KR102078900B1

KR102078900B1 - 도금층을 갖는 티탄 구리

Info

Publication number: KR102078900B1
Application number: KR1020170054625A
Authority: KR
Inventors: 겐타 츠지에
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2020-02-19
Also published as: CN105779809A; TWI607097B; JP2016128600A; US20160199929A1; JP6228941B2; US10092970B2; TW201634705A; KR20160086274A; CN105779809B; KR20170049491A

Abstract

(과제) 땜납과의 밀착 강도를 높일 수 있는 티탄 구리를 제공한다.
(해결수단) 모재가 1.5 ∼ 5.0 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 모재 표면에 Ni 도금층, Co 도금층, 및 Co-Ni 합금 도금층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 도금층을 갖는 티탄 구리.

Description

도금층을 갖는 티탄 구리{TITANIUM-COPPER ALLOY HAVING PLATING LAYER}

본 발명은 도금층을 갖는 티탄 구리에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 오토포커스 카메라 모듈 (AFM) 용의 도전성 스프링재로서 바람직한 티탄 동박에 관한 것이다.

휴대전화의 카메라 렌즈부에는 오토포커스 카메라 모듈 (AFM) 로 불리는 전자 부품이 사용된다. 휴대전화의 카메라의 오토포커스 기능은, AFM 에 사용되는 재료의 스프링력으로 렌즈를 일정 방향으로 움직이는 한편, 주위에 감긴 코일에 전류를 흘림으로써 발생하는 전자력 (電磁力) 에 의해 렌즈를 재료의 스프링력이 작용하는 방향과는 반대 방향으로 움직인다. 이러한 기구로 카메라 렌즈가 구동하여 오토포커스 기능이 발휘된다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2).

따라서, AFM 에 사용되는 구리 합금박에는, 전자력에 의한 재료 변형에 견딜 정도의 강도가 필요하게 된다. 강도가 낮으면, 전자력에 의한 변위에 재료가 견딜 수 없고, 영구 변형 (처짐) 이 발생한다. 처짐이 발생하면, 일정한 전류를 흘렸을 때, 렌즈가 원하는 위치에 이동할 수 없어 오토포커스 기능이 발휘되지 않는다.

AFM 용의 스프링재에는 종래, 박 두께 0.1 ㎜ 이하이고, 1100 ㎫ 이상의 0.2 ％ 내력을 갖는 Cu-Ni-Sn 계 구리 합금박이 사용되어 왔다. 그러나, 최근의 비용 다운 요구에 의해, Cu-Ni-Sn 계 구리 합금보다 비교적 재료 가격이 저렴한 티탄 동박이 사용되게 되어, 그 수요는 증가하고 있다.

이러한 배경하, AFM 용의 스프링재로서 바람직한 티탄 구리가 여러 가지 제안되어 있다. 예를 들어 특허문헌 3 에 있어서는, 티탄 동박의 0.2 ％ 내력과 내처짐성을 향상시키기 위해서, 1.5 ∼ 5.0 질량％ Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2 ％ 내력이 1100 ㎫ 이상이고, 또한, 압연면에 있어서 X 선 회절을 사용하여 측정한 (220) 면의 적분 강도 I₍₂₂₀₎ 과 (311) 면의 적분 강도 I₍₃₁₁₎에 대하여, I₍₂₂₀₎/I₍₃₁₁₎≥ 15 인 관계를 만족하는 티탄 동박을 제안하고 있다. 또한, 특허문헌 4 에서는, 내처짐성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 1.5 ∼ 5.0 질량％ Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2 ％ 내력이 1100 ㎫ 이상이고, 또한 압연 방향에 직각인 방향에서의 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.1 ㎛ 이하인 티탄 동박을 제안하고 있다.

일본 공개특허공보 2004-280031호 일본 공개특허공보 2009-115895호 일본 공개특허공보 2014-80670호 일본 공개특허공보 2014-37613호

한편, 티탄 동박으로부터 AFM 용의 스프링재를 제조하는 과정에서는, 티탄 동박을 에칭에 의해 형상 가공하는 방법이 채용되고 있다. 얻어진 스프링재는, 땜납을 개재하여 코일에 접합된다. 그러나, 종래의 AFM 용 티탄 동박의 개발은 강도 향상이나 내처짐성의 향상을 목적으로 한 것이 주류이며, 땜납과의 밀착성을 고려한 것은 아니었다. 본 발명자의 검토 결과에 의하면, 땜납과 티탄 동박의 접합부의 밀착 강도는 약하므로, 접합부의 밀착 강도를 향상시키고, 접합부의 신뢰성을 높이는 것도 중요한 과제이다. 또한, AFM 으로의 적용을 고려하면, 땜납과의 밀착 강도뿐만 아니라 에칭성도 우수한 것이 바람직하다.

상기 사정을 감안하여, 본 발명은 땜납과의 밀착 강도를 높일 수 있는 티탄 구리를 제공하는 것을 과제로 한다. 바람직하게는, 본 발명은 땜납과의 밀착 강도를 높임과 함께 에칭성도 우수한 티탄 구리를 제공하는 것을 과제로 한다.

티탄 구리는 활성 원소인 Ti 를 함유하기 때문에 표면 산화되기 쉽다. 표면 산화되면 납땜성이 저하되는 것은 알려져 있지만, 티탄 구리에 있어서는 표면의 산화 피막을 제거해도 여전히 충분한 땜납 밀착성이 얻어지지 않는 것을 알았다. 또한, 구리 자체는 땜납과의 밀착 강도는 높은 점에서 보아, 티탄 구리에 있어서 땜납 밀착 강도가 낮은 것은 티탄이 원인이라고 생각된다. 이러한 점을 근거로 하여, 본 발명자는 티탄 구리와 땜납의 밀착 강도가 낮은 원인에 대해서 조사한 결과, 티탄 구리에 납땜할 때의 열에 의해서 Cu-Sn-Ti 의 확산층이 형성되고, 이 확산층이 밀착성을 크게 저하시키는 원인인 것을 알아냈다.

본 발명자는 당해 확산층의 형성을 저해하는 것이 땜납 밀착성의 향상에 유효하다고 생각하여, 티탄 구리에 표면 처리를 실시하는 것을 검토한 결과, 티탄 구리 표면에 Ni 도금, Co 도금, 또는 Ni-Co 합금 도금을 형성함으로써, 땜납 밀착성이 현저히 향상되는 것을 알아냈다. 또한, 도금 피막 중에 Co 를 함유시킴으로써 우수한 에칭성을 확보할 수 있고, AFM 용 스프링재를 티탄 동박으로부터 에칭에 의해 형상 가공할 때에 유리한 것을 알아냈다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 완성한 것이고, 일 측면에 있어서, 모재가 1.5 ∼ 5.0 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 모재 표면에 Ni 도금층, Co 도금층, 및 Co-Ni 합금 도금층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 도금층을 갖는 티탄 구리이다.

본 발명에 관련된 티탄 구리의 일 실시형태에 있어서는, 상기 도금층이 Co 도금층 또는 Co-Ni 합금 도금층이다.

본 발명에 관련된 티탄 구리의 다른 일 실시형태에 있어서는, 상기 도금층이 Co-Ni 합금 도금층이다.

본 발명에 관련된 티탄 구리의 또 다른 일 실시형태에 있어서는, Co-Ni 합금 도금층 중의 Co 의 함유 비율이 50 질량％ 이상이다.

본 발명에 관련된 티탄 구리의 또 다른 일 실시형태에 있어서는, 상기 도금층의 두께가 0.03 ㎛ 이상이다.

본 발명에 관련된 티탄 구리의 또 다른 일 실시형태에 있어서는, 모재가 추가로, Ag, B, Co, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Si, Cr 및 Zr 에서 선택되는 1 종 이상의 원소를 총량으로 0 ∼ 1.0 질량％ 함유한다.

본 발명에 관련된 티탄 구리의 또 다른 일 실시형태에 있어서는, 모재가 두께 0.1 ㎜ 이하의 박의 형태로 있다.

본 발명은 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에 관련된 티탄 구리를 구비한 전자 부품이다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에 관련된 티탄 구리와 땜납의 접합체로서, 티탄 구리의 도금층 표면에 땜납과의 접합 부위를 갖는 접합체이다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 박의 형태로 있는 티탄 구리를 에칭에 의해 형상 가공하는 공정과, 얻어진 티탄 구리의 형상 가공품을 도금층을 갖는 지점에 있어서 납땜에 의해 도전성 부재와 접합하는 공정을 포함하는 티탄 구리와 도전성 부재의 접속 방법이다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에 관련된 티탄 구리를 스프링재로서 구비한 오토포커스 모듈이다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 렌즈와, 이 렌즈를 광축 방향의 초기 위치에 탄성 지지하는 본 발명에 관련된 티탄 구리제의 스프링 부재와, 이 스프링 부재의 탄성력에 대항하는 전자력을 일으켜 상기 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단을 구비한 오토포커스 카메라 모듈로서, 상기 전자 구동 수단은 코일을 구비하고 있고, 스프링 부재는 상기 도금층을 갖는 지점에 있어서 납땜에 의해 코일과 접합되어 있는 오토포커스 카메라 모듈이다.

본 발명에 의하면, 티탄 구리의 문제점이었던 땜납과의 낮은 밀착 강도를 향상시킬 수 있고, 도금 두께를 최적화함으로써, 종래의 10 배 이상, 나아가서는 40 배 이상의 밀착 강도를 얻는 것도 가능해진다. 또한, Ni 도금은 땜납과의 밀착성의 향상에 기여하지만, 에칭성이 낮다. 그러나, 도금 피막 중에 Co 를 혼입함으로써, 땜납과의 밀착 강도를 높이면서 에칭성도 우수한 티탄 구리의 제공이 가능해진다. 이 때문에, 본 발명에 관련된 티탄 구리의 바람직한 실시형태는, 에칭에 의한 형상 가공과 납땜성의 양방이 요구되는 AFM 용의 스프링재로서도 바람직하게 이용 가능하다.

도 1 은 본 발명에 관련된 오토포커스 카메라 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 오토포커스 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3 은 도 1 의 오토포커스 카메라 모듈의 동작을 나타내는 단면도이다.

(1) Ti 농도

본 발명에 관련된 도금층을 갖는 티탄 구리에 있어서는, 1.5 ∼ 5.0 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 티탄 구리를 모재로서 사용할 수 있다. 불가피적 불순물이란, 대체로 금속 제품에 있어서, 원료 중에 존재하거나, 제조 공정에 있어서 불가피하게 혼입되거나 하는 것으로, 본래는 불필요한 것이지만, 미량이고, 금속 제품의 특성에 영향을 미치지 않기 때문에, 허용되어 있는 불순물로 할 수 있다. 또한, 불가피적 불순물의 총량은 일반적으로는 50 ppm 이하이고, 전형적으로는 30 ppm 이하이고, 보다 전형적으로는 10 ppm 이하이다. 티탄 구리는, 용체화 처리에 의해 Cu 매트릭스 중에 Ti 를 고용 (固溶) 시키고, 시효 처리에 의해 미세한 석출물을 합금 중에 분산시킴으로써, 강도 및 도전율을 상승시키는 것이 가능하다. Ti 농도가 1.5 질량％ 미만이 되면, 석출물의 석출이 불충분해져 원하는 강도가 얻어지지 않는다. Ti 농도가 5.0 질량％ 를 초과하면, 가공성이 열화되고, 압연시에 재료가 갈라지기 쉬워진다. 강도 및 가공성의 밸런스를 고려하면, 바람직한 Ti 농도는 2.9 ∼ 3.5 질량％ 이다.

(2) 그 밖의 첨가 원소

또한, 모재에 대하여, Ag, B, Co, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Si, Cr 및 Zr 중 1 종 이상을 총량으로 0 ∼ 1.0 질량％ 함유시킴으로써, 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 이들 원소의 합계 함유량이 0, 요컨대, 이들 원소를 함유하지 않아도 된다. 이들 원소의 합계 함유량의 상한을 1.0 질량％ 로 한 것은, 1.0 질량％ 를 초과하면, 가공성이 열화되고, 압연시에 재료가 갈라지기 쉬워지기 때문이다. 강도 및 가공성의 밸런스를 고려하면, 상기 원소의 1 종 이상을 총량으로 0.005 ∼ 0.5 질량％ 함유시키는 것이 바람직하다.

(3) 0.2 ％ 내력

오토포커스 카메라 모듈의 도전성 스프링재로서 바람직한 티탄 구리에 필요한 0.2 ％ 내력은 1100 ㎫ 이상인 바, 본 발명에 관련된 티탄 구리에 있어서는, 압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2 ％ 내력이 1100 ㎫ 이상을 달성할 수 있다. 본 발명에 관련된 티탄 구리의 0.2 ％ 내력은 바람직한 실시형태에 있어서 1200 ㎫ 이상이고, 더욱 바람직한 실시형태에 있어서 1300 ㎫ 이상이다.

0.2 ％ 내력의 상한값은, 본 발명이 목적으로 하는 강도 면에서는 특별히 규제되지 않지만, 시간 및 비용이 들기 때문에, 본 발명에 관련된 티탄 구리의 0.2 ％ 내력은 일반적으로는 2000 ㎫ 이하이고, 전형적으로는 1600 ㎫ 이하이다.

본 발명에 있어서는, 티탄 구리의 압연 방향에 평행한 방향에서의 0.2 ％ 내력은, JIS Z 2241 (금속 재료 인장 시험 방법) 에 준거하여 측정한다.

(4) 티탄 구리의 형태

본 발명에 관련된 도금층을 갖는 티탄 구리의 모재는, 두께가 0.1 ㎜ 이하인 박의 형태로서 제공되는 것이 전형적이다. 박 두께는 0.08 ∼ 0.03 ㎜ 로 할 수 있고, 전형적인 실시형태에 있어서는 박 두께는 0.05 ∼ 0.03 ㎜ 로 할 수 있다. 티탄 구리의 모재는 박 이외의 형태로 할 수도 있다. 예를 들어, 두께가 0.1 ㎜ 초과한 판상으로 할 수도 있고, 관, 봉, 선 등의 각종 신동품의 형태로 하는 것이 가능하다. 또한, 티탄 구리의 모재는, 도금된 후, 원하는 형상으로 가공 가능하다. 예를 들어, 오토포커스 모듈용 스프링재로서 본 발명에 관련된 도금층을 갖는 티탄 구리를 사용하는 경우, 박의 형태로 한 티탄 구리를 에칭에 의해서 회로 부분이나 스프링 부분을 형성하는 것 등으로 원하는 형상으로 가공하는 것이 가능하다. 에칭에 의한 형상 가공 자체는 공지된 수법에 의해 실시하면 되지만, 예를 들어 에칭 후에 남기고 싶은 지점의 모재 표면을 에칭 레지스트로 보호한 후, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭을 실시하여 형상 가공을 실시하고, 그 후에 레지스트를 제거하는 방법을 들 수 있다.

(5) 도금층

본 발명에 관련된 도금층을 갖는 티탄 구리는, 표면에 Ni 도금층, Co 도금층, 및 Co-Ni 합금 도금층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 도금층을 갖는 것이 특징의 하나이다. 이론에 의해서 본 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니지만, Ni 또는 Co 를 함유하는 도금층을 형성함으로써, 티탄 구리와 땜납을 가열에 의해 접합할 때에 Cu-Sn-Ti 의 확산층의 형성을 효과적으로 저해하기 때문에, 땜납 밀착성이 향상된다고 생각된다.

또한, 에칭성도 높이는 관점에서는, 도금층 중에는 Co 를 함유시키는 것이 바람직하다. Ni 는 내식성이 높고 에칭하기 어려운 원소이므로, 에칭시의 부식이 일부에 집중했을 때에 모재까지 에칭되므로, 균일한 회로 형성이 어렵다. 한편, 이론에 의해서 본 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니지만, Ni 보다 비 (卑) 금속 중에서도, Co 는 표준 전극 전위가 Ni 에 가까우므로, 합금 도금을 만들기 쉽고, 또한 Ni 와 화학적인 공통점이 많으므로, 도금층 중에 Co 를 함유시킴으로써, 에칭성을 향상시키는 것이 가능하다고 생각된다. 따라서, 본 발명에 관련된 도금층을 갖는 티탄 구리의 바람직한 실시형태에 있어서는, 도금층이 Co 도금층 또는 Co-Ni 합금 도금층이다.

단, Co 는 고가의 금속이기 때문에, Co 의 단독 도금층으로 하면 비용이 비교적 높아진다. 또한, Co-Ni 합금 도금이어도 충분한 에칭성을 확보하는 것은 가능하다. 이 때문에, 땜납 밀착성, 에칭성 및 경제성을 종합적으로 고려하면 도금층이 Co-Ni 합금 도금층인 것이 보다 바람직하다. Co-Ni 합금 도금층에 있어서는, 에칭성의 관점에서는 Co 의 함유 비율이 20 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 50 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 60 질량％ 이상인 것이 더욱 더 바람직하고, 비용의 관점에서는 90 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 80 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또, Ni 도금층, Co 도금층, 및 Co-Ni 합금 도금층에는 각각 불가피적 불순물이 함유될 수 있지만, 일반적인 도금 조건에서 함유하는 정도의 불가피적 불순물이면, 특성에 크게 영향을 미치지 않는다. 따라서, 특성에 영향을 미치지 않는 정도의 불가피적 불순물이면, 도금에 함유시킬 수 있다. 또한, 그 밖의 원소도 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 도금층 중에 함유시키는 것도 가능하다. 그 때문에, 본 발명에 있어서는, Ni 도금층이라는 것은 Ni 가 50 질량％ 이상을 차지하는 도금층을 가리킨다. 전형적으로는 Ni 도금층 중의 Ni 농도는 60 질량％ 이상이고, 보다 전형적으로는 80 질량％ 이상이고, 더욱 더 전형적으로는 90 질량％ 이상이고, 더욱 더 전형적으로는 98 질량％ 이상이고, 100 질량％ 로 할 수도 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, Co 도금층이라는 것은 Co 가 50 질량％ 이상을 차지하는 도금층을 가리킨다. 전형적으로는 Co 도금층 중의 Co 농도는 60 질량％ 이상이고, 보다 전형적으로는 80 질량％ 이상이고, 더욱 더 전형적으로는 90 질량％ 이상이고, 더욱 더 전형적으로는 98 질량％ 이상이고, 100 질량％ 로 할 수도 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, Co-Ni 합금 도금층이라는 것은 Co 및 Ni 의 합계 농도가 50 질량％ 이상을 차지하는 도금층을 가리킨다. 전형적으로는 Co-Ni 합금 도금층 중의 Co 및 Ni 의 합계 농도는 60 질량％ 이상이고, 보다 전형적으로는 80 질량％ 이상이고, 더욱 더 전형적으로는 90 질량％ 이상이고, 더욱 더 전형적으로는 98 질량％ 이상이고, 100 질량％ 로 할 수도 있다.

도금층은 모재 표면의 일부 또는 전부에 형성되어 있어도 된다. 또, 모재의 주표면의 일방 또는 양방의 면에 도금층을 형성해도 된다. 본 발명에 관련된 티탄 구리의 일 실시형태에 있어서는, 티탄 구리의 모재를 박의 형태로서 제공하고, 당해 박의 일방 또는 양방의 주표면에 상기 도금층을 형성해도 된다. 도금층은, 예를 들어 전기 도금, 무전해 도금 및 침지 도금과 같은 습식 도금 등에 의해 얻을 수 있다. 비용의 관점에서 전기 도금이 바람직하다.

(6) 도금층의 두께

도금층의 두께는 땜납과의 밀착 강도에 큰 영향을 준다. 본 발명자의 검토 결과에 의하면, 땜납과의 밀착 강도는 도금층의 두께가 커짐에 따라서 상승하는데, 0.03 ㎛ 이상일 때에 현저히 상승한다. 도금층의 두께가 0.03 ㎛ 이상이 되면, 도금층을 형성하지 않은 경우의 땜납 밀착성에 비해 땜납 밀착 강도를 10 배 이상으로 할 수 있다. 도금층의 두께는 바람직하게는 0.06 ㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상이다. 0.1 ㎛ 이상의 두께로 해도 땜납 밀착성의 향상 효과가 포화됨과 함께, 에칭성을 저하시킬 수 있기 때문에, 도금층의 두께는 5 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 1 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 도금층의 두께는 JIS H 8501 (1999) 의 형광 X 선식 시험 방법에 준거하여 측정한다. 실시예에서는, (주) 히타치 하이테크 사이언스 제조의 형광 X 선 막두께계 (형식 : SFT9250) 를 사용하여 측정하였다.

(7) 용도

본 발명에 관련된 도금층을 갖는 티탄 구리는, 한정적이지는 않지만, 스위치, 커넥터 (특히, 과혹한 굽힘 가공성을 필요로 하지 않는 포크형의 FPC 커넥터), 오토포커스 카메라 모듈, 정크, 단자, 릴레이 등의 전자 부품의 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 도금층을 갖는 티탄 구리를 박으로서 제공하고, 이것과 절연 기판을 도금층이 노출되도록 첩합 (貼合) 하여 구리 피복 적층판을 형성하고, 에칭 공정을 거쳐 배선을 형성함으로써 프린트 배선판으로 하고, 프린트 배선판의 금속 배선 상에 각종 전자 부품이 납땜에 의해 탑재됨으로써, 프린트 회로판을 제조할 수도 있다.

특히, 본 발명에 관련된 도금층을 갖는 티탄 구리는 오토포커스 모듈용 스프링재로서 바람직하게 사용할 수 있다. 그 때문에, 본 발명은 일 측면에 있어서, 본 발명에 관련된 티탄 구리를 스프링재로서 구비한 오토포커스 모듈이다. 전형적인 오토포커스 모듈에 있어서는, 렌즈와, 이 렌즈를 광축 방향의 초기 위치에 탄성 지지하는 본 발명에 관련된 도금층을 갖는 티탄 구리제의 스프링 부재와, 이 스프링 부재의 탄성력에 대항하는 전자력을 일으켜 상기 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단을 구비한다. 상기 전자 구동 수단은 예시적으로는, コ 자형 원통 형상의 요크와, 요크의 내주벽의 내측에 수용되는 코일과, 코일을 위요함과 함께 요크의 외주벽의 내측에 수용되는 마그넷을 구비할 수 있다. 스프링 부재는 상기 도금층을 갖는 지점에 있어서 납땜에 의해 코일 (전형적으로는 코일의 리드선) 과 접합할 수 있다.

도 1 은, 본 발명에 관련된 오토포커스 카메라 모듈의 일례를 나타내는 단면도이고, 도 2 는, 도 1 의 오토포커스 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 3 은, 도 1 의 오토포커스 카메라 모듈의 동작을 나타내는 단면도이다.

오토포커스 카메라 모듈 (1) 은, コ 자형 원통 형상의 요크 (2) 와, 요크 (2) 의 외벽에 장착되는 마그넷 (4) 과, 중앙 위치에 렌즈 (3) 를 구비하는 캐리어 (5) 와, 캐리어 (5) 에 장착되는 코일 (6) 과, 요크 (2) 가 장착되는 베이스 (7) 와, 베이스 (7) 를 지지하는 프레임 (8) 과, 캐리어 (5) 를 상하에서 지지하는 2 개의 스프링 부재 (9a, 9b) 와, 이들의 상하를 덮는 2 개의 캡 (10a, 10b) 을 구비하고 있다. 2 개의 스프링 부재 (9a, 9b) 는 동일품이고, 동일한 위치 관계로 캐리어 (5) 를 상하로부터 끼워 지지함과 함께, 코일 (6) 로의 급전 경로로서 기능하고 있다. 코일 (6) 에 전류를 인가함으로써 캐리어 (5) 는 상방으로 이동한다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 상 및 하의 문언을 적절히 사용하지만, 도 1 에 있어서의 상하를 가리키며, 상 (上) 은 카메라로부터 피사체를 향하는 위치 관계를 나타낸다.

요크 (2) 는 연철 등의 자성체이고, 상면부가 닫힌 コ 자형의 원통 형상을 이루고, 원통상의 내벽 (2a) 과 외벽 (2b) 을 갖는다. コ 자형의 외벽 (2b) 의 내면에는, 링상의 마그넷 (4) 이 장착 (접착) 된다.

캐리어 (5) 는 바닥면부를 갖는 원통 형상 구조의 합성 수지 등에 의한 성형품이고, 중앙 위치에서 렌즈를 지지하고, 바닥면 외측 상에 미리 성형된 코일 (6) 이 접착되어 탑재된다. 사각 형상 수지 성형품의 베이스 (7) 의 내주부에 요크 (2) 를 끼워 맞춰 장착하고, 추가로 수지 성형품의 프레임 (8) 으로 요크 (2) 전체를 고정시킨다.

스프링 부재 (9a, 9b) 는, 모두 최외주부가 각각 프레임 (8) 과 베이스 (7) 에 끼워져 고정되고, 내주부 120°마다의 노치 홈부가 캐리어 (5) 에 끼워 맞춰지고, 열 코킹 등으로 고정된다.

스프링 부재 (9b) 와 베이스 (7) 및 스프링 부재 (9a) 와 프레임 (8) 사이는 접착 및 열 코킹 등으로 고정되고, 또한 캡 (10b) 은 베이스 (7) 의 바닥면에 장착되고, 캡 (10a) 은 프레임 (8) 의 상부에 장착되고, 각각 스프링 부재 (9b) 를 베이스 (7) 와 캡 (10b) 사이에, 스프링 부재 (9a) 를 프레임 (8) 과 캡 (10a) 사이에 끼워 넣어 고착시키고 있다.

코일 (6) 의 일방의 리드선은, 캐리어 (5) 의 내주면에 형성한 홈 내를 통과하여 위로 신장시키고, 스프링 부재 (9a) 에 납땜한다. 타방의 리드선은 캐리어 (5) 바닥면에 형성한 홈 내를 통과하여 하방으로 신장시키고, 스프링 부재 (9b) 에 납땜한다.

스프링 부재 (9a, 9b) 는, 본 발명에 관련된 티탄 동박의 판스프링이다. 스프링성을 갖고, 렌즈 (3) 를 광축 방향의 초기 위치에 탄성 지지한다. 동시에, 코일 (6) 로의 급전 경로로도 작용한다. 스프링 부재 (9a, 9b) 의 외주부의 1 지점은 외측으로 돌출시켜, 급전 단자로서 기능시키고 있다.

원통상의 마그넷 (4) 은 래디얼 (직경) 방향으로 자화되어 있고, コ 자 형상 요크 (2) 의 내벽 (2a), 상면부 및 외벽 (2b) 을 경로로 한 자로 (磁路) 를 형성하고, 마그넷 (4) 과 내벽 (2a) 사이의 갭에는, 코일 (6) 이 배치된다.

스프링 부재 (9a, 9b) 는 동일 형상이고, 도 1 및 2 에 나타내는 바와 같이 동일한 위치 관계로 장착되어 있기 때문에, 캐리어 (5) 가 상방으로 이동했을 때의 축 어긋남을 억제할 수 있다. 코일 (6) 은, 권선 후에 가압 성형하여 제조하기 때문에, 마무리 외경의 정밀도가 향상되고, 소정의 좁은 갭으로 용이하게 배치할 수 있다. 캐리어 (5) 는, 최하 위치에서 베이스 (7) 에 부딪치고, 최상 위치에서 요크 (2) 에 맞부딪치기 때문에, 상하 방향으로 부딪치게 하여 기구를 구비하게 되고, 탈락되는 것을 방지하고 있다.

도 3 은, 코일 (6) 에 전류를 인가하여, 오토포커스용으로 렌즈 (3) 를 구비한 캐리어 (5) 를 상방에 이동시켰을 때의 단면도를 나타내고 있다. 스프링 부재 (9a, 9b) 의 급전 단자에 전원이 인가되면, 코일 (6) 에 전류가 흘러 캐리어 (5) 에는 상방으로의 전자력이 작용한다. 한편, 캐리어 (5) 에는, 연결된 2 개의 스프링 부재 (9a, 9b) 의 복원력이 하방으로 작용한다. 따라서, 캐리어 (5) 의 상방으로의 이동 거리는 전자력과 복원력이 균형 잡힌 위치가 된다. 이것에 의해서, 코일 (6) 에 인가하는 전류량에 따라, 캐리어 (5) 의 이동량을 결정할 수 있다.

상측 스프링 부재 (9a) 는 캐리어 (5) 의 상면을 지지하고, 하측 스프링 부재 (9b) 는 캐리어 (5) 의 하면을 지지하고 있기 때문에, 복원력은 캐리어 (5) 의 상면 및 하면에서 균등하게 하방으로 작용하게 되고, 렌즈 (3) 의 축 어긋남을 작게 억제할 수 있다.

따라서, 캐리어 (5) 의 상방으로의 이동에 있어서, 리브 등에 의한 가이드는 필요 없고, 사용하고 있지 않다. 가이드에 의한 슬라이딩 마찰이 없기 때문에, 캐리어 (5) 의 이동량은, 순수하게 전자력과 복원력의 균형으로 지배되게 되고, 원활하고 정밀도가 양호한 렌즈 (3) 의 이동을 실현하고 있다. 이것에 의해서 렌즈 흔들림이 적은 오토포커스를 달성하고 있다.

또, 마그넷 (4) 은 원통 형상으로 하여 설명했지만, 이것에 구애받지 않고, 3 내지 4 분할하여 래디얼 방향으로 자화되고, 이것을 요크 (2) 의 외벽 (2b) 의 내면에 첩부하여 고착시켜도 된다.

(8) 제조 방법

본 발명에 관련된 티탄 구리의 모재의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다. 먼저, 용해 및 주조에 의해 잉곳을 제조한다. 용해 및 주조는, 티탄의 산화 마모를 방지하기 위해서, 기본적으로 진공 중 또는 불활성 가스 분위기 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 용해에 있어서 첨가 원소가 녹지 않고 남아 있으면, 강도의 향상에 대하여 유효하게 작용하지 않는다. 따라서, 녹지 않고 남아 있는 것을 없애기 위해, Fe 나 Cr 등의 고융점의 제 3 원소는, 첨가하고 나서 충분히 교반한 후에, 일정 시간 유지할 필요가 있다. 한편, Ti 는 Cu 중에 비교적 녹기 쉽기 때문에 제 3 원소의 용해 후에 첨가하면 된다. 따라서, Cu 에, Ag, B, Co, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Si, Cr 및 Zr 에서 선택되는 1 종 이상을 첨가하고, 이어서 Ti 를 소정량 첨가하여 잉곳을 제조하는 것이 바람직하다.

그 후, 열간 압연, 냉간 압연 1, 용체화 처리, 냉간 압연 2, 시효 처리를 이 순서로 실시하고, 원하는 두께 및 특성을 갖는 구리 합금으로 마무리할 수 있다. 고강도를 얻기 위해서, 시효 처리 후에 냉간 압연 3 을 실시해도 된다. 열간 압연 및 그 후의 냉간 압연 1 의 조건은 티탄 구리의 제조에서 실시되고 있는 관례적인 조건에서 실시하면 되고, 특별히 요구되는 조건은 없다. 또한, 용체화 처리에 대해서도 관례적인 조건이면 되는데, 예를 들어 700 ∼ 1000 ℃ 에서 5 초간 ∼ 30 분간의 조건에서 실시할 수 있다.

고강도를 얻기 위해서는, 냉간 압연 2 의 압하율을 55 ％ 이상으로 규정하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 60 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 65 ％ 이상이다. 압하율의 상한은, 본 발명이 목적으로 하는 강도 면에서는 특별히 규정되지 않지만, 공업적으로 99.8 ％ 를 초과하는 일은 없다.

시효 처리의 가열 온도는 200 ∼ 450 ℃, 가열 시간은 2 ∼ 20 시간으로 하는 것이 바람직하다. 가열 온도가 200 ℃ 미만 또는 450 ℃ 를 초과하면 고강도를 얻기 어려워진다. 가열 시간이 2 시간 미만 또는 20 시간을 초과한 경우도 고강도가 얻어지기 어려워진다.

냉간 압연 3 을 실시하는 경우의 압하율은 35 ％ 이상으로 규정하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 40 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 45 ％ 이상이다. 이 압하율이 35 ％ 미만이 되면, 고강도가 얻어지기 어려워진다. 압하율의 상한은, 강도 면에서는 특별히 규정되지 않지만, 공업적으로 99.8 ％ 를 초과하는 일은 없다.

또, 당업자이면, 상기 각 공정의 사이에 적절히 표면의 산화 스케일 제거를 위한 연삭, 연마, 쇼트 블라스트 산세 등의 공정을 실시할 수 있는 것은 이해할 수 있을 것이다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는데, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 보다 잘 이해하기 위해서 제시하는 것이며, 본 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.

각 샘플의 모재는, 표 1 에 기재된 소정의 합금 성분을 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는다. 진공 용해로에서 전기 구리 2.5 ㎏ 을 용해하고, 표 1 에 기재된 합금 조성이 얻어지도록 합금 원소를 첨가하였다. 이 용탕을 주철제의 주형에 붓고, 두께 30 ㎜, 폭 60 ㎜, 길이 120 ㎜ 의 잉곳을 제조하였다. 이 잉곳을 열간 압연한 후, 다음의 공정순으로 가공하고, 0.03 ㎜ 의 박 두께를 갖는 티탄 동박을 제조하였다. 또, 비교예 2 및 3 에 대해서는, 순구리의 압연 동박 (JX 닛코 닛세키 금속 주식회사 제조 : 구리 합금 번호 C1100, 두께 0.035 ㎜) 을 사용하였다.

(1) 열간 압연 : 잉곳을 950 ℃ 에서 3 시간 가열하고, 두께 10 ㎜ 까지 압연하였다.

(2) 연삭 : 열간 압연으로 생성한 산화 스케일을 그라인더로 제거하였다. 연삭 후의 두께는 9 ㎜ 였다.

(3) 냉간 압연 1 : 최종의 박 두께가 얻어지도록, 냉간 압연 2 의 압하율을 고려하여 압하율을 조정하였다.

(4) 용체화 처리 : 800 ℃ 로 승온시킨 전기로에 재료를 장입하고, 5 분간 유지한 후, 시료를 수조에 넣어 급냉각시켰다.

(5) 냉간 압연 2 : 압하율 98 ％ 로 압연하였다.

(6) 시효 처리 : 재료를 300 ℃ 로 가열하여 2 시간, Ar 분위기 중에서 가열하였다.

얻어진 각 티탄 동박 또는 비교용 압연 동박의 표면을 탈지 및 산세하여 청정화한 후, 표 1 에 기재된 도금 조성 및 두께로 당해 표면에 도금 처리를 실시하였다.

Ni 도금층 (도금 조성 Ni : 100) 은 이하의 전기 도금 조건에서 형성하였다.

·Ni 이온 : 20 g/ℓ

·pH : 3.0

·욕 온도 : 50 ℃

·전류 밀도 : 5 A/d㎡

·시간 : 도금 두께에 따라 조정

Co-Ni 도금층 (도금 조성 Co : 60 Ni : 40) 은 이하의 전기 도금 조건에서 형성하였다.

·Ni 이온 : 10 g/ℓ

·Co 이온 : 10 g/ℓ

·pH : 2.5

·욕 온도 : 50 ℃

·전류 밀도 : 5 A/d㎡

·시간 : 도금 두께에 따라 조정

또, 표 1 중의 도금 조성은 이론값이고, 실제의 도금 조성 중에는 불가피적 불순물이 존재한다. 도금 두께는 상기 서술한 형광 X 선 막두께계에 의해 측정하였다.

<1. 땜납 밀착 강도 시험>

도금 후의 각 샘플박 (비교예 1 및 3 은 도금 없음) 및 순동박 (JX 닛코 닛세키 금속 (주) 제조 C1100, 박 두께 0.035 ㎜) 을 센주 금속 공업 (주) 제조 Pb 프리 땜납 (ESC M705) 을 개재하여 접합하고, 아이코 엔지니어링 (주) 제조의 정밀 하중 측정기 (MODEL-1605NL) 를 사용하여 180°박리 시험을 100 ㎜/min 의 속도로 실시함으로써, 그 밀착 강도를 측정하였다. 샘플박은 폭 15 ㎜, 길이 200 ㎜ 의 단책상으로 하고, 순동박은 폭 20 ㎜, 길이 200 ㎜ 의 단책상으로 하고, 길이 방향에 대하여 중앙부 30 ㎜ × 15 ㎜ 의 면적을 접합 온도를 245 ℃ ± 5 ℃ 로 하여 접합하였다. 밀착 강도의 측정은, 가열 전과 가열 후의 양방에 대해서 실시하고, 가열 조건은 온도 85 ℃, 100 시간으로 하였다. 또, 순동박의 두께는, 평가하는 샘플박의 두께에 가까우면 문제 없는데, 0.02 ㎜ ∼ 0.05 ㎜ 가 바람직하고, 본 실시예에 있어서는 0.035 ㎜ 의 순동박을 사용하였다.

<2. 땜납 습윤성 시험>

각 샘플박으로부터 폭 10 ㎜, 길이 50 ㎜ 의 단책 시험편을 채취하고, 10 ％ 황산 수용액 중에서 세정하였다. JIS-C60068-2-54 : 2009 (구 JIS-C0053) 에 준하여, 메니스코그래프법에 의해, 로진-에탄올 플럭스를 사용하고, 250 ℃ ± 3 ℃ 로 가열한 땜납욕 (Pb 프리 땜납) 에 12 ㎜, 10 초간 침지하였다. 이 때, 젖음이 양호한 재료는 땜납이 젖어들기 때문에, 젖어든 것을 ○, 땜납을 디웨팅 (dewetting) 한 것을 × 로 평가하였다.

<3. 복합 환경 시험>

각 샘플박을 온도 85 ℃, 상대 습도 85 ％ 의 항온조 내에서 100 시간 유지했을 때의 변색 정도를 조사하였다. 미가공재 (비교예 1) 와 비교하여, 변색 정도가 작았던 경우를 ○ 로 평가하였다.

<4. 에칭 직선성>

37 질량％, 보메도 40°의 염화제2철 수용액을 사용하여, 각 샘플박에 대하여 에칭을 실시하고, 선폭 100 ㎛, 길이 150 ㎜ 의 직선 회로를 형성하였다. 주사형 전자 현미경 (히타치 제조, S-4700) 을 사용하여 회로를 관찰하고 (관찰 길이 200 ㎛), 최대 회로폭과 최소 회로폭의 차가 4 ㎛ 미만인 것을 ◎, 4 ∼ 10 ㎛ 인 것을 ○, 10 ㎛ 를 초과하는 것을 × 로 평가하였다.

<5. 강도 시험 (0.2 ％ 내력)>

실시예 1 및 5 의 도금 후의 샘플박에 대해서, 인장 시험기를 사용하여 상기 서술한 측정 방법에 따라서 압연 방향과 평행한 방향의 0.2 ％ 내력을 측정한 결과, 각각 1420 ㎫, 1417 ㎫ 였다.

결과를 표 1 에 나타낸다. 표 1 로부터, Ni 도금을 실시함으로써, 땜납 밀착성을 향상 가능한 것을 알 수 있다. Co-Ni 합금 도금의 경우, 에칭의 직선성을 확보하면서 땜납 밀착성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도금 두께를 0.03 ㎛ 이상으로 함으로써, 땜납 밀착성이 현저히 향상되는 것도 알 수 있다. Co 단독 도금을 실시했을 때의 실시예는 게재하고 있지 않지만, Co 를 Ni 도금 중에 포함시킴으로써 땜납 밀착성이 저하되는 경향은 없고 오히려 상승하는 경향이 있으며, 또한, Co 의 첨가에 의해 에칭성을 향상시키는 것은 분명하기 때문에, Co 의 단독 도금이어도 본 발명이 목적으로 하는 땜납 밀착성의 향상은 물론, 에칭성도 겸비한 티탄 구리가 얻어지는 것은 당업자는 이해할 수 있다고 사료된다.

순동박 및 Ni 도금을 실시한 순동박인 비교예 2 및 비교예 3 에서는, 강도가 낮으므로, AFM 용 스프링재로는 적당하지 않다.

Ti 농도가 5.0 질량％ 를 초과한 비교예 4 는 압연 중에 균열이 발생했기 때문에, 평가할 수 없었다.

[표 1-1]

[표 1-2]

1 : 오토포커스 카메라 모듈
2 : 요크
3 : 렌즈
4 : 마그넷
5 : 캐리어
6 : 코일
7 : 베이스
8 : 프레임
9a : 상측의 스프링 부재
9b : 하측의 스프링 부재
10a, 10b : 캡

Claims

모재가 1.5 ∼ 5.0 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 모재 최표면에 Co 의 함유 비율이 20 질량％ 이상인 Co-Ni 합금 도금층을 갖고, 30 ㎜ × 15 ㎜ 의 면적을 접합 온도 245 ℃ ± 5 ℃ 로 하여 접합한 땜납과의 180° 박리 시험 (가열 전) 에서 측정되는 밀착 강도가 0.5 ∼ 21.1 N 인 전자 부품용 티탄 구리.
제 1 항에 있어서,
Co-Ni 합금 도금층 중의 Co 의 함유 비율이 50 질량％ 이상인 티탄 구리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 도금층의 두께가 0.03 ㎛ 이상인 티탄 구리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
모재가 추가로, Ag, B, Co, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Si, Cr 및 Zr 에서 선택되는 1 종 이상의 원소를 총량으로 0 ∼ 1.0 질량％ 함유하는 티탄 구리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
모재가 두께 0.1 ㎜ 이하의 박의 형태로 있는 티탄 구리.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 티탄 구리를 구비한 전자 부품.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 티탄 구리와 땜납의 접합체로서, 티탄 구리의 도금층 표면에 땜납과의 접합 부위를 갖는 접합체.
제 5 항에 기재된 티탄 구리를 에칭에 의해 형상 가공하는 공정과, 얻어진 티탄 구리의 형상 가공품을 도금층을 갖는 지점에 있어서 납땜에 의해 도전성 부재와 접합하는 공정을 포함하는 티탄 구리와 도전성 부재의 접속 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 티탄 구리를 스프링재로서 구비한 오토포커스 모듈.
렌즈와, 이 렌즈를 광축 방향의 초기 위치에 탄성 지지하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 티탄 구리제의 스프링 부재와, 이 스프링 부재의 탄성력에 대항하는 전자력을 일으켜 상기 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단을 구비한 오토포커스 카메라 모듈로서, 상기 전자 구동 수단은 코일을 구비하고 있고, 스프링 부재는 상기 도금층을 갖는 지점에 있어서 납땜에 의해 코일과 접합되어 있는 오토포커스 카메라 모듈.
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