JP4260826B2 - コネクタ用部品 - Google Patents

Description

本発明は、電気・電子等に使用される機構部品において接点すなわち接触により導通を行わせる部位を備えたもの、また、基板等への半田接続のための部位を備えた接点部及び半田接続部を有する部品に関し、より具体的にはコネクタにおけるコンタクトあるいは接触子や端子、外殻用のシェル、ホールドダウンなどのコネクタ用部品に関するものである。

従来、接点部や半田接続部を備えたこの種のコネクタ用部品としては、コネクタのコンタクト、接触子、端子やシェル、ホールドダウン等がある。それらの接点部や半田接続部は、表面に、金や銀、パラジウム、それらの合金などの貴金属類や錫や半田、ニッケルなとの卑金属類が、例えば、金めっきや、パラジウム合金めっき、銀めっき、錫めっき、半田めっき、及びニッケルめっき等などとして、多く用いられている。

特に、シェル、ホールドダウン等において、その接点部はコンタクトと異なり主に信号ではなくグランドをとるあるいは基板とのアースをとるために用いられ、金めっき、錫めっき、半田めっき、ニッケルめっきあるいは鉄合金素材そのものなどが用いられている。

また、基板等への半田付けの必要がある場合には、ニッケルめっきや鉄合金素材では半田付け性が十分ではなく、金、錫や半田めっきが用いられている。

しかしながら、電気的接触信頼性や耐摩耗性、外観状態、半田付け性、半田付け時の這い上がり防止性、耐食性、接触加圧時のウィスカの発生性、加熱時の外観変化（耐熱性）、及び価格等の多くの項目に対して満足がいく表面は得られていない。

特に、金、パラジウム合金、銀めっきなどは、接触性などの大部分の項目には満足できるものであるが、価格的に問題がある。また、半田接続部において、金等は、半田濡れ性が良好なため、半田付け時の半田這い上がり現象があり、接点部を汚染するという問題や、半田量の変化で半田接続部強度が低下するという問題がある。

また、錫や半田めっきに関しては、錫は耐摩耗性が十分ではなく接触による錫の酸化物の発生のし易さから接触圧をより大きくしなければならないという制約がある他、接点嵌合時の接触圧力によりウィスカが発生するという新たな問題が生じている。

さらに、錫や半田めっきでは、基板への半田実装時の加熱工程等により半田接続部以外の部分で黄色や褐色あるいは青色に変色するなとの外観不良となる問題があった。また、表面がヨリなどの凹凸状になるという外観上の問題もあった。

なお、前述のように、ニッケルにおいては、半田付け性に劣るという欠点がある。

そこで、特許文献１には、接点嵌合によって、ウイスカが発生するという問題に関して解決策が示されている。具体的に、特許文献１においては、「金属の薄板を打ち抜き、その平面部にはニッケルめっき層上に錫ニッケル合金めっき層を施し、断面にはニッケルめっき層上に錫ニッケル合金めっき層にさらに錫めっき層を施し、この断面を接点として用いることで、平面部からの錫ウィスカの発生を抑えること、短絡などの問題を防ぐことができる」としている。

しかしながら、特許文献１の断面部の接点においては、錫めっき層を施してあるため、その部分からのウィスカの発生の可能性は排除できないという問題が残る。また、平面部においては、錫ニッケル合金めっき層があるため良好な半田付け性が可能であるとしているが、錫とニッケルの合金のためニッケルが被覆中に存在することになり、純錫や半田に比べ半田付け性は劣ると言える。

また、コンタクトにおける半田付け時の半田の這い上がりに関しては、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４等にその解決策が示されている。具体的に、特許文献２では、端子の一部にその位置の全周を加熱することにより酸化皮膜を設けることで達成できることが開示されている。

また、特許文献３では、ニッケルめっき層の下地の上に金−ニッケルめっきを施し、半田付け部と非半田付け部の間に電磁波を照射することで、金−ニッケルのニッケルを表面に拡散させることで、半田の這い上がり防止が達成できることが示されている。

また、特許文献４では、ニッケル下地上で接点部と端子部においては厚い貴金属めっき層としてそれ以外は薄い皮膜となるようにしたものに、均一に熱処理を施すことにより薄い貴金属層のめっき表面に下地ニッケルを拡散させ、酸化膜を表面に形成させることにより達成できることが開示されている。

また、上述したように、接点部を金めっきとし半田接続部を半田や錫めっきとし、そのめっきの間にニッケル下地などを露出させる部分めっき方法が多用されているが、端子の曲線部分や狭い範囲でのニッケル層を露出させるには非常に精密な工程を必要とし製法が困難で問題を抱えているといえる。

また、特許文献５には、基板などへの半田実装時の加熱工程によって表面外観が変色するという問題に対する方策が開示されている。

具体的に、特許文献５においては、母材上にニッケルなど下地金属が形成されており、その上に錫７５重量％以上１００重量％未満、ニッケルは残部の組成比の表面処理層で０．１μｍ以上０．５μｍ未満の厚さの表面とすることで、表面実装時に良好な半田付け性と十分な耐熱性により見かけ上変色がない状態にすることが開示されている。

因みに、良好な電気接点であり、耐食性はあるものの半田付け性が優れているコンタクト材料としての従来技術としては、特許文献６に開示された技術がある。特許文献６においては、自動車用端子の挿入力低減のため低摩擦係数を達成するために、銅合金上にニッケルと錫の金属間化合物からなる第１層とさらにその上に０．１〜１．２μｍの錫または錫合金めっき層を有する材料とすることが開示されている。

また、特許文献７では、銅合金材の上に０．１μｍ〜０．４μｍ厚さのニッケルと錫の金属間化合物を設けその上に錫がある表面構造を形成することで、耐剥離性、耐熱半田付け性にすぐれた錫めっき銅合金材が開示されている。

特開２００５−１５８３３７号公報、発明の名称「電気コネクタ用端子」 特許第３３６５８８２号公報、発明の名称「電子部品端子の半田上がり防止構造」 特開２００５−１９３３４号公報、発明の名称「半田付け用端子の製造方法」 特開２００６−２２０５号公報、発明の名称「接点と半田付け端子を有する電子部品及びその表面処理方法」 特開平１１−１８９８３５号公報、発明の名称「錫ニッケル合金およびこの合金により表面処理を施した部品」 特許第３７２２１７２号公報、発明の名称「多極端子用錫又は錫合金めっき銅合金及びその製造方法」 特開平４−２３５２９２号公報、発明の名称「錫めっき銅合金材およびその製造方法」

したがって、本発明の技術的課題は、前述したように、電気的接触信頼性や耐摩耗性、外観状態、半田付け性、半田付け時の這い上がり防止性、耐食性、接触加圧時のウィスカの発生性、加熱時の外観変化（耐熱性）、及び価格などの多くの項目に対して満足がいく表面を備えたコネクタ用部品及びそれを用いたコネクタとを提供することにある。

本発明者は、ニッケル層とその上に錫とニッケルの合金層あるいは更に錫層を持った表面により、前述した項目が満足されることを見出し、本発明を為すに至ったものである。

本発明によれば、接点部及び半田接続部の両方を有するコネクタ用部品において、前記部品に用いられる母材上に施されたニッケルめっき層と、前記ニッケルめっき層上に施された錫とニッケルの合金めっき層とを有し、前記合金めっき層は平均組成として、錫が４５原子％〜６０原子％未満で、残部が実質的にニッケルで５５原子％〜４０原子％未満の元素比率からなり、前記接点部は、前記ニッケルめっき層と前記錫とニッケルの合金めっき層とを有し、前記半田接続部は、前記ニッケルめっき層と、前記ニッケルめっき層上に形成された前記合金めっき層と、前記合金めっき層上に形成された錫めっき層との三層構造を有することを特徴とするコネクタ用部品が得られる。

また、本発明によれば、前記コネクタ用部品において、前記ニッケルめっき層は１μｍ以上４μｍ以下のめっき厚で、前記合金めっき層は０．１μｍ以上１μｍ未満のめっき厚であることを特徴とするコネクタ用部品が得られる。

また、本発明によれば、前記コネクタ用部品において、前記錫めっき層のめっき厚は０．０５μｍ〜０．５μｍのめっき厚を有することを特徴とするコネクタ用部品が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのコネクタ用部品を用いたコネクタであって、前記コネクタ用部品を通電部位に用いたことを特徴とするコネクタが得られる。

また、本発明によれば、前記コネクタにおいて、前記コネクタ部品は端子であり、前記端子は、第１接続対象物と接続する前記接点部と、第２接続対象物と接続する前記半田接続部とを有することを特徴とするコネクタが得られる。ここで、本発明において、前記第１の接続対象物は、相手側コネクタであり、第２の接続対象物は基板等であることが好ましい。

本発明に係るコネクタ用部品によれば、電気的接触信頼性や耐摩耗性、外観状態、半田付け性、半田付け時の這い上がり防止性、耐食性、接触加圧時のウィスカの発生性、加熱時の外観変化（耐熱性）、及び価格などの多くの項目に対して満足のいく表面を備えた接触部及び半田付け部を備えたコネクタ用部品とそれを用いたコネクタとを提供することができる。

本発明について更に詳細に説明する。

（ｉ）まず、コネクタ用部品について説明する。

本発明において、コネクタ用部品は、導通のための接点部あるいは半田接続部の少なくとも一方を備えた部品、例えば、コンタクト、端子、シェル等の外殻部品、導通部などを呼ぶ。

図１は、本発明のコネクタ用部品とそれを用いたコネクタの例を示す図である。図１を参照すると、コネクタ１０は、コネクタ用部品を有している。このコネクタ用部品とは、接点部や半田接続部が設けられたコンタクト１１、半田接続部が設けられたシェル２やホールドダウン１３やフック１４などがあるが、それ以外に接点部や半田接続部が設けられた部品や部材も呼ぶ。また、接点部に多用される潤滑剤の使用も本発明に適用することに問題はない。

（ｉｉ）次に、コネクタ用部品の接点部について説明する。

通常、接点部などにおいて電気的導通を可能とすることにより、コネクタの接触子において、電気信号などを通すこと、シェルやホールドダウンにおいてはグランドをとるなどの役割を担っている。

また、コネクタにおいては、嵌合を繰り返すため、摩耗などによる表面の変化においても安定な接触状態を保つ必要がある。

本発明のコネクタ用部品では、接点部は母材上に下地としてニッケルめっき層があり、その上に形成された錫とニッケルによる合金めっき層の二層構造の皮膜構成から成り立っている。ここで、母材は、金属素材でも良いし、樹脂などのプラスチック素材でも良い。その上のニッケルめっき層は、電解あるいは無電解めっきによって設けたものである。

本発明の接点部の母材上にニッケルめっき層とその上の錫とニッケルによる合金めっき層が施された表面は、錫めっき接点や金めっき接点より表面硬度が大きく、これにより接触摺動時の摩擦係数を小さく、また、摩耗量を少なくできる。

一般に、錫においては、そのめっき厚さを厚くすることで、錫の柔らかさの効果により摩擦係数をある程度小さくすることができるが、本発明と同等の薄い厚さにした場合この効果は減少し、また、激しい酸化により酸化物の接触部への介在が起こり電気的導通も不安定となり接点として満足できない。また、ニッケル層のみでの接触摺動では、摩擦係数が大きくなり、また摩耗量も大きい。そして、表面の掘り起しが生じている。

しかしながら、本発明のコネクタ用部品の接点部のように、ニッケルめっき層の表面に錫とニッケルの合金めっき層が存在するとこの掘り起しが軽減され、なめらかな表面となることが、本発明者によって見出された。

また、一般に、錫とニッケルの合金めっき層は貴金属と異なり、表面に薄い酸化膜が生じる。この酸化膜はニッケルなどでは、進行性があり酸化膜の厚さがより厚くなり接点の表面として問題が生じやすい。

しかしながら、本発明のコネクタ用部品の接点部においては、表面の錫とニッケルの合金めっき層は、進行性が小さくそれほど大きくない接触圧力においてもこの酸化膜は除去でき安定な電気的導通が行えることが判明した。

また、本発明において、下地のニッケルめっき層も酸化反応から保護される利点があり、接点としてより有利な状況にあると言える。

ところで、錫とニッケル合金めっきは、従来では装飾などに用いられているが、このめっき皮膜は硬い反面非常に脆いという性質を持っている。このため、たとえば、錫５０原子％とニッケル５０原子％の皮膜において１μｍ以上となると、接触摺動や少しの曲げにより接触面やその周辺に亀裂が入り接点として問題が生じることがわかった。

本発明では、下地のめっき層の厚さと、合金めっき層の組成と、めっき厚とを鋭意検討した結果、下地のニッケルめっき層は１μｍ以上から４μｍ以下の範囲であることが好ましいことが判明した。また、ニッケルめっき層上の錫とニッケルの合金めっき層は、層中の平均組成として錫４５原子％以上より６０原子％未満でニッケルは残部として５５原子％以上より４０原子％未満である元素比率であることが好ましく、厚さは０．１μｍ以上から１μｍ未満の範囲であることが好ましいことが判明した。本発明では、この構成により、摺動による亀裂などの弊害が生じないことが判明した。

また、本発明の合金めっき層の厚さと、表面の皮膜脆性と耐摩耗性から最適には０．３μｍから０．６μｍの範囲内であるのが望ましい。また、合金組成は、上記範囲内の比率内であれば問題ないが、下地のニッケルめっき層に近い皮膜部分では錫比率が小さく、最表面に近いほど錫比率が大きい状態となる濃度傾斜あるいは階段的濃度変化となっていてもよい。

さらに、本発明の接点部の表面では、耐食性もあり腐食発生による接点障害が起こりにくい利点もある。

また、従来において、錫めっきや半田めっき接点部では、接触加圧においてウィスカが発生するという問題がある。即ち、錫や半田では皮膜内部の応力と室温付近での再結晶化挙動によって、ウィスカが発生しやすいという問題があった。そして、鉛フリー半田化の推進により接触時の圧力においてもウィスカが発生するという問題が生じている。これは、リフローにより応力を緩和しても排除しきれない状況である。

本発明のコネクタ用部品の接点部の表面では、錫とニッケルの合金めっき層であるためにウィスカの発生はなく、狭ピッチの端子配列におけるウィスカによる短絡という問題を解決できる利点がある。その理由としては、錫を用いた接点部の表面では、接触などの加圧負荷によって、表面の錫に大きな圧力負荷がかかり、それにより錫の応力緩和が発生する。その過程で錫の再結晶化が生じウィスカとなるといわれている。詳しくは判明していないが、本発明で錫とニッケルの合金めっき層を用いることで、錫成分の割合が少なくなることによって再結晶化の割合も少なく皮膜内に吸収されやすいことが考えられる。さらに、本発明の錫とニッケルの合金においては、組織が錫とは異なるため再結晶化そのものが生じないことなどが推測される。これにより、本発明の接点では、ウィスカの発生を低減できる。

また、端子の相手方としてフレキシブルプリント基板やフレキシブルフラットケーブルなどが用いられる場合は、この接点部にも本発明を適用すればよい。

また、本発明の接点部での表面は、脆性の問題もないため、導通の機能としての基板への圧入のための表面や電線の結線のための部位にも使用可能である。

本発明では、接点部に、錫の含有量の少ない錫−ニッケル合金めっき層であり、この合金めっき層は組織的には、準安定相を主体としていると言われ、熱的処理により生成された金属間化合物とは異なり、変色が少ないという利点を有している。

（ｉｉｉ）次に、コネクタ部品の半田接続部について説明する。

本発明のコネクタ用部品の半田接続部は、母材上に下地としてニッケルめっき層があり、その上に、上地として錫とニッケルの合金めっき層があり、さらにその上に錫のめっき層がある三層構造の皮膜構成から成り立っている。

ここで、本発明において、上記半田接続部における下地のニッケルめっき層は、接点部と同様に、１μｍ以上から４μｍ以下の範囲であることが好ましい。

また、錫とニッケルによる合金めっき層は、金属間化合物とは異なり主に準安定相であるとされ組織的に異なるもので、層中の平均組成として錫４５原子％以上より６０原子％未満ニッケルは残部であり５５原子％以上より４０原子％未満である元素比率であることが好ましく、厚さは０．１μｍ以上から１μｍ未満の範囲であることが好ましい。

また、コネクタ端子やシェルにおいては、基板などへの実装のため良好な半田付け性が要求される場合がある。このためには通常、半田めっきや錫めっきが最表面に用いられる。

本発明においては、母材上の下地であるニッケルめっき層が存在するために、その上に上地としての錫とニッケルによる合金めっき層上のさらに上の最表面に錫めっき層が形成される。そのような二層構造の上に形成される錫めっき層の場合は、通常の錫めっき層よりも薄くてすみ、厚さが０．０５μｍ以上０．５μｍ以下の範囲で設けられる。本発明の錫めっき層は、二層構造上に形成されているので、それよりもより厚い錫めっきと同等の半田付け性が得られることが判明した。最適には、錫めっき層は０．２μｍ以上が良いが０．５μｍ以下で十分な性能が得られる。

（ｉｖ）次に、コネクタ用部品の接点部及び半田接続部以外の部分について説明する。

本発明における接点部と半田接続部以外の表面において問題となるのは、コネクタの端子における半田付け時の這い上がり現象であり、シェルにおける外観状態である。

最近、コネクタは搭載製品の小型に対応するため形状的に小型化されてきている。このため、端子においても、半田接続部と接点部との間が接近してきている。

半田付け時での半田濡れ性が良好な場合に、接点部への半田汚染と半田接続部での半田量の不足が生じ接点と半田部それぞれに問題が生じる。

本発明による半田接続部と接点部と半田接続部以外の表面との間には、半田濡れ性に差があることが見出され、これにより特にバリヤー層などを設けなくても半田這い上がりを防止できることが判明した。

この半田濡れ性の差は、半田接続部の表面の錫めっき層と接点部と半田接続部以外の表面の錫とニッケルの合金めっき層での酸化状態の差といえる。

ところで、一般にコネクタなどに用いられるシェルでは、半田付け実装時の熱処理工程により変色やヨリと呼ばれる凹凸表面などが生じるという問題が発生している。

特に、錫めっきや半田めっきにおいては、黄色や褐色系あるいは青や干渉色系の変色が生じる。また、厚い皮膜の場合ははっきりとしたヨリが生じる。

これによりコネクタ用部品はもとより、コネクタ製品の価値を損ねることになる。このため、特に半田付けを行わない場合には、ニッケルめっきや鉄合金素材そのものを適用するという方法が用いられている。

しかし、本発明のコネクタ用部品は、上記接点部および半田接続部表面範囲以外の表面領域に関しては、接点部と同じ表面状態であることが好ましい。その理由は、上記接点部および半田接続部の表面範囲以外の表面領域で基板への圧入や電線への結線のための部位に関しては、接点と同様な導通機能が要求されることから接点部と同じ表面状態であることが適当である。

即ち、本発明における接点部と半田接続部以外の表面である母材上に、下地としてニッケルめっき層があり、その上に錫とニッケルによる合金めっき層の皮膜が設けられた構成である。ニッケルめっき層は１μｍ以上から４μｍ以下の範囲であり、錫とニッケルによる合金めっき層は層中の平均組成として錫４５原子％以上より６０原子％未満で、ニッケルは残部として５５原子％以上より４０原子％未満である元素比率であり、厚さは０．１μｍ以上から１μｍ未満の範囲である表面構成により、表面状態の問題を解決できることを、本発明者は見出した。

本発明のニッケルめっき層とその上の錫とニッケルの合金めっき層の二層構造によれば、半田付けなどの加熱工程により外観的にまったく変化しないか、あるいは明度にわずかの変化があるだけで、変色することはない。

（ｖ）次に、下地のニッケルめっき、上地の錫とニッケルの合金めっき、及び錫めっき方法について説明する。

本発明のコネクタ用部品の接点部及び半田接続部を構成する錫とニッケルの合金めっき層の形成には、電気めっき法や無電解めっき法が使える。

電気めっき法ではパルス波も有効に使える。また、めっき浴の種類においてもピロリン酸浴やフッ化物浴、硫酸浴、アルカンまたはアルカノールスルホン酸浴も使えるが、上記組成比率の層が形成できれば、限定されるものではない。

また、本発明のコネクタ用部品の接点部及び半田接続部を構成するニッケルめっき層については、通常行われているスルファミン酸系や硫酸系などのめっき浴が使用可能で、形成方法についても同様に電気めっき法や無電解めっき法が使えるが、層が形成できれば、これらの方法に限定されるものではない。また、ニッケルめっき浴種にも限定されない。

本発明のコネクタ用部品の半田接続部の最表面を構成する錫めっき層についても同様に、アルカンまたはアルカノールスルホン酸浴や硫酸浴、ピロリン酸浴などが用いられる。また、無光沢、半光沢の外観を問わず適用できる。

（ｖｉ）本発明のコネクタ部品の利点について説明する。

本発明によれば、半田接続部では母材上にニッケルめっき層を設けその上に錫とニッケルによる合金めっきの層を設けさらに錫の層を設けることにより、良好な半田付けが達成されるが、接点部を含むそれ以外の部分では母材上にニッケルめっき層を設け更に、錫とニッケルによる合金めっきの層を設けたのみの構成となっているため、接触安定性や耐食性は良好ではあるが、半田付け性は、半田接続部に比べ劣っている。

このため、本発明の接点部では、半田の這い上がりが抑制され、接点部への汚染や半田端子部での半田量の減少が防止されることになる。すなわち、加熱などの後工程を加える必要がないという利点がある。

また、従来技術において、接点部を金めっきとし半田接続部を半田や錫めっきとし、そのめっきの間にニッケル下地などを露出させる部分めっき方法が多用されているが、端子の曲線部分や狭い範囲でのニッケル層を露出させるには非常に精密な工程を必要とし製法として問題を抱えているといえる。

しかしながら、本発明においては、半田接続部の錫めっき範囲のみを制御するだけでよく微小域のニッケル層の帯を生成する精密な加工工程を必要としない利点もある。

なお、本発明におけるコネクタ用部品は、上記の機能を必要とするその他の例えばリードフレームやＦＦＣ、ＦＰＣなどにも適用可能である。

以下、本発明の実施例について説明する。

（Ｉ）本発明のコネクタ用部品の各種の試験及び評価について説明する。

（ａ）まず、外観検査について説明する。外観は、処理後の試料を目視と実体顕微鏡５０倍で観察した。

皮膜の脆性におけるクラックの発生有無の試験は、ばね用リン青銅の平板クーポン（１０×２０×０ ３ｔｍｍ）を用い、その平板の一方を固定し、自由なるもう一方を２５度の角度になるように曲げることで行った。曲がる部分は平板の中央となるようにした。観察は走査電子顕微鏡により１０００倍で観察した。クラックのないものを○、少しでもあるものを×とした。

（ｂ）次に、接点部の接触信頼性試験について説明する。

接点部としての接触信頼性は摩擦摩耗評価を行なうことで実施した。図２に示すようなＵ字型テストピースを用い、一方（上部）を固定側試料１、他方を固定側試料に対して、９０度交差して、接触しながら摺動する可動側試料２とした。テストピースの材質は、ばね用リン青銅とした。摩擦摩耗試験条件は摺動距離：往復３．０ｍｍ、摺動スピート：１．０ｍｍ／ｓ、接触荷重：０．９８Ｎ、試験温度：２５℃とした。摺動回数は、５０回とした。試験開始と試験後及び試験中の接触抵抗を測定し、また摺動中の動摩擦係数を測定し評価した。

（ｃ）次に、接点部の耐食性評価試験について説明する。

耐食性は、塩水噴霧試験を行なうことで調べた。耐食性評価試験に用いたサンプルは、ばね用リン青銅の平板クーポン（１０×２０×０．３ｔｍｍ）を用いた。試験条件は、塩水濃度５±１重量％、温度：３５±２℃、試験時間：４８時間とした。評価としでは、試験後５０倍程度で表面を観察し、良好な場合を○、やや腐食が見られる場合を△、多くの腐食が見られる場合を×とした。

（ｄ）次に、接点部の接触時のウィスカ発生性の評価について説明する。ウィスカ発生性は、加圧試験を行なうことで調査した。

まず、ばね用リン青銅の平板クーポン（１０×２０×０．３ｔｍｍ）を用い、その平面に対して、垂直に直径４ｍｍの半球形をしたリン青銅のプローブを押し付けることで加圧した。加圧の荷重は３．４７Ｎで加圧保持の時間は７日間とした。

（ｅ）次に、半田接続部の半田付け性の評価について説明する。

半田接続部の半田付け性は、メニスコグラフ法によりゼロクロスタイムを測定した。装置はレスカ社のソルターチェッカ−ＳＡＴ−５０００を用いた。半田付け用のサンプルは、黄銅の平板クーポン（４×１５×０．２ｔｍｍ）を用いた。溶融半田材は、千住金属工業製Ｍ７０５、Ｓｎ−３重量％Ａｇ−０．５重量％Ｃｕとし、フラックスは千住金属工業製スパークルフラックス ＳＲ−１２ タイプＲＭＡを用いた。試験条件は、半田温度：２５０℃で、浸漬時間：５秒、浸漬速度：５ｍｍ／ｓとした。また、半田付け試験の前にサンプルを加速エージングとしてプレッシャ・クッカー・テストに１００％ＲＨ，１０５℃，４時間の条件で行った。

（ｆ）最後に接点部と半田接続部以外の部位での加熱変色性の評価試験について説明する。

この試験では、恒温試験槽にサンプルを入れその外観の変化と表面凹凸の状態を調べた。サンプルは、ばね用リン青銅の平板クーポン（１０×２０×０．３ｔｍｍ）を用いた。試験温度は、２６０℃、試験時間は３分とした。

（ＩＩ）上記各種試験・評価（ａ）〜（ｆ）に用いた各試料について説明する。

（実施例１）
本発明の実施例１の試料として、上記ばね用リン青銅の平板クーポンに下地ニッケルめっきを３．０μｍ施し、次に錫とニッケルの合金めっき層０．３μｍを施した。この合金めっきは、層の平均組成として錫５６原子％ニッケル４４原子％のものであった。

（実施例２）
本発明の実施例２の試料として、実施例１と同様にばね用リン青銅の平板クーポンに下地ニッケルめっきを２．０μｍを施し、次に錫とニッケルの合金めっき層０．６μｍを施した。この合金めっきは、層の平均組成として錫５０原子％ニッケル５０原子％のものであった。

（実施例３）
本発明の実施例３の試料として、実施例１と同様にばね用リン青銅の平板クーポンに下地ニッケルめっきを３．５μｍを施し、次に錫とニッケルの合金めっき層０．１μｍを施した。この合金めっきは、層の平均組成として錫４７原子％ニッケル５３原子％のものであった。

（実施例４）
本発明の実施例４の試料として、実施例１と同様にばね用リン青銅の平板クーポンに下地ニッケルめっきを１．５μｍを施し、次に錫とニッケルの合金めっき層０．５μｍを施した。この合金めっきは、層の平均組成として錫５６原子％、ニッケル４４原子％のものであった。更にその上に、錫めっきを０．１μｍ施した。

（実施例５）
本発明の実施例５の試料として、実施例１と同様にばね用リン青銅の平板クーポンに下地ニッケルめっきを３．０μｍを施し、次に錫とニッケルの合金めっき層０．３μｍを施した。この合金めっきは、層の平均組成として錫５０原子％、ニッケル５０原子％のものであった。更にその上に、錫めっきを０．３μｍ施した。

（実施例６）
本発明の実施例６の試料として、実施例１と同様にばね用リン青銅の平板クーポンに下地ニッケルめっきを２．０μｍを施し、次に錫とニッケルの合金めっき層０６μｍを施した。この合金めっきは、層の平均組成として錫４８原子％ニッケル５２原子％のものであった。更にその上に、錫めっきを０．０５μｍ施した。

（比較例１）
比較例１の試料として、実施例１と同様にばね用リン青銅の平板クーポンに下地ニッケルめっきを３．０μｍを施し、次に硬質金めっきを０．３μｍ施した。

（比較例２）
比較例２の試料として、実施例１と同様にばね用リン青銅の平板クーポンに下地ニッケルめっきを３．０μｍを施し、次に錫めっきを０．３μｍ施した。

（比較例３）
比較例３の試料として、実施例１と同様にばね用リン青銅の平板クーポンに下地ニッケルめっきを３．０μｍを施し、次に錫めっきを２．０μｍ施した。

（比較例４）
比較例４の試料として、実施例１と同様にばね用リン青銅の平板クーポンにニッケルめっきを３．０μｍを施した。

（比較例５）
比較例５の試料は、下地ニッケルめっきを３．０μｍを施し、次に錫とニッケルの合金めっき層１．５μｍを施した。この合金めっきは、層の平均組成として錫５０原子％ニッケル５０原子％のものであった。

（比較例６）
比較例６の試料は、下地ニッケルめっきを３．０μｍを施し、次に錫とニッケルの合金めっき層０．５μｍを施した。この合金めっきは、層の平均組成として錫３５原子％ニッケル６５原子％のものであった。

（比較例７）
比較例７の試料は、下地ニノケルめっきを３．０μｍを施し、次に錫とニッケルの合金めっき層０．６μｍを施した．この合金めっきは、層の平均組成として錫７０原子％ニッケル３０原子％のものであった。

（比較例８）
比較例８の試料は、下地ニッケルめっきを２．０μｍを施し、次に錫とニッケルの合金めっき層０．６μｍを施した。この合金めっきは、層の平均組成として錫３０原子％ニッケル７０原子％のものであった。更にその上に、錫めっきを０．１μｍ施した。

上記実施例１〜６、比較例１〜８のサンプル作製においては、ニッケルめっきの作製については、スルファミン酸ニッケル浴を用い、応力調整剤として前田化学製のＳＣ剤を添加したものを用いた。

また、対極には、住友金属鉱山製のＳＫニッケルを用いた。電流密度を１０Ａ／ｄｍ^２とし、浴温度を６０℃とした。

また、錫とニッケルの合金めっきの作製では、錫を塩化錫、ニッケルを塩化ニッケルとして添加した浴に鎔化剤としてヒロリン酸とグリシンを添加し、５５℃で電流密度０．２から２．０Ａ／ｄｍ^２の範囲でめっきした。組成比の変化は主に浴中の錫とニッケルの濃度の変化により行なった。また、対極は白金−チタンの板を用いた。

また、錫めっきでは、メタンスルホン酸浴に半光沢剤として石原薬品製のＰＦ−０９５Ｓを添加した。浴温度を４０℃とし電流密度を１．０から２．０Ａ／ｄｍ^２の範囲でめっきした。対極には錫板を用いた。

さらに、金めっきでは、コバルトを添加した酸性硬質金めっき浴を用い、浴温度４５℃、電流密度５．０Ａ／ｄｍ^２としてめっきした。対極は白金−チタン板を用いた。

（ＩＩＩ）上記各試験・評価の結果について説明する。

上記（ａ）における外観状態の観察結果を下記表２に示した。実施例の中では、例５が白色の無光沢であったが、錫の厚さに依存していると言える。比較例では、例７か灰色系の無光沢となり見劣りのするものであった。曲げ試験によるクラック発生の有無についても表２に示した。比較例の５，６，８でクラックが観察された。錫とニッケルの合金の組成比と厚さに依存することかわかる。

また、上記（ｂ）の摩擦摩耗評価の結果を下記表１及び図２を示している。また、下記表１では、摺動開始前の接触抵抗値、摺動５０回後の接触抵抗値および摺動中の最大抵抗値を示した。図２は、摺動開始から５０回までの動摩擦係数を示している。

図２及び表１に示すように、実施例１および比較例１，４は摺動開始から終了まで接触抵抗値は安定している。比較例２，３では摺動中の接触抵抗値が非常に大きく変動し、比較例３では５０回後接触抵抗値が上昇している。動摩擦係数では、実施例１では０．３から０．４の間で低く安定している。また、比較例３では０．４から０．５の間にあり低いが徐々に大きくなっている。その他はより大きな動摩擦係数となっている。このように、実施例１では接触抵抗値も安定でまた動摩擦係数も低く接点部としてすぐれていると言える。

上記（ｃ）の耐食性評価としての塩水噴霧試験結果を下記表２に示した。下記表２に示すように、実施例１と３は腐食の発生が見られず良好であった。また、比較例２と３では錫の犠牲的腐食が見られ、特に比較例２では錫膜が大部分消失していた。比較例１と４でも腐食物が発生していた。

上記（ｄ）の加圧試験の結果を下記表２に示した。また、実施例２の加圧後の表面の金属組織を図４に比較例３の加圧後の表面の金属組織を図５に夫々示した。

図４に示す実施例２ではウィスカの発生は見られなかったが、図５に示す比較例３では発生が見られた。

上記（ｅ）の半田付け性でのゼロクロスタイムの結果を下記表２に示した。

下記表２に示すように、実施例４，５，６では５秒以内となっており、特に実施例５では１秒以内と非常に良好であり、比較例３と同等である。また、実施例１と比較例４では５秒以上であり、特に比較例４では、半田付け後の表面で半田未着の部分が多かった。比較例８では、４５秒となり、錫とニッケルの合金の組成で錫分か少なくなると半田付け性か悪くなることがわかる。

上記（ｆ）の加熱試験での結果を下記表２に示した。下記表２に示すように、実施例２，３では変色もヨリなどの表面凹凸はなかった。一方、比較例２では変色は少なかったが、ヨリが発生していた。また、比較例３では褐色系の変色とヨリが発生していた。

以上、本発明により下記のような効果が確認された。

（ア）接点部において、安定な接触抵抗を維持し、摩擦係数も小さく接点の挿抜性にすぐれ、耐腐食性が良く、接点における接触により、ウィスカの発生がなく隣接端子との短絡問題がない。

（イ）また、接点部と半田接続部位以外の領域において熱的環境においても外観の変化がほとんどなく、耐腐食性が良い。

（ウ）さらに、半田接続部位においては、半田接続部において良好な半田付け性があり、端子での半田付け時に、半田付け性の差により、半田這い上がりを抑制できる。

（エ）また、そのほかに、表面硬度が硬いためにコンタクトのインシュレーターなどへの圧入組み立て時にハリなど金属カスが出にくい。

以上、本発明を適用した代表的なコネクタを図１に示したが、本発明は接点部や半田接続部が必要とされる場合には、コネクタのコンタクトやシェル、ホールドタウン以外の他の部品、部材にも適用できる。また、接点部に多用される潤滑剤の使用も本発明に適用することに問題はない。

以上の通り、本発明のコネクタ用部品は、小型のコネクタの電気接続部に適用される。

本発明のコネクタ用部品とそれを用いたコネクタの例を示す斜視図である。 本発明のコネクタ用部品の摩擦摩耗評価の一例の説明に供せられる図である。 本発明のコネクタ用部品の摩擦摩耗評価の結果の一例を示す図である。 本発明のコネクタ用部品の加圧試験の結果の一例を示す顕微鏡写真である。 比較例に係るコネクタ部品の加圧試験結果の一例を示す顕微鏡写真である。

Claims (5)

1. 接点部及び半田接続部の両方を有するコネクタ用部品において、前記部品に用いられる母材上に施されたニッケルめっき層と、前記ニッケルめっき層上に施された錫とニッケルの合金めっき層とを有し、前記合金めっき層は平均組成として、錫が４５原子％〜６０原子％未満で、残部が実質的にニッケルで５５原子％〜４０原子％未満の元素比率からなり、
   前記接点部は、前記ニッケルめっき層と前記錫とニッケルの合金めっき層とを有し、
   前記半田接続部は、前記ニッケルめっき層と、前記ニッケルめっき層上に形成された前記合金めっき層と、前記合金めっき層上に形成された錫めっき層との三層構造を有することを特徴とするコネクタ用部品。
2. 請求項１に記載のコネクタ用部品において、前記ニッケルめっき層は１μｍ以上４μｍ以下のめっき厚で、前記合金めっき層は０．１μｍ以上１μｍ未満のめっき厚であることを特徴とするコネクタ用部品。
3. 請求項１に記載のコネクタ用部品において、前記錫めっき層のめっき厚は０．０５μｍ〜０．５μｍのめっき厚であることを特徴とするコネクタ用部品。
4. 請求項１乃至３の内のいずれか一つに記載のコネクタ用部品を用いたコネクタであって、前記コネクタ用部品を通電部位に用いたことを特徴とするコネクタ。
5. 請求項４に記載のコネクタにおいて、前記コネクタ部品は端子であり、前記端子は、第１接続対象物と接続する前記接点部と、第２接続対象物と接続する前記半田接続部とを有することを特徴とするコネクタ。