JPS59228311A - Ag被覆電気材料とその製造方法 - Google Patents

Ag被覆電気材料とその製造方法

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JPS59228311A
JPS59228311A JP10215783A JP10215783A JPS59228311A JP S59228311 A JPS59228311 A JP S59228311A JP 10215783 A JP10215783 A JP 10215783A JP 10215783 A JP10215783 A JP 10215783A JP S59228311 A JPS59228311 A JP S59228311A
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alloy
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plating
coated
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JP10215783A
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志賀 章二
俊生 北本
智 鈴木
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気、電子機器及びその部品の電気接続部材又
は配線材等に使用される改良されたAC+被覆電気材料
とその製造方法に関するものである。
A(+は耐食性の良導体であり、半導体やICのリード
、コネクターの接点や端子など、電気、電子機器及びそ
の部品の電気接続部材又は配線材の電気的、冶金的接続
部に多量に用いられている。
A(]は高価な金属であるため、通常はcu 、 cu
金合金Fe合金又はNi合金からなる基体にメッキ、蒸
着又は機械的圧2着により被覆し、At)の特性を経済
的に利用している。これ等Ag被覆電気材料には次の品
質条件が要求されている。
(1)表面が金属A(]又はAg合金の状態を長期間安
定に保ち、酸化や硫化による腐食物を生じないこと。
(2)高温過程を経ても上記状態を維持すること。
(3)長期間AUの美観を保ち、半田などのろう付けや
溶接などの所謂冶金的接合が正常にできること。
(4)電気接触抵抗が小さく、電気接続性が正常に得ら
れること。
(5)基体とAg層の接合が完全で長期間剥離すること
なく、高温又は機械的歪みに対しても剥離しないこと。
特に上記(2)の条件は電気、電子機器及びその部品の
製造工程又は使用条件に不可避的に含まれており、例え
ばダイオードではAg被覆Cu線を切断、ヘッダー加工
し、先端に3iチツプを半田付けするため、350〜4
50℃の温度で数分以上加熱し、また樹脂封止のための
キュアーとして大気中200〜250℃の温度で数1層
1以上加熱され、その後製品のリード線として、プリン
ト基板への実装のためのシビアーな半田濡れ性が要求さ
れる。
またICリードフレームでもAc+メッキが施され、S
iチップのボンディングや3iチツプとフレームのワイ
ヤーボンディングでも同様の高温条件が付加される。
このような実用条件、特に高湿度ではA(+の表面酸化
は少ないが、Cuなどの基体との拡散が起り、Ag表面
に卑金属が濃縮して酸化劣化を起しやすく、半田付けな
どの障害となる。またコネクターやスイッチの接点とし
ても温度条件によっては同様の現象を起し、接触不良と
なる場合が多い。
これ等の現象はA!+を節約して薄くすると一層顕著に
なるケースが多く、これを防止するため、従来は基体と
Ag層間にN1中間層をバリヤーとして介在させること
が広〈実施されている。しかし高温度ではAt1層を透
過するOzによりN1表面が酸化し、半田濡れ性や半田
付は強度を低下し、はなはだしい場合にはAg層の剥離
を起す。従ってAQ層の薄肉化は制約されている。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、基体とAg層間に
2種の中間層を介在させることにより、電気、電子機器
及びその部品の製造及び使用条件に耐え、A(lの特徴
である電気接触性、冶金的接合性及び耐食性を保持し、
機械的特性を改善してAQの薄肉化の可能なAQ被覆電
気材料とその製造方法を開発したものである。
即ち本発明電気材料は導電性基体上にAQ又はAg合金
を被覆した電気材料において、基体上にZnSSn、c
d又はこれ等の合金からなる第1中間層を形成し、その
上にNt、Qo又はこれ等の合金からなる第2中間層を
形成し、その上にAQ又はAg合金を被覆したことを特
徴とするものである。
また本発明製造方法は導電性、基体上に八〇又はA(J
合金を被覆した電気材料の製造において、基体上にZn
 X3n 、 cd又はこれ等の合金を電気メッキして
第1中間層を形成し、その上にNi、CO又はこれ等の
合金を電気メッキして第2中間層を形成し、その上にA
p又はAg合金を電気メッキすることを特徴とするもの
である。
本発明における第1中間層は)Zn XSn 、Cd又
はこれ等の合金、例えばCu −Zn 、 OLI −
sn 、Zn −8n 、Cd −Cu 、5n−pH
等の合金からなり、第2中間層としてはNi、co又は
これ等の合金、例えばNi −Go 、 Nt −F6
 。
N1−PSNi −Co −P、 co−B、Ni −
Co−Fe等の合金からなり、第2中間層はバリヤーと
して基体成分のA(1表面への拡散を防止すると共に、
第1中間層の有効成分の適度な透過を許容する一種のフ
ィルターの役目を発揮’にしめるものである。第1中間
層を形成するZn 、 3n 。
Cd又はこれ等の合金は第2中間層を形成するNi、C
o又はこれ等の合金層を透過する拡散容易成分であり、
高温条件においてA(2層を透過するOzによる一第2
中間層の表面酸化を防止する。
このメカニズムは明らかではないが、第1中間層はO2
との親和力の強い元素からなるため、第2中間層を透過
してA!1層に拡散し、優先的に02と結合して第2中
間層の表面酸化を防止し、かつA(lに適度に固溶して
02の透過速度を低減するものと思われる。また第1中
間層はCuなどの基体及び第2中間層と拡散し易く、界
面の接着力を高上し、更に電気化学的卑な成分としてカ
ッ−デックな防食作用を示し、第2中間層との多層効果
によりピンホールの発達を防止する。
しかして本発明における第1中間層が余り薄く、第2中
間層が余り厚くては所期の効果が発揮できない。その限
界は製造及び使用条件における温度及び時間に依存し、
格−的に規定できないが実用上第1中間層の厚さは0.
05〜5μ、第2中間層の厚さはo、oi〜1,0μの
程度とする。第1中間層としては拡散性及び毒性の点か
らZn S3n又はこれ等の合金が望ましく、特にZO
はNiとの固溶範囲が広く適している。また第、2中間
層としては経済性、機械的加工性、拡散性の点からNi
が実用的である。特に第1中間層にZ n−又はZn合
金を用い、第2中間層にNi又はNi合金を用いた場合
には、第1中間層を0.05〜5μの厚さに形成し、第
2中間層を0.01〜1.0μの厚さに形成する。
また第2中間層に3n又は3n合金を用い、第2中間層
にNi又はN1合金を用°いた場合には、第1中間層を
0.05〜5μの厚さに形成し、第2中間層を0.01
〜0.5μの厚さに形成することが望ましい。
このように本発明は、基体上に前記第1中間層と第2中
間層を形成し、その上にA(]又はA(I合金を被覆し
たものであるが、基体と第1中間層の間に両者の反応を
防止する介在層を設けると一層効果的である。例えば基
体がCu又は八ぶの場合には前記第1中間層の有効成分
の一部が基体中に拡散して浪費されるので、介在層を設
けてこれを防止し、有効成分が有効に作用するようにす
るとよい。尚介在層にはNi、Co、Ti、Nb、Pd
又はこれ等の合金が用いられる。また本発明におけるA
Q被覆層としては純A(+の外AI7−Cu 、Ag−
3b SAg−Zn 、A(] −Pd 。
AQ−AIJ等の合金が目的に応じて用いられる。
本発明Ao?1覆電気材料は以上の構成からなり、メッ
キ、蒸着、機械的圧着等により製造することができるが
、特に電気メツキ方法によれば実用的に連続的に処理す
ることができるばかりか、第1中間層、第2中間層及び
A(]被覆層の厚さをそれぞれ所望の厚さにファラデー
の法則に従って通電量を決めることにより容易に形成す
ることができる。例えば機械的クラッド法では前記の薄
い中間層を形成することが困難であり、蒸着では薄い被
覆の形成に最適であるが、厚さ1μ以上のへ〇被覆を得
ようとすると長時間を要し、不経済な場合が多い。電気
メツキ法のもう一つの利点は被覆中に材料の温度が上昇
せず、通常7〜80℃の温度で処理できるため前記拡散
劣化が防止できる。
以下本発明を実施例について詳細に説明する。
実施例(1) 直径0.65111111の純Cu線を常法により脱脂
、酸洗してから下記メッキ条件により第1表に示す第1
中間層及び第2中間層を形成し、その上にAgメッキを
行なってダイオード用リード線を製造した。
これ等リード線について3iチツプの手口]付げに相当
する水素ガス中350℃の温度で10分間の加熱処理と
樹脂封止に相当する大気中215℃の温度で12時間の
加熱処理を施した後!、 M I L゛、法に準じて2
35℃の共晶半田浴中に5秒間浸漬して半田濡れ面積を
求めた。これ等の結果を第1中間層を省略した比較リー
ド線及び第1中間層と第2中間層を省略した比較リード
線と比較して第1表に併記した。
7nメツキ Zn (CN)z        60!] /、12
NaCN          421J/J!NaOH
80g/J! 浴    温                 25
℃電流密度          ’2A/dm2Snメ
ッキ Kz Sn 03150g/J! KOH15o/J! 浴    温                 75
℃電流密度          1A/dm2Cdメッ
キ Cd (CN)z        35g/fANaC
N          100g/J!浴    温 
                30℃電流密度  
        2.5 A/dm2N1メッキ Ni S04         240g/J!N i
 C12z          30G’ / J2H
3Bog          30(+ /、ePH3 浴   温                45℃電
流密度          2A / dI2Alll
ストライクメッキ AgCN            3(1/J2KON
            30i11/、e浴   混
                20℃電流密度  
        5A/dm2Agメッキ Δ(JCN              30Q/1K
CN                60o/fKz
  Gos             20g/ fl
浴    温                 20
℃電流密度          1A/dII122−
へ0寸Lf’) (Oト フ   ”艮     ニ 第1表から明らかなように本発明リード前は何1もAa
被覆厚さ1.5μで加熱処理後の半田濡れ1が93%以
上であるのに、第1中間層を省略した土較リード線で同
等の半田濡れ性を得るためにはAg被覆厚さを4.5μ
以上とする必要があることが判る。
=m例(2) 実施例(1)において第1中間層として7−nを、5μ
の厚さにメッキし、第2中間層として第2へに示すよう
にNiメッキの厚さを変え、その上口A11lを1.5
μの厚さにメッキし、実施例(1)二同様の試験を行な
った。その結果を第2表に併コした。
第  2  表 Niメッキ厚さ 半田濡れ性  外 観(μ)    
 (%) 0.005     25    やや黄変色0.01
         85        正  常0、
1      97 0.5      97 1.0      87 2.5      < 10 実施例〈3) 実施例(2)において第1中間層のZnメッキに代えて
3nを0.5μの厚さにメッキし、第2中間層としてN
iを同様にメッキし、その上にA11lメツキを行なっ
て同様の試験を行なった。その結果を第3表に示す。
第  3  表 Niメッキ厚さ 半田濡れ性  外  観(μ)   
  (%) 0.005     20    やや褐灰変色0.0
1         85        正  常0
、1      95 0.5      85 1.0      45 2.5      ’< 10 第2表及び第3表から明らかなように第1中間層にZn
又は3nを用い、第2中間層にN1を用いた場合に、N
1メッキの厚さが0.005μではZn又は3nが表面
に拡散し、またNiメッキの厚さが1.0μではZnは
かなり拡散するもSnの拡散はある程度抑制され、N1
メッキの厚さが2.5μではZOの拡散も完全に抑制さ
れることが判る。このように第1中間層に7nを用い、
第2中間層にN1を用いた場合にはN1の厚さを0.0
1〜1.0μとし、第1中間層に3nを用い、第2中間
層にNiを用いた場合には、Niの厚さを0.01〜0
.5μとすることが望ましいことが判る。
実施例(4) 直径1.2#のCu線を実施例(1)と同様にして脱脂
、酸洗してから下記メッキ条件により第1中間層として
Znを0.5μの厚さにメッキし、その上に第2中間層
としてNi−10%CO合金を0.2μの厚さにメッキ
し、その上にAQを1μの厚さにメッキしてテフロン電
線用導体を製造した。
この導体を19本同心状に撚合せてテフロンを被覆した
。このときの温度条件は大略400℃、5分、大気中で
あった。これについて電線接続に相当する巻付けと、半
田濡れ性を試験した。その結果を第1中間層である7−
nメッキを省略した比較導体と比較して第4表に示した
。尚巻付けは直径1mの線に巻付けてAg層の剥離状態
を調べた。また   1半田濡れ性はフラックスにロジ
ン25%IPAを用い、実施例(1)と同様にして半田
濡れ性を調べた。
Znメッキ:実施例(1)と同じ         1
N i  80+             5ng/
12CO80425g /、e NiC,ez             400/J!
H3803300/1 PH3 浴   温               20℃電流
密度         3.5 A/dm2Aaメッキ
:実施例(1)と同じ 第  4  表 導 体  NO巻付は試験 半田濡れ性(%)本発明導
体 8  剥離なし     95比較導体  9  
剥離なし    く20実施例 厚さ0.1朧のリン青銅条を常法により脱脂、酸欠した
後、下記メッキ条件で第1中間層としてZn−10%F
e合金を0.25μの厚さにメッキし、その上に第2中
間層としてNiを0,25μの厚さにメッキし、その上
にAgを0.5μの厚さにメッキしてキーボードスイッ
チ用Ag被覆接点ばね材をまたリン青銅条に介在層とし
てNiを0.05μの厚さにメッキし、その上に第1中
間層として7−n−30%CLI合金を0.05μの厚
さにメッキし、更に第2中間層としてNiを0.25μ
の厚さにメッキし、その上にAgを0.5μの厚さにメ
ッキしてキーボードスィッチ用A11l被覆接点ばね材
を製造した(本発明はね材B)。
これ等Ail被覆接点ばね材について、温度60℃、湿
度95%で2000時間の加湿処理し、大気中150℃
の温度で2000時間の加熱処理を行ない、それぞれ処
理後の接触抵抗の劣化を試験した。
尚接触抵抗は先端に直径8#の半球を有するAo棒を5
00の荷重で押し当て、100m Aの直流を通電して
測定した。これ等の結果をそれぞれ第2中間層を省略し
て第1中間層上にA(+をメッキした比較ばね材と比較
して第5表に示す。
Zn−10%Fe合金メッキ(第1中間層)ZnCJ!
z          250o/、12FeCJ!z
          5h/JICH3COONa  
     15(] /、eクエン酸        
   3a/ぶNH+CJ!            
  200g/J!浴   温           
     50℃’R流!J II         
  IOA / 6m2Niメツキ(介在層) Ni C,ez          2500/J!H
3BO330!] /J2 p  H2,0 浴   温                 60℃
電流茫度          5A/dm2Zn−30
%Cu合金メッキ(第1中間層)Cu CN     
      18o /J2Zn  (CN)z   
     60(] /ANaCN         
  60o/fNaOH60g/fA p  H13 浴   温                40℃電
流密度          3A / 6m2Niメツ
キ(第2中間層) スルファーミン酸N i       500g/ i
!N1CJ!z             300/J
!83  BO3300/ゑ P  H3,0 浴    温                 20
℃電流密度          5A/dm2Agメッ
キ 実施例(1)と同じ 第  5  表 Aa被覆接点ばね材   接触抵抗 (mΩ)処理前 
加湿処理 加熱処理 本発明ばね材A2.5   6.5   7.7比較ば
ね材A   2.2  150,0  200,0本発
明ばね材32,4   4.9   6.2比較ばね材
3  2.2   70,0   90,0以上各実施
例から明らかなように、ln 、 Sn 。
Cd又はこれ等の合金からなる第1中間層と、Ni、G
o又はこれ等の合金からなる第2中間層を有する本発明
Ag被覆電気材料は、電気、電子機器及びその部品の製
造及び使用条件の高温に耐え、Agの特徴である電気接
触、性、冶金的接合性及び耐食性を劣化することなく、
機械的特性を改善し、AQの薄肉化を可能にする等工業
上顕著な効果を奏するものである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電性基体上にAg又はAg合金を被覆した電気
    材料において、基体上にZn 、 3n 。 Cd又はこれ等の合金からなる第1中間層を形成し、そ
    の上にNi、CO又はこれ等の合金からなる第2中間層
    を形成し、その上にAg又はAg合金を被覆したことを
    特徴とするAg被覆電気材料。
  2. (2)第1中間層の厚さを0.05〜5μとする特許請
    求の範囲第1項記載のAo被覆電気材料。
  3. (3)基体上にZn又はZn合金からなる第1中間層を
    形成し、その上にNi又はNi合金からなる第2中間層
    を0.01〜1.0μの厚さに形成する特許請求の範囲
    第1項又は第2項記載のAg被覆電気材料。
  4. (4)i;1(ホトに3n又は3n合金からなる第1中
    間層を形成し、その上にNi又Ni合金からなる第2中
    間層を0.01〜0.5μの厚さに形成する特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載のA(I被覆電気材料。
  5. (5)導電性基体上にAU又はAg合金を被覆した電気
    材料の製造において、1基体上にZn、Sn 、Cd又
    はこれ等の合金を電気メッキして第1中間層を形成し、
    その上にNi、co又はこれ等の合金を電気メッキして
    第2中間層を形成し、その上にAg又はAg合金を電気
    メッキすることを特徴とするA11l被覆電気材料の製
    造方法。
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JPH0242753A (ja) * 1988-03-28 1990-02-13 Texas Instr Inc <Ti> 耐食性リードフレーム
JP2015229791A (ja) * 2014-06-05 2015-12-21 Jx日鉱日石金属株式会社 電子部品用金属材料、それを用いたコネクタ端子、コネクタ及び電子部品

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JPS5882406A (ja) * 1981-10-15 1983-05-18 古河電気工業株式会社 銀又は銀合金被覆ダイオ−ドリ−ド線とその製造方法

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