JPH08176883A - Sn合金めっき材の製造方法 - Google Patents
Sn合金めっき材の製造方法Info
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Abstract
も一部にSnめっき層を設け、該Snめっき層の上に、
Cu、In、Zn、Sbのうち、1種または2種以上を
多層めっきし、しかるのち非酸化性雰囲気中で加熱する
ことにより、前記母材表面の少なくとも一部に、Sn8
0〜99%を含むSn合金めっき層(但し、めっき層中
のCu、Zn、Sbの合計量は10%以下とする)を形
成することを特徴とするSn合金めっき材の製造方法。 【効果】 従来のSnめっき材に比べて、電気接触特性
および半田付性に優れたSn合金めっき材を安価に製造
することができる。
Description
田付性に優れたSn合金めっき材に関するものであり、
特に、板、条等の形状から、端子、コネクター、リード
フレーム等に加工して、電気電子機器用導電部材として
使用するのに好適なSn合金めっき材の製造方法に関す
る。
或いは自動車配線等の接続部に使用される端子あるいは
コネクタと称されるいわゆる端子用材料としては、その
ほとんどが、銅あるいは黄銅、りん青銅条の表面にSn
をめっきしたいわゆるSnめっき条、或いは前記Snめ
っき条を、更に非酸化性雰囲気ガス中で加熱、冷却し、
表面のSn層のみを局部的に溶融、凝固させた、いわゆ
るリフローSnめっき条をプレス成形加工したものが使
用されていた。その理由は、上記Sn合金めっき材は、
銅あるいは銅合金の優れた成形加工性、ばね特性、導電
性と、錫の優れた半田付性、或いは電気接触特性(以
下、接点特性と称する)を兼ね備えていたからである。
気電子機器部品、自動車用電装部品等における小型軽量
化の傾向を受けて、成形性、ばね特性、導電性等、従来
より要求されている特性の一層の向上が求められている
のはもちろんであるが、上記材料が使用される環境もま
すます厳しくなる傾向にあり、温度等の使用環境が過酷
な条件下においても、接点特性等の材料特性が安定して
いることへの要求が一段と厳しくなる傾向にある。従っ
て、従来のSnめっき材では、これらのユ−ザ−からの
厳しい要求に十分な対応が出来ない場合も生じてきてい
る。
種々検討の結果、電気接触特性および半田付性に優れた
Sn合金めっき材の製造方法を開発したものである。
る母材表面の少なくとも一部にSnめっき層を設け、該
Snめっき層の上に、Cu、In、Ag、Zn、Sbの
うち、1種または2種以上を多層めっきし、しかるのち
非酸化性雰囲気中で加熱することにより、前記母材表面
の少なくとも一部に、Sn80〜99%を含むSn合金
めっき層(但し、めっき層中のCu、Zn、Sbの合計
量は10%以下とする)を形成することを特徴とするS
n合金めっき材の製造方法である。尚、銅または銅合金
からなる母材表面の少なくとも一部にあらかじめ下地N
iめっき層を0.1〜1μの厚さで設けておき、その上
に前記Snめっき層等を設けることが望ましい。
色性或いは安定した接点特性、並びに良好な半田付性を
示すことは、古くから知られている。本願発明は、この
Snに代えて、Cu、In、Ag、Zn、Sbのうち、
1種または2種以上を含み、Sn80〜99%を含むS
n合金(但し、Cu、Zn、Sbの合計量は10%以下
とする)を母材表面に形成することにより、当該Sn
と、母材の銅または銅合金との間の拡散反応が抑制さ
れ、接点特性および半田付性に優れためっき材を安価に
製造できることを見いだしてなされたものである。
の少なくとも一部に、「まずSnめっき層を設け、その
上に、Cu、In、Ag、Zn、Sbのうち、1種また
は2種以上を多層めっきする」と限定した理由は、前記
母材上に、「まずCu、In、Ag、Zn、Sb等をめ
っきし、その上にSnめっきを施してから、非酸化性雰
囲気中で加熱する」と、上記Cu、In、Ag、Zn、
Sb等のめっき層と上記Snめっき層とが均一に融合し
難く、従って所望するSn80〜99%を含むSn合金
(但し、Cu、Zn、Sbの合計量は10%以下とす
る)めっき材が得難い結果、本発明法に比較し 接触抵
抗および半田濡れ性が劣ることが判明したからである。
99%の範囲内に限定した理由は、99%を超えると添
加元素の効果が十分ではないからである。又、Sn含有
量の減少と共にその効果が増大するが、Sn量が80%
未満になると(Cu、Zn、Sbのうち1種または2種
以上を含有する場合は、Cu、Zn、Sb量の合計が1
0%を超えると)、かえって接点特性および半田付性が
悪くなるからである。
Cu、In、Ag、Zn、Sb以外に、通常、Sn中に
微量存在してもその特性をほとんど変化させない合金元
素を不純物として含んでいても差し支えなく、通常は、
0.1%程度の不純物まで許容される。
下地層として、あらかじめNi層を0.1〜1μmの厚
さで設けることにより、Sn合金層と母材の銅あるいは
銅合金との間の拡散による接触抵抗や半田付性の低下を
阻止することができ、特に100℃以上の高温環境で使
用される場合に好ましい特性を示す。この下地のNiめ
っきは、通常の電気めっき法が採用できる。下地めっき
は、母材が黄銅等の銅合金の場合、通常行われているよ
うに、まず厚さ0.1〜1μmの銅めっきを施し、更に
その上に厚さ0.1〜1μmのNiめっきを施せば、さ
らに本願発明の効果を十分に発揮させることができる。
尚、Snめっき層の上に、Cu、In等を多層めっきし
た後、非酸化性雰囲気中で加熱する本発明の方法は、従
来のSnめっきリフロ−材の製造ラインを小改造して実
施することが可能であり、安価に製造できる利点もあ
る。
ずれでも良く、通常は板、或いは条を所望の形状にプレ
ス成形加工して、スイッチ、リレー、コネクター、端
子、あるいは半導体リードフレーム等、電気電子機器用
の導電部材として用いられることが多い。もちろん、良
好な半田付性をいかして、熱交換器等にも使用できるこ
とは言うまでもない。
条を、20m/minの速度で連続的に、下記に示すS
nめっき浴中を通過させ、いわゆる電気めっきによりS
nめっき(厚さ1μm)した後、その上にCu、In、
Ag、Zn、Sbのうち、1種または2種以上を同じく
電気めっきにより1μm(2種以上の場合は、合計で1
μm)の厚さに多層めっきし、しかるのち非酸化性雰囲
気中で加熱することにより、前記りん青銅条表面の全面
に表1〜2に示す組成(本発明例No.1〜31および
比較例No.1〜8)のSn合金めっき層を形成した。
尚、一部の材料(本発明例No.4、9、13)につい
ては、あらかじめ別のラインで厚さ0.5μmのNi下
地めっきを電気めっきにより施した。尚、本実施例にお
ける各金属の電気めっき浴の組成は下記の通りである
が、本発明における電気めっき浴の組成は下記に限定さ
れるものではない。
大気中に500時間保持した後、接点特性および半田付
性を評価した。これらの結果を表1〜2に併記する。
尚、接点特性は、材料の表面に、先端の半径が10mm
の銀丸棒を200gの圧力をかけて接触させ、100m
Aの電流を流した時の接触抵抗を測定した。一方、半田
付性は、下記の方法により半田濡れ性の評価を行い、本
発明例および比較例について、従来例のSnめっき条を
基準とした場合の、100分率で表示した。即ち、Zn
Cl2 系のフラックスを塗布しためっき条の上に、厚さ
1.2mm、直径5.3mmのSn−0.7%Cu合金
半田を置き、あらかじめ360℃に加熱されたホットプ
レート上に2.5分間乗せた後、室温迄冷却して、前記
Sn−0.7%Cu合金半田が溶解した面積を測定し
た。また、Sn合金に代えて、従来のようにSnをめっ
きした場合についても、上記と同様にめっき材を製造
し、上記と同様の評価を行った。その結果も従来例1と
して、表2に併記する。
条に先ずCu、In、Sbのうちの1種を電気めっき
(厚さ1μm)し、その上にSnを電気めっき(厚さ1
μm)した以外は、実施例1と同じ方法によりSn合金
めっき材を製造し、実施例1と同様の評価を行った。そ
の結果を比較例9〜11として、表2に併記する。
o.1〜31はいずれも従来例No.1に比べて、13
0℃で劣化試験後の接点特性および半田付性に優れてい
る。特に、Ni下地めっきを施した本発明例No.4、
9、13は、Ni下地めっきを施さなかった本発明例N
o.3、8、12に比べて、接点特性および半田付性が
良好であるが、これは母材中のCuのめっき材表面への
拡散が阻止された為であると考えられる。
含有量が本願の範囲内より少ない比較例No.1〜5
は、従来のSnめっき材と比べて、同程度の接点特性し
か得られていなく、半田付性の改善効果も極めて僅かで
ある。又、In、Ag、Cu、Zn等の含有量が本願の
範囲内より多い比較例No.6〜8は、従来のSnめっ
き材に比べて接点特性および半田付性が悪化している。
又、先ずCu、In、Sb等をめっきし、その上にSn
をめっきした比較例9〜11は、本発明例に比べて、接
点特性および半田付性が劣っている。
従来のSnめっき材に比べて、電気接触特性および半田
付性に優れたSn合金めっき材を安価に製造することが
可能であり、工業上顕著な効果を奏する。
の少なくとも一部に、「まずSnめっき層を設け、その
上に、Cu、In、Zn、Sbのうち、1種または2種
以上を多層めっきする」と限定した理由は、前記母材上
に、「まずCu、In、Zn、Sb等をめっきし、その
上にSnめっきを施してから、非酸化性雰囲気中で加熱
する」と、本発明法に比較して接触抵抗および半田濡れ
性が劣ることが判明したからである。
条を、20m/minの速度で連続的に、下記に示すS
nめっき浴中を通過させ、いわゆる電気めっきによりS
nめっきした後、その上にCu、In、Zn、Sbのう
ち、1種または2種以上を同じく電気めっきにより1μ
m(2種以上の場合は、合計で1μm)の厚さに多層め
っきし、しかるのち非酸化性雰囲気中で加熱することに
より、前記りん青銅条表面の全面に表1〜2に示す組成
(本発明例No.1〜23および比較例No.1〜6)
のSn合金めっき層を形成した。尚、一部の材料(本発
明例No.4、9、13)については、あらかじめ別の
ラインで厚さ0.5μmのNi下地めっきを電気めっき
により施した。尚、本実施例における各金属の電気めっ
き浴の組成は下記の通りであるが、本発明における電気
めっき浴の組成は下記に限定されるものではない。
条に先ずCu、In、Sbのうちの1種を電気めっき
(厚さ1μm)し、その上にSnを電気めっきした以外
は、実施例1と同じ方法によりSn合金めっき材を製造
し、実施例1と同様の評価を行った。その結果を比較例
7〜9として、表2に併記する。
o.1〜23はいずれも従来例No.1に比べて、13
0℃で劣化試験後の接点特性および半田付性に優れてい
る。特に、Ni下地めっきを施した本発明例No.4、
9、13は、Ni下地めっきを施さなかった本発明例N
o.3、8、12に比べて、接点特性および半田付性が
良好であるが、これは母材中のCuのめっき材表面への
拡散が阻止された為であると考えられる。
が本願の範囲内より少ない比較例No.1〜4は、従来
のSnめっき材と比べて、同程度の接点特性しか得られ
ていなく、半田付性の改善効果も極めて僅かである。
又、In、Cu、Zn等の含有量が本願の範囲内より多
い比較例No.5〜6は、従来のSnめっき材に比べて
接点特性および半田付性が悪化している。又、先ずC
u、In、Sb等をめっきし、その上にSnをめっきし
た比較例7〜9は、本発明例に比べて、接点特性および
半田付性が劣っている。
Claims (2)
- 【請求項1】 銅または銅合金からなる母材表面の少な
くとも一部にSnめっき層を設け、該Snめっき層の上
に、Cu、In、Ag、Zn、Sbのうち、1種または
2種以上を多層めっきし、しかるのち非酸化性雰囲気中
で加熱することにより、前記母材表面の少なくとも一部
に、Sn80〜99%を含むSn合金めっき層(但し、
めっき層中のCu、Zn、Sbの合計量は10%以下と
する)を形成することを特徴とするSn合金めっき材の
製造方法。 - 【請求項2】 銅または銅合金からなる母材表面の少な
くとも一部に、あらかじめ下地Niめっき層を0.1〜
1μの厚さで設けることを特徴とする請求項1記載のS
n合金めっき材の製造方法。
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