CN111525313B - 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Ag的表面层而能够同时实现低接触电阻和低摩擦系数。金属件(1)具有基材(10)及形成于基材(10)的表面上且在最外表面露出的表面层(11)，表面层(11)含有Ag和以原子数比计比Ag少的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)形成于基材(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Ag和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Ag层的情况。Ag不仅具有高的电传导性及高的熔点，而且比较不容易被氧化，所以能够作为具有高的耐热性的金属材料来应用。由此，在假设在高温环境下使用、施加大电流的情况下，能够优选使用具有Ag层的电连接部件。例如，在汽车中，作为在发动机周边的成为高温的环境、在高压系统中使用的连接端子如果使用表面具有Ag层的连接端子，则即使变为高温，Ag层的表面也维持接触电阻小的状态，能够获得稳定的电连接特性。

但是，Ag具有易于附着的性质，所以若在连接端子等的表面设置Ag层，则表面的摩擦系数易于变大。于是，在形成为连接端子的情况下，插拔所需的力变大。因此，例如如专利文献1所示，尝试通过在Ag层的下层设置硬质的金属层，来减小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

在金属件中，在Ag层的下层设置有专利文献1的Ag-Sn合金那样的合金层的结构中，在合金层在减小摩擦系数等改进Ag层的表面的特性方面表现出效果的情况下，合金层的表面被Ag层覆盖，不与相配的电连接部件接触。由此，合金层不直接影响电气特性、摩擦特性等金属件的表面特性。也就是说，在上述的金属件中，例如减小摩擦系数、接触电阻等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Ag的表面层且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材及形成于所述基材的表面上并在最外表面露出的表面层，所述表面层含有Ag和以原子数比计比Ag少的In。

在此，所述表面层含有的In的至少一部分可以是Ag-In合金。另外，所述表面层可以包括以Ag为主成分的Ag部和含有比所述Ag部更高浓度的In的高浓度In部，所述Ag部和所述高浓度In部可以都在最外表面露出。在该情况下，所述Ag部可以由软质银构成。

所述表面层中的In的含有量以原子数比计，可以相对于Ag为5％以上。所述表面层中的In的含有量以原子数比计，可以相对于Ag为25％以下。所述表面层含有的In通过X射线衍射法检测到的全部量可以为Ag-In合金。

所述基材可以由Cu或Cu合金构成，在所述基材与所述表面层之间可以具有中间层，所述中间层含有Ni、Cr、Mn、Fe、Co、Cu中的至少任一种。

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材的表面上。

发明效果

在上述发明的金属件中，表面层含有Ag和In。表面层含有比In更多量的Ag，由此能够将Ag具有的优异的耐热性、电传导性用作表面层的特性。另一方面，In是软的金属，表现出固体润滑作用，所以能够将金属件的表面的摩擦系数抑制得低。另外，In即使被氧化，通过施加负荷等也能够容易地破坏已形成的氧化膜。而且，通过将In的含有量抑制为比Ag少，在表面层，能够将In的氧化影响抑制得小。这样，由于金属件的在最外表面露出的表面层含有Ag和以原子数比计比Ag少的In，作为表面层整体，不会损失Ag具有的低接触电阻特性，而且能够获得由In产生的减小摩擦系数的效果。

在此，表面层含有的In的至少一部分是Ag-In合金的情况下，易于稳定地形成在表面层内分布有以原子数比计比Ag少的In的构造。关于Ag-In合金，在由In带来的减小表面层的摩擦系数方面表现出好的效果，另外因氧化皮膜的易破坏性而具有抑制接触电阻上升的效果。

另外，在表面层包括以Ag为主成分的Ag部和含有比Ag部更高浓度的In的高浓度In部，且Ag部和高浓度In部都在最外表面露出的情况下，Ag具有的耐热性、低接触电阻等特性由Ag部发挥，并且通过添加In而获得的减小摩擦系数等效果由高浓度In部发挥。因此，作为表面层整体易于高度地同时实现低接触电阻和低摩擦系数。

在该情况下，如果Ag部由软质银构成，则软质银与硬质银不同，Sb等易于被氧化的元素的含有量少，所以在金属件被加热时，能够抑制这些元素在最外表面氧化而使表面层的接触电阻上升。由此，即使经由变为高温的环境，表面层也易于维持接触电阻低的状态。

在表面层中的In的含有量以原子数比计相对于Ag为5％以上的情况下，能够尤其提高因含有In产生的减小摩擦系数的效果。

在表面层中的In的含有量以原子数比计相对于Ag为25％以下的情况下，通过将In的含有量抑制为少量，由此易于避免因In氧化引起的接触电阻上升，能够将由Ag产生的低接触电阻特性有效地用作表面层整体的特性。

在表面层含有的In通过X射线衍射法检测到的全部量为Ag-In合金的情况下，易于稳定地形成并维持含有以原子数比计比Ag少的In的表面层。

在基材由Cu或Cu合金构成、且在基材与表面层之间具有含有Ni、Cr、Mn、Fe、Co、Cu中的至少任一种的中间层的情况下，能够利用中间层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，难以发生构成基材的Cu原子扩散到表面层而对表面层的组成、特性产生影响。

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接触电阻和低摩擦系数。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的一个实施方式的金属件中的层叠构造的剖视图。(a)示出整个截面的结构，(b)放大示出表面层的状态的例子。

图2是示出本发明的一个实施方式的连接端子的概略的剖视图。

图3针对实施例1的样品示出通过EDX获得的Ag及In的分布。(a)及(b)分别用0～100％的刻度表示Ag及In的元素浓度，(c)用0～30％的刻度表示In的元素浓度。

图4针对实施例1的样品示出各元素的深度分布。

具体实施方式

下面，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)，只要没有特别记载，以原子％等原子数比为单位表示。另外，纯金属也包括含有不可避免的杂质的情况。关于合金，只要没有特别记载，则包括是固溶体的情况和构成金属间化合物的情况。

[金属件]

本发明的一个实施方式的金属件由将金属材料层叠而成的构件形成。本发明的一个实施方式的金属件可以构成任何金属部件，但是能够优选用作构成连接端子等电连接部件的材料。

(金属件的构成)

在图1(a)中示出本发明的一个实施方式的金属件1的层叠构造。金属件1具有基材10和形成于基材10的表面上且在最外表面露出的表面层11。如之后说明的那样，表面层含有Ag和In。

而且，能够在基材10与表面层11之间任意设置中间层12。另外，可以在不破坏表面层11的特性的范围内，在露出于金属件1的最外表面的表面层11上设置有机层等薄膜(未图示)。

构成金属件1的基材10由板状等任意形状的金属材料构成。构成基材10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10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，能够优选电传导性优异的Cu或Cu合金。

中间层12与基材10的表面接触，虽然任意设置，但是通过设置中间层12，能够获得提高基材10与表面层11之间的紧贴性的效果、抑制构成元素在基材10与表面层11之间相互扩散的效果等。作为构成中间层12的材料能够例示含有从Ni、Cr、Mn、Fe、Co、Cu组(A组)中选择的至少任一种的金属材料。构成中间层12的材料可以是由从A组中选择的一种构成的纯金属，也可以是含有从A组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，不仅可以含有从A组中选择的金属元素，还可以含有除此以外的金属元素，但是优选以从A组中选择的金属元素为主成分。另外，中间层12可以仅为一层，也可以是两种以上的层层叠而成。

在基材10由Cu或Cu合金构成的情况下，由含有从上述A组中选择的至少任一种的金属、尤其是以从A组中选择的金属元素为主成分的金属构成中间层12，由此即使在变为高温的条件下也能够有效地抑制对Cu从基材10向表面层11扩散、进一步因与扩散的Cu合金化而引起的In的消耗等表面层11的成分组成、特性造成影响。其中，在由Ni或以Ni为主成分的合金构成中间层12的情况下，能够有效地达成Cu向表面层11的扩散抑制。

中间层12的厚度没有特别限定，但是从有效地达成基材10与表面层11之间的扩散抑制等的观点，优选中间层12的厚度为0.1μm以上。另一方面，从避免形成过厚的中间层12的观点，优选其厚度为3.0μm以下。在中间层12中，基材10侧的一部分可以与基材10的构成元素形成合金，表面层11侧的一部分也可以与表面层11的构成元素形成合金。

表面层11构成为含有Ag和In的金属层。在表面层11中，按原子数比计，In的含有量为比Ag少。也就是说，作为表面层11整体，按原子数比计，In的含有量(浓度)低于Ag的含有量(浓度)。

表面层11可以含有Ag和In以外的元素，但是优选以Ag和In为主成分的材料，也就是说Ag和In合计占50原子％以上的材料，以避免破坏以下说明的由Ag及In带来的特性。尤其，除了含有不可避免的杂质、在表面附近的氧化、炭化、氮化等变性以外，优选表面层11仅由Ag和In构成的方式。

在表面层11，含有Ag和比Ag少量的In，如果在最外表面存在Ag原子和In原子两者，则Ag和In在表面层11内如何分布都可以。另外，Ag及In可以各自为纯金属的状态，也可以形成合金。可以共存有成为纯金属的部分与成为合金的部分。

In是在室温下也容易与Ag形成合金的金属，如后所述，在将Ag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。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的至少一部分中，希望表面层11含有的In的大部分构成Ag-In合金。例如，如后面的实施例中所示，只要通过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以外都为Ag-In合金即可。Ag-In合金可以成为固溶体，也可以成为金属间化合物，但是从表面层11的稳定性等观点出发，优选形成金属间化合物。

作为表面层11能够含有的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。从形成充分表现由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及AgIn₂中的至少一者。

表面层11可以整体都由均质的Ag-In合金形成。但是，从在表面层11使由Ag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，优选例如如图1(b)所示，以共存的方式具有Ag的浓度比较高的Ag部11a和In的浓度比较高的高浓度In部11b这两种相。

在此，Ag部11a是以Ag为主成分的相，能够例示由Ag单体形成的方式(由Ag和不可避免的杂质形成的方式)，或者由含有比Ag少量的In的Ag-In合金形成的方式。从充分发挥Ag具有的特性的观点出发，优选Ag部11a由Ag单体形成。尤其优选，Ag部11a可以由软质银形成。所说的软质银，硬度大概为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Ag部11a中，而且作为表面层11整体，优选以Sb为主，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。为Sb为主的杂质元素的浓度可以大概为利用X射线光电子光谱(XPS)的检测极限以下。

高浓度In部11b含有浓度比Ag部11a高的In。具体地说，能够例示由In单体构成的方式(由In和不可避免的杂质构成的方式)，或者由In浓度(In相对于Ag的原子数比)比Ag部11a高的Ag-In合金构成的方式。

Ag部11a和高浓度In部11b可以都由Ag-In合金构成，但在该情况下，高浓度In部11b具有In相对于Ag的原子数比比Ag部11a高的合金组成。例如，在表面层11含有Ag₉In₄和AgIn₂两种金属间化合物的情况下，能够将由Ag₉In₄构成的部分视为Ag部11a，将由AgIn₂构成的部分视为高浓度In部11b。另外，Ag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，另外能够列举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Ag部11a和高浓度In部11b的情况下，如果在最外表面存在Ag原子和In原子两者，则Ag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：在基材10(或中间层12)的表面形成有层状的Ag部11a，在其表面设置由Ag-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整体的特性有效地利用Ag部11a和高浓度In部11b各自的特性的观点出发，优选Ag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，反映在表面层11含有比In更多量的Ag，如图1(b)所示，易于形成以分散在Ag部11a中的方式混合高浓度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Ag部11a和高浓度In部11b各自的特性的观点出发，优选Ag部11a和高浓度In部11b都在最外表面露出。

如果Ag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，因而优选。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。如后所述，在将Ag层和In层依次层叠并经由合金化而形成表面层11的情况下，反映最初的层叠构造，在表面层11，In易于高浓度地分布于比基材10侧的部位(内部)靠最外表面侧的部位(表面部)。在该情况下，在经由合金化形成的表面层11，如图1(b)所示，如果在表面部，高浓度In部11b与Ag部11a共存，则在内部，高浓度In部11b所占的比例比表面部小，或者仅被Ag部11a占据。

虽然只要按照希望的表面层11的特性适当设定表面层11的In与Ag的含有量比即可，但是如后面详述的那样，从有效地发挥减小表面的摩擦系数等由In带来的特性的观点出发，优选In的含有量在表面层11整体(作为Ag部11a与高浓度In部11b的合计)以相对于Ag的原子数比(In[at％]/Ag[at％])计为5％以上。

另一方面，作为表面层11整体的In的含有量比Ag少，但是从更有效地发挥减小表面的接触电阻等由Ag带来的特性的观点出发，优选以相对于Ag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Ag单体为主，以Ag的浓度高的成分组成形成Ag部11a。

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的深度方向的全部区域，如上述那样，以相对于Ag的原子数比计含有5％以上且25％以下的In。但是，如在上面所述的那样，在将Ag层和In层依次层叠来形成表面层11等情况下，在表面层11，相对于内部而In更易于以高浓度分布于表面部。因此，优选至少在最外表面以相对于Ag的原子数比计含有5％以上且25％以下的In。而且，可以在从最外表面到利用能量分散型X射线分光法(EDX)、电子束微量分析(EPMA)进行的分析等由电子束激发X射线检测到的程度的深度为止的区域，含有上述那样的浓度的In。典型地，优选在从最外表面到50nm左右的深度为止的区域，含有上述那样的浓度的In。

表面层11整体的厚度未特别限定，只要能够充分发挥由Ag及In带来的特性即可。例如，优选为0.5μm以上。另一方面，从避免形成过厚的表面层11的观点出发，该厚度只要为10μm以下即可。

(金属件的表面特性)

在本实施方式的金属件1中，如上述那样，表面层11含有Ag和In两者，在表面层11的最外表面存在Ag和In两者。因此，作为金属件1的表面特性能够利用由Ag带来的特性和由In带来的特性两者。

具体地说，由于在表面层11含有Ag，所以能够利用由Ag带来的高的耐热性、电传导性。另外，即使表面层11被加热，也易于维持电传导性高的状态，易于在加热前后将表面都保持为接触电阻低的状态。

另一方面，In是比较软的金属，表现优异的固体润滑性。另外，形成于表面的氧化膜也比较软，通过施加负荷等而能够容易破坏。即使形成为Ag-In合金，也发挥In的固体润滑性及氧化膜的易破坏性。由此，由于在表面层11含有In，在表面层11的表面，利用固体润滑作用获得减小摩擦系数的效果，并且易于避免由以加热等为原因的氧化产生的接触电阻大幅上升。

Ag表现高的附着性，所以通过露出于表面层11的最外表面，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Ag和In，通过In表现的减小摩擦系数的效果，能够将作为表面层11整体的摩擦系数抑制得低。

关于In、Ag-In合金的表面，如上述那样，即使因氧化膜的易破坏性通过加热等受到氧化，也易于维持接触电阻低的状态，但是与Ag单体相比，接触电阻易于变高。由此，若表面层11过多量地含有In，则具有破坏由Ag发挥的低接触电阻特性的可能性。因此，在本实施方式中，表面层11的In的含有量以原子数比计抑制得比Ag少。其结果，作为表面层11整体的特性能够有效地利用由Ag产生的低接触电阻特性。这样，在表面层11含有Ag和比Ag少量的In，并在金属件1的最外表面露出，由此金属件1兼具备低的摩擦系数和在加热前后都低的接触电阻。

如上述那样，在表面层11，如果Ag原子及In原子都存在于最外表面，则怎么分布都可以，但是在Ag部11a和高浓度In部11b混合且它们都在最外表面露出的情况下，在Ag部11a，易于强烈地发挥低接触电阻等由Ag产生的表面特性，同时在高浓度In部11b，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Ag部11a和高浓度In部11b混合，作为表面层11整体，能够有效地实现达成加热前后的低接触电阻和低摩擦系数两者。从使Ag部11a和高浓度In部11b各自的特性在金属件1的表面的各部分发挥的观点出发，优选Ag部11a和高浓度In部11b形成微小的区域而相互混合。

如果Ag部11a由软质银构成，则通常不含有向硬质银中添加的Sb等杂质元素，或者仅含有低浓度的向硬质银中添加的Sb等杂质元素，由此在被加热时，难以发生这些杂质元素扩散到Ag部11a的最外表面、被氧化而使接触电阻上升的情况。由此，如果Ag部11a由软质银构成，则将In的含有量抑制得比Ag少的效果和即使经由加热也将表面层11的接触电阻抑制得低的效果尤其优异。另一方面，软质银与硬质银相比，易于发生表面的附着，所以易于使摩擦系数上升，但是在本实施方式的表面层11中，有效地降低摩擦系数的高浓度In部11b与Ag部11a共存，由此即使Ag部11a由软质银构成，作为表面层11整体也能够将摩擦系数抑制得足够低。

如上述那样，In与Ag的合金化在室温下也容易进行，所以在表面层11作为高浓度In部11b等而含有的In可以至少一部分、优选大致全部量都形成Ag-In合金。由此，易于稳定地维持Ag部11a和高浓度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Ag-In合金的情况下，合金组成没有特别限定，但如果含有如Ag₉In₄、AgIn₂那样的In相对于Ag的原子数比大的金属间化合物，则作为表面层11的特性易于有效地利用由In产生的减小摩擦系数的效果。能够通过作为形成表面层11的原料而使用的Ag和In的量的比和表面层11的形成条件等，控制Ag-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Ag的原子数比计为5％以上，则能够尤其有效地达成由In产生的减小摩擦系数的效果。另一方面，如果为25％以下，则能够尤其提高由Ag产生的在加热前后都减小接触电阻的效果。如上述那样，通过使用软质银等降低易于氧化的杂质元素的含有量，由此能够进一步提高抑制因加热而产生的接触电阻上升的效果。

在本实施方式中，在表面层11含有Ag和以原子数比计比Ag少量的In，由此如在之后的实施例中所示，能够将在与最外表面形成有Ag层的相配金属部件之间滑动时的摩擦系数抑制为1.0以下，进一步抑制为0.5以下、0.3以下那样的小的值。同时，能够在经由加热的状态下，将接触电阻抑制为2.0mΩ以下，进一步抑制为如1.5mΩ以下那样的小的值。另外，在以170℃加热了240小时之后，也能够抑制为10mΩ以下，进一步抑制为2.0mΩ以下。

如上所述，本实施方式的金属件1在表面具有低的摩擦系数，并且表现低的接触电阻，而且即使经由加热，也能够维持接触电阻低的状态。由此，金属件1能够优选应用为作为电气部件的用途，尤其作为连接端子等在表面层11的表面与相配的导电性部件接触的电连接部件的用途。

(金属件的制造方法)

能够通过在基材10的表面适当地利用电镀法等形成中间层12，在此基础上形成表面层11，由此制造本实施方式的金属件1。

表面层11可以利用气相沉积法、电镀法、浸渍法等任何方法形成，但是能够优选利用电解电镀法形成表面层11。此时，可以通过Ag和In的共析，形成含有Ag和In的表面层11，但从简便性的观点出发，也能够在层叠形成Ag层和In层之后，适当地经由合金化形成表面层11。

由于Ag和In的合金化在室温下也容易进行，所以在室温下形成Ag层和In层之后，即使不进行以合金化为目的的特别的加热，也能够形成含有Ag-In合金的表面层11。Ag层和In层的层叠顺序没有特别限定，但通过将Ag层形成于在下层，在其表面形成In层，由此经由室温下的合金化易于形成高浓度In部11b和Ag部11a都在最外表面露出的表面层11。只要按照希望的表面层11的厚度、成分组成等，适当选择Ag层和In层各自的厚度及两者之间的厚度比即可，但是作为优选的方式能够例示Ag层的厚度为0.5～10μm，In层的厚度为0.05～0.5μm的方式。优选在形成的表面层11中，Ag部11a由软质银构成，与之相对应地，作为原料的Ag层也优选利用由软质银形成的层，可以将Ag层含有的Sb等杂质元素的浓度抑制为与针对表面层11中的Ag部11a希望的浓度相同的水平。

[连接端子]

本发明的一个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的表面具有含有Ag和In的表面层11。连接端子的具体形状、种类没有特别限定。

在图2中，作为本发明的一个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，形成有前方开口的棱筒状的夹压部23，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。若在插孔式连接器端子20的夹压部23内插入作为相配导电部件的平板型垂片状的插头式连接器端子30，则插孔式连接器端子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。将与弹性接触片21相对的夹压部23的顶部的表面设为内部对置接触面22，插头式连接器端子30被弹性接触片21压靠于内部相向接触面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的形成有表面层11的面配置为，朝向夹压部23的内侧，构成使弹性接触片21及内部相向接触面22相互相向的面。由此，在使插头式连接器端子30插入到插孔式连接器端子20的夹压部23并滑动时，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。另外，即使伴随着通电、在高温环境下使用而被加热，也维持接触电阻低的状态。

此外，在此，说明了插孔式连接器端子20的整体由具有表面层11(及中间层12)的上述实施方式的金属件1构成的方式，但是表面层11(及中间层12)只要至少形成于与相配导电部件接触的触点部的表面、也就是说弹性接触片21的凸起部21a和内部相向接触面22的表面即可，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，作为优选的方式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Ag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型插孔式连接器端子或者插头式连接器端子以外，也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，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)

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2)。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层的厚度在任意的实施例中都设为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，比较例2形成为仅形成有In层的样品。

(表面层的状态评价)

通过使用扫描电子显微镜(SEM)的能量分散型X射线分光法(EDX)，确认各样品的表面的构成元素的分布。加速电压设为6kV。此时，检测深度为50nm以下。根据获得的结果评价Ag及In的空间分布，并且作为相对于Ag的原子数比(In[at％]/Ag[at％])评价表面层的In的含有量。

另外，对实施例1～3的样品进行利用2θ法的X射线衍射(XRD)测定，评价在表面层生成的相的组成及量。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。

而且，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，评价表面层的构成元素的深度方向的分布。测定进行至200nm的溅射深度。

(摩擦系数的测定)

对各样品进行摩擦系数的测定。此时，使由以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)的凸起与各实施例及比较例的板状的样品的表面接触。并且，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。接着，将动摩擦力除以负荷得到的值设为(动)摩擦系数。虽然摩擦系数在滑动中变动，但记录其变动范围。

(接触电阻的评价)

对各样品进行接触电阻的测定。此时，使实施了Au电镀的R＝1mm的凸起与各实施例及比较例的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。利用四端子法进行测定。开放电压设为20mV，通电电流设为10mA。

而且，在大气中，以170℃将各样品加热240小时。将样品放置冷却到室温后，与上述同样地进行接触电阻的测定。

[试验结果]

(表面层的状态)

在图3中示出利用EDX得到的Ag及In的分布。(a)及(b)分别以0～100％的刻度表示Ag及In的元素浓度，(c)以0～30％的刻度表示In的元素浓度。在(a)中，Ag的浓度高的区域用深灰(在彩色图像中为橘色)表示。另一方面，在(b)及(c)中，In的浓度高的区域用浅灰(在彩色图像中为浅蓝色)表示。

而且，在表1中，针对各实施例及比较例汇总各原料层的厚度、利用EDX获得的In含有量、利用XRD获得的生成相的种类及存在比(质量％)。此外，在XRD中，除了表1中记载的以外，作为含有Ag及/或In的相未检测到。

而且，在图4中示出利用深度分析XPS测定对实施例1的样品评价的存在元素的深度分布。关于任意实施例的样品，在XPS中，在图4的曲线图中表示的以外的元素，未检测到检测极限(0.1～1.0原子％)以上的浓度，在到深度200nm为止的区域未观察到来自中间层的Ni、来自基材的Cu和Sb等杂质元素。

【表1】

根据利用上述EDX的元素分布、利用深度分析XPS及XRD的生成相的分析结果，确认在实施例1～3中都形成含有Ag原子和In原子两者的表面层，在最外表面存在Ag原子和In原子。而且，根据利用图3的EDX的元素分布可知，Ag浓度高的区域(Ag部)和In浓度高的区域(高浓度In部)混合，且在最外表面露出。

在图4的深度分析XPS的结果中，随着从最外表面朝向内侧，In相对于Ag的比例逐渐减小。而且，利用XRD观测的含有In的相都为Ag-In合金。也就是说，可知In主要作为高浓度In部以Ag-In合金的方式分布于包括最外表面的表面层的比较浅的位置。

在表1中，在实施例1和实施例3中，对于实施例3，虽然作为原料层的In层的厚度变大，但是随之，形成的表面层的In的含有量增加。在实施例2中，未设置Ni层，将与实施例3相同厚度的Ag层和In层层叠，但与实施例3的情况相比，形成的表面层的In的含有量变少。解释为这是因为，在未设置Ni中间层的情况下，In与来自基材的Cu形成合金并偏析，构成表面层的In的量减少，相对于此，通过设置Ni中间层，能够抑制因Cu的扩散及随之与Cu形成合金而引起的In的消耗。

这样，根据作为原料层的In层的厚度及Ni层的有无，形成的表面层的In的含有量按照实施例1、2、3的顺序增加。并且，随着In含有量的增加，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，该比例变大。尤其，在In含有量为25％以下的实施例1、2中，由Ag单体构成的Ag部与由Ag-In合金构成的高浓度In部共存，相对于此，在In含有量大于25％的实施例3中，未形成至少由Ag单体构成的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。

如在图4的元素分布的测定结果中观察到的那样，在各实施例的样品中，In以高浓度分布于表面层的表面附近，在表面层的内部，Ag的浓度变高。在图4的例子，在比大约100nm深的区域，大致仅检测到Ag。由此可知，在表面层，高浓度In部大多分布于浅的区域，Ag部大多分布于深的区域。

(表面层的特性)

在下表2中，针对各实施例及比较例示出各原料层的厚度及In含有量、高温放置前后的接触电阻的计测结果及摩擦系数的计测结果。

【表2】

首先，若着眼于接触电阻的测定结果，则在表面层仅由Ag形成的比较例1中，反映Ag的电传导性及耐热性的高度，在初始状态、高温放置后都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的任意样品中，初始状态下的接触电阻都抑制为比比较例1的情况稍高的程度。而且，经由高温放置后的接触电阻在实施例1、2中，抑制为比比较例1的情况小的值或者相同程度的值。在实施例3中，与实施例1、2相比，高温放置后的接触电阻变高，但是若与表面层仅由In构成的比较例2相比，该值非常小，在作为连接端子使用时非常耐用。

这样，通过形成含有Ag和以原子数比计比Ag少量的In的表面层，作为由Ag特性产生的效果，在室温的初始状态下获得低的接触电阻，而且，即使加热为高温，也能够抑制接触电阻大幅上升。而且，按照实施例3、2、1的顺序，表面层的In的含有量变少，与之对应地，高温放置后的接触电阻也变低。在In的含有量为25％以下的实施例1、2中，在高温放置前后，都获得非常低的接触电阻，可以说获得与比较例1的单体Ag的情况相近的特性。在In含有量最少的实施例1中，高温放置后的接触电阻比初始状态低，但考虑这是因高温放置In向母材侧扩散、表面层的In浓度比初始减少的影响导致的。

接着，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。滑动中的值变动也变大。相对于此，在形成有含有Ag和In的表面层的实施例1～3中，都获得为比较例1的一半以下的低摩擦系数。值随着滑动的变动也变小。在任意实施例中，摩擦系数的值及变动量都小到与表面层仅由In构成的比较例2的情况接近的水平。也就是说，在各实施例中，无论仅添加比Ag少量的In无否，都能够利用由In发挥的固体润滑性的效果，大幅抑制由Ag的附着性引起的摩擦系数上升。

根据以上明确，通过在金属件的表面形成含有Ag和比Ag少量的In的表面层，维持实现在加热前后使接触电阻低的状态的Ag的特性，而且有效地抑制因Ag的附着引起的摩擦系数上升。尤其是，通过将In的含有量抑制为以相对于Ag的原子数比计为25％以下，关于加热前后的接触电阻，能够获得近似于单体Ag的良好的特性。

以上，详细说明了本发明的实施方式，但是本发明并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 基材

11 表面层

11a Ag部

11b 高浓度In部

12 中间层

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 (9)

1.一种金属件，其特征在于，具有：

基材；及

表面层，形成于所述基材的表面上，在最外表面露出，

所述表面层由Ag层和In层室温下层叠而形成，并且含有的In以原子数比计比Ag少，而且随着从最外表面朝向内侧，In相对Ag的比例逐渐减小。

2.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的至少一部分是Ag-In合金。

3.根据权利要求1所述的金属件，其特征在于，

所述表面层包括以Ag为主成分的Ag部和含有比所述Ag部更高浓度的In的高浓度In部，所述Ag部和所述高浓度In部都在最外表面露出。

4.根据权利要求3所述的金属件，其特征在于，

所述Ag部由软质银构成。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的金属件，其特征在于，

所述表面层中的In的含有量以原子数比计，相对于Ag为5％以上。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的金属件，其特征在于，

所述表面层中的In的含有量以原子数比计，相对于Ag为25％以下。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的金属件，其特征在于，

所述表面层含有的In通过X射线衍射法检测到的全部量为Ag-In合金。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的金属件，其特征在于，

所述基材由Cu或Cu合金构成，

在所述基材与所述表面层之间具有中间层，所述中间层含有Ni、Cr、Mn、Fe、Co、Cu中的至少任一种。

9.一种连接端子，其特征在于，

由权利要求1～8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材的表面上。

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