CN100583309C

CN100583309C - 连接部件用导电材料及其制造方法

Info

Publication number: CN100583309C
Application number: CN200580023283A
Authority: CN
Inventors: 铃木基彦; 坂本浩; 杉下幸男; 津野理一
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: CN1985333A; JP2006077307A; JP3926355B2

Abstract

一种导电材料，是在由Cu板条构成的母材表面，按顺序形成Cu含量为20～70at%、平均厚度为0.1～3.0μm的Cu-Sn合金被覆层，和平均厚度为0.2～5.0μm的Sn被覆层，在Sn被覆层的表面露出有Cu-Sn合金被覆层的一部分，其露出面积率为3～75%。该材料表面被回流处理，优选至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下，Cu-Sn合金被覆层的平均厚度为0.2μm以上。该导电材料通过如下方法制造：根据需要在粗面化了的母材表面形成Ni镀层、还有Cu镀层及Sn镀层后，进行回流处理。

Description

连接部件用导电材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及主要使用于机动车及民用机器等的电气布线中的连接器用端子及母线(bus bar)等的连接部件用导电材料，特别是涉及力求在阳端子与阴端子的插拔时的磨擦及磨损的降低、和在使用时的电性连接的可靠性兼备的嵌合型连接部件用导电材料。

背景技术

在机动车及民用机器等的电气布线的连接中所使用的连接器用端子及母线等的连接部件用导电材料中，除了对低水平的信号电压及电流要求高的电性连接的可靠性的重要的电路的情况等之外，采用的是实施了镀Sn(包括焊接镀等的Sn合金镀)的Cu或Cu合金。与镀Sn与镀Au及其他的表面处理相比，由于其成本低等的理由而多被采用，但其中由于要顺应近年来的环境负荷物质量规定，不含Pb的镀Sn，特别是几乎没有因锡须(whisker)的发生导致的电路短路障碍的报告例的回流(reflow)镀锡及熔融镀锡成为主流。

近年的电子学(electronics)的进展有目共睹，例如由于对机动车的安全性、环保性、舒适性的追求，高度的电动化急速推进。随之而来的是电路数及重量等的增加，消费空间及消耗能量等增加，因此连接器用端子等的连接部件要求进行多极化、小型轻量化以及即使搭载于发动机室内等，也能够得到满足连接部件的性能的连接部件用导电材料。

在连接部件用导电材料上实施镀Sn的主要目的是，在电接点部及接合部中得到低的接触阻抗，同时赋予表面以耐腐蚀性，在通过软焊进接合的连接部件用导电材料中得到此软焊性。镀Sn是质地非常软的导电性皮膜，其表面氧化皮膜容易破坏。因此，例如在由阳端子和阴端子组合而成的嵌合型端子中，优选凹槽(indent)及凸缘(rib)等的电接点部通过镀层彼此的黏着而容易形成气密(gas tight)接触，从而得到低接触阻抗。另外，为了在使用时维持低接触阻抗，优选镀Sn的厚度厚，另外加大挤压电接点部之间的接触压力也很重要。

然而，因为增厚镀Sn的厚度，另外加大挤压电接点部之间的接触压力会使镀Sn间的接触面积及黏着力增加，所以会在端子***时使镀Sn翻起引起的变形阻力及剪切黏着的剪切阻力增加，作为结果是使***力增大。***力大的嵌合型连接部件会使组装作业的效率降低，也会成为因嵌合差错导致的电性连接劣化的原因。因此，就要求即使极数增加，其整体的***力也不会比现有大的低***力的端子。

此外，以减小***力及插拔时的磨损为目的而将挤压电接点部之间的接触压力减小的小型的镀Sn制端子等，在其后的使用时不但维持低接触阻抗困难，而且由于使用时的振动及热膨胀·收缩等而在电接点部发生微滑动，容易引起接触阻抗异常增大的微滑动磨损现象。微滑动磨损现象被认为是由于电接点部的镀Sn因微滑动而磨损，由此产生的Sn氧化物通过微滑动的重复而大量堆积在电接点部彼此之间而引起。因此，就要求即使插拔次数增加，此外即使电接点部的镀Sn有微滑动产生，其也能够维持低接触阻抗的、低***力耐插拔磨损性及耐微滑动磨损性优异的端子。

在下述专利文献1～6中记载了一种嵌合型端子材料，其是在Cu或Cu合金母材的表面，根据需要形成Ni衬底镀层，在其上顺次形成镀Cu层和镀Sn层后，进行回流处理，形成以Cu6Sn5相为主体的Cu-Sn合金被覆层。根据其记载，由回流处理形成的该Cu-Sn合金层比镀Ni及镀Cu硬，由于其作为残留于最表面的Sn层的衬底层而存在，所以能够降低端子的***力。另外，通过表面的Sn层能够维持低接触阻抗。

此外，在下述专利文献7～9中记载了一种嵌合型端子材料，其是在Cu或Cu合金母材的表面，根据需要形成Cu衬底镀层，形成Sn镀层后，根据需要在回流处理之后进行热处理，顺次形成以Cu-Sn为主体的金属间化合物层和根据需要而形成的氧化皮膜层。根据其记载，通过热处理将Cu-Sn合金层形成于表面，由此能够进一步降低端子的***力。

专利文献1：特开2004-68026号公报

专利文献2：特开2003-151668号公报

专利文献3：特开2002-298963号公报

专利文献4：特开2002-226982号公报

专利文献5：特开平11-135226号公报

专利文献6：特开平10-60666号公报

专利文献7：特开2000-226645号公报

专利文献8：特开2000-212720号公报

专利文献9：特开平10-25562号公报

若是表面的Sn层的厚度变薄，则在Sn层的衬底上形成了Cu-Sn合金层的端子的***力降低。此外，将Cu-Sn合金层形成于表面的端子的***力进一步降低。另一方面，若Sn层的厚度变薄，则存在例如在机动车的发动机室这种达到150℃的高温气氛中长时间保持时，端子的接触阻抗增加这样的问题。另外，若Sn层的厚度薄，则耐腐蚀性和软焊性也降低。除此之外，Sn层还容易引起微滑动磨损现象。如此在该类型的端子中，尚无法充分获得***力低，经多次的插拔后、在高温气氛中长时间保持后、在腐蚀环境下或振动环境下仍能够维持低接触阻抗等嵌合型端子所要求的特性，因而要求进行进一步的改良。

发明内容

因此，本发明的目的在于，在由Cu板条构成的母材表面形成有Cu-Sn合金被覆层和Sn被覆层的连接部件用导电材料中，得到具有磨擦系数低(低***力)、同时能够维持电性连接的可靠性(低接触阻抗)的连接部件用导电材料。

本申请第1发明的连接部件用导电材料，其特征在于，具有：由Cu板条构成的母材；Cu-Sn合金被覆层，其形成于该母材表面，Cu含量为20～70at％，平均厚度为0.1～0.3μm；Sn被覆层，其以所述Cu-Sn合金被覆层的一部分露出的状态形成于该Cu-Sn合金被覆层之上，平均厚度为0.2～5.0μm，所述Cu-Sn合金被覆层的露出面积率为3～75％。

还有，形成有该被覆层结构的区域，可以涉及母材的单面或两面全部，也可以只占据单面或两面的一部分。

在所述连接部件用导电材料中，所述材料表面其表面的至少一方向的平均的材料表面露出间隔(Cu-Sn合金被覆层的露出间隔)优选为0.01～0.5mm。

所述连接部件用导电材料，也可以在所述母材表面和所述Cu-Sn合金被覆层之间还具有Cu被覆层。该情况下，也可以在所述Ni被覆层和Cu-Sn合金被覆层之间再具有Cu被覆层。

在本发明中，Cu板条包含Cu合金板条。另外，Sn被覆层、Cu被覆层及Ni被覆层除了Sn、Cu、Ni金属以外，还分别包含Sn合金、Cu合金及Ni合金。

所述连接部件用导电材料能够通过如下方法制造：在由Cu板条构成的母材的表面顺次形成Cu镀层和Sn镀层后，进行回流处理，顺次形成Cu-Sn合金被覆层和Sn被覆层。

即，本申请第2发明的连接部件用导电材料，其特征在于，具有：由Cu板条构成的母材；Cu-Sn合金被覆层，其形成于该母材的表面，Cu含量为20～70at％，平均厚度为0.2～3.0μm；Sn被覆层，其以所述Cu-Sn合金被覆层的一部分露出的状态形成于该Cu-Sn合金被覆层之上，平均厚度为0.2～5.0μm，所述Cu-Sn合金被覆层的露出面积率为3～75％，并且，表面经回流处理，至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。

而后，本申请第3发明的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，使所述Cu板条所构成的母材的表面，具有至少一方向的算术平均粗糙度Ra在0.15μm以上，全部方向的算术平均粗糙度Ra在4.0μm以下的表面粗糙度，在所述母材的表面顺次形成Cu镀层和Sn镀层并进行回流处理，由此从所述母材表面使Cu-Sn合金被覆层和Sn被覆层按顺序形成。

通过回流处理，Sn镀层熔化流动进而平滑化，因形成于母材的凹凸的凸的部分，Cu-Sn合金被覆层的一部分露出到材料的最表面(Sn被覆层的表面)。这时，根据母材的表面粗糙度而选定适当的Sn镀层的厚度，使处理后的材料表面，其所述Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％。在所述母材的表面粗糙度中，所述一个方向上计算出的凹凸的平均间隔Sm(粗糙度曲线是根据与平均线交差的交点而求得的山谷一周期的间隔的平均值)优选为0.01～0.5mm。

还有，在所述母材表面中，以所述表面粗糙度而形成所述被覆层结构的区域，可以涉及母材的单面或两面全部，也可以只占据单面或两面的一部分。

所述Cu-Sn合金被覆层，是通过回流处理，从而Cu镀层和Sn镀层的Cu与Sn相互扩散而形成，但是此时可能存在Cu镀层全部消失和有一部分残留这两种情况。根据Cu镀层的厚度，也有从母材供给Cu的情况。形成于母材表面的Cu镀层的平均厚度优选在1.5μm以下，Sn镀层的平均厚度优选在0.3～8.0μm的范围。Cu镀层的平均厚度优选在0.1μm以上。

在所述制造方法中，也可能存在完全没有Cu镀层形成的情况。该情况下，Cu-Sn合金被覆层的Cu由母材供给。

本申请第4发明的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，使所述Cu板条所构成的母材的表面，形成至少一方向的算术平均粗糙度Ra在0.15μm以上，全部方向的算术平均粗糙度Ra在4.0μm以下的表面粗糙度，在所述母材的表面形成Sn镀层并进行回流处理，由此从所述母材表面使Cu-Sn合金被覆层和Sn被覆层按顺序形成。

另外，在所述制造方法中，也可以在所述母材表面与所述Cu镀层之间形成Ni镀层。Ni镀层的平均厚度为3μm以下，优选这时的Cu镀层的平均厚度为0.1～1.5μm。

还有，在本发明中，Cu镀层、Sn镀层及Ni镀层除了Cu、Sn、Ni金属以外，还分别包含Cu合金、Sn合金及Ni合金。

图1模式化地显示了以上阐述的连接部件用导电材料的剖面结构(回流处理后)。在图1中，使母材A的一表面(在图1中为上侧的表面)粗糙，其他的表面光滑。在弄得粗糙了的所述一表面上，沿着表面的凹凸形成有由几μm～数十μm左右的直径的粒子构成的Cu-Sn合金被覆层Y，Sn被覆层X熔化流动进而平滑化，与之相应的是Cu-Sn合金被覆层Y从一部分材料表面露出。在平滑的所述其他表面上，与现有材料相同，Sn被覆层X覆盖Cu-Sn合金被覆层Y的整面。

在本发明的连接部件用导电材料中，从进一步使磨擦系数降低，在振动环境下防止微滑动磨损现象，在该环境下维持电性可靠性(低接触阻抗)这样的观点出发而特别优选的材料被认为是：材料表面经回流处理，Cu-Sn合金被覆层的平均厚度为0.2～3.0μm，材料表面的至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。回流处理后的材料表面具有凹凸，因此露出到Sn被覆层的表面的所述Cu-Sn合金被覆层的一部分从平滑化的Sn被覆层的表面突出。图2将其做了模式化地显示，在母材A的粗糙化的一表面，沿着表面的凹凸Cu-Sn合金被覆层Y形成，Sn被覆层X熔化流动进而平滑化，Cu-Sn合金被覆层Y在一部分材料表面露出，且其一部分从Sn被覆层X的表面突出。在该连接部件用导电材料中，露出到所述Sn被覆层的表面的所述Cu-Sn合金被覆层的厚度(露出部的厚度)优选为0.2μm以上。

该连接部件用导电材料能够通过如下方法制造：使母材的表面粗糙度至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上，且全部的方向的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下，在该母材表面顺次形成Cu镀层和Sn镀层后，进行回流处理，顺次形成Cu-Sn合金被覆层和Sn被覆层。通过回流处理，Sn镀层熔化流动而平滑化，因形成于母材上的凹凸的凸的部分，而使Cu-Sn合金被覆层的一部分露出到Sn被覆层的表面。这时，根据母材的表面粗糙度而选定适当的Sn镀层的厚度，使回流处理后的材料表面至少一方向的算述平均粗糙度Ra为0.15μm以上，全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下，且使所述Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％。这时，露出到Sn被覆层的表面的Cu-Sn合金被覆层的一部分从Sn被覆层的表面突出。

如此，在本发明的连接部件用导电材料中，最大的特征在于，使母材的表面粗糙的程度与Sn镀层的厚度的关系处于最佳的范围。如此而得到的连接部件用导电材料，明显地具有现有的所不具备的良好的特性。即低磨擦系数和低电接触阻抗并存。此外，在母材的表面粗糙的程度与Sn镀层的厚度的关系上，通过把回流处理的应用加以组合，能够更稳定地获得具有如此良好特性的连接部件用导电材料。

本发明的连接部件用导电材料，特别是作为嵌合型端子使用，因为能够将磨擦系数抑制得很低，所以例如在使用于机动车等中的多极连接器时，阳、阴端子在嵌合时的***力低，能够高效果地进行组装作业。另外，即使长时间保持在高温气氛下或腐蚀环境下，也能够维持电性的可靠性(低接触阻抗)。其中回流处理后的材料表面的算术平均粗糙度Ra处于上述范围内的材料，能够进一步使磨擦系数降低，且即使在振动环境下也能够维持高度的电性的可靠性。另外，作为衬底层而实施过镀Ni的材料，即使在配置于发动机室等的在非常高温下使用的场所时，也能够保持更加优异的电性的可靠性。

附图说明

图1是模式化地表示本发明的连接部件用导电材料的剖面结构的概念图。

图2是同样模式化地表示本发明的连接部件用导电材料的剖面结构的概念图。

图3是实施例No.1的供试材的最表面结构的扫瞄电子显微镜组成像。

图4是实施例No.2的供试材的最表面结构的扫瞄电子显微镜组成像。

图5是磨擦系数测定夹具的概念图。

图6是实施例No.37的供试材的最表面结构的扫瞄电子显微镜组成像。

图7是实施例No.38的供试材的最表面结构的扫瞄电子显微镜组成像。

图8是微滑动磨损测定夹具的概念图。

符号说明

A 母材

X Sn被覆层

Y Cu-Sn合金被覆层

1 凸形试验片

2 台

3 凹形试验片

4 锤

5 测力传感器(load cell)

6 凸形试验片

7 台

8 凹形试验片

9 锤

10 步进电动机(stepping motor)

具体实施方式

以下，具体地说明本发明连接部件用导电材料。

(1)关于Cu-Sn合金被覆层，就其Cu含量为20～70at％的理由加以阐述。Cu含量为20～70at％的Cu-Sn合金被覆层，由Cu6Sn5相为主体的金属间化合物构成。Cu6Sn5相比形成Sn被覆层的Sn或Sn合金硬得多，若使其部分地露出而形成于材料的最表面，则能够抑制端子插拔时因Sn被覆层的翻起导致的变形抗力及剪切黏着的剪切阻力，能够将磨擦系数降得非常低。特别是，若Cu6Sn5相部分地突出到Sn被覆层的表面，则在端子插拔及振动环境下等的电接点部的滑动·微滑动时，由硬的Cu6Sn5相承受接触压力，能够更为降低Sn被覆层彼此的接触面积，因此能够进一步降低磨擦系数，也减少了因微滑动导致的Sn被覆层的磨损及氧化。另一方面，虽然Cu3Sn相更硬，但是因为与Cu6Sn5相相比Cu含量多，所以在使其部分地露出到Sn被覆层的表面时，由于使用中的随着时间积累的氧化及腐蚀氧化等，材料表面的Cu的氧化物量等变多，易使接触阻抗增加，将难以维持电性连接的可靠性。另外，因为Cu3Sn比Cu6Sn5相脆，所以存在成形加工性等差的问题。因此，将Cu、Sn合金被覆层的构成成分规定为Cu含量是20～70at％的Cu-Sn合金。

在该Cu-Sn合金被覆层中，可以部分含有Cu3Sn相，也可以含有母材及镀Sn中的成分元素等。但是，当Cu-Sn合金被覆层的Cu含量低于20at％则黏着力增加，降低磨擦系数困难，耐微滑动磨损性也降低。另一方面若Cu含量超过70at％，则难以维持长期的氧化及腐蚀等的作用下电性连接的可靠性，成形加工性等也变差。因此，将Cu-Sn合金被覆层的Cu含量规定在20～70at％。更优选Cu含量为45～65at％。

(2)就Cu-Sn合金被覆层的平均厚度为0.1(或0.2)～3.0μm的理由加以阐述。还有，在本发明中，Cu-Sn合金被覆层的平均厚度定义为：以Sn的密度(单位：g/mm3)除以Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn的表面密度(单位：g/mm2)的值。下述实施例所述的Cu-Sn合金被覆层的平均厚度测定方法依据此定义。当Cu-Sn合金被覆层的平均厚度低于0.1μm，如本发明使Cu-Sn合金被覆层部分地露出形成于材料表面时，因高温氧化等的热扩散导致的材料表面的Cu的氧化物量变多，容易使接触阻抗增加，难以维持电性连接的可靠性。特别是，经回流处理的材料表面的算术平均粗糙度Ra处于所述范围内时，优选其为0.2μm以上。另一方面，如果算术平均粗糙度Ra超过3.0μm，则缺乏经济性，生产效率也低，因为坚硬的层形成得很厚，所以成形加工性等也变差。因此，Cu-Sn合金被覆层的平均厚度规定为0.1～3.0μm，优选规定为0.2～3.0μm。更优选为0.3～1.0μm。

(3)就Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％的理由加以阐述。还有在本发明中，Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率，其计算出的值是将材料的每单位表面积露出的Cu-Sn合金被覆层的表面积乘以100的值。当Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率低于3％，Sn被覆层之间的黏着量增加，此外因为端子插拔之时的接触面积增加，所以降低磨擦系数困难，耐微滑动磨损性也降低。另一方面，如果Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率超过75％，则长期氧化及腐蚀氧化等导致的材料表面的Cu的氧化物量等变多，易使接触阻抗增加，将难以维持电性连接的可靠性。因此，Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率规定为3～75％。更优选为10～50％。

(4)就Sn被覆层的平均厚度为0.2～5.0μm的理由加以阐述。还有，在本发明中，Sn被覆层的平均厚度定义为：以Sn的密度(单位：g/mm3)除以Sn被覆层所含有的Sn的表面密度(单位：g/mm2)的值(下述实施例所述的Sn被覆层的平均厚度测定方法依据该定义)。当Sn被覆层的平均厚度低于0.2μm，因高温氧化等的热扩散导致的材料表面的Cu的氧化物量变多，容易使接触阻抗增加，另外由于耐腐蚀性也变差，将难以维持电性连接的可靠性。另一方面，在其超过5.0μm时，会缺乏经济性，生产效率也变低。因此，Sn被覆层的平均厚度规定为0.2～5.0μm，优选规定为0.2～3.0μm。更优选为0.5～3.0μm。

当Sn被覆层由Sn合金构成时，作为Sn合金的Sn以外的构成成分，可列举有Pb、Bi、Zn、Ag、Cu等。优选Pb低于50质量％，其他元素低于10质量％。

(5)在本发明的连接部件用导电材料中，就优选回流处理后的材料表面的至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，且全部方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下的理由加以阐述。在全部的方向中算术平均粗糙度Ra低于0.15μm时，Cu-Sn合金被覆层从Sn被覆层表面突出的高度整体很低，在电接点部的滑动·微滑动时，由坚硬的Cu6Sn5承受接触压力的比例变小，磨擦计数不会有很大提高，但降低由微滑动引起的Sn被覆层的磨损量的效果减小。另一方面，在任何方向中当算术平均粗糙度Ra超过3.0μm时，高温氧化等的热扩散导致的材料表面的Cu的氧化物量变多，容易使接触阻抗增加，另外由于耐腐蚀性也变差，将难以维持电性连接的可靠性。因此，回流处理后的表面粗糙度规定为：至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，且全部方向的算术平均粗糙度Ra在3.0μm以下。更优选为0.2～2.0μm。

(6)在本发明的连接部件用导电材料中，当回流处理后的材料表面的至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，且全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下时，就露出到Sn被覆层的表面的Cu-Sn合金被覆层的厚度优选为0.2μm以上的理由加以阐述。还有在本发明中，露出到Sn被覆层的表面的Cu-Sn合金被覆层的厚度定义为：通过剖面观察而测定的值(与所述Cu-Sn合金被覆层的平均厚度测定方法不同)。材料表面的算术平均粗糙度Ra在上述范围内时，Cu-Sn合金被覆层的一部分在Sn被覆层的表面露出，且从该部分平滑化的Sn被覆层的表面突出。当露出在Sn被覆层的表面的Cu-Sn合金被覆层的厚底低于0.2μm时，特别是如本发明使Cu-Sn合金被覆层部分地露出形成于材料表面时，因高温氧化等的热扩散导致的材料表面的Cu的氧化物量变多，另外耐腐蚀性也降低，由此容易使接触阻抗增加，将难以维持电性连接的可靠性。因此，露出到Sn被覆层的表面的Cu-Sn合金被覆层的厚度优选为0.2μm以上。更优选为0.3μm以上。

(7)就材料表面的至少一方向的平均材料表面露出间隔(Cu-Sn合金被覆层的露出间隔)为0.01～0.5mm的理由加以阐述。还有，在本发明中，该材料表面露出间隔定义为：横切描绘于材料表面的直线的Cu-Sn合金被覆层的平均宽度(沿所述直线的长度)与Sn被覆层的平均宽度相加的值。当Cu-Sn合金被覆层的平均材料表面露出间隔低于0.1mm，因高温氧化等的热扩散导致的材料表面的Cu的氧化物量变多，容易使接触阻抗增加，将难以维持电性连接的可靠性。另一方面在超过0.5mm时，特别是用于小型端子时会产生难以获得低磨擦系数的情况。一般来说如果端子为小型，则凹槽及凸缘等的电接点部(插拔部)的接触面积变小，因此在插拔时只会让Sn被覆层之间的接触概率增加。由此而黏着量增大，所以难以获得低的磨擦系数。因此，优选将Cu-Sn合金被覆层的平均材料表面露出间隔在至少一方向上设为0.01～0.5mm。更优选Cu-Sn合金被覆层的平均材料表面露出间隔在全部的方向上处于0.01～0.5mm。由此，插拔时的只会让Sn被覆层之间的接触概率降低。更优选为0.05～0.3mm。

(8)将黄铜及红铜这种含Zn的Cu合金作为母材而使用等的情况下，也可以在母材与Cu-Sn合金被覆层之间具有Cu被覆层。该Cu被覆层在回流处理后有Cu镀层残留。众所周知Cu被覆层有助于抑制Zn及其他的母材构成元素向材料表面的扩散，改善软焊性等。若Cu被覆层变得过厚，则成型加工性等劣化，经济性也变差，由此Cu被覆层的厚度优选在3.0μm以下。

在Cu被覆层中，也可以少量混入母材所包含的成分元素。另外，Cu被覆层由Cu合金构成时，作为Cn合金的Cn以外的构成成分可列举Sn、Zn等。Sn的情况优选低于50质量％，其他元素则优选低于5质量％。

(9)另外，也可以在母材与Cu-Sn合金被覆层之间(没Cu被覆层时)、或在母材与Cu被覆层之间形成Ni被覆层。已知Ni被覆层可抑制Cu及母材构成元素向材料表面的扩散，也可在高温长时间使用后抑制接触阻抗的上升，同时抑制Cu-Sn合金被覆层的成长而防止Sn被覆层的消耗，另外亚硫酸气体耐腐蚀性提高。另外，Ni被覆层自身向材料表面的扩散能够由Cu-Sn合金被覆层及Cu被覆层抑制。由此，形成Ni被覆层的连接部件用材料特别适用于有耐热性要求的连接部件。若Ni被覆层变得过厚，则成型加工性等劣化，经济性也变差，因此Ni被覆层的厚度优选为3.0μm以下。

在Ni被覆层中，也可以少量混入母材所包含的成分元素。另外，Ni被覆层由Ni合金构成时，作为Ni合金的Ni以外的构成成分可列举Cu、P、Co等。就Cu而言优选其在40质量％以下，就P、Co而言优选其在10质量％以下。

(10)连接部件用导电材料，因为存在材料表面的Sn被覆层表面的凹凸使表面光泽降低，带给磨擦系数及接触阻抗不良影响的情况，所以优选其尽量平滑。在使覆盖于母材表面的凹凸剧烈的材料上的Sn被覆层的表面平滑的方法中，可列举使被覆层形成后进行磨削及研磨等的机械方法、和对Sn被覆层进行回流处理的方法，但是若考虑到经济性及生产率，则优选对Sn被覆层进行回流处理的方法。特别是如本发明，为了让所述Cu-Sn合金被覆层的一部分露出到所述Sn被覆层的表面而使之形成，用回流处理以外的方法制造起来会非常困难。

直接或夹隔Ni镀层及Cu镀层在凹凸剧烈的母材表面施加Sn镀层时，如果镀敷的均一电沉积性良好，则Sn镀层表面会反映出母材的表面形态而得到凹凸剧烈的表面。若对其实施回流处理，则在熔化的表面凸部的Sn流动到表面凹部的作用下，Sn被覆层的表面变得平滑，此外在回流处理中形成的Cu-Sn合金被覆层的一部分露出到所述Sn被覆层的表面而形成。另外通过实施加热熔化处理，耐锡须性也提高。还有，在Cu镀层和熔化的Sn镀层之间形成的Cu-Sn扩散合金层，其成长通常会反映出母材的表面形态。但是，当母材表面的凹凸剧烈，从Sn被覆层表面突出的Cu-Sn合金被覆层被形成时，则回流处理条件适合，存在突出处的Cu-Sn合金被覆层的厚度与Cu-Sn合金被覆层的平均厚度相比较而变得极薄的情况。

接着，具体说明本发明的连接部件用导电材料的制造方法。

(1)本发明的连接部件用导电材料，Sn被覆层以0.2～5.0μm的平均厚度存在，在Sn被覆层的表面Cu-Sn合金被覆层的一部分露出，其表面露出面积率为3～75％。还有，在现有的连接部件用导电材料中，如果Cu-Sn合金被覆层呈在表面露出的状态，则Sn被覆层会成为完全或几乎消失的状态。

如本发明，为了得到在Sn被覆层的表面有Cu-Sn合金被覆层的一部分露出的结构的这种连接部件用导电材料，如果是采用通常的表面粗糙度小的母材，则首先考虑的是部分地控制Cu-Sn扩散合金层的成长速度的方法(例如，通过利用激光的微型的釜(pot)加热，使Cu-Sn扩散合金层成长至表面的位置分散形成于材料表面)。然而，采用该方法的制造非常困难，也缺乏经济性。而且，用此方法无法获得从Sn被覆层的表面有Cu-Sn合金被覆层的一部分突出的被覆层结构。

本发明的方法是在粗化处理了母材的表面之后，直接或夹隔Ni镀层及Cu镀层在该母材表面施加Sn镀层，接着进行回流处理的方法，因为经济性及生产率优异，所以被认为是获得本发明的连接部件用导电材料最适合的方法。作为对母材的表面进行粗化处理的方法，可列举有：离子刻蚀(ion etching)等的物理方法；刻蚀及电解研磨等的化学方法；轧制(使用利用研磨及喷丸等使表面粗糙化的工作轧辊)、研磨、喷丸等的机械的方法。其中，作为生产率、经济性及母材表面形态的再现性优异的方法，优选轧制或研磨。因此，用与现有的相比表面更粗糙的轧辊轧制，或与现有的相比粗糙的研磨精整即可。

还有，Ni镀层、Cu镀层及Sn镀层分别由Ni合金、Cu合金及Sn合金构成时，首先能够使用关于Ni被覆层、Cu被覆层及Sn被覆层中说明过的合金。

(2)在此，关于母材的表面粗糙度，就其至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，且全部的方向的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下的理由加以阐述。在全部的方向中当算术平均粗糙度Ra低于0.15μm时，本发明的连接部件用导电材料的制造会非常困难。具体来说，就是既要使Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％，又要同时使Sn被覆层的平均厚度为0.2～5.0μm，这非常困难。另一方面，在任何方向中当算术平均粗糙度Ra超过4.0μm时，在熔融Sn或Sn合金的流动作用下的Sn被覆层表面的平滑化很困难。因此，母材的表面粗糙度规定为至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，且全部的方向的算术平均粗糙度Ra在4.0μm以下。由于成为此表面粗糙度，伴随着熔融Sn或Sn合金的流动作用(Sn被覆层的平滑化)，经回流处理成长的Cu-Sn合金被覆层的一部分在材料表面露出。

此外，母材的表面粗糙度优选为至少一方向的算术平均粗糙度Ra在0.3μm以上。当母材具有此表面粗糙度时，既能够使回流处理后的材料表面的至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下，且使Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％，又能够同时使Sn被覆层的平均厚度为0.2～5.0μm。这时露出到材料表面的Cu-Sn合金被覆层的一部分，从Sn被覆层的表面突出而存在。

关于母材的表面粗糙度，更优选至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.4μm以上，且全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。

(3)再者，关于所述母材的表面粗糙度，就其在至少一方向上计算出凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm的理由加以阐述。本发明的方法是，在对母材的表面进行粗化处理后，直接或夹隔Ni镀层及Cu镀层对该母材表面施加Sn镀层，接着进行回流处理的方法，所述材料表面，如先前所述，优选至少一方向的平均的材料表面露出间隔(Cu-Sn合金被覆层的露出间隔)为0.01～0.5mm。在Cu合金母材或Cu镀层与熔融的Sn镀层之间所形成的Cu-Sn扩散合金层，因为其成长通常会反映出母材的表面形态，所以所述材料表面露出间隔会大致反映母材的凹凸的平均间隔Sm。因此，关于母材表面的表面粗糙度，优选其在至少一方向上计算出的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm。更优选为0.05～0.3mm。通过调整母材表面的粗糙度，可以控制露出到材料表面的Cu-Sn合金被覆层的露出间隔。

(4)另外在进行回流处理时的回流条件，为Sn镀层的熔化温度～600℃×3～30秒。Sn金属的情况是加热温度低于230℃时不会熔化，为了得到Cu含量不太低的Cu-Sn合金被覆层，优选为240℃以上，若超过600℃则母材软化，应变化生，并形成有过高的Cu含量的Cu-Sn合金被覆层，不能将接触阻抗维护得很低。当加热时间低于3秒，热传递会不均一，不能形成充分厚度的Cu-Sn合金被覆层，当超过30秒时，因为材料表面的氧化进行，所以接触阻抗增加，耐微滑动磨损性也劣化。

通过进行回流处理，Cu-Sn合金被覆层形成，熔融Sn或Sn合金流动而使Sn被覆层平滑，0.2μm以上的厚度的Cu-Sn合金被覆层在材料表面露出。另外，镀敷粒子变大，镀敷应力降低，锡须将不会发生。总之，为了使Cu-Sn合金被覆层均一地成长，热处理优选采用使Sn或Sn合金的熔化的温度，在300℃以下以尽可能少的热量进行。

(5)还有，目前为止，关于本发有的导电材料的制造方法，说明的是在母材上直接或夹隔Ni镀层及Cu镀层并按此顺序形成Sn镀层后，进行回流处理而形成Cu-Sn合金被覆层，同时使材料表面平滑的方法，但是，本发明的连接部件用导电材料的被覆层结构，也能够通过在母材上直接或夹隔Ni镀层而形成Cu-Sn合金镀层，在其上形成Sn镀层，进行回流处理而得到。后者的方法也包含于本发明。

图1及图2模式化地显示上述本发明的连接部件用导电材料的剖面结构(回流后)。

如此，本发明的连接部件用导电材料，使可有效地降低端子插拔时的插拔力的Cu-Sn合金被覆层以适当的条件在材料表面露出，因此即使Sn被覆层形成得很厚，磨擦系数也会很低，且通过Sn被覆层能够维持电性连接的可靠性(低接触阻抗)。

另外，该连接部件用导电材料，在至少端子***拔的部分的被覆层结构中，Cu含量为20～70at％，顺次形成有平均厚度为0.1～3.0μm的Cu-Sn合金被覆层、和平均厚度为0.2～5.0μm的Sn被覆层，在所述Sn被覆层的表面有所述Cu-Sn合金被覆层的一部分被露出形成，所述Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％即可，或者，顺次形成Cu含量为20～70at％、平均厚度为0.2～3.0μm的Cu-Sn合金被覆层，和平均厚度为0.2～5.0μm的Sn被覆层，该材料表面被回流处理，至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，全部的方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下，在所述Sn被覆层的表面露出形成有所述Cu-Sn合金被覆层的一部分，所述Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％，端子不***拔的部分(例如导线或与印刷基板的接合部)的被覆层结构也可以不满足所述规定。但是，如果将该连接部件用导电材料应用于不插拔端子的部分，则可以进一步提高电性连接的可靠性。

根据以下实施例，提炼要点更具体地加以说明，但是本发明并不限定于这些实施例。

实施例1

[Cu合金母材的制作]

表1中显示使用了Cu合金(No.1、2)的化学成分。在本实施例中，以机械的方法(轧制或研磨)对这些Cu合金进行表面粗化处理，直至厚度0.25mm，具有规定的表面粗糙度的Cu合金母材。还有，表面粗糙度按下述要领测定。

[Cu合金母材的表面粗糙度测定方法]

采用接触式表面粗糙度计(株式会社东京精密，SURFCOM1400)，基于JIS B0601-1994进行了测定。表面粗糙度测定条件如下：切断(cutoff)值为0.8mm，基准长度为0.8mm，评价长度为4.0mm，测定速度为0.3mm/s，及触针前端半径为5μmR。还有，表面粗糙度测定方向为，与表面粗糙化处理时进行的轧制或研磨方向成直角的方向(表面粗糙度最大呈现的方向)。

[表1]

对于各个进行了表面粗化处理(No.7、8未进行)的Cu合金母材，分别实施镀Cu，在Cu合金No.1中其厚度为0.15μm，在Cu合金No.2中其厚度为0.65μm，再实施厚度为1.0μm的镀Sn后，以280℃进行10秒钟的回流处理，由此得到供试材(No.1～10)。表2中显示其制造条件。还有，母材的表面粗糙度参数之中，关于凹凸的平均间隔Sm全部处于所述优选的范围内(0.01～0.5mm)。另外，表2所记载的镀Cu及镀Sn的平均厚度按下述要领测定。

[表2]

[镀Cu的平均厚度测定方法]

采用SEM(扫瞄型电子显微镜)以10000倍的倍率观察通过显微切片法加工的回流处理前的试验材的截面，通过图像分析处理计算镀Cu的平均厚度。

[镀Sn的平均厚度测定方法]

使用荧光X射线膜厚计(Seiko Instruments株式会社，SFT3200)，计算回流处理前的试验材的镀Sn的平均厚度。测定条件为检量线采用Sn/母材的单层检量线，准直器(collimator)直径为Ф0.5mm。

接下来，在表3中显示得到的供试材的被覆层结构。关于Cu-Sn合金被覆层的平均厚度、Cu含量、露出面积率、及Sn被覆层的平均厚度，按下述要领测定。还有，Cu-Sn合金被覆层露出到最表面的材料，其表面露出间隔全部处于所述优选的范围内(0.01～0.5mm)。

[Cu-Sn合金被覆层的平均厚度的测定方法]

首先，将供试材浸渍于成分为对硝基苯酚(p-nitrophenol)及苛性钠的水溶液中10分钟，除去Sn被覆层。其后，使用荧光X射线膜厚计(SeikoInstruments株式会社，SFT3200)，测定Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚。测定条件为检量线采用Sn/母材的单层检量线，准直器(collimator)直径为Ф0.5mm。将所得的值定义为Cu-Sn合金被覆层的平均厚度而算出。

[Cu-Sn合金被覆层的Cu含量测定方法]

首先，将供试材浸渍于成分为对硝基苯酚(p-nitrophenol)及苛性钠的水溶液中10分钟，除去Sn被覆层。其后，采用EDX(能量色散型X射线光谱分析仪)，通过定量分析求得Cu-Sn合金被覆层的Cu含量。

[Cu-Sn合金被覆层的露出面积率测定方法]

使用搭载了EDX(能量色散型X射线光谱分析仪)的SEM(扫瞄型电子显微镜)以200倍的倍率观察供试材的表面，由得到的组成像的浓淡(污渍及损伤等的对比度(contrast)除外)通过图像分析测定Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率。图3中显示了No.1的组成像，图4中显示了No.3的组成像。还有，No.1进行了经研磨的表面粗化处理，No.3进行了经轧制的表面粗化处理。

[Cu-Sn合金被覆层的平均材料表面露出间隔测定方法]

使用搭载了EDX(能量色散型X射线光谱分析仪)的SEM(扫瞄型电子显微镜)以200倍的倍率观察供试材的表面，根据得到的组成像，通过求得将横切伸长至材料表面的直线的Cu-Sn合金被覆层的平均宽度(沿所述直线的长度)与Sn被覆层平均宽度相加的值的平均，测定Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔。测定方向(直线伸长的方向)是与表面粗化处理时进行的轧制或研磨方向成直角的方向。

[Sn被覆层的平均厚度测定方法]

首先，使用荧光X射线膜厚计(Seiko Instruments株式会社，SFT3200)，测定试验材的Sn被覆层的膜厚与Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚的和。其后，浸渍于成分为对硝基苯酚及苛性钠的水溶液中10分钟，除去Sn被覆层。再次使用荧光X射线膜厚计，测定Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚。测定条件为检量线采用Sn/母材的单层检量线，准直器直径为Ф0.5mm。从得到的Sn被覆层的膜厚与Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚的和，扣除Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚，由此算出Sn被覆层的平均厚度。

另外对得到的供试材，按下述的要领进行磨擦系数评价试验、高温放置后的接触阻抗评价试验及盐水喷雾后的接触阻抗评价试验。表3合并显示其结果。

[磨擦系数评价试验]

模拟嵌合型连接部件中的电接点的凹槽部的形状，采用如图5所示的装置进行评价。首先，把从各供试材切出的板材的凸形试验片1固定在水平的台2上，在其上搁置从表3的供试材No.7切出的半球加工材(内径为Ф1.5mm)的凹形试验片3并使被覆层彼此接触。接着，在凹形试验片3上赋予3.0N的载荷(锤4)来按压凸形试验片1，采用横型载荷测定器(Aikoh Engineering株式会社，Model-2152)，在水平方向上拉凸形试验片1(滑动速度为80mm/min)，测定滑动距离达到5mm的最大磨擦力F(单位：N)。由下式(1)求得磨擦系数。还有，5是测力传感器，箭头是滑动方向。

磨擦系数＝F/3.0……(1)

[高温放置后的接触阻抗评价试验]

对于各供试材在大气中进行160℃×120hr的热处理后，通过四端子法，以开放电压20mV、电流10mA、无滑动的条件测定接触阻抗。

[盐水喷雾后的接触阻抗评价试验]

基于JIS Z2371-2000，采用5％NaCl水溶液对各供试材进行35℃×6hr的盐水喷雾试验后，通过四端子法以开放电压20mV、电流10mA、无滑动的条件测定接触阻抗。

[表3]

如表3所示，No.1～6关于被覆层结构满足本发明中规定的必要条件，磨擦系数低，高温长时间放置后的接触阻抗及盐水喷雾后的接触阻抗均显示出优异的特性。

另一方面，No.7、8因为母材表面平滑，所以Cu-Sn合金被覆层的露出面积率为0％，磨擦阻抗大。No.9、10其母材表面的算术平均粗糙度Ra虽然比较大，但Sn镀层的平均厚度薄，Cu-Sn合金被覆层的露出面积率过大，接触阻抗变高。在No.9、10中，如果使Sn镀层的平均厚度增加，则能够得到满足本发明的必要条件的被覆层结构。

实施例2

对于各个进行了表面粗化处理的Cu合金No.1的母材，施以厚度为0.15μm的镀Cu，再实施各种厚度的镀Sn后，以280℃进行10秒钟的回流处理，由此得到供试材(No.11～19)。表4显示其制造条件。还有，母材的表面粗糙度参数之中，关于凹凸的平均间隔Sm全部处于所述优选的范围内(0.01～0.5mm)。另外，关于表4所记载的镀Cu及镀Sn的平均厚度，按照与上述实施例1相同的要领来测定。

[表4]

接着，表5显示得到的供试材的被覆层结构。关于Cu-Sn合金被覆层的平均厚度、Cu含量、露出面积率及Sn被覆层的平均厚度，按照与实施例1相同的要领来测定。还有，Cu-Sn合金被覆层露出到最表面的材料，其表面露出间隔全部处于所述优选的范围内(0.01～0.5mm)。

[表5]

另外，按照与上述实施例1相同的要领，对于得到的供试材进行磨擦系数评价试验、高温放置后的接触阻抗评价试验及盐水喷雾后的接触阻抗评价试验。表5合并显示其结果。

如表5所示，在No.11～16中，关于被覆层结构满足本发明中规定的必要条件，磨擦系数低，高温长时间放置后的接触阻抗及盐水喷雾后的接触阻抗均显示出优异的特性。

另一方面，No.17～19，Sn镀层的平均厚度薄，接触阻抗变高。还有在No.18、19中，因为比起母材表面的算术平均粗糙度Ra的大小，Sn镀层的平均厚度要薄，所以如果使Sn镀层的平均厚度增加，则能够得到满足本发明的必要条件的被覆层结构。但是，在No.17中，因为母材表面的算术平均粗糙度Ra过小，即使增加Sn镀层的平均厚度，也难以得到满足本发明的必要条件的被覆层的结构。

实施例3

对于各个进行了表面粗化处理的Cu合金No.1的母材，施加厚度为0.15μm的镀Cu，再实施各种厚度的镀Sn后，进行各种的回流处理，由此得到供试材(No.20～26)。表6显示其制造条件。还有，母材的表面粗糙度参数之中，关于凹凸的平均间隔Sm全部处于所述优选的范围内(0.01～0.5mm)。另外，关于表6所记载的镀Cu及镀Sn的平均厚度，按照与上述实施例1相同的要领来测定。

[表6]

接着，表7显示得到的供试材的被覆层结构。还有，关于Cu-Sn合金被覆层的平均厚度、Cu含量、露出面积率及Sn被覆层的平均厚度，按照与实施例1相同的要领来测定。还有，Cu-Sn合金被覆层露出到最表面的，其表面露出间隔全部处于所述优选的范围内(0.01～0.5mm)。

[表7]

另外，按照与实施例1相同的要领，对于得到的供试材进行磨擦系数评价试验、高温放置后的接触阻抗评价试验及盐水喷雾后的接触阻抗评价试验。表7合并显示其结果。

如表7所示，在No.20～23中，关于被覆层结构满足本发明中规定的必要条件，磨擦系数低，高温长时间放置后的接触阻抗及盐水喷雾后的接触阻抗均显示出优异的特性。

另一方面，No.24因为回流处理时间短，所以Cu-Sn合金被覆层的形成不充分，平均厚度不足，接触阻抗变高。No.25因为回流处理温度低，所以Cu-Sn合金被覆层的Cu含量变少，磨擦系数变高。此外，因为回流处理时间长，所以接触阻抗变高。No.26其回流处理温度高，被覆层Y的Cu含量变得过多，接触阻抗变高。

实施例4

对于各个进行了表面粗化处理(No.33、34未进行)的Cu合金No.1、No.2的母材，实施厚度为0.3μm的镀Ni，厚度为0.15μm的镀Cu，再实施厚度为1.0μm镀Sn后，以280℃进行10秒钟的回流处理，由此得到供试材(No.27～36)。表8显示其制造条件。还有，母材的表面粗糙度参数之中，关于凹凸的平均间隔Sm全部处于所述优选的范围内(0.01～0.5mm)。另外，关于表8所记载的镀Ni及镀Sn的平均厚度按要领测定，关于镀Cu的平均厚度，按照与上述实施例1相同的要领来测定。

[镀Ni及镀Sn的平均厚度测定方法]

使用荧光X射线膜厚计(Seiko Instruments株式会社，SFT3200)，计算回流处理前的试验材的镀Ni及镀Sn的平均厚度。测定条件为检量线采用Sn/Ni/母材的2层检量线，准直器直径为Ф0.5mm。

[表8]

接下来，表9中显示得到的供试材的被覆层结构。还有，关于Cu-Sn合金被覆层的平均厚度及Sn被覆层的平均厚度按下述要领测定，关于Cu-Sn合金被覆层的Cu含量及露出面积率，按照与实施例1相同的要领测定。还有，Cu-Sn合金被覆层露出到最表面的材料，其表面露出间隔全部处于所述优选的范围内(0.01～0.5mm)。

[Cu-Sn合金被覆层的平均厚度测定方法]

首先，将供试材浸渍于成分为对硝基苯酚及苛性钠的水溶液中10分钟，除去Sn被覆层。其后，使用荧光X射线膜厚计(Seiko Instruments株式会社，SFT3200)，测定Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚。测定条件为检量线采用Sn/Ni/母材的2层检量线，准直器直径为Ф0.5mm。得到的值定义为Cu-Sn合金被覆层的平均厚度并将其算出。

[Sn被覆层的平均厚度测定方法]

首先，使用荧光X射线膜厚计(Seiko Instruments株式会社，SFT3200)，测定试验材的Sn被覆层的膜厚与Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚的和。其后，浸渍于成分为对硝基苯酚及苛性钠的水溶液中10分钟，除去Sn被覆层。再次使用荧光X射线膜厚计，测定Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚。测定条件为检量线采用Sn/Ni/母材的2层检量线，准直器直径为Ф0.5mm。从得到的Sn被覆层的膜厚与Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚的和，扣除Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚，由此算出Sn被覆层的平均厚度。

[表9]

另外，按照与实施例1相同的要领，进行表9所示的供试材的磨擦系数评价试验、高温放置后的接触阻抗评价试验及盐水喷雾后的接触阻抗评价试验。表9合并显示其结果。

如表9所示，No.27～32关于被覆层结构满足本发明规定的必要条件，磨擦系数低，高温长时间放置后的接触阻抗及盐水喷雾后的接触阻抗均显示出优异的特性。另外，通过形成Ni被覆层，与No.1～6相比较，特别是高温放置后的接触阻抗变低。

另一方面，在No.33～36中也形成有Ni被覆层，与No.7～10等比较，特别是高温放置后的接触阻抗变低。但是，No.33、34因为母材表面平滑，所以Cu-Sn合金被覆层的露出面积率为0％，磨擦阻抗大。No.35、36其母材表面的算术平均粗糙度Ra虽然比较大，但Sn镀层的平均厚度薄，Cu-Sn合金被覆层的露出面积率变得过大，特别是盐水喷雾后的接触阻抗上升。在No.35、36中，如果使Sn镀层的平均厚度增加，则能够得到满足本发明的必要条件的被覆层结构。

实施例5

[Cu合金母材的制作]

在本实施中，使用的是Cu中含有0.1质量％的Fe、0.03质量％的P、2.0质量％的Sn的Cu合金板条，通过机械的方法(轧制或研磨)进行表面粗化处理，最终得到维氏硬度180、厚度0.25mm、具有各种的表面粗糙度的Cu合金母材。再实施各种厚度的镀Ni、镀Cu及镀Sn后，以280℃进行10秒钟的回流处理，由此得到供试材No.37～41。表10显示其制造条件。还有，通过与实施例1同样的方法测定表10所记载的Cu合金母材的表面粗糙度和镀Cu的平均厚度，通过与实施例4同样的方法测定镀Ni的平均厚度，以下述要领测定Sn的平均厚度。

[镀Sn的平均厚度测定方法]

使用荧光X射线膜厚计(Seiko Instruments株式会社，SFT3200)，计算出回流处理前的试验材的镀Sn的平均厚度。测定条件为检量线采用Sn/母材的单层检量线或Sn/Ni/母材的2层检量线，准直器直径为Ф0.5mm。

[表10]

表11显示得到的试验材的被覆层结构及材料表面粗糙度。还有，关于Cu-Sn合金被覆层的Cu含量、Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率、Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔，按照与实施例1同样的方法来测定，关于Cu-Sn合金被覆层的平均厚度、Sn被覆层的平均厚度、露出到材料表面的Cu-Sn合金被覆层的厚度及材料表面的粗糙度，按下述要领进行测定。还有，图6中显示的是No.37的组成像，图7中显示的是No.38的组成像。图中，X是Sn被覆层，Y是露出的Cu-Sn合金被覆层。还有，No.37进行了经研磨的表面粗化处理，No.38进行了经轧制的表面粗化处理。

[Cu-Sn合金被覆层的平均厚度测定方法]

首先，将供试材浸渍于成分为对硝基苯酚及苛性钠的水溶液中10分钟，除去Sn被覆层。其后，使用荧光X射线膜厚计(Seiko Instruments株式会社，SFT3200)，测定Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚。测定条件为检量线采用Sn/母材的单层检量线或Sn/Ni/母材的2层检量线，准直器直径为Ф0.5mm。得到的值定义为Cu-Sn合金被覆层的平均厚度并将其算出。

[Sn被覆层的平均厚度测定方法]

首先，使用荧光X射线膜厚计(Seiko Instruments株式会社，SFT3200)，测定试验材的Sn被覆层的膜厚与Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚的和。其后，浸渍于成分为对硝基苯酚及苛性钠的水溶液中10分钟，除去Sn被覆层。再次使用荧光X射线膜厚计，测定Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚。测定条件为检量线采用Sn/母材的单层检量线或Sn/Ni/母材的2层检量线，准直器直径为Ф0.5mm。从得到的Sn被覆层的膜厚与Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚的和，扣除Cu-Sn合金被覆层所含有的Sn成分的膜厚，由此算出Sn被覆层的平均厚度。

[露出到材料表面的Cu-Sn合金被覆层的厚度测定方法]

采用SEM(扫瞄型电子显微镜)以10000倍的倍率观察经显微切片法加工的试验材的截面，通过图像分析处理计算出露出到材料表面的Cu-Sn合会被覆层的厚度。

[材料表面粗糙度测定方法]

采用接触式表面粗糙度计(株式会社东京精密，SURFCOM1400)，基于JIS B0601-1994测定。表面粗糙度测定条件如下：切断(cutoff)值为0.8mm，基准长度为0.8mm，评价长度为4.0mm，测定速度为0.3mm/s，及触针前端半径为5μmR。还有，表面粗糙度测定方向为，与在表面粗糙化处理时进行的轧制或研磨方向成直角的方向(表面粗糙度最大呈现的方向)。

[表11]

另外，通过与实施例1同样的方法，对于得到的供试材高温放置后的接触阻抗评价试验及盐水喷雾后的接触阻抗评价试验，磨擦系数评价试验及微滑动时的接触阻抗评价试验按下述要领进行。表12显示其结果。

[摩擦系数评价试验]

模拟嵌合型连接部件中的电接点的凹槽部的形状，采用如图5所示的装置进行评价。首先，把从各供试材切出的板材的凸形试验片1固定在水平的台2上，在其上搁置从试验材No.41上切出的半球加工材(内径为Ф1.5mm)的凹形试验片3并使被覆层彼此接触。接着，在凹形试验片3上赋予3.0N的载荷(锤4)来压住凸形试验片1，采用横型载荷测定器(Aikoh Engineering株式会社，Model-2152)，在水平方向上拉凸形试验片1(滑动速度为80mm/min)，测定滑动距离达到5mm的最大磨擦力F(单位：N)。由所式(1)求得磨擦系数。

[微滑动时的接触阻抗评价试验]

模拟嵌合型连接部件中的电接点的凹槽部的形状，采用如图8所示的滑动试验机(株式会社山崎精机研究所，CRS-B1050CHO)进行评价。首先，把从试验材No.41上切出的板材的凸形试验片6固定在水平的台7上，在其上搁置从各试验材上切出的半球加工材(内径为Ф1.5mm)的凹形试验片8并使被覆层彼此接触。接着，在凹形试验片8上赋予2.0N的载荷(锤9)来压住凸形试验片6，在凸形试验片6与凹形试验片8之间外加恒定电流，使用步进电动机使凸形试验片6在水平方向滑动(滑动距离为50μm，滑动频率为1Hz)，通过四端子法，以开放电压20mV、电流10mA的条件测定滑动次数达到1000次的最大接触阻抗。

[表12]

如表10～12所示，No.37～38关于被覆层结构满足本发明规定的必要条件，磨擦系数非常低，高温长时间放置后的接触阻抗、盐水喷雾后的接触阻抗及微滑动时的接触阻抗均显示出优异的特性。特别是形成有Ni被覆层的No.37，尤其高温放置后的接触阻抗变低，耐热性优异。

另一方面，No.39因为突出到材料表面的Cu-Sn合金被覆层的平均的突出间隔宽大，所以小的接点上的磨擦系数的降低效果小，另外微滑动时的接触阻抗也不能抑制得足够低。另外，No.40因为材料表面的算术平均粗糙度Ra小，所以微滑动时的接触阻抗不能抑制得很低。还有，No.41因为使用了未进行粗面化处理的普通母材，所以无法使Cu-Sn合金被覆层在材料表面露出，磨擦系数高，微滑动时的接触阻抗高。

实施例6

[Cu合金母材的制作]

在本实施中，使用7/3黄铜板条，通过机械的方法(轧制或研磨)进行表面粗化处理，最终得到维氏硬度170、厚度0.25mm、具有规定的表面粗糙度的Cu合金母材。再实施各种厚度的镀Ni、镀Cu及规定镀Sn后，通过进行各种回流处理得到试验材No.42～46。表13显示其制造条件。还有，通过与实施例1同样的方法测定表13所记载的Cu合金母材的表面粗糙度和镀Cu的平均厚度，通过与实施例4同样的方法测定镀Ni的平均厚度，关于镀Sn的平均厚度，按照与实施例5相同的要领进行测定。

[表13]

接着，表14显示得到的试验材的被覆层结构及材料表面粗糙度。还有，关于Cu-Sn合金被覆层的Cu含量、Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率及Cu-Sn合金被覆层的平均的材料表面露出间隔，按照与实施例1同样的方法来测定，关于Cu-Sn合金被覆层的平均厚度、Sn被覆层的平均厚度、露出到材料表面的Cu-Sn合金被覆层的厚度及材料表面粗糙度，按照与实施例5相同的要领进行测定。

[表14]

另外，通过与实施例1同样的方法，对于得到的试验材进行高温放置后的接触阻抗评价试验及盐水喷雾后的接触阻抗评价试验，按照与上述实施例5相同的要领进行磨擦系数评价试验及微滑动时的接触阻抗评价试验。表15显示其结果。

[表15]

如表13～15所示，No.42关于被覆层结构满足本发明规定的必要条件，磨擦系数非常低，高温长时间放置后的接触阻抗、盐水喷雾后的接触阻抗及微滑动时的接触阻抗均显示出优异的特性。

另一方面，No.43是以高温实施短时间的回流处理的试验材，因为突出到材料表面的Cu-Sn合金被覆层的露出部的厚度薄，所以高温长时间放置后的接触阻抗及盐水喷雾后的接触阻抗变高。另外，No.44因为回流温度低，所以Cu-Sn合金被覆层的Cu含量变少，磨擦系数的降低效果小，另外微滑动时的接触阻抗也变高。相反，No.45因为以过高的温度实施了回流处理，所以Cu-Sn合金被覆层的Cu含量变多，高温长时间放置后的接触阻抗及盐水喷雾后的接触阻抗变高。此外，No.46其回流时间非常长，Sn被覆层变少，另外Cu-Sn合金被覆层的材料表面突出面积率变大，此外因为在回流处理中Sn氧化皮膜层形成得很厚，所以高温长时间放置后的接触阻抗、盐水喷雾后的接触阻抗及微滑动时的接触阻抗都变高。

工业上利用的可能性

本发明主要适于作为机动车及民用机器等的电气布线所使用的连接器用端子及母线等的连接部件用导电材料。

Claims

1.一种连接部件用导电材料，其特征在于，具有：

由Cu板条构成的母材；

Cu-Sn合金被覆层，其形成于该母材表面，Cu含量为20～70at％，平均厚度为0.1～3.0μm；

Sn被覆层，其以所述Cu-Sn合金被覆层的一部分露出的状态形成于该Cu-Sn合金被覆层之上，平均厚度为0.2～5.0μm，所述Cu-Sn合金被覆层的露出面积率为3～75％，

并且，在所述材料表面，Cu-Sn合金被覆层的至少一方向的平均的材料表面露出间隔为0.01～0.5mm，

并且，所述母材的表面，至少一方向的算术平均粗糙度Ra在0.15μm以上，全部方向的算术平均粗糙度Ra在4.0μm以下。

2.根据权利要求1所述的连接部件用导电材料，其特征在于，所述Sn被覆层通过回流处理被平滑化。

3.根据权利要求1所述的连接部件用导电材料，其特征在于，所述母材表面，至少一方向的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm。

4.根据权利要求1所述的连接部件用导电材料，其特征在于，具有Cu被覆层，其形成于所述母材表面与所述Cu-Sn合金被覆层之间。

5.根据权利要求1所述的连接部件用导电材料，其特征在于，具有Ni被覆层，其形成于所述母材表面与所述Cu-Sn合金被覆层之间。

6.根据权利要求5所述的连接部件用导电材料，其特征在于，具有Cu被覆层，其形成于所述Ni被覆层与Cu-Sn合金被覆层之间。

7.一种连接部件用导电材料，其特征在于，具有：

由Cu板条构成的母材；

Cu-Sn合金被覆层，其形成于该母材的表面，Cu含量为20～70at％，平均厚度为0.2～3.0μm；

并且，所述母材的表面被回流处理，至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，全部方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。

8.根据权利要求7所述的连接部件用导电材料，其特征在于，在所述Sn被覆层的表面露出的所述Cu-Sn合金被覆层的厚度为0.3～1.0μm。

9.根据权利要求7所述的连接部件用导电材料，其特征在于，所述母材的表面，至少一方向的算术平均粗糙度Ra在0.3μm以上，全部方向的算术平均粗糙度Ra在3.0μm以下。

10.根据权利要求7所述的连接部件用导电材料，其特征在于，所述母材的表面，至少一方向的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm。

11.根据权利要求7所述的连接部件用导电材料，其特征在于，在材料表面露出的所述Cu-Sn合金被覆层的至少一方向的平均露出间隔为0.01～0.5mm。

12.根据权利要求7所述的连接部件用导电材料，其特征在于，具有Cu被覆层，其形成于所述母材表面与所述Cu-Sn合金被覆层之间。

13.根据权利要求7所述的连接部件用导电材料，其特征在于，具有Ni被覆层，其形成于所述母材表面与所述Cu-Sn合金被覆层之间。

14.根据权利要求13所述的连接部件用导电材料，其特征在于，具有Cu被覆层，其形成于所述Ni被覆层与Cu-Sn合金被覆层之间。

15.一种连接部件用导电材料的制造方法，是制造权利要求1所述的连接部件用导电材料的方法，其特征在于，

使所述由Cu板条构成的母材的表面，形成至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.15μm以上，全部方向的算术平均粗糙度Ra为4.0μm以下的表面粗糙度，

在所述母材的表面顺次形成Cu镀层和Sn镀层，

通过进行回流处理，从所述母材表面依次形成Cu-Sn合金被覆层和Sn被覆层。

16.根据权利要求15所述的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，具有Ni镀层，其形成于所述母材表面与所述Cu镀层之间。

17.根据权利要求15所述的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，所述母材的表面，至少一方向的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm。

18.根据权利要求15所述的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，以所述Sn镀层的熔点以上、600℃以下的温度进行所述回流处理3～30秒钟。

19.一种连接部件用导电材料的制造方法，是制造权利要求1所述的连接部件用导电材料的方法，其特征在于，

在所述母材的表面形成Sn镀层，

20.根据权利要求19所述的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，所述母材的表面，至少一方向的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm。

21.根据权利要求19所述的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，以所述Sn镀层的熔点以上、600℃以下的温度进行所述回流处理3～30秒钟。

22.一种连接部件用导电材料的制造方法，是制造权利要求7所述的连接部件用导电材料的方法，其特征在于，

使所述由Cu板条构成的母材的表面，形成至少一方向的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上，全部方向的算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下的表面粗糙度，

在所述母材的表面顺次形成Cu镀层和Sn镀层，

23.根据权利要求22所述的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，具有Ni镀层，其形成于所述母材的表面与所述Cu镀层之间。

24.根据权利要求22所述的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，所述母材的表面，至少一方向的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm。

25.根据权利要求22所述的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，以所述Sn镀层的熔点以上、600℃以下的温度进行所述回流处理3～30秒钟。

26.一种连接部件用导电材料的制造方法，是制造权利要求7所述的连接部件用导电材料的方法，其特征在于，

在所述母材的表面形成Sn镀层，

27.根据权利要求26所述的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，所述母材的表面，至少一方向的凹凸的平均间隔Sm为0.01～0.5mm。

28.根据权利要求26所述的连接部件用导电材料的制造方法，其特征在于，以所述Sn镀层的熔点以上、600℃以下的温度进行所述回流处理3～30秒钟。