KR20180044886A - 내열성이 우수한 도금재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

175℃라는 고온에서도, 원하는 내열성을 유지할 수 있고, 또 접점부 형성시에 균열이 생기지 않는 Sn 도금재 및 그 제조방법을 제공한다.
Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재(1) 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층(2), CuSn 화합물로 이루어지는 중간층(4), Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층(5)의 순서로 각 층을 가지는 Sn 도금재로서, 상기 Sn 도금재는 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재의 표면에, 제1 기초층과 도전성 기재의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층(6)이 잔존하고 있거나, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층(6)이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재하고 있는 Sn 도금재(10), 및 그 제조방법과 용도.

Description

내열성이 우수한 도금재 및 그 제조방법
본 발명은, 차량 탑재부품, 전기전자부품, 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 적합한 주석(Sn) 도금재 및 그 제조방법과 용도에 관한 것이다.
전기 접점재에는, 종래부터 전기 전도성이 우수한 구리(Cu) 또는 구리합금이 이용되어 왔다. 근래는 접점 특성의 향상이 진행되어, 구리 또는 구리합금을 그대로 이용하는 케이스는 감소하고 있다. 이러한 종래의 재료를 대신하여 구리 또는 구리합금 상에 각종 표면 처리한 재료가 제조·이용되고 있다. 특히 전기 접점재로서, 전기 접점부에 구리 또는 구리합금 상에 주석 또는 주석 합금이 도금된 부재가 범용되고 있다.
이 도금재료는, 도전성 기재(基材)의 우수한 도전성과 강도, 및 도금층의 우수한 전기 접속성과 내식성과 땜납성을 갖춘 고성능 도전체로서 알려져 있고, 전기·전자기기에 이용되는 각종 단자나 커넥터 등에 널리 이용되고 있다. 이 도금재료는, 통상, 구리 등의 도전성 기재의 합금성분이 상기 도금층에 확산되는 것을 방지하기 위해서, 기재 상에 배리어 기능을 가진 니켈(Ni), 코발트(Co) 등이 기초 도금된다.
이 도금재료를 단자로서 이용한 경우, 예를 들면 자동차의 엔진룸 내 등의 고온 환경하에서는, 단자 표면의 주석 도금층의 주석이 쉽게 산화되는 성질 때문에, 주석 도금층의 표면에 산화 피막이 형성된다. 이 산화 피막은 무르기 때문에 단자 접속시에 파괴되고, 그 아래의 미산화의 주석 도금층이 노출되어 양호한 전기 접속성이 얻어진다.
그러나, 근래의 전기 접점재의 사용 환경으로서, 고온 환경하에 있어서 사용되는 케이스가 많아지고 있다. 예를 들면 자동차 엔진룸 내에서의 센서용 접점재료 등은, 100℃∼200℃ 등의 고온 환경하에서 사용될 가능성이 높아지고 있다. 이 때문에, 종래의 민생기기로 상정된 사용 온도보다 고온에 있어서의 접점 특성 등의 신뢰성이 요구되고 있다. 특히 접점 특성의 신뢰성을 좌우하는 원인으로서, 고온하에서는, 도전성 기재성분의 확산 및 표면 산화에 의해 최표층에서의 접촉저항을 증대시켜 버리는 것이 문제가 되고 있다. 그 때문에, 이 도전성 기재성분의 확산억제 및 산화방지에 대해 여러 가지 검토가 이루어져 왔다.
특허문헌 1에서는, Cu 또는 Cu 합금기재의 표면상에, Ni 또는 Ni 합금층이 형성되고, 최표면측에 두께 0.25∼1.5㎛의 Sn 또는 Sn 합금층이 형성되며, 상기 Ni 또는 Ni 합금층과 상기 Sn 또는 Sn 합금층의 사이에 Cu와 Sn을 포함하는 중간층이 1층 이상 형성되고, 이들 중간층 중 상기 Sn 또는 Sn 합금층과 접하고 있는 중간층의 Cu함유량을 50질량% 이하, Ni함유량이 20질량% 이하이며 또한 평균 결정입자 지름을 0.5∼3.0㎛로 함으로써, 땜납성, 내위스커성 및 내열 신뢰성 등의 특성을 가지며, 또한, 프레스 가공성이 우수한 도금재료가 얻어지고 있다.
특허문헌 2에서는, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 기재 표면에, Ni층, Cu-Sn 합금층 및 Sn층으로 이루어지는 표면 도금층이 이 순서대로 형성되고, 또한, 상기 Ni층의 두께를 0.1∼1.0㎛, 상기 Cu-Sn 합금층의 두께를 0.1∼1.0㎛, 상기 Cu-Sn 합금층의 Cu농도를 35∼75at%, 상기 Sn층의 두께를 0.5㎛ 이하로 함으로써, 고온 분위기하에서 장시간 경과 후에도 전기적 신뢰성(낮은 접촉저항)을 유지할 수 있고, 아황산가스 내식성이 우수하며, 엄격한 가공으로도 균열이 발생하지 않는 도금재료가 얻어지고 있다.
특허문헌 3에서는, 가공 변질층이 없는 Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 기재의 표면에, Ni층, Cu-Sn 합금층으로 이루어지는 중간층, Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층이 이 순서대로 형성된다. 상기 Ni층이 기재상에 에피택셜 성장하고 있고, Ni층의 평균 결정입자 지름을 1㎛ 이상, Ni층의 두께를 0.1∼1.0㎛, 또한 상기 중간층의 두께를 0.2∼1.0㎛, 상기 표면층의 두께를 0.5∼2.0㎛로 함으로써, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 기초 기재에 대한 배리어성을 높여, Cu의 확산을 보다 확실히 방지하여 내열성을 향상시키고, 고온 환경하에서도 안정된 접촉저항을 유지할 수 있는 Sn 도금재가 얻어지고 있다.
일본 공개특허공보 2003-293187 일본 공개특허공보 2004-068026 일본 공개특허공보 2014-122403
근래, 예를 들면 차량 탑재부품에 있어서는, 환경 온도의 고온화나 전기 구동차의 보급에 의한 전류량 증가에 의해, 지금까지 이상의 재료로 고온하에서의 양호한 전기 접속성(이하, 단순히 내열성이라고 한다.)이 요구되고 있다. 그 외의 용도에 있어서도, 환경 온도의 고온화나, 부품의 소형화나 고출력화에 수반하는 회로 전류밀도의 증가를 볼 수 있어, 역시 내열성의 향상이 요구되고 있다. 또 부품의 소형화에 수반하여, 보다 양호한 굽힘 가공성이 요구되고 있다.
특허문헌 1, 2에서는, 내열성의 지표로서 160℃에서의 시험을 실시하고 있다. 그러나, 이 수준을 클리어한 것만으로는 근래 요구되는 내열성에 충분히 응할 수 없다. 예를 들면 175℃에서의 시험에 있어서는, 도전성 기재로부터 확산된 Cu가 표면의 Sn과 반응하여 화합물을 형성하고, 표면의 Sn이 소멸됨으로써 전기 접속성이 저하되는 것을 알게 되었다.
특허문헌 3의 Sn 도금재에서는, 175℃, 1000시간 가열 후에도 양호한 전기 접속성을 얻을 수 있어, 우수한 내열성을 가진다. 그러나, Ni도금층의 결정입자 지름이 종래에 비해 크기 때문에, 접점부를 벌징(bulging) 가공이나 굽힘 가공으로 형성했을 때에 균열이 발생하기 쉽다. 균열이 발생된 부품을 열 환경하에서 사용하면, 도금 균열 부분에서 기재의 부식이 진행되어, 전기 접속성을 해칠 우려가 있다.
상기의 사정을 감안하여, 본 발명의 과제는, 175℃라는 고온에서도, 원하는 내열성을 유지할 수 있고, 또 접점부 형성시에 균열이 생기지 않는 Sn 도금재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기의 과제를 해결할 수 있도록, 여러 가지의 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 차량 탑재부품, 전기전자부품, 리드 프레임, 릴레이, 스위치, 소켓 등에 적합한 Sn 도금재에 대하여 예의 연구를 행하여, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층, CuSn 화합물로 이루어지는 중간층, Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층의 순서로 각 층이 형성된 Sn 도금재로서, 상기 Sn 도금재는 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재의 표면에, 제1 기초층과 도전성 기재의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층을 잔존시키거나, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층을 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재시킴으로써, 내열성과 가공성을 겸비한 Sn 도금재가 얻어지는 것을 찾아냈다.
본 발명에 의하면, 하기의 수단이 제공된다.
(1) Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층, CuSn 화합물로 이루어지는 중간층, Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층의 순서로 각 층을 가지는 Sn 도금재로서, 상기 Sn 도금재는 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재의 표면에, 제1 기초층과 도전성 기재의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층이 잔존하고 있거나, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
(2) Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 제2 기초층, CuSn 화합물로 이루어지는 중간층, Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층의 순서로 각 층을 가지는 Sn 도금재로서, 상기 Sn 도금재는 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재의 표면에, 제1 기초층과 도전성 기재의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층이 잔존하고 있거나, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
(3) 상기 제1 기초층이, 결정입자 지름이 1㎛ 이상의 부분과 1㎛ 미만의 부분이 혼재하는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 Sn 도금재.
(4) 상기 표면층의 두께가 0.2∼5㎛인 것을 특징으로 하는 (1)∼(3) 중 어느 1항에 기재된 Sn 도금재.
(5) 상기 중간층의 두께가 0.1∼1㎛인 것을 특징으로 하는 (1)∼(4) 중 어느 1항에 기재된 Sn 도금재.
(6) 상기 제1 기초층의 두께가 0.1∼2㎛인 것을 특징으로 하는 (1)∼(5) 중 어느 1항에 기재된 Sn 도금재.
(7) 상기 제2 기초층의 두께가 0∼0.1㎛인 것을 특징으로 하는 (2)∼(6) 중 어느 1항에 기재된 Sn 도금재.
(8) 175℃, 240시간 열처리했을 때, 상기 중간층이 재료 표면에 0.1∼60%의 면적률로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)∼(7) 중 어느 1항에 기재된 Sn 도금재.
(9) (1)∼(8) 중 어느 1항에 기재된 Sn 도금재를 사용한 차량 탑재부품.
(10) (1)∼(8) 중 어느 1항에 기재된 Sn 도금재를 사용한 전기전자부품.
(11) Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층, CuSn 화합물로 이루어지는 중간층, Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층의 순서로 각 층이 형성된 Sn 도금재의 제조방법으로서,
상기 도전성 기재 상에, 상기 제1 기초층, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 제2 기초층, 상기 표면층을 이 순서로 형성한 후, 리플로우 처리에 의해 상기 제2 기초층과 상기 표면층을, 상기 제2 기초층이 없어질 때까지 반응시켜 상기 중간층을 형성하고,
도전성 기재의 버프 연마 및 산 세정 조건을 버프 연마 입자의 사이즈가 ＃1000∼5000이며, 또한, 산세액으로의 침지 시간을 0∼60초, 마무리 가공 조건의 가공률을 0∼70%로 조정하고, 또한 경우에 따라 마무리 열처리 조건을 250∼650℃에서 5초∼5시간으로 조정하여 실시하는 것에 의해 도전성 기재 표면의 가공 변질층의 잔존량을 제어함으로써, 상기 Sn 도금재는 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재의 표면에, 상기 제1 기초층과 도전성 기재의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층을 잔존시키거나, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재시키는 것을 특징으로 하는, Sn 도금재의 제조방법.
(12) Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 제2 기초층, CuSn 화합물로 이루어지는 중간층, Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층의 순서로 각 층이 형성된 Sn 도금재의 제조방법으로서,
상기 도전성 기재 상에, 상기 제1 기초층, 상기 제2 기초층, 상기 표면층을 이 순서로 형성한 후, 리플로우 처리에 의해 상기 제2 기초층과 상기 표면층을, 상기 제2 기초층이 일부 남도록, 반응시켜 상기 중간층을 형성하고,
도전성 기재의 버프 연마 및 산 세정 조건을 버프 연마 입자의 사이즈가 ＃1000∼5000이며, 또한, 산세액으로의 침지 시간을 0∼60초, 마무리 가공 조건의 가공률을 0∼70%로 조정하고, 또한 경우에 따라 마무리 열처리 조건을 250∼650℃에서 5초∼5시간으로 조정하여 실시하는 것에 의해 도전성 기재 표면의 가공 변질층의 잔존량을 제어함으로써, 상기 Sn 도금재는 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재의 표면에, 상기 제1 기초층과 도전성 기재의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층을 잔존시키거나, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재시키는 것을 특징으로 하는, Sn 도금재의 제조방법.
본 발명의 Sn 도금재에 의하면, 도전성 기재 표면에 가공 변질층을 일부 잔존시킴으로써, 도전성 기재로부터 표면층으로의 기재성분 Cu의 확산을 억제하여, 양호한 내열성을 얻을 수 있다. 또 굽힘 가공이나 벌징 가공으로 형성되는 접점부의 균열을 억제할 수 있다.
　본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 하기의 기재 및 첨부의 도면으로부터 보다 분명해질 것이다.
도 1은, 본 발명의 Sn 도금재의 하나의 실시형태의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 Sn 도금재의 다른 실시형태의 단면도이다.
도 3은, 실시예에서 행한, 벌징 가공 방법의 단면도이다.
도 4는, 실시예에서 행한, 벌징 가공된 Sn 도금재의 단면도이다.
도 5는, 경년 열화 된 상태를 모식적으로 나타내는 개념도이다.
본 발명의 Sn 도금재의 바람직한 하나의 실시형태에 대하여, 상세하게 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 Sn 도금재(10)는, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재(1) 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층(2), CuSn 화합물로 이루어지는 중간층(4), Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층(5)의 순서로 각 층이 형성된 구성이다. 경우에 따라서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 기초층(2)과 중간층(4)의 사이에 Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 제2 기초층(3)을 형성해도 좋다. 어느 경우라도, 제1 기초층(2)과 도전성 기재(1)의 사이에 가공 변질층(6)이 상기 소정의 길이로 잔존하고 있다.
도전성 기재의 표면에 가공 변질층을 일부 잔존시킴으로써, 그 부분의 도전성 기재 상에는 결정입자 지름이 작은 제1 기초층이 형성되고, 가공 변질층이 제거된 부분에는 결정입자 지름이 큰 제1 기초층이 형성된다. 결정입자 지름이 작은 부분은 가공성의 개선에 기여하고, 큰 부분은 도전성 기재로부터 표면층으로의 기재성분 Cu의 확산을 억제하여, 내열성 향상에 기여한다. 제1 기초층의 결정입자 지름이 작은 부분의 바로 위에서는, 도전성 기재로부터의 기재성분 Cu의 확산에 의해 표면층이 소실 또는 감소되지만, 결정입자 지름이 큰 부분의 바로 위에 남은 표면층에 의해, 전체적으로 양호한 내열성이 얻어진다. 또 차량 탑재 단자와 같은 고온 환경하에서 사용한 후에 메인터넌스를 행하는 경우, 제1 기초층의 결정입자 지름이 작은 부분의 바로 위에서 성장한 중간층의 효과에 의해, 빼고 꽂을 때의 삽입력이 초기보다 저하한다.
도전성 기재(1)의 형상에는 특히 제한은 없고, 예를 들면 판, 조(條), 박, 선 등이 있다. 이하에서는 실시형태로서 판재, 조재에 대하여 설명하지만, 그 형상은 이들로 한정되는 것은 아니다. 도전성 기재(1)에는, Cu 또는 Cu 합금이 이용된다. Cu 또는 Cu 합금의 종류는 특히 한정되지 않지만, 사용하는 용도의 강도, 도전율 등의 요구에 따라, 적당히 선택하면 좋다.
도전성 기재(1)에 이용할 수 있는 구리합금의 일례로서 CDA(Copper　Development　Association) 게재 합금인 「C14410(Cu-0.15Sn, 후루카와덴키고교(주)제, 상품명：EFTEC3)」, 「C19400(Cu-Fe계 합금 재료, Cu-2.3Fe-0.03P-0.15Zn)」, 「C18045(Cu-0.3Cr-0.25Sn-0.5Zn, 후루카와덴키고교(주)제, 상품명：EFTEC64T)」, 「C64770(Cu-Ni-Si계 합금 재료, 후루카와덴키고교(주)제, 상품명：EFTEC-97)」, 「C64775(Cu-Ni-Si계 합금 재료, 후루카와덴키고교(주)제, 상품명：EFTEC-820)」 등을 이용할 수 있다. (한편, 상기 구리합금의 각 원소 앞의 숫자의 단위는 구리합금 중의 질량%를 나타낸다.) 또한, TPC(터프 피치 동)나 OFC(무산소동), 인청동, 황동(예를 들면, 70질량% Cu-30질량% Zn. 7/3 황동으로 약기한다.) 등도 이용할 수 있다. 도전성이나 방열성을 향상시킨다고 하는 관점에서는, 도전율이 5%IACS 이상의 구리합금의 조재(條材)로 하는 것이 바람직하다. 한편, 구리합금을 도전성 기재(1)로서 취급시에서의 본 발명의 「기재성분」이란, 기금속(基金屬)인 구리를 나타내는 것으로 한다. 도전성 기재(1)의 두께에는 특히 제한은 없지만, 통상, 0.05∼2.00㎜이며, 바람직하게는, 0.1∼1.2㎜이다.
제1 기초층(2)은, 예를 들면 Ni가 이용되고, 도전성 기재(1)로부터 표면층(5)으로의 기재성분 Cu의 확산을 억제하는 확산 배리어층으로서 작용한다. 제1 기초층(2)의 두께는 0.1∼2㎛가 바람직하고, 0.2∼1㎛가 보다 바람직하다. 너무 얇으면 기재성분 Cu의 확산 억제 효과가 작아지고, Sn 도금재(10)의 내열성이 저하된다. 또 너무 두꺼우면 가공성이 저하하여, 균열이 생길 우려가 있다. 또한 제1 기초층(2)은 Ni 합금으로 형성되어 있어도 좋고, 예를 들면 Ni-P, Ni-Cu, Ni-Cr, Ni-Sn, Ni-Zn, Ni-Fe 등을 이용할 수 있다.
도전성 기재(1) 상에 예를 들면 도금법에 따라 성막한 제1 기초층(2)은, 가공 변질층(6)을 제거한 부분에서는 도전성 기재(1)에 배향하고 Ni 결정입자가 성장하여, 도전성 기재(1)와 동일한 정도의 결정입자 지름이 얻어진다. Cu 또는 Cu 합금의 결정입자 지름은 1∼30㎛정도가 일반적이므로, 가공 변질층(6)을 제거한 부분에 성막한 제1 기초층(2)(Ni)의 결정입자 지름은, 그 대부분이 1㎛ 이상으로 되어 있다. 이것에 대하여, 가공 변질층(6)이 잔존하는 부분에서는, 도전성 기재(6) 표면 부근의 제1 기초층(2)의 결정입자 지름이 기재 본래의 결정입자 지름에 비해 매우 작아지고 있고, 그 위에 얻어지는 제1 기초층(2)(Ni)은 0.01㎛ 이상 1㎛ 미만의 작은 결정입자 지름을 가진다.
중간층(4)은, 제1 기초층(2) 상에 제2 기초층(3), 표면층(5)을 순서로 형성한 후에 리플로우 처리함으로써, 제2 기초층(3)과 표면층(5)이 반응함으로써 얻어지며, 주로 Cu3Sn과 Cu6Sn5로 이루어진다. 주로 Cu3Sn와 Cu6Sn5로 이루어진다는 것은, Cu3Sn와 Cu6Sn5이 50질량% 이상으로 구성되어 있는 것을 의미한다. 중간층(4)은 표면층(5)과 제1 기초층(2)의 반응을 방지하는 확산 배리어층으로서 작용한다. 중간층(4)의 두께는 0.1∼1㎛인 것이 바람직하고, 0.2∼0.8㎛인 것이 보다 바람직하다. 너무 얇으면 확산 배리어층으로서의 효과가 작아져, 표면층(5)과 제1 기초층(2)의 반응이 진행되어, Sn 도금재(10)의 내열성이 저하된다. 또 너무 두꺼우면 가공성이 저하되어, 균열이 생길 우려가 있다.
표면층(5)은, 접점의 전기적 접속성을 담보하기 위하여 필요하다. 표면층(5)의 두께는 0.2∼5㎛인 것이 바람직하고, 0.3∼2㎛인 것이 보다 바람직하다. 너무 얇으면, 고온하에서 Sn이 도전성 기재(1)로부터 확산해 온 Cu와 반응하여 소실되어, 전기적 접속성이 손상된다. 너무 두꺼우면, 표면 부근에서 경질인 중간층(4)의 영향이 희미해져, 연질인 Sn 또는 Sn 합금인 표면층(5)의 영향이 커지기 때문에, 끼워맞춤형 단자 등의 빼고 꽂을 때에 삽발력(揷拔力)이 증대하여, 작업 부하가 증대한다. 특히 2㎛ 이하의 두께로 함으로써, 현저하게 삽입력을 저감할 수 있다. 표면층(5)은 Sn 합금으로 형성되어 있어도 좋고, 예를 들면 Sn-Cu, Sn-Bi, Sn-Pb, Sn-Ag, Sn-Sb, Sn-In 등을 이용할 수 있다.
제1 기초층(2)과 중간층(4)의 사이에, 제2 기초층(3)을 형성해도 좋다. 제2 기초층(3)은, 제1 기초층(2) 상에 제2 기초층(3), 중간층(4), 표면층(5)을 순서로 형성한 후에 리플로우 처리했을 때, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제2 기초층(3)이 모두 중간층(4)의 형성에 사용되어, 소실해 버려도 좋고, 혹은 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 기초층(3)의 일부는 사용되지 않고, 중간층(4)의 형성에 사용되지 않은 제2 기초층(3)이 잔존해도 좋다. 잔존한 제2 기초층(3)의 두께는, 0∼0.1㎛인 것이 바람직하고, 0∼0.05㎛인 것이 보다 바람직하다. 제2 기초층(3)은, 중간층(4)과 마찬가지로, 표면층(5)과 제1 기초층(2)의 반응을 방지하는 확산 배리어층으로서 작용한다. 다만 너무 두꺼우면, 고온하에서 표면의 표면층(5)과 반응하여, 내열성 저하의 원인이 된다. 제2 기초층(3)으로서 이용되는 Cu 합금으로서는, 예를 들면, Cu-Ni, Cu-Sn 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 도전성 기재(1)의 표면에 가공 변질층(6)이 일부 잔존하고 있다. 가공 변질층(6) 자체는 종래부터 알려져 있다. 가공 변질층(6)을 설명하면, 버프 연마 공정이나 압연가공(기계가공) 시에 발생하는 열이나 작용력, 주위의 분위기, 금속 신생면의 성질 등의 영향을 받아 형성되는 층에서, 금속 기체 내부의 결정 조직보다 미세한 조직을 나타낸다. 가공 변질층(6)에는, 미세한 결정과 비결정부분이 혼재하고 있으며, 가공 변질층(6)에 존재하는 결정입자의 사이즈가 1㎛ 이하이다. 상기 가공 변질층은 베일비 층(beilby layer, 상층)과 소성 변형층(하층)으로 이루어진다. 여기서, 상기 베일비 층은 극미세한 결정 집합 조직 혹은 비정질 조직으로 이루어진다. 한편, 상기 소성 변형층은 일그러짐이 많은 불균일한 결정 집합 조직으로 이루어지며, 그 결정입자의 크기는 베일비 층의 결정입자와 금속 기체 내부의 결정입자의 거의 중간 크기이다.
가공 변질층은 열적으로 불안정한 조직이기 때문에, 가열처리 중 열에 의한 원자 확산에 의하여 열적으로 안정된 원자 배열로 변화하여, 감소한다. 도전성 기재의 표면을 용해함으로써, 가공 변질층을 일부 또는 전부 제거할 수 있다. 본 실시형태의 Sn 도금재(10)는, 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재(1)의 표면에, 제1 기초층(2)과 도전성 기재(1)의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층(6)이 잔존하고 있거나, 또는, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층(6)이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재하고 있는 것이 바람직하고, 1개 또는 복수의 가공 변질층(6)이 합계로 1∼5㎛ 잔존하고 있는 것이 보다 바람직하다. 가공 변질층(6)의 길이가 너무 짧은 경우, 제1 기초층(2)(Ni)의 대부분의 결정입자 지름이 크고, 가공성의 저하에 의해 접점부에서 균열이 발생하여, 전기 접속성이 손상될 우려가 있다. 반대로, 가공 변질층(6)의 길이가 너무 긴 경우, 제1 기초층(2)(Ni)의 대부분의 결정입자 지름이 작고, 도전성 기재(1)로부터 표면층(5)에 기재성분 Cu가 확산되어, 내열성이 저하될 우려가 있다.
본 실시형태는, 가공 변질층(6)이 잔존하고 있는 부분의 바로 위에서는 제1 기초층(2)의 Ni의 결정입자 지름이 작기 때문에, 도전성 기재(1)로부터 표면층(5)으로의 기재성분 Cu의 확산이 진행되어, 중간층(4)이 성장하기 쉽다. 이것에 대하여 가공 변질층(6)이 제거되어 있는 부분에서는 제1 기초층(2)의 Ni의 결정입자 지름이 크고, 도전성 기재(1)로부터 표면층(5)으로의 기재성분 Cu의 확산이 억제되어, 중간층(4)이 성장하기 힘들다. 이 때문에 본 실시형태를 고온하에서 사용하면, 재료 중에서 중간층(4)의 성장에 차이가 생겨, 중간층(4)이 Sn 도금재(10)의 표면에 부분적으로 노출된다(도 5를 참조.). 고온하에서 사용 후에 중간층(4)이 일부 노출되는 경우, 예를 들면 차량 탑재 단자의 메인터넌스 등으로 빼고 꽂는 것을 행할 때, 초기보다 삽입력이 저하하여, 작업부하가 저감된다. 175℃, 240시간 가열 후의 Sn 도금재(10) 표면에, 중간층(4)이 0.1∼60% 노출되어 있는 경우, 초기보다 낮은 삽입력과 양호한 전기 접속성을 동시에 얻어진다. 초기보다 낮은 삽입력과 양호한 전기 접속성을 동시에 얻기 위해서는, 노출되는 중간층(4)의 면적률이 0.1∼60%인 것이 바람직하고, 0.5∼40%인 것이 보다 바람직하며, 1∼30%인 것이 더 바람직하다. 중간층(4)의 노출 면적률이 너무 작은 경우, 낮은 삽입력은 얻을 수 없고, 너무 큰 경우, 양호한 전기 접속성은 얻을 수 없다.
다음으로, 본 실시형태의 Sn 도금재(10)의 제조방법에 대하여 설명한다. 본 실시형태의 Sn 도금재(10)는 통상, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재(1) 상에 Ni 또는 Ni 합금 도금→Cu 또는 Cu 합금 도금→Sn 또는 Sn 합금 도금을 순서로 행하고, 그 후 리플로우 처리를 행함으로써 제조된다. 각 공정의 전후에, 탈지, 산세, 수세, 건조처리를 적당히 행해도 좋다. 본 실시형태의 제조방법에 있어서는, Ni 또는 Ni 합금 도금 전의 도전성 기재(1)의 표면에, 가공 변질층(6)을 일부 잔존시키는 것이 중요하다. 본 실시형태의 제조방법에 있어서는, 도전성 기재의 버프 연마 및 산 세정 조건의 조정, 마무리 가공 조건의 가공률을 0∼70%로 조정하고, 가공 변질층(6)의 잔존량을 제어한다. 또 필요에 따라서, 마무리 열처리 조건을 250∼650℃에서 5초∼5시간의 범위로 실시해도 좋다. 본 실시형태의 제조방법은, 종래와 동일한 정도의 공정수이면서, 각각의 공정 조건을 적절히 조정함으로써, 재료 특성의 향상을 실현했다.
〈도전성 기재〉
도전성 기재(1)는, Cu 또는 Cu 합금이면 특히 한정되지 않고, 이용하는 용도의 강도, 도전율 등의 요구에 맞추어, 적당히 선택하면 좋다. 도전성 기재(1) 표면의 가공 변질층(6)은, 열처리 후의 버프 연마 및 산 세정 공정에 있어서의 버프 연마량, 산세액으로의 표면 용해량, 혹은 마무리 가공의 가공률, 또한 필요에 따라서 마무리 소둔 조건을 조정함으로써, 제어할 수 있다. 버프 연마량이나 산세액으로의 표면 용해량은, 버프 연마 입자의 사이즈, 산세액 조성, 산세액으로의 침지시간 등으로 제어할 수 있다. 구체적으로는, 버프 연마 입자의 사이즈를 ＃1000∼5000, 산세액으로의 침지 시간을 0∼60초로 제어한다. 버프 연마 입자의 사이즈가 ＃1000보다 작은 경우, 연마 후의 도전성 기재(1)의 표면이 거칠고, 도금막에 핀 홀 등의 결함이 생기기 쉬워지며, 또 ＃5000보다 큰 경우, 버프 연마의 효과를 얻기 어려워진다. 또 산세액으로의 침지 시간이 60초보다 긴 경우, 도전성 기재(1)의 표면이 산(酸) 베이킹되어, 정상적인 도금막을 얻을 수 없게 될 염려가 있다. 침지 시간이 0초는, 산세를 행하지 않은 것을 의미한다. 또 산세액으로서는, 황산계 수용액, 불산계 수용액, 질산계 수용액, 인산계 수용액 등을 이용할 수 있다. 또, 마무리 가공은, 예를 들면 0∼70%의 가공률로 실시할 수 있다. 여기서, 마무리 가공 0%는, 마무리 가공을 행하지 않은 것을 의미한다. 마무리 가공률이 70%를 초과하는 경우, 얻어지는 Sn 도금재(10)의 굽힘 가공성이 현저하게 저하한다. 또 마무리 소둔을 실시 하는 경우, 예를 들면 250∼650℃에서 5초∼5시간으로 실시할 수 있다. 이 조건보다 저온, 혹은 단시간으로 되면 마무리 소둔의 효과를 얻기 어렵고, 가공 변질층의 잔존량이 규정의 범위보다 많아질 염려가 있다. 또 고온, 혹은 장시간이 되면 가공 변질층의 잔존량이 규정의 범위보다 적고, 또 Sn 도금재(10)의 재료 강도가 현저하게 저하될 염려가 있다.
〈제1 기초층(2)을 형성하는 Ni 또는 Ni 합금 도금〉
Ni 또는 Ni 합금은, 일반적인 방법으로 도금하면 좋다. 도금욕으로서는, 예를 들면 설파민욕이나 와트욕, 황산욕 등을 사용할 수 있다. 도금 조건은, 욕 온도 20∼60℃, 전류 밀도 1∼30A/d㎡로 도금하면 좋다.
〈제2 기초층(3)을 형성하는 Cu 또는 Cu 합금 도금〉
Cu 또는 Cu 합금은, 일반적인 방법으로 도금하면 좋다. 도금욕으로서는, 예를 들면, 황산욕이나 시안욕을 사용할 수 있다. 도금 조건은, 욕 온도 20∼60℃, 전류 밀도 1∼30A/d㎡로 도금하면 좋다.
〈표면층(5)을 형성하는 Sn 또는 Sn 합금 도금〉
Sn 또는 Sn 합금은, 일반적인 방법으로 도금하면 좋다. 도금욕으로서는, 예를 들면 황산욕 등을 사용할 수 있다. 도금 조건은, 욕 온도 10∼40℃, 전류 밀도 1∼30A/d㎡로 도금하면 좋다.
〈리플로우 처리〉
상기 표면층(5)까지 형성한 후의 리플로우 처리는, 일반적인 방법으로 실시할 수 있다. 예를 들면 400∼800℃로 설정한 로(爐) 내에 재료를 통과시키고, 5∼20초 가열한 후, 냉각하면 좋다. 리플로우 처리에 의해, 제2 기초층(3)과 표면층(5)이 반응하여, 중간층(4)이 형성된다.
따라서, 리플로우 처리에 의해 제2 기초층(3)과 표면층(5)을, 제2 기초층(3)이 없어질 때까지 반응시켜 중간층(4)을 형성한 경우는, 도 1과 같이 제1 기초층(2)과 중간층(4)의 사이에 제2 기초층은 존재하지 않는다.
또 리플로우 처리에 의해 제2 기초층(3)과 표면층(5)을, 제2 기초층(3)이 일부 남도록, 반응시켜 중간층(4)을 형성한 경우는, 도 2와 같이 제1 기초층(2)과 중간층(4)의 사이에 제2 기초층(3)이 형성된다.
본 실시형태의 Sn 도금재(10)는, 도전성 기재(1) 표면에 가공 변질층(6)을 일부 잔존시킴으로써, 도전성 기재(1)로부터 표면층(5)으로의 기재성분 Cu의 확산을 억제하여, 양호한 내열성을 얻을 수 있다. 또 굽힘 가공이나 벌징 가공으로 형성하는 접점부의 균열을 억제할 수 있다.
(Sn 도금재(10)의 용도)
본 실시형태의 Sn 도금재(10)는, 특히 고온하에서의 내열성(전기 접속성)이 우수하다. 이 때문에 본 실시형태의 Sn 도금재(10)는, 소형 단자, 고압 대전류 단자 등의 차량 탑재부품 외, 단자, 커넥터, 리드 프레임 등의 전기전자부품에 적합하다.
[실시예]
이하에서, 실시예에 기초하여 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
판 두께 0.25㎜의 구리합금 기재(후루카와덴키고교 가부시키제, 상품명：EFTEC-97)에 버프 연마 및 산 세정, 마무리 가공, 마무리 소둔을 행한 후, 전해 탈지, 산 세정을 행하고, Ni도금, Cu도금, Sn도금을 순서로 실시하며, 700℃로 유지한 로(爐) 중을 5∼10초 통과시켜 리플로우 처리했다. 각 도금 조건을 표 1에 나타낸다. 한편, 버프 연마 및 산 세정, 마무리 가공, 마무리 소둔에 관해서는, 리플로우 처리 후의 기재 단면에 있어서의 가공 변질층의 잔존량이 규정의 범위에 들어가도록 제어했다. 버프 연마량은, 버프 연마 입자의 사이즈를 ＃1000∼5000의 범위로 함으로써 조정했다. 표면 용해량은, 산세액으로서의, 황산과 과산화수소수의 혼합 수용액으로의 침지 시간을 0∼60초의 범위로 함으로써 조정했다. 또 마무리 가공의 가공률을 0∼70%의 범위로, 마무리 소둔은 250∼650℃에서 5초∼5시간으로, 조건을 각각 조정했다. 가공 변질층의 잔존량은, 후술의 방법에 의해 측정했다.
이러한 조건으로, 후술의 표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 범위에 들어가는 예로서, 층 두께 구성이 다른 발명 예 1∼7의 Sn 도금재(10)를 제작했다.
또 비교예로서, 가공 변질층의 잔존량이 본 발명의 규정에서 어긋난 Sn 도금재도 제작했다(비교예 1, 2, 3, 4).
여기서, 비교예 1은 상기 특허문헌 3의 가공 변질층이 없는 경우(특허문헌 3의 실시예 1∼6)에 상당하며, 버프 연마 및 산 세정 공정으로 버프 연마 후에 산세액에 60초 침지하고, 마무리 가공과 마무리 소둔을 실시하지 않은 것으로 제작했다. 또 비교예 4는 가공 변질층이 도전성 기재(1) 상의 전체면에 잔존하고 있는 경우(특허문헌 3의 비교예 1)에 상당하며, 버프 연마 및 산 세정 후에 마무리 가공 70%를 실시하고, 마무리 소둔을 실시하지 않은 것으로 제작했다. 비교예 2, 3은, 도전성 기재상에 가공 변질층이 일부 잔존하며, 잔존량이 본 발명의 규정의 범위에 들어가지 않게 조정한 예이다. 비교예 2는, 버프 연마 및 산 세정 후에 마무리 가공을 하고, 마무리 소둔을 본 발명에서 규정하는 온도보다 고온의 675℃, 2시간으로 실시하며, 가공 변질층의 잔존량을 본 발명 기정의 범위보다 작게 하고 있다. 비교예 3은, 버프 연마 및 산 세정 후에 마무리 가공을 실시하고, 마무리 소둔을 본 발명에서 규정하는 온도보다 저온의 225℃, 2시간으로 실시하며, 가공 변질층의 잔존량을 본 발명 기정의 범위보다 많게 하고 있다.
Figure pct00001
［캐소드 전해 탈지］
탈지액：NaOH　60g/리터
탈지 조건：2.5A/d㎡, 온도 60℃, 탈지 시간 60초
［산 세정］
산세액：10% 황산
산 세정 조건：30초 침지, 실온
이와 같이 하여 제조한 공시재에 대하여, 하기의 평가를 실시했다.
(Sn 도금재의 층 두께측정)
JIS　H　8501의 10에 기재된 정전류 용해법에 의해, 상기에서 제작한 Sn 도금재의 각 층의 층 두께를 측정했다.
(조직 관찰-가공 변질층의 잔존량)
FIB-SIM(집속 이온빔-주사형 이온 현미경)에 의해, 상기에서 제작한 Sn 도금재(10)의 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 관찰하고, 도전성 기재(1)의 표면에 잔존하고 있는 가공 변질층(6)의 길이(잔존량)를 계측했다. 관찰은, 10000∼50000배의 배율로 행하였다. 측정은, 제1 기초층(2)과 도전성 기재(1)의 계면에 대하여, 계면 길이 20㎛를 포함하는 범위를 1 시야로 하고, 시야 범위가 겹치지 않게 3 시야에 대하여 가공 변질층(6)이 잔존하고 있는 부분의 계면 길이를 계측한 후, 그 평균치를 측정결과로서 이용했다. 혹은, 이 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층(6)이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재하고 있는 것을 확인했다. 제1 기초층(2)과 도전성 기재(1)의 계면위치는, FIB에 부수한 오제 전자분광(Auger electron spectroscopy) 분석을 이용한 원소 매핑을 이용함으로써 판단했다. 또, 바로 위의 제1 기초층(2)이 도전성 기재(1)에 배향하여 Ni의 결정립계가 Cu의 결정립계와 일치하고 있는 부분은, 가공 변질층(6)이 제거되어 있다고 판단했다. 한편, 제1 기초층(2)의 Ni의 결정입자 지름이 도전성 기재(1)의 Cu의 결정립계에 대하여 작은 부분을 가공 변질층(6)이 잔존하고 있다고 판단했다.
(고온하에서의 내열성)
160℃, 1000시간 가열 후의 Sn 잔존량(160℃ 내열성)과, 175℃, 240시간 가열 후의 Sn 잔존량(175℃ 내열성)을 JIS　H　8501의 10에 기재된 정전류 시험법으로 측정하여, 각각 Sn이 조금이라도 잔존하고 있다고 평가된 것을 A(양호), 전혀 잔존하고 있지 않다고 평가된 것을 D(불량)로 했다.
도 5에, 상기 고온화로 경년 열화 된 상태(예를 들면, 150℃, 1000시간 방치한 상태)를 모식적으로 나타낸다. 도 5에서는, 가공 변질층(6)이 존재하지 않는 부분에서는 중간층(4)과 그 위의 표면층(5)이 남아 있지만, 가공 변질층(6)의 바로 위에서는 중간층(4)이 두꺼워져 표면층(5)이 거의 없어졌다.
(벌징 가공성)
상기에서 제작한 Sn 도금재(10)를 벌징 가공하고, 가공 후에 도금 균열이 생기지 않은 것을 A(양호), 생긴 것을 D(불량)로 했다. 도금 균열의 판정은, 가공 후의 벌징부 표면을 광학 현미경으로 50∼500배로 관찰하고, 기재가 노출되어 있는 것을 균열이 발생했다고 판단했다. 도 3은 벌징가공 방법과 벌징 가공된 Sn 도금재(10)의 단면 모식도이다. 벌징 가공에서는, 고정된 상기에서 제작한 Sn 도금재(10)를, 선단에 0.5㎜R의 반구로 된 지그를 꽉 누름으로써 변형시켜, 가공했다. 도면 중, O는 벌징 가공에 이용되는 지그의 선단에 있는 반구의 중심을 나타낸다. 도 4는, 벌징 가공 후의 Sn 도금재(10)의 단면 모식도이다. 도면 중, O는 벌징부의 반구의 중심을 나타낸다.
(고온 가열 후의 Sn 도금재 표면에 있어서의 중간층(CuSn 화합물층)의 노출 면적률)
175℃, 240시간 가열 후의, 상기에서 제작한 Sn 도금재(10) 표면을 1000배로 SEM 관찰하고, 중간층(4)이 노출된 부분의 면적률을 화상 해석에 의해 구했다. 중간층(4) 노출의 유무는, 2차 전자상 관찰, 반사 전자상 관찰, SEM에 부속의 EDX 원소 매핑을 병용하여 판단했다. 노출 면적률이 1∼30%의 것을 A(우수), 0.5% 이상 1% 미만, 또는 30%보다 크고 40% 이하의 것을 B(양호), 0.1% 이상 0.5% 미만, 또는 40%보다 크고 60% 이하의 것을 C(가능), 0.1% 미만, 또는 60%보다 큰 것을 D(불량)로 했다.
Figure pct00002
표 2에, 상기에서 제작한 Sn 도금재(10)의 각 층의 도금 두께(층 두께), 가공 변질층의 잔존량(길이), 특성을 정리하여 나타냈다.
여기서 표 2 중, 「층 두께(㎛)」로 기재된 란의 「Ni」라고 기재된 란은 제1 기초층(2)의 두께를 나타내고, 「Cu」라고 기재된 란은 제2 기초층(3)의 두께를 나타내며, 「CuSn」라고 기재된 란은 중간층(4)의 두께를 나타내고, 「Sn」이라고 기재된 란은 표면층(5)의 두께를 나타낸다. 이들의 발명예에 있어서, 「Cu」층 즉 제2 기초층(3)이 0㎛의 경우는, 도 1에 나타낸 실시형태이며, 「Cu」층 즉 제2 기초층(3)이 0㎛가 아닌 경우는, 도 2에 나타낸 실시형태이다.
표 2에 있어서, 본 발명의 조건을 만족하는 발명예 1∼7은 모두 내열성, 벌징 가공성이 모두 우수했다.
이것에 대해, 비교예 1∼4는, 내열성, 벌징 가공성의 몇 개의 평가가 뒤떨어지는 결과가 되었다. 가공 변질층의 잔존량이 본 발명의 규정의 범위보다 적은 비교예 1, 2에 대해서는, 벌징 가공성이 뒤떨어지고, 또 비교예 1에서는 175℃, 240시간 가열 후의 중간층(4)의 노출 면적률이 매우 작아졌다. 또 가공 변질층의 잔존량이 본 발명의 규정의 범위보다 많은 비교예 3, 4에 대해서는, 175℃, 240시간 가열에 있어서의 내열성이 뒤떨어지고, 가열 후는 중간층(4)의 노출 면적률이 매우 커졌으며, 표면층(5)이 거의 잔존하지 않았다.
이상으로부터, 본 발명의 조건을 만족하는 Sn 도금재가 우수한 특성을 나타내는 것이 확인되었다.
본 발명을 그 실시형태와 함께 설명했지만, 우리는 특히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하려 하지 않고, 첨부의 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않고 폭넓게 해석되는 것이 당연하다고 생각한다.
본원은, 2015년 9월 1일에 일본에서 특허 출원된 일본 특허출원 2015-172147에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 이것은 여기에 참조하여 그 내용을 본 명세서의 기재의 일부로서 취한다.
1 : 도전성 기재 2 : 제1 기초층
3 : 제2 기초층 4 : 중간층
5 : 표면층 6 : 가공 변질층
10 : Sn 도금재

Claims (12)

  1. Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층, CuSn 화합물로 이루어지는 중간층, Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층의 순서로 각 층을 가지는 Sn 도금재로서, 상기 Sn 도금재는 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재의 표면에, 제1 기초층과 도전성 기재의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층이 잔존하고 있거나, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
  2. Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 제2 기초층, CuSn 화합물로 이루어지는 중간층, Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층의 순서로 각 층을 가지는 Sn 도금재로서, 상기 Sn 도금재는 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재의 표면에, 제1 기초층과 도전성 기재의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층이 잔존하고 있거나, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 기초층이, 결정입자 지름이 1㎛ 이상의 부분과 1㎛ 미만의 부분이 혼재하는 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면층의 두께가 0.2∼5㎛인 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간층의 두께가 0.1∼1㎛인 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 기초층의 두께가 0.1∼2㎛인 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 기초층의 두께가 0∼0.1㎛인 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    175℃, 240시간의 열처리했을 때, 상기 중간층이 재료 표면에 0.1∼60%의 면적률로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 Sn 도금재.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 Sn 도금재를 사용한 차량 탑재부품.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 Sn 도금재를 사용한 전기전자부품.
  11. Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층, CuSn 화합물로 이루어지는 중간층, Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층의 순서로 각 층이 형성된 Sn 도금재의 제조방법으로서,
    상기 도전성 기재 상에, 상기 제1 기초층, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 제2 기초층, 상기 표면층을 이 순서로 형성한 후, 리플로우 처리에 의해 상기 제2 기초층과 상기 표면층을, 상기 제2 기초층이 없어질 때까지 반응시켜 상기 중간층을 형성하고,
    도전성 기재의 버프 연마 및 산 세정 조건을 버프 연마 입자의 사이즈가 ＃1000∼5000이며, 또한, 산세액으로의 침지 시간을 0∼60초, 마무리 가공 조건의 가공률을 0∼70%로 조정하고, 또한 경우에 따라 마무리 열처리 조건을 250∼650℃에서 5초∼5시간으로 조정하여 실시함으로써 도전성 기재 표면의 가공 변질층의 잔존량을 제어함으로써, 상기 Sn 도금재는 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재의 표면에, 상기 제1 기초층과 도전성 기재의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층을 잔존시키거나, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재시키는 것을 특징으로 하는, Sn 도금재의 제조방법.
  12. Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 도전성 기재 상에 Ni 또는 Ni 합금으로 이루어지는 제1 기초층, Cu 또는 Cu 합금으로 이루어지는 제2 기초층, CuSn 화합물로 이루어지는 중간층, Sn 또는 Sn 합금으로 이루어지는 표면층의 순서로 각 층이 형성된 Sn 도금재의 제조방법으로서,
    상기 도전성 기재 상에, 상기 제1 기초층, 상기 제2 기초층, 상기 표면층을 이 순서로 형성한 후, 리플로우 처리에 의해 상기 제2 기초층과 상기 표면층을, 상기 제2 기초층이 일부 남도록, 반응시켜 상기 중간층을 형성하고,
    도전성 기재의 버프 연마 및 산 세정 조건을 버프 연마 입자의 사이즈가 ＃1000∼5000이며, 또한, 산세액으로의 침지 시간을 0∼60초, 마무리 가공 조건의 가공률을 0∼70%로 조정하고, 또한 경우에 따라 마무리 열처리 조건을 250∼650℃에서 5초∼5시간으로 조정하여 실시함으로써 도전성 기재 표면의 가공 변질층의 잔존량을 제어함으로써, 상기 Sn 도금재는 압연방향과 판 두께방향으로 이루어지는 단면을 보았을 때에, 도전성 기재의 표면에, 상기 제1 기초층과 도전성 기재의 계면 길이 20㎛당, 0.5∼10㎛의 길이로 가공 변질층을 잔존시키거나, 계면 길이 20㎛당, 복수의 가공 변질층이 합계로 0.5∼10㎛의 길이로 존재시키는 것을 특징으로 하는, Sn 도금재의 제조방법.
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