CN104347147B - 在导电基材上形成锡镀层的方法以及利用该方法制成的电接触端子 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在导电基材上形成锡镀层的方法，包括以下步骤：提供一个导电基材；在导电基材的表面上加工形成多条相互平行的沟槽，从而在导电基材的表面上形成具有波峰和波谷的波纹轮廓；将导电基材浸入熔融的锡液中，从而在锡液与导电基材之间的接触介面上生成金属间化合物；和从锡液中取出导电基材，并对导电基材的表面上的锡镀层的厚度进行控制，使得在波峰位置处的金属间化合物生长到锡镀层的外面并从锡镀层露出，和使得在波谷位置处的金属间化合物没有生长到锡镀层的外面，从而在锡镀层的表面上形成多条相互平行的金属间化合物条带。通过本发明的方法，可以实现摩擦性能各向异性的锡镀层，从而能够扩大产品的应用场合，满足不同的实际需求。

Description

在导电基材上形成锡镀层的方法 以及利用该方法制成的电接触端子

技术领域

本发明涉及一种在导电基材上形成锡镀层的方法以及利用该方法制成的电接触端子。

背景技术

在现有技术中，有时需要在电接触端子上形成一层锡镀层，以便保护导电基材。目前，使用的镀锡方法是回流镀锡工艺，其主要包括以下步骤：先在导电基材的表面上电镀一层锡层；然后将电镀有锡层的导电基材放到回流炉中，电镀的锡层通过回流炉重新熔融凝固在导电基材的表面上，最终在导电基材与锡层之间的接触介面处形成一层金属间化合物(IMC)，从而将锡层牢固地附着于导电基材上，同时未形成IMC的剩余锡覆盖在IMC层上。

与传统的电镀锡材料相比，这种回流镀锡工艺具有孔隙率少，表面平整及防止锡须生长的优势。但是，利用这种镀锡工艺形成的锡镀层作为端子的接触介面时，由于剩余锡的表面摩擦系数大，经常导致其插拔力过大。

为了改善利用回流镀锡工艺制成的电接触端子的插拔力过大的问题，Kolbeco公司报道了一种新型回流镀锡技术，该技术首先采用特殊工艺(如毛化)对导电基材的表面进行处理，获得具有一定粗糙度的导电基材表面，然后在处理过的导电基材的表面上电镀一薄层锡，随后将电镀有锡层的导电基材放到回流炉中，电镀的锡层通过回流炉重新熔融凝固在导电基材的表面上，最终在导电基材与锡层之间的接触介面处形成一层IMC，并且从表面上观看时，部分位置处的IMC层生长至最外部表面，部分位置处仍然存在未形成IMC的剩余锡。采用这种新型回流镀锡技术形成的锡镀层的表面摩擦力被大大降低，从而能够获得较小插拔力。

但是，无论是传统的回流镀锡工艺还是这种新型回流镀锡工艺，他们获取的最终锡镀层都是一种摩擦性能各向同性的接触面，即，在不同方向上的插拔力(摩擦力)是相同的。例如，当配对的电接触端子与利用传统的回流镀锡工艺或这种新型回流镀锡工艺形成的电接触端子配合时，配对的电接触端子在各个不同方向上插入该电接触端子的插入力和从该电接触端子拔出的拔出力均是相同的。

但是，在实际应用中，有时需要在电接触端子上形成一种摩擦性能各向异性的锡镀层，即，配对的电接触端子在各个不同方向上的插拔力是不同的。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种制备摩擦性能各向异性的锡镀层的方法以及利用该方法制成的电接触端子。

根据本发明的一个方面，提供一种在导电基材上形成锡镀层的方法，包括以下步骤：

S100：提供一个导电基材；

S200：在导电基材的表面上加工形成多条相互平行的沟槽，从而在导电基材的表面上形成具有波峰和波谷的波纹轮廓；

S300：将导电基材浸入熔融的锡液中，从而在锡液与导电基材之间的接触介面上生成金属间化合物；和

S400：从锡液中取出导电基材，并对导电基材的表面上的锡镀层的厚度进行控制，使得在波峰位置处的金属间化合物生长到锡镀层的外面并从锡镀层露出，和使得在波谷位置处的金属间化合物没有生长到锡镀层的外面，从而在锡镀层的表面上形成多条相互平行的金属间化合物条带。

根据本发明的一个实例性实施例，所述熔融的锡液的温度在250℃～290℃。

根据本发明的另一个实例性实施例，所述沟槽沿导电基材的纵向方向延伸。

根据本发明的另一个实例性实施例，当在所述导电基材的横截面剖视图中观看时，所述波纹轮廓呈方波状、锯齿状或正弦波状。

根据本发明的另一个实例性实施例，在加工波纹轮廓时，控制波峰和波谷之间的间距，以便在锡镀层的表面上获得具有预定宽度的金属间化合物条带。

根据本发明的另一个实例性实施例，在导电基材从锡液中取出之后，利用风刀控制导电基材上的锡镀层的厚度。

根据本发明的另一个实例性实施例，所述锡镀层的厚度被控制成在波峰位置处不小于0.5μm，在波谷位置处不大于3μm。

根据本发明的另一个实例性实施例，所述导电基材是铜、镍、金、银、铜合金、镍合金、金合金或银合金。

根据本发明的另一个实例性实施例，在将导电基材浸入熔融的锡液之前，对已加工有波纹轮廓的导电基材进行脱脂和活化处理。

根据本发明的另一个方面，提供一种电接触端子，包括：导电基材；和形成在导电基材上的锡镀层，其中，采用前述方法形成所述锡镀层。

通过本发明的方法，可以在电接触端子上实现摩擦性能各向异性的锡镀层，从而能够扩大电接触端子的应用场合，满足不同的实际需求。

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

附图说明

图1A显示根据本发明的实例性的第一实施例的导电基材的立体示意图；

图1B显示在图1A的导电基材的表面上加工形成波纹轮廓后的示意图；

图2显示图1B的导电基材的横截面剖视图；

图3显示在图2所示的导电基材浸入熔融的锡液之后在导电基材上附着一层锡的示意图；

图4显示在图3所示的锡层与导电基材之间的接触介面处生成金属间化合物的示意图；

图5显示图4所示的生长有金属间化合物的导电基材的顶面视图；

图6显示根据本发明的实例性的第二实施例的导电基材的横截面剖视图；

图7显示在图6所示的导电基材浸入熔融的锡液之后在导电基材上附着一层锡的示意图；

图8显示在图7所示的锡层与导电基材之间的接触介面处生成金属间化合物的示意图；

图9显示图8所示的生长有金属间化合物的导电基材的顶面视图；和

图10显示根据本发明的实例性的第三实施例的导电基材的横截面剖视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

图1A显示根据本发明的实例性的第一实施例的导电基材100的立体示意图；图1B显示在图1A的导电基材100的表面101上加工形成波纹轮廓后的示意图。图2显示图1B的导电基材100的横截面剖视图。

如图1A所示，首先提供导电基材100，该导电基材100具有要镀锡的表面101，该表面101一开始为平整的表面。

如图1B和图2所示，为了获得摩擦性能各向异性的锡镀层，本发明需要在导电基材100的表面101上加工形成多条相互平行的沟槽102，从而在导电基材100的表面101上形成具有波峰和波谷的波纹轮廓。

在本发明的一个实例性的实施例中，导电基材100可以为铜或铜合金料带，其具有纵向方向和横向方向。但是，本发明不局限于此，也导电基材100也可以由镍、金、银、镍合金、金合金或银合金制成。

在图1B所示的实例性的实施例中，沟槽102沿导电基材100的纵向方向直线延伸。但是，本发明不局限于此，沟槽102也可以在纵向方向上沿曲线路径延伸。

在导电基材上加工形成波纹轮廓之后，如果需要，还可以对导电基材进行脱脂和活化处理，以便去除杂质，提高导电基材与锡的结合性能。

在脱脂和活化处理之后，将导电基材100浸入具有预定温度的熔融的锡液中，一旦导电基材100浸入熔融的锡液中，就会在导电基材100的表面上附着一层锡110，如图3所示。

如图4所示，一旦熔融的锡液接触导电基材100，就会在锡液与导电基材100之间的接触介面上生成金属间化合物120，这种金属间化合物120的生长速度与温度和时间成比例。

当导电基材100浸入锡液中预定时间之后，从锡液中取出导电基材100，并对导电基材100的表面上的锡镀层110的厚度进行控制，使得在波峰位置处的金属间化合物120生长到锡镀层110的外面并从锡镀层110露出(参见图4)，和使得在波谷位置处的金属间化合物120没有生长到锡镀层110的外面(参见图4)，从而在锡镀层110的表面上形成多条相互平行的金属间化合物条带(参见图5)。

在本发明的一个实例性的实施例中，熔融的锡液的温度可以在250℃～290℃。

如图2所示，当在导电基材100的横截面剖视图中观看时，波纹轮廓呈方波状。但是，本发明不局限于此，波纹轮廓也可以呈锯齿状(参见图6)、正弦波状(参见图10)或其它波纹形状。

在本发明中，在加工波纹轮廓时，可以通过控制波峰和波谷之间的间距，来控制在锡镀层110的表面上形成的金属间化合物条带的宽度。当然，也可以通过适当控制锡镀层110的厚度来适当调节所形成的金属间化合物条带的宽度。

在本发明的一个优选实施例中，在导电基材100从锡液中取出之后，利用风刀控制导电基材100上的锡镀层的厚度。但是，本发明不局限于此，也可以用刮板或刮刀来去除多余的锡，以达到控制导电基材100上的锡镀层的厚度。

在本发明的一个实例性的实施例中，锡镀层的厚度可以被控制成在波峰位置处不小于0.5μm，在波谷位置处不大于3μm。

尽管未图示，本发明还提供一种电接触端子，包括：导电基材100；和形成在导电基材100上的锡镀层110，其中，采用前述方法形成所述锡镀层110。

当配对的电接触端子插入具有图5所示的接触表面的电接触端子时，当插入的角度或方向不同时，配对的电接触端子与金属间化合物条带以及金属间化合物条带之间的剩余的锡镀层110的接触面积是不同的，因此，产生的摩擦力也各不相同，从而实现了摩擦性能各向异性。

图6显示根据本发明的实例性的第二实施例的导电基材200的横截面剖视图；图7显示在图6所示的导电基材200浸入熔融的锡液之后在导电基材200上附着一层锡210的示意图；图8显示在图7所示的锡层210与导电基材200之间的接触介面处生成金属间化合物220的示意图；图9显示图8所示的生长有金属间化合物220的导电基材200的顶面视图。

图6至图7所示的第二实施例与图1A至图5所示的第一实施例的区别主要在于：在图6至图7所示的第二实施例中，在导电基材200的表面上加工形成多条相互平行的沟槽202，从而在导电基材200的表面上形成具有波峰和波谷的锯齿状的波纹轮廓，而不是方波状的波纹轮廓。

除此之外，图6至图7所示的第二实施例的其它方面与图1A至图5所示的第一实施例基本相同，为了简洁，这里不再赘述。

图10显示根据本发明的实例性的第三实施例的导电基材300的横截面剖视图。

图10所示的第三实施例与图1A至图5所示的第一实施例的区别主要在于：在图10所示的第三实施例中，在导电基材300的表面上加工形成多条相互平行的沟槽302，从而在导电基材300的表面上形成具有波峰和波谷的正弦波状的波纹轮廓，而不是方波状的波纹轮廓。

除此之外，图10所示的第三实施例的其它方面与图1A至图5所示的第一实施例基本相同，为了简洁，这里不再赘述。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。

Claims (10)

1.一种在导电基材上形成锡镀层的方法，包括以下步骤：

S100：提供一个导电基材(100)；

S200：在导电基材(100)的表面(101)上加工形成多条相互平行的沟槽(102)，从而在导电基材(100)的表面(101)上形成具有波峰和波谷的波纹轮廓；

S300：将导电基材(100)浸入熔融的锡液中，从而在锡液与导电基材(100)之间的接触介面上生成金属间化合物(120)；和

S400：从锡液中取出导电基材(100)，并对导电基材(100)的表面上的锡镀层(110)的厚度进行控制，使得在波峰位置处的金属间化合物(120)生长到锡镀层(110)的外面并从锡镀层(110)露出，和使得在波谷位置处的金属间化合物(120)没有生长到锡镀层(110)的外面，从而在锡镀层(110)的表面上形成多条相互平行的金属间化合物条带。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融的锡液的温度在250℃～290℃。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述沟槽(102)沿导电基材(100)的纵向方向延伸。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

当在所述导电基材(100)的横截面剖视图中观看时，所述波纹轮廓呈方波状、锯齿状或正弦波状。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

在加工波纹轮廓时，控制波峰和波谷之间的间距，以便在锡镀层(110)的表面上获得具有预定宽度的金属间化合物条带。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在导电基材(100)从锡液中取出之后，利用风刀控制导电基材(100)上的锡镀层的厚度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述锡镀层的厚度被控制成在波峰位置处不小于0.5μm，在波谷位置处不大于3μm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述导电基材是铜、镍、金、银、铜合金、镍合金、金合金或银合金。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在将导电基材(100)浸入熔融的锡液之前，对已加工有波纹轮廓的导电基材进行脱脂和活化处理。

10.一种电接触端子，包括：

导电基材(100)；和

形成在导电基材(100)上的锡镀层，

其特征在于，

采用前述权利要求中的任一项的方法形成所述锡镀层。