JPH09228094A

JPH09228094A - リフローめっき部材とその製造方法

Info

Publication number: JPH09228094A
Application number: JP745096A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Suzuki; 智鈴木; Teruo Kawada; 輝夫川田; Morimasa Tanimoto; 守正谷本; Yuji Suzuki; 裕二鈴木; Kazuya Takahashi; 和也高橋
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1997-09-02
Anticipated expiration: 2016-01-19
Also published as: JP3378717B2

Abstract

(57)【要約】【課題】はんだ付け性、耐熱性、耐摩耗性が優れ、ま
た偏肉度も小さいリフローめっき部材とその製造方法を
提供する。【解決手段】このリフローめっき部材は、少なくとも
表面がＣｕまたはＣｕ合金から成る基材１の前記表面が
ＳｎまたはＳｎ合金から成るリフローめっき層２で被覆
され、かつ、リフローめっき層の内層部２ａにおける結
晶粒の粒径は表層部２ｂにおける結晶粒の粒径よりも小
さくなっていて、電気めっき法で基材表面に形成しため
っき層に対してリフロー処理を行うときに、前記めっき
層が溶融しないときの最も遅い走行速度に対し８０〜９
６％に相当する走行速度で基材を走行させて製造され
る。とくに、0.５秒以内で溶融しためっき層を再凝固す
ることが偏肉度を小さくするために有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リフローめっき部
材とその製造方法に関し、更に詳しくは、はんだとの濡
れ性が良好で、曲げ加工性が優れ、耐熱性や耐摩耗性も
優れているリフローめっき部材とそれ製造する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＣｕまたはＣｕ合金などから成る基材の
表面をＳｎまたはＳｎ合金で被覆しためっき部材は、Ｃ
ｕまたはＣｕ合金などが備えている良好な導電性能およ
び機械的強度と、ＳｎまたはＳｎ合金の被覆層が備えて
いる耐食性およびはんだ接合性とがうまく組み合わされ
た高性能導体であって、端子，コネクタ，リード線など
の電気・電子機器部品や電線ケーブルなどの用途に広く
用いられている。

【０００３】このような材料を製造する場合は、溶融め
っき法と光沢電気めっき法が広く採用されていた。前者
の方法は、ＣｕまたはＣｕ合金の基材をＳｎまたはＳｎ
合金の融液の中に連続走行させ、前記基材の表面をＳｎ
またはＳｎ合金で被覆してめっき層を形成するという方
法である。

【０００４】この方法の場合、製造コストは安価にな
る。しかしながら、めっき層の厚みを薄くかつ均一に形
成することが困難であり、偏肉の度合が大きいという問
題がある。また、基材（ＣｕまたはＣｕ合金）とめっき
層との界面には、ＣｕＳｎ金属間化合物の厚い層が形成
されやすく、次のような不都合な問題が生じてくる。す
なわち、このＣｕＳｎ金属間化合物はそれ自体が硬いの
で、その層が厚くなると、得られためっき部材に例えば
曲げ加工を施したときに、当該部材が破断することがあ
る。また、このＣｕＳｎ金属間化合物はそれ自体が化学
的に安定な物質であるため、その厚みが厚くなると、め
っき部材にはんだ付けを行ったときに、はんだとの反応
が起こりにくくなってはんだ付け性の劣化を引き起こ
す。

【０００５】一方、光沢電気めっき法は、厚みが均一で
かつ薄いめっき層を形成することができる方法として多
用されてきた。その場合、ＳｎまたはＳｎ合金のめっき
浴には、ベンジリデンアセトン，シンナムアルデヒドの
ような光沢剤と，にかわ，ゼラチン，β─ナフトロール
のような平滑剤などの添加剤を添加することにより、め
っき層の表面を平滑化し、また光沢化するという処理が
施されている。

【０００６】しかしながら、上記した光沢電気めっき法
の場合、形成されためっき層を構成する析出結晶粒の粒
界に前記した添加剤が吸蔵されることにより結晶粒間の
結合力が弱まり、その結果、基材のＣｕ成分などが粒界
を自由に拡散して、めっき層には前記したＣｕＳｎ金属
間化合物の層が厚く形成され、前記した曲げ加工性の低
下やはんだ付け性の低下などが起こりやすくなる。更
に、前記した添加剤は、析出する結晶粒を微細化させる
ため、結晶粒界における歪みを大きくする。そのこと
は、前記した不都合を引き起こすＣｕ成分などの拡散を
一層助長することになる。

【０００７】また、析出結晶粒が微細化すると、結晶粒
界を起点とする変色が進みやすく、その変色は、結晶粒
界に吸蔵されていたり、まためっき層表面に吸着されて
いる添加剤の変質により一層加速される。更には、添加
剤の吸蔵などによって結晶粒間の結合力が弱くなると、
めっき層の耐摩耗性は弱くなり、例えばそのめっき部材
を加工するときに加工治具などと接触して外的な力が加
わると、めっき層が粉体化して基材から剥落するという
問題も生じやすくなる。そして、添加剤は、結晶粒だけ
ではなくウイスカを成長させることもあり、そのため、
得られためっき部材は、電気・電子機器部品としての信
頼性に劣るという問題がある。

【０００８】前記した溶融めっき法と光沢電気めっき法
における上記した問題を解消するために、リフロー処理
法が開発され、現在、広く採用されている。このリフロ
ー処理法は、前記した光沢剤は含まず、平滑剤のみが添
加されているＳｎまたはＳｎ合金のめっき浴を用いて電
気めっきを行うことにより、まず、基材表面にめっき層
を形成し、ついで、そのめっき部材を、所定温度に制御
されている走間炉の中に連続走行させてめっき層を溶融
したのち冷却することにより、その溶融めっき層を再凝
固し、当該めっき層に光沢を付与するという方法であ
る。

【０００９】このリフロー処理法によれば、めっき処理
時に結晶粒界に吸蔵された添加剤（平滑剤）は次のリフ
ロー処理時に熱分解除去され、そのため結晶粒間の結合
力は強化される。そして、リフロー処理時に結晶粒界の
応力歪みは緩和される。このようなことから、リフロー
処理法で製造されためっき部材（リフローめっき部材）
は、溶融めっき法や光沢電気めっき法で製造されたもの
に比べて、曲げ加工性，はんだ付け性，耐摩耗性などの
特性は良好になる。

【００１０】しかしながら、このリフロー処理法を行っ
ても、リフロー時の処理条件によっては、基材とめっき
層との界面に比較的厚いＣｕＳｎ金属間化合物の層が形
成されて曲げ加工性やはんだ付け性の低下が起こること
もあり、また、リフロー処理後のめっき層の結晶粒が粗
大化して表面のはんだ濡れ性が悪くなるということもあ
る。

【００１１】ところで、近年、電気・電子機器部品の小
型化が進むなかで、前記したリフローめっき部材には、
成形性，ばね性，導電性の諸特性の一層の向上が求めら
れるとともに、苛酷な温度条件下にあっても安定した特
性を発揮することができるような良好な耐熱特性が要求
されるようになっている。しかしながら、リフロー処理
時の条件によっては、基材（ＣｕまたはＣｕ合金）の表
面に形成されているめっき層（ＳｎまたはＳｎ合金）の
溶融状態が変動する。

【００１２】例えば、リフロー処理時に基材の走行速度
が遅すぎると、めっき層は溶融してその流動性は高ま
り、逆に走行速度が速すぎるとめっき層の溶融は進まな
いので、リフロー処理後のめっき層には光沢が付与され
ないという問題が起こる。そして、リフロー処理時にお
ける基材の速度が遅すぎて、溶融しためっき層の流動性
が高まったり、またはめっき層の溶融状態が長期間続い
たり、更には、リフロー処理時に基材が激しく振動した
りすると、リフロー処理後のめっき層の厚みは偏肉して
厚い個所と薄い個所が生ずる。そして、このリフローめ
っき部材を高温下で長時間実使用していると、前記薄い
個所では、基材のＣｕ成分やＳｎＣｕ金属間化合物など
がめっき層の表面にまで拡散してきてそこが変色すると
いうことが起こる。このようなリフローめっき部材は耐
熱性に劣るものである。

【００１３】また、上記したリフローめっき部材の主要
用途はコネクタであるが、その場合、めっき層は基本的
にははんだ（Ｓｎ−Ｐｂ合金）で構成されている。そし
て、電気めっき法ではんだめっき層を形成するに際して
は、Ｓｎのウイスカの発生を抑制し、またははんだ付け
性を改善するという観点から、Ｐｂ濃度が５〜２０重量
％のはんだが採用されている。

【００１４】このコネクタの製造に際しては、リフロー
処理を施したリフローはんだめっき部材に、プレス加工
などを行って所望形状に成形することが行われる。この
とき、リフローはんだめっき層の耐摩耗性が悪い場合に
は、上記した成形工程で、成形冶具などとの接触時にリ
フローはんだめっき層の一部が削られて粉体化して剥落
することがある。このような事態が発生しはじめると、
剥落したはんだ粉によって残りのめっき層の摩耗が進行
し、いわゆる粉落ち現象が発生する。

【００１５】この粉落ち現象は、製造ラインにおける設
備稼働率の低下を引き起こすとともに、そもそも、最終
製品の歩留り低下を招く。この粉落ち現象は、前記した
溶融めっき法や光沢電気めっき法で製造したはんだめっ
き部材では非常に起こりやすい。しかし、リフロー処理
したはんだめっき部材の場合は、前記２者に比べて粉落
ち現象は起こりづらいとはいえ、それでも、わずかでは
あるが発生している。

【００１６】とくに、リフロー処理対象の基材が角線で
ある場合には、溶融しためっき層は、その表面張力によ
り角線の角の部分から平面部分へと流れていき、そのた
め、リフロー処理後のめっき層の厚みが偏肉し、角の部
分が著しく薄肉化した状態になり、上記した不都合な問
題が顕著に発現してくる。このように、リフローめっき
部材は他のめっき部材に比べて優れているとはいえ、な
お、解決すべき問題がある。とくに、リフローはんだめ
っき部材の場合には、粉落ち現象がほぼ完全に起こらな
い状態にすることが求められる。

【００１７】本発明は、リフローめっき部材における上
記した問題を解決し、めっき層の偏肉は起こらないこと
は勿論のこと、はんだ付け性、耐食性、耐熱性、曲げ加
工性が優れ、また耐摩耗性も優れているリフローめっき
部材とその製造方法の提供を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、少なくとも表面がＣｕまた
はＣｕ合金から成る基材の前記表面がＳｎまたはＳｎ合
金から成るリフローめっき層で被覆され、かつ、前記リ
フローめっき層の内層部における結晶粒の粒径は表層部
における結晶粒の粒径よりも小さいことを特徴とするリ
フローめっき部材が提供され、また、少なくとも表面が
ＣｕまたはＣｕ合金から成る基材の前記表面に電気めっ
き法でＳｎまたはＳｎ合金から成るめっき層を形成した
のち所定温度の加熱炉中を走行させてリフロー処理を行
うリフローめっき部材の製造方法において、前記リフロ
ー処理時に、前記めっき層が溶融しないときの最も遅い
走行速度に対し８０〜９６％に相当する走行速度で前記
基材を走行させることを特徴とするリフローめっき部材
の製造方法が提供される。

【００１９】とくに好ましくは、表層部を中心にして部
分的に溶融しためっき層を0.５秒以内で再凝固するリフ
ローめっき部材の製造方法が提供される。更に、前記リ
フローめっき層は、Ｐｂ濃度が３０重量％以下のリフロ
ーはんだめっき層であり、かつ、前記リフローはんだめ
っき層では、表層部側ほどＰｂ濃度が高くなっているリ
フローはんだめっき部材が提供され、そのリフローはん
だめっき部材を製造するに際し、リフロー処理は、Ｓｎ
−Ｐｂ状態図における（β＋Ｌ）領域の温度域で行われ
るリフローはんだめっき部材の製造方法が提供される。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の部材を示す断面
図である。この部材は、基材１の表面が後述するリフロ
ーめっき層２、２で被覆されている。この基材１として
は、全体がＣｕ単体または黄銅，りん青銅，ベリリウム
銅，コルソン合金，洋白のようなＣｕ合金から成るもの
が用いられる。また、鋼材やアルミニウム材などを芯材
とし、その表面をＣｕまたは前記したＣｕ合金で被覆し
て成る複合材を使用することもできる。基材の形状は格
別限定されるものではなく、線材，条材，棒材，管材な
ど任意であってよい。

【００２１】目的とする部材がリフローはんだめっき角
線である場合には、耐食性や機械的強度が優れている前
記したＣｕ合金を基材として用いることが好ましい。こ
の基材１の表面を被覆するリフローめっき層２はＳｎま
たはＳｎ合金で構成されるが、Ｓｎ合金としては、例え
ば、Ｓｎ−Ｐｂ合金（はんだ），Ｓｎ−Ｎｉ合金，Ｓｎ
−Ｃｏ合金，Ｓｎ−Ｚｎ合金，Ｓｎ−Ｉｎ合金，Ｓｎ−
Ａｇ合金，Ｓｎ−Ｃｕ合金，Ｓｎ−Ｓｂ合金，Ｓｎ−Ｐ
ｄ合金などをあげることができる。

【００２２】このリフローめっき層２では、内層部（基
材１の表面近傍の部分）２ａ側の結晶粒の粒径が表層部
２側の結晶粒の粒径よりも小さくなっている。一般に、
結晶粒の粒径が小さいほどはんだとの濡れ性は良好にな
るので、上記したリフローめっき層２は、その内層部２
ａにおけるはんだ付け性が良好となり、全体としてのは
んだ付け性は向上する。

【００２３】また、内層部２ａにおける結晶粒は相互に
強固に結合している。これは、電気めっきの過程で粒界
に吸蔵した添加剤などは、次のリフロー処理時に熱分解
して当該粒界から除去されているからである。そのた
め、基材１のＣｕ成分などが粒界を経由してＣｕＳｎ金
属間化合物を生成しながら表層部にまで拡散するという
事態は抑制されるので、はんだ付け性は向上している。

【００２４】上記しためっき部材は次のようにして製造
することができる。まず、電気めっき法によって、基材
の表面にＳｎまたはＳｎ合金から成るめっき層が形成さ
れる。このめっき層は、電気めっき法で形成されるの
で、結晶粒は微細であり、しかも厚みは均一になってい
る。このときのめっき層の厚みが薄すぎると、後述する
リフロー処理を施したとしても、製造した部材を高温下
で長時間実使用していると、基材のＣｕ成分やＣｕＳｎ
金属間化合物などが表層にまで拡散してきて変色し、は
んだ付け性の低下傾向が現れるようになるので、めっき
層の厚みは２μｍ以上にすることが好ましい。

【００２５】次に、基材を所定温度に管理されている加
熱炉の中に連続走行させたのち冷却することにより、基
材表面のめっき層のリフロー処理が行われる。すなわ
ち、電気めっき法で形成されているめっき層を加熱炉の
中で一旦部分溶融し、加熱炉から導出された基材表面の
溶融しためっき層を冷却して再凝固させることにより光
沢性の付与が行われる。

【００２６】このとき、基材の走行速度が遅すぎるとめ
っき層は完全に溶融した状態を経て炉から出る。そし
て、走行速度を次第に速めていくとめっき層の溶融状態
は抑制されていき、ある走行速度になるとめっき層は未
溶融の状態のまま炉から出てくるようになる。なお、こ
の過程で、電気めっき時に使用され、結晶粒界に吸蔵さ
れている平滑剤などの添加剤は熱分解除去される。

【００２７】本発明方法においては、基材の走行速度
（Ｖ）を、めっき層が未溶融状態になるときの最も遅い
走行速度（Ｖ₀)に対し、８０〜９６％に相当する速さに
設定することを特徴とする。このときの走行速度ＶをＶ
₀値の８０％より遅い速度にすると、リフロー処理後の
めっき層は次のような状態になる。

【００２８】まず、電気めっき法で析出した微細な結晶
粒からなるめっき層は完全に溶融したのち炉から出て冷
却されることにより凝固する。この凝固時に結晶粒は再
度析出するが、このときに析出する結晶粒は、電気めっ
き法で析出させた結晶粒よりも粗大化している。しか
し、粒径が粗大な結晶粒は、電気めっき時に形成された
微細な結晶粒に比べてはんだ濡れ性が悪い。したがっ
て、上記した走行速度のリフロー処理後に得られたリフ
ローめっき層では、電気めっき時に形成された微細な結
晶粒が残存していないので、はんだ付け性が低下してし
まう。

【００２９】また、上記走行速度でリフロー処理する
と、溶融しためっき層の流動性が高まり、リフロー処理
後のリフローめっき層の偏肉の度合は大きくなり、その
薄い個所で変色を起こして、はんだ付け性のみならず耐
熱性も悪くなる。一方、走行速度ＶをＶ₀値の９６％よ
り速い速度にすると、めっき層の大部分は未溶融の状態
になるため、充分な光沢が付与されないだけではなく、
めっき層の耐摩耗性は低く、めっき層が粉体化して基材
表面から剥落するという事態が起こりやすくなる。

【００３０】このようなことから、本発明のリフロー処
理時における基材の走行速度Ｖは、0.８×Ｖ₀≦Ｖ≦0.
９６×Ｖ₀の範囲となるように管理される。上記した範
囲の走行速度を選定すると、電気めっき法で析出した基
材表面の微細な結晶粒の全ては溶融せず、めっき層の表
層部に位置する結晶粒が溶融してそれは粗大な結晶粒に
転化し、内層部、すなわち基材表面に近い方に位置する
結晶粒は溶融せず微細な結晶粒の状態が保持されてい
る。

【００３１】そのため、リフロー処理後のめっき層は、
はんだ付けを行ったときに、内層部の微細結晶粒の働き
が有効に発揮されることになり、全体のはんだ付け性は
良好に確保される。このとき、めっき層の厚み方向にお
ける内層部と表層部の厚みの割合は格別限定されるもの
ではないが、表層部の割合が多くなりすぎるとはんだ付
け性の低下が顕著となってくるので、通常は、めっき層
の全体の厚みを２μｍ以上にした場合、表層部の厚みは
1.５μｍ以下となるように基材の走行速度を設定するこ
とが好ましい。

【００３２】基材の走行速度を上記した範囲に管理する
ことにより、基材表面のめっき層の表層部が選択的に溶
融することになるが、本発明においては、加熱炉から導
出された基材を冷却するときに、この溶融しているめっ
き層の表層部を５秒以内で再凝固することが好ましい。
その理由は、再凝固しためっき層の偏肉を防止すること
ができるからである。

【００３３】このとき、冷却には通常水が用いられる
が、加熱炉の温度との関係で、用いる冷却水の温度を適
宜に設定することにより、導出された基材を当該冷却水
に投入したときにその表層部を５秒以内で凝固させれば
よい。本発明のめっき部材において、電気めっき法で基
材表面に形成するめっき層の材料として、Ｐｂ濃度が３
０重量％以下のはんだを用いて上記したリフロー処理を
行うと、形成されたリフローはんだめっき層では、厚み
方向で、Ｐｂの濃度勾配が生じ表層部側ほどＰｂ濃度が
高くなり、耐摩耗性が非常に向上して例えば成形工程に
おける粉落ち現象を略完全に防止することができると同
時にはんだ付け性も良好になるので好適である。

【００３４】このことは、以下のような理由に基づく。
すなわち、まず、図２で示したＳｎ−Ｐｂ状態図におい
て、組成が（β＋Ｌ）領域にあるはんだの剪断強度は、
共晶点Ｅ（Ｓｎ：６1.９重量％、Ｐｂ：３8.１重量％）
の近傍で最大値を示す。したがって、層２において、表
層部２ｂ側を上記した組成のはんだにすれば、その表層
部２側の耐摩耗性は良好となり、前記した成形工程で冶
具と接触しても粉落ち現象は抑制されるからである。

【００３５】そして、内層部２ａ側は、電気めっき時に
おける微細な結晶粒の状態が保持されているので、この
リフローはんだめっき層２は全体として良好なはんだ濡
れ性を発現しているからである。とくに好ましくは、リ
フローはんだめっき層２の最表層をＰｂ濃度が３８重量
％程度のはんだ共晶組成にすることである。

【００３６】上記したリフローはんだめっき層２は、前
記したように、Ｐｂ濃度が３０重量％以下のはんだを用
いて形成されるので、層２の表層部２ｂ側におけるＰｂ
濃度が上記した３８重量％程度になると、内層部２ａ側
では、当然にも、Ｐｂ濃度は３０重量％より低くなり、
層２の厚み方向ではＰｂの濃度勾配が形成されてくるこ
とになる。

【００３７】このような層２は次のようにして形成され
る。まず、基材１に通常の電気めっき法を適用して、そ
の表面がＰｂ濃度３０重量％以下のはんだめっき層で被
覆される。この電気めっきを行う時点で、はんだめっき
層のＰｂ濃度が高くなると、Ｓｎのウイスカが発生した
り、はんだ付け性の低下が引き起こされるようになる。

【００３８】ついで、前記したように、所定の温度に管
理されている加熱炉の中に前記した走行速度で連続走行
させることにより、はんだめっき層にリフロー処理を行
ったのち急冷する。このときの処理温度は、図２のＳｎ
−Ｐｂ状態図における（β＋Ｌ）領域に対応する温度域
（１８３〜２２０℃）に設定される。

【００３９】すなわち、処理温度を液相線温度よりも高
温にすると、はんだめっき層は全てが均一に溶融してし
まい、後述するＰｂ成分の濃度勾配を形成することがで
きず、また固相線温度よりも低温にすると、そもそも、
はんだめっき層の溶融が起こらずリフロー処理を実現で
きなくなるからである。好ましい温度域は１９０〜２１
５℃である。

【００４０】このときの熱伝達ははんだめっき層の外側
から内側に進むので、リフロー処理が施されている過程
で、はんだめっき層の表層部側と内層部側との間で温度
勾配が生ずる。そして、一旦溶融した後、前記急冷処理
によって再結晶する過程で、内層部側（相対的に低温に
なっている）ではＰｂ濃度が低いβ相組成のものが凝固
し始めてＰｂ成分は表層部側（相対的に高温になってい
る）に拡散してその濃度が高くなり、ここに、前記した
Ｐｂ成分の濃度勾配が形成され、耐摩耗性に優れたリフ
ローはんだめっき部材が得られる。

【００４１】

【実施例】

実施例１〜１０，比較例１〜４つぎのようにして、リフローめっき黄銅条を製造した。
まず、アンコイラから供給される黄銅条（厚み0.５mm）
を、電解脱脂槽，水洗槽，酸洗槽，水洗槽に順次通して
めっき前処理を行った。

【００４２】ついで、黄銅条を銅めっき槽に通して黄銅
条の表面に厚み1.０μｍのＣｕ下地めっき層を形成した
のち、水洗槽で水洗した。石原薬品社製の平滑剤が添加
された有機酸系電解液が収容されているめっき槽に、前
記した黄銅条を通して電気めっきを行い、表１に示した
組成と厚みのめっき層を形成した。

【００４３】ついで、水洗槽に通して水洗し、熱風乾燥
器で乾燥したのち、表１で示した温度に制御されている
加熱炉に表１で示した走行速度で連続走行させ、温度４
０℃の冷却水が満たされている水槽でクエンチし、熱風
乾燥器で乾燥したのち、得られたリフローめっき黄銅条
をコイラで巻き取った。得られたリフローめっき黄銅条
につき、下記の仕様で諸特性を調査した。

【００４４】結晶粒の粒径：リフローめっき黄銅条を塩
酸系電解液に浸漬して、リフローめっき層を電流密度２
Ａ／dm²の条件下でアノード溶解し、リフローめっき層
の表面から0.１μｍ，1.０μｍ，2.０μｍの深さの位置
の結晶組織を顕出させ、走査電顕を用いて視野１０００
倍における結晶粒の粒径と個数を計測し、その平均値を
算出した。

【００４５】はんだ付け性：メニスコグラフ法によるゼ
ロクロスタイム（秒）を測定。すなわち、はんだ浴：２
３０℃の共晶はんだ、フラックス：２５％ロジン／メタ
ノール，浸漬速度：２mm／sec，浸漬深さ：２mm，浸漬
時間１０secの条件でリフローめっき黄銅条の一端をは
んだ浴に浸漬し、浮力がゼロになるまでに要した時間
（秒）の長短で評価。この時間が短いほどはんだ付け性
は優れていることを表す。

【００４６】このはんだ付け性の測定は、リフロー処理
直後と大気加熱試験後に行った。表面変色の観察：リフロー処理直後と１５５℃の大気中
で２４時間，４８時間加熱したのちのリフローめっき層
表面の変色の状態を観察。以上の結果を一括して表１〜表４に示した。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】

【００５１】表１〜表４より明らかなように、リフロー
処理時に本発明の走行速度を採用して製造したリフロー
めっき部材のうち、実施例１〜９のものはリフロー処理
後の外観が平滑で光沢があり、はんだ付け性もゼロクロ
スタイムが1.１sec以内と優れたものであった。また、
めっき層の厚みは２μｍ以上あったが、リフロー処理時
におけるめっき層の流動は認められなかった。更に、表
層部（表面から0.１μｍの深さの個所）の結晶粒の粒径
は２μｍ以上であり、粉落ち現象などは全く発生してい
ない。４８時間の大気加熱試験後にあっても変色は僅か
で実用上問題ない程度であり、またはんだ付け性も良好
で、優れた耐熱性を示している。とくに、めっき層が厚
い実施例２と実施例３の場合は、４８時間の大気加熱後
においても全く変色せず、はんだ付け性も良好である。
実施例９はめっきしたＳｎ−５wt％Ｎｉが融点（６５０
℃程度）の高いものであったが、はんだ浴中で、表層部
はＰｂの熱拡散により組成が変化し融点が低下して速や
かに溶融除去され、内層部との間で良好なはんだ付け性
が得られた。なお、実施例１０はリフロー処理後の外観
およびはんだ付け性は良好であったが、めっき層の厚み
が1.５μｍと薄かったため、４８時間の大気中加熱処理
で変色が生じはんだ付け性も低下している。

【００５２】この外に、実施例の各部材について、耐食
性，耐摩耗性，耐ウィスカー性等の特性を調べたが、い
ずれの特性にも優れるものであった。これに対し、比較
例１〜４のリフローめっき黄銅条はリフロー処理時にお
ける走行速度が遅いので、めっき層の内層部も結晶粒径
が大きくなりはんだ付け性が低下している。耐熱性に関
しては、比較例１はめっき層が薄いため４８時間の大気
中加熱で変色が生じた。また、比較例２，比較例３はめ
っき層が厚くリフロー処理時にめっき層が流動したた
め、４８時間の大気中加熱でめっき層の薄い部分に変色
が生じた。比較例４はリフロー処理時の走行速度が速す
ぎて、めっき層が溶融しないため表面は無光沢となり、
粉落ちも発生した。また、平滑剤が残存したため、結晶
粒界の結合力が弱く、そこを基材のＣｕが拡散してめっ
き層にＣｕＳｎ金属間化合物が生成した。その結果、２
４時間の大気中加熱でめっき層は灰色に変色し、変色に
よりはんだ付け性も悪化した。

【００５３】実施例１１〜１５，比較例５〜７つぎのようにして、リフローはんだめっき黄銅角線を製
造した。まず、アンコイラから矢印方向に供給される黄
銅角線（断面寸法：0.５mm角）を、電解脱脂槽，水洗
槽，酸洗槽，水洗槽に順次通してめっき前処理を行っ
た。ついで、黄銅角線を銅めっき槽に通して黄銅角線の
表面に厚み1.０μｍのＣｕ下地めっき層を形成したの
ち、水洗槽で水洗した。

【００５４】石原薬品社製の平滑剤が添加されたホウフ
ッ酸系電解液が収容されているはんだめっき槽に、前記
した黄銅角線を通して電気めっきを行い、Ｓｎ−１０wt
％Ｐｂのはんだから成る厚み2.０μｍのはんだめっき層
を形成した。ついで、水洗槽に通して水洗し、熱風乾燥
器で乾燥したのち、表１で示した温度に制御されている
加熱炉に表５で示した走行速度で連続走行させ、温度４
０℃の冷却水が満たされている水槽でクエンチし、熱風
乾燥器で乾燥したのち、得られたリフローはんだめっき
黄銅条をコイラで巻き取った。

【００５５】各リフローはんだめっき黄銅条の表層部の
厚み0.２μｍにつきオージエ分析を行い、Ｐｂ濃度を測
定した。また、各黄銅条の表面に対し、先端５Ｒにプレ
ス加工を施したリフローすずめっき条をプローブにして
１００回の摺動試験を行い、そのときの粉落ち状態を観
察した。以上の結果を一括して表５に示した。

【００５６】

【表５】

【００５７】表５から明らかなように、実施例１１〜１
５の部材は、いずれも、リフロー処理時の温度がＳｎ−
Ｐｂ状態図における（β＋Ｌ）領域における温度に設定
され、しかも走行速度が未溶融状態になるときの走行速
度の８０〜９６％の間に設定されているので、形成され
たリフローはんだめっき層の表層部ははんだの共晶組成
に近似している。そのため、剪断強度が高くなって粉落
ち現象は起こらなくなっている。

【００５８】比較例６の部材は、固相線温度よりも低い
温度でリフロー処理が行われたので、はんだめっき層は
溶融せず、表層部のＰｂ濃度は全体のＰｂ濃度と同じに
なり耐摩耗性が劣っている。そして、電気めっきで形成
されたはんだめっき層に吸蔵している添加剤の熱分解除
去は進まないため、結晶粒間の結合力は弱く、したがっ
て粉落ちが激しく起こっている。

【００５９】また、比較例７の部材は、液相線温度より
も高い温度でリフロー処理されたので、はんだめっき層
全体が均一に溶融して表層部と内層部との間でＰｂ濃度
の勾配は依存せず、耐摩耗性は低下している。なお、比
較例５の部材は、Ｓｎ−Ｐｂ状態図における（β＋Ｌ）
領域から外れているはんだでめっき層が形成されている
ので、リフロー処理の条件として実施例１３と同じ条件
を採用しても、めっき層の全体が均一に溶融して表層部
と内層部との間でＰｂ濃度の勾配が形成されず、そのた
め耐磨耗性が劣っている。

【００６０】実施例１６〜２０つぎのようにして、リフローはんだめっき黄銅角線を製
造した。まず、アンコイラから供給される黄銅角線（断
面寸法：0.５mm角）を、電解脱脂槽，水洗槽，酸洗槽，
水洗槽に順次通してめっき前処理を行った。ついで、黄
銅角線を銅めっき槽に通して黄銅角線の表面に厚み1.０
μｍのＣｕ下地めっき層を形成したのち、水洗槽で水洗
した。

【００６１】ついで、電気めっきを行うことにより、上
記Ｃｕ下地めっき層の上に、厚み２μｍのＳｎ単独めっ
き層，Ｓｎ−１０wt％Ｐｂのはんだから成る厚み２μｍ
のはんだめっき層を別々に形成し、２種類の角線とし
た。ついで、各角線を水洗槽に通して水洗し、熱風乾燥
器で乾燥したのち、表６で示した温度に制御されている
加熱炉に表６で示した走行速度で連続走行させ、表６で
示した温度の冷却水が満たされている水槽でクエンチ
し、熱風乾燥器で乾燥したのち、得られたリフローはん
だめっき黄銅条をコイラで巻き取った。このとき、表面
が凝固するまでの時間を測定した。

【００６２】得られた各黄銅条につき、実施例１〜１０
と同じようにして、１５５℃の大気中で２４時間放置し
たときのはんだ付け性を測定した。また、温度１０５
℃，相対湿度１００％の雰囲気中に２４時間放置したと
きのはんだ付け性も測定した。更に、蛍光Ｘ線微小部膜
厚計（コリメータ径0.１mm）を用いて、角線中央部のリ
フローめっき層の厚み（ｔ₁）を測定し、また、定電流
アノード溶解法でリフローめっき層の平均厚み（ｔ₂）
を測定し、次式：ｔ₁／ｔ₂で示される偏肉度を求めた。
以上の結果を一括して表６に示した。

【００６３】

【表６】

【００６４】表６から明らかなように、冷却時の条件が
変化すると、偏肉度が大きく変動し、そのことに基づい
てはんだ付け性も大きく変動している。すなわち、実施
例１６と実施例１７を比べても明らかなように、同一条
件でリフロー処理が行われても、短時間（0.１秒）でリ
フローめっき層を再凝固させた実施例１６は、比較的長
い時間（0.６秒）をかけて再凝固させた実施例１７に比
べて、偏肉度は著しく小さく、またはんだ付け性も著し
く向上している。このことは、実施例１８〜２０の場合
についても同様である。

【００６５】したがって、加熱炉から導出された角線に
対し、その表面のリフローめっき層を0.５秒以内で再凝
固させることが、偏肉度を小さくし、はんだ付け性を高
めることで極めて有効であることがわかる。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
リフローめっき部材は、電気めっき法で基材表面に形成
したＳｎまたはＳｎ合金のめっき層をリフロー処理する
ときに、そのめっき層が溶融しなくなる最も遅い走行速
度の８０〜９６％の走行速度を採用しているので内層部
側には、電気めっきによって形成され、微細ではんだ濡
れ性が良好な結晶粒が残存し、全体のはんだ付け性は良
好になり、また、電気めっき時に吸蔵された添加剤など
は上記リフロー処理の過程で完全に熱分解除去されるの
で、結晶粒間の結合力は強くなり、基材のＣｕ成分など
の表層部への拡散は抑制され、耐熱性、耐食性は向上す
る。

【００６７】また、Ｓｎ合金として、Ｐｂ濃度が３０重
量％以下のはんだを用いることにより、形成されたリフ
ローはんだめっき層の表層部は、共晶組成に近似した剪
断強度の高い組成になり、耐摩耗性は向上して粉落ち現
象は略完全に防止できるようになる。この部材は、リフ
ローはんだめっき角線（条）として新規であり、その工
業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリフローめっき部材を示す断面図であ
る。

【図２】Ｓｎ−Ｐｂ状態図である。

【符号の説明】

１基材２リフローめっき層２ａリフローめっき層２の内層部２ｂリフローめっき層２の外層部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木裕二東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者高橋和也東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表面がＣｕまたはＣｕ合金か
ら成る基材の前記表面がＳｎまたはＳｎ合金から成るリ
フローめっき層で被覆され、かつ、前記リフローめっき
層の内層部における結晶粒の粒径は表層部における結晶
粒の粒径よりも小さいことを特徴とするリフローめっき
部材。
【請求項２】前記内層部における結晶粒組織は電気め
っき法で形成された結晶粒組織である請求項１のリフロ
ーめっき部材。
【請求項３】前記リフローめっき層は、Ｐｂ濃度が３
０重量％以下のリフローはんだめっき層であり、かつ、
前記リフローはんだめっき層では、表層部側ほどＰｂ濃
度が高くなっている請求項１のリフローめっき部材。
【請求項４】少なくとも表面がＣｕまたはＣｕ合金か
ら成る基材の前記表面に電気めっき法でＳｎまたはＳｎ
合金から成るめっき層を形成したのち所定温度の加熱炉
中を走行させてリフロー処理を行うリフローめっき部材
の製造方法において、前記リフロー処理時に、前記めっ
き層が溶融しないときの最も遅い走行速度に対し８０〜
９６％に相当する走行速度で前記基材を走行させること
を特徴とするリフローめっき部材の製造方法。
【請求項５】前記加熱炉から導出された前記基材のめ
っき層を、0.５秒以内で再凝固する請求項４のリフロー
めっき部材の製造方法。
【請求項６】前記リフロー処理は、Ｓｎ−Ｐｂ状態図
における（β＋Ｌ）領域の温度域で行われる請求項４の
リフローめっき部材の製造方法。