电触点材料、电触点材料的制造方法和端子技术

本发明专利技术提供一种电触点材料，其即使在高温使用下也能抑制导电性基材材料扩散至最表层而抑制接触电阻的升高。一种电触点材料(10)及其制造方法、端子，该电触点材料(10)具有由铜或铜合金构成的导电性基材(1)、设置在上述导电性基材(1)上的第一中间层(2)、设置在上述第一中间层(2)上的第二中间层(3)和设置在上述第二中间层(3)上的由锡或锡合金构成的最表层(4)，上述第一中间层(2)从上述导电性基材(1)侧到上述第二中间层(3)侧由一层晶粒构成，在上述第一中间层(2)中，在相对于上述导电性基材和上述第一中间层的界面所成的角度为45°以上的方向伸长的晶界(5b)的密度为4μm/μm2以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电触点材料、电触点材料的制造方法和端子。
技术介绍
对于电触点材料而言，以往以来利用电传导性优异的铜或铜合金，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、利用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以往的材料。特别是作为电触点材料，在电接点部通用在铜或铜合金上镀覆有Sn或Sn合金的部件。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，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(Cu)等导电性基材的合金成分扩散至上述镀层中，在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，因此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中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。因此，对于抑制该导电性基材成分的扩散和抗氧化进行了各种研究。在专利文献1中，提出了一种耐热性优异的Sn镀层连接部件用导电材料，其在最表层Sn镀层与导电性基材表面之间，自最表层起依次形成有Cu-Sn合金层和Ni层。专利文献2中提出了在导电性基材上具有自最表面起依次形成有Sn层、Cu-Sn合金层和Ni或Cu层的构成，其中，增大Cu-Sn层的平均结晶粒径，并改善锡镀层的耐磨耗性。此外，在专利文献3中，提出了在导电性基材上具有自最表面起依次形成有Cu-Sn合金层和Ni层的构成，其中，使Cu-Sn层的Cu浓度自基体侧起朝表面侧逐渐减少，抑制最表层上的微动磨损现象。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-068026专利文献2：日本特开2009-097040专利文献3：日本特开2009-007668
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在上述现有技术中，不足以应对近年来的高温耐久性要求的提高。即，因高温环境化，母材的Cu经由Ni层、Cu-Sn合金层扩散至Sn层，与Sn层发生反应，Sn层减少。进一步，Sn层消失时，Cu在最表层露出，进一步形成氧化铜，从而存在接触电阻升高的问题。鉴于上述现有问题，本专利技术的课题在于提供一种电触点材料，其中，通过控制由镍、钴、它们的合金等构成的第一中间层的晶界，即使在高温使用下，也能抑制导电性基材材料扩散至最表层，从而抑制接触电阻的升高。用于解决课题的手段即，根据本专利技术，能够提供以下手段。(1)一种电触点材料，该电触点材料具有由铜或铜合金构成的导电性基材、设置在上述导电性基材上的第一中间层、设置在上述第一中间层上的第二中间层和设置在上述第二中间层上的由锡或锡合金构成的最表层，其特征在于，上述第一中间层从上述导电性基材侧到上述第二中间层侧由一层晶粒构成，在上述第一中间层中，在相对于上述导电性基材和上述第一中间层的界面所成的角度为45°以上的方向伸长的晶界的密度为4μm/μm2以下。(2)如(1)项所述的电触点材料，其中，上述第一中间层由镍、镍合金、钴或钴合金的任一种构成。(3)如(1)或(2)项所述的电触点材料，其中，上述第二中间层由铜或铜合金构成。(4)一种电触点材料的制造方法，其为制造(1)～(3)中任一项所述的电触点材料的方法，其特征在于，在导电性基材上以10A/dm2以上的电流密度镀覆第一中间层，在上述第一中间层上镀覆第二中间层，在上述第二中间层上镀覆最表层，在100～700℃进行30分钟～7秒钟的热处理。(5)一种电触点材料的制造方法，其为制造(1)～(3)中任一项所述的电触点材料的方法，其特征在于，在导电性基材上以5A/dm2以上的电流密度镀覆第一中间层，在上述第一中间层上镀覆第二中间层，在上述第二中间层上镀覆最表层，自上述最表层上起进行断面收缩加工，在100～700℃进行30分钟～7秒钟的热处理。(6)一种电触点材料的制造方法，其为制造(1)～(3)中任一项所述的电触点材料的方法，其特征在于，在导电性基材上以5A/dm2以上的电流密度镀覆第一中间层，自上述第一中间层上起进行断面收缩加工，在上述第一中间层上镀覆第二中间层，在上述第二中间层上镀覆最表层，在100～700℃进行30分钟～7秒钟的热处理。(7)一种电触点材料的制造方法，其为制造(1)～(3)中任一项所述的电触点材料的方法，其特征在于，在导电性基材上以5A/dm2以上的电流密度镀覆第一中间层，在上述第一中间层上镀覆第二中间层，自上述第二中间层上起进行断面收缩加工，在上述第二中间层上镀覆最表层，在100～700℃进行30分钟～7秒钟的热处理。(8)如(5)～(7)中任一项所述的电触点材料的制造方法，其中，上述断面收缩加工的加工率为30～70％。(9)一种端子，其包含(1)～(3)中任一项所述的电触点材料。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。专利技术效果本专利技术的电触点材料即使在高温使用下也能够抑制导电性基材材料扩散至最表层，从而能够抑制接触电阻的升高。附图说明图1为本专利技术的电触点材料的截面图，示意性示出第一中间层的晶界的状态。图2示意性示出对第一中间层的晶界的状态进行测定时的以约10°步幅切断试样的方法。具体实施方式在本专利技术的电触点材料中，在由铜或铜合金构成的导电性基材上具有第一中间层、第二中间层和由锡或锡合金构成的最表层。此外，第一中间层从导电性基材侧到第二中间层侧由一层晶粒构成。此外，在第一中间层中，通过使按照与导电性基材表面和第一中间层的界面所成的角度为45°以上的方式伸长的晶界的密度为4μm/μm2以下，来抑制导电性基材的Cu扩散至最表层的Sn、Sn合金层中。在Ni层等第一中间层中，对于Cu来说，与粒内扩散相比，晶界扩散占主导。据认为这是因为，特别是与导电性基材所成的角度为45°以上的晶界中的扩散的贡献与该角度小于45°的晶界中的扩散的贡献相比较大。因此，通过减少该角度为45°以上的晶界，能够抑制Cu从导电性基材扩散，从而在Sn层等最表层上Cu露出而形成氧化铜，在高温使用下也能够抑制接触电阻的升高。此外，在本专利技术的电触点材料中，“第一中间层从导电性基材侧到第二中间层侧由一层结晶粒构成”是指，构成第一中间层的晶粒的晶界的界面从导电性基材与Ni层等第一中间层的界面贯穿至Ni层等第一中间层与Cu第二中间层的界面。第一中间层为1个晶粒横向排列而构成的层，晶界贯通第一中间层。参照图1对其进行说明。图中，电触点材料10的构成为在由铜或铜合金构成的导电性基材1上依次设置有Ni等第一中间层2、铜等第二中间层3、由锡或锡合金构成的最表层4。第一中间层2从导电性基材1侧到第二中间层3侧由一层晶粒构成。其中，构成第一中间层2的晶粒6的晶界5a、5b存在有与导电性基材1和第一中间层2的界面所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电触点材料，该电触点材料具有由铜或铜合金构成的导电性基材、设置在所述导电性基材上的第一中间层、设置在所述第一中间层上的第二中间层和设置在所述第二中间层上的由锡或锡合金构成的最表层，其特征在于，所述第一中间层从所述导电性基材侧到所述第二中间层侧由一层晶粒构成，在所述第一中间层中，在相对于所述导电性基材和所述第一中间层的界面所成的角度为45°以上的方向伸长的晶界的密度为4μm/μm2以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.30 JP 2014-1129731.一种电触点材料，该电触点材料具有由铜或铜合金构成的导电性基材、设置在所述导电性基材上的第一中间层、设置在所述第一中间层上的第二中间层和设置在所述第二中间层上的由锡或锡合金构成的最表层，其特征在于，所述第一中间层从所述导电性基材侧到所述第二中间层侧由一层晶粒构成，在所述第一中间层中，在相对于所述导电性基材和所述第一中间层的界面所成的角度为45°以上的方向伸长的晶界的密度为4μm/μm2以下。2.如权利要求1所述的电触点材料，其中，所述第一中间层由镍、镍合金、钴或钴合金的任一种构成。3.如权利要求1或2所述的电触点材料，其中，所述第二中间层由铜或铜合金构成。4.一种电触点材料的制造方法，其为制造权利要求1～3中任一项所述的电触点材料的方法，其特征在于，在导电性基材上以10A/dm2以上的电流密度镀覆第一中间层，在所述第一中间层上镀覆第二中间层，在所述第二中间层上镀覆最表层，在100℃～700℃进行30分钟～7秒钟的热处理。5.一种电触点材料的制造方法，其为制造权利要求1～3中任一项所述的电触点...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥野良和，小林良聪，中津川达也，水户濑贤悟，橘昭赖，川田绅悟，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，古河AS株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP