(57)【要約】【課題】  スズ系又はその他のメッキ表面の後処理において、簡便な処理でメッキ皮膜のハンダ濡れ性や摩擦抵抗を改善する。【解決手段】  被メッキ物にスズ、スズ合金、金、銀、銅、ニッケルのいずれかのメッキ皮膜を形成した後に、そのメッキ表面を後処理する液であって、上記後処理液が、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、コバルト、タングステンよりなる群から選ばれた少なくとも一種の金属イオンを含有する水溶液である。メッキ面をアルミニウム、ニッケル、コバルトなどの特定の金属イオンを含む後処理液で表面処理するため、後処理したメッキ面は経時劣化を起こさずにハンダ濡れ性を良好に保持できるうえ、摩擦抵抗を軽減できる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被メッキ物にスズ、スズ合金、金、銀、銅、ニッケルのいずれかのメッキ皮膜を形成した後に、そのメッキ表面を後処理する液であって、
上記後処理液が、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、コバルト、タングステンよりなる群から選ばれた少なくとも一種の金属イオンを含有する水溶液であることを特徴とするメッキ表面の後処理液。
【請求項２】
後処理液にアルミニウムイオンとマグネシウムイオンを含有することを特徴とする請求項１に記載のメッキ表面の後処理液。
【請求項３】
金属イオンの含有量が０.０５ｇ／Ｌ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のメッキ表面の後処理液。
【請求項４】
スズ合金が、スズと、銀、ビスマス、銅、インジウム、ニッケル、コバルト、金、アンチモン、鉛から選ばれた金属との合金であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のメッキ表面の後処理液。
【請求項５】
メッキ皮膜を形成した被メッキ物を請求項１〜４のいずれか１項に記載の後処理液に接触させることを特徴とするメッキ表面の後処理方法。
【請求項６】
請求項５の後処理方法を施した半導体デバイス、プリント基板、フレキシブルプリント基板、フィルムキャリア、ＩＣ、コネクタ、スイッチ、抵抗、可変抵抗、コンデンサ、フィルタ、インダクタ、サーミスタ、水晶振動子、リード線などの電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメッキ表面の後処理液、並びに当該後処理液を用いたメッキ表面の後処理方法に関して、メッキ表面のハンダ濡れ性を良好に保持し、摩擦抵抗を軽減するとともに、表面処理を迅速・簡便化できるものを提供する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料にハンダ付けをする場合、ハンダ濡れ性を確保するため、予め金属材料にスズ又はスズ合金などのメッキ皮膜を形成するが、一般の金属表面と同様に、このメッキ面も酸化により経時劣化し易く、変色してしまって表面特性が損なわれる。
また、環境保護・生産性向上・保管の省スペース化の見地から、最近、チップ部品の実装手段がテープ実装システムからバルク実装システムに移って来ているが、このバルク実装システムでは、バルクケース内やホッパーで摩擦により電極が劣化したり、メッキ皮膜の削れ屑が発生してパーツフィーダーが運転不良を起こすなどの問題が発生し、メッキ表面の摩擦抵抗の改善が要望されている。
【０００３】
表面特性を改善する目的で、金属材料に形成したメッキ表面を後処理する技術としては、次のものがある。
先ず、特許文献１には、耐酸化性、耐食性などの改善を目的として、スズメッキを形成した鋼板に、リン酸などを主成分とする水溶液中で陰極電解、陽極電解を施し、リン酸などとマグネシウムイオンを含有する水溶液(ｐＨ２〜３.５)を塗布することが開示されている(請求の範囲及び段落２１参照)。そして、処理液中のマグネシウムイオンの濃度は０.０５ｇ／Ｌ〜５ｇ／Ｌが好ましいことが記載されている(段落２２参照)。
【０００４】
特許文献２には、耐食性の向上を目的として、亜鉛系メッキ鋼板又はアルミニウム系メッキ鋼板を、アルミニウム、マグネシウムなどの金属イオンと、シリカ又はシリカゾル、リン酸イオンなどの他の成分とを含有する水溶液で処理することが開示されている。上記金属イオンの水溶液中での濃度は０.００１〜３モル／Ｌであることが記載されている(請求項１参照)。
【０００５】
特許文献３には、亜鉛又は亜鉛合金メッキを施した金属材料を、アルミニウム、マグネシウム、モリブデン、３価クロムなどの金属を含有する水性液状組成物で処理して、メッキ表面に保護皮膜を形成して、耐食性を向上できる(防錆皮膜を形成する)ことが開示されている(段落８、段落４１参照)。アルミニウム、マグネシウム、モリブデンなどの金属イオン濃度は０.０１〜１００ｇ／Ｌであることが記載されている(段落４３参照)。
【０００６】
特許文献４には、鋼材表面を、ニッケル、コバルト、クロム、鉄などのＡ群イオンを含む湿潤液で湿潤して、腐食を促進して錆層の形成を迅速化するとともに、形成された錆層を緻密にして耐食性を高め、或は、さらに、モリブデン、チタン、タングステン、アルミニウム、マグネシウムなどのＢ群イオンを含む湿潤液で湿潤して、さらに錆層を緻密化して、鋼材の耐候性をより良く向上させることが記載されている(段落１１〜〜１５、段落２２〜２３参照)。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−８２４９７号公報
【特許文献２】特開２０００−１４４４４４号公報
【特許文献３】特開２０００−２８２２５５号公報
【特許文献４】特開２００１−３０３２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１〜４の技術は、耐食性、防錆目的であり、メッキ皮膜のハンダ濡れ性や摩擦抵抗の改善を目的としたものではないうえ、特に、特許文献１ではｐＨ２〜３.５の酸性液を用いるため、メッキ面が腐食する恐れがある。また、特許文献１〜３は、同文献１を除いて、亜鉛系メッキ面などを対象とし、スズ又はスズ合金メッキ面、或は金、銀、銅、ニッケルメッキ面を対象とするものではなく、しかも、特許文献４にあっては、メッキ形成していない鋼材を対象として、その耐候性を高めようとするものである。
さらに、特許文献１は、陰極電解、陽極電解を施してから、所定金属イオンを含む液で処理するもので、操作が煩雑である。
本発明は、スズ系又はその他のメッキ表面の後処理において、簡便な処理でメッキ皮膜のハンダ濡れ性や摩擦抵抗を改善することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、アルミニウム、マンガン、マグネシウムなどの特定金属のイオンを含有する処理液でスズ又はスズ合金メッキ面を後処理すると、メッキ皮膜のハンダ濡れ性が増し、摩擦抵抗が軽減すること、金属イオンの含有量は０.０５ｇ／Ｌのごく少量以上で足りること、そして、上記特定金属以外の他種の金属イオン、例えば、上記特許文献１〜３に開示されたカルシウムやバリウムなどの他種イオンでは同様の効果は得られないことを突き止めるとともに、金、銀、銅、ニッケルの各メッキ面に対しても同様の効果を奏することを見い出し、本発明を完成した。
【００１０】
即ち、本発明１は、被メッキ物にスズ、スズ合金、金、銀、銅、ニッケルのいずれかのメッキ皮膜を形成した後に、そのメッキ表面を後処理する液であって、
上記後処理液が、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、コバルト、タングステンよりなる群から選ばれた少なくとも一種の金属イオンを含有する水溶液であることを特徴とするメッキ表面の後処理液である。
【００１１】
本発明２は、上記本発明１において、後処理液にアルミニウムイオンとマグネシウムイオンを含有することを特徴とするメッキ表面の後処理液である。
【００１２】
本発明３は、上記本発明１又は２において、金属イオンの含有量が０.０５ｇ／Ｌ以上であることを特徴とするメッキ表面の後処理液である。
【００１３】
本発明４は、上記本発明１〜３のいずれかにおいて、スズ合金が、スズと、銀、ビスマス、銅、インジウム、ニッケル、コバルト、金、アンチモン、鉛から選ばれた金属との合金であることを特徴とするメッキ表面の後処理液である。
【００１４】
本発明５は、メッキ皮膜を形成した被メッキ物を上記本発明１〜４のいずれかの後処理液に接触させることを特徴とするメッキ表面の後処理方法である。
【００１５】
本発明６は、上記本発明５の後処理方法を施した半導体デバイス、プリント基板、フレキシブルプリント基板、フィルムキャリア、ＩＣ、コネクタ、スイッチ、抵抗、可変抵抗、コンデンサ、フィルタ、インダクタ、サーミスタ、水晶振動子、リード線などの電子部品である。
【発明の効果】
【００１６】
(1)ハンダ濡れ性を確保する目的で、金属材料にスズ又はスズ合金などのメッキ皮膜を形成しているが、メッキ面は酸化により経時劣化し易い。
本発明では、このメッキ面をアルミニウム、ニッケル、コバルト、タングステンなどの特定の金属イオンを含む後処理液で表面処理するため、メッキ面には所定の金属が吸着して保護作用を発揮することが推定できる。このため、後処理したスズ又はスズ合金などのメッキ面は経時劣化を起こさずにハンダ濡れ性を良好に保持できる。
また、後処理したメッキ表面には上記吸着作用が推測されることから、メッキ面の摩擦係数が低下し、その摩擦抵抗を有効に軽減できるため、チップ部品の実装システムとして最近注目されて来たバルク実装システムに本発明の後処理方法を適用すると、摩擦により電極が劣化したり、メッキ皮膜の削れ屑が発生してパーツフィーダーが運転不良を起こすなどの弊害を円滑に防止できる。
さらには、後処理液にアルミニウムイオンとマグネシウムイオンを共存させると、アルミニウムイオンを単独で含有する場合に比べて、アルミニウムイオン濃度を低減しながら、メッキ面のハンダ濡れ性の向上と摩擦抵抗の軽減を図れる。
【００１７】
(2)前記特許文献１では、陰極電解、陽極電解を施してから、所定金属イオンを含む液で処理する必要があり、操作が煩雑である。
また、ベンゾトリアゾールなどを有効成分とする後処理液(例えば、特開平７−１７３６７５号公報など)が公知であるが、この後処理液では、有効成分をエタノール、ＩＰＡなどの有機溶媒に溶解したり、水に懸濁する必要があり、処理が煩雑であるうえ、有機溶媒の使用は環境や労働衛生に悪影響を与え、引火の危険もある。また、水性エマルションの場合は金属表面への吸着が均一にならない。
これに対して、本発明では、アルミニウム、ニッケル、コバルト、タングステンなどの特定金属の可溶性塩を溶解した水溶液でメッキ面を接触処理するだけなので、処理を簡便化できる。即ち、本発明の後処理液はアルミニウムなどの特定金属の可溶性塩を水に溶解した水溶液の形態なので、上記ベンゾトリアゾールなどを有効成分とする後処理液に比べても、処理が容易で、環境保全や労働衛生に資するうえ、引火の危険もなく、水溶液なので金属表面への吸着も均一になる。
しかも、後処理液の濃度は０.０５ｇ／Ｌのごく少量を下限とするため、コスト的にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、第一に、アルミニウム、ニッケル、コバルト、タングステンなどの特定金属イオンを含有するスズ又はスズ合金などのメッキ表面の後処理液であり、第二に、この後処理液でメッキ表面を後処理する方法であり、第三に、当該後処理方法を施した電子部品である。
【００１９】
本発明の後処理液は、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、ニッケル、亜鉛、コバルト、タングステンよりなる群から選ばれた少なくとも一種の金属のイオンを含有する水溶液であり、これらの特定金属の可溶性塩を水に溶解して調製される。
上記特定金属の可溶性塩は、基本的に水中で相当するＡｌ3+、Ｍｇ2+、Ｍｎ2+、Ｎｉ2+、Ｚｎ2+、Ｃｏ2+、Ｃｏ3+、Ｗ2+、Ｗ5+、Ｗ6+などの金属イオンを発生させるものであれば特に制限はなく、難溶性塩も排除されない。
可溶性アルミニウム塩としては、アルミニウムの酸化物、水酸化物、硫酸塩、ハロゲン化物、硝酸塩、酢酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、アルミン酸塩、アルミノケイ酸塩、或は、明ばん等の複塩などが挙げられ、具体的には、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、酢酸アルミニウム、臭化アルミニウム、硝酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、硫酸アルミニウムアンモニウム、リン酸アルミニウムなどであり、好ましくは硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムである。
可溶性マグネシウム塩としては、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、フッ化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウムマグネシウム、硝酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、シュウ酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、安息香酸マグネシウムなどが挙げられ、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムが好ましい。
また、マンガン、ニッケル、亜鉛などの他の特定金属の可溶性塩としては、これらの特定金属のハロゲン化物、酸化物、硫酸、硝酸などの無機酸塩、酢酸、有機スルホン酸などの有機酸塩、或はタングステンなどではタングステン酸カリウムなどの各種複塩などが挙げられる。
【００２０】
後処理液に含有する上記特定金属のイオンとしては、上述の通り、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、ニッケル、亜鉛、コバルト、タングステンの各イオンを単用しても良いし、これらのイオンを併用しても良く、特に、アルミニウム、ニッケル、コバルト、タングステンの各イオンは比較的少量を含有してもハンダ濡れ性を有効に改善できる点で好ましい。
また、本発明２に示すように、後処理液にアルミニウムイオンを含有する場合、マグネシウムイオンを共存させると、メッキ面のハンダ濡れ性や摩擦抵抗の軽減を図るうえで、アルミニウムイオンの濃度を低減でき、マグネシウムイオンにはアルミニウムイオンの作用を補強する効果が窺える。即ち、本発明の特定金属イオン同士の併用では、アルミニウムイオンとマグネシウムイオンの併用が好ましい。
本発明３に示すように、上記特定金属イオンの濃度は０.０５ｇ／Ｌ以上が適当であり、好ましくは０.１〜５０ｇ／Ｌ、より好ましくは０.１〜３０ｇ／Ｌである。
特定金属イオンの濃度が少な過ぎるとメッキ面のハンダ濡れ性を確保できず、また、摩擦抵抗を軽減できず、多過ぎても後処理効果にあまり変化はなく、コストの無駄であり、また、ハンダ付けに悪影響を及ぼす恐れがある。
【００２１】
本発明の後処理液は、アルミニウム、マンガン、ニッケル、タングステンなどの特定金属の可溶性塩を水に溶解して調製されるもので、これらの金属イオンを有効成分として含有する水溶液であるが、これらの特定金属の可溶性塩と共に、公知の耐食処理剤であるリン酸塩を併用できることはいうまでもない。
上記リン酸塩としては、第三リン酸、リン酸一ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸亜鉛などの第三リン酸塩、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素カルシウム、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸ニッケルなどの次亜リン酸塩、亜リン酸、亜リン酸カルシウム、亜リン酸二カリウムなどの亜リン酸塩、ピロリン酸、ピロリン酸亜鉛、ピロリン酸カリウムなどのピロリン酸塩、メタリン酸、メタリン酸カリウム、メタリン酸ナトリウムなどのメタリン酸塩、グリセロリン酸、グリセロリンリン酸カルシウムなどが挙げられる。
【００２２】
また、本発明の後処理液には、メッキ表面への液の浸透力を向上する目的で、界面活性剤を含有することができる。
上記界面活性剤としては、モノアルキルリン酸エステル、ジアルキルリン酸エステルを初め、通常のノニオン系、アニオン系、両性、或はカチオン系などの各種界面活性剤を使用できる。
上記アニオン系界面活性剤としては、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩などが挙げられる。カチオン系界面活性剤としては、モノ〜トリアルキルアミン塩、ジメチルジアルキルアンモニウム塩、トリメチルアルキルアンモニウム塩などが挙げられる。ノニオン系界面活性剤としては、Ｃ1〜Ｃ20アルカノール、フェノール、ナフトール、ビスフェノール類、Ｃ1〜Ｃ25アルキルフェノール、アリールアルキルフェノール、Ｃ1〜Ｃ25アルキルナフトール、Ｃ1〜Ｃ25アルコキシルリン酸(塩)、ソルビタンエステル、ポリアルキレングリコール、Ｃ1〜Ｃ22脂肪族アミドなどにエチレンオキシド(ＥＯ)及び／又はプロピレンオキシド(ＰＯ)を２〜３００モル付加縮合させたものなどが挙げられる。両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン、イミダゾリンベタイン、スルホベタイン、アミノカルボン酸などが挙げられる。
【００２３】
本発明の後処理液には金属イオンを安定化させる見地から、さらにｐＨ調整剤などを含有できる。
上記ｐＨ調整剤としては、塩酸、硫酸、リン酸、ホウ酸、シュウ酸などの無機酸とその塩、メタンスルホン酸、イセチオン酸、フェノールスルホン酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸、リンゴ酸、乳酸、コハク酸、フタル酸などの有機酸とその塩、或は、アンモニア水、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、４級アンモニウム塩を含む各種アミンなどの塩基が挙げられる。
【００２４】
本発明５は、上記処理液を用いたメッキ表面の後処理方法である。この後処理方法は、銅或は銅合金製などの金属材料(即ち、被メッキ物)にメッキ皮膜を形成した後に、後処理液をこのメッキ面に接触させることにより実施される。
被メッキ物に形成されるメッキ皮膜は、本発明４に示すように、ハンダ付け性を良好に確保する見地から、スズ、又はスズ−銅合金、スズ−銀合金、スズ−ビスマス合金、スズ−鉛合金などのスズ合金、或は、金、銀、銅、ニッケルの各皮膜が好ましい。メッキ方法は電気メッキ、無電解メッキを問わない。
本発明の後処理方法を施す被メッキ物としては特に制限されないが、本発明６に示すように、半導体デバイス、プリント基板、フレキシブルプリント基板、フィルムキャリア、ＩＣ、コネクタ、スイッチ、抵抗、可変抵抗、コンデンサ、フィルタ、インダクタ、サーミスタ、水晶振動子、リード線などの電子部品が代表例である。
【００２５】
上記接触方法は、メッキ材を後処理液に浸漬することを基本とするが、メッキ材に処理液を塗布しても良いし、噴霧しても良い。
後処理時間は１秒〜１５分が適当であり、３０秒〜５分が好ましい。浸漬温度は必要に応じて任意に調整できるが、０〜７０℃程度が好ましく、エネルギーコストでは室温程度がより好ましい。浸漬時間は浸漬温度により適宜増減でき、また、メッキ材の形状や材質又はメッキ装置に応じて処理時間と温度を適宜選択できる。
【実施例】
【００２６】
以下、銅板にスズ又はスズ−銅合金メッキを施したメッキ表面を本発明の液で後処理する実施例、当該後処理方法を施したメッキ表面のハンダ濡れ性試験例、並びに当該メッキ表面の摩擦試験例を順次説明する。
尚、本発明は下記の実施例、試験例に拘束されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意の変形をなし得ることは勿論である。
【００２７】
《スズメッキ表面を後処理する実施例》
下記の実施例１〜８のうち、実施例１〜６は特定金属イオンを単用して、その種類と含有濃度を変えた例、実施例７はアルミニウムとマグネシウムの両イオンを共存させた例、実施例８はアルミニウムイオンと共に公知の耐食処理剤であるリン酸塩を併用した例である。
一方、比較例１〜３のうち、比較例１はメッキ表面を後処理しないブランク例、比較例２は上記特許文献１〜３に開示された本発明とは異なる他種金属であるバリウムのイオンを含有させた例、比較例３は同様に他種金属であるカルシウムのイオンを含有させた例である。
【００２８】
(1)実施例１
(ａ)スズメッキ処理
先ず、下記の組成でスズメッキ浴を建浴した。
メタンスルホン酸第一スズ(Ｓｎ2+として)              １０ｇ／Ｌ
メタンスルホン酸                                  １００ｇ／Ｌ
β−ナフトールポリエトキシレート(EO10モル)          １０ｇ／Ｌ
次いで、２５mm×２５mmの銅板を試験片として、上記スズメッキ浴を用いて、浴温２５℃、陰極電流密度２.０Ａ／ｄｍ2、メッキ時間１２分間の条件で電気メッキを行い、膜厚１０μｍでスズメッキ皮膜を形成した。
その後、スズメッキを施した上記試験片を５％第三リン酸ナトリウムの水溶液に７０℃、３０秒の条件で浸漬した後、純水で水洗した。
(ｂ)メッキ表面の後処理
硫酸アルミニウムの１４水和物(Ａｌ2(ＳＯ4)3・１４Ｈ2Ｏ)を水に溶解することにより、アルミニウムイオンを含有する後処理液を得た。後処理液中の当該アルミニウム塩の含有量は金属換算で３ｇ／Ｌに調整した。
次いで、前記試験片をこの後処理溶液に２５℃、３０秒の条件で浸漬した後、純水で水洗し、ドライヤーで乾燥した。
【００２９】
(2)実施例２
上記実施例１を基本として、硫酸アルミニウム水和物を硫酸マンガンに代替し、後処理液中のマンガン塩の含有量を金属換算で３０ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を６０℃に変更した以外は、上記実施例１と同様の条件で、メッキ処理(ａ)と後処理(ｂ)を行った。
【００３０】
(3)実施例３
上記実施例１を基本として、硫酸アルミニウム水和物を硫酸ニッケルに代替し、後処理液中のニッケル塩の含有量を金属換算で０.１ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を５０℃に変更した以外は、上記実施例１と同様の条件により、メッキ処理と後処理を行った。
【００３１】
(4)実施例４
上記実施例１を基本として、硫酸アルミニウム水和物を硫酸亜鉛に代替し、後処理液中の亜鉛塩の含有量を金属換算で５０ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を３５℃に変更した以外は、上記実施例１と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００３２】
(5)実施例５
上記実施例１を基本として、硫酸アルミニウム水和物を硫酸コバルトに代替し、後処理液中のコバルト塩の含有量を金属換算で１０ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を１５℃に変更した以外は、上記実施例１と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００３３】
(6)実施例６
上記実施例１を基本として、硫酸アルミニウム水和物をタングステン酸カリウムに代替し、後処理液中のタングステン塩の含有量を金属換算で０.３ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を０℃に変更した以外は、上記実施例１と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００３４】
(7)実施例７
上記実施例１を基本として、硫酸アルミニウム水和物に加えて硫酸マグネシウムを共存させ、後処理液中のアルミニウム塩とマグネシウム塩の含有量を金属換算で夫々１ｇ／Ｌに変更した以外は、上記実施例１と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００３５】
(8)実施例８
上記実施例１を基本として、硫酸アルミニウム水和物に加えて５％第三リン酸ナトリウム水溶液を併用し、後処理液中のアルミニウム塩の含有量を金属換算で１ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を７０℃に変更した以外は、上記実施例１と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００３６】
(9)比較例１
上記試験片に上記実施例１のスズメッキ処理(ａ)だけを施し、後処理(ｂ)は行わなかった。
【００３７】
(10)比較例２
上記実施例１を基本として、硫酸アルミニウム水和物を酢酸バリウムに代替し、後処理液中のバリウム塩の含有量を金属換算で１ｇ／Ｌに変更した以外は、上記実施例１と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００３８】
(11)比較例３
上記実施例１を基本として、硫酸アルミニウム水和物を塩化カルシウムに代替し、後処理液中のカルシウム塩の含有量を金属換算で３ｇ／Ｌに調整した以外は、上記実施例１と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００３９】
そこで、上記実施例１〜８及び比較例２〜３の後処理方法、或は、比較例１のメッキ方法で得られた試験片のメッキ面のハンダ濡れ性を調べた。
《スズメッキ面のハンダ濡れ性試験例》
下記のハンダ濡れ性試験では加速試験を加えて、後処理を行ったメッキ表面を苛酷な雰囲気中に置いてハンダ濡れ性を評価した。
即ち、上記実施例１〜８及び比較例１〜３の処理を行った試験片を下記の条件でハンダ濡れ性試験に供して、ゼロクロスタイム(秒)を測定した。
(Ａ)加速試験
プレッシャークッカーに基づき、温度１０５℃、相対湿度１００％、８時間とした。
(Ｂ)濡れ性試験の条件
ハンダバス：Sn63／Pb37
フラックス：２５％ロジンフラックス／イソプロピルアルコール溶液
バス温度：２１５℃
浸漬深さ：５ｍｍ
【００４０】
《スズメッキ面の摩擦試験例》
次いで、下記の条件により、上記実施例１〜８及び比較例２〜３の後処理方法、或は、比較例１のメッキ方法で得られた試験片のメッキ面上で負荷を掛けた鋼材を摺動させて、最大動摩擦係数を測定し、メッキ表面の摩擦の度合を調べた。
［摩擦測定試験条件］
装置  ：新東科学(株)製の表面性試験器
相手材：鋼材
荷重  ：１０gf
速度  ：６０mm／分
【００４１】
ハンダ濡れ性と摩擦試験の結果は次の通りである。
ハンダ濡れ性試験            摩擦試験
ゼロクロスタイム(秒)        最大動摩擦係数
実施例１          １.４                     ０.６
実施例２          １.３                     ０.６
実施例３          １.４                     ０.６
実施例４          １.４                     ０.６
実施例５          １.３                     ０.６
実施例６          １.３                     ０.６
実施例７          １.４                     ０.６
実施例８          １.４                     ０.６
比較例１          ２.６                     １.５
比較例２          ３.３                     ０.６
比較例３          ３.３                     ０.６
【００４２】
《スズ−銅合金メッキ表面を後処理する実施例》
下記の実施例９〜１６のうち、実施例９〜１４は特定金属イオンを単用して、その種類と含有濃度を変えた例、実施例１５はアルミニウムとマグネシウムの両イオンを共存させた例、実施例１６はアルミニウムイオンと共に公知の耐食処理剤であるリン酸塩を併用した例である。尚、スズ−銅合金メッキ表面の実施例ｎ(ｎは９〜１６の整数)の可溶性金属塩の種類、後処理温度と時間は、前記スズメッキ表面の実施例(ｎ−８)と同じであり、例えば、実施例９は実施例１に、実施例１０は実施例２に夫々共通する。
一方、比較例４〜６のうち、比較例４はメッキ表面を後処理しないブランク例、比較例５は上記特許文献１〜３に開示された本発明とは異なる他種金属であるバリウムのイオンを含有させた例、比較例６は同様に他種金属であるカルシウムのイオンを含有させた例である。尚、スズ−銅合金メッキ表面の比較例ｍ(ｍは４〜６の整数)の可溶性金属塩の種類、後処理温度と時間は、前記スズメッキ表面の比較例(ｍ−３)と同じであり、例えば、比較例５は比較例２に、実施例６は実施例３に夫々共通する。
【００４３】
(1)実施例９
(ａ)スズ−銅合金メッキ処理
先ず、下記の組成でスズ−銅合金メッキ浴を建浴した。
メタンスルホン酸第一スズ(Ｓｎ2+として)              ２０ｇ／Ｌ
硫酸銅(Ｃｕ2+として)                             ０.１７ｇ／Ｌ
メタンスルホン酸                                  １６０ｇ／Ｌ
２,２′−ジチオジアニリン                             ２ｇ／Ｌ
α−ナフトールポリエトキシレート(EO10モル)            ５ｇ／Ｌ
カテコール                                            １ｇ／Ｌ
次いで、２５mm×２５mmの銅板を試験片として、上記スズメッキ浴を用いて、浴温２５℃、陰極電流密度０.４Ａ／ｄｍ2、メッキ時間６０分間の条件で電気メッキを行い、膜厚１０μｍでスズ−銅合金メッキ皮膜を形成した。
その後、スズ−銅合金メッキを施した上記試験片を５％第三リン酸ナトリウムの水溶液に７０℃、３０秒の条件で浸漬した後、純水で水洗した。
(ｂ)メッキ表面の後処理
硫酸アルミニウムの１４水和物(Ａｌ2(ＳＯ4)3・１４Ｈ2Ｏ)を水に溶解することにより、アルミニウムイオンを含有する後処理液を得た。後処理液中の当該アルミニウム塩の含有量は金属換算で２ｇ／Ｌに調整した。
次いで、前記試験片をこの後処理溶液に２５℃、３０秒の条件で浸漬した後、純水で水洗し、ドライヤーで乾燥した。
【００４４】
(2)実施例１０
上記実施例９を基本として、硫酸アルミニウム水和物を硫酸マンガンに代替し、後処理液中のマンガン塩の含有量を金属換算で２０ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を６０℃に変更した以外は、上記実施例９と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００４５】
(3)実施例１１
上記実施例９を基本として、硫酸アルミニウム水和物を硫酸ニッケルに代替し、後処理液中のニッケル塩の含有量を金属換算で０.１ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を５０℃に変更した以外は、上記実施例９と同様の条件により、メッキ処理と後処理を行った。
【００４６】
(4)実施例１２
上記実施例９を基本として、硫酸アルミニウム水和物を硫酸亜鉛に代替し、後処理液中の亜鉛塩の含有量を金属換算で５０ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を３５℃に変更した以外は、上記実施例９と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００４７】
(5)実施例１３
上記実施例９を基本として、硫酸アルミニウム水和物を硫酸コバルトに代替し、後処理液中のコバルト塩の含有量を金属換算で２０ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を１５℃に変更した以外は、上記実施例９と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００４８】
(6)実施例１４
上記実施例９を基本として、硫酸アルミニウム水和物をタングステン酸カリウムに代替し、後処理液中のコバルト塩の含有量を金属換算で０.６ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を０℃に変更した以外は、上記実施例９と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００４９】
(7)実施例１５
上記実施例９を基本として、硫酸アルミニウム水和物に加えて硫酸マグネシウムを共存させ、後処理液中のアルミニウム塩とマグネシウム塩の含有量を金属換算で夫々１ｇ／Ｌに変更した以外は、上記実施例９と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００５０】
(8)実施例１６
上記実施例９を基本として、硫酸アルミニウム水和物に加えて５％第三リン酸ナトリウム水溶液を併用し、後処理液中のアルミニウム塩の含有量を金属換算で１ｇ／Ｌに変更するとともに、後処理温度を７０℃に変更した以外は、上記実施例９と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００５１】
(9)比較例４
上記試験片に上記実施例９のスズ−銅合金メッキ処理(ａ)だけを施し、後処理(ｂ)は行わなかった。
【００５２】
(10)比較例５
上記実施例９を基本として、硫酸アルミニウム水和物を酢酸バリウムに代替し、後処理液中のバリウム塩の含有量を金属換算で１ｇ／Ｌに変更した以外は、上記実施例９と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００５３】
(11)比較例６
上記実施例９を基本として、硫酸アルミニウム水和物を塩化カルシウムに代替し、後処理液中のカルシウム塩の含有量を金属換算で３ｇ／Ｌに調整した以外は、上記実施例９と同様の条件で、メッキ処理と後処理を行った。
【００５４】
《スズ−銅合金メッキ面のハンダ濡れ性試験例》
そこで、上記実施例９〜１６及び比較例５〜６の後処理方法、或は、比較例４のメッキ方法で得られた試験片のメッキ面について、前記スズメッキ面の場合と同様の条件で加速試験も加えて、ハンダ濡れ性試験に供して、ゼロクロスタイム(秒)を測定した。
【００５５】
《スズ−銅合金メッキ面の摩擦試験例》
次いで、上記実施例９〜１６及び比較例４〜６の試験片のメッキ面について、前記スズメッキ面の場合と同様の条件で最大動摩擦係数を測定し、メッキ表面の摩擦の度合を調べた。
【００５６】
ハンダ濡れ性と摩擦試験の結果は次の通りである。
ハンダ濡れ性試験            摩擦試験
ゼロクロスタイム(秒)        最大動摩擦係数
実施例９          １.５                     ０.７
実施例１０        １.５                     ０.７
実施例１１        １.６                     ０.７
実施例１２        １.７                     ０.７
実施例１３        １.４                     ０.７
実施例１４        １.６                     ０.７
実施例１５        １.５                     ０.７
実施例１６        １.６                     ０.７
比較例４          ２.８                     １.８
比較例５          ３.６                     ０.７
比較例６          ３.５                     ０.７
【００５７】
《後処理したメッキ表面のハンダ濡れ性の評価》
スズメッキ表面を後処理した実施例１〜８では、後処理を行わなかった比較例１に対して、明らかにゼロクロスタイムが短縮され、後処理がメッキ面のハンダ濡れ性を確実に向上させていることが確認できた。
この場合、後処理液に含有する金属イオンがアルミニウム、マンガン、ニッケル、亜鉛、コバルト、タングステンの各イオンに変化しても、同様のレベルでハンダ濡れ性を改善でき、例えば、アルミニウムイオンでは単位リットル当たり１ケタのグラム数で、また、ニッケルやタングステンのイオンでは１ｇ未満でも有効であり、ごく少量濃度の液に試験片を浸漬してもメッキ表面のハンダ濡れ性を向上できることが確認できた。さらに、後処理温度は室温を中心として、０℃の冷温でも有効であることが確認できた。
また、アルミニウムとマグネシウムの両イオンが共存した実施例７では、アルミニウムイオンを単用した実施例１に比べて、アルミニウムの含有濃度を低減しても同様のハンダ濡れ性の改善効果が得られた。アルミニウムイオンとリン酸塩を併用した実施例８も、アルミニウムイオンの含有濃度を低減しながら、同様にハンダ濡れ性の改善効果が認められた。
【００５８】
さらに、冒述の特許文献１〜３に開示されたバリウムやカルシウムのイオンを含有させた比較例２〜３を、本発明の特定金属のイオンを含有する実施例１〜８に対比すると、比較例２〜３のゼロクロスタイムはブランク例である比較例１よりも悪いことから、アルミニウムを初めとする本発明の特定金属のイオンは、バリウムやカルシウムのイオンに対してスズメッキ表面のハンダ濡れ性を改善する点で顕著な優位性があることが確認できた。  
【００５９】
一方、実施例９〜１６をそのブランク例である比較例４に対比すると、本発明の特定金属のイオンを溶解した水溶液をスズ−銅合金メッキ表面に適用しても、スズメッキ面の場合と同様に、ハンダ濡れ性を顕著に改善できることが判った。
以上のように、プリント基板、チップ部品などの電子部品を初めとする金属材料にスズ系メッキなどの各種メッキを行い、そのメッキ面をハンダ付けに供する場合、予め、アルミニウム、ニッケル、コバルト、タングステンなどのような本発明の特定金属のイオンを含有する水溶液で当該メッキ面を後処理すると、スズやスズ合金を初めとする各種メッキ面のハンダ濡れ性を確実に向上することができる。従って、上記電子部品などをハンダ付けする際の信頼性を良好に担保できる。
【００６０】
《後処理したメッキ表面の摩擦度合の評価》
スズメッキ表面を本発明の特定金属のイオンで後処理した実施例１〜８では、後処理を行わなかった比較例１に対して、明らかに最大動摩擦係数は低減され、後処理がメッキ面の摩擦抵抗を確実に軽減していることが確認できた。
一方、スズ−銅合金メッキ表面を本発明の特定金属のイオンで後処理した実施例９〜１６では、後処理を行わなかった比較例４に対して、やはり最大動摩擦係数は明らかに低減しており、スズメッキ面と同様に、スズ−銅合金メッキ面についても、後処理がメッキ面の摩擦抵抗の軽減に寄与していることが確認できた。
従って、スズやスズ合金を初めとする各種メッキ面を本発明の特定金属のイオンで後処理すると、メッキ表面の摩擦抵抗を有効に軽減して、バルク実装システムでの電極の擦れによる劣化や削れ屑の発生によるパーツフィーダーへの当該屑の付着を円滑に阻止でき、この面からもプリント基板、チップ部品等の電子部品の信頼性を高めることができる。
尚、バリウムやカルシウムの他種金属のイオンで後処理しても、摩擦抵抗の軽減に関して、本発明の特定金属イオンと同様の作用が認められた(比較例２〜３、比較例５〜６参照)。