电子部件用金属材料及其制造方法、使用其的连接器端子、连接器及电子部件技术

本发明专利技术提供具有低晶须性、低粘着磨耗性及高耐久性的电子部件用金属材料、使用其的连接器端子、连接器及电子部件。本发明专利技术的电子部件用金属材料具备：基材；下层，其形成在基材上且由选自由Ni、Cr、Mn、Fe、Co及Cu所组成的组即A构成元素组中的1种或2种以上所构成；中层，其形成在下层上且由选自A构成元素组中的1种或2种以上、及选自由Sn及In所组成的组即B构成元素组中的1种或2种所构成；及上层，其形成在中层上且由选自B构成元素组中的1种或2种与选自由Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Os及Ir所组成的组即C构成元素组中的1种或2种以上的合金所构成；并且下层的厚度为0.05 μm以上且低于5.00 μm，中层的厚度为0.01 μm以上且低于0.40 μm，上层的厚度为0.02 μm以上且低于1.00 μm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子部件用金属材料及其制造方法、使用其的连接器端子、 连接器及电子部件
本专利技术涉及一种电子部件用金属材料及其制造方法、使用其的连接器端子、连接 器及电子部件。
技术介绍
作为民生用及车载用电子设备用连接部件的连接器使用于黄铜或磷青铜的表面 实施Ni或Cu的基底镀敷，进一步在其上实施Sn或Sn合金镀敷而成的材料。Sn或Sn合金 镀敷通常要求低接触电阻及高焊料润湿性的特性，进一步近年来也谋求降低将利用压制加 工使镀敷材料成形而成的公头端子及母头端子对接时的插入力。另外，有时在制造步骤中 在镀敷表面产生引起短路等问题的针状结晶即晶须，因而也有必要良好地抑制该晶须。 对此，专利文献1中公开了一种电接点材料，其特征在于：具备接点基材、形成在 上述接点基材的表面的由Ni或Co或两者的合金所构成的基底层、及形成在上述基底层的 表面的Ag-Sn合金层，并且上述Ag-Sn合金层中的Sn的平均浓度低于10质量％，且上述 Ag-Sn合金层中的Sn的浓度根据从与上述基底层的界面向上述Ag-Sn合金层的表层部增大 的浓度梯度而变化。并且记载了由此得到的耐磨耗性、耐蚀性、加工性优异的电接点材料及 能够极其廉价地制造该电接点材料。 另外，专利文献2中公开了一种电气、电子部件用材料，其特征在于：至少在表面 由Cu或Cu合金构成的基体的上述表面隔着由Ni或Ni合金层构成之中间层而形成有均含 有Ag3Sn ( ε相)化合物的厚度〇. 5?20 μm的由Sn层或Sn合金层构成的表面层。并且 记载了其目的在于由此提供一种电气、电子部件用材料及其制造方法、以及使用了该材料 的电气、电子部件，该电气、电子部件用材料的表面层的熔点低于Sn，焊接性优异，另外，也 无晶须的产生，焊接后所形成的接合部的接合强度高，同时也不易引起该接合强度在高温 下的经时性降低，因此适宜作为引线材料，另外，即便在高温环境下使用时也可抑制接触电 阻的上升，也无导致与对象材料间的连接可靠性的降低的情况，因此也适宜作为连接器材 料。 另外，专利文献3中公开了一种被覆材料，其具备具有导电性的基材、及形成于上 述基材的被覆层，其特征在于：上述被覆层至少在表面侧包含Sn与贵金属的金属间化合 物。并且记载了其目的在于由此提供一种被覆材料、及其制造方法，该被覆材料具有如下特 性：接触电阻低，具有低摩擦系数，对插入力的降低有效，且耐氧化性优异而长期稳定。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开平4-370613号公报 专利文献2 :日本特开平11-350189号公报 专利文献3 :日本特开2005-126763号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的的技术课题 然而，在专利文献1中所记载的技术中，近年来所谋求的插入力的降低化与有无晶须 产生的关系尚不明确。另外，Ag-Sn合金层中的Sn的平均浓度低于10质量％，Ag-Sn合金 层中的Ag的比例相当高，因此在本专利技术人等的评价中，对氯气、亚硫酸气体、硫化氢等气体 的耐气体腐蚀性不足够。 另外，在专利文献2中所记载的技术中，对于在含有Ag3Sn ( ε相）化合物的厚度 0. 5?20 μ m的由Sn层或Sn合金层构成的表面层，在本专利技术人等的评价中，该表面层厚度 中存在无法充分降低插入力的区域。进一步，也记载了由Sn层或Sn合金层构成的表面层 的Ag 3Sn ( ε相)的含量以Ag换算计为0. 5?5质量％，由Sn层或Sn合金层构成的表面层 中的Sn的比例多，由Sn层或Sn合金层构成的表面层的厚度也厚，因此在本专利技术人等的评 价中，产生晶须，耐微滑动磨耗性不足够。耐热性或焊料润湿性也不足够。 另外，在专利文献3中所记载的技术中，被覆层包含Sn与贵金属的金属间化合物， 但Sn与贵金属的金属间化合物（Ag 3Sn)的厚度优选为成为1 μπι以上且3 μπι以下。在本 专利技术人等的评价中，该厚度无法充分降低插入力。 如此，先前的具有Sn-Ag合金/Ni基底镀敷构造的电子部件用金属材料还无法充 分降低插入力，另外，还存在产生晶须的问题。另外，关于耐久性(耐热性、焊料润湿性、耐微 滑动磨耗性及耐气体腐蚀性)，也难以实现可充分令人满意的规格，因而尚不明确。 本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其课题在于提供一种具有低晶须性、低粘 着磨耗性及高耐久性的电子部件用金属材料、使用其的连接器端子、连接器及电子部件。需 要说明的是，粘着磨耗是指起因于构成固体间的真实接触面积的粘着部分因摩擦运动导致 断裂而产生的磨耗现象。若该粘着磨耗增大，则将公头端子与母头端子对接时的插入力增 尚。 解决课题的技术手段 本专利技术人等进行努力研宄，结果发现在基材上依序设置下层、中层、及上层，在下层、中 层、及上层使用特定的金属，且设为特定的厚度及组成，由此可制作具有低晶须性、低粘着 磨耗性及高耐久性的电子部件用金属材料。 基于以上见解而完成的本专利技术在一方面中是一种电子部件用金属材料，其具备： 基材；下层，其形成在上述基材上且由选自由Ni、Cr、Mn、Fe、Co及Cu所组成的组即A构成 元素组中的1种或2种以上所构成；中层，其形成在上述下层上且由选自上述A构成元素 组中的1种或2种以上、及选自由Sn及In所组成的组即B构成元素组中的1种或2种所 构成；及上层，其形成在上述中层上且由选自上述B构成元素组中的1种或2种、与选自由 Ag、Au、Pt、PcU Ru、Rh、Os及Ir所组成的组即C构成元素组中的1种或2种以上的合金所 构成；并且上述下层的厚度为0.05 μ m以上且低于5.00 μ m，上述中层的厚度为0.01 μ m 以上且低于〇· 40 μ m，上述上层的厚度为0· 02 μ m以上且低于L 00 μ m，具有低晶须性、 低粘着磨耗性及高耐久性。 本专利技术的电子部件用金属材料在一实施方式中，上述上层的最小厚度（ym)为上 述上层的厚度（μ m)的50%以上。 本专利技术的电子部件用金属材料在另一实施方式中，上述上层与上述中层的界面轮 廓的相邻的山与谷的高低差的最大值（ym)为上述上层的厚度（μπι)的50%以下。 本专利技术的电子部件用金属材料在另一实施方式中，在上述上层的表面存在0.02 μ m以下的B构成元素的总计原子浓度（at%)彡C构成元素的总计原子浓度（at%)且O的 原子浓度（at%)彡10 at%的区域。 本专利技术的电子部件用金属材料在另一实施方式中，上述上层含有上述B构成元素 组的金属10?50 at%。 本专利技术的电子部件用金属材料在另一实施方式中，在上述上层存在为包含Sn 11. 8 ?22. 9 at% 的 SnAg 合金的 ζ (zeta)相。 本专利技术的电子部件用金属材料在另一实施方式中，在上述上层存在为Ag3Sn的ε (epsilon)相。 本专利技术的电子部件用金属材料在另一实施方式中，在上述上层存在为包含Sn 11. 8 ?22. 9 at% 的 SnAg 合金的 ζ (zeta)相、及为 Ag3Sn 的 ε (epsilon)相。 本专利技术的电子部件用金属材料在另一实施方式中，在上述上层仅存在为Ag3Sn的 ε (epsilon)相。 本专利技术的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
电子部件用金属材料，其具备：基材；下层，其形成在所述基材上且由选自由Ni、Cr、Mn、Fe、Co及Cu所组成的组即A构成元素组中的1种或2种以上所构成；中层，其形成在所述下层上且由选自所述A构成元素组中的1种或2种以上、和选自由Sn及In所组成的组即B构成元素组中的1种或2种所构成；及上层，其形成在所述中层上且由选自所述B构成元素组中的1种或2种、与选自由Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Os及Ir所组成的组即C构成元素组中的1种或2种以上的合金所构成；并且所述下层的厚度为0.05 μm以上且低于5.00 μm，所述中层的厚度为0.01 μm以上且低于0.40 μm，所述上层的厚度为0.02 μm以上且低于1.00 μm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.25 JP 2012-164895;2012.11.27 JP 2012-259131. 电子部件用金属材料，其具备： 基材； 下层，其形成在所述基材上且由选自由Ni、Cr、Mn、Fe、Co及Cu所组成的组即A构成元 素组中的1种或2种以上所构成； 中层，其形成在所述下层上且由选自所述A构成元素组中的1种或2种以上、和选自由Sn及In所组成的组即B构成元素组中的1种或2种所构成；及 上层，其形成在所述中层上且由选自所述B构成元素组中的1种或2种、与选自由Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Os及Ir所组成的组即C构成元素组中的1种或2种以上的合金所构成； 并且 所述下层的厚度为0.05μm以上且低于5.00μm， 所述中层的厚度为0.01μπι以上且低于0.40μπι， 所述上层的厚度为0.02μm以上且低于1.00μm。2. 如权利要求1所述的电子部件用金属材料，其中所述上层的最小厚度（ym)为所述 上层的厚度（μπι)的50%以上。3. 如权利要求1或2所述的电子部件用金属材料，其中所述上层与所述中层的界面轮 廓的相邻的山与谷的高低差的最大值（ym)为所述上层的厚度（μπι)的50%以下。4. 如权利要求1?3中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在所述上层的表面存 在0. 02μm以下的B构成元素的总计原子浓度（at%)彡C构成元素的总计原子浓度（at%) 且0的原子浓度（at%)彡10at%的区域。5. 如权利要求1?4中任一项所述的电子部件用金属材料，其中所述上层含有所述B 构成元素组的金属10?50at%。6. 如权利要求1?5中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在所述上层存在为包 含Sn11. 8 ?22. 9at% 的SnAg合金的ζ(zeta)相。7. 如权利要求1?5中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在所述上层存在为 Ag3Sn的ε(epsilon)相。8. 如权利要求1?5中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在所述上层存在为包 含Sn11. 8 ?22. 9at% 的SnAg合金的ζ(zeta)相、及为Ag3Sn的ε(epsilon)相。9. 如权利要求1?5中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在所述上层仅存在为 Ag3Sn的ε(epsilon)相。10. 如权利要求1?5中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在所述上层存在为 Ag3Sn的ε(epsilon)相、及为Sn单相的 |3Sn。11. 如权利要求1?5中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在所述上层存在为 包含Sn11. 8 ?22. 9at% 的SnAg合金的ζ(zeta)相、为Ag3Sn的ε(epsilon)相、及 为Sn单相的βSn。12. 如权利要求1?11中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在所述中层含有所 述B构成元素组的金属35at%以上。13. 如权利要求1?12中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在所述中层存在 Ni3Sn4、及Ni3Sn2。14. 如权利要求1?13中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在所述中层存在 Ni3Sn4、及为Sn单相的|3Sn。15. 如权利要求1?14中任一项所述的电子部件用金属材料，其中所述上层与所述中 层的厚度的比为上层：中层=9 :1?3 :7。16. 如权利要求1?15中任一项所述的电子部件用金属材料，其中在从所述上层起， 到自所述上层的最表面去除0.03ym的范围的所述中层为止含有分别为2at%以下的C、 S、0〇17. 如权利要求1?16中任一项所述的电子部件用金属材料，其中通过超微小硬度试 验对所述上层的表面以载荷10mN压出凹痕而测得的硬度即所述上层的表面的压痕硬度为 1000MPa以上。18. 如权利要求1?17中任一项所述的电子部件用金属材料，其中通过超微小硬度试 验对所述上层的表面以载荷10mN压出凹痕而测得的硬度即所述上层的表面的压痕硬度为 10000MPa以下。19. 如权利要求1?18中任一项所述的电子部件用金属材料，其中所述上层的表面的 算术平均高度（Ra)为0.3ym以下。20. 如权利要求1?19中任一项所述的电子部件用金属材料，其中所述上层的表面的 最大高度（Rz)为3μπι以下。21. 如权利要求1?20中任一项所述的电子部件用金属材料，其中所述上层、所述中层 及所述下层是如下形成的， 通过在所述基材上使选自所述A构成元素组中的1种或2种以上成膜，其后使选自所 述C构成元素组中的1种或2种成膜，其后使选自所述B构成元素组中的1种或2种以上 成膜，使所述A构成元素组、所述B构成元素组及所述C构成元素组的各元素扩散而分别形 成。22. 如权利要求21所述的电子部件用金属材料，其中通过热处理进行所述扩散。23. 如权利要求21或22所述的电子部件用金属材料，其中在所述B构成元素组的金 属的熔点以上进行所述热处理，形成选自所述B构成元素组中的1种或2种与选自所述A 构成元素组中的1种或2种以上的合金层、及选自所述B构成元素组中的1种或2种与选 自所述C构成元素组中的1种或2种以上的合金层。24. 如权利要求1?23中任一项所述的电子部件用金属材料，其中所述A构成元素组 的金属以Ni、Cr、Mn、Fe、Co、Cu的总计计为50mass%以上，且进一步包含选自由B、P、Sn及 Zn所组成的组中的1种或2种以上。25. 如权利要求1?24中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：涉谷义孝，深町一彦，儿玉笃志，
申请(专利权)人：JX日矿日石金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP