いては、種々の原因を調査した結果、溶融めっき槽内の
ロールの汚れと溶融めっき槽内に持ち込む不純物がミク
ロ欠陥の発生に影響を及ぼしていることが判明した。

【００２９】そして、本願発明者らは、ロールに付着す
る有機フラックスの汚れと錫めっきミクロ欠陥の相関関
係と、めっき浴から引き上げられた板条に吹き付ける気
体による表面均一化の条件とめっき表面の波状模様につ
いて研究を行ない、槽内に配設され銅合金材が接触する
ガイドロールの表面に付着する付着物を連続的に除去す
ること及びめっき浴を仕切り板により複数のチャンバー
に分割してめっき浴から引き上げる直前の銅合金材に接
触する溶融金属への不純物の混入を抑制することの有効
性を見い出した。

【００３０】即ち、溶融めっき槽内のロールの汚れをロ
ールの回転に伴って除去する付着物除去部材を設けるこ
とによって、ミクロ欠陥を減少させることができる。な
お、この場合に、前記ロール形状は、汚れの除去が簡単
な溝なしロールであることが好ましい。また、ロール表
面は精密切削及び研磨によって表面粗さＲmax を５μｍ
以下とすることが好ましい。

【００３１】一方、気体吹き付け方向は、銅合金材の進
行方向に対して逆向きに４５乃至７５°の角度をなすこ
とが好ましい。有機水溶性フラックスを使用する場合、
無機フラックスの場合よりも角度を付けて錫流れを多く
すると、めっき層の表面が平坦になり、ミクロ欠陥が減
少する。気体吹き付け方向と前記銅合金材とのなす角度
が４５°未満であると、表面均一化及び錫の流れに気体
が有効に使われない。また、気体吹き付け方向と前記銅
合金材とのなす角度が７５°を超えると、気体の流れが
一定にならず、波状模様が発生する。従って、気体の吹
き付け角度は、銅合金材の進行方向に対し逆向きに４５
乃至７５°とすることが好ましい。

【００３２】但し、気体の温度が２００℃未満の場合
は、銅合金材の表面に付着した溶融錫が凝固するまでの
時間が短くなり、波状模様及び金属の突起が発生する。
従って、前記気体の温度は２００℃以上であることが好
ましい。また、処理材の大きさ及び処理速度によって最
適値は異なるが、気体を吹き付ける圧力は３ｋｇ／ｃｍ
² 以上であり、板表面から１０ｍｍ以内の距離より吹き
付けることが好ましい。錫最表面の流れを多くすること
が表面の平坦化及びミクロ欠陥の減少に有効である。

【００３３】また、めっき浴内に複数の仕切り板を設け
ることにより、有機水溶性フラックスの持ち込みによっ
て生じた酸化物及びドロスがめっき浴から引き上げ直前
の板条に付着しないような構造の溶融めっき槽にするこ
とによって、めっき層の表面欠陥を減少させ、外観を向
上させることができる。

【００３４】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００３５】図１は本発明の実施例に係る耐食性及びは
んだ付け性が優れた溶融錫めっき銅合金材の製造方法に
おいて使用する溶融めっき装置を示す模式図である。銅
板条１は、コイルから巻き解かれ、脱脂及び洗浄等の表
面処理が施された後、その表面に有機高分子化合物を２
０乃至６５体積％含有する有機水溶性フラックスが塗布
される。次に、フラックスを乾燥した後、ガイドロール
２ａに案内されて溶融錫３ａが装入された溶融めっき槽
３に入る。このめっき槽３には、ガイドロール２ｂが配
設されており、銅板条１はこのガイドロール２ｂに案内
されて上方に引き上げられる。なお、めっき槽３は、仕
切り板４ａ〜４ｃにより複数のチャンバーに分割されて
いる。また、ガイドロール２ｂの周面には付着物除去部
材５が接触しており、ガイドロール２ｂの周面に付着し
た付着物はこの付着物除去部材５により除去されるよう
になっている。

【００３６】溶融めっき槽３の上方には、ノズル６ａ，
６ｂが設けられており、めっき槽３から出た銅板条１に
気体（ホットエアー）を吹き付けるようになっている。
このノズル６ａ，６ｂは銅板条１に対し４５乃至７５°
の角度で銅板条１の進行方向に逆向きに２００℃以上の
温度のエアーを吹き付ける。

【００３７】その後、銅板条１は冷却装置７内を通過
し、冷却された後、コイル状に巻き取られる。

【００３８】次に、上述の装置を使用して実際に溶融め
っき銅合金材を製造した結果について説明する。

【００３９】Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ銅合金条に対し、常法によ
りアルカリ脱脂洗浄及び酸洗浄を順次行なった。その
後、有機水溶性フラックスに浸漬し、乾燥後、純度が９
９．９９重量％以上の純錫の溶融金属浴に通した。溶融
めっき後は、ホットエアーでレベリングし、水冷後、水
洗、温水洗及び乾燥した。このときのめっき条件を下記
表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】このようにして得た溶融錫めっき銅合金材
において、溶融錫めっき厚さは２．５乃至３．０μｍで
あり、銅−錫合金層の厚さは０．５乃至０．８μｍであ
った。また、この溶融錫めっき銅合金材の平均表面粗度
Ｒａは０．２μｍであり、めっきの均一性は良好であっ
た。更に、はんだ広がり面積が９９％であり、はんだ濡
れ時間ｔも１．８秒と短く、はんだ付け性も良好であっ
た。

【００４２】次に、製造条件を種々変化させて、溶融錫
めっき銅合金材を製造し、その特性及び電子部品用材料
としての適性等を調べた結果について説明する。なお、
後述する各試験における試験方法及び評価方法を下記表
２乃至１０にまとめて示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】

【表６】

【００４８】

【表７】

【００４９】

【表８】

【００５０】

【表９】

【００５１】

【表１０】

【００５２】先ず、有機水溶性フラックス中の有機高分
子化合物（ポリアルキレングリコール）濃度のみを下記
表１１に示すように変えて、その他は前述の表１に示す
条件で溶融めっきを行ない、実施例及び比較例の溶融錫
めっき銅合金材を得た。そして、実施例及び比較例の各
溶融錫めっき銅合金材の外観錫濡れ性を調べた。その結
果を表１１に併せて示す。

【００５３】

【表１１】

【００５４】この表１１から明らかなように、フラック
ス中に有機高分子化合物を２０乃至６５体積％含有する
実施例１乃至４は、いずれも錫濡れ性が良好であると共
に、めっき表面が平坦でミクロ欠陥も少なかった。一
方、比較例１乃至３はいずれも均一な錫めっき層が得ら
れなかった。

【００５５】次に、下記表１２に示すフラックスを使用
した以外は前述の表１に示す条件と同様にして溶融錫め
っきを行い、実施例及び比較例の溶融錫めっき銅合金材
を得た。そして、各溶融錫めっき銅合金材の外観錫濡れ
性、耐食性、耐加熱変色性及び作業性（洗浄）を調べ
た。そして、その結果から、電子部品用材料としての適
性を総合的に評価した。その結果を表１２に併せて示
す。

【００５６】

【表１２】

【００５７】この表１２から明らかなように、ハロゲン
化合物及び重金属を含まず、有機高分子化合物を含む有
機水溶性フラックスを用いた実施例５は表面状態が良好
であり、耐食性及び耐加熱変色性も優れていた。また、
溶媒が水であるため、浴管理及び洗浄がいずれも容易で
ある。なお、有機酸としては、クエン酸及びグルタミン
酸がある。これらの有機酸を混合して使用したり、少量
の１種又はそれ以上の界面活性剤等をフラックスに加え
てもよい。

【００５８】有機酸と有機アミンだけの有機水溶性フラ
ックスを使用した比較例４は、有機高分子化合物（例え
ば、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコ
ール等）を含まないため、フラックスが素材全面を覆っ
ていない。このため、錫濡れ性が悪く、外観もよくなか
った。また、錫が均一に付着していないため、耐加熱変
色性も悪かった。

【００５９】有機ハロゲンフラックスを使用した比較例
５は、ハロゲン化合物により錫濡れ性が向上するが、逆
に、耐食性は低下した。

【００６０】従来使用されている有機フラックスを用い
た比較例６は、有機溶媒（例えば、イソプロピルアルコ
ール及びエチルアルコール）を含むため、排気設備が必
要であると共に火災等の危険性が高く、連続溶融めっき
には適していない。また、めっき後の洗浄も有機溶剤を
使い必要があり、作業性が悪い。

【００６１】比較例７に使用した無機系フラックスは、
塩化亜鉛及び塩化アンモニウムを含んでおり、錫濡れ性
がよく、火災等の危険性がないため、連続溶融めっきに
広く使用されている。しかし、その腐食性は強く、電子
材料の製造には適していない。また、加熱によりめっき
表面が黄変色しやすいことも確認された。これにより、
ハロゲン化合物及び重金属を含むフラックスを用いて製
造した材料は、電子部品に適さないことがわかる。

【００６２】比較例８は、比較例７の無機系フラックス
に有機高分子化合物を添加したものである。有機高分子
化合物を添加することによって、耐食性及び耐加熱変色
性が改善された。これにより、有機高分子化合物は、液
粘性の管理活性成分の均一塗布が可能であると共に下地
表面を熱から守るだけでなく、ハロゲン等の悪影響を小
さくする効果があることが認められる。しかし、塩化亜
鉛及び塩化アンモニウムを含む無機系フラックスに高分
子化合物を添加しても十分な耐食性及び耐加熱変色性を
得ることはできない。

【００６３】比較例９は、ロジン系フラックスを使用し
た場合の比較例である。ロジン系フラックスには錫濡れ
性が良好なものもあるが、比較例６と同様に有機溶剤を
使う必要があり、作業性が悪いと共に液管理が煩雑であ
る。

【００６４】これらの結果から、連続溶融めっきに有機
水溶性フラックスを使用する効果が極めて大きいことが
わかる。

【００６５】次に、溶融めっき槽から引き上げられた溶
融めっき銅合金材に吹き付ける気体の強さ及び冷却速度
を変化させてめっき層の厚さ及び銅−錫合金層の厚さを
下記表１３に示す厚さとした以外は前述の表１に示す条
件で実施例及び比較例の溶融錫めっき銅合金材を得た。
そして、各溶融錫めっき銅合金材の外観錫濡れ性、はん
だ付け性、曲げ加工性、スタンピング作業性及び作業性
を調べた。そして、その結果から、電子部品用材料とし
ての適性を総合的に評価した。その結果を表１３に併せ
て示す。但し、めっき厚さ及び合金層厚さの単位はいず
れもμｍである。

【００６６】

【表１３】

【００６７】この表１３から明らかなように、実施例６
乃至８は、外観、はんだ付け性、曲げ加工性及びスタン
ピング作業性等の生産性並びに耐食性がいずれも優れて
おり、電子部品用材料として好適である。一方、比較例
１０は、錫めっき厚さが薄いため、めっき層の殆どの部
分が合金層となっており、はんだ付け性及び曲げ加工性
が劣っている。また、錫めっきの表面状態は下地の表面
状態による影響を大きく受けた。比較例１１，１２は、
銅−錫合金層が過剰に成長しており、はんだ付け性及び
曲げ加工性等が劣っている。比較例１３は、錫めっき層
が厚いため、錫だれによる表面波模様が発生しやすかっ
た。また、この比較例１３は、錫地金代が錫めっきコス
トの半分近くになるため、めっきコストが高かった。更
に、スタンピング時に錫かすが大量に発生し、生産性も
悪い。

【００６８】次に、溶融めっき槽内の溶融金属成分を下
記表１４に示すように替えた以外は前述の表１と同様の
条件で実施例及び比較例の各溶融めっき錫銅合金材を得
た。めっき金属の溶融温度を表１４に併せて示した。但
し、めっき中の溶融金属の温度は表１４に示す各溶融温
度よりも４０℃だけ高い温度とした。そして、各溶融錫
めっき銅合金材のめっき厚さ、合金層の厚さ、表面硬度
Ｈｖ、生産性及び作業性を調べた。また、これらの結果
から、電子部品材料としての適性を総合的に評価した。
その結果も表１４に併せて示した。

【００６９】

【表１４】

【００７０】実施例９乃至１１は５〜４０重量％の鉛を
含有する錫合金を溶融めっきしたものである。これらの
実施例は１００％錫めっきをした場合（比較例１４）と
比較して銅−錫合金層が薄く、はんだ付け性が良好であ
った。また、めっき皮膜自体の強度が高くなるため、曲
げ加工性が良くなると共に、表面が硬くなり、疵が付き
にくくなる。更に、金属融点が低いため、作業温度が低
くなる等の多くの利点を有している。電子部品の製造温
度は低くなる傾向があり、低温でのはんだ付け性を良く
する必要性にも適している。

【００７１】実施例１２，１３は錫とインジウム又はビ
スマスとの合金を溶融めっきしたものである。これらの
合金は融点が低く、銅との合金層も成長しにくいことが
わかる。

【００７２】比較例１４は１００％錫をめっきしたもの
である。この比較例１４はその表面が軟らかく疵付きや
すい。また、金属溶融温度が２３２℃であるため、溶融
めっき槽の温度は約２５０〜３００℃と高温にする必要
があり、生産性及び作業性が十分であるといえない。

【００７３】次に、図２に示すように、ホットエアーの
吹き付け角度θ及び温度を下記表１５に示すように変化
させた以外は前述の表１に示す条件で溶融錫めっき銅合
金材を製造した。そして、各溶融錫めっき銅合金材の外
観を調べた。その結果を表１５に併せて示した。

【００７４】

【表１５】

【００７５】この表１５から明らかなように、実施例１
４乃至１６は気体吹き付けにより錫めっきにおける錫濡
れが十分に制御されており、めっき厚みが均一で波状模
様がなく、めっき表面が平滑でミクロ欠陥も少ないと共
に、耐食性及びはんだ付け性が優れた溶融めっき材が得
られた。また、この表１５から、吹き付け角度が小さい
ほど錫濡れが大きく、めっき厚みの均一化効果が高いこ
とがわかる。実施例１７は気体温度が高いため、錫の流
れが大きく、表面が平滑であると共に錫めっき厚みを薄
く制御するのに優れていた。一方、比較例１５，１６は
気体の流れが乱流になり、錫めっき表面に鮫肌状の模様
が発生し、めっき厚さが１．５μｍ以上になると、めっ
き厚さの不均一が生じた。また、比較例１７は気体が錫
めっき表面に有効に当たらず、めっき厚さを制御できな
いため、めっき層が厚くなると共にむらが生じやすかっ
た。更に、比較例１８は、気体温度が高いため、金属凝
固にむらができて、めっき層表面に波状模様が発生し
た。

【００７６】次に、めっき槽の構造を下記表１６に示す
ように変化させた以外は前述の表１と同様にして、溶融
錫めっき銅合金材を製造した。そして、各溶融錫めっき
銅合金材のミクロ欠陥の数を調べた。その結果を表１６
に併せて示す。

【００７７】

【表１６】

【００７８】実施例１８，１９，２０と溶融めっき槽中
の不純物、酸化物及びドロスが錫めっき銅条に接触しな
いように装置を改造し、製造方法を検討することで、錫
めっき表面のミクロ欠陥は大幅に減少し、溶融錫めっき
材でも、電気錫めっき材及びリフロー錫めっき材と同等
以上の特性を有するものが得られた。

【００７９】これらの材料は、耐食性及びはんだ付け性
が良好で、電子部品用材料として好適である。一方、比
較例１９，２０は、ミクロ欠陥が多いため、外観、耐食
性及び信頼性等に難点があり、電子部品用材料として使
用するには不適当であった。。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、有
機高分子化合物を所定量含有する有機水溶性フラックス
を用いて銅合金材の表面に溶融錫めっき層を形成するか
ら、外観及びはんだ付け性がいずれも良好であり、電子
部品用材料として好適の溶融錫めっき銅合金材を得るこ
とができる。これにより、電子部品の信頼性を向上でき
ると共に、溶融錫めっき銅合金材を電子部品材料として
一般的に使用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る溶融錫めっき銅合金材の
製造方法において使用する溶融めっき装置を示す模式図
である。

【図２】ホットエアーの吹き付け角度を示す模式図であ
る。

【図３】従来の溶融めっきにおいて使用されている溶融
めっき装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１；銅板条２ａ，２ｂ；ガイドロール３；めっき槽３ａ；溶融錫４ａ，４ｂ，４ｃ；仕切り板５；付着物除去部材６ａ，６ｂ，１１ａ，１１ｂ；ノズル７；冷却装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機高分子化合物を２０乃至６５体積％
含有する有機水溶性フラックスを銅合金材の表面に塗布
する工程と、前記銅合金材を錫又は錫合金の溶融めっき
浴中に通してその表面上に錫又は錫合金のめっき層を形
成する工程と、を有することを特徴とする耐食性及びは
んだ付け性が優れた溶融錫めっき銅合金材の製造方法。
【請求項２】前記めっき層の厚さが１．５μｍ以上で
あると共に、前記銅合金材と前記めっき層との界面に成
長する銅と錫との合金層の厚さがめっき直後の状態で１
μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の耐食
性及びはんだ付け性が優れた溶融錫めっき銅合金材の製
造方法。
【請求項３】前記溶融めっき浴中には、Ｉｎ、Ｂｉ及
びＰｂからなる群から選択された少なくとも１種の元素
が含有されていることを特徴とする請求項１又は２に記
載の耐食性及びはんだ付け性が優れた溶融錫めっき銅合
金材の製造方法。
【請求項４】溶融めっき槽内には前記銅合金材に接触
するロールの回転に伴ってロール表面の付着物を除去す
る付着物除去部材が設けられていることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１項に記載の耐食性及びはんだ
付け性が優れた溶融錫めっき銅合金材の製造方法。
【請求項５】前記めっき浴から出た銅合金材に温度が
２００℃以上の気体を前記銅合金材の進行方向に対して
逆向きに前記銅合金材と４５乃至７５°の角度をなして
吹き付けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
１項に記載の耐食性及びはんだ付け性が優れた溶融錫め
っき銅合金材の製造方法。
【請求項６】前記溶融めっき槽は複数の仕切り板によ
り複数のチャンバーに仕切られているいることを特徴と
する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の耐食性及び
はんだ付け性が優れた溶融錫めっき銅合金材の製造方
法。