CN109716470A - 电接点、连接器以及电接点的制造方法 - Google Patents
电接点、连接器以及电接点的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109716470A CN109716470A CN201780057693.XA CN201780057693A CN109716470A CN 109716470 A CN109716470 A CN 109716470A CN 201780057693 A CN201780057693 A CN 201780057693A CN 109716470 A CN109716470 A CN 109716470A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electric contact
- carbon material
- layer
- graphene
- individual layers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
- C01B32/186—Preparation by chemical vapour deposition [CVD]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
- C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
- H01H1/021—Composite material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
- H01H1/04—Co-operating contacts of different material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
- H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
- H01H11/041—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by bonding of a contact marking face to a contact body portion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
- H01H1/021—Composite material
- H01H1/027—Composite material containing carbon particles or fibres
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
- H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
- H01H11/041—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by bonding of a contact marking face to a contact body portion
- H01H2011/046—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by bonding of a contact marking face to a contact body portion by plating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Contacts (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
Abstract
本发明所涉及的电接点是使用在包含电阻率为1.59×10‑8Ωm以上且9.00×10‑7Ωm以下的金属材料的基材上具有包含碳材料的层的电接点材料来制作而成的电接点,其特征在于,上述碳材料是石墨烯单层体或者层叠有多个该石墨烯单层体而成的石墨烯层叠体。包含上述碳材料的层的厚度优选为1.0mm以下。上述金属材料优选为从由银、铜、金、铝、镍、锡和它们的合金以及不锈钢组成的组中选择。
Description
技术领域
本发明涉及电接点、连接器以及电接点的制造方法。
背景技术
在汽车中,为了使复杂的系统安全地发挥功能,需要线束具有较高的接触可靠性。而且,汽车的线束用连接器中,随着小型化或轻量化,需要根据导通机制来提高接触可靠性。
然而,连接器的电接点的接触面很多情况下是利用铜或铜合金等金属来形成、或者利用在上述金属上设置的锡或锡合金的镀层来形成。这些情况下,当在接触面生成铜的氧化物膜时,导通因该氧化物膜而被阻碍,接触可靠性降低。需要说明的是,对于生成有氧化物膜的电接点,需要施加较大的接触力破坏氧化物膜,使金属表面彼此接触。
该氧化物膜导致的接触可靠性降低不限于汽车的线束用连接器中的电接点,在各种电气设备中使用的连接器、开关、继电器等对电路进行开闭的装置所具备的电接点中也是个问题。
与此相对,已知在上述接触面上形成贵金属的镀层,抑制氧化物膜的生成。例如,在专利文献1中公开了一种电接点的端子构造,其具备:基板;复合材料层,该复合材料层设置在该基板上,并使碳聚合物系材料作为增强材料而分散在由金或者金合金构成的母材中;以及金膜或金合金膜,该金膜或金合金膜将该复合材料膜层的至少一部分覆盖。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-204651号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
然而,由于贵金属价格较高,若形成贵金属的镀层,会存在电接点的生产成本变高的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种接触可靠性高且抑制了生产成本的电接点。
用于解决问题的技术手段
本发明所涉及的电接点是使用在包含电阻率为1.59×10-8Ωm以上且9.00×10-7Ωm以下的金属材料的基材上具有包含碳材料的层的电接点材料来制作而成的电接点,其特征在于,上述碳材料是石墨烯单层体或者层叠有多个该石墨烯单层体而成的石墨烯层叠体。
发明效果
本发明所涉及的电接点的接触可靠性高,并且抑制了生产成本。
附图说明
图1是表面波等离子体CVD装置的示意图。
图2是示出制造例1的具有包含石墨烯单层体的层的铜箔的光学显微镜图像的图。
图3是示出制造例1的具有包含石墨烯单层体的层的铜箔的负载电阻值的图。
图4是示出对制造例1的具有包含石墨烯单层体的层的铜箔进行氧化处理后的负载电阻值的图。
图5是示出比较制造例1的铜箔的光学显微镜图像的图。
图6是示出比较制造例1的铜箔的负载电阻值的图。
图7是示出针对比较制造例1的铜箔进行氧化处理后的负载电阻值的图。
图8是示出制造例2的具有包含石墨烯单层体的层的铜基板的外观的图。
图9是示出制造例2的具有包含石墨烯单层体的层的铜基板的光学显微镜图像的图。
图10是针对制造例2的具有包含石墨烯单层体的层的铜基板,示出拉曼光谱的图。
图11是示出制造例3的具有包含石墨烯层叠体的层的镍基板的外观的图。
图12是示出制造例3的具有包含石墨烯单层体的层的镍基板的光学显微镜图像的图。
图13是针对制造例3的具有包含石墨烯层叠体的层的镍基板,示出拉曼光谱的图。
图14是针对制造例3的具有包含石墨烯层叠体的层的镍基板,示出负载电阻值的图。
符号说明
1 CVD装置
10 放电室
12 气体供给部
14 等离子体产生部
16 加热器
18 辊
具体实施方式
<电接点材料>
本发明所使用的电接点材料在包含金属材料的基材上具有包含碳材料的层。在本说明书中,也将包含碳材料的层称为碳材料层。
[基材]
基材包含电阻率为1.59×10-8Ωm以上且9.00×10-7Ωm以下的金属材料。当金属材料的电阻率处于上述范围时,能够适当地用作电接点。需要说明的是,电阻率是在20℃时的值。
作为金属材料,只要电阻率在上述范围内,则没有特别限制,例如可以列举:银(电阻率:1.59×10-8Ωm)、铜(电阻率:1.68×10-8Ωm)、金(电阻率:2.21×10-8Ωm)、铝(电阻率:2.65×10-8Ωm)、镍(电阻率:6.99×10-8Ωm)、锡(电阻率:1.09×10-7Ωm)以及它们的合金。
上述合金可以是将2种以上的从由银、铜、金、铝、镍以及锡组成的组中选出的金属元素M1组合而成的合金,也可以是将1种或2种以上的金属元素M1与1种或2种以上的除金属元素M1以外的金属元素M2组合而成的合金,这些合金也可以还包含非金属元素。需要说明的是,上述合金在合金中通常含有共计50质量%以上的金属元素M1。
作为上述合金,具体地可以列举铜合金,更具体地可以列举:JIS C2600、JIS 2700等铜与锌的合金(电阻率通常为5×10-8Ωm以上且7×10-8Ωm以下)、JIS C1020、JIS 1100等铜与锡的合金。
作为金属材料,也可以适当地使用奥氏体不锈钢(例如SUS304、SUS316)等不锈钢。需要说明的是,此处示例的合金的电阻率通常处于上述范围内。
在这些材料中,从用作线束用连接器的观点来说,适合使用铜、铜合金、铝、铝合金、不锈钢,更适合使用铜、铜合金。
基材的形状和大小只要能够制作期望的电接点,则没有特别限制。基材的厚度例如在0.15mm以上且3.0mm以下。
[碳材料层]
在上述电接点材料中,在基材上设置有碳材料层,从而在使用该电接点材料制作电接点的情况下,能够抑制在基材上生成金属氧化物膜。因此,在本发明的电接点中,能够实现优良的接触可靠性,而不会阻碍导通。另外,与利用贵金属的镀层来抑制生成金属氧化物膜的现有电接点相比,本发明的电接点能够以低成本制造。而且,在本发明的电接点中,通过使用在基材上设置有碳材料层的电接点材料,从而能够实现低摩擦。
构成含有碳材料的层的碳材料是石墨烯单层体或多个该石墨烯单层体层叠而成的石墨烯层叠体。
石墨烯单层体是片状物质,具有由sp2键合的碳原子构成的平面的六边形晶格结构。
石墨烯层叠体是多个(即2层以上)上述石墨烯单层体层叠而成的层叠体。在本说明书中,在石墨烯层叠体中也包括多个上述石墨烯单层体层叠而构成的石墨。
碳材料层的厚度为0.335nm以上。需要说明的是,该下限值与石墨烯单层体时的1个碳原子的厚度相对应。
另外,为了能够发挥作为电接点的优良的导通以及接触可靠性,碳材料层的厚度优选为0.335nm以上且1.0mm以下。需要说明的是,该厚度的碳材料层包括:石墨烯单层体;和石墨烯层叠体,该石墨烯层叠体为从层叠2层石墨烯单层体而成的层叠体到层叠多个石墨烯单层体而成的层叠体(一般被称为石墨的层叠体)。
在石墨烯单层体的情况下,碳材料层的厚度能够利用原子力显微镜(AFM)来测量。另一方面,在多层化并且变厚的情况下,碳材料层的厚度可以利用激光轮廓仪来测量。需要说明的是,在层叠了多个石墨烯单层体的情况下,如果层叠数(厚度)少,也可以利用原子力显微镜(AFM)来测量。
另外,在基材上形成有包含石墨烯单层体的层的状况以及形成有包含层叠了通常2层以上石墨烯单层体而成的层叠体(例如一般被称为多层石墨烯的层叠体)的层的状况,能够通过例如测量拉曼光谱来确认。
具体地,在拉曼光谱中,在观测到G带(1585cm-1附近)和2D带(2700cm-1附近)的情况下,能够认定为构成基材上的层的碳材料是石墨烯单层体或者上述层叠体。而且,根据2D带的位置及形状和2D带与G带的强度比,能够确认构成基材上的层的碳材料是否为石墨烯单层体或者是层叠有几层石墨烯单层体而成的层叠体(参照A.C.Ferrari,J.C.Meyer,V.Scardaci,C.Casiraghi,M.Lazzeri,F.Mauri,S.Piscanec,D.Jiang,K.S.Novoselov,S.Roth and A.K.Geim,Phys Rev.Lett.97,187401(2006),A.C,Ferrari,Solid StateCommun.143,47(2007),和L.M.Malard,M.A.Pimenta,G.Dresselhaus andM.S.Dresselhaus,Phys.Rep.473,51(2009))。更具体而言,通过比较G带以及2D带的峰值的关系,可以知道基材上存在的石墨烯的层叠数。通常,将G带的峰值<2D带的峰值的情况判断为单层,将G带的峰值=2D带的峰值的情况判断为2层,将G带的峰值>2D带的峰值的情况判定为3层以上。
在能够抑制生成金属氧化物膜的范围内,碳材料层也可以含有上述碳材料以外的其他物质。
然而,碳材料层优选不含金属粒子。不含金属粒子的碳材料层的抑制生成氧化物膜的效果好,能够发挥作为电接点的优良的导通以及接触可靠性。进一步地,碳材料层更优选仅由上述的碳材料构成。这种的碳材料层的抑制生成氧化物膜的效果更好,能够发挥作为电接点的更优良的导通以及接触可靠性。
另外,在上述电接点材料中,也可以在基材与碳材料层之间设置镀层等中间层。
作为形成中间层的材料,只要是通常用于电接点的材料,则没有特别限制,可以列举:镍、钴、铜、锡、它们的合金(例如锡和铅的合金)等。另外,也可以层叠多个中间层。中间层的厚度通常为0.01μm以上且10μm以下。
然而,优选在基材上直接层叠有碳材料层。这种电接点材料抑制在制作电接点时生成氧化物膜的效果好,并且发挥优良的导通以及接触可靠性。
本发明所使用的电接点材料的形状没有特别限制,只要是作为用于得到期望的电接点的原料而优选的形状即可。作为电接点材料的形状,具体而言,可以列举:箔、板、棒、线、管、条和变形条。
另外,碳材料层不需要覆盖基材的全部表面,碳材料层在基材上可以连续地存在,也可以不连续地存在。
<电接点以及连接器>
本发明的电接点是使用上述电接点材料制造成的电接点。换言之,本发明的电接点是包含上述电接点材料的电接点。
在电接点中,优选接触面(导通中使用的面)的至少一部分被碳材料层覆盖。由此,抑制了氧化物膜的生成,提高了接触可靠性。
然而,优选为整个接触面被碳材料层覆盖。由此,能够进一步抑制氧化物膜的生成,并且进一步提高接触可靠性。
电接点的形状没有特别限制,可以根据用途而适当地决定。
另外,在本发明的电接点中,由于通过使用在基材上设置有碳材料层的电接点材料来提高接触可靠性,所以即使是复杂形状的电接点,也能够得到上述效果。
上述电接点不限于用于汽车的线束用连接器,也适用于各种电气设备用连接器。也就是说,本发明的连接器具有上述电接点。而且,在连接器之外,上述电接点也适用于开关、继电器等开闭电路的装置。另外,对于汽车的线束用连接器,在发动机室中使用的连接器很有可能在高温下暴露在挥发性的气体等中。本发明的电接点即使在被用在发动机室中使用的连接器的情况下,也能够抑制氧化物膜的生成,且能够提高接触可靠性。
<电接点的制造方法>
本发明的电接点的制造方法包括:制作在包含电阻率为1.59×10-8Ωm以上且9.00×10-7Ωm以下的金属材料的基材上具有包含碳材料的层的电接点材料的工序;以及对得到的电接点材料进行加工以制造电接点的工序,上述碳材料是石墨烯单层体或者层叠有多个该石墨烯单层体而成的石墨烯层叠体。
制作电接点材料的工序具体而言包括在包含电阻率为1.59×10-8Ωm以上且9.00×10-7Ωm以下的金属材料的基材上层叠包含碳材料的层的碳材料层层叠工序。
作为层叠碳材料层的方法,只要能够在基材上层叠上述的碳材料层,则没有特别限制,但是在碳材料层较薄的情况下,可以列举CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)法。作为CVD法,可以列举:热CVD法、微波表面波等离子体CVD法。根据微波表面波等离子体CVD法,能够低温且高效地形成大面积的碳材料层。
另外,作为层叠碳材料层的方法,在碳材料层有一定厚度的情况下(例如层叠超过三层石墨烯单层体的情况下),可以列举将预先制作的碳材料层转印到基材的转印方法。
以下,对于碳材料层层叠工序,以使用微波表面波等离子体CVD法的情况为例进行说明。图1示出在微波表面波等离子体CVD法中使用的CVD装置的一例。
CVD装置1至少具有:放电室10、气体供给部12、等离子体产生部14以及加热器16。
首先,将构成电接点材料的基材的金属材料的辊18配置在放电室10内的试样台(未图示)上,并且将放电室10的压力设置为例如10-4Pa以上且10-2Pa以下。接着,从气体供给部12向放电室10内供给包含原料气体即甲烷、惰性气体即氩气以及添加气体即氢气的混合气体,并将放电室10的压力设置为例如10Pa以下,优选设置为2Pa以上且5Pa以下。在供给该混合气体的同时,向等离子体产生部14供给微波(电功率:例如1kW以上且5kW以下),从而在放电室10内产生表面波等离子体。由此,在辊18上沉积石墨烯18。也就是说,在辊18上层叠包含碳材料即石墨烯单层体或者石墨烯层叠体的层。
在上述碳材料层层叠工序中,一边卷绕辊18一边层叠碳材料层,从而使辊18在试样台上例如停留30秒以上且180秒以下,换言之,沉积时间例如为30秒以上且180秒以下。
另外,在上述碳材料层层叠工序中,使用加热器16将试样台上的辊18的温度控制在300℃以上且400℃以下。上述温度可以利用预先设置在放电室10内的热电偶来测量。
另外,在上述碳材料层层叠工序中,被供给的气体也可以是除上述混合气体以外的气体。
被供给的气体中,只要至少含有含碳的原料气体即可,可以是仅含有原料气体。作为原料气体,除甲烷气体外,还可以列举:乙烯气体、乙炔气体、乙醇气体、丙酮气体、甲醇气体。原料气体可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
被供给的气体也可以如上述那样是包含惰性气体的混合气体。作为惰性气体除了氩气之外,还可以列举氦气、氖气。惰性气体可以单独使用,也可以2种以上组合使用。惰性气体有使低温下的等离子体稳定、均匀的作用。
而且,被供给的气体也可以如上述那样是包含氢气等添加气体的混合气体。添加气体有使碳材料层均匀的作用。
在上述的微波表面波等离子体CVD法中,构成电接点材料的基材的金属材料也可以是上述的辊18以外的形状。例如,也可以是不形成为辊的板。换言之,上述碳材料层层叠工序可以是像上述那样连续式的,也可以是分批式的。
需要说明的是,在电接点材料具有中间层的情况下,在上述碳材料层层叠工序中,只要使用预先设置有中间层的基材来代替上述基材即可。
另外,制作电接点材料的工序也可以包含对基材进行预处理的预处理工序,上述碳材料层层叠工序也可以是在预处理后的基材上层叠包含碳材料的层的碳材料层层叠工序。具体而言,预处理工序例如是利用包含氩气等惰性气体和氢气的预处理气体等离子体对辊18的表面进行清洁的工序。由此,能够层叠在作为电接点时可以发挥优良的导通以及接触可靠性的碳材料层。
这样,虽然在基材上形成碳材料层,但碳材料层的厚度以及石墨烯的层叠数可以通过适当设定沉积时间、基材的温度、供给的气体的构成或量、基材的种类等来调整。例如,在使用甲烷气体作为原料气体的情况下,由于碳向基板的固溶量不同,如果使用铜的基材,则能够形成石墨烯单层体,如果使用镍的基材,则能够形成石墨烯层叠体。
需要说明的是,本发明的电接点以及连接器等装置可以将上述的电接点材料适当加工而制造。
[实施例]
[制造例1]电接点材料的制造
使用图1所示的CVD装置1利用微波表面波等离子体CVD法,在铜箔辊上层叠包含石墨烯单层体的层。
首先,在放电室10的试样台上配置铜箔辊18,并进行预处理工序。具体地,利用氩气和氢气的预处理气体等离子体来清洁试样台上的铜箔表面,以5Pa进行20分钟。
接着,进行碳材料层层叠工序。具体地,将放电室10的压力设置为10-3Pa。接着,从气体供给部12向放电室10供给包含甲烷气体、氩气以及氢气的混合气体(甲烷/氩气/氢气=30/20/10SCCM(标准:0℃/1atm,cc/min),并将放电室10的压力设置为3Pa。在供给该混合气体的同时,向等离子体产生部14供给微波(功率:4.5kW),以产生表面波等离子体。由此,使石墨烯在铜箔辊18上沉积,层叠包含石墨烯单层体的层。另外,在上述沉积时,利用加热器16来控制试样台上的铜箔的温度。需要说明的是,利用预先设置在放电室10内的热电偶来测量铜箔的温度。
在碳材料层层叠工序中,在沉积了一定时间的石墨烯后,卷绕铜箔辊18,以使得未层叠碳材料层的铜箔被配置在试样台上。
进而,对新配置在试样台上的铜箔进行预处理工序以及碳材料层层叠工序。重复预处理工序、碳材料层层叠工序以及卷绕的步骤,得到层叠有碳材料层的铜箔辊18。
[参考制造例1]石墨
准备厚度1.0mm的石墨烯层叠体(石墨)。
[比较制造例1]
准备不进行制造例1中说明的碳材料层层叠工序,而仅进行了预处理工序的铜箔辊。
<评价>
[基于光学显微镜的观察]
针对制造例1的电接点材料以及比较制造例1的铜箔,得到光学显微镜图像。具体地,以10~100倍的倍率进行观察。图2以及图5分别示出所得到的图像。
[碳材料层的厚度以及碳材料的认定]
对于制造例1的电接点材料,碳材料层的厚度使用原子力显微镜(AFM)装置来测量。在制造例1的电接点材料中,碳材料层的厚度为0.335nm。
另外,针对制造例1的电接点材料,使用拉曼光谱装置(XploRa、(株)崛场制作所制,激发波长:638nm,束斑尺寸:1μm)来得到拉曼光谱。通过观察G带(1585cm-1附近)以及2D带(2700cm-1附近),能够认定材料层是包含石墨烯单层体的层。
根据2D带的位置及强度和2D带与G带的强度比,能够确认在制造例1中形成有石墨烯单层体。
对于制造例1的电接点材料,能够认定形成有石墨烯单层体,所以可以认为碳材料层的厚度为0.335nm。这样,根据拉曼光谱估算的制造例1的电接点材料的碳材料层的厚度与使用原子力显微镜(AFM)装置的测量结果相同。
[负载电阻测量]
首先,针对制造例1的电接点材料以及比较制造例1的铜箔进行负载电阻测量。在该测量中,使用在场发射扫描电子显微镜(Fe-SEM)装置(S-4300,(株)日立高科技制)的试样室内组装有能够利用纳米级尺度来调整压入长度的纳米压痕操纵器的装置。
具体地,将试样(5mm见方)放入试样室中,并使用将尖端曲率半径加工成5μm的钨探针进行按入试验。一边用扫描型电子显微镜(加速电压:5kV,检测器:2次电子检测器)观察,一边同时测量钨探针的按入深度、接触负载、接触电阻。需要说明的是,钨探针每次向试样按入100nm。另外,接触负载利用应变计来求得,接触电阻利用四端子检测法(日置电机(株)制,电阻计3541)来求得。
图3以及图6分别示出负载电阻的测量结果。
接着,对制造例1的电接点材料以及比较制造例1的铜箔进行氧化加速试验。具体地,在大气压下,将试样在已加热到180℃的空气中暴露16小时。
针对氧化加速试验后的试样,再次进行上述那样的负载电阻测量。图4以及图7分别示出负载电阻的测量结果。
如图3以及图6所示,制造例1的电接点材料以及比较制造例1的铜箔,在施加一定程度的负载时,电阻值大幅减少。由此可以认为,制造例1的电接点材料与铜箔同样地,在作为电接点时表现出了优良的导通。
如图7所示,对于氧化加速试验后的比较制造例1的铜箔,施加荷载后的电阻值的减小量变小。可以认为,通过氧化加速试验,在铜箔表面形成有氧化物层,阻碍了导通。
与之相对,如图4那样,对于氧化加速试验后的制造例1的电接点材料,当施加一定程度的负载时,电阻值大幅减小。比较图4和图3,电阻值减少量的变化较小。由此可知,对于制造例1的电接点材料,由于碳材料层抑制了氧化物膜的生成,所以即使在氧化加速试验后,也表现出优良的导通。
[导通确认]
对参考制造例1的石墨烯层叠体,利用二端子检测法进行电阻测量,进行导通确认。结果是0.1Ω以下,能够确认表现导通。因此,将参考制造例1的石墨烯层叠体用作碳材料层的电接点也能够抑制氧化物膜的生成,并且能够发挥优良的导通以及接触可靠性。
[制造例2]电接点材料的制造
利用使用了加热器的热CVD法,在铜基板(宽10mm、长10mm、厚1mm)上层叠包含石墨烯单层体的层。
[制造例3]电接点材料的制造
利用使用了加热器的热CVD法,在镍基板(宽10mm、长10mm、厚1mm)上层叠包含石墨烯叠体的层。
[评价]
[外观观察以及利用光学显微镜进行的观察]
针对制造例2以及制造例3的电接点材料,进行外观观察。图8及图11分别示出得到的外观照片。另外,针对制造例2以及制造例3的电接点材料,得到光学显微镜图像。具体地,以500倍的倍率进行观察。图9以及图12分别示出得到的图像。
[碳材料的认定]
针对制造例2以及制造例3的电接点材料,使用拉曼光谱装置(LabRAM HR,(株)崛场制作所制,激发波长:488nm,束斑尺寸:1μm)来得到拉曼光谱。图10及图13分别示出得到的拉曼光谱。对于制造例1的电接点材料,对2D带(1585cm-1)的峰值与G带(2700cm-1)的峰值进行比较,则2D带的峰值>G带的峰值。由此,能够确认形成有石墨烯单层体。对于制造例3的电接点材料,对2D带的峰值和G带的峰值进行比较,则2D带的峰值小于G带的峰值,因此,可以确认形成有石墨烯层叠体。此处,峰值意味着进行了背景校正后的峰值强度。需要说明的是,在制造例2、3的电接点材料的测量中,在使用了在制造例1的电接点材料的测量中使用的拉曼光谱装置的情况下,也可以认为,能够得到与图10及图13所示的拉曼光谱同样的结果。而且,在制造例1的电接点材料的测量中,在使用了在制造例2、3的电接点的测量中使用的拉曼光谱装置的情况下,也能够认定碳材料层是包含石墨烯单层体的层。
需要说明的是,对于制造例3的电接点材料,根据基于TEM的截面测量结果,确认了碳材料层的厚度约为100nm,层叠有约300层石墨烯单层体。
[负载电阻测量]
针对制造例3的电接点材料,与制造例1的情况同样地进行负载电阻测量。图14示出负载电阻的测量结果。制造例3的镍基板在施加一定程度的负载时,电阻值大幅减少。由此,可以认为,制造例3的电接点材料与比较制造例1的铜箔同样地,在作为电接点时,表现出优良的导通。
需要说明的是,在进行了氧化加速试验的情况下,对于制造例3的电接点材料,与制造例1的情况同样地,在施加一定程度的负载时,电阻值会大幅减少。换言之,对于制造例3的电接点材料,可以认为,与制造例1的情况同样地,碳材料层抑制了氧化物膜的生成,即使在氧化加速试验后,也表现出优良的导通。
Claims (5)
1.一种电接点,是使用电接点材料制作成的电接点,所述电接点材料在包含电阻率为1.59×10-8Ωm以上且9.00×10-7Ωm以下的金属材料的基板上具有包含碳材料的层,所述电接点的特征在于,
所述碳材料是石墨烯单层体或者层叠有多个该石墨烯单层体而成的石墨烯层叠体。
2.如权利要求1所述的电接点,其中,
包含所述碳材料的层的厚度为1.0mm以下。
3.如权利要求1或2所述的电接点,其中,
所述金属材料从由银、铜、金、铝、镍、锡和它们的合金以及不锈钢组成的组中选择。
4.一种连接器,其特点在于,
具有权利要求1~3中任一项所述的电接点。
5.一种电接点的制造方法,其特征在于,
所述电接点的制造方法含括:
在包含电阻率为1.59×10-8Ωm以上且9.00×10-7Ωm以下的金属材料的基板上制作包含碳材料的层的电接点材料的工序;以及
对得到的电接点材料进行加工,以制造电接点的工序,
所述碳材料是石墨烯单层体或者层叠有多个该石墨烯单层体而成的石墨烯层叠体。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016-184601 | 2016-09-21 | ||
JP2016184601 | 2016-09-21 | ||
JP2017176627A JP2018056119A (ja) | 2016-09-21 | 2017-09-14 | 電気接点、コネクタおよび電気接点の製造方法 |
JP2017-176627 | 2017-09-14 | ||
PCT/JP2017/033721 WO2018056260A1 (ja) | 2016-09-21 | 2017-09-19 | 電気接点、コネクタおよび電気接点の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109716470A true CN109716470A (zh) | 2019-05-03 |
Family
ID=61834301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780057693.XA Pending CN109716470A (zh) | 2016-09-21 | 2017-09-19 | 电接点、连接器以及电接点的制造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190210879A1 (zh) |
JP (1) | JP2018056119A (zh) |
CN (1) | CN109716470A (zh) |
DE (1) | DE112017004743T5 (zh) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180330842A1 (en) * | 2017-05-15 | 2018-11-15 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Layered metal-graphene-metal laminate structure |
JP2020087617A (ja) | 2018-11-21 | 2020-06-04 | 矢崎総業株式会社 | 電気接続部品の製造方法 |
JP2021018865A (ja) * | 2019-07-18 | 2021-02-15 | 矢崎総業株式会社 | 接続端子、雄端子及び雌端子 |
JP2021018864A (ja) * | 2019-07-18 | 2021-02-15 | 矢崎総業株式会社 | 接続端子、雄端子及び雌端子 |
JP7373162B2 (ja) * | 2019-11-01 | 2023-11-02 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | コネクタ及びその製造方法 |
JP7364481B2 (ja) | 2020-01-27 | 2023-10-18 | 矢崎総業株式会社 | コネクタ及びコネクタ対 |
JP7488050B2 (ja) | 2020-01-27 | 2024-05-21 | 矢崎総業株式会社 | コネクタ及び機械部品 |
CN111441047B (zh) * | 2020-04-01 | 2021-12-28 | 陕西科技大学 | 一种石墨烯/金属基复合触头材料及其制备方法和应用 |
KR102602055B1 (ko) * | 2021-05-14 | 2023-11-15 | 서울대학교산학협력단 | 금속-그래핀 복합체 |
CN113481461A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-10-08 | 陕西科技大学 | 激光在等离子体合金化触头表面原位生长石墨烯的方法 |
DE102021130188A1 (de) | 2021-11-18 | 2023-05-25 | Te Connectivity Germany Gmbh | Verfahren zur oberflächenbehandlung eines elektrischen kontaktlements und kontaktelement |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0875820A (ja) * | 1994-09-06 | 1996-03-22 | Advantest Corp | グラファイトを蒸着したコンタクトピン及びこれを用いたicソケットピン |
CN102892919A (zh) * | 2010-03-17 | 2013-01-23 | 独立行政法人产业技术总合研究所 | 透明导电性碳膜的制造方法及透明导电性碳膜 |
CN104271501A (zh) * | 2012-05-01 | 2015-01-07 | 泰科电子公司 | 用于提高耐腐蚀性的方法和在电连接器中的应用 |
CN104495829A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-08 | 南京航空航天大学 | 一种在低温衬底上制备石墨烯薄膜的方法 |
WO2016090755A1 (zh) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | 福达合金材料股份有限公司 | 一种石墨烯增强的复合铜基触点材料及其制备工艺 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011204651A (ja) | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Sony Corp | 電気接点の端子構造およびこれを備えた有接点スイッチ |
-
2017
- 2017-09-14 JP JP2017176627A patent/JP2018056119A/ja not_active Abandoned
- 2017-09-19 CN CN201780057693.XA patent/CN109716470A/zh active Pending
- 2017-09-19 DE DE112017004743.9T patent/DE112017004743T5/de not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-03-18 US US16/356,104 patent/US20190210879A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0875820A (ja) * | 1994-09-06 | 1996-03-22 | Advantest Corp | グラファイトを蒸着したコンタクトピン及びこれを用いたicソケットピン |
CN102892919A (zh) * | 2010-03-17 | 2013-01-23 | 独立行政法人产业技术总合研究所 | 透明导电性碳膜的制造方法及透明导电性碳膜 |
CN104271501A (zh) * | 2012-05-01 | 2015-01-07 | 泰科电子公司 | 用于提高耐腐蚀性的方法和在电连接器中的应用 |
WO2016090755A1 (zh) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | 福达合金材料股份有限公司 | 一种石墨烯增强的复合铜基触点材料及其制备工艺 |
CN104495829A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-08 | 南京航空航天大学 | 一种在低温衬底上制备石墨烯薄膜的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20190210879A1 (en) | 2019-07-11 |
JP2018056119A (ja) | 2018-04-05 |
DE112017004743T5 (de) | 2019-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109716470A (zh) | 电接点、连接器以及电接点的制造方法 | |
Yi et al. | Carbon-based coatings for metallic bipolar plates used in proton exchange membrane fuel cells | |
JP6650971B2 (ja) | 燃料電池用セパレータ材及びその製造方法 | |
US10826078B2 (en) | Solution based nanostructured carbon materials (NCM) coatings on bipolar plates in fuel cells | |
Chu et al. | Effects of La0. 67Sr0. 33MnO3 protective coating on SOFC interconnect by plasma-sputtering | |
Lee et al. | Highly dense Mn-Co spinel coating for protection of metallic interconnect of solid oxide fuel cells | |
CN103380525B (zh) | 燃料电池隔板 | |
Lu et al. | Synthesis and characterization of conductive ceramic MAX-phase coatings for metal bipolar plates in simulated PEMFC environments | |
Lee et al. | Nanocomposite-carbon coated at low-temperature: a new coating material for metallic bipolar plates of polymer electrolyte membrane fuel cells | |
JP5968857B2 (ja) | チタン製燃料電池セパレータの製造方法 | |
JP2011162877A (ja) | グラフィンロールトロールコーティング装置及びこれを用いたグラフィンロールトロールコーティング方法 | |
WO2014163038A1 (ja) | 導電部を有しケイ素を含有する非晶質炭素膜を備える構造体及びその製造方法 | |
KR101631838B1 (ko) | 도전물 피복 알루미늄재와 그 제조 방법 | |
JP5445991B2 (ja) | ナノフレーク状金属複合材料、その製造方法および表面増強ラマン散乱活性基板 | |
CN109088081A (zh) | 燃料电池间隔件用材料及其制造方法 | |
Heidary et al. | Study on the behavior of atomic layer deposition coatings on a nickel substrate at high temperature | |
Song et al. | Boron and nitrogen co-doping of diamond-like carbon film for transparent conductive films | |
Ruammaitree et al. | Improvement in corrosion resistance of stainless steel foil by graphene coating using thermal chemical vapor deposition | |
US20100239854A1 (en) | Metallic material coated with carbon film | |
KR101344216B1 (ko) | 그래핀을 이용한 고분자전해질 연료전지의 분리판 및 이의 제조방법 | |
Gai et al. | Promising cermets of TiN-Ni for intermediate temperature solid oxide fuel cell interconnects application | |
WO2018056260A1 (ja) | 電気接点、コネクタおよび電気接点の製造方法 | |
JP2018193282A (ja) | 酸化グラフェン構造物、及びその製造方法 | |
Huang et al. | Characterization of Fe–Cr alloy metallic interconnects coated with LSMO using the aerosol deposition process | |
Lin et al. | Investigation of carbon nanotube growth on multimetal layers for advanced interconnect applications in microelectronic devices |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190503 |