连接器用端子材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种发挥优异的电连接特性并且将动摩擦系数降低至0.3以下，从而插拔性优异的连接器用端子材料。所述连接器用端子材料在由铜或铜合金构成的基材上依次层叠镍或镍合金层、铜锡合金层及锡层而成，锡层的平均厚度为0.2μm以上且1.2μm以下，铜锡合金层是以Cu6Sn5作为主成分，Cu6Sn5的铜的一部分被镍取代的化合物合金层，平均结晶粒径为0.2μm以上且1.5μm以下，一部分露出于锡层的表面，该露出面积率为1％以上且60％以下，镍或镍合金层的平均厚度为0.05μm以上且1.0μm以下，平均结晶粒径为0.01μm以上且0.5μm以下，结晶粒径的标准偏差/平均结晶粒径为1.0以下，与铜锡合金层接触的面的表面粗糙度Ra为0.005μm以上且0.5μm以下，表面的动摩擦系数为0.3以下。

Terminal materials for connectors and their manufacturing methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】连接器用端子材料及其制造方法
本专利技术涉及一种使用于汽车或民用设备等电配线的连接的连接器用端子，尤其涉及一种作为多针连接器用的端子有用的连接器用端子材料及其制造方法。本申请主张基于2017年1月17日申请的日本专利申请2017-6184的优先权，并将其内容援用于此。
技术介绍
作为连接器用端子材料，广泛使用有通过在由铜或铜合金构成的基材上实施镀铜(Cu)及镀锡(Sn)之后进行回焊处理而在表层的锡层的下层形成有铜锡(Cu-Sn)合金层的连接器用端子材料。近年来，例如在汽车中电装化急速地发展，伴随着电装设备的多功能化、高集成化，所使用的连接器的小型化、多针化变得显著。若连接器多针化，则即使每一单针的插入力小，但在插入连接器时连接器整体也需要较大的力，从而生产率可能会降低。因此，尝试着减小镀锡铜端子材料的摩擦系数来降低每一单针的插入力。例如，有使基材粗糙而规定铜锡合金层的表面露出度的连接器(专利文献1)，但是存在接触电阻增大等问题。并且，也有在基材上形成镍或镍合金层，并在其上面通过由Cu6Sn5的铜的一部分被镍(Ni)取代的化合物合金构成的层来形成铜锡合金层，并规定该铜锡合金层的表面露出度的连接器(专利文献2及3)，但是存在耐磨性差等问题。专利文献1：日本特开2007-100220号公报专利文献2：日本特开2014-240520号公报专利文献3：日本特开2016-056424号公报为了降低镀锡铜端子材料的摩擦系数，若对表层的锡层进行薄化，使比锡更硬的铜锡合金层的一部分露出于表层，则能够使摩擦系数非常小。然而，若铜锡合金层露出于表层，则在表层形成铜氧化物，其结果，引起接触电阻的增大。并且，若将铜锡合金层与锡层的界面设为陡峭的凹凸形状，将表层附近设为锡与铜锡合金的复合结构，则能够使位于硬的铜锡合金层之间的软的锡发挥润滑剂的作用而减小动摩擦系数，但是，存在耐磨性差等问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于所述的问题而完成的，其目的在于，提供一种连接器用端子材料及其制造方法，所述连接器用端子材料发挥优异的电连接特性，并且将动摩擦系数降低至0.3以下，从而插拔性优异。为了防止来自基材的铜的扩散，在基材上形成镍或镍合金层。关于该镍或镍合金层的上面的铜锡合金层与锡层，如前所述那样，若将铜锡合金层与锡层的界面设为陡峭的凹凸形状，并将表层附近设为锡与铜锡合金的复合结构，则能够使位于硬的铜锡合金层之间的软的锡发挥润滑剂的作用而降低动摩擦系数。但是，为了将铜锡合金层设为陡峭的凹凸形状，并将表层附近设为锡与铜锡合金的复合结构，需要将镀锡层及镀铜层的镀膜厚度设为限定的范围，从而导致耐磨性的降低。为了提高耐磨性，需要将比锡层更硬的铜锡合金层形成为较厚，为此，需要将镀铜层的厚度增厚。然而，若是单纯地将镀铜层的厚度增厚，则无法将铜锡合金层设为陡峭的凹凸形状。本专利技术人们努力研究的结果，发现通过将存在于铜锡合金层与基材之间的镍或镍合金层的结晶粒径控制成微细，即使将镀铜层的厚度增厚也能够将铜锡合金层设为陡峭的凹凸形状，从而能够同时实现因表层附近的锡与铜锡合金的复合结构化所致的动摩擦系数的减小，以及耐磨性的提高。而且，通过缩小镍或镍合金层的表面粗糙度Ra及结晶粒径的偏差，从而能够抑制在磨损发展至镍或镍合金层时，由于突出的部分预先磨损而产生的磨损粉末发挥磨削效果来加速磨损速度，并能够提高耐磨性及光泽度。基于这种见解，采用以下的解决方式。即，本专利技术的连接器用端子材料在由铜或铜合金构成的基材上依次层叠镍或镍合金层、铜锡合金层、锡层而成，所述锡层的平均厚度为0.2μm以上且1.2μm以下，所述铜锡合金层是以Cu6Sn5作为主成分，该Cu6Sn5的铜的一部分被镍取代的化合物合金层，平均结晶粒径为0.2μm以上且1.5μm以下，一部分露出于所述锡层的表面，露出于所述锡层的表面的所述铜锡合金层的露出面积率为1％以上且60％以下，所述镍或镍合金层的平均厚度为0.05μm以上且1.0μm以下，平均结晶粒径为0.01μm以上且0.5μm以下，结晶粒径的标准偏差÷平均结晶粒径(以下，标记为结晶粒径的标准偏差/平均结晶粒径)为1.0以下，所述镍或镍合金层的与所述铜锡合金层接触的面的算术平均粗糙度Ra为0.005μm以上且0.5μm以下，表面的动摩擦系数为0.3以下。将锡层的平均厚度设为0.2μm以上且1.2μm以下，这是因为，小于0.2μm时，导致电连接可靠性的降低，若超过1.2μm，则无法使表层成为锡与铜锡合金的复合结构而仅由锡所占据，因此动摩擦系数增大。锡层的上限厚度优选为1.1μm以下，更优选为1.0μm以下。铜锡合金层以Cu6Sn5作为主成分并存在该Cu6Sn5的铜的一部分被镍取代的(Cu,Ni)6Sn5合金，由此能够将与锡层的界面设为陡峭的凹凸形状。并且，将铜锡合金层的平均结晶粒径设为0.2μm以上且1.5μm以下，这是因为，小于0.2μm时，导致铜锡合金层过于微细，越露出于表面越不会沿纵向(表面法线方向)充分地生长，因此无法将端子材料表面的动摩擦系数设为0.3以下，若超过1.5μm，则会沿横向(与表面法线方向正交的方向)大幅地生长，而不会成为陡峭的凹凸形状，同样无法将动摩擦系数设为0.3以下。铜锡合金层的平均结晶粒径的下限优选为0.3μm以上，更优选为0.4μm以上，进一步优选为0.5μm以上。并且，铜锡合金层的平均结晶粒径的上限优选为1.4μm以下，更优选为1.3μm以下，进一步优选为1.2μm以下。将镍或镍合金层的平均厚度设为0.05μm以上且1.0μm以下，这是因为，小于0.05μm时，在(Cu,Ni)6Sn5合金中所含有的Ni含量变少，不能形成陡峭的凹凸形状的铜锡合金层，若超过1.0μm，则弯曲加工等变得困难。镍或镍合金层的平均厚度优选为0.075μm以上，更优选为0.1μm以上。另外，在使Ni或Ni合金层具有作为防止来自基材的Cu的扩散的障蔽层的功能并提高耐热性的情况时，优选将镀镍或镀镍合金层的厚度设为0.1μm以上。将镍或镍合金层的平均结晶粒径设为0.01μm以上且0.5μm以下，这是因为，小于0.01μm时，弯曲加工性及耐热性降低，若超过0.5μm，则在回焊处理时，镍或镍合金层的镍在铜锡合金层形成时难以被导入，从而在Cu6Sn5中不会含有镍。并且，根据滑动试验的使基材露出为止的次数优选为20次以上，但是已知在镍或镍合金层的结晶粒粗大时，不会成为20次以上。镍或镍合金层的平均结晶粒径的上限优选为0.4μm以下，更优选为0.3μm以下，进一步优选为0.2μm以下。镍或镍合金层中的结晶粒径的标准偏差/平均结晶粒径表示结晶粒径的偏差的指数，若该值为1.0以下，则即使将镀铜层的厚度增厚，在(Cu,Ni)6Sn5合金中所含有的Ni含量也增加，从而能够将与锡层的界面设为陡峭的凹凸形状。镍或镍合金层中的结晶粒径的标准偏差/平均结晶粒径优选为0.95以下，更优选为0.9以下。将镍或镍合金层的与铜锡合金层接触的面的算术平均粗糙度Ra设为0.005μm以上且0.5μm以下，这是因为，若超过0.5μm，则会形成突出于镍或镍合金层的部分，从而在磨损发展至镍或镍合金层时，由于突出的部分预先磨损而产生的磨损粉末发挥磨削效果来加速磨损速度，从而根据滑动试验的使基材露出为止的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连接器用端子材料，所述连接器用端子材料在由铜或铜合金构成的基材上依次层叠镍或镍合金层、铜锡合金层及锡层而成，其特征在于，所述锡层的平均厚度为0.2μm以上且1.2μm以下，所述铜锡合金层是以Cu6Sn5作为主成分，该Cu6Sn5的铜的一部分被镍取代的化合物合金层，平均结晶粒径为0.2μm以上且1.5μm以下，一部分露出于所述锡层的表面，露出于所述锡层的表面的所述铜锡合金层的露出面积率为1％以上且60％以下，所述镍或镍合金层的平均厚度为0.05μm以上且1.0μm以下，平均结晶粒径为0.01μm以上且0.5μm以下，结晶粒径的标准偏差/平均结晶粒径为1.0以下，所述镍或镍合金层的与所述铜锡合金层接触的面的算术平均粗糙度Ra为0.005μm以上且0.5μm以下，表面的动摩擦系数为0.3以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.17 JP 2017-0061841.一种连接器用端子材料，所述连接器用端子材料在由铜或铜合金构成的基材上依次层叠镍或镍合金层、铜锡合金层及锡层而成，其特征在于，所述锡层的平均厚度为0.2μm以上且1.2μm以下，所述铜锡合金层是以Cu6Sn5作为主成分，该Cu6Sn5的铜的一部分被镍取代的化合物合金层，平均结晶粒径为0.2μm以上且1.5μm以下，一部分露出于所述锡层的表面，露出于所述锡层的表面的所述铜锡合金层的露出面积率为1％以上且60％以下，所述镍或镍合金层的平均厚度为0.05μm以上且1.0μm以下，平均结晶粒径为0.01μm以上且0.5μm以下，结晶粒径的标准偏差/平均结晶粒径为1.0以下，所述镍或镍合金层的与所述铜锡合金层接触的面的算术平均粗糙度Ra为0.005μm以上且0.5μm以下，表面的动摩擦系数为0.3以下。2.根据权利要求1所述的连接器用端子材料，其特征在于，在所述Cu6Sn5合金层中含有1原子％以上且25原子％以下的镍。3.根据权利要求1所述的连接器用端子材料，其特征在于，所述铜锡合金层由如下构成：Cu3Sn合金层，配置于所述镍或镍合金层的至少一部分的上面；和所述Cu6Sn5合金层，配置于该Cu3Sn合金层或者所述镍或镍合金层中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上雄基，牧一诚，船木真一，玉川隆士，中矢清隆，
申请(专利权)人：三菱伸铜株式会社，三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP