电子部件 【技术领域】
本发明涉及在表面形成有通过覆盖 Sn 或 Sn 合金而构成的 Sn 镀层的电子部件。背景技术 鉴于由欧洲发起了原则上禁止使用 Pb( 铅 ) 的 RoHS 指令以及对减轻环境负担的 要求， 近年来， 在电子部件中， 作为镀层的材料， 已经替代含有 Pb( 铅 ) 的现有材料， 而使用 了以 Sn( 锡 ) 或 Sn 合金为主要成分的无铅材料。但是， 在电子部件的表面形成覆盖 Sn 或 Sn 合金的 Sn 镀层时， 将产生被称作晶须 (whisker) 的针状结晶， 存在容易诱发电短路的问 题。
另一方面， 通过在电子部件的表面形成镀金层来代替 Sn 镀层， 能够避免产生晶须 的问题。但是， 金的价格昂贵， 因此， 存在导致制造成本上升的问题。因此， 期望开发出抑制 在 Sn 镀层上产生晶须的技术。此外， 在抑制晶须产生的同时， 作为电子部件的性能， 还需要 确保焊料润湿性和导电性。
此外， 在日本特开 2005-109373 号公报和日本特开 2005-314750 号公报中， 公 开了在表面形成有通过覆盖 Sn 或 Sn 合金而构成的 Sn 镀层的电子部件。在日本特开 2005-109373 号公报中公开了如下这样的电子部件 ： 设置有由 Ni( 镍 ) 形成的层和由 Ni-P( 镍磷 ) 合金形成的层作为底镀层， 在由 Ni-P 合金形成的底镀层的表面上设置有作为 焊锡镀层的 Sn 镀层。 此外， 在日本特开 2005-314750 号公报中公开了如下这样的电子部件 ： 设置有由镍形成的底镀层， 该底镀层以 0.01 ～ 3％重量百分比的比例含有从由硼、 硫和铁 构成的组中选择出的元素中的至少一种以上的元素， 并且在该底镀层的表面设置有 Sn 镀 层。
日本特开 2005-109373 号公报和日本特开 2005-314750 号公报所公开的电子部 件均是以抑制晶须的产生为目的的。但是， 连接器用的端子等电子部件大多是在外部的 其他部件在该电子部件表面的 Sn 镀层上进行滑动或加压的状态下来使用的。因此， 由于 对 Sn 镀层作用的外力的影响， 存在容易促进晶须产生的倾向。并且， 即使是像日本特开 2005-109373 号公报和日本特开 2005-314750 号公报所公开的电子部件那样的、 采取了抑 制晶须产生的对策的电子部件， 由于对 Sn 镀层作用的外力的影响， 还是存在容易促进晶须 产生的倾向， 从而期望能够进一步抑制晶须的产生。
发明内容
本发明鉴于上述情况， 目的在于提供一种确保了焊料润湿性和导电性、 即使对 Sn 镀层作用了外力也能够抑制晶须产生的电子部件。
用于达到上述目的的第 1 发明的电子部件在表面形成有镀层， 该电子部件具有 ： 主体部， 其由金属材料形成 ； 底镀层， 其覆盖在所述主体部的表面上 ； 以及 Sn 镀层， 其是通 过在所述底镀层的表面覆盖 Sn 或 Sn 合金而形成的。而且， 第 1 发明的电子部件的特征在 于， 所述底镀层具有通过覆盖 Ni-B 合金而形成的 Ni-B 镀层和通过覆盖 Ni-P 合金而形成的 Ni-P 镀层中的至少任意一种镀层， 所述 Sn 镀层的平均厚度尺寸被设定在 0.2μm 以上且 0.6μm 以下的范围。
根据本发明， 在电子部件的主体部的表面， 形成有包含 Ni-B 镀层和 Ni-P 镀层中的 至少任意一种镀层的底镀层。因此， 通过形成可发挥比较良好的焊料润湿性和导电性的包 含 Ni-B 合金或 Ni-P 合金的底镀层， 能够保证用于确保电子部件的性能所需的充分的镀覆 厚度。此外， 在该底镀层的表面上进一步形成有平均厚度尺寸为 0.2μm 以上且 0.6μm 以 下的 Sn 镀层。因此， 焊料润湿性和导电性非常优异的由 Sn 或 Sn 合金形成的 Sn 镀层以薄 镀覆化 ( 薄化 ) 后的状态， 形成在底镀层的表面。由此， 能够实现焊料润湿性和导电性的进 一步提高， 并且， 通过使 Sn 镀层薄化， 能够抑制晶须的产生。
此外， 在本发明的电子部件中， 通过使 Sn 镀层薄化而降低了 Sn 镀层的变形量， 因 此， 即使产生了外部的其他部件对 Sn 镀层的表面进行加压的状态而对 Sn 镀层作用了外力， 也能够抑制表面的 Sn 镀层中的晶须产生。此外， 即使外部的其他部件在电子部件的表面滑 动， 也能够降低 Sn 镀层的变形量， 因此能够抑制表面的 Sn 镀层中的晶须产生。
此外， 本发明人进行验证后确认到以下情况 ： 根据本发明的电子部件， 通过将 Sn 镀层的平均厚度尺寸设定为 0.2μm 以上， 能够确保充分的焊料润湿性和导电性。并且， 通 过将 Sn 镀层的平均厚度尺寸设定为 0.6μm 以下， 也确认到了上述效果， 即， 即使对 Sn 镀层 作用外力也能够抑制晶须的产生。 由此， 根据本发明， 能够提供一种确保了焊料润湿性和导 电性、 即使对 Sn 镀层作用外力也能够抑制晶须产生的电子部件。 第 2 发明的电子部件是第 1 发明的电子部件， 其特征在于， 该电子部件在与所述 Sn 镀层的表面接触的其他部件对所述 Sn 镀层的表面进行了加压的状态下使用。
根据本发明， 即使在其他部件加压地接触 Sn 镀层表面的状态下使用电子部件， 也 能够抑制 Sn 镀层中的晶须产生。
第 3 发明的电子部件是第 2 发明的电子部件， 其特征在于， 所述其他部件构成为导 体， 所述 Sn 镀层中的与所述其他部件接触的部分构成与所述其他部件电连接的电触点部。
根据本发明， 即使以 Sn 镀层中的被其他部件加压接触的部分构成电触点部的形 式使用电子部件， 也能够抑制 Sn 镀层中的晶须产生。因此， 在电子部件中， 能够抑制因晶须 引发电短路的情况发生。
第 4 发明的电子部件是第 2 发明的电子部件， 其特征在于， 所述其他部件构成为由 绝缘性材料形成的外壳部件， 通过将该电子部件压入到所述外壳部件中， 由此该外壳部件 在所述 Sn 镀层表面上滑动并进行加压。
根据本发明， 即使电子部件被压入由绝缘性材料形成的外壳部件、 以滑动状态和 加压状态对 Sn 镀层作用外力， 也能够抑制 Sn 镀层中的晶须产生。
根据本发明， 能够提供一种确保了焊料润湿性和导电性、 即使对 Sn 镀层作用外力 也能够抑制晶须产生的电子部件。
附图说明
图 1 是示出在连接器上安装了作为本发明的一个实施方式的电子部件的端子的 状态的截面图。
图 2 是示意性放大地示出图 1 所示的端子的表面的一部分截面的示意性放大截面图。 图 3 是示意性放大地示出在用于验证本发明的效果的验证试验中使用的作为试 验片的端子的表面的一部分截面的示意性放大截面图。
图 4 是示出为了验证本发明的效果而进行的验证试验的结果的图， 示出了最长晶 须长度确认试验的结果。
图 5 例示了现有例的进行了最长晶须长度确认试验的端子的电触点部的 Sn 镀层 的表面的 SEM 照片的图像。
图 6 例示了本发明实施例的进行了最长晶须长度确认试验的端子的电触点部的 Sn 镀层的表面的 SEM 照片的图像。
图 7 是示出为了验证本发明的效果而进行的验证试验结果的图， 示出了焊料润湿 性确认试验的结果。
图 8 是示出为了验证本发明的效果而进行的验证试验的结果的图， 示出了导电性 确认试验的结果。
图 9 是示出为了验证本发明的效果而进行的验证试验的结果的图， 示出了导电性 确认试验的结果。
图 10 是示出为了验证本发明的效果而进行的验证试验的结果的图， 示出了导电 性确认试验的结果。
图 11 例示了本发明实施例的进行了回流焊 (reflow) 工序后的端子表面部分的截 面的 SEM 照片的图像。
图 12 例示了本发明实施例的进行了回流焊工序后的端子表面部分的截面的 SEM 照片的图像。
标号说明
1、 3： 端子 ( 电子部件 )
11 ： 主体部
12 ： 底镀层
13 ： Sn 镀层
15 ： Ni-B 镀层
16 ： Ni-P 镀层
具体实施方式
以下， 参照附图来说明用于实施本发明的方式。其中， 在本实施方式的说明中， 以 将本发明应用于构成为连接器用端子的电子部件的情况为例进行说明， 但是， 在该例以外 的其他情况下也能够应用本发明。即， 本发明能够广泛应用于在表面形成有通过覆盖 Sn 或 Sn 合金而构成的 Sn 镀层的电子部件。
图 1 是示出在连接器 100 上安装了构成为本实施方式中的电子部件的连接器用端 子 1 的状态的截面图。连接器 100 例如构成为用于连接扁平电缆 101 的端部的连接器。需 要说明的是， 图 1 示出了与连接器 100 的宽度方向垂直的截面。此外， 在图 1 中， 用截面示 出了连接器 100 中的外壳部件 102 和转动部件 103、 以及与端子 1 电连接的扁平电缆 101， 且示出了端子 1 的外形。如图 1 所示， 连接器 100 构成为具有外壳部件 102、 转动部件 103 以及本实施方式 的端子 ( 电子部件 )1。此外， 在连接器 100 中具有多个端子 1。外壳部件 102 和转动部件 103 由作为绝缘性材料的树脂材料形成。端子 1 的母材 ( 后述的主体部 11) 由金属材料形 成， 例如由磷青铜形成。此外， 如后所述， 在端子 1 的表面上形成有镀层。
在外壳部件 102 中， 形成有分别插入多个端子 1 的多个插入口 102a， 各插入口 102a 形成为与外壳部件 102 的内侧的空间区域 ( 后述的开放区域 102b) 连通。此外， 多个 插入口 102a 是在连接器 100 的宽度方向上串联地并排配置的。并且， 在外壳部件 102 的与 多个插入口 102a 相反的一侧形成了对外部开放的开放区域 102b， 该开放区域 102b 构成配 置扁平电缆 101 的端部的区域。
此外， 配置在开放区域 102b 中的扁平电缆 101 的端部的绝缘覆盖层被剥离掉从而 露出导体， 形成为可与端子 1 电连接的状态。此外， 扁平电缆 101 例如被设为挠性扁平电缆 或挠性印刷电路基板等， 该扁平电缆 101 是通过对平行排列的多个导体一体地进行绝缘覆 盖而形成的。
端子 1 在一个端部， 形成有一对突出片部 (1a、 1b)， 在另一个端部， 通过装配等方 式而安装在未图示的其他设备或基板等上， 其中， 所述一对突出片部 (1a、 1b) 形成为呈两 股状而突出。并且， 端子 1 通过该一对突出片部 (1a、 1b) 而被插入到外壳部件 102 的插入 孔 102a 中。此时， 端子 1 是在被压入到插入口 102a 中的状态下被插入到外壳部件 102 中。 此外， 在端子 1 的一个突出片部 1a 处， 呈突起状地形成有与扁平电缆 101 的端部 上的各个导体电连接的电触点部 1c。 而在端子 1 的另一个突出片部 1b 处， 形成有对后述的 转动部件 103 的各个旋转轴部 103a 的外周以滑动自如的方式进行卡定的卡定凹部 1d。
转动部件 103 被设置为以相对于外壳部件 102 和多个端子 1 转动的方式而操作的 杆状部件， 并且被设置为在对各个端子 1 加压的状态下按压扁平电缆 101 的端部的各个导 体的部件。并且， 该转动部件 103 形成为沿着外壳部件 102 的宽度方向延伸并且局部地覆 盖外壳部件 102 的开放区域 102b。
此外， 转动部件 103 的一个端部侧形成为转动操作用的操作部 103b， 而在另一个 端部侧形成为沿着宽度方向排列配置有多个槽部 103c。 各槽部 103c 构成插入各端子 1 的另 一个突出片部 1b 的前端部分的槽部。并且， 在各槽部 103c 中， 配置有各个旋转轴部 103a， 该旋转轴部 103a 形成为被架在该槽部 103c 的整体中。如前所述， 该各个旋转轴部 103a 的 外周被滑动自如地卡定于端子 1 的另一个突出片部 1b 的卡定凹部 1d 中。由此， 转动部件 103 以如下方式构成 ： 被支撑为在通过各个旋转轴部 103a 卡定于各端子 1 的卡定凹部 1d 中 的状态下， 相对于多个端子 1 转动自如。
在连接器 100 中， 各端子 1 从各插入口 102a 被压入到外壳部件 102 中。 并且， 在多 个端子 1 被完全压入到外壳部件 102 中的状态下， 安装转动部件 103。此时， 转动部件 103 以与外壳部件 102 大致垂直的姿势， 通过各旋转轴部 103a 而被卡定于各端子 1 的卡定凹部 1d 中。通过将各旋转轴部 103a 卡定于各卡定凹部 1d 中， 将转动部件 103 支撑为相对于多 个端子 1 转动自如。
在如上述那样组装了连接器 100 的状态下， 将扁平电缆 101 的端部插入到配置于 开放区域 102b 中的多个端子 1 各自的一对突出片部 (1a、 1b) 之间。此时， 在处于转动部件 103 与外壳部件 102 大致垂直的姿势的状态的连接器 100 中， 扁平电缆 101 的端部被插入到
各一对突出片部 (1a、 1b) 之间。并且， 在插入扁平电缆 101 的端部后对操作部 103b 进行操 作， 由此转动部件 103 能够通过各旋转轴部 103a 在各卡定凹部 1d 中滑动， 从而相对于多个 端子 1 转动。由此， 通过转动部件 103 中被设置为与扁平电缆 101 相对的面的加压面 103d， 使得扁平电缆 101 的端部的各导体按压各端子 1 的电触点部 1c， 从而将各导体与各电触点 部 1c 电连接。并且， 在扁平电缆 101 端部的各导体对各端子 1 的电触点部 1c 进行了加压 的状态下， 将扁平电缆 101 的端部保持在连接器 1 中， 从而将连接器 100 与扁平电缆 101 连 接起来。
接着， 对作为本实施方式的电子部件的端子 1 的表面的镀层结构进行具体说明。 图 2 是示意性放大地示出端子 1 的表面的一部分截面的示意性放大截面图。其中， 在图 2 中， 示出了被压入到外壳部件 102 中的端子 1 在电触点部 1c 处与扁平电缆 101 的导体接触 的部分的示意性放大截面图。如图 2 所示， 端子 1 具有 ： 由金属材料 ( 在本实施方式中为磷 青铜 ) 形成的作为母材的主体部 11、 覆盖主体部 11 的表面的底镀层 12、 以及覆盖底镀层 12 的 Sn 镀层 13。
底镀层 12 构成为具有 ： 覆盖主体部 11 的表面而形成的 Ni 镀层 14、 和进一步覆盖 Ni 镀层 14 的表面而形成的 Ni-B 镀层 15。 Ni 镀层 14 是通过覆盖 Ni( 镍 ) 或 Ni 合金而形成 的， 且是通过电解镀或无电解镀而形成的。 另一方面， Ni-B 镀层 15 是通过覆盖 Ni-B( 镍 - 硼 合金 ) 而形成的， 且是通过无电解镀而形成的。 此外， 在本实施方式中， 作为底镀层 12， 以形成有 Ni 镀层和 Ni-B 镀层 15 的形式 为例进行了说明， 但不限于此。底镀层 12 只要具有 Ni-B 镀层 15、 和通过覆盖 Ni-P 合金 ( 镍 - 磷合金 ) 而形成的 Ni-P 镀层中的至少任意一种镀层即可。
例如， 也可以是如下形式 ： 在底镀层 12 中， 在 Ni 镀层 14 的表面上， 形成 Ni-P 镀层 而不是 Ni-B 镀层 15。此外， 也可以构成不具有 Ni 镀层 14 的形式的底镀层 12。即， 也可以 构成仅形成有 Ni-B 镀层 15 的底镀层 12、 仅形成有 Ni-P 镀层的底镀层 12 等。此外， 也可以 构成具有 Ni-B 镀层 15 和 Ni-P 镀层这两者的底镀层 12。此外， Ni-P 镀层是通过电解镀或 无电解镀而形成的。
此外， 通过在主体部 11 的表面与 Ni-B 镀层 15 之间、 或者在主体部 11 的表面与 Ni-P 镀层之间形成 Ni 镀层 14， 能够实现镀覆材料的低成本化。即， 通过配置 Ni-B 镀层 15 或 Ni-P 镀层作为与后述的 Sn 镀层相邻的镀层、 并且使用较多的 Ni， 由此， 既能削减 Ni-B 合 金或 Ni-P 合金的使用量， 又能形成足够厚的底镀层 12。
Sn 镀层 13 是通过在底镀层 12 的 Ni-B 镀层 15 的表面上覆盖 Sn( 锡 ) 或 Sn 合金 而形成的， 且是通过电解镀或无电解镀形成的。此外， 该 Sn 镀层 13 的厚度尺寸 ( 在图 2 中 为用双端箭头 Tsn 示出的尺寸 ) 的平均值即平均厚度尺寸被设定在 0.2μm 以上且 0.6μm 以下的范围。此外， Sn 镀层 13 的平均厚度尺寸可通过适当设定镀覆条件 ( 例如电解镀中 的电流条件、 镀覆时间条件等 ) 来进行调整。并且， 例如， 根据端子 1 的表面部分的截面的 SEM(Scanning Electron Microscope ： 扫描型电子显微镜 ) 照片的图像计测 Sn 镀层 13 的 厚度尺寸 Tsn。
此外， 如前所述， 端子 1 被用在连接器 100 中。因此， 端子 1 在与 Sn 镀层 13 的表 面接触的作为其他部件的外壳部件 102 或扁平电缆 101 的导体对 Sn 镀层 13 的表面进行了 加压的状态下使用。
并且， 在上述其他部件构成为扁平电缆 101 的导体的情况下， 端子 1 的 Sn 镀层 13 的与其他部件 ( 扁平电缆 101 的导体 ) 接触的部分构成与其他部件电连接的电触点部 1c。 此外， 在上述其他部件构成为外壳部件 102 的情况下， 通过将端子 1 压入到外壳部件 102 中， 由此外壳部件 102 在 Sn 镀层 13 的表面上滑动并进行加压。
接着， 对为了验证本发明的效果而进行的验证试验的结果进行说明。图 3 是示意 性放大地示出验证试验中使用的作为试验片的端子 (1、 2、 3、 4) 的表面的一部分截面的示 意性放大截面图。图 3(a) 是作为本发明第 1 实施例而制作的端子 1 的试验片的表面的一 部分的示意性放大截面图。图 3(b) 是作为第 1 比较例而制作的端子 2 的试验片的表面的 一部分的示意性放大截面图。图 3(c) 是作为本发明第 2 实施例而制作的端子 3 的试验片 的表面的一部分的示意性放大截面图。图 3(d) 是作为第 2 比较例而制作的端子 4 的试验 片的表面的一部分的示意性放大截面图。
在图 3(a) 中示出了示意性放大截面图的第 1 实施例的端子 1 的制作中， 在形成为 端子 1 的形状的主体部 11 上， 通过电解镀形成 Ni 镀层 14， 进而通过无电解镀在其表面上 形成 Ni-B 镀层 15， 从而形成了底镀层 12。接着， 在该底镀层 12 的表面上通过电解镀形成 了薄的 Sn 镀层 13。此外， 在第 1 实施例中， 制作多个端子 1， 并针对这多个端子 1， 根据 SEM 照片的图像， 确认到 Sn 镀层 13 的平均厚度被设定在 0.2 ～ 0.6μm 的范围。此外， 对于在 图 3(b) 中示出了示意性放大截面图的第 1 比较例的端子 2， 制作了如下形式的端子 ： 在主 体部 11 的表面仅形成 Ni 镀层 14 和 Ni-B 镀层 15， 而未形成 Sn 镀层 13。该第 1 比较例的 端子 2 也是被制作出了多个。 在图 3(c) 中示出了示意性放大截面图的第 2 实施例的端子 3 的制作中， 在形成为 与端子 1 相同形状的主体部 11 上， 通过电解镀形成 Ni 镀层 14， 进而利用无电解镀在其表 面上形成通过覆盖 Ni-P 合金而形成的 Ni-P 镀层 16， 从而形成了底镀层 12。接着， 在该底 镀层 12 的表面上通过电解镀形成了薄的 Sn 镀层 13。此外， 在第 2 实施例中， 制作了多个 端子 3， 并针对这多个端子 3， 根据 SEM 照片的图像， 确认到 Sn 镀层 13 的平均厚度被设定为 0.2 ～ 0.6μm 的范围。此外， 对于在图 3(d) 中示出了示意性放大截面图的第 2 比较例的端 子 4， 制作了如下形式的端子 ： 在主体部 11 的表面仅形成 Ni 镀层 14 和 Ni-P 镀层 16， 而未 形成 Sn 镀层 13。该第 2 比较例的端子 4 也是被制作出了多个。
此外， 在验证试验中， 如后所述， 进行了在图 4 中示出试验结果的最长晶须长度确 认试验、 在图 7 中示出试验结果的焊料润湿性确认试验、 以及在图 8 至图 10 中示出试验结 果的导电性确认试验。以下， 对这些试验结果进行说明。
图 4 示出了针对第 1 实施例的端子 1、 第 1 比较例的端子 2、 第 2 实施例的端子 3 和 第 2 比较例的端子 4 实施最长晶须长度确认试验后的结果。在最长晶须长度确认试验中， 进行了如下试验， 即： 对有外力作用于第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 的 Sn 镀层 13 时抑制 从 Sn 镀层 13 产生晶须的效果进行验证。此外， 在该试验中， 还同时确认了有外力作用于第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4) 中的最外层即 Ni-B 镀层 15 或 Ni-P 镀层 16 时的晶须产生状 况。
在最长晶须长度确认试验中， 首先， 针对第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 以及第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4)， 以与实际使用情况相同的使用形式， 将这些端子分别用作与被 压入外壳部件 102 中而与扁平电缆 101 的端部的导体电连接的端子， 之后确认了晶须产生
状况。在晶须产生状况的确认中， 针对在加压状态下与扁平电缆 101 的导体接触而通电的 电触点部进行了基于 SEM 的观察。然后， 针对第 1 实施例、 第 2 实施例、 第 1 比较例和第 2 比较例， 确认了通过基于该 SEM 的电触点部表面的观察而被确认产生的晶须中长度最长的 晶须 ( 最长晶须 ) 的长度。
此外， 在上述最长晶须长度确认试验中， 假定将各个端子 (1、 2、 3、 4) 用于装配用 途， 制作了进行回流焊工序后的试验片 ( 端子 )， 在该回流焊工序中， 使试验片经过回流焊 炉 ( 在基板上通过焊膏进行载置装配时所使用的炉 )。并且， 对于这样进行了回流焊工序 的试验片， 实际上没有被装配于基板上， 而是使试验片单独通过了回流焊炉。此外， 针对第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 以及第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4)， 分别制作了多个 (120 个 ) 试验片， 并确认了最长晶须的长度。
并且， 还制作了与现有例对应的端子， 除了第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 以及第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4) 以外， 还针对现有例的端子 ( 以下称作 “端子 C” ) 进行了最长 晶须长度确认试验。此外， 现有例的端子 C 是通过对主体部 11 的表面直接覆盖厚的 Sn 镀 层而形成的， 作为未进行回流焊工序的试验片而制成。 而且， 针对现有例的端子 C， 也以与实 际使用情况相同的使用形式， 将该端子 C 用作与被压入外壳部件 102 而与扁平电缆 101 的 端部的导体电连接的端子， 之后确认晶须的产生状况， 并进行了最长晶须长度确认试验。
如图 4 的最长晶须长度确认试验的试验结果所示， 在现有例的端子 C 中产生了 500μm 长度的晶须。 但是， 对于第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3)， 即使是最长的晶须长度， 也 仅产生了 10μm 到 15μm 左右长度的晶须。因此， 确认到了以下情况 ： 对于第 1 和第 2 实施 例的端子 (1、 3) 而言， 即使对 Sn 镀层 13 作用了外力， 也能够抑制晶须的产生。另一方面， 对于第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4)， 由于在表面上未覆盖形成 Sn 镀层 13， 因此未确认到 10μm 以上长度的晶须产生。此外， 在此次试验中， 在现有例的端子 C 中确认到的晶须长度 为 500μm， 然而， 通常众所周知的是， 在与上述现有例的端子 C 同样形成的端子中， 所产生 的晶须的长度为 1 ～ 2mm 左右。
这里， 针对上述试验片中第 1 实施例的端子 1 和现有例的端子 C 的电触点部的 Sn 镀层的表面的 SEM 照片的图像进行说明。图 5 例示了现有例的端子 C 的电触点部的 Sn 镀 层的表面的 SEM 照片的图像。此外， 图 6 例示了第 1 实施例的未进行回流焊工序的状态下 的端子 1 的 Sn 镀层 13 的表面的 SEM 照片的图像。此外， 针对在图 6 中示出了表面的 SEM 照片的图像的端子 1， 也以与实际使用情况相同的使用形式， 将该端子 1 用作与被压入外壳 部件 102 而与扁平电缆 101 的端部的导体电连接的端子， 之后确认了晶须的产生状况。
如图 5 的 SEM 图像所示， 在现有例的端子 C 中， 产生了 500μm 左右长度的较长地延 伸的晶须。与此相对， 如图 6 的 SEM 图像所示， 在第 1 实施例的端子 1 中， 处于基本上观察 不到晶须产生的状态。此外， 如图 6 中用虚线围起示出的那样， 在第 1 实施例的端子 1 中， 能够确认到以下状态 ： 由于是薄薄地形成 Sn 镀层 13， 因此 Sn 镀层 13 的变形量小， Sn 镀层 13 中的被削除的金属量非常少。由此确认到 ： 即使产生了外部的其他部件对 Sn 镀层 13 的 表面进行加压的状态而对 Sn 镀层 13 作用了外力， 也能够抑制表面的 Sn 镀层 13 中的晶须 产生。
图 7 是示出对第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 以及第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4) 实施了焊料润湿性确认试验后的结果的图。在该焊料润湿性确认试验中， 针对第 1 和第2 实施例的端子 (1、 3) 以及第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4)， 使用加压蒸煮测试仪 ( 电子部 件的耐湿评价的加速寿命试验机 ) 在温度 105℃、 湿度 100％、 处理时间 8 小时的条件下进 行处理， 之后进行了利用弧面状沾锡 (Meniscograph) 的焊料润湿性确认试验。并且， 基于 过零时间 (zero cross time)( 秒 ) 对焊料润湿性进行了评价。
这里， 所测定的过零时间为如下时间 ： 从作为试验片的端子的端部被浸渍到焊膏 中起， 到由焊料对端子作用的力一时经过正负零的瞬间为止的时间。即， 关于过零时间， 将 作为试验片的端子的端部浸渍到焊膏中， 通过加热使焊膏溶剂分离而开始产生润湿现象， 发生了溶剂成分的溶解及与其相伴的产生浮力的现象和产生润湿的现象， 进而发生了锡粉 的溶解及与其伴随的产生浮力的现象和产生润湿的现象， 对于以上过程， 所计测的过零时 间为以上过程中到由焊料对端子作用的力一时经过正负零的瞬间为止的时间。
此外， 在上述焊料润湿性确认试验中， 作为焊料， 使用了 Sn-3Ag-0.5Cu。 并且， 在该 焊料润湿性确认试验中， 将端子浸渍到焊膏中的浸渍深度设定为 0.2mm， 能够确保充分的焊 料润湿性的过零时间的要求水平为 3 秒以下， 因此， 将从端子被浸渍到焊膏起到提起端子 为止的时间即浸渍时间设定为 3 秒。即， 如果能够在作为浸渍时间的 3 秒以内计测到过零 时间， 则能够确保充分的焊料润湿性。 此外， 在上述焊料润湿性确认试验中， 针对第 1 实施例的端子 1( 在图 7 中用 “Ni-B+Sn” 表示试验结果 )、 第 1 比较例的端子 2( 在图 7 中用 “Ni-B” 表示试验结果 )、 第2 实施例的端子 3( 在图 7 中用 “Ni-P+Sn” 表示试验结果 )、 第 2 比较例的端子 4( 在图 7 中用 “Ni-P” 表示试验结果 )， 分别制成了多个 (24 个 ) 试验片而进行了过零时间计测。并且， 关 于该计测结果， 利用平均值、 最大值和最小值进行了评价。此外， 在图 7 中， 用空白图案表示 平均值结果， 用细点图案的阴影表示最大值结果， 用斜线图案的阴影表示最小值结果。
如图 7 的焊料润湿性确认试验结果所示， 对于第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4) 均 确认到如下情况 ： 对于平均值、 最大值和最小值， 都未能在浸渍时间的 3 秒期间内计测到过 零时间， 从而不能充分确保焊料润湿性。与此相对， 对于第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 均 确认到如下情况 ： 过零时间的平均值、 最大值和最小值均为 3 秒以下， 从而能够确保充分的 焊料润湿性。
图 8 至图 10 是示出对第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 以及第 1 和第 2 比较例的 端子 (2、 4) 实施了导电性确认试验后的结果的图。在图 8 至图 10 中示出结果的导电性确 认试验中， 针对第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 以及第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4)， 在回 流焊炉中将它们安装于基板上， 之后分别进行后述的预定试验， 并测定了因进行该预定试 验而引起的电阻上升值 (mΩ)。此外， 针对第 1 实施例的端子 1( 在图 8 中用 “Ni-B+Sn” 表 示试验结果 )、 第 1 比较例的端子 2( 在图 8 中用 “Ni-B” 表示试验结果 )、 第 2 实施例的端 子 3( 在图 8 中用 “Ni-P+Sn” 表示试验结果 )、 第 2 比较例的端子 4( 在图 8 中用 “Ni-P” 表 示试验结果 )， 分别制作了与各试验条件对应的多个 (24 个 ) 试验片 ( 即， 按照每个试验条 件分别制作 24 个端子 ) 并进行了电阻上升值的测定。然后， 针对该测定结果， 利用各试验 条件中的电阻上升值的最大值即最大电阻上升值 (mΩ) 进行了评价。
在图 8 中示出结果的导电性确认试验中， 进行了重复实施插拔作业的试验， 在所 述插拔作业中 ： 在处于被压入到外壳部件 102 中的状态的端子的一对突出片部之间插入扁 平电缆 101 的端部， 对转动部件 103 进行操作而使端子与扁平电缆 101 的端部的导体连接，
之后， 对转动部件 103 进行操作而拔出扁平电缆 101。 然后， 在重复实施 10 次插拔作业的条 件 ( 插拔 10 次 )、 重复实施 30 次插拔作业的条件 ( 插拔 30 次 )、 重复实施 50 次插拔作业 的条件 (50 次 ) 这三个条件下进行试验， 在各试验后测定电阻上升值而对上述最大电阻上 升值 (mΩ) 进行了评价。此外， 在图 8 中， 用空白图案表示上述插拔 10 次的结果， 用细点图 案的阴影表示上述插拔 30 次的结果， 用斜线图案的阴影表示上述插拔 50 次的结果。
作为即使重复上述插拔作业也能够确保良好导电性的水平， 通常要求在重复 30 次插拔作业后的状态下电阻上升值为 20mΩ 以下。与此相对， 如图 8 的导电性试验结果所 示， 对于第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 以及第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4) 均确认到以 下情况 ： 在插拔作业为 10 次、 30 次和 50 次中的任意一种情况下， 都能够确保最大电阻上升 值为 3mΩ 以下这样良好的水平。并且， 对于第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 确认到以下情 况： 即使是承担了比所要求的水平 ( 插拔作业为 30 次的条件 ) 更严格更苛刻的条件 ( 插拔 作业为 50 次的条件 ) 的试验， 也能够维持良好的导电性。
在图 9 和图 10 中示出结果的导电性确认试验中， 针对第 1 实施例的端子 1( 在图 9 和图 10 中用 “Ni-B+Sn” 表示试验结果 )、 第 1 比较例的端子 2( 在图 9 和图 10 中用 “Ni-B” 表示试验结果 )、 第 2 实施例的端子 3( 在图 9 和图 10 中用 “Ni-P+Sn” 表示试验结果 )、 第2 比较例的端子 4( 在图 9 和图 10 中用 “Ni-P” 表示试验结果 )， 分别进行了热冲击试验、 湿度 试验、 高温试验以及硫化氢气体试验。并且， 在各试验 ( 热冲击试验、 湿度试验、 高温试验、 硫化氢气体试验 ) 后， 分别测定了进行各试验后的各试验片的电阻上升值而对最大电阻上 升值 (mΩ) 进行了评价。此外， 在图 9 和图 10 中， 用空白图案表示热冲击试验的结果， 用细 点图案的阴影表示湿度试验的结果， 用斜线图案的阴影表示高温试验的结果， 用网格图案 的阴影表示硫化氢气体试验的结果。
在图 9 中示出结果的导电性确认试验的热冲击试验中， 将试验片置于如下环境 中： 在 500 小时的期间重复 500 次使温度在 -55 ℃到 85 ℃的范围内变化的热循环 ( 对 于 -55℃的温度设定 30 分钟的期间、 对于 85℃的温度设定 30 分钟的期间这一温度模式的 热循环 )。 另一方面， 在图 10 中示出结果的导电性确认试验的热冲击试验中， 将试验片置于 如下环境中 ： 在 1000 小时的期间， 重复 1000 次使温度以与上述相同的温度模式在 -55℃到 85℃的范围内变化的热循环。 此外， 作为确认端子的导电性所要求的热冲击试验的水平， 通 常设定如下条件 ： 将试验片置于在 25 小时的期间重复 25 次上述温度范围的热循环的环境 中。但是， 在此次试验中， 以更严格更苛刻的条件进行了试验。
在 图 9 中 示 出 结 果 的 导 电 性 确 认 试 验 的 湿 度 试 验 中， 将试验片置于温度为 40℃ ±2℃且湿度为 90％～ 95％的环境中 500 小时。另一方面， 在图 10 中示出结果的导电 性确认试验的湿度试验中， 将试验片置于温度为 40℃ ±2℃且湿度为 90％～ 95％的环境中 1000 小时。此外， 作为确认端子的导电性所要求的湿度试验的水平， 通常设定如下条件 ： 将 试验片置于上述温度和湿度的环境中 240 小时。但是， 在此次试验中以更严格更苛刻的条 件进行了试验。
在 图 9 中 示 出 结 果 的 导 电 性 确 认 试 验 的 高 温 试 验 中， 将试验片置于温度为 85℃ ±2℃的环境中 500 小时。另一方面， 在图 10 中示出结果的导电性确认试验的高温试 验中， 将试验片置于温度为 85℃ ±2℃的环境中 1000 小时。此外， 作为确认端子的导电性 所要求的高温试验的水平， 通常设定如下条件 ： 将试验片置于上述温度环境中 250 小时。 但是， 在此次试验中以更严格更苛刻的条件进行了试验。
在图 9 中示出结果的导电性确认试验的硫化氢气体试验中， 将试验片置于硫化氢 浓度为 3ppm±1ppm、 温度为 40℃ ±2℃、 湿度为 80％ ±5％的环境中 500 小时。另一方面， 在图 10 中示出结果的导电性确认试验的硫化氢气体试验中， 将试验片置于硫化氢浓度为 3ppm±1ppm、 温度为 40℃ ±2℃、 湿度为 80％ ±5％的环境中 1000 小时。此外， 作为确认端 子的导电性所要求的硫化氢气体试验的水平， 通常设定如下条件 ： 将试验片置于上述温度 环境中 96 小时。但是， 在此次试验中以更严格更苛刻的条件进行了试验。
作为即使进行了上述各个试验 ( 热冲击试验、 湿度试验、 高温试验、 硫化氢气体试 验 ) 也能够确保良好导电性的水平， 通常要求电阻上升值为 20mΩ 以下。但是， 如图 9 的导 电性试验结果所示， 对于第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4) 确认到以下情况 ： 在一部分试验中 最大电阻上升值超过了 20mΩ， 随环境不同有时难以得到良好的导电性。与此相对， 对于第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 均确认到以下情况 ： 在各个试验 ( 热冲击试验、 湿度试验、 高 温试验、 硫化氢气体试验 ) 的试验时间为 500 小时的条件下， 都能够确保最大电阻上升值为 4mΩ 以下这样良好的水平。
此外， 如图 10 的导电性试验结果所示， 对于第 1 和第 2 比较例的端子 (2、 4) 确认 到以下情况 ： 在一半试验中最大电阻上升值超过了 20mΩ， 随环境不同有时难以得到良好 的导电性。与此相对， 对于第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3) 均确认到以下情况 ： 在各个试验 ( 热冲击试验、 湿度试验、 高温试验、 硫化氢气体试验 ) 的试验时间为 1000 小时的条件下， 都 能够确保最大电阻上升值为 17mΩ 以下这样良好的水平。 并且， 能够确认到以下情况 ： 对于 第 1 和第 2 实施例的端子 (1、 3)， 即使是实施了比所要求的水平更严格更苛刻的条件的各个 试验 ( 热冲击试验、 湿度试验、 高温试验、 硫化氢气体试验 )， 也能够维持良好的导电性。
这里， 还对进行回流焊工序后的状态下的 Sn 镀层 13 的状态的确认结果进行说明。 图 11 例示了第 1 实施例的进行了回流焊工序的端子 1 的表面部分的截面的 SEM 照片的图 像。此外， 图 12 例示了第 2 实施例的进行了回流焊工序的端子 3 的表面部分的截面的 SEM 照片的图像。
如图 11 所示， 在进行了回流焊工序后的端子 1 中， 在构成主体部 11 的磷青铜层的 上层形成有构成 Ni 镀层 14 的 Ni 层， 进一步在其上层形成有构成 Ni-B 镀层 15 的 Ni-B 合 金层。并且， 在 Ni-B 合金层的上层， 形成有 Ni-B 合金与 Sn 的合金层。但是， 在 Ni-B 合金 与 Sn 的合金层的上层， 成为残留了构成 Sn 镀层 13 的 Sn 层的状态， 只是比进行回流焊工序 前要薄。由此， 即使进行了回流焊工序， 对于第 1 实施例的端子 1 而言， 也能够保留焊料润 湿性和导电性非常优异的 Sn 镀层 13。此外， 在 Sn 镀层 13 的表面上附着有在回流焊工序中 产生的碳。
此外， 如图 12 所示， 在进行了回流焊工序后的端子 3 中， 在构成主体部 11 的磷青 铜层的上层形成有构成 Ni 镀层 14 的 Ni 层， 进一步在其上层形成有构成 Ni-P 镀层 16 的 Ni-P 合金层。并且， 在 Ni-P 合金层的上层， 形成有 Ni-P 合金与 Sn 的合金层。但是， 在 Ni-P 合金与 Sn 的合金层的上层， 成为残留有构成 Sn 镀层 13 的 Sn 层的状态， 只是比进行回流焊 工序前要薄。由此， 即使进行了回流焊工序， 对于第 2 实施例的端子 3 而言， 也能够保留焊 料润湿性和导电性非常优异的 Sn 镀层 13。此外， 在 Sn 镀层 13 的表面上附着有在回流焊工 序中产生的碳。根据以上所说明的本实施方式的端子 (1、 3)， 在主体部 11 的表面上， 形成有包含 Ni-B 镀层 15 和 Ni-P 镀层 16 中的至少任意一种镀层的底镀层 12。因此， 通过形成可发挥 比较良好的焊料润湿性和导电性的包含 Ni-B 合金或 Ni-P 合金的底镀层 12， 能够保证用于 确保电子部件的端子 (1、 3) 的性能所需的充分的镀覆厚度。此外， 在该底镀层 12 的表面上 进一步形成有平均厚度尺寸为 0.2μm 以上且 0.6μm 以下的 Sn 镀层 13。因此， 焊料润湿性 和导电性非常优异的由 Sn 或 Sn 合金形成的 Sn 镀层 13 以薄镀覆化 ( 薄化 ) 后的状态， 形 成在底镀层 12 的表面。由此， 能够实现焊料润湿性和导电性的进一步提高， 并且通过使 Sn 镀层 13 薄化， 能够抑制晶须的产生。
此外， 对于本实施方式的端子 (1、 3)， 通过使 Sn 镀层 13 薄化而降低了 Sn 镀层 13 的变形量， 因此， 即使产生了外部的其他部件对 Sn 镀层 13 的表面进行加压的状态而对 Sn 镀层 13 作用了外力， 也能够抑制表面的 Sn 镀层 13 中的晶须产生。此外， 即使外部的其他 部件在端子 (1、 3) 的表面滑动， 也能够降低 Sn 镀层 13 的变形量， 因此能够抑制表面的 Sn 镀层 13 中的晶须产生。
此外， 在本发明人进行验证后确认到以下情况 ： 根据作为本实施方式的电子部件 的端子 (1、 3)， 通过将 Sn 镀层 13 的平均厚度尺寸设定为 0.2μm 以上， 能够确保充分的焊料 润湿性和导电性。并且， 通过将 Sn 镀层 13 的平均厚度尺寸设定为 0.6μm 以下， 也能够确 认到上述效果， 即， 即使对 Sn 镀层 13 作用了外力也能够抑制晶须产生。由此， 根据本实施 方式， 能够提供确保了焊料润湿性和导电性、 即使对 Sn 镀层 13 作用外力也能够抑制晶须产 生的作为电子部件的端子 (1、 3)。
此外， 根据本实施方式， 即使在扁平电缆 101 的导体或外壳部件 102 那样的其他部 件加压地接触 Sn 镀层 13 表面的状态下使用端子 (1、 3)， 也能够抑制 Sn 镀层 13 中的晶须产 生。
此外， 根据本实施方式， 即使以 Sn 镀层 13 中的被其他部件 ( 扁平电缆 101 的导 体 ) 加压地接触的部分构成电触点部的形式使用端子 (1、 3)， 也能够抑制 Sn 镀层 13 中的晶 须产生。因此， 在作为电子部件的端子 (1、 3) 中， 能够抑制因晶须引发电短路的情况发生。 而且， 对于与扁平电缆 101 连接的设置于连接器 100 中的端子 (1、 3)， 能够抑制在相邻的端 子 (1、 3) 彼此之间产生短路。
此外， 根据本实施方式， 即使作为电子部件的端子 (1、 3) 被压入到由绝缘性材料 形成的外壳部件 102 中、 且以滑动状态和加压状态对 Sn 镀层 13 作用外力， 也能够抑制 Sn 镀层 13 中的晶须产生。
以上对本发明的实施方式进行了说明， 但本发明不限于上述实施方式， 可在权利 要求所记载的范围内进行各种变更。例如， 也可以按如下方式进行变更来实施。
(1) 在上述实施方式中， 以将本发明应用于构成为端子的电子部件的情况为例进 行了说明， 但是在端子以外的其他情况下也能够应用本发明。 即， 只要是在表面形成有通过 覆盖 Sn 或 Sn 合金而构成的 Sn 镀层的电子部件， 即可广泛应用本发明。此外， 在将本发明 应用于构成为端子的电子部件的情况下， 也不限于上述实施方式中例示的端子的形式， 可 以进行各种变更来实施。 例如， 可以将本发明应用于针状端子、 插槽状端子等各种形式的端 子。
(2) 也可以实施如下的电子部件 ： 该电子部件除了在主体部表面进行覆盖而形成了具有 Ni-B 镀层和 Ni-P 镀层中的至少任意一种镀层的底镀层和 Sn 镀层以外， 还在 Sn 镀 层的表面形成有防锈剂的层 ( 防锈剂层 )。防锈剂层是通过在电子部件的 Sn 镀层表面涂 覆防锈剂、 或者将电子部件浸渍到防锈剂液体中等方式而形成的。根据这种具有防锈剂层 的电子部件， 能够进一步提高焊料润湿性。即， 形成在 Sn 镀层表面的防锈剂层构成起到耐 水效果的有机膜和起到耐热效果的无机膜， 能够防止生成会引起焊料润湿性劣化的氧化膜 ( 隔断氧 )。由此， 能够实现焊料润湿性的进一步提高。
产业上的可利用性
本发明能够广泛应用于在表面形成有通过覆盖 Sn 或 Sn 合金而构成的 Sn 镀层的 电子部件。