JPH0617263A - 半田被膜の形成方法 - Google Patents

半田被膜の形成方法

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JPH0617263A
JPH0617263A JP5264093A JP5264093A JPH0617263A JP H0617263 A JPH0617263 A JP H0617263A JP 5264093 A JP5264093 A JP 5264093A JP 5264093 A JP5264093 A JP 5264093A JP H0617263 A JPH0617263 A JP H0617263A
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JP
Japan
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layer
plating
tin
lead
electroless
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Withdrawn
Application number
JP5264093A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuji Ookusu
哲司 大楠
Akira Kawamoto
昌 川本
Takeo Oki
猛雄 沖
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Yuken Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Yuken Kogyo Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3465Application of solder
    • H05K3/3473Plating of solder

Landscapes

  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント基板等の高密度実装化に対応でき、
さらには、任意の組成で且つ厚肉・均質の半田被覆を容
易に形成可能な半田被膜の形成方法を提供すること。 【構成】 被処理体上に無電解錫めっきにより錫層を析
出させ、該錫層上に無電解鉛めっきにより鉛層を析出さ
せた後、加熱処理により合金化させて半田被膜を形成す
る方法。無電解錫層を不均化反応めっき又は置換反応め
っきにより8μm以上の厚さの多孔質層として析出させ
るとともに、無電解鉛層を置換反応めっきにより析出さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子産業に於けるプリ
ント基板の各種抵抗器やコンデンサーなどの回路中への
接合のために使用される錫鉛の二元合金である半田被膜
の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子産業、自動車、家電、情報通
信機などの業界で、プリント基板を用いた電子回路が多
用されるが、基板への電子部品の装着後の回路への接合
には低コストで電気特性の優れた錫・鉛二元合金である
半田がもっぱら使用されている。
【0003】上記半田被覆の形成方法としての従来の主
流である半田浴による溶融半田めっきは、合金比率によ
り溶融温度が異なる上、安定した付着量の半田被膜を微
細なパターンに形成させることは困難であった。
【0004】このため、半田被膜の形成方法として、被
処理体上に錫層及び鉛層を形成した後、加熱処理して半
田化(合金化)する技術がある(特開平4−21795
・2−101190号等)。
【0005】そして、所定合金比の半田層の形成は、通
常、電気めっき等によっていた。しかし、昨今のプリン
ト基板の高密度化に伴い、基板上の導体部分のピッチ間
隔が0.5mm以下のものが要求される様になってきて、
上記電気めっきでは、電気的な接点確保が困難なため、
対応が困難視されていた。
【0006】本発明は、上記にかんがみて、プリント基
板等の高密度実装化に対応でき、さらには、任意の組成
で且つ厚肉の、さらには均質の半田被覆を容易に形成可
能な半田被膜の形成方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、錫層および鉛層を無電解めっきで形
成することに着目して、鋭意開発に努力をした結果、下
記構成の半田被膜の形成方法に想到した。
【0008】被処理体上に無無解錫めっきにより錫層を
析出させ、該錫層上に無電解鉛めっきにより鉛層を析出
させた後、加熱処理により合金化させて半田被膜を形成
する方法であって、錫層を不均化反応めっき又は置換反
応めっきにより8μm以上の厚さの多孔質層として析出
させるとともに、鉛層を置換反応めっきにより析出させ
ることを特徴とする。
【0009】
【手段の詳細な説明】以下、本発明の各手段を詳細に説
明をする。
【0010】(1) 本発明で使用する被処理体としては、
プリント回路基板、鋼板、銅合金板、又は、それらのエ
ッチングプレス成形体等を挙げることができる。なお、
被処理体は、表面を清浄化するため、一般的には、トリ
フロン、イソプロパノール等の有機溶剤またはアルカリ
洗浄剤等の水性洗浄剤を用いて油脂類の除去を行う。ま
たは、ブラッシング、ホーニング等の物理的方法によっ
て表面を清浄化して用いてもよい。
【0011】(2) 被処理体上に無電解錫めっきにより錫
層を析出させる。該無電解めっき錫層は、不均化反応め
っき又は置換反応めっき(いずれも無電解めっきの一
種)により8μm以上(望ましくは13μm以上)の厚
さの多孔質層として析出させる。
【0012】ここで、不均化反応めっきによる方が、置
換反応めっきに比して、より厚肉の錫層を短時間で形成
でき、さらには、置換めっきの場合の如く、置換金属と
なる銅等が溶解(導電性に悪影響を与える。)せず望ま
しい。無電解めっきで錫層を8μm以上に厚付けすると
多孔質層化することにより、後述の置換反応めっきによ
る鉛層の形成が、速やかに且つ厚肉に形成することが可
能となる。
【0013】不均化反応めっき及び置換めっきのめっき
条件(浴組成を含む)は、被処理体に対して、付着性に
問題が発生しない範囲内で可及的に多孔質(粗)な錫層
を形成可能なものとする。特に、置換反応めっきの場
合、緻密な錫層を形成させると下地の銅等との接触が阻
害され1μm前後の錫層しか得られない(特開昭64−
11980号公報実施例1参照)。
【0014】例えば、銅回路が形成された回路基板に、
不均化反応めっきにより錫層を析出させる場合は、下記
の如く行う。
【0015】10%硫酸/10%過酸化水素混合溶液
や、過硫酸水溶液で、銅表面の酸化膜を除去しておく。
【0016】必然的ではないが、不均化反応を促進さ
せるために、ホウフッ化第一錫10〜50g/L、チオ
尿素50〜100g/Lのホウフッ化錫置換めっき浴を
使用して0.1〜1μmの錫被覆処理を行う。
【0017】そして、亜錫酸塩浴(テトラヒドロキソ
錫浴)として、 水酸化アルカリ: 100〜500g/L 強酸の第一錫塩: 50〜200g/L を用い、80〜100℃×1〜5時間で浸漬することに
より、不均化反応めっき錫層を銅素材上に析出させる。
【0018】上記水酸化アルカリとしては、水酸化カリ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等を挙げるこ
とができる。
【0019】上記第一錫塩としては、塩化第一錫、臭化
第一錫、硫酸第一錫等を挙げることができる。
【0020】また、上記錫浴には、浴安定化等のため
に、クエン酸塩、酒石酸塩、等のカルボン酸塩を添加す
ることもできる。
【0021】(3) 次に、鉛層を、置換反応めっきにより
錫層上に形成させる。このとき、錫層が8μm以上で且
つ多孔質であるため、鉛置換反応が効率良く行うことが
でき、厚肉の置換めっき鉛層を形成可能となる。
【0022】このとき、所要の半田組成を形成するよう
に錫層の付着重量に対して鉛層の付着重量を設定する。
通常、鉛を5〜70重量%、望ましくは10〜60重量
%含むように設定する。層厚を付着重量の比重換算値で
示すと、錫:8〜50μm、鉛:1〜50μmとなる。
【0023】この鉛層の形成には、公知の一般的な置換
反応型の無電解鉛めっき浴、例えばホウフッ化鉛、メタ
ンスルフォン酸鉛、酢酸鉛等を含む酸性浴を用いること
ができる。
【0024】具体的には、置換めっき用のホウフッ化鉛
浴 ホウフッ化鉛: 10〜50g/L ホウフッ化水素酸:1〜500g/L を用い、70〜90℃×1〜3時間の条件で浸漬するこ
とにより、置換反応めっきにより鉛層を錫層の上に形成
する。
【0025】(4) 加熱処理は、非処理体を高沸点溶剤に
浸漬するか、または非酸化雰囲気とした加熱炉により行
う。また、加熱処理条件は、高沸点溶剤浸漬では、17
0〜240℃×3秒〜1分、望ましくは、180〜22
0℃×5〜30秒で行う。これに対して、加熱炉による
溶融は、予備加熱140〜160℃×30秒〜2分、本
加熱200〜320℃×10〜60秒の条件で行う。
【0026】
【発明の作用・効果】本発明の半田被膜の形成方法は、
上記の如く、被処理体上に無電解錫めっきにより錫層を
析出させ、該錫層上に無電解鉛めっきにより鉛層を析出
させた後、加熱処理により合金化させて半田被膜を形成
する方法であって、錫層を不均化反応めっき又は置換反
応めっきにより8μm以上の厚さの多孔質層として析出
させるとともに、鉛層を置換反応めっきにより析出させ
る構成により下記のような作用効果を奏する。
【0027】(1) 錫層・鉛層ともに無電解めっきを原則
としているため、プリント基板等の高密度実装化に対応
できる。
【0028】(2) また、任意の組成で且つ厚肉の、さら
には、均質の半田被覆を容易に形成可能となる。詳しく
は下記の如くである。
【0029】不均化反応めっき又は置換反応めっき(置
換反応めっきの場合は浴組成により)により、任意の厚
さの多孔質層を容易に形成可能である。厚肉(8μm)
以上の多孔質の錫層上に、置換めっきにより鉛層を形成
することにより、鉛層を任意の厚さに形成可能である
(多孔質であることにより、置換可能な錫原子の数が緻
密である場合に比して格段に増大するものと推定され
る)。さらに、錫層が多孔質であることにより、加熱処
理により合金化させるに際して、錫層の上に形成した鉛
層の鉛が錫層に容易に拡散して均一な混合状態が得ら
れ。
【0030】なお、特開昭64−11980号公報にお
いて、被めっき部材上に無電解めっきで錫を析出させ、
該錫に、加熱したロジン酸鉛塩溶液を接触させることに
より、鉛の析出と合金化を行う技術が開示されている。
しかし、当該公報における無電解めっきは、緻密な錫層
を形成する置換反応めっきと推定される(実施例におけ
る膜厚が1μmと薄い)とともに、鉛塩溶液を使用する
ため、本発明におけるのような厚膜の錫層に対して、安
定した合金比率の半田被膜の形成は、困難である。さら
に、置換反応めっきは、下地の銅を溶解することによっ
て置換析出するため、高膜厚が得られず、下地の細りに
より通電性に悪影響を与えるおそれがある。
【0031】
【実施例】以下、本発明の効果を確認するために行った
実施例に基づいて詳細に説明をする。なお,下記におけ
る浴組成は全て純分換算値で表示をした。
【0032】被処理体は、下記のものを使用した。
【0033】実施例1〜3…ガラス繊維強化エポキシ
銅貼板で構成されたプリント回路基板(以下PC板と言
う)を、5%過硫酸ソーダ中でブラッシングしてPC坂
表面の酸化膜を除去したもの。
【0034】実施例4〜7…鋼板をアルカリ脱脂後、
ホウフッ化水素酸60g/Lで活性化したものを、シア
ン化銅めっき浴(シアン化第一銅:30g/L、シアン
化ソーダ:45g/L、炭酸ソーダ:15g/L、苛性
ソーダ:20g/L、浴温:55℃、電流密度:0.5
A/dm2 )で15分間電気めっきを行い、鋼板全面に
約1μmの銅被覆層を形成した銅被覆鋼板。
【0035】<実施例1>置換めっき浴(ホウフッ化
錫:30g/L、チオ尿素:75g/L、浴温:80
℃)にPC板を5秒間浸漬して触媒化処理(表面活性化
処理)を施した後、錫不均化反応めっき浴(水酸化カリ
ウム:280g/L、塩化第一錫:90g/L、浴温:
90℃)にPC坂を3時間浸漬して不均化反応めっきを
行い、20μmの錫層を形成した。
【0036】次に、このPC板を鉛置換めっき浴(ホウ
フッ化鉛:30g/L、ホウフッ化水素酸200g/
L、浴温:80℃)に1時間浸漬して5μmの鉛層を形
成した。この錫・鉛を積層被覆したPC板を、190℃
のグリコール系浴の中に、7秒浸漬し、積層金属の合金
化(半田化)をした。
【0037】得られた半田被覆層は融点186℃で優れ
た半田特性を示した。
【0038】<実施例2>置換めっき浴(ホウフッ化
錫:30g/L、チオ尿素:100g/L、浴温:80
℃)にPC板を5秒間浸漬して触媒化処理を施した後、
実施例1と同一組成浴・条件で不均化反応めっきを行
い、20μmの錫層を得た。
【0039】このPC板を実施例1と同一組成の鉛置換
浴に20分に浸漬して1.8μmの鉛層を形成した。こ
の錫・鉛を積層被覆したPC板を、210℃のグリコー
ル系浴の中に、10秒浸漬し、積層金属の合金化をし
た。
【0040】得られた半田被覆層は融点210℃で優れ
た半田特性を示した。
【0041】<実施例3>下記組成の錫置換めっき浴
に、PC板を1時間浸漬して置換反応めっきを行い、8
μmの錫層を得た。
【0042】 浴組成: ホウフッ化第一錫 50g/L ホウフッ化水素酸 100g/L チオ尿素 100g/L 次亜リン酸ソーダ 20g/L EDTA・2Na 15g/L 非イオン系界面活性剤 8g/L このPC板を実施例1と同一組成の鉛置換めっき浴に3
0分して2.5μmの鉛層を形成した。この錫・鉛を積
層被覆したPC板を、190℃のグリコール系浴の中に
5秒浸漬し、積層金属の合金化をした。
【0043】得られた半田被覆層は,層厚≒8μm、S
n/Pb(重量比)≒65/35であった。
【0044】<実施例4>置換めっき浴(ホウフッ化
錫:50g/L、チオ尿素:100g/L、浴温:70
℃)に銅被覆鋼板を5分間浸漬して触媒化処理を施した
後、この鋼板を錫不均化反応めっき浴(水酸化カリウ
ム:300g/L、塩化第一錫:100g/L、浴温:
90℃)に1時間50分浸漬して不均化反応めっきを行
い、15μmの錫層を形成した。
【0045】次に、この錫層が形成された銅被覆鋼板を
鉛置換めっき浴(ホウフッ化鉛:35g/L、ホウフッ
化水素酸60g/L、浴温:80℃)に、45分間浸漬
して5μmの鉛層を形成した。この錫・鉛を積層被覆し
た鋼板を、190℃のグリコール系浴の中に、10秒浸
漬し、積層金属の合金化をした。
【0046】得られた半田被覆層は、金属光沢を有し、
層厚≒15μm、Sn/Pb(重量比)≒6/4であっ
た。
【0047】<実施例5>実施例4において、錫不均化
反応めっき浴の浸漬時間を3時間12分、鉛置換めっき
浴への浸漬時間を1時間12分としたものである。
【0048】得られた半田被覆層は、金属光沢を有し、
層厚≒25μm、Sn/Pb(重量比)≒6/4であっ
た。
【0049】<実施例6>実施例4において、錫不均化
反応めっき浴の浸漬時間を3時間、鉛置換めっき浴への
浸漬時間を1時間としたものである。
【0050】得られた半田被覆層は、金属光沢を有し、
層厚≒20μm、Sn/Pb(重量比)≒6/4であっ
た。
【0051】<実施例7>実施例4において、錫不均化
反応めっき浴の浸漬時間を2時間30分、鉛置換めっき
浴への浸漬時間を20分、加熱溶融温度を210℃とし
たものである。
【0052】得られた半田被覆層は、層厚≒20μm、
Sn/Pb(重量比)≒9/1であった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理体上に無電解錫めっきにより錫層
    を析出させ、該錫層上に無電解鉛めっきにより鉛層を析
    出させた後、加熱処理により合金化させて半田被膜を形
    成する方法であって、 前記錫層を不均化反応めっき又は置換反応めっきにより
    8μm以上の厚さの多孔質層として析出させるととも
    に、前記鉛層を置換反応めっきにより析出させることを
    特徴とする半田被膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 被処理体上に無電解めっき錫層と、該錫
    層上に無電解めっき鉛層とが積層されてなり、使用に際
    して加熱処理により合金化される半田被膜形成用金属積
    層体であって、 前記錫層が8μm以上の厚さの多孔質層であるととも
    に、前記鉛層が置換反応めっき層あることを特徴とする
    半田被覆形成用金属積層体。
JP5264093A 1992-03-21 1993-03-12 半田被膜の形成方法 Withdrawn JPH0617263A (ja)

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JP11299992 1992-03-21
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018127678A (ja) * 2017-02-09 2018-08-16 国立研究開発法人産業技術総合研究所 ガルバニック置換反応による錫を含む金属合金の低抵抗化あるいはポーラス化した構造体を形成する方法及び形成された構造体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018127678A (ja) * 2017-02-09 2018-08-16 国立研究開発法人産業技術総合研究所 ガルバニック置換反応による錫を含む金属合金の低抵抗化あるいはポーラス化した構造体を形成する方法及び形成された構造体

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