电子零件用金属材料及其制造方法
【专利说明】电子零件用金属材料及其制造方法
[0001] 【技术领域】 本发明是关于一种电子零件用金属材料及其制造方法。
[0002] 【【背景技术】】 在作为民生用及车载用电子设备用连接零件的连接器中，使用了在黄铜或磷青铜的表 面实施有Ni或Cu的基底镀敷，进而在其上实施有Sn或Sn合金镀敷的材料。通常要求Sn 或Sn合金镀敷具有低接触电阻及高焊料润湿性的特性，进而，近年来也要求降低通过压制 加工而成形有镀敷材的公端子及母端子插合时的插入力。另外，有在制造步骤中在镀敷表 面产生引起短路等问题的针状结晶即晶须的情况，从而也必需良好地抑制该晶须。
[0003] 针对于此，在专利文献1中，揭示有如下的被覆有银的电子材料：在自表面起厚度 为0. 05 y m以上的表层由Ni、Co或它们的合金所构成的基材上，局部被覆有Ag或Ag合 金，且在露出的基材表面与局部被覆的Ag或Ag合金层上，以0. 01~1. 0 y m的厚度被覆 有In、Zn、Sn、Pd或它们的合金。而且，记载有由此可长期维持作为电子材料的优异的焊接 性及机械电连接的连接性。
[0004] 另外，在专利文献2中，揭示有如下的被覆有Sn或Sn合金的材料：在Cu或Cu合 金基材表面设置有Ni、Co或包含它们的合金的第1被覆层，并在其表面设置有Ag或Ag合 金的第2被覆层，进而在其表面设置有Sn或Sn合金的被覆层而成。而且，记载有由此可提 供即使在高温下使用也无表面的氧化变色且接触电阻的增加少、外观及接触特性长期良好 的被覆有Sn或Sn合金的材料。
[0005] 另外，在专利文献3中，揭示有如下的被覆有Sn或Sn合金的材料：在Cu或Cu合 金基材表面设置有Ni、Co或包含它们的合金的第1被覆层，并在其表面设置有Ag或Ag合 金的第2被覆层，进而在其表面设置有Sn或Sn合金的熔融凝固被覆层而成。而且，记载有 由此可提供即使在高温下使用也无表面的氧化变色且接触电阻的增加少、外观及接触特性 长期良好的被覆有Sn或Sn合金的材料。
[0006] 另外，在专利文献4中，揭示有在导电性的带条体的一面被覆有Ag层或Ag合金 层，且在另一面被覆有Sn层或Sn合金层的电接点用材料。而且，记载有由此可提供即使暴 露在硫化环境等中焊接性的劣化也少的电接点用材料或电接点零件。
[0007] 另外，在专利文献5中，揭示有一种通过预处理的锡晶须防止方法，其特征在于： (a)在被镀敷物上形成选自由银、钯、钼、铋、铟、镍、锌、钛、锆、铝、铬及锑所组成的组中的基 底用金属薄膜中的任一者后，（b)在上述基底用金属薄膜上形成锡或锡合金的镀敷皮膜。而 且记载有由此在以铜系基底为首的被镀敷物的表面上以良好地确保焊接性等为目的而形 成的锡系皮膜中，可通过简便的操作而有效地防止锡晶须。
[0008] 另外，在专利文献6中，揭示有如下的镀敷构造：在镀敷用基体的表面形成有银镀 敷层，进而在该银镀敷层的表面形成有厚度为〇. 001~〇. 1 y m的锡或铟或者锌的镀敷层， 再对所形成的镀银构造体进行热处理而获得。而且记载有由此可提供耐热性优异且因银硫 化引起的反射率降低少的发光元件收纳用支持体，及不易因硫化而变色、具有银本身的光 泽且接触电阻小的电子零件用被覆方法。
[0009] 现有技术文献 专利文献
[专利文献1]日本特开昭61-124597号公报 [专利文献2]日本特开平1-306574号公报 [专利文献3]日本特开平2-301573号公报 [专利文献4]日本特开平9-78287号公报 [专利文献5]日本特开2003-129278号公报 [专利文献6]日本特开2011-122234号公报。
[0010] 【
【发明内容】
】 发明要解决的技术问题 然而，在专利文献1所记载的技术中，存在极薄地形成有Sn的区域中的接触电阻大的 问题。
[0011] 另外，在专利文献2~5所记载的技术中，虽焊料润湿性或接触特性良好，但关于 插拔性及晶须的抑制并不能令人满意。
[0012] 另外，在专利文献6所记载的技术中，虽接触电阻得以改善，但关于焊料润湿性并 不能令人满意。
[0013] 如此，在现有的具有Sn/Ag/Ni基底镀敷构造的电子零件用金属材料中，在插拔性 及晶须方面存在问题，即使制成插拔性及晶须不存在问题的规格，要成为关于耐久性(耐热 性、耐气体腐蚀性、高焊料润湿性）也能令人满意的规格仍很困难，且尚不明确。
[0014] 本发明是为了解决上述问题而完成者，其课题在于提供一种具有低插拔性(所谓 低插拔性是表示使公端子与母端子插合时产生的插入力低)、低晶须性及高耐久性的电子 零件用金属材料及其制造方法。
[0015] 解决问题的技术手段 本发明人等进行了努力研究，结果发现通过在基材上依次设置中层与最表层，并使用 特定的金属且以特定的厚度或附着量形成中层及最表层，可制作低插拔性、低晶须性及高 耐久性均得以具备的电子零件用金属材料。
[0016] 基于以上的见解而完成的本发明在一侧面中是一种电子零件用金属材料，其具有 低晶须性及高耐久性，其具备基材、A层、及B层；该A层构成上述基材的最表层，且由Sn、 In或它们的合金形成；该B层设置在上述基材与A层之间而构成中层，且由Ag、Au、Pt、Pd、 此、诎、0 8、11'或它们的合金形成；且上述最表层（4层）的厚度为0.002~0.2 11111，上述中 层（B层）的厚度厚于0. 3 iim。
[0017] 本发明在另一侧面中是一种电子零件用金属材料，其具有低晶须性及高耐久性， 其具备基材、A层、及B层；该A层构成上述基材的最表层，且由Sn、In或它们的合金形成； 该B层设置在上述基材与A层之间而构成中层，且由Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Os、Ir或它们 的合金形成；且上述最表层（A层）的Sn、In的附着量为1~150 y g/cm2,上述中层（B层） 的 Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Os、Ir 的附着量多于 330 ii g/cm2。
[0018] 本发明的电子零件用金属材料在一实施例中，上述最表层（A层）的合金组成中 311、111或511与111的合计为50质量％以上，其余合金成分由选自由4 §38、411、81、0(1、(：〇、 Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、W、Zn所组成的组中的1种或2种以上的金属构成。
[0019] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，上述中层（B层）的合金组成中 Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Os、Ir、或 Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Os 及 Ir 的合计为 50 质量 ％ 以上， 其余合金成分由选自由 Bi、Cd、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、W、Tl、Zn 所组成 的组中的1种或2种以上的金属构成。
[0020] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，上述最表层（A层）的表面的维氏 硬度Hv为90以上。
[0021] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，通过超微小硬度试验以载荷 980. 7 mN、载荷保持时间15秒对上述最表层（A层）的表面压入压头进行测定而得的硬度， 即上述最表层（A层）的表面的压痕硬度为1000 MPa以上。
[0022] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，上述最表层（A层）的表面的维氏 硬度Hv为1000以下。
[0023] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，通过超微小硬度试验以载荷 980. 7 mN、载荷保持时间15秒对上述最表层（A层）的表面压入压头进行测定而得的硬度， 即上述最表层（A层）的表面的压痕硬度为10000 MPa以下。
[0024] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，上述最表层（A层）的表面的算术 平均高度（Ra)为0.1 以下。
[0025] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，上述最表层（A层）的表面的最大 高度（Rz)为1 以下。
[0026] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，上述最表层（A层）的表面的反射 浓度为0.3以上。
[0027] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，通过XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy，X射线光电子光谱）进行Depth (深度）分析时，表示上述最表层（A层）的Sn 或In的原子浓度（at%)的最高值的位置（DJ、与表示上述中层（B层）的Ag、Au、Pt、Pd、Ru、 Rh、0s或Ir的原子浓度（at%)的最高值的位置（D 2)是从最表面起以Di、D2的顺序存在。
[0028] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，通过XPS (X射线光电子光谱）进 行Depth分析时，上述最表层（A层)的Sn或In的原子浓度（at%)的最高值为10 at%以上。
[0029] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，还具备C层，其设置在上述基材 与B层之间而构成下层，且由选自由Ni、Cr、Mn、Fe、Co、Cu所组成的组中的1种或2种以上 而形成。
[0030] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，下层（C层）的合金组成中Ni、Cr、 Mn、Fe、Co、Cu的合计为50质量％以上，且进一步包含选自由B、P、Sn、Zn所组成的组中的 1种或2种以上。
[0031] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，通过XPS( X射线光电子光谱)进行 D印th分析时，表示上述最表层（A层）的Sn或In的原子浓度（at%)的最高值的位置（DJ、 表示上述中层（B层）的Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、0s或Ir的原子浓度（at%)的最高值的位置 (0 2)、及表示上述下层（(：层）的附、〇^11、？6、&)或(：11的原子浓度（&〖％)的最高值的位置 (D 3)是从最表面起以Di、D2、D3的顺序存在。
[0032] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，通过XPS (X射线光电子光谱）进 行Depth分析时，上述最表层（A层)的Sn或In的原子浓度（at%)的最高值为10 at%以上， 且上述下层（C层）的Ni、Cr、Mn、Fe、Co或Cu的原子浓度（at%)为25%以上的深度为50 nm 以上。
[0033] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，上述下层（C层）的厚度为0.05 y m以上。
[0034] 本发明的电子零件用金属材料在另一实施例中，上述下层（C层）的Ni、Cr、Mn、Fe、