KR20200071304A - 전기적 접촉 단자 - Google Patents

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KR20200071304A
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켄지 오가와
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히로세코리아 주식회사
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
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    • H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials

Abstract

뛰어난 내식성을 가짐과 동시에 제품의 생산 비용을 절감할 수 있는 전기적 접촉 단자가 제공된다. 전기적 접촉 단자는, 콜슨(Corson)계 합금을 포함하는 도전용 기재, 도전용 기재 상에, 니켈(Ni)을 포함하는 제1 도금막, 제1 도금막 상에, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금을 포함하는 제2 도금막, 및 제2 도금막 상에, 제2 도금막과 직접 접촉하고, 백금(Pt)을 포함하는 제3 도금막을 포함한다.

Description

전기적 접촉 단자{ELECTRICAL CONTACT TERMINAL}
본 발명은 전기적 접촉 단자에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 표면에 백금 도금막을 포함하는 전기적 접촉 단자에 관한 것이다.
전자 부품인 커넥터, SD 카드, USB 메모리 등의 전기적 접촉 단자를 위해, 도전용 기재 표면에 은, 니켈, 주석, 금, 팔라듐 등의 도금막을 형성할 수 있다. 이러한 도금막은 도전용 기재의 내식성을 향상시킬 수 있다.
한편, 외부에 노출되어 있는 전자 부품의 전기적 접촉 단자는 쉽게 부식되는 문제가 있다. 예를 들어, 휴대폰 또는 휴대용 음악 기기 등에 사용되는 커넥터는, 그에 연결되는 외부 기기(예를 들어, 스피커, 이어폰, 헤드폰 등)를 통해 사용자의 땀 등에 노출되어 쉽게 부식되는 문제가 있다. 이에 따라, 내식성이 뛰어난 전기적 접촉 단자가 요구되는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 뛰어난 내식성을 가짐과 동시에 제품의 생산 비용을 절감할 수 있는 전기적 접촉 단자를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자는, 콜슨(Corson)계 합금을 포함하는 도전용 기재, 도전용 기재 상에, 니켈(Ni)을 포함하는 제1 도금막, 제1 도금막 상에, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금을 포함하는 제2 도금막, 및 제2 도금막 상에, 제2 도금막과 직접 접촉하고, 백금(Pt)을 포함하는 제3 도금막을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금은, 10 중량부의 니켈(Ni)에 대하여 8 내지 12 중량부의 팔라듐(Pd)을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 제1 도금막의 두께는 1μm 내지 5μm이고, 제2 도금막의 두께는 0.05μm 내지 5μm이고, 제3 도금막의 두께는 0.05μm 내지 1μm이다.
몇몇 실시예에서, 제2 도금막의 두께는 0.2μm 내지 0.5μm이다.
몇몇 실시예에서, 제3 도금막의 두께는 0.2μm 내지 0.5μm이다.
몇몇 실시예에서, 제1 내지 제3 도금막은 각각 전기 도금에 의해 형성된다.
몇몇 실시예에서, 제3 도금막은 술팜산(sulfamic acid) 계열의 도금액을 이용하는 전기 도금에 의해 형성된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자는, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 도금막 바로 위에 백금이 도금되어 뛰어난 내식성을 가짐과 동시에, 고가의 금속의 사용을 최소화하여 제품의 생산 비용을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자를 도시하는 개략적인 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
구성 요소가 다른 구성 요소의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 다른 구성 요소의 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서, 도 1을 참조하여, 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자를 설명한다. 도 1에서, 제1 내지 제3 도금막(20, 30, 40)은 도전용 기재(10)의 표면을 전부 덮는 것으로 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이다. 예를 들어, 제1 내지 제3 도금막(20, 30, 40)은 도전용 기재(10)의 일부를 덮을 수 있음은 물론이다.
도 1을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자는, 도전용 기재(10), 제1 도금막(20), 제2 도금막(30), 제3 도금막(40) 및 제3 도금막(40)을 포함한다.
도전용 기재(10)는 커넥터, SD 카드, USB 메모리 등의 전자 부품에 사용되는 도전용 기재일 수 있다. 도전용 기재(10)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도전용 기재(10)는 구리(Cu) 또는 구리 합금을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 도전용 기재(10)는 콜슨(Corson)계 합금을 포함할 수 있다. 콜슨계 합금은 니켈(Ni)-규소(Si)계 구리(Cu) 합금으로, 높은 도전성, 강도 및 굽힘 가공성을 갖는 대표적인 구리 합금 중 하나이다. 콜슨계 합금은 예를 들어, 3 내지 4 중량%의 니켈(Ni), 0.8 내지 1 중량%의 규소(Si), 잔부의 구리(Cu) 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
콜슨계 합금은 다른 구리 합금(예를 들어, 인청동 등)에 비해 도금이 어려운 면이 있다. 그러나, 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자는 후술되는 제1 내지 제3 도금막(20, 30, 40)을 이용하여 콜슨계 합금에 대해서도 우수한 내식성을 갖는 도금막을 제공할 수 있다.
제1 도금막(20)은 도전용 기재(10) 상에 형성될 수 있다. 제1 도금막(20)은 니켈(Ni)을 포함한다. 예를 들어, 제1 도금막(20)은 니켈(Ni) 및 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. 제1 도금막(20)은 전기 도금에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 도금막(20)은 도전용 기재(10) 상에 니켈 전기 도금이 수행되어 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 도금막(20)은 도전용 기재(10)와 직접 접촉할 수 있다.
제1 도금막(20)은 전기적 접촉 단자의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 도금막(20)은 표면이 거친 도전용 기재(10) 표면에 코팅되어 전기적 접촉 단자의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 도금막(20)의 두께는 1μm 내지 5μm일 수 있다.
제1 도금막(20)의 두께가 1μm 미만인 경우에, 도전용 기재(10)의 구리(Cu)가 열에 의해 제1 도금막(20)으로 확산되어 제1 도금막(20)의 표면에 노출될 수 있다. 이는 예를 들어, 납땜 실장과 같은 과정에서 솔더 젖음성(wettability)에 영향을 미칠 수 있고, 솔더 접합 신뢰성(SJR; Solder Joint Reliability)을 열화시키는 원인이 될 수 있다. 또한, 제1 도금막(20)의 두께가 1μm 미만인 경우에, 전기적 접촉 단자의 강도 및 내식성 강화를 위해 고가의 금속이 다량으로 사용되어야 하므로, 제품의 생산 비용이 과도하게 증가할 수 있다.
제1 도금막(20)의 두께가 5μm를 초과하는 경우에, 제1 도금막(20)의 두께 편차가 과도하게 증가하여 전기적 접촉 단자의 품질이 열화될 수 있다. 또한, 제1 도금막(20)의 두께가 5μm를 초과하는 경우에, 전기적 접촉 단자의 연성이 저하되어 90도 절곡 시험에서 굴곡부에 균열이 발생될 수 있고, 전기적 접촉 단자의 전기 전도도가 저하될 수 있다.
바람직하게는, 제1 도금막(20)의 두께는 2μm 내지 3μm일 수 있다.
제2 도금막(30)은 제1 도금막(20) 상에 형성될 수 있다. 또한, 제2 도금막(30)은 제1 도금막(20)과 제3 도금막(40) 사이에 개재될 수 있다. 제2 도금막(30)은 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금을 포함한다. 예를 들어, 제2 도금막(30)은 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금 및 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. 제2 도금막(30)은 전기 도금에 의해 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 도금막(30)은 제1 도금막(20)과 직접 접촉할 수 있다. 예를 들어, 제2 도금막(30)은 제1 도금막(20) 상에 니켈-팔라듐 전기 도금이 수행되어 형성될 수 있다.
제2 도금막(30)은 전기적 접촉 단자의 내식성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금을 포함하는 제2 도금막(30)의 내식성은 니켈(Ni)을 포함하는 제1 도금막(20)의 내식성보다 우수하므로, 전기적 접촉 단자의 내식성이 보다 향상될 수 있다.
또한, 제2 도금막(30)은 전기적 접촉 단자에서 부분적으로 발생될 수 있는 볼타 전지(Voltaic Cell)의 기전력을 감소시켜 전기적 접촉 단자의 내식성을 개선할 수 있다.
볼타 전지는 전해액이 제공된 상태에서 서로 다른 종류의 금속이 서로 접속되는 경우에 금속 사이의 전위차에 의해 형성되는 전지이다. 이 때, 볼타 전지의 기전력은 금속 간의 전위차가 된다. 예를 들어, 전기적 접촉 단자에 전해액(예를 들어, 사용자의 땀)이 제공되는 경우에, 제공된 전해액은 도금막의 미세한 핀홀(pin hole)을 통해 스며들어 전기적 접촉 단자 내에 부분적인 볼타 전지를 형성할 수 있다. 전기적 접촉 단자가 니켈(Ni) 도금막 및 니켈(Ni) 도금막 상의 백금(Pt) 도금막을 포함하는 경우에, 전기적 접촉 단자 내에 부분적으로 형성된 볼타 전지의 기전력은 니켈(Ni)과 백금(Pt)의 전위차가 될 수 있다.
그러나, 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자는 니켈(Ni)을 포함하는 제1 도금막(20)과 백금(Pt)을 포함하는 제3 도금막(40) 사이에 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금을 포함하는 제2 도금막(30)을 포함한다. 팔라듐(Pd)의 표준 전극 전위(예를 들어, 약 0.91V)는 니켈(Ni)의 표준 전극 전위(예를 들어, 약 -0.23V)보다 크고 백금(Pt)의 표준 전극 전위(예를 들어, 약 1.32V)보다 작으므로, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금은 니켈(Ni)과 백금(Pt) 사이의 표준 전극 전위를 가질 수 있다. 즉, 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자는 제2 도금막(30)을 이용하여 제1 도금막(20)과 제3 도금막(40) 간의 전위차보다 낮은 전위차를 제공하므로, 내식성이 향상된 전기적 접촉 단자를 제공할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금은 10 중량부의 니켈(Ni)에 대하여 8 내지 12 중량부의 팔라듐(Pd)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금에서 니켈(Ni) 대 팔라듐(Pd)의 중량비는 1:1일 수 있다.
상기 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금이 10 중량부의 니켈(Ni)에 대하여 8 내지 12 중량부의 팔라듐(Pd)을 포함하는 경우에, 상기 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금은 약 0.5 V의 표준 전극 전위(standard electrode potential)를 나타내어 전기적 접촉 단자의 내식성을 효과적으로 개선할 수 있다. 예를 들어, 니켈(Ni)을 포함하는 제1 도금막(20)은 약 -0.23V의 표준 전극 전위를 가질 수 있고, 백금(Pt)을 포함하는 제3 도금막(40)은 약 1.32V의 표준 전극 전위를 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 도금막(30)이 약 0.5V의 표준 전극 전위를 갖는 경우에, 제2 도금막(30)은 제1 도금막(20)과 제3 도금막(40) 사이에서 표전 전극 전위차를 최소화하여 전기적 접촉 단자의 내식성을 개선할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 도금막(30)의 두께는 0.05μm 내지 5μm일 수 있다. 제2 도금막(30)의 두께가 0.05μm 미만인 경우에, 제2 도금막(30) 내에 핀홀(pin hole)이 쉽게 발생하여 전기적 접촉 단자의 내식성이 저하될 수 있고, 제2 도금막(30) 상에 형성되는 제3 도금막(40)과의 밀착성이 현저하게 저하될 수 있다. 제2 도금막(30)의 두께가 5μm를 초과하는 경우에, 전기적 접촉 단자의 연성이 저하되어 90도 절곡 시험에서 굴곡부에 균열이 발생될 수 있고, 전기적 접촉 단자의 전기 전도도가 저하될 수 있다.
바람직하게는, 제2 도금막(30)의 두께는 0.2μm 내지 0.5μm일 수 있다. 제2 도금막(30)의 두께가 0.2μm 내지 0.5μm인 경우에, 제2 도금막(30) 상에 형성되는 제3 도금막(40)과의 밀착성이 우수할 수 있다.
제3 도금막(40)은 제2 도금막(30) 바로 위에 형성될 수 있다. 즉, 제3 도금막(40)은 제2 도금막(30)과 직접(directly) 접촉할 수 있다. 또한, 제3 도금막(40)과 제2 도금막(30) 사이에 다른 도금막이 개재되지 않을 수 있다. 제3 도금막(40)은 백금(Pt)을 포함한다. 예를 들어, 제3 도금막(40)은 백금(Pt) 및 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. 제3 도금막(40)은 전기 도금에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 도금막(40)은 제2 도금막(30) 상에 백금 전기 도금이 수행되어 형성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제3 도금막(40)은 전기적 접촉 단자의 표면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제3 도금막(40)의 표면은 외부에 노출될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제3 도금막(40)은 술팜산(sulfamic acid) 계열의 도금액을 이용하는 전기 도금에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 도금막(40)은 Pt(SO4)2(NO3)2을 포함하는 도금액을 이용하는 전기 도금에 의해 형성될 수 있다.
제3 도금막(40)은 전기적 접촉 단자의 내식성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 백금(Pt)을 포함하는 제3 도금막(40)은 전기 분해 시험(예를 들어, 염화나트륨 수용액 내에서의 전기 분해 시험)에서 전기적 접촉 단자의 내식성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제3 도금막(40)의 두께는 0.05μm 내지 1μm일 수 있다. 제3 도금막(40)의 두께가 0.05μm 미만인 경우에, 전기 분해 시험에서 전기적 접촉 단자의 내식성이 충분하지 못할 수 있다. 예를 들어, 제3 도금막(40)의 두께가 0.05μm 미만인 경우에, 전기적 접촉 단자는 5% 염화나트륨 수용액 및 5V 전압 하의 전기 분해 시험을 통과하지 못할 수 있다. 제3 도금막(40)의 두께가 1μm를 초과하는 경우에, 제품의 생산 비용이 과도하게 증가할 수 있고, 전기적 접촉 단자의 전기 전도도가 저하될 수 있다. 바람직하게는, 제3 도금막(40)의 두께는 0.2μm 내지 0.5μm일 수 있다.
이하에서, 하기 실시예들 및 하기 비교예들을 참조하여, 본 발명의 기술적 사상의 이해를 돕기 위한 몇몇 실시예를 제시한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 하기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 하기 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
[실시예 1]
도전용 기재(10)로서 콜슨계 합금(니켈(Ni)-규소(Si)계 구리(Cu) 합금)을 사용하였다.
염화 니켈(NiCl2) 15g/L, 술팜산(H3NSO3) 400g/L, 붕산(H3BO3) 20g/L 및 이온 교환수를 혼합하여 제조된 도금액으로, 55℃에서, 4A/dm2의 전류 밀도로, 240초 동안 제1 전기 도금을 수행하여 제1 도금막(20)으로서 두께가 3.0μm인 니켈(Ni) 도금막을 형성하였다.
황산 니켈(NiSO4) 60g/L, Pd(NH3)2(NO2)2 50g/L 및 이온 교환수를 혼합하여 제조된 도금액으로, 55℃에서, 10A/dm2의 전류 밀도로, 30초 동안 제2 전기 도금을 수행하여 제2 도금막(30)으로서 두께가 0.2μm이고, 니켈(Ni) 대 팔라듐(Pd)의 중량비가 1:1인 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 도금막을 형성하였다.
1 중량% 내지 5 중량%의 Pt(SO4)2(NO3)2, 3 중량% 내지 7 중량%의 황산 및 잔부의 물을 포함하는 도금액을 이용하여, 60℃에서, 10A/dm2의 전류 밀도로, 80초 동안 제3 전기 도금을 수행하여 제3 도금막(40)으로서 두께가 0.3μm인 백금(Pt) 도금막을 형성하였다.
이어서, 제1 내지 제3 도금막(20, 30, 40)이 형성된 도전용 기재(10)를 물로 세척한 뒤 건조하여 전기적 접촉 단자를 제조하였다.
[실시예 2]
제3 도금막(40)으로서 두께가 1.0μm인 백금(Pt) 도금막을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사하게 전기적 접촉 단자를 제조하였다.
[실시예 3]
제3 도금막(40)으로서 두께가 0.2μm인 백금(Pt) 도금막을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사하게 전기적 접촉 단자를 제조하였다.
[실시예 4]
제3 도금막(40)으로서 두께가 0.1μm인 백금(Pt) 도금막을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사하게 전기적 접촉 단자를 제조하였다.
[실시예 5]
제3 도금막(40)으로서 두께가 0.05μm인 백금(Pt) 도금막을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사하게 전기적 접촉 단자를 제조하였다.
[비교예 1]
실시예 1에서, 제3 도금막(40)으로서 백금(Pt) 도금막을 형성하는 것을 생략하였다. 또한, 금 이온 농도가 6g/L인 도금액을 이용하여, 60 ℃에서, 10 A/dm2의 전류 밀도로, 3초 동안 제4 전기 도금을 수행하여 제2 도금막(30) 상에 두께가 0.05μm인 금(Au) 도금막을 형성하였다.
즉, 0.3μm의 백금(Pt) 도금막을 0.05μm의 금(Au) 도금막으로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사하게 전기적 접촉 단자를 제조하였다.
[비교예 2]
금(Au) 도금막의 두께를 1.0μm로 형성한 것을 제외하고는, 비교예 1과 유사하게 전기적 접촉 단자를 제조하였다.
[비교예 3]
비교예 1에서, 금(Au) 도금막 상에 두께가 0.3μm인 백금(Pt) 도금막을 추가적으로 형성하였다. 0.3μm의 백금(Pt) 도금막은 실시예 1의 제3 전기 도금을 수행하여 형성하였다.
즉, 제2 도금막(30)과 제3 도금막(40) 사이에 0.05μm의 금 도금막을 추가적으로 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사하게 전기적 접촉 단자를 제조하였다.
실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 3에서, 니켈(Ni) 도금막의 두께, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 도금막의 두께, 금(Au) 도금막의 두께 및 백금(Pt) 도금막의 두께를 하기 표 1에 나타내었다.
니켈 도금막 두께
(μm)		 니켈-팔라듐
도금막 두께(μm)		 금 도금막 두께
(μm)		 백금 도금막 두께
(μm)
실시예 1 3.0 0.2 - 0.3
실시예 2 3.0 0.2 - 1.0
실시예 3 3.0 0.2 - 0.2
실시예 4 3.0 0.2 - 0.1
실시예 5 3.0 0.2 - 0.05
비교예 1 3.0 0.2 0.05 -
비교예 2 3.0 0.2 1.0 -
비교예 3 3.0 0.2 0.05 0.3
이하에서, 상기 실시예들 및 상기 비교예들에 따라 제조된 전기적 접촉 단자에 대하여 수행되는 전기 분해 실험 결과를 이용하여, 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자의 효과를 설명한다.
[전기 분해 시험 방법]
실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 전기적 접촉 단자를 양극으로 이용하고, 2cm x 5cm로 절단한 카본판(carbon plate)을 음극으로 이용하여, 300mL의 5% 염화나트륨(NaCl) 수용액에서, 5V의 전압으로 전기 분해 시험을 수행하였다. 이 때의 전류값은 약 0.10A였다.
실시예 1 내지 5에 따라 제조된 전기적 접촉 단자에 대해서는 약 30분 동안 상기 전기 분해 시험을 수행하였다. 이 때의 전류값은 약 0.10A였다. 상기 전기 분해 시험 동안에, 양극에서는 염소 가스(Cl2)로 판단되는 자극성 기포가 관찰되었고, 음극에서는 수소 가스(H2)로 판단되는 기포가 관찰되었다. 상기 전기 분해 시험 동안에, 염화나트륨 수용액은 투명한 상태를 유지하였다.
비교예 1에 따라 제조된 전기적 접촉 단자에서는, 상기 전기 분해 시험이 시작되고 약 1초 후에, 양극으로부터 음극으로 향하며 음극과 양극의 중앙 부근에서 침전하는 노란색 액체의 흐름이 약 5초 동안 관찰되었다. 이 때의 전류값은 약 0.17A였다. 상기 전해 분해 시험이 시작되고 약 1분 후에, 염화나트륨 수용액이 다소 검은색으로 변하는 것이 관찰되었다. 이에, 비교예 1에 따라 제조된 전기적 접촉 단자에 대해서는 약 3분 동안만 상기 전기 분해 시험을 수행하였다.
비교예 2에 따라 제조된 전기적 접촉 단자에서는, 상기 전기 분해 시험이 시작되고 약 2초 후에, 비교예 1보다 진한 노란색 액체의 흐름이 관찰되었다. 이 때의 전류값은 약 0.17A였다. 상기 전해 분해 시험이 시작되고 약 1분 후에, 염화나트륨 수용액이 검은색으로 변하는 것이 관찰되었다. 이에, 비교예 2에 따라 제조된 전기적 접촉 단자에 대해서도 약 3분 동안만 상기 전기 분해 시험을 수행하였다.
비교예 3에 따라 제조된 전기적 접촉 단자에 대해서는 약 30분 동안 상기 전기 분해 시험을 수행하였다. 상기 전기 분해 시험이 시작되고 약 5분 후에, 염화나트륨 수용액이 검은색으로 변하는 것이 관찰되었다. 이 때의 전류값은 약 0.17A였다. 이에, 비교예 3에 따라 제조된 전기적 접촉 단자에 대해서는 약 5분 동안만 상기 전기 분해 시험을 수행하였다.
실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 전기적 접촉 단자에 대하여, 각각의 전기적 접촉 단자의 표면을 육안 및 현미경을 통해 관찰하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2에서, ◎는 상기 전기 분해 시험 결과 전기적 접촉 단자의 표면에 변화가 없는 상태를 나타내고, △는 상기 전기 분해 시험 결과 전기적 접촉 단자의 표면에 미세한 변화가 있는 상태를 나타내고, X는 상기 전기 분해 시험 결과 전기적 접촉 단자의 표면이 검은색으로 변하며 긁으면 벗겨지는 상태를 나타낸다.
전기 분해 시험 결과
실시예 1 ◎
실시예 2 ◎
실시예 3 ◎
실시예 4 △
실시예 5 △
비교예 1 X
비교예 2 X
비교예 3 X
표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 5에 따라 제조된 전기적 접촉 단자는, 5% 염화나트륨 수용액 및 5V 전압 하의 전기 분해 시험 조건에서도 우수한 내식성을 가짐을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 전기적 접촉 단자는, 상기 전기 분해 시험 결과 표면에 변화가 없는 상태를 나타내어, 매우 우수한 내식성을 가짐을 확인할 수 있다.그러나, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 전기적 접촉 단자는, 상기 전기 분해 시험 결과 전기적 접촉 단자의 표면이 검은색으로 변하며 거칠어졌고, 손으로 긁었을 때 도금막이 벗겨져 도전용 기재의 표면이 노출되는 것을 확인할 수 있었다.
특히, 비교예 1과 실시예 1을 비교하면, 전기적 접촉 단자의 표면에 백금(Pt) 도금막을 대체하여 금(Au) 도금막을 형성하더라도, 전기적 접촉 단자가 상기 전기 분해 시험을 통과하지 못함을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 2와 실시예 1을 비교하면, 전기적 접촉 단자의 표면에 백금(Pt) 도금막을 대체하여 보다 두꺼운 두께(약 1.0μm)의 금(Au) 도금막을 형성하더라도, 전기적 접촉 단자가 상기 전기 분해 시험을 통과하지 못함을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 백금(Pt) 도금막이 표면에 형성되지 않는 경우에, 전기적 접촉 단자가 상기 전기 분해 시험을 통과하지 못함을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 3에 따라 제조된 전기적 접촉 단자는, 상기 전기 분해 시험 결과 전기적 접촉 단자의 표면이 검은색으로 변하며 거칠어졌고, 손으로 긁었을 때 도금막이 벗겨져 도전용 기재의 표면이 노출되는 것을 확인할 수 있었다.
이는 상기 전기 분해 시험에서 금(Au) 도금막의 적어도 일부가 용해됨에 기인하는 것으로 보인다. 예를 들어, 얇게 형성된 백금(Pt) 도금막 내에는 핀홀(pin hole)이 존재할 수 있다. 상기 전기 분해 시험에서, 염화나트륨 수용액은 이러한 핀홀을 통해 스며들어 금(Au) 도금막의 적어도 일부를 용해시킬 수 있다. 따라서, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 도금막과 백금(Pt) 도금막 사이에 금(Au) 도금막이 형성되는 경우에, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 도금막과 백금(Pt) 도금막 사이에 틈이 형성되어 백금(Pt) 도금막이 벗겨지듯이 붕괴될 수 있다. 이를 통해, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 도금막 바로 위에 백금(Pt) 도금막이 형성되는 경우에, 전기적 접촉 단자의 내식성이 보다 향상됨을 확인할 수 있었다.
결과적으로, 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자는 5% 염화나트륨 수용액 및 5V 전압 하의 전기 분해 시험 조건에서도 우수한 내식성을 가질 수 있다. 이를 통해, 외부에 노출되어 있는 전자 부품에서도 우수한 내식성을 갖는 전기적 접촉 단자가 제공될 수 있다.
또한, 몇몇 실시예에 따른 전기적 접촉 단자는, 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 사용을 최소화하며, 금(Au), 루테늄(Ru), 로듐(Rh)과 같은 고가의 금속을 사용하지 않고도 뛰어난 내식성을 가질 수 있음이 확인된다. 이를 통해, 제품 생산 비용이 절감된 전기적 접촉 단자가 제공될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 도전용 기재 20: 제1 도금막
30: 제2 도금막 40: 제3 도금막

Claims (8)

  1. 콜슨(Corson)계 합금을 포함하는 도전용 기재;
    상기 도전용 기재 상에, 니켈(Ni)을 포함하는 제1 도금막;
    상기 제1 도금막 상에, 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금을 포함하는 제2 도금막; 및
    상기 제2 도금막 상에, 상기 제2 도금막과 직접 접촉하고, 백금(Pt)을 포함하는 제3 도금막을 포함하는 전기적 접촉 단자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 니켈-팔라듐(Ni-Pd) 합금은, 10 중량부의 니켈(Ni)에 대하여 8 내지 12 중량부의 팔라듐(Pd)을 포함하는 전기적 접촉 단자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 도금막의 두께는 1μm 내지 5μm이고,
    상기 제2 도금막의 두께는 0.05μm 내지 5μm이고,
    상기 제3 도금막의 두께는 0.05μm 내지 1μm인 전기적 접촉 단자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제2 도금막의 두께는 0.2μm 내지 0.5μm인 전기적 접촉 단자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제3 도금막의 두께는 0.2μm 내지 0.5μm인 전기적 접촉 단자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 도금막은, 상기 제2 도금막 100 중량%에 대하여, 70 중량% 내지 80 중량%의 니켈(Ni) 및 20 중량% 내지 30 중량%의 텅스텐(W)을 포함하는 전기적 접촉 단자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 도금막은 각각 전기 도금에 의해 형성되는 전기적 접촉 단자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 도금막은 술팜산(sulfamic acid) 계열의 도금액을 이용하는 전기 도금에 의해 형성되는 전기적 접촉 단자.
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