JP6647307B2 - 端子 - Google Patents

Description

本発明は、端子に関し、特に、自動車および電子部品等に用いられる銅または銅合金製の基材からなり、接合時の挿抜力が低く、高温下における接触抵抗が低く安定性に優れた嵌合型端子に関する。

従来、銅（Ｃｕ）、銅合金などの導電体の母材（以下、これを単に「母材」という。）上にスズ（Ｓｎ）、スズ合金などのＳｎメッキ層を設けたメッキ材料は、母材の優れた導電性と強度、および、メッキ層の優れた電気接続性と耐食性とを備えた高性能導体材料として知られており、各種の端子やコネクタなどに広く用いられている。

ところで近年、電子制御化が進む中でコネクタが多極化したため、雄コネクタの端子群と雌コネクタの端子群を挿抜する際に多大な力が必要になり、特に、自動車のエンジンルーム内などの狭い空間では挿抜作業が困難であった。コネクタの多極化は、特に小型端子を配したコネクタにおいて求められており、具体的には、タブ幅にして１．０ｍｍや０．６４ｍｍの小型端子に対して強く要求されている。

そこで、組み付け作業の負荷を低減するという観点から、多極化した端子において挿抜力を低減することが求められている。この挿抜力が高いと、組み付けを行う作業者の負荷が増大してしまうので、挿抜力を低減するための構造をコネクタに導入しなければならず、コスト増の要因となっていた。

この挿抜力を低減する方法として、端子間の接触圧を弱める方法があるが、この方法はＳｎメッキ層が軟質のため、端子の接触面にフレッティング現象が起きて端子間に導通不良が発生することがある。

ここで、フレッティング現象とは、振動や温度変化などの原因で端子の接触面間に起きる微振動により、端子表面の軟質のＳｎメッキ層が摩耗して酸化し、比抵抗（比電気抵抗）の大きい摩耗粉になる現象である。この摩耗粉が接触面間に介在すると、接続不良が起きる。そして、このフレッティング現象は、端子間の接触圧が低いほど起き易い。

そのため、接触圧を下げずに挿抜力を低減することが望ましい。すなわち、端子間の摩擦力を下げる方法が望ましい。また、自動車のエンジンルーム内などでは、高温環境であるため、低挿抜性だけでなく、高温環境下においても安定した電気接続性が保持されることが必要である。

ところで、Ｃｕ板条からなる母材（基材）の表面に、Ｃｕ−Ｓｎ合金被覆層とＳｎ被覆層がこの順に形成されており、Ｃｕ−Ｓｎ合金被覆層の材料表面露出面積率が３〜７５％、平均の厚さが０．１〜３．０μｍ、かつＣｕ含有量が２０〜７０ａｔ％であり、Ｓｎ被覆層の平均の厚さが０．２〜５．０μｍであることを特徴とする接続部品用導電材料が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

この特許文献１の接続部品用導電材料によれば、Ｃｕ板条からなる母材表面にＣｕ−Ｓｎ合金被覆層とＳｎ被覆層を形成した接続部品用導電材料において、摩擦係数が低く（すなわち、低い挿抜力）、同時に電気的特性の信頼性（すなわち、低い接触抵抗）を維持することができる。

また、導電性基材上にＳｎメッキ層が形成された雄端子と雌端子からなり、雄端子および雌端子の一方の端子の他方の端子との接点部の表面に、長手方向に互いに離間した複数の溝または凹部が形成された嵌合型接続端子が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。この特許文献２の嵌合型接続端子によれば、微摺動摩耗（フレッティング現象）による電気抵抗値の上昇を安価かつ十分に抑制することができる。

特開２００６−７７３０７号公報（特許請求の範囲の請求項１） 特開２０１３−１０１９１５号公報（特許請求の範囲の請求項１、段落[００１８]）

ところで、特許文献１（表３等を参照。）には、雄端子と雌端子の両方が通常のＳｎメッキであった場合の摩擦係数は０．５３〜０．５５であるのに対し、特許文献１の接続部品用導電材料を用いれば摩擦係数が０．２４〜０３３に低減することが記載されている。

しかしながら、コネクタの多極化の要求は高く、これまでよりも一段と摩擦係数の低い接点用材料が必要とされている。また、特許文献１では、雌端子にのみ特許文献１の接続部品用導電材料を用いた場合の摩擦係数については記載されていない。

また、一般的に低挿抜力が必要な端子の多くは、接触圧が２Ｎ〜６Ｎ程度である。特許文献２の嵌合型接続端子のように、雌端子の半球状等の接点部の接触円の直径は５０μｍ〜１５０μｍ程度であり、雄端子の溝の幅が１００μｍ程度である場合、接触円の当接する位置に応じて接触抵抗が高くなることがあった。

この点については、溝幅や溝間隔を小さくすることにより解決可能であると考えられるが、特許文献２に記載された方法（プレス加工、エッチング加工、放電加工、機械加工またはレーザー加工）によって溝幅を小さく形成しようとすると、製造コストが非常に高くなり量産品としては現実的ではなかった。

例えば、プレス加工であれば、所望の溝の形状と対応した凹凸を金型に予め施しておき、当該金型を用いて加工すれば幅の小さな溝を形成することができるが、凹凸の幅、間隔、深さを小さくすると、金型の価格が高価になるとともに金型の交換頻度も増加し、製造コストが飛躍的に増大してしまう。

また、それ以外の加工方法（エッチング加工、放電加工、機械加工またはレーザー加工）については、凹凸の幅、間隔、深さを小さくすると、高い加工精度が必要とされるので、設備コストが増大するだけでなく、加工時間についても増加するので、この場合も製造コストが増大してしまう。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、従来よりも更に摩擦抵抗が低く（低い挿抜力）、かつ、電気的接続の信頼性（低い接触抵抗）を維持し得る簡易に製造可能な端子を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の端子において、導電性の基材（１０）からなる端子であって、前記基材（１０）の表面（１０ａ）にスズおよび銅スズの混合物からなるスズ−銅スズ混合層（Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層）を有し、前記スズ−銅スズ混合層（Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層）の最表面（１０ａ）には、溝（Ｇ１）を備え、前記溝（Ｇ１）は、前記最表面（１０ａ）に沿った方向の長さ１００μｍ当たり３個ないし１００個形成されていることを特徴とする。

本発明において、前記スズ−銅スズ混合層（Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層）の前記最表面（１０ａ）に対する前記銅スズ（ＣｎＳｎ層）の露出面積率が１５％乃至１００％であることを特徴とする。

本発明において、前記溝（Ｇ１）は、前記スズ−銅スズ混合層（Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層）における前記銅スズ（ＣｕＳｎ層）の部分に形成されていることを特徴とする。

本発明において、前記スズ−銅スズ混合層（Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層）と前記基材（１０）との間には中間層（ＮＩ層）が形成され、 前記中間層（ＮＩ層）は、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅、銅合金のうち何れか１層以上であることを特徴とする。

本発明において、前記溝は、その溝幅が２０〜５００ｎｍであることを特徴とする。

本発明によれば、従来よりも更に摩擦抵抗が低く（低い挿抜力）、かつ、電気的接続の信頼性（低い接触抵抗）を維持し得る簡易に製造可能な端子を実現することができる。

実施の形態に係る溝の作製方法の第１工程の説明に供する略線的断面図である。 実施の形態に係る溝の作製方法の第２工程の説明に供する略線的断面図である。 実施の形態に係る溝の作製方法の第３工程の説明に供する略線的断面図である。 実施の形態に係る溝の作製方法の第４工程の説明に供する略線的断面図である。 実施の形態に係る溝の作製方法の第５工程の説明に供する略線的断面図である。 実施の形態に係る溝の作製方法の第６工程の説明に供する略線的断面図である。 実施の形態に係る溝の個数を算出する際の算出基準の説明に供するＦＩＢの断面ＳＩＭ像である。 実施の形態に係る溝の個数を単位長さ当たりに算出する際の説明に供するＦＩＢの断面ＳＩＭ像である。 動摩擦係数測定装置を示す略線的構成図である。

＜実施の形態＞
以下、本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態はあくまでも例示であり、本発明の範囲において、種々の形態をとり得る。

＜端子の動摩擦抵抗が低下する原理＞
本発明の端子として用いられる雄端子において、導電性を有する銅合金条の基材に施されたスズ−銅スズ混合層（以下、これを「Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層」ともいう。）の最表面に対しプレス加工により微小な表面クラックを形成した後、当該表面クラックを起点として亀裂を進展させることにより所望の溝幅および溝深さからなる溝を予め複数形成しておく。これにより、雄端子のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面に形成された複数の溝に対して、プレス加工時に使用したプレス加工油（以下、これを単に「プレス油」という。）の成分が貯留されることになる。

ここで、プレス油の種類としては、以下に示すものがよい。例えば、分子式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２で表される炭化水素であり、ｎ＝９〜６０が好ましい。具体例としては、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン等が挙げられる。また、炭素原子数５〜４０のエーテル化合物が好ましい。エーテル化合物の具体例としては、ジプロピルエーテル、アリルフェニルエーテル、エチルイソブチルエーテル、エチレングリコールジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、アルキル（例えば、ノニル、エイコシルなど）、ジフェニルエーテル等のエーテル結合基および疎水基のみからなるエーテル化合物が挙げられる。また、これらが複数混合したものでもよい。

したがって、雌端子と、雄端子とが嵌合すると、メッキ最表面に形成された複数の溝から嵌合面に対してプレス油の成分が供給され続けるため、雌端子と雄端子との間の接点部分に対して効果的に潤滑作用が働き、雌端子と雄端子との動摩擦抵抗が低下する。なお、複数の溝を形成するのは、雄端子だけに限らず、雌端子のメッキ最表面に形成したり、或いは、雄端子および雌端子の双方に形成するようにしてもよい。

ここで、雄端子の基材上のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層に形成される溝は、通常、軟質のＳｎ層ではなく、当該Ｓｎ層よりも硬質のＣｕＳｎ層に形成される。これは、軟質のＳｎ層よりも硬質のＣｕＳｎ層の方がプレス加工時に生じた表面クラックが大きな亀裂へと進展し易いからである。ただし、溝は、ＣｕＳｎ層だけではなく、Ｓｎ層に形成できる場合には、当該Ｓｎ層の溝をプレス油の貯留に用いてもよい。

＜溝の個数＞
基材上のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層に形成された複数の溝の個数が所定の基準値よりも少な過ぎる場合は、摩擦係数が高くなる。これは、溝の個数が少ないためにプレス油の供給量が少なくなり、摩擦係数を低減させる効果を期待できないためである。

一方、基材上のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層に形成された複数の溝の個数が所定の基準値よりも多過ぎる場合は、摩擦係数は低くなるが、高温（例えば、１４０℃以上）で所定時間以上放置した後の接触抵抗が高くなる。これは、溝の個数が多過ぎる場合、基材との接触面積が低減するためＳｎ−ＣｕＳｎ混合層が一部剥がれ易くなり、基材からＳｎ−ＣｕＳｎ混合層のメッキ表面へＣｕ元素が拡散し、メッキ表面に拡散したＣｕ元素が酸化するためである。

ここで、溝の個数に対する所定の基準値とは、後述するように、Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面において発生する亀裂からなる溝と直交する任意の方向（以下、これを「メッキ表面方向」ともいう。）の単位長さ（例えば、１００μｍ）当たりの溝の個数が例えば３個乃至１００個を基準値とする。したがって、この場合、溝の個数が少な過ぎるのは、メッキ表面方向の長さ１００μｍ当たり３個未満の場合であり、溝の個数が多過ぎるのは、メッキ表面方向の長さ１００μｍ当たり１００個を超える場合である。

＜Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層におけるＣｕＳｎ層の露出面積率＞
Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層を構成するＣｕＳｎ層およびＳｎ層のうち、ＣｕＳｎ層の最表面に対する露出面積率については、１５％乃至１００％とする。ＣｕＳｎ層の露出面積率が１５％以下の場合、Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面に複数の溝が形成されていた場合であっても動摩擦係数が高くなる。

これは、ＣｕＳｎ層よりも軟質のＳｎ層の方がＳｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面に多く露出しているため、雄端子と雌端子とを接触させた際にＳｎ層が押し潰され、その瞬間に溝からプレス油が放出されてしまい、嵌合中にプレス油を供給する効果が失われて動摩擦係数を低減できなくなるからである。

＜溝幅＞
基材上のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層に形成された溝の溝幅は、基準の値よりも狭過ぎると貯留させるプレス油の量が少なくなり、動摩擦係数を低減する効果が期待できなくなる。また、溝の溝幅が基準の値よりも広過ぎると、Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層が基材から剥がれ易くなるために電気的接続の信頼性が落ちてしまう。

ここで、溝幅における基準の値とは、Ｓｎ−ＣｕＳｎ層における断面の溝幅が２０ｎｍ〜５００ｎｍである。したがって、溝の溝幅が、２０ｎｍ未満の場合に狭過ぎるとされ、５００ｎｍを越える場合に広過ぎるとされる。

＜溝深さ＞
基材上のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面に形成された溝の溝深さは、浅すぎると当該溝に貯留させるプレス油の量が少なくなり、動摩擦係数を低減する効果が期待できなくなる。

また、溝の溝深さが深過ぎる場合、すなわち、溝が基材まで到達している場合、例えば約１４０℃以上の高温環境下において、溝を介して基材のＣｕ元素がメッキ表層に拡散し、そのＣｕ元素が酸化して接触抵抗が増大してしまう。したがって、溝が基材まで到達してしまうと、溝が基材にまで到達していない場合よりも、接触抵抗が格段に大きくなってしまう。

したがって、溝の溝深さとしては、Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層のメッキ厚さの半分以上の深さであり、かつ、メッキ厚さ以下の深さであることが望ましい。具体的には、溝の溝深さは、スズ−銅スズ混合層のメッキ平均厚さの０．５倍以上であり、かつ、１．０倍未満の深さであればよい。

＜ニッケル層の有無＞
雄端子においては、基材とＳｎ−ＣｕＳｎ混合層との間にニッケル層を形成しておくことが望ましい。これは、基材の上にニッケル層が形成された状態でＳｎ−ＣｕＳｎ混合層の表面クラックから亀裂を進展させる場合、当該ニッケル層で亀裂の進展が停止されて、それ以上の深さにならないように溝の溝深さを制御できるからである。

基材にニッケル層が形成されていない場合、亀裂の進展が進み易く、その結果、亀裂が基材に到達してしまうことを停止することができない。そのため、ニッケル層が形成された場合に比べて溝の溝深さを制御することが困難となる。

＜溝の作製方法＞
最初に、銅合金条からなる基材の上にＮｉ層、Ｃｕ層、Ｓｎ層を順に形成した後、リフローすることによりスズと銅スズとが拡散したＳｎ−ＣｕＳｎ混合層（スズ−銅スズ混合層）のメッキ最表層を形成する。ここで、Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層におけるＣｕＳｎ層の最表面に対する露出面積率は、基材の上に形成するＣｕ層のメッキ厚、および、Ｓｎ層のメッキ厚を調整することにより実現する。

その後、図１に示すように、下側に位置するダイ２０と、上側に位置するとともに当該ダイ２０へ向かう下面に突出部３１が形成されたパンチ３０とを備えるプレス加工機を用いて、ダイ２０とパンチ３０との間に、Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層が形成された基材１０を配置する（第１工程）。

続いて、図２に示すように、当該ダイ２０と当該パンチ３０との間に基材１０を挟み付けながら当該パンチ３０を当該ダイ２０に所定の圧力で押し付けることにより当該基材材１０に対して潰し加工を施す（第２工程）。

このとき、図３に示すように、基材１０の最表面１０ａには、パンチ３０の突出部３１に対応した凹部１１が形成されるとともに、当該最表面１０ａのうち、潰し加工が施された凹部１１の部分には、微細な表面クラック（図示せず）が複数形成される（第３工程）。なお、潰し加工の後、基材１０の長手方向における両側端部を所定の治具で掴み、所定の量だけ引っ張る加工（引っ張り加工）を施す。

その後、図４に示すように、半球状の複数の凸状部４１が形成された下側保持部材４０と、基材１０の凹部１１と対応する箇所に当該凹部１１よりも大きな開口５０ｈが形成された上側保持部材５０とを備えるディンプル加工機を用い、下側保持部材４０と上側保持部材５０との間に、凹部１１が形成された基材１０を配置する（第４工程）。

図５に示すように、凸状部４１が形成された下側保持部材４０と上側保持部材５０との間に基材１０を挟み付けながら、上側保持部材５０を下側保持部材４０に所定の圧力で押し付けることにより、基材１０の凹部１１に裏面１０ｂ側からディンプル加工を施す（第５工程）。これにより、当該基材１０の裏面１０ｂに対して所定の深さ、および、所定の頂点曲率半径からなる半球状のディンプル１２が形成される。

この結果、図６に示すように、ディンプル１２が形成されると同時に、基材１０の凹部１１から上方に突出した所定の高さ、および、ディンプル１２よりも大きな頂点曲率半径からなるドーム状の凸部１３が複数形成される。

ここで、複数の凸部１３が形成される前の基材１０の最表面１０ａのうち凹部１１の部分には表面クラックが既に発生しているため、凸部１３が形成される際、表面クラックを起点として亀裂が進展し、所望の溝幅、所望の溝深さの亀裂からなる溝が形成されることになる。

なお、溝の個数を増やすには、第２工程において、パンチ３０の突出部３１を基材１０に押し付けて潰し加工を施すときの当該パンチ３０の深さ方向のストロークを更に長くして表面クラックの数を増大させればよい。しかしながら、これに限るものではなく、基材１０の凸部１３の頂点曲率半径を小さくしたり、或いは、頂点曲率半径をそのままで凸部１３の高さだけを高くすることにより、表面クラックの数を増大させてもよい。

ただし、凸部１３の頂点曲率半径や高さに応じて表面クラックの数を増やすことができるが、基材１０に対する潰し加工のストロークを更に長くして表面クラックの数を調整する場合に比べて、表面クラックの数のばらつきが多く、溝の個数を制御し難い。

また、基材１０の凸部１３の高さを変更すると、雌端子との接触圧が変わり、挿抜力、および、微摺動摩耗性等の電気的接続の信頼性に影響が出るので、できるだけ、凸部１３の高さを変更することなく溝の個数を制御できることが望ましい。

更に、凸部１３を形成するためのディンプル加工の頂点曲率半径を変更すると、雌端子との接触面積が変わり、微摺動摩耗性等の電気的接続の信頼性に影響が出るので、頂点曲率半径を変更することなく溝の個数を制御できることが望ましい。

したがって、基材１０の凹部１１にディンプル加工を施す前に、パンチ３０の凸部３１により基材１０のメッキ最表面１０ａに潰し加工を施し、その潰し加工の条件を変更することにより、予め表面クラックの数を制御することが望ましい。

＜実施例＞
＜溝の作製条件＞
次に、溝の作製条件について具体的に説明する。

＜基材の条件＞
雄端子に用いられる基材は、厚さ０．２５ｍｍ、幅４０ｍｍ以上、長さ１００ｍｍ以上の導電性の銅合金条（板材）であり、その基材に対して仕上圧延を施して厚さ０．２０ｍｍに成型後、当該板材の幅方向の両端部を５ｍｍ以上除去して幅３０ｍｍとするとともに長さ５０ｍｍに切断する。

その基材に対して、前処理（カソード電解脱脂、酸洗）、Ｎｉ中間層めっき、Ｃｕ中間層めっき、Ｓｎ最表層めっき、および、リフロー処理を順番に行った。

＜前処理の条件＞
前処理のうちカソード電解脱脂の条件としては、脱脂液：ＮａＯＨ ６０ｇ／リットル、脱脂条件：２．５Ａ／ｄｍ２、温度６０℃、脱脂時間６０秒、とした。酸洗の条件としては、酸洗液：１０％硫酸、酸洗条件：室温（２７℃）にて３０秒浸漬、とした。

＜Ｎｉ中間層めっきの条件＞
Ｎｉ中間層めっきによりＮｉ層を形成する条件としては、添加剤を用いることのない添加剤フリーワット浴であり、メッキ液：Ｎｉ（ＳＯ３ＮＨ２）２・４Ｈ２Ｏ ５００ｇ／リットル、ＮｉＣｌ２ ３０ｇ／リットル、Ｈ３ＢＯ３ ３０ｇ／リットル、めっき条件：温度５０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ２、Ｎｉ層の厚さ：０．５μｍ、とした。

＜Ｃｕ中間層めっきの条件＞
Ｃｕ中間層めっきによりＣｕ層を形成する条件としては、メッキ液：硫酸銅 １８０ｇ／リットル、硫酸 ８０ｇ／リットル、めっき条件：温度４０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ２、Ｃｕ層の厚さ：０．２４μｍ、０．２６μｍ、０．４０μｍ、０．６０μｍとした。

＜Ｓｎ最表層めっきの条件＞
Ｓｎ最表層めっきによりＳｎ層を形成する条件としては、メッキ液：硫酸Ｓｎ ８０ｇ／リットル、硫酸 ８０ｇ／リットル、めっき条件：温度２０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ２、Ｓｎ層（最表層）の厚さ：０．６μｍ、０．５８μｍ、０．５０μｍ、０．３μｍ、とした。ここで、ＣｕＳｎ層を所望の露出面積率となるように調整する。

＜リフロー処理の条件＞
リフロー処理の条件としては、リフロー温度：３００℃、リフロー時間：１０秒とした。

このような条件で上述した各種処理を行うことにより、基材１０のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面に対するＣｕＳｎ層の露出面積率を５％、１５％、５０％、１００％に調整した。

＜潰し加工およびディンプル加工の条件＞
その後、ＣｕＳｎ層の露出面積率がそれぞれ異なる基材に対し、上述したように潰し加工（プレス加工）、ディンプル加工を順番に行った。

ここで、潰し加工条件は、プレス加工機におけるパンチ３０の基材１０に対する押し込みのストローク量を０μｍ（潰しなし）から２４μｍの間で変更した。ディンプル加工条件は、全て統一し、ディンプル加工により形成される基材１０の凸部１３の最終形状の頂点曲率半径１ｍｍを得た。これにより、基材１０のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面に形成する溝の個数を制御した。

＜露出面積率の算出＞
供試材の表面を、ＥＤＸ（ エネルギー分散型Ｘ 線分光分析器）を搭載したＳＥＭ（ 走査型電子顕微鏡）を用いて２００倍の倍率で観察し、得られた組成像の濃淡（ 汚れや傷等のコントラストは除く）から画像解析によりＣｕ−Ｓｎ混合層（Ｃｕ−Ｓｎ合金被覆層）の露出面積率を測定した。基材１０のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面に対するＣｕＳｎ層の露出面積率については、Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面に対して露出するＣｕＳｎ層の割合（％）として算出した。すなわち、Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面の全体に対してＣｕＳｎ層とＳｎ層とが半分ずつ露出している場合、ＣｕＳｎ層の露出面積率は５０％となる。

＜溝の個数の算出＞
基材１０のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面に形成した複数の溝の個数を算出するには、微細加工用のＦＩＢ(Focused Ion Beam)装置により、当該基材１０の凸部１３の頂点を長さ３０μｍ、深さ３〜１０μｍの断面に削り出し、その断面を高倍率のＳＩＭ(Scanning Ion Microscope)像により観察する。

断面の削り出しは、基材１０に対する仕上圧延の圧延面と平行な圧延平行方向、に沿って所定間隔毎に３断面ずつ、合計６断面を観察する。なお、観察に当たっては、１つの凸部１３に対して１断面のＳＩＭ像とする。

この場合、図７に示すように、単位長さ当たりに存在する溝Ｇ１乃至Ｇ３のうち、溝幅Ｗが例えば２０ｎｍ〜５００ｎｍ、溝深さＤがＳｎ−ＣｕＳｎ混合層の平均厚さの０．５倍以上、１．０倍未満に相当する例えば０．３μｍ〜０．９μｍの溝Ｇ１の個数を算出する。すなわち、この基準を満たさず、Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面ｓｆに露出していない溝Ｇ２、溝Ｇ３については個数の算出対象とはしない。

ここで、単位長さとは、基材１０に対する圧延平行方向と直交する断面においてＳｎ−ＣｕＳｎ混合層の最表面ｓｆに沿った長さ１００μｍとする。具体的には、図８に示すように、１断面における長さＬ（３０μｍ）の中で、断面の溝幅Ｗおよび溝深さＤが上述した数値範囲を満たす溝Ｇ１の個数ｎを算出し、それを６断面分行う。そして、１μｍ当たりの溝Ｇ１の個数ｎを求めた後に、１００を乗算することにより、単位長さ１００μｍ当たりの溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎを算出した。

個数Ｇ１ｎは、次の（１）式で表すことができる。
Ｇ１ｎ＝（個数ｎ／長さＬ（３０μｍ×６））×１００……………（１）

＜動摩擦係数の測定＞
雄端子における基材１０の凸部１３と相手方となる雌端子との動摩擦係数を、図９に示す動摩擦係数測定装置６０により測定した。動摩擦係数測定装置６０は、基材１０を水平な台６２に固定し、その上に雌端子に相当する雌試験片６３を載置して互いに接触させる。

続いて、雌試験片６３の上から錘６４により３．０Ｎの荷重をかけて基材１０を押圧し、横型荷重測定器（アイコーエンジニアリング株式会社：Ｍｏｄｅｌ−２１５２）６５を用いて、基材１０を水平方向（矢印方向）に引っ張り（摺動速度８０ｍｍ／ｍｉｎ）、摺動距離５ｍｍまでの最大摩擦力Ｆ（Ｎ）を測定し、そのときの動摩擦係数μを次の（２）式により得た。
μ＝Ｆ／３．０（Ｎ）……………………………………………………（２）

この動摩擦係数μの値が０．２５よりも小さい場合、「摩擦力が小さい」として「○」、０．２５以上の場合を「摩擦力が大きい」として「×」で示す。さらに、動摩擦係数μの値が０．２０よりも小さい場合を「特に摩擦力が小さい」として「◎」として示す。

＜高温加熱後の接触抵抗の測定＞
基材１０を１００℃で１２０時間高温加熱して保持した後の接触抵抗を、いわゆる四端子法により評価する。この接触抵抗の値は、耐熱性の指標となる。プローブの接触圧を２Ｎ、通電電流１０ｍＡとする。プローブの先端には、曲率１ｍｍの半球を用いる。この場合、基材１０は、縦５０ｍｍ×横２０×厚さ０．２５ｍｍに切断したものであり、周囲の端部５ｍｍ以外の部分を測定対象として用いた。

測定箇所は、１０箇所とし、それぞれの測定点は、互いに２ｍｍ以上の間隔を空けた。１０箇所の測定点における測定値の平均値を接触抵抗ｒとした。接触抵抗ｒの値が１０ｍΩ未満の場合を「耐熱性に優れる」として「○」、１０ｍΩ以上の場合を「耐熱性に劣る」として「×」で示す。

＜ＣｕＳｎ層の露出面積率および溝の個数に応じた動摩擦係数および接触抵抗＞
基材１０のＳｎ−ＣｕＳｎ混合層を構成するＣｕＳｎ層の最表面に対する露出面積率が５％、１５％、５０％、１００％の場合における溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎに応じた動摩擦係数μおよび接触抵抗μを表１乃至表４に示す。

表１に示すように、ＣｕＳｎ層の露出面積率が５％において、実施例１．１乃至実施例１．６のように溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが３．２個〜７．２個の場合、動摩擦係数μおよび接触抵抗ｒの評価は何れも「○」であった。但し、比較例１．１乃至比較例１．４のように、溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが０．１個〜１．６個の非常に少ない場合、接触抵抗ｒの評価は「○」であったが、動摩擦係数μの評価は全て「×」であった。すなわち、ＣｕＳｎ層の露出面積率が５％の場合、単位長さ１００μｍ当たり少なくとも３個以上の溝Ｇ１が必要であることが示されている。

表２に示すように、ＣｕＳｎ層の露出面積率が１５％において、実施例１．９乃至実施例１．１２のように溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが９．４個〜８６．４個の場合、動摩擦係数μの評価は「◎」、および、接触抵抗ｒの評価は「○」で非常に優れていた。また、実施例１．７および実施例１．８のように、溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが３．３個〜４．６個の場合、動摩擦係数μの評価は「○」、および、接触抵抗ｒの評価は「○」で優れていた。

但し、比較例１．５乃至比較例１．７のように、溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが０．６個〜２．２個の非常に少ない場合、動摩擦係数μの評価は「×」であり、比較例１．８のように溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが１１２．５個の非常に多い場合、動摩擦係数μの評価は「◎」であったが、接触抵抗ｒの評価は「×」であった。

すなわち、ＣｕＳｎ層の露出面積率が１５％の場合であっても、単位長さ１００μｍ当たり少なくとも３個以上でかつ、１１２個以下の個数Ｇ１ｎの溝Ｇ１が必要であることが示されている。より好ましくは、３個以上でかつ、１００個以下の個数Ｇ１ｎの溝Ｇ１であれば、動摩擦係数μの評価、および、接触抵抗ｒの評価に優れているといえる。

表３に示すように、ＣｕＳｎ層の露出面積率が５０％において、実施例１．１６乃至実施例１．１８のように溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが１９．５個〜８８．３個の場合、動摩擦係数μの評価は「◎」、および、接触抵抗ｒの評価は「○」で非常に優れていた。また、実施例１．１３乃至実施例１．１５のように、溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが３．１個〜７．３個の場合、動摩擦係数μの評価は「○」、および、接触抵抗ｒの評価は「○」で優れていた。

但し、比較例１．９乃至比較例１．１１のように、溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが０．８個〜２．１個の非常に少ない場合、動摩擦係数μの評価は「×」であり、比較例１．１２のように溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが１２４．７個の非常に多い場合、動摩擦係数μの評価は「◎」であったが、接触抵抗ｒの評価は「×」であった。

すなわち、ＣｕＳｎ層の露出面積率が５０％の場合であっても、単位長さ１００μｍ当たり少なくとも３個以上でかつ、８８個以下の個数Ｇ１ｎの溝Ｇ１であれば、動摩擦係数μの評価、および、接触抵抗ｒの評価に優れているといえる。

表４に示すように、ＣｕＳｎ層の露出面積率が１００％において、実施例１．２１乃至実施例１．２４のように溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが１０．９個〜９８．９個の場合、動摩擦係数μの評価は「◎」、および、接触抵抗ｒの評価は「○」で非常に優れていた。また、実施例１．１９および実施例１．２０のように溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが３．１個〜５．３個の場合、動摩擦係数μの評価は「○」、および、接触抵抗ｒの評価は「○」で優れていた。

但し、比較例１．１３乃至比較例１．１５のように、溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが１．１個〜２．６個の非常に少ない場合、動摩擦係数μの評価は「×」であり、比較例１．１６のように溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎが１２２．９個の非常に多い場合、動摩擦係数μの評価は「◎」であったが、接触抵抗ｒの評価は「×」であった。

すなわち、ＣｕＳｎ層の露出面積率が１００％の場合であっても、単位長さ１００μｍ当たり少なくとも３個以上でかつ、９８個以下の個数Ｇ１ｎの溝Ｇ１であれば、動摩擦係数μの評価、および、接触抵抗ｒの評価に優れているといえる。

このように、表１乃至表４によれば、溝Ｇ１の個数Ｇ１ｎは、単位長さ１００μｍ当たり少なくとも３個以上で１００個以下であることが望ましく、さらに、そのときのＣｕＳｎ層の露出面積率は、５％ないし１００％、より好ましくは、１５％乃至１００％であることが望ましい。

さらに、表５に示すように、潰し加工（第３工程）の後、ディンプル加工（第４工程）の前に、基材１０の長手方向における両側端部を所定の治具で掴み、所定の量だけ引っ張るという引っ張り加工を施した場合の動摩擦係数μおよび接触抵抗μについて検討した。

この場合、例えば、引っ張り加工による歪が１％、基材１０の両側端部を掴む治具間の距離が５０ｍｍの場合、治具により基材１０を０．５ｍｍ引っ張って延ばすことを前提とする。なお、溝幅Ｗの算出方法としては、図７に示したように、検出された全ての溝幅Ｗの平均値とする。

表５では、実施例１．２５乃至実施例１．２８のように、溝幅Ｗが２０ｎｍ〜５００ｎｍの場合、動摩擦係数μおよび接触抵抗μは全て「○」で優れていた。ただし、比較例１．１７のように溝幅Ｗが１０ｎｍの場合には、動摩擦係数μの評価は「×」であり、比較例１．１８のように溝幅Ｗが１０００ｎｍの場合には、接触抵抗ｒの評価が「×」であった。

＜他の実施の形態＞
なお、上述した実施の形態においては、ＣｕＳｎ層に発生した表面クラックを起点に亀裂を進展させて溝Ｇ１を形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＣｕＳｎ層に加えてＳｎ層に発生した表面クラックから溝Ｇ１を形成するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態においては、Ｓｎ−ＣｕＳｎ混合層と基材１０との間にはＮＩ層を中間層として形成するようにした場合について述べてが、本発明はこれに限らず、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅、銅合金のうち何れか１層以上の中間層を形成するようにしてもよい。

１０ 基材
１０ａ 最表面
１０ｂ 裏面
１１ 凹部
１２ ディンプル
１３ 凸部
２０ ダイ
３０ パンチ
３１ 突出部
４０ 下側保持部材
４１ 凸状部
５０ｈ 開口
５０ 上側保持部材
６０ 動摩擦係数測定装置
６２ 台
６３ 雌試験片
６４ 錘
６５ 横型荷重測定器

Claims (4)

1. 導電性の基材からなる端子であって、
   前記基材の表面にスズおよび銅スズの混合物からなるスズ−銅スズ混合層を有し、
   前記スズ−銅スズ混合層の最表面には、溝を備え、
   前記溝は、前記最表面に沿った方向の長さ１００μｍ当たり３個ないし１００個形成され、
   前記溝は、その溝幅が２０〜５００ｎｍであり、
   前記溝の深さが、前記スズ−銅スズ混合層のメッキ平均厚さの０．５倍以上、１．０倍未満であり、且つ前記溝が前記基材にまで到達していない
   ことを特徴とする端子。
2. 前記スズ−銅スズ混合層の前記最表面に対する前記銅スズの露出面積率が１５％乃至１００％である
   ことを特徴とする請求項１に記載の端子。
3. 前記溝は、前記スズ−銅スズ混合層における前記銅スズの部分に形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の端子。
4. 前記スズ−銅スズ混合層と前記基材との間には中間層が形成され、
   前記中間層は、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅、銅合金のうち何れか１層以上である
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の端子。

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