(57)【要約】【課題】偏肉の小さいリフローＳｎめっき部材とその製造方法を提供する。【解決手段】打抜加工した導電性基材の表面にＳｎまたはＳｎ合金からなるリフローＳｎめっき層が被覆され、前記リフローＳｎめっき層は表層部が溶融凝固組織からなり、内層部が未溶融であるめっき組織からなるリフローＳｎめっき部材。打抜加工した導電性基材の表面に無光沢Ｓｎめっき層を電気めっきし、その上に光沢Ｓｎめっき層を電気めっきし、次いで前記導電性基材を所定温度の加熱炉中に走行させてリフロー処理するリフローＳｎめっき部材の製造方法であって、前記導電性基材の前記加熱炉中での走行速度を、前記Ｓｎめっき層が溶融しない範囲の最も遅い走行速度の８０〜９６％の速度とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
打抜加工した導電性基材の表面に、第１層としてＳｎまたはＳｎ合金からなる無光沢Ｓｎめっき、第２層としてＳｎまたはＳｎ合金からなる光沢Ｓｎめっきが順次形成され、リフロー処理されているＳｎめっき部材において、前記第１層が結晶粒径２μｍ未満のめっき組織からなり、前記第２層が結晶粒径２μｍ以上の溶融凝固組織からなることを特徴とするリフローＳｎめっき部材。
【請求項２】
打抜加工した導電性基材の表面に、第１層としてＳｎまたはＳｎ合金からなる無光沢Ｓｎめっき、第２層としてＳｎより融点の低いＳｎ合金からなるＳｎめっきが順次形成され、リフロー処理されているＳｎめっき部材において、前記第１層が結晶粒径２μｍ未満のめっき組織からなり、前記第２層が結晶粒径２μｍ以上の溶融凝固組織からなることを特徴とするリフローＳｎめっき部材。
【請求項３】
打抜加工した導電性基材の表面に無光沢Ｓｎめっき層を電気めっきし、その上に光沢Ｓｎめっき層を電気めっきし、次いで前記導電性基材を所定温度の加熱炉中に走行させてリフロー処理するリフローＳｎめっき部材の製造方法において、前記導電性基材の前記加熱炉中での走行速度を、前記Ｓｎめっき層が溶融しない範囲の最も遅い走行速度の８０〜９６％の速度とすることを特徴とするリフローＳｎめっき部材の製造方法。
【請求項４】
打抜加工した導電性基材の表面に無光沢Ｓｎめっき層を電気めっきし、その上にＳｎより融点の低いＳｎ合金めっき層を電気めっきし、次いで前記Ｓｎめっき層を形成した導電性基材を所定温度の加熱炉中に走行させてリフロー処理するリフローＳｎめっき部材の製造方法において、前記導電性基材の前記加熱炉中の走行速度を、前記Ｓｎめっき層が溶融しない範囲の最も遅い走行速度の８０〜９６％の速度とすることを特徴とするリフローＳｎめっき部材の製造方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２記載のリフローＳｎめっき部材が用いられていることを特徴とする電気電子機器用部品。
【請求項６】
前記電気電子機器用部品がリード、端子またはコネクタであることを特徴とする請求項５記載の電気電子機器用部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｎめっき層に偏肉がなく、はんだ付け性に優れるリフローＳｎめっき部材、前記部材の製造方法、および前記部材が用いられた電気電子機器用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣｕまたはＣｕ合金などからなる導電性基材の表面をＳｎまたはＳｎ合金で被覆しためっき部材は、ＣｕまたはＣｕ合金などが備える良好な導電性および機械的強度と、ＳｎまたはＳｎ合金被覆層の良好な耐食性およびはんだ接合性とがうまく組合わされた高性能導体であって、端子、コネクタ、リード線などの電気電子機器部品や電線ケーブルなどに広く用いられている。
【０００３】
端子、コネクタ、リードなどの電気電子機器部品の製造方法には、前記基材にＳｎまたはＳｎ合金をめっき後打抜加工する“プレめっき法”と、打抜加工後ＳｎまたはＳｎ合金をめっきする“後めっき法”とがあり、前記後めっき法は打抜破面にもめっき層が必要な場合に用いられる。
【０００４】
めっき材には、低コスト、はんだ付け性に優れ（低融点）、ウイスカーが発生しないなどの理由からＳｎ−Ｐｂ合金が使用されてきたが、世界的な環境対策からＰｂフリー化の動きが加速しており、その結果ウイスカーが発生しないとされるリフローＳｎめっき材が有望視されている。
めっき材としてはＳｎ、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金などが検討されている。
【０００５】
しかし、前記プレめっき法はリフロー処理について長い歴史があり容易に行えるが、前記後めっき法は偏肉が発生するという問題がある。すなわち、リフロー処理時に、溶融しためっき層の流動性が高まったり、またはめっき層の溶融状態が長期間続いたり、更には、リフロー処理時に基材が激しく振動したりすると、リフロー処理後のめっき層の厚みは偏肉して厚い個所と薄い個所が生ずる。
とくに、基材が角線である場合には、溶融しためっき層は、その表面張力により角線の角の部分から平面部分へと流れていき、そのため、リフロー処理後のめっき層の厚みが偏肉し、角の部分が著しく薄肉化した状態になる。
そして、このリフローめっき部材を高温下で長時間実使用していると、前記薄い個所では、基材のＣｕ成分やＳｎＣｕ金属間化合物などがめっき層の表面にまで拡散してきてそこが変色するということが起こる。このようなリフローめっき部材は耐熱性に劣るものである。
【０００６】
前記の偏肉問題に対しては、Ｓｎめっき層の内層部の結晶粒径を表層部より小さくしてリフロー処理する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。この方法はリフローＳｎめっき層のはんだ濡れ性、加工性、耐熱性、耐摩耗性などの改善を目的としている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２２８０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、端子やコネクター、リード線の小型化により、打抜加工を微細に行うことが求められた。基材の打ち抜き幅は１ｍｍ未満となり、さらに狭くなってきている。発明者が研究を行った結果、打ち抜き部の幅が狭い場合前記特許文献１の方法ではめっき層に偏肉が生じ易いことが判明した。
本発明の目的は、打抜加工した導電性基材にリフローＳｎめっきを施す際に、加工が微細である場合でも偏肉が発生せず、耐熱性および半田濡れ性に優れたリフローＳｎめっき部材、前記部材の製造方法、および前記部材が用いられた電気電子機器用部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載発明は、打抜加工した導電性基材の表面に、第１層としてＳｎまたはＳｎ合金からなる無光沢Ｓｎめっき、第２層としてＳｎまたはＳｎ合金からなる光沢Ｓｎめっきが順次形成され、リフロー処理されているＳｎめっき部材において、前記第１層が結晶粒径２μｍ未満のめっき組織からなり、前記第２層が結晶粒径２μｍ以上の溶融凝固組織からなることを特徴とするリフローＳｎめっき部材である。
【００１０】
請求項２記載発明は、打抜加工した導電性基材の表面に、第１層としてＳｎまたはＳｎ合金からなる無光沢Ｓｎめっき、第２層としてＳｎより融点の低いＳｎ合金からなるＳｎめっきが順次形成され、リフロー処理されているＳｎめっき部材において、前記第１層が結晶粒径２μｍ未満のめっき組織からなり、前記第２層が結晶粒径２μｍ以上の溶融凝固組織からなることを特徴とするリフローＳｎめっき部材である。
【００１１】
請求項３記載発明は、打抜加工した導電性基材の表面に無光沢Ｓｎめっき層を電気めっきし、その上に光沢Ｓｎめっき層を電気めっきし、次いで前記導電性基材を所定温度の加熱炉中に走行させてリフロー処理するリフローＳｎめっき部材の製造方法において、前記導電性基材の前記加熱炉中での走行速度を、前記Ｓｎめっき層が溶融しない範囲の最も遅い走行速度の８０〜９６％の速度とすることを特徴とするリフローＳｎめっき部材の製造方法である。
【００１２】
請求項４記載発明は、打抜加工した導電性基材の表面に無光沢Ｓｎめっき層を電気めっきし、その上にＳｎより融点の低いＳｎ合金めっき層を電気めっきし、次いで前記Ｓｎめっき層を形成した導電性基材を所定温度の加熱炉中に走行させてリフロー処理するリフローＳｎめっき部材の製造方法において、前記導電性基材の前記加熱炉中の走行速度を、前記Ｓｎめっき層が溶融しない範囲の最も遅い走行速度の８０〜９６％の速度とすることを特徴とするリフローＳｎめっき部材の製造方法である。
【００１３】
請求項５記載発明は、請求項１または請求項２記載のリフローＳｎめっき部材が用いられていることを特徴とする電気電子機器用部品である。
【００１４】
請求項６記載発明は、前記電気電子機器用部品がリード、端子またはコネクタであることを特徴とする請求項５記載の電気電子機器用部品である。
【発明の効果】
【００１５】
以上に説明したように、本発明のリフローＳｎめっき部材は、打抜加工基材の表面にＳｎまたはＳｎ合金からなるリフローＳｎめっき層が被覆され、前記リフローＳｎめっき層は表層部が溶融凝固組織からなり、内層部が未溶融のめっき組織からなるので、十分な光沢が得られ、幅が１ｍｍ未満の幅狭打抜部においてもめっき層の偏肉が小さく、またはんだ付け性にも優れる。前記リフローＳｎめっき部材はリフロー処理時において加熱炉内の走行速度を適正に規定することにより容易に製造できる。打抜加工基材表面に無光沢Ｓｎめっき層を、その上に融点の低い光沢めっき層またはＳｎ合金めっき層を電気めっきすることにより溶融凝固層の厚さが制御し易くなる。従って、打抜加工基材の表面にリフローＳｎめっき層を偏肉を生じずに被覆でき、電子電気機器用リード材、端子、コネクタなどに好適に適用できる。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について図を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明のリフローＳｎめっき部材の１実施形態を示す平面図である。
このリフローＳｎめっき部材１は、打抜加工した導電性基材（以下、適宜、打抜加工基材と略記する。）の表面に２層のＳｎまたはＳｎ合金からなるＳｎめっきが被覆され、リフロー処理されたものである。
【００１８】
本発明において、前記打抜加工基材には、純銅の他、黄銅、リン青銅、ベリリウム銅、コルソン合金、洋白などの銅合金が用いられる。また、鋼材やアルミニウム材などの上に純銅或いは銅合金を被覆した複合材も使用できる。
【００１９】
前記めっきの第２層には、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金などが用いられる。好ましくは、Ｃｕが０を超え２．０重量％以下で残部がＳｎからなるＳｎ合金、あるいは、Ａｇが０を超え５．０重量％以下で残部がＳｎからなるＳｎ合金、あるいは、Ｉｎが１０．０重量％以下で残部がＳｎからなるＳｎ合金、あるいは、Ｂｉが０を超え１５．０重量％以下で残部がＳｎからなるＳｎ合金、あるいは、Ｚｎが０を超え１５．０重量％以下で残部がＳｎからなるＳｎ合金である。
【００２０】
本発明のリフローＳｎめっき部材は、打抜加工基材の表面に無光沢Ｓｎめっき層を電気めっきし、その上に光沢Ｓｎめっき層またはＳｎより融点の低いＳｎ合金層を電気めっきし、次いで前記打抜加工基材を所定温度の加熱炉中に走行させてリフロー処理する。この際、前記打抜加工基材の前記加熱炉中での走行速度Ｖを、前記Ｓｎめっき層が溶融しない範囲の最も遅い走行速度Ｖ0 の８０〜９６％の速度とした。
【００２１】
本発明によれば、めっき第２層を溶融させることで溶融凝固組織からなるため光沢を有しており、さらに、めっき第１層が未溶融状態の微細なめっき組織からなるため偏肉を抑制し、半田付けが良好になされる。
【００２２】
前記走行速度Ｖが前記Ｖ0 の８０％未満では、Ｓｎめっき層はリフロー処理で大部分が溶融し、リフローＳｎめっき層の偏肉の度合が大きくなる。前記偏肉によりめっき層の薄い個所では変色が生じ、耐熱性も悪化する。さらに内層部の微細なめっき組織が減少してはんだ濡れ性が低下し、はんだ付け性が悪化する。
一方、走行速度Ｖが前記Ｖ0 の９６％を超えると、めっき第１層は大部分が未溶融状態であるめっき組織となり十分な光沢が得られなくなる。しかも、めっき層は耐摩耗性が低下して粉体化して打抜加工基材表面から剥落するという事態が起き易くなる。
【００２３】
このようなことから、本発明ではリフロー処理時の打抜加工基材の加熱炉中の走行速度Ｖを、０．８Ｖ0 ≦Ｖ≦０．９６Ｖ0 （但しＶ0 はＳｎめっき層が溶融しない範囲の最も遅い走行速度）に規定した。
なお、結晶粒界に吸蔵されている電解液中の平滑剤などの添加剤はリフロー処理時に熱分解して除去される。
【００２４】
本願発明ではＳｎまたはＳｎ合金からなるめっきを施すが、めっきの結晶粒径は２μｍ以上である。また、めっきを施した後リフロー処理を施すと、めっき第２層が溶融し、結晶粒径が２μｍ未満となる。よって、本願における溶融凝固組織とは結晶粒径が２μｍ未満であることを指す。また、めっき組織とは結晶粒径２μｍ以上であることを指す。
【００２５】
本発明のリフローＳｎめっき部材の製造方法において、前記打抜加工基材表面に無光沢Ｓｎめっき層（第１層）を電気めっきし、その上に光沢Ｓｎめっき層またはＳｎより融点の低いＳｎ合金層（第２層）を電気めっきすると、前記光沢Ｓｎめっき層またはＳｎ合金層は無光沢Ｓｎめっき層より融点が低いため、めっき表層部のみのリフロー処理が容易に行える。
【００２６】
Ｓｎめっき層の厚さは、めっき第１層とめっき第２層の合計が０．５μｍ以上２０μｍ以下となるようにすることが好ましい。０．５μｍ以下であると、めっき層のＳｎと基材中のＣｕが拡散によりＣｕ−Ｓｎ化合物を生成し易くなり、半田濡れ性が若干低下する。逆にめっきが厚過ぎるとコストが上がるため２０μｍ以下とする。
【００２７】
前記めっき第１層の厚さはめっき層全体の５０％以上９０％以下であることが好ましい。第１層の厚さがめっき層全体の５０％未満であると、第２層が第１層より厚くなるため、リフロー処理時に第２層が溶融し偏肉し易くなるためである。逆に９０％を超えると半田付け性が劣化する。より好ましくは第１層の厚さはめっき層全体の６５％以上８０％以下である。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１に示した形状の打抜加工後の黄銅条（厚み０．３ｍｍ、幅３０ｍｍ）に、電解脱脂→水洗→酸洗→水洗の前処理工程を施し、次いでＣｕ下地めっき（１．０μｍ厚み）→水洗→第１層として無光沢Ｓｎめっき→第２層として光沢Ｓｎめっき（または低融点Ｓｎ合金めっき）のめっき工程を施し、引き続き水洗→乾燥→リフロー処理→水急冷（水温４０℃）→熱風乾燥のリフロー処理工程を施してリフローＳｎめっき部材とし、これをコイルに巻き取った。
前記Ｓｎめっき工程は、実施例１から実施例７については本発明規定内で施し、比較例１から比較例４については本発明規定外で施した。
【００２９】
前記無光沢Ｓｎめっきには石原薬品（株）社製の平滑剤が添加された有機酸系電解液を用いた。前記光沢Ｓｎめっきには石原薬品（株）社製の平滑剤および光沢剤が添加された有機酸系電解液を用いた。
なお、Ｓｎめっき層の厚さは定電流アノード溶解法により測定した。
【００３０】
得られたリフローＳｎめっき部材１の幅狭打抜部２（幅０．８ｍｍ）について、（１）めっき層の結晶粒径、（２）偏肉度、（３）はんだ付け性を下記方法により調べた。
（１）めっき層の結晶粒径：リフローＳｎめっき条を塩酸系電解液に浸漬して、リフローＳｎめっき層を電流密度２Ａ／ｄｍ2 の条件下でアノード溶解し、リフローＳｎめっき層の表面から０．１μｍ、０．５μｍ、１．０μｍの深さの位置の結晶組織を顕出させ、走査電顕を用いて視野１０００倍における結晶粒の各粒径を計測し、その平均値を算出した。
（２）偏肉度：蛍光Ｘ線微小部膜厚計（コリメータ径０．１ｍｍφ）を用いて幅狭打抜部（幅０．５ｍｍ）のリフローめっき層の辺中央部の厚み（ｔ1 ）を測定し、また定電流アノード溶解法でリフローめっき層の平均厚み（ｔ2 ）を測定し、〔ｔ1 ／ｔ2 〕で示される偏肉度を求めた。
（３）はんだ付け性：メニスコグラフ法によるゼロクロスタイム（秒）を測定して評価した。
はんだ浴：２３０℃の共晶はんだ、フラックス：２５％ロジン／メタノール、浸漬速度：２ｍｍ／ｓｅｃ、浸漬深さ：２ｍｍ、浸漬時間：１０ｓｅｃの条件でリフローＳｎめっき部材の幅狭打抜部をはんだ浴に浸漬し、浮力がゼロになるまでに要した時間（秒）を測定して評価した。この時間が短いほどはんだ付け性が優れる。このはんだ付け性はリフロー処理直後と大気加熱試験（１５５℃×２４時間）後に測定した。
【００３１】
調査結果を表１に示す。表１にはＳｎめっき層の構成（厚さ、組成）、リフロー処理条件（加熱炉温度、打抜加工基材の走行速度）を併記した。
【００３２】
【表１】
2005105307.tif 000003
【００３３】
表１から明らかなように、本発明例（試料Ｎｏ．１〜１０）のリフローＳｎめっき部材は、めっき第２層が溶融凝固して結晶粒が粗大となり、十分な光沢が得られ、かつめっき層は偏肉が小さかった。まためっき第１層が結晶粒の微細なめっき組織のためはんだ付け性にも優れた。
これに対し、比較例（試料Ｎｏ．１１〜１４）のＮｏ．１１、１３、１４はめっき層が単層のため、Ｎｏ．１２は走行速度が本発明規定外のため、いずれもめっき層の偏肉度が大きくなり、また半田付け性が劣った。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のリフローＳｎめっき部材の１実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  リフローＳｎめっき部材
２  幅狭打抜部
【図１】
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