JP5851231B2

JP5851231B2 - 部品

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Publication number: JP5851231B2
Application number: JP2011280750A
Authority: JP
Inventors: 直人雨宮; 智赤田
Original assignee: JST Mfg Co Ltd
Current assignee: JST Mfg Co Ltd
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: CN103178371A; CN103178371B; JP2013129881A

Description

本発明は、Ｓｎ又はＳｎ合金によって表層のめっき層が形成された金属製の部品に関する。

金属材料で形成された部品に対しては、腐食を抑制するため、表面にめっき層が形成されることがよく行われる。そして、Ｐｂ（鉛）の使用を原則として禁止するＲｏＨＳ指令が欧州において発動されたこと及び環境負荷の軽減を図る観点から、近年、電子部品等の各種金属製の部品において、めっき層の材料として、Ｐｂ（鉛）を含有する従来の材料に代えて、Ｓｎ（錫）又はＳｎ合金を主成分とする鉛フリー材料が使用されている。しかしながら、部品の表面にＳｎ又はＳｎ合金を被覆するめっき層を形成すると、ウィスカと呼ばれる針状結晶が発生してしまい易いという問題がある。とくに、電子部品の場合、長く成長したウィスカが、電気的な短絡を誘発してしまう虞がある。

一方、部品の表面においてＳｎ又はＳｎ合金のめっき層の代わりに金めっき層を形成することで、ウィスカ発生の問題を回避することができる。しかしながら、金は、高価であるため、製造コストの上昇を招いてしまうという問題がある。そのため、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層においてウィスカの発生を抑制する技術の開発が望まれている。

上記に対し、特許文献１においては、部品における銅製の基材の表面にＳｎめっきを行った後に、この部品に対してリフロー炉を通過させるリフロー処理を施すことで、ウィスカの発生を抑制する方法が開示されている。Ｓｎめっき後にリフロー処理が施されることで、Ｓｎが一旦溶融することになる。これにより、Ｓｎめっき層中における残留応力が低減され、ウィスカの発生が抑制されるものと考えられる。

特開２０１１−１１１６６３号公報

特許文献１においては、Ｓｎめっき後にリフロー処理を施すことでウィスカの発生を抑制する方法が開示されている。しかしながら、リフロー処理が施されると、めっき層中のＳｎ又はＳｎ合金が、部品表面の形状等の要因により、溶融した際に表面張力によって凝集し易くなり、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層の厚みにむらが生じ易くなってしまう。これにより、Ｓｎ又はＳｎ合金と母材又は下地めっき層の金属との合金層が露出或いは酸化し易くなってしまうという問題がある。とくに、実装処理が施される電子部品等のようにはんだ付けが行われる部品の場合、上記の問題は、はんだ濡れ性の低下の要因となってしまう。

また、部品によっては、その表面のＳｎめっき層を外部の他の部材が摺動したり加圧したりする状態で用いられることが多い。このため、そのような部品においては、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層に対して作用する外力の影響によって、Ｓｎ又はＳｎ合金が局所的に掻き集められるように変形及び変位し、Ｓｎ又はＳｎ合金の凝集が発生してしまい易い。そして、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層では、上記のような凝集が発生すると、ウィスカの発生及び成長が促進されてしまい易い傾向がある。そして、特許文献１に開示された部品のように、リフロー処理が施された部品であっても、上記のように、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層に対して作用する外力の影響によって、ウィスカの発生及び成長が促進されてしまい易い傾向があり、更なる抑制が望まれる状況にある。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層の厚みにむらが生じてしまうことを抑制でき、Ｓｎ又はＳｎ合金によって形成された表層のめっき層に対して外力が作用する場合であってもウィスカの発生及び成長を抑制することができる、部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る部品は、表面にめっき層が形成された部品であって、金属材料で形成された本体部と、前記本体部の表面を被覆するように形成され、又は、前記本体部の表面を被覆するように形成された下地めっき層の表面を被覆するように形成された、ポーラスめっき層と、Ｓｎ又はＳｎ合金によって前記ポーラスめっき層の表面を被覆するように形成されるとともに、外部に対して露出する表層めっき層と、を備え、前記ポーラスめっき層は、穴及び空隙の少なくともいずれかとして設けられたポーラス構造が分散して形成された多孔質体として構成され、前記表層めっき層は、前記ポーラスめっき層の表面において分散しているとともに前記ポーラスめっき層の表面において形成された前記ポーラス構造を覆うように形成されていることを特徴とする。

この構成によると、部品の本体部を構成する母材の金属は、直接に又は下地めっき層を介して、多孔質体としてのポーラスめっき層で被覆される。そして、ポーラスめっき層の表面に、Ｓｎ又はＳｎ合金によって形成された表層めっき層が被覆される。更に、表層めっき層は、ポーラスめっき層の表面に分散するポーラス構造を覆ってポーラスめっき層を被覆するように形成される。

上記により、表層めっき層に対して外部の他の部材が摺動或いは加圧等することで外力を作用させる場合であっても、表層めっき層におけるＳｎ又はＳｎ合金の凝集を抑制することができる。即ち、表層めっき層に外力が作用した場合、表層めっき層における外力が作用した部分及びその近傍のＳｎ又はＳｎ合金の少なくとも一部は、変形及び変位する。そして、変形及び変位するＳｎ又はＳｎ合金の一部は、ポーラスめっき層の表面のポーラス構造に対して埋め込まれることになる。これにより、表層めっき層に対して外力が作用する場合であっても、表層めっき層のＳｎ又はＳｎ合金が局所的に掻き集められて凝集してしまうような状態が発生することが抑制される。そして、表層めっき層のＳｎ又はＳｎ合金の凝集が抑制されることで、ウィスカの発生及び成長が抑制されることになる。

また、表層めっき層に外力が作用した際にポーラス構造に埋め込まれるようにＳｎ又はＳｎ合金が変形及び変位するため、外力が作用することで発生する応力も低減されることになる。これにより、表層めっき層における外力が作用した部分の残留応力も低減され、ウィスカの発生及び成長も抑制されることになる。

また、上記の部品によると、ポーラスめっき層を形成するとともに更にそのポーラス構造の表面にＳｎ又はＳｎ合金の表層めっき層をポーラス構造を覆うように形成する構成によって、表層めっき層に対して外力が作用する場合であってもウィスカの発生及び成長が十分に抑制される。このため、Ｓｎ又はＳｎ合金の表層めっき層を形成した後に、ウィスカ対策としてのリフロー処理を施すことが不要となる。これにより、表層めっき層中のＳｎ又はＳｎ合金が溶融によって凝集してしまうことが防止されることになり、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層の厚みにむらが生じてしまうことが抑制されることになる。よって、Ｓｎ又はＳｎ合金と母材又は下地めっき層の金属との合金層が露出或いは酸化しやすくなってしまうことを抑制できる。更に、はんだ付けが行われる部品である場合であっても、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層の厚みにむらが生じることが抑制されるため、はんだ濡れ性の低下が生じることも抑制できる。

従って、上記の構成によると、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層の厚みにむらが生じてしまうことを抑制でき、Ｓｎ又はＳｎ合金によって形成された表層のめっき層に対して外力が作用する場合であってもウィスカの発生及び成長を抑制することができる、部品を提供することができる。

本発明に係る部品は、他の部材に対して電気的に接続される電気接点部を有するとともに表面にめっき層が形成された電子部品として設けられていることが好ましい。

コネクタ、端子、スイッチ、或いはリレー、等のように、他の部材に対して電気的に接続される電気接点部を有する電子部品は、表層のめっき層に対して外力が作用する環境で用いられることが多い。しかし、上記の構成の電子部品は、Ｓｎ又はＳｎ合金によって形成された表層のめっき層に対して外力が作用する場合であってもウィスカの発生及び成長を抑制することができる。また、ウィスカの発生及び成長が抑制されるため、上記の構成の電子部品によると、ウィスカによって電気的な短絡が誘発されてしまうことも抑制される。

尚、電気接点部を有する電子部品に対してウィスカ対策としてのリフロー処理が施された場合、凸状に形成された電気接点部の表面において、溶融したＳｎ又はＳＮ合金が表面張力によって盛り上がって厚くなってしまい易いという問題がある。この場合、更に、電気接点部においてウィスカが成長し易くなってしまうという問題がある。しかし、上記の構成の電子部品によると、ウィスカ対策としてのリフロー処理が不要であり、電気接点部におけるウィスカの発生及び成長も抑制されることになる。

また、上記の構成の電子部品は、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層の厚みにむらが生じることが抑制される。このため、Ｓｎ又はＳｎ合金と母材又は下地めっき層の金属との合金層が露出或いは酸化しやすくなってしまうことを抑制でき、はんだ濡れ性の低下が生じることも抑制できる。

本発明に係る部品は、前記ポーラスめっき層を形成する金属は、Ｎｉ又はＮｉ合金であることが好ましい。

この構成によると、ポーラスめっき層が、表層めっき層を形成するＳｎ又はＳｎ合金に対して、イオン化傾向の差が小さい、即ち、標準電極電位差が小さい、Ｎｉ又はＮｉ合金で形成される。このため、ポーラスめっき層と表層めっき層との間において、電池の形成が抑制され、腐食の発生が抑制される。

本発明に係る部品は、前記下地めっき層が備えられ、前記下地めっき層と前記ポーラスめっき層とが、同じ金属によって形成され、又は、同じ金属の合金によって形成され、或いは、一方が所定の金属によって形成されるとともに他方がその所定の金属を含む合金によって形成されていることが好ましい。

この構成によると、下地めっき層とポーラスめっき層とが、同じ金属同士、又は、同じ金属の合金同士、或いは、所定の金属とその合金とによって形成される。このため、下地めっき層とポーラスめっき層との間において、電池の形成が抑制され、腐食の発生が抑制される。また、下地めっき層が設けられるため、母材の金属が露出してしまうことが確実に防止される。

本発明によると、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層の厚みにむらが生じてしまうことを抑制でき、Ｓｎ又はＳｎ合金によって形成された表層のめっき層に対して外力が作用する場合であってもウィスカの発生及び成長を抑制することができる、部品を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る部品である端子がコネクタにおいて取り付けられた状態を示す断面図である。図１に示す端子の表面における一部の断面について模式的に拡大して示す模式拡大断面図である。図１に示す端子の表面に外力が作用したときにおける表層めっき層の変形挙動を模式的に拡大して示す模式拡大断面図である。比較例に係る端子であってウィスカ発生状況確認試験が行われた端子の電気接点部のＳｎめっき層の表面を撮影したＳＥＭ写真の画像を示す図である。実施例に係る端子であってウィスカ発生状況確認試験が行われた端子の電気接点部の表層めっき層の表面を撮影したＳＥＭ写真の画像を示す図である。実施例に係る端子であってウィスカ発生状況確認試験が行われた端子の電気接点部の表層めっき層の表面を撮影したＳＥＭ写真の画像を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本実施形態の説明においては、コネクタ用の端子として構成された電子部品に対して本発明が適用された場合を例にとって説明するが、この例に限らず、本発明を適用することができる。本発明は、Ｓｎ又はＳｎ合金によって表層のめっき層が形成された金属製の部品に関して、広く適用することができるものである。即ち、端子以外の電子部品に対して本発明が適用されてもよく、また、電子部品以外の金属製の部品に対して本発明が適用されてもよい。

図１は、本実施形態における部品として構成されたコネクタ用の端子１がコネクタ１００において取り付けられた状態を示す断面図である。コネクタ１００は、例えば、フラットケーブル１０１の端部が接続されるコネクタとして構成されている。尚、図１は、コネクタ１００の幅方向に対して垂直な断面を示している。そして、図１においては、コネクタ１００におけるハウジング部材１０２及び回動部材１０３と、端子１に対して電気的に接続されるフラットケーブル１０１とについては、断面で図示し、端子１については外形を図示している。

図１に示すように、コネクタ１００は、ハウジング部材１０２と、回動部材１０３と、本実施形態の端子（部品）１とを備えて構成されている。尚、端子１は、コネクタ１００において複数備えられている。ハウジング部材１０２及び回動部材１０３は、絶縁性材料として構成された樹脂材料によって形成されている。端子１は、金属材料で形成され、例えば、リン青銅によって形成されている。そして、後述するように、端子１の表面にはめっき層が形成されている。

ハウジング部材１０２には、複数の端子１のそれぞれが挿入される複数の挿入口１０２ａが形成され、各挿入口１０２ａは、ハウジング部材１０２の内側の空間領域（後述の開放領域１０２ｂ）に連通するように形成されている。尚、複数の挿入口１０２ａは、コネクタ１００の幅方向に直列に並んで配置されている。そして、ハウジング部材１０２における複数の挿入口１０２ａと反対側において外部に対して開放されるように形成された開放領域１０２ｂは、フラットケーブル１０１の端部が配置される領域を構成している。

また、開放領域１０２ｂに配置されるフラットケーブル１０１の端部は、絶縁被覆が剥がされて導体が露出し、端子１と電気的に接続可能な状態に形成されている。尚、フラットケーブル１０１は、例えば、フレキシブルフラットケーブル或いはフレキシブルプリント回路基板等として設けられ、平行に配列された複数の導体が一体に絶縁被覆されることで形成されている。

端子１は、一方の端部おいて、二股状に突出するように形成された一対の突出片部（１ａ、１ｂ）が形成され、他方の端部において、図示しない他の機器や基板等に対して実装等によって取り付けられる。そして、端子１は、この一対の突出片部（１ａ、１ｂ）において、ハウジング部材１０２の挿入孔１０２ａに挿入される。このとき、端子１は、ハウジング部材１０２に対して挿入口１０２ａにおいて圧入される状態で挿入される。

また、端子１における一方の突出片部１ａには、フラットケーブル１０１の端部における各導体に対して電気的に接続される電気接点部１ｃが突起状に形成されている。また、端子１における他方の突出片部１ｂには、後述の回動部材１０３における各回転軸部１０３ａの外周に対して摺動自在に係止する係止凹部１ｄが形成されている。尚、上述のように、本実施形態における部品を構成する端子１は、他の部材であるフラットケーブル１０１に対して電気的に接続される電気的接点部１ｃを有するとともに表面にめっき層が形成された本実施形態における電子部品も構成している。

回動部材１０３は、ハウジング部材１０２及び複数の端子１に対して回動するように操作されるレバー状の部材として設けられるとともに、フラットケーブル１０１の端部の各導体を各端子１に対して加圧した状態で押し付ける部材として設けられている。そして、この回動部材１０３は、ハウジング部材１０２の幅方向に沿って延びるとともにハウジング部材１０２の開放領域１０２ｂを部分的に覆うように形成されている。

また、回動部材１０３は、一方の端部側が回動操作用の操作部１０３ｂとして形成され、他方の端部側に複数の溝部１０３ｃが幅方向に沿って並んで配置されるように形成されている。各溝部１０３ｃは、各端子１における他方の突出片部１ｂの先端部分が挿入される溝部を構成している。そして、各溝部１０３ｃには、この溝部１０３ｃに亘って架け渡されるように形成された各回転軸部１０３ａが配置されている。この各回転軸部１０３ａの外周に対しては、前述のように、端子１の他方の突出片部１ｂにおける係止凹部１ｄが摺動自在に係止される。これにより、回動部材１０３は、各回転軸部１０３ａにおいて各端子１の係止凹部１ｄに係止した状態で、複数の端子１に対して回動自在に支持されるように構成されている。

コネクタ１００においては、ハウジング部材１０２に対して、各挿入口１０２ａから各端子１が圧入される。そして、ハウジング部材１０２に対して複数の端子１が全て圧入された状態で、回動部材１０３が取り付けられる。このとき、回動部材１０３は、ハウジング部材１０３に対して略垂直な姿勢で、各回転軸部１０３ａにおいて各端子１の係止凹部１ｄに係止される。各回転軸部１０３ａが各係止凹部１ｄに係止されることで、複数の端子１に対して回動部材１０３が回動自在に支持されることになる。

上記のようにコネクタ１００が組み立てられた状態で、フラットケーブル１０１の端部が、開放領域１０２ｂに配置された複数の端子１におけるそれぞれの一対の突出片部（１ａ、１ｂ）の間に挿入される。このとき、回動部材１０３がハウジング部材１０２に対して略垂直な姿勢の状態のコネクタ１００において、フラットケーブル１０１の端部が各一対の突出片部（１ａ、１ｂ）の間に挿入される。そして、フラットケーブル１０１の端部が挿入された後、操作部１０３ｂが操作されることにより、回動部材１０３が、各回転軸部１０３ａにおいて各係止凹部１ｄに摺動しながら複数の端子１に対して回動する。これにより、回動部材１０３においてフラットケーブル１０１に対向する面として設けられた加圧面１０３ｄによって、フラットケーブル１０１の端部の各導体が各端子１における電気接点部１ｃに対して押し付けられて、各導体と各電気接点部１ｃとが電気的に接続されることになる。そして、フラットケーブル１０１の端部の各導体が各端子１の電気接点部１ｃを加圧した状態で、フラットケーブル１０１の端部がコネクタ１に保持され、コネクタ１００とフラットケーブル１０１とが接続されることになる。

次に、本実施形態の部品及び電子部品である端子１における表面のめっき層の構造について詳しく説明する。図２は、端子１の表面における一部の断面について模式的に拡大して示す模式拡大断面図である。尚、図２では、ハウジング部材１０２に圧入された端子１が電気接点部１ｃにおいてフラットケーブル１０１の導体と接触する部分における模式拡大断面図を示している。図２に示すように、端子１は、本体部１１と、下地めっき層１２と、ポーラスめっき層１３と、表層めっき層１４とを備えて構成されている。

本体部１１は、金属材料（例えば、リン青銅などの銅合金）で形成された母材を構成している。下地めっき層１２は、本体部１１の表面を被覆するように形成されている。ポーラスめっき層１３は、下地めっき層１２の表面を被覆するように形成されている。表層めっき層１４は、ポーラスめっき層１３の表面を被覆するように形成されている。

下地めっき層１２は、本体部１１の表面に対して、例えば、Ｎｉ（ニッケル）又はＮｉ合金が被覆されることで形成されている。下地めっき層１２は、例えば、電気めっきプロセスにより形成される。尚、下地めっき層１２は、無電解めっきプロセスによって形成されてもよい。

ポーラスめっき層１３は、穴及び空隙の少なくともいずれかとして設けられたポーラス構造１３ａが分散して形成された多孔質体として構成されている。また、ポーラスめっき層１３を形成する金属は、例えば、Ｎｉ又はＮｉ合金として構成されている。

上記のように、本実施形態では、下地めっき層１２及びポーラスめっき層１３を形成する金属が、いずれも、Ｎｉ又はＮｉ合金として構成されている。よって、本実施形態では、例えば、下地めっき層１２及びポーラスめっき層１３が、ともに、Ｎｉで形成される。又は、下地めっき層１２及びポーラスめっき層１３が、ともに、Ｎｉ合金で形成される。或いは、下地めっき層１２及びポーラスめっき層１３の一方がＮｉで形成されて他方がＮｉ合金で形成される。このように、本実施形態では、下地めっき層１２とポーラスめっき層１３とが、同じ種類の金属であるＮｉによって形成され、又は、同じ種類の金属の合金であるＮｉ合金によって形成され、或いは、一方が所定の金属としてのＮｉによって形成されるとともに他方がその金属を含む合金であるＮｉ合金によって形成されている。

ポーラスめっき層１３は、種々の公知の方法により形成することができる。例えば、ポーラスめっき層１３を電気めっきプロセスによって形成する際に、下地めっき層１２の表面に樹脂などの疎水性の微粒子を分散して配置する方法を用いることができる。これにより、導電部と絶縁部との境界部で過電圧を生じさせて微細な水素ガスを多数発生させ、これらの泡をとりこむようにめっき層を析出させる方法を用いることができる。

また、異種金属の粉末を混合してポーラスめっき層１３の素材金属以外の金属を溶出させる方法を用いることができる。この場合、まず、下地めっき層１２の表面において、ポーラスめっき層１３の素材金属の粉末と、この素材金属よりも融点が低い他の金属の粉末とを混合して固化させる。そして、その後、低融点の金属を溶出させてポーラスめっき層１３を形成する方法を用いることができる。

また、スパッタリング法を用いることでポーラスめっき層１３を形成してもよい。この場合、スパッタリングによって、下地めっき層１２の表面をターゲットとして、ポーラスめっき層１３の素材金属と炭素との混合体を蒸着させる。これにより、下地めっき層１２の表面に、ポーラスめっき層１３の素材金属と炭素との混合膜を形成する。そして、その混合膜を空気等の酸化性雰囲気中にて加熱することによって、多孔質体としてのポーラスめっき層１３を形成してもよい。

また、ポーラスめっき層１３を電気めっきプロセスによって形成する際に、ポーラスめっき層１３の素材金属の塩の水溶液中に、炭素或いは樹脂を浮遊又は融解させておく方法を用いることができる。上記の条件下で、電気めっきプロセスを実行することにより、形成されるめっき層中に炭素粉末或いは樹脂粉末が取り込まれることになる。そして、めっき層中に取り込まれた炭素粉末或いは樹脂粉末を加熱処理によって分解或いは消失させることによって、多孔質体としてのポーラスめっき層１３を形成してもよい。

表層めっき層１４は、端子１の表面において最も外側に設けられ、外部に対して露出するめっき層として構成されている。そして、表層めっき層１４は、Ｓｎ（錫）又はＳｎ合金によって形成されている。例えば、表層めっき層１４は、Ｓｎめっき層として、或いは、Ｓｎ−Ａｇ（５％）合金めっき層（Ｓｎが約９５％でＡｇ（銀）が約５％の組成の合金めっき層）として構成される。

また、表層めっき層１４は、ポーラスめっき層１３の表面において分散して形成されたポーラス構造１３ａを覆うように形成されている。尚、表層めっき層１４は、ポーラスめっき層１３の表面において分散したポーラス構造１３ａを完全に覆うように形成されていなくてもよい。表層めっき層１４は、ポーラスめっき層１３の表面において分散したポーラス構造１３ａを全体的に覆うように形成されていればよい。

表層めっき層１４は、例えば、ポーラスめっき層１３の表面において、電気めっきプロセスによって形成される。このとき、表層めっき層１４の素材金属は、まず、ポーラスめっき層１３の表面においてポーラス構造１３ａを区画するように外側に突出した部分に対して選択的に析出する。そして、Ｓｎ又はＳｎ合金の析出が進展することで、析出したＳｎ又はＳｎ合金が、ポーラス構造１３ａの外側で互いに結合する。更に、結合したＳｎ又はＳｎ合金の外側においても析出が繰り返されることで、ポーラス構造１３ａを覆う表層めっき層１４が形成される。

図３は、端子１の表面に外力が作用したときにおける表層めっき層１４の変形挙動を模式的に拡大して示す模式拡大断面図である。表層めっき層１４に対して外部の他の部材としてのフラットケーブル１０１が摺動或いは加圧等することで外力を作用させる場合、図３に模式的に例示するように、表層めっき層１４における外力が作用した部分及びその近傍のＳｎ又はＳｎ合金の少なくとも一部が、変形及び変位する。そして、変形及び変位するＳｎ又はＳｎ合金の一部は、ポーラスめっき層１３の表面のポーラス構造１３ａに対して埋め込まれることになる。

尚、端子１においては、下地めっき層１２の平均厚み寸法は、その目標値が、例えば、１〜４μｍ程度に設定される。ポーラスめっき層１３の平均厚み寸法は、その目標値が、例えば、０．５〜４μｍ程度に設定される。また、ポーラスめっき層１３のポーラス構造１３ａの空間領域における最大寸法の平均値は、例えば、ポーラスめっき層１３の厚み寸法と同等の寸法水準に設定される。また、表層めっき層１４の平均厚み寸法は、Ｓｎめっきの場合であれば、その目標値が、例えば、０．５〜４μｍ程度に設定される。また、Ｓｎ−Ａｇ（５％）合金めっき層の場合、表層めっき層１４の平均厚み寸法は、その目標値が、例えば、０．５〜４μｍ程度に設定される。

次に、本発明の効果を検証するために行った検証試験の結果について説明する。検証試験では、本発明の実施例として、本実施形態に対応する実施例に係る端子（以下、「端子１ａ」という）として、表層めっき層１４がＳｎ−Ａｇ（５％）合金めっき層として構成された端子１ａを作製した。そして、端子１ａの表層めっき層１４の平均厚み寸法の目標値は、２μｍに設定した。

また、検証試験においては、実施例の端子１ａと比較するため、下地めっき層１２の表面にポーラスめっき層１３が設けられておらず、下地めっき層１２の表面にＳｎめっき層が形成された、比較例に係る端子（以下、「端子Ｃ１」という）の作製も行った。そして、端子Ｃ１に対しては、Ｓｎめっき層形成後に、リフロー処理を施した。

検証試験としては、本発明によるウィスカ発生の抑制効果を検証するため、ウィスカ発生状況確認試験を行った。ウィスカ発生状況確認試験では、実施例に係る端子１ａと比較例に係る端子Ｃ１とについて、ハウジング部材１０２に圧入するとともにフラットケーブル１０１の端部の導体に対して加圧して接続した状態で、常温で放置し、ウィスカの発生状況を確認した。

尚、比較例に係る端子Ｃ１に関しては、９６時間放置し、表層のＳｎめっき層におけるウィスカ発生状況について、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）による観察を行うことで確認した。一方、実施例に係る端子１ａに関しては、９６時間放置した状態と、５００時間放置した状態とにおいて、表層めっき層１４におけるウィスカ発生状況について、ＳＥＭによる観察を行うことで確認した。また、比較例に係る端子Ｃ１及び実施例に係る端子１ａのいずれにおいても、フラットケーブル１０１の導体が加圧状態で接触する電気接点部においてＳＥＭによる観察を行った。

図４は、比較例に係る端子であって９６時間放置されるウィスカ発生状況確認試験が行われた端子の電気接点部のＳｎめっき層の表面を撮影したＳＥＭ写真の画像を示す図である。図５は、実施例に係る端子１ａであって９６時間放置されるウィスカ発生状況確認試験が行われた端子１ａの電気接点部の表層めっき層１４の表面を撮影したＳＥＭ写真の画像を示す図である。図６は、実施例に係る端子１ａであって５００時間放置されるウィスカ発生状況確認試験が行われた端子１ａの電気接点部の表層めっき層１４の表面を撮影したＳＥＭ写真の画像を示す図である。尚、図４、図５及び図６においては、画像中の寸法を示す尺度が、線分表示で示されている。

図４に示すように、比較例に係る端子Ｃ１では、リフロー処理が施されていても、１００μｍ程度の長さのウィスカが発生した。そして、この端子Ｃ１では、Ｓｎめっき層に対して作用する外力の影響によって、Ｓｎが掻き集められるように凝集した状態が発生していることが確認された。

上記に対し、実施例に係る端子１ａでは、図５及び図６に示すように、９６時間放置された状態だけでなく、５００時間放置された状態においても、ウィスカが発生しなかった。また、表層めっき層１４に対して作用する外力の影響によってＳｎ合金が掻き集められるように凝集してしまうことが抑制されていることが確認された。

ウィスカ発生状況確認試験以外の検証試験として、実施例に係る端子１ａについて、はんだ濡れ性確認試験も行った。このはんだ濡れ性確認試験においては、実施例に係る端子１ａについて、プレッシャークッカーテスター（部品の耐湿評価の加速寿命試験機）を用いて温度が１０５℃、湿度が１００％、処理時間が８時間の条件にて処理を行い、その後、リフロー炉を通過させて基板に対して実装し、はんだ濡れ性を確認した。その結果、プレッシャークッカーテスターによって高温高湿度条件を経た後に基板に実装された場合であっても、母材金属及び下地めっき層１２の露出が見られず、良好なはんだ濡れ性が端子１ａにおいて確保されていることが確認された。

以上説明したように、本実施形態によると、端子１の本体部１１を構成する母材の金属は、下地めっき層１２を介して、多孔質体としてのポーラスめっき層１３で被覆される。そして、ポーラスめっき層１３の表面に、Ｓｎ又はＳｎ合金によって形成された表層めっき層１４が被覆される。更に、表層めっき層１４は、ポーラスめっき層１３の表面に分散するポーラス構造１３ａを覆ってポーラスめっき層１３を被覆するように形成される。

上記により、表層めっき層１４に対して外部の他の部材であるフラットケーブル１０１が摺動或いは加圧等することで外力を作用させる場合であっても、表層めっき層１４におけるＳｎ又はＳｎ合金の凝集を抑制することができる。即ち、表層めっき層１４に外力が作用した場合、表層めっき層１４における外力が作用した部分及びその近傍のＳｎ又はＳｎ合金の少なくとも一部は、変形及び変位する。そして、変形及び変位するＳｎ又はＳｎ合金の一部は、ポーラスめっき層１３の表面のポーラス構造１３ａに対して埋め込まれることになる。これにより、表層めっき層１４に対して外力が作用する場合であっても、表層めっき層１４のＳｎ又はＳｎ合金が局所的に掻き集められて凝集してしまうような状態が発生することが抑制される。そして、表層めっき層１４のＳｎ又はＳｎ合金の凝集が抑制されることで、ウィスカの発生及び成長が抑制されることになる。

また、表層めっき層１４に外力が作用した際にポーラス構造１３ａに埋め込まれるようにＳｎ又はＳｎ合金が変形及び変位するため、外力が作用することで発生する応力も低減されることになる。これにより、表層めっき層１４における外力が作用した部分の残留応力も低減され、ウィスカの発生及び成長も抑制されることになる。

また、端子１によると、ポーラスめっき層１３を形成するとともに更にそのポーラス構造１３ａの表面にＳｎ又はＳｎ合金の表層めっき層１４をポーラス構造１３ａを覆うように形成する構成によって、表層めっき層１４に対して外力が作用する場合であってもウィスカの発生が十分に抑制される。このため、Ｓｎ又はＳｎ合金の表層めっき層１４を形成した後に、ウィスカ対策としてのリフロー処理を施すことが不要となる。これにより、表層めっき層１４中のＳｎ又はＳｎ合金が溶融によって凝集してしまうことが防止されることになり、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層の厚みにむらが生じてしまうことが抑制されることになる。よって、Ｓｎ又はＳｎ合金と母材又は下地めっき層１２の金属との合金層が露出或いは酸化しやすくなってしまうことを抑制できる。更に、はんだ付けが行われる端子１において、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層の厚みにむらが生じることが抑制されるため、はんだ濡れ性の低下が生じることも抑制できる。

従って、端子１によると、Ｓｎ又はＳｎ合金のめっき層である表層めっき層１４の厚みにむらが生じてしまうことを抑制できる。そして、端子１によると、Ｓｎ又はＳｎ合金によって形成された表層めっき層１４に対して外力が作用する場合であっても、ウィスカの発生及び成長を抑制することができる。

また、電子部品としての端子１は、ウィスカの発生及び成長が抑制されるため、例えば、隣接する端子１同士において、ウィスカによって電気的な短絡が誘発されてしまうことも抑制される。また、従来は、電気接点部を有する電子部品に対してウィスカ対策としてのリフロー処理が施された場合、凸状の電気接点部の表面において、表面張力によってＳｎ又はＳｎ合金が盛り上がり、ウィスカが成長し易い状態となってしまうという問題があった。しかし、本実施形態の電子部品としての端子１によると、ウィスカ対策としてのリフロー処理が不要であり、電気接点部１ｃにおけるウィスカの発生及び成長も抑制されることになる。

また、端子１によると、ポーラスめっき層１３が、表層めっき層１４を形成するＳｎ又はＳｎ合金に対して、イオン化傾向の差が小さい、即ち、標準電極電位差が小さい、Ｎｉ又はＮｉ合金で形成される。このため、ポーラスめっき層１３と表層めっき層１４との間において、電池の形成が抑制され、腐食の発生が抑制される。

また、端子１によると、下地めっき層１２とポーラスめっき層１３とが、同じ金属同士、又は、同じ金属の合金同士、或いは、所定の金属とその合金とによって形成される。このため、下地めっき層１２とポーラスめっき層１３との間において、電池の形成が抑制され、腐食の発生が抑制される。また、下地めっき層１２が設けられるため、母材の金属が露出してしまうことが確実に防止される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。

（１）上述の実施形態では、端子として構成された電子部品に本発明が適用された場合を例にとって説明したが、端子に限らず、本発明を適用することができる。即ち、Ｓｎ又はＳｎ合金によって表層のめっき層が形成される金属製の部品であれば、本発明を広く適用することができる。例えば、金属製のコネクタ、金属製のスイッチ、金属製のリレー、等の電子部品に対して本発明が適用されてもよい。また、電気接点部を有する電子部品以外の金属製の部品に対しても本発明が広く適用されてもよい。例えば、コネクタにおける樹脂製のハウジングに取り付けられ、電磁波ノイズ対策としてのシールド機能を発揮する金属製のシールド部品に対して、本発明が適用されてもよい。また、端子として構成される電子部品に本発明が適用される場合であっても、前述の実施形態において例示した端子の形態に限らず、種々変更して実施することができる。例えば、ピン状の端子やソケット状の端子など、種々の形態の端子に対して本発明を適用することができる。

（２）前述の実施形態では、表層めっき層として、Ｓｎ−Ａｇ（５％）合金めっき層、或いはＳｎめっき層を例にとって説明したが、この例に限られなくてもよい。例えば、ＳｎとＡｇとの組成比がＳｎ−Ａｇ（５％）合金とは異なる合金によって表層めっき層が形成されてもよい。又は、ＳｎとＡｇ以外の金属との合金によって、或いは、ＳｎとＡｇと他の金属との合金によって、表層めっき層が形成されてもよい。

（３）前述の実施形態では、下地めっき層が設けられた形態を例にとって説明したが、必ずしもこの通りでなくてもよい。即ち、下地めっき層が設けられておらず、ポーラスめっき層が、本体部の表面を被覆するように形成された形態が実施されてもよい。

本発明は、Ｓｎ又はＳｎ合金によって表層のめっき層が形成された金属製の部品に関して、広く適用することができるものである。

１端子（部品、電子部品）
１１本体部
１２下地めっき層
１３ポーラスめっき層
１３ａポーラス構造
１４表層めっき層

Claims

表面にめっき層が形成された部品であって、
金属材料で形成された本体部と、
前記本体部の表面を被覆するように形成され、又は、前記本体部の表面を被覆するように形成された下地めっき層の表面を被覆するように形成された、ポーラスめっき層と、
Ｓｎ又はＳｎ合金によって前記ポーラスめっき層の表面を被覆するように形成されるとともに、外部に対して露出する表層めっき層と、
を備え、
前記ポーラスめっき層は、穴及び空隙の少なくともいずれかとして設けられたポーラス構造が分散して形成された多孔質体として構成され、
前記表層めっき層は、前記ポーラスめっき層の表面において分散しているとともに前記ポーラスめっき層の表面において形成された前記ポーラス構造を覆うように形成されていることを特徴とする、部品。
請求項１に記載の部品であって、
前記表層めっき層は、当該表層めっき層に外力が作用した際に当該表層めっき層におけるＳｎ又はＳｎ合金の一部が前記ポーラス構造に埋め込まれるように変形及び変位するように構成されていることを特徴とする、部品。
請求項１又は請求項２に記載の部品であって、
他の部材に対して電気的に接続される電気接点部を有するとともに表面にめっき層が形成された電子部品として設けられていることを特徴とする、部品。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の部品であって、
前記ポーラスめっき層を形成する金属は、Ｎｉ又はＮｉ合金であることを特徴とする、部品。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の部品であって、
前記下地めっき層が備えられ、
前記下地めっき層と前記ポーラスめっき層とが、同じ金属によって形成され、又は、同じ金属の合金によって形成され、或いは、一方が所定の金属によって形成されるとともに他方がその所定の金属を含む合金によって形成されていることを特徴とする、部品。