KR100722072B1 - Connector terminal - Google Patents
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Abstract
과제assignment
기계적 압축 응력이 부여되는 부분에 있어서 단락의 발생 및 접촉 저항의 증대를 유효하게 방지하고, 솔더링되는 부분에서는 합금의 젖음성이 우수한 커넥터 단자를 제공하는 것.It is effective to prevent occurrence of a short circuit and increase in contact resistance in a portion to which mechanical compressive stress is applied, and to provide a connector terminal having excellent wettability of the alloy in a soldered portion.
해결 수단Resolution
모재상에 순 니켈층, 니켈-주석 금속간 화합물층, 니켈-주석 금속간 화합물 및 순 주석으로 이루어지는 혼재층 및 산화주석층을 순차적으로 갖는 도금층 구조를, 기계적 압축 응력이 부여되는 부분에 가지고 이루어지는 커넥터 단자이며, 혼재층에 있어서의 니켈-주석 금속간 화합물의 일부가 산화주석층과 접촉하고 있는 커넥터 단자.A connector having a plating layer structure having a mixed layer of a pure nickel layer, a nickel-tin intermetallic compound layer, a mixed layer composed of a nickel-tin intermetallic compound and pure tin, and a tin oxide layer on a base material in a portion to which mechanical compressive stress is applied. A connector terminal, wherein a part of the nickel-tin intermetallic compound in the mixed layer is in contact with the tin oxide layer.
커넥터 단자 Connector terminals
Description
도 1은 본 발명의 커넥터 단자에 있어서의 기계적 압축 응력이 부여되는 부분이 갖는 도금층 구조의 모식적 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is typical sectional drawing of the plating layer structure which the part in which the mechanical compressive stress is provided in the connector terminal of this invention has.
도 2는 본 발명의 커넥터 단자가 휘스커 등의 발생을 방지하는 메커니즘을 설명하기 위한 모식적 단면도.2 is a schematic cross-sectional view for explaining a mechanism in which the connector terminal of the present invention prevents the occurrence of whiskers and the like.
도 3은 본 발명의 커넥터 단자의 일예의 개략 견취도.3 is a schematic view of an example of a connector terminal of the present invention.
도 4는 본 발명의 커넥터 단자의 사용 형태를 설명하기 위한 개략 단면도.4 is a schematic cross-sectional view for explaining the use mode of the connector terminal of the present invention.
도 5는 종래의 커넥터 단자가 휘스커 등을 발생하는 메커니즘을 설명하기 위한 모식적 단면도.5 is a schematic cross-sectional view illustrating a mechanism in which a conventional connector terminal generates whiskers and the like.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1 : 모재 2 : 니켈층1: base material 2: nickel layer
3 : Ni-Sn층 4 : 혼재층3: Ni-Sn layer 4: mixed layer
5 : 산화주석층 6 : 니켈-주석 금속간 화합물 부분5: tin oxide layer 6: nickel-tin intermetallic compound portion
7 : 순 주석 부분 8 : 도금층 구조(A)7: pure tin part 8: plated layer structure (A)
9 : 기계적 압축 응력 10 : 커넥터 단자9: mechanical compressive stress 10: connector terminal
11 : 기계적 압축 응력이 부여되는 부분11: part where mechanical compressive stress is applied
12 : 솔더링되는 부분 15 : 솔더 합금12: portion to be soldered 15: solder alloy
16 : 커넥터 기판 17 : 플렉시블 기판16
18 : 슬라이더 50 : 모재18: slider 50: the base material
51 : 니켈층 52 : 주석층51 nickel layer 52 tin layer
53 : 니켈-주석 금속간 화합물 54 : 산화주석층53: nickel-tin intermetallic compound 54: tin oxide layer
55 : 기계적 압축 응력 56 : 휘스커55: mechanical compressive stress 56: whisker
57 : 압출부분(혹)57: extrusion part (or)
기술 분야Technical field
본 발명은 커넥터를 구성하는 단자, 특히 플렉시블 기판 등의 다른 부재와의 전기적 접속을 위해 기계적 압축 응력이 부여되는 부분을 갖는 커넥터 단자에 관한 것이다.The present invention relates to a connector terminal having a portion to which a mechanical compressive stress is applied for electrical connection with a terminal constituting the connector, in particular with another member such as a flexible substrate.
배경 기술Background technology
커넥터를 구성하는 단자는 일반적으로 전면(全面)에 도금 처리가 시행되어 있다. 도금 처리로서는, 내식성 및 활주성의 향상의 관점에서, 니켈층상에 주석층을 형성한 후에 리플로우 처리를 행하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2).Generally, the terminal which comprises a connector is plated on the whole surface. As the plating treatment, it is known to perform a reflow treatment after forming a tin layer on the nickel layer from the viewpoint of improving corrosion resistance and sliding performance (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
그러나, 상기한 기술에서 얻어지는 종래의 커넥터 단자에서는 휘스커가 발생 하여, 옆의 커넥터 단자와 접촉하고, 단락이 발생하는 문제가 발생한다. 또한, 커넥터 단자의 솔더 합금에 대한 젖음성이 저하되거나, 단자의 접촉 저항이 증대하거나 하는 것이 문제가 되는 경우가 있다.However, in the conventional connector terminal obtained by the above-mentioned technique, whiskers generate | occur | produce, a problem arises that it contacts with the next connector terminal, and a short circuit arises. In addition, the wettability to the solder alloy of the connector terminal may be lowered, or the contact resistance of the terminal may be increased.
[특허 문헌 1][Patent Document 1]
특개평6-73593호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 6-73593
[특허 문헌 2][Patent Document 2]
특개20O1-59197호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 20O1-59197
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 기계적 압축 응력이 부여되는 부분에서 단락의 발생 및 접촉 저항의 증대를 유효하게 방지하고, 솔더링되는 부분에서는 합금에 대한 젖음성이 우수한 커넥터 단자를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and effectively prevents occurrence of short circuit and increase in contact resistance at a portion to which mechanical compressive stress is applied, and provides a connector terminal having excellent wettability to an alloy at a soldered portion. The purpose.
본 발명은, 모재상에 순 니켈층, 니켈-주석 금속간 화합물층, 니켈-주석 금속간 화합물 및 순 주석으로 이루어지는 혼재층 및 산화주석층을 순차적으로 갖는 도금층 구조를, 기계적 압축 응력이 부여되는 부분에 가지고 이루어지는 커넥터 단자이고, 혼재층에 있어서의 니켈-주석 금속간 화합물의 일부가 산화주석층과 접촉하고 있는 커넥터 단자에 관한 것이다.The present invention provides a plating layer structure having a mixed layer and a tin oxide layer sequentially formed of a pure nickel layer, a nickel-tin intermetallic compound layer, a nickel-tin intermetallic compound, and pure tin on a base material, wherein a mechanical compressive stress is provided. It is a connector terminal which is provided in the invention, and relates to the connector terminal in which a part of the nickel-tin intermetallic compound in a mixed layer is in contact with a tin oxide layer.
종래의 커넥터 단자에 있어서의 휘스커 발생의 메커니즘의 상세는 분명하지 않지만, 이하의 메커니즘에 의거한 것이라고 고려된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 모재(50)상의 니켈층(51)에 주석층(52)을 형성한 후에 리플로우 처리하면, 니켈층(51)과 주석층(52) 사이에서 니켈-주석 금속간 화합물(53)이 생성하고, 표면에서는 산화주석층(54)이 형성된다. 그때, 처리 조건이 비교적 약하고 리플로우 처리가 불충분하면, 니켈-주석 금속간 화합물이 함유되지 않는 주석층(52)이 존재한다. 그와 같은 주석층은 변형하기 쉽기 때문에, 기계적 압축 응력(55)이 부여되면, 해당 주석층에서 내부 응력이 증대한다. 내부 응력이 증대하면, 주석 원자의 이동(전이)이 일어나고, 도금시에 형성된 주석층의 결정 상태가 붕괴하고 주석층이 불안정화된다. 그후, 안정 상태로 이행하는 과정에서, 재결정화가 진행하고, 결과로서 휘스커(56)나 압출(押出)부분(혹)(57)이 형성되는 것이라고 고려된다.Although the detail of the mechanism of whisker generation in the conventional connector terminal is not clear, it is considered based on the following mechanism. As shown in FIG. 5, when the tin layer 52 is formed on the
한편, 리플로우 처리 조건이 비교적 강하면, 니켈-주석 금속간 화합물의 생성이 촉진되고, 주석층은 니켈-주석 금속간 화합물층으로 변환되기 때문에, 해당 니켈-주석 금속간 화합물에 기인하여 솔더 젖음성이 저하되고, 접촉 저항이 증대하는 것이라고 고려된다.On the other hand, when the reflow treatment conditions are relatively strong, the formation of the nickel-tin intermetallic compound is promoted, and the tin layer is converted into the nickel-tin intermetallic compound layer, so that the solder wettability is lowered due to the nickel-tin intermetallic compound. It is considered that the contact resistance increases.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태Best Mode for Carrying Out the Invention
본 발명의 커넥터 단자는, 기계적 압축 응력이 부여되는 부분에 이하에 나타내는 도금층 구조(A)를 갖고서 이루어지는 것이다.The connector terminal of this invention has a plating layer structure (A) shown below in the part to which mechanical compressive stress is given.
도금층 구조(A)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 모재(1)상에 순 니켈로 이루어지는 니켈층(2), 니켈-주석 금속간 화합물(6)로 이루어지는 Ni-Sn층(3), 니켈-주석 금속간 화합물(6) 및 순 주석(7)으로 이루어지는 혼재층(4) 및 산화주석층(5)을 순차적으로 갖는 것이고, 혼재층(4)에 있어서의 니켈-주석 금속간 화합물(6)의 일부 가 산화주석층(5)과 접촉하고 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 순 니켈층 및 순 주석층을 순차적으로 형성한 후, 적당하게 리플로우 처리를 행함에 의해, 순 니켈층과 순 주석층 사이에서 생성하는 니켈-주석 금속간 화합물(단지「Ni-Sn」라고 하는 일이 있다)의 일부가 산화주석층에 도달할 때까지 Ni-Sn을 성장시켜 이루어진다. 그 때문에, 도금층 구조(A)는 니켈-주석 금속간 화합물을 함유하지 않는 순 주석으로 이루어지는 주석층을 갖지 않는다.As shown in Fig. 1, the plating layer structure (A) includes a nickel layer (2) made of pure nickel, a Ni-Sn layer (3) made of a nickel-tin intermetallic compound (6), and a base material (1). It has the mixed
본 명세서 중, 순 주석은 니켈-주석 금속간 화합물을 구성하는 주석과 구별하여 사용되고, 해당 금속간 화합물을 구성하지 않는 주석(단체)을 의미하는 것으로 하고, 본 발명은 순 주석이 구리, 마그네슘, 인 등의 불순물질을 함유하는 것을 막는 것이 아니다.In this specification, pure tin is used to distinguish tin from the tin-tin intermetallic compound, and means tin (single) that does not constitute the intermetallic compound. In the present invention, pure tin is copper, magnesium, phosphorus It does not prevent containing impurity, such as these.
또한 순 니켈도 마찬가지로, 니켈-주석 금속간 화합물을 구성하는 니켈과 구별하여 사용되고, 해당 금속간 화합물을 구성하지 않는 니켈(단체)을 의미하는 것으로 하고, 본 발명은 순 니켈이 구리, 마그네슘, 인 등의 불순물질을 함유하는 것을 막는 것이 아니다.In addition, pure nickel is similarly used to mean nickel (single) which is used differently from nickel constituting the nickel-tin intermetallic compound and does not constitute the intermetallic compound. In the present invention, pure nickel is copper, magnesium, phosphorus It does not prevent containing impurity, such as these.
본 발명에서는 커넥터 단자에 있어서의 기계적 압축 응력이 부여되는 부분을 상기 도금층 구조(A)로 함에 의해, 기계적 압축 응력이 계속하여 부여되면서 통전되어도, 장기에 걸처서 휘스커나 압출부분(혹)의 발생을 방지한다. 상세하게는, 도 2에 도시한 바와 같이, 도금 구조(A)(8)에 대해 기계적 압축 응력(9)이 계속해서 부여되어도, 혼재층(4)에 있어서 존재하고, 또한 산화주석층(5)과 접촉한 니켈-주석 금속간 화합물(6a)이 해당 응력을 받고 지지주로서 작용한다. 그 때문에 혼합층 (4)에 있어서 순 주석 부분(7)에 내부 응력은 증대한 것이 없고, 순 주석 부분(7)이 불안정화 된 것도 없다. 그 결과, 재결정화를 억제하고, 휘스커나 압출부분(혹)의 발생을 유효하게 방지할 수 있다.In the present invention, the portion where the mechanical compressive stress is applied in the connector terminal is the plating layer structure (A), so that whiskers or extruded parts (or) are generated over a long time even when the mechanical compressive stress is continuously applied and energized. To prevent. In detail, as shown in FIG. 2, even if mechanical compressive stress 9 is continuously applied to the plating structure (A) 8, it exists in the mixed
혼재층(4)에서의 산화주석층(5)과 접촉하는 니켈-주석 금속간 화합물(6a)의 존재 비율은, 해당 니켈-주석 금속간 화합물(6a)이 외부 응력을 지지함에 의해 휘스커 등의 발생을 유효하게 방지할 수 있는 한 특히 제한할 수 있는 것이 아니다. 예를 들면, 산화주석층(5)을 박리한 후의 혼재층 표면에서의 순 주석(Sn)과 니켈-주석 금속간 화합물(Ni-Sn)의 점유 면적 비율(Sn : Ni-Sn)로 99 : 1 내지 20 : 8O, 특히 8O : 20 내지 50 : 50인 것이 바람직하다.The proportion of the nickel-tin
점유 면적 비율은 이하의 방법에 의해 측정 가능하다. 그러나, 해당 방법에 의해 측정되어야 한다는 것은 아니고, 혼재층 표면의 Sn과 Ni-Sn의 점유 면적 비율을 측정 가능한 한, 어떠한 방법에 의해 측정되어도 좋다.Occupancy area ratio can be measured by the following method. However, it is not to be measured by the method described above, but may be measured by any method as long as the area ratio of Sn and Ni-Sn on the surface of the mixed layer can be measured.
시료 표면(산화주석층 표면)에 대해, 오제 전자 분광법에 의한 측정과 아르곤 이온 에칭(에칭 깊이 약 1㎚)을 반복 행하고, 산화주석층과 접하는 층(산화주석층의 바로 아래에 존재하는 층)의 출현을 지견(智見)한다. 산화주석층과 접하는 층의 출현은 오제 전자 분광법에 있어서의 산소의 깊이 방향의 분포 상태 및 주석 스펙트럼의 케미컬 시프트 상태에 의해 알 수 있다. 뒤이어, 산화주석층과 접하는 층의 출현을 지견한 오제 전자 분광법에 의한 측정 데이터로부터 Sn과 Ni-Sn의 원자 비율을 구하고, Sn과 Ni-Sn의 점유 면적 비율로 하였다.The sample surface (surface of tin oxide layer) was repeatedly measured by Auger electron spectroscopy and argon ion etching (etching depth of about 1 nm), and the layer in contact with the tin oxide layer (the layer immediately below the tin oxide layer). To discover the appearance of The appearance of the layer in contact with the tin oxide layer can be seen by the distribution state in the depth direction of oxygen and the chemical shift state of the tin spectrum in Auger electron spectroscopy. Subsequently, the atomic ratio of Sn and Ni-Sn was calculated | required from the measurement data by Auger electron spectroscopy which noticed the appearance of the layer which contact | connects a tin oxide layer, and it was set as the occupancy area ratio of Sn and Ni-Sn.
또한 혼재층(4)에서의 순 주석의 함유량은, 휘스커 등의 발생을 보다 유효하 게 방지하고, 또한 전기적 특성을 유지시키는 관점에서, 20 내지 80중량%, 특히 40 내지 60중량%인 것이 바람직하다.In addition, the content of pure tin in the
순 주석의 함유량은 이하의 방법에 의해 측정 가능하다. 그러나, 해당 방법에 의해 측정되어야 한다는 것은 아니고, 혼재층의 순 주석 함유량을 측정 가능한 한, 어떠한 방법에 의해 측정되어도 좋다.The content of pure tin can be measured by the following method. However, it does not have to be measured by the said method, and as long as the pure tin content of a mixed layer can be measured, it may be measured by what method.
점유 면적 비율의 측정 방법과 동일하게 하여, 오제 전자 분광법에 의한 측정과 아르곤 이온 에칭(에칭 깊이 약 1㎚)을 반복하여 행하고, 혼재층의 출현과 혼재층의 종료를 지견한다. 혼재층의 출현은 산화주석층과 접하는 층에 있어서의 주석과 니켈의 원자 비율에 의해 알 수 있다. 니켈-주석 금속간 화합물에 있어서의 주석과 니켈의 원자 비율이 3 : 2이기 때문에, 이 원자 비율보다도 주석의 비율이 높고, 또한, 니켈이 존재하고 있는 것으로 혼재층의 존재를 알 수 있다. 또한 혼재층의 종료는 주석과 니켈의 원자 비율이 3 : 2에 달하는 것에 의해 알 수 있다. 뒤이어, 혼재층에서의 오제 전자 분광법에 의한 모든 측정 데이터에 의해, 순 주석의 함유량을 평균치로서 구한다.The measurement by Auger electron spectroscopy and the argon ion etching (etching depth of about 1 nm) are repeatedly performed similarly to the measuring method of occupied area ratio, and the appearance of a mixed layer and the termination of a mixed layer are detected. The appearance of the mixed layer can be seen by the atomic ratio of tin and nickel in the layer in contact with the tin oxide layer. Since the atomic ratio of tin and nickel in the nickel-tin intermetallic compound is 3: 2, the presence of the mixed layer can be seen from the fact that the ratio of tin is higher than this atomic ratio and that nickel is present. The end of the mixed layer can be seen by the fact that the atomic ratio of tin and nickel reaches 3: 2. Next, content of pure tin is calculated | required as an average value by all the measurement data by Auger electron spectroscopy in a mixed layer.
니켈층(2), Ni-Sn층(3), 혼재층(4) 및 산화주석층(5)의 두께는 혼재층(4) 표면이 상기 점유 면적 비율을 갖는(Sn : Ni-Sn)한 특히 제한되지 않지만, 통상은 휘스커 억제 및 양호한 전기적 특성 유지의 관점에서 이하에 나타내는 두께를 갖는 것이 바람직하다.The thickness of the
니켈층 ; 1 내지 5㎛, 특히 2 내지 3㎛;Nickel layer; 1 to 5 μm, especially 2 to 3 μm;
Ni-Sn층 ; 0.5 내지 2㎛, 특히 0.5 내지 1㎛;Ni-Sn layer; 0.5 to 2 μm, especially 0.5 to 1 μm;
혼재층 ; O.1 내지 2㎛, 특히 0.3 내지 1.0㎛; 및Mixed layer; 0.1 to 2 μm, especially 0.3 to 1.0 μm; And
산화주석층 ; 0.001 내지 0.05㎛, 특히 0.001 내지 0.015㎛.Tin oxide layer; 0.001 to 0.05 μm, especially 0.001 to 0.015 μm.
상기한 바와 같은 도금층 구조(A)의 형성 방법으로서는, 모재(1)상에 니켈층 및 주석층을 순차적으로 형성한 후, 적당한 리플로우 처리(가열융해 처리)를 행한다. 리플로우 처리 조건이 비교적 약하면, 상기한 바와 같이 니켈-주석 금속간 화합물이 함유되지 않는 주석층이 존재한다. 즉, 니켈층과 주석층 사이에서 생성하는 니켈-주석 금속간 화합물이 산화주석층에 도달할만큼 성장하지 않는다. 그 때문에, 니켈-주석 금속간 화합물이 지지주(支持柱)로서 작용할 수 없고, 내부 응력에 의해 주석층이 불안정화되고, 결과적으로 휘스커나 압출부분(혹)이 형성된다. 한편, 리플로우 처리 조건이 비교적 강하다면, 니켈-주석 금속간 화합물이 용이하고 과도하게 생성하고, 혼재층(4)에서의 산화주석층(5)과의 계면이 니켈- 주석 금속간 화합물만으로 구성되게 되고, 접촉 저항이 증대한다.As the formation method of the plating layer structure A as mentioned above, after forming a nickel layer and a tin layer on the base material 1 sequentially, an appropriate reflow process (heat-fusion process) is performed. If the reflow treatment conditions are relatively weak, there is a tin layer which does not contain the nickel-tin intermetallic compound as described above. That is, the nickel-tin intermetallic compound produced between the nickel layer and the tin layer does not grow enough to reach the tin oxide layer. Therefore, the nickel-tin intermetallic compound cannot act as a support column, and the tin layer becomes unstable due to internal stress, and as a result, a whisker and an extruded portion (or) are formed. On the other hand, if the reflow treatment conditions are relatively strong, the nickel-tin intermetallic compound is easily and excessively produced, and the interface with the tin oxide layer 5 in the
니켈층의 형성 방법은 특히 제한되지 않고, 예를 들면, 황산 니켈 3O0 내지 380g/ℓ, 염화 니켈 4O 내지 50g/ℓ, 붕산 45 내지 50g/ℓ 및 첨가제(아니온계 계면활성제를 포함하는 첨가제) 20 내지 40㎖/ℓ의 욕(浴) 조성 및 40 내지 55℃ 및 2O 내지 40A/d㎡의 조건을 채용하면 좋다. 니켈층은 두께가 통상, 1 내지 4㎛, 바람직하게는 2 내지 3㎛이 되도록 형성되면 좋다.The method for forming the nickel layer is not particularly limited, and for example, nickel sulfate 30 to 380 g / l, nickel chloride 40 to 50 g / l, boric acid 45 to 50 g / l and additives (additives including anionic surfactants) 20 What is necessary is just to employ | adopt the bath composition of 40 ml / L, and the conditions of 40-55 degreeC, and 20-40 A / dm <2>. The nickel layer should just be formed so that thickness may be 1-4 micrometers normally, Preferably it is 2-3 micrometers.
주석층의 형성 방법도 또한 특히 제한되지 않고, 예를 들면, 산 70 내지 140㎖/ℓ, 주석 160 내지 600㎖/ℓ 및 첨가제(비이온계 계면활성제를 포함하는 첨가제) 2O 내지 8O㎖/ℓ의 욕 조성 및 40 내지 60℃ 및 20 내지 40A/d㎡의 조건을 채 용하면 좋다. 주석층은 두께가 통상, 1 내지 4㎛, 바람직하게는 2 내지 3㎛인 되도록 형성되면 좋다.The method of forming the tin layer is also not particularly limited, for example, acid 70 to 140 ml / l, tin 160 to 600 ml / l and additive (additive including nonionic surfactant) 20 to 80 ml / l The bath composition and conditions of 40-60 degreeC and 20-40 A / dm <2> may be employ | adopted. The tin layer should just be formed so that thickness may be 1-4 micrometers normally, Preferably it is 2-3 micrometers.
리플로우 처리는, 형성된 니켈층-주석층을 가열용융함에 의해 행한다. 가열 방식은 소정의 도금 구조를 달성할 수 있는 한 특히 제한되는 것이 아니고, 통상, 온풍 가열 방식이 채용된다. 온풍 가열 방식은 소정 온도의 온풍을 소정의 압력 및 시간에 분사함에 의해 가열을 달성하는 방식이다. 온풍 가열 방식에 의하면, 커넥터 단자에서의 기계적 압축 응력이 부여되는 부분만에 리플로우 처리를 행하기가 용이하고, 나아가서는 처리 조건을 비교적 엄밀하게 제어할 수 있고 상기 도금층 구조(A)를 비교적 용이하게 형성할 수 있기 때문에 바람직하다. 다른 가열 방식으로서, 소정 온도의 로 내에 소정 시간 재치함에 의해 가열을 달성하는 로내 가열 방식이 알려져 있지만, 해당 방식에 의하면, 커넥터 단자에 있어서의 기계적 압축 응력이 부여되는 부분만에 리플로우 처리를 행할 수 없다. 나아가서는 처리 조건을 엄밀하게 제어할 수 없기 때문에, 상기 도금층 구조(A)를 형성하는 것은 심히 곤란하다.The reflow treatment is performed by heating and melting the formed nickel layer-tin layer. The heating method is not particularly limited as long as it can achieve a predetermined plating structure, and usually a warm air heating method is employed. The warm air heating method is a method of achieving heating by injecting warm air of a predetermined temperature at a predetermined pressure and time. According to the warm air heating method, it is easy to perform the reflow treatment only on the part to which the mechanical compressive stress is applied in the connector terminal, and furthermore, the processing conditions can be controlled relatively precisely, and the plating layer structure A is relatively easy. It is preferable because it can be formed. As another heating method, a furnace heating method for achieving heating by placing it in a furnace at a predetermined temperature for a predetermined time is known, but according to the method, a reflow treatment can be performed only at a portion to which mechanical compressive stress is applied in the connector terminal. Can not. Furthermore, since the processing conditions cannot be strictly controlled, it is very difficult to form the plating layer structure (A).
도금층 구조(A)를 형성하기 위한 리플로우 처리 조건은, 주석층의 두께, 가열 방식, 커넥터 단자 형상, 재질 등에 의존하기 때문에 한 마디로 규정할 수 있는 것이 아니다.Reflow treatment conditions for forming the plated layer structure A depend on the thickness of the tin layer, the heating method, the shape of the connector terminal, the material, and the like, and thus cannot be defined in one word.
예를 들면, 주석층의 두께가 약 2㎛이고, 풍량 0.8㎥/min의 온풍 가열 방식을 채용하는 경우에, 온풍 온도를 340 내지 440℃, 특히 380 내지 400℃, 처리 시간을 2 내지 3초간으로 하는 것이 바람직하다.For example, when the thickness of a tin layer is about 2 micrometers and the warm air heating system of air volume 0.8m <3> / min is employ | adopted, hot air temperature is 340-440 degreeC, especially 380-400 degreeC, and processing time is 2-3 seconds. It is preferable to set it as.
또한 예를 들면, 주석층의 두께가 약 4㎛이고, 풍량 0.8㎥/min의 온풍 가열 방식을 채용하는 경우에, 온풍 온도를 38O 내지 400℃, 처리 시간을 2 내지 3초간으로 하는 것이 바람직하다.For example, when the thickness of a tin layer is about 4 micrometers and the warm air heating system of air volume 0.8 m <3> / min is employ | adopted, it is preferable to make a warm air temperature 3800-400 degreeC and a processing time for 2-3 seconds. .
리플로우 처리를 행한 후는 통상, 후처리를 행한다. 후처리는 냉각이 달성되면 좋고, 예를 들면, 자연 냉각에 의해 냉각을 행하면 좋다.After performing the reflow process, a post-process is normally performed. What is necessary is just to achieve cooling of post-processing, for example, by natural cooling.
모재로서는, 종래부터 커넥터 단자의 모재로서 사용되고 있는 어떠한 금속 재료도 사용 가능하고, 예를 들면 구리, 구리와 주석, 철, 인 등의 합금 등을 들 수 있다.As a base material, any metal material conventionally used as a base material of a connector terminal can be used, For example, alloys, such as copper, copper, tin, iron, phosphorus, etc. are mentioned.
모재에는, 통상 니켈층의 형성에 앞서, 전해탈지 처리 및 산 활성 처리가 행하여진다.The base material is usually subjected to electrolytic degreasing treatment and acid activation treatment prior to the formation of the nickel layer.
본 발명의 커넥터 단자는 또한, 솔더링되는 부분에 다른 도금층 구조(B)를 갖고 있다. 도금층 구조(B)는, 표면이 순 주석층을 가지고 있는 한 특히 제한되는 것이 아니지만, 커넥터 단자에서의 상기 도금층 구조(A)를 갖는 부분과의 동시 처리에 의한 공정 간략화의 관점에서, 모재상에 순 니켈층 및 순 주석층을 순차적으로 갖고서 이루어지는 것이 바람직하다. 모재는 상기한 것과 같은 것이다.The connector terminal of this invention also has another plating layer structure (B) in the part to be soldered. The plating layer structure (B) is not particularly limited as long as the surface has a pure tin layer. However, the plating layer structure (B) is formed on the base metal from the viewpoint of process simplification by simultaneous treatment with the portion having the plating layer structure (A) at the connector terminal. It is preferable to have a pure nickel layer and a pure tin layer sequentially. The base material is the same as described above.
그와 같은 바람직한 도금층 구조(B)는, 리플로우 처리 및 후처리를 행하지 않는 것 이외에, 도금층 구조(A)의 형성 방법과 같은 방법에 의해 형성 가능하다. 니켈층의 두께는 통상, 1 내지 4㎛, 특히 2 내지 3㎛이 바람직하다. 주석층의 두께는 통상 1 내지 4㎛, 특히 2 내지 3㎛이 바람직하다.Such a preferable plating layer structure (B) can be formed by the same method as the formation method of a plating layer structure (A) except not performing reflow process and post-process. The thickness of the nickel layer is usually 1 to 4 µm, particularly preferably 2 to 3 µm. The thickness of the tin layer is usually 1 to 4 µm, particularly preferably 2 to 3 µm.
본 발명의 커넥터 단자가 커넥터 기판에 솔더링될 때에 사용되는 바람직한 솔더 합금은 Sn3AgO.5Cu이다.The preferred solder alloy used when the connector terminal of the present invention is soldered to the connector substrate is
본 발명의 커넥터 단자에서의, 기계적 압축 응력이 부여되는 부분 및 솔더링되는 부분 이외의 부분은, 어떠한 구조의 도금층을 갖고 있어도 좋고, 또는 도금층을 갖지 않아도 좋다. 부식 방지의 관점에서는, 모재상에 순 니켈층만을 갖고서 이루어지는 것이 바람직하다. 모재는 상기한 것과 같은 것이다.In the connector terminal of this invention, parts other than the part to which mechanical compressive stress is provided and the part to be soldered may have the plating layer of any structure, or may not have a plating layer. It is preferable to have only a pure nickel layer on a base material from a corrosion prevention viewpoint. The base material is the same as described above.
니켈층은, 도금층 구조(A)를 형성할 때의 니켈층과 같은 방법에 의해 형성 가능하다. 니켈층의 두께는 통상 1 내지 4㎛, 특히 2 내지 3㎛이 바람직하다.The nickel layer can be formed by the same method as the nickel layer at the time of forming a plating layer structure (A). The thickness of the nickel layer is usually 1 to 4 µm, particularly preferably 2 to 3 µm.
본 발명의 커넥터 단자는 예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같은 형상을 갖는 것이다. 도 3에 도시한 커넥터 단자(10)에 있어서, 11이 기계적 압축 응력이 부여되는 부분이고, 상기 도금층 구조(A)를 갖고 있다. 도 3에 있어서 12는 솔더링되는 부분이고, 상기 도금층 구조(B)를 갖고 있다. 또한, 커넥터 단자(10)는 도금 처리를 용이하게 하고, 또한 본 발명의 효과를 보다 확실하게 얻는 관점에서, 통상은 도 3에 도시한 바와 같이, X영역 전체가 도금층 구조(A)를, Y영역 전체가 도금층 구조(B)를 갖도록 처리된다.The connector terminal of this invention has a shape as shown in FIG. 3, for example. In the
도 3에 도시한 커넥터 단자(10)는 예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같은 형태로 사용된다. 상세하게는, 커넥터 단자(10)는 솔더링되는 부분(12)에서, 솔더 합금(15)에 의해 커넥터 기판(16)에 양호하게 고정된다. 한편, 단자(10) 내에는, 해당 단자와의 전기적 접속이 달성되어야 할 다른 부재(예를 들면, 플렉시블 기판(17) 등)가 삽입된다. 그 후, 또한 슬라이더(18)도 삽입되고, 부분(11)이 플렉시블 기판(17) 등을 통하여 기계적 압축 응력이 부여됨에 의해, 부분(11)과 플렉시블 기판 (17) 등의 전기적 접속이 달성된다.The
실시예 1Example 1
도 3에 도시한 바와 같은 형상을 갖는 구리제 모재(전체 길이(도 3의 L) 약 4㎜)에 대해 순차적으로, 이하에 나타내는 처리를 행하여 커넥터 단자를 얻었다.The following process was performed sequentially about the copper base material (about 4 mm of full length (L of FIG. 3)) which has a shape as shown in FIG. 3, and the connector terminal was obtained.
(전해 탈지 처리)(Electrolytic degreasing treatment)
모재 전면을 농도 5%의 알칼리성 세제에 10초간 침지하고, 건조하였다.The entire base material was immersed in an alkaline detergent having a concentration of 5% for 10 seconds and dried.
(산 활성 처리)(Acid active treatment)
전해 탈지 처리된 모재 전면을 농도 5%의 황산 수용액에 10초간 침지하고, 건조하였다.The entire electrolytic degreasing base material was immersed in an aqueous 5% sulfuric acid solution for 10 seconds and dried.
(니켈 도금 처리)(Nickel plated)
산 활성 처리된 모재의 전면에 대해 표 1의 조건으로 니켈 도금 처리를 행하였다(니켈층 두께 ; 2㎛).Nickel plating was performed under the conditions of Table 1 on the entire surface of the acid-activated base material (nickel layer thickness; 2 µm).
(주석 도금 처리)(Tin plating treatment)
니켈 도금 처리된 모재의 양단(兩端)(상세하게는 도 3의 X영역 및 Y영역)에 대해 순차적으로, 표 1의 조건으로 주석 도금 처리를 행하였다(주석층 두께 ; 2㎛).Both ends (in detail, X area | region and Y area | region of FIG. 3) of the nickel-plated base material were sequentially tin-plated on the conditions of Table 1 (tin layer thickness: 2 micrometers).
(리플로우 처리)(Reflow processing)
주석 도금 처리된 모재의 X영역(도 3 참조)에 대해 표 2의 조건으로 리플로우 처리를 행하였다.The reflow process was performed on the X area | region (refer FIG. 3) of a tin-plated base material on the conditions of Table 2.
(후처리)(After treatment)
리플로우 처리된 모재 전면을 농도 10%의 수용성 윤활제에 5초간 침지하고 건조하였다.The entire surface of the reflowed base material was immersed for 5 seconds in a water-soluble lubricant having a concentration of 10% and dried.
실시예 2 및 3, 비교예 1 및 2Examples 2 and 3, Comparative Examples 1 and 2
리플로우 처리 조건을 표 3에 기재된 조건으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법에 의해 커넥터 단자를 얻었다.The connector terminal was obtained by the method similar to Example 1 except having changed the reflow process conditions into the conditions of Table 3.
물성 평가Property evaluation
얻어진 커넥터 단자에 있어서 X영역(도 3 참조)의 도금층 구조를 분석하였다.In the obtained connector terminal, the plating layer structure of X area | region (refer FIG. 3) was analyzed.
(점유 면적 비율)(Occupied area ratio)
표면의 산화주석층을 박리하어 얻어진 표면에 있어서의 점유 면적 비율(Sn : Ni-Sn)을 측정하였다.The occupancy area ratio (Sn: Ni-Sn) in the surface obtained by peeling the tin oxide layer of the surface was measured.
(순 주석 함유량)(Net Tin Content)
표면의 산화주석층 바로 아래의 층에 있어서의 순 주석 함유량을 측정하였다.The pure tin content in the layer immediately below the tin oxide layer on the surface was measured.
(층 구성 및 두께)(Layer composition and thickness)
또한 층구성 및 각 층의 두께를 주사형 오제 전자 분광 장치(일본전자사제)에 의해 측정(분석 환산)하였다. 즉, 오제 전자 분광법에 의한 측정과 알곤 이온 에칭(에칭 깊이 약 1㎚)을 반복 행하고, 측정 데이터에 의거하여 층 구성 및 두께를 조사하였다. 층 구성 및 각 층의 두께는, 인접하는 각 층에 고유의 원자의 유무 또는/및 구성 원자의 비율 및 그 변화 등에 의거하여 각 층의 경계를 알음에 의해 구할 수 있다.In addition, the layer structure and the thickness of each layer were measured (analytical conversion) by a scanning-type Auger electron spectrometer (made by Nippon Electronics Co., Ltd.). That is, the measurement by Auger electron spectroscopy and the argon ion etching (etching depth about 1 nm) were repeated, and the layer structure and thickness were investigated based on the measurement data. The layer structure and the thickness of each layer can be obtained by knowing the boundary of each layer based on the presence or absence of atoms intrinsic to each adjacent layer, and / or the ratio of the constituent atoms and the change thereof.
그들의 결과를 정리하여 표 4에 나타내었다.The results are summarized in Table 4.
그들의 결과로부터, 실시예 1 내지 3에서는 혼재층을 갖는 것을 알 수 있었다.From these results, it turned out that it has a mixed layer in Examples 1-3.
비교예 1에서는, 혼재층과 산화주석층의 사이에 순 주석층이 존재하는 것을 알 수 있었다.In Comparative Example 1, it was found that a pure tin layer exists between the mixed layer and the tin oxide layer.
비교예 2에는, 혼재층이 존재하지 않고, 산화주석층의 바로 아래에 Ni-Sn층이 존재하는 것을 알 수 있었다.In Comparative Example 2, it was found that the mixed layer did not exist, and the Ni—Sn layer was present immediately below the tin oxide layer.
기능 평가Function evaluation
(기계적 압축 응력이 부여되는 부분에서의 단락)(Short circuit at the part where mechanical compressive stress is applied)
커넥터 단자를 조립한 커넥터에 FPC를 끼워맞추고, 실온에서 5O0시간 방치 후 전자현미경으로 휘스커를 확인한다. 평가 기준을 이하에 나타낸다.Insert the FPC into the connector where the connector terminal is assembled, and after leaving for 50 hours at room temperature, check the whisker with an electron microscope. Evaluation criteria are shown below.
○ ; 휘스커 전체 길이가 0㎛이였다(휘스커는 전혀 발생하지 않았다);○; Whiskers total length was 0 μm (whiskers did not occur at all);
△ ; 휘스커 전체 길이가 3O㎛ 이하였다(실용상 문제 없다);△; Whisker total length was 30 micrometers or less (practically no problem);
× ; 휘스커 전체 길이가 3O㎛을 넘고 있다.×; Whiskers total length exceeded 30 micrometers.
(기계적 압축 응력이 부여되는 부분의 접촉 저항)(Contact resistance of the part subjected to mechanical compressive stress)
커넥터 단자를 조립한 커넥터에 FPc를 끼워맞추고, 회로 소자 측정기로 4단자법으로 측정한다. 평가 기준을 이하에 나타낸다.Fit FPc to the connector which assembled the connector terminal, and measure it by a 4-terminal method with a circuit element measuring device. Evaluation criteria are shown below.
○ ; 접촉 저항이 21mΩ 이하였다;○; Contact resistance was 21 mΩ or less;
△ ; 접촉 저항이 40mΩ 이하였다(실용상 문제 없다);△; Contact resistance was 40 mΩ or less (practically no problem);
× ; 접촉 저항이 40mΩ을 넘었다.×; Contact resistance exceeded 40mΩ.
5O핀의 커넥터 단자를 조립한 커넥터를 다음 조건으로 프린트 기판에 실장하고 필릿이 형성되어 있는지의 여부를 확인한다. (실장 조건, 솔더 종류 : Sn3Ag0.5Cu, 마스크 두께 : 0.12, 실장 온도 피크 값 235℃.)Mount the connector assembled with the 50 pin connector terminal on the printed board under the following conditions and check whether the fillet is formed. (Mounting conditions, solder type: Sn3Ag0.5Cu, mask thickness: 0.12, mounting temperature peak value 235 ℃.)
실시예, 비교예 모두 양호한 젖음성을 갖고 모든 핀에서 필릿 형상을 확인할 수 있었다.Both the Example and the comparative example had good wettability and could confirm the fillet shape on all the pins.
○ ; 모든 핀에서 필릿을 확인;○; Check the fillet on every pin;
× ; 필릿의 미형성 있음.×; Unfilled fillet.
본 발명의 커넥터 단자는 기계적 압축 응력이 부여되는 부분에서 휘스커(수염)의 발생을 억제하기 때문에, 단락의 발생을 유효하게 방지할 수 있다. 또한 기계적 압축 응력이 부여되는 부분의 접촉 저항은 유효하게 절감되어 있다. 또한 본 발명의 커넥터 단자는, 솔더링되는 부분에서 솔더 합금에 대한 젖음성이 우수하다.Since the connector terminal of this invention suppresses generation | occurrence | production of a whisker (beard) in the part to which mechanical compressive stress is applied, generation | occurrence | production of a short circuit can be effectively prevented. In addition, the contact resistance of the part to which mechanical compressive stress is applied is effectively reduced. Furthermore, the connector terminal of this invention is excellent in the wettability with respect to a solder alloy in the part to be soldered.
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