(57)【要約】【課題】優れた品質を有するコネクタ端子、コネクタ端子を構成する金属材料及び金属材料の品質を簡便に検査する方法を提供する。【解決手段】相手方端子と直接接触する接点部２を有するコネクタ端子１において、接点部２は、導電性を有する基材上に設けられたＣｕ−Ｓｎ合金層と、Ｃｕ−Ｓｎ合金層の一部を覆うように設けられたＳｎ層とを有している。接点部２の表面２１には、Ｃｕ−Ｓｎ合金層が露出してなるＣｕ−Ｓｎ合金部２２及びＳｎ層が露出してなるＳｎ部２３が共存している。そして、Ｓｎ層のみを溶解させて除去した状態において測定して得られるＣｕ−Ｓｎ合金層の光沢度が１０〜８０％である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手方端子と直接接触する接点部を有するコネクタ端子であって、
上記接点部は、導電性を有する基材上に設けられたＣｕ−Ｓｎ合金層と、該Ｃｕ−Ｓｎ合金層の一部を覆うように設けられたＳｎ層とを有しており、
上記接点部の表面には上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層が露出してなるＣｕ−Ｓｎ合金部及び上記Ｓｎ層が露出してなるＳｎ部が共存しており、
上記Ｓｎ層のみを溶解させて除去した状態において測定して得られる上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の光沢度が１０〜８０％であることを特徴とするコネクタ端子。
【請求項２】
上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の厚みと上記Ｓｎ層の厚みとの合計が０．５〜５．０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ端子。
【請求項３】
上記Ｓｎ層のみを溶解させて除去した状態において測定して得られる上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の光沢度が１５〜７０％であることを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタ端子。
【請求項４】
上記基材は、ＣｕまたはＣｕ合金より構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコネクタ端子。
【請求項５】
上記基材は、ＡｌまたはＡｌ合金より構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコネクタ端子。
【請求項６】
上記基材と上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層との間に、Ｎｉよりなる中間層をさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコネクタ端子。
【請求項７】
上記中間層の厚みは３μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のコネクタ端子。
【請求項８】
導電性を有する基材と、
該基材上に設けられたＣｕ−Ｓｎ合金層と、
該Ｃｕ−Ｓｎ合金層の一部を覆うように設けられたＳｎ層とを有し、
上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層が露出してなるＣｕ−Ｓｎ合金部及び上記Ｓｎ層が露出してなるＳｎ部が表面に共存しており、
上記Ｓｎ層のみを溶解させて除去した状態において測定して得られる上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の光沢度が１０〜８０％であることを特徴とするコネクタ端子用金属材料。
【請求項９】
上記基材はＣｕまたはＣｕ合金より構成されていることを特徴とする請求項８に記載のコネクタ端子用金属材料。
【請求項１０】
上記基材はＡｌまたはＡｌ合金より構成されていることを特徴とする請求項８に記載のコネクタ端子用金属材料。
【請求項１１】
上記基材と上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層との間に、Ｎｉよりなる中間層をさらに有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のコネクタ端子用金属材料。
【請求項１２】
導電性を有する基材と、該基材上に設けられたＣｕ−Ｓｎ合金層と、該Ｃｕ−Ｓｎ合金層の一部を覆うように設けられたＳｎ層とを有し、上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層が露出してなるＣｕ−Ｓｎ合金部と上記Ｓｎ層が露出してなるＳｎ部とが表面に共存しているコネクタ端子用金属材料の品質を検査する方法であって、
上記Ｓｎ層のみを溶解させて除去する工程と、
上記Ｓｎ層を除去した状態において上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の光沢度を測定する工程とを有し、
上記光沢度が１０〜８０％である場合に合格と判定し、上記光沢度が１０％未満の場合及び８０％を超える場合に不合格と判定することを特徴とするコネクタ端子用金属材料の品質検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ端子、コネクタ端子用金属材料及び該金属材料の品質を検査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コネクタ端子を構成する基材としては、純Ｃｕ（銅）、Ｃｕ合金、純Ａｌ（アルミニウム）及びＡｌ合金が主に用いられている。これらの金属は、表面に絶縁性の酸化膜が形成されることにより、相手方の端子との接触抵抗の上昇を招く。
【０００３】
そこで、接触抵抗の上昇を回避するため、基材の表面にＳｎ（スズ）めっき膜を設けたコネクタ端子が多用されている。しかしながら、Ｓｎめっき膜は、比較的軟らかいため、接点部分の摺動に伴って早期に摩耗するおそれがある。さらに、Ｓｎめっき膜を設けたコネクタ端子は、端子挿入時の挿入力が大きくなるという欠点もある。
【０００４】
上記の問題に対応するため、例えば特許文献１及び特許文献２には、Ｃｕ合金よりなる基材上に、Ｃｕめっき層及びＳｎめっき層を順次積層した後、リフロー処理を施すことにより、純Ｓｎよりも硬いＣｕ−Ｓｎ合金の層を形成する技術が開示されている。これにより、接触抵抗が低く、挿入力の小さいコネクタ端子を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５１６６８号公報
【特許文献２】特開２００７−２０４８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２のように、Ｃｕ−Ｓｎ合金層とＳｎめっき層とを積層させると、得られるコネクタ端子の接触抵抗及び挿入力がばらつくことが多く、場合によっては接触抵抗及び挿入力が過度に大きくなる。接触抵抗及び挿入力のばらつきは、以下の理由により生じると推測されている。
【０００７】
上記コネクタ端子の表面には、通常、微細な凹凸が存在している。また、場合によっては、Ｃｕ−Ｓｎ合金が純Ｓｎと共に表面に露出していることも考えられる。このように、コネクタ端子の表面は、種々の微構造を有する可能性がある。そして、表面の微構造は、端子同士の接触抵抗や、摺動時の摩擦係数に大きく影響を及ぼす。
【０００８】
一方、上述した微構造は、基材表面の形状、金属層を形成する際の条件等の種々の条件に応じて変化し得る。これらの条件は、狙いとする条件を一定にした場合であってもある程度のばらつきを有するため、表面の微構造にばらつきが生じることが避けられない。そして、表面の微構造にばらつきが生じる結果、接触抵抗及び摩擦係数にばらつきが生じていると考えられる。
【０００９】
以上のように、接触抵抗や挿入力のばらつきは、表面の微構造に由来して生じていると推測されている。それ故、コネクタ端子の素材として供される金属材料の上記微構造を予め観察して評価することにより、得られるコネクタ端子の接触抵抗や挿入力を予測でき、優れた品質を有するコネクタ端子を得ることができると考えられる。しかしながら、上述したような微構造を観察するためには、電子顕微鏡やプローブ顕微鏡等の装置を用いる必要がある。また、これらの装置を用いた微構造の観察には時間がかかるという問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、優れた品質を有するコネクタ端子、該コネクタ端子を構成する金属材料及び該金属材料の品質を簡便に検査する方法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】
【００１１】
本発明の一態様は、相手方端子と直接接触する接点部を有するコネクタ端子であって、
上記接点部は、導電性を有する基材上に設けられたＣｕ−Ｓｎ合金層と、該Ｃｕ−Ｓｎ合金層の一部を覆うように設けられたＳｎ層とを有しており、
上記接点部の表面には上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層が露出してなるＣｕ−Ｓｎ合金部及び上記Ｓｎ層が露出してなるＳｎ部が共存しており、
上記Ｓｎ層のみを溶解させて除去した状態において測定して得られる上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の光沢度が１０〜８０％であることを特徴とするコネクタ端子にある。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、導電性を有する基材と、
該基材上に設けられたＣｕ−Ｓｎ合金層と、
該Ｃｕ−Ｓｎ合金層の一部を覆うように設けられたＳｎ層とを有し、
上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層が露出してなるＣｕ−Ｓｎ合金部及び上記Ｓｎ層が露出してなるＳｎ部が表面に共存しており、
上記Ｓｎ層のみを溶解させて除去した状態において測定して得られる上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の光沢度が１０〜８０％であることを特徴とするコネクタ端子用金属材料にある。
【００１３】
また、本発明のさらに他の態様は、上記金属材料の品質を検査する方法であって、
上記Ｓｎ層のみを溶解させて除去する工程と、
上記Ｓｎ層を除去した状態において上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の光沢度を測定する工程とを有し、
上記光沢度が１０〜８０％である場合に合格と判定し、上記光沢度が１０％未満の場合及び８０％を超える場合に不合格と判定することを特徴とするコネクタ端子用金属材料の品質検査方法にある。
【発明の効果】
【００１４】
上記コネクタ端子用金属材料（以下、適宜「金属材料」と省略する。）は、上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層と、上記Ｓｎ層とを有しており、表面において上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層が露出してなる上記Ｃｕ−Ｓｎ合金部及び上記Ｓｎ層が露出してなる上記Ｓｎ部が共存している。また、上記金属材料は、上記特定の範囲の光沢度を有している。本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、上記表面にＣｕ−Ｓｎ合金部とＳｎ部とを共存させると共に、上記光沢度を上記特定の範囲に制御することにより、表面の微構造の観察を行うことなく接触抵抗及び摩擦係数の両方が小さい上記金属材料が得られることを見出した。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。
【００１５】
そして、上記金属材料から構成された上記コネクタ端子は、上記金属材料の特性によって、優れた接触信頼性を有すると共に、挿入力が小さくなる。
【００１６】
また、上記光沢度は、上記品質評価方法により測定することができるため、電子顕微鏡等を用いて表面の詳細な微構造を観察し、評価する必要がない。それ故、上記金属材料及び上記コネクタ端子の品質を簡便に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１における、コネクタ端子の接点部近傍の斜視図。
【図２】実施例１における、金属材料の断面図。
【図３】実施例１における、Ｓｎ層を溶解させて除去した状態の金属材料の断面図。
【図４】実施例１における、コネクタ端子の断面図。
【図５】実施例１〜３及び比較例における、光沢度と島相の面積比率との関係を説明するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上記コネクタ端子は、例えば、電気接点を有する公知形状のメス型端子、オス型端子、中継端子等に適用することができる。
【００１９】
上記コネクタ端子は、具体的には、オス型端子のタブ部に接触させる弾性接触片が内部に設けられた筒状部を有しているメス型端子などとして構成することができる。この場合、接点部は、例えば、弾性接触片に含まれる構成とすることができる。
【００２０】
また、上記コネクタ端子は、メス型端子の弾性接触片に接触する平板状、ピン状等の形状を呈するタブ部を有するオス型端子などとして構成することができる。この場合、接点部は、タブ部に含まれる構成とすることができる。
【００２１】
つまり、メス型端子とオス型端子とを備える端子対において、少なくとも一方の端子が上記コネクタ端子よりなる構成とすることができる。上記端子対において、メス型端子とオス型端子との両方が上記コネクタ端子よりなる場合には、メス型端子又はオス型端子の一方が上記コネクタ端子よりなる場合に比べ、挿入力をより低減することができる。
【００２２】
上記Ｓｎ層及び上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層は、少なくとも上記接点部に形成されていればよいが、上記コネクタ端子の全面に形成することも可能である。また、Ｓｎ層及びＣｕ−Ｓｎ合金層は、例えば、Ｓｎめっき膜及びＣｕめっき膜をめっき処理により基材上に積層した後、リフロー処理を施してＳｎとＣｕとを合金化させることにより形成することができる。
【００２３】
また、上記Ｓｎ層は、上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の一部を覆うように設けられている。これにより、上記接点部の表面には、Ｃｕ−Ｓｎ合金層が露出してなるＣｕ−Ｓｎ合金部及びＳｎ層が露出してなるＳｎ部が共存している。Ｃｕ−Ｓｎ合金部及びＳｎ部が共存している状態には、例えば、Ｓｎ部より構成される海相中にＣｕ−Ｓｎ合金部より構成される島相が散在している海島構造、及びＣｕ−Ｓｎ合金部より構成される海相中にＳｎ部より構成される島相が散在している海島構造が挙げられる。
【００２４】
上記光沢度は、後述する実施例に示すように、接点部の表面全体に対する、Ｃｕ−Ｓｎ合金部の占める面積比率と相関している。Ｃｕ−Ｓｎ合金部はＳｎ層により覆われたＣｕ−Ｓｎ合金層の表面に比べて平滑な表面を有しており、Ｓｎ層のみを溶解して除去した状態においては、Ｃｕ−Ｓｎ合金部の光沢度が、Ｓｎ層に覆われていたＣｕ−Ｓｎ合金層の表面の光沢度よりも高くなる。そのため、Ｃｕ−Ｓｎ合金部の占める面積比率が大きいほど上記光沢度が高い傾向がある。それ故、上記光沢度を上記特定の範囲内に制御することにより、接点部の表面におけるＣｕ−Ｓｎ合金部とＳｎ部との面積比率を適切な範囲に制御し、ひいては接触抵抗を低減できると共に、挿入力を小さくすることができる。
【００２５】
上記光沢度が１０％未満の場合には、Ｃｕ−Ｓｎ合金部の占める面積比率が過度に小さくなるため、Ｃｕ−Ｓｎ合金部による摩擦係数を低減する効果が不十分となり、挿入力が過大になる。一方、上記光沢度が８０％を超える場合には、Ｃｕ−Ｓｎ合金部の占める面積比率が過度に大きくなるため、Ｓｎ部による接触抵抗を低減する効果が不十分となる。従って、接触抵抗と挿入力とを両立させる観点から、上記光沢度は１０〜８０％の範囲内とする。また、同様の観点から、上記光沢度を１５〜７０％の範囲内に制御することがより好ましい。
【００２６】
なお、上記光沢度の調整は、例えば、以下の方法により行うことができる。すなわち、上記基材の表面に凹凸形状を付与するための表面処理の条件を変更して凸部の密度や大きさを調節する方法を採用することができる。また、Ｓｎ層の厚みを変更することにより、Ｃｕ−Ｓｎ合金層の表面に現れる対応凹部（後述）へのＳｎ層の充填量を調節する方法を採用してもよい。光沢度の制御の正確性及び処理の簡便性の観点からは、後者の方法が好適である。
【００２７】
上記基材としては、上記コネクタ端子に接続される電線の導体と同種の金属を用いることが好ましい。具体的には、上記導体がＣｕまたはＣｕ合金から構成されている場合には、基材としてＣｕまたはＣｕ合金を用いることが好ましい。また、上記導体がＡｌまたはＡｌ合金から構成されている場合には、基材としてＡｌまたはＡｌ合金を用いることが好ましい。このように、上記基材及び上記導体に同種の金属を用いることにより、両者が直接接触する部分に腐食が発生しにくくなるため、接続信頼性をより向上させることができる。なお、ＡｌまたはＡｌ合金は、ＣｕやＣｕ合金に比べて安価かつ軽量であるため、コストダウン及び軽量化の観点からより好ましい。
【００２８】
また、基材の表面には、予め凸部と凹部とを有する凹凸形状が付与されていてもよい。この場合には、Ｃｕ−Ｓｎ合金層が上記凹凸形状に沿って形成されると共に、上記凹部に起因してＣｕ−Ｓｎ合金層の表面に現れる対応凹部がＳｎ層により充填された構造を容易に実現できる。そして、上述の構造においては、上記凸部の頂部近傍に形成されたＣｕ−Ｓｎ合金層が、接点部の表面に露出しやすくなる。すなわち、この場合には、上記接点部の表面に、Ｃｕ−Ｓｎ合金部とＳｎ部とが共存した状態をより容易に実現することができる。これにより、接触抵抗及び挿入力の両方を確実に低減することができる。なお、上述した基材表面の凹凸形状は、例えば、従来公知の機械研磨処理等により形成することができる。
【００２９】
上記金属材料が上述した構造をとる場合には、Ｓｎ層の充填量が少ないと、接点部の表面に露出したＣｕ−Ｓｎ合金部とＳｎ部との高低差が過度に大きくなるおそれがある。そして、上述した高低差が過度に高い場合には、相手方端子をＣｕ−Ｓｎ合金部及びＳｎ部の両方に接触させることが難しく、接触抵抗及び挿入力が増大するおそれがある。かかる問題を回避する観点からは、接点部の表面における算術平均粗さＲａが、いずれの方向に沿って測定しても３．０μｍ以下となり、かつ、Ｒａが０．１５μｍ以下となる測定方向を少なくとも一方向有するように表面形状を制御することが好ましい。なお、表面形状の制御は、例えば、上記基材に付与する凹凸形状の高低差の制御やＳｎ層の充填量の調整等によって行うことができる。
【００３０】
上記金属材料が上述した構造をとる場合には、Ｃｕ−Ｓｎ合金層の厚みとＳｎ層の厚みとの合計は、０．５〜５．０μｍの範囲内であることが好ましい。これにより、接触抵抗の低減と、挿入力の低減とをより容易に両立させることができる。上記厚みの合計が０．５μｍ未満の場合には、Ｃｕ−Ｓｎ合金層及びＳｎ層の両方の厚みが不十分となるため、接触抵抗を低減する効果及び挿入力を低減する効果が不十分となる恐れがある。一方、上記厚みの合計が５μｍを超える場合には、比較的硬いＣｕ−Ｓｎ合金層の厚みが過度に厚くなり、コネクタ端子の加工性の低下及び生産性の低下を招くおそれがある。
【００３１】
また、Ｃｕ−Ｓｎ合金層の厚みは、０．１〜３．０μｍの範囲内であることが好ましい。Ｃｕ−Ｓｎ合金層の厚みが０．１μｍ未満の場合には、摩擦係数低減の効果が不十分となるおそれがある。一方、Ｃｕ−Ｓｎ合金層の厚みが３．０μｍを超える場合には、コネクタ端子の加工性の低下及び生産性の低下を招くおそれがある。
【００３２】
また、Ｓｎ層の厚みは、平均値として０．２〜５．０μｍの範囲内であり、かつ、上記対応凹部における最大の厚みが１．２〜２０μｍの範囲内であることが好ましい。Ｓｎ層の厚みが上述の特定の範囲よりも薄い場合には、Ｓｎ層の効果が不十分となり、接触抵抗が高くなるおそれがある。また、Ｓｎ層の厚みが上述の特定の範囲よりも厚い場合には、摩擦係数が増大するおそれがあり、Ｃｕ−Ｓｎ合金層による摩擦係数低減の効果が不十分となるおそれがある。
【００３３】
Ｃｕ−Ｓｎ合金層におけるＣｕとＳｎとの組成比は特に限定されないが、Ｃｕ−Ｓｎ合金層にＣｕ６Ｓｎ５の組成を有する金属間化合物が含まれていることが好ましい。上記特定の金属間化合物は、Ｓｎよりも高い硬度を有すると共に、耐熱性及び耐腐食性の両方に優れている。それ故、上記特定の金属間化合物を有するコネクタ端子は、より優れた耐久性を有する。
【００３４】
また、上記基材とＣｕ−Ｓｎ合金層との間に、Ｎｉよりなる中間層をさらに有していてもよい。上記中間層の存在により、基材を構成する金属がＣｕ−Ｓｎ合金層やＳｎ層へ拡散することを防止できる。また、上記中間層は、基材とＣｕ−Ｓｎ合金層やＳｎ層との密着性を高める作用を有する。それ故、上記中間層を有するコネクタ端子は、より優れた耐久性を有する。また、上述の作用効果を十分に得るために、上記中間層の厚みは３μｍ以下であることがより好ましい。
【００３５】
次に、上記金属材料の品質検査方法について説明する。上記品質検査方法は、Ｓｎ層のみを溶解させて除去する工程と、Ｓｎ層を除去した状態において上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の光沢度を測定する工程とを有している。
【００３６】
Ｓｎ層を溶解させる工程においては、Ｃｕ−Ｓｎ合金層を侵さず、Ｓｎ層のみを選択的に溶解できる薬液に上記金属材料を浸漬する。これにより、Ｃｕ−Ｓｎ合金層の変質を起こすことなく、Ｓｎ層のみを溶解させることができる。上記薬液としては、例えば、水酸化ナトリウム１０ｇとｐ−ニトロフェノール１ｇとを蒸留水２００ｍｌに溶解させた水溶液等を用いることができる。
【００３７】
上記Ｃｕ−Ｓｎ合金層の光沢度を測定する工程においては、ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１−１９９７に準拠した方法により、上記光沢度を測定する。なお、上記光沢度は、入射角６０°で測定する。
【実施例】
【００３８】
（実施例１）
上記コネクタ端子の実施例について、図を用いて説明する。図４に示すように、コネクタ端子１は、相手方端子と直接接触する接点部２を有している。接点部２を含むコネクタ端子１は、導電性を有する基材５１上に設けられたＣｕ−Ｓｎ合金層５２と、Ｃｕ−Ｓｎ合金層５２の一部を覆うように設けられたＳｎ層５３とを有する金属材料５（図２参照）から構成されている。また、図１に示すように、接点部２の表面２１には、Ｃｕ−Ｓｎ合金層５２が露出してなるＣｕ−Ｓｎ合金部２２と、Ｓｎ層５３が露出してなるＳｎ部２３とが共存している。そして、金属材料５は、Ｓｎ層５３のみを溶解させて除去した状態（図３参照）において測定して得られるＣｕ−Ｓｎ合金層５２の光沢度が１０〜８０％である。
【００３９】
本例のコネクタ端子１は、図４に示されるメス型端子である。コネクタ端子１は、自動車用ワイヤーハーネスが有するコネクタ（不図示）に用いられるものである。コネクタ端子１は、より具体的には、電気接続すべき相手方端子としてのオス型端子４が有するタブ部４０を挿入させるための挿入口１０１が開口した筒状部１０を有している。筒状部１０の内部には、底面板１０２が内側後方へ折り返されて形成された弾性接触片１０３が設けられている。弾性接触片１０３は、挿入されたオス型端子４のタブ部４０に上向きの力を加える。オス型端子４のタブ部４０は、弾性接触片１０３によって筒状部１０の天井板１０５の内側面に押し付けられる。これにより、オス型端子４のタブ部４０が弾性接触片１０３と天井板１０５の内側面との間に挟圧状態で保持される。
【００４０】
弾性接触片１０３のオス型端子４に接触する部分には、エンボス部１０４が形成されている。エンボス部１０４は、弾性接触片１０３の表面を半球状に隆起させることにより形成された突出部である。エンボス部１０４は、その頂部近傍にてオス型端子４のタブ部４０と接触する。本例では、図１及び図４に示されるように、このエンボス部１０４のうち、オス型端子４と実質的に接触する部位が接点部２に該当する。
【００４１】
コネクタ端子１は、Ｃｕ合金よりなる基材５１と、Ｃｕ−Ｓｎ合金層５２と、Ｓｎ層５３とを有し、表面５０においてＣｕ−Ｓｎ合金部（島相５２０）とＳｎ部（海相５３０）とが共存している金属材料５（図２）を用いて作製されている。また、本例の金属材料５は、基材５１とＣｕ−Ｓｎ合金層５２との間に、Ｎｉめっき膜よりなる中間層５４を有している。以下に、金属材料５の作製方法について説明する。
【００４２】
＜金属材料５の作製方法＞
まず、基材５１として、凹部５１１と凸部５１２とを有する凹凸形状５１０が予め表面に付与された銅合金よりなる板材を準備した。次いで、基材５１に電解脱脂処理を実施した後、電解めっき処理によりＮｉめっき膜、Ｃｕめっき膜及びＳｎめっき膜を順次積層した。その後、基材５１にリフロー処理を施し、ＣｕとＳｎとを合金化させて基材５１の凹凸形状５１０に沿ってＣｕ−Ｓｎ合金層５２を形成した。このとき、合金化しなかったＳｎは、リフロー処理により溶融してＣｕ−Ｓｎ合金層５２における対応凹部５２１に充填され、Ｓｎ層５３となった。
【００４３】
以上により、金属材料５を得た。得られた金属材料５の表面５０をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察したところ、比較的明るく観察される海相中に、海相よりも暗く観察される島相が散在した海島構造を呈していた（図示略）。これにより、金属材料５は、Ｓｎ部としての海相５３０にＣｕ−Ｓｎ合金部としての島相５２０が散在した表面５０を有することを確認した。また、ＳＥＭ像に基づいて表面５０に島相５２０が露出している面積の比率を算出したところ、視野全体の２７％を島相５２０が占めていることを確認した。
【００４４】
また、隣り合う島相５２０の間隔は、最小で約５μｍであり、最大で約９７μｍであった。また、金属材料５におけるＳｎ層５３の厚みの平均値は０．６μｍであり、中間層５４の厚みは０．３μｍであった。
【００４５】
以上のようにして得られた金属材料５の品質検査及び特性評価を、以下の方法により行った。
【００４６】
＜金属材料５の品質検査方法＞
水酸化ナトリウム１０ｇとｐ−ニトロフェノール１ｇとを蒸留水２００ｍｌに溶解させた水溶液を予め準備した。金属材料５から試験片を採取し、試験片を室温の上記水溶液に３０分間浸漬することにより、Ｓｎ層５３のみを溶解させて除去した。次いで、Ｓｎ層５３を除去した状態（図３）においてＣｕ−Ｓｎ合金層５２の光沢度を測定した。なお、光沢度の測定は、上述したＪＩＳ  Ｚ  ８７４１−１９９７に準拠した方法により実施した。また、光沢度の測定には、変角光沢計（スガ試験機株式会社製「ＵＧＶ−６Ｐ」）を用いた。その結果、得られた光沢度は７０％であった。
【００４７】
＜金属材料５の特性評価＞
・摩擦係数測定
金属材料５から２枚の試験片を採取し、一方の試験片の中央部に半径１ｍｍの半球状凸部を形成した。次いで、２枚の試験片を鉛直方向に重ね合わせ、半球状凸部を平板状の試験片における表面５０に当接させた。この状態から、ピエゾアクチュエータを用いて２枚の試験片の間に３Ｎの垂直荷重を印加しつつ、１０ｍｍ／分の速度で半球状凸部を有する試験片を水平方向に移動させ、２枚の試験片を摺動させた。そして、摺動中の摩擦力をロードセルにより測定し、得られた摩擦力を垂直荷重で除して摩擦係数を算出した。その結果、得られた摩擦係数は０．１９であった。この値は、コネクタ端子１に要求される性能を十分に満足できる値である。
【００４８】
・接触抵抗測定
上述した摩擦係数測定と同様に、２枚の試験片を鉛直方向に重ね合わせ、半球状凸部を平板状の試験片における表面５０に当接させた。次いで、２枚の試験片の間に垂直荷重が印加されていない状態から一定の速度で垂直荷重を増加させつつ、４端子法を用いて両試験片間の接触抵抗を測定した。その結果、垂直荷重が１０Ｎのときに得られた接触抵抗が０．４ｍΩであった。この値は、コネクタ端子１に要求される性能を十分に満足できる値である。なお、４端子法における試験条件は、開放電圧２０ｍＶ、通電電流１０ｍＡとした。
【００４９】
さらに、金属材料５を用いて作製されたコネクタ端子１の挿入力を、以下の方法により測定した。
【００５０】
＜コネクタ端子１の特性評価＞
・挿入力測定
精密荷重試験機（アイコーエンジニアリング製「ＭＯＤＥＬ−１６０５Ｎ」）の固定チャックに、挿入口１０１が上方を向くようにしてコネクタ端子１を固定した。また、可動ヘッドには、オス型端子４を取り付けたロードセルを、タブ部４０が下方を向くようにして固定した。この状態から、１０ｍｍ／分のヘッドスピードでオス型端子４を下方に移動させ、コネクタ端子１の挿入口１０１にタブ部４０を挿入させた。そして、タブ部４０の挿入が完了するまでの荷重変化をロードセルにより測定し、その値を挿入力とした。その結果、得られた挿入力は０．８Ｎであった。この値は、コネクタ端子１に要求される性能を十分に満足できる値である。
【００５１】
（実施例２）
本例の金属材料５は、Ｓｎ層５３の厚みの平均値が０．９μｍとなるようにめっき膜厚を変更した以外は、実施例１と同様である。ＳＥＭ観察により、本例の金属材料５は、実施例１と同様に、Ｓｎ層５３が露出してなる海相５３０にＣｕ−Ｓｎ合金層５２が露出してなる島相５２０が散在した表面５０を有することを確認した。また、ＳＥＭ像に基づいて表面５０に島相５２０が露出している面積の比率を算出したところ、視野全体の１５％を島相５２０が占めていることを確認した。
【００５２】
また、本例の金属材料５について、実施例１と同様の方法により、各種測定を実施した。その結果、光沢度は３８％であり、摩擦係数は０．２１であり、垂直荷重が１０Ｎのときに得られた接触抵抗が０．４ｍΩであった。摩擦係数の値及び接触抵抗の値は、コネクタ端子１に要求される性能を十分に満足できる値である。
【００５３】
また、本例の金属材料５から作製したコネクタ端子１について、実施例１と同様の方法により、挿入力の測定を行った。その結果、挿入力は１．０Ｎであり、コネクタ端子１に要求される性能を十分に満足できる値となった。
【００５４】
（実施例３）
本例の金属材料５は、Ｓｎ層５３の厚みの平均値が１．２μｍとなるようにめっき膜厚を変更した以外は、実施例１と同様である。ＳＥＭ観察により、本例の金属材料５は、実施例１と同様に、Ｓｎ層５３が露出してなる海相５３０にＣｕ−Ｓｎ合金層５２が露出してなる島相５２０が散在した表面５０を有することを確認した。また、ＳＥＭ像に基づいて表面５０に島相５２０が露出している面積の比率を算出したところ、視野全体の６％を島相５２０が占めていることを確認した。
【００５５】
また、本例の金属材料について、実施例１と同様の方法により、各種測定を実施した。その結果、光沢度は１６％であり、摩擦係数は０．２３であり、垂直荷重が１０Ｎのときに得られた接触抵抗が０．４ｍΩであった。摩擦係数の値及び接触抵抗の値は、コネクタ端子１に要求される性能を十分に満足できる値である。
【００５６】
また、本例の金属材料５から作製したコネクタ端子１について、実施例１と同様の方法により、挿入力の測定を行った。その結果、挿入力は２．２Ｎであり、コネクタ端子１に要求される性能を十分に満足できる値となった。
【００５７】
（比較例）
比較例として、基材５１上にＳｎ層５３及び中間層５４を有し、Ｃｕ−Ｓｎ合金層５２を有さない従来の金属材料を作製した。なお、本例の金属材料におけるＳｎ層５３の厚みは１．０μｍとした。
【００５８】
本例の金属材料について、実施例１と同様の方法により、各種測定を実施した。その結果、光沢度は８％であり、摩擦係数は０．３５であり、垂直荷重が１０Ｎのときに得られた接触抵抗が０．４ｍΩであった。このように、比較例の金属材料においては、接触抵抗の値はコネクタ端子１に要求される性能を十分に満足できる値となったが、実施例１〜３に比べて摩擦係数の値が大きくなった。
【００５９】
また、本例の金属材料５から作製したコネクタ端子１について、実施例１と同様の方法により、挿入力の測定を行った。その結果、挿入力は２．５Ｎであり、実施例１〜３に比べて大きくなった。
【００６０】
表１に、実施例１〜３及び比較例における各種測定の結果をまとめて示す。
【００６１】
【表１】
2015149200.tif 000003
【００６２】
表１より知られるように、実施例１〜３及び比較例においては、金属材料の光沢度が小さくなるほど摩擦係数及び挿入力が低くなる傾向が見られた。これは、光沢度が小さくなるほどＳｎに比べて硬いＣｕ−Ｓｎ合金よりなる島相５２０の面積比率が大きくなり、摩擦係数の低減効果が大きくなるためと考えられる。
【００６３】
また、図５に、実施例１〜３及び比較例において得られた島相５２０の面積比率を縦軸にとり、光沢度を横軸にとったプロットを示した。なお、比較例においては、Ｃｕ−Ｓｎ合金層５２が形成されていないため、島相５２０の面積比率を０％とした。また、図５中に破線６により示した直線は、４点のプロット点に基づいて最小二乗法を用いて算出した回帰直線である。
【００６４】
図５に示すように、島相５２０の面積比率は、光沢度を変数とする一次関数によってよく近似されることがわかる。これは、上述したように、金属材料の表面５０にＣｕ−Ｓｎ合金層５２が露出してなる島相５２０は、例えば図２及び図３に示すように、Ｓｎ層５３に覆われているＣｕ−Ｓｎ合金層の表面５２２に比べて平滑な表面を有しており、Ｓｎ層５３に覆われた表面５２２よりも光沢度が高くなるためと考えられる。
【００６５】
以上の結果から、上記品質検査方法は、金属材料５の表面５０の微構造、特にＣｕ−Ｓｎ合金部（島相５２０）の面積比率をよく反映した指標として用いることができる。そして、上記品質検査方法によれば、金属材料５の表面５０の微構造を簡便に評価することができ、電子顕微鏡やプローブ顕微鏡等の装置を用いる必要がない。従って、上記品質検査方法は、金属材料５の品質を評価する方法として有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１  コネクタ端子
２  接点部
２１  表面
２２  Ｃｕ−Ｓｎ合金部
２３  Ｓｎ部
【図１】
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【図２】
2015149200.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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