CN104513994A - 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：在导电基材的表面上电镀一层电镀锡层；和利用激光装置发射出的沿第一方向间隔地分布的多个激光束照射导电基材上的电镀锡层以使电镀锡层的被照射部分熔融并与导电基材一起形成金属间化合物，所形成的金属间化合物生长到电镀锡层的外面并从电镀锡层露出，并且所述激光装置和所述导电基材中的一个相对于另一个移动，或者所述激光装置和所述导电基材同时相对于另一个相对移动，从而在导电基材的表面上形成多条相互平行的带状金属间化合物。本发明还公开利用前述方法制成的电接触端子，该电接触端子上的锡镀层具有摩擦性能各向异性的特征，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。

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电镀锡层；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：在导电基材的表面上电镀一层电镀锡层；和 

S200：利用激光装置发射出的沿第一方向间隔地分布的多个激光束照射导电基材上的电镀锡层以使电镀锡层的被照射部分熔融并与导电基材一起形成金属间化合物，所形成的金属间化合物生长到电镀锡层的外面并从电镀锡层露出，并且所述激光装置和所述导电基材中的一个相对于另一个移动，或者所述激光装置和所述导电基材同时相对于另一个相对移动，从而在导电基材的表面上形成多条相互平行的带状金属间化合物。 

根据本发明的一个实例性实施例，所述激光装置和所述导电基材相对移动的方向与所述第一方向垂直。 

根据本发明的另一个实例性实施例，所述激光装置包括沿第一方向间隔地分布的多个激光源，用于发射所述多个激光束。 

根据本发明的另一个实例性实施例，所述多个激光源沿第一方向均匀间隔地分布。 

根据本发明的另一个实例性实施例，所述多个激光源沿第一方向的间距是可调节的，以便控制所形成的带状金属间化合物之间的间距。 

根据本发明的另一个实例性实施例，每个激光源发射出的激光束沿第一方向的尺寸是可控的，以便控制所形成的带状金属间化合物的宽度。 

根据本发明的另一个实例性实施例，所述激光束将被照射的电镀锡层加热至500℃以上。 

根据本发明的另一个实例性实施例，所形成的金属间化合物的厚度为0.8μm至1.0μm。 

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，所述导电基材相对于激光装置以均匀的速度移动；并且所述多个激光源以相同的输出功率照射导电基材上的电镀锡层。 

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1显示根据本发明的一个实例性的实施例的导电基材的立体示意图； 

图2显示在图1的导电基材的表面上电镀一层电镀锡层的示意图； 

图3显示利用激光装置对图2所示的导电基材上的电镀锡层进行加热和熔融的示意图； 

图4显示图3所示的激光装置和图2所示的具有电镀锡层的导电基材的横截面视图； 

图5显示利用图3所示的激光装置加工形成的导电基材的俯视图；和 

图6显示根据本发明的一个实例性的实施例的用于在导电基材上形成锡镀层的生产线。 

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1显示根据本发明的一个实例性的实施例的导电基材110的立体示意图；图2显示在图1的导电基材110的表面上电镀一层电镀锡层120的示意图；图6显示根据本发明的一个实例性的实施例的用于在导电基材110上形成锡镀层的生产线。 

如图1所示，导电基材110一般制成料带形式，具有长度方向L和与长度方向L垂直的宽度方向W。 

如图6所示，在用于在导电基材110上形成锡镀层的生产线中，通常利用输送装置30(参见图6)沿导电基材110的长度方向L以预定的均匀速度输送导电基材110。 

在本发明中，在镀锡之前，导电基材110的表面一般需要先经过脱脂和活化处理，以便能够更好地与锡结合。在对导电基材110的表面进行脱脂和活化处理之后，导电基材110可以被输送到电镀设备20(参见图6)处，通过普通的电镀方法在导电基材110的表面上电镀一层电镀锡层120。电镀锡层120的厚度可以根据需要适当控制， 例如，电镀锡层120的厚度可以为大约1.0μm。 

图3显示利用激光装置300对图2所示的导电基材110上的电镀锡层120进行加热和熔融的示意图；图4显示图3所示的激光装置300和图2所示的具有电镀锡层120的导电基材110的横截面视图；图5显示利用图3所示的激光装置300加工形成的导电基材110的俯视图。 

如图1-6所示，在导电基材110上电镀一层电镀锡层120之后，具有电镀锡层120的导电基材110被输送到激光装置300。在图示的实施例中，激光装置300定位在导电基材110的电镀锡层120的上方。激光装置300包括沿第一方向(导电基材110的宽度方向)W间隔地分布的多个激光源310，多个激光源310发射出多个激光束311，照射在导电基材110的电镀锡层120上，使电镀锡层120的被激光束311照射的区域瞬间被加热至预定的高温(例如，500℃以上，600℃以上或更高的温度)而被重熔回流并与导电基材110一起形成金属间化合物(IMC)130，而没有被激光束311照射的区域保持原来的电镀锡组织不变。当导电基材110被传输离开激光装置300时，电镀锡层120的重熔的区域瞬间快速凝固在导电基材110的表面上，此时重熔的锡与导电基材110一起形成的金属间化合物130生长到电镀锡层120的外面并从电镀锡层120露出。 

由于在激光束311照射导电基材110上的电镀锡层120的同时，如图3所示，导电基材110沿垂直于第一方向W的第二方向(导电基材110的长度方向)L(图3中箭头所示的方向)相对于激光装置300移动，因此，在导电基材110经过激光装置300之后，就会在导电基材110的表面上形成多条相互平行的带状金属间化合物130。 

如图5所示，多条相互平行的带状金属间化合物130之间是电镀锡层120的没有被激光束311照射的区域，这些没有被照射的区域不妨称之为剩余的镀锡层121，如图5所示，这些剩余的镀锡层121呈相互平行的带状。 

在图示的实施例中，多个激光源310沿第一方向W均匀间隔地 分布。但是，本发明不局限于此，多个激光源310之间的间距可以调节，以便控制所形成的带状金属间化合物130之间的间距。 

在图示的实施例中，每个激光源310发射出的激光束311沿第一方向W的尺寸是可控的，以便控制所形成的带状金属间化合物130的宽度。 

在本发明的一个实例性的实施例中，所形成的金属间化合物130的厚度可以为0.8μm至1.0μm。请注意，本发明不局限于此，所形成的金属间化合物130的厚度可以根据实际需要适当调节。 

在本发明的一个实例性的实施例中，导电基材可以由铜、镍、金、银、铜合金、镍合金、金合金或银合金制成。 

为了在导电基材110的表面上快速地形成厚度均匀的带状金属间化合物130，可以通过控制输送装置30的输送速度和各个激光源310的输出功率，使得导电基材110相对于激光装置300以均匀的速度移动，并且多个激光源310以相同的输出功率照射导电基材110上的电镀锡层120。 

请注意，在本发明中，可以通过调节输送装置30的输送速度来控制所形成的带状金属间化合物130的厚度，并且所形成的带状金属间化合物130的厚度与输送速度成反比，即，当输送速度越大，所形成的带状金属间化合物130的厚度越小。 

另外，还可以通过控制各个激光源310的输出功率的大小来控制带状金属间化合物130的厚度，并且所形成的各个带状金属间化合物130的厚度与各个激光源310的输出功率的大小成正比，即，当输出功率越大，所形成的带状金属间化合物130的厚度越大。 

尽管未图示，本发明还提供一种电接触端子，其包括前述的导电基材110和通过前述方法形成在导电基材110上的锡镀层。 

通过本发明的前述方法制成的电接触端子，在导电基材110的长度方向L和宽度方向W方向上，分别具有不同的摩擦性能，从而能够获得不同插拔力特征。 

尽管在图示的实施例中，激光装置300的位置保持不变，仅导电 基材110移动，从而实现两者之间的相对移动。但是，本发明不局限于图示的实施例。在本发明的另一个实施例中，导电基材110的位置可以保持不变，而仅移动激光装置300，从而实现两者之间的相对移动。在本发明的又一个实施例中，导电基材110和激光装置300两者都可以相对于彼此移动，从而实现两者之间的相对移动。 

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 (11)

1.一种在导电基材上形成锡镀层的方法，包括以下步骤：

S100：在导电基材(110)的表面上电镀一层电镀锡层(120)；和

S200：利用激光装置(300)发射出的沿第一方向(W)间隔地分布的多个激光束(311)照射导电基材(110)上的电镀锡层(120)以使电镀锡层(120)的被照射部分熔融并与导电基材(110)一起形成金属间化合物(130)，所形成的金属间化合物(130)生长到电镀锡层(120)的外面并从电镀锡层(120)露出，并且所述激光装置和所述导电基材中的一个相对于另一个移动，或者所述激光装置和所述导电基材同时相对于另一个相对移动，从而在导电基材(110)的表面上形成多条相互平行的带状金属间化合物(130)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光装置和所述导电基材相对移动的方向(L)与所述第一方向垂直。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述激光装置(300)包括沿第一方向(W)间隔地分布的多个激光源(310)，用于发射所述多个激光束(311)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多个激光源(310)沿第一方向(W)均匀间隔地分布。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述多个激光源(310)沿第一方向(W)的间距是可调节的，以便控制所形成的带状金属间化合物(130)之间的间距。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

每个激光源(310)发射出的激光束(311)沿第一方向(W)的尺寸是可控的，以便控制所形成的带状金属间化合物(130)的宽度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述激光束(311)将被照射的电镀锡层(120)加热至500C以上。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所形成的金属间化合物(130)的厚度为0.8μm至1.0μm。

9.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。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述导电基材(110)相对于激光装置(300)以均匀的速度移动；并且

所述多个激光源(310)以相同的输出功率照射导电基材(110)上的电镀锡层(120)。

11.一种电接触端子，包括：

导电基材(110)；和

形成在导电基材(110)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。