JPH0227792B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の分野 本発明は、チタン銅母材に接点用金属として錫
または錫合金をめつきしたチタン銅−錫系接触子
に関するものである。本接触子は高温使用下でめ
つき層の耐剥離性に優れ、電子機器の内部に組込
んで使用した場合にも高度の信頼性をもつて動作
する。 発明の背景 チタン銅は板材、条材あるいは線材があり、一
般にバネ接点材料として電子機器部品などに多く
使用されている。例えば回路接続用のコネクタの
接触子として使用する場合は、接触抵抗、半田付
性あるいは耐食性を向上させるため、表面接点用
金属として金、銀等の貴金属をめつきして用いら
れる場合が通例であつた。チタンと貴金属の複合
接点材料は、高価格でありそして量産性が低いた
め、主に産業用機器のあるいは高度の信頼性を要
求される民性用電子機器を対象としてのみ用いら
れてきた。一方、一般用の民生用電子機器におい
ては、価格や、量産性の点から母材としてりん青
銅を用いそして表面接点金属として錫または錫合
金めつきした接触子が主に用いられている。 電子機器の内部に接触子を組込んで使用する場
合、機器内部が通電による発熱のため100℃前後
に昇温するから、接触子はこのような比較的高温
に長時間曝されていることになる。加えて、電子
機器は機械的振動を受けることも多い。例えば、
自動車電装回路において多数の接触子が使用され
るが、これらは長期の振動下に置かれる。 りん青銅−錫系接触子をそうした環境下で使用
するとめつき層が剥離しやすく、接触不良を起し
やすいという欠点が認識された。母材と表面層と
の間でりん濃縮と酸化及びカーケンダールボイド
の生成により接合強度が低下することに起因する
ものと考えられている。そこで通常は、0.5〜
1.0μｍ程度の薄い銅下地めつきを施しているが、
こうした薄い銅下地めつき層では剥離防止対策と
して必ずしも満足すべきものでなく、充分の効果
を得るには2μ以上もの厚い銅下地めつきが必要
であり、商品化には問題があつた。 こうした比較的苛酷な使用環境の下では、母材
上としてりん青銅よりもチタン銅を用いる方がバ
ネ性等の面からも好ましく、従つてチタン銅母材
に貴金属に替えて安価な錫あるいは錫合金表面接
点金属を用いる接触子が考慮された。 チタン銅−錫系接触子においては、りん青銅−
錫系接触子に0.5〜1.0μｍ程度の薄い銅下地めつ
きを施したのと同じく、銅下地層が絶対に必要で
あると考えられた。 すなわち銅合金−錫系接触子を構成する場合、
銅合金表面には製造工程に起因する無数の微細欠
陥が存在するため、銅下地めつき層を省略する
と、表面接点金属が多孔質となり、耐食性半田付
性あるいは接触抵抗の経時劣化が促進される。外
観も非常に悪い。したがつて、銅下地めつき層を
省略することは従来技術では考えられないことで
あつた。 こうした理由で、銅下地を有するチタン銅−錫
系接触子が試行されたが、この材料系により構成
される接触子にも大きな欠点があることが明らか
となつた。すなわち接触子が使用されている雰囲
気が高温度になる場合、あるいは接触子の導体抵
抗や接触抵抗によるジユール熱のために接触子の
温度が高温に上昇する場合、接点金属の錫あるい
は錫合金層が銅下地層の存在にもかかわらず剥離
し接触不良を招くことである。チタン銅−錫系の
複合材料の加熱による両層の接合不良の発生はこ
れまで知られておらず当然その対策の報告例もな
い。 発明の概要 本発明は上述のような、チタン銅−錫系接触子
における欠点を解決することができたものであつ
て、基本的には接点用金属として錫またはその合
金、ばね母材としてチタン銅を利用し、予想外に
も、従来その間に施すことが一般的であつた銅下
地めつき層を省略することにより、上述した剥離
問題が解決されうることを見出したものである。
さらには、チタン銅母材と接点用金属の中間層と
してニツケル層を施すことによつて有効に剥離を
防止し得ることを見出した。 こうした予想外の結果が得られたのは、近年の
圧延および熱処理技術の進歩により、母材として
のチタン銅表面の微細欠陥が低減し、錫あるいは
錫合金めつき層を直接形成しても充分の接合強度
が生じるためと思われる。チタン銅−錫系におい
ては、理由は定かではないが、銅下地層は剥離問
題の上では有害なのである。錫あるいは錫合金を
直接チタン銅母材上に形成しても外観の悪化は心
配された程でなく、充分に許容範囲内にある。ニ
ツケル層を下地層として介在させると、耐剥離性
は非常に向上ししかも外観も良好である。 斯くして、本発明はRmax2μｍ以下の表面特性
を有するチタン銅母材と、該母材上に形成される
接点用金属としての錫あるいは錫合金めつき層を
備える接触子、更にはRmax2μｍ以下の表面特性
を有するチタン銅母材と、該母材上に形成される
ニツケル中間層と、該ニツケル中間層上に形成さ
れる接点用金属としての錫あるいは錫合金めつき
層を備える接触子を提供する。尚、本願明細書に
おいて、Rmaxの表示は、JIS Ｂ 0601 3.3最大
高さ（Rmax）の定義に従うものとし、断面曲線
から基準長さだけ抜き取つた部分を平均線に平行
な２直線で挟んだとき、この２直線の間隔を断面
曲線の縦倍率の方向に測定して、この値をマイク
ロメートル（μｍ）で表わしたものをいう。 発明の具体的説明 本発明においては、チタン銅の条、シート等に
めつきした後接触子に成型するのが通例である
が、チタン銅条等を接触子に成型した後めつきす
るのも妨げない。ここでは前者に基いて説明す
る。 チタン銅とは公知の銅合金であり、一般にチタ
ン0.1〜5wt％を含み残部銅及び不可避的不純物か
らなるものである。 チタン銅系は、インゴツトから圧延、熱処理等
の工程を経て製造されるが、各工程技術の進歩に
より表面性状のきわめて良好なものが製造しう
る。本発明では取吸うチタン銅条は、Rmax2μｍ
以下でありかぶり等のめつきにピンホールを生じ
させるような欠陥の少ない表面特性を有してい
る。 チタン銅条、アルカリ脱脂、電解脱脂、酸洗、
水洗等の所定の脱脂、活性化処理を公知の態様で
施され、必要に応じニツケル下地めつきを施した
後、錫あるいは錫合金のめつきが施される。錫あ
るいは錫合金のめつきは、電解めつき、および無
電解めつき、あるいは溶融めつきのいずれでも実
施できる。さらに錫あるいは錫合金のめつきは電
解めつきおよび無電解めつき後、めつき層を加熱
溶融処理することも何ら妨げない。 錫合金としては、一般にはんだ材料として知ら
れる鉛、ビスマス、カドミウム、アンチモン、イ
ンジウム、アルミニウム、亜鉛等を一種以上含む
ものを包括するものである。めつき条件は従来と
変ることはない。電解めつき浴としては、錫酸カ
リウム、塩化第一錫等を使用してのアルカリ浴、
しゆう酸浴、ホウフツ化浴、硫酸塩浴、フエノー
ルスルホン酸浴等がいずれも使用できる。溶融め
つきは、所定のフラツクス水溶液（ZnCl₂の
40゜Beの水溶液）に１〜２秒浸漬後溶融めつき槽
に10秒程度浸漬し、エアーブローによりめつき層
の厚さを適宜調整する所謂溶融めつきが代表的で
ある。 剥離防止効果は錫あるいは錫合金めつき層の厚
みに依らないが、経済性、あるいは生産性の観点
から１〜4μｍ程度が一般的である。 また、ニツケルめつきは、電気めつきおよび無
電解めつきのいずれでも良いが生産性の点からは
電気めつきのほうが析出速度も早く、低コストで
あり、推奨できる。めつき厚は、加熱による剥離
に影響を与えないが、あまり厚いとニツケルは展
延性が必ずしも良好ではなく、加工に際し、クラ
ツクを発生し易いため1μｍ以下の比較的薄いも
のが望ましい。 以上の処理を終えたチタン銅−錫めつき条ある
いは錫合金めつき条は接触子に成型される。 本発明に従つて作成された接触子は高温下での
使用中にもめつき層の剥離を生じない。例えば
105℃の温度で600時間保持した後90゜曲げ剥離試
験を行つても剥離は全く生じない。 実施例 3.0wt％およびTi残部銅および不可逃的不純物
からなるチタン銅条をアルカリ脱脂、電解脱脂そ
して酸洗中和後各種のめつきを下記の条件で施し
た。 Niめつき条件 浴組成 NiSO₄・6H₂O 240ｇ／ NiCl₂6H₂O 45ｇ／ H₃BO₃ 30ｇ／ 浴 温 50℃ 電流密度 5A／ｄm² 錫めつき条件 浴組成 硫酸第一錫 70ｇ／ 硫 酸 100ｇ／ クレゾールスルホン酸 100ｇ／ ゼラチン ２ｇ／ ベータナフトール 1.5ｇ／ 浴 温 25℃ 電流密度 3A／ｄm² 半田めつき条件 浴組成 ほうふつか第１錫 130ｇ／ ほうふつか鉛 50ｇ／ ほうふつ酸 125ｇ／ ほう酸 25ｇ／ ペプトン ５ｇ／ 浴 温 25℃ 電流密度 2A／ｄm² 半田溶融めつき条件 浴組成 60wt％Sn−40wt％Pb 浴 温 320℃ フラツクス 塩化亜鉛（40Be′） こうしてめつきされた条を接触子に成型した。
そして105℃において600時間加熱した後90゜曲げ
試験による剥離試験を行つた結果表１に示すよう
に剥離は認められなかつた。 尚、リフロー処理は電気炉において600℃の炉
内温度で10秒間保持して施した。 比較例 下地めつきを下記の条件で施した銅めつきを用
いた他は実施例１と同等にして接触子を作成し、
剥離試験を行つたところ表１に示すように剥離が
生じた。 銅めつき条件 浴組成 CuSO₄・5H₂O 210ｇ／ H₂SO₄ 100ｇ／ 浴 温 30℃ 電流密度 5A／ｄm²

【表】

【表】 発明の効果 チタン銅の有する優れたバネ性と錫の低価格性
を組合せ、しかも昇温下での剥離を生じない動作
信頼性の高い安価な接触子を提供する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Rmax2μｍ以下の表面特性を有するチタン銅
   母材と、該母材上に形成される接点用金属として
   の錫あるいは錫合金めつき層を備える接触子。 ２ Rmax2μｍ以下の表面特性を有するチタン銅
   母材と、該母材上に形成されるニツケル中間層
   と、該ニツケル中間層上に形成される接点用金属
   としての錫あるいは錫合金めつき層を備える接触
   子。