Sn镀覆材料及其制造方法技术

在由铜或铜合金构成的基材(10)的表面实施了Sn镀覆的镀Sn材料中，基材(10)的表面形成由Ni和Cu‑Ni中的至少一方构成的基底层(12)，该基底层(12)的表面形成通过由大量的Cu‑Sn类合金的结晶粒构成的Cu‑Sn类合金层(14)、和最外表面的位于相邻的Cu‑Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层(16)构成的最外层，最外表面中Sn层(16)所占的面积率为20～80％，Sn层(16)的最大厚度小于Cu‑Sn类合金的结晶粒的平均粒径。

【技术实现步骤摘要】
Sn镀覆材料及其制造方法
本专利技术涉及Sn镀覆材料及其制造方法，特别涉及用作可插拔的连接端子等的材料的Sn镀覆材料及其制造方法。
技术介绍
以往，作为可插拔的连接端子的材料，使用在铜和铜合金等导体原料的最外层实施了镀Sn的Sn镀覆材料。特别地，Sn镀覆材料的接触电阻小，从接触可靠性、耐腐蚀性、锡焊性、经济性等方面考虑，一直用作以下产品的材料：汽车，移动电话、计算机等信息通讯机器，机器人等工业机器的控制基板，连接器、引线框、继电器、开关等端子和汇流条。作为这种Sn镀覆材料，提出了下述实施了镀覆的铜或铜合金：在铜或铜合金的表面上形成有Ni或Ni合金层、最外表面侧形成有Sn或Sn合金层、Ni或Ni合金层与Sn或Sn合金层之间形成有1层以上的以Cu和Sn为主成分的中间层或以Cu、Ni和Sn为主成分的中间层、这些中间层中的至少一层中间层含有Cu含量在50重量％以下且Ni含量在20重量％以下的层(例如，参照日本专利特开2003-293187号公报)。另外，提出了下述连接部件用导电材料：在由Cu带板构成的母材的表面依次形成有Cu含量为20～70at％且平均厚度为0.2～3.0μm的Cu-Sn合金被覆层和平均厚度为0.2～5.0μm的Sn被覆层，其表面经回流处理(日文：リフロー処理)，至少一个方向上的算术平均粗糙度Ra在0.15μm以上且所有方向上的算术平均粗糙度Ra在3.0μm以下，Sn被覆层的表面形成一部分露出的Cu-Sn合金被覆层，Cu-Sn合金被覆层的材料表面露出面积率为3～75％(例如，参照日本专利特开2006-183068号公报)。但是，日本专利特开2003-293187号公报的Sn镀覆材料虽然锡焊性、抗晶须性(日文：耐ウィスカ性)以及耐热可靠性和成形加工性良好，但是如果该Sn镀覆材料用作可插拔的连接端子等的材料，则存在连接端子插入时插入力变高的问题。另外，日本专利特开2006-183068号公报的Sn镀覆材料为了使用作可插拔的连接端子等的材料时的插入力变低，需在基材的表面粗糙化后再实施镀覆，因此制造成本变高。
技术实现思路
于是，本专利技术鉴于上述以往的问题点，目的在于提供作为可插拔的连接端子等电气元件的材料使用时的插入力低的Sn镀覆材料和以低成本制造该Sn镀覆材料的方法。本专利技术者为解决上述问题进行了仔细研究，结果发现在由铜或铜合金构成的基材的表面实施了Sn镀覆的Sn镀覆材料中，基材表面形成由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成的基底层，该基底层的表面形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，通过使最外表面中Sn层所占的面积率为20～80％且Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径，能够以低成本制造作为可插拔的连接端子等电气元件的材料使用时的插入力低的Sn镀覆材料，从而完成了本专利技术。即，本专利技术的Sn镀覆材料是在由铜或铜合金构成的基材的表面实施了Sn镀覆的Sn镀覆材料，该材料的特征是，基材的表面形成由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成的基底层，该基底层的表面形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，最外表面中Sn层所占的面积比率为20～80％，Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。该Sn镀覆材料中，Cu-Sn类合金层优选由Cu-Sn合金与Cu-Ni-Sn合金构成。这种情况下，Cu-Sn合金优选由Cu6Sn5构成，Cu-Ni-Sn合金优选由(Cu,Ni)6Sn5构成。另外，Cu-Sn系合金的结晶粒的平均粒径优选为1.5～3μm，Sn层的最大厚度优选为0.2～1.0μm，Sn层的平均厚度优选为0.05～0.4μm。另外，Cu-Sn系合金层的厚度优选为0.4～1.5μm，基底层的厚度优选为0.05～0.5μm。进一步，优选最外表面的算术平均粗糙度Ra为0.05～0.2μm、最大高度Ry为0.3～1.5μm。另外，本专利技术的Sn镀覆材料的制造方法的特征在于，对由铜或铜合金构成的基材表面实施处理后，基材的表面依次形成Ni镀覆层、Cu镀覆层和Sn镀覆层，之后通过热处理形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，使最外表面中Sn层所占的面积比率为20～80％，同时使Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。该Sn镀覆材料的制造方法中，优选通过对基材的表面进行处理，使基材的表面的算术平均粗糙度Ra为0.05～0.2μm、最大高度Ry为0.4～1.5μm、十点平均粗糙度Rz为0.15～1.0μm。另外，优选使Ni镀覆层的厚度为0.05～0.5μm、Cu镀覆层的厚度为0.1～0.7μm、Sn镀覆层的厚度为0.5～1.5μm。另外，优选使Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度的比为1.5～5、Sn镀覆层的厚度相对于Cu镀覆层的厚度与Ni镀覆层的厚度之和的比为1～3.5。进一步，优选设定温度和时间来实施热处理，以使300～800℃的温度范围内Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径为1.5～3μm、Sn层的最大厚度为0.2～1.0μm。另外，优选设定温度和时间来实施热处理，以使300～800℃的温度范围内Sn层的平均厚度为0.05～0.4μm。这种情况下，优选设定热处理的温度和时间，以使Sn镀覆层通过热处理熔融后进一步消耗的Sn镀覆层的厚度(μm)在{热处理前的Sn镀覆层的厚度(μm)-0.7(μm)}以上且在{热处理前的Sn镀覆层的厚度(μm)-0.35(μm)}以下。另外，本专利技术的电气元件的特征在于将上述Sn镀覆材料作为材料使用。如果利用本专利技术，则能够以低成本制造作为可插拔的连接端子等电气元件的材料使用时的插入力低的Sn镀覆材料。附图的简要说明图1是简要表示本专利技术的Sn镀覆材料的实施方式的剖视图。图2是说明本专利技术的Sn镀覆材料的实施方式的与最外表面大致垂直的剖面中，经过Sn层的最大深度的点和与该Sn层相邻的Cu-Sn类合金层的最外表面的大致中心位置的交点的直线与Cu-Sn类合金层的最外表面之间的角度θ的图。具体实施方式本专利技术的Sn镀覆材料的实施方式如图1所示，在由铜或铜合金构成的基材10的表面实施了Sn镀覆的镀Sn材料中，基材10的表面形成由Ni和Cu-Ni合金中的至少一方构成的基底层12，该基底层12的表面形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层14、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层16构成的最外层，最外表面中Sn层16所占的面积率为20～80％(优选为30～75％、更优选为30～70％)，Sn层16的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。如果将这样构成的Sn镀覆材料作为可插拔的连接端子的材料使用，则能够防止最外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Sn镀覆材料，它是在由铜或铜合金构成的基材的表面实施Sn镀覆后的Sn镀覆材料，其特征在于，基材的表面形成由Ni和Cu-Ni中的至少一方构成的基底层，该基底层的表面形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，最外表面中Sn层所占的面积率为20～80％，Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。/n

【技术特征摘要】
20140304 JP 2014-041170;20150219 JP 2015-0301401.Sn镀覆材料，它是在由铜或铜合金构成的基材的表面实施Sn镀覆后的Sn镀覆材料，其特征在于，基材的表面形成由Ni和Cu-Ni中的至少一方构成的基底层，该基底层的表面形成通过由大量的Cu-Sn类合金的结晶粒构成的Cu-Sn类合金层、和最外表面的位于相邻的Cu-Sn类合金的结晶粒间的凹部内的Sn层构成的最外层，最外表面中Sn层所占的面积率为20～80％，Sn层的最大厚度小于Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径。


2.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Cu-Sn类合金层由Cu-Sn合金与Cu-Ni-Sn合金构成。


3.如权利要求2所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Cu-Sn合金由Cu6Sn5构成，所述Cu-Ni-Sn合金由(Cu,Ni)6Sn5构成。


4.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Cu-Sn类合金的结晶粒的平均粒径为1.5～3μm。


5.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Sn层的最大厚度为0.2～1.0μm。


6.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Sn层的平均厚度为0.05～0.4μm。


7.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述Cu-Sn类合金层的厚度为0.4～1.5μm。


8.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述基底层的厚度为0.05～0.5μm。


9.如权利要求1所述的Sn镀覆材料，其特征在于，所述最外表面的算术平均粗糙度Ra为0.05～0.2μm，最大高度Ry为0.3～1.5μm。


10.Sn镀覆材料的制造方法，其特征在于，对由铜或铜合金构成的基材的表面实施处理后，基材的表面依次形成Ni镀覆层、Cu镀覆层和Sn镀覆层，之后...

【专利技术属性】
技术研发人员：村田达则，小谷浩隆，远藤秀树，菅原章，园田悠太，加藤哲男，大住英树，豊泉隼，
申请(专利权)人：同和金属技术有限公司，矢崎总业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP