JPH08239774A - 錫合金被膜の形成方法 - Google Patents

錫合金被膜の形成方法

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JPH08239774A
JPH08239774A JP4098295A JP4098295A JPH08239774A JP H08239774 A JPH08239774 A JP H08239774A JP 4098295 A JP4098295 A JP 4098295A JP 4098295 A JP4098295 A JP 4098295A JP H08239774 A JPH08239774 A JP H08239774A
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JP
Japan
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tin
layer
plating
bath
tin alloy
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JP4098295A
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English (en)
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Tetsuji Ookusu
哲司 大楠
Akira Kawamoto
昌 川本
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Yuken Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Yuken Kogyo Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3473Plating of solder

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  • Chemically Coating (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 錫をベースとする鉛レスの低融点合金被膜
(錫合金被膜)を被処理物上に形成する簡便な錫合金被
膜の形成方法を提供すること。 【構成】 被処理体上に錫合金被膜を形成する方法。不
均化反応めっきにより錫層を析出させ、該錫層上に、錫
合金を組成する添加金属層を1層または2層以上析出さ
せた後、加熱処理により合金化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子産業に於けるプリ
ント基板の各種抵抗器やコンデンサーなどの回路中への
接合のために使用される錫合金被膜の形成方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、電子産業、自動車、家電、情報通
信機などの業界で、プリント基板を用いた電子回路が多
用されるが、基板への電子部品の装着後の回路への接合
には低コストで電気特性の優れた錫に鉛を添加した二元
錫合金である半田がもっぱら使用されている。
【0003】そして、該半田の部品や基板への供給や被
覆は、線材としての供給、溶融半田浴への浸漬・めっ
き、さらには、半田微粒子のペースト塗布等により行わ
れてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、半田は、通
常、鉛を多量に含んでいるため、作業環境保全の見地か
ら問題視されつつあり、錫をベースとする鉛レスの低融
点合金被膜(錫合金被膜)を被処理物上に形成する簡便
な方法の出現が望まれていた。
【0005】しかし、本願本発明者らが知る限りにおい
ては、そのような鉛レスの錫合金被膜の形成方法は存在
しない。
【0006】他方、本願出願人は、任意の組成でかつ厚
肉の、さらには、均質の半田被膜を容易に形成可能な下
記構成の半田被膜の形成方法を先に提案している(特開
平6−17263号)。
【0007】「被処理体上に無電解錫めっきにより錫層
を析出させ、該錫層上に無電解鉛めっきにより鉛層を析
出させた後、加熱処理により合金化させて半田被膜を形
成する方法であって、錫層を不均化反応めっき又は置換
反応めっきにより8μm以上の厚さの多孔質層として析
出させるとともに、鉛層を置換反応めっきにより析出さ
せることを特徴とする半田被膜の形成方法。」 本発明は、上記にかんがみて、錫をベースとする鉛レス
の低融点合金被膜(錫合金被膜)を被処理物上に形成す
る簡便な錫合金被膜の形成方法を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、前記
「半田被膜の形成方法」に着目して、鋭意開発に努力を
した結果、下記構成の錫合金被膜の形成方法に想到し
た。
【0009】被処理体上に錫合金被膜を形成する方法で
あって、不均化反応めっきにより錫層を析出させ、該錫
層上に、錫合金を組成する添加金属層を1層または2層
以上析出させた後、加熱処理により合金化させる、こと
を特徴とする。
【0010】(1) 本発明で使用する被処理体としては、
プリント回路基板、鋼板、銅合金板、又は、それらのエ
ッチングプレス成形体等を挙げることができる。なお、
被処理体は、表面を清浄化するため、一般的には、トリ
フロン、イソプロパノール等の有機溶剤またはアルカリ
洗浄剤等の水性洗浄剤を用いて油脂類の除去を行う。ま
たは、ブラッシング、ホーニング等の物理的方法によっ
て表面を清浄化して用いてもよい。
【0011】(2) 被処理体上に不均化反応めっきにより
錫層を析出させる。該不均化反応めっき錫層の層厚は、
添加金属析出層を電解めっきで形成する場合は特に限定
されないが、通常、5μm以上とする。他方、添加金属
析出層を無電解めっきで形成する場合は、8μm以上
(望ましくは13μm以上)の厚さの多孔質層として析
出させることが、無電解めっきの析出が迅速かつ厚肉に
行えて望ましい。
【0012】ここで、錫層の形成に、不均化反応めっき
を採用したのは、置換反応めっきに比して、より厚肉の
錫層を短時間で形成でき、さらには、置換めっきの場合
の如く、置換金属となる銅等が溶解(導電性に悪影響を
与える。)せず望ましい。不均化反応めっきで錫層を8
μm以上に厚付けすると多孔質層化することにより、後
述の添加金属を置換反応めっき等による添加金属層の析
出が、速やかに且つ厚肉に形成することが可能となると
ともに、加熱処理による合金化の際、合金化が迅速とな
り錫合金被膜の均質化が促進される。
【0013】不均化反応めっきのめっき条件(浴組成を
含む)は、被処理体に対して、付着性に問題が発生しな
い範囲内で可及的に多孔質(粗)な錫層を形成可能なも
のとする。
【0014】例えば、銅回路が形成された回路基板に、
不均化反応めっきにより錫層を析出させる場合は、下記
の如く行う。
【0015】10%硫酸/10%過酸化水素混合溶液
や、過硫酸水溶液で、銅表面の酸化膜を除去しておく。
【0016】必然的ではないが、不均化反応を促進さ
せるために、ホウフッ化第一錫10〜50g/L、チオ
尿素50〜100g/Lのホウフッ化錫置換めっき浴を
使用して0.1〜1μmの錫被覆処理を行う。
【0017】そして、亜錫酸塩浴(テトラヒドロキソ
錫浴)として、 水酸化アルカリ: 100〜500g/L 強酸の第一錫塩: 50〜200g/L を用い、80〜100℃×1〜5時間で浸漬することに
より、不均化反応めっき錫層を銅素材上に析出させる。
【0018】上記水酸化アルカリとしては、水酸化カリ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等を挙げるこ
とができる。
【0019】上記第一錫塩としては、塩化第一錫、臭化
第一錫、硫酸第一錫等を挙げることができる。
【0020】また、上記錫浴には、浴安定化等のため
に、クエン酸塩、酒石酸塩、等のカルボン酸塩を添加す
ることもできる。
【0021】(3) 次に、錫合金を組成する添加金属層を
1層または2層以上析出させる。
【0022】ここで、錫と組み合わされる添加金属は、
特に限定されないが、通常、アンチモン、インジウム、
ビスマス、銅/銀、亜鉛、等のいずれからか選択する。
【0023】そして、該添加金属層の形成方法は、通
常、無電解めっき(亜鉛を除く)によるが、高密度実装
な基板(導体部分のピッチ間隔が0.5mm以下)等に適
用する場合以外は、電解めっきでも良い。
【0024】なお、錫層が多孔質であるため、相対的な
表面積が大きくなり無電解めっきや電解めっきを効率良
く行うことができ、厚肉の添加金属層を形成可能とな
る。
【0025】このとき、所要の錫合金組成を形成するよ
うに、錫層の付着重量に対して添加金属層の付着重量を
設定する。通常、添加金属を5〜70重量%、望ましく
は10〜60重量%含むように設定する。層厚を付着重
量の比重換算値で示すと、錫:8〜50μm、添加金
属:1〜50μmとなる。
【0026】この添加金属層の形成には、無電解めっき
の場合、公知の一般的な置換反応型の無電解めっき浴、
例えば、上記添加金属に対応させると、酒石酸アンチモ
ン浴、硫酸インジウム浴、硝酸ビスマス浴、硫酸銅浴、
硝酸銀浴、等を使用でき、さらには、ジメチルアミンボ
ラン浴(銀めっき)等の還元型アルカリ浴を用いること
もできる。
【0027】また、電解めっきの場合、酒石酸アンチモ
ン浴、硫酸インジウム浴、硝酸ビスマス浴、硫酸銅浴、
塩化亜鉛浴、硝酸銀浴、等を挙げることができる。
【0028】(4) 加熱処理は、非処理体を高沸点溶剤
(ポリエチレングリコール等)に浸漬するか、または非
酸化雰囲気とした加熱炉により行う。また、加熱処理条
件は、高沸点溶剤浸漬では、170〜250℃×3秒〜
1分、望ましくは、180〜220℃×5〜30秒で行
う。これに対して、加熱炉による溶融は、予備加熱14
0〜160℃×30秒〜2分、本加熱200〜320℃
×10〜60秒の条件で行う。
【0029】
【発明の作用・効果】本発明の錫合金被膜の形成方法
は、上記の如く、被処理体上に不均化反応めっきにより
錫層を析出させ、該錫層上に錫合金を組成する添加金属
層を1層または2層以上析出させた後、加熱処理により
合金化させて錫合金被膜を形成させる構成により下記の
ような作用・効果を奏する。
【0030】(1) 任意の組成で且つ厚肉・均質な鉛レス
錫合金被覆を容易に形成可能となる。その理由は下記の
如くと推定される。
【0031】不均化反応めっきにより、任意の厚さの多
孔質層を容易に形成可能である。厚肉(8μm)以上の
多孔質の錫層上に、無電解めっきまたは電解めっきによ
り添加金属層を析出させることにより、添加金属層を任
意の厚さに形成可能である(多孔質であることにより、
特に、置換めっきの場合、置換可能な錫原子の数が緻密
である場合に比して格段に増大するものと推定され
る)。さらに、錫層が多孔質であることにより、加熱処
理により合金化させるに際して、錫層の上に形成した添
加金属層の添加金属が錫層に容易に拡散して均一な混合
状態となり、均質な錫合金層が得られると推定される。
【0032】(2) また、添加金属析出層の形成を無電解
めっきとした場合は、添加金属層析出(電解めっき)の
ための電気接点を必要としないため、プリント基板等の
高密度実装化に対応が可能となる。
【0033】
【実施例】以下、本発明の効果を確認するために行った
実施例に基づいて詳細に説明をする。なお,下記におけ
る浴組成は全て純分換算値で表示をした。
【0034】被処理体は、「ガラス繊維強化エポキシ銅
貼板で構成されたプリント回路基板(以下PC板と言
う)を、5%過硫酸ソーダ中でブラッシングしてPC板
表面の酸化膜を除去したもの。」を使用した。
【0035】<実施例1>置換めっき浴(ホウフッ化
錫:30g/L、チオ尿素:75g/L、浴温:80
℃)にPC板を5秒間浸漬して触媒化処理(表面活性化
処理)を施した後、錫不均化反応めっき浴(水酸化カリ
ウム:280g/L、塩化第一錫:90g/L、浴温:
90℃)にPC坂を3時間浸漬して不均化反応めっきを
行い、30μmの錫層を形成した。
【0036】次に、このPC板を、インジウム置換めっ
き浴(硫酸インジウム:20g/L、pH:2.5、浴
温:25℃)に浸漬して5.3μmのインジウム層(添
加金属層)を形成した。
【0037】この錫・インジウムを積層被覆したPC板
を、210℃×15秒の条件で、グリコール系浴の中に
浸漬して加熱処理を行い、積層金属を合金化した。
【0038】得られた錫/インジウム合金被覆層は融点
200℃で優れた蝋剤特性を示した。
【0039】<実施例2>実施例1において、添加金属
層の形成を、ビスマス置換めっき浴(硝酸ビスマス:2
0g/L、浴温:25℃)に浸漬して5.5μmのビス
マス層を形成して行い、かつ、加熱処理を、220℃×
15秒で行った以外は、実施例1と同様にして行った。
【0040】得られた錫/ビスマス合金被覆層は融点2
00℃で優れた蝋剤特性を示した。
【0041】<実施例3>実施例1において、錫層を形
成を、4h浸漬して50μmの錫層を形成して行い、か
つ、添加金属層の形成を、硫酸銅置換めっき浴(硫酸
銅:250g/L、エチルアルコール:50g/L、浴
温:25℃)に浸漬して1.8μmの銅層を形成し、さ
らに、無電解銀めっき浴(硝酸銀:3.5g/L、ロッ
シェル塩:2g/L、アンモニア:3g/L、KOH:
5.6g/L、浴温:25℃)に浸漬して0.2μmの
銀層を形成して行い、また、加熱処理を、230℃×1
5秒で行った以外は、実施例1と同様にして行った。
【0042】得られた錫/銅/銀合金被覆層は融点22
0℃で優れた蝋剤特性を示した。
【0043】<実施例4>実施例3において、添加金属
層の形成を、アンチモン置換めっき浴(酒石酸アンチモ
ニルカリウム:50g/L、酒石酸:150g/L、浴
温:25℃)に浸漬して5.5μmのビスマス層を形成
して行い、かつ、加熱処理を、250℃×15秒で行っ
た以外は、実施例3と同様にして行った。
【0044】得られた錫/アンチモン合金被覆層は融点
240℃で優れた蝋剤特性を示した。
【0045】<実施例5>実施例3において、添加金属
層の形成を、無電解銀めっき浴による銀層の厚みを1.
3μmとした以外は、実施例3と同様にして行った。
【0046】得られた錫/銀合金被覆層は融点220℃
で優れた蝋剤特性を示した。
【0047】<実施例6>実施例3において、添加金属
層の形成を、亜鉛電解めっき浴(塩化亜鉛:100g/
L、塩化アンモニウム:180g/L、浴温:25℃、
電流密度:2A/dm2 )で電解めっきを行って5μm
の亜鉛層を形成して行った以外は、実施例3と同様にし
て行った。
【0048】得られた錫/亜鉛合金被覆層は融点200
℃で優れた蝋剤特性を示した。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理体上に錫合金被膜を形成する方法
    であって、 不均化反応めっきにより錫層を析出させ、 該錫層上に、錫合金を組成する添加金属層を1層または
    2層以上析出させた後、加熱処理により合金化させる、 ことを特徴とする錫合金被膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、錫と組み合わされる
    添加金属が、アンチモン、インジウム、ビスマス、銅、
    銀、亜鉛のいずれからか選択されることを特徴とする錫
    合金被膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、錫と組み合わ
    される添加金属(亜鉛を除く)の供給を無電解めっきに
    より行うことを特徴とする錫合金被膜の形成方法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2において、錫と組み合わ
    される添加金属の供給を電解めっきにより行うことを特
    徴とする錫合金被膜の形成方法。
JP4098295A 1995-02-28 1995-02-28 錫合金被膜の形成方法 Withdrawn JPH08239774A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109763013A (zh) * 2019-03-04 2019-05-17 东南大学 一种超细泡沫锡基材料的制备方法

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