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特表2024-544197銅合金電気コネクタ部品、銅合金電気コネクタ部品上のコーティング、および、銅合金電気コネクタ部品上にコーティングを形成する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-28
(54)【発明の名称】銅合金電気コネクタ部品、銅合金電気コネクタ部品上のコーティング、および、銅合金電気コネクタ部品上にコーティングを形成する方法
(51)【国際特許分類】
C23C 30/00 20060101AFI20241121BHJP
H01R 13/03 20060101ALI20241121BHJP
【ＦＩ】
C23C30/00 B
H01R13/03 D
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024532819
(86)(22)【出願日】2022-12-02
(85)【翻訳文提出日】2024-05-30
(86)【国際出願番号】 US2022051654
(87)【国際公開番号】W WO2023102181
(87)【国際公開日】2023-06-08
(31)【優先権主張番号】63/285,255
(32)【優先日】2021-12-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524205732
【氏名又は名称】ヴィーラント ロールド プロダクツ ノース アメリカ エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100092565
【弁理士】
【氏名又は名称】樺澤 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100112449
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 哲也
(72)【発明者】
【氏名】ケリー エス ファンク
(72)【発明者】
【氏名】コン ジョン
【テーマコード（参考）】
4K044
【Ｆターム（参考）】
4K044AB02
4K044BA06
4K044BA08
4K044BA10
4K044BB05
4K044BC01
4K044CA61
(57)【要約】
銅合金電気コネクタ部品が、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を銅合金上に施すことと、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層をニッケル層上に施すことと、合計で約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫層を銅層上に施すことと、銀および錫層の混合ならびに少なくとも８ｖｏｌ％のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすためのコーティングされた銅合金電気コネクタ部品に対する加熱とによって形成されるコーティングをその上に有する。
【選択図】 図１７
【選択図】 図１７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
銅合金電気コネクタ部品であって、前記銅合金上の約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層、前記ニッケル層上の約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層を施すこと、前記銅層上の合計で約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の１つ以上の銀層ならびに合計で約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の１つ以上の錫層を含むコーティングをその上に有し、ここで、その後の前記コネクタのリフロー加熱が、前記銀および錫層の混合ならびに約８ｖｏｌ％および約４５ｖｏｌ％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こす、銅合金電気コネクタ部品。
【請求項2】
前記１つ以上の銀層が単層として前記銅層上に施され、前記１つ以上の錫層が単層として前記銀層上に施される、請求項１に記載の銅合金電気コネクタ部品。
【請求項3】
前記１つ以上の銀層および前記１つ以上の錫層が銀および錫の複数の交互の層として施される、請求項１に記載の銅合金電気コネクタ部品。
【請求項4】
リフロー加熱後に、前記コーティングが、約０．２０および約０．１３の間のＲ／Ｎを前記コネクタ部品に与える、請求項１に記載の銅合金電気コネクタ部品。
【請求項5】
リフロー加熱後に、前記コーティングが、約０．１９および約０．１３５の間のＲ／Ｎを前記コネクタ部品に与える、請求項４に記載の銅合金電気コネクタ部品。
【請求項6】
合計で約５μｉｎおよび約１０μｉｎの間の１つ以上の銀層がある、請求項１に記載の銅合金電気コネクタ部品。
【請求項7】
銅合金電気コネクタ部品であって、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を前記銅合金上に施すことと、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層を前記ニッケル層上に施すことと、約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層を施すことと、約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫を施すことと、前記コーティングされた銅合金電気コネクタ部品を加熱して、前記銀および錫層の混合ならびに約８ｖｏｌ％および約４５％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすこととによって形成されるコーティングをその上に有する、銅合金電気コネクタ部品。
【請求項8】
前記コーティングが、約０．２０および約０．１３の間のＲ／Ｎを前記コネクタ部品に与える、請求項７に記載の銅合金電気コネクタ部品。
【請求項9】
リフロー加熱後に、前記コーティングが、約０．１９および約０．１３５の間のＲ／Ｎを前記コネクタ部品に与える、請求項８に記載の銅合金電気コネクタ部品。
【請求項10】
リフロー加熱前に施された合計で約５μｉｎおよび約１０μｉｎの間の１つ以上の銀層がある、請求項７に記載の銅合金電気コネクタ部品。
【請求項11】
銅合金電気コネクタ部品上のコーティングであって、前記コーティングが、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を前記銅合金上に施すことと、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層を前記ニッケル層上に施すことと、合計で約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫層を前記銅層上に施すことと、前記コーティングされた銅合金電気コネクタ部品を加熱して、前記銀および錫層の混合ならびに８ｖｏｌ％および４５ｖｏｌ％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすこととによって形成される、銅合金電気コネクタ部品上のコーティング。
【請求項12】
前記コーティングが、約０．２０および約０．１３の間のＲ／Ｎを前記コネクタ部品に与える、請求項１１に記載の銅合金電気コネクタ部品上のコーティング。
【請求項13】
リフロー加熱後に、前記コーティングが、約０．１９および約０．１３５の間のＲ／Ｎを前記コネクタ部品に与える、請求項１２に記載の銅合金電気コネクタ部品上のコーティング。
【請求項14】
リフロー加熱前に施された合計で約５μｉｎおよび約１０μｉｎの１つ以上の銀層がある、請求項１に記載の銅合金電気コネクタ部品上のコーティング。
【請求項15】
銅合金電気コネクタ部品上のコーティングを形成する方法であって、前記方法が、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を前記銅合金上に施すことと、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層を前記ニッケル層上に施すことと、合計で約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫層を前記銅層上に施すことと、前記コーティングをリフロー加熱して、前記銀および錫層の混合、ならびにもたらされる銀錫層における８ｖｏｌ％および約４５ｖｏｌ％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすこととを含む、方法。
【請求項16】
前記銀層が単層として前記銅層上に施され、錫層が単層として前記銀層上に施される、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記銀層および前記錫層が、銀および錫の複数の交互の層として施される、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記コーティングが、約０．２０および約０．１３の間のＲ／Ｎを前記コネクタ部品に与える、請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
リフロー加熱後に、前記コーティングが、約０．１９および約０．１３５の間のＲ／Ｎを前記コネクタ部品に与える、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
リフロー加熱前に、合計で約５μｉｎおよび約１０μｉｎの間の１つ以上の銀層が施される、請求項１８に記載の方法。
【請求項21】
銅合金電気コネクタ部品上にコーティングを形成する方法であって、前記方法が、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を前記銅合金上に施すことと、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層を前記ニッケル層上に施すことと、約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層を施すことと、約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫を施すことと、前記コーティングされた銅合金電気コネクタ部品を加熱して、前記銀および錫層の混合ならびに約２５ｖｏｌ％および約４５ｖｏｌ％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすこととを含む、方法。
【請求項22】
銅合金電気コネクタ部品であって、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を前記銅合金上に施し、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層を前記ニッケル層上に施し、合計で約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫層を前記銅層上に施すことによって形成されるコーティングをその上に有し、ここで、前記層のリフロー加熱によって少なくとも８ｖｏｌ％のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物を形成するために十分な錫があるように、前記ＣｕおよびＮｉ厚さは、さらに、少なくとも５μｉｎのフリーなＳｎが短時間時効後に残るということを保証するように選択される、銅合金電気コネクタ部品。
【請求項23】
前記銅層が７および１４μｉｎの間である、請求項２２に記載の銅合金電気コネクタ。
【請求項24】
前記錫層が合計で少なくとも５０μｉｎである、請求項２２に記載の銅合金電気コネクタ。
【請求項25】
銅合金電気コネクタ部品上のコーティングを形成する方法であって、前記方法が、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を前記銅合金上に施すことと、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層を前記ニッケル層上に施すことと、約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層を施すことと、約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫を施すこととを含み、ここで、前記ＣｕおよびＮｉ厚さは、さらに、ＳＡＥのＵＳＣＡＲ２－８に従って、少なくとも５μｉｎのフリーなＳｎが短時間時効後に残るということを保証するように選択される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電気コネクタのためのコーティングに、およびコーティングされた電気コネクタに関する。
【背景技術】
【0002】
この項は本開示に関係する背景情報を提供する。これは必ずしも先行技術ではない。
【0003】
錫コーティングは、コネクタの寿命に渡って安定な分離可能な接触インターフェースを提供するために、端子およびコネクタ製造者によって長年用いられている。錫メッキは比較的軟質であり、かなり低い荷重において、形成し得る薄い表面酸化物を嵌合接触が突破することを可能にし、嵌合部分間の良好な電気の通り道を提供する。より薄い錫コーティングが一般的にはより望ましい。なぜなら、それらは一般的にはより低い垂直力抵抗性および縮減された摩擦係数を提供するからである。しかしながら、錫層の厚さは、錫－銅金属間化合物の形成が、利用可能なフリーな錫を「使い果たし」、コネクタの物理特性を変化させないために十分でなければならない。種々のバリア層、例えばＮｉ層ならびにＮｉおよびＣｕ層が、錫－銅金属間化合物の形成を縮減し、より薄い錫層が摩擦を縮減することを可能にするために導入されている。錫コーティングを改善し、摩擦を縮減するための努力が継続している。
【発明の概要】
【0004】
この項は本開示の一般的な概要を提供し、その完全な範囲またはその特徴の全ての網羅的な開示ではない。
【0005】
本開示の実施形態は、電気コネクタのための改善された錫コーティングを提供する。特に、本開示の実施形態は、錫の層の下に銀の層を施すことを規定する。本発明者らは、錫コーティングされた電気コネクタの摩擦力が、錫層における錫－銀金属間化合物の存在によって、特に錫層におけるＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の体積分率によって縮減されるということを観察した。
【0006】
１つの実施形態において、本開示は銅合金電気コネクタ部品上のコーティングを提供する。コーティングは、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を電気コネクタ部品の銅合金上に施すことと、それから約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層をニッケル層上に施すこととによって形成され得る。これは拡散に対するバリアを提供し、さもなければ錫層の利用可能な錫を消費し得る錫－銅金属間化合物の形成を縮減する。最終的に、バリア層の銅は錫と錫－銅金属間化合物を形成し、ニッケル層および錫－銅金属間化合物層は、コネクタ部品からの銅との金属間化合物の形成へのさらなる錫の損失を遅らせるであろう。銀および錫の層が銅層上に施され、リフロープロセスおよびＡｇ３Ｓｎ金属間化合物を含有する銀－錫層の形成に付される。
【0007】
一般的に、約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫が施される。これは銅層上の銀の単層および銀層上の錫の単層であり得る。代替的には、これは、銅層上に交互に積み重なった銀および錫の多重層であり得る。コーティングされた銅合金電気コネクタ部品は、銀および錫層の混合、ならびに少なくとも８ｖｏｌ％の、好ましくは８ｖｏｌ％および約４０ｖｏｌ％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすために加熱される。
【0008】
別の実施形態において、本開示は、銅合金電気コネクタ部品上のコーティングを提供する方法を提供する。方法は、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を銅合金上に施し、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層をニッケル層上に施す。それから、銀および錫の１つ以上の層が銅層上に施され、リフロープロセスおよびＡｇ３Ｓｎ金属間化合物を含有する銀錫層の形成に付される。
【0009】
一般的には、約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫が施される。これは銅層上の銀の単層および銀層上の錫の単層であり得る。代替的には、これは、銅層上に交互に積み重なった銀および錫の多重層であり得る。コーティングされた銅合金電気コネクタ部品は、銀および錫層の混合、ならびに少なくとも８ｖｏｌ％の、好ましくは８ｖｏｌ％および約４０ｖｏｌ％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすために加熱される。
【0010】
別の実施形態において、本開示は、コーティングを有する銅合金電気コネクタ部品を提供する。コーティングは、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を電気コネクタ部品の銅合金上に施すことと、それから約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層をニッケル層上に施すこととによって形成される。これは拡散に対するバリアを提供し、さもなければ錫層の利用可能な錫を消費し得る錫－銅金属間化合物の形成を縮減する。最終的に、バリア層の銅は錫と錫－銅金属間化合物を形成し、ニッケル層および錫－銅金属間化合物層は、コネクタ部品からの銅との金属間化合物の形成へのさらなる錫の損失を遅らせるであろう。銀および錫の層が銅層上に施され、リフロープロセスおよびＡｇ３Ｓｎ金属間化合物を含有する銀錫層の形成に付される。
【0011】
一般的に、約５μｉｎおよび約５０μｉｎの間の銀ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫が施される。これは銅層上の銀の単層および銀層上の錫の単層であり得る。代替的には、これは、銅層上に交互に積み重なった銀および錫の多重層であり得る。コーティングされた銅合金電気コネクタ部品は、銀および錫層の混合ならびに少なくとも８ｖｏｌ％のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすために加熱される。
【0012】
適用可能なさらなる分野は、本明細書において提供される記載から明らかになるであろう。この概要における記載および具体例は例示の目的のみのためを意図され、本開示の範囲を限定することを意図されない。
【0013】
本明細書において記載される図面は、全ての可能な実装ではなく選択された実施形態のみの例示的な目的のためであり、本開示の範囲を限定することを意図されない。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
ここで、実施例の実施形態を付属の図面を参照してより詳しく記載する。
【実施例】
【0016】
錫層について２つの異なる厚さおよび銀層について２つの異なる厚さで、ニッケル銅バリア層とバリア層および錫層の間の銀層とを有する銅合金基板上に、錫コーティングを形成した。サンプルはリフロープロセスに供し、基板の各側において摩擦（Ｒ／Ｎ）を測定し、平均した。これらの結果は表１に示される通りである。
【0017】
【表1】
【0018】
本開示において報告される値についての摩擦係数は、電気コネクタ材料を評価するために産業界において典型的なリニア往復ライダー・オン・フラット法を用いて決定した。試験は、材料のフラット上で材料の１／８”直径の半球体ライダーを、２．５Ｎ（２５０ｇｆ）の荷重下で乾燥条件において、３ｍｍの長さに渡って３ｍｍ／ｓのスピードで１０サイクル摺動させることによって行った。１つのサイクルは３ｍｍ前進および３ｍｍ後退であった。各サイクルの接触スピード部分はサイクルの６０％であった。各試験の持続時間は２５秒であった。
【0019】
この試験から測定されたＲ／Ｎ値は摺動摩擦係数を表し、ここで、Ｒは測定されたトラクション力であり、Ｎはかけられた垂直力であった。各試験の最終結果と見なされたＲ／Ｎ値は、１０回の前進および１０回の後退の動きについての平均Ｒ／Ｎとして計算した。各動きのＲ／Ｎは、５つの連続したデータ点の全長からの最も高い平均Ｒ／Ｎを有する動きの部分として取られた。これは動きのうちのおよそ０．５ｍｍの移動に相当した。
【0020】
摩擦係数は、一般的に、より厚いＡｇ下地メッキサンプルＰＰＩＢおよびＰＰＩＤではより低かった。表１から見られ得る通り、最も低いサンプル平均Ｒ／Ｎ（ＰＰＩＢ）は厚いＡｇおよび薄いＳｎ（１５／３７）の組み合わせを有し、最も高いサンプル平均Ｒ／Ｎ（ＰＰＩＣ）は薄いＡｇおよび厚いＳｎ（５／７５）の組み合わせを有した。
【0021】
図１から４は、サンプルＡからＤのリフロー後の表面の光学顕微鏡写真を示す。表１と同じ順、即ちＲ／Ｎの昇順で提示されている。これらの顕微鏡写真はリフロー表面における青灰色の第２の相を示し、これの体積分率は図１から４へと目に見えて減少している。これらの図から見られ得る通り、Ｒ／Ｎの増大は、第２の相の量の減少と関連する。
【0022】
図５Ｂは図１～４の青灰色の相のＥＤＳ分析を示す。図５Ｂのスペクトルの挿入図に示されたこの相の組成は、この相がＡｇ３Ｓｎであるということを指示している。本発明者らは、Ａｇ厚さに対するＲ／Ｎの依存性は、Ａｇ３Ｓｎの体積分率に対するＲ／Ｎ依存性の付随的な結果であるということを推測する。
【0023】
Ａｇのメッキされた層がリフローによってＳｎ中に完全に溶け込むことが想定される場合には、Ａｇ３Ｓｎの体積分率はリフロー前のＳｎの厚さに対する相対的なＡｇの厚さに専ら依存するであろう。いくつかの想定によって、リフロー表面におけるＡｇ３Ｓｎの体積分率は、ＡｇおよびＳｎメッキされた層の厚さから計算され得る。以下を想定する。
１）Ａｇメッキされた層はリフローによってＳｎ中に完全に溶け込む。
２）Ａｇ３Ｓｎを形成するためにＡｇの全てを消費するための十分に厚いＳｎがある。即ち、Ａｇが限定因子である。
３）ＡｇおよびＳｎの厚さは表面積の単位上で一定である。
４）ＡｇおよびＳｎのメッキされた層の密度は、それらの純粋な元素値に合致する。
５）Ａｇ３Ｓｎの密度は公知であり、リフロー表面に形成される化合物のものに合致する。
リフロー表面におけるＡｇ３Ｓｎの体積分率φＡｇ３Ｓｎ
は、メッキされた層におけるＡｇの体積分率φＡｇに関係するであろう。表面積の単位あたりのＡｇの体積分率は、単純にφＡｇ＝ｔＡｇ／（ｔＡｇ＋ｔＳｎ）によって、メッキされた層の厚さに関係するであろう。ここで、ｔＡｇ＝Ａｇの層厚さ、ｔＳｎ＝Ｓｎの層厚さである。密度および原子量の値を代入した後に、φＡｇ３Ｓｎ
はφＡｇ３Ｓｎ≒１．５０８４＊φＡｇ
によって近似され得る。
１）Ａｇメッキされた層はリフローによってＳｎ中に完全に溶け込む。
２）Ａｇ３Ｓｎを形成するためにＡｇの全てを消費するための十分に厚いＳｎがある。即ち、Ａｇが限定因子である。
３）ＡｇおよびＳｎの厚さは表面積の単位上で一定である。
４）ＡｇおよびＳｎのメッキされた層の密度は、それらの純粋な元素値に合致する。
５）Ａｇ３Ｓｎの密度は公知であり、リフロー表面に形成される化合物のものに合致する。
リフロー表面におけるＡｇ３Ｓｎの体積分率φＡｇ３Ｓｎ
は、メッキされた層におけるＡｇの体積分率φＡｇに関係するであろう。表面積の単位あたりのＡｇの体積分率は、単純にφＡｇ＝ｔＡｇ／（ｔＡｇ＋ｔＳｎ）によって、メッキされた層の厚さに関係するであろう。ここで、ｔＡｇ＝Ａｇの層厚さ、ｔＳｎ＝Ｓｎの層厚さである。密度および原子量の値を代入した後に、φＡｇ３Ｓｎ
はφＡｇ３Ｓｎ≒１．５０８４＊φＡｇ
によって近似され得る。
【0024】
表２は、Ｒ／Ｎの昇順で並べられたサンプルＰＰＩＡからＰＰＩＤについてのＡｇおよびＡｇ３Ｓｎの計算された体積分率を与える。表２の厚さ値は、サンプル番号によって報告された測定値である。計算された値は、Ｒ／Ｎの増大が、メッキされた層におけるＡｇの体積分率の減少に起因するＡｇ３Ｓｎの体積分率の減少と関連することを示している。これらの計算は図１から４において観察されたＡｇ３Ｓｎの減少を支持し、それらはＡｇ厚さに対するＲ／Ｎの依存性を支持する。
【0025】
【表2】
【0026】
より厚いＳｎ層は通常はより高いＲ／Ｎと関連するので、Ｒ／Ｎのこの分析にはＳｎ層の厚さへの考慮を含めるべきである。サンプルＰＰＩＩおよびＰＰＩＪは、Ｃｕ／Ｎｉバリア上に９７：３Ｓｎ：Ａｇの外側層を有する。そのため、これらの２つのサンプルのリフロー表面におけるＡｇ含有量は、メッキ厚さにかかわらずおよそ３重量％で一定であったであろう。これらの２つのサンプルはＳｎＡｇ層の厚さのみが異なった。
【0027】
実際に、上で言及された厚さ効果は、表３に示される通りＰＰＩＩおよびＪで明白であった。Ｒ／Ｎは、より薄い層のサンプル（ＰＰＩＩ）よりもより厚い層のサンプル（ＰＰＩＪ）で高かった。この厚さ効果は、サンプルＰＰＩＡからＰＰＩＤのセットにある同じ２つの厚さ３７および７５μｉｎの間で立証された。
【0028】
【表3】
【0029】
ＰＰＩＩおよびＰＰＩＪ両方は、ＳＴＡＲなどの従来の錫コーティングよりも統計的に有意に低いＲ／Ｎを有し、より低いＲ／Ｎの原因がメッキ中のＡｇであるということを指示した。サンプルＰＰＩＡからＰＰＩＤにおいて、Ａｇはリフロー表面においてＡｇ３Ｓｎとして現れ、Ａｇ３Ｓｎの体積分率に対するＲ／Ｎの依存性が観察および計算された。
【0030】
図５および６は、それぞれＰＰＩＩおよびＰＰＩＪのリフロー表面の顕微鏡写真である。これらの顕微鏡写真は、細かく分散された第２の相の小さい体積分率を示す。しかしながら、ＰＰＩＩのＢ側の顕微鏡写真は、説明されない大きい第２の相のエリアを示す。
【0031】
ＳｎＡｇリフロー表面におけるＡｇ３Ｓｎの体積分率は、等式
によって計算され得て、メッキされた層におけるＡｇの重量分率ｗＡｇに関係するであろう。
によって計算され得て、メッキされた層におけるＡｇの重量分率ｗＡｇに関係するであろう。
【0032】
この等式ならびにＡｇ、Ｓｎ、およびＡｇ３Ｓｎの密度および原子量を用いて、９７／３ＳｎＡｇメッキ（ｗＡｇ＝０．０３）のリフロー層におけるＡｇ３Ｓｎの体積分率は
φＡｇ３Ｓｎ＝０．０３０４
であろう。９７／３ＳｎＡｇ層におけるＡｇ３Ｓｎの計算された体積分率によって、ＰＩＩＩおよびＪは表４のサンプルＰＰＩＡからＰＩＩＤと比較される。この表のサンプルはその効果をはっきりさせるために厚さによってグループ分けされ、それらは各群においてＲ／Ｎの昇順で並べられている。表はＡｇ３Ｓｎの体積分率の効果を明白にしている。低体積分率ＳｎＡｇサンプルは、各群において最も高いＲ／Ｎを有した。サンプルの両方の群において、Ｒ／ＮはＡｇ３Ｓｎの体積分率の減少に伴い増大する。
φＡｇ３Ｓｎ＝０．０３０４
であろう。９７／３ＳｎＡｇ層におけるＡｇ３Ｓｎの計算された体積分率によって、ＰＩＩＩおよびＪは表４のサンプルＰＰＩＡからＰＩＩＤと比較される。この表のサンプルはその効果をはっきりさせるために厚さによってグループ分けされ、それらは各群においてＲ／Ｎの昇順で並べられている。表はＡｇ３Ｓｎの体積分率の効果を明白にしている。低体積分率ＳｎＡｇサンプルは、各群において最も高いＲ／Ｎを有した。サンプルの両方の群において、Ｒ／ＮはＡｇ３Ｓｎの体積分率の減少に伴い増大する。
【0033】
Ａｇ３Ｓｎの体積分率の計算における主要な想定は、Ａｇ層がリフローによってＳｎ中に完全に溶け込むであろうということであった。この想定はサンプルＡおよびＢのリフロー表面の断面によって裏付けられる。これらは、Ａｇの下層がリフローによって完全に溶け込んだということを示している。
【0034】
ＰＰＩＡおよびＰＰＩＢのリフロー表面の断面を集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工によって作成し、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって検査した。ＦＩＢによる断面化は、サンプルに導入される変形および熱が無視できるであろうという利点を有し、ＴＥＭによる検査は、個々の層および相の形態学、組成、および厚さを正確に決定するための高解像度の拡大を可能にした。図８および９はＦＩＢ断面からのＴＥＭ画像およびＥＤＳマップを示す。Ａｇマップは、Ａｇ層がどちらのサンプルにも残っていなかったということを示し、Ａｇ層がリフローによってＳｎ中に完全に溶け込むというＡｇ３Ｓｎ計算の想定をさらに確認している。
【0035】
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｕ３Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５、およびＳｎの明確な層がＰＰＩＡおよびＰＰＩＢ両方のＴＥＭ画像において見られ、Ａｇ３ＳｎのエリアがＰＰＩＢの表面に見られた。ＰＰＩＡのＦＩＢラメラはいずれかのＡｇ３Ｓｎ相を含有しなかった。本発明者らは、これがこのサンプルにおけるＡｇ３Ｓｎのより低い体積分率に帰せられると考えている。この低い体積分率によって、ラメラが偶然にこの相のいずれかを含有することがないようになされた可能性がある。
【0036】
Ｃｕマップは、各サンプルがリフロー後に有意な厚さのＣｕ層を含有したということを示している。これは注目に値する。なぜなら、ＳＴＡＲおよびＡＴＢなどの既存の錫コーティングは、リフロー後にＣｕ層を有さないかまたはほとんどＣｕ層を有さないはずであり、そのため、Ｃｕが加熱時効によるインヒビターなしの金属間化合物成長にとって利用可能ではないであろうからである。
【0037】
図１０はＰＰＩＡのラインスキャン分析を提示する。このラインスキャンにおいて、Ｃｕ６Ｓｎ５（５４．５ａｔ％Ｃｕ、４５．５ａｔ％Ｓｎ）およびＣｕ３Ｓｎ（７５ａｔ％Ｃｕ、２５ａｔ％Ｓｎ）の原子組成が明瞭に見られる。このスキャンは、純粋なＳｎの層が表面にあったということを示している。Ｃｕ６Ｓｎ５相は、単一の大きい結晶粒として純粋なＳｎ層に隣接して見られる。Ｃｕ３Ｓｎ相は、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ層の間に所在するおよそ１３０ｍの結晶粒度を有する非常に細かい結晶粒の層として見られる。
【0038】
図１１はＰＰＩＢのラインスキャン分析を提示する。このスキャンにおいては、Ａｇ３Ｓｎ（７５ａｔ％Ａｇ、２５ａｔ％Ｓｎ）の原子組成が、表面の大きいＡｇ含有相に明瞭に見られる。図９のこのサンプルのＥＤＳマップは、ラインスキャンがなされたＡｇ３Ｓｎ相の直下に、純粋なＳｎの小さい領域があるということを示している。ラインスキャン上で、この領域はおよそ０．９８μｍから始まって検出される。純粋なＳｎのこの小さい領域のスキャンは、それが、Ｃｕのｘ線が検出された隣接するＣｕ６Ｓｎ５に十分近く、直に縁に沿って通過するように位置した。これは、なぜ約１μｍにおけるグラフ上のＳｎの線が８０ａｔ％のＳｎまでしか到達しなかったのか、およびスキャンがこの領域上を進行するにつれてなぜＳｎ含有量が着実に減少したのかを説明し、それは、なぜＣｕがこのエリアにおいて検出されたかを説明するであろう。ラインスキャンは、Ｓｎのこの小さい領域の下では、スキャンに沿っておよそ１．２０から１．３５μｍにおいて、ＣｕおよびＳｎの組成はおよそ一定であり、Ｃｕ６Ｓｎ５と整合する（５４．５ａｔ％Ｃｕ、４５．５ａｔ％Ｓｎ）ということを示している。Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ層の間のラインスキャンに沿ったエリアは、Ｃｕ３Ｓｎの非常に小さい層を含有したが、それは、ＰＰＩＡと類似の結晶粒度の細かい結晶粒の形態学によって見られる通りであり、かつこの層におけるより高いレベルのＣｕおよびより低いレベルのＳｎを示した図９のＥＤＳマップにおいて見られる通りである。しかしながら、ラインスキャンは細かい結晶粒のこの薄い層のまさに縁に沿って通過し、そのため、ＥＤＳはＣｕ３Ｓｎの組成を解明し得なかった。
【0039】
リフロー前のＮｉ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＳｎのメッキ後の層の厚さは、ＸＲＦによって測定およびＰＰＩによって報告された通り、サンプルＡからＤについて表５において与えられる。
【0040】
表４
【0041】
ＰＰＩＡおよびＰＰＩＢのリフロー後のサンプルの層および相の厚さを、図１２～１５に与えられているＴＥＭ画像およびＥＤＳマップから測定した。これらの画像およびマップは、同じ画像上の外側のメッキされた表面と併せてＮｉ層の全厚を示す。厚さ測定は、図１３および１５のＥＤＳマップに示される通り、各画像上の１０個の等間隔の場所において順次に行った。場所１は最も左の場所である。厚さ測定は表６および７で与えられている。
【0042】
【表5】
【0043】
【表6】
【0044】
消費されるメッキの厚さおよび形成される金属間化合物（ＩＭＣ）の厚さを計算するためのパラメータが表８に呈示されている。パラメータａおよびｂは、ＡｘＢｙの所与のＩＭＣ厚さを形成するために消費される元素ＡおよびＢの厚さの計算を可能にする。これらのパラメータの逆数ａ－１およびｂ－１は、所与の厚さのＡまたはＢの反応によって形成されるＩＭＣの厚さの計算を可能にする。パラメータａおよびｂの比は、反応物元素について消費される厚さの計算を可能にする。例えば、ＡｘＢｙを形成するために消費される元素Ａの所与の厚さについて、ｂ／ａ比は反応において消費されるであろうＢの厚さを与え、元素Ｂの消費される所与の厚さについてのａ／ｂ比について、逆もまた同様である。
【0045】
【表7】
【0046】
これらのパラメータによって、リフロー前のＡｇ、Ｃｕ、およびＳｎのメッキされた層の厚さが表６および７の測定から逆算され得る。これらの計算の結果は表９に示され、サンプル番号によって報告された結果と比較される。
【0047】
【表8】
【0048】
逆算された値が、メッキされた表面の非常に小さいエリアをカバーするＦＩＢカットからの単一断面の極めて小さい統計サンプルに基づくということを考えると、逆算された結果は、サンプルによって報告される結果と良好に一致している。
【表9】
【0049】
ＡＴＢおよびＳＴＡＲなどのバリアを有する既存の錫コーティングシステムの発想は、Ｃｕ／Ｎｉバリアが、基材材料からのＣｕの拡散を遅らせることによってＣｕ－ＳｎのＩＭＣの成長を遅らせるということである。しかしながら、メッキされたＣｕの厚さが大きくなる場合には、過剰なＣｕがリフロー後に存在し得る。これについては、加熱時効による拡散に対するバリアがないであろう。よって、過剰なＣｕが消費されるまで、Ｃｕ－ＳｎのＩＭＣの高い率の成長が起こるであろう。メッキされたＣｕが大きすぎた場合には、それは短い時間量の加熱時効においてＳｎの全てを消費し得た。ＡｇおよびＣｕの所与の厚さについて、１５０℃／１ｗｋなどの短時間加熱時効後に消費されるＳｎの量の計算は、表８のａおよびｂパラメータを用いて直截的になされ得る。消費されるＳｎの量の等式は、
ｔＳｎ．ｃｏｎｓ．＝（ｂ／ａ）Ａｇ３ＳｎｔＡｇ＋（ｂ／ａ）Ｃｕ６Ｓｎ５ｔＣｕ
であり、ここで、ｔＳｎ．ｃｏｎｓ．＝ＩＭＣとして消費されるＳｎの厚さ、ｔＡｇおよびｔＣｕ＝それぞれ短時間加熱時効後にＩＭＣとして完全に消費されるであろうＡｇおよびＣｕのメッキ厚さである。表８から、（ｂ／ａ）Ａｇ３Ｓｎ＝０．５２９６８、（ｂ／ａ）Ｃｕ６Ｓｎ５＝１．９１９９５である。
ｔＳｎ．ｃｏｎｓ．＝（ｂ／ａ）Ａｇ３ＳｎｔＡｇ＋（ｂ／ａ）Ｃｕ６Ｓｎ５ｔＣｕ
であり、ここで、ｔＳｎ．ｃｏｎｓ．＝ＩＭＣとして消費されるＳｎの厚さ、ｔＡｇおよびｔＣｕ＝それぞれ短時間加熱時効後にＩＭＣとして完全に消費されるであろうＡｇおよびＣｕのメッキ厚さである。表８から、（ｂ／ａ）Ａｇ３Ｓｎ＝０．５２９６８、（ｂ／ａ）Ｃｕ６Ｓｎ５＝１．９１９９５である。
【0050】
表１０は、ＰＰＩサンプルＡからＤについてなされた計算の結果を示す。サンプルＡおよびＢについての計算の結果は、これらのサンプルでは、フリーなＳｎがほとんど残っていないかまたは残らないであろうということを示している。ＰＰＩＡは２～３μｉｎのフリーなＳｎを有し、ＰＰＩＢはフリーなＳｎを有さないであろう。ＰＰＩＣおよびＤはそれぞれがおよそ４０μｉｎのフリーなＳｎを有するであろう。
【0051】
【表10】
【0052】
表１１は、ＡｇおよびＣｕ厚さの種々の組み合わせについて、短時間時効においてＩＭＣとして消費されるであろうＳｎの計算された量の値を示す。標準的なＡＴＢでは、Ｃｕ仕様は７から１８μｉｎである。標準的なＡＴＢの最小Ｓｎ厚さは４０μｉｎであり、Ａｇメッキはない。表１１は、最小で５μｉｎのフリーなＳｎが標準的なＡＴＢで短時間時効後に存在するであろうということを示す。即ち、１８μｉｎの最大Ｃｕ厚さにおいて、３４．６μｉｎのＳｎがＩＭＣとして消費され、５．４μｉｎのフリーなＳｎを残すであろう。
【0053】
【表11】
【0054】
本開示の原理に従う銀の追加を従来のＡＴＢに施すためには、５μｉｎのフリーなＳｎが短時間時効後に利用可能であろうということを保証するために、即ち標準的なＡＴＢと同じ量のフリーなＳｎを保証するために、標準的なＡＴＢに対して相対的に、仕様の最大Ｃｕが減少させられることを必要とするか、または仕様の最小Ｓｎが増大させられることを必要とするかどちらかであろう。例えば、表１０に示される通り、１５μｉｎのＡｇおよび１８μｉｎのＣｕでは、短時間時効後に、４２．５μｉｎのＳｎがＩＭＣとして消費されるであろう。これらのＡｇおよびＣｕ厚さにおいて５μｉｎのフリーなＳｎを保証するために、Ｓｎの最小の仕様は、４８μｉｎであることを必要とするであろう。
【0055】
別のやり方で考慮すると、４０μｉｎの最小Ｓｎ厚さおよび１５μｉｎの最大Ａｇ厚さでは、短時間時効後に５μｉｎのフリーなＳｎを保証するには、最大Ｃｕ厚さは１４μｉｎ以下であることを必要とするであろう。厚さの他の組み合わせも可能であろう。ここでのポイントは、銀がＡＴＢに施されるために、Ｃｕおよび／またはＳｎ仕様は、フリーなＳｎが短時間時効後に利用可能であるということを保証するために、標準的なＡＴＢとは異なることを必要とするであろうということである。
特に好ましい実施形態では、リフロー表面におけるＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の存在を保証することを助けるために、Ｃｕ層の厚さは縮減され、および／またはＳｎ層の厚さは増大されて、フリーなＳｎが短時間加熱時効後に利用可能なまま残るということを保証する。この特に好ましい実施形態では、好ましくは、約５および１５μｉｎの間のＡｇがあり、短時間時効後に少なくとも５μｉのフリーなＳｎを保証するであろうＣｕ／Ｎｉ厚さがある。Ｃｕ厚さの縮減に注目した１つの可能な構成は、４０～８０μｉｎのＳｎ／５～１５μｉｎのＡｇ／７～１４μｉｎのＣｕ／５～２０μｉｎのＮｉである。Ｓｎを増大させることに注目した別の可能な構成は、５０～８０μｉｎのＳｎ／５～１５μｉｎのＡｇ／７～１８μｉｎのＣｕ／５～２０μｉｎのＮｉである。
特に好ましい実施形態では、リフロー表面におけるＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の存在を保証することを助けるために、Ｃｕ層の厚さは縮減され、および／またはＳｎ層の厚さは増大されて、フリーなＳｎが短時間加熱時効後に利用可能なまま残るということを保証する。この特に好ましい実施形態では、好ましくは、約５および１５μｉｎの間のＡｇがあり、短時間時効後に少なくとも５μｉのフリーなＳｎを保証するであろうＣｕ／Ｎｉ厚さがある。Ｃｕ厚さの縮減に注目した１つの可能な構成は、４０～８０μｉｎのＳｎ／５～１５μｉｎのＡｇ／７～１４μｉｎのＣｕ／５～２０μｉｎのＮｉである。Ｓｎを増大させることに注目した別の可能な構成は、５０～８０μｉｎのＳｎ／５～１５μｉｎのＡｇ／７～１８μｉｎのＣｕ／５～２０μｉｎのＮｉである。
【0056】
表１２は追加のデータを示し、サンプル７が低い銅の好ましい実施形態を例示する。
【0057】
【表12】
【0058】
錫層におけるＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の存在は摩擦の縮減に寄与するが、本発明者らは、合計で５～１０μｉｎの銀層が、本開示の他の好ましい実施形態と比較して金属コストを縮減しつつ、摩擦（Ｒ／Ｎ）の有利な縮減を提供するために十分なＡｇ３Ｓｎ金属間化合物を生じ得るということを発見した。特に、これらの実施形態は、合計で１０μｉｎである銀層によって、０．２以下、より好ましくは０．１８以下の摩擦（Ｒ／Ｎ）を達成し得る。
【0059】
これらの実施形態はまた、ＳＡＥのＵＳＣＡＲ２－８（２０２２）（これの内容全体は参照によって本明細書に組み込まれる）に従って１５０℃における加熱時効後に少なくとも５μｉｎのフリーな錫層をもたらす。コーティングを有するコネクタの望ましい摩擦および電気特性がコネクタの耐用寿命に渡って残るであろうということを指示している。
【0060】
実施形態の前述の記載は例示および記載の目的で提供されている。それは徹底的であることまたは本開示を限定することを意図されない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般的にはその特定の実施形態には限定されず、適用可能なところでは交換可能であり、具体的に示されないまたは記載されない場合であっても、選択された実施形態に用いられ得る。これらはまた、多くのやり方で変形させられ得る。かかる変形は本開示からの逸脱と見なされるべきではなく、全てのかかる改変は本開示の範囲内に包含されることを意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【手続補正書】
【提出日】2024-10-24
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、銅合金電気コネクタ部品、銅合金電気コネクタ部品上のコーティング、および、銅合金電気コネクタ部品上にコーティングを形成する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
この項は本開示に関係する背景情報を提供する。これは必ずしも先行技術ではない。
【0003】
錫コーティングは、コネクタの寿命に渡って安定な分離可能な接触インターフェースを提供するために、端子およびコネクタ製造者によって長年用いられている。錫メッキは比較的軟質であり、かなり低い荷重において、形成し得る薄い表面酸化物を嵌合接触が突破することを可能にし、嵌合部分間の良好な電気の通り道を提供する。より薄い錫コーティングが一般的にはより望ましい。なぜなら、それらは一般的にはより低い垂直力抵抗性および縮減された摩擦係数を提供するからである。しかしながら、錫層の厚さは、錫－銅金属間化合物の形成が、利用可能なフリーな錫を「使い果たし」、コネクタの物理特性を変化させないために十分でなければならない。種々のバリア層、例えばＮｉ層ならびにＮｉおよびＣｕ層が、錫－銅金属間化合物の形成を縮減し、より薄い錫層が摩擦を縮減することを可能にするために導入されている。錫コーティングを改善し、摩擦を縮減するための努力が継続している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示の実施形態は、改善された錫コーティングを有する銅合金電気コネクタ部品、銅合金電気コネクタ部品上のコーティング、および、銅合金電気コネクタ部品上にコーティングを形成する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、銅合金電気コネクタ部品であって、前記銅合金上の約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層、前記ニッケル層上の約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層、前記銅層上の合計で約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の１つ以上の銀層ならびに合計で約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の１つ以上の錫層を含む前記銅合金電気コネクタのリフロー加熱により、前記銀層および前記錫層が混合されて約８ｖｏｌ％および約４５ｖｏｌ％の間のＡｇ
３
Ｓｎ金属間化合物の形成が引き起こされたコーティングが形成されているものである。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
この項は本開示の概要を提供し、その完全な範囲またはその特徴の全ての網羅的な開示ではない。
【0008】
本開示の実施形態は、錫の層の下に銀の層を施すことを規定する。本発明者らは、錫コーティングされた電気コネクタの摩擦力が、錫層における錫－銀金属間化合物の存在によって、特に錫層におけるＡｇ
３
Ｓｎ金属間化合物の体積分率によって縮減されるということを観察した。
【0009】
１つの実施形態において、本開示は銅合金電気コネクタ部品上のコーティングを提供する。コーティングは、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を電気コネクタ部品の銅合金上に施すことと、それから約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層をニッケル層上に施すこととによって形成され得る。これは拡散に対するバリアを提供し、さもなければ錫層の利用可能な錫を消費し得る錫－銅金属間化合物の形成を縮減する。最終的に、バリア層の銅は錫と錫－銅金属間化合物を形成し、ニッケル層および錫－銅金属間化合物層は、コネクタ部品からの銅との金属間化合物の形成へのさらなる錫の損失を遅らせるであろう。銀および錫の層が銅層上に施され、リフロープロセスおよびＡｇ
３
Ｓｎ金属間化合物を含有する銀－錫層の形成に付される。
【0010】
一般的に、約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫が施される。これは銅層上の銀の単層および銀層上の錫の単層であり得る。代替的には、これは、銅層上に交互に積み重なった銀および錫の多重層であり得る。コーティングされた銅合金電気コネクタ部品は、銀および錫層の混合、ならびに少なくとも８ｖｏｌ％の、好ましくは８ｖｏｌ％および約４０ｖｏｌ％の間のＡｇ
３
Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすために加熱される。
【0011】
別の実施形態において、本開示は、銅合金電気コネクタ部品上のコーティングを提供する方法を提供する。方法は、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を銅合金上に施し、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層をニッケル層上に施す。それから、銀および錫の１つ以上の層が銅層上に施され、リフロープロセスおよびＡｇ
３
Ｓｎ金属間化合物を含有する銀錫層の形成に付される。
【0012】
一般的には、約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫が施される。これは銅層上の銀の単層および銀層上の錫の単層であり得る。代替的には、これは、銅層上に交互に積み重なった銀および錫の多重層であり得る。コーティングされた銅合金電気コネクタ部品は、銀および錫層の混合、ならびに少なくとも８ｖｏｌ％の、好ましくは８ｖｏｌ％および約４０ｖｏｌ％の間のＡｇ
３
Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすために加熱される。
【0013】
別の実施形態において、本開示は、コーティングを有する銅合金電気コネクタ部品を提供する。コーティングは、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を電気コネクタ部品の銅合金上に施すことと、それから約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層をニッケル層上に施すこととによって形成される。これは拡散に対するバリアを提供し、さもなければ錫層の利用可能な錫を消費し得る錫－銅金属間化合物の形成を縮減する。最終的に、バリア層の銅は錫と錫－銅金属間化合物を形成し、ニッケル層および錫－銅金属間化合物層は、コネクタ部品からの銅との金属間化合物の形成へのさらなる錫の損失を遅らせるであろう。銀および錫の層が銅層上に施され、リフロープロセスおよびＡｇ
３
Ｓｎ金属間化合物を含有する銀錫層の形成に付される。
【0014】
一般的に、約５μｉｎおよび約５０μｉｎの間の銀ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫が施される。これは銅層上の銀の単層および銀層上の錫の単層であり得る。代替的には、これは、銅層上に交互に積み重なった銀および錫の多重層であり得る。コーティングされた銅合金電気コネクタ部品は、銀および錫層の混合ならびに少なくとも８ｖｏｌ％のＡｇ
３
Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすために加熱される。
【0015】
適用可能なさらなる分野は、本明細書において提供される記載から明らかになるであろう。この概要における記載および具体例は例示の目的のみのためを意図され、本開示の範囲を限定することを意図されない。
【0016】
本明細書において記載される図面は、全ての可能な実装ではなく選択された実施形態のみの例示的な目的のためであり、本開示の範囲を限定することを意図されない。
【0017】
ここで、実施例の実施形態を付属の図面を参照してより詳しく記載する。
【実施例】
【0018】
錫層について２つの異なる厚さおよび銀層について２つの異なる厚さで、ニッケル銅バリア層とバリア層および錫層の間の銀層とを有する銅合金基板上に、錫コーティングを形成した。サンプルはリフロープロセスに供し、基板の各側において摩擦（Ｒ／Ｎ）を測定し、平均した。これらの結果は表１に示される通りである。
【0019】
【表1】
【0020】
本開示において報告される値についての摩擦係数は、電気コネクタ材料を評価するために産業界において典型的なリニア往復ライダー・オン・フラット法を用いて決定した。試験は、材料のフラット上で材料の１／８”直径の半球体ライダーを、２．５Ｎ（２５０ｇｆ）の荷重下で乾燥条件において、３ｍｍの長さに渡って３ｍｍ／ｓのスピードで１０サイクル摺動させることによって行った。１つのサイクルは３ｍｍ前進および３ｍｍ後退であった。各サイクルの接触スピード部分はサイクルの６０％であった。各試験の持続時間は２５秒であった。
【0021】
この試験から測定されたＲ／Ｎ値は摺動摩擦係数を表し、ここで、Ｒは測定されたトラクション力であり、Ｎはかけられた垂直力であった。各試験の最終結果と見なされたＲ／Ｎ値は、１０回の前進および１０回の後退の動きについての平均Ｒ／Ｎとして計算した。各動きのＲ／Ｎは、５つの連続したデータ点の全長からの最も高い平均Ｒ／Ｎを有する動きの部分として取られた。これは動きのうちのおよそ０．５ｍｍの移動に相当した。
【0022】
摩擦係数は、一般的に、より厚いＡｇ下地メッキサンプルＰＰＩＢおよびＰＰＩＤではより低かった。表１から見られ得る通り、最も低いサンプル平均Ｒ／Ｎ（ＰＰＩＢ）は厚いＡｇおよび薄いＳｎ（１５／３７）の組み合わせを有し、最も高いサンプル平均Ｒ／Ｎ（ＰＰＩＣ）は薄いＡｇおよび厚いＳｎ（５／７５）の組み合わせを有した。
【0023】
図１から４は、サンプルＡからＤのリフロー後の表面の光学顕微鏡写真を示す。表１と同じ順、即ちＲ／Ｎの昇順で提示されている。これらの顕微鏡写真はリフロー表面における青灰色の第２の相を示し、これの体積分率は図１から４へと目に見えて減少している。これらの図から見られ得る通り、Ｒ／Ｎの増大は、第２の相の量の減少と関連する。
【0024】
図５Ｂは図１～４の青灰色の相のＥＤＳ分析を示す。図５Ｂのスペクトルの挿入図に示されたこの相の組成は、この相がＡｇ３Ｓｎであるということを指示している。本発明者らは、Ａｇ厚さに対するＲ／Ｎの依存性は、Ａｇ３Ｓｎの体積分率に対するＲ／Ｎ依存性の付随的な結果であるということを推測する。
【0025】
Ａｇのメッキされた層がリフローによってＳｎ中に完全に溶け込むことが想定される場合には、Ａｇ３Ｓｎの体積分率はリフロー前のＳｎの厚さに対する相対的なＡｇの厚さに専ら依存するであろう。いくつかの想定によって、リフロー表面におけるＡｇ３Ｓｎの体積分率は、ＡｇおよびＳｎメッキされた層の厚さから計算され得る。以下を想定する。
【0026】
１）Ａｇメッキされた層はリフローによってＳｎ中に完全に溶け込む。
【0027】
２）Ａｇ３Ｓｎを形成するためにＡｇの全てを消費するための十分に厚いＳｎがある。即ち、Ａｇが限定因子である。
【0028】
３）ＡｇおよびＳｎの厚さは表面積の単位上で一定である。
【0029】
４）ＡｇおよびＳｎのメッキされた層の密度は、それらの純粋な元素値に合致する。
【0030】
５）Ａｇ３Ｓｎの密度は公知であり、リフロー表面に形成される化合物のものに合致する。
【0031】
リフロー表面におけるＡｇ３Ｓｎの体積分率φＡｇ３Ｓｎは、メッキされた層におけるＡｇの体積分率φＡｇに関係するであろう。表面積の単位あたりのＡｇの体積分率は、単純にφＡｇ＝ｔＡｇ／（ｔＡｇ＋ｔＳｎ）によって、メッキされた層の厚さに関係するであろう。ここで、ｔＡｇ＝Ａｇの層厚さ、ｔＳｎ＝Ｓｎの層厚さである。密度および原子量の値を代入した後に、φＡｇ３ＳｎはφＡｇ３Ｓｎ≒１．５０８４＊φＡｇによって近似され得る。
【0032】
表２は、Ｒ／Ｎの昇順で並べられたサンプルＰＰＩＡからＰＰＩＤについてのＡｇおよびＡｇ３Ｓｎの計算された体積分率を与える。表２の厚さ値は、サンプル番号によって報告された測定値である。計算された値は、Ｒ／Ｎの増大が、メッキされた層におけるＡｇの体積分率の減少に起因するＡｇ３Ｓｎの体積分率の減少と関連することを示している。これらの計算は図１から４において観察されたＡｇ３Ｓｎの減少を支持し、それらはＡｇ厚さに対するＲ／Ｎの依存性を支持する。
【0033】
【表2】
【0034】
より厚いＳｎ層は通常はより高いＲ／Ｎと関連するので、Ｒ／Ｎのこの分析にはＳｎ層の厚さへの考慮を含めるべきである。サンプルＰＰＩＩおよびＰＰＩＪは、Ｃｕ／Ｎｉバリア上に９７：３Ｓｎ：Ａｇの外側層を有する。そのため、これらの２つのサンプルのリフロー表面におけるＡｇ含有量は、メッキ厚さにかかわらずおよそ３重量％で一定であったであろう。これらの２つのサンプルはＳｎＡｇ層の厚さのみが異なった。
【0035】
実際に、上で言及された厚さ効果は、表３に示される通りＰＰＩＩおよびＪで明白であった。Ｒ／Ｎは、より薄い層のサンプル（ＰＰＩＩ）よりもより厚い層のサンプル（ＰＰＩＪ）で高かった。この厚さ効果は、サンプルＰＰＩＡからＰＰＩＤのセットにある同じ２つの厚さ３７および７５μｉｎの間で立証された。
【0036】
【表3】
【0037】
ＰＰＩＩおよびＰＰＩＪ両方は、ＳＴＡＲなどの従来の錫コーティングよりも統計的に有意に低いＲ／Ｎを有し、より低いＲ／Ｎの原因がメッキ中のＡｇであるということを指示した。サンプルＰＰＩＡからＰＰＩＤにおいて、Ａｇはリフロー表面においてＡｇ３Ｓｎとして現れ、Ａｇ３Ｓｎの体積分率に対するＲ／Ｎの依存性が観察および計算された。
【0038】
図５および６は、それぞれＰＰＩＩおよびＰＰＩＪのリフロー表面の顕微鏡写真である。これらの顕微鏡写真は、細かく分散された第２の相の小さい体積分率を示す。しかしながら、ＰＰＩＩのＢ側の顕微鏡写真は、説明されない大きい第２の相のエリアを示す。
【0039】
ＳｎＡｇリフロー表面におけるＡｇ３Ｓｎの体積分率は、等式
によって計算され得て、メッキされた層におけるＡｇの重量分率ｗＡｇに関係するであろう。
【0040】
この等式ならびにＡｇ、Ｓｎ、およびＡｇ３Ｓｎの密度および原子量を用いて、９７／３ＳｎＡｇメッキ（ｗＡｇ＝０．０３）のリフロー層におけるＡｇ３Ｓｎの体積分率はφＡｇ３Ｓｎ＝０．０３０４であろう。９７／３ＳｎＡｇ層におけるＡｇ３Ｓｎの計算された体積分率によって、ＰＩＩＩおよびＪは表４のサンプルＰＰＩＡからＰＩＩＤと比較される。この表のサンプルはその効果をはっきりさせるために厚さによってグループ分けされ、それらは各群においてＲ／Ｎの昇順で並べられている。表はＡｇ３Ｓｎの体積分率の効果を明白にしている。低体積分率ＳｎＡｇサンプルは、各群において最も高いＲ／Ｎを有した。サンプルの両方の群において、Ｒ／ＮはＡｇ３Ｓｎの体積分率の減少に伴い増大する。
【0041】
Ａｇ３Ｓｎの体積分率の計算における主要な想定は、Ａｇ層がリフローによってＳｎ中に完全に溶け込むであろうということであった。この想定はサンプルＡおよびＢのリフロー表面の断面によって裏付けられる。これらは、Ａｇの下層がリフローによって完全に溶け込んだということを示している。
【0042】
ＰＰＩＡおよびＰＰＩＢのリフロー表面の断面を集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工によって作成し、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって検査した。ＦＩＢによる断面化は、サンプルに導入される変形および熱が無視できるであろうという利点を有し、ＴＥＭによる検査は、個々の層および相の形態学、組成、および厚さを正確に決定するための高解像度の拡大を可能にした。図８および９はＦＩＢ断面からのＴＥＭ画像およびＥＤＳマップを示す。Ａｇマップは、Ａｇ層がどちらのサンプルにも残っていなかったということを示し、Ａｇ層がリフローによってＳｎ中に完全に溶け込むというＡｇ３Ｓｎ計算の想定をさらに確認している。
【0043】
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｕ３Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５、およびＳｎの明確な層がＰＰＩＡおよびＰＰＩＢ両方のＴＥＭ画像において見られ、Ａｇ３ＳｎのエリアがＰＰＩＢの表面に見られた。ＰＰＩＡのＦＩＢラメラはいずれかのＡｇ３Ｓｎ相を含有しなかった。本発明者らは、これがこのサンプルにおけるＡｇ３Ｓｎのより低い体積分率に帰せられると考えている。この低い体積分率によって、ラメラが偶然にこの相のいずれかを含有することがないようになされた可能性がある。
【0044】
Ｃｕマップは、各サンプルがリフロー後に有意な厚さのＣｕ層を含有したということを示している。これは注目に値する。なぜなら、ＳＴＡＲおよびＡＴＢなどの既存の錫コーティングは、リフロー後にＣｕ層を有さないかまたはほとんどＣｕ層を有さないはずであり、そのため、Ｃｕが加熱時効によるインヒビターなしの金属間化合物成長にとって利用可能ではないであろうからである。
【0045】
図１０はＰＰＩＡのラインスキャン分析を提示する。このラインスキャンにおいて、Ｃｕ６Ｓｎ５（５４．５ａｔ％Ｃｕ、４５．５ａｔ％Ｓｎ）およびＣｕ３Ｓｎ（７５ａｔ％Ｃｕ、２５ａｔ％Ｓｎ）の原子組成が明瞭に見られる。このスキャンは、純粋なＳｎの層が表面にあったということを示している。Ｃｕ６Ｓｎ５相は、単一の大きい結晶粒として純粋なＳｎ層に隣接して見られる。Ｃｕ３Ｓｎ相は、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ層の間に所在するおよそ１３０ｍの結晶粒度を有する非常に細かい結晶粒の層として見られる。
【0046】
図１１はＰＰＩＢのラインスキャン分析を提示する。このスキャンにおいては、Ａｇ３Ｓｎ（７５ａｔ％Ａｇ、２５ａｔ％Ｓｎ）の原子組成が、表面の大きいＡｇ含有相に明瞭に見られる。図９のこのサンプルのＥＤＳマップは、ラインスキャンがなされたＡｇ３Ｓｎ相の直下に、純粋なＳｎの小さい領域があるということを示している。ラインスキャン上で、この領域はおよそ０．９８μｍから始まって検出される。純粋なＳｎのこの小さい領域のスキャンは、それが、Ｃｕのｘ線が検出された隣接するＣｕ６Ｓｎ５に十分近く、直に縁に沿って通過するように位置した。これは、なぜ約１μｍにおけるグラフ上のＳｎの線が８０ａｔ％のＳｎまでしか到達しなかったのか、およびスキャンがこの領域上を進行するにつれてなぜＳｎ含有量が着実に減少したのかを説明し、それは、なぜＣｕがこのエリアにおいて検出されたかを説明するであろう。ラインスキャンは、Ｓｎのこの小さい領域の下では、スキャンに沿っておよそ１．２０から１．３５μｍにおいて、ＣｕおよびＳｎの組成はおよそ一定であり、Ｃｕ６Ｓｎ５と整合する（５４．５ａｔ％Ｃｕ、４５．５ａｔ％Ｓｎ）ということを示している。Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ層の間のラインスキャンに沿ったエリアは、Ｃｕ３Ｓｎの非常に小さい層を含有したが、それは、ＰＰＩＡと類似の結晶粒度の細かい結晶粒の形態学によって見られる通りであり、かつこの層におけるより高いレベルのＣｕおよびより低いレベルのＳｎを示した図９のＥＤＳマップにおいて見られる通りである。しかしながら、ラインスキャンは細かい結晶粒のこの薄い層のまさに縁に沿って通過し、そのため、ＥＤＳはＣｕ３Ｓｎの組成を解明し得なかった。
【0047】
リフロー前のＮｉ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＳｎのメッキ後の層の厚さは、ＸＲＦによって測定およびＰＰＩによって報告された通り、サンプルＡからＤについて表５において与えられる。
【0048】
【表5】
【0049】
ＰＰＩＡおよびＰＰＩＢのリフロー後のサンプルの層および相の厚さを、図１２～１５に与えられているＴＥＭ画像およびＥＤＳマップから測定した。これらの画像およびマップは、同じ画像上の外側のメッキされた表面と併せてＮｉ層の全厚を示す。厚さ測定は、図１３および１５のＥＤＳマップに示される通り、各画像上の１０個の等間隔の場所において順次に行った。場所１は最も左の場所である。厚さ測定は表６および７で与えられている。
【0050】
【表6】
【0051】
【表7】
【0052】
消費されるメッキの厚さおよび形成される金属間化合物（ＩＭＣ）の厚さを計算するためのパラメータが表８に呈示されている。パラメータａおよびｂは、ＡｘＢｙの所与のＩＭＣ厚さを形成するために消費される元素ＡおよびＢの厚さの計算を可能にする。これらのパラメータの逆数ａ－１およびｂ－１は、所与の厚さのＡまたはＢの反応によって形成されるＩＭＣの厚さの計算を可能にする。パラメータａおよびｂの比は、反応物元素について消費される厚さの計算を可能にする。例えば、ＡｘＢｙを形成するために消費される元素Ａの所与の厚さについて、ｂ／ａ比は反応において消費されるであろうＢの厚さを与え、元素Ｂの消費される所与の厚さについてのａ／ｂ比について、逆もまた同様である。
【0053】
【表8】
【0054】
これらのパラメータによって、リフロー前のＡｇ、Ｃｕ、およびＳｎのメッキされた層の厚さが表６および７の測定から逆算され得る。これらの計算の結果は表９に示され、サンプル番号によって報告された結果と比較される。
【0055】
【表9】
【0056】
逆算された値が、メッキされた表面の非常に小さいエリアをカバーするＦＩＢカットからの単一断面の極めて小さい統計サンプルに基づくということを考えると、逆算された結果は、サンプルによって報告される結果と良好に一致している。
【0057】
ＡＴＢおよびＳＴＡＲなどのバリアを有する既存の錫コーティングシステムの発想は、Ｃｕ／Ｎｉバリアが、基材材料からのＣｕの拡散を遅らせることによってＣｕ－ＳｎのＩＭＣの成長を遅らせるということである。しかしながら、メッキされたＣｕの厚さが大きくなる場合には、過剰なＣｕがリフロー後に存在し得る。これについては、加熱時効による拡散に対するバリアがないであろう。よって、過剰なＣｕが消費されるまで、Ｃｕ－ＳｎのＩＭＣの高い率の成長が起こるであろう。メッキされたＣｕが大きすぎた場合には、それは短い時間量の加熱時効においてＳｎの全てを消費し得た。ＡｇおよびＣｕの所与の厚さについて、１５０℃／１ｗｋなどの短時間加熱時効後に消費されるＳｎの量の計算は、表８のａおよびｂパラメータを用いて直截的になされ得る。消費されるＳｎの量の等式は、
ｔＳｎ．ｃｏｎｓ．＝（ｂ／ａ）Ａｇ３ＳｎｔＡｇ＋（ｂ／ａ）Ｃｕ６Ｓｎ５ｔＣｕ
であり、ここで、ｔＳｎ．ｃｏｎｓ．＝ＩＭＣとして消費されるＳｎの厚さ、ｔＡｇおよびｔＣｕ＝それぞれ短時間加熱時効後にＩＭＣとして完全に消費されるであろうＡｇおよびＣｕのメッキ厚さである。表８から、（ｂ／ａ）Ａｇ３Ｓｎ＝０．５２９６８、（ｂ／ａ）Ｃｕ６Ｓｎ５＝１．９１９９５である。
ｔＳｎ．ｃｏｎｓ．＝（ｂ／ａ）Ａｇ３ＳｎｔＡｇ＋（ｂ／ａ）Ｃｕ６Ｓｎ５ｔＣｕ
であり、ここで、ｔＳｎ．ｃｏｎｓ．＝ＩＭＣとして消費されるＳｎの厚さ、ｔＡｇおよびｔＣｕ＝それぞれ短時間加熱時効後にＩＭＣとして完全に消費されるであろうＡｇおよびＣｕのメッキ厚さである。表８から、（ｂ／ａ）Ａｇ３Ｓｎ＝０．５２９６８、（ｂ／ａ）Ｃｕ６Ｓｎ５＝１．９１９９５である。
【0058】
表１０は、ＰＰＩサンプルＡからＤについてなされた計算の結果を示す。サンプルＡおよびＢについての計算の結果は、これらのサンプルでは、フリーなＳｎがほとんど残っていないかまたは残らないであろうということを示している。ＰＰＩＡは２～３μｉｎのフリーなＳｎを有し、ＰＰＩＢはフリーなＳｎを有さないであろう。ＰＰＩＣおよびＤはそれぞれがおよそ４０μｉｎのフリーなＳｎを有するであろう。
【0059】
【表10】
【0060】
表１１は、ＡｇおよびＣｕ厚さの種々の組み合わせについて、短時間時効においてＩＭＣとして消費されるであろうＳｎの計算された量の値を示す。標準的なＡＴＢでは、Ｃｕ仕様は７から１８μｉｎである。標準的なＡＴＢの最小Ｓｎ厚さは４０μｉｎであり、Ａｇメッキはない。表１１は、最小で５μｉｎのフリーなＳｎが標準的なＡＴＢで短時間時効後に存在するであろうということを示す。即ち、１８μｉｎの最大Ｃｕ厚さにおいて、３４．６μｉｎのＳｎがＩＭＣとして消費され、５．４μｉｎのフリーなＳｎを残すであろう。
【0061】
【表11】
【0062】
本開示の原理に従う銀の追加を従来のＡＴＢに施すためには、５μｉｎのフリーなＳｎが短時間時効後に利用可能であろうということを保証するために、即ち標準的なＡＴＢと同じ量のフリーなＳｎを保証するために、標準的なＡＴＢに対して相対的に、仕様の最大Ｃｕが減少させられることを必要とするか、または仕様の最小Ｓｎが増大させられることを必要とするかどちらかであろう。例えば、表１０に示される通り、１５μｉｎのＡｇおよび１８μｉｎのＣｕでは、短時間時効後に、４２．５μｉｎのＳｎがＩＭＣとして消費されるであろう。これらのＡｇおよびＣｕ厚さにおいて５μｉｎのフリーなＳｎを保証するために、Ｓｎの最小の仕様は、４８μｉｎであることを必要とするであろう。
【0063】
別のやり方で考慮すると、４０μｉｎの最小Ｓｎ厚さおよび１５μｉｎの最大Ａｇ厚さでは、短時間時効後に５μｉｎのフリーなＳｎを保証するには、最大Ｃｕ厚さは１４μｉｎ以下であることを必要とするであろう。厚さの他の組み合わせも可能であろう。ここでのポイントは、銀がＡＴＢに施されるために、Ｃｕおよび／またはＳｎ仕様は、フリーなＳｎが短時間時効後に利用可能であるということを保証するために、標準的なＡＴＢとは異なることを必要とするであろうということである。
【0064】
特に好ましい実施形態では、リフロー表面におけるＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の存在を保証することを助けるために、Ｃｕ層の厚さは縮減され、および／またはＳｎ層の厚さは増大されて、フリーなＳｎが短時間加熱時効後に利用可能なまま残るということを保証する。この特に好ましい実施形態では、好ましくは、約５および１５μｉｎの間のＡｇがあり、短時間時効後に少なくとも５μｉのフリーなＳｎを保証するであろうＣｕ／Ｎｉ厚さがある。Ｃｕ厚さの縮減に注目した１つの可能な構成は、４０～８０μｉｎのＳｎ／５～１５μｉｎのＡｇ／７～１４μｉｎのＣｕ／５～２０μｉｎのＮｉである。Ｓｎを増大させることに注目した別の可能な構成は、５０～８０μｉｎのＳｎ／５～１５μｉｎのＡｇ／７～１８μｉｎのＣｕ／５～２０μｉｎのＮｉである。
【0065】
表１２は追加のデータを示し、サンプル７が低い銅の好ましい実施形態を例示する。
【0066】
【表12】
【0067】
錫層におけるＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の存在は摩擦の縮減に寄与するが、本発明者らは、合計で５～１０μｉｎの銀層が、本開示の他の好ましい実施形態と比較して金属コストを縮減しつつ、摩擦（Ｒ／Ｎ）の有利な縮減を提供するために十分なＡｇ３Ｓｎ金属間化合物を生じ得るということを発見した。特に、これらの実施形態は、合計で１０μｉｎである銀層によって、０．２以下、より好ましくは０．１８以下の摩擦（Ｒ／Ｎ）を達成し得る。
【0068】
これらの実施形態はまた、ＳＡＥのＵＳＣＡＲ２－８（２０２２）（これの内容全体は参照によって本明細書に組み込まれる）に従って１５０℃における加熱時効後に少なくとも５μｉｎのフリーな錫層をもたらす。コーティングを有するコネクタの望ましい摩擦および電気特性がコネクタの耐用寿命に渡って残るであろうということを指示している。
【0069】
実施形態の前述の記載は例示および記載の目的で提供されている。それは徹底的であることまたは本開示を限定することを意図されない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般的にはその特定の実施形態には限定されず、適用可能なところでは交換可能であり、具体的に示されないまたは記載されない場合であっても、選択された実施形態に用いられ得る。これらはまた、多くのやり方で変形させられ得る。かかる変形は本開示からの逸脱と見なされるべきではなく、全てのかかる改変は本開示の範囲内に包含されることを意図される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
銅合金電気コネクタ部品であって、前記銅合金上の約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層、前記ニッケル層上の約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層、前記銅層上の合計で約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の１つ以上の銀層ならびに合計で約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の１つ以上の錫層を含む前記銅合金電気コネクタのリフロー加熱により、前記銀層および前記錫層が混合されて約８ｖｏｌ％および約４５ｖｏｌ％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成が引き起こされたコーティングが形成されている、銅合金電気コネクタ部品。
【請求項2】
銅合金電気コネクタ部品であって、前記銅合金上の約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層、前記ニッケル層上の約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層、前記銅層上の約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫層を含む前記銅合金電気コネクタ部品の加熱により、前記銀層および前記錫層が混合されて約８ｖｏｌ％および約４５％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成が引き起こされたコーティングが形成されている、銅合金電気コネクタ部品。
【請求項3】
前記コーティングが、約０．２０および約０．１３の間のＲ／Ｎを前記銅合金電気コネクタ部品に与える、請求項１又は２に記載の銅合金電気コネクタ部品。
【請求項4】
前記コーティングが、約０．１９および約０．１３５の間のＲ／Ｎを前記銅合金電気コネクタ部品に与える、請求項３に記載の銅合金電気コネクタ部品。
【請求項5】
銅合金電気コネクタ部品上のコーティングであって、前記銅合金上の約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層、前記ニッケル層上の約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層、前記銅層上の合計で約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫層を含む前記銅合金電気コネクタ部品の加熱により、前記銀層および前記錫層が混合されて８ｖｏｌ％および４５ｖｏｌ％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成が引き起こされて形成されている、銅合金電気コネクタ部品上のコーティング。
【請求項6】
前記コーティングが、約０．２０および約０．１３の間のＲ／Ｎを前記銅合金電気コネクタ部品に与える、請求項５に記載の銅合金電気コネクタ部品上のコーティング。
【請求項7】
前記コーティングが、約０．１９および約０．１３５の間のＲ／Ｎを前記銅合金電気コネクタ部品に与える、請求項６に記載の銅合金電気コネクタ部品上のコーティング。
【請求項8】
銅合金電気コネクタ部品上のコーティングを形成する方法であって、前記方法が、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を前記銅合金上に施すことと、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層を前記ニッケル層上に施すことと、合計で約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層ならびに約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫層を前記銅層上に施すことと、前記銅合金電気コネクタ部品をリフロー加熱して、前記銀層および前記錫層の混合、ならびにもたらされる銀錫層における８ｖｏｌ％および約４５ｖｏｌ％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすことと、を含む、方法。
【請求項9】
前記銀層が単層として前記銅層上に施され、前記錫層が単層として前記銀層上に施される、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記銀層および前記錫層が、複数の交互の層として施される、請求項８に記載の方法。
【請求項11】
前記コーティングが、約０．２０および約０．１３の間のＲ／Ｎを前記銅合金電気コネクタ部品に与える、請求項８ないし１０のいずれか一に記載の方法。
【請求項12】
リフロー加熱後に、前記コーティングが、約０．１９および約０．１３５の間のＲ／Ｎを前記銅合金電気コネクタ部品に与える、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
リフロー加熱前に、合計で約５μｉｎおよび約１０μｉｎの間の１つ以上の前記銀層が施される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項14】
銅合金電気コネクタ部品上にコーティングを形成する方法であって、前記方法が、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を前記銅合金上に施すことと、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層を前記ニッケル層上に施すことと、約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層を施すことと、約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫層を施すことと、前記銅合金電気コネクタ部品を加熱して、前記銀層および前記錫層の混合ならびに約２５ｖｏｌ％および約４５ｖｏｌ％の間のＡｇ３Ｓｎ金属間化合物の形成を引き起こすことと、を含む、方法。
【請求項15】
銅合金電気コネクタ部品上のコーティングを形成する方法であって、前記方法が、約５μｉｎおよび約２０μｉｎの間のニッケル層を前記銅合金上に施すことと、約７μｉｎおよび約１８μｉｎの間の銅層を前記ニッケル層上に施すことと、約５μｉｎおよび約１５μｉｎの間の銀層を施すことと、約４０μｉｎおよび約８０μｉｎの間の錫層を施すことと、を含み、前記銅層および前記ニッケル層の厚さは、少なくとも５μｉｎのフリーな前記錫層が短時間時効後に残ることを保証するように選択される、方法。
【請求項16】
前記銅層が７および１４μｉｎの間である、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記錫層が合計で少なくとも５０μｉｎである、請求項１５又は１６に記載の方法。
【国際調査報告】