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JP2018129226A - Copper terminal material and method for manufacturing the same - Google Patents

Copper terminal material and method for manufacturing the same Download PDF

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JP2018129226A
JP2018129226A JP2017022393A JP2017022393A JP2018129226A JP 2018129226 A JP2018129226 A JP 2018129226A JP 2017022393 A JP2017022393 A JP 2017022393A JP 2017022393 A JP2017022393 A JP 2017022393A JP 2018129226 A JP2018129226 A JP 2018129226A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a copper terminal material which allows the diffusion of copper from a base material made of copper or copper alloy to be effectively suppressed by a diffusion prevention layer laminated on the base material in a copper terminal material, and if a noble metal layer is provided thereon, allows the higher reliability to be kept.SOLUTION: A copper terminal material includes: a diffusion prevention layer formed on a base material made of copper or copper alloy and having a thickness of 0.1 μm or more and 10.0 μm or less; and a grain size-adjustment part formed in at least a part of the diffusion prevention layer and having an average crystal grain size of 0.3 μm or more. In the base material, a modified layer in which the content of metal in the diffusion prevention layer becomes 1.0 mass% or more is formed in a part bordering the grain size-adjustment part in a range of from a boundary face with the grain size-adjustment part to a thickness of 1 μm or more and 50 μm or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、自動車や民生機器等の電気配線の接続に使用されるコネクタ用端子として有用な銅端子材及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a copper terminal material useful as a connector terminal used for connection of electrical wiring of automobiles and consumer devices, and a method for manufacturing the same.

自動車や民生機器等の電気配線の接続に使用されるコネクタ用端子は、一般に、銅又は銅合金基材の表面に錫、金、銀などのめっきを施した銅端子材が用いられる。このうち、金、銀などの貴金属をめっきした端子材は、耐熱性に優れるため、高温環境下での使用に適している。従来、このような貴金属をめっきした端子材として、以下の特許文献に開示のものがある。   In general, a connector terminal used for connecting an electrical wiring of an automobile, a consumer device or the like is a copper terminal material obtained by plating a surface of a copper or copper alloy base material with tin, gold, silver or the like. Of these, terminal materials plated with noble metals such as gold and silver are excellent in heat resistance and are therefore suitable for use in high-temperature environments. Conventionally, terminal materials plated with such noble metals include those disclosed in the following patent documents.

特許文献1には、導電性金属基体と貴金属層との間に、平均結晶粒径が0.3μm以上である、ニッケル、コバルト、亜鉛、銅及びこれらの合金などのうちの1層以上の下地層が形成された電気接点用貴金属被覆材が開示されており、高温環境下での基体成分の拡散を抑制して、長期信頼性が高いと記載されている。この場合、下地層の結晶粒径を制御するために、基体上に下地層のためのめっきをした後、所定の条件で熱処理を行う、あるいは所定の加工率で圧延加工することも記載されている。   In Patent Document 1, there is an average crystal grain size of 0.3 μm or more between nickel, cobalt, zinc, copper, and alloys thereof between the conductive metal base and the noble metal layer. A noble metal covering material for electrical contacts in which a formation is formed is disclosed, and it is described that long-term reliability is high by suppressing diffusion of a base component in a high temperature environment. In this case, in order to control the crystal grain size of the underlayer, after the plating for the underlayer is performed on the substrate, heat treatment is performed under a predetermined condition, or rolling is performed at a predetermined processing rate. Yes.

特開2015−137421号公報JP2015-137421A

しかしながら、特許文献1記載の発明では下地層の結晶粒を肥大化することにより拡散防止層として機能させ、貴金属表面を有する接点の信頼性を向上させようとしているが、より高い信頼性向上のため、銅のさらなる拡散防止技術が望まれている。   However, in the invention described in Patent Document 1, an attempt is made to function as a diffusion preventing layer by enlarging the crystal grains of the underlayer and to improve the reliability of the contact having the noble metal surface. Therefore, further diffusion prevention technology of copper is desired.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであって、銅または銅合金からなる基材の上に拡散防止層を積層して銅端子材について基材からの銅の拡散を効果的に抑制でき、その上に貴金属層を設ける場合により信頼性を高く維持することができる銅端子材を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a diffusion prevention layer is laminated on a base material made of copper or a copper alloy to effectively diffuse copper from the base material for a copper terminal material. An object of the present invention is to provide a copper terminal material that can be suppressed and can maintain high reliability when a noble metal layer is provided thereon.

本発明の銅端子材は、銅または銅合金からなる基材上に厚さ0.1μm以上10.0μm以下の拡散防止層が形成されるとともに、該拡散防止層の少なくとも一部に、平均結晶粒径が0.3μm以上とされた粒径調整部が形成されており、前記基材のうち、前記粒径調整部に接する部分に、該粒径調整部との界面から1μm以上50μm以下の厚さの範囲で前記拡散防止層中の金属の含有率が1.0質量%以上となる変質層が形成されている。   In the copper terminal material of the present invention, a diffusion prevention layer having a thickness of 0.1 μm or more and 10.0 μm or less is formed on a substrate made of copper or a copper alloy, and an average crystal is formed on at least a part of the diffusion prevention layer. A particle size adjusting portion having a particle size of 0.3 μm or more is formed, and a portion of the base material that is in contact with the particle size adjusting portion is 1 μm or more and 50 μm or less from the interface with the particle size adjusting portion. An altered layer is formed in which the metal content in the diffusion preventing layer is 1.0% by mass or more in the thickness range.

拡散防止層の粒径調整部においては平均結晶粒径は0.3μm以上と肥大化しているため、基材からの銅の拡散経路を少なくする効果があり、また、この粒径調整部に接している基材の変質層においては基材の銅と拡散防止層の金属とが固溶しているため、その分、銅の濃度が低くなる。異種金属間の拡散速度は、界面での濃度差に比例することから、その濃度差を変質層により低減することができ、拡散防止層への基材からの銅の拡散を抑制することができる。したがって、この粒径調整部及び変質層が形成された部分では、基材からの銅の拡散を効果的に抑制することができ、その上に貴金属層を形成すれば、貴金属層への銅の拡散を防止して、貴金属層による耐熱性向上効果を有効に発揮することができる。
この場合、変質層が基材の全厚さの1%未満では、銅の拡散抑制効果に乏しく、5%を超えると基材の加工性等の材料特性を損なうおそれがある。
Since the average crystal grain size is enlarged to 0.3 μm or more in the grain size adjusting part of the diffusion preventing layer, there is an effect of reducing the copper diffusion path from the base material. In the deteriorated layer of the base material, the copper of the base material and the metal of the diffusion preventing layer are in solid solution, and accordingly, the concentration of copper is lowered accordingly. Since the diffusion rate between different metals is proportional to the concentration difference at the interface, the concentration difference can be reduced by the altered layer, and the diffusion of copper from the base material to the diffusion preventing layer can be suppressed. . Therefore, in the part where the particle size adjusting part and the altered layer are formed, it is possible to effectively suppress the diffusion of copper from the base material, and if a noble metal layer is formed thereon, the copper to the noble metal layer Diffusion can be prevented and the effect of improving heat resistance by the noble metal layer can be effectively exhibited.
In this case, if the deteriorated layer is less than 1% of the total thickness of the substrate, the copper diffusion suppressing effect is poor, and if it exceeds 5%, the material properties such as workability of the substrate may be impaired.

本発明の銅端子材において、前記拡散防止層が、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のいずれかからなる1層以上の金属層によって構成されているとよい。
これらの金属層を拡散防止層とすることにより、基材からの銅の拡散を有効に防止することができる。これらの金属層は単層でもよいし、2層以上を積層して下地層としてもよい。
In the copper terminal material of the present invention, the diffusion prevention layer may be composed of one or more metal layers made of any one of nickel, nickel alloy, cobalt, and cobalt alloy.
By using these metal layers as diffusion preventing layers, it is possible to effectively prevent copper from diffusing from the base material. These metal layers may be a single layer, or two or more layers may be laminated to form an underlayer.

本発明の銅端子材において、前記拡散防止層における前記粒径調整部の上に、金、金合金、銀、銀合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のいずれか1層以上からなる厚さ0.1μm以上5.0μm以下の貴金属層が形成されているものとするとよい。
拡散防止層における粒径調整部の上にこれらの貴金属層を形成することにより、端子材としての耐熱性を有効に発揮することができる。
In the copper terminal material of the present invention, any one of gold, a gold alloy, silver, a silver alloy, palladium, a palladium alloy, platinum, a platinum alloy, rhodium, and a rhodium alloy is formed on the particle size adjusting portion in the diffusion preventing layer. It is preferable that a noble metal layer having a thickness of 0.1 μm or more and 5.0 μm or less is formed.
By forming these noble metal layers on the particle size adjusting portion in the diffusion preventing layer, the heat resistance as the terminal material can be effectively exhibited.

本発明の銅端子材の製造方法は、前記基材の表面に金属被覆層を形成した後、該金属被覆層の表面の少なくとも一部にレーザ光を照射することにより、前記金属被覆層を、前記レーザ光が照射された部分が前記粒径調整部とされた前記拡散防止層とするとともに、前記粒径調整部に接する部分の前記基材に前記変質層を形成する。   In the method for producing a copper terminal material of the present invention, after forming a metal coating layer on the surface of the base material, the metal coating layer is irradiated by irradiating at least part of the surface of the metal coating layer with a laser beam. The portion irradiated with the laser light serves as the diffusion preventing layer serving as the particle size adjusting unit, and the deteriorated layer is formed on the base material in a portion in contact with the particle size adjusting unit.

前述した特許文献においては、下地層の結晶粒の肥大化のために、めっき後に熱処理をしており、そのような方法では、基材の全体の組織も肥大化し所望の材料特性が得られないという問題がある。更に、めっき後に圧延加工をする方法では、基材の組織も変化するため基材の所望の材料特性が得られないという問題がある。
本発明の方法では、レーザ光の照射で金属被覆層を表面側から加熱して結晶粒を肥大化するようにしているので、複雑な工程を必要とすることなく、短時間で、ごく表面の結晶粒を局所的に肥大化することができる。このため、端子として基材からの銅の拡散を抑制したい部分のみ金属被覆層の結晶粒を肥大化し、基材に変質層を形成することができる。また、レーザ光を照射しない領域では、基材の材料特性を変化させるおそれがなく、銅端子材としての所望の加工性等の材料特性を維持することができる。
In the above-mentioned patent document, heat treatment is performed after plating in order to enlarge the crystal grains of the underlayer. With such a method, the entire structure of the base material is enlarged and desired material characteristics cannot be obtained. There is a problem. Furthermore, in the method of rolling after plating, there is a problem that desired material properties of the substrate cannot be obtained because the structure of the substrate also changes.
In the method of the present invention, the metal coating layer is heated from the surface side by irradiation with laser light so that the crystal grains are enlarged. The crystal grains can be locally enlarged. For this reason, only the part which wants to suppress the spreading | diffusion of copper from a base material as a terminal can enlarge the crystal grain of a metal coating layer, and can form a deteriorated layer in a base material. Moreover, in the area | region which does not irradiate a laser beam, there is no possibility that the material characteristic of a base material may be changed, and material characteristics, such as desired workability as a copper terminal material, can be maintained.

本発明の銅端子材の製造方法において、前記レーザ光が、固体レーザ、ファイバーレーザ、半導体レーザもしくはガスレーザより得られる、波長が400nm以上11μm以下の範囲のレーザ光であるとよい。
これらのレーザで上記範囲の波長のレーザ光を照射することにより、金属被覆層を効果的に肥大化することができる。
In the method for producing a copper terminal material of the present invention, the laser beam may be a laser beam obtained from a solid laser, fiber laser, semiconductor laser, or gas laser and having a wavelength in the range of 400 nm to 11 μm.
By irradiating laser light having a wavelength in the above range with these lasers, the metal coating layer can be effectively enlarged.

本発明の銅端子材の製造方法において、前記基材の表面に金属被覆層を形成した後、該金属被覆層の表面の少なくとも一部に前記貴金属層を形成し、該貴金属層の表面にレーザ光を照射することにより、前記金属被覆層を、前記レーザ光が照射された部分が前記粒径調整部とされた前記拡散防止層とするとともに、前記粒径調整部に接する部分の前記基材に前記変質層を形成する。   In the method for producing a copper terminal material of the present invention, after forming a metal coating layer on the surface of the substrate, the noble metal layer is formed on at least a part of the surface of the metal coating layer, and a laser is applied to the surface of the noble metal layer. By irradiating light, the metal coating layer is used as the diffusion preventing layer in which the portion irradiated with the laser light is the particle size adjusting portion, and the base material in the portion in contact with the particle size adjusting portion And forming the altered layer.

この場合も、金属被覆層の表面にレーザ光を照射する方法の場合と同様に、基材からの銅の拡散を抑制したい部分である貴金属層を形成した部分のみ金属被覆層の結晶粒を肥大化し、基材に変質層を形成することができ、また、レーザ光を照射しない領域では、基材の材料特性を変化させるおそれがなく、銅端子材としての所望の加工性等の材料特性を維持することができる。   In this case, as in the case of the method of irradiating the surface of the metal coating layer with laser light, the crystal grains of the metal coating layer are enlarged only in the portion where the noble metal layer, which is the portion where copper diffusion from the substrate is to be suppressed, is formed. In the region where the laser beam is not irradiated, there is no possibility of changing the material properties of the substrate, and the desired properties such as workability as a copper terminal material can be obtained. Can be maintained.

本発明の銅端子材の製造方法において、前記レーザ光が、固体レーザ、ファイバーレーザ、半導体レーザもしくはガスレーザより得られる、波長が200nm以上1.1μm以下の範囲のレーザ光であるとよい。
これらのレーザで上記範囲の波長のレーザ光を貴金属層の上から照射することにより、金属被覆層を効果的に肥大化することができる。
In the method for producing a copper terminal material of the present invention, the laser light may be laser light obtained from a solid laser, fiber laser, semiconductor laser, or gas laser and having a wavelength in the range of 200 nm to 1.1 μm.
By irradiating laser light having a wavelength in the above-mentioned range with these lasers from above the noble metal layer, the metal coating layer can be effectively enlarged.

本発明によれば、拡散防止層の粒径調整部により銅の拡散経路を少なくするとともに、基材の変質層により基材自体の銅の拡散を抑制することができ、銅の拡散抑制効果を高めることができ、その上に貴金属層を設ける場合に信頼性を高く維持することができる銅端子材を提供することができる。   According to the present invention, the copper diffusion path can be reduced by the particle size adjusting portion of the diffusion prevention layer, and the copper diffusion of the base material itself can be suppressed by the altered layer of the base material. It is possible to provide a copper terminal material that can be increased and can maintain high reliability when a noble metal layer is provided thereon.

本発明の実施形態の銅端子材を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the copper terminal material of embodiment of this invention. 実施形態の銅端子材の第1の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st manufacturing method of the copper terminal material of embodiment. 第1の製造方法の製造途中で金属被覆層にレーザ光を照射している状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state which has irradiated the laser beam to the metal coating layer in the middle of manufacture of the 1st manufacturing method. 実施形態の銅端子材の第2の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd manufacturing method of the copper terminal material of embodiment. 第2の製造方法の製造途中で金属被覆層に貴金属層を形成した状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state which formed the noble metal layer in the metal coating layer in the middle of manufacture of the 2nd manufacturing method. 貴金属層を形成した後にレーザ光を照射している状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state which irradiates the laser beam after forming a noble metal layer.

本発明の実施形態の銅端子材について説明する。
<銅端子材の構成>
実施形態の銅端子材1は、図1に断面を模式的に示したように、銅または銅合金からなる基材2上に、拡散防止層3を介して、貴金属層4が積層されている。
基材2は、銅または銅合金からなるものであれば、特に、その組成が限定されるものではない。この場合、貴金属層4が形成されている部分の直下においては、基材2の銅と拡散防止層3中の金属とが固溶状態とされた変質層2aが形成されている。ここでの変質層2aとは、基材2と拡散防止層3との境界面より基材2側に形成される領域であって、かつ、拡散防止層3中の主要成分である金属(後述するニッケル、もしくはコバルト)の含有率が、1.0質量%以上である領域とした。尚、拡散防止層中の金属の含有量の測定方法は、銅端子材1の断面より、基材2と拡散防止層3との境界面より基材2側に形成される領域を、EPMA(Electron Probe Micro Analysis)によって定量分析することにより確認することができる。
The copper terminal material of embodiment of this invention is demonstrated.
<Composition of copper terminal material>
In the copper terminal material 1 of the embodiment, as schematically shown in cross section in FIG. 1, a noble metal layer 4 is laminated on a base material 2 made of copper or a copper alloy via a diffusion prevention layer 3. .
If the base material 2 consists of copper or a copper alloy, the composition in particular will not be limited. In this case, immediately below the portion where the noble metal layer 4 is formed, an altered layer 2a in which the copper of the base material 2 and the metal in the diffusion preventing layer 3 are in a solid solution state is formed. The altered layer 2a here is a region formed on the side of the base material 2 from the boundary surface between the base material 2 and the diffusion prevention layer 3, and is a metal that is a main component in the diffusion prevention layer 3 (described later) The content ratio of nickel or cobalt is 1.0% by mass or more. In addition, the measuring method of content of the metal in a diffusion prevention layer is the area | region formed in the base material 2 side from the interface of the base material 2 and the diffusion prevention layer 3 from the cross section of the copper terminal material 1, EPMA ( This can be confirmed by quantitative analysis using an Electron Probe Micro Analysis).

拡散防止層3は、厚さが0.1μm以上10.0μm以下であり、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のいずれかからなる1層以上の金属層によって構成されている。1種以上の金属層であるから、ニッケルまたはニッケル合金からなる拡散防止層3、コバルトまたはコバルト合金からなる拡散防止層3、もしくは、ニッケルまたはニッケル合金からなる金属層とコバルトまたはコバルト合金からなる金属層との2層構造の拡散防止層3、あるいはこれらの3種以上を組み合わせて積層した拡散防止層3としてもよい。いずれの場合も、拡散防止層3全体としての厚さが0.1μm以上10.0μm以下である。この拡散防止層3は、基材2からの銅の拡散を防止する機能があり、その厚さが0.1μm未満では、銅の拡散を防止する効果が乏しく、厚さが10.0μmを超えるとプレス加工時に割れが生じ易い。拡散防止層3の厚さは、0.1μm以上3.0μm以下がより好ましい。   The diffusion prevention layer 3 has a thickness of 0.1 μm or more and 10.0 μm or less, and is constituted by one or more metal layers made of nickel, nickel alloy, cobalt, or cobalt alloy. Since it is one or more kinds of metal layers, diffusion preventing layer 3 made of nickel or nickel alloy, diffusion preventing layer 3 made of cobalt or cobalt alloy, or metal layer made of nickel or nickel alloy and metal made of cobalt or cobalt alloy It is good also as the diffusion prevention layer 3 which laminated | stacked combining these 3 or more types of the diffusion prevention layer 3 of 2 layer structure with a layer. In any case, the thickness of the diffusion preventing layer 3 as a whole is 0.1 μm or more and 10.0 μm or less. The diffusion preventing layer 3 has a function of preventing the diffusion of copper from the base material 2. When the thickness is less than 0.1 μm, the effect of preventing the diffusion of copper is poor, and the thickness exceeds 10.0 μm. And cracks are likely to occur during pressing. The thickness of the diffusion preventing layer 3 is more preferably 0.1 μm or more and 3.0 μm or less.

また、この拡散防止層3は、貴金属層4が積層されている部分(基材2の変質層2aと接している部分)においては、平均結晶粒径が0.3μm以上とされた粒径調整部3aが形成されている。貴金属層4と接する部分の平均結晶粒径が0.3μm以上であることから、拡散経路を少なくして、基材2から貴金属層4への銅の拡散を有効に防止することができる。この粒径調整部3a以外の領域における拡散防止層3の平均結晶粒径は0.3μm未満である。   The diffusion preventing layer 3 has a grain size adjustment in which the average crystal grain size is 0.3 μm or more in the portion where the noble metal layer 4 is laminated (the portion in contact with the altered layer 2a of the base material 2). Part 3a is formed. Since the average crystal grain size of the portion in contact with the noble metal layer 4 is 0.3 μm or more, the diffusion path can be reduced and the diffusion of copper from the substrate 2 to the noble metal layer 4 can be effectively prevented. The average crystal grain size of the diffusion preventing layer 3 in the region other than the grain size adjusting unit 3a is less than 0.3 μm.

貴金属層4は、金、金合金、銀、銀合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のいずれか1層以上からなり、その厚さは0.1μm以上5.0μm以下とされる。この貴金属層4は、端子材の耐熱性を向上させ、また接触抵抗を低減させる効果がある。その厚さが0.1μm未満では、耐熱性向上、接触抵抗の低減などの貴金属としての特性を得られない。厚さが5.0μmを超えると、端子10へのプレス加工時に割れが発生するおそれがある。貴金属層4の厚さは、0.1μm以上1.0μm以下がより好ましい。   The noble metal layer 4 is composed of one or more of gold, gold alloy, silver, silver alloy, palladium, palladium alloy, platinum, platinum alloy, rhodium, and rhodium alloy, and the thickness thereof is 0.1 μm or more and 5.0 μm or less. It is said. This noble metal layer 4 has the effect of improving the heat resistance of the terminal material and reducing the contact resistance. If the thickness is less than 0.1 μm, characteristics as a noble metal such as improved heat resistance and reduced contact resistance cannot be obtained. When the thickness exceeds 5.0 μm, there is a possibility that cracking may occur during the pressing process on the terminal 10. The thickness of the noble metal layer 4 is more preferably 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.

次に、この銅端子材1の製造方法について説明する。この製造方法としては、図2及び図3に示すように、基材2の上に拡散防止層3を形成してから貴金属層4を形成する第1の製造方法と、図4及び図5に示すように、基材2の上に金属被覆層3´を形成した後に貴金属層を形成し、その後に金属被覆層3´を拡散防止層3とする第2の製造方法とがある。   Next, the manufacturing method of this copper terminal material 1 is demonstrated. As shown in FIGS. 2 and 3, the manufacturing method includes a first manufacturing method in which the noble metal layer 4 is formed after the diffusion prevention layer 3 is formed on the substrate 2, and FIGS. 4 and 5. As shown, there is a second manufacturing method in which the noble metal layer is formed after the metal coating layer 3 ′ is formed on the substrate 2, and then the diffusion barrier layer 3 is used as the metal coating layer 3 ′.

<第1の製造方法>
まず、第1の製造方法を図2のフローチャートにしたがって説明する。
基材2として、銅または銅合金からなる板材を用意し、図2に示す工程順で銅端子材1を製造する。
まず、この板材に脱脂、酸洗等をすることによって表面を清浄にする前処理を行う(前処理工程)。
次に、拡散防止層3のための金属被覆層3´を形成する(金属被覆層形成工程)。金属被覆層3´の形成はめっき処理により行うのが好適である。
金属被覆層3´がニッケルまたはニッケル合金からなる場合、そのめっき浴は、緻密なニッケル主体の膜が得られるものであれば特に限定されず、公知のワット浴やスルファミン酸浴、クエン酸浴などを用いて電気めっきにより形成することができる。ニッケル合金めっきとしてはニッケルタングステン(Ni−W)合金、ニッケルリン(Ni−P)合金、ニッケルコバルト(Ni−Co)合金、ニッケルクロム(Ni−Cr)合金、ニッケル鉄(Ni−Fe)合金、ニッケル亜鉛(Ni−Zn)合金、ニッケルボロン(Ni−B)合金などを利用することができる。
<First manufacturing method>
First, the first manufacturing method will be described with reference to the flowchart of FIG.
A plate material made of copper or a copper alloy is prepared as the base material 2, and the copper terminal material 1 is manufactured in the order shown in FIG. 2.
First, pretreatment is performed to clean the surface of the plate material by degreasing, pickling, or the like (pretreatment step).
Next, a metal coating layer 3 ′ for the diffusion preventing layer 3 is formed (metal coating layer forming step). The formation of the metal coating layer 3 ′ is preferably performed by a plating process.
When the metal coating layer 3 'is made of nickel or a nickel alloy, the plating bath is not particularly limited as long as a dense nickel-based film can be obtained, and a known watt bath, sulfamic acid bath, citric acid bath, etc. Can be formed by electroplating. As nickel alloy plating, nickel tungsten (Ni-W) alloy, nickel phosphorus (Ni-P) alloy, nickel cobalt (Ni-Co) alloy, nickel chromium (Ni-Cr) alloy, nickel iron (Ni-Fe) alloy, A nickel zinc (Ni—Zn) alloy, a nickel boron (Ni—B) alloy, or the like can be used.

金属被覆層3´がコバルトまたはコバルト合金からなる場合、そのめっき浴は、一般的なコバルトめっき浴を用いればよく、例えば、スルファミン酸浴、硫酸コバルト浴等を用いることができる。
端子へのプレス曲げ性と銅に対するバリア性を勘案すると、スルファミン酸浴から得られる純ニッケルめっき、純コバルトめっきが望ましい。
When the metal coating layer 3 ′ is made of cobalt or a cobalt alloy, a general cobalt plating bath may be used as the plating bath. For example, a sulfamic acid bath, a cobalt sulfate bath, or the like can be used.
Considering the press bendability to the terminal and the barrier property against copper, pure nickel plating and pure cobalt plating obtained from a sulfamic acid bath are desirable.

このようにして基材2の上に金属被覆層3´を形成した後、図3に示すように、その金属被覆層3´の貴金属層4が形成される部分の表面にレーザ光Lを照射して、金属被覆層3´を局部的に加熱する。尚、貴金属層4が形成される部分のサイズが、レーザ光Lの焦点サイズよりも小さい場合は、レーザ光Lを走査(スキャン)することなく照射する。それに対して、貴金属層4が形成される部分のサイズが、レーザ光Lの焦点サイズよりも大きい場合は、ガルバノミラー等のスキャニングミラーを使用し、貴金属層4が形成される部分全体に、レーザ光Lを走査(スキャン)して照射する(レーザ光照射工程)。
レーザ光としては、固体レーザ、ファイバーレーザ、半導体レーザ(LD)もしくはガスレーザを用いることができる。レーザ光の波長は、400nm以上11μm以下の範囲であり、金属被覆層3´表面における単位面積当たりの照射エネルギーが1.0×10J/cm以上1.0×10J/cm以下となるように照射する。
After forming the metal coating layer 3 ′ on the substrate 2 in this way, as shown in FIG. 3, the surface of the portion of the metal coating layer 3 ′ where the noble metal layer 4 is formed is irradiated with the laser beam L. Then, the metal coating layer 3 'is locally heated. In addition, when the size of the part where the noble metal layer 4 is formed is smaller than the focal size of the laser beam L, the laser beam L is irradiated without scanning. On the other hand, when the size of the portion where the noble metal layer 4 is formed is larger than the focal size of the laser beam L, a scanning mirror such as a galvano mirror is used, and the laser is applied to the entire portion where the noble metal layer 4 is formed. The light L is scanned and irradiated (laser light irradiation step).
As the laser light, a solid laser, a fiber laser, a semiconductor laser (LD), or a gas laser can be used. The wavelength of the laser light is in the range of 400 nm to 11 μm, and the irradiation energy per unit area on the surface of the metal coating layer 3 ′ is 1.0 × 10 2 J / cm 2 or more and 1.0 × 10 6 J / cm 2. Irradiate so that:

レーザ光は波長の揃った高エネルギー密度の光を局所的に集光することが可能という特徴を有していることから、レーザ光を使用することにより、複雑な工程を必要とすることなく、短時間に、ごく表面の結晶粒を局所的に肥大化させることができる。このレーザ光の照射により、レーザ光が照射された部分に、平均結晶粒径が0.3μm以上とされた粒径調整部3aが形成される。また、このレーザ光の照射による熱が基材2にも局部的に伝達することから、粒径調整部3aに接している部分の基材2の銅に拡散防止層3中の金属が固溶して変質層2aが生じる。このため、この変質層2aにおいては銅の濃度が低減し、その分、拡散防止層3(粒径調整部3a)への拡散が抑制される。
このようにして、金属被覆層3´にレーザ光照射工程を施すことにより、レーザ光Lが照射された部分が粒径調整部3aとなった拡散防止層3が形成されるとともに、その粒径調整部3aに接している部分の基材2に変質層2aが形成される。
Since laser light has the feature of being able to locally collect high energy density light with a uniform wavelength, by using laser light, a complicated process is not required. In a short time, the crystal grains on the very surface can be locally enlarged. By this laser light irradiation, a particle size adjusting portion 3a having an average crystal grain size of 0.3 μm or more is formed in the portion irradiated with the laser light. In addition, since the heat generated by the laser light irradiation is also locally transmitted to the base material 2, the metal in the diffusion prevention layer 3 is dissolved in the copper of the base material 2 in contact with the particle size adjusting portion 3a. Thus, the deteriorated layer 2a is generated. For this reason, in this deteriorated layer 2a, the copper concentration is reduced, and the diffusion to the diffusion preventing layer 3 (particle size adjusting portion 3a) is suppressed accordingly.
In this way, by performing the laser beam irradiation process on the metal coating layer 3 ′, the diffusion prevention layer 3 in which the portion irradiated with the laser beam L becomes the particle size adjusting unit 3 a is formed, and the particle size thereof The deteriorated layer 2a is formed on the portion of the base material 2 that is in contact with the adjusting portion 3a.

次に、この拡散防止層3の貴金属層4が形成される部分に、図3に二点鎖線で示すように開口部Maを有するマスクMを積層し、めっき浴に浸漬してマスクMの開口部Maに露出している表面に貴金属層4を形成する(貴金属層形成工程)。
貴金属が金(Au)または金合金からなる場合、そのめっき浴は、シアン化金カリウムを主成分とするシアン浴、クエン酸等を用いたノンシアン浴いずれも用いることができる。金めっき浴の温度は15℃以上50℃以下、電流密度は0.1A/dm以上10A/dm以下とされる。
貴金属が銀(Ag)または銀合金からなる場合、そのめっき浴は、アルカリシアン浴、中性シアン浴、ノンシアン浴のいずれも用いることができる。銀めっき浴の温度は15℃以上50℃以下、電流密度は0.1A/dm以上10A/dm以下とされる。
貴金属がパラジウム(Pd)またはパラジウム合金からなる場合、そのめっき浴は、中性あるいはアルカリ性のアンモニウム水溶液であり、代表的なパラジウム化合物としては、塩化パラジウム、ジニトロジアンミンパラジウムやジジクロロアミノパラジウムなどが用いられ、いずれの浴も用いることができる。パラジウムめっき浴の温度は35℃以上60℃以下、電流密度は0.5A/dm以上5A/dm以下とされる。
貴金属が白金(Pt)または白金合金からなる場合、そのめっき浴は、大きく分けて2価(II価)の白金化合物を使用する浴と4価(IV価)の白金化合物を使用する浴があり、酸性から中性で、2価の白金化合物としてジニトロジアミノ白金、水酸化白金カリウムを使用する浴、あるいは、アルカリ性で、4価の白金化合物としてヘキサクロリド白金酸を使用する浴などがあり、いずれの浴も用いることができる。白金めっき浴の温度は65℃以上90℃以下、電流密度は0.1A/dm以上5.0A/dm以下とされる。
貴金属がロジウム(Rh)またはロジウム合金からなる場合、そのめっき浴は、硫酸浴、リン酸浴、ほうふっ酸浴およびスルファミン酸浴のいずれも用いることができる。ロジウムめっき浴の温度は、35℃以上60℃以下、電流密度は0.3A/dm以上30A/dm以下とされる。
貴金属層4を形成した後、マスクMを外すと銅端子材1が完成する。
Next, a mask M having an opening Ma as shown by a two-dot chain line in FIG. 3 is laminated on the portion of the diffusion prevention layer 3 where the noble metal layer 4 is formed, and immersed in a plating bath to open the mask M. The noble metal layer 4 is formed on the surface exposed to the portion Ma (noble metal layer forming step).
When the noble metal is made of gold (Au) or a gold alloy, the plating bath can be either a cyan bath mainly composed of potassium gold cyanide or a non-cyan bath using citric acid or the like. Temperature of the metallic bath 15 ℃ above 50 ° C. or less, the current density is set to 0.1 A / dm 2 or more 10A / dm 2 or less.
When the noble metal is made of silver (Ag) or a silver alloy, any of alkaline cyan bath, neutral cyan bath and non-cyan bath can be used as the plating bath. Temperature of the silver plating bath is 15 ℃ or 50 ° C. or less, the current density is set to 0.1 A / dm 2 or more 10A / dm 2 or less.
When the noble metal is made of palladium (Pd) or a palladium alloy, the plating bath is a neutral or alkaline aqueous ammonium solution, and typical palladium compounds include palladium chloride, dinitrodiammine palladium, dichloroaminopalladium and the like. Any bath can be used. The temperature of the palladium plating bath is 35 ° C. or more and 60 ° C. or less, and the current density is 0.5 A / dm 2 or more and 5 A / dm 2 or less.
When the noble metal is made of platinum (Pt) or a platinum alloy, the plating bath is roughly divided into a bath using a divalent (II) platinum compound and a bath using a tetravalent (IV) platinum compound. There are baths that use dinitrodiaminoplatinum and potassium platinum hydroxide as divalent platinum compounds as acidic to neutral, or baths that use hexachloride platinic acid as alkaline and tetravalent platinum compounds. The bath can also be used. The temperature of the platinum plating bath is 65 ° C. or more and 90 ° C. or less, and the current density is 0.1 A / dm 2 or more and 5.0 A / dm 2 or less.
When the noble metal is made of rhodium (Rh) or a rhodium alloy, any of a sulfuric acid bath, a phosphoric acid bath, a borofluoric acid bath, and a sulfamic acid bath can be used as the plating bath. The temperature of the rhodium plating bath is 35 ° C. or more and 60 ° C. or less, and the current density is 0.3 A / dm 2 or more and 30 A / dm 2 or less.
After forming the noble metal layer 4, when the mask M is removed, the copper terminal material 1 is completed.

このようにして製造された銅端子材1は、基材2の上に拡散防止層3が形成され、その上に部分的に貴金属層4が形成されている。そして、プレス加工等により端子の形状に加工される。
この端子は、貴金属層4が積層されている部分では、基材2に拡散防止層3の金属が固溶した変質層2aが形成され、さらに拡散防止層3に平均結晶粒径が0.3μm以上となった粒径調整部3aが形成されているので、基材2からの銅の貴金属層4への拡散を有効に防止することができ、優れた耐熱性を維持することができる。例えば、200℃の温度に長時間(〜1000時間)晒しても、基材2の銅が拡散防止層3を拡散して、貴金属層4上に析出することを抑制することができる。
また、レーザ光を金属被覆層3´のうちの必要な部分についてのみ、その表面から照射したので、レーザ光を照射しない領域においては銅または銅合金からなる基材2の材料特性を変化させることはなく、端子への加工性等の材料特性を良好に維持することができる。
In the copper terminal material 1 manufactured in this way, the diffusion preventing layer 3 is formed on the base material 2, and the noble metal layer 4 is partially formed thereon. And it is processed into the shape of a terminal by press processing or the like.
In this terminal, in the portion where the noble metal layer 4 is laminated, an altered layer 2a in which the metal of the diffusion preventing layer 3 is formed as a solid solution is formed on the substrate 2, and the average crystal grain size is 0.3 μm in the diffusion preventing layer 3. Since the particle size adjusting portion 3a is formed as described above, diffusion of copper from the base material 2 to the noble metal layer 4 can be effectively prevented, and excellent heat resistance can be maintained. For example, even when exposed to a temperature of 200 ° C. for a long time (up to 1000 hours), it is possible to suppress the copper of the base material 2 from diffusing the diffusion preventing layer 3 and being deposited on the noble metal layer 4.
In addition, since the laser beam is irradiated only from the surface of the necessary portion of the metal coating layer 3 ′, the material characteristics of the base material 2 made of copper or copper alloy are changed in the region where the laser beam is not irradiated. However, the material properties such as workability to the terminal can be maintained well.

<第2の製造方法>
次に、第2の製造方法を図4のフローチャートにしたがって説明する。この第2の製造方法においても、基材に対する前処理工程、金属被覆層形成工程は第1の製造方法と同じである。
これらの工程により基材2の上に金属被覆層3´を形成した後、図5に示すように、その金属被覆層3´の上に、貴金属層4が形成される部分に開口部Maを有するマスクMを積層しておき、その開口部Maから露出する表面に貴金属層4をめっきにより形成した後、マスクMを外す(貴金属層形成工程)。貴金属のめっき条件は前述の第1の製造方法と同様である。
次に、図6に示すように、貴金属層4の上からレーザ光を照射し、金属被覆層3´を局部的に加熱する。尚、貴金属層4が形成される部分のサイズが、レーザ光の焦点サイズよりも小さい場合は、レーザ光を走査(スキャン)することなく照射する。それに対して、貴金属層4が形成される部分のサイズが、レーザ光の焦点サイズよりも大きい場合は、ガルバノミラー等のスキャニングミラーを使用し、貴金属層4が形成される部分全体に、レーザ光を走査(スキャン)して照射する(レーザ光照射工程)。
<Second production method>
Next, the second manufacturing method will be described with reference to the flowchart of FIG. Also in the second manufacturing method, the pretreatment process for the base material and the metal coating layer forming process are the same as in the first manufacturing method.
After forming the metal coating layer 3 ′ on the base material 2 by these steps, as shown in FIG. 5, an opening Ma is formed on the metal coating layer 3 ′ in the portion where the noble metal layer 4 is formed. The mask M is stacked, the noble metal layer 4 is formed on the surface exposed from the opening Ma by plating, and then the mask M is removed (noble metal layer forming step). The precious metal plating conditions are the same as in the first manufacturing method described above.
Next, as shown in FIG. 6, laser light is irradiated from above the noble metal layer 4 to locally heat the metal coating layer 3 ′. In addition, when the size of the portion where the noble metal layer 4 is formed is smaller than the focal size of the laser beam, the laser beam is irradiated without scanning. On the other hand, when the size of the portion where the noble metal layer 4 is formed is larger than the focal size of the laser beam, a scanning mirror such as a galvano mirror is used, and the laser beam is applied to the entire portion where the noble metal layer 4 is formed. Are scanned and irradiated (laser beam irradiation step).

レーザ光としては、固体レーザ、ファイバーレーザ、半導体レーザ(LD)もしくはガスレーザを用いることができる。レーザ光の波長は、200nm以上1.1μm以下の範囲であり、金属被覆層3´表面における単位面積当たりの照射エネルギーが1.0×10J/cm以上1.0×10J/cm以下となるように照射する。
このレーザ光の照射により、貴金属層4を通過したレーザ光によって金属被覆層3´が加熱され、貴金属層4の直下の部分の結晶粒が平均結晶粒径で0.3μm以上に肥大化した粒径調整部3aを有する拡散防止層3が形成され、さらに、この粒径調整部3aに接している基材2に変質層2aが形成される。
As the laser light, a solid laser, a fiber laser, a semiconductor laser (LD), or a gas laser can be used. The wavelength of the laser light is in the range of 200 nm to 1.1 μm, and the irradiation energy per unit area on the surface of the metal coating layer 3 ′ is 1.0 × 10 2 J / cm 2 to 1.0 × 10 6 J /. Irradiation is carried out so as to be not more than cm 2
By this laser light irradiation, the metal coating layer 3 ′ is heated by the laser light that has passed through the noble metal layer 4, and the crystal grains immediately below the noble metal layer 4 are enlarged to an average crystal grain size of 0.3 μm or more. The diffusion preventing layer 3 having the diameter adjusting portion 3a is formed, and further, the altered layer 2a is formed on the substrate 2 in contact with the particle size adjusting portion 3a.

この場合、貴金属層4はレーザ光に対する反射率が高く吸収率が低いので、波長が短いものがよく、前述した200nm以上1.1μm以下の波長のレーザ光が好ましく、貴金属層4に吸収されたレーザ光の熱エネルギーによって瞬時に金属被覆層3´が加熱され、結晶粒の肥大化が生じる。
このようにして製造された銅端子材1は、基材2の上に拡散防止層3が形成されるとともに、基材2の一部に拡散防止層3中の金属が固溶した変質層2aが形成され、その変質層2aの上に、拡散防止層3中の平均結晶粒径が0.3μm以上となた粒径調整部3aが形成され、その上に貴金属層4が形成されている。そして、第1の製造方法と同様に、プレス加工等により端子の形状に加工される。
この第2の製造方法では、貴金属層4を形成した後にレーザ光を照射しているので、確実に貴金属層4の直下の拡散防止層3に粒径調整部3a及びその直下の基材2に変質層2aを形成することができる。
In this case, since the noble metal layer 4 has a high reflectivity with respect to the laser beam and a low absorptance, the noble metal layer 4 preferably has a short wavelength. The metal coating layer 3 'is instantaneously heated by the thermal energy of the laser beam, and crystal grains are enlarged.
The copper terminal material 1 manufactured in this manner has an altered layer 2a in which a diffusion preventing layer 3 is formed on a substrate 2 and a metal in the diffusion preventing layer 3 is dissolved in a part of the substrate 2. A grain size adjusting portion 3a having an average crystal grain size of 0.3 μm or more in the diffusion preventing layer 3 is formed on the altered layer 2a, and a noble metal layer 4 is formed thereon. . And like the 1st manufacturing method, it is processed into the shape of a terminal by press processing etc.
In this second manufacturing method, since the laser beam is irradiated after the noble metal layer 4 is formed, the particle size adjusting portion 3a and the base material 2 immediately below it are surely applied to the diffusion preventing layer 3 immediately below the noble metal layer 4. The altered layer 2a can be formed.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、実施形態では、金属被覆層3´及び貴金属層4をめっきにより形成したが、スパッタリング等の他の薄膜形成法によってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the embodiment, the metal coating layer 3 ′ and the noble metal layer 4 are formed by plating, but other thin film forming methods such as sputtering may be used.

基材として、表1に示すCDA(Copper Development Association)合金番号の厚さ0.25mmの材料を使用した。前処理として、電解脱脂(NaOH水溶液60g/リットルを用いて、液温60℃、電流密度2.5ASD(A/dm)、脱脂時間60秒間)及び酸洗(硫酸10%水溶液、液温25℃、浸漬時間30秒間)を行った。 As the base material, a material having a thickness of 0.25 mm with a CDA (Copper Development Association) alloy number shown in Table 1 was used. As pretreatment, electrolytic degreasing (using 60 g / l NaOH aqueous solution, liquid temperature 60 ° C., current density 2.5 ASD (A / dm 2 ), degreasing time 60 seconds) and pickling (10% sulfuric acid aqueous solution, liquid temperature 25 C., immersion time 30 seconds).

また、金属被覆層はめっき法により形成し、金属被覆層が、ニッケル(Ni)の場合、スルファミン酸ニッケル4水和物の水溶液、500g/リットルと、塩化ニッケルの水溶液、30g/リットルと、ホウ酸の水溶液、30g/リットルとを用いて、液温50℃、電流密度15ASDにて、表1記載の厚さ及び結晶粒径のニッケル(Ni)からなる金属被覆層を得た。また、金属被覆層がコバルト(Co)の場合、スルファミン酸コバルト4水和物の水溶液、500g/リットルと、塩化コバルトの水溶液、30g/リットルと、ホウ酸の水溶液、30g/リットルとを用いて、液温50℃、電流密度6ASDにて、表1記載の厚さ及び結晶粒径のコバルト(Co)からなる金属被覆層を得た。
レーザ光の照射は、貴金属層が形成される箇所の所定のエリアに対して、表1に記載のレーザの種類及び条件にて照射を行った。尚、焦点サイズよりも貴金属層が形成されるエリアが大きい場合は、表1記載の条件のレーザ光を複数回照射することによりエリア全体に照射した。
表1中、照射エネルギーにおいて「.E+」及びこれに続く数字は、指数表記を示しており、例えば「4.0.E+3」であると「4.0×10」を示す。
The metal coating layer is formed by plating. When the metal coating layer is nickel (Ni), an aqueous solution of nickel sulfamate tetrahydrate, 500 g / liter, an aqueous solution of nickel chloride, 30 g / liter, boron Using an acid aqueous solution, 30 g / liter, a metal coating layer made of nickel (Ni) having a thickness and a crystal grain size shown in Table 1 was obtained at a liquid temperature of 50 ° C. and a current density of 15 ASD. When the metal coating layer is cobalt (Co), an aqueous solution of cobalt sulfamate tetrahydrate, 500 g / liter, an aqueous solution of cobalt chloride, 30 g / liter, an aqueous solution of boric acid, 30 g / liter are used. At a liquid temperature of 50 ° C. and a current density of 6 ASD, a metal coating layer made of cobalt (Co) having the thickness and crystal grain size shown in Table 1 was obtained.
The laser beam was irradiated to the predetermined area where the noble metal layer was formed with the laser type and conditions shown in Table 1. When the area where the noble metal layer is formed is larger than the focal spot size, the entire area was irradiated by irradiating the laser light having the conditions shown in Table 1 a plurality of times.
In Table 1, “.E +” and subsequent numbers in the irradiation energy indicate exponential notation, and for example “4.0 × E 3 ” indicates “4.0 × 10 3 ”.

最表面の貴金属層はめっき法により形成し、貴金属層が金(Au)の場合、シアン化金カリウムの水溶液、14.6g/リットルと、クエン酸の水溶液、150g/リットルと、クエン酸カリウムの水溶液、180g/リットルを用いて、液温40℃、電流密度5ASDにて、表1記載の厚さ及び結晶粒径の金(Au)からなる貴金属層を得た。また、貴金属層がパラジウム(Pd)の場合、ジアンミンジクロロパラジウム(II)の水溶液、45g/リットルと、アンモニウム水溶液、90ミリリットル/リットルと、硫酸アンモニウムの水溶液、50g/リットルとを用いて、液温30℃、電流密度6ASDにて、表1記載の厚さ及び結晶粒径のパラジウム(Pd)からなる貴金属層を得た。更に、貴金属層が白金(Pt)の場合、ジニトロジアンミン白金(II)の水溶液、10g/リットルと、硝酸アンモニウムの水溶液、100g/リットルと、アンモニウム水溶液、50ミリリットル/リットルとを用いて、液温80℃、電流密度3ASDにて表1記載の厚さ及び結晶粒径の白金(Pt)からなる貴金属層を得た。また、貴金属層が銀(Ag)の場合、シアン化銀の水溶液、50g/リットルと、シアン化カリウムの水溶液、100g/リットルと、炭酸カリウムの水溶液、30g/リットルとを用いて、液温30℃、電流密度1ASDにて、表1記載の厚さ及び結晶粒径の銀(Ag)からなる貴金属層を得た。また、貴金属層がロジウム(Rh)の場合、ロジウム、2.0g/リットルと、硫酸、35ミリリットルからなる水溶液を用いて、液温40℃、電流密度1.5ASDにて、表1記載の厚さ及び結晶粒径のロジウム(Rh)からなる貴金属層を得た。   The outermost noble metal layer is formed by plating. When the noble metal layer is gold (Au), an aqueous solution of potassium gold cyanide, 14.6 g / liter, an aqueous solution of citric acid, 150 g / liter, and potassium citrate Using an aqueous solution, 180 g / liter, a noble metal layer made of gold (Au) having a thickness and a crystal grain size shown in Table 1 was obtained at a liquid temperature of 40 ° C. and a current density of 5 ASD. When the noble metal layer is palladium (Pd), an aqueous solution of diamminedichloropalladium (II), 45 g / liter, an aqueous ammonium solution, 90 ml / liter, an aqueous solution of ammonium sulfate, 50 g / liter, and a liquid temperature of 30 A noble metal layer made of palladium (Pd) having a thickness and a crystal grain size shown in Table 1 was obtained at a temperature of 6 ° C. and a current density of 6 ASD. Further, when the noble metal layer is platinum (Pt), an aqueous solution of dinitrodiammineplatinum (II), 10 g / liter, an aqueous solution of ammonium nitrate, 100 g / liter, an aqueous ammonium solution, 50 ml / liter, and a liquid temperature of 80 A noble metal layer made of platinum (Pt) having a thickness and a crystal grain size shown in Table 1 was obtained at a current density of 3 ASD. When the noble metal layer is silver (Ag), an aqueous solution of silver cyanide, 50 g / liter, an aqueous solution of potassium cyanide, 100 g / liter, an aqueous solution of potassium carbonate, 30 g / liter, a liquid temperature of 30 ° C., A noble metal layer made of silver (Ag) having a thickness and a crystal grain size shown in Table 1 was obtained at a current density of 1 ASD. Further, when the noble metal layer is rhodium (Rh), the thickness shown in Table 1 is obtained using an aqueous solution of rhodium, 2.0 g / liter, sulfuric acid, and 35 milliliters at a liquid temperature of 40 ° C. and a current density of 1.5 ASD. Thus, a noble metal layer made of rhodium (Rh) having a crystal grain size was obtained.

得られた試料について、基材においてレーザ光が照射された部分(変質層)の拡散防止層中の主要金属成分の含有量を定量分析することにより、変質層の厚さを測定し、更に、拡散防止層においてレーザ光が照射された部分(粒径調整部)の平均結晶粒径を測定した後、接触抵抗、曲げ加工性を評価した。
(膜厚及び平均結晶粒径の測定方法)
膜厚及び平均結晶粒径の測定は、以下に記載した断面観察により測定した。測定の対象となる金属被覆層、拡散防止層のレーザ光照射部分及び貴金属層に関する、膜厚及び平均結晶粒径については、圧延平行断面をFIBにて切断することで、断面を露出した後、対象となる各々の層について倍率を8000〜15000倍としてその断面をSIM観察する。次いで、得られた画像において、各々の層の厚さを測定する。一方、厚さ方向の中央部から基材平面方向に5μmの長さを線引きし、その線を各々の層について、結晶粒界が何本交差するかを確認し、5μmをその数で割ることにより結晶粒径と定義する。これを1視野当たり任意の箇所を3回測定し、合計で3視野、9箇所について行い、得られた測定値の平均値を各々の層の平均結晶粒径とした。
About the obtained sample, the thickness of the altered layer is measured by quantitatively analyzing the content of the main metal component in the diffusion prevention layer of the portion irradiated with the laser beam (modified layer) in the base material, After measuring the average crystal grain size of the part (grain size adjusting part) irradiated with the laser beam in the diffusion preventing layer, the contact resistance and bending workability were evaluated.
(Measurement method of film thickness and average crystal grain size)
The film thickness and average crystal grain size were measured by cross-sectional observation described below. For the film thickness and average crystal grain size of the metal coating layer to be measured, the laser-irradiated portion of the diffusion prevention layer, and the noble metal layer, after cutting the rolled parallel section with FIB, the section is exposed, For each target layer, the magnification is set to 8000 to 15000 times, and the cross section is observed by SIM. Then, the thickness of each layer is measured in the obtained image. On the other hand, a length of 5 μm is drawn from the central portion in the thickness direction in the plane direction of the base material, and the number of crystal grain boundaries intersecting each line is confirmed with that line, and 5 μm is divided by the number. Is defined as the crystal grain size. This was measured three times at an arbitrary location per field of view, and was performed for a total of 3 fields of view and 9 locations. The average value of the measured values obtained was taken as the average crystal grain size of each layer.

(基材の変質層の厚さ測定方法)
基材の変質層の厚さの測定は、以下に記載した断面観察により測定した。
測定の対象となる基材と拡散防止層との境界面により、基材側の領域について、EPMA(Electron Probe Micro Analysis)により定量分析を行い、拡散防止層中の主要金属の含有率が1.0質量%以上となる領域の幅を測定し、変質層の厚さとした。
(Method for measuring thickness of altered layer of base material)
The thickness of the altered layer of the base material was measured by cross-sectional observation described below.
Based on the boundary surface between the base material to be measured and the diffusion prevention layer, the region on the base material side is quantitatively analyzed by EPMA (Electron Probe Micro Analysis), and the content of main metals in the diffusion prevention layer is 1. The width of the region of 0% by mass or more was measured, and the thickness of the deteriorated layer was determined.

(接触抵抗測定及び評価方法)
最表面の貴金属層の接触抵抗は、JCBA−T323に準拠し、4端子接触抵抗試験機を用いて、摺動式(1mm)で荷重0.98N時の接触抵抗を測定した。まず、貴金属層形成直後の初期の接触抵抗を測定した後、熱処理として、恒温槽を用いて、大気雰囲気中、200℃、1000時間保持後、再度接触抵抗を測定した。初期の測定から200℃、1000時間保持後の測定値の変化率が、10%未満のものを「◎」とし、10%以上、20%未満のものを「○」とし、20%以上、25%未満のものを「△」とし、25%以上のものを「×」とした。
(Contact resistance measurement and evaluation method)
The contact resistance of the noble metal layer on the outermost surface was measured in accordance with JCBA-T323 using a four-terminal contact resistance tester with a sliding type (1 mm) at a load of 0.98 N. First, after measuring the initial contact resistance immediately after the formation of the noble metal layer, the contact resistance was measured again after being kept in an air atmosphere at 200 ° C. for 1000 hours as a heat treatment. From the initial measurement, the change rate of the measured value after holding at 200 ° C. for 1000 hours is less than 10% as “◎”, 10% or more and less than 20% as “◯”, 20% or more, 25 Less than% was designated as “△”, and 25% or more was designated as “x”.

(曲げ加工性評価方法)
曲げ加工性については、圧延方向に対して曲げの軸が直交方向になるように、幅10mm×長さ30mmの試験片を複数採取し、JCBA(日本伸銅協会技術標準)T307の4試験方法に準拠して、曲げ角度が90°、曲げ半径が0.5mmのW型治具を用い、9800Nの荷重でW曲げ試験を行った。その後、実体顕微鏡にて観察を行った。曲げ加工性の評価は、試験後の曲げ加工部に明確なクラックが認められないレベルを「◎」とし、めっき面に部分的に微細なクラックが発生しているが銅基材の露出は認められないレベルを「○」とし、銅基材の露出はないが「○」と評価したレベルより大きいクラックが発生しているレベルを「△」とし、発生したクラックにより銅基材が露出しているレベルを「×」とした。
これらの結果を表1に示す。
(Bending workability evaluation method)
Regarding bending workability, a plurality of test pieces having a width of 10 mm and a length of 30 mm were collected so that the bending axis was perpendicular to the rolling direction, and four test methods of JCBA (Japan Copper and Brass Association Technical Standard) T307 were used. In accordance with the above, a W-bending test was performed with a load of 9800 N using a W-shaped jig having a bending angle of 90 ° and a bending radius of 0.5 mm. Then, it observed with the stereomicroscope. In the evaluation of bending workability, the level at which clear cracks are not recognized in the bent part after the test is indicated as “◎”, and fine cracks are partially generated on the plated surface, but exposure of the copper base material is recognized. The level that is not allowed is “O”, the copper base material is not exposed, but the level at which a crack larger than the level evaluated as “O” is generated is “△”, and the copper base material is exposed by the generated crack. The level is “×”.
These results are shown in Table 1.

Figure 2018129226
Figure 2018129226

表1の結果からわかるように、基材の変質層が1μm以上5μm以下で、拡散防止層中の金属を1.0質量%以上含有しており、その上に形成される厚さ0.1μm以上10.0μm以下の拡散防止層における粒径調整部の平均結晶粒径が0.3μm以上とされることにより、加熱前後の接触抵抗の変化が少なく、かつ曲げ加工性にも優れる銅端子材となっている。試料番号52は、レーザ光の照射時間が長すぎたため、基材がレーザからの熱によって、一部溶融したため、特性評価ができず、測定不能となった。   As can be seen from the results of Table 1, the altered layer of the substrate is 1 μm or more and 5 μm or less, contains 1.0% by mass or more of the metal in the diffusion prevention layer, and has a thickness of 0.1 μm formed thereon. A copper terminal material having a small change in contact resistance before and after heating and excellent bending workability when the average crystal grain size of the grain size adjusting portion in the diffusion preventing layer of 10.0 μm or less is 0.3 μm or more. It has become. Sample No. 52 was too long to be irradiated with the laser beam, and the base material was partially melted by the heat from the laser, so the characteristics could not be evaluated and measurement was impossible.

1 銅端子材
2 基材
2a 変質層
3 金属層
3´ 金属被覆層
4 貴金属層
M マスク
Ma 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Copper terminal material 2 Base material 2a Alteration layer 3 Metal layer 3 'Metal coating layer 4 Noble metal layer M Mask Ma Opening part

Claims (7)

銅または銅合金からなる基材上に厚さ0.1μm以上10.0μm以下の拡散防止層が形成されるとともに、該拡散防止層の少なくとも一部に、平均結晶粒径が0.3μm以上とされた粒径調整部が形成されており、前記基材のうち、前記粒径調整部に接する部分に、該粒径調整部との境界面から1μm以上50μm以下の厚さの範囲で前記拡散防止層中の金属の含有率が1.0質量%以上となる変質層が形成されていることを特徴とする銅端子材。   A diffusion prevention layer having a thickness of 0.1 μm or more and 10.0 μm or less is formed on a substrate made of copper or a copper alloy, and at least a part of the diffusion prevention layer has an average crystal grain size of 0.3 μm or more. The particle size adjusting part is formed, and the diffusion is performed on the portion of the base material in contact with the particle size adjusting part within a thickness range from 1 μm to 50 μm from the boundary surface with the particle size adjusting part. A copper terminal material, wherein a deteriorated layer having a metal content of 1.0% by mass or more in a prevention layer is formed. 前記拡散防止層が、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のいずれかからなる1層以上の金属層によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載の銅端子材。   2. The copper terminal material according to claim 1, wherein the diffusion prevention layer is constituted by one or more metal layers made of any one of nickel, nickel alloy, cobalt, and cobalt alloy. 前記拡散防止層における前記粒径調整部の上に、金、金合金、銀、銀合金、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金、ロジウム、ロジウム合金のいずれか1層以上からなる厚さ0.1μm以上5.0μm以下の貴金属層が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の銅端子材。   A thickness of at least one layer of gold, gold alloy, silver, silver alloy, palladium, palladium alloy, platinum, platinum alloy, rhodium, or rhodium alloy is formed on the particle size adjusting portion in the diffusion preventing layer. The copper terminal material according to claim 1, wherein a noble metal layer having a thickness of 1 μm to 5.0 μm is formed. 請求項1から3のいずれか一項に記載の銅端子材を製造する方法であって、前記基材の表面に金属被覆層を形成した後、該金属被覆層の表面の少なくとも一部にレーザ光を照射することにより、前記金属被覆層を、前記レーザ光が照射された部分が前記粒径調整部とされた前記拡散防止層とするとともに、前記粒径調整部に接する部分の前記基材に前記変質層を形成することを特徴とする銅端子材の製造方法。   4. The method for producing a copper terminal material according to claim 1, wherein a metal coating layer is formed on a surface of the base material, and then a laser is applied to at least a part of the surface of the metal coating layer. By irradiating light, the metal coating layer is used as the diffusion preventing layer in which the portion irradiated with the laser light is the particle size adjusting portion, and the base material in the portion in contact with the particle size adjusting portion The above-mentioned deteriorated layer is formed on the copper terminal material. 前記レーザ光が、固体レーザ、ファイバーレーザ、半導体レーザもしくはガスレーザより得られる、波長が400nm以上11μm以下の範囲のレーザ光であることを特徴とする請求項4記載の銅端子材の製造方法。   5. The method for producing a copper terminal material according to claim 4, wherein the laser beam is a laser beam obtained from a solid laser, a fiber laser, a semiconductor laser, or a gas laser and having a wavelength in the range of 400 nm to 11 μm. 請求項3記載の銅端子材を製造する方法であって、前記基材の表面に金属被覆層を形成した後、該金属被覆層の表面の少なくとも一部に前記貴金属層を形成し、該貴金属層の表面にレーザ光を照射することにより、前記金属被覆層を、前記レーザ光が照射された部分が前記粒径調整部とされた前記拡散防止層とするとともに、前記粒径調整部に接する部分の前記基材に前記変質層を形成することを特徴とする銅端子材の製造方法。   4. The method for producing a copper terminal material according to claim 3, wherein after the metal coating layer is formed on the surface of the substrate, the noble metal layer is formed on at least a part of the surface of the metal coating layer. By irradiating the surface of the layer with laser light, the metal coating layer is used as the diffusion prevention layer in which the portion irradiated with the laser light is the particle size adjusting unit, and is in contact with the particle size adjusting unit. A method for producing a copper terminal material, comprising forming the altered layer on a portion of the base material. 前記レーザ光が、固体レーザ、ファイバーレーザ、半導体レーザもしくはガスレーザより得られる、波長が200nm以上1.1μm以下の範囲のレーザ光であることを特徴とする請求項6記載の銅端子材の製造方法。   The method for producing a copper terminal material according to claim 6, wherein the laser beam is a laser beam having a wavelength in a range of 200 nm to 1.1 µm, which is obtained from a solid laser, a fiber laser, a semiconductor laser, or a gas laser. .
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