JPS6092459A - 溶融半田メツキ銅線の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発”明は電子機器用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１＝つ五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＃Ｉ４１ｉ！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、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。これは一般に牛
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１ｇｉからの強制的な黛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である。

前記問題点を解消するため、特公昭４５−１５３６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。しかしながら、半田メッキの偏肉
を少なくし、均一な半田組成のメッキを織し、かつ長尺
メッキができる溶融半田メッキ法を４ｊ自立し、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。

一般に溶融牛１」メッキ銅線の製法としては、供給プー
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ＩＩＩメッギ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って行なわれている。また銅線表面
への半田の付着性を良好にし、付着層を増加させるため
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、銅線上に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、メッキする方法では、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、上記製法によってもアルミニウム入り溶
融半田メッキ鋼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７ラツクス槽に浸漬し、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
、銅線に付層した酸性７ラツークス液と反応して急速に
その含有風が減少し、つシ）には消費されつくして皆無
になっ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１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
、仕上メッキを行なったが、メッキの偏肉を少なくシ、
均一なメッキ組成で長尺にわたってメッキを行なうこと
ができず、メッキ組成の変化によっ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って、その溶融半田を静止伏
怒で使用すると、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で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ｉｔが多い
とその傾向が強くなる。上層部にアルミニウム合有散が
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
メッキをうろことができるが、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、曲げ特
性、半田付特性など）かえられず、安定した長尺のメッ
キ作業ができなくなる。

（…）＃ｉ標線上あらかじめ下地メッキを施したのち、
アル１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７ｔ
＋ミニウム、鉛、錫の各々が一体となった酸化物（ドレ
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１、そして形成
されたドロスは比重差によっ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
田中に分散される。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レスを古
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で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損し、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（１）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シ、かつ均一なメッキ組成で長
尺のメッキ作業ができるとともに、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である０ （発明の構成） 本発明は、銅線を酸性７ラツ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′
ｆ：ＩＮシ、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
遊させた仕王夕。

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・ンキ槽中の溶融半
田を攪拌して、アルミニウム含（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６図、第４図はそれぞれ本発明
に用いる撹拌装置の１例で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
５ＦｉＪ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。

ＩＳ１図におい゛Ｃ１銅線供給四−ル（１）から通常８
〜１０本の銅ｍ　（ｌａ）が線速４０〜５０ｍ／分程度
で繰出される。繰出された銅４１Ｊ　（ｌａ）はガイド
レール（４）、（４＋Ｌ）およびガイド支持体（５）を
用いて酸性フラックスｎＶ　’（２Ｊに浸漬され、メッ
キ前の表面処理が行なオ〕れる。そののち該＃４線はガ
イド１１−ル（４ｂ１．Ｊ：ヒガイド支持俸（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
２〜４／’ｍの厚さのメッキが施される。収りダイス（
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）によっ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）、ガイド支持体（５ｂ）を用
いてアルミニウム入す溶融半田メッキ槽（以下、仕上メ
ッキ槽という）（））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
メツΦ槽内に設置された浸漬型の噴流攪拌装ｗｌ（ロ）
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（γ）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
て垂直に引上げられ、冷却器に）でメッキ層を強制的に
冷却して凝固させ、ガイドロール０υを経て巻取ＩｆＡ
ｏＩ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、ガイドルール（ロ）から、水溶性
潤滑剤Ｉａ（ロ）のガイドロールに）、（１６）、Ｏ＠
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（ロ）の１個または複数個を通したのち巻取機
に）で巻取るようにする。

仕上メッキ槽に使用する溶融半田中のアルミニウム含有
量としてはｏ、ｏｏｓ〜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
にわたってうろことが困難となり、ｏ、ｏｏｓ％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社も増加させうるが、リード
線の半田付性には変化はなく、錫の増加にともなってコ
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５００土５゛″０の温度条件で使用
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、メッキのは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±２／ｊｍ程度にするば
あいのｓｉｓ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
。

第　１　表 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ずく、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柵、またメッキ温度が高い
程著しくなる。たとえば８本掛は線材でアル１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９００にり、温度５００±５°０１線速約５０ｍ／
分で約１０時間連続メッキ作業するとアル１＝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
ミニラ詰合有量の低下とメッキの作業時間との関係はメ
ッキ条件（溶融半田風、鉛と錫との配合割合、メッキ温
度、線材の掛数など）によって異なるが、直線的に低下
する関係にある。したがっ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っ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、メッキによって消費された溶融半田の補給とアル
ミニウム含有Ｍの修正配合とを同時に行なって、アルミ
ニウム含有ｉｔを調整することが必要である。

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６０±１％、鉛７０±１％、アルミニウム０．２
６±０．０６％の母合金を用いて調整すればよい。該調
整に先だって溶融半田中のアル１＝ウム含有鼠を原子吸
光分析法などによっ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
Ｍ様である浸漬型の噴流撹拌装置ｏ硲について説明する
。

噴流攪拌装置（ロ）は、第５図に示すように仕上メッキ
槽（７）中に設置され、溶融半田の液面に）の下に浸漬
されて使用される。噴流攪拌装置（ロ）には、第６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
めのプーリー■およびブー９−に）に機械的に連動して
いる匿速器θ時が設けられており、プーリーからの駆動
は耐°熱性軸受−９で支持されたインペラ軸に）を通し
て水車型インペラ（２）に伝達される。該水車型インペ
ラに）の回転数は変速器（ロ）などにより適切に調節し
うる。

溶融半田は水車型インペラに）の回転にともなって、第
６図に示す吸込窓（２２ａ）がら吸込孔に）に吸込まれ
、箱体部（Ｎから箱体部（Ｂ）に至り、第２図、第３図
に示す箱体部（Ｂ）に設りられた多数の吐出孔（ハ）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
成が均一にだもたれる。

第５図に示され°Ｃいるように、吐出孔（財）は垂直に
引上げられる線材に同って傾め上方に開目され、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ばあい、従来技術では解決しえ
なかった前記の未解決の問題点（１）および（ＩＩ）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０乃を設置胤し、溶融半Ｄ」を噴流するこ
とにより、溶融半ｂ」組成が４ｖ内で均一にだもたれ、
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Ｒ（のメッキ厚（たとえば１０〜１５μｍ厚）か
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ｆ（ロ）を設置することにより、吐出孔ψ憧
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１−ＩＳに線材に
ともなわれて集積される傾向にあるドロスなどによって
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って
仕上メッキを行ないうる。なお、吐出孔曽にバイブを取
付けてもよく、噴流攪拌装置（ロ）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
含有量を均一にだ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Ｍ（ｌａ）をガイドルール（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。

その出り端に設けられたエアワイパーに）によって余剰
の酸性フラックス液を除去する。酸性フラックス槽（２
ａ）は両端に溢出部に）を設け、循環〆ンブに）によっ
て酸性７ラツクス液が循環されるようになっている。

ついで銅線は下地メッキ槽（３ａ）の前端に設け１５％
】を施し、後端のダイス（３０ａ）から引出される。ダ
イスに）の径は供給銅Ｍ　（ｌａ）の径と稍々同一とな
っており、ダイス（３０ａ）は適切なメッキ厚（たとえ
ば２〜４μｍ厚）にするため、供給銅線（Ｉｌｌ）の直
径よりわずかに大きい径となっている。

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）によって半田メッキ層を凝固また
は牛凝固させたのち、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Ｏｉｌ記
第１図に示した実紬態様で説明したのと同様の手段によ
って仕上メッキを行ない、巻取機０８）で巻取られる。

ダイス（３０ｂｌの径は第１層の半田メッキされた線径
と梢々同一にするのがよい。

第６図に示す実ｍ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図に示すけあいよりもドロス
形成が少なくなる。したがって第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ＪＲ拌装置（ロ）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撹拌し
、槽内の組成を均一にしてもよい。

つきに本発明の方法を実施例にもとづき説明する０ 実施例１ 本実施例は第１図に示す装置を用いて行なった０ ０．５７７±０．００１ｍｍφの軟鋼線８本を線速５０
ｍｍ　７分で１．５秒間室温の酸性フラッタ槽中を通し
たのち、０６６秒間錫１５士撮および鉛８５±１％から
なるメッキ温度３６０士５°Ｃ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６００±５″０のアルミニウム０．
０２５％、錫６１±１％、残部船からなる溶融半田を噴
流攪拌装置で攪拌している仕上メッキ槽を通し、１辺０
−６６ｍｍの四角孔を有する浮遊ダイスを通過させて垂
直に引き上げ、仕上メッキ層を形成させて０．５８８ｍ
ｍφの仕上ダイスを通して巻取機に巻取った。

実施例２ 仕上メッキ槽の半田組成をアルミ＝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った。

実施例６ 仕上メッキ槽の半田組成をアルミニウム０．０１％、錫
６１±１％、残部船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った。

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６１士優、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った。

実施例５ ０．６０４±０．００１ｍｍφの硬＠線ヲ用い、仕上メ
ッキ槽の半田組成をアルｓ　ニウム０．０２％、錫６１
±１％、残部鉛とし、１辺０．６８ｍｍの四角孔を有す
る浮遊ダイスを通し、かつメッキ線材のｉｆｉ質加工と
して０．６１０ｍｍφの中間ダイスと０．５８７士０．
００１ｍｍφ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で巻取
った。

比較例１〜２ 仕上メッキ槽の半田組成を比較例１では、アルミニウム
０．００４％、錫６１±１％、残部鉛とし、比較例２で
は錫６１士優、鉛６９±１％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った。

前記実施例と比較例によってえられたメッキ線のメッキ
厚、引張強さ、伸び、屈曲性ならびに加熱性および１６
５’ｔＸ４８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Ｍ工Ｌ−３ＴＤ−２０２Ｍ、　２０８規
格により判定した。また屈曲性はＪ工５ａ６４［Ｊ２、
Ｊ工５Ｃ６４２２規格により判定した。

（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るため、１次
メッキ槽で第１層のメッキな施した砿拐を仕上メッキ槽
でメッキを行なうはアい、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端折浮上を防止し、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
り半田からなっているので、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１、製造法の確立と
相まってこの種゛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一悪様を示す
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ＩＭ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。 （図面の主要符号） （ｌａ）　：銅　線 （２）、（２ａ）　：酸性７ラツクス槽（８）：下地メ
ッキ槽 （７）、（７ａ）　：仕上メッキ槽 （０）：仕上ダイス α呻：冷却器 （ロ）：噴流攪拌装置 第１固 才２図 手続補正書（自発） 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １事件の表示 昭和５８年特許願第’　１９８５６５号２発明の名称 溶融半田メッキ銅線の製法 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪府東大阪市岩田町２丁目６番１号４代理人
　”ｒ”５４０　’戸多、・ 住　所　大阪市東区京橋３丁目ω番地　北側ビル５補正
の対象 （Ｉ　明細書の「発明の詳細な説明」の欄（２）　図　
面 ６補正の内容 （１）　明細書１２頁末行の「１０時間」を「５〜６時
間Ｊと補正する。 （２）同２１頁６行の１加熱性」を［２３０°’ｏｘｔ
時間加熱後」と補正する。 （ｓ）　同２５頁４　行ノｒ　１次メッキ」を「゛下地
メッキ」と補正する。 （４）図面（第１図）を補正図面（第１図）のとおり補
正する。 ７添付書類の目録 （１）　補正図面（第１図）

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【通過させて垂直に引上げて仕上メッキ層を冷却
   凝同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、アルミニウム含イｆ鰍と溶融粘度とを均
   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って赴
   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項記載の製法。 ６　前記アルミニ９ムを含有する溶融半田メッキ槽中の
   溶融半田にアル１ニウムが０．００５〜０．０２５腫量
   ２含有されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の製法。