JP2809030B2

JP2809030B2 - 半田付け部材の表面構造および半田付け部材の表面処理方法

Info

Publication number: JP2809030B2
Application number: JP3530893A
Authority: JP
Inventors: 康幸中岡; 友陵庄野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-02-24
Filing date: 1993-02-24
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: JPH06246435A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面にニッケルめっき
が施された半田付け部材の表面構造および半田付け部材
の表面処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、表面にニッケルめっき（以下、単
にＮｉめっきという）が施された半田付け部材は、図１
４に示すように構成されていた。

【０００３】図１４は従来のＮｉめっき式半田付け部材
を部分的に拡大して示す断面図である。同図において、
１は導電性材料からなる基材、２はこの基材１の表面に
設けられたＮｉめっき皮膜、３はＮｉめっき皮膜２の外
表面に形成された酸化膜である。

【０００４】この半田付け部材を製造する手順を図１５
によって説明する。図１５は従来から一般的に行われて
いるＮｉめっき方法の一例を示す工程図である。先ず、
基材１の表面に付着している油等を落とす（ステップＳ
１およびステップＳ２）。次に、基材１の表面に形成さ
れた酸化膜を取り除き、清浄な金属表面を露出させる
（ステップＳ３およびステップＳ４）。この後、電気め
っきや無電解めっきにより基材１の被めっき面に金属
（Ｎｉ）を析出させる（ステップＳ５）。そして、めっ
き材を洗浄する（ステップＳ６）ことにより、Ｎｉめっ
き表面からＮｉめっき液等を完全に除去した後、表面を
乾燥させる（ステップＳ７）。

【０００５】前記ステップＳ６での洗浄は図１６に示す
ように行われる。図１６はＮｉめっき法におけるめっき
材の洗浄方法を示す構成図である。同図において、４は
洗浄容器、５はこの洗浄容器４に溜められた洗浄水であ
る。洗浄は、Ｎｉめっき皮膜２で表面が覆われた基材１
を洗浄水５中に浸漬させて行われる。

【０００６】このような金属析出直後の洗浄工程では、
めっき表面に洗浄水５による染みなどが残らないように
洗浄水５を速く乾燥させるため、洗浄水５の温度を高く
する傾向がある。しかし、洗浄水５をあまり高温にする
とその蒸発量も多くなるので、７０℃前後の温度が多く
採用されている。そして、洗浄水５はその熱伝達係数が
高いため、Ｎｉめっきされた基材１は数秒でその洗浄温
度に達し、その後基材１は洗浄水５から引き出して速や
かに乾燥する。

【０００７】すなわち、従来では、半田付け部材の表面
に生成される酸化膜３の構造、厚さおおび組成は制御さ
れていなかった。このため、Ｎｉめっき部分を半田付け
するときの半田ぬれ性は制御されておらず、半田付け箇
所を限定できるものではなかった。また、一般的にＮｉ
めっき式半田付け部材では半田ぬれ性は高くはなかっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように形成さ
れた半田付け部材を半田付けした場合、半田付け箇所
（接合面積）が安定せず、しかも、半田不ぬれ等の半田
付け不良も多発していた。また、半田付け部の信頼性も
著しく乏しかった。半田付け部材の半田付け例を図１７
に示す。

【０００９】図１７は従来の半田付け部材を半田付けし
たときの半田付け部を拡大して示す断面図で、同図
（ａ）は半田付け不良の状態を示し、同図（ｂ）は半田
付け良好の状態を示す。なお、Ｎｉめっき上の酸化膜は
省略して描いてある。同図において６は半田である。半
田付け良好である場合には同図（ｂ）に示すように半田
６は半田付け部分にぬれ広がっているが、半田付け不良
である場合には同図（ａ）に示すように接合面積が比較
的狭くなっている。

【００１０】従来では、一般的にＮｉめっき表面が半田
ぬれ性に乏しいため、Ｎｉめっき表面に、半田がぬれ広
がり易いＡｕ、Ａｇ等のめっきを施したり、半田付け前
に表面の酸化物を取り除く手法が採られていた。例え
ば、特開昭５９−５６９７２号公報に示された従来の半
田ぬれ性改良方法では、半田付け前に次亜リン酸ソーダ
に浸漬させることにより、Ｎｉめっきの表面に形成され
た酸化皮膜を除去し、半田付け性を向上させている。

【００１１】ところが、この手法では、余分な工程が一
つ増えるばかりか、この液に電子部品等を漬けることは
できないので、半田付け部材に電子部品等が既に組み込
まれている場合には適用できない。また、上述したよう
に半田付け箇所にＡｕ、Ａｇ等をめっきする手法を採る
と、半田ぬれ性は改善されるもののコストが高くなると
いう問題が生じる。

【００１２】本発明は上述したような問題点を解消する
ためになされたもので、半田ぬれ性の高いＮｉめっき表
面を局所的に設けて半田付け箇所を限定できる半田付け
部材を得ることを目的としており、さらに、そのような
半田付け部材を得るための表面処理方法を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る半田付
け部材の表面構造は、ニッケルめっき部分の表面に生成
される酸化膜を、半田付け部位では非晶質とし、非半田
付け部位では結晶質としたものである。

【００１４】第２の発明に係る半田付け部材の表面構造
は、表面にニッケルめっきが施された半田付け部材の表
面構造において、ニッケルめっき部分の表面に生成され
る酸化膜を、半田付け部位では膜厚を比較的薄く形成
し、非半田付け部位では前記半田付け部位より膜厚を厚
く形成したものである。

【００１５】第３の発明に係る半田付け部材の表面処理
方法は、第１の発明または第２の発明の酸化膜を、ニッ
ケルめっき後に半田付け部材を洗浄するときに、半田付
け部位を略４０℃以下の温度の洗浄液によって洗浄し、
非半田付け部位を前記温度より十分に高い温度の洗浄液
によって洗浄して成膜させるものである。

【００１６】第４の発明に係る半田付け部材の表面処理
方法は、半田付け部材の表面にニッケルめっきを施した
後、この半田付け部材を略４０℃以下の温度の洗浄液に
浸漬させ、この状態で非半田付け部位にエネルギービー
ムを照射して非半田付け部位を前記温度より十分に高い
温度に高めるものである。

【００１７】第５の発明に係る半田付け部材の表面処理
方法は、半田付け部材の表面にニッケルめっきを施した
後、この半田付け部材を洗浄するときに、半田付け部位
を略４０℃以下の温度のアルコール系洗浄液によって洗
浄して半田付け部位に半田ぬれ性が高い組成の酸化膜を
成膜させ、非半田付け部位を前記温度より十分に高い温
度の洗浄液によって洗浄して非半田付け部位に前記酸化
膜より半田ぬれ性が低い組成の酸化膜を成膜させるもの
である。

【００１８】

【作用】本発明に係る半田付け部材は、半田付け部位で
半田がぬれ易く、それ以外の部位は半田がぬれ難くな
る。

【００１９】

【実施例】発明者らは、Ｎｉめっきの半田付け性の劣化
の原因がめっき後の保管状態による経時変化（表面酸
化）ではないということを発見した。これは、昨今の品
質管理技術の向上により、Ｎｉめっきの品質はめっき後
には殆ど経時変化することなく確保されているからであ
る。さらに、種々の環境加速試験によっても、半田付け
性はさほど変化せず、結局、Ｎｉめっきの半田付け性は
めっき方法、特に金属析出後の洗浄方法に大きく依存し
ていることを発見した。

【００２０】そこで、半田付け部材の半田付け部位を、
Ｎｉめっきの金属析出後の洗浄方法に工夫を凝らすこと
によって、半田がぬれ易くした。言い換えれば、洗浄を
以下に述べるように行い、半田付け部材のめっき表面に
生成される酸化膜の結晶構造、膜厚、組成を変えること
によって、半田がぬれ易くなることを見出したのであ
る。以下、酸化膜の結晶構造、膜厚、組成を変えて半田
ぬれ性を高める技術をそれぞれ第１、第２、第５の発明
として説明する。なお、第３および第４の発明は第１，
第２の発明に係る酸化膜を成膜させるための表面処理方
法である。

【００２１】（１）第１の発明に係る半田付け部材の表
面構造について実施例１．第１の発明に係る半田付け部材の表面構造を
図１ないし図３によって詳細に説明する。図１は洗浄水
温度とＮｉめっき表面の酸化膜の結晶構造との関係を示
すＲＨＥＥＤ分析結果の模式図、図２は第１の発明に係
る半田付け部材の要部を拡大して示す断面図である。図
３は第１の発明に係る半田付け部材を形成するための製
造方法を示す図で、同図（ａ）は半田付け部位を洗浄し
ている状態を示し、同図（ｂ）は非半田付け部位を洗浄
している状態を示す。

【００２２】図１は、Ｎｉめっき過程での金属析出後の
洗浄工程において、半田付け部材を水中に３０秒間浸漬
させることによりＮｉめっき表面に形成された酸化膜の
構造をＲＨＥＥＤ（反射高速電子回析）で分析した結果
を示す図である。同図において、（ａ）図は２０℃の洗
浄水を用いた場合を示し、（ｂ）図は４０℃の洗浄水を
用いた場合を示し、（ｃ）図は５０℃の洗浄水を用いた
場合を示し、（ｄ）図は８０℃の洗浄水を用いた場合を
示し、（ｅ）図は９５℃の洗浄水を用いた場合を示す。

【００２３】図１に示すように、洗浄水温度が４０℃以
下の場合には、Ｎｉめっき表面に生成される酸化膜の構
造はアモルファス（非晶質）に近く、５０℃以上では結
晶質となる。

【００２４】発明者らは、これらの結晶構造の違いによ
り半田ぬれ性が著しく異なり、酸化膜の結晶構造がアモ
ルファスである場合には半田ぬれ性が高く、一方、結晶
質の場合では半田ぬれ性が低いことを発見した。そこ
で、半田付け部位の酸化膜の結晶構造をアモルファスに
し、それ以外の非半田付け部位の酸化膜の結晶構造を結
晶質とすることによって、半田付け箇所を限定するよう
にした。半田付けは、半田付け操作時間内に被半田付け
接続部分の表面が半田でぬれ、その後にディウェッティ
ングを生じないことが重要である。すなわち、被半田付
け接続部分は、ぬれ性の高い（絶対値）方がよいことは
いうまでもない。本明細書で用いる「半田ぬれ性が高い
とか低い」という表現は、同じ半田付け条件下での相対
的な比較をしており、半田のぬれ時間や最終的な半田の
広がりの相対的な違いから判断するものである。なお、
この判断基準としては、半田のぬれに伴って生じる表面
張力を利用して測定するメニスコグラフ法がある。

【００２５】以下、上述したように酸化膜の結晶構造を
変えた実施例について説明する。図２において、符号１
は半田付け部材の基材、２はこの基材１の表面に施され
たＮｉめっき皮膜、３はこのＮｉめっき皮膜２の表面に
生成された酸化膜である。また、ＷはＮｉめっき処理が
施された半田付け部材を示す。

【００２６】この酸化膜３は、結晶構造がアモルファス
であるアモルファス酸化膜３ａと、結晶構造が結晶質で
ある結晶質酸化膜３ｂとから構成されている。そして、
前記アモルファス酸化膜３ａは半田付けされる部位（半
田付け部位２ａ）に形成され、結晶質酸化膜３ｂは半田
付けされない部位（非半田付け部位２ｂ）に形成されて
いる。

【００２７】このように半田付け部材の表面に異なる構
造の酸化膜３（アモルファス酸化膜３ａおよび結晶質酸
化膜３ｂ）を形成したことによって、半田のぬれ性を制
御でき、半田付け部位を限定することができる。このた
め、半田付け接合部の形状が安定し、半田付け部の信頼
性が向上する。半田ぬれ性には、めっき表面の酸化膜の
構造・膜厚・組成が大きく影響する。図２は、異なる酸
化膜構造を特に強調した図であり、膜厚の情報は省略し
てある。

【００２８】実施例２．上述した酸化膜３は図３に示す
ようにして成膜させる。なお、この成膜方法は、第３の
発明に係る表面処理方法を構成している。図３におい
て、１１および１２は洗浄水である。洗浄水１１は５℃
の脱イオン水、洗浄水１２は９０℃の脱イオン水であ
る。これらの洗浄水１１，１２中に電気Ｎｉめっきで金
属（Ｎｉ）を析出させた半田付け部材Ｗを没入させて３
０秒間洗浄する。

【００２９】このとき、半田付け部位（図中２ａで示
す）は洗浄水１１によって洗浄し、非半田付け部位（図
中２ｂで示す）は洗浄水１２によって洗浄する。このよ
うに洗浄を行うことによって図２に示した構造の酸化膜
３が成膜される。

【００３０】なお、電気Ｎｉめっきは以下のようにして
行った。硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ₄・６Ｈ₂Ｏ）→２４０ｇ／ｌ塩化ニッケル（ＮｉＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ）→４５ｇ／ｌほう酸（Ｈ₃ＢＯ₃） →３５ｇ／ｌの標準的なワット浴に市販の光沢剤を適量混入させ、ｐ
Ｈ＝４に調整しためっき液を使用し、浴温５０℃、電流
密度４Ａ／ｄｍ² で空気攪拌しながら行った。

【００３１】実施例３．上記実施例ではアモルファスの
酸化膜を生成させるために５℃の脱イオン水を用いた
が、水温は４０℃以下であれば何度でもよく、０℃以下
でもよい。また、洗浄水は脱イオン水に限られることな
く、蒸留水や水道水を使用することもできる。さらに、
完全に液体である必要もなく、氷等の固体を含んでいて
もよい。加えて、洗浄時間としては３０秒に限らないと
いうことはいうまでもない。

【００３２】実施例４．上記実施例では結晶質の酸化膜
を生成させるために９０℃の脱イオン水を用いたが、水
温は５０℃以上であれば何度でもよく、１００℃以上で
もよい。また、洗浄水は脱イオン水に限らず、蒸留水や
水道水でもよい。また、液体に限られることなく、水蒸
気でもよい。加えて、洗浄時間は３０秒に限らないとい
うことはいうまでもない。

【００３３】（２）第２の発明に係る半田付け部材の表
面構造について実施例５．第２の発明に係る半田付け部材の表面構造を図４〜図７
によって説明する。図４は洗浄水に半田付け部材を３０
秒間浸漬させた場合の洗浄水温度と酸化膜の膜厚との関
係を示すグラフ、図５は第２の発明に係る半田付け部材
の要部を拡大して示す断面図、図６は洗浄水として６０
℃の脱イオン水を使用したときの洗浄時間と酸化膜の膜
厚との関係を示すグラフ、図７は第２の発明に係る半田
付け部材を形成するための製造方法を示す図で、同図
（ａ）は半田付け部位を洗浄している状態を示し、同図
（ｂ）は非半田付け部位を洗浄している状態を示す。こ
れらの図において前記図１ないし図３で説明したものと
同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細
な説明は省略する。

【００３４】図４は金属析出後の洗浄工程において、半
田付け部材を洗浄水中に３０秒浸漬させた場合の洗浄水
温度と、Ｎｉめっき表面に形成された酸化膜の厚みとの
関係を示すグラフである。同図に示すように、洗浄条件
によって酸化膜厚を制御でき、洗浄水温度を５０℃以下
にすることで酸化膜を薄くすることができる。

【００３５】発明者らは、この酸化膜の膜厚の違いによ
り半田ぬれ性が著しく異なり、酸化膜厚が薄い場合には
半田ぬれ性が高く、酸化膜厚が厚い場合には半田ぬれ性
が低くなることを発見した。また、酸化膜の厚みが５ｎ
ｍ以上異なりさえすれば半田ぬれ性を充分に制御できる
ことが判明した。そこで、半田付け部位の酸化膜を非半
田付け部位の酸化膜より薄くすることによって、半田付
け箇所を限定するようにした。

【００３６】図５において、３ｃは膜厚が薄い酸化膜、
３ｄは膜厚が厚い酸化膜である。これらの酸化膜３ｃ，
３ｄは膜厚が５ｎｍ以上異なっている。そして、薄い酸
化膜３ｃは半田付け部位２ａに形成され、厚い酸化膜３
ｄは非半田付け部位２ｂに形成されている。

【００３７】このように半田付け部材Ｗの表面に膜厚の
異なる酸化膜３ｃ，３ｄを形成したことにより、半田の
ぬれ性を制御できる。すなわち、レジスト等を用いるこ
となく半田付け箇所を限定でき、半田付け接合部の形状
が安定し、半田付け部の信頼性が向上する。ここで、酸
化膜３ｃ，３ｄの膜厚が５ｎｍ以上異なることにより半
田のぬれ性を制御できることの理由についてさらに詳細
に説明する。極端な例として、半田ぬれ性の極めて差の
ある酸化膜を形成した場合であっても、強活性のフラッ
クスを用いて高温で長時間半田付けすると、相対的に半
田ぬれ性の低い箇所まで半田がぬれてしまい、半田付け
部材のぬれを制御することはできない。一方、フラック
スレスで低温かつ短時間の半田付けでは、相対的に半田
ぬれ性の高い箇所さえ半田をぬらすことはできず、半田
付け部材のぬれを制御することはできない。すなわち、
相対的に半田ぬれ性の高い箇所のみで半田がぬれ、相対
的に半田ぬれ性の低い箇所は半田がぬれないように、半
田付け時に用いるフラックスや、半田付け時の雰囲気、
半田付けの加熱プロファイルなどを選択する必要があ
る。酸化膜の膜厚については、膜厚差が大きければ大き
い程、相対的な半田ぬれ性の差が十分確保できるため、
半田付け部材の半田のぬれの制御（相対的に半田ぬれ性
の高い箇所のみを半田でぬらすこと）が容易となる。す
なわち、この実施例においては、膜厚差が５ｎｍ以上あ
ればフラックスの活性度や半田付け加熱プロファイルな
どの選択を容易に行うことができ、半田のぬれを制御
（相対的に半田ぬれ性の高い箇所のみを半田でぬらすこ
と）できることを確認したということである。酸化膜の
表面粗さは酸化膜が非常に薄いため、下地（めっき膜）
の表面粗さに大きく依存する。しかし、Ｒｍａｘ０．１
μｍの光沢ニッケルめっきでも、実際に洗浄条件によっ
て酸化膜厚は制御可能である。酸化膜は、上述した実施
例１で説明したように、非晶質のものより結晶質のもの
の方が半田ぬれ性が低い。同じ構造の酸化膜では、厚み
が厚い方がぬれ性が低い。この半田ぬれ性の差を利用し
て相対的に半田ぬれ性の高い箇所と低い箇所を設けるこ
とがポイントである。よって、相対的に結晶質酸化膜で
も、酸化膜厚差の異なる表面を形成することで、半田の
ぬれを制御（相対的に半田ぬれ性の高い箇所のみを半田
でぬらすこと）することができる。具体的に図５に示し
た酸化膜は、相対的に半田ぬれ性の高い箇所も結晶質酸
化膜なので、少し活性力の強めのフラックスを用いるこ
となどによって、半田付け部材のぬれを制御することが
できる。

【００３８】実施例６．上述した膜厚の異なる酸化膜３ｃ，３ｄを成膜させる手
法を図６および図７によって説明する。図６は６０℃の
洗浄水を使用したときの洗浄時間と酸化膜厚の関係を示
すグラフで、同図から分かるように、時間と共に酸化膜
厚が増大している。そこで、図７に示したように、半田
付け部位２ａを６０℃の脱イオン水１３中に３０秒間没
入させ、非半田付け部位２ｂを同じ脱イオン水１３に１
２０秒間没入させる。このように洗浄を行うことによっ
て図５に示した膜厚の酸化膜３ｃ，３ｄが成膜される。
なお、前記図４と図６とで、めっき後の洗浄条件が同じ
条件の下で、酸化膜厚が異なっているのは、図４と図６
とで実験に用いためっき膜の膜厚が異なっているからで
ある。めっき膜厚が異なると、めっき膜の構造や不純物
の含有量が異なってくるため、その上に形成される酸化
膜は、洗浄条件が同じでも異なるからである。ちなみ
に、めっき膜はめっき時のめっき浴温や電流密度などの
めっき条件や、めっき浴組成の違い、光沢剤などの添加
剤の種類や添加量によっても変わる。

【００３９】実施例７．上記実施例では洗浄水として６
０℃の脱イオン水を用いたが、水温は６０℃に限定され
ず、洗浄時間も３０秒と１２０秒とに限定されない。要
するに酸化膜の厚みが５ｎｍ以上異なるように設定すれ
ばよい。

【００４０】また、洗浄水の水温も同一温度に設定する
必要もない。すなわち、図４に示すように酸化膜の膜厚
が洗浄水温度によって制御できることを利用し、半田付
け部位２ａを４０℃以下の温度の洗浄水で洗浄させ、非
半田付け部位２ｂを５０℃以上の温度の洗浄水で洗浄さ
せることもできる。この成膜方法は第３の発明に係る表
面処理方法を構成している。このようにすると、半田付
け部位２ａと非半田付け部位２ｂとで酸化膜の膜厚が変
わる以外に、結晶構造を変えることができるから、より
一層半田ぬれ性を制御し易くなる。

【００４１】実施例８．上述した実施例では、酸化膜の
結晶構造や膜厚を変えるに当たって洗浄水の温度を変え
る手法を採っていたが、図８に示すように、４０℃以下
の洗浄水中に半田付け部材を浸漬させ、この半田付け部
材の非半田付け部位にレーザ光を照射するようにしても
よい。

【００４２】図８は第４の発明に係る半田付け部材の表
面処理方法を説明するための図である。同図において、
１４はエネルギービームとしてのレーザ光で、このレー
ザ光は１００Ｗ／ｃｍ ² のパワー密度のＡｒレーザであ
る。そして、４０℃の洗浄水中に半田付け部材Ｗを深さ
Ｄの位置に水平に配置し、この半田付け部材Ｗの非半田
付け部位２ｂに前記レーザ光１４を１０ｃｍ／ｍｉｎの
速度をもって走査させて照射した。なお、前記レーザ光
１４が透過する水の層の厚さ（深さＤ）としては、本実
施例では１ｍｍとした。

【００４３】このように半田付け部材Ｗを水洗しながら
非半田付け部位２ｂにレーザ光１４を照射させると、レ
ーザ光１４が照射された部分は他の部分より高温になる
関係から、レーザ光照射部分での酸化膜厚を非照射部分
より厚くすることができ、あるいは、レーザ照射部分で
の酸化膜の構造を結晶質にできかつ非照射部分での酸化
膜の構造をアモルファスにできる。すなわち、半田ぬれ
性の制御を局所的に行うことができ、微小部品であって
も半田ぬれ性を容易に制御することができる。

【００４４】（３）第５の発明に係る半田付け部材の表
面処理方法について実施例９．第５の発明に係る半田付け部材の表面処理方
法を図９〜図１３によって詳細に説明する。図９は第５
の発明に係る表面処理方法によって酸化膜が成膜された
半田付け部材の要部を拡大して示す断面図、図１０はエ
チルアルコール混合率の異なる洗浄液の温度と半田ぬれ
性との関係を示すグラフ、図１１は２０℃のエタノー
ル，脱イオン水との混合液で洗浄したＮｉめっき表面の
ＥＳＣＡの結果を示す図、図１２は８０℃の脱イオン水
で３００秒間洗浄したＮｉめっき表面のＥＳＣＡの結果
を示す図である。図１３は第５の発明に係る半田付け部
材の表面処理方法を説明するための図で、同図（ａ）は
半田付け部位を洗浄している状態を示し、同図（ｂ）は
非半田付け部位を洗浄している状態を示す。これらの図
において前記図１ないし図３で説明したものと同一もし
くは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は
省略する。

【００４５】図１０は金属析出後の洗浄工程において洗
浄水中にエチルアルコールを混合した場合の洗浄温度と
半田ぬれ性の関係を示すグラフである。なお、メニスコ
グラフ法でのゼロクロスタイムを半田ぬれ性の指標とし
た。このメニスコグラフ法とは、ＩＳＯにおいては表面
張力法、ぬれバランス法（Wetting balance method）の
ことをいう。本法は、任意の形状の半田ぬれ性を比較す
るのに最も広く使われる試験法である。この試験法にお
けるゼロクロスタイムとは、試験片を溶融半田に浸漬後
から、試験片に半田がぬれる過程で表面張力に由来する
垂直成分の作用力が零になるところまでぬれた状態まで
の時間である。

【００４６】発明者らは、エチルアルコールを混合した
水で洗浄を行うと、Ｎｉめっき表面に生成される酸化膜
の組成が変化し、エチルアルコールの混合率が多くなる
にしたがって半田ぬれ性が高くなることを発見した。そ
こで、エチルアルコールが混合された洗浄液で半田付け
部位を洗浄することによって、この半田付け部位の酸化
膜の組成を非半田付け部位に対して変え、半田ぬれ性を
制御するようにした。

【００４７】図９に示す酸化膜３は、半田付け部位２ａ
になる部分と非半田付け部位２ｂになる部分とでは膜厚
は略同じであるが、組成が異なっている。すなわち、半
田付け部位２ａ側には半田ぬれ性が高くなる組成の酸化
膜３ｘが形成され、非半田付け部位２ｂ側には半田ぬれ
性が低くなる組成の酸化膜３ｙが形成されている。この
ように構成することによって、半田ぬれ性を制御するこ
とができる。このため、レジスト等を用いることなく半
田付け箇所を限定でき、半田付け接合部の形状が安定
し、半田付け部の信頼性が向上する。

【００４８】実施例１０．上述したように酸化膜３の組
成を部分的に変えるに当たっては、図１３に示すように
して行う。図１３において１５は脱イオン水に５０Ｖｏ
ｌ％のエチルアルコールを混合させた２０℃の洗浄液、
１６は８０℃の脱イオン水からなる洗浄水である。酸化
膜３の成膜は、半田付け部材Ｗにおける半田付け部位２
ａを前記洗浄液１５に３００秒間没入させて洗浄させ、
非半田付け部位２ｂを前記洗浄水１６に３０秒間没入さ
せて洗浄させることによって行う。なお、この成膜方法
が第５の発明に係る半田付け部材の表面処理方法を構成
している。

【００４９】ここで、前記酸化膜３ｘと酸化膜３ｙとの
組成の違いを図１１および図１２によって説明する。図
１１は、脱イオン水にエチルアルコールを５０Ｖｏｌ％
混合した２０℃の洗浄液で３００秒間洗浄することによ
ってＮｉめっき表面に成膜された酸化膜３ｘのＥＳＣＡ
（Ｘ線光電子分光法のことで、ＸＰＳともいう）結果を
示す。同図（ａ）に示すＮｉ_2p3/2 スペクトルにおい
て、Ｎｉのピーク強度ｅとＮｉの酸化物のピーク強度
ｅ′の比ｅ′／ｅをＥとし、同図（ｂ）に示すＯ1Sにお
いてＯのピーク強度をｅ_O とする。

【００５０】図１２は、８０℃の脱イオン水で３０秒間
洗浄することによってＮｉめっき表面に成膜された酸化
膜３ｙのＥＳＣＡ結果を示す。同図（ａ）に示すＮｉ
_2p3/2スペクトルにおいて、Ｎｉのピーク強度ｔとＮｉ
の酸化物のピーク強度ｔ′との比ｔ′／ｔをＴとし、同
図（ｂ）に示すＯ1SにおいてＯのピーク強度をｔ_O とす
る。

【００５１】その場合、酸化膜３ｘと酸化膜３ｙの膜厚
が略同一（膜厚の違いが５ｎｍ以内）のときに、（Ｔ／
ｔ_O）−（Ｅ／ｅ_O）＝０．５４−０．４＝０．１４とし
た。この数式は、酸化膜の組成に関するもので、エタノ
ール含有水で洗浄することで組成が変化することを意味
している。この値が大きければ大きいほど酸化膜の組成
の違いが大きいことを意味し、相対的な半田ぬれ性の差
を十分確保できて半田付け部材のぬれの制御が容易にな
る。このように半田付け部材Ｗの表面に組成の異なる酸
化膜３ｘ，３ｙを形成したことにより、半田のぬれ性を
制御でき、レジスト等を用いることなく半田付け箇所を
限定でき、半田接合部形状が安定し、半田付け部の信頼
性が向上する。

【００５２】実施例１１．上記実施例では、組成の異な
る酸化膜どうしの膜厚が略等しい（膜厚の違いが５ｎｍ
以内）ときに、（Ｔ／ｔ_O）−（Ｅ／ｅ_O）＝０．１４と
したが、（Ｔ／ｔ_O）−（Ｅ／ｅ_O）の値が０．０５より
大きければ、充分に半田ぬれ性が異なるようになって半
田付け箇所を限定することができる。

【００５３】実施例１２．上述した各実施例では、半田ぬれ性が高くなる組成の酸
化膜３ｘと、半田ぬれ性が低くなる組成の酸化膜３ｙと
の膜厚差を５ｎｍ以内としたが、半田ぬれ性が低くなる
組成の酸化膜３ｙの膜厚を他方の酸化膜３ｘより５ｎｍ
以上厚くすると、ぬれ性の違いがより一層顕著になる。

【００５４】また、組成の違いとしてはＮｉＯ、Ｎｉ₂
Ｏ₃の違いでもよく、それらの酸化膜中にＮｉ（ＯＨ）₂
やＨが混入することで組成の違いを構成してもよい。

【００５５】実施例１３．さらに、上述した各実施例では、半田付け部位２ａを洗
浄するときにエチルアルコールを５０Ｖｏｌ％含んだ２
０℃の脱イオン水を用いたが、エチルアルコールの含有
量や水温はこれに限定されるものではない。さらにま
た、脱イオン水に混合するアルコールはエチルアルコー
ルに限定されることはなく、メチルアルコールでもよ
く、さらには多価アルコールでもよい。

【００５６】加えて、非半田付け部位を洗浄するに当た
って８０℃の脱イオン水を用いたが、その温度は適宜変
更できるということはいうまでもない。

【００５７】実施例１４．なお、上述した実施例では、
Ｎｉめっきを、光沢剤を添加したワット浴によって行っ
たが、ワット浴に限ることなくスルファミン酸浴等でも
よい。しかも、薬品含量も適宜変更できる。また、Ｎｉ
めっき皮膜２として、光沢剤を添加しためっき液から形
成した光沢Ｎｉめっきを用いたが、光沢剤を添加しない
めっき浴から形成した無光沢Ｎｉめっき皮膜を用いても
よい。さらに、上述した各実施例で使用した半田付け部
材は、電気めっきから得られたＮｉめっき部品である
が、Ｎｉめっき皮膜はＮｉ基合金でもよい。なお、電気
めっきに限定されることもなく、無電解Ｎｉめっきによ
って得られたＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ等でもよい。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｎ
ｉめっき部品からなる半田付け部材の表面の酸化膜に半
田ぬれ性の高い部分と半田ぬれ性の低い部分とを設けた
ため、半田接合部（フィレット）の形状が安定するか
ら、半田付け部の信頼性を向上させることができる。

【００５９】また、金属析出後の洗浄工程にて前記酸化
膜が成膜されるため、酸化膜を成膜させるための特別な
装置を必要としない。このため、従来の半田付け部材製
造装置を用いて酸化膜を成膜できるから、コストを可及
的低く抑えることができ、半田付け部材を安価に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】洗浄水温度とＮｉめっき表面の酸化膜の結晶構
造との関係を示すＲＨＥＥＤ分析結果の模式図である。

【図２】第１の発明に係る半田付け部材の要部を拡大し
て示す断面図である。

【図３】第１の発明に係る半田付け部材を形成するため
の製造方法を示す図で、同図（ａ）は半田付け部位を洗
浄している状態を示し、同図（ｂ）は非半田付け部位を
洗浄している状態を示す。

【図４】洗浄水に半田付け部材を３０秒間浸漬させた場
合の洗浄水温度と酸化膜の膜厚との関係を示すグラフで
ある。

【図５】第２の発明に係る半田付け部材の要部を拡大し
て示す断面図である。

【図６】洗浄水として６０℃の脱イオン水を使用したと
きの洗浄時間と酸化膜の膜厚との関係を示すグラフであ
る。

【図７】第２の発明に係る半田付け部材を形成するため
の製造方法を示す図で、同図（ａ）は半田付け部位を洗
浄している状態を示し、同図（ｂ）は非半田付け部位を
洗浄している状態を示す。

【図８】第４の発明に係る半田付け部材の表面処理方法
を説明するための図である。

【図９】第５の発明に係る表面処理方法によって酸化膜
が成膜された半田付け部材の要部を拡大して示す断面図
である。

【図１０】エチルアルコール混合率の異なる洗浄液の温
度と半田ぬれ性との関係を示すグラフである。

【図１１】２０℃のエタノール，脱イオン水との混合液
で洗浄したＮｉめっき表面のＥＳＣＡの結果を示す図で
ある。

【図１２】８０℃の脱イオン水で３０秒間洗浄したＮｉ
めっき表面のＥＳＣＡの結果を示す図である。

【図１３】第５の発明に係る半田付け部材の表面処理方
法を説明するための図で、同図（ａ）は半田付け部位を
洗浄している状態を示し、同図（ｂ）は非半田付け部位
を洗浄している状態を示す。

【図１４】従来のＮｉめっき式半田付け部材を部分的に
拡大して示す断面図である。

【図１５】従来から一般的に行われているＮｉめっき方
法の一例を示す工程図である。

【図１６】図１６はＮｉめっき法におけるめっき材の洗
浄方法を示す構成図である。

【図１７】従来の半田付け部材を半田付けしたときの半
田付け部を拡大して示す断面図で、同図（ａ）は半田付
け不良の状態を示し、同図（ｂ）は半田付け良好の状態
を示す。

【符号の説明】

１基材２Ｎｉめっき皮膜３酸化膜３ａアモルファス酸化膜３ｂ結晶質酸化膜１１洗浄水（５℃）１２洗浄水（９０℃）１３脱イオン水（６０℃）１４レーザ光１５洗浄液（エチルアルコール含有，２０℃）１６洗浄水（８０℃）Ｗ半田付け部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−56972（ＪＰ，Ａ) 特開平１−309780（ＪＰ，Ａ) 表面技術 44巻 11号（1993）中岡他 124〜128頁ＮＡＫＡＯＫＡＥＴＡＬ．”ＳＵＲＦＡＣＥＯＸＩＤＡＴＩＯＮＯＦＮＩＣＫＥＬＰＬＡＴＩＮＧＩＮＴＨＥＲＩＮＳＩＮＧＰＲＯＣＥＳＳ”，ＭＥＴＡＬＦＩＮＩＳＨＩＮＧ，91（５）：７−10；1993 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 1/20 B23K 1/00 C23C 18/31 C25D 5/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にニッケルめっきが施された半田付
け部材の表面構造において、ニッケルめっき部分の表面
に生成される酸化膜を、半田付け部位では非晶質とし、
非半田付け部位では結晶質としたことを特徴とする半田
付け部材の表面構造。
【請求項２】表面にニッケルめっきが施された半田付
け部材の表面構造において、ニッケルめっき部分の表面
に生成される酸化膜を、半田付け部位では膜厚を比較的
薄く形成し、非半田付け部位では前記半田付け部位より
膜厚を厚く形成したことを特徴とする半田付け部材の表
面構造。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の酸化膜
を、ニッケルめっき後に半田付け部材を洗浄するとき
に、半田付け部位を略４０℃以下の温度の洗浄液によっ
て洗浄し、非半田付け部位を前記温度より十分に高い温
度の洗浄液によって洗浄して成膜させることを特徴とす
る半田付け部材の表面処理方法。
【請求項４】半田付け部材の表面にニッケルめっきを
施した後、この半田付け部材を略４０℃以下の温度の洗
浄液に浸漬させ、この状態で非半田付け部位にエネルギ
ービームを照射して非半田付け部位を前記温度より十分
に高い温度に高めることを特徴とする半田付け部材の表
面処理方法。
【請求項５】半田付け部材の表面にニッケルめっきを
施した後、この半田付け部材を洗浄するときに、半田付
け部位を略４０℃以下の温度のアルコール系洗浄液によ
って洗浄して半田付け部位に半田ぬれ性が高い組成の酸
化膜を成膜させ、非半田付け部位を前記温度より十分に
高い温度の洗浄液によって洗浄して非半田付け部位に前
記酸化膜より半田ぬれ性が低い組成の酸化膜を成膜させ
ることを特徴とする半田付け部材の表面処理方法。