JPWO2015092979A1 - 銀めっき部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
少なくとも一部にリフロー錫めっき層を有する金属基材であって、前記リフロー錫めっき層と前記金属基材との界面に反応層を有する金属基材から、前記リフロー錫めっき層及び前記反応層の少なくとも一部を完全に剥離させる第一工程と、
前記リフロー錫めっき層及び前記反応層を完全に剥離させた領域の少なくとも一部にニッケルめっき処理を施す第二工程と、
前記第二工程によって形成されたニッケルめっき層の少なくとも一部に銀めっき処理を施す第三工程と、を含むこと、
を特徴とするめっき材の製造方法を提供する。
金属基材の表面に、リフロー錫めっき層が形成された領域と、銀めっき層が形成された領域と、をそれぞれ有するめっき材であって、
前記銀めっき層はニッケルめっき層を介して前記金属基材の表面に形成され、
前記リフロー錫めっき層と前記金属基材の界面にはCu3Snを含む反応層が存在し、
前記ニッケルめっき層と前記金属基材の界面にはCu3Snを含む反応層が存在しないこと、を特徴とする。
図1は、本発明の銀めっき部材の製造方法の工程図である。本発明の銀めっき部材の製造方法は、金属基材と、リフロー錫めっき層と、銀めっき層と、を有するめっき材の製造方法であって、金属基材からリフロー錫めっき層及び反応層の少なくとも一部を完全に剥離させる第一工程(S01)と、リフロー錫めっき層及び反応層の少なくとも一部を完全に剥離させた領域の少なくとも一部にニッケルめっき処理を施す第二工程(S02)と、ニッケルめっき層の少なくとも一部に銀めっき処理を施す第三工程(S03)と、を含んでいる。
金属基材に錫めっきを施した材料、及び錫めっき層を有する金属基材にリフロー処理を施した材料については、市販のものを使用することができる。また、錫めっきには、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の錫めっき手法を用いることができる。
一般的には、錫めっきへのリフローは時間の経過に伴うウィスカー(針状金属結晶)の成長を抑制するための処理であり、電着した錫めっき層を加熱して一旦溶融し、急冷する方法が用いられている。錫めっき層を溶融することによって、めっき時の応力(歪み)を除去し、金属基材との反応層を形成することで経時的な変化を低減することができる。なお、本発明のめっき材の製造方法においては、錫めっき層と金属基材との界面に反応層を形成させることがリフロー処理の主たる目的である。上記のウィスカーは、銅と錫めっきの拡散により、それらの界面に発生する結晶格子の大きいCu6Sn5の生成が原因と言われているところ、リフロー処理はこのウィスカー生成抑制のために行われるものであり、緻密なCu3Snを形成してバリア層とすることにより、銅の拡散を抑え、ウィスカー発生を抑制している。
洗浄工程は、任意の工程であり、図1には示していないが、リフロー錫めっき層を有する金属基材のうちの少なくともリフロー錫めっき層の表面を洗浄する工程である。ここでは、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の洗浄処理液及び処理条件を用いることができる。
剥離処理はめっき材の任意の領域からリフロー錫めっき層及び反応層を完全に剥離させるための処理である。剥離処理が不要な領域については、テープ、スパージャーマスク、レジスト、及びインクジェット印刷方式等の従来公知の種々の方法でマスキングを施し、最終的に銀めっき層を形成させたい領域のみに剥離処理を施すことができる。
本工程におけるストライクめっき処理は、金属基材とニッケルめっき層との密着性を改善するために施される処理であり、リフロー錫めっき層及び反応層を完全に剥離させた領域の少なくとも一部に、銀ストライクめっき、銅ストライクめっき、金ストライクめっき、ニッケルストライクめっきの群から選ばれる1または2以上のストライクめっき処理を施すものである。
銀ストライクめっき浴としては、例えば、シアン化銀及びシアン化銀カリウム等の銀塩と、シアン化カリウム及び塩化カリウム等の電導塩と、を含むものを用いることができる。
銅ストライクめっき浴には、酸性浴とアルカリ性浴のどちらを用いてもよい。
金ストライクめっき浴としては、例えば、金塩、電導塩、キレート剤及び結晶成長剤を含むものを用いることができる。また、金ストライクめっき浴には光沢剤が添加されていてもよい。
ニッケルストライクめっき浴としては、例えば、ニッケル塩、陽極溶解促進剤及びpH緩衝剤を含むものを用いることができる。また、ニッケルストライクめっき浴には添加剤が添加されていてもよい。
ニッケルめっき処理は、金属基材と銀めっき層との間において、金属基材を構成する元素と銀との拡散及び反応を防止するバリア層として機能するニッケルめっき層を形成させるために施される処理である。金属基材と銀めっき層との間にニッケルめっき層が存在することで、金属基材を構成する元素と銀との拡散及び反応に伴う金属間化合物の形成による、銀めっき層の脆化を抑制することができる。
本工程におけるストライクめっき処理は、ニッケルめっき層と銀めっき層との密着性を改善するために施される処理であり、ニッケルめっき層の少なくとも一部に、銀ストライクめっき、銅ストライクめっき、金ストライクめっき、ニッケルストライクめっきの群から選ばれる1または2以上のストライクめっき処理を施すものである。なお、ストライクめっき処理には銀ストライクめっき処理のみを用いることが好ましい。各ストライクめっきの詳細については、上記ストライクめっき処理工程(S02’)に記載のとおりである。
銀めっき処理は第二工程(S02)において形成させたニッケルめっき層の少なくとも一部、又は、ストライクめっき処理工程(S03’)においてストライクめっきされた領域のうちの少なくとも一部に、概略的には単一のより厚い銀めっき層を形成させるための処理である。
図2は、本発明の銀めっき部材の実施形態の一例における概略断面図である。めっき材1は、金属基材2の表面にリフロー錫めっき層4及び銀めっき層6が形成されている。また、リフロー錫めっき層4と金属基材2との界面には反応層8が形成されている。
本発明の銀めっき部材は、各種接続端子に好適に用いることができる。具体的には、耐摩耗性が要求される嵌合部の最表面をリフロー錫めっき層4とし、電導性が要求される接点部の最表面を銀めっき層6とすることで、安価で高性能な接続端子を製造することができる。ここでいう嵌合部とは、屈曲やカシメ等により他の部材を挟む等して、他の部材と接続される部分のことである。
市販のリフロー錫めっき材(厚さ0.6mmの銅合金材へ錫めっきを施し、リフロー処理(前工程)を施したもの)に以下の工程で0.1μmの銀めっき層を形成させた。キザイ株式会社製のマックスクリーンNG−30を40g/L含有する50℃の洗浄処理液に、上記錫めっき材を60秒間浸漬させることで、錫めっき層の表面に洗浄処理を施した。
(1)密着性評価
上記のようにして作製しためっき材について密着性の評価を行った。セロハンテープ(ニチバン株式会社製の#405)を指圧にて銀めっき層に押し付け、当該セロハンテープを引き剥がした後に銀めっき層の剥がれや膨れが発生しなかった場合は○、発生した場合は×とし、得られた結果を表1に示した。
上記のようにして作製しためっき材について金属間化合物(Ag3Sn)相が形成しているか否かを確認した。具体的には、室温で50時間放置しためっき材に対するX線回折結果により、金属間化合物(Ag3Sn)相に由来する回折ピークの有無を確認した。用いた装置は株式会社リガク製のUltima IV(検出器D/teX Ultra、CuKα線使用)であり、40kV−40mA、ステップ角0.1°、スキャン角度範囲20°〜100°の条件で測定した。金属間化合物(Ag3Sn)相に由来する回折ピークが確認された場合は×、確認されなかった場合は○とし、得られた結果を表1に示した。
ニッケルめっき処理の時間を26秒間とし、厚さ0.1μmのニッケルめっき層を形成させた以外は、実施例1と同様にしてめっき材を作製し、各種評価を行った。得られた結果を表1に示す。
ニッケルめっき処理の時間を26秒間とし、厚さ0.1μmのニッケルめっき層を形成し、銀めっき処理の時間を130秒間とし、厚さ5μmの銀めっき層を形成させた以外は、実施例1と同様にしてめっき材を作製し、各種評価を行った。得られた結果を表1に示す。
ニッケルめっき処理の時間を26秒間とし、厚さ0.1μmのニッケルめっき層を形成し、銀めっき処理の時間を260秒間とし、厚さ10μmの銀めっき層を形成させた以外は、実施例1と同様にしてめっき材を作製し、各種評価を行った。得られた結果を表1に示す。
市販のリフロー錫めっき材(厚さ0.6mmの銅合金材へ錫めっきを施し、リフロー処理を施したものをキザイ株式会社製のマックスクリーンNG−30を40g/L含有する50℃の洗浄処理液に、60秒間浸漬させることで、錫めっき層の表面に洗浄処理を施した。
(1)密着性評価
1mmのカット間隔で碁盤目状にカット(クロスカット試験)を行った後、セロハンテープ(ニチバン株式会社製の#405)を指圧にて銀めっき層に押し付け、当該セロハンテープを引き剥がした後に銀めっき層の剥がれや膨れが発生しなかった場合は○、発生した場合は×とし、得られた結果を表2に示した。
銀ストライクめっき処理を施さず、ニッケルめっき層及び銀めっき層の厚さをそれぞれ0.1μm及び1μmとした以外は、実施例1と同様にして銀めっき層を有するめっき材を作製し、各種評価を行った。得られた結果を表1に示す。
リフロー錫めっきの剥離処理を施さず、リフロー錫めっき層に対して銀ストライクめっき処理を施した以外は、比較例1と同様にして銀めっき層を有するめっき材を作製し、各種評価を行った。得られた結果を表1に示す。
ニッケルめっき処理の予備処理として、銀ストライクめっき処理を施さなかったこと以外は、実施例5と同様にしてめっき材を作製し、実施例5と同様の密着性評価を行った。得られた結果を表2に示す。
2・・・金属基材、
4・・・リフロー錫めっき層、
6・・・銀めっき層、
8・・・反応層、
10・・・ニッケルめっき層、
12,12’・・・ストライクめっき層、
20・・・接続端子、
22・・・接点部分、
24・・・接続部分。
Claims (9)
- 少なくとも一部にリフロー錫めっき層を有する金属基材であって、前記リフロー錫めっき層と前記金属基材との界面に反応層を有する金属基材から、前記リフロー錫めっき層及び前記反応層の少なくとも一部を完全に剥離させる第一工程と、
前記リフロー錫めっき層及び前記反応層を完全に剥離させた領域の少なくとも一部にニッケルめっき処理を施す第二工程と、
前記第二工程によって形成されたニッケルめっき層の少なくとも一部に銀めっき処理を施す第三工程と、を含むこと、
を特徴とするめっき材の製造方法。 - 前記第二工程の予備処理として、前記リフロー錫めっき層及び前記反応層を完全に剥離させた前記領域の少なくとも一部に、銀ストライクめっき、銅ストライクめっき、金ストライクめっき、ニッケルストライクめっきの群から選ばれる1または2以上のストライクめっきを施すこと、
を特徴とする請求項1に記載のめっき材の製造方法。 - 前記第三工程の予備処理として、前記ニッケルめっき層の少なくとも一部に、銀ストライクめっき、銅ストライクめっき、金ストライクめっき、ニッケルストライクめっきの群から選ばれる1または2以上のストライクめっきを施すこと、
を特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載のめっき材の製造方法。 - 前記第三工程の予備処理として施す前記ストライクめっきが銀ストライクめっきであること、
を特徴とする請求項3に記載のめっき材の製造方法。 - 前記ニッケルめっき層の厚さが0.05μm〜10μmであること、
を特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のめっき材の製造方法。 - 前記銀めっき層の厚さが0.1μm〜50μmであり、
前記銀めっき層のビッカース硬度が10HV〜250HVであること、
を特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のめっき材の製造方法。 - 金属基材の表面に、リフロー錫めっき層が形成された領域と、銀めっき層が形成された領域と、をそれぞれ有するめっき材であって、
前記銀めっき層はニッケルめっき層を介して前記金属基材の表面に形成され、
前記リフロー錫めっき層と前記金属基材の界面にはCu3Snを含む反応層が存在し、
前記ニッケルめっき層と前記金属基材の界面にはCu3Snを含む反応層が存在しないこと、
を特徴とするめっき材。 - 請求項7に記載のめっき材を有すること、
を特徴とする接続端子。 - 耐摩耗性が要求される嵌合部の最表面をリフロー錫めっき層とし、
電導性が要求される接点部の最表面を銀めっき層とすること、
を特徴とする請求項8に記載の接続端子。
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