[发明专利]耐磨损性、插入性及耐热性优异的铜合金镀锡条

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合作为连接器、端子、继电器、开关等导电性弹性材料的耐磨损性、插入性、耐热性优异的镀锡条。

背景技术

对于汽车用及民生用的连接器、端子、继电器、开关等电子部件用导电性弹性材料，一直使用镀有Sn的铜或铜合金条，其发挥Sn的优异耐腐蚀性、焊锡润湿性、电连接性等特性。铜合金的镀Sn条通常通过以下步骤而制造：在连续镀敷生产线中，进行脱脂及酸洗后，通过电镀法形成底层镀Cu相，继而通过电镀法形成镀Sn相，最后实施重熔(reflow)处理而使镀Sn相熔融。

在镀Sn材料中，由于母材、底层镀敷的成分会随时间推移扩散至Sn层而形成合金相，由此Sn层消失，母材或底层镀敷的成分会以氧化物的形式较厚地形成于整个表面上，故接触电阻、焊接性等各种特性会发生劣化。在铜合金的Cu底层上镀Sn的情况下，该合金相主要为Cu₃Sn、Cu₆Sn₅等金属间化合物。温度越高时越会促进特性随时间劣化，在汽车发动机转动等中此情况尤为显著。

另一方面，近年来，由于电子/电气部件的电路数增加，对电路供给电信号的连接器的多极化不断发展。镀Sn材料由于其柔软性而采用在连接器接点处使公头端子与母头端子黏着的气密式构造，故与由镀金等所构成的连接器相比，连接器的插入力较高。因此，由连接器的多极化导致的连接器插入力的增大成为问题。

例如，在汽车的组装线中，嵌合连接器的操作目前几乎是由人力来进行。若连接器的插入力变大，则于组装线中会对作业者造成负担，直接导致作业效率下降。进而，亦被指出有可能会损害作业者健康。因此，强烈希望减小镀Sn材料的插入力。

另外，弹性材料的接点会因发动机的振动、车载行驶引起的振动、端子材料的热膨胀/收缩等而滑动。若镀Sn因滑动而磨损，则Sn的特征即优异的焊锡润湿性、耐腐蚀性、电气连接性等特性会劣化。例如，在使公头端子/母头端子嵌合并于接触部反复往返移动时，因磨损而产生的镀Sn材料的氧化物堆积，该氧化物具有近似于绝缘的特性，故会产生接触不良(接触电阻的增大)。

如上所述，对于镀Sn材料而言，插入力的减小、耐热性及耐磨损性的改善正成为近年来的课题。如日本特开平10-265992、日本特开平10-302864、日本特开2000-164279、日本特开2007-258156号公报等公知文献中所揭示，减小连接器的插入力的有效方法是使镀Sn相变薄。

然而，若使镀Sn相变薄，则因Sn相消失所导致的特性劣化会提前发生。即，若仅使Sn镀层变薄，则虽然插入力减小，但耐热性发生劣化。因此，在使Sn相变薄的情况下，必须应用改善Sn镀层的耐热性的技术。

改善Sn镀层的耐热性的技术方面，有人正在研究通过底层镀敷来防止Cu等扩散至Sn中的技术。例如，在日本特开平6-196349、日本特开平11-135226、日本特开2002-226982、日本特开2003-293187、日本特开2004-68026、日本特开2007-258156号公报中，公开了实施Cu/Ni的二相底层镀敷的技术。若对该Sn镀层进行重熔，则会形成Sn/Cu-Sn合金/Ni/铜合金母材的构造。通过该底层Ni相来抑制母材Cu扩散至Sn相中，且通过Cu-Sn相的存在来抑制Ni扩散至Sn相中，故Sn相的消失慢。在日本特开2007-258156号公报(专利文献1)中揭示，为了在高温、长时间、腐蚀性环境下或振动环境下也维持电可靠性(低接触电阻)，且为了维持良好的焊接性，是对Sn被覆层表面的粗糙度及厚度加以控制。在日本特开2007-63624号公报(专利文献2)中揭示，对镀Sn铜合金条的重熔处理后的Cu-Sn合金相的平均粗糙度进行控制，而取得插拔性与耐热性的平衡。

专利文献1：日本特开2007-258156号公报

专利文献2：日本特开2007-63624号公报

发明内容

在上述专利文献1中，为了控制Sn被覆层表面的粗糙度而要使用具有特定表面粗糙度的母材，从而必须通过离子蚀刻、电解研磨、压延、研磨、喷丸等对母材表面进行粗糙化处理，因此要花费设备费用，而存在制造费用昂贵的问题(专利文献2[0032]～[0033])。

另外，在上述专利文献2中，Cu-Sn合金相的平均粗糙度越大则插拔性越好，但另一方面，平均粗糙度越小则耐热性越好，故为了调整该对立的效果，必须对Cu-Sn合金相的平均粗糙度进行微妙调整，由于该微妙调整是对镀Cu时所析出的Cu电沉积粒的大小进行控制而进行的，故需要特别的注意及操作(专利文献1[0018])。