JP4014739B2 - リフローSnめっき材及び前記リフローSnめっき材を用いた端子、コネクタ、又はリード部材 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は耐摩耗性、半田付性、及び耐食性に優れるリフローSnめっき材及び前記リフローSnめっき材を用いた端子、コネクタ、又はリード部材に関する。
【0002】
【従来の技術】
Snめっき材は、銅合金などの導電性基体上にSn層を設けたもので、銅合金などの持つ高強度高導電性とSn層の持つ良好な耐食性と半田付性とを具備した高性能導体であり、コンデンサや半導体のリード線、端子、コネクタ、電線、ケーブルなどに広く用いられている。
ところで、前記Sn層は、通常、純Snを電気めっきして設けるが、この場合は、▲1▼電気めっきしたものは内部応力が大きいためSnウイスカーが発生し易く短絡事故の危険がある、▲2▼組織が緻密なため基体成分がSn層表面に拡散して耐食性や半田付性が低下する、▲3▼Snは軟質なため耐摩耗性に劣り、さらに接合相手の表面が同じSnの場合は、凝着摩耗とアブレシブ摩耗が起きて動摩擦係数が大きくなり耐摩耗性が低下する、などの問題がある。
一方、Sn層をSn合金で構成すると、Snウイスカーは発生せず、また耐摩耗性も向上するが、Sn層を設ける方法に問題がある。即ち、電気めっき法では組成のバラツキが大きく、溶融めっき法ではめっき厚さの制御が困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このようなことから、本発明者等は耐食性、半田付性、及び耐摩耗性に優れるSnめっき材について研究を進め、Sn層上にBi層を薄く設け、これにリフロー処理を施してSn層の表面及び表面近傍をBiで合金化したSnめっき材は、耐摩耗性、半田付性などに優れることを知見し、さらに研究を進めて本発明を完成させるに至った。
本発明は、耐摩耗性、半田付性、及び耐食性に優れるリフローSnめっき材及び前記リフローSnめっき材を用いた端子、コネクタ、又はリード部材の提供を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、導電性基体上にSn層を設け、その上にBi層又は/及びAg層を置換析出法により0.01μm以上0.5μm未満の厚さに設け、次いでリフロー処理を施して前記Sn層の表面及び表面近傍を前記Bi層又は/及びAg層により合金化することを特徴とするリフローSnめっき材の製造方法である。
【0005】
請求項2記載の発明は、導電性基体上にSn層を設け、その上にBi層又は/及びAg層を置換析出法により0.01μm以上0.5μm未満の厚さに設け、次いでリフロー処理を施して前記Sn層の表面及び表面近傍を前記Bi層又は/及びAg層により合金化し、得られたリフローSnめっき材を所定の形状に加工することを特徴とする端子、コネクタ、又はリード部材の製造方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明は、導電性基体上に設けられたSn層の表面及び表面近傍がBi又は/及びAgにより合金化されているリフローSnめっき材である。
例えば、導電性基体上に設けられたSn層上にBi層又は/及びAg層が設けられたのちリフロー処理が施されて、前記Sn層の表面及び表面近傍が前記Bi層又は/及びAg層により合金化されたもので、表面及び表面近傍が合金化されて硬いため耐摩耗性に優れ、また前記表面及び表面近傍は合金化により融点が低くなり、半田付けが良好になされる。さらに基体と表面近傍間のSn層が基体成分が表面に拡散するのを抑止するので耐食性に優れる。
前記Sn層の表面及び表面近傍がBi層又は/及びAg層により合金化されていない場合は電食が起きて耐食性が著しく低下する。
【0007】
本発明において、導電性基体には、Cu、Cu合金、Al、Al合金、Fe、Fe合金などが用いられる。前記基体上に設けられるSn層にはSn(純Sn)が用いられる。
【0008】
本発明において、Bi層又は/及びAg層の厚さを0.01μm以上0.5μm未満に規定する理由は、0.01μm未満では厚さが薄いため、耐摩耗性が改善されず、0.5μm以上になるとSn層全体が合金化してSn層による基体成分の拡散防止効果(バリヤ効果)が減じて耐食性などが低下するためである。Bi層又は/及びAg層の特に望ましい厚さは0.05〜0.2μmである。
【0009】
本発明のリフローSnめっき材は、例えば、表面を脱脂及び酸洗により活性化した導電性基体上にSn層を、直接又はNiやCuなどを下地めっきしたのち、電気めっきし、次いでこれをBiイオンを含む置換液中に浸漬して前記Sn層上にBi層を置換析出させ、次いでリフロー処理が施されて製造される。このリフロー処理によりSn層表面がBi層により合金化され、その表面は光沢のある平滑面に仕上げられる。
【0010】
本発明において、Bi層又はAg層を置換析出法により設ける理由は、置換析出法は電気めっきのように種々の添加剤を入れて液を高精度に管理しなくても、薄い被膜を簡単に形成でき、さらに設備費及びランニングコストが安いためである。
【0011】
本発明において、Biを含有する置換液には塩化ビスマス、硝酸ビスマス、メタスルホン酸ビスマスなどの水溶液が用いられ、Agを含有する置換液には硝酸銀などの水溶液が用いられる。
置換析出の条件は特に規定しないが、置換液中のBi又はAgの濃度は0.1〜20%、処理温度は室温〜80℃、処理時間は1秒〜10分程度が適当である。リフロー処理条件は、特に限定しないが、400〜800℃の温度で0.5〜10秒程度加熱する条件が適当である。
【0012】
【実施例】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
(実施例1)
定速で走行する厚さ0.3mmの65/35黄銅条の表面に純Snを電気めっきし、その上にBi層又は/及びAg層を本発明規定値内に置換析出させ、次いでリフロー処理を施してリフローSnめっき材を製造し、これをコイルに巻取った。工程及び条件を下記に示す。
【0013】
(比較例1)
Bi層の厚さを本発明規定値外とした他は、実施例1と同じ方法によりリフローSnめっき材を製造した。
【0014】
(比較例2)
実施例1でリフロー処理を施さなかった。
【0015】
実施例1及び比較例1、2で得られた各々のリフローSnめっき材について、動摩擦係数及び恒温恒湿試験前後の半田付性を下記方法により調べた。
動摩擦係数は耐摩耗性の良否を判定する基準となるもので、動摩擦係数が小さいほどコネクタにおける挿入力及び挿抜力が小さくなり耐摩耗性が優れることになる。結果を表1、2に示す。
〔動摩擦係数〕荷重:98mN(10gf)。摺動距離:10mm。
摺動回数:100回。使用プローブ:リフローSnめっき条にダボ(凹凸)加工(先端5R)を施したもの。
〔半田付性〕メニスコグラフ法(MIL-STD-883 M2022,IEC68-2-54に基づく濡れ性試験)によりゼロクロスタイムを求めて判定した。ゼロクロスタイムが小さいほど半田付性に優れる。
恒温恒湿試験条件:温度60℃、相対湿度95RH、
暴露時間500hr。半田:融点230℃の共晶半田。
浸漬時間:10sec 。浸漬速度:25mm/sec。
浸漬深さ:8mm。フラックス:25%ロジン/メタノール。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
表1、2より明らかなように、本発明例のNo.1〜9 はいずれも動摩擦係数が小さく耐摩耗性に優れ、また半田濡れ性にも優れた。この半田濡れ性は恒温恒湿試験後も良好で、本発明例品は耐食性にも優れた。
これに対し、比較例のNo.10 はBi層が薄かったため動摩擦係数が大きく耐摩耗性に劣った。 No.11はBi層が厚かったため耐食性に劣った。比較例の No.12は表面及び表面近傍がBi層のため耐摩耗性は問題なかったが、リフロー処理を施さなかったため、融点(271℃) が高く半田付性に劣り、また耐食性にも劣った。 No.13は表面及び表面近傍がAg層のため耐摩耗性に劣り、またリフロー処理を施さなかったため耐食性にも劣った。
従来材のNo.14,15は、耐摩耗性及び耐食性に劣り、特にNo.15 はリフロー処理を施さなかったため半田付性に劣った。
【0019】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のリフローSnめっき材は、例えば、導電性基体上に設けられたSn層上にBi層又は/及びAg層が設けられたのちリフロー処理が施されて前記Sn層の表面及び表面近傍が合金化されたものであり、従って前記表面及び表面近傍は合金化により硬化して耐摩耗性に優れ、また耐食性も向上する。さらに前記表面及び表面近傍は合金化により低融点化して半田付性が改善される。また基体と合金化された表面近傍との間のSn層により基体成分の表面への拡散が抑制されて半田付性及び耐食性の低下が防止される。依って、工業上顕著な効果を奏する。
Claims (2)
- 導電性基体上にSn層を設け、その上にBi層又は/及びAg層を置換析出法により0.01μm以上0.5μm未満の厚さに設け、次いでリフロー処理を施して前記Sn層の表面及び表面近傍を前記Bi層又は/及びAg層により合金化することを特徴とするリフローSnめっき材の製造方法。
- 導電性基体上にSn層を設け、その上にBi層又は/及びAg層を置換析出法により0.01μm以上0.5μm未満の厚さに設け、次いでリフロー処理を施して前記Sn層の表面及び表面近傍を前記Bi層又は/及びAg層により合金化し、得られたリフローSnめっき材を所定の形状に加工することを特徴とする端子、コネクタ、又はリード部材の製造方法。
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JP31669198A JP4014739B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | リフローSnめっき材及び前記リフローSnめっき材を用いた端子、コネクタ、又はリード部材 |
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JP31669198A Expired - Fee Related JP4014739B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | リフローSnめっき材及び前記リフローSnめっき材を用いた端子、コネクタ、又はリード部材 |
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