CN112593266A - Sn镀覆材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
在由铜或铜合金构成的基材(10)的表面实施了Sn镀覆的镀Sn材料中，基材(10)的表面形成由Ni和Cu‑Ni中的至少一方构成的基底层(12)，该基底层(12)的表面形成通过由大量的Cu‑Sn类合金的结晶粒构成的Cu‑Sn类合金层(14)、和最外表面的位于相邻的Cu‑Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层(16)构成的最外层，最外表面中Sn层(16)所占的面积率为20～80％，Sn层(16)的最大厚度小于Cu‑Sn类合金的结晶粒的平均粒径。
Description
技术领域
本发明涉及Sn镀覆材料及其制造方法，特别涉及用作可插拔的连接端子等的材料的Sn镀覆材料及其制造方法。
背景技术
以往，作为可插拔的连接端子的材料，使用在铜和铜合金等导体原料的最外层实施了镀Sn的Sn镀覆材料。特别地，Sn镀覆材料的接触电阻小，从接触可靠性、耐腐蚀性、锡焊性、经济性等方面考虑，一直用作以下产品的材料：汽车，移动电话、计算机等信息通讯机器，机器人等工业机器的控制基板，连接器、引线框、继电器、开关等端子和汇流条。
作为这种Sn镀覆材料，提出了下述实施了镀覆的铜或铜合金：在铜或铜合金的表面上形成有Ni或Ni合金层、最外表面侧形成有Sn或Sn合金层、Ni或Ni合金层与Sn或Sn合金层之间形成有1层以上的以Cu和Sn为主成分的中间层或以Cu、Ni和Sn为主成分的中间层、这些中间层中的至少一层中间层含有Cu含量在50重量％以下且Ni含量在20重量％以下的层(例如，参照日本专利特开2003-293187号公报)。
另外，提出了下述连接部件用导电材料：在由Cu带板构成的母材的表面依次形成有Cu含量为20～70at％且平均厚度为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，其表面经回流处理(日文：リフロー処理)，至少一个方向上的算术平均粗糙度Ra在0.15μm以上且所有方向上的算术平均粗糙度Ra在3.0μm以下，Sn被覆层的表面形成一部分露出的Cu-Sn合金被覆层，Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％(例如，参照日本专利特开2006-183068号公报)。
但是，日本专利特开2003-293187号公报的Sn镀覆材料虽然锡焊性、抗晶须性(日文：耐ウィスカ性)以及耐热可靠性和成形加工性良好，但是如果该Sn镀覆材料用作可插拔的连接端子等的材料，则存在连接端子插入时插入力变高的问题。另外，日本专利特开2006-183068号公报的Sn镀覆材料为了使用作可插拔的连接端子等的材料时的插入力变低，需在基材的表面粗糙化后再实施镀覆，因此制造成本变高。
发明内容
于是，本发明鉴于上述以往的问题点，目的在于提供作为可插拔的连接端子等电气元件的材料使用时的插入力低的Sn镀覆材料和以低成本制造该Sn镀覆材料的方法。
本发明者为解决上述问题进行了仔细研究，结果发现在由铜或铜合金构成的基材的表面实施了Sn镀覆的Sn镀覆材料中，基材表面形成由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成的基底层，该基底层的表面形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，通过使最外表面中Sn层所占的面积率为20～80％且Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径，能够以低成本制造作为可插拔的连接端子等电气元件的材料使用时的插入力低的Sn镀覆材料，从而完成了本发明。
即，本发明的Sn镀覆材料是在由铜或铜合金构成的基材的表面实施了Sn镀覆的Sn镀覆材料，该材料的特征是，基材的表面形成由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成的基底层，该基底层的表面形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，最外表面中Sn层所占的面积比率为20～80％，Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。
该Sn镀覆材料中，Cu-Sn类合金层优选由Cu-Sn合金与Cu-Ni-Sn合金构成。这种情况下，Cu-Sn合金优选由Cu6Sn5构成，Cu-Ni-Sn合金优选由(Cu,Ni)6Sn5构成。另外，Cu-Sn系合金的结晶粒的平均粒径优选为1.5～3μm，Sn层的最大厚度优选为0.2～1.0μm，Sn层的平均厚度优选为0.05～0.4μm。另外，Cu-Sn系合金层的厚度优选为0.4～1.5μm，基底层的厚度优选为0.05～0.5μm。进一步，优选最外表面的算术平均粗糙度Ra为0.05～0.2μm、最大高度Ry为0.3～1.5μm。
另外，本发明的Sn镀覆材料的制造方法的特征在于，对由铜或铜合金构成的基材表面实施处理后，基材的表面依次形成Ni镀覆层、Cu镀覆层和Sn镀覆层，之后通过热处理形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，使最外表面中Sn层所占的面积比率为20～80％，同时使Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。
该Sn镀覆材料的制造方法中，优选通过对基材的表面进行处理，使基材的表面的算术平均粗糙度Ra为0.05～0.2μm、最大高度Ry为0.4～1.5μm、十点平均粗糙度Rz为0.15～1.0μm。另外，优选使Ni镀覆层的厚度为0.05～0.5μm、Cu镀覆层的厚度为0.1～0.7μm、Sn镀覆层的厚度为0.5～1.5μm。另外，优选使Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度的比为1.5～5、Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度与Ni镀覆层的厚度之和的比为1～3.5。进一步，优选设定温度和时间来实施热处理，以使300～800℃的温度范围内Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径为1.5～3μm、Sn层的最大厚度为0.2～1.0μm。
另外，优选设定温度和时间来实施热处理，以使300～800℃的温度范围内Sn层的平均厚度为0.05～0.4μm。这种情况下，优选设定热处理的温度和时间，以使Sn镀覆层通过热处理熔融后进一步消耗的Sn镀覆层的厚度(μm)在{热处理前的Sn镀覆层的厚度(μm)-0.7(μm)}以上且在{热处理前的Sn镀覆层的厚度(μm)-0.35(μm)}以下。
另外，本发明的电气元件的特征在于将上述Sn镀覆材料作为材料使用。
如果利用本发明，则能够以低成本制造作为可插拔的连接端子等电气元件的材料使用时的插入力低的Sn镀覆材料。
附图的简要说明
图1是简要表示本发明的Sn镀覆材料的实施方式的剖视图。
图2是说明本发明的Sn镀覆材料的实施方式的与最外表面大致垂直的剖面中，经过Sn层的最大深度的点和与该Sn层相邻的Cu-Sn类合金层的最外表面的大致中心位置的交点的直线与Cu-Sn类合金层的最外表面之间的角度θ的图。
具体实施方式
本发明的Sn镀覆材料的实施方式如图1所示，在由铜或铜合金构成的基材10的表面实施了Sn镀覆的镀Sn材料中，基材10的表面形成由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成的基底层12，该基底层12的表面形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层14、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层16构成的最外层，最外表面中Sn层16所占的面积率为20～80％(优选为30～75％、更优选为30～70％)，Sn层16的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。如果将这样构成的Sn镀覆材料作为可插拔的连接端子的材料使用，则能够防止最外层的Cu-Sn类合金层的啮合，制造插入力低、轻微滑动过程中的电阻值低的连接端子。
该Sn镀覆材料中，Cu-Sn类合金层14优选由Cu-Sn合金与Cu-Ni-Sn合金构成。这种情况下，Cu-Sn合金优选由Cu6Sn5构成，Cu-Ni-Sn合金优选由(Cu,Ni)6Sn5(Cu6Sn5中存在Ni的金属间化合物)构成。另外，Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径优选为1.5～3μm。另外，Sn层16的最大厚度优选为0.2～1.0μm，更优选为0.3～0.9μm。另外，最外层的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径(D)相对于Sn层16的最大厚度(T)的比(D/T)优选为1.5～10，更优选为2～7，最优选为2～6。另外，Sn层16的平均厚度优选为0.05～0.4μm，更优选为0.05～0.3μm。另外，Cu-Sn类合金层14的厚度优选为0.4～1.5μm，更优选为0.5～1.2μm。另外，基底层12的厚度优选为0.05～0.5μm，更优选为0.1～0.4μm。进一步，优选最外表面的算术平均粗糙度Ra为0.05～0.2μm、最大高度Ry为0.3～1.5μm。
照此，优选在本发明的Sn镀覆材料的实施方式中，基材10的表面形成有至少由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成的基底层12，该基底层12的表面形成有由Cu-Sn类合金层14和Sn层16构成的最外层，基底层12和最外层之间不存在作为中间层的由Cu构成的层。
另外，Sn镀覆材料的与最外表面大致垂直的剖面中，经过Sn层的最大深度的点和与该Sn层相邻的Cu-Sn类合金层的最外表面的大致中心位置的交点的直线与Cu-Sn类合金层的最外表面之间的角度θ优选为25～45°。即，如图2所示，Sn镀覆材料的与最外表面大致垂直的剖面中，从Cu-Sn类合金层14的Cu-Sn类合金的一个结晶粒与两侧的Cu-Sn类合金的结晶粒的一方接触且作为这些结晶粒间的Sn层16的最大深度的点A1划出与最外表面平行的直线L1，从Cu-Sn类合金的一个结晶粒与两侧的Cu-Sn类合金的结晶粒的另一方接触且作为这些结晶粒间的Sn层16的最大深度的点A2划出与最外表面平行的直线L2，在直线L1和直线L2之间划出与直线L1和直线L2双方等距离且与最外表面平行的直线L3(在与Sn镀覆材料的最外表面大致垂直的剖面中，表示作为Cu-Sn类合金的结晶粒的两侧的Sn层16的最大深度的点A1、A2的平均深度的直线L3)，从经过点A1划至最外表面的垂线与直线L3的交点B1和经过点A2划至最外表面的垂线与直线L3的交点B2之间的线段中点划至最外表面的垂线与最外表面的交点为B3，连接交点B3和交点B1的直线与最外表面之间的角度θ优选为25～45°。该角度θ例如可通过以下方式算出：用聚焦离子束(FIB)切割Sn镀覆材料，将与Sn镀覆材料的最外表面大致垂直且与轧制方向平行的剖面(或与Sn镀覆材料的最外表面大致垂直且与轧制方向大致垂直的剖面)露出，作为与Sn镀覆材料的最外表面大致垂直的剖面，用扫描电子显微镜(SEM)观察(例如10000倍)该剖面，将图2所示的交点B1与交点B2之间的线段的长度记为L、将交点B1与交点B2的中点与从交点B1与交点B2的中点划至最外表面的垂线与最外表面的交点之间的长度记为H，则tanθ与H/(L/2)大致相等，可由tanθ＝H/(L/2)算出该角度θ。
本发明的Sn镀覆材料的制造方法的实施方式中，对由铜或铜合金构成的基材表面实施处理后，基材的表面依次形成Ni镀覆层、Cu镀覆层和Sn镀覆层，之后通过热处理形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，使最外表面中Sn层所占的面积率为20～80％(优选为30～75％，进一步优选为30～70％)，同时使Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。
该Sn镀覆材料的制造方法中，优选通过对基材的表面进行处理，使基材的表面的算术平均粗糙度Ra为0.05～0.2μm、最大高度Ry为0.4～1.5μm、十点平均粗糙度Rz为0.15～1.0μm。作为照此将基材的表面粗糙度降低(至期望的值)来减少表面的凹凸的基材表面的处理方法，可利用电解抛光等化学抛光方法，和使用通过抛光等降低了表面粗糙度的工作辊对基材进行轧制、磨光和喷砂等机械抛光等方法。
另外，Ni镀覆层的厚度优选为0.05～0.5μm，更优选为0.05～0.4μm。Cu镀覆层的厚度优选为0.1～0.7μm，更优选为0.1～0.5μm。Sn镀覆层的厚度优选为0.5～1.5μm，更优选为0.6～1.2μm。另外，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比(Sn厚度/Cu厚度)优选为1.5～5，更优选为2～5。另外，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比(Sn厚度/(Cu厚度+Ni厚度))优选为1～3.5。
另外，优选以在大气气氛中以300～800℃的温度(直到形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，使最外表面中Sn层所占的面积率为20～80％、Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径为止)保持1～1800秒的方式实施热处理。优选设定温度和时间来实施该热处理，以使300～800℃的温度范围内Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径为1.5～3μm、Sn层的最大厚度为0.2～1.0μm。
另外，优选设定温度和时间来实施该热处理，以使300～800℃的温度范围内(为了在将Sn镀覆材料作为可插拔的连接端子等的材料使用时减少接触点部位的凝集量)Sn层的平均厚度为0.05～0.4μm。为了在300～800℃的温度范围内实施热处理以使Sn层的平均厚度为0.05～0.4μm，持续实施热处理直至Sn熔融后残留的Sn层的平均厚度为0.05～0.4μm即可。即，在基板的表面依次形成了Ni镀覆层、Cu镀覆层、和Sn镀覆层之后，如果在300～800℃的温度范围内实施热处理，则达到Sn的熔点的温度(232℃)为止所消耗的Sn镀覆层的厚度(预先进行试验实施了评价而得的值)为0.3μm，Sn熔融后由于液体Sn的扩散而消耗的Sn镀覆层的厚度为{2×扩散系数D(m2/s)×保持时间t(s)}1/2(m)。因此，为了通过热处理使Sn层的平均厚度为0.05～0.4μm，设定热处理的温度和时间，使得{热处理前的Sn镀覆层的厚度TSn(μm)-Sn熔融为止消耗的Sn镀覆层的厚度0.3(μm)-Sn熔融后残留的Sn镀覆层的平均厚度0.4(μm)}≦{2×扩散系数D×保持时间t}1/2(μm)≦{热处理前的Sn镀覆层的厚度TSn(μm)-Sn熔融为止消耗的Sn镀覆层的厚度0.3(μm)-Sn熔融后残留的Sn镀覆层的平均厚度0.05(μm)}即可。即，为了使Sn层的平均厚度为0.05～0.4μm，设定热处理的温度和时间，使得Sn镀覆层通过热处理熔融后进一步消耗的Sn镀覆层的厚度(μm)在{热处理前的Sn镀覆层的厚度TSn(μm)-0.7(μm)}以上且在{热处理前的Sn镀覆层的厚度TSn(μm)-0.35(μm)}以下即可。另外，扩散系数D(m2/s)基于振动频率因子D0(＝1.7×10-15(m2/s))、活化能Q(＝-19.4(J/mol))、气体常数R(＝8.314J/mol·K)和温度T(K)表示为D＝D0exp(-Q/RT)，因此Sn镀覆层通过热处理熔融后进一步消耗的Sn镀覆层的厚度(μm)是温度与时间的函数，能够设定热处理的温度和时间。
下面，对本发明的Sn镀覆材料及其制造方法的实施例进行详细说明。
实施例1
首先，准备由厚度为0.25mm的Cu-Ni-Sn-P合金构成的平板状的导体基材(含有1.0质量％的Ni、0.9质量％的Sn、0.05质量％的P、余分为Cu的铜合金基材)，用陶瓷制的轧制辊(使用轧制辊抛光机通过研磨石(#400)对表面进行抛光而降低了表面的最大高度Ry和十点平均粗糙度Rz的轧制辊)对该基材的表面进行处理，降低了表面粗糙度。关于实施了这种表面处理后的基材的表面粗糙度，利用由接触式表面粗糙度测定器(株式会社小坂研究所(株式会社小坂研究所)制的Surfcorder SE4000)测定的轧制面的与轧制方向垂直的方向的测定结果，按照JIS B0601(1994年)算出了作为表示表面粗糙度的参数的算术平均粗糙度Ra、最大高度Ry以及十点平均粗糙度Rz。其结果是，算术平均粗糙度Ra为0.15μm、最大高度Ry为1.05μm、十点平均粗糙度Rz为0.71μm。另外，使用接触式表面粗糙度测定器(株式会社小坂研究所制的Surfcorder SE4000)对基材表面的凹凸的平均间隔Sm进行了测定，结果为80μm。
接着，作为预处理，使用碱性电解脱脂液对表面处理后的基材(被镀覆基材)进行10秒的电解脱脂并水洗，之后在5质量％的硫酸中浸渍10秒而实施了酸洗后，进行水洗。
然后，在含有80g/L的氨基磺酸镍和45g/L的硼酸的Ni镀覆液中，将表面处理后的基材(被镀覆基材)作为阴极、将Ni电极板作为阳极，以5A/dm2的电流密度、50℃的液温实施5秒的电镀，藉此在基材上形成了厚度为0.1μm的Ni镀覆层。
之后，在含有110g/L的硫酸铜和100g/L的硫酸的Cu镀覆液中，将实施过Ni镀覆的被镀覆基材作为阴极、将Cu电极板作为阳极，以5A/dm2的电流密度、30℃的液温实施16秒的电镀，藉此在基材上形成了厚度为0.4μm的Cu镀覆层。
之后，在含有60g/L的硫酸亚锡、75g/L的硫酸、30g/L的甲酚磺酸、1g/L的β萘酚的Sn镀覆液中，将实施过Cu镀覆的被镀覆基材作为阴极、将Sn电极板作为阳极，以5A/dm2的电流密度、25℃的液温实施20秒的电镀，藉此在基材上形成了厚度为1.0μm的Sn镀覆层。
该实施过Sn镀覆的被镀覆基材中，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比为2.5，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比为2。
接着，将实施过Sn镀覆的被镀覆材洗净并干燥后，置入光亮退火炉(光洋林德伯格株式会社(光洋リンドバーグ株式会社)制)，在大气气氛中以炉内温度400℃保持150秒，实施了热处理。另外，本实施例中，热处理的保持时间的150秒中，Sn熔融后的保持时间为90秒，Sn熔融后消耗的Sn的平均厚度的计算结果为0.37μm。
在照此制作的Sn镀覆材料的最外表面形成的最外层经电子探针微量分析法(EPMA)和俄歇电子能谱分析法(AES)分析后，确认到最外层的构成为Sn和Cu6Sn5(Cu-Sn类合金)，由Cu-Sn类合金的结晶粒形成的Cu-Sn类合金层的表面(的相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒之间)形成有凹部，该凹部内形成由Sn构成的Sn层，最外表面存在Cu-Sn类合金层和Sn层。另外，通过电解式膜厚仪(株式会社中央制作所(株式会社中央製作所)制的厚度测定仪Thickness Tester TH-11)测定这些层的厚度时，Sn层的平均厚度为0.23μm，Cu-Sn类合金层的厚度为0.90μm。另外，使用(含有对硝基苯酚和苛性钠的)Sn剥离液将Sn镀覆材的表面的Sn层剥离后，按照JIS H0501的切割法求得了露出的表面的Cu-Sn类合金的结晶粒度，最外表面的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径的计算结果为2.8μm。
另外，在Sn镀覆材料的基材的表面形成的基底层经AES分析后，发现基底层由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成，该基底层的厚度为0.10μm。另外，用AES来分析Sn镀覆材的最外层和基底层之间是否存在中间层时，发现不存在作为中间层的Cu层，最外层形成于基底层的表面。
另外，在Sn镀覆材料的最外表面蒸镀厚度约为200nm的Au，用聚焦离子束(FIB)进行切割，使与Sn镀覆材料的轧制方向垂直的剖面露出，使用扫描电子显微镜(SEM)以5000倍的倍率观察该剖面中的与Sn镀覆材料的表面平行的长度为L(＝20μm)的视野内的10处位置，在各观察区域中，将该区域整体的长度L(＝20μm)减去Cu-Sn类合金层与Au蒸镀层接触的长度的合计(Lm)、再除以该区域整体的长度L(该观察区域中Sn层与Au蒸镀层接触的长度的比率＝(L-Lm)/L)，去掉10处观察区域中所得值的最大值和最小值，将剩余的8处观察区域的值的平均值乘以100，作为Sn的面积率(最外表面中Sn层所占的面积)，Sn的面积率的计算结果为57％。
另外，用聚焦离子束(FIB)切割Sn镀覆材料，使与Sn镀覆材料的轧制方向垂直的剖面露出，使用扫描电子显微镜(SEM)以5000倍的倍率观察该剖面中的与Sn镀覆材料的表面平行的长度约为30μm的视野内的3处位置，求出的凹部的最大深度(Sn层的最大厚度(纯Sn的存在深度))为0.75μm。另外，Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径(D)与Sn层的最大厚度(T)之比(D/T)的计算结果为3.73。
另外，关于Sn镀覆材料的表面粗糙度，通过与上述同样的方法计算出算术平均粗糙度Ra和最大高度Ry，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Ra为0.16μm，最大高度Ry为1.13μm。
另外，用聚焦离子束(FIB)切割Sn镀覆材料，作为与Sn镀覆材料的最外表面大致垂直的剖面，分别使与Sn镀覆材料的最外表面大致垂直且与轧制方向平行的两个剖面、与Sn镀覆材料的最外表面大致垂直且与轧制方向垂直的两个剖面露出，用扫描电子显微镜(SEM)在10000倍的倍率下观察了各个剖面。通过观察这些剖面，确认到在Sn镀覆材料的最外表面存在由Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和在其结晶粒间形成的由Sn构成的Sn层。在各个剖面中，如图2所示，从Cu-Sn类合金层14的Cu-Sn类合金的一个结晶粒与两侧的Cu-Sn类合金的结晶粒的一方接触且作为这些结晶粒间的Sn层16的最大深度的点A1划出与最外表面平行的直线L1，从上述Cu-Sn类合金的一个结晶粒与两侧的Cu-Sn类合金的结晶粒的另一方接触且作为这些结晶粒间的Sn层16的最大深度的点A2划出与最外表面平行的直线L2，在直线L1和直线L2之间划出与直线L1和直线L2双方等距离且与最外表面平行的直线L3，从经过点A1划至最外表面的垂线与直线L3的交点B1和经过点A2划至最外表面的垂线与直线L3的交点B2之间的线段中点划至最外表面的垂线与最外表面的交点为B3，计算连接交点B3和交点B1的直线与最外表面之间的角度θ，结果各个剖面中角度θ的平均值为27.7°。另外，交点B1与交点B2之间的线段的长度记为L、将交点B1与交点B2的中点与从交点B1与交点B2的中点划至最外表面的垂线与最外表面的交点B3之间的长度记为H，则tanθ与H/(L/2)大致相等，可由tanθ＝H/(L/2)算出该角度θ。
另外，为了评价将Sn镀覆材料作为可插拔的连接端子等材料使用时的插入力，将Sn镀覆材料固定在卧式荷重测定仪(将株式会社山崎精机研究所(株式会社山崎精機研究所)制的电接触点模拟器、试验台控制器、测力传感器、测力传感器放大器组合而成的装置)的水平台上，使压头与该评价试料接触后，分别以0.7N和5N的荷重将压头按压在Sn镀覆材料的表面，同时以80mm/分钟的滑动速度在水平方向上将Sn镀覆材料拉动10mm的滑动距离，测定1mm～4mm之间(滑动距离3mm)施加于水平方向上的力，算出其平均值F，通过μ＝F/N算出了试验片之间的动摩擦系数(μ)。其结果是，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.25和0.23。
另外，从Sn镀覆材料切出的试验片的接触电阻值的测定结果为1.1mΩ。此外，为了评价Sn镀覆材料在高温放置后的接触可靠性，将从Sn镀覆材料切出的试验片在大气气氛下于120℃的恒温槽内保持120小时，之后从恒温槽取出，对20℃的测定室中试验片的表面的接触电阻值(高温放置后的接触电阻值)进行测定，结果高温放置后的接触电阻值为25mΩ。另外，使用微欧计，以开路电压20mV、电流10mA、直径0.5mm的U型金线探针、最大荷重100gf、滑动(1mm/100gf)的条件测定了5次接触电阻值，求出了(施加了最大荷重100gf时的)平均值。
另外，从Sn镀覆材料切出两片试验片，将其中一片试验片作为平板状试验片(作为阳端子(日文：雄端子)的试验片)，同时对另一片试验片进行压印(indent)加工(R为1mm的半球状的压印加工)来作为具有压印的试验片(作为阴端子(日文：雌端子)的试验片)，将平板状试验片固定于电动式微滑动磨耗试验装置的试验台，使该平板状试验片与具有压印的试验片的压印接触后，以0.7N的荷重将具有压印的试验片按压于具有沟的平板状试验片的表面，同时将固定有平板状试验片的试验台在单程50μm的范围内以每秒一个来回的滑动速度滑动70个来回，实施了滑动试验，通过4端子法连续测定了该滑动试验后的具有沟的平板状试验片和具有压印的试验片之间的接触点部的电阻值。其结果是，滑动试验中的电阻值的最大值为8.5mΩ的低值。
实施例2
除了Cu镀覆层的厚度为0.2μm以外，通过与实施例1相同的方法制作了Sn镀覆材料。另外，本实施例中，热处理的保持时间的150秒中，Sn熔融后的保持时间为90秒，Sn熔融后消耗的Sn的厚度的计算结果为0.37μm。
针对照此制作的Sn镀覆材料，通过与实施例1同样的方法进行了镀覆层分析，算出了表面的算术平均粗糙度Ra和最大高度Ry、角度θ的平均值、动摩擦系数，求出接触电阻值的同时，求出了滑动试验中的电阻值的最大值。另外，该实施过Sn镀覆的被镀覆基材中，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比为5，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比为3.3。
其结果是，确认到最外层的构成为Sn和Cu6Sn5(Cu-Sn类合金)，由Cu-Sn类合金的结晶粒形成的Cu-Sn类合金层的表面(的相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒之间)形成有凹部，该凹部内形成由Sn构成的Sn层，最外表面存在Cu-Sn类合金层和Sn层。另外，Sn层的厚度为0.22μm，Cu-Sn类合金层的厚度为0.55μm。另外，通过SEM确认到Cu-Sn类合金层的表面(残留有Sn)形成有凹部，最外表面的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径的计算结果为1.7μm。另外，最外层的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径(D)与Sn层的最大厚度(T)之比(D/T)的计算结果为3.09。另外，最外表面中Sn层所占的面积(Sn的面积率)为56％，凹部的最大深度(Sn层的最大厚度)为0.55μm。
另外，在Sn镀覆材的基材的表面形成的基底层由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成，该基底层的厚度为0.10μm。另外，Sn镀覆材的最外层和基底层之间不存在作为中间层的Cu层，最外层形成于基底层的表面。
另外，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Ra为0.14μm、最大高度Ry为0.85μm，角度θ的平均值为38.8°。另外，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.29和0.24。另外，接触电阻值为1.5mΩ，高温放置后的接触电阻值为21mΩ。另外，滑动试验中的电阻值的最大值为18mΩ的低值。
实施例3
除了使表面处理后的基材的算术平均粗糙度Ra为0.08μm、最大高度Ry为0.69μm、十点平均粗糙度Rz为0.53μm、Ni镀覆层的厚度为0.3μm、Cu镀覆层的厚度为0.3μm、Sn镀覆层的厚度为0.7μm、热处理的保持时间为105秒之外，通过与实施例1同样的方法制作了Sn镀覆材料。另外，本实施例中，热处理的保持时间的105秒中，Sn熔融后的保持时间为45秒，Sn熔融后消耗的Sn的厚度的计算结果为0.26μm。
针对照此制作的Sn镀覆材料，通过与实施例1同样的方法进行了镀覆层分析，算出了表面的算术平均粗糙度Ra和最大高度Ry、角度θ的平均值、动摩擦系数，求出接触电阻值的同时，求出了滑动试验中的电阻值的最大值。另外，该实施过Sn镀覆的被镀覆基材中，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比为2.3，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比为1.16。
其结果是，确认到最外层的构成为Sn和Cu6Sn5(Cu-Sn类合金)，由Cu-Sn类合金的结晶粒形成的Cu-Sn类合金层的表面(的相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒之间)形成有凹部，该凹部内形成由Sn构成的Sn层，最外表面存在Cu-Sn类合金层和Sn层。另外，Sn层的厚度为0.08μm，Cu-Sn类合金层的厚度为0.70μm。另外，通过SEM确认到Cu-Sn类合金层的表面(残留有Sn)形成有凹部，最外表面的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径的计算结果为1.6μm。另外，最外层的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径(D)与Sn层的最大厚度(T)之比(D/T)的计算结果为5.33。另外，最外表面中Sn层所占的面积(Sn的面积率)为35％，凹部的最大深度(Sn层的最大厚度)为0.30μm。
另外，在Sn镀覆材的基材的表面形成的基底层由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成，该基底层的厚度为0.30μm。另外，Sn镀覆材的最外层和基底层之间不存在作为中间层的Cu层，最外层形成于基底层的表面。
另外，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Ra为0.14μm、最大高度Ry为1.01μm，角度θ的平均值为35.5°。另外，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.24和0.23。另外，接触电阻值为1.3mΩ，高温放置后的接触电阻值为48mΩ。另外，滑动试验中的电阻值的最大值为9.5mΩ的低值。
实施例4
除了使Cu镀覆层的厚度为0.3μm、Sn镀覆层的厚度为0.7μm、热处理温度为600℃、保持时间为40秒之外，通过与实施例1同样的方法制作了Sn镀覆材料。另外，本实施例中，热处理的保持时间的40秒中，Sn熔融后的保持时间为30秒，Sn熔融后消耗的Sn的厚度的计算结果为0.32μm。
针对照此制作的Sn镀覆材料，通过与实施例1同样的方法进行了镀覆层分析，算出了表面的算术平均粗糙度Ra和最大高度Ry、角度θ的平均值、动摩擦系数，求出接触电阻值的同时，求出了滑动试验中的电阻值的最大值。另外，该实施过Sn镀覆的被镀覆基材中，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比为2.3，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比为1.75。
其结果是，确认到最外层的构成为Sn和Cu6Sn5(Cu-Sn类合金)，由Cu-Sn类合金的结晶粒形成的Cu-Sn类合金层的表面(的相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒之间)形成有凹部，该凹部内形成由Sn构成的Sn层，最外表面存在Cu-Sn类合金层和Sn层。另外，Sn层的厚度为0.07μm，Cu-Sn类合金层的厚度为0.70μm。另外，通过SEM确认到Cu-Sn类合金层的表面(残留有Sn)形成有凹部，最外表面的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径的计算结果为1.5μm。另外，最外层的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径(D)与Sn层的最大厚度(T)之比(D/T)的计算结果为4.29。另外，最外表面中Sn层所占的面积(Sn的面积率)为51％，凹部的最大深度(Sn层的最大厚度)为0.35μm。
另外，在Sn镀覆材的基材的表面形成的基底层由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成，该基底层的厚度为0.10μm。另外，Sn镀覆材的最外层和基底层之间不存在作为中间层的Cu层，最外层形成于基底层的表面。
另外，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Ra为0.16μm、最大高度Ry为1.19μm，角度θ的平均值为32.2°。另外，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.22和0.25。另外，接触电阻值为1.2mΩ，高温放置后的接触电阻值为10mΩ。另外，滑动试验中的电阻值的最大值为8.0mΩ的低值。
实施例5
除了使表面处理后的基材的算术平均粗糙度Ra为0.12μm、最大高度Ry为0.95μm、十点平均粗糙度Rz为0.68μm、热处理温度为700℃、保持时间为13秒之外，通过与实施例1同样的方法制作了Sn镀覆材料。另外，本实施例中，热处理的保持时间的13秒中，Sn熔融后的保持时间为6.5秒，Sn熔融后消耗的Sn的厚度的计算结果为0.31μm。
针对照此制作的Sn镀覆材料，通过与实施例1同样的方法进行了镀覆层分析，算出了表面的算术平均粗糙度Ra和最大高度Ry、角度θ的平均值、动摩擦系数，求出接触电阻值的同时，求出了滑动试验中的电阻值的最大值。另外，该实施过Sn镀覆的被镀覆基材中，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比为2.5，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比为2。
其结果是，确认到最外层的构成为Sn和Cu6Sn5(Cu-Sn类合金)，由Cu-Sn类合金的结晶粒形成的Cu-Sn类合金层的表面(的相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒之间)形成有凹部，该凹部内形成由Sn构成的Sn层，最外表面存在Cu-Sn类合金层和Sn层。另外，Sn层的厚度为0.29μm，Cu-Sn类合金层的厚度为0.95μm。另外，通过SEM确认到Cu-Sn类合金层的表面(残留有Sn)形成有凹部，最外表面的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径的计算结果为1.9μm。另外，最外层的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径(D)与Sn层的最大厚度(T)之比(D/T)的计算结果为2.11。另外，最外表面中Sn层所占的面积(Sn的面积率)为67％，凹部的最大深度(Sn层的最大厚度)为0.90μm。
另外，在Sn镀覆材的基材的表面形成的基底层由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成，该基底层的厚度为0.10μm。另外，Sn镀覆材的最外层和基底层之间不存在作为中间层的Cu层，最外层形成于基底层的表面。
另外，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Raは0.17μm、最大高度Ry为1.18μm，角度θ的平均值为28.5°。另外，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.25和0.24。另外，接触电阻值为1.3mΩ，高温放置后的接触电阻值为22mΩ。另外，滑动试验中的电阻值的最大值为7.5mΩ的低值。
实施例6
除了使表面处理后的基材的算术平均粗糙度Ra为0.08μm、最大高度Ry为0.69μm、十点平均粗糙度Rz为0.53μm、Ni镀覆层的厚度为0.3μm、Cu镀覆层的厚度为0.3μm、Sn镀覆层的厚度为0.7μm、热处理的保持时间为120秒之外，通过与实施例1同样的方法制作了Sn镀覆材料。另外，本实施例中，热处理的保持时间的120秒中，Sn熔融后的保持时间为60秒，Sn熔融后消耗的Sn的厚度的计算结果为0.31μm。
针对照此制作的Sn镀覆材料，通过与实施例1同样的方法进行了镀覆层分析，算出了表面的算术平均粗糙度Ra和最大高度Ry、角度θ的平均值、动摩擦系数，求出接触电阻值的同时，求出了滑动试验中的电阻值的最大值。另外，该实施过Sn镀覆的被镀覆基材中，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比为2.3，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比为1.16。
其结果是，确认到最外层的构成为Sn和(Cu,Ni)6Sn5(Cu-Sn类合金)，由Cu-Sn类合金的结晶粒形成的Cu-Sn类合金层的表面(的相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒之间)形成有凹部，该凹部内形成由Sn构成的Sn层，最外表面存在Cu-Sn类合金层和Sn层。另外，Sn层的厚度为0.07μm，Cu-Sn类合金层的厚度为0.70μm。另外，通过SEM确认到Cu-Sn类合金层的表面(残留有Sn)形成有凹部，最外表面的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径的计算结果为1.7μm。另外，最外层的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径(D)与Sn层的最大厚度(T)之比(D/T)的计算结果为5.67。另外，最外表面中Sn层所占的面积(Sn的面积率)为45％，凹部的最大深度(Sn层的最大厚度)为0.30μm。
另外，在Sn镀覆材的基材的表面形成的基底层由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成，该基底层的厚度为0.30μm。另外，Sn镀覆材的最外层和基底层之间不存在作为中间层的Cu层，最外层形成于基底层的表面。
另外，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Ra为0.15μm、最大高度Ry为1.15μm，角度θ的平均值为35.5°。另外，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.25和0.25。另外，接触电阻值为1.2mΩ，高温放置后的接触电阻值为50mΩ。另外，滑动试验中的电阻值的最大值为9.0mΩ的低值。
实施例7
除了使表面处理后的基材的算术平均粗糙度Ra为0.07μm、最大高度Ry为0.52μm、十点平均粗糙度Rz为0.41μm、Ni镀覆层的厚度为0.1μm、Cu镀覆层的厚度为0.3μm、Sn镀覆层的厚度为0.6μm、热处理温度为700℃、热处理的保持时间为5秒之外，通过与实施例1同样的方法制作了Sn镀覆材料。
针对照此制作的Sn镀覆材料，通过与实施例1同样的方法进行了镀覆层分析，算出了表面的算术平均粗糙度Ra和最大高度Ry、角度θ的平均值、动摩擦系数，求出接触电阻值的同时，求出了滑动试验中的电阻值的最大值。另外，该实施过Sn镀覆的被镀覆基材中，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比为2，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比为1.5。
其结果是，确认到最外层的构成为Sn和Cu6Sn5(Cu-Sn类合金)，由Cu-Sn类合金的结晶粒形成的Cu-Sn类合金层的表面(的相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒之间)形成有凹部，该凹部内形成由Sn构成的Sn层，最外表面存在Cu-Sn类合金层和Sn层。另外，Sn层的厚度为0.14μm，Cu-Sn类合金层的厚度为0.70μm。另外，通过SEM确认到Cu-Sn类合金层的表面(残留有Sn)形成有凹部，最外表面的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径的计算结果为2.5μm。另外，最外层的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径(D)与Sn层的最大厚度(T)之比(D/T)的计算结果为6.76。另外，最外表面中Sn层所占的面积(Sn的面积率)为63％，凹部的最大深度(Sn层的最大厚度)为0.37μm。
另外，在Sn镀覆材的基材的表面形成的基底层由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成，该基底层的厚度为0.1μm。另外，Sn镀覆材的最外层和基底层之间不存在作为中间层的Cu层，最外层形成于基底层的表面。
另外，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Ra为0.06μm、最大高度Ry为0.45μm。另外，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.21和0.22。另外，接触电阻值为1.5mΩ。另外，滑动试验中的电阻值的最大值为16.1mΩ的低值。
比较例1
除了用表面未抛光的陶瓷制的轧制辊处理基材的表面、使得算术平均粗糙度Ra为0.15μm、最大高度Ry为1.78μm、十点平均粗糙度Rz为1.15μm、Ni镀覆层的厚度为0.3μm、Cu镀覆层的厚度为0.7μm、Sn镀覆层的厚度为0.7μm、热处理温度为600℃、保持时间为20秒之外，通过与实施例1同样的方法制作了Sn镀覆材料。另外，本比较例中，热处理的保持时间的20秒中，Sn熔融后的保持时间为10秒，Sn熔融后消耗的Sn的厚度的计算结果为0.19μm。
针对照此制作的Sn镀覆材料，通过与实施例1同样的方法进行了镀覆层分析，算出了表面的术平均粗糙度Ra和最大高度Ry、动摩擦系数，求出接触电阻值的同时，求出了滑动试验中的电阻值的最大值。另外，该实施过Sn镀覆的被镀覆基材中，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比为1，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比为0.7。
其结果是，确认到最外层的构成为Sn和Cu6Sn5(Cu-Sn类合金)，由Cu-Sn类合金的结晶粒形成的Cu-Sn类合金层的表面(的相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒之间)形成有凹部，该凹部内形成由Sn构成的Sn层，最外表面存在Cu-Sn类合金层和Sn层。另外，Sn层的厚度为0.04μm，Cu-Sn类合金层的厚度为0.95μm。另外，未通过SEM确认到Cu-Sn类合金层的颗粒的形状，并且确认到相互结合的Cu-Sn类合金层的表面上形成有(残留有Sn)凹部。另外，最外表面中Sn层所占的面积(Sn的面积率)为8％，凹部的最大深度(Sn层的最大厚度)为0.15μm。
另外，在Sn镀覆材的基材的表面形成的基底层由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成，其厚度为0.30μm。另外，Sn镀覆材的最外层和基底层之间未形成作为中间层的厚度为0.20μm的Cu层，最外层形成于该中间层的表面。
另外，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Ra为0.23μm、最大高度Ry为1.85μm。另外，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.38和0.29。另外，接触电阻值为1.4mΩ，高温放置后的接触电阻值为24mΩ。另外，滑动试验中的电阻值的最大值为150mΩ的高值。
比较例2
除了用表面未抛光的陶瓷制的轧制辊处理基材的表面、使得算术平均粗糙度Ra为0.15μm、最大高度Ry为1.65μm、十点平均粗糙度Rz为0.94μm、不实施Ni镀覆和Cu镀覆、热处理温度为700℃、保持时间为6.5秒之外，通过与实施例1同样的方法制作了Sn镀覆材料。另外，本比较例中，热处理的保持时间的6.5秒中，Sn熔融后的保持时间为0秒，Sn熔融后消耗的Sn的厚度的计算结果为0μm。
针对照此制作的Sn镀覆材料，通过与实施例1同样的方法进行了镀覆层分析，算出了表面的算术平均粗糙度Ra和最大高度Ry、角度θ的平均值、动摩擦系数，求出接触电阻值的同时，求出了滑动试验中的电阻值的最大值。
其结果是，Sn镀覆材的最外层的构成为Sn，Sn层的厚度为0.57μm。另外，最外表面中Sn层所占的面积(Sn的面积率)为100％，凹部的最大深度(Sn层的最大厚度)为1.00μm。
另外，作为形成于Sn镀覆材料的基材的表面的基底层，形成厚度为0.90μm的由Cu6Sn5构成的Cu-Sn类合金层，用SEM观察将最外层的Sn层除去后的表面，计算Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径，结果为1.1μm。另外，最外层的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径(D)与Sn层的最大厚度(T)之比(D/T)的计算结果为1.10。另外，Sn镀覆材料的最外层和基材之间不存在作为中间层的Cu层，最外层形成于基底层的表面。
另外，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Ra为0.06μm、最大高度Ry为0.49μm，角度θ的平均值为56.0°。另外，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.41和0.32。另外，接触电阻值为1.2mΩ，高温放置后的接触电阻值为110mΩ。另外，滑动试验中的电阻值的最大值为25mΩ的低值。
比较例3
除了使Cu镀覆层的厚度为0.2μm、Sn镀覆层的厚度为0.5μm、热处理温度为600℃、保持时间为30秒之外，通过与实施例1同样的方法制作了Sn镀覆材料。另外，本比较例中，热处理的保持时间的30秒中，Sn熔融后的保持时间为20秒，Sn熔融后消耗的Sn的厚度的计算结果为0.26μm。
针对照此制作的Sn镀覆材料，通过与实施例1同样的方法进行了镀覆层分析，算出了表面的算术平均粗糙度Ra和最大高度Ry、动摩擦系数，求出接触电阻值的同时，求出了滑动试验中的电阻值的最大值。另外，该实施过Sn镀覆的被镀覆基材中，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比为2.5，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比为1.7。
其结果是，确认到最外层的构成为Sn和Cu6Sn5(Cu-Sn类合金)，由Cu-Sn类合金的结晶粒形成的Cu-Sn类合金层的表面(的相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒之间)形成有凹部，该凹部内形成由Sn构成的Sn层，最外表面存在Cu-Sn类合金层和Sn层。另外，Sn层的厚度为0.04μm，Cu-Sn类合金层的厚度为0.45μm。另外，未通过SEM确认到Cu-Sn类合金层的颗粒的形状，并且确认到相互结合的Cu-Sn类合金层的表面上形成有(残留有Sn)凹部。另外，最外表面中Sn层所占的面积(Sn的面积率)为15％，凹部的最大深度(Sn层的最大厚度)为0.20μm。
另外，在Sn镀覆材的基材的表面形成的基底层由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成，该基底层的厚度为0.15μm。另外，Sn镀覆材的最外层和基底层之间不存在作为中间层的Cu层，最外层形成于基底层的表面。
另外，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Ra为0.15μm、最大高度Ry为1.10μm。另外，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.23和0.23。另外，接触电阻值为1.3mΩ，高温放置后的接触电阻值为32mΩ。另外，滑动试验中的电阻值的最大值为53mΩ的高值。
比较例4
除了用表面未抛光的陶瓷制的轧制辊处理基材的表面、使得算术平均粗糙度Ra为0.20μm、最大高度Ry为2.30μm、十点平均粗糙度Rz为1.58μm、Cu镀覆层的厚度为0.3μm、Sn镀覆层的厚度为0.7μm、热处理的保持时间为120秒之外，通过与实施例1同样的方法制作了Sn镀覆材料。另外，本比较例中，热处理的保持时间的120秒中，Sn熔融后的保持时间为60秒，Sn熔融后消耗的Sn的厚度的计算结果为0.31μm。
针对照此制作的Sn镀覆材料，通过与实施例1同样的方法进行了镀覆层分析，算出了表面的算术平均粗糙度Ra和最大高度Ry、角度θ的平均值、动摩擦系数，求出接触电阻值的同时，求出了滑动试验中的电阻值的最大值。另外，该实施过Sn镀覆的被镀覆基材中，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度之比为2.3，Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层与Ni镀覆层的厚度的和之比为1.75。
其结果是，确认到最外层的构成为Sn和Cu6Sn5(Cu-Sn类合金)，由Cu-Sn类合金的结晶粒形成的Cu-Sn类合金层的表面(的相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒之间)形成有凹部，该凹部内形成由Sn构成的Sn层，最外表面存在Cu-Sn类合金层和Sn层。另外，Sn层的厚度为0.07μm，Cu-Sn类合金层的厚度为0.55μm。另外，通过SEM确认到Cu-Sn类合金层的表面(残留有Sn)形成有凹部，最外表面的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径的计算结果为1.6μm。另外，最外层的Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径(D)与Sn层的最大厚度(T)之比(D/T)的计算结果为6.40。另外，最外表面中Sn层所占的面积(Sn的面积率)为10％，凹部的最大深度(Sn层的最大厚度)为0.25μm。
另外，在Sn镀覆材的基材的表面形成的基底层由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成，该基底层的厚度为0.10μm。另外，Sn镀覆材的最外层和基底层之间不存在作为中间层的Cu层，最外层形成于基底层的表面。
另外，Sn镀覆材料的表面的算术平均粗糙度Ra为0.22μm、最大高度Ry为1.78μm，角度θ的平均值为35.5°。另外，荷重0.7N和5N时的动摩擦系数分别为0.36和0.26。另外，接触电阻值为2.5mΩ，高温放置后的接触电阻值为40mΩ。另外，滑动试验中的电阻值的最大值为120mΩ的高值。
这些实施例和比较例的Sn镀覆材料的制造条件和特性示于表1～表5。
[表1]
表1
[表2]
表2
[表3]
表3
[表4]
表4
[表5]
表5
Claims (17)
1.Sn镀覆材料，它是在由铜或铜合金构成的基材的表面实施Sn镀覆后的Sn镀覆材料，其特征在于，基材的表面形成由Ni和Cu-Ni中的至少一方构成的基底层，该基底层的表面形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，最外表面中Sn层所占的面积率为20～80％，Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。
2.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Cu-Sn类合金层由Cu-Sn合金与Cu-Ni-Sn合金构成。
3.如权利要求2所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Cu-Sn合金由Cu6Sn5构成，所述Cu-Ni-Sn合金由(Cu,Ni)6Sn5构成。
4.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径为1.5～3μm。
5.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Sn层的最大厚度为0.2～1.0μm。
6.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Sn层的平均厚度为0.05～0.4μm。
7.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Cu-Sn类合金层的厚度为0.4～1.5μm。
8.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述基底层的厚度为0.05～0.5μm。
9.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述最外表面的算术平均粗糙度Ra为0.05～0.2μm，最大高度Ry为0.3～1.5μm。
10.Sn镀覆材料的制造方法，其特征在于，对由铜或铜合金构成的基材的表面实施处理后，基材的表面依次形成Ni镀覆层、Cu镀覆层和Sn镀覆层，之后通过热处理形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，使最外表面中Sn层所占的面积率为20～80％，同时使Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。
11.如权利要求10所述的Sn镀覆材料的制造方法，其特征在于，通过对所述基材的表面进行处理，使基材的表面的算术平均粗糙度Ra为0.05～0.2μm、最大高度Ry为0.4～1.5μm、十点平均粗糙度Rz为0.15～1.0μm。
12.如权利要求10所述的Sn镀覆材料的制造方法，其特征在于，使所述Ni镀覆层的厚度为0.05～0.5μm、所述Cu镀覆层的厚度为0.1～0.7μm、所述Sn镀覆层的厚度为0.5～1.5μm。
13.如权利要求10所述的Sn镀覆材料的制造方法，其特征在于，使所述Sn镀覆层的厚度相对于所述Cu镀覆层的厚度的比为1.5～5，使所述Sn镀覆层的厚度相对于所述Cu镀覆层的厚度与所述Ni镀覆层的厚度之和的比为1～3.5。
14.如权利要求10所述的Sn镀覆材料的制造方法，其特征在于，设定温度和时间来实施所述热处理，以使300～800℃的温度范围内所述Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径为1.5～3μm、所述Sn层的最大厚度为0.2～1.0μm。
15.如权利要求10所述的Sn镀覆材料的制造方法，其特征在于，设定温度和时间来实施所述热处理，以使300～800℃的温度范围内所述Sn层的平均厚度为0.05～0.4μm。
16.如权利要求15所述的Sn镀覆材料的制造方法，其特征在于，设置热处理的温度和时间，以使所述Sn镀覆层通过所述热处理熔融后进一步消耗的所述Sn镀覆层的厚度(μm)在{热处理前的Sn镀覆层的厚度(μm)-0.7(μm)}以上且在{热处理前的Sn镀覆层的厚度(μm)-0.35(μm)}以下。
17.电气元件，其特征在于，使用权利要求1所述的Sn镀覆材料作为材料。
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