JP2002260762A - 高分子フィルムによって保護された電気コネクタの接点およびその製造方法 - Google Patents

高分子フィルムによって保護された電気コネクタの接点およびその製造方法

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JP2002260762A JP2002058912A JP2002058912A JP2002260762A JP 2002260762 A JP2002260762 A JP 2002260762A JP 2002058912 A JP2002058912 A JP 2002058912A JP 2002058912 A JP2002058912 A JP 2002058912A JP 2002260762 A JP2002260762 A JP 2002260762A
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ボワスル ジャック
Joseph Delhalle
デルアレ ジョセフ
Gerard Lecayon
ルケイヨン ジェラール
Pascal Viel
ビエル パスカル
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Souriau et Cie
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気コネクターの接点を被覆する新規な材料
を提供することを目的とする。 【解決手段】 厚さ５乃至５００ナノメートルの均質で
付着性のある有機重合体のフィルムで被覆された金属基
材からなる接点（３，７）で接触抵抗は１０オーム以下
である。その重合体のフィルムはアクリロニトリルのよ
うな単量体の電気重合によって付着させられることがで
き、ついでその電気伝導度を改善し、１０オームを越え
ない接触抵抗を得るために、熱処理または照射に曝され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報処理、航空
学、遠隔通信、および人体の中に埋め込まれる装置など
様々な分野において利用することができる電気コネクタ
の接点に関する。より正確には、本発明は、そのような
コネクタの接点の腐蝕に対する保護に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電気コネクタの接点は、低い接
触電気抵抗、摩擦および腐蝕に対する優れた振舞を得る
のに必要な質を持った、金のような貴金属で作られる。
【０００３】この金は、一般に、拡散の障壁の役割を果
すニッケルの下層の上に付着させられる。しかしながら
金の価格は原価を著しく押し上げる。
【０００４】したがって、金を他の金属で置き換えるた
めにいくつかの研究が行われてきた。そして、時として
は錫と鉛の合金またはパラジウムとニッケルの合金が使
用される。
【０００５】しかしながら、これらの解決方法のいずれ
も完全な満足を与えていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は正に、
接点上の金を置き換えるために、新規な材料を利用する
電気コネクタを提供することである。本発明の他の一つ
の目的は電気コネクタのための接点の表面を腐蝕に対し
て保護するための方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、その使
用される材料は、通常は電気絶縁体であるが、接触抵抗
を希望の値に維持することを可能にするのに十分な電気
伝導度をそれに与えるために、本発明によって適当な処
理によって変質させられている、非常に薄い有機重合体
である。
【０００８】本発明によれば、得られる電気接点は高々
１０オームの接触抵抗を持っており、５乃至５００ナノ
メートルの厚さの均質で付着性を有する有機重合体のフ
ィルムで覆われた金属基材を含んでいる。
【０００９】接触抵抗は、好ましくは、５乃至２０ミリ
オームである。
【００１０】接点の金属基材と重合体フィルムの間に
は、好ましくは２乃至１０マイクロメータの厚さを有す
る金属の下層を挿入する。使用できる金属は、例えば、
パラジウム、鉄、コバルト、および好ましくはニッケル
である。
【００１１】コネクタの接点の本体は、一般には、銅を
基剤とする金属基材、例えば、銅、あるいは少なくとも
５０％の銅を含む銅合金、例えば真鍮、青銅、銅ニッケ
ルおよび僅かに合金化された銅などで作られる。
【００１２】例えば銅を含む金属で作られたこの基材は
先づ、成可く延性のあるニッケルの下層で覆われること
ができ、その上に、電気絶縁性の重合体から形成され
た、非常に薄い（厚さ５乃至５００ナノメートル）有機
重合体で、適当な処理により十分導電性を与えられたも
のからなるフィルムが付着させられる。
【００１３】使用可能な有機重合体は熱処理または照射
によって環状および／または不飽和構造を有する重合体
に変換することができる重合体である。
【００１４】そのような重合体の例として、ポリアクリ
ロニトリル、ポリビニルピリジンおよびポリペンタフル
オロスチレンを挙げることができる。
【００１５】本発明による電気コネクタのための接点の
表面を腐蝕に対して保護するための方法は、下記の相連
続する工程を含んでいる。
【００１６】a) 陰分極の下での電気重合化により薄い
有機重合体のフィルムをその表面に付着させる。b) そ
の重合体のフィルムを熱処理または放射に曝らして、電
気コネクタの接触抵抗が１０オームを越えないような電
気伝導度を与える。
【００１７】その方法は、好ましくは接点の表面に、例
えばニッケルの厚さ２乃至１０マイクロメータの金属の
下層と付着する予備工程を含んでいる。
【００１８】その層は電気化学的な方法で付着させるの
が有利である。この付着方法は、特にニッケルの場合に
優れた性質を持った下層を与えるからである。その上、
電解による付着方法は工業的規模で広く利用されている
古典的な方法である。
【００１９】本発明の方法の第１の工程においては、接
点の表面に直接に、あるいは中間の金属下層の上のいず
れかに、その接点を陰極として利用した陰分極の下での
電気重合により、有機重合体の薄いフィルムを付着させ
る。一般に、形成された重合体を溶さず、例えば過塩素
酸テトラアクリル・アンモニウムのような電解質支持体
を含む適当な有機溶媒の中の、例えばアクリロニトリル
のような単量体の溶液を使用する。単量体の濃度は、例
えば１０-1mol ／リットルから１０mol ／リットルまで
の広い範囲で変化することができる。ある場合には、有
機溶媒でなく純粋の単量体を電解質支持体の溶媒として
使用することさえも可能である。電解質支持体の濃度も
また単量体の濃度以下に留りながら広い範囲内で変化す
ることができる。電気重合を行なうために適当な電位、
特に電気重合しようとする単量体によって決まる電位を
陰極に印加する。ニッケル上でアクリロニトリルを重合
させる場合には、この電位は−２．４Ｖ／Ａｇ−Ａｇ+
以下の負電位でなければならない。本発明で利用するこ
とができる電気重合法は、ヨーロッパ特許公開明細書第
００３８２４４号に詳しく記載されている。この第１の
工程において、付着させられる重合体はポリアクリロニ
トリル、ポリビニルピリジンまたはポリペンタフルオロ
スチレンであることができる。
【００２０】この方法の第２の工程b)においては、電気
重合によって付着した重合体のフィルムに、腐蝕および
摩擦抵抗を防せぐ性質を劣化させることなしに電気伝導
度を増大させることを可能にする適当な処理をほどこ
す。
【００２１】この処理は、付着させられた薄い重合体の
フィルムを変成して環状または不飽和構造を持った誘導
体に変換することができるような熱処理または照射から
成ることができる。
【００２２】この熱処理は例えば２００乃至３００℃の
温度で行なうことができる。
【００２３】照射処理は紫外線を使って、またはシンク
ロトロン放射のホワイトビームを使っても行なわれるこ
とができる。
【００２４】熱処理の場合には、希望の電気伝導度を得
るような、処理される重合体の関数として処理の温度と
時間が選択される。
【００２５】紫外線での照射処理の場合には、空気中
で、または例えばアルゴンのような不活性雰囲気の中で
行なうことができ、希望の伝導度を得るための処理重合
体の関数として照射時間および雰囲気などの処理条件を
選択する。
【００２６】シンクロトロンのホワイト放射による照射
処理の場合にも、希望の結果を得るために、使用される
重合体の関数として処理時間を選択する。
【００２７】シンクロトロン放射のホワイトビームは単
色化の前にシンクロトロンから出るビームであり、それ
は波長が０．２から数百ナノメータに至る紫外線および
軟Ｘ線に富んだ可視光に似た放射線を含んでいる。
【００２８】本発明の電気コネクタのための接点は、高
価な金の被覆の代りに、接点表面の摩擦により良く抵抗
して、希望の保護を保証する有機重合体の非常に薄いフ
ィルムで置き換えるので、非常に有利である。
【００２９】本発明のその他の特徴および利点は、附図
を参照しながら、本発明の実施例にしたがう以下の記載
を読めば、一層明らかとなるであろうが、それらは勿論
例示に過ぎず、何ら限定するものではない。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１には電気コネクタを図式的に
示した。そこでは雄部材１は例えば銅接点３および接続
ピン４のような複数の金属基材を備えている。電気コネ
クタはまた同様に例えば銅接点７など複数の金属基材を
備えた雌部材５を持っている。
【００３１】本発明によれば、接点３の表面および／ま
たは接点７の表面は高々１０オームの接触抵抗を得るこ
とを可能にする重合体のフィルムによって保護されてい
る。
【００３２】例１ この例はニッケルの下層および熱処理を受けたポリアク
リロニトリルのフィルムを持った保護層の利用を表わし
ている。
【００３３】この例においては、被覆しようとする接触
表面は真鍮の表面であり、そこには先づ電解によって厚
さ２μｍのニッケルの下層が付着させられている。つい
で、そのニッケルの下層の上に、電気重合によって３０
nmの厚さを有するポリアクリロニトリルのフィルムを形
成する。
【００３４】そのフィルムの付着のためには、電解液と
して、リットル当りアクリロニトリル２．５モル、リッ
トル当り過塩素酸テトラエチル・アンモニウム５×１０
-2モル、リットル当り水 ５×１０-4モル以下を含むア
セトニトリル溶液を使用する。
【００３５】フィルムの付着を行なうために、陰極を２
秒間Ａｇ／Ａｇ＋電極に対して約−２．４ボルトの電位
に維持する。
【００３６】このようにして厚さ３０ナノメートルのポ
リアクリロニトリルのフィルムを得、それを空気中で２
時間、２００℃の温度で行なわれる熱処理に曝す。
【００３７】図２には、この処理の後で得られたフィル
ムの赤外線スペクトルを示した。
【００３８】この図では、１６７０cm-1、１３７７cm-1
と１６００cm-1の囲りのピークの発生および／または成
長が認められる。
【００３９】例２ この例もまた熱的に処理されたポリアクリロニトリルの
フィルムによって保護された、真鍮で作られた電気コネ
クタを示す。
【００４０】この例においても例１におけるのと同じ操
作方法にしたがうが、ニッケルの下層およびポリアクリ
ロニトリルのフィルムによって接点表面を保護するため
に、空気中で２４時間２００℃で熱処理を行なう。
【００４１】この処理後得られたフィルムの赤外線スペ
クトルが図３に示されている。
【００４２】この図では、１４５４cm-1におけるＣＨ2
の振動バンドおよび２２４５cm-1におけるニトリル・バ
ンドが強く低下したことが見られる。ここでは主要な吸
収は１６００cm-1附近にあり、また１７００cm-1に強い
吸収が認められる。
【００４３】このように処理されたフィルムの性質は、
その摩擦係数、オージェ像による構造、およびその絶縁
の振舞を決定することにより確認できる。摩擦係数は図
４に示された球−平面法を使って決定される。
【００４４】この図では、ニッケルの下層９および重合
体のフィルム１０で被覆された電気接点８の表面が、直
径２．８mmの、粗い表面をした、金メッキの、球形のボ
ール１１の下に置かれて、０．８Ｎの押しつけの力ＦN
が接触表面に加えられる。摩擦係数μｍは
【００４５】
【数１】μｍ＝ＦT／ＦN
【００４６】によって定義される。ここで、ＦTは、ＦN
の押しつけの力を加えるとき、０．１mm／ｓの速度で接
触表面を１mm移動させるのに必要な切線方向の力であ
る。
【００４７】摩擦係数は０．１４であり、それは４０サ
イクル後は小さく、一定になる。
【００４８】オージェ像では、フィルム上に劣化の痕跡
が認められるが、それにも拘らず重合体がまだ残ってい
る。
【００４９】コネクタの接触抵抗は８０ｇＦ（すなわち
約１５０ＭＰａ）の力の下で数オームであり、１２０ｇ
Ｆ（すなわち約２００ＭＰａ）の力の下で１２ミリオー
ムよりも大きくはない。このように、処理されたフィル
ムはもはや電気絶縁体の振舞を持っていない。
【００５０】例３ この例は紫外線を使った照射によって変成されたポリア
クリロニトリルで作られた保護の作成を表わす。ニッケ
ルの下層および厚さ３０ナノメートルのポリアクリロニ
トリルのフィルムによって真鍮で作られた電気接点を被
覆するために、例１におけるのと同じ操作方法にしたが
う。ついで、そのフィルムを２分間空気中で紫外線を使
った照射処理に曝す。
【００５１】図５はこの処理後得られたフィルムの赤外
線スペクトルを表わす。
【００５２】例４ この例においては、例３におけるのと同じ操作方法にし
たがうが、４分間の照射を行なう。
【００５３】図６はこれらの条件で得られたフィルムの
赤外線スペクトルを表わす。
【００５４】例５ 例３におけるのと同じ操作方法にしたがうが、８分間の
照射を行なう。
【００５５】図７はこれらの条件で処理されたポリアク
リロニトリルのフィルムの赤外線スペクトルを表わす。
【００５６】例６ この例においては、例３におけるのと同じ操作方法にし
たがうが、１６分間の照射を行なう。
【００５７】図８はこれらの条件で処理されたフィルム
の赤外線スペクトルを表わす。
【００５８】図５のスペクトルを図８のスペクトルと比
較すると、２２４５cm-1におけるニトリルのバンドが４
分間処理と８分間処理の間で突然低下しており、１６分
以上では完全に消滅することが認められる。１６分後に
は、実質上１６９０cm-1と１７４０cm-1のダブレットが
得られ、このことはアミドとケトンの官能基の出現に対
応させることができるだろう。同様に、２９００cm-1の
領域のＣＨバンドの弱化もまた認められる。
【００５９】このように、８分間空気中ＵＶ照射処理の
後では、フィルムの酸化が悪化し、不飽和が生じ、また
環化の水準が低い。
【００６０】１６分間空気中でＵＶ照射処理されたフィ
ルムの電気的および機械的な性質はつぎの通りである。
【００６１】摩擦係数は０．２６で、２０サイクル後に
一定になる。この値は平均値であって、熱処理によって
得られるものよりも僅かに高い。フィルムが破れない。
摩擦の痕跡は標定できるが、フィルムは熱処理されたフ
ィルムの場合より高い耐性がある。フィルムは絶縁性を
持たない。接触抵抗Ｒｃは８０ｇＦの下で数オームであ
る。
【００６２】例７ この例においては、例１と同じ操作方法に従って、ニッ
ケルの下層と厚さ３０ナノメートルのポリアクリロニト
リルのフィルムで真鍮製の電気接点を被覆するが、２５
ｍｓのシーケンスを１０回行なう間、陰極をＡｇ／Ａｇ
+電極に対して約−２．４Ｖの電位に維持して電気重合
を行なう。ついで、２分間アルゴン雰囲気の下で紫外線
照射に曝す。
【００６３】図９はこれらの条件で処理されたフィルム
の赤外線スペクトルを表わす。
【００６４】例８ 例７におけるのと同じ操作方法にしたがうが、８分間照
射を行なう。
【００６５】図１０はこれらの条件で処理されたフィル
ムの赤外線スペクトルを表わす。
【００６６】例９ 例７におけるのと同じ操作方法にしたがうが、１６分間
照射を行なう。
【００６７】図１１はこれらの条件で処理されたフィル
ムの赤外線スペクトルを表わす。
【００６８】図９から図１１までを比較すると、２２４
７cm-1におけるニトリル・バンドもまた処理時間ととも
に減少するが、完全には消滅しないことが認められる。
２２００cm-1の囲りの吸収は、空気中で照射を行なうと
きは消滅するのに反して、大きくなる。１６８３cm-1お
よび１７２８cm-1における新しい吸収は空気中での照射
の際に観察されるダブレットの近傍の、しかしながら相
対的な強度を逆にしたダブレットを形成する。１７２８
cm-1における吸収が、空気中ではより強いのに対し、こ
こではより弱い。
【００６９】このように、アルゴン中でＵＶ照射を行な
うときは、構造は、高い酸化の程度に対応して空気中で
操作する場合よりも弱くなる。逆に、不飽和化および環
化は空気中におけるよりも大きい。
【００７０】添付表は、例３から９までにおける処理さ
れたフィルムの最終的な温度を示すものである。
【００７１】例１０ この例においては、例７におけると同様にして得られ
た、アルゴン中で２分間ＵＶ照射によって処理されたポ
リアクリロニトリルのフィルムの腐蝕に対する挙動を確
認する。照射処理を受けない以外は同じ条件で得られた
ポリアクリロニトリルのフィルムの挙動と比較する。
【００７２】この例においては、ニッケルの下層と、照
射処理された、または処理されていない、ポリアクリロ
ニトリルのフィルムで被覆された接点を塩分を含む霧の
中で２２１時間３５℃の温度に曝す。
【００７３】図１２には、この霧に曝した後の、照射処
理されたポリアクリロニトリルのフィルムの赤外線スペ
クトルを示した。
【００７４】図１３には、この霧に曝した後の、処理さ
れないポリアクリロニトリルのフィルムの赤外線スペク
トルを示した。
【００７５】図１２と図１３を比較すると、２２４７cm
-1におけるニトリルのバンドが図１２では完全に消滅し
ているが、図１３の赤外線スペクトル上でも同様に非常
に弱いことが認められる。この他の吸収バンドは二つの
スペクトルについて実質上同じである。このように、Ｕ
Ｖ照射処理はポリアクリロニトリルのフィルムの保護能
力を変えなかった。その上ニッケル下層のいかなる腐蝕
も観察されない。
【００７６】例１１ この例においては、例１０において使用されたものと同
じ方法で得られた、処理されたと処理されないポリアク
リロニトリルのフィルムについて、湿熱中の保護性能を
テストする。
【００７７】この例においては、処理されたフィルムを
温度４０℃相対湿度９３％の、すなわち飽和に近い恒温
槽の中に２８日間置き、処理されないフィルムを７０℃
で８０％の相対湿度の恒温槽の中に１７日間置く。
【００７８】図１４には、恒温槽中に滞留した後の照射
処理されたフィルムの赤外線スペクトルを示した。
【００７９】図１５には、恒温槽中に滞留した後の処理
されないフィルムの赤外線スペクトルを示した。
【００８０】図１４と図１５を比較すると、２２４７cm
-1におけるニトリルのピークが処理されたフィルムでは
完全に消滅しており、処理されたフィルムの中にカルボ
ニル構造（１７３２cm-1）、環状構造（１６６３cm-1）
および３級アミン（１２４５cm-1）の発達があることが
認められる。しかしながら、ニッケル基材のいかなる腐
蝕も生じない。
【００８１】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、電
気接点の被覆を接触抵抗を低くした有機重合体の非常に
薄いフィルムで行なうことにより、高価な金被覆の使用
を避けることを可能にする。
【００８２】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【図１】電気コネクタの図式図である。
【図２】空気中、２００℃の温度で２時間処理されたポ
リアクリロニトリルのフィルムの赤外線スペクトルを示
す図である。
【図３】空気中、２００℃の温度で２４時間処理された
ポリアクリロニトリルのフィルムの赤外スペクトルを示
す図である。
【図４】例２のフィルムの摩擦係数の測定法を示す図で
ある。
【図５】紫外線を使って２分間照射に曝されたポリアク
リロニトリルのフィルムの赤外線スペクトルを示す図で
ある。
【図６】紫外線を使って４分間照射に曝されたポリアク
リロニトリルのフィルムの赤外線スペクトルを示す図で
ある。
【図７】紫外線を使って８分間照射に曝されたポリアク
リロニトリルのフィルムの赤外線スペクトルを示す図で
ある。
【図８】紫外線を使って１６分間照射に曝されたポリア
クリロニトリルのフィルムの赤外線スペクトルを示す図
である。
【図９】紫外線を使いアルゴン中で２分間照射されたポ
リアクリロニトリルのフィルムの赤外線スペクトルを示
す図である。
【図１０】紫外線を使いアルゴン中で８分間照射された
ポリアクリロニトリルのフィルムの赤外線スペクトルを
示す図である。
【図１１】紫外線を使いアルゴン中で１６分間照射され
たポリアクリロニトリルのフィルムの赤外線スペクトル
を示す図である。
【図１２】２分間紫外線照射によって処理され、ついで
２２１時間３５℃で塩分を含む霧の雰囲気中に保持され
たポリアクリロニトリルのフィルムの構造の改善を表わ
す赤外線スペクトルを示す図である。
【図１３】紫外線による照射処理を受けてはいないが、
図１２の場合と同様に塩分を含む霧の中に３５℃で２２
１時間曝されたポリアクリロニトリルのフィルムの赤外
線スペクトルを示す図である。
【図１４】紫外線を使って照射され、９３％の湿度の湿
った雰囲気中に４０℃で２８日間滞留させた後のポリア
クリロニトリルのフィルムの赤外線スペクトルを示す図
である。
【図１５】図１４のフィルムの場合と同様に照射処理を
受けずに、９３％の湿度の雰囲気中に４０℃で２８日間
滞留させた後のポリアクリロニトリルのフィルムの赤外
線スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１ 雄部材 ３ 雄側接点 ４ 接続ピン ５ 雌部材 ７ 雌側接点 ９ ニッケルの下敷層 １０ 重合体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャック ボワスル フランス国リスル − アダム，パルク デ カサン 352 (72)発明者 ジョセフ デルアレ ベルギー国ノビル レ ボワ，リュ デ コムバタン 19 (72)発明者 ジェラール ルケイヨン フランス国ル ウリ，ラ ボゥクルール 33 (72)発明者 パスカル ビエル フランス国ムドン，アブニュ ドゥ マレ シャル ジョフレ，１

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ５乃至５００ナノメートルの厚みを有し
    均質で付着性のある有機重合体のフィルムで覆れた金属
    基材を含み、高々１０オームの接触抵抗を持っている電
    気コネクタのための接点であって、前記有機重合体のフ
    ィルムが環状および／または不飽和構造を有する重合体
    の誘導体で構成されており、前記重合体の誘導体は、固
    有導電性ポリマーを含まない、電気コネクタのための接
    点。
  2. 【請求項２】 前記金属基材と前記重合体フィルムの間
    に２乃至１０マイクロメータの厚さを有する金属製下層
    を含むことを特徴とする請求項１記載の接点。
  3. 【請求項３】 前記基材の金属が銅または少なくとも５
    ０％の銅を含む銅合金であることを特徴とする請求項１
    記載の接点。
  4. 【請求項４】 前記下層がニッケルで作られていること
    を特徴とする請求項２記載の接点。
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