CN1692529B - 被软钎焊的零件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
在连接器的接头(1)中,将金属材料弯曲加工成为规定形状,使得在一端的附近形成端子部(2)、在另一端的附近形成触点部。然后,在包含端子部(2)和触点部的接头(1)的大体整个表面上,形成作为镀底层的镍镀层和金镀层。通过在端子部(2)与触点部之间、特别是端子部(2)的附近照射激光束(L),从而除去金镀层,并露出镀底层或使金镀层的金和底层的镍合金化。由于镍或金和镍的合金与软钎料的浸湿性低,所以被熔化了的软钎料的扩散在该部分停止。
Description
技术领域
本发明涉及一种连接器用接头及接头等被软钎焊的零件的制造方法。
背景技术
一般地,用于连接器等的接头等被软钎焊零件,例如在铜等金属材料的上面实施镍(Ni)的镀底层,然后在其上面实施镀金(Au)。这样,通过在零件的表面实施镀金,可防止零件表面的氧化,同时,利用金与软钎料的高浸湿性(wetting property),而容易进行零件的端子部与印刷电路板上的配线图案的软钎焊。
可是,用于携带式电话机和数字摄像机等移动设备的微型连接器,在连接了插座与端头的连接器自身的叠装高度为1mm程度。另外,接头的排列间距为0.4mm程度,高度为0.7mm程度。为此,由于金与软钎料的浸湿性的高度的原因,被熔化了的软钎料从端子部沿接头的表面扩散,存在软钎料附着到本来不应附着的部位例如触点部等的可能性。另外,伴随着软钎料的扩散,有可能在本来应附着软钎料的端子部和印刷电路板上的配线图案附近附着的软钎料量不足,而不能获得足够的接合强度。
因此,例如在日本专利特开平2-15662号公报或日本专利特开平6-204377号公报等上所记载的那样,提出有进行部分镀金的方案,即仅仅在接头中的、需要由镀金覆盖表面的端子部和触点部实施镀金,在端子部与触点部之间的部分不实施镀金。这样,若在端子部与触点部之间的部分不实施镀金,将镍的镀底层处于露出的状态,则由于镍与软钎料的浸湿性低,从而可以防止软钎料从端子部朝向触点部扩散。
然而,由于移动设备用的连接器的接头非常小,所以1个1个地形成接头,并对各接头的整体实施镀层的事情本身是困难的。为此,将带状的金属板的侧部形成为梳齿状,另外将梳齿状部分弯曲加工成规定形状,并形成多个接头以规定间距排列的半加工品(blank)。然后,通过沿其纵向输送半加工品的同时,将其浸渍到电镀液中,从而在接头的表面整体实施镀镍和镀金。从而,在接头实施部分镀金是非常困难的。此外,如果假设在接头想实施部分镀金,则镀金工序及装置变得非常复杂,同时,半加工品的输送速度变得非常缓慢,在生产率上产生问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的,其目的在于,提供即使在整个面上实施有镀金,也能够防止被熔化了的软钎料从端子部扩散到触点部的连接器用接头及被软钎焊的零件的制造方法。
为了达到上述目的,与本发明一个方式相关的连接器用接头具有:通过将金属材料加工成规定形状而形成的、设置于一端附近的端子部和设置于另一端附近的触点部;在包含上述端子部和触点部的大体整个表面上形成的镀镍的镀底层和金镀层或含金的合金镀层;扩散防止区域,该扩散防止区域通过从上述端子部与触点部之间的上述金镀层或含金的合金镀层上照射激光束而形成,与上述软钎料的浸湿性低,被熔化了的软钎焊不易扩散,该扩散防止区域是通过使具有比作为扩散防止区域所需要的宽度大的射束光点直径的激光束对半加工品的单面仅扫描1次,作为整体在两侧仅扫描2次,而从在使至少一部分的金或含金的合金蒸发而露出镀镍的镀底层的同时使金与镍合金化而形成的合金层、使得含金的合金材料中的金以外的材料扩散的扩散层、在蒸发而除去一部分的金的同时使残留的金与镍合金化而形成的合金层中选择出来的任一种。
另外,与本发明一个方式相关的被软钎焊的零件的制造方法具有:为了在一端附近形成软钎焊的端子部,将金属材料加工成规定形状的工序;在包含上述端子部的大体整个表面上,形成镀镍的镀底层和金镀层或含金的合金镀层的工序;对于上述端子部与不被软钎焊的非软钎焊部之间的上述金镀层或含金的合金镀层,使具有比作为扩散防止区域所需要的宽度大的射束光点直径的激光束对半加工品的单面仅扫描1次,作为整体在两侧仅扫描2次,来形成扩散防止区域的工序,该扩散防止区域是从在使至少一部分的金或含金的合金蒸发而露出镀镍的镀底层的同时使金与镍合金化而形成的合金层、使得含金的合金材料中的金以外的材料扩散的扩散层、在蒸发而除去一部分的金的同时使残留的金与镍合金化而形成的合金层中选择出来的任一种,并且与软钎料的浸湿性低、被熔化了的软钎焊不易扩散。
根据这样的构成,从端子部沿金镀层或含金的合金镀层的表面渐进而来的被熔化了的软钎料的扩散,在金镀层或含金的合金镀层的表面与扩散防止区域的边界处停止,不会进一步前进。为此,被熔化了的软钎料的扩散到达到触点部的可能性基本上没有。另外,由于被熔化了的软钎料的扩散在扩散防止区域的边界处被停止,所以,能够确保在端子部的附近残存一定量的软钎焊,保证端子部和印刷电路板上的配线图案的足够的接合强度。进而,作为金镀层或含金的合金镀层没有必要实施部分镀层,所以,不会降低接头等的被软钎焊的零件的制造工序中的半加工品的输送速度,能够维持生产率。
扩散防止区域通过在金镀层或含金的合金镀层的表面上照射激光束而形成。照射了激光束的部分的金镀层或含金的合金镀层的一部分或全部被蒸发而除去的情况下,露出镀镍的镀底层。另外,在使金与镀镍的镀底层的材料合金化了的情况下,露出合金层。或者,在使合金材料中、金以外的材料扩散到表面的情况下,露出扩散层。这些镀镍的镀底层、合金层或扩散层与软钎料的浸湿性分别与金比低,所以从端子部在金镀层或含金的合金层的表面渐进而来的被熔化了的软钎料的扩散在这些扩散防止区域的边界处停止。
附图说明
图1A~图1C分别为构成在本发明的各实施方式中通用的连接器的插座的俯视图、主视图、及侧视图。
图2为示出与本发明相关的连接器用接头的基本构成的侧视图。
图3为示出上述插座被安装在印刷电路板上的状态的剖面侧视图。
图4A~图4C为分别示出在各实施方式中通用的接头的半加工品的形状的俯视图、侧视图、及主视图。
图5为示出用于形成在本发明的第1实施方式中的扩散防止区域的方法的侧视图。
图6A为示出在第1实施方式中,将激光束照射到接头的状态的剖面图。
图6B为示出在第1实施方式中,除去接头的表面的金镀层的状态的剖面图。
图7为示出在第1实施方式中,对于排列了接头的半加工品的激光束的照射方向的图。
图8为示出从另一个方向观察到的激光束的照射方向的图。
图9为示出激光束的点径比扩散防止区域的宽度小的情况下的激光束的照射方法的图。
图10为示出激光束的点径比扩散防止区域的宽度大的情况下的激光束的照射方法的图。
图11A~图11E为分别示出在激光束被照射下改变射束光点的偏移幅度时的点核(激光束的照射痕迹)的重合状态的图。
图12为示出射束光点的直径、射就点的偏移幅度、及点核的重合宽度的关系的图。
图13A为示出在本发明的实施方式2中的用于形成扩散防止区域的方法中,在接头上照射有激光束的状态的剖面图。
图13B为示出在实施方式2中,使接头的表面的金与镍合金化而形成合金层的状态的剖面图。
图14为示出按照第2实施方式的方法的变形例,部分地除去接头表面的金镀层并部分地使金与镍合金化而形成了合金层的状态的剖面图。
图15A为示出用于形成本发明的第3实施方式中的扩散防止区域的方法的剖面图,示出将接头安装于夹具之前的状态。
图15B为示出上述第3实施方式的方法的剖面图,示出将接头安装于夹具后的状态。
图16A为示出用于形成本发明的第4实施方式中的扩散防止区域的方法的剖面图。
图16B为示出按照第4实施方式的方法而形成的扩散防止区域的剖面图。
图17为示出按照第4实施方式的方法的变形例而形成的扩散防止区域的剖面图。
图18为示出按照第4实施方式的方法的另一个变形例而形成的扩散防止区域的剖面图。
图19A为示出用于形成本发明的第5实施方式中的扩散防止区域的方法的剖面图。
图19B为示出按照第5实施方式的方法而形成的扩散防止区域的剖面图。
图20为示出按照第5实施方式的方法的变形例而形成的扩散防止区域的剖面图。
图21为示出按照本发明第5实施方式的方法的另一个变形例而形成的扩散防止区域的剖面图。
具体实施方式
各实施方式上通用的说明
下面以例如用于携带式电话机和数字摄像机等移动设备的叠装高度为1mm左右的连接器为例,说明对本发明的各实施方式通用的部分。另外,作为被软钎焊的零件,以连接器用的接头为例进行说明,但不限于该实施方式,当然也可应用于其它被软钎焊的零件。
图1A~图1C示出构成连接器的插座的构成。插座100由绝缘性树脂形成于大体长方形的框体的插座基体101和分别压入或嵌入到插座基体101的长边102的多对接头1等构成。
图2示出接头1的侧面。各接头1分别将具有弹性的例如铜等的带状金属板弯曲成规定形状而形成,在一端部设置软钎焊用的端子部2,在另一端部设置有触点部3。在接头1的表面上,实施有由整体上镀镍的镀底层。另外,在镀底层的上面,形成有实施了镀金的端子部2侧的镀金区域4和触点部3侧的镀金区域5,以及形成于镀金区域4与5之间、且用于防止被熔化了的软钎料的扩散(软钎料上升)的扩散防止区域6。
图3示出将插座100安装于印刷电路板110上的状态。端子部2突出到比插座基体101的下面更下侧,将端子部2软钎焊到印刷电路板110上的配线图案,由此将插座100固定到印刷电路板110上。此时,由于在端子部2的表面上实施有镀金,另外,在印刷电路板110上的配线图案也同样实施有镀金,所以,因金和软钎料的浸湿性高度,被熔化了的软钎料流入到端子部2的表面和印刷电路板110上的配线图案的表面之间,并迅速附着。另一方面,附着于端子部2表面的软钎料在镀金区域4上扩散,但因扩散防止区域6的存在,不能扩散到其它的镀金区域5。其结果,软钎料不会附着于触点部3。并且,对于与插座100一起构成连接器的端头(图中未示出)也同样。
如已说明的那样,由于移动设备用的连接器的接头1非常小,所以,如图4A~图4C所示,将带状的金属板的侧部形成为梳齿状,另外将梳齿状部分弯曲加工成规定形状,由此形成多个接头1以规定间距排列的半加工品(blank)12。然后,将半加工品12沿其纵向输送的同时,浸渍在镍液中,由此首先在接头1的表面的整个面形成镍的镀底层。另外,将半加工品12沿纵向输送的同时,浸渍到镀金液中,由此从镀底层的上面,在接头1的表面的整个面上形成金镀层。
这样,在包含端子部2和触点部3的接头1的表面的整个面上形成了金镀层后,在端子部2和触点部3之间的规定区域的金镀层上,实施后述的由各实施方式的处理,由此形成扩散防止区域6。扩散防止区域6的位置若在端子部2与触点部3之间,可以是任意的位置,没有特别限定。然而,若考虑端子部2和印刷电路板110上的配线图案的接合强度等时,软钎焊的扩散应被减少,最好在接近端子部2的部位设置扩散防止区域6。
这样在端子部2与触点部3之间形成了扩散防止区域6后,将半加工品12以该状态下压入或嵌入到插座基体101,在将各接头1固定于插座基体101后,各接头1从半加工品12被切断。其结果,完成插座100。然后,如图3所示,在印刷电路板110上配置插座100,将接头1的端子部2软钎焊到印刷电路板110,由此将插座100安装到印刷电路板110上。
在软钎焊时,即使被熔化了的软钎料在端子部2的镀金区域4的表面朝上方扩散,也由于扩散防止区域6的表面与软钎料的浸湿性低,所以,被熔化了的软钎料的扩散在镀金区域4与镀金区域4的边界上停止。其结果,可防止被熔化了的软钎料扩散到触点部3,同时可防止残留于端子部2的软钎料的量减少。另外,可将端子部2在印刷电路板110的软钎焊接合强度维持得高。
第1实施方式
下面说明本发明的第1实施方式。在第1实施方式中,将激光束照射到接头1的金镀层的表面,并部分地除去金镀层。
如图5所示,在端子部2与触点部3之间的部分中,将激光束L照射到接头1的表面。照射激光束L的部位若在端子部2与触点部3之间,则不会特别限定,但最好为接近端子部2的部位。在其它实施方式中也同样。
如图6A所示,例如使用半导体激光装置等,将激光束L照射到接头1的端子部2与触点部3之间的规定位置上,该接头1在包含端子部2和触点部3的整个面上形成了镍镀层7和金镀层8。因激光束L的能量,照射了激光束L的部分局部地被加热,表面的金镀层8被熔化并蒸发。其结果,如图6B所示,可部分地除去照射了激光束L的部分的金镀层8。若除去表面的金镀层8,则露出作为镀底层的镍镀层7。如上述,由于镍与软钎料的浸湿性低,所以,除去了表面的金镀层8的部分作为被熔化了的软钎料的扩散防止区域6起作用。
这样,通过将激光束L用于除去金镀层8,可使能量集中到微小区域,所以,即使接头1微小,也可按良好的精度形成扩散防止区域6。另外,由于可控制激光束L的功率,所以,相应于金镀层8的厚度等适当地选择能量条件,由此可不用除去作为镀底层的镍镀层7,并按良好的精度且在短时间内能够形成扩散防止层6。
作为激光束L,最好采用如下的激光束,即例如波长为1100nm及其以下,每1脉冲的能量在0.5~5mJ/pulse的范围,且每单位面积的能量在100~2000mJ/mm2的范围。更好采用如下的激光束,即每1脉冲的能量为3mJ/pulse及其以下,且每单位面积的能量为1200mJ/mm2及其以下。
若激光束L的能量过大,则有可能金镀层8下面的镍镀层7也被除去,并接头1的材料也被熔化。例如,在接头1的材料为铜的情况下,若照射具有剩余能量的激光束L,则露出镍镀层7下面的铜。可是,由于铜与软钎料的浸湿性高,所以,在露出铜的部分中,不能防止被熔化了的软钎料的扩散。另外,由于铜的耐蚀性差,所以因露出铜而耐蚀性也下降。从而,最好如上述那样地控制激光束L的能量,仅仅除去金镀层8并露出镍镀层7。
下面,说明激光束L的照射方法。如上述,金镀层8以规定间距排列于半加工品12的侧部。从而,需要在半加工品12的状态下,遍及所有接头1的全周,并无遗漏且均匀地照射激光束L。在此,如图7所示,相对于半加工品12的输送方向X构成规定角度φ地使激光束L扫描,将激光束L同时照射到接头1的构成大体矩形断面的4边1a~1d中的、相互大体构成直角的2边1a和1b。
若从半加工品12的一方侧对2边1a和1b的激光束L的照射结束,则翻转半加工品12或使激光束L从相反方向扫描,同时进行对半加工品12的相反侧的2边1c和1d的激光束L的照射。
另外,如图8所示,根据各接头1的形状,为了不产生接头1的其它部分、例如成为弯曲部20的阴影而不能照射激光束L的部分,使激光束L的照射方向相对于半加工品12的板状部分也仅仅倾斜规定的角度θ。
这样,通过2次的激光束L的扫描,能够对半加工品12的各接头1的4边1a~1d的全部(即全周),而无遗漏地且大体均匀地照射激光束L。
下面,说明作为被熔化了的软钎料的扩散防止区域6而起作用所需要的宽度W(参照图2)和激光束L的直径。作为扩散防止区域6,在第1步,除去表面的金镀层,露出有作为镀底层的镍镀层。可是,即使镍与软钎料的浸湿性低,被熔化了的软钎料在镍镀层区域上扩散一些。为此,为了防止被熔化了的软钎料的扩散而所需要的宽度W存在下限值。在上述移动设备用的微型连接器用的接头中,根据实验求出作为扩散防止区域6起作用所需要的宽度W时,下限值为0.13mm。因此,必须遍及0.13mm及其以上的宽度照射激光束L,除去金镀层。
作为激光束L,可获得各种各样的射束光点直径的激光束。当使用比作为扩散防止区域6所需要的宽度W小的射束光点直径(在图9所示例中,例如为0.05mm)的激光束时,形成点核直径为约0.05mm的点核(激光束的照射痕迹),如图9所示,必须朝扩散防止区域6的宽度方向一点一点地偏移,同时使激光束L多次(在图9所示例中为5次)扫描并照射。为此,仅仅从半加工品12的一方侧也必须使描激光束L扫描2次及其以上,金镀层的除去很费时间,成本增大。另外,需要使激光束L的扫描朝扩散防止区域6的宽度方向偏移,要求激光束L的扫描或半加工品12的输送精度。相对与此,如图10所示,若使用比作为扩散防止区域6所需要的宽度W大的射束光点直径(在图10所示例中,例如0.15mm)的激光束,则形成点核直径为约0.15mm的点核,对半加工品12的单面使激光束L仅扫描1次,作为整体在两侧共计仅扫描2次,由此,能够对接头1的全周,而无遗漏且大体均匀地照射激光束L。另外,由于没有必要使激光束L的扫描朝扩散防止区域6的宽度方向偏移,所以,金镀层的除去不费时间,也可降低成本。另外,对激光束L的扫描或半加工品12的输送不要求太高的精度。
下面,分析扫描激光束L的同时照射时的激光束L的偏移量B与连续地照射2次的激光束L的重合部分的宽度(重合宽度)H的关系。若将激光束L的射束光点直径设为0.15mm,则形成的点核直径大体为0.15mm,并使偏移量B一点一点地改变,而求出了重合宽度H。图11A~图11E示出其变化,同时表1示出偏移量B与重合宽度H的值(单位均为mm)。
其中,如图12所示,若将点核直径设为D,则重合宽度H由下式给出。
(表1)
图号 | 图11A | 图11B | 图11C | 图11D | 图11E |
偏移量B | 0.008 | 0.016 | 0.032 | 0.048 | 0.075 |
重合宽度 | 0.150 | 0.149 | 0.147 | 0.142 | 0.130 |
假设通过激光束L的1次照射可以除去金镀层,如从表1可知,如图11E所示,即使偏移量B为点核直径D的1/2,也能够确保作为扩散防止区域6起作用而所需要的宽度W0.13mm。相反,当激光束L的功率小、由1次的照射不能除去金镀层时,如图11A和图11B等所示,减少偏移量B,增大激光束L的照射次数,确保除去金镀层所需要的能量即可。并且,在所有情况下,在射束光点的中心部通过的区域中,能量的照射量多,不仅金镀层而且作为镀底层的镍镀层也被除去,而露出铜等接头1的材料的可能性高。为此,最好通过实验等将激光束L的功率和照射次数等设定为最佳条件。
第2实施方式
下面说明本发明的第2实施方式。在第2实施方式中,通过将具有比上述第1实施方式中的激光束L小的能量的激光束L照射到接头1的端子部2与触点部3之间的部分上,从而使照射激光束L的部分的金与镍合金化,并形成有扩散防止区域6。
如图13A所示,若将具有规定功率的激光束L照射到接头1的端子部2与触点部3之间的部分上,则金镀层8下侧的镀镍层9的镍扩散到金镀层8,如图13B所示,在金镀层8的照射了激光束L的部分上形成金与镍(Au-Ni)的合金层8a。该合金层8a与软钎料的浸湿性和镍与软钎料的浸湿性同样,比金与软钎料的浸湿性低。为此,通过将该合金层8a形成于端子部2与触点部3之间,从而即使被熔化了的软钎料从端子部2沿金镀层8的表面而扩散,在合金层8a与金镀层8的边界部位中软钎料的扩散也停止,软钎料不会进一步扩散到合金层8a的表面上。即,金与镍的合金层8a作为被熔化了的软钎料的扩散防止区域6起作用。
并且,如在上述第1实施方式中说明了的那样,根据激光束L的射束光点的重合情况的不同,根据部位产生从激光束L接受的能量的偏差。在此,可构成为如下,即如图14所示,在从激光束L接受的能量较高的部分中,使表面的金镀层8蒸发,并形成露出镍镀层7的部分9,在从激光束L接受的能量较低的部分中,形成金与镍的合金层8a。这样,不会使作为镀底层的镍镀层7蒸发,能够防止铜等接头1的材料的露出。另一方面,露出镍镀层7的部分9和金与镍的合金层8a与软钎料的浸湿性都低,所以,能够作为扩散防止区域6起作用,防止被熔化了的软钎料的扩散。
第3实施方式
下面说明本发明的第3实施方式。在第3实施方式中,在使金的剥离液40作用于接头1的端子部2与触点部3之间的部分之后或作用之前,将激光束L照射到该部分,而形成扩散防止区域6。因此,对于与上述各实施方式通用的部分,省略其说明。
在第3实施方式中的用于形成扩散防止区域的方法中,如图15A和图15B所示,第1接头1的端子部2与触点部3之间的弯曲部19浸渍到金的剥离液40,而除去(剥离)该部分的金镀层。在夹具14的一个侧部上,设置有朝上方开口的浴槽15,在浴槽15充填有金的剥离液40。另外,在夹具14的上面,设置有定位突起16。进而,在夹具14的上方、对应于定位突起16配置有形成定位凹部18的压板17。进而,邻接于浴槽15而形成有在上端具有开口的空洞部21。
实施了镀底层和镀金的接头1在上述半加工品12的状态下安装于夹具14。在半加工品12上沿其纵向以一定间隔形成有多个导向孔20,所以,通过将导向孔20配合于定位突起16,将半加工品12定位并固定于夹具14。浴槽15仅配合弯曲成端子部2与触点部3之间的U字状的弯曲部19,设定有触点部3不能嵌入的那样的尺寸。然后,在使弯曲部19朝下的状态下,若将接头1的端子部2载置于夹具14上面,则弯曲部19浸渍到浴槽15内的剥离液40。
若接头1的端子部2与触点部3之间的弯曲部19浸渍到剥离液40中,则金镀层的金与剥离液40发生氧化反应,并在络合物化状态下被溶解。因此,除去接头1的浸渍到剥离液40的部分的金镀层,露出镀底层。
此时,即使剥离液40由表面张力的作用沿浴槽15的内壁上升,也由邻接于夹具14的空洞部21的开口,阻止剥离液40到达端子部2。其结果,能够防止除去端子部2的金镀层。另一方面,触点部3如图15B所示,不接触于夹具14,所以,不会除去触点部3的金镀层。
溶解到剥离液40中的金以络合物化状态从剥离液40被回收。并且,虽然在半加工品12的状态下对接头1进行由剥离液40的除去金镀层的处理,但根据不同情况,也可以从半加工品12切断接头1后,进行由剥离液40的除去金镀层的处理。
剥离液40的种类虽然没有特别限定,但可采用以氰化钾、硝基化合物、氧化铅等为主成分的剥离液。另外,将接头1浸渍到剥离液40的时间设定在从数秒到数分程度的范围。具体地说,作为剥离液40,采用梅鲁特克斯(Meltex/メルテツクス)公司制造的“エンストリツプAu-78M”,在其中浸渍15秒程度。
这样,除去接头1的端子部2与触点部3之间的弯曲部19的金镀层后,根据上述第1或第2实施方式的方法,在除去了金镀层8的部分照射激光束L,从而使残留于照射了激光束的部分的金蒸发,或者与镍合金化。这样,通过兼用剥离液40与激光束L的照射,从而即使由剥离液40没有完全地除去金镀层8,也可由激光束L的照射大体完全地除去残余的金,或者使其与镍合金化,能够形成与软钎料的浸湿性低的扩散防止区域6。另外,作为其结果,能够防止被熔化了的软钎料从端子部2扩散到触点部3。
并且,激光束L的每1脉冲的能量和每单位面积的能量能够适当地设定在不使作为镀底层的镍镀层7和其下方的接头1的材料(铜等)熔化的范围内。
另外,也可以与上述相反,首先在接头1的端子部2与触点部3之间的弯曲部19的一部分照射激光束L,之后将照射了激光束L的部分浸渍到金的剥离液40。即,首先在端子部2与触点部3之间的部分中,对在接头1的表面实施了金镀层8的表面照射激光束L,从而除去该部分的金的一部分,部分地露出作为镀底层的镍镀层7,或者使上述部分的金的一部分与镍合金化。然后,将接头1的端子部2与触点部3之间的弯曲部19浸渍到金的剥离液40,除去由激光束L的照射残留的金。并且,与镍合金化的金不易因由剥离液40的处理而被除去,所以,金与镍的合金层8a(参照图13B)以原样作为扩散防止区域6露出。
这样,通过兼用剥离液40和激光束L,能够从扩散防止区域6大体完全地除去金镀层8,能够防止被熔化了的软钎料沿残留的金镀层8而扩散。
第4实施方式
下面说明本发明的第4实施方式。在上述第1实施方式~第3实施方式中,在接头1的大体整个表面作为镀底层形成有镍镀层7,另外,在镍镀层7上面形成有金镀层8。在第4实施方式中,如图16A所示,不同点在于,在作为镀底层的镍镀层7上面形成有金-镍(Au-Ni)合金镀层80。
如图4A~图4C所示,沿其纵向输送被加工了的半加工品12的同时,将其浸渍到镍液中,从而首先在接头1的表面整个面上形成作为镀底层的镍镀层7。进而,沿其纵向输送半加工品12的同时,将其浸渍到金-镍合金镀液中,从而在镍镀层7上面形成金-镍合金镀层80。
镀镍液的种类不特别限定,例如若采用氨基磺酸镍镀液,则易于提高电流密度,能够提高生产率。镍镀层7形成为使得膜厚处于0.3~10μm的范围。另外,金-镍合金镀液的种类也没有特别限定,但例如采用共析比例为金∶镍=70∶30~99.9~0.1的范围的金-镍合金镀液。作为金-镍合金镀液的具体例,能够采用日矿金属电镀(日鉱メタルプレ一テイング)株式会社的产品。金-镍合金镀层80形成为使得膜厚处于0.01~0.5μm的范围。
在接头1的大体整个表面上形成了镍镀层7和金-镍合金镀层80后,如图16A所示,将激光束L照射到形成被熔化了的软钎料的扩散防止区域6的部分。照射了激光束L的部分的金-镍合金镀层80被熔化、蒸发。其结果,如图16B所示,除去金-镍合金镀层80,形成露出作为镀底层的镍镀层7的扩散防止区域6。
镍镀层7与金-镍合金镀层80相比软钎料的浸湿性非常低,所以,在接头1的端子部2与触点部3之间的部分中形成露出镍镀层7的扩散防止区域6,从而即使被熔化了的软钎料从端子部2向金-镍合金镀层80的表面扩散,软钎料的扩散也在扩散防止区域6的部分,即露出了镍镀层7与金-镍合金镀层80的边界处停止,并不会进一步扩散。其结果,能够防止软钎料扩散到触点部3,或在端子部2不残留足够量的软钎料。另外,能够将端子部2的软钎料在印刷电路板110的接合强度维持得高。
例如,在上述第2实施方式中,如图13B所示,通过在金镀层8照射激光束L,从而形成有金与镍的合金层8a。在该情况下,由于金与镍的比例中镍的一方比金多很多,所以,合金层8a与软钎料的浸湿性和镍与软钎料的浸湿性同样程度地低。为此,合金层8a作为被熔化了的软钎料的扩散防止区域6起作用。与此相反,在本实施方式的金-镍合金镀层80中,如上述,金与镍的比例中金的一方比镍多。为此,金-镍合金镀层80与软钎料的浸湿性和金与软钎料的浸湿性同样程度地高。为此,金-镍合金镀层80与金镀层8同样,适合于作为接头1等的被软钎焊的零件的表面处理。
另外,也可通过调节激光束L的功率,如图17所示,在金-镍合金镀层80中的照射了激光束L的部分中,形成使金-镍合金的镍扩散到表面而形成扩散层81。在该情况下,在扩散层81的表面附近,金与镍的比例中镍的一方比金多,所以,扩散层81与软钎料的浸湿性变得非常低,扩散层81作为被熔化了的软钎料的扩散防止区域6起作用。
另外,如图18所示,在从激光束L接受的能量高的部分9中,使表面的金-镍合金镀层80蒸发,并露出镍镀层7,在从激光束L接受的能量的低的部分中,使金-镍合金的镍朝表面扩散,并形成扩散层81。这样,不会蒸发到作为镀底层的镍镀层7,能够防止铜等接头1的材料的露出。另一方面,由于露出镍镀层7的部分9和扩散层81与软钎料的浸湿性都低,所以,能够作为扩散防止区域6起作用,防止被熔化了的软钎料的扩散。
第5实施方式
下面,说明本发明的第5实施方式。在上述第4实施方式中,在接头1的大体整个表面上,作为镀底层形成镍镀层7,另外,在镍镀层7上面形成金-镍(Au-Ni)合金镀层8。在第5实施方式中,作为镀底层,在镍镀层7上面还形成钯-镍(Pd-Ni)合金镀层70,在钯-镍合金镀层70上面形成有金-镍(Au-Ni)合金镀层80。
沿其纵向输送以规定间距排列了多个接头1的半加工品12的同时,浸渍到镀镍液,从而首先在接头1的表面的整个面作为镀底层形成镍镀层7。然后,通过浸渍到钯-镍合金镀液,从而在镍镀层7上面形成钯-镍合金镀层70。然后,沿纵向输送半加工品12的同时,浸渍到金-镍合金镀液中,从而在钯-镍合金镀层70上面的接头1的表面的整个面形成金-镍合金镀层80。
虽然镀镍液的种类没有特别限定,但例如若采用氨基磺酸镍镀液,则易于提高电流密度,能够提高生产率。镍镀层7形成为使得其膜厚处于0.3~10μm的范围。另外,钯-镍合金镀液的种类没有特别限定,最好采用易于提高电流密度、能够提高生产率的镀液。钯-镍合金镀层70形成为使得其膜厚处于0.01~1.0μm的范围。进而,金-镍合金镀液的种类虽然没有特别限定,但采用例如共析比例为金∶镍=70∶30~99.9~0.1的范围的镀液。作为金-镍合金镀液的具体例,能够采用日矿金属电镀(日鉱メタルプレ一テイング)株式会社的产品。金-镍合金镀层80形成为使得其膜厚处于0.01~0.5μm的范围。
在接头1的大体整个表面形成镍镀层7和金-镍合金镀层80之后,如图19A所示,将激光束L照射到形成被熔化了的软钎料的扩散防止区域6的部分。照射了激光束L的部分的金-镍合金镀层80被熔化、蒸发。其结果,如图19B所示,除去金-镍合金镀层80,形成露出了钯-镍合金镀层70的扩散防止区域6。
钯-镍合金镀层70与金-镍合金镀层80相比软钎料的浸湿性非常低,所以,在接头1的端子部2与触点部3之间的部分中,露出钯-镍合金镀层70,从而形成扩散防止区域6。假设,即使被熔化了的软钎料从端子部2向金-镍合金镀层80的表面扩散,软钎料的扩散在扩散防止区域6的部分、即被露出了的钯-镍合金镀层70与金-镍合金镀层80的边界处停止,不会进一步扩散。其结果,能够防止软钎料扩散到触点部3、或在端子部2不残留足够量的软钎料。另外,能够将端子部2的软钎料在印刷电路板110的接合强度维持得高。
另外,钯-镍合金镀层70与作为镀底层的镍镀层7相比,耐蚀性优良,所以,虽然增加电镀工序,但与露出镍镀层7的情况相比,能够提高耐腐蚀性。
另外,也可以通过调节激光束L的功率,如图20所示,在金-镍合金镀层80中照射了激光束L的部分中,形成使金-镍合金的镍扩散到表面并形成扩散层81。在该情况下,在扩散层81的表面近旁,金与镍的比例中镍的一方变得比金多,所以,扩散层81与软钎料的浸湿性变得非常低,扩散层81作为被熔化了的软钎料的扩散防止区域6起作用。
另外,也可以如图21所示,在从激光束L接受的能量高的部分中,使表面的金-镍合金镀层80蒸发,并形成露出钯-镍合金镀层70的部分9,在从激光束L接受的能量低的部分中,使金-镍合金的镍朝表面扩散,并形成扩散层81。这样,不用蒸发到作为镀底层的镍镀层7,能够防止铜等接头1的材料的露出。另一方面,由于露出钯-镍合金镀层70的部分9和扩散层81与软钎料的浸湿性都低,所以,能够作为扩散防止区域6起作用,防止被熔化了的软钎料的扩散。
其它实施方式
在上述各实施方式中,在包含照射激光束L的工序的情况下,照射激光束L后,可能有在接头1的端子部2与触点部3之间的部分的表面附着有碳化物等污垢的情况。若对这样的污垢置之不理,则对此后的处理带来障碍,难以获得可靠性高的接头1。在此,当在端子部2与触点部3之间的部分照射激光束L时,例如也可以采用图15A和图15B所示的夹具14,并将该部分浸渍到清洗液23。作为清洗液23,可除去上述污垢即可,没有特别限定,例如可采用乙醇系等的清洗液。并且,在污垢附着于端子部2与触点部3之间的部分以外的部分的情况下,将该部分浸渍到清洗液23除去污垢即可。通过除去附着于接头1表面的污垢,消除了制造工序增加、对接头1的此后的处理带来障碍这样的问题,最终能够获得可靠性高的接头1。
另外,在上述各实施方式中,说明了在连接器用的接头形成被熔化了的软钎料的扩散防止区域的情况,但本发明不限于该用途,例如也可以应用到设置于表面安装型半导体装置的封装的导线等。即,表面安装型半导体装置的封装也与连接器同样安装于印刷电路板而被使用,通过在印刷电路板的上方配置封装,并将设置于该封装的导线的前端部软钎焊于印刷电路板,从而进行表面安装型半导体装置的封装。在该情况下,能够防止软钎料从导线的前端部扩散到导线的基部(根部)。
本申请是基于日本专利申请2002-297880、2003-114759以及2003-185748而成的,其内容应通过参照上述专利申请的说明书和附图,最终应与本发明申请合为一体。
另外,本发明申请通过参照了附图的实施方式而记载得充分,显然对于具有本领域的常识的人员来说,有可能进行各种各样的变更或变形。此外,这样的变更或变形不脱离本发明申请的范围,应解释为包含于本发明申请的范围。
Claims (13)
1.一种被软钎焊的零件的制造方法,具有:
为了在一端附近形成软钎焊的端子部,将金属材料加工成规定形状的工序;
在包含上述端子部的大体整个表面上,形成镀镍的镀底层和金镀层或含金的合金镀层的工序;
对于上述端子部与不被软钎焊的非软钎焊部之间的上述金镀层或含金的合金镀层,使具有比作为扩散防止区域所需要的宽度大的射束光点直径的激光束对半加工品的单面仅扫描1次,作为整体在两侧仅扫描2次,来形成扩散防止区域的工序,该扩散防止区域是从在使至少一部分的金或含金的合金蒸发而露出镀镍的镀底层的同时使金与镍合金化而形成的合金层、使得含金的合金材料中的金以外的材料扩散的扩散层、在蒸发而除去一部分的金的同时使残留的金与镍合金化而形成的合金层中选择出来的任一种,并且与软钎料的浸湿性低、被熔化了的软钎焊不易扩散。
2.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,在照射激光束之前,相对于至少包含照射激光束的区域的部分的金镀层或含金的合金镀层,作用金的剥离液。
3.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,在照射了激光束之后,相对于至少包含照射了激光束的区域的部分的金镀层或含金的合金镀层,作用金的剥离液。
4.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,上述镀底层是镍镀层。
5.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,在上述镀镍的镀底层上形成有钯-镍合金镀层。
6.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,上述含金的合金是金-镍合金。
7.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,激光束被照射到上述端子部的附近。
8.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,作为激光束采用每1脉冲的能量在0.5~5mJ/pulse的范围、且每单位面积的能量在100~2000mJ/mm2的范围的激光束。
9.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,作为激光束采用每1脉冲的能量为3mJ/pulse及其以下、且每单位面积的能量为1200mJ/mm2及其以下的激光束。
10.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,上述激光束的波长是1100nm及其以下。
11.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,
激光束的照射在规定方向上以规定的间距一点一点地偏移,同时,形成的相邻点核形成相互重合的部分,该重合了的部分的宽度大于用于可防止被熔化了的软钎料的扩散而所需要的规定的宽度。
12.根据权利要求11所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,上述被软钎焊的零件在金属带材的侧部以一定间距排列多个的半加工品的状态下被输送,
激光束从相对于上述半加工品的输送方向成90度以外的规定角度的方向,照射到与上述被软钎焊的零件的上述输送方向平行的断面中的2个边。
13.根据权利要求1所述的被软钎焊的零件的制造方法,其特征在于,上述被软钎焊的零件是连接器用的接头,在与上述端子部相反侧的端部附近形成有触点部。
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2008
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