KR101214421B1

KR101214421B1 - 리플로우 Ｓｎ 도금 부재

Info

Publication number: KR101214421B1
Application number: KR1020127013324A
Authority: KR
Inventors: 나오후미 마에다
Original assignee: 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-12-21
Also published as: US8865319B2; JP2011111663A; CN102666938B; TWI409128B; EP2495354A1; KR20120085853A; JP5419275B2; WO2011065166A1; TW201125673A; US20120282486A1; EP2495354A4; CN102666938A

Abstract

(과제) 위스커 발생을 억제함과 함께, 삽입 발출력을 저감시킨 리플로우 Sn 도금 부재를 제공한다.
(해결 수단) Cu 또는 Cu 기 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 리플로우 Sn 층이 형성되고, 그 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 이상 5.0 이하인 리플로우 Sn 도금 부재이다.

Description

리플로우 Ｓｎ 도금 부재{REFLOW SN PLATED MEMBER}

본 발명은, 커넥터, 단자, 릴레이, 스위치 등의 도전성 스프링재에 바람직하게 사용되고, Cu 또는 Cu 기 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 리플로우 Sn 층이 형성되어 이루어지는 리플로우 Sn 도금 부재에 관한 것이다.

커넥터, 단자, 릴레이 등의 도전 부품에는, 구리 합금에 도금한 도금 부재가 사용되고, 그 중에서도 자동차용 커넥터에는, 구리 합금에 Sn 도금한 Sn 도금재가 다용되고 있다. 차재 커넥터에서는, 차재 전장품 (電裝品) 의 증가에 의한 다극화의 경향이 있어, 커넥터를 끼워 맞춤할 때에 삽입 발출력이 증대된다. 통상적으로 커넥터의 끼워 맞춤은 인력으로 실시하기 때문에, 작업 부하가 증가한다는 문제가 있다.

한편, Sn 도금재에는, 위스커가 발생하지 않고, 고온 환경하에서 땜납 젖음성이나 접촉 저항이 열화되기 어려운 것도 필요해지고 있다. 특히, 커넥터 메이커의 제조 공장의 해외 이전에 수반하여, 도금 후의 부재가 해외의 고온 다습 지역에서 장기 보관되거나, 납땜시에 실장로 내부에서 가열되어, 땜납 젖음성, 접촉 저항이 열화되는 것이 보고되고 있다. 또한, 자동차의 엔진룸 등의 고온에 Sn 도금재가 노출됨으로써, Sn 도금층에 구리 기재로부터 구리가 확산되거나 Sn 도금층이 산화되어 접촉 저항이 열화되는 경우가 있다.

이와 같은 점에서, Sn 도금층에 있어서의 (321) 면의 배향 지수를 2.5 이상 4.0 이하로 제어하고, Sn 도금층에서의 위스커 발생을 억제한 Sn 도금재가 개시되어 있다 (특허문헌 1 참조). 또, Sn 도금재가 고온에 노출되어도 구리 기재로부터 구리가 확산되지 않도록, Sn 도금층과 구리 기재 사이에 Ni 층을 형성한 리플로우 Sn 도금재가 개시되어 있다 (특허문헌 2 참조). 또한, Sn 도금층을 용해했을 때에 나타나는 Cu-Sn 합금상의 평균 조도를 0.05 ～ 0.3 ㎛ 로 제어하고, 삽입 발출성과 내열성을 향상시킨 리플로우 Sn 도금재가 개시되어 있다 (특허문헌 3 참조). 또, 리플로우를 하지 않은 Sn 도금층에 있어서의 (101) 면의 배향 지수를 2.0 이하로 제어하고, 프레스 타발 (打拔) 성과 내위스커성을 향상시킨 Sn 도금재가 개시되어 있다 (특허문헌 4 참조).

일본 공개특허공보 2008-274316호 일본 공개특허공보 2003-293187호 일본 공개특허공보 2007-63624호 일본 특허공보 3986265호

그러나, 위스커 발생을 억제하는 점에서는, 기재 표면의 Sn 도금층을 리플로우하는 것이 바람직하고, 이 점에서 특허문헌 4 에 기재된 기술의 경우, 가혹한 환경하에서 내위스커성이 우수하다고는 말하기 어렵다.

또, 커넥터 끼워 맞춤시의 삽입 발출력을 저감시키는 방법으로서, Sn 도금 두께를 얇게 하는 방법이 있는데, Sn 도금 두께를 얇게 하면, 가열 후의 땜납 젖음성이 열화되기 때문에, Sn 도금 두께의 감소에 의한 삽입 발출력 저감에는 한계가 있어, 새로운 수법에 의한 삽입 발출력의 저감이 요구되고 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 위스커 발생을 억제함과 함께, 삽입 발출력을 저감시킨 리플로우 Sn 도금 부재의 제공을 목적으로 한다.

본 발명자들은 여러 가지 검토한 결과, 기재의 표면에 형성한 리플로우 Sn 층의 표면의 배향을 제어함으로써, 삽입 발출력을 저감시키는 것에 성공하였다.

즉, 본 발명의 리플로우 Sn 도금 부재는, Cu 또는 Cu 기 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 리플로우 Sn 층이 형성되고, 그 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 이상 5.0 이하이다.

상기 리플로우 Sn 층은, 상기 기재의 표면에 Cu 도금층을 형성하고, 그 Cu 도금층의 표면에 형성된 Sn 도금층을 리플로우하여 형성된 것인 것이 바람직하다.

상기 리플로우 Sn 층과 상기 기재 사이에 Ni 층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 위스커 발생을 억제함과 함께, 삽입 발출력을 저감시킨 리플로우 Sn 도금 부재가 얻어진다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 본 발명에 있어서 ％ 란, 특별한 언급이 없는 한 질량％ 를 나타내는 것으로 한다.

본 발명의 실시형태에 관련된 리플로우 Sn 도금 부재는, Cu 또는 Cu 기 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 리플로우 Sn 층이 형성되고, 그 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 이상 5.0 이하이다.

Cu 또는 Cu 기 합금으로는, 이하의 것을 예시할 수 있다.

(1) Cu-Ni-Si 계 합금

Cu-Ni-Si 계 합금으로는, C70250 (CDA 번호, 이하 동일；Cu - 3 ％ Ni - 0.5 ％ Si - 0.1 Mg), C64745 (Cu - 1.6 ％ Ni - 0.4 ％ Si - 0.5 ％ Sn - 0.4 ％ Zn) 를 들 수 있다.

(2) 황동

황동으로는, C26000 (Cu - 30 ％ Zn), C26800 (Cu - 35 ％ Zn) 을 들 수 있다.

(3) 단동

단동으로는, C21000, C22000, C23000 을 들 수 있다.

(4) 티탄구리

티탄구리로는, C19900 (Cu - 3 ％ Ti) 을 들 수 있다.

(5) 인청동

인청동으로는, C51020, C51910, C52100, C52400 을 들 수 있다.

리플로우 Sn 층은, 상기 기재의 표면에 Sn 도금을 실시한 후, 리플로우 처리를 실시함으로써 얻어진다. 리플로우에 의해 상기 기재 중의 Cu 가 표면에 확산되고, 리플로우 Sn 층의 표면측에서부터, Sn 층, Cu-Sn 합금층, 기재의 순서로 층 구조가 구성된다. 리플로우 Sn 층으로는, Sn 단독의 조성 이외에, Sn-Cu, Sn-Ag, Sn-Pb 등의 Sn 합금을 사용할 수 있다. 또, Sn 층과 기재 사이에, Cu 하지층 및/또는 Ni 하지층을 형성하는 경우도 있다.

리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수를 2.0 이상 5.0 이하로 함으로써, 커넥터 등에 사용했을 때의 삽입 발출성이 개선된다. 리플로우 Sn 층 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 미만인 경우, 원하는 삽입 발출성이 얻어지지 않고, 5.0 을 초과하면 삽입 발출성은 양호해지지만, 가열 후의 땜납 젖음성이 열화된다.

리플로우 Sn 층 표면의 (101) 면의 배향을 제어함으로써 삽입 발출성이 개선되는 이유는 명확하지는 않지만, 다음의 것이 생각된다. 먼저, Sn 상의 슬립계는 {110}[001], {100}[001], {111}[101], {101}[101], {121}[101] 의 5 세트이고, {101} 면은 Sn 의 슬립면이 된다. 따라서, {101} 면을 많게 (2.0 이상) 함으로써, 리플로우 Sn 층 표면과 평행한 슬립면의 비율이 높아진다. 이 때문에, 커넥터를 끼워 맞출 때에 Sn 도금 표면에 전단 응력이 가해졌을 때, 비교적 낮은 응력에 의해 도금 표면이 변형된다고 생각된다.

리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수를 상기 범위로 제어하려면, 상기 기재의 표면의 배향을 변화시켜, 적절한 조건으로 리플로우 처리할 필요가 있다. 상기 기재 자체의 표면의 (101) 면의 배향 지수는 1.5 정도인데, 이와 같은 기재에 그대로 Sn 도금을 실시하여 리플로우해도, 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수를 2.0 이상으로 제어할 수 없다.

그래서, 기재 표면에 (101) 면을 우선 배향시킨 Cu 도금층을 형성하고, Cu 도금층의 표면에 Sn 도금을 실시한 후, 리플로우시의 (리플로우로 내의) 온도를 450 ～ 600 ℃, 리플로우 시간을 8 ～ 20 초로 하는 조건에서 리플로우 처리를 실시하면, 원하는 접촉 저항이나 땜납 젖음성을 만족시키고, 또한 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수를 2.0 이상으로 할 수 있다.

전기 도금으로 형성한 Cu 도금은, 리플로우시에 Cu-Sn 합금층의 형성에 소비되어 그 두께가 제로가 되어도 된다. 단, 리플로우 전의 Cu 도금층의 두께가 1.0 ㎛ 이상이면, 리플로우 후의 Cu-Sn 합금층의 두께가 두꺼워져, 가열했을 때의 접촉 저항의 증대나 땜납 젖음성의 열화가 현저해져, 내열성이 저하되는 경우가 있다. 이것은, 전기 도금에 의한 Cu 도금층은 Cu 가 전착립 (電着粒) 으로서 존재하여, 압연재인 기재 중의 Cu 에 비해 열에 의해 표면으로 확산되기 쉽기 때문이라고 생각된다.

리플로우 온도가 450 ℃ 미만인 경우, 또는, 리플로우 시간이 8 초 미만인 경우, 도금층으로의 배향 계승이 불충분하여, (101) 면의 배향 지수는 2.0 미만이 되고, 원하는 삽입 발출성이 얻어지지 않는다. 리플로우 온도가 600 ℃ 를 초과하는 경우, 또는 리플로우 시간이 20 초를 초과하는 경우, (101) 면의 배향 지수는 5.0 을 초과하고 삽입 발출성은 양호해지지만, 가열 후의 땜납 젖음성이 열화된다.

Cu 도금층의 배향을 제어하고, (101) 면의 배향 지수를 기재보다 높게 하려면, Cu 도금욕에 콜로이달 실리카 및/또는 할로겐화물 이온을 첨가하고, Cu 도금을 실시하면 된다. 할로겐화물 이온으로서 염화물 이온을 사용하는 것이 바람직하다. 염화물 이온의 농도 조정은, 예를 들어, 도금욕에 염화칼륨을 첨가함으로써 조정할 수 있는데, 도금욕 중에서 염화물 이온으로 전리되는 화합물이면, 칼륨염에 한정되지 않는다. Cu 도금욕으로는, 황산구리욕을 사용할 수 있고, 욕 중에 콜로이달 실리카 단독인 경우, 10 ㎖/ℓ 이상 (비중：1.12 g/㎥ 이고 실리카 함유율 20 wt％ 인 콜로이달 실리카의 체적을 나타내고, 실리카 입자경：10 - 20 ㎚), 염화물 이온 단독인 경우, 25 ㎎/ℓ 이상 첨가함으로써, Cu 도금층의 배향 제어가 가능해진다. 또, 콜로이달 실리카, 할로겐화물 이온을 공첨해도 된다.

(101) 면을 우선 배향시킨 Cu 도금의 두께를 0.2 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 미만의 범위로 하고, 그 위에 0.7 ～ 2.0 ㎛ 의 두께의 Sn 도금을 실시하고, 리플로우시의 온도를 450 ～ 600 ℃, 리플로우 시간을 8 ～ 20 초로 하여 리플로우 처리함으로써, 상기 도금 구조가 얻어진다.

리플로우 Sn 층 (금속 Sn 의 층) 의 평균 두께는 0.2 ～ 1.8 ㎛ 로 하는 것이 바람직하다. 리플로우 Sn 층의 두께가 0.2 ㎛ 미만이 되면 땜납 젖음성이 저하되고, 1.8 ㎛ 를 초과하면 삽입력이 증대되는 경우가 있다.

리플로우 Sn 층과 기재 사이에 형성되는 Cu-Sn 합금층의 두께는 0.5 ～ 1.9 ㎛ 로 하는 것이 바람직하다. Cu-Sn 합금층은 경질이기 때문에, 0.5 ㎛ 이상의 두께로 존재하면, 삽입력의 저감에 기여한다. 한편, Cu-Sn 합금층의 두께가 1.9 ㎛ 를 초과하면, 가열했을 때의 접촉 저항의 증대나 땜납 젖음성의 열화가 현저해져, 내열성이 저하되는 경우가 있다.

리플로우 Sn 층과 기재 사이에 Ni 층이 형성되어 있어도 된다. Ni 층은, 상기 기재의 표면에 Ni 도금, Cu 도금, Sn 도금을 순서대로 실시한 후, 리플로우 처리를 실시함으로써 얻어진다. 리플로우에 의해 상기 기재 중의 Cu 가 표면으로 확산되어, 리플로우 Sn 층의 표면측에서부터 Sn 층, Cu-Sn 합금층, Ni 층, 기재의 순서로 층 구조가 구성되는데, Ni 층이 기재로부터의 Cu 의 확산을 방지하기 때문에, Cu-Sn 합금층이 두꺼워지지 않는다. 또한, Cu 도금은, 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향을 2.0 이상으로 하기 위해서 행해진다.

리플로우 후의 Ni 층의 두께는 0.1 ～ 0.5 ㎛ 로 하는 것이 바람직하다. Ni 층의 두께가 0.1 ㎛ 미만에서는 내식성이나 내열성이 저하되는 경우가 있다. 한편, 리플로우 후의 Ni 층의 두께가 0.5 ㎛ 를 초과하면, 내열성의 개선 효과는 포화되고, 비용이 상승되기 때문에, Ni 층의 두께의 상한은 0.5 ㎛ 로 하는 것이 바람직하다.

실시예

다음으로, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

＜실시예 1＞

기재 (판 두께 0.3 ㎜ 의 Cu - 1.6 ％ Ni - 0.4 ％ Si 합금) 의 편면에, 전기 도금에 의해 두께 0.5 ㎛ 의 Cu 도금, 1.0 ㎛ 의 Sn 도금을 각각 실시한 후, 표 1 에 나타내는 조건으로 리플로우 처리하여, 리플로우 Sn 도금 부재를 얻었다.

Cu 도금욕으로는, 황산 농도 60 g/ℓ, 황산구리 농도 200 g/ℓ, 욕온 50 ℃의 황산구리욕을 사용하고, 또한 표 1 에 나타내는 비율로 콜로이달 실리카 (닛산 화학 공업사 제조 「스노우텍스 O」, 비중：1.12 로 실리카 함유율 20 wt％, 실리카 입자경：10 - 20 ㎚), 및/또는 염화물 이온 (염화칼륨) 을 첨가하였다. Cu 도금의 전류 밀도를 5 A/d㎡ 로 하고, 도금욕을 회전수 200 rpm 의 교반 날개로 교반하면서 도금하였다.

Sn 도금욕으로는, 메탄술폰산 80 g/ℓ, 메탄술폰산주석 250 g/ℓ, 욕온 50 ℃, 논이온계 계면 활성제 5 g/ℓ 의 욕을 사용하였다. Sn 도금의 전류 밀도를 8 A/d㎡ 로 하고, 도금욕을 회전수 200 rpm 의 교반 날개로 교반하면서 도금하였다.

＜평가＞

1. 배향 지수의 측정

얻어진 리플로우 Sn 도금 부재를 폭 20 ㎜ × 길이 20 ㎜ 의 시험편으로 자르고, 리플로우 Sn 층 표면의 배향을 X 선 디프랙토미터에 의해 표준 측정 (θ-2θ 스캔) 하였다. 선원으로서 CuKα 선을 사용하고, 관 전류 100 mA, 관 전압 30 kV 로 측정을 실시하였다. 배향 지수 K 는 다음 식을 사용하여 산출하였다.

K = {A/B}/{C/D}

A：(101) 면의 피크 강도 (cps)

B：고려한 배향면 ((200), (101), (220), (211), (301), (112), (400), (321), (420), (411), (312), (431), (103), (332)) 의 피크 강도의 합 (cps)

C : X 선 회절의 표준 데이터 (분말법) 에 있어서의 (101) 면의 강도

D : X 선 회절의 표준 데이터 (분말법) 에 있어서의 배향면 (B 로 규정한 면) 의 강도의 총합

2. 내열성의 평가

내열성의 평가로서, 얻어진 리플로우 Sn 도금 부재를 145 ℃ 에서 500 시간 가열한 후, 리플로우 Sn 층 표면의 접촉 저항을 측정하였다. 접촉 저항은, 야마자키 정기 연구소 제조 전기 접점 시뮬레이터 CRS-113-Au 형을 사용하고, 4 단자법에 의해, 전압 200 mV, 전류 10 mA, 슬라이딩 하중 0.49 N, 슬라이딩 속도 1 ㎜/min, 슬라이딩 거리 1 ㎜ 로 측정하였다.

3. 삽입 발출성의 평가

얻어진 리플로우 Sn 도금 부재의 리플로우 Sn 층 표면의 동마찰 계수에 의해, 삽입 발출성을 평가하였다. 먼저, 시료를 시료대 상에 고정시키고, 리플로우 Sn 층 표면이 반구상으로 팽창되도록, 시료의 기재측으로부터 직경 7 ㎜ 의 스테인리스구를 가압하였다. 이 리플로우 Sn 층 표면의 팽출부가 「암」측이 된다. 다음으로, 스테인리스구를 가압하지 않은 동일 시료를, 리플로우 Sn 층 표면이 노출되도록 이동대에 장착하였다. 이 면이 「수」측이 된다.

그리고, 「암」측의 팽출부를, 「수」측의 리플로우 Sn 층 상에 재치하고, 양자를 접촉시켰다. 이 상태에서, 팽출부의 이측 (기재측) 에 소정 가중 W (= 4.9 N) 를 가하면서, 이동대를 수평 방향으로 이동시키고, 이 때 수평 방향으로의 이동에 수반하는 저항 가중 F 를 로드 셀에 의해 측정하였다. 시료의 슬라이딩 속도 (이동대의 수평 이동 속도) 는 50 ㎜/min 으로 하고, 슬라이딩 방향은 시료의 압연 방향에 대해 평행한 방향으로 하였다. 슬라이딩 거리는 100 ㎜ 로 하고, 이 사이의 F 의 평균값을 구하였다. 그리고, 동마찰 계수 μ 를 μ = F/W 로부터 산출하였다.

4. 땜납 젖음성의 평가

JIS - C 60068 의 납땜 시험 방법 (평형법) 에 준하여, 얻어진 리플로우 Sn 도금 부재와 납프리 땜납의 젖음성을 평가하였다. Sn 도금 부재는 폭 10 ㎜ × 길이 50 ㎜ 의 직사각형 시험편으로 하고, 시험은 레스카사 제조 SAT-20 솔더 체커를 사용하여, 하기 조건으로 행하였다. 얻어진 하중/시간 곡선으로부터 제로 크로스 타임을 구하였다. 젖음성은 제로 크로스 타임이 6 초 이하이면 ○, 6 초를 초과하는 경우에는 × 로 판정하였다.

(플럭스 도포)

플럭스：25 ％ 로진-에탄올, 플럭스 온도：실온, 플럭스 깊이：20 ㎜, 플럭스 침지 시간：5 초로 하였다. 또한, 늘어진 부분 절단 방법은, 여과지에 에지를 5 초 갖다 대어, 플럭스를 제거하고, 장치에 고정시키고 30 초 유지하여 실시하였다.

(납땜)

땜납 조성 ： Sn - 3.0 ％ Ag - 0.5 ％ Cu (센쥬 금속 공업사 제조), 땜납 온도 ： 250 ℃, 땜납 침지 속도 ： 4 ㎜/s, 땜납 침지 깊이 ： 2 ㎜, 땜납 침지 시간 ： 10 초로 실시하였다.

＜실시예 2＞

상기 기재의 편면에, 전기 도금에 의해 두께 0.3 ㎛ 의 Ni 도금을 실시한 후, 실시예 1 과 동일하게 하여 두께 0.5 ㎛ 의 Cu 도금, 1.0 ㎛ 의 Sn 도금을 각각 실시하였다. 그 후, 표 2 에 나타내는 조건으로 리플로우 처리하여, 리플로우 Sn 도금 부재를 얻었다.

Ni 도금욕으로는, 황산니켈 ： 250 g/ℓ, 염화니켈 : 45 g/ℓ, 붕산 ： 30 g/ℓ, 욕온 50 ℃ 의 욕을 사용하였다. Ni 도금의 전류 밀도를 5 A/d㎡ 로 하고, 도금욕을 회전수 200 rpm 의 교반 날개로 교반하면서 도금하였다.

＜실시예 3＞

Ni 도금, Cu 도금 및 Sn 도금의 두께를 표 3 에 나타내는 바와 같이 변화시킨 것 이외에는 실시예 1 및 실시예 2 와 동일하게 하여 Ni 도금, Cu 도금, Sn 도금을 각각 실시하였다. 그 후, 550 ℃ × 15 sec 의 조건으로 리플로우 처리하여, 리플로우 Sn 도금 부재를 얻었다. Cu 도금욕으로는, 황산 농도 60 g/ℓ, 황산구리 농도 200 g/ℓ, 욕온 50 ℃ 의 황산구리욕을 사용하고, 또한 콜로이달 실리카 (닛산 화학 공업사 제조 「스노우텍스 O」) 15 ㎖/ℓ (비중：1.12 g/㎥ 이고 실리카 함유율 20 wt％ 인 콜로이달 실리카의 체적을 나타내고, 실리카 입자경：10 - 20 ㎚) 및 염화물 이온 (염화칼륨) 25 ㎎/ℓ 를 첨가하였다. Cu 도금의 전류 밀도를 5 A/d㎡ 로 하고, 도금욕을 회전수 200 rpm 의 교반 날개로 교반하면서 도금하였다.

얻어진 결과를 표 1 ～ 표 3 에 나타낸다.

또한, 표 1 의 발명예 1 ～ 7, 비교예 8 ～ 14 는, 실시예 1 의 조건으로 실시한 결과이다. 표 2 의 발명예 20 ～ 23, 비교예 30 ～ 35 는, 실시예 2 의 조건으로 실시한 결과이다. 표 3 의 발명예 40 ～ 49, 비교예 50 ～ 54 는, 실시예 3 의 조건으로 실시한 결과이다.

표 1 로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 범위인 발명예 1 ～ 7 의 경우, 동마찰 계수가 0.5 이하가 되고, 접촉 저항이 0.95 mΩ 이하임과 함께, 땜납 젖음성이 우수하였다.

한편, Cu 도금욕 중의 콜로이달 실리카의 함유량이 10 ㎖/ℓ 미만인 비교예 8 및 Cu 도금욕 중의 염화물 이온의 함유량이 25 ㎎/ℓ 미만인 비교예 9 의 경우, 모두 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 미만이 되고, 동마찰 계수가 0.5 를 초과하였다.

리플로우 시간이 8 초 미만인 비교예 10 및 리플로우 온도가 450 ℃ 미만인 비교예 12, 14 의 경우, 모두 리플로우 처리가 불충분해져, 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 미만이 되고, 동마찰 계수가 0.5 를 초과하였다. 이것은, 리플로우시에 Sn 도금층이 충분히 용융되지 않았기 때문에, Sn 층의 재배향이 발생되기 어려워졌기 때문이라고 생각된다.

리플로우 시간이 20 초를 초과한 비교예 11 및 리플로우 온도가 600 ℃ 을 초과한 비교예 13 의 경우, 모두 리플로우 처리가 과도해져, 접촉 저항이 0.95 mΩ 을 초과함과 함께, 땜납 젖음성이 떨어졌다. 이것은, 과도한 리플로우 처리에 의해, 리플로우 Sn 층으로 하지로부터 Cu 가 확산되거나 Sn 층이 산화되어 표면에 잔존하는 금속 Sn 량이 감소했기 때문이라고 생각된다.

표 2 로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 범위인 발명예 20 ～ 23 의 경우, 동마찰 계수가 0.5 이하가 되고, 접촉 저항이 0.95 mΩ 이하임과 함께, 땜납 젖음성이 우수하였다.

한편, Cu 도금욕 중의 콜로이달 실리카의 함유량이 10 ㎖/ℓ 미만인 비교예 30 및 Cu 도금욕 중의 염화물 이온의 함유량이 25 ㎎/ℓ 미만인 비교예 31 의 경우, 모두 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 미만이 되고, 동마찰 계수가 0.5 를 초과하였다.

리플로우 시간이 8 초 미만인 비교예 32 및 리플로우 온도가 450 ℃ 미만인 비교예 34 의 경우, 모두 리플로우 처리가 불충분해져, 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 미만이 되고, 동마찰 계수가 0.5 를 초과하였다.

리플로우 시간이 20 초를 초과한 비교예 33 및 리플로우 온도가 600 ℃ 을 초과한 비교예 35 의 경우, 모두 리플로우 처리가 과도해져, 접촉 저항이 0.95 mΩ 을 초과함과 함께, 땜납 젖음성이 떨어졌다.

표 3 으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 범위인 발명예 40 ～ 49 의 경우, 동마찰 계수가 0.5 이하가 되고, 접촉 저항이 0.95 mΩ 이하임과 함께, 땜납 젖음성이 우수하였다.

한편, Cu 도금을 형성하지 않고 기재 상에 직접 Sn 도금한 비교예 50 의 경우 및 Cu 도금시 (리플로우 전) 의 Cu 도금층의 두께가 0.2 ㎛ 미만인 비교예 51 의 경우, 모두 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 미만이 되고, 동마찰 계수가 0.5 를 초과하였다. 이것은, 리플로우시에 용융되는 Sn 층의 하지가 되는 Cu 도금층이 없기 (또는 얇기) 때문에, 기재의 배향의 영향이 강해져, Sn 층의 재배향이 발생되기 어려워졌기 때문이라고 생각된다.

Cu 도금시 (리플로우 전) 의 Cu 도금층의 두께가 1.0 ㎛ 이상인 비교예 52 의 경우, 접촉 저항이 0.95 mΩ 을 초과함과 함께, 땜납 젖음성이 떨어졌다. 이것은, 전기 도금에 의한 Cu 도금층은 Cu 가 전착립으로서 존재하여, 압연재인 기재 중의 Cu 에 비해 열에 의해 표면에 확산되기 쉽고, 리플로우 후의 Cu-Sn 합금층의 두께가 두꺼워졌기 때문이라고 생각된다.

Sn 도금시 (리플로우 전) 의 Sn 도금층의 두께가 0.7 ㎛ 미만인 비교예 53 의 경우, 접촉 저항이 0.95 mΩ 을 초과함과 함께, 땜납 젖음성이 떨어졌다. 이것은, Sn 도금층의 두께가 얇기 때문에, 리플로우에 의한 Cu 의 확산이나 Sn 층 산화에 의해, 표면에 잔존하는 금속 Sn 량이 감소했기 때문이라고 생각된다.

Sn 도금시 (리플로우 전) 의 Sn 도금층의 두께가 2.0 ㎛ 를 초과한 비교예 54 의 경우, 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 미만이 되고, 동마찰 계수가 0.5 를 초과하였다. 이것은, Sn 도금층의 두께가 두껍기 때문에, 부드러운 Sn 에 의해 표면의 마찰이 커졌기 때문이라고 생각된다.

Claims

Cu 또는 Cu 기 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 리플로우 Sn 층이 형성되고, 상기 리플로우 Sn 층의 표면의 (101) 면의 배향 지수가 2.0 이상 5.0 이하인 리플로우 Sn 도금 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 리플로우 Sn 층은, 상기 기재의 표면에 Cu 도금층을 형성하고, 상기 Cu 도금층의 표면에 형성된 Sn 도금층을 리플로우하여 형성된 것인 리플로우 Sn 도금 부재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 리플로우 Sn 층과 상기 기재 사이에 Ni 층이 형성되어 있는 리플로우 Sn 도금 부재.