(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Cuが0.5質量％、Gaが0.001〜0.05質量％、残部Snからなるリードの溶融はんだめっき用鉛フリーはんだ合金。
【請求項２】
前記、鉛フリーはんだ合金に、さらにPが0.001〜0.1質量％添加されていることを特徴とする請求項１に記載のリードの溶融はんだめっき用鉛フリーはんだ合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品のリードにメッキするＳｎ合金、特に鉛を含まない鉛フリーのＳｎ合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子部品のリードに使用される金属材料としては、銅、コバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ）、４２アロイ（Ｆｅ−４２Ｎｉ）等がある。これらの金属材料のうち銅は、表面が清浄な状態においては、はんだ付け性が良好であるが、時間が経過すると表面が酸化してはんだ付け性を悪くする。またコバールや４２アロイのようなＦｅを含むリード材料は、価格的に安価であり、また機械的特性に優れているが、はんだ付け時のはんだ付け性が悪いものである。
【０００３】
そのため銅には表面の酸化を防止する金属を、そしてコバール、４２アロイのようなＦｅを含む金属材料には、はんだ付け性に優れ、しかも酸化しにくい金属を予めメッキしておくことがなされていた。はんだ付け性に優れているとともに酸化のしにくいメッキ材料としては、金、銀、錫、はんだ等がある。
【０００４】
ところで金や銀は、確かにはんだ付け性や酸化しにくい点では優れているものの、非常に高価であるため一般の家電製品のような安価な電子機器には使用できず、高価なコンピューターや通信機器のような特殊な電子機器に限られていた。一方、大量に生産される電子機器には、安価なＳｎやはんだ等がメッキ材料として使用されていた。
【０００５】
ところでメッキ材料としてＳｎ単体をリードのメッキに使用した場合、該リードを湿度が高いようなところに設置すると、メッキ部分からウイスカー（髭状結晶）が成長し、それが隣接したリードに接触して短絡を起こすことがあった。ウイスカーの成長を抑制するためには、Ｐｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｂ等を添加すればよいことが分かっており、これらの金属を添加したＳｎ合金がメッキ材料として使われていた。これらウイスカーを抑制する金属のうち、Ｐｂは安価であり、しかもＳｎと合金にしたＳｎ−Ｐｂはんだ合金は、はんだ付け性、価格については最適なメッキ材料であることから、従来よりＳｎ−Ｐｂはんだ合金のメッキ材料が多く使われてきていたものである。
【０００６】
しかしながら、このＳｎ−Ｐｂはんだ合金のメッキ材料は、鉛公害の点で問題視されるようになってきた。つまりＳｎ−Ｐｂはんだ合金メッキのリードが使われた家電製品は、古くなって使いにくくなったり故障したりすると、廃棄処分時に焼却ができないため地中に埋め立て処分されていた。この地中に埋め立て処分された電気製品に近時の酸度の高い酸性雨が地中に染み込んで接触すると、リードのＳｎ−Ｐｂはんだ合金メッキ部分からＰｂが溶出し、Ｐｂを含んだ酸性雨がさらに地下に浸透して地下水に混入する。このＰｂが混入された地下水を人間が飲料として使用すると、長年月の間にＰｂ成分が人体に蓄積されて鉛中毒を起こすことが懸念されている。従って、現在ではメッキ材料としてもＰｂを使用することが規制されるようになってきている。
【０００７】
上述のようにメッキ材料としてＰｂを添加したものが規制されるようになってきたことから、最近ではＳｎにＰｂ以外の酸化抑制金属を添加した所謂「鉛フリー」のメッキ材料が採用されるようになってきた。
【０００８】
鉛フリーのメッキ材料は、電気メッキや化学メッキで行う方法もあるが、これらのメッキ方法では、リード用金属材料に付着させるメッキの厚さがせいぜい０．２〜１μｍ程度の厚さしか付着させることができない。このように薄いメッキでは、メッキ後、リード同士で擦れあったり、リードが他のものに擦れたりすると、メッキがなくなって、錆が発生したりはんだ付け時にはんだ付け不良となったりすることがある。そこでリードのメッキには、メッキ材料が厚く付着する溶融メッキが多く採用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで溶融法によるＳｎ合金のメッキを行ったリードは、メッキ後、表面の酸化が少ないとはいえ、完全に酸化を防止することができず、やはり長期間放置しておくとメッキの表面が酸化して、はんだ付け性が悪くなってしまうものであった。また従来のＳｎ合金は、メッキ時、溶融メッキ槽上に大量の酸化物が発生し、メッキ面に酸化物が付着したり均一メッキを阻害したりすることがあった。本発明は、メッキ後、長期間放置しても表面が酸化されにくく、また溶融メッキ槽に酸化物を発生させにくいメッキ材料を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ＳｎまたはＳｎ主成分の合金中にＧａを極微量添加するとメッキ後の表面酸化防止に効果があり、またＧａの添加されたＳｎ合金中にＰを添加すると更に酸化を抑制するとともにメッキ槽上の酸化物の発生を抑える効果があることを見いだし、本発明を完成させた。
【００１１】
本発明は、Ｐｂを含まないＳｎ主成分の合金またはＳｎ中にＧａが０．００１〜０．１重量％添加されていることを特徴とするリードメッキ用Ｓｎ合金であり、またＰｂを含まないＳｎ主成分の合金またはＳｎ中にＧａが０．００１〜０．１重量％およびＰが０．００１〜０．１重量％添加されていることを特徴とするリードメッキ用Ｓｎ合金である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明ではＳｎ単体にＧａを添加したり、或いはＳｎ主成分にＰｂ以外の金属、例えばＢｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉを少量添加した合金にＧａを微量添加したりしたＳｎ主成分のリードメッキ用Ｓｎ合金である。そして該Ｓｎ合金にさらにＰを添加することもできる。
【００１３】
本発明においてＧａの添加量が０．００１重量％よりも少ないとメッキ後の表面の酸化防止効果がなく、しかるに０．１重量％を越えて添加しても、それ以上に酸化防止効果の向上は期待できない。
【００１４】
上記Ｇａが添加されたＳｎまたはＳｎ合金に、さらにＰを０．００１から０．１重量％添加すると、さらにメッキ面の酸化を抑制することができるばかりでなく、溶融メッキ槽の酸化物の発生を抑えることもできるようになる。
【００１５】
本発明において、Ｐの添加が０．００１重量％より少ないとメッキ面の表面酸化や溶融メッキ槽の酸化物の発生を抑える効果が現れず、しかるに０．１重量％を越えるとメッキ材料の付着が悪くなってしまう。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明のメッキ材料および比較例のメッキ材料を図１に示す。
【００１７】
図中、特性試験の変色試験とは以下の方法で行ったものである。ＳｎやＳｎ合金は酸化すると表面が黄色みを帯びた色に変色する。そこで表面の変色状態で酸化状態を測定した。直径０．３ｍｍのＣｕ線にメッキ材料を溶融メッキ法により１０μｍの厚さにメッキを行ってリード線を得る。該リード線を温度１４０℃の恒温槽中に１０時間放置後、表面の変色状態を目視で観察する。表面の変色が全くなかったものを優、表面がほんの少し変色したものを良、表面が少し多く変色したものを可、表面の変色がはなはだしかったものを不可とした。
【００１８】
図中、特性試験の酸化物発生試験とは以下の方法で行ったものである。溶融メッキ槽でメッキ材料を２５０℃に保持し、５時間経過後の酸化物の発生量を目視で観察する。酸化物の発生がほとんどないものを優、酸化物がほんの少し発生したものを良、酸化物が少し多く発生したものを可、酸化物が大量に発生したものを不可とした。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のメッキ材料はメッキ後、長期間放置しても表面の酸化が非常に少ないためリードのはんだ付け時にはんだ付け不良を起こさず、また溶融法によるメッキ時、溶融メッキ槽上に大量の酸化物を発生させないことからリード表面全体に均一なメッキが行えるという信頼性、安定性に優れたリードが得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメッキ材料の実施例と他の比較例の組成および試験結果を示す表
【図１】
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