JPS63161188A - リフロ−半田めつき材の製造法 - 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】 皮呈上至肌且公立 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、リフロー処理を施すことにより、外観及び
膜厚の均一性の点で優れた品質を有するリフロー半田め
っき材を製造する方法に関する。

送】ヱ目え逝 従来、金属材料に半田めっきを施すための表面処理法の
一つとして、各種の金属素材に半田を電気めっきした後
、めっき層の外観や耐食性等を向上させるために、半田
めっき層の溶融処理をする、いわゆるリフロー処理を行
う方法が知られている。

従来、上記半田めっきを施すだめ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台まれるフェノール
は、公害性物質であることから、無公害性の代替浴の開
発が要望されていた。

近年、このような要望に鑑み、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、前述のホウフッ化浴から電着された半田めっき
材のリフロー処理については古くから行われていて技術
的にも確立されているが、上述の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浴を用
いてのリフロー半田めっき材の製造については未だ満足
すべき技術は確立されていないのが現状である。

日が　ンしようとする一 本発明者らは、低公害性のアルカンスルホン酸又はアル
カノールスルホン酸を遊離酸とする半田めっき浴を用い
てめっきを行い、次いでリフロー処理を施して品質の優
れたリフロー半田めっき材を製造する方法について研究
した結果、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の遊離酸成分と２価の錫塩及
び２価の鉛塩を含有する溶液に、特定な界面活性剤を添
加して成るめっき浴を、或は、上記界面活性剤に加えて
さらにホルマリンを添加しためつき浴を用いることによ
り、品質の優れたリフロー半田めっき材を得られること
を見出した。

したがって、本発明は、外観、めつき膜厚の均−性及び
耐食性等の点で優れたリフロー半田めっき材を有利に製
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。

又里立導底 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（
１）及び（ＩＩ）で示される化合物からなる界面活性剤
の１種又は２種を添加して成る半田めっき浴を用いて金
属条仮に半田めつきを行い、次いでリフロー処理を施す
ことにある。

（式中、麟は１０〜３２０を表わし、ｎは８〜６０を表
わす）（式中、ｐは８〜６０を表わし、ｑはｌＯ〜３２
０を表わす）課　を　゛するための 本発明において、めっき浴の遊離酸成分として用いるア
ルカンスルホン酸並びにアルカノールスルホン酸はそれ
ぞれ下記の一最式（Ｖ）並びに（ＶＤを有する。

Ｒ−５ｏ、Ｈ（Ｖ　”） （式中、Ｒは炭素数１乃至１２個のアルキル基を表わす
） ＨＯ−Ｒ−５Ｏ３Ｈ（Ｖｌ） （式中、Ｒは炭素数１乃至１２個のアルキル基を表わし
、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ヒペンタンスルホン酸
等を例示し得、これらは単独又は２種以上混合して用い
ることができる。

また、アルカノールスルホン酸の例としては、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、これは単独又は２種以上の混合物として用い
得る。

さらに、アルカンスルホン酸とアルカノールスルホン酸
の２種以上の混合物としても使用できる。

半田めっき成分としての錫塩及び鉛塩は、上記のアルカ
ンスルホン酸の塩、アルカノールスルホン酸の塩、フェ
ノールスルホン酸の塩の形体で用いてもよく、また、そ
れらの混合物として用いることもできる。

錫イオンと鉛イオンのめつき浴中の濃度は、簡約とする
めつき皮膜組成に応じて比率を決めるとよく、一般にめ
っき皮膜組成がＳｎ：Ｐｂ＝９＝１の場合、めっき浴中
のイオン含有比率もＳｎ”　：　ｐｂ！４＝９＝１に近
いので、錫と鉛の上記皮膜組成と浴中のイオンの比率は
近い値となる。

なお、錫と鉛のめつき浴中の合計イオン濃度は５〜１０
０ｇ／　ｊ！であり、好ましくはｌＯ〜５０ｇ／　ｌで
あるが、めっき浴中の金属イオン濃度がＬｏｇ／　１未
満では高電流密度部にコゲが生じ、一方、５０ｇ／　ｌ
より高くしても格別、品質及び電着速度等の向上がみら
れず、逆にめっき液の汲み出しによるコスト高をきたす
ので留意する必要がある。

本発明において、上述しためつき浴に添加する界面活性
剤は、前記式（Ｉ）及び式（ＩＩ）で表わされるポリオ
キシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物から成る。

これら式（１）及び（ＩＩ）で表わされる２種類の界面
活性剤は、それぞれ単独で或は混合物として０．３ｇ／
　１以上、好ましくは１．０〜２０ｇ／　１めつき浴に
添加する。１．０〜２．０ｇ／　１の範囲の添加量で電
着錫及びリフロー処理後のめつき層の品質が安定する。

また、本発明では、上記式（り及び（ｎ）で表わされる
界面活性剤の単独もしくは混合物の０．５〜２０ｇ／　
ｊ！に加えて、下記式（ＩＩＩ）及び（ｒＶ）で表わさ
れる界面活性剤の単独又は混合物を０．３〜２０ｇ／　
１をさらに添加することにより、めっき液の性能を一層
向上させることができる。すなわち、電着錫の緻密化と
リフロー処理後のめっきの品質向上が認められる。

（式中、Ｒは炭素数１〜１８個のアルキル基であり１、
は２〜２０を表わす）で表わされるポリエチレングリコ
ールアルキルフェニルエーテル。

ＨＯ−（（、Ｈ，０）、−（Ｃ，）１４０）ｂ−（Ｃ，
８，０）ｃ４１　　　（ｒＶ）（式中、Ｉｌ、ｃは２〜
３５０であり、ｂは１１〜６６を表わす）で表わされる
ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン縮金物。

さらに、本発明では、半田めっきの電着面を緻密にし、
リフロー処理後のめつき品質を向上させるために、上記
の界面活性剤のほかにホルマリンを０．１〜２０ｍ　ｌ
　／　１添加することもできる。なお、この場合、ホル
マリンの添加量がＯｏＩｍ　ｌ　／　１未満では電着粒
子微細化の効果が得られず、一方、２０ｍ　ｌｌ／　Ｉ
ｔを越えると上記効果が飽和するのでそれ以上の添加は
不経済である。

本発明では、上記したような各種の半田めっき浴を用い
、金属条板を陰橿として半田を電気めっきを行い、次い
で、めっき層にリフロー処理を施す。このリフロー処理
をして得られるリフロー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る。

リフロー半田めっき材に用いられる母材としては、銅、
銅合金、鉄、鉄合金等が挙げられるが、リフロー半田め
っきは、これらの母材表面の耐食性、半田付性、電気的
接続性等の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る。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できる。

リフロー半田めっき材の母材は、強度や導電性等の特性
面を考慮して選ばれるが、本発明においては、リフロー
処理後の外観、耐食性及び半田付性等の品質面からすれ
ば、下地に鉄系であるものより銅系である方が優れてい
る。したがって、鉄系材料を母材とする場合でも、銅を
錫の下地めっきとして施すとめつき品質が向上する。こ
のような効果は、本発明に従って施された半田めっき層
の錫が下地銅成分との間で緻密な銅−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。

この場合、下地は銅成分が３０％以上存在しておれば良
（、クラッド等の他の方法によって形成された下地層で
あっても良い。

本発明において行うリフロー処理については、半田めっ
き層を電着させた後、各種遊離酸、塩基或は界面活性剤
を含む水溶液に浸漬させた後、リフロー処理を行う方法
が知られている。この方法は、通常、半田めっき後のド
ラッグアウトタンクで処理を行うものであって、フラッ
クス処理と呼ばれ、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ＳｎＯ及びＳｎＯ２の発
生を抑制して半田電着粒が溶融した後、速やかに平滑面
になるよう流動させる機能を奏する。

したがって、本発明においてもリフロー処理に上記のフ
ラックス処理を利用して行い、下記の結果が得られた。

すなわち、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又は両者の
混合物０．５〜１００ｇ／　ｊ！、さらに電気めっき浴
に添加した１種又は２種以上の界面活性剤の混合物を０
．０１〜１０ｇ／ｌ含む水溶液をフシックスとして、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
うと、外観、光沢が一層良好となり、かつ品質も向上す
ることが認められた。

また、本発明によると、広範囲の電流密度、温度条件及
び攪拌条件においても有効に処理できる利点も認められ
る。

以下に実施例により本発明とその効果を具体的に説明す
る。ただし、実施例に示しためつき液組成及びめっき作
業条件は、具体的説明のための例示であって、本発明は
、これらに限定されるべきでなく、前記の目的に沿って
任意に変更し得るものと理解すべきである。

実施例 第１表に示した０、２＋ｓｍ厚の母材から成る各種金属
板に、常法によりアルカリ脱脂、電解脱脂、酸洗い及び
中和処理を行った後、半田めっきを施した。ただし、Ｓ
ＯＳ　３０４については、めっきの密着性を向上させる
ために、ウッド浴（ＮｉＣ１２・６６Ｈ２Ｏ２４０／　
１、塩酸１００ｓ　Ｉｔ　／　ｌを含む）を用い、５Ａ
／ｄＩＴｒの電流密度で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、それらの処理扱銅を硫
酸浴（ＣｕＳＯ＊’５Ｈｚ０２５０ｇ／　ｌ　、　Ｈｉ
ＳＯ４１００ｇ／　１を含む）を用いて１μ園施した。

また、半田めっき層のリフロー処理は電気炉内（大気中
）で７００℃の温度下に５〜１０秒保持する方法で行っ
た。

次に、各めっき条件で処理して得られたリフロー半田め
っき材の各々についての評価は下記基準に基いて行った
。

■外観は、光沢が良好な均一性を示し、かつヌレ不良が
発生していないめっきのものを良と判定した。

■半田付性は、めっき試験片を１時間エージング（ＭＩ
ＬＳＴＤ−２０２Ｅ　２０８　Ｃに準拠）した後、ロジ
ンメタノールフラックスを塗布し６０Ｓｎ／４０Ｐｂの
半田浴（２３０±５℃）に浸漬し、メースコグラフ法に
よるヌレに至るまでの時間ｔ２を測定した。１．は短い
ほど半田付性が良いと判定される。

■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
めつき条件により得られたリフロー半田めっき材につい
て、上記と同様にして評価を行った。

結果は第１表並びに第２表にそれぞれ示したとおりであ
る。

上記各表にみられるとおり、本発明の実施例により得ら
れるめっき材は、いずれも比較例によるものに比べて品
質が優れている。

また、実施例のｌｌ＆１１と−７、阻２と隘８、及び隘
１とＮａ１ｌのそれぞれの対比からみられるように、下
地には銅又は銅合金を施したほうが鉄系に比べて半田め
っき材の品質が良好であり、さらに、実施例のＮｌｌと
１１ｈｌＯの対比からみられるように、フラックス処理
を行った場合、また、実施例の隘１と磁９の対比からみ
られるように、めっき液に特定量のホルマリンを添加し
た場合のいずれも、半田めっきの品質を向上させる効果
が認められる。

Claims (1)

1. 【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
   き層に融点以上に加熱して溶融させるリフロー処理を施
   すことにより、リフロ半田めつき材を製造する方法にお
   いて、電気めつき浴が、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成る遊離酸
   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 ）及び（II）で表わされる界面活性剤の１
   種又は２種を添加しためつき液から成ることを特徴とす
   るリフロー錫−鉛合金めつき材の製造法。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、ｍは１０〜３２０を表わし、ｎは８〜６０を表
   わす）▲数式、化学式、表等があります▼（II） （式中、ｐは８〜６０を表わし、ｑは１０〜３２０を表
   わす）（２）電気めつき浴が、上記式（ I ）及び（II
   ）で表わされる界面活性剤の１種又は２種を０．５〜２
   ０ｇ／ｌと、さらに下記式（III）及び式（IV）で表わ
   される界面活性剤の１種又は２種を０．３〜２０ｇ／ｌ
   添加しためつき液から成る特許請求の範囲第（１）項記
   載の製造法。 ▲数式、化学式、表等があります▼（III） （式中、Ｒは炭素数１〜１８個のアルキル基を表わし、
   ＿ｘは２〜２０を表わす） ＨＯ−（Ｃ＿２Ｈ＿４Ｏ）＿ａ−（Ｃ＿３Ｈ＿６Ｏ）＿
   ｂ−（Ｃ＿２Ｈ＿４Ｏ）＿ｃ−Ｈ（IV）（式中、＿ａ＿
   ＋＿ｃは２〜３５０であり、＿ｂは１１〜６６を表わす
   ） （３）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）項又は第（２）項記載の製造
   法。 （４）電気めつき浴が、０．１〜２０ｍｌ／ｌのホルマ
   リンをさらに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（３）項のいずれかに記載の製造法。 （５）金属条板が銅又は銅合金である特許請求の範囲第
   （１）項記載の製造法。 （６）電気めつきした後の錫−鉛合金めつき層を、電気
   めつ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もしくは両者の混合物０．
   ０５〜５０ｇ／ｌと、さらに電気めつき浴に添加して用
   いた界面活性剤の１種又は２種以上の混合物０．０１〜
   １０ｇ／ｌを含む水溶液をフラックスとして上記錫−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）項乃至第（５）項のいずれかに記載の製造
   法。