JP5060146B2 - 半田吸い上がりバリア部を持つ端子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は半田吸い上がりバリア部を持つ端子及びその製造方法に関する。本発明はとりわけ回路基板に半田で固定する電子部品用の半田吸い上がりバリアを持つ端子及びその製造方法に関する。
プリント配線板（ＰＷＢ）への電子部品（例えばコネクタ、抵抗、ＩＣ、ダイオード、スイッチ、リレー等）の実装は半田付けにより行われるものが多い。例えば、挿入実装方式ではＰＷＢに設けられた導通穴に端子を挿入して電子部品を搭載する面とは反対側の面で端子とＰＷＢ板上のランドとを半田付けし（フローソルダリング）、表面実装方式では電子部品をＰＷＢ板上の所定位置に装着してから炉で加熱し、あらかじめＰＷＢ板のランド上に塗布しておいたクリームハンダを溶融させて端子に半田付けする(リフローソルダリング)ことが一般的に行われている。
近年、電子機器の小型化、高性能化ニーズの増大に伴いＰＷＢへ搭載する電子部品の小型化、高密度実装化も進展している。これに応じて電子部品に使用される端子も小型化するので毛細管現象により半田付け時に半田が端子に吸い上がり易くなるが、この吸い上がりが過度に生じると電子部品の機能や性能を損なう恐れがある。例えば、コネクタでは半田付け部から半田が端子に吸い上がって遂には相手コネクタとの接点部に達することでコネクタの接続信頼性が損なわれたり、近隣の半田付け部に半田が達して短絡する半田ブリッジが生じたりし、或いは半田付け部に充分な量の半田が残らなくなるといった問題が生じ得る。そこで、半田の吸い上がりを防止するために種々の方法が過去に提案されてきた。
従来、端子材料の表面に選択的にめっきを施すことによって半田吸い上がり防止部を形成する方法が行われてきた。これは、下地めっきとしてニッケル皮膜を端子材料の表面に形成することと、その上に接点部用及び半田付け部用に金めっき皮膜を形成すること（但し、金めっきを行う際に端子の一部をテープ等でマスキングし、マスキング部に金めっきが付かないように、すなわち、マスキング部はニッケルめっきが露出しているようにする。）とを含む方法である。ニッケルめっきは半田付け性が悪いので、コネクタ等の電子部品を半田付け実装する時に上記マスキング箇所が半田吸い上がり防止部となって半田の吸い上がりが防止できるというものである。
これに対して、特開２００４−１５２５５９号公報では上記のような選択的めっき方法が抱える滲みによるめっき位置精度の不足を指摘している。この問題点を克服するために、素材上に金などの表面めっきを施し、その後表面めっきの一部分を幅の狭い部分的な熱処理が可能なレーザー照射などによって素材と表面めっき皮膜とを相互に熱拡散させて素材とめっき皮膜による改質層を形成し、この部分を半田吸い上がり防止部とする方法が開示されている。この方法では表面めっきを施す前にＮｉなどの下地めっきを施す場合もある。実施例においては、リン青銅素材に下地ニッケルめっき及び金めっきを施した後、発振波長３５５ｎｍ、平均出力３ｗのレーザービームを照射して改質層を得ている。改質層からはＥＰＭＡによる元素分析で金元素が非照射部と大差ない強度で検出され、ニッケル割合の多いニッケル−金合金層が形成されたとしている。
特開２００４−１５２７５０号公報には、端子の全面に金めっきを施した後に所要の部分の金めっきを剥離して除去し、該除去部を半田吸い上がり防止部とした方法が開示されている。金めっきの剥離は剥離液への浸漬やレーザー照射により行うことが記載されている。また、該文献には下地めっきの表面に金めっきを施した半田付け端子の所要の部分を加熱することで金めっきの層に下地めっきの金属を拡散させてＡｕ−Ｎｉの合金層を形成し、該加熱部を半田吸い上がり防止部とした方法が開示されている。該加熱もレーザー照射により行うことができるが金めっきの剥離よりは低出力とすることが記載されている。
特開２００４−２７７８３７号公報には、半田濡れ性の低い、あるいは半田が濡れない低濡れ性金属（ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金）からなる下側金属層の表面に、前記低濡れ性金属よりも半田濡れ性の高い高濡れ性金属（金、金合金、銀、銀合金）からなる上層側金属層が積層された処理対象物の表面に対して、その所定領域にレーザー光を照射し非半田付け領域とする表面処理方法が記載されている。レーザーの照射領域では前記高濡れ性金属と前記低濡れ性金属との混合層が露出することが好ましく、混合層におけるニッケル金との比率が５５：４５を境界とし、それ以上、金の比率が高くなると、半田濡れ性が高く、ニッケルの比率が高くなると、半田濡れが低くなることが記載されている。但し、ニッケル／金の比率の算出方法に関する記述はない。
特開２００４−１５２５５９号公報
特開２００４−１５２７５０号公報
特開２００４−２７７８３７号公報
上記の先行文献に記載されているように、レーザー照射によってＡｕとＮｉの合金層を形成し、該合金層を半田の吸い上がりを防止する手法は有効であるが、未だその手法には改善の余地が存在すると考えられる。そこで、本発明はより端子の半田吸い上がり防止効果の高い半田吸い上がり防止部（以下、本明細書では「半田吸い上がりバリア部」又は「バリア部」という）を持つ端子及びその製造方法を提供することを課題とする。
また、半田吸い上がりが防止される条件は端子やコネクタといった電子部品の大きさ・形状により異なるため、半田吸い上がり防止効果は実際に半田濡れ性試験を行うことによって確認しているのが現状である。このような確認方法だと、異なる電子部品毎に、その都度条件出しが必要になり手間がかかってしまうという問題があった。そこで、本発明は半田濡れ性試験を行うことなく半田吸い上がり防止能力を評価することのできる方法を提供することを別の課題とする。
本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、半田吸い上がりバリア部の最表面において、Ｎｉ及びＡｕの他にもＯが半田吸い上がり防止効果に有意に影響を与えていることを見出し、Ｎｉ／Ａｕ及びＯ／Ａｕが特定の範囲にあるときに特に優れた半田吸い上がり防止効果を奏することを突き止め、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は一側面において、母材にニッケル下地めっきと表面金めっきを順に施した後、レーザー照射することにより、半田吸い上がりバリア部を形成した端子であって、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）による該バリア部表面のＮｉ、Ａｕ及びＯの検出強度百分率がスパッタリング時間＝０のところで平均して３３％≦Ｎｉ／Ａｕ≦５３％、及び５２％≦Ｏ／Ａｕを満足することを特徴とする端子である。
また、本発明は別の一側面において、半田吸い上がりバリア部を有する端子であって、ＸＰＳによる該バリア部表面のＡｕ及びＣの検出強度百分率がスパッタリング時間＝０のところで０≦Ｃ／Ａｕ≦９％を満足することを特徴とする端子である。
本発明の一態様においては、前記端子は半田付け部と接点部とを備え、前記半田吸い上がりバリア部が該半田付け部から該接点部までの間の１又は２以上の箇所に設けられる。
本発明は更に別の一側面において、以下の（ａ）〜（ｂ）の工程：
（ａ）ニッケル下地めっきと表面金めっきを端子の母材の少なくとも半田吸い上がりバリア部を設けようとする箇所に順に施す工程、
（ｂ）Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）による該半田吸い上がりバリア部表面のＮｉ、Ａｕ及びＯの検出強度百分率がスパッタリング時間＝０のところで平均して３３％≦Ｎｉ／Ａｕ≦５３％、及び５２％≦Ｏ／Ａｕとなるように、該端子の半田吸い上がりバリア部を設けようとする１又は２以上の箇所を、酸素の存在下で局部的に波長が３００〜７００ｎｍのレーザーを照射する工程、
を順次行うことを含む前記端子の製造方法である。
（ａ）ニッケル下地めっきと表面金めっきを端子の母材の少なくとも半田吸い上がりバリア部を設けようとする箇所に順に施す工程、
（ｂ）Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）による該半田吸い上がりバリア部表面のＮｉ、Ａｕ及びＯの検出強度百分率がスパッタリング時間＝０のところで平均して３３％≦Ｎｉ／Ａｕ≦５３％、及び５２％≦Ｏ／Ａｕとなるように、該端子の半田吸い上がりバリア部を設けようとする１又は２以上の箇所を、酸素の存在下で局部的に波長が３００〜７００ｎｍのレーザーを照射する工程、
を順次行うことを含む前記端子の製造方法である。
本発明は別の一側面において、本発明に係る半田吸い上がりバリア部を有する端子を１個又は２個以上組み込んだ電子部品である。
本発明の一態様においては、前記電子部品はコネクタである。
本発明は更に別の一側面において、端子に形成された半田吸い上がりバリア部の半田吸い上がり防止能力を評価する方法であって、該バリア部表面におけるＮｉ、Ａｕ及びＯの検出強度比をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定することを含む方法である。
本発明によれば、より端子の半田吸い上がり防止効果の高い半田吸い上がり防止部を持つ端子を製造することが可能となる。
また、本発明によれば、半田濡れ性試験を行うことなく端子の半田吸い上がり防止能力を評価することが可能となる。
また、本発明によれば、半田濡れ性試験を行うことなく端子の半田吸い上がり防止能力を評価することが可能となる。
本明細書において、「半田吸い上がりバリア部」又は「バリア部」とは端子を回路基板等の目的物と半田付けする際に半田が該端子に必要以上に吸い上がってくる現象を防止するために端子表面に部分的に設けられた半田濡れ性の低い領域のことを意味する。
該バリア部は端子の１又は２以上の箇所に設けることができるが、該バリア部をバイパスして半田が半田付け部から接点部へと吸い上がる経路を遮断するのに充分な領域を有しているのが好ましい。
該バリア部は端子の１又は２以上の箇所に設けることができるが、該バリア部をバイパスして半田が半田付け部から接点部へと吸い上がる経路を遮断するのに充分な領域を有しているのが好ましい。
本発明の一実施形態においては、端子は回路基板に半田付けにより接続される半田付け部と相手コネクタと接触する接点部を備え、随意的に絶縁体に固定される固定部を備える。この場合、半田吸い上がりバリア部は半田付け部から接点部までの間に設けられる（バリア部が半田付け部と接点部の境界を形成することもある。）が、半田が接点部まで端子を吸い上がることを防止する観点からは該バリア部を半田付け部に近い箇所に設けるのが好ましい。
ここで、図１には本発明に係る端子の一例が示されている。この端子は表面実装方式によって基板に接続されるタイプのもので、半田付け部１１が回路基板（図示せず）に半田付けされる。接点部１２は相手コネクタに接触する部分である。固定部１４が絶縁体（図示せず）に連結されることにより該端子が支持される。半田付けバリア部１３は、接点部１２と半田付け部１１の中間部分に所望の幅ｔで端子の胴部を取り囲むように帯状に設けられている。端子の胴囲は例えば１〜２ｍｍである。
端子の母材としては、主に銅及び銅合金が用いられる。銅合金としては黄銅、りん青銅、ベリリウム銅、洋白、丹銅、チタン銅及びコルソン合金などが挙げられ、端子の要求特性に従い、適宜選択でき、何等制限されない。その他、鉄、鉄合金（例えばステンレス鋼）、高ニッケル合金などを用いることもできる。
本発明に係る端子は、例えば、以下の（ａ）〜（ｂ）の工程：
（ａ）ニッケル下地めっきと表面金めっきを端子の母材の少なくとも半田吸い上がりバリア部を設けようとする箇所に順に施す工程、
（ｂ）該端子の半田吸い上がりバリア部を設けようとする１又は２以上の箇所を酸素の存在下で局部的に熱処理する工程、
を順次行うことを含む方法により製造することができる。
（ａ）ニッケル下地めっきと表面金めっきを端子の母材の少なくとも半田吸い上がりバリア部を設けようとする箇所に順に施す工程、
（ｂ）該端子の半田吸い上がりバリア部を設けようとする１又は２以上の箇所を酸素の存在下で局部的に熱処理する工程、
を順次行うことを含む方法により製造することができる。
上記のめっき及び熱処理を行う際の端子形状に制限はなく、プレス前に行っても良いが、半田吸い上がりバリア部を端子の全周に施すためには、破面へのめっき及びレーザー照射が必要となることからプレス成形後に行うのが好ましい。
熱処理としては局部的な加熱が可能な方法であれば特に制限はないが、例えば、レーザーを照射することにより熱処理を行うことができる。
本発明においては、「ニッケル下地めっき」にはＮｉめっきのほか、例えばＮｉ−Ｐｄ合金、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｓｎ合金のようなニッケル合金めっきも含まれる。これらの中でもめっき速度が早い、コストが低い等の理由から特にＮｉめっきが好ましい。ニッケル下地めっきは銅合金母材の端子を用いた場合に母材が金めっきへ拡散し、それに伴う金めっきと銅との合金化を防ぐ働きや耐食性を向上させる働きがあることから一般的に施され、例えば電気ニッケルめっきや無電解ニッケルめっきのような湿式めっき、或いはＣＶＤやＰＤＶのような乾式めっきにより施すことができる。ニッケル下地めっきは必要に応じて端子表面の全面に又は選択的に施すことができるが、半田吸い上がりバリア部にＮｉ成分を供給する観点から少なくとも該バリア部を設けようとする箇所には施すことが必要であり、ニッケル下地めっきの本来的目的である銅の拡散防止や耐食性向上という機能も充分に発揮するため、更には、端子の小型化が進展するにつれてバリア部を設けようとする箇所にのみ精度良くニッケル下地めっきを施すことが困難になりつつあることや生産効率を考慮すれば、端子の形態に応じて端子のほぼ全面又は全面に施されることが好ましい。ニッケル下地めっきは、単層でも二層以上の多層でもよく、その厚さは銅の拡散防止機能を充分に有するために、通常０．５〜５μｍであり、好ましくは１〜３μｍである。
母材が高ニッケル合金などニッケルを含有する場合にはニッケル下地めっきを省略する場合もある。従って、この場合は工程（ａ）のニッケル下地めっきというのは母材自体のことを意味することとする。
母材が高ニッケル合金などニッケルを含有する場合にはニッケル下地めっきを省略する場合もある。従って、この場合は工程（ａ）のニッケル下地めっきというのは母材自体のことを意味することとする。
本発明においては、「金めっき」にはＡｕめっきの他、Ａｕ−Ｃｏ合金（例えばＡｕ−０．５ｍａｓｓ％Ｃｏ）やＡｕ−Ｎｉ合金（例えばＡｕ−０．２ｍａｓｓ％Ｎｉ）などの金合金めっきも含まれる。表面金めっきはニッケル下地めっきの上に施される。表面金めっきは例えば電気金めっきや無電解金めっきのような湿式めっき、或いはＣＶＤやＰＤＶのような乾式めっきにより施すことができる。表面金めっきは必要に応じて端子表面の全面に又は選択的に施すことができるが、半田吸い上がりバリア部にＡｕ成分を供給する観点から少なくとも該バリア部を設けようとする箇所には金めっきを施すことが必要であり、半田付け部や接点部にも金めっきを施すのが一般的である。半田吸い上がりバリア部を設けようとする箇所における金めっきは厚くなり過ぎると熱処理によって充分にＡｕ成分が内部に拡散しなくなる恐れがあり、コストも高くなる。一方、薄すぎると熱処理後の表面にＡｕが充分に残留しない場合がある。そこで、該箇所における金めっきの厚さは０．０１〜０．０５μｍ、好ましくは０．０２〜０．０３μｍである。半田付け部には半田付け性や耐食性の向上の目的で０．０１５〜０．０２μｍ程度のフラッシュめっきによる厚さで一般的に施され、接点部には耐食性の向上や接触抵抗の低下の目的で０．１〜０．２μｍ程度の厚さで一般的に施される。
従って、本発明の一実施形態においては、表面金めっきは端子の形態に応じて端子のほぼ全面又は全面に施される。この際、金めっきの厚さを必要に応じて部位ごとに変えても良く、接点部の厚さに揃えて一律に０．１〜０．２μｍ程度とすることもできる。
上記ニッケル下地めっきを端子のほぼ全面又は全面に施し、かつ表面金めっきも端子のほぼ全面又は全面に施す実施形態も採用することができる。
従って、本発明の一実施形態においては、表面金めっきは端子の形態に応じて端子のほぼ全面又は全面に施される。この際、金めっきの厚さを必要に応じて部位ごとに変えても良く、接点部の厚さに揃えて一律に０．１〜０．２μｍ程度とすることもできる。
上記ニッケル下地めっきを端子のほぼ全面又は全面に施し、かつ表面金めっきも端子のほぼ全面又は全面に施す実施形態も採用することができる。
表面金めっき後に封孔処理を行ってもよい。封孔処理は表面金めっきを施す際に発生し得るピンホールを塞いで端子の耐食性を向上させるために行う表面処理であり、当業者に知られた任意の方法で行うことができる。例えば、１，３，５−トリアジン−２，４−ジチオールモノナトリウム０．０１〜１ｗｔ％およびラウリル酸性りん酸モノエステル０．０１〜１ｗｔ％に調整した封孔処理水溶液を用い、金めっき材を陽極として極間電圧Ｅが０．１〜５Ｖの範囲で直流電解する方法で行なう。
電子部品の小型化及びそれに使用される端子の小型化に伴い、半田吸い上がりバリア部の微小化も求められており、１ｍｍ以下、更には０．１ｍｍ以下の幅でバリア部を形成することが要求されるまでに至っている。バリア部を形成するための局所的な熱処理を行う際、レーザー照射で行うと容易に照射位置、照射幅を精度よく行うことができるので、これらの方法を本発明に採用することによって半田濡れ性に優れ、且つ、微細なバリア部を有する端子を提供することができる。また、断面にもバリア部を形成することができるので、端子が立体形状でも同様な効果が得られる。
熱処理を施された箇所が半田吸い上がりバリア部を形成する。理論によって本発明が限定されることを意図しないが、熱処理によってニッケル下地めっきのＮｉ成分と表面金めっきＡｕ成分が相互に拡散して端子表面にＮｉ−Ａｕの合金層を形成すると共に、空気中酸素がＡｕ、Ｎｉ又はＡｕ−Ｎｉ合金と酸化物を形成し、これらの存在がバリア部に低い半田濡れ性を付与しているものと考えられる。レーザー照射は端子の表面を荒くする。すなわち粗面化する効果もあり、これも半田濡れ性の低下に寄与している。
半田吸い上がりバリア部表面におけるＮｉ、Ａｕ、及びＯの検出強度がＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定してスパッタリング時間＝０のところで３０％≦Ｎｉ／Ａｕ≦６０％、及び５０％≦Ｏ／Ａｕ≦７０％を満足するときに優れた半田吸い上がり防止効果が得られる。レーザーの照射強度を高めたり照射時間を長くしたりするほどＡｕの内部拡散が進展し、表面におけるＡｕの割合が減少する傾向にあるが、Ｎｉ／Ａｕ≦６０％となるようなレーザー照射条件であれば素材の耐食性への影響はほとんど無視することができる。逆にＡｕに対するＮｉが低くなり過ぎるとバリア部に充分な半田バリア性を付与することが困難となる。
Ｎｉ／Ａｕは好ましくは３０〜６０％、より好ましくは４０〜５０％である。Ｏ／Ａｕは好ましくは５０％以上、より好ましくは５０〜１００％であり、典型的には５０〜８０％である。
Ｎｉ／Ａｕは好ましくは３０〜６０％、より好ましくは４０〜５０％である。Ｏ／Ａｕは好ましくは５０％以上、より好ましくは５０〜１００％であり、典型的には５０〜８０％である。
半田吸い上がりバリア部表面からはＮｉ、Ａｕ及びＯの他にもＣが検出されることが通常であり、典型的には該バリア部表面のＡｕ及びＣの検出強度百分率はスパッタリング時間＝０のところで０≦Ｃ／Ａｕ≦１０％である。Ｃも半田吸い上がりバリア部の性能に影響を与える。Ｃ／Ａｕは好ましくは０〜８％、より好ましくは０〜５％である。
Ｃの由来は定かではないが、一般には封孔処理を行うと処理液に含まれているＣ成分の寄与によってＣの比率を高くすることができる。
Ｃの由来は定かではないが、一般には封孔処理を行うと処理液に含まれているＣ成分の寄与によってＣの比率を高くすることができる。
再度、図１を参照すると、一実施形態においてはニッケル下地めっき及び表面金めっきが半田付け部１１、接点部１２、半田吸い上がりバリア部１３、固定部１４を含む端子全面にそれぞれ施される。このような実施形態は、生産効率の向上の観点から有利である。この時点では端子全面が半田濡れ性の高い状態となっているが、その後に半田吸い上がりバリア部１３がレーザー照射されることによって半田濡れ性の低い領域に変化する。
以下では、レーザー照射の条件のみについて詳述するが、当業者であれば該記述を参考にすることにより、他の方法により熱処理する場合の条件についても容易に思い付くものと考えられる。
以下では、レーザー照射の条件のみについて詳述するが、当業者であれば該記述を参考にすることにより、他の方法により熱処理する場合の条件についても容易に思い付くものと考えられる。
レーザー光線は単一波長でレンズにより照射幅を可変することができるため０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の精度で該バリア部を形成することが可能となる。レーザー照射の条件（例えばレーザーのモード、照射時間、ビーム幅、端子の走査速度及び照射角度など）を適宜調節することによって所望の表面組成を有する半田吸い上がりバリア部を形成することができるが、本発明に係るバリア部を形成するためのレーザー照射条件について以下に指針を示す。
レーザーの発振モードは高出力を得るため、連続発振よりもパルス発振の方が好ましい。パルス発振する場合、レーザー照射されたバリア部には、波模様が発生する。波模様の平均波長が１〜１５μｍ、より好ましくは３〜１３μｍ、更により好ましくは５〜１２μｍとなるようにパルスで照射することによって特に半田吸い上がり防止効果の高いバリア部が得られる。１μｍ未満となるまで照射しなくてもバリア部の形成には充分であり、１μｍ未満になるまで照射しても無駄な照射が増加して生産性が低下する。また、金属材料内部の残留応力のバランスが崩れ、微小な端子では変形してしまうことがある。一方、１５μｍを超えると、レーザー照射が不充分でＡｕの拡散も不充分となり良好なバリア部が得られない。ここで「端子表面の波模様の波長」とは波模様と波模様の間隔のことを意味する。波模様の波長はレーザーの発振周波数、端子の走査速度によって調節することができる。波模様の方向には特に制限はない。
有利なレーザー出力の範囲はニッケル下地めっきや表面金めっきの厚さにも左右されるが半田吸い上がり防止効果の観点から１５Ａ以上であるのが好ましく、より好ましくは１７Ａ〜３０Ａ、更により好ましくは１８Ａ〜２５Ａである。
使用するレーザーの波長はＡｕ及びＮｉのレーザー吸収率の理由により、３００〜７００ｎｍが好ましく、より好ましくは４００〜６００ｎｍである。
その他、ビーム径や走査速度を調節することにより所望の幅及び深さの半田吸い上がりバリア部を形成することができる。該バリア部の幅ｔは半田吸い上がりを充分に遮断する観点から０．１〜１．０ｍｍ、好ましくは０．２〜０．５ｍｍである。深さは０．５〜１．０μｍ、好ましくは０．１〜０．３μｍである。ここで「深さ」とは部品の走査方向に直角方向の断面をＳＥＭ観察した時、レーザー照射により凹んだ部分のレーザー未照射部に対する深さをいう。
レーザー照射角度は特に制限されるものではないが、端子の破面にも有効に照射できるようにするため、端子の各表面に対して４０°〜７０°が好ましく、より好ましくは４５°〜６０°である。レーザー照射角度の調整は、レーザー出射ユニットを直接傾けその傾斜角度を測定することにより行う。
バリア部表面に検出されるＮｉ、Ａｕ、Ｏ及びＣの強度比の調整は例えば以下のようにして行うことができる。Ａｕに対するＮｉの比率を高くしたい場合には走査速度を遅くし、逆に低くしたい場合には走査速度を速くする。また、Ａｕに対するＯの比率を高くしたい場合には走査速度を遅くし、逆に低くしたい場合には走査速度を速くする。Ａｕに対するＣの比率を高くしたい場合には走査速度を遅くし、逆に低くしたい場合には走査速度を速くする。
本発明は一実施形態において、本発明に係る端子を１個又は２個以上組み込んだ電子部品である。電子部品としては例えばコネクタ、抵抗、ＩＣ、ダイオード、スイッチ、リレー等が挙げられる。本発明に係る端子を組み込んだ電子部品は挿入実装方式及び表面実装方式のいずれによって基板に接続してもよい。
以下に、本発明及びその利点をより良く理解できるように本発明に係る端子及びその製造方法の実施例を記載するが、これらは例示のためであって本発明が限定されることを意図するものではない。
Ａ．半田吸い上がりバリア部の作製
Ｎｏ．１
リン青銅を母材とする１０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍの寸法の平板状試験片に湿式めっきによってスルファミン酸ニッケルの組成のニッケル下地めっきを２．５μｍの厚さで均一になるように全面に施し、その上に湿式めっきによってＡｕ―０．５ｍａｓｓ％Ｃｏの組成の表面金めっきを０．０２μｍの厚さで均一になるように全面に施した。その後表１に記載の方法により封孔処理を行った。封孔処理液としてはラウリル酸性りん酸モノエステル０．１ｗｔ％に調整した封孔処理水溶液を用いた。
こうして得られた板材に対して、レーザー出射ユニットを６０°傾斜させ、板材を５ｍ／ｍｉｎの速度で走査させながら半田吸い上がりバリアの箇所にレーザー照射を行って半田吸い上がりバリア部を形成した。次に板材を１４０μｍ（ビーム幅）オフセットさせ、同様のレーザー照射を行ない照射幅が８００μｍ以上になるまで繰り返す。
Ｎｏ．１について、レーザー照射後の外観を図２に示す。
レーザー照射の条件は以下とした。
モード：Ｑスイッチパルス発振
出力：２０Ａ−１０ｋＨｚ
波長：５３２ｎｍ
ビーム幅：１４０μｍ
照射角度：６０°
走査速度：５．０ｍ／ｍｉｎ
雰囲気：大気中、常温、常湿
Ｎｏ．１
リン青銅を母材とする１０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍの寸法の平板状試験片に湿式めっきによってスルファミン酸ニッケルの組成のニッケル下地めっきを２．５μｍの厚さで均一になるように全面に施し、その上に湿式めっきによってＡｕ―０．５ｍａｓｓ％Ｃｏの組成の表面金めっきを０．０２μｍの厚さで均一になるように全面に施した。その後表１に記載の方法により封孔処理を行った。封孔処理液としてはラウリル酸性りん酸モノエステル０．１ｗｔ％に調整した封孔処理水溶液を用いた。
こうして得られた板材に対して、レーザー出射ユニットを６０°傾斜させ、板材を５ｍ／ｍｉｎの速度で走査させながら半田吸い上がりバリアの箇所にレーザー照射を行って半田吸い上がりバリア部を形成した。次に板材を１４０μｍ（ビーム幅）オフセットさせ、同様のレーザー照射を行ない照射幅が８００μｍ以上になるまで繰り返す。
Ｎｏ．１について、レーザー照射後の外観を図２に示す。
レーザー照射の条件は以下とした。
モード：Ｑスイッチパルス発振
出力：２０Ａ−１０ｋＨｚ
波長：５３２ｎｍ
ビーム幅：１４０μｍ
照射角度：６０°
走査速度：５．０ｍ／ｍｉｎ
雰囲気：大気中、常温、常湿
Ｎｏ．２〜Ｎｏ．１２
封孔処理条件、レーザー照射の条件をそれぞれ表１に記載の条件とした他はＮｏ．１と同様の条件で半田吸い上がりバリア部を形成した。
封孔処理条件、レーザー照射の条件をそれぞれ表１に記載の条件とした他はＮｏ．１と同様の条件で半田吸い上がりバリア部を形成した。
Ｂ．ＸＰＳによる半田吸い上がりバリア部表面の分析
Ａで作製した各試験片について、Ａｒスパッタにより洗浄した後に、アルバックファイ株式会社製型式5600ＭＣＸＰＳ分析装置によってレーザー照射部の表面分析を行った。分析は各試験片につき２箇所に対して行ない、その平均値を検出強度として強度比を算出した。
測定条件：
・到達真空度：５×１０-10Ｔｏｒｒ（Ａｒガス導入時１×１０-8Ｔｏｒｒ）
・「イオン線]
・イオン種：Ａｒ+
・加速電圧１ｋＶ
・掃引面積：２×３mm
・スパッタリングレート：１ｍｉｎ≒０．０１μｍ、
・[Ｘ線]
・Ｘ線種：単色化Ａｌ ｋα
・出力３００Ｗ
・検出面積：φ８００μｍ
・試料入射角：４５度（試料と検出器のなす角度）
結果を表１に示す。各元素の深さ方向のプロファイルを、Ｎｏ．１の試験片については図４に、レーザー未照射のＮｏ．４については図５に示す。
Ａで作製した各試験片について、Ａｒスパッタにより洗浄した後に、アルバックファイ株式会社製型式5600ＭＣＸＰＳ分析装置によってレーザー照射部の表面分析を行った。分析は各試験片につき２箇所に対して行ない、その平均値を検出強度として強度比を算出した。
測定条件：
・到達真空度：５×１０-10Ｔｏｒｒ（Ａｒガス導入時１×１０-8Ｔｏｒｒ）
・「イオン線]
・イオン種：Ａｒ+
・加速電圧１ｋＶ
・掃引面積：２×３mm
・スパッタリングレート：１ｍｉｎ≒０．０１μｍ、
・[Ｘ線]
・Ｘ線種：単色化Ａｌ ｋα
・出力３００Ｗ
・検出面積：φ８００μｍ
・試料入射角：４５度（試料と検出器のなす角度）
結果を表１に示す。各元素の深さ方向のプロファイルを、Ｎｏ．１の試験片については図４に、レーザー未照射のＮｏ．４については図５に示す。
Ｃ．半田浸漬試験
Ａで作製した各試験片に対して、レスカ社製型式ＳＡＴ−５０００のソルダーチェッカを用いて浸漬速度２０ｍｍ／ｓｅｃ、浸漬深さ３．５ｍｍ、浸漬時間２０ｓｅｃ、Ｓｎ−Ｐｂ半田（千住金属株式会社製）、溶融温度２３５℃、フラックス：ロジンエタノールの条件により半田浸漬試験を行った。試験終了後、試験片を室温で保管し、１時間後に半田が到達した最高点を半田吸い上がり高さとした。試験結果を表１に示す。これにより、本発明の条件を満たす半田バリア部をもつ試験片は半田の吸い上がり高さが低く抑えられていることが理解できる。Ｎｏ．１とＮｏ．４の半田浸漬試験後の外観を図３に示す。
Ａで作製した各試験片に対して、レスカ社製型式ＳＡＴ−５０００のソルダーチェッカを用いて浸漬速度２０ｍｍ／ｓｅｃ、浸漬深さ３．５ｍｍ、浸漬時間２０ｓｅｃ、Ｓｎ−Ｐｂ半田（千住金属株式会社製）、溶融温度２３５℃、フラックス：ロジンエタノールの条件により半田浸漬試験を行った。試験終了後、試験片を室温で保管し、１時間後に半田が到達した最高点を半田吸い上がり高さとした。試験結果を表１に示す。これにより、本発明の条件を満たす半田バリア部をもつ試験片は半田の吸い上がり高さが低く抑えられていることが理解できる。Ｎｏ．１とＮｏ．４の半田浸漬試験後の外観を図３に示す。
Ｄ．耐食試験
Ａで作製した各試験片に対して、素材の耐食性を調べるために以下の手順によりＳＯ2試験を行った。
試験条件
ＳＯ2濃度：１０ｐｐｍ、温度：４０℃、相対湿度：８５％、試験時間：１０時間
試験結果を表１に示す。これにより、レーザー照射条件を厳しくし、Ａｕを表面から過剰に減少させると素材の耐食性を低下させることが分かる。
Ａで作製した各試験片に対して、素材の耐食性を調べるために以下の手順によりＳＯ2試験を行った。
試験条件
ＳＯ2濃度：１０ｐｐｍ、温度：４０℃、相対湿度：８５％、試験時間：１０時間
試験結果を表１に示す。これにより、レーザー照射条件を厳しくし、Ａｕを表面から過剰に減少させると素材の耐食性を低下させることが分かる。
考察
Ｎｏ．２はＮｏ．１よりもレーザー波長を長くした例である。Ｏ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｎｉ／Ａｕが低く、半田バリア性が悪化した。
Ｎｏ．３はＮｏ．１よりも走査速度を若干速くした例であるが、Ｏ／Ａｕ及びＮｉ／Ａｕは共に規定範囲内にある。そのため、半田バリア性及び耐食性共に良好であった。
Ｎｏ．４はレーザー照射をしなかった例である。そのため、Ｏ／Ａｕ及びＮｉ／Ａｕが共に低くなり過ぎて、半田バリア性が悪化した。
Ｎｏ．５はＮｏ．１よりも走査速度を若干遅くした例であるが、Ｏ／Ａｕ及びＮｉ／Ａｕは共に規定範囲内にある。そのため、半田バリア及び耐食性共に良好であった。
Ｎｏ．６は封孔処理を行わずＮｏ．１よりも走査速度を遅くし、出力を高めた例である。Ｏ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｎｉ／Ａｕが高く、耐食性が悪化した。
Ｎｏ．７は封孔処理を行わずＮｏ．１よりも走査速度を速くした例である。Ｎｉ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｏ／Ａｕが低く、半田バリア性が悪化した。
Ｎｏ．８は封孔処理を行わずＮｏ．７と同様にＮｏ．１よりも走査速度を速くした例である。Ｎｉ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｏ／Ａｕが低く、半田バリア性が悪化した。
Ｎｏ．９はＮｏ．１と同一条件で再度試験した例である。測定誤差の他に、Ａｕ及びＮｉの拡散、酸化進行のばらつきもあることから、Ｎｉ、Ｏ、Ａｕ及びＣの検出強度に差が出たが半田バリア性及び耐食性共に良好であった。
Ｎｏ．１０は表面金めっき後に表１の条件で封孔処理を長時間行った例である。Ｏ／Ａｕ及びＮｉ／Ａｕは共に規定範囲内にあるものの、Ｃ／Ａｕが若干高い。そのため、半田バリア性がＮｏ．１よりも低下した。
Ｎｏ．１１は封孔処理を行わずＮｏ．１よりも走査速度を遅くし、出力を高めた例である。Ｏ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｎｉ／Ａｕが高く、耐食性が悪化した。
Ｎｏ．１２は封孔処理を行わずＡｒ雰囲気中でレーザー照射を行ない、Ｎｏ．１よりも波長を長くした例である。Ｎｉ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｏ／Ａｕが低く、半田バリア性が悪化した。
Ｎｏ．２はＮｏ．１よりもレーザー波長を長くした例である。Ｏ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｎｉ／Ａｕが低く、半田バリア性が悪化した。
Ｎｏ．３はＮｏ．１よりも走査速度を若干速くした例であるが、Ｏ／Ａｕ及びＮｉ／Ａｕは共に規定範囲内にある。そのため、半田バリア性及び耐食性共に良好であった。
Ｎｏ．４はレーザー照射をしなかった例である。そのため、Ｏ／Ａｕ及びＮｉ／Ａｕが共に低くなり過ぎて、半田バリア性が悪化した。
Ｎｏ．５はＮｏ．１よりも走査速度を若干遅くした例であるが、Ｏ／Ａｕ及びＮｉ／Ａｕは共に規定範囲内にある。そのため、半田バリア及び耐食性共に良好であった。
Ｎｏ．６は封孔処理を行わずＮｏ．１よりも走査速度を遅くし、出力を高めた例である。Ｏ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｎｉ／Ａｕが高く、耐食性が悪化した。
Ｎｏ．７は封孔処理を行わずＮｏ．１よりも走査速度を速くした例である。Ｎｉ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｏ／Ａｕが低く、半田バリア性が悪化した。
Ｎｏ．８は封孔処理を行わずＮｏ．７と同様にＮｏ．１よりも走査速度を速くした例である。Ｎｉ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｏ／Ａｕが低く、半田バリア性が悪化した。
Ｎｏ．９はＮｏ．１と同一条件で再度試験した例である。測定誤差の他に、Ａｕ及びＮｉの拡散、酸化進行のばらつきもあることから、Ｎｉ、Ｏ、Ａｕ及びＣの検出強度に差が出たが半田バリア性及び耐食性共に良好であった。
Ｎｏ．１０は表面金めっき後に表１の条件で封孔処理を長時間行った例である。Ｏ／Ａｕ及びＮｉ／Ａｕは共に規定範囲内にあるものの、Ｃ／Ａｕが若干高い。そのため、半田バリア性がＮｏ．１よりも低下した。
Ｎｏ．１１は封孔処理を行わずＮｏ．１よりも走査速度を遅くし、出力を高めた例である。Ｏ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｎｉ／Ａｕが高く、耐食性が悪化した。
Ｎｏ．１２は封孔処理を行わずＡｒ雰囲気中でレーザー照射を行ない、Ｎｏ．１よりも波長を長くした例である。Ｎｉ／Ａｕは規定範囲内にあるが、Ｏ／Ａｕが低く、半田バリア性が悪化した。
１１：半田付け部
１２：接点部
１３：半田吸い上がりバリア部
１４：固定部
１２：接点部
１３：半田吸い上がりバリア部
１４：固定部
Claims (6)
- 母材にニッケル下地めっきと表面金めっきを順に施した後、レーザー照射することにより、半田吸い上がりバリア部を形成した端子であって、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）による該バリア部表面のＮｉ、Ａｕ及びＯの検出強度百分率がスパッタリング時間＝０のところで平均して３３％≦Ｎｉ／Ａｕ≦５３％、及び５２％≦Ｏ／Ａｕを満足する端子。
- ＸＰＳによる前記バリア部表面のＡｕ及びＣの検出強度百分率がスパッタリング時間＝０のところで０≦Ｃ／Ａｕ≦９％を満足する請求項１記載の端子。
- 半田付け部と接点部とを備え、前記半田吸い上がりバリア部が該半田付け部から該接点部までの間の１又は２以上の箇所に設けられる請求項１又は２記載の端子。
- 以下の（ａ）〜（ｂ）の工程：
（ａ）ニッケル下地めっきと表面金めっきを端子の母材の少なくとも半田吸い上がりバリア部を設けようとする箇所に順に施す工程、
（ｂ）Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）による該半田吸い上がりバリア部表面のＮｉ、Ａｕ及びＯの検出強度百分率がスパッタリング時間＝０のところで平均して３３％≦Ｎｉ／Ａｕ≦５３％、及び５２％≦Ｏ／Ａｕとなるように、該端子の半田吸い上がりバリア部を設けようとする１又は２以上の箇所を、酸素の存在下で局部的に波長が３００〜７００ｎｍのレーザーを照射する工程、
を順次行うことを含む請求項１〜３何れか一項記載の端子の製造方法。 - 請求項１〜３何れか一項記載の端子を１個又は２個以上組み込んだ電子部品。
- 前記電子部品はコネクタである請求項５記載の電子部品。
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