KR20180020881A - 다층 전기 접촉 요소 - Google Patents

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포옛 아돌프
클라우스 마깃
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롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈 엘엘씨
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Abstract

다층 전기 접촉 요소는 플래시 팔라듐 층 및 2원 경질 은/주석 합금의 중간 층을 포함하여 양호한 내식성을 가지면서 인접한 층들 사이의 금속의 상호-확산이 억제되어 인접한 층들 간에 뚜렷한 계면을 제공한다.

Description

다층 전기 접촉 요소{MULTI-LAYER ELECTRICAL CONTACT ELEMENT}
본 발명은, 인접한 층들 사이의 금속의 상호-확산(inter-diffusion)이 억제되어 인접한 층들간에 뚜렷한 계면을 제공하는, 양호한 내식성을 갖는 다층 전기 접촉 요소에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은, 다층 금속 전기 접촉 요소가 팔라듐 금속을 함유하는 플래시 층(flash layer) 및 경질 2원 은/주석 합금의 중간층을 포함하고, 인접한 금속 층들 사이의 금속의 상호-확산이 억제되어 인접한 층들간에 뚜렷한 계면을 제공하는 양호한 내식성을 갖는 다층 금속 전기 접촉 요소에 관한 것이다.
금속의 부식 방지는 수많은 산업에서 도전적인 문제이다. 금속의 부식은, 부식이 전자 디바이스에서 구성 요소들 사이의 전기 접촉 불량을 초래할 수 있는 전자 재료 산업에서 특히 문제가 되고 있다. 예를 들면, 금 및 금 합금 코팅물은 여러 해 동안 전자장치 및 기타 적용에 사용되어 왔다. 전자장치에서, 그것은 접촉부 및 커넥터를 위한 납땜가능한 내부식성 표면으로서 사용되어 왔다. 그것은 또한 집적회로(IC) 제작을 위한 납 마감재(finish)에 사용된다.
IC 유닛, 리드 프레임(lead frame) 및 수동 부품, 예컨대 커패시터 및 트랜지스터를 갖는 IC 디바이스는 소비자 전자장치, 가전제품, 컴퓨터, 자동차, 전기통신, 로보트 및 군사 장비를 포함하는 제품에 널리 사용된다. IC 유닛은 플라스틱 또는 세라믹 지지 기재 상에 하나 이상의 IC 칩 및 다른 전자 부품을 포함하는 IC 칩 및 혼성 회로 노듈(hybrid circuit nodule)을 포함한다.
리드 프레임 또는 커넥터는 IC 유닛을 외부 회로에 전기적으로 상호연결하는 수단이다. 리드 프레임은 전기 전도성 재료 예컨대 구리 또는 구리 합금으로부터 형성되거나, 또는 금속 블랭크(metal blank)를 IC 유닛이 장착되는 중심 영역을 한정하는 복수의 리드에 스탬핑(stamping) 또는 에칭(etching)함으로써 형성된다. 리드 프레임이 어셈블리에서 IC 유닛을 연결시키는 몇 가지 부착 기술이 있다. 이러한 기술로는 와이어본딩(wirebonding), 납땜, 다이-어태치(die-attach) 및 캡슐화가 포함된다. 전형적으로 남땜은 IC를 어셈블리에 연결하는 수단이다. 모든 경우에 부착은 리드 프레임 표면의 특정 품질을 필요로 한다. 전형적으로 이는, 표면이 부식이 없고, 다른 구성 요소 예컨대 금 또는 알루미늄 와이어, 은 충전된 에폭시 또는 땜납과 상호 작용할 준비가 되어 있음을 의미한다. 그러나, 금 마감재는 항상 부식을 방지하지 못할 수 있다. 부식은 열역학적으로 유리하기 때문에 자연적으로 발생하는 과정이다. 금의 특정 물리적 특성, 예컨대 그것의 상대적인 다공성은, 금이 기판 상에 침착될 때 문제가 된다. 예를 들면, 금의 다공성은 도금된 표면 상에 틈을 생성할 수 있다. 이러한 작은 공간은 금 층과 기저 비금속(base metal) 층의 갈바닉 커플링(galvanic coupling)을 통해 부식에 기여하거나 실제로 부식을 촉진시킬 수 있다. 이는 금 외부 표면 내 기공을 통해 부식성 요소에 노출될 수 있는 비금속 기판 및 임의의 수반되는 기저 금속 층에 기인하는 것으로 여겨진다.
또한, 많은 적용은 코팅된 리드 프레임의 열 노출을 포함한다. 열 에이징 조건 하에 층들 사이에 금속의 확산은 기저 금속이 귀금속 표면 층으로 확산되는 경우, 예컨대 은이 금으로 확산되는 경우 표면 품질의 손상을 야기할 수 있다.
부식 문제를 극복하는 적어도 3가지 상이한 접근법이 시도되었다: 1) 코팅물의 다공성을 감소시키는 것, 2) 상이한 금속의 전기 전위차(electropotential difference)에 의해 야기되는 갈바닉 효과를 저해하는 것, 및 3) 전기도금된 층에서 기공을 밀봉시키는 것. 다공성을 감소시키는 것은 광범위하게 연구되어 왔다. 금의 펄스 도금(pulse plating), 및 금 도금욕에서 다양한 습윤제/결정성장 억제제의 이용은 금 구조에 영향을 주며, 금 다공도의 감소에 기여하는 두 가지 요인이다. 규칙적인 탄소 배쓰 처리, 및 예방적 유지 프로그램과 조합된 일련의 전기도금조 또는 탱크에서의 양호한 여과 실시는 종종 금 금속 침착 수준과 이에 상응하는 낮은 수준의 표면 다공성을 유지하는데 도움이 된다. 그러나, 어느 정도의 다공성은 계속 남아 있다.
기공 폐쇄, 밀봉 및 다른 부식 억제 방법이 시도되었지만 제한적인 성공만을 거두었다. 부식 저해 효과를 갖는 유기 침전물을 사용한 잠재적 기전은 당해 기술에 공지되어 있다. 많은 이들 화합물은 전형적으로 유기 용매에 가용성이었고, 장기간 부식 보호를 제공하지 않는 것으로 간주되었다. 기공을 밀봉하거나 기공을 차단하는 다른 방법은 기공 내 불용성 화합물의 형성을 기초로 한다. 당해 분야의 숙련자에게 명백한 바와 같은 불용성 복합체 및 침전물이 또한 기공 차단을 위한 잠재적인 후보이다.
금속 침착물에 대한 부식 문제를 해결하려고 시도된 방법이 있지만, 부식을 제해하기 위한 개선된 방법이 여전히 필요하다.
본 발명은 하기를 포함하는 다층 전기 접촉 요소를 포함한다:
구리 또는 구리 합금 층을 포함하는 기판;
구리 또는 구리 합금 층 상의 2원 은/주석 합금 층(상기 2원 은/주석 합금 층은 적어도 50 중량%의 은을 포함함); 및
2원 은/주석 합금 층에 인접한 팔라듐으로 구성된 플래시 층.
본 발명은 또한 하기를 포함하는 다층 전기 접촉 요소를 포함한다:
구리 또는 구리 합금 층을 포함하는 기판;
구리 또는 구리 합금 층에 인접한 니켈 층;
니켈 층에 인접한 2원 은/주석 합금 층(상기 2원 은/주석 합금 층은 적어도 50 중량%의 은을 포함함); 및
2원 은/주석 합금 층에 인접한 팔라듐으로 구성된 플래시 층.
본 발명은 하기를 포함하는 다층 전기 접촉 요소를 형성하는 방법을 포함한다:
a) 구리 또는 구리 합금 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
b) 은/주석 합금 전기도금조로부터 기판의 구리 또는 구리 합금 층에 인접한 2원 은/주석 합금 층을 전기도금하는 단계로서, 상기 2원 은/주석 합금은 적어도 50 중량%의 은을 포함하는, 상기 2원 은/주석 합금 층을 상기 전기도금하는 단계; 및
c) 팔라듐 전기도금조로부터 2원 은/주석 합금에 인접한 팔라듐의 플래시 층을 전기도금하는 단계.
본 발명은 하기를 포함하는 다층 전기 접촉 요소를 형성하는 방법을 추가로 포함한다:
a) 구리 또는 구리 합금 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
b) 니켈 전기도금조로부터 기판의 구리 또는 구리 합금 층에 인접한 니켈 층을 전기도금하는 단계;
c) 은/주석 합금 전기도금조로부터 니켈 층에 인접한 2원 은/주석 합금 층을 전기도금하는 단계로서, 상기 2원 은/주석 합금은 적어도 50 중량%의 은을 포함하는, 상기 2원 은/주석 합금 층을 전기도금하는 단계; 및
d) 팔라듐 전기도금조로부터 2원 은/주석 합금에 인접한 팔라듐의 플래시 층을 전기도금하는 단계.
본 발명은 또한 선택적으로 팔라듐 층에 인접한 금 또는 금 합금 층을 포함한다. 금 또는 금 합금 층은 팔라듐 층에 인접하여 전기도금된다. 본 발명의 다층 금속 전기 접촉 요소는 양호한 내식성을 갖는다. 금 또는 금 합금이 팔라듐 층에 인접하여 포함될 때, 금과 은/주석 층 사이의 금속의 상호-확산은 팔라듐 플래시 층에 의해 저해되어 인접한 층들 사이에 뚜렷한 계면을 제공한다. 다층 접촉은 100℃ 미만과 같은 저온 및 100℃ 이상과 같은 고온, 전형적으로 120℃ 내지 200℃ 둘 모두에서 이의 코스메틱 금 마감(cosmetic gold finish)뿐만 아니라 금 마감재의 전기적 특성을 유지한다. 팔라듐 층은 인접한 2원 은/주석 합금의 부식을 저해한다. 본 발명의 경질 2원 은/주석 합금은 또한 다층 접촉 요소에 대해 양호한 내마모성을 제공한다.
도 1A는 본 발명의 전기 접촉 요소의 일련의 금속 층을 도시한다.
도 1B는 팔라듐 플래시 층에 인접한 선택적 금 층을 갖는 본 발명의 전기 접촉 요소의 일련의 금속 층을 도시한다.
도 2A는 니켈 층이 구리 또는 구리 합금 하부 층에 인접한 본 발명의 전기 접촉 요소의 또 다른 구현예의 일련의 금속 층을 도시한다.
도 2B는 니켈 층이 구리 또는 구리 합금 하부 층에 인접하고, 선택적 금 층이 팔라듐 플래시 층에 인접한 본 발명의 전기 접촉 요소의 또 다른 구현예의 일련의 금속 층을 도시한다.
이러한 구현예 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 하기 약어는, 맥락상 달리 명확히 지시되지 않으면, 하기 의미를 갖는다: ℃ = 섭씨 온도; g = 그램; mg = 밀리그램; L = 리터; mL = 밀리리터; mm = 밀리미터; nm = 나노미터; nm = 1x10-9 미터; μm = 마이크론; μm = 1x10-6 미터; dm = 데시미터; A = 암페어; ASD = 암페어/dm2; sec = 초; min = 분; 중량% = 중량 퍼센트; DI = 탈이온화된; C = 탄소; N = 질소; O = 산소; Ag = 은; Sn = 주석; Pd = 팔라듐; Ni = 니켈; Au = 금; 및 Cu = 구리.
용어들 "침착시키는", "도금하는" 및 "전기도금하는"은 명세서 전체에 걸쳐 상호교환적으로 사용된다. 용어 "인접한"은 2개의 계면이 공통 계면을 형성하도록 2개의 계면 사이의 직접적인 물리적 접촉을 의미한다. 달리 구체화되지 않는 한 도금조를 위한 용매는 물이다. 모든 수치 범위는, 그와 같은 수치 범위가 최대 100%로 구속되는 것이 타당한 경우를 제외하고는, 포괄적이고 임의의 순서로 조합가능하다.
본 발명은 구리 또는 구리 합금 층 상에 2원 은/주석 합금을 갖는 다층 전기 접촉 요소를 포함한다. 선택적으로, 구리 또는 구리 합금 층은 유전성 기재 기판에 결합된다. 바람직하게는 층은 구리이다. 층이 구리 합금인 경우, 합금은 바람직하게는 구리/주석 합금, 구리/베릴륨 또는 구리/니켈 합금이다. 2원 은/주석 합금은 주석이 합금의 나머지를 구성하는 경우 적어도 50 중량%의 은을 포함한다. 바람직하게는 합금에서 은의 양은 70 중량% 내지 95 중량%이고, 주석의 양은 5 중량% 내지 30 중량%이다. 더 바람직하게는 은은 80 중량% 내지 95 중량%의 양으로 합금에 포함되고, 주석은 5 중량% 내지 20 중량%의 양으로 합금에 포함된다.
2원 은/주석 합금은 원하는 은 및 주석 함량의 합금을 제공하는 종래의 은/주석 합금 전기도금조에 의해 구리 또는 구리 합금 층 상에 전기도금될 수 있다. 전기도금조는 하나 이상의 은 이온 공급원을 포함한다. 은 이온 공급원은 은 염 예컨대, 비제한적으로 할로겐화은, 글루콘산은, 시트르산은, 락트산은, 질산은, 황산은, 은 알칸 설포네이트 및 은 알칸올 설포네이트에 의해 제공될 수 있다. 은 염은 일반적으로 상업적으로 입수가능하거나, 또는 문헌에 기재된 방법에 의해 제조될 수 있다. 배쓰에 사용되는 하나 이상의 은 염의 양은, 예를 들면, 침착될 합금의 원하는 조성 및 작업 조건에 좌우된다. 일반적으로, 배쓰 내 은 염은 1 g/L 내지 100 g/L의 범위일 수 있다. 광택 은 풍부 도금을 달성하기 위해, 전기도금조에서 은 이온 대 주석 이온의 중량 농도는 1:1 내지 12:1, 바람직하게는 1:1 내지 8:1, 더 바람직하게는 1:1 내지 4:1의 범위일 수 있다.
주석 이온 공급원은, 비제한적으로 염, 예컨대 할로겐화주석, 황산주석, 주석 알칸 설포네이트, 주석 알칸올 설포네이트, 및 산을 포함한다. 주석 화합물은 일반적으로 상업적으로 입수가능하거나, 또는 문헌에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 배쓰에 사용되는 주석 염의 양은 침착될 합금의 원하는 조성, 및 작업 조건에 좌우된다. 일반적으로, 주석 염은 0.1 g/L 내지 80 g/L의 범위일 수 있다.
은/주석 합금 전기도금조는 또한, 비제한적으로 산/전해질: 알칸설폰산, 황산, 설팜산 및 염산; 안정제: 머캅토테트라졸 및 디하이드록시 비스-설파이드 화합물; 억제제: 알칸올 아민, 폴리에틸렌이민 및 알콕실화된 방향족 알코올; 환원제: 하이드로퀴논, 하이드로퀴논 설폰산, 칼륨 염 및 하이드록실화된 방향족 화합물; 계면활성제 또는 습윤제; 광택제: 방향족 알데하이드; 완충액 및 결정성장 억제제를 포함하는 1종 이상의 종래의 배쓰 첨가제를 포함할 수 있다. 그와 같은 첨가제는 당해 기술에서 잘 알려진 통상의 양으로 포함될 수 있다.
선택적으로, 구리 또는 구리 합금 층 상에 은/주석 합금을 도금하기 전에, 구리 또는 구리 합금을 세정할 수 있다. 종래의 금속 세정 공정이 사용될 수 있다. 전형적으로, 구리 또는 구리 합금은 세정 용액에서 또는 캐소드 탈지(cathodic degreasing)에 의해 초음파로 세정된다. 그와 같은 세정 용액은 실리케이트 화합물, 알칼리 금속 카보네이트 및 화합물, 예컨대 알칼리 금속 수산화물, 글라이콜 에테르 및 1종 이상의 킬레이트제를 포함할 수 있다. 세정은 30℃ 내지 80℃의 온도에서 수행될 수 있다.
선택적으로, 세정 단계 후, 기판은 적합한 산 예컨대 무기산에 의해 활성화될 수 있다. 희석된 농도의 무기산이 사용된다. 그와 같은 산의 예는 황산이다. 그러나, 염산 및 질산과 같은 다른 무기산이 사용될 수 있다. 산은 당해 기술에서 잘 알려진 종래의 농도로 사용된다. 활성화는 전형적으로 실온 내지 30℃의 온도에서 수행된다.
은/주석 합금 전기도금은 바람직하게는 0.05 ASD 이상의 전류 밀도에서 수행될 수 있다. 더 바람직하게는 전류 밀도는 0.5 ASD 내지 10 ASD의 범위이다. 배쓰 온도는 실온 내지 55℃이다. 배쓰의 pH는 1 미만 내지 2의 범위일 수 있다. 은/주석 전기도금은, 바람직하게는, 0.1 μm 내지 7 μm의 두께를 갖는 2원 은/주석 합금 층이 달성될 때까지, 더 바람직하게는 두께가 0.4 μm 내지 1.5 μm가 될 때까지 수행된다.
선택적으로, 구리 또는 구리 합금에 인접한 은/주석 합금을 갖는 기판은 DI수 또는 수돗물로 린스된다.
팔라듐 금속을 전기도금하여 2원 은/주석 합금 층에 인접한 팔라듐 금속으로 구성된 플래시 층을 형성한다. 플래시 층은 두께가 바람직하게는 10 nm 내지 0.5 μm, 더 바람직하게는 15 nm 내지 0.1 μm, 더욱 더 바람직하게는 30 nm 내지 0.1 μm의 범위일 수 있다.
팔라듐 플래시 층은 종래의 팔라듐 금속 전기도금조를 사용하여 은/주석 층에 인접하여 전기도금될 수 있다. 그와 같은 팔라듐 배쓰는, 비제한적으로 1종 이상의 팔라듐 이온 공급원을 포함한다. 팔라듐 이온 공급원은 하기를 포함한다: 디클로로디암민 팔라듐(II), 디나이트로디암민 팔라듐(II), 테트라암민 팔라듐(II) 클로라이드, 테트라암민 팔라듐(II) 설페이트, 테트라암민 팔라듐 테트라클로로팔라데이트, 테트라민 팔라듐 카보네이트, 테트라민 팔라듐 수소 카보네이트, 이염화팔라듐, 이브로민화팔라듐, 황산팔라듐, 질산팔라듐, 팔라듐 일산화물-수화물, 아세트산팔라듐, 프로피온산팔라듐, 옥살산팔라듐 및 포름산팔라듐. 그와 같은 팔라듐 화합물은 10 g/L 내지 50 g/L의 팔라듐 이온 농도를 제공하는 양으로 배쓰에 포함될 수 있다.
팔라듐 전기도금조는 또한 1종 이상의 종래의 배쓰 첨가제 예컨대, 비제한적으로, 알칼리 금속 수산화물: 수산화나트륨 및 수산화칼륨; 암모늄 화합물: 수산화암모늄 및 할로겐화암모늄; 유기 및 무기 산; 안정제; 완충액; 광택제; 및 계면활성제를 포함할 수 있다. 그와 같은 첨가제는 통상의 양으로 포함될 수 있다.
팔라듐 플래시 층은 전기도금조 내 금속 농도에 따라, 바람직하게는 0.5 ASD 내지 75 ASD, 더 바람직하게는 0.5 ASD 내지 10 ASD의 전류 밀도에서 2원 은/주석 합금 층에 인접하여 전기도금된다. 배쓰 온도는 40 내지 70℃의 범위이다. 배쓰의 pH는 6 내지 10의 범위일 수 있다.
본 발명의 다층 전기 접촉 요소는 구리 또는 구리 합금 층을 갖는 기판(선택적으로 기판은 유전체 물질일 수 있음); 구리 또는 구리 합금 층에 인접하고 연결된, 은 금속 함량이 50% 초과인 2원 은/주석 합금 층; 및 은/주석 합금 층에 인접하고 연결된 팔라듐 플래시 층으로 연속적으로 구성된다.
선택적으로, 금 또는 금 합금 금속 플래시 층은 팔라듐 플래시 층에 인접하여 전기도금될 수 있다. 바람직하게는, 금 합금은 경질 금/코발트 또는 경질 금/니켈 합금이다. 바람직하게는 경질 금/코발트 합금은 0.1 중량% 내지 0.4 중량%의 코발트, 및 나머지의 금으로 구성되며, 경질 금/니켈 합금은 0.1 중량% 내지 1 중량%의 니켈, 및 나머지의 금으로 구성된다. 금 또는 금 합금 플래시 층은 두께가 10 nm 내지 2 μm, 바람직하게는 10 nm 내지 0.1 μm의 범위이다.
금 또는 금 합금은 종래의 금 및 금 합금 전기도금조를 사용하여 팔라듐 금속 층 상에 침착될 수 있다. 금 이온 공급원은, 비제한적으로 칼륨 금 시아나이드, 나트륨 디시아노아우레이트(I), 암모늄 디시아노아우레이트(I) 및 다른 디시아노아우르산(I) 염; 칼륨 테트라시아노아우레이트(III), 나트륨 테트라시아노아우레이트(III), 암모늄 테트라시아노아우레이트(III) 및 다른 테트라시아노아우르산(III) 염; 금(I) 시아나이드, 금(III) 시아나이드; 디클로로아우르산(I) 염; 테트라클로로아우르산(III), 나트륨 테트라클로로아우레이트(III) 및 다른 테트라클로로아우르산(III) 화합물; 암모늄 금 설파이트, 칼륨 금 설파이트, 나트륨 금 설파이트 및 다른 아황산 금 염; 산화금, 수산화금 및 그것의 다른 알칼리 금속 염; 및 니트로설피토 금 복합체를 포함한다. 금 공급원은 전형적으로 0.1 gm/L 내지 10 g/L와 같이 통상의 양으로 포함된다.
금 및 금 합금 전기도금조는 또한 종래의 첨가제, 예컨대, 비제한적으로 계면활성제, 광택제, 평활제, 착화제, 킬레이트제, 완충액, 유기산 및 무기산 및 살생물제를 포함한다. 그와 같은 첨가제는 통상의 양으로 포함되며, 당해 분야의 숙련가에게 잘 알려져 있다.
금 및 금 합금 전기도금은 공정 및 전류의 유형 예컨대 DC 또는 펄스 전류에 따라 바람직하게는 0.1 ASD 내지 70 ASD, 더 바람직하게는 5 ASD 내지 70 ASD의 전류 밀도, 및 30℃ 내지 60℃의 온도에서 수행된다. 금 전기도금조의 pH는 4 내지 8의 범위이다.
본 발명의 다층 전기 접촉 요소는 또한 구리 또는 구리 합금 층을 갖는 기판(선택적으로 기판은 유전성 물질일 수 있음); 구리 또는 구리 합금 층에 인접하고 연결된, 은 금속 함량이 50% 초과인 2원 은/주석 합금 층; 은/주석 합금 층에 인접하고 연결된 팔라듐 플래시 층; 및 팔라듐 금속 플래시 층에 인접하고 연결된 금 플래시 층으로 연속적으로 구성된다.
선택적으로, 니켈 금속 층은 2원 은/주석 합금을 다층 전기 접촉 요소에 전기도금하기 전에 구리 또는 구리 합금 층에 바로 인접하여 전기도금될 수 있다. 니켈 금속 층의 두께 범위는 바람직하게는 0.1 μm 내지 5 μm, 더 바람직하게는 0.5 μm 내지 2 μm이다.
니켈 층은 종래의 니켈 전기도금조로부터 전기도금될 수 있다. 니켈 이온 공급원은, 비제한적으로 할로겐화니켈 예컨대 염화니켈; 황산니켈 및 설팜산니켈을 포함한다. 그와 같은 니켈 공급원은 5 g/L 내지 250 g/L의 양으로 니켈 배쓰에 포함된다.
니켈 배쓰는 종래의 첨가제, 예컨대, 비제한적으로 광택제, 결정성장 억제제, 평활제, 계면 활성제, 항-피팅제(anti-pitting agent), 킬레이트제, 완충액, 살생물제 및 당해 분야의 숙련가에게 공지된 다른 첨가제를 포함한다.
니켈 도금은 바람직하게는 1 ASD 내지 10 ASD의 전류 밀도, 및 30℃ 내지 70℃의 배쓰 온도에서 수행된다. 니켈 배쓰의 pH는 2 내지 8의 범위일 수 있다.
니켈이 구리 또는 구리 합금 상에 전기도금된 후, 2원 은/주석 합금은 상기 기재된 바와 동일한 두께, 및 니켈 금속 층에 인접한 2원 은/주석 합금을 침착시키기 위한 동일한 도금 파라미터로 니켈 층 상에 전기도금된다. 이후 팔라듐 플래시 층은 상기 기재된 바와 같이 은/주석 합금에 인접하게 전기도금된다.
본 발명의 다층 전기 접촉 요소는 추가로, 구리 또는 구리 합금 층(선택적으로 구리 또는 구리 합금 층은 유전성 기재에 연결될 수 있음); 구리 또는 구리 합금 층에 인접하고 연결된 니켈 층; 니켈 층에 인접하고 연결된, 은 금속 함량이 50% 초과인 2원 은/주석 합금 층; 및 은/주석 합금 층에 인접하고 연결된 팔라듐 플래시 층으로 연속적으로 구성된다.
도 1A 내지 도 1B는 구리 또는 구리 합금 층(선택적 유전성 기재는 도시되지 않음); 구리 또는 구리 합금 층에 연결된 은/주석 합금 층(은/주석 합금 중 은 함량은 50 중량% 초과임); 및 은/주석 층에 연결된 팔라듐 금속 플래시 층을 갖는 본 발명의 다층 전기 접촉 요소를 도시한다. 도 1Bb는 선택적 금 층이 팔라듐 금속 플래시 층에 인접한 본 발명의 다층 전기 접촉 요소를 도시한다.
도 2A 내지 도 2B는 구리 또는 구리 합금 층(선택적 유전성 기재는 도시되지 않음); 구리 또는 구리 합금 층에 연결된 니켈 층; 니켈 층에 연결된 은/주석 합금 층(은/주석 합금 중 은 함량은 50 중량% 초과임); 및 은/주석 층에 연결된 팔라듐 금속 플래시 층을 갖는 본 발명의 다층 전기 접촉 요소를 도시한다. 도 2B는 선택적 금 층이 팔라듐 금속 플래시 층에 인접한 본 발명의 다층 전기 접촉 요소를 추가로 도시한다.
선택적으로 유전성 기재는 다양한 비-전도성 및 세미-전도성 물질로 제조될 수 있다. 그와 같은 물질은, 비제한적으로 열가소성 수지 및 열경화성 수지를 포함한다.
열가소성 수지는, 비제한적으로, 아세탈 수지, 아크릴, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 셀룰로오스 수지, 예컨대 에틸 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 및 셀룰로오스 니트레이트, 폴리에테르, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 스티렌 블렌드, 예컨대 아크릴로니트릴 스티렌 및 코폴리머 및 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌 코폴리머, 폴리카보네이트, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 및 비닐폴리머 및 코폴리머, 예컨대 비닐 아세테이트, 비닐 알코올, 비닐 부티랄, 비닐 클로라이드, 비닐 클로라이드-아세테이트 코폴리머, 비닐리덴 클로라이드 및 비닐 포름알을 포함한다.
열경화성 수지는, 비제한적으로, 알릴 프탈레이트, 푸란, 멜라민-포름알데하이드, 페놀-포름알데하이드 및 페놀-푸르푸랄 코폴리머(단독 또는 부타디엔 아크릴로니트릴 코폴리머 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 코폴리머와 화합됨), 폴리아크릴 에스테르, 실리콘, 우레아 포름알데하이드, 에폭시 수지, 알릴 수지, 글리세릴 프탈레이트 및 폴리에스테르를 포함한다.
본 발명의 다층 전기 접촉 요소는 인쇄 회로 기판, 커넥터, 칩 카드, 리드 프레임, 및 다양한 전자 디바이스에 포함되는 IC 유닛에 사용될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하기 위해 포함되지만 그것의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
실시예 1 내지 8
면적이 1.4 dm2인, 복수의 구리 코팅된 수지 기판을 2원 은/주석 합금의 층으로 전기도금했으며, 여기서 합금의 은 함량은 80 중량%였으며, 주석 함량은 20 중량%였다. 2원 은/주석 층으로 도금된 4개(실시예 1 내지 4)의 기판을 팔라듐 플래시 층으로 추가로 전기도금했고, 8개(비교 실시예 1 내지 8)의 기판을 금 플래시 층으로 추가로 전기도금했다.
도금을 하기 절차에 따라서 수행했다:
1- RONACLEAN ™ DLF 세정 용액에서 구리 기판의 캐소드 탈지(5 A, 1분).
2- 물 린스했다.
3- RONASALT™ 369 용액에서 기판의 활성화 (20초 액침).
4- 물 린스했다.
5- 하기 표 1에 개시된 전해조를 사용하여 은/주석 도금을 수행했다.
은/주석 합금 층을 50℃에서 2 ASD의 전류 밀도를 사용하여 수지 기판의 구리 상에 도금했다. 원하는 두께로 도금하기 위해 도금 시간을 조정했다. 시간은 0.5 마이트론에 대해 30초였고, 0.75 마이크론에 대해 45초, 및 1 마이크론에 대해 1분이었다. 애노드는 백금화된 티타늄 전극이었다.
6- 물 린스한다.
7- 팔라듐 또는 금 플래시 도금:
팔라듐 플래시를 위해, 표 2에 개시된 조성을 갖는 배쓰를 사용했다. 은/주석 합금 상에 팔라듐 플래시 층을 전기도금하는 것은 45℃에서 1 ASD의 전류 밀도를 사용하여 수행되었다. 원하는 두께를 얻기 위해 침착 시간을 조정했다. 시간은 팔라듐 0.05 마이트론에 대해 8초였고, 0.1 마이크론에 대해 15초였다. 애노드는 백금화된 티타늄 전극이었다.
순금 도금을 위해, 표 3의 조성을 갖는 배쓰를 사용했다. 은/주석 합금 상에 금 플래시 층을 도금하는 것은 52℃에서 0.05 마이크론의 금 층에 대해 8초 동안 또는 0.1 마이크론의 금 층에 대해 16초 동안 0.5 ASD의 전류 밀도를 사용하여 수행되었다. 애노드는 백금화된 티타늄 전극이었다.
8- 물 린스한다.
9- 공기 건조한다.
금속 층의 두께 측정:
금속 층의 두께는 FISHERSCOPE™ X-선 형광 장치, 모델 XDV-SD를 사용하여 측정되었다.
표 1
Figure pat00001
표 2
Figure pat00002
표 3
Figure pat00003
구리 코팅된 수지 기판의 구리 층 상에 금속 층을 전기도금한 후, 기저 은/주석 층에 대한 팔라듐 및 금 플래시 층의 부식 저해 성능을 종래의 표준 습도 및 중성염-분무 시험을 사용하여 시험했다.
습도 시험: (HT)
500 시간 가속화된 수분 시험을 Votsch Industrietechnik 모델 VCL 4003 습도 챔버(humidity chamber)를 사용하여 85℃ 및 85% 상대 습도에서 수행했다.
중성염-분무 시험 (NSS): 96 시간 중성염 분무 시험을 Weiss Umwelttechnik GmbH SC 450 염 분무 장비를 사용하여 DIN 50 021 표준 (DIN은 독일 공업 규격(German Institute of Norm)를 나타낸다)에 따라 수행했다.
부식 시험 결과는 하기기 표 4에 개시되어 있다.
표 4
Figure pat00004
모든 샘플은 염화나트륨 부식을 견뎌내는 그들의 능력을 나타내는 중성염 분무 시험에 합격했다. 어떠한 부식의 징후도 없었다. 그에 반해서, 은/주석 합금 층 상에 금 플래시를 포함한 샘플은 HT 시험에 불합격했다. 모두 약간의 부식을 나타냈다. 부식은 금 플래시의 표면 상에 관찰된 녹색 반점으로 나타냈다. 팔라듐 플래시 층을 포함한 모든 샘플은 HT 시험에 합격했다. 관찰가능한 부식이 없었다. 따라서, 팔라듐 플래시를 포함한 샘플은 금 플래시를 포함한 샘플보다 개선된 부식 저해 성능을 나타냈다.
실시예 9
2개의 0.05mm 두께 구리 포일을 니켈 층으로 전기도금한 후, 니켈 층을 2원 은/주석 합금 층으로 전기도금했으며, 여기서 합금 중 은 함량은 80 중량%였으며, 주석 함량은 20 중량%였다. 이후 팔라듐 플래시 층을 2개의 샘플의 2원 은/주석 합금 층 중 하나 상에 전기도금했다. 이후 두 포일을 최상층으로서 금 플래시로 전기도금했다.
도금을 하기 절차에 따라서 수행했다:
1- RONACLEAN ™ DLF 세정 용액에서 구리 기판의 캐소드 탈지(5 A, 1분).
2- 물 린스했다.
3- RONASALT™ 369 용액에서 기판의 활성화 (20초 액침).
4- 물 린스했다.
5- 하기 표 5에 개시된 전해조를 사용하여 니켈 도금을 수행했다. 니켈을 55℃ 및 4 ASD의 전류 밀도에서 2분 동안 도금하여 1.5 μm 두께의 니켈 층을 침착시켰다. 애노드는 가용성 니켈 전극이었다.
6- 물 린스한다.
7- 상기 실시예 1 내지 8에서 표 1에 개시된 전해조를 사용하여 은/주석 도금을 수행했다. 은/주석 합금 층을 50℃에서 2 ASD의 전류 밀도를 사용하여 니켈 층 상에 도금했다. 은/주석 합금 도금은 4 μm 두께의 은/주석 층이 니켈 상에 침착될 때까지 수행되었다. 애노드는 백금화된 티타늄 전극이었다.
8- 물 린스한다.
9- 팔라듐 또는 금 플래시 도금:
팔라듐 플래시를 위해, 상기 실시예 1 내지 8에서 표 2에 개시된 조성을 갖는 배쓰를 사용했다. 은/주석 합금 상에 팔라듐 플래시 층을 전기도금하는 것은 45℃에서 1 ASD의 전류 밀도를 사용하여 수행되었다. 팔라듐 도금은 0.1 마이크론 층이 은/주석 합금 상에 침착될 때까지 수행되었다. 애노드는 백금화된 티타늄 전극이었다.
순금 도금을 위해, 상기 표 3의 조성을 갖는 배쓰를 사용했다. 은/주석 합금 상에 금 플래시 층을 도금하는 것은 52℃에서 0.1 마이크론의 금 층이 침착될 때까지 0.5 ASD의 전류 밀도를 사용하여 수행되었다. 애노드는 백금화된 티타늄 전극이었다.
10- 물 린스한다
11- 공기 건조한다
표 5
Figure pat00005
니켈 배쓰의 pH는 4.2였다.
두 샘플을 125℃의 종래의 대류 오븐에 넣고, 800시간 동안 어닐링했다. 어닐링이 완료된 후, 샘플을 오븐으로부터 제거하고, 실온으로 냉각시킨 후 그것의 표면 외관에 대해 분석했다. 팔라듐 플래시를 포함한 샘플은 표면에서 금 외관을 유지했다. 이는 팔라듐 층이 은/주석 합금 층으로 금의 확산을 저해했음을 나타냈다. 그에 반해서, 금 플래시를 갖지만 팔라듐 플래시를 갖지 않는 샘플은 은처럼 보였다. 이는 상당량의 금이 바람직하지 않게 은/주석 층으로 확산되었음을 나타냈다.
실시예 10
금과 은/주석 합금 사이의 확산
2개의 0.05mm 두께 구리 포일을 니켈 층으로 전기도금한 후, 니켈 층을 2원 은/주석 합금 층으로 전기도금했으며, 여기서 합금 중 은 함량은 80 중량%였으며, 주석 함량은 20 중량%였다. 이후 팔라듐 플래시 층을 2개의 샘플의 2원 은/주석 합금 층 중 하나 상에 전기도금했다. 이후 두 포일을 모두 금 플래시로 전기도금했다. 또한, 두 샘플을 모두 니켈의 최상층으로 도금했다. 니켈의 최상층을 금 상에 도금하여 샘플의 절단(sectioning) 동안 금 층이 손상되지 않도록 방지했다.
도금을 하기 절차에 따라서 수행했다:
1- RONACLEAN ™ DLF 세정 용액에서 구리 기판의 캐소드 탈지(5 A, 1분).
2- 물 린스한다.
3- RONASALT™ 369 용액에서 기판의 활성화(20초 액침).
4- 물 린스한다.
5- 상기 실시예 9에서 표 5에 개시된 전해조를 사용하여 니켈 도금을 수행했다. 니켈을 55℃ 및 4 ASD의 전류 밀도에서 2분 동안 도금했다. 애노드는 가용성 니켈 전극이었다.
6- 물 린스한다.
7- 상기 실시예 1 내지 8에서 표 1에 개시된 전해조를 사용하여 은/주석 도금을 수행했다. 은/주석 합금 층을 50℃에서 2 ASD의 전류 밀도를 사용하여 니켈 층 상에 도금했다. 은/주석 합금 도금은 4 μm 두께의 은/주석 층이 니켈 상에 침착될 때까지 수행되었다. 애노드는 백금화된 티타늄 전극이었다.
8- 물 린스한다.
9- 팔라듐 또는 금 플래시 도금:
팔라듐 플래시를 위해, 상기 실시예 1 내지 8에서 표 2에 개시된 조성을 갖는 배쓰를 사용했다. 은/주석 합금 상에 팔라듐 플래시 층을 전기도금하는 것은 45℃에서 1 ASD의 전류 밀도를 사용하여 수행되었다. 팔라듐 도금은 0.05 마이크론 층이 은/주석 합금 상에 침착될 때까지 수행되었다. 애노드는 백금화된 티타늄 전극이었다.
순금 도금을 위해, 상기 표 3의 조성을 갖는 배쓰를 사용했다. 은/주석 합금 상에 금 플래시 층을 도금하는 것은 52℃에서 1.5 마이크론의 금 층이 침착될 때까지 0.5 ASD의 전류 밀도를 사용하여 수행되었다. 애노드는 백금화된 티타늄 전극이었다. 하기 기재된 분석을 위해 샘플을 횡단-절단(cross-sectioning)할 때 금 층을 더 잘 보이게 하기 위해 두꺼운 금 층이 이 샘플에 침착되었다.
10- 상기 실시예 9에서 표 5에 개시된 전해조를 사용하여 니켈 도금을 수행했다. 니켈을 55℃ 및 4 ASD의 전류 밀도에서 2분 동안 도금하여 각 샘플의 금 층 상에 니켈 최상층을 표 6의 데이터에 대해 0.6 μm, 및 표 7의 데이터에 대해 0.2 μm를 침착시켰다. 애노드는 가용성 니켈 전극이었다.
11- 물 린스한다.
12- 공기 건조한다.
이후 두 샘플을 모두 상기 실시예 9에 기재된 방법에 따라 어닐링했다. 어닐링 후, 샘플을 실온으로 냉각되도록 했다. 두 샘플을 모두 횡단-절단하고, EDX 검출기가 구비된 ZEISS™ SmartSEM V 05.04 주사 전자 현미경을 사용하여 금속 층의 원소 함량에 대해 분석했다. 팔라듐 플래시 층이 부재한 샘플 및 2원 은/주석 층에 인접한 팔라듐 플래시 층을 갖는 샘플에 대한 상이한 금속 층의 원소 분석 결과는 각각 표 6 및 7에 있다.
각 포인트(p) 또는 깊이는 최상부 니켈 층의 상단으로부터 측정되었다. 6개 포인트를 측정하여 팔라듐 플래시 층이 제외된 샘플에 대한 원소 함량을 결정하였고(표 6), 7개 포인트를 측정하여 플래시 팔라듐 층을 갖는 샘플에 대한 원소 함량을 결정하였다(표 7).
표 6
Figure pat00006
은과 주석의 혼합 결정이 은/주석 층과 금 층 사이의 계면에서 관찰되었으며, 은 및 주석은 또한 팔라듐 플래시 층이 제외된 샘플의 금 층에 존재했다. 금은 은/주석 층에서 검출되었다.
표 6에 나타낸 바와 같이, 금 층 내 각각 p1 및 p2에서 75.8 중량% 및 70.1 중량% 양의 원소 금이 측정되었다. 금은 또한 은/주석 합금 층 내 각각 p3 및 p4에서 58.6 중량% 및 15.3 중량%의 양으로 측정되었으며, 이는 금이 이러한 합금 층으로 바람직하지 않게 상당히 상호 확산되었음을 나타냈다. 금은 또한 은/주석 층과 구리에 인접한 니켈 층의 계면까지 p5에 나타낸 바와 같이 5.2 중량%의 양으로 아래로 침투했다. 또한, 금 층에 있는 각각 p1 및 p2에서 8.7% 및 5.8% 양의 은이 검출되었다. 이는 은이 금 층으로 바람직하지 않게 확산되었음을 나타냈다.
표 7
Figure pat00007
팔라듐 플래시 층을 포함한 샘플의 단면(어닐링 후 단지 5 nm 두께)은 금 층과 은/주석 합금 층 사이에 뚜렷한 계면을 나타냈다. 은/주석 층과 금 층 사이의 계면에서는 은과 주석의 혼합 결정이 관측되지 않았고, 팔라듐 플래시 층이 제외된 샘플로서의 금 층에서 은 및 주석이 관측되지 않았다. 표 7에 나타낸 바와 같이, 은/주석 층에서 각각 p2, p3 및 p4에서 3.2 중량%, 4 중량% 및 3.7 중량%의 양의 금이 측정되었다. 그와 같은 양은 팔라듐 층이 제외된 샘플의 은/주석 층에서 측정된 금의 양과 대조적으로 무시해도 좋은 수준이었다(거의 EDX의 검출 한계점의 수준임). p1 및 p7에 나타낸 바와 같이 실질적으로 모든 금이 금 층에 남아 있었다. 팔라듐 플래시 층은 은/주석 층으로의 금의 확산을 상당히 저해했다.

Claims (13)

  1. 다층 전기 접촉 요소로서,
    구리 또는 구리 합금 층을 포함하는 기판;
    상기 구리 또는 구리 합금 층 상의 2원 은/주석 합금 층으로서, 적어도 50 중량%의 은을 포함하는, 상기 2원 은/주석 합금 층; 및
    상기 2원 은/주석 합금 층에 인접한 팔라듐으로 구성된 플래시 층(flash layer)
    을 포함하는, 다층 전기 접촉 요소.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 다층 전기 접촉 요소는 상기 구리 또는 구리 합금 층과 상기 2원 은/주석 합금 층 사이에 니켈 층을 추가로 포함하는, 다층 전기 접촉 요소.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 니켈 층은 두께가 0.1 μm 내지 5 μm인, 다층 전기 접촉 요소.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 다층 전기 접촉 요소는 상기 팔라듐 층에 인접한 금 또는 금 합금 층을 추가로 포함하는, 다층 전기 접촉 요소.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 금 또는 금 합금 층은 두께는 10 nm 내지 2 μm인, 다층 전기 접촉 요소.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 2원 은/주석 합금 층은 두께가 0.1 μm 내지 7 μm인, 다층 전기 접촉 요소.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 팔라듐 층은 두께가 10 nm 내지 0.5 μm인, 다층 전기 접촉 요소.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 2원 은/주석 합금은 80 중량%의 은 및 20 중량%의 주석으로 구성되는, 다층 전기 접촉 요소.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 2원 은/주석 합금은 70 중량% 내지 95 중량%의 은 및 5 중량% 내지 30 중량%의 주석으로 구성되는, 다층 전기 접촉 요소.
  10. 다층 전기 접촉 요소를 형성하는 방법으로서,
    a) 구리 또는 구리 합금 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
    b) 은/주석 합금 전기도금조로부터 상기 기판의 구리 또는 구리 합금 층에 인접한 2원 은/주석 합금 층을 전기도금하는 단계로서, 상기 2원 은/주석 합금은 적어도 50 중량%의 은을 포함하는, 상기 2원 은/주석 합금 층을 전기도금하는 단계; 및
    c) 팔라듐 이온을 포함하는 전기도금조로부터 상기 2원 은/주석 합금에 인접한 팔라듐의 플래시 층을 전기도금하는 단계
    를 포함하는, 다층 전기 접촉 요소를 형성하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 금 전기도금조를 이용해서 상기 팔라듐의 플래시 층에 인접한 금 층을 전기도금하는 단계를 추가로 포함하는, 다층 전기 접촉 요소를 형성하는 방법.
  12. 다층 전기 접촉 요소를 형성하는 방법으로서,
    a) 구리 또는 구리 합금 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
    b) 니켈 전기도금조로부터 상기 기판의 상기 구리 또는 구리 합금 층에 인접한 니켈 층을 전기도금하는 단계;
    c) 은/주석 합금 전기도금조로부터 상기 니켈 층에 인접한 2원 은/주석 합금 층을 전기도금하는 단계로서, 상기 2원 은/주석 합금은 적어도 50 중량%의 은을 포함하는, 상기 2원 은/주석 합금 층을 전기도금하는 단계; 및
    d) 팔라듐 전기도금조로부터 상기 2원 은/주석 합금에 인접한 팔라듐의 플래시 층을 전기도금하는 단계
    를 포함하는 다층 전기 접촉 요소를 형성하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 금 전기도금조를 이용해서 상기 팔라듐의 플래시 층에 인접한 금 층을 전기도금하는 단계를 추가로 포함하는, 다층 전기 접촉 요소를 형성하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200043779A (ko) * 2018-10-18 2020-04-28 전영화전(주) 전해부식에 대한 내식성이 우수한 은 도금층 함유 커넥터용 금속단자

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017002150A1 (de) * 2017-03-06 2018-09-06 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Elektrisches Kontaktelement
JP2020056057A (ja) * 2018-09-28 2020-04-09 三菱マテリアル株式会社 コネクタ用端子材、コネクタ用端子及びコネクタ用端子材の製造方法
JP7352851B2 (ja) * 2019-08-05 2023-09-29 株式会社オートネットワーク技術研究所 電気接点材料、端子金具、コネクタ、及びワイヤーハーネス
CN111129193A (zh) * 2019-12-11 2020-05-08 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种空间太阳电池用原子氧防护银互连片及制备方法
US20230328899A1 (en) * 2022-04-12 2023-10-12 Ddp Specialty Electronic Materials Us, Llc Silver coating for high temperature applications

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4942454A (en) * 1987-08-05 1990-07-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Resin sealed semiconductor device
JP2543619B2 (ja) * 1990-09-05 1996-10-16 新光電気工業株式会社 半導体装置用リ―ドフレ―ム
DE4243570C1 (de) * 1992-12-22 1994-01-27 Heraeus Gmbh W C Elektrischer Kontaktkörper
US5728285A (en) * 1993-12-27 1998-03-17 National Semiconductor Corporation Protective coating combination for lead frames
KR0183645B1 (ko) * 1996-03-26 1999-03-20 이대원 다층 구조의 도금층을 구비한 반도체 리드 프레임
JPH09275182A (ja) * 1996-04-02 1997-10-21 Seiichi Serizawa 半導体装置用リ−ドフレ−ム
US6361823B1 (en) * 1999-12-03 2002-03-26 Atotech Deutschland Gmbh Process for whisker-free aqueous electroless tin plating
JP2005019922A (ja) * 2003-06-30 2005-01-20 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体パッケージ用リードフレーム
DE102006023998B4 (de) * 2006-05-22 2009-02-19 Infineon Technologies Ag Elektronische Schaltungsanordnung und Verfahren zur Herstellung einer solchen
JP4834022B2 (ja) * 2007-03-27 2011-12-07 古河電気工業株式会社 可動接点部品用銀被覆材およびその製造方法
CN102037162B (zh) * 2008-05-07 2013-03-27 尤米科尔电镀技术有限公司 Pd-和Pd-Ni-电镀浴
JP4897981B2 (ja) * 2008-12-26 2012-03-14 古河電気工業株式会社 光半導体装置用リードフレーム、その製造方法および光半導体装置
US9512529B2 (en) * 2013-06-04 2016-12-06 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Electroplating baths of silver and tin alloys

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200043779A (ko) * 2018-10-18 2020-04-28 전영화전(주) 전해부식에 대한 내식성이 우수한 은 도금층 함유 커넥터용 금속단자

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