(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属母材と、該金属母材の表面を覆うめっき被膜とを有し、
該めっき被膜は、上記金属母材の表面上に形成されたＮｉ下地層と、該Ｎｉ下地層の上方に形成され、最表面に露出する最表層と、上記Ｎｉ下地層と上記最表層との間に形成されたＮｉ３Ｓｎ４層とを有しており、
上記最表層は、Ｓｎ母相と、該Ｓｎ母相中に分散した（Ｎｉ０．４Ｐｄ０．６）Ｓｎ４より構成される金属間化合物とを有しており、
上記最表層の下面から上記金属間化合物が上記Ｎｉ３Ｓｎ４層側へ突出し、上記金属間化合物の一部が上記Ｎｉ３Ｓｎ４層中に埋設されている、端子金具。
【請求項２】
上記Ｎｉ３Ｓｎ４層の厚みは、０．４μｍ以上である、請求項１に記載の端子金具。
【請求項３】
上記金属間化合物の粒径は、０．１〜１０μｍの範囲内にある、請求項１または２に記載の端子金具。
【請求項４】
上記最表層は、上記めっき被膜の最表面に露出する上記金属間化合物を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の端子金具。
【請求項５】
上記最表層の厚みは、０．１〜４μｍの範囲内にある、請求項１〜４のいずれか１項に記載の端子金具。
【請求項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、コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子金具およびコネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気回路の接続に用いられる端子金具として、Ｃｕ合金からなる金属母材と、金属母材の表面を覆うＳｎ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。
【０００３】
端子金具に用いられる端子材料としては、Ｃｕ合金製の金属母材の表面に、Ｎｉめっき層、Ｃｕめっき層およびＳｎめっき層を順次積層した端子材料が多用されている（特許文献１）。しかし、特許文献１に記載の端子金具は、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、相手端子金具と接続する際の端子挿入力が大きくなる。特に、端子金具をコネクタに組み込んで用いる場合には、複数の端子金具を用いる多極構造が採用されることが多いため、端子金具数の増加に伴って端子挿入力が大きくなりやすい。
【０００４】
相手端子金具を嵌合する際の端子挿入力を低減するため、銅または銅合金よりなる母材の上に、ＳｎとＰｄよりなり、Ｓｎ−Ｐｄ合金を含む合金含有層を形成した端子金具も提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４７５７９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／１６８７６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、端子金具は、高温高湿環境下に曝されることがある。この場合、端子金具におけるめっき被膜の表面酸化が進むと、形成された酸化膜によって接触抵抗が上昇する。そのため、このような端子金具を適用したコネクタは、相手コネクタに接続する際の挿入力を低減することができたとしても、腐食が発生しやすいため、耐環境性に劣る。
【０００７】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、端子挿入力を低減することができ、高温高湿環境下に曝された場合でも、めっき被膜の表面酸化を抑制することができる端子金具、これを用いたコネクタを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、金属母材と、該金属母材の表面を覆うめっき被膜とを有し、
該めっき被膜は、上記金属母材の表面上に形成されたＮｉ下地層と、該Ｎｉ下地層の上方に形成され、最表面に露出する最表層と、上記Ｎｉ下地層と上記最表層との間に形成されたＮｉ３Ｓｎ４層とを有しており、
上記最表層は、Ｓｎ母相と、該Ｓｎ母相中に分散した（Ｎｉ０．４Ｐｄ０．６）Ｓｎ４より構成される金属間化合物とを有しており、
上記最表層の下面から上記金属間化合物が上記Ｎｉ３Ｓｎ４層側へ突出し、上記金属間化合物の一部が上記Ｎｉ３Ｓｎ４層中に埋設されている、端子金具にある。
【０００９】
本発明の他の態様は、上記端子金具と、該端子金具を保持するハウジングとを有する、コネクタにある。
【発明の効果】
【００１０】
上記端子金具は、めっき被膜の最表層が、Ｓｎ母相と、Ｓｎ母相中に分散した（Ｎｉ０．４Ｐｄ０．６）Ｓｎ４より構成される金属間化合物とを有している。上記金属間化合物は、Ｓｎよりも硬度が高い。そのため、上記めっき被膜は、従来のＳｎめっき被膜に比べ、最表層に上記金属間化合物を有する分、母相の凝着や掘り起しが生じ難く、最表面の摩擦係数を低減することができる。それ故、上記端子金具は、端子挿入力を低減することができる。
【００１１】
また、上記金属間化合物は、高温高湿環境下に曝された場合でも、高温高湿環境下に曝される前に比べ、それ以上酸化膜が成長し難い。そのため、上記端子金具は、高温高湿環境下に曝された場合でも、めっき被膜の表面酸化を抑制することができる。
【００１２】
上記コネクタは、上記端子金具を有しているため、相手コネクタに接続する際の挿入力を低減することができ、さらに、高温高湿環境下に曝された場合でも、腐食が発生し難く、耐環境性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の端子金具の平面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面の一部を模式的に示した説明図である。
【図３】実施例１の端子金具の作製に用いられる端子中間材の平面図である。
【図４】実施例１の端子金具を備えた実施例１のコネクタの正面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面を示した説明図である。
【図６】実験例における、試料１のめっき被膜のＸＲＤ分析により得られた測定プロファイルである。
【図７】実験例における、試料２のめっき被膜のＸＲＤ分析により得られた測定プロファイルである。
【図８】実験例における、試料３のめっき被膜のＸＲＤ分析により得られた測定プロファイルである。
【図９】実験例における、試料２の最表層の表面をエッチングし、Ｓｎ母相のみを除去した後に走査型電子顕微鏡により撮影された表面像である。
【図１０】実験例における、試料２および試料１Ｃの摩擦係数の測定結果である。
【図１１】実験例における、金属間化合物の露出面積率と端子挿入力との関係を示した図である。
【図１２】実験例における、高温高湿耐久試験で得られた元素マッピング結果である。
【図１３】実験例における、めっき被膜中のＮｉ３Ｓｎ４層の厚みとめっき被膜の接触抵抗の上昇量との関係を示した図である。
【図１４】接触荷重とＮｉ３Ｓｎ４層単体の接触抵抗との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記端子金具において、端子金具を構成する金属母材は、導電性を有する種々の金属（合金含む）から選択することができる。金属母材としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、および、これらの合金などを採用することができる。また、金属母材は、上記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作製することができる。
【００１５】
上記端子金具において、めっき被膜は、金属母材の表面すべてを覆うことができる。また、上記端子金具は、金属母材の表面の一部に、めっき被膜に覆われていない部分があってもよい。当該部分としては、打ち抜き加工等による破面などを例示することができる。また、上記端子金具において、めっき被膜は、金属母材の表面の一部を覆っていてもよい。この場合、具体的には、例えば、端子金具における電気接点部、または、電気接点部の周辺をめっき被膜で覆う態様などを例示することができる。
【００１６】
上記端子金具において、めっき被膜は、最表面に露出する最表層を有しており、最表層は、（Ｎｉ０．４Ｐｄ０．６）Ｓｎ４より構成される金属間化合物を有している。
【００１７】
上記端子金具において、めっき被膜は、金属母材の表面上に形成されたＮｉ下地層と、Ｎｉ下地層の上方に形成された最表層とを有しており、最表層は、Ｓｎ母相と、Ｓｎ母相中に分散した上記金属間化合物とを有している。この構成によれば、端子挿入力を低減することができ、高温高湿環境下に曝された場合でも、めっき被膜の表面酸化を抑制することができる端子金具を得やすくなる。
【００１８】
Ｎｉ下地層は、Ｎｉめっきより構成することができる。Ｎｉ下地層は、Ｎｉ以外にも、例えば、Ｎｉめっきに起因する成分が含まれていてもよい。また、最表層は、後述するＮｉ３Ｓｎ４層を介してＮｉ下地層に接合されている。また、最表層の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。Ｓｎ母相には、主成分としてのＳｎ以外に、金属間化合物に取り込まれなかったＰｄやＮｉ、金属母相を構成する元素、（ＮｉＸＰｄ１−Ｘ）Ｓｎ４以外の金属酸化物、不可避不純物等が含まれていてもよい。
【００１９】
上記端子金具において、金属間化合物は、具体的には、（Ｎｉ０．４Ｐｄ０．６）Ｓｎ４である。（Ｎｉ０．４Ｐｄ０．６）Ｓｎ４は、高温高湿環境下における化学的な安定性に優れる。また、（Ｎｉ０．４Ｐｄ０．６）Ｓｎ４は、ビッカース硬度が約１５０Ｈｖと硬いため、Ｓｎ母相等、最表層の母相の掘り起しを効果的に抑制しやすい。金属間化合物の結晶構造は、斜方晶とすることができ、主な配向面は０４０面とすることができる。
【００２０】
上記端子金具において、金属間化合物の粒径は、０．１〜１０μｍの範囲内とすることができる。この場合には、上記作用効果を確実なものとすることができる。また、この場合には、最表層の下方にある成分、化合物等が最表面にでて接触抵抗が上昇するのを抑制しやすく、良好な電気的接続を確保するために必要な最表層のＳｎ母相の量も確保されやすい。金属間化合物の粒径の下限は、好ましくは０．２μｍ以上、より好ましくは０．３μｍ以上、さらに好ましくは０．４μｍ以上、さらにより好ましくは０．５μｍ以上とすることができる。また、金属間化合物の粒径の上限は、好ましくは９μｍ以下、より好ましくは８μｍ以下、さらに好ましくは７μｍ以下、さらにより好ましくは６μｍ以下、さらにより一層好ましくは５μｍ以下とすることができる。
【００２１】
なお、金属間化合物の粒径は、次のようして測定される。最表層の表面をエッチングして、選択的に最表層の母相のみを除去する。母相がＳｎであるため、エッチング液としては、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を用いることができる。そして、エッチング面を走査型電子顕微鏡により倍率５０００倍にて観察し、表面像を１枚撮影する。得られた表面像に表れた個々の金属間化合物粒子の最大径をそれぞれ測定する。測定された最大径の最小値を、金属間化合物の粒径の最小値とする。また、測定された最大径の最大値を、金属間化合物の粒径の最大値とする。
【００２２】
上記端子金具において、最表層は、めっき被膜の最表面に露出する金属間化合物を含む構成とすることができる。この場合には、めっき被膜の最表面における摩擦係数の低減を確実なものとすることができる。また、この場合には、高温高湿環境下に曝された場合におけるめっき被膜の表面酸化の抑制を確実なものとすることができる。めっき被膜の最表面に露出する金属間化合物は、具体的には、その一部が最表面に露出した構成とすることができる。また、めっき被膜の最表面のうち、当該最表面に露出する金属間化合物以外の部分は、最表層の母相が露出することになる。なお、最表層は、めっき被膜の最表面に露出することなく、最表層内部に埋没した金属間化合物を含んでいてもよい。
【００２３】
めっき被膜の最表面に占める金属間化合物の露出面積率は、めっき被膜の最表面における摩擦係数の低減、高温高湿環境下に曝された場合におけるめっき被膜の表面酸化抑制の観点から、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上、さらに好ましくは２０％以上、さらにより好ましくは２５％以上、さらにより一層好ましくは３０％以上とすることができる。また、めっき被膜の最表面に占める金属間化合物の露出面積率は、めっき被膜の最表面に露出する母相を確保し、相手端子金具との良好な電気的接続を得る観点から、好ましくは９０％以下、より好ましくは８５％以下、さらに好ましくは８０％以下、さらにより好ましくは７５％以下、さらにより一層好ましくは７０％以下とすることができる。なお、上記露出面積率は、金属間化合物の粒径の測定と同様に、めっき被膜の最表面である最表層の表面をエッチングして選択的に最表層の母相のみを除去し、この母相のみが除去された状態の最表層の外表面に占める、外表面に存在する金属間化合物の面積率を算出することにより得られる。
【００２４】
上記端子金具において、めっき被膜は、Ｎｉ下地層と最表層との間にＮｉ３Ｓｎ４層を有している。この構成によれば、上記端子金具が熱環境下に曝された場合でも、Ｎｉ下地層からＮｉ３Ｓｎ４が熱によってめっき被膜の最表面まで拡散することによって引き起こされる接触抵抗の上昇を抑制することができる。よって、この構成によれば、高温高湿環境下でめっき被膜に酸化膜が形成され難いことと相まって、低接触抵抗の端子金具を実現しやすくなる。なお、Ｎｉ下地層と最表層との間にＮｉ３Ｓｎ４層を有している場合であって、金属間化合物の粒径の下限が上記範囲にある場合には、めっき被膜の最表面に、Ｎｉ下地層から局所的に成長したＮｉ３Ｓｎ４がでることによって接触抵抗が上昇することを抑制しやすくなる。
【００２５】
Ｎｉ３Ｓｎ４層の厚みは、Ｎｉ３Ｓｎ４層による上記効果を確実なものとする観点から、０．４μｍ以上とすることができる。Ｎｉ３Ｓｎ４層の厚みは、好ましくは０．４５μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは０．６μｍ以上とすることができる。Ｎｉ３Ｓｎ４層の厚みは、めっき被膜の最表面への露出抑制を確実なものとするなどの観点から、好ましくは、最表層の厚み以下、より好ましくは、最表層の厚み−０．１μｍ以下とすることができる。なお、Ｎｉ３Ｓｎ４層の厚みは、次のようにして測定される。走査型電子顕微鏡を用いてめっき被膜の断面を観察し、得られた観察像を二値化処理し、得られた二値化像より、最表層とＮｉ３Ｓｎ４層との合計面積に対するＮｉ３Ｓｎ４層の面積率を測定する。上記二値化によって求められた（Ｎｉ３Ｓｎ４層の面積率）×（最表層とＮｉ３Ｓｎ４層との合計膜厚）から、Ｎｉ３Ｓｎ４層の平均膜厚が算出される。なお、上記二値化処理は、最表層におけるＳｎ母相と金属間化合物（（Ｎｉ０．４Ｐｄ０．６）Ｓｎ４）とが明部、Ｎｉ３Ｓｎ４層が暗部となるように行われる。また、二値化処理におけるコントラストの閾値は、二値化像におけるＮｉ３Ｓｎ４の輪郭が、表面像におけるＮｉ３Ｓｎ４の輪郭と概ね一致するように設定される。
【００２６】
上記端子金具において、最表層の厚みは、上記作用効果を確実なものとする観点から、０．１〜４μｍの範囲内とすることができる。最表層の厚みは、好ましくは０．３μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは０．８μｍ以上とすることができる。最表層の厚みは、めっき被膜の形成性などの観点から、好ましくは３．５μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下、さらに好ましくは２．５μｍ以下、さらにより好ましくは２μｍ以下とすることができる。なお、最表層の厚みは、蛍光Ｘ線膜厚計によって測定される、母相金属厚（母相金属がＳｎであるのでＳｎ厚）と金属間化合物のＳｎ厚と金属間化合物のＰｄ厚とを合算した値である。最表層が界面部分にて波打っている場合を考慮し、膜厚測定におけるスポット径は、０．１ｍｍφまたは０．２ｍｍφに設定して測定される。
【００２７】
上記端子金具において、Ｎｉ下地層の厚みは、金属母材を構成する元素の拡散抑制、めっき密着性、Ｎｉ３Ｓｎ４層の形成容易性などの観点から、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上とすることができる。Ｎｉ下地層の厚みは、曲げ加工性の保持などの観点から、好ましくは４μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ以下とすることができる。なお、Ｎｉ下地層の厚みは、蛍光Ｘ線膜厚計によって測定されるＮｉ厚の値である。Ｎｉ下地層が界面部分にて波打っている場合を考慮し、膜厚測定におけるスポット径は、０．１ｍｍφまたは０．２ｍｍφに設定して測定される。
【００２８】
上記端子金具は、公知の形状を有する嵌合型端子、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、例えば、相手端子金具と接触する電気接点部および電線を圧着するバレル部を有する構成とすることができる。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、上述した作用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、上述した作用効果を奏することができ、両方が上記端子金具であれば、上述した作用効果を十分に発揮することができる。
【００２９】
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、相手コネクタと嵌合させる際に、端子金具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。
【００３０】
また、基板用端子として構成された端子金具は、相手端子金具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、および、端子接続部と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、少なくとも端子接続部、および、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。
【００３１】
基板接続部は、例えば、回路基板のスルーホール内に圧入され、スルーホール内に設けられた導電部を介して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構成とすることができる。
【００３２】
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。この場合には、端子金具数の増加に伴い増加する挿入力を効果的に低減することが可能となる。
【００３３】
なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例の端子金具およびコネクタについて、図面を用いて説明する。なお、同一部材については同一の符号を用いて説明する。
【００３５】
（実施例１）
実施例１の端子金具について、図１〜図５を用いて説明する。図１〜図５に示されるように、本例の端子金具１は、金属母材２と、金属母材２の表面を覆うめっき被膜３とを有している。めっき被膜３は、最表面に露出する最表層３１を有している。最表層３１は、金属間化合物３１２を有している。
【００３６】
めっき被膜３は、金属母材２の表面上に形成されたＮｉ下地層３２１と、Ｎｉ下地層３２１の上方に形成され、めっき被膜３の最表面に露出した最表層３１とを有している。最表層３１は、Ｓｎ母相３１１と、Ｓｎ母相３１１中に分散した金属間化合物３１２とを有している。
【００３７】
本例では、金属母材２は、具体的には、Ｃｕ合金である。また、金属間化合物３１２は、（Ｎｉ０．４Ｐｄ０．６）Ｓｎ４である。金属間化合物３１２の粒径は、０．１〜１０μｍの範囲内とされている。最表層３１は、めっき被膜３の最表面、つまり、最表層３１の外表面に露出する金属間化合物３１２を含んでいる。ここでは、めっき被膜３の最表面に占める金属間化合物３１２の露出面積率は、１０〜９０％の範囲内にあり、具体的には、例えば、７５％とすることができる。
【００３８】
めっき被膜３は、Ｎｉ下地層３２１と最表層３１との間にＮｉ３Ｓｎ４層３２２を有している。また、端子金具１では、図２に示されるように、最表層３１の下面から金属間化合物３１２がＮｉ３Ｓｎ４層３２２側へ突出し、金属間化合物３１２の一部がＮｉ３Ｓｎ４層３２２中に埋設されている。
【００３９】
なお、本例では、最表層３１の厚みは、０．１〜４μｍの範囲内にあり、具体的には、例えば、１μｍとすることができる。また、Ｎｉ下地層３２１の厚みは、０．１〜４μｍの範囲内にあり、具体的には、例えば、１μｍとすることができる。また、Ｎｉ３Ｓｎ４層３２２の厚みは、０．４μｍ以上とされており、具体的には、０．６μｍとすることができる。
【００４０】
本例では、具体的には、端子金具１は、相手端子金具（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、および、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。端子金具１は、少なくとも端子接続部１１および基板接続部１２における金属母材２上に、上述しためっき被膜３を有している。端子金具１は、より具体的には、プレスフィット端子として構成されている。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。
【００４１】
本例の端子金具１は、例えば、以下のようにして製造することができる。
【００４２】
Ｃｕ合金からなる板材をプレスにて打ち抜き、図３に示される端子中間体１０を作製する。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、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。
【００４３】
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、および、Ｓｎめっき膜を順次積層する。Ｎｉめっき膜、Ｐｄめっき膜、および、Ｓｎめっき膜の厚みは、それぞれ、０．１〜４μｍ、０．００１〜０．１μｍ、および、０．１〜３μｍの範囲内から選択することができる。Ｎｉめっき膜、Ｐｄめっき膜、および、Ｓｎめっき膜の厚みは、具体的には、例えば、それぞれ１μｍ、０．０２μｍ、および、１μｍとすることができる。
【００４４】
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することにより、めっき被膜３を形成することができる。リフロー処理における加熱温度は、Ｓｎの融点（２３０℃）以上とすればよく、具体的には、２３０〜４００℃の範囲内、より具体的には、３５０℃とすることができる。
【００４５】
上記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、および、基板接続部１２を形成する。その後、打ち抜き加工により端子部１０１をキャリア部１０２から切り離すことにより、端子金具１を得ることができる。
【００４６】
実施例１のコネクタについて、図４、図５を用いて説明する。図４、図５に示されるように、本例のコネクタ４は、上述した実施例１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。
【００４７】
本例では、コネクタ４は、複数の端子金具１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。
【００４８】
端子接続部１１はタブ状に形成されており、相手端子金具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。
【００４９】
また、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。
【００５０】
＜実験例＞
以下、実験例を用いてより具体的に説明する。
Ｃｕ合金板材の表面に、Ｎｉめっき膜（厚み１μｍ）、Ｐｄめっき膜（厚み０．０２μｍ）、Ｓｎめっき膜（厚み１．５μｍ）を順次形成し、その後、３５０℃でリフロー処理することにより、試料１を作製した。
【００５１】
試料１の作製において、Ｐｄめっき膜（厚み０．０２５μｍ）、Ｓｎめっき膜（厚み１．２５μｍ）を用いた以外は同様にして、試料２を作製した。また、試料１の作製において、Ｐｄめっき膜（厚み０．０３μｍ）、Ｓｎめっき膜（厚み１．０μｍ）を用いた以外は同様にして、試料３を作製した。なお、比較のため、Ｃｕ合金板材の表面に、Ｎｉめっき膜（厚み１μｍ）、Ｓｎめっき膜（厚み１μｍ）を順次形成し、その後、３５０℃でリフロー処理することにより、試料１Ｃを作製した。
【００５２】
次いで、試料１〜試料３の断面を、走査型電子顕微鏡で確認したところ、めっき被膜は、金属母材であるＣｕ合金表面上に配置されたＮｉ下地層と、Ｎｉ下地層の上方に配置され、めっき被膜の最表面に露出した最表層とを有していた。また、Ｎｉ下地層と最表層との間には、Ｎｉめっき膜の一部とＳｎめっき膜の一部とが合金化されることにより、Ｎｉ３Ｓｎ４層が配置されていた。また、最表層には、Ｓｎ母相と、Ｓｎ母相中に分散した粒状物質が複数確認された。
【００５３】
次に、ＸＲＤ分析により、試料１〜試料３の最表層に含まれる粒状物質の組成、結晶構造等を調査した。なお、ＸＲＤ分析装置には、リガク社製、「ＳｍａｒｔＬａｂ」を用いた。また、ＸＲＤ分析条件は、使用Ｘ線：Ｃｕ管球（ポイントフォーカス）、４５ｋＶ、２００ｍＡ、コリメータφ０．３ｍｍ、光学系：２次元検出器「ＰＩＬＡＴＵＳ」、測定法：微小部ＸＲＤ（広角測定、２θ−θスキャン）とした。
【００５４】
図６、図７、および、図８に、それぞれ、試料１、試料２、および、試料３におけるめっき被膜のＸＲＤ分析により得られた測定プロファイルを示す。なお、図６〜図８において、最上段には、最上段よりも下方に示された金属間化合物、金属のピークが、測定データとともに併せて表示されている。
【００５５】
図６〜図８に示されるように、試料１〜試料３に含まれる粒状物質は、（Ｎｉ０．４Ｐｄ０．６）Ｓｎ４の組成を有する金属間化合物であることが確認された。また、確認された金属間化合物の結晶構造は、斜方晶であり、主な配向面は０４０面であった。
【００５６】
次いで、試料２における最表層の表面（めっき被膜の最表面）をエッチングし、選択的にＳｎ母相のみを除去した。エッチング液には、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を用いた。そして、エッチング面を走査型電子顕微鏡により倍率５０００倍にて観察し、表面像を１枚撮影した（図９参照）。そして、得られた表面像に表れた個々の金属間化合物粒子の最大径をそれぞれ測定した。その結果、金属間化合物の粒径は、０．１〜１０μｍの範囲内にあることが確認された。
【００５７】
次いで、試料１、試料３について、試料２と同様にして、上記表面像を得た。そして、これら各表面像について、それぞれコントラストに基づく二値化処理を施し、得られた二値化像から金属間化合物の露出面積率を求めた。その結果、めっき被膜の最表面に占める金属間化合物の露出面積率は、試料１が５３％、試料２が７３％、試料３が９０％であった。なお、二値化処理におけるコントラストの閾値は、二値化像における金属間化合物の輪郭が、上記表面像における金属間化合物の輪郭と概ね一致するように設定した。
【００５８】
また、試料１〜試料３における最表層の厚みは、それぞれ、２μｍ、１．６μｍ、および、１．２μｍであった。また、試料１〜試料３におけるＮｉ３Ｓｎ４層の厚みは、それぞれ、０．６μｍ、０．６μｍ、および、０．５μｍであった。
【００５９】
＜摩擦試験＞
試料２および試料１Ｃを用いて、以下の手順により摩擦試験を行った。相手部材の半球状エンボス部（半径１ｍｍ、厚み１μｍのＳｎめっき被膜を有する）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１０ｍｍ／秒の速度で移動させることにより、半球状エンボス部の移動距離と、試料の動摩擦係数との関係を測定した。
【００６０】
図１０に、試料２および試料１Ｃの摩擦係数の測定結果を示す。図１０に示されるように、試料２のめっき被膜は、従来のＳｎめっき被膜に比べ、最表面の摩擦係数を低減することができており、Ｓｎ母相の凝着や掘り起しが生じ難いといえる。これは、めっき被膜の最表層が、Ｓｎ母相と、Ｓｎ母相中に分散した、Ｓｎ、Ｐｄ、および、Ｎｉより構成される金属間化合物とを有しており、その金属間化合物の硬度がＳｎよりも高いためである。この結果から、上記めっき被膜を有する端子金具によれば、端子挿入力を低減することができることがわかる。
【００６１】
また、図１１に、金属間化合物の露出面積率と挿入力との関係を示す。図１１は、試料１〜３、試料１Ｃにおけるめっき被膜をそれぞれ有する端子金具を構成し、従来のＳｎめっき被膜を有する試料１Ｃの端子挿入力を１００％として、試料１〜３の端子挿入力を算出したものである。図１１によれば、金属間化合物の露出面積率が大きくなるほど、端子挿入力を低くすることができることがわかる。これは、上記めっき被膜の構成により、めっき被膜の最表面における摩擦係数が大きく低減されるためである。
【００６２】
＜最表層で酸化する元素の特定＞
試料を、８５℃×８５％ＲＨの高温高湿環境下に、１０００時間放置した。その後、ＸＰＳ分析により、最表層で酸化する元素を特定した。ＸＰＳ分析装置には、アルバック・ファイ社製、「Ｑｕａｎｔｅｒａ  ＳＸＭ」を用いた。また、ＸＰＳ分析条件は、分析範囲：１００μｍφ、光電子取り出し角：試料表面に対して４５°とした。かかるＸＰＳ分析の結果によれば、ＮｉおよびＰｄは、最表層の表面から内部にかけてメタル主体であった。これに対し、Ｓｎは、最表層の表面から内部にかけてＳｎＯｘからメタルに推移していることが確認された。この結果から、最表層に生じる酸化膜は、主にＳｎ酸化物に由来するものであるといえる。
【００６３】
＜高温高湿耐久試験＞
試料２を、８５℃×８５％ＲＨの高温高湿環境下に、２４時間放置した。その後、ＥＰＭＡ分析により、めっき被膜表面における酸化膜の膜厚分布を調査した。ＥＰＭＡ分析装置には、日本電子社製、電解放出型電子プローブマイクロアナライザ（ＦＥ−ＥＰＭＡ）「ＪＸＡ−８５００Ｆ」を用いた。また、ＥＰＭＡ分析条件は、撮影方法：反射電子像、分析方法：元素マッピング、加速電圧：１５ｋＶとした。図１２に、元素マッピングの結果を示す。図１２によれば、高温高湿環境下に曝されためっき被膜の最表面において、Ｐｄ元素が検出されない領域、つまり、Ｓｎ母相において、Ｏ元素の強度が増加していることがわかる。一方、Ｐｄ元素が検出された領域、つまり、金属間化合物における酸化膜は自然酸化膜（５ｎｍ程度）であり、金属間化合物は、高温高湿環境下に曝された場合でも、酸化膜が成長し難いことが確認された。したがって、最表層におけるＳｎ母相中に、Ｓｎ、Ｐｄ、および、Ｎｉより構成される金属間化合物を有することにより、高温高湿環境下に曝された場合でも、めっき被膜の表面酸化を抑制することができることがわかる。
【００６４】
また、図１３に、めっき被膜中のＮｉ３Ｓｎ４層の厚みとめっき被膜の接触抵抗の上昇量との関係を示す。なお、図１３は、リフロー温度を調整することにより、Ｎｉ３Ｓｎ４層の厚み以外はほぼ同等の構成を有する複数の試料を作製し、各試料のめっき被膜表面に金プローブに当接させた状態の接触抵抗を測定するとともに、各試料を１２０℃で１２０時間加熱した後、同様に接触抵抗を測定し、加熱耐久前後の接触抵抗の上昇量（ｍΩ）を求めたものである。
【００６５】
図１３に示されるように、Ｎｉ３Ｓｎ４層の厚みが０．４μｍ以上である場合には、とりわけ、熱環境下に曝された場合でも、Ｎｉ下地層のＮｉ成分が熱によってめっき被膜の最表面まで拡散することにより引き起こされる接触抵抗の上昇を抑制しやすくなることがわかる。なお、図１４に示されるように、Ｎｉ３Ｓｎ４層単体は、接触抵抗が比較的大きく、また、接触荷重が低い程、接触抵抗が大きくなる傾向がある（測定は３回実施）。よって、端子金具がＮｉ３Ｓｎ４層を有する場合には、金属間化合物の粒径を調整することにより、めっき被膜の最表面に、局所的に成長したＮｉ３Ｓｎ４がでることを防止し、めっき被膜の接触抵抗の上昇を抑制することが望ましいといえる。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１  端子金具
２  金属母材
３  めっき被膜
３１  最表層
３１１  Ｓｎ母相
３２２  金属間化合物
４  コネクタ
【要約】
【課題】端子挿入力を低減することができ、高温高湿環境下に曝された場合でも、めっき被膜の表面酸化を抑制することができる端子金具、これを用いたコネクタを提供する。
【解決手段】端子金具１は、金属母材２と、金属母材２の表面を覆うめっき被膜３とを有している。めっき被膜３は、最表面に露出する最表層３１を有している。最表層３１は、Ｓｎ、Ｐｄ、および、Ｎｉより構成される金属間化合物３１２を有している。めっき被膜３は、金属母材２の表面上に形成されたＮｉ下地層３２１と、Ｎｉ下地層３２１の上方に形成された最表層３１とを有することが好ましい。また、最表層は、Ｓｎ母相３１１と、Ｓｎ母相３１１中に分散した金属間化合物３１２とを有することが好ましい。コネクタ４は、端子金具１と、端子金具１を保持するハウジング４１とを有する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図９】
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【図１２】
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