JPS6059299B2 - 溶融半田メツキ銅線の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子機器部品に使用される半田付性の良好な
耐酸化性を有するアルミニウム入り溶融半田メッキ銅線
の製法に関する。

（従来技術） 従来から電子機器の端子リード線には半田付性 が良
好なため、溶融半田メッキ銅線が使用されている。

しかし、回路部品を製造する工程において苛酷な熱処理
条件にさらされるようなばあいにおいて、そのその半田
付を充分信頼できるように行なうことは困難である。こ
れは一般に半田メッキ線に使用する半田の組成として鉛
と錫との２元合金が使用されており、これらの合金組成
を種々変更させても、外部からの強制的な熱処理をうけ
るとその表面が酸化され、半田付性が不良となるた゜め
てある。 前記問題点を解消するため、特公昭４５−１
３３３号公報にアルミニウム入り半田を使用した溶融半
田メッキ銅線が開示されている。

しカルながら、半田メッキの偏向を少なくし、均一な半
田組成のメッキを施し、かつ長尺メッキができる溶融半
田メッキ法を確立し、安定に溶融半田メッキ銅線を製造
できるようにしないかぎり、該半田の耐酸化性を充分発
揮させることができない。 一般に溶融半田メッキ銅線
の製法としては、供給ロールから繰出された銅線をまず
酸性フラックス槽に浸漬して表面処理を行ない、ついで
溶融半田メッキ槽中に浸漬し、引上げて槽外に設けた仕
上ダイスを通して横引きでメッキするか、溶融半田メッ
キ槽上に浮遊または固着させた仕上ダイスを通して垂直
に引上げてメッキするかの何かの方法によつて行なわれ
ている。

また銅線表面への半田の付着性を良好にし、付着量を増
加させるために、仕上メッキと同一または異なる組成の
半田組成の半田メッキ槽をさらに設け、銅線上あらかじ
め下地メッキを施したのち仕上用の溶融半田メッキ槽中
を通して仕上メッキを形成させることが行なわれている
。前記槽外に設けた仕上ダイスを通して横引きでメッキ
する方法では、半田メッキに偏肉が生じやすく好ましく
ないが、溶融半田メッキ槽上に浮遊させた仕上ダイスを
通して垂直に引上げ、メッキする方法ては、メッキの偏
肉が緩和されるので、リード線の半田付性に対して好ま
しい効果が生ずる。

しかしながら、上記製法によつてもアルミニウム入り溶
融半田メッキ銅線を容易に製造することはできない。

その理由は、銅線を酸性フラックス槽に浸漬し、表面処
理したのち、アルミニウム入り溶融半田メッキ槽中に浸
漬してメッキすると、該半田メッキ槽中のアルミニウム
は、銅線に付着した酸性フラックス液と反応して急速に
その含有量が減少し、ついには消費されつくして皆無に
なつてしまうためである。本発明者は、この弊害をさけ
るため、アルミニーウムを含有しない所望の半田組成の
半田メッキ槽を設け、銅線上にあらかじめ下地メッキを
施したのちついでアルミニウム入り溶融半田メッキ槽中
に浸漬し、該メッキ槽の溶融半田面上に浮遊させた仕上
ダイスを通して垂直に引上げ、仕上メッキーを行なつた
が、メッキの偏肉を少なくし、均一なメッキ組成で長尺
にわたつてメッキを行なうことがてきす、メッキ組成の
変化によつて半田付性にばらつきが生じた。

これらの問題について、浮遊させた仕上ダイスを通して
垂直に引上げてメッキ６するばあいに関して検討した結
果、以下のことが未解決であることが判明した。（１）
アルミニウム入り溶融半田メッキ槽を温度調整機器を用
いた単なる加熱によつて、その溶融半田を静止状態て使
用すると、溶融半田中のアルミニウムの比重が鉛および
錫のそれに比して極端に小さいため、時間の経過ととも
にアルミニウムが溶融半田面上に浮上し、溶融半田の上
層部と下層部とては半田組成中のアルミニウム含有量に
濃淡を生じ、とくにアルミニウムの含有量が多いとその
傾向が強くなる。

上層部にアルミニウム含有量が多くなると、溶融半田の
粘度が増加し、浮遊させた仕上ダイスに目詰をおこし、
ついには垂直に引上げられるメッキ線材とともに浮遊ダ
イスが溶融半田面から引上げられ、メッキ作業が不可能
になる。すなわち、メッキ作業の当初においてはメッキ
の偏肉も少なく、所望の厚さのメッキをうることができ
るが、経時的に生ずる浮遊仕上ダイスの目詰とともにメ
ッキ厚が大きく減少し変動するため、所望の品質（仕上
線径、引張強さ、伸び、曲け特性、半田付特性など）が
えられず、安定した長尺のメッキ作業ができなくなる。
（■）銅線上にあらかじめ下地メッキを施したのち、ア
ルミニウム入り溶融半田メッキ槽中に浸漬するとき、わ
ずかながらも空気を溶融半田中に持込むため、アルミニ
ウム、鉛、錫の各々が一体となつた酸化物（ドロス）が
形成される。

とくにアルミニウムは酸化されやすいため、その含有量
は経時的に減少する。そして形成されたドロスは比重差
によつて溶融半田の内部からその面上に浮上する。比重
差の少ない微細なドロスは溶融半田中に分散する。線材
は連続的にメッキ槽中に入線され、浸漬されるため、溶
融半田面に浮上したドロスを再び溶融半田中に引入れ、
持込むことを繰返す。その結果、浮遊させた仕上ダイス
の下部まて持込まれたドロスの一部は浮上して仕上ダイ
スの下面に集積し、溶融半田中に分散されたドロスとと
もに仕上ダイスに目詰を起し、長尺のメッキ作業を阻害
することになる。実際のメッキ作業においては、前記（
１）に（■）が加わることが判明した。

（発明の目的） 本発明は上記のごとき状況に鑑みてなされたものであり
、メッキの偏肉を少なくし、かつ均一なメッキ組成て長
尺のメッキ作業がてきるとともに、半田付性にすぐれた
耐酸化性のアルミニウム入り溶融半田メッキ銅線の製法
を提供することを目的とするものてある。

（発明の構成） 本発明は、銅線を酸性フラックス槽で表面処理し、アル
ミニウムを含有しない溶融半田メッキ槽で下地メッキを
施し、ついでアルミニウムを含有する溶融半田の仕上メ
ッキ槽を通し、該仕上メッキ槽の溶融半田面に浮遊させ
た仕上ダイスを通過させて垂直に引上げて仕上メッキ層
を冷却凝固させる方法において、前記仕上メッキ槽中の
溶融半田を攪拌して、アルミニウム含有量と溶融粘度と
を均一に保持することを特徴とする溶融半田メッキ銅線
の製法に関する。

（発明の実施態様） 本発明を図面にもとづいて説明する。

第１図は本発明の方法に用いる装置の一実施態様を示す
概略説明図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ本発明
に用いる攪拌装置の１例てある浸漬型の噴流攪拌装置の
一実施態様の概略平面図、概略正面図、概略側面図、第
５図は第１図のアルミニウム入り溶融半田メッキ槽の概
略拡大図である。

第１図において、銅線供給ロール１から通常８〜１０本
の銅線１ａが線速４０〜５０ｒｒ１／分程度で繰出され
る。

繰出された銅線１ａはガイドロール４，４ａおよびガイ
ド支持棒５を用いて酸性フラックス槽２に浸漬され、メ
ッキ前の表面処理が行なわれる。そののち該銅線はガイ
ドロール４ｂおよびガイド支持棒５ａを用いてアルミニ
ウムを含有しない溶融半田メッキ槽（以下、下地メッキ
槽という）３に浸漬され、絞りダイス６で余分な半田を
除去し、適する厚さ、たとえば２〜４μｍの厚さのメッ
キが施される。絞りダイス６を通過した線材は空冷また
は強制冷却（図示されていない）によつて半田メッキ層
を凝固または半凝固させたのち、案内ダイス８、カイト
支持棒５ｂを用いてアルミニウム入り溶融半田メッキ槽
（以下、仕上メッキ槽という）７に浸漬される。仕上メ
ッキをするにあたり仕上メッキ槽内の組成を均一にする
ため、仕上メッキ槽内に設置された浸漬型の噴流攪拌装
置１２をあらかじめ作動させておくことが好ましい。仕
上メッキ槽７に浸漬された線材は、アルミニウム入り溶
融半田面上に浮遊させた仕上ダイス９を通して垂直に引
上けられ、冷却器１０でメッキ層を強制的に冷却して凝
固させ、ガイドロール１１を経て巻取機１８に巻取られ
うる。えられたメッキ線の仕上外径および（または）調
質加工を必要とするときは、ガイドロール１１から、水
溶性潤滑剤槽１３のガイドロール１４，１５，１６を通
して線材に潤滑剤を付着せしめ、仕上用または調質用ダ
イス１７の１個または複数個を通したのち巻取機１８で
巻取るようにする。仕上メッキ槽に使用する溶融半田の
アルミニウム含有量としては０．００５〜０．０２５％
、好ましくは０．０１〜０．０２５％である。前記アル
ミニウム含有量が０．０２５％をこえると溶融粘度が増
加するためか、浮遊仕上ダイスに目詰をおこす傾向がみ
られ、メッキ線における所望のメッキ厚（たとえば７〜
１５μｍ）を長尺にわたつてうることが困難となり、０
．００５％未満になるとえられた半田メッキ銅線の半田
付性が急激に低下する。一方、鉛と錫との主半田組成に
おいて、錫を増加させればアルミニウム含有量も増加さ
せうるが、リード線の半″田付性には変化はなく、錫の
増加にともなつてコストも上昇し、溶融温度も低下する
。それゆえ高温熱処理されるリード線として使用すると
き、その融点低下が好ましくないばあいもあるので、錫
を２５〜３０％にするのが好ましい。前記のごとき半田
が、仕上メッキ槽に入れられ、たとえば３００±５℃の
温度条件て使用される。浮遊仕上ダイス９に設けられて
いる孔の形状としては、メッキの偏肉を少なくする理由
から四角孔であることが好ましい。

メッキ厚を１２±２μｍ程度にするばあいの銅線径と浮
遊仕上ダイスの四角孔との関係は、たとえば第１表に示
すような関係であることが好ましい。下地メッキを施し
たのち、線材を仕上メッキ槽に浸漬すると、わずかでは
あるが空気を溶融半田中に持込むため、ドロスが形成さ
れる。

とくにアルミニウムは鉛および錫よりも選択的に酸化さ
れやすく、その半田中における含有量は経時的に減少す
る。アルミニウム含有量の減少は、メッキ線材の掛数が
多い程、またメソキ温度が高い程著しくなる。たとえば
８本掛け線材でアルミニウムの初期含有量を約０．０２
％にし、仕上メッキ槽中の半田量約９００ｋ９、温度３
００±５℃、線速約５０ｒＴ１／分で約５〜６時間連続
メッキ作業するとアルミニウム含有量は約０．０１％に
減少することが判明している。アルミニウム含有量の低
下とメッキの作業時間との関係はメッキ条件（溶融半田
量、鉛と錫との配合割合、メッキ温度、線材の掛数など
）によつて異なるが、直線的に低下する関係にある。し
たがつてそのまま連続して長時間メッキ作業を行なうと
、遂にはアルミニウム含有量は０となり、該半田は耐酸
化性を失つて半田付性も低下する。それゆえアルミニウ
ム含有量が０．０１％近くに低下すると、メッキによつ
て消費された溶融半田の補給とアルミニウム含有量の修
正配合とを同時に行なつて、アルミニウム含有量を調整
することが必要てある。修正配合を行なうには、仕上メ
ッキ槽中の鉛、錫含有割合と同一の組成物にアルミニウ
ムを加えた母合金、たとえば錫３０±１％、鉛７０±１
％、アルミニウム０．２６±０．０３％の母合金を用い
て調整すればよい。

該調整に先だつて溶融半田中のアルミニウム含有量を原
子吸光分析法などによつて定量しておくことが好ましい
。つぎに仕上メッキ槽に設けられている攪拌装置の一実
施態様である浸漬型の噴流攪拌装置１２について説明す
る。

噴流攪拌装置１２は、第５図に示すように仕上メッキ槽
７中に設置され、溶融半田の液面２６の下に浸漬されて
使用される。

噴流攪拌装置１２には、第３図、第４図に示すように駆
動モータからの駆動を伝達するためのプーリ−２０およ
びプ−リー２０に機械的に連動している変速機１９が設
けられており、プーリ一からの駆動は耐熱性軸受２１て
支持されたインペラ軸２５を通して水車型インペラ２３
に伝達される。該水車型インペラ２３の回転数は変速器
１９などにより適切に調節しうる。銅線半田は水車型イ
ンペラ２３の回転にともなつて、第３図に示す吸込窓２
２ａから吸込孔２２に吸込まれ、箱体部Ａから箱体部Ｂ
に至り、第２図、第３図に示す箱体部Ｂに設けられた多
数の吐出孔２４から溶融半田を放射状に噴流する。

この．ように、アルミニウム入り溶融半田が連続的に攪
拌され、槽内における組成が均一にたもたれる。第５図
に示されているように、吐出孔２４は垂直に引上げられ
る線材に向つて傾め上方に開口され、かつ吐出される溶
融半田を浮遊仕上ダイス９の底部付近に放射状に噴流さ
せるから、アルミニウム入り溶融半田を用いて線材をメ
ッキするはあい、従来技術では解決しえなかつた前記の
未解決の問題点（１）および（■）を同時に解決しうる
。すなわち仕上溶融半田メッキ槽中に噴流攪拌装置１２
を設置し、溶融半田を噴流することにより、溶融半田組
成が槽内で均一にたもたれ、メッキ作業の初期のみなら
ず経時後においても偏肉の少ない所望のメッキ厚（たと
えば１０〜１５μｍ厚）がえられ、安定した長尺のメッ
キ作業ができる。また、噴流攪拌装置１２を設置するこ
とにより、吐出孔２４から溶融半田を仕上ダイス９の底
部付近に噴出させうる。そのため仕上ダイス９の底部に
線材Ｌにともなわれて集積される傾向にあるドロスなど
によつて浮遊仕上ダイスの目詰をおこすことなく、長尺
のメッキ作業ができる。また溶融半田中で形成され、分
散されたドロスは箱体部Ａおよび箱体部Ｂに自然的に捕
捉されるので、清浄かつ均一な組成の溶融半田でもつて
仕上メッキを行ないうる。なお、吐出孔２４にバイブを
取付けてもよく、噴流攪拌装置１２を１〜複数個のプロ
ペラ攪拌器にかえて使用してもよいが、プロペラ攪拌器
では溶融半田中で形成され、分散されたドロスを捕捉す
るという効果はえられない。しかし槽内のアルミニウム
含有量を均一にたもつ目的は達成される。本発明の方法
に用いる装置の他の実施態様の概略説明図を第６図に示
す。

第６図において、銅線供給ロール１より繰出された銅線
１ａをガイドロール４を通・して酸性フラックス槽２ａ
に入れ、表面処理を行なう。

その出口端に設けられたエアワイパー２９によつて余剰
の酸性フラックス液を除去する。酸性フラックス槽２ａ
は両端に溢出部２７を設け、循環ポンプ２８によつて酸
性フラックス液が循環されるようになつている。ついて
銅線は下地メッキ槽３ａの前端に設けられたダイス３０
を通して溶融半田中に水平に引入れられ、所望の下地メ
ッキ（たとえば鉛８５％、錫１５％）を施し、後端のダ
イス３０ａから引出される。

ダイス３０の径は供給銅線１ａの稍々同一となつており
、ダイス３０ａは適切なメッキ厚（たとえは２〜４μｍ
厚）にするため、供給銅線１ａの直径よりわずかに大き
い径となつている。ダイス３０ａを通過した線材は空冷
または強制冷却（図示されていない）によつて半田メッ
キ層を凝固または半凝固させたのち、仕上メッキ層７ａ
の片端（前端）に設けられたダイス３０ｂを通してアル
ミニウム入り溶融半田中に引入れられる。これ以降は前
記第１図に示した実施態様で説明したのと同様の手段に
よつて仕上メッキを行ない、巻取機１８で巻取られる。
ダイス３０ｂの径は第１層の半田メッキされた線径と稍
々同一にするのがよい。

第６図に示す実施態様は、半田メッキ工程で銅線に外傷
を与えないようにしたもので、仕上メッキ槽に入線する
手段も第１図に示す実施態様のばあいと異なる。

第６図に示す方法では、線材がダイス３０ｂを介して仕
上メッキ槽７ａに直接浸漬されるため、槽中への空気の
持込みが抑制され、第１図に示すばあいよりもドロス形
成が少なくなる。したがつて第６図に示すばあいには、
前記未解決の問題点のうち（１）を解決すればよいこと
になり、噴流攪拌装置１２を１〜複数個のプロペラ攪拌
器に変更し、アルミニウム入り溶融半田を攪拌し、槽内
の組成を均一にしてもよい。つぎに本発明の方法を実施
例にもとづき説明する。

実施例１ 本実施例は第１図に示す装置を用いて行なつた。

０．５７７±０．００１ｗｒｍφの軟銅線８本を線速５
０Ｗ１／分で１．聞′間室温の酸性フラッグ槽中を通し
たのち、０．６秒間錫１５±１％および８５±１％から
なるメッキ温度３３０±５℃の下地メッキ槽を通過させ
、メッキ厚２〜４μｍの下地メッキ層を形成させた。

そののち０．７秒間３００±５層Ｃのアルミニウム０．
０２５％、錫３１±１％、残部鉛からなる溶融半田を噴
流攪拌装置て攪拌している仕上メッキ槽を通し、１辺０
．６６ｍ：Ｆｎの四角孔を有する浮遊ダイスを通過させ
て垂直に引上げ、仕上メッキ層を形成させて０．５８８
順φの仕上ダイスを通して巻取機に巻取つた。実施例２ 仕上メッキ槽の半田組成をアルミニウム０．０２％、錫
３１±１％、残部鉛とした以外は実施例１と同一条件で
仕上メッキ層を形成させて巻取機で巻取つた。

実施例３ 仕上メッキ槽の半田組成をアルミニウム０．０１％、錫
３１±１％、残部鉛とした以外は実施例１と同一条件で
仕上メッキ層を形成させて巻取機で巻取つた。

実施例４ 仕上メッキ槽の半田組成をアルミニウム０．００５％、
錫３１±１％、残部鉛とした以外は実施例１と同一条件
で仕上メッキ層を形成させて巻取機で巻取つた。

実施例５ ０．６０４±０．００１Ｔｎφの硬銅線を用い、仕上メ
ッキ槽の半田組成をアルミニウム０．０２％、錫３１±
１％、残部鉛とし、１辺０．６８Ｔｎ！ｎの四角孔を有
する浮遊ダイスを通し、かつメッキ線材の調質加工とし
て０．６１０ｗｒＩｎφの中間ダイスと０．５８７±０
．００１顛φの仕上ダイスの２個を用いた以外は実施例
１と同一条件で仕上メッキ層を形成させて巻取機て巻取
つた。

比較例１〜２ 仕上メッキ槽の半田組成を比較例１ては、アルミニウム
０．００４％、錫３１±１％、残部鉛とし、比較例２て
は錫３１±１％、鉛６９±１％とした以外は実施例１と
同一条件て仕上メッキ層を形成させて巻取機で巻取つた
。

前記実施例と比較例によつてえられたメッキ線のメッキ
厚、引張強さ、伸び、屈曲性ならびに２３０キＣ×１時
間加熱後および１６５℃×北時間加熱後の半田付性を測
定した結果を第２表に示す。

なお半田付性はＭＩＬ−ＳｌＴ）−２０２Ｍ，２０８規
格に・より判定した。また屈曲性はＪＩＳＣ６４Ｏ２，
ＪＩＳＣ６４２槻格により判定した。（発明の効果） 本発明の方法によればアルミニウム入り溶融半田の仕上
メッキ槽中に浸漬型の攪拌装置を設けてい仝ため、下地
メッキ槽で第１層のメッキを施した線材を仕上メッキ槽
でメッキを行なうばあい、アルミニウム入り溶融半田中
のアルミニウムの比重差による偏折浮上を防止し、メッ
キの溶融粘度を一定に保持し、かつ溶融半田中で形成さ
れ存在するドロスをメッキ行程から除去し、捕捉し、清
浄で均一な溶融半田組成にして仕上メッキがなされる。

それゆえ浮遊仕上ダイスが目詰りをおこすこともなく、
メッキの偏肉も少なく、長尺メッキ作業ができる。さら
にメッキ線材が電子機器部品のリード線として使用され
るばあい、メッキ層が耐酸化性を有するアルミニウム入
り半田からなつているので、高温熱処理後の半田付性は
従来のものと比較して格段にすぐれ、製造法の確立と相
まつてこの種のメッキ線の需要に寄与する度合は多大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いる装置の一実施態様を示す
概略説明図、第２図〜第４図はそれぞれ本発明に用いる
浸漬型の噴流攪拌装置の一実施態様の概略平面図、概略
正面図、概略側面図、第５図は第１図に示すアルミニウ
ム入り溶融半田メッキ槽の概略拡大図、第６図は本発明
に用いる装置の他の実施態様を示す概略説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅線を酸性フラックス槽で表面処理し、アルミニウ
   ムを含有しない溶融半田メッキ槽で下地メッキを施し、
   ついでアルミニウムを含有する溶融半田の仕上メッキ槽
   を通し、該仕上メッキ槽の溶融半田面に浮遊された仕上
   ダイスを通過させて垂直に引上げて仕上メッキ層を冷却
   凝固させる方法において、前記仕上メッキ槽中の溶融半
   田を攪拌して、アルミニウム含有量と溶融粘度とを均一
   に保持することを特徴とする溶融半田メッキ銅線の製法
   。 ２ 前記仕上メッキ槽中の溶融半田の攪拌において、該
   仕上メッキ槽中に設けた浸漬型噴流攪拌装置を用いて、
   浮遊仕上ダイスから垂直に引上げられる線材に向つて、
   吐出孔より吐出する溶融半田を浮遊ダイスの底部付近に
   下部から斜め上方に噴流攪拌することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記アルミニウムを含有する溶融半田メッキ槽中の
   溶融半田にアルミニウムが０．００５〜０．０２５重量
   ％含有されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法。