表面处理镀敷材料及其制造方法、以及电子零件技术

本发明专利技术提供一种晶须的产生得到抑制，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。本发明专利技术的表面处理镀敷材料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：1×10-11～4×10-8mol/cm2、N：2×10-12～8×10-9mol/cm2。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面处理镀敷材料及其制造方法、以及电子零件
本专利技术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，本专利技术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。【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。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μm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。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。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。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专利技术。据记载该专利技术的焊接性、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。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专利技术。该专利技术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。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。
技术实现思路
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。因此，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。以上述知识见解为基础而完成的本专利技术在一侧面，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：1×10-11～4×10-8mol/cm2、N：2×10-12～8×10-9mol/cm2。本专利技术在另一侧面，是一种本专利技术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。[化1][化2]（式[1]、[2]中，R1及R2各自表示经取代的烷基，M表示氢或碱金属），[化3][化4]（式[3]、[4]中，R1表示氢、烷基、或经取代的烷基，R2表示碱金属、氢、烷基、或经取代的烷基，R3表示碱金属或氢，R4表示-SH、经烷基或芳基取代的氨基、或经烷基取代的咪唑基烷基，R5及R6表示-NH2、-SH或-SM（M表示碱金属））。本专利技术在再另一侧面，是一种电子零件，其使用了本专利技术的表面处理镀敷材料。本专利技术在再另一侧面，是一种连接器端子，其将本专利技术的表面处理镀敷材料用于接点部分。本专利技术在再另一侧面，是一种连接器，其使用了本专利技术的连接器端子。本专利技术在再另一侧面，是一种FFC端子，其将本专利技术的表面处理镀敷材料用于接点部分。本专利技术在再另一侧面，是一种FPC端子，其将本专利技术的表面处理镀敷材料用于接点部分。本专利技术在再另一侧面，是一种FFC，其使用了本专利技术的FFC端子。本专利技术在再另一侧面，是一种FPC，其使用了本专利技术的FPC端子。本专利技术在再另一侧面，是一种电子零件，其将本专利技术的表面处理镀敷材料用于外部连接用电极。本专利技术在再另一侧面，是一种电子零件，其将本专利技术的表面处理镀敷材料用于压入型端子，该压入型端子是分别在安装于外壳的安装部的一侧设置有母端子连接部，另一侧设置有基板连接部，通过将上述基板连接部压入形成于基板的通孔而安装在上述基板上。根据本专利技术，可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。【附图简单说明】图1是XPS分析结果的一例。图2是后处理液成分附着量与XPS检测强度的关系。【具体实施方式】以下，对本专利技术的实施方式的表面处理镀敷材料进行说明。<镀敷原材料>镀敷原材料（金属基材）可使用铜或铜合金。该铜或铜合金可采用作为连接器或端子等电子零件中所使用的母材而公知的任意的铜或铜合金，但考虑到用于电气、电子设备的连接端子等，优选为使用导电率高者（例如，IACS（InternationalAnneildCopperStanderd：将国际标准软铜的导电率设为100时的值）为15～80%左右），例如可列举：Cu-Sn-P系（例如磷青铜）、Cu-Zn系（例如黄铜、炮铜）、Cu-Ni-Zn系（例如白铜）、Cu-Ni-Si系（科森合金）、Cu-Fe-P系合金等。另一方面，作为铜或铜合金以外的镀敷原材料，也可使用SUS301、SUS304、SUS316这样的不锈钢。另外，母材的形状并无特别限制，通常是以板、条、压制品等形态提供，可为前镀敷及后镀敷的任一者。<下层（基底Ni或Ni合金镀层）>作为下层的基底镀敷层形成在镀敷原材料表面，在本专利技术中是实施Ni或Ni合金镀敷作为基底镀敷层。该基底镀层例如可形成为Ni与Ni合金镀层的层叠结构。下层的Ni或Ni合金镀层成为本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：1×10‑11～4×10‑8mol/cm2、N：2×10‑12～8×10‑9mol/cm2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.19 JP 2012-206081;2012.11.27 JP 2012-259141.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、及厚度0.02～0.5μm的由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：1×10-11～4×10-8mol/cm2、N：2×10-12～8×10-9mol/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（N1s）时，满足0.1≤I（P2s）/I（N1s）≤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（N1s）时，满足1＜I（P2s）/I（N1s）≤50。4.如权利要求1所述的表面处理镀敷材料，其中，所述下层的硬度为150～900Hv/10g。5.如权利要求1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。6.如权利要求5所述的表面处理镀敷材料，其中，在所述上层的表面，存在0.02μm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%），O的原子浓度（at%）≥10at%。7.如权利要求5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。8.如权利要求5所述的表面处理镀敷材料，其满足下述（1）～（6）中的任一项：（1）在所述上层存在含有11.8～22.9at%的Sn的SnAg合金即ζ（zeta）相；（2）在所述上层存在Ag3Sn即ε（epsilon）相；（3）在所述上层存在含有11.8～22.9at%的Sn的SnAg合金即ζ（zeta）相与Ag3Sn即ε（epsilon）相；（4）在所述上层仅存在Ag3Sn即ε（epsilon）相；（5）在所述上层存在Ag3Sn即ε（epsilon）相与Sn单相即βSn；（6）在所述上层存在含有11.8～22.9at%的Sn的SnAg合金即ζ（zeta）相、Ag3Sn即ε（epsilon）相及Sn单相即βSn。9.如权利要求1所述的表面处理镀敷材料，其中，所述上层的表面的、根据JISB0601的算术平均高度为0.3μm以下。10.如权利要求1所述的表面处...

【专利技术属性】
技术研发人员：儿玉笃志，涉谷义孝，深町一彦，
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