JP3173982B2 - 鉛無含有半田めっき浴およびそれにより得られた半田めっき皮膜 - Google Patents
鉛無含有半田めっき浴およびそれにより得られた半田めっき皮膜Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は有害な鉛を含有する
こと無くＺｎ−Ｓｎ系鉛無含有半田合金処理に好適な半
田めっき皮膜を形成し得る鉛無含有半田めっき浴および
それにより得られた半田めっき皮膜に関する。
こと無くＺｎ−Ｓｎ系鉛無含有半田合金処理に好適な半
田めっき皮膜を形成し得る鉛無含有半田めっき浴および
それにより得られた半田めっき皮膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、プリント配線板等において、回
路表面には端子、各種部品等を半田付けする実装作業が
行なわれる。これら半田作業に使用される半田合金とし
て人体に有害な鉛を含有しない鉛無含有の半田合金が種
々提案されている。例えば1994年のJournal of Electro
nic Materials,Vol,23 No.8 等には無鉛半田合金が種々
提案されている。本発明者らも例えば、Ｓｎ−Ａｇ系合
金として特願平７−５６６９１号を、Ｓｎ−Ｚｎ系合金
として特願平６−１７２０９１号、特願平６−２９０３
６２号、特願平７−１９２４８３号を既に出願してい
る。
路表面には端子、各種部品等を半田付けする実装作業が
行なわれる。これら半田作業に使用される半田合金とし
て人体に有害な鉛を含有しない鉛無含有の半田合金が種
々提案されている。例えば1994年のJournal of Electro
nic Materials,Vol,23 No.8 等には無鉛半田合金が種々
提案されている。本発明者らも例えば、Ｓｎ−Ａｇ系合
金として特願平７−５６６９１号を、Ｓｎ−Ｚｎ系合金
として特願平６−１７２０９１号、特願平６−２９０３
６２号、特願平７−１９２４８３号を既に出願してい
る。
【０００３】しかしながら、これら鉛無含有の半田合金
を用いて半田付け作業を行なう場合、半田ぬれ性、半田
付け性等が劣るため、半田付け作業に際しては、従来の
Ｓｎ−Ｐｂ系の共晶半田を下地層として形成したものを
使用せざるをえず、せっかく鉛無含有の半田合金を使用
しても鉛無含有の半田皮膜が得られないという問題点を
有するものであった。すなわち、従来のＰｂ−Ｓｎ半田
めっき皮膜は錫含有量が５〜９５重量％であり、半田付
け性はその処理方法にもよるが錫含有量が６０重量％付
近の組成のものが非常に優れているとされており、その
ために皮膜中の鉛含有量も錫の含有量により大きく変化
してくるものであり、その鉛が皮膜中に持ち込まれてし
まうのである。
を用いて半田付け作業を行なう場合、半田ぬれ性、半田
付け性等が劣るため、半田付け作業に際しては、従来の
Ｓｎ−Ｐｂ系の共晶半田を下地層として形成したものを
使用せざるをえず、せっかく鉛無含有の半田合金を使用
しても鉛無含有の半田皮膜が得られないという問題点を
有するものであった。すなわち、従来のＰｂ−Ｓｎ半田
めっき皮膜は錫含有量が５〜９５重量％であり、半田付
け性はその処理方法にもよるが錫含有量が６０重量％付
近の組成のものが非常に優れているとされており、その
ために皮膜中の鉛含有量も錫の含有量により大きく変化
してくるものであり、その鉛が皮膜中に持ち込まれてし
まうのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、亜鉛−錫合金め
っき浴として、例えば金属錫：２０ｇ／ｌ、金属亜鉛：
８ｇ／ｌ、有機カルボン酸１２０ｇ／ｌ、電導性助剤：
８０ｇ／ｌ、光沢剤：８ｍｌ／ｌからなる有機酸錫−亜
鉛合金めっき浴、あるいは錫（四価）：２４ｇ／ｌ、亜
鉛（二価）：２ｇ／ｌ、錯化剤：６０ｇ／ｌ、電導性無
機酸：１０ｇ／ｌからなるアルカリジンケート錫−亜鉛
合金めっき浴等が知られている。しかし、これらはいず
れも防錆を目的とするものであり、本発明で意図するＺ
ｎ−Ｓｎ系半田合金を用いる場合の下地皮膜を形成する
ものではなく、実際下地皮膜としては適当なものではな
い。
っき浴として、例えば金属錫：２０ｇ／ｌ、金属亜鉛：
８ｇ／ｌ、有機カルボン酸１２０ｇ／ｌ、電導性助剤：
８０ｇ／ｌ、光沢剤：８ｍｌ／ｌからなる有機酸錫−亜
鉛合金めっき浴、あるいは錫（四価）：２４ｇ／ｌ、亜
鉛（二価）：２ｇ／ｌ、錯化剤：６０ｇ／ｌ、電導性無
機酸：１０ｇ／ｌからなるアルカリジンケート錫−亜鉛
合金めっき浴等が知られている。しかし、これらはいず
れも防錆を目的とするものであり、本発明で意図するＺ
ｎ−Ｓｎ系半田合金を用いる場合の下地皮膜を形成する
ものではなく、実際下地皮膜としては適当なものではな
い。
【０００５】本発明は、プリント配線板におけるの端子
部等の実装作業にＺｎ−Ｓｎ系鉛無含有半田合金を用い
る際に半田ぬれ性、接続の信頼性を向上し得る下地皮膜
を形成することができるＺｎ−Ｓｎ系鉛無含有半田合金
と近似した組成を有する鉛無含有の半田めっき浴を提供
し、同時にこの浴を用いて得られる鉛無含有の半田合金
の下地皮膜として好適な半田皮膜を得ることを目的とす
るものであり、これにより人体に有害で環境問題を引き
起こす鉛を含まない皮膜を形成し、プリント配線板にお
ける端子部等の実装作業を容易化するとともに信頼性の
ある半田付けを行なわんとするものである。
部等の実装作業にＺｎ−Ｓｎ系鉛無含有半田合金を用い
る際に半田ぬれ性、接続の信頼性を向上し得る下地皮膜
を形成することができるＺｎ−Ｓｎ系鉛無含有半田合金
と近似した組成を有する鉛無含有の半田めっき浴を提供
し、同時にこの浴を用いて得られる鉛無含有の半田合金
の下地皮膜として好適な半田皮膜を得ることを目的とす
るものであり、これにより人体に有害で環境問題を引き
起こす鉛を含まない皮膜を形成し、プリント配線板にお
ける端子部等の実装作業を容易化するとともに信頼性の
ある半田付けを行なわんとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記本発明の課題は、ピ
ロリン酸系の錫−亜鉛系無鉛半田めっき浴を使用するこ
とにより達成される。すなわち、本発明に係る半田めっ
き浴は、ピロリン酸錫：５〜４０ｇ／ｌ、ピロリン酸亜
鉛：１〜１０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウム：４０〜１５
０ｇ／ｌ、過酸化水素水：４〜２０ｍｌ／ｌ、ポリエチ
レンオキシド：０．１〜１ｇ／ｌを含有することからな
る。この浴を用いてめっき処理することにより、亜鉛：
５〜４０重量％、錫：９５〜６０重量％の組成を有する
Ｚｎ−Ｓｎ系無鉛半田合金処理に好適な半田めっき皮膜
が得られる。
ロリン酸系の錫−亜鉛系無鉛半田めっき浴を使用するこ
とにより達成される。すなわち、本発明に係る半田めっ
き浴は、ピロリン酸錫：５〜４０ｇ／ｌ、ピロリン酸亜
鉛：１〜１０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウム：４０〜１５
０ｇ／ｌ、過酸化水素水：４〜２０ｍｌ／ｌ、ポリエチ
レンオキシド：０．１〜１ｇ／ｌを含有することからな
る。この浴を用いてめっき処理することにより、亜鉛：
５〜４０重量％、錫：９５〜６０重量％の組成を有する
Ｚｎ−Ｓｎ系無鉛半田合金処理に好適な半田めっき皮膜
が得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明に係る浴組成の限定
理由につき説明する。まず、ピロリン酸錫が５ｇ／ｌ未
満では錫量が不足し、めっき皮膜中の亜鉛との比率が所
望範囲外となり、半田付け性、半田ぬれ性が悪化する。
ピロリン酸錫が４０ｇ／ｌを超えるとＺｎが一部未溶解
となり、浴液が白濁し、めっき皮膜組成が不安定とな
る。ピロリン酸錫のより好ましい含有量は１０〜３０ｇ
／ｌである。ピロリン酸亜鉛が１ｇ／ｌ未満ではＺｎ量
が不足し、めっき皮膜中の錫との比率が所望範囲外とな
り、半田付け性、半田ぬれ性が悪化する。ピロリン酸亜
鉛が１０ｇ／ｌを超えると浴液が白濁し、めっき皮膜が
不安定となる。ピロリン酸カリウムが４０ｇ／ｌ未満で
はＺｎが一部未溶解となり、浴液が白濁し、めっき皮膜
組成が不安定となる。逆に１５０ｇ／ｌを超えるとめっ
き皮膜中のＺｎ／Ｓｎの比率が不安定となり、半田付け
性、半田ぬれ性が不安定となる。過酸化水素水が４ｍｌ
／ｌ未満ではめっき皮膜の粉落ちが発生し、２０ｍｌ／
ｌを超えるとめっき皮膜が安定しなくなる。ポリエチレ
ンオキシドが０．１〜１．０ｇ／ｌの範囲外ではめっき
皮膜中のＺｎ／Ｓｎ比率が不安定となり、半田付け性、
半田ぬれ性が不安定となる。が挙げられる。
理由につき説明する。まず、ピロリン酸錫が５ｇ／ｌ未
満では錫量が不足し、めっき皮膜中の亜鉛との比率が所
望範囲外となり、半田付け性、半田ぬれ性が悪化する。
ピロリン酸錫が４０ｇ／ｌを超えるとＺｎが一部未溶解
となり、浴液が白濁し、めっき皮膜組成が不安定とな
る。ピロリン酸錫のより好ましい含有量は１０〜３０ｇ
／ｌである。ピロリン酸亜鉛が１ｇ／ｌ未満ではＺｎ量
が不足し、めっき皮膜中の錫との比率が所望範囲外とな
り、半田付け性、半田ぬれ性が悪化する。ピロリン酸亜
鉛が１０ｇ／ｌを超えると浴液が白濁し、めっき皮膜が
不安定となる。ピロリン酸カリウムが４０ｇ／ｌ未満で
はＺｎが一部未溶解となり、浴液が白濁し、めっき皮膜
組成が不安定となる。逆に１５０ｇ／ｌを超えるとめっ
き皮膜中のＺｎ／Ｓｎの比率が不安定となり、半田付け
性、半田ぬれ性が不安定となる。過酸化水素水が４ｍｌ
／ｌ未満ではめっき皮膜の粉落ちが発生し、２０ｍｌ／
ｌを超えるとめっき皮膜が安定しなくなる。ポリエチレ
ンオキシドが０．１〜１．０ｇ／ｌの範囲外ではめっき
皮膜中のＺｎ／Ｓｎ比率が不安定となり、半田付け性、
半田ぬれ性が不安定となる。が挙げられる。
【０００７】上記した本発明半田めっき浴を用いてめっ
き処理する場合につき説明する。まず、被めっき処理物
であるプリント配線板用の銅板等を表面脱脂した後、硫
酸溶液で酸洗処理する。この酸洗処理に用いる硫酸溶液
濃度は２Ｎ程度で温度は常温（２５℃）で３０〜２分間
処理する。酸洗後水洗により硫酸溶液を除去する。
き処理する場合につき説明する。まず、被めっき処理物
であるプリント配線板用の銅板等を表面脱脂した後、硫
酸溶液で酸洗処理する。この酸洗処理に用いる硫酸溶液
濃度は２Ｎ程度で温度は常温（２５℃）で３０〜２分間
処理する。酸洗後水洗により硫酸溶液を除去する。
【０００８】前処理後、被めっき処理物を本発明に係る
半田めっき浴を用いて電解めっき処理する。めっき処理
条件は、電流密度：１〜１０Ａ／ｄｍ2、浴温２０〜５
０℃、処理時間２〜１０分間、ｐＨ：７．５〜９．５で
電解処理する。電流密度が１０Ａ／ｄｍ2を超えるとめ
っき膜厚が一定せず、所望の膜厚である２〜５μｍが得
られなくなる。逆に電流密度が１Ａ／ｄｍ2未満では所
望の膜厚が得られず、半田ぬれ性が悪くなる。浴温が２
０℃未満では析出速度が安定せず、５０℃を超えると皮
膜非形成部が発生する。ｐＨが７．５未満ではめっき皮
膜の析出が不安定となり、９．５を超えるとめっき皮膜
非形成部が発生する。
半田めっき浴を用いて電解めっき処理する。めっき処理
条件は、電流密度：１〜１０Ａ／ｄｍ2、浴温２０〜５
０℃、処理時間２〜１０分間、ｐＨ：７．５〜９．５で
電解処理する。電流密度が１０Ａ／ｄｍ2を超えるとめ
っき膜厚が一定せず、所望の膜厚である２〜５μｍが得
られなくなる。逆に電流密度が１Ａ／ｄｍ2未満では所
望の膜厚が得られず、半田ぬれ性が悪くなる。浴温が２
０℃未満では析出速度が安定せず、５０℃を超えると皮
膜非形成部が発生する。ｐＨが７．５未満ではめっき皮
膜の析出が不安定となり、９．５を超えるとめっき皮膜
非形成部が発生する。
【０００９】上記のようにして本発明浴を用いて処理し
た被処理物表面には、鉛無含有のＺｎ−Ｓｎの半田皮膜
が得られる。この皮膜の組成はＺｎ：５〜４０重量％、
Ｓｎ：９５〜６０重量％の範囲となる。この皮膜は従来
のＳｎ−Ｐｂ系の半田めっき浴を用いて形成した皮膜と
同等の半田付け性および半田ぬれ性を具え、前述した従
来の鉛無含有半田合金組成と近似しており、これら従来
の鉛無含有半田合金を用いて半田実装作業を行なうのに
極めて好適な皮膜特性を有するものである。なお、本発
明めっき浴で得られる上記皮膜において、Ｚｎ含有量が
５重量％未満では半田付け性および半田ぬれ性が著しく
低下する。逆にＺｎ含有量が４０重量％を超えても半田
付け性および半田ぬれ性が悪化し、実用に耐えられなく
なる。
た被処理物表面には、鉛無含有のＺｎ−Ｓｎの半田皮膜
が得られる。この皮膜の組成はＺｎ：５〜４０重量％、
Ｓｎ：９５〜６０重量％の範囲となる。この皮膜は従来
のＳｎ−Ｐｂ系の半田めっき浴を用いて形成した皮膜と
同等の半田付け性および半田ぬれ性を具え、前述した従
来の鉛無含有半田合金組成と近似しており、これら従来
の鉛無含有半田合金を用いて半田実装作業を行なうのに
極めて好適な皮膜特性を有するものである。なお、本発
明めっき浴で得られる上記皮膜において、Ｚｎ含有量が
５重量％未満では半田付け性および半田ぬれ性が著しく
低下する。逆にＺｎ含有量が４０重量％を超えても半田
付け性および半田ぬれ性が悪化し、実用に耐えられなく
なる。
【００１０】本発明により得られためっき皮膜上に各種
部品等を鉛無含有半田合金を用いて半田付けするには、
本発明めっき皮膜が半田付け時の下地皮膜として作用
し、しかも半田合金と近似した皮膜組成を有するため、
特殊なフラックス等を使用すること無く、極めて容易に
半田付け作業が実施できる。
部品等を鉛無含有半田合金を用いて半田付けするには、
本発明めっき皮膜が半田付け時の下地皮膜として作用
し、しかも半田合金と近似した皮膜組成を有するため、
特殊なフラックス等を使用すること無く、極めて容易に
半田付け作業が実施できる。
【００１１】
【実施例】以下に実施例につき本発明を説明する。長さ
１０ｃｍ、幅６．５ｃｍ、厚さ０．３ｍｍの銅の試験片
をアセトン等の有機溶剤によって脱脂した後、２Ｎの硫
酸溶液を使用し、常温（２５℃）で３０秒〜２分間酸洗
処理し、次いで水洗することからなる前処理を行なっ
た。次に、表１に示す浴組成のめっき浴を用いて同じく
表１に示す条件にて電解処理を行なった。
１０ｃｍ、幅６．５ｃｍ、厚さ０．３ｍｍの銅の試験片
をアセトン等の有機溶剤によって脱脂した後、２Ｎの硫
酸溶液を使用し、常温（２５℃）で３０秒〜２分間酸洗
処理し、次いで水洗することからなる前処理を行なっ
た。次に、表１に示す浴組成のめっき浴を用いて同じく
表１に示す条件にて電解処理を行なった。
【００１２】得られためっき皮膜が形成された試験片に
つき、半田付け性および半田ぬれ性をＭＬＬ−ＳＴＤ
８８３Ｄ規格（半田ぬれ性についてはメニスコグラフ法
による）に基づき評価した。評価は従来のＳｎ−Ｐｂ系
のめっき浴を用いて形成した皮膜と比較することにより
評価した。それらの結果を表１に併記した。なお、従来
のめっき浴を用いて同様の電解処理して得られた結果も
参考のため、表２に示した。
つき、半田付け性および半田ぬれ性をＭＬＬ−ＳＴＤ
８８３Ｄ規格（半田ぬれ性についてはメニスコグラフ法
による）に基づき評価した。評価は従来のＳｎ−Ｐｂ系
のめっき浴を用いて形成した皮膜と比較することにより
評価した。それらの結果を表１に併記した。なお、従来
のめっき浴を用いて同様の電解処理して得られた結果も
参考のため、表２に示した。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】表１より、本発明めっき浴を用いて形成し
ためっき皮膜はいずれも従来のＳｎ−Ｐｂ系半田めっき
浴を用いて形成した皮膜と同等の半田付け性および半田
ぬれ性を示した。
ためっき皮膜はいずれも従来のＳｎ−Ｐｂ系半田めっき
浴を用いて形成した皮膜と同等の半田付け性および半田
ぬれ性を示した。
【００１６】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、プリント
配線板等に端子あるいは部品を鉛無含有の半田合金を用
いて半田付けするのに極めて好適な半田付け性および半
田ぬれ性を有する鉛無含有半田めっき皮膜が得られるめ
っき浴が提供され、従ってこれにより形成されるめっき
皮膜は鉛無含有で、その上に半田付けによる半田実装作
業に際し、鉛無含有の半田合金と近似した合金組成を有
する下地皮膜として作用し、半田実装作業が容易に行な
え、接続の信頼性が向上し、しかも皮膜中に人体に有害
な鉛を全く含有せず、環境汚染を惹起する恐れが全くな
い。
配線板等に端子あるいは部品を鉛無含有の半田合金を用
いて半田付けするのに極めて好適な半田付け性および半
田ぬれ性を有する鉛無含有半田めっき皮膜が得られるめ
っき浴が提供され、従ってこれにより形成されるめっき
皮膜は鉛無含有で、その上に半田付けによる半田実装作
業に際し、鉛無含有の半田合金と近似した合金組成を有
する下地皮膜として作用し、半田実装作業が容易に行な
え、接続の信頼性が向上し、しかも皮膜中に人体に有害
な鉛を全く含有せず、環境汚染を惹起する恐れが全くな
い。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−228786（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−122991（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−19519（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭54−12250（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−21637（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−2795（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25D 3/60 B23K 1/20 H05K 3/24
Claims (2)
- 【請求項１】 ピロリン酸錫：５〜４０ｇ／ｌ、ピロリ
ン酸亜鉛：１〜１０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウム：４０
〜１５０ｇ／ｌ、過酸化水素水：４〜２０ｍｌ／ｌ、ポ
リエチレンオキシド：０．１〜１ｇ／ｌを含有してなる
鉛無含有半田めっき浴。 - 【請求項２】 請求項１記載の鉛無含有半田めっき浴を
用いて形成された半田めっき皮膜であり、亜鉛：５〜４
０重量％、錫：９５〜６０重量％の組成を有する、Ｚｎ
−Ｓｎ系無鉛半田合金処理に好適な半田めっき皮膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33598795A JP3173982B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 鉛無含有半田めっき浴およびそれにより得られた半田めっき皮膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33598795A JP3173982B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 鉛無含有半田めっき浴およびそれにより得られた半田めっき皮膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09157887A JPH09157887A (ja) | 1997-06-17 |
| JP3173982B2 true JP3173982B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=18294532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33598795A Expired - Fee Related JP3173982B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 鉛無含有半田めっき浴およびそれにより得られた半田めっき皮膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173982B2 (ja) |
-
1995
- 1995-11-30 JP JP33598795A patent/JP3173982B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09157887A (ja) | 1997-06-17 |
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