JP2015042772A - 電子部品用金属材料、それを用いたコネクタ端子、コネクタ及び電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】低ウィスカ性及び高耐久性を有する電子部品用金属材料を提供する。
【解決手段】電子部品用金属材料は、基材と、基材上に形成された、Ｓｎ及びＩｎからなる群であるＡ構成元素群から選択された１種又は２種と、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ及びＩｒからなる群であるＢ構成元素群から選択された１種又は２種類以上との合金で構成された上層と、前記上層上に形成された、Ａｕ及びＰｔからなる群であるＣ構成元素群から選択された１種又は２種とで構成された最表層を備え、上層の厚みが０．０２μｍ以上３．００μｍ以下であり、上層の線長に対する最表層の線長が５０％以上である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品用金属材料及びその製造方法、それを用いたコネクタ端子、コネクタ及び電子部品に関する。

民生用及び車載用電子機器用接続部品であるコネクタには、黄銅やリン青銅の表面にＮｉやＣｕの下地めっきを施し、さらにその上にＳｎ又はＳｎ合金めっきを施した材料が使用されている。Ｓｎ又はＳｎ合金めっきは、一般的に低接触抵抗及び高はんだ濡れ性という特性が求められ、更に近年めっき材の挿入力の低減化も求められている。また、Ｓｎ又はＳｎ合金めっきは、めっき表面に、短絡等の問題を引き起こす針状結晶であるウィスカが発生することがあり、このウィスカの発生を抑制する必要もある。

これに対し、特許文献１には、接点基材と、前記接点基材の表面に形成されたＮｉもしくはＣｏまたは両者の合金から成る下地層と、前記下地層の表面に形成されたＡｇ−Ｓｎ合金層とを備え、前記Ａｇ−Ｓｎ合金層におけるＳｎの平均濃度は１０質量％未満であり、かつ前記Ａｇ−Ｓｎ合金層におけるＳｎの濃度は前記下地層との界面から前記Ａｇ−Ｓｎ合金層の表層部にかけて増大する濃度勾配で変化していることを特徴とする電気接点材料が開示されている。そしてこれによれば、耐摩耗性、耐食性、加工性が優れている電気接点材料とそれを極めて安価に製造することができると記載されている。

また、特許文献２には、少なくとも表面がＣｕまたはＣｕ合金から成る基体の前記表面に、ＮｉまたはＮｉ合金層から成る中間層を介して、いずれもＡｇ₃Ｓｎ（ε相）化合物を含有する厚み０．５〜２０μｍのＳｎ層またはＳｎ合金層から成る表面層が形成されていることを特徴とする電気・電子部品用材料が開示されている。そしてこれによれば、表面層はＳｎより低融点であり、はんだ付け性に優れ、またウイスカの発生もなく、はんだ付け後に形成された接合部の接合強度が高いと同時に、その接合強度の高温下における経時的な低下も起こりづらいのでリード材料として好適であり、また高温環境下で使用したときでも接触抵抗の上昇が抑制され、相手材との間で接続信頼性の低下を招くこともないのでコンタクト材料としても好適な電気・電子部品用材料とその製造方法、およびその材料を用いた電気・電子部品の提供を目的とすることが記載されている。

また特許文献３には、導電性を有する基材と、前記基材に形成された被覆層とを備えた被覆材において、 前記被覆層は少なくとも表面側に、Ｓｎと、貴金属との金属間化合物を含むことを特徴とする被覆材が開示されている。そしてこれによれば、接触抵抗が低く、低摩擦係数を有して挿入力の低減に有効であって、かつ、耐酸化性に優れて長期に亘って安定した特性を有する被覆材、及びその製造方法の提供を目的とすることが記載されている。

また特許文献４には、導電性を有する基材と、基材の上に形成されたＳｎ又はＳｎ合金からなるＳｎめっき層とを備えた端子・コネクタ用導電材料であって、Ｓｎめっき層の表面には、Ａｇ−Ｓｎ微粒子が凝集したＡｇ−Ｓｎ合金層が形成されていることを特徴とする被覆材が開示されている。そしてこれによれば、自動車等の振動下でも表面が削れることなく高い導電性が維持される端子・コネクタ用導電材料及び嵌合型接続端子が開示されている。

特開平４−３７０６１３号公報 特開平１１−３５０１８９号公報 特開２００５−１２６７６３号公報 特開２０１０−３７６２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、近年求められている挿入力の低減化やウィスカ発生の有無との関係が明らかになっていない。またＡｇ−Ｓｎ合金層におけるＳｎの平均濃度は１０質量％未満であり、Ａｇ−Ｓｎ合金層中のＡｇの割合がかなり多いため本発明者らの評価では、塩素ガス、亜硫酸ガス、硫化水素等のガスに対する耐ガス腐食性が十分ではなかった。
また、特許文献２に記載の技術では、Ａｇ₃Ｓｎ（ε相）化合物を含有する厚み０.５〜２０μｍのＳｎ層またはＳｎ合金層から成る表面層であり、本発明者らの評価では、この表面層厚みでは十分に挿入力を下げることはできない領域が存在した。更にＳｎ層またはＳｎ合金層から成る表面層のＡｇ₃Ｓｎ（ε相）の含有量が、Ａｇ換算にして０．５〜５質量％であるとも記載されており、Ｓｎ層またはＳｎ合金層から成る表面層におけるＳｎの割合が多く、Ｓｎ層またはＳｎ合金層から成る表面層の厚みも厚いために本発明者らの評価ではウィスカが発生し、耐微摺動磨耗性が十分ではなかった。耐熱性やはんだ濡れ性も十分ではなかった。
また、特許文献３に記載の技術では、被覆層がＳｎと、貴金属の金属間化合物を含んでおり、Ｓｎと貴金属との金属間化合物（Ａｇ₃Ｓｎ）を含むＡｇ−Ｓｎ合金層の厚みが好ましくは１μｍ以上３μｍ以下となっている。しかしながら、本発明者らの評価では、この厚みでは十分に挿入力を下げることができなかった。また、この合金層はＳｎマトリックス中に金属間化合物粒子が分散した状態になっているので、Ｓｎが露出した状態になっている。しかし、腐食環境下ではこの表面は腐食する可能性がある。これは電気抵抗の上昇につながる。
また、特許文献４に記載の技術では、Ｓｎと貴金属の金属間化合物（Ａｇ₃Ｓｎ）の微粒子で表面を覆っている。しかしながら、Ｓｎ層が前記合金微粒子で覆われているにすぎず、微視的に見れば、Ｓｎ層は一部露出している。これは腐食環境下での腐食の要因となりうる。また、この合金微粒子は長時間の熱処理で形成するので、長尺コイルを生産しようとする場合には効率が悪い。
このように、従来のＳｎ−Ａｇ合金／Ｎｉ下地めっき構造を有する電子部品用金属材料にはまだ十分に挿入力を下げることができず、またウィスカが発生するという問題が残されていた。また耐久性（耐熱性、はんだ濡れ性、耐微摺動磨耗性及び耐ガス腐食性）についても十分満足できる仕様とすることは困難であり、明らかになっていない。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、低ウィスカ性、耐久性のある層で表面が覆われ、腐食環境下でも高耐久性を有する電子部品用金属材料、それを用いたコネクタ端子、コネクタ及び電子部品を提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、基材上に所定の金属により構成された所定厚みの上層と最表層とを設けることにより、低ウィスカ性及び高耐久性を有する電子部品用金属材料を作製することができることを見出した。

以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、基材と、前記基材上に形成された、Ｓｎ及びＩｎからなる群であるＡ構成元素群から選択された１種又は２種と、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ及びＩｒからなる群であるＢ構成元素群から選択された１種又は２種類以上との合金で構成された上層と、前記上層上に形成された、Ａｕ及びＰｔからなる群であるＣ構成元素群から選択された１種又は２種とで構成された最表層を備え、上層の厚みが０．０２μｍ以上３．００μｍ以下であり、上層の線長に対する最表層の線長が５０％以上である電子部品用金属材料である。

本発明の電子部品用金属材料は一実施形態において、上層の線長に対する最表層の線長が６５％以上である。

本発明の電子部品用金属材料は別の一実施形態において、前記基材と、前記上層との間に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群であるＤ構成元素群から選択された１種又は２種以上で構成された下層を備え、前記下層の厚みが０．０２μｍ以上３．００μｍ以下である。

本発明の電子部品用金属材料は更に別の一実施形態において、前記上層と、前記下層との間に、前記Ａ構成元素群、前記Ｂ構成元素群及び前記Ｄ構成元素群から選択された１種及び２種以上の合金からなる中層を備え、前記中層の厚みが０．０２μｍ以上３．００μｍ以下である。

本発明の電子部品用金属材料は更に別の一実施形態において、前記基材上に前記Ｄ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後、前記Ｂ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後、前記Ａ構成元素群から選択された１種又は２種を成膜し、その後前記Ａ構成元素群、前記Ｂ構成元素群及び前記Ｄ構成元素群の各元素を拡散し、更にその後前記Ｃ構成元素群から選択された１種又は２種を成膜することで形成されている。

本発明の電子部品用金属材料は更に別の一実施形態において、前記基材上に前記Ｄ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後、前記Ａ構成元素群から選択された１種又は２種を成膜し、その後、前記Ｂ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後前記Ａ構成元素群、前記Ｂ構成元素群及び前記Ｄ構成元素群の各元素を拡散し、更にその後前記Ｃ構成元素群から選択された１種又は２種を成膜することで形成されている。

本発明の電子部品用金属材料は更に別の一実施形態において、前記拡散が熱処理によって行われている。

本発明の電子部品用金属材料は更に別の一実施形態において、前記熱処理が、前記Ａ構成元素群の金属の融点以上で行われ、上層に前記Ａ構成元素群から選択された１種又は２種及び前記Ｂ構成元素群から選択された１種又は２種以上の合金層が形成されている。

本発明は別の一側面において、本発明の電子部品用金属材料を接点部分に用いたコネクタ端子である。

本発明は更に別の一側面において、本発明のコネクタ端子を用いたコネクタである。

本発明は更に別の一側面において、本発明の電子部品用金属材料を接点部分に用いたＦＦＣ端子である。

本発明は更に別の一側面において、本発明の電子部品用金属材料を接点部分に用いたＦＰＣ端子である。

本発明は更に別の一側面において、本発明のＦＦＣ端子を用いたＦＦＣである。

本発明は更に別の一側面において、本発明のＦＰＣ端子を用いたＦＰＣである。

本発明は更に別の一側面において、本発明の電子部品用金属材料を外部接続用電極に用いた電子部品である。

本発明は更に別の一側面において、本発明の電子部品用金属材料を、ハウジングに取り付ける装着部の一方側にメス端子接続部が、他方側に基板接続部がそれぞれ設けられ、前記基板接続部を基板に形成されたスルーホールに圧入して前記基板に取り付ける圧入型端子に用いた電子部品である。

本発明によれば、低ウィスカ性及び高耐久性を有する電子部品用金属材料を提供することができる。

上層の線長に対する最表層の線長の割合の測定方法を説明するための試料の断面模式図である。

以下、本発明の実施形態に係る電子部品用金属材料について説明する。本発明の実施形態に係る電子部品用金属材料は、基材、下層、中層、上層、最表層がこの順に形成されている。なお、下層及び中層は、本発明において必須の構成ではなく、電子部品用金属材料は基材上に上層及び最表層がこの順で形成されたものであってもよい。

＜電子部品用金属材料の構成＞
（基材）
基材としては、特に限定されないが、例えば、銅及び銅合金、Ｆｅ系材、ステンレス、チタン及びチタン合金、アルミニウム及びアルミニウム合金などの金属基材を用いることができる。また、金属基材に樹脂層を複合させたものであっても良い。金属基材に樹脂層を複合させたものとは、例としてＦＰＣまたはＦＦＣ基材上の電極部分などがある。

（最表層）
最表層は、Ａｕ及びＰｔからなる群であるＣ構成元素群から選択された１種又は２種で構成されている。これら金属は金属の中で最も化学的に安定であるため、最表層にこれら金属を用いると、上層の変質等による特性劣化を抑えることができる。
上層の線長に対する最表層の線長は５０％以上である必要がある。被覆率が５０％未満であると耐久性が悪い。より好ましくは６５％以上、更に好ましくは８０％以上である。

最表層の厚みは０．０００５μｍ以上であるのが好ましい。最表層の厚みが０．０００５μｍ未満であると耐久性が劣化する恐れがある。最表層の厚みの下限は、より好ましくは０．００１μｍ以上、更に好ましくは０．００２μｍ以上である。一方、最表層の厚みの上限はないが、厚くなるとコストが高くなる恐れがある。よって上限は０．０２μｍとする。最表層の厚みの上限は、好ましくは０．０１μｍ、より好ましくは０．００５μｍである。

（上層）
上層は、Ｓｎ及びＩｎからなる群であるＡ構成元素群から選択された１種又は２種と、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ及びＩｒからなる群であるＢ構成元素群から選択された１種又は２種類以上との合金で構成されている必要がある。
Ｓｎ及びＩｎは、酸化性を有する金属ではあるが、金属の中では比較的柔らかいという特徴がある。よって、Ｓｎ及びＩｎ表面に酸化膜が形成されていても、例えば電子部品用金属材料を接点材料としてオス端子とメス端子を勘合する時に、容易に酸化膜が削られ、接点が金属同士となるため、低接触抵抗が得られる。
また、Ｓｎ及びＩｎは塩素ガス、亜硫酸ガス、硫化水素ガス等のガスに対する耐ガス腐食性に優れ、例えば、上層に耐ガス腐食性に劣るＡｇを用いた場合には、電子部品用金属材料の耐ガス腐食性を向上させる働きがある。なおＳｎ及びＩｎでは、厚生労働省の健康障害防止に関する技術指針に基づき、Ｉｎは規制が厳しいため、Ｓｎが好ましい。

Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒは、金属の中では比較的耐熱性を有するという特徴がある。よって基材、下層及び中層の組成が上層側に拡散するのを抑制して耐熱性を向上させる。また、これら金属は、上層のＳｎやＩｎと化合物を形成してＳｎやＩｎの酸化膜形成を抑制し、はんだ濡れ性を向上させる。なお、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒの中では、導電率の観点でＡｇがより望ましい。Ａｇは導電率が高い。例えば高周波の信号用途にＡｇを用いた場合、表皮効果により、インピーダンス抵抗が低くなる。

上層の厚みは０．０２μｍ以上３．００μｍ以下である必要がある。上層の厚みが０．０２μｍ未満であると、基材、下層や中層の組成が上層側に拡散しやすくなって耐熱性やはんだ濡れ性が悪くなる。また微摺動によって上層が磨耗し、接触抵抗の高い基材、下層や中層が露出しやすくなり接触抵抗が上昇しやすくなる。上層の厚みの下限は、より好ましくは０．０５μｍ以上、更に好ましくは０．１μｍ以上である。一方、上層の厚みが３．００μｍ超であると、挿入力が大きくなる。上層の厚みの上限は、より好ましくは１．０μｍ以下、更に好ましくは０．５μｍ以下である。

（下層）
基材と上層との間には、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群であるＤ構成元素群から選択された１種又は２種以上で構成された下層を形成していることが好ましい。Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群であるＤ構成元素群から選択された１種又は２種以上の金属を用いて下層を形成することで、下層は基材の構成金属が上層に拡散するのを防止して耐熱性やはんだ濡れ性などを安定させる。
下層の厚みは０．０２μｍ以上３．００μｍ以下であることが好ましい。下層の厚みが０．０２μｍ未満であると、基材の構成金属が上層に拡散するのを防止できず、耐熱性試験やはんだ濡れ性劣化が抑制する場合がある。下層の厚みは、より好ましくは０．０５μｍ以上、更に好ましくは０．１μｍ以上である。一方、下層の厚みが３．００μｍ超であると挿入力が大きくなる。下層の厚みは、より好ましくは１．０μｍ以下、更に好ましくは０．５μｍ以下である。
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕの中ではＮｉが好ましい。これはＮｉが硬いため、他の金属と比較して挿入力が小さくなる。一方Ｎｉは磁性体であるため、磁性を嫌う場合にはコストを考慮するとＣｕが好ましい。

（中層）
下層と上層との間には、Ｓｎ及びＩｎからなる群であるＡ構成元素群と、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ及びＩｒからなる群であるＢ構成元素群及びＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群であるＤ構成元素群から選択された１種又は２種以上の合金で構成された中層を形成していることが好ましい。中層の存在によって、基材や下層の構成金属が上層に拡散するのを防止し、耐熱性試験やはんだ濡れ性劣化を抑制する。
中層の厚みは０．０２μｍ以上３．００μｍ以下であることが好ましい。中層の厚みが０．０２μｍ未満であると、基材や下層の構成金属が上層に拡散するのを防止できず、耐熱性試験やはんだ濡れ性劣化が抑制する場合がある。中層の厚みは、より好ましくは０．０５μｍ以上、更に好ましくは０．１μｍ以上である。一方中層の厚みが３．００μｍ超であると挿入力が大きくなる。中層の厚みは、より好ましくは１．０μｍ以下、更に好ましくは０．５μｍ以下である。

（拡散処理）
上層、中層及び下層が、基材上にＤ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後、Ｂ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後、Ａ構成元素群から選択された１種又は２種類を成膜し、Ａ構成元素群、Ｂ構成元素群及びＤ構成元素群の各元素が拡散することでそれぞれ形成されていても良い。また上層、中層及び下層が、基材上にＤ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後、Ａ構成元素群から選択された１種又は２種類を成膜し、Ｂ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、Ａ構成元素群、Ｂ構成元素群及びＤ構成元素群の各元素が拡散することでそれぞれ形成されていても良い。例えば、Ａ構成元素群の金属がＳｎ、Ｂ構成元素群の金属がＡｇの場合、ＳｎへのＡｇの拡散は速く、自然拡散によってＳｎ−Ａｇ合金層を形成する。合金層形成によりＳｎの凝着力を一層小さくし、またウィスカの発生を抑制及び耐久性を向上させることができる。

（熱処理）
拡散処理は熱処理でも良い。なお、この熱処理については、処理条件（温度×時間）は適宜選択できる。また、特にこの熱処理はしなくてもよい。なお熱処理を施す場合にはＡ構成元素群の金属の融点以上の温度で行った方が上層のＡ構成元素群の金属とＢ構成元素群の金属とが合金層をより形成しやすくなる。

＜電子部品用金属材料の用途＞
本発明の電子部品用金属材料の用途は特に限定しないが、例えば電子部品用金属材料を接点部分に用いたコネクタ端子、電子部品用金属材料を接点部分に用いたＦＦＣ端子またはＦＰＣ端子、電子部品用金属材料を外部接続用電極に用いた電子部品などが挙げられる。なお、端子については、圧着端子、はんだ付け端子、プレスフィット端子等、配線側との接合方法によらない。外部接続用電極には、タブに表面処理を施した接続部品や半導体のアンダーバンプメタル用に表面処理を施した材料などがある。
また、このように形成されたコネクタ端子を用いてコネクタを作製しても良く、ＦＦＣ端子またはＦＰＣ端子を用いてＦＦＣまたはＦＰＣを作製しても良い。
また、本発明の電子部品用金属材料は、ハウジングに取り付ける装着部の一方側にメス端子接続部が、他方側に基板接続部がそれぞれ設けられ、該基板接続部を基板に形成されたスルーホールに圧入して該基板に取り付ける圧入型端子に用いても良い。
コネクタはオス端子とメス端子の両方が本発明の電子部品用金属材料であっても良いし、オス端子またはメス端子の片方だけであっても良い。なおオス端子とメス端子の両方を本発明の電子部品用金属材料にすることで、更に挿入力が低下する。

＜電子部品用金属材料の製造方法＞
本発明の電子部品用金属材料の製造方法としては、湿式（電気、無電解）めっき、乾式（スパッタ、イオンプレーティング等）めっき等を用いることができる。

以下、本発明の実施例、参考例及び比較例を共に示すが、これらは本発明をより良く理解するために提供するものであり、本発明が限定されることを意図するものではない。

実施例、参考例及び比較例のサンプル作製条件を表１に示す。サンプルは、電解脱脂、酸洗、第１めっき、第２めっき、第３めっき、熱処理及び第４めっきの順で表面処理を行った。なお、表１の第２めっきの作製条件において、例えば、実施例１では「めっき条件 番号」が「１＋２」で、厚みが「０．０３＋０．２１（μｍ）」と記載されているが、これは、実施例１の第２めっきを、初めにめっき条件１で厚み０．０３μｍだけ形成し、続いてめっき条件２で厚み０．２１μｍだけ形成したことを示す。

（素材）
オス端子：厚み０．６４ｍｍ、幅２．３ｍｍ、成分Ｃｕ−３０Ｚｎ

（第１めっき条件）
（めっき条件１）光沢Ｎｉめっき
表面処理方法：電気めっき
めっき液：スルファミン酸Ｎｉめっき液＋サッカリン＋添加剤
めっき温度：５５℃
電流密度：０．５〜４Ａ／ｄｍ²
（めっき条件２）Ｃｕめっき
表面処理方法：電気めっき
めっき液：硫酸Ｃｕめっき液
めっき温度：３０℃
電流密度：０．５〜４Ａ／ｄｍ²
（めっき条件３）半光沢Ｎｉめっき
表面処理方法：電気めっき
めっき液：スルファミン酸Ｎｉめっき液＋サッカリン
めっき温度：５５℃
電流密度：０．５〜４Ａ／ｄｍ²

（第２めっき条件）
（めっき条件１）Ａｇめっき（１）
表面処理方法：電気めっき
めっき液：シアン化Ａｇめっき液（ストライク浴）
めっき温度：３０℃
電流密度：０．２〜４Ａ／ｄｍ²
（めっき条件２）Ａｇめっき（２）
表面処理方法：電気めっき
めっき液：シアン化Ａｇめっき液（厚つけ浴）
めっき温度：６０℃
電流密度：０．２〜４Ａ／ｄｍ²
（めっき条件３）Ａｇ−Ｓｎスパッタ
表面処理方法：スパッタ
ターゲット：目標とする組成が得られるＡｇ−Ｓｎ組成ターゲット
（めっき条件４）Ｓｎめっき
表面処理方法：電気めっき
めっき液：メタンスルホン酸Ｓｎめっき液
めっき温度：４０℃
電流密度：０．５〜４Ａ／ｄｍ²

（第３めっき条件）
（めっき条件１）Ｓｎめっき条件
表面処理方法：電気めっき
めっき液：メタンスルホン酸Ｓｎめっき液
めっき温度：４０℃
電流密度：０．５〜４Ａ／ｄｍ²
（めっき条件２）Ａｇめっき（１）
表面処理方法：電気めっき
めっき液：シアン化Ａｇめっき液（ストライク浴）
めっき温度：３０℃
電流密度：０．２〜４Ａ／ｄｍ²
（めっき条件３）Ａｇめっき（２）
表面処理方法：電気めっき
めっき液：シアン化Ａｇめっき液（厚つけ浴）
めっき温度：６０℃
電流密度：０．２〜４Ａ／ｄｍ²

（熱処理）
ホットプレートにサンプルを置き、ホットプレートの表面が所定の温度になったことを確認して、表１に記載の温度、時間、雰囲気で熱処理を実施した。

（第４めっき条件）
（めっき条件１）Ａｕめっき
表面処理方法：電気めっき
めっき液：シアンＡｕめっき液
めっき温度：６０℃
電流密度：０．５〜４Ａ／ｄｍ²
（めっき条件２）Ｐｔめっき
表面処理方法：電気めっき
めっき液：塩化物浴
めっき温度：６０℃
電流密度：０．５〜４Ａ／ｄｍ²
（めっき条件３）Ａｕスパッタ
表面処理方法：スパッタ
ターゲット：純Ａｕターゲット

（最表層、上層、中層及び下層の構造[組成]の決定、厚み測定）
最表層、上層、中層及び下層の構造[組成]の決定及び厚み測定は、ＳＴＥＭ（走査型電子顕微鏡）分析による線分析／点分析を任意の１０点について行って平均化した。測定結果を表２に示す。なお、測定された組成について、例えば実施例１で「上層」の組成：Ａｇ−Ｓｎ２０との記載は、上層の組成がＳｎを２０ａｔ％含むＡｇで構成されていることを示す。また、例えば実施例２４で「中層」の組成：Ｓｎ−Ｎｉ３０との記載は、Ｎｉを３０ａｔ％含むＡｇで構成されていることを示す。

（上層の線長に対する最表層の線長割合決定）
上層の線長に対する最表層の線長の決定は、ＳＴＥＭ（走査型電子顕微鏡）分析による面分析の画像を、牛方商会製の面積・線長専用測定機（ゲージテンプレート）を使って決定した。図１に、上層の線長に対する最表層の線長の割合の測定方法を説明するための試料の断面模式図を示す。具体的には、図１に示すように、ゲージプレートを使ってまず上層の線長を求め、次に最表層の線長を求め、最表層の線長／上層の線長によって上層の線長に対する最表層の線長の割合を決定した。

（評価）
各試料について以下の評価を行った。評価結果を表３に示す。
Ａ．外観
外観は耐熱後（２００℃×１０００ｈの大気加熱）、耐湿後（６０℃×９０％×１０００ｈ）のサンプル表面を目視や顕微鏡で観察して評価した。試験前と比較して変色がない場合を○とし、一部でも変色がある場合は×とした。

Ｂ．接触抵抗（めっき後、耐熱後、耐湿後）
接触抵抗（めっき後、耐熱後、耐湿後）は、山崎精機研究所製接点シミュレーターＣＲＳ−１１３−Ａｕ型を使用し、接点荷重１０ｇの条件で４端子法にて測定した。サンプル数は５個とし、各サンプルの最小値から最大値の範囲を採用した。目標とする特性は、接触抵抗１０ｍΩ以下である。測定はめっき後、耐熱後（２００℃×１０００ｈの大気加熱）及び耐湿後（６０℃×９０％×１０００ｈ）に行った。

Ｃ．接触抵抗（微摺動試験後）
接触抵抗（微摺動試験後）は、山崎精機研究所製精密摺動試験装置ＣＲＳ−Ｇ２０５０型を使用し、摺動距離０．５ｍｍ、摺動速度１ｍｍ／ｓ、接触荷重１Ｎ、摺動回数５００往復条件で摺動回数と接触抵抗との関係を評価した。サンプル数は５個とし、最大値の範囲を採用した。目標とする特性は、摺動回数１００回時に接触抵抗が５０ｍΩ以下である。

Ｄ．はんだ濡れ性
はんだ濡れ性はめっき後と不飽和プレッシャークッカー試験（ＵＳＰＣＴ：Ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ Ｐｒｅｓｓ． Ｔｅｓｔ）後（１０５℃×不飽和１００％ＲＨ×８ｈ）のサンプルを評価した。ソルダーチェッカ（レスカ社製）を使用し、フラックスとして市販の２５％ロジンメタノールフラックスを用い、メニスコグラフ法にてはんだ濡れ時間を測定した。はんだはＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（２４５℃）を用いた。サンプル数は５個とした。目標とする特性は、ゼロクロスタイムの最大が２秒以下である。

Ｅ．挿入力
挿入力は、市販のＳｎリフローめっきメス端子（０９０型住友ＴＳ/矢崎０９０ＩＩシリーズメス端子非防水/Ｆ０９０−ＳＭＴＳ）を用いてめっきを施したオス端子と挿抜試験することによって評価した。
試験に用いた測定装置は、アイコーエンジニアリング製１３１１ＮＲであり、オスピンの摺動距離５ｍｍで評価した。サンプル数は５個とし、挿入力は、比較例５のサンプルの最大挿入力を１００（基準）として各サンプルを評価した。挿入力の目標は比較例５と同等以下である。

Ｆ.ウィスカ
ウィスカは、ＪＥＩＴＡ ＲＣ−５２４１の荷重試験（球圧子法）にて評価した。すなわち、各サンプルに対して荷重試験を行い、荷重試験を終えたサンプルをＳＥＭ（ＪＥＯＬ社製、型式ＪＳＭ−５４１０）にて１００〜１００００倍の倍率で観察して、ウィスカの発生状況を観察した。荷重試験条件を以下に示す。
球圧子の直径：Φ１ｍｍ±０．１ｍｍ
試験荷重：２Ｎ±０．２Ｎ
試験時間：１２０時間
サンプル数：１０個
目標とする特性は、どの長さのウィスカも１本も発生しないことである。

（評価結果）
実施例１〜３２は、いずれも、外観、接触抵抗、はんだ濡れ性、挿入力が良好であった。また、ウィスカの発生がなかった。
比較例１は、上層に対する最表層の線長の割合が目標よりも短いため、耐湿後の外観が悪く、また耐湿後の接触抵抗が目標よりも高く、更に微摺動試験後の抵抗が目標よりも高かった。
比較例２は、最表層にＡｕやＰｔが存在しないため、耐湿後の外観が悪く、また耐湿後の接触抵抗が目標よりも高く、更に微摺動試験後の抵抗が目標よりも高かった。
比較例３は、上層の厚みが目標よりも薄いため、耐熱後の接触抵抗が目標よりも高く、微摺動試験後の抵抗も目標よりも高かった。
比較例４は、上層の厚みが目標よりも厚いため、挿入力が比較例５よりも高かった。
比較例５は、現行製品となっているリフローＳｎめっき材の例である。耐熱後や耐湿後の外観が悪く、また耐熱後や耐湿後の接触抵抗も高い。また微摺動試験後の接触抵抗も高い。はんだ濡れ性はＵＳＰＣＴ後のはんだ濡れ性が高い。そしてウィスカも発生する。
参考例１は、下層の厚みが好ましい範囲よりも厚い。よって挿入力が比較例５よりも高い。
参考例２は、中層の厚みが好ましい範囲よりも厚い。よって挿入力が比較例５よりも高い。

Claims (16)

1. 基材と、
   前記基材上に形成された、Ｓｎ及びＩｎからなる群であるＡ構成元素群から選択された１種又は２種と、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ及びＩｒからなる群であるＢ構成元素群から選択された１種又は２種類以上との合金で構成された上層と、
   前記上層上に形成された、Ａｕ及びＰｔからなる群であるＣ構成元素群から選択された１種又は２種とで構成された最表層を備え、
   上層の厚みが０．０２μｍ以上３．００μｍ以下であり、
   上層の線長に対する最表層の線長が５０％以上である電子部品用金属材料。
2. 上層の線長に対する最表層の線長が６５％以上である請求項１に記載の電子部品用金属材料。
3. 前記基材と、前記上層との間に、
   Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群であるＤ構成元素群から選択された１種又は２種以上で構成された下層を備え、
   前記下層の厚みが０．０２μｍ以上３．００μｍ以下である請求項１又は２に記載の電子部品用金属材料。
4. 前記上層と、前記下層との間に、前記Ａ構成元素群、前記Ｂ構成元素群及び前記Ｄ構成元素群から選択された１種及び２種以上の合金からなる中層を備え、
   前記中層の厚みが０．０２μｍ以上３．００μｍ以下である請求項３に記載の電子部品用金属材料。
5. 前記基材上に前記Ｄ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後、前記Ｂ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後、前記Ａ構成元素群から選択された１種又は２種を成膜し、その後前記Ａ構成元素群、前記Ｂ構成元素群及び前記Ｄ構成元素群の各元素を拡散し、更にその後前記Ｃ構成元素群から選択された１種又は２種を成膜することで形成されている請求項４に記載の電子部品用金属材料。
6. 前記基材上に前記Ｄ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後、前記Ａ構成元素群から選択された１種又は２種を成膜し、その後、前記Ｂ構成元素群から選択された１種又は２種以上を成膜し、その後前記Ａ構成元素群、前記Ｂ構成元素群及び前記Ｄ構成元素群の各元素を拡散し、更にその後前記Ｃ構成元素群から選択された１種又は２種を成膜することで形成されている請求項４に記載の電子部品用金属材料。
7. 前記拡散が熱処理によって行われた請求項５又は６に記載の電子部品用金属材料。
8. 前記熱処理が、前記Ａ構成元素群の金属の融点以上で行われ、上層に前記Ａ構成元素群から選択された１種又は２種及び前記Ｂ構成元素群から選択された１種又は２種以上の合金層が形成されている請求項５〜７のいずれか一項に記載の電子部品用金属材料。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子部品用金属材料を接点部分に用いたコネクタ端子。
10. 請求項９に記載のコネクタ端子を用いたコネクタ。
11. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子部品用金属材料を接点部分に用いたＦＦＣ端子。
12. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子部品用金属材料を接点部分に用いたＦＰＣ端子。
13. 請求項１１に記載のＦＦＣ端子を用いたＦＦＣ。
14. 請求項１２に記載のＦＰＣ端子を用いたＦＰＣ。
15. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子部品用金属材料を外部接続用電極に用いた電子部品。
16. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子部品用金属材料を、ハウジングに取り付ける装着部の一方側にメス端子接続部が、他方側に基板接続部がそれぞれ設けられ、前記基板接続部を基板に形成されたスルーホールに圧入して前記基板に取り付ける圧入型端子に用いた電子部品。

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