コネクタ
【課題】端子の基材と該基材上に形成された錫（すず）ビスマスから成る表面層との間に、ビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層を形成することによって、ウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができ、短絡が発生することがなく、環境規制に適合することができ、地球環境に対する負荷が小さく、コストが低く、耐久性が高くなるようにする。
【解決手段】ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタであって、ハウジングと、該ハウジングに装填（てん）された端子５１とを有し、該端子５１は、金属から成る基材５２と、該基材５２上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層と、該偏析抑制層上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層とを備える。
【解決手段】ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタであって、ハウジングと、該ハウジングに装填（てん）された端子５１とを有し、該端子５１は、金属から成る基材５２と、該基材５２上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層と、該偏析抑制層上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、錫ビスマスめっきが施された端子を有するコネクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コネクタには、銅又は銅合金から成る基材の表面に錫（すず：Ｓｎ）又は錫系合金のめっき被膜を形成した端子が使用されている。しかし、このような端子を使用した場合、めっき被膜内の内部応力や、相手方端子との接触、ハウジングへの圧入等に起因する外部応力によって、端子の表面に、細長い針状又は糸状のウィスカ（Ｗｈｉｓｋｅｒ）が発生し、該ウィスカの成長によって隣接する端子同士間に短絡が発生してしまうことがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
なお、ウィスカとは、一般的には金属の髭（ひげ）状、針状等の結晶である（例えば、研究社「英和大辞典」、及び、三省堂「大辞林」参照。）が、螺（ら）旋状、ノジュール状等、種々の形状の突起状のものも含まれる（例えば、http://www.ogic.ne.jp/whatsWhisker.htm 参照。）。
【０００４】
図１１は従来のコネクタの端子における内部応力によるウィスカの発生メカニズムを説明する図である。
【０００５】
図において、８０１は端子の表面に形成された錫又は錫系合金のめっき被膜である。端子を放置しておくと、時間の経過とともに、端子の母材の銅がめっき被膜８０１に拡散し、錫と銅との合金を生じる。この錫銅合金の形成によって錫及び錫系合金は、めっき被膜８０１の内部に圧縮応力を内在し、めっき被膜８０１の結晶粒子８０３からウィスカ８０４を発生させることが知られている。また、同じようにめっき被膜８０１の表面の酸化によっても、錫酸化膜８０２の形成によって、めっき被膜８０１の内部に圧縮応力が生じて、ウィスカ８０４が発生する。これが一般的に昔からよく知られている内部応力形ウィスカの発生メカニズムである。
【０００６】
一方、コネクタの嵌（かん）合の相手方端子との接触やフレキシブルケーブルの嵌合、端子のハウジングへの圧入などに起因する機械的な外部応力が直接めっき被膜８０１に加わった場合にも、同様に該めっき被膜８０１の内部に圧縮応力が生じ、ウィスカ８０４を発生させ成長させる。これが外部応力形ウィスカと呼ばれているものの発生メカニズムである。
【０００７】
このようなウィスカ８０４が成長して長くなると、隣接する端子の表面やプリント配線板の導電トレース等に接触し、短絡の原因となる。特に、近年では、コネクタの小型化に伴って隣接端子間、すなわち、極間の距離が短くなっているので、短絡が発生しやすくなっている。
【０００８】
もっとも、めっき被膜８０１の材料として錫に鉛を添加した錫鉛合金を使用すると、ウィスカ８０４の発生防止が可能であることが知られている。また、めっき被膜８０１の材料として金を使用した場合にも、ウィスカ８０４が発生しない。そこで、金又は錫鉛合金から成るめっき被膜８０１を形成した端子が広く採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−８６１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来のコネクタにおいては、鉛を含有した材料である錫鉛合金から成るめっき被膜８０１を形成した端子が装填（てん）されているために、例えば、欧州ＲｏＨＳ規制等のような環境に配慮して鉛の使用を制限した環境規制に適合することができない。もっとも、錫鉛合金に代えて金を使用すれば、このような環境規制に適合することは可能となるが、高価な金を使用すると、端子のコストひいてはコネクタ全体のコストが高くなるだけでなく、嵌合相手も金めっきする必要が生じ、さらに、希少金属である金の消費は地球環境に対して負荷をかけることになる。
【００１１】
また、鉛に代えてビスマス（Ｂｉ）を含有する錫系合金である錫ビスマス（Ｓｎ−Ｂｉ）合金を使用するとウィスカ８０４の発生及び成長をある程度効果的に防止することが可能であるが、錫にビスマスを添加したウィスカ抑制効果は鉛ほど万全ではない。例えば、コネクタを基板に実装する際に、端子が錫ビスマス合金の融点近傍の温度（約２３０〜２３５〔℃〕）にまで加熱され、その部分にＦＰＣ等によって１．５〔Ｎ〕以上の過大な外部応力が加わると、ウィスカ８０４が発生して成長してしまうことがある。
【００１２】
本発明は、前記従来のコネクタの問題点を解決して、端子の基材と該基材上に形成された錫ビスマスから成る表面層との間に、ビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層を形成することによって、ウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができ、短絡が発生することがなく、環境規制に適合することができ、地球環境に対する負荷が小さく、コストが低く、耐久性の高いコネクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そのために、本発明のコネクタにおいては、ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタであって、ハウジングと、該ハウジングに装填された端子とを有し、該端子は、金属から成る基材と、該基材上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層と、該偏析抑制層上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層とを備える。ここで、上記「偏析抑制層」は、上述したようなビスマスの偏析を抑制する代わりに（若しくは併せて）、ビスマスの偏析を制御する偏析制御層であってもよいし、又は、ビスマスの偏析を調整する偏析調整層であってもよい。ここでいう「偏析制御層」の効果としては、実装時にかかる熱によってビスマスは基材側に偏析する傾向を示すが、偏析制御層として設けた金属がめっき表面に偏析する傾向を示す金属を選択することにより、これら互いの移動を抑制（、制御又は調整）する機能を備えていればよい。金属としては銀であってもよいし、その代わりに銅であってもよい。
【００１４】
本発明の他のコネクタにおいては、さらに、前記端子は前記ケーブルの導電部材又は基板の導電部材と接触して電気的に導通する。
【００１５】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記偏析抑制層は銀をめっきすることによって形成される。
【００１６】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記表面層の錫ビスマス合金は、錫に対するビスマスの添加量が１．０〜４．０〔ｗｔ％〕である。
【００１７】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記偏析抑制層の厚さは０．０５〜０．３〔μｍ〕である。
【００１８】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記偏析抑制層の厚さは前記表面層の厚さの１．０〜６０〔％〕である。
【００１９】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記表面層が含むビスマスに対する前記偏析抑制層が含む銀の割合は２５〜６０００〔ｗｔ％〕である。
【００２０】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記偏析抑制層の厚さは、前記表面層の厚さの２．５〔％〕以上であり、かつ、０．２〔μｍ〕以下である。
【００２１】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記偏析抑制層の厚さは、前記表面層の厚さの５〔％〕以上であり、かつ、０．１７〔μｍ〕以下である。
【００２２】
本発明のコネクタの製造方法においては、ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタの製造方法であって、金属から成る端子の基材の表面にビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層を形成するステップと、前記偏析抑制層上に錫ビスマス合金から成る表面層を形成するステップと、前記基材の表面に偏析抑制層及び表面層が形成された端子をハウジングに装填するステップとを有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、コネクタは、端子の基材と該基材上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層との間に、ビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層が形成されている。これにより、ウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができ、短絡が発生することがなく、環境規制に適合することができ、地球環境に対する負荷を低減し、コストを低減し、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるコネクタの端子表面の層構造を示す模式断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における実験例１〜３の結果を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における実験例１の結果を示す電子顕微鏡写真であって、（ａ）は倍率が１００倍、（ｂ）は倍率が１５０倍、（ｃ）は倍率が５００倍である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における実験例２の結果を示す電子顕微鏡写真であって、（ａ）は倍率が１００倍、（ｂ）は倍率が１５０倍、（ｃ）は倍率が５００倍である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における実験例２−１〜２−８の結果を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における実験例を示す倍率が５００倍の電子顕微鏡写真であって、（ａ）は実験例２−７、（ｂ）は実験例２−８である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面被膜の断面を示す倍率が５０００倍の電子顕微鏡写真である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面部分の断面を示すビットマップであって、（ａ）は断面全体を示すビットマップ、（ｂ）は錫ビスマスめっき層を示すビットマップ、（ｃ）は銀めっき層を示すビットマップである。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面被膜の断面を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における実験例２−１〜２−８の結果を示す図である。
【図１１】従来のコネクタの端子における内部応力によるウィスカの発生メカニズムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるコネクタの端子表面の層構造を示す模式断面図である。
【００２７】
本実施の形態におけるコネクタは、図示されないケーブル又は基板と電気的に接続されるものであり、図示されないハウジング及び該ハウジングに装填された端子であって、表面が図に示されるような層構造を備える端子５１を有する。
【００２８】
図において、５２は本実施の形態におけるコネクタの端子５１の基材であり、例えば、銅、銅合金等の金属から成る。なお、基材５２は、必ずしも、銅、銅合金等から成るものである必要はなく、導電性の良好な金属であればいかなる種類のものであってもよく、例えば、鉄系の合金であってもよい。
【００２９】
また、前記コネクタは、例えば、コンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、薄型テレビ等の電子機器、家庭電化製品等の電気機器等に使用されるプリント回路基板に実装され、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ）等と称される平板状ケーブルを接続するＦＰＣコネクタであるが、必ずしも、ＦＰＣコネクタに限定されるものではなく、プリント回路基板等の基板同士を接続する基板対基板コネクタ、電線ケーブルと電線ケーブルとを接続するケーブルコネクタ、プリント回路基板等に実装され、メモリカード等のカードを収容して接続するカードコネクタ、プリント回路基板等に実装され、電線ケーブルを接続する基板対ケーブルコネクタ、プリント回路基板等に実装され、他のプリント回路基板等のエッジ部を収容して接続するエッジコネクタ等であってもよく、ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタであれば、いかなる種類のコネクタであってもよい。また、前記端子５１は、前記コネクタのハウジングに装填され、ケーブルの導電部材又は基板の導電部材と接触して電気的に導通する。
【００３０】
そして、前記端子５１の基材５２の表面には被膜５３が形成されている。なお、該被膜５３は、端子５１全体の表面に形成されていてもよいし、端子５１における一部のみの表面に形成されていてもよい。本実施の形態において、前記被膜５３は、少なくとも端子５１における外部応力が発生する部分、例えば、相手方コネクタの端子、平板状ケーブル、電線ケーブル等の導電線、プリント回路基板等の導電トレース等と接触する部分であってコンタクト部、テール部等と称される部分や、端子５１が装填されているコネクタのハウジングに形成された端子保持溝、端子保持孔（こう）等の壁面等と接触する部分のように、外部から押圧力のような力を受ける部分の表面に形成されているものとする。
【００３１】
本実施の形態において、被膜５３は、基材５２の表面上に形成された下地層としてのニッケル（Ｎｉ）下地めっき層５４と、該ニッケル下地めっき層５４の上に形成された偏析抑制層としての銀（Ａｇ）めっき層５５と、該銀めっき層５５の上に形成された表面層としての錫ビスマスめっき層５６とを備える。なお、ニッケル下地めっき層５４は、必ずしも必要なものではなく、適宜省略することができるが、ここでは、ニッケル下地めっき層５４を形成した場合について説明する。また、基材５２は、銅又は銅合金から成るものであるとする。なお、見やすさを優先する都合上、図における各層の厚みの比率は正確に表現していない。
【００３２】
ニッケル下地めっき層５４は、ニッケルめっき浴を用いて電気めっきを行うことによって形成される。なお、ニッケル下地めっき層５４の厚さは、任意に設定することができるが、０．５〜５．０〔μｍ〕であることが望ましい。
【００３３】
また、銀めっき層５５は、銀めっき浴を用いて電気めっきを行うことによって形成される。銀めっき層５５は薄層であり、その厚さは０．０５〜０．３〔μｍ〕であることが望ましい。
【００３４】
さらに、錫ビスマスめっき層５６は、錫ビスマスめっき浴を用いて電気めっきを行うことによって形成される錫ビスマス合金のめっき層である。錫ビスマスめっき層５６における錫ビスマス合金において錫に対するビスマスの割合は、１．０〜４．０〔ｗｔ％〕である。ここで、錫に対するビスマスの割合を上述のような範囲としたのは、その下限値１．０〔ｗｔ％〕以下であると、ウィスカの発生を抑制する効果が不十分であるためであり、その上限値４．０〔ｗｔ％〕以上であると、ＳｎＢｉ合金めっきのはんだ付部の強度が低下して信頼性が劣る可能性が高くなるためである。また、錫ビスマスめっき層５６の厚さは０．５〜５．０〔μｍ〕であることが望ましいが、後述の実験例のように、２．０〔μｍ〕で製造される場合が多い。好ましい範囲としては、ばらつきも含め１．０〜３．０〔μｍ〕である。
【００３５】
このように、本実施の形態においては、基材５２と該基材５２の上に形成された錫ビスマス合金から成る錫ビスマスめっき層５６との間に銀めっき層５５が形成されている。換言すると、基材５２上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層と、該偏析抑制層上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層とを備える。前記銀めっき層５５は、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析を抑制する機能を備えるので、錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長が効果的に抑制される。
【００３６】
「発明が解決しようとする課題」の項でも説明したように、表面層として錫ビスマス合金から成る被膜を形成した端子であっても、コネクタの基板への実装の際に錫ビスマスの融点近傍の温度にまで端子が加熱されると、ウィスカが発生して成長してしまうことがある。これは、加熱によって錫ビスマス合金から成る被膜が溶融し、該被膜内でビスマスが移動して部分的に偏析するため、常温に戻った表面層に外部応力が発生すると、ビスマスの存在しない部分でウィスカが発生して成長するからであると考えられる。
【００３７】
これに関して、本発明の発明者は、錫ビスマス合金から成る表面層と基材との間に銀から成る薄層を形成すると、該薄層がビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層として機能することを見出した。このように、銀から成る薄層を形成しておくと、コネクタの基板への実装の際に錫ビスマス合金の融点近傍の温度にまで端子が加熱された際、銀が錫ビスマス層へ拡散する。そうすると、拡散した銀によりビスマスの移動が制限されビスマスの偏析が抑制されるので、ウィスカの発生及び成長が効果的に抑制される。なお、端子の表面に形成される下地層の存在は、その上に形成される銀から成る薄層及び表面層の品質、膜厚の均一性等の向上に寄与するが、ビスマスの偏析の抑制にはほとんど関与しない。
【００３８】
次に、前記銀めっき層５５を形成したことによる効果について、詳細に説明する。
【００３９】
図２は本発明の第１の実施の形態における実験例１〜３の結果を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における実験例１の結果を示す電子顕微鏡写真、図４は本発明の第１の実施の形態における実験例２の結果を示す電子顕微鏡写真である。なお、図３及び４において、（ａ）は倍率が１００倍、（ｂ）は倍率が１５０倍、（ｃ）は倍率が５００倍である。
【００４０】
本発明の発明者は、ＦＰＣコネクタの端子５１を用いて実験を行った。前記ＦＰＣコネクタは、２０本の端子５１を有し、隣接する端子５１同士のピッチが０．５〔ｍｍ〕の狭ピッチコネクタであり、端子５１の基材５２は銅合金から成るものである。そして、被膜５３が相違する３種類の端子５１を用いて実験結果を比較した。
【００４１】
実験例１は、従来例に相当するものであり、被膜５３が銀めっき層５５を含まないものである。すなわち、基材５２の表面上に形成されたニッケル下地めっき層５４と、該ニッケル下地めっき層５４の上に形成された錫ビスマスめっき層５６とを被膜５３として有する端子５１である。
【００４２】
また、実験例２は、本発明に相当するものであり、被膜５３が銀めっき層５５を含むものである。すなわち、基材５２の表面上に形成されたニッケル下地めっき層５４と、該ニッケル下地めっき層５４の上に形成された銀めっき層５５と、該銀めっき層５５の上に形成された錫ビスマスめっき層５６とを被膜５３として有する端子５１である。
【００４３】
さらに、実験例３は、比較のために用いるものであり、錫ビスマスめっき層５６に代えて、ビスマスを含有しない錫めっき層を形成したものである。すなわち、基材５２の表面上に形成されたニッケル下地めっき層５４と、該ニッケル下地めっき層５４の上に形成された銀めっき層５５と、該銀めっき層５５の上に形成された錫めっき層とを被膜５３として有する端子５１である。
【００４４】
なお、ニッケル下地めっき層５４は、実験例１〜３のいずれにおいても、厚さが２．０〔μｍ〕となるように形成された。また、錫ビスマスめっき層５６は、実験例１及び２のいずれにおいても、錫に添加するビスマスの割合が３．０〔ｗｔ％〕のＳｎＢｉであり、厚さが２．０〔μｍ〕となるように形成された。さらに、銀めっき層５５は、実験例２及び３のいずれにおいても、厚さが０．１〔μｍ〕となるように形成された。さらに、実験例３における錫めっき層は、ビスマスを含まず、厚さが２．０〔μｍ〕となるように形成された。なお、被膜５３は、少なくとも平板状ケーブルと接触するコンタクト部を含む端子５１のほぼ全表面に形成された。
【００４５】
実験のサンプル数は、実験例１〜３のいずれにおいても、２４極の端子５１がハウジングに装填されたＦＰＣコネクタが５個ずつ、すなわち、端子５１が１２０極ずつである。
【００４６】
また、実験の前処理として、実験例１〜３のいずれにおいても、ＦＰＣコネクタを基板へ実装する際に行われるはんだリフロー処理と同様に、ＦＰＣコネクタを加熱した。
【００４７】
そして、実験においては、ＦＰＣの基板と同様のサイズの樹脂基板をコネクタに接続し、端子５１のコンタクト部に前記樹脂基板からの圧力が付与されるようにして所定環境下に所定時間放置した後、前記樹脂基板を外して端子５１のコンタクト部の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察した。観察の際の倍率は、５０倍以上であることが望ましく、本実験においては１５０倍に設定した。そして、図３（ｂ）及び４（ｂ）に示されるような１５０倍の電子顕微鏡写真に基づいて、ウィスカの発生の有無を判断し、ウィスカの発生があった場合には、ウィスカの長さを測定した。
【００４８】
なお、端子５１のコンタクト部に樹脂基板から付与される圧力は、１本の端子５１当たり、約２．０〔Ｎ〕に設定した。また、前記所定環境、すなわち、実験環境は室温２５〔℃〕、５０ＲＨ〔％〕のオフィス環境に設定し、前記所定時間、すなわち、圧力付与時間は１０００時間に設定した。
【００４９】
これにより、図２に示されるような実験結果を得ることができた。図２において、横軸には実験例１〜３を採り、右側縦軸にはウィスカの発生率〔％〕を採り、左側縦軸にはウィスカの長さの測定値〔μｍ〕を採った。また、図中の四角い黒点は各実験例におけるウィスカの発生率〔％〕を示し、棒グラフは各実験例において発生したウィスカのうち最長（最大）のウィスカの長さを示している。ここでは、できるだけ効果が顕著に現れるように、実使用上よりも、めっき表面への圧縮エネルギがより蓄積するよう配慮した加速試験である。この加速試験では、ＦＰＣ側の軟質な部分である裏面をコネクタ側の硬質な端子５１と接触させながら端子５１のめっき被膜に弾性応力を加え、ウィスカが発生しやすい状態においてウィスカの発生状態を観察している。実際にコネクタを使用する状況においては、このような加速試験下におけるウィスカの発生状態とは異なり、ＦＰＣ側の硬質な部分である導電部材とコネクタ側の硬質な端子５１とが接触するため、ウィスカの最大発生長さは、上記加速試験におけるウィスカ発生長さの１／２〜１／３程度に留まる。
【００５０】
図２から分かるように、銀めっき層５５が形成されていない実験例１の場合には、ウィスカの発生率が９０〔％〕という高率となった。これに対し、錫ビスマスめっき層５６の下に銀めっき層５５が形成されている実験例２の場合には、ウィスカの発生率が２０〔％〕に抑制されている。
【００５１】
また、最長のウィスカの長さは、実験例１の場合には１１０〔μｍ〕であるのに対して、実験例２の場合には２５〔μｍ〕と短くなっている。このことから、銀めっき層５５が形成されていない実験例１の場合には発生したウィスカによって短絡が生じる可能性があるのに対し、錫ビスマスめっき層５６の下に銀めっき層５５が形成されている実験例２の場合には、ウィスカが発生したとしても、短絡が生じる可能性がないことが分かる。
【００５２】
なぜならば、端子５１のピッチが０．５〔ｍｍ〕のＦＰＣコネクタでは、通常、隣接する端子５１間の最短空間距離、すなわち、最短絶縁距離は、約２００〔μｍ〕である。したがって、端子５１の表面の錫ビスマスめっき層５６から延出するウィスカの長さが前記最短絶縁距離の１／２である１００〔μｍ〕以上になると、隣接する端子５１のウィスカ同士が接触して短絡が生じる可能性がある。これに対し、実験例２の場合には、最長のウィスカであっても、その長さが前記最短絶縁距離の約１／８であるから、短絡が生じる可能性がない。仮に、隣接する端子５１間の電位差が極めて高く、隣接する端子５１のウィスカ間に空中放電が生じやすい状態になったとしても、実験例２の場合には、最長のウィスカの長さが２５〔μｍ〕であって、隣接する端子５１のウィスカ間の距離が１５０〔μｍ〕以上となるから、空中放電が防止されると考えられる。
【００５３】
なお、図３には、実験例１において発生したウィスカを撮影した電子顕微鏡写真が示されている。（ｂ）は実験において観察に使用した１５０倍の倍率の写真であり、（ａ）は実験に用いたＦＰＣコネクタにおける端子５１のコンタクト部の配置を理解するための参考として示した１００倍の倍率の写真であり、（ｃ）は発生したウィスカの形状及び長さを理解するための参考として示した５００倍の倍率の写真である。図３から、端子５１のコンタクト部から横方向に、すなわち、隣の端子５１に向けて延出するように成長した細長い針状又は糸状のウィスカの存在を確認することができる。
【００５４】
一方、図４には、実験例２において発生したウィスカを撮影した電子顕微鏡写真が示されている。（ａ）〜（ｃ）は、図３の場合と同様の写真である。図４と図３とを見比べることによって、実験例２において発生したウィスカは、実験例１において発生したウィスカと比較して、極めて短いものであることが分かる。
【００５５】
このように、実験例１及び２から、基材５２と該基材５２の上に形成された錫ビスマスめっき層５６との間に銀めっき層５５を形成することによって、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析が抑制され、錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長が効果的に抑制されることが証明された。
【００５６】
また、図２から分かるように、錫ビスマスめっき層５６に代えてビスマスを含有しない錫めっき層を形成した実験例３の場合には、ウィスカの発生率が３８〔％〕となり、最長のウィスカの長さが８０〔μｍ〕となった。実験例２と比較すると、ウィスカの発生率が高く、また、ウィスカの長さも長いことが分かる。このことから、ウィスカの発生及び成長は、銀めっき層５５が錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析を抑制するからこそ効果的に防止されるのであって、ビスマスを含有しない錫めっき層においては、さほど効果的に防止されないことが分かる。つまり、銀めっき層５５が備える錫ビスマスにおけるビスマスの偏析を抑制する機能によって、ウィスカの発生及び成長が効果的に防止されることが証明された。
【００５７】
次に、銀めっき層５５の厚さの望ましい範囲について説明する。
【００５８】
図５は本発明の第１の実施の形態における実験例２−１〜２−８の結果を示す図である。
【００５９】
本発明の発明者は、銀めっき層５５の厚さの望ましい範囲を求めるために、実験例２−１〜２−８として、銀めっき層５５の厚さが相違するサンプルを用意し、前述と同様の実験を再度行った。
【００６０】
実験例２−１は銀めっき層５５の厚さが０〔μｍ〕、実験例２−２は銀めっき層５５の厚さが０．０３〔μｍ〕、実験例２−３は銀めっき層５５の厚さが０．０５〔μｍ〕、実験例２−４は銀めっき層５５の厚さが０．０７〔μｍ〕、実験例２−５は銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕、実験例２−６は銀めっき層５５の厚さが０．２〔μｍ〕、実験例２−７は銀めっき層５５の厚さが０．３〔μｍ〕、実験例２−８は銀めっき層５５の厚さが０．５〔μｍ〕である。
【００６１】
銀めっき層５５の厚さ以外の点について、実験例２−１〜２−８はすべて同一であり、かつ、前記実験例２と同一である。なお、実験例２−１は、銀めっき層５５を形成しないものであるから、前記実験例１と同一のものである。また、実験例２−５は、銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕であるから、前記実験例２と同一のものである。そこで、実験例２−１及び２−５については、サンプルの用意及び実験を省略し、前記実験例１及び２の結果を各々援用した。つまり、実際には、実験例２−２、２−３、２−４、２−６、２−７及び２−８についてサンプルを用意して実験を行った。
【００６２】
なお、実験のサンプル数は、前記実験例１〜３と同様に、ＦＰＣコネクタが５個ずつ、すなわち、端子５１が１２０極ずつである。また、実験の内容も前記実験例１〜３と同様である。
【００６３】
これにより、図５に示されるような実験結果を得ることができた。図５において、横軸には銀めっき層５５の厚さ〔μｍ〕を採り、縦軸にはウィスカの長さの測定値〔μｍ〕を採った。また、図中の菱（ひし）形の黒点は各実験例において発生したウィスカのうち最長（最大）のウィスカの長さを示し、図中の曲線は菱形の黒点の各々を結ぶように描いたものである。
【００６４】
前述のように、端子５１のピッチが０．５〔ｍｍ〕のＦＰＣコネクタでは、通常、隣接する端子５１間の最短絶縁距離は、約２００〔μｍ〕であるから、端子５１の表面の錫ビスマスめっき層５６から延出するウィスカの長さが前記最短絶縁距離の１／２である１００〔μｍ〕以下であれば、隣接する端子５１のウィスカ同士が接触して短絡が生じる可能性がない。しかし、隣接する端子５１のウィスカ間に生じ得る空中放電の可能性を考慮すると、短絡を確実に防止するためには、ある程度の安全率を考慮することが必要である。そこで、安全率を２倍、すなわち、安全係数を２に設定すると、許容されるウィスカの長さは５０〔μｍ〕となる。
【００６５】
そして、図５に示される曲線において、ウィスカの長さが５０〔μｍ〕以下となるのは、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．３〔μｍ〕の範囲であることが分かる。なお、実験例２−１〜２−８において、錫ビスマスめっき層５６の厚さは２．０〔μｍ〕であるから、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．３〔μｍ〕であることは、銀めっき層５５の厚さは、錫ビスマスめっき層５６の厚さの１．０〜６０〔％〕であることに対応する。また、実験例２−１〜２−８において、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの割合が３．０〔ｗｔ％〕であるから、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．３〔μｍ〕であることは、錫ビスマスめっき層５６が含むビスマスに対する銀めっき層５５が含む銀の割合が２５〜６０００〔ｗｔ％〕であることに対応する。ここで、下限値は（Ａｇ１００〔％〕×０．０５〔μｍ〕）／（Ｂｉ４〔％〕×５〔μｍ〕）により計算され、上限値は（Ａｇ１００〔％〕×０．３〔μｍ〕）／（Ｂｉ１〔％〕×０．５〔μｍ〕）により計算された結果に基づいている。
【００６６】
このように、実験例２−１〜２−８から、基材５２と該基材５２の上に形成された錫ビスマスめっき層５６との間に形成する銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．３〔μｍ〕、前記銀めっき層５５の厚さが錫ビスマスめっき層５６の厚さの１．０〜６０〔％〕、又は、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスに対する銀めっき層５５における銀の割合が２５〜６０００〔ｗｔ％〕であれば、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析が抑制され、錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長が効果的に抑制され、ウィスカに起因する短絡を防止可能であることが証明された。
【００６７】
このように、本実施の形態において、コネクタは、ハウジングと、ハウジングに装填された端子５１とを有し、端子５１は、金属から成る基材５２と、基材５２上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層として機能する銀めっき層５５と、銀めっき層５５上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層としての錫ビスマスめっき層５６とを備える。
【００６８】
これにより、端子５１がケーブルの導電部材又は基板の導電部材と接触したり、ハウジングに装填されたりして、前記導電部材、ハウジングの壁面等から力を受けた場合であっても、すなわち、外部応力が発生した場合であっても、端子５１の表面におけるウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができ、短絡の発生を防止することができる。その結果、コネクタの安定動作を確保することができ、コネクタの信頼性が向上する。これは、銀めっき層５５によって錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析が抑制されるため、その結果として、錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長が効果的に抑制されるからである。
【００６９】
特に、コネクタを基板に実装する際に行われるはんだリフロー処理によってコネクタが加熱されると、錫ビスマスめっき層５６において錫とビスマスとが分離してビスマスが偏析しやすくなるが、銀めっき層５５が備える偏析抑制層としての機能によって、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析が抑制される。そのため、ビスマスの偏析が主要因であると考えられる錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長が、効果的に抑制される。
【００７０】
また、端子５１は、基材５２と銀めっき層５５との間に形成された下地層としてのニッケル下地めっき層５４を備える。これにより、銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６がより容易に、かつ、確実に形成される。
【００７１】
さらに、銀めっき層５５の厚さは０．０５〜０．３〔μｍ〕である。また、銀めっき層５５の厚さは錫ビスマスめっき層５６の厚さの１．０〜６０〔％〕である。さらに、錫ビスマスめっき層５６が含むビスマスに対する銀めっき層５５が含む銀の割合が２５〜６０００〔ｗｔ％〕である。これにより、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析が抑制され、錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができる。また、比較的高価な銀の量が微量であるから、端子５１のコストの上昇を抑制することができる。
【００７２】
さらに、コネクタは、金属から成る端子５１の基材５２の表面に銀めっき層５５を形成し、銀めっき層５５上に錫ビスマスめっき層５６を形成し、基材５２の表面に銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６が形成された端子５１をハウジングに装填することによって製造される。したがって、複雑な製造工程を新たに追加することなく、コネクタを容易に製造することができ、コネクタのコストの上昇を抑制することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、説明の都合上、前記端子５１は、ニッケル下地めっき層５４上において、銀めっき層５５と錫ビスマスめっき層５６とがあたかも別々に積層されているように表現されているが、実際には加熱処理後に、銀めっき層５５から錫ビスマスめっき層５６に銀成分が拡散し浸入した形態となっている。つまり、この状態では、銀めっき層５５と錫ビスマスめっき層５６とは、その間に層の境界が存在している代わりに、銀めっき層５５の方が錫ビスマスめっき層５６よりも銀成分の比率が高い構成となっている。
【００７４】
また、本実施の形態における端子５１の表面は、ニッケル下地めっき層５４と銀めっき層５５との間に更にもう１層、錫ビスマスめっき層を設けた層構造を有するものであってもよい。つまり、端子５１は、基材５２から順に、ニッケル下地めっき層５４、当該新たな錫ビスマスめっき層、銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６の順で積層され、銀めっき層５５が２つの錫ビスマスめっき層によって挟込まれた層構造であってもよい。また、ニッケル下地めっき層５４の材質としては、ニッケル（Ｎｉ）のみならず、Ｃｕ、ＳｎＢｉ若しくはＳｎ又はこれらいずれかの組合せを採用することができる。
【００７５】
さらに、本実施の形態では、偏析抑制層としての銀めっき層５５が存在していれば、必ずしもニッケル下地めっき層５４が存在していなくても、ウィスカの発生を抑制する効果を発揮することができる。また、前記端子５１は、そのような新たな錫ビスマスめっき層をニッケル下地めっき層５４の代わりに積層するようにしてもよい。すなわち、端子５１は、基材５２から順に、当該新たな錫ビスマスめっき層、銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６が積層されている。
【００７６】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００７７】
図６は本発明の第２の実施の形態における実験例を示す倍率が５００倍の電子顕微鏡写真、図７は本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面被膜の断面を示す倍率が５０００倍の電子顕微鏡写真、図８は本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面部分の断面を示すビットマップ、図９は本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面被膜の断面を示す模式図である。なお、図６において、（ａ）は実験例２−７、（ｂ）は実験例２−８、図８において、（ａ）は断面全体を示すビットマップ、（ｂ）は錫ビスマスめっき層を示すビットマップ、（ｃ）は銀めっき層を示すビットマップである。
【００７８】
本発明の発明者は、前記第１の実施の形態における実験例２−１〜２−８のサンプルをより詳細に観察した結果、偏析抑制層としての銀めっき層５５の厚さが厚くなると、表面層としての錫ビスマスめっき層５６の表面に凹凸が発生することを発見した。また、前記第１の実施の形態で説明した図３及び４に示されるようなウィスカよりも径の大きなウィスカが発生することも発見した。
【００７９】
図６（ａ）及び（ｂ）には、実験例２−７及び２−８のサンプルと同様のもの、すなわち、銀めっき層５５の厚さが、それぞれ、０．３〔μｍ〕及び０．５〔μｍ〕である端子５１の表面を撮影した５００倍の電子顕微鏡写真が示されている。
【００８０】
つまり、銀めっき層５５の厚さが厚くなると、前記第１の実施の形態で説明した図３及び４に示されるような比較的細いウィスカ、すなわち、小径ウィスカが発生するのみならず、錫ビスマスめっき層５６の表面に微小な凹凸が発生し、その一部が成長して、図６（ａ）及び（ｂ）に示されるような比較的太いウィスカ、すなわち、大径ウィスカとなることが判明した。
【００８１】
小径ウィスカは、「発明が解決しようとする課題」の項でも説明したようなメカニズムで発生して成長するものと考えられるが、大径ウィスカは、小径ウィスカと比較して極めて径が大きく、かつ、複雑な外形を備えているので、別のメカニズムで発生して成長するものと考えられる。
【００８２】
そこで、本実施の形態においては、銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６を含む被膜５３、すなわち、端子５１の表面被膜の内部変化を解析するために、端子５１のコンタクト部の表面被膜の断面を、前記第１の実施の形態で使用したものと同様の走査型電子顕微鏡で観察した。観察の対象は、実験例２−８のサンプルと同様のもの、すなわち、銀めっき層５５の厚さが０．５〔μｍ〕、錫ビスマスめっき層５６の厚さが２．０〔μｍ〕の端子５１の表面部分の断面である。図７には、倍率が５０００倍の電子顕微鏡写真が示されている。図７から、端子５１の表面、すなわち、錫ビスマスめっき層５６の表面には、小さな凸部が発生しているとともに、比較的短い大径ウィスカが発生していることが分かる。
【００８３】
そして、銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６の状態を観察するために、電子顕微鏡写真の一部をビットマップ化したものが図８（ａ）に示されている。また、図８（ｂ）には、図８（ａ）のビットマップから錫ビスマスめっき層５６に対応するビットを抽出したビットマップが示され、図８（ｃ）には、図８（ａ）のビットマップから銀めっき層５５に対応するビットを抽出したビットマップが示されている。
【００８４】
図８（ａ）〜（ｃ）から、端子５１の錫ビスマスめっき層５６の表面における凸部及び大径ウィスカは、銀めっき層５５の表面上の凸部に対応した部位に発生していることが分かる。つまり、銀めっき層５５の表面上に凸部が存在すると、該凸部の上方における錫ビスマスめっき層５６の表面が盛上がるようにして、又は、前記凸部の周囲を錫ビスマスめっき層５６が包込むようにして、錫ビスマスめっき層５６の表面における凸部及び大径ウィスカが発生していることが分かる。この状態を図に示すと、図９に示されるようになる。
【００８５】
なお、端子５１の錫ビスマスめっき層５６の表面における凸部及び大径ウィスカは、いずれも、銀めっき層５５の表面上の凸部の上方における錫ビスマスめっき層５６の表面が盛上がることによって、又は、銀めっき層５５の表面上の凸部の周囲を錫ビスマスめっき層５６が包込むことによって形成される点で共通し、その高さ又は長さの点で相違する。つまり、端子５１の錫ビスマスめっき層５６の表面における凸部及び大径ウィスカは、同等の性質のものであって、その寸法が相違するに過ぎないものであるから、ここでは、前記凸部及び大径ウィスカを総称して、大径ウィスカと称することとする。
【００８６】
該大径ウィスカは、偏析抑制層としての銀めっき層５５の表面の凸部に対応した部位に発生するウィスカ、すなわち、銀めっき層５５の表面の凸部に影響されて、又は、対応して発生するウィスカである、と言える。一方、前記第１の実施の形態で説明した図３及び４に示されるような小径ウィスカは、偏析抑制層としての銀めっき層５５の表面に凸部が存在しなくても発生するウィスカ、すなわち、銀めっき層５５の表面の凸部と無関係に発生するウィスカである、と言える。
【００８７】
次に、前記第１の実施の形態における実験例２−１〜２−８と同様のサンプルをより詳細に観察し、各実験例において発生したウィスカを小径ウィスカと大径ウィスカとに識別して長さを測定した結果について説明する。
【００８８】
図１０は本発明の第２の実施の形態における実験例２−１〜２−８の結果を示す図である。
【００８９】
本実施の形態においては、前記第１の実施の形態と同様のサンプルを用意して、前記第１の実施の形態と同様の実験を再度行った。本実施の形態における実験例２−１〜２−８は、前記第１の実施の形態における実験例２−１〜２−８と同様の条件を備えるものであり、サンプル数その他の条件も前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。なお、本実施の形態においては、ウィスカを小径ウィスカと大径ウィスカとに識別して長さを測定した。
【００９０】
これにより、図１０に示されるような実験結果を得ることができた。図１０において、横軸には銀めっき層５５の厚さ〔μｍ〕を採り、縦軸にはウィスカの長さの測定値〔μｍ〕を採った。また、図中の菱形の黒点は各実験例において発生した小径ウィスカのうち最長（最大）のウィスカの長さを示し、図中の実線の曲線は菱形の黒点の各々を結ぶように描いたものである。さらに、図中の正方形の黒点は各実験例において発生した大径ウィスカのうち最長（最大）のウィスカの長さを示し、図中の一点鎖線の曲線は正方形の黒点の各々を結ぶように描いたものである。
【００９１】
図１０に示される実線の曲線から、小径ウィスカの長さは、銀めっき層５５を形成することによって減少し、銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕までの範囲、すなわち錫ビスマスめっき層５６に対する銀めっき層５５の厚さの割合が５〔％〕まででは、銀めっき層５５の厚さを増加させることによって急激に減少することが分かる。また、銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕以上の範囲、すなわち錫ビスマスめっき層５６に対する銀めっき層５５の厚さの割合が５〔％〕以上では、銀めっき層５５の厚さを増加させることによって、小径ウィスカの長さが漸次減少することが分かる。
【００９２】
このことから、錫ビスマスめっき層５６に対する銀めっき層５５の厚さの割合を５〔％〕以上にするよう錫ビスマスめっき層５６の下に銀めっき層５５を形成すると、小径ウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができ、かつ、銀めっき層５５が厚いほど小径ウィスカの発生及び成長を抑制する効果が大きいことが判明した。
【００９３】
これは、錫ビスマスめっき層５６に対して偏析抑制層が厚いほど、偏析抑制層の成分が錫ビスマスめっき層５６へ拡散するため、ビスマスの偏析がより抑制され、小径ウィスカの成長を抑制するためと考えられる。
【００９４】
一方、図１０に示される一点鎖線の曲線から、大径ウィスカの長さは、銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕以上で測定可能な程度に発生し、銀めっき層５５の厚さが０．１〜０．３〔μｍ〕の範囲では、銀めっき層５５の厚さにほぼ比例して大径ウィスカの長さが増加することが分かる。また、銀めっき層５５の厚さが０．３〔μｍ〕以上の範囲でも、増加の程度は減少するものの、銀めっき層５５の厚さが増加するほど大径ウィスカの長さが増加することが分かる。なお、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．１〔μｍ〕の範囲では、正方形の黒点が横軸上に位置する、すなわち、大径ウィスカの長さがゼロであることを示しているが、これは、錫ビスマスめっき層５６の表面に大径ウィスカとしての凸部が存在するものの、その高さ又は長さが微小であって測定不能であることを示している。
【００９５】
このことから、錫ビスマスめっき層５６の下に形成した銀めっき層５５を厚くすると、該銀めっき層５５の表面に凸部が発生しやすく、かつ、該凸部が大きくなりやすくなり、その結果、錫ビスマスめっき層５６の表面において銀めっき層５５の表面上の凸部の上方に形成される大径ウィスカも、発生しやすく、かつ、成長しやすくなると考えられる。
【００９６】
言い換えれば、図１０における銀めっき層５５の厚さが０．１７〔μｍ〕以上の場合、錫ビスマスめっき層５６と銀めっき層５５との厚さの割合に関係なく、大径ウィスカが小径ウィスカを上回って成長すると考えられる。
【００９７】
なお、前記第１の実施の形態で説明した図５に示される曲線は、図１０に示される菱形の黒点及び正方形の黒点のうちの値の大きいものを選択して結んだ曲線であると言える。すなわち、図５に示される曲線は、図１０において銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕以下の範囲では菱形の黒点を選択し、銀めっき層５５の厚さが０．２〔μｍ〕以上の範囲では正方形の黒点を選択して結んだ曲線と、同等のものである。
【００９８】
前記第１の実施の形態で説明したように、許容されるウィスカの長さは５０〔μｍ〕であり、ウィスカの長さが５０〔μｍ〕以下となるのは、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．３〔μｍ〕の範囲である。しかし、銀は比較的高価な材料であるので、コストの観点から、銀めっき層５５の厚さが薄いことが望ましいところ、銀めっき層５５の厚さが０．２〔μｍ〕以上の範囲ではウィスカの長さが増加してしまうのであるから、前記範囲の上限を０．２〔μｍ〕とすることが、より望ましい。また、銀めっき層５５の厚さは錫ビスマスめっき層５６の厚さに対しその割合が大きいほど錫ビスマスめっき層５６への銀の拡散が多く、ウィスカの成長を抑制することができる。本実施の形態では錫ビスマスめっき層５６の厚さが２〔μｍ〕で、銀めっき層５５の厚さが０．０５〔μｍ〕以上が好ましいことから、その割合を２．５〔％〕以上とすることがより望ましい。
【００９９】
同様に、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの割合が３．０〔ｗｔ％〕であるから、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．２〔μｍ〕であることは、錫ビスマスめっき層５６が含むビスマスに対する銀めっき層５５が含む銀の割合が２５〜４０００〔ｗｔ％〕であることに対応する。
【０１００】
また、銀めっき層５５が厚いほど小径ウィスカの発生及び成長を抑制することができるのに対し、銀めっき層５５の厚さが増加するほど大径ウィスカの長さが増加するのであるから、銀めっき層５５の厚さは、大径ウィスカが支配的にならない範囲であることが更に望ましい。そして、図１０において、最長の小径ウィスカの長さを示す実線の曲線と最長の大径ウィスカの長さを示す一点鎖線の曲線との交点が、小径ウィスカが支配的な範囲と大径ウィスカが支配的な範囲との境界に対応し、前記交点に対応する銀めっき層５５の厚さは０．１７〔μｍ〕である。
【０１０１】
また、銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕以上、すなわち錫ビスマスめっき層５６の５〔％〕以上で、発生する小径ウィスカの長さが抑えられているのがわかる。してみると、銀めっき層５５の厚さが錫ビスマスめっき層５６の厚さに対し５〔％〕以上できるだけ大きな割合でめっき層が形成され、かつ、銀めっき層の厚みが０．１７〔μｍ〕以下の範囲であることが更に望ましい。
【０１０２】
このように、本実施の形態においては、端子５１の基材５２上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層として機能する銀めっき層５５の厚さの割合と上限を規定することによって、銀めっき層５５上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層としての錫ビスマスめっき層５６の表面におけるウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができる。また、比較的高価な材料である銀の使用量を抑制することによって、コネクタのコストを抑制することができる。
【０１０３】
その他の点の構成及び効果については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、錫ビスマスめっきが施された端子を有するコネクタに適用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
５１ 端子
５２ 基材
５３ 被膜
５４ ニッケル下地めっき層
５５ 銀めっき層
５６ 錫ビスマスめっき層
８０１ めっき被膜
８０２ 錫酸化膜
８０３ 結晶粒子
８０４ ウィスカ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、錫ビスマスめっきが施された端子を有するコネクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コネクタには、銅又は銅合金から成る基材の表面に錫（すず：Ｓｎ）又は錫系合金のめっき被膜を形成した端子が使用されている。しかし、このような端子を使用した場合、めっき被膜内の内部応力や、相手方端子との接触、ハウジングへの圧入等に起因する外部応力によって、端子の表面に、細長い針状又は糸状のウィスカ（Ｗｈｉｓｋｅｒ）が発生し、該ウィスカの成長によって隣接する端子同士間に短絡が発生してしまうことがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
なお、ウィスカとは、一般的には金属の髭（ひげ）状、針状等の結晶である（例えば、研究社「英和大辞典」、及び、三省堂「大辞林」参照。）が、螺（ら）旋状、ノジュール状等、種々の形状の突起状のものも含まれる（例えば、http://www.ogic.ne.jp/whatsWhisker.htm 参照。）。
【０００４】
図１１は従来のコネクタの端子における内部応力によるウィスカの発生メカニズムを説明する図である。
【０００５】
図において、８０１は端子の表面に形成された錫又は錫系合金のめっき被膜である。端子を放置しておくと、時間の経過とともに、端子の母材の銅がめっき被膜８０１に拡散し、錫と銅との合金を生じる。この錫銅合金の形成によって錫及び錫系合金は、めっき被膜８０１の内部に圧縮応力を内在し、めっき被膜８０１の結晶粒子８０３からウィスカ８０４を発生させることが知られている。また、同じようにめっき被膜８０１の表面の酸化によっても、錫酸化膜８０２の形成によって、めっき被膜８０１の内部に圧縮応力が生じて、ウィスカ８０４が発生する。これが一般的に昔からよく知られている内部応力形ウィスカの発生メカニズムである。
【０００６】
一方、コネクタの嵌（かん）合の相手方端子との接触やフレキシブルケーブルの嵌合、端子のハウジングへの圧入などに起因する機械的な外部応力が直接めっき被膜８０１に加わった場合にも、同様に該めっき被膜８０１の内部に圧縮応力が生じ、ウィスカ８０４を発生させ成長させる。これが外部応力形ウィスカと呼ばれているものの発生メカニズムである。
【０００７】
このようなウィスカ８０４が成長して長くなると、隣接する端子の表面やプリント配線板の導電トレース等に接触し、短絡の原因となる。特に、近年では、コネクタの小型化に伴って隣接端子間、すなわち、極間の距離が短くなっているので、短絡が発生しやすくなっている。
【０００８】
もっとも、めっき被膜８０１の材料として錫に鉛を添加した錫鉛合金を使用すると、ウィスカ８０４の発生防止が可能であることが知られている。また、めっき被膜８０１の材料として金を使用した場合にも、ウィスカ８０４が発生しない。そこで、金又は錫鉛合金から成るめっき被膜８０１を形成した端子が広く採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−８６１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来のコネクタにおいては、鉛を含有した材料である錫鉛合金から成るめっき被膜８０１を形成した端子が装填（てん）されているために、例えば、欧州ＲｏＨＳ規制等のような環境に配慮して鉛の使用を制限した環境規制に適合することができない。もっとも、錫鉛合金に代えて金を使用すれば、このような環境規制に適合することは可能となるが、高価な金を使用すると、端子のコストひいてはコネクタ全体のコストが高くなるだけでなく、嵌合相手も金めっきする必要が生じ、さらに、希少金属である金の消費は地球環境に対して負荷をかけることになる。
【００１１】
また、鉛に代えてビスマス（Ｂｉ）を含有する錫系合金である錫ビスマス（Ｓｎ−Ｂｉ）合金を使用するとウィスカ８０４の発生及び成長をある程度効果的に防止することが可能であるが、錫にビスマスを添加したウィスカ抑制効果は鉛ほど万全ではない。例えば、コネクタを基板に実装する際に、端子が錫ビスマス合金の融点近傍の温度（約２３０〜２３５〔℃〕）にまで加熱され、その部分にＦＰＣ等によって１．５〔Ｎ〕以上の過大な外部応力が加わると、ウィスカ８０４が発生して成長してしまうことがある。
【００１２】
本発明は、前記従来のコネクタの問題点を解決して、端子の基材と該基材上に形成された錫ビスマスから成る表面層との間に、ビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層を形成することによって、ウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができ、短絡が発生することがなく、環境規制に適合することができ、地球環境に対する負荷が小さく、コストが低く、耐久性の高いコネクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そのために、本発明のコネクタにおいては、ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタであって、ハウジングと、該ハウジングに装填された端子とを有し、該端子は、金属から成る基材と、該基材上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層と、該偏析抑制層上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層とを備える。ここで、上記「偏析抑制層」は、上述したようなビスマスの偏析を抑制する代わりに（若しくは併せて）、ビスマスの偏析を制御する偏析制御層であってもよいし、又は、ビスマスの偏析を調整する偏析調整層であってもよい。ここでいう「偏析制御層」の効果としては、実装時にかかる熱によってビスマスは基材側に偏析する傾向を示すが、偏析制御層として設けた金属がめっき表面に偏析する傾向を示す金属を選択することにより、これら互いの移動を抑制（、制御又は調整）する機能を備えていればよい。金属としては銀であってもよいし、その代わりに銅であってもよい。
【００１４】
本発明の他のコネクタにおいては、さらに、前記端子は前記ケーブルの導電部材又は基板の導電部材と接触して電気的に導通する。
【００１５】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記偏析抑制層は銀をめっきすることによって形成される。
【００１６】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記表面層の錫ビスマス合金は、錫に対するビスマスの添加量が１．０〜４．０〔ｗｔ％〕である。
【００１７】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記偏析抑制層の厚さは０．０５〜０．３〔μｍ〕である。
【００１８】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記偏析抑制層の厚さは前記表面層の厚さの１．０〜６０〔％〕である。
【００１９】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記表面層が含むビスマスに対する前記偏析抑制層が含む銀の割合は２５〜６０００〔ｗｔ％〕である。
【００２０】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記偏析抑制層の厚さは、前記表面層の厚さの２．５〔％〕以上であり、かつ、０．２〔μｍ〕以下である。
【００２１】
本発明の更に他のコネクタにおいては、さらに、前記偏析抑制層の厚さは、前記表面層の厚さの５〔％〕以上であり、かつ、０．１７〔μｍ〕以下である。
【００２２】
本発明のコネクタの製造方法においては、ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタの製造方法であって、金属から成る端子の基材の表面にビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層を形成するステップと、前記偏析抑制層上に錫ビスマス合金から成る表面層を形成するステップと、前記基材の表面に偏析抑制層及び表面層が形成された端子をハウジングに装填するステップとを有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、コネクタは、端子の基材と該基材上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層との間に、ビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層が形成されている。これにより、ウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができ、短絡が発生することがなく、環境規制に適合することができ、地球環境に対する負荷を低減し、コストを低減し、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるコネクタの端子表面の層構造を示す模式断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における実験例１〜３の結果を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における実験例１の結果を示す電子顕微鏡写真であって、（ａ）は倍率が１００倍、（ｂ）は倍率が１５０倍、（ｃ）は倍率が５００倍である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における実験例２の結果を示す電子顕微鏡写真であって、（ａ）は倍率が１００倍、（ｂ）は倍率が１５０倍、（ｃ）は倍率が５００倍である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における実験例２−１〜２−８の結果を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における実験例を示す倍率が５００倍の電子顕微鏡写真であって、（ａ）は実験例２−７、（ｂ）は実験例２−８である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面被膜の断面を示す倍率が５０００倍の電子顕微鏡写真である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面部分の断面を示すビットマップであって、（ａ）は断面全体を示すビットマップ、（ｂ）は錫ビスマスめっき層を示すビットマップ、（ｃ）は銀めっき層を示すビットマップである。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面被膜の断面を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における実験例２−１〜２−８の結果を示す図である。
【図１１】従来のコネクタの端子における内部応力によるウィスカの発生メカニズムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるコネクタの端子表面の層構造を示す模式断面図である。
【００２７】
本実施の形態におけるコネクタは、図示されないケーブル又は基板と電気的に接続されるものであり、図示されないハウジング及び該ハウジングに装填された端子であって、表面が図に示されるような層構造を備える端子５１を有する。
【００２８】
図において、５２は本実施の形態におけるコネクタの端子５１の基材であり、例えば、銅、銅合金等の金属から成る。なお、基材５２は、必ずしも、銅、銅合金等から成るものである必要はなく、導電性の良好な金属であればいかなる種類のものであってもよく、例えば、鉄系の合金であってもよい。
【００２９】
また、前記コネクタは、例えば、コンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、薄型テレビ等の電子機器、家庭電化製品等の電気機器等に使用されるプリント回路基板に実装され、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ）等と称される平板状ケーブルを接続するＦＰＣコネクタであるが、必ずしも、ＦＰＣコネクタに限定されるものではなく、プリント回路基板等の基板同士を接続する基板対基板コネクタ、電線ケーブルと電線ケーブルとを接続するケーブルコネクタ、プリント回路基板等に実装され、メモリカード等のカードを収容して接続するカードコネクタ、プリント回路基板等に実装され、電線ケーブルを接続する基板対ケーブルコネクタ、プリント回路基板等に実装され、他のプリント回路基板等のエッジ部を収容して接続するエッジコネクタ等であってもよく、ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタであれば、いかなる種類のコネクタであってもよい。また、前記端子５１は、前記コネクタのハウジングに装填され、ケーブルの導電部材又は基板の導電部材と接触して電気的に導通する。
【００３０】
そして、前記端子５１の基材５２の表面には被膜５３が形成されている。なお、該被膜５３は、端子５１全体の表面に形成されていてもよいし、端子５１における一部のみの表面に形成されていてもよい。本実施の形態において、前記被膜５３は、少なくとも端子５１における外部応力が発生する部分、例えば、相手方コネクタの端子、平板状ケーブル、電線ケーブル等の導電線、プリント回路基板等の導電トレース等と接触する部分であってコンタクト部、テール部等と称される部分や、端子５１が装填されているコネクタのハウジングに形成された端子保持溝、端子保持孔（こう）等の壁面等と接触する部分のように、外部から押圧力のような力を受ける部分の表面に形成されているものとする。
【００３１】
本実施の形態において、被膜５３は、基材５２の表面上に形成された下地層としてのニッケル（Ｎｉ）下地めっき層５４と、該ニッケル下地めっき層５４の上に形成された偏析抑制層としての銀（Ａｇ）めっき層５５と、該銀めっき層５５の上に形成された表面層としての錫ビスマスめっき層５６とを備える。なお、ニッケル下地めっき層５４は、必ずしも必要なものではなく、適宜省略することができるが、ここでは、ニッケル下地めっき層５４を形成した場合について説明する。また、基材５２は、銅又は銅合金から成るものであるとする。なお、見やすさを優先する都合上、図における各層の厚みの比率は正確に表現していない。
【００３２】
ニッケル下地めっき層５４は、ニッケルめっき浴を用いて電気めっきを行うことによって形成される。なお、ニッケル下地めっき層５４の厚さは、任意に設定することができるが、０．５〜５．０〔μｍ〕であることが望ましい。
【００３３】
また、銀めっき層５５は、銀めっき浴を用いて電気めっきを行うことによって形成される。銀めっき層５５は薄層であり、その厚さは０．０５〜０．３〔μｍ〕であることが望ましい。
【００３４】
さらに、錫ビスマスめっき層５６は、錫ビスマスめっき浴を用いて電気めっきを行うことによって形成される錫ビスマス合金のめっき層である。錫ビスマスめっき層５６における錫ビスマス合金において錫に対するビスマスの割合は、１．０〜４．０〔ｗｔ％〕である。ここで、錫に対するビスマスの割合を上述のような範囲としたのは、その下限値１．０〔ｗｔ％〕以下であると、ウィスカの発生を抑制する効果が不十分であるためであり、その上限値４．０〔ｗｔ％〕以上であると、ＳｎＢｉ合金めっきのはんだ付部の強度が低下して信頼性が劣る可能性が高くなるためである。また、錫ビスマスめっき層５６の厚さは０．５〜５．０〔μｍ〕であることが望ましいが、後述の実験例のように、２．０〔μｍ〕で製造される場合が多い。好ましい範囲としては、ばらつきも含め１．０〜３．０〔μｍ〕である。
【００３５】
このように、本実施の形態においては、基材５２と該基材５２の上に形成された錫ビスマス合金から成る錫ビスマスめっき層５６との間に銀めっき層５５が形成されている。換言すると、基材５２上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層と、該偏析抑制層上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層とを備える。前記銀めっき層５５は、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析を抑制する機能を備えるので、錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長が効果的に抑制される。
【００３６】
「発明が解決しようとする課題」の項でも説明したように、表面層として錫ビスマス合金から成る被膜を形成した端子であっても、コネクタの基板への実装の際に錫ビスマスの融点近傍の温度にまで端子が加熱されると、ウィスカが発生して成長してしまうことがある。これは、加熱によって錫ビスマス合金から成る被膜が溶融し、該被膜内でビスマスが移動して部分的に偏析するため、常温に戻った表面層に外部応力が発生すると、ビスマスの存在しない部分でウィスカが発生して成長するからであると考えられる。
【００３７】
これに関して、本発明の発明者は、錫ビスマス合金から成る表面層と基材との間に銀から成る薄層を形成すると、該薄層がビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層として機能することを見出した。このように、銀から成る薄層を形成しておくと、コネクタの基板への実装の際に錫ビスマス合金の融点近傍の温度にまで端子が加熱された際、銀が錫ビスマス層へ拡散する。そうすると、拡散した銀によりビスマスの移動が制限されビスマスの偏析が抑制されるので、ウィスカの発生及び成長が効果的に抑制される。なお、端子の表面に形成される下地層の存在は、その上に形成される銀から成る薄層及び表面層の品質、膜厚の均一性等の向上に寄与するが、ビスマスの偏析の抑制にはほとんど関与しない。
【００３８】
次に、前記銀めっき層５５を形成したことによる効果について、詳細に説明する。
【００３９】
図２は本発明の第１の実施の形態における実験例１〜３の結果を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における実験例１の結果を示す電子顕微鏡写真、図４は本発明の第１の実施の形態における実験例２の結果を示す電子顕微鏡写真である。なお、図３及び４において、（ａ）は倍率が１００倍、（ｂ）は倍率が１５０倍、（ｃ）は倍率が５００倍である。
【００４０】
本発明の発明者は、ＦＰＣコネクタの端子５１を用いて実験を行った。前記ＦＰＣコネクタは、２０本の端子５１を有し、隣接する端子５１同士のピッチが０．５〔ｍｍ〕の狭ピッチコネクタであり、端子５１の基材５２は銅合金から成るものである。そして、被膜５３が相違する３種類の端子５１を用いて実験結果を比較した。
【００４１】
実験例１は、従来例に相当するものであり、被膜５３が銀めっき層５５を含まないものである。すなわち、基材５２の表面上に形成されたニッケル下地めっき層５４と、該ニッケル下地めっき層５４の上に形成された錫ビスマスめっき層５６とを被膜５３として有する端子５１である。
【００４２】
また、実験例２は、本発明に相当するものであり、被膜５３が銀めっき層５５を含むものである。すなわち、基材５２の表面上に形成されたニッケル下地めっき層５４と、該ニッケル下地めっき層５４の上に形成された銀めっき層５５と、該銀めっき層５５の上に形成された錫ビスマスめっき層５６とを被膜５３として有する端子５１である。
【００４３】
さらに、実験例３は、比較のために用いるものであり、錫ビスマスめっき層５６に代えて、ビスマスを含有しない錫めっき層を形成したものである。すなわち、基材５２の表面上に形成されたニッケル下地めっき層５４と、該ニッケル下地めっき層５４の上に形成された銀めっき層５５と、該銀めっき層５５の上に形成された錫めっき層とを被膜５３として有する端子５１である。
【００４４】
なお、ニッケル下地めっき層５４は、実験例１〜３のいずれにおいても、厚さが２．０〔μｍ〕となるように形成された。また、錫ビスマスめっき層５６は、実験例１及び２のいずれにおいても、錫に添加するビスマスの割合が３．０〔ｗｔ％〕のＳｎＢｉであり、厚さが２．０〔μｍ〕となるように形成された。さらに、銀めっき層５５は、実験例２及び３のいずれにおいても、厚さが０．１〔μｍ〕となるように形成された。さらに、実験例３における錫めっき層は、ビスマスを含まず、厚さが２．０〔μｍ〕となるように形成された。なお、被膜５３は、少なくとも平板状ケーブルと接触するコンタクト部を含む端子５１のほぼ全表面に形成された。
【００４５】
実験のサンプル数は、実験例１〜３のいずれにおいても、２４極の端子５１がハウジングに装填されたＦＰＣコネクタが５個ずつ、すなわち、端子５１が１２０極ずつである。
【００４６】
また、実験の前処理として、実験例１〜３のいずれにおいても、ＦＰＣコネクタを基板へ実装する際に行われるはんだリフロー処理と同様に、ＦＰＣコネクタを加熱した。
【００４７】
そして、実験においては、ＦＰＣの基板と同様のサイズの樹脂基板をコネクタに接続し、端子５１のコンタクト部に前記樹脂基板からの圧力が付与されるようにして所定環境下に所定時間放置した後、前記樹脂基板を外して端子５１のコンタクト部の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察した。観察の際の倍率は、５０倍以上であることが望ましく、本実験においては１５０倍に設定した。そして、図３（ｂ）及び４（ｂ）に示されるような１５０倍の電子顕微鏡写真に基づいて、ウィスカの発生の有無を判断し、ウィスカの発生があった場合には、ウィスカの長さを測定した。
【００４８】
なお、端子５１のコンタクト部に樹脂基板から付与される圧力は、１本の端子５１当たり、約２．０〔Ｎ〕に設定した。また、前記所定環境、すなわち、実験環境は室温２５〔℃〕、５０ＲＨ〔％〕のオフィス環境に設定し、前記所定時間、すなわち、圧力付与時間は１０００時間に設定した。
【００４９】
これにより、図２に示されるような実験結果を得ることができた。図２において、横軸には実験例１〜３を採り、右側縦軸にはウィスカの発生率〔％〕を採り、左側縦軸にはウィスカの長さの測定値〔μｍ〕を採った。また、図中の四角い黒点は各実験例におけるウィスカの発生率〔％〕を示し、棒グラフは各実験例において発生したウィスカのうち最長（最大）のウィスカの長さを示している。ここでは、できるだけ効果が顕著に現れるように、実使用上よりも、めっき表面への圧縮エネルギがより蓄積するよう配慮した加速試験である。この加速試験では、ＦＰＣ側の軟質な部分である裏面をコネクタ側の硬質な端子５１と接触させながら端子５１のめっき被膜に弾性応力を加え、ウィスカが発生しやすい状態においてウィスカの発生状態を観察している。実際にコネクタを使用する状況においては、このような加速試験下におけるウィスカの発生状態とは異なり、ＦＰＣ側の硬質な部分である導電部材とコネクタ側の硬質な端子５１とが接触するため、ウィスカの最大発生長さは、上記加速試験におけるウィスカ発生長さの１／２〜１／３程度に留まる。
【００５０】
図２から分かるように、銀めっき層５５が形成されていない実験例１の場合には、ウィスカの発生率が９０〔％〕という高率となった。これに対し、錫ビスマスめっき層５６の下に銀めっき層５５が形成されている実験例２の場合には、ウィスカの発生率が２０〔％〕に抑制されている。
【００５１】
また、最長のウィスカの長さは、実験例１の場合には１１０〔μｍ〕であるのに対して、実験例２の場合には２５〔μｍ〕と短くなっている。このことから、銀めっき層５５が形成されていない実験例１の場合には発生したウィスカによって短絡が生じる可能性があるのに対し、錫ビスマスめっき層５６の下に銀めっき層５５が形成されている実験例２の場合には、ウィスカが発生したとしても、短絡が生じる可能性がないことが分かる。
【００５２】
なぜならば、端子５１のピッチが０．５〔ｍｍ〕のＦＰＣコネクタでは、通常、隣接する端子５１間の最短空間距離、すなわち、最短絶縁距離は、約２００〔μｍ〕である。したがって、端子５１の表面の錫ビスマスめっき層５６から延出するウィスカの長さが前記最短絶縁距離の１／２である１００〔μｍ〕以上になると、隣接する端子５１のウィスカ同士が接触して短絡が生じる可能性がある。これに対し、実験例２の場合には、最長のウィスカであっても、その長さが前記最短絶縁距離の約１／８であるから、短絡が生じる可能性がない。仮に、隣接する端子５１間の電位差が極めて高く、隣接する端子５１のウィスカ間に空中放電が生じやすい状態になったとしても、実験例２の場合には、最長のウィスカの長さが２５〔μｍ〕であって、隣接する端子５１のウィスカ間の距離が１５０〔μｍ〕以上となるから、空中放電が防止されると考えられる。
【００５３】
なお、図３には、実験例１において発生したウィスカを撮影した電子顕微鏡写真が示されている。（ｂ）は実験において観察に使用した１５０倍の倍率の写真であり、（ａ）は実験に用いたＦＰＣコネクタにおける端子５１のコンタクト部の配置を理解するための参考として示した１００倍の倍率の写真であり、（ｃ）は発生したウィスカの形状及び長さを理解するための参考として示した５００倍の倍率の写真である。図３から、端子５１のコンタクト部から横方向に、すなわち、隣の端子５１に向けて延出するように成長した細長い針状又は糸状のウィスカの存在を確認することができる。
【００５４】
一方、図４には、実験例２において発生したウィスカを撮影した電子顕微鏡写真が示されている。（ａ）〜（ｃ）は、図３の場合と同様の写真である。図４と図３とを見比べることによって、実験例２において発生したウィスカは、実験例１において発生したウィスカと比較して、極めて短いものであることが分かる。
【００５５】
このように、実験例１及び２から、基材５２と該基材５２の上に形成された錫ビスマスめっき層５６との間に銀めっき層５５を形成することによって、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析が抑制され、錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長が効果的に抑制されることが証明された。
【００５６】
また、図２から分かるように、錫ビスマスめっき層５６に代えてビスマスを含有しない錫めっき層を形成した実験例３の場合には、ウィスカの発生率が３８〔％〕となり、最長のウィスカの長さが８０〔μｍ〕となった。実験例２と比較すると、ウィスカの発生率が高く、また、ウィスカの長さも長いことが分かる。このことから、ウィスカの発生及び成長は、銀めっき層５５が錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析を抑制するからこそ効果的に防止されるのであって、ビスマスを含有しない錫めっき層においては、さほど効果的に防止されないことが分かる。つまり、銀めっき層５５が備える錫ビスマスにおけるビスマスの偏析を抑制する機能によって、ウィスカの発生及び成長が効果的に防止されることが証明された。
【００５７】
次に、銀めっき層５５の厚さの望ましい範囲について説明する。
【００５８】
図５は本発明の第１の実施の形態における実験例２−１〜２−８の結果を示す図である。
【００５９】
本発明の発明者は、銀めっき層５５の厚さの望ましい範囲を求めるために、実験例２−１〜２−８として、銀めっき層５５の厚さが相違するサンプルを用意し、前述と同様の実験を再度行った。
【００６０】
実験例２−１は銀めっき層５５の厚さが０〔μｍ〕、実験例２−２は銀めっき層５５の厚さが０．０３〔μｍ〕、実験例２−３は銀めっき層５５の厚さが０．０５〔μｍ〕、実験例２−４は銀めっき層５５の厚さが０．０７〔μｍ〕、実験例２−５は銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕、実験例２−６は銀めっき層５５の厚さが０．２〔μｍ〕、実験例２−７は銀めっき層５５の厚さが０．３〔μｍ〕、実験例２−８は銀めっき層５５の厚さが０．５〔μｍ〕である。
【００６１】
銀めっき層５５の厚さ以外の点について、実験例２−１〜２−８はすべて同一であり、かつ、前記実験例２と同一である。なお、実験例２−１は、銀めっき層５５を形成しないものであるから、前記実験例１と同一のものである。また、実験例２−５は、銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕であるから、前記実験例２と同一のものである。そこで、実験例２−１及び２−５については、サンプルの用意及び実験を省略し、前記実験例１及び２の結果を各々援用した。つまり、実際には、実験例２−２、２−３、２−４、２−６、２−７及び２−８についてサンプルを用意して実験を行った。
【００６２】
なお、実験のサンプル数は、前記実験例１〜３と同様に、ＦＰＣコネクタが５個ずつ、すなわち、端子５１が１２０極ずつである。また、実験の内容も前記実験例１〜３と同様である。
【００６３】
これにより、図５に示されるような実験結果を得ることができた。図５において、横軸には銀めっき層５５の厚さ〔μｍ〕を採り、縦軸にはウィスカの長さの測定値〔μｍ〕を採った。また、図中の菱（ひし）形の黒点は各実験例において発生したウィスカのうち最長（最大）のウィスカの長さを示し、図中の曲線は菱形の黒点の各々を結ぶように描いたものである。
【００６４】
前述のように、端子５１のピッチが０．５〔ｍｍ〕のＦＰＣコネクタでは、通常、隣接する端子５１間の最短絶縁距離は、約２００〔μｍ〕であるから、端子５１の表面の錫ビスマスめっき層５６から延出するウィスカの長さが前記最短絶縁距離の１／２である１００〔μｍ〕以下であれば、隣接する端子５１のウィスカ同士が接触して短絡が生じる可能性がない。しかし、隣接する端子５１のウィスカ間に生じ得る空中放電の可能性を考慮すると、短絡を確実に防止するためには、ある程度の安全率を考慮することが必要である。そこで、安全率を２倍、すなわち、安全係数を２に設定すると、許容されるウィスカの長さは５０〔μｍ〕となる。
【００６５】
そして、図５に示される曲線において、ウィスカの長さが５０〔μｍ〕以下となるのは、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．３〔μｍ〕の範囲であることが分かる。なお、実験例２−１〜２−８において、錫ビスマスめっき層５６の厚さは２．０〔μｍ〕であるから、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．３〔μｍ〕であることは、銀めっき層５５の厚さは、錫ビスマスめっき層５６の厚さの１．０〜６０〔％〕であることに対応する。また、実験例２−１〜２−８において、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの割合が３．０〔ｗｔ％〕であるから、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．３〔μｍ〕であることは、錫ビスマスめっき層５６が含むビスマスに対する銀めっき層５５が含む銀の割合が２５〜６０００〔ｗｔ％〕であることに対応する。ここで、下限値は（Ａｇ１００〔％〕×０．０５〔μｍ〕）／（Ｂｉ４〔％〕×５〔μｍ〕）により計算され、上限値は（Ａｇ１００〔％〕×０．３〔μｍ〕）／（Ｂｉ１〔％〕×０．５〔μｍ〕）により計算された結果に基づいている。
【００６６】
このように、実験例２−１〜２−８から、基材５２と該基材５２の上に形成された錫ビスマスめっき層５６との間に形成する銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．３〔μｍ〕、前記銀めっき層５５の厚さが錫ビスマスめっき層５６の厚さの１．０〜６０〔％〕、又は、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスに対する銀めっき層５５における銀の割合が２５〜６０００〔ｗｔ％〕であれば、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析が抑制され、錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長が効果的に抑制され、ウィスカに起因する短絡を防止可能であることが証明された。
【００６７】
このように、本実施の形態において、コネクタは、ハウジングと、ハウジングに装填された端子５１とを有し、端子５１は、金属から成る基材５２と、基材５２上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層として機能する銀めっき層５５と、銀めっき層５５上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層としての錫ビスマスめっき層５６とを備える。
【００６８】
これにより、端子５１がケーブルの導電部材又は基板の導電部材と接触したり、ハウジングに装填されたりして、前記導電部材、ハウジングの壁面等から力を受けた場合であっても、すなわち、外部応力が発生した場合であっても、端子５１の表面におけるウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができ、短絡の発生を防止することができる。その結果、コネクタの安定動作を確保することができ、コネクタの信頼性が向上する。これは、銀めっき層５５によって錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析が抑制されるため、その結果として、錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長が効果的に抑制されるからである。
【００６９】
特に、コネクタを基板に実装する際に行われるはんだリフロー処理によってコネクタが加熱されると、錫ビスマスめっき層５６において錫とビスマスとが分離してビスマスが偏析しやすくなるが、銀めっき層５５が備える偏析抑制層としての機能によって、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析が抑制される。そのため、ビスマスの偏析が主要因であると考えられる錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長が、効果的に抑制される。
【００７０】
また、端子５１は、基材５２と銀めっき層５５との間に形成された下地層としてのニッケル下地めっき層５４を備える。これにより、銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６がより容易に、かつ、確実に形成される。
【００７１】
さらに、銀めっき層５５の厚さは０．０５〜０．３〔μｍ〕である。また、銀めっき層５５の厚さは錫ビスマスめっき層５６の厚さの１．０〜６０〔％〕である。さらに、錫ビスマスめっき層５６が含むビスマスに対する銀めっき層５５が含む銀の割合が２５〜６０００〔ｗｔ％〕である。これにより、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの偏析が抑制され、錫ビスマスめっき層５６におけるウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができる。また、比較的高価な銀の量が微量であるから、端子５１のコストの上昇を抑制することができる。
【００７２】
さらに、コネクタは、金属から成る端子５１の基材５２の表面に銀めっき層５５を形成し、銀めっき層５５上に錫ビスマスめっき層５６を形成し、基材５２の表面に銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６が形成された端子５１をハウジングに装填することによって製造される。したがって、複雑な製造工程を新たに追加することなく、コネクタを容易に製造することができ、コネクタのコストの上昇を抑制することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、説明の都合上、前記端子５１は、ニッケル下地めっき層５４上において、銀めっき層５５と錫ビスマスめっき層５６とがあたかも別々に積層されているように表現されているが、実際には加熱処理後に、銀めっき層５５から錫ビスマスめっき層５６に銀成分が拡散し浸入した形態となっている。つまり、この状態では、銀めっき層５５と錫ビスマスめっき層５６とは、その間に層の境界が存在している代わりに、銀めっき層５５の方が錫ビスマスめっき層５６よりも銀成分の比率が高い構成となっている。
【００７４】
また、本実施の形態における端子５１の表面は、ニッケル下地めっき層５４と銀めっき層５５との間に更にもう１層、錫ビスマスめっき層を設けた層構造を有するものであってもよい。つまり、端子５１は、基材５２から順に、ニッケル下地めっき層５４、当該新たな錫ビスマスめっき層、銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６の順で積層され、銀めっき層５５が２つの錫ビスマスめっき層によって挟込まれた層構造であってもよい。また、ニッケル下地めっき層５４の材質としては、ニッケル（Ｎｉ）のみならず、Ｃｕ、ＳｎＢｉ若しくはＳｎ又はこれらいずれかの組合せを採用することができる。
【００７５】
さらに、本実施の形態では、偏析抑制層としての銀めっき層５５が存在していれば、必ずしもニッケル下地めっき層５４が存在していなくても、ウィスカの発生を抑制する効果を発揮することができる。また、前記端子５１は、そのような新たな錫ビスマスめっき層をニッケル下地めっき層５４の代わりに積層するようにしてもよい。すなわち、端子５１は、基材５２から順に、当該新たな錫ビスマスめっき層、銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６が積層されている。
【００７６】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００７７】
図６は本発明の第２の実施の形態における実験例を示す倍率が５００倍の電子顕微鏡写真、図７は本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面被膜の断面を示す倍率が５０００倍の電子顕微鏡写真、図８は本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面部分の断面を示すビットマップ、図９は本発明の第２の実施の形態におけるコネクタの端子表面被膜の断面を示す模式図である。なお、図６において、（ａ）は実験例２−７、（ｂ）は実験例２−８、図８において、（ａ）は断面全体を示すビットマップ、（ｂ）は錫ビスマスめっき層を示すビットマップ、（ｃ）は銀めっき層を示すビットマップである。
【００７８】
本発明の発明者は、前記第１の実施の形態における実験例２−１〜２−８のサンプルをより詳細に観察した結果、偏析抑制層としての銀めっき層５５の厚さが厚くなると、表面層としての錫ビスマスめっき層５６の表面に凹凸が発生することを発見した。また、前記第１の実施の形態で説明した図３及び４に示されるようなウィスカよりも径の大きなウィスカが発生することも発見した。
【００７９】
図６（ａ）及び（ｂ）には、実験例２−７及び２−８のサンプルと同様のもの、すなわち、銀めっき層５５の厚さが、それぞれ、０．３〔μｍ〕及び０．５〔μｍ〕である端子５１の表面を撮影した５００倍の電子顕微鏡写真が示されている。
【００８０】
つまり、銀めっき層５５の厚さが厚くなると、前記第１の実施の形態で説明した図３及び４に示されるような比較的細いウィスカ、すなわち、小径ウィスカが発生するのみならず、錫ビスマスめっき層５６の表面に微小な凹凸が発生し、その一部が成長して、図６（ａ）及び（ｂ）に示されるような比較的太いウィスカ、すなわち、大径ウィスカとなることが判明した。
【００８１】
小径ウィスカは、「発明が解決しようとする課題」の項でも説明したようなメカニズムで発生して成長するものと考えられるが、大径ウィスカは、小径ウィスカと比較して極めて径が大きく、かつ、複雑な外形を備えているので、別のメカニズムで発生して成長するものと考えられる。
【００８２】
そこで、本実施の形態においては、銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６を含む被膜５３、すなわち、端子５１の表面被膜の内部変化を解析するために、端子５１のコンタクト部の表面被膜の断面を、前記第１の実施の形態で使用したものと同様の走査型電子顕微鏡で観察した。観察の対象は、実験例２−８のサンプルと同様のもの、すなわち、銀めっき層５５の厚さが０．５〔μｍ〕、錫ビスマスめっき層５６の厚さが２．０〔μｍ〕の端子５１の表面部分の断面である。図７には、倍率が５０００倍の電子顕微鏡写真が示されている。図７から、端子５１の表面、すなわち、錫ビスマスめっき層５６の表面には、小さな凸部が発生しているとともに、比較的短い大径ウィスカが発生していることが分かる。
【００８３】
そして、銀めっき層５５及び錫ビスマスめっき層５６の状態を観察するために、電子顕微鏡写真の一部をビットマップ化したものが図８（ａ）に示されている。また、図８（ｂ）には、図８（ａ）のビットマップから錫ビスマスめっき層５６に対応するビットを抽出したビットマップが示され、図８（ｃ）には、図８（ａ）のビットマップから銀めっき層５５に対応するビットを抽出したビットマップが示されている。
【００８４】
図８（ａ）〜（ｃ）から、端子５１の錫ビスマスめっき層５６の表面における凸部及び大径ウィスカは、銀めっき層５５の表面上の凸部に対応した部位に発生していることが分かる。つまり、銀めっき層５５の表面上に凸部が存在すると、該凸部の上方における錫ビスマスめっき層５６の表面が盛上がるようにして、又は、前記凸部の周囲を錫ビスマスめっき層５６が包込むようにして、錫ビスマスめっき層５６の表面における凸部及び大径ウィスカが発生していることが分かる。この状態を図に示すと、図９に示されるようになる。
【００８５】
なお、端子５１の錫ビスマスめっき層５６の表面における凸部及び大径ウィスカは、いずれも、銀めっき層５５の表面上の凸部の上方における錫ビスマスめっき層５６の表面が盛上がることによって、又は、銀めっき層５５の表面上の凸部の周囲を錫ビスマスめっき層５６が包込むことによって形成される点で共通し、その高さ又は長さの点で相違する。つまり、端子５１の錫ビスマスめっき層５６の表面における凸部及び大径ウィスカは、同等の性質のものであって、その寸法が相違するに過ぎないものであるから、ここでは、前記凸部及び大径ウィスカを総称して、大径ウィスカと称することとする。
【００８６】
該大径ウィスカは、偏析抑制層としての銀めっき層５５の表面の凸部に対応した部位に発生するウィスカ、すなわち、銀めっき層５５の表面の凸部に影響されて、又は、対応して発生するウィスカである、と言える。一方、前記第１の実施の形態で説明した図３及び４に示されるような小径ウィスカは、偏析抑制層としての銀めっき層５５の表面に凸部が存在しなくても発生するウィスカ、すなわち、銀めっき層５５の表面の凸部と無関係に発生するウィスカである、と言える。
【００８７】
次に、前記第１の実施の形態における実験例２−１〜２−８と同様のサンプルをより詳細に観察し、各実験例において発生したウィスカを小径ウィスカと大径ウィスカとに識別して長さを測定した結果について説明する。
【００８８】
図１０は本発明の第２の実施の形態における実験例２−１〜２−８の結果を示す図である。
【００８９】
本実施の形態においては、前記第１の実施の形態と同様のサンプルを用意して、前記第１の実施の形態と同様の実験を再度行った。本実施の形態における実験例２−１〜２−８は、前記第１の実施の形態における実験例２−１〜２−８と同様の条件を備えるものであり、サンプル数その他の条件も前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。なお、本実施の形態においては、ウィスカを小径ウィスカと大径ウィスカとに識別して長さを測定した。
【００９０】
これにより、図１０に示されるような実験結果を得ることができた。図１０において、横軸には銀めっき層５５の厚さ〔μｍ〕を採り、縦軸にはウィスカの長さの測定値〔μｍ〕を採った。また、図中の菱形の黒点は各実験例において発生した小径ウィスカのうち最長（最大）のウィスカの長さを示し、図中の実線の曲線は菱形の黒点の各々を結ぶように描いたものである。さらに、図中の正方形の黒点は各実験例において発生した大径ウィスカのうち最長（最大）のウィスカの長さを示し、図中の一点鎖線の曲線は正方形の黒点の各々を結ぶように描いたものである。
【００９１】
図１０に示される実線の曲線から、小径ウィスカの長さは、銀めっき層５５を形成することによって減少し、銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕までの範囲、すなわち錫ビスマスめっき層５６に対する銀めっき層５５の厚さの割合が５〔％〕まででは、銀めっき層５５の厚さを増加させることによって急激に減少することが分かる。また、銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕以上の範囲、すなわち錫ビスマスめっき層５６に対する銀めっき層５５の厚さの割合が５〔％〕以上では、銀めっき層５５の厚さを増加させることによって、小径ウィスカの長さが漸次減少することが分かる。
【００９２】
このことから、錫ビスマスめっき層５６に対する銀めっき層５５の厚さの割合を５〔％〕以上にするよう錫ビスマスめっき層５６の下に銀めっき層５５を形成すると、小径ウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができ、かつ、銀めっき層５５が厚いほど小径ウィスカの発生及び成長を抑制する効果が大きいことが判明した。
【００９３】
これは、錫ビスマスめっき層５６に対して偏析抑制層が厚いほど、偏析抑制層の成分が錫ビスマスめっき層５６へ拡散するため、ビスマスの偏析がより抑制され、小径ウィスカの成長を抑制するためと考えられる。
【００９４】
一方、図１０に示される一点鎖線の曲線から、大径ウィスカの長さは、銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕以上で測定可能な程度に発生し、銀めっき層５５の厚さが０．１〜０．３〔μｍ〕の範囲では、銀めっき層５５の厚さにほぼ比例して大径ウィスカの長さが増加することが分かる。また、銀めっき層５５の厚さが０．３〔μｍ〕以上の範囲でも、増加の程度は減少するものの、銀めっき層５５の厚さが増加するほど大径ウィスカの長さが増加することが分かる。なお、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．１〔μｍ〕の範囲では、正方形の黒点が横軸上に位置する、すなわち、大径ウィスカの長さがゼロであることを示しているが、これは、錫ビスマスめっき層５６の表面に大径ウィスカとしての凸部が存在するものの、その高さ又は長さが微小であって測定不能であることを示している。
【００９５】
このことから、錫ビスマスめっき層５６の下に形成した銀めっき層５５を厚くすると、該銀めっき層５５の表面に凸部が発生しやすく、かつ、該凸部が大きくなりやすくなり、その結果、錫ビスマスめっき層５６の表面において銀めっき層５５の表面上の凸部の上方に形成される大径ウィスカも、発生しやすく、かつ、成長しやすくなると考えられる。
【００９６】
言い換えれば、図１０における銀めっき層５５の厚さが０．１７〔μｍ〕以上の場合、錫ビスマスめっき層５６と銀めっき層５５との厚さの割合に関係なく、大径ウィスカが小径ウィスカを上回って成長すると考えられる。
【００９７】
なお、前記第１の実施の形態で説明した図５に示される曲線は、図１０に示される菱形の黒点及び正方形の黒点のうちの値の大きいものを選択して結んだ曲線であると言える。すなわち、図５に示される曲線は、図１０において銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕以下の範囲では菱形の黒点を選択し、銀めっき層５５の厚さが０．２〔μｍ〕以上の範囲では正方形の黒点を選択して結んだ曲線と、同等のものである。
【００９８】
前記第１の実施の形態で説明したように、許容されるウィスカの長さは５０〔μｍ〕であり、ウィスカの長さが５０〔μｍ〕以下となるのは、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．３〔μｍ〕の範囲である。しかし、銀は比較的高価な材料であるので、コストの観点から、銀めっき層５５の厚さが薄いことが望ましいところ、銀めっき層５５の厚さが０．２〔μｍ〕以上の範囲ではウィスカの長さが増加してしまうのであるから、前記範囲の上限を０．２〔μｍ〕とすることが、より望ましい。また、銀めっき層５５の厚さは錫ビスマスめっき層５６の厚さに対しその割合が大きいほど錫ビスマスめっき層５６への銀の拡散が多く、ウィスカの成長を抑制することができる。本実施の形態では錫ビスマスめっき層５６の厚さが２〔μｍ〕で、銀めっき層５５の厚さが０．０５〔μｍ〕以上が好ましいことから、その割合を２．５〔％〕以上とすることがより望ましい。
【００９９】
同様に、錫ビスマスめっき層５６におけるビスマスの割合が３．０〔ｗｔ％〕であるから、銀めっき層５５の厚さが０．０５〜０．２〔μｍ〕であることは、錫ビスマスめっき層５６が含むビスマスに対する銀めっき層５５が含む銀の割合が２５〜４０００〔ｗｔ％〕であることに対応する。
【０１００】
また、銀めっき層５５が厚いほど小径ウィスカの発生及び成長を抑制することができるのに対し、銀めっき層５５の厚さが増加するほど大径ウィスカの長さが増加するのであるから、銀めっき層５５の厚さは、大径ウィスカが支配的にならない範囲であることが更に望ましい。そして、図１０において、最長の小径ウィスカの長さを示す実線の曲線と最長の大径ウィスカの長さを示す一点鎖線の曲線との交点が、小径ウィスカが支配的な範囲と大径ウィスカが支配的な範囲との境界に対応し、前記交点に対応する銀めっき層５５の厚さは０．１７〔μｍ〕である。
【０１０１】
また、銀めっき層５５の厚さが０．１〔μｍ〕以上、すなわち錫ビスマスめっき層５６の５〔％〕以上で、発生する小径ウィスカの長さが抑えられているのがわかる。してみると、銀めっき層５５の厚さが錫ビスマスめっき層５６の厚さに対し５〔％〕以上できるだけ大きな割合でめっき層が形成され、かつ、銀めっき層の厚みが０．１７〔μｍ〕以下の範囲であることが更に望ましい。
【０１０２】
このように、本実施の形態においては、端子５１の基材５２上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層として機能する銀めっき層５５の厚さの割合と上限を規定することによって、銀めっき層５５上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層としての錫ビスマスめっき層５６の表面におけるウィスカの発生及び成長を効果的に抑制することができる。また、比較的高価な材料である銀の使用量を抑制することによって、コネクタのコストを抑制することができる。
【０１０３】
その他の点の構成及び効果については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、錫ビスマスめっきが施された端子を有するコネクタに適用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
５１ 端子
５２ 基材
５３ 被膜
５４ ニッケル下地めっき層
５５ 銀めっき層
５６ 錫ビスマスめっき層
８０１ めっき被膜
８０２ 錫酸化膜
８０３ 結晶粒子
８０４ ウィスカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタであって、
（ｂ）ハウジングと、
（ｃ）該ハウジングに装填された端子とを有し、
（ｄ）該端子は、金属から成る基材と、該基材上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層と、該偏析抑制層上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層とを備えることを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
前記端子は前記ケーブルの導電部材又は基板の導電部材と接触して電気的に導通する請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
前記偏析抑制層は銀をめっきすることによって形成される請求項１又は２に記載のコネクタ。
【請求項４】
前記表面層の錫ビスマス合金は、錫に対するビスマスの添加量が１．０〜４．０〔ｗｔ％〕である請求項１〜３のいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項５】
前記偏析抑制層の厚さは０．０５〜０．３〔μｍ〕である請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項６】
前記偏析抑制層の厚さは前記表面層の厚さの１．０〜６０〔％〕である請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項７】
前記表面層が含むビスマスに対する前記偏析抑制層が含む銀の割合は２５〜６０００〔ｗｔ％〕である請求項３に記載のコネクタ。
【請求項８】
前記偏析抑制層の厚さは、前記表面層の厚さの２．５〔％〕以上であり、かつ、０．２〔μｍ〕以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項９】
前記偏析抑制層の厚さは、前記表面層の厚さの５〔％〕以上であり、かつ、０．１７〔μｍ〕以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項１０】
（ａ）ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタの製造方法であって、
（ｂ）金属から成る端子の基材の表面にビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層を形成するステップと、
（ｃ）前記偏析抑制層上に錫ビスマス合金から成る表面層を形成するステップと、
（ｄ）前記基材の表面に偏析抑制層及び表面層が形成された端子をハウジングに装填するステップとを有することを特徴とするコネクタの製造方法。
【請求項１】
（ａ）ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタであって、
（ｂ）ハウジングと、
（ｃ）該ハウジングに装填された端子とを有し、
（ｄ）該端子は、金属から成る基材と、該基材上に形成されたビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層と、該偏析抑制層上に形成された錫ビスマス合金から成る表面層とを備えることを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
前記端子は前記ケーブルの導電部材又は基板の導電部材と接触して電気的に導通する請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
前記偏析抑制層は銀をめっきすることによって形成される請求項１又は２に記載のコネクタ。
【請求項４】
前記表面層の錫ビスマス合金は、錫に対するビスマスの添加量が１．０〜４．０〔ｗｔ％〕である請求項１〜３のいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項５】
前記偏析抑制層の厚さは０．０５〜０．３〔μｍ〕である請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項６】
前記偏析抑制層の厚さは前記表面層の厚さの１．０〜６０〔％〕である請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項７】
前記表面層が含むビスマスに対する前記偏析抑制層が含む銀の割合は２５〜６０００〔ｗｔ％〕である請求項３に記載のコネクタ。
【請求項８】
前記偏析抑制層の厚さは、前記表面層の厚さの２．５〔％〕以上であり、かつ、０．２〔μｍ〕以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項９】
前記偏析抑制層の厚さは、前記表面層の厚さの５〔％〕以上であり、かつ、０．１７〔μｍ〕以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコネクタ。
【請求項１０】
（ａ）ケーブル又は基板と電気的に接続されるコネクタの製造方法であって、
（ｂ）金属から成る端子の基材の表面にビスマスの偏析を抑制する偏析抑制層を形成するステップと、
（ｃ）前記偏析抑制層上に錫ビスマス合金から成る表面層を形成するステップと、
（ｄ）前記基材の表面に偏析抑制層及び表面層が形成された端子をハウジングに装填するステップとを有することを特徴とするコネクタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６３０（Ｐ２０１１−１６３０Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１４００（Ｐ２０１０−１１１４００）
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【出願人】（３９００１５２４４）日本モレックス株式会社 (37)
【出願人】（５９４０９８３４０）ニシハラ理工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【出願人】（３９００１５２４４）日本モレックス株式会社 (37)
【出願人】（５９４０９８３４０）ニシハラ理工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]