KR102547165B1

KR102547165B1 - Sn 도금재 및 그 제조 방법

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Publication number: KR102547165B1
Application number: KR1020187008791A
Authority: KR
Inventors: 유타 소노다; 히로토 나리에다; 히데키 엔도; 아키라 스가와라; 히로타카 고타니; 쥰 도요이즈미; 다카야 곤도; 유야 기시바타
Original assignee: 도와 메탈테크 가부시키가이샤; 야자키 소교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2023-06-22
Also published as: WO2017038048A1; US20180245230A1; JP2017048422A; CN107923058A; JP6543141B2; CN107923058B; DE112016003503T5; TW201718949A; KR20180042418A; TWI649462B; US11078587B2

Abstract

구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재(10)의 표면에 형성된 Ni로 이루어지는 하지층(12)의 표면에 Sn을 포함하는 최표층(14)이 형성된 Sn 도금재에 있어서, 최표층(14)이 다수의 Cu-Sn 합금의 결정립으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층(14a)과, 이 Cu-Sn 합금층(14a)의 최표면에 있어서 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간의 오목부에 형성된 Sn으로 이루어지는 평균 두께 0.01 내지 0.20㎛의 Sn층(14b)과, Cu-Sn 합금층(14a) 내의 하지층(12)측에 서로 이격하도록 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 복수의 Cu-Ni-Sn 합금층(14c)으로 구성되어 있다.

Description

Sn 도금재 및 그 제조 방법

본 발명은 Sn 도금재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 삽입 발출 가능한 접속 단자 등의 재료로서 사용되는 Sn 도금재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 삽입 발출 가능한 접속 단자의 재료로서, 구리나 구리 합금 등의 도체 소재의 최외층에 Sn 도금을 실시한 Sn 도금재가 사용되고 있다. 특히, Sn 도금재는, 접촉 저항이 작고, 접촉 신뢰성, 내식성, 납땜성, 경제성 등의 관점에서, 자동차, 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 통신 기기, 로봇 등의 산업 기기의 제어 기판, 커넥터, 리드 프레임, 릴레이, 스위치 등의 단자나 버스 바의 재료로서 사용되고 있다.

이러한 Sn 도금재로서, 구리 또는 구리 합금의 표면 상에, Ni 또는 Ni 합금층이 형성되고, 최표면측에 Sn 또는 Sn 합금층이 형성되고, Ni 또는 Ni 합금층과 Sn 또는 Sn 합금층 사이에 Cu와 Sn을 주성분으로 하는 중간층 또는 Cu와 Ni와 Sn을 주성분으로 하는 중간층이 1층 이상 형성되고, 이들 중간층 가운데 적어도 하나의 중간층이, Cu 함유량이 50중량％ 이하이며 또한 Ni 함유량이 20중량％ 이하인 층을 포함하는, 도금을 실시한 구리 또는 구리 합금이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

또한, Cu판조로 이루어지는 모재의 표면에, Cu 함유량이 20 내지 70at％이며, 평균 두께가 0.2 내지 3.0㎛인 Cu-Sn 합금 피복층과 평균 두께가 0.2 내지 5.0㎛인 Sn 피복층이 이 순서대로 형성되고, 그 표면이 리플로우 처리되어, 적어도 1 방향에 있어서의 산술 평균 조도 Ra가 0.15㎛ 이상이며 모든 방향에 있어서의 산술 평균 조도 Ra가 3.0㎛ 이하이고, Sn 피복층의 표면에 Cu-Sn 합금 피복층의 일부가 노출되어 형성되며, Cu-Sn 합금 피복층의 재료 표면의 노출 면적률이 3 내지 75％인, 접속 부품용 도전 재료가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).

일본 특허 공개 제2003-293187호 공보(단락 번호 0016) 일본 특허 공개 제2006-183068호 공보(단락 번호 0014)

그러나, 특허문헌 1의 Sn 도금재는, 납땜성, 내 위스커성 및 내열 신뢰성이나, 성형 가공성이 양호하지만, 이 Sn 도금재를 삽입 발출 가능한 접속 단자 등의 재료로서 사용하면, 접속 단자의 삽입 시에 삽입력이 커진다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2의 Sn 도금재에서는, 삽입 발출 가능한 접속 단자 등의 재료로서 사용했을 때의 삽입력을 낮게 하기 위해, 기재의 표면을 조면화한 후에 도금을 실시하므로, 제조 비용이 높아진다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여, 삽입 발출 가능한 접속 단자 등의 전기 소자의 재료로서 사용했을 때의 삽입력이 낮은 Sn 도금재 및 그 Sn 도금재를 저비용으로 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 형성된 Ni 또는 Cu-Ni 합금으로 이루어지는 하지층의 표면에 Sn을 포함하는 최표층이 형성된 Sn 도금재에 있어서, 최표층을, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층과, 이 Cu-Sn 합금층의 최표면의 오목부 내에 형성된 Sn으로 이루어지는 평균 두께 0.01 내지 0.20㎛의 Sn층과, Cu-Sn 합금층 내의 하지층측에 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Ni-Sn 합금층으로 구성함으로써, 삽입 발출 가능한 접속 단자 등의 전기 소자의 재료로서 사용했을 때의 삽입력이 낮은 Sn 도금재를 저비용으로 제조할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명에 의한 Sn 도금재는, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 형성된 Ni 또는 Cu-Ni 합금으로 이루어지는 하지층의 표면에 Sn을 포함하는 최표층이 형성된 Sn 도금재에 있어서, 최표층이, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층과, 이 Cu-Sn 합금층의 최표면의 오목부 내에 형성된 Sn으로 이루어지는 Sn층과, Cu-Sn 합금층 내의 하지층측에 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Ni-Sn 합금층으로 구성되어, Sn층의 평균 두께가 0.01 내지 0.20㎛인 것을 특징으로 한다.

이 Sn 도금재에 있어서, Cu-Sn 합금층이 Cu-Sn 합금의 결정립으로 형성되고, 오목부가 최표면에 있어서 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간에 형성되어 있는 것이 바람직하고, Cu-Ni-Sn 합금층이, 서로 이격하도록 배치된 복수의 층으로 이루어지는 것이 바람직하다. Sn 도금재의 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적률은, 10 내지 80％인 것이 바람직하다. Sn층의 최대 두께는, 1.5㎛ 이하인 것이 바람직하고, Cu-Sn 합금층의 평균 두께는, 0.5 내지 1.5㎛인 것이 바람직하고, 하지층의 평균 두께는, 0.05 내지 0.5㎛인 것이 바람직하다. 또한, Sn층을 박리한 상태에 있어서 최표면의 산술 평균 파상도 Wa가 0.06㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 Sn 도금재의 제조 방법은, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재의 표면을 처리한 후, 기재의 표면에 두께 0.05㎛ 이상의 Ni 도금층과 두께 0.05㎛ 이상의 Cu 도금층과 두께 0.2 내지 0.9㎛의 Sn 도금층을 이 순서로 형성하고, 그 후, 열처리에 의해, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층과, 이 Cu-Sn 합금층의 최표면의 오목부 내에 형성된 Sn으로 이루어지는 Sn층과, Cu-Sn 합금층 내의 하지층측에 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Ni-Sn 합금층으로 구성된 최표층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이 Sn 도금재의 제조 방법에 있어서, 기재의 표면 처리에 의해, 기재의 표면 산술 평균 조도 Ra를 0.05 내지 0.1㎛, 최대 높이 Rz를 0.4 내지 1.0㎛, 산술 평균 파상도 Wa를 0.05㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Cu 도금층의 두께에 대한 Sn 도금층의 두께비를 1.2 내지 3.5로 하고, Cu 도금층의 두께와 Ni 도금층의 두께의 합에 대한 Sn 도금층의 두께비를 0.5 내지 3.0으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열처리가, 온도 500 내지 800℃의 범위 내에서 20초 이하 유지하는 열처리이며, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층과, 이 Cu-Sn 합금층의 최표면의 오목부 내에 형성된 Sn으로 이루어지는 Sn층과, Cu-Sn 합금층 내의 하지층측에 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Ni-Sn 합금층으로 구성된 최표층을 형성하도록, 온도와 시간을 설정하여 행하여지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 전기 소자는, 상기의 Sn 도금재를 재료로서 사용한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 삽입 발출 가능한 접속 단자 등의 전기 소자의 재료로서 사용했을 때의 삽입력이 낮은 Sn 도금재를 저비용으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 Sn 도금재의 실시 형태를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1의 Sn 도금재를 개략적으로 도시하는 단면도이다.

본 발명에 의한 Sn 도금재의 실시 형태는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재(10)의 표면에 형성된 Ni 또는 Cu-Ni 합금으로 이루어지는 하지층(12)의 표면에 Sn을 포함하는 최표층(14)이 형성된 Sn 도금재에 있어서, 최표층(14)이 다수의 Cu-Sn 합금의 결정립으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층(14a)과, 이 Cu-Sn 합금층(14a)의 최표면에 있어서 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간의 오목부에 형성된 Sn으로 이루어지는 Sn층(14b)과, Cu-Sn 합금층(14a) 내의 하지층(12)측에 서로 이격하도록 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 복수의 Cu-Ni-Sn 합금층(14c)으로 구성되어 있다. 또한, 하지층(12)과 최표층(14) 사이에, 중간층으로서 Cu로 이루어지는 층이 존재하지 않는 것이 바람직하다.

이 Sn 도금재에 있어서, Cu-Sn 합금은, Sn 농도가 20 내지 50원자％이며 잔부가 Cu로 이루어지는 것이 바람직하고, Cu₆Sn₅나 Cu₃Sn을 포함해도 된다. 또한, Cu-Ni-Sn 합금은, Sn 농도가 20 내지 30원자％이며 잔부가 Cu와 Ni로 이루어지는 것이 바람직하고, Ni 농도가 5 내지 25원자％인 것이 더욱 바람직하고, Cu₃Sn의 일부의 Cu가 Ni로 치환된 (Cu, Ni)₃Sn을 포함해도 된다.

Sn층(14b)은 Sn 농도가 90원자％ 이상, 바람직하게는 95원자％ 이상의 층이며, 10원자％ 이하, 바람직하게는 5원자％ 이하의 Cu를 포함해도 된다. Sn층(14b)의 평균 두께는, 0.01 내지 0.20㎛이며, 0.02 내지 0.15㎛인 것이 바람직하고, 0.03 내지 0.10㎛인 것이 더욱 바람직하다. Sn층(14b)의 최대 두께는, 1.5㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.05 내지 1.2㎛인 것이 더욱 바람직하다. Sn 도금재의 최표면에 있어서 Sn층(14b)의 차지하는 면적률은, 10 내지 80％인 것이 바람직하고, 10 내지 60％인 것이 더욱 바람직하다.

Cu-Sn 합금층(14a)의 평균 두께는, 0.5 내지 1.5㎛인 것이 바람직하고, 0.7 내지 1.3㎛인 것이 더욱 바람직하다.

하지층(12)의 평균 두께는, 0.05 내지 0.5㎛인 것이 바람직하고, 0.05 내지 0.3㎛인 것이 더욱 바람직하다.

Sn 도금재의 (압연 방향으로 수직인 단면 상의) 최표면의 오목부간(인접하는 Sn층(14b)간)의 평균 간격(단면 위의 각각의 Cu-Sn 합금층(14a)의 최표면에 따른 길이의 평균값)은 0.1 내지 3.0㎛인 것이 바람직하고, 1.0 내지 2.5㎛인 것이 더욱 바람직하다. 최표면의 오목부간의 평균 간격(b)에 대한 오목부의 최대 깊이(Sn층(14b)의 최대 두께)(a)의 비(a/b)는 0.1 내지 1.5인 것이 바람직하고, 0.2 내지 1.0인 것이 더욱 바람직하다. 또한, Sn층(14)을 박리한 상태에 있어서 Cu-Sn 합금층(14a)의 최표면의 산술 평균 파상도 Wa가 0.06㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.005 내지 0.05㎛인 것이 더욱 바람직하다. Sn층(14)이 박리한 상태의 Cu-Sn 합금층(14a)의 최표면의 산술 평균 파상도 Wa가 작을수록, Sn 도금재를 삽입 발출 가능한 접속 단자 등의 전기 소자의 재료로서 사용했을 때의 미끄러짐 이동에 의한 저항을 작게 함으로써 삽입력을 작게 할 수 있다고 생각된다.

본 발명에 의한 Sn 도금재의 제조 방법의 실시 형태에서는, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재의 표면을 처리한 후, 기재의 표면에 두께 0.05㎛ 이상의 Ni 도금층과 두께 0.05㎛ 이상의 Cu 도금층과 두께 0.2 내지 0.9㎛의 Sn 도금층을 이 순서로 형성하고, 그 후, 열처리에 의해, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층(14a)과, 이 Cu-Sn 합금층(14a)의 최표면의 오목부 내에 형성된 Sn으로 이루어지는 Sn층(14b)과, Cu-Sn 합금층(14a) 내의 하지층(12)측에 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Ni-Sn 합금층(14c)으로 구성된 최표층(14)을 형성한다.

이 Sn 도금재의 제조 방법에 있어서, 기재의 표면 처리에 의해, 기재의 표면 산술 평균 조도 Ra를 0.05 내지 0.1㎛, 최대 높이 Rz를 0.4 내지 1.0㎛, 산술 평균 파상도 Wa를 0.05㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 기재의 표면 조도를(원하는 값으로) 저감하여 표면의 요철을 작게 하기 위해 기재의 표면을 처리하는 방법으로서, 전해 연마 등의 화학 연마, 연마 등에 의해 표면 조도를 저감시킨 워크 롤을 사용하여 기재를 압연, 버프나 블라스트 등의 기계 연마 등의 방법을 이용할 수 있다.

또한, Ni 도금층의 두께는, 0.05㎛ 이상이며, 0.07 내지 0.3㎛로 하는 것이 바람직하고, 0.07 내지 0.2㎛로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.07 내지 0.15㎛로 하는 것이 가장 바람직하다. Cu 도금층의 두께는, 0.05㎛ 이상이며, 0.2 내지 0.5㎛로 하는 것이 바람직하고, 0.2 내지 0.4㎛로 하는 것이 더욱 바람직하다. Sn 도금층의 두께는, 0.2 내지 0.9㎛이며, 0.25 내지 0.8㎛로 하는 것이 바람직하고, 0.3 내지 0.8㎛로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, Cu 도금층의 두께에 대한 Sn 도금층의 두께비(Sn 두께/Cu 두께)를 1.2 내지 3.5(바람직하게는 1.3 내지 2.0)로 하고, Cu 도금층의 두께와 Ni 도금층의 두께의 합에 대한 Sn 도금층의 두께비(Sn 두께/(Cu 두께+Ni 두께))를 0.5 내지 3.0(바람직하게는 0.7 내지 2.0)으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 열처리는, 대기 분위기 중에서 온도 500 내지 800℃의 범위 내에서 20초 이하 유지하는 열처리인 것이 바람직하고, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층(14a)과, 이 Cu-Sn 합금층(14a)의 최표면의 오목부 내에 형성된 Sn으로 이루어지는 Sn층(14b)과, Cu-Sn 합금층(14a) 내의 하지층(12)측에 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Ni-Sn 합금층(14c)으로 구성된 최표층(14)을 형성하도록, 온도와 시간을 설정하여 행하여지는 것이 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명에 관한 Sn 도금재 및 그 제조 방법의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

[실시예 1]

우선, 두께 0.2㎜의 Cu-Ni-Sn-P 합금으로 이루어지는 평판 상의 도체 기재(1.0질량％의 Ni와 0.9질량％의 Sn과 0.05질량％의 P를 포함하고, 잔부가 Cu인 구리 합금의 기재)를 준비하고, 이 기재의 표면을 압연 롤(표면을 연마하여 표면의 산술 평균 조도 Ra를 작게 한 압연 롤)에 의해 압연 처리하여 표면 조도를 저감시켰다. 이렇게 표면을 처리한 후의 기재의 표면 조도에 대해, 접촉식 표면 조도 측정기(가부시키가이샤 고사카 겡뀨쇼제의 서프 코다 SE4000)에 의한 압연면의 압연 방향으로 수직인 방향의 측정 결과로부터, JIS B0601(2001년)에 기초하여 표면 조도를 나타내는 파라미터인 산술 평균 조도 Ra 및 최대 높이 Rz와 산술 평균 파상도 Wa를 산출하였다. 그 결과, 산술 평균 조도 Ra는 0.06㎛, 최대 높이 Rz는 0.5㎛, 산술 평균 파상도 Wa는 0.03㎛였다.

이어서, 전 처리로서, 표면 처리 후의 기재(피도금재)를 알칼리 전해 탈지 액에 의해 10초간 전해 탈지를 행한 후에 수세하고, 그 후, 5질량％의 황산에 10초간 침지하여 산세한 후에 수세하였다.

다음으로, 80g/L의 술팜산니켈과 45g/L의 붕산을 포함하는 Ni 도금액 중에서, 표면 처리 후의 기재(피도금재)를 음극으로 하고, Ni 전극판을 양극으로 하여, 전류 밀도 8A/d㎡, 액온 50℃에서 5초간 전기 도금을 행함으로써, 기재 상에 두께 0.08㎛의 Ni 도금층을 형성하였다.

이어서, 110g/L의 황산구리와 100g/L의 황산을 포함하는 Cu 도금액 중에서, Ni 도금 완료의 피도금재를 음극으로 하고, Cu 전극판을 양극으로 하여, 전류 밀도 8A/d㎡, 액온 20℃에서 15초간 전기 도금을 행함으로써, 기재 상에 두께 0.28㎛의 Cu 도금층을 형성하였다.

다음에, 60g/L의 황산 제1 주석과 75g/L의 황산과 30g/L의 크레졸술폰산과 1g/L의 β나프톨을 포함하는 Sn 도금액 중에서, Cu 도금 완료의 피도금재를 음극으로 하고, Sn전극판을 양극으로 하여, 전류 밀도 7A/d㎡, 액온 20℃에서 10초간 전기 도금을 행함으로써, 기재 상에 두께 0.45㎛의 Sn 도금층을 형성하였다.

이 Sn 도금 완료의 피도금재에서는, Cu 도금층의 두께에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.6이며, Cu 도금층의 두께와 Ni 도금층의 두께의 합에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.3이다.

이어서, Sn 도금 완료의 피도금재를 세정하여 건조시킨 후, 광휘 어닐링 로(고요 린드버그 가부시키가이샤 제조)에 넣어, 대기 분위기 중에서 로의 내부온도 700℃로 5초간 유지하는 열처리를 행하였다.

이와 같이 하여 제작된 Sn 도금재를 집속 이온빔(FIB)에 의해 절단하여, Sn 도금재의 압연 방향으로 수직인 단면을 노출시키고, 그 단면을 오제 전자 분광법(AES)에 의해 분석하였다. 그 결과, Sn 도금재의 최표면에 형성된 최표층의 구성은, Sn과 Cu-Sn 합금과 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지고, Cu-Sn 합금의 결정립으로 형성된 Cu-Sn 합금층의 표면(의 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간)에 오목부가 형성되고, 이 오목부 내에 Sn으로 이루어지는 Sn층이 형성되고, 최표면에 Cu-Sn 합금층과 Sn층이 존재함과 함께, Cu-Sn 합금층 내의 하측(하지층측)에 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 복수의 Cu-Ni-Sn 합금층이 이격되어 존재하고 있는 것이 확인되었다. 또한, Sn을 용해할 수 있는 전해액(가부시키가이샤 쥬오 세이사꾸쇼제의 S-110) 등의 약액에 의해, Sn 도금재의 최표층 Sn층을 용해시키고, Cu-Sn 합금층이 Cu-Sn 합금의 결정립으로 형성되어 있는 것을 확인하였다. 또한, EPMA에 의해, Cu-Sn 합금층의 표면 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간에 형성된 오목부 내에 Sn으로 이루어지는 Sn층이 형성되어 있는 것을 확인하였다.

또한, 이들 층의 두께를 전해액(가부시키가이샤 쥬오 세이사꾸쇼제의 S-110)을 사용하여 전해식 막 두께 측정기(가부시키가이샤 쥬오 세이사꾸쇼제의 Thickness Tester TH-11)에 의해 측정한 바, Sn층의 평균 두께는 0.04㎛이며, Cu-Sn 합금층의 평균 두께는 0.87㎛였다. 또한, Sn층 박리 후의 산술 평균 파상도 Wa를 산출한 바, 0.05㎛였다. 또한, 상기의 전해액을 사용하면, 약 0.2V로 Sn층이 용해되고, 0.4 내지 0.6V로 Cu-Sn 합금층이 용해하므로, Sn층과 Cu-Sn 합금층의 각각의 두께를 측정할 수 있다.

또한, Sn 도금재의 최표층을 Ar 이온으로 에칭하여 AES에 의해 원소 분석한바, Sn 도금재의 기재 표면에 형성된 하지층은 Cu-Ni 합금으로 이루어지는 층이며, Sn 도금재의 최표층과 하지층 사이의 중간층 존재를 AES에 의해 분석한 바, 중간층으로서 Cu층이 존재하지 않고, 하지층의 표면에 최표층이 형성되어 있었다. 또한, 최표층과 중간층을 약액으로 제거하고, 하지층의 평균 두께를 형광 X선 막 두께 측정기(세이코 인스트루먼츠 가부시키가이샤 제조의 SFT3300)에 의해(하지층을 Ni로 이루어지는 층으로서) 측정한 바, 0.06㎛였다.

또한, Sn 도금재의 최표면에 Au를 약200nm의 두께로 증착시키고, 집속 이온빔(FIB)에 의해 절단하여, Sn 도금재의 압연 방향으로 수직인 단면을 노출시키고, 그 단면을 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 Sn 도금재의 표면에 평행한 길이 L(=20㎛)의 시야에 있어서 5000배로 10점 관찰하고, 각각 관찰 영역에서 Cu-Sn 합금층이 Au 증착층과 접촉하는 길이의 합계(Lm)를 그 영역 전체의 길이 L(=20㎛)로부터 차감하여 그 영역 전체의 길이 L로 제산한 값(그 관찰 영역에서 Sn층이 Au 증착층과 접촉하는 길이의 비율=(L-Lm)/L)을 얻은 후, 10점의 관찰 영역에서의 그 값이 최댓값 및 최솟값이 되는 값을 제외한 8점의 관찰 영역에서의 그 값의 평균값에 100을 곱한 값을 Sn의 면적률(최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적)로서 산출한 바, Sn의 면적률은 20.8％였다.

또한, Sn 도금재를 집속 이온빔(FIB)에 의해 절단하고, Sn 도금재의 압연 방향으로 수직인 단면을 노출시키고, 그 단면을 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 Sn 도금재의 표면에 평행한 길이 약 30㎛의 시야에 있어서 5000배로 3점 관찰하고, 최표면의 오목부 최대 깊이(Sn층의 최대 두께(순Sn의 존재 깊이))(도 2에 있어서 D로 나타내는 깊이)를 구한 바, 오목부의 최대 깊이는 0.38㎛이며, 최표면에 형성된 오목부의 개수로부터(Sn 도금재의 압연 방향으로 수직인 단면 상의) 최표면의 오목부간(인접하는 Sn 층간)의 평균 간격(도 2에 있어서 L로 나타내는 Sn층의 간격의 평균값)을 산출된 바, 1.35㎛였다. 또한, 최표면의 오목부간의 평균 간격(b)에 대한 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)(a)의 비(a/b)를 산출하면 0.28이 된다.

또한, 얻어진 Sn 도금재로부터 잘라낸 평판 상의 시험편을 탁상 프레스기에 의해 인덴트 가공(R=1.5㎜)하여 암형 단자로 하고, 두께 0.2㎜의 Cu-Ni-Sn-P 합금으로 이루어지는 평판 상의 도체 기재(1.0질량％의 Ni와 0.9질량％의 Sn과 0.05질량％의 P를 포함하고, 잔부가 Cu이며, 산술 평균 조도 Ra 0.15㎛, 최대 높이 Rz 1.65㎛, 산술 평균 파상도 Wa 0.08㎛의 구리 합금의 기재)에 두께 3.0㎛의 Sn 도금층을 형성한 후에 650℃로 4.3초간 유지하는 열처리(리플로우 처리)된 Sn 도금재(최표층이 두께 0.67㎛의 Sn층으로 이루어지고, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적률이 100％이며, 최표층과 기재 사이에 두께 1.15㎛의 Cu-Sn 합금층이 형성된 Sn 도금재)로부터 잘라낸 평판 상의 시험편을 수형 단자로 하고, 횡형 하중 측정기(가부시키가이샤 야마자키 세이미츠 기까이 겐큐쇼제의 전기 접점 시뮬레이터와, 스테이지 컨트롤러와, 로드셀과, 로드셀 증폭기를 조합한 장치)의 수평대 상에 고정시킨 평판 상의 수형 단자에 인덴트 가공한 암형 단자를 접촉시킨 후, 각각 하중 2N, 5N 및 8N으로 암형 단자를 수형 단자의 표면에 압박하면서, 암형 단자를 미끄러짐 이동 속도 80mm/분에서 수평 방향으로 미끄러짐 이동 거리 10mm 인장하고, 1㎜에서 4mm까지의 사이(측정 거리 3mm에 수평 방향으로 가해지는 힘을 측정하여 그 평균값 F를 산출하고, 시험편끼리간의 운동 마찰 계수(μ)를 μ=F/N으로부터 산출하였다. 그 결과, 하중 2N, 5N 및 8N의 경우의 운동 마찰 계수는, 각각 0.33, 0.26 및 0.18이었다.

[실시예 2]

Ni 도금층의 두께를 0.09㎛, Cu 도금층의 두께를 0.31㎛, Sn 도금층의 두께를 0.57㎛로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, Sn 도금재를 제작하였다. 또한, 이 Sn 도금 완료의 피도금재(열처리 전의 Sn 도금재)에서는, Cu 도금층의 두께에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.8이며, Cu 도금층의 두께와 Ni 도금층의 두께의 합에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.4이다.

이와 같이 하여 제작된 Sn 도금재에 대해, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 도금층을 분석하고, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적(Sn의 면적률)을 산출하고, 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)를 구함과 함께, 오목부간의 평균 간격, 마찰 계수를 산출하였다.

그 결과, 최표층의 구성은, Sn과 Cu-Sn 합금과 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지고, Cu-Sn 합금의 결정립으로 형성된 Cu-Sn 합금층의 표면(의 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간)에 오목부가 형성되고, 이 오목부 내에 Sn으로 이루어지는 Sn층이 형성되고, 최표면에 Cu-Sn 합금층과 Sn층이 존재함과 함께, Cu-Sn 합금층 내의 하측(하지층측)에 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 복수의 Cu-Ni-Sn 합금층이 이격되어 존재하고 있는 것이 확인되었다. Sn층의 평균 두께는 0.07㎛이며, Cu-Sn 합금층의 평균 두께는 0.85㎛였다. 또한, 하지층은 Ni로 이루어지고, 중간층으로서 Cu층이 존재하지 않고, 하지층의 표면에 최표층이 형성되어 있었다. 또한, 하지층의 평균 두께는 0.07㎛였다. 또한, Sn층 박리 후의 산술 평균 파상도 Wa는 0.05㎛였다.

또한, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적(Sn의 면적률)은 18.0％, 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)는 0.51㎛, 최표면의 오목부간의 평균 간격은 2.10㎛였다. 또한, 최표면의 오목부간의 평균 간격(b)에 대한 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)(a)의 비(a/b)를 산출하면 0.24가 된다.

또한, 하중 2N, 5N 및 8N의 경우의 운동 마찰 계수는, 각각 0.28, 0.22 및 0.15였다.

[실시예 3]

Ni 도금층의 두께를 0.09㎛, Cu 도금층의 두께를 0.45㎛, Sn 도금층의 두께를 0.70㎛로 하고, 열처리의 유지 시간을 4.7초간으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, Sn 도금재를 제작하였다. 또한, 이 Sn 도금 완료의 피도금재(열처리 전의 Sn 도금재)에서는, Cu 도금층의 두께에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.6이며, Cu 도금층의 두께와 Ni 도금층의 두께의 합에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.3이다.

그 결과, 최표층의 구성은, Sn과 Cu-Sn 합금과 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지고, Cu-Sn 합금의 결정립으로 형성된 Cu-Sn 합금층의 표면(의 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간)에 오목부가 형성되고, 이 오목부 내에 Sn으로 이루어지는 Sn층이 형성되고, 최표면에 Cu-Sn 합금층과 Sn층이 존재함과 함께, Cu-Sn 합금층 내의 하측(하지층측)에 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 복수의 Cu-Ni-Sn 합금층이 이격되어 존재하고 있는 것이 확인되었다. Sn층의 평균 두께는 0.07㎛이며, Cu-Sn 합금층의 평균 두께는 1.26㎛였다. 또한, 하지층은 Ni로 이루어지고, 중간층으로서 Cu층이 존재하지 않고, 하지층의 표면에 최표층이 형성되어 있었다. 또한, 하지층의 평균 두께는 0.05㎛였다. 또한, Sn층 박리 후의 산술 평균 파상도 Wa는 0.03㎛였다.

또한, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적(Sn의 면적률)은 42.9％, 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)는 1.00㎛, 최표면의 오목부간의 평균 간격은 1.33㎛였다. 또한, 최표면의 오목부간의 평균 간격(b)에 대한 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)(a)의 비(a/b)를 산출하면 0.75가 된다.

또한, 하중 2N, 5N 및 8N의 경우의 운동 마찰 계수는, 각각 0.33, 0.25 및 0.18이었다.

또한, 본 실시예의 Sn 도금재의(압연 방향으로 수직인) 단면을 오제 전자 분광 분석 장치(FE-AES)에 의해 관찰한 바, 그 주사 이온 현미경(SIM) 상의 콘트라스트로부터, Cu-Sn 합금층과 Sn층과 Cu-Ni-Sn 합금층을 명확하게 구별할 수 있었다. 또한, 이들 층에 각각 집속 전자선을 조사(Cu-Sn 합금층과 Cu-Ni-Sn 합금층에서는 2개소로 조사)하여 조성 분석한 바, Sn층은, 95.92원자％의 Sn과 4.08원자％의 Cu로 이루어지는 층이었다. 또한, Cu-Sn 합금층의 한쪽의 조사 부분은, 39.44원자％의 Sn과 60.56원자％의 Cu로 이루어지는 부분이며, 다른 쪽의 조사 부분은, 27.01원자％의 Sn과 72.99원자％의 Cu로 이루어지는 부분이었다. 또한, Cu-Ni-Sn 합금층의 한쪽의 조사 부분은, 27.17원자％의 Sn과 66.53원자％의 Cu와 6.30원자％가 Ni로 이루어지는 부분이며, 다른 쪽의 조사 부분은, 26.23원자％의 Sn과 52.31원자％의 Cu와 21.45원자％가 Ni로 이루어지는 부분이었다.

[실시예 4]

표면을 처리한 후의 기재의 산술 평균 조도 Ra를 0.07㎛, 최대 높이 Rz를 0.53㎛, 산술 평균 파상도 Wa를 0.04㎛로 하고, Ni 도금층의 두께를 0.11㎛, Cu 도금층의 두께를 0.29㎛, Sn 도금층의 두께를 0.38㎛로 하고, 열처리의 유지 시간을6.8초간으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, Sn 도금재를 제작하였다. 또한, 이 Sn 도금 완료의 피도금재(열처리 전의 Sn 도금재)에서는, Cu 도금층의 두께에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.3이며, Cu 도금층의 두께와 Ni 도금층의 두께의 합에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.0이다.

그 결과, 최표층의 구성은, Sn과 Cu-Sn 합금과 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지고, Cu-Sn 합금의 결정립으로 형성된 Cu-Sn 합금층의 표면(의 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간)에 오목부가 형성되고, 이 오목부 내에 Sn으로 이루어지는 Sn층이 형성되고, 최표면에 Cu-Sn 합금층과 Sn층이 존재함과 함께, Cu-Sn 합금층 내의 하측(하지층측)에 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 복수의 Cu-Ni-Sn 합금층이 이격되어 존재하고 있는 것이 확인되었다. Sn층의 평균 두께는 0.04㎛이며, Cu-Sn 합금층의 평균 두께는 0.75㎛였다. 또한, 하지층은 Ni로 이루어지고, 중간층으로서 Cu층이 존재하지 않고, 하지층의 표면에 최표층이 형성되어 있었다. 또한, 하지층의 평균 두께는 0.07㎛였다. 또한, Sn층 박리 후의 산술 평균 파상도 Wa는 0.05㎛였다.

또한, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적(Sn의 면적률)은 16.3％, 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)는 0.52㎛, 최표면의 오목부간의 평균 간격은 2.38㎛였다. 또한, 최표면의 오목부간의 평균 간격(b)에 대한 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)(a)의 비(a/b)를 산출하면 0.22가 된다.

또한, 하중 2N, 5N 및 8N의 경우의 운동 마찰 계수는, 각각 0.17, 0.13 및 0.10이었다.

[비교예 1]

표면을 처리한 후의 기재의 산술 평균 조도 Ra를 0.15㎛, 최대 높이 Rz를1.65㎛, 산술 평균 파상도 Wa를 0.08㎛로 하고, Ni 도금과 Cu 도금을 행하지 않고, Sn 도금층의 두께를 1.0㎛로 하여, 열처리의 온도를 650℃로 하여 유지 시간을 4.3초간으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, Sn 도금재를 제작하였다.

그 결과, 최표층의 구성은, Sn으로 이루어지고, Sn층 내의 하측(하지층측)에 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Ni-Sn 합금층이 존재하지 않는 것이 확인되었다. Sn층의 평균 두께는 0.67㎛였다. 또한, 하지층은 Cu-Sn 합금으로 이루어지고, 하지층과 최표층 사이의 중간층으로서 Cu층이 존재하지 않고, 하지층의 표면에 최표층이 형성되어 있었다. 또한, 하지층의 평균 두께는 1.15㎛였다. 또한, Sn층 박리 후의 산술 평균 파상도 Wa는 0.13㎛였다.

또한, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적(Sn의 면적률)은 100％이며, 하중 2N, 5N 및 8N의 경우의 운동 마찰 계수는, 각각 0.44, 0.35 및 0.23이었다.

[비교예 2]

Ni 도금층의 두께를 0.09㎛, Cu 도금층의 두께를 0.49㎛, Sn 도금층의 두께를 0.95㎛로 하고, 열처리의 유지 시간을 4.7초간으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, Sn 도금재를 제작하였다. 또한, 이 Sn 도금 완료의 피도금재(열처리 전의 Sn 도금재)에서는, Cu 도금층의 두께에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.9이며, Cu 도금층의 두께와 Ni 도금층의 두께의 합에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.6이다.

그 결과, 최표층의 구성은, Sn과 Cu-Sn 합금과 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지고, Cu-Sn 합금의 결정립으로 형성된 Cu-Sn 합금층의 표면(의 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간)에 오목부가 형성되고, 이 오목부 내에 Sn으로 이루어지는 Sn층이 형성되고, 최표면에 Cu-Sn 합금층과 Sn층이 존재함과 함께, Cu-Sn 합금층 내의 하측(하지층측)에 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 복수의 Cu-Ni-Sn 합금층이 이격되어 존재하고 있는 것이 확인되었다. Sn층의 평균 두께는 0.23㎛이며, Cu-Sn 합금층의 평균 두께는 1.27㎛였다. 또한, 하지층은 Ni로 이루어지고, 중간층으로서 Cu층이 존재하지 않고, 하지층의 표면에 최표층이 형성되어 있었다. 또한, 하지층의 평균 두께는 0.06㎛였다. 또한, Sn층 박리 후의 산술 평균 파상도 Wa는 0.03㎛였다.

또한, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적(Sn의 면적률)은 73.8％, 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)는 3.15㎛, 최표면의 오목부간의 평균 간격은 1.34㎛였다. 또한, 최표면의 오목부간의 평균 간격(b)에 대한 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)(a)의 비(a/b)를 산출하면2.35가 된다.

또한, 하중 2N, 5N 및 8N의 경우의 운동 마찰 계수는, 각각 0.43, 0.30 및 0.20이었다.

[비교예 3]

표면을 처리한 후의 기재의 산술 평균 조도 Ra를 0.09㎛, 최대 높이 Rz를 0.66㎛, 산술 평균 파상도 Wa를 0.08㎛로 하고, Ni 도금층의 두께를 0.30㎛, Cu 도금층의 두께를 0.30㎛, Sn 도금층의 두께를 0.70㎛로 하고, 열처리의 온도를 650℃로 하여 유지 시간을 4.0초간으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, Sn 도금재를 제작하였다. 또한, 이 Sn 도금 완료의 피도금재(열처리 전의 Sn 도금재)에서는, Cu 도금층의 두께에 대한 Sn 도금층의 두께비는 2.3이며, Cu 도금층의 두께와 Ni 도금층의 두께의 합에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.2이다.

그 결과, 최표층의 구성은, Sn으로 이루어지고, Sn층 내의 하측(하지층측)에 Cu-Sn 합금으로 이루어지는 복수의 Cu-Sn 합금층이 중간층으로서 존재하고 있는 것이 확인되었다. Sn층의 평균 두께는 0.34㎛이며, Cu-Sn 합금층의 평균 두께는 0.77㎛였다. 또한, 하지층은 Ni로 이루어지고, 하지층과 중간층의 사이에 Cu층이 존재하지 않고, 하지층의 표면에 도중 층을 통해 최표층이 형성되어 있었다. 또한, 하지층의 평균 두께는 0.30㎛였다. 또한, Sn층 박리 후의 산술 평균 파상도 Wa는 0.08㎛였다.

또한, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적(Sn의 면적률)은 100％이며, 하중 2N, 5N 및 8N의 경우의 운동 마찰 계수는, 각각 0.42, 0.32 및 0.22이었다.

[비교예 4]

표면을 처리한 후의 기재의 산술 평균 조도 Ra를 0.13㎛, 최대 높이 Rz를 0.86㎛, 산술 평균 파상도 Wa를 0.08㎛로 하고, Ni 도금층의 두께를 0.09㎛, Cu 도금층의 두께를 0.29㎛, Sn 도금층의 두께를 0.56㎛로 하고, 열처리의 유지 시간을6.0초간으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, Sn 도금재를 제작하였다. 또한, 이 Sn 도금 완료의 피도금재(열처리 전의 Sn 도금재)에서는, Cu 도금층의 두께에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.9이며, Cu 도금층의 두께와 Ni 도금층의 두께의 합에 대한 Sn 도금층의 두께비는 1.5이다.

그 결과, 최표층의 구성은, Sn과 Cu-Sn 합금으로 이루어지고, Cu-Sn 합금의 결정립으로 형성된 Cu-Sn 합금층의 표면(의 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간)에 오목부가 형성되고, 이 오목부 내에 Sn으로 이루어지는 Sn층이 형성되고, 최표면에 Cu-Sn 합금층과 Sn층이 존재함과 함께, Cu-Sn 합금층 내의 하측(하지층측)에 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 복수의 Cu-Ni-Sn 합금층이 이격하여 존재하지 않는 것이 확인되었다. Sn층의 평균 두께는 0.07㎛이며, Cu-Sn 합금층의 평균 두께는 0.92㎛였다. 또한, 하지층은 Ni로 이루어지고, 중간층으로서 Cu층이 존재하지 않고, 하지층의 표면에 최표층이 형성되어 있었다. 또한, 하지층의 평균 두께는 0.07㎛였다. 또한, Sn층 박리 후의 산술 평균 파상도 Wa는 0.13㎛였다.

또한, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적(Sn의 면적률)은 18.4％, 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)는 0.95㎛, 최표면의 오목부간의 평균 간격은 4.18㎛였다. 또한, 최표면의 오목부간의 평균 간격(b)에 대한 오목부의 최대 깊이(Sn층의 최대 두께)(a)의 비(a/b)를 산출하면 0.23이 된다.

또한, 하중 2N, 5N 및 8N의 경우의 운동 마찰 계수는, 각각 0.38, 0.29 및 0.20이었다.

이들 실시예 및 비교예의 Sn 도금재의 제조 조건 및 특성을 표 1 내지 표 4에 나타낸다.

[실시예 5]

실시예 1과 마찬가지의 암형 단자를 사용하여, 두께 0.2㎜의 Cu-Ni-Sn-P 합금으로 이루어지는 평판 상의 도체 기재(1.0질량％의 Ni와 0.9질량％의 Sn과 0.05질량％의 P를 포함하고, 잔부가 Cu이며, 산술 평균 조도 Ra 0.09㎛, 최대 높이 Rz 0.66㎛, 산술 평균 파상도 Wa 0.08㎛의 구리 합금의 기재)에 두께 0.3㎛의 Ni 도금층을 형성하고, 이 Ni 도금층 상에 두께 0.3㎛의 Cu 도금층을 형성하고, 이 Cu 도금층 상에 두께 0.7㎛의 Sn 도금층을 형성한 후에 650℃에서 4초간 유지하는 열처리(리플로우 처리)된 Sn 도금재(최표층이 두께 0.34㎛의 Sn층으로 이루어지고, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적률이 100％이며, 기재 상에 하지층으로서 두께 0.3㎛의 Ni층이 형성되고, 최표층과 하지층 사이에 두께 0.77㎛의 Cu-Sn 합금 및 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 중간층이 형성된 Sn 도금재)로부터 잘라 낸 평판 상의 시험편을 수형 단자로 하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 하중 2N, 5N 및 8N의 경우의 운동 마찰 계수를 산출한 바, 각각 0.26, 0.14 및 0.14였다.

[실시예 6]

실시예 1과 마찬가지의 암형 단자를 사용하고, 두께 0.2㎜의 C2680 합금(황동)으로 이루어지는 평판 상의 도체 기재 65질량％의 Cu를 포함하고, 잔부가 Zn이며, 산술 평균 조도 Ra 0.09㎛, 최대 높이 Rz 0.73㎛, 산술 평균 파상도 Wa 0.06㎛의 구리 합금의 기재)에 두께 0.5㎛의 Cu 도금층을 형성하고, 이 Cu 도금층 상에 두께 1.2㎛의 Sn 도금층을 형성한 후에 650℃에서 4초간 유지하는 열처리(리플로우 처리)된 Sn 도금재(최표층이 두께 0.98㎛의 Sn층으로 이루어지고, 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적률이 100％이며, 기재 상에 하지층으로서 두께 0.82㎛의 Cu-Sn 합금층이 형성된 Sn 도금재)로부터 잘라 낸 평판 상의 시험편을 수형 단자로 하여 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 하중 2N, 5N 및 8N의 경우의 운동 마찰 계수를 산출한 바, 각각 0.34, 0.17 및 0.18이었다.

10: 기재
12: 하지층
14: 최표층
14a: Cu-Sn 합금층
14b: Sn층
14c: Cu-Ni-Sn 합금층

Claims

구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 형성된 Ni 또는 Cu-Ni 합금으로 이루어지는 하지층의 표면에 Sn을 포함하는 최표층이 형성된 Sn 도금재에 있어서, 최표층이, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층과, 이 Cu-Sn 합금층의 최표면의 오목부 내에 형성된 Sn으로 이루어지는 Sn층과, Cu-Sn 합금층 내의 하지층측에 서로 이격해서 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 복수의 Cu-Ni-Sn 합금층으로 구성되어, Sn층의 평균 두께가 0.01 내지 0.20㎛이고, 상기 Sn층을 박리한 상태에 있어서 최표면의 산술 평균 파상도 Wa가 0.06㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
제1항에 있어서, 상기 Cu-Sn 합금층이 Cu-Sn 합금의 결정립으로 형성되고, 상기 오목부가 상기 최표면에 있어서 인접하는 Cu-Sn 합금의 결정립간에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
제1항에 있어서, 상기 Sn 도금재의 최표면에 있어서 Sn층이 차지하는 면적률이 10 내지 80％인 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
제1항에 있어서, 상기 Sn층의 최대 두께가 1.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
제1항에 있어서, 상기 Cu-Sn 합금층의 평균 두께가 0.5 내지 1.5㎛인 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
제1항에 있어서, 상기 하지층의 평균 두께가 0.05 내지 0.5㎛인 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재의 표면을 처리하여 표면 조도를 저감시키는 것에 의해, 기재의 표면의 산술 평균 조도 Ra를 0.05 내지 0.1㎛, 최대 높이 Rz를 0.4 내지 1.0㎛, 산술 평균 파상도 Wa를 0.05㎛ 이하로 한 후, 기재의 표면에 두께 0.05㎛ 이상의 Ni 도금층과 두께 0.05㎛ 이상의 Cu 도금층과 두께 0.2 내지 0.9㎛의 Sn 도금층을 이 순서로 형성하고, 그 후, 열처리에 의해, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층과, 이 Cu-Sn 합금층의 최표면의 오목부 내에 형성된 Sn으로 이루어지는 Sn층과, Cu-Sn 합금층 내의 하지층측에 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Ni-Sn 합금층으로 구성된 최표층을 형성하는 것을 특징으로 하는 Sn 도금재의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 Cu 도금층의 두께에 대한 상기 Sn 도금층의 두께비를 1.2 내지 3.5로 하고, 상기 Cu 도금층의 두께와 상기 Ni 도금층의 두께의 합에 대한 상기 Sn 도금층의 두께비를 0.5 내지 3.0으로 하는 것을 특징으로 하는 Sn 도금재의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 열처리가, 온도 500 내지 800℃의 범위 내에서 20초 이하 유지하는 열처리이며, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Sn 합금층과, 이 Cu-Sn 합금층의 최표면의 오목부 내에 형성된 Sn으로 이루어지는 Sn층과, Cu-Sn 합금층 내의 하지층측에 배치된 Cu-Ni-Sn 합금으로 이루어지는 Cu-Ni-Sn 합금층으로 구성된 최표층을 형성하도록, 온도와 시간을 설정하여 행하여지는 것을 특징으로 하는 Sn 도금재의 제조 방법.
제1항에 기재된 Sn 도금재를 재료로서 사용한 것을 특징으로 하는 전기 소자.
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