CN102395713A - 导电部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供导电部件，具有稳定的接触电阻，难以剥离，作为连接器使用时的插拔力小且稳定，作为保险丝使用时也具有良好熔断特性。在Cu系基材1上形成的Ni系底层3与形成表面的Sn系表面层5之间形成有Cu-Sn金属间化合物层4，Cu-Sn金属间化合物层4进而由配置于Ni系底层3上Cu₃Sn层6与配置于Cu₃Sn层6上的Cu₆Sn₅层7所构成，结合Cu₃Sn层6及Cu₆Sn₅层7所成的Cu-Sn金属间化合物层4的与Sn系表面层5接触的面的表面粗糙度，以算术平均粗糙度Ra计为0.05～0.25μm，粗糙度曲线的最大凹陷深度Rv为0.05～1.00μm，Cu₃Sn层被覆Ni系底层，其面积覆盖率为60～100％。

Description

导电部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于电连接用连接器、保险丝等，由Cu或Cu合金所构成的基材表面上形成多个镀覆层所成的导电部件及其制造方法。

本申请基于2009年4月14号于日本申请的特愿2009-98043号、2009年5月12号于日本申请的特愿2009-115289号及2009年5月26号于日本申请的特愿2009-127085号主张优先权，其内容援用于本文。

背景技术

汽车的电连接用连接器或印刷基板的连接端子等所用的导电部件，为了提高电连接特性等，大多使用在由Cu或Cu合金所构成的Cu系基材表面上施以Sn系金属镀覆的导电部件。

这种导电部件有例如专利文献1至专利文献4所记载的导电部件。专利文献1至专利文献3记载的导电部件在由Cu或Cu合金所构成的基材表面上依次镀覆Ni、Cu、Sn而形成三层镀覆层后，加热并回流处理，在最表面层上形成Sn层，在Ni层与Sn层之间形成Cu-Sn金属间化合物层(例如Cu₆Sn₅)。而且，专利文献4记载了例如由Ni-Fe或Fe等构成底镀覆层，其上依次镀覆Cu、Sn并经回流处理的技术。

而且，这种导电部件作为铜条材被连续制造，但作为在如此铜条材般的范围广的薄板表面上使用无机酸及不溶性阳极，以受限的线长度连续且效率良好地镀覆多层的对策重要的是提高各镀覆浴中的铜条材与镀覆液的相对流速，提高电流密度，缩短获得所期望性状的镀覆所需的时间。

而且，镀覆后的回流处理也为重要的因素，对于作为导电部件使用时的性能造成大的影响。尤其，已知作为连接器使用时，回流处理后所形成的表面层及成为其下层的中间合金层的特性对连接器的插拔性带来大的影响。

专利文献5公开了在电镀马口铁及镀薄锡钢板的制造中使用的高电流密度用镀锡硫酸浴中使用不溶性阳极，以电流密度50A/dm²以上，温度30～70℃进行镀锡的方法。

专利文献6公开了一种施以镀覆的铜或铜合金，其特征为在铜或铜合金的表面上形成Ni或Ni合金层，在最表面上形成Sn或Sn合金层，在上述Ni或Ni合金层与上述Sn或Sn合金层之间形成一层以上的以Cu及Sn作为主成分的中间层或以Cu及Ni及Sn作为主成分的中间层，这些中间层中的至少一中间层包含Cu含量为50重量％以下且Ni含量为50重量％以下的层，对铜或铜合金的表面上形成的各层在垂直方向进行投影的、上述Cu含量为50重量％以下且Ni含量为50重量％以下的层的平均结晶粒径为0.5～3.0μm。而且，作为制造方法记载有在铜或铜合金的表面上施以Ni或Ni合金、Cu镀覆、于最表面层上施以Sn或Sn合金镀覆后，至少进行一次以上的回流处理，在400～900℃的加熟温度下，使Sn或Sn合金层开始熔融至凝固的时间为0.05～60秒。

专利文献1：专利第380877号公报

专利文献2：专利第4090488号公报

专利文献3：特开2004-68026号公报

专利文献4：特开2003-171790号公报

专利文献5：特开平6-346272号公报

专利文献6：特开2003-293187号公报

然而，这种连接器或端子在汽车的引擎周围这样的高温环境下使用时，专利文献1至专利文献3所述的导电部件由于长时间的暴露于高温下，Sn与Cu彼此热扩散使表面状态易产生经时变化，而有接触电阻上升的倾向。而且，在Cu系基材表面因Cu的扩散而发生科肯达尔孔洞(Kirkendall voids)，也有可能产生剥离，因而期望解决这些问题。

另一方面，专利文献4记载有Fe-Ni或Fe的底镀覆层与Cu的密合性差，而存在容易剥离的问题。

另外，用于连接器时，由于伴随着电路的高密度化也使连接器多极化，汽车配线组装时的插入力变大，因此要求可使插拔力较小的导电部件。

进而，关于在这种Cu系基材表面上镀上Sn系金属的导电部件，也发现可作为保险丝的用途，因此也要求有作为保险丝的良好熔断特性。

而且，关于制造方法，专利文献5中所记载的发明为马口铁等的镀锡钢板的制造方法，在使用不溶性阳极的硫酸浴中，在温度30～70℃，电流密度50A/dm²以上，带钢与电解液的相对速度为160m/min以上的条件下，在带钢上进行镀锡。

将这样的镀锡条件适用于作为导电部件要求严格的镀覆性状，尤其是作为连接器使用时的插拔性、耐热性等的铜条材薄板的多层镀覆中时，基于以下理由并不适当：

(1)主要起因于镀覆浴内的相对速度大小，于镀覆正进行时自阴极表面产生大量的氢气，妨碍镀覆的电镀性，使电流效率大幅度下降，而发生外观不良(镀覆烧灼)；

(2)至于多层镀覆，未考虑到不仅是与锡而且成为底层的Ni、Cu、Fe等其它金属镀覆之间的相关性。

专利文献6记载的发明为在铜或铜合金的表面上施以Ni或Ni合金、Cu镀覆，在最表面层上施以Sn或Sn合金镀覆后，在加热温度400～900℃，Sn或Sn合金层开始熔融至凝固的时间为0.05～60秒内进行至少一次以上的回流处理，由此形成Cu含量为50重量％以下且Ni含量为50重量％以下，平均结晶粒径为0.5～3.0μm的一层中间层。

该平均结晶粒径与导电部件作为连接器使用时的插拔性极为相关，但仅控制平均粒径无法获得适当的插拔性。

发明内容

本发明鉴于上述问题而完成，提供一种具有稳定的接触电阻，同时难以剥离，且作为连接器使用时可减小插拔力且稳定，而且作为保险丝使用时也具有良好熔断特性的导电部件及其制造方法。

本发明的导电部件的特征为在Cu系基材上形成的Ni系底层与形成表面的Sn系表面层之间形成有Cu-Sn金属间化合物层，且Cu-Sn金属间化合物层进而由配置于所述Ni系底层上的Cu₃Sn层与配置于该Cu₃Sn层上的Cu₆Sn₅层所构成，结合所述Cu₃Sn层及Cu₆Sn₅层所成的所述Cu-Sn金属间化合物层的与所述Sn系表面层接触的面的表面粗糙度，以算术平均粗糙度Ra计为0.05～0.25μm，且粗糙度曲线的最大凹陷深度Rv为0.05～1.00μm，且所述Cu₃Sn层包覆所述Ni系底层，其面积覆盖率为60～100％。

该导电部件，Ni系底层与Sn系表面层之间的Cu-Sn金属间化合物层为Cu₃Sn层与Cu₆Sn₅层的二层结构，其下层的Cu₃Sn层覆盖Ni系底层，自其上被覆的方式存在Cu₆Sn₅层。结合该Cu₃Sn合金层与Cu₆Sn₅层所成的Cu-Sn金属间化合物层，其膜厚未必相同，会有凹凸，但与Sn系表面层接触的面的表面粗糙度，以算术平均粗糙度Ra计为0.05～0.25μm，粗糙度曲线的最大凹陷深度Rv为0.05～1.00μm。

在此，算术平均粗糙度Ra表示表面凹凸的平均大小，该Ra超过0.25μm时，由于Sn系表面层下方形成有大的凹凸，因此作为连接器使用时的插拔力增大而不优选。该Cu-Sn金属间化合物层的凹凸变少时，虽作为连接器使用时的插拔力降低而较佳，但Ra未达0.05μm时，Cu-Sn金属间化合物层的凹凸几乎消失，导致Cu-Sn金属间化合物层显著变脆，于弯曲加工时容易发生皮膜剥离而不优选。

该情况下，由于该Ra被平均化，即使有大的凹陷时也被平均化而不体现在数值上。若有此大的凹陷，则高温时Sn自该凹陷部朝Ni系底层扩散，有在Ni系底层出现缺陷的问题，由于该缺陷，造成基材的Cu扩散而Cu₆Sn₅层到达表面，由于表面上形成Cu氧化物，导致接触电阻增大。而且，此时，由于Cu自Ni系底层的缺陷部分扩散，而容易出现科肯达尔孔洞。

因此，若Ra在上述范围内，且粗糙度曲线的最大凹陷深度Rv为1.00μm以下，则可防止Ni系底层的缺损。而且，若此Rv未达0.05μm，则与Ra的情况相同，由于Cu-Sn金属间化合物层变脆而不优选。

因此，通过将特定表面粗糙度的Cu-Sn金属间化合物层配置在Sn系表面层的下层，可使柔软的Sn的底子变硬，可实现以多极连接器等使用时的插拔力降低及其偏差的抑制。

而且，若Sn系表面层之下的Cu-Sn金属间化合物层形成为这种表面粗糙度并为难以产生Ni系底层的缺陷的状态，则来自Cu系基材的Cu侵入Cu-Sn金属间化合物层受到抑制，其结果，不会使Cu-Sn金属间化合物层的电特性产生变化，可发挥作为保险丝使用时的稳定的熔断特性。

而且，Cu₃Sn层相对于Ni系底层的面积覆盖率设为60％以上的理由为，若其被覆率低，则高温时来自未被覆部分的Ni系底层的Ni原子扩散到Cu₆Sn₅层，于Ni系底层中造成缺陷，基材的Cu自该缺陷部分扩散，由此与上述的状况同样地导致接触电阻的增大或出现科肯达尔孔洞。为了防止该高温时的接触电阻增大或出现科肯达尔孔洞，实现优于现有技术的耐热性，因此有必要被覆至少60％以上的Ni系底层，进而优选80％以上的面积覆盖率。

本发明的导电部件中，所述Cu₃Sn层的平均厚度较好为0.01～0.5μm。

Cu₃Sn层的平均厚度在该范围内时，可更有效地抑制Ni系底层的扩散，可抑制高温时的接触电阻增大。

该平均厚度为对Cu₃Sn层的部分测定多处厚度时的平均值。

本发明的导电部件中，上述Sn系表面层的平均厚度较好为0.5～1.5μm。

Sn系表面层为作为形成导电部件表面的层，为了维持耐热性、作为连接器端子的插拔性等的性能，优选具有0.5～1.5μm的平均厚度。

而且，本发明的导电部件中，优选在所述Sn系表面层上形成平均厚度为0.05～0.5μm的Sn-Ag被覆层。

该情况下，上述Sn-Ag被覆层优选含有0.1～5.0重量％的Ag。

通过在最表面上形成Sn-Ag被覆层，可进一步提高作为导电部件的耐热性及作为连接器使用时的插拔性。

而且，本发明的导电部件的制造方法为在Cu系基材的表面上依次镀覆Ni或Ni合金、Cu或Cu合金、Sn或Sn合金，形成各自的镀覆层后，通过加热回流处理，而制造在所述Cu系基材上依次形成Ni系底层、Cu-Sn金属间化合物层、Sn系表面层的导电部件的方法，其特征在于，通过电流密度20～60A/dm²的电解形成由所述Cu或Cu合金所成的镀覆层，通过电流密度10～30A/dm²的电解形成由所述Sn或Sn合金所成的镀覆层，由所述Cu或Cu合金所成的镀覆层的平均厚度为0.3～0.5μm，所述回流处理具有下列工序：自形成所述镀覆层经过1～15分钟后，将镀覆层以20～75℃/秒的升温速度加热至240～300℃的峰值温度的加热工序；到达所述峰值温度后，以30℃/秒以下的冷却速度冷却2～10秒的一次冷却工序；及一次冷却后以100～250℃/秒的冷却速度冷却的二次冷却工序。

高电流密度下的镀Cu可增加晶界密度，有助于形成均匀的合金层。使镀Cu的电流密度设为20～60A/dm²的理由为，电流密度小于20A/dm²时，缺乏镀Cu结晶的反应活性，因此缺乏在合金化时形成平滑的金属间化合物的效果，另一方面，电流密度超过60A/dm²时，由于镀Cu层的平滑性降低，因此不能形成平滑Cu-Sn金属间化合物层。

而且，使镀Sn的电流密度设为10～30A/dm²的理由为，电流密度未达10A/dm²时，Sn的晶界密度变低，缺乏在合金化时形成平滑Cu-Sn金属间化合物层的效果，另一方面，当电流密度超过30A/dm²时，由于电流效率显著降低而不优选。

而且，使Cu-Sn金属间化合物层的凹凸变小，重要的是成为其底子的Cu或Cu合金所成的镀覆层的厚度，通过以稍厚的厚度形成该层，可使回流处理后的Cu-Sn金属间化合物层的凹凸变小。因此，由Cu或Cu合金所成的镀覆层较厚地形成，具有0.3μm以上的厚度，从而回流处理后的Cu-Sn金属间化合物层的表面凹凸变少，可使表面粗糙度处于适当的状态。即使超过0.5μm，其效果呈饱和。

而且，以高电流密度电析的Cu与Sn稳定性低，在室温下也会发生合金化或结晶颗粒肥大化，以回流处理制造所希望的金属间化合物结构变得困难。因此，镀覆处理后，优选快速进行回流处理。具体而言，以在15分钟以内，较好在5分钟以内进行回流处理。

以比现有技术更高的电流密度进行Ni或Ni合金、Cu或Cu合金、Sn或Sn合金的镀覆处理，而且，在镀覆后通过快速进行回流处理，回流时Cu与Sn活泼地产生反应，Ni系底层大多由Cu₃Sn层被覆，生成均匀的Cu₆Sn₅层。

而且，该回流处理中，加热工序的升温速度未达20℃/秒时，由于在Sn镀覆熔融为止期间，Cu原子优先扩散至Sn晶界中，在晶界附近，金属间化合物异常成长，因此难以形成被覆率高的Cu₃Sn层。另一方面，升温速度超过75℃/秒时，金属间化合物的成长不足且Cu镀覆过量残留，而于随后的冷却中无法获得期望的金属间化合物层。

而且，加热工序的峰值温度未达240℃时，Sn无法均匀熔融，峰值温度超过300℃时，金属间化合物急速成长，使Cu-Sn金属间化合物层的凹凸变大而不优选。

进而，冷却工序中，通过设有冷却速度小的一次冷却工序，使Cu原子稳定地扩散在Sn粒内，以期望的金属间化合物结构成长。该一次冷却工序的冷却速度超过30℃/秒时，在急速冷却的影响下使金属间化合物无法成长成平滑的形状，使凹凸变大。冷却时间未达2秒时，同样地，金属间化合物无法成长成平滑的形状。冷却时间超过10秒时，Cu₆Sn₅层的成长过度推进，使Cu₃Sn层的被覆率下降。该一次冷却工序以空气冷却进行较适当。

接着，在该一次冷却工序之后，通过二次冷却工序急速冷却而以期望的结构完成金属间化合物层的成长。该二次冷却工序的冷却速度未达100℃/秒时，金属间化合物会持续进行，而无法获得期望的金属间化合物形状。

如此，通过严密地控制镀覆的电析条件与回流条件，可获得二层结构的凹凸少且稳定的Cu-Sn金属间化合物层。

而且，本发明的导电部件的制造方法中，由上述Sn或Sn合金所成的镀覆层平均厚度为1.5～2.0μm即可。这是为了适当地确保Cu-Sn金属间化合物层及Sn系表面层厚度。

而且，本发明的导电部件的制造方法中，上述Ni或Ni合金所成的镀覆层可以以电流密度为20～50A/dm²以上的电解而形成。

通过使镀Ni的电流密度在20A/dm²以上，可使结晶粒细微化，在回流或产品化后的加热时可有效地防止Ni原子朝Sn或金属间化合物的扩散，另一方面，通过使电流密度为50A/dm²以下，可抑制电解时的镀覆表面的氢产生以进一步提升质量。据此，使镀Ni的电流密度为20～50A/dm²较适宜。

而且，本发明的导电部件的制造方法中，可以去除上述回流处理后的上述Sn系表面层的氧化膜，使该Sn系表面层的表面粗糙度以算术平均粗糙度计为0.005～0.3μm后，在其上形成Sn-Ag被覆层。

Sn系表面层上由于容易形成氧化膜，因此在最表面上设置Sn-Ag被覆层提升耐热性、作为连接器的插拔性时，去除该氧化膜后，使表面变得平滑，减少Sn-Ag被覆膜的凹凸，可有效发挥耐热性、插拔性的提高效果。

使作为这样的导电部件的铜条材连续前进的同时插通于多个的镀覆浴中，在其表面上依次形成Ni或Ni合金、Cu或Cu合金、Sn或Sn合金的镀覆层，随后，加热进行回流处理，在上述铜条材上依次形成Ni系底层、Cu-Sn金属间化合物层、Sn系表面层而制造导电部件的方法中，通过适当选择各镀覆浴内的电流密度、浴温度、雷诺数，尤其通过适当选择雷诺数，发现可更有效率地获得所需性能的镀膜。至于镀覆浴，最好使用不需要特殊排水设备以无机酸作为主成分的镀覆浴。

即，为了获得良好的镀膜，镀覆时所发生的氢气必须连续且有效率地排除，发现若使镀覆浴的流动场为最佳的紊流值则可获得强有力的搅拌效果，而可连续且有效地将氢气排出。至于表示紊流值的指数以雷诺数较适当，由实验结果发现，在最佳值以上镀覆的理论电流效率值保持平稳，最佳值以下会发生外观不良(镀覆烧灼)(参照图6)。

雷诺数系由镀覆液粘度、镀覆流路径、镀覆液与被镀覆物之间的相对流速三要素所确定的无量纲数，通过根据情况适当改变三要素可获得最佳值。

而且，认为雷诺数与相对速度不同，与被镀覆物与镀覆液的界面(边界层)也有相关性。

而且，可知通过并设除去镀锡时产生的泡沫及沉淀物(sludge)的机构可进一步提高镀覆效率。

进而，通过研究回流条件，发现可控制中间层的表面粗糙度。重要的是中间层基本上为层状且由平均结晶粒径使中间层本身的凹凸、即表面粗糙度为最佳的数值范围。

从这些观点而言，本发明的制造方法中，上述电镀在以无机酸作为主成分的镀覆浴中使用不溶性阳极，使雷诺数为1×10⁴～5×10⁵的电镀即可。

而且，本发明的制造方法中，一并设置可去除由上述用Sn或Sn合金形成镀覆层时的泡沫及沉淀物的机构，已知可良好地去除镀覆液泡沫及沉淀物，可进一步提高镀覆效率。

依据本发明，通过使Sn系表面层之下的Cu-Sn金属间化合物层的表面粗糙度为特定的范围，可减少作为连接器使用的插拔力且抑制其偏差，同时可防止高温时Cu的扩散，且可良好地维持表面状态、抑制接触电阻的增大，可防止镀覆皮膜的剥离或科肯达尔孔洞的发生。而且，由于抑制来自Cu系基材的Cu扩散，因此使Cu-Sn金属间化合物层的电特性稳定，作为保险丝使用时也可发挥优异的熔断特性。而且，依据该制造方法，可连续且效率良好地获得具有作为导电部件使用时的良好特性的镀覆多层的铜条材。

附图说明

图1为模式化显示本发明的导电部件的第一实施方式的表层部分的剖面图。

图2为显示在图1的导电部件的最表面上形成Sn-Ag被覆层的实施方式的剖面图。

图3为将本发明制造方法的回流条件的温度与时间的关系以图表方式显示的温度分布图。

图4为显示本发明的第二实施方式的制造方法中使用的制造装置的例的简要构成图。

图5为显示图4中的镀覆槽中的电极与铜条材的位置关系的剖面图。

图6为显示镀覆处理中的雷诺数与电流效率的关系的图。

图7为模式化显示以本发明的第二实施方式的制造方法制造的导电部件的表层部分的剖面图。

圆8为概念性地显示用以测定导电部件的动摩擦系数的装置的主视图。

图9为显示本实施例及比较例的各导电部件中的接触电阻的经时变化的图。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

第一实施方式的导电部件10如图1所示，在Cu系基材1的表面上，透过Fe系底层2依次形成Ni系底层3、Cu-Sn金属间化合物层4、Sn系表面层5，同时Cu-Sn金属间化合物层4进而由Cu₃Sn层6与Cu₆Sn₅层7所构成。

Cu系基材1为由Cu或Cu合金构成的例如板状基材。作为Cu合金，其材质并无特别限制，但优选Cu-Zn系合金、Cu-Ni-Si系(柯森(Corson)系)合金、Cu-Cr-Zr系合金、Cu-Mg-P系合金、Cu-Fe-P系合金、Cu-Sn-P系合金，例如可较好地使用三菱伸铜株式会社制造的MSP1、MZC1、MAX251C、MAX375、MAX126。

Fe系底层2电镀Fe或Fe合金而形成，在Cu系基材1的表面上形成为0.1～1.0μm厚度。Fe合金使用例如Fe-Ni合金。

Ni系底层3电镀Ni或Ni合金而形成，在Fe系底层2的表面上形成为例如0.05～0.3μm的厚度。通过使该Ni系底层3的厚度在该范围内，可有效地防止高温时的扩散，难以产生剥离，且弯曲加工性良好。

Cu-Sn金属间化合物层4为使如后述的Ni系底层3上镀覆的Cu与表面的Sn通过回流处理扩散形成的合金层。该Cu-Sn金属间化合物层4整体形成为0.05～1.8μm的厚度，较好为0.1μm以上的厚度，而且由配置于Ni系底层3上的Cu₃Sn层6与配置于该Cu₃Sn层6上的Cu₆Sn₅层7所构成。该情况下，Cu-Sn金属间化合物层4整体形成凹凸，与Sn系表面层5接触的面的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计设为0.05～0.25μm，且以粗糙度曲线的最大凹陷深度Rv计设为0.05～1.00μm。

算术平均粗糙度Ra设为0.05～0.25μm是因为，作为连接器端子部3使用时，Ra较小则插拔力得以降低而较佳，但Ra若未达0.05μm，则Cu-Sn金属间化合物层4几乎没有凹凸，使得Cu-Sn金属间化合物层4显著变脆，弯曲加工时容易发生皮膜剥离。Ra超过0.25μm时凹凸变大，作为连接器使用时的插拔时由于Cu-Sn金属间化合物层4的凹凸成为电阻，而缺乏降低插拔力的效果。

另一方面，关于粗糙度曲线的最大凹陷深度，若Rv超过1.00μm，则高温时Sn从其凹陷部朝Ni系底层扩散，而存在在Ni系底层中产生缺陷的可能，由于该缺陷，基材的Cu扩散而Cu₆Sn₅层到达表面，在表面上形成Cu氧化物，由此使接触电阻增大。而且，此时，由于来自Ni系底层的缺陷部分的Cu扩散，容易产生科肯达尔孔洞。此Rv未达0.05μm时，与Ra的情况相同，由于Cu-Sn金属间化合物层变脆而不优选。

而且，若成为如此Cu-Sn金属间化合物层的凹凸较小，难以产生因Ni系底层的缺陷引起的Cu扩散的状态，则Cu-Sn金属间化合物层的电特性不会改变，作为保险丝使用时也可发挥稳定的熔断特性。

而且，配置于此Cu-Sn金属间化合物层4中的下层的Cu₃Sn层6覆盖Ni系底层3，其面积覆盖率设为60～100％。此面积覆盖率若低至未达60％，将促进高温时来自未被覆部分的Ni系底层3的Ni原子朝Cu₆Sn₅层7扩散，存在在Ni系底层3发生缺陷的可能。更好被覆80％以上。

该面积覆盖率可由利用聚焦离子束(FIB；Focused Ion Beam)对皮膜进行剖面加工，以扫描电子显微镜(SIM；Scanning Ion Microscope)所观察的表面的扫描离子像(SIM像)加以确认。

所谓相对于该Ni系底层3的面积覆盖率为60％以上是指，在面积覆盖率未满100％的情况下，在Ni系底层3的表面将产生局部不存在Cu₃Sn层6的部分，但在该情况下，Cu-Sn金属间化合物层4的Cu₆Sn₅层7也覆盖着Ni系底层3。

而且，构成Cu-Sn金属间化合物层4的下层的Cu₃Sn层6，其平均厚度设为0.01～0.5μm。此Cu₃Sn层6因为是覆盖Ni系底层3的层，为了抑制Ni系底层3的扩散，较好设为该范围的平均厚度。厚度过厚时，在高温时Cu₃Sn层6变化成富含Sn的Cu₆Sn₅层7，此时，由于Sn系表面层5减少，而有接触电阻变高的可能，因此至多0.5μm左右的范围较佳。该平均厚度为在Cu₃Sn层6存在的部分测定多处厚度时的平均值。

而且，该Cu-Sn金属间化合物层4由于为通过使Ni系底层3上镀覆的Cu与表面的Sn扩散而合金化的层，因此根据回流处理等条件也有使成为底子的镀Cu层的全部扩散成为Cu-Sn金属间化合物层4的情况，也有残留该镀Cu层的情况。残留该镀Cu层的情况下，该镀Cu层设为例如0.01～0.1μm的厚度。

而且，Ni系底层3的Ni少许扩散到Cu-Sn金属间化合物层4中，因此Cu₆Sn₅层7内混入少许的Ni。

Sn系表面层5在电镀Sn或Sn合金后经回流处理所形成，为了维持耐热性、作为连接器端子的插拔性等的性能，而形成为例如0.05～1.5μm的厚度。

而且，也可在该Sn系表面层5上进而形成薄薄的Sn-Ag被覆层，可更提高耐热性、作为连接器的插拔性。图2显示在与图1相同的导电部件的最表面上形成Sn-Ag被覆层8的导电部件11。

此Sn-Ag被覆层8，形成为例如0.05～0.5μm的薄层，且含有0.1～5.0重量％的Ag。而且，上述的Fe系底层2、Ni系底层3、Cu-Sn金属间化合物层4、Sn系表面层5为通过电镀Fe、Ni、Cu、Sn的各镀覆层并附着后，经回流处理所形成，而该Sn-Ag被覆层8是在经回流处理后的Sn系表面层5上经电解成膜。

通过在Sn系表面层5上的最表面以0.05～0.5μm薄层形成该Sn-Ag被覆层8，可进一步提高耐热性，使高温下的接触电阻更小。而且，也进一步改善作为连接器使用时的插拔性。

接着，针对制造这种导电部件的方法加以说明。

首先，准备Cu或Cu合金的板材作为Cu系基材，对其经脱脂、酸洗等将表面洗净后，以镀Fe、镀Ni、镀Cu、镀Sn的顺序依次进行镀覆。而且，各个镀覆处理之间进行酸洗或水洗处理。

作为镀Fe条件，镀覆浴使用以硫酸亚铁(FeSO₄)、氯化氨(NH₄Cl)作为主成分的硫酸浴。Fe-Ni镀覆时使用硫酸镍(NiSO₄)、硫酸亚铁(FeSO₄)、硼酸(H₃BO₃)作为主成分的镀覆浴。镀覆温度设为45～55℃，电流密度设为5～25A/dm²。

作为镀Ni条件，镀覆浴使用以硫酸镍(NiSO₄)、硼酸(H₃BO₃)作为主成分的瓦特(Watt)浴，以氨基磺酸镍(Ni(NH₂SO₃)₂)与硼酸(H₃BO₃)作为主成分的氨基磺酸浴等。也有添加容易引起氧化反应的作为盐类的氯化镍(NiCl₂)等的情况。而且，镀覆温度设为45～55℃，电流密度设为20～50A/dm²。

作为镀Cu条件，镀覆浴使用以硫酸铜(CuSO₄)及硫酸(H₂SO₄)作为主成分的硫酸铜浴，且添加有用以镀平(levelling)的氯离子(Cl^-)。镀覆温度设为35～55℃，电流密度设为20～60A/dm²。

作为镀Sn条件，镀覆浴使用以硫酸(H₂SO₄)及硫酸亚锡(SnSO₄)作为主成分的硫酸浴，镀覆温度设为15～35℃，电流密度设为10～30A/dm²。

任一种镀覆处理均以比一般镀覆技术更高的电流密度进行。该情况下，镀覆液的搅拌技术虽重要，但可通过朝向处理板高速喷出镀覆液的方法或使镀覆液与处理板平行地流动的方法等，对处理板的表面快速供给新鲜的镀覆液，通过高电流密度在短时间内形成均匀的镀覆层。对于该镀覆液的流速，在处理板的表面上以0.5m/秒以上较适当。而且，由于可在比该以往技术更高的电流密度下进行镀覆处理，阳极较好使用高阳极极限电流密度(limitingcurrent density)的被覆了氧化铱(IrO₂)的Ti板等的不溶性阳极。

概括这些各镀覆条件为下表1～表5所示。表1显示镀Fe时的条件，表2显示镀Fe-Ni时的条件。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

因此，通过施以表1或表2的任一条件的镀覆处理与表3～表5的条件的镀覆处理的四种镀覆处理，在Cu系基材上依次形成Fe系底层、Ni系底层、镀Cu层、镀Sn层。该状态下，镀Cu层的平均厚度设为0.3～0.5μm，镀Sn层的平均厚度设为1.5～2.0μm。

该镀Cu层与镀Sn层通过后述的回流处理成为Cu-Sn金属间化合物层与Sn系表面层，该情况下，从如前所述的作为连接器端子的耐热性、插拔性的观点而言，Sn系表面层形成为0.5～1.5μm的厚度，且为了确保Sn系表面层的厚度，成为底子的镀Sn层有必要成为1.5～2.0μm。而且，为了在该镀Sn层下获得凹凸小的Cu-Sn金属间化合物层，镀Cu层的厚度较好为比通常稍大的0.3～0.5μm的厚度。

这被认为是镀Sn层由在厚度方向成长的柱状结晶所构成，在接下来的回流处理中Cu与Sn反应而形成合金层时，Cu侵入到Sn柱状结晶的晶界中，自该晶界形成合金，但也认为镀Cu层越厚而Cu的量较多时，由于沿着沿镀Sn层的厚度方向的柱状结晶的晶界所形成的Cu-Sn合金自晶界朝着面方向扩展而成长，其凸部变得平顺，而成为凹凸少的Cu-Sn金属间化合物层。

该情况下，若形成镀Sn层时的电流密度较高，则由于柱状结晶的晶界增加，合金分散于这些晶界中而成长，有使Cu-Sn金属间化合物层的凹凸变小的效果。

接着，加热进行回流处理。该回流处理优选为图3所示的温度分布图的条件。

即，回流处理具有：在成为CO还原性气氛的加热炉内以20～75℃/秒的升温速度使镀覆后的处理材于2.9～11秒内加热至240～300℃的峰值温度的加热工序；到达该峰值温度后，以30℃/秒以下的冷却速度冷却2～10秒的一次冷却工序；以及在一次冷却工序后以100～250℃/秒的冷却速度冷却0.5～5秒的二次冷却工序。一次冷却工序通过空气冷却进行，二次冷却工序通过使用10～90℃水的水冷进行。

通过在还原性气氛中进行该回流处理，可防止在该镀Sn表面上生成熔融温度高的锡氧化物皮膜，可在较低温度且较短时间内进行回流处理，容易制作所需的金属间化合物结构。而且，通过将冷却工序分成两阶段，设定冷却速度小的一次冷却工序，使Cu原子稳定地扩散于Sn粒内，以所需的金属间化合物结构成长。即，使来自上述Sn柱状结晶的晶界的Cu扩散变缓和，使其凸部变平顺。接着，通过随后进行的急速冷却阻止金属间化合物层的成长，以所需的结构固定化，可获得适当状态的表面粗糙度(Ra、Rv)的Cu-Sn金属间化合物层。

但是，以高电流密度电析的Cu与Sn稳定性低，即使在室温下也会发生合金化或晶粒肥大化，而难以以回流处理制作所需金属间化合物结构。因此，优选在镀覆处理后快速进行回流处理。具体而言有必要在15分钟以内，较好在5分钟以内进行回流处理。缩短镀覆后的放置时间虽也不成问题，但在一般处理线上为构成上1分钟后左右。

如上所述，在Cu系基材1的表面上通过表1或表2、与表3～表5的组合镀覆条件施以四层镀覆后，通过以图3所示的温度分布图条件进行回流处理，如图1所示，分别形成为以Fe系底层2覆盖Cu系基材1的表面，在其上通过Ni系底层3形成Cu₃Sn层6，在其上再形成Cu₆Sn₅层7，在该Cu-Sn金属间化合物层4上形成Sn系表面层5。

而且，在最表面上形成Sn-Ag被覆层时，通过使如上所述经回流处理的导电部件进行酸洗处理及电解研磨，去除Sn系表面层的氧化膜，使Sn系表面层的表面平滑后，在其上形成含有0.1～5.0重量％Ag的Sn-Ag被覆层。由于Sn系表面层容易氧化，因此去除氧化膜，此时使表面平滑，减少Sn-Ag被覆层的表面凹凸。至于平滑程度，以算术平均粗糙度Ra表示为0.005～0.3μm左右即可。接着，在该平滑面上，以电解形成厚度0.05～0.5μm的Sn-Ag被覆层。

(第二实施方式)

接着对第二实施方式加以说明。

图4模式化显示实施第二实施方式的制造方法的制造装置的例。该导电部件制造装置31连续地配置有脱脂洗净槽32、镀Ni槽33、镀Cu槽34、镀Sn槽35、配置于各镀覆槽33～35之后的洗净槽36～38，使铜条材51按照脱脂洗净槽32、镀Ni槽33、镀Cu槽34、镀Sn槽35的顺序连续输送同时进行镀覆。脱脂洗净槽32进而由脱脂槽32a、洗净糟32b、酸洗槽32c、洗净槽32d所构成。

而且，各镀覆槽33～35如图5所示的以与连续前进的铜条材(Cu系基材)51的两面成对向的方式配置有一对电极板39，使各电极板39与铜条材51之间形成的镀覆液流动场的雷诺数为1×10⁴～5×10⁵的方式，使铜条材51与镀覆液相对移动。镀覆液在循环桶(图4中仅显示镀覆槽35的循环桶)40之间循环。

另外，镀Sn液中使用的光泽剂容易产生泡沫，因此，在镀Sn槽35中一并设置有泡沫去除机构41。而且，还一并设置有沉淀物去除机构42，该沉淀物去除机构42是在循环桶40连接沉淀物沉降槽，自循环桶40每次定量向沉淀物沉降槽抽取镀覆液，一面添加沉降剂一面使沉淀物沉降，其上清液再次回到循环桶40中。沉降的沉淀物以离心分离机分离，送到精炼公司作为Sn再利用。

而且，在镀Sn槽35的下游位置设置有使经过洗净槽38的铜条材51干燥的干燥机43。而且，在该干燥机43的下游位置设置有回流炉44，该回流炉44具备有用于后述的一次冷却的空气冷却区45、用于二次冷却的水冷区46。符号47为使经过水冷区46的铜条材51干燥的干燥机。

接着，对由这种制造装置31制造导电部件的方法加以说明。

首先，使铜条材51通过脱脂酸洗等洗净表面后，依照镀Ni、镀Cu、镀Sn的顺序进行镀覆。而且，各镀覆处理之间进行酸洗或水洗处理。

作为镀Ni条件，镀覆浴使用以硫酸镍(NiSO₄)、硼酸(H₃BO₃)作为主成分的瓦特浴，以氨基磺酸镍(Ni(NH₂SO₃)₂)与硼酸(H₃BO₃)作为主成分的氨基磺酸浴等。也有添加容易引起氧化反应的作为盐类的氯化镍(NiCl₂)等的情况。而且，镀覆温度设为45～55℃，电流密度设为20～50A/dm²，雷诺数设为1×10⁴～5×10⁵。

作为镀Cu条件，镀覆浴使用以硫酸铜(CuSO₄)及硫酸(H₂SO₄)作为主成分的硫酸铜浴，且添加用以镀平的氯离子(Cl^-)。镀覆温度设为35～55℃，电流密度设为20～60A/dm²，雷诺数设为1×10⁴～5×10⁵。

作为镀Sn条件，镀覆浴使用以硫酸(H₂SO₄)及硫酸亚锡(SnSO₄)作为主成分的硫酸浴，镀覆温度设为15～35℃，电流密度设为10～30A/dm²，雷诺数设为1×10⁴～5×10⁵。而且，硫酸浴具备沉淀物去除装置及泡沫去除装置。

此雷诺数Re由镀覆液与铜条材的相对速度U(m/s)、镀覆槽内的镀覆液的流动场的相当直径De(m)及镀覆液的动粘度系数v(m²/s)的关系，通过Re＝UDe/v求得。镀覆液的流动场的相当直径De由图5所示的电极板39的宽度a、电极板39与铜条材51之间的间隔b的关系，通过De＝2ab/(a+b)求得。

此雷诺数Re如图6所示，通过设定成较大值提高电流效率。然而，雷诺数若超过5×10⁵，虽无限地接近理论电流效率值，但镀Sn时，由于镀覆液中的沉淀物增多而不优选。另一方面，若未达1×10⁴则搅拌效果弱，容易发生镀覆烧灼。

因此，任一镀覆处理均以雷诺数1×10⁴～5×10⁵使镀覆液的流动场为紊流，可连续且有效率地排除所产生的氢气，快速将新鲜金属离子供给至处理板的表面，可通过高电流密度在短时间内形成均匀的镀覆层。

若总结该等各镀覆条件，将为如下表6～表8所示。

[表6]

[表7]

[表8]

因此，通过该镀覆处理，在铜条材上依次形成镀Ni层、镀Cu层、镀Sn层。该状态下，镀Cu层的平均厚度设为0.3～0.5μm，镀Ni层的平均厚度设为0.1～2.0μm，镀Sn层的平均厚度设为1.5～2.0μm。

这些镀Cu层与镀Sn层通过后述的回流处理而成为Cu-Sn金属间化合物层与Sn系表面层，在该情况下，Sn系表面层如前所述从作为连接器端子的耐热性、插拔性的观点出发，形成为0.5～1.5μm的厚度，为了确保Sn系表面层的厚度，作为底子的镀Sn层需要为1.5～2.0μm。并且，为了在该镀Sn层之下，获得凹凸小的Cu-Sn金属间化合物层，作为镀Cu层，与第一实施方式的情况相同，优选比通常稍厚的0.3～0.5μm的厚度。

接着，进行加热并回流处理。

该回流处理具有：在成为CO还原性气氛的加热炉内以20～75℃/秒的升温速度使镀覆后的处理材加热至240～300℃的峰值温度的加热工序、及到达该峰值温度后以30℃/秒以下的冷却速度冷却2～10秒的一次冷却工序、及在一次冷却工序后以100～250℃/秒的冷却速度冷却0.5～5秒的二次冷却工序。一次冷却工序通过空气冷却进行，二次冷却工序通过使10～90℃水的水冷进行。

而且，如第一实施方式中的说明，优选在镀覆处理后快速进行回流处理。具体而言只要在15分钟以内，较好在5分钟以内进行回流处理即可。缩短镀覆后的放置时间也不成问题，但在一般处理线上为构成上1分钟后左右。

通过以上的方法，可比以往的多段式连续镀覆装置更有效率地在短时间内，完成在铜条材上形成的Ni系底层与形成表面的Sn系表面层之间具有Cu-Sn金属间化合物层的三层镀覆的导电部件。

该导电部件50如图7所示，在铜条材51的表面上依次形成Ni系底层3、Cu-Sn金属间化合物层4、Sn系表面层5，且Cu-Sn金属间化合物层4进而由Cu₃Sn层6与Cu₆Sn₅层7所构成。

Ni系底层3形成为例如0.05μm以上的厚度，且具有于高温时作为防止Cu扩散的阻挡层的功能。

Cu-Sn属间化合物层4整体形成为0.05～1.8μm的厚度，较好为0.1μm以上的厚度，进而，由配置于Ni系底层3之上的Cu₃Sn层6与配置在该Cu₃Sn层6上的Cu₆Sn₅层7所构成。在该情况下，Cu-Sn金属间化合物层4整体形成有凹凸，且与Sn系表面层5接触的面的表面粗糙度，以算术平均粗糙度Ra计为0.05～0.25μm，且粗糙度曲线的最大凹陷深度Rv设为0.05～1.00μm。

而且，配置于该Cu-Sn金属间化合物层4中的下层的Cu₃Sn层6覆盖Ni系底层3，具有抑制其扩散的功能，相对于Ni系底层3的面积覆盖率设为60～100％，其平均厚度设为0.01～0.5μm。

而且，该Cu-Sn金属间化合物层4由于通过使镀覆在Ni系底层3上的Cu与表面的Sn扩散而合金化而成，通过回流处理等的条件虽也有使成为底子的镀Cu层全部扩散成为Cu-Sn金属间化合物层4的情况，但也有残留其镀Cu层的情况。

而且，由于Ni系底层3的Ni少许扩散到Cu-Sn金属间化合物层4中，因此Cu₆Sn₅层7内混入少许Ni。

最表面的Sn系表面层5，为了使表面的接触电阻、焊料附着性、耐腐蚀性、作为连接器使用时的插拔力的适度，形成为例如0.5～1.5μm的厚度。

再者，该第二实施方式虽在Cu系基材(铜条材)1的表面上形成Ni系底层3，但与第一实施方式相同地，也可通过Fe系底层形成Ni系底层。该情况下，该镀Fe的条件也设为电流密度如表1或表2所示的5～25A/dm²，在电极板与铜条材之间形成的镀覆液的流动场的雷诺数为1×10⁴～5×10⁵的电镀。

[实施例]

接着说明本发明的实施例。

(第一实施例)

使用厚度0.25mm的三菱伸铜株式会社制造的MAX251C材作为Cu合金板(Cu系基材)，在其上依次进行Fe、Ni、Cu、Sn的各镀覆处理。该情况下如表9所示地，改变各镀覆处理的电流密度制作多个试样。实施例的镀覆条件由表1、表3～表5的各镀覆条件中选定。关于实施例中的镀Fe层与镀Ni层的目标厚度，使镀Fe层为0.5μm，使镀Ni层为0.3μm。而且，这四种各镀覆工序之间，加入用以使自处理材表面洗除镀覆液的水洗工序。

本实施例中的镀覆处理以高速将镀覆液喷向Cu合金板，且使用被覆氧化铱的Ti板的不溶性阳极。

进行上述四种的镀覆处理后，对该处理材进行回流处理。该回流处理在进行最后的镀Sn处理1分钟后进行，且以各种条件进行加热工序、一次冷却工序、二次冷却工序。

以上的试验条件总结于表9。

[表9]

对于本实施例的处理材剖面，使用透射电子显微镜的能量分散型X射线分光分析(TEM-EDS分析)的结果，成为Cu系基材、Fe系底层、Ni系底层、Cu₃Sn层、Cu₆Sn₅层、Sn系表面层的五层结构，而且Cu-Sn金属间化合物层的最小厚度为0.05μm以上。而且，Cu₆Sn₅层与Ni系底层的界面有不连续的Cu₃Sn层，通过聚焦离子束的剖面的扫描离子显微镜(FIB-SIM像)观察的Cu₃Sn层对于Ni系底层的表面被覆率为60％以上。

而且，去除Sn系表面层，测定其下的Cu-Sn金属间化合物层的表面粗糙度。

去除该Sn系表面层时，在例如由Leybold株式会社制造的L80等的会蚀刻纯Sn但不腐蚀Cu-Sn合金的成分所构成的镀覆被膜剥离用腐蚀液中浸渍5分钟，由此去除Sn系表面层，使其下层的Cu-Sn金属间化合物层露出。

表面粗糙度使用Olympas株式会社制造的扫描型共焦点红外激光显微镜LEXT OLS-3000-IR，以物镜100倍的条件对露出的Cu-Sn金属间化合物层的表面照射激光，根据其反射光测定距离，通过沿着Cu-Sn金属间化合物层的表面直线扫描其激光的同时连续测定距离而求得。

以上测定结果总结于表10。

[表10]

接着，对表9及表10所示的试样，测定经过175℃×1000小时后的接触电阻、有无剥离、耐磨损性。而且，也测定动摩擦系数及经过175℃×1000小时后的电阻值变化率。

接触电阻的测定使试样经175℃×1000小时放置后，使用山崎精机株式会社制造的电接点仿真器，在有载重0.49N(50gf)滑动的条件下测定。

剥离试验是在9.8kN的载重下进行90°弯曲(曲率半径R：0.7mm)后，于大气中保持160℃×250小时，使弯曲恢复，进行弯曲部分的剥离状态的确认。

耐磨损性是通过JIS H 8503所规定的往返运动磨损试验，以试验载重为9.8N、研磨纸编号400，测定直至底材(Cu系基材)露出的次数，将即使进行50次试验仍残存有镀覆的试样判定为○，在50次以内即露出底材的试样判定为×。

关于动摩擦系数，以模拟嵌合型的连接器的公端子与母端子的接点部的方式，根据各试样制作板状的公试验片与设为内径1.5mm的半球状母试验片，使用AIKOH工程株式会社制造的横型载重测定器(Model-2152NRE)，测定两试验片间的摩擦力求得动摩擦系数。通过图8说明，则将公试验片22固定在水平的台21上，在其上放置母试验片23的半球凸面，使镀覆面彼此接触，由锤24对母试验片23施加4.9N(500gf)的载重P成为挤压公试验片22的状态。在施以该载重P的状态下，通过负载单元25测定将公试验片22以滑动速度80mm/分钟以箭头所示的水平方向拉伸10mm时的摩擦力F。由其摩擦力F的平均值Fav及载重P求得动摩擦系数(＝Fav/P)。

电阻值变化率是使各试样形成为10mm(L)×1m(W)的大小，测定其电阻值(R)，并测定加热175℃×1000小时后的电阻值变化率ΔR/R(％)。

这些结果示于表11。

[表11]

由表11可知，本实施例的导电部件高温时的接触电阻小，不会发生剥离或科肯达尔孔洞，且动摩擦系数也小，因此作为连接器使用时的插拔力也小而判定为良好。另外，本实施例的情况为电阻值的变化率(ΔR/R)也小且稳定，判断作为保险丝使用时熔断特性也优异。

而且，关于接触电阻，也对试样5及试样18测定175℃×1000小时的加热中的经时变化。其结果示于图9。

如该图9所示，本发明的试样5在高温时即使长时间暴露，接触电阻也仅上升少许，相反地，在现有技术的试样18的情况下，经过1000小时的接触电阻上升至10mΩ以上。认为本发明的试样5中通过Fe系底层的耐热性，成为残存Sn系表面层的五层结构，相对地，现有技术的试样18中由于Fe系底层较薄作为阻挡层的功能不足，因此Cu氧化物覆盖表面，由此使接触电阻上升。该情况下，Fe系底层的厚度在试样5中为0.5μm，在试样18中为0.05μm。

接着，对通过镀覆处理后至回流处理之间的放置时间进行的剥离性进行实验。剥离试验与所述相同，在9.8kN的载重下进行90°弯曲(曲率半径R：0.7mm)后，于大气中160℃下保持250小时，使弯曲恢复，进行弯曲部的剥离状态确认。其结果示于表12。

[表12]

由表12可知，镀覆后的放置时间拉长时会产生剥离。认为是由于放置时间拉长，在高电流密度下析出的Cu结晶粒肥大化，同时由于Cu与Sn自然反应而生成Cu₆Sn₅，而阻碍回流时的平滑的Cu₆Sn₅与Cu₃Sn的合金化。

而且，针对在最表面上形成Sn-Ag被覆层时的高温时的耐热性、作为连接器使用时的插拔性进行实验。作为试样，选择以实施例3、5、7的条件制作的试样，使其表面经酸洗、电解研磨变平滑，以电解在其平滑面上以约0.2μm的厚度形成Sn-Ag被覆膜。在成为平滑面的状态下，以所述的扫描型共焦点红外激光显微镜LEXT OLS-3000-IR测定Sn系表面层的表面粗糙度的结果，以算术平均粗糙度Ra表示时在0.005～0.3μm的范围内。

对于这些试样，与所述相同测定接触电阻和动摩擦系数。结果如表13所示。

[表13]

试样	接触电阻(mΩ)	动摩擦系数
			3	5.4	0.34
5	2.4	0.21
			7	2.3	0.32

由该表13可知，通过在最表面上形成Sn-Ag被覆层，与Sn系表面层为最表面的情况的表8同一试样编号的试样相比较，接触电阻及动摩擦系数均优异。

而且，通过所述的TEM-EDS分析，确认Cu₆Sn₅层内混入0.76～5.32重量％的Ni，本发明还包括在Cu-Sn金属间化合物层内混入少许量Ni的情况。

而且，在实施方式中，在Ni系底层与Cu系底层之间介入Fe系底层，通过该Fe系底层的存在，可进而提高Cu的扩散防止功能，且也减少弯曲加工时的龟裂发生，但并非必须这样，也可在Cu系基材上直接形成Ni系底层。

(第二实施例)

使用厚度0.25mm的三菱伸铜株式会社制造的TC材作为铜条材(Cu系基材)，在其上依次进行Ni、Cu、Sn的各镀覆处理。该情况下，如表14所示，改变各镀覆处理的电流密度、雷诺数、回流条件制作多个试样。

[表14]

对于本实施例的处理材剖面，使用透射电子显微镜的能量分散型X射线分光分析(IEM-EDS分析)的结果，在铜条材上形成Ni系底层、Cu₃Sn层、Cu₆Sn₅层、Sn系表面层的四层结构。而且，Cu₆Sn₅层与Ni系底层的界面有不连续的Cu₃Sn层，从聚焦离子束的剖面的扫描离子显微镜(FIB-SIM像)观察的Cu₃Sn层相对于Ni系底层的表面被覆率为60％以上。

而且，以与第一实施方式相同的方法去除Sn系表面层，使用Olympas株式会社制造的扫描型共焦点红外激光显微镜LEXT OLS-3000-IR，以与第一实施例相同的方法测定其下的Cu-Sn金属间化合物层的表面粗糙度。

以上的测定结果总结于表15。

[表15]

接着，对于表14及表15所示的试样，测定经过175℃×1000小时后的接触电阻、有无剥离、耐磨损性。而且，还测定动摩擦系数及经过175℃×1000小时后的电阻值变化率。这些接触电阻、剥离试验、耐磨损性、动摩擦系数的各试验方法与第一实施例所述的方法相同。

这些结果示于表16。

[表16]

由该表16可知，本实施例的导电部件在高温时的接触电阻小，不会发生剥离或科肯达尔孔洞，且由于动摩擦系数也小，因此作为连接器使用时的插拔力也小，可判定为良好。另外，比较例7在表面上产生镀覆烧灼。且比较例30在镀Sn中明显产生沉淀物。

产业上的可利用性

本发明可适用于在由Cu或Cu合金构成的基材的表面上形成多个镀覆层的导电部件及其制造方法。

符号说明

1：Cu系基材

2：Fe系底层

3：Ni系底层

4：Cu-Sn金属间化合物层

5：Sn系表面层

6：Cu₃Sn层

7：Cu₆Sn₅层

8：Sn-Ag被覆层

10：导电部件

11：导电部件

31：导电部件制造装置

32：脱脂洗净槽

33：镀Ni槽

34：镀Cu槽

35：镀Sn槽

36～38：洗净槽

39：电极板

40：循环桶

41：泡沫去除机构

42：沉淀物去除机构

44：回流炉

45：空气冷却区

46：水冷区

50：导电部件

51：铜条材

Claims (12)

1.一种导电部件，其特征在于，在Cu系基材上形成的Ni系底层与形成表面的Sn系表面层之间，形成有Cu-Sn金属间化合物层，Cu-Sn金属间化合物层进而由配置在所述Ni系底层上的Cu₃Sn层与配置在该Cu₃Sn层上的Cu₆Sn₅层所构成，结合所述Cu₃Sn层及Cu₆Sn₅层所成的所述Cu-Sn金属间化合物层的与所述Sn系表面层接触的面的表面粗糙度，以算术平均粗糙度Ra计为0.05～0.25μm，粗糙度曲线的最大凹陷深度Rv为0.05～1.00μm，且所述Cu₃Sn层覆盖所述Ni系底层，其面积覆盖率为60～100％。

2.根据权利要求1所述的导电部件，其特征在于，所述Cu₃Sn层的平均厚度为0.01～0.5μm。

3.根据权利要求1或2所述的导电部件，其特征在于，所述Sn系表面层的平均厚度为0.5～1.5μm。

4.根据权利要求1或2所述的导电部件，其特征在于，所述Sn系表面层上形成有平均厚度为0.05～0.5μm的Sn-Ag被覆层。

5.根据权利要求4所述的导电部件，其特征在于，所述Sn-Ag被覆层含有0.1～5.0重量％的Ag。

6.一种导电部件的制造方法，其为在Cu系基材的表面上依次镀覆Ni或Ni合金、Cu或Cu合金、Sn或Sn合金，形成各自的镀覆层后，通过加热并回流处理，而制造在所述Cu系基材上依次形成Ni系底层、Cu-Sn金属间化合物层、Sn系表面层的导电部件的方法，其特征在于，

通过使电流密度20～60A/dm²的电镀形成由所述Cu或Cu合金所成的镀覆层，通过电流密度10～30A/dm²的电镀形成由所述Sn或Sn合金所成的镀覆层，且所述Cu或Cu合金所成的镀覆层的平均厚度为0.3～0.5μm，

所述回流处理具有下列工序：自形成所述镀覆层经过1～15分钟后，将镀覆层以20～75℃/秒的升温速度加热至240～300℃的峰值温度的加热工序；到达所述峰值温度后，以30℃/秒以下的冷却速度冷却2～10秒的一次冷却工序；及一次冷却后以100～250℃/秒的冷却速度冷却的二次冷却工序。

7.根据权利要求6所述的导电部件的制造方法，其特征在于，所述Sn或Sn合金所成的镀覆层的平均厚度为1.5～2.0μm。

8.根据权利要求6所述的导电部件的制造方法，其特征在于，所述Ni或Ni合金所成的镀覆层通过电流密度20～50A/dm²的电镀而形成。

9.根据权利要求6所述的导电部件的制造方法，其特征在于，去除经过所述回流处理后的所述Sn系表面层的氧化膜，使该Sn系表面层的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为0.005～0.3μm后，在该Sn系表面层上形成Sn-Ag被覆层。

10.根据权利要求6所述的导电部件的制造方法，其特征在于，所述电镀为在以无机酸作为主成分的镀覆浴中使用不溶性阳极，雷诺数为1×10⁴～5×10⁵的电镀。

11.根据权利要求6所述的导电部件的制造方法，其特征在于，由所述Sn或Sn合金形成镀覆层时，使用沉淀物去除机构及泡沫去除机构。

12.一种导电部件，其特征在于，通过权利要求6至11中任一项的制造方法所制造。

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