KR101370137B1 - 전기전자 부품용 복합재료 및 그것을 이용한 전기전자 부품 - Google Patents

Abstract

전기전자부품의 재료로서 이용되는, 적어도 표면이 Cu 또는 Cu 합금인 금속기재상의 적어도 일부에 절연피막이 형성된 전기전자 부품용 복합재료로서, 상기 금속기재와 상기 절연피막과의 사이에 Ni 또는 Ni 합금에 Cu가 확산된 금속층이 사이에 개재되고, 상기 금속층의 최표면을 오제 전자 분광 측정했을 때의 Ni에 대한 Cu의 원자수 비율(Cu/Ni)이 0.005 이상인 전기전자 부품용 복합재료.

Description

전기전자 부품용 복합재료 및 그것을 이용한 전기전자 부품{Composite Material for Electrical/Electronic Component and Electrical/Electronic Component Using the Same}

본 발명은, 금속기재상에 절연피막이 형성된 전기전자 부품용 복합재료 및 그것을 이용한 전기전자 부품에 관한 것이다.

금속기재상에 전기적인 절연피막(본 발명에 있어서, 단순히 '절연피막'이라고도 한다.)이 형성된 절연피막 부착의 금속재료는, 예를 들면 회로기판 등에서의 실드 재료로서 이용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조). 이 금속재료는, 상자체, 케이스, 커버, 캡 등에 이용하는 것이 적합하고, 특히, 소자 내장용 저배화(내부 공간의 높이를 보다 낮게 하는 것) 상자체에 이용하는 것이 특히 적합하다고 되어 있다.

또한, 금속기재상에 절연피막이 형성된 금속재료를, 상기 전기전자 부품용의 재료로서 적용하는 경우, 이 재료는, 금속기재상에 절연피막이 형성되어 있기 때문에, 금속기재와 절연피막을 그 계면을 포함한 개소에서 타발 가공 등의 가공을 실시하여 커넥터 접점 등을 형성하는 것에 의해, 상기 커넥터 접점을 좁은 피치로 배치하는 것도 가능해져, 여러 가지 응용을 생각할 수 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2002-237542호

특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2004-197224호

특허문헌 2에는, 금속기재상에 적어도 1층의 금속층을 사이에 두고 절연피막이 형성된 전기전자 부품용 복합재료가 기재되어 있다. 상기 금속층으로서 Ni 또는 Ni 합금을 선택하는 것에 의해, 금속기재의 내열성이나 내식성이 향상되거나, 절연피막의 밀착성이 향상되거나 하는 효과가 기대되지만, 실제로 전기전자 부품으로서 적용하는 것을 검토한 경우, 몇 가지 불량이 발생한다.

상기 전기전자 부품용 복합재료를 케이스나 커넥터라고 하는 전기전자 부품에 적용하는 것을 생각한 경우, 납땜성이나 타발 가공면의 내식성, 전기 접점에서의 신뢰성을 고려하여, Sn, Ni, Ag, Au 등의 후도금 처리가 실시되는 경우가 많다. 이 때, 절연피막이 형성되지 않은 개소에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 금속층이 형성되어 있으면, 금속층의 표면은 Ni의 부동태 피막으로 덮여져 있고 불활성이기 때문에, 덧붙여지는 도금의 밀착성이 저하하여, 최악의 경우 도금이 박리된다고 하는 문제가 생긴다.

이 문제를 회피하기 위해서는, 개재하는 금속층을 절연피막의 바로 아래에만 형성하는 방법이나, 후도금의 전처리로서 Ni의 부동태 피막을 제거하기 위한 특수한 전처리를 행하는 것을 생각할 수 있지만, 모두 기술적인 시간과 수고가 커서 설비 투자비 등을 생각하면 경제적이지 않다. 또한, 개재하는 금속층이 절연피막의 바로 아래에만 형성되어 있는 경우에서도, 절연피막을 포함한 개소에서 타발 가공이 실시된 경우에는, 타발된 단면에는 반드시 개재하는 금속층이 노출하게 되기 때문에, 같은 문제가 발생한다.

또한, 전기전자 부품은 타발 가공이나 휨가공에 의해서 소정의 형상으로 성형 가공된 후, 납땜 처리에 의해서 실장되는 경우가 많다. 이 경우도, 절연피막이 형성되지 않은 개소에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 금속층이 형성되어 있으면, Ni의 부동태 피막에 의해서 납땜성이 악화되어 버려, 실장 불량을 일으키는 등의 문제가 생긴다.

본 발명은, 금속기재와 절연피막과의 계면에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 금속층을 사이에 둔 전기전자 부품용 복합재료에 있어서, 후도금성이나 납땜성이 뛰어난 전기전자 부품용 복합재료를 제공하고, 더불어 이 전기전자 부품용 복합재료에 의해 형성되는 전기전자 부품을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들이 상기 문제점에 대해 열심히 검토한 결과, 금속기재와 절연피막과의 사이에 개재된 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 금속층의 표면에 Cu를 노출시킴으로써, 후도금에서의 도금의 밀착성이나 납땜성을 충분히 얻을 수 있는 것을 알아내고, 검토를 더 진행하여 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

본 발명에 의하면, 이하의 수단이 제공된다:

(1) 전기전자 부품에서 사용하기 위한 재료로서 사용되는 전기전자 부품용 복합재료로서,
Cu 또는 Cu 합금으로 형성된 표면을 적어도 구비하는 금속기재와,
상기 금속기재의 적어도 일부상에 제공되는 절연피막을 포함하고,
Cu를 Ni 또는 Ni 합금에 확산시킨 금속층이 상기 금속기재와 절연피막 사이에 개재되어 있고, 상기 금속층이 150℃~400℃에서 5초~30초 동안의 열처리가 실시되며,
상기 금속층의 최표면을 오제 전자 분광 측정했을 때의 Ni에 대한 Cu의 원자수 비율(Cu/Ni)이 0.005~0.483의 범위내이고,
상기 금속층의 두께가 0.001~0.05㎛의 범위내이며,
상기 절연피막이 폴리아미드이미드로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전기전자 부품용 복합재료,

삭제

(2) 상기 금속층이 표면에서 Cu가 열확산된 층인 것을 특징으로 하는 (1)항에 기재된 전기전자 부품용 복합재료,

(3) (1) 또는 (2)항에 기재된 전기전자 부품용 복합재료를 이용한 전기전자 부품으로서, 상기 금속층의 적어도 일부에 도금 처리가 행하여져 형성된 것을 특징으로 하는 전기전자 부품,

(4) (1) 또는 (2)항에 기재된 전기전자 부품용 복합재료를 이용한 전기전자 부품으로서, 상기 금속층의 적어도 일부에 납땜 처리가 행하여져 형성된 것을 특징으로 하는 전기전자 부품, 및

(5) Cu 또는 Cu 합금으로 형성된 표면을 적어도 구비하는 금속기재에 절연피막을 형성하고, 상기 금속기재와 절연피막 사이에 Ni 또는 Ni 합금으로 형성된 금속층을 적어도 부분적으로 개재시키는 단계,
상기 절연피막을 형성하기 전 또는 후에, 150℃~400℃에서 5초~30초 동안 열처리를 행하여, 상기 금속층 표면내에 Cu를 열확산시켜서, 상기 금속층의 최표면을 오제 전자 분광 측정했을 때의 Ni에 대한 Cu의 원자수 비율(Cu/Ni)을 0.005~0.483의 범위내로 조절하는 단계를 포함하고,
상기 금속층의 두께가 0.001~0.05㎛의 범위내이며,
상기 절연피막이 폴리아미드이미드로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전기전자 부품용 복합재료의 제조방법.

본 발명에 의하면, 금속기재와 절연피막과의 사이에 끼워진 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 금속층의 최표면을 오제 전자 분광 측정했을 때의 Ni에 대한 Cu의 원자수 비율(Cu/Ni)이 0.005 이상이 되도록, 금속층의 표면에 Cu가 노출되어 있기 때문에, 전기전자 부품에 성형할 때의 도금의 밀착성이나 납땜성이 뛰어난 전기전자 부품용 복합재료를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 이하의 구성을 병용함으로써, 전기전자 부품에 성형할 때의 도금의 밀착성이나 납땜성이 뛰어난 전기전자 부품용 복합재료를 더 용이하게 얻을 수 있다.

(1) 절연피막을 폴리이미드 또는 폴리아미드이미드에 의해 구성하는 것.

(2) 절연피막을 형성하기 전 또는 후에 열처리를 실시하는 것.

또한, 본 발명의 전기전자 부품은, 금속층의 표면에 Cu가 노출되어 있기 때문에, 금속층의 적어도 일부를 포함한 절연피막이 형성되지 않은 개소에 대한 도금의 밀착성이 뛰어난 전기전자 부품을 용이하게 얻을 수 있다.

게다가, 본 발명의 전기전자 부품은, 금속층의 표면에 Cu가 노출되어 있기 때문에, 금속층의 적어도 일부를 포함한 절연피막이 형성되지 않은 개소에 대한 납땜성이 뛰어난 전기전자 부품을 용이하게 얻을 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 적절히 첨부의 도면을 참조하여, 하기의 기재로부터 보다 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태의 전기전자 부품용 복합재료의 일례를 도시하는 단면도이다.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시형태의 전기전자 부품용 복합재료의 단면도의 일례를 도 1에 도시한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 전기전자 부품용 복합재료(1)는, 금속기재(11)상에 절연피막(12)이 형성되어 있고, 금속기재(11)와 절연피막(12)과의 사이에, Ni 또는 Ni 합금에 Cu를 확산시켜서 이루어지는 금속층(13)이 형성되어 있다. 이 금속층(13)은, 금속기재(11)에 대해서, 상면측의 금속층(13a)과 하면측의 금속층(13b)으로 이루어지고, 금속층(13a,13b)의 표면에는, 최표면을 오제 전자 분광 측정했을 때의 Ni에 대한 Cu의 원자수 비율(Cu/Ni)이 0.005 이상이 되도록 Cu가 노출되어 있기 때문에, 금속층의 적어도 일부를 포함한 절연피막이 형성되지 않은 개소에 대한 도금의 밀착성이나 납땜성이 뛰어난 전기전자 부품용 복합재료(1)를 실현할 수 있다. 여기서, Ni에 대한 Cu의 원자수 비율(Cu/Ni)의 값은, 1 이하인 것이 바람직하다. 이 값이 1을 넘는 경우는, Cu의 산화가 진행되어, 금속층 표면에 대한 납땜성이 저하할 우려가 있다.

한편, 본 발명에 있어서는, 금속층(13a,13b)에 Cu를 확산시키는 공정에 의해, 금속기재(11)와 금속층(13a 또는 13b)과의 경계가 소멸되어, 일체화한 것이더라도 좋다. 이 경우이더라도, 오제 전자 분광 측정하는 최표면은 '금속층의 최표면'이라고 표기한다.

도 1에 있어서, 절연피막(12)은 상면측의 금속층(13a)의 외표면의 전체와 하면측의 금속층(13b)의 외표면의 일부에 형성되어 있는 예를 나타내지만, 이것은 어디까지나, 일례로서, 절연피막(12)은 상면측의 금속층(13a)의 외표면 전체, 하면측의 금속층(13b)의 외표면 전체, 상면측의 금속층(13a)의 외표면의 일부, 하면측의 금속층(13b)의 외표면의 일부, 또는 금속기재(11)와 금속층(13a,13b)의 양쪽 모두에 걸친 영역에 형성되어 있어도 좋다. 즉, 금속층(13a,13b)상의 적어도 일부에 절연피막(12)이 형성되어 있으면 좋다. 이하, 금속층(13a,13b)을 합하여 금속층(13)으로서 설명한다.

금속층(13)은, 예를 들면 금속기재(11)의 표면 보호를 위해서나, 절연피막 (12)의 밀착성의 향상을 위해서 형성된다. 금속층(13)은, 전기도금, 화학도금 등의 방법으로 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 금속층을, 적어도 표면이 Cu 또는 Cu 합금인 금속기재(11)상에 형성하고, 그 후 Cu를 표면에 열확산시킨 층인 것이 바람직하다. Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 금속층을 도금에 의해 형성하는 경우는, 습식 도금이라도 건식 도금이라도 좋다. 상기 습식 도금의 예로서는 전해 도금법이나 무전해 도금법을 들 수 있다. 상기 건식 도금의 예로서는 물리 증착(PVD)법이나 화학 증착(CVD)법을 들 수 있다.

금속층(13)의 두께는, 0.1㎛ 미만이 바람직하고, 0.001∼0.05㎛가 더 바람직하다. 금속층이 너무 두꺼우면 금속층 표면에의 Cu의 노출이 일어나지 않고, 금속층의 적어도 일부를 포함한 절연피막이 형성되지 않은 개소에 대한 도금의 밀착성이나 납땜성이 악화된다. 또한, 금속층이 너무 두꺼우면 타발 가공이나 휨가공 등의 가공을 실시했을 때에, 눌림(shear droop)이 커지거나 균열이 발생하거나 하여, 절연피막의 박리를 조장해 버릴 우려가 있기 때문에, 이 관점으로부터도 금속층 (13)의 두께는 0.1㎛ 미만으로 하는 것이 바람직하다.

금속층(13)의 표면에의 Cu의 노출을 촉진시키기 위해, Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 금속층을 형성한 후에 열처리하는 것이 바람직하다. 열처리를 행하는 것에 의해 금속층중으로의 Cu의 확산이 촉진되어, 금속층 표면에의 Cu의 노출량이 증가한다. 열처리를 행하는 것은 절연피막(12)을 형성하기 전이라도 후라도 좋다. 또한, 절연피막(12)을 형성할 때에 행해지는 열처리도 금속층중으로의 Cu의 확산을 촉진한다.

열처리의 조건으로서는, 150∼400℃에서 5초간∼2시간이 바람직하고, 200∼350℃에서 1분간∼1시간이 더 바람직하다.

금속층(13)의 표면에의 Cu의 노출량은, 금속층 표면을 오제 전자 분광 측정했을 때의 Ni에 대한 Cu의 원자수 비율(Cu/Ni)이, 0.005 이상인 것이 바람직하고, 0.03 이상인 것이 더 바람직하다. Cu의 노출량이 적으면 Ni의 부동태 피막에 의해서 후도금의 밀착성이나 납땜성이 나빠진다.

본 발명에 있어서, 오제 전자 분광 측정은, 금속층 표면의 절연피막이 형성되지 않은 개소에 대해서 직접 측정을 행하고, 금속층 표면이 전부 절연피막에 의해서 덮여져 있는 경우는, 90℃의 40% 수산화칼륨 수용액중에 30분간 침지 처리하는 등의 방법으로 절연피막을 박리한 후, 노출된 금속층 표면에 대해서 측정을 행한다. 절연피막을 박리하는 방법은, 상기에 한정되는 것이 아니라, 금속층 표면의 원자수 비율이 바뀌어 버릴 우려가 없으면, 유기용제에 의한 처리라도 물리적인 박리 처리이라도 좋다.

본 발명에서의 금속층 표면을 오제 전자 분광 측정했을 때의 Ni에 대한 Cu의 원자수 비율(Cu/Ni)은, 가속 전압 10kV, 전류치 1nA에서, 50㎛×50㎛의 범위에 대해서 측정한 값이다.

절연피막(12)은, 적당한 절연성을 갖는 것이 바람직하고, 전기전자 부품에 형성된 후에 리플로우 실장될 가능성을 고려하면 폴리이미드나 폴리아미드이미드 등의 내열성수지로 이루어져 있는 것이 바람직하다. 그 중에서도 특히, 원료 비용이나 생산성, 타발 가공 등의 가공성의 밸런스를 고려하면 폴리아미드이미드가 바람직하다.

절연피막(12)의 재료로서는, 상기와 같이 내열성 수지 등의 유지재료를 이용하는 것이 가공성의 점 등에서 바람직하지만, 전기전자 부품용 복합재료(1)의 요구 특성 등에 따라서, 절연피막(12)의 재료를 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면 내열성 수지 등의 유지재료를 기초로서 이것에 기초 이외의 첨가물(유기물, 무기물 모두 가능)을 첨가한 것이나 무기재료 등도 채용할 수 있다.

금속기재(11)의 표면에 금속층(13)을 사이에 두고 절연피막(12)을 형성하는 방법에는, 금속기재상의 절연을 필요로 하는 개소에, (a) 접착제 내열성 수지필름을 배치하고, 상기 접착제를 유도가열롤에 의해 용융하고, 이어서 가열처리하여 반응경화접합하는 방법, (b) 수지 또는 수지 전구체를 용매에 용해한 바니스를 도포하고, 필요에 의해 용매를 휘발시키거나 또는 휘발시키지 않고, 이어서 가열처리하여 반응경화접합하는 방법 등을 들 수 있다. 본 발명의 실시형태에 관한 전기전자 부품용 복합재료(1)에 있어서는, 상기 (b)의 방법을 이용하는 것이, 접착제의 영향을 고려하지 않아도 좋게 되는 점에서 바람직하다.

한편, 상기 (b)의 방법의 구체적인 예는, 절연 전선의 제조방법 등에서는 일반적인 기술이며, 일본 공개특허공보 평성5-130759호 등에서도 알려져 있다. 상기 공보는 본 발명의 참고 기술로서 취급된다.

여기서, 상기 (b)의 방법은 반복해도 좋다. 이와 같이 하면, 용매의 휘발이 불충분해질 우려가 적어져서, 절연피막(12)과 금속층(13)과의 사이에 기포 등이 발생할 우려를 저감할 수 있어, 절연피막(12)과 금속층(13)과의 밀착성을 더 높일 수 있다. 이와 같이 해도, 여러 차례로 나누어 형성된 수지 경화체가 실질적으로 동일한 것이면, 금속층(13)상에 실질적으로 1층의 절연피막(12)을 형성할 수 있다.

또한, 금속기재(11)의 면의 일부에 절연피막(12)을 형성하고 싶은 경우에는, 금속기재(11)의 표면에 금속층(13)을 형성한 후에, 예를 들면, 도장부를 오프셋(평판) 인쇄나 그라비아(오목판) 인쇄의 롤 코트법 설비를 응용한 방법, 혹은 감광성 내열수지의 도포와 자외선이나 전자선에 의한 패턴 형성과 수지경화 기술을 응용하는 방법, 나아가서는 회로기판에서의 노광현상 에칭 용해에 의한 미세 패턴 형성 기술의 수지피막에의 응용 등으로부터, 수지피막의 형성 정밀도 레벨에 따른 제조공법을 채용할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 금속기재(11)의 면중 필요한 부분에만 절연피막(12)을 형성하는 것이 용이하게 실현 가능해지고, 금속기재(11)를 다른 전기전자 부품 또는 전선 등과 접속하기 위해서 절연피막(12)을 제거하는 것이 불필요해진다.

절연피막(12)의 두께는, 너무 얇으면 절연 효과를 기대할 수 없고, 너무 두꺼우면 타발 가공이 곤란하게 되기 때문에, 2∼20㎛가 바람직하고, 3∼10㎛가 더 바람직하다.

금속기재(11)는, 적어도 표면이 Cu 또는 Cu 합금인 금속기재이며, 도전성, 도금성, 납땜성 등의 관점에서, 구리계 금속재료를 이용하는 것이 바람직하다. 구리계 금속재료로서는, 인청동(Cu-Sn-P계), 황동(Cu-Zn계), 양은(Cu-Ni-Zn계), 콜손합금(Cu-Ni-Si계) 등의 구리기(基) 합금이 적용 가능한 외, 무산소동, 터프 피치동, 인탈산동 등도 적용 가능하다.

금속기재(11)의 두께는, 0.06mm 이상이 바람직하다. 0.06mm보다 얇으면 전기전자 부품으로서 충분한 강도를 확보할 수 없기 때문이다. 또한, 너무 두꺼우면 타발 가공시에 클리어런스의 절대치가 커져, 타발부의 눌림이 커지기 때문에, 두께는 0.4mm 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.3mm 이하로 하는 것이 더 바람직하다. 이와 같이, 금속기재(11)의 두께의 상한은, 타발 가공 등에 의한 가공의 영향(클리어런스, 눌림의 크기 등)을 고려하여 결정된다.

또한, 전기전자 부품용 복합재료(1)를 타발 가공 등에 의해 가공한 후, 금속층(13)의 적어도 일부를 포함한 절연피막(12)이 형성되지 않은 개소에 도금 처리가 행하여져도 좋다. 금속층(13)의 적어도 일부를 포함한 절연피막(12)이 형성되지 않은 개소란, 예를 들면 도 1에서의 금속층(13)을 포함한 금속기재(11)의 측면이나, 금속층(13)의 상면의 일부의 절연피막(12)이 형성되어 있는 부분 이외의 개소 등을 의미한다. 여기서 이용되는 도금 처리로서는, 종래 이용되고 있는 임의의 도금을 이용할 수 있고, 예를 들면, Ni 도금, Sn 도금, Au 도금 등을 들 수 있다. 도금에 의해 덧붙임 금속층을 형성하는 것에 의해, 금속기재(11)의 표면을 보호할 수 있다.

금속층(13)의 두께가 두꺼운 절연피막 부착의 금속재료에 대해서 덧붙임의 도금 처리를 실시하면, 금속층의 표면은 Ni의 부동태 피막으로 덮여져 있고 불활성이기 때문에, 덧붙여지는 도금의 밀착성이 저하하고, 최악의 경우 도금이 박리될 우려가 있지만, 본 실시형태의 전기전자 부품용 복합재료(1)는, 금속층(13)의 두께가 얇고 금속층의 표면에 Cu가 노출되어 있기 때문에, 도금 등의 후가공에 의해 덧붙임 금속층(도시하지 않음)을 형성해도 덧붙임된 금속층이 박리되지 않는 이점이 있다.

여기서, 덧붙임 금속층의 두께는 금속층(13)의 두께에 관계없이 적절히 결정된다. 금속기재(11)의 표면을 보호한다고 하는 목적을 고려하면, 덧붙임 금속층의 두께는 0.001∼5㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다. 덧붙임 금속층으로서 이용되는 금속은, 전기전자 부품의 용도에 의해 적절히 선택되지만, 전기 접점, 커넥터 등에 이용되는 경우는, Au, Ag, Cu, Ni, Pd, Sn 또는 이것들을 포함한 합금인 것이 바람직하다.

또한, 전기전자 부품용 복합재료(1)를 타발 가공 등에 의해 가공한 후, 금속층(13)의 적어도 일부를 포함한 절연피막(12)이 형성되지 않은 개소에 납땜 처리가 행하여져도 좋다.

납땜 처리로서는, 종래, 전기전자 부품을 형성할 때에 상용되는 임의의 처리 방법을 이용할 수 있다. 금속층(13)의 두께가 두꺼운 절연피막 부착의 금속재료에 대해서 납땜 처리를 실시하면, 금속층의 표면은 Ni의 부동태 피막으로 덮여져 있고 불활성이기 때문에, 땜납의 젖음성이 저하하여 접합 불량을 일으킬 우려가 있지만, 본 실시형태의 전기전자 부품용 복합재료(1)는, 금속층(13)의 두께가 얇고 금속층의 표면에 Cu가 노출되어 있기 때문에, 납땜 처리를 행하였을 때에 접합 불량을 일으키지 않는 이점이 있다.

본 발명의 다른 실시형태는, 전기전자 부품용 복합재료(1)를 이용한 전기전자 부품으로서, 금속층(13)의 적어도 일부를 포함한 절연피막(12)이 형성되지 않은 개소에 상기의 도금 처리가 행하여져 형성된 전기전자 부품이다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시형태는, 전기전자 부품용 복합재료(1)를 이용한 전기전자 부품으로서, 금속층(13)의 적어도 일부를 포함한 절연피막(12)이 형성되지 않은 개소에 상기의 납땜 처리가 행하여져 형성된 전기전자 부품이다.

본 발명의 전기전자 부품으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 커넥터, 단자, 실드 케이스 등이 있고, 이것들은 휴대전화, 휴대정보단말, 노트북, 디지털카메라, 디지털비디오 등의 전기전자 기기에 적합하게 채용할 수 있다.

<실시예>

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

(시료)

두께 0.1mm, 폭 20mm의 금속조(금속기재)에, 전해 탈지, 산세 처리를 이 순서로 실시한 후, Ni 도금을 실시하고, 이어서 각 조의 단으로부터 5mm의 위치에 폭 10mm의 절연코팅층을 형성하고, 본 발명예 및 비교예의 전기전자 부품용 복합재료를 제조하였다. 금속조에는 JIS 합금 C5210R{인청동, 후루카와 덴키고교(주)제}을 이용하였다.

(각종 조건)

상기 전해 탈지 처리는, 클리너 160S{멜텍스(주)제}를 60g/리터 포함한 탈지액중에서, 액체온도 600℃로 전류 밀도 2.5A/d㎡의 조건으로 30초간 캐소드 전해하여 행하였다.

상기 산세 처리는, 황산을 100g/리터 포함한 산세액중에 실온에서 30초간 침지하여 행하였다.

상기 Ni 도금은, 술파민산니켈 400g/리터, 염화니켈 30g/리터, 붕산 30g/리터를 포함한 도금액중에 있어서, 액체온도 55℃에서, 표 1에 나타낸 전류밀도 0.1∼10A/d㎡의 조건으로 10초간 전류를 흐르게 함으로써 행하였다.

상기 절연코팅층은, 바니스(유동형상 도포물)를 도장장치의 직사각형 형상 토출구로부터 주행하는 금속기재 표면에 수직으로 토출하고, 150℃에서 1분간의 예비 가열을 행한 후, 350℃에서 5분간 가열하여 형성하였다. 상기 바니스에는 n-메틸2-피롤리돈을 용매로 하는 폴리이미드(PI) 용액{아라카와가가쿠고교(주)제}을 이용하여 수지 두께가 8∼10㎛의 범위가 되도록 형성하였다.

(평가 조건)

얻어진 전기전자 부품용 복합재료의 절연피막이 형성되지 않은 개소에 대해서, 도금두께의 측정 및 오제 전자 분광 측정을 행한 후, 얻어진 전기전자 부품용 복합재료에 대해서, 도금 밀착성의 평가와 납땜성의 평가시험을 행하였다.

초기 도금두께의 측정은, 형광 X선 막두께 합계 SFT-3200{세이코 프레시젼(주)제}을 이용하여 10점의 평균치에 의해 측정하였다.

상기 오제 전자 분광 측정은, 알백·파이(주)제 Model 680을 이용하여, 가속 전압 10kV, 전류치 1nA에서, 50㎛×50㎛의 범위에 대해 정량 분석을 행하였다.

상기 도금 밀착성의 평가는, 얻어진 전기전자 부품용 복합재료를 길이 30mm로 타발한 후, 금속층 표면이 노출되어 있는 개소(이하의 표에서는 '표면'이라고 표기한다.) 및 타발 가공에 의해서 새롭게 생성한 타발 단면(이하의 표에서는 '단면'이라고 표기한다.)에 대해서, 시료 작성과 같은 조건으로 전해 탈지, 산세 처리를 이 순서로 실시한 후, Ni 도금을 실시하여, JIS-H8504에 기초하여 테이프 벗김 시험을 행하였다. 상기 Ni 도금은 시료 제작과 같은 도금 욕을 이용하여, 전류밀도 5A/d㎡에서 2분간 전류를 흐르게 하는 것에 의해 행하였다. 상기 테이프 벗김 시험은, 금속층 표면에 대해서는 2mm각의 크로스컷을 실시한 후에 행하고, 타발 단면에 대해서는 그대로의 상태로 행하였다. 테이프는 (주)데라오카 세이사쿠쇼제 631S #25를 사용하였다. 판정 기준은, 도금 박리가 발생하지 않은 경우를 ○, 도금 박리가 발생한 경우를 ×로 하였다.

상기 납땜성의 평가는, 얻어진 전기전자 부품용 복합재료를 길이 30mm로 타발한 후, 플럭스중에 5초간 침지하여, 245℃로 가열한 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 욕에 10초간 침지한 후, 금속층 표면이 노출되어 있었던 개소 및 타발 가공에 의해서 새롭게 생성한 타발 단면에 대해서, 응고한 땜납을 광학 현미경 60배로 관찰하는 것에 의해 행하였다. 상기 플럭스는 다무라가켄(주)제 ULF-300R을 이용하였다. 판정 기준은, 땜납 표면이 평활하고 금속층이 완전하게 피복되어 있는 경우를 ◎, 금속층이 완전하게 피복되어 있지만 땜납 표면의 요철이 심하게 뿔 모양 등으로 대표되는 납땜 불량이 인정되는 경우를 ○, 땜납의 터짐이 생겨 금속층의 노출이 인지되는 경우를 ×로 하였다.

(평가 결과)

도금두께 측정 및 오제 전자 분광 측정의 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 도금 밀착성 및 납땜성의 평가 결과를 표 2에 나타낸다. 표 1에는, 시료 작성시의 Ni 도금의 전류 밀도를 병기하였다.

[표 1]

[표 2]

표 1에 나타나는 바와 같이, 도금두께가 두꺼운 비교예 No.8, 9에서는, 금속층 표면에의 Cu의 노출이 일어나지 않은 것을 알 수 있다. 또한, 도금두께가 얇은 본 발명예 No. 1∼3에서는, 형광 X선에서는 도금두께를 측정할 수 없었지만, 오제 전자 분광 측정의 결과로부터 Ni가 도금되어 있는 것을 확인할 수 있다. 한편, 여기서, 도금두께가 '○'이란, 금속기재와 금속 도금층과의 경계가 소멸되어, 일체화된 것이다.

표 2에 나타나는 바와 같이, 비교예 No. 8, 9에서는, 금속층 표면에의 Cu의 노출이 일어나지 않기 때문에, 금속층에 대한 도금 밀착성 및 납땜성이 뒤떨어진다. 이것에 대해 본 발명예 No. 1∼7에서는, 금속층 표면의 Cu/Ni 비율이 0.005 이상에서 Cu의 노출이 일어나고 있기 때문에, 금속층에 대한 도금 밀착성 및 납땜성이 뛰어나다. 특히 Cu/Ni 비율이 0.05∼0.5의 No. 2∼6에서는, 금속층 표면에 대한 납땜성이 특히 뛰어나다. Cu/Ni 비율이 0.786인 No. 1의 납땜성이 약간 뒤떨어지는 결과가 된 것은, Ni량이 적기 때문에 내식 효과가 충분히 발휘되지 않고, Cu의 산화가 진행되었기 때문이라고 생각된다.

[실시예 2]

절연코팅층을, n-메틸 2-피롤리돈을 용매로 하는 폴리아미드이미드(PAI)용액 {도토쿠도료(주)제}의 바니스를 300℃에서 30초간 가열하는 것에 의해 형성한 것 외는, 실시예 1과 같이, 본 발명예 및 비교예의 전기전자 부품용 복합재료를 제조하여, 평가 시험을 행하였다. 그 결과를 표 3, 표 4에 나타낸다.

[표 3]

[표 4]

표 3에 나타나는 바와 같이, 도금두께가 두꺼운 비교예 No. 16∼18에서는, 금속층 표면에의 Cu의 노출이 일어나지 않은 것을 알 수 있다. 또한, 도금두께가 얇은 본 발명예 No. 10∼12에서는, 형광 X선에서는 도금두께를 측정할 수 없었지만, 오제 전자 분광 측정의 결과로부터 Ni가 도금되어 있는 것을 확인할 수 있다. 실시예 1과 비교하여 같은 도금두께이더라도 금속층 표면에의 Cu의 노출량이 적은 이유에 대해서는, 절연코팅층을 형성할 때의 열처리 이력의 차이에 따른 것이라고 생각된다.

표 4에 나타나는 바와 같이, 비교예 No. 16∼18에서는, 금속층 표면에의 Cu의 노출이 일어나지 않기 때문에, 금속층에 대한 도금 밀착성 및 납땜성이 뒤떨어진다. 이것에 대해 본 발명예 No. 10∼15에서는, 금속층 표면의 Cu/Ni 비율이 0.005 이상에서 Cu의 노출이 일어나고 있기 때문에, 금속층에 대한 도금 밀착성 및 납땜성이 뛰어나다. 특히 Cu/Ni 비율이 0.03 이상의 No. 10∼14에서는, 금속층 표면에 대한 납땜성이 특히 뛰어나다.

[실시예 3]

Ni 도금이 실시된 금속조에 절연코팅층을 형성하기 전에 250℃에서 1시간의 열처리를 실시한 것 외는, 실시예 2와 같이, 본 발명예 및 비교예의 전기전자 부품용 복합재료를 제조하여, 평가 시험을 행하였다. 그 결과를 표 5, 표 6에 나타낸다.

[표 5]

[표 6]

표 5에 나타나는 바와 같이, 도금두께의 두꺼운 비교예 No. 27에서는, 금속층 표면에의 Cu의 노출이 일어나지 않은 것을 알 수 있다. 또한, 도금두께가 얇은 본 발명예 No. 19∼21에서는, 형광 X선에서는 도금두께를 측정할 수 없었지만, 오제 전자 분광 측정의 결과로부터 Ni가 도금되어 있는 것을 확인할 수 있다. 본 실시예에서는 절연코팅층을 형성하기 전에 열처리를 실시하고 있기 때문에, 실시예 2와 비교하여 같은 도금 두께이더라도 금속층 표면에의 Cu의 노출량이 많다.

표 6에 나타나는 바와 같이, 비교예 No.27에서는, 금속층 표면에의 Cu의 노출이 일어나지 않기 때문에, 금속층에 대한 도금 밀착성 및 납땜성이 뒤떨어진다. 이것에 대해 본 발명예 No. 19∼26에서는, 금속층 표면의 Cu/Ni 비율이 0.005 이상에서 Cu의 노출이 일어나고 있기 때문에, 금속층에 대한 도금 밀착성 및 납땜성이 뛰어나다. 특히 Cu/Ni 비율이 0.04∼0.6인 No. 20∼25에서는, 금속층 표면에 대한 납땜성이 특히 뛰어나다. Cu/Ni 비율이 0.985인 No. 19의 납땜성이 약간 뒤떨어지는 결과가 된 것은, Ni량이 적기 때문에 내식 효과가 충분히 발휘되지 않고, Cu의 산화가 진행되었기 때문이라고 생각된다.

[실시예 4]

Ni 도금 대신에 Ni-10% Zn 도금, Ni-30% Zn 도금, Ni-Fe 도금을 실시한 것 외는, 실시예 1 및 2와 같이, 본 발명예 및 비교예의 전기전자 부품용 복합재료를 제조하였다.

상기 Ni-10% Zn 합금 도금은, 황산니켈 5g/리터, 피로인산아연 1g/리터, 피로인산칼륨 100g/리터를 포함한 도금액중에 있어서, 액체온도 40℃에서 전류밀도 0.5∼5A/d㎡의 조건으로 행하였다.

상기 Ni-30%Zn 합금 도금은, 염화니켈 75g/리터, 염화아연 30g/리터, 염화암모늄 30g/리터, 티오시안화나트륨 15g/리터를 포함한 도금액중에 있어서, 액체온도 25℃에서 전류밀도 0.05∼0.5A/d㎡의 조건으로 행하였다.

상기 Ni-Fe 합금 도금은, 황산니켈 250g/리터, 황산철 50g/리터, 붕산 40g/리터를 포함한 도금액중에 있어서, 액체온도 50℃에서 전류밀도 1∼10A/d㎡의 조건으로 행하였다.

얻어진 재료에 대한 도금 밀착성 및 납땜성의 평가 결과를 표 7에 나타낸다.

[표 7]

표 7에 나타나는 바와 같이, 비교예 No. 43∼51에서는, 금속층 표면에의 Cu의 노출이 일어나지 않기 때문에, 금속층에 대한 도금 밀착성 및 납땜성이 뒤떨어진다. 이것에 대해 본 발명예 No. 28∼42에서는, 금속층 표면의 Cu/Ni 비율이 0.005 이상에서 Cu의 노출이 일어나고 있기 때문에, 금속층에 대한 도금 밀착성 및 납땜성이 뛰어나다. 특히 Cu/Ni 비율이 0.03 이상인 No. 28, 29, 31, 32, 34, 35, 37, 39, 41에서는, 금속층 표면에 대한 납땜성이 매우 뛰어나다. 이러한 결과로부터, 본 발명은 금속층이 Ni 합금으로 이루어지는 경우에 있어서도 효과가 있는 것을 알 수 있다.

본 발명을 그 실시형태와 함께 설명했지만, 우리들은 특별히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 상세한 부분에서도 한정하려고 하는 것이 아니라, 첨부된 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하는 일 없이 폭넓게 해석된다고 생각한다.

본원은, 2008년6월24일에 일본에서 특허 출원된 일본 특허출원 2008-164850에 기초하는 우선권을 주장하는 것이고, 이것은 여기에 참조하여 그 내용을 본 명세서의 기재된 일부로서 넣는다.

1 : 전기전자 부품용 복합재료
11 : 금속기재
12 : 절연피막
13 : 금속층
13a : 상면측의 금속층
13b : 하면측의 금속층

Claims (8)

1. 전기전자 부품에서 사용하기 위한 재료로서 사용되는 전기전자 부품용 복합재료로서,
   Cu 또는 Cu 합금으로 형성된 표면을 적어도 구비하는 금속기재와,
   상기 금속기재의 적어도 일부상에 제공되는 절연피막을 포함하고,
   Cu를 Ni 또는 Ni 합금에 확산시킨 금속층이 상기 금속기재와 절연피막 사이에 개재되어 있고, 상기 금속층이 150℃~400℃에서 5초~30초 동안의 열처리가 실시되며,
   상기 금속층의 최표면을 오제 전자 분광 측정했을 때의 Ni에 대한 Cu의 원자수 비율(Cu/Ni)이 0.005~0.483의 범위내이고,
   상기 금속층의 두께가 0.001~0.05㎛의 범위내이며,
   상기 절연피막이 폴리아미드이미드로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전기전자 부품용 복합재료.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속층이 표면에서 Cu가 열확산된 층인 것을 특징으로 하는 전기전자 부품용 복합재료.
3. 제 1 항에 기재된 전기전자 부품용 복합재료를 이용한 전기전자 부품으로서, 상기 금속층의 적어도 일부에 도금 처리가 행하여져 형성된 것을 특징으로 하는 전기전자 부품.
4. 제 1 항에 기재된 전기전자 부품용 복합재료를 이용한 전기전자 부품으로서, 상기 금속층의 적어도 일부에 납땜 처리가 행하여져 형성된 것을 특징으로 하는 전기전자 부품.
5. Cu 또는 Cu 합금으로 형성된 표면을 적어도 구비하는 금속기재에 절연피막을 형성하고, 상기 금속기재와 절연피막 사이에 Ni 또는 Ni 합금으로 형성된 금속층을 적어도 부분적으로 개재시키는 단계,
   상기 절연피막을 형성하기 전 또는 후에, 150℃~400℃에서 5초~30초 동안 열처리를 행하여, 상기 금속층 표면내에 Cu를 열확산시켜서, 상기 금속층의 최표면을 오제 전자 분광 측정했을 때의 Ni에 대한 Cu의 원자수 비율(Cu/Ni)을 0.005~0.483의 범위내로 조절하는 단계를 포함하고,
   상기 금속층의 두께가 0.001~0.05㎛의 범위내이며,
   상기 절연피막이 폴리아미드이미드로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전기전자 부품용 복합재료의 제조방법.
   
   
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