JP2010258016A - Metal core substrate, conductive member for metal plates, and method for manufacturing them - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simply manufacture a metal plate having two functions for a part covered by an insulating layer and a part connected to outside electrically. <P>SOLUTION: At a conductive member, a nickel (Ni) based thin film layer 15, a Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer 16, and a Sn system surface layer 14 is formed in this order on a surface of a Cu system substrate 12. Surface roughness is 0.1-0.4 μm in an arithmetic average roughness Ra and 1.0-3.5 μm in a ten-point average roughness Rz for a surface of the Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer 16 touched with the Sn system surface layer 14. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、回路基板の芯材としてメタルプレートを配置したメタルコア基板、そのメタルコア基板のメタルプレート、及びこのメタルプレートとして用いて好適な導電部材並びにこれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a metal core substrate in which a metal plate is disposed as a core material of a circuit board, a metal plate of the metal core substrate, a conductive member suitable for use as the metal plate, and a method of manufacturing the same.

メタルコア基板は、回路基板の芯材としてメタルプレートを配置してなるもので、放熱性、機械的強度、シールド性等に優れている。近年では、自動車の高機能化、広い車室空間の確保等の要請に伴い、小型で高密度実装を実現するための基板として車載用に広く用いられてきている。
この種のメタルコア基板としては、例えば特許文献1から特許文献5に記載のものがある。これら特許文献に記載のメタルコア基板は、コアとなるアルミニウムや銅等のメタルプレートの表面に絶縁層が形成されるとともに、その上面に回路パターンが形成され、その回路パターンに電子部品が搭載されるようになっている。
A metal core substrate is formed by arranging a metal plate as a core material of a circuit board, and is excellent in heat dissipation, mechanical strength, shielding properties, and the like. In recent years, along with demands for higher performance of automobiles, securing a large cabin space, and the like, they have been widely used in vehicles as substrates for realizing compact and high-density mounting.
Examples of this type of metal core substrate include those described in Patent Document 1 to Patent Document 5. In the metal core substrates described in these patent documents, an insulating layer is formed on the surface of a metal plate such as aluminum or copper as a core, a circuit pattern is formed on the upper surface, and electronic components are mounted on the circuit pattern. It is like that.

このうち、特許文献1記載のメタルコア基板は、絶縁層を介して回路パターンが形成された部分が放熱プレート部とされるとともに、両端部が外部接続用端子プレート部とされ、その端子プレート部においてはコアメタルプレートの一部が絶縁層から露出されている。そして、放熱プレート部に発熱素子や駆動部品を搭載した状態で、樹脂製の箱型のケースに収納固定されている。また、そのケースには、オスコネクタ部が一体形成されており、そのオスコネクタ部内に、メタルコア基板の端子プレート部が外方に向けて突出するように配置され、そのオスコネクタ部内の端子プレート部に外部のメスコネクタが接続できるようになっている。   Among these, in the metal core substrate described in Patent Document 1, the portion where the circuit pattern is formed through the insulating layer is the heat radiating plate portion, and both end portions are the external connection terminal plate portions. A part of the core metal plate is exposed from the insulating layer. And it is stored and fixed in a box-shaped case made of resin in a state where the heat generating element and the driving component are mounted on the heat radiating plate portion. Moreover, the male connector part is integrally formed in the case, and it arrange | positions so that the terminal plate part of a metal core board may protrude outward in the male connector part, The terminal plate part in the male connector part An external female connector can be connected.

また、特許文献2では、メタルコア基板の一部の絶縁層を除去して、メタルプレートを露出し、その露出部分にNiめっきやAuめっきを施して、はんだ接続用のパッドを形成している。特許文献3及び特許文献4にも、メタルプレートの一部を外部と電気的接続可能とするために、メタルプレートにめっき被膜を形成することが記載されている。
一方、特許文献5には、表面粗度が小さい圧延銅板からなるメタルプレートを用いる場合に、絶縁層との接着性を高めるために、メタルプレートの表面をエッチングやパルス電解技術により粗化処理することが記載されている。絶縁層との接着性向上のために、メタルプレートの表面を粗化処理することは、特許文献3にも記載されている。
In Patent Document 2, a part of the insulating layer of the metal core substrate is removed to expose the metal plate, and the exposed portion is subjected to Ni plating or Au plating to form a solder connection pad. Patent Document 3 and Patent Document 4 also describe that a plating film is formed on the metal plate so that a part of the metal plate can be electrically connected to the outside.
On the other hand, in Patent Document 5, when a metal plate made of a rolled copper plate having a small surface roughness is used, the surface of the metal plate is roughened by etching or a pulse electrolysis technique in order to improve adhesion to the insulating layer. It is described. Roughening the surface of the metal plate to improve the adhesion with the insulating layer is also described in Patent Document 3.

特開2006−253428号公報JP 2006-253428 A 特開2004−172425号公報JP 2004-172425 A 特開2002−223070号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-2223070 特開2003−332752号公報JP 2003-332752 A 特開2008−223063号公報JP 2008-223063 A

ところで、この種のメタルコア基板において、特許文献1に代表されるように、放熱プレート部のように電子部品が搭載される部分と、端子プレート部のように外部と電気接続される部分との両方を備えている場合、コアとなるメタルプレートは、前者では絶縁層により被覆され、後者では絶縁層から露出される。この形態においては、絶縁層に被覆される部分では、金属板の表面は一般に平滑であるために、特許文献3や特許文献5に記載のようにメタルプレートに直接絶縁層を形成するのではなく、絶縁層との接着性向上のためにメタルプレートに粗化処理しておくことが必要になり、一方、外部接続部分では、特許文献2〜4に記載のようにメタルプレートを絶縁層から露出するだけでなく、露出したメタルプレートにめっき処理することが必要になる。
いずれの場合も、メタルプレートをそのまま使用することはできず、粗化処理やめっき処理の部分的な加工が必要で生産性が悪い。
By the way, in this kind of metal core substrate, as represented by Patent Document 1, both a part where an electronic component is mounted such as a heat radiating plate part and a part which is electrically connected to the outside such as a terminal plate part. In the former case, the metal plate serving as the core is covered with the insulating layer in the former, and is exposed from the insulating layer in the latter. In this embodiment, since the surface of the metal plate is generally smooth at the portion covered with the insulating layer, the insulating layer is not directly formed on the metal plate as described in Patent Document 3 and Patent Document 5. In order to improve the adhesion to the insulating layer, it is necessary to roughen the metal plate. On the other hand, in the external connection portion, the metal plate is exposed from the insulating layer as described in Patent Documents 2 to 4. In addition, it is necessary to plate the exposed metal plate.
In either case, the metal plate cannot be used as it is, and the roughening process and the partial processing of the plating process are necessary, and the productivity is poor.

上記の不具合を改良する目的にて発明者らは、先に特願2009−89032を出願した。この出願に係る発明は、絶縁層に被覆される部分と、外部と電気的接続される部分との二つの機能を併せ持つメタルプレートを簡単に製作するために、Cu系基材を有するとともに、表面にSn系表面層が形成され、Sn系表面層とCu系基材との間にCu−Sn金属間化合物又はNi−Sn金属間化合物を有する金属間化合物層が形成された導電部材であって、金属間化合物層のSn系表面層と接する面の表面粗さが、算術平均粗さRaで0.05〜0.35μmであり、かつ、十点平均粗さRzで0.5〜3.0μmである事を特徴としている。
この発明により上記の不具合が改良されるが、メタルコア基板用として、絶縁層との更なる接着性の向上、並びに、接続端子としての耐熱性に優れたメタルプレートが求められている。
The inventors previously filed Japanese Patent Application No. 2009-89032 for the purpose of improving the above problems. The invention according to this application has a Cu-based substrate and a surface for easily producing a metal plate having both functions of a portion covered with an insulating layer and a portion electrically connected to the outside. A conductive member in which an Sn-based surface layer is formed and an intermetallic compound layer having a Cu-Sn intermetallic compound or a Ni-Sn intermetallic compound is formed between the Sn-based surface layer and the Cu-based substrate. The surface roughness of the surface of the intermetallic compound layer in contact with the Sn-based surface layer is an arithmetic average roughness Ra of 0.05 to 0.35 μm, and a ten-point average roughness Rz of 0.5 to 3. It is characterized by being 0 μm.
Although the above-mentioned problems are improved by this invention, a metal plate excellent in heat resistance as a connection terminal and a further improvement in adhesion to an insulating layer is demanded for a metal core substrate.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、絶縁層に被覆される部分と、外部と電気的接続される部分との二つの機能を併せ持つメタルプレートを簡単に製作するとともに、さらなる接着性の向上並びに耐熱性の向上を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to easily manufacture a metal plate having both functions of a portion covered with an insulating layer and a portion electrically connected to the outside, and further bonding. The purpose is to improve the heat resistance and heat resistance.

かかる課題を解決するために、本発明は、メタルプレート用導電部材、その導電部材から製造したメタルプレート及びそのメタルプレートを用いたメタルコア基板並びにこれらの製造方法を提案する。   In order to solve this problem, the present invention proposes a conductive member for a metal plate, a metal plate manufactured from the conductive member, a metal core substrate using the metal plate, and a manufacturing method thereof.

先に発明者らが出願した特願2009−89032のメタルプレートは、Cu系基材を有するとともに、表面にSn系表面層が形成され、Sn系表面層とCu系基材との間にCu−Sn金属間化合物又はNi−Sn金属間化合物を有する金属間化合物層が形成された導電部材であって、金属間化合物層のSn系表面層と接する面の表面粗さが、算術平均粗さRaで0.05〜0.35μmであり、かつ、十点平均粗さRzで0.5〜3.0μmである事を特徴としている。   The metal plate of Japanese Patent Application No. 2009-89032 previously filed by the inventors has a Cu-based substrate, a Sn-based surface layer is formed on the surface, and a Cu-based substrate between the Sn-based surface layer and the Cu-based substrate. -Conductive member in which an intermetallic compound layer having a Sn intermetallic compound or a Ni-Sn intermetallic compound is formed, and the surface roughness of the surface in contact with the Sn-based surface layer of the intermetallic compound layer is an arithmetic average roughness The Ra is 0.05 to 0.35 μm, and the ten-point average roughness Rz is 0.5 to 3.0 μm.

メタルコア基板作成時の熱処理工程や部品実装時において、更なる絶縁層との接着性の向上、接続端子としての耐熱性に優れたメタルプレートが求められており、発明者らは上述の特願2009−89032の改良として、Cu系基材の上にバリアー層としてNi系薄膜層を加えた、所謂、三層めっき品(Ni系薄膜層+Cu−Sn金属間化合物層+Sn系表面層)にて対処しようとしたところ、接続端子としての耐熱性の問題は解決するが、樹脂密着性については満足する性能は得られなかった。   There has been a demand for a metal plate that is further improved in adhesion to an insulating layer and excellent in heat resistance as a connection terminal during a heat treatment process or component mounting at the time of forming a metal core substrate. As an improvement of -89032, we deal with a so-called three-layer plating product (Ni-based thin film layer + Cu-Sn intermetallic compound layer + Sn-based surface layer) in which a Ni-based thin film layer is added as a barrier layer on a Cu-based substrate. As a result, the problem of heat resistance as a connection terminal was solved, but satisfactory performance was not obtained for resin adhesion.

発明者らは更なる研究の結果、Cu−Sn−Ni金属間化合物に着目し、その表面粗さには、金属間化合物形成時に下地となっているNiめっき膜から入ってくる少量のNi、及び、めっき後のリフロー条件が大きく影響している事を見出した。
また、(1)Ni含有量が多いとCu−Sn−Ni金属間化合物自体及び形成されためっき層全体にも悪影響を及ぼすので、金属間化合物中のNiの含有量は1〜70at%の範囲が好適である、(2)Cu−Sn−Ni金属間化合物にNiが含有しやすい最適なリフロー温度と保持時間がある、との知見を得た。
更に、樹脂密着性のためには、Cu−Sn−Ni金属間化合物層の表面の粗さは大きいほうが好ましいが、コネクタとして使用時の端子プレートとしての観点からは表面の粗さに限度があり、それらを考慮すると、樹脂密着性を最大限に引き出し、端子プレートとして高機能を発揮出来るCu−Sn−Ni金属間化合物層の表面粗さは、Ra:0.1〜0.4μmであり、Rz:1.0〜3.5μmが最適である事を見出した。
As a result of further research, the inventors paid attention to the Cu—Sn—Ni intermetallic compound, and the surface roughness thereof includes a small amount of Ni entering from the Ni plating film as a base during the formation of the intermetallic compound, And it discovered that the reflow conditions after plating had big influence.
Further, (1) if the Ni content is high, the Cu—Sn—Ni intermetallic compound itself and the entire formed plating layer are also adversely affected, so the Ni content in the intermetallic compound is in the range of 1 to 70 at%. (2) The Cu-Sn-Ni intermetallic compound has the knowledge that there is an optimal reflow temperature and holding time at which Ni can easily be contained.
Furthermore, for the resin adhesion, it is preferable that the surface roughness of the Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer is large, but there is a limit to the surface roughness from the viewpoint of a terminal plate when used as a connector. In view of these, the surface roughness of the Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer that can maximize the resin adhesion and exhibit high functionality as a terminal plate is Ra: 0.1 to 0.4 μm, It was found that Rz: 1.0 to 3.5 μm is optimal.

また、製造方法としては、バリアー層としての残存するNi系薄膜層と、Cu−Sn−Ni金属間化合物に拡散していくNi量とを考慮し、厚めにNiめっき膜を形成し、NiがCu−Sn−Ni金属間化合物に拡散し易い様に、薄めにCuめっき膜を形成し、更に、めっき後のリフロー条件の加熱を250℃〜450℃とピーク温度を高くし、ピーク温度での保持時間を5〜30秒と長くすることにより、Cu−Sn−Ni金属間化合物にNiが含有し易くなることがわかった。   Further, as a manufacturing method, a Ni-based thin film layer as a barrier layer and a Ni amount diffusing into the Cu—Sn—Ni intermetallic compound are taken into consideration, and a thick Ni plating film is formed. Form a thin Cu plating film so that it can be easily diffused into the Cu-Sn-Ni intermetallic compound, and further increase the peak temperature at 250 to 450 ° C. under the reflow conditions after plating. It has been found that by making the holding time as long as 5 to 30 seconds, Ni can be easily contained in the Cu—Sn—Ni intermetallic compound.

これらの知見の結果、本発明のメタルプレート用導電部材は、Cu系基材の表面に、Ni系薄膜層、Cu−Sn−Ni金属間化合物層、Sn系表面層がこの順に形成された導電部材であって、前記Cu−Sn−Ni金属間化合物層の前記Sn系表面層と接する面の表面粗さが、算術平均粗さRaで0.1〜0.4μmであり、かつ、十点平均粗さRzで1.0〜3.5μmであることを特徴とする。   As a result of these findings, the conductive member for a metal plate of the present invention is a conductive material in which a Ni-based thin film layer, a Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer, and a Sn-based surface layer are formed in this order on the surface of a Cu-based substrate. The surface roughness of the surface of the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer in contact with the Sn-based surface layer is 0.1 to 0.4 μm in terms of arithmetic average roughness Ra, and ten points. The average roughness Rz is 1.0 to 3.5 μm.

すなわち、最外層に形成されるSn系表面層は、導電部材として良好な接触性、はんだ付け性等の電気的特性を有し、コネクタ端子やリードフレーム等に広く用いられているものであるが、そのSn系表面層の下に形成されるCu−Sn−Ni金属間化合物層はその膜厚が必ずしも一様ではなく、凹凸を有している。この凹凸の表面粗さを前記範囲とすることにより、この導電部材をメタルプレートとして利用する際に、絶縁層で被覆される部分については、Sn系表面層を除去すると、露出した金属間化合物層の表面が適度な凹凸を有し、絶縁層を高い接合強度で接合することができる。また、絶縁層により被覆されない部分は、Sn系表面層により導電部材として良好な電気的特性を有しているので、そのままの状態で外部との電気的接続部分として用いることができる。
この場合、金属間化合物層のSn系表面層と接する面の表面粗さが前記範囲よりも小さいと、凹凸がほとんどなくなってしまい、絶縁層との良好な接合強度を得ることができず、また、前記範囲を超えると、絶縁層との接合強度は大きくなるが、Sn系表面層の下に凹凸の大きい金属間化合物層が存在することになるから、特にコネクタ端子として使用したときの挿抜時の抵抗が大きくなるため好ましくない。
That is, the Sn-based surface layer formed on the outermost layer has electrical characteristics such as good contact and solderability as a conductive member, and is widely used for connector terminals, lead frames, and the like. The Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer formed under the Sn-based surface layer has a film thickness that is not necessarily uniform and has irregularities. By setting the surface roughness of the irregularities in the above range, when using the conductive member as a metal plate, the exposed intermetallic compound layer is removed by removing the Sn-based surface layer for the portion covered with the insulating layer. The surface has moderate irregularities, and the insulating layer can be bonded with high bonding strength. Moreover, since the portion not covered with the insulating layer has good electrical characteristics as a conductive member due to the Sn-based surface layer, it can be used as an electrical connection portion with the outside as it is.
In this case, when the surface roughness of the surface of the intermetallic compound layer in contact with the Sn-based surface layer is smaller than the above range, the unevenness is almost eliminated, and good bonding strength with the insulating layer cannot be obtained. If the above range is exceeded, the bonding strength with the insulating layer will increase, but an intermetallic compound layer with large irregularities will be present under the Sn-based surface layer. This is not preferable because the resistance is increased.

更に、Cu−Sn−Ni金属間化合物自体は公知となっているが、本発明での組成範囲は、(Cu+Ni)/Sn=0.5〜3.0(モル量比)、好ましくは、0.6〜1.8であり、Ni含有量は1〜70at%、好ましくは5〜35at%である。更に、Cu−Sn−Ni金属間化合物の平均粒径は0.2〜3.0μmであることが好ましい。   Furthermore, although the Cu—Sn—Ni intermetallic compound itself is known, the composition range in the present invention is (Cu + Ni) /Sn=0.5 to 3.0 (molar ratio), preferably 0. The Ni content is 1 to 70 at%, preferably 5 to 35 at%. Furthermore, it is preferable that the average particle diameter of a Cu-Sn-Ni intermetallic compound is 0.2-3.0 micrometers.

また、本発明のメタルプレートは、前記導電部材の表面の一部のSn系表面層が除去され、前記Cu−Sn−Ni金属間化合物層の表面が露出していることを特徴とする。
さらに、本発明のメタルコア基板は、前記メタルプレートにおける前記Cu−Sn−Ni金属間化合物層の露出部分が絶縁層により被覆されていることを特徴とする。
The metal plate of the present invention is characterized in that a part of the Sn-based surface layer on the surface of the conductive member is removed, and the surface of the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer is exposed.
Furthermore, the metal core substrate of the present invention is characterized in that an exposed portion of the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer in the metal plate is covered with an insulating layer.

そして、本発明のメタルプレートの製造方法は、Cu系基材の表面に、Ni又はNi合金をめっきし、次にCu又はCu合金をめっきし、その上にSn又はSn合金をめっきしてそれぞれのめっき層を形成した後、加熱してリフロー処理することにより、前記Cu系基材と最外層のSn系表面層との間に、Cu−Sn−Ni金属間化合物層を形成した導電部材を製造する工程と、該導電部材における前記Sn系表面層の一部を除去して、前記金属間化合物層の表面を露出する工程とを有することを特徴とする。 And the manufacturing method of the metal plate of this invention is plating Ni or Ni alloy on the surface of Cu type | system | group base material, then plating Cu or Cu alloy, and plating Sn or Sn alloy on it, respectively. After forming the plating layer, a conductive member in which a Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer is formed between the Cu-based substrate and the outermost Sn-based surface layer is heated and reflowed. And a step of removing a part of the Sn-based surface layer in the conductive member to expose a surface of the intermetallic compound layer.

また、本発明のメタルコア基板の製造方法は、前記メタルプレートの製造方法によってメタルプレートを製作し、露出した前記金属間化合物層の上に絶縁層を形成する工程を有する。   The method for manufacturing a metal core substrate of the present invention includes a step of manufacturing a metal plate by the method for manufacturing a metal plate and forming an insulating layer on the exposed intermetallic compound layer.

本発明によれば、最外層のSn系表面層の下の金属間化合物層が適度の凹凸を有しており、メタルプレートとして利用する際に、絶縁層で被覆される部分については、Sn系表面層を除去すると、露出した金属間化合物層表面の凹凸により絶縁層を高い接合強度で接合することができ、一方、絶縁層により被覆されない部分は、電気的特性に優れるSn系表面層により、そのままの状態で外部との電気的接続部分として用いることができ、しかもコネクタ端子として用いた場合にも良好な挿抜性を得ることができる。したがって、特別の後加工を施すことなく、絶縁層との接合性を高めた部分と、電気的接続信頼性やコネクタ端子としての挿抜性を高めた部分との二つの異なる機能を併せ持つメタルプレートを簡単に製作することができる。   According to the present invention, the intermetallic compound layer under the outermost Sn-based surface layer has moderate irregularities, and when used as a metal plate, the portion covered with the insulating layer is Sn-based. When the surface layer is removed, the insulating layer can be bonded with high bonding strength due to the unevenness of the exposed intermetallic compound layer surface, while the portion not covered by the insulating layer is formed by the Sn-based surface layer having excellent electrical characteristics. It can be used as it is as an electrical connection part with the outside as it is, and also when it is used as a connector terminal, good insertability can be obtained. Therefore, a metal plate that has two different functions, a part that has improved bondability to the insulating layer and a part that has improved electrical connection reliability and connector terminals without special post-processing. Easy to make.

本発明に係るメタルコア基板の製造方法の一実施形態を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the metal core board | substrate which concerns on this invention to process order. 本発明に係るメタルプレート用導電部材の一実施形態の表層部分をモデル化して示した拡大断面図である。It is the expanded sectional view which modeled and showed the surface layer part of one embodiment of the conductive member for metal plates concerning the present invention. 本発明に係るメタルコア基板の一実施形態について使用状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a use condition about one Embodiment of the metal core board | substrate which concerns on this invention. 導電部材の動摩擦係数を測定するための装置を概念的に示す正面図である。It is a front view which shows notionally the apparatus for measuring the dynamic friction coefficient of an electrically-conductive member.

以下、本発明の実施形態を説明する。
まず、メタルコア基板について説明すると、このメタルコア基板1は、図3に示すように、長さ方向の中央部に配置される回路基板部2と、両端部に配置されるコネクタ端子部3とを一体に形成してなるものである。回路基板部2は、コアとなるメタルプレート4の両面が絶縁層5により被覆され、この絶縁層5の上に回路導体6が形成されており、その上に電子部品7が搭載される。一方、コネクタ端子部3は、メタルプレート4の絶縁層5により被覆されていない両端部がそのままコネクタ端子部3とされ、外部のコネクタ端子8が二点鎖線で示すように嵌合状態に接続されるようになっている。
また、メタルプレート4は、以下に述べるメタルプレート用導電部材11において、コネクタ端子部3となる中央部分の最表面層の一部を除去して、内層の表面を露出することにより形成したものである。
Embodiments of the present invention will be described below.
First, the metal core substrate will be described. As shown in FIG. 3, the metal core substrate 1 is composed of a circuit board portion 2 arranged at the center in the length direction and connector terminal portions 3 arranged at both ends. It is formed. In the circuit board portion 2, both surfaces of a metal plate 4 serving as a core are covered with an insulating layer 5, a circuit conductor 6 is formed on the insulating layer 5, and an electronic component 7 is mounted thereon. On the other hand, the connector terminal portion 3 has both end portions not covered by the insulating layer 5 of the metal plate 4 as the connector terminal portion 3 as it is, and the external connector terminal 8 is connected in a fitted state as indicated by a two-dot chain line. It has become so.
Further, the metal plate 4 is formed by removing a part of the outermost surface layer of the central portion to be the connector terminal portion 3 and exposing the surface of the inner layer in the metal plate conductive member 11 described below. is there.

次に、このメタルプレート用導電部材11について説明する。
この実施形態のメタルプレート用導電部材11は、図2に示すように、Cu系基材12の表面に、Ni系薄膜層15、Cu−Sn−Ni金属間化合物層16、Sn系表面層14がこの順に形成されている。
Cu系基材12は、Cu又はCu合金から構成された例えば板状のものである。Cu合金としては、その材質は必ずしも限定されないが、無酸素銅、タフピッチ銅、Cu−Zr系合金、Cu−Cr−Zr系合金、Cu−Fe−P系合金がプレス加工性に優れながら導電率と熱伝導率が高いため好適であり、例えば、三菱伸銅株式会社製OFC,TC,TAMAC4,C151,MZC1,ZC,TAMAC194が好適に用いられる。
Next, the metal plate conductive member 11 will be described.
As shown in FIG. 2, the metal plate conductive member 11 of this embodiment has a Ni-based thin film layer 15, a Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer 16, and a Sn-based surface layer 14 on the surface of a Cu-based substrate 12. Are formed in this order.
The Cu-based substrate 12 is made of, for example, a plate made of Cu or a Cu alloy. The material of the Cu alloy is not necessarily limited, but oxygen-free copper, tough pitch copper, Cu-Zr alloy, Cu-Cr-Zr alloy, Cu-Fe-P alloy is excellent in press workability while having conductivity. For example, OFC, TC, TAMAC4, C151, MZC1, ZC, TAMAC194 manufactured by Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. are preferably used.

Cu−Sn−Ni金属間化合物層16は、後述するようにCu系基材12の上にめっきしたNi合金とCu合金と表面のSnとがリフロー処理によって拡散して形成された合金層であり、Sn系表面層14に接する面の表面粗さが、算術平均粗さRaで0.1〜0.4μmであり、かつ、十点平均粗さRzで1.0〜3.5μmである。
算術平均粗さRaがRaで0.1〜0.4μmとしたのは、コネクタ端子部3として用いる場合には、Raが小さい方が挿抜力が低減して好ましいが、後述するようにSn系表面層14を除去したときの表面と絶縁層5との良好な接合強度を確保するためにはRaが0.1μm以上必要であり、0.4μmを超えるほどに凹凸が大きくなると、Sn系表面層14を被覆したままコネクタ端子部3として用いる際にCu−Sn−Ni金属間化合物層16の凹凸が抵抗となって挿抜力が増大して好ましくないからである。
The Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer 16 is an alloy layer formed by diffusing Ni alloy plated on the Cu-based substrate 12, Cu alloy, and surface Sn by reflow treatment, as will be described later. The surface roughness of the surface in contact with the Sn-based surface layer 14 is 0.1 to 0.4 μm in terms of arithmetic average roughness Ra, and 1.0 to 3.5 μm in terms of 10-point average roughness Rz.
The reason why the arithmetic average roughness Ra is 0.1 to 0.4 μm in terms of Ra is that when it is used as the connector terminal portion 3, a smaller Ra is preferable because the insertion / extraction force is reduced. In order to ensure a good bonding strength between the surface and the insulating layer 5 when the surface layer 14 is removed, Ra is required to be 0.1 μm or more, and if the irregularities become larger to exceed 0.4 μm, the Sn-based surface This is because the unevenness of the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer 16 becomes resistance and increases the insertion / extraction force when the connector terminal portion 3 is used with the layer 14 covered.

一方、十点平均粗さRzに関しては、Rzが1.0μm以上あると、絶縁層5に対するアンカー効果が有効に機能し、接合強度を高めることができるが、局部的に山・谷が大き過ぎると、欠陥の原因となる。Rzが3.5μmを超えると、高温時にCu系基材12のCuが拡散してCu−Sn−Ni金属間化合物層16が成長して導電部材11の表面まで達し、これにより、表面にCu酸化物が形成され、接触抵抗を増大させることになる。したがって、Rzは最大3.5μmまでが好ましい。   On the other hand, with respect to the ten-point average roughness Rz, if Rz is 1.0 μm or more, the anchor effect for the insulating layer 5 functions effectively and the bonding strength can be increased, but the peaks and valleys are locally too large. And cause defects. When Rz exceeds 3.5 μm, Cu in the Cu-based substrate 12 diffuses at a high temperature, and the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer 16 grows to reach the surface of the conductive member 11, whereby Cu is formed on the surface. An oxide will be formed, increasing the contact resistance. Therefore, Rz is preferably up to 3.5 μm.

最表面のSn系表面層14は、Sn又はSn合金を電解めっきした後にリフロー処理することによって形成されたものであり、例えば0.05〜1.5μmの厚さに形成される。このSn系表面層14の厚さが0.05μm未満であると、高温時にCuが拡散して表面にCuの酸化物が形成され易くなることから接触抵抗が増加し、また、はんだ付け性や耐食性も低下する。一方、1.5μmを超えると、柔軟なSn系表面層14の下層に存在するCu−Sn−Ni金属間化合物層16による表面の下地を硬くする効果が薄れ、コネクタ端子部3としての使用時の挿抜力が増大する。   The outermost Sn-based surface layer 14 is formed by performing reflow treatment after electrolytic plating of Sn or an Sn alloy, and is formed to a thickness of, for example, 0.05 to 1.5 μm. When the thickness of the Sn-based surface layer 14 is less than 0.05 μm, Cu diffuses at high temperatures and Cu oxide is easily formed on the surface, so that contact resistance increases, and solderability and Corrosion resistance also decreases. On the other hand, if the thickness exceeds 1.5 μm, the effect of hardening the surface base by the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer 16 present in the lower layer of the flexible Sn-based surface layer 14 is reduced, and when used as the connector terminal portion 3 The insertion / extraction force increases.

Ni系薄膜層15は、0.05〜1.5μmの厚さであり、リフロー処理前のめっき厚みは、リフロー処理後にバリアー層としてCu系基材上に残るNi系薄膜層15とCu−Sn−Ni金属間化合物層16に拡散するNiの量を考慮して0.2〜1.5μmとしておくのが好ましい。0.2μm以下であるとリフロー処理後にバリアー層として残存せず、1.5μm以上であるとCu−Sn−Ni金属間化合物層16中に存在するNiが多くなり、Cu−Sn−Ni金属間化合物層16の強度に悪影響を及ぼす。   The Ni-based thin film layer 15 has a thickness of 0.05 to 1.5 μm, and the plating thickness before the reflow treatment is the same as the Ni-based thin film layer 15 and Cu—Sn remaining on the Cu-based substrate as a barrier layer after the reflow treatment. In consideration of the amount of Ni diffusing into the Ni intermetallic compound layer 16, it is preferably set to 0.2 to 1.5 μm. When it is 0.2 μm or less, it does not remain as a barrier layer after the reflow treatment, and when it is 1.5 μm or more, the Ni present in the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer 16 increases, and between the Cu—Sn—Ni metals The strength of the compound layer 16 is adversely affected.

また、リフロー処理前のCuめっき膜は、下層となるNiめっき膜から必要量のNiがCu−Sn−Ni金属間化合物16に拡散し易い様に薄めにする必要があり、0.05〜0.5μmが好ましい。0.05μm以下であるとCu−Sn−Ni金属間化合物層16中に含有されるCuが少なくなり、目的とするCu−Sn−Ni金属間化合物層16を形成出来ず、0.5μm以上であると、下地層のNiがCu−Sn−Ni金属間化合物層16中に拡散し難くなり、Cu−Sn−Ni金属間化合物層16として所望の表面粗さが得られなくなる。   Further, the Cu plating film before the reflow treatment needs to be thinned so that a necessary amount of Ni can easily diffuse into the Cu—Sn—Ni intermetallic compound 16 from the lower Ni plating film. .5 μm is preferred. If it is 0.05 μm or less, the Cu contained in the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer 16 is reduced, and the target Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer 16 cannot be formed. If it exists, it becomes difficult to diffuse Ni of a base layer in the Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer 16, and a desired surface roughness as the Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer 16 cannot be obtained.

次に、このような導電部材11及びこの導電部材11からメタルコア基板1を製造する一連の方法について図1を参照しながら説明する。
まず、図1(a)に示すように、Cu系基材12として、Cu又はCu合金の板材を用意し、これを脱脂、酸洗等によって表面を清浄にした後、Niめっき、Cuめっき、Snめっきをこの順序で順次行うことにより、図1(b)に示すように、Niめっき層21、Cuめっき層22、Snめっき層23を形成する。また、各めっき処理の間には、酸洗又は水洗処理を行う。
Next, such a conductive member 11 and a series of methods for manufacturing the metal core substrate 1 from the conductive member 11 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 1 (a), as a Cu-based substrate 12, a Cu or Cu alloy plate material is prepared, and after cleaning the surface by degreasing, pickling, etc., Ni plating, Cu plating, By sequentially performing the Sn plating in this order, the Ni plating layer 21, the Cu plating layer 22, and the Sn plating layer 23 are formed as shown in FIG. In addition, pickling or rinsing is performed between the plating processes.

Niめっきの条件としては、めっき浴に、硫酸ニッケル(NiSO)、ホウ酸(HBO)を主成分としたワット浴、スルファミン酸ニッケル(Ni(NHSO))とホウ酸(HBO)を主成分としたスルファミン酸浴等が用いられる。酸化反応を起こし易くする塩類として塩化ニッケル(NiCl)などが加えられる場合もある。また、めっき温度は45〜55℃、電流密度は20〜50A/dmとし、めっき厚みは0.2〜1.5μmとされる。 Ni plating conditions include a plating bath, a watt bath mainly composed of nickel sulfate (NiSO 4 ), boric acid (H 3 BO 3 ), nickel sulfamate (Ni (NH 2 SO 3 ) 2 ) and boric acid. A sulfamic acid bath or the like mainly composed of (H 3 BO 3 ) is used. In some cases, nickel chloride (NiCl 2 ) or the like is added as a salt that easily causes an oxidation reaction. The plating temperature is 45 to 55 ° C., the current density is 20 to 50 A / dm 2 , and the plating thickness is 0.2 to 1.5 μm.

Cuめっきの条件としては、めっき浴に硫酸銅(CuSO)及び硫酸(HSO)を主成分とした硫酸銅浴が用いられ、レベリングのために塩素イオン(Cl)が添加される。めっき温度は35〜55℃、電流密度は20〜60A/dmとし、めっき厚みは、下層にあるNiがCu−Sn−Ni金属間化合物に拡散し易い様に薄めにする必要があり、めっき厚みは0.05〜0.5μmとされる。
Snめっきの条件としては、めっき浴に硫酸(HSO)と硫酸第一錫(SnSO)を主成分とした硫酸浴が用いられ、めっき温度は15〜35℃、電流密度は10〜30A/dmとされ、めっき厚みは0.6〜2.3μmとされる。
As the conditions for Cu plating, a copper sulfate bath containing copper sulfate (CuSO 4 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) as main components is used in the plating bath, and chlorine ions (Cl ) are added for leveling. . The plating temperature is 35 to 55 ° C., the current density is 20 to 60 A / dm 2 , and the plating thickness needs to be thin so that Ni in the lower layer can easily diffuse into the Cu—Sn—Ni intermetallic compound. The thickness is 0.05 to 0.5 μm.
As the conditions for Sn plating, a sulfuric acid bath mainly composed of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and stannous sulfate (SnSO 4 ) is used as a plating bath, the plating temperature is 15 to 35 ° C., and the current density is 10 to 10. 30 A / dm 2 and the plating thickness is 0.6 to 2.3 μm.

いずれのめっき処理も、一般的なめっき技術よりも高い電流密度で行われる。その場合に、めっき液の攪拌技術が重要となるが、めっき液を処理板に向けて高速で噴きつける方法やめっき液を処理板と平行に流す方法などとすることにより、処理板の表面に新鮮なめっき液を速やかに供給し、高電流密度によって均質なめっき層を短時間で形成することができる。そのめっき液の流速としては、処理板の表面において0.5m/秒以上とすることが望ましい。また、この従来技術よりも一桁高い電流密度でのめっき処理を可能とするために、陽極には、アノード限界電流密度の高い酸化イリジウム(IrO)を被覆したTi板等の不溶性陽極を用いることが望ましい。
これらの各めっき条件をまとめると、以下の表1から表3に示す通りとなる。
All the plating processes are performed at a higher current density than a general plating technique. In this case, the plating solution agitation technology is important. However, by using a method of spraying the plating solution at a high speed toward the processing plate or a method of flowing the plating solution in parallel with the processing plate, A fresh plating solution can be supplied quickly, and a uniform plating layer can be formed in a short time with a high current density. The flow rate of the plating solution is desirably 0.5 m / second or more on the surface of the treatment plate. In addition, in order to enable the plating process at a current density that is an order of magnitude higher than that of the prior art, an insoluble anode such as a Ti plate coated with iridium oxide (IrO 2 ) having a high anode limit current density is used as the anode. It is desirable.
These plating conditions are summarized as shown in Tables 1 to 3 below.

Figure 2010258016
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Figure 2010258016
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Figure 2010258016
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そして、この三種類のめっき処理を施した後、加熱してリフロー処理を行う。そのリフロー処理はCO還元性雰囲気にした加熱炉内でめっき後の処理材を250〜450℃の温度で5〜30秒加熱した後、10〜90℃の水を用いて冷却する処理とされる。   And after giving these three types of plating processes, it heats and performs a reflow process. The reflow treatment is a treatment in which the treated material after plating is heated at a temperature of 250 to 450 ° C. for 5 to 30 seconds in a heating furnace having a CO reducing atmosphere and then cooled using 10 to 90 ° C. water. .

以上のように、Cu系基材12の表面に表1、表2及び表3に示すめっき条件により三層のめっきを施した後、リフロー処理することにより、図1(c)及び図2に示すように、Cu系基材12の表面に、Ni系薄膜層15、Cu−Sn−Ni金属間化合物層16、Sn系表面層14がこの順に形成された導電部材11が製作される。   As described above, after the three-layer plating is performed on the surface of the Cu-based substrate 12 under the plating conditions shown in Table 1, Table 2, and Table 3, the reflow treatment is performed, so that FIG. 1 (c) and FIG. As shown, a conductive member 11 having a Ni-based thin film layer 15, a Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer 16, and a Sn-based surface layer 14 formed in this order on the surface of a Cu-based substrate 12 is manufactured.

次いで、このようにして製作した導電部材11を図3に示すメタルコア基板1のメタルプレート4として用いるために、図1(d)に示すように、導電部材11において回路基板部2となる領域の最表面層であるSn系表面層14を除去する。このSn系表面層14を除去する場合、導電部材11におけるコネクタ端子部3となる領域にマスク24を被覆しておき、例えばレイボルド株式会社製のL80等の純SnをエッチングしCu−Sn−Ni合金を腐食しない成分からなるめっき被膜剥離用のエッチング液に5分間浸漬することにより、マスク24により覆われていない領域のSn系表面層14が除去され、その下層のCu−Sn−Ni金属間化合物層16が露出される。このCu−Sn−Ni金属間化合物層16は、前述したようにRa,Rzが所定の大きさの表面粗さに形成されており、一方、マスク24により被覆しておいたコネクタ端子部3となる領域では、Sn系表面層14により平滑な表面に維持される。この部分的にSn系表面層14が除去され、Cu−Sn−Ni金属間化合物層16が露出した図1(d)に示す状態がメタルプレート4である。   Next, in order to use the conductive member 11 manufactured as described above as the metal plate 4 of the metal core substrate 1 shown in FIG. 3, as shown in FIG. The Sn-based surface layer 14 that is the outermost surface layer is removed. When the Sn-based surface layer 14 is removed, a mask 24 is coated on a region to be the connector terminal portion 3 in the conductive member 11, and pure Sn such as L80 manufactured by Reybold Co., Ltd. is etched to form Cu-Sn-Ni. By immersing in an etching solution for stripping a plating film made of a component that does not corrode the alloy for 5 minutes, the Sn-based surface layer 14 in the region not covered by the mask 24 is removed, and the underlying Cu—Sn—Ni metal The compound layer 16 is exposed. The Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer 16 has Ra and Rz formed to have a predetermined surface roughness as described above, while the connector terminal portion 3 covered with the mask 24 and In such a region, the Sn-based surface layer 14 maintains a smooth surface. The state shown in FIG. 1D in which the Sn-based surface layer 14 is partially removed and the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer 16 is exposed is the metal plate 4.

次に、図1(e)に示すように、メタルプレート4のCu−Sn−Ni金属間化合物層16が露出している部分に樹脂による絶縁層5を被覆する。この絶縁層5は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂の樹脂を熱圧着する、あるいはこれら熱硬化性樹脂を補強材のガラス布に含浸させて半硬化状態にした接着シート(プリプレグ)を積層する、樹脂を液状にして塗布し硬化させるなどの方法により形成される。
そして、その絶縁層5の上に回路導体6を形成すると、メタルコア基板1として完成する。この回路導体6は、絶縁層5に銅箔を積層してなるもので、必要な部分をパターンエッチングするなどの方法で形成される。
Next, as shown in FIG. 1E, the insulating layer 5 made of resin is coated on the exposed portion of the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer 16 of the metal plate 4. This insulating layer 5 is formed by laminating an adhesive sheet (prepreg) obtained by thermocompression bonding a resin of epoxy resin or polyimide resin, or by impregnating a glass cloth of a reinforcing material into a semi-cured state. It is formed by a method such as applying in a liquid state and curing.
When the circuit conductor 6 is formed on the insulating layer 5, the metal core substrate 1 is completed. The circuit conductor 6 is formed by laminating a copper foil on the insulating layer 5 and is formed by a method such as pattern etching of a necessary portion.

次に本発明の実施例を説明する。
Cu合金板(Cu系基材)として、厚さ0.25mmの三菱伸銅株式会社製TC材を用い、表4に示すめっき厚みにて、Ni、Cu、Snの各めっき処理を順次行った。各めっき工程間には、処理材表面からめっき液を洗い流すための水洗工程を入れた。
本実施例におけるめっき処理では、Cu合金板にめっき液を高速で噴きつけ、なおかつ酸化イリジウムを被覆したTi板の不溶性陽極を用いた。
そのめっき処理材に対してリフロー処理を行った。このリフロー処理は、最後のSnめっき処理をしてから1分後に行い、還元性雰囲気にて、加熱温度を250℃〜450℃、保持時間を5〜30秒にて行った。
Next, examples of the present invention will be described.
As a Cu alloy plate (Cu base material), a TC material made by Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. having a thickness of 0.25 mm was used, and Ni, Cu, and Sn plating processes were sequentially performed at the plating thicknesses shown in Table 4. . Between each plating process, the water washing process for washing away a plating solution from the processing material surface was put.
In the plating treatment in this example, an insoluble anode of a Ti plate coated with iridium oxide was sprayed on the Cu alloy plate at a high speed.
A reflow treatment was performed on the plated material. This reflow treatment was performed 1 minute after the last Sn plating treatment, and was performed in a reducing atmosphere at a heating temperature of 250 ° C. to 450 ° C. and a holding time of 5 to 30 seconds.

次に、この処理材について、コネクタ部を想定した領域をマスクにより被覆した状態と
して、前述しためっき皮膜剥離用エッチング液を使用してSn系表面層を除去し、露出したCu−Sn−Ni金属間化合物層の表面粗さとして、算術平均粗さRaと十点平均粗さRzとを測定した。この表面粗さは、露出させたCu−Sn−Ni金属間化合物層の表面に、オリンパス株式会社製の走査型共焦点赤外レーザ顕微鏡LEXT OLS−3000−IRを用い、対物レンズ100倍の条件でレーザ光を照射して、その反射光から距離を測定し、そのレーザ光をCu−Sn−Ni金属間化合物層の表面に沿って直線的にスキャンしながら距離を連続的に測定することにより求めた。
以上の試験条件並びにCu−Sn−Ni金属間化合物層の表面粗さ、Sn系表面層の最小膜厚を表4にまとめた。
Next, with respect to this treatment material, the Sn-type surface layer was removed using the above-described etching solution for removing the plating film, with the region assuming the connector portion covered with a mask, and exposed Cu—Sn—Ni metal. As the surface roughness of the intermetallic compound layer, arithmetic average roughness Ra and ten-point average roughness Rz were measured. This surface roughness is obtained by using a scanning confocal infrared laser microscope LEXT OLS-3000-IR manufactured by Olympus Co., Ltd. on the surface of the exposed Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer, and a condition of 100 times the objective lens. By irradiating with laser light, measuring the distance from the reflected light, and continuously measuring the distance while scanning the laser light linearly along the surface of the Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer Asked.
Table 4 shows the above test conditions, the surface roughness of the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer, and the minimum film thickness of the Sn-based surface layer.

Figure 2010258016
Figure 2010258016

この表4のように作製された試料について、Sn系表面層を除去してCu−Sn−Ni
金属間化合物層が露出している部分にUL/ANSIグレードでFR−4のガラスエポキシ樹脂からなる絶縁層をガラス熱プレスにより厚さ0.2mmで形成した。
そして、Sn系表面層のままの状態としたコネクタ部については105℃×1000時間経過後の接触抵抗、動摩擦係数、はんだ耐熱性を測定し、絶縁層を形成した回路基板部については絶縁層の剥離強度を測定した。
接触抵抗は、試料を105℃×1000時間放置した後、山崎精機株式会社製電気接点シミュレーターを用い荷重0.49N(50gf)摺動有りの条件で測定した。
For the sample prepared as shown in Table 4, the Sn-based surface layer was removed and Cu—Sn—Ni was removed.
An insulating layer made of glass epoxy resin of FR-4 with UL / ANSI grade was formed with a thickness of 0.2 mm by glass hot pressing on the part where the intermetallic compound layer was exposed.
Then, the contact resistance, the dynamic friction coefficient, and the solder heat resistance after 105 ° C. × 1000 hours are measured for the connector portion that is in the Sn-based surface layer state, and the insulating layer is formed on the circuit board portion on which the insulating layer is formed. The peel strength was measured.
The contact resistance was measured under the condition of sliding with a load of 0.49 N (50 gf) using an electrical contact simulator manufactured by Yamazaki Seiki Co., Ltd. after leaving the sample at 105 ° C. for 1000 hours.

動摩擦係数については、嵌合型のコネクタのオス端子とメス端子の接点部を模擬するように、各試料によって板状のオス試験片と内径1.5mmの半球状としたメス試験片とを作成し、アイコーエンジニアリング株式会社製の横型荷重測定器(Model−2152NRE)を用い、両試験片間の摩擦力を測定して動摩擦係数を求めた。図4により説明すると、水平な台31上にオス試験片32を固定し、その上にメス試験片33の半球凸面を置いてめっき面どうしを接触させ、メス試験片33に錘34によって4.9N(500gf)の荷重Pをかけてオス試験片32を押さえた状態とする。この荷重Pをかけた状態で、オス試験片32を摺動速度80mm/分で矢印で示す水平方向に10mm引っ張ったときの摩擦力Fをロードセル35によって測定した。その摩擦力Fの平均値Favと荷重Pより動摩擦係数(=Fav/P)を求めた。   As for the dynamic friction coefficient, a plate-shaped male test piece and a hemispherical female test piece having an inner diameter of 1.5 mm are prepared with each sample so as to simulate the contact portion of the male terminal and female terminal of the fitting type connector. Then, using a horizontal load measuring device (Model-2152NRE) manufactured by Aiko Engineering Co., Ltd., the frictional force between the two test pieces was measured to obtain the dynamic friction coefficient. Referring to FIG. 4, a male test piece 32 is fixed on a horizontal base 31, a hemispherical convex surface of a female test piece 33 is placed on the male test piece 33, and the plating surfaces are brought into contact with each other. The load P of 9N (500 gf) is applied and the male test piece 32 is pressed. With the load P applied, the frictional force F when the male test piece 32 was pulled 10 mm in the horizontal direction indicated by the arrow at a sliding speed of 80 mm / min was measured by the load cell 35. A dynamic friction coefficient (= Fav / P) was determined from the average value Fav of the friction force F and the load P.

剥離強度は、0.25mmの銅板では測定が困難なことから、35μmのTC銅箔上に
同様の条件でSnめっきを施してリフロー処理した後、JIS C 6481の規定に準拠して測定した。
はんだ耐熱性は、JIS C 6481の常態の測定方法の規定に準拠して測定し、絶縁層を形成した回路基板部に膨れ又ははがれが生じたものを×、生じなかったものを○とした。
これらの結果を表5に示す。
The peel strength was difficult to measure with a 0.25 mm copper plate. Therefore, Sn plating was performed on a 35 μm TC copper foil under the same conditions, followed by a reflow treatment, and then measured according to JIS C 6481.
The solder heat resistance was measured in accordance with the provisions of the normal measurement method of JIS C 6481. The case where the circuit board portion on which the insulating layer was formed was swollen or peeled was evaluated as x, and the case where it did not occur was rated as ○.
These results are shown in Table 5.

Figure 2010258016
Figure 2010258016

この表5から明らかなように、本実施例のメタルプレートは、そのコネクタ部に関しては、高温時の接触抵抗が小さく、動摩擦係数も小さいことから、コネクタ使用時の挿抜力も小さく良好であり、また、耐熱性にも優れていると判断できる。また、回路基板部においては、絶縁層が強固に接合されており、剥離等が生じない接合信頼性の高いものであると判断できる。   As is apparent from Table 5, the metal plate of this example has a small contact resistance at a high temperature and a small coefficient of dynamic friction with respect to the connector portion, so that the insertion / extraction force when using the connector is small and good. It can be judged that the heat resistance is also excellent. Further, in the circuit board portion, the insulating layer is firmly bonded, and it can be determined that the bonding reliability is high so that no peeling or the like occurs.

また、絶縁層の耐マイグレーション性に関して、JPCA−ET04−2007の規定に準拠した条件で、絶縁層を挟んだメタルプレートと外層銅箔との間に印加電圧DC50Vを加え、1000時間経過後の絶縁抵抗値を測定した。
実施例試料としては、表4の試料1〜5の条件で製作したものの中から三つ選択し、比較例としては、従来技術としての黒化処理をメタルプレートの粗化処理として施したものを使用した。絶縁抵抗値が1MΩ以下となったものを×とした。
In addition, with respect to the migration resistance of the insulating layer, an applied voltage of DC 50 V is applied between the metal plate sandwiching the insulating layer and the outer copper foil under the conditions in accordance with the provisions of JPCA-ET04-2007, and the insulation after 1000 hours has passed. The resistance value was measured.
As an example sample, three samples were selected from those manufactured under the conditions of samples 1 to 5 in Table 4, and as a comparative example, a black plate treatment as a conventional technique was performed as a roughening treatment of a metal plate. used. A sample having an insulation resistance value of 1 MΩ or less was evaluated as x.

Figure 2010258016
Figure 2010258016

この表からも明らかなように、黒化処理による比較例では、絶縁抵抗が低下して不良となったが、実施例のものは不良とならなかった。これは、黒化処理ではCuを酸化物として粗化するため、加湿された際にCu酸化物がイオン化して絶縁劣化を起こし易いためと考えられる。これに対し、実施例のCu−Sn−Ni金属間化合物層は、合金成分のSn
が不動態化するため、金属イオンが溶出し難く、このため絶縁抵抗値が低下することなく維持されるのである。
As is apparent from this table, in the comparative example by the blackening treatment, the insulation resistance was lowered and became defective, but the example was not defective. This is presumably because Cu is roughened as an oxide in the blackening treatment, and therefore when Cu is humidified, the Cu oxide is easily ionized to cause insulation deterioration. On the other hand, the Cu—Sn—Ni intermetallic compound layer of the example is composed of Sn as an alloy component.
Since the metal ions are passivated, the metal ions are difficult to elute, so that the insulation resistance value is maintained without lowering.

1 メタルコア基板
2 回路基板部
3 コネクタ部
4 メタルプレート
5 絶縁層
6 回路導体
7 電子部品
11 導電部材
12 Cu系基材
14 Sn系表面層
15 Ni薄膜層
16 Cu−Sn−Ni金属間化合物層
21 Niめっき層
22 Cuめっき層
23 Snめっき層
24 マスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal core board 2 Circuit board part 3 Connector part 4 Metal plate 5 Insulation layer 6 Circuit conductor 7 Electronic component 11 Conductive member 12 Cu-type base material 14 Sn-type surface layer 15 Ni thin film layer 16 Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer 21 Ni plating layer 22 Cu plating layer 23 Sn plating layer 24 Mask

Claims (5)

Cu系基材の表面に、Ni系薄膜層、Cu−Sn−Ni金属間化合物層、Sn系表面層がこの順に形成された導電部材であって、前記金属間化合物層の前記Sn系表面層と接する面の表面粗さが、算術平均粗さRaで0.1〜0.4μmであり、かつ、十点平均粗さRzで1.0〜3.5μmであることを特徴とするメタルコア基板のメタルプレート用導電部材 A conductive member in which a Ni-based thin film layer, a Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer, and a Sn-based surface layer are formed in this order on the surface of a Cu-based substrate, and the Sn-based surface layer of the intermetallic compound layer The surface roughness of the surface in contact with the metal core substrate is an arithmetic average roughness Ra of 0.1 to 0.4 μm and a ten-point average roughness Rz of 1.0 to 3.5 μm Conductive members for metal plates 請求項1記載のメタルプレート用導電部材における一部のSn系表面層が除去され、前記金属間化合物層の表面が露出していることを特徴とするメタルコア基板用メタルプレート。   The metal plate for a metal core substrate, wherein a part of the Sn-based surface layer in the conductive member for a metal plate according to claim 1 is removed, and a surface of the intermetallic compound layer is exposed. 請求項2記載のコアメタル基板用メタルプレートにおける前記金属間化合物層の露出部分が絶縁層により被覆されていることを特徴とするメタルコア基板。   The metal core board | substrate characterized by the exposed part of the said intermetallic compound layer being covered with the insulating layer in the metal plate for core metal boards | substrates of Claim 2. Cu系基材の表面に、Ni又はNi合金をめっきし、次にCu又はCu合金をめっきし、その上にSn又はSn合金をめっきしてそれぞれのめっき層を形成した後、加熱してリフロー処理することにより、前記Cu系基材と最外層のSn系表面層との間に、Ni系薄膜層、Cu−Sn−Ni金属間化合物層を形成した導電部材を製造する工程と、該導電部材における前記Sn系表面層の一部を除去して、前記金属間化合物層の表面を露出する工程とを有することを特徴とするメタルコア基板用メタルプレートの製造方法。   The surface of the Cu-based substrate is plated with Ni or Ni alloy, then Cu or Cu alloy is plated, Sn or Sn alloy is plated thereon to form each plating layer, and then heated to reflow. A step of producing a conductive member in which a Ni-based thin film layer and a Cu-Sn-Ni intermetallic compound layer are formed between the Cu-based substrate and the outermost Sn-based surface layer by the treatment; And a step of removing a part of the Sn-based surface layer in the member to expose the surface of the intermetallic compound layer. A method for producing a metal plate for a metal core substrate. 請求項4記載の製造方法によってメタルプレートを製作し、露出した前記金属間化合物層の上に絶縁層を形成する工程を有するメタルコア基板の製造方法。   A method for producing a metal core substrate, comprising: producing a metal plate by the production method according to claim 4 and forming an insulating layer on the exposed intermetallic compound layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8940404B2 (en) * 2012-01-26 2015-01-27 Mitsubishi Materials Corporation Tin-plated copper-alloy material for terminal and method for producing the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006152389A (en) * 2004-11-30 2006-06-15 Nikko Metal Manufacturing Co Ltd COPPER-BASED MATERIAL WITH Sn COATING AND TERMINAL
JP2006253428A (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Yazaki Corp Metal core substrate and onboard system using same
JP2007063624A (en) * 2005-08-31 2007-03-15 Nikko Kinzoku Kk Copper alloy tinned strip having excellent insertion/withdrawal property and heat resistance
JP2008274417A (en) * 2007-03-30 2008-11-13 Nikko Kinzoku Kk Laminated copper foil and method of manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006152389A (en) * 2004-11-30 2006-06-15 Nikko Metal Manufacturing Co Ltd COPPER-BASED MATERIAL WITH Sn COATING AND TERMINAL
JP2006253428A (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Yazaki Corp Metal core substrate and onboard system using same
JP2007063624A (en) * 2005-08-31 2007-03-15 Nikko Kinzoku Kk Copper alloy tinned strip having excellent insertion/withdrawal property and heat resistance
JP2008274417A (en) * 2007-03-30 2008-11-13 Nikko Kinzoku Kk Laminated copper foil and method of manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8940404B2 (en) * 2012-01-26 2015-01-27 Mitsubishi Materials Corporation Tin-plated copper-alloy material for terminal and method for producing the same
EP2620275A3 (en) * 2012-01-26 2017-01-04 Mitsubishi Materials Corporation Tin-plated copper-alloy material for terminal and method for producing the same

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