本発明に係るSnめっき材は、銅又は銅合� �母材表面にNi又はNi合金からなる下地めっき� ��と、Cu-Sn合金からなる中間めっき層と、Sn又 はSn合金からなる表面めっき層がこの順に形� ��されているSnめっき材であることを基本と� �る。このような構成のSnめっき材の基本的な 製造方法は、銅又は銅合金母材表面にNi又はN i合金めっき、Cu又はCu合金めっき、Sn又はSn合 金めっきの順でめっきを行い、次いでリフロ ー処理を行うことである。

銅又は銅合金母材
 本発明に使用することのできる銅又は銅合� ��母材は、特に制限はなく、公知の任意の銅� ��は銅合金母材を使用することができる。例� ��ば、銅合金としては黄銅、りん青銅、ベリ� ��ウム銅、洋白、丹銅、チタン銅及びコルソ� ��合金などが挙げられ、端子やコネクタ等の� ��種電子部品の要求特性に従い、適宜選択で� ��、何等制限されない。

Ni又はNi合金からなる下地めっき� �
 銅又は銅合金母材の表面にはNi又はNi合金か らなる下地めっき層が形成される。Ni合金と� ��ては、例えばNi-Pd合金、Ni-Co合金、Ni-Sn合金� ��挙げられる。下地めっきの中ではめっき速� ��が早い、コストが低い等の理由から特にNi� �独めっきが好ましい。下地めっき層は例え� �電気ニッケルめっきや無電解ニッケルめっ� �のような湿式めっき、或いはCVDやPVDのよう� �乾式めっきにより得ることができる。生産� �、コストの観点から電気めっきが好ましい� �
 リフロー処理後の下地めっき層の厚みは0.2~ 1.5μm、好ましくは0.3~1.0μmとする。下地めっ� �層の厚みが0.2μm未満では、加熱したときの� �材成分の拡散を抑制できず、接触抵抗が増� �する。一方、リフロー後の下地めっき層の� �みが1.0μmを超えると曲げ加工で割れ発生の� �因となる。下地めっき層はリフロー処理に� �ってもほとんど厚みが変わらないので、リ� �ロー処理後に下地めっき層の厚みを上記範� �とするためにはリフロー処理前に上記範囲� �厚みで下地めっきを行えば足りる。

Cu-Sn合金からなる中間めっき層
 リフロー処理後のCu-Sn合金からなる中間め� �き層の厚みは0.1~1.5μm、好ましくは0.3~1.0μmと する。Cu-Sn合金は硬質なため、中間めっき層� ��0.1μm以上の厚さで存在すると、挿入力の低� ��に寄与する。一方、中間めっき層の厚さが1 .5μmを超えると、曲げ加工で割れ発生の原因� ��なる。
 このような厚みの中間めっき層を得るには� ��リフロー処理前のCu又はCu合金めっき層の厚 さを0.05~1.2μm、好ましくは0.1~0.5μmとするのが よい。Cu又はCu合金めっき層の厚さが0.05μm未� ��だと得られるCu-Sn合金層の厚みが不充分と� �り、逆にCu又はCu合金めっき層の厚さが1.2μm� ��超えるとCu-Sn合金層が厚くなり過ぎてしま� �か、リフロー処理後にもCuめっき層が残存し やすくなる。

 Cu又はCu合金めっき層は、リフロー処理時 にCu-Sn合金層形成に消費され、その最大厚み� ��0.3μm未満となるのが好ましく、ゼロになる� ��がより好ましい。Cu又はCu合金めっき層が残 存すると、長時間高温下に置かれることによ り表面のSnめっき層を消費してCu-Sn合金層を� �成し、接触抵抗や半田付け性を劣化させる� �らである。しかし、Cuめっき層が全て消費さ れた後もSnめっき層が溶融状態(オーバーリフ ロー)であると、Niめっき層が溶融したSnめっ� ��層に拡散してしまい、好ましくない結果を� ��たらすことがある。そこで、Cuめっき層を0� ��はしない、すなわち0を超えて0.3μm未満でCu� ��っき層を積極的に残すこともできる。Cuめ� �き層が残存する場合、層状に残存する場合� �島状に残存する場合がある。

 リフロー処理前の「Cu又はCu合金めっき」と してはCu単独めっきのほか、例えばCu-Ni合金� �Cu-Zn合金、Cu-Sn合金のような銅合金めっきが� ��げられる。これらの中でもめっき浴管理が� ��やすく、均一な皮膜が得られ、コストが安� ��という理由から、特にCu単独めっきが好ま� �い。Cu又はCu合金のめっき層は例えば電気銅� ��っきや無電解銅めっきのような湿式めっき� ��或いはCVDやPVDのような乾式めっきにより得� ��ことができる。生産性、コストの観点から� ��気めっきが好ましい。
 従って、Cu又はCu合金めっきとしてCu合金め� ��きを採用した場合や、後述するようにSn又� �Sn合金めっきとしてSn合金めっきを採用した� ��合には、Cu-Sn合金めっきにはCu及びSn以外の� ��素が含まれることもあるが、本発明におい� ��は、そのような場合でも「Cu-Sn合金めっき� �と呼ぶこととする。

  中間めっき層を形成するCu-Sn合金の結晶 粒の平均粒径はSnめっき材の耐熱性に影響を� ��える。平均粒径は小さい方が好ましく、具� ��的には、中間めっき層を断面から観察した� ��きのCu-Sn合金の平均結晶粒径を0.05μm以上0.5� �m未満とする。Cu-Sn合金の結晶粒の平均結晶� �径は好ましくは0.4μm未満である。但し、結� �粒径が小さすぎるとCu-Sn合金層の強度が増し 、曲げ加工性が悪くなるといったような不具 合が生じることから、該結晶粒の平均粒径は 0.05μm以上であるのが好ましい。本発明に係� �中間めっき層を形成するCu-Sn合金の平均結晶 粒径は典型的には0.2~0.4μmである。

 また、中間層を形成するCu-Sn合金の結晶� �のうち、中間層を貫通する結晶粒の数の割� �が増加するにつれて耐熱性が低下する。従� �て、そのような貫通粒子の割合は低い方が� �ましく、具体的には、Cu-Sn合金層を貫通する 結晶粒の数の割合を60%以下、好ましくは50%以 下とする。貫通粒子の割合は典型的には30~60% である。本発明において、貫通粒子の割合と いうのは、前記中間めっき層を形成するCu-Sn� ��金の結晶粒のうち、該めっき層に隣接する� ��側の層と同時に接する結晶粒の数の割合の� ��とを指す。

 更に、Cu-Sn合金の中間めっき層表面の平� �粗さRaは挿入力に影響を与え、一定程度粗さ を高くするのがよい。但し、極端に粗さが大 きい場合、Sn層とCu-Sn層の接する面積が増え� �ため、Cu層のSn層への拡散が促進され、耐熱� ��が低下する。そこで、中間めっき層表面の� ��均粗さRaは0.1~0.5μmとする。中間めっき層表� ��の平均粗さRaは好ましくは0.1~0.3μm、より好� ��しくは0.15~0.25μmとする。

 Snが溶融状態である間、CuはSnへ溶解、拡� ��する。このとき、Cuが波状に拡散すること� �ら表面粗さの大きいCu-Sn合金層表面が形成さ れる。Snが溶融状態である時間が長ければ、� ��りCuの拡散は進行し、粗さは大きくなる。� �融から凝固までの時間が5秒を超えると、Cu-S n合金層の表面粗さは0.5μmを超えやすい。従� �て、溶融から凝固までの時間は5秒以下とす� ��のが好ましい。一方、ラインでの製造を考� ��た場合、溶融から凝固の時間を0.5秒未満に� ��ると、溶融しない部分が生じる可能性が高� ��なり、一定の厚みをもつCu-Sn合金層を得る� �と自体が難しい。なお、Cu-Sn合金表面粗さは 光沢剤や添加剤を加えるようなことをしない 限り一般に0.1μm以上である。

 リフローのトータル時間が長ければ長い� ��どCuのSnへの拡散は進み、形成されたCu-Sn合� ��粒子は成長する。トータル時間が30秒を越� �るリフローではCu-Sn合金層を断面からみたと きの結晶粒径は0.5μm以上となる。

 リフローの条件はできるだけ低温である� ��とが好ましい。比較的低い温度のリフロー� ��は、過剰なCuの溶融、拡散の進行を抑制し� �純Snの消耗を抑えるだけでなく、拡散する過 程で新たな結晶粒が形成されやすく、Ni層か� ��Sn層に貫通する結晶粒が形成されにくい。� �だし、温度が低すぎるとリフロー不良を生� �るため、めっき材の最高到達温度が250~350℃� ��なるようなリフロー条件がよい。

 従って、中間めっき層を形成するCu-Sn合金� �平均結晶粒径、貫通粒子の割合及び平均粗� �Raを制御するには、リフロー処理時に、めっ き材の最高到達温度を250~350℃、好ましくは28 0~320℃とし、表面Sn層が溶融してから冷却さ� �て凝固するまでの時間を0.5~5秒、好ましくは 0.5~2秒とし、かつリフロー処理のトータルの� ��間を30秒以内、好ましくは5~15秒とすること� ��肝要である。
 表面Sn層が溶融してから冷却されて凝固す� �までの時間は、反射濃度計で表面の光沢度� �測定し、Snの溶融を確認してから、冷却を開 始し、めっき材の温度がSnの融点を下回るま� ��の時間を測定することで与えられる。
 リフロー処理のトータルの時間は、めっき� ��の温度が50℃に到達したときからリフロー� �度に達した後再び50℃に戻るまでの時間を計 測することで与えられる。

Sn又はSn合金からなる表面めっき� �
 リフロー処理後のSn又はSn合金からなる表面 めっき層の厚みは0.1~1.5μm、好ましくは0.2~1.0� �mとする。厚みが0.1μm未満となると高温環境� ��における半田濡れ性や接触抵抗の劣化が著� ��く促進され、1.5μmを超えると、挿入力が顕� ��に増大する。リフロー処理後に表面めっき� ��の厚みを上記の範囲にするためには、リフ� ��ー処理前の表面めっき層の厚さを0.3~1.7μm、 好ましくは0.4~1.2μmとするのがよい。リフロ� �処理前の表面めっき層の厚さが0.3μm未満だ� �、リフロー処理によってSn成分がCu又はCu合� �めっき層へ拡散して消費されるため、リフ� �ー処理後に必要な厚さの表面めっき層が残� �しなくなる。また、厚さが1.7μmを超えると� �フロー処理後にも必要以上に厚い表面めっ� �層が残存することになる。

 「Sn又はSn合金」としてはSn単独めっきの� ��か、例えばSn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-Zn合金、S n-Pb合金のようなSn合金めっきが挙げられる。 これらの中でもめっき浴の安全性、管理のし やすさ、比較的低い温度での熱処理が可能で あるなどの理由から特にSn単独めっきが好ま� ��い。Sn又はSn合金のめっき層は例えば電気Sn� ��っきや無電解Snめっきのような湿式めっき� �或いはCVDやPVDのような乾式めっきにより得� �ことができる。生産性、コストの観点から� �気めっきが好ましい。