JPH08199386A - はんだ付下地用ビスマス／スズ２層めっき皮膜 - Google Patents
はんだ付下地用ビスマス／スズ２層めっき皮膜Info
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- JPH08199386A JPH08199386A JP1181695A JP1181695A JPH08199386A JP H08199386 A JPH08199386 A JP H08199386A JP 1181695 A JP1181695 A JP 1181695A JP 1181695 A JP1181695 A JP 1181695A JP H08199386 A JPH08199386 A JP H08199386A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の主な目的は、良好なはんだ接合強
度、はんだ濡れ性等を有し、はんだ接合用下地皮膜とし
て有用な皮膜であって、有害な成分を含有することな
く、簡単な操作で形成し得るはんだ付下地用めっき皮膜
を提供することである。 【構成】 ビスマスめっき皮膜及びスズめっき皮膜を順
次形成してなるはんだ付下地用ビスマス／スズ２層めっ
き皮膜。
度、はんだ濡れ性等を有し、はんだ接合用下地皮膜とし
て有用な皮膜であって、有害な成分を含有することな
く、簡単な操作で形成し得るはんだ付下地用めっき皮膜
を提供することである。 【構成】 ビスマスめっき皮膜及びスズめっき皮膜を順
次形成してなるはんだ付下地用ビスマス／スズ２層めっ
き皮膜。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、はんだ付用の下地めっ
き皮膜として有用なビスマス／スズ２層めっき皮膜に関
する。
き皮膜として有用なビスマス／スズ２層めっき皮膜に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子部品にはんだ接合を行う際の
下地皮膜としては、Ｓｎ−Ｐｂ合金皮膜が広く用いられ
ている。しかしながら、近年、Ｐｂによる環境汚染が問
題となり、将来的には鉛の使用制限が行われる可能性が
高いために、Ｓｎ−Ｐｂ合金の代替として使用し得る低
融点合金皮膜の開発が望まれており、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｓｎ
−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｚｎ等の各種
合金の使用が検討されている。
下地皮膜としては、Ｓｎ−Ｐｂ合金皮膜が広く用いられ
ている。しかしながら、近年、Ｐｂによる環境汚染が問
題となり、将来的には鉛の使用制限が行われる可能性が
高いために、Ｓｎ−Ｐｂ合金の代替として使用し得る低
融点合金皮膜の開発が望まれており、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｓｎ
−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｚｎ等の各種
合金の使用が検討されている。
【０００３】また、電子工業の発展に伴い半導体関係で
は部品の小型化、プラスチック基板の導入検討などの動
向により、より低いはんだ接合温度が求められている
が、従来用いられているＳｎ−Ｐｂ合金は、共晶点が１
８３℃であり、この温度以下のはんだ接合は困難であ
る。Ｐｂを含有しない合金の中では、Ｂｉ−Ｓｎ合金の
共晶点が１３９℃であり、Ｓｎ−Ｐｂの共晶点より４０
℃程度低く、また、ＢｉはＩｎ、Ａｇなどの他の金属元
素と比較して安価であることから、低温接合用皮膜とし
てＢｉ−Ｓｎ合金に対する期待が高まっている。
は部品の小型化、プラスチック基板の導入検討などの動
向により、より低いはんだ接合温度が求められている
が、従来用いられているＳｎ−Ｐｂ合金は、共晶点が１
８３℃であり、この温度以下のはんだ接合は困難であ
る。Ｐｂを含有しない合金の中では、Ｂｉ−Ｓｎ合金の
共晶点が１３９℃であり、Ｓｎ−Ｐｂの共晶点より４０
℃程度低く、また、ＢｉはＩｎ、Ａｇなどの他の金属元
素と比較して安価であることから、低温接合用皮膜とし
てＢｉ−Ｓｎ合金に対する期待が高まっている。
【０００４】従来、Ｂｉ−Ｓｎ合金めっき浴としては硫
酸浴、有機スルホン酸浴（特開昭６３−１４８８７号公
報）などが報告されている。しかしながら、公知の硫酸
浴、有機スルホン酸浴等を用いると、低電流密度におい
てＢｉ含有率が低くなる傾向にあり、また、めっき浴中
において電析したＢｉ−Ｓｎ合金皮膜や陽極に対してＢ
ｉの置換析出が起こるなどの問題点がある。また、Ｂｉ
−Ｓｎ系の平衡状態図によれば、Ｂｉ−Ｓｎ合金はＢｉ
が５７重量％以下ではＢｉ含有率が低いほど皮膜の融点
が高くなる傾向にあり、プリント配線基板のスルホール
部分では電流密度が低くなることから、Ｂｉ含有率が低
下してはんだ濡れ性が低下する可能性がある。
酸浴、有機スルホン酸浴（特開昭６３−１４８８７号公
報）などが報告されている。しかしながら、公知の硫酸
浴、有機スルホン酸浴等を用いると、低電流密度におい
てＢｉ含有率が低くなる傾向にあり、また、めっき浴中
において電析したＢｉ−Ｓｎ合金皮膜や陽極に対してＢ
ｉの置換析出が起こるなどの問題点がある。また、Ｂｉ
−Ｓｎ系の平衡状態図によれば、Ｂｉ−Ｓｎ合金はＢｉ
が５７重量％以下ではＢｉ含有率が低いほど皮膜の融点
が高くなる傾向にあり、プリント配線基板のスルホール
部分では電流密度が低くなることから、Ｂｉ含有率が低
下してはんだ濡れ性が低下する可能性がある。
【０００５】また、公知のＢｉ−Ｓｎ合金めっき浴で
は、析出電位が大きく異なるＢｉとＳｎを合金として析
出させるために、メタンスルホン酸、グルコン酸等を錯
形成剤として添加してＢｉの析出電位を卑な方向に移行
させてＳｎとの共析を可能としているが（特開平２−８
８７８９号）、錯形成剤の添加により合金めっき浴にお
ける析出電位が卑な方向へと移行し、その結果、電流効
率の低下が予想される。
は、析出電位が大きく異なるＢｉとＳｎを合金として析
出させるために、メタンスルホン酸、グルコン酸等を錯
形成剤として添加してＢｉの析出電位を卑な方向に移行
させてＳｎとの共析を可能としているが（特開平２−８
８７８９号）、錯形成剤の添加により合金めっき浴にお
ける析出電位が卑な方向へと移行し、その結果、電流効
率の低下が予想される。
【０００６】更に、通常、Ｂｉ−Ｓｎ合金めっき浴に
は、良好な光沢外観を得るために、平滑化剤としてノニ
オン系界面滑性剤（ポリオキシエチレンノニルフェニル
エーテルなど）、光沢剤としてＳｎ用又はＳｎ−Ｐｂ用
の公知の光沢剤が添加されているが、これらの添加剤を
配合した場合には、電流効率のさらなる低下および皮膜
中のＢｉ含有率の大きな低下が認められる。
は、良好な光沢外観を得るために、平滑化剤としてノニ
オン系界面滑性剤（ポリオキシエチレンノニルフェニル
エーテルなど）、光沢剤としてＳｎ用又はＳｎ−Ｐｂ用
の公知の光沢剤が添加されているが、これらの添加剤を
配合した場合には、電流効率のさらなる低下および皮膜
中のＢｉ含有率の大きな低下が認められる。
【０００７】また、合金めっき浴では、金属濃度が変動
すると、それに伴って電析皮膜の組成の変動が起こり易
く、一定の性能の皮膜を安定して形成するためには、浴
管理が非常に煩雑である。
すると、それに伴って電析皮膜の組成の変動が起こり易
く、一定の性能の皮膜を安定して形成するためには、浴
管理が非常に煩雑である。
【０００８】更に、その他に、Ｂｉ−Ｓｎ合金浴の大き
な欠点として、公知の硫酸浴、有機スルホン酸浴では、
いずれもＳｎに対してＢｉが貴な金属であるために、浴
中のＢｉイオンが置換反応を起こし易く、被処理物を浴
中に浸漬する際或いは浴から引き上げる際に、通電され
ていないと被処理物や形成されたＢｉ−Ｓｎ合金膜表面
にＢｉが置換析出することがある。このように被処理物
にＢｉが置換析出した場合には、その上にＢｉ−Ｓｎ合
金皮膜が形成されても良好な密着は得られず、また、得
られたＢｉ−Ｓｎ合金皮膜上にＢｉが置換析出した場合
には、置換析出した皮膜にはＢｉ酸化物が多く含有され
ているため、皮膜のはんだ濡れ性、接合強度などについ
て悪影響がある。また、Ｂｉ−Ｓｎ合金めっき浴におい
て陽極としてＳｎ又はＢｉ−Ｓｎ合金を用いた場合に
は、陽極に対しても非通電時にＢｉの置換析出が発生
し、これによりめっき浴中のＢｉ、Ｓｎ金属濃度に変動
が起こり、電析により得られるＢｉ−Ｓｎ合金皮膜の組
成にも変動が生じる。
な欠点として、公知の硫酸浴、有機スルホン酸浴では、
いずれもＳｎに対してＢｉが貴な金属であるために、浴
中のＢｉイオンが置換反応を起こし易く、被処理物を浴
中に浸漬する際或いは浴から引き上げる際に、通電され
ていないと被処理物や形成されたＢｉ−Ｓｎ合金膜表面
にＢｉが置換析出することがある。このように被処理物
にＢｉが置換析出した場合には、その上にＢｉ−Ｓｎ合
金皮膜が形成されても良好な密着は得られず、また、得
られたＢｉ−Ｓｎ合金皮膜上にＢｉが置換析出した場合
には、置換析出した皮膜にはＢｉ酸化物が多く含有され
ているため、皮膜のはんだ濡れ性、接合強度などについ
て悪影響がある。また、Ｂｉ−Ｓｎ合金めっき浴におい
て陽極としてＳｎ又はＢｉ−Ｓｎ合金を用いた場合に
は、陽極に対しても非通電時にＢｉの置換析出が発生
し、これによりめっき浴中のＢｉ、Ｓｎ金属濃度に変動
が起こり、電析により得られるＢｉ−Ｓｎ合金皮膜の組
成にも変動が生じる。
【０００９】以上のように、Ｂｉ−Ｓｎ合金めっき皮膜
は、皮膜融点が低く、比較的安価であり、鉛を含有しな
いことから代替はんだ接合皮膜として有望であるが、め
っきの際の作業性が非常に悪く、良好なめっき皮膜を形
成するためには非常に煩雑な浴管理が必要となる等の各
種の問題点を有している。
は、皮膜融点が低く、比較的安価であり、鉛を含有しな
いことから代替はんだ接合皮膜として有望であるが、め
っきの際の作業性が非常に悪く、良好なめっき皮膜を形
成するためには非常に煩雑な浴管理が必要となる等の各
種の問題点を有している。
【００１０】
【発明が解決すべき課題】本発明の主な目的は、良好な
はんだ接合強度、はんだ濡れ性等を有し、はんだ接合用
下地皮膜として有用な皮膜であって、有害な成分を含有
することなく、簡単な操作で形成し得るはんだ付下地用
めっき皮膜を提供することである。
はんだ接合強度、はんだ濡れ性等を有し、はんだ接合用
下地皮膜として有用な皮膜であって、有害な成分を含有
することなく、簡単な操作で形成し得るはんだ付下地用
めっき皮膜を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した如
き目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、
ビスマスめっき皮膜及びスズめっき皮膜を順次形成して
なる２層めっき皮膜は、はんだ付により加熱された際
に、溶融して容易に合金化し、はんだ接合強度、はんだ
濡れ性等に優れた皮膜となり、しかもこの２層めっき皮
膜は、煩雑な浴管理を要することなく非常に簡単に形成
できることを見出し、ここに本発明を完成するに至っ
た。
き目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、
ビスマスめっき皮膜及びスズめっき皮膜を順次形成して
なる２層めっき皮膜は、はんだ付により加熱された際
に、溶融して容易に合金化し、はんだ接合強度、はんだ
濡れ性等に優れた皮膜となり、しかもこの２層めっき皮
膜は、煩雑な浴管理を要することなく非常に簡単に形成
できることを見出し、ここに本発明を完成するに至っ
た。
【００１２】即ち、本発明は、ビスマスめっき皮膜及び
スズめっき皮膜を順次形成してなるはんだ付下地用ビス
マス／スズ２層めっき皮膜に係る。
スズめっき皮膜を順次形成してなるはんだ付下地用ビス
マス／スズ２層めっき皮膜に係る。
【００１３】本発明のはんだ付下地用めっき皮膜は、ビ
スマスめっき皮膜及びスズめっき皮膜を順次形成してな
るものである。この様に、本発明では、ビスマスめっき
皮膜を下地とし、この上にスズめっき皮膜を形成するた
めに、被処理物に析出電位の貴なＢｉをめっきした後、
析出電位の卑なＳｎをめっきすることになり、析出物に
Ｂｉが置換析出することを防止することができる。ま
た、使用するめっき浴が単金属のめっき浴であるため、
陽極として合金を用いる必要がなく、陽極への置換析出
も防止できる。更に、合金めっき浴を用いる場合のよう
に、めっき浴中の金属濃度比率を管理する必要がなく、
めっき皮膜の膜厚比を制御するだけで、はんだ付時に任
意の合金組成のめっき皮膜を形成でき、簡単に安定した
組成のめっき皮膜を得ることができる。
スマスめっき皮膜及びスズめっき皮膜を順次形成してな
るものである。この様に、本発明では、ビスマスめっき
皮膜を下地とし、この上にスズめっき皮膜を形成するた
めに、被処理物に析出電位の貴なＢｉをめっきした後、
析出電位の卑なＳｎをめっきすることになり、析出物に
Ｂｉが置換析出することを防止することができる。ま
た、使用するめっき浴が単金属のめっき浴であるため、
陽極として合金を用いる必要がなく、陽極への置換析出
も防止できる。更に、合金めっき浴を用いる場合のよう
に、めっき浴中の金属濃度比率を管理する必要がなく、
めっき皮膜の膜厚比を制御するだけで、はんだ付時に任
意の合金組成のめっき皮膜を形成でき、簡単に安定した
組成のめっき皮膜を得ることができる。
【００１４】本発明の２層めっき皮膜では、はんだ付の
際に２層のめっき皮膜が溶融して、合金化すると考えら
れる。このため、所望する合金組成に応じて、任意の膜
厚比率のめっき皮膜を形成すればよい。特に、はんだ付
の下地めっき皮膜としての要求性能であるはんだ接合強
度、はんだ濡れ性等を考慮すると、ビスマスめっき皮
膜：スズめっき皮膜（膜厚比率）＝２：８〜８：２程度
が好ましく、４：６〜６：４程度がより好ましい。
際に２層のめっき皮膜が溶融して、合金化すると考えら
れる。このため、所望する合金組成に応じて、任意の膜
厚比率のめっき皮膜を形成すればよい。特に、はんだ付
の下地めっき皮膜としての要求性能であるはんだ接合強
度、はんだ濡れ性等を考慮すると、ビスマスめっき皮
膜：スズめっき皮膜（膜厚比率）＝２：８〜８：２程度
が好ましく、４：６〜６：４程度がより好ましい。
【００１５】また、めっき皮膜の膜厚は、特に限定され
ることはなく、はんだ付の下地めっき皮膜として機能し
得る範囲とすればよいが、通常、２層のめっき皮膜の合
計膜厚として、２〜２０μｍ程度が好ましく、５〜１０
μｍ程度がより好ましい。
ることはなく、はんだ付の下地めっき皮膜として機能し
得る範囲とすればよいが、通常、２層のめっき皮膜の合
計膜厚として、２〜２０μｍ程度が好ましく、５〜１０
μｍ程度がより好ましい。
【００１６】本発明では、ビスマスめっき皮膜及びスズ
めっき皮膜を形成するために用いるめっき浴としては、
特に限定はなく、従来公知のビスマスめっき浴及びスズ
めっき浴を使用できる。
めっき皮膜を形成するために用いるめっき浴としては、
特に限定はなく、従来公知のビスマスめっき浴及びスズ
めっき浴を使用できる。
【００１７】ビスマスめっき浴としては、具体的には、
いわゆるメタンスルホン酸ビスマスめっき浴、硫酸ビス
マスめっき浴等の公知のめっき浴を使用できる。これら
のめっき浴の基本浴組成及びめっき条件の一例を示すと
下記の通りである。
いわゆるメタンスルホン酸ビスマスめっき浴、硫酸ビス
マスめっき浴等の公知のめっき浴を使用できる。これら
のめっき浴の基本浴組成及びめっき条件の一例を示すと
下記の通りである。
【００１８】＊メタンスルホン酸ビスマスめっき浴 ７０％メタンスルホン酸 ５０〜５００ｍｌ／ｌ 酸化ビスマス ５〜１００ｇ／ｌ 陰極電流密度 ０．２〜５Ａ／ｄｍ2 浴 温 １５〜４０℃ ＊硫酸ビスマスめっき浴 ９８％硫酸 ５０〜２００ｍｌ／ｌ 硝酸ビスマス ５〜１００ｇ／ｌ 陰極電流密度 ０．２〜５Ａ／ｄｍ2 浴 温 １５〜４０℃ これらのメタンスルホン酸ビスマスめっき浴、硫酸ビス
マスめっき浴等には、通常、平滑化剤として、α又はβ
−ナフトールエトキシレート、α又はβ−ナフトールプ
ロポキシエトキシレート、ポリオキシエチレンノニルフ
ェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニル
エーテル、多核フェノールエトキシレート、ポリオキシ
エチレンドデシルフェニルエーテル等のノニオン系界面
活性剤が５〜５０ｇ／ｌ程度添加される。また、ビスマ
スめっき皮膜は、スズめっき皮膜の下地として用いられ
るものであり、特に、光沢剤成分を添加する必要はない
が、必要に応じて公知の光沢剤を添加することも可能で
ある。ただし、光沢剤の添加量が多くなり過ぎると、析
出速度が低下するおそれがあるので、添加量をできるだ
少なくすることが好ましく、通常、０．０１〜２０ｇ／
ｌ程度とすることができる。この様な光沢剤として、ホ
ルマリン、アセトアルデヒド等の脂肪族アルデヒド、ベ
ンズアルデヒド、ｏ−クロルベンズアルデヒド等の芳香
族アルデヒド、トリアゾール類、トリアジン類、トリア
ゾール類又はトリアジン類の縮合環化合物、アセトアル
デヒドとｏ−トルイジンとの反応生成物等を例示でき
る。本発明では、特に、ビスマスめっき浴としては、平
滑化剤として、α又はβ−ナフトールエトキシレート、
α又はβ−ナフトールプロポキシエトキシレート等を含
有するメタンスルホン酸ビスマスめっき浴又は硫酸ビス
マスめっき浴を用いることが好ましい。
マスめっき浴等には、通常、平滑化剤として、α又はβ
−ナフトールエトキシレート、α又はβ−ナフトールプ
ロポキシエトキシレート、ポリオキシエチレンノニルフ
ェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニル
エーテル、多核フェノールエトキシレート、ポリオキシ
エチレンドデシルフェニルエーテル等のノニオン系界面
活性剤が５〜５０ｇ／ｌ程度添加される。また、ビスマ
スめっき皮膜は、スズめっき皮膜の下地として用いられ
るものであり、特に、光沢剤成分を添加する必要はない
が、必要に応じて公知の光沢剤を添加することも可能で
ある。ただし、光沢剤の添加量が多くなり過ぎると、析
出速度が低下するおそれがあるので、添加量をできるだ
少なくすることが好ましく、通常、０．０１〜２０ｇ／
ｌ程度とすることができる。この様な光沢剤として、ホ
ルマリン、アセトアルデヒド等の脂肪族アルデヒド、ベ
ンズアルデヒド、ｏ−クロルベンズアルデヒド等の芳香
族アルデヒド、トリアゾール類、トリアジン類、トリア
ゾール類又はトリアジン類の縮合環化合物、アセトアル
デヒドとｏ−トルイジンとの反応生成物等を例示でき
る。本発明では、特に、ビスマスめっき浴としては、平
滑化剤として、α又はβ−ナフトールエトキシレート、
α又はβ−ナフトールプロポキシエトキシレート等を含
有するメタンスルホン酸ビスマスめっき浴又は硫酸ビス
マスめっき浴を用いることが好ましい。
【００１９】また、スズめっき浴としては、いわゆるメ
タンスルホン酸スズめっき浴、硫酸スズめっき浴等の公
知のめっき浴を使用できる。これらのめっき浴の基本浴
組成及びめっき条件の一例を示すと下記の通りである。
タンスルホン酸スズめっき浴、硫酸スズめっき浴等の公
知のめっき浴を使用できる。これらのめっき浴の基本浴
組成及びめっき条件の一例を示すと下記の通りである。
【００２０】＊メタンスルホン酸スズめっき浴 メタンスルホン酸スズ ５０〜５００ｍｌ／ｌ ７０％メタンスルホン酸 ５０〜２００ｍｌ／ｌ 陰極電流密度 ０．２〜５Ａ／ｄｍ2 浴 温 １５〜４０℃ ＊硫酸スズめっき浴 ９８％硫酸 ５０〜２００ｍｌ／ｌ 硫酸スズ ５〜１００ｇ／ｌ 陰極電流密度 ０．２〜５Ａ／ｄｍ2 2 浴 温 １５〜４０℃ これらのメタンスルホン酸スズめっき浴、硫酸スズめっ
き浴等には、通常、皮膜の平滑化剤として、ポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン
オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシ
ルフェニルエーテル、多核フェノールエトキシレート、
α又はβ−ナフトールエトキシレート、α又はβ−ナフ
トールプロポキシエトキシレート等のノニオン系界面活
性剤が５〜５０ｇ／ｌ程度添加される。また、はんだ付
の下地皮膜としての機能のみを考慮する場合には、光沢
剤成分を添加することなく使用可能であるが、必要に応
じて、公知のスズめっき用光沢剤を添加してもよい。光
沢剤の添加量は、特に限定的ではなく、通常０．０１〜
２０ｇ／ｌ程度とすることができるが、光沢剤の添加量
が多くなり過ぎると、めっき皮膜の有機物吸蔵量が増加
してはんだの濡れ性が低下するおそれがあるので、添加
量をできるだ少なくすることが好ましく、０．０１〜１
ｇ／ｌ程度とすることが好ましい。使用し得る光沢剤と
しては、ホルマリン、アセトアルデヒド等の脂肪族アル
デヒド、ベンズアルデヒド、ｏ−クロルベンズアルデヒ
ド等の芳香族アルデヒド、トリアゾール類、トリアジン
類、トリアゾール類又はトリアジン類の縮合環化合物、
アセトアルデヒドとｏ−トルイジンとの反応生成物等を
例示できる。
き浴等には、通常、皮膜の平滑化剤として、ポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン
オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシ
ルフェニルエーテル、多核フェノールエトキシレート、
α又はβ−ナフトールエトキシレート、α又はβ−ナフ
トールプロポキシエトキシレート等のノニオン系界面活
性剤が５〜５０ｇ／ｌ程度添加される。また、はんだ付
の下地皮膜としての機能のみを考慮する場合には、光沢
剤成分を添加することなく使用可能であるが、必要に応
じて、公知のスズめっき用光沢剤を添加してもよい。光
沢剤の添加量は、特に限定的ではなく、通常０．０１〜
２０ｇ／ｌ程度とすることができるが、光沢剤の添加量
が多くなり過ぎると、めっき皮膜の有機物吸蔵量が増加
してはんだの濡れ性が低下するおそれがあるので、添加
量をできるだ少なくすることが好ましく、０．０１〜１
ｇ／ｌ程度とすることが好ましい。使用し得る光沢剤と
しては、ホルマリン、アセトアルデヒド等の脂肪族アル
デヒド、ベンズアルデヒド、ｏ−クロルベンズアルデヒ
ド等の芳香族アルデヒド、トリアゾール類、トリアジン
類、トリアゾール類又はトリアジン類の縮合環化合物、
アセトアルデヒドとｏ−トルイジンとの反応生成物等を
例示できる。
【００２１】上記したように、ビスマスめっき浴とし
て、光沢剤を含有することなく、少量の添加剤のみを含
有するめっき浴を用い、スズメッキ浴として、添加剤成
分と、少量の光沢剤を含有するめっき浴を用いて形成さ
れた２層めっき皮膜は、皮膜全体として有機物吸蔵量の
少ない良好な光沢外観を有するはんだ接合用皮膜とな
り、形成される２層めっき皮膜はリフロー処理の際にも
ガスの発生が少量でありブツなどの外観不良も抑制され
た良好なはんだ付用の下地めっき皮膜となる。
て、光沢剤を含有することなく、少量の添加剤のみを含
有するめっき浴を用い、スズメッキ浴として、添加剤成
分と、少量の光沢剤を含有するめっき浴を用いて形成さ
れた２層めっき皮膜は、皮膜全体として有機物吸蔵量の
少ない良好な光沢外観を有するはんだ接合用皮膜とな
り、形成される２層めっき皮膜はリフロー処理の際にも
ガスの発生が少量でありブツなどの外観不良も抑制され
た良好なはんだ付用の下地めっき皮膜となる。
【００２２】上記した各種めっき浴を用いて、めっき皮
膜を形成するための方法は、通常のめっき方法と同様で
よく、常法に従って、脱脂処理、活性化処理等を行なっ
た後、めっき処理を行なえばよい。
膜を形成するための方法は、通常のめっき方法と同様で
よく、常法に従って、脱脂処理、活性化処理等を行なっ
た後、めっき処理を行なえばよい。
【００２３】本発明では、２層めっき皮膜を形成するた
めの被めっき物は、特に限定されず、はんだ付を必要と
する各種導電性材料を被めっき物とすることができる
が、例えば、プリント配線板を被処理物とする場合に
は、はんだ付の行なわれる銅金属からなる導体回路上に
本発明の２層めっき皮膜が形成される。
めの被めっき物は、特に限定されず、はんだ付を必要と
する各種導電性材料を被めっき物とすることができる
が、例えば、プリント配線板を被処理物とする場合に
は、はんだ付の行なわれる銅金属からなる導体回路上に
本発明の２層めっき皮膜が形成される。
【００２４】本発明のビスマス／スズ２層めっき皮膜
は、はんだ付用の下地めっき皮膜として用いられるもの
であり、該２層めっき皮膜を形成した後、常法に従っ
て、各種部品のはんだ付が行なわれる。通常のはんだ接
合方法では、２２０〜２６０℃程度という比較的高い温
度ではんだによる接合が行なわれるが、Ｂｉ−Ｓｎ合金
は、Ｓｎ−Ｐｂ合金と同様に共晶合金系の金属であり、
共晶点での融点は１３９℃であり、Ｓｎ−Ｐｂ合金の１
８３℃より４０℃以上低く、また、Ｂｉ−Ｓｎ合金はＳ
ｎ−Ｐｂ合金の場合よりさらに固溶領域の小さい合金系
であり、合金めっき皮膜中においても、ＢｉとＳｎはほ
とんど固溶していない。したがって、本発明のビスマス
及びスズからなる２層めっき皮膜では、はんだ接合が行
われる際に、短時間ではあるが皮膜が融点よりかなり高
い温度に保持されて溶解し、それに伴いＢｉとＳｎが皮
膜中に分散した共晶組織が形成されるものと考えられ
る。本発明の２層めっき皮膜は、この様にして、はんだ
付の際に簡単に合金化し、形成されるＢｉ−Ｓｎ合金皮
膜は、はんだ接合強度、はんだ濡れ性等に優れたものと
なり、はんだ付用の下地めっき皮膜として好適なものと
なる。
は、はんだ付用の下地めっき皮膜として用いられるもの
であり、該２層めっき皮膜を形成した後、常法に従っ
て、各種部品のはんだ付が行なわれる。通常のはんだ接
合方法では、２２０〜２６０℃程度という比較的高い温
度ではんだによる接合が行なわれるが、Ｂｉ−Ｓｎ合金
は、Ｓｎ−Ｐｂ合金と同様に共晶合金系の金属であり、
共晶点での融点は１３９℃であり、Ｓｎ−Ｐｂ合金の１
８３℃より４０℃以上低く、また、Ｂｉ−Ｓｎ合金はＳ
ｎ−Ｐｂ合金の場合よりさらに固溶領域の小さい合金系
であり、合金めっき皮膜中においても、ＢｉとＳｎはほ
とんど固溶していない。したがって、本発明のビスマス
及びスズからなる２層めっき皮膜では、はんだ接合が行
われる際に、短時間ではあるが皮膜が融点よりかなり高
い温度に保持されて溶解し、それに伴いＢｉとＳｎが皮
膜中に分散した共晶組織が形成されるものと考えられ
る。本発明の２層めっき皮膜は、この様にして、はんだ
付の際に簡単に合金化し、形成されるＢｉ−Ｓｎ合金皮
膜は、はんだ接合強度、はんだ濡れ性等に優れたものと
なり、はんだ付用の下地めっき皮膜として好適なものと
なる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の２層めっき皮膜は、有害な成分
であるＰｂを含有することのない安全性の高いものであ
り、はんだ付により加熱された際に溶融して容易に合金
化し、形成されるＢｉ−Ｓｎ合金皮膜は融点が低く、低
温接合用の皮膜として有用性の高いものである。
であるＰｂを含有することのない安全性の高いものであ
り、はんだ付により加熱された際に溶融して容易に合金
化し、形成されるＢｉ−Ｓｎ合金皮膜は融点が低く、低
温接合用の皮膜として有用性の高いものである。
【００２６】また、本発明のビスマス／スズ２層めっき
皮膜は、金属成分としてビスマス及びスズのそれぞれを
単独で含有するビスマスめっき浴とスズめっき浴を用い
て形成されるものであり、めっき皮膜の膜厚比率を管理
するだけで、はんだ付の際に任意の合金組成のめっき皮
膜を形成でき、簡単に安定した組成のはんだ付用下地皮
膜とすることができる。したがって、本発明の層めっき
皮膜を形成する場合には、合金めっき浴を用いて合金め
っき皮膜を形成する場合のような、浴管理の煩雑さがな
い。また、析出物や陽極にＢｉが置換析出することがな
く、めっき作業が簡単である。
皮膜は、金属成分としてビスマス及びスズのそれぞれを
単独で含有するビスマスめっき浴とスズめっき浴を用い
て形成されるものであり、めっき皮膜の膜厚比率を管理
するだけで、はんだ付の際に任意の合金組成のめっき皮
膜を形成でき、簡単に安定した組成のはんだ付用下地皮
膜とすることができる。したがって、本発明の層めっき
皮膜を形成する場合には、合金めっき浴を用いて合金め
っき皮膜を形成する場合のような、浴管理の煩雑さがな
い。また、析出物や陽極にＢｉが置換析出することがな
く、めっき作業が簡単である。
【００２７】
実施例１ 下記の組成を有するＢｉめっき浴及びＳｎめっき浴を調
製した。
製した。
【００２８】 ＊メタンスルホン酸Ｂｉめっき浴 ７０％メタンスルホン酸 ２００ｍｌ／ｌ 酸化ビスマス ２２．３ｇ／ｌ β−ナフトールエトキシレート（ＥＯ１３モル付加物） （商標：ＢＮ−１３、青木油脂製） １０．０ｇ／ｌ ＊メタンスルホン酸Ｓｎめっき浴 メタンスルホン酸スズ ７０ｍｌ／ｌ ７０％メタンスルホン酸 １００ｍｌ／ｌ β−ナフトールエトキシレート（ＥＯ１３モル付加物） （商標：ＢＮ−１３、青木油脂製） １０ｇ／ｌ 光沢剤溶液（商標：トップティーナＭＳ Ｎｏ．２、 奥野製薬工業（株）製） １０ｍｌ／ｌ 上記したＢｉめっき浴及びＳｎめっき浴を用い、被処理
物としては、銅張積層板を用いて、脱脂（奥野製薬工業
（株）製、ＯＰＣ−３８０コンディクリーンＭ）、ソフ
トエッチング（奥野製薬工業（株）製、ＯＰＣ−４０
０）及び脱スマット（１０％Ｈ2 ＳＯ4 ）の各前処理を
行った後、Ｂｉめっき及びＳｎめっきのめっき時間を変
化させて、めっき膜厚比率の異なるＢｉめっき皮膜及び
Ｓｎめっき皮膜を順次形成した。Ｂｉめっき及びＳｎめ
っきのめっき条件は、いずれも同一であり、下記の通り
である。また、いずれの場合にも、Ｂｉめっき皮膜及び
Ｓｎめっき皮膜の合計膜厚は、１０μｍとした。
物としては、銅張積層板を用いて、脱脂（奥野製薬工業
（株）製、ＯＰＣ−３８０コンディクリーンＭ）、ソフ
トエッチング（奥野製薬工業（株）製、ＯＰＣ−４０
０）及び脱スマット（１０％Ｈ2 ＳＯ4 ）の各前処理を
行った後、Ｂｉめっき及びＳｎめっきのめっき時間を変
化させて、めっき膜厚比率の異なるＢｉめっき皮膜及び
Ｓｎめっき皮膜を順次形成した。Ｂｉめっき及びＳｎめ
っきのめっき条件は、いずれも同一であり、下記の通り
である。また、いずれの場合にも、Ｂｉめっき皮膜及び
Ｓｎめっき皮膜の合計膜厚は、１０μｍとした。
【００２９】（めっき条件） 陰極電流密度 ２ Ａ／ｄｍ2 浴 温 ２５ ℃ 攪 拌 カソードロッカー 陽 極 ＢｉまたはＳｎ（99.99 ％以上） Ｂｉめっき及びＳｎめっきについてのそれぞれのめっき
時間、及び膜厚比率を下記表１に示す。
時間、及び膜厚比率を下記表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】得られためっき皮膜はいずれも良好な光沢
外観を有していた。これらのめっき皮膜のはんだ特性に
ついて、ソルダーチェッカーを用いたメニスコグラフ法
により評価した。メニスコグラフの測定条件は以下の通
りである。
外観を有していた。これらのめっき皮膜のはんだ特性に
ついて、ソルダーチェッカーを用いたメニスコグラフ法
により評価した。メニスコグラフの測定条件は以下の通
りである。
【００３２】（メニスコグラフ測定条件） はんだ槽 ６０：４０共晶はんだ 浴 温 ２３０℃ 浸漬深さ ２ｍｍ 浸漬時間 １０秒 浸漬速度 ８ｍｍ／秒 フラックス ＷＷロジンタイプ 以上の測定により得られたＢｉめっき膜厚とゼロクロス
タイムの関係を図１に示す。この結果から明らかなよう
に、ゼロクロスタイムはＢｉ単独のめっき皮膜で２．５
秒、Ｓｎ単独のめっき皮膜で１．７５秒であったもの
が、Ｂｉ皮膜とＳｎ皮膜を２：８〜８：２の膜厚比率で
形成した場合には、１．０〜１．２秒程度まで低下し、
良好なはんだ付性を有するものとなった。
タイムの関係を図１に示す。この結果から明らかなよう
に、ゼロクロスタイムはＢｉ単独のめっき皮膜で２．５
秒、Ｓｎ単独のめっき皮膜で１．７５秒であったもの
が、Ｂｉ皮膜とＳｎ皮膜を２：８〜８：２の膜厚比率で
形成した場合には、１．０〜１．２秒程度まで低下し、
良好なはんだ付性を有するものとなった。
【００３３】また、Ｂｉめっき膜厚と最大ぬれ力の関係
を図２に示す。この結果からも、Ｂｉ皮膜とＳｎ皮膜を
順次形成した場合には、はんだ濡れ性の向上が認められ
た。
を図２に示す。この結果からも、Ｂｉ皮膜とＳｎ皮膜を
順次形成した場合には、はんだ濡れ性の向上が認められ
た。
【００３４】次いで、Ｂｉ／Ｓｎ２層めっき皮膜につい
て、はんだ接合強度試験を行った。試験方法としては、
銅張積層板に上記と同様の条件でめっき皮膜を形成し、
共晶組成のハンダペーストを用いて、銅素材の引っ張り
テストピンを接合した後、引っ張り試験機を用いてテス
トピンの接合強度の測定を行った。リフロー処理にはＳ
ＭＴ−バッチオーブンを用い、基板温度２０５℃の条件
で接合を行った。
て、はんだ接合強度試験を行った。試験方法としては、
銅張積層板に上記と同様の条件でめっき皮膜を形成し、
共晶組成のハンダペーストを用いて、銅素材の引っ張り
テストピンを接合した後、引っ張り試験機を用いてテス
トピンの接合強度の測定を行った。リフロー処理にはＳ
ＭＴ−バッチオーブンを用い、基板温度２０５℃の条件
で接合を行った。
【００３５】はんだ接合強度試験の結果を図３に示す。
Ｓｎ単独のめっき皮膜では接合強度は１．６ｋｇとな
り、Ｂｉ単独のめっき皮膜では１．２ｋｇの接合強度を
示したのに対して、Ｓｎめっき皮膜の下地にＢｉめっき
皮膜を形成した場合には、Ｂｉめっき皮膜が２〜６μｍ
では３．８〜４．４ｋｇ程度の高い接合強度を示した。
この結果から、Ｂｉ皮膜とＳｎ皮膜の膜厚比率が２：８
〜６：４の場合には、良好なはんだ接合強度を有する皮
膜が形成されることが判る。
Ｓｎ単独のめっき皮膜では接合強度は１．６ｋｇとな
り、Ｂｉ単独のめっき皮膜では１．２ｋｇの接合強度を
示したのに対して、Ｓｎめっき皮膜の下地にＢｉめっき
皮膜を形成した場合には、Ｂｉめっき皮膜が２〜６μｍ
では３．８〜４．４ｋｇ程度の高い接合強度を示した。
この結果から、Ｂｉ皮膜とＳｎ皮膜の膜厚比率が２：８
〜６：４の場合には、良好なはんだ接合強度を有する皮
膜が形成されることが判る。
【００３６】実施例２ 下記の組成を有するＢｉめっき浴及びＳｎめっき浴を調
製し、実施例１と同様のめっき条件ではんだ接合強度試
験用試料を作製し、はんだ接合強度試験行なった。
製し、実施例１と同様のめっき条件ではんだ接合強度試
験用試料を作製し、はんだ接合強度試験行なった。
【００３７】＊硫酸Ｂｉめっき浴 ９８％硫 酸 １００ｍｌ／ｌ 硝酸ビスマス １１．６ｇ／ｌ β−ナフトールエトキシレート（ＥＯ２５モル付加物） （商標：ＢＮ−２５、青木油脂製） ５．０ｇ／ｌ ＊硫酸Ｓｎめっき浴 ９８％硫 酸 １００ｍｌ／ｌ 硫酸スズ ３０ｇ／ｌ β−ナフトールエトキシレート（ＥＯ２５モル付加物） （商標：ＢＮ−２５、青木油脂製） ５．０ｇ／ｌ 光沢剤溶液（商標：トップティーナＭＳ Ｎｏ．２、奥
野製薬工業（株）製） １０ｍｌ／ｌ 試験結果を図４に示す。この結果から明らかなように、
Ｂｉ皮膜とＳｎ皮膜を順次形成した２層めっき皮膜は、
Ｓｎ単独のめっき皮膜及びＢｉ単独のめっき皮膜のそれ
ぞれと比べて、高いはんだ接合強度を有するものとなっ
た。
野製薬工業（株）製） １０ｍｌ／ｌ 試験結果を図４に示す。この結果から明らかなように、
Ｂｉ皮膜とＳｎ皮膜を順次形成した２層めっき皮膜は、
Ｓｎ単独のめっき皮膜及びＢｉ単独のめっき皮膜のそれ
ぞれと比べて、高いはんだ接合強度を有するものとなっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１におけるＢｉ膜厚とゼロクロスタイム
との関係を示すグラフ。
との関係を示すグラフ。
【図２】実施例１におけるＢｉ膜厚と最大ぬれ力との関
係を示すグラフ。
係を示すグラフ。
【図３】実施例１におけるＢｉ膜厚と接合強度との関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図４】実施例２におけるＢｉ膜厚と接合強度との関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
Claims (2)
- 【請求項１】 ビスマスめっき皮膜及びスズめっき皮膜
を順次形成してなるはんだ付下地用ビスマス／スズ２層
めっき皮膜。 - 【請求項２】 ビスマスめっき皮膜及びスズめっき皮膜
の膜厚比率が、前者：後者＝２：８〜８：２であること
を特徴とする請求項１に記載のはんだ付下地用ビスマス
／スズ２層めっき皮膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01181695A JP3418773B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | はんだ付下地用ビスマス／スズ２層めっき皮膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01181695A JP3418773B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | はんだ付下地用ビスマス／スズ２層めっき皮膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08199386A true JPH08199386A (ja) | 1996-08-06 |
| JP3418773B2 JP3418773B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=11788330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01181695A Expired - Lifetime JP3418773B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | はんだ付下地用ビスマス／スズ２層めっき皮膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3418773B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017053032A (ja) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ エルエルシーＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＬＬＣ | ビスマス電気めっき浴及び基材上にビスマスを電気めっきする方法 |
-
1995
- 1995-01-27 JP JP01181695A patent/JP3418773B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017053032A (ja) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ エルエルシーＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＬＬＣ | ビスマス電気めっき浴及び基材上にビスマスを電気めっきする方法 |
| CN106521577A (zh) * | 2015-09-09 | 2017-03-22 | 罗门哈斯电子材料有限责任公司 | 铋电镀浴和将铋电镀于基板上的方法 |
| US9850588B2 (en) | 2015-09-09 | 2017-12-26 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Bismuth electroplating baths and methods of electroplating bismuth on a substrate |
| TWI623654B (zh) * | 2015-09-09 | 2018-05-11 | 羅門哈斯電子材料有限公司 | 鉍電鍍浴及將鉍電鍍於基板上的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3418773B2 (ja) | 2003-06-23 |
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