TWI394631B - Solder wetting, excellent plug-in copper alloy tin - Google Patents

Description

焊料潤濕性，插拔性優異之銅合金鍍錫條

本發明係關於一種適合作為連接器、端子、繼電器、開關等的導電性彈簧材料的焊料潤濕性、插拔性能優異之鍍錫條。

在汽車用和民生用的連接器、端子、繼電器、開關等電子零件用導電性彈簧材料中，使用實施了鍍Sn的銅或銅合金條，以發揮Sn的優異之耐腐蝕性能、焊料潤濕性、電連接性能這些特性。一般藉由下述步驟製造銅合金的鍍Sn條：在連續鍍敷生產線中，經脫脂和酸洗後，利用電鍍法形成鍍Cu底層相，然後利用電鍍法形成鍍Sn相，最後實施回焊處理使鍍Sn相熔融。

近年來，由於電子、電氣零件的電路數量增加，對電路提供電信號的連接器發展為多極化。鍍Sn材料由於因其柔軟性採用在連接器的接點上使插頭和插座凝附的氣密(gas-tight)結構，所以與用鍍金等構成的連接器相比，連接器的插入力大。因此存在有因連接器的多極化造成連接器插入力增大的問題。

例如在汽車組裝線中，使連接器嵌合的作業現在幾乎都由人工進行。如果連接器的插入力變大，則在組裝線上增加操作人員的負擔，直接導致作業效率降低。此外也被指出可能會有損操作人員的健康。因此迫切希望降低鍍Sn材料的插入力。

此外，在汽車的電子控制單元中內設有印刷基板，在印刷基板上組裝有插頭端子(以下稱為基板端子)。該插頭端子藉由一端具有插座端子的電子線端子成品(wire harness)，與外部的電子設備等連接。

將印刷基板端子組裝在印刷基板上的方法有表面組裝和插入組裝等。在插入組裝中，印刷基板端子被插入到印刷基板的貫通孔中，經過塗佈助焊劑、預熱、流焊、冷卻、清洗各步驟，焊接組裝在印刷基板上。

另一方面，表面組裝的情況是將焊膏網版印刷在電路基板上，將零件載放該位置上，經過預熱、回焊焊接、冷卻、清洗各步驟，進行焊接組裝。表面組裝與插入組裝相比，由於可以實現組裝的高密度化，基於商品小型化、高功能化的要求，表面組裝的比率逐漸增加。可是，表面組裝與插入組裝相比，由於接合所需要的焊料量少，所以對原材料的焊料潤濕性的要求非常嚴格。

如上所述，在組裝在印刷基板上作為插頭端子等使用的鍍Sn材料中，降低插入力和改善焊料潤濕性成為近年來的課題。降低連接器的插入力的有效方法如在下述專利文獻1的[0010]段、專利文獻2的[0023]段等中公開般，是使鍍Sn相變薄。此外在專利文獻3中藉由調整薄的鍍Sn相上的Sn氧化膜的厚度，在專利文獻4中藉由在對表面進行粗化處理的母材上鍍薄的Sn覆蓋層，來保持低的插入力、低的接觸阻力，並且賦予焊接性能。

專利文獻1：日本專利公開公報特開平10－265992號。

專利文獻2：日本專利公開公報特開平10－302864號。

專利文獻3：日本專利公開公報特開2000－164279號。

專利文獻4：日本專利公開公報特開2007－258156號。

如上所述，近年來要求插拔性能優異並且焊料潤濕性也優異之鍍Sn條。可是僅採用以往技術的方法只能使鍍Sn變薄，降低了插入力，但是相反會使焊料潤濕性變差，故非所喜好者。此外，由於薄的鍍Sn相上的Sn氧化膜的厚度隨時間的經過而增厚，因此難以維持作為目的的物性，並且由於母材表面的粗化處理需要設備和費用，故非所喜好者。因此，在使Sn相變薄的情況下，必須使用解決上述以往技術存在的問題點、改善鍍Sn的焊料潤濕性的技術。

本發明之目的是提供一種插拔性能優異並且焊料潤濕性也優異之鍍錫條，特別是提供一種對於鍍Cu底層和鍍Cu－Ni底層具有改善插拔性能和焊料潤濕性的鍍錫條。

本發明之銅合金鍍錫條，在銅合金條的表面上，按照最後進行鍍Cu的鍍底層、鍍Sn的順序實施電鍍，之後藉由實施回焊處理得到所述銅合金鍍錫條。利用回焊處理由鍍Cu和鍍Sn形成Cu－Sn合金相。溶解去除Sn相露出的Cu－Sn合金相的表面被均勻分散的粒子狀Cu－Sn合金相覆蓋(參照圖1)。本發明著眼於控制該Cu－Sn合金相的成長(Cu－Sn擴散)的重要性。

本發明人發現，在製造銅合金鍍錫條中，藉由調整在鍍Sn步驟中的鍍Cu底層的條件和回焊條件，控制Cu－Sn合金相的表面，可以同時獲得優異之焊料潤濕性和插拔性能。本發明是基於該發現的發明，其內容如下。

(1)一種銅合金鍍錫條，其特徵在於，係在銅合金條的表面依最後進行鍍Cu的鍍底層、鍍Sn的順序實施電鍍，之後實施回焊處理所得者；利用回焊處理在鍍Sn相下形成Cu－Sn合金相，在與鍍層表面垂直的斷面中的Sn相與Cu－Sn合金相的界面，較JIS B0601所規定之粗糙度曲線的平均線來得高之山峰頂部與緊接其上之鍍Sn最表面之高度差之平均值h為0.1～0.3μm，在鍍層表面上，最長直徑為5.0μm以下、且深度為0.1～0.4μm的針孔在500μm×500μm見方內為20個以下。

(2)如上述(1)之銅合金鍍錫條，其中，在溶解去除Sn相而在表面露出Cu－Sn合金相時，Cu－Sn合金相表面依JIS B0601規定之粗糙度曲線要素之平均高度Rc為0.27μm以下，粗糙度曲線要素之平均長度Rsm為4.0μm以上。

(3)如上述(1)或(2)之銅合金鍍錫條，其中，從表面到母材由Sn相、Cu－Sn合金相、Cu相的各相構成鍍敷被膜，Sn相的厚度為0.2～0.8μm，Cu－Sn合金相的厚度為0.6～2.0μm，Cu相的厚度為0～0.8μm。

(4)如上述(1)或(2)之銅合金鍍錫條，其中，從表面到母材由Sn相、Cu－Sn相、Ni相的各相構成鍍敷被膜，Sn相的厚度為0.2～0.8μm，Cu－Sn合金相的厚度為0.6～2.0μm，Ni相的厚度為0.1～0.8μm。

(1)鍍Sn最表面與Cu－Sn合金相界面之山峰頂部的高度差之平均值h

本發明之銅合金鍍錫條由於Cu－Sn合金相表面之山峰部緊接其上之鍍Sn薄，所以顯示出優異之插拔性能。具體地說，在與鍍層表面垂直的斷面中之Sn相與Cu－Sn合金相的界面，較JIS B0601所規定之粗糙度曲線的平均線來得高之山峰頂部與緊接其上之鍍Sn最表面之高度差之平均值h為0.1～0.3μm。其中，上述高度差之平均值h係依下述確定。

在試樣斷面水平方向寬度15μm的範圍中觀察的Sn相和Cu－Sn合金相的界面寬度15μm中，設較JIS B0601所規定之粗糙度曲線的平均線來得高之山峰頂部與其各自緊接其上之鍍Sn最表面之高度差之平均值為高度差h_n 。在山峰有10個以上的情況下，按從高到低的順序測量10個山峰頂部與它們各自緊接其上之鍍Sn最表面之高度差後進行平均。按該順序在與軋製方向平行的方向和與軋製方向垂直的方向上各測量10個斷面，將得到的高度差h_1-20 的平均值為高度差之平均值h。

如果上述高度差之平均值h大於0.3μm，則插入力就增大。如果上述高度差之平均值h小於0.1μm，則由於加熱時的接觸阻力增大以及針孔的數量增加，焊料潤濕性明顯惡化。

(2)針孔

本發明所謂的針孔是指穿透鍍Sn相形成的孔。圖3表示包含在本發明中作為對象的針孔的鍍錫表面的光學顯微鏡照片。右下方的黑直線表示100μm。由於在以往技術中如果鍍Sn薄就容易形成針孔，焊料潤濕性變差，所以鍍Sn的薄度存在極限。即，如果在回焊時熔融的Sn的表面張力大，則由於界面能低，形成小的Sn表面積，所以在鍍Sn相上形成到達Cu－Sn合金相的孔，針孔的數量增加。而且，在Cu－Sn合金相界面有凹凸的情況下，如上所述，鍍錫表面的針孔容易以Cu－Sn合金相最表面之山峰為底部形成。此外，在針孔周圍，產生Cu－Sn合金相的擴散速度比晶格擴散快的晶界擴散。因此即使在針孔底部周圍，Cu－Sn擴散相也容易露出到表面，其結果使焊料潤濕性變差。圖4表示包含針孔的鍍錫表面的SEM圖像。可以識別出：Sn相為白色，在Sn針孔周圍出現的Cu－Sn合金相為灰色。從這些情況可以看出，以往的技術不能使鍍Sn厚度變薄，不能達到優異之插拔性能。

但是本發明之銅合金鍍錫條，由於即使鍍Sn薄，在鍍Sn表面上，最長直徑為5.0μm以下、且深度為0.1～0.4μm的針孔在500μm×500μm見方內為20個以下，所以顯示出優異之焊料潤濕性。如果針孔的個數超過20個，則焊料潤濕性就變差。較佳為10個以下。

其中，針孔的深度小於0.1μm只是凹陷(坑)，由於不會產生使Cu－Sn合金相露出，所以對焊料潤濕性沒有大的影響。由於本發明之Sn相和Cu－Sn合金相的界面之山峰頂部與緊接其上之鍍Sn最表面之高度差之平均值h為0.1～0.3μm，所以在鍍Sn表面上不存在最長直徑超過5.0μm及/或深度超過0.4μm的針孔。針孔的深度和直徑可以容易地利用凹凸掃描型電子顯微鏡(SEM)測量。圖5表示針孔的放大SEM圖像，圖6表示利用凹凸SEM測量的圖5的針孔深度和大小的輪廓圖。圖5的針孔直徑為3.0μm，深度為0.30μm。

(3)Cu－Sn合金相表面的平均高度Rc(JIS B0601：2001)

如上所述，鍍錫表面的針孔容易以Cu－Sn合金相最表面點之山峰為底部形成。圖2表示沿圖1的直線測量的Cu－Sn合金相的表面粗糙度的輪廓圖。如果Cu－Sn合金相表面的粗糙度曲線要素之平均高度Rc超過0.27μm，則在Cu－Sn合金相表面長成大粒子狀之山峰頂點到鍍Sn最表面的距離變短，針孔的數量增加。如果平均高度Rc過小，則由於存在比較柔軟的Sn相的山谷部位的深度變小，插拔性能變差，所以平均高度Rc較佳為0.15μm以上。

(4)Cu－Sn合金相表面的平均長度Rsm(JIS B0601：2001)

在鍍層斷面中，從形成粒子狀的Cu－Sn合金相(擴散相)的表面到鍍Sn最表面的距離，在一個個Cu－Sn合金相(擴散相)之山峰的頂點變短。因此，藉由使Cu－Sn合金相表面的粗糙度曲線要素之平均長度Rsm在4μm以上，使合金相之山峰的頂點的數量變少，在鍍層表面上形成針孔的可能性也變小。所謂平均長度Rsm變大的情況是指在低溫進行回焊處理使Cu－Sn合金相表面之山峰的隆起為徐緩發生的情況，由於在低溫下的熔融Sn的表面張力大，所以回焊處理後的針孔數量變多。因此，平均長度Rsm較佳為7.0μm以下。

(5)本發明之鍍錫條的製造方法

在銅合金條表面上任意地進行鍍其他的底層後，利用電鍍進行鍍Cu底層，來製造本發明之鍍錫條。為了避免在鍍Sn後的回焊處理中Cu－Sn相不規則成長，較佳為施鍍前的銅合金條表面在各個方向上的粗糙度曲線要素的算術平均粗糙度Ra小於0.3μm。

在Cu的電鍍中，在含有Cu離子的溶液中，藉由以被鍍材料作為陰極通電，使Cu在被鍍材料表面上還原析出。此時，藉由控制Cu電沈積粒子的尺寸，可以調整在電鍍Sn後的回焊處理中形成的Cu－Sn合金相表面的平均高度Rc。

如果Cu電沈積粒子粗大，則鍍Cu底層的表面變粗糙，回焊後形成的Cu－Sn合金相表面變粗糙，合金相表面的粗糙度曲線要素之平均高度Rc變大。相反地，如果Cu電沈積粒子微小，則回焊後的Cu－Sn合金相表面變得平滑，合金相表面的平均高度Rc變小。為了使Cu電沈積粒子小，有效的方法例如有：

‧增加電流密度；

‧提高電鍍液的攪拌速度；

‧在電鍍液中添加適當的界面活性劑；

‧降低電鍍液的溫度；

‧提高電鍍液的濃度等。

以往在對外觀和表面平滑性重要的Cu最表面施鍍中，進行藉由上述調整使Cu電沈積粒子變小、使鍍Cu表面平滑，但對於鍍Cu底層，因生產率降低、成本增加等原因而不進行上述調整。特別是鍍Sn的鍍Cu底層由於回焊後幾乎都轉變成了Cu－Sn相，所以完全沒有必要控制Cu電沈積粒子。為了控制回焊後的Cu－Sn相表面必須使Cu電沈積粒子變小一事係本發明人首先發現。

根據回焊處理的條件，Cu－Sn合金相表面的粗糙度曲線要素之平均長度Rsm和鍍Sn表面的針孔數量發生變化。為了使上述平均長度Rsm變大，有效的方法例如有：

‧降低回焊溫度；

‧加長回焊時間(擴散時間)；

‧降低回焊後的冷卻速度等。

回焊時的溫度較佳為450～600℃。在小於450℃的情況下，由於熔融Sn的表面張力大，所以表面的針孔數量增加。如果超過600℃，則Cu－Sn合金相表面的粗糙度曲線要素之平均長度小於4μm，導致的仍然是針孔數量增加。

回焊後的冷卻速度根據回焊溫度和時間而改變，例如可以利用水冷以50～300℃/秒進行冷卻。

(6)鍍層厚度

(6－1) Cu底層回焊鍍Sn

從表面到母材由Sn相、Cu－Sn合金相、Cu相的各相構成鍍敷被膜。按照鍍Cu底層、鍍Sn的順序進行電鍍，藉由實施回焊處理得到該鍍敷被膜的結構。

回焊後的Sn相的平均厚度較佳為0.2～0.8μm。Sn相如果小於0.1μm，則焊料潤濕性降低，如果超過0.8μm，則必要的插入力增大。

回焊後的Cu－Sn合金相的厚度較佳為0.6～2.0μm。由於Cu－Sn合金相是硬質的，所以在與Sn相的界面為本發明之構成的情況下，如果以0.6μm以上的厚度存在，則有助於降低插入力。另一方面，如果Cu－Sn合金相的厚度超過2.0μm，則彎曲性等機械特性變差。

鍍Cu相在回焊後可以完全轉變成Cu－Sn合金相，也可以以0.8μm以下的厚度殘留。

(6－2) Cu/Ni底層回焊鍍Sn

從表面到母材由Sn相、Cu－Sn合金相、Ni相的各相構成鍍敷被膜。按照鍍Ni底層、鍍Cu底層、鍍Sn的順序進行電鍍，藉由實施回焊處理得到該鍍敷被膜的結構。

回焊後的Sn相的平均厚度較佳為0.2～0.8μm。如果Sn相小於0.1μm，則焊料潤濕性降低，如果超過0.8μm，則插入力增大。

回焊後的Cu－Sn合金相的厚度較佳為0.4～2.0μm。由於Cu－Sn合金相是硬質的，所以如果以0.4μm以上的厚度存在，則有助於降低插入力。另一方面，Cu－Sn合金相的厚度如果超過2.0μm，則彎曲性能等機械特性惡化。

回焊後的Ni相的厚度較佳為0.1～0.8μm。在Ni的厚度小於0.1μm的情況下，鍍層的耐腐蝕性能和耐熱性能等降低。另一方面，回焊後的Ni的厚度超過0.8μm的鍍層材料，在加熱時在鍍層相內部產生的熱應力變大，會促進鍍層剝離。

適當調整電鍍時的各鍍層的厚度，使Sn鍍層在0.6～1.3μm的範圍內、Cu鍍層在0.1～1.5μm範圍內、Ni鍍層在0.1～0.8μm範圍內，然後與上述相同，藉由進行回焊處理，得到本發明之鍍層結構。鍍Cu相在回焊後可以完全轉變成Cu－Sn合金相，也可以以0.4μm以下的厚度殘留。

實施例

(a)母材

使用組成為Cu－35%Zn的銅合金(厚度：0.32mm；抗拉強度：540MPa；0.2%安全限應力：510MPa；楊氏模量：103GPa；導電率：26%IACS；維氏硬度：171Hv)。此外，上述維氏硬度是對與母材的軋製方向垂直的斷面依JIS Z 2244標準測量的值。上述銅合金表面的粗糙度曲線要素的算術平均粗糙度Ra為0.05～0.13μm。

(b)鍍敷處理

在上述母材實施了鍍Cu底層或鍍Cu/Ni底層後，進行回焊鍍Sn。鍍Cu底層在下述表1的條件下進行。

攪拌全部使用螺旋槳式攪拌裝置進行。電鍍液總量為2L，使用的界面活性劑是第一工業製藥株式會社製造之商品名為「EN25」(成分為C₉ H₆ O(CH₂ CH₂ O)_n H；製品濃度為1.2容積%)。在鍍Cu/Ni底層的情況下，在下述條件下進行鍍Ni後，在表1的條件下進行鍍Cu。

(鍍Ni底層條件)

‧硫酸鎳：250g/L

‧氯化鎳：45g/L

‧硼酸：30g/L

‧溫度：50℃

‧電流密度：5A/dm²

‧攪拌轉數：200rpm

在進行了如上所述的鍍底層的材料上，在下述條件下進行鍍Sn。使用的界面活性劑與上述相同。

(鍍Sn條件)

‧甲磺酸：80g/L

‧甲磺酸錫：250g/L

‧界面活性劑：5g/L

‧溫度：50℃

‧電流密度：8A/dm²

‧攪拌轉數：200rpm

在鍍Sn後，作為回焊處理，插入到爐內溫度調整到450～600℃、環境氣氛氣體為氮(氧在1體積%以下)的加熱爐中5～15秒，之後進行水冷。Sn、Cu、Ni鍍層的厚度利用電沈積時間進行調整。在下述實施例與比較例中，鍍Cu底層與鍍Ni－Cu底層都在回焊後沒有殘留鍍Cu相。

對於回焊後的材料進行了以下的評價。

(1)鍍層厚度

(1－1)用電解式膜厚計測量鍍層厚度

使用CT－1型電解式膜厚計(株式會社電測製造)，對回焊後的試樣依JIS H8501測量了鍍Sn相、Cu－Sn合金相的厚度，在鍍Cu/Ni底層相的情況下測量了鍍Ni相的厚度。测量條件如下。

電解液

‧鍍Sn相和Cu－Sn合金相：科庫爾公司製造的電解液R－50

‧鍍Ni相：科庫爾公司製造的電解液R－54

在Cu底層鍍Sn的情況下，如果用電解液R－50進行電解，開始電解鍍Sn相後，電解至Cu－Sn合金相之前停止，此時的裝置的顯示值為鍍Sn相的厚度。隨後重新開始電解，在到下次裝置停止為止的期間，Cu－Sn合金相受到電解，在結束時刻的顯示值相當於Cu－Sn合金相的厚度。

在鍍Cu/Ni底層相的情況下，鍍Ni相的厚度按照下述方法測定：開始使用電解液R－50，如上述測量鍍Sn相和Cu－Sn合金相的厚度後，用吸管吸取電解液R－50，之後用純水仔細清洗後，更換成電解液R－54，測量鍍Ni相的厚度。

(1－2)藉由觀察鍍層相的斷面測量鍍Cu相的厚度

由於用上述電解式膜厚計不能測量銅合金上的鍍Cu厚度，所以藉由用SEM觀察鍍層相的斷面來求出鍍Cu相的厚度。

將試樣埋入樹脂中，以便觀察與軋製方向平行的方向上的斷面，利用機械研磨將觀察面加工成鏡面後，用SEM在放大倍數為2000倍的條件下拍攝反射電子圖像、母材成分與鍍層成分的特性X射線圖像。在反射電子圖像中各鍍層相具有色調的反差，例如在Cu底層鍍Sn的情況下，從鍍層的表面的相起依鍍Sn相、Cu－Sn合金相、鍍Cu相、母材的順序具有色調的反差。此外在特性X射線圖像中，由於鍍Sn相只能檢測出Sn，Cu－Sn合金相能檢測出Sn和Cu，母材能檢測出該母材含有的成分，所以可以確定只檢測出Cu的相為鍍Cu相。因此，藉由利用反射電子圖像測量在特性X射線圖像中為僅檢測出Cu的相、且色調的反差與其他不同的相的厚度，可以求出鍍Cu相的厚度。在反射電子圖像上測量任意五個部位的厚度，將其平均值作為鍍Cu相的厚度。

但是，該方法與電解式膜厚法相比，只能求出極其窄範圍的厚度。所以進行10個斷面的觀察，將它們的平均值作為鍍Cu厚度。

(2)針孔的個數、尺寸、深度

針孔的個數使用金屬顯微鏡(型號：PME3)觀察鍍層表面，在100倍的條件下裝上偏光片觀察2mm×2mm的視野。除此以外，視情況也用SEM的反射電子圖像進行觀察等。針孔的尺寸和深度是利用ELIONIX公司製造的凹凸掃描型電子顯微鏡SEM(ERA－8000)求出。圖5表示用凹凸SEM觀察的針孔的反射電子圖像的放大照片，圖6表示作為該針孔的深度和尺寸的輪廓用凹凸SEM得到的資料。針孔的深度設定為：從針孔洞的最低部位到連接針孔周圍的鍍層表面最高山峰的線在深度方向上的距離。針孔的尺寸設定為：相對於針孔的深度的值，從鍍層表面的針孔周圍的最高部位向深度方向深入5%的位置之間的水平距離。

(3)鍍Sn最表面與Cu－Sn合金相表面之山峰頂部的高度差之平均值h

將回焊後的試樣埋入樹脂中，相對於鍍層表面垂直切斷，利用機械研磨將觀察斷面加工成鏡面後，用SEM在放大倍數為10000倍的條件下拍攝反射電子圖像。在反射電子圖像中各鍍層相具有色調的反差，例如在Cu底層鍍Sn的情況下，從鍍層表面的相起依鍍Sn相、Cu－Sn合金相、鍍Cu相、母材的順序具有色調的反差。分別測量在水平方向15μm的範圍內的反射電子圖像中觀察到之從Sn相與Cu－Sn合金相的界面之山峰最頂部的位置到表面為止的距離，藉由進行平均可以求出鍍Sn最表面與Cu－Sn合金相表面之山峰頂部的高度差。按照該步驟，在與軋製方向平行及與軋製方向垂直的方向上分別測量10個斷面，以其平均值作為鍍Sn最表面與Cu－Sn合金相的最表面點的高度差之平均值h。

(4)Cu－Sn合金相表面的粗糙度曲線要素之平均高度Rc和平均長度Rsm

將回焊後的試樣在25℃的條件下在Meltex公司製造的安士特利普TL－105液中浸漬1分鐘，溶解去除Sn相，使Cu－Sn合金相在表面露出。用ELIONIX公司製造的凹凸SEM(ERA－8000)求出Cu－Sn合金相的平均粗糙度曲線。在放大倍數為3000倍的條件下，在與軋製方向平行和與軋製方向垂直的方向上各測量10條線(1條線為40μm)，從其平均值求出平均高度Rc和平均長度Rsm。在3000倍的放大倍數條件下的Cu－Sn合金相表面的SEM圖像的一個例子表示在圖1中，將沿圖1的圖像中的直線測量的Cu－Sn合金相的表面粗糙度的輪廓表示在圖2中。用該輪廓計算平均高度Rc和平均長度Rsm。

(5)插拔性能

如圖7所示，將鍍Sn材料的板試樣固定在試樣台上，將觸針以負載W按壓在該鍍Sn面上。然後使移動台在水平方向上移動，用負載感測器(load cell)測量此時作用在觸針上的阻力負載F。然後利用μ=F/W計算出動摩擦係數μ。

設W為4.9N，觸針的滑動速度(試樣台的移動速度)為50mm/min。滑動在與板試樣的軋製方向平行的方向上進行。設滑動距離為100mm，求出其間的F的平均值。

觸針使用與上述板試樣相同的鍍Sn材料，如圖8製作。即將直徑7mm的不銹鋼球按壓在試樣上，將與板試樣接觸的部分做成半球形。

(6)焊料潤濕性

依JIS－C0053的焊接試驗方法(平衡法)，對回焊後的材料與無鉛焊料的潤濕性進行了評價。試驗使用力世科公司製造的SAT－2000可焊性測試儀(solder checker)，在下述條件下進行。利用得到的負載/時間曲線，將從浸漬開始到因表面張力造成浮力為零(即焊料與試樣的接觸角為90°)為止的時間作為焊料潤濕時間(t₂ )(秒)求出。如果t₂ 在3秒以下，則能夠適合作為一般的導電性彈簧材料使用。

詳細的試驗條件如下。

(塗佈助焊劑)

‧助焊劑：25%松香酒精

‧助焊劑溫度：室溫

‧助焊劑深度：20mm

‧助焊劑浸漬時間：5秒

‧去除滴垂浸漬液的方法：使邊緣與濾紙接觸5秒去除助焊劑，固定在裝置上保持30秒。

(焊接)

‧焊料組成：千住金屬工業(株)製Sn－3.0%Ag－0.5%Cu

‧焊料溫度：260℃

‧焊料浸漬速度：25±2.5mm/s

‧焊料浸漬深度：2mm

‧焊料浸漬時間：10秒

表2、表3表示本發明之實施例和比較例的結果。在下述的實施例和比較例中，除了在比較例12和24中採用上述表1的條件b以外，全部在條件a下進行。

在係關於一種鍍Cu底層的表2中，本發明例1～6的鍍Sn最表面與Cu－Sn合金相界面之山峰頂部的高度差之平均值h在0.1～0.3μm範圍內，鍍層表面的針孔數量在500μm見方內為20個以下，在本發明之範圍內。因此顯示出優異之焊料潤濕性和插拔性能。在發明例6中，是使剛鍍完Cu和剛鍍完Sn的鍍層厚度增加，將回焊處理調整成比較高的溫度、比較長的時間的例子，雖然殘留有Cu層，但在本發明之範圍內。

另一方面，在比較例7中進行低溫長時間的回焊處理後，由於低溫熔融Sn的表面張力大，所以針孔增加，焊料潤濕性惡化。在比較例8中進行高溫短時間的回焊處理後，由於Sn－Cu相急劇發展，在表面上產生了很多山峰，所以平均長度Rsm的值小，針孔數量增加，焊料潤濕性惡化。在比較例9中與發明例5相同，使鍍Sn厚度為0.6μm，使回焊後的Sn相厚度變薄到0.30μm，但是由於高度差之平均值h小於0.1μm，所以針孔數量增加，焊料潤濕性惡化。在比較例10中由於使鍍Sn厚度加厚到0.9μm，高度差之平均值h超過了0.3μm，雖然未產生針孔，但插拔性能惡化。比較例11由於使鍍Sn厚度進一步加厚到1.2μm，所以高度差之平均值h在0.3μm以上，雖然幾乎未產生針孔，但插拔性能非常差。比較例12由於鍍Cu條件不適當，Cu電沈積粒子粗糙，Cu－Sn合金相的粗糙度曲線的平均高度Rc變大，針孔數量增加，焊料潤濕性惡化。

關於一種鍍Ni－Cu底層的表3也一樣，本發明例13～18在本發明之範圍內，顯示出優異之焊料潤濕性和插拔性能。發明例18也與發明例6一樣，剛鍍完的鍍層的厚度雖然大，但藉由調整回焊處理變成在本發明之範圍內。

另一方面，在比較例19中進行低溫長時間的回焊處理後，與比較例7相同，焊料潤濕性惡化。在比較例20即使進行了高溫短時間的回焊處理，也與比較例8相同，焊料潤濕性惡化。比較例21與比較例9一樣，焊料潤濕性惡化。比較例22與比較例10一樣，插拔性能惡化。比較例23與比較例11一樣，雖然幾乎未產生針孔，但由於高度差之平均值h大，插拔性能惡化。比較例24與比較例12一樣，焊料潤濕性惡化。

圖1是溶解去除本發明之鍍錫條的Sn相而在表面露出的Cu－Sn合金相的SEM圖像。

圖2是沿圖1的直線測量的Cu－Sn合金相的表面粗糙度的輪廓圖。

圖3是包含針孔的鍍錫表面的光學顯微鏡照片。

圖4是包含針孔的鍍錫表面的SEM圖像。

圖5是圖4的針孔的放大SEM圖像。

圖6是圖5的針孔的深度和尺寸的輪廓圖。

圖7是動摩擦係數測量方法的說明圖。

圖8是觸針前端的加工方法的說明圖。

Claims (5)

1. 一種銅合金鍍錫條，係在銅合金條的表面依最後進行鍍Cu的鍍底層、鍍Sn的順序實施電鍍，之後實施回焊處理所得者；利用回焊處理在鍍Sn相下形成Cu-Sn合金相，在與鍍層表面垂直的斷面中的Sn相與Cu-Sn合金相的界面，較JIS B0601所規定之粗糙度曲線的平均線來得高之山峰頂部與緊接其上之鍍Sn最表面之高度差之平均值h為0.1~0.3μm；於鍍層表面，最長直徑為5.0μm以下、且深度為0.1~0.4μm的針孔在500μm×500μm見方內為20個以下；在溶解去除Sn相而在表面露出Cu-Sn合金相時，Cu-Sn合金相表面依JIS B0601規定之粗糙度曲線要素之平均長度Rsm為4.0~7.0μm。
2. 如申請專利範圍第1項之銅合金鍍錫條，其中，在溶解去除Sn相而在表面露出Cu-Sn合金相時，Cu-Sn合金相表面依JIS B0601規定之粗糙度曲線要素之平均高度Rc為0.27μm以下。
3. 如申請專利範圍第1或2項之銅合金鍍錫條，其中，從表面到母材由Sn相、Cu-Sn合金相、Cu相的各相構成鍍敷被膜，Sn相的厚度為0.2~0.8μm，Cu-Sn合金相的厚度為0.6~2.0μm，Cu相的厚度為0.1~0.8μm。
4. 如申請專利範圍第1或2項之銅合金鍍錫條，其中，從表面到母材由Sn相、Cu-Sn合金相的各相構成鍍敷被 膜，Sn相的厚度為0.2~0.8μm，Cu-Sn合金相的厚度為0.6~2.0μm。
5. 如申請專利範圍第1或2項之銅合金鍍錫條，其中，從表面到母材由Sn相、Cu-Sn相、Ni相的各相構成鍍敷被膜，Sn相的厚度為0.2~0.8μm，Cu-Sn合金相的厚度為0.6~2.0μm，Ni相的厚度為0.1~0.8μm。