JPH1072694A - スズ及びスズ―鉛合金メッキによる表面被覆材料、並びに当該被覆材料を利用した電子部品 - Google Patents
スズ及びスズ―鉛合金メッキによる表面被覆材料、並びに当該被覆材料を利用した電子部品Info
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Abstract
材料(例えば、電子部品のリード)に機械加工を施す際
に、メッキ皮膜の削れ屑の発生量を低く抑制する。 【解決手段】 素地金属上にスズ―鉛合金メッキ皮膜を
電気メッキにより被覆する表面被覆材料において、表面
被覆材料に加える外力方向に対して、メッキ皮膜中のβ
−スズの結晶格子におけるミラー指数の〈001〉方向
が90〜35度の高角度を成すように、β−スズの結晶
を優先配向させる。β−スズの結晶の上記滑り方向でも
ある〈001〉方向が加工を施す外力方向に対して高角
度になるので、メッキ皮膜はこの外力方向には塑性変形
し難くなり、メッキ皮膜の削れ屑の発生量を低く抑えら
れる。
Description
金メッキによる表面被覆材料、並びにこの被覆材料を利
用した電子部品に関し、スズ又はスズ−鉛合金メッキ皮
膜中のβ−スズの結晶に特定の配向性を付与するものを
提供する。
品のリード、或は電極などは、ハンダ付け性の向上など
を主目的に、スズ又はスズ−鉛合金の電着皮膜で表面被
覆されるが、これらの電子部品の製造過程においては
(具体的には、半導体基板に実装するなどの目的で)、電
気メッキしたリード、電極などを金型を用いて曲げ加工
したり、切削、或は切断などの各種の機械加工を施す場
合が多い。しかしながら、スズ又はスズ−鉛合金メッキ
皮膜の性状は軟らかいために、曲げ加工などの後加工を
施すと、加工部分からメッキ皮膜の削れ屑が発生してし
まい、従来では、これを防止する有効な手段がないとい
うのが実情であった。
て、メッキ皮膜の削れ屑が発生すると、次のような弊害
がある。 (1)リード、電極などに削れ屑が付着して残留した場
合、電子部品の短絡の原因になり、部品の信頼性を著し
く阻害してしまう。 (2)繰り返し機械加工を行った場合、削れ屑が金型に付
着・成長し、金型の加工精度を落とすため、一定期間毎
に金型を清掃する必要があり、加工の生産効率を著しく
低下させる。 (3)金型に付着した削れ屑はリードなどに転写すること
もあり、上記(1)のように、部品の信頼性を低下させる
問題を起こす。
膜で覆った電子部品のリードなどのような表面被覆材料
に機械加工を施した場合に、メッキ皮膜の削れ屑の発生
量を低く抑制することを技術的課題とする。
689号公報には、エンジンのクランク軸、コンロッド
の大端部などに使用される滑り軸受けに関し、軸受けの
表面層を構成する鉛合金の結晶構造を特定化すると、そ
の表面層に保油性などを具備させて、耐焼き付き性を向
上できることが開示されている。
点にして鋭意研究の結果、メッキ皮膜中のβ−スズの結
晶の配向性が、曲げ加工などにおけるメッキ皮膜の削れ
屑の発生量に影響することを見い出し、この結晶の配向
性を制御することで、削れ屑の発生量を抑えることを着
想して、本発明を完成した。
合金メッキ皮膜を電気メッキにより被覆する表面被覆材
料において、表面被覆材料に加える外力方向に対して、
メッキ皮膜中のβ−スズの結晶格子におけるミラー指数
の〈001〉方向が90〜35度の高角度を成すよう
に、当該β−スズの結晶を優先配向させることを特徴と
するスズ―鉛合金メッキによる表面被覆材料である。
ッキ皮膜を電気メッキにより被覆する表面被覆材料にお
いて、当該素地金属の表面の法線方向に対して、メッキ
皮膜中のβ−スズの結晶格子におけるミラー指数の〈0
01〉方向が0〜55度の角度を成すように、当該β−
スズの結晶を優先配向させることを特徴とするスズ―鉛
合金メッキによる表面被覆材料である。
て、メッキ皮膜の膜厚が1〜30μmであることを特徴
とするものである。
において、スズ−鉛合金メッキ皮膜中の鉛の含有率が2
0%以下であることを特徴とするものである。
において、素地金属上にスズ−鉛合金メッキ皮膜の代わ
りに、スズメッキ皮膜を被覆することを特徴とするもの
である。
において、スズの可溶性塩、或はスズ及び鉛の可溶性塩
と、有機スルホン酸と、界面活性剤とを主成分とするメ
ッキ浴により、素地金属上に電気メッキを施すことを特
徴とするものである。
〜6のいずれかの表面被覆材料であることを特徴とする
電子部品である。
導体デバイス、コネクターなどであることを特徴とする
ものである。
属は42合金、銅合金、コバールを初め、任意の材質を
選択でき、特定の材質に限定されない。素地金属の表面
には、電気メッキ又は無電解メッキ方法などで施された
ニッケル又は銅等の下地メッキ層が存在しても良い。上
記スズ又はスズ−鉛合金メッキ皮膜の膜厚は1〜30μ
mが好ましく、30μmはメッキを施す場合の通常の厚
みの一応の上限を示すものであるが、これ以上の膜厚で
あっても良い。上記スズ−鉛合金メッキでは鉛の含有率
は20%以下が好ましく、鉛が20%を越えると、合金
の性状が軟らかくなり過ぎるため、本発明1又は2のよ
うに、β−スズの配向性を特定条件下で制御しても、も
はや、機械加工に際してメッキ皮膜の削れ屑の発生を有
効に抑制することは容易でなくなる。
スズの結晶が優先配向するとは、皮膜中のβ−スズの結
晶が全て特定の方位に配向していることを意味するので
はなく、統計的に大多数が(即ち、傾向として)一定範囲
の方位に配向していることを意味する。従って、例え
ば、本発明1では、β−スズの結晶は、単位格子におけ
るミラー指数の〈001〉方向が表面被覆材料に加える
外力方向に対して90〜35度の範囲内で大多数が統計
的に揃うように配向していながら、上記統計的に揃った
方位から外れたランダムな方位の結晶が部分的に含まれ
ても良い。
とは、一般に、冒述の電子デバイスやコネクターなどの
電子部品製造過程で施される折り曲げ、切削、切断など
の各種の機械加工(或は、手動加工)において、この加工
の方向をいう。本発明2では、β−スズの結晶格子にお
けるミラー指数の〈001〉方向を素地金属表面の法線
方向との関係で特定しているが、上記機械加工では素地
金属表面に沿う加工が多く、この場合には、前記表面被
覆材料に加える外力方向は素地金属表面に沿う方向と同
義であり、本発明2は上記本発明1の一つの下位概念と
もなっている。
メッキ浴の組成やメッキ条件などの多くの因子によりβ
−スズの結晶の配向性が変化する。しかしながら、これ
らのメッキ浴の組成やメッキ条件と、得られるスズ又は
スズ−鉛合金メッキ皮膜のβ−スズの配向性との間に
は、多くの因子が介在することから一般的な(或は明解
な)法則性は存在せず(特定し得ず)、不明な部分が多い
のである。
及び/又は鉛の金属可溶性塩の濃度と種類、酸の濃度と
種類、界面活性剤や湿潤剤などの各種添加剤の濃度と種
類などが挙げられる。また、電気メッキ浴の組成として
は、本発明6に示すように、腐食性が少なく、排水処理
が容易であるなどの理由から、スズ及び/又は鉛の可溶
性塩と、有機スルホン酸と、界面活性剤とを主成分とす
る有機スルホン酸浴が好ましい。上記界面活性剤は、ノ
ニオン系、両性、カチオン系、アニオン系などの種々の
活性剤を使用できる。
1号において次の技術的事項を記載した。 (1)特定のトリアルキルべンジルアンモニウム塩類をス
ズ又はスズ−鉛合金メッキ浴に添加すると、スズ又はス
ズ−鉛合金メッキした被覆材料に折り曲げたり、切断す
るなどの後加工を施しても、メッキ皮膜にクラックが発
生するなどの弊害を有効に低減できる。 (2)特定のトリアルキルべンジルアンモニウム塩類に加
えて、さらに芳香族スルホン酸類を併用添加すると、後
加工でのメッキ皮膜のクラック発生防止効果をさらに促
進できる。
表面被覆材料に折り曲げなどの後加工を施す際には、削
れ屑が発生する弊害の外に、クラックが生ずる場合も少
なくない。このため、スズ及び/又は鉛の可溶性塩と、
有機スルホン酸と、界面活性剤とを主成分とする前記有
機スルホン酸浴に、上記特定のトリアルキルべンジルア
ンモニウム塩類や芳香族スルホン酸類を併用添加する
と、メッキ皮膜の削れ屑の抑制と同時に、クラックの発
生を防止することも併せて期待できる。上記特定のトリ
アルキルべンジルアンモニウム塩類とは、(ベンジル)ジ
メチルテトラデシルアンモニウム塩(アルキルスルホネ
ート塩、アセテート塩、ハロゲン化物など)、(ベンジル)
ジメチルドデシルアンモニウム塩、(ベンジル)ジメチル
オクタデシルアンモニウム塩、(ベンジル)ジメチルデシ
ルアンモニウム塩、(ベンジル)ジエチルオクチルアンモ
ニウム塩、((トリフルオロメチル)フェニルメチル)ジメ
チルドデシルアンモニウム塩、(ベンジル)エチルメチル
オクタデシルアンモニウム塩、(モノクロロフェニルメ
チル)ジメチルヘキサデシルアンモニウム塩などをい
う。上記芳香族スルホン酸類とは、ベンゼンスルホン
酸、ナフタレンスルホン酸、及びこれらの塩などをい
う。具体的には、1,2−ジヒドロキシベンゼンスルホ
ン酸、モノ−t−ブチルナフタレンスルホン酸、2−ヒ
ドロキシナフタレンスルホン酸、1,3−ジヒドロキシ
ベンゼンスルホン酸塩、ジアミルナフタレンスルホン酸
塩、トリ−イソプロピルナフタレンスルホン酸塩、1,
2−ジヒドロキシナフタレンスルホン酸塩、1,8−ジ
ヒドロキシナフタレンスルホン酸塩などが挙げられる。
ルデヒド、1−ナフトアルデヒド、ベンジリデンアセト
ン等の光沢剤、チオ尿素、ベンゾチアゾール類等の半光
沢剤、或は平滑剤などの各種の添加剤を加えても良い。
密度、メッキ浴温、メッキ浴の撹拌度合、メッキ時間、
メッキ膜厚、印加する電圧波形、通電する電流波形など
が挙げられる。
デバイス、コネクター、抵抗、コンデンサ、インダクタ
等の電子部品のリードや電極、或はフープ材などであ
る。
り、単位結晶格子におけるa軸は5.8317Åである
のに対し、c軸は3.1815Åであるため、機械的性
質の異方性が強いと推定できる。即ち、このβ−スズの
結晶の塑性変形は格子中の所定の結晶面がずれることに
より起こり、中でも、主にミラー指数の{110}面な
どが〈001〉方向に沿って滑ることにより生じると考
えられる。そこで、β−スズの結晶格子の〈001〉方
向を金属被覆材料に加える外力方向に対して90〜35
度を成して優先配向すると、β−スズの結晶の上記滑り
方向でもある〈001〉方向がこの外力方向に対して高
角度になるので、メッキ皮膜はこの外力に沿う方向には
塑性変形し難くなる。別言すると、冒述のように、電子
部品のリードを金型で曲げ加工する場合などには、この
加工の方向が直ちに外力方向になるため、本発明1のよ
うに、外力方向との関係においてβ−スズの結晶を特定
条件下で配向させると、機械加工を施しても加工の方向
にはメッキ皮膜の塑性変形が難しくなり、メッキ皮膜の
削れ屑の発生量を低く抑えられる。
格子の〈001〉方向を素地金属表面の法線方向に対し
て0〜55度を成して優先配向すると、β−スズの結晶
の滑り方向でもある〈001〉方向が素地金属表面に対
して高角度になる。通常、電子部品のリードを曲げ加工
する場合などには、リードの素地金属表面に沿う横方向
の外力を受け易いので、本発明2のように、β−スズの
結晶を素地金属表面の法線方向に関係付けて優先配向さ
せると、素地金属表面に沿う横方向にはメッキ皮膜は塑
性変形が難しくなり、やはり、メッキ皮膜の削れ屑の発
生量を低く抑えられる。
じるメッキ皮膜の削れ屑に関し、従来ではスズの配向性
を制御することで対応するという技術的思想はなかった
のであるが、本発明では、スズの結晶の配向性を制御す
るという簡潔、且つ、明解な手段で、削れ屑の発生量を
低減できるという実効性の高い技術を新たに開発できた
のである。
例を述べるとともに、得られたスズ及びスズ−鉛合金の
電着皮膜の削れ屑発生試験例を併記する。但し、本発明
は下記の実施例などに拘束されるものではない。
ッキ浴を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 55.8g/l メタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 4.2g/l 遊離メタンスルホン酸 200g/l オクタデシルアルコールポリエトキシレート(EO20) 10g/l ドデシルアミンポリエトキシレート(EO15) −ポリプロポキシレート(PO3) 3g/l (ベンジル)ジメチルテトラデシルアンモニウムクロライド 3g/l モノ−t−ブチルナフタレンスルホン酸 0.5g/l カテコール 2g/l
含む有機スルホン酸浴に、2種類のノニオン系界面活性
剤と、特定のトリアルキルベンジルアンモニウム塩と、
芳香族スルホン酸と、酸化防止剤(第一スズイオンの酸
化防止用)とを混合したものである。上記メッキ浴を使
用して、25×25×0.2mmの大きさで42合金を
材質とする素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを
施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :35℃ 以下、実施例2〜19並びに比較例1〜8共に、素地金
属の大きさ、材質は同じである。
μmの膜厚と10%程度の鉛含有率を有していた。尚、
後述の実施例2〜19及び比較例1〜8では、10±1
μmの膜厚条件を満たすように、また、スズ-鉛合金メ
ッキの実施例1〜12及び比較例1〜4では、10±
0.5%の鉛含有率条件を満たすように各メッキ皮膜を
作成した。
けるβ−スズの結晶の配向性をX線回折法で調べた。当
該回折方式では、X線回折パターンによりβ−スズの各
結晶面の回折ピーク高さを求め、次式(A)により夫々の
結晶面の配向性指数Xhklを算出した(当該算出式は金属
表面技術協会 第76回講演大会 要旨集第200〜20
1頁(1987年)を参照)。 Xhkl={(ΣASTMのI/I1)×(測定された(hkl)面のI/I1)}÷ {(Σ測定されたI/I1)×(ASTM(hkl)面のI/I1)}…(A) 式(A)中のXhkl:(hkl)面の配向性指数 I/I1:(hkl)面の回折強度/X線回折パターン中
の最も強い回折ピークの回折強度 ΣASTMのI/I1:標準となるASTMカードのI
/I1の総和 Σ測定されたI/I1:実際に測定されたI/I1の総和 即ち、測定されたX線回折図では、各結晶面ごとに異な
る強度の回折ピークが現れるが、各結晶面の回折ピーク
Iをその最大ピークI1で除して、各(hkl)面のI/
I1、或はΣ測定されたI/I1を求めるとともに、標準
の回折パターンであるASTMカードにおける夫々の対
応値を求め、配向性指数Xhklを計算した。
をとる結晶面が優先配向面となり、素地金属表面に対し
て統計的に平行になる。
優先配向面と〈001〉方向との間の角度は空間上一義
的に定まるため、素地金属表面に平行になる優先配向面
が具体的に判明すると、この〈001〉方向が素地金属
表面に立てた法線方向に対して成す角度θは容易に決定
できる。換言すると、β−スズの結晶の配向性は、優先
配向面という結晶面に替えて、〈001〉方向と素地金
属表面の法線方向との間の角度θを用いることにより、
定量的に表現できるのである。その結果、本実施例1の
メッキ皮膜では、β−スズの結晶は次の角度θを成して
優先配向していることが認められた。 θ=28.6度 尚、後述の実施例2〜19及び比較例1〜8の角度θ
は、上記〈001〉方向が素地金属表面の法線方向に対
して成す角度を各々示す。
ッキ浴を建浴した。 2−プロパノールスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 46.5g/l 2−プロパノールスルホン酸鉛(Pb2+として) 3.5g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l ノニルフェノールポリエトキシレート(EO13) 10g/l ノニルアミンポリエトキシレート(EO15) −ポリプロポキシレート(PO2) 3g/l (ベンジル)ジメチルドデシルアンモニウムメチルスルホネート 3g/l ジアミルナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l ハイドロキノン 2g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :40℃ そして、上記実施例1と同様に、得られたスズ−鉛合金
メッキ皮膜におけるβ−スズの結晶の配向性をX線回折
法で調べ、配向性指数の最も高い数値をとる結晶面に基
づいて次の角度θを得た。 θ=28.6度
ッキ浴を建浴した。 2−プロパノールスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 46.5g/l 2−プロパノールスルホン酸鉛(Pb2+として) 3.5g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l ノニルフェノールポリエトキシレート(EO13) 10g/l ノニルアミンポリエトキシレート(EO15) −ポリプロポキシレート(PO2) 3g/l (ベンジル)ジメチルドデシルアンモニウムメチルスルホネート 3g/l ジアミルナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l ハイドロキノン 2g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:7A/dm2 浴温 :35℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=21.1度
ッキ浴を建浴した。 2−プロパノールスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 46.5g/l 2−プロパノールスルホン酸鉛(Pb2+として) 3.5g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l ノニルフェノールポリエトキシレート(EO13) 10g/l ノニルアミンポリエトキシレート(EO15) −ポリプロポキシレート(PO2) 3g/l (ベンジル)ジメチルドデシルアンモニウムメチルスルホネート 3g/l ジアミルナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l ハイドロキノン 2g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :35℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=50.7度
ッキ浴を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 55.8g/l 2−プロパノールスルホン酸鉛(Pb2+として) 4.2g/l 遊離2−プロパノールスルホン酸 140g/l オクチルフェノールポリエトキシレート(EO12) −ポリプロポキシレート(PO4) 10g/l デシルアミンポリエトキシレート(EO15) −ポリプロポキシレート(PO4) 2g/l (ベンジル)ジエチルオクチルアンモニウムブロマイド 3g/l トリ−イソプロピルナフタレンスルホン酸カリウム 1g/l カテコール 2g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=21.1度
ッキ浴を建浴した。 2−プロパノールスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 46.5g/l メタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 3.5g/l 遊離2−プロパノールスルホン酸 140g/l ノニルフェノールポリエトキシレート(EO30) 10g/l ドデシルアミンポリエトキシレート(EO8) −ポリプロポキシレート(PO3) 2g/l ((トリフルオロメチル)フェニルメチル)ジメチルドデシル −アンモニウムアセテート 3g/l 2−ヒドロキシナフタレンスルホン酸 2g/l ハイドロキノン 2g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=21.1度
ッキ浴を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 46.5g/l メタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 3.5g/l 遊離メタンスルホン酸 180g/l オクタデシルアルコールポリエトキシレート(EO30) 10g/l オクチルアミンポリエトキシレート(EO6) −ポリプロポキシレート(PO4) 3g/l (ベンジル)エチルメチルオクタデシル −アンモニウムメチルスルホネート 3g/l 1,2−ジヒドロキシナフタレンスルホン酸ナトリウム 1g/l カテコール 2g/l
金属表面(大きさは実施例1と同じ;以下の実施例、及
び比較例でも同様)上に次の条件下で電気メッキを施し
た。 陰極電流密度:12A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=40.8度
ッキ浴を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 55.8g/l メタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 4.2g/l 遊離メタンスルホン酸 160g/l ナフトールポリエトキシレート(EO20) 10g/l ドデシルアミンポリエトキシレート(EO8) −ポリプロポキシレート(PO2) 3g/l (ベンジル)ジメチルオクタデシルアンモニウムクロライド 3g/l 1,8−ジヒドロキシナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l ハイドロキノン 2g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:17A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=28.6度
ッキ浴を建浴した。 2−プロパノールスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 27g/l 2−プロパノールスルホン酸鉛(Pb2+として) 3g/l 遊離メタンスルホン酸 120g/l ナフトールポリエトキシレート(EO30) 10g/l ノニルアミンポリエトキシレート(EO30) −ポリプロポキシレート(PO6) 3g/l (モノクロロフェニルメチル)ジメチルヘキサデシル −アンモニウムクロライド 3g/l 1,2−ジヒドロキシベンゼンスルホン酸 0.5g/l カテコール 2g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:7A/dm2 浴温 :30℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=50.7度
メッキ浴を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 55.8g/l 2−プロパノールスルホン酸鉛(Pb2+として) 4.2g/l 遊離2−プロパノールスルホン酸 200g/l オクチルフェノールポリエトキシレート(EO30) −ポリプロポキシレート(PO4) 10g/l デシルアミンポリエトキシレート(EO30) −ポリプロポキシレート(PO4) 2g/l (ベンジル)ジメチルデシルアンモニウムブロマイド 3g/l 1,3−ジヒドロキシベンゼンスルホン酸ナトリウム 1g/l ハイドロキノン 2g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:20A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=21.1度
メッキ浴を建浴した。 2−プロパノールスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 19.3g/l メタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 0.7g/l 遊離2−プロパノールスルホン酸 100g/l ベンジルフェノールポリエトキシレート(EO10) 10g/l 2−メルカプトベンゾチアゾール 0.3g/l カテコール 1g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:2A/dm2 浴温 :25℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=21.1度
メッキ浴を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 19g/l メタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 1g/l 遊離メタンスルホン酸 100g/l ナフトールポリエトキシレート(EO10) 10g/l オクチルアミンポリエトキシレート(EO14) −ポリプロポキシレート(PO4) 3g/l 2−メルカプトベンゾチアゾール 0.4g/l ハイドロキノン 2g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:2A/dm2 浴温 :25℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=28.6度
を建浴した。 2−プロパノールスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 60g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l ノニルフェノールポリエトキシレート(EO10) 10g/l ノニルアミンポリエトキシレート(EO12) −ポリプロポキシレート(PO2) 3g/l (ベンジル)ジメチルドデシルアンモニウムメチルスルホネート 2g/l ジアミルナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l ハイドロキノン 2g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=21.1度
を建浴した。 2−プロパノールスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 60g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l ノニルフェノールポリエトキシレート(EO10) 10g/l ノニルアミンポリエトキシレート(EO12) −ポリプロポキシレート(PO2) 3g/l (ベンジル)ジメチルドデシルアンモニウムメチルスルホネート 2g/l ジアミルナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l ハイドロキノン 2g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :35℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=50.7度
を建浴した。 2−プロパノールスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 60g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l ノニルフェノールポリエトキシレート(EO10) 10g/l ノニルアミンポリエトキシレート(EO12) −ポリプロポキシレート(PO2) 3g/l (ベンジル)ジメチルドデシルアンモニウムメチルスルホネート 2g/l ジアミルナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l ハイドロキノン 2g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:7A/dm2 浴温 :35℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=28.6度
を建浴した。 2−プロパノールスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 60g/l 遊離2−プロパノールスルホン酸 140g/l ノニルフェノールポリエトキシレート(EO28) 10g/l ドデシルアミンポリエトキシレート(EO8) −ポリプロポキシレート(PO2) 2g/l ((トリフルオロメチル)フェニルメチル)ジメチルドデシル −アンモニウムアセテート 3g/l ジアミルナフタレンスルホン酸ナトリウム 2g/l ハイドロキノン 2g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=40.8度
を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 60g/l 遊離メタンスルホン酸 160g/l ナフトールポリエトキシレート(EO20) 10g/l ドデシルアミンポリエトキシレート(EO8) −ポリプロポキシレート(PO2) 3g/l (ベンジル)ジメチルオクタデシルアンモニウムクロライド 3g/l 1,8−ジヒドロキシナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l ハイドロキノン 2g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:17A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=50.7度
を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 60g/l 遊離2−プロパノールスルホン酸 200g/l オクチルフェノールポリエトキシレート(EO30) −ポリプロポキシレート(PO4) 10g/l デシルアミンポリエトキシレート(EO30) −ポリプロポキシレート(PO4) 2g/l (ベンジル)ジメチルデシルアンモニウムブロマイド 3g/l 1,3−ジヒドロキシベンゼンスルホン酸ナトリウム 1g/l ハイドロキノン 2g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:13A/dm2 浴温 :35℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=28.6度
を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 20g/l 遊離メタンスルホン酸 100g/l ナフトールポリエトキシレート(EO10) 10g/l オクチルアミンポリエトキシレート(EO14) −ポリプロポキシレート(PO4) 3g/l 2−メルカプトベンゾチアゾール 0.4g/l ハイドロキノン 2g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:2A/dm2 浴温 :25℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=28.6度
ッキ浴を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 55.8g/l メタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 4.2g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l スチレン化フェノールポリエトキシレート(EO23) 8g/l プルロニックポリエトキシレート(EO26) −ポリプロポキシレート(PO30) 2g/l ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l カテコール 1g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=58.6度
ッキ浴を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 55.8g/l メタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 4.2g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l スチレン化フェノールポリエトキシレート(EO23) 8g/l プルロニックポリエトキシレート(EO26) −ポリプロポキシレート(PO30) 2g/l ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l カテコール 1g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:20A/dm2 浴温 :45℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=58.6度
ッキ浴を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 55.8g/l メタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 4.2g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l スチレン化フェノールポリエトキシレート(EO14) 10g/l プルロニックポリエトキシレート(EO18) −ポリプロポキシレート(PO4) 1.5g/l ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l カテコール 1g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=90度
ッキ浴を建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 55.8g/l メタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 4.2g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l スチレン化フェノールポリエトキシレート(EO14) 10g/l プルロニックポリエトキシレート(EO18) −ポリプロポキシレート(PO4) 1.5g/l ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l カテコール 1g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :35℃ そして、得られたスズ−鉛合金メッキ皮膜におけるβ−
スズの結晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを
得た。 θ=90度
建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 60g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l スチレン化フェノールポリエトキシレート(EO23) 8g/l プルロニックポリエトキシレート(EO26) −ポリプロポキシレート(PO30) 2g/l ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l カテコール 1g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=58.6度
建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 60g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l スチレン化フェノールポリエトキシレート(EO23) 8g/l プルロニックポリエトキシレート(EO26) −ポリプロポキシレート(PO30) 2g/l ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l カテコール 1g/l
の素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:20A/dm2 浴温 :45℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=58.6度
建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 60g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l スチレン化フェノールポリエトキシレート(EO14) 10g/l プルロニックポリエトキシレート(EO18) −ポリプロポキシレート(PO4) 1.5g/l ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l カテコール 1g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :40℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=90度
建浴した。 メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 55.8g/l 遊離メタンスルホン酸 140g/l スチレン化フェノールポリエトキシレート(EO23) 10g/l プルロニックポリエトキシレート(EO18) −ポリプロポキシレート(PO4) 1.5g/l ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.5g/l カテコール 1g/l
素地金属表面上に次の条件下で電気メッキを施した。 陰極電流密度:15A/dm2 浴温 :35℃ そして、得られたスズメッキ皮膜におけるβ−スズの結
晶の配向性をX線回折法で調べ、次の角度θを得た。 θ=90度
は、メッキ浴の組成やメッキ条件の変化により、結晶格
子の〈001〉方向が素地金属表面の法線方向に対して
どのような角度θを成して配向したかを記載したが、以
下に、このβ−スズの結晶の配向性評価をまとめた。
合金メッキ皮膜において、上記実施例1と2と8と12
を比較すると、メッキ浴の組成が異なる場合でも、陰極
電流密度や浴温のメッキ条件を制御することで、メッキ
皮膜のβ−スズの結晶は同じ配向性(共に、θ=28.6
度)を獲得することが判る。このことは、スズメッキ皮
膜において、実施例15と18と19の関係に同じであ
る。逆に、スズ−鉛合金メッキ皮膜において、上記実施
例2と3と4を比較すると、メッキ浴の組成が同じ場合
でも、陰極電流密度や浴温のメッキ条件を制御すること
で、メッキ皮膜のβ−スズの結晶は異なる配向性を獲得
することが判る。このことは、スズメッキ皮膜におい
て、実施例13と14と15の関係に同じである。
上記実施例2、5、6と比較例1、3とを対比すると、
陰極電流密度や浴温のメッキ条件(15A/dm2及び4
0℃)が同じ場合でも、メッキ浴の組成を制御すること
で、メッキ皮膜のβ−スズの結晶は異なる配向性を獲得
することが判る。即ち、実施例2、5、6ではθ<55
度であったが、比較例1と3ではθ>55度であった。
特に、比較例1と3を見ると、陰極電流密度や浴温が同
じでも、浴組成が少し異なると、角度θは58.6度(比
較例1)から90度(比較例3)に大きく変化している。
このことは、スズメッキ皮膜において、実施例13、1
6と比較例5、7との関係に同じである。
14)を対比すると、メッキ浴の組成と陰極電流密度が
同じ場合、電気メッキ時の浴温を35→40℃に上げる
と、角度θが50.7→28.6度(又は50.7→21.
1度)に減少することが判る。また、上記実施例3と4
(又は、実施例14と15)を対比すると、メッキ浴の組
成と浴温が同じ場合、電気メッキ時の陰極電流密度を1
5→7A/dm2に下げると、角度θが50.7→21.
1度(又は50.7→28.6度)に減少することが判る。
キ条件の制御により、β−スズの結晶に適正な配向性を
付与することは実用上可能であるが、その反面、既述し
たように、メッキ浴の組成やメッキ条件と、得られるメ
ッキ皮膜のβ−スズの結晶の配向性との間には多くの因
子が介在するため、一般的な法則性を導くことは容易で
ない。
施例1〜19並びに比較例1〜8の表面被覆材料を各試
験片とし、当該試験片のスズ又はスズ−鉛合金メッキ皮
膜の表面に対して、垂直に300gfの荷重をかけて3
0mm径の鋼球を押し当てた。次いで、鋼球をメッキ皮
膜の表面に水平方向に50mm/分の速度で100回往
復運動を行い、摩耗痕の膜厚を測定した。そして、当該
膜厚の元の厚みからの減少量により、メッキ皮膜の削れ
屑の発生度合を評価した。
あり、膜厚減少量が低減するほど削れ屑の発生量が少な
く、評価は高い。 5点:膜厚減少量が1μm以下。 4点:膜厚減少量が1〜2μm。 3点:膜厚減少量が2〜4μm。 2点:膜厚減少量が4〜8μm。 1点:膜厚減少量が8μm以上。
の試験結果、図2はスズメッキ皮膜の場合の試験結果を
各々示す。実施例1〜12(スズ−鉛合金メッキ皮膜)は
各4点、実施例13〜19(スズメッキ皮膜)は各5〜4
点の高評価であったのに対して、比較例1〜8は1〜2
点と評価が低く、膜厚減少量が大きかった。即ち、上記
実施例1〜19は、前記角度θ<55度の条件で各メッ
キ皮膜のβ−スズの結晶を優先配向したものであるが、
θ>55度で優先配向した各比較例1〜8を対比すれ
ば、これらの実施例における削れ屑の発生量の抑制効果
は明らかである。
スズの結晶格子の〈001〉方向が素地金属表面の法線
方向に対して成す角度である。また、本試験例において
は、鋼球が加えた外力方向はメッキ皮膜の表面(即ち、素
地金属表面)に沿う水平方向である。このため、θ<5
5度の条件下でβ−スズの結晶を優先配向することは、
当該外力方向との関係で表現すると、β−スズの結晶格
子の〈001〉方向を外力方向に対して90〜35度を
成して優先配向させることと同義である。
スズ−鉛合金メッキ皮膜の各表面被覆材料による削れ屑
発生試験の結果を示す図表である。
たスズメッキ皮膜の各表面被覆材料による削れ屑発生試
験の結果を示す図表である。
Claims (8)
- 【請求項1】 素地金属上にスズ―鉛合金メッキ皮膜を
電気メッキにより被覆する表面被覆材料において、表面
被覆材料に加える外力方向に対して、メッキ皮膜中のβ
−スズの結晶格子におけるミラー指数の〈001〉方向
が90〜35度の高角度を成すように、当該β−スズの
結晶を優先配向させることを特徴とするスズ―鉛合金メ
ッキによる表面被覆材料。 - 【請求項2】 素地金属上にスズ―鉛合金メッキ皮膜を
電気メッキにより被覆する表面被覆材料において、当該
素地金属の表面の法線方向に対して、メッキ皮膜中のβ
−スズの結晶格子におけるミラー指数の〈001〉方向
が0〜55度の角度を成すように、当該β−スズの結晶
を優先配向させることを特徴とする請求項1に記載のス
ズ―鉛合金メッキによる表面被覆材料。 - 【請求項3】 メッキ皮膜の膜厚が1〜30μmである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のスズ―鉛合金
メッキによる表面被覆材料。 - 【請求項4】 スズ−鉛合金メッキ皮膜中の鉛の含有率
が20%以下であることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれか1項に記載のスズ―鉛合金メッキによる表面被覆
材料。 - 【請求項5】 素地金属上にスズ−鉛合金メッキ皮膜の
代わりに、スズメッキ皮膜を被覆することを特徴とする
請求項1〜3のいずれか1項に記載のスズメッキによる
表面被覆材料。 - 【請求項6】 スズの可溶性塩、或はスズ及び鉛の可溶
性塩と、有機スルホン酸と、界面活性剤とを主成分とす
るメッキ浴により、素地金属上に電気メッキを施すこと
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のスズ
及びスズ―鉛合金メッキによる表面被覆材料。 - 【請求項7】 リード、電極などが請求項1〜6のいず
れか1項に記載の表面被覆材料であることを特徴とする
電子部品。 - 【請求項8】 請求項7に記載の電子部品が半導体デバ
イス、コネクターなどであることを特徴とするもの。
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KR100950059B1 (ko) | 2002-03-05 | 2010-03-29 | 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨 | 주석 도금 방법 |
WO2019009427A1 (ja) * | 2017-07-06 | 2019-01-10 | 株式会社日本スペリア社 | はんだ継手及び接合方法 |
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1996
- 1996-08-30 JP JP24917096A patent/JP3479702B2/ja not_active Expired - Fee Related
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