JPS609115B2 - 鉛または、はんだめつき液 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉛あるいは鉛−錫合金（以下はんだと称する）
によりすぐれた電気めつきを行なうための新規な組成の
電気鉛またははんだめつき液に関するものである。

電気はんだめつき液、電気鉛めつき液としては、その基
本的組成として一般的に鉛、すずのイオンの他にほう弗
化水素酸、スルフアミン酸などの無機酸を含んでいる。

これら無機酸はめつき金属成分である鉛あるいはすずの
イオンをめつき液中に安定に存在させ、まためつき液の
電気伝導度を高めてめつきのつきまわりを良くし、さら
に陽極の溶解を良くして液組成の安定度を高めるなどの
効果を有する。また平滑なめつきを得るために上記無機
酸の他に界面活性剤、またはそれに代えてゼラチン、ニ
カワなどをめつき液に添加することも従来行なつてし、
た。

しかしながら界面活性剤では平滑化作用が不充分であり
、ゼラチン、ニカワを用いる場合には、それらが軍着物
中に共祈し、めつき物が加熱された場合には分解生成物
がガス化し、はんだ付け性を劣化させたり、めつき表面
が粗化するという欠点があることがわかった。本発明者
は鉛あるいは錫−鉛合金により蚕気めつきする際に、十
分平滑な電気めつきを得る方法について研究を重ねた結
果、亀気めつき液として上記金属の塩類、無機酸、界面
活性剤を含む水溶液にさらに芳香核に−ＯＨ基、または
一ＯＨ基と−ＣＨ３基を有する芳香族スルホン酸のアル
カリ金属塩を加えたものを用いることにより上記の目的
が達成されることを見出し本発明に到達したものである
。

本発明で用いられる芳香族に−ＯＨ基、または一ＯＨ基
と一ＣＨ３基を有する芳香族スルホン酸のアルカリ金属
塩としては例えばクレゾールスルホン酸、フェノールス
ルホン酸、ナフタノールスルホン酸などのナトリウム塩
またはカリウム塩があり、その濃度は特に制限する必要
はないが、めつき液１〆当り１タ以上で平滑化作用を示
し５タ以上で平滑化作用はほぼ一定となる。

さらに添加量を増しても１００タ以上ではそれ以下の添
加量の場合に比べ全く認めることができないので１００
タ以上の添加は特に意味は持たない。それらの芳香族ス
ルホン酸を塩の形で用いるのは、それらの塩は結晶性微
粒子の形で得ることができ、純度の高いものが得られる
ためである。

これらの塩が備えている特質は、不純物が混入すること
により悪影響を受けやすい電気めつきの分野では大きな
長所であると言えるばかりでなく、めつき液中に添加す
る際に容易かつ正確に秤量して添加できるため精度の高
いめつき液の管理ができるという長所でもある。それら
の塩としてアルカリ金属塩を選んだのはアルカリ金属塩
、特にナトリウム塩またはカリウム塩が一般に入手が容
易であると同時に、めつき液中に添加する際に容易に溶
解し得るためである。

本発明において界面活性剤を用いるのは、従来めつきに
おいて期待されていた界面活性剤自身の平滑化作用に加
えて、芳香族スルホン酸のアルカリ金属塩のめつき液中
への溶解性、分散性を改善、助長する作用を示すからで
ある。

すなわち、界面活性剤自身はある程度の平滑化作用を示
すがそれ自身で備えている作用だけでは不十分であり上
記芳香族スルホン酸塩と界面活性剤の相乗作用により、
各々の成分が単独で示すよりも著しい平滑化作用を得る
ことができる。本発明において用いられる界面活性剤と
しては非イオン性界面活性剤があり、例えばポリエチレ
ングリコールを酸化エチレン付加モル数として５以上と
したことを特徴とするポリエチレングリコールノニルフ
エニルエーテル、ポリエチレングリコールイソオクチル
エーテルしポリエチレングリコールラウリルェーテルな
どがある。

酸化エチレン付加モル数が５未満では界面活性剤自身が
めつさ液中に溶解し難く、実用上は８以上であることが
好ましい。本発明者の研究によれば付加モル数２０まで
は何等の支障なく用いることができることを確認してお
り、それ以上の領域においても特に支障があることは考
え難い。界面活性剤の濃度はめつき液１そ当り１タ以上
で上記芳香族スルホン酸塩との相乗作用を示し、平滑な
めつきが可能となる。

界面活性剤濃度は１〆未満でも効果は認められるが、十
分ではなく、３０夕を越えても露着物に特に支障はない
が、めつき液の起泡性が著しくなり、不必要である。本
発明において用いることのできる鉛塩としてはほう弗化
鉛、スルフアミン酸鉛、塩基性炭酸鉛、酸化鉛がある。
まさ、本発明において用いることのできるすず塩として
は酸化第１すず、ほう弗化第１すず、スルフアミン酸第
１すずがある。

上記塩類のうち、塩基性炭酸鉛、酸化鉛、酸化第１すず
は本発明中に用いられる無機酸と反応して鉛イオンある
いは第１すずイオンを生性し、その他の塩類はめつき液
中でイオン解離して鉛イオンあるいは第１すずイオンを
生成する。

これら、鉛塩のすず塩濃度は所要電着物組成、亀着速度
により選定されることが一般的であり、その点において
は本発明も同様である。

本発明においては鉛イオンと第１すずイオンの濃度が合
計して１リットル当り０．１から２モルの範囲が好まし
い。

０．１モル以下であっても霞着は可能であるが高い霞着
速度は得られ歎く、一方２モル以上にすることはめつき
液を建浴することは可能であり、また、露着も可能では
あるが、めつき液の持出し‘こよるめつき液成分の損失
がいたずらに増大し、ひいては公害防止上好ましくない
結果をもたらすため好ましいことではない。

本発明において用いられる無機酸としては用いられるほ
う弗化水素酸、スルフアミン酸が用いられ、その濃度は
遊離酸の形で０．１規定以上４規定程度までである。

本発明になるめつき液を建俗にするに際しては「上記界
面活性剤を予め約１の音程度の容量の水に溶解してから
めつき液の蓮俗に供することが好ましく「そうすること
により界面活性剤の溶解が容易になり建浴時間が短縮さ
れるが、これは必須ではない。

また、上記芳香族スルホン酸塩を添加するに際しては「
上記水で稀釈した界面活性剤の１部または全部に予め溶
解するか「あるいは他の必須成分である無機酸、鉛塩、
すず塩などに界面活性剤を加えた水溶液中に加えること
が好ましい。上記手順により、いずれの成分も好ましい
状態に混合溶解される。このようにして建浴されためつ
き液からは平滑で「加熱や湿気に対してはんだ付け性の
劣下や、著しい変色を呈することの少なし、めつきが得
られ電子部品材料、例えば抵抗器、コンデンサーなどの
ＩＪ−ド線などの信頼性を要求される分野への利用に適
している。これまでの説明中において使用薬品の純度に
ついて言及しているが本発明に関し、薬品中の不純物の
観点から、さらに詳細に説明する。

すなわちはんだめつき、すずめつきは各々のめつきが使
用される分野が重復していることが多く、そのために実
用的規模での生産においてはそのめつき作業が隣接した
場所で行なわれたり、設備が共用されたりすることがあ
る。また、はんだ、すずの２重めつきがされることもあ
る。そのため各々のめつき液が混入し合うという事態も
少なくない。そのため、お互いの成分が混入した相手の
めつき液の機能を損なわないことが望ましく、本発明の
添加剤はすずめつきにも使用できるために最も望ましい
ことである。同じ理由により本発明において用いる添加
剤として芳香族スルホン酸をアルカリ金属塩の形で用い
ることは上記めつき液の混入による障害を回避するため
に重要な内容となっている。

すなわち、市販されている芳香族スルホン酸はその製造
過程において硫酸を使用するため、反応性成物としての
芳香族スルホン酸中には必然的に硫酸根（Ｓぴ／４‐）
含む。そのため、市販されている芳香族スルホン酸はほ
とんどの場合硫酸根を含んでいると言って差支えない。
鉛を含むめつき液においては硫酸線存在は鉛イオンと硫
酸根の反応による不熔性の硫酸鉛の沈澱物を生ずること
につながり、著しい障害となる。そのためはんだつきに
おいては遊離酸の形の芳香族スルホン酸を用いることは
できず、すずめつきにおいてもはんだめつき液との混入
が考えられる場合には、その使用は好ましくない。一方
、アルカリ金属塩としての芳香族スルホン酸塩は硫酸根
を含まない市販品を容易に入手することができ、本発明
者の実施したなかには上記芳香族スルホン酸塩に起因す
る硫酸鉛の沈澱物を生成したという事例はない。芳香族
スルホン酸を遊離酸の形で用いることに比べてアルカリ
金属塩の形で用いることの利点はそれらの形状の違いに
もある。

すなわち、芳香族スルホン酸は遊離酸の形では吸湿性で
あるため、保管中に空気中の水分を吸収し塊状となり、
さらに著しく吸湿した場合には泥状になるため使用時に
おいて取扱いがし‘こくく、また、正確に純成分の量を
とらえるためには、そのっど化学分析などの複雑な手段
を要するのに比べ、上記芳香族スルホン酸塩は大気中で
は微粒子の状態を維持しているのでそのような欠点をも
たない。芳香族スルホン酸のアルカリ金属塩は界面活性
剤を含まないめつき液中には迅速には溶解しないが、界
面活性剤を共用すれば容易に溶解が可能なことは上記の
通りである。

凝拝の強さ、温度、濃度などにより適正電流密度範囲が
異なることは一般に知られていることであるが、本発明
のはんだめつき液の適用範囲は、鉛、すずの全濃度比率
にわたり１〜１５０Ａ／ｄｍ２の電流密度範囲で用いる
ことができる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

・実施例 １ 酸化第１すず（Ｓｎ○） ２３夕／ク酸化
鉛（Ｐｂｏ） ８６夕／メスルフア
ミン酸（ＨＳ０３・ＮＨ２） ２１０夕／クポリエチ
レングリコールノニルフエニルエープル（酸化エチレン
付加モル数１０） ２０夕／そフェノールスルホン酸
ナトリウム ２０夕／夕からなるめつき液を使用して
３０つ０の温度で直径０．６側の銅線に３０Ａ／ｄｍ２
の電流密度にて３９砂間めつきしたところ、厚さ１０ミ
クロンの良好なる外観を有する亀着物を得た。

この時の蚕着物中のすずの含有量は１鑓重量％であった
。ここで得られためつき線を空気中でねびＣにて１時間
加熱後はんだ付け性試験を行なったところ９７％を示し
、はんだの溶融によるふくれは認められなかった。また
、加熱後外観はやや灰色味を帯びた。実施例 ２ 実施例１のポリエチレングリコールノニルフェニルェー
テルに代えて酸化エチレン付加モル数１０のポリエチレ
ングリコールイソオクチルエーブル、ポリエチレングリ
コールラウリルエーテルのうちいずれかを１０夕／そ加
えためつき液２種を用い、他の実施例１と同様の条件で
めつきを行なったところ、実施例１と同様の良好な蚤着
物を得ることができた。

実施例 ３ からなるめつき液を使用して２０ｑｏの温度で直径０．
６側の銅線に４０Ａ／ｄｍ２の電流密度にて２９酸・間
めつきしたところ、厚さ１０ミクロンの良好なる外を有
する蚤着物を得た。

この時の霞着物中のすずの含有量は２５％であった。こ
こで得られためつき線を空気中で２３０００にて１時間
加熱後はんだ付け性試験行ったところ１００％を示し、
はんだの溶融によるふくれは認められなかった。また、
加熱後外観はやや灰色味を帯びた。実施例 ４ほう弗化
鉛 １９０夕／そを含みほう弗化
第１すずを含まず他の成分は実施例３と同じ組成からな
るめつき液を使用して、実施例３と同じ条件にて３の砂
間めつきして厚さ１０ミクロンの良好なる外観を有する
軍着物を得た。

ここで得られためつき線を空気中で１７０ｏｏにて１時
間加熱したところ鉛の溶融によるふくれは認められなか
った。また加熱後外観は何等変化がなかった。比較例
１ 実施例３のめつき液に代えて「フェノールスルホン酸ナ
トリウムを含まず、他の成分は実施例３と同じ組成から
なるめつき液を使用して、、実施例３と同じ条件にてめ
つきしたところ、厚さ１０ミクロンの雷着物を得たが、
実施例３の場合に比べ外観はやや粗いものであった。

この時の雷着物中のすず含有量は２２重量％であった。
ここで得られためつき線を空気中で２３０℃にて１時間
加熱後はんだ付け性試験を行なったところ３０％を示し
、はんだの溶融によるふくれは認められなかった。また
、加熱後外観は著しく黒変していた。比較例 ２ 実施例３のめつき液に代えて、ポリエチレングリコール
ノニルフェニルェ−テルを含まず、他の成分は実施例３
と同じ組成からなるめつき液を使用して、実施例３と同
じ条件にてめつきしたところ厚さ約１０ミクロンの電着
物を得たが、電着物は平滑さに欠ける粗雑なもので、実
用に供することのできる状態ではなかった。

この時の電着物中のすず含有量は２１％重量％であった
。ここで得られためつき線を空気中で２３０ｑ０にて１
時間加熱後はんだ付けＩ性試験を行なったところ、全く
はんだにはぬれず０％となった。また加熱後外観は著し
く黒変していた。比較例 ３ からなるめつき液を利用して、実施例５と同じ条件にて
めつきしたところ、厚さ１０ミクロンの竜着物を得たが
、実施例３の場合に比べ外観はやや粗いものであった。

この時の亀着物中のすずの含有量は２抗重量％であった
。ここで得られためつき線を空気中で２３０ｑｏにおい
て１時間加熱後はんだ付け性試験を行ったところ２０％
を示し、はんだの溶融によりめつき層のふくれを生じた
。また、加熱後の外観は著しく黒変していた。上記実施
例および比較例のすべての場合において被めつき素材は
めつき前処理としてまずからなるアルカリ性脱脂液中に
て、液温６０００、電流密度弘／ｄｍ２で１分間陰極電
解脱脂され、次いで水洗される。

さらに１５重量％塩酸中に３硯砂・間浸潰され、次いで
水洗された各実施例および比較例の条件にてめつきされ
た。また、実施例１，２，３および比較例１，２，３に
て記したはんだ付け性試験の方法は、めつき後加熱した
試験をあらかじめからなるフラックス中に浸潰した後、
２３０ｑｏに保持された。

からなる溶融はんだ中に深さ５仇まで３秒間浸潰し、取
り出した後の表面が溶融はんだに対し均一なぬれ性を示
したかどうかを全浸債表面積に対する溶融はんだにぬれ
た面積比を％であらわすもので、例えば実施例１，２，
３および比較例１，２，３に示した如き、すずまたはは
んだを５〜１５ミクロン程度の厚さにめつきした直径０
．６肌程度の銅線が使用されるソリッド抵抗器用リード
線としては各実施例および比較例中に示した条件での加
熱を受けた後で、上記はんだ付け性試験の方法により９
０％以上のはんだ付け性を示すことが必要とされており
、９５％以上であれば全く問題ないものと判断されてい
る。

本発明になるめつき液よりめつきした線は実施例１，２
，３に示したごとく、いずれも良好なはんだ付け性を示
しており、従来法による比較例１，３に示した結果、あ
るいは従来法ではないが比較のため行った比較例２に示
した結果に比べて著しく優れていることがわかる。

以上述べたように、本発明の鉛またははんだめつき液は
すぐれたはんだ付け性をもつ雷気めつきを供ずることを
可能にするとともに、めつき液の管理が容易であり、す
ずめつき液とはんだめつき液が混入することによる障害
も少ないという特長をもつ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉛または鉛−錫合金を電気めつきするにあたり、鉛
   塩または鉛塩と錫塩を合計で０．１〜２モル／ｌスルフ
   アミン酸またはほう弗化水素酸を遊離酸の形で０．１〜
   ４モル／ｌ、界面活性剤を１ｇ／ｌ以上を含む水溶液に
   、さらに芳香核に−ＯＨ基、または−ＯＨ基と−ＣＨ＿
   ３基を有する芳香族スルホン酸のアルカリ金属塩を１ｇ
   ／ｌ以上含むことを特徴とする鉛または、はんだめつき
   液。