JPH05311280A - リフロー錫およびはんだめっき材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 りん青銅母材の表面に電気めっきした錫また
は錫合金のリフローめっき層を有する耐熱剥離性のリフ
ロー錫およびはんだめっき材を提供すること。 【構成】 りん青銅母材の酸素含有量が２０ｐｐｍ以
下、硫黄含有量が４０ｐｐｍ以下、更に好ましくはりん
濃度が８００ｐｐｍ以下であることを特徴とするリフロ
ー錫およびはんだめっき材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品のコネクタ接触
子（コンタクト）あるいはリードの金属材料として使用
され、長時間時効による錫あるいは錫合金めっき層の剥
離、すなわち熱剥離を生じないりん青銅のリフロー錫、
はんだめっき材を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】りん青銅はプレス加工性と強度に優れる
銅合金であるため、電子部品用の金属材料として多用さ
れている。特にコネクタの接触子あるいは部品のリード
材などで一般的な金属材料である。そして、これらの部
品の金属材料として使用されるにあたっては、接点にお
ける接触抵抗の低減、はんだ付け性の向上などの目的で
錫または錫に鉛を合金化した錫合金（はんだ）めっきが
施される。

【０００３】ところがりん青銅の錫またははんだめっき
材は、めっき後長時間時効すると、めっき皮膜の錫と母
材の銅との反応拡散が進み、この反応拡散にともない母
在中のりんが拡散層と母材との界面近傍でのカーケンド
ールボイドの形成を促進してめっき層の密着性が低下す
るために剥離を生じる。この現象はめっき直後は密着性
が良好であるにもかかわらず、時効による拡散、偏析な
どの熱的な過程により生じるため熱剥離と称する。銅と
錫の反応拡散は常温でも進行するため、熱剥離は常温時
効でも生じるが、昇温環境下では更に起こり易くなる。

【０００４】一方、りん青銅の錫、はんだめっき材が使
用される電子部品は、電子機器の内部は高密度実装化な
どの影響もあり、常温より高い温度となる。従ってめっ
き材の熱剥離は加速される傾向がある。電子部品で熱剥
離が生じた場合、回路の断線を招くため、めっき材の熱
剥離は致命的欠陥となる。

【０００５】従来、りん青銅錫、はんだめっき材の熱剥
離を防止する方法として、ニッケルを下地めっきとして
施す方法、銅を下地めっきとして２μｍ以上の厚みで施
す方法、下地めっきを省略して施した錫、はんだめっき
皮膜を加熱溶融処理（リフロー処理）する方法などであ
る。しかし、ニッケル下地めっきを施すとプレス加工性
の低下を招き、銅下地めっきを２μｍ以上の厚みで施す
とめっきの生産性が著しくて低下するなどの問題があ
る。また、下地めっきを省略してめっき皮膜をリフロー
処理する方法は、めっきの生産性も高く熱剥離に対する
信頼性も最も高いため、現在りん青銅錫、はんだめっき
材の耐熱剥離性材料として現在最も普及している。とこ
ろが、時効温度やプレス加工などの条件によっては、極
めて軽微ではあるが数万時間の時効で熱剥離が生じるこ
とがある。従って、りん青銅錫、はんだめっき材の耐熱
剥離性の一層の向上が望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐熱剥離性
のリフロー錫およびはんだめっき材を提供しようとする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の現状の下に、りん
青銅錫、はんだめっき材の一層の耐熱剥離性の向上を達
成すべく各種の実験を行い、以下に示す発明に至った。

【０００８】１）りん青銅の錫または錫合金めっきを電
気メッキ後めっき皮膜を加熱溶融した錫または錫合金め
っき材においてりん青銅母材の酸素を２０ｐｐｍ以下か
つ硫黄を４０ｐｐｍ以下であることを特徴とするリフロ
ー錫およびはんだめっき材。 ２）りん青銅中のりん濃度が８００ｐｐｍ以下であるこ
とを特徴とする上記１）項記載のリフロー錫およびはん
だめっき材。

【０００９】ここでりん青銅とはＪＩＳに規定される錫
３．５〜９．０％、りん０．０３〜０．３５％の範囲の
もののみならず、錫１．０％以上でりんを含み錫、はん
だめっきが施された場合に熱剥離が起こる危険がある銅
合金を示す錫、りんの他、ニッケル、亜鉛等他の添加元
素を含むものも包含するものである。

【００１０】これらの銅合金は、炉材、モールド材から
の硫黄の混入、原料からの硫黄の混入などに配慮して所
定の合金成分で溶解し、鋳塊に鋳込まれる。場合によっ
ては溶解用フラックスの調整、マグネシウムなどの微量
添加などの方法で鋳塊中の硫黄濃度を調整されることも
ある。鋳塊中の酸素はりんの脱酸効果の制御、雰囲気の
制御などにより所望の濃度に調整される。また、鋳塊を
板、条あるいは線などに加工する工程での熱処理による
内部酸化によっても製品の酸素濃度が上昇しないよう注
意が必要である。いずれにしても、合金中の硫黄濃度お
よび酸素濃度は合金成分や加工方法に応じて適宜選択で
きる。

【００１１】熱剥離は反応拡散層と母材との界面近傍で
カーケンドールボイドが生成しめっき層の密着性が低下
することが主な原因であるが、カーケンドールボイドの
内面にはりん、硫黄、酸素などが表面偏析して熱剥離を
促進する。そこで、本発明は母材におけるそれら有害元
素の濃度を制御して熱剥離を抑制しようとするものであ
る。硫黄および酸素濃度の制御と共にりん濃度を８００
ｐｐｍ以下に抑えると一層耐熱剥離性が向上する。

【００１２】めっきは板、条、線等の素材の段階でも、
プレスなどによる加工を加えた後でも施される。まず、
脱脂、酸洗等の表面活性化を行った後、錫またははんだ
が電気メッキされる。はんだは主に錫に鉛を５〜４５％
程度合金化したものが一般的であるがビスマスなどを合
金化する場合もある。熱剥離は錫を主成分とするめっき
皮膜で起こり、その他のめっき合金元素を含む場合も本
発明に含まれる。

【００１３】錫、はんだめっきの電気めっきには、硫酸
浴、有機酸浴、ほうふっ化浴、アルカリ浴等各種のもの
が知られているが、めっき浴、めっき条件によらず本発
明は有効である。電気メッキ後めっき材は皮膜の融点以
上に加熱されリフロー処理が施される。リフロー処理に
おける加熱方法、雰囲気および皮膜の急冷凝固（クエン
チ）の方法は公知の方法が適応できる。

【００１４】以下、実施例および比較例によって本発明
を更に具体的に説明する。

【００１５】

【実施例】３種類の組成のりん青銅（Ｃｕ−８．２％Ｓ
ｎ−０．０１Ｐ）を溶製した後、冷間加工と熱処理を繰
り返し０．２ｍｍ厚の板を作製した。これを脱脂、酸洗
し、錫またははんだを電気めっき後リフロー処理した。
電気メッキ条件を次に示す。

【００１６】 錫めっき めっき浴：硫酸第一錫 ７０ｇ／Ｌ 硫酸 ７０ｇ／Ｌ 有機添加剤 １０ｇ／Ｌ 浴温 ：２５℃ 電流密度：３Ａ／ｄｍ² めっき厚：１．５μｍ ９／１はんだめっき めっき浴：メタンスルホン酸錫 ６０ｇ／Ｌ メタンスルホン酸 ７０ｇ／Ｌ 有機添加剤 １０ｇ／Ｌ 浴温 ：２５℃ 電流密度：３Ａ／ｄｍ² めっき厚：１．５μｍ めっき材は１０ｍｍＷ×５０ｍｍＬの試験片に切り出
し、０．４ｍｍの曲げ半径で１８０度曲げ（Ｕ曲げ）を
施し、８５℃で所定時間時効した後、平板に曲げ戻し、
曲げ部内側のめっき剥離の有無を目視観察することによ
り、めっき材の耐熱剥離性を評価した。

【００１７】結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のめっき材
は、耐熱剥離性が高く、これを用いることによって、信
頼性の高い電気部品を製造することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 りん青銅母材の表面に、電気めっきした
   錫または錫合金層を有する錫または錫合金めっき材にお
   いて、りん青銅母材の酸素含有量が２０ｐｐｍ以下、か
   つ、硫黄含有量が４０ｐｐｍ以下であることを特徴とす
   るリフロー錫およびはんだめっき材。
2. 【請求項２】 りん青銅母材中のりん濃度が８００ｐｐ
   ｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のリフロー
   錫およびはんだめっき材。