TW465066B - Electronic component with tin-nickel alloy treated surface - Google Patents

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465066 A7 B7 五、發明説明（1 ) [發明之背景] <技術領域> (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於錫鎳合金及經過利用該合金之表面處理之 零件，尤其是藉表面賢装技術（su「face-raount technology)被軟焊於基板表面上之電子零件者。 <關聯技術之說明> 連接器等之電子零件對基板表面之實裝方式可粗略分為 熔融軟焊料方式（DIP)及表面實裝方式（SMT)。 在熔融軟焊料方式之情況，將電子零件之引線等預先插 入形成於基板之孔*而在此狀態下使基板浸漬於焊料槽内 之熔融軟焊料中。因此，僅所需要之部分附著有軟焊料而 達到電子零件與基板之電學結合及機械性结合。 經濟部中央標準局男工消費合作社印製 另一方面，在表面實裝方式之情況，將焊糊預先塗布於 基板表面之待裝電子零件之部分上，而在ft焊糊上配置電 子零件之連接部。在此狀態下，將基板及電子零件收容於 溫風重熔槽內，按指定時間（例如60秒至120秒）使之暴 露於最高溫度250 °C左右之氣氛中。於是，焊糊被熔融， 因此從溫風重熔槽取出基板，使焊料冷卻固化，即達到電 子零件與基板之電學結合及機械性结合。 例如在使用飼合金或鐵所形成之母材而構成之連接器等 之電子零件之情況，有時施加轉敷處理等之表面處理來改 善外觀。在此場合，為了容易實現電子零件對基板之實裝 ，鍍層等之表面處理層必需具有一定之軟焊料沾溻性（尤 其在表面處理後，經過指定時間後之軟焊料沾濕性）。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） _ 4 - 么 6 5 Ο 6 6 a? __Β7五、發明説明（2 ) 再者，尤其在表面實裝方式之情況，表面處理層必需可 附高溫下之處理，因此必需兼具一定之耐熱性。 若表面處理層之耐熱性不足，表面處理層則可能會熔融 ，而失去光澤，或在熔融後之再固化時形成凹凸，或從母 材剝開，無法保持優異之外觀。再者，在表面處理層產生 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 之ί 經ί之 * 熱 之 上 充本 板鈀 不.銀好層 耐 分 Μ 及成 基之 .係、良理 之 充s:>性來 。對好 層C)亦處 分 有5wt焊企 .化件良 理4°性面 充。具75軟可 惡零亦I-處4.焊表. 有者而 有。之， 會子性SE面06軟作 具低理 具b好較 亦電stti表^1且用 其降處 金心良相 性行軟 U作U 度Μ ，之面 合 有合 焊施且面用 £ 溫予 金本表 鎳 I 具場 軟.式度 U 金融若 合成過 錫種之 ，方溫 W 此知熔，. 鎳阵過。之之，一 鈀 時裝融 π 因已之屬。. 錫零經件明 ％ 供與 離實熔Β>* 亦高金題 種汞種零發tft提， 剝面之用屬，很之問 一企一之本餘可之 層表高 U 金外有貴之 供可供性，殘，加 理照很，1 之M具昂同 提且提焊題與成。 處依有 ^貴鈀為為相 為性為軟問錫構金 面在具鑛昂了 等均合 的焊的之述之之合 表4， ί! 常除υ)者場 W 目軟目好上t%明之。 在迄合 p 非 。9 兩之既之之之良決OW發性低 或，場50啟法1'.但鈀 t 明好明及解10本熱降 時是之15鈀方.9'6， 與 Μ 發良發性了於照耐幅 凸於裝點但之點屬有 g 本及本熱為低依之大 凹 實熔 濟熔金則[^性 耐 且 分之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 5 46506 6 五、發明説明（3 ) 在錫鎳合金中，錫成分量若低於75wt$ ’軟焊性則會惡 化。再者，在錫量達lOOwtiiK，熔融溫度則降低至約232 t：，未具有充分之耐熱性。況且’在100wtx錫之下應用於 零件之表面處理層之.場合’會產生鑛晶’因此’尤其在零 件被使用於電路内之場合有可能成為短路故障之原因。 錫鎳合金具有75wtS；K上且低於95wt»i之錫與殘餘vt!K之 鎳之組成比者為較佳。在此場合’熔融溫度升高至約250 υ Μ上，.而具有充分之附熱性。 再者，錫鎳合金具有75wtS5M上且低於88wtlS之錫與殘餘 wU之鎳之組成比者為更佳，其具有更良好之軟焊性。 再者，本發明之零件為在母材上形成有由上述合金構成 之表面處理層者。 依照本發明之構成，由於在母材上形成有具備良好之軟 焊性及充分之耐熱性之表面處理層，可容易簧現零件對基 板等之實裝。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 零件包括電子零件及其他零件。在此場合，電子零件包 括連接器，半導體積體電路之封殻，半導體積體電路片， 以及電學連接用之導電構件（如接觸器，半導體積體電路 之引線框等）。連接器例如亦可Μ為具有樹脂所製之本體 及安裝於此本體之金屬零件者。此金屬零件包括例如掩覆 本體之金屬外毅及固定於本體之接觸器。 上述表面處理層之厚度JWO.lu mM上且小於0.5w ra者為 較佳。 另較佳的是，有底（基）層介居於上述表面處理層與母材 6 (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7

d65〇6B 五、發明説明（4 ) 之間。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該底層例如為鍍層亦可，而在鍍層中，K光澤良好之鍍 鎳層較佳。 例如若將層厚O.lwni程度之鍍層施加於零件表面，鍍敷 處理時所產生之氫氣則在被放出之際使鍍層產生針孔。其 结果使軟焊料沾濕性惡化。因此，表面處理層之厚度Μ O.ljumM上較佳。 再者V上述表面處理層若被置於高溫中，則會變色。此 項變色雖然不影響表面處理層之性能*但若顧著變色，其 外觀則會惡化。為此項變色可推想其起因於錫鎳合金鍍層 中之單純物質之錫及單純物質之鎳在高溫中固熔後再晶化 之機構。 在經驗上，在上述表面處理層之厚度為0.5/im以上時> 其變色則有幾分之顯著性（置於高溫狀態之前後，比較觀 察畤可確認之程度），而在l.OwmK上時可清楚確認其變 色。因此表面處理層之厚度為O.lwmK上且小於0.5«m即 可。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 從而，將表面處理層之厚度設定為O.lwm以上且小於 0 . 5 « m時，即使在零件被置於高溫中之情況，例如電子零 件軟焊於基板之煬合等*亦不會發生表觀上之變色。因此 ，可保持零件之良好外觀，又可將零件表面之軟焊性Μ良 好之狀態予Μ保持。 再者，在表面處理層與母材之間有底（基）層之介居存在 時，可觀察到其來自底層之反射光|而使零件可具有更優 本紙張尺度適^中國國家^_(_CNs7_A4規格（210X297公釐） -7 - 4660^6 g_ 五、發明説明（5 ) 良之外觀。 上述零件為在2301CM上之高溫下被軟焊處理之電子零 件亦可。 依照本發明之構成.*使電子零件可保持優良之外觀，即 使在高溫下被軟焊處理後亦然，再者，使電子零件之表面 可具有良好之軟焊性。又按，除了如上逑之表面實裝技術 之應用Μ外，亦有在230 上之高溫下軟焊電子零件之 場合，而在此種場合本發明之零件可保持優良之外觀及良 好之軟焊性。 再者，上述零件為由表面實裝技術之應用而被軟焊於基 板上之電子零件亦可。 由表面實裝技術之應用而被軟焊於基板上之電子零件雖 然在此情況Μ零件全體被置於高溫之下，但依照本發明之 構成，在軟焊後，電子零件仍可保持優良之外觀，再者， 電子零件之表面可具有良好之軟焊性。 本發明之上述或其他之目的.、特戳及效果可藉參照附圖 之下逑實施例之說明來解釋。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) [圖式之簡單說明] 圖1展示連接器被安裝於基板上之狀態之斜視圖。 圖2為金屬外殻之示意斷面画。 圖3為用圖解說明軟焊料沾濕.性（零交叉時間）之計測原 理之鐮賠_ (meniscograph) ΰ 圖4為展示錫鎳組成比與軟焊料沾漏性（零交叉時間）之 關係之圖。 本紙張尺度適用中國國家標iT"cNS > A4規格（210X297公釐） —8 — 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 4 6 5 0 6 6 a7 B7 五、發明説明（β ) 圖5為展示將以鍍層施加之錫_合金鍍之組成比設定為 錫80wtS：時之鍍層厚度與軟焊料沾濕性（零交叉時間）之關 係之圖。 [較佳實施肜態之說明] 茲在參照附圖之下，詳細說明本發明一實施彤態有關之 連接器。但本發明之應用範圍並非僅限於連接器。即，本 發明可廣泛應用於依表面簧裝方式軟焊於基板上之任選之 電子零件，並且在應用於電子零件以外之必需軟焊之有可 能暴露於高溫之零件之場合可發揮優異之效果。 圖1展示本發明一實施形態有關之連接器1被安裝於基板 5上之狀態之斜視圖。參照圖1所示，連接器1具備：樹脂 所製之殻套2;掩覆該殻套2之外表面之金屬外殻3; K及 從殼套2引出之複數接觸器4。 殼套2具有約略等於直方體之彤狀。金屬外殼3為由鐵製 長形平板Μ可掩覆該殻套2之頂面及側面之方式按倒U形折 彎所構成。 在金屬外殼3之兩側下緣突設有接合部6, 6(在圖1中僅示 一方之接合部），使此等接合部各別插通被設在基板5之二 個通孔7,7(在圖1中僅示一方之通孔），藉此施行金屬外殼 3及殻套2對基板5之定位。在此等通孔7, 7之附近，將接合 部6, 6軟焊於基板5上* Μ使連接器1固定於基板5上。 接觸器4為金屬（黃銅）製之棒材，Μ複數配置成一横列 。接觸器4之一端被専入殻套2内而Μ端子起作用，再者， 另一端連接於基板5上。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > Α4規格（210 X 297公釐） -9 - (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ΟΎ. 五、發明説明（7 ) 接合部6,6及接觸器4藉軟焊固定於基板5上。為此軟焊 而應用表面實裝方式。為了施行依此表面實装方式之軟焊 ，將焊糊8預先塗布於通孔7,7之附近以及接觸器4之連接 部分。在此焊糊8之塗布後，使接合部6, 6插通上述通孔 7,7，在此狀態下，將連接器1及基板5收容於溫風重熔槽 内，按指定時間使之暴露於最高溫度250 °C左右之氣氛中 。於是，焊糊8被熔融，然後冷卻固化，藉此賢現連接器1 對基板5之賁裝。 画2為金屬外殼3之一部分之示意斷面圖。在鐵製母材9 之表面形成有鍍鎳層11作為底（基）層，而在此鍍鎳層11之 表面肜成有錫鎳合金鍍層10作為表面處理層。 在黃銅為母材之接觸器4之表面亦與金屬外殼3—樣形成 有鍍鎳層11作為底層，而在此鍍鎳層11之表面胗成有錫鎳 合金鍍層10作為表面處理層。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 錫鎳合金鍍層10最好能由具有75wt$M上且低於lOOwtl： 之錫與殘餘wtS；之鎳之組成比之錫鎳合金所構成。在上述 範圍内，以具有75^丨以上且低於95wtl之錫與殘餘 _之組成比者為較佳。再者，Μ具有且低於 88Wt5K之錫與殘餘之鎳之組成比者為更佳。 上逑範圍内之組成比之錫鎳合金鍍層10所構成之表面處 理層由於具有良好之軟焊性及充分之耐熱性，可良好實現 連接器1對基板5之實裝。再者，與習用之鈀等被應用於之 表面處理層之場合相較，可企求成本之大幅降低。 再者，錫鎳合金鍍層10之厚度最好能為O.lwmK上且小 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ _ 46 5^' r：:, A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（8) 於 0 . 5 / 1 Π1 其 中 Μ 0 . 1 ί i m Μ 上 且 小 於 0 . 35 U H1者較佳ί ，又 1 I K 0 . 1 / 1 m Μ 上 且 小 於 0 · 3 i ί m 者 更 佳 0 錫鎳合金鍍層10之厚 1 1 度 在 上 述 範 圏 内 者 在 依 照 上 逑 表 面 實 裝 方 式 之 軟 焊 之 際 請 1 I TCi 閲 i 9 即使在經過下述處.理後 即 茌 溫 風 重 熔 槽 内 按 指 定 時 間 讀 1 背 1 在最高溫度250 °C左右之氣氛中暴露之後 亦可保持外觀 面 之 1 注 1 上 維 持 光 澤 良 好 之 色 調 之 零 件 表 面 0 意 恭 1 項 I 又 按 為 上 述 底 層 除 了 鍍 鎳 層 外 亦 可 應 用 例 如 鍍 再 ,ι 寫 飼 層 等 0 本 π 1 Μ 上 說 明 本 發 明 之 — 實 施 彤 態 但 本 發 明 並 未 受 到 上 述 1 1 實 施 形 態 之 限 制 ΰ 1 I 例 如 在 半 導 體 積 wan 體 電 路 之 引 媳 框 及 電 路 片 中 在 其 連 1 1 訂 接 用 之 结 合 線 之 各 連 接 部 (焊接區）亦可以彤成如上述使用 1 錫 鎳 合 金 之 鍍 曆 0 在 此 場 合 連 接 部 之 溫 度 可 能 由 於 電 路 1 ! 片 内 之 電 路 (例如CPU等）之發熱而上升至200 °C 左 右 但 如 1 1 上 述 之 錫 鎳 合 金 鍍 層 具 有 可 耐 此 項 升 溫 之 充 分 之 耐 熱 性 〇 1 "Λ 從 而 不 會 發 生 鍍 層 因 升 溫 而 熔 化 之 情 事 可 確 實 防 止 引 9 Ι 線 框 及 電 路 Η 之 連 接 部 之 連 接 不 良 0 再 者 與 使 用 鍍 金 層 1 等 之 場 合 相 較 可 企 求 成 本 之 大 幅 降 低 0 1 再 者 在 上 逑 場 合 對 於 引 線 框 之 表 面 亦 可 藉 如 上 述 之 1 1 錫 m 合 金 施 加 鍍 敷 處 理 0 如 此 設 法 時 可 實 現 引 線 框 之 良 1 I 好 之 軟 焊 性 又 可 保 持 外 觀 之 良 好 狀 態 0 1 1 I 再 者 有 可 能 應 用 本 發 明 之 零 件 並 未 限 於 上 述 之 零 件 I I 而 本 發 明 可 有 利 (便利）應用於任選之下述零件 即 需 要 1 250°C左右之耐熱性Μ及零件表面上需要- -定之軟焊料沾 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） -11- 4650 Α7 Β7 五、發明説明（9 ) 層製 )Κ 基 底層 為理 作處 層面 鎳表 。 鍍為性 m _作濕 m 層沾 成鍍料 形金焊 上合軟 材鏡其 > 素錫定定 銅WB1,測測 黃2W而之 之成P4)性 。 材形U濕 件Π母上(I沾 零例作其 4 料 之施用在試焊 性實在而 I 軟 濕 f * 備 < (請先閲讀背面之注意事項再填寫木頁) 利用鐮形（半月形）圖之圖解來_定零交叉時間（根據 EIAJ”日本電子機械工業會"RCX-0102/0101之試驗方法）〇 圖3為展示零交叉時間之計測原理之鼷簖i鐮形圖。圖3之 上段之圖乃展示，試件在熔融軟焊科槽中持續緩慢浸漬時 (該試件）從熔融軟焊料所受之負載（載重）之時間變化。再 者，圖3之下段Μ圖解展示試件21與熔融軟焊料22之位置 關係及熔融軟焊料22之形狀變化。 使試件21在熔融軟焊料槽中之媛慢浸漬持續下去。在對 試件21向上起作用之負載係用桿秤測定者。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 當試件21之下端與熔融軟焊科22之表面22a接觸時（時間 Π)，熔融軟焊料22則推斥試樣22，而熔融軟焊料22之表 面張力對試件21_上起作用。因此，試件21被施加向上之 負載，此阎上之負載隨著試件21更往下方之移動而增加。 然後，停止試件21注下方之移動時（時間T2)，對試件21起 作用之負載則變為一定。其後變為從T 3起之時間*當軟 焊料使試件2 1變濕時，對試件2 1施加之負載則減少（時間 T3)，經過零點（時間T4)後，终於變成負值ϋ即*試件21 在被軟焊料22拉入之方向受力。 本紙浪尺度適用中國國家標举（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） -1 2 - 46506 6 A7 B7 五、發明説明（l〇 ) 零交叉時間T為沾濕軟焊料之面積達到100¾所需之時間 ，具體而言，自試件21之下端與熔融軟焊料22之表面22a 接觸時起，直至試件2〗從熔融軟焊料22所受之負載變成零 時為止之時間（T1至T4之時間）。此零交叉時間被用Μ表示 軟焊料沾濕性之數值。 <加速老化處理> 一般而言，金屬鍍層之軟焊科沾濕性在剛完成鍍敷時有 非常良好之表琨，但隨著時間之經過，逐漸惡化下去。於 是，為了測定對於經時變化之軟焊料沾濕性，擬似造成經 過指定時間後之狀態*而施行試驗（根據EIAJ”日本電子機 械工業會” RCX-0102/0101之試驗方法）。 在本實施例中，釾於在表面砲加有錫鎳合金鍍層之試件 (試樣1〜試樣5)，在剛鍍敷（完成）時Κ及鍍敷後經過4小 時之際予Κ照射蒸氣（加速老化處理）後，各別測定零交叉 時間。 又按，試樣1至試樣5之錫鎳.合金鍍層之錫成分量各別為 7 4vt % ' 7 7 w t % ' 8 0 w t % 、 8 4 w t Ϊ ^ 8 8 wt % ° 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 其結果示於圖4中。圖4為展示錫鎳合金鍍層之錫成分量 與零交叉時間之關係之圖。 如圖4所示，關於試樣1之（加速老化後之）試件21之軟焊 料沾濕性極惡劣，而關於其他試樣（試樣2〜試樣5)，即使 在上述加速老化後亦可得到良好之軟焊料沾濕性。 其次，使相同之試樣1至試樣5以30分鐘處於2501C高溫 中之狀態，而觀察其變色之程度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐） -1 3 - 6 6 ο 5 6 4

7 B 明説明發 、五 樣化 試變 於微 關稍 色 顔色 其變 現其 發， 2 Q 樣力 — 曾 試5ί 在樣 而試 ’ 往 化 >' 變 之 色 顔 其 現 發 未 並 橈 試 從 量 分 成 錫 著 隨 2 之 厚 較 達 度 厚 之 層 鍍 金 合 鎳 。 錫 認於 確由 被， 實中 事驗 之試 著本 顯在 愈 量 分 成 錫 有 具 各 ο 色 1 變 之 逑 上 6 Π u SC 热 2 榡 到例試 察施備 觀實製 而 t ey-樣 試 金 合 鎳 錫 之 度度 厚 厚 有之 擁層 間鍍 之金 材合 母鎳 與錫 屬 * 理時 處同 面 之 表層 此 在 ， 底 層為 理 層 處鎳 面鍍 表·之 為1 層 鍍 Μ 基 1i 樣 試 6 樣 試 0 者 同 不 栢.0 互1,0 1 為 內 、 圍c> 範 之度 m 厚 JU之 .0層 鍍 金 «合 05鎳 〇'錫 在之 (請先閲請背面之注意事項再填寫本頁) 至 經濟部中央棹準局員工消費合作社印製 各 1X 11 樣 試 濕 沾 料 焊 軟 6 之 樣後 試化 等老 此速 於加 關述 〇 上 Π 及 後 理 處 敷 鍍 過 經 剛 査 調 Η- 中 圖 之 圖係 於關 示之 果間 結時 其叉 交 w 零 與 度 厚 之 層 鍍 金 合 鎳 錫 示 展 為 5 圖 性 。 濕用 沾使 料之 焊際 軟實 之於 面適 表不 21層 件鎞 試金 之 合 後鎳 b _ 彳錫 老之 速度 D / ΰ厚 6-項 alv ^ J 禱 肚 試， 於劣 關 惡 極 度 程 之 Ϊ S 時 G 色 上樣變 Μ 試其 D之察 同觀 0.相而 度使 ， 厚，態 層次狀 鍍其之 在 中 好 很 得 變 y rm( 性 濕 沾 料 焊 軟 樣 試 溫 高 V ο 5 2 於 處 鐘 分 ο 3Μ 色 變 其 至 察 親 未 然 全性 7著 6 S ) 樣之度 試分程 於餞之 關有認 色確 樣 試 在 後樣 前試 之在 態 ， 狀加 溫增 高之 於度 置厚 yiv 著 隨 變可察 其時觀 現察確 發觀明 ;較11 比 、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 14 A7 465066 B7 五、發明説明（12 ) 到變色。 Μ上，關於本發明之實皰例已做詳细之說明，但此等實 , 及 已神 而精 例之 體明 具發· 之本 用 且 使，。 而明定 容發限 内本來 術釋圍 技解範 之來利 明例專 發施請 本實申 明等之 說此尾 了於末 為定由 係限僅 例應圍 施不範 明 說 之 號 符 器 接 連 器糊 觸焊 ’ 孔 殼通 外 一 屬7. 金 3 部 合 ， 接 部 ： 套 6 殼 2 板 基 接 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) > 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 4 6 5 0 6 0 A8 B8 C8 D8 90. 7. 1 3 修正本 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種電子零件，其由具有75wt%以上且低於lOOwt%之 錫與殘餘wt%之鎳之組成比的錫鎳合金所構成，而其層厚 爲0 . 1 A m以上且小於0 , 5 /i m之表面處理層，係形成於母 材上，且在上述表面處理層與母材之間存在有鍍層所構成 的底層者。 2. 如申請專利範圍第1項之電子零件，其中上述鍍層爲 鍍鎳層者。 3 .如申請專利範圍第1項之電子零件，其中上述鍍層爲 鍍銅層者。 4.如申請專利範圍第1至3項中任一項之電子零件，其 中上述電子零件爲在2 3 0°C以上之高溫下被軟焊處理之電 子零件者。 5 .如申請專利範圍第1至3項中任一項之電子零件，其 中上述電子零件爲由表面實裝技術之應用而被軟焊於基板 上之電子零件者。 6_如申請專利範圍第4項之電子零件，其中上述電子零 件爲由表面實裝技術之應用而被軟焊於基板上之電子零件 者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ_297公釐.） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r ·- ^---— — — — —訂---------線-