KR19990045402A - 금속 복합 밴드 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 접점 부품의 제조를 위한 금속 복합 밴드의 제조 방법에 관한 것이다. 그러한 방법에서는 우선 전기 전도성 모재 상에 주석 또는 주석 합금으로 이루어진 층을 마련한다. 이어서, 그 층 상에 은으로 이루어진 층을 석출시킨다. 모재로서는 구리 또는 구리 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 주석 층을 용해물 유동에 의해, 그리고 은 층을 전해에 의해 부착시키는 것이 바람직하다. 또한, 주석 층과 은 층을 모두 전해에 의해 석출할 수도 있다. 또 다른 선택적 방안은 주석 층을 용해물 유동에 의해, 그리고 은 층을 음극 비산(스퍼터링)에 의해 생성하는 것이다. 코팅 시에 발생하는 확산 과정에 의해 균질한 주석-은 합금 층이 생성된다. 그러한 주석-은 합금 층의 생성은 복합 밴드의 열처리에 의해 지원될 수 있다.

Description

금속 복합 밴드 제조 방법

본 발명은 전기 부품의 제조를 위한 주석-은 합금으로 코팅된 복합 밴드의 제조 방법에 관한 것이다.

주석-은은 매우 양호한 접점 재료이다. 주석-은의 특징은 무엇보다도 전기 저항이 낮고 경도 및 내마모성이 우수하다는 것이다.

그러나, 전기 전도성 모재를 주석-은 합금으로 전해 도금할 수 있는 가능성은 한정되어 있다. 그와 관련하여, US-A-5 514 261은 시안화물이 없는 전해욕으로부터 은-주석 합금을 전해 석출하는 방법을 개시하고 있다. 그러한 전해 욕은 초산염 또는 디아민 복염으로서의 은, 가용성 주석(II) 또는 주석(IV) 화합물로서의 주석 및 머캅토카본산과 머캅토술폰산을 사용하여 조제된다. 그러한 전해 욕으로부터 은의 함량이 약 20중량% 내지 99중량%인 은-주석 합금으로 이루어진 층이 석출될 수 있다.

그러한 방법으로 제조된 코팅의 은의 분율은 상대적으로 높다. 은의 분율이 낮은 층은 얻어질 수가 없다. 또한, 전기화학적으로 생성된 층의 미세한 거칠기를 동반하기 쉬운 미세 격실 조직으로 이루어진다. 그러한 층은 부서지기가 쉽고, 단지 낮은 안곡 하중만을 견딜 수 있다.

본 발명의 목적은 선행 기술로부터 출발하여 전기 전도성 모재에 고품질의 주석-은 코팅을 생성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

그러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징에 의해 달성된다.

그에 따르면, 제1 코팅 단계에서 모재에 주석 또는 주석 합금으로 이루어진 코팅을 마련한다. 제2 코팅 단계에서는 그 주석 또는 주석 합금의 코팅 상에 은 층을 석출한다.

주석-은 합금 층은 코팅 시에 발생하는 확산 과정에 의해 생성된다. 그러한 합금 층은 최초의 이질적인 층에 비해 개선된 특성을 나타낸다. 그러한 코팅은 높은 전기 전도도 및 양호한 기계 특성을 보인다. 그러한 코팅은 내마모성이 있고 경질로 이루어진다. 열 전도성도 역시 높다.

그러한 코팅은 효과적인 내식성을 보장해주는 동시에 납땜 보조제를 형성한다. 특히, 그러한 코팅은 전기 부품 또는 전자 부품에서 유리한 장점을 제공해준다.

본 발명의 바람직한 또 다른 구성은 종속 청구항 2 내지 종속 청구항 8에 개시되어 있다.

원칙적으로, 모재로서는, 전자 공업에서 통상적으로 사용되는 전기 전도성이 양호한 모든 금속 또는 금속 합금이 사용될 수 있는데, 구리 또는 구리 합금이 특히 바람직하다(청구항 8). 구리 재료의 특징은 전기 전도성이 높다는 것이다. 부식 및 마모를 방지하고 표면 경도를 높이기 위해, 구리 재료에 금속 코팅을 마련하는 것이 통상적이다. 그와 관련하여, 선행 기술에서는 구리 재료로 이루어진 밴드를 주석으로 코팅하거나 용해 욕 중에서 구리 밴드에 주석 또는 주석-납 합금을 부착시키고 있다.

그러나, 구리와 더불어 주석 청동, 황동 또는 CuFe₂와 같은 저합금 구리를 모재로서 사용하는 것도 가능하다.

청구항 2에 따른 바와 같이, 주석 층은 용해물 유동에 의한 방법으로 부착될 수 있고, 은 층은 전해에 의해 부착될 수 있다. 또한, 주석 층과 은 층이 모두 전해에 의해 부착될 수도 있다(청구항 3). 또 다른 바람직한 처리 형식은 청구항 4에 따라 주석 층을 용해 침지법으로 부착시킨 후에 이어서 은 층을 음극 비산, 소위 스퍼터링에 의해 부착시키는 것이다. 또한, 주석 층과 은 층을 모두 스퍼터링에 의해 부착시킬 수도 있다(청구항 5).

특히 모재 밴드를 용해물 유동에 의해 0.5㎛ 내지 10.0㎛의 층의 두께로 주석 도금(불꽃 주석 도금)하는 것과 이어서 0.1㎛ 내지 3.5㎛의 은 층의 부착 두께로 추가의 은 도금을 하는 것을 상호 조합할 경우, 전기 접점 부품의 제조를 위한 기계적 요건 및 물리적 요건을 충족시키는 복합 밴드가 제조될 수 있다. 주석-은 합금 코팅에 의해 작업 조건하에서의 내열성도 종래의 주석 코팅 또는 주석-납 코팅에 비해 개선될 수 있다. 그러한 복합 밴드는 스탭핑, 절단, 굽힘 또는 디프드로잉에 의해 양호하게 가공될 수 있다. 또한, 탄성 특성을 동반하는 높은 강도가 제공된다. 전기 전도도도 높고 땜납 습윤성도 역시 양호하다. 부착된 코팅은 조직 및 두께에 있어 균일하다. 또한, 공극도 없다. 모재는 주석-은 합금 코팅에 의해 산화 및 부식으로부터 확실하게 보호된다.

추가로, 열처리, 특히 확산 풀림으로서의 열처리를 실시할 수 있다(청구항 6). 열처리는 부착된 코팅의 층 조직 중에 존재할지도 모르는 농도 차이의 확실한 평형화를 보장해준다. 복합 밴드의 열처리는 연속 공정으로 140℃ 내지 180℃인 것이 바람직하다.

변색을 방지하기 위해, 열처리 전에 통상의 억제제에 의해 표면을 화학적 부동태로 만들 수 있다.

원칙적으로, 주석 도금된 모재 밴드에 대해 열처리를 실시할 수도 있다. 그 경우에도, 온도 범위는 140℃ 내지 180℃인 것이 바람직하다. 주석 도금된 모재 밴드의 열처리를 하고 한 후에 후속 마감 단계에서 은 코팅을 부착시킨다.

제1 코팅 단계에서 부착되는 주석 층으로서는 주석 이외에도 납을 함유한 주석 합금이 효과적인 것으로 판명되었다. 또한, 주석 층을 용해물 유동에 의해 부착할 경우에는 은, 알루미늄, 규소, 구리, 마그네슘, 철, 니켈, 망간, 아연, 지르코늄, 안티몬, 로듐, 팔라듐 및 백금으로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 원소를 0.1중량% 내지 10중량%로 함유하는 주석 합금이 바람직한 것으로 입증되었다. 잔부는 불가피한 불순물과 미량의 환원 첨가제 및 처리 첨가제를 비롯한 주석이다.

또한, 0.001중량% 내지 5.0중량%의 코발트를 함유한 주석 합금을 사용할 수도 있다. 그러한 합금에는 추가로 0.1중량% 내지 10중량%의 비스무스 및/또는 0.1중량% 내지 10중량%의 인듐이 합금될 수 있다.

코발트를 첨가하면, 모재와 코팅과의 사이의 금속간 상에서 균일한 미립질이 형성되는 것이 촉진된다. 또한, 굴요성이 개선되면서 전체 층의 경도도 상승된다. 또한 전단 강도가 개선되고 탄성 계수가 감소된다. 비스무스와 인듐은 혼합 결정 경화에 의해 경도를 추가로 상승시켜준다.

본 발명은 주석-은 합금으로 기계적 특성 및 물리적 특성의 품질이 높은 코팅을 모재 상에 생성할 수 있도록 해준다. 청구항 7의 특징에 따르면, 주석 층을 0.5㎛ 내지 10.0㎛의 두께로 부착시키는데, 바람직한 것은 0.8㎛ 내지 3.0㎛의 두께로 부착시키는 것이다. 후속 되는 은 층의 두께는 0.1㎛ 내지 3.5㎛, 바람직하게는 0.2㎛ 내지 1.0㎛ 이다. 그러한 이질적인 층은 연이은 확산에 의해 주석-은 합금 층으로 균질화된다.

따라서, 본 발명에 따른 복합 밴드는 만곡 응력 또는 전단 응력에 노출되는 전기 접점 부품, 예컨대 플러그 커넥터 도는 커미널 커넥터의 제조에 매우 적합하다. 그러한 커넥터는 별다른 접촉 저항의 변동을 일으킴이 없이 반복적으로 삽입 및 분리될 수 있다.

또한, 본 발명에 딸 제조된 복합 재료는 전자기 소자 및 광전 소자 또는 반도체 소자의 제조에도 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 금속 복합 밴드의 제조 방법은 모재에 주석 도는 주석 합금으로 이루어진 코팅을 부착하고 나서 다시 그 코팅 위에 은 층을 부착시키는 순차적인 단계로 이루어지는데, 그에 의해 생성된 주석-은 합금 층은 전기 접점 부품의 제조에 요구되는 고품질의 기계적 특성 및 물리적 특성을 충족시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 우선, 전기 전도성 모재 밴드에 주석 또는 주석 합금으로 이루어진 층을 마련하고, 이어서 그 층 상에 은으로 이루어진 층을 석출시키는 것을 특징으로 하는 전기 접점 부품의 제조를 위한 금속 복합 밴드의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 주석 층을 용해물 유동에 의해, 그리고 은 층을 전해에 의해 부착시키는 것을 특징으로 하는 금속 복합 밴드 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 주석 층과 은 층을 전해에 의해 부착시키는 것을 특징으로 하는 금속 복합 밴드 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 주석 층을 용해물 유동에 의해, 그리고 은 층을 음극 비산(스퍼터링)에 의해 부착시키는 것을 특징으로 하는 금속 복합 밴드 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 주석 층과 은 층을 음극 비산(스퍼터링)에 의해 부착시키는 것을 특징으로 하는 금속 복합 밴드 제조 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 복합 밴드에 대해 열처리, 특히 확산 풀림을 실시하는 것을 특징으로 하는 금속 복합 밴드 제조 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 주석 층을 0.5㎛ 내지 10.0㎛의 두께로, 그리고 은 층을 0.1㎛ 내지 3.5㎛의 두께로 부착시키는 것을 특징으로 하는 금속 복합 밴드 제조 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 구리 또는 구리 합금을 모재로서 사용하는 것을 특징으로 하는 금속 복합 밴드 제조 방법.