JP2016015224A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】低い接触抵抗を有するコンタクトを備えるコネクタを提供すること。【解決手段】コンタクト２２０の接触部２３０は、銅又は銅合金からなる基材２３６と、基材２３６上に形成された第２めっき層２３４と、第２めっき層２３４上に形成された第１めっき層２３２とを有している。第１めっき層２３２は、銀又は銀合金からなるものであり、且つ、９０Ｈｖ以下のビッカース硬度を有している。第２めっき層２３４は、銀又は銀合金からなるものであり、且つ、１００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有している。【選択図】図５

Description

本発明は、銀めっき層を有するコンタクトを備えるコネクタに関する。

特許文献１は、コネクタのコンタクトに適用可能な積層体を開示している。図１２に示されるように、特許文献１の積層体は、最表層としての第１銀めっき層と、その下層の第２銀めっき層と、その下層の金属基材とを備えている。第２銀めっき層は、金属基材の表面に形成されており、第１銀めっき層は、第２銀めっき層の表面に形成されている。第２銀めっき層のビッカース硬度は、第１銀めっき層のビッカース硬度よりも３０ＨＶ以上低い。この積層体は、第１銀めっき層のビッカース硬度が高いことから、耐摩耗性において優れている。また、この積層体は、第１銀めっき層の下層として第１銀めっき層よりも軟らかい第２銀めっき層を有しており、その第２銀めっき層が曲げ加工の際にストレスを吸収するため、加工性において優れている。

特開２０１４−０９５１３９号公報

コネクタのコンタクトに関しては接触抵抗を下げたいという要求がある。

そこで、本発明は、低い接触抵抗を有するコンタクトを備えるコネクタを提供することを目的とする。

本発明は、第１のコネクタとして、
相手側コネクタと嵌合可能なコネクタであって、
前記相手側コネクタは、相手側接点部を有する相手側コンタクトを有しており、
前記コネクタは、コンタクトと、前記コンタクトを保持する保持部材とを備えており、
前記コンタクトは、接触部を有しており、
前記コネクタと前記相手側コネクタとの嵌合の際に、前記相手側接点部は前記接触部上をスライドしながら接触しており、
前記接触部は、最表層としての第１めっき層と、前記第１めっき層の下層である第２めっき層とを有しており、
前記第１めっき層は、銀又は銀合金からなるものであり、且つ、９０Ｈｖ以下のビッカース硬度を有しており、
前記第２めっき層は、銀又は銀合金からなるものであり、且つ、１００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有している
コネクタを提供する。

また、本発明は、第２のコネクタとして、第１のコネクタであって、
前記コンタクトは、銅又は銅合金からなる基材を更に有しており、
前記第２めっき層は、前記基材上に形成されている
コネクタを提供する。

また、本発明は、第３のコネクタとして、第１又は第２のコネクタであって、
前記第２めっき層は、９０重量％以上の銀を含んでいる
コネクタを提供する。

また、本発明は、第４のコネクタとして、第３のコネクタであって、
前記第２めっき層は、銀以外の残部として、Ｓｂ，Ｓｅ，Ｔｅからなる群より選ばれた少なくとも一つの元素を更に含んでいる
コネクタを提供する。

また、本発明は、第５のコネクタとして、第１乃至第４のいずれかのコネクタであって、
前記第２めっき層のビッカース硬度は、１８０Ｈｖ以下である
コネクタを提供する。

また、本発明は、第６のコネクタとして、第１乃至第５のいずれかのコネクタであって、
前記コネクタと前記相手側コネクタとの嵌合の際に、前記相手側接点部は所定方向に沿って前記接触部上をスライドしており、
前記相手側接点部は、前記所定方向と交差する方向において前記接触部に向かって突出する形状を有している
コネクタを提供する。

銀のみからなるめっき層や、接触抵抗を上げる原因となるようなアンチモン（Ｓｂ）やセレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）などを含まない銀合金からなるめっき層は、９０Ｈｖ以下のビッカース硬度を有している。このような９０Ｈｖ以下のビッカース硬度を有する第１めっき層が最表層に設けられていることから、コンタクトの接触抵抗を下げることができる。

第１めっき層は耐摩耗性が比較的低いことから、コネクタの相手側コネクタに対する挿抜を繰り返すと、第１めっき層の下層が露出してしまう可能性がある。その場合でも、第１めっき層の下層には第２めっき層が設けられていることから、接触抵抗が極端に上がってしまう事態を避けることができる。

加えて、第２めっき層は耐摩耗性が高いことから、第２めっき層の下層が露出してしまい更に接触抵抗が上昇してしまうことを抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態によるコネクタ及び相手側コネクタからなるコネクタ対を示す斜視図である。コネクタと相手側コネクタは互いに嵌合している。 図１のコネクタを示す斜視図である。 図１の相手側コネクタを示す斜視図である。 図１のコネクタ対をIV--IV線に沿って示す断面図である。 図２の接触部の詳細構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態によるコンタクト及び相手側コンタクトを示す斜視図である。コンタクトは、相手側コンタクトに挿入されている。 図６のコンタクト及び相手側コンタクトをVII--VII線に沿って示す断面図である。図においては、接触部の近傍（１点鎖線で囲んだ部分）が拡大され描画されており、また、相手側コンタクトがコンタクトに挿入される前の相手側接点部の輪郭が破線で描画されている。 本発明の実施例によるコンタクトの一部及び相手側コンタクトの一部を模式的に示す斜視図である。 相手側接点部及び接触部に対して様々な硬度のめっき厚１０μｍの単層の銀めっきを施した場合における接触抵抗と基材が露出されるまでのスライド回数の関係を示すグラフである。 軟質の銀めっきのめっき厚を変化させたときの接触抵抗と基材が露出されるまでのスライド回数の関係を示すグラフである。 比較例としての単層めっきを施した場合と二層めっきを施した場合とについて接触抵抗と基材が露出されるまでのスライド回数の関係を示すグラフである。 特許文献１の積層体を示す断面図である。

（第１の実施の形態）
図１乃至図４に示されるように、本発明の第１の実施の形態によるコネクタ対１００は、Ｘ方向（前後方向：所定方向）に沿って互いに嵌合可能なコネクタ２００と相手側コネクタ３００とを備えている。本実施の形態においては、コネクタ２００及び相手側コネクタ３００の夫々は、回路基板（図示せず）に搭載される基板コネクタである。但し、本発明は、基板コネクタ以外のコネクタにも適用可能である。

図２に示されるように、コネクタ２００は、絶縁体からなる保持部材２１０と、導電体からなる複数のコンタクト２２０とを有している。保持部材２１０は、Ｙ方向に長く延びる箱形状を有している。保持部材２１０の内部には受容部２１２が形成されている。コンタクト２２０は、保持部材２１０に保持されている。詳しくは、コンタクト２２０は、Ｚ方向において２列に分けられている。各列のコンタクト２２０は、Ｙ方向に並べられている。

図２及び図４に示されるように、本実施の形態によるコンタクト２２０は、接触部２３０と、被固定部２４０とを有している。接触部２３０は、受容部２１２の内部をＸ方向に沿って延びている。本実施の形態による接触部２３０は、ＸＹ平面上を延びる上面（＋Ｚ側の面）及び下面（−Ｚ側の面）を有している。被固定部２４０は、接触部２３０の−Ｘ側の端（後端）付近からＺ方向外側に延びている。被固定部２４０は、コネクタ２００が回路基板（図示せず）に搭載される際、半田付け等によって回路基板に固定され接続される。

図５に示されるように、コンタクト２２０の接触部２３０には、二層のめっきが施されている。コンタクト２２０全体に二層のめっきが一様に施されていてもよいし、接触部２３０のみに二層のめっきが施されていてもよい。

詳しくは、接触部２３０は、最表層としての第１めっき層２３２と、第１めっき層２３２の下層である第２めっき層２３４と、第２めっき層２３４の下に位置する基材２３６とを有している。換言すると、接触部２３０は、基材２３６と、基材２３６上に形成された第２めっき層２３４と、第２めっき層２３４上に形成された第１めっき層２３２とを有している。基材２３６と第２めっき層２３４の間に下地めっき層を更に介在させることとしてもよい。

本実施の形態において、基材２３６は、銅又は銅合金からなるものである。但し、本発明はこれに限定されるわけではなく、他の金属を基材２３６として使用することとしてもよい。

第２めっき層２３４は、銀又は銀合金からなるものであり、且つ、１００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有している。特に、本実施の形態の第２めっき層２３４のビッカース硬度は、１８０Ｈｖ以下である。但し、本発明はこれに限定されるわけではなく、第２めっき層２３４のビッカース硬度は、１８０Ｈｖ以上であってもよい。また、本実施の形態の第２めっき層２３４は、銀に対してセレン（Ｓｅ）を硬化剤として添加してなる銀合金からなるものである。第２のめっき層２３４における銀の占める割合は９０重量％以上であり、残部がセレンからなる。但し、本発明はこれに限定されるわけではなく、第２のめっき層２３４は、銀以外の残部として、アンチモン（Ｓｂ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素を含んでいるものであってもよい。

第１めっき層２３２は、銀又は銀合金からなるものであり、且つ、９０Ｈｖ以下のビッカース硬度を有している。第１めっき層２３２のビッカース硬度は、アンチモン、セレン、テルルを含んでいないことから、９０Ｈｖ以下の軟らかいものとなっている。このように、本実施の形態の第１めっき層２３２は、第２めっき層２３４よりも軟らかい。

図３に示されるように、相手側コネクタ３００は、絶縁体からなる相手側保持部材３１０と、導電体からなる複数の相手側コンタクト３２０とを有している。相手側保持部材３１０は、Ｙ方向（ピッチ方向）に長く延びる箱形状を有している。相手側コンタクト３２０は、コンタクト２２０（図２参照）と対応するように、相手側保持部材３１０に保持されている。詳しくは、相手側コンタクト３２０は、Ｚ方向（上下方向）において２列に分けられている。各列の相手側コンタクト３２０は、Ｙ方向に並べられている。

図３及び図４を参照すると、本実施の形態による相手側コンタクト３２０は、２つの弾性支持部３３０と、２つの相手側接点部３４０と、被固定部３５０とを有している。弾性支持部３３０は、Ｘ方向に沿って延びている。相手側接点部３４０は、突出形状を有しており且つ弾性支持部３３０に夫々支持されている。弾性支持部３３０は、ＸＺ平面内において弾性変形可能である。このため、相手側接点部３４０は、Ｚ方向において移動可能である。被固定部３５０は、弾性支持部３３０の＋Ｘ側の端（後端）付近からＺ方向外側に延びている。被固定部３５０は、相手側コネクタ３００が回路基板（図示せず）に搭載される際、半田付け等によって回路基板に固定され接続される。

図４に示されるように、各相手側コンタクト３２０の２つの相手側接点部３４０は、Ｚ方向において対向している。相手側接点部３４０は、上述した接触部２３０と同様にめっきされている。但し、本発明はこれに限定されるわけではない。相手側接点部３４０に関しては、上述した接触部２３０とは異なるめっきを施されていてもよい。即ち、コンタクト２２０のみ又はコンタクト２２０の接触部２３０のみに上述した二層のめっきを施すこととし、相手側コンタクト３２０の相手側接点部３４０に対しては例えば単層のめっきを施すこととしてもよい。

図４から理解されるように、本実施の形態においては、コネクタ２００を相手側コネクタ３００と嵌合する際、相手側接点部３４０は、接触部２３０上をＸ方向（所定方向）に沿ってスライドしながら移動する。本実施の形態において、コネクタ２００と相手側コネクタ３００との嵌合の際に、相手側接点部３４０の突出形状は、Ｘ方向と交差しており、接触部２３０に接触している。即ち、相手側接点部３４０は、Ｘ方向と交差する方向において接触部２３０に向かって突出する形状を有している。

相手側接点部３４０が接触部２３０上をスライドしながら移動する場合、使用時の接触抵抗の変化は主として接触部２３０のめっき構造に起因する。本実施の形態において、最表層である第１めっき層２３２は、９０Ｈｖ以下のビッカース硬度を有すると共に銀又は銀合金からなるものである。即ち、本実施の形態の第１めっき層２３２は、接触抵抗を上げるアンチモン、セレン、テルルといった硬化剤を含まないものである。そのため、接触部２３０と相手側接点部３４０との接触抵抗を低くすることができる。加えて、第１めっき層２３２により第２めっき層２３４や基材２３６を謂わばパックしている状態にあるので、第２めっき層２３４に含まれるセレンや基材２３６の銅などが最表面に露出してしまう事態を避けることができる。

相手側コネクタ３００の相手側コンタクト３２０に対するコネクタ２００のコンタクト２２０の挿抜を多数繰り返すと、第１めっき層２３２が摩耗してしまうことがあり、それにより、第２めっき層２３４が露出する場合もある。ここで、第２めっき層２３４の材料は、第１めっき層２３２の材料よりは接触抵抗の高いものであるが、一般的には接触抵抗の低いものである。そのため、第２めっき層２３４が露出した場合であっても、急激に接触抵抗が上がってしまうことを抑制することができる。特に、本実施の形態の第２めっき層２３４のビッカース硬度は１８０Ｈｖ以下である。従って、接触抵抗が上がったとしても比較的低い値に抑えることができる。加えて、第２めっき層２３４のビッカース硬度は１００Ｈｖ以上であり、第２めっき層２３４は優れた耐摩耗性を有している。そのため、第１めっき層２３２のみからなる場合と比較して、基材２３６が露出する問題が生じる可能性を低減することができる。

上述した実施の形態において、接触部２３０は角棒形状を有していたが、板形状を有していてもよいし、丸棒形状を有していてもよい。即ち、コンタクト２２０は、どのような形状を有していてもよい。同様に、相手側コンタクト３２０は、どのような形状を有していてもよい。

（第２の実施の形態）
図６及び図７を参照すると、本発明の第２の実施の形態によるコネクタ対（図示せず）は、互いに嵌合可能なコネクタ（図示せず）と相手側コネクタ（図示せず）とを備えている。コネクタは、導電体からなるコンタクト２２０Ａを有しており、相手側コネクタは、導電体からなる相手側コンタクト３２０Ａを有している。

図６及び図７に示されるように、本実施の形態によるコンタクト２２０Ａは、接触部２３０Ａと、基部２５０Ａとを有している。接触部２３０Ａは、基部２５０Ａから−Ｘ方向に沿って延びており、丸ピン形状を有している。接触部２３０Ａは、上述した実施の形態と同様に二層のめっきを施されている（図５参照）。即ち、接触部２３０Ａは、最表層としての第１めっき層２３２と、第１めっき層２３２の下層である第２めっき層２３４と、第２めっき層２３４の下に位置する基材２３６とを有している。第１めっき層２３２は、銀又は銀合金からなるものであり、且つ、９０Ｈｖ以下のビッカース硬度を有している。第２めっき層２３４は、銀又は銀合金からなるものであり、且つ、１００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有している。

図６及び図７に示されるように、本実施の形態による相手側コンタクト３２０Ａは、相手側接点部３４０Ａと、基部３６０Ａとを有している。本実施の形態の相手側接点部３４０Ａは、複数に分割されている。本実施の形態における相手側接点部３４０Ａの数は４つであり、夫々、相手側コンタクト３２０Ａの先端近傍に位置している。この相手側接点部３４０Ａには、上述した接触部２３０Ａと同様に、めっきが施されている。

図７から理解されるように、コンタクト２２０Ａが相手側コンタクト３２０Ａに挿入されていないとき、相手側接点部３４０Ａは、ＹＺ平面における相手側コンタクト３２０Ａの中心に向かって近づいている。コネクタ（図示せず）が相手側コネクタ（図示せず）と嵌合する際に、相手側コンタクト３２０Ａの相手側接点部３４０Ａは、コンタクト２２０Ａの接触部２３０Ａの上をスライドする。この場合であっても、上述した第１の実施の形態と同様に良好な特性を得ることができる。

上述した第１及び第２の実施の形態においては、コネクタと相手側コネクタとの嵌合方向と相手側接点部が接触部上をスライドする際のスライド方向とが同じであったが、本発明はこれに限定されるわけではなく、スライド方向は嵌合方向と異なる方向であってもよい。

以下、上述した本発明の実施の形態による接触部２３０，２３０Ａのめっき構造について、実施例及び比較例を参照しながら更に具体的に説明する。

図８に示されるように、コンタクト２２０Ｂは、板形状の接触部２３０Ｂを有するピンコンタクトであり、相手側コンタクト３２０Ｂは突出形状の相手側接点部３４０Ｂを有するソケットコンタクトである。相手側接点部３４０Ｂを接触部２３０Ｂ上でスライドさせて最終的に停止した位置で相互の導通をとることとする。相手側接点部３４０Ｂには、垂直方向に一定の荷重（６［Ｎ］）が掛かるようにばねの力が働いている。この力を以下においては「接触力」という。

本発明の効果確認のために相手側接点部３４０Ｂ及び接触部２３０Ｂに対して硬質のめっき層の上に軟質のめっき層を形成してなる二層めっきを施すと共に、比較例として相手側接点部３４０Ｂ及び接触部２３０Ｂに対して単層のめっきを施した。

より具体的には、めっき用の試料として、銀めっきＨｖ８０，銀めっきＨｖ１２０，銀めっきＨｖ１５０，銀めっきＨｖ２００を使用した。各試料の表面硬度及び断面硬度を下記表１に示す。表面硬度は、圧子をめっき層の表面に押し込んで測定されたビッカース硬度であり、断面硬度は、圧子をめっき層の断面に押し込んで測定されたビッカース硬度である。詳しくは、下層の表面硬度は、下層を形成した後であって上層を形成する前に測定したものであり、上層の表面硬度は、下層の上に上層を形成した後に測定したものである。各層のめっきの厚みは１０μｍである。硬度測定時における圧子の印加荷重は、９．８×１０^−３［Ｎ］（１ｇｆ）である。

更に、上掲の試料について、ＲＩＧＡＫＵ製のＸ線解析装置（Ｘ−ＲＡＹ ＤＩＦＦＲＡＣＴ ＭＥＴＥＲ ＲＩＮＴ ２０００）を使用して、結晶子サイズの測定も行った。測定角度は５〜９０度であり、測定Ｘ線波長は１．５４０５６×１０^−１０［ｍ］（ＣｕＫ_α１線）である。結晶子サイズの算出には、比較的ピークの大きい（２２０）面の回析線を用いた。測定結果を下記表２に示す。

表２から理解されるように、ビッカース硬度が高くなるに連れて結晶子サイズは小さくなっている。

このような試料を用いてめっきを施されたコンタクト２２０Ｂ及び相手側コンタクト３２０Ｂについて、図８に示されるように、６［Ｎ］の接触力を掛けた状態で、接触部２３０Ｂ上において相手側接点部３４０Ｂを１０［ｍｍ］スライドさせて接触抵抗を測定した。更に、この測定を接触部２３０Ｂの基材の銅が露出するまで、スライドを繰り返した。１０［ｍｍ］の距離をスライドさせて往復したときにスライド回数を１回とカウントした。測定結果を図９乃至図１１に示す。なお、図１１に関し、単層めっきのめっき厚は２０μｍとし、二層めっきのめっき厚は夫々１０μｍとした。

図９を参照すると、めっきが硬いほど基材の銅が露出するまでのスライド回数が多い（耐摩耗性が高い）が、接触抵抗もめっき硬度とともに高くなっていることが理解される。また、図１０を参照すると、めっき厚が大きくなるに連れて、基材が露出しにくくなるが接触抵抗も上昇してしまうことが理解される。図１１を参照すると、二層めっきの方が軟質の銀めっきの単層の場合よりも接触抵抗が低く、且つ、基材が露出するまでのスライド回数も多い（即ち、耐摩耗性が高い）ことが理解される。

なお、本発明における銀合金には、例えば銀−錫合金は含まれない。銀−錫合金は、下記表３に示されるように、表面硬度が高いことから基材が露出するまでのスライド回数が多く耐摩耗性に優れているが、錫が空気中の酸素と結合してしまい、表面に酸化物が形成されてしまうことにより、表面抵抗が高くなる傾向がある。従って、銀−錫合金は、本発明の第１めっき層２３２及び第２めっき層２３４のいずれにも使用されない。

１００ コネクタ対
２００ コネクタ
２１０ 保持部材
２１２ 受容部
２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ コンタクト
２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ 接触部
２３２ 第１めっき層
２３４ 第２めっき層
２３６ 基材
２４０ 被固定部
２５０Ａ 基部
３００ 相手側コネクタ
３１０ 相手側保持部材
３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ 相手側コンタクト
３３０ 弾性支持部
３４０，３４０Ａ，３４０Ｂ 相手側接点部
３５０ 被固定部
３６０Ａ 基部

Claims (6)

1. 相手側コネクタと嵌合可能なコネクタであって、
   前記相手側コネクタは、相手側接点部を有する相手側コンタクトを有しており、
   前記コネクタは、コンタクトと、前記コンタクトを保持する保持部材とを備えており、
   前記コンタクトは、接触部を有しており、
   前記コネクタと前記相手側コネクタとの嵌合の際に、前記相手側接点部は前記接触部上をスライドしながら接触しており、
   前記接触部は、最表層としての第１めっき層と、前記第１めっき層の下層である第２めっき層とを有しており、
   前記第１めっき層は、銀又は銀合金からなるものであり、且つ、９０Ｈｖ以下のビッカース硬度を有しており、
   前記第２めっき層は、銀又は銀合金からなるものであり、且つ、１００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有している
   コネクタ。
2. 請求項１記載のコネクタであって、
   前記コンタクトは、銅又は銅合金からなる基材を更に有しており、
   前記第２めっき層は、前記基材上に形成されている
   コネクタ。
3. 請求項１又は請求項２記載のコネクタであって、
   前記第２めっき層は、９０重量％以上の銀を含んでいる
   コネクタ。
4. 請求項３記載のコネクタであって、
   前記第２めっき層は、銀以外の残部として、Ｓｂ，Ｓｅ，Ｔｅからなる群より選ばれた少なくとも一つの元素を更に含んでいる
   コネクタ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコネクタであって、
   前記第２めっき層のビッカース硬度は、１８０Ｈｖ以下である
   コネクタ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のコネクタであって、
   前記コネクタと前記相手側コネクタとの嵌合の際に、前記相手側接点部は所定方向に沿って前記接触部上をスライドしており、
   前記相手側接点部は、前記所定方向と交差する方向において前記接触部に向かって突出する形状を有している
   コネクタ。

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