(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スズとパラジウムを主成分とする合金よりなる合金部の粒子が、純スズまたは前記合金部よりもパラジウムに対するスズの割合が高い合金よりなるスズ部の中に存在し、前記合金部と前記スズ部の両方が最表面に露出した合金含有層を、他の導電部材と電気的に接触する接点部の表面に有する接続端子であって、
前記接点部の最表面における前記合金部の粒子の粒度分布において、面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の数が、全粒子数の３０％以上であることを特徴とする接続端子。
【請求項２】
前記接点部の最表面における前記合金部の粒子の粒度分布において、前記面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の数が、全粒子数の６０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の接続端子。
【請求項３】
前記接続端子を構成する母材と前記合金含有層と間に、ニッケルまたはニッケル合金よりなる下地層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の接続端子。
【請求項４】
前記合金含有層の表面に占める前記合金部の露出面積率は、１０％以上、９５％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の接続端子。
【請求項５】
前記接点部の最表面の面積５００μｍ２あたりにおいて、該最表面に露出した前記合金部の粒子数は、１０個以上、４００個以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の接続端子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の接続端子と、該接続端子と接点部において電気的に接触する相手方端子と、よりなることを特徴とする接続端子対。
【請求項７】
前記相手方端子は、前記接続端子と電気的に接触する接点部の表面に、前記合金部よりも硬度の低い金属層を露出させていることを特徴とする請求項６に記載の接続端子対。
【請求項８】
前記相手方端子の前記接点部の表面全体に、前記合金部よりも硬度の低い前記金属層が露出していることを特徴とする請求項７に記載の接続端子対。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続端子および接続端子対に関し、さらに詳しくは、表面に合金を含む金属層を有する接続端子、およびそのような接続端子を含んだ端子対に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来一般に、接続端子を構成する材料として、銅または銅合金などの母材の表面にスズめっきが施されたものが用いられていた。スズめっき層においては、表面に絶縁性の酸化スズ被膜が形成されるが、酸化スズ被膜は弱い力で破壊され、容易に金属スズが露出し、軟らかい金属スズの表面で、良好な電気的接触が形成される。
【０００３】
しかし、スズめっき端子においては、スズの軟らかさおよび凝着しやすさのために、表面の摩擦係数が大きくなり、接続端子の挿入に必要な力（挿入力）が上昇しやすいという問題がある。そこで、本出願人の出願による特許文献１において、スズとパラジウムの合金よりなる第一金属相のドメイン構造が、純スズまたは第一金属相よりもパラジウムに対するスズの割合が高い合金よりなる第二金属相の中に形成された合金含有層を表面に有する接続端子を提案している。硬いスズ−パラジウム合金が接続端子の最表面に露出していることで、低い摩擦係数が得られる。同時に、スズが最表面に露出していることで、接続信頼性も確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
【０００５】
特許文献１に開示しているようなスズ−パラジウム合金をスズとともに最表面に露出させた合金含有層を接続端子の表面に形成すれば、スズめっき端子と比較して、摩擦係数の低減を達成することができる。しかし、本発明者らがさらに研究を進めたところ、最表面に露出したスズ−パラジウム合金粒子の粒度分布を制御することで、特に効果的に摩擦係数を低減できること、また、合金含有層を形成した接続端子と相手方端子との間で摺動を行った際に、相手方端子の表面金属層の摩耗を低減できることを見出した。
【０００６】
本発明の課題は、最表面にスズ−パラジウム合金をスズとともに露出させた合金含有層を有する接続端子において、効果的に摩擦係数を低減でき、また、相手方端子との間で摺動を行った際に、相手方端子の表面金属層の摩耗を抑制できる接続端子、そしてそのような接続端子を含んだ接続端子対を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明にかかる接続端子は、スズとパラジウムを主成分とする合金よりなる合金部の粒子が、純スズまたは前記合金部よりもパラジウムに対するスズの割合が高い合金よりなるスズ部の中に存在し、前記合金部と前記スズ部の両方が最表面に露出した合金含有層を、他の導電部材と電気的に接触する接点部の表面に有する接続端子であって、前記接点部の最表面における前記合金部の粒子の粒度分布において、面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の数が、全粒子数の３０％以上となっているものである。
【０００８】
ここで、前記接点部の最表面における前記合金部の粒子の粒度分布において、前記面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の数が、全粒子数の６０％以上であるとよい。
【０００９】
また、前記接続端子を構成する母材と前記合金含有層と間に、ニッケルまたはニッケル合金よりなる下地層を有するとよい。
【００１０】
前記合金含有層の表面に占める前記合金部の露出面積率は、１０％以上、９５％以下であるとよい。
【００１１】
前記接点部の最表面の面積５００μｍ２あたりにおいて、該最表面に露出した前記合金部の粒子の数は、１０個以上、４００個以下であるとよい。
【００１２】
本発明にかかる接続端子対は、上記のような接続端子と、該接続端子と接点部において電気的に接触する相手方端子と、よりなるものである。
【００１３】
ここで、前記相手方端子は、前記接続端子と電気的に接触する接点部の表面に、前記合金部よりも硬度の低い金属層を露出させているとよい。
【発明の効果】
【００１４】
上記発明にかかる接続端子においては、接点部の最表面に硬いスズ−パラジウム合金よりなる合金部が露出されていることにより、接点部において、低い摩擦係数が得られる。そして、合金部の粒子の粒度分布において、面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の数が、全粒子数の３０％以上と規定され、比較的面積の大きな面を最表面に露出させた合金粒子の割合が保証されていることにより、特に低い摩擦係数が得ることができる。また、そのような接続端子を、相手方端子と摺動させて用いた際に、相手方端子の表面金属層が合金部との摩擦によって摩耗するのを抑制することができる。
【００１５】
ここで、接点部の最表面における合金部の粒子の粒度分布において、面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の数が、全粒子数の６０％以上である場合には、摩擦係数の低減と、相手方端子の表面金属層の摩耗の抑制を、特に効果的に達成することができる。
【００１６】
また、接続端子を構成する母材と合金含有層と間に、ニッケルまたはニッケル合金よりなる下地層を有する場合には、合金含有層の母材への密着性を高めるとともに、合金含有層の耐熱性を高めることができる。
【００１７】
合金含有層の表面に占める合金部の露出面積率が、１０％以上、９５％以下である場合には、接続端子表面において、粒度分布を制御された合金部によって発揮される摩擦係数の低減および相手方端子の表面金属層の摩耗抑制の効果が、スズ部によって発揮される高い接続信頼性と両立されやすい。
【００１８】
接点部の最表面の面積５００μｍ２あたりにおいて、該最表面に露出した合金部の粒子の数が、１０個以上、４００個以下である場合には、摩擦係数の低減および相手方端子の表面金属層の摩耗の抑制を高確度に達成することができる。
【００１９】
上記発明にかかる接続端子対においては、端子対を構成する一方の接続端子が、合金含有層を接点部の表面に有する上記のような接続端子よりなることで、２つの接続端子が接触する接点部において、低い摩擦係数が得られ、また、相手方端子の表面金属層の摩耗を抑制することができる。
【００２０】
ここで、相手方端子が、接続端子と電気的に接触する接点部の表面に、合金部よりも硬度の低い金属層を露出させている場合には、相手方端子の表面金属層の硬度の低さにより、接点部の接続信頼性が確保されやすい。一般に、硬度の低い表面金属層は、摩耗を受けやすいが、接続端子が接点部の表面に上記のような合金含有層を有することの効果により、相手方端子の低硬度の表面金属層が摩耗を受けるのを、効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる接続端子を構成する材料を示す断面図である。
【図２】接続端子の例として、プレスフィット端子を示す図である。
【図３】スズ部を除去した表面を観察したＳＥＭ像であり、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ実施例１〜４のものである。
【図４】合金部の面積円相当径を指標とした粒度分布を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ実施例１〜４のものである。
【図５】相手方スズめっき端子との摺動時の摩擦係数を示す図（上段）および相手方スズめっき端子の摩耗の状態を示す写真（下段）であり、（ａ）は比較例１、（ｂ）〜（ｅ）は実施例１〜４にそれぞれ対応している。
【図６】面積円相当径が１．０μｍ以上である合金粒子の割合と摩擦係数との関係を示す図である。
【図７】粒径平均と摩擦係数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態にかかる接続端子について、詳細に説明する。本発明の一実施形態にかかる接続端子は、相手方端子等、相手方導電部材と電気的に接触する接点部が、以下に説明する合金含有層を表面に有する端子材料よりなっている。
【００２３】
［合金含有層を有する端子材料の概略］
接続端子を構成する端子材料１は、図１に断面の概略図を示すような層構成を有している。つまり、母材１０の表面に、適宜、下地層１１を挟んで、合金含有層１２が形成されている。
【００２４】
母材１０は、例えば銅、アルミニウム、鉄、あるいはそれらを主成分とする合金よりなっている。これらのうち、高い導電性を有し、接続端子の母材として汎用されている銅または銅合金が、特に好適である。
【００２５】
合金含有層１２は、スズとパラジウムを主成分とする合金よりなる合金部１２ａと、純スズまたは合金部１２ａにおけるよりもスズの割合が高い合金よりなるスズ部１２ｂとから構成される。スズ部１２ｂの中に、合金部１２ａが偏析し、三次元ドメイン状（海島状、クラスター状）の粒子を形成している。合金部１２ａとスズ部１２ｂは、ともに合金含有層１２の最表面に露出している。合金含有層１２の最表面において、硬い合金部１２ａが、摩擦係数を低減する役割を果たし、軟らかく、高い導電性を有するスズ部１２ｂが、接続信頼性を高める役割を果たす。
【００２６】
合金部１２ａは、主に、スズ−パラジウム合金よりなる。ただし、下地層１１や母材１０を構成する金属元素、不可避的不純物、合金に取り込まれていないパラジウムの相などが、合金中に少量含まれていてもよい。
【００２７】
摩擦係数低減の効果を十分に発揮する観点から、合金含有層１２全体、つまり合金部１２ａおよびスズ部１２ｂを合わせた合金含有層１２の全領域において、パラジウムの含有量が、１原子％以上、特に２原子％以上、さらには４原子％以上であることが好ましい。一方、スズ−パラジウム合金は、ＰｄＳｎ４なる安定な金属間化合物を形成することが知られており、合金含有層１２の一部を占める合金部１２ａを、この金属間化合物を主として構成する観点から、パラジウムの含有量が２０原子％未満であることが好ましい。さらに、スズ部１２ｂを十分に確保し、スズ部１２ｂによる接続信頼性を効果的に達成する観点から、パラジウムの含有量の上限値は、より好ましくは７原子％である。
【００２８】
また、表面の摩擦係数を低減しつつ接続信頼性を高めるという合金含有層１２の有する特性を十分に発揮させる観点から、合金含有層１２全体の厚さは、０．８μｍ以上であることが好ましい。
【００２９】
下地層１１は、ニッケルまたはニッケル合金よりなり、母材１０に対する合金含有層１２の密着性を高めるとともに、母材１０から合金含有層１２への金属原子の拡散を抑制する役割を果たす。ニッケル下地層１１のうち、合金含有層１２側の一部は、合金含有層１２の形成工程での加熱によって、ニッケル−スズ合金層１１ｂとなっていてもよい。ニッケル下地層１１の残りの部分は、スズと合金化しないニッケル層１１ａとなっている。ニッケル−スズ合金層１１ｂが形成されることにより、母材１０から合金含有層１２への金属原子の拡散が高温でも強固に阻止されるようになり、高温で母材１０から最表面へと金属原子が拡散することで最表面において接触抵抗が上昇するのが抑制される。その結果、合金含有層１２の耐熱性が特に向上される。
【００３０】
合金含有層１２は、例えば、母材１０の表面または下地層１１の表面にスズめっき層とパラジウムめっき層をこの順に積層し、加熱によって合金化させることで、形成することができる。または、スズとパラジウムの両方を含むめっき液を使用して、共析によって合金含有層１２を形成してもよい。簡便性の観点からは、スズめっき層とパラジウムめっき層を積層してから合金化させる前者の方法が好適である。合金化の際の加熱温度および／または加熱時間を調整することで、得られる合金含有層１２において、次に説明するような合金部１２ａの粒子の状態に対する制御を行うことが可能である。
【００３１】
［最表面における合金部の粒子の状態］
（１）粒度分布
本実施形態にかかる接続端子においては、接点部の最表面において、合金部１２ａの粒子の粒度分布が、以下のようになっている。
【００３２】
つまり、最表面における合金部１２ａの粒子の面積円相当径の分布において、面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の数が、全粒子数の３０％以上となっている。ここで、面積円相当径は、合金含有層１２の最表面に露出した二次元面において、各粒子の表面積を読み取り、同じ面積を有する円の直径として算出する。
【００３３】
粒子の面積円相当径は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等により、合金含有層１２の表面を観察した顕微鏡像に対して、二値化による粒子識別等の処理を適宜施したうえで、画像解析を行うことで、見積もることができる。合金部１２ａの粒子をスズ部１２ｂから明確に分離して解析を行えるように、顕微鏡像の撮影に先立ち、スズ部１２ｂを選択的に除去しておけばよい。スズ部１２ｂを選択的に除去するための方法として、例えば、水酸化ナトリウムとｐ−ニトロフェノールの混合水溶液を合金含有層１２に接触させてエッチングを行えばよい。なお、エッチングを行っても、合金部の粒子形状が変化しないことが、確認されている。
【００３４】
面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の割合を見積もるに際し、顕微鏡像において、十分に統計的な処理が可能な面積に対して、各粒子の面積円相当径の解析を行えばよい。例えば、面積５００μｍ２の領域に対して解析を行えばよい。
【００３５】
合金含有層１２の最表面における合金部１２ａの粒度分布において、面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の割合が３０％以上であれば、合金含有層１２の表面における摩擦係数を効果的に低減することができる。また、合金含有層１２を有する接続端子を、相手方端子と摺動させた際に相手方端子の表面金属層（相手方金属層）の摩耗を効果的に抑制することができる。
【００３６】
合金含有層１２の表面に露出した合金部１２ａが、摩擦係数の低減に効果的に寄与するためには、硬いスズ−パラジウム合金が、ある程度の面積にわたる連続した面として最表面に露出し、その連続した面において、相手方端子と摺動する必要がある。よって、大きな面積円相当径を有し、大面積を最表面に露出させている合金部１２ａの粒子の割合が高い場合に、表面の摩擦係数を有効に低減することができる。
【００３７】
また、最表面における面積円相当径が大きい合金部１２ａの粒子は、合金含有層１２の深さ方向にも十分に成長し、大きな体積を占めていることが多い。そのように三次元的に大きな体積を占める粒子が、合金含有層１２の深さ方向に柱状に形成されていると、その粒子が表面で摩擦を受けても、容易には合金含有層１２から剥落しにくい。合金部１２ａの粒子の剥落が起こりにくくなっていることで、剥落によって引き起こされる相手方金属層の摩耗が抑制される。この摩耗の抑制の効果は、相手方金属層が、スズ層等、合金部１２ａよりも硬度が低く、摩耗を受けやすい金属層である場合に、特に顕著に発揮される。
【００３８】
もし、合金含有層１２の最表面における合金部１２ａの粒子の粒度分布において、面積円相当径が小さいものの割合が高すぎると、合金含有層１２の表面における摩擦係数を効果的に低減することができない。また、相手方金属層の摩耗を引き起しやすい。これは、硬いスズ−パラジウム合金が、最表面における面積円相当径が小さい、微細な粒子よりなる場合には、そのような微細な合金部１２ａの粒子が、点によって相手方端子の表面と接触することで、相手方端子の表面に食い込み、合金含有層１２の表面における摩擦係数を上昇させやすいからである。また、細かい粒子は、摩擦によって合金含有層１２から剥落しやすく、剥落した硬い合金部の粒子が、摺動時に、一種の研磨剤のように作用し、相手方金属層の摩耗を引き起こしやすい。これらの現象は、相手方金属層がスズ層のように硬度の低い層である場合に、特に起こりやすい。
【００３９】
合金部１２ａの粒子として、１．０μｍ以上の面積円相当径を有する大きなものが、３０％以上あれば、その大きさの効果による摩擦係数の低減と相手方金属層の摩耗の抑制を、効果的に達成することができる。好ましくは、面積円相当径が１．０μｍ以上の粒子の割合が、３５％以上、さらには６０％以上あると、それらの効果を一層高めることができる。特に、後の実施例に示すように、その割合が６０％以上である領域において、摩擦係数が顕著に低下する。１．０μｍ以上の面積円相当径を有する粒子の割合に、特に上限は設けられない。
【００４０】
このように合金部１２ａの粒度分布を規定することにより、合金含有層１２を表面に有する接続端子の接点部と、相手方端子のスズ層の表面との間で摺動を行った際の動摩擦係数が、０．６以下となっていることが好ましい。動摩擦係数が０．５以下であれば、さらに好ましい。
【００４１】
上記のように、パラジウム層とスズ層の積層構造を加熱して合金含有層１２を形成する際の加熱温度を調整することで、面積円相当径が１．０μｍ以上の粒子の割合を制御することができる。例えば、２４０℃以上で加熱を行えば、その割合が３０％以上である合金含有層１２を形成しやすい。また、２８０℃以上で加熱を行えば、その割合が６０％以上である合金含有層１２を形成しやすい。
【００４２】
上記のように、摩擦係数の低減と相手方金属層の摩耗の抑制を効果的に達成するためには、合金含有層１２の最表面において、ある程度大きな面積を有する合金部１２ａの粒子が、相手方金属層と接触する必要がある。このように、合金部１２ａの粒子の最表面に露出した面積が、摩擦係数および相手方金属層の摩耗に大きな影響を与えるので、本実施形態にかかる接続端子においては、合金部１２ａの形状や大きさを反映する種々のパラメータの中で、面積円相当径を指標として粒度分布を規定することで、合金含有層１２の表面における摩擦係数の低減と相手方金属層の摩耗の抑制を高度に達成することが可能となっている。
【００４３】
さらに、合金部１２ａの粒度分布の指標として面積円相当径を用いる際に、上記のように、面積円相当径の下限を１．０μｍに設け、その下限以上の面積円相当径を有する粒子の数の割合を指標とすることで、面積円相当径の平均値や中央値を指標とする場合よりも、摩擦係数の低減および相手方金属層の摩耗の抑制を達成できる合金含有層１２を、特に正確に弁別することができる。なぜなら、摩擦係数の低減および相手方金属層の摩耗の抑制に効果を有するのは、おおむね面積円相当径が１．０μｍ以上の大きな面を最表面に露出させた合金部１２ａの粒子であり、面積円相当径が１．０μｍ未満の小さい粒子の分布がどのようになっていても、摩擦係数や相手方金属層における摩耗の程度に大きな影響を及ぼさないからである。平均値や中央値は、そのような小さな粒子の分布の状態も反映するものである。実際に、後の実施例において示すように、合金含有層１２の状態が変化し、合金部１２ａの粒度分布が変化した際に、面積円相当径の平均値（粒径平均）や中央値はゆるやかにしか変化しなくても、面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の割合は、大きく変化する場合がある。
【００４４】
（２）粒度分布以外の状態
合金含有層１２における合金部１２ａは、上記のような面積円相当径を指標とした粒度分布を有することに加えて、以下のような状態にあることが好ましい。
【００４５】
合金含有層１２の表面に占める合金部１２ａの露出面積率は、摩擦係数の低減および相手方金属層の摩耗の抑制を効果的に達成する観点から、１０％以上、さらには３０％以上、特に５０％以上であることが好ましい。一方、スズ部１２ｂを十分に最表面に確保し、高い接続信頼性を得る観点から、合金部１２ａの露出面積率を、９５％以下、さらには８０％以下とすることが好ましい。なお、合金部１２ａの露出面積率は、（表面に露出する合金部１２ａの面積）／（合金含有層１２の表面全体の面積）×１００（％）として算出される。
【００４６】
また、合金含有層１２の最表面における面積５００μｍ２あたりにおいて、最表面に露出した合金部１２ａの粒子の数は、合金部１２ａの露出による摩擦係数の低減および相手方金属層の摩耗の抑制を効果的に達成する観点から、１０個以上、さらには１００個以上、そして１５０個以上であることが好ましい。一方、スズ部１２ｂを十分に最表面に確保し、高い接続信頼性を得る観点から、また、全体としての合金部１２ａの粒子数を抑えて、面積円相当径が大きい合金粒子の割合を相対的に高く確保する観点から、面積５００μｍ２あたりにおける合金部１２ａの粒子数は、４００個以下、さらには３００個以下、特に２００個以下であることが好ましい。合金部１２ａの粒子数の評価も、上記粒度分布の評価と同様に、スズ部１２ｂを選択的に除去して観察した顕微鏡像に基づいて行えばよい。なお、単一の試料で複数の同面積の領域に対して粒子数を評価する場合には、各領域の粒子数の平均値を評価すればよい。また、接点部の面積が５００μｍ２よりも小さい場合には、５００μｍ２あたりの粒子数に換算して評価を行えばよい。
【００４７】
［接続端子の構造］
少なくとも、他の導電部材と電気的に接触する接点部が、上記のような合金含有層１２を有する端子材料１よりなれば、本発明の実施形態にかかる接続端子は、どのような構造を有していてもかまわない。
【００４８】
例えば、図２のようなプレスフィット端子２として、接続端子を形成することができる。プレスフィット端子２は、全体的に細長い形状を有する電気接続端子であり、一端に、プリント基板のスルーホールに圧入接続される基板接続部２０を有し、他端に、相手方接続端子と嵌合等によって接続される端子接続部２５を有している。プレスフィット端子２は、多数を並べて保持したＰＣＢコネクタの形で用いられることが多い。
【００４９】
基板接続部２０は、スルーホールに圧入接続される部分に、１対の膨出片２１，２１を有している。膨出片２１，２１は、プレスフィット端子２の軸線方向（図２の縦方向）と直交する方向に互いに離れるように、略円弧状に膨出した形状を有している。膨出片２１，２１の膨出方向の外側面において、最も外側に突出した頂部が、スルーホールの内周面に接触する接点部２１ａ，２１ａとなる。端子接続部２５は、雄型の嵌合端子の形状を有している。このようなプレスフィット端子２において、基板接続部２０および端子接続部２５の表面に、上記のような合金含有層１２が形成されていることで、基板接続部２０とスルーホールの間、そして端子接続部２５と相手方接続端子との間で、摩擦係数の低減と、相手方金属層（スルーホール内周面および相手方接続端子の表面の金属層）の摩耗の抑制を達成することができる。
【００５０】
本発明の実施形態にかかる接続端子は、プレスフィット端子２以外に、嵌合型端子等、様々な種類、形状のものとすることができる。合金含有層１２は、接点部の表面にさえ形成されていれば、接続端子全体に形成されていても、一部のみに形成されていてもよい。接点部最表面に露出された合金部１２ａによって、接点部の表面における摩擦係数が低減されることで、接続端子を相手方端子に挿入する際に要する挿入力が低減される。
【００５１】
本発明の実施形態にかかる接続端子は、相手方端子と組み合わせて、端子対の形で使用される。上記のプレスフィット端子２の基板接続部２０の例では、スルーホールの内周面が相手方端子となる。
【００５２】
相手方端子の接点部の表面に露出される表面金属層の種類は、特に限定されない。しかし、接点部の接続信頼性の確保を考慮すると、相手方端子の表面金属層が、スズ層をはじめとして、合金含有層１２の合金部１２ａよりも低い硬度を有するものである場合が好適である。ところが、スズ層をはじめとする低硬度の表面金属層は、表面において、高い摩擦係数を与えやすく、また、摩擦によって摩耗を受けやすい。そこで、摩擦の相手となる本発明の実施形態にかかる接続端子の表面に、合合部１２ａとスズ部１２ｂとが露出された合金含有層１２が形成されていること、さらに、合金部１２ａの粒度分布が上記所定の状態に制御されていることによって、両接続端子の間の接点部において、摩擦係数の低減と接続信頼性向上の効果、そして相手方端子側の低硬度の表面金属層における摩耗の抑制の効果が、顕著に得られる。例えば、上記プレスフィット端子２の基板接続部１２０の相手方端子として、プリント基板のスルーホールの内周面にスズ層を有するものを用いればよい。
【実施例】
【００５３】
以下に本発明の実施例および比較例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
【００５４】
［試料の作製］
（実施例１〜４）
清浄な銅基板の表面に、厚さ１．０μｍのニッケル下地めっき層を形成し、その上に厚さ０．０２μｍのパラジウムめっき層を形成した。続いて、パラジウムめっき層の上に厚さ１．０μｍのスズめっき層を形成した。これを大気中にて加熱することにより、スズ−パラジウム合金含有層を形成し、実施例１〜４にかかるめっき部材を形成した。実施例１〜４においては、加熱温度を下記表１のように変化させることで、スズ−パラジウム合金の粒度分布を変化させた。
【００５５】
（比較例１）
上記と同様のニッケル下地めっき層を形成した銅基板の表面に、厚さ１．０μｍのスズめっき層を形成した。そして、大気中にて２５０℃で加熱することで、リフロー処理を施した。
【００５６】
［合金部の状態の解析］
実施例１〜４の試料に対して、スズ部の除去を行った。これは、水酸化ナトリウムとｐ−ニトロフェノールの混合水溶液に各試料を浸漬することで行った。そして、得られた試料の表面をＳＥＭにて観察した。
【００５７】
得られたＳＥＭ像に対して、二値化による粒子識別を行ったうえで、画像解析により、合金部の粒子の状態に対する解析を行った。具体的には、識別された各粒子の面積円相当径を計測した。また、面積５００μｍ２の視野内における粒子数を計数した。さらに、画像の全面積に対する合金部の粒子の総面積の割合として、合金部の露出面積率を評価した。
【００５８】
［摩擦係数の評価］
実施例１〜４および比較例１のそれぞれの板材を平板状接点とした。また、比較例１と同様のスズ層を表面に有する板材に対してプレス加工を行い、半径１ｍｍの半球形のエンボス状接点を形成した。そして、エンボス状接点を平板状接点に鉛直方向に接触させて保持し、鉛直方向に３Ｎの荷重を印加しながら、１０ｍｍ／ｍｉｎ．の速度でエンボス状接点を水平方向に摺動させ、ロードセルを使用して動摩擦力を測定した。動摩擦力を荷重で割った値を動摩擦係数とした。摺動は５ｍｍの距離にわたって行った。
【００５９】
［試験結果］
図３（ａ）〜（ｄ）に、実施例１〜４にかかる試料について、表面のスズ部を除去した状態のＳＥＭ像を示す。明るく観察されている部分がスズ−パラジウム合金であり、暗く観察されている部分が、ニッケル下地層とスズめっき層との合金化によって生じたニッケル−スズ合金層がスズ部の除去によって露出したものである。さらに、図４（ａ）〜（ｄ）に、実施例１〜４について、図３のＳＥＭ像に基づいて見積もった面積円相当径を指標としたスズ−パラジウム合金の粒度分布を示す。
【００６０】
図５（ａ）〜（ｅ）の上段に、比較例１および実施例１〜４について計測された動摩擦係数を、摩擦距離の関数として示す。下段には、スズ層を表面に有するエンボス状接点の表面を摺動後に観察した光学顕微鏡像を示している。暗く観察されている部分が、スズ層が摩耗している部分である。
【００６１】
図６に、各実施例について、面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の割合と、動摩擦係数（摺動距離５ｍｍにおける値、図７においても同様）の関係を示している。一方、図７に、各実施例について、粒径平均（面積円相当径の平均値）と動摩擦係数の関係を示している。
【００６２】
さらに、下の表１に、実施例１〜４について、各試験にて得られた数値をまとめて示す。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
（１）合金含有層の状態
図３のＳＥＭ像によると、実施例１〜４で加熱温度を変更した際に、加熱温度が低い条件では、細長い小さな粒子が多数存在しているのに対し、加熱温度が高くなると、１つ１つの粒子が大きくなり、異方性も小さくなっている。これは、高温での加熱に伴い、スズ−パラジウム合金の結晶性が上がっていることによると考えられる。
【００６５】
このようなＳＥＭ像の変化に対応して、表１にまとめたように、実施例１から実施例４の順に、５００μｍ２あたりの粒子数が減少している。スズ−パラジウム合金の露出面積率は下がっている。
【００６６】
面積円相当径に着目すると、同様にＳＥＭ像の変化に対応して、各粒子の面積円相当径が大きくなっている。図４に示した面積円相当径を指標とした粒度分布において、実施例１から実施例４の順に、分布が全体に大径側にシフトしている。分布幅も大きくなっている。
【００６７】
そして、表１にまとめるように、実施例１から実施例４の順に、面積円相当径の平均値が大きくなっている。面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子数の割合も、この順に大きくなっている。
【００６８】
このように、面積円相当径を粒度分布の指標として用いることで、ＳＥＭ像で認識されるスズ−パラジウム合金粒子の状態の変化を、定量的に評価することができる。さらに、実施例１から実施例４で面積円相当径の平均値が約１．５倍にしかなっていないのに対し、面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の割合は、２．３倍にもなっている。このように、面積円相当径を評価の指標として用いる際に、平均値ではなく所定以上の値を有する粒子の割合を基準として評価することで、スズ−パラジウム合金粒子の状態の変化を、特に敏感に認識することができる。
【００６９】
（２）摩擦係数および摩耗の状態と粒度分布の関係
図５のエンボス状接点の摩耗状態の光学顕微鏡による観察結果によると、比較例１においては、摩耗が顕著に見られている。各実施例においては、比較例１の場合よりも摩耗が少なくなっている。特に、実施例１から実施例４の順に、摩耗している部分が小さくなっている。これに対応して、図５の摩擦係数の計測結果において、各実施例における摩擦係数が、比較例１の場合よりも低くなっている。さらに、実施例１から実施例４の順に、摩擦係数が低減されている。
【００７０】
また、図６に、摩擦係数と面積円相当径が１．０μｍ以上である粒子の割合との関係を示すが、面積円相当径１．０μｍ以上の粒子の割合が高くなるほど、摩擦係数が低減される単調減少の傾向を示している。このことは、スズ−パラジウム合金の粒子が大きく成長するほど、表面の摩擦係数が低くなることを示している。面積円相当径１．０μｍ以上の粒子の割合が３０％以上である場合に、摩擦係数が０．６以下の低い値を示しており、面積円相当径１．０μｍ以上の粒子の割合が６０％以上である場合に、摩擦係数がさらに０．５以下に下がっている。また、粒径１．０μｍ以上の粒子の割合が６０％以上の領域で、６０％未満の領域に比べて、摩擦係数の低下の傾きが急激に大きくなっている。
【００７１】
さらに、図７の摩擦係数と面積円相当径の平均値との関係を見ると、摩擦係数はやはり単調減少の傾向を示している。しかし、図６の面積円相当径１．０μｍ以上の粒子の割合に対する依存性においては、概ね摩擦係数が０．５以下の領域で、粒子成長にともなう摩擦係数の低下が急激に起こる挙動が見られているのに対し、図７の粒径平均に対する依存性においては、全領域において摩擦係数が緩やかに変化しているのみである。このことは、面積円相当径を指標として摩擦係数を評価するに際し、平均値ではなく、１．０μｍ以上の粒子の割合で評価する方が、摩擦係数の変化を敏感に評価できることを示している。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１          端子材料
１０        母材
１１        ニッケル下地層
１２        合金含有層
１２ａ      合金部
１２ｂ      スズ部
２          プレスフィット端子
２０        基板接続部
２５        端子接続部
【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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