JPH05255854A - 電気接点用材料の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 母材とスズ膜との間に酸化スズ膜が介装され
た構造を有し、しかも各膜の密着性に優れた電気接点用
材料を形成する。 【構成】 第１のチャンバ２１内で母材１１の表面にス
パッタエッチングを施してから、第２のチャンバ２２内
でスパッタリング法により酸化スズ膜を形成し、第３の
チャンバ２３内でスパッタリング法により上記酸化スズ
膜上にスズ膜を形成する。 【効果】 母材１１とスズ膜との間に酸化スズ膜が介装
された構造を有し、しかもドライエッチング処理により
母材１１の表面が清浄化されて、酸化スズ膜が母材１１
の表面に隙間なく密着するとともに、各膜がスパッタリ
ング法等のドライプロセスにより形成されて、各膜の密
着性に優れた電気接点用材料を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば産業用機器、
自動車等に装備される配線接続用端子、リレー、スイッ
チ等の電気接点に使用される電気接点用材料の製造方法
および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】導電部材への接触により、その部材と電
気的に導通される電気接点は、その母材が、銅および銅
系合金、例えば黄銅等で構成されており、そのような母
材の表面に、耐蝕性および接点特性の向上を目的とし
て、金、ニッケル、スズ等の金属の被膜を形成するよう
にしている。このうち、経済性の観点からスズ（Ｓｎ）
が多く用いられ、一般的に電解メッキ法、無電解メッキ
法、ホットディップ法等、いわゆるウエットプロセス
（湿式法）により、母材の表面にスズ膜を形成するよう
にしていた。

【０００３】このような電気接点では、接点特性の劣化
の要因となる母材構成元素（Ｃｕ，Ｚｎ）のスズ膜側へ
の拡散が問題となる。特に、使用環境温度が高く１００
℃を越えると、上記拡散現象が顕著に現れて、例えば母
材の銅がスズ膜側に拡散して、銅とスズとで合金を形成
する。この銅とスズとの合金は硬度が高く、導電部材へ
の接触時に密着性を劣化させて接触抵抗が大きくなる。
また、母材の亜鉛元素が拡散すると、スズ膜表面に析出
してスズ膜表面に導電率の低い酸化亜鉛を形成して、上
記と同様、接触抵抗が大きくなる等、接点特性が劣化す
る。このように、従来の電気接点は、耐熱性に劣り、例
えば使用環境温度が高い自動車のエンジン周辺部等では
拡散が発生して接点特性が劣化する。

【０００４】一方、母材とスズ膜との間に、純銅からな
る亜鉛拡散バリア層を形成し、このバリア層により、母
材構成元素の拡散を抑制する技術も開発されている。し
かしこの場合も、バリア層の銅とスズ膜のスズとの相互
拡散により上記と同様な硬度の高い合金が形成され、接
点特性を劣化させることにかわりない。特に、純銅とス
ズとの合金化が進みその合金層が母材との界面にまで到
達すると、むしろその合金層が母材の亜鉛元素の拡散を
助長させ、亜鉛元素がスズ膜表面に多量に析出し、上記
と同様、接点特性を劣化させる。

【０００５】＜従来品の分析＞ところで、従来例に基づ
いて、亜鉛拡散バリア層として純銅を有する電気接点
と、バリア層を有しない電気接点を形成し、これら電気
接点にそれぞれ熱老化試験を行って、Ｘ線光電子分光法
（ＸＰＳ）により母材構成元素の拡散について分析して
みると、以下の点が確認、推察された。

【０００６】まず、バリア層を有しない電気接点には、
スズ膜最表面に酸化スズ膜が形成されており、母材構成
元素の亜鉛の拡散が上記酸化スズ膜により抑制されて、
亜鉛の拡散がスズ膜最表面よりも少し内側で停止してい
る。これは、酸化スズ膜が緻密な構造で、その層により
亜鉛の拡散、析出を妨げていると考えられる。また、バ
リア層を有する電気接点においても、最表面に酸化スズ
膜が形成され、スズと純銅との相互拡散による合金層の
成長が上記酸化スズ膜により阻まれている。これは、銅
の拡散が酸化スズ膜により抑制されていると考えられ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらの点と、酸化ス
ズが導電率の高い（１０^-4Ωｃｍ）酸化物である点とを
考慮した場合、母材とスズ膜との間に、拡散バリア層と
して酸化スズ膜が介装された電気接点は、その酸化スズ
膜により高温下でも母材構成元素の拡散を抑制できると
考えられるが、酸化スズ膜およびスズ膜を十分な強度で
密着させた状態で、上記の構造を実現する方法は、従
来、存在しなかった。

【０００８】この発明の第１の目的は、上述の観点に鑑
みてなされたもので、母材とスズ膜との間に酸化スズ膜
が介装された構造を有し、しかも各膜の密着性に優れた
電気接点用材料を形成できる電気接点用材料の製造方法
を提供することである。

【０００９】この発明の第２の目的は、母材とスズ膜と
の間に酸化スズ膜が介装された構造を有し、しかも各膜
の密着性に優れた電気接点用材料を形成できるととも
に、接点用材料形成中に不純物の混入および生成を防止
できる電気接点用材料の製造装置を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、請求項１記載の電気接点用材料の製造方法は、
実質的に銅または銅系合金からなる母材を準備する工程
と、前記母材の表面に、不活性ガスによるドライエッチ
ング処理を施す工程と、前記母材のエッチングされた領
域に、ドライプロセスにより酸化スズ膜を形成する工程
と、前記酸化スズ膜上に、ドライプロセスによりスズ膜
を形成する工程とを含んでいる。

【００１１】上記第２の目的を達成するため、請求項２
記載の電気接点材料の製造装置は、第１ないし第３のチ
ャンバがこの順に並んで配置され、前記第１および第２
のチャンバ間に形成された第１の連通部によりそれら第
１および第２のチャンバが連通されるとともに、前記第
２および第３のチャンバ間に形成された第２の連通部に
よりそれら第２および第３のチャンバが連通されたハウ
ジングと、実質的に銅または銅系合金からなる母材を、
前記第１のチャンバ内から前記第１の連通部を介して前
記第２のチャンバ内に搬送するとともに、その第２のチ
ャンバ内から前記第２の連通部を介して前記第３のチャ
ンバ内に搬送するための搬送手段と、前記第１のチャン
バ内に搬送された前記母材の表面に、不活性ガスによる
ドライエッチング処理を施すためのエッチング手段と、
前記第２のチャンバ内に搬送された前記母材のエッチン
グ領域に、ドライプロセスにより酸化スズ膜を形成する
ための酸化スズ膜形成手段と、前記第３のチャンバ内に
搬送された前記母材の前記酸化スズ膜上に、ドライプロ
セスによりスズ膜を形成するためのスズ膜形成手段とを
備えている。

【００１２】

【作用】請求項１記載の電気接点用材料の製造方法によ
れば、母材表面に不活性ガスによるドライエッチング処
理を施してからドライプロセスにより酸化スズ膜を形成
するとともに、その酸化スズ膜上にドライプロセスによ
りスズ膜を形成しているため、母材とスズ膜との間に酸
化スズ膜が介装された構造を有し、しかもドライエッチ
ング処理により母材表面が清浄化されて、酸化スズ膜が
母材表面に隙間なく密着するとともに、各膜がドライプ
ロセスにより形成されて、各膜の密着性に優れた電気接
点用材料を形成できる。

【００１３】請求項２記載の電気接点用材料の製造装置
によれば、第１ないし第３のチャンバがこの順に並んで
配置されたハウジングと、母材を、第１，第２および第
３のチャンバ内に順次搬送するための搬送手段と、第１
のチャンバ内に搬送された母材に不活性ガスによるドラ
イエッチング処理を施すためのエッチング手段と、第２
のチャンバ内に搬送された母材のエッチング領域に、ド
ライプロセスにより酸化スズ膜を形成するための酸化ス
ズ膜形成手段と、第３のチャンバ内に搬送された母材の
酸化スズ膜上に、ドライプロセスによりスズ膜を形成す
るためのスズ膜形成手段とを備えるため、母材表面がド
ライエッチング処理により清浄化されてから、酸化スズ
膜およびスズ膜が形成される。これにより、母材とスズ
膜との間に酸化スズ膜が介装された構造を有し、しかも
上記清浄化により母材表面に酸化スズ膜が隙間なく密着
するとともに、各膜がドライプロセスにより形成され
て、各膜の密着性に優れた電気接点用材料を形成できる
一方、上述の処理中に、母材がハウジングの外部に取り
出されることはなく、母材の外気への接触が防止され
て、不純物の混入および形成を防止できる。

【００１４】

【実施例】図１はこの発明の一実施例である電気接点用
材料の製造装置が適用された連続成膜装置を示す構成
図、図２はその装置に装備される搬送手段３０の要部を
示す側面図である。両図に示すように、この連続成膜装
置は、スパッタリング法が応用された装置であって、第
１ないし第４の真空室２４〜２７と、第１ないし第３の
チャンバ２１〜２３とが交互に並んで配置されたハウジ
ング２０と、第１のチャンバ２１から第３のチャンバ２
３にかけて、帯状の母材１１を連続的に搬送するための
搬送手段３０とを有している。

【００１５】第１ないし第４の真空室２４〜２７と、第
１ないし第３のチャンバ２１〜２３との間は、それぞれ
仕切板２４ａ，２５ａ，２５ａ，２６ａ，２６ａ，２７
ａにより仕切られるとともに、各仕切板２４ａ，２５
ａ，２５ａ，２６ａ，２６ａ，２７ａの中央に設けられ
た開口２４ｂ，２５ｂ，２６ｂ，２７ｂにより、第１な
いし第４の真空室２４〜２７と第１ないし第３のチャン
バ２１〜２３とが連通されている。ここで、第２の真空
室２５および開口２５ｂ，２５ｂにより第１の連通部が
構成されるとともに、第３の真空室２６および開口２６
ｂ，２６ｂにより第２の連通部が構成される。

【００１６】搬送手段３０において、第１の真空室２４
には、巻き取られた帯状母材１１を、開口２４ｂ、第１
のチャンバ２１、開口２５ｂ、第２の真空室２５、開口
２５ｂ、第２のチャンバ２２、開口２６ｂ、第３の真空
室２６、開口２６ｂ、第３のチャンバ２３、開口２７ｂ
を経て第４の真空室２７側に送り出すための送出手段３
１が配置されるとともに、送り出された母材１１を巻き
取るための巻取手段３２が第４の真空室２７に配置され
る。

【００１７】また図２に示すように、第２および第３の
真空室２５，２６には、搬送される母材１１の上下面に
対応して、それぞれサポートローラ３３，３４が設けら
れる。下部サポートローラ３３は、各真空室２５，２６
の下壁に取付部材３３ａを介してそれぞれ回転自在に取
り付けられるとともに、上部サポートローラ３４は、各
真空室２５，２６の上壁に図示しない取付部材を介して
それぞれ回転自在で、上下方向に移動自在に取り付けら
れる。さらに、上部サポートローラ３４と、真空室２
５，２６の上壁との間には押付ばね３５が介挿されて、
その押付ばね３５の付勢力により、両サポートローラ３
３，３４で母材１１が挟持されるように構成している。

【００１８】なお、サポートローラ３３，３４と、それ
らを真空室２５，２６の内壁に支持するための取付部材
３３ａ等の取付部材と、ハウジング２０の壁部はそれぞ
れ金属等の導電体により構成されて、ハウジング２０の
壁部が接地されている。これにより、サポートローラ３
３，３４により挟持された母材１１が、サポートローラ
３３，３４およびローラ取付部材を介して接地されるよ
うに構成している。

【００１９】図１に戻って、第１のチャンバ２１内には
その上壁および下壁に電極（アノード）２１ａ，２１ａ
が取り付けられる。各電極２１ａ，２１ａはそれぞれ高
周波電源２１ｅに接続されており、高周波電源２１ｅに
より、第１のチャンバ２１内を接地状態で搬送される母
材１１と、各電極２１ａ，２１ａとの間に高周波電圧を
印加できるように構成している。

【００２０】第２および第３のチャンバ２２，２３内に
はその上壁および下壁にターゲット用の電極（カソー
ド）２２ａ，２２ａ，２３ａ，２３ａがそれぞれ取り付
けられる。電極２２ａ，２２ａ，２３ａ，２３ａは、高
周波電源２２ｅ，２３ｅにそれぞれ接続されており、高
周波電源２２ｅ，２３ｅにより、第２および第３のチャ
ンバ２２，２３内を接地状態で搬送される母材１１と、
電極２２ａ，２２ａ，２３ａ，２３ａにセットされるタ
ーゲット（スズ）２２ｆ，２３ｆとの間にそれぞれ高周
波電圧を印加できるように構成している。

【００２１】第１ないし第３のチャンバ２１〜２３に
は、その内部にアルゴンガスを導入するためのアルゴン
ガス導入手段２１ｂ，２２ｂ，２３ｂがそれぞれ接続さ
れるとともに、第２のチャンバ２２には、その内部に酸
素ガスを導入するための酸素ガス導入手段２２ｃが接続
される。さらに、第１および第４の真空室２４，２７お
よび第１ないし第３のチャンバ２１〜２３には、各室内
をそれぞれ真空排気するための真空排気手段２１ｄ，２
２ｄ，２３ｄ，２４ｄ，２７ｄが接続される。

【００２２】この連続成膜装置において電気接点用材料
を形成するには、まずターゲット用の電極２２ａ，２３
ｂにそれぞれターゲットとしてスズ（Ｓｎ）２２ｆ，２
３ｆをセットする。さらに、銅または銅系合金からなる
例えば黄銅製の帯状母材１１を第１の真空室２４の送出
手段３１に巻取状態で収容し、その母材１１の一端を送
出手段３１から繰り出して、第１ないし第３のチャンバ
２１〜２３を経て第４の真空室２７に導き、巻取手段３
２にセットする。

【００２３】つづいて、真空排気手段２１ｄ〜２７ｄに
より各チャンバ２１，２２，２３および各真空室２４〜
２７を高真空に排気する。この場合、第１ないし第３の
チャンバ２１，２２，２３内の気圧をそれぞれＰ１，Ｐ
２，Ｐ３としたとき、Ｐ１≧Ｐ２およびＰ３≧Ｐ２の関
係式を満たすように、各チャンバ２１，２２，２３内の
気圧を設定する一方、第１の真空室２４の気圧は第１の
チャンバ２１の気圧に対し同程度もしくは少し高めに設
定するとともに、第４の真空室２７の気圧は第３のチャ
ンバ２３の気圧に対し同程度もしくは少し高めに設定す
る。具体的には、Ｐ１を数十m Torr（ミリトール）、Ｐ
２を１〜５m Torr（ミリトール）、Ｐ３を５〜２０m To
rr（ミリトール）に設定し、これらの値に応じて、第１
および第４の真空室２４〜２７の気圧を設定する。これ
により、第２の真空室２５の気圧は、Ｐ１とＰ２のほぼ
中間値に設定されるとともに、第３の真空室２６の気圧
は、Ｐ２とＰ３のほぼ中間値に設定される。

【００２４】この状態で、送出手段３１および巻取手段
３２により、母材１１を第１のチャンバ２１から第３の
チャンバ２３に向けて一定速度で連続的に搬送する一
方、アルゴンガスをアルゴンガス導入手段２１ｂ〜２３
ｂから各チャンバ２１，２２，２３内に導入するととも
に、酸素ガスを酸素ガス導入手段２２ｃから第２のチャ
ンバ２２内に導入し、さらに高周波電源２１ｅ〜２３ｅ
により、第１のチャンバ２１内において母材１１と電極
２１ａとの間、第２のチャンバ２２内において母材１１
とターゲット２２ｆとの間、および第３のチャンバ２３
内において母材１１とターゲット２３ｆとの間にそれぞ
れ高周波電圧を印加する。

【００２５】これにより、まず第１のチャンバ２１内に
おいて、電極２１ａと母材１１との間にアルゴンガスの
プラズマを発生させ、プラズマ中のアルゴンイオンを母
材１１の表面にたたき付ける。これにより母材１１上に
付着した金属酸化物等の不純物を除去し、母材１１の表
面を清浄化する（ドライエッチング処理）。このよう
に、第１のチャンバ２１内に送り込まれる母材１１に連
続的にエッチング処理を施していき、第２のチャンバ２
２内に送り込む。

【００２６】第２のチャンバ２２内では、ターゲット２
２ｆと母材１１との間に印加される高周波電圧により、
その間にアルゴンガスと酸素ガスとのプラズマを発生さ
せ、プラズマ中のアルゴンイオンをターゲット２２ｆに
衝突させて、ターゲット粒子（スズ粒子）をたたき出
す。さらにそのターゲット粒子と酸素ガスのプラズマと
を、気相中または母材表面で反応させて酸化スズ（Ｓｎ
Ｏ₂ ）を形成し、その酸化スズを母材１１の表面に堆積
させて、酸化スズ膜を形成する。このように、第２のチ
ャンバ２２内に送り込まれた母材１１に連続的に酸化ス
ズ膜を形成していき、つづけて第３のチャンバ２３内に
送り込む。

【００２７】第３のチャンバ２３内では、ターゲット２
３ｆと母材１１との間に印加される高周波電圧によりそ
の間にアルゴンガスのプラズマを発生させ、プラズマ中
のアルゴンイオンをターゲット２３ｆに衝突させて、タ
ーゲット粒子（スズ粒子）をたたき出す。そして、その
ターゲット粒子を、母材１１のスズ膜上に堆積してスズ
膜を形成する。こうして、第３のチャンバ２３内に送り
込まれた母材１１の酸化スズ膜上に連続的にスズ膜を形
成していき、その母材１１を第４の真空室２７に送り込
んで、巻取手段３２に巻き取らせる。

【００２８】このように、第１ないし第３のチャンバ２
３に連続的に搬送される母材１１に対し、各チャンバ２
１，２２，２３内で並列的にエッチング処理および成膜
処理を施し、図３に示すように、母材１１の表面に、膜
厚が０．２ミクロン以上の酸化スズ膜１２を介してスズ
膜１３が形成された電気接点用材料を形成する。

【００２９】母材１１の終端までエッチング処理および
成膜処理が完了して、上記電気接点用材料が巻取手段３
２によりすべて巻き取られると、次工程で、プレス処理
等により所定の形状に切断加工される。

【００３０】こうして形成された電気接点用材料は、母
材１１とスズ膜１３との間に酸化スズ膜１２が介装され
た構造を備えており、酸化スズ膜が緻密な構造であるた
め、接点特性の劣化の要因となる母材構成元素（Ｃｕ，
Ｚｎ等）のスズ膜１３側への拡散が抑制され、耐熱性に
優れる。

【００３１】また、母材１１の表面をスパッタエッチン
グにより清浄化して、不純物を除去してから、酸化スズ
膜１２を形成しているため、酸化スズ膜１２を隙間なく
母材１１の表面に密着でき、両者間の密着性に優れる。
しかも、酸化スズ膜１２およびスズ膜１３を、スパッタ
リング法等のドライプロセスにより形成しているため、
例えばウエットプロセス等と比較すると、一般的に成膜
（酸化スズ膜１２，スズ膜１３）粒子の粒径を小さく緻
密な構造に形成でき、各膜１２，１３の母材１１等への
密着面積を大きく確保でき、各膜１２，１３の密着性に
優れる。このため、例えばこの電気接点用材料におい
て、スイッチや端子用等の電気接点に成形する際に、塑
性変形を受けたとしても、膜剥離が生じることはない。
さらに、各膜１２，１３を緻密な構造に形成できるの
で、この点においても、母材構成元素の拡散を、一層確
実に抑制できる。

【００３２】また、第１ないし第３のチャンバ２１〜２
３を並べて配置し、母材１１を外気に接触させず連続的
にエッチング処理および成膜処理を施すようにしている
ため、これらの処理中に酸化物等の不純物生成や、不純
物混入が防止される。さらに、この実施例のように、減
圧下でエッチング処理および成膜処理を行うような場合
において、第２のチャンバ２２の気圧Ｐ２を、第１およ
び第３のチャンバ２１，２３の気圧Ｐ１，Ｐ３よりもそ
れぞれ低く設定しているため、第２のチャンバ２２内の
ガス（特に活性酸素）が第１および第３のチャンバ２
１，２３内に混入されるのが防止され、第１のチャンバ
２１内でのエッチング処理時および第３のチャンバ２３
内でのスズ膜形成時に酸化物等の不純物の生成を防止で
きる。

【００３３】また、この実施例では、第１ないし第３の
チャンバ２１〜２３により各処理を並列的に行っている
ため、生産効率が向上する。

【００３４】また、母材１１の被覆材料として安価なス
ズを用いているため、コストを低減できる。

【００３５】なお、上記実施例では、母材上に直接酸化
スズ膜を形成する場合について説明したが、図４に示す
ように、黄銅からなる母材５１上に、ウエットプロセス
により純銅からなる銅層（亜鉛拡散バリア層）５４を形
成しておいて、その銅層５４上に、上記実施例と同様な
方法により、酸化スズ膜５２およびスズ膜５３を形成し
てもよい。

【００３６】このような電気接点用材料では、母材５１
の亜鉛元素の拡散は、バリア層５４および酸化スズ膜５
２により抑制されるとともに、バリア層５４の銅とスズ
膜５３のスズとの相互拡散は酸化スズ膜５２により抑制
される。さらに、純銅からなる銅層５４には下地基板を
整える機能も有しており、銅層５４を形成することによ
り、その表面が平坦化され、酸化スズ膜５３の密着性が
一層向上する。

【００３７】また、上記実施例では、スパッタリング法
等のドライプロセスにより酸化スズ膜およびスズ膜を形
成するようにしているが、その他のドライプロセス、例
えば真空蒸着法、イオンビームミキシング法、イオンプ
レーティング法等の物理的蒸着法、熱ＣＶＤ、プラズマ
ＣＶＤ、光ＣＶＤ、プラズマ重合法等の化学的蒸着法、
および大気圧下での容射法、減圧下での容射法により、
酸化スズ膜およびスズ膜を形成することもできる。

【００３８】この場合、蒸着法や、イオンビームミキシ
ング法を用いる場合には、蒸発源をチャンバ２２，２３
の上壁に設置するよりも、側壁または下壁に設置する方
が、効率よく成膜することができる。

【００３９】また、不活性ガスによるドライエッチング
として、スパッタエッチングを例に挙げて説明している
が、それ以外の、例えば不活性ガスによるイオンビーム
エッチングも利用できる。

【００４０】また、電極２１ａ，２２ａ，２３ａと、母
材１１との間に高周波電圧を印加しているが、直流電圧
を印加するようにしてもよい。

【００４１】上記実施例では、搬送手段３０の送出手段
３１および巻取手段３２をハウジング２０の内部に配置
するようにしているが、送出手段３１および巻取手段３
２はハウジング２０の外部に配置してもよい。

【００４２】また、帯状の母材１１を用いるようにして
いるが、線状の母材を用いてもよい。その場合、上記と
同様に酸化スズ膜およびスズ膜を形成した後、切断処理
およびプレス処理を施すようにすればよい。また、あら
かじめ切断された小片状の母材を第１ないし第３のチャ
ンバ内に順に通過させて、上述のエッチング処理および
成膜処理を行ってもよい。

【００４３】また、上記実施例では、酸化スズ膜を１層
形成する場合について説明したが、２層以上形成しても
よい。

【００４４】また、酸化スズ膜形成用のターゲット２２
ｆとして、金属スズを用いているが、酸化スズを用いて
もよい。

【００４５】以下、参考までに、上述の実施例に基づい
て形成された電気接点用材料の耐熱性等に関する実験例
を示す。

【００４６】＜実験例＞上記第１の実施例と同様な方法
で、黄銅（Ｃｕ，Ｚｎ）からなる母材の一面に酸化スズ
膜（ＳｎＯ₂ ）を０．２ミクロン形成し、さらにその上
にスズ膜を形成して電気接点用材料を形成した。そし
て、その接点用材料の荷重に対する接触抵抗値を測定し
た。さらにその電気接点用材料を２００℃で２４時間加
熱処理した後、荷重に対する接触抵抗値の測定と、Ｘ線
光電子分光法（ＸＰＳ）による接点用材料中の元素分布
の測定とを行った。熱処理前の接触抵抗変化を図５、熱
処理後の接触抵抗変化を図６、ＸＰＳによる材料中の元
素分布を図７のグラフにそれぞれ示す。この場合、図５
および図６のグラフでは、それぞれ横軸に荷重（ｇｒａ
ｍ）を示し、縦軸に接触抵抗（ｏｈｍ）を示す。また図
７のグラフでは、横軸に表面からの深さ位置に対応する
エッチング時間（分）を示し、縦軸にＸＰＳにより測定
した各元素の存在量（％）を示し、さらに図７中、白抜
四角で銅、黒塗丸で亜鉛、ｘ印でスズ、および白抜丸で
酸素を示す。

【００４７】また、参考例として、従来の方法により、
つまり黄銅からなる母材の表面に電解メッキ法によりス
ズ膜を被覆して電気接点用材料を形成した。そして、そ
の接点用材料の荷重に対する接触抵抗変化を測定した。
さらにその電気接点用材料を２００℃で２４時間加熱処
理した後、荷重に対する接触抵抗変化の測定と、ＸＰＳ
による材料中の元素分布の測定とを行った。熱処理前の
接触抵抗変化を図８、熱処理後の接触抵抗変化を図９、
ＸＰＳによる元素分布を図１０のグラフにそれぞれ示
す。

【００４８】まず接触抵抗変化から比較すると、実施例
に基づく電気接点用材料（図５および図６）では、従来
例のもの（図８および図９）に対し、全般的に接触抵抗
値が低く、接点特性に優れているのが判る。さらに、実
施例の接点用材料では、ばらつきがほとんど認められな
いのに対し、従来の接点用材料ではばらつきが多く認め
られ、実施例の接点用材料は品質が安定しているのが判
る。

【００４９】また、実施例に基づく接点用材料では、熱
処理後（図６）の各接触抵抗値は熱処理前（図５）のそ
れと比べてもほとんど変化がみられず、耐熱性に優れて
いるのが判る。これに対し、従来例では、熱処理後（図
９）の各接触抵抗値を熱処理前（図８）と比べると、ば
らつきが大きくなり、しかも高くなっており、耐熱性に
劣っているのが判る。

【００５０】また、耐熱性に関しては、図７および図１
０の元素分布からも、実施例の電気接点用材料が優れて
いるのが判断できる。

【００５１】すなわち、図７に示すように、実施例の電
気接点用材料では、エッチング時間が０分のスズ膜表面
から１５分付近のスズ膜と母材との境界部まで、つまり
スズ膜中には、スズ元素（ｘ印）が多量に存在し、母材
構成元素の銅元素（白抜四角）や亜鉛元素（黒塗丸）が
ほとんど存在していない。これは、母材構成元素の拡散
が抑制されて、亜鉛元素のスズ膜表面への析出および銅
とスズとの合金の形成がともに防止されていると考えら
れる。このように実施例の電気接点用材料は、２００℃
の高温下でも、接点特性の劣化の要因となる母材構成元
素の拡散を抑制でき、耐熱性に優れているのが判る。

【００５２】これに対し、図１０の従来の接点用材料で
は、まずエッチング時間が０分付近のスズ膜表面部に、
すでに母材構成元素である亜鉛元素（黒塗丸）が酸素
（白抜丸）とともに存在しているのが確認できる。これ
は、母材から拡散した亜鉛元素がスズ膜側に拡散してス
ズ膜表面に析出し、導電率の低い酸化亜鉛を形成してい
ると考えられる。さらに従来では、エッチング時間が０
分から１８分付近のスズ膜と母材との境界部まで、つま
りスズ膜中には、スズ元素（ｘ印）とともに銅元素（白
抜四角）が多量に存在しているのが確認される。これ
は、母材からスズ膜内に銅が多量に拡散して銅とスズと
で硬度の高い合金を形成していると考えられる。このよ
うに従来の電気接点用材料は、高温下では、接点特性の
劣化の要因となる母材構成元素の拡散が著しく発生して
おり、耐熱性に劣っているのが判る。

【００５３】なお、実施例に基づく接点用材料におい
て、熱処理前および後に、目視により外観をそれぞれ観
察したところ、酸化スズ膜およびスズ膜はまったく剥離
しておらず、各膜の密着性に優れているのが確認でき
た。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の電気接点
用材料の製造方法によれば、母材表面に不活性ガスによ
るドライエッチング処理を施してからドライプロセスに
より酸化スズ膜を形成するとともに、その酸化スズ膜上
にドライプロセスによりスズ膜を形成しているため、母
材とスズ膜との間に酸化スズ膜が介装された構造を有
し、しかもドライエッチング処理により母材表面が清浄
化されて、酸化スズ膜が母材表面に隙間なく密着すると
ともに、各膜がドライプロセスにより形成されて、各膜
の密着性に優れた電気接点用材料を形成できるという第
１の効果が得られる。

【００５５】請求項２記載の電気接点用材料の製造装置
によれば、第１ないし第３のチャンバがこの順に並んで
配置されたハウジングと、母材を、第１，第２および第
３のチャンバ内に順次搬送するための搬送手段と、第１
のチャンバ内に配置された母材に不活性ガスによるドラ
イエッチング処理を施すためのエッチング手段と、第２
のチャンバ内に搬送された母材のエッチング領域に、ド
ライプロセスにより酸化スズ膜を形成するための酸化ス
ズ膜形成手段と、第３のチャンバ内に搬送された母材の
酸化スズ膜上に、ドライプロセスによりスズ膜を形成す
るためのスズ膜形成手段とを備えるため、母材表面がド
ライエッチング処理により清浄化されてから、酸化スズ
膜およびスズ膜が形成され、これにより母材とスズ膜と
の間に酸化スズ膜が介装された構造を有し、しかも上記
清浄化により母材表面に酸化スズ膜が隙間なく密着する
とともに、各膜がドライプロセスにより形成されて、各
膜の密着性に優れた電気接点用材料を形成できる一方、
上述の処理中に、母材がハウジングの外部に取り出され
ることはなく、母材の外気への接触が防止されて、不純
物の混入および生成を防止できるという第２の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である電気接点用材料の製
造装置が適用された連続成膜装置を示す構成図である。

【図２】上記連続成膜装置に装着された搬送手段の要部
を示す側面図である

【図３】上記連続成膜装置により製造された電気接点用
材料を示す要部拡大断面図である。

【図４】この発明に基づいて形成された変形例の電気接
点用材料を示す要部拡大断面図である。

【図５】実施例に基づく電気接点用材料の熱処理前の接
触抵抗変化を示すグラフである。

【図６】実施例に基づく電気接点用材料の熱処理後の接
触抵抗変化を示すグラフである。

【図７】実施例に基づく電気接点用材料の熱処理後のＸ
ＰＳによる元素分布を示すグラフである。

【図８】従来例に基づく電気接点用材料の熱処理前の接
触抵抗変化を示すグラフである。

【図９】従来例に基づく電気接点用材料の熱処理後の接
触抵抗変化を示すグラフである。

【図１０】従来例に基づく電気接点用材料の熱処理後の
ＸＰＳによる元素分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１１，５１ 母材 １２，５２ 酸化スズ膜 １３，５３ スズ膜 ２０ ハウジング ２１，２２，２３ 第１，第２および第３のチャンバ ３０ 搬送手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的に銅または銅系合金からなる母材を
   準備する工程と、 前記母材の表面に、不活性ガスによるドライエッチング
   処理を施す工程と、 前記母材のエッチングされた領域に、ドライプロセスに
   より酸化スズ膜を形成する工程と、 前記酸化スズ膜上に、ドライプロセスによりスズ膜を形
   成する工程とを含む電気接点用材料の製造方法。
2. 【請求項２】 第１ないし第３のチャンバがこの順に並
   んで配置され、前記第１および第２のチャンバ間に形成
   された第１の連通部によりそれら第１および第２のチャ
   ンバが連通されるとともに、前記第２および第３のチャ
   ンバ間に形成された第２の連通部によりそれら第２およ
   び第３のチャンバが連通されたハウジングと、 実質的に銅または銅系合金からなる母材を、前記第１の
   チャンバ内から前記第１の連通部を介して前記第２のチ
   ャンバ内に搬送するとともに、その第２のチャンバ内か
   ら前記第２の連通部を介して前記第３のチャンバ内に搬
   送するための搬送手段と、 前記第１のチャンバ内に搬送された前記母材の表面に、
   不活性ガスによるドライエッチング処理を施すためのエ
   ッチング手段と、 前記第２のチャンバ内に搬送された前記母材のエッチン
   グ領域に、ドライプロセスにより酸化スズ膜を形成する
   ための酸化スズ膜形成手段と、 前記第３のチャンバ内に搬送された前記母材の前記酸化
   スズ膜上に、ドライプロセスによりスズ膜を形成するた
   めのスズ膜形成手段とを備えた電気接点用材料の製造装
   置。