CN101981234B - 耐磨损性、插入性及耐热性优异的铜合金镀锡条 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适合作为导电性弹性材料的耐磨损性、插入性、耐热性优异的镀锡条。其是以底层镀敷、镀Sn的顺序对铜合金条的表面实施电镀，然后实施重熔处理所得的镀敷条；且其是Sn镀层最表面与Cu-Sn合金相最顶点的高度差为0.1～0.5μm、Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的最大高度为0.6～1.2μm、Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的平均长度为2.0～5.0μm的铜合金镀锡条，优选为如下镀锡条：2.0≤Rsm/(y+Rz)≤4.0，且自表面至母材是以厚度为0.5～1.5μm的Sn层、厚度为0.6～2.0μm的Cu-Sn合金层、厚度为0～0.8μm的Cu层各层构成镀敷皮膜，或者自表面至母材是以厚度为0.5～1.5μm的Sn层、厚度为0.4～2.0μm的Cu-Sn层、厚度为0.1～0.8μm的Ni层各层构成镀敷皮膜。

Description

耐磨损性、插入性及耐热性优异的铜合金镀锡条

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])。

如上所述，通过工业上容易实行的操作来制造插入力低、即便在高温下和/或长时间后也维持优异的耐腐蚀性及低的接触电阻、且耐磨损性也良好的镀Sn条，是该领域的课题。

本发明人努力研究，结果发现在铜合金镀锡条的Cu-Sn合金相与纯Sn相界面的凹凸密集且较大的情况下，可获得优异的耐磨损性、插入性及耐热性。本发明是基于该见解研发成的，其具有下述构成。

(1)一种铜合金镀锡条，其特征在于：

其是以底层镀敷、镀Sn的顺序对铜合金条的表面实施电镀，然后实施重熔处理而成；在与镀敷表面垂直的截面中，Sn镀层最表面与Cu-Sn合金相最顶点的高度差y为0.1～0.5μm；

将Sn相熔解除去而使Cu-Sn合金相出现在表面时，该Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的最大高度Rz为0.6～1.2μm，且Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的平均长度Rsm为2.0～5.0μm。

(2)如上述(1)的铜合金镀锡条，其中Rsm、y、Rz满足下述关系：

2.0≤Rsm/(y+Rz)≤4.0。

(3)如上述(1)或(2)的铜合金镀锡条，其中自表面至母材，以Sn层、Cu-Sn合金层、Cu层各层构成镀敷皮膜，Sn层的厚度为0.5～1.5μm，Cu-Sn合金层的厚度为0.6～2.0μm，Cu层的厚度为0～0.8μm。

(4)如上述(1)或(2)的铜合金镀锡条，其中自表面至母材，以Sn层、Cu-Sn层、Ni层各层构成镀敷皮膜，Sn层的厚度为0.5～1.5μm，Cu-Sn合金层的厚度为0.6～2.0μm，Ni层的厚度为0.1～0.8μm。

本发明的镀锡条适合作为连接器、端子、继电器、开关等的导电性弹性材料，其耐磨损性、插入性、耐热性优异。

附图说明

图1是本发明的重熔处理后的Cu底层镀Sn条的截面示意图。

图2是使Cu-Sn合金相出现在表面的凹凸SEM像。

图3是沿着图2的测定线所测定的Cu-Sn合金相的粗糙度曲线。

图4是以往例(a)与本发明例(b)的镀Sn材料截面的比较示意图。

图5是表示动摩擦系数测定方法的示意图。

图6是表示接点前端的加工方法的示意图。

具体实施方式

以下，对本发明的构成要件及其说明加以阐释。

Sn相与Cu-Sn合金相间的构造

本发明的铜合金镀锡条是以底层镀敷、镀Sn的顺序对铜合金条的表面实施电镀，然后实施重熔处理所得。Rz、Rsm是根据JIS B0601：2001所定义的粗糙度曲线的参数。

图1是本发明的重熔处理后的Cu底层镀Sn条的截面示意图，示意性地示出Sn镀层最表面与Cu-Sn合金相最顶点的高度差“y”、Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的最大高度“Rz”、上述粗糙度曲线的平均长度“Rsm”。

以下示出上述Cu-Sn合金相的粗糙度曲线、粗糙度曲线的最大高度“Rz”及平均长度“Rsm”的确定方法。

图2中示出将镀锡条表面的Sn相熔解除去而使Cu-Sn合金相出现在表面后，利用市售的凹凸SEM(Scanning Electron Microscope，扫描式电子显微镜)(ERA-8000)装置所得的SEM图像(倍率为3000倍)及任意的测定线。在压延平行方向及直角方向分别就100条线(1条线为40μm)进行测定。

图3中示出沿着图2的测定线所测定的Cu-Sn合金相的粗糙度曲线。将粗糙度曲线上出现的各峰的最高高度加以平均，将该平均值作为Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的最大高度“Rz”。同样地，将在粗糙度曲线上出现的峰的间隔加以平均，将该平均值作为Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的平均长度“Rsm”。

在图4中，(a)是以往的Cu底层镀Sn条的截面示意图，峰最大高度“Rz”小，峰平均长度“Rsm”大。(b)是具有与以往例相同的平均Sn相厚度(i)及平均Cu-Sn合金相厚度(ii)的本发明的Cu底层镀Sn条的截面示意图，Rz大，Rsm小。要说明的是，最大的Cu-Sn合金相厚度(iii)比峰最大高度“Rz”大。

以往例的Sn镀层最表面与Cu-Sn合金相最顶点的高度差y大于本发明。然而，纯Sn相会因1次的连接器插入等而被容易地变形除去，故Cu-Sn合金相出现在表面上的状态对于耐磨损性的研究较为重要。并且与以往例相比，本发明中硬质的Cu-Sn合金相的峰的间隔短，凹部深，因此凹部的纯Sn相不易磨损消失，耐磨损性优异。

本发明镀锡条的Cu-Sn合金相的粗糙度曲线最大高度Rz为0.6～1.2μm。若处于该范围内，则存在于Cu-Sn合金相界面凹部的纯Sn相会显示出润滑作用，耐磨损性提高。当Rz小于0.6μm时，随着存在于Cu-Sn合金相界面凹部的纯Sn相的磨损消失，Cu-Sn合金相也会受到脆性破坏，耐磨损性差。若Rz超过1.2μm，则难以达成下述Rsm的范围。

本发明镀锡条的Cu-Sn合金相的粗糙度曲线平均长度Rsm为2.0～5.0μm。若处于该范围内，则Cu-Sn合金相界面存在较多深度适当的凹部，可确保表现出润滑作用的纯Sn相。在Rsm超过5.0μm时，插拔时支撑负荷的硬质Cu-Sn合金相的凸部的间隔变大，凹部的纯Sn相容易磨损消失，耐磨损性差。若Rsm小于2.0，则难以达成上述Rz的范围。

关于本发明的镀锡条，在与镀敷表面垂直的截面，Sn镀层最表面与Cu-Sn合金相最顶点的高度差y为0.1～0.5μm。若y小于0.1μm，则耐热性差。具体而言，若在175℃下进行1000小时的耐热试验，则表面会露出Cu-Sn合金相，接触电阻增大。若y超过0.5μm，则会使得插入端子时由镀Sn的掘起所导致的变形阻力、剪断黏着的剪断阻力增大，结果必需较大的插入力。

y可通过以下方式而求出：将重熔后的样品在压延平行方向上切断，以10000倍的倍率进行截面观察，由此进行测定并算出平均值。

本发明的镀锡条是使Sn相/Cu-Sn合金相界面的凹凸剧烈化，即减小Rsm、增大Rz，因此在平均的纯Sn厚度与以往相同的情况下，y值小，故摩擦阻力变低，且磨损时Cu-Sn合金相界面的凸部顶点发挥支撑作用，所必需的插拔力变低。

本发明的Rsm、y、Rz优选具有下述关系。

2.0≤Rsm/(y+Rz)≤4.0。

(y+Rz)是“Sn镀层最表面与Cu-Sn合金相最顶点的高度差y”与“Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的最大高度”的合计，表示Cu-Sn合金相与Cu母材或底层镀敷相的界面、与Sn镀层最表面的间隔。因此，Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的平均长度Rsm优选为Cu-Sn合金相最下部起至Sn镀层最表面为止的间隔的2～5倍。若超过4.0，则插拔时支撑负荷的硬质Cu-Sn合金相的凸部的间隔变大，且凹部的纯Sn相少，故凹部的纯Sn相容易磨损消失，耐磨损性差。并且耐热性也差。使Rsm/(y+Rz)小于2.0通常于技术上难以实现，且耐磨损性的提高不太理想。

镀敷的种类

可应用本发明的底层镀敷、镀Sn的方法，可列举如下。

(1)Cu底层重熔镀Sn

自表面至母材，以Sn相、Cu-Sn合金相、Cu相各相构成镀敷皮膜。以底层镀Cu、镀Sn的顺序进行电镀，实施重熔处理，由此可获得该镀敷皮膜构造。

重熔后的Sn相的平均厚度优选为0.5～1.5μm。若Sn相小于0.5μm则焊锡润湿性会降低，若超过1.5μm则所必需的插入力会增大。

重熔后的Cu-Sn合金相的厚度优选为0.6～2.0μm。Cu-Sn合金相为硬质，故在其与Sn相的界面为本发明的构成时，若以0.6μm以上的厚度存在，则有助于减小插入力，并且耐磨损性及耐热性优异。另一方面，若Cu-Sn合金相的厚度超过2.0μm，则弯曲性等机械特性会劣化。

关于本发明的Cu-Sn合金相(扩散层)的平均厚度，由于在Sn相与Cu-Sn合金相的界面存在凹凸，故可使其比以往厚。因此，本发明的镀敷条的纯Sn层、比母材更为硬质的Cu-Sn合金相可较厚，而具有优异的耐磨损性。进而，本发明的镀敷条由于Cu-Sn合金相厚，故耐热性也提高。本发明不受理论限定，但一般认为其原因在于抑制了Cu扩散。即，由母材所供给的Cu到达Cu-Sn合金相与Sn相的界面，与Sn相中的Sn结合，Cu-Sn合金相成长，若Cu-Sn合金相的平均厚度厚，则Cu母材界面与Cu-Sn合金相/Sn相界面之间的距离变长，Cu扩散至Cu-Sn合金相/Sn相界面所必需的时间变长。尤其是由于Cu母材至Cu-Sn合金相最顶点之间的Cu-Sn合金相的厚度最大，故即便于高温长时间的激烈条件下也难以发生如下情况：Cu自母材到达合金相的最顶点，结果Cu-Sn合金相成长，Sn相消失。因此，本发明的镀敷条具有非常优异的耐热性。

通过电镀所形成的Cu底镀层在重熔时因Cu-Sn合金(相)的形成而消耗，其厚度也可变为0。另一方面，重熔后的Cu相的厚度超过0.8μm的镀敷材料，其重熔后的Cu-Sn合金相的Rz及Rsm会偏离本发明的范围。一般认为其原因在于，随着Cu底镀层变厚，Cu的电沉积粒局部地粗大化，而对Cu-Sn合金相的成长造成不利影响。

以Sn镀层为0.6～2.0μm的范围、Cu镀层为0.1～1.5μm的范围对电镀时的各镀层的厚度进行适当调整，继而进行重熔处理，由此可获得本发明的镀敷构造。

本发明的重熔处理是在230～600℃、3～30秒的范围进行，以20～100℃/秒、优选为30～70℃/秒的升温速度进行急速加热，冷却速度为100～300℃/秒，加热例如使用循环风扇、辐射板等适当的传导/对流/辐射等传热装置，冷却例如使用水冷，无论镀敷条的两端还是中央部，均可进行均匀地加热冷却。

本发明不受理论来限定，但一般认为，通过上述重熔处理，初期以较少的量产生于镀Sn相与Cu相之间的Sn-Cu相的核与其它新核的产生相比，更早在Sn相内急速成长，通过以特定的时间急速冷却，由此形成本发明的Sn-Cu相/Sn相界面构造。

在以往的重熔处理中，无须进行作为本发明的目的的急速加热，并且即便简单地提高线速而进行急速加热也无法实现均匀的加热，故在重熔后难以在材料宽度方向、长度方向上获得均匀的镀敷厚度。

(2)Cu/Ni底层重熔镀Sn

自表面至母材，以Sn相、Cu-Sn合金相、Ni相各相构成镀敷皮膜。以底层镀Ni、底层镀Cu、镀Sn的顺序进行电镀，并实施重熔处理，由此可获得该镀敷皮膜构造。

重熔后的Sn相的平均厚度优选为0.5～1.5μm。若Sn相小于0.5μm，则焊锡润湿性下降，若超过1.5μm则插入力增大。

重熔后的Cu-Sn合金相的厚度优选为0.4～2.0μm。由于Cu-Sn合金相为硬质，故若其以0.4μm以上的厚度存在，则有助于减小插入力。另一方面，若Cu-Sn合金相的厚度超过2.0μm，则弯曲性等机械特性会劣化。

重熔后的Ni相厚度优选为0.1～0.8μm。若Ni的厚度小于0.1μm，则镀层的耐腐蚀性、耐热性会下降。另一方面，对于重熔后的Ni厚度超过0.8μm的镀敷材料而言，加热时镀层内部所产生的热应力变高，会促进镀层剥离。

以Sn镀层为0.6～2.0μm的范围、Cu镀层为0.1～1.5μm的范围、Ni镀层为0.1～0.8μm的范围对电镀时的各镀层的厚度进行适当调整，其次以与上述相同的方式进行重熔处理，由此可获得本发明的镀敷构造。镀Cu相在重熔后既可完全转变成Cu-Sn合金相，也能以0.4μm以下的厚度残存。

上述重熔后的Sn相、Cu-Sn合金相、Cu相、Ni相各相的厚度测定主要使用电解式膜厚计，视需要也使用荧光X射线膜厚计、自截面进行的SEM观察、自表面进行的GDS(Glow Discharge Spectrometer，辉光放电发光分光分析装置)分析等。详细内容将记载于实施例中。

铜合金母材的种类

可应用本发明的铜合金母材，可列举如下，但并不限定于这些。

(1)Cu-Ni-Si系合金(科森合金)

通过进行时效处理，在Cu中析出Ni与Si的化合物粒子，而可获得高的强度及导电率。实用合金有C70250、C64725、C64760(CDA编号，以下相同)等。为了改善强度、耐热性等特性，可视需要进一步添加选自Zn、Sn、Mg、Co、Ag、Cr及Mn中的一种以上。

(2)磷青铜

实用合金有C52400、C52100、C51910、C51020等。为了改善强度、耐热性等特性，可视需要进一步添加选自Zn、Ni、Co、Fe、Ag及Mn中的一种以上。

(3)黄铜

实用合金有C26000、C26800等。为了改善强度、耐热性等特性，可视需要进一步添加选自Ni、Cr、Co、Sn、Fe、Ag及Mn中的一种以上。

(4)红黄铜(丹銅)

实用合金有C23000、C22000、C21000等。为了改善强度、耐热性等特性，可视需要进一步添加选自Ni、Cr、Co、Sn、Fe、Ag及Mn中的一种以上。

(5)钛铜

实用合金有C19900等。通过进行时效处理，在Cu中析出Ti与Cu的化合物，从而可获得非常高的强度。为了改善强度、耐热性等特性，可视需要进一步添加选自Zn、Ni、Co、P、Cr、Fe、Ag及Mn中的一种以上。

本发明的镀锡条的耐磨损性、插入性及耐热性优异，适合作为连接器、端子、继电器、开关等的导电性弹性材料。此处所谓耐磨损性优异，是指下述耐磨损性试验中所得的滑动痕迹的最大深度为3μm以下的情况。所谓插入性优异，是指用作连接器时所必需的插入力小，动摩擦系数μ为0.50以下。所谓耐热性优异，是指底层Cu镀层在145℃、底层Cu/Ni镀层在175℃下加热1000小时后的接触电阻为8mΩ以下。

实施例

以下示出本发明的铜合金镀锡条的制造例及其特性试验的结果，这些是为了更好地理解本发明及其优点而提供的，并非旨在限定本发明。

(a)母材

在组成为Cu-35％Zn的铜合金(厚度为0.32mm，拉伸强度为540Mpa，0.2％耐力为510Mpa，杨氏模量为103GPa，导电率为26％IACS，维氏硬度为171Hv)上，以下述顺序实施镀Ni、底层镀铜、镀Sn，并实施重熔处理。上述维氏硬度是依据JIS Z 2244对母材的压延方向直角截面进行测定所得的值。

(b)镀敷处理

(电解脱脂顺序)

在碱性水溶液中以样品为阴极而进行电解脱脂。

使用10质量％硫酸水溶液进行酸洗。

(底层镀Ni条件)

·镀敷浴组成：硫酸镍250g/L、氯化镍45g/L、硼酸30g/L

·镀敷浴温度：50℃

·电流密度：5A/dm²

·镀Ni厚度是通过电沉积时间来进行调整。

(底层镀Cu条件)

·镀敷浴组成：硫酸铜200g/L、硫酸60g/L

·镀敷浴温度：25℃

·电流密度：5A/dm²

·搅拌速度：5m/分钟

·Cu镀层厚度是通过电沉积时间来进行调整。

(镀Sn条件)

·镀敷浴组成：氧化亚锡41g/L、苯酚磺酸268g/L、表面活性剂5g/L。

·镀敷浴温度：50℃。

·电流密度：9A/dm²。

·Sn镀层厚度是通过电沉积时间来进行调整。

(c)重熔处理

在表中所记载的温度下，在将环境气体调整为氮气(氧气为1vol％以下)的加热炉中，以表中所记载的时间插入样品，以表中记载的升温速度进行加热，继而投入至60℃的水中，以200℃/秒的冷却速度进行冷却。

对上述所制作的样品进行以下评价。

(d)通过电解式膜厚计测定镀层厚度

使用CT-1型电解式膜厚计(株式会社电测制造)，依据JIS H8501，在Sn镀层、Cu-Sn合金层、Cu/Ni底镀层的情况下对重熔后的样品测定Ni镀层的厚度。测定条件如下。

电解液

(1)Sn镀层及Cu-Sn合金层：Kocour公司制造的电解液R-50

(2)Ni镀层：Kocour公司制造的电解液R-54

Cu底层镀Sn的情况下，若以电解液R-50进行电解，则先对Sn镀层进行电解，于Cu-Sn合金层近前停止电解，此处装置的显示值为Sn镀层厚度。继而再次开始电解，直至装置下一次停止为止的期间中Cu-Sn合金层被电解，电解结束的时刻的显示值相当于Cu-Sn合金层的厚度。

关于Cu/Ni底镀层的情形的Ni镀层的厚度，首先使用电解液R-50如上述对Sn镀层及Cu-Sn合金层的厚度进行测定后，以滴管吸取出电解液R-50，利用纯水仔细进行水洗后换成电解液R-54，测定Ni镀层的厚度。

(e)通过镀层截面观察而测定Cu镀层厚度

由于利用上述电解式膜厚计无法测定铜合金上的Cu镀层厚度，故通过SEM对镀层的截面进行观察，由此求出Cu镀层的厚度。

将样品埋入树脂以使得可观察到对于压延方向为平行方向的截面，通过机械抛光将观察面加工成镜面后，利用SEM以2000倍的倍率拍摄反射电子像、母材成分与镀敷成分的特性X射线像。在反射电子像中对各镀层附加色调的对比度，例如Cu底层镀Sn的情况下自镀敷表层开始以Sn镀层、Cu-Sn合金层、Cu镀层、母材的顺序附加色调的对比度。又，于特性X射线像中，由于Sn镀层中仅检测出Sn，Cu-Sn合金层中检测出Sn及Cu，母材中检测出其含有成分，故可知仅检测出Cu的层为Cu镀层。因此，利用反射电子像，对在特性X射线像中仅检测出Cu的层、且色调对比度与其它层不同的层的厚度进行测定，由此可求出Cu镀层的厚度。关于厚度，是于反射电子像上任意测定5处的厚度并将其平均值作为Cu镀层厚度。

然而，该方法与电解式膜厚法相比仅可求出极狭窄的范围的厚度。因此，对10个截面进行该观察，将其平均值作为Cu镀层厚度。

(f)Cu-Sn合金相的Rsm、Rz及y

在25℃下将重熔后的样品于Meltex公司制造的Enstrip TL-105液中浸渍1分钟，将Sn相熔解除去，使Cu-Sn合金相出现在表面。通过ELIONIX公司制造的凹凸SEM(ERA-8000)求出Cu-Sn合金相的平均粗糙度曲线。以3000倍的倍率于压延平行方向及直角方向上分别就10条线(1条线为40μm)进行测定，根据其平均值求出Rsm及Rz。将3000倍倍率下的SEM图像示于图2中，将沿着图2图像中的直线所测定的Cu-Sn合金相的表面粗糙度分布图示于图3中。根据该分布图算出Rsm及Rz。

y是以如下方式求出的：将重熔后的样品于压延平行方向上切断，使用ELIONIX公司制造的凹凸SEM(ERA-8000)对截面以10000倍的倍率于5个视野各测定4个点，算出平均值。

(g)耐热性(加热后的接触电阻)

耐热性的评价是测定加热1000小时后的接触电阻。再者，底层镀Cu是于145℃下进行加热，底层镀Cu/Ni是于175℃下进行加热。接触电阻是使用山崎精机研究所制造的电接点仿真器CRS-113-Au型，通过四端子法，在电压为200mV、电流为10mA、滑动负荷为0.49N、滑动速度为1mm/分钟、滑动距离为1mm的条件下进行测定。若加热后的接触电阻为8mΩ以下，则可较佳地用作通常的连接器端子。

(h)插入力(动摩擦系数)

如图5所示，将镀Sn材料的板状样品固定于样品台上，以负荷W将接触子按压于该镀Sn面上。继而，使移动台于水平方向上移动，通过测力传感器(load cell)测定此时作用于接触子的阻力负荷(抵抗加重)F。并且，根据μ＝F/W算出动摩擦系数μ。

使W为4.9N，使接触子的滑动速度(样品台的移动速度)为50mm/分钟。滑动是在与板状样品的压延方向为平行的方向上进行。将滑动距离设为100mm，求出其间的F的平均值。

接触子是使用与上述板状样品相同的镀Sn材料，以图6所示的方式制作。即，将直径为7mm的不锈钢球按压于样品上，使与板状样品相接触的部分形成为半球状。

(i)耐磨损性

准备板厚为0.2mm的黄铜-镀Sn材料。镀Sn是电沉积时的厚度分别为Sn＝1.2μm、Cu＝0.6μm的重熔镀Sn材料。对该黄铜-镀Sn材料进行高度为0.2mm、半径为0.6mm的突起(压花)加工，制作实施有半球状突起的端子。如图5所示的方式来配置该端子及本发明的镀Sn材料，一面使端子承载300g的负荷一面以5mm/秒的速度使本发明的镀Sn材料往返150次。对滑动后的本发明的镀Sn材料的外观进行观察，并且使用表面粗糙度计(株式会社小阪研究所制造，SurfcorderSE1600)对滑动部的最大深度(μm)进行测定。滑动痕迹的最大深度为3μm以下时判断可获得良好的耐磨损性。

实施例：

进行表1所示的底层镀Cu、表2所示的底层镀Ni/Cu的实施例。

在表1的发明例1～6及比较例9～13中，将电沉积镀敷厚度调整成纯Sn层为0.8μm左右。由于重熔加热速度慢故扩散层(Cu-Sn相)的界面平滑的比较例9～13与发明例1～6相比，耐磨损性、耐热性和插入性差。发明例7与比较例14虽然Sn层厚度相同，但比较例14的扩散层(Cu-Sn相)厚度薄，故与接触电阻相关的耐热性差。发明例8与比较例15除了高度差y以外其它条件相同，但比较例15由于y小，故与接触电阻相关的耐热性差。

在表2的发明例16～21及比较例24～27中，将电沉积镀敷厚度调整成纯Sn层为0.8μm左右。由于重熔加热速度慢故扩散层(Cu-Sn相)的界面平滑的比较例24～27与发明例16～21相比，耐磨损性、耐热性及插入性差。发明例22与比较例28虽然Sn层厚度相同，但比较例28由于扩散层(Cu-Sn相)厚度薄，故与接触电阻相关的耐热性稍差。发明例23与比较例29除了高度差y以外其它条件相同，但比较例29由于y小，故与接触电阻相关的耐热性差。

Claims (4)

1.一种铜合金镀锡条，其特征在于：

其是以底层镀敷、镀Sn的顺序对铜合金条的表面实施电镀，然后实施重熔处理而成的；在与镀敷表面垂直的截面中，Sn镀层最表面与Cu-Sn合金相最顶点的高度差y为0.1～0.5μm；

将Sn相熔解除去而使Cu-Sn合金相出现在表面时，该Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的最大高度Rz为0.6～1.2μm，且Cu-Sn合金相的粗糙度曲线的平均长度Rsm为2.0～5.0μm，

上述重熔处理在230～600℃、3～30秒的范围进行，以30～70℃/秒的升温速度进行急速加热，冷却速度为100～300℃/秒。

2.如权利要求1所述的铜合金镀锡条，其中Rsm、y、Rz满足下述关系：

2.0≤Rsm/(y+Rz)≤4.0。

3.如权利要求1或2所述的铜合金镀锡条，其中自表面至母材，以Sn层、Cu-Sn合金层、Cu层各层构成镀敷皮膜，Sn层的厚度为0.5～1.5μm，Cu-Sn合金层的厚度为0.6～2.0μm，Cu层的厚度为0～0.8μm。

4.如权利要求1或2所述的铜合金镀锡条，其中自表面至母材，以Sn层、Cu-Sn层、Ni层各层构成镀敷皮膜，Sn层的厚度为0.5～1.5μm，Cu-Sn合金层的厚度为0.6～2.0μm，Ni层的厚度为0.1～0.8μm。

Images