JP2010202900A - 電気接点の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
特に、Ｐ含有量が大きいＮｉ−Ｐ無電解めっき膜の上に形成される無電解めっきによる貴金属めっき膜の析出性及び密着性に優れた電気接点の製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】
無電解めっき法にてＮｉ−Ｐ無電解めっき膜をめっき形成し、次に、めっき浴中に陰極および陽極を設けて電流を流すことにより、前記Ｎｉ−Ｐ無電解めっき膜の陽極側に向く表面に、バイポーラ現象を利用してＮｉ−ＰからなりＮｉ含有量がＮｉ−Ｐ無電解めっき膜よりも大きいバイポーラめっき膜をめっき形成する。バイポーラめっき膜はＮｉ含有量が大きいため、貴金属めっき膜を無電解めっきするときの表面活性が高く貴金属めっき膜の析出性と密着性に優れた電気接点を製造することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜の表面に、貴金属めっき膜を無電解めっきにてめっき形成する電気接点の製造方法に関する。

従来から電気接点の表面には化学的に安定したＡｕ（金）やＰｄ（パラジウム）などの貴金属を用いており、例えば、導電性に優れるＣｕ（銅）などからなる母材金属の表面に、Ｎｉ（ニッケル）やＮｉ−Ｐ（リン）合金などの下地めっきを介して貴金属めっきを施した積層構造で形成されていた。

特開２００５−５４２６７号公報 特開２００２−６９６８９号公報 特開２００７−２４６９６３号公報

無電解めっき法によってＰ含有量が大きいＮｉ−Ｐ無電解めっき膜をめっき形成するとアモルファス化しやすく、Ｐ含有量が少ない（Ｎｉ含有量が大きい）結晶質のＮｉ−Ｐ無電解めっき膜とは異なった特性を示す。

そして、電気接点に必要とされる特性を得るために、上記したＰ含有量が大きいＮｉ−Ｐ無電解めっき膜を用いた場合、その上に、同じく無電解めっき法にて、貴金属めっき膜をめっき形成すると、次の問題点が生じることがわかった。すなわち、Ｐ含有量の高い上記のＮｉ−Ｐ無電解めっき膜は化学的安定性が高いため、その上に貴金属めっき膜を無電解めっきしたときに貴金属めっき膜の析出が悪く、また、貴金属めっき膜とＮｉ−Ｐ無電解めっき膜間の密着性が不十分であることが問題であった。

そこで、貴金属めっき膜の析出性や密着性を上げるため、Ｎｉ−Ｐ合金をめっきした後、表面をＰｄ触媒処理、または化学エッチング処理などの特殊処理を行っていた。上記特許文献１では、Ｎｉ−Ｐめっき後にＰｄ触媒活性化処理を行っている。

しかしながら、上記のような処理を行うと作業工程が煩雑となり、工程費が高くなる問題が生じた。

上記特許文献２では、バイポーラ現象を利用して電気めっきすることが開示されているが、粉体表面に均一にめっきを施すものであり、貴金属無電解めっき膜の析出性やＮｉ−Ｐ無電解めっき膜とその上の貴金属無電解めっき膜の密着性を向上させるものではない。

特許文献３についても、貴金属無電解めっき膜の析出性やＰ含有量が大きいＮｉ−Ｐ無電解めっき膜と、無電解めっきされた貴金属めっき膜との間の密着性に関する発明ではない。

そこで、本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、無電解めっきによる貴金属めっき膜の析出を良好にし、また、Ｐ含有量が大きい無電解めっきによる無電解Ｎｉ−Ｐ合金めっき膜と、貴金属めっき膜との密着性に優れた電気接点の製造方法を提供することを目的としている。

本発明における電気接点の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とする。
（ａ）基板表面に無電解めっき法にてＮｉ−Ｐ無電解めっき膜をめっき形成する工程、
（ｂ）前記基板の両側に陽極と陰極とを配置して、前記Ｎｉ−Ｐ無電解めっき膜の前記陽極側を向く表面に、バイポーラ現象を利用してＮｉ含有量が前記Ｎｉ−Ｐ無電解めっき膜よりも大きいＮｉ−Ｐからなるバイポーラめっき膜をめっき形成する工程、
（ｃ）前記バイポーラめっき膜の表面に、無電解めっき法により貴金属めっき膜をめっき形成する工程。

本製造方法では、Ｐ含有量が大きいＮｉ−Ｐ無電解めっき膜表面に、Ｎｉ含有量の大きいＮｉ−Ｐ合金からなるバイポーラめっき膜をめっき形成した後、貴金属めっき膜を無電解めっき法にてめっき形成する。バイポーラめっき膜は、Ｎｉ含有量が大きいため、Ｐ含有量が大きいＮｉ−Ｐ無電解めっき膜に比べて表面活性が高く、したがって、貴金属めっき膜の析出を良好にでき、また、Ｎｉ−Ｐ無電解めっき膜と貴金属めっき膜間の密着性を向上させることができる。

本発明では、前記Ｎｉ−Ｐ無電解めっき膜はアモルファスであり、前記バイポーラめっき膜は結晶質であることが好ましい。これにより、より効果的に、貴金属めっき膜の析出を良好にできるとともに、貴金属めっき膜とＮｉ−Ｐ無電解めっき膜との間の密着性を向上させることができる。

また本発明では、前記（ａ）工程で使用しためっき浴中に前記（ｂ）工程で、前記陽極及び前記陰極を配置して、前記（ａ）工程のＮｉ−Ｐ無電解めっき膜と前記（ｂ）工程のバイポーラめっき膜とを同じめっき浴にて形成することが好適である。このように同じめっき浴を利用できるため製造工程を容易化できる。また、Ｎｉ−Ｐ無電解めっき膜とバイポーラめっき膜とを大気中に曝すことなく連続的に形成できるから、安定してＮｉ−Ｐ無電解めっき膜及びバイポーラめっき膜を形成できる。
また本発明では、前記貴金属めっき膜はＡｕまたはＰｄで形成することが好ましい。

本発明の電気接点の製造方法によれば、貴金属めっき膜の析出を良好にでき、また、Ｎｉ−Ｐ無電解めっき膜と貴金属めっき膜間の密着性を向上させることができる。

本実施形態の電気接点の製造工程を示す断面図、 本実施形態におけるめっき槽内の電極の配置を示す概略図、 電気接点の形成領域を備える基板（フープ材）の平面図、 本実施形態の一例を示す接続装置の部分断面図、 図４に示す接続装置の電気接点付近を示す拡大断面図、 図５に示す電気接点の平面図、 図６のＡ−Ａ線に沿って切断した電気接点の切断面を示す断面図、

図１は、本実施形態の電気接点の製造方法を示す工程図であり、（ａ）〜（ｃ）は製造工程中における断面図である。図２は、めっき槽内の電極の配置を示す概略図、図３は、電気接点の形成領域を備える基板の平面図である。

まず、図３に示すように、電気接点を無電解めっきする形成面を有する基板３５を用意する。基板３５の表面の符号３６の領域は絶縁性であり、例えば絶縁性シートである。図３に示すように、絶縁性シートから露出する金属基板の表面が、電気接点の形成領域３６ａであり、多数の形成領域３６ａが配列されている。そして、個々の形成領域３６ａは電気的に分離された状態で絶縁性シート３６に支持されている。図３では形成領域３６ａを円形状としているが、製造する電気接点の形状にしたがって形成領域３６ａの形状を種々変更する。

基板３５を図２のめっき浴２１中に配置し、図１（ａ）〜（ｃ）の各工程を経て、各電気接点の形成領域３６ａがめっき形成され、電気接点４が製造される。

図１（ａ）に示す工程では、導電性に優れるＣｕや黄銅等などの基板３５の形成領域３６ａの表面に、無電解めっき法にて、無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜１を形成する。めっき浴２１中には、例えば次亜リン酸イオン、ニッケルイオンが含まれる。このとき、無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜１を、リン含有量が８〜１２質量％の高リンＮｉ−Ｐ合金で形成する。これにより、無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜１はアモルファス化する。

なお、図１（ａ）に示す工程は無電解めっきであり、図２に示す陰極２２および陽極２３はめっき浴２１中に設けられておらず、図１（ｂ）の工程時に、陰極２２および陽極２３がめっき浴２１中に浸漬される。あるいは無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜１のめっき形成時、陰極２２および陽極２３がめっき浴２１中に設けられていてもよいが、通電されていない。あるいは基板３５と陰極２２および陽極２３との間に多孔質膜やイオン交換膜などの隔壁を設けることもできる。

次に、図１（ｂ）に示す工程では、Ｎｉ−Ｐからなるバイポーラめっき膜２を、無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜１の陽極２３側を向く表面にバイポーラ現象を利用してめっき形成する。

図１（ｂ）に示す工程では、図１（ａ）に示される無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜めっきの場合とめっき浴２１中の組成は同じであるが、図２の陰極２２および陽極２３が整流器４４により通電される。直流電流が流されると、図中の矢印の方向に電流が流れ、基板３５の陽極２３側に向いている表面３７が陰極となり、Ｎｉ―Ｐ合金が析出し、バイポーラめっき膜２がめっき形成される。このときＮｉが還元して析出しやすく、バイポーラめっき膜２のＮｉ含有量は、図１（ａ）に示す工程でめっき形成された無電解Ｎｉ―Ｐめっき膜１に比べて大きくなる。バイポーラめっき膜２に占めるＰ含有量は、０．０１〜７質量％である。この低リンＮｉ―Ｐ合金は結晶質である。

バイポーラめっき膜２の膜厚は陰極２２および陽極２３間の通電時間により制御される。バイポーラめっき膜２の膜厚は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜１よりも薄く、例えば０．００１〜０．２μｍ程度の膜厚とすれば、貴金属めっき膜３の析出性及び密着性を向上できる。

図２の陰極２２および陽極２３を電極として交流電流を流すこともできる。直流電流の場合は、基板３５の陰極２２側に向いている表面は陽極となり、表面金属の溶解が起こるが、電流が交流電流であると、Ｎｉ−Ｐ合金の溶解を抑えることができ、陽極側に向いている表面（図２における３７と反対側）にも電解Ｎｉ―Ｐめっき膜を形成できる。

また、図１（ａ）に示す工程と図１（ｂ）に示す工程において、組成の異なるめっき浴を用いてもよい。ただし、同じめっき浴を用いると、電極の設置、または通電の有無によって、大気に曝すことなく無電解Ｎｉ―Ｐめっき膜１の表面にバイポーラめっき膜２を連続的に形成することができるため、工程が複雑とならず、また、無電解Ｎｉ―Ｐめっき膜１及びバイポーラめっき膜２を安定して形成できる。

次に、図１（ｃ）に示す工程では、図１（ｂ）と組成の異なるめっき浴を用いて、貴金属めっき膜３を、無電解めっき法にてバイポーラめっき膜２の表面にめっき形成する。貴金属めっき膜３は、例えばＡｕ、Ｐｄ、Ａｇ（銀）、Ｐｔ（白金）のいずれか１種あるいは２種以上からなる合金で形成され、特にＡｕまたはＰｄが好ましい。例えば、めっき浴の組成は、例えば亜リン酸イオン、Ｐｄイオンが含まれる。

このように本実施形態では、貴金属めっき膜３を、金属含有量の大きい低リンＮｉ―Ｐ合金からなり、表面活性に優れるバイポーラめっき膜２の表面にめっき形成する。よって、貴金属めっき膜３の析出を良好にでき、また貴金属めっき膜３と無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜１間の密着性を向上させることができる。また、貴金属めっき膜３の膜厚は０．０１〜０．４μｍであると、耐食性および接触性に優れた電気接点４が得られる。

上記により製造された電気接点は、スイッチ、コネクタ等の電気接点や次に説明する弾性腕を有する電気接点に適用できる。

図４に示す接続装置９は、基台１０を有している。基台１０の平面形状は例えば四角形状であり、基台１０の４辺のそれぞれにはほぼ垂直に立ち上がる側壁部１０ａが形成されている。４辺の側壁部１０ａで囲まれた領域は凹部であり、その底部１０ｂの上面が支持面１２である。支持面１２の上には、接続シート１５が設置されている。接続シート１５は、例えば、可撓性の基材シート１６の表面に複数の電気接点（接触子）２０が設けられた構成である。

図５に示すように、基材シート１６には、多数のスルーホール１６ａが形成され、それぞれのスルーホール１６ａの内周面には導電体層１７がめっきなどの手段で形成されている。基材シート１６の表面には、導電体層１７に導通する表側の接続ランド１７ａが形成され、基材シート１６の裏面には、導電体層１７に導通する裏側の接続ランド１７ｂが形成されている。

電気接点２０は、例えば、薄い導電性金属板を打ち抜いて形成され、さらにめっき処理されたものであり、個々の電気接点２０が、接続ランド１７ａの表面に導電性接着剤などで接合されている。例えば、基材シート１６とは別個のシートの表面に複数の電気接点２０がめっき工程で形成され、シートが、基材シート１６に重ね合わされて、それぞれの電気接点２０が、導電性接着剤などで接続ランド１７ａに接合される。

それぞれの電気接点２０は、基材シート１６に設置された後に、例えば、外力が与えられて立体形状に形成される。このとき、加熱処理で内部の残留応力が除去され、電気接点２０は立体形状で弾性力を発揮できるようになる。

図５に示すように、基材シート１６の裏面側では、接続ランド１７ｂに個別に接続する導電性材料のバンプ電極１８が形成されている。図４に示すように、接続シート１５が基台１０の底部１０ｂの表面である支持面１２に設置されると、バンプ電極１８が、支持面１２に設けられた導電部に接続される。

支持面１２上での電気接点２０の配列ピッチは、例えば２ｍｍ以下であり、あるいは１ｍｍ以下である。電気接点２０の外形寸法の最大値も２ｍｍ以下であり、あるいは１ｍｍ以下である。

なお上記の接続シート１５の構成は一例である。例えば、図５では基材シート１６にスルーホール１６ａが設けられているが、スルーホール１６ａが形成されず、基材シート１６の表面に電気接点２０と導通する配線パターンが形成された構成でもよい。

図５と図６に示すように、電気接点２０は、支持部２４と弾性腕２５が一体に連続して形成されている。弾性腕２５は例えば螺旋形状に形成されており、弾性腕２５の巻き始端である基端部２５ａが、支持部２４と一体化されている。弾性腕２５の巻き終端である先端部２５ｂは、螺旋のほぼ中心部に位置している。図５に示す形態では、電気接点２０を構成している支持部２４が接続ランド１７ａに接続され、弾性腕２５は、先端部２５ｂが支持面１２から離れるように立体成形されている。

なお、電気接点２０は立体成形されず平面形状であってもよい。また弾性腕２５は螺旋形状であることに限定されない。弾性腕２５は帯状（直線状）や湾曲形状等であってもよい。また弾性腕２５は片側だけが支持部２４に支持されているが両側が支持部に支持された構成であってもよい。

図４に示すように、接続装置９には、電子部品４０が設置される。電子部品４０は、ＩＣパッケージなどであり、ＩＣベアチップなどの各種電子素子が本体部４１内に密閉されている。本体部４１の底面４１ａには、少なくとも表面に半田を有する複数の突出電極４２が設けられており、それぞれの突出電極４２が本体部４１内の回路に導通している。この実施の形態の電子部品４０は、突出電極４２が球形状である。また、突出電極４２は裁頭円錐形状などであってもよい。

接続装置９は、例えば、電子部品４０の検査用であり、図４に示すように、被検査物である電子部品４０が、基台１０の凹部内に装着される。このとき、電子部品４０は、本体部４１の底面４１ａに設けられた個々の突出電極４２が電気接点２０の上に設置されるように位置決めされる。基台１０の上には図示しない押圧用の蓋体が設けられており、この蓋体を基台１０上に被せると、この蓋体により電子部品４０が矢印Ｆ方向へ押圧される。この押圧力により、それぞれの突出電極４２が弾性腕２５に押し付けられ、立体形状の弾性腕２５が押しつぶされて、突出電極４２と弾性腕２５とが個別に導通させられ、電子部品４０の本体部４１内の回路が断線しているか否か、本体部４１内の回路の動作試験が行われる。

図７の断面図で示すように、弾性腕２５は、導電部３０と、この導電部３０の上面、または表面の全周を覆う貴金属めっき膜３３とで構成される。導電部３０は、芯部３１の周囲の全周がＰ含有量が大きい無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜３２で覆われた構成である。芯部３１は、例えば、銅（Ｃｕ）または銅を含む合金の単層である。銅合金は、高い電気導電度と高い機械的強度を有するＣｕ，Ｓｉ，Ｎｉを有するコルソン合金が好ましく使用される。コルソン合金は、例えばＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｍｇで、Ｃｕが９６．２質量％、Ｎｉが３．０質量％、Ｓｉ（ケイ素）が０．６５質量％、Ｍｇ（マグネシウム）が０．１５質量％のものが使用される。

Ｐ含有量が大きくアモルファスで形成された無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜３２は、導電性であり且つ高い機械的強度と高い曲げ弾性係数を発揮する膜である。

図７において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜３２の断面積は、芯部３１の断面積の２０％以上で８０％以下であることが好ましい。この範囲であると、導電部３０が導電性とばね性（弾性）の双方の機能を発揮できる。

図７に示すように、無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜３２の陽極２３（図２参照）側を向く表面にはＮｉ−Ｐからなり、Ｎｉ含有量が無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜３２よりも大きいバイポーラめっき膜２６が形成されている。Ｎｉ含有量が大きいバイポーラめっき膜２６の表面活性は、Ｐ含有量が大きい無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜３２に比べて高いため、バイポーラめっき膜２６の表面を活性点として、無電解めっき法にて貴金属めっき膜３３を図７に示すように、導電部３０の表面全域に、良好に析出させることができ、また、貴金属めっき膜３３と導電部３０間の密着性を向上させることができる。図７に示すように、Ｐ含有量が大きい無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜３２と、貴金属めっき膜３３との間にバイポーラめっき膜２６が存在せず、無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜３２と、貴金属めっき膜３３とが接触した領域があっても、バイポーラめっき膜２６を介在させる箇所を設けることで、従来に比べて、無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜３２と貴金属めっき膜３３間の密着性を向上させることができる。また、交流電流を用いて、図７に示す無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜３２の図示上面及び図示下面の双方にバイポーラめっき膜２６を形成することで、貴金属めっき膜３３の析出性と密着性とをより効果的に向上させることが可能である。

１，３２ 無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜
２，２６ バイポーラめっき膜
３，３３ 貴金属めっき膜
４，２０ 電気接点
９ 接続装置
１０ 基台
１２ 支持面
１５ 接続シート
１６ 基材シート
１７ 導電体層
１８ バンプ電極
２１ めっき浴
２２ 陰極
２３ 陽極
２４ 支持部
２５ 弾性腕
３０ 導電部
３１ 芯部
３５ 基板
３６ 絶縁性シート
３６ａ 形成領域
４０ 電子部品
４１ 本体部
４２ 突出電極
４４ 整流器

Claims (4)

1. 以下の工程を有することを特徴とする電気接点の製造方法。
   （ａ）基板表面に無電解めっき法にてＮｉ−Ｐ無電解めっき膜をめっき形成する工程、
   （ｂ）前記基板の両側に陽極と陰極とを配置して、前記Ｎｉ−Ｐ無電解めっき膜の前記陽極側を向く表面に、バイポーラ現象を利用してＮｉ含有量が前記Ｎｉ−Ｐ無電解めっき膜よりも大きいＮｉ−Ｐからなるバイポーラめっき膜をめっき形成する工程、
   （ｃ）前記バイポーラめっき膜の表面に、無電解めっき法により貴金属めっき膜をめっき形成する工程。
2. 前記Ｎｉ−Ｐ無電解めっき膜はアモルファスであり、前記バイポーラめっき膜は結晶質である請求項１記載の電気接点の製造方法。
3. 前記（ａ）工程で使用しためっき浴中に前記（ｂ）工程で、前記陽極及び前記陰極を配置して、前記（ａ）工程のＮｉ−Ｐ無電解めっき膜と前記（ｂ）工程のバイポーラめっき膜とを同じめっき浴にて形成する請求項１又は２に記載の電気接点の製造方法。
4. 前記貴金属めっき膜はＡｕまたはＰｄである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気接点の製造方法。

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