銅合金条の製造方法
【課題】銅合金条の表面にＮｉ／Ｃｕ／Ｓｎの３層めっきを施した後、リフロー処理を行う場合、リフロー後に最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存し、金属間化合物相が表面に露出することがない銅合金条の製造方法を提供する。
【解決手段】銅合金条の製造方法において、Ｃｕ合金母材１の表面にＮｉ層２のめっきを施した後、続いてＣｕ層３のＣｕめっき、Ｓｎ層４のＳｎめっきを、Ｓｎのめっき厚さ／Ｃｕのめっき厚さ比が６以下となるように施した後、リフロー処理を行う。
【解決手段】銅合金条の製造方法において、Ｃｕ合金母材１の表面にＮｉ層２のめっきを施した後、続いてＣｕ層３のＣｕめっき、Ｓｎ層４のＳｎめっきを、Ｓｎのめっき厚さ／Ｃｕのめっき厚さ比が６以下となるように施した後、リフロー処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車・民生機器等の電気配線の接続に使用されるかん合端子を有するコネクタおよびコネクタの材料となる表面処理された金属条およびその製造方法に関し、特に、低接触抵抗、耐食性、はんだ付け性以外に、高耐熱性および低挿入力を要求されるコネクタ用金属条に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車・民生機器等の電気配線の接続に使用されるコネクタ用端子には、低レベルの信号電圧および電流に対して高い電気的接続の信頼性が求められる重要な電気回路の場合などを除き、Ｓｎめっき（はんだめっき等のＳｎ合金めっきを含む）を施したＣｕまたはＣｕ合金が用いられている。
【０００３】
ＳｎめっきはＡｕめっきや、他の表面処理に比べて低コストである。また、Ｓｎは軟らかく（ビッカース硬度Ｈｖ≒３０）、表面に薄く安定な酸化皮膜があり、これは少しの力で破壊され、摺動動作を行うとＳｎ自体が有する低い接触抵抗値（５ｍΩ以下）を示す。
【０００４】
このような特徴からＳｎめっきは多く使われており、中でも、近年の環境負荷物質規制への対応から鉛を含まないＳｎめっき、特にウィスカの発生による回路ショート障害の報告のほとんどないリフローＳｎめっきが主流となっている。
【０００５】
しかし、一方、Ｓｎはその軟らかさから、コネクタの接点においてオスとメスを凝着させるガスタイト（気密）構造となるため、金めっき等で構成されるコネクタに比べ、コネクタの挿入力が高い。近年、電気・電子部品の回路数増大により、回路に電気信号を供給するコネクタの多極化が進んでおり、これに伴うコネクタ挿入力の増大が問題となっている。
【０００６】
例えば、自動車の組立ラインでは、コネクタを嵌合させる作業は、現在ほとんど人力で行われている。コネクタの挿入力が大きくなると、組立ラインで作業者に負担がかかり、作業効率の低下に直結する。このことから、Ｓｎめっき材の挿入力の低減が強く望まれている。
【０００７】
リフローによってめっき層内部に形成される化合物層（例えばＣｕ−Ｓｎ化合物）は硬いため、この化合物層の存在により、挿入力の低減が可能となる。挿入力低減の観点からは、化合物層は表面に露出していても最表面のＳｎ層の直下に存在していてもよいが、前者の場合、高温で放置すると表面に露出したＣｕ−Ｓｎ化合物のＣｕが酸化して酸化Ｃｕができてしまうため、接触抵抗が大きく増大してしまう。すなわち高耐熱性を有さない。
【０００８】
自動車においては安全性、環境性、快適性の追求から電装化が急速に進行している。これに伴い、回路数が増加するため、コネクタ用端子などの接続部品は省スペース化のためにエンジンルーム内への搭載が可能な高耐熱性が求められるようになってきている。よって、低挿入力と高耐熱性を両立させるためには、後者のようにＣｕ−Ｓｎ化合物を表面に露出させることなく、Ｃｕ−Ｓｎ化合物の上のＳｎ層の厚さを薄く制御する必要がある。
【０００９】
Ｃｕ−Ｓｎ化合物の上のＳｎ層の厚さが厚いと、Ｓｎは軟らかいので、挿入力が高くなってしまう。
【００１０】
従来、ＣｕまたはＣｕ合金の母材金属の表面上にＮｉまたはＮｉ合金、その上にＣｕとＳｎを主成分とする層、またはＣｕとＮｉとＳｎを主成分とする層が形成され、さらにその上にＳｎまたはＳｎ合金層が形成されているＣｕまたはＣｕ合金およびその製造方法が提案されている［特開２００３−２９３１８７号公報（特許文献１）］。
【００１１】
また、Ｃｕベース母材の上に拡散バリア層を介して、その上にＣｕ６Ｓｎ５を含む金属間化合物が形成されているＣｕベース材料が提案されている［（特開２００５−２５１７６２号公報（特許文献２）、特開２００６−２６９３６２号公報（特許文献３）］。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２９３１８７号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１７６２号公報
【特許文献３】特開２００６−２６９３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、Ｎｉ層とＳｎまたはＳｎ合金層の中間に主にＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物層がある場合も含まれる。Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物層は厚さ方向のアスペクト比が大きく、全体として化合物層の凹凸が非常に大きくなるため、一部、化合物層が表面に露出し、表面の耐食性を低下させたり、高温使用時の接触抵抗を非常に高くしてしまうという問題点がある。
【００１４】
また、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物層が表面に露出しないように、元々のＳｎめっき厚さを厚くすると、最表面ＳｎまたはＳｎ合金層の平均厚さが厚くなってしまい、コネクタ用部材として使用する際のコネクタの挿入力が高くなってしまう。
【００１５】
さらに、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物の凹部では高温使用時にＳｎとＮｉの固相拡散により下地のＮｉ層を食ってしまい、Ｎｉ層を消失させ、母材のＣｕ合金とＳｎまたはＳｎ合金層の反応がおきて、化合物層が表面に露出し、同じく表面の耐食性を低下させたり、高温使用時の接触抵抗を非常に高くしてしまうという問題点が生じる。
【００１６】
さらに、特許文献１では、リフロー温度を４００〜９００℃としているが、リフロー温度が高いほど、熱負荷（エネルギー負荷）が大きくなり、Ｓｎ／Ｃｕの相互拡散がより進むため、リフロー温度が４００〜９００℃と高い場合、最表面に残存するＳｎ（Ｓｎ−０．７Ｃｕ）層が薄く（または無く）なってしまう。
【００１７】
また、特許文献２、３では、金属間化合物としてＣｕ６Ｓｎ５層が形成された構造およびＣｕ６Ｓｎ５を含む群から選ばれた金属間化合物層が形成された構造が開示されているが、どのような条件（めっき層構成、リフロー条件）でＣｕ６Ｓｎ５相が選択的に形成されるかに関して明らかになっていない。すなわち、Ｃｕ６Ｓｎ５相を選択的に形成するためのリフローＳｎめっき付き銅合金条の製造方法が明らかになっていない。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、リフロー後に最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存し、金属間化合物相が表面に露出することがない銅合金条の製造方法を提供することにある。
【００１９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００２１】
すなわち、代表的なものの概要は、Ｃｕ合金母材の表面にＮｉめっきを施した後、続いてＣｕめっき、Ｓｎめっきを、Ｓｎのめっき厚さ／Ｃｕのめっき厚さ比が６以下となるように施した後、リフロー処理を行うものである。
【発明の効果】
【００２２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００２３】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、リフロー後に最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存し、金属間化合物相が表面に露出することがないので、高温使用時に露出した金属間化合物中のＣｕが酸化して、接触抵抗が非常に高くなってしまうようなことがおきず、高耐熱性が損なわれるようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法で製造した銅合金条を高温放置した際の表面層断面構造の変化を示す図である。
【図３】従来の銅合金条の製造方法および高温放置後の表面層断面構造の変化を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後のＮｉ層残存状況、最表面Ｓｎ層残存状況、接触抵抗の結果を比較例と共に示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のめっき後の断面写真である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のリフロー後の断面写真である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後の断面写真である。
【図８】比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のめっき後の断面写真である。
【図９】比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のリフロー後の断面写真である。
【図１０】比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２６】
図１により、本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法について説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を示す図である。
【００２７】
図１に示すように、まず、Ｃｕ合金母材１（金属条）の両面（図１には片面のみを示す）に電気めっきにより、Ｎｉ層２、Ｃｕ層３、Ｓｎ層４をこの順番に形成する。この時、Ｓｎ層４の厚さ／Ｃｕ層３の厚さ比を６以下となるようにする。
【００２８】
これにより、リフロー（熱処理）後、Ｎｉ層２の上に断面形状が上に凸の緩やかな半円状のＣｕ６Ｓｎ５層６が形成される。リフローはＳｎの融点２３２℃よりも高い温度で実施される。具体的には２４０℃以上４００℃未満が望ましく、より望ましくは２４０〜２６０℃である。リフロー温度での保持時間は０〜５ｍｉｎが望ましい。
【００２９】
リフロー（熱処理）後は、Ｃｕ６Ｓｎ５層６の上にＳｎ−０．７Ｃｕ層７が形成される。これは、リフローによってＳｎ層４が溶融し、溶融したＳｎ層４がＣｕ層３と反応することにより、元々のＣｕ層３、Ｓｎ層４部分全体が溶融し（Ｎｉ層２の一部も溶融する場合あり）、リフロー後の冷却（凝固）時にＮｉ層２の上にＣｕ６Ｓｎ５層６が析出し、残部は、一旦Ｃｕ層３がＳｎ層４に溶け込んでいるため、Ｓｎ−０．７Ｃｕ共晶相となる。
【００３０】
また、Ｓｎ−０．７Ｃｕ層７が非常に薄い場合、Ｓｎ−０．７Ｃｕ共晶相中のＣｕ６Ｓｎ５が全てＣｕ６Ｓｎ５層６の直上に集まる場合もあり、この場合は、Ｓｎ−０．７Ｃｕ層７は純Ｓｎ層となる。
【００３１】
また、リフロー（熱処理後）は、Ｎｉ層２とＣｕ６Ｓｎ５層６の間にわずかであるが、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５が析出する。
【００３２】
なお、Ｓｎ層４の厚さ／Ｃｕ層３の厚さ比は４以上６以下がより望ましい。これにより、リフロー（熱処理）後および高温放置後、Ｓｎ−０．７Ｃｕ層７（場合によっては純Ｓｎ層）が最表面に残りやすくなる。
【００３３】
また、Ｎｉ層２の厚さは０．４μｍ以上が望ましい。これにより、リフロー（熱処理）後および高温放置後にＮｉ層２が消失しない。もし、Ｎｉ層２の厚さが０．４μｍ未満と薄いと、リフロー後、Ｃｕ６Ｓｎ５相が選択的に析出したとしても、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物が析出する場合と同様、Ｃｕ６Ｓｎ５の薄い部分で、高温使用時にＳｎとＮｉの固相拡散によりＮｉ層２が食われ、Ｎｉ層２が消失し、Ｃｕ合金母材１とＳｎ−０．７Ｃｕ層７（場合によっては純Ｓｎ層）の反応がおきて、金属間化合物相が異常成長して化合物層が表面に露出し、高温使用時の接触抵抗を非常に高くしてしまう。
【００３４】
さらにＮｉ層２、Ｃｕ層３、Ｓｎ層４の厚さの合計、すなわち、めっき総厚は、２．５μｍ以下が望ましい。総厚が２．５μｍよりも厚いと、コネクタ用の部材として、折り曲げ加工する際に、表面層がひび割れしたり、ひどい場合には剥離してしまう。コネクタ用途なので、Ｃｕ合金母材１には、低電気抵抗、バネ性の観点から、リン青銅、コルソン合金のようなＣｕ合金が望ましいが、他のＣｕ合金材料でもよい。
【００３５】
次に、図２により、本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法で製造した銅合金条を高温放置した際の表面層断面構造の変化について説明する。図２は本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法で製造した銅合金条を高温放置した際の表面層断面構造の変化を示す図である。
【００３６】
図２に示すように、本発明の銅合金条の製造方法で製造（めっき、リフロー）した銅合金条は、１５０℃で１０００ｈの高温放置後もＮｉ層２が若干薄くなり、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物層５およびＣｕ６Ｓｎ５層６が若干成長しているが、Ｎｉ層２は残存し、最表面にＳｎ−０．７Ｃｕ層７も残存しており、Ｃｕ６Ｓｎ５層６は表面に露出していない。
【００３７】
高温放置後に大きな変化が見られないのは、Ｓｎ層４の厚さ／Ｃｕ層３の厚さ比を４以上６以下となるようすることにより、高温放置後もＳｎ−０．７Ｃｕ層７（場合によっては純Ｓｎ層）が最表面に残りやすくなったためである。
【００３８】
また、Ｎｉ層２の厚さを０．４μｍ以上とすることにより、高温放置後もＮｉ層２が消失しないようにしたためである。
【００３９】
次に、図３により、比較例として、従来の銅合金条の製造方法および高温放置後の表面層断面構造の変化について説明する。図３は従来の銅合金条の製造方法および高温放置後の表面層断面構造の変化を示す図である。
【００４０】
図３に示すように、従来の銅合金条の場合、Ｃｕ合金母材１の上にめっきにより形成されたＮｉ層２の上にＳｎ層４の厚さ／Ｃｕ層３の厚さ比が６より大きくなるように、もしくは規定せずに、Ｃｕ層３、Ｓｎ層４の順にめっきにより形成されている。
【００４１】
Ｓｎ層４の厚さ／Ｃｕ層３の厚さ比が６より大きい場合、リフロー（熱処理）によって、金属間化合物相としてＣｕ６Ｓｎ５相ではなく、厚さ方向のアスペクト比が大きく、凹凸が非常に大きいＮｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５が析出し、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５の一部が表面に露出してしまう。
【００４２】
また、Ｎｉ層２の食われは大きく、かなり薄くなってしまう。これをさらに１５０℃で１０００ｈ高温放置すると、Ｎｉ層２の一部が消失することにより、Ｃｕ合金母材１とＳｎ−０．７Ｃｕ層７が反応し、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物相５はさらに成長し、表面に露出する部分も多くなる。
【００４３】
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物相５の表面に露出した部分では、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物相５の中のＣｕが酸化し、Ｃｕ酸化物層８が形成される。最表面にＣｕ酸化物層８が形成されることにより、接触抵抗が著しく高くなってしまう。
【００４４】
このように、本実施の形態では、金属間化合物相としてＣｕ６Ｓｎ５相が選択的に析出し、Ｃｕ６Ｓｎ５化合物の断面形状は、上に凸の緩やかな半円状になるため、最表面に露出しにくい。また、Ｃｕ６Ｓｎ５相のＣｕの供給源は最初のＣｕ層３のみなので、リフローによりＣｕ層３が消失してＣｕ６Ｓｎ５層６が形成されるとそれ以降Ｃｕ６Ｓｎ５層６は、Ｃｕの一部がＮｉに置換されるのみで、固相ではＣｕ６Ｓｎ５相は大きく成長しない。
【００４５】
よって、最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存しやすい。また、Ｃｕ６Ｓｎ５相が選択的に析出する条件の中で、できる限りＳｎのめっき厚さを厚くすることにより、リフロー後、高温使用後も最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存しやすい。
【００４６】
さらに、Ｎｉ層２のめっき厚さを０．４μｍ以上とすることにより、リフローおよび高温使用でＮｉ層２の一部または全部が消失するようなことがない。これにより、母材のＣｕ合金とＳｎまたはＳｎ合金相が反応して、Ｃｕ−Ｓｎ化合物が異常成長して、表面に露出するようなことがない。
【００４７】
以上により、リフロー後に最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存し、金属間化合物相が表面に露出することがないので、高温使用時に露出した金属間化合物中のＣｕが酸化して、接触抵抗が非常に高くなってしまうようなことがおきず、高耐熱性が損なわれるようなことがない。
【００４８】
従来では、金属間化合物相としてＣｕ６Ｓｎ５相が選択的に析出せず、厚さ方向のアスペクト比が大きく、凹凸が非常に大きいＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物を析出する場合も、Ｓｎ層のめっき厚さを厚くすれば、金属間化合物相が表面に露出しないが、その場合は、最表面ＳｎまたはＳｎ合金層の平均厚さが厚くなってしまい、コネクタ用部材として使用する際のコネクタの挿入力が高くなってしまう。
【００４９】
これに対して、本実施の形態では、金属間化合物相としてＣｕ６Ｓｎ５相を選択的に析出させることにより、最表面のＳｎまたはＳｎ合金層の厚さを高精度に薄く制御することが可能となるため、高耐熱性と低挿入力を両立させることができる。
【実施例】
【００５０】
次に、図４〜図１０により、本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法の実施例について比較例と共に説明する。
【００５１】
図４は本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後のＮｉ層残存状況、最表面Ｓｎ層残存状況、接触抵抗の結果を比較例と共に示す図、図５は本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のめっき後の断面写真、図６本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のリフロー後の断面写真、図７は本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後の断面写真、図８は比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のめっき後の断面写真、図９は比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のリフロー後の断面写真、図１０は比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後の断面写真である。
【００５２】
まず、Ｃｕ合金母材１としてコルソン合金を用い、種々のＮｉ層２のＮｉめっき厚さ、Ｃｕ層３のＣｕめっき厚さ、Ｓｎ層４のＳｎめっき厚さの組合せでめっき層を形成後、Ｓｎめっきが溶融する温度でリフロー（熱処理）を行い、その後、１５０℃、１０００ｈの条件で高温放置を行った。
【００５３】
（実施例１）〜（実施例１４）
Ｎｉめっき厚さ０．４〜０．７μｍ、Ｓｎめっき厚さ／Ｃｕめっき厚さ比４．０〜６．０、めっき層総厚２．０〜２．５μｍの種々の組合せでめっき層形成後、Ｓｎめっきが溶融する温度でリフロー（熱処理）を行い、その後、１５０℃、１０００ｈの条件で高温放置を行った後のＮｉ層の残存状況、最表面Ｓｎ層の残存状況、接触抵抗を評価した結果を図４に比較例と共に示す。
【００５４】
図４に示すように、Ｎｉめっき厚さ０．４〜０．７μｍ、Ｓｎめっき厚さ／Ｃｕめっき厚さ比４．０〜６．０の範囲の実施例１〜１０では、何れも高温放置後にＮｉ層が完全に消失した部位は見当たらなかった。
【００５５】
また、最表面にはＳｎ−０．７Ｃｕ（Ｓｎ）層が残存しており、金属間化合物相の表面露出は見られなかった。また接触抵抗は０．６１〜０．６８ｍΩと何れも低かった。
【００５６】
図４に示す実施例１のめっき後の断面写真を図５に示す。図５に示すように、Ｃｕ合金１の上にＮｉ層２、Ｎｉ層２の上にＣｕ層３、Ｃｕ層３の上にＳｎ層４がある。めっき後の固相の状態でも、ＳｎへのＣｕの拡散は速いため、Ｃｕ層３の上にわずかではあるがＣｕ６Ｓｎ５相が析出している。
【００５７】
図４に示す実施例１のリフロー後の断面写真を図６に示す。図６に示すように、Ｃｕ合金母材１の上にＮｉ層２が残存しており、その上に断面形状が上に凸の緩やかな半円状のＣｕ６Ｓｎ５層６が形成されている。
【００５８】
また、その上にはＳｎ−０．７Ｃｕ層７が残存している。Ｎｉ層２とＣｕ６Ｓｎ５層６の間には、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５がわずかに析出している。
【００５９】
図４に示す実施例１の高温放置後の断面写真を図７に示す。図７に示すように、Ｃｕ合金母材１の上にＮｉ層２が残存しており、その上に断面形状が上に凸の緩やかな半円状のＣｕ６Ｓｎ５層６が形成されている。また、その上にはＳｎ−０．７Ｃｕ層７が残存している。Ｎｉ層２とＣｕ６Ｓｎ５層６の間には、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５がわずかに析出している。すなわち、リフロー後と大きな差は見られない。
【００６０】
（比較例１）〜（比較例９）
Ｎｉめっき厚さ０．３〜０．７μｍ、Ｓｎめっき厚さ／Ｃｕめっき厚さ比５．０〜９．０の範囲の比較例１〜７では、何れも高温放置後にＮｉ層が部分的に消失していた。また最表面にはＳｎ−０．７Ｃｕ（Ｓｎ）層が残存していない部分が多く、金属間化合物相の表面露出が多数見られた。また、接触抵抗は１．３８〜１．８２ｍΩと何れも実施例１〜１４の２倍以上と高かった。
【００６１】
また、Ｎｉめっき厚さ０．５μｍ、Ｓｎめっき厚さ／Ｃｕめっき厚さ比５．３の比較例８、９では、何れも高温放置後にＮｉ層が残存していたが、最表面にはＳｎ−０．７Ｃｕ（Ｓｎ）層が残存していない部分が多く、金属間化合物相の表面露出が多数見られた。その結果、接触抵抗は１．７３〜１．８５ｍΩと何れも実施例１〜１４の２倍以上と高かった。
【００６２】
図４に示す比較例７のめっき後の断面写真を図８に示す。図８に示すように、図５と同様、Ｃｕ合金母材１の上にＮｉ層２、Ｎｉ層２の上にＣｕ層３、Ｃｕ層３の上にＳｎ層４がある。
【００６３】
めっき後の固相の状態でも、ＳｎへのＣｕの拡散は速いため、Ｃｕ層の上にわずかではあるがＣｕ６Ｓｎ５相が析出している。
【００６４】
図４に示す比較例７のリフロー後の断面写真を図９に示す。図９に示すように、Ｃｕ合金母材１の上にＮｉ層２がかろうじて残存しているが、かなり目減りしている。また、その上には、金属間化合物相として、厚さ方向のアスペクト比が大きく、凹凸が非常に大きいＮｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５が析出している。さらに、その上にはＳｎ−０．７Ｃｕ層７が残存している。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５の表面露出は見られないが、一部はかなり表面近くまで成長している。
【００６５】
図４に示す比較例７の高温放置後の断面写真を図１０に示す。図１０に示すように、Ｃｕ合金母材１の上のＮｉ層２は大部分消失しており、それに伴い母材のＣｕ合金とＳｎ−０．７Ｃｕ相が反応して、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５が大きく成長し、最表面まで到達してしまっている。
【００６６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施するための形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施するための形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の金属条の主な利用形態はコネクタである。コネクタは電気・電子機器の組立てを簡便化するために、ケーブル同士、ケーブルと基板、基板同士を接続する際に使われるメス・オスが対となる接続器であり、かん合用端子を有する。一般的な要求特性は低接触抵抗、耐食性、はんだ付け性である。本発明の金属条は、特に、これらの要求特性以外に、高耐熱性および低挿入力も要求されるコネクタに対して利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１…Ｃｕ合金母材、２…Ｎｉ層、３…Ｃｕ層、４…Ｓｎ層、５…Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物、６…Ｃｕ６Ｓｎ５層、７…Ｓｎ−０．７Ｃｕ層、８…Ｃｕ酸化物層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車・民生機器等の電気配線の接続に使用されるかん合端子を有するコネクタおよびコネクタの材料となる表面処理された金属条およびその製造方法に関し、特に、低接触抵抗、耐食性、はんだ付け性以外に、高耐熱性および低挿入力を要求されるコネクタ用金属条に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車・民生機器等の電気配線の接続に使用されるコネクタ用端子には、低レベルの信号電圧および電流に対して高い電気的接続の信頼性が求められる重要な電気回路の場合などを除き、Ｓｎめっき（はんだめっき等のＳｎ合金めっきを含む）を施したＣｕまたはＣｕ合金が用いられている。
【０００３】
ＳｎめっきはＡｕめっきや、他の表面処理に比べて低コストである。また、Ｓｎは軟らかく（ビッカース硬度Ｈｖ≒３０）、表面に薄く安定な酸化皮膜があり、これは少しの力で破壊され、摺動動作を行うとＳｎ自体が有する低い接触抵抗値（５ｍΩ以下）を示す。
【０００４】
このような特徴からＳｎめっきは多く使われており、中でも、近年の環境負荷物質規制への対応から鉛を含まないＳｎめっき、特にウィスカの発生による回路ショート障害の報告のほとんどないリフローＳｎめっきが主流となっている。
【０００５】
しかし、一方、Ｓｎはその軟らかさから、コネクタの接点においてオスとメスを凝着させるガスタイト（気密）構造となるため、金めっき等で構成されるコネクタに比べ、コネクタの挿入力が高い。近年、電気・電子部品の回路数増大により、回路に電気信号を供給するコネクタの多極化が進んでおり、これに伴うコネクタ挿入力の増大が問題となっている。
【０００６】
例えば、自動車の組立ラインでは、コネクタを嵌合させる作業は、現在ほとんど人力で行われている。コネクタの挿入力が大きくなると、組立ラインで作業者に負担がかかり、作業効率の低下に直結する。このことから、Ｓｎめっき材の挿入力の低減が強く望まれている。
【０００７】
リフローによってめっき層内部に形成される化合物層（例えばＣｕ−Ｓｎ化合物）は硬いため、この化合物層の存在により、挿入力の低減が可能となる。挿入力低減の観点からは、化合物層は表面に露出していても最表面のＳｎ層の直下に存在していてもよいが、前者の場合、高温で放置すると表面に露出したＣｕ−Ｓｎ化合物のＣｕが酸化して酸化Ｃｕができてしまうため、接触抵抗が大きく増大してしまう。すなわち高耐熱性を有さない。
【０００８】
自動車においては安全性、環境性、快適性の追求から電装化が急速に進行している。これに伴い、回路数が増加するため、コネクタ用端子などの接続部品は省スペース化のためにエンジンルーム内への搭載が可能な高耐熱性が求められるようになってきている。よって、低挿入力と高耐熱性を両立させるためには、後者のようにＣｕ−Ｓｎ化合物を表面に露出させることなく、Ｃｕ−Ｓｎ化合物の上のＳｎ層の厚さを薄く制御する必要がある。
【０００９】
Ｃｕ−Ｓｎ化合物の上のＳｎ層の厚さが厚いと、Ｓｎは軟らかいので、挿入力が高くなってしまう。
【００１０】
従来、ＣｕまたはＣｕ合金の母材金属の表面上にＮｉまたはＮｉ合金、その上にＣｕとＳｎを主成分とする層、またはＣｕとＮｉとＳｎを主成分とする層が形成され、さらにその上にＳｎまたはＳｎ合金層が形成されているＣｕまたはＣｕ合金およびその製造方法が提案されている［特開２００３−２９３１８７号公報（特許文献１）］。
【００１１】
また、Ｃｕベース母材の上に拡散バリア層を介して、その上にＣｕ６Ｓｎ５を含む金属間化合物が形成されているＣｕベース材料が提案されている［（特開２００５−２５１７６２号公報（特許文献２）、特開２００６−２６９３６２号公報（特許文献３）］。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２９３１８７号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１７６２号公報
【特許文献３】特開２００６−２６９３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、Ｎｉ層とＳｎまたはＳｎ合金層の中間に主にＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物層がある場合も含まれる。Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物層は厚さ方向のアスペクト比が大きく、全体として化合物層の凹凸が非常に大きくなるため、一部、化合物層が表面に露出し、表面の耐食性を低下させたり、高温使用時の接触抵抗を非常に高くしてしまうという問題点がある。
【００１４】
また、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物層が表面に露出しないように、元々のＳｎめっき厚さを厚くすると、最表面ＳｎまたはＳｎ合金層の平均厚さが厚くなってしまい、コネクタ用部材として使用する際のコネクタの挿入力が高くなってしまう。
【００１５】
さらに、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物の凹部では高温使用時にＳｎとＮｉの固相拡散により下地のＮｉ層を食ってしまい、Ｎｉ層を消失させ、母材のＣｕ合金とＳｎまたはＳｎ合金層の反応がおきて、化合物層が表面に露出し、同じく表面の耐食性を低下させたり、高温使用時の接触抵抗を非常に高くしてしまうという問題点が生じる。
【００１６】
さらに、特許文献１では、リフロー温度を４００〜９００℃としているが、リフロー温度が高いほど、熱負荷（エネルギー負荷）が大きくなり、Ｓｎ／Ｃｕの相互拡散がより進むため、リフロー温度が４００〜９００℃と高い場合、最表面に残存するＳｎ（Ｓｎ−０．７Ｃｕ）層が薄く（または無く）なってしまう。
【００１７】
また、特許文献２、３では、金属間化合物としてＣｕ６Ｓｎ５層が形成された構造およびＣｕ６Ｓｎ５を含む群から選ばれた金属間化合物層が形成された構造が開示されているが、どのような条件（めっき層構成、リフロー条件）でＣｕ６Ｓｎ５相が選択的に形成されるかに関して明らかになっていない。すなわち、Ｃｕ６Ｓｎ５相を選択的に形成するためのリフローＳｎめっき付き銅合金条の製造方法が明らかになっていない。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、リフロー後に最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存し、金属間化合物相が表面に露出することがない銅合金条の製造方法を提供することにある。
【００１９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００２１】
すなわち、代表的なものの概要は、Ｃｕ合金母材の表面にＮｉめっきを施した後、続いてＣｕめっき、Ｓｎめっきを、Ｓｎのめっき厚さ／Ｃｕのめっき厚さ比が６以下となるように施した後、リフロー処理を行うものである。
【発明の効果】
【００２２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００２３】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、リフロー後に最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存し、金属間化合物相が表面に露出することがないので、高温使用時に露出した金属間化合物中のＣｕが酸化して、接触抵抗が非常に高くなってしまうようなことがおきず、高耐熱性が損なわれるようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法で製造した銅合金条を高温放置した際の表面層断面構造の変化を示す図である。
【図３】従来の銅合金条の製造方法および高温放置後の表面層断面構造の変化を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後のＮｉ層残存状況、最表面Ｓｎ層残存状況、接触抵抗の結果を比較例と共に示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のめっき後の断面写真である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のリフロー後の断面写真である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後の断面写真である。
【図８】比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のめっき後の断面写真である。
【図９】比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のリフロー後の断面写真である。
【図１０】比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２６】
図１により、本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法について説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を示す図である。
【００２７】
図１に示すように、まず、Ｃｕ合金母材１（金属条）の両面（図１には片面のみを示す）に電気めっきにより、Ｎｉ層２、Ｃｕ層３、Ｓｎ層４をこの順番に形成する。この時、Ｓｎ層４の厚さ／Ｃｕ層３の厚さ比を６以下となるようにする。
【００２８】
これにより、リフロー（熱処理）後、Ｎｉ層２の上に断面形状が上に凸の緩やかな半円状のＣｕ６Ｓｎ５層６が形成される。リフローはＳｎの融点２３２℃よりも高い温度で実施される。具体的には２４０℃以上４００℃未満が望ましく、より望ましくは２４０〜２６０℃である。リフロー温度での保持時間は０〜５ｍｉｎが望ましい。
【００２９】
リフロー（熱処理）後は、Ｃｕ６Ｓｎ５層６の上にＳｎ−０．７Ｃｕ層７が形成される。これは、リフローによってＳｎ層４が溶融し、溶融したＳｎ層４がＣｕ層３と反応することにより、元々のＣｕ層３、Ｓｎ層４部分全体が溶融し（Ｎｉ層２の一部も溶融する場合あり）、リフロー後の冷却（凝固）時にＮｉ層２の上にＣｕ６Ｓｎ５層６が析出し、残部は、一旦Ｃｕ層３がＳｎ層４に溶け込んでいるため、Ｓｎ−０．７Ｃｕ共晶相となる。
【００３０】
また、Ｓｎ−０．７Ｃｕ層７が非常に薄い場合、Ｓｎ−０．７Ｃｕ共晶相中のＣｕ６Ｓｎ５が全てＣｕ６Ｓｎ５層６の直上に集まる場合もあり、この場合は、Ｓｎ−０．７Ｃｕ層７は純Ｓｎ層となる。
【００３１】
また、リフロー（熱処理後）は、Ｎｉ層２とＣｕ６Ｓｎ５層６の間にわずかであるが、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５が析出する。
【００３２】
なお、Ｓｎ層４の厚さ／Ｃｕ層３の厚さ比は４以上６以下がより望ましい。これにより、リフロー（熱処理）後および高温放置後、Ｓｎ−０．７Ｃｕ層７（場合によっては純Ｓｎ層）が最表面に残りやすくなる。
【００３３】
また、Ｎｉ層２の厚さは０．４μｍ以上が望ましい。これにより、リフロー（熱処理）後および高温放置後にＮｉ層２が消失しない。もし、Ｎｉ層２の厚さが０．４μｍ未満と薄いと、リフロー後、Ｃｕ６Ｓｎ５相が選択的に析出したとしても、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物が析出する場合と同様、Ｃｕ６Ｓｎ５の薄い部分で、高温使用時にＳｎとＮｉの固相拡散によりＮｉ層２が食われ、Ｎｉ層２が消失し、Ｃｕ合金母材１とＳｎ−０．７Ｃｕ層７（場合によっては純Ｓｎ層）の反応がおきて、金属間化合物相が異常成長して化合物層が表面に露出し、高温使用時の接触抵抗を非常に高くしてしまう。
【００３４】
さらにＮｉ層２、Ｃｕ層３、Ｓｎ層４の厚さの合計、すなわち、めっき総厚は、２．５μｍ以下が望ましい。総厚が２．５μｍよりも厚いと、コネクタ用の部材として、折り曲げ加工する際に、表面層がひび割れしたり、ひどい場合には剥離してしまう。コネクタ用途なので、Ｃｕ合金母材１には、低電気抵抗、バネ性の観点から、リン青銅、コルソン合金のようなＣｕ合金が望ましいが、他のＣｕ合金材料でもよい。
【００３５】
次に、図２により、本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法で製造した銅合金条を高温放置した際の表面層断面構造の変化について説明する。図２は本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法で製造した銅合金条を高温放置した際の表面層断面構造の変化を示す図である。
【００３６】
図２に示すように、本発明の銅合金条の製造方法で製造（めっき、リフロー）した銅合金条は、１５０℃で１０００ｈの高温放置後もＮｉ層２が若干薄くなり、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物層５およびＣｕ６Ｓｎ５層６が若干成長しているが、Ｎｉ層２は残存し、最表面にＳｎ−０．７Ｃｕ層７も残存しており、Ｃｕ６Ｓｎ５層６は表面に露出していない。
【００３７】
高温放置後に大きな変化が見られないのは、Ｓｎ層４の厚さ／Ｃｕ層３の厚さ比を４以上６以下となるようすることにより、高温放置後もＳｎ−０．７Ｃｕ層７（場合によっては純Ｓｎ層）が最表面に残りやすくなったためである。
【００３８】
また、Ｎｉ層２の厚さを０．４μｍ以上とすることにより、高温放置後もＮｉ層２が消失しないようにしたためである。
【００３９】
次に、図３により、比較例として、従来の銅合金条の製造方法および高温放置後の表面層断面構造の変化について説明する。図３は従来の銅合金条の製造方法および高温放置後の表面層断面構造の変化を示す図である。
【００４０】
図３に示すように、従来の銅合金条の場合、Ｃｕ合金母材１の上にめっきにより形成されたＮｉ層２の上にＳｎ層４の厚さ／Ｃｕ層３の厚さ比が６より大きくなるように、もしくは規定せずに、Ｃｕ層３、Ｓｎ層４の順にめっきにより形成されている。
【００４１】
Ｓｎ層４の厚さ／Ｃｕ層３の厚さ比が６より大きい場合、リフロー（熱処理）によって、金属間化合物相としてＣｕ６Ｓｎ５相ではなく、厚さ方向のアスペクト比が大きく、凹凸が非常に大きいＮｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５が析出し、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５の一部が表面に露出してしまう。
【００４２】
また、Ｎｉ層２の食われは大きく、かなり薄くなってしまう。これをさらに１５０℃で１０００ｈ高温放置すると、Ｎｉ層２の一部が消失することにより、Ｃｕ合金母材１とＳｎ−０．７Ｃｕ層７が反応し、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物相５はさらに成長し、表面に露出する部分も多くなる。
【００４３】
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物相５の表面に露出した部分では、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物相５の中のＣｕが酸化し、Ｃｕ酸化物層８が形成される。最表面にＣｕ酸化物層８が形成されることにより、接触抵抗が著しく高くなってしまう。
【００４４】
このように、本実施の形態では、金属間化合物相としてＣｕ６Ｓｎ５相が選択的に析出し、Ｃｕ６Ｓｎ５化合物の断面形状は、上に凸の緩やかな半円状になるため、最表面に露出しにくい。また、Ｃｕ６Ｓｎ５相のＣｕの供給源は最初のＣｕ層３のみなので、リフローによりＣｕ層３が消失してＣｕ６Ｓｎ５層６が形成されるとそれ以降Ｃｕ６Ｓｎ５層６は、Ｃｕの一部がＮｉに置換されるのみで、固相ではＣｕ６Ｓｎ５相は大きく成長しない。
【００４５】
よって、最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存しやすい。また、Ｃｕ６Ｓｎ５相が選択的に析出する条件の中で、できる限りＳｎのめっき厚さを厚くすることにより、リフロー後、高温使用後も最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存しやすい。
【００４６】
さらに、Ｎｉ層２のめっき厚さを０．４μｍ以上とすることにより、リフローおよび高温使用でＮｉ層２の一部または全部が消失するようなことがない。これにより、母材のＣｕ合金とＳｎまたはＳｎ合金相が反応して、Ｃｕ−Ｓｎ化合物が異常成長して、表面に露出するようなことがない。
【００４７】
以上により、リフロー後に最表面にＳｎまたはＳｎ合金層が残存し、金属間化合物相が表面に露出することがないので、高温使用時に露出した金属間化合物中のＣｕが酸化して、接触抵抗が非常に高くなってしまうようなことがおきず、高耐熱性が損なわれるようなことがない。
【００４８】
従来では、金属間化合物相としてＣｕ６Ｓｎ５相が選択的に析出せず、厚さ方向のアスペクト比が大きく、凹凸が非常に大きいＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ化合物を析出する場合も、Ｓｎ層のめっき厚さを厚くすれば、金属間化合物相が表面に露出しないが、その場合は、最表面ＳｎまたはＳｎ合金層の平均厚さが厚くなってしまい、コネクタ用部材として使用する際のコネクタの挿入力が高くなってしまう。
【００４９】
これに対して、本実施の形態では、金属間化合物相としてＣｕ６Ｓｎ５相を選択的に析出させることにより、最表面のＳｎまたはＳｎ合金層の厚さを高精度に薄く制御することが可能となるため、高耐熱性と低挿入力を両立させることができる。
【実施例】
【００５０】
次に、図４〜図１０により、本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法の実施例について比較例と共に説明する。
【００５１】
図４は本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後のＮｉ層残存状況、最表面Ｓｎ層残存状況、接触抵抗の結果を比較例と共に示す図、図５は本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のめっき後の断面写真、図６本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のリフロー後の断面写真、図７は本発明の一実施の形態に係る銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後の断面写真、図８は比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のめっき後の断面写真、図９は比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条のリフロー後の断面写真、図１０は比較例の銅合金条の製造方法を用いて製造した銅合金条の高温放置後の断面写真である。
【００５２】
まず、Ｃｕ合金母材１としてコルソン合金を用い、種々のＮｉ層２のＮｉめっき厚さ、Ｃｕ層３のＣｕめっき厚さ、Ｓｎ層４のＳｎめっき厚さの組合せでめっき層を形成後、Ｓｎめっきが溶融する温度でリフロー（熱処理）を行い、その後、１５０℃、１０００ｈの条件で高温放置を行った。
【００５３】
（実施例１）〜（実施例１４）
Ｎｉめっき厚さ０．４〜０．７μｍ、Ｓｎめっき厚さ／Ｃｕめっき厚さ比４．０〜６．０、めっき層総厚２．０〜２．５μｍの種々の組合せでめっき層形成後、Ｓｎめっきが溶融する温度でリフロー（熱処理）を行い、その後、１５０℃、１０００ｈの条件で高温放置を行った後のＮｉ層の残存状況、最表面Ｓｎ層の残存状況、接触抵抗を評価した結果を図４に比較例と共に示す。
【００５４】
図４に示すように、Ｎｉめっき厚さ０．４〜０．７μｍ、Ｓｎめっき厚さ／Ｃｕめっき厚さ比４．０〜６．０の範囲の実施例１〜１０では、何れも高温放置後にＮｉ層が完全に消失した部位は見当たらなかった。
【００５５】
また、最表面にはＳｎ−０．７Ｃｕ（Ｓｎ）層が残存しており、金属間化合物相の表面露出は見られなかった。また接触抵抗は０．６１〜０．６８ｍΩと何れも低かった。
【００５６】
図４に示す実施例１のめっき後の断面写真を図５に示す。図５に示すように、Ｃｕ合金１の上にＮｉ層２、Ｎｉ層２の上にＣｕ層３、Ｃｕ層３の上にＳｎ層４がある。めっき後の固相の状態でも、ＳｎへのＣｕの拡散は速いため、Ｃｕ層３の上にわずかではあるがＣｕ６Ｓｎ５相が析出している。
【００５７】
図４に示す実施例１のリフロー後の断面写真を図６に示す。図６に示すように、Ｃｕ合金母材１の上にＮｉ層２が残存しており、その上に断面形状が上に凸の緩やかな半円状のＣｕ６Ｓｎ５層６が形成されている。
【００５８】
また、その上にはＳｎ−０．７Ｃｕ層７が残存している。Ｎｉ層２とＣｕ６Ｓｎ５層６の間には、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５がわずかに析出している。
【００５９】
図４に示す実施例１の高温放置後の断面写真を図７に示す。図７に示すように、Ｃｕ合金母材１の上にＮｉ層２が残存しており、その上に断面形状が上に凸の緩やかな半円状のＣｕ６Ｓｎ５層６が形成されている。また、その上にはＳｎ−０．７Ｃｕ層７が残存している。Ｎｉ層２とＣｕ６Ｓｎ５層６の間には、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５がわずかに析出している。すなわち、リフロー後と大きな差は見られない。
【００６０】
（比較例１）〜（比較例９）
Ｎｉめっき厚さ０．３〜０．７μｍ、Ｓｎめっき厚さ／Ｃｕめっき厚さ比５．０〜９．０の範囲の比較例１〜７では、何れも高温放置後にＮｉ層が部分的に消失していた。また最表面にはＳｎ−０．７Ｃｕ（Ｓｎ）層が残存していない部分が多く、金属間化合物相の表面露出が多数見られた。また、接触抵抗は１．３８〜１．８２ｍΩと何れも実施例１〜１４の２倍以上と高かった。
【００６１】
また、Ｎｉめっき厚さ０．５μｍ、Ｓｎめっき厚さ／Ｃｕめっき厚さ比５．３の比較例８、９では、何れも高温放置後にＮｉ層が残存していたが、最表面にはＳｎ−０．７Ｃｕ（Ｓｎ）層が残存していない部分が多く、金属間化合物相の表面露出が多数見られた。その結果、接触抵抗は１．７３〜１．８５ｍΩと何れも実施例１〜１４の２倍以上と高かった。
【００６２】
図４に示す比較例７のめっき後の断面写真を図８に示す。図８に示すように、図５と同様、Ｃｕ合金母材１の上にＮｉ層２、Ｎｉ層２の上にＣｕ層３、Ｃｕ層３の上にＳｎ層４がある。
【００６３】
めっき後の固相の状態でも、ＳｎへのＣｕの拡散は速いため、Ｃｕ層の上にわずかではあるがＣｕ６Ｓｎ５相が析出している。
【００６４】
図４に示す比較例７のリフロー後の断面写真を図９に示す。図９に示すように、Ｃｕ合金母材１の上にＮｉ層２がかろうじて残存しているが、かなり目減りしている。また、その上には、金属間化合物相として、厚さ方向のアスペクト比が大きく、凹凸が非常に大きいＮｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５が析出している。さらに、その上にはＳｎ−０．７Ｃｕ層７が残存している。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５の表面露出は見られないが、一部はかなり表面近くまで成長している。
【００６５】
図４に示す比較例７の高温放置後の断面写真を図１０に示す。図１０に示すように、Ｃｕ合金母材１の上のＮｉ層２は大部分消失しており、それに伴い母材のＣｕ合金とＳｎ−０．７Ｃｕ相が反応して、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物５が大きく成長し、最表面まで到達してしまっている。
【００６６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施するための形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施するための形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の金属条の主な利用形態はコネクタである。コネクタは電気・電子機器の組立てを簡便化するために、ケーブル同士、ケーブルと基板、基板同士を接続する際に使われるメス・オスが対となる接続器であり、かん合用端子を有する。一般的な要求特性は低接触抵抗、耐食性、はんだ付け性である。本発明の金属条は、特に、これらの要求特性以外に、高耐熱性および低挿入力も要求されるコネクタに対して利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１…Ｃｕ合金母材、２…Ｎｉ層、３…Ｃｕ層、４…Ｓｎ層、５…Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ化合物、６…Ｃｕ６Ｓｎ５層、７…Ｓｎ−０．７Ｃｕ層、８…Ｃｕ酸化物層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅合金母材の表面にＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎの順にめっきした後、リフロー処理を行う銅合金条の製造方法であって、
前記リフロー処理を２４０℃以上４００℃未満の温度で行い、前記Ｓｎのめっき厚さ／前記Ｃｕのめっき厚さ比が６以下であることを特徴とする銅合金条の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の銅合金条の製造方法において、
前記Ｓｎのめっき厚さ／前記Ｃｕのめっき厚さ比が４以上であることを特徴とする銅合金条の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の銅合金条の製造方法において、
前記Ｎｉのめっき厚さが０．４μｍ以上であることを特徴とする銅合金条の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の銅合金条の製造方法において、
前記Ｎｉのめっき厚さ、前記Ｃｕのめっき厚さ、および前記Ｓｎのめっきの厚さの総和が２．５μｍ以下であることを特徴とする銅合金条の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の銅合金条の製造方法において、
前記銅合金条がリン青銅またはコルソン合金であることを特徴とする銅合金条の製造方法。
【請求項１】
銅合金母材の表面にＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎの順にめっきした後、リフロー処理を行う銅合金条の製造方法であって、
前記リフロー処理を２４０℃以上４００℃未満の温度で行い、前記Ｓｎのめっき厚さ／前記Ｃｕのめっき厚さ比が６以下であることを特徴とする銅合金条の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の銅合金条の製造方法において、
前記Ｓｎのめっき厚さ／前記Ｃｕのめっき厚さ比が４以上であることを特徴とする銅合金条の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の銅合金条の製造方法において、
前記Ｎｉのめっき厚さが０．４μｍ以上であることを特徴とする銅合金条の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の銅合金条の製造方法において、
前記Ｎｉのめっき厚さ、前記Ｃｕのめっき厚さ、および前記Ｓｎのめっきの厚さの総和が２．５μｍ以下であることを特徴とする銅合金条の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の銅合金条の製造方法において、
前記銅合金条がリン青銅またはコルソン合金であることを特徴とする銅合金条の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−６７６０（Ｐ２０１１−６７６０Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５３２４３（Ｐ２００９−１５３２４３）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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