(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕ合金からなる基材上の表面にＳｎ系表面層が形成され、該Ｓｎ系表面層と前記基材との間にＣｕＳｎ合金層が形成された錫めっき銅合金端子材であって、前記ＣｕＳｎ合金層は、Ｃｕ６Ｓｎ５を主成分とし、該Ｃｕ６Ｓｎ５のＣｕの一部がＮｉ及びＳｉに置換した化合物を前記基材側界面付近に有する合金層であり、前記ＣｕＳｎ合金層の尖がり度Ｒｋｕが３を越え、かつ前記Ｓｎ系表面層の平均厚みが０．２μｍ以上０．４μｍ以下であり、前記Ｓｎ系表面層の表面に露出する前記ＣｕＳｎ合金層の面積率が１０〜４０％であり、動摩擦係数が０．３以下であることを特徴とする銅合金端子材。
【請求項２】
前記基材が、０．５〜５質量％のＮｉ、０．１〜１．５質量％のＳｉを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物から構成されるものであることを特徴とする請求項１記載の銅合金端子材。
【請求項３】
前記基材が、更にＺｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｍｇの群から選ばれた１種以上を合計で５質量％以下含有することを特徴とする請求項２記載の銅合金端子材。
【請求項４】
Ｃｕ合金からなる基材上に、Ｃｕめっき層及びＳｎめっき層をこの順で形成した後に、リフロー処理することにより、前記基材の上にＣｕＳｎ合金層を介してＳｎ系表面層を形成した錫めっき銅合金端子材を製造する方法であって、前記基材として、０．５〜５質量％のＮｉ、０．１〜１．５質量％のＳｉを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物から構成されるものを用い、前記Ｃｕめっき層の厚みを０．１５μｍ以上０．３μｍ未満とし、前記Ｓｎめっき層の厚みと前記Ｃｕめっき層の厚みの合計が０．８μｍ以上１．１μｍ未満とし、前記リフロー処理を基材の表面温度が２４０〜３６０℃になるまで昇温後、当該温度に以下の（１）〜（３）に示す時間保持した後急冷することにより行うことを特徴とする銅合金端子材の製造方法。
（１）Ｓｎめっき層の厚みが０．７μｍ未満に対して、Ｃｕめっき層の厚みが０．１５μｍ以上０．２５μｍ未満の場合は６〜９秒、Ｃｕめっき層の厚みが０．２５μｍ以上０．３０μｍ未満の場合は６〜１２秒
（２）Ｓｎめっき層の厚みが０．７μｍ以上０．９μｍ未満に対して、Ｃｕめっき層の厚みが０．１５μｍ以上０．２０μｍ未満の場合は６〜９秒、Ｃｕめっき層の厚みが０．２０μｍ以上０．２５μｍ未満の場合は６〜１２秒、Ｃｕめっき層の厚みが０．２５μｍ以上０．３０μｍ未満の場合は９〜１２秒
（３）Ｓｎめっき層の厚みが０．９μｍ以上で、Ｃｕめっき層の厚みが０．１５μｍ以上０．２５μｍ未満の場合は６〜１２秒
【請求項５】
前記基材として、更にＺｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｍｇの群から選ばれた１種以上を合計で５質量％以下含有するものを用いることを特徴とする請求項４記載の銅合金端子材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や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、特に多ピンコネクタ用の端子として有用な錫めっき銅合金端子材に関する。
【背景技術】
【０００２】
錫めっき銅合金端子材は、銅合金からなる基材の上にＣｕめっき及びＳｎめっきを施した後にリフロー処理することにより、表層のＳｎ系表面層の下層にＣｕＳｎ合金層が形成されたものであり、端子材として広く用いられている。
近年、例えば自動車おいては急速に電装化が進行し、これに伴い電気機器の回路数が増加するため、使用するコネクタの小型・多ピン化が顕著になっている。コネクタが多ピン化すると、単ピンあたりの挿入力は小さくても、コネクタを挿着する際にコネクタ全体では大きな力が必要となり、生産性の低下が懸念されている。そこで、錫めっき銅合金材の摩擦係数を小さくして単ピンあたりの挿入力を低減することが試みられている。
【０００３】
例えば、基材を粗らして、ＣｕＳｎ合金層の表面露出度を規定したもの（特許文献１）があるが、接触抵抗が増大する、ハンダ濡れ性が低下するといった問題があった。また、ＣｕＳｎ合金層の平均粗さを規定したもの（特許文献２）もあるが、さらなる挿抜性向上のため例えば動摩擦係数を０．３以下にすることができないといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１００２２０号公報
【特許文献２】特開２００７−６３６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
錫めっき銅合金端子材の摩擦係数を低減させるには、表層のＳｎ層を薄くし、Ｓｎに比べ硬いＣｕＳｎ合金層の一部を表層に露出させると摩擦係数を非常に小さくすることができる。しかしながら、表層にＣｕＳｎ合金層が露出するとＣｕ酸化物が表層に形成され、その結果接触抵抗の増大、はんだ濡れ性の低下を引き起こしてしまう。またＣｕＳｎ合金層の平均粗さを制御しても動摩擦係数を０．３以下にまで低減することはできない問題があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであって、優れた電気接続特性を発揮しながら動摩擦係数を０．３以下にまで低減して、挿抜性に優れた錫めっき銅合金端子材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは鋭意研究した結果、表層のＳｎ層が薄く、その表面にわずかに下層のＣｕＳｎ層が露出していることは、動摩擦係数の低下に有利であるとの認識の下、Ｓｎ層が薄くなることによる電気接続特性の低下を抑制するためには、ＣｕＳｎ合金層の表面露出を限られた範囲に制御することが必要であり、そのためには、Ｓｎ層とその下層のＣｕＳｎ層との界面の形状が重要であるとの知見に至った。つまり、動摩擦係数は、表面から数百ｎｍの深さの範囲の構造が大きな影響を与えており、研究の結果、表層付近をＳｎとＣｕＳｎの複合構造とすると、硬いＣｕＳｎ合金層の間にある軟らかいＳｎが潤滑剤の作用を果たし動摩擦係数が下がることを見出した。この場合、Ｓｎ層とＣｕＳｎ層との界面の凹凸形状が尖鋭であることが重要であり、その界面形状として尖り度Ｒｋｕに着目した。また、好ましい尖り度Ｒｋｕを得るためには、Ｎｉ及びＳｉの存在が重要であることも見出した。これらの知見の下、以下の解決手段とした。
【０００８】
すなわち、本発明の錫めっき銅合金端子材は、Ｃｕ合金からなる基材上の表面にＳｎ系表面層が形成され、該Ｓｎ系表面層と前記基材との間にＣｕＳｎ合金層が形成された錫めっき銅合金端子材であって、前記ＣｕＳｎ合金層は、Ｃｕ６Ｓｎ５を主成分とし、該Ｃｕ６Ｓｎ５のＣｕの一部がＮｉ及びＳｉに置換した化合物を前記基材側界面付近に有する合金層であり、前記ＣｕＳｎ合金層の尖り度Ｒｋｕが３を超え、かつ前記Ｓｎ系表面層の平均厚みが０．２μｍ以上０．４μｍ以下であり、前記Ｓｎ系表面層の表面に露出する前記ＣｕＳｎ合金層の面積率が１０〜４０％であり、動摩擦係数が０．３以下であることを特徴とする。
【０００９】
ＣｕＳｎ合金層の尖り度Ｒｋｕが３を超え、かつＳｎ系表面層の平均厚みを０．２μｍ以上０．４μｍ以下、Ｓｎ系表面層の表面におけるＣｕＳｎ合金層の露出面積率を１０〜４０％とすることで動摩擦係数の０．３以下を実現することができ、この場合、ＣｕＳｎ合金層の下部に形成されるＣｕの一部がＮｉ及びＳｉに置換した（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｉ）６Ｓｎ５合金の存在により、ＣｕＳｎ合金層の凹凸を尖鋭にしてＲｋｕが３を超え、表面に露出する面積率を限られた範囲に抑制している。
ＣｕＳｎ合金層の尖り度Ｒｋｕが３以下ではＣｕＳｎ間に存在するＳｎが少なく、動摩擦係数を０．３以下とすることができない。
【００１０】
Ｓｎ系表面層の平均厚みが０．２μｍ以上０．４μｍ以下としたのは、０．２μｍ未満でははんだ濡れ性の低下、電気的接続信頼性の低下を招き、０．４μｍを超えると表層をＳｎとＣｕＳｎの複合構造とすることができず、Ｓｎだけで占められるので動摩擦係数が増大するためである。
Ｓｎ系表面層の表面におけるＣｕＳｎ合金層の露出面積率が１０％未満では動摩擦係数を０．３以下とすることができず、４０％を超えると、はんだ濡れ性等の電気接続特性が低下する。より好ましい面積率は、１０〜３０％である。
【００１１】
本発明の錫めっき銅合金端子材において、前記基材が、０．５〜５質量％のＮｉ及び０．１〜１．５質量％のＳｉを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物から構成されるものであるとよい。
基材を０．５〜５質量％のＮｉ及び０．１〜１．５質量％のＳｉ含有と規定したのは、リフロー処理により形成されるＣｕＳｎ系合金層の尖り度Ｒｋｕが３を超えるためには、リフロー時に基材よりＮｉ及びＳｉが供給され、ＣｕＳｎ合金層中にＮｉ及びＳｉが固溶することが必要なためである。Ｎｉが０．５質量％未満、Ｓｉが０．１質量％未満では、それぞれＮｉ又はＳｉの効果が現れず、Ｎｉが５質量％を越えると鋳造や熱間圧延時に割れを生じるおそれがあり、Ｓｉが１．５質量％を超えると導電性が低下してしまうためである。この場合、ＣｕＳｎ合金層との界面側では、Ｎｉ及びＳｉがＣｕＳｎ合金層に供給されるため、含有量が若干低下した状態となっている。
【００１２】
本発明の錫めっき銅合金端子材において、前記基材が、更にＺｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｍｇの群から選ばれた１種以上を合計で５質量％以下含有してもよい。
Ｚｎ、Ｓｎは、強度、耐熱性向上のために添加するとよく、また、Ｆｅ、Ｍｇは、応力緩和特性向上のために添加するとよいが、合計で５質量％を超えると導電率が低下するので好ましくない。
【００１３】
本発明の錫めっき銅合金端子材の製造方法は、Ｃｕ合金からなる基材上に、Ｃｕめっき層及びＳｎめっき層をこの順で形成した後に、リフロー処理することにより、前記基材の上にＣｕＳｎ合金層を介してＳｎ系表面層を形成した錫めっき銅合金端子材を製造する方法であって、前記基材として、０．５〜５質量％のＮｉ、０．１〜１．５質量％のＳｉを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物から構成されるものを用い、前記Ｃｕめっき層の厚みを０．１５μｍ以上０．３μｍ未満とし、前記Ｓｎめっき層の厚みと前記Ｃｕめっき層の厚みの合計が０．８μｍ以上１．１μｍ未満とし、前記リフロー処理を基材の表面温度が２４０〜３６０℃になるまで昇温後、当該温度に以下の（１）〜（３）に示す時間保持した後急冷することにより行うことを特徴とする銅合金端子材の製造方法。
（１）Ｓｎめっき層の厚みが０．７μｍ未満に対して、Ｃｕめっき層の厚みが０．１５μｍ以上０．２５μｍ未満の場合は６〜９秒、Ｃｕめっき層の厚みが０．２５μｍ以上０．３０μｍ未満の場合は６〜１２秒
（２）Ｓｎめっき層の厚みが０．７μｍ以上０．９μｍ未満に対して、Ｃｕめっき層の厚みが０．１５μｍ以上０．２０μｍ未満の場合は６〜９秒、Ｃｕめっき層の厚みが０．２０μｍ以上０．２５μｍ未満の場合は６〜１２秒、Ｃｕめっき層の厚みが０．２５μｍ以上０．３０μｍ未満の場合は９〜１２秒
（３）Ｓｎめっき層の厚みが０．９μｍ以上で、Ｃｕめっき層の厚みが０．１５μｍ以上０．２５μｍ未満の場合は６〜１２秒
【００１４】
前述したように基材にＮｉ及びＳｉを含有することにより、リフロー処理後のＣｕＳｎ合金層の下部に（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｉ）６Ｓｎ５合金を介在させ、これによりＣｕＳｎ合金層の凹凸が尖鋭になって尖り度Ｒｋｕが３を超えることができる。Ｃｕめっき層の厚みが０．１５μｍ未満では、基材から供給されるＮｉ及びＳｉの影響が大きくなり、場所によりバラツキが大きく、安定した動摩擦係数、外観(光沢度)が得られなくなり、０．３μｍ以上では、基材からのＮｉがＣｕＳｎ合金層に供給されにくいために、尖がり度Ｒｋｕが３を超えることが難しくなる。Ｓｎめっき層の厚みとＣｕめっき層の厚みの合計が０．８μｍ未満であると、リフロー後のＳｎ系表面層が薄くなって電気接続特性が損なわれ、１．１μｍ以上であると、表面へのＣｕＳｎ合金層の露出が少なくなって動摩擦係数を０．３以下にすることが難しい。リフロー処理においては、基材の表面温度が２４０〜３６０℃になるまで昇温後、当該温度に（１）〜（３）で示した６〜１２秒間保持した後、急冷することが重要である。この場合、保持時間はＣｕめっき層及びＳｎめっき層のそれぞれの厚みに応じて６〜１２秒の範囲で適切な時間があり、めっき厚が薄いほど保持時間は少なく、厚くなると長い保持時間が必要になる。２４０℃未満あるいは保持時間が短すぎる場合にはＣｕＳｎ合金の成長が進まず所望の形状をしたＣｕＳｎ合金層を得ることができず、３６０℃を超えあるいは保持時間が長すぎるとＣｕＳｎ合金が成長し過ぎて表面への露出率が大きくなり過ぎ、またＳｎ系表面層の酸化が進行して好ましくない。
また、前記基材として、更にＺｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｍｇの群から選ばれた１種以上を合計で５質量％以下含有するものを用いてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、動摩擦係数を低減したので、低接触抵抗、良好なはんだ濡れ性と低挿抜性を両立させることができ、小型端子に最適である。特に、自動車および電子部品等に使用される端子において、接合時の低い挿入力、安定した接触抵抗、良好なはんだ濡れ性を必要とする部位において優位性を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例の銅合金端子材における断面の顕微鏡写真であり、縦方向を１．７倍に拡大して示している。
【図２】実施例の銅合金端子材における表面の顕微鏡写真である。
【図３】比較例の銅合金端子材における断面の顕微鏡写真であり、縦方向を１．７倍に拡大して示している。
【図４】比較例の銅合金端子材における表面の顕微鏡写真である。
【図５】導電部材の動摩擦係数を測定するための装置を概念的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態の錫めっき銅合金端子材を説明する。
本実施形態の錫めっき銅合金端子材は、銅合金からなる基材の上に、Ｓｎ系表面層が形成され、Ｓｎ系表面層と基材との間にＣｕＳｎ合金層が形成されている。
基材は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金等、Ｎｉ及びＳｉを含有し、更に必要に応じてＺｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｍｇの群から選ばれた１種以上を合計で５質量％以下含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物から構成される銅合金である。Ｎｉ及びＳｉを必須成分としたのは、後述するリフロー処理により形成されるＣｕＳｎ合金層の尖がり度を３を越えて形成するためには、リフロー時に基材よりＮｉ及びＳｉが供給され、ＣｕＳｎ合金層中にＮｉ及びＳｉが固溶することが必要なためである。基材中のＮｉの含有量としては０．５〜５質量％が、Ｓｉの含有量としては０．１〜１．５質量％が好ましい。Ｎｉが０．５質量％未満ではＮｉの効果、Ｓｉが０．１質量％未満ではＳｉの効果がそれぞれ現れず、Ｎｉが５質量％を越えると鋳造や熱間圧延時に割れを生じるおそれがあり、Ｓｉが１．５質量％を超えると導電性が低下するためである。
【００１８】
また、Ｚｎ、Ｓｎは、強度、耐熱性向上させ、Ｆｅ、Ｍｇは、応力緩和特性を向上させる。これらＺｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｍｇのいずれか１種以上を添加する場合は、その合計の含有量が５質量％を超えると導電性が低下するので好ましくない。特に、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｍｇの両方を含むことが好ましい。
【００１９】
ＣｕＳｎ合金層は、後述するように基材の上にＣｕめっき層とＳｎめっき層とを形成してリフロー処理することにより形成されたものであり、その大部分はＣｕ６Ｓｎ５であるが、基材との界面付近に、基材中のＮｉ及びＳｉとＣｕの一部が置換した（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｉ）６Ｓｎ５合金が薄く形成される。また、このＣｕＳｎ合金層とＳｎ系表面層との界面は、凹凸状に形成され、尖がり度が３を超えて形成される。
ＪＩＳ  Ｂ０６０１で規定される尖がり度Ｒｋｕは、測定対象物表面の基準長さｌｒにおけるころがり円うねり曲線Ｚ（ｘ）の四乗平均を二乗平均平方根高さ（Ｒｑ）の四乗によって無次元したもので、次式で表わされる。表面の鋭さの尺度で高さ分布の広がりを特徴づけるものであり、Ｒｋｕが３以下のときは表面凹凸の高さ分布が潰れているような形状をしており、Ｒｋｕが３を超えるときは高さ分布が尖っていることを示す。
【００２０】
【数１】
0005640922.tif 000002
【００２１】
Ｓｎ系表面層は平均厚みが０．２μｍ以上０．４μｍ以下に形成される。その厚みが０．２μｍ未満でははんだ濡れ性の低下、電気的接続信頼性の低下を招き、０．４μｍを超えると表層をＳｎとＣｕＳｎの複合構造とすることができず、Ｓｎだけで占められるので動摩擦係数が増大するためである。
そして、このＳｎ系表面層の表面に、下層のＣｕＳｎ合金層の一部が露出しており、その露出部分の面積率が１０〜４０％とされる。露出面積率が１０％未満では動摩擦係数を０．３以下とすることができず、４０％を超えると、はんだ濡れ性等の電気接続特性が低下する。
【００２２】
このような構造の端子材は、ＣｕＳｎ合金層とＳｎ系表面層との界面が尖鋭な凹凸形状に形成されていることにより、Ｓｎ系表面層の表面から数百ｎｍの深さの範囲で、硬いＣｕＳｎ合金層の深い谷部に軟らかいＳｎが介在し、かつ表面においては、その硬いＣｕＳｎ合金層の一部がＳｎ系表面層にわずかに露出した状態とされ、谷部に介在する軟らかいＳｎが潤滑剤の作用を果たし、動摩擦係数０．３以下とされる。しかも、ＣｕＳｎ合金層の露出面積率は１０〜４０％の限られた範囲であるから、Ｓｎ系表面層の持つ優れた電気接続特性を損なうことはない。
【００２３】
次に、この端子材の製造方法について説明する。
基材として、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金等、Ｎｉ及びＳｉを含有し、更に必要に応じてＺｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｍｇの群から選ばれた１種以上を合計で５質量％以下含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物から構成される銅合金からなる板材を用意する。この板材に脱脂、酸洗等の処理をすることによって表面を清浄にした後、Ｃｕめっき、Ｓｎめっきをこの順序で施す。
【００２４】
Ｃｕめっきは一般的なＣｕめっき浴を用いればよく、例えば硫酸銅（ＣｕＳＯ４）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を主成分とした硫酸銅浴等を用いることができる。めっき浴の温度は２０〜５０℃、電流密度は１〜２０Ａ／ｄｍ２とされる。このＣｕめっきにより形成されるＣｕめっき層の膜厚は０．１５μｍ以上０．３μｍ未満とされる。０．１５μｍ未満では合金基材の影響が大きく、表層にまでＣｕＳｎ合金層が成長して光沢度、はんだ濡れ性の低下を招き、０．３μｍ以上であると、リフロー時に基材よりＮｉ及びＳｉが十分に供給されず、所望のＣｕＳｎ合金層の凹凸形状を得られないためである。
【００２５】
Ｓｎめっき層形成のためのめっき浴としては、一般的なＳｎめっき浴を用いればよく、例えば硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と硫酸第一錫（ＳｎＳＯ４）を主成分とした硫酸浴を用いることができる。めっき浴の温度は１５〜３５℃、電流密度は１〜３０Ａ／ｄｍ２とされる。Ｓｎめっき層の厚みとＣｕめっき層の厚みの合計が０．８μｍ以上１．１μｍ未満とされる。合計の厚みが０．８μｍ未満であると、リフロー後のＳｎ系表面層が薄くなって電気接続特性が損なわれ、１．１μｍ以上であると、表面へのＣｕＳｎ合金層の露出が少なくなって動摩擦係数を０．３以下にすることが難しい。
【００２６】
リフロー処理条件としては、還元雰囲気中で基材の表面温度が２４０℃〜３６０℃となる条件で６〜１２秒加熱し、急冷とされる。さらに望ましくは２６０〜３００℃で６〜１０秒加熱後急冷である。この場合、保持時間は後述の表２に示すようにＣｕめっき層及びＳｎめっき層のそれぞれの厚みに応じて６〜１２秒の範囲で適切な時間があり、めっき厚が薄いほど保持時間は少なく、厚くなると長い保持時間が必要になる。２４０℃未満の温度、保持時間が表２に示す時間未満の加熱ではＣｕＳｎ合金の成長が進まず所望の形状をしたＣｕＳｎ合金層を得ることができず、３６０℃を超える温度、保持時間が表２に示す時間を超える加熱ではＣｕＳｎ合金結晶が大きく成長してしまい所望の形状を得られず、またＣｕＳｎ合金層が表層にまで達し、表面に残留するＳｎ系表面層が少なくなり過ぎる（ＣｕＳｎ合金層の表面への露出率が大きくなり過ぎる）ためである。また、加熱条件が高いとＳｎ系表面層の酸化が進行して好ましくない。
【実施例】
【００２７】
板厚０．２５ｍｍの銅合金（Ｎｉ；０．５〜５．０質量％−Ｚｎ；０．１〜１．０質量％−Ｓｎ；０〜０．５質量％―Ｓｉ；０．１〜１．５質量％−Ｆｅ；０〜０．０３質量％−Ｍｇ；０〜０．００５質量％）を基材とするものを主とし、Ｃｕめっき、Ｓｎめっきを順に施した。この場合、Ｃｕめっき及びＳｎめっきのめっき条件は実施例、比較例とも同じで、表１に示す通りとした。表１中、Ｄｋはカソードの電流密度、ＡＳＤはＡ／ｄｍ２の略である。
【００２８】
【表１】
0005640922.tif 000003
【００２９】
めっき処理後、実施例、比較例ともリフロー処理として、還元雰囲気中で、基材表面温度が２４０〜３６０℃になるまで昇温後、めっき層厚みに応じて表２に示す範囲内の時間加熱後、水冷した。
【００３０】
【表２】
0005640922.tif 000004
【００３１】
比較例として、基材のＮｉ及びＳｉ濃度や、Ｃｕめっき層の厚み、Ｓｎめっき層の厚みを変量したものも作製した。
これら試料の条件を表３に示す。
【００３２】
【表３】
0005640922.tif 000005
【００３３】
これらの試料について、リフロー後のＳｎ系表面層の厚み、ＣｕＳｎ合金層の厚み、ＣｕＳｎ合金層の尖がり度Ｒｋｕ、ＣｕＳｎ合金層のＳｎ系表面層上の露出面積率を測定するとともに、動摩擦係数、はんだ濡れ性、電気的信頼性を評価した。
【００３４】
リフロー後のＳｎ系表面層及びＣｕＳｎ合金層の厚みは、エスエスアイ・ナノテクノロジー株式会社製蛍光Ｘ線膜厚計（ＳＦＴ９４００）にて測定した。最初にリフロー後の試料の全Ｓｎ系表面層の厚みを測定した後、例えばレイボルド株式会社製のＬ８０等の、純ＳｎをエッチングしＣｕＳｎ合金を腐食しない成分からなるめっき被膜剥離用のエッチング液に５分間浸漬することによりＳｎ系表面層を除去し、その下層のＣｕＳｎ合金層を露出させＣｕＳｎ合金層の厚みを測定した後、（全Ｓｎ系表面層の厚み−ＣｕＳｎ合金層の厚み）をＳｎ系表面層の厚みと定義した。
【００３５】
ＣｕＳｎ合金層の尖がり度Ｒｋｕは、Ｓｎめっき被膜剥離用のエッチング液に浸漬してＳｎ系表面層を除去し、その下層のＣｕＳｎ合金層を露出させた後、株式会社キーエンス製レーザ顕微鏡(ＶＫ−９７００)を用い、対物レンズ１５０倍（測定視野９４μｍ×７０μｍ）の条件で、長手方向で５点、短手方向で５点、計１０点測定したＲｋｕの平均値より求めた。
【００３６】
ＣｕＳｎ合金層の露出面積率は、表面酸化膜を除去後、１００×１００μｍの領域を走査イオン顕微鏡により観察した。測定原理上、最表面から約２０ｎｍまでの深さ領域にＣｕ６Ｓｎ５が存在すると、白くイメージングされるので、画像処理ソフトを使用し、測定領域の全面積に対する白い領域の面積の比率をＣｕＳｎ合金の露出面積率とみなした。
【００３７】
動摩擦係数については、嵌合型のコネクタのオス端子とメス端子の接点部を模擬するように、各試料について板状のオス試験片と内径１．５ｍｍの半球状としたメス試験片とを作成し、株式会社トリニティーラボ製の摩擦測定機（μＶ１０００）を用い、両試験片間の摩擦力を測定して動摩擦係数を求めた。図５により説明すると、水平な台１１上にオス試験片１２を固定し、その上にメス試験片１３の半球凸面を置いてめっき面同士を接触させ、メス試験片１３に錘１４によって４．９Ｎ（５００ｇｆ）の荷重Ｐをかけてオス試験片１２を押さえた状態とする。この荷重Ｐをかけた状態で、オス試験片１２を摺動速度８０ｍｍ／分で矢印で示す水平方向に１０ｍｍ引っ張ったときの摩擦力Ｆをロードセル１５によって測定した。その摩擦力Ｆの平均値Ｆａｖと荷重Ｐより動摩擦係数（＝Ｆａｖ／Ｐ）を求めた。
【００３８】
はんだ濡れ性については、試験片を１０ｍｍ幅に切り出し、ロジン系フラックスを用いてメニスコグラフ法にてゼロクロスタイムを測定した。（はんだ浴温２３０℃のＳｎ−３７％Ｐｂはんだに浸漬させ、浸漬速度２ｍｍ／ｓｅｃ、浸漬深さ２ｍｍ、浸漬時間１０ｓｅｃの条件にて測定した。）はんだゼロクロスタイムが３秒以下を○と評価し、３秒を超えた場合を×と評価した。
電気的信頼性を評価するため、大気中で１５０℃×５００時間加熱し、接触抵抗を測定した。測定方法はＪＩＳ−Ｃ−５４０２に準拠し、４端子接触抵抗試験機（山崎精機研究所製：ＣＲＳ−１１３−ＡＵ）により、摺動式（１ｍｍ）で０から５０ｇまでの荷重変化−接触抵抗を測定し、荷重を５０ｇとしたときの接触抵抗値で評価した。
これらの測定結果、評価結果を表４に示す。
【００３９】
【表４】
0005640922.tif 000006
【００４０】
この表４から明らかなように、実施例はいずれも動摩擦係数が０．３以下と小さく、はんだ濡れ性が良好で、接触抵抗も１０ｍΩ以下を示した。これに対し比較例３，４，６，７は、Ｒｋｕが３未満のため動摩擦係数が０．３以上あり、比較例１、２、５は動摩擦係数が０．３以下だが、Ｓｎ系表面層が薄くＣｕ６Ｓｎ５露出面積率が４０％を超えているためにはんだ濡れ性が悪く光沢度も低く、接触抵抗も１０ｍΩを超え電気的信頼性が低下した。比較例３はＲｋｕは３を超えているもののＳｎ系表面層の厚みが０．４μｍを超えているため、動摩擦係数が０．３以上ある。
図１及び図２は実施例１の試料の顕微鏡写真であり、図３及び図４は比較例４の顕微鏡写真である。これらの写真を比較してわかるように、実施例のものは、ＣｕＳｎ合金層の凹凸が尖鋭であり、Ｓｎ系表面層にＣｕＳｎ合金層の一部が分散して露出している。比較例のものは、図３に示されるように、ＣｕＳｎ合金層の下部に比較的厚いＣｕ３Ｓｎ層が認められ、その上にＣｕ６Ｓｎ５層が積層した構造とされており、ＣｕＳｎ合金層の凹凸も粗く緩やかで、表面への露出も少ない。
【符号の説明】
【００４１】
１１  台
１２  オス試験片
１３  メス試験片
１４  錘
１５  ロードセル
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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