涂覆处理和用于压配合触头的涂层制造技术

本发明专利技术涉及涂覆基板处理，其中：提供具有至少一个自由表面(110)的基板(100)；第一材料的第一层(101)沉积在基板(100)的自由表面(110)上；第二材料的第二层(102)沉积在第一层(101)上，第二材料不同于第一材料；第三材料的第三层(103)沉积在第二层(102)上，第三材料不同于第一和第二材料。该处理的特征在于，该处理还包括将由不同于第一、第二和第三材料的第四材料形成的保护层(104)沉积在第三层(103)上；及通过在保护层(104)上的热接触形成传热，使至少第二层(102)和第三层(103)从第一层(101)、第二层(102)和第三层(103)回流，保护层(104)避免至少第三层(103)的氧化。本发明专利技术另外涉及防止晶须形成的涂层，特别地防止在压配合触头的端子上的晶须形成，以及涉及使用这种涂层的压配合触头和设有这种触头的印刷电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及阻止在用于压配合触头的元件的镀覆的金属层的表面上形成晶须。
技术介绍
细丝或者晶须的形成，特别是从纯金属(例如，锡、锌、镉、铟、锑、银或者金，与由至少一种金属与另一元素组成的合金相反)的表面形成细丝或者晶须，是一种已知现象，其可造成诸如在用于电子部件触头镀覆的金属层的表面上产生短路或者引发电弧的后果。一些因素，诸如机械或者化学应力、划痕、不同材料扩散或者热膨胀，加大了晶须形成的风险。与一些金属表面上出现的另一现象即树枝突相反，金属溶解或者电磁场存在并不影响晶须的形成或者生长。电子部件的触头一般由镀覆有金属涂层的基部基板(例如铜)构成，在该金属涂层中，纯锡(与锡合金相反)是最常使用的一种。这对于压配合触头尤其如此。在这些触头由镀覆有纯锡的铜制成的情况下，除涂层中或者基板本身中固有的应力之外，因下列原因引起在镀层中可引起晶须形成的压应力：铜原子从基板沿着锡薄膜的晶粒边界扩散，形成金属间化合物，或者IMC Cu6Sn5。在这些应力作用下，则可从晶粒形成锡晶须，这些晶粒的取向不同于锡薄膜的主取向或者不同于相邻晶粒的取向。处理锡晶须问题的一种方法在于使用由锡和铅的合金制成的镀层。但是，由于铅在当前对于大多数电子应用是被禁止的，特别是在欧盟区，由于电子部件中的晶须形成引起的事故再次变得常见。因此，需要发现新的方案用于阻止晶须形成，特别是在电子元件触头上。在压配合触头的元件上形成的锡晶须的问题例如从文献EP 2 195 885B1中已知，该文献公开了电触头元件的制造过程，其中使用形成被施加到基底材料上的扩散屏的层，然后在该层上施加多个由不同金属形成的至少两个金属层的组合，其中至少一个金属层由锡制成。形成扩散屏的层阻止基础材料和金属层的组合的各层之间的混合，这些金属层然后经受热处理，热处理温度不可超过锡的熔融温度，即232℃，以便金属层的组合构成的元件通过扩散混合，然后外层成为包括至少两种不同金属的合金。在现有技术中还已知其它方案，例如WO 2006/134665A1，其使用位于铜基基板和镀锡薄膜(tin plating film)之间的镍亚层，以通过形成更致密的金属间化合物Ni3Sn4来降低金属间化合物Cu6Sn5施加到锡层的应力。可施加不超过晶粒熔融温度0.65至0.8倍的热处理，以减少涂层内应力。这些方案实施困难，并且由于所用处理的持续时间和成本，涂层形成在经济上不可行。由于应力且因此由于印刷电路板施加到压配合触针端部的永久应力以及涂层本身的变形和位移，这些方案不足以避免压配合触头中的晶须形成。
技术实现思路
因此本专利技术目的在于提供一种方案，其特别地允许改进已有镀覆处理，特别是针对压配合触头的镀覆处理，特别是通过避免晶须形成实现。根据本专利技术的一个方面，该目的通过用于涂覆基板的处理实现，其中：提供具有至少一个自由表面的基板；将第一材料形成的第一层沉积在基板的自由表面上；将不同于第一材料的第二材料形成的第二层沉积在第一层上；将不同于第一和第二材料的第三材料形成的第三层沉积在第二层上。根据本专利技术一个方面，所述处理还包括：将由不同于第一、第二和第三材料的第四材料形成的保护层沉积在第三层上；以及通过在保护层上的热接触形成的传热，使第一、第二和第三层中的至少第二和第三层回流，保护层避免了至少第三层的氧化。本专利技术使用了应用于基板或者基础材料的多层表面处理的高温回流，并且使得可以阻止晶须在涂层表面上的形成和扩散。第一层用作扩散阻挡层。本专利技术与已知现有技术的不同特别地在于：沉积保护层以防止氧化的步骤，以及要求比形成第三层的元素的熔点更高的温度的回流步骤，所述第三层是涂层的外层。回流步骤的温度必须尽可能地高，以具有对于基板的快速回流处理以及应力弛豫。该高温处理使用由在产品外表面(即，保护层)上的热接触形成的传热。依赖第一、第二和第三层的厚度，所述回流的温度和持续时间，可以部分地或者总体上第三层与第二层的至少一部分回流。类似地，也可以使得第一层至少部分地回流，第一层即在基板表面上形成扩散屏的层。因此，可以借助于本专利技术形成包含可阻止位错运动的沉淀物的多相凝固结构，且因此形成具有防止晶须形成的优点且因此适于印刷电路触头元件的镀覆的多相合金。所获得的多相合金还可以具有触变性，即在应力状态下可从固态转换到液态，并且反过来，在未受力状态下，其使本身重构以恢复其固体状态，同时保持其在变性或调整上的特性和优点。对于压配合触头的涂层，这一特性是有用的。本创造性的处理还有利地允许压配合触头及其涂层的内应力弛豫和金相组织稳定，以保证其性能。特别是，本创造性处理具有在产品使用期间稳定触头在印刷电路相应孔中的插入力的优点。优选地，保护层的材料可选择为使得在回流步骤期间，它不与第一、第二和第三层混合。因而，能够在受控且有效的方式来实施形成镀层的层的回流。优选地，回流步骤的温度能够比第三材料的熔融温度高1.5-3倍，比第二材料的熔融温度高0.8-1.5倍，并且能够小于或等于第一材料和/或基板的熔融温度。回流步骤的温度可因此相当高，以具有对基板的快速回流处理和应力驰豫。根据优选实施例，第一、第二和第三材料能够是或能够包括金属材料，特别是基本金属。因此，本专利技术的优点在于能够用于使用合金、并且及优选地纯或者基本金属的金属涂层，例如在电子部件(诸如，印刷电路元件的触头)的镀覆的情况。在必需承受高的机械应力且其需要避免形成晶须的压配合触头元件的镀覆的情况下，后者这些会是有利的。有利地，第三材料可以是这样的材料，该材料具有第一、第二和第三材料的熔点中的最低熔点。由此，回流步骤始自第三层的熔融和/或第三层和第二层之间的分界面的熔融。有利地，第二材料的熔融温度可以比第三材料的熔融温度大1.5-3倍。从相对于第三层的材料的该材料选择的第二层使得可以控制回流，并且部分地或者完全地使得第三层与第二层回流，且总是以第三层的回流开始。有利地，基板和/或第一材料的熔融温度可以比第二材料的熔融温度高至少2-3倍。由此，在回流步骤期间不达到基板和/或第一材料的熔融温度，这避免了这些材料朝向涂层表面、即朝向第三层的扩散。有利地，第四材料、即形成保护层的材料的比热可以比第二和第三材料的比热高2-3倍。因此，第四材料选择为在回流步骤期间优化由热接触产生的传热。在本专利技术该方面的实施例的示例中，第一材料可以是或者可以包括镍，和/或第二材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涂覆基板的处理，其中：提供具有至少一个自由表面(110)的基板(100)；将第一材料形成的第一层(101)沉积在所述基板(100)的自由表面(110)上；将第二材料形成的第二层(102)沉积在所述第一层(101)上，所述第二材料不同于所述第一材料；将第三材料形成的第三层(103)沉积在所述第二层(102)上，所述第三材料不同于所述第一和第二材料；其特征在于，所述处理还包括将由不同于所述第一、第二和第三材料的第四材料形成的保护层(104)沉积在所述第三层(103)上；以及通过在所述保护层(104)上的热接触形成的传热，使至少所述第二层(102)和所述第三层(103)从所述第一层(101)、所述第二层(102)和所述第三层(103)回流，所述保护层(104)避免了至少所述第三层(103)的氧化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.20 FR 12570931.一种用于涂覆基板的处理，其中：
提供具有至少一个自由表面(110)的基板(100)；
将第一材料形成的第一层(101)沉积在所述基板(100)的自由表面(110)
上；
将第二材料形成的第二层(102)沉积在所述第一层(101)上，所述第二材
料不同于所述第一材料；
将第三材料形成的第三层(103)沉积在所述第二层(102)上，所述第三材
料不同于所述第一和第二材料；
其特征在于，
所述处理还包括将由不同于所述第一、第二和第三材料的第四材料形成
的保护层(104)沉积在所述第三层(103)上；以及通过在所述保护层(104)上的
热接触形成的传热，使至少所述第二层(102)和所述第三层(103)从所述第一
层(101)、所述第二层(102)和所述第三层(103)回流，所述保护层(104)避免了
至少所述第三层(103)的氧化。
2.根据权利要求1所述的用于涂覆基板的处理，其中所述保护层(104)
的材料选择成使得它在回流步骤期间不与所述第一层(101)、所述第二层(102)
和所述第三层(103)混合。
3.根据先前权利要求中任一项所述的用于涂覆基板的处理，其中，所述
回流步骤的温度比所述第三材料(103)的熔融温度高1.5至3倍，比所述第二
材料(102)的熔融温度高0.8至1.5倍，并且小于或者等于所述第一材料(101)
的熔融温度和/或所述基板(100)的熔融温度。
4.根据先前权利要求中任一项所述的用于涂覆基板的处理，其中，所述
第四材料(104)是石墨粉和微晶活性炭的混合物，特别是80％-95％的石墨和
其余为单晶活性炭的混合物，更特别是90％的石墨和10％的单晶活性炭的混
合物。
5.根据先前权利要求中任一项所述的用于涂覆基板的处理，其中，所述
第一材料(101)、所述第二材料(102)和所述第三材料(103)是或者包括金属材
料，特别是基本金属。
6.根据先前权利要求中任一项所述的用于涂覆基板的处理，其中，所述

\t第三材料(103)是具有所述第一材料(101)的熔点、所述第二材料(102)的熔点
和所述第三材料(103)的熔点中的最低熔点的材料。
7.根据先前权利要求中任一项所述的用于涂覆基板的处理，其中，所述
第二材料(102)的熔融温度比所述第三材料(103)的熔融温度大1.5-3倍。
8.根据先前权利要求中任一项所述的用于涂覆基板的处理，其中，所述
基板(100)和/或所述第一材料(101)的熔融温度比所述第二材料(102)的熔融温
度高至少2-3倍。
9.根据先前权利要求中任一项所述的用于涂覆基板的处理，其中，所述
第四材料(104)的比热比所述第二材料(102)和所述第三材料(103)的比热高
2-3倍。
10.根据先前权利要求中任一项所述的用于涂覆基板的处理，其中，所
述第一材料(101)是或者包括镍，和/或所述第二材料(102)是或者包括锌或者
锑，和/或所述第三材料(103)是或者包括锡和/或银。
11.根据先前权利要求中任一项所述的用于涂覆基板的处...

【专利技术属性】
技术研发人员：A贝德纳雷克，
申请(专利权)人：泰科电子法国公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR