JPS63161186A

JPS63161186A - リフロ−処理錫−鉛合金めつき材の製造方法

Info

Publication number: JPS63161186A
Application number: JP31357486A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Fukamachi; 一彦深町; Ryoichi Nobeyoshi; 延吉　良一
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1988-07-04

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】皮呈上二五尻圀互本発明は、金属条仮に錫と鉛の合金であるいわゆる半田
を電気めっきした後、リフロー処理を施す金属材料の表
面処理において、特定な電気めっき浴を用いることによ
り、外観、めつき膜厚の均一性に優れた品質良好なりフ
ロー処理半田めっき材の製造方法に関する。

皿米□□□及歪従来、金属材料に半田めっきを施す表面処理法の一つと
して、各種の金属素材に半田を電気めっきした後、外観
や耐食性等の品質を向上させるために、リフロー処理（
半田めっき層の溶融処理）を行う方法がある。

従来、半田めっき用の電気めっき浴としてホウフッ化浴
又はフェノールスルホン酸浴が一般に用いられていた。

しかし、ホウフッ化浴におけるホウフッ化物及びフェノ
ールスルホン酸浴に微量に含まれるフェノールは、公害
規制物質であることから、これら浴に代えて毒性の少な
い浴の使用が要望されていた。

このような要望から、近年、アルカノールスルホン酸又
はアルカンスルホン酸を遊離酸成分とする各種の低公害
性の半田めっき浴が実用化されている。

しかしながら、前記ホウフッ化浴による半田めっき材の
りフロー処理の技術は既に確立されているが、上記アル
カノールスルホン酸浴並びにアルカンスルホン酸浴によ
るリフロー処理半田めっき材の製造技術は未だ確立され
ていないのが現状である。

本発明者らは、上記アルカノールスルホン酸並びにアル
カンスルホン酸を遊離酸とする半田めっき浴を用いて品
質の優れたりフロー処理半田めっき材を製造するための
方法について研究した結果、これらの各スルホン酸又は
それらの混合物を遊離酸成分とし、これと２価の錫塩と
２価の鉛塩とを含有する溶液に、特定な界面活性剤を添
加するか、或はさらにホルマリンを添加した液を、半田
めっき浴として用いることにより、優れた品質のりフロ
ー処理半田めっき材が得られることを見出し、本発明を
なすに至った。

が”しようとする諜本発明は、金属条仮に、錫と鉛の合金である半田を電気
めっきした後、めっき層にリフロー処理を施すことによ
り、外観及びめつき膜厚の均−性等に優れた良好な品質
のりフロー処理半田めっき材を製造するための方法を提
供することを課題とする。

以下本発明の詳細な説明する。

又１見１底本発明の特徴は、アルカンスルホン酸又はアルカノール
スルホン酸もしくは両者の混合物からなる遊離酸成分と
２価の錫塩と２価の鉛塩を含有する溶液に、下記式（Ｉ
）乃至（ＩＶ）で示される化合物からなる界面活性剤の
１種もしくは２種以上を添加した電気めっき浴を用いて
、金属条板に半田を電気めっきを施し、次いでめっき層
にリフロー処理を行うことにある。

（式中、は５乃至１５を表わす）（式中、は５乃至３０を表わす）（式中、は５乃至３０１．は１乃至１０をそれぞれ表わ
す）（式中、はｌ乃至１０を１．は５乃至３０をそれぞれ表
わす）を　゛するための本発明において電気めっき浴の遊離酸成分として用いる
アルカンスルホン酸又はアルカノールスルホン酸はそれ
ぞれ下記式（Ｖ）並びに（Ｖｌ）を有する。

Ｒ−３ＯｓＨ（Ｖ）８０−Ｒ−５ＯｓＨ（Ｖｌ）（式中、Ｒは炭素数１乃至１２個のアルキル基を表わし
、式（Ｖｌ）の水酸基はアルキル基の任意の位置に結合
してもよい）上記式（Ｖ）を有するアルカンスルホン酸としては、メ
タンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン
酸、２−プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸及びペ
ンタンスルホン酸等を例示し得、これらは単独で又は２
種以上の混合物として使用できる。

また、式（Ｖｌ）を有するアルカノールスルホン酸とし
ては、２−ヒドロキシエタン−１−スルホン酸、２−ヒ
ドロキシプロパン−１−スルホン酸、２−ヒドロキシブ
タン−１−スルホン酸、２−ヒドロキシペンタ−１−ス
ルホン酸等を例示し得、これは単独で又は２種以上の混
合物として使用できる。

また、電気めっき浴に半田として用いられる錫塩＆び鉛
塩は、アルカンスルホン酸塩、アルカノールスルホン酸
塩、フェノールスルホン酸塩もしくはそれらの混合物の
形体で用い得る。

めっき浴中の錫イオンと鉛イオンの濃度は、目的とする
めつき皮膜組成に応じてその比率を決めるが、一般には
めつき皮膜組成がＳｎ：Ｐｂ＝９：１の場合には浴中の
イオン含有比率もＳｎ”　：　Ｐｂｚ′″−９：ｌ付近
であって、半田の皮膜組成と浴中のイオンの比率は近い
値にするのが好ましい、なお、錫と鉛のめつき浴中のイ
オン濃度の和は５〜１００ｇ／　１の範囲であるが、浴
中の金属イオン濃度が１０ｇ／　１未満になると高電流
密度部にコゲが生じ、一方、５０ｇ／　ｌより多く添加
しても、電着速度及び品質上の向上が認められず、めっ
き浴の汲み出しによるコストアップの原因ともなるので
、実際には上記イオン濃度の和を１０〜５０ｇ／　Ｉｔ
にするのが好ましい。

次に、本発明において上記電気めっき浴に添加するのに
用いる界面活性剤は前記式（１）乃至（ＩＶ）で示され
る下記の化合物を成分とする。すなわち、式（１）で示
されるエトキシレート（α−又はβ−）ナフトールスル
ホン酸、式（ｎ）で示されるエトキシレート（α−又は
β−）ナフトール及び式（１）を有するエトキシレート
（α−又はβ−）ナフトールのプロピレンオキサイド付
加物である。及び弐（ＩＶ）で示される（α−又はβ−
）ナフトールのプロピレンオキサイド・エチレンオキサ
イド付加物である。

これらの界面活性剤を上記めっき浴に０．３〜３０ｇ／
　１添加することにより、そのめっき液より得られる電
着面は均一な無光沢乃至半光沢の外観を呈し、かつめっ
き層をリフロー処理した後も良好な品質のものが得られ
る。ただし、界面活性剤の上記添加量が０．３ｇ／　４
２未満ではいわゆるレベリング効果が低く、電着粒子が
荒れるため、めっき層のりフロー処理が困難となるので
留意すべきである。一方、上記添加量が３９ｇ／　ｉｔ
より多くなると界面活性剤としての効果が飽和となるの
で経済上得策でない。

また、上記界面活性剤を２種以上組合わせてめっき浴に
添加すると、電着粒は一層均一かつ微細になり、リフロ
ー処理に適した半田めっき電着面が得られる。特に、式
（１）のエトキシレート（α−又はβ−）ナフトールス
ルホン酸０．１〜１５ｇ／ｌと式（ＩＩ）で示されるエ
トキシレート（α−又はβ−）ナフトール０．１〜１５
ｇ／　ｌを組合わせて添加しためつき浴及び式（１）の
エトキシレート（α−又はβ−）ナフトールスルホン酸
０．１〜１５ｇ／ｌと式（Ｉｌｌ）のエトキシレート　
（α−又はβ−）ナフトールのプロピレンオキサイド付
加物０．１〜１５ｇ／　ｌを組合わせて添加しためつき
浴、及び式（１）のエトキシレート　（α−又はβ−）
ナフトールスルホン酸０．１〜１５ｇ／　ｊ！と式（Ｔ
Ｖ）の（α−又はβ−）ナフトールのプロピレンオキサ
イド・エチレンオキサイド付加物０．１〜１５ｇ／　ｌ
とを組合わせて添加しためつき浴からそれぞれ電析した
半田めっき層は、均一な半光沢面を有し、リフロー処理
後の光沢及び膜厚の均一性、さらには耐食性等において
特に優れた品質のりフロー処理半田めっき材が得られる
。

本発明では、電着面をさらに緻密にし、リフロー処理後
のめつき品質を一層向上させるために、前記界面活性剤
に加えてホルマリンを０．１〜２０ｓ＋　ｌ　／　１め
つき浴に添加することができる。この場合、ホルマリン
の添加量がＱ、１ｗｊ！７１未満では電着粒子微細化の
効果が得られないので留意すべきである。

なお、ホルマリンを２０ｍ　ｊ！　／　ｌより多く添加
しても特に効果の向上がみられないので不経済である。

本発明では、上記の各成分を添加した半田めっき浴を用
い、金属条板を陰極として電気めっきを行うことにより
、該浴より半田が電気めっきされるので、次いで、めっ
き層にリフロー処理を施してリフロー処理半田めっき材
を得る。

リフロー処理半田めっき材の用途として代表的なものは
、端子、コネクター等の弱電部品であって、母材として
銅、銅合金、鉄、鉄合金等が用いられる。

リフロー処理半田めっきは、これらの母材表面の耐食性
、半田付性及び電気的接続性等の表面品質を向上させる
ために行われる。

上記母材に用いられる銅合金としては、銅−亜鉛合金で
ある黄銅並びに丹銅、銅−錫合金であるりん青銅、銅−
ニッケルー亜鉛合金である洋白及び銅−チタン合金であ
るチタン銅等を例示し得、また、鉄合金としては、各種
ステンレス鋼や高ニッケル合金等が利用し得る。

母材は通常、強度や導電性等の特性面から選択されるが
、本発明では、めっき層を、リフロー処理した後の外観
、耐食性及び半田付性の優位性から下地に銅系材を用い
たものの方が鉄系を用いたものより好ましい、したがっ
て、鉄系材料を母材として用いる場合でも銅を半田の下
地めっきとして施すとそれのめつき品質を向上させるこ
とができる。このことは本発明に従って施された半田め
っき層の錫が下地の銅成分と緻密な銅−錫金属間化合物
層をリフロー処理の際に形成することに因るものと考え
られる。なお、この場合、下地に銅成分を３０％以上存
在しておれば良く、また、クラッド等の他の方法により
形成された下地層であっても良い。

本発明で行うめつき層のりフロー処理については、従来
、半田めっき層を電着させた後、各種の遊離酸、塩基或
は界面活性剤を含む水溶液に浸漬させてからリフローす
る方法が知られている。これは通常、半田めっき後のド
ラッグアウトタンクで処理され、この処理は、フラック
ス処理と称せられているものであって、半田めっき層を
融点直上まで加熱し、リフローさせる過程においてＳｎ
Ｏ及びＳｎＯ！の発生を抑制し、半田電着粒が溶融した
俊速やかに平滑面になるよう流動させる機能を存する。

したがって、本発明においても上記のフラックス処理を
利用して下記手段によりリフロー処理を行い、次のよう
な結果が得られた。

電気めっき浴の遊離酸成分として用いたアルカンスルホ
ン酸又はアルカノールスルホン酸或は両者の混合物０．
５〜１００ｇ／　ｌと、電気めっき浴に添加して用いた
前記界面活性剤の１種又は２種以上の混合物０．０１〜
Ｌｏｇ／　ｌとを含む水溶液をフラックスとして用いて
、電気めっき後の半田めっき層に塗布してリフロー処理
を行うことにより、一層外観光沢が向上して優れた品質
のものが得られる。

以上述べたとおり、本発明によると優れた品質のりフロ
ー処理半田めっき材を製造することが可能となり、かつ
製造に際して広範囲の電流密度、温度及び攪拌条件を採
用し得るという製造作業上の利点もある。

と　　　　のｔ以下実施例により本発明とその効果を具体的に説明する
。

実施例第１表に示した０、２ｍ＋ｗ厚の各種金属板に、アルカ
リ脱脂、電解脱脂及び酸洗・中和の各処理を施した後、
第１表に示した種々のきめつき条件により半田めっきを
施した。ただし、ＳＵＳ　３０４については、密着性を
向上させるために、ウッド浴（ＮｉＣ１ａ　６Ｈｚ０２
４０ｇ　１塩酸１００ｍ　ｌへ〇を用い５Ａ／ｄｒｒｒ
で１分間のストライクめっきを施した。

また、半田の下地めっきとしての銅めっきは、上記の各
処理の後、硫酸浴（ＣｕＳＯ＊・５Ｈｚ０２５０ｇ／　
１、ＨｇＳＯ４１００ｇ／ｌ）を用いて１μ−施した。

また、半田めっき面のりフロー処理は電気炉内（大気中
）で７００℃に５〜ｌＯ秒保持する方法で行った。

次に、上記により得られた半田めっき材についての評価
は下記により判定した。

外観については光沢が均一で良好であり、かっヌレ不良
が発生していないめっきを良と判定し、半田付性につい
ては、めっき試験片を１時間エージング（ＭＩＬＳＴＤ
−２０２Ｅ　２０８　Ｃに準拠）した後、ロージンメタ
ノールフラックスを塗布し、２３０±５℃に保持した６
０Ｓｎ／４０Ｐｂの半田浴に浸漬し、メニスコグラフ法
によるヌレに至るまでの時間ｔ、を測定して判定した。

また、塩水噴霧試験はＪＩＳ　Ｚ　２３７１に準拠して
行い、１２時間の噴霧で白錆が発生しないものを良と判
定した。

なお、比較例として、母材に銅を用い、第２表に示した
めつき条件で半田めっきを施し、実施例と同様にして評
価を行った。

結果は第第１及び第２表にそれぞれ示したとおりである
。

第１表及び第２表に示した結果にみられるとおり、本発
明により得られるリフロー処理めっき材の品質は、比較
例に比べて優れていることがわかる。

また、下地としては、銅又は銅合金が鉄系に比べて半田
めっき材の品質が良好であり（実施例の患１と隘９並び
に嵐７と阻８を参照）、さらにフラックス処理を行った
場合も半田めっきの品質が向上しく実施例の階１と患５
を参照）、及びめっき液へホルマリンを添加しても半田
めっきの品質が向上する（実施例の１ｌｈｌと磁１０を
参照）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属条板に錫−鉛合金を電気めつきした後、めつ
き層を融点以上に加熱して溶融させるリフロー処理を施
すことから成るリフロー処理錫−鉛合金めつき材の製造
方法において、電気めつき浴として、アルカンスルホン
酸又はアルカノールスルホン酸もしくは両者の混合物か
らなる遊離酸成分と２価の錫塩及び２価の鉛塩を含有す
る溶液に、下記式（ I ）乃至（IV）で示される化合物
からなる界面活性剤の１種もしくは２種以上を添加した
めつき浴を用いることを特徴とするリフロー処理錫−鉛
合金めつき材の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（式中ｎは５乃至１５を表わす） ▲数式、化学式、表等があります▼（II）（式中ｍは５乃至３０を表わす） ▲数式、化学式、表等があります▼（III）（式中ｘは５乃至３０、ｙは１乃至１０をそれぞれ表わす） ▲数式、化学式、表等があります▼（IV）（式中ｘは１乃至１０を、ｙは５乃至３０をそれぞれ表
わす）
（２）電気めつき浴が、上記式（ I ）で示されるエト
キシレート（α−又はβ−）ナフトールスルホン酸０．
１〜１５ｇ／ｌ及び上記式（II）で示されるエトキシレ
ート（α−又はβ−）ナフトール０．１〜１５ｇ／ｌを
界面活性剤成分として添加しためつき液から成る特許請
求の範囲第（１）項記載の製造方法。
（３）電気めつき浴が、上記式（ I ）で示されるエト
キシレート（α−又はβ−）ナフトールスルホン酸０．
１〜１５ｇ／ｌ及び上記式（III）で示されるエトキシ
レート（α−又はβ−）ナフトールのプロピレンオキサ
イド付加物０．１〜１５ｇ／ｌを界面活性剤成分として
添加しためつき液から成る特許請求の範囲第（１）項記
載の製造方法。
（４）電気めつき浴が上記式（ I ）で示されるエトキ
シレート（α−又はβ−）ナフトールスルホン酸０．１
〜１５ｇ／ｌ及び上式（IV）でしめされる（α−又はβ
−）ナフトールのプロピレンオキサイド・エチレンオキ
サイド付加物０．１〜１５ｇ／ｌを界面活性剤成分とし
て添加した液から成る特許請求の範囲第（１）項記載の
製造方法。
（５）電気めつき浴が、１０〜５０ｇ／ｌの第一錫イオ
ン及び鉛イオンを生成する塩を含有するめつき液から成
る特許請求の範囲第（１）項乃至第（４）項のいずれか
に記載の製造方法。
（６）電気めつき浴が、０．１〜２０ｍｌ／ｌのホルマ
リンを添加しためつき液から成る特許請求の範囲第（１
）項乃至第（５）項のいずれかに記載の製造方法。
（７）金属条板が銅又は銅合金である特許請求の範囲第
（１）項記載の製造方法。
（８）錫−鉛合金を電気めつきして得られる錫−鉛合金
めつき層を、電気めつき浴に遊離酸成分として用いたア
ルカンスルホン酸又はアルカノールスルホン酸もしくは
両者の混合物０．５〜１００ｇ／ｌと、電気めつき浴に
添加する上記式（ I ）乃至（IV）で示される界面活性
剤成分の１種又は２種以上の混合物０．０１〜１０ｇ／
ｌとを含む水溶液をフラツクスとして用いて上記錫−鉛
合金めつき層に塗布してリフロー処理を施す特許請求の
範囲第（１）項記載の製造方法。