表面处理镀敷材料及其制造方法、以及电子零件的制作方法
【专利说明】表面处理镀敷材料及其制造方法、以及电子零件
[0001]【技术领域】 本发明是关于一种在铜或铜合金或者不锈钢等金属基材的表面实施镀敷而制作的表 面处理镀敷材料及其制造方法。另外，本发明是关于一种使用该表面处理镀敷材料的连接 器、端子、开关及引线框架等电子零件。
[0002] 【现有技术】 通常，汽车、家电、OA设备等各种电子设备中所使用的连接器、端子等电子零件是使用 铜或铜合金作为母材，这些以防锈、提高耐腐蚀性、提高电特性等功能提高为目的而进行镀 敷处理。镀敷有Au、Ag、Cu、Sn、Ni、焊锡及Pd等种类，尤其是施有Sn或Sn合金镀敷的镀 Sn材料从成本方面、接触可靠性及焊接性等观点出发大多被使用于连接器、端子、开关及引 线框架的外部引线部等。
[0003] 另一方面，Sn或Sn合金等的所谓的Sn系镀敷材料存在产生晶须的问题。晶须是 Sn的针状结晶生长而产生的，产生在Sn或Zn等熔点相对较低的金属中。有晶须生长为数 十?数百μ m的长度的须状而引起电短路的情况，因此业界期待防止其产生、生长。
[0004] 进而，Sn系镀层存在在高温环境下接触电阻上升，且焊接性劣化的问题。作为避免 该问题的方法，也有将Sn系镀层的厚度形成为较厚的方法，然而该方法产生后述的端子、 连接器的插入力增大的新问题。
[0005] 近年来，连接器的接脚数增加，与之相伴的连接器插入力的增加也成为问题。汽车 等的连接器的组装作业多依赖于人手，插入力增大导致作业人员的手所承受的负担变大， 因而期待降低连接器的插入力，然而Sn在嵌合连接端子时的摩擦大，若连接器的芯数大幅 增大，则需要强大的插拔力。
[0006] 例如，专利文献1中记载有在钢板表面实施Sn镀敷层，在该Sn镀敷层的上层形成 含有P及Si的化学转化皮膜，且对该化学转化皮膜的附着量加以特别规定的发明。
[0007] 据记载该发明的焊接性、耐晶须性优异。但是，推断由于镀层表面存在Si，因而有 在高温环境下镀层的接触电阻增高的问题。
[0008] 另外，专利文献2中，记载有利用包含具有至少2个以上键合有膦酸基的亚甲基的 氨基氮的化合物等的溶液，对Sn或Sn合金镀层的表面进行处理的发明。
[0009] 该发明中虽记载了关于利用磷酸系的溶液对Sn或Sn合金镀层进行后处理的方 法，然而并未言及处理后镀层表面各元素的存在状态、附着量。因此，可预想到在某些处理 液组成或处理条件下，焊接性或耐晶须性完全不会提高。
[0010] 现有技术文献 专利文献
[专利文献1]日本特开2004-360004号公报 [专利文献2]日本特开2007-197791号公报。
[0011] 【
【发明内容】
】 以往在Ni基底或Cu基底镀层上实施Sn镀敷所成的镀敷材料、或三层镀层中，为提高 耐晶须性、进而降低插拔力，只要将Sn镀层的厚度形成为较薄即可，如果Sn镀层的厚度变 薄，则又会存在在高温环境下表层的Sn与原材料的Cu或基底镀层的Ni及Cu形成合金而造 成在表层无 Sn残留，焊接性或接触电阻劣化，尤其是高温环境中的劣化变得显著的问题。
[0012] 因此，本发明的课题在于提供一种晶须的产生得到抑制，并且即使曝露在高温环 境下也保持良好的焊接性及低接触电阻，且端子、连接器的插入力低的表面处理镀敷材料。 本发明的另一课题在于提供一种该表面处理镀敷材料的制造方法。本发明的再另一课题在 于提供一种使用该表面处理镀敷材料的电子零件。
[0013] 本发明人为解决上述课题进行了深入研究，结果意外地发现，通过在Ni基底镀层 上实施Sn或Sn合金镀敷，进而在其上使用特定的溶液进行表面处理，可获得不会产生晶 须，且即使Sn镀敷薄也显示良好的焊接性及低接触电阻的表面处理镀敷材料。并且，该表 面处理镀敷材料由于可使表层Sn或Sn合金镀层较薄地形成，因而作为端子使用时的插入 力低。根据以往的知识见解并无法预想到会产生此种现象。
[0014] 以上述知识见解为基础而完成的本发明在一侧面，是一种不存在晶须的表面处理 镀敷材料，其是在金属基材依次形成有由Ni或Ni合金镀敷构成的下层、及由Sn或Sn合金 镀敷构成的上层的镀敷材料，且在上述上层表面存在P及N，附着在上述上层表面的P及N 元素的量分别为： P :1Χ1(Γη?4Xl(T8mol/cm2、N :2Χ1(Γ12?8Xl(T9mol/cm2。
[0015] 本发明在另一侧面，是一种本发明的表面处理镀敷材料的制造方法，其是在依次 形成有上述下层、及上述上层的镀敷材料的上述上层表面，使用下述磷酸酯系溶液进行表 面处理，该磷酸酯系溶液含有以下述通式[1]及[2]表示的磷酸酯的至少1种、及选自以下 述通式[3]及[4]表示的环状有机化合物组中的至少1种。
[0016] [化 1]
[化2]
【主权项】
1. 不存在晶须的表面处理镀敷材料，其是在金属基材依次形成有由Ni或Ni合金镀敷 构成的下层、及由Sn或Sn合金镀敷构成的上层的镀敷材料，且在所述上层表面存在P及N， 附着在所述上层表面的P及N元素的量分别为： P :lXKTn?4Xl(T8mol/cm2、N :2X1(T12?8Xl(T9mol/cm2。
2. 如权利要求1所述的表面处理镀敷材料，其中，通过XPS分析所述上层时，将检测出 的起因于P的2S轨道电子的光电子检测强度设为I(P2s)，起因于N的1S轨道电子的光电 子检测强度设为I (Nls)时，满足0.1彡I (P2s)/I (Nls)彡1。
3. 如权利要求1所述的表面处理镀敷材料，其中，通过XPS分析所述上层时，将检测出 的起因于P的2S轨道电子的光电子检测强度设为I(P2s)，起因于N的1S轨道电子的光电 子检测强度设为I (Nls)时，满足1 < I (P2s) /I (Nls) < 50。
4. 如权利要求1?3中任一项所述的表面处理镀敷材料，其中，所述下层的硬度为 150 ?900Hv。
5. 如权利要求1?4中任一项所述的表面处理镀敷材料，其中，所述上层的厚度为 0. 02 ?0. 5 u m。
6. 如权利要求1?5中任一项所述的表面处理镀敷材料，其中，所述上层由选自下述A 构成元素组中的Sn、或者Sn及In与选自下述B构成元素组中的1种或2种以上元素的合 金构成，所述A构成元素组是由Sn及In组成的组，所述B构成元素组是由Ag、Au、Pt、Pd、 Ru、Rh、Os及Ir组成的组。
7. 如权利要求6所述的表面处理镀敷材料，其中，在所述上层的表面，存在0. 02 y m以 下的下述区域，所述区域是：A构成元素的合计原子浓度（at%) > B构成元素的合计原子浓 度（at%)，0的原子浓度（at%)彡10at%。
8. 如权利要求6或7所述的表面处理镀敷材料，其中，所述上层含有10?50at%的A 构成元素组的金属。
9.