JPH11279791A - 錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方法 - Google Patents

錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方法

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JPH11279791A
JPH11279791A JP8127298A JP8127298A JPH11279791A JP H11279791 A JPH11279791 A JP H11279791A JP 8127298 A JP8127298 A JP 8127298A JP 8127298 A JP8127298 A JP 8127298A JP H11279791 A JPH11279791 A JP H11279791A
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tin
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indium
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JP8127298A
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Atsushi Kodama
篤志 児玉
Kazuhiko Fukamachi
一彦 深町
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Eneos Corp
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Nippon Mining and Metals Co Ltd
Nippon Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 錫−インジウムはんだ合金めっき層を形成す
る際に、キレート剤などを含む合金めっき浴の使用を避
け、かつ品質が優れためっき層を形成する。 【解決手段】 被めっき物に、まず第1層の錫層をめっ
きし、次にこの錫層の上に第2層のインジウム層を第1
層の錫めっきの厚みの1/2以下の厚みでめっきし、続
いて第1および第2層のめっきをリフローする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は錫−インジウムはん
だ合金めっき層の形成方法に関するものであり、より詳
しく述べるならばコネクタ、リードなどの被めっき物上
に形成しためっき層上に導線、回路基板などを接合する
ためのはんだ合金めっき層の形成方法に関するものであ
る。
【0001】
【従来の技術】これまでに工業的に生産されてきた錫−
鉛はんだ合金めっき材は、はんだ付け性、耐食性などが
良好なために、コネクタやリード材などの電子部品の接
合に広く利用されてきた。しかしながら、近年鉛の有害
性が指摘されるようになり、鉛の使用を規制しようとす
る動きが世界的に生じている。例えば、屋外に廃棄され
た電子機器類が酸性雨にさらされると、機器内部に使用
されているはんだ(錫−鉛合金)やはんだめっきが腐食
されて鉛が溶けだし、これが原因で地下水や河川が汚染
されるという問題がある。環境汚染を防止するには、鉛
を含有しない物質を使用することが最善であり、従来の
錫/鉛はんだ合金めっき層に代わる鉛を含有しないめっ
きを開発する必要がある。
【0002】鉛を含有しない、いわゆる鉛フリーめっき
としては錫−銀はんだ合金めっき層、錫−亜鉛はんだ合
金めっき層、錫−インジウムはんだ合金めっき層などの
幾つかのはんだ合金めっき層が検討されている。それら
のなかでも、錫−インジウムはんだ合金めっきは毒性が
なく、融点や粘性が低いなどの利点があり、鉛フリーは
んだめっきとして有望視されている。
【0003】錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成
方法としては、例えば、錫−インジウムはんだ合金めっ
き液を使用してめっきする方法が挙げられる。この方法
では、錫イオンとインジウムイオンの電位差が大きいの
でめっきが難しく、めっき液にコストの高い錯化剤(キ
レート剤)を大量に添加しなければならない。さらに、
錫とインジウムの電位差のために錫−インジウム合金ア
ノードが使用できず、そのために錫またはインジウム塩
をめっき液に連続的に補給しなければならなかった。一
方、錫−インジウムはんだ合金めっき層では、光沢のあ
るめっき外観を得ることが難しいという問題がある。無
光沢のめっきでは、めっき表面からの粉の脱落が多く、
めっき材のプレス加工の際などに問題となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑みてなされたもので、外観が良好な錫−
インジウムはんだ合金めっき層を簡易に形成する方法を
提供することを目的としたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者が研究を行った結果、以下に示すめっき方法
を発明するに至った。すなわち本発明は、(1)錫−イ
ンジウムはんだ合金めっき層の形成方法であって、下地
めっきを施しまたは下地めっきを施さない被めっき物
に、まず第1層の錫層をめっきし、次にこの錫層の上に
第2層のインジウム層を第1層の錫めっきの厚みの1/
2以下の厚みでめっきし、続いて第1および第2層のめ
っきをリフローすることを特徴とする錫−インジウムは
んだ合金めっき層の形成方法、及び(2)被めっき物の
温度を300℃以下としてリフローを行い、かつ錫めっ
き層が溶融を開始して5秒以内に被めっき物を急冷する
(1)に記載の錫−インジウムはんだ合金めっき層の形
成方法である。以下本発明につき詳しく説明する。
【0006】本発明の特徴は、錫とインジウムを重ねて
めっきし、次にめっきをリフロー(加熱、溶融処理)す
る方法により、錫−インジウムはんだ合金めっき層を得
るところにある。この方法により得られる錫−インジウ
ムはんだ合金の組成は好ましくは、In33重量%以
下、残部錫であり、より好ましくはIn=5〜20重量
%、残部錫である。この組成のはんだの融点は190〜
220℃である。
【0007】被めっき物は、金属条、プレス加工したコ
ネクタ、リードフレームなどに、銅めっきやニッケルめ
っきの下地めっき施したもの、あるいは下地めっきを施
さないものである。本発明での第1層の錫めっきは、硫
酸浴、メタスルホン浴などの公知のめっき液のなかで、
アルデヒドなどの光沢剤を含有しないめっき液,好まし
くは硫酸、メタスルホン液を使用して、被めっき物の上
にめっき層を形成することができる。めっき層は後の工
程においてリフローされるが、光沢剤を使用するとリフ
ロー後のめっき外観が悪くなるからである。次に、錫め
っき層の上に第2層のインジウムめっき層を形成する。
インジウムめっき液は、硫酸インジウムを含有する浴な
ど公知のめっき浴であって、錫めっきと同様に公知の光
沢剤を含有しないめっき液が使用できる。
【0008】第1層と第2層の関係については、第1層
が錫で第2層がインジウムでなければならない。この理
由は、第2層を錫にすると、錫めっきの際に電位がより
卑な1層目のインジウムが溶けて貴な錫が析出し、いわ
ゆる置換めっきが起きるからである。置換めっきが起き
ると表面が粗くなり、この後リフローしても表面は滑ら
かにならない。またはんだ付け性も悪くなる。本発明で
のインジウムめっきの厚みは、錫めっき厚みの1/2以
下にする必要がある。これは、インジウムの厚みが錫め
っきの1/2を越えるとは、酸化しやすいめっき皮膜中
のインジウム濃度が高くなり、錫−インジウムはんだ合
金めっき層のはんだ付け性が悪くなるからである。リフ
ロー後のめっき層の厚みは0.8〜1.5μmであるこ
とが好ましい。
【0009】リフローは、めっき材を大気または還元雰
囲気中にて加熱してめっき皮膜を溶融させ、次にめっき
材を急冷して行う。リフローと急冷により均一組成の錫
−インジウム合金が生成される。急冷は加熱炉から取り
出されためっき材のめっき面もしくは反対面にに空気、
水などを吹きつける、水中に浸漬するなどの手段により
自然冷却より速い冷却速度を実現することにより行う。
リフローは、めっき材を連続的に加熱炉内に入れて行う
方法が一般的であるが、このときの被めっき物の温度
と、錫めっき皮膜の溶融開始から急冷するまでの時間と
を適正な範囲に設定することにより、外観良好で平滑な
光沢めっき層を得ることができる。また、リフローの温
度管理はあらかじめ加熱炉の温度を設定し、次に炉中の
被めっき物の温度を熱電対を使用して測定し、このデー
タをもとに、加熱炉の温度を最適値に設定する。またリ
フローのための加熱方法は例えば熱風循環炉中に条など
の被めっき物を連続的に行う。このような温度管理及び
加熱方法にリフロープロセスを制御することを前提とす
ると、被めっき物の温度が300℃を越える場合にはめ
っきが外観が光沢にならず白く曇ったり、あるいはクレ
ーター状のめっき濡れ不良(はじき)が発生する。同様
に、第1層の錫めっきが溶融を開始してから急冷するま
で時間が5秒を越える場合は、めっきはじきが発生す
る。リフロー後のめっきにはじきが発生したものは、は
んだ付け性が著しく悪い。したがって、リフローする際
の被めっき物の温度は300℃以下でしかも錫めっき皮
膜が溶融を開始してから急冷を行うまでの時間を5秒以
内にすることが好ましい。
【0010】
【作用】本発明方法では、第1層及び第2層のめっき
厚みを変えることにより、任意の合金皮膜組成を安定し
て得ることができる;第1層、第2層はそれぞれ純
錫、純インジウムの電気めっきであり、めっきが容易で
ある;アノードとして錫アノードまたはインジウムア
ノードが使用できるので、めっき中にこれらの金属塩を
浴に補給する必要がない;めっき液のコストは従来の
はんだ合金電気めっき液に比較すると安く、液の調整や
管理も簡単であるなどが挙げられる。
【0011】
【実施例】次に本発明の効果を実施例に基づいて具体的
に説明する。厚み0.2mmのりん青銅(JIS C
5191)の板を脱脂、酸洗した後に、厚み0.5μm
の銅下地めっきを施し、続いて表1及び表2に示すめっ
き液とめっき条件で、錫(第1層)及びインジウムめっ
き(第2層)を行った。めっきを行うにあたり、第1層
と第2層のめっき時間をかえてめっき厚みの異なる試料
を作製した。さらに、リフローする際の被めっき物温度
と加熱時間(リフロー時間)を変えた試料も作製した。
評価に使用した錫−インジウムはんだ合金めっき層製造
条件を表3に示す。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】めっき試料の評価としては、めっき外観と
はんだ付け性の評価を行った。外観評価は目視で行い、
はんだ付け性評価は、ロジンエタノールフラックスを使
用してメニスコグラフ法で行った。耐熱剥離性は、めっ
き材を大気中105℃で168時間加熱し、試料を90
度曲げた後再び水平に戻し、曲げた箇所を観察して剥離
の有無を確認した。評価結果を表3に示す。
【0015】
【表3】 備考 リフロー時間:錫めっきの溶融開始から急冷までの時間(秒) めっき外観:◎−光沢外観,○:半光沢,×:無光沢またははじき発生 加熱とはんだ付け性:◎:濡れ時間1〜2秒,○:濡れ時間 加熱:大気中にて155℃、16時間加熱を行い、そ の前後ではんだ付性を評価した。 耐熱剥離性:◎−剥離なし,○:一部剥離,×:完全に剥離
【0016】表3のリフロー時間の起算時点である錫め
っき層の溶融は目視により測定した。また、光沢は鏡面
状のものを光沢、すりガラス状のものを半光沢、これ以
外を無光沢と測定した。表3の実施例1、2は本発明の
内容に従って製造しためっき試料を評価した結果であ
り、いずれもめっき外観は良くはんだ付け性も良好であ
った。比較例3は第1層をインジウム(In)めっき、
第2層を錫(Sn)めっきと本発明の逆のめっき構造に
したものであるが、この場合にはめっき外観とはんだ付
け性が悪くなった。比較例4はインジウムのめっき厚み
を錫の1/2よりも厚くなるように設定したものが、こ
の場合にははんだ付け性が悪くなった。比較例5は被め
っき物温度が300℃をこえる場合であり、めっき外観
とはんだ付け性が悪い。比較例6は錫めっき溶融開始か
ら急冷までの時間が5秒をこえる場合であり、めっき外
観とはんだ付け性が悪い。耐熱剥離性は、実施例1、2
ではめっき皮膜は剥離しなかったが、比較例3〜6では
すべて剥離した。
【0017】
【発明の効果】以上記述したように、本発明のめっき方
法によれば、外観とはんだ付け性が良好な錫−インジウ
ムはんだ合金めっき層を簡易に得ることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 錫−インジウムはんだ合金めっき層の形
    成方法において、下地めっきを施したまたは下地めっき
    を施さない被めっき物に、まず第1層の錫層をめっき
    し、次にこの錫層の上に第2層のインジウム層を第1層
    の錫めっきの厚みの1/2以下の厚みでめっきし、続い
    て第1および第2層のめっきをリフローすることを特徴
    とする錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方法。
  2. 【請求項2】 被めっき物の温度を300℃以下として
    リフローを行い、かつ前記錫めっき層が溶融を開始して
    5秒以内に被めっき物を急冷することを特徴とする請求
    項1記載の錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方
    法。
JP8127298A 1998-03-27 1998-03-27 錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方法 Pending JPH11279791A (ja)

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