镀锡铜合金端子材的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种作为在汽车和民用设备等的电气配线的连接中使用的连接器用 端子、尤其是作为多针连接器用端子而有用的锻锡铜合金端子材。
【背景技术】
[0002] 锻锡铜合金端子材通过在由铜合金构成的基材之上实施锻铜（化）及锻锡（Sn)之 后进行回流处理来在表层的锡系表面层的下层形成铜锡（CuSn)合金层，其被广泛用作端 子材。
[0003] 近年来，例如在汽车中电气化高速发展，电气设备的电路数量随之增加，所使用的 连接器的小型、多针化变得显著。若连接器进行多针化，则每单针的插入力即使较小，插装 连接器时整个连接器中也需要较大的力，生产效率的下降令人担忧。于是，尝试了减小锻锡 铜合金材的摩擦系数来降低每单针的插入力。
[0004] 例如，有通过在锻锡铜合金材的最表面形成具有与锡不同的晶体结构的金属层来 降低插入力的技术（专利文献1)，但存在接触电阻增大、焊料润湿性下降的问题。
[0005] 专利文献2中，将表面电锻层设为对锻锡层和包含银（Ag)或铜（In)的电锻层进 行回流处理或热扩散处理而成的层。
[0006] 并且，专利文献3中公开有通过在锻锡层之上形成锻银层并进行热处理来形成银 锡（Sn-Ag)合金层的技术。
[0007] 该些专利文献2、3中记载的技术均为在整个面实施锻银锡合金或锻银等的技术， 其成本较高。
[000引在此，若将雌端子压向雄端子的力（接触压力）设为P、将动摩擦系数设为y，贝。 雄端子通常从上下两个方向被雌端子所夹住，因此连接器的插入力F成为F= 2XyXP。为 了减小该F，有效的方法是减小P，但为了确保连接器嵌合时的雄、雌端子的电连接可靠性， 不能一味地减小接触压力，需为3N左右。多针连接器中也有超过50针/连接器的连接器， 但连接器整体的插入力优选为100NW下，尽可能为80NW下或70NW下，因此动摩擦系数 y需为0. 3W下。
[0009] 专利文献1 ;日本专利公开平11-102739号公报
[0010] 专利文献2 ;日本专利公开2007-177329号公报
[0011] 专利文献3 ;日本专利公开2004-225070号公报
[0012] W往，开发出了表层的摩擦阻力得到降低的锻锡材，其大部分对在同种锻锡材彼 此之间的摩擦阻力的降低有效。但是，当实际为将雄、雌端子嵌合的连接端子时，两者使用 相同的材料种类的情况较少，尤其雄端子广泛使用将黄铜作为基材的通用的锻锡端子材。 因此，存在即使仅在雌端子中使用低插入力端子材，插入力的降低效果也较小的问题。
【发明内容】
[0013] 本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种对使用通用的锻锡端子材 的端子也能够降低嵌合时的插入力的锻锡铜合金端子材。
[0014] 发明人等发现如下；作为减小端子材表层的摩擦阻力的手段，通过控制铜锡合金 层与锡系表面层之间的界面的形状并在锡系表面层的正下方配置睹峭的凹凸形状的铜锡 合金层，可W使摩擦系数变小。但是，当仅在一个端子中使用该低插入力端子材而将另一个 设为通用的锻锡材时，摩擦系数降低效果减半。
[0015] 由于最表面均被锻锡，因此通过同种的锡彼此接触而发生锡的粘合，从而摩擦系 数降低效果减半。尤其，低插入力端子材由于在锡系表面层的正下方配置有较硬的铜锡合 金层，因此可W认为是通用的锻锡端子材的较软的锻锡层的锡被削掉而粘合。
[0016] 发明人等进行了深入研究，结果发现如下：通过在最表面较薄地实施锻镶（Ni)或 锻钻（Co)，能够确保低插入力端子材的摩擦系数降低效果，进而抑制锡的粘合，并且，即使 在另一个端子中使用通用的材料也能够降低摩擦阻力。
[0017] 目P，本发明的锻锡铜合金端子材在由铜或铜合金构成的基材上的表面形成有锡系 表面层，在该锡系表面层与所述基材之间，从所述锡系表面层开始依次形成有铜锡合金层/ 镶锡合金层/镶或镶合金层，其中，所述铜锡合金层为W化eSne为主成分且该化eSne的铜的 一部分被镶取代的化合物合金层，所述镶锡合金层为WNisSriA为主成分且该Ni3Sri4的镶的 一部分被铜取代的化合物合金层，所述铜锡合金层的局部顶峰的平均间隔S为0. 8ymW上 2. 0ymW下，且所述锡系表面层的平均厚度为0. 2ymW上0. 6ymW下，在所述锡系表面层 的最表面形成有0. 005ymW上0. 05ymW下的膜厚的镶系包覆层或钻系包覆层，所述锻锡 铜合金端子材表面的动摩擦系数为0. 3W下。
[001引通过将铜锡合金层的局部顶峰的平均间隔S设为0. 8ymW上2. 0ymW下、将 锡系表面层的平均厚度设为0. 2ymW上0. 6ymW下、且在锡系表面层的最表面设置 0. 005ymW上0. 05ymW下的镶系包覆层或钻系包覆层，对通用的锻锡端子材也能够将动 摩擦系数设为0.3W下。此时，通过铜的一部分被镶取代的（化，Ni)eSns层（铜锡合金层） 及镶的一部分被铜取代的（Ni，Cu)3SnJl(镶锡合金层）的存在，成为铜锡合金层的局部顶 峰的平均间隔S为0. 8W上2. 0ymW下的睹峭的凹凸形状。并且，将锡系表面层的平均厚 度设为0. 2ymW上0. 6ymW下是因为，当小于0. 2ym时，导致焊料润湿性下降、电连接可 靠性下降，若超过0. 6ym，则无法将表层设为锡与铜锡合金的复合结构，而仅被锡占有，因 此动摩擦系数增大。更优选的锡系表面层的平均厚度为0. 3ymW上0. 5ymW下。
[0019] 最表面的镶系包覆层或钻系包覆层均为不易产生与锡的粘合的层，因此可W得 到超过铜锡合金层的摩擦系数降低效果。此时，若镶系包覆层或钻系包覆层的膜厚超过 0. 05ym，则无法同时得到基于锡系表面层与铜锡合金层的特殊界面形状的摩擦系数降低 效果和基于镶系包覆层或钻系包覆层的锡粘合抑制效果，只有基于镶系包覆层或钻系包覆 层的粘合抑制效果，因此得不到充分的摩擦系数降低效果，并且，导致焊料润湿性下降。该 镶系包覆层或钻系包覆层的膜厚小于0. 005ym时得不到效果。
[0020] 在此，表面的动摩擦系数不仅在本发明的锻锡铜合金端子材彼此之间，而且还对 在最表面具有锻锡层的通用的锻锡端子材也成为0. 3W下。在最表面具有锻锡层的通用的 锻锡端子材是指通过对基材实施锻铜、锻锡并实施回流处理而得到且在最表面具有铜锡合 金层的局部顶峰的平均间隔S小于0. 8ym或超过2. 0ym、平均厚度为0. 上 下的锻锡层的锻锡端子材，或者，不进行回流处理就在基材上形成厚度为0. 5ymW上3ym w下的锻锡层的锻锡端子材。
[0021] 在本发明的锻锡铜合金端子材中，所述铜锡合金层的一部分露出在所述锡系表面 层，所述镶系包覆层或钻系包覆层形成于从所述锡系表面层露出的所述铜锡合金层之上即 可。
[0022] 将镶系包覆层或钻系包覆层形成于铜锡合金层上是因为，露出在锡系表面层的表 面的较硬的铜锡合金层会保持住镶系包覆层或钻系包覆层，若不形成于铜锡合金层上而仅 在锡系表面层上形成，则端子材彼此摩擦时镶系包覆层或钻系包覆层被破裂，其结果，同种 锡彼此接触而发生锡的粘合，从而得不到摩擦系数降低效果。该镶系包覆层或钻系包覆层 也可W形成于锡系表面层上，但至少需要在铜锡合金层之上形成。
[0023]在本发明的锻锡铜合金端子材中，所述铜锡合金层在所述化eSne中含有lat%W上25at%W下的镶即可。
[0024] 将镶含量规定为lat%W上是因为，当小于lat%时不会形成化eSrig的铜的一部分 被镶取代的化合物合金层，从而不会成为睹峭的凹凸形状，规定为25at%W下是因为，若超 过25at%则有铜锡合金层的形状变得过度微细的趋势，若铜锡合金层变得过度微细，则有 时无法将动摩擦系数设为0. 3W下。
[0025] 根据本发明，通过在铜锡合金层与锡系表面层之间的界面的凹凸形状得到控制的 低插入力端子材的锡系表面层的最表面形成0. 005ymW上0. 05ymW下的膜厚的镶系包 覆层或钻系包覆层，即使W与通用的锻锡端子材的组合使用时，也能够降低嵌合时的插入 力。
【附图说明】
[0026] 图1是示意地表示本发明的锻锡铜合金端子材的剖视图。
[0027] 图2是表示适用本发明的端子材的嵌合型连接端子的例子的嵌合部的剖视图。 [002引图3是示意地表示用于雄端子的端子材的剖视图。
[0029] 图4是概括表示用于测定动摩擦系数的装置的主视图。
[0030] 图5是实施例6的铜合金端子材的截面的STEM图像。
[0031] 图6是沿图5的白线部分的EDS分析图。
[003引图7是比较例7的铜合金端子材的截面的STEM图像。
[003引图8是沿图7的白线部分的邸S分析图。
[0034]