JPWO2010005088A1

JPWO2010005088A1 - 電子部品およびその製造方法

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Publication number: JPWO2010005088A1
Application number: JP2010519834A
Authority: JP
Inventors: 義浩田所
Original assignee: DDK Ltd
Current assignee: DDK Ltd
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2012-01-05
Also published as: WO2010005088A1

Abstract

少なくとも導電部材を含む電子部品において、前記導電材料とこの導電材料の上方に形成した主めっき層との間に適切な層を設けることにより、腐食を防止または抑制し、高接続信頼性を有することができる電子部品およびその製造方法を提供する。少なくとも導電部材を含む電子部品であって、前記導電部材の表面部分に、下地めっき層および該下地めっき層上に形成した主めっき層を具える電子部品において、前記下地めっき層が、電解Ｎｉ−Ｐめっき層であることを特徴とする。

Description

本発明は、少なくとも導電部材を含む電子部品およびその製造方法に関する。

従来、例えばコネクタ等の電子部品には高接続信頼性が求められ、低接触抵抗および高耐食性を得るため、導電材料上にＡｕ層を具えるのが一般的である。また、前記導電材料と前記Ａｕ層との密着性を向上させ、かつ前記導電材料の前記Ａｕ層への拡散を防止するため、前記導電材料と前記Ａｕ層との間に、電解Ｎｉめっき層を設けるのが有利であることが知られている。

しかしながら、Ｎｉめっき層を設けた場合、例えば湿気等の水分が存在し、前記水分に塩素および硫黄などが溶解した場合、電解質溶液が生成されることになる。さらに、電解質溶液がＡｕ層の粒界（ピンホール）を通じて進入し、ＮｉとＡｕとの間で局部電池を形成するため、Ａｕよりも卑な金属であるＮｉが溶出する。このとき、前記Ａｕ層のピンホールを通じてＮｉの腐食成生物がＡｕめっき層上に現れる。同様な原理で、銅合金中に含まれる成分も溶出し、腐食物が生成（塩化物や硫化物）することになる。これは絶縁体であるため、接点不良等の不具合が生じるという問題があった。

このような問題を解決するため、特許文献１には、銅または銅合金と金メッキ層との間に、無電解Ｎｉ−Ｐ層を設け、上述した腐食を防止する端子が開示されている。

しかしながら、前記無電解Ｎｉ−Ｐ層は、還元剤として次亜リン酸塩を使用した無電解めっき法によって形成されたものであり、時間と共にめっき浴組成が変動し、浴中のＰ量を調整することが難しく、大量生産には不向きであるという問題がある。

一方、特許文献２には、基材と金合金層との間に、電解Ｎｉ層および電解Ｎｉ−Ｐ層を順次設け、かつ前記金合金層に封孔処理を施すことにより、耐摩耗性を向上させた電気接点が開示されている。

特開平１−１３２０７２号公報特開２００５−２４８２６８号公報

しかしながら、特許文献２に記載された発明は、摺動型電気接点の寿命を長くする等の理由から電解Ｎｉ層を必須としたものであり、上述したようなＮｉの腐食の問題は依然残されたままである。

本発明の目的は、少なくとも導電部材を含む電子部品において、前記導電材料とこの導電材料の上方に形成した主めっき層との間に適切な層を設けることにより、腐食を防止または抑制し、高接続信頼性を有することができる電子部品およびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）少なくとも導電部材を含む電子部品であって、前記導電部材の表面部分に、下地めっき層および該下地めっき層上に形成した主めっき層を具える電子部品において、前記下地めっき層が、電解Ｎｉ−Ｐめっき層であることを特徴とする電子部品。

（２）前記主めっき層が、Au含有物、Ag含有物、Pd含有物、Pd−Ni、SnおよびSn系合金めっきのいずれかからなる上記（１）に記載の電子部品。

（３）前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層のＰ濃度が、５．０質量％以上である上記（１）または（２）に記載の電子部品。

（４）前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層の厚さが、０．１μｍ以上である上記（１）、（２）または（３）に記載の電子部品。

（５）前記主めっき層の厚さが、０．０７〜６．０μｍである上記（１）〜（４）のいずれか一に記載の電子部品。

（６）前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層が、硫酸をベースとする浴を用いて形成される上記（１）〜（５）のいずれか一に記載の電子部品。

（７）前記主めっき層上に、防錆皮膜層をさらに有する上記（１）〜（６）のいずれか一に記載の電子部品。

（８）前記導電材料が、銅または銅合金からなる上記（１）〜（７）のいずれか一に記載の電子部品。

（９）少なくとも導電部材を含む電子部品の、前記導電部材の表面部分に、電解Ｎｉ−Ｐめっき層を形成し、該電解Ｎｉ−Ｐめっき層上に主めっき層を形成することを特徴とする電子部品の製造方法。

（１０）前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層が、ｐＨ：２．４〜２．８、浴温：５０〜６５℃の硫酸をベースとする浴で、電流密度：０．１〜２０Ａ／ｄｍ^２で陰極電解することにより形成される上記（９）に記載の電子部品の製造方法。

（１１）前記硫酸ベース浴の組成が少なくとも、金属ニッケルイオン：１０〜２０ｇ／ｌおよび亜リン酸：２５〜２５０ｇ／ｌを含有する上記（１０）に記載の電子部品の製造方法。

本発明の電子部品は、少なくとも導電部材を含み、前記導電部材の表面部分に、電解Ｎｉ−Ｐめっき層および該電解Ｎｉ−Ｐめっき層上に形成した主めっき層を具えることにより、腐食を防止または抑制し、接続信頼性を向上させることができる。

本発明の電子部品の製造方法は、少なくとも導電部材を含む電子部品の、前記導電部材の表面部分に、電解Ｎｉ−Ｐめっき層を形成し、該電解Ｎｉ−Ｐめっき層上に主めっき層を形成することにより、腐食を防止または抑制し、接続信頼性を向上させることができる電子部品を製造することができる。

代表的なコンタクトを示す概略図である。図１のＩ−Ｉ線上の断面を示す模式図である。本発明の一実施形態に従うシェルの模式図である。本発明の一実施形態に従うシールドケースの模式図である。本発明の一実施形態に従う固定具の模式図である。試料１〜５の表面および断面の写真である。試料６〜１１の表面および断面の写真である。試料１２〜１６の表面の写真である。試料１７〜２０の表面の写真である。試料２１〜２４の表面の写真である。試料２５〜２８の表面の写真である。試料２９および３０の表面および断面の写真である。試料３１〜３４の表面の写真である。試料３５〜３７の表面および断面の写真である。試料３８〜４１の表面および断面の写真である。試料４２〜４４の表面および断面の写真である。試料４５〜４８の表面および断面の写真である。

次に、本発明の電子部品の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、電子部品の一例として、一般的なコンタクトを示したものであり、図２は、図１のＩ−Ｉ線上の断面を示す模式図である。

本発明に従うコンタクト１は、図２に示すように、少なくとも導電部材２を含み、この導電材料２の表面部分に、電解Ｎｉ−Ｐめっき層３、および、該電解Ｎｉ−Ｐめっき層上に形成した主めっき層４を具え、このような構成を採用することにより、腐食を防止または抑制し、接続信頼性を向上させることを可能にしたものである。また、図面には示されないが、より腐食を防止または抑制するために、前記主めっき層４上には、例えばカルボン酸系やチオール系の防錆処理液を用いた防錆処理により形成した防錆皮膜層を具えるのが好ましい。

前記導電材料２は、銅または銅合金からなるのが好ましく、例えば、リン青銅、ベリリウム銅、黄銅または純銅からなるが、耐食性のみを考慮する場合、リン青銅からなるのがより好ましい。

前記主めっき層４は、Au含有物、Ag含有物、Pd含有物、Pd−Ni、SnおよびSn系合金めっきのいずれかからなるのが好ましい。接触安定性、耐食性、はんだぬれ性が良好のためである。また、特に耐食性において非常に良好という点から、前記主めっき層４は、Au含有物からなるのがより好ましい。

前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層３のＰ濃度は、５．０質量％以上であるのが好ましい。前記Ｐ濃度が５．０質量％未満だと、耐食性が低下するおそれがあるためである。また、前記Ｐ濃度が１８質量％を超えると、延性に乏しくなり、クラックなどの割れが発生するおそれがあるため、１８質量％以下とするのがより好ましい。

前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層３の厚さは、０．１μｍ以上であるのが好ましい。前記厚さが０．１μｍ未満だと、銅合金に含まれる銅および亜鉛などの拡散により耐食性が低下するおそれがあるためである。また、前記厚さが６．０μｍを超えると、延性に乏しくなり、クラックなどの割れが発生するおそれがあるため、６．０μｍ以下とするのがより好ましい。

前記主めっき層４の厚さは、主めっき層の種類にもよるが、０．０７〜６．０μｍであるのが好ましい。例えば、主めっき層をAu含有物めっきとした場合、その厚さは、電気的信頼性が必要な部分には０．１〜１．０μｍ程度、はんだ付けの信頼性が必要な部分には０．０７〜０．２０μｍ程度とするのが望ましい。また、主めっき層４をPd含有物またはPd−Niめっきとした場合においても、同様に考えることができる。また、耐食性を向上させるため、前記AuまたはPdめっきからなる主めっき層の厚さが１．０μｍを超えるものとすることもできるが、コスト面を考慮すると、０．１〜１．０μｍの範囲とするのがより好ましい。一方、Ag含有物、SnおよびSn系合金めっきにおいては、良好な電気的信頼性やはんだ付け信頼性を確保するため、２．０〜６．０μｍの厚さとするのが好ましい。

前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層３は、例えばワット浴またはスルファミン浴を用いた電解めっき法により形成されることができる。特に、ワット浴に亜リン酸を添加した硫酸をベースとする浴を用いた電解めっき法により形成されるのが好ましい。結晶が緻密で、かつ表面活性度が高く、上層のＡｕのような主めっき層との界面反応性が良い層を形成することができるためである。

次に、本発明の電子部品の製造方法の実施形態について説明する。図２に示すように、本発明に従う電子部品の一例であるコンタクト１の製造方法は、少なくとも導電部材を含むコンタクト１の、導電材料２の表面部分に、電解Ｎｉ−Ｐめっき層３を形成し、該電解Ｎｉ−Ｐめっき層３上に主めっき層４を形成し、このような構成を採用することにより、腐食を防止または抑制し、接続信頼性を向上させることができる電子部品を提供することを可能にしたものである。

前記主めっき層４は、Au含有物、Ag含有物、Pd含有物、Pd−Ni、SnおよびSn系合金めっきのいずれかからなるのが好ましい。接触安定性、耐食性、はんだぬれ性が良好のためである。また、特に耐食性において非常に良好という点から、前記主めっき層４は、Auからなるのがより好ましい。

前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層３は、ｐＨ：２．４〜２．８、浴温：５０〜６５℃の硫酸ベース浴で、電流密度：０．１〜２０Ａ／ｄｍ^２で陰極電解することにより形成されるのが好ましい。前記ｐＨが２．４未満だと、電流効率の低下およびリン含有率が１８質量％を超えるおそれがあり、２．８を超えると、密着不良およびリン含有率が２．０質量％を下回るおそれがあるためである。また、前記浴温が５０℃未満だと、電流効率の低下およびリン含有率が１８質量％を超えるおそれがあり、６５℃を超えるとリン含有率が２．０質量％を下回るおそれがあり、さらに、前記電流密度が０．１Ａ／ｄｍ^２未満だと、リン含有率が１８質量％を超えるおそれがあり、２０Ａ／ｄｍ^２を超えると、リン含有率が２．０質量％を下回るおそれがあるためである。

前記硫酸ベース浴の組成は少なくとも、金属ニッケルイオン(Ni²⁺)：１０〜２０ｇ／ｌ、亜リン酸２５〜２５０ｇ／ｌを含有するのが好ましい。前記金属ニッケルイオンが１０ｇ／ｌ未満だと、リン含有率が高くなるためにクラックが発生し易くなるおそれがあり、２０ｇ／ｌを超えると、リン含有率が低くなるために耐食性が悪くなるおそれがあるためである。また、前記亜リン酸が２５ｇ／ｌ未満だと、リン含有率が２．０質量％を下回るおそれがあり、２５０ｇ／ｌを超えると、リン含有率が１８質量％を超えるおそれがあるためである。このような組成条件を満たすものとしては、例えば、上村工業株式会社製の硫酸ベース浴またはアトテックジャパン株式会社製の硫酸ベース浴等が挙げられる。

前記硫酸ベース浴の組成および条件は、一例として、下記に示すような組成とすることができる。
金属ニッケルイオン：１２．５ｇ／ｌ
亜リン酸：１３０ｇ／ｌ
浴温：６０℃
ｐＨ：２．５
電流密度：１０Ａ／ｄｍ^２

また、腐食を防止または抑制するため、前記主めっき層４上には、例えばカルボン酸系やスルホン酸系の防錆処理液を用いた防錆処理を施すのが好ましい。前記防錆処理は、例えば浸漬処理法または電解処理法により行う。前記浸漬処理法は、被処理物を処理液に浸漬させることにより防錆皮膜層を形成する方法であり、電解処理法は、被処理物を処理液に浸漬させた後、さらに所定の電圧を印加して極性を与え、防錆皮膜層の形成を促進させる方法である。後者の電解処理法は、被処理物に応じて印加する電圧の条件を選択する必要があることから、本発明では、比較的防錆皮膜層の形成が容易な浸漬処理法を用いるのが好ましい。

なお、図１および図２は、代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、さらに、図３、図４および図５に一例としてそれぞれ示されるように、前記電子部品は、例えばシェル、シールドケースおよび固定具等にも適用することができる。当然、上述したコンタクト、シェル、シールドケースや固定具等を含むコネクタについても、前記電子部品に含まれることは言うまでもない。

（実施例）
試料１は、導電部材がリン青銅からなり、接点部を有するコンタクトの少なくとも前記接点部に対応するリン青銅の表面部分に、ｐＨ：2.5、浴温：60℃の硫酸ベース浴で、電流密度：10A/dm²で陰極電解することにより、Ｐ濃度が12質量％の電解Ｎｉ−Ｐめっき層（層厚：1.20μm）を形成し、この電解Ｎｉ−Ｐめっき層上にＡｕ層（層厚：0.85μm）を形成した。前記浴の組成は次のとおりである。
［浴組成］
金属ニッケル：12.5g/l
亜リン酸：130g/l

電解Ｎｉ−Ｐめっき層上にそれぞれＰｄ層（膜厚：0.20μmまたは0.85μm）を形成したこと以外は、試料１と同様の方法により試料２および試料３を形成した。
前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層上にそれぞれＳｎ−Ａｇ層（膜厚：2.00μmまたは5.00μm）を形成したこと以外は、試料１と同様の方法により試料４および試料５を形成した。

Ｐ濃度がそれぞれ4.5, 5.0, 6.0, 8.0, 10, 15質量％の電解Ｎｉ−Ｐめっき層（層厚：1.20μm）を形成したこと以外は、試料１と同様の方法により試料６、７、８、９、１０，および１１をそれぞれ形成した。

電解Ｎｉ−Ｐめっき層の層厚をそれぞれ0.05, 0.10, 0.50, 2.00, 5.00μmとしたこと以外は、試料１と同様の方法により試料１２、１３、１４、１５および１６を形成した。

Ａｕ層の層厚をそれぞれ0.10, 0.20, 0.40, 1.00μmとしたこと以外は、試料１と同様の方法により試料１７、１８、１９、および２０を形成した。

Ａｕ層上に、チオール系の防錆処理液を用いた防錆処理により形成した防錆皮膜層(数十Å)を形成したこと以外は、それぞれ試料１７、１８、１９、および２０と同様の方法により試料２１、２２、２３、および２４をそれぞれ形成した。

導電部材がそれぞれ純銅、黄銅、ベリリウム銅、コルソン銅であること以外は、試料１と同様の方法により試料２５、２６、２７および２８を形成した。

（比較例）
ｐＨ：2.5、浴温：50℃の硫酸ベース浴で、電流密度：10A/dm²で陰極電解することにより、電解Ｎｉめっき層（層厚：1.20μm）を形成したこと以外は、試料１と同様の方法により試料２９を形成した。

ｐＨ：2.5、浴温：50℃の硫酸ベース浴で、電流密度：10A/dm²で陰極電解することにより、電解Ｎｉめっき層（層厚：2.00μm）を形成したこと以外は、試料１５と同様の方法により試料３０を形成した。

それぞれｐＨ：2.5、浴温：50℃の硫酸ベース浴で、電流密度：10A/dm²で陰極電解することにより、電解Ｎｉめっき層（層厚：1.20μm）を形成したこと以外は、試料２５、２６、２７および２８と同様の方法により試料３１、３２、３３および３４を形成した。

それぞれｐＨ：2.5、浴温：50℃の硫酸ベース浴で、電流密度：10A/dm²で陰極電解することにより、電解Ｎｉめっき層（層厚：1.20μm）を形成したこと以外は、試料１７、１９および２０と同様の方法により試料３５、３６および３７を形成した。

それぞれｐＨ：2.5、浴温：50℃の硫酸ベース浴で、電流密度：10A/dm²で陰極電解することにより、電解Ｎｉめっき層（層厚：1.20μm）を形成したこと以外は、試料２１、２２、２３および２４と同様の方法により試料３８、３９、４０および４１を形成した。

ｐＨ：2.5、浴温：60℃の硫酸ベース浴で、電流密度：10A/dm²で陰極電解することにより、電解Ｎｉめっき層（層厚：1.20μm）およびその上にＰ濃度が10質量％の電解Ｎｉ−Ｐめっき層（層厚：1.20μm）を形成したこと以外は、試料１０と同様の方法により試料４２を形成した。
Ｐ濃度が10質量％の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層（層厚：1.20μm）を形成したこと以外は、試料１０と同様の方法により試料４３を形成した。
ｐＨ：2.5、浴温：50℃の硫酸ベース浴で、電流密度：10A/dm²で陰極電解することにより、電解Ｎｉめっき層（層厚：1.20μm）およびその上にＰ濃度が10質量％の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層（層厚：1.20μm）を形成したこと以外は、試料１０と同様の方法により試料４４を形成した。

それぞれｐＨ：2.5、浴温：50℃の硫酸ベース浴で、電流密度：10A/dm²で陰極電解することにより、電解Ｎｉめっき層（層厚：1.20μm）を形成したこと以外は、試料２、３、４および５と同様の方法により試料４５、４６、４７および４８を形成した。

（評価）
これら試料１〜４８について、マイクロスコープ（光学顕微鏡）を用いた外観観察および集束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ）を用いた断面観察の結果を図６〜図１７に示し、これらの評価およびコスト評価ならびにこれらの総合評価を表１に示す。なお、例えば、図６(a)〜図６(e)において、図６(a)の左が外観観察の写真を示し、右が断面観察の写真を示すのに対し、図６(b)のように写真が１つしかないものは、全て外観観察の写真を示したものである。
評価基準は次の通りである。
外観観察
◎：１つの腐食物の径が0.5mm以下、または連なった腐食物同士の径が0.5mm以下
○：１つの腐食物の径が0.5mm超え0.8mm以下、または連なった腐食物同士の径が0.5mm超え0.8mm以下
×：１つの腐食物の径が0.8mm超え、または連なった腐食物同士の径が0.8mm超え
ＦＩＢ断面観察
◎：下地めっき層がすべて非晶質であるもの
○：下地めっき層が一部非晶質でないもの
×：下地めっき層がすべて非晶質でないもの
コスト評価
主めっき層がAuやPd等の貴金属である場合は、
○：主めっき層の層厚が0.2μm以下で、かつ下地めっき層の層厚が2μm未満のもの
×：主めっき層の層厚が0.2μmを超えるもの、
または、主めっき層の層厚が0.2μm以下で、かつ、下地めっき層の層厚が2μm以上のもの
主めっき層がSn系めっきである場合は、
○：下地めっき層の層厚が2μm未満のもの
×：下地めっき層の層厚が2μm以上のもの

表１に示すように、試料１〜２８は、試料２９〜４８と比較して、耐食性が向上していることがわかる。

１コンタクト
２導電材料
３電解Ｎｉ−Ｐめっき層
４主めっき層

Claims

少なくとも導電部材を含む電子部品であって、前記導電部材の表面部分に、下地めっき層および該下地めっき層上に形成した主めっき層を具える電子部品において、
前記下地めっき層が、電解Ｎｉ−Ｐめっき層であることを特徴とする電子部品。
前記主めっき層が、Au含有物、Ag含有物、Pd含有物、Pd−Ni、SnおよびSn系合金めっきのいずれかからなる請求項１に記載の電子部品。
前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層のＰ濃度が、５.０質量％以上である請求項１または２に記載の電子部品。
前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層の厚さが、０．１μｍ以上である請求項１、２または３に記載の電子部品。
前記主めっき層の厚さが、０．０７〜６．０μｍである請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子部品。
前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層が、硫酸をベースとする浴を用いて形成される請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子部品。
前記主めっき層上に、防錆皮膜層をさらに有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子部品。
前記導電材料が、銅または銅合金からなる請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子部品。
少なくとも導電部材を含む電子部品の、前記導電部材の表面部分に、電解Ｎｉ−Ｐめっき層を形成し、該電解Ｎｉ−Ｐめっき層上に主めっき層を形成することを特徴とする電子部品の製造方法。
前記電解Ｎｉ−Ｐめっき層が、ｐＨ：２．４〜２．８、浴温：５０〜６５℃の硫酸をベースとする浴で、電流密度：０．１〜２０Ａ／ｄｍ^２で陰極電解することにより形成される請求項９に記載の電子部品の製造方法。
前記硫酸ベース浴の組成が少なくとも、金属ニッケルイオン：１０〜２０ｇ／ｌおよび亜リン酸：２５〜２５０ｇ／ｌを含有する請求項１０に記載の電子部品の製造方法。