JPS6217029B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無電解はんだめつきを施す方法に関す
るものである。

はんだめつきは防錆上の点から、また、各種機
器部品の組立作業を能率よくするために近年電子
機器、精密機器、自動車などの部材に広範に施さ
れるようになつた。

はんだめつきを施すには、電気めつき法と無電
解めつき法とが採られるが、電気めつき法は被め
つき体の形状いかんによつて均一に電着させるこ
とができない場合があり、特にパイプ状などの被
めつき体の内部や構造上内側に空所を有する被め
つき体の内部に対しては電気めつきによつてめつ
きを行なうことができなかつた。さらに電気導電
性を有さない被めつき体やプリント基板回路など
における電気的非短絡部分にもめつきすることが
できなかつた。

無電解はんだめつき法は被めつき体が複雑な構
造を有する空所を有していても、その構造体内部
にまではんだめつきを施すことができ、また、非
電気電導性の被めつき体や電気的非短絡部分にも
はんだめつきを施すことができる。しかし、従来
の無電解はんだめつき法はめつき速度が小さく、
かつ、得られる最高めつき厚みが３〜４μｍであ
り、さらにはんだめつき層の素地との密着性は必
ずしも十分でなかつた。とくにめつき速度を大と
して、めつき厚みを大にすると、めつき仕上面は
粗大結晶面となり、密着性がいつそう低下した。

本発明者は析出したはんだめつき層の粒子が微
細で、かつ、密着性よくめつきでき、また被めつ
き体の内部外部一様に均一性のよい無電解はんだ
めつきを施し得る方法を提供するよう研究した結
果、少くとも二段階で、かつ、段階を経るごとに
その段階に用いられるめつき浴の濃度を前段階の
それよりも高めて無電解めつきを行なうことによ
り得られるめつき層はいつそうち密となり、密着
性もよく、厚いはんだめつきが得られるとの知見
を得て本発明を完成するにいたつた。

すなわち、本発明の要旨は少くとも二段階で無
電解はんだめつきを、段階を経る毎に順次めつき
浴の金属成分濃度を高めて行なうことを特徴とす
る無電解はんだめつき方法である。

このように無電解はんだめつきを複数段階で行
なうには、最初の無電解はんだめつき浴の金属成
分濃度は最終段階のめつき浴の濃度の１／２〜１／１０
とす ることが好ましい。最初の段階でのめつき浴の濃
度が最終段階でのめつき浴のそれに対して１／２倍よ り大であると、本発明が目的とする効果は十分に
得られない、また１／１０倍より小であると、初期の無 電解はんだめつきの厚みが余りにも薄すぎて好ま
しくない。

無電解はんだめつき浴には、慣用の塩化錫、塩
化鉛、チオ尿素の混合溶液を主成分とするものが
用いられるほか、本発明者が発明し本日特許出願
した無電解はんだめつき浴が用いられる。本発明
者が発明した無電解はんだめつき浴はホウフツ化
錫、ホウフツ化鉛、ホウフツ化水素酸、チオ尿
素、還元剤及び必要に応じて界面活性剤等を添加
するもので、この無電解はんだめつき浴を前記塩
化錫−塩化鉛−チオ尿素を主成分とするめつき浴
に代えて用いれば、一段と低温域でめつき浴を調
製できるので、調製が容易であること、および無
電解めつき作業において、被めつき体をめつき浴
に浸漬したさい、めつき浴の温度低下によるめつ
き浴成分の沈殿析出と、これに伴なうトラブルが
避けられること、さらに得られるめつき層の粒子
は微細で密着性がよく、折り曲げてもめつき層が
剥離することがないなどの諸点で有利である。

初段階で被めつき体を浸漬する無電解めつき浴
の温度は、浴組成によつて異なるが、めつき浴が
常温においてもめつき浴成分の沈殿を析出しない
かぎり常温であることが好ましい。もし沈殿を析
出するときは、沈殿が消失するまでより高温とし
て、沈殿によるめつき面のトラブルを防止するこ
とが好ましい。初段階における被めつき体をめつ
き浴に浸漬する時間は特に限定されないが５〜30
秒間で十分である。

本発明は上述のように構成されているので、被
めつき体を平滑に、かつ、均一性よく、さらに密
着性に秀れたはんだめつきを施すことができる。

これは下記理由によるものである。すなわち、
無電解はんだめつきにおいては、その浴の成分で
ある錫、鉛が自己触媒性を有さないので、(イ)被め
つき体との化学的置換反応、(ロ)還元剤による還元
反応、(ハ)これらの反応の微視的局部の電位差に基
づく局部電流による電解析出がおこなわれるもの
とされている。被めつき体（金属）を無電解はん
だめつき浴に浸漬直後に起こる反応は、(イ)の化学
的置換反応であるが、この反応は被めつき体面上
に存在する多数の局部陽極と局部陰極間にて行な
われるので、反応速度が大きく、得られるめつき
層は多孔質皮膜となる。その結果被めつき体を長
時間この無電解めつき浴に浸漬すれば、局部陰極
上に析出する結晶が成長して粗大結晶質となりめ
つき面は粗暴な仕上げ面となることを避けられな
い。

本発明は多段階に希薄濃度のめつき浴から順次
濃厚なめつき浴に浸漬することにより、最初に(イ)
の化学的置換反応を可及的速かに終らせて、次の
段階の浸漬に移るので、第１段階の浸漬によつて
形成される被めつき体面上の微細結晶が成長しな
いうちにその反応を終結させ、引き続いて第２段
階の浸漬により前記(ロ)と(ハ)の反応による無電解め
つきのはんだ粒子を析出させるので、得られるめ
つき層はち密平滑であり、均一性よく、かつ密着
性にすぐれている。

希薄なめつき浴から濃厚なめつき浴に移行する
段階数は通常２段階でほぼ目的が遂行される。

また、本発明によれば、被めつき体がその構造
上内部を外壁で俺われている場合でも、その内
部、例えばパイプ、蛇管の内壁面、あるいは構造
上複雑な形状を有する内側部分においても無電解
めつき浴が自由に流入できるかぎり空所の内周側
面にも十分に無電解はんだめつきを施すことがで
きる。

つぎに本発明を実施例について説明するが、本
発明はこれらによつて限定されるものではない。

実施例 １ 下記組成を有する無電解はんだめつき浴を調製
した。

ホウフツ化第一錫 0.1モル／ ホウフツ化鉛 0.04 〃 チオ尿素 2.0 〃 次亜リン酸ナトリウム 0.2 〃 EDTA 0.05 〃 非イオン界面活性剤 0.5ｇ／ （ポリエチレングリコール ノニルフエノールエーテル） 得られた無電解はんだめつき浴（これをめつき
原浴という）の一部を水で希釈して、めつき原浴
の金属成分の濃度が１／５になるようにして希釈浴を 調製した。

ついで黄銅板（100×100×0.4mm）を脱脂、酸
洗浄、水洗してのち、第１段階として前記希釈浴
に室温（18℃）で10秒間浸漬し、被めつき体面に
極めて薄いがち密な無電解はんだめつき層を形成
させた。つぎに第２段階としてこの黄銅板を前記
めつき原浴に80℃で15分間浸漬したところ、合金
組成がSn56％、Pb46％で、厚みが2.8μｍのはん
だめつきが得られた。このようにめつきされた黄
銅板の対角線の交点（中心点という）及び対角線
上中心点から４cmの距離にある４点計５点の個所
のめつき層の厚みを測定した。

その結果、中心点が2.6μｍ、その他の点はそ
れぞれ2.9μｍ、3.0μｍ、2.8μｍ、2.7μｍであ
り、中心点との偏差値は0.1〜0.4μｍであつた。

また、めつき結晶は微細でその大きさは0.5〜
2.0μｍであつた。

比較例 １ 実施例１に用いためつき原浴中に、実施例１に
用いたと同じような黄銅板を、第１段階の希釈浴
に浸漬する操作をしない以外はすべて実施例１と
同じ条件で無電解はんだめつきをおこなつた。

得られためつき層の合金組成はSn59％、Pb41
％で、めつき層の結晶組織の大きさは2.5〜10μ
ｍであつた。また、めつきされた黄銅板の厚みを
実施例１によつて得た黄銅板の厚み測定に準じて
測定した結果、中心点は2.9μｍ、対角線上中心
点より４cmの距離でのめつき厚みは3.2、3.6、
2.4、4.2μｍであり、中心点との偏差は−0.5〜
1.3μｍであつた。

実施例１と比較例１を対比すれば明らかなよう
に、実施例１によつて得ためつき層を構成する結
晶は比較例１によつて得たそれよりも微細で、密
着性よく、かつめつき層の厚みは中心点に対して
偏差値が小さく、平滑で均一であることが認めら
れた。

実施例 ２ 下記組成を有する慣用の無電解はんだめつき浴
（以下めつき原浴という）を調製した。

塩化第一錫 20ｇ／ 塩化鉛 11 〃 チオ尿素 110ｇ／ 次亜リン酸ナトリウム 20ｇ／ EDTA 30 〃 ゼラチン １ 〃 PH調整（HC） PH1.2 得られためつき原浴を90℃まで加温して完全に
透明な溶液としたものの一部を水で希釈して、め
つき原浴の金属成分濃度を１／１０になるように希釈浴 を調製した。

つぎに実施例１に用いたと同じ大きさの黄銅板
を実施例１に準じて前処理して、第１段階として
前記希釈浴中に室温（18℃）で15秒間浸漬した。
その結果黄銅板にはち密で極めて薄いめつき層が
得られた。

この黄銅板を水洗しないでさらに第２段階とし
て前記めつき原浴中に90℃で15分間浸漬したとこ
ろ、合金組成がSn52％、Pb48％であり、結晶粒
子の大きさが0.5〜1.7μｍであるはんだめつき層
が得られた。このめつきされた黄銅板面上のめつ
き層の厚みを実施例１に準じて測定したところ、
中心点では2.4μｍ、対角線上中心点から４cmの
距離の点では2.8、2.7、2.7、2.9μｍであり、中
心点に対する偏差値は0.3〜0.5μｍであつた。

比較例 ２ 実施例２に用いためつき原浴中に、実施例２に
用いたと同じような黄銅板を第１段階として希釈
浴に浸漬する操作をしない以外はすべて実施例２
と同じ条件で無電解はんだめつきをおこなつた。

得られためつき層はSn55％、Pb45％の合金組
成を有しているが、結晶組織の大きさは2.5〜10
μｍと粗大であり、めつき層表面は一目瞭然粗暴
であつた。黄銅板面上のめつき層の厚みを実施例
２に準じて求めたところ、中心点では2.6μｍで
あり、対角線上中心点から４cmの距離では3.6μ
ｍ、2.4μｍ、0.9μｍ、2.5μｍであり、中心点に
対する偏差値は−1.7μｍ〜＋1.0μｍであつた。

以上のことから実施例２と比較例２とを対比す
ると、実施例２によつて得ためつき層の結晶組織
は比較例２のそれよりも微細で、かつ、中心点に
対する偏差値が小さく、密着性に秀れ、平滑で均
一であると認められた。

実施例 ３ 実施例１に用いたと同じめつき原浴を３分し
て、その一部はめつき原浴そのままとし、残りの
二部のうち一つのめつき原浴を１／１０の濃度に、残り の一部を１／２の濃度に希釈した。

実施例１に用いたと同じ黄銅板を、最初の第１
段階として最も希薄なめつき浴に常温で10秒間、
ついで第２段階として残りの２倍に希釈しためつ
き浴に30℃で30秒間浸漬し、さらに第３段階とし
てめつき原浴に80℃で15分間浸漬した。得られた
めつき層はきわめて密着性よく、ち密平滑で、厚
さは2.8μｍ、合金組成はSn55％、Pb45％であつ
た。

実施例 ４ 実施例１に用いたと同じめつき原浴の一部を採
つて、その一部を水で希釈して金属成分濃度を１／４ とした。

第１段階としてこの希釈めつき浴に、外径25
mm、肉厚1.5mmの銅パイプをスパイラル状に加工
したものを、脱脂、水洗、酸洗、水洗したのち常
温で15秒間浸漬し、ついで第２段階としてめつき
原浴に80℃で15分間浸漬した。

浸漬後、パイプを切断して内部を観察したとこ
ろ密着性よく平滑にち密にはんだめつきが施され
ていた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無電解はんだめつき工程を少くとも二段階
   で、かつ、段階を経るごとに順次無電解はんだめ
   つき浴の金属成分濃度を高めて行なうことを特徴
   とする無電解はんだめつき方法。 ２ 特許請求の範囲第１項で無電解はんだめつき
   工程を二段階で行なうことを特徴とする無電解は
   んだめつき方法。 ３ 特許請求の範囲第２項で、第一段階の無電解
   はんだめつき浴の金属成分濃度が第二段階の無電
   解はんだめつき浴濃度の1/10〜1/2であることを
   特徴とする無電解はんだめつき方法。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かの記載において、無電解はんだめつき浴がホウ
   フツ化錫、ホウフツ化鉛、チオ尿素及び還元剤を
   含むことを特徴とする無電解はんだめつき方法。