JP5871206B2 - Manufacturing method of electrical contact material for connector - Google Patents
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Description
本発明は、コネクタ用電気接点材料の製造方法に関する。 The present invention relates to the production how the connector for electrical contact material.
一般的に、コネクタ用電気接点材料としては銅(Cu)合金が主に用いられているが、Cu合金は表面に不導体や高い電気抵抗率の酸化皮膜が形成されることにより、接触抵抗の上昇を引き起こして、接続機能の信頼性を低下させる恐れがある。 Generally, a copper (Cu) alloy is mainly used as an electrical contact material for a connector, but the Cu alloy has a contact resistance which is reduced by forming a non-conductor or an oxide film having a high electrical resistivity on the surface. This may cause an increase in reliability of the connection function.
そこで、通常は、Cu合金の表面に耐食性に優れ、酸化されにくい金属のめっき層、具体的には、例えば金(Au)めっきや銀(Ag)めっきなどの貴金属めっき層を形成させて、接触抵抗の上昇を抑制し接続機能の信頼性を高めることが行われている。 Therefore, a contact layer is usually formed by forming a metal plating layer having excellent corrosion resistance and being hardly oxidized on the surface of the Cu alloy, specifically, a noble metal plating layer such as gold (Au) plating or silver (Ag) plating. In order to suppress the increase in resistance, the reliability of the connection function is improved.
しかし、これらの貴金属めっきはコストが高いため、一般的には、安価でありながら比較的高い耐食性を有する錫(Sn)めっきなどが用いられている。ただし、Snめっきは軟らかいため、摩耗して接触抵抗が上昇する恐れがある。また、端子挿入時の挿入力が高くなるという欠点がある。 However, since these noble metal platings are expensive, generally, tin (Sn) plating having a relatively high corrosion resistance while being inexpensive is used. However, since Sn plating is soft, it may be worn out to increase contact resistance. In addition, there is a drawback that the insertion force at the time of terminal insertion is increased.
このような問題点に対処する技術として、コネクタ用電気接点材料の最表面にCuSn合金層を形成する技術(例えば特許文献1)、最表面にSnまたはSn合金層を形成し、その下側にCu−Snを主体とする金属間化合物を含む合金層を形成する技術(例えば特許文献2)、Sn系めっき層の上にAg3Sn合金層を形成する技術(例えば特許文献3)などが提案されている。 As a technique to deal with such problems, a technique for forming a CuSn alloy layer on the outermost surface of the electrical contact material for connectors (for example, Patent Document 1), an Sn or Sn alloy layer is formed on the outermost surface, and a lower side thereof. A technique for forming an alloy layer containing an intermetallic compound mainly composed of Cu—Sn (for example, Patent Document 2), a technique for forming an Ag 3 Sn alloy layer on a Sn-based plating layer (for example, Patent Document 3), etc. are proposed. Has been.
しかしながら、これらの技術をもってしても、上記した問題点を充分に解決できているとは言えず、安価でありながら、安定した接触抵抗を長期間に亘って維持して電気的信頼性および耐久性に優れると共に、端子挿入時の挿入力が充分に小さいコネクタ用電気接点材料が望まれていた。 However, even with these technologies, it cannot be said that the above-mentioned problems have been sufficiently solved, and it is inexpensive and maintains a stable contact resistance over a long period of time, thereby ensuring electrical reliability and durability. There has been a demand for an electrical contact material for a connector that is excellent in performance and has a sufficiently small insertion force when a terminal is inserted.
本発明者は、鋭意検討の結果、本発明に関連する以下の各技術により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。以下、各技術毎に説明する。 As a result of intensive studies, the inventor has found that the above problems can be solved by the following technologies related to the present invention, and has completed the present invention. Below, the theory is bright for each technology.
本発明に関連する第1の技術は、
基材上に、Ni、Sn、Al、Zn、Cu、Inまたはこれらの合金からなる金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層形成工程後に形成された酸化物層を除去する酸化物層除去工程と、
前記酸化物層が除去された前記金属層の表面を酸化処理して、導電性酸化物層を形成する導電性酸化物層形成工程と
を有していることを特徴とするコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The first technique related to the present invention is:
A metal layer forming step of forming a metal layer made of Ni, Sn, Al, Zn, Cu, In or an alloy thereof on the substrate;
An oxide layer removing step for removing the oxide layer formed after the metal layer forming step;
A conductive oxide layer forming step of oxidizing the surface of the metal layer from which the oxide layer has been removed to form a conductive oxide layer. It is a manufacturing method.
本発明者は、上記課題の解決について種々の実験と検討を行う中で、基材上にNiSn合金層やCuSn合金層を形成し、その表面に形成されている不導体の酸化物層を除去した後、酸化処理を施すことにより、安定した接触抵抗を長期間に亘って維持して電気的信頼性および耐久性に優れると共に、端子挿入時の挿入力が充分に小さいコネクタ用電気接点材料が得られることが分かった。 While conducting various experiments and studies to solve the above problems, the present inventor forms a NiSn alloy layer or a CuSn alloy layer on a substrate, and removes the non-conductive oxide layer formed on the surface. After that, an oxidation treatment is performed to maintain a stable contact resistance for a long period of time, and it is excellent in electrical reliability and durability, and an electrical contact material for a connector having a sufficiently small insertion force at the time of inserting a terminal is obtained. It turns out that it is obtained.
即ち、基材上にNiSn合金層を形成した場合、この合金層の表面には不導体であるNiOおよびSnOの酸化物層が形成されるが、この酸化物層を除去して酸化処理を施すと、先の不導体である酸化物層とは異なるNiOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはNiOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物の導電性酸化物層が最表面に形成される。 That is, when a NiSn alloy layer is formed on a substrate, oxide layers of NiO and SnO, which are nonconductors, are formed on the surface of the alloy layer. When formed from different NiO x (x ≠ 1) or a mixture of NiO x (x ≠ 1) of SnO y (y ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) and the oxide layer is later nonconductor A conductive oxide layer of the compound is formed on the outermost surface.
また、基材上にCuSn合金層を形成した場合、この合金層の表面には不導体であるCuOおよびSnOの酸化物層が形成されるが、この酸化物層を除去して酸化処理を施すと、先の不導体である酸化物層とは異なるCuOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはCuOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物の導電性酸化物層が最表面に形成される。 In addition, when a CuSn alloy layer is formed on a base material, an oxide layer of CuO and SnO, which are nonconductors, is formed on the surface of the alloy layer. The oxide layer is removed and an oxidation treatment is performed. When formed from different CuO x (x ≠ 1) or a mixture of CuO x (x ≠ 1) of SnO y (y ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) and the oxide layer is later nonconductor A conductive oxide layer of the compound is formed on the outermost surface.
このような導電性酸化物は一旦形成されるとそれ以上酸化が進行しないため、長期間に亘って導電性を維持することができ、安定して低い接触抵抗を得ることができる。そして、NiSn合金層やCuSn合金層は硬くて耐摩耗性に優れると共に低摩擦係数であるため、端子挿入時の挿入力を充分に小さくすることができる。 Once such a conductive oxide is formed, oxidation does not proceed any more, so that the conductivity can be maintained over a long period of time, and a stable low contact resistance can be obtained. Since the NiSn alloy layer and the CuSn alloy layer are hard and excellent in wear resistance and have a low coefficient of friction, the insertion force at the time of terminal insertion can be made sufficiently small.
そして、本発明者はさらに検討を進めた結果、上記のような酸化物層の除去後の導電性酸化物の形成の効果は、NiSn合金層やCuSn合金層に限られるものではなく、Ni、Sn、Al、Zn、Cu、Inまたはこれらの合金からなる金属層においても同様の効果が得られることが分かった。 And as a result of further study, the present inventor is not limited to the NiSn alloy layer or the CuSn alloy layer, and the effect of forming the conductive oxide after the removal of the oxide layer as described above is not limited to Ni, It has been found that the same effect can be obtained even in a metal layer made of Sn, Al, Zn, Cu, In or an alloy thereof.
本技術によれば、金属層の形成、酸化物層の除去、酸化処理といういずれも極めて簡便な手段を用いて導電性酸化物層の形成を行っているため、安価でありながら、安定した接触抵抗を長期間に亘って維持して電気的信頼性および耐久性に優れると共に、端子挿入時の挿入力が充分に小さいコネクタ用電気接点材料を得ることができ、このようなコネクタ用電気接点材料を用いることにより、高温環境下や振動下で安定した接触抵抗のコネクタを安価に提供することができる。 According to the present technology , since the conductive oxide layer is formed using extremely simple means in all of the formation of the metal layer, the removal of the oxide layer, and the oxidation treatment, the contact is stable while being inexpensive. It is possible to obtain an electrical contact material for a connector that has excellent electrical reliability and durability by maintaining resistance over a long period of time and has a sufficiently small insertion force when inserting a terminal. By using the connector, a connector having a stable contact resistance under a high temperature environment or vibration can be provided at low cost.
なお、「導電性酸化物層形成工程」における酸化処理の方法としては、加熱による酸化処理の他に液体による酸化処理を採用することもできる。また、自然酸化でもよい。 In addition, as an oxidation treatment method in the “conductive oxide layer forming step”, an oxidation treatment with a liquid can be employed in addition to the oxidation treatment by heating. Natural oxidation may also be used.
本発明に関連する第2の技術は、
基材上に、Ni、Sn、Al、Zn、Cu、Inまたはこれらの合金からなる金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層形成工程後に形成された酸化物層を除去する酸化物層除去工程と、
前記酸化物層が除去された前記金属層の表面を水酸化処理して、導電性水酸化物層を形成する導電性水酸化物層形成工程と
を有していることを特徴とするコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The second technique related to the present invention is:
A metal layer forming step of forming a metal layer made of Ni, Sn, Al, Zn, Cu, In or an alloy thereof on the substrate;
An oxide layer removing step for removing the oxide layer formed after the metal layer forming step;
And a conductive hydroxide layer forming step of forming a conductive hydroxide layer by subjecting the surface of the metal layer from which the oxide layer has been removed to a hydroxylation treatment. It is a manufacturing method of an electrical contact material.
本発明者がさらに実験、検討を進めたところ、不導体の酸化物層が除去された金属層の表面を陽極酸化法等を用いて水酸化処理することにより、Ni(OH)2、Cu(OH)2やSn(OH)2などの導電性水酸化物が形成されることが分かった。 As a result of further experiments and studies by the inventor, the surface of the metal layer from which the non-conductive oxide layer has been removed is subjected to hydroxylation treatment using an anodic oxidation method or the like, whereby Ni (OH) 2 , Cu ( It was found that conductive hydroxides such as (OH) 2 and Sn (OH) 2 were formed.
このような導電性水酸化物は長期間に亘って導電性を維持することができ、安定して低い接触抵抗を得ることができる。また、水酸化処理は、前記した酸化処理と同様に工業的に確立された手段である。その結果、前記したと同様に、安価でありながら、安定した接触抵抗を長期間に亘って維持して電気的信頼性および耐久性に優れると共に、端子挿入時の挿入力が充分に小さいコネクタ用電気接点材料を得ることができ、このようなコネクタ用電気接点材料を用いることにより、高温環境下や振動下で安定した接触抵抗のコネクタを安価に提供することができる。 Such a conductive hydroxide can maintain conductivity over a long period of time and can stably obtain a low contact resistance. The hydroxylation treatment is an industrially established means similar to the oxidation treatment described above. As a result, as described above, for a connector that is inexpensive but maintains stable contact resistance over a long period of time and has excellent electrical reliability and durability, and has a sufficiently small insertion force when inserting a terminal. An electrical contact material can be obtained, and by using such an electrical contact material for a connector, a connector having a stable contact resistance under a high temperature environment or vibration can be provided at low cost.
なお、「導電性水酸化物層形成工程」における水酸化処理の方法としては、例えば、アルカリ溶液(例えば、KOH、NH4OH)中での陽極酸化法を挙げることができる。 In addition, as a method of the hydroxylation treatment in the “conductive hydroxide layer forming step”, for example, an anodic oxidation method in an alkaline solution (for example, KOH, NH 4 OH) can be exemplified.
本発明に関連する第3の技術は、
前記金属層形成工程が、NiSn合金層を形成する工程であり、
前記導電性酸化物層形成工程が、NiOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはNiOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物を形成する工程である
ことを特徴とする第1の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The third technique related to the present invention is:
The metal layer forming step is a step of forming a NiSn alloy layer;
The conductive oxide layer forming step, forming a NiO x (x ≠ 1) or a mixture of NiO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) are formed from the compounds of SnO y (y ≠ 1) It is the process to perform, The manufacturing method of the electrical contact material for connectors as described in 1st technique characterized by the above-mentioned.
前記したように、金属層としては、Ni、Sn、Al、Zn、Cu、Inまたはこれらの合金からなる金属層を採用することができるが、これらの内でも、特にNiSn合金は、硬くて耐摩耗性に優れると共に低摩擦係数であるため、端子挿入時の挿入力を充分に小さくすることができる。 As described above, as the metal layer, a metal layer made of Ni, Sn, Al, Zn, Cu, In or an alloy thereof can be adopted. Among these, the NiSn alloy is particularly hard and resistant. Since the wear resistance is excellent and the coefficient of friction is low, the insertion force at the time of inserting the terminal can be sufficiently reduced.
そして、このNiSn合金を用い、表面の酸化物層を除去して酸化処理を施すことにより、この合金層の最表面に、NiOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはNiOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物を、導電性酸化物層として形成することができる。 Then, by using this NiSn alloy and removing the surface oxide layer and performing an oxidation treatment, a mixture of NiO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) or A compound formed of NiO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) can be formed as a conductive oxide layer.
NiOx(x≠1)、SnOy(y≠1)の各々は、それぞれ優れた導電性を有する化合物であるが、本請求項の発明のように双方の化合物が存在する場合、相乗的にキャリアが増加するため、より導電性を向上させることができる。 Each of NiO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) is a compound having excellent conductivity, but synergistically when both compounds are present as in the present invention. Since the number of carriers increases, the conductivity can be further improved.
本発明に関連する第4の技術は、
前記金属層形成工程が、CuSn合金層を形成する工程であり、
前記導電性酸化物層形成工程が、CuOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはCuOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物を形成する工程である
ことを特徴とする第1の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The fourth technique related to the present invention is:
The metal layer forming step is a step of forming a CuSn alloy layer;
The conductive oxide layer forming step, forming a CuO x (x ≠ 1) or a mixture of CuO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) are formed from the compounds of SnO y (y ≠ 1) It is the process to perform, The manufacturing method of the electrical contact material for connectors as described in 1st technique characterized by the above-mentioned.
前記したように、金属層としては、Ni、Sn、Al、Zn、Cu、Inまたはこれらの合金からなる金属層を採用することができるが、これらの内でも、特にCuSn合金は、硬くて耐摩耗性に優れると共に低摩擦係数であるため、端子挿入時の挿入力を充分に小さくすることができる。 As described above, a metal layer made of Ni, Sn, Al, Zn, Cu, In, or an alloy thereof can be adopted as the metal layer. Among these, the CuSn alloy is particularly hard and resistant. Since the wear resistance is excellent and the coefficient of friction is low, the insertion force at the time of inserting the terminal can be sufficiently reduced.
そして、CuSn合金層を用い、表面の酸化物層を除去して酸化処理を施すことにより、この合金層の最表面に、CuOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはCuOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物を、導電性酸化物層として形成することができる。 Then, by using a CuSn alloy layer and removing the surface oxide layer and performing an oxidation treatment, a mixture of CuO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) or A compound formed of CuO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) can be formed as a conductive oxide layer.
CuOx(x≠1)、SnOy(y≠1)の各々は、それぞれ優れた導電性を有する化合物であるが、本技術のように双方の化合物が存在する場合、相乗的にキャリアが増加するため、より導電性を向上させることができる。 Each of CuO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) is a compound having excellent conductivity, but when both compounds exist as in the present technology , the carrier increases synergistically. Therefore, the conductivity can be further improved.
本発明に関連する第5の技術は、
前記金属層形成工程が、NiSn合金層を形成する工程であり、
前記導電性水酸化物層形成工程が、Ni(OH)2とSn(OH)2の混合物またはNi(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物を形成する工程である
ことを特徴とする第2の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The fifth technique related to the present invention is:
The metal layer forming step is a step of forming a NiSn alloy layer;
Wherein the conductive hydroxide layer formation step is a step of forming a Ni (OH) 2 and Sn (OH) a mixture of 2 or Ni (OH) 2 and Sn (OH) compound formed from 2 It is a manufacturing method of the electrical contact material for connectors as described in the 2nd technique .
前記した通り、NiSn合金は、硬くて耐摩耗性に優れると共に低摩擦係数であるため、端子挿入時の挿入力を充分に小さくすることができる。そして、このNiSn合金を用い、表面の酸化物層を除去して水酸化処理を施すことにより、この合金層の最表面に、Ni(OH)2とSn(OH)2の混合物またはNi(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物を、導電性水酸化物層として形成することができ、安定した接触抵抗を長期間に亘って維持することができる。 As described above, since the NiSn alloy is hard and excellent in wear resistance and has a low coefficient of friction, the insertion force at the time of inserting a terminal can be sufficiently reduced. Then, by using this NiSn alloy and removing the oxide layer on the surface and performing a hydroxylation treatment, a mixture of Ni (OH) 2 and Sn (OH) 2 or Ni (OH) is formed on the outermost surface of the alloy layer. ) The compound formed from 2 and Sn (OH) 2 can be formed as a conductive hydroxide layer, and stable contact resistance can be maintained over a long period of time.
本発明に関連する第6の技術は、
前記金属層形成工程が、CuSn合金層を形成する工程であり、
前記導電性水酸化物層形成工程が、Cu(OH)2とSn(OH)2の混合物またはCu(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物を形成する工程である
ことを特徴とする第2の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The sixth technique related to the present invention is:
The metal layer forming step is a step of forming a CuSn alloy layer;
Wherein the conductive hydroxide layer formation step is a step of forming a Cu (OH) 2 and Sn (OH) a mixture of 2 or Cu (OH) 2 and Sn (OH) compound formed from 2 It is a manufacturing method of the electrical contact material for connectors as described in the 2nd technique .
前記した通り、CuSn合金は、硬くて耐摩耗性に優れると共に低摩擦係数であるため、端子挿入時の挿入力を充分に小さくすることができる。そして、このCuSn合金を用い、表面の酸化物層を除去して水酸化処理を施すことにより、この合金層の最表面に、Cu(OH)2とSn(OH)2の混合物、または、Cu(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物を、導電性水酸化物層として形成することができ、安定した接触抵抗を長期間に亘って維持することができる。 As described above, since the CuSn alloy is hard and excellent in wear resistance and has a low coefficient of friction, the insertion force at the time of inserting a terminal can be sufficiently reduced. Then, using this CuSn alloy, the oxide layer on the surface is removed and subjected to a hydroxylation treatment, whereby a mixture of Cu (OH) 2 and Sn (OH) 2 or Cu is formed on the outermost surface of the alloy layer. A compound formed from (OH) 2 and Sn (OH) 2 can be formed as a conductive hydroxide layer, and stable contact resistance can be maintained over a long period of time.
本発明に関連する第7の技術は、
前記NiSn合金層を形成する工程が、合金めっき浴を用いてNiSn合金層を形成する工程であることを特徴とする第3の技術または第5の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The seventh technique related to the present invention is:
The method for producing an electrical contact material for a connector according to the third technique or the fifth technique , wherein the step of forming the NiSn alloy layer is a step of forming a NiSn alloy layer using an alloy plating bath. It is.
合金めっき浴を用いることにより、容易にNiSn合金層を形成することができる。 By using the alloy plating bath, the NiSn alloy layer can be easily formed.
本発明に関連する第8の技術は、
前記CuSn合金層を形成する工程が、合金めっき浴を用いてCuSn合金層を形成する工程であることを特徴とする第4の技術または第6の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The eighth technique related to the present invention is:
The method for producing an electrical contact material for a connector according to the fourth technique or the sixth technique , wherein the step of forming the CuSn alloy layer is a step of forming a CuSn alloy layer using an alloy plating bath. It is.
合金めっき浴を用いることにより、容易にCuSn合金層を形成することができる。 By using an alloy plating bath, a CuSn alloy layer can be easily formed.
本発明に関連する第9の技術は、
前記NiSn合金層を形成する工程が、Ni層、Sn層をそれぞれ1層以上積層した後、熱処理してNiSn合金層を形成する工程であることを特徴とする第3の技術または第5の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The ninth technique related to the present invention is:
The third or fifth technique is characterized in that the step of forming the NiSn alloy layer is a step of forming a NiSn alloy layer by stacking one or more Ni layers and Sn layers and then heat-treating them. It is a manufacturing method of the electrical contact material for connectors as described in above.
Ni層、Sn層をそれぞれ1層以上積層した後、熱処理してNiSn合金層を形成することにより、所望する比率のNiSn合金層を容易に形成することができる。 A NiSn alloy layer having a desired ratio can be easily formed by stacking at least one Ni layer and one Sn layer and then heat-treating to form a NiSn alloy layer.
本発明に関連する第10の技術は、
前記CuSn合金層を形成する工程が、Cu層、Sn層をそれぞれ1層以上積層した後、熱処理してCuSn合金層を形成する工程であることを特徴とする第4の技術または第6の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The tenth technique related to the present invention is:
The fourth or sixth technique is characterized in that the step of forming the CuSn alloy layer is a step of forming a CuSn alloy layer by performing heat treatment after laminating one or more Cu layers and Sn layers. It is a manufacturing method of the electrical contact material for connectors as described in above.
Cu層、Sn層をそれぞれ1層以上積層した後、熱処理してCuSn合金層を形成することにより、所望する比率のCuSn合金層を容易に形成することができる。 A CuSn alloy layer having a desired ratio can be easily formed by stacking one or more Cu layers and Sn layers and then heat-treating to form a CuSn alloy layer.
本発明に関連する第11の技術は、
前記Ni層、Sn層を電気めっき法により形成することを特徴とする第9の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The eleventh technology related to the present invention is:
The method for producing an electrical contact material for a connector according to the ninth technique , wherein the Ni layer and the Sn layer are formed by electroplating.
Ni層、Sn層を電気めっき法により形成することにより、比較的安いコストで純度が高いNi層、Sn層を形成することができる。 By forming the Ni layer and the Sn layer by electroplating, it is possible to form the Ni layer and the Sn layer having high purity at a relatively low cost.
本発明に関連する第12の技術は、
前記Cu層、Sn層を電気めっき法により形成することを特徴とする第10の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The twelfth technique related to the present invention is:
The method for producing an electrical contact material for a connector according to the tenth technique , wherein the Cu layer and the Sn layer are formed by electroplating.
Cu層、Sn層を電気めっき法により形成することにより、比較的安いコストで純度が高いCu層、Sn層を形成することができる。 By forming the Cu layer and the Sn layer by electroplating, it is possible to form the Cu layer and the Sn layer having high purity at a relatively low cost.
本発明に関連する第13の技術は、
前記Ni層、Sn層を蒸着法により形成することを特徴とする第9の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The thirteenth technique related to the present invention is:
The method for producing an electrical contact material for a connector according to the ninth technique , wherein the Ni layer and the Sn layer are formed by vapor deposition.
Ni層、Sn層を蒸着法により形成することにより、膜厚みの制御が優れたNi層、Sn層を形成することができる。 By forming the Ni layer and the Sn layer by a vapor deposition method, it is possible to form the Ni layer and the Sn layer with excellent film thickness control.
本発明に関連する第14の技術は、
前記Cu層、Sn層を蒸着法により形成することを特徴とする第10の技術に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The fourteenth technology related to the present invention is:
The method for producing an electrical contact material for a connector according to the tenth technique , wherein the Cu layer and the Sn layer are formed by vapor deposition.
Cu層、Sn層を蒸着法により形成することにより、膜厚みの制御が優れたCu層、Sn層を形成することができる。 By forming the Cu layer and the Sn layer by the vapor deposition method, it is possible to form the Cu layer and the Sn layer with excellent film thickness control.
本発明に関連する第15の技術は、
前記NiSn合金層またはCuSn合金層の形成に先立って、前記基材上にNi層を設けることを特徴とする第2の技術ないし第14の技術のいずれか1つに記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The fifteenth technology related to the present invention is:
Prior to the formation of the NiSn alloy layer or a CuSn alloy layer, a connector for electrical contact material according to any one of the second technique to fourteenth technology characterized by providing a Ni layer on said substrate It is a manufacturing method.
めっきの膨れや剥がれなどを防止する為の拡散バリア層として、基材上にNi層を設けることにより、NiSn合金層やCuSn合金層と下地金属との密着性を向上させることができ、加工性も向上させることができる。Ni層を設ける具体的な手段としては、例えば、めっき法を挙げることができる。 By providing a Ni layer on the base material as a diffusion barrier layer to prevent plating swelling and peeling, the adhesion between the NiSn alloy layer or CuSn alloy layer and the base metal can be improved, and workability is improved. Can also be improved. As a specific means for providing the Ni layer, for example, a plating method can be cited.
本発明に関連する第16の技術は、
前記酸化物層除去工程が、酸あるいはアルカリによるエッチング、電解エッチング、ドライエッチングまたは機械研磨により酸化物層を除去する工程であることを特徴とする第1の技術ないし第15の技術のいずれか1つに記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The sixteenth technology related to the present invention is:
Any one of the first to fifteenth techniques is characterized in that the oxide layer removing step is a step of removing the oxide layer by acid or alkali etching, electrolytic etching, dry etching or mechanical polishing. a method for producing a connector for the electrical contact material according to One.
酸やアルカリによるエッチング、電解エッチング、ドライエッチング、機械研磨の技術は既に確立された技術であり、既存の設備を用いて容易に酸化物層を除去することができる。 Etching with acid or alkali, electrolytic etching, dry etching, and mechanical polishing are already established techniques, and the oxide layer can be easily removed using existing equipment.
本発明に関連する第17の技術は、
前記酸化物層除去工程が、Snめっき剥離液により酸化物層を除去する工程であることを特徴とする第2の技術ないし第15の技術のいずれか1つに記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The seventeenth technology related to the present invention is:
The oxide layer removing step, the second technique to the connector for electrical contact material according to any one of the fifteenth technology characterized by the step of removing the oxide layer by Sn plating stripping solution It is a manufacturing method.
最表面にSnが存在している場合には不導体であるSnOが生成されるが、Snめっき剥離液を用いることにより、容易に酸化物層を除去することができる。 When Sn is present on the outermost surface, SnO, which is a nonconductor, is generated, but the oxide layer can be easily removed by using a Sn plating stripper.
本発明に関連する第18の技術は、
前記基材が、Cu、Al、Feまたはこれらの合金であることを特徴とする第1の技術ないし第17の技術のいずれか1つに記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。
The eighteenth technique related to the present invention is:
It said substrate, Cu, Al, a method of manufacturing a Fe or the first technique to a connector for electrical contact material according to any one of the seventeenth technical, characterized in that an alloy thereof.
Cu、Al、Feまたはこれらの合金は、導電性や成形性に優れると共に、バネ性にも優れているため、コネクタ用電気接点材料の基材として好ましい。 Cu, Al, Fe or their alloys are preferable as a base material for an electrical contact material for connectors because they are excellent in conductivity and moldability and also in spring properties.
本発明に関連する第19の技術は、
基材上に、Ni、Sn、Al、Zn、Cu、Inまたはこれらの合金からなる金属層が形成されており、
前記金属層の上に導電性酸化物層または導電性水酸化物層が形成されている
ことを特徴とするコネクタ用電気接点材料である。
The nineteenth technology related to the present invention is:
On the base material, a metal layer made of Ni, Sn, Al, Zn, Cu, In or an alloy thereof is formed,
An electrical contact material for a connector, wherein a conductive oxide layer or a conductive hydroxide layer is formed on the metal layer.
前記したように、Ni、Sn、Al、Zn、Cu、Inまたはこれらの合金からなる金属層の上に導電性酸化物層や導電性水酸化物層が形成されていることにより、長期に亘って導電性を維持することができ、安定して低い接触抵抗を得ることができる。また、端子挿入時の挿入力を充分に小さくすることができる。 As described above, the conductive oxide layer and the conductive hydroxide layer are formed on the metal layer made of Ni, Sn, Al, Zn, Cu, In, or an alloy thereof. Thus, conductivity can be maintained, and a low contact resistance can be stably obtained. Moreover, the insertion force at the time of terminal insertion can be made sufficiently small.
本発明に関連する第20の技術は、
前記金属層が、NiSn合金層であり、
前記導電性酸化物層が、NiOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはNiOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物である
ことを特徴とする第19の技術に記載のコネクタ用電気接点材料である。
The twentieth technique related to the present invention is:
The metal layer is a NiSn alloy layer;
Said conductive oxide layer is an NiO x (x ≠ 1) or a mixture of NiO x (x ≠ 1) and compound formed from SnO y (y ≠ 1) of SnO y (y ≠ 1) The electrical contact material for a connector according to the nineteenth technology , which is characterized.
前記したように、NiSn合金層は、硬くて耐摩耗性に優れると共に低摩擦係数であるため、端子挿入時の挿入力を充分に小さくすることができる。そして、NiSn合金層の上に形成されるNiOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはNiOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物の導電性酸化物は、導電性向上の効果が大きいため好ましい。 As described above, since the NiSn alloy layer is hard and excellent in wear resistance and has a low coefficient of friction, the insertion force at the time of terminal insertion can be made sufficiently small. Then, the mixture or NiO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) are formed from the compounds of NiO x, which is formed on the NiSn alloy layer (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) A conductive oxide is preferable because it has a large effect of improving conductivity.
本発明に関連する第21の技術は、
前記金属層が、CuSn合金層であり、
前記導電性酸化物層が、CuOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはCuOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物である
ことを特徴とする第19の技術に記載のコネクタ用電気接点材料である。
The twenty-first technique related to the present invention is:
The metal layer is a CuSn alloy layer;
Said conductive oxide layer is a mixture or CuO x (x ≠ 1) and compound formed from SnO y (y ≠ 1) of CuO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) The electrical contact material for a connector according to the nineteenth technology , which is characterized.
前記したように、CuSn合金層は、硬くて耐摩耗性に優れると共に低摩擦係数であるため、端子挿入時の挿入力を充分に小さくすることができる。そして、CuSn合金層の上に形成されるCuOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはCuOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物の導電性酸化物は、導電性向上の効果が大きいため好ましい。 As described above, since the CuSn alloy layer is hard and excellent in wear resistance and has a low coefficient of friction, the insertion force at the time of inserting a terminal can be sufficiently reduced. Then, the mixture or CuO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) are formed from the compounds of CuO x formed on the CuSn alloy layer (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) A conductive oxide is preferable because it has a large effect of improving conductivity.
本発明に関連する第22の技術は、
前記金属層が、NiSn合金層であり、
前記導電性水酸化物層が、Ni(OH)2とSn(OH)2の混合物またはNi(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物である
ことを特徴とする第19の技術に記載のコネクタ用電気接点材料である。
The twenty-second technique related to the present invention is:
The metal layer is a NiSn alloy layer;
19 technique the conductive hydroxide layer, characterized in that it is a Ni (OH) 2 and Sn (OH) a mixture of 2 or Ni (OH) 2 and Sn (OH) compound formed from 2 It is an electrical contact material for connectors as described in above.
前記したように、NiSn合金層は、硬くて耐摩耗性に優れると共に低摩擦係数であるため、端子挿入時の挿入力を充分に小さくすることができる。そして、NiSn合金層の上に形成されるNi(OH)2とSn(OH)2の混合物またはNi(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物の導電性水酸化物は、導電性向上の効果が大きいため好ましい。 As described above, since the NiSn alloy layer is hard and excellent in wear resistance and has a low coefficient of friction, the insertion force at the time of terminal insertion can be made sufficiently small. Then, conductive hydroxide Ni (OH) 2 and Sn (OH) a mixture of 2 or Ni (OH) 2 and Sn (OH) compound formed from 2 formed on the NiSn alloy layer is electrically conductive It is preferable because the effect of improving the property is large.
本発明に関連する第23の技術は、
前記金属層が、CuSn合金層であり、
前記導電性水酸化物層が、Cu(OH)2とSn(OH)2の混合物またはCu(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物である
ことを特徴とする第19の技術に記載のコネクタ用電気接点材料である。
The twenty-third technique related to the present invention is:
The metal layer is a CuSn alloy layer;
19 technique the conductive hydroxide layer, characterized in that a Cu (OH) 2 and Sn (OH) a mixture of 2 or Cu (OH) 2 and Sn (OH) compound formed from 2 It is an electrical contact material for connectors as described in above.
前記したように、CuSn合金層は、硬くて耐摩耗性に優れると共に低摩擦係数であるため、端子挿入時の挿入力を充分に小さくすることができる。そして、CuSn合金層の上に形成されるCu(OH)2とSn(OH)2の混合物またはNi(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物の導電性水酸化物は、導電性向上の効果が大きいため好ましい。 As described above, since the CuSn alloy layer is hard and excellent in wear resistance and has a low coefficient of friction, the insertion force at the time of inserting a terminal can be sufficiently reduced. The conductive hydroxide of the compound formed from a mixture of Cu (OH) 2 and Sn (OH) 2 or Ni (OH) 2 and Sn (OH) 2 formed on the CuSn alloy layer is conductive. It is preferable because the effect of improving the property is large.
本発明に関連する第24の技術は、
前記基材と前記NiSn合金層またはCuSn合金層との間に、Ni層が設けられている
ことを特徴とする第20の技術ないし第23の技術のいずれか1つに記載のコネクタ用電気接点材料である。
The 24th technology related to the present invention is:
Between the NiSn alloy layer or a CuSn alloy layer and the base material, a connector for electrical contacts according to any one of the first 23 technical to no twentieth technology characterized the Ni layer is provided Material.
前記したように、拡散バリア層としてのNi層が基材上に設けられていると、NiSn合金層やCuSn合金層と下地金属との密着性が向上すると共に、加工性が向上するため好ましい。 As described above, it is preferable that the Ni layer as the diffusion barrier layer is provided on the substrate because adhesion between the NiSn alloy layer or CuSn alloy layer and the base metal is improved and workability is improved.
本発明に関連する第25の技術は、
第19の技術ないし第24の技術のいずれか1つに記載のコネクタ用電気接点材料を用いて形成されていることを特徴とするコネクタ用電気接点である。
The twenty-fifth technology related to the present invention is:
A connector for electrical contacts, characterized in that it is formed with a connector for electrical contact material according to to any one of the 24th technical no nineteenth technical.
これらのコネクタ用電気接点材料を用いることにより、安価でありながら、安定した接触抵抗を長期間に亘って維持して電気的信頼性および耐久性に優れると共に、端子挿入時の挿入力が充分に小さいコネクタ用電気接点を提供することができる。そして、このようなコネクタ用電気接点材料を用いることにより、高温環境下や振動下で安定した接触抵抗のコネクタを提供することができる。 By using these electrical contact materials for connectors, it is inexpensive but maintains stable contact resistance over a long period of time, providing excellent electrical reliability and durability, and sufficient insertion force when inserting terminals. Small connector electrical contacts can be provided. By using such an electrical contact material for a connector, it is possible to provide a connector having a stable contact resistance under a high temperature environment or vibration.
本発明は、上記した各技術に基づいてなされたものであり、請求項1に記載の発明は、 The present invention has been made on the basis of the above-described technologies, and the invention according to
基材上に、Ni、Sn、Al、Zn、Cu、Inまたはこれらの合金からなる金属層を形成する金属層形成工程と、 A metal layer forming step of forming a metal layer made of Ni, Sn, Al, Zn, Cu, In or an alloy thereof on the substrate;
前記金属層形成工程後に形成された不導体の酸化物層を除去する酸化物層除去工程と、 An oxide layer removing step of removing the non-conductive oxide layer formed after the metal layer forming step;
前記酸化物層が除去された前記金属層の表面を酸化処理して、導電性酸化物層を形成する導電性酸化物層形成工程と A conductive oxide layer forming step of forming a conductive oxide layer by oxidizing the surface of the metal layer from which the oxide layer has been removed;
を有し、Have
前記酸化物層除去工程が、酸あるいはアルカリによるエッチング、電解エッチング、ドライエッチングまたは機械研磨により酸化物層を除去する工程であることを特徴とするコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 The method for producing an electrical contact material for a connector, wherein the oxide layer removing step is a step of removing the oxide layer by acid or alkali etching, electrolytic etching, dry etching or mechanical polishing.
請求項2に記載の発明は、 The invention described in
基材上に、Ni、Sn、Al、Zn、Cu、Inまたはこれらの合金からなる金属層を形成する金属層形成工程と、 A metal layer forming step of forming a metal layer made of Ni, Sn, Al, Zn, Cu, In or an alloy thereof on the substrate;
前記金属層形成工程後に形成された不導体の酸化物層を除去する酸化物層除去工程と、 An oxide layer removing step of removing the non-conductive oxide layer formed after the metal layer forming step;
前記酸化物層が除去された前記金属層の表面を水酸化処理して、導電性水酸化物層を形成する導電性水酸化物層形成工程と A conductive hydroxide layer forming step of forming a conductive hydroxide layer by hydroxylating the surface of the metal layer from which the oxide layer has been removed;
を有し、Have
前記酸化物層除去工程が、酸あるいはアルカリによるエッチング、電解エッチング、ドライエッチングまたは機械研磨により酸化物層を除去する工程であることを特徴とするコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 The method for producing an electrical contact material for a connector, wherein the oxide layer removing step is a step of removing the oxide layer by acid or alkali etching, electrolytic etching, dry etching or mechanical polishing.
請求項3に記載の発明は、 The invention according to
前記金属層形成工程が、NiSn合金層を形成する工程であり、 The metal layer forming step is a step of forming a NiSn alloy layer;
前記導電性酸化物層形成工程が、NiO The conductive oxide layer forming step is performed using NiO.
xx
(x≠1)とSnO(X ≠ 1) and SnO
yy
(y≠1)の混合物またはNiOMixture of (y ≠ 1) or NiO
xx
(x≠1)およびSnO(X ≠ 1) and SnO
yy
(y≠1)より形成される化合物を形成する工程であるIt is a step of forming a compound formed from (y ≠ 1)
ことを特徴とする請求項1に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。It is a manufacturing method of the electrical contact material for connectors of
請求項4に記載の発明は、 The invention according to
前記金属層形成工程が、CuSn合金層を形成する工程であり、 The metal layer forming step is a step of forming a CuSn alloy layer;
前記導電性酸化物層形成工程が、CuO The conductive oxide layer forming step includes CuO.
xx
(x≠1)とSnO(X ≠ 1) and SnO
yy
(y≠1)の混合物またはCuO(Y ≠ 1) mixture or CuO
xx
(x≠1)およびSnO(X ≠ 1) and SnO
yy
(y≠1)より形成される化合物を形成する工程であるIt is a step of forming a compound formed from (y ≠ 1)
ことを特徴とする請求項1に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。It is a manufacturing method of the electrical contact material for connectors of
請求項5に記載の発明は、 The invention described in claim 5
前記金属層形成工程が、NiSn合金層を形成する工程であり、 The metal layer forming step is a step of forming a NiSn alloy layer;
前記導電性水酸化物層形成工程が、Ni(OH) The conductive hydroxide layer forming step includes Ni (OH)
22
とSn(OH)And Sn (OH)
22
の混合物またはNi(OH)A mixture of or Ni (OH)
22
およびSn(OH)And Sn (OH)
22
より形成される化合物を形成する工程であるIt is a process of forming a compound formed more
ことを特徴とする請求項2に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。The method for producing an electrical contact material for a connector according to
請求項6に記載の発明は、 The invention described in claim 6
前記金属層形成工程が、CuSn合金層を形成する工程であり、 The metal layer forming step is a step of forming a CuSn alloy layer;
前記導電性水酸化物層形成工程が、Cu(OH) The conductive hydroxide layer forming step is Cu (OH)
22
とSn(OH)And Sn (OH)
22
の混合物またはCu(OH)Or Cu (OH)
22
およびSn(OH)And Sn (OH)
22
より形成される化合物を形成する工程であるIt is a process of forming a compound formed more
ことを特徴とする請求項2に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。The method for producing an electrical contact material for a connector according to
請求項7に記載の発明は、 The invention described in claim 7
前記NiSn合金層を形成する工程が、合金めっき浴を用いてNiSn合金層を形成する工程であることを特徴とする請求項3または請求項5に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 The method for producing an electrical contact material for a connector according to
請求項8に記載の発明は、 The invention according to claim 8 provides:
前記CuSn合金層を形成する工程が、合金めっき浴を用いてCuSn合金層を形成する工程であることを特徴とする請求項4または請求項6に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 The method for producing an electrical contact material for a connector according to
請求項9に記載の発明は、 The invention according to claim 9 is:
前記NiSn合金層を形成する工程が、Ni層、Sn層をそれぞれ1層以上積層した後、熱処理してNiSn合金層を形成する工程であることを特徴とする請求項3または請求項5に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 6. The step of forming the NiSn alloy layer is a step of forming a NiSn alloy layer by heat-treating after laminating one or more Ni layers and Sn layers, respectively. It is a manufacturing method of the electrical contact material for connectors.
請求項10に記載の発明は、 The invention according to
前記CuSn合金層を形成する工程が、Cu層、Sn層をそれぞれ1層以上積層した後、熱処理してCuSn合金層を形成する工程であることを特徴とする請求項4または請求項6に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 7. The step of forming the CuSn alloy layer is a step of forming a CuSn alloy layer by performing heat treatment after laminating one or more Cu layers and Sn layers, respectively. It is a manufacturing method of the electrical contact material for connectors.
請求項11に記載の発明は、 The invention according to claim 11
前記Ni層、Sn層を電気めっき法により形成することを特徴とする請求項9に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 The method for producing an electrical contact material for a connector according to claim 9, wherein the Ni layer and the Sn layer are formed by electroplating.
請求項12に記載の発明は、 The invention according to claim 12
前記Cu層、Sn層を電気めっき法により形成することを特徴とする請求項10に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 The method for producing an electrical contact material for a connector according to
請求項13に記載の発明は、 The invention according to claim 13
前記Ni層、Sn層を蒸着法により形成することを特徴とする請求項9に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 The method for producing an electrical contact material for a connector according to claim 9, wherein the Ni layer and the Sn layer are formed by vapor deposition.
請求項14に記載の発明は、 The invention according to claim 14
前記Cu層、Sn層を蒸着法により形成することを特徴とする請求項10に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 The method for producing an electrical contact material for a connector according to
請求項15に記載の発明は、 The invention according to claim 15 is:
前記NiSn合金層またはCuSn合金層の形成に先立って、前記基材上にNi層を設けることを特徴とする請求項2ないし請求項14のいずれか1項に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 15. The electrical contact material for a connector according to
請求項16に記載の発明は、 The invention described in claim 16
前記酸化物層除去工程が、Snめっき剥離液により酸化物層を除去する工程であることを特徴とする請求項2ないし請求項15のいずれか1項に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 The method for producing an electrical contact material for a connector according to any one of
請求項17に記載の発明は、 The invention described in claim 17
前記基材が、Cu、Al、Feまたはこれらの合金であることを特徴とする請求項1ないし請求項16のいずれか1項に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法である。 The method of manufacturing an electrical contact material for a connector according to any one of
本発明によれば、安価でありながら、安定した接触抵抗を長期間に亘って維持して電気的信頼性および耐久性に優れると共に、端子挿入時の挿入力が充分に小さいコネクタ用電気接点材料を得ることができ、このようなコネクタ用電気接点材料を用いることにより、高温環境下や振動下で安定した接触抵抗のコネクタを提供することができる。 According to the present invention, an electrical contact material for a connector that is inexpensive and maintains a stable contact resistance over a long period of time, has excellent electrical reliability and durability, and has a sufficiently small insertion force when a terminal is inserted. By using such an electrical contact material for a connector, it is possible to provide a connector having a stable contact resistance under a high temperature environment or vibration.
以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on embodiments.
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態は、合金層としてNiSn合金層を形成した場合の実施の形態である。
(First embodiment)
In the first embodiment, a NiSn alloy layer is formed as an alloy layer.
1.コネクタ用電気接点材料の構成
はじめにコネクタ用電気接点材料の構成について説明する。図1は本実施の形態に係るコネクタ用電気接点材料の構成を模式的に示す断面図である。図1において、1は基材、2は拡散バリア層、3は金属層、4は導電性酸化物層または導電性水酸化物層である。
1. Configuration of Electrical Contact Material for Connector First, the configuration of the electrical contact material for connector will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a connector electrical contact material according to the present embodiment. In FIG. 1, 1 is a base material, 2 is a diffusion barrier layer, 3 is a metal layer, 4 is a conductive oxide layer or a conductive hydroxide layer.
(1)基材
基材1としては、導電性および成形性に優れると共に、バネ性にも優れた材料が好ましく、具体的には、Cu、Al、Feまたはこれらの合金が好ましく用いられる。厚みとしては、0.2〜2mm程度が好ましい。また、円柱型の端子が用いられる場合もある。
(1) Base Material The
めっきの膨れや剥がれなどを防止する為に、必要に応じて、基材1の表面に拡散バリア層2を設けてもよい。拡散バリア層2としては、例えばNi層が好ましく用いられ、厚みとしては、0.5〜5μm程度が好ましい。
In order to prevent plating swelling and peeling, a
(2)金属層
金属層3は、Ni、Sn、Al、Zn、Cu、Inまたはこれらの合金からなる金属層である。なお、合金層の場合、酸化物層を除去した後、酸化処理することにより導電性酸化物層を形成することができる合金であれば、金属元素の比率は特に限定されないが、例えばNiSn合金層の場合、Ni3Sn4合金層やNiSn3合金層などが好ましく用いられる。厚みとしては、0.1〜5μm程度が好ましい。
(2) Metal layer The
(3)導電性酸化物層または導電性水酸化物層
(3−1)導電性酸化物層
導電性酸化物層4は、金属層3の酸化物であり、例えば、NiOx(x≠1)(具体的には、例えばNiO1.5即ちNi2O3など)、SnOy(y≠1)(具体的には、例えばSnO2など)、ZnO、CuO2、CuAlO2、In2O3などを挙げることができる。そして、NiOx(x≠1)とSnOy(y≠1)との混合物として、具体的には、例えばNiSnO3、Ni2(SnO3)3などを挙げることができる。また、NiOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物などを用いることもできる。厚みとしては1〜200nm程度が好ましく、1〜50nm程度であるとより好ましい。
(3) Conductive oxide layer or conductive hydroxide layer (3-1) Conductive oxide layer The
(3−2)導電性水酸化物層
導電性水酸化物層4は、金属層3の水酸化物であり、例えば、Ni(OH)2やSn(OH)2など、また、Ni(OH)2とSn(OH)2との混合物やNi(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物として、例えばNi[Sn(OH)6]、Ni2[Sn(OH)6]3などを挙げることができる。厚みとしては1〜200nm程度が好ましく、1〜50nm程度であるとより好ましい。
(3-2) Conductive hydroxide layer The
2.コネクタ用電気接点材料の製造方法
次に、金属層3がNiSn合金層である場合を例に採り、コネクタ用電気接点材料の製造方法について、図2に示すフローに基づき説明する。
2. Next, a method for manufacturing a connector electrical contact material will be described based on the flow shown in FIG. 2 by taking the case where the
図2に示すように、本実施の形態に係るコネクタ用電気接点材料は、拡散バリア層2が設けられた基材1上に、NiSn合金属3の形成、SnOやNiO酸化物層の除去、導電性酸化物層または導電性水酸化物層4の形成を行うことにより製造される。
As shown in FIG. 2, the connector electrical contact material according to the present embodiment is formed on the
(1)NiSn合金層の形成工程
NiSn合金層3は、以下の(イ)〜(ニ)に示す方法のいずれかを適宜選択、採用することにより形成される。
(1) Formation process of NiSn alloy layer The
(イ)合金めっき浴により直接NiSn合金の電気めっきを行う。 (A) NiSn alloy is directly electroplated with an alloy plating bath.
(ロ)電気めっきによりNiめっきおよびSnめっきを行い、Ni層とSn層とを積層した後、加熱処理することによりNiSn合金層を形成する。なお、このとき、Ni層およびSn層の形成順序はいずれが先であってもよい。 (B) Ni plating and Sn plating are performed by electroplating, and after the Ni layer and the Sn layer are laminated, a NiSn alloy layer is formed by heat treatment. At this time, either the Ni layer or the Sn layer may be formed first.
(ハ)蒸着によりNi層とSn層とを積層した後、加熱処理することによりNiSn合金層を形成する。なお、このとき、Ni層およびSn層の形成順序はいずれが先であってもよい。 (C) After a Ni layer and a Sn layer are stacked by vapor deposition, a NiSn alloy layer is formed by heat treatment. At this time, either the Ni layer or the Sn layer may be formed first.
(ニ)蒸着により直接NiSn合金層を形成する。 (D) A NiSn alloy layer is directly formed by vapor deposition.
(2)酸化物層の除去工程
次に、酸やアルカリによるウエットエッチング、電解液を用いた電解エッチング、ドライエッチングまたは機械研磨により、NiSn合金層3の表面に生成しているNiO、SnOなどを含む酸化物層(酸化皮膜)を除去する。また、表面にSnが残存している場合にはSnOが生成される恐れがあるため、Snめっき剥離液を用いてこのSnを除去する。
(2) Step of removing oxide layer Next, NiO, SnO, etc. generated on the surface of the
(3)導電性酸化物層または導電性水酸化物層の形成工程
次に、酸化皮膜が除去されたNiSn合金層3の表面を酸化処理または水酸化処理することによって、NiSn合金層3の表面に導電性酸化物層または導電性水酸化物層4を形成する。具体的な酸化処理の方法としては、加熱による酸化処理、液体による酸化処理、自然酸化による酸化処理のいずれの方法も採用することができる。また、具体的な水酸化処理の方法としては、KOH水溶液中で陽極酸化を行う方法や、NiSO4、NH4OH水溶液中での陽極酸化処理などを挙げることができる。
(3) Formation Step of Conductive Oxide Layer or Conductive Hydroxide Layer Next, the surface of the
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態は、合金層としてCuSn合金層を形成した場合の実施の形態である。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a CuSn alloy layer is formed as the alloy layer.
1.コネクタ用電気接点材料の構成
本実施の形態におけるコネクタ用電気接点材料は、上記の第1の実施の形態と同様に、図1に示す構成のコネクタ用電気接点材料を使用することができる。
1. Configuration of Electrical Contact Material for Connector As the electrical contact material for connector in the present embodiment, the electrical contact material for connector having the configuration shown in FIG. 1 can be used as in the first embodiment.
(1)基材
前記と同様に、基材1としては、導電性および成形性に優れると共に、バネ性にも優れた材料が好ましく、具体的には、Cu、Al、Feまたはこれらの合金が好ましく用いられる。厚みとしては、0.2〜2mm程度が好ましい。また、円柱型の端子が用いられる場合もある。
(1) Substrate As described above, the
めっきの膨れや剥がれなどを防止する為に、必要に応じて、基材1の表面に拡散バリア層2を設けてもよい。拡散バリア層2としては、例えばNi層が好ましく用いられ、厚みとしては、0.5〜5μm程度が好ましい。
In order to prevent plating swelling and peeling, a
(2)金属層
本実施の形態における金属層3はCuSn合金層であり、前記と同様に、酸化物層を除去した後、酸化処理することにより導電性酸化物層を形成することができる合金であれば、金属元素の比率は特に限定されないが、Cu6Sn5合金層などが好ましく用いられる。厚みとしては、0.1〜5μm程度が好ましい。
(2) Metal layer The
(3)導電性酸化物層または導電性水酸化物層
(3−1)導電性酸化物層
導電性酸化物層4は、金属層3の酸化物であり、例えば、CuOx(x≠1)(具体的には、例えばCu2Oなど)、SnOy(y≠1)(具体的には、例えばSnO2など)、ZnO、CuO2、CuAlO2、In2O3などを挙げることができる。また、CuOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物などを用いることもできる。厚みとしては1〜200nm程度が好ましく、1〜50nm程度であるとより好ましい。
(3) Conductive oxide layer or conductive hydroxide layer (3-1) Conductive oxide layer The
(3−2)導電性水酸化物層
導電性水酸化物層4は、金属層3の水酸化物であり、例えば、Cu(OH)2やSn(OH)2など、また、Cu(OH)2とSn(OH)2との混合物やCu(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物を挙げることができる。厚みとしては1〜200nm程度が好ましく、1〜50nm程度であるとより好ましい。
(3-2) Conductive hydroxide layer The
2.コネクタ用電気接点材料の製造方法
次に、金属層3がCuSn合金層である場合におけるコネクタ用電気接点材料の製造方法について、図9に示すフローに基づき説明する。
2. Next, the manufacturing method of the electrical contact material for a connector when the
図9に示すように、本実施の形態に係るコネクタ用電気接点材料は、拡散バリア層2が設けられた基材1上に、CuSn合金属3の形成、SnOやCuO酸化物層の除去、導電性酸化物層または導電性水酸化物層4の形成を行うことにより製造される。
As shown in FIG. 9, the electrical contact material for a connector according to the present embodiment is formed on the
(1)CuSn合金層の形成工程
CuSn合金層3は、以下の(イ)〜(ニ)に示す方法のいずれかを適宜選択、採用することにより形成される。
(1) Forming process of CuSn alloy layer The
(イ)合金めっき浴により直接CuSn合金の電気めっきを行う。 (A) The CuSn alloy is electroplated directly in an alloy plating bath.
(ロ)電気めっきによりCuめっきおよびSnめっきを行い、Cu層とSn層とを積層した後、加熱処理することによりCuSn合金層を形成する。なお、このとき、Cu層およびSn層の形成順序はいずれが先であってもよい。 (B) Cu plating and Sn plating are performed by electroplating, a Cu layer and a Sn layer are laminated, and then a heat treatment is performed to form a CuSn alloy layer. At this time, either the Cu layer or the Sn layer may be formed first.
(ハ)蒸着によりCu層とSn層とを積層した後、加熱処理することによりCuSn合金層を形成する。なお、このとき、Cu層およびSn層の形成順序はいずれが先であってもよい。 (C) After the Cu layer and the Sn layer are stacked by vapor deposition, a CuSn alloy layer is formed by heat treatment. At this time, either the Cu layer or the Sn layer may be formed first.
(ニ)蒸着により直接CuSn合金層を形成する。 (D) A CuSn alloy layer is directly formed by vapor deposition.
(2)酸化物層の除去工程
次に、酸やアルカリによるウエットエッチング、電解液を用いた電解エッチング、ドライエッチングまたは機械研磨により、CuSn合金層3の表面に生成しているCuO、SnOなどを含む酸化物層(酸化皮膜)を除去する。また、表面にSnが残存している場合にはSnOが生成される恐れがあるため、Snめっき剥離液を用いてこのSnを除去する。
(2) Oxide layer removal step Next, CuO, SnO, etc. generated on the surface of the
(3)導電性酸化物層または導電性水酸化物層の形成工程
次に、酸化皮膜が除去されたCuSn合金層3の表面を酸化処理または水酸化処理することによって、CuSn合金層3の表面に導電性酸化物層または導電性水酸化物層4を形成する。具体的な酸化処理の方法としては、加熱による酸化処理、液体による酸化処理、自然酸化による酸化処理のいずれの方法も採用することができる。また、具体的な水酸化処理の方法としては、KOH水溶液中で陽極酸化を行う方法や、NiSO4、NH4OH水溶液中での陽極酸化処理などを挙げることができる。
(3) Formation Step of Conductive Oxide Layer or Conductive Hydroxide Layer Next, the surface of the
(実施例1)
本実施例は、NiSn合金層上に導電性酸化物層を形成した例であり、以下に示す工程に従って、コネクタ用電気接点材料の作製を行った。
Example 1
In this example, a conductive oxide layer was formed on a NiSn alloy layer, and an electrical contact material for a connector was produced according to the following steps.
1.NiSn合金層の形成
図3に示す手順に従って、黄銅製の基材上にNiSn合金層を形成した。
1. Formation of NiSn Alloy Layer A NiSn alloy layer was formed on a brass substrate according to the procedure shown in FIG.
(1)Ni層の形成
まず、黄銅製の基材上に、以下に示す条件で電気めっきを施し、厚み2μmのNi層を形成した(図3(a)参照)。
(1) Formation of Ni layer First, electroplating was performed on a brass base material under the following conditions to form a Ni layer having a thickness of 2 μm (see FIG. 3A).
(イ)めっき浴の構成
硫酸ニッケル 265g/L
塩化ニッケル 45g/L
ホウ酸 40g/L
光沢剤
(ロ)電流密度 0.5A/dm2
(ハ)温度 50℃
(B) Structure of plating bath Nickel sulfate 265g / L
Nickel chloride 45g / L
Boric acid 40g / L
Brightener (b) Current density 0.5 A / dm 2
(C) Temperature 50 ° C
(2)Sn層の形成
次に、Ni層の上に、以下に示す条件で電気めっきを施し、厚み6.6μmのSn層を形成した(図3(a)参照)。
(2) Formation of Sn layer Next, electroplating was performed on the Ni layer under the following conditions to form a Sn layer having a thickness of 6.6 μm (see FIG. 3A).
(イ)めっき浴の構成
硫酸第1錫 40g/L
硫酸 100g/L
光沢剤
(ロ)電流密度 0.5A/dm2
(ハ)温度 20℃
(B) Structure of plating bath Stannous sulfate 40 g / L
Sulfuric acid 100g / L
Brightener (b) Current density 0.5 A / dm 2
(C) Temperature 20 ° C
(3)熱処理
次に、200℃で216hr(9日)熱処理を行い、図3(b)に示すようにNiSn合金層を形成した。
(3) Heat treatment Next, heat treatment was performed at 200 ° C. for 216 hr (9 days) to form a NiSn alloy layer as shown in FIG.
2.NiSn合金層の組成分析
(1)分析方法
X線回折、EDXによりNiSn合金層の組成分析を行った。またXPSにより表面の組成分析を行った。
2. Composition analysis of NiSn alloy layer (1) Analysis method Composition analysis of the NiSn alloy layer was performed by X-ray diffraction and EDX. The composition of the surface was analyzed by XPS.
(2)分析結果
組成分析により、NiSn合金層にはNi3Sn4が形成されていることが分かった。また、表面には酸化物層として、主にSnOが形成されており、Niは金属結合として存在していることが分かった。
(2) Analysis result It was found by composition analysis that Ni 3 Sn 4 was formed in the NiSn alloy layer. It was also found that SnO was mainly formed as an oxide layer on the surface, and Ni was present as a metal bond.
3.酸化物層の除去
次に、ドライエッチングによりNiSn合金層の表面の酸化物層を除去した。
3. Removal of oxide layer Next, the oxide layer on the surface of the NiSn alloy layer was removed by dry etching.
4.接触抵抗の測定(酸化物層の除去の確認)
酸化物層の除去の前後における接触抵抗を測定した。
4). Contact resistance measurement (confirmation of removal of oxide layer)
The contact resistance before and after removal of the oxide layer was measured.
(1)測定方法
半径3mmの金めっきエンボスを用い、荷重を変えて金めっきエンボスと接触させたときの各荷重における接触抵抗を4端子法を用いて測定した(F−R試験)(N=3)。なお、通電電流を10mA、最大荷重を40Nとした。
(1) Measurement method Using a gold plating emboss with a radius of 3 mm, the contact resistance at each load when the load was changed and contacted with the gold plating emboss was measured using a four-terminal method (FR test) (N = 3). The energizing current was 10 mA and the maximum load was 40N.
(2)測定結果
測定結果を図4に示す。図4に示すように、酸化物層の除去前のサンプル(処理前01、02、03)に比べて、酸化物層の除去後のサンプル(エッチング処理01、02、03)は接触抵抗が大きく低下しており、不導体である酸化物層が充分に除去されていることが確認された。
(2) Measurement results The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 4, the sample after the removal of the oxide layer (etching treatment 01, 02, 03) has a higher contact resistance than the sample before the removal of the oxide layer (treatment 01, 02, 03). It was confirmed that the oxide layer which is a nonconductor was sufficiently removed.
5.導電性酸化物層の形成
次に、160℃、120hrの加熱処理を施し、表面に導電性酸化物層を形成した。
5. Formation of Conductive Oxide Layer Next, heat treatment was performed at 160 ° C. for 120 hours to form a conductive oxide layer on the surface.
6.導電性酸化物層の組成分析
(1)分析方法
XPSにより加熱処理後の表面の組成分析を行った。
6). Composition analysis of conductive oxide layer (1) Analytical method Composition analysis of the surface after heat treatment was performed by XPS.
(2)分析結果
組成分析により、最表面にはNi、Sn、Oが検出され、Ni、Sn比一定の酸化物が形成されていることが分かった。そして、Niは酸化物NiOx(具体的には、Ni2O3)または金属結合として存在しており、Snは主に酸化物SnOx(具体的には、SnO2)または金属結合として存在していることが分かった。
(2) Analysis result By composition analysis, it was found that Ni, Sn, and O were detected on the outermost surface, and an oxide having a constant Ni and Sn ratio was formed. Ni exists as an oxide NiO x (specifically, Ni 2 O 3 ) or a metal bond, and Sn mainly exists as an oxide SnO x (specifically, SnO 2 ) or a metal bond. I found out that
7.接触抵抗の測定
加熱処理の前後における接触抵抗を、前記と同様にして測定した(N=3)。測定結果を図5に示す。図5に示すように、加熱処理の前後において接触抵抗の変化は小さい。これは、NiSn合金層の表面には導電性酸化物層が形成されているためである。
7). Measurement of contact resistance The contact resistance before and after the heat treatment was measured in the same manner as described above (N = 3). The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 5, the change in contact resistance is small before and after the heat treatment. This is because a conductive oxide layer is formed on the surface of the NiSn alloy layer.
図6に、各工程における断面構成(a)と、荷重10Nで測定したときの接触抵抗(b)を示す。なお、図6には、参考としてAuめっき品を併せて記載した。 FIG. 6 shows the cross-sectional configuration (a) in each step and the contact resistance (b) when measured with a load of 10N. In FIG. 6, an Au plated product is also shown for reference.
図6(b)に示すように、本実施例においては、NiSn合金層の形成前では1.1mΩであった接触抵抗が、NiSn合金層の形成後には34.0mΩと大きく上昇している。これは、NiSn合金層の表面に不導体であるSnOが形成されているためである。 As shown in FIG. 6B, in this example, the contact resistance, which was 1.1 mΩ before the formation of the NiSn alloy layer, is greatly increased to 34.0 mΩ after the formation of the NiSn alloy layer. This is because SnO, which is a nonconductor, is formed on the surface of the NiSn alloy layer.
そして、ドライエッチングによりSnOが除去されることにより、接触抵抗は34.0mΩから2.3mΩへと大きく低下している。 And by removing SnO by dry etching, the contact resistance is greatly reduced from 34.0 mΩ to 2.3 mΩ.
そして、この低下した接触抵抗は、熱処理後においても1.7mΩと上昇していない。これは、NiSn合金層の表面に、NiOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはNiOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物の導電性酸化物層が形成されているためである。 And this lowered contact resistance does not increase to 1.7 mΩ even after the heat treatment. This is the surface of the NiSn alloy layer, conduction NiO x (x ≠ 1) or a mixture of NiO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) are formed from the compounds of SnO y (y ≠ 1) This is because the conductive oxide layer is formed.
この接触抵抗値は、金メッキでの接触抵抗値に比べて若干高いものの、コネクタ接点としての抵抗値としては遜色のない値であり、高価な金メッキを行っている従来の端子に対する安価な代替材料として採用できることを示している。そして、このようなコネクタ用電気接点材料を用いることにより、接触抵抗が充分に小さく安定した耐久性の良いコネクタを得ることができる。 Although this contact resistance value is slightly higher than the contact resistance value in gold plating, it is inferior as the resistance value as a connector contact, and as an inexpensive alternative material to conventional terminals that are expensive gold plating It shows that it can be adopted. By using such an electrical contact material for a connector, it is possible to obtain a highly durable connector having a sufficiently small contact resistance and stable.
(実施例2)
本実施例においては、以下に示す工程に従ってコネクタ用電気接点材料の作製を行った。
(Example 2)
In this example, an electrical contact material for a connector was produced according to the following steps.
1.NiSn合金層の形成
厚み5μmのNi層が形成された黄銅製基板(ハルセル基板)を基材として、以下に示す条件でNiSn合金めっきを施して、厚み0.3μmのNiSn合金層を形成した(図7参照)。
1. Formation of NiSn Alloy Layer Using a brass substrate (Hull cell substrate) on which a Ni layer having a thickness of 5 μm was formed as a base material, NiSn alloy plating was performed under the following conditions to form a NiSn alloy layer having a thickness of 0.3 μm ( (See FIG. 7).
(イ)めっき浴の構成
塩化錫(SnCl2・2H2O) 0.125mol/L
塩化ニッケル(NiCl2・6H2O) 0.125mol/L
K4P2O7 0.5mol/L
グリシン 0.25mol/L
(ロ)電流密度 0.5A/dm2
(ハ)温度 50℃
(A) Structure of plating bath Tin chloride (SnCl 2 .2H 2 O) 0.125 mol / L
Nickel chloride (NiCl 2 · 6H 2 O) 0.125mol / L
K 4 P 2 O 7 0.5 mol / L
Glycine 0.25 mol / L
(B) Current density 0.5 A / dm 2
(C) Temperature 50 ° C
2.酸化物層の除去
次に、塩酸に5分浸漬することにより、NiSn合金層の表面の酸化物層を除去した。
2. Removal of oxide layer Next, the oxide layer on the surface of the NiSn alloy layer was removed by immersing in hydrochloric acid for 5 minutes.
3.導電性酸化物層の形成
次に、160℃、120hrの加熱処理を施し、表面に導電性酸化物層を形成した。
3. Formation of Conductive Oxide Layer Next, heat treatment was performed at 160 ° C. for 120 hours to form a conductive oxide layer on the surface.
4.接触抵抗の測定
酸化物層の除去および導電性酸化物層の形成の前後において、それぞれ上記と同様にして接触抵抗の測定を行った。結果を図8に示す。
4). Measurement of Contact Resistance Before and after the removal of the oxide layer and the formation of the conductive oxide layer, the contact resistance was measured in the same manner as described above. The results are shown in FIG.
図8に示す結果より、NiSn金属層を形成しただけでは接触抵抗が高く、コネクタ用電気接点材料として不適格な材料が、塩酸処理により表面の酸化物を除去することにより接触抵抗が低下し、さらに加熱処理を行っても、導電性酸化物層が形成されるために抵抗値が上昇せず、好適なコネクタ用電気接点材料となることが分かる。 From the results shown in FIG. 8, the contact resistance is high only by forming the NiSn metal layer, and the material unsuitable as the electrical contact material for the connector decreases the contact resistance by removing the surface oxide by hydrochloric acid treatment, Further, even when heat treatment is performed, the conductive oxide layer is formed, so that the resistance value does not increase, and it can be seen that a suitable electrical contact material for connectors is obtained.
(実施例3)
本実施例は、CuSn合金層上に導電性酸化物層を形成した例であり、以下に示す工程に従って、コネクタ用電気接点材料の作製を行った。
(Example 3)
In this example, a conductive oxide layer was formed on a CuSn alloy layer, and an electrical contact material for a connector was produced according to the following steps.
1.CuSn合金層の形成
図10に示す手順に従って、黄銅製の基材上にCuSn合金層を形成した。
1. Formation of CuSn Alloy Layer A CuSn alloy layer was formed on a brass substrate according to the procedure shown in FIG.
(1)Ni層の形成
まず、黄銅製の基材上に、以下に示す条件で電気めっきを施し、厚み2μmのNi層を形成した(図10(a)参照)。
(1) Formation of Ni layer First, electroplating was performed on a brass base material under the following conditions to form a Ni layer having a thickness of 2 μm (see FIG. 10A).
(イ)めっき浴の構成
硫酸ニッケル 265g/L
塩化ニッケル 45g/L
ホウ酸 40g/L
光沢剤
(ロ)電流密度 0.5A/dm2
(ハ)温度 50℃
(B) Structure of plating bath Nickel sulfate 265g / L
Nickel chloride 45g / L
Boric acid 40g / L
Brightener (b) Current density 0.5 A / dm 2
(C) Temperature 50 ° C
(2)Cu層の形成
次に、Ni層の上に、以下に示す条件で電気めっきを施し、厚み1μmのCu層を形成した(図10(a)参照)。
(2) Formation of Cu Layer Next, electroplating was performed on the Ni layer under the following conditions to form a Cu layer having a thickness of 1 μm (see FIG. 10A).
(イ)めっき浴の構成
硫酸銅 180g/L
硫酸 80g/L
塩素イオン 40mL/L
(ロ)電流密度 1A/dm2
(ハ)温度 20℃
(I) Structure of plating bath Copper sulfate 180g / L
Sulfuric acid 80g / L
Chloride ion 40mL / L
(B) Current density 1 A / dm 2
(C) Temperature 20 ° C
(3)Sn層の形成
次に、Cu層の上に、以下に示す条件で電気めっきを施し、厚み2μmのSn層を形成した(図10(a)参照)。
(3) Formation of Sn layer Next, electroplating was performed on the Cu layer under the following conditions to form a Sn layer having a thickness of 2 μm (see FIG. 10A).
(イ)めっき浴の構成
硫酸第1錫 40g/L
硫酸 100g/L
光沢剤
(ロ)電流密度 0.5A/dm2
(ハ)温度 20℃
(B) Structure of plating bath Stannous sulfate 40 g / L
Sulfuric acid 100g / L
Brightener (b) Current density 0.5 A / dm 2
(C) Temperature 20 ° C
(3)熱処理
次に、300℃で3分間の熱処理を行い、図10(b)に示すようにCuSn合金層を形成した。
(3) Heat treatment Next, heat treatment was performed at 300 ° C. for 3 minutes to form a CuSn alloy layer as shown in FIG.
2.CuSn合金層の組成分析
(1)分析方法
X線回折、EDXによりCuSn合金層の組成分析を行った。またXPSにより表面の組成分析を行った。
2. Composition analysis of CuSn alloy layer (1) Analysis method Composition analysis of the CuSn alloy layer was performed by X-ray diffraction and EDX. The composition of the surface was analyzed by XPS.
(2)分析結果
組成分析により、CuSn合金層にはCu6Sn5が形成されていることが分かった。また、表面には酸化物層として、主にSnOが形成されており、Cuは金属結合として存在していることが分かった。
(2) Analysis result It was found by composition analysis that Cu 6 Sn 5 was formed in the CuSn alloy layer. It was also found that SnO was mainly formed on the surface as an oxide layer, and Cu was present as a metal bond.
3.酸化物層の除去
次に、硫酸に5分間浸漬することによりCuSn合金層の表面の酸化物層を除去した。
3. Removal of oxide layer Next, the oxide layer on the surface of the CuSn alloy layer was removed by immersion in sulfuric acid for 5 minutes.
4.接触抵抗の測定(酸化物層の除去の確認)
酸化物層の除去の前後における接触抵抗を測定した。
4). Contact resistance measurement (confirmation of removal of oxide layer)
The contact resistance before and after removal of the oxide layer was measured.
(1)測定方法
半径3mmの金めっきエンボスを用い、荷重を変えて金めっきエンボスと接触させたときの各荷重における接触抵抗を4端子法を用いて測定した(F−R試験)(N=3)。なお、通電電流を10mA、最大荷重を40Nとした。
(1) Measurement method Using a gold plating emboss with a radius of 3 mm, the contact resistance at each load when the load was changed and contacted with the gold plating emboss was measured using a four-terminal method (FR test) (N = 3). The energizing current was 10 mA and the maximum load was 40N.
(2)測定結果
測定結果を図11に示す。図11に示すように、酸化物層の除去前(酸処理前)のサンプルに比べて、酸化物層の除去後(酸処理後)のサンプルは接触抵抗が大きく低下しており、不導体である酸化物層が充分に除去されていることが確認された。
(2) Measurement results The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 11, the contact resistance of the sample after removal of the oxide layer (after acid treatment) is significantly lower than that of the sample before removal of the oxide layer (before acid treatment). It was confirmed that a certain oxide layer was sufficiently removed.
5.導電性酸化物層の形成
次に、160℃、120hrの加熱処理を施し、表面に導電性酸化物層を形成した。
5. Formation of Conductive Oxide Layer Next, heat treatment was performed at 160 ° C. for 120 hours to form a conductive oxide layer on the surface.
6.導電性酸化物層の組成分析
(1)分析方法
XPSにより加熱処理後の表面の組成分析を行った。
6). Composition analysis of conductive oxide layer (1) Analytical method Composition analysis of the surface after heat treatment was performed by XPS.
(2)分析結果
組成分析により、最表面にはCu、Sn、Oが検出され、Cu、Sn比一定の酸化物が形成されていることが分かった。そして、Cuは酸化物CuOx(具体的には、Cu2O)または金属結合として存在しており、Snは主に酸化物SnOx(具体的には、SnO2)または金属結合として存在していることが分かった。
(2) Analysis result It was found by composition analysis that Cu, Sn, and O were detected on the outermost surface, and an oxide having a constant Cu and Sn ratio was formed. Cu exists as an oxide CuO x (specifically, Cu 2 O) or a metal bond, and Sn mainly exists as an oxide SnO x (specifically, SnO 2 ) or a metal bond. I found out.
7.接触抵抗の測定
加熱処理の前後における接触抵抗を、前記と同様にして測定した(N=3)。測定結果を図12に示す。図12に示すように、加熱処理の前後において接触抵抗の変化は小さい。これは、CuSn合金層の表面には導電性酸化物層が形成されているためである。
7). Measurement of contact resistance The contact resistance before and after the heat treatment was measured in the same manner as described above (N = 3). The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 12, the change in contact resistance is small before and after the heat treatment. This is because a conductive oxide layer is formed on the surface of the CuSn alloy layer.
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。 While the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made to the above-described embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.
1 基材
2 拡散バリア層
3 金属層
4 導電性酸化物層または導電性水酸化物層
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記金属層形成工程後に形成された不導体の酸化物層を除去する酸化物層除去工程と、
前記酸化物層が除去された前記金属層の表面を酸化処理して、導電性酸化物層を形成する導電性酸化物層形成工程と
を有し、
前記酸化物層除去工程が、酸あるいはアルカリによるエッチング、電解エッチング、ドライエッチングまたは機械研磨により酸化物層を除去する工程であることを特徴とするコネクタ用電気接点材料の製造方法。 A metal layer forming step of forming a metal layer made of Ni, Sn, Al, Zn, Cu, In or an alloy thereof on the substrate;
An oxide layer removing step of removing the oxide layer of nonconductive formed after the metal layer forming step,
Wherein the surface of the metal layer oxide layer is removed by oxidizing, it has a conductive oxide layer forming step of forming a conductive oxide layer,
Production method of the oxide layer removing step, etching with an acid or alkali, electrolytic etching, dry etching or connector for electrical contact material, characterized in step der Rukoto of removing the oxide layer by mechanical polishing.
前記金属層形成工程後に形成された不導体の酸化物層を除去する酸化物層除去工程と、
前記酸化物層が除去された前記金属層の表面を水酸化処理して、導電性水酸化物層を形成する導電性水酸化物層形成工程と
を有し、
前記酸化物層除去工程が、酸あるいはアルカリによるエッチング、電解エッチング、ドライエッチングまたは機械研磨により酸化物層を除去する工程であることを特徴とするコネクタ用電気接点材料の製造方法。 A metal layer forming step of forming a metal layer made of Ni, Sn, Al, Zn, Cu, In or an alloy thereof on the substrate;
An oxide layer removing step of removing the oxide layer of nonconductive formed after the metal layer forming step,
Said surface of the oxide layer and the metal layer is removed and treated hydroxide, have a conductive hydroxide layer formation step of forming a conductive hydroxide layer,
The method for producing an electrical contact material for a connector, wherein the oxide layer removing step is a step of removing the oxide layer by acid or alkali etching, electrolytic etching, dry etching or mechanical polishing .
前記導電性酸化物層形成工程が、NiOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはNiOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物を形成する工程である
ことを特徴とする請求項1に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法。 The metal layer forming step is a step of forming a NiSn alloy layer;
The conductive oxide layer forming step, forming a NiO x (x ≠ 1) or a mixture of NiO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) are formed from the compounds of SnO y (y ≠ 1) The method for producing an electrical contact material for a connector according to claim 1, wherein
前記導電性酸化物層形成工程が、CuOx(x≠1)とSnOy(y≠1)の混合物またはCuOx(x≠1)およびSnOy(y≠1)より形成される化合物を形成する工程である
ことを特徴とする請求項1に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法。 The metal layer forming step is a step of forming a CuSn alloy layer;
The conductive oxide layer forming step, forming a CuO x (x ≠ 1) or a mixture of CuO x (x ≠ 1) and SnO y (y ≠ 1) are formed from the compounds of SnO y (y ≠ 1) The method for producing an electrical contact material for a connector according to claim 1, wherein
前記導電性水酸化物層形成工程が、Ni(OH)2とSn(OH)2の混合物またはNi(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物を形成する工程である
ことを特徴とする請求項2に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法。 The metal layer forming step is a step of forming a NiSn alloy layer;
Wherein the conductive hydroxide layer formation step is a step of forming a Ni (OH) 2 and Sn (OH) a mixture of 2 or Ni (OH) 2 and Sn (OH) compound formed from 2 The manufacturing method of the electrical contact material for connectors of Claim 2.
前記導電性水酸化物層形成工程が、Cu(OH)2とSn(OH)2の混合物またはCu(OH)2およびSn(OH)2より形成される化合物を形成する工程である
ことを特徴とする請求項2に記載のコネクタ用電気接点材料の製造方法。 The metal layer forming step is a step of forming a CuSn alloy layer;
Wherein the conductive hydroxide layer formation step is a step of forming a Cu (OH) 2 and Sn (OH) a mixture of 2 or Cu (OH) 2 and Sn (OH) compound formed from 2 The manufacturing method of the electrical contact material for connectors of Claim 2.
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