端子配件和连接器的制作方法

本发明涉及端子配件和连接器。

背景技术：

作为电路连接所使用的端子配件，已知具有由cu(铜)合金制成的基材和覆盖基材的表面的sn(锡)镀覆膜的端子配件。端子配件有压接于电线终端的嵌合型端子、装配于电路基板上的基板用端子等方式。这些端子配件也有时单独使用，还有时组装到连接器上使用。

作为端子配件使用的端子材料，大多使用在cu合金制母材的表面依次层叠有镀ni(镍)层、镀cu层以及镀sn层的端子材料(专利文献1)。但是，专利文献1记载的端子由于表面具有比较柔软的镀sn层，所以摩擦系数高，有与对方端子连接时的插入力变大的问题。特别是在将端子组装到连接器上使用的情况下，多采用使用多个端子的多极结构，所以伴随端子数的增加，端子插入力容易变大。

为了解决该问题，发明人提出了如下技术：在由铜或者铜合金制成的母材上形成由sn和pd(钯)制成、且含sn-pd合金的含合金层(专利文献2)。具有这样的构成的连接器用电镀端子与以往相比能减小将对方端子嵌合时的端子插入力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2003-147579号公报

专利文献2：国际公开第2013/168764号

技术实现要素：

发明人重复讨论的结果发现如下：在具有包含sn-pd合金的含合金层的端子配件中，能进一步减小端子插入力。即，本发明要提供如下端子配件：通过控制由sn-pd系合金构成的粒子的数量，从而与以往相比端子插入力变小。

本发明的一方式在于端子配件，其特征在于，具有由金属材料制成的基材和覆盖该基材的表面的镀覆膜，

该镀覆膜具有最外层，该最外层包含sn母相和分散于该sn母相中的sn-pd系粒子，上述sn母相和上述sn-pd系粒子存在于外表面，

在仅将上述sn母相除去的状态下存在于上述镀覆膜的外表面的上述sn-pd系粒子的数量为10～400个/500μm²。

本发明的其它方式在于连接器，其特征在于，具有：上述方式的端子配件；以及壳体，其保持该端子配件。

上述端子配件具有包含上述sn-pd系粒子的上述最外层。并且，存在于仅将上述sn母相除去的状态下的上述镀覆膜的外表面中的上述sn-pd系粒子的数量为10～400个/500μm²。上述端子配件通过这样控制上述sn-pd系粒子的数量，从而与以往的端子相比能进一步减小摩擦系数，进而能减小端子插入力。根据后述的实施例和比较例可明了上述。

另外，上述连接器因为具备上述方式的端子配件，所以能减小与对方连接器连接时的插入力。

附图说明

图1是实施例中的端子配件的俯视图。

图2是图1的ii-ii线局部向视剖视图。

图3是实施例中的观察将sn母相除去的状态下的端子配件的表面的sem像。

图4是实施例中的具备端子配件的连接器的主视图。

图5是图4的v-v线向视剖视图。

图6是实施例中的端子中间体的俯视图。

图7是实验例中的观察将sn母相除去的状态下的试样c1的表面的sem像。

图8是表示实验例中的摩擦试验的结果的坐标图。

图9是描绘图8中的动摩擦系数的最大值的坐标图。

图10是表示实验例中的耐热性评价的结果的坐标图。

具体实施方式

在上述端子配件中，上述基材能从具有导电性的各种金属选择。例如，作为基材，能采用cu、al(铝)、fe(铁)以及包含这些金属的合金。另外，通过以由上述金属制成的线材、板材等为原材料，将切断加工或冲裁加工、冲压成形加工等适当组合地对这些原材料实施，由此能制作基材。

覆盖上述基材的表面的镀覆膜具有包含sn母相和sn-pd系粒子的最外层。sn-pd系粒子分散地存在于sn母相中，其一部分在上述镀覆膜的外表面露出。另外，sn母相在镀覆膜的外表面中的剩余部露出。此外，如果是在对端子插入力的减小和可焊接性的提高的效果不带来不良影响的范围内，则sn等的自然氧化镁也可以形成于上述最外层的外表面。

上述sn母相是作为主成分含有sn的相。在此，所谓主成分是指sn母相所包含的所有元素中在原子比中包含最多的元素。上述sn母相除了作为主成分的sn以外，也可包含没有包封在sn-pd系粒子内的pd、构成基材的元素、构成后述的内层的元素以及不可避免的杂质等。

上述sn-pd系粒子例如是由pdsn4等必须包含sn和pd的合金构成的粒子。sn-pd系粒子除了作为必需成分的sn和pd之外，还可包含构成基材的元素、构成后述的内层的元素以及不可避免的杂质等。

上述最外层在将sn和pd的总和设为100原子％时，能将pd的含量设为小于20原子％。pd的含量从容易确保接触阻力的稳定性等的观点出发，能优选设为小于20原子％，更优选为15原子％以下，进一步优选为10原子％以下，更进一步优选为7原子％以下。此外，pd的含量从促进有助于摩擦系数减小的pdsn4等金属间化合物的稳定生成等的观点出发，能优选设为1原子％以上，更优选为2原子％以上，进一步优选为3原子％以上，更进一步优选为4原子％以上。

另外，上述镀覆膜在仅将上述sn母相除去的状态下，在外表面具有10～400个/500μm²的sn-pd系粒子。具有上述特定的范围内的sn-pd系粒子的端子配件由于与sn母相相比较硬的sn-pd系粒子的存在，能抑制与对方端子嵌合时的sn母相的变形或掘出、或者与对方端子的镀sn膜凝结在一起等。其结果是，与以往的端子相比能更加减小嵌合对方端子时的摩擦系数，进而能更加减小端子插入力。

在上述的状态下的sn-pd系粒子小于10个/500μm²的情况下，通过sn-pd系粒子减小摩擦系数的效果变得不充分。因此，为了充分得到减小摩擦系数的效果，上述的状态下的sn-pd系粒子的数量设为10个/500μm²以上。从相同的观点出发，sn-pd系粒子的数量优选为100个/500μm²以上，更优选为150个/500μm²以上。

另一方面，在sn-pd系粒子超过400个/500μm²的情况下，存在于最外层的sn母相不足，因此与对方端子的电连接形成得不充分，有可能导致接触阻力的增大。因此，为了充分得到减小接触阻力的效果，上述的状态下的sn-pd系粒子的数量设为400个/500μm²以下。从相同的观点出发，sn-pd系粒子的数量优选为300个/500μm²以下，更优选为250个/500μm²以下，进一步优选为200个/500μm²以下。

作为仅将上述最外层中的sn母相除去的方法，例如能使用使sn-pd系粒子不侵入，而选择性地仅蚀刻sn母相的方法。在该情况下，作为蚀刻液，例如能使用使氢氧化钠和对硝基酚溶解于蒸馏水而得到的水溶液等。

上述镀覆膜优选存在于仅将上述sn母相除去的状态下的外表面中的上述sn-pd系粒子的面积占有率为50～80％。除了sn-pd系粒子的数量之外，通过将上述面积占有率设在上述特定的范围内，从而能进一步减小摩擦系数。另外，通过将上述面积占有率设在上述特定的范围内，能减小与对方端子之间的接触阻力。

上述镀覆膜也可以在基材与最外层之间具有与内层，该内层具有与最外层不同的组分。通过设置内层，能得到使镀覆膜和基材的紧贴性提高而抑制膨胀或剥离的产生、或者抑制基材的金属朝向最外层扩散等作用效果。

内层的组分能根据基材的材质、想要得到的作用效果适当选择。另外，内层可以仅由1层金属层构成，也可以由组分相互不同的2层以上金属层构成。例如，在基材由cu或cu合金制成的情况下，通过形成由ni(镍)或ni合金制成的内层，从而能得到上述的紧贴性提高、基材金属扩散等作用效果。

优选上述内层具有厚度为0.4μm以上的ni-sn层。在该情况下，由于ni-sn层的存在，能有效地抑制基材金属向最外层的扩散。其结果是，能得到提高耐热性的效果，例如能抑制由于基材金属的扩散导致的接触阻力增大等问题。此外，ni-sn层的厚度设为使用电子显微镜以2000倍的倍率观察镀覆膜的截面时的、在1个视野中观察到的ni-sn层的平均厚度。

上述端子配件能构成为具有公知形状的嵌合型端子和基板用端子等。嵌合型端子具有与对方端子接触的电触点部和压接电线的筒部。在将上述端子配件构成为嵌合型端子的情况下，只要至少在电触点部具有上述镀覆膜，就能起到通过镀覆膜减小端子插入力的效果。另外，在包括阳型端子和阴型端子的嵌合型端子的端子对中，只要至少一方是具有上述镀覆膜的上述端子配件，就能起到减小端子插入力的效果，如果两者是上述端子配件，则能更加减小端子插入力。

在将上述端子配件构成为基板用端子的情况下，也可以构成为在保持于壳体的状态下与电路基板连接地使用，而且也可以构成为与电路基板直接连接地使用。在前者的情况下，通常在壳体中保持有多个端子配件，因此在与对方连接器嵌合时，容易抑制伴随端子数的增加导致的插入力的增加。因此，能充分发挥上述的减小插入力的效果。

另外，构成为基板用端子的端子配件一体地具有与对方端子电连接的端子连接部、与电路基板电连接的基板连接部、以及存在于上述端子连接部与上述基板连接部之间的夹设部，只有至少上述端子连接部和上述基板连接部由上述镀覆膜覆盖即可。

基板用端子通常是对板材实施冲压加工并冲裁成端子的形状而制作的。因此，在使用预先实施了电镀处理的板材的情况下，母材在通过冲压加工而形成的断面露出。这样在断面露出的母材有可能导致可焊接性的降低，结果有可能使通过焊锡接合将基板连接部和电路基板连接时的连接可靠性降低。与此相对，上述端子配件在冲压加工后能形成上述镀覆膜，因此能避免由于基材的露出导致的可焊接性的降低。

这样，上述镀覆膜具有良好的可焊接性，并且由于上述sn-pd系粒子的存在能减小滑动时的摩擦系数。因此，通过在端子连接部和基板连接部两者上设置上述镀覆膜，从而能更加提高用焊锡接合将上述端子配件连接到电路基板时的连接可靠性。另外，能在端子连接部和基板连接部两者设置同材质的镀覆膜，不必对两者实施各自的电镀处理。因此，能抑制由于电镀处理操作的增加导致的成本增大。此外，上述夹设部既可以由上述镀覆膜覆盖，也可以不被上述镀覆膜覆盖。

上述基板连接部也可以具有压入配合部，该压入配合部压入到上述电路基板的通孔内，经由设置于该通孔内的导电部形成与上述电路基板的电连接。即，上述端子配件构成为压入配合端子，压入配合部也可以由上述镀覆膜覆盖。压入配合端子构成为：通过将压入配合部压入到通孔内，从而使压入配合部和导电部弹性接触而形成电连接。通过在压入配合部设置上述镀覆膜，从而能减小压入到通孔时的摩擦系数，能抑制压入配合部的上述镀覆膜的削掉、剥离等。由此，能在电路基板之间形成良好的电连接。

另外，上述连接器能设为具备多个上述端子配件的构成。如上所述，上述端子配件由于上述镀覆膜的存在而具有低摩擦系数，因此能有效地削减伴随端子数的增加而增加的嵌合力。因此，在该情况下，能以较小的嵌合力与对方连接器嵌合。

实施例

(实施例)

使用附图对上述端子配件的实施例进行说明。如图1和图2所示，端子配件1具有由金属材料制成的基材2和覆盖基材2的表面的镀覆膜3。如图2所示，镀覆膜3具有最外层31，最外层31包含sn母相311和分散于sn母相311中的sn-pd系粒子312，母相311和sn-pd系粒子312存在于外表面。另外，在仅将sn母相311除去的状态下存在于镀覆膜3的外表面的sn-pd系粒子312的数量(参照图3)为10～400个/500μm²。

如图1、图4以及图5所示，端子配件1一体具有：与对方端子(省略图示)电连接的端子连接部11；与电路基板5电连接的基板连接部12；以及存在于端子连接部11与基板连接部12之间的夹设部13。并且，至少端子连接部11和基板连接部12的整个面由镀覆膜3覆盖。

另外，本例的端子配件1构成为压入配合端子。即，如图1和图5所示，基板连接部12具有压入配合部121，压入配合部121压入到电路基板5的通孔51内，经由设置于通孔51内的导电部52形成与电路基板5的电连接。以下在说明制作方法的同时说明端子配件1的更详细构成。

在本例中。首先，对含cu合金的条材实施冲压加工，制作图6所示的端子中间体10。端子中间体10的呈棒状的多个端子部101相互平行地排列，相邻的端子部101经由托架部102连接。如后所述，端子部101形成压入配合部121，在进行电镀处理后从托架部102切离而成为端子配件1。

接着，对端子中间体10的整个面实施电镀处理，在表面依次层叠有镀ni膜、镀pd膜以及镀sn膜。镀ni膜、镀pd膜以及镀sn膜的厚度分别能在0.5～2μm、0.01～0.1μm以及0.5～3μm的范围内适当选择。另外，这些电镀处理的条件能从以往公知的条件中适当选择。在本例中，镀ni膜、镀pd膜以及镀sn膜的厚度分别设为1μm、0.02μm以及1μm。

在实施电镀处理后，加热端子中间体10进行回流处理，形成镀覆膜3。回流处理的加热温度能在230～400℃的范围内适当选择。在本例中，用350℃的温度加热端子中间体10使ni、sn以及pd回流。由此，如图2所示，在基材2上形成由内层32和最外层31构成的镀覆膜3。

本例的内层32由与基材2相接的ni层321以及与ni层321相接的ni-sn层322构成。此外，ni-sn层322是镀ni膜的一部分和镀sn膜的一部分合金化而成的层。ni层321和ni-sn层322的厚度分别为0.8μm和0.58μm。

最外层31包含sn母相311和分散于sn母相311中的sn-pd系粒子312，sn母相311和sn-pd系粒子312两者在外表面露出。最外层31的厚度为0.7μm。

在进行了上述的回流处理后，对端子中间体10实施冲压加工，在各个端子部101上形成端子连接部11和基板连接部12。然后，通过冲裁加工使端子部101从托架部102切离，得到端子配件1。

通过以上得到的本例的端子配件1在端子连接部11和基板连接部12的整个面具有镀覆膜3。而且，在本例中，在夹设部13的大致整个面也形成有镀覆膜3。此外，夹设部13在托架部102被切离的部分具有基材2露出的断面，但是夹设部13处的基材2的露出并不会对端子插入力、焊锡接合中的连接可靠性带来不良影响。

图3中表示通过蚀刻将sn母相311除去的状态下的端子配件1的表面的sem(扫描型电子显微镜)像的一例。从图3可知，在将sn母相311除去的状态下的表面分散地存在着呈大致长方体状的sn-pd系粒子312。另外，在sn-pd系粒子312之间可观察到由于sn母相311的除去而露出的ni-sn层322。

基于得到的sem像，数一数每500μm²存在的sn-pd系粒子312的数量，结果可确认存在153个/500μm²的sn-pd系粒子312。另外，对上述sem像实施基于对比的2值化处理，根据所得到的2值化像求出sn-pd系粒子312的面积占有率，结果sn-pd系粒子312的面积占有率为65％。此外，2值化处理中的对比的阈值设定成，2值化像中的sn-pd系粒子312的轮廓与sem像中的sn-pd系粒子312的轮廓大致一致。

如图4和图5所示，本例的端子配件1构成为，能适用于汽车上所安装的连接器4。连接器4具有多个端子配件1和保持端子配件1的壳体41。端子配件1在保持于壳体41的状态下弯曲成“l”字状。

壳体41为合成树脂制的，在其前方侧形成有在嵌合时收容对方连接器(未图示)的罩部413，在该罩部413的里面一体形成有背面壁412。端子配件1通过从端子连接部11侧压入到壳体41的背面壁412所形成的端子压入孔411中，从而保持于壳体41上。

如图1所示，本例的端子连接部11形成为突片状，插入到对方端子具有的筒状的嵌合部内而形成电连接。夹设部13在端子连接部11侧的端部以向宽度方向凸出的状态形成有一对防脱部131和一对定位部132。防脱部131的靠近顶端的边缘形成为锥状，能将端子配件1从端子连接部11侧压入到端子压入孔411中，并且相反侧的边缘峭立而防止脱落。另外，定位部132的靠近顶端的边缘峭立，在压入时与端子压入孔411的边缘部卡定，从而端子配件1被定位。另外，夹设部13在与端子压入孔411卡定后弯曲成“l”字状。

另外，在本例的基板连接部12上形成有压入配合部121。压入配合部121具有：一对接触片122，其鼓出形成为大致圆弧状，且其外侧面与通孔51的导电部52接触；以及薄壁部123，其设置于接触片122之间，能弹性或者塑性变形，压入配合部121的顶端形成为越来越细的形状。压入配合部121的最大直径尺寸具有比通孔51中的导电部52的内径大的尺寸。压入配合部121通过薄壁部123压缩变形并被向径向压缩，从而被压入到通孔51中并与导电部52电连接。此外，在压入配合部121的基端侧以向宽度方向凸出的状态形成有一对夹具抵接部124，一对夹具抵接部124用于在将压入配合部121压入到通孔51中时抵接压入夹具(未图示)。

接着，对本例的端子配件1的作用效果进行说明。

端子配件1具有包含sn-pd系粒子312的上述最外层31。并且，在仅将sn母相311除去的状态下存在于镀覆膜3的外表面的sn-pd系粒子312的数量为10～400个/500μm²。因此，端子配件1与以往的端子相比能进一步减小摩擦系数，进而能减小端子插入力。另外，连接器4因为具备摩擦系数小的端子配件1，所以能减小与对方连接器连接时的插入力。

另外，端子配件1一体具有与对方端子电连接的端子连接部11、与电路基板5电连接的基板连接部12、以及设置于端子连接部11与基板连接部12之间的夹设部13，至少端子连接部11和基板连接部12由镀覆膜3覆盖。而且，基板连接部12具有压入配合部121，压入配合部121压入到电路基板5的通孔51内，经由设置于通孔51内的导电部52形成与电路基板5的电连接。因此，能减小将压入配合部121压入到通孔51时的摩擦系数，能抑制压入配合部121处的镀覆膜3的削掉、剥离等。由此，能在电路基板5之间形成良好的电连接。

(实验例)

本例是对实施例中的端子配件1的摩擦系数进行测量的例子。在本例中，以cu合金板材为基材2，利用与实施例同样的方法在表面形成镀覆膜3来制作试样e1。另外，在实施例的方法中，通过将回流处理中的加热温度变更为320℃来制作试样e2。

为了比较试样e1和e2，还制作了试样c1和试样c2的2种比较用试样。试样c1是除了将回流处理中的加热温度变更为300℃以外利用与实施例同样的方法制作的试样。另外，试样c2是在cu合金板材的表面依次形成厚度为1μm的镀ni膜和厚度为1μm的镀sn膜，然后实施回流处理而制作的相当于以往的sn回流电镀材料的试样。

在试样e2和试样c1的表面，与试样e1同样地形成含sn母相311和sn-pd系粒子312的最外层31。图7中表示通过蚀刻仅将sn母相311除去的状态下的试样c1的表面sem像的一例。从图7可知，试样c1中的内层32由致密形成的sn-pd系粒子312覆盖。

基于试样e2的sem像(省略图示)，数一数每500μm²存在的sn-pd系粒子312的数量，结果可确认存在203个/500μm²的sn-pd系粒子312。另外，对上述sem像实施基于对比的2值化处理，根据所得到的2值化像求出sn-pd系粒子312的面积占有率，结果试样e2中的sn-pd系粒子312的面积占有率为75％。另外，试样e2中的ni-sn层的厚度为0.45μm。

基于试样c1的sem像，数一数每500μm²存在的sn-pd系粒子312的数量，结果可确认存在466个/500μm²的sn-pd系粒子312。另外，对上述sem像实施基于对比的2值化处理，根据所得到的2值化像求出sn-pd系粒子312的面积占有率，结果是试样c1中的sn-pd系粒子312的面积占有率为87％。另外，试样c1中的ni-sn层的厚度为0.32μm。

试样c2由于在对端子中间体10实施电镀处理时没有设置镀pd膜，所以在回流处理后没有形成sn-pd系粒子312。此外，试样c2中的ni-sn层的厚度为0.24μm。

＜摩擦试验＞

使用所得到的4种试样，通过以下顺序进行摩擦试验。首先，切取试样e1的一部分，对得到的板材实施冲压加工，制作具有半径1mm的半球状压花部的对方部件。接着，使对方部件的半球状压花部和各试样抵接，在两者之间施加3n的负荷。并且，维持该负荷，同时使半球状压花部相对于试样以6mm/秒的速度移动，测量试样的动摩擦系数。

图8和图9中表示试样e1、e2、c1以及c2的摩擦系数的测量结果。此外，图8的纵轴是摩擦系数，横轴是半球状压花部的移动距离。另外，图9的纵轴是图8中的各试样的动摩擦系数的最大值，横轴是sn-pd系粒子312的个数。

从图8和图9能理解的是，试样e1和e2与试样c1和试样c2相比具有低摩擦系数，4种试样中试样e1的摩擦系数最低。另外，从图9能理解的是，在以试样c1为基准时，试样e1能将摩擦系数的最大值减小45％程度，试样e2能将摩擦系数的最大值减小35％程度。

对于试样e1和e2，在将sn母相311除去后，镀覆膜3的最外层31所包含的sn-pd系粒子312的数量和sn-pd系粒子312的面积占有率处于上述特定的范围内，由此认为与试样c1和c2相比能减小摩擦系数。

即，例如对比图3和图7时，试样e1所包含的sn-pd系粒子312与试样c1所包含的sn-pd系粒子312相比有各个粒子的粒径大、且相邻的sn-pd系粒子312的距离比较远的倾向。因此，能推定试样e1所包含的sn-pd系粒子312中与内层32抵接的sn-pd系粒子(图2，附图标记312a)的比例变多。因此，认为试样e1在与对方端子等嵌合时施加的接触负荷经由sn-pd系粒子312和内层32容易传递到基材2。以上的结果是，认为试样e1能抑制最外层31的变形、磨损，进而能减小摩擦系数。另外，对于试样e2，也基于与试样e1同样的理由，认为能减小摩擦系数。

另一方面，在如试样c1那样sn-pd系粒子312的数量过度变多的情况下，则大量形成微细的sn-pd系粒子312，因此认为与试样e1和e2相比，与内层32不抵接的sn-pd系粒子312b(图2参照)的比例变多。这样的sn-pd系粒子312b在与基材2之间存在柔软的sn母相311，因此在施加接触负荷时抑制sn母相311的变形、磨损的效果小。因此，认为试样c1与试样e1和e2相比摩擦系数变高。

如上，能理解sn-pd系粒子312具有最外层所包含的数量越多则粒径越小的倾向。因此，认为如下：通过将sn-pd系粒子312的数量控制在上述特定的范围，能形成适度尺寸的sn-pd系粒子312，其结果是能得到减小摩擦系数的效果。

此外，虽然控制sn-pd系粒子312的数量的方法在当前未必明确，但是可确认如下：当提高回流处理中的加热温度时，sn-pd系粒子312的粒径变大，容易将最外层所包含的sn-pd系粒子312的数量控制在上述特定的范围。因此，为了将sn-pd系粒子312的数量控制在上述特定的范围内，优选提高回流处理中的加热温度。具体地，优选以290～400℃进行回流处理。

＜耐热性评价＞

使用通过上述得到的4种试样，通过以下顺序进行耐热性试验。首先，对使试样抵接于金探针的状态下的接触阻力进行测量。接着，以120℃的温度将试样加热120小时。在加热完成后，将试样冷却至室温，对使试样抵接于金探针的状态下的接触阻力进行测量。

图10中表示耐热性评价的结果。此外，图10的纵轴是从加热后测量的接触阻力的值减去加热前测量的接触阻力的值而得到的接触阻力的上升量(mω)。另外，图10的横轴是各试样的ni-sn层的厚度(μm)。

从图10可知，试样e1和试样e2与试样c1和试样c2相比接触阻力的上升量小，能抑制接触阻力增大。这样，通过将包含厚度为0.4μm以上的ni-sn层的镀覆膜形成在基材上，从而能使得到的端子配件的耐热性更加提高。

以上对本发明的实施例详细进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施例，能在不违反本发明的宗旨的范围内进行各种变更。

例如，端子配件1也可以不保持于连接器4的壳体41上而直接安装于电路基板5上。另外，端子配件1中的基板连接部12也可以呈销状以使得能进行焊锡接合。另外，端子配件1也可以构成为阳型端子、阴型端子等嵌合型端子。