导电性条材制造技术

技术编号:21040621 阅读:27 留言:0更新日期:2019-05-04 09:22
提供一种导电性条材,其在高温环境下维持低接触电阻,耐热性优异,并且低插入性优异。【解决手段】一种导电性条材,该导电性条材在由Cu或Cu合金构成的导电性基材上依次具有由Ni或Ni合金构成的层、以Cu为主要成分的层、由Cu和Sn构成的合金层,其中,上述由Ni或Ni合金构成的层的厚度为0.1μm~2.0μm,上述以Cu为主要成分的层的厚度为0.01μm~0.1μm,上述由Cu和Sn构成的合金层的厚度为0.1μm~2.0μm,表面粗糙度Ra为0.05μm~1.0μm,在形成于表面的氧化物膜中包含Cu的氧化物和Sn的氧化物,氧化物膜的厚度为50nm以下,Sn的氧化物的比例(%)为90%以上,并且将该导电性条材在温度140℃、120小时的条件下在大气中加热后的接触电阻在藉由Ag探针的负荷1N的条件下为10mΩ以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电性条材
本专利技术涉及适合于车载部件、电气电子部件、引线框、继电器、开关、插口等的导电性条材。
技术介绍
对于电触点材料而言,一直以来利用导电性优异的铜(Cu)或铜合金,但近年来接点特性不断提高,直接使用铜或铜合金的案例减少。制造并利用了在铜或铜合金上进行各种表面处理而得到的材料来代替上述现有的材料。特别是作为电触点材料,在电触点部通用在铜或铜合金上镀覆有锡(Sn)或Sn合金的构件。已知该镀覆材料作为具备导电性基材的优异的导电性和强度以及镀层的优异的电连接性、耐腐蚀性和焊接性的高性能导电体,其被广泛用于电气/电子设备中使用的各种端子、连接器等。对于该镀覆材料,通常为了防止铜等导电性基材的合金成分扩散至上述镀层中,在导电性基材上进行具有阻隔功能的镍(Ni)、钴(Co)等的基底镀覆。将该镀覆材料用作端子的情况下,例如在汽车的发动机室内等高温环境下,端子表面的Sn镀层的Sn由于易氧化性而在Sn镀层的表面形成氧化覆膜。该氧化覆膜脆,因而在端子连接时发生破裂,其下的未氧化Sn镀层露出,从而得到良好的电连接性。但是,作为近年来的电触点材料的使用环境,在高温环境下使用的案例增多。例如在汽车的发动机室内的传感器用接点材料等在100℃~200℃等高温环境下使用的可能性增高。因此,要求在比以往民用设备中设想的使用温度高的温度下的接点特性等的可靠性。特别是作为影响接点特性的可靠性的原因,在高温下,由于导电性基材成分的扩散和表面氧化,使得最表层处的接触电阻增大,这成为问题。另外,作为为了提高车辆的装配性而降低插入力的尝试,采取了使硬的Cu与软的Sn的合金层扩散的方式。但是,由于存在于表面的Cu的氧化而使接触电阻变差,这成为问题。因此,对于抑制该导电性基材成分的扩散和防止氧化进行了各种研究。在专利文献1中,通过以特定的层厚分别具有形成于由特定的铜合金(Cu-Ni-Sn-P合金)构成的母材上的作为扩散阻隔层的Ni或Ni合金层(下文中简称为Ni层)、作为扩散阻隔层的上层而以扩散阻隔层状形成的作为中间层的Cu-Sn合金层、作为最表层的Sn或Sn合金层(下文中简称为Sn层)(这三个层是导电性的表面被覆层),由此维持了长期的接触可靠性。这样,在专利文献1中,作为维持连接用端子的长期接触可靠性的方法,使用了Cu-Sn合金中间层作为扩散阻隔层。虽然对Cu-Sn合金中间层的种类进行了规定,但对形成于表面的氧化物膜(Cu2O膜)的规定及其控制未进行记载。在专利文献1中,规定了Sn层/Cu-Sn层/Ni层的构成和它们的厚度,也规定了氧化物中的Cu2O膜不存在于表面附近。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2015-151570
技术实现思路
专利技术所要解决的课题近年来,例如对于车载部件来说,由于环境温度的升高及电动车的普及导致的电流量增加,与迄今为止相比进一步要求材料具有高温下的良好的电连接性(下文中简称为耐热性)。在其它用途中也观察到与环境温度的升高、部件的小型化和高输出化相伴的电路电流密度的增加,也要求提高耐热性。在上述专利文献1中记载的现有技术中,不足以应对近年来的高温耐久性要求的提高。即,根据在高温环境下形成的扩散层的形状,母材的Cu合金经由Ni层、Cu-Sn合金层扩散至Sn层,与Sn层反应而使Sn层厚减少。进而如果Sn层消失,则母材的Cu合金露出到最表层,进一步形成氧化铜(Cu2O膜),从而存在接触电阻升高的问题。鉴于上述情况,本专利技术的课题在于提供一种导电性条材,其在高温环境下维持低接触电阻,耐热性优异,并且低插入性优异。用于解决课题的手段本专利技术人对适合于车载部件、电气电子部件、引线框、继电器、开关、插口等的Sn镀覆材料进行了深入研究,发现下述导电性条材可解决课题,其为在由Cu或Cu合金构成的导电性基材上依次具有由Ni或Ni合金构成的层、以Cu为主要成分的层、由Cu和Sn构成的合金层的导电性条材,将这三个层的层厚分别规定为特定的范围,表面粗糙度Ra为特定的范围,在形成于表面的氧化物膜中包含Cu的氧化物和Sn的氧化物,其厚度为特定的范围,Sn的氧化物为特定的比例以上,将该导电性条材在温度140℃、120小时的条件下在大气中加热后的接触电阻在藉由Ag探针的负荷1N的条件下为特定的范围以下。根据本专利技术,提供下述手段。(1)一种导电性条材,其为在由Cu或Cu合金构成的导电性基材上依次具有由Ni或Ni合金构成的层、以Cu为主要成分的层、由Cu和Sn构成的合金层的导电性条材,其特征在于,上述由Ni或Ni合金构成的层的厚度为0.1μm~2.0μm,上述以Cu为主要成分的层的厚度为0.01μm~0.1μm,上述由Cu和Sn构成的合金层的厚度为0.1μm~2.0μm,表面粗糙度Ra为0.05μm~1.0μm,在形成于表面的氧化物膜中包含Cu的氧化物和Sn的氧化物,氧化物膜的厚度为50nm以下,Sn的氧化物的比例(%)为90%以上,并且将该导电性条材在温度140℃、120小时的条件下在大气中加热后的接触电阻在藉由Ag探针的负荷1N的条件下为10mΩ以下。(2)如(1)项所述的导电性条材,其中,上述由Ni或Ni合金构成的层的厚度为0.2μm~1.0μm,上述以Cu为主要成分的层的厚度为0.01μm~0.05μm,上述由Cu和Sn构成的合金层的厚度为0.4μm~1.5μm。(3)如(1)或(2)项所述的导电性条材,其中,在上述形成于表面的氧化物膜中铜的氧化物由CuO或Cu2O构成,Sn的氧化物由SnO或SnO2构成。(4)如(1)~(3)中任一项所述的导电性条材,其中,上述导电性条材的表面的动摩擦系数为0.30以下。专利技术的效果通过本专利技术的导电性条材,能够防止因表面的Cu系氧化物的生长导致的接触电阻的增加。另外,即便是因接点部分的滑动或磨损等而使表面被擦去、在新生面露出后再形成的氧化物膜,由于Sn的氧化物的比例(%)为90%以上(Cu系氧化物的比例不超过10%),实际使用中在高温下保持长时间后也能抑制接触电阻的上升,从而耐热性也优异。另外,本专利技术的导电性条材的插入力小,低插入性优异。此处,“擦去”是指下述现象:由于接点部滑动,表面的污垢和氧化物膜被去除,产生新生面。本专利技术的上述及其它特征和优点适当参照附图根据下述记载会更加明确。附图说明图1(a)是本专利技术的导电性条材的一个实施方式(表面不存在Sn或Sn合金层的情况)的侧剖视图,图1(b)是从纸面上方观察图1(a)时的俯视图。图2(a)是本专利技术的导电性条材的另一实施方式(表面以海岛状存在Sn或Sn合金层的情况)的侧剖视图,图2(b)是从纸面上方观察图2(a)时的俯视图。具体实施方式对本专利技术的导电性条材的一个优选实施方式进行详细说明。如图1(a)和图1(b)所示,本专利技术的导电性条材(10)为下述构成:在由Cu或Cu合金构成的导电性基材(1)上依次形成有由Ni或Ni合金构成的层(2)、以Cu为主要成分的层(3)、由Cu和Sn构成的合金层(例如Cu3Sn层、Cu6Sn5层等Cu-Sn合金层)(4)。导电性基材(1)的母材通常可以没有特别限制地使用在导电性材料中所用的由Cu或Cu合金构成的导电性基材。对导电性基材(1)的形状没有特别限制,例如为板、条、箔、线等。以下,作为实施方式,对板材、条材进行说明,但其形状本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种导电性条材,其为在由Cu或Cu合金构成的导电性基材上依次具有由Ni或Ni合金构成的层、以Cu为主要成分的层、由Cu和Sn构成的合金层的导电性条材,其特征在于,所述由Ni或Ni合金构成的层的厚度为0.1μm~2.0μm,所述以Cu为主要成分的层的厚度为0.01μm~0.1μm,所述由Cu和Sn构成的合金层的厚度为0.1μm~2.0μm,表面粗糙度Ra为0.05μm~1.0μm,在形成于表面的氧化物膜中包含Cu的氧化物和Sn的氧化物,氧化物膜的厚度为50nm以下,Sn的氧化物的比例以百分比计为90%以上,并且,关于将该导电性条材在温度140℃、120小时的条件下在大气中加热后的接触电阻,其在藉由Ag探针的负荷1N的条件下为10mΩ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.17 JP 2016-2036291.一种导电性条材,其为在由Cu或Cu合金构成的导电性基材上依次具有由Ni或Ni合金构成的层、以Cu为主要成分的层、由Cu和Sn构成的合金层的导电性条材,其特征在于,所述由Ni或Ni合金构成的层的厚度为0.1μm~2.0μm,所述以Cu为主要成分的层的厚度为0.01μm~0.1μm,所述由Cu和Sn构成的合金层的厚度为0.1μm~2.0μm,表面粗糙度Ra为0.05μm~1.0μm,在形成于表面的氧化物膜中包含Cu的氧化物和Sn的氧化物,氧化物膜的厚度为50nm以下,Sn的氧化物的比例以百分比计为9...

【专利技术属性】
技术研发人员:北河秀一橘昭赖奥野良和藤井惠人中津川达也川田绅悟
申请(专利权)人:古河电气工业株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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