CN109845041B - 连接端子及连接端子的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供如下连接端子及那样的连接端子的制造方法：该连接端子与使锡在触点部的最表面露出的连接端子比较，能够维持连接可靠性同时减小摩擦系数，且能够将高温的经时变化抑制得小。设为如下连接端子：至少在触点部，由包含锡和钯的金属间化合物构成的合金粒子(21)在该触点部的最表面露出，分布于基材(10)的表面，在通过从基材(10)的表面算起的合金粒子(21)的高度(h)最高的点的平面(P)，由纯锡或者锡相对于钯的比例比金属间化合物高的合金构成的锡部没有露出。另外，设为具有如下工序的连接端子的制造方法：对将钯层及锡层按顺序层积的层积结构进行加热，形成由包含锡和钯的金属间化合物构成的合金粒子(21)的工序；将来自没有形成金属间化合物的剩余的锡的锡部除去的工序。

Description

连接端子及连接端子的制造方法
技术领域
本发明涉及连接端子及连接端子的制造方法，进一步详细地讲，涉及在表面露出合金的连接端子及那样的连接端子的制造方法。
背景技术
以往，作为构成连接端子的材料，一般使用在铜或者铜合金等母材的表面实施镀锡的材料。在镀锡层中，在表面形成有绝缘性的氧化锡覆膜，但是以较弱的力就能使氧化锡覆膜被破坏，因此容易露出金属锡，在柔软的金属锡的表面可形成良好的电接触。
例如，在专利文献1中公开了如下端子：其通过在铜合金制母材的至少与对方材料接触的接触部的表面依次层积镀镍层、镀铜层以及镀锡层而构成。在该端子中，镀镍层是为了抑制母材中的铜扩散到镀锡层而设置，镀铜层是为了抑制镍和錫的金属间化合物的生成而设置。另外，通过限制镀锡层的厚度，可实现端子插入力的减小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-147579号
发明内容
发明要解决的课题
如专利文献1公开的端子那样在触点部的最表面露出锡层的情况下，由于锡的柔软度而引起锡层的犁沟现象、锡彼此的凝结，摩擦系数变高。其结果是，端子的插入力上升。特别是在具备多个端子的多极型的连接器中，插入力上升的问题变大。如专利文献1记载的那样，通过限制锡层的厚度，能够在某种程度上将摩擦系数抑制得低，但是只要在触点部的最表面露出锡层，就不易将摩擦系数大幅降低。
另外，锡层在受到加热时与其他金属层之间由于相互扩散而容易形成金属间化合物，表面状态的经时变化变大。当那样的金属间化合物在触点部的最表面受到氧化时，有时使触点部的接触电阻上升。如专利文献1记载的那样，通过设置于锡层的下层的金属层的选择，能够抑制其他金属向锡层的扩散及与锡形成金属间化合物，但是在长时间暴露于高温环境时，有可能不能忽视与锡形成金属间化合物。
本发明的课题在于提供如下连接端子及那样的连接端子的制造方法：与使锡在触点部的最表面露出的连接端子比较，能够维持连接可靠性同时减小摩擦系数，且能够将高温的经时变化抑制得小。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的连接端子至少在与对方导电部件电接触的触点部，由包含锡和钯的金属间化合物构成的合金粒子在该触点部的最表面露出，并分布于基材的表面，所述连接端子的特征在于，在通过从所述基材的表面算起的所述合金粒子的高度最高的点的平面没有露出锡部，该锡部由纯锡或者锡相对于钯的比例比所述金属间化合物高的合金构成。
在此，也可以在所述合金粒子的周围不存在所述锡部。另外，也可以在所述合金粒子之间露出所述基材的表面。
也可以为，所述基材具有镍或者镍合金的层，所述金属间化合物具有(Ni0.4Pd0.6)Sn4的组成。
也可以为，所述合金粒子在所述触点部占据的面积的比例为30％以上。
也可以为，所述合金粒子占据的层的平均厚度为0.1μm以上且5.0μm以下。
本发明的连接端子的制造方法具有如下工序：制作在基材的表面依次层积了钯层及锡层的层积结构的工序；将所述层积结构加热，形成由包含锡和钯的金属间化合物构成的合金粒子的序；以及将由没有形成所述金属间化合物的剩余的锡形成的锡部除去的工序，该锡部由纯锡或者锡相对于钯的比例比所述金属间化合物高的合金构成。
在此，也可以为，将所述锡部除去的工序通过采用化学方式将锡溶解而进行。
也可以为，所述层积结构中的钯相对于锡和钯的合计量的比例为2原子％以上。另外，也可以为，所述层积结构中的钯相对于锡和钯的合计量的比例小于20原子％。
发明效果
在上述发明的连接端子中，由于构成在最表面露出的合金粒子的包含锡和钯的金属间化合物具有高硬度，从而在触点部不易引起犁沟现象、凝结，可得到低摩擦系数。而且，在通过合金粒子的高度最高的位置的平面，使摩擦系数上升的锡没有露出，从而能够将连接端子的端子插入力抑制得小。
同时，因为包含锡和钯的金属间化合物具有高导电率，另外，不易受到氧化，所以在触点部的表面可得到低接触电阻。其结果是，能够达成高连接可靠性。
并且，通过包含锡和钯的金属间化合物由于已经形成稳定的金属间化合物，从而即使受到加热，也不易引起与其他金属的合金化等、经时的变化。由于经时变化而容易与其他金属之间形成金属间化合物的锡在通过合金粒子的高度最高的位置的平面没有露出，因此作为触点部的最表面整体，不易引起经时变化导致的接触电阻的上升。因此，能够长期地维持高连接可靠性。
在此，在合金粒子的周围不存在锡部的情况下，不仅通过合金粒子的高度最高的位置的平面内，在与合金粒子接触的整个部位都不存在锡，所以触点部的表面不易受到锡的经时变化的影响，从而能够得到连接端子的长期的连接可靠性。
另外，在合金粒子之间露出基材的表面的情况下，在合金粒子之间的部位也不存在锡，所以连接端子的长期的连接可靠性进一步提高。
在基材具有镍或者镍合金的层、金属间化合物具有(Ni0.4Pd0.6)Sn4的组成的情况下，通过由镍或者镍合金构成的层，能够抑制金属原子从由铜等构成的母材的扩散，所以即使长时间受到高温下的加热，也能够抑制由于那样的金属原子的扩散的影响而使最表面的接触电阻上升的情况。
在合金粒子在触点部占据的面积的比例为30％以上的情况下，可确保连接端子的触点部与对方导电部件之间的接触面积，从而能够将接触电阻抑制得特别小。
在触点部与在最表面露出锡层的对方导电部件之间的动摩擦系数为0.4以下的情况下，能够将端子插入力抑制得充分低。
在合金粒子占的层的平均厚度为0.1μm以上且5.0μm以下的情况下，能够充分地获得基于合金粒子减小摩擦系数和抑制经时变化的效果。
根据上述发明的连接端子的制造方法，能够在连接端子的表面简便地形成如上述的、由包含锡和钯的金属间化合物构成的合金粒子在最表面露出、且在通过合金粒子的高度最高的点的平面没有露出锡部的结构。
在此，在将锡部除去的工序通过将锡化学溶解而进行的情况下，能够简便并且以残存量少的状态达成锡部的除去。其结果是，在所制造的连接端子中，可显著得到基于合金粒子减小摩擦系数及抑制经时变化的效果。
在层积结构中的钯相对于锡和钯的合计量的比例为2原子％以上的情况下，通过确保在最表面露出的合金粒子的面积，从而在所制造的连接端子的触点部能够有效地减小摩擦系数。
另外，在层积结构中的钯相对于锡和钯的合计量的比例为20原子％的情况下，在将层积结构加热后，剩余的锡和合金粒子容易变为共存的状态，在锡部除去后，在最表面露出的金属间化合物容易取得粒子集合体的形态。
附图说明
图1是示出构成本发明的一个实施方式的连接端子的端子材料的截面图。
图2是示出在本发明的一个实施方式的连接端子的制造方法中将锡部除去前的前体的状态的截面图。
图3是作为连接端子的例子示出压配合端子的主视图。
图4是实施例1的合金粒子露出试样的表面SEM像，(a)示出将锡除去前的状态，(b)示出将锡除去后的状态，(c)示出进一步高温放置后的状态。
图5是将锡除去后的状态下的试样截面的SEM像。
图6是示出负载-接触电阻特性的图，(a)是关于实施例1的将锡除去的合金粒子露出试样的结果，(b)是关于比较例1的镀锡试样的结果。关于(a)，也示出高温放置后的测定结果。
图7是示出摩擦系数的评价结果的图，(a)是关于实施例1的将锡除去的合金粒子露出试样的结果，(b)是关于实施例1中将锡除去前的试样的结果，(c)是关于比较例1的镀锡试样的结果。
图8是使合金化前的层积结构中的钯的比例变化时得到的、合金粒子露出试样的表面的SEM像，钯的比例按(a)到(e)的顺序升高。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的一个实施方式的连接端子及其制造方法详细地进行说明。本发明的一个实施方式的连接端子的至少与对方端子等对方导电部件电接触的触点部由在表面具有以下说明的合金粒子层20的端子材料1构成。能够通过本发明的一个实施方式的连接端子的制造方法制造由那样的端子材料1构成的连接端子。
[端子材料的构成]
关于构成连接端子的端子材料1，图1中示出如示出截面的概要图那样的层构成。也就是说，在基材10的表面形成有合金粒子层20。合金粒子层20在端子材料1的最表面露出。
基材10以板状的母材11为主材料。母材11由例如铜、铝、铁、或者以那些为主要成分的合金构成。在这些中，具有高导电性、作为连接端子的母材而通用的铜或者铜合金特别合适。
基材10也能够仅由母材11构成，但是也可以在母材11的表面适当设置金属覆盖层而形成为基材10。在本实施方式中，形成有覆盖母材11的表面、由镍或者镍合金构成的基底层12。基底层12起到如下作用：将合金粒子层20相对于母材11的密合性提高，并且抑制铜等金属原子从母材11向合金粒子层20的扩散。
基底层12中的合金粒子层20侧的一部分也可以通过合金粒子层20的形成工序中的加热而成为镍-锡合金层13。镍-锡合金层13具有由Ni3Sn4构成的组成。通过形成镍-锡合金层13，从而即使是高温也可牢固地抑制金属原子从母材11向合金粒子层20的扩散。
合金粒子层20由合金粒子21的集合体构成。合金粒子21由包含锡和钯的金属间化合物(锡-钯系合金)构成。金属间化合物无论是仅由锡和钯构成的二元合金，还是除锡和钯以外还包含其他金属的多元合金都可以。在二元合金的情况下，金属间化合物采取由PdSn4构成的组成。作为构成多元合金的除锡、钯以外的金属元素，能够举出基材10所包含的金属元素。如上所述，在基材10的表面设置由镍或者镍合金构成的基底层12的情况下，容易形成由(Ni0.4Pd0.6)Sn4构成的组成的三元合金。另外，无论金属间化合物是二元合金的情况，还是金属间化合物是多元合金的情况，在合金粒子21中除了该金属间化合物之外，还可以少量含有构成基材10的金属元素、不可避免的杂质、没有被合金摄入的钯的相等。
在合金粒子层20中，各合金粒子21与基材10结合。特别是在基材10的表面形成有由镍或者镍合金构成的基底层12、其一部分成为镍-锡合金层13的情况下，合金粒子21的基材10侧的一部分区域成为嵌入到镍-锡合金层13的内部的状态，被镍-锡合金包围周围。
在此，假设通过从基材10的表面算起的合金粒子21的高度h最高的点的假想平面即最外表面P。在合金粒子层20中，由纯锡或者锡的比例比构成合金粒子21的金属间化合物中的锡的比例高的合金构成的锡部没有露出于最外表面P。
当锡部没有露出于最外表面P时，则锡部在合金粒子层20内也可以存在于合金粒子21之间的空隙等，但是优选如图1所示，在各合金粒子21的周围、也就是与合金粒子21接触的位置不存在锡部。进一步地，期望在后面说明的制造工序中，除了不可避免地不能除去而残留的锡量之外，在合金粒子层20内、也就是基材10的表面上不存在锡部。除了锡部之外，也优选除了构成基材10的金属之外，构成合金粒子21的锡-钯系合金以外的金属不存在于合金粒子21的周围。
在图1所示的状态下，由于在合金粒子21的周围不存在锡部，如图中粗线所示，在合金粒子21之间的空隙露出基材10的表面、在此为镍-锡合金层13的表面。另外，在合金粒子21的密度高的情况下，也有时基材10的表面的整个区域被合金粒子21覆盖，基材10的表面大致不露出。
在合金粒子层20中，合金粒子21的大小、密度并不被特别限定。但是，优选将合金粒子层20的平均厚度预先设为0.1μm以上。由此，能够充分地利用通过合金粒子21发挥的特性如后述的摩擦系数的减小、经时变化的抑制等。另一方面，优选合金粒子层20的平均厚度预先设为5.0μm以下。这是因为：即使将合金粒子层20形成得过于厚，通过合金粒子21发挥的特性也饱和，而且合金粒子21的形成所需的材料成本增大。在此，所谓合金粒子层20的平均厚度是指：将采取合金粒子21的形态的锡-钯系合金的存在量换算成将基材10的表面均匀覆盖的膜的厚度。
[端子材料的特性]
(摩擦系数)
如上所述，端子材料1在基材10的表面具有合金粒子层20，合金粒子层20在最表面露出由锡-钯系合金构成的合金粒子21。锡-钯系合金具有高硬度。因此，在合金粒子层20的表面，不易引起在锡层的表面屡屡引起的表面金属的犁沟现象、凝结。这样，合金粒子21在端子材料1的表面上赋予比锡低的摩擦系数。而且，在合金粒子层20中，由于在最外表面P没有露出锡部，从而不发生由于锡部的贡献而使合金粒子层20的摩擦系数上升的情况，能够将合金粒子21赋予的低摩擦系数原样地作为合金粒子层20整体的摩擦系数利用。其结果是，作为合金粒子层20整体，与锡层的表面比较，表面的摩擦系数降低。进一步地，在上述的端子材料1中，通过合金粒子21的一部分嵌入到镍-锡合金层13而与基材10牢固地结合，从而可抑制由摩擦导致的合金粒子21剥落，这也有助于摩擦系数的减小。
例如在作为对方导电部件使用在最表面露出锡层的结构(镀锡层)的情况下，能够将端子材料1与对方导电部件之间的动摩擦系数设为0.4以下。这样，通过端子材料1的表面的摩擦系数被抑制得低，从而能够将连接端子的插入力抑制得低。特别是在使用多个连接端子构成多极连接器的情况下，连接端子数量增加，并且插入力变大，所以能够较大地获得通过使用上述端子材料1而减小插入力的效果。
(接触电阻)
另外，锡-钯系合金不但具有高导电率，而且不易受到氧化。因此，在合金粒子层20的表面可得到低接触电阻。该接触电阻与在表面形成有镀锡层的材料相比变大，但是作为连接端子能够抑制得充分小，例如与镀锡层同样，能够抑制为1mΩ以下。这样，通过端子材料1的表面的接触电阻被抑制得低，从而在连接端子的触点部可形成良好的电接触，得到高连接可靠性。
与对方导电部件的实质接触面积越大，合金粒子层20的表面的接触电阻越小。因此，最外表面P的合金粒子21的露出量越大，越能够减小接触电阻。例如，优选以合金粒子21在基材10的表面占的面积的比例(面积率)超过15％的方式形成合金粒子层20。进一步优选该面积率为30％以上。在用扫描电子显微镜(SEM)等显微镜观察合金粒子层20的表面的像中，通过算出合金粒子21在全部视野区域占的面积的比例，能够评价面积率。
另外，在本端子材料1中，由锡-钯系合金构成的合金粒子21的集合体在最表面露出，但是取而代之，也可以设置作为平滑的连续体的锡-钯系合金的层。实际上，如后所述，在将钯层和锡层的层积结构加热而形成锡-钯系合金的情况下，通过调整锡层和钯层的厚度的比率、加热条件，使得剩余的锡不残留，从而也能够形成那样的平滑的层状的锡-钯系合金。但是，在该情况下，不可避免地在层状的锡-钯系合金的表面残留有极其薄的锡氧化物的层。于是，该锡氧化物的层使表面的接触电阻上升。因为这样的理由，作为合金粒子21的集合体来设置合金粒子层20的方式比设置平滑的锡-钯系合金层优良。
(加热导致的经时变化)
另外，合金粒子21已经形成稳定的金属间化合物，即使进一步受到加热，也不易与构成基材10的金属等存在于周边的其他金属之间由于相互扩散而形成金属间化合物。因此，在端子材料1由于周边环境、通电而受到长时间的加热时，合金粒子层20也不易产生由于与其他金属之间形成金属间化合物而导致的经时变化。如果有时与其他金属之间形成金属间化合物，则该形成的金属间化合物在端子材料1的最表面受到氧化，有可能使接触电阻上升。但是，在本端子材料1中，由于锡-钯系合金的稳定性，不易引起那样的情况，能够长期地维持连接可靠性高的状态。
如果在合金粒子层20中锡部在最外表面P露出，则锡容易与镍等金属形成金属间化合物，所以在端子材料1受到长时间的加热时，锡部有可能由于与基底层12、镍-锡合金层13的镍等构成基材10的金属之间的相互扩散而形成金属间化合物。如果该金属间化合物在端子触点部的最表面受到氧化，则能关系到接触电阻的增大。但是，在上述端子材料1中，由于在合金粒子层20的最外表面P没有露出锡部，从而能够避免这样的情况，能够长期地确保高连接可靠性。特别是，如果不仅最外表面P，而且在以合金粒子21的周围为首的合金粒子层20中实质上不存在锡部，也能够进一步高度地避免由加热导致的连接可靠性降低。
例如，关于将端子材料1在160℃加热时的接触电阻的上升率，以加热前的值为基准，能够抑制为10％以下、进一步为5％以下。作为用于评价接触电阻的上升的加热时间，能够例示120小时或者比其更长的时间。
[端子材料的制造方法]
在上述说明的端子材料1例如能够通过如下方法制造。
在制造上述端子材料1时，首先准备基材10。例如，可以在母材11的表面通过电镀等形成基底层12。并且，在得到的基材10的表面通过电镀等按顺序层积钯层及锡层，形成层积结构。
接着，将该层积结构加热。通过加热，在锡层与钯层之间进行合金化，形成由含有锡及钯的金属间化合物构成的合金粒子21。同时，由镍或者镍合金构成的基底层12的一部分与层积结构的锡层形成金属间化合物，成为镍-锡合金层13。
经过加热，得到如图2所示的前体1’。在前体1’中，在基材10的表面形成有由合金粒子21和锡部90构成的层，合金粒子21由含有锡及钯的金属间化合物构成。锡部90由纯锡或者锡的比例比构成合金粒子21的金属间化合物高的合金构成。锡部90来自在加热时没有形成金属间化合物的剩余的锡。在前体1’中，锡部90和合金粒子21双方在最表面露出。
接着，通过从前体1’将锡部90的至少一部分除去，从而能够得到如图1的在最表面露出合金粒子21、在最外表面P没有露出锡部90的端子材料1。此时，优选除了不可避免地不能除去的锡量之外，将所有的锡部90除去。
锡部90的除去通过在化学上将锡溶解，从而能够简便且有效地执行。例如，如果使用氢氧化钠和对-硝基苯酚的混合水溶液，则能够几乎不给合金粒子21带来变化地将锡选择性溶解。
当形成钯层和锡层的层积结构时，通过选择钯层和锡层的厚度，从而能够控制所制造的端子材料1中的合金粒子层20的平均厚度、合金粒子21的面积率。此时，优选预先将钯相对于锡和钯的合计量的比例(Pd/(Sn+Pd))设为2原子％以上。由此，经过加热，容易得到SEM像中的合金粒子21的面积率为30％以上、赋予低接触电阻的端子材料1。
另一方面，优选层积结构中的钯的比例预先小于20原子％。如上所述，锡与钯之间的二元合金的稳定的组成是PdSn4，通过预先将钯的比例设为小于20原子％，从而经过加热，容易取得在剩余的锡部90中分散有粒子状的锡-钯合金的状态。通过在该状态下进行锡部90的除去，从而容易以不是平滑的层而是合金粒子21的集合体的形态得到锡-钯合金。另外，在由多元合金构成合金粒子21的情况下，考虑该多元合金的组成，也可以以在加热时剩余的锡部90残留的方式确定钯的比例的上限。
[连接端子的结构]
关于本发明的一个实施方式的连接端子，只要至少与对方导电部件接触的触点部由在上述中说明的端子材料1构成，则无论是什么样的种类及形状的结构都可以。
作为连接端子的一个例子，能够例示如图3所示的压配合端子3。压配合端子3是具有细长形状的电连接端子，在一端具有压入连接到基板的通孔的基板连接部30，在另一端具有通过与对方连接端子嵌合等而连接的端子连接部35。在图示的例子中，端子连接部35具有阴型的嵌合端子的形状。
基板连接部30在压入连接到通孔的部分具有一对鼓出片31、31。鼓出片31、31具有以在与压配合端子3的轴线方向正交的方向相互离开的方式呈大致圆弧状鼓出的形状。在一对鼓出片31、31之间形成有空隙32，通过该空隙32，在将压配合端子3插入到通孔时，一对鼓出片31、31以相互接近的方式被按压收缩，弹性地变形。然后，弹性复原，保持与通孔的内周面的电接触。压配合端子3排列保持多个，能够作为多极的基板用连接器使用。
在压配合端子3中，至少在成为与对方导电部件(通孔的内周面及对方连接端子)电接触的触点部的鼓出片31、31及端子连接部35的表面适当地与基底层12一起形成合金粒子层20，优选预先设为相当于上述端子材料1的状态。从制造的简便性的观点出发，优选由上述端子材料1形成压配合端子3整体。
实施例
以下示出本发明的实施例及比较例。另外，本发明并不被以下的实施例限定。
[试样的制作]
(实施例1)
按如下制作实施例1的合金粒子露出试样。也就是说，在清洁的铜母材的表面形成厚度为1.0μm的镍基底镀层，在其上形成厚度为0.02μm的钯镀层。接着，在钯镀层上形成厚度为1.0μm的镀锡层。将其在大气中以300℃加热，从而进行镀锡层和钯镀层的合金化。然后，将试样浸渍于氢氧化钠和对-硝基苯酚的混合水溶液，将剩余的锡部除去。对得到的试样进行表面和截面的SEM观察，确认状态。
(比较例1)
按如下制作比较例1的镀锡试样。也就是说，在与上述同样的形成有镍基底镀层的铜母材的表面形成有厚度为1.0μm的锡镀层。并且，通过在大气中以300℃加热，从而实施回焊焊处理。
[试验方法]
(接触电阻的评价)
关于实施例1及比较例1的试样，通过负载-接触电阻特性(F-R特性)的测量，从而进行接触电阻的评价。首先，作为电极，准备由与比较例1同样的镀锡材料构成的R＝1.0mm的压花状触点和由实施例1及比较例1的各试样形成的平板状触点。并且，使压花状触点的顶部与平板状触点的表面接触，一边在接触方向施加负载，一边利用四端子法测定两个触点间的接触电阻。在测定时，将开路电压设为20mV，将通电电流设为10mA，将负载施加速度设为0.1mm/min.，在使负载增加的方向和减少的方向施加0～40N的负载。
(摩擦系数的评价)
对实施例1的试样及比较例1的试样、以及在实施例1中将锡部除去前的状态的试样(前体)这三种进行动摩擦系数的测量。具体地讲，首先使用各试样形成平板状触点。另外，使用与比较例1同样的镀锡材料形成R＝3.0mm的半球形的压花状触点。并且，使压花状触点在竖直方向接触平板状触点而保持，一边在竖直方向施加5N的负载一边以10mm/min.的速度使压花状触点在水平方向滑动，使用负载传感器测定动摩擦力。将动摩擦力除以负载得到的值作为动摩擦系数。滑动进行长达5mm的距离。
(高温耐久性的评价)
将实施例1及比较例1的试样在大气中以160℃保持120小时(以下有时将该条件称为“高温放置”)。在高温放置后，对实施例1的试样进行SEM观察。另外，关于实施例1及比较例1的试样，在放置冷却到室温后，与对上述的高温放置前的试样的测定同样地进行负载-接触电阻特性的测定。
(钯的比例和接触电阻的关系的评价)
对加热前的层积结构中的钯的比例和经过加热及锡除去的端子材料的接触电阻的关系进行评价。也就是说，以实施例1的试样为基本，变更加热前的层积结构中的钯镀层的厚度来制作多个试样。使用那些试样，与实施例1的试样同样地进行SEM观察和负载-接触电阻测定。并且，比较负载10N的接触电阻。另外，在实施例1的试样中，层积结构中的钯的比例(Pd/(Sn+Pd))为3.5原子％。
[试验结果]
(试样状态的评价)
图4(a)、(b)中对实施例1的合金粒子露出试样分别示出锡除去前、锡除去后的表面SEM像。在图4(a)的锡除去前，如图中指示的那样，海岛状的由锡-钯系合金((Ni0.4Pd0.6)Sn4；以下同样)构成的合金粒子和将其周围包围的锡部双方在表面露出。与此相对，在图4(b)的锡除去后，在由锡-钯系合金构成的合金粒子的周围不能看见相当于锡部的观察为中等程度亮度的灰色的结构。取而代之，在合金粒子的周围能看见观察起来黑暗的镍-锡合金层(Ni3Sn4)。
图5中示出锡除去后的试样的截面的SEM像。在截面中也能观察到：镍基底层的一部分成为镍-锡合金层，并且在最表面露出由锡-钯系合金构成的合金粒子。并且，在合金粒子之间的空隙不存在锡部。另外，在表面像及截面像中，各部位的金属组成通过基于X射线光谱的元素分析(EDX)来确认。
从以上的表面及截面的SEM像可确认如下：在锡除去后的实施例1的合金粒子露出试样中，分布有在最表面露出、由锡-钯系合金构成的合金粒子。另外，可确认如下：以通过合金粒子的高度最高的位置的最外表面为首，在合金粒子的周围以至少用SEM能够识别的程度不露出锡。
(接触电阻的评价)
图6(a)中用实线示出实施例1的锡除去后的合金粒子露出试样的负载-接触电阻特性。另外，图6(b)中示出比较例1的镀锡试样的负载-接触电阻特性。当比较两者时，镀锡试样示出低接触电阻，但是在合金粒子露出试样中也是，与镀锡试样的情况比较，接触电阻被抑制在大概2倍以内。例如，如后面的表2所示，负载10N的接触电阻在合金粒子露出试样中被抑制为镀锡试样的情况下的1.7倍。合金粒子露出试样的这样的接触电阻充分低到用作连接端子。
(摩擦系数的评价)
图7中(a)示出锡除去后的合金粒子露出试样(实施例1)的摩擦系数的测定结果，(b)示出锡除去前的合金粒子露出试样的摩擦系数的测定结果，(c)示出镀锡试样(比较例2)的摩擦系数的测定结果。另外，表1中示出摩擦系数的最大值。同时，对合金粒子露出试样示出以镀锡试样的值为基准的摩擦系数的减小量。
[表1]
Figure BDA0002029216670000151
根据图7及表1的结果，在合金粒子露出试样中，通过硬的锡-钯系合金在最表面露出，从而即使在将锡除去前，也具有比镀锡试样低的摩擦系数。并且，通过将锡除去，摩擦系数进一步大幅减小。这被解释为如下结果：由于犁沟现象、凝结而使表面的摩擦系数上升的锡被从表面除去，成为仅硬质且赋予低摩擦系数的合金粒子在最表面露出的状态。
(高温耐久性的评价)
图4(c)中对实施例1的将锡除去的合金粒子露出试样示出高温放置后的表面的SEM像。当与图4(b)的高温放置前的SEM像比较时，合金粒子的形状、大小、分布状态看不见大的变化。即，可以说，即使经过高温放置，表面的状态也大致没有变化。
另外，关于实施例1的将锡除去的合金粒子露出试样，图6(a)中除了用实线示出高温放置前的负载-接触特性的测定结果之外，还用虚线示出高温放置后的测定结果。可知如下：两条曲线大致重叠，即使经过高温放置，接触电阻也几乎没有变化。
而且，表2中对实施例1的锡除去后的合金粒子露出试样及比较例1的镀锡试样总结示出负载10N的接触电阻的高温放置前后的值和其变化量。
[表2]
Figure BDA0002029216670000152
Figure BDA0002029216670000161
根据表2，在镀锡试样中，通过高温放置，接触电阻示出100％以上的上升率。这对应于如下情况：在锡与镍基底层之间进行合金化，生成的合金在最表面氧化。另一方面，在合金粒子露出试样中，如在图6(a)的结果中也可看到的那样，电阻上升率被稍微抑制为2％。这被解释为如下结果：容易与镍等引起合金化的锡被从表面除去，在表面仅露出由即使变为高温也不易与其他金属引起合金化的锡-钯系合金构成的合金粒子。
(钯的比例和接触电阻的关系的评价)
图8中示出将加热前的层积结构中的钯的比例进行种种变更的情况下得到的合金粒子露出试样的表面SEM像。加热前的层积结构中的钯的含量在图中示出。根据图8可知：随着使钯的比例增加，观察为明亮的灰色的合金粒子的比例增加。特别是在钯的比例为5.0原子％以上的区域，合金粒子覆盖试样表面的区域的面积急剧增大。
在下表3中总结加热前的层积结构中的钯的比例、和通过SEM像的图像解析得到的合金粒子占据的区域的面积率、10N的接触电阻(仅对3个试样进行测定)的关系。
[表3]
加热前的Pd比例 1.0at％ 2.0at％ 3.5at％ 5.0at％ 7.0at％
合金的面积率 15％ 35％ 52％ 94％ 约100％
接触电阻 5.4mΩ 1.1mΩ 0.86mΩ -- --
在表3中也如图8中所看到的那样，可知如下：伴随使加热前的钯的比例增加，合金的面积率上升，合金的面积率在钯的比例为5.0原子％以上的区域急剧上升。另外，随着合金的面积率与加热前的钯的比例一起增大，接触电阻降低。特别是，在合金的面积率成为30％以上的钯的比例为2.0原子％以上的区域中，接触电阻急剧降低。接触电阻的降低可解释为如下结果：由于钯的比例的增加，合金粒子占的区域的面积率增大，使得与对方导电部件以大面积接触。
以上对本发明的实施方式详细地进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种改变。例如，也可以为，在将锡部除去时，调整氢氧化钠和对-硝基苯酚的混合水溶液的浓度及浸渍时间等，不将锡部完全除去，而将锡部残留一部分。
附图标记说明
1 端子材料
1’ 前体
10 基材
11 母材
12 基底层
13 镍-锡合金层
20 合金粒子层
21 合金粒子
3 压配合端子
30 基板连接部
35 端子连接部
90 锡部
P 最外表面

Claims (11)

1.一种连接端子，至少在与对方导电部件电接触的触点部，由包含锡和钯的金属间化合物构成的合金粒子在该触点部的最表面露出，并分布于基材的表面，所述连接端子的特征在于，
在通过从所述基材的表面算起的所述合金粒子的高度最高的点的平面没有露出锡部，该锡部由纯锡或者锡相对于钯的比例比所述金属间化合物高的合金构成，
在所述合金粒子的周围不存在所述锡部。
2.根据权利要求1所述的连接端子，其特征在于，在所述合金粒子之间露出所述基材的表面。
3.根据权利要求1所述的连接端子，其特征在于，所述基材具有镍或者镍合金的层，
所述金属间化合物具有(Ni0.4Pd0.6)Sn4的组成。
4.根据权利要求1所述的连接端子，其特征在于，所述合金粒子在所述触点部占据的面积的比例为30％以上。
5.根据权利要求1所述的连接端子，其特征在于，所述触点部与在最表面露出锡层的对方导电部件之间的动摩擦系数为0.4以下。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的连接端子，其特征在于，所述合金粒子占据的层的平均厚度为0.1μm以上且5.0μm以下。
7.一种连接端子，至少在与对方导电部件电接触的触点部，由包含锡和钯的金属间化合物构成的合金粒子在该触点部的最表面露出，并分布于基材的表面，所述连接端子的特征在于，
在通过从所述基材的表面算起的所述合金粒子的高度最高的点的平面没有露出锡部，该锡部由纯锡或者锡相对于钯的比例比所述金属间化合物高的合金构成，
在所述合金粒子之间露出所述基材的表面。
8.一种连接端子的制造方法，其特征在于，具有：
制作在基材的表面依次层积了钯层及锡层的层积结构的工序；
将所述层积结构加热，形成由包含锡和钯的金属间化合物构成的合金粒子的工序；以及
将由没有形成所述金属间化合物的剩余的锡形成的锡部除去的工序，该锡部由纯锡或者锡相对于钯的比例比所述金属间化合物高的合金构成。
9.根据权利要求8所述的连接端子的制造方法，其特征在于，将所述锡部除去的工序通过采用化学方式将锡溶解而进行。
10.根据权利要求8所述的连接端子的制造方法，其特征在于，所述层积结构中的钯相对于锡和钯的合计量的比例为2原子％以上。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的连接端子的制造方法，其特征在于，所述层积结构中的钯相对于锡和钯的合计量的比例小于20原子％。
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