JP6451385B2 - 端子金具及びコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、端子金具及びコネクタに関する。

電気回路の接続に用いられる端子金具として、Ｃｕ（銅）合金からなる基材と、基材の表面を覆うＳｎ（スズ）めっき被膜とを有する端子金具が知られている。端子金具には、電線の端末に圧着される嵌合型端子や、回路基板に取り付ける基板用端子等の態様がある。これらの端子金具は、単独で用いられることもあり、コネクタに組み込まれて使用されることもある。

端子金具に用いる端子材料としては、Ｃｕ合金製母材の表面に、順次、Ｎｉ（ニッケル）めっき層、Ｃｕめっき層及びＳｎめっき層を積層した端子材料が多用されている（特許文献１）。しかしながら、特許文献１に記載の端子は、表面に比較的軟らかいＳｎめっき層を有しているため摩擦係数が高く、相手方端子と接続する際の挿入力が大きくなるという問題がある。特に、端子をコネクタに組み込んで用いる場合には、複数の端子を用いる多極構造が採用されることが多いため、端子数の増加に伴って端子挿入力が大きくなりやすい。

この問題を解決するため、発明者らは、銅または銅合金よりなる母材の上に、ＳｎとＰｄ（パラジウム）よりなり、Ｓｎ−Ｐｄ合金を含む合金含有層を形成する技術を提案している。（特許文献２）。かかる構成を有するコネクタ用めっき端子は、従来よりも相手方端子を嵌合する際の端子挿入力を低減することができる。

特開２００３−１４７５７９号公報 国際公開第２０１３／１６８７６４号

発明者らは、検討を重ねた結果、Ｓｎ−Ｐｄ合金を含む合金含有層を有する端子金具において、更に端子挿入力を低減できることを見出した。即ち、本発明は、Ｓｎ−Ｐｄ系合金よりなる粒子の数を制御することにより、従来よりも端子挿入力の小さい端子金具を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、金属材料よりなる基材と、該基材の表面を覆うめっき被膜とを有し、
該めっき被膜は、Ｓｎ母相及び該Ｓｎ母相中に分散されたＳｎ−Ｐｄ系粒子を含み、上記Ｓｎ母相及び上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子が外表面に存在する最外層を有しており、
上記Ｓｎ母相のみを除去した状態において上記めっき被膜の外表面に存在する最大径５μｍ以下の上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子の数が５０〜２５０個／５００μｍ²であることを特徴とする端子金具にある。

本発明の他の態様は、上記の態様の端子金具と、該端子金具を保持するハウジングとを有することを特徴とするコネクタにある。

上記端子金具は、上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子を含む上記最外層を有している。そして、上記Ｓｎ母相のみを除去した状態において上記めっき被膜の外表面に存在する上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子の数は１０〜４００個／５００μｍ²であってもよい。上記端子金具は、このように上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子の数を制御することにより、従来の端子よりも更に摩擦係数を低減することができ、ひいては端子挿入力を低減することができる。このことは、後述する実施例及び比較例から明らかである。

また、上記コネクタは、上記の態様の端子金具を備えているため、相手方コネクタに接続する際の挿入力を低減することができる。

実施例における、端子金具の平面図。 図１のII−II線一部矢視断面図。 実施例における、Ｓｎ母相を除去した状態の端子金具の表面を観察したＳＥＭ像。 実施例における、端子金具を備えたコネクタの正面図。 図４のV−V線矢視断面図。 実施例における、端子中間材の平面図。 実験例における、Ｓｎ母相を除去した状態の試料Ｃ１の表面を観察したＳＥＭ像。 実験例における、摩擦試験の結果を示すグラフ。 図８における動摩擦係数の最大値をプロットしたグラフ。 実験例における、耐熱性評価の結果を示すグラフ。

上記端子金具において、上記基材は、導電性を有する種々の金属から選択することができる。例えば、基材としては、Ｃｕ、Ａｌ（アルミニウム）、Ｆｅ（鉄）及びこれらの金属を含む合金を採用することができる。また、基材は、上記の金属よりなる線材や板材等を素材とし、これらに切断加工や打ち抜き加工、プレス成形加工等を適宜組み合わせて実施することにより作製できる。

上記基材の表面を覆うめっき被膜は、Ｓｎ母相及びＳｎ−Ｐｄ系粒子を含む最外層を有している。Ｓｎ−Ｐｄ系粒子は、Ｓｎ母相中に分散して存在しており、その一部が上記端子金具の外表面に露出している。また、端子金具の外表面における残部には、Ｓｎ母相が露出している。なお、端子挿入力の低減及びはんだ濡れ性の向上の効果に悪影響を及ぼさない範囲内であれば、Ｓｎ等の自然酸化膜が上記最外層の外表面に形成されていても良い。

上記Ｓｎ母相は、Ｓｎを主成分として含有する相である。ここで、主成分とは、Ｓｎ母相に含まれる全ての元素のうち、原子比において最も多く含まれる元素のことをいう。上記Ｓｎ母相には、主成分としてのＳｎ以外に、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子に取り込まれなかったＰｄや、基材を構成する元素、後述する内層を構成する元素及び不可避不純物等が含まれ得る。

上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子は、例えばＰｄＳｎ₄等の、Ｓｎ及びＰｄを必須に含む合金より構成された粒子である。Ｓｎ−Ｐｄ系粒子には、必須成分としてのＳｎ及びＰｄの他に、基材を構成する元素、後述する内層を構成する元素及び不可避不純物等が含まれ得る。

上記最外層は、ＳｎとＰｄとの合計を１００原子％としたときのＰｄの含有量を２０原子％未満とすることができる。Ｐｄの含有量は、接触抵抗の安定性を確保しやすくなるなどの観点から、好ましくは、２０原子％未満、より好ましくは、１５原子％以下、さらに好ましくは、１０原子％以下、さらにより好ましくは、７原子％以下とすることができる。なお、Ｐｄの含有量は、摩擦係数の低減に寄与するＰｄＳｎ₄等の金属間化合物の安定な生成を促進させるなどの観点から、好ましくは、１原子％以上、より好ましくは、２原子％以上、さらに好ましくは、３原子％以上、さらにより好ましくは、４原子％以上とすることができる。

また、上記めっき被膜は、上記Ｓｎ母相のみを除去した状態において、１０〜４００個／５００μｍ²のＳｎ−Ｐｄ系粒子を外表面に有している。上記特定の範囲内のＳｎ−Ｐｄ系粒子を有する端子金具は、Ｓｎ母相に比べて硬いＳｎ−Ｐｄ系粒子の存在により、相手方端子と嵌合する際のＳｎ母相の変形や掘り起こし、あるいは相手方端子のＳｎめっき膜との凝着等を抑制することができる。その結果、従来の端子に比べて相手方端子を嵌合する際の摩擦係数をより低減することができ、ひいては端子挿入力をより低減することができる。

上記の状態におけるＳｎ−Ｐｄ系粒子が１０個／５００μｍ²未満の場合には、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子による摩擦係数低減の効果が不十分となる。それ故、摩擦係数低減の効果を十分に得るために、上記の状態におけるＳｎ−Ｐｄ系粒子の数は１０個／５００μｍ²以上とする。同じ観点から、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子の数は１００個／５００μｍ²以上が好ましく、１５０個／５００μｍ²以上がより好ましい。

一方、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子が４００個／５００μｍ²を超える場合には、最外層に存在するＳｎ母相が不足するため、相手方端子との電気的接続が十分に形成されず、接触抵抗の増大を招くおそれがある。従って、接触抵抗低減の効果を十分に得るため、上記の状態におけるＳｎ−Ｐｄ系粒子の数は４００個／５００μｍ²以下とする。同じ観点から、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子の数は３００個／５００μｍ²以下が好ましく、２５０個／５００μｍ²以下がより好ましく、２００個／５００μｍ²以下がさらに好ましい。

上記最外層におけるＳｎ母相のみを除去する方法としては、例えば、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子を侵さず、Ｓｎ母相のみを選択的にエッチングする方法を用いることができる。この場合、エッチング液としては、例えば、水酸化ナトリウムとｐ−ニトロフェノールとを蒸留水に溶解させた水溶液等を用いることができる。

上記めっき被膜は、上記Ｓｎ母相のみを除去した状態の外表面に存在する上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子の面積占有率が５０〜８０％であることが好ましい。Ｓｎ−Ｐｄ系粒子の数に加えて上記面積占有率を上記特定の範囲内とすることにより、摩擦係数をさらに低減することができる。また、上記面積占有率を上記特定の範囲内とすることにより、相手方端子との間の接触抵抗を低減することができる。

上記めっき被膜は、基材と最外層との間に、最外層とは異なる組成を有する内層を有していてもよい。内層を設けることにより、めっき被膜と基材との密着性を向上させて膨れや剥がれの発生を抑制する、あるいは基材の金属が最外層へ向けて拡散することを抑制するなどの作用効果を得ることができる。

内層の組成は、基材の材質や得ようとする作用効果に応じて適宜選択することができる。また、内層は、１層の金属層のみから構成されていても良く、互いに組成の異なる２層以上の金属層から構成されていても良い。例えば、基材がＣｕやＣｕ合金から構成されている場合には、Ｎｉ（ニッケル）やＮｉ合金からなる内層を形成することにより、上述した密着性向上や基材金属の拡散等の作用効果を得ることができる。

上記内層は、厚みが０．４μｍ以上であるＮｉ−Ｓｎ層を有していることが好ましい。この場合には、Ｎｉ−Ｓｎ層の存在により、基材金属の最外層への拡散を効果的に抑制することができる。その結果、耐熱性向上の効果を得ることができ、例えば、基材金属の拡散による接触抵抗増大等の問題を抑制することができる。なお、Ｎｉ−Ｓｎ層の厚みは、電子顕微鏡を用いて倍率２０００倍でめっき被膜の断面を観察したときの、１視野中に観察されるＮｉ−Ｓｎ層の平均厚みとする。

上記端子金具は、公知の形状を有する嵌合型端子及び基板用端子等として構成することができる。嵌合型端子は、相手方端子と接触する電気接点部及び電線を圧着するバレル部を有している。上記端子金具を嵌合型端子として構成する場合には、少なくとも電気接点部に上記めっき被膜を有していれば、めっき被膜による端子挿入力を低減する効果を奏することができる。また、オス型端子とメス型端子とからなる嵌合型端子の端子対において、少なくとも一方が上記めっき被膜を有する上記端子金具であれば端子挿入力を低減する効果を奏することができ、両方が上記端子金具であれば端子挿入力をより低減することができる。

上記端子金具を基板用端子として構成する場合には、ハウジングに保持された状態で回路基板に接続して使用するように構成されていてもよいし、回路基板に直接接続して使用するように構成されていてもよい。前者の場合には、通常、ハウジングに複数の端子金具が保持されるため、相手方コネクタと嵌合させる際に、端子数の増加に伴う挿入力の増加を抑制しやすい。それ故、上述した挿入力低減の効果を十分に発揮させることができる。

また、基板用端子として構成された端子金具は、相手方端子と電気的に接続される端子接続部、回路基板と電気的に接続される基板接続部及び上記端子接続部と上記基板接続部との間に存在する介在部を一体に有しており、少なくとも上記端子接続部及び上記基板接続部が上記めっき被膜により覆われていればよい。

基板用端子は、通常、板材にプレス加工を施して端子の形状に打ち抜いて作製される。そのため、予めめっき処理を施した板材を用いる場合には、プレス加工により形成された破面に母材が露出する。このように破面に露出した母材ははんだ濡れ性の低下を招くおそれがあり、結果として基板接続部と回路基板とをはんだ接合により接続する際の接続信頼性を低下させるおそれがある。これに対し、上記端子金具は、プレス加工の後に上記めっき被膜を形成することができるため、母材の露出によるはんだ濡れ性の低下を回避することができる。

このように、上記めっき被膜は、良好なはんだ濡れ性を有すると共に、上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子の存在により摺動時の摩擦係数を低減することができる。それ故、端子接続部及び基板接続部の両方に上記めっき被膜を設けることにより、上記端子金具を回路基板にはんだ接合で接続する際の接続信頼性をより高めることができる。また、端子接続部及び基板接続部の両方に同材質のめっき被膜を設けることができ、両者に別々のめっき処理を施す必要がない。そのため、めっき処理作業の増加によるコスト増大を抑制することができる。なお、上記介在部は、上記めっき被膜により覆われていてもよく、上記めっき被膜により覆われていなくてもよい。

上記基板接続部は、上記回路基板のスルーホール内に圧入され、該スルーホール内に設けられた導電部を介して上記回路基板との電気的接続を形成するプレスフィット部を有していてもよい。即ち、上記端子金具はプレスフィット端子として構成されており、プレスフィット部が上記めっき被膜により覆われていてもよい。プレスフィット端子は、プレスフィット部をスルーホール内に圧入することにより、プレスフィット部と導電部とを弾性接触させ、電気的接続を形成するように構成されている。プレスフィット部に上記めっき被膜を設けることにより、スルーホールへ圧入する際の摩擦係数を低減することができ、プレスフィット部における上記めっき被膜の削れや剥離等を抑制することができる。これにより、回路基板との間に良好な電気的接続を形成することができる。

また、上記コネクタは、複数の上記端子金具を備えている構成とすることができる。上述したように上記端子金具は上記めっき被膜の存在により低い摩擦係数を有するため、端子数の増加に伴い増加する嵌合力を効果的に低減することが可能となる。そのため、この場合には、低い嵌合力にて相手方コネクタと嵌合させることができる。

（実施例）
上記端子金具の実施例について、図を用いて説明する。図１及び図２に示すように、端子金具１は、金属材料よりなる基材２と、基材２の表面を覆うめっき被膜３とを有している。図２に示すように、めっき被膜３は、Ｓｎ母相３１１及びＳｎ母相３１１中に分散されたＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２を含み、Ｓｎ母相３１１及びＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２が外表面に存在する最外層３１を有している。また、Ｓｎ母相３１１のみを除去した状態においてめっき被膜３の外表面に存在するＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数（図３参照）が１０〜４００個／５００μｍ²である。

図１、図４及び図５に示すように、端子金具１は、相手方端子（図示略）と電気的に接続される端子接続部１１、回路基板５と電気的に接続される基板接続部１２及び端子接続部１１と基板接続部１２との間に存在する介在部１３を一体に有している。そして、少なくとも端子接続部１１及び基板接続部１２の全面がめっき被膜３により覆われている。

また、本例の端子金具１は、プレスフィット端子として構成されている。即ち、図１及び図５に示すように、基板接続部１２は、回路基板５のスルーホール５１内に圧入され、スルーホール５１内に設けられた導電部５２を介して回路基板５との電気的接続を形成するプレスフィット部１２１を有している。以下、端子金具１のより詳細な構成を、作製方法とともに説明する。

本例においては、まず、Ｃｕ合金からなる条材にプレス加工を施して図６に示す端子中間体１０を作製した。端子中間体１０は、棒状を呈する複数の端子部１０１が互いに平行に並んでおり、隣り合う端子部１０１がキャリア部１０２を介して連なっている。端子部１０１は、後述するように、プレスフィット部１２１を形成し、めっき処理を行った後にキャリア部１０２から切り離されて端子金具１となる。

次に、端子中間体１０の全面に電気めっき処理を施し、表面にＮｉめっき膜、Ｐｄめっき膜及びＳｎめっき膜を順次積層した。Ｎｉめっき膜、Ｐｄめっき膜及びＳｎめっき膜の厚みは、それぞれ、０．５〜２μｍ、０．０１〜０．１μｍ及び０．５〜３μｍの範囲内で適宜選択することができる。また、これらの電気めっき処理の条件は、従来公知の条件から適宜選択することができる。本例においては、Ｎｉめっき膜、Ｐｄめっき膜及びＳｎめっき膜の厚みはそれぞれ１μｍ、０．０２μｍ及び１μｍとした。

電気めっき処理を施した後、端子中間体１０を加熱してリフロー処理を行い、めっき被膜３を形成した。リフロー処理における加熱温度は２３０〜４００℃の範囲内で適宜選択することができる。本例においては、端子中間体１０を３５０℃の温度で加熱してＮｉ、Ｓｎ及びＰｄをリフローさせた。これにより、図２に示すように、基材２上に内層３２及び最外層３１からなるめっき被膜３を形成した。

本例の内層３２は、基材２と接するＮｉ層３２１及びＮｉ層３２１と接するＮｉ−Ｓｎ層３２２から構成されていた。なお、Ｎｉ−Ｓｎ層３２２は、Ｎｉめっき膜の一部とＳｎめっき膜の一部とが合金化してなる層である。Ｎｉ層３２１及びＮｉ−Ｓｎ層３２２の厚みはそれぞれ０．８μｍ及び０．５８μｍであった。

最外層３１は、Ｓｎ母相３１１及びＳｎ母相３１１中に分散されたＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２を含んでおり、Ｓｎ母相３１１及びＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の両方が外表面に露出していた。最外層３１の厚みは０．７μｍであった。

上記のリフロー処理を行った後、端子中間体１０にプレス加工を施し、個々の端子部１０１に端子接続部１１及び基板接続部１２を形成した。その後、打ち抜き加工により端子部１０１をキャリア部１０２から切り離し、端子金具１を得た。

以上により得られた本例の端子金具１は、端子接続部１１および基板接続部１２の全面にめっき被膜３を有している。さらに、本例では、介在部１３のほぼ全面にもめっき被膜３が形成されている。なお、介在部１３は、キャリア部１０２が切り離された部分に基材２が露出した破面を有しているが、介在部１３における基材２の露出は、端子挿入力やはんだ接合における接続信頼性に悪影響を与えるものではない。

図３に、Ｓｎ母相３１１をエッチングにより除去した状態の端子金具１の表面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）像の一例を示す。図３より知られるように、Ｓｎ母相３１１を除去した状態の表面には、略直方体状を呈するＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２が分散して存在していた。また、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子３１２の間には、Ｓｎ母相３１１の除去により露出したＮｉ−Ｓｎ層３２２が観察された。

得られたＳＥＭ像に基づいて、５００μｍ²当たりに存在するＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数を数えたところ、１５３個／５００μｍ²のＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２が存在していることを確認した。また、コントラストに基づく２値化処理を上記ＳＥＭ像に施し、得られた２値化像からＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の面積占有率を求めたところ、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子３１２の面積占有率は６５％であった。なお、２値化処理におけるコントラストの閾値は、２値化像におけるＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の輪郭がＳＥＭ像におけるＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の輪郭と概ね一致するように設定した。

本例の端子金具１は、図４及び図５に示すように、自動車に搭載されるコネクタ４に適用できるように構成されている。コネクタ４は、複数の端子金具１と、端子金具１を保持するハウジング４１とを有している。端子金具１は、ハウジング４１に保持された状態において「Ｌ」字状に屈曲されている。

ハウジング４１は合成樹脂製であり、その前方側には嵌合時に相手方コネクタ（不図示）を収容するフード部４１３が形成され、そのフード部４１３の奥に背面壁４１２が一体に形成されている。端子金具１は、ハウジング４１の背面壁４１２に形成された端子圧入孔４１１に端子接続部１１側から圧入されることによりハウジング４１に保持されている。

図１に示すように、本例の端子接続部１１はタブ状に形成されており、相手方端子が有する筒状の嵌合部内に挿入されて電気的な接続を形成する。介在部１３は、端子接続部１１側の端部に一対の抜止部１３１と一対の位置決め部１３２とが幅方向に張り出した状態で形成されている。抜止部１３１は、その先端寄りの縁がテーパ状とされており、端子金具１を端子接続部１１側から端子圧入孔４１１に圧入可能とされるとともに、反対側の縁が切り立って抜け止めされる。また、位置決め部１３２は、その先端寄りの縁が切り立って、圧入された際に端子圧入孔４１１の縁部に係止され、端子金具１が位置決めされる。また、介在部１３は、端子圧入孔４１１に係止された後に「Ｌ」字状に屈曲される。

また、本例の基板接続部１２にはプレスフィット部１２１が形成されている。プレスフィット部１２１は、略円弧状に膨出形成され、かつ、その外側面がスルーホール５１の導電部５２と接触する一対の接触片１２２と、接触片１２２との間に設けられ、弾性または塑性変形可能な薄肉部１２３とを有しており、その先端は先細り形状とされている。プレスフィット部１２１の最大径寸法は、スルーホール５１における導電部５２の内径よりも大きい寸法を有している。プレスフィット部１２１は、薄肉部１２３が圧縮変形されつつ径方向に押し縮められることにより、スルーホール５１に圧入されて導電部５２と電気的に接続されるようになっている。なお、プレスフィット部１２１の基端側には、プレスフィット部１２１をスルーホール５１に圧入する際に圧入治具（不図示）を当接させるための一対の治具当て部１２４が幅方向に張り出した状態で形成されている。

次に、本例の端子金具１の作用効果について説明する。

端子金具１は、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子３１２を含む上記最外層３１を有している。そして、Ｓｎ母相３１１のみを除去した状態においてめっき被膜３の外表面に存在するＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数が１０〜４００個／５００μｍ²である。それ故、端子金具１は、従来の端子よりも更に摩擦係数を低減することができ、ひいては端子挿入力を低減することができる。また、コネクタ４は、摩擦係数の小さい端子金具１を備えているため、相手方コネクタに接続する際の挿入力を低減することができる。

また、端子金具１は、相手方端子と電気的に接続される端子接続部１１、回路基板５と電気的に接続される基板接続部１２及び端子接続部１１と基板接続部１２との間に設けられた介在部１３を一体に有しており、少なくとも端子接続部１１及び基板接続部１２がめっき被膜３により覆われている。更に、基板接続部１２は、回路基板５のスルーホール５１内に圧入され、スルーホール５１内に設けられた導電部５２を介して回路基板５との電気的接続を形成するプレスフィット部１２１を有している。それ故、プレスフィット部１２１をスルーホール５１へ圧入する際の摩擦係数を低減することができ、プレスフィット部１２１におけるめっき被膜３の削れや剥離等を抑制することができる。これにより、回路基板５との間に良好な電気的接続を形成することができる。

（実験例）
本例は、実施例における端子金具１の摩擦係数を測定した例である。本例においては、Ｃｕ合金板材を基材２とし、実施例と同様の方法により表面にめっき被膜３を形成して試料Ｅ１を作製した。また、実施例の方法において、リフロー処理における加熱温度を３２０℃に変更することにより試料Ｅ２を作製した。

更に、試料Ｅ１及びＥ２との比較のため、試料Ｃ１及び試料Ｃ２の２種の比較用試料を作製した。試料Ｃ１は、リフロー処理における加熱温度を３００℃に変更した以外は実施例と同様の方法により作製した試料である。また、試料Ｃ２は、Ｃｕ合金板材の表面に厚みが１μｍのＮｉめっき膜及び厚みが１μｍのＳｎめっき膜を順次形成し、その後リフロー処理を施して作製した、従来のＳｎリフローめっき材に相当する試料である。

試料Ｅ２及び試料Ｃ１の表面には、試料Ｅ１と同様に、Ｓｎ母相３１１及びＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２よりなる最外層３１が形成された。図７に、Ｓｎ母相３１１のみをエッチングにより除去した状態の試料Ｃ１の表面ＳＥＭ像の一例を示す。図７より知られるように、試料Ｃ１における内層３２は緻密に形成されたＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２により覆われていた。

試料Ｅ２のＳＥＭ像（図示略）に基づいて５００μｍ²当たりに存在するＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数を数えたところ、２０３個／５００μｍ²のＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２が存在していることを確認した。また、コントラストに基づく２値化処理を上記ＳＥＭ像に施し、得られた２値化像からＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の面積占有率を求めたところ、試料Ｅ２におけるＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の面積占有率は７５％であった。また、試料Ｅ２におけるＮｉ−Ｓｎ層の厚みは０．４５μｍであった。

試料Ｃ１のＳＥＭ像に基づいて５００μｍ²当たりに存在するＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数を数えたところ、４６６個／５００μｍ²のＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２が存在していることを確認した。また、コントラストに基づく２値化処理を上記ＳＥＭ像に施し、得られた２値化像からＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の面積占有率を求めたところ、試料Ｃ１におけるＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の面積占有率は８７％であった。また、試料Ｃ１におけるＮｉ−Ｓｎ層の厚みは０．３２μｍであった。

試料Ｃ２は、端子中間体１０に電気めっき処理を施す際にＰｄめっき膜を設けなかったため、リフロー処理後にＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２は形成されなかった。なお、試料Ｃ２におけるＮｉ−Ｓｎ層の厚みは０．２４μｍであった。

＜摩擦試験＞
得られた４種の試料を用いて、以下の手順により摩擦試験を行った。まず、試料Ｅ１の一部を切り出し、得られた板状材にプレス加工を施して半径１ｍｍの半球状エンボス部を有する相手部材を作製した。次に、相手部材の半球状エンボス部と各試料とを当接させ、両者の間に３Ｎの荷重を印加した。そして、この荷重を維持しつつ、半球状エンボス部を試料に対して６ｍｍ／秒の速度で移動させ、試料の動摩擦係数を測定した。

図８及び図９に、試料Ｅ１、Ｅ２、Ｃ１及びＣ２の摩擦係数の測定結果を示す。なお、図８の縦軸は摩擦係数であり、横軸は半球状エンボス部の移動距離である。また、図９の縦軸は図８における各試料の動摩擦係数の最大値であり、横軸はＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の個数である。

図８及び図９より知られるように、試料Ｅ１及びＥ２は、試料Ｃ１及び試料Ｃ２に比べて低い摩擦係数を有していること、及び、４種の試料のうち試料Ｅ１の摩擦係数が最も低いことが理解できる。また、図９より知られるように、試料Ｃ１を基準としたときに、試料Ｅ１は摩擦係数の最大値を４５％程度低減でき、試料Ｅ２は摩擦係数の最大値を３５％程度低減できることが理解できる。

試料Ｅ１及びＥ２は、Ｓｎ母相３１１を除去した後に、めっき被膜３の最外層３１に含まれるＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数及びＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の面積占有率が上記特定の範囲内にあることにより、試料Ｃ１及びＣ２よりも摩擦係数を低減することができたと考えられる。

即ち、例えば図３と図７とを比べると、試料Ｅ１に含まれるＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２は、試料Ｃ１に含まれるＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２に比べて個々の粒子の粒径が大きく、かつ、隣り合うＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の距離が比較的離れている傾向を有している。それ故、試料Ｅ１に含まれるＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２は、内層３２と当接しているもの（図２、符号３１２ａ）の割合が多くなると推定できる。そのため、試料Ｅ１は、相手方端子等との嵌合の際に加わる接触荷重がＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２及び内層３２を介して基材２まで伝達されやすいと考えられる。以上の結果、試料Ｅ１は、最外層３１の変形や摩耗を抑制することができ、ひいては摩擦係数を低減することができると考えられる。また、試料Ｅ２についても、試料Ｅ１と同様の理由により摩擦係数を低減することができると考えられる。

一方、試料Ｃ１のようにＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数が過度に多くなる場合には、微細なＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２が多数形成されるため、試料Ｅ１及びＥ２に比べて内層３２と当接していないＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２ｂ（図２参照）の割合が多くなると考えられる。このようなＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２ｂは、基材２との間に軟らかいＳｎ母相３１１が存在しているため、接触荷重が加わった際にＳｎ母相３１１の変形や摩耗を抑制する効果が小さい。それ故、試料Ｃ１は、試料Ｅ１及びＥ２に比べて摩擦係数が高くなると考えられる。

以上のように、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子３１２は、最外層に含まれる数が多くなるほど粒径が小さくなる傾向を有していることが理解できる。それ故、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数を上記特定の範囲に制御することにより、適度なサイズのＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２を形成させることができ、その結果、摩擦係数を低減する効果を得ることができると考えられる。

なお、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数を制御する方法は現時点では必ずしも明確ではないが、リフロー処理における加熱温度を高くするとＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の粒径が大きくなり、最外層に含まれるＳｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数を上記特定の範囲に制御しやすくなることが確認されている。それ故、Ｓｎ−Ｐｄ系粒子３１２の数を上記特定の範囲内に制御するためには、リフロー処理における加熱温度を高くすることが好ましい。具体的には、２９０〜４００℃でリフロー処理を行うことが好ましい。

＜耐熱性評価＞
上記により得られた４種の試料を用いて、以下の手順により耐熱性試験を行った。まず、試料を金プローブに当接させた状態の接触抵抗を測定した。次いで、試料を１２０℃の温度で１２０時間加熱した。加熱が完了した後、試料を室温まで冷却し、試料を金プローブに当接させた状態の接触抵抗を測定した。

図１０に、耐熱性評価の結果を示す。なお、図１０の縦軸は、加熱後に測定した接触抵抗の値から加熱前に測定した接触抵抗の値を差し引いた、接触抵抗の上昇量（ｍΩ）である。また、図１０の横軸は、各試料のＮｉ−Ｓｎ層の厚み（μｍ）である。

図１０より知られるように、試料Ｅ１及び試料Ｅ２は、試料Ｃ１及び試料Ｃ２に比べて接触抵抗の上昇量が小さく、接触抵抗の増大を抑制することができた。このように、厚みが０．４μｍ以上のＮｉ−Ｓｎ層を含むめっき被膜を基材上に形成することにより、得られる端子金具の耐熱性をより向上させることができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、端子金具１は、コネクタ４のハウジング２１に保持されることなく、直接、回路基板５に実装されるものであってもよい。また、端子金具１における基板接続部１２は、はんだ接合ができるようにピン状を呈していてもよい。また、端子金具１は、オス型端子やメス型端子等の嵌合型端子として構成されていてもよい。

１ 端子金具
２ 基材
３ めっき被膜
３１ 最外層
３１１ Ｓｎ母相
３１２ Ｓｎ−Ｐｄ系粒子

Claims (6)

1. 金属材料よりなる基材と、該基材の表面を覆うめっき被膜とを有し、
   該めっき被膜は、Ｓｎ母相及び該Ｓｎ母相中に分散されたＳｎ−Ｐｄ系粒子を含み、上記Ｓｎ母相及び上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子が外表面に存在する最外層を有しており、
   上記Ｓｎ母相のみを除去した状態において上記めっき被膜の外表面に存在する最大径５μｍ以下の上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子の数が５０〜２５０個／５００μｍ²であることを特徴とする端子金具。
2. 上記Ｓｎ母相のみを除去した状態の外表面に存在する上記Ｓｎ−Ｐｄ系粒子の面積占有率が５０〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載の端子金具。
3. 上記めっき被膜は、上記基材と上記最外層との間に、該最外層とは異なる組成を有する内層を有しており、該内層は厚みが０．４μｍ以上のＮｉ−Ｓｎ層を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の端子金具。
4. 上記端子金具は、相手方端子と電気的に接続される端子接続部、回路基板と電気的に接続される基板接続部及び上記端子接続部と上記基板接続部との間に存在する介在部を一体に有しており、少なくとも上記端子接続部及び上記基板接続部が上記めっき被膜により覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の端子金具。
5. 上記基板接続部は、上記回路基板のスルーホール内に圧入され、該スルーホール内に設けられた導電部を介して上記回路基板との電気的接続を形成するプレスフィット部を有することを特徴とする請求項４に記載の端子金具。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の端子金具と、該端子金具を保持するハウジングとを有することを特徴とするコネクタ。