JPH0288789A - ビスマス―錫合金電気めっき浴 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビスマス量が３０〜５５％（重量％、以下同
じ）の低融点ビスマス−錫合金電気めっき皮膜を形成す
ることができるビスマス−錫合金電気めっき浴及びめっ
き方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、電子部品に半田付けを行なうような場合。

錫めっきや錫−鉛合金めっきを施すことが行なわれてい
るが、最近半田付けのためにビスマス−錫（Ｂｉ−８ｎ
）合金めっきが要望されている。

このＢ１−８ｎ合金めっき法としては、従来、硫酸浴、
有機スルホン酸浴などが知られている（特開昭６３−１
４８８７号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これらの硫酸浴及び有機スルホン酸浴は、いず
れもビスマスが貴の金属であるため、浴中のビスマスイ
オンが置換反応を起こし易く、被めっき物を浴中に浸漬
するとき或いはＢ１−８ｎ合金めっきが施された被めっ
き物を浴から引き上げるとき、被めっき物が通電されて
いないと被めっき物やその表面に電気めっきされたＢ１
−５ｎ皮膜上にＢｉが置換析出する。また、Ｂ１−８ｎ
合金陽極上にも非通電時にＢｉが置換析出する。

このように、被めっき物にめっき前にＢｉが置換析出す
ることは、その上にＢ１−Ｓｎ合金めっき皮膜が形成さ
れた場合、その密着を損ない、また得られたＢ　ｉ　−
Ｓ　ｎ合金めっき皮膜上にＢｉが置換析出することは、
Ｂ１−Ｓｎ合金めっき皮膜の特性を損なう。更に、Ｂ１
−Ｓｎ合金陽極にＢｉが置換析出することは、めっき作
業を困難にする。しかも、Ｂｉが置換析出した場合、こ
れによって消費したＢｉを補給しなければならない。

このため、被めっき物或いはその上に形成されたＢ１−
Ｓｎ合金めっき皮膜へのＢｉの置換を防止する対策とし
て、被めっき物を浴中に浸漬するとき及び浴中から引き
上げるときに被めっき物を通電することが必要となる。

また、Ｂ　ｉ　−Ｓ　ｎ合金陽極はめっき作業の終了と
同時に浴から引き上げ、めっき作業の開始時に再び浴中
に吊り下げるという作業が必要となり、かなりの手間を
要する。

また、従来の硫酸浴は浴の安定性が悪く、しかもビスマ
ス塩の溶解度が低いので、Ｂｉ量の低いＢ１−Ｓｎ合金
めっき皮膜しか得られず、低融点とならないという問題
がある。

一方、有機スルホン酸浴として、上述したように特開昭
６３−１４８８７号公報に記載のものが知られているが
、これに開示されたＢ１−Ｓｎ合金めっき浴からは電流
密度が０　、３　Ａ　／ｄｍ”以下でＢｉ量が３０％以
上のＢ１−Ｓｎ合金めっき皮膜は得られていない。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、Ｂｉ量が多
く、低融点のＢ１−Ｓｎ合金めっき皮膜を低電流密度か
ら高電流密度の広い範囲に亘って確実に得ることができ
、また、非通電時において被めっき物やＢ　ｉ　−Ｓ　
ｎ合金陽極にＢｉの置換析出のないＢ１−Ｓｎ合金電気
めっき浴及びめっき方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を行なった結果、ビスマ
ス塩と、２価の錫塩と、該錫塩を溶解する酸、例えば硫
酸、有機スルホン酸等とを含有するめっき浴に対し、更
にグルコン酸等のオキシカルボン酸を添加すること、ま
たこのようなオキシカルボン酸添加浴中のビスマスと２
価の錫との含有割合を１：１〜１０：１とすることによ
り、Ｂｉ量が３０〜５５％の高Ｂｉ量のＢ１−Ｓｎ合金
電気めっき皮膜を形成することが可能になり、しかもこ
の浴は低電流密度でもめっき皮膜中にＢｉが入り易く、
バレルめっきにおいても高Ｂｉ量で低融点のＢ１−Ｓｎ
合金めっき皮膜が得られることを知見した。更に、この
浴はＢｉの置換析出が生じ難く、被めっき物を通電しな
がら浴中に浸漬したり浴中から引き上げたりしなくとも
被めっき物或いはＢ１−Ｓｎ合金めっき皮膜上にＢｉが
置換析出せず、またＢ１−Ｓｎ合金陽極やＳｎ陽極にも
非通電時にＢｉの置換析出がなく、このため作業終了時
に陽極を浴から引き上げるような必要がなく、従って作
業性が良好であることを見い出し、本発明をなすに至っ
た。

従って、本発明は、ビスマス塩と、２価の錫塩と、該錫
塩を溶解する酸と、オキシカルボン酸とを含有し、かつ
ビスマスと２価の錫との含有割合が重量比として１：１
〜１０：１であることを特＝４− 徴とするビスマス−錫合金電気めっき浴及び該めっき浴
を用いて被処理物に電気めっきを施し、該被処理物にビ
スマス量が３０〜５５重量％のビスマス−錫合金めっき
皮膜を形成することを特徴とするビスマス−錫合金電気
めっき方法を提供する。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

本発明浴において使用されるビスマス塩としては、硫酸
ビスマス、メタンスルホン酸ビスマス。

フェノールスルホン酸ビスマス等の有機スルホン酸ビス
マス、グルコン酸ビスマスなどが挙げられる。また、第
１細塩としては、硫酸錫、塩化錫。

有機スルホン酸錫、グルコン酸錫などが挙げられる。

これらビスマス塩、第１Ｍ塩の浴中の含有量は種々選定
されるが、ビスマス塩はビスマスとして５〜３０　ｇ　
／　Ｑ、特ニ８〜２０　ｇ　／　ａとすることが好まし
く、第１錫塩は錫として１〜６　ｇ　／　Ｑ、特に２〜
５ｇ／Ｑとすることが好ましい。この場合、ビスマスと
２価の錫との含有割合は、重量比として１：１〜１０：
１、特に２：１〜６：１とするもので、これにより高Ｂ
ｉ量で低融点のＢ１−８ｎ合金めっき皮膜を得ることが
できる。これに対し、ビスマス量が上記範囲より少ない
場合は、ビスマスの析出量が少なくなって低融点のＢ１
−８ｎ合金めっき皮膜が得難くなり、またビスマス量が
多くなり過ぎると、ビスマスの共析量が共晶点よりも多
くなり過ぎて、かえって低融点皮膜が得られない場合が
生じる。また、金属（ビスマスと２価の錫）の総合有量
は６〜３６ｇ７ｍ、特に１０〜２５ｇ／Ｑとすることが
好ましく、金属総量をかかる範囲とすることにより、低
電流密度部でも高Ｂｉ量のＢ１−８ｎ合金めっき皮膜が
より確実に形成し得る。

また、第１錫塩を溶解する酸としては、硫酸、塩酸、硝
酸等の無機酸、それに有機スルホン酸などが挙げられる
。この場合、有機スルホン酸としては、置換又は未置換
のアルカンスルホン酸、ヒドロキシアルカンスルホン酸
、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸などを挙
げることができる。

ここで、未置換のアルカンスルホン酸としてはＣｎＨ２
ｎ＋１ＳＯ３Ｈ （但し、ｎは１〜５、好ましくは１又は２である）で示
されるものが使用でき、未置換のヒドロキシアルカンス
ルホン酸としては Ｈ Ｃ，Ｈ，、＋、−ＣＨ−ＣｊＨ，，＋１−８ｏ３Ｈ（但
し、ｍは０〜２、Ｑは１〜３である）で示されるものが
使用できる。また、置換アルカンスルホン酸、ヒドロキ
シアルカンスルホン酸としてはそのアルキル基の水素原
子の一部がハロゲン原子、アリール基、アルキルアリー
ル基、カルボキシル基、スルホン酸基などで置換された
ものが使用できる。一方、ベンゼンスルホン酸、ナフタ
レンスルホン酸は、下記式 で示されるものであるが、置換ベンゼンスルホン酸、ナ
フタレンスルホン酸としては、ベンゼン環、ナフタレン
環の水素原子の一部が水酸基、ハロゲン原子、アルキル
基、カルボキシル基、ニトロ基、メルカプト基、アミノ
基、スルホン酸基などで置換されたものが使用できる。

具体的には、有機カルボン酸として、メタンスルホン酸
、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、２−プロパ
ンスルホン酸、ブタンスルホン酸、２−ブタンスルホン
酸、ペンタンスルホン酸、クロルプロパンスルホン酸、
２−ヒドロキシエタン−１−スルホン酸、２−ヒドロキ
シプロパン−１−スルホン酸、２−ヒドロキシブタン−
１−スルホン酸、２−ヒドロキシペンタンスルホン酸、
アリルスルホン酸、２スルホ酢酸、２−又は３−スルホ
プロピオン酸。

スルホこはく酸、スルホマレイン酸、スルホフマル酸、
ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、キシレンス
ルホン酸、ニトロベンゼンスルホン酸、スルホ安息香酸
、スルホサルチル酸、ベンズアルデヒドスルホン酸、ｐ
−フェノールスルホン酸などが例示され、これらの１種
又は２種以上を組み合せて用いることができる。

上記酸の含有量も適宜選定されるが、浴中５０〜４００
ｇ／Ｑ、特に１００〜２００　ｇ　／　Ｑとすることが
好ましい。

本発明浴には、更にオキシカルボン酸が含有されるが、
これらはオキシカルボン酸塩として添加してもよい。こ
こで、オキシカルボン酸としては、グルコン酸、グルコ
ノデルタラクトン、酒石酸。

クエン酸、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸
等が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組
合せて使用できるが、これらの中ではグルコン酸が好ま
しい。オキシカルボン酸の含有量は２０〜２００ｇ／Ｑ
、特に３０〜１００ｇ／Ｑとすることが好ましく、その
含有量が少な過ぎるとビスマスを十分錯化し得す、水酸
化ビスマスの沈殿を生じる場合がある。逆に多過ぎると
結晶の微細化を阻害する場合がある。

本発明に係るめっき浴には、上記成分に加え、必要によ
りアルキルノニルフェニルエーテル等のノニオン界面活
性剤を添加することができ、かかる活性剤の添加により
均一かつ微細な結晶を得る一 ことができる。なお、上記活性剤の含有量は０．１〜２
０　ｇ　／　ｎ、特に４〜８ｇ／Ｑとすることが好適で
ある。更に、本発明浴にはゼラチン。

ペプトン、その他の適宜な添加剤を添加することもでき
る。

本発明のＢｊ−Ｓｎ合金電気めっき浴を用いてめっきを
行なう場合の条件としては、特に制限されるものではな
いが、陰極電流密度は０．１〜５Ａ　／　ｄｍ”とする
ことができ、めっき温度は１５〜３０℃を採用すること
ができる。また、撹拌は液流、カソードロッカー等の機
械的撹拌を採用し得る。陽極としては、Ｂ１−Ｓｎ合金
、Ｂｉ金金属Ｓｎ金属を用いることができ、場合によっ
ては白金付チタン板、カーボン等の不溶性陽極を用いる
ことができる。この場合、本発明浴はＢｉの置換析出が
生じ難いので、Ｂ１−Ｓｎ合金陽極、Ｓｎ陽極はめっき
作業終了後にそのまま浴中に放置しておくことができ、
放置したままでもこれら陽極表面にＢｉの置換膜は形成
されないものである。

被めっき物は適宜選択されるが、本発明のめっき浴は上
述したようにＢｉの置換析出が生じ難いので、被めっき
物を浴中に浸漬する場合や浴中から引き上げる場合に非
通電状態で行なうことができる。

なお、被めっき物はバレル法によりめっきすることもで
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、Ｂｉ量が３０〜５５％で、融点が１４
０〜１６０℃のＢ１−Ｓｎ合金めつき皮膜を広い電流密
度範囲に亘って形成することができ、またＢｉの置換析
出が防止されるので、作業が簡便化される。従って、本
発明は半田付を目的とした電子部品のめっき等に好適に
採用される。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本
発明は下記の実施例に制限されるものではない。

〔実施例〕

下記組成のめっき浴を調製し、下記条件でめっきを行な
った。得られためっき皮膜の外観及び皮膜中のＢｉ量を
下記に示す。

なお、比較例３，４の浴は被めっき物を浸漬するとＢｉ
の置換析出が生じたが、実施例の浴及び比較例１，２の
浴はＢｉの置換析出は起こらなかった・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ビスマス塩と、２価の錫塩と、該錫塩を溶解する酸
   と、オキシカルボン酸とを含有し、かつビスマスと２価
   の錫との含有割合が重量比として１：１〜１０：１であ
   ることを特徴とするビスマス−錫合金電気めっき浴。 ２、請求項１記載のめっき浴を用いて被処理物に電気め
   っきを施して、該被処理物にビスマス量が３０〜５５重
   量％のビスマス−錫合金めっき皮膜を形成することを特
   徴とするビスマス−錫合金電気めっき方法。