專(zhuān)利名稱(chēng)：形成有表面層的端子、具備該端子的部件以及制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電氣、電子制品或者半導(dǎo)體制品或者汽車(chē)等領(lǐng)域中以連接為目的廣泛應(yīng)用的端子(例如，連接器端子、繼電器端子、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)端子、軟釬焊端子等)，尤其涉及在以分別被要求軟釬焊性以及接觸可靠性等的用途使用的情況下特別適用的端子以及使用該端子的部件(例如連接器、繼電器、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)、電阻、電容器、線圈、基板等)、以及具備它的制品(例如半導(dǎo)體制品、電氣制品、電子制品、太陽(yáng)能電池、汽車(chē)等)。
背景技術(shù)：
在導(dǎo)體制品、電氣制品、電子制品、太陽(yáng)能電池、汽車(chē)等各種制品中，作為導(dǎo)通電的方式，可以舉出使用由導(dǎo)電型基體構(gòu)成的端子進(jìn)行軟釬焊或者接觸的方法。
這樣的端子，如特開(kāi)平1-298617號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的一樣，為改善軟釬焊性或者為改善耐腐蝕性，通常用Au、Ag、Pd、Cu、Ni、In、Sn、以及Sn-Pb合金等，覆蓋導(dǎo)電性基體的表面。在這些金屬中，考慮到成本等問(wèn)題，最常用的是Sn以及Sn-Pb合金，另外，作為覆蓋方法，多采用電鍍方法。
但是，在單獨(dú)使用Sn進(jìn)行電鍍的時(shí)候，會(huì)在這些表面覆蓋層中產(chǎn)生巨大的柱狀單晶，并由此助長(zhǎng)金屬須的產(chǎn)生。產(chǎn)生金屬須，則可能導(dǎo)致電短路，因此要求防止該情況的發(fā)生。
作為防止這樣的金屬須產(chǎn)生的一個(gè)方法，以往對(duì)Sn進(jìn)行了合金化，即，嘗試使用Sn-Pb合金等，但是由于Pb是眾所周知的有毒金屬，因此出于對(duì)環(huán)境問(wèn)題的考慮而限制了其使用。
而且，人們正在嘗試開(kāi)發(fā)用各種Sn系合金代替Sn-Pb合金進(jìn)行電鍍而形成的各種方法。例如，Sn-Cu合金在Sn99.3質(zhì)量％、Cu0.7質(zhì)量％時(shí)熔點(diǎn)最小(227℃)，顯示良好的軟釬焊性，但是，由于Cu的含有量很少，因此無(wú)法有效防止金屬須(柱狀晶體)的產(chǎn)生。與此相對(duì)，如果增加Cu的含有量，則熔點(diǎn)急速上升，從而使軟釬焊性惡化。
如上所述，人們還沒(méi)有掌握使用同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性(即低熔點(diǎn))的Sn系合金進(jìn)行電鍍進(jìn)而形成的途徑。
另外，僅以單單粘接所述端子為目的，有時(shí)在浸沾軟釬料或者乳酪焊劑等的熔融軟釬焊中使用Sn系合金，且這樣Sn系合金可以使用由Sn、Ag、Cu構(gòu)成的合金。
但是，根據(jù)以上方法使用的Sn系合金，例如在特開(kāi)平5-50286號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的一樣，也只不過(guò)是通過(guò)對(duì)Sn、Ag、Cu的各金屬(或者熔融混合這些各金屬而獲得的鑄塊)單單進(jìn)行熱熔融(熔融軟釬料)而顯示粘接作用，無(wú)法對(duì)涂敷厚度進(jìn)行控制，因此無(wú)法在該端子上以厚度薄到100μm以下且均勻的方式進(jìn)行涂敷。
就這樣，如果不能以薄的厚度且均勻的方式進(jìn)行涂敷，則不僅破壞外觀性狀的穩(wěn)定性，而且還有可能導(dǎo)致電短路。另外，容易產(chǎn)生微細(xì)氣孔等，從而使耐腐蝕性惡化。
另外，在特開(kāi)2001-164396號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了實(shí)施錫一銀一銅三元系合金的電鍍的連接器等的端子。但是，在該公報(bào)中，沒(méi)有詳細(xì)討論和說(shuō)明通過(guò)錫-銀-銅三元系合金的電鍍而構(gòu)成的層的結(jié)晶狀態(tài)和熔點(diǎn)，因此，根據(jù)該公報(bào)中公開(kāi)的方法，無(wú)法充分防止金屬須的產(chǎn)生，且無(wú)法獲得良好的軟釬焊性。另外，該公報(bào)公開(kāi)的方法的特征是在電鍍液中含有特定的硫化合物，并由此防止該電鍍液中的銅化合物向錫電極析出。然而，為了提高該電解液中的銅化合物的濃度，必須也要提高硫化合物的濃度，但這樣一來(lái)，有可能會(huì)使該電鍍液中的各成分的平衡被破壞。因此，在電鍍液中無(wú)法使用高濃度的銅化合物，從而無(wú)法提高錫-銀-銅三元系合金鍍膜中的銅濃度，并由此帶來(lái)了無(wú)法獲得低熔點(diǎn)鍍膜的問(wèn)題。
另外，在特開(kāi)2001-26898號(hào)公報(bào)中，關(guān)于與水溶性錫鹽和水溶性銅鹽一同使用水溶性銀鹽的錫-銀-銅三元系合金電鍍，含混不清地進(jìn)行了公開(kāi)。但是，在該公報(bào)中也沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明通過(guò)錫-銀-銅三元系合金的電鍍而構(gòu)成的層的結(jié)晶狀態(tài)和熔點(diǎn)，因此，根據(jù)該公報(bào)中公開(kāi)的方法，無(wú)法充分防止金屬須的產(chǎn)生，且無(wú)法獲得良好的軟釬焊性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于以上的事實(shí)，其目的在于提供一種由同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性、并具有薄且均勻厚度的表面層的導(dǎo)電性基體構(gòu)成的端子。
本發(fā)明端子的特征是在導(dǎo)電性基體上的全面或者部分，通過(guò)電鍍形成由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層。
所述Sn-Ag-Cu三元合金的特征是以Sn含70～99.8質(zhì)量％、Ag含0.1～15質(zhì)量％、Cu含0.1～15質(zhì)量％的比率構(gòu)成，熔點(diǎn)是210～230℃、且與在所述表面層僅由Sn形成時(shí)相比，以更微小的粒狀的結(jié)晶狀態(tài)形成。
所述端子可以是連接器端子、繼電器端子、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)端子、以及軟釬焊端子中的任何一個(gè)。
本發(fā)明的部件是具備所述端子的部件，且可以是連接器、繼電器、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)、電阻、電容器、線圈、以及基板中的任何一個(gè)。
本發(fā)明的制品是具備所述端子的制品，且可以是半導(dǎo)體制品、電氣制品、電子制品、太陽(yáng)能電池、以及汽車(chē)中的任何一個(gè)。
所述表面層優(yōu)選在至少兩種以上的螯合劑共存的條件下形成，進(jìn)一步地，所述螯合劑優(yōu)選含有至少無(wú)機(jī)系螯合劑和有機(jī)系螯合劑。
本發(fā)明的端子的制造方法包括在所述導(dǎo)電性基體上的全面或者部分，通過(guò)進(jìn)行電鍍而形成由所述Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的所述表面層的工序，且所述工序優(yōu)選在至少兩種以上螯合劑共存的條件下實(shí)施。
所述螯合劑優(yōu)選含有至少無(wú)機(jī)系螯合劑和有機(jī)系螯合劑。
本發(fā)明的端子由于具有如上的結(jié)構(gòu)，尤其是由于具有在導(dǎo)電性基體上的全面或者部分，通過(guò)進(jìn)行電鍍而形成由所述Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的所述表面層，因此，可以成功地將其制作成同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性、并使其表面層具有薄且均勻厚度。
通過(guò)以下詳細(xì)敘述可以更加清楚地了解本發(fā)明。


圖1是表示由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的截面的顯微鏡照片。
圖2是表示僅由Sn構(gòu)成的表面層的截面的顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式
<端子>
本發(fā)明端子的特征是在導(dǎo)電性基體上的全面或者部分，通過(guò)電鍍形成由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層。
這樣的端子，以后述的部件或者制品能夠發(fā)揮目的功能的方式，包含例如通過(guò)軟釬焊進(jìn)行電導(dǎo)通的端子或者通過(guò)接觸進(jìn)行電導(dǎo)通的端子。另外，這樣的端子很好地適用于需要高度的耐腐蝕性或者外觀性狀穩(wěn)定性的用途。
這樣的端子的具體例有例如連接器端子、繼電器端子、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)端子、軟釬焊端子等，而從用途角度考慮，有例如電阻的端子、電容器的端子、線圈的端子等。
另外，在這樣的端子中不僅包含電路基板的電路(配線部)、凸起、通孔等，還包含帶狀電纜、電線、太陽(yáng)能電池的引線部等。
<導(dǎo)電性基體>
構(gòu)成本發(fā)明的端子的導(dǎo)電性基體，可以使用任何的使用于電氣、電子制品或者半導(dǎo)體制品或者汽車(chē)等用途的以往公知的導(dǎo)電性基體。
例如，只要是至少在表面具有銅(Cu)、磷青銅、黃銅、鈹銅、鈦銅、鋅白銅(Cu、Ni、Zn)等銅合金系原材料、鐵(Fe)、Fe-Ni合金、不銹鋼等鐵合金系原材料、以及鎳系原材料等的金屬，則哪一個(gè)都包括在本發(fā)明的導(dǎo)電性基體中。從而，例如還包含在各種基板上的銅圖案等。由此，作為本發(fā)明的導(dǎo)電性基體的適合的實(shí)例，可以舉出各種金屬、或者在由聚合物薄膜或陶瓷等構(gòu)成的絕緣性基體上形成金屬層(即各種電路圖案)而構(gòu)成的導(dǎo)電性基體。
另外，作為本發(fā)明的合適的導(dǎo)電性基體，還可以是在所述的導(dǎo)電性基體的全面或者部分上形成Sn層而形成的導(dǎo)電性基體。在使用這樣的導(dǎo)電性基體的情況下，由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層，至少形成在該Sn層的全面或者部分上。
使用通過(guò)以上方式在導(dǎo)電性基體的全面或者部分上形成Sn層的基材，不僅可以將成本抑制在低的程度，而且還具有能獲得與考慮到防止金屬須的產(chǎn)生和實(shí)現(xiàn)低熔點(diǎn)而在導(dǎo)電性基體上直接形成本發(fā)明的Sn-Ag-Cu三元合金薄膜時(shí)相同的效果的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)?，在形成由本發(fā)明的Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層時(shí)使用的Sn化合物、Ag化合物以及Cu化合物的價(jià)格比較高，而通過(guò)該方式，可以大幅減少這些化合物的使用量的緣故。從而，特別是在需要在大面積的位置形成由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層時(shí)，或者需要以大的厚度形成由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的時(shí)候，使用形成有這樣的Sn層的基材是非常合適的。
另外，這樣的Sn層優(yōu)選通過(guò)電鍍?cè)趯?dǎo)電性基體上形成，特別是在將Sn作為陽(yáng)極進(jìn)行電鍍時(shí)，對(duì)降低成本有利。這樣的Sn層在通常的導(dǎo)電性基體上可以形成0.1～80μm的厚度。
另外，所述的導(dǎo)電性基體的形狀并不僅限于帶狀等平面形狀，還可以是沖壓成型品等立體形狀，且使用其他任何形狀都沒(méi)有問(wèn)題。
<表面層>
本發(fā)明的表面層，是通過(guò)電鍍?cè)谒鰧?dǎo)電性基體上的全面或者部分上形成的，且是由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成。
除了極微量的不可避免的雜質(zhì)混入之外，該Sn-Ag-Cu三元合金僅由Sn、Ag、以及Cu這三種金屬構(gòu)成。在這里，Sn-Ag-Cu三元合金中的Sn配合比率優(yōu)選70～99.8質(zhì)量％，更優(yōu)選其上限是97質(zhì)量％、尤其優(yōu)選95質(zhì)量％，而其下限更優(yōu)選80質(zhì)量％，尤其優(yōu)選90質(zhì)量％。如果Sn的配合比率不足70質(zhì)量％，則熔點(diǎn)變得過(guò)高，有時(shí)不顯示良好的軟釬焊性。另外，如果Sn的配合比率超過(guò)99.8％，則會(huì)顯著產(chǎn)生金屬須。
另外，Ag配合比率優(yōu)選0.1～15質(zhì)量％，更優(yōu)選其上限是12質(zhì)量％、尤其優(yōu)選8質(zhì)量％，而其下限更優(yōu)選0.5質(zhì)量％，尤其優(yōu)選1質(zhì)量％。如果Ag的配合比率不足0.1質(zhì)量％，則會(huì)顯著產(chǎn)生金屬須。另外，如果Ag的配合比率超過(guò)15％，則熔點(diǎn)會(huì)變得過(guò)高，有時(shí)不顯示良好的軟釬焊性。
另外，Cu配合比率優(yōu)選0.1～15質(zhì)量％，更優(yōu)選其上限是12質(zhì)量％、尤其優(yōu)選8質(zhì)量％，而其下限更優(yōu)選0.5質(zhì)量％，尤其優(yōu)選1質(zhì)量％。如果Cu的配合比率不足0.1質(zhì)量％，則會(huì)顯著產(chǎn)生金屬須。另外，如果Cu的配合比率超過(guò)15質(zhì)量％，則熔點(diǎn)會(huì)變得過(guò)高，有時(shí)不顯示良好的軟釬焊性。
這樣的Sn-Ag-Cu三元合金，通過(guò)具有如上所述的配合比率，其熔點(diǎn)優(yōu)選成為200～260℃、更優(yōu)選其上限是240℃、尤其優(yōu)選230℃，而其下限更優(yōu)選210℃，尤其優(yōu)選215℃。通過(guò)具有這樣的范圍的熔點(diǎn)，能顯示良好的軟釬焊性。在上面的熔點(diǎn)范圍中，特別優(yōu)選的熔點(diǎn)范圍是210～230℃。
如上所述，通過(guò)使表面層由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成，可以同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性(即低熔點(diǎn))。特別是，通過(guò)比較圖1和圖2可以清楚地看到，在經(jīng)電鍍由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的、使用FIB裝置獲得的截面的顯微鏡照片圖1中，存在著多個(gè)微小晶體，而與此相對(duì)，在僅電鍍Sn夠構(gòu)成的表面層的截面的顯微鏡照片圖2中，存在巨大的柱狀晶體，而成為金屬須產(chǎn)生的根源。
另外，由于該表面層是通過(guò)電鍍形成的，因此不僅可以使其具有薄且均勻的厚度，還可以自由地控制其硬度。另外，通過(guò)電鍍以外的方法形成表面層，則無(wú)法將Sn-Ag-C三元合金形成為如圖1所示的微小結(jié)晶粒子形狀。
而且，如在本申請(qǐng)一樣，由微小結(jié)晶粒子形成表面層，則存在于結(jié)晶粒子間的空隙的各種添加劑就相對(duì)于結(jié)晶粒子發(fā)揮雜質(zhì)的作用，并在進(jìn)行軟釬焊時(shí)可以在低溫下熔融，從而進(jìn)一步提高軟釬焊性。
與此相對(duì)，不是通過(guò)電鍍，而是通過(guò)熔融軟釬焊或者回流焊接而形成由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層，則內(nèi)部結(jié)構(gòu)不是形成為微小的結(jié)晶粒子，而是形成為塊狀，從而不能期待良好的軟釬焊性。不僅如此，對(duì)表面層厚度自身的控制也變得很困難，無(wú)法形成具有薄且均勻厚度的表面層，從而成為產(chǎn)生電短路或者微細(xì)氣孔的原因。另外，在導(dǎo)電性基體具有復(fù)雜形狀的情況下，無(wú)法經(jīng)該導(dǎo)電性基體的表面整體區(qū)域而均勻形成表面層，甚至還可能形成為包括導(dǎo)電性基體整體的塊狀。
如本申請(qǐng)一樣，通過(guò)經(jīng)電鍍形成表面層，可以很好地消除如上的缺點(diǎn)。
<端子的制造方法>
本發(fā)明的端子的制造方法的特征是包括在所述導(dǎo)電性基體的全面或者部分上通過(guò)電鍍形成由所述Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的工序，且該工序在至少兩種以上的螯合劑共存的條件下實(shí)施。
另外，除了所述的工序，本發(fā)明的端子制造方法還可以包括前處理工序或基底層形成工序等。以下，進(jìn)行具體的說(shuō)明。
<前處理工序>
首先，在本發(fā)明的端子的制造方法中，在下述工序之前還包括對(duì)該導(dǎo)電性基體進(jìn)行前處理的前處理工序，所述以下工序是指在所述導(dǎo)電性基體的全面或者部分上通過(guò)電鍍形成由所述Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的工序。
為了能夠以高密合性且以不產(chǎn)生微細(xì)氣孔的方式穩(wěn)定地形成所述表面層而進(jìn)行該前處理工序。在導(dǎo)電性基體是由磷青銅等金屬通過(guò)軋制構(gòu)成時(shí)，該前處理工序特別有效。
即，這樣的前處理工序通過(guò)以下方式進(jìn)行，即，至少在所述導(dǎo)電性基體的形成表面層的部分，作用pH5以下的酸(酸處理)。另外，本發(fā)明的前處理工序優(yōu)選包括在水溶液中浸漬所述導(dǎo)電性基體的第一洗滌工序；在水溶液中電解所述導(dǎo)電性基體的第二洗滌工序；以及向所述導(dǎo)電性基體作用pH5以下的酸的酸處理工序。
更具體地說(shuō)，首先在填充有水溶液的槽中浸漬所述導(dǎo)電性基體而進(jìn)行第一洗滌處理，并反復(fù)多次水洗。
在這里，進(jìn)行第一洗滌處理時(shí)的水溶液的pH優(yōu)選0.01以上，更優(yōu)選在pH9以上的堿性條件下進(jìn)行處理。另外，若特別限定該pH的范圍，則優(yōu)選其上限是13.8、尤其優(yōu)選13.5，而其下限更優(yōu)選9.5，尤其優(yōu)選10。如果pH不足0.01，或者pH超過(guò)13.8，則導(dǎo)電性基體的表面會(huì)過(guò)度粗糙化或者劣化，因此是不理想的。
另外，只要滿足所述的pH范圍，則對(duì)使用的堿沒(méi)有特別的限定，例如可以廣泛使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、螯合劑、表面活性劑等。另外，進(jìn)行第一洗滌處理時(shí)的水溶液溫度優(yōu)選20～90℃、更優(yōu)選40～60℃。
接著，通過(guò)將所述導(dǎo)電性基體作為電極而在水溶液中進(jìn)行電解，進(jìn)行第二洗滌處理，并再次反復(fù)多次水洗。由此，在所述導(dǎo)電性基體表面會(huì)產(chǎn)生氣體，并通過(guò)該氣體的氧化還原作用和基于氣體氣泡的物理作用，進(jìn)一步有效去除導(dǎo)電性基體表面的污染。
在這里，進(jìn)行第二洗滌處理時(shí)的水溶液的pH優(yōu)選0.01以上，更優(yōu)選在pH9以上的堿性條件下進(jìn)行處理。另外，若特別限定該pH的范圍，則優(yōu)選其上限是13.8、尤其優(yōu)選13.5，而其下限更優(yōu)選9.5，尤其優(yōu)選10。如果pH不足0.01，或者pH超過(guò)13.8，則導(dǎo)電性基體的表面會(huì)過(guò)度粗糙化或者劣化，因此是不理想的。
另外，只要滿足所述的pH范圍，則對(duì)所使用的堿沒(méi)有特別的限定，例如可以廣泛使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、螯合劑、表面活性劑等。
另外，作為上述電解的條件，水溶液溫度優(yōu)選20～90℃、更優(yōu)選30～60℃，電流密度0.1～20A/dm2、更優(yōu)選2～8A/dm2、電解時(shí)間0.1～5分鐘、更優(yōu)選0.5～2分鐘。另外，導(dǎo)電性基體可以是陽(yáng)極也可以是陰極，且還可以在處理過(guò)程中依次交替作為陽(yáng)極和陰極。
此后，通過(guò)在含有硫酸、鹽酸、過(guò)硫酸銨、過(guò)氧化氫等的酸的槽中浸漬該導(dǎo)電性基體，并向該導(dǎo)電性基體的表面作用酸，而進(jìn)行酸處理(活性化處理)。
在這里，酸的pH優(yōu)選6以下，更優(yōu)選其上限是4.5、尤其優(yōu)選3，而其pH的下限更優(yōu)選0.001，尤其優(yōu)選0.1。如果pH超過(guò)6，則無(wú)法進(jìn)行充分的活性化處理，而如果pH不足0.001，則導(dǎo)電性基體的表面會(huì)過(guò)度粗糙化或者劣化，因此是不理想的。
另外，在含有所述酸的槽中浸漬該導(dǎo)電性基體的浸漬時(shí)間，優(yōu)選0.1～10分鐘，更優(yōu)其上限是5分鐘、尤其優(yōu)選3分鐘，而其下限更優(yōu)選0.5分鐘，尤其優(yōu)選1分鐘。如果浸漬時(shí)間不足0.1分鐘，則無(wú)法進(jìn)行充分的活性化處理，而如果浸漬時(shí)間超過(guò)10分鐘，則導(dǎo)電性基體的表面會(huì)過(guò)度粗糙化或者劣化，因此是不理想的。
另外，在該導(dǎo)電性基體在聚合物薄膜上以回路狀形成由銅或者銅合金構(gòu)成的銅層的情況下，可以不進(jìn)行如上所述的第一和第二洗滌處理，而僅進(jìn)行基于酸的處理(酸處理)。這是為了防止用堿進(jìn)行洗滌處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生的聚合物薄膜劣化。另外，在這種情況下，基于酸的處理(酸處理)也可以采用與上述的一樣的條件。
就這樣，通過(guò)對(duì)導(dǎo)電性基體的表面進(jìn)行前處理，可以將所述表面層以不產(chǎn)生微細(xì)氣孔并具備均勻且強(qiáng)的密合力的方式形成于導(dǎo)電性基體之上。
<基底層形成工序>
在本發(fā)明的端子制造方法中，可以在所述的前處理工序后接著進(jìn)行基底層形成工序。這樣的基底層形成工序，在導(dǎo)電性基體是例如SUS或者鐵等的很難與表面層密合的原材料的情況下非常有效。在本發(fā)明中，即使在采用該方式形成基底層的時(shí)候，也采取在導(dǎo)電性基體上的全面或者部分上形成表面層的表現(xiàn)形式，且對(duì)于這一點(diǎn)，在該基底層由金屬構(gòu)成時(shí)，該基底層可以由自身為導(dǎo)電性基體。
作為這樣的基底層，在例如導(dǎo)電性基體為SUS的情況下，可通過(guò)以0.1～5μm的厚度、優(yōu)選0.5～3μm的厚度，電鍍Ni而形成。另外，在導(dǎo)電性基體是黃銅的情況下，通過(guò)電鍍與上述的同樣厚度的Ni或者Cu而形成基底層。
在通過(guò)這樣的方式形成基底層時(shí)，特別是在導(dǎo)電性基體為黃銅的情況下，包含在該黃銅中的Zn擴(kuò)散到表面層，從而起防止阻害軟釬焊性的效果。
<形成表面層的工序>
對(duì)于導(dǎo)電性基體的全面或者部分，直接或者進(jìn)行如上所述的前處理工序和/或基底層形成工序之后，通過(guò)電鍍，可以形成由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層。
該表面層，優(yōu)選形成為厚度0.1～100μm、更優(yōu)選的上限是12μm、尤其優(yōu)選8μm，而更優(yōu)選的下限是0.5μm，更優(yōu)選是1.5μm。
在這里，上述電鍍可在以下條件下進(jìn)行，即，使用電鍍液(將Sn化合物作為金屬Sn含5～90g/l、優(yōu)選20～60g/l、將Ag化合物作為金屬Ag含0.1～10g/l、優(yōu)選0.5～5g/l、將Cu化合物作為金屬Cu含0.1～5g/l、優(yōu)選0.5～3g/l、有機(jī)酸含50～200g/l、優(yōu)選80～130g/、無(wú)機(jī)系螯合劑含2～50g/l、優(yōu)選5～30g/l、有機(jī)系螯合劑含2～50g/l、優(yōu)選5～30g/l、含其他少量添加劑)，在液溫10～80℃、優(yōu)選20～40℃，電流密度0.1～30A/dm2、優(yōu)選2～25A/dm2的條件下進(jìn)行。
在這里，所述的Sn化合物是指至少含有Sn的化合物，例如可以是氧化亞錫、硫酸亞錫、各種有機(jī)酸的錫鹽等。所述的Ag化合物是指至少含有Ag的化合物，例如可以是氧化銀、各種有機(jī)酸的銀鹽等。所述的Cu化合物是指至少含有Cu的化合物，例如可以是硫酸銅、氯化銅、各種有機(jī)酸的銅鹽等。
這樣的Sn化合物、Ag化合物以及Cu化合物具有的特別好的條件是它們分別含有共通的陰離子來(lái)作為平衡離子。就這樣，并用無(wú)機(jī)螯合劑和有機(jī)螯合劑，從而有效防止Ag和Cu從電鍍液中分離析出。這樣的陰離子可以是例如源自硫酸離子、硝酸離子、磷酸離子、氯化物離子、氫氟酸離子等無(wú)機(jī)酸的陰離子，或者如甲磺酸陰離子或者乙磺酸陰離子等源自甲磺酸、乙磺酸、丙磺酸、苯磺酸、苯酚磺酸、烷基芳烴磺酸、烷醇磺酸、甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸、乙二酸、己二酸、乳酸、2-甲基-2-羥基丁二酸、琥珀酸、酒石酸、蘋(píng)果酸等的陰離子。
另外，如上所述，所述表面層形成工序，是在至少兩種以上的螯合劑共存的條件下實(shí)施。即，如果不使用該螯合劑，則Ag以及Cu會(huì)從電鍍液中分離析出，很難作為表面層經(jīng)電鍍形成具有所期望的配合比率的Sn-Ag-Cu三元合金。
另外，作為螯合劑使用至少兩種以上的螯合劑，是因?yàn)檫m合防止Ag分離析出的螯合劑的種類(lèi)和適合防止Cu分離析出的螯合劑的種類(lèi)相互不同所致。
即，作為適合防止Ag分離析出的螯合劑，可以舉出無(wú)機(jī)系螯合劑，而作為適合防止Cu分離析出的螯合劑，可以舉出有機(jī)系螯合劑。
在這里，這樣的無(wú)機(jī)系螯合劑是由無(wú)機(jī)化合物構(gòu)成的螯合劑，例如是聚合磷酸鹽系螯合劑、縮聚磷酸鹽系螯合劑、鋁鹽系螯合劑、錳鹽系螯合劑、金屬氟代絡(luò)合物系螯合劑(例如(TiF2-)OH、(SiF2-)OH等)等。
另外，這樣的有機(jī)系螯合劑是由有機(jī)化合物構(gòu)成的螯合劑，例如是三乙酸胺、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、羥基乙二胺三乙酸、二(三甲基乙酰基)甲醇、月桂醇二乙酸、卟啉族、酞箐等。
而且，還明確了以下一點(diǎn)，即，在將該無(wú)機(jī)系螯合劑，以相對(duì)1質(zhì)量份的該Ag化合物的Ag，按1質(zhì)量份以上300質(zhì)量份以下的比率配合的同時(shí)，將該有機(jī)系螯合劑，以相對(duì)1質(zhì)量份的該Cu化合物的Cu，按1質(zhì)量份以上200質(zhì)量份以下的比率配合，則可以穩(wěn)定地有效防止Ag以及Cu的分離析出。如果無(wú)機(jī)系螯合劑的所述比率不足1質(zhì)量份，則會(huì)分離析出Ag，而如果超過(guò)300質(zhì)量份，則有可能會(huì)破壞電鍍液自身的平衡，并凝聚析出有機(jī)系螯合劑。另一方面，如果有機(jī)系螯合劑的所述比率不足1質(zhì)量份，則會(huì)分離析出Cu，而如果該比率超過(guò)200質(zhì)量份，則有可能會(huì)破壞電鍍液自身的平衡，并凝聚析出無(wú)機(jī)系螯合劑。
在這里，無(wú)機(jī)系螯合劑的相對(duì)于Ag的比率，優(yōu)選其上限是200質(zhì)量份，更優(yōu)選其上限是150質(zhì)量份、而其下限優(yōu)選3質(zhì)量份，更優(yōu)選4質(zhì)量份。另外，有機(jī)系螯合劑的相對(duì)于Cu的比率，優(yōu)選其上限是150質(zhì)量份，更優(yōu)選其上限是130質(zhì)量份、而其下限優(yōu)選2質(zhì)量份，更優(yōu)選3質(zhì)量份。
就這樣，本發(fā)明的端子的制造方法的特征是包括在所述導(dǎo)電性基體上的全面或者部分、通過(guò)進(jìn)行電鍍而形成由所述Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的所述表面層的工序，且所述工序在至少兩種以上螯合劑共存的條件下實(shí)施。而且，所述螯合劑的特征是含有至少無(wú)機(jī)系螯合劑和有機(jī)系螯合劑。
由此，可以極其有效地防止電鍍液中分離析出Ag或者Cu的同時(shí)，還由于不像如所述的特開(kāi)2001-164396號(hào)公報(bào)中記載的那樣含有硫化合物，因此，在電鍍液中可以含有高濃度的銅化合物和銀化合物。因此，在由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層中，容易提高銅或者銀的濃度，從而可以提供具有210～230℃這樣的極低熔點(diǎn)的表面層。
另外，除了所述的化合物，本發(fā)明的電鍍液還可以含有各種添加劑。這樣的添加劑，可以使用以往公知的任何的添加劑而并沒(méi)有特別的限定，例如，可以是聚乙二醇、聚氧亞烷基萘酚、芳香族羰基化合物、芳香族磺酸、動(dòng)物膠等。
在所述的電鍍液中，作為陽(yáng)極優(yōu)選使用Sn、Sn合金或者不溶性極板，其中，尤其優(yōu)選不溶性極板。通過(guò)使用不溶性極板，可以通過(guò)并用無(wú)機(jī)螯合劑和有機(jī)螯合劑，從而有效防止Ag和Cu從電鍍液中分離析出，特別是可以極其有效地防止向陽(yáng)極的置換現(xiàn)象。從而，可以在電鍍液中含有高濃度的Ag化合物和Cu化合物，提高由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層中的Ag以及Cu的含有比率，從而可以同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性(即低熔點(diǎn))。
在這里，所謂不溶性極板是指在由Ti構(gòu)成的電極的表面涂敷Pt、Ir、Ru、Rh、或者其中兩種以上而獲得的極板。其中，在由Ti構(gòu)成的電極的表面，涂敷Pt而獲得的極板時(shí)，可以更有效地防止所述置換現(xiàn)象，因此可以作為特別合適的優(yōu)選例。
另外，對(duì)于在上述的電鍍中使用的電鍍裝置，沒(méi)有特別的限定，可以使用例如筒鍍裝置、掛鍍裝置或者連續(xù)鍍敷裝置中的任何一個(gè)。通過(guò)使用這些裝置，可以極高效地制造本發(fā)明的端子。
在這里，筒鍍裝置是指對(duì)端子一個(gè)一個(gè)地個(gè)別鍍敷的裝置；連續(xù)鍍敷裝置是指一次鍍敷多個(gè)端子的裝置；掛鍍裝置是指位于前兩者中間的裝置，并具有中等規(guī)模的制造效率。這些裝置是電鍍領(lǐng)域中都熟知的裝置，且結(jié)構(gòu)自身可以用公知的任何結(jié)構(gòu)。
<部件>
本發(fā)明的部件具備如上所述的端子。例如，可以舉出作為連接器、繼電器、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)、電阻、電容器、線圈、以及基板等使用的電氣部件、電子部件、半導(dǎo)體部件、太陽(yáng)能電池部件、以及汽車(chē)部件等，但是，也并不僅限于此，且也可以改變成其他形狀。
<制品>
本發(fā)明的制品具備如上所述的端子。例如，可以舉出半導(dǎo)體制品、電氣制品、電子制品、太陽(yáng)能電池、以及汽車(chē)等，但是也并不僅限于此。
(實(shí)施例)以下，通過(guò)舉例，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。
<實(shí)施例1>
首先，作為導(dǎo)電性基體，將軋制加工成厚度0.3mm、寬度30mm的帶狀的磷青銅沖壓加工成連接器的形狀，將構(gòu)成為連續(xù)狀的連接器端子狀的該加工中間物剪切成長(zhǎng)度100m之后，用卷軸卷取。然后，將該卷軸設(shè)置在連續(xù)鍍敷裝置的送出軸上。
接著，通過(guò)在填充有液溫48℃的包含氫氧化鈉的水溶液(使用50g/l的Ace Clean30(奧野制藥工業(yè)制)，pH12.5)的所述連續(xù)鍍敷裝置的浸漬液中連續(xù)浸漬所述導(dǎo)電性基體一分鐘，進(jìn)行第一洗滌處理。此后，進(jìn)行數(shù)次的水洗。
然后，在使所述連續(xù)鍍敷裝置的pH成為堿性的電解槽(作為氫氧化鈉水溶液，使用100g/l的NCRustol(奧野制藥工業(yè)制)，pH13.2)中，將經(jīng)過(guò)所述第一洗滌處理的導(dǎo)電性基體作為陰極，并在液溫50℃、電流量密度5A/dm2的條件下進(jìn)行1分鐘電解，從而完成了第二洗滌處理，接著再次反復(fù)進(jìn)行了5次水洗。
接著，通過(guò)對(duì)進(jìn)行如上的洗滌處理而獲得的導(dǎo)電性基體，在填充有pH0.5的硫酸的液溫30℃的活性化槽中浸漬一分鐘，進(jìn)行對(duì)導(dǎo)電性基體的表面作用酸的基于酸的酸處理。此后，反復(fù)進(jìn)行了3次水洗。
接著，對(duì)經(jīng)過(guò)所述處理的導(dǎo)電性基體，實(shí)施了形成由Ni構(gòu)成的基底層的基底層形成工序。即，向所述的連續(xù)鍍敷裝置的電鍍液中填充N(xiāo)i電鍍液(含有硫酸鎳240g/l、氯化鎳45g/l、硼酸40g/l)，并在液溫55℃、pH3.8、電流量密度4A/dm2的條件下進(jìn)行5分鐘電鍍，從而形成了由Ni構(gòu)成的基底層。接著再次反復(fù)進(jìn)行了3次水洗。
然后，通過(guò)對(duì)經(jīng)以上方式形成基底層的導(dǎo)電性基體進(jìn)行電鍍，實(shí)施形成由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的工序。即，將形成有基底層的導(dǎo)電性基體作為陰極，而作為陽(yáng)極使用在由Ti構(gòu)成的電極表面涂敷Pt的構(gòu)件，接著，在所述的連續(xù)鍍敷裝置的電鍍液中填充Sn-Ag-Cu三元合金的電鍍液(甲磺酸(商品名MetasuAM、Yuken工業(yè)制)為110g/l、Sn為60g/l、Ag為3g/l、Cu為2g/l、無(wú)機(jī)系螯合劑(聚磷酸鉀(KH)n+2PnO3n+1(分子量57.1+80n，n＝5～11)，商品名FCM-A、FCM社制)15g/l、有機(jī)系螯合劑(四萘基卟啉，商品名FCM-B、FCM社制)10g/l、添加劑(聚乙二醇，商品名FCM-C、FCM社制，但是，關(guān)于添加劑，任意地代替公知的添加劑(例如聚氧亞烷基萘酚、芳香族羰基化合物、芳香族磺酸、動(dòng)物膠等)而獲得)為30cc/l)，并在液溫35℃、pH0.5、電流密度8A/dm2的條件下進(jìn)行2分鐘電鍍，從而形成了由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層。此后，反復(fù)進(jìn)行了4次水洗，接著進(jìn)行基于空氣的脫水之后，在70℃的熱風(fēng)中干燥2分鐘，最終獲得本發(fā)明的端子。
對(duì)于由此獲得的端子，在離一端10m的地點(diǎn)和90m的地點(diǎn)進(jìn)行取樣，使用FIB裝置剪切截面并測(cè)定厚度的結(jié)果，由Ni構(gòu)成的基底層的厚度是1.1μm，而由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的厚度是3.5μm。而且，該表面層顯示了極其均勻(微小粒狀的結(jié)晶)狀態(tài)。
另外，使用EPMA測(cè)定表面層的合金比率的結(jié)果是Sn含93質(zhì)量％、Ag含4.2質(zhì)量％、Cu含2.8質(zhì)量％。另外，該表面層的熔點(diǎn)是227℃，顯示了良好的軟釬焊性。
而且，對(duì)于該端子，即使在高溫高濕槽(60℃、濕度90％)中保持2000小時(shí)，也觀察不到有金屬須產(chǎn)生。即，可以獲得了同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性(即低熔點(diǎn))的端子。
<實(shí)施例2>
除了使用具有另一組成的Sn-Ag-Cu三元合金的電鍍液(所述的MetasuAM(Yuken工業(yè)制)為110g/l、Sn為60g/l、Ag為3.4g/l、Cu為1.2g/l、無(wú)機(jī)系螯合劑(所述的FCM-A、FCM社制)15g/l、有機(jī)系螯合劑(所述的FCM-B、FCM社制)為10g/l、添加劑(所述的FCM-C、FCM社制)為30cc/l)代替實(shí)施例1中的Sn-Ag-Cu三元合金的電鍍液之外，其他都與實(shí)施例1相同，獲得本發(fā)明的端子。
對(duì)于由此獲得的端子，在離一端10m的地點(diǎn)和90m的地點(diǎn)進(jìn)行取樣，使用FIB裝置剪切截面并測(cè)定厚度的結(jié)果，由Ni構(gòu)成的基底層的厚度是1.1μm，而由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的厚度是3.5μm。而且，該表面層顯示了極其均勻(微小粒狀的結(jié)晶)狀態(tài)。
另外，使用EPMA測(cè)定表面層的合金比率的結(jié)果是Sn含93.6質(zhì)量％、Ag含4.7質(zhì)量％、Cu含1.7質(zhì)量％。另外，該表面層的熔點(diǎn)是217℃，顯示了良好的軟釬焊性。
而且，對(duì)于該端子，即使在高溫高濕槽(60℃、濕度90％)中保持2000小時(shí)，也觀察不到有金屬須產(chǎn)生。即，可以獲得了同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性(即低熔點(diǎn))的端子。
<實(shí)施例3>
除了使用具有另一組成的Sn-Ag-Cu三元合金的電鍍液(所述的MetasuAM(Yuken工業(yè)制)為110g/l、Sn為60g/l、Ag為3.8g/l、Cu為1.2g/l、無(wú)機(jī)系螯合劑(所述的FCM-A、FCM社制)15g/l、有機(jī)系螯合劑(所述的FCM-B、FCM社制)為10g/l、添加劑(所述的FCM-C、FCM社制)為30cc/l)代替實(shí)施例1中的Sn-Ag-Cu三元合金的電鍍液之外，其他都與實(shí)施例1相同，獲得本發(fā)明的端子。
對(duì)于由此獲得的端子，在離一端10m的地點(diǎn)和90m的地點(diǎn)進(jìn)行取樣，使用FIB裝置剪切截面并測(cè)定厚度的結(jié)果，由Ni構(gòu)成的基底層的厚度是1.1μm，而由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的厚度是3.5μm。而且，該表面層顯示了極其均勻(微小粒狀的結(jié)晶)狀態(tài)。
另外，使用EPMA測(cè)定表面層的合金比率的結(jié)果是Sn含93質(zhì)量％、Ag含5.3質(zhì)量％、Cu含1.7質(zhì)量％。另外，該表面層的熔點(diǎn)是228℃，顯示了良好的軟釬焊性。
而且，對(duì)于該端子，即使在高溫高濕槽(60℃、濕度90％)中保持2000小時(shí)，也觀察不到有金屬須產(chǎn)生。即，可以獲得了同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性(即低熔點(diǎn))的端子。
<比較例1>
除了使用具有另一組成的Sn-Ag二元合金的電鍍液(所述的MetasuAM(Yuken工業(yè)制)為110g/l、Sn為60g/l、Ag為3.3g/l、無(wú)機(jī)系螯合劑(所述的FCM-A、FCM社制)15g/l、添加劑(所述的FCM-C、FCM社制)為30cc/l)代替實(shí)施例1中的Sn-Ag-Cu三元合金的電鍍液之外，其他都與實(shí)施例1相同，獲得了比較例1的端子。
對(duì)于由此獲得的端子，在離一端10m的地點(diǎn)和90m的地點(diǎn)進(jìn)行取樣，使用FIB裝置剪切截面并測(cè)定厚度的結(jié)果，由Ni構(gòu)成的基底層的厚度是1.1μm，而由Sn-Ag二元合金構(gòu)成的表面層的厚度是3.5μm。
另外，使用EPMA測(cè)定表面層的合金比率的結(jié)果是Sn含96.0質(zhì)量％、Ag含4.0質(zhì)量％。另外，該表面層的熔點(diǎn)是227℃。
該端子的表面層雖然顯示了與實(shí)施例1的端子的表面層相同的熔點(diǎn)，但是在高溫高濕槽(60℃、濕度90％)中保持2000小時(shí)時(shí)，觀察到有金屬須產(chǎn)生。即，對(duì)于將這樣的二元合金使用于表面層的端子，如果降低表面層的熔點(diǎn)，則會(huì)產(chǎn)生金屬須，從而無(wú)法獲得了同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性(即低熔點(diǎn))的端子。
<比較例2>
除了使用具有另一組成的Sn-Cu二元合金的電鍍液(所述的MetasuAM(Yuken工業(yè)制)為110g/l、Sn為60g/l、Cu為0.7g/l、有機(jī)系螯合劑(所述的FCM-B、FCM社制)為10g/l、添加劑(所述的FCM-C、FCM社制)為30cc/l)代替實(shí)施例1中的Sn-Ag-Cu三元合金的電鍍液之外，其他都與實(shí)施例1相同，獲得了比較例2的端子。
對(duì)于由此獲得的端子，在離一端10m的地點(diǎn)和90m的地點(diǎn)進(jìn)行取樣，使用FIB裝置剪切截面并測(cè)定厚度的結(jié)果，由Ni構(gòu)成的基底層的厚度是1.1μm，而由Sn-Cu二元合金構(gòu)成的表面層的厚度是3.5μm。
另外，使用EPMA測(cè)定表面層的合金比率的結(jié)果是Sn含99.3質(zhì)量％、Cu含0.7質(zhì)量％。另外，該表面層的熔點(diǎn)是227℃。
該端子的表面層雖然顯示了與實(shí)施例1的端子的表面層相同的熔點(diǎn)，但是在高溫高濕槽(60℃、濕度90％)中保持300小時(shí)時(shí)，觀察到有金屬須產(chǎn)生。即，對(duì)于將這樣的二元合金使用于表面層的端子，如果降低表面層的熔點(diǎn)，則會(huì)產(chǎn)生金屬須，從而無(wú)法獲得了同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性(即低熔點(diǎn))的端子。
<比較例3>
除了使用具有另一組成的Sn-Ag二元合金的電鍍液(所述的MetasuAM(Yuken工業(yè)制)為110g/l、Sn為60g/l、Ag為6.0g/l、無(wú)機(jī)系螯合劑(所述的FCM-A、FCM社制)20g/l、添加劑(所述的FCM-C、FCM社制)為30cc/l)代替實(shí)施例1中的Sn-Ag-Cu三元合金的電鍍液之外，其他都與實(shí)施例1相同，獲得了比較例3的端子。
對(duì)于由此獲得的端子，在離一端10m的地點(diǎn)和90m的地點(diǎn)進(jìn)行取樣，使用FIB裝置剪切截面并測(cè)定厚度的結(jié)果，由Ni構(gòu)成的基底層的厚度是1.1μm，而由Sn-Ag二元合金構(gòu)成的表面層的厚度是3.5μm。
另外，使用EPMA測(cè)定表面層的合金比率的結(jié)果是Sn含93.6質(zhì)量％、Ag含6.4質(zhì)量％。另外，該表面層的熔點(diǎn)是257℃。
該端子的表面層雖然具有與實(shí)施例2的端子的表面層相同的Sn含有率，但熔點(diǎn)高40℃，顯示了惡劣的軟釬焊性。
<比較例4>
除了使用具有另一組成的Sn-Cu二元合金的電鍍液(所述的MetasuAM(Yuken工業(yè)制)為110g/l、Sn為60g/l、Cu為6.0g/l、有機(jī)系螯合劑(所述的FCM-B、FCM社制)為15g/l、添加劑(所述的FCM-C、FCM社制)為30cc/l)代替實(shí)施例1中的Sn-Ag-Cu三元合金的電鍍液之外，其他都與實(shí)施例1相同，獲得了比較例4的端子。
對(duì)于由此獲得的端子，在離一端10m的地點(diǎn)和90m的地點(diǎn)進(jìn)行取樣，使用FIB裝置剪切截面并測(cè)定厚度的結(jié)果，由Ni構(gòu)成的基底層的厚度是1.1μm，而由Sn-Cu二元合金構(gòu)成的表面層的厚度是3.5μm。
另外，使用EPMA測(cè)定表面層的合金比率的結(jié)果是Sn含93.6質(zhì)量％、Cu含6.4質(zhì)量％。另外，該表面層的熔點(diǎn)是287℃。
該端子的表面層雖然具有與實(shí)施例2的端子的表面層相同的Sn含有率，但熔點(diǎn)高70℃，顯示了惡劣的軟釬焊性。
<比較例5>
使用與實(shí)施例1相同的導(dǎo)電性基體，使用具有與在實(shí)施例1使用的Sn-Ag-Cu三元合金相同組成的Sn-Ag-Cu三元合金鑄塊，進(jìn)行熔融軟釬焊，而形成表面層。
但是，該表面層的厚度是100μm以上，且該厚度極其不均勻。另一方面，如果使該表面層的厚度為100μm以下，則會(huì)產(chǎn)生多數(shù)微細(xì)氣孔，從而使耐腐蝕性劣化。
<實(shí)施例4>
首先，將作為導(dǎo)電性基體的軋制加工成厚度0.3mm、寬度30mm的帶狀的銅沖壓加工成連接器的形狀，將構(gòu)成為連續(xù)狀的連接器端子狀的該加工中間物剪切成長(zhǎng)度100m之后，用卷軸卷取。然后，將該卷軸設(shè)置在連續(xù)鍍敷裝置的送出軸上。
接著，通過(guò)在填充有液溫48℃的包含氫氧化鈉的水溶液(使用50g/l的Ace Clean30(奧野制藥工業(yè)制)，pH12.5)的所述連續(xù)鍍敷裝置的浸漬液中連續(xù)浸漬所述導(dǎo)電性基體一分鐘，進(jìn)行第一洗滌處理。此后，進(jìn)行數(shù)次的水洗。
然后，在使所述連續(xù)鍍敷裝置的pH成為堿性的電解槽(作為氫氧化鈉水溶液，使用100g/l的NCRustol(奧野制藥工業(yè)制)，pH13.2)中，將經(jīng)過(guò)所述第一洗滌處理的導(dǎo)電性基體作為陰極，并在液溫50℃、電流量密度5A/dm2的條件下進(jìn)行1分鐘電解，從而完成了第二洗滌處理，接著再次反復(fù)進(jìn)行了5次水洗。
接著，通過(guò)對(duì)進(jìn)行如上的洗滌處理而獲得的導(dǎo)電性基體，在填充有pH0.5的硫酸的液溫30℃的活性化槽中浸漬一分鐘，進(jìn)行對(duì)導(dǎo)電性基體的表面作用酸的基于酸的酸處理。此后，反復(fù)進(jìn)行了3次水洗。
接著，對(duì)經(jīng)過(guò)所述處理的導(dǎo)電性基體，實(shí)施了通過(guò)電鍍形成由Sn構(gòu)成的Sn層的工序。即，將經(jīng)過(guò)所述處理的導(dǎo)電性基體浸漬在所述的連續(xù)鍍敷裝置的電鍍液中，將該導(dǎo)電性基體自身作為陰極的同時(shí)將Sn層作為陽(yáng)極使用，然后在該連續(xù)鍍敷裝置的電鍍液中填充甲磺酸Sn鹽350g/l、添加劑(商品名MetasuSBS、Yuken工業(yè)(株)制)50cc/l，并在液溫35℃、pH0.5、電流量密度4A/dm2的條件下進(jìn)行2分鐘電鍍，從而在該導(dǎo)電性基體上形成了Sn層。
然后，通過(guò)緊接著在所述連續(xù)鍍敷裝置的電鍍液中浸漬經(jīng)以上方式形成Sn層的導(dǎo)電性基體，并進(jìn)行電鍍，從而實(shí)施在Sn層上形成由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的工序。即，將形成有Sn層的導(dǎo)電性基體作為陰極，而作為陽(yáng)極使用在由Ti構(gòu)成的電極表面涂敷Pt的構(gòu)件，接著，在所述的連續(xù)鍍敷裝置的電鍍液中填充Sn化合物(甲磺酸Sn鹽)為260g/l、Ag化合物(甲磺酸Ag鹽)為10g/l、Cu(甲磺酸Cu鹽)為2.5g/l、無(wú)機(jī)系螯合劑(聚磷酸鉀(KH)n+2PnO3n+1(分子量57.1+80n，n＝5～11)，)100g/l、有機(jī)系螯合劑(四萘基卟啉)25g/l、添加劑(聚乙二醇)為30cc/l，并在液溫30℃、pH0.5、電流密度4A/dm2的條件下進(jìn)行0.5分鐘電鍍，從而在Sn層上形成了由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層。此后，反復(fù)進(jìn)行了4次水洗，接著進(jìn)行基于空氣的脫水之后，在70℃的熱風(fēng)中干燥2分鐘，最終獲得了在導(dǎo)電性基體上形成有Sn層且在該Sn層上形成有由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的本發(fā)明的端子。
對(duì)于由此獲得的端子，在離一端10m的地點(diǎn)和90m的地點(diǎn)進(jìn)行取樣，使用FIB裝置剪切截面并測(cè)定厚度的結(jié)果，Sn層的厚度是4μm，而由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的厚度是1μm，且其厚度均勻。
另外，使用EPMA測(cè)定由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層的合金比率的結(jié)果是Sn含96質(zhì)量％、Ag含3.6質(zhì)量％、Cu含0.4質(zhì)量％。另外，由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的該表面層的熔點(diǎn)是215℃，顯示了良好的軟釬焊性。而且，比起由單獨(dú)Sn形成的薄膜相比，由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的該表面層形成為具有更微小的粒狀的結(jié)晶狀態(tài)(粒子直徑1～3μm)。
而且，對(duì)于由該Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層，即使在高溫高濕槽(60℃、濕度90％)中保持2000小時(shí)，也觀察不到有金屬須產(chǎn)生。即，可以獲得同時(shí)具備防止金屬須產(chǎn)生的性能以及良好的軟釬焊性(即低熔點(diǎn))的由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層。
以上，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，但這些僅是為了例示，而并不能由此限定本發(fā)明，即，本發(fā)明的思想和保護(hù)范圍僅由本發(fā)明的保護(hù)范圍所限定。
權(quán)利要求
1.一種端子，在整個(gè)導(dǎo)電性基體上或者部分上，通過(guò)電鍍形成有由Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的表面層，其特征是所述Sn-Ag-Cu三元合金，以Sn含70～99.8質(zhì)量％、Ag含0.1～15質(zhì)量％、Cu含0.1～15質(zhì)量％的比率構(gòu)成，其熔點(diǎn)是210～230℃，且與所述表面層僅由Sn形成時(shí)相比，以更微小的粒狀結(jié)晶狀態(tài)形成。
2.如權(quán)利要求1所述的端子，其特征是所述端子是連接器端子、繼電器端子、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)端子、以及軟釬焊端子中的任何一個(gè)。
3.一種部件，其特征是具備權(quán)利要求1所述的端子。
4.如權(quán)利要求3所述的部件，其特征是所述部件是連接器、繼電器、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)、電阻、電容器、線圈或基板中的任何一個(gè)。
5.一種制品，其特征是具備權(quán)利要求1的端子。
6.如權(quán)利要求5所述的制品，其特征是所述制品是半導(dǎo)體制品、電氣制品、電子制品、太陽(yáng)能電池或汽車(chē)中的任何一個(gè)。
7.如權(quán)利要求1所述的端子，其特征是所述表面層在至少兩種以上的螯合劑共存的條件下形成。
8.如權(quán)利要求7所述的端子，其特征是所述螯合劑至少含有無(wú)機(jī)系螯合劑和有機(jī)系螯合劑。
9.一種端子的制造方法，其特征是包括在整個(gè)所述導(dǎo)電性基體上或者部分上、通過(guò)進(jìn)行電鍍而形成由所述Sn-Ag-Cu三元合金構(gòu)成的所述表面層的工序，且所述工序在至少兩種以上螯合劑共存的條件下實(shí)施。
10.如權(quán)利要求9所述的端子的制造方法，其特征是所述螯合劑至少含有無(wú)機(jī)系螯合劑和有機(jī)系螯合劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種端子，在導(dǎo)電性基體上的全面或者部分，通過(guò)電鍍形成由Sn－Ag－Cu三元合金構(gòu)成的表面層，其特征是，該Sn－Ag－Cu三元合金，以Sn含70～99.8質(zhì)量％、Ag含0.1～15質(zhì)量％、Cu含0.1～15質(zhì)量％的比率構(gòu)成，其熔點(diǎn)是210～230℃，且與在所述表面層僅由Sn形成時(shí)相比，形成更微小的粒狀的結(jié)晶狀態(tài)。
文檔編號(hào)H01R13/03GK1638198SQ20041010000
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月2日
發(fā)明者三浦茂紀(jì) 申請(qǐng)人:Fcm株式會(huì)社