JP2000313991A - 電子部品用金又は金合金めっき材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来にない耐熱性、耐食性、金又は金合金め
っき同士の接触抵抗の劣化が少ない非常に優れた金又は
金合金めっき材料を得る。 【解決手段】 中間層として、ニッケル−りん系、ニッ
ケル−りん−コバルト系、ニッケル−りん−ホウ素系、
ニッケル−りん−ホウ素−コバルト系の合金めっきを施
すことにより、非常に良好な耐熱性、耐食性、金又は金
合金めっき同士の接触抵抗の劣化が少ない金又は金合金
めっきの材料が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性及び耐熱性
に優れ、はんだ付け性の劣化が少なく、金又は金合金め
っき同士の接触子として使用する際、接触抵抗の劣化が
少ない電子部品用金又は金合金めっき材料に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】高信頼性が要求される電子部品の接点部
分には、ステンレスや、りん青銅、黄銅、ベリリウム銅
等の銅合金を母材とし、金又は金合金めっきを施した材
料が用いられる。これは、金が優れた物理的、化学的安
定性を有するためである。金は高価な金属であるため、
必要な部分のみに金又は金合金をめっきしたり、金又は
金合金めっき自体の厚さを薄くする対応が取られてい
る。しかし、金または金合金めっき厚さが薄くなると、
めっき皮膜のピンホールが指数関数的に増加し、ピンホ
ールを介して母材が腐蝕され、耐食性が著しく劣化する
問題がある。

【０００３】また、母材に銅合金を使用する際、母材か
ら銅の拡散を防止するため、ニッケルを中間層としてめ
っきすることが多い。しかし、ピンホールが増加する
と、高温で使用した場合、ニッケルが金又は金合金めっ
き中に拡散しその酸化物が形成されることにより、はん
だ付け性が劣化する他、金又は金合金めっきしたコネク
タ等の接触子同士の接触抵抗が高くなるという問題があ
る。ピンホールの問題を解決する手段の一つとして、封
孔処理が挙げられる。封孔処理は、各種の無機性あるい
は有機性の薬品で金又は金合金のめっき皮膜の表面を処
理し、ピンホールを塞ぎ、耐食性を向上させる他、その
潤滑作用によりコネクタに加工したときの挿抜性を向上
させる効果がある。しかし、この方法では金及び金合金
めっきの表層へのニッケルの拡散による耐熱性の低下の
問題は解決できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、封孔処理だ
けでは解決できない、金又は金合金の耐熱性を向上さ
せ、なおかつ封孔処理を行ったときと同等な耐食性を有
する金又は金合金めっきを提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するため研究を行った結果、（１）りんを０．０５
〜２０ｗｔ％含有し、残部ニッケル及び不可避的不純物
からなる合金めっき中間層を有し、金又は金合金の表層
めっきからなる耐食性及び耐熱性を有することを特徴と
する電子部品用金又は金合金めっき材料。及び（２）り
んを０．０５〜２０ｗｔ％、コバルトを５〜６０ｗｔ％
含有し、残部ニッケル及び不可避的不純物からなる合金
めっき中間層を有し、金又は金合金の表層めっきからな
る耐食性及び耐熱性を有することを特徴とする電子部品
用金又は金合金めっき材料。及び（３）りん及びホウ素
を合計で０．０５〜２０ｗｔ％含有し、残部ニッケル及
び不可避的不純物からなる合金めっき中間層を有し、金
又は金合金の表層めっきからなる耐食性及び耐熱性を有
することを特徴とする電子部品用金又は金合金めっき材
料。及び（４）りん及びホウ素を合計で０．０５〜２０
ｗｔ％、コバルトを５〜６０ｗｔ％含有し、残部ニッケ
ル及び不可避的不純物からなる合金めっき中間層を有
し、金又は金合金の表層めっきからなる耐食性及び耐熱
性を有することを特徴とする電子部品用金又は金合金め
っき材料。及び（５）合金めっき中間層の厚さが０．０
１〜１．０μｍであることを特徴とする上記（１）から
（４）記載の電子部品用金又は金合金めっき材料。であ
り、これらニッケル−りん系、ニッケル−りん−コバル
ト系、ニッケル−りん−ホウ素系、ニッケル−りん−ホ
ウ素−コバルト系合金の中間層を有することにより、金
又は金合金めっき同士の接触子として使用する際、接触
抵抗の劣化が少なく、耐食性、及び耐熱性が向上すると
いう知見を得た。

【０００６】上記中間層を構成する元素のうち、ニッケ
ルはりん、ホウ素及びコバルトを中間層に添加するため
の主要な元素であり、いずれの元素との間でも合金めっ
きが可能である。また、ニッケルの作用としては母材に
銅合金を使用した時の耐熱性の劣化の原因である銅の拡
散を抑制する効果がある。なお、コバルトはニッケルめ
っきの浴やアノードに不可避的不純物として含有される
ため、浴に使用するニッケル塩類やアノードの品位によ
っては、めっき皮膜中に１〜２ｗｔ％程度混入する可能
性があるが、この程度の量ではニッケル−りん系、ニッ
ケル−りん−ホウ素系合金めっきの特性に大きな影響は
与えず、不純物として考慮できる。

【０００７】りん及びホウ素は、それ自身が酸化される
ことにより、ピンホール部で安定な皮膜を形成し、ニッ
ケルの酸化及び腐蝕を抑制する他、ピンホールを介して
のニッケルの拡散を防ぐ作用がある。こうして、加熱に
よる金又は金合金めっき同士の接触抵抗の増加やはんだ
付け性の劣化が起こりにくくなる。さらに、中間層のニ
ッケルが金又は金合金めっき表層に拡散により達した場
合、ニッケル酸化物を形成し、しかもその保護性が低い
ために、皮膜は更に成長して、はんだ付け性、加熱によ
る金又は金合金めっき同士の接触抵抗等の表面特性が低
下するが、ニッケル−りん系やニッケル−りん−ホウ素
系合金を中間層とすると、りん及びホウ素が金又は金合
金めっき表層に拡散し、それらの酸化物およびそれらの
ニッケル塩を形成する。これらの皮膜は保護性が高いた
め、ニッケル酸化物皮膜の成長を抑制する。

【０００８】中間層のりん及びホウ素の含有量は、要求
される耐熱性に応じ決めれば良いが、０．０５ｗｔ％未
満ではその効果が得られず、より好ましくは０．５ｗｔ
％以上であることが望ましい。２０ｗｔ％を超えると、
めっきに有効なりん、ホウ素の量が飽和するため０．０
５〜２０ｗｔ％とする。また、１５ｗｔ％を超えるとめ
っき時の電流効率が低下し、めっき皮膜内の引張応力が
高くなり、めっきの割れ（剥離）が生じ易ることがある
ため１５ｗｔ％以下の添加量が望ましい。

【０００９】コバルトはニッケルの表層への拡散を抑制
する効果があり、これを添加することにより更に耐熱性
が向上する。その量は、５ｗｔ％未満では効果が低く、
また、６０ｗｔ％を超えるとめっき皮膜が硬くなり、加
工性を損ねる場合があるので５〜６０ｗｔ％とした。

【００１０】中間層の厚さは０．０１μｍ未満では前記
耐熱性の効果が得られなく、厚さが１．０μｍを超える
とプレス性が損なわれるため、中間層の厚さは０．０１
〜１．０μｍとした。好ましくは０．０２μｍ以上とす
ることにより、耐熱性が更に向上する。

【００１１】挿抜性も向上させたい場合は、各種無機系
あるいは有機系の封孔処理液により封孔処理を行うと良
い。封孔処理の手段については一般的な手段で良く、特
に限定されない。

【００１２】表層のめっきは金の他金合金、例えば、金
−パラジウム、金−コバルト、金−ニッケル、金−銀合
金めっき等も選択可能である。

【００１３】中間層のめっきにおいて、ニッケル−りん
の合金めっきを行なう際は、硫酸系と塩化物系の混合浴
をベースとして、これに亜りん酸、あるいは次亜りん酸
ナトリウム等を添加することでめっきが可能である。ニ
ッケル−りん−ホウ素の合金めっきを行う際は、ワット
浴（硫酸ニッケル−塩化ニッケル−ホウ酸系）をベース
としてこれにボランアミン錯体を添加することによって
めっきが可能である。しかし本発明において、いずれの
めっきにおいてもめっき浴の組成や条件は任意に選択で
きる。コバルトは硫酸コバルト、あるいは塩化コバルト
等の金属塩を必要量添加することで合金化することがで
きる。これらの条件は本発明の一例であり、他のめっき
条件でも本発明の効果は期待できる。

【００１４】表層の金又は金合金めっきについても公知
の浴を使用することができ、浴の種類の影響は受けず、
本発明の効果が得られる。

【００１５】なお、ニッケルを含む中間層は表層の金又
は金合金めっき層の下にニッケルを含む層として存在し
ていればよく、この中間層と母材との間に銅めっき等の
別のめっき層が存在していても問題無く、本発明の効果
は期待できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

【実施例】次に本発明の効果を実施例に基づき説明す
る。母板には厚さ０．２ｍｍのばね用りん青銅（ＪＩＳ
Ｃ ５２１０Ｒ−Ｈ）を脱脂、酸洗したものを用いた。

【００１７】ニッケル−りん系、ニッケル−りん−コバ
ルト系、ニッケル−りん−ホウ素系、ニッケル−りん−
ホウ素−コバルト系のめっき条件を表１〜４に示す。比
較材として０．２μmのニッケル、ニッケル−３０ｗｔ
％コバルト合金をニッケル−０．０１ｗｔ％Ｐ合金、お
よびニッケル−０．０１ｗｔ％ホウ素合金を中間層とし
たものを用意した。表層のめっきは金めっきについて評
価した。金めっき浴は市販のシアン浴を用い、厚みは
０．１μmとした。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】

【表４】

【００２２】評価は、耐熱性の評価として、評価材を４
６０℃にて２４０秒加熱後のはんだ付け性と、接触抵抗
の変化、耐食性の評価として表５に示す腐食条件で腐食
を行った場合の接触抵抗の変化を評価した。

【００２３】

【表５】

【００２４】はんだ付け性は２５％ロジン−エタノール
をフラックスとし、メニスコグラフ法によりはんだ濡れ
時間を測定することで評価した。接触抵抗は耐熱試験で
は供試材より作成したオスピンを４６０℃にて２４０秒
加熱し、次に供試材から形成されたメスピンとオスピン
と共に図１に示すように様に嵌合させ、オスピンの加熱
前後の接触抵抗（電気抵抗）を比較評価した。耐食試験
も耐熱試験は、最初からオスピンとメスピンを図１に示
すように嵌合させた状態で腐食環境に暴露し、腐食前後
の接触抵抗を比較評価した。それらの結果を表６に示
す。

【００２５】

【表６】

【００２６】本発明の実施例は、りん、ホウ素を含まな
い比較例の純ニッケル（１８）、Ｎｉ−３０ｗｔ％Ｃｏ
（２０）の下地めっきに比べ、加熱後のはんだ付け性が
良好であり、また、加熱後、腐蝕後の接触抵抗も良好で
ある。中間層のコバルトが５ｗｔ％未満の（２３）はコ
バルトを添加しない（５）と同程度で添加の効果がな
く、５ｗｔ％以上添加した（６）は加熱前のはんだ付け
性が向上する。また、Ｎｉ−１１．２ｗｔ％Ｐの組成の
中間めっき層（３）、（４）、（１９）で比較すると、
めっき厚さを０．０１μｍ以上とすることにより、はん
だ付け性、接触抵抗が良好となることがわかる。そして
りん又はホウ素の含有量の低い（２１）、（２２）は、
改善効果が低い。なお、りんを１５ｗｔ％、ホウ素を８
ｗｔ％含有し残部ニッケルを目標とする中間めっきを試
みたが、めっき割れ（剥離）が生じ、はんだ付け性、接
触抵抗の評価はできなかった。なお、このとき中間めっ
きの組成はＮｉ−１４．５ｗｔ％Ｐ−６．６ｗｔ％Ｂだ
った。

【００２７】

【発明の効果】以上中間層として、ニッケル−りん系、
ニッケル−りん−コバルト系、ニッケル−りん−ホウ素
系、ニッケル−りん−ホウ素−コバルト系の合金めっき
を施すことにより、従来にない耐熱性、耐食性、金又は
金合金めっき同士の接触抵抗の劣化が少ない非常に優れ
た金又は金合金めっき材料が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】接触抵抗及び挿抜性を評価したコネクタの形状

【符号の説明】

メスピン オスピン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】りんを０．０５〜２０ｗｔ％含有し、残部
   ニッケル及び不可避的不純物からなる合金めっき中間層
   を有し、金又は金合金の表層めっきからなる耐食性及び
   耐熱性を有することを特徴とする電子部品用金又は金合
   金めっき材料。
2. 【請求項２】りんを０．０５〜２０ｗｔ％、コバルトを
   ５〜６０ｗｔ％含有し、残部ニッケル及び不可避的不純
   物からなる合金めっき中間層を有し、金又は金合金の表
   層めっきからなる耐食性及び耐熱性を有することを特徴
   とする電子部品用金又は金合金めっき材料。
3. 【請求項３】りん及びホウ素を合計で０．０５〜２０ｗ
   ｔ％含有し、残部ニッケル及び不可避的不純物からなる
   合金めっき中間層を有し、金又は金合金の表層めっきか
   らなる耐食性及び耐熱性を有することを特徴とする電子
   部品用金又は金合金めっき材料。
4. 【請求項４】りん及びホウ素を合計で０．０５〜２０ｗ
   ｔ％、コバルトを５〜６０ｗｔ％含有し、残部ニッケル
   及び不可避的不純物からなる合金めっき中間層を有し、
   金又は金合金の表層めっきからなる耐食性及び耐熱性を
   有することを特徴とする電子部品用金又は金合金めっき
   材料。
5. 【請求項５】合金めっき中間層の厚さが０．０１〜１．
   ０μｍであることを特徴とする請求項１から４に記載の
   電子部品用金又は金合金めっき材料。