无Pb的Sn系材料、配线用导体、终端连接部和无Pb软钎焊合金制造技术

本发明专利技术提供在无Ｐｂ的Ｓｎ系材料部的表面抑制晶须产生的无Ｐｂ的Ｓｎ系材料、配线用导体、终端连接部以及无Ｐｂ软钎焊合金。本发明专利技术所涉及的配线用导体是在至少部分表面上具有无Ｐｂ的Ｓｎ系材料部的配线用导体，其为在Ｓｎ系材料部中添加从Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ中选择的至少一种来作为相变延迟元素，并且添加从Ｇｅ、Ｐ、Ｋ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｖ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ中选择的至少一种来作为氧化抑制元素，并进行回流处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电子机器的无Pb的Sn系材料、配线用导体、终端连接 部和无Pb软钎焊合金。
技术介绍
以往，在配线材料，特别是铜和铜合金制的配线材料的表面上，为了防 止氧化，实施镀Sn、镀Ag、镀Au或者镀Ni。例如如图1所示，在连接器1 和柔性扁平电缆(以下称做FFC ) 3的终端连接部中，在连接器(连接部件) 1的连接销(金属端子)2、 FFC3的导体4的表面等实施了镀层。其中，Sn 由于其成本低廉、工业上优良，所以， 一般广泛地使用表面上实施了镀Sn的 配线材料。作为该镀Sn用合金，以往使用耐晶须性良好的Sn-Pb合金。但是，近年来，出于环境方面的考虑，需要使用无铅材料(非铅材料)、 无卣素材料，需要实现用于配线材料的各种材料的无铅化、无卤素化。但是， 伴随着镀Sn的无铅化，特别是在纯Sn镀敷中，会在镀Sn膜表面产生Sn的 针状结晶的晶须，如图2所示，这些晶须5有可能造成邻接配线材料(导体4) 之间发生短路。于是考虑到，为了緩和作为产生晶须的原因的向Sn镀膜的负 荷应力，通过对实施了电镀等的Sn镀膜进行回流处理，来降低晶须的产生， 其中，回流处理是在Sn镀膜上进行熔融-再固化处理。专利文献l:特开2001-131663号公报专利文献2:特开2002-317295号公报专利文献3:特开2003-211283号公报专利文献4:特开2000-208934号公报专利文献5:特开2003-129278号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，现在尚未正确理解晶须的产生机理以及减少(抑制)晶须的机理，而且，在使配线材料和连接器相嵌合的终端连接部等受到新的外部应力的部 位，即使实施回流处理，也不能够抑制晶须的产生，目前尚无有效的对策。考虑到上述情况而提出的本专利技术的目的是，提供在无Pb的Sn系材料部 的表面上抑制晶须产生的无Pb的Sn系材料，配线用导体，终端连接部，以 及无Pb软钎焊合金。解决问题的手段为了达到上述目标，为了在使用时抑制伴随着体积变化而发生的无Pb的 Sn系材料的晶体结构相变和氧化，为了抑制在无Pb的Sn系材料内部的应变 能的产生，本专利技术的无Pb的Sn系材料是，在Sn系材料的母材中添加了作为 第1添加成分的延迟晶体结构相变的元素(以下将第1添加成分的元素称为延 迟相变的元素，，)，并添加了作为第2添加成分的抑制母材的金属材料氧化的元 素(以下将第2添加成分的元素称为氧化抑制元素)。本专利技术的配线用导体为，在包括室温在内的同素异形相变温度以下使用在 至少部分表面上具有无Pb的Sn系材料部的配线用导体时，为了抑制在制造 时具有体心正方晶体结构的Sn系材料部((3Sn)转变成具有金刚石型晶体结 构的aSn，并且为了抑制Sn系材料部的氧化而引起的体积膨胀，在Sn系材料 的母材中，添加了从Sb、 Bi、 Cd、 In、 Ag、 Au、 Ni、 Ti、 Zr、 Hf中选择的至 少一种元素作为延迟相变的元素，添加了从Ce、 Zn、 P、 K、 Cr、 Mn、 Na、 V、 Si、 Al、 Li、 Mg、 Ca中选4奪的至少一种元素作为氧化抑制元素，并进行回流 处理。本专利技术的配线用导体为，在包括室温在内的同素异形相变温度以下使用至 少在部分金属导体的表面上具有无Pb的Sn系材料部的配线用导体时，为了 抑制在制造时具有体心正方晶体结构的Sn系材料部(pSn)转变成具有金刚 石型晶体结构的aSn，并且为了抑制Sn系材料部的氧化而引起的体积膨胀， 在Sn系材料部的上层或者金属导体的上层设置了由从Sb、 Bi、 Cd、 In、 Ag、 Au、 Ni、 Ti、 Zr、 Hf中选择的至少一种元素构成的第1添加成分的层，以及 设置了由从Ce、 Zn、 P、 K、 Cr、 Mn、 Na、 V、 Si、 Al、 Li、 Mg、 Ca中选择 的至少一种元素构成的第2添加成分的层，并经过回流处理。其中，希望分别以10wt。/。以下的比例在母材中添加相变延迟元素和氧化 抑制元素。此外，关于在Sn系材料部的上层或者金属导体的上层上设置的第 1添加成分的层和第2添加成分的层的量，优选其为Sn系材料部的10wt%以 下。如果添加量过少，则添加效果不充分，如果添加量过多，则影响Sn系材 料部的导电率和力学强度，因此，该添加量分别更优选为0.01 ~ 1.0wt% 。此外，为了抑制在室温放置3000hr、热沖击试验3000循环、耐湿放置 3000hr的条件下的晶须的产生，需要使氧化抑制元素的添加量为0.01wt。/。以 上，特别需要使所使用的相变抑制元素的添加量比氧化抑制元素的添加量多， 具体而言，优选相变抑制元素的添加量为0.1wto/。以上，更优选lwt。/。以上。配线材料可以在由Cu系材料构成的芯材的周围设置了 Sn系材料部的披 覆层。此外，Sn系材料部可以是软钎料或者硬钎料。另一方面，本专利技术的终端连接部，在金属导体的终端之间相互连接时，至 少一方的终端由上述配线用导体构成，或者至少一方的终端表面由上述配线用 导体所披覆，且终端之间由物理接触来连接。此外，本专利技术的终端连接部，使由上述配线用导体构成的配线材料与具有 由上述配线用导体构成的金属端子的连接部件进行物理接触来连接，或者使由 上述配线用导体披覆金属端子表面的连接部件之间进行物理接触来连接。而且，本专利技术的终端连接部是通过上述软钎料将金属导体之间相互电力软 钎焊而连接的。此外，本专利技术的终端连接部是通过上述的硬钎料将金属导体之 间相互电力硬钎焊而连接的。本专利技术的无Pb软钎焊合金中，含0.1 ~ 5wt%的Ag，含0.1 ~ 5wt%的Cu， 含有10wt。/。以下的从Sb、 Bi、 Cd、 In、 Ag、 Au、 Ni、 Ti、 Zr、 Hf中选择的至 少一种元素作为第1添加成分，含有10wt。/。以下的从Ce、 Zn、 P、 K、 Cr、 Mn、 Na、 V、 Si、 Al、 Li、 Mg、 Ca中选择的至少一种元素作为第2添加成分， 其余部分为Sn。专利技术的效果根据本专利技术，可以得到终端连接部的连接可靠性高的无Pb的Sn系材料、 配线用导体以及无Pb软钎焊合金，可以发挥优良的效果。此外，根据本专利技术， 在电子机器用配线材料中，可以降低在表面实施有Sn系材料的配线材料的Sn 系材料中所产生的应力，其结果是，可以抑制由于对Sn系材料的应力负荷而产生的Sn针状晶体的晶须，可以解决相邻配线材料之间短路的问题。 附图说明图1:表示使连接器与FFC相嵌合、接触的图。图2:是图1的部分放大图，是表示产生晶须，相邻配线材料发生短路的图。符号说明1:连接器；2:连接销；3: FFC; 4:导体；5:晶须。 具体实施例方式说明本专利技术的一个合适的实施方式。作为配线材料的镀材一般使用镀Sn，镀Sn的母合金的Sn具有两种晶体 结构类型，即，存在具有体心正方晶型的晶体结构的卩Sn (白锡(whitetin)， 密度7,3g/cm3)和具有金刚石型晶体结构的aSn (灰锡(gray tin),密度5.75 g/cm3)。卩Sn向aSn的相变(以下称为卩—a相变)的同素异形相变点约为13 。C (或其以下)，因此，即使在制造时是(3Sn,在同素异形相变点以下的温度 使用时也相变成为aSn。此外，Sn的氧化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无Ｐｂ的Ｓｎ系材料，其特征在于，在Ｓｎ系材料的母材中，添加作为第１添加成分的延迟晶体结构相变的相变延迟元素，以及作为第２添加成分的与所述相变延迟元素不同的元素的氧化抑制元素。

【技术特征摘要】
JP 2006-6-26 2006-175279;JP 2007-2-26 2007-0459271.一种无Pb的Sn系材料，其特征在于，在Sn系材料的母材中，添加作为第1添加成分的延迟晶体结构相变的相变延迟元素，以及作为第2添加成分的与所述相变延迟元素不同的元素的氧化抑制元素。2. —种配线用导体，其特征在于，在至少部分表面上具有Sn系材料部的 配线用导体中，在Sn系材料部中添加从Sb、 Bi、 Cd、 In、 Ag、 Au、 Ni、 Ti、 Zr、 Hf中选择的至少一种元素来作为第1添加成分，并且添加从Ge、 Zn、 P、 K、 Cr、 Mn、 Na、 V、 Si、 Al、 Li、 Mg、 Ca中选择的至少一种元素来作为第 2添加成分，并进4于回流处理。3. 根据权利要求2所述的配线用导体，其中，所述Sn系材料部中添加的 所述第1添加成分的元素和所述第2添加成分的元素分别为10wt。/。以下。4. 一种配线用导体，其特征在于，对于至少在部分金属导体的表面上具有 无Pb的Sn系材料部的配线用导体，在所述Sn系材料部的上层或者所述金属 导体的上层上，设置由从Sb、 Bi、 Cd、 In、 Ag、 Au、 Ni、 Ti、 Zr、 Hf中选择 的至少一种元素构成的第l添加成分的层，和由从Ge、 Zn、 P、 K、 Cr、...

【专利技术属性】
技术研发人员：西甫，辻隆之，山野边宽，冲川宽，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]