(57)【要約】  第１の金属層；上記第１の金属層上に付着させた第２の金属層；上記第２の金属層上に付着させた少なくとも１つの更なる金属層；および上記少なくとも１つの更なる金属層の最上層上の電気的に活性なコンタクト領域（１２）；を含む部品（１０）を提供する工程；並びに、上記電気的に活性なコンタクト領域の周囲の少なくとも１つの所定の位置において上記部品中に欠陥（２０）を形成する工程を含み、上記欠陥が上記少なくとも１つの更なる金属層を通過して上記第２の金属層を露出するか、上記少なくとも１つの更なる金属層および上記第２の金属層を通過して上記第１の金属層を露出するか、またはそれらの組み合わせである、電気接点などの金属部品における腐食を抑制する方法。
2019530805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）（ｉ）第１の金属層；
（ii）該第１の金属層上に付着させた第２の金属層；
（iii）該第２の金属層上に付着させた少なくとも１つの更なる金属層；および
（iv）該少なくとも１つの更なる金属層の最上層上の電気的に活性なコンタクト領域；
を含む部品を提供する工程；並びに
（ｂ）該電気的に活性なコンタクト領域の周囲の少なくとも１つの所定の位置において該部品中に欠陥を形成する工程
を含み、
該欠陥が該少なくとも１つの更なる金属層を通過して該第２の金属層を露出するか、該少なくとも１つの更なる金属層および該第２の金属層を通過して該第１の金属層を露出するか、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする、金属部品における腐食を抑制する方法。
【請求項２】
（ａ）（ｉ）第１の金属層；
（ii）該第１の金属層上に付着させた第２の金属層；
（iii）該第２の金属層上に付着させた少なくとも１つの更なる金属層； 
（iv）該少なくとも１つの更なる金属層の最上層上の電気的に活性なコンタクト領域；および
（ｖ）該電気的に活性なコンタクト領域に近接した最上金属層上のリードイン領域
を含む電気部品を提供する工程；
（ｂ）該電気的に活性なコンタクト領域およびリードイン領域の周囲の所定の位置に少なくとも１つのチャネルを形成する工程；
並びに
（ｃ）該少なくとも１つのチャネルの周囲の少なくとも１つの所定の位置において該部品中に欠陥を形成する工程；
を含み、
該少なくとも１つのチャネルが該少なくとも１つの更なる金属層を通過して該第２の金属層を露出し、
該欠陥が該少なくとも１つの更なる金属層を通過して該第２の金属層を露出するか、該少なくとも１つの更なる金属層および該第２の金属層を通過して該第１の金属層を露出するか、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする、電気部品における腐食を抑制する方法。
【請求項３】
前記第１の金属層が銅または銅合金を含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記第２の金属層がニッケルを含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの更なる金属層が貴金属を含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項６】
前記欠陥を、集束イオンビームを用いて形成する、請求項１または２記載の方法。
【請求項７】
複数の欠陥を更に含み、該複数の欠陥が（ａ）前記電気的に活性なコンタクト領域の周囲に部分的にまたは完全に形成された単一ラインの個々の欠陥、或いは（ｂ）前記電気的に活性なコンタクト領域の周囲に部分的にまたは完全に形成された個々の欠陥の配列を含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記欠陥が、前記電気的に活性なコンタクト領域の周囲に部分的にまたは完全に形成された単一の連続的欠陥を含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項９】
複数の欠陥を更に含み、該複数の欠陥が（ａ）前記電気的に活性なコンタクト領域およびリードイン領域の周囲に部分的にまたは完全に形成された単一ラインの個々の欠陥、または（ｂ）前記電気的に活性なコンタクト領域およびリードイン領域の周囲に部分的にまたは完全に形成された個々の欠陥の配列を含む、請求項２記載の方法。
【請求項１０】
（ａ）電気的に活性なコンタクト領域を含む部品を提供する工程；および
（ｂ）該電気的に活性なコンタクト領域の周囲の少なくとも１つの所定の位置において該部品上に少なくとも１つの欠陥を形成する工程
を含み、
該欠陥が該部品上に付着させた少なくとも１つの犠牲材料を含むことを特徴とする、金属部品における腐食を抑制する方法。
【請求項１１】
前記犠牲材料が、銅、銀、亜鉛、またはそれらの組み合わせである、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
複数の欠陥を更に含み、該複数の欠陥が（ａ）前記電気的に活性なコンタクト領域の周囲に部分的にまたは完全に形成された単一ラインの個々の欠陥、または（ｂ）前記電気的に活性なコンタクト領域の周囲に部分的にまたは完全に形成された個々の欠陥の配列を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記欠陥が、前記電気的に活性なコンタクト領域の周囲に部分的にまたは完全に形成された単一の連続的欠陥を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記欠陥を、所定のめっき技術、電子ビーム蒸着、インクジェット、またはそれらの組み合わせを用いて形成する、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記電気的に活性なコンタクト領域および前記複数の欠陥の間に、少なくとも一片の犠牲材料を付着させる工程を更に含み、該少なくとも一片の犠牲材料を、所定のめっき技術、電子ビーム蒸着、インクジェット、またはそれらの組み合わせを用いて形成する、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に腐食防止および腐食抑制システム並びにその方法、特に金などの貴金属でめっきした電気接点に防食処理を施すためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクス産業における金および他の貴金属の利用は、多くの工業部門にわたる複雑なデジタル電子装置および器材の開発および利用拡大の進行中の態様である。ある試算によると、３２０トンもの金が、コンピュータ、携帯電話、タブレット、および他の電子装置のためにエレクトロニクス産業において毎年使用される。エレクトロニクス用途に対して、金は、高温または低温での、電気伝導度、延性および耐腐食性の組み合わせた特性を提供する。耐腐食性は、電子装置におけるその使用に関する金の最も重要な特性の１つである。金を電気的接点のために使用するとき、金の高い熱伝導率が熱の急速な放散を確実にする間、金の耐腐食性によりゼロに近い電気的接点抵抗を有する原子的に清浄な金属表面を提供する。金は金めっき法を用いることにより様々な電子装置に含まれ、金めっきは主にスイッチ、リレーおよびコネクタ用の電気的接点に用いられる。
【０００３】
銅の合金または他の基板金属の上に耐腐食性導電層を提供するために、金めっきを、電子装置、特に電気コネクタおよびプリント回路基板にしばしば使用する。銅上への直接の金めっきで、銅原子は金の層を通して拡散する傾向があり、その表面の変色および酸化物および／または硫化物層の形成を引き起こす。多くの場合、好適なバリア金属、一般的にニッケルの層を、金めっきの前に上記基板上に付着させる。ニッケルのこの層は、金の層用の機械的裏材を提供し、それによってその耐摩耗性を向上させて、金の層中に存在するかもしれない孔で生じる腐食の進行度を低減する。ニッケルおよび金の両層は、電解法または無電解法によって、めっきすることができる。
【０００４】
信頼性を必要とする電子装置のコネクタ用途については、どんな分離可能な接触界面でも、環境悪化から保護されなければならない。分離可能なコネクタの界面上への金の適用により、長く、安定した、非常に低い接触抵抗を上記部品に提供する。高湿度の場所などの腐食環境或いは硫黄または窒素のガス状の酸化物や塩素などの腐食性汚染物質を含む環境により、ニッケルおよびその下にある銅合金基板などの金属を腐食および分解させ、この腐食は電気的接点の妨害をする。金は、これらの状態で破壊しない；しかし、金めっきがあまりに薄いか多孔質である場合、ニッケルおよび銅系腐食生成物は、金の層中の小さな不連続部分から放出する可能性があり、完全保護のための正しい厚さで、および好適な下層金属を有して、上記めっきを適用することが重要である。正しい金めっき厚さの決定は、電子部品の用途に依存する。一般に、最低でも１．３μｍ（５０ミクロインチ）のニッケルの上の硬質金の０．８μｍ（３０ミクロインチ）コーティングは、大部分のコネクタ用途に対して好適であると思われるある程度の耐久性を付与する。金のコーティングの厚さを増加するほど、気孔率が減少する傾向があり、そして、それは孔腐食に対する接点の脆弱性を低減する。
【０００５】
特に腐食環境での銅または銅の合金基板の上の金めっきの分解を回避するために、金めっきを、ニッケルのような良質の金属の下層の上に適用すべきである。ニッケル製下層は、金めっきの表面のために以下のように作用をする：（ｉ）孔腐食抑制剤（例えば、アンダープレートとしてのニッケルが、金めっきの薄い領域で孔を通る腐食を防止する）；（ii）腐食クリープ抑制剤（即ち、ニッケルは腐食の移行に対するバリアを金表面上に提供する）；（iii）拡散バリア（即ち、ニッケルは金の表面への銅または亜鉛のような他の金属の拡散を防止する）；および、（iv）接触表面用機械的支持性下層（即ち、ニッケルは金めっきの耐摩耗性を向上する）。孔腐食は、内因性であっても（即ち、上記めっきまたは後の製造方法の作用）または、外因性であってもよい（使用環境の作用）。貴金属保護層が薄いため、または、挿入サイクルによる界面の摩耗のため、このような孔または欠陥は避けられない。従って、金または他の貴金属でめっきした電気接点において、孔腐食および腐食クリープの両方を防止するシステムおよび方法が継続的に要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以下は、本発明のいくらかの例示的実施形態の概要を提供する。この概要は広範囲な概要でなく、本発明の重要なまたは臨界的な態様或いは構成要素を確認しようとするものではなく、或いはその範囲を限定しようとするものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様に従って、電気的接点などの金属部品における腐食を防止する第１の方法を提供する。この方法は、第１の金属層；上記第１の金属層上に付着（堆積）させた第２の金属層；上記第２の金属層上に付着させた少なくとも１つの更なる金属層；および上記少なくとも１つの更なる金属層の最上層上の電気的に活性なコンタクト（接触）領域；を含む部品を提供する工程；並びに上記電気的に活性なコンタクト領域の周囲の少なくとも１つの所定の位置において上記部品中に欠陥を形成する工程を含み、上記欠陥が上記少なくとも１つの更なる金属層を通過して上記第２の金属層を露出するか、上記少なくとも１つの更なる金属層および上記第２の金属層を通過して上記第１の金属層を露出するか、またはそれらの組み合わせである。
【０００８】
本発明のもう一つの態様に従って、電気的接点などの電気部品において腐食を抑制する第２の方法を提供する。この方法には、第１の金属層；上記第１の金属層上に付着させた第２の金属層；上記第２の金属層上に付着させた少なくとも１つの更なる金属層；上記少なくとも１つの更なる金属層の最上層上の電気的に活性なコンタクト領域；および上記電気的に活性なコンタクト領域に近接した最上金属層上のリードイン領域を含む電気部品を提供する工程；
上記電気的に活性なコンタクト領域およびリードイン領域の周囲の所定の位置に少なくとも１つのチャネル（流路）を形成する工程；並びに
上記少なくとも１つのチャネルの周囲の少なくとも１つの所定の位置において上記部品中に欠陥を形成する工程；を含み、
上記少なくとも１つのチャネルが上記少なくとも１つの更なる金属層を通過して上記第２の金属層を露出し、
上記欠陥が上記少なくとも１つの更なる金属層を通過して上記第２の金属層を露出するか、上記少なくとも１つの更なる金属層および上記第２の金属層を通過して上記第１の金属層を露出するか、またはそれらの組み合わせである。
【０００９】
本発明の更にもう一つの態様では、金属部品において腐食を抑制する第３の方法を提供する。この方法には、電気的に活性なコンタクト領域を含む部品を提供する工程；および上記電気的に活性なコンタクト領域の周囲の少なくとも１つの所定の位置において上記部品上に欠陥を形成する工程を含み、上記欠陥が上記部品上に付着させた少なくとも１つの犠牲材料を含む。
【００１０】
例示的態様の以下の詳細な説明を読んで、理解すると、本発明の更なる特徴と態様が、当業者には明らかとなる。当業者には認識されているように、本発明の更なる実施形態が、本発明の範囲および意図を逸脱しない範囲で可能である。従って、図面と付随する説明は、本質的に制限的でないとみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
明細書の一部に組み込まれ、明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の一つ以上の例示的実施形態を図式的に説明して、前述の一般的な説明および後述の詳細な説明と共に、本発明の原則を説明するのに役立つ。
【図１】多層金属構造中に形成された故意に誘起された欠陥の配列の写真であり、金属の基板層は露出し、上記配列中の外側の欠陥はより激しく腐食し、それによって上記配列中の内側の欠陥は効果的に保護される。
【図２】本発明の例示的実施形態に従う多層電気金属部品の上面図であり、複数の故意に誘起された欠陥を金属の基板層を露出するための電気的に活性なコンタクト領域およびリードイン領域に近接して形成し、少なくとも１つのチャネルを金属の基板層を露出させるための電気的に活性なコンタクト領域およびリードイン領域の周囲に形成した。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、本発明の例示的実施形態を、図を参照して説明する。様々な要素および構造体を示すために、参照符号を詳細な説明中を通して使用する。以下の詳細な説明は、説明の目的のために多くの特定を含むが、以下の詳細への多くの変化および変更が本発明の範囲内であることは当業者には認識されている。従って、特許請求の範囲に記載された発明の一般性を失うことなく、上記発明を限定することなしに、本発明の以下の実施形態を示す。
【００１３】
前述のように、本発明は、腐食保護および抑制システム並びに方法、特に腐食保護を電気的接点、特に金などの貴金属でめっきされた電気的接点に提供するためのシステムおよび方法に関する。配列の外周に配置された電気的接点は配列の内側の電気的接点より大きな腐食程度を示す傾向があり、これはおそらく、それらが環境との高いガス交換率によりさらされるため、または、それらが捕捉要素として働くためである。本発明の様々な実施形態は、微視的レベル（または巨視的レベル）でこの効果を模倣し、腐食を抑制するために十分に接触界面に近い腐食を防止する。活性接触界面で、またはその近くで、いくらかの欠陥を誘起することによっておよび／またはいくらかの反応性材料を加えることによって、これは達成される。電気的接点を配置し、利用する環境において、反応剤（例えば、腐食性のガス）を局所的に消耗させる高容量腐食「シンク」として、これらの故意に誘起された欠陥および／または添加された反応性材料は機能する。いくつかの実施形態において、どのような形であってもよい複数の欠陥が存在する間、少なくとも１つの欠陥は存在する。例えば、複数の欠陥は、電気的に活性なコンタクト領域の周囲に部分的に、または完全に形成された単一ライン（１行）の個々の欠陥を含んでもよく、または、複数の欠陥は電気的に活性なコンタクト領域の周囲に部分的に、または完全に形成された個々の欠陥の配列であってもよい。
【００１４】
図に関して、図１は多層金属構造中に形成された故意に誘起された欠陥の配列の写真であり、金属の基板層は露出し、上記配列中の外側の欠陥はより激しく腐食し、それによって上記配列中の内側の欠陥は効果的に保護される。図１の最外部の誘起欠陥の優先腐食は、保護されるべき区域または領域に対する誘起欠陥の配置に関する本発明の重要な態様である。最外部の誘起欠陥がより高容量またはより高流量の腐食性ガスに晒される異質な微小環境では、外側の欠陥の拡散場は、内側の誘起欠陥の拡散場より通常非常に大きい（図１参照）。この「四半部効果（ｑｕａｄｒａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ）」は、互いに対する、および保護されるべき区域に対する、誘起欠陥の好適なまたは最適化された配置を決定するために、用いられる可能性のある１つの根拠である。図２は本発明の例示的実施形態に従う多層電気金属部品の上面図であり、複数の故意に誘起された欠陥を金属の基板層を露出するための電気的に活性なコンタクト領域およびリードイン領域に近接して形成し、少なくとも１つのチャネルを金属の基板層を露出させるための電気的に活性なコンタクト領域およびリードイン領域の周囲に形成した。
【００１５】
図２において、一般的なコネクタである金属部品１０には、電気的に活性な接触区域または領域１２、リードイン領域１４、およびヘッダ接点１６を含む。金属部品１０の上部表面１８は、一連の誘起欠陥２０、内側チャネル２２および外側チャネル２４を含む。例示的な実施形態において、金属部品１０は、銅または銅の合金の第１の層；銅の第１の層上に付着させた、ニッケルまたはニッケルと類似の特性および／または機能（例えば、腐食抑制、拡散バリア、耐摩耗性）を有する材料の第２の層；並びにニッケルの第２の層上に付着させた、金または他の貴金属の第３の層（即ち、更なる層）；を含む多層構造体またはスタックである。一連の誘起欠陥２０は、活性なコンタクト領域１２およびリードイン領域１４の周囲または近くに配置され、かつ銅の第１の層を露出させるために第３の層および第２の層を通過するか、あるいは、ニッケルの第２の層を露出させるために第３の層を通過する。いくつかの実施形態では、一連の誘起欠陥２０は、露出した銅および露出したニッケルの両方を含む。誘起欠陥２０に加えて、または、誘起欠陥２０に代わるものとして、銅の第１の層（またはニッケル第２の層）を露出させるために、外側チャネル２４を含んでもよい。金属部品１０のための操作環境に存在する腐食性ガスを排出することによって、誘起欠陥２０および／または外側チャネル２４は、活性なコンタクト領域１２およびリードイン領域１４に犠牲的腐食保護を提供する。図２に示すように、本発明のいくつかの実施形態において、内側チャネル２２を活性なコンタクト領域１２およびリードイン領域１４の周囲に配置し、誘起欠陥２０および／または外側チャネル２４の間に配置する。内側チャネル２４は、通常ニッケル層を露出させ、間隙ダム（ｃｒｅｅｐ ｄａｍ）を提供して、誘起欠陥２０および／または外側チャネル２４で起こる間隙腐食が活性なコンタクト領域１２およびリードイン領域１４内に移行するのを防止する。本発明の他の実施形態において、金属部品１０は、１つの例として、銅または銅の合金の第１の層、銅の第１の層上に付着させた、ニッケルまたはニッケルと類似の特性および／または機能を有する材料の第２の層、パラジウム‐ニッケルの第３の層、並びに第３の層上に付着させた、金または他の貴金属の第４の層を含む多層構造体またはスタックである。本発明の他の実施形態において、金属部品１０は、１つの例として、銅または銅の合金の第１の層、ニッケルの第２の層または特性や機能をニッケルのそれらと類似していて、銅の第１の層の上に預けられるようにしている材料で、パラジウム‐ニッケルの第３の層を含む多層構成概念またはスタックである、そして、金または他の貴金属の４枚目の層は第３の層に蒸着した。金属の多数の複数層（即ち、更なる層）を有する他の構造体も本発明の方法と一致する。
【００１６】
本発明のいくつかの実施形態において、誘起欠陥２０は、半導体産業において、材料科学において、そして、種々の材料の部位特異的分析、付着および除去のために通常用いられる集束イオンビーム（ＦＩＢ）技術を用いて形成する。ＦＩＢ装置は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に似ているが；しかし、ＳＥＭが電子の集束ビームを使用するのに対して、ＦＩＢ装置はイオンの集束ビームを使用する。種々のレーザ並びに他の材料処理システムおよび方法を、それぞれが円形形状または他の特定形状を有していてもよい誘起欠陥２０を形成するのに用いてもよい。このような他の材料処理システムおよび方法は、欠陥を誘起することができる写真平版マスキング／エッチングおよび種々の代替の機械的プロセスを含む。誘起欠陥２０は、保護されるべき区域の周囲に環状に形成されても、或いは多くの異なる所定パターンまたは特定用途向けパターンに配置されてもよい。誘起欠陥２０は、ミクロ用途（例えば、何十ミクロンの小さな区域）に、或いは、犠牲のピンまたはより大規模な構造体、コネクタ、アダプタなどに用いられる他の構造を含むマクロ用途に用いられてもよい。誘起欠陥２０は、複数の不連続欠陥として、または、単一の連続欠陥として形成されてもよい。
【００１７】
本発明の他の実施形態において、誘起欠陥２０は、上部表面１８の一部分を取り取り除くことによって露出させた犠牲材料よりもむしろ上部表面１８上に付着させた犠牲材料を含む。これらの実施形態において、好適な犠牲材料には、銅、銀、亜鉛またはその組合せを含み、そして、これらの材料は、個々の点に、列に、配列として、小片として、または、多数の他のパターンに付着させてもよい。当業者に既知のめっき技術、電子ビーム蒸着、インクジェット、またはそれらの組み合わせを用いて、誘起欠陥２０を形成してもよい。
【００１８】
本発明をその例示的実施態様の記載によって説明し、そして、上記実施形態を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に制限するか、または何ら制限しようとするものではない。更なる優位性および変更が、当業者であれば容易に明らかとなる。従って、より広範囲の態様における発明は、示され、説明された特定の詳細、代表的な装置および方法、および／または実施例の何れにも限定されるものではない。従って、概して発明の概念の意図または範囲を逸脱しない範囲で、このような詳細から新しい試みがなされてもよい。  
【符号の説明】
【００１９】
１０ … 金属部品
１２ … 電気的に活性なコンタクト領域
１４ … リードイン領域
１６ … ヘッダ接点
１８ … 上部表面
２０ … 欠陥
２２ … 内側チャネル
２４ … 外側チャネル
【図１】
2019530805.tif 000003
【図２】
2019530805.tif 000004
【国際調査報告】
2019530805.tif 000005
2019530805.tif 000006
2019530805.tif 000007
2019530805.tif 000008