KR100598817B1 - 커넥터 및 커넥터의 도금 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘택트 표면의 땜납 습윤성을 확보하면서, 위스커 발생을 억제할 수 있는 커넥터, 및 코넥트의 도금방법을 제공한다. 콘택트 모재(母材)의 표면 위에 형성된 하지 도금층과, 하지 도금층의 표면 위에 형성되며, 광택제를 포함하지 않는 중간 도금층과, 중간 도금층의 표면 위에 형성되며, 광택제를 포함하는 윗면 도금층을 구비한다.
도금, 커넥터
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커넥터의 도금구조의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터의 도금구조에 있어서, 중간 도금층의 층두께와 윗면 도금층의 층두께의 합계에 대한 중간 도금층 두께의 비율(%)을 가로축으로 하고, 발생, 성장한 위스커의 최대길이(㎛)를 세로축으로 한 위스커 발생의 억제효과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터의 도금구조에 있어서, 중간 도금층의 층두께와 윗면 도금층의 층두께의 합계에 대한 중간 도금층 두께의 비율(%)을 가로축으로 하고, 윗면 도금층의 제로크로스 시간(초)을 세로축으로 한 땜납의 습윤성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 종래 도금구조의 구성을 나타내는 개략도이다.
***주요 도면부호의 부호설명***
10 : 도금구조 20 : 모재(콘택트 모재)
30 : 하지 도금층 40 : 중간 도금층
50 : 윗면 도금층
본 발명은 커넥터 및 커넥터의 도금 방법에 관한 것이다.
커넥터의 콘택트의 표면처리에 사용하는 도금구조로서, 근래의 무연화(lead free)의 요구를 반영하여, 도 4에 나타내는 바와 같은 도금구조(100)가 있다.
이 도금구조(100)는 콘택트의 표면부를 구성하는 모재(120)의 표면에 형성된 하지 도금층(130)과, 하지 도금층(130)의 위에 형성된 윗면 도금층(160)으로 이루어진다. 이 윗면 도금층(160)은 종래 주석과 납의 합금을 가진 윗면 도금층 대신에, 주석과 구리의 합금 및 광택제를 가지는 반광택층으로서 구성한 것으로, 이와 같은 종래의 기술은 예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-234387호 및 일본 공개특허공보 2002-302790호에 개시된 것을 들 수 있다.
상술한 도금구조(100)는 무연화에 대한 요구는 만족하지만, 윗면 도금층(160)의 표면에서 위스커(Whiskers)라는 바늘모양의 주석의 단결정이 발생, 성장하고, 이것에 의해 회로의 단락이 쉽게 생기게 된다. 특히, FPC/FFC 등의 커넥터를 끼워맞추어, 콘택트에 대하여 외부로부터 힘이 가해지는 상태로 하면, 그 콘택트의 접점부(접촉부)에 비교적 단시간에 위스커가 발생하기 쉽다.
따라서, 본 발명의 목적은 커넥터의 콘택트 표면의 땜납의 습윤성을 확보하면서, 위스커 발생을 억제할 수 있는 커넥터를 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 커넥터에서는 콘택트 모재의 표면 위에 형성된 하지 도금층과, 하지 도금층의 표면 위에 형성되며, 광택제를 포함하지 않는 중간 도금층과, 중간 도금층의 표면 위에 형성되며, 광택제를 포함하는 윗면 도금층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 중간 도금층의 층두께는 중간 도금층의 층두께와 윗면 도금층의 층두께의 합계에 대하여 30~90%의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
상기 중간 도금층은 주석-구리 합금을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 윗면 도금층은 주석-구리 합금을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 커넥터 도금방법에 있어서는, 콘택트 모재의 표면 위에 하지 도금층을 형성하는 공정과, 하지 도금층의 표면 위에 광택제를 포함하지 않는 중간 도금층을 형성하는 공정과, 중간 도금층의 표면 위에 광택제를 포함하는 윗면 도금층을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
본 발명의 실시형태에 따른 도금구조(10)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 커넥터의 콘택트 표면부를 구성하는 모재(콘택트 모재)(20)의 표면(21)에 형성된 하지 도금층(30)과, 이 하지 도금층(30)의 표면(31) 위에 형성된 중간 도금층(40)과, 이 중간 도금층(40)의 표면(41) 위에 형성된 윗면 도금층(50)으로 구성된다. 즉, 종래의 윗면 도금층(160)(도 4)대신에, 중간 도금층(40) 및 윗면 도금층(50)을 하지 도금층(30) 위에 형성하고 있다.
하지 도금층(30)은 니켈로 이루어지며, 구리합금(인청동(燐靑銅), 황동(黃銅), 베릴륨(beryllium)동 등) 모재(20)를 니켈 도금 욕조에 침지하여 전착(電着)에 의해 형성한다.
중간 도금층(40)은 주석과 구리의 합금으로 구성되어서, 광택제를 포함하지 않는 무광택층으로서 구성되어 있다. 이 중간 도금층(40)은 표면(21)에 하지 도금층(30)이 형성된 모재(20)를, 주석-구리 합금 도금욕조에 침지하여 전착에 의해 형성한다.
윗면 도금층(50)은 주석과 구리의 합금 및 광택제로 구성되며, 광택제를 포함하는 반광택제로서 구성되어 있다. 이 윗면 도금층(50)은 표면(21)에 하지 도금층(30) 및 중간 도금층(40)이 형성된 모재(20)를, 광택제를 포함하는 주석과 구리 합금 도금욕조에 침지하여 전착에 의해 형성한다.
여기서, 광택제로서는 예를 들어, m-클로로벤즈알데히드(chlorobenz aldehyde), p-니트로벤즈알데히드, p-히드록시벤즈알데히드, 1-냅트알데히드 (naphthaldehyde), 벤질리덴알데히드(benzylidenealdehyde), 살리실알데히드, 파라알데히드(paraldehyde) 등의 각종 알데히드, 바닐린(vanillin), 트리아진(triazine), 이미다졸, 인돌(indole), 퀴놀린(quinoline), 2-비닐피리딘 (vinylpyridine), 아닐린(aniline)을 사용할 수 있다.
도금구조(10)에 있어서는 하지 도금층(30)과 윗면 도금층(50) 사이에, 광택제를 포함하지 않는 무광택층으로서의 중간 도금층(40)을 형성함으로써, 커넥터를 끼워맞추어 콘택트에 대하여 외부로부터 힘이 가해지는 상태로 하여도, 그 콘택트 의 접점부에 위스커가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 윗면 도금부(50)를 주석과 구리의 합금 및 광택제를 가지는 반광택층으로서 구성함으로써, 상술한 바와 같이 위스커의 발생을 억제하는 동시에, 양호한 땜납 습윤성을 확보할 수 있다.
(실시예)
이어서, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
본 실시예에서는 아래의 조건에 따라 하지 도금층(30), 중간 도금층(40) 및 윗면 도금층(50)을 형성하였다.
먼저, 하지 도금층(30)에 대해서는, 아래의 조성을 가지는 하지 도금층 도금 욕조에 모재(20)를 침지하여 형성하였다.
술파민산 니켈 415[g/l]
붕산 40[g/l]
염화니켈 5[g/l]
침지 중의 욕조 온도는 50[℃]로 하고, 전류밀도 5[A/dm2]에서 하지 도금층(30)을 막두께 2[㎛]만큼 형성하였다.
중간 도금층(40)에 대해서는, 아래의 조성을 가지는 중간 도금 욕조에, 하지 도금층(30)을 형성한 모재(20)를 침지하여 형성하였다.
유리산(遊離酸) 120[ml/l]
주석(Sn) 45[g/l]
구리(Cu) 1.5[g/l]
안정제 100[ml/l]
침지 중의 욕조 온도는 상온(常溫)으로 하고, 전류밀도 15[A/dm2]에서 중간 도금층(40)을 형성하였다.
윗면 도금층(50)에 대해서는 아래의 조성을 가지는 윗면 도금 욕조에, 하지 도금층(30) 및 중간 도금층(40)을 형성한 모재(20)를 침지하여 형성하였다.
유리산 120[ml/l]
주석(Sn) 45[g/l]
구리(Cu) 1.5[g/l]
안정제 100[ml/l]
광택제 5[ml/l]
침지 중의 욕조 온도는 상온으로 하고, 전류밀도 15[A/dm2]에서 윗면 도금층(50)을 형성하였다.
중간 도금층(40)의 층두께와 윗면 도금층(50)의 층두께는, 합계두께로 막두께 5[㎛]만큼 형성하였다.
상술한 조건으로 형성한 도금구조(10)에 대하여, 위스커의 최대 길이를 측정한 결과를 도 2에 나타낸다. 이 측정은 위스커 평가용 하중 시험기에 의한 하중시험에 의해 아래의 조건으로 행하였다.
접촉부 형상 : SR 0.5
하중 : 200[g]
시간 : 72[h]
도 2에 나타내는 바와 같이, 중간 도금층(40)의 층두께와 윗면 도금층(50)의 층두께의 합께두께에 대한 중간 도금층(무광택층)(40)의 층두께의 비율이 '0'에서부터 커짐에 따라 위스커의 최대길이는 작아져 위스커 발생의 억제효과가 높아지는 것을 알 수 있다. 위스커의 최대 길이는 중간 도금층(40)의 비율이 80%인 점에서 최소가 되어, 위스커 발생의 억제효과는 가장 높아졌다. 실용적으로는 위스커 최대길이가 20㎛ 미만이면, 단락을 방지할 수 있기 때문에, 중간 도금층(40)의 비율이 30%이상이면, 실용상 충분한 위스커 발생의 억제 효과를 발휘할 수 있다.
이어서, 상술한 조건으로 형성한 도금구조(10)에 대하여, 아래의 조건에서 제로크로스 타임(s)을 측정한 결과를 도 3에 나타낸다.
땜납조 : 64Sn-Pb
땜납조 온도 : 230[℃]
침지 깊이 : 0.5[mm]
침지 속도 : 2.5[mm/s]
침지 시간 : 5[s]
플럭스(flux) : 타무라카켄 가부시키가이샤 제품 SOLDERITE L-35
한편, 측정하기 전에 아래의 조건으로 전처리를 행하였다.
온도 : 105[℃]
습도 : 100[%RH]
압력 : 1.22×105[Pa]
처리시간 : 8[h]
도 3의 세로축에 나타내는 제로크로스 시간은, 윗면 도금층(50)의 땜납 습윤성을 나타내는 것으로서, 중간 도금층(40)의 층두께와 윗면 도금층(50)의 층두께의 합계두께에 대한 중간 도금층(40)의 층두께(무광택층)의 비율이 '0'에서부터 커짐에 따라 제로크로스 시간은 작아져 땜납 습윤성이 높아지는 것을 알 수 있다. 제로 크로스 시간은 중간 도금층(40)의 비율이 50%인 부근에서 최소가 되고, 땜납의 습윤성은 가장 높아진다. 실용적으로는 제로크로스 시간은 2.0s미만이면 땜납의 습윤성이 충분하기 때문에, 중간 도금층의 비율이 0~100%인 모든 범위에서 양호한 땜납의 습윤성을 실현할 수 있다.
한편, 중간 도금층(40)의 비율을 100%로하여 윗면 도금층(50)을 없애면, 커넥터의 제조공정 또는 커넥터의 사용중에 중간 도금층(40)의 표면에 쉽게 손상을 주게 되는 것이 발명자의 실험에 의해 판명되었다. 따라서, 중간 도금층(40)의 비율을 100%로 한 커넥터는, 핸들링이 어려워지기 때문에, 이러한 점에서 중간 도금층(40)의 비율은 90%이하로 하는 것이 바람직하다.
이로부터, 중간 도금층(40)의 비율을 30~90%로 하면, 실용상 충분한 땜납 습윤성을 발휘하면서, 위스커 발생의 억제 효과를 발휘할 수 있고, 핸들링도 쉬운 커넥터를 실현할 수 있다.
본 발명에 대하여, 상기 실시예를 참조하면서 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 개량의 목적 또는 본 발명의 사상의 범위내에서 개량 또는 변경이 가능하다.
본 발명에 따르면, 하지 도금층과 윗면 도금층의 사이에, 광택제를 포함하지 않는 무광택층으로서의 중간 도금층을 형성함으로써, 커넥터를 끼워맞추어 콘택트에 대하여 외부로부터 힘이 가해지는 상태로 하여도, 그 콘택트의 접점부에 위스커가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 윗면 도금부를 주석과 구리의 합금 및 광택제를 가지는 반광택층으로서 구성함으로써, 상술한 바와 같이 위스커의 발생을 억제하는 동시에, 양호한 땜납의 습윤성을 확보할 수 있다.
Claims (8)
- 콘택트 모재의 표면 위에 형성된 하지 도금층과,상기 하지 도금층의 표면 위에 형성되며, 광택제를 포함하지 않는 중간 도금층과,상기 중간 도금층의 표면 위에 형성되며, 광택제를 포함하는 윗면 도금층을 구비하고,상기 중간 도금층의 층두께는, 상기 중간 도금층의 층두께와 상기 윗면 도금층의 층두께의 합계에 대하여 30~90%의 범위 내에 있도록 함을 특징으로 하는 커넥터.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 중간 도금층은 주석-구리 합금을 포함하는 커넥터.
- 제 1 항에 있어서,상기 윗면 도금층은 주석-구리 합금을 포함하는 커넥터.
- 커넥터 모재의 표면 위에 하지 도금층을 형성하는 공정과,상기 하지 도금층의 표면 위에 광택제를 포함하지 않는 중간 도금층을 형성하는 공정과,상기 중간 도금층의 표면 위에 광택제를 포함하는 윗면 도금층을 형성하는 공정을 구비하고,상기 중간 도금층의 층두께는, 상기 중간 도금층의 층두께와 상기 윗면 도금층의 층두께의 합계에 대하여 30~90%의 범위 내에 있도록 함을 특징으로 하는 커넥터의 도금 방법.
- 삭제
- 제 5 항에 있어서,상기 중간 도금층은 주석-구리 합금을 포함하는 커넥터의 도금 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 윗면 도금층은 주석-구리 합금을 포함하는 커넥터의 도금 방법.
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JPH02270986A (ja) * | 1989-04-10 | 1990-11-06 | Kobe Steel Ltd | 光沢および耐ウィスカー性に優れた錫めっき金属板 |
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Patent Citations (2)
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JPH02170996A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-07-02 | Kobe Steel Ltd | 光沢錫めっき金属板 |
JPH02270986A (ja) * | 1989-04-10 | 1990-11-06 | Kobe Steel Ltd | 光沢および耐ウィスカー性に優れた錫めっき金属板 |
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