CN111525312B - 金属件及连接端子 - Google Patents

Abstract

本发明提供金属件及连接端子，具有含有贵金属元素的表面层且能够同时实现低接触电阻和低摩擦系数。金属件(1)具有：基底件(10)及形成于基底件(10)的表面上且在最外表面露出的表面层(11)，表面层(11)含有由从Ag、Au、铂族元素中选择的至少一种构成的贵金属元素和In。另外，连接端子由这样的金属件(1)构成，至少在与相配导电部件电接触的触点部，表面层(11)形成于基底件(10)的表面上。

Description

金属件及连接端子

技术领域

本发明涉及金属件及连接端子，更详细地说涉及具有含有贵金属元素及In的表面层的金属件及在触点部具有这样的表面层的连接端子。

背景技术

在连接端子等电连接部件中具有在表面设置有由Ag、Au、铂族元素等构成的贵金属层的情况。这些贵金属不仅具有高的电传导性，而且难以被氧化。因此，通过使用在表面具有贵金属层的金属件构成连接端子等电连接部件，能够形成为接触电阻低且具有稳定的电连接特性的电连接部件。低接触电阻特性在高温下也得以维持，作为汽车等中的在高温环境下使用、假设被施加大电流的连接端子的构成材料，能够优选使用在表面具有贵金属层的金属件。

在连接端子等电连接部件中，不仅希望表面具有稳定的电连接特性，而且希望表现良好的摩擦特性，即低摩擦系数。通过使表面摩擦系数低，能够使相配连接端子等其他部件与电连接部件的表面接触时的滑动顺畅地进行。例如，在构成连接端子的情况下，能够将插拔连接端子所需的力抑制地小。

例如，如专利文献1所示的那样，通过在Ag层的下层设置硬质的金属层，由此尝试降低Ag层表面的摩擦系数。在专利文献1中，作为硬质的金属层使用Ag-Sn合金层。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2013-231228号公报

发明内容

发明要解决的课题

如专利文献1中记载的那样，在金属件中，通过在贵金属层的下层设置含有其他种金属元素的金属层，能够维持低接触电阻特性等贵金属层具有的特性，并且由下层的金属层实现降低摩擦系数等对贵金属层的表面特性的改进。但是，在下层的金属层对上层的贵金属层的表面特性的改进表现出一定程度的效果的情况下，下层的金属层的表面也被贵金属层覆盖，并不与相配金属件接触。由此，下层的金属层对于电气特性、摩擦特性等金属件的表面特性不产生直接的影响。也就是说，在上述金属件中，例如降低摩擦系数、接触电阻等的表面特性的改进不充分。

本发明要解决的课题在于，提供具有含有贵金属元素的表面层，能够同时实现低接触电阻和低摩擦系数的金属件及连接端子。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的金属件具有：基底件；及表面层，形成于所述基底件的表面上，且在最外表面露出，所述表面层含有由从Ag、Au、铂族元素中选择的至少一种构成的贵金属元素和In。

在此，所述基底件可以具有形成在基材上的中间层，所述中间层含有从Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu中选择的至少一种。

另外，所述表面层含有的In的至少一部分可以与所述贵金属元素形成为合金。所述表面层可以包括以所述贵金属元素为主成分的贵金属部及含有比所述贵金属部更高浓度的In的高浓度In部，所述贵金属部和所述高浓度In部都在最外表面露出。

所述贵金属元素可以包括Ag和Au中的至少一方。另外，所述贵金属元素可以包括Ag，所述表面层含有Ag₃In、Ag₉In₄、AgIn₂中的至少一种金属间化合物。

本发明的连接端子由上述那样的金属件构成，至少在与相配导电部件电接触的触点部，所述表面层形成于所述基底件的表面上。

发明效果

在上述发明的金属件中，在表面层含有由从Ag、Au、铂族元素中选择的至少一种构成的贵金属元素及In。贵金属元素具有高的电传导性，因此将表面层的接触电阻抑制得低。另一方面，In是软的金属，表现出固体润滑作用，因此能够将金属件的表面摩擦系数抑制得低。另外，In即使被氧化，通过施加负荷等也能够容易地破坏所形成的氧化膜。这样，在金属件的最外表面露出的表面层含有贵金属元素和In，由此作为表面层整体，不会破坏由贵金属元素产生的低接触电阻特性，且易于将摩擦系数抑制得低。

在此，在基底件具有形成于基材上的中间层、且中间层含有从Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu中选择的至少一种的情况下，由于存在中间层，能够抑制构成元素在基材与表面层之间相互扩散，所以在金属件被加热时，难以发生基材的构成元素扩散到表面层而对表面层的组成、特性产生影响的情况。

另外，在表面层含有的In的至少一部分与贵金属元素形成合金的情况下，易于稳定地形成使In与贵金属元素一起分布在表面层内的构造。贵金属元素和In的合金通过In的作用，在降低表面层的摩擦系数方面表现出好的效果，另外，氧化皮膜的易破坏性有助于抑制接触电阻上升。

在表面层包括以贵金属元素为主成分的贵金属部和含有比贵金属部更高浓度的In的高浓度In部且贵金属部和高浓度In部都在最外表面露出的情况下，由贵金属部发挥贵金属元素具有的耐热性、低接触电阻等特性，并且由高浓度In部发挥通过添加In而获得的摩擦系数降低等效果。因此，作为表面层整体，高度地同时实现低接触电阻和低摩擦系数的效果。

在贵金属元素包括Ag和Au中的至少一者的情况下，Ag和Au在贵金属元素中也都具有尤其高的电传导性，并且难以被氧化，因此在表面层能够获得特别低的接触电阻。另一方面，Ag、Au表现出高的附着性，在仅使用它们的情况下，表面的摩擦系数易于变高，但是由于在表面层含有In，由此能够将表面层的摩擦系数抑制得低。

另外，在贵金属元素包括Ag且表面层含有Ag₃In、Ag₉In₄、AgIn₂中的至少一种金属间化合物的情况下，由于含有Ag和In，易于稳定地形成并保持接触电阻低且摩擦系数低的表面层。

上述发明的连接端子至少在触点部形成有上述那样的表面层，所以在触点部能够同时实现低摩擦系数和低接触电阻的效果。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的一实施方式的金属件中的层叠构造的剖视图。(a)示出截面整体的结构，(b)放大示出表面层的状态的例子。

图2是示出本发明的一实施方式的连接端子的概略的剖视图。

图3是关于各实施例及比较例示出滑动中的摩擦系数的变化的图，(a)示出贵金属元素是Ag的情况，(b)示出贵金属元素是Au的情况。

具体实施方式

以下，使用附图详细说明本发明的实施方式。在本说明书中，关于各元素的含有量(浓度)，只有没有特别记载，就以原子％等原子数比为单位表示。另外，纯金属、仅由贵金属元素构成的金属也包括含有不可避免的杂质的情况。只要没有特别记载，合金包括是固溶体的情况和构成金属间化合物的情况。

[金属件]

本发明的一实施方式的金属件由将金属材料层叠而成的构件构成。本发明的一实施方式的金属件可以构成任何金属部件，但是优选作为构成连接端子等电连接部件的材料使用。

(金属件的结构)

在图1(a)示出本发明的一实施方式的金属件1的层叠构造。金属件1具有基底件10及形成于基底件10的表面上且在最外表面露出的表面层11。如在后面说明的那样，表面层11含有贵金属元素和In。在不破坏表面层11的特性的范围内，还可以在金属件1的在最外表面露出的表面层11上设置有机层等薄膜(未图示)。但是，在表面层11的表面不设置其他种金属层。

基底件10可以由单一的金属材料构成，但是优选由基材10a和中间层10b构成。中间层10b由比基材10a薄的金属层构成，形成于基材10a的表面。

基材10a能够由板状等任意形状的金属材料构成。构成基材10a的材料没有特别限定，但是在金属件1构成连接端子等电连接部件的情况下，作为构成基材10a的材料，能够优选使用Cu或Cu合金、Al或Al合金、Fe或Fe合金等。其中，能够优选使用电传导性优异的Cu或Cu合金。

通过与基材10a的表面接触地设置中间层10b，能够获得提高基材10a与表面层11间的紧贴性的效果、抑制构成元素在基材10a与表面层11之间相互扩散的效果等。作为构成中间层10b的材料，能够例示由从第四周期的过渡金属元素即Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu中选择的至少一种构成的含有第四周期元素的金属材料。构成中间层10b的材料可以是由从上述第四周期元素选择的一种构成的纯金属，也可以是含有从上述第四周期元素中选择的一种或两种以上的金属元素的合金。在由合金构成的情况下，不仅可以含有上述第四周期元素，还可以含有除此以外的金属元素，但是优选以上述第四周期元素为主成分。另外，中间层10b可以仅由一层形成，也可以是两种以上的层层叠而成的。在基底件10不具有中间层10b而由单一的金属材料构成的情况下，只要该单一金属材料的至少表面由含有上述第四周期元素的金属构成即可。

尤其是，在基材10a由Cu或Cu合金构成的情况下，通过由含有上述第四周期元素的金属，尤其是以上述第四周期元素为主成分的金属构成中间层10b，由此即使在变为高温的条件下，也能够有效地抑制Cu从基材10a扩散到表面层11进而因与扩散的Cu合金化引起的In的消耗等对表面层11的成分组成和特性产生影响。其中，在由Ni或以Ni为主成分的合金构成中间层10b的情况下，能够有效地达到抑制Cu向表面层11扩散的效果。

中间层10b的厚度没有特别限定，但是从有效达到抑制基材10a与表面层11之间的扩散等观点出发，优选为0.1μm以上。另一方面，从避免形成过厚的中间层10b的观点出发，优选该厚度为3.0μm以下。在中间层10b中，基材10a侧的一部分可以与基材10a的构成元素形成合金，表面层11侧的一部分可以与表面层11的构成元素形成合金。

表面层11构成为含有贵金属元素及In的金属层。在此，所说的贵金属元素由从Ag、Au以及铂族元素即Ag、Au、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt中选择的至少一种构成。

表面层11可以含有贵金属元素和In以外的元素，但是为了如下面说明的不会破坏由贵金属元素及In带来的特性，表面层11优选以贵金属元素和In为主成分，也就是说贵金属元素和In合计占有50原子％以上。尤其，除了含有不可避免的杂质、在表面附近的氧化、碳化、氮化等变性，优选表面层11仅由贵金属元素和In构成的方式。作为贵金属元素，可以仅含有一种，也可以含有两种以上。

如果在表面层11，在最外表面存在贵金属原子和In原子两者，则贵金属元素和In在表面层11内怎么分布都可以。另外，贵金属元素及In可以分别为纯金属的状态，也可以形成合金。也可以形成纯金属的部分和形成合金的部分共存。

In是与贵金属元素形成合金的金属，从稳定地维持表面层11的状态的观点出发，优选表面层11含有的In的至少一部分与贵金属元素构成合金(NM-In合金)。NM-In合金可以形成为固溶体，也可以形成为金属间化合物。

表面层11的整体可以由均质的NM-In合金构成。但是，从在表面层11使由贵金属元素带来的特性和由In带来的特性分别显著地发挥的观点出发，例如如图1(b)所示，优选以共存的方式具有贵金属元素的浓度比较高的贵金属部11a和In的浓度比较高的高浓度In部11b这两种相。

在此，贵金属部11a是以贵金属为主成分的相，能够例示仅由贵金属元素构成或含有比贵金属元素少量的In的NM-In合金构成的方式。从充分发挥贵金属元素具有的特性的观点出发，优选贵金属部11a仅由贵金属元素构成。

高浓度In部11b含有比贵金属部11a更高浓度的In。具体地说，能够例示由In单质构成的方式(由In和不可避免的杂质构成的方式)或由In浓度(In相对于贵金属元素的原子数比)比贵金属部11a更高的NM-In合金构成的方式。

贵金属部11a和高浓度In部11b可以都由NM-In合金构成，但是在该情况下，高浓度In部11b具有与贵金属部11a相比In相对于贵金属元素的原子数比更高的合金组成。例如，在将贵金属元素设为NM、表面层11含有NM_aIn_b和NM_cIn_d(b/a<d/c)两种组成的金属间化合物的情况下，能够将由NM_aIn_b构成的部分视为贵金属部11a，将由NM_cIn_d构成的部分设为高浓度In部11b。另外，贵金属部11a及高浓度In部11b可以分别含有组成不同的两种以上的部分，例如能够列举含有纯金属和合金两者的方式和含有成分组成不同的两种以上合金的方式。

在表面层11具有贵金属部11a和高浓度In部11b的情况下，如果在最外表面存在贵金属原子和In原子两者，则贵金属部11a及高浓度In部11b怎么分布都可以。作为一个例子能够形成为如下的构造，即，在基底件10的表面上形成有层状的贵金属部11a，在贵金属部11a的表面设置有由NM-In合金构成的高浓度In部11b。

但是，从在表面层11作为表面层11整体的特性有效利用贵金属部11a和高浓度In部11b各自的特性的观点出发，优选如图1(b)所示，贵金属部11a和高浓度In部11b不分离为层状，而在表面层11内混合。在该情况下，可以形成为在贵金属部11a中以分散的方式混合有高浓度In部11b的方式。而且，从作为金属件1的表面的特性有效利用贵金属部11a和高浓度In部11b各自的特性的观点出发，优选贵金属部11a和高浓度In部11b都在最外表面露出。

如果贵金属部11a和高浓度In部11b在表面层11的深度方向的全部区域都混合分布，则能够稳定地发挥各自的特性，由此优选。但是，只要至少在表面层11的最外表面及其附近(表面部)，两者混合分布即可。在该情况下，如果在表面部共存有高浓度In部11b和贵金属部11a，则在表面层11的内部，高浓度In部11b所占的比例可以比表面部小，或者仅被贵金属部11a占有。

表面层11中的In与贵金属元素的含有量比只要按照希望的表面层11的特性适当设定即可，但是如后面详述的那样，从有效发挥降低表面的摩擦系数等由In带来的特性的观点出发，优选In的含有量作为表面层11整体(贵金属部11a和高浓度In部11b合计)，以相对于贵金属元素的原子数比(In[at％]/NM[at％])计为5％以上。

另一方面，从有效发挥降低表面接触电阻等由贵金属带来的特性的观点出发，优选作为表面层11整体的In的含有量比贵金属元素少量。而且，优选以相对于贵金属元素的原子数比计为25％以下。通过将In的含有量抑制为上述的值以下，易于以仅由贵金属元素构成的方式为首，由贵金属元素的浓度高的成分组成形成贵金属部11a。

如上所述，从作为表面层11整体获得并维持稳定的构造及特性的观点出发，优选在表面层11的深度方向的整个区域以相对于贵金属的原子数比计含有5％以上且25％以下的In。但是，优选至少在最外表面以相对于贵金属的原子数比计含有5％以上且25％以下的In。而且，优选在从最外表面到50nm左右的深度的区域，含有上述浓度的In。

表面层11整体的厚度没有特别限定，只要能够充分发挥由贵金属元素及In带来的特性即可。例如，优选形成为0.05μm以上。另一方面，从避免形成过厚的表面层11的观点出发，其厚度形成为0.5μm以下。

如上所述，如果表面层11含有的贵金属元素是从Ag、Au、各种铂族元素中选择的至少一种即可，没有特别限定。但是，这些元素中，从能够形成稳定的表面层11而且难以被氧化且易于将表面层11的接触电阻维持得低这一点，优选使用从Ag、Au、Rh、Pd、Ir、Pt中选择的贵金属元素。其中，尤其在难以被氧化且降低接触电阻的效果尤其优异这一点，优选贵金属元素含有Ag和Au中的至少一方。而且，贵金属元素优选仅由Ag和Au中的至少一方构成。尤其，Ag是价格比Au低的材料，而且如后述那样，因为表现出尤其高的附着性，使因添加In而产生的效果显著表现，所以优选贵金属元素至少包括Ag。

Ag、Au是在室温下也容易与In形成合金的金属，如后述那样，在将Ag层、Au层与In层层叠形成表面层11等情况下，In易于形成Ag-In合金、Au-In合金。在贵金属元素包括Ag的情况下，作为在表面层11能够形成的Ag-In金属间化合物的组成能够列举Ag₃In、Ag₉In₄、AgIn₂。表面层11含有的Ag-In合金可以包括从上述3种金属间化合物中选择的一种或两种以上。例如，如在后面的实施例中所示的那样，优选利用X射线衍射法(XRD)检测为含有In的相的全部量，除了不可避免的杂质，都为上述那些金属间化合物。而且，从形成充分表现出由In发挥的特性的表面层11的观点出发，优选表面层11包括上述3种中的、In相对于Ag的原子数比较高的Ag₉In₄和AgIn₂中的至少一方。

另一方面，在贵金属元素包括Au的情况下，在表面层11，Au-In合金易于变为固溶体状态。尤其是，在In的含有量少的情况下，易于变为In固溶于Au的晶格中的固溶体。若In的含有量增加，则形成金属间化合物。作为能在表面层11形成的Au-In金属间化合物的组成能够列举AuIn₂、AuIn、Au₇In₃、Au₃In、Au₄In、Au₈In。

而且，在贵金属元素由Ag构成的情况下，优选贵金属部(Ag部)11a由软质银构成。所说的软质银硬度大约为80Hv以下，具有使硬度上升的作用的Sb等杂质元素的含有量被抑制得低。在贵金属部11a中，优选作为表面层11整体以Sb为首的杂质元素的浓度(除了In)为1.0原子％以下，进一步优选为0.1原子％以下。

(金属件的表面特性)

在本实施方式的金属件1中，如上所述，表面层11含有贵金属元素和In两方，在表面层11的最外表面存在贵金属元素和In两者。因此，作为金属件1的表面特性能够利用由贵金属元素带来的特性和由In带来的特性两方。

具体地说，由于在表面层11含有贵金属元素，所以能够利用由贵金属元素带来的高电传导性。因此，能够将表面层11的表面形成为接触电阻低的状态。另外，表面层11即使被加热，也易于维持电传导性高的状态，易于保持低的接触电阻。在贵金属元素中，Ag、Au、Rh、Pd、Ir、Pt难以被氧化，所以将接触电阻保持得低的效果尤其优异。在这些元素中，Ag及Au在电传导性及难氧化性两方面都优异，将接触电阻保持得低的效果非常高。

另一方面，In是比较软的金属，表现出优异的固体润滑性。另外，在表面形成的氧化膜也比较软，通过施加负荷等能够容易破坏。即使变为NM-In合金，In的固体润滑性及氧化膜的易破坏性也能发挥。由此，通过使表面层11含有In，在表面层11的表面，通过固体润滑作用获得摩擦系数降低的效果，并且易于避免因氧化而使接触电阻大幅上升。这样，在表面层11含有贵金属元素和In，并在金属件1的最外表面露出，由此金属件1兼具备低摩擦系数和低接触电阻的效果。

在贵金属元素中，Ag及Au、尤其是Ag表现出高的附着性，所以通过在表面层11的最外表面露出，具有使表面层11的摩擦系数上升的可能性。但是，通过在表面层11含有上述那些贵金属元素和In，能够利用In表现出的摩擦系数降低的效果，将作为表面层11整体的摩擦系数抑制得低。这样，在贵金属元素是Ag、Au的情况下，与是铂族元素的情况相比，因添加In而产生的摩擦系数降低效果尤其显著。

如上所示，如果在表面层11，贵金属原子及In原子都存在于最外表面，则怎么分布都可以，但如果在贵金属部11a与高浓度In部11b在表面层11混合且都在最外表面露出的情况下，在贵金属部11a，易于强烈地发挥低接触电阻等由贵金属元素产生的表面特性，同时，在高浓度In部11b中，易于强烈地发挥低摩擦系数等由In产生的表面特性。由此，通过使贵金属部11a和高浓度In部11b混合，作为表面层11整体能够有效地实现低接触电阻和低摩擦系数两方。

如上所示，In能够与贵金属元素之间形成合金，优选在表面层11作为高浓度In部11b等而含有的In的至少一部分形成NM-In合金。由此，易于稳定地维持贵金属部11a与高浓度In部11b共存的状态等表面层11的状态。

另外，在表面层11形成有NM-In合金的情况下，合金组成没有特别限定，但是如果在贵金属元素是Ag的情况下，含有如Ag₉In₄、AgIn₂那样In相对于贵金属元素的原子数比大的金属间化合物，则作为表面层11的特性易于有效发挥由In产生的摩擦系数降低的效果。能够根据作为形成表面层11的原料使用的贵金属元素与In的量之比及表面层11的形成条件等，控制NM-In合金的组成。

如果在表面层11，至少在最外表面及其附近使In的含有量以相对于贵金属元素的原子数比计为5％以上，则能够更有效地获得由In产生的摩擦系数降低特性。另一方面，In、NM-In合金的表面由于氧化膜的易破坏性，即使被氧化也易于维持接触电阻低的状态，但是与仅由贵金属元素构成的情况相比，接触电阻易于变高。因此，如果将表面层11的In的含有量抑制为比贵金属元素少，则进一步地以相对于贵金属元素的原子数比计为25％以下，则作为表面层11整体的特性能够有效地利用由贵金属元素产生的接触电阻降低的效果。

如以上那样，本实施方式的金属件1在表面具有低的接触电阻，并且表现出低的摩擦系数。由此，金属件1能够优选用于作为电气部件尤其是连接端子等在表面层11的表面与相配导电性部件接触的电连接部件的用途。

(金属件的制造方法)

通过在基材10a的表面利用电镀法等适当形成中间层10b，在此基础上形成表面层11，由此能够制造本实施方式的金属件1。

表面层11可以使用气相沉积法、电镀法、浸渍法等任何方法形成，但是能够优选利用电镀法形成。此时，可以通过贵金属元素和In的共析，形成含有贵金属元素和In的表面层11，但是从简便性的观点出发，能够在层叠形成贵金属层和In层之后，经由适当地合金化，形成表面层11。

在将贵金属层和In层层叠之后，适当地进行加热而在贵金属元素与In之间发生合金化，由此能够形成含有NM-In合金的表面层11。在贵金属元素是Ag、Au的情况下，与In的合金化在室温下也容易进行，所以在室温下形成贵金属层和In层之后，即使不进行特别的加热，也能够形成含有NM-In合金的表面层11。贵金属层与In层的层叠顺序不特别限定，但是通过将贵金属层形成于下层，在其表面形成In层，由此经由合金化易于形成高浓度In部11b与贵金属部11a都在最外表面露出的表面层11。贵金属层和In层各自的厚度及两者间的厚度比只要按照希望的表面层11的厚度、成分组成等适当选择即可，但是作为优选的例子，能够例示贵金属层的厚度为0.5～10μm、In层的厚度为0.05～0.5μm的方式。

[连接端子]

本发明的一实施方式的连接端子由上述实施方式的金属件1构成，至少在与相配导电部件电接触的触点部，在基底件10的表面形成含有贵金属元素和In的表面层11。连接端子的具体形状、种类没有特别限定。

图2作为本发明的一实施方式的连接端子的例子示出插孔式连接器端子20。插孔式连接器端子20具有与公知的嵌合式的插孔式连接器端子同样的形状。即，夹压部23形成为前方开口的棱筒状，在夹压部23的底面的内侧具有向内侧后方折回的形状的弹性接触片21。当在插孔式连接器端子20的夹压部23内作为相配导电部件插入平板型垂片状的插头式连接器端子30时，插孔式连接器端子20的弹性接触片21在向夹压部23的内侧突出的凸起部21a与插头式连接器端子30接触，对插头式连接器端子30施加朝上的力。与弹性接触片21相对的夹压部23的顶部的表面成为内部相向接触面22，插头式连接器端子30被弹性接触片21按压于内部相向接触面22，由此插头式连接器端子30被夹压保持在夹压部23内。

插孔式连接器端子20整体由上述实施方式的具有表面层11的金属件1构成。在此，金属件1的形成表面层11的面配置为，朝向夹压部23的内侧，构成弹性接触片21及内部相向接触面22彼此相向的面。由此，在将插头式连接器端子30插入于插孔式连接器端子20的夹压部23并使其滑动时，在插孔式连接器端子20与插头式连接器端子30之间的接触部，同时实现低摩擦系数和低接触电阻。

此外，在此，说明插孔式连接器端子20整体由具有表面层11(及中间层10b)的上述实施方式的金属件1构成的方式，但是如果表面层11(及中间层10b)至少形成于与相配导电部件接触的触点部的表面、即弹性接触片21的凸起部21a和内部相向接触面22的表面，则可以形成于任何范围。插头式连接器端子30等相配导电部件可以由任何材料构成，但是与插孔式连接器端子20同样地，作为优选的例子能够例示由具有表面层11的上述实施方式的金属件1构成的方式、由在最外表面形成有由与表面层11含有的元素相同的贵金属元素构成的金属层的金属件构成的方式。另外，本发明的实施方式的连接端子除了上述那样的嵌合式的插孔式连接器端子或插头式连接器端子以外，还能够为压入形成于印刷基板的通孔而连接的压配合端子等各种方式。

【实施例】

下面，使用实施例详细说明本发明。下面，只要未特别记载，则样品的制作及评价在大气中室温下进行。

[试验方法]

(样品的制作)

·实施例1～3及比较例1

如表1所示，在清洁的Cu基板的表面层叠预定厚度的原料层。具体地说，首先通过电解电镀法，形成厚度1.0μm的Ni中间层(除了实施例3)。进而，在其表面通过电解电镀法分别形成Ag层(软质银)及In层。

在实施例1～3中，将Ag层和In层依次一层一层地层叠。Ag层的厚度在全部实施例中都设为1.0μm。In层的厚度设为0.05μm(实施例1)或0.20μm(实施例2、3)。比较例1形成为仅形成有Ag层的样品。

·实施例4及比较例1

如表3所示，通过电解电镀法在与上述实施例1、2中使用的Cu基板同样的、形成有厚度1.0μm的Ni中间层的Cu基板的表面形成预定厚度的原料层。具体地说，在实施例4中，将厚度0.4μm的Au层和厚度0.05μm的In层依次层叠。比较例2形成为仅形成有Au层的样品。

(表面层的状态评价)

对实施例1～3的样品进行利用2θ法的X射线衍射(XRD)测定，对在表面层生成的相的组成及量进行评价。此时，基于参照强度比(RIR)法对含有Ag及In的各相进行定量分析，估算各相的存在比。同样地，对实施例4的样品进行XRD测定，确认含有Au及In的相的状态。

另外，对实施例1～3的样品进行使用Ar⁺溅射的深度分析X射线光电子光谱(XPS)测定，检查从表面层到深度200nm为止的区域中的各元素的分布。对实施例4的样品进行使用Ar⁺溅射的深度分析俄歇电子光谱(AES)测定，检查从表面层到深度30nm为止的区域的各元素的分布。

而且，针对实施例1～3的样品，利用使用扫描电子显微镜(SEM)的能量分散型X射线分光法(EDX)，确认各样品的表面中的构成元素的分布。加速电压设为6kV。此时，检测深度是50nm以下。根据获得的结果，作为相对于Ag的原子数比(In[at％]/Ag[at％])评价表面层的In的含有量。

(摩擦系数的测定)

对各样品进行摩擦系数的测定。在测定中，在作为贵金属元素使用Ag的实施例1～3及比较例1中，使用由以1μm的厚度形成有Ag电镀层(软质银)的材料构成的、半径1mm(R＝1mm)的凸起。在作为贵金属元素使用Au的实施例4及比较例2中，使用由以1μm的厚度形成Au电镀层的材料构成的R＝1mm的凸起。使凸起的顶部与各实施例及比较例的板状样品的表面接触，在施加3N的接触负荷的状态下，以10mm/min的速度滑动5mm。在滑动中，使用荷重计，测定作用于触点间的动摩擦力。并且，将动摩擦力除以负荷得到的值设为(动)摩擦系数。

(接触电阻的评价)

对各样品进行接触电阻的测定。此时，在全部实施例及比较例中，使实施了Au电镀的R＝1mm的凸起与板状样品的表面接触，一边施加5N的接触负荷，一边进行接触电阻的测定。测定利用四端子法进行。开放电压设为20mV，通电电流设为10mA。

[试验结果]

(表面层的状态)

在表1中，针对贵金属元素为Ag的实施例1～3及比较例1汇总各原料层的厚度、利用XRD获得的生成相的种类及存在比(质量％)、利用EDX获得的In含有量。此外，在XRD中，作为含有Ag及/或In的相，除了在表1中记载的以外未检测到。另外，利用EDX获得的In及Ag的空间分布表现为Ag浓度高的区域(Ag部)和In浓度高的区域(高浓度In部)混合并在最外表面露出。

作为对实施例1～3的深度分析XPS测定的结果，在最外表面分布有Ag和In两方，随着从最外表面朝向内侧，In相对于Ag的比例逐渐减小，但能够检测到。另外，确认出In及Ag以外的杂质金属元素没有以检测极限(0.1～1.0原子％)以上的浓度分布。

【表1】

根据表1的生成相的分析结果及上述XPS的结果可知，在实施例1～3中，都形成有含有Ag原子和In原子两方的表面层，Ag原子和In原子两方分布于最外表面。利用XRD观测的含有In的相都为Ag-In合金。

以实施例1→3→2的顺序，作为生成相生成Ag→Ag₉In₄→AgIn₂和In相对于Ag的原子数比大的金属间化合物的相，其比例变大。在实施例1、3中，由Ag单质构成的Ag部与由Ag-In合金构成的高浓度In部共存，相对于此在实施例2中，至少未形成由Ag单质构成的Ag部，作为视为Ag部的相，形成有In的含有量比较少的Ag-In合金即Ag₉In₄。

根据表1，In含有量也按照实施例1→3→2的顺序增加。由此可知：表面层的In的含有量越增加，In相对于Ag的原子数比大的金属间化合物的相生成得越多。此外，在实施例2和实施例3中，作为原料层的In层的厚度相同，但是在设置有Ni中间层的实施例2中，与未设置Ni中间层的实施例3相比，In含有量变多。考虑这是因为，通过设置Ni中间层，能够抑制Cu的扩散及随之因与Cu形成合金而引起的In的消耗。

作为对贵金属元素为Au的实施例4进行深度分析AES测定的结果，与上述实施例1～3的情况同样，检测到：在最外表面分布有Au和In两方，随着从最外表面朝向内侧，In相对于Au的比例逐渐减小。另外，确认出In及Au以外的杂质金属元素没有以检测极限(0.1～1.0原子％)以上的浓度分布。

在实施例4的XRD测定中，与上述实施例1～3的情况不同，未检测到Au-In金属间化合物。取而代之，可知Au的晶格常数根据Au单质的值发生变化。这表示，作为Au-In合金，形成有In固溶于Au的晶格中的固溶体。

(表面层的特性)

在下表2中，针对贵金属元素为Ag的实施例1～3及比较例2示出各原料层的厚度、摩擦系数及接触电阻的计测结果，另外，在表3中，针对贵金属元素为Au的实施例4及比较例2示出各原料层的厚度、摩擦系数及接触电阻的计测结果。而且，在图3(a)及图3(b)中分别示出滑动中的摩擦系数的变化。

【表2】

【表3】

首先，针对表2的贵金属元素为Ag的情况，若着眼于摩擦系数，则在表面层仅由Ag构成的比较例1的情况下，由于Ag的附着性，摩擦系数变高。滑动中的值的变动也变大。相对于此，在形成含有Ag和In的表面层的实施例1～3中，都获得比较例1的一半以下的低摩擦系数。值随着滑动的变动也变小。也就是说，在实施例1～3中，不论是否仅添加比Ag少量的In，由于由In发挥的固体润滑性的效果，都能够大幅抑制因Ag的附着性引起的摩擦系数上升。

关于表3的贵金属元素为Au的情况，与表面层仅由Au构成的比较例2的情况相比，在形成有含有Au和In的表面层的实施例4中，摩擦系数降低到一半左右。这样，在作为贵金属使用Au的情况下，与使用Ag的情况同样，也由于由In发挥固体润滑性的效果，能够大幅抑制摩擦系数上升。在Ag和Au中，由于Ag易于引起附着，所以设置Ag层的比较例1与设置Au层的比较例2相比，摩擦系数高，且值随着滑动的变动也大，但是通过添加In，在使用Ag的实施例1～3的情况和使用Au的实施例4的情况下，摩擦系数都降低到相同程度的值。

接着，若观察接触电阻的测定结果，在表面层仅由Ag构成的比较例1中，反映Ag的电传导性高，获得非常低的接触电阻。相对于此，在形成有含有Ag和In的表面层的实施例1～3的所有样品中，与比较例1的情况相比，都抑制为稍高程度的接触电阻。能够解释为，这是因In的氧化膜的易破坏性引起的。

在表面层仅由Au构成的比较例2中，反映Au的电传导性高，获得非常低的接触电阻。并且，在形成有含有Au和In的表面层的实施例4中，接触电阻进一步降低。在作为贵金属使用Ag的情况下，通过添加In，使接触电阻稍微上升，但是相对于此，在作为贵金属使用Au的情况下，通过添加In，接触电阻变低，考虑这是因为形成In固溶于Au的晶格中的固溶体，比较强烈地反映Au的特性。

根据以上可知，通过在金属件的表面形成含有贵金属元素和In的表面层，能够维持带来低接触电阻的贵金属元素的特性，作为添加In的效果还能够降低表面的摩擦系数。

以上，详细地说明了本发明的实施方式，但是本发明不受上述实施方式任何限定，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种改变。

附图标记说明

1 金属件

10 基底件

10a 基材

10b 中间层

11 表面层

11a 贵金属部

11b 高浓度In部

20 插孔式连接器端子

21 弹性接触片

21a 凸起部

22 内部相向接触面

23 夹压部。

Claims (8)

1.一种金属件，其特征在于，具有：

基底件；及

表面层，形成于所述基底件的表面上，且在最外表面露出，

所述表面层含有由从Ag、Au、铂族元素中选择的至少一种构成的贵金属元素和In，

所述表面层包括以所述贵金属元素为主成分的贵金属部及含有比所述贵金属部更高浓度的In的高浓度In部，所述贵金属部和所述高浓度In部都在最外表面露出，

在所述表面层的内部所述高浓度In部所占的比例比所述表面层的表面部小。

2.根据权利要求1所述的金属件，其特征在于，

所述基底件具有形成于基材上的中间层，

所述中间层含有从Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu中选择的至少一种。

3.根据权利要求1所述的金属件，其特征在于，

所述表面层含有的In的至少一部分与所述贵金属元素形成为合金。

4.根据权利要求2所述的金属件，其特征在于，

所述表面层含有的In的至少一部分与所述贵金属元素形成为合金。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的金属件，其特征在于，

所述贵金属元素包括Ag和Au中的至少一方。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的金属件，其特征在于，

所述贵金属元素包括Ag，

所述表面层含有Ag₃In、Ag₉In₄、AgIn₂中的至少一种金属间化合物。

7.根据权利要求5所述的金属件，其特征在于，

所述贵金属元素包括Ag，

所述表面层含有Ag₃In、Ag₉In₄、AgIn₂中的至少一种金属间化合物。

8.一种连接端子，其特征在于，

由权利要求1～7中任一项所述的金属件构成，至少在与相配导电部件电接触的触点部，所述表面层形成于所述基底件的表面上。

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