[发明专利]插拔性优异的镀锡铜合金端子材

说明书

技术领域

本发明涉及一种作为用于连接汽车或民用设备等的电线的连接器用端子、尤其作为多针连接器用端子有用的镀锡铜合金端子材。

背景技术

镀锡铜合金端子材是通过在由铜合金构成的基材上实施镀Cu以及镀Sn之后，经回流处理，在作为表层的Sn系表面层的下层形成CuSn合金层的端子材，被广泛用作端子材。

近年来，随着例如在汽车中快速推进电气化，使得电气设备的线路数增加，因此所使用的连接器的小型化、多针化变得显著。若连接器被多针化，则虽然每单针的插入力小，但在插入连接器内时连接器整体需要较大的力，有可能降低生产率。因此，尝试通过减小镀锡铜合金材的摩擦系数来降低每单针的插入力。

还有，例如规定基材的表面粗糙度的技术（专利文献1）、规定CuSn合金层的平均粗糙度的技术（专利文献2），但存在无法将动摩擦系数设为0.3以下的问题。

在此，随着连接器的小型化、多针化，嵌合连接器时的插入力变大，有可能降低生产率。在将阴性端子按压阳性端子的力（接触压力）设为P，将动摩擦系数设为μ时，通常阳性端子从上下两个方向被阴性端子夹住，因此该插入力F成为F=2×μ×P。减小该F的有效方法为减小P，但为了确保嵌合连接器时的阳性端子与阴性端子的电连接可靠性，无法徒然地减小接触压力，需要3N左右的接触压力。多针连接器还有超过50针/连接器的种类，但连接器整体的插入力优选为100N以下，优选尽量为80N以下或70N以下，因此动摩擦系数μ需要为0.3以下。

专利文献1：日本专利第4024244号

专利文献2：日本特开2007-63624号公报

为了降低镀锡材的摩擦系数，若使Sn系表面层的厚度薄，并使比Sn硬的CuSn合金层露出于表层，则能够使摩擦系数非常小。但是，若CuSn合金层露出于表层，则在表层形成Cu氧化物，其结果导致接触电阻增大，焊料润湿性下降。并且，存在即使控制CuSn合金层的结晶粒径或平均粗糙度，也无法将动摩擦系数降低至0.3以下的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种既发挥优异的电连接特性又将动摩擦系数降低至0.3以下而插拔性优异的镀锡铜合金端子材。

当抑制了CuSn合金层露出于表面时，为了使动摩擦系数成为0.3以下而必须将Sn系表面层的厚度设为不足0.1μm，但这样会导致焊料润湿性下降，接触电阻增大。

因此，本发明人经深入研究后发现，预先对基材表面进行粗化处理之后，实施镀Cu以及镀Sn，并对此进行回流处理，从而形成CuSn合金层，作为该CuSn合金层的表面粗糙度，将算术平均粗糙度Ra在一个方向上设为0.3μm以上，在所有方向上设为1.0μm以下，将CuSn合金层的波谷深度Rvk设为0.5μm以上，并且将Sn系表面层的平均厚度设为0.4μm以上且1.0μm以下，从而能够实现0.3以下的动摩擦系数。并且，还发现Ni以及Si的存在对获得优选的波谷深度Rvk非常重要。根据这些见解，得出了以下解决手段。

即，本发明的镀锡铜合金端子材在由Cu或Cu合金构成的基材上的表面形成有Sn系表面层，在该Sn系表面层与所述基材之间形成有CuSn合金层，其中，所述CuSn合金层为以Cu₆Sn₅为主成分且在所述基材侧界面附近具有该Cu₆Sn₅的Cu的一部分取代为Ni以及Si的化合物的合金层，所述CuSn合金层的算术平均粗糙度Ra至少在一个方向上为0.3μm以上，在所有方向上的算术平均粗糙度Ra为1.0μm以下，所述CuSn合金层的波谷深度Rvk为0.5μm以上，并且所述Sn系表面层的平均厚度为0.4μm以上且1.0μm以下，动摩擦系数为0.3以下。

其中，“在所述基材侧界面附近具有该Cu₆Sn₅的Cu的一部分取代为Ni以及Si的化合物的合金层”为“与基材的界面接触，并在该界面上存在该Cu₆Sn₅的Cu的一部分取代为Ni以及Si的化合物的合金层”。

通过增大CuSn合金层的算术平均粗糙度Ra，并且将Ni、Si固溶于CuSn合金中，以形成Rvk较大的CuSn合金层，由此CuSn合金层的凹部由于表层被Sn覆盖，因此能够确保良好的接触电阻和焊料润湿性，并且在凸部通过凹凸较大的CuSn合金层使Sn系表面层变薄，从而能够实现较低的动摩擦系数。