JP5949291B2 - コネクタ端子及びコネクタ端子用材料 - Google Patents
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Description
清浄な3000系アルミニウム合金基板をジンケート処理し、その上に、電解めっきにより、ニッケル層を0.1μm、0.3μm、0.5μm、0.8μmの4通りの厚さで形成した。さらにその上に、電解めっきにより、厚さ約1μmのスズ層を形成し、ニッケル層の厚さが異なる4通りの実施例にかかる試料片を作成した。
ジンケート処理した3000系アルミニウム合金基板の上に、ニッケル層を形成せず、直接厚さ約1μmのスズ層を電解めっきによって形成し、比較例1にかかる試料片を作成した。
清浄な銅合金基板の表面に、電解めっき法によって、厚さ約1μmのスズ層を形成し、比較例2にかかる試料片を作成した。
(テープ剥離試験)
めっき層と母材との間の密着性を評価するため、テープ剥離試験を行った。つまり、各実施例及び比較例1の試料片の表面に、それぞれ粘着テープを貼り付けた。そして、粘着テープを試料片の表面から剥がし、めっき層がテープによって剥離されたかどうかを目視で確認した。
各実施例及び比較例1の試料片について、表面及び断面の走査電子顕微鏡(SEM)観察を行った。そして、層界面の密着性に注目して構造の評価を行った。
各実施例及び比較例1、2にかかる試料片について、接触抵抗を四端子法によって測定した。まず、各試料片を用いて、平板状部材と、曲率半径3mmのエンボス状の接点部を形成した部材よりなるモデル接点部を作製した。平板状部材を水平に保持し、鉛直方向からエンボス状接点部の頂部を接触させ、水平方向に摺動させることなく、鉛直方向から接触荷重を印加した。この際、0〜40Nの荷重を増加させる方向及び減少させる方向に往復で印加した。また、接触抵抗測定における開放電圧は20mV、通電電流は10mAとした。
(テープ剥離試験)
図3に、各試料片について、テープを剥がした状態の写真を示す。(a)のニッケル層を有さない比較例1の場合においては、試料片上のスズ層が部分的に剥離され、テープの粘着面に付着している。一方、ニッケル層を有する各実施例にかかる試料片については、ニッケル層の厚さによらずスズ層及びニッケル層の剥離は起こっていない。
図4に、各試料片の表面及び断面のSEM像を示す。まず、(f)のニッケル層が存在しない場合の断面像を見る。画像下部の暗い部分がアルミニウム合金母材であり、その上の明るい層がスズ層である。アルミニウム合金母材とスズ層の間の界面には、矢印で示したひときわ暗く観察される空洞(ボイド)や、明るく観察される粒状の析出物のような多数の微構造が観察される。このことは、スズ層が母材表面に強く密着していないことを示している。アルミニウム合金/スズ界面の密着性が低いことに対応して、(a)の表面像において、凹凸構造が観察されている。特に画像中央部には、深い欠陥構造が見られる。このようなアルミニウム合金/スズ界面での微視的な密着性の低さが、テープ剥離試験で観察された(図3(a))スズ層の剥離のしやすさの原因となっている。この密着性の低さは、スズとアルミニウムが合金を形成しないことによるものである。
図6に、各実施例と比較例1にかかる試料片について初期と高温放置後に測定した荷重5Nにおける接触抵抗値を、ニッケルの膜厚に対して示す。ニッケルの膜厚ごとのプロット点は、5つの同様に作成した試料片に対する測定の平均値であり、エラーバーはそれら5つの試料片についての測定値の分布範囲を示している。なお、データ点の重なりを解消し、見やすくするため、高温放置後の各データ点は、実際のニッケルの膜厚に0.02μmを加えて表示してある。
以上より、アルミニウム合金母材の表面にニッケル層とスズ層を積層した構造によれば、母材に対するスズ層の密着性が高められるとともに、スズ層とニッケル層の厚さを、高温放置によってニッケル−スズ合金が形成された後にも純スズ層が残されるような値に調節しておくことで、高温放置後も接触抵抗値が低い状態、つまり高い接続信頼性が維持されることが明らかになった。
2 ニッケル層
3 (純)スズ層
5 ニッケル−スズ合金層
10 (第一の)コネクタ端子用材料
10a 積層構造
11 (第二の)コネクタ端子用材料
11a 積層構造
20 メス型コネクタ端子
21 弾性接触片
21a エンボス部
22 内部対向接触面
Claims (8)
- アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の、他の導電部材と電気的に接触する接点部を含む領域の表面を被覆して、ニッケル層が形成され、前記ニッケル層の表面を被覆して最表面にスズ層が形成され、
前記スズ層が、前記ニッケル層よりも厚く、前記ニッケル層全体と合金を形成しても余剰のスズが最表面に残される厚さを有することを特徴とするコネクタ端子。 - 前記スズ層の厚さが前記ニッケル層の厚さの2〜10倍の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のコネクタ端子。
- 前記ニッケル層の厚さが0.1〜0.8μmの範囲にあり、前記スズ層の厚さが1〜3μmの範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載のコネクタ端子。
- 前記ニッケル層の厚さが0.1〜0.4μmの範囲にあることを特徴とする請求項3に記載のコネクタ端子。
- アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる母材の表面の少なくとも一部を被覆してニッケル層が形成され、前記ニッケル層の表面を被覆して最表面にスズ層が形成され、
前記スズ層が、前記ニッケル層よりも厚く、前記ニッケル層全体と合金を形成しても余剰のスズが最表面に残される厚さを有することを特徴とするコネクタ端子用材料。 - 前記スズ層の厚さが前記ニッケル層の厚さの2〜10倍の範囲にあることを特徴とする請求項5に記載のコネクタ端子用材料。
- 前記ニッケル層の厚さが0.1〜0.8μmの範囲にあり、前記スズ層の厚さが1〜3μmの範囲にあることを特徴とする請求項5又は6に記載のコネクタ端子用材料。
- 前記ニッケル層の厚さが0.1〜0.4μmの範囲にあることを特徴とする請求項7に記載のコネクタ端子用材料。
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