(57)【要約】【課題】端子の振動耐久性を確保できる端子接続構造等を提供する。【解決手段】本端子接続構造は、雄端子と、前記雄端子と嵌合する雌端子と、を備えた端子接続構造であって、前記雄端子は、第１金属材と、前記第１金属材を直接又は間接に被覆して最表面に形成された第１金属膜と、を含み、前記雌端子は、第２金属材と、前記第２金属材を直接又は間接に被覆して最表面に形成された第２金属膜と、を含み、前記第１金属材と前記第２金属材とは硬度が異なる。【選択図】図３
2015130268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄端子と、前記雄端子と嵌合する雌端子と、を備えた端子接続構造であって、
前記雄端子は、第１金属材と、前記第１金属材を直接又は間接に被覆して最表面に形成された第１金属膜と、を含み、
前記雌端子は、第２金属材と、前記第２金属材を直接又は間接に被覆して最表面に形成された第２金属膜と、を含み、
前記第１金属材と前記第２金属材とは硬度が異なることを特徴とする端子接続構造。
【請求項２】
前記第２金属材は前記第１金属材よりも硬度が高い請求項１記載の端子接続構造。
【請求項３】
前記第１金属材は前記第２金属材よりも硬度が高い請求項１記載の端子接続構造。
【請求項４】
前記第２金属膜は前記第１金属膜よりも硬度が高い請求項１乃至３の何れか一項記載の端子接続構造。
【請求項５】
前記雌端子は、ばね性を有し、前記雄端子を両側から挟むように２点で押さえている請求項１乃至４の何れか一項記載の端子接続構造。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項記載の端子接続構造を備えた半導体装置であって、
前記雄端子は半導体モジュールの外部接続用の端子であり、
前記雌端子は基板に実装されたコネクタに内蔵された端子であることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記基板には、前記雄端子を挿入する貫通部が形成され、
前記コネクタは、前記基板の前記雄端子が挿入される側の面とは反対側の面に実装され、
前記雄端子は、前記貫通部を貫通して前記雌端子と嵌合している請求項６記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子接続構造、及び前記端子接続構造を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の外部接続用の端子（雄側）を基板の貫通孔（雌側）に挿入し、はんだ等を用いて基板の配線と接続する構造が知られている。一例として、半導体素子を樹脂封止した半導体モジュールの外部接続用の端子を基板の貫通孔に挿入し、はんだ等を用いて基板の配線と接続した半導体装置を挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９９６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の技術では、はんだ等を用いて端子と配線とを接続する工程が必要となるため、製造工程が複雑となる。従って、はんだ等を用いて端子と配線とを接続するのではなく、はんだ等を用いずに雄側の端子を雌側の端子と接続する端子接続構造を用いることが好ましい。
【０００５】
しかしながら、このような端子接続構造は車載用等の振動を受けやすい環境で使用される電子機器に搭載される場合もあるため、端子の初期磨耗量や摺動磨耗量、端子変形等を含めた端子の耐久性を十分に考慮した構造とする必要がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、端子の耐久性を確保できる端子接続構造等を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本端子接続構造は、雄端子と、前記雄端子と嵌合する雌端子と、を備えた端子接続構造であって、前記雄端子は、第１金属材と、前記第１金属材を直接又は間接に被覆して最表面に形成された第１金属膜と、を含み、前記雌端子は、第２金属材と、前記第２金属材を直接又は間接に被覆して最表面に形成された第２金属膜と、を含み、前記第１金属材と前記第２金属材とは硬度が異なることを要件とする。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、端子の耐久性を確保できる端子接続構造等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する図である。
【図２】第１の実施の形態に係る半導体モジュールを例示する斜視図である。
【図３】雄端子と雌端子とが嵌合する部分の構造を例示する断面模式図である。
【図４】磨耗の低減について説明するための断面模式図である。
【図５】銅材料の硬度によるＳＮ曲線を例示する図である。
【図６】表面処理材のビッカース硬さと変形量との関係を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各実施の形態では、端子接続構造の一例として、半導体モジュールの外部接続用の端子である雄端子が、基板に実装されたコネクタに内蔵された雌端子と嵌合している半導体装置について説明するが、これには限定されない。例えば、半導体素子を内蔵しない電子部品（例えば、コンデンサ等）の外部接続用の端子である雄端子が、基板に実装されたコネクタに内蔵された雌端子と嵌合してもよい。又、第１基板に実装された第１コネクタから突出する雄端子が、第２基板に実装された第２コネクタに内蔵された雌端子と嵌合してもよい。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹＺ平面に平行で雄端子１６（後述）を通る平面に沿う断面図である。図１を参照するに、半導体装置１は、半導体モジュール１０と、基板２０と、コネクタ３０とを有する。半導体装置１において、半導体モジュール１０の外部接続用の端子である雄端子１６及び１７が、基板２０を介して、コネクタ３０に内蔵された雌端子３１と嵌合している。
【００１２】
以下、半導体装置１について詳説する。まず、半導体モジュール１０、基板２０、及びコネクタ３０について簡単に説明し、次に、半導体モジュール１０の雄端子１６及び１７とコネクタ３０の雌端子３１とが嵌合する部分の構造（端子接続構造）について詳細に説明する。
【００１３】
まず、半導体モジュール１０について説明する。半導体モジュール１０は、外部接続用の端子である雄端子を備えていれば内部構造は問わないが、本実施の形態では、ＩＧＢＴ（Insulated  gate  bipolar  transistor）及びダイオードを備えた半導体モジュールを例にして以下の説明をする。
【００１４】
図２は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールを例示する斜視図である。図１及び図２を参照するに、半導体モジュール１０は、金属板１１と、金属板１２と、金属板１３と、金属板１４と、金属板１５と、複数の雄端子１６と、複数の雄端子１７と、封止樹脂１８とを有する。
【００１５】
半導体モジュール１０において、金属板１１及び１４に挟まれるように第１の半導体素子（図示せず）が実装されている。又、金属板１３及び１５に挟まれるように第２の半導体素子（図示せず）が実装されている。
【００１６】
金属板１１、１２、及び１３は、第１及び第２の半導体素子の何れか一方又は双方の電極と電気的に接続されており、第１及び第２の半導体素子の入出力端子の一部として用いることができる。又、金属板１１〜１５は、第１の半導体素子や第２の半導体素子の動作時に生じる熱を外部に放出することができる。
【００１７】
金属板１１〜１５の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。金属板１１〜１５の表面にめっき処理を施しても構わない。金属板１１〜１５は、例えば、リードフレームから作製できる。
【００１８】
第１の半導体素子は、例えば、車両に搭載されるインバータ回路や昇降圧コンバータ回路の一部を構成するＩＧＢＴ、及びＩＧＢＴのエミッタとコレクタとの間に接続される還流用のダイオードである。第２の半導体素子についても、第１の半導体素子と同様である。
【００１９】
雄端子１６は半導体モジュール１０の外部接続用の端子となる金属製の端子であり、例えばボンディングワイヤを介して、第１の半導体素子や温度センサ等と電気的に接続されている。雄端子１７は半導体モジュール１０の外部接続用の端子となる金属製の端子であり、例えばボンディングワイヤを介して、第２の半導体素子や温度センサ等と電気的に接続されている。
【００２０】
金属板１１〜１５、雄端子１６及び１７、並びに第１及び第２の半導体素子は、封止樹脂１８により封止されている。但し、金属板１１〜１３の端部は封止樹脂１８から外部に突出している。又、金属板１４及び１５の所定の面は封止樹脂１８から外部に露出している。又、雄端子１６及び１７の端部は封止樹脂１８から外部に突出している。なお、金属板１１〜１３の端部と、雄端子１６及び１７の端部とは、Ｚ方向の反対向きに突出している。封止樹脂１８の材料としては、例えば、フィラーを含有したエポキシ系樹脂等を用いることができる。
【００２１】
図１を参照するに、基板２０は、半導体モジュール１０を実装する部分である。基板２０には、半導体モジュール１０を駆動する回路（図示せず）を備えることができる。基板２０としては、ガラスクロスにエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を含浸させた所謂ガラスエポキシ基板やシリコン基板、セラミック基板等を用いることができる。基板２０に多層の配線層が設けられていても構わない。
【００２２】
基板２０には、半導体モジュール１０の雄端子１６及び１７を挿入するための複数の貫通部２０ｘが形成されている。各貫通部２０ｘの平面形状は、雄端子１６及び１７の長手方向に垂直な方向の断面形状に合わせて、例えば、矩形状や円形状等とすることができる。なお、平面形状とは対象物を基板２０の一方の面２０ａの法線方向から視た形状を指すものとする。
【００２３】
雄端子１６及び１７を挿入可能とするため、各貫通部２０ｘの平面形状は、雄端子１６及び１７の長手方向に垂直な方向の断面形状よりも大きく形成されている。従って、各貫通孔２０ｘの内壁面と雄端子１６及び１７の側面との間には隙間が生じている。貫通部２０ｘは、例えば、基板２０を貫通する孔や切り欠き等とすることができる。
【００２４】
コネクタ３０は、基板２０の一方の面２０ａ側に実装されている。コネクタ３０は、雄端子１６及び１７の端子の個数に対応する雌端子３１を備えている。各雌端子３１は、基板２０に形成された回路と電気的に接続することができる。
【００２５】
コネクタ３０の雌端子３１には、半導体モジュール１０の雄端子１６及び１７が、基板２０の一方の面２０ａとは反対側の面である他方の面２０ｂ側から貫通部２０ｘを介して挿入され、両者は嵌合している。これにより、半導体モジュール１０の第１及び第２の半導体素子を、雄端子１６及び１７、コネクタ３０の雌端子３１を介して、基板２０に形成された配線（回路）と電気的に接続することができる。
【００２６】
なお、半導体装置１では１つの半導体モジュール１０が基板２０を介してコネクタ３０と嵌合しているが、複数の半導体モジュール１０が基板２０を介して各半導体モジュール１０に対応するコネクタ３０と嵌合してもよい。
【００２７】
次に、半導体モジュール１０の雄端子１６及び１７とコネクタ３０の雌端子３１とが嵌合する部分の構造（端子接続構造）について詳細に説明する。図３は、雄端子と雌端子とが嵌合する部分の構造を例示する断面模式図であり、図１（ｂ）に対応する断面の一部を拡大して例示している。
【００２８】
図３を参照するに、雄端子１６は、中心側に形成された母材である金属材１６１と、金属材１６１を被覆して形成された金属膜１６２と、金属膜１６２を被覆して雄端子１６の最表面に形成された表面処理材である金属膜１６３とを有する。なお、母材とは、表面処理材等を形成するための基体となる部分である。金属材１６１は本発明に係る第１金属材の代表的な一例であり、金属膜１６３は本発明に係る第１金属膜の代表的な一例である。
【００２９】
なお、金属膜１６２は雄端子１６の必須の構成要素ではなく、金属膜１６３は金属材１６１を被覆して直接形成してもよい。すなわち、金属膜１６３は、金属材１６１を直接又は間接に被覆して最表面に形成されればよい。なお、雄端子１７の図示は省略するが、雄端子１７は雄端子１６と同一構造である。
【００３０】
金属材１６１としては、例えば、銅（Ｃｕ）や銅合金、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金等を主成分とする金属板を用いることができる。金属材１６１の厚さは、例えば、０．２〜０．８ｍｍ程度とすることができる。なお、主成分とは、その部材中に複数の金属が含まれている場合や添加物等が含まれている場合に、その部材中に占める割合（重量％）が最も大きい物質を指すものとする。又、主成分以外の金属や添加物等を副成分と称するものとする。
【００３１】
金属膜１６２としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）等を主成分とする金属膜を用いることができる。金属膜１６２の厚さは、例えば、２〜１５μｍ程度とすることができる。金属膜１６２は、例えば、めっき法により金属材１６１上に形成できる。又、金属膜１６２を複数の金属膜が積層された構造としてもよい。例えば、金属膜１６２として金属材１６１側にニッケル（Ｎｉ）膜、金属膜１６３側にパラジウム（Ｐｄ）膜が積層された構造とすることができる。
【００３２】
金属膜１６３としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属を主成分とする金属膜を用いることができる。金属膜１６３の厚さは、例えば、０．３〜０．８μｍ程度とすることができる。金属膜１６３は、例えば、めっき法により金属膜１６２上に形成できる。
【００３３】
雌端子３１は、母材である金属材３１１と、金属材３１１を被覆して雌端子３１の最表面に形成された表面処理材である金属膜３１２とを有する。金属材３１１は本発明に係る第２金属材の代表的な一例であり、金属膜３１２は本発明に係る第２金属膜の代表的な一例である。
【００３４】
雌端子３１は、ばね性を有している。雄端子１６の両側に配置された雌端子３１は同一構造であり、ばね性を利用して雄端子１６を両側から挟むように２点で押さえている。雌端子３１の金属膜３１２が雄端子１６の金属膜１６３と接触している。
【００３５】
雄端子１６を挿入する前の雌端子３１は、雄端子１６を挿入可能であって挿入後に雄端子１６をばね性によって両側から押さえられる程度の間隔をあけて、金属膜３１２側が内側（雄端子１６と接触する側）を向くように対向配置されている。なお、雄端子１６の両側の雌端子３１は、コネクタ３０内で一体化され互いに導通している（図示せず）。
【００３６】
金属材３１１としては、例えば、銅（Ｃｕ）や銅合金、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金等を主成分とする金属板を用いることができる。金属材３１１の厚さは、例えば、０．１〜０．３ｍｍ程度とすることができる。
【００３７】
金属膜３１２としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属を主成分とする金属膜を用いることができる。金属膜３１２の厚さは、例えば、０．３〜０．８μｍ程度とすることができる。金属膜３１２は、例えば、めっき法により金属材３１１上に形成できる。金属膜３１２の硬度は、例えば、金属膜１６３の硬度と同一とすることができる。
【００３８】
なお、雌端子３１は、金属材３１１と金属膜３１２との間に挟持される金属膜を有してもよい。金属材３１１と金属膜３１２との間に挟持される金属膜の材料や厚さは、例えば、雄端子１６の金属膜１６２と同様とすることができる。
【００３９】
本実施の形態では、雄端子１６の母材である金属材１６１と雌端子３１の母材である金属材３１１との硬度（ビッカース硬さ）を異ならせている。具体的には、雌端子３１の金属材３１１の硬度を雄端子１６の金属材１６１の硬度よりも高くしている。つまり、雌端子３１の金属材３１１を雄端子１６の金属材１６１よりも硬くしている。
【００４０】
このように、雌端子３１の金属材３１１を雄端子１６の金属材１６１よりも硬くすることで、半導体装置１が振動を受けやすい環境で使用された場合にも、雄端子１６と雌端子３１との接点部（金属膜１６３と金属膜３１２とが接触する部分）の磨耗量を低減できる。なお、振動を受けやすい環境とは、例えば、半導体装置１が移動体に搭載された場合等を挙げることができる。移動体とは、例えば、自動車、オートバイ、電車等である。
【００４１】
ここで、図４を参照しながら、磨耗を低減する効果について、更に詳しく説明する。図４は、雄端子と雌端子とが嵌合し、振動を受けやすい環境で使用されている様子を模式的に示している。図４において、雄端子１６は、雌端子３１により接圧Ｐで両側から２点で押さえられている。又、雄端子１６及び雌端子３１は振動を受けており、相対的に摺動距離ΔＬだけ摺動している。
【００４２】
このとき、磨耗量をＷ、摩擦係数をＫ、ビッカース硬さをＨｖとすると、式（数１）の関係が成立する。なお、摩擦係数Ｋは、雄端子１６の金属膜１６３及び雌端子３１の金属膜３１２の表面粗さや接触面積等に依存して決定される。
【００４３】
【数１】
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式（数１）より、接圧Ｐを小さくすると磨耗量Ｗを低減できることがわかる。又、摺動距離ΔＬを小さくすると磨耗量Ｗを低減できることがわかる。又、ビッカース硬さＨｖを大きくすると磨耗量Ｗを低減できることがわかる。
【００４４】
本実施の形態では、両側から２点で押さえる雌端子３１の金属材３１１を雄端子１６の金属材１６１よりも硬くしている。この構造では、金属材１６１に対する金属材３１１の追従性が高く、金属材３１１のばね荷重が金属材１６１に伝わりやすい。又、金属材３１１が金属材１６１に強く押し付けられるため、雄端子１６の金属膜１６３及び雌端子３１の金属膜３１２の初期の変形量は大きくなるが、両者がしっかりかみこむため、摺動距離ΔＬを小さくすることができる。距離ΔＬが小さくなった結果、式（数１）からわかるように、雄端子１６の金属膜１６３及び雌端子３１の金属膜３１２の磨耗量Ｗ（摺動磨耗量）を低減できる（振動耐久性を確保できる）。
【００４５】
雌端子３１の金属材３１１の硬度を雄端子１６の金属材１６１の硬度よりも高くするには、例えば、金属材３１１及び金属材１６１として同一の金属材料を主成分とし、所定の副成分が含有された材料を選定し、夫々に含有される副成分の量を調整すればよい（なお、含有される副成分の量はゼロでもよい）。
【００４６】
例えば、金属材３１１及び金属材１６１として、表１に示すような銅を主成分とし他の金属を副成分とする材料（又は副成分を含有しない材料）を適宜組み合わせることができる。
【００４７】
【表１】
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又、金属材３１１及び金属材１６１として、例えば、表１に示す同一の材料を用い、金属材１６１となる部材を表１の軟化温度を超える温度に熱処理し、その後冷却して軟らかくしてもよい。なお、表１の硬さ及び軟化温度は代表的な値を示したものであり、この値に限定されるものではない。
【００４８】
又、別の例としては、金属材３１１及び金属材１６１として、銅を主成分としベリリウムを副成分として含有するベリリウム銅を用いる。そして、金属材３１１に含有されるベリリウムの量を、金属材１６１に含有されるベリリウムの量よりも多くすることで、金属材３１１の硬度を金属材１６１の硬度よりも高くできる。
【００４９】
又、金属材３１１及び金属材１６１として、銅を主成分としニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を副成分として含有するコルソン系銅合金を用いる。そして、コルソン系銅合金の副成分であるニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の含有量を調整することで、金属材３１１の硬度を金属材１６１の硬度よりも高くしてもよい。
【００５０】
又、金属材３１１及び金属材１６１として異なる金属材料を主成分とする材料を用い、金属材３１１の硬度を金属材１６１の硬度より高くしてもよい。例えば、金属材３１１として銅又は銅合金を主成分とする材料を用い、金属材１６１として銅又は銅合金より硬度の低いアルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする材料を用いればよい。
【００５１】
又、金属材３１１及び金属材１６１として同一の金属材料を主成分とする材料を用い、金属材３１１に熱処理（焼入れ等）を施して金属材１６１より硬くしてもよい。
【００５２】
〈第１の実施の形態の変形例〉
第１の実施の形態の変形例でも第１の実施の形態と同様に、雄端子１６の母材である金属材１６１と雌端子３１の母材である金属材３１１との硬度（ビッカース硬さ）を異ならせている。但し、第１の実施の形態の変形例では、第１の実施の形態とは異なり、雄端子１６の金属材１６１の硬度を雌端子３１の金属材３１１の硬度よりも高くしている。つまり、雄端子１６の金属材１６１を雌端子３１の金属材３１１よりも硬くしている。
【００５３】
図５は、銅材料の硬度によるＳＮ曲線を例示する図である。図５では、熱履歴がなくビッカース硬さが高いサンプルのデータ（菱形）と、熱履歴がありビッカース硬さが低いサンプルのデータ（三角）とを示しており、夫々、複数のデータの分布の中心にプロットされている。熱履歴がないサンプルのビッカース硬さの平均値は１０８．５Ｈｖであり、熱履歴があるサンプルのビッカース硬さの平均値は６１．７Ｈｖである。なお、縦軸は材料に与える振幅一定の繰り返し応力の値（ＭＰａ）であり、横軸は繰り返し回数（回）である。
【００５４】
図５に示すように、ビッカース硬さが高いサンプルの方が、ビッカース硬さが低いサンプルに比べて、疲労限度が高く、より大きな応力に耐えられる（破断に至らない）ことがわかる。なお、図５では、一例として銅材料のＳＮ曲線を示しているが、他の材料の場合にも、ビッカース硬さが高い方が疲労限度が高くなる。又、熱履歴の有無以外の方法でビッカース硬さに差を持たせた場合にも、ビッカース硬さが高い方が疲労限度が高くなる。
【００５５】
このように、ビッカース硬さが高い部材の方がビッカース硬さが低い部材に比べて疲労限度が高くなる。
【００５６】
半導体装置１が振動を受けやすい環境で使用された場合に、ばね性を有しない雄端子１６は振動による変位を受けやすく、雄端子１６の母材である金属材１６１が変形し、更には折れてしまう場合もある。そこで、本実施の形態では、雄端子１６の母材である金属材１６１の硬度を雌端子３１の母材である金属材３１１の硬度よりも高くしている。そのため、金属材１６１は金属材３１１に比べて疲労限度が高くなり、変形したり折れたりするおそれが低減され、雄端子１６の耐久性（端子強度）を確保できる。
【００５７】
第１の実施の形態及びその変形例における説明から理解できるように、雄端子１６の母材である金属材１６１と、雌端子３１の母材である金属材３１１との硬度を異ならせることに技術的な意義がある。すなわち、雄端子１６の母材である金属材１６１と雌端子３１の母材である金属材３１１のうち一方を相対的に硬く他方を相対的に軟らかくすることにより、第１の実施の形態及びその変形例で説明した特有の効果を奏する。従って、要求される仕様に合わせて、何れの硬度を硬くするかを選択すればよい。
【００５８】
第１の実施の形態及びその変形例の何れの場合も、はんだや溶接等を用いて雄端子１６と基板２０の配線とを接続する工程が不要であるため、製造工程を簡略化できる。又、雄端子１６の母材と雌端子３１の母材との硬度を同一にする場合と比べて、雄端子１６及び雌端子３１の少なくとも一方の耐久性を向上できる。なお、以上の説明は、雄端子１６及び雌端子３１に関するものであるが、雄端子１７は雄端子１６と同一構造であるため、雄端子１７及び雌端子３１についても同様の効果を奏する。
【００５９】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、雄端子１６の表面処理材である金属膜１６３と雌端子３１の表面処理材である金属膜３１２との硬度（ビッカース硬さ）を異ならせている。具体的には、雌端子３１の金属膜３１２の硬度を雄端子１６の金属膜１６３の硬度よりも高くしている。つまり、雌端子３１の金属膜３１２を雄端子１６の金属膜１６３よりも硬くしている。
【００６０】
図６は、雌端子３１の金属膜３１２のビッカース硬さと変形量との関係を例示する図である。但し、雄端子１６の金属膜１６３のビッカース硬さは１００Ｈｖに固定している。又、図６では、金属膜１６３及び金属膜３１２として、同一膜厚の金膜を用いている。又、図６では、接圧Ｐを４Ｎとしている。
【００６１】
なお、図６では、金属膜３１２の変形量が、金属膜３１２の膜厚（０．３〜０．８μｍ程度）よりも大きな値である１．５〜２．５μｍ程度となっている。これは、金属膜３１２の下層には金属膜３１２よりも厚い金属材３１１が存在しており、金属材３１１の変形（窪み）に追従して金属膜３１２が変形するためである。金属膜３１２の膜厚自体は、ほとんど変化していない。
【００６２】
図６に示すように、雌端子３１の金属膜３１２と雄端子１６の金属膜１６３とのビッカース硬さの差が大きくなるにつれて金属膜３１２の変形量が小さくなる。そして、雌端子３１の金属膜３１２のビッカース硬さが２００Ｈｖ以上になると、すなわち、雌端子３１の金属膜３１２と雄端子１６の金属膜１６３とのビッカース硬さの差が１００Ｈｖ以上になると、金属膜３１２の変形量は徐々に一定値に近づいてくる。
【００６３】
このように、雌端子３１の金属膜３１２と雄端子１６の金属膜１６３とのビッカース硬さの差を１００Ｈｖ以上とすることにより、金属膜３１２の変形量を小さくできる。又、変形量が小さければ、初期の磨耗量も少なくなることがわかっている。なお、ここで、変形とは、雄端子１６と雌端子３１とを嵌合させた直後に生じる金属膜１６３及び金属膜３１２の窪みを指す。又、磨耗とは、その後の振動により生じる金属膜１６３及び金属膜３１２の膜厚の減少を指す。
【００６４】
半導体装置１が振動を受けやすい環境で使用された場合に、雄端子１６は振動に起因する摺動により金属膜１６３の異なる領域が金属膜３１２と接触する。これに対して、雌端子３１は常に金属膜３１２の同じ領域が金属膜１６３と接触し続ける。
【００６５】
そこで、本実施の形態では、雌端子３１の金属膜３１２の硬度を雄端子１６の金属膜１６３の硬度よりも高くしている。これにより、雌端子３１の金属膜３１２と雄端子１６の金属膜１６３とが同一の硬度である場合と比べて、金属膜３１２の磨耗や変形を抑制できる。すなわち、雌端子３１の耐久性を確保できる。
【００６６】
雌端子３１の金属膜３１２の硬度を雄端子１６の金属膜１６３の硬度よりも高くするには、例えば、金属膜１６３及び金属膜３１２として同一の金属材料を主成分とし、所定の副成分が含有された材料を選定し、夫々に含有される副成分の量を調整すればよい。例えば、金属膜１６３及び金属膜３１２として、金（Ａｕ）を主成分としコバルト（Ｃｏ）を副成分として含有する金属膜を用いる。そして、金属膜３１２に含有されるコバルトの量を、金属膜１６３に含有されるコバルトの量よりも多くすることで、金属膜３１２の硬度を金属膜１６３の硬度よりも高くできる。なお、この場合、金属膜１６３はコバルトを含有しなくてもよい（例えば、純金を用いてもよい）。
【００６７】
又、金属膜１６３及び金属膜３１２として異なる金属材料を主成分とする材料を用い、金属膜３１２の硬度を金属膜１６３の硬度より高くしてもよい。例えば、金属膜３１２として白金（Ｐｔ）を主成分とする材料を用い、金属膜１６３として白金（Ｐｔ）より硬度の低い金（Ａｕ）を主成分とする材料を用いればよい。
【００６８】
第２の実施の形態では、はんだや溶接等を用いて雄端子１６と基板２０の配線とを接続する工程が不要となるため、製造工程を簡略化できる。又、雄端子１６の表面処理材と雌端子３１の表面処理材との硬度を同一にする場合と比べて、雌端子３１の磨耗や変形を抑制可能となり、耐久性を向上できる。なお、以上の説明は、雄端子１６及び雌端子３１に関するものであるが、雄端子１７は雄端子１６と同一構造であるため、雄端子１７及び雌端子３１についても同様の効果を奏する。
【００６９】
以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７０】
例えば、第１の実施の形態又はその変形例と第２の実施の形態とを組み合わせてもよい。これにより、第１の実施の形態又はその変形例、及び第２の実施の形態で説明した夫々の効果を同時に得ることができる。
【００７１】
又、上述した実施の形態及びその変形例では、ビッカース硬さを指標として対象物の硬さの違いを示したが、ビッカース硬さ以外を指標として対象物の硬さの違いを示してもよい。
【００７２】
又、本発明に係る端子接続構造は、振動を受けやすい環境で使用された場合に所定の効果を奏するが、本発明に係る端子接続構造は、振動を受けやすい環境以外でも使用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７３】
１  半導体装置
１０  半導体モジュール
１１、１２、１３、１４、１５  金属板
１６、１７  雄端子
１８  封止樹脂
２０  基板
３０  コネクタ
３１  雌端子
１６１、３１１  金属材
１６２、１６３、３１２  金属膜
Ｐ  接圧
ΔＬ  摺動距離
【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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