JP2001003192A - 電子部品用金又は金合金めっき材料及びその製造方法 - Google Patents

電子部品用金又は金合金めっき材料及びその製造方法

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JP2001003192A
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Hajime Asahara
肇 浅原
Kazuhiko Fukamachi
深町一彦
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Nippon Mining Holdings Inc
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mining and Metals Co Ltd
Nippon Mining Co Ltd
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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−ホウ素
−コバルト系の合金めっきを施し、熱処理により表層の
金又は金合金めっき中にりん、ホウ素、炭素を拡散させ
ることにより、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る。

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
っき同士の接触抵抗として使用する際、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めっきをしたり、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、金又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食され、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、ニッケルが表層の金又は金合
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、はんだ付け性が低下する他、コネクタの接触抵抗が
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】本発明者等は、この問題を解決するに当た
り、特願平11−119172、特願平11−1192
53等にて、中間層にニッケル−りん−ホウ素系合金を
を採択することにより、耐食性、耐熱性が向上されるこ
とを開示したが、更なる耐熱性の改善が待たれている。
【0005】
【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材料を提供するものである。
【0006】
【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、特願平11−1191
72、特願平11−119253にて開示した技術を更
に改善し、金又は金合金めっきの耐熱性を向上させる手
段を見出した。すなわち、(1)りん又は及びホウ素を
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の中間層を有し、金又は金
合金の表層めっきからなり、金又は金合金の表層めっき
中のりん又は及びホウ素濃度が0.01〜1wt%であ
ることを特徴とする耐食性及び耐熱性を有する電子部品
用金又は金合金めっき材料。及び(2)りん又は及びホ
ウ素を合計で0.05〜20wt%、コバルトを5〜6
0wt%含有し、残部ニッケル及び不可避的不純物から
なる合金の中間層を有し、金又は金合金の表層めっきか
らなり、金又は金合金の表層めっき中のりん又は及びホ
ウ素濃度が0.01〜1wt%であることを特徴とする
耐食性及び耐熱性を有する電子部品用金又は金合金めっ
き材料。及び(3)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(1)又は(2)
に記載の耐食性及び耐熱性を有する電子部品用金又は金
合金めっき材料。及び(4)表層の金又は金合金めっき
中の炭素濃度が0.05〜0.5wt%であることを特
徴とする(1)乃至(3)に記載の耐食性及び耐熱性を
有する電子部品用金又は金めっき材料。及び(5)
(1)乃至(4)に記載の電子部品用金又は金合金めっ
き材料の製造方法において、金又は金合金めっき後、8
0〜200℃にて30分〜20時間の熱処理を行うこと
を特徴とする耐食性及び耐熱性を有する電子部品用金又
は金合金めっき材料の製造方法。であり、これらニッケ
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金又は金合金めっき材料にお
いて、金又は金合金めっき同士の接触子として使用する
際の接触抵抗の劣化、耐食性、及び耐熱性を更に向上さ
せる知見を得た。
【0007】
【発明の実施の形態】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、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めっきの浴やア
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−ホウ素系、ニッケル−りん−ホウ素−コバル
ト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。
【0008】りん又はホウ素は、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
ケルの酸化及び腐食を抑制する他、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ハンダ
付け性の劣化が起こりにくくなる。さらに、中間層のニ
ッケルが金めっき表面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−ホウ素系、ニッケル−りん−ホウ素−
コバルト系合金を中間層とすると、りん又はホウ素が金
めっき表面に拡散し、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。
【0009】中間層のりん、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0.05
〜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、また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。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】表層の金又は金合金めっき後、熱処理を行
なうのは、合金めっき中間層中のりん又はホウ素を表層
めっき中へ拡散させ、表層の金又は金合金めっき中にり
ん又はホウ素を含有させるためである。表層めっき中へ
拡散したりん、ホウ素は、それ自身が酸化されて安定な
酸化皮膜が形成され、保護皮膜として作用し、耐熱性が
改善される。熱処理は、80〜200℃にて30分〜2
0時間行われるが、処理温度を80〜200℃としたの
は、80℃未満ではりん、ホウ素が表層めっき中まで拡
散するのに時間がかかり過ぎ、200℃を超えるとり
ん、ホウ素だけでなく、中間層のニッケルも酸化され、
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ためである。また、処理
時間を30分〜20時間としたのは、80〜200℃に
て加熱する際、30分未満では表層めっき中へりん、ホ
ウ素の拡散が十分ではなく、20時間加熱すれば十分な
効果が得られるためである。
【0013】表層めっき中へ拡散したりん又はホウ素は
表層めっき中の濃度が0.01wt%未満では、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
等の表面特性を改善する効果が低く、1wt%を超える
と接触抵抗が高くなってしまうため、0.01〜1wt
%の範囲とする。
【0014】また、加熱処理により、中間めっき、表層
の金又は金合金めっき中にはめっき処理時にめっき中へ
不純物として混入した炭素も、りん、ホウ素と同様に表
層めっき中へ拡散し濃縮される。表層めっき中に濃縮し
た炭素は、めっきを構成する元素の酸化を防ぎ、めっき
の耐熱性を向上させる。表層の金又は金合金めっき中の
炭素は0.05wt%未満では耐熱性が向上せず、0.
5wt%を超えると、はんだ付け性、接触抵抗が劣化す
るため、炭素の表層の金又は金合金めっき中の炭素量
は、0.05〜0.5wt%の範囲が適切な範囲であ
る。
【0015】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。
【0016】中間層のめっきにおいて、ニッケル−りん
系、ニッケル−コバルト−りん系、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。また、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。
【0017】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。
【0018】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。
【0019】
【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。
【0020】ニッケル−りん系、ニッケル−りん−ホウ
素系、ニッケル−りん−コバルト系、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。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。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
【0025】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。
【0026】
【表5】
【0027】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。
【0028】結果を表6に示す。150℃で8時間の熱
処理を行い、本発明の効果を確認した。比較材として
0.2μmのニッケル、ニッケル−30wt%コバルト
合金、ニッケル−0.01wt%ホウ素合金を中間層と
したものも用意した。これらの供試材は、特願平11−
119172、特願平11−119253にて開示した
実施例の一部のものである。
【0029】
【表6】
【0030】本発明の実施例No.1〜12は、良好な
はんだ付け性、接触抵抗を有することがわかる。これら
に比べ、りん、ホウ素を無添加、若しくは添加量が低い
No.13〜16は、初期、即ち加熱前のはんだ付け
性、接触抵抗が劣り、これを加熱するとはんだ付け性、
接触抵抗は更に劣化する。また、No.13、14はり
ん、ホウ素を含まないニッケルの中間層について、加熱
の有無を調査したものであるが、加熱することにより、
はんだ付け性が劣化することがわかる。そしてNo.1
7〜21は本発明のNo.1〜12について、熱処理を
行わなかった例であるが、接触抵抗が劣化することがわ
かる。
【0031】
【発明の効果】以上、中間層として、ニッケル−りん−
ホウ素−コバルト系の合金めっきを施し、熱処理により
表層の金又は金合金めっき中にりん、ホウ素、炭素を拡
散させることにより、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
【符号の説明】
メスピン オスピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01H 1/04 H01H 1/04 E Fターム(参考) 4K023 AB19 AB20 BA06 BA08 CA09 CB11 4K024 AA11 AA14 AA15 AA24 AB02 BA09 BB10 DB01 GA04 GA16 5G050 AA03 AA04 AA29 AA32 BA04 BA12 EA09 FA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】りん又は及びホウ素を合計で0.05〜2
    0wt%含有し、残部ニッケル及び不可避的不純物から
    なる合金の中間層を有し、金又は金合金の表層めっきか
    らなり、金又は金合金の表層めっき中のりん又は及びホ
    ウ素濃度が0.01〜1wt%であることを特徴とする
    耐食性及び耐熱性を有する電子部品用金又は金合金めっ
    き材料。
  2. 【請求項2】りん又は及びホウ素を合計で0.05〜2
    0wt%、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の中間層を有し、
    金又は金合金の表層めっきからなり、金又は金合金の表
    層めっき中のりん又は及びホウ素濃度が0.01〜1w
    t%であることを特徴とする耐食性及び耐熱性を有する
    電子部品用金又は金合金めっき材料。
  3. 【請求項3】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又は2に記載の
    電子部品用金又は金合金めっき材料。
  4. 【請求項4】表層の金又は金合金めっき中の炭素濃度が
    0.05〜0.5wt%であることを特徴とする請求項
    1乃至3に記載の耐食性及び耐熱性を有する電子部品用
    金又は金めっき材料。
  5. 【請求項5】請求項1乃至4に記載の電子部品用金又は
    金合金めっき材料の製造方法において、金又は金合金め
    っき後、80〜200℃にて30分〜20時間の熱処理
    を行うことを特徴とする耐食性及び耐熱性を有する電子
    部品用金又は金合金めっき材料の製造方法。
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