JPH11279791A - 錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方法 - Google Patents
錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方法Info
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- JPH11279791A JPH11279791A JP8127298A JP8127298A JPH11279791A JP H11279791 A JPH11279791 A JP H11279791A JP 8127298 A JP8127298 A JP 8127298A JP 8127298 A JP8127298 A JP 8127298A JP H11279791 A JPH11279791 A JP H11279791A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 錫−インジウムはんだ合金めっき層を形成す
る際に、キレート剤などを含む合金めっき浴の使用を避
け、かつ品質が優れためっき層を形成する。 【解決手段】 被めっき物に、まず第１層の錫層をめっ
きし、次にこの錫層の上に第２層のインジウム層を第１
層の錫めっきの厚みの１／２以下の厚みでめっきし、続
いて第１および第２層のめっきをリフローする。
る際に、キレート剤などを含む合金めっき浴の使用を避
け、かつ品質が優れためっき層を形成する。 【解決手段】 被めっき物に、まず第１層の錫層をめっ
きし、次にこの錫層の上に第２層のインジウム層を第１
層の錫めっきの厚みの１／２以下の厚みでめっきし、続
いて第１および第２層のめっきをリフローする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は錫−インジウムはん
だ合金めっき層の形成方法に関するものであり、より詳
しく述べるならばコネクタ、リードなどの被めっき物上
に形成しためっき層上に導線、回路基板などを接合する
ためのはんだ合金めっき層の形成方法に関するものであ
る。
だ合金めっき層の形成方法に関するものであり、より詳
しく述べるならばコネクタ、リードなどの被めっき物上
に形成しためっき層上に導線、回路基板などを接合する
ためのはんだ合金めっき層の形成方法に関するものであ
る。
【０００１】
【従来の技術】これまでに工業的に生産されてきた錫−
鉛はんだ合金めっき材は、はんだ付け性、耐食性などが
良好なために、コネクタやリード材などの電子部品の接
合に広く利用されてきた。しかしながら、近年鉛の有害
性が指摘されるようになり、鉛の使用を規制しようとす
る動きが世界的に生じている。例えば、屋外に廃棄され
た電子機器類が酸性雨にさらされると、機器内部に使用
されているはんだ（錫−鉛合金）やはんだめっきが腐食
されて鉛が溶けだし、これが原因で地下水や河川が汚染
されるという問題がある。環境汚染を防止するには、鉛
を含有しない物質を使用することが最善であり、従来の
錫／鉛はんだ合金めっき層に代わる鉛を含有しないめっ
きを開発する必要がある。
鉛はんだ合金めっき材は、はんだ付け性、耐食性などが
良好なために、コネクタやリード材などの電子部品の接
合に広く利用されてきた。しかしながら、近年鉛の有害
性が指摘されるようになり、鉛の使用を規制しようとす
る動きが世界的に生じている。例えば、屋外に廃棄され
た電子機器類が酸性雨にさらされると、機器内部に使用
されているはんだ（錫−鉛合金）やはんだめっきが腐食
されて鉛が溶けだし、これが原因で地下水や河川が汚染
されるという問題がある。環境汚染を防止するには、鉛
を含有しない物質を使用することが最善であり、従来の
錫／鉛はんだ合金めっき層に代わる鉛を含有しないめっ
きを開発する必要がある。
【０００２】鉛を含有しない、いわゆる鉛フリーめっき
としては錫−銀はんだ合金めっき層、錫−亜鉛はんだ合
金めっき層、錫−インジウムはんだ合金めっき層などの
幾つかのはんだ合金めっき層が検討されている。それら
のなかでも、錫−インジウムはんだ合金めっきは毒性が
なく、融点や粘性が低いなどの利点があり、鉛フリーは
んだめっきとして有望視されている。
としては錫−銀はんだ合金めっき層、錫−亜鉛はんだ合
金めっき層、錫−インジウムはんだ合金めっき層などの
幾つかのはんだ合金めっき層が検討されている。それら
のなかでも、錫−インジウムはんだ合金めっきは毒性が
なく、融点や粘性が低いなどの利点があり、鉛フリーは
んだめっきとして有望視されている。
【０００３】錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成
方法としては、例えば、錫−インジウムはんだ合金めっ
き液を使用してめっきする方法が挙げられる。この方法
では、錫イオンとインジウムイオンの電位差が大きいの
でめっきが難しく、めっき液にコストの高い錯化剤（キ
レート剤）を大量に添加しなければならない。さらに、
錫とインジウムの電位差のために錫−インジウム合金ア
ノードが使用できず、そのために錫またはインジウム塩
をめっき液に連続的に補給しなければならなかった。一
方、錫−インジウムはんだ合金めっき層では、光沢のあ
るめっき外観を得ることが難しいという問題がある。無
光沢のめっきでは、めっき表面からの粉の脱落が多く、
めっき材のプレス加工の際などに問題となる。
方法としては、例えば、錫−インジウムはんだ合金めっ
き液を使用してめっきする方法が挙げられる。この方法
では、錫イオンとインジウムイオンの電位差が大きいの
でめっきが難しく、めっき液にコストの高い錯化剤（キ
レート剤）を大量に添加しなければならない。さらに、
錫とインジウムの電位差のために錫−インジウム合金ア
ノードが使用できず、そのために錫またはインジウム塩
をめっき液に連続的に補給しなければならなかった。一
方、錫−インジウムはんだ合金めっき層では、光沢のあ
るめっき外観を得ることが難しいという問題がある。無
光沢のめっきでは、めっき表面からの粉の脱落が多く、
めっき材のプレス加工の際などに問題となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑みてなされたもので、外観が良好な錫−
インジウムはんだ合金めっき層を簡易に形成する方法を
提供することを目的としたものである。
術の問題点に鑑みてなされたもので、外観が良好な錫−
インジウムはんだ合金めっき層を簡易に形成する方法を
提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者が研究を行った結果、以下に示すめっき方法
を発明するに至った。すなわち本発明は、（１）錫−イ
ンジウムはんだ合金めっき層の形成方法であって、下地
めっきを施しまたは下地めっきを施さない被めっき物
に、まず第１層の錫層をめっきし、次にこの錫層の上に
第２層のインジウム層を第１層の錫めっきの厚みの１／
２以下の厚みでめっきし、続いて第１および第２層のめ
っきをリフローすることを特徴とする錫−インジウムは
んだ合金めっき層の形成方法、及び（２）被めっき物の
温度を３００℃以下としてリフローを行い、かつ錫めっ
き層が溶融を開始して５秒以内に被めっき物を急冷する
（１）に記載の錫−インジウムはんだ合金めっき層の形
成方法である。以下本発明につき詳しく説明する。
に本発明者が研究を行った結果、以下に示すめっき方法
を発明するに至った。すなわち本発明は、（１）錫−イ
ンジウムはんだ合金めっき層の形成方法であって、下地
めっきを施しまたは下地めっきを施さない被めっき物
に、まず第１層の錫層をめっきし、次にこの錫層の上に
第２層のインジウム層を第１層の錫めっきの厚みの１／
２以下の厚みでめっきし、続いて第１および第２層のめ
っきをリフローすることを特徴とする錫−インジウムは
んだ合金めっき層の形成方法、及び（２）被めっき物の
温度を３００℃以下としてリフローを行い、かつ錫めっ
き層が溶融を開始して５秒以内に被めっき物を急冷する
（１）に記載の錫−インジウムはんだ合金めっき層の形
成方法である。以下本発明につき詳しく説明する。
【０００６】本発明の特徴は、錫とインジウムを重ねて
めっきし、次にめっきをリフロー（加熱、溶融処理）す
る方法により、錫−インジウムはんだ合金めっき層を得
るところにある。この方法により得られる錫−インジウ
ムはんだ合金の組成は好ましくは、Ｉｎ３３重量％以
下、残部錫であり、より好ましくはＩｎ＝５〜２０重量
％、残部錫である。この組成のはんだの融点は１９０〜
２２０℃である。
めっきし、次にめっきをリフロー（加熱、溶融処理）す
る方法により、錫−インジウムはんだ合金めっき層を得
るところにある。この方法により得られる錫−インジウ
ムはんだ合金の組成は好ましくは、Ｉｎ３３重量％以
下、残部錫であり、より好ましくはＩｎ＝５〜２０重量
％、残部錫である。この組成のはんだの融点は１９０〜
２２０℃である。
【０００７】被めっき物は、金属条、プレス加工したコ
ネクタ、リードフレームなどに、銅めっきやニッケルめ
っきの下地めっき施したもの、あるいは下地めっきを施
さないものである。本発明での第１層の錫めっきは、硫
酸浴、メタスルホン浴などの公知のめっき液のなかで、
アルデヒドなどの光沢剤を含有しないめっき液，好まし
くは硫酸、メタスルホン液を使用して、被めっき物の上
にめっき層を形成することができる。めっき層は後の工
程においてリフローされるが、光沢剤を使用するとリフ
ロー後のめっき外観が悪くなるからである。次に、錫め
っき層の上に第２層のインジウムめっき層を形成する。
インジウムめっき液は、硫酸インジウムを含有する浴な
ど公知のめっき浴であって、錫めっきと同様に公知の光
沢剤を含有しないめっき液が使用できる。
ネクタ、リードフレームなどに、銅めっきやニッケルめ
っきの下地めっき施したもの、あるいは下地めっきを施
さないものである。本発明での第１層の錫めっきは、硫
酸浴、メタスルホン浴などの公知のめっき液のなかで、
アルデヒドなどの光沢剤を含有しないめっき液，好まし
くは硫酸、メタスルホン液を使用して、被めっき物の上
にめっき層を形成することができる。めっき層は後の工
程においてリフローされるが、光沢剤を使用するとリフ
ロー後のめっき外観が悪くなるからである。次に、錫め
っき層の上に第２層のインジウムめっき層を形成する。
インジウムめっき液は、硫酸インジウムを含有する浴な
ど公知のめっき浴であって、錫めっきと同様に公知の光
沢剤を含有しないめっき液が使用できる。
【０００８】第１層と第２層の関係については、第１層
が錫で第２層がインジウムでなければならない。この理
由は、第２層を錫にすると、錫めっきの際に電位がより
卑な１層目のインジウムが溶けて貴な錫が析出し、いわ
ゆる置換めっきが起きるからである。置換めっきが起き
ると表面が粗くなり、この後リフローしても表面は滑ら
かにならない。またはんだ付け性も悪くなる。本発明で
のインジウムめっきの厚みは、錫めっき厚みの１／２以
下にする必要がある。これは、インジウムの厚みが錫め
っきの１／２を越えるとは、酸化しやすいめっき皮膜中
のインジウム濃度が高くなり、錫−インジウムはんだ合
金めっき層のはんだ付け性が悪くなるからである。リフ
ロー後のめっき層の厚みは０．８〜１．５μｍであるこ
とが好ましい。
が錫で第２層がインジウムでなければならない。この理
由は、第２層を錫にすると、錫めっきの際に電位がより
卑な１層目のインジウムが溶けて貴な錫が析出し、いわ
ゆる置換めっきが起きるからである。置換めっきが起き
ると表面が粗くなり、この後リフローしても表面は滑ら
かにならない。またはんだ付け性も悪くなる。本発明で
のインジウムめっきの厚みは、錫めっき厚みの１／２以
下にする必要がある。これは、インジウムの厚みが錫め
っきの１／２を越えるとは、酸化しやすいめっき皮膜中
のインジウム濃度が高くなり、錫−インジウムはんだ合
金めっき層のはんだ付け性が悪くなるからである。リフ
ロー後のめっき層の厚みは０．８〜１．５μｍであるこ
とが好ましい。
【０００９】リフローは、めっき材を大気または還元雰
囲気中にて加熱してめっき皮膜を溶融させ、次にめっき
材を急冷して行う。リフローと急冷により均一組成の錫
−インジウム合金が生成される。急冷は加熱炉から取り
出されためっき材のめっき面もしくは反対面にに空気、
水などを吹きつける、水中に浸漬するなどの手段により
自然冷却より速い冷却速度を実現することにより行う。
リフローは、めっき材を連続的に加熱炉内に入れて行う
方法が一般的であるが、このときの被めっき物の温度
と、錫めっき皮膜の溶融開始から急冷するまでの時間と
を適正な範囲に設定することにより、外観良好で平滑な
光沢めっき層を得ることができる。また、リフローの温
度管理はあらかじめ加熱炉の温度を設定し、次に炉中の
被めっき物の温度を熱電対を使用して測定し、このデー
タをもとに、加熱炉の温度を最適値に設定する。またリ
フローのための加熱方法は例えば熱風循環炉中に条など
の被めっき物を連続的に行う。このような温度管理及び
加熱方法にリフロープロセスを制御することを前提とす
ると、被めっき物の温度が３００℃を越える場合にはめ
っきが外観が光沢にならず白く曇ったり、あるいはクレ
ーター状のめっき濡れ不良（はじき）が発生する。同様
に、第１層の錫めっきが溶融を開始してから急冷するま
で時間が５秒を越える場合は、めっきはじきが発生す
る。リフロー後のめっきにはじきが発生したものは、は
んだ付け性が著しく悪い。したがって、リフローする際
の被めっき物の温度は３００℃以下でしかも錫めっき皮
膜が溶融を開始してから急冷を行うまでの時間を５秒以
内にすることが好ましい。
囲気中にて加熱してめっき皮膜を溶融させ、次にめっき
材を急冷して行う。リフローと急冷により均一組成の錫
−インジウム合金が生成される。急冷は加熱炉から取り
出されためっき材のめっき面もしくは反対面にに空気、
水などを吹きつける、水中に浸漬するなどの手段により
自然冷却より速い冷却速度を実現することにより行う。
リフローは、めっき材を連続的に加熱炉内に入れて行う
方法が一般的であるが、このときの被めっき物の温度
と、錫めっき皮膜の溶融開始から急冷するまでの時間と
を適正な範囲に設定することにより、外観良好で平滑な
光沢めっき層を得ることができる。また、リフローの温
度管理はあらかじめ加熱炉の温度を設定し、次に炉中の
被めっき物の温度を熱電対を使用して測定し、このデー
タをもとに、加熱炉の温度を最適値に設定する。またリ
フローのための加熱方法は例えば熱風循環炉中に条など
の被めっき物を連続的に行う。このような温度管理及び
加熱方法にリフロープロセスを制御することを前提とす
ると、被めっき物の温度が３００℃を越える場合にはめ
っきが外観が光沢にならず白く曇ったり、あるいはクレ
ーター状のめっき濡れ不良（はじき）が発生する。同様
に、第１層の錫めっきが溶融を開始してから急冷するま
で時間が５秒を越える場合は、めっきはじきが発生す
る。リフロー後のめっきにはじきが発生したものは、は
んだ付け性が著しく悪い。したがって、リフローする際
の被めっき物の温度は３００℃以下でしかも錫めっき皮
膜が溶融を開始してから急冷を行うまでの時間を５秒以
内にすることが好ましい。
【００１０】
【作用】本発明方法では、第１層及び第２層のめっき
厚みを変えることにより、任意の合金皮膜組成を安定し
て得ることができる；第１層、第２層はそれぞれ純
錫、純インジウムの電気めっきであり、めっきが容易で
ある；アノードとして錫アノードまたはインジウムア
ノードが使用できるので、めっき中にこれらの金属塩を
浴に補給する必要がない；めっき液のコストは従来の
はんだ合金電気めっき液に比較すると安く、液の調整や
管理も簡単であるなどが挙げられる。
厚みを変えることにより、任意の合金皮膜組成を安定し
て得ることができる；第１層、第２層はそれぞれ純
錫、純インジウムの電気めっきであり、めっきが容易で
ある；アノードとして錫アノードまたはインジウムア
ノードが使用できるので、めっき中にこれらの金属塩を
浴に補給する必要がない；めっき液のコストは従来の
はんだ合金電気めっき液に比較すると安く、液の調整や
管理も簡単であるなどが挙げられる。
【００１１】
【実施例】次に本発明の効果を実施例に基づいて具体的
に説明する。厚み０．２ｍｍのりん青銅（ＪＩＳ Ｃ
５１９１）の板を脱脂、酸洗した後に、厚み０．５μｍ
の銅下地めっきを施し、続いて表１及び表２に示すめっ
き液とめっき条件で、錫（第１層）及びインジウムめっ
き（第２層）を行った。めっきを行うにあたり、第１層
と第２層のめっき時間をかえてめっき厚みの異なる試料
を作製した。さらに、リフローする際の被めっき物温度
と加熱時間（リフロー時間）を変えた試料も作製した。
評価に使用した錫−インジウムはんだ合金めっき層製造
条件を表３に示す。
に説明する。厚み０．２ｍｍのりん青銅（ＪＩＳ Ｃ
５１９１）の板を脱脂、酸洗した後に、厚み０．５μｍ
の銅下地めっきを施し、続いて表１及び表２に示すめっ
き液とめっき条件で、錫（第１層）及びインジウムめっ
き（第２層）を行った。めっきを行うにあたり、第１層
と第２層のめっき時間をかえてめっき厚みの異なる試料
を作製した。さらに、リフローする際の被めっき物温度
と加熱時間（リフロー時間）を変えた試料も作製した。
評価に使用した錫−インジウムはんだ合金めっき層製造
条件を表３に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】めっき試料の評価としては、めっき外観と
はんだ付け性の評価を行った。外観評価は目視で行い、
はんだ付け性評価は、ロジンエタノールフラックスを使
用してメニスコグラフ法で行った。耐熱剥離性は、めっ
き材を大気中１０５℃で１６８時間加熱し、試料を９０
度曲げた後再び水平に戻し、曲げた箇所を観察して剥離
の有無を確認した。評価結果を表３に示す。
はんだ付け性の評価を行った。外観評価は目視で行い、
はんだ付け性評価は、ロジンエタノールフラックスを使
用してメニスコグラフ法で行った。耐熱剥離性は、めっ
き材を大気中１０５℃で１６８時間加熱し、試料を９０
度曲げた後再び水平に戻し、曲げた箇所を観察して剥離
の有無を確認した。評価結果を表３に示す。
【００１５】
【表３】 備考 リフロー時間：錫めっきの溶融開始から急冷までの時間（秒） めっき外観：◎−光沢外観，○：半光沢，×：無光沢またははじき発生 加熱とはんだ付け性：◎：濡れ時間１〜２秒，○：濡れ時間 加熱：大気中にて１５５℃、１６時間加熱を行い、そ の前後ではんだ付性を評価した。 耐熱剥離性：◎−剥離なし，○：一部剥離，×：完全に剥離
【００１６】表３のリフロー時間の起算時点である錫め
っき層の溶融は目視により測定した。また、光沢は鏡面
状のものを光沢、すりガラス状のものを半光沢、これ以
外を無光沢と測定した。表３の実施例１、２は本発明の
内容に従って製造しためっき試料を評価した結果であ
り、いずれもめっき外観は良くはんだ付け性も良好であ
った。比較例３は第１層をインジウム（Ｉｎ）めっき、
第２層を錫（Ｓｎ）めっきと本発明の逆のめっき構造に
したものであるが、この場合にはめっき外観とはんだ付
け性が悪くなった。比較例４はインジウムのめっき厚み
を錫の１／２よりも厚くなるように設定したものが、こ
の場合にははんだ付け性が悪くなった。比較例５は被め
っき物温度が３００℃をこえる場合であり、めっき外観
とはんだ付け性が悪い。比較例６は錫めっき溶融開始か
ら急冷までの時間が５秒をこえる場合であり、めっき外
観とはんだ付け性が悪い。耐熱剥離性は、実施例１、２
ではめっき皮膜は剥離しなかったが、比較例３〜６では
すべて剥離した。
っき層の溶融は目視により測定した。また、光沢は鏡面
状のものを光沢、すりガラス状のものを半光沢、これ以
外を無光沢と測定した。表３の実施例１、２は本発明の
内容に従って製造しためっき試料を評価した結果であ
り、いずれもめっき外観は良くはんだ付け性も良好であ
った。比較例３は第１層をインジウム（Ｉｎ）めっき、
第２層を錫（Ｓｎ）めっきと本発明の逆のめっき構造に
したものであるが、この場合にはめっき外観とはんだ付
け性が悪くなった。比較例４はインジウムのめっき厚み
を錫の１／２よりも厚くなるように設定したものが、こ
の場合にははんだ付け性が悪くなった。比較例５は被め
っき物温度が３００℃をこえる場合であり、めっき外観
とはんだ付け性が悪い。比較例６は錫めっき溶融開始か
ら急冷までの時間が５秒をこえる場合であり、めっき外
観とはんだ付け性が悪い。耐熱剥離性は、実施例１、２
ではめっき皮膜は剥離しなかったが、比較例３〜６では
すべて剥離した。
【００１７】
【発明の効果】以上記述したように、本発明のめっき方
法によれば、外観とはんだ付け性が良好な錫−インジウ
ムはんだ合金めっき層を簡易に得ることができる。
法によれば、外観とはんだ付け性が良好な錫−インジウ
ムはんだ合金めっき層を簡易に得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 錫−インジウムはんだ合金めっき層の形
成方法において、下地めっきを施したまたは下地めっき
を施さない被めっき物に、まず第１層の錫層をめっき
し、次にこの錫層の上に第２層のインジウム層を第１層
の錫めっきの厚みの１／２以下の厚みでめっきし、続い
て第１および第２層のめっきをリフローすることを特徴
とする錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方法。 - 【請求項２】 被めっき物の温度を３００℃以下として
リフローを行い、かつ前記錫めっき層が溶融を開始して
５秒以内に被めっき物を急冷することを特徴とする請求
項１記載の錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8127298A JPH11279791A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8127298A JPH11279791A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11279791A true JPH11279791A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13741743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8127298A Pending JPH11279791A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 錫−インジウムはんだ合金めっき層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11279791A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007177329A (ja) * | 2001-01-19 | 2007-07-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | めっき材料とその製造方法、それを用いた電気・電子部品 |
| JP2010265540A (ja) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Kyowa Densen Kk | リードフレーム及びこの製造方法、これを用いた電子部品及び電子デバイス、並びにこれに用いられるめっき材 |
| JP2010280955A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Kyowa Densen Kk | めっき被膜接続端子部材、これを用いた接続端子、これに用いられるめっき被膜材及び多層めっき材料、並びにめっき被膜接続端子部材の製造方法 |
| JP2012140678A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Kyowa Densen Kk | 曲げ加工部のウィスカ発生を防止するめっき被膜部材、これを用いた電気電子部品、並びにめっき被膜部材の製造方法とめっき皮膜部材のウィスカ発生防止方法 |
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| US8491773B2 (en) | 2008-04-22 | 2013-07-23 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Method of replenishing indium ions in indium electroplating compositions |
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| WO2022054953A1 (ja) * | 2020-09-14 | 2022-03-17 | Ｊｘ金属株式会社 | めっき材料及び電子部品 |
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-
1998
- 1998-03-27 JP JP8127298A patent/JPH11279791A/ja active Pending
Cited By (16)
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