独立行政机构产业技术综合研究所[会长：中钵良二]（以下简称“AIST”）纳米系统研究部[研究部部长山口智彦]纳米光电子应用研究组首席研究员清水哲夫与矢崎株式会社[社长矢崎真司]（以下简称“矢崎株式会社”）合作，通过在铜板上镀锡来制造汽车线束连接器更小、更轻。
该设备是扫描电子显微镜您可以在观察内部金属之间的接触的同时测量连接器的接触负载和电阻。用此设备制作缩进中，证实表面氧化锡膜破裂，底层锡通过裂纹进入，形成良好的电接触。电接触件的评估设备和测量结果有望为汽车线束连接器的评估和产品设计提供新的指南，这些连接器需要可靠性、紧凑性和减轻重量。
有关该技术的详细信息，请参阅国际电接触会议（60第IEEE HOLM 电接触会议上发表。
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| 将探针压在涂有氧化锡的锡基板上的操作概念图（左）和扫描电子显微照片（右） |
| 新开发的装置可以在观察压痕状态的同时，同时测量接触过程中的接触负载和电阻，从而可以分析接触电阻的减小与压痕结构之间的关系，这在以前是很困难的。 |
为了让汽车更加舒适和安全，汽车上安装的电子设备和传感器的数量不断增加。与此同时，为了降低燃料消耗，对更轻的电线和更小的连接器的需求不断增加。然而，为了实现连接器的小型化，必须确保与以前相同或更好的可靠性。镀锡铜板用于汽车连接器端子，但锡表面会形成氧化锡膜。由于氧化锡膜是绝缘体，其厚度极薄，约为10 nm，因此很难详细了解氧化锡膜如何影响连接器的金属接触和电阻。为了实现连接器的小型化，越来越需要对氧化锡膜表面的金属接触与接触电阻之间的关系进行详细分析，因此迫切需要一种新的评估装置。
AIST 纳米系统研究部门以纳米为单位开展工作操纵器的精密度，并对纳米材料和器件进行了纳米级的物理性能测量。另一方面，以矢崎株式会社为中心的矢崎集团在线束市场占有率全球第一，集团成员矢崎零件株式会社开发、制造汽车用线束和电子零部件。
2008年7月，AIST和矢崎株式会社签订了全面的组织协议，旨在将AIST的技术种子与矢崎的技术需求相匹配，并将其确立为产业技术。 2010年2月，我们开始联合研究，增加测量功能并提高精度，以评估汽车线束连接器，现已开发出一种可以在纳米尺度上分析和评估电触点导电机制的专用设备。
新开发的装置采用了高精度机械手，可以在扫描电子显微镜样品室中以纳米级调节压痕长度，从而能够测量接触负载和精确的接触电阻。
作为汽车连接器的模型样品，我们使用在平坦的锡基板上沉积有氧化锡的样品（公连接器模型）和尖端曲率半径为数微米的钨探针（母连接器模型）进行了压痕测试。在扫描电子显微镜观察的同时，同时测量钨探针压痕深度、接触负载和接触电阻。图1显示了将钨探针每20秒推入样品500 nm时测得的接触负载和接触电阻值。接触负载每增加20秒，接触电阻增加10710 来自 [Ω]5[Ω]。
图 2 显示了 16 µm 压痕操作后压痕表面的扫描电子显微照片。可以看到表面的氧化锡膜已经破裂，下面的锡已经渗入到裂纹中。此外，这个样本聚焦离子束 (FIB) 装置暴露压痕的横截面（图 2 中 A-A' 处所示的位置）。可以更清晰地看到，锡已经进入氧化锡膜的裂纹部分。此外，可以看出，即使在氧化锡膜的裂纹部分，锡也没有渗透（图3A），锡渗透到一半（图3B），并且锡一直渗透到表面（图3C）。
在接触电阻大大降低的压痕处确认了氧化锡的裂纹和锡的渗透，并且发现这些对电接触的导电性有很大贡献。
新开发的评估装置有助于阐明电触点的传导机制，并有望为汽车线束连接器新产品的开发做出贡献。
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| 图1接触负载与接触电阻的关系 |
| 当钨探针以 20 秒的间隔推入样品 500 nm 时，接触负载（蓝色）每 20 秒增加一次，并且接触电阻（红色）在推入过程中显着减小。 |
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| 图2 使用新开发的设备制作的压痕的电子显微照片 |
| 氧化锡层已经破裂，下面的锡（看起来更白的部分）已经从裂缝中进入。 |
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| 图3 压痕横截面结构的电子显微照片 |
FIB用于加工压痕，使得侧面暴露，并使用电子显微镜观察图2中的A-A'截面。
从截面观察可以看出，氧化锡膜出现裂纹，下面的锡已经进入到裂纹中。 |
未来，产业技术研究所计划利用该开发装置获取微观区域的结构与接触电阻之间的相关性，以及导电所需的接触负载的数据，并进一步提高开发装置的精度，旨在使其成为电接触技术领域不可或缺的评估装置。矢崎公司的目标是实现紧凑、轻量化的汽车线束连接器的商业化，以满足汽车的低油耗、安全性和舒适性等强烈需求。