专利名称：超小型触点及其制造方法和电子部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及超小型(尤其是中间部的宽度在5mm以下)触点及 其制造方法和电子部件，尤其涉及在将超小型触点的端子部钎焊接合 到基板上时，在触点的中间部内简单且精度良好地形成能够使焊料爬 越停止在规定位置的氧化露出表面的技术。
背景技术：
在例如将电连接器和引线框之类的电子部件的触点电气连接到 布线基板的电路端子上时， 一般使用将触点的端子部钎焊接合到布线 基板上的方法。对于上述触点， 一般在通过冲切或折弯加工金属板等形成的、由 接触部、中间部和端子部构成的导电性基体材料的表面上，实施适合 各基体材料的各部分的导电性电镀。例如，考虑到耐腐蚀性和导电性等，在该基体材料的接触部的表 面实施电接触用电镀；另一方面，为了可靠且良好地进行后续工序中 的钎焊(接合)，即为了使与焊料的亲合性(润湿性)较好， 一般在 与该接触部连续形成的端子部实施适合钎焊的电镀(以下称为"钎焊 用电镀")。钎焊用电镀一般是镀焊锡，但也有镀金(Au)、镀钯(Pd)-镍(Ni) 合金、镀钯、镀锡(Sn)等的情况。但是，在将触点的端子部钎焊接合到基板上时，由于触点形状等 引起的毛细管现象，容易产生来自基板侧的熔融焊锡或者实施在端子 部自身上的钎焊电镀的熔融焊锡等越过触点的端子部的位置而浸润扩散到触点的接触部、或者流动而污染上述接触部的问题。作为防止该焊料爬越的方法，可以举出例如用胶带等遮住镀镍后 的触点的需要有镍阻挡部的部分而进行电镀的方法，或者用树脂等机 械地遮住镍阻挡部进行电镀的方法。但是，由于前一种方法限制了胶带的宽度，因此不适用于作为本 发明对象的超小型触点这样的必须以狭窄宽度形成镍阻挡层的用途， 而且，由于需要胶带使用特殊胶带，因此存在导致成本上升的问题。而且，由于后一种方法必须为每个产品制作机械罩，因此除了导 致成本上升以外，还需要精密地进行触点与罩之间的位置控制，存在 难以提高电镀速度的问题。另外，作为用于防止焊料爬越的其他方法，例如由本申请人提出 申请并公开的专利文献1中记载的那样，在位于接触部与端子部之间 的中间部内设置氧化镍层的方法是有用的。专利文献1记载的氧化镍 层的形成方法是，首先实施镍层作为衬底镀层，然后在接触部与端子部之间隔开规定的间隔(具体为0.3 2.8mm左右)，分别在接触部和 端子部上实施电接触用电镀和钎焊用电镀，之后通过对在接触部与端 子部之间露出的镍层部进行氧化处理而形成氧化镍层。专利文献l:日本特开平10-247535号公报但是，专利文献1所记载的氧化镍层的形成方法，必须一边维持 使镍层以规定的间隔露出的状态， 一边实施电接触电镀或钎焊用电 镀，尤其为了在中间部的宽度为5mm以下的超小型触点上精度良好 地形成氧化镍层，需要高精度的定位设定，因此具有导致设备成本上 升的倾向。并且，为了使镍层氧化，专利文献1记载的方法需要独立 的附加工序。发明内容本发明的目的是要提供一种超小型触点及其制造方法和电子部件，在将端子部钎焊接合到基板上时，能够在触点的中间部内简单且 精度良好地形成能够使焊料爬越停止在规定位置的氧化露出表面。为了到达上述目的，本发明的超小型触点，由导电性基体材料、 形成在其上的衬底表面处理层和上侧表面处理层构成，其包括接触 部，与对方连接器电气接触；端子部，通过钎焊接合与其他基板电气 连接；以及中间部，连接在这些接触部与端子部之间；在所述中间部 内沿其全周形成衬底表面处理层的氧化露出表面；通过以规定的倾斜 角度分别向触点的表面和背面照射激光，同时进行上侧表面处理层的 除去和因该除去而露出的宽度狭窄的衬底表面处理层的氧化，从而形 成所述氧化露出表面。优选的是，位于上述接触部与上述端子部之间的中间部的宽度在 5mm以下。优选的是，中间部内的氧化露出表面的宽度0.1 1.0mm的范围内。而且，衬底表面处理层为镀镍层，接触部和中间部的上侧表面处 理层都为镀金层，端子部的上侧表面处理层为焊锡镀层或镀金层，则 更合适。而且，上述规定的倾斜角度优选为能够激光照射端子的端面和表 面这两个面的范围内的角度。另外，所述激光照射由分别间隔配置在触点的表面和背面侧的成 对的激光装置进行，并配置成 一个激光装置射出的激光照射触点的 表面和一个横向端面，另一个激光装置射出的激光照射触点的背面和 另一个横向端面，则更合适。而且，本发明的电子部件具备多个上述触点和以规定间隔排列了 该触点的壳体。另外，本发明的超小型触点的制造方法是制造上述触点的方法， 具备表面被覆工序，在导电性基体材料的表面依次形成衬底表面处理层和上侧表面处理层；以及形成氧化露出表面的工序，通过以规定 的倾斜角度分别向中间部的表面和背面照射激光，除去上层，并且使 因该除去而露出的宽度狭窄的衬底表面处理层同时氧化。根据本发明，通过以规定的倾斜角度分别向触点的表面和背面照 射激光，同时进行上侧表面处理层的除去和因该除去而露出的宽度狭 窄的衬底表面处理层的氧化，能够简单且精度良好地在触点的中间部 内形成氧化露出表面，能够容易地制造超小型(尤其是全长在10mm 以下)触点，并且能够可靠地防止焊料爬越。
图1是表示本发明的触点的立体图。图2是表示将本发明的电连接器钎焊接合到其他基板上时的状态 的剖视图。图3是多个触点连成一体而处于带状部件的状态时的立体图。图4是用于对图3所示的带状部件的各触点照射激光而形成氧化 露出表面的加工装置的概略图。图5 (a)、 (b)是分别用不同的倍率(150倍和500倍)观察将 激光照射到触点的中间部之前的触点表面时的照片。图6 (a)、 (b)是分别用不同的倍率(150倍和500倍)观察将 激光(能量密度40mJ/mm2)照射到图5 (a)、 (b)的触点的中间部 之后的本发明的触点表面时的照片。图7是表示分别用俄歇电子分光法从表面沿深度方向对与图5 (a)、 (b)对应的照射激光前的触点的中间部进行元素分析时的结果 的图。图8是表示分别用俄歇电子分光法从表面沿深度方向对与图6 (a)、 (b)对应的照射激光后的触点的中间部进行元素分析时的结果 的图。图9是将纵轴作为激光的能量密度(mJ/mm2)、横轴作为镀镍膜 厚(lim)，用曲线表示对激光照射部分的表面进行元素分析和钎焊 接合时有无焊料爬越的图。图10 (a)是观察本发明的触点表面时的SEM图像，图10 (b) 是Au的X射线图像，图10 (c)是Ni的X射线图像，图10 (d)是 Cu的X射线图像。图11 (a)是观察图10 (a) (d)的触点截面时的SEM图像， 图11 (b)是X射线图像。图12 (a)是观察在图10 (a) (d)的触点的端子部实施钎焊 之前的触点表面时的照片，图12 (b)是观察实施钎焊之后的触点表 面时的照片。图13 (a)是观察比较例的触点表面时的SEM图像，图13 (b) 是Au的X射线图像，图13 (c)是Ni的X射线图像，图13 (d)是 Cu的X射线图像。图14 (a)是观察图13 (a) (d)的触点截面时的SEM图像， 图14 (b)是X射线图像。图15 (a)是观察在图13 (a) (d)的触点的端子部实施钎焊 之前的触点表面时的照片，图15 (b)是观察实施钎焊之后的触点表 面时的照片。图16是在本发明的触点上形成了氧化露出表面的激光显微镜(倍 率1000倍)照片。
具体实施方式
接着，下面参照
用于实施本发明的优选方式。 图1是表示本发明的具有代表性的超小型触点的立体图。 图1所示的触点1为全长在10mm以下，尤其是中间部的宽度在 5mm以下的超小型触点，该触点1由导电性基体材料、形成在其上的衬底表面处理层和上侧表面处理层构成，包括接触部2，与对方连接器电气接触；端子部3，通过钎焊接合与其他基板8电气连接； 以及中间部4，连接在这些接触部2与端子部3之间。导电性基体材料可以利用例如磷青铜或铍青铜之类金属板通过 冲切或折弯加工等一体形成。衬底表面处理层为镀镍层，接触部2和中间部3的上侧表面处理 层都是镀金层，端子部4的上侧表面处理层是焊锡镀层或镀金层，这 是为了使本发明的效果显著，但并不局限于这种结构。并且，在中间部4内沿其全周，作为焊料爬越防止层形成了使衬 底表面处理层氧化并露出的宽度狭窄的氧化露出表面5。并且，本发明的触点的结构上主要特征是形成氧化露出表面5的 技术，更具体地说，分别以规定的倾斜角度9a、 9b对触点l的表 面la和背面lb照射激光，同时进行上侧表面处理层的除去和因该除 去而露出的宽度狭窄的衬底表面处理层的氧化，由此简单并且精度良 好地形成氧化露出表面5。图2表示用焊锡9将具备多个触点1和以规定间隔排列了该触点 l的壳体6的、作为本发明的电子部件的电连接器7，接合到其他基 板8上而处于电气连接状态的一个例子。图3为形成了各触点1的氧化露出表面5时的状态，为多个触点 1处于连成一体的带状部件10的状态时的立体图，而且，图4是表 示用于对该带状部件10的各触点1照射激光而形成氧化露出表面5 的加工装置11的一例的图，该加工装置11是分别在触点1的表面 la和背面lb间隔配置的成对的激光装置，图4中具有一对激光装置 12a、 12b。若说明使用图4所示的加工装置11在各触点1上形成氧化露出 表面5的情况，则从在导电性基体材料的上面形成了衬底表面处理层 (例如镍衬底镀层)和上侧表面处理层(例如镀金层)的带状部件10同层间纸13 (剥离纸) 一起预先缠绕而成的巻筒14中，使带状部 件10与层间纸13 —边分离并一边输送。作为该输送方法，可以例如 在带状部件10上设置图3所示的多个引导孔16或引导凸起，并且在 加工装置11 一侧设置能够与带状部件的引导孔16或引导凸起相连接 的凸起或孔，由此能够沿图4的输送方向15输送带状部件。接着，输送来的带状部件10穿过一对激光装置12a、 12b之间后， 用缠绕巻筒17缠绕。这些激光装置12a、 12b如此配置以能够同时激光照射到各个 端子的表面和背面的范围内的规定倾斜角度ea、 9b向触点表面和 背面照射激光， 一个激光装置12a射出的激光照射到触点1的表面 la和一个横向端面lc上，另一个激光装置12b射出的激光照射到触 点1的背面lb和另一个横向端面ld上。由此，触点1的全周(4面) 都能照射到激光。上述规定的倾斜角度e a、 9 b优选为激光能够照射端子的侧面和 表面这两个面的范围，具体为5。 90° ，尤其是从能量密度低、不 能除去(剥离)上侧表面处理层这一点出发，在45° ±5°的范围内 更好。这样通过对触点的全周照射激光，同时进行上侧表面处理层的除 去和因该除去而露出的宽度狭窄的衬底表面处理层的氧化，由此能够 简单并且精度良好地形成宽度狭窄的氧化露出表面5。另外，日本特开2004-152559号公报中记载了在对素材实施衬底 镀镍后实施表面镀金，然后应用激光加工技术对需要防止焊料爬越的 部分的表面使衬底镀镍露出，或者将衬底镀镍和镀金改进成镍-金合 金层的技术，但不是像本发明这样用于同时进行上侧表面处理层的除 去和因该除去而露出的宽度狭窄的衬底表面处理层的氧化的技术。本发明尤其是通过控制激光照射条件使激光的能量密度在规定 的范围内，能够只除去上侧表面处理层(例如镀金层)，并且能够同时进行因该除去而露出的宽度狭窄的衬底表面处理层(例如衬底镀镍 层)的氧化，其结果，能够简单并且精度良好地形成宽度狭窄的氧化露出表面5。.衬底表面处理层的膜厚，在例如镀镍层的情况下优选在0.6 1.5 lim的范围内，特别地，根据照射激光时激光能量密度的适当范围变 宽这一点，0.9 1.1um的范围尤其合适。这是因为，当镀镍层的膜 厚比0.6um薄时，通过激光照射只除去上侧表面处理层，难以使镀 镍层露出；而且，即使当镀镍层的膜厚比1.5um厚时，也只会导致 成本增加。而且，激光照射时激光的能量密度，在例如衬底表面处理层为镀 镍层的情况下，从素材的铜不露出这一点考虑，优选在25 45mJ/mm2 的范围内。图5 (a)、图5 (b)为分别用不同的倍率(150倍和500倍)观 察将激光照射到导电性基体材料为铜、衬底表面处理层为镀镍层(膜 厚2um)、上侧表面处理层为金层(膜厚O.lum)的触点的中间 部之前的触点表面时的照片；图6 (a)、图6 (b)为分别用不同的倍 率(150倍和500倍)观察将激光(能量密度40mJ/mm2)照射到图 5 (a)、图5 (b)的触点的中间部之后的本发明的触点表面时的照片； 图7和图8为表示分别用俄歇电子分光法从表面沿深度方向对与图5 (a)、图5 (b)和图6 (a)、图6 (b)对应的照射激光前后的触点 的中间部进行元素分析时的结果的图。图7和图8的元素分析结果显示，照射激光前的触点的中间部存 在可以认为是自然氧化薄膜的5nm左右的Ni氧化薄膜层，另一方面， 照射激光后的触点的中间部，存在厚度为自然氧化薄膜的约4倍即 20nm左右厚的Ni氧化薄膜层，这表示通过激光照射形成较厚的Ni 氧化薄膜层。图9为表示对以各种能量密度的激光照射到导电性基体材料为铜、衬底表面处理层是以各种膜厚形成的镀镍层、上侧表面处理层为金层(膜厚0.1 um)的触点的中间部的部分的表面，进行元素分析和检査是否有钎焊接合时的焊料爬越的结果的图，纵轴为激光的能量密度(mJ/mm2)，横轴为镀镍膜厚(um)。从图9可知，在镀镍层的膜厚为l.l"m以下的范围内时，具有 镀镍层的膜厚越厚、激光照射时激光能量密度的适当范围越宽的倾 向；当膜厚在0.9um以上时，不管膜厚如何，激光能量密度的适当 范围几乎相同。图10 (a)是观察将激光(能量密度40mJ/mm2)照射到导电性 基体材料为铜、衬底表面处理层为镀镍层(膜厚2um)、上侧表面 处理层为金层(膜厚O.lum)的触点的中间部后的本发明的触点表 面时的SEM图像，图IO (b)是Au的的X射线图像，图10 (c)是 Ni的X射线图像，图IO (d)是Cu的X射线图像；图ll (a)是观 察图IO的触点截面时的SEM图像，图11 (b)是X射线图像；而图 12 (a)是观察在图10 (a) (d)的触点端子部实施钎焊之前的触 点的表面时的照片，图12 (b)是观察实施钎焊之后的触点的表面时 的照片。而且，图13 (a)是观察，激光(能量密度40mJ/mm2)照射到 导电性基体材料为铜、衬底表面处理层为镀镍层(膜厚2Pm)、上 侧表面处理层为金层(膜厚0.1 um)的触点的中间部后的比较例的 触点表面时的SEM图像，图12 (b)是Au的的X射线图像，图12 (c)是Ni的X射线图像、图12 (d)是Cu的X射线图像；图14 (a)是观察图13的触点截面时的SEM图像，图14 (b)是X射线 图像；而图15 (a)是观察在图13的触点端子部实施钎焊之前的触 点表面时的照片，图15 (b)是观察实施钎焊之后的触点表面时的照 片。从图10(a) (d)的结果能够观察到，本发明的触点在中间部的激光照射面上几乎不存在Au， Ni存在于整个表面上，基体材料铜 未露出；而且，从图11 (a)和图11 (b)的结果也能够观察到，Ni 层均匀存在于激光照射面的整个表面。而且，从图12 (a)禾Q (b)的钎焊性的结果可知，在本发明的触 点，焊料的浸润扩散在形成于触点的中间部的激光照射面的正下方位 置被抑制，能够确认Ni氧化层的浸润扩散的抑制效果。另一方面，从图13 (a) (d)的结果能够观察到，用能量密度 低的激光照射的比较例的触点，在中间部的激光照射面的整个面上依 然附着有Au，并且，从图14 (a)和(b)的结果也能够观察到，Au 层均匀地存在于激光照射面的整个表面；从图15 (a)和(b)的钎 焊性的结果可知，比较例的触点在越过形成于触点的中间部的激光照 射面，直到靠近接触部的地方产生焊料的浸润扩散。而且，图16是表示用激光显微镜(倍率1000倍)拍摄本发明 的触点上形成的氧化露出表面5 (镀镍膜厚lPm，激光能量密度 30mJ/mm2)时的照片的一个例子。而且，作为本发明的其他实施方式，在图4的加工装置11中表 示了在巻筒14、 17之间配置多个用于对带状部件10的张力进行调整 等的引导辊18a 18h时的情况，但这样的结构也可以根据需要适当 地进行选择。另外，以上记载只示出本发明的实施方式的一例，在权利要求的 范围内能够追加各种更改。根据本发明，通过分别以规定的倾斜角度向触点的表面和背面照 射激光，同时进行上侧表面处理层的除去和因该除去而露出的宽度狭 窄的衬底表面处理层的氧化，能够简单且精度良好地在触点的中间部 内形成氧化露出表面。
权利要求
1.一种超小型触点，其特征在于，由导电性基体材料、形成在其上的衬底表面处理层和上侧表面处理层构成，包括接触部，与对方连接器电气接触；端子部，通过钎焊接合与其他基板电气连接；以及中间部，连接在这些接触部与端子部之间；在所述中间部内沿其全周形成衬底表面处理层的氧化露出表面；通过以规定的倾斜角度分别向触点的表面和背面照射激光，同时进行上侧表面处理层的除去和因该除去而露出的宽度狭窄的衬底表面处理层的氧化，从而形成所述氧化露出表面。
2. 如权利要求1所述的超小型触点，其特征在于， 所述中间部的宽度在5mm以下。
3. 如权利要求1或2所述的超小型触点，其特征在于， 所述中间部内部的氧化露出表面的宽度在0.1 1.0mm的范围内。
4. 如权利要求1 3中任一项所述的超小型触点，其特征在于， 衬底表面处理层是镀镍层，接触部和中间部的上侧表面处理层都是镀金层，端子部的上侧表面处理层是焊锡镀层或镀金层。
5. 如权'利要求1 4任一项所述的超小型触点，其特征在于， 所述规定的倾斜角度是能够激光照射端子的侧面和表面这两个面的范围。
6. 如权利要求1 5中任一项所述的超小型触点，其特征在于， 所述激光照射由分别间隔配置在触点的表面和背面侧的成对的激光装置进行，并配置成 一个激光装置射出的激光照射触点的表面 和一个横向端面，另一个激光装置射出的激光照射触点的背面和另一 个横向端面。
7. —种电子部件，其特征在于，具备 多个上述权利要求1 6中任一项所述的触点；以及 以规定间隔排列了该触点的壳体。
8. —种超小型触点的制造方法，制造上述权利要求1 7中任一 项所述的触点，其特征在于，具备表面被覆工序，在导电性基体材料的表面依次形成衬底表面处理 层和上侧表面处理层；以及，形成氧化露出表面的工序，通过以规定的倾斜角度分别向中间部 的表面和背面照射激光，除去上层，并且使因该除去而露出的宽度狭 窄的衬底表面处理层同时氧化。
全文摘要
提供一种超小型触点及其制造方法和电子部件，在将端子部钎焊接合到基板时，能够在触点的中间部简单且精度良好地形成可以使焊料爬越停止在规定位置的氧化露出表面。本发明的触点由导电性基体材料、形成在其上的衬底表面处理层和上侧表面处理层构成，其包括接触部(2)、端子部(3)和中间部(4)，在中间部(4)内沿其全周形成衬底表面处理层的氧化露出表面(5)。上述氧化露出表面(5)通过分别以规定的倾斜角度(θa、θb)向触点(1)的表面和背面(1a、1b)照射激光，同时进行上侧表面处理层的除去和因该除去而露出的宽度狭窄的衬底表面处理层的氧化而形成。该超小型触点为全长在10mm以下的触点。
文档编号H01R43/16GK101248556SQ200680030749
公开日2008年8月20日 申请日期2006年8月23日 优先权日2005年8月23日
发明者大森英男, 森内裕之, 清水春树 申请人:第一电子工业株式会社