JP2010196127A

JP2010196127A - 電気接点

Info

Publication number: JP2010196127A
Application number: JP2009043478A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nagano; 真一長野; Masakazu Kato; 雅一加藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】Ｎｉ電解めっき下地膜の緻密性を向上させることができ、あるいは貴金属膜が薄くても耐食性を向上させることができる電気接点を提供する。
【解決手段】表面にＮｉ下地膜４および貴金属膜５がめっきされた電気接点１において、Ｎｉ下地膜４の下に、Ｎｉを含む微結晶めっき膜３を形成する。Ｎｉ下地膜４は、Ｎｉを含む微結晶めっき膜３の上にエピタキシャル成長することにより、微細な結晶を有する緻密膜となり、母材の拡散を抑えつつ膜厚が低減できる。電気接点のＮｉ下地膜４の上にＮｉを含む微結晶めっき膜３を形成する。この微結晶めっき膜３上にめっき形成される貴金属膜５は、微細な結晶を有する緻密膜であり、貴金属膜の膜厚を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、母材表面にＮｉ下地膜および貴金属膜がめっきされたスイッチやコネクタなどの電気接点に関する。

従来より、母材表面に貴金属膜を有する電気接点では、下地としてＮｉ（ニッケル）めっきが用いられてきた。このＮｉ下地めっきは、母材金属の拡散腐食を防ぐため、および半田付け性の維持を目的として形成されるが、Ｎｉ結晶粒の粒度を制御したものではなかった。

特開２００１−１５２３８５号公報特開平７−７６７９４号公報特開２００２−１１１１８８号公報

電解めっきにより形成したＮｉ下地めっき膜では、ピンホールの形成を抑制すべく、従来では例えば、Ｎｉ下地膜の膜厚を厚くして母材の拡散を防いでいた。しかしながら、厚い膜厚は材料や加工費の無駄を招くものであり、また膜厚の厚いめっき膜は後加工性が悪く、またクラックが発生しやすいことなどが問題であった。

また、電解めっき浴中の光沢剤量を多くすると、めっき膜が緻密化し、膜厚を低減することができる。しかし残留する光沢剤の影響でめっき膜の耐食性が低下し、特に応力低下における腐食が問題となるため、光沢剤量は少ないことが好ましいが、少ない光沢剤で緻密なめっき膜を得ることは難しかった。

一方、無電解めっきによってＮｉ下地膜及び貴金属膜を形成すると、ピンホールを少なくすることができるが、半田付け性が著しく低下することが問題であった。
また貴金属膜にピンホールが生じていると、Ｎｉ下地膜が腐食しやすい問題があった。

上記特許文献１には、Ｎｉ下地膜の下側にリンを含む合金からなる非晶質金属層を形成して多孔率を抑えた発明が開示されている。しかしながらＮｉ下地膜と母材間に非晶質層を設けてもＮｉ下地膜の緻密性を効果的に向上させることができない。

上記特許文献２では、Ｎｉ粒子は２０ｎｍ以上であるが、Ｎｉ下地膜は無電解めっきによるものである。また、上記特許文献３には、２層からなる積層亜鉛めっきにおいて下層の結晶粒径を上層の結晶粒径より小さくすることが開示されているが、Ｎｉめっきに関するものではない。

そこで、本発明は上記従来の問題を解決するものであり、特に、Ｎｉ電解めっき下地膜の緻密性を向上させることができ、あるいは、貴金属膜が薄くても耐食性を向上させることができる電気接点を提供することを目的とする。

本発明は、母材と、前記母材上に電解めっき形成されたＮｉ下地膜と、前記Ｎｉ下地膜の上に電解めっき形成された貴金属膜とを有する電気接点において、
前記母材とＮｉ下地膜との間、あるいは、前記Ｎｉ下地膜と前記貴金属膜との間の少なくとも一方に、前記Ｎｉ下地膜の結晶より小さい結晶粒で形成された微結晶膜が形成されていることを特徴とするものである。

上記のように、微結晶膜を母材とＮｉ下地膜間に介在させることで、Ｎｉ下地膜の緻密性を向上させることができ、耐食性に優れ、かつ母材の拡散を抑えためっき膜であって、かつ膜厚を低減することができる。また、Ｎｉ下地膜の膜厚を低減することで、材料・加工費を抑えるとともに、膜厚の厚いめっき膜によって生じる後加工性を改善し、かつクラックの発生を抑えることができる。

また、上記のように、微結晶膜をＮｉ下地膜と貴金属膜との間に介在させることで、貴金属膜にピンホールが生じても下地腐食等を生じにくくでき、耐食性を向上できるとともに貴金属膜の薄型化を図ることができる。

また本発明は、母材と、前記母材上に電解めっき形成されたＮｉ下地膜と、前記Ｎｉ下地膜の上に電解めっき形成された貴金属膜とを有する電気接点において、
前記母材とＮｉ下地膜との間に微結晶膜が形成されており、前記Ｎｉ下地膜がエピタキシャル成長により形成されていることを特徴とするものである。

これにより、Ｎｉ下地膜の結晶を効果的に緻密化できる。よって耐食性の向上、母材拡散の抑制、及び薄膜化を適切に促進することができる。

また上記のように、貴金属膜を電解めっきにより形成しているので半田付け性に優れる。

前記微結晶膜の結晶粒径は２０〜４０ｎｍであることが好ましい。これにより、微結晶膜上に電解めっきされるＮｉ下地膜をエピタキシャル成長により効果的に緻密なめっき膜にすることができる。

本発明では、前記微結晶膜はＮｉ合金により形成されることが好ましい。具体的には、前記微結晶膜はＮｉＣｏ合金めっき膜であることが好適である。Ｎｉを含む合金は、光沢剤量が少ない、または全く含まなくても結晶粒径の小さいめっき膜を形成することができる。

本発明の電気接点は、Ｎｉ下地膜の緻密性を向上させることができる。よって耐食性の向上、母材拡散の抑制及び薄膜化を図ることができる。あるいは、本発明の電気接点は、貴金属膜にピンホール等が生じても下地腐食を抑制でき、よって耐食性を向上させることができる。

第１の実施形態の電気接点の部分断面図、第２の実施形態の電気接点の部分断面図、

図１は第１の実施形態の電気接点の部分断面図、図２は第２の実施形態の電気接点の部分断面図、である。

図１，図２に示す図中Ｚ方向は高さ方向（膜厚方向）を示し、下から上に向かって積層されためっき膜を示している。

図１に示す第１の実施形態の電気接点１では、母材２の上に下から順に、微結晶膜３、Ｎｉ下地膜４、および貴金属膜５が積層されて構成される。

母材２は、導電性の高い金属で形成され、例えば黄銅またはリン青銅が好適に用いられる。

母材２の上に、微結晶膜３が形成される。微結晶膜３は例えば電解めっきにより形成できる。微結晶膜３は例えばＮｉまたはＮｉ合金であり、特にＮｉ合金が好適に用いられる。好適なＮｉ合金としては、例えば、Ｎｉ−Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ−Ｐ（リン）、Ｎｉ−Ｂ（ホウ素）、Ｎｉ−Ｍｎ（マンガン）、Ｎｉ−Ａｕ（金）、Ｎｉ−Ｃｕ（銅）、Ｎｉ−Ｓｎ（すず）、Ｎｉ−Ｚｎ（亜鉛）を用いることができる。これらのＮｉ合金の中で、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｍｎが好適であり、Ｎｉ−Ｃｏが特に好適に用いられる。

これらのＮｉ合金はＮｉ以外にＣｏ、Ｐなどの金属を含むことにより、めっき浴中に含まれる光沢剤がごくわずか、あるいは全く含まない場合であっても、結晶の粒子径が小さい微結晶膜３を形成する。微結晶膜３を形成する結晶の粒子径は４０ｎｍ以下であり、例えば２０〜４０ｎｍであることが好ましい。
ここで、結晶粒径は、めっきに含まれる結晶の平均粒径を表すものとする。

Ｎｉ合金中のＮｉおよびＮｉ以外の金属の含有量は、微結晶膜３を構成する粒子径が４０ｎｍ以下となるように調整される。例えば、Ｎｉ−Ｃｏ合金はＮｉが３０ａｔ％以上であり、１００ａｔ％より小さいと結晶粒径が２０〜４０ｎｍとなることが知られている。そこで、Ｎｉ−Ｃｏ合金で微結晶膜３を形成する場合には、Ｎｉが３０ａｔ％以上であるＮｉ−Ｃｏ合金を用いることが好ましい。

微結晶膜３は、母材２の表面を完全に覆うことができる膜厚で形成されていればよく、例えば、膜厚は０．１μｍ程度が好ましい。膜厚はこれより厚くてもよいが、厚くてもその上に形成されるＮｉ下地膜の結晶粒の大きさは変わらず、また厚すぎると電気接点全体のめっき厚が大きくなるため、せいぜい０．２μｍであることが好ましい。また、微結晶膜３は母材を完全に覆うことができるよう、少なくとも０．０５μｍあることが好ましい。

微結晶膜３はＮｉ金属単体のめっき膜とすることができる。めっき浴に加える光沢剤量を多くすると、めっき膜中の結晶粒径を小さくし、緻密なめっき膜とすることができる。よって、めっき浴中の光沢剤量を多くして、Ｎｉめっき膜を形成し、微結晶膜３とすることができる。ただし、めっき膜が光沢剤を含むと耐熱性が低下し、またＮｉ下地膜４との密着性が低下する。よって、光沢剤量はできる限り少なくすることが好ましい。さらに、光沢剤量が少ない、または全く含まなくても結晶粒の小さいめっき膜が得られるＮｉ合金がより好ましい。

前記微結晶膜３の上に、Ｎｉ下地膜４が電解めっきにより形成される。このＮｉ下地膜４の結晶は粒径が５０ｎｍ以下の緻密なめっき膜である。

母材２の上にＮｉ下地膜を直接電解めっきした場合、Ｎｉの結晶粒は８０〜１００ｎｍである。図１の電気接点では、Ｎｉ下地膜４を微結晶膜３の上に形成しているため、下地膜中のＮｉがエピタキシャル成長し、結晶粒径の小さい微結晶膜３と同様、５０ｎｍ以下という微細な結晶からなるめっき下地膜が得られると考えられる。これにより、緻密なＮｉ下地膜４が得られ、従来に比べ、Ｎｉ下地膜４の膜厚を低減することができる。例えば、Ｎｉ下地膜４の膜厚は０．０３〜０．１μｍとすることができる。またＮｉ下地膜４は結晶粒径の小さいＮｉからなるため耐食性に優れる。

本実施形態では、上記のようにＮｉ下地膜４の結晶を緻密化できるが、Ｎｉ下地膜４の平均結晶粒径は、微結晶膜３の平均結晶粒径よりも大きい。あるいは、Ｎｉ下地膜４のエピタキシャル成長により、Ｎｉ下地膜４の平均結晶粒径が微結晶膜３の平均結晶粒径とほぼ同等である形態、あるいは、Ｎｉ下地膜４の微結晶膜３との界面付近の結晶粒径は、微結晶膜３の平均結晶粒径とほぼ同等であるが、Ｎｉ下地膜４の貴金属膜５との界面付近の結晶粒径は、微結晶膜３の平均結晶粒径よりやや大きくなる形態であってもよい。

Ｎｉ下地膜４の上に、さらに貴金属膜５がめっき形成される。貴金属膜５は例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、あるいはＰｔ（白金）やＰｄ（パラジウム）などの白金族金属が好適に用いられる。貴金属膜５にはＡｕ、Ａｇを選択することがより好ましい。

貴金属膜５を電解めっき法でめっき形成することで、半田付け性を向上させることができる。

Ｎｉ下地膜４は多層めっき膜とすることができる。Ｎｉ下地膜４を多層の積層構造とすることで、母材２の拡散を防ぎつつさらに膜厚を低減することができる。

なお微結晶膜３はＮｉ下地膜４より薄いことが好ましい。本実施形態では、Ｎｉ下地膜４の薄膜化を促進できるが、貴金属膜５に対するめっき下地機能を適切に発揮させるためにある程度の膜厚を必要とし、また微結晶膜３を厚くすると膜全体の薄膜化を促進できないため、微結晶膜３をＮｉ下地膜４より薄く形成する。

図２に示す第２の実施形態の電気接点６では、母材２の上に下から順に、Ｎｉ下地膜４、微結晶膜３、および貴金属膜５が積層されて構成されている。

母材２は第１の実施形態と同じものが用いられ、母材２の上にＮｉ下地膜４がめっき形成される。Ｎｉ下地膜４は電解めっきで形成される。また、Ｎｉ下地膜４は、多層に積層されたものであってもよい。

第２の実施形態では、Ｎｉ下地膜４の上に微結晶膜３が形成される。めっきは電解めっきにより形成できる。微結晶膜３は例えばＮｉまたはＮｉ合金であり、特にＮｉ合金が好適に用いられる。好適なＮｉ合金としては、例えば、Ｎｉ−Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ−Ｐ（リン）、Ｎｉ−Ｂ（ホウ素）、Ｎｉ−Ｍｎ（マンガン）、Ｎｉ−Ａｕ（金）、Ｎｉ−Ｃｕ（銅）、Ｎｉ−Ｓｎ（すず）、Ｎｉ−Ｚｎ（亜鉛）を用いることができる。これらのＮｉ合金の中で、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｍｎが好適であり、Ｎｉ−Ｃｏが特に好適に用いられる。

これらのＮｉ合金はＮｉ以外にＣｏ、Ｐなどの金属を含むことにより、めっき浴中に含まれる光沢剤がごくわずか、あるいは全く含まない場合であっても、結晶の粒子径が小さい微結晶めっき膜を形成する。微結晶膜３を形成する結晶の粒子径は４０ｎｍ以下であり、例えば２０〜４０ｎｍであることが好ましい。

微結晶膜３は、下のＮｉ下地膜４を完全に覆うことができる膜厚で形成されていればよく、例えば、膜厚は０．１μｍ程度が好ましい。膜厚はこれより厚くてもよいが、厚すぎると電気接点全体のめっき厚が大きくなるため、せいぜい０．２μｍであることが好ましい。また、微結晶膜３はＮｉ下地膜４を完全に覆うことができるよう、少なくとも０．０５μｍあることが好ましい。

微結晶膜３はＮｉ金属単体のめっき膜とすることができる。めっき浴に加える光沢剤量を多くすると、めっき膜中の結晶粒径を小さくし、緻密なめっき膜とすることができる。よって、めっき浴中の光沢剤量を多くして、Ｎｉめっき膜を形成し、微結晶膜３とすることができる。ただし、めっき膜が光沢剤を含むと耐熱性が低下し、また貴金属膜５との密着性が低下する。よって、光沢剤量はできる限り少なくすることが好ましい。さらに、光沢剤量が少ない、または全く含まなくても結晶粒の小さいめっき膜が得られるＮｉ合金がより好ましい。

前記微結晶膜３の上に、貴金属膜５が電解めっきにより形成される。貴金属膜５は例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、あるいはＰｔ（白金）やＰｄ（パラジウム）などの白金族金属が好適に用いられる。貴金属膜５を電解めっき法でめっき形成することで、半田付け性を向上させることができる。

第２の実施形態では、Ｎｉ下地膜４と貴金属膜５との間に微結晶膜３を介在させることで、貴金属膜５にピンホール等が生じても、Ｎｉ下地膜４は腐食しにくく耐食性に優れた電気接点６を構成できる。また貴金属膜５にピンホールがあっても耐食性を向上できることから従来に比べて貴金属膜５の薄膜化を促進でき、製造コストの低減を図ることができる。例えば、貴金属膜５の膜厚は０．０１〜０．１μｍとすることができる。

図２の第２の実施形態の電気接点６において、さらに、微結晶膜３をＮｉ下地膜４の下側に設ける構成とすることができる。Ｎｉ下地膜４は母材２上に直接電解めっきされた場合、Ｎｉの結晶粒径は８０〜１００ｎｍであるが、第１の実施形態と同じように、母材２上に微結晶膜３を形成して、前記微結晶膜３の上にＮｉ下地膜４を形成することで、結晶粒が５０ｎｍと小さい緻密なＮｉ下地膜４を形成することができる。これにより、Ｎｉ下地膜４の緻密化を促進でき、さらに耐食性を向上でき、電気接点表面に形成されるめっき膜の全体の膜厚を低減することができる。

第１および第２の実施形態の電気接点の製造方法について説明する。
第１の実施形態の電気接点では、母材２上に、電解めっきによりＮｉを含む微結晶膜３を形成する。例えば、Ｎｉを３０ａｔ％以上含むＮｉ−Ｃｏ合金で微結晶膜３を形成する。あるいは、光沢剤を含むＮｉめっき膜であっても、結晶粒が４０ｎｍ以下、より好ましくは２０〜４０ｎｍの微結晶からなる微結晶膜３が得られる。

微結晶膜３上に、Ｎｉ下地膜４を電解めっきにより形成する。微結晶膜３は結晶粒が４０ｎｍ以下であり、エピタキシャル成長により、結晶粒径５０ｎｍ以下の緻密なＮｉ下地膜４が得られる。よって、Ｎｉ下地膜４の膜厚は０．０３〜０．１μｍで、従来より小さいものである。また、Ｎｉ下地膜を多層積層するものでもよい。
Ｎｉ下地膜４の上に、貴金属からなる貴金属膜５を電解めっきにより形成する。

次に、第２の実施形態の電気接点の製造方法では、母材２上に、Ｎｉ下地膜４を電解めっきにより形成する。Ｎｉ下地膜は、多層膜の積層であってもよい。

Ｎｉ下地膜４上に、電解めっきによりＮｉを含む微結晶膜３を形成する。例えば、Ｎｉを３０ａｔ％以上含むＮｉ−Ｃｏ合金で微結晶膜３を形成する。あるいは、光沢剤を含むＮｉめっき膜であっても、結晶粒が４０ｎｍ以下、より好ましくは２０〜４０ｎｍの微結晶からなる微結晶膜３が得られる。

微結晶膜３上に、貴金属からなる貴金属膜５を電解めっきにより形成する。貴金属は、例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、あるいはＰｔ（白金）やＰｄ（パラジウム）などの白金族金属が用いられる。微結晶膜３は結晶粒が４０ｎｍ以下であり、エピタキシャル成長により、貴金属膜５は結晶粒径５０ｎｍ以下の緻密なめっき膜が得られる。よって、貴金属膜５の膜厚を０．０１〜０．１μｍと、従来より薄いものとしても、耐食性に優れる。

１，６電気接点
２母材
３微結晶膜
４Ｎｉ下地膜
５貴金属膜

Claims

母材と、前記母材上に電解めっき形成されたＮｉ下地膜と、前記Ｎｉ下地膜の上に電解めっき形成された貴金属膜とを有する電気接点において、
前記母材とＮｉ下地膜との間、あるいは前記Ｎｉ下地膜と貴金属膜との間の少なくとも一方に前記Ｎｉ下地膜の結晶より小さい結晶粒で形成された微結晶膜が形成されていることを特徴とする電気接点。
母材と、前記母材上に電解めっき形成されたＮｉ下地膜と、前記Ｎｉ下地膜の上に電解めっき形成された貴金属膜とを有する電気接点において、
前記母材とＮｉ下地膜との間に微結晶膜が形成されており、前記Ｎｉ下地膜がエピタキシャル成長により形成されていることを特徴とする電気接点。
前記微結晶膜の結晶粒径は２０〜４０ｎｍである請求項１又は２に記載の電気接点。
前記微結晶膜はＮｉ合金により形成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気接点。
前記微結晶膜はＮｉ−Ｃｏで形成される請求項４記載の電気接点。