JP2018018669A - 電気接続部品 - Google Patents

Abstract

【課題】接触信頼性が向上し、十分な接合強度が得られる電気接続部品を提供する。
【解決手段】電気接続部品（１０）は、接触により電気的に接続される接触部（１００）と、接合により接続される接合部（５００）とを備える。接触部（１００）及び接合部（５００）が、母材（１０１）の表面に形成される第１めっき層（１０２）と、第１めっき層（１０２）に保持されて第１めっき層（１０２）の表面に突出するカーボンナノ材料（１０４）とを備える。接合部（５００）が、第１めっき層（１０２）の表面に形成され、第１めっき層（１０２）の表面に突出するカーボンナノ材料（１０４）を覆う第２めっき層（５０１）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気接続部品に関する。詳しくは、本発明は、リレー及びスイッチの接点部品やコネクタの端子部品などの電気接続部品に関する。

従来、接触信頼性を向上させることを目的として、カーボンナノ材料を含有するめっき層を備えた電気接続部品が提案されている。例えば、特許文献１に記載の電気接点部品２００では、図８のように、母材２１０の表面にめっき層２２０が設けられ、めっき層２２０にカーボンナノ材料２３０が保持されている。カーボンナノ材料２３０はカーボンナノチューブやカーボンブラックなどであって、めっき層２２０の表面に露出して設けられている。従って、カーボンナノ材料２３０はめっき層２２０よりも他の部材に接触しやすくなり、電気接点部品２００の接触信頼性が向上している。

特開２０１３−０１１０１６号公報

前記電気接点部品２００では、はんだ付けなどにより回路パターンなどの導体に接合されるが、その接合部分のめっき層２２０の表面にカーボンナノ材料２３０が露出していると、めっき層２２０の表面のはんだの濡れ性が低下して十分な接合強度が得にくくなるという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、接触信頼性が向上し、十分な接合強度が得られる電気接続部品を提供することを目的とするものである。

本発明に係る電気接続部品は、接触により電気的に接続される接触部と、接合により接続される接合部とを備えた電気接続部品であって、
前記接触部及び前記接合部が、母材の表面に形成される第１めっき層と、前記第１めっき層に保持されて前記第１めっき層の表面に突出するカーボンナノ材料とを備え、
前記接合部が、前記第１めっき層の表面に形成され、前記第１めっき層の表面に突出するカーボンナノ材料を覆う第２めっき層を備えることを特徴とするものである。

本発明は、接触部に設けた第１めっき層の表面にカーボンナノ材料が突出しているため、接触部の接触信頼性が向上し、接合部においては第２めっき層でカーボンナノ材料を覆うことで、カーボンナノ材料による接合部の密着性の低下が抑制され、十分な接合強度が得られる。

図１Ａは、本発明に係る一実施の形態の電気接続部品の接合部を示す概略の断面図である。図１Ｂは、本発明に係る一実施の形態の電気接続部品の接触部を示す概略の断面図である。 図２は、同上のコネクタの端子部品を示す概略の正面図である。 図３は、同上のスイッチの可動接点部品と固定接点部品を示す概略の断面図である。 図４は、同上のリレーの可動接点部品と固定接点部品を示す概略の断面図である。 図５は、接触信頼性の試験における温度プロファイルを示すグラフである。 図６は、接触信頼性試験における接触荷重の変化と電気抵抗値の変化とを示すグラフである。 図７Ａは実施例１の接触部の表面走査型電子顕微鏡写真である。図７Ｂは実施例１の接合部の表面走査型電子顕微鏡写真である。図７Ｃは比較例の接触部及び接合部の表面走査型電子顕微鏡写真である。 図８は、従来の電気接続部品の接触部を示す概略の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本実施形態の電気接続部品は、接触により電気的に接続される接触部と、接合により接続される接合部とを有している。このような電気接続部品としては、リレー及びスイッチの接点部品やコネクタの端子部品などが例示される。接点部品としては固定接点部品と可動接点部品などが例示される。端子部品としてはプラグ、ジャック、レセプタクル、ソケット、ピンヘッダーなどの各種のコネクタに適用されるものが例示される。

電気接続部品の接触部は他の部材に接触する部分である。例えば、電気接続部品が固定接点部品である場合、これと対になっている可動接点部品が他の部材となる。すなわち、固定接点部品や可動接点部品では、これらが互いに接触しあう部分が接触部として形成される。また電気接続部品がコネクタの端子部品である場合、別のコネクタに設けた端子部品が他の部材となる。すなわち、コネクタの端子部品では、機械的に接続される複数のコネクタのそれぞれに設けた端子部品が互いに接触しあう部分が接触部として形成される。接触部が他の部材と接触することにより、電気接続部品と他の部材とが電気的に接続される。

電気接続部品の接合部は他の部材に接合により機械的に接続する部分である。ここで、接合とは、はんだ付け、ワイヤーボンディング（ＷＢ）、溶接、カシメなどが例示される。例えば、電気接続部品が固定接点部品や可動接点部品である場合、これらを取り付ける固定バネや可動バネなどが他の部材となる。すなわち、固定接点部品や可動接点部品では、他部材に接触して結合される部分が接合部として形成される。また電気接続部品がコネクタの端子部品である場合、コネクタを実装するプリント配線板の回路パターンなどが他の部材となる。すなわち、コネクタの端子部品では、はんだ付け等により他部材に機械的に接続される部分が接合部として形成される。接合部が他の部材と接合することにより、電気接続部品と他の部材とが電気的及び機械的に接続される。

図１Ａは電気接続部品１０の接合部５００の概略図を示している。接合部５００は母材１０１と第１めっき層１０２と第２めっき層５０１とカーボンナノ材料１０４とを備えて形成されている。

母材１０１は電気接続部品１０の基体であって、使用目的に応じて所望の形状に成形されている。母材１０１は銅又は銅合金などの電気接続部品１０に使われる公知の金属材料で形成されている。銅合金としては、Ｃｕ−Ｔｉ、Ｃｕ−Ｔｉ−Ｆｅ、Ｃｕ-Ｂｅ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金などが挙げられる。なお、母材１０１はその表面に、第１めっき層１０２との密着性を高めるためのＮｉめっき膜などの下地層を有していても良い。

第１めっき層１０２は母材１０１の表面に付着しているめっき膜である。第１めっき層１０２は、結晶質又は非晶質（アモルファス）の金属めっき膜で形成されている。第１めっき層１０２は母材１０１への付着性やカーボンナノ材料１０４の保持性、硬度、耐食性等を考慮して、その材質や厚みなどを決定すればよい。第１めっき層１０２の材質はＮｉ又はＮｉ−Ｐ合金で形成されていることが好ましい。第１めっき層１０２の膜厚は、５μｍ以下であることが好ましい。５μｍより厚い膜厚では、第１めっき層１０２のばね性が失われやすく、応力によるクラックが発生しやすく場合がある。第１めっき層１０２の膜厚の下限は、カーボンナノ材料１０４の保持性等を確保するために、０．１μｍとすることが好ましい。さらに接触部１００の耐食性の向上を考慮すると、第１めっき層１０２の膜厚は０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がさらに好ましい。

第２めっき層５０１は第１めっき層１０２の表面に付着しているめっき膜である。第２めっき層５０１は、第１めっき層１０２の表面に形成された被覆めっき層５０２と、被覆めっき層５０２の表面に形成された保護めっき層１０３とを備えている。

被覆めっき層５０２は第１めっき層１０２の表面に突出するカーボンナノ材料１０４を覆うめっきである。すなわち、接合部５００において、第１めっき層１０２の表面に突出するカーボンナノ材料１０４は、被覆めっき層５０２で覆われて被覆めっき層５０２の表面に露出していない。これにより、カーボンナノ材料１０４による接合部５００のはんだの濡れ性の低下が抑制される。

被覆めっき層５０２は第１めっき層１０２との密着性、はんだ濡れ性、保護めっき層１０３との密着性などを考慮して、第１めっき層１０２と同様に、Ｎｉ又はＮｉ−Ｐ合金で形成されていることが好ましい。被覆めっき層５０２の厚みは第１めっき層１０２からのカーボンナノ材料１０４の突出長さよりも厚ければよく、例えば、０．０１〜１．５μｍである。

保護めっき層１０３は第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２とカーボンナノ材料１０４との電位差により生じる第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２の腐食を抑制するためのめっきである。図８に示す従来例では、亜硫酸ガス試験などの過酷な耐食性試験において、めっき層２２０に腐食が生じやすかった。これは、めっき層２２０とカーボンナノ材料２３０とが局部電池となる隙間腐食である。すなわち、カーボンナノ材料２３０にめっき層２２０が被っている部分（界面部分）に、めっき層２２０の凹凸変化等により隙間が生じた場合に、該隙間にめっき層２２０とカーボンナノ材料２３０との電位差による局部電池が作用し、隙間腐食が生じる。本実施形態における保護めっき層１０３はこの隙間腐食の発生を抑制するものである。

保護めっき層１０３は、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２に含有される金属元素よりも貴な金属元素を含有しているのが好ましい。この場合、保護めっき層１０３は、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２に比べて、カーボンナノ材料１０４に対する電位差が小さくなり、保護めっき層１０３は第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２よりも腐食が生じにくくなる。この結果、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２が腐食の生じにくい保護めっき層１０３で被覆されることになり、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２に酸素、水分、その他の腐食成分が作用しにくくなって、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２の腐食が抑制される。

具体的には、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２がＮｉめっき又はＮｉ−Ｐ合金めっきで形成されている場合、保護めっき層１０３は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕの群から選ばれる１種又は複数種の金属元素からなるめっきで形成可能である。また、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２がＮｉめっき又はＮｉ−Ｐ合金めっきで形成されている場合、保護めっき層１０３は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕの群から選ばれる１種又は複数種の金属元素を含む合金めっき層で形成可能である。この合金めっきとしては、例えば、Ｎｉ−Ｃｕめっき、Ｎｉ−Ｓｎめっき、Ｎｉ−Ａｕめっき、Ｎｉ−Ａｇめっき、Ｎｉ−Ｐｄめっき、Ｎｉ−Ｐｈめっき、Ｎｉ−Ｒｕめっきなどが挙げられる。また保護めっき層１０３は、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２よりも耐食性が高ければ良いため、例えば、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２がＮｉめっき又はＮｉ−Ｐ合金めっきで形成されている場合、保護めっき層１０３は、Ｎｉ−Ｗめっき、Ｎｉ−Ｂめっき、Ｎｉ−Ｆｅめっきなどで形成可能である。さらに保護めっき層１０３は、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２を腐食から保護すれば良いため、例えば、保護めっき層１０３は、Ｚｎめっきで形成可能である。この場合、Ｚｎめっきの犠牲防食作用により保護めっき層１０３で第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２の腐食が抑制される。また、保護めっき層１０３は、被覆めっき層５０２と金属間化合物を形成する金属元素を含むことが好ましく、はんだ濡れ性に優れることも好ましい。

保護めっき層１０３の厚みは０．０１μｍ〜１．５μｍであることが好ましい。保護めっき層１０３の厚みがこの範囲であれば、第１めっき層１０２及び被覆めっき層５０２の腐食が保護めっき層１０３で抑制されやすくなる。また上記のＮｉ合金めっきは、Ｎｉ以外の金属元素の濃度が６〜１２質量％であることが好ましい。この範囲であれば、Ｎｉめっき層が硬すぎることがなく、割れなどが発生しにくくなり、また、耐食性が確保されやすくなる。

保護めっき層１０３は必要に応じて設けられる。すなわち、電気接続部品１０に高い耐食性が求められる場合は保護めっき層１０３を設けることが好ましいが、高い耐食性が求めらない場合は保護めっき層１０３を特に設けなくても良い。

第２めっき層５０１の厚みは、被覆めっき層５０２の厚みと保護めっき層１０３の厚みの合計であって、０．０３〜２．０μｍであることが好ましく、これにより、第１めっき層１０２の表面に突出するカーボンナノ材料１０４を覆いやすくなる。

カーボンナノ材料１０４は、ナノオーダーサイズの炭素材料であって、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンブラック（ＣＢ）、フラーレン、グラフェンなどである。カーボンナノ材料１０４は、化学的に安定かつ電気伝導性、摺動性、機械的強度に優れるものが好ましい。ＣＮＴは、直径が１００〜２００ｎｍ、長さ１０〜２０μｍであることが好ましい。また、ＣＮＴは、グラファイトのシートが１層に筒状に巻かれた単層ＣＮＴとグラファイトのシートが２層以上の多層に巻かれた多層ＣＮＴが存在するが、多層ＣＮＴは単層ＣＮＴよりも量産性に優れ、比較的安価に入手できるため、コストを抑えることができる点で好ましい。ＣＢは粒子状であって、その粒子径はレーザー回折法等による測定で数〜１００ｎｍであることが好ましい。また、ＣＢは電気伝導性に優れた品種であり、その各粒子がクラスター状になったミクロンオーダーの大きさの集合体の状態で存在していることが好ましい。ＣＢはＣＮＴよりも量産性に優れ、比較的安価に入手できるため、コストを抑えることができる点で好ましい。

図１Ａは、接合部５００において、カーボンナノ材料１０４がＣＮＴの場合について示している。このＣＮＴはその一端が第１めっき層１０２に埋め込まれて固着されている。このようにしてＣＮＴは第１めっき層１０２に保持されている。ＣＮＴは第１めっき層１０２の表面から突出しているが、被覆めっき層５０２内に埋まっている。

カーボンナノ材料１０４は第１めっき層１０２との複合めっきとして形成される。カーボンナノ材料１０４の使用量は、カーボンナノ材料１０４と第１めっき層１０２との合計量に対して、０．０２〜２．０質量％であることが好ましい。カーボンナノ材料１０４の使用量が上記の範囲であると、カーボンナノ材料１０４による後述の接触部１００の接触信頼性の向上が充分に得られ、また、カーボンナノ材料１０４のめっき液への分散性や第１めっき層１０２の母材１０１への密着性が十分に確保されやすくなる。

図１Ｂは電気接続部品１０の接触部１００の概略図を示している。接触部１００は接合部５００と同様の母材１０１と第１めっき層１０２と保護めっき層１０３とカーボンナノ材料１０４とを備えて形成されている。すなわち、接触部１００は被覆めっき層５０２が形成されておらず、カーボンナノ材料１０４が表面に露出している。

接触部１００において、母材１０１と第１めっき層１０２は接合部５００の場合と同様に形成されている。また接触部１００では第１めっき層１０２の表面に保護めっき層１０３が形成されている。この場合、保護めっき層１０３は第１めっき層１０２の表面から突出するカーボンナノ材料１０４を完全に覆うことはない。すなわち、保護めっき層１０３はカーボンナノ材料１０４の根元（第１めっき層１０２の表面の近傍部分）のみを覆っている。従って、接触部１００においては、カーボンナノ材料１０４は保護めっき層１０３を貫通し、カーボンナノ材料１０４の先端は保護めっき層１０３の表面から突出している。保護めっき層１０３は上記と同様に、第１めっき層１０２とカーボンナノ材料１０４との電位差により生じる第１めっき層１０２の腐食を抑制するためのめっきである。接触部１００において、ＣＮＴの保護めっき層１０３の表面からの突出長さは０．１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。

なお、接合部５００の場合と同様に、接触部１００においても、保護めっき層１０３は必要に応じて設けられる。すなわち、電気接続部品１０に高い耐食性が求められる場合は保護めっき層１０３を設けることが好ましいが、高い耐食性が求めらない場合は保護めっき層１０３を特に設けなくても良い。

上記のような接触部１００及び接合部５００を形成するにあたっては、まず母材１０１の全体にカーボンナノ材料１０４と第１めっき層１０２とからなる複合めっき層が形成される。この複合めっき層は電着（電解めっき）により母材１０１の表面に形成される。この場合、ＮｉやＰなどの金属元素とカーボンナノ材料１０４とを含むめっき液を母材１０１の表面に付着させ、通電することによって、カーボンナノ材料１０４を保持する第１めっき層１０２が析出して形成される。

ここで、カーボンナノ材料１０４は、接触部１００の他部材との接触性の向上が主目的であるため、母材１０１の接触部１００が形成される部分のみに設けることが考えられる。この場合、部分浸漬法、スポットめっき法、スパージャーによるめっき法、マスクめっき法、レジストめっき法などの部分めっき法により、カーボンナノ材料１０４と第１めっき層１０２とからなる複合めっき層を部分的に形成することになるが、このような複合めっきはめっき条件が厳密であって、上記のような方法で部分めっきすることは非常に煩雑であった。特に、母材１０１が非常に小さく、多数個の母材１０１が一連につながったフープ材に上記の複合めっきを部分的に施すことが難しかった。そこで、本実施形態では、電気接続部品１０の基体となる母材１０１の全体にカーボンナノ材料１０４と第１めっき層１０２とからなる複合めっき層を形成するものであり、これにより、複合めっきを母材１０１に部分的に形成する必要がなくなって、煩雑さが軽減されるものであり、電気接続部品１０の生産性が向上する。

次に、接合部５００が形成される部分において、第１めっき層１０２の表面に被覆めっき層５０２が形成される。被覆めっき層５０２は上記に例示した部分めっき法で形成される。例えば、被覆めっき層５０２は電着より形成することができる。すなわち、Ｎｉなどの金属元素を含むめっき液を第１めっき層１０２の表面に付着させ、通電することにより、被覆めっき層５０２が析出して形成される。被覆めっき層５０２は、カーボンナノ材料を含まないめっきであり、第１めっき層１０２のような複合めっきでないため、めっき条件が複合めっきよりも厳密でなく、煩雑になることはない。

次に、保護めっき層１０３が必要に応じて形成される。保護めっき層１０３は、接触部１００と接合部５００の両方に設けても良いし、両方に設けてなくても良いし、片方にのみ設けるようにしてもよい。また保護めっき層１０３は接触部１００と接合部５００以外の部分に設けてもよい。接触部１００となる部分においては、保護めっき層１０３は第１めっき層１０２の表面に形成される。接合部５００となる部分においては、保護めっき層１０３は被覆めっき層５０２の表面に形成される。

図２は端子部品２０ａ、２０ｂを示す。これらの端子部品２０ａ、２０ｂは、コネクタの対となる接続部品（例えば、ヘッダとソケットなど）にそれぞれ組み込まれる。端子部品２０ａ、２０ｂは、接続部品の接続により、一方の端子部品２０ａの接触部２１ａと、他方の端子部品２０ｂの接触部２１ｂとが接触し、これにより、端子部品２０ａと端子部品２０ｂとが電気的に接続される。また端子部品２０ａの接合部２２ａ及び端子部品２０ｂの接合部２２ｂは、プリント配線板等の回路パターンの導体や配線の導体などにそれぞれはんだなどにより接合される。そして、端子部品２０ａ、２０ｂの一方又は両方が本実施形態の電気接続部品１０として形成することが可能である。すなわち、接触部２１ａ、２１ｂの一方又は両方が図１Ｂに示す構造を有し、接合部２２ａ、２２ｂの一方及び両方が図１Ａに示す構造を有して形成することができる。

図３はスイッチ３０の概略図を示す。このスイッチ３０はケース３１の上面に押釦３５が突出して設けられている。押釦３５はレバー３３で押圧自在に形成されている。ケース３１内において押釦３５の下にはバネ３４が設けられている。バネ３４の先端には可動接点部品３０ａがバネ３４の上下両面に突出して設けられている。またケース３１内において、可動接点部品３０ａの上方及び下方には固定接点部品３０ｂが設けられている。各固定接点部品３０ｂ、３０ｃはそれぞれ接点台３６ｂ、３６ｃに接合されている。このスイッチ３０は、レバー３３が操作されることで押釦３５が押圧され、バネ３４が動作することにより、可動接点部品３０ａが上方の固定接点部品３０ｃと接触し、下方の固定接点部品３０ｂと離間する状態と、可動接点部品３０ａが上方の固定接点部品３０ｃと離間し、下方の固定接点部品３０ｂと接触する状態する状態との間で切り替わるように形成されている。そして、可動接点部品３０ａと固定接点部品３０ｂとが接触することにより電気的な接続が行われる。

スイッチ３０は、可動接点部品３０ａと固定接点部品３０ｂの一方又は両方が本実施形態の電気接続部品１０として形成することが可能である。すなわち、可動接点部品３０ａの接触部（固定接点部品３０ｂ、３０ｃと接触する部分）３１ａと、固定接点部品３０ｂ、３０ｃの接触部（可動接点部品３０ａと接触する部分）３１ｂ、３１ｃの一方又は両方が図１Ｂに示す構造を有して形成することができる。また、可動接点部品３０ａの接合部（バネ３４と接合する部分）３２ａと、固定接点部品３０ｂ、３０ｃの接合部（接点台３６ｂ、３６ｃと接合する部分）３２ｂ、３２ｃの一方又は両方が図１Ａに示す構造を有して形成することができる。なお、可動接点部品３０ａをバネ３４に接合するにあたっては、カシメが主に用いられるが、溶接やはんだで接合してもよい。固定接点部品３０ｂ、３０ｃと接点台３６ｂ、３６ｃは、主に、溶接やはんだで接合される。

図４はリレー４０の概略図を示す。このリレー４０はボディ４２とケース４３とで囲まれる空間に電磁石ブロック４４と接点ブロック４５とを備えている。電磁石ブロック４４はコイル線４６、コイルボビン４７、鉄心４８、接極子４９、継鉄５０とを備えている。コイル線４６に電気的に接続されるコイル端子５１はボディ４２に底面から突出している。接点ブロック４５は、可動バネ５２、可動接点部品４０ａ、固定バネ５３、固定接点部品４０ｂを備えている。可動接点部品４０ａと固定接点部品４０ｂとに電気的に接続される接点端子５４はボディ４２に底面から突出している。接極子４９と可動バネ５２とはカード５５で接続されている。このリレー４０は、コイル線４６への通電・不通電により接極子４９が動作し、これにより、可動バネ５２が動作して、可動接点部品４０ａが固定接点部品４０ｂと接触する状態と、可動接点部品４０ａが固定接点部品４０ｂと離間する状態との間で切り替わるように形成されている。そして、可動接点部品４０ａと固定接点部品４０ｂとが接触することにより電気的な接続が行われる。

リレー４０は、可動接点部品４０ａと固定接点部品４０ｂの一方又は両方が本実施形態の電気接続部品１０として形成することが可能である。すなわち、可動接点部品４０ａの接触部（固定接点部品４０ｂと接触する部分）４１ａと、固定接点部品４０ｂの接触部（可動接点部品４０ａと接触する部分）４１ｂの一方又は両方が図１Ｂに示す構造を有して形成することができる。また、可動接点部品４０ａの接合部（可動バネ５２と接合する部分）４２ａと、固定接点部品４０ｂの接合部（固定バネ５３と接合する部分）４２ｂの一方又は両方が図１Ａに示す構造を有して形成することができる。なお、可動接点部品４０ａを可動バネ５２に接合したり、固定接点部品４０ｂを固定バネ５３に接合したりするにあたっては、カシメが主に用いられるが、溶接やはんだで接合してもよい。

本実施形態の電気接続部品１０は、接触することにより電気的な接続を行う接触部１００を備え、この接触部１００がカーボンナノ材料１０４を有しているので、低接触圧力であってもカーボンナノ材料１０４で他の部材との接触を確保して電気的な接続を行うことができ、低接圧領域での接触信頼性を確保しやすくなる。

また、本実施形態の電気接続部品１０は、接触部１００の表面と、接触部１００と接触する他の部材との間にカーボンナノ材料１０４が介在するため、接触部１００と他の部材との凝着・磨耗を少なくすることができ、電気接続部品１０の耐スティッキング性が向上しやすくなる。従って、上記のような電気接続部品１０を開閉回数の多いスイッチやリレー等の接点部品として用いると、スティッキング現象が起こりにくく、また、容易に長寿命化を図ることができて好ましい。

また、本実施形態の電気接続部品１０は、接合により機械的な接続を行う接合部５００を備え、この接合部５００が、第１めっき層１０２の表面に突出するカーボンナノ材料１０４を覆う第２めっき層５０１を有しているので、接合部５００の表面におけるカーボンナノ材料１０４の露出を低減することができ、接合部５００の表面と他の部材との密着性を高めて接合強度を高くすることができる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
（実施例１）
母材としては、材質が銅板またはコネクタの接点部品に適用される形状に成形されたリン青銅またはチタン銅などのＣｕ合金を用いた。

母材の全体にカーボンナノ材料と第１めっき層とを備えた複合めっき層を形成した。ここで、カーボンナノ材料としてＣＮＴを含有するＮｉ−Ｐ合金めっき液を用いた。ＣＮＴとしては、昭和電工（株）製のＶＧＣＦを用いた。このＣＮＴは多層ＣＮＴである。また、ＣＮＴの直径（外径）が１００〜２００ｎｍで、長さが１０〜２０μｍの範囲であった。Ｎｉ−Ｐ合金めっき液の組成は、硫酸Ｎｉ（１ｍｏｌ／ｄｍ^３）、塩化Ｎｉ（０．２ｍｏｌ／ｄｍ^３）、ホウ酸（０．５ｍｏｌ／ｄｍ^３）、クエン酸（０．５ｍｏｌ／ｄｍ^３）、ホスホン酸（１．０ｍｏｌ／ｄｍ^３）、分散剤である分子量５０００のポリカルボン酸（２×１０^−４ｍｏｌ／ｄｍ^３）であった。ＣＮＴを含有するＮｉ−Ｐ合金めっき液はＣＮＴの混合量を２ｇ／ｄｍ^３とした。また、ＣＮＴを含有するＮｉ−Ｐ合金めっき液をめっき浴とし、浴温５０±１０℃、電流密度１〜１５Ａ／ｄｍ^２のめっき条件とした。そして、Ｎｉ−Ｐ合金めっき層である第１めっき層の厚みが１．５μｍ、ＣＮＴの含有量が１．０質量％のＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成した。

次に、接合部となる部分において、第１めっき層の表面に被覆めっき層を形成した。この被覆めっき層により第１めっき層の表面に突出したＣＮＴが外部に露出しないように覆われた。被覆めっき層は厚み１．５μｍのＮｉめっき膜であって、めっき条件はスルファミン酸Ｎｉ（４５０ｇ／ｌ）、塩化Ｎｉ（３ｇ／ｌ）、ホウ酸（３０ｇ／ｌ）、添加剤（適量）、ピット防止剤（適量）、ｐＨ＝３．０〜４．５、浴温４０〜５０℃で電解めっきを１分間行った。

次に、接触部となる部分及び接合部となる部分において、保護めっき層を形成した。接触部となる部分では第１めっき層の表面に保護めっき層を形成した。接合部となる部分では被覆めっき層の表面に保護めっき層を形成した。保護めっき層はＳｎめっきで形成した。この場合、めっき液としては石原薬品株式会社製の「ＰＦ−０９５Ｓ」を使用し、浴温３５℃、電流密度３ＡＳＤの条件でＳｎめっきを形成した。保護めっき層の厚みは０．３μｍとした。

このようにして電気接続部品を形成した。接触部においては、保護めっき層の表面にＣＮＴが突出しているが、接合部においては、被覆めっき層と保護めっき層からなる第２めっき層の表面にＣＮＴが突出していない。

（実施例２）
Ｓｎめっきの代わりに、ＡｕＣｏ合金めっきにより厚み０．３μｍの保護めっき層を形成した以外は、実施例１と同様にして電気接続部品を形成した。この場合、めっき液としては日本高純度化学社製の「オーロブライト ＢＡＲ７」を使用し、浴温５０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ^２の条件でＡｕＣｏ合金めっきを形成した。

（比較例）
第２めっき層（被覆めっき層及び保護めっき層）を形成しなかった以外は実施例１と同様にした。この場合、接合部となる部分では、第１めっき層の表面にＣＮＴが突出している。

（接触信頼性の評価）
上記の各実施例及び比較例について、電気接続部品の接触部における亜硫酸ガス試験後の接触抵抗値の測定を行った。亜硫酸ガス試験は、各実施例及び比較例を温度４０±２℃、湿度９０±３％ＲＨ、亜硫酸ガス濃度１０±３ｐｐｍの条件下に４８時間放置して行った。

接触抵抗値の測定には（株）山崎精機研究所が作製した電気接点シミュレータ（型式ＣＲＳ−１１３−ＡＵ型）を用いた。交流４端子法による測定のため、測定値にはリード線、コネクタ部などの固有抵抗は含まれず、接触荷重を変化させた時の接触抵抗値を計測することができる。電動ステージにより、一定荷重で接触位置を走査でき、スイッチやリレー接点におけるワイピングを想定した測定も可能である。尚、接触力０．２Ｎで接触抵抗値の測定を行った。また各実施例及び比較例はそれぞれ５個（サンプルＮｏ．１〜５）ずつ評価を行った。結果を表１に示す。

この結果から明らかなように、各実施例は比較例よりも接触抵抗値が小さく、低接触圧力領域での接触信頼性が高いと言える。

また実施例１の５個について、接触荷重の変化による電気抵抗値の変化を測定した。結果を図６に示す。図６から明らかなように、本実施形態の電気接続部品では、接触荷重０．１Ｎでも安定した接触抵抗値を示す。

（接合性の評価）
各実施例及び比較例について、はんだ実装後の挿抜試験を行った。すなわち、各実施例及び比較例について、電気接続部品の接合部をプリント配線板の導体回路パターンにはんだ接合し、この後、挿抜試験機にてプリント配線板の表面に対して垂直方向に引き抜くように電気接続部品に荷重を付与した。引き抜き速度は２ｍｍ／ｍｉｎとした。そして、電気接続部品が導体回路パターンから外れた時の力（ピール強度）を測定した。結果を表２に示す。尚、導体回路パターンへの電気接続部品の接合部のはんだ接合は、以下のようにして行った。厚み０．１２ｍｍのマスクスクリーンを用いて、接合部の表面に鉛フリーはんだペーストをΦ４．５ｍｍの円の形状になるように塗布した。はんだペーストは千住金属工業（株）製のＭ７０５−２２１ＢＭ５−３２−１１．２Ｋを使用した。実装条件は大気下で図５の温度プロファイルを用いたリフローとした。また各実施例及び比較例はそれぞれ５個（サンプルＮｏ．１〜５）ずつ評価を行った。

この結果から、各実施例は比較例よりも接合強度が大きくなり、各実施例は十分な接合強度（規格２Ｎ以上）を有している。

図７Ａには実施例１の接触部１００の表面走査型電子顕微鏡写真が示されている。同様に、図７Ｂには実施例１の接合部５００、図７Ｃには比較例の接合部５００（接触部１００）の表面走査型電子顕微鏡写真が示されている。接触部１００の表面では実施例１及び比較例のいずれであってもＣＮＴ（カーボンナノ材料１０４）が露出しているが、実施例１の接合部５００の表面にはＣＮＴは見られない。

本実施形態の電気接続部品（１０）は、以下の特徴を有する。

すなわち、電気接続部品（１０）は、接触により電気的に接続される接触部（１００）と、接合により接続される接合部（５００）とを備える。接触部（１００）及び接合部（５００）が、母材（１０１）の表面に形成される第１めっき層（１０２）と、第１めっき層（１０２）に保持されて第１めっき層（１０２）の表面に突出するカーボンナノ材料（１０４）とを備える。接合部（５００）が、第１めっき層（１０２）の表面に形成され、第１めっき層（１０２）の表面に突出するカーボンナノ材料（１０４）を覆う第２めっき層（５０１）を備える。

このような電気接続部品（１０）は、接触部（１００）がカーボンナノ材料（１０４）を有しているので、低接触圧力であってもカーボンナノ材料（１０４）で他の部材との接触を確保して電気的な接続を行うことができ、低接圧領域での接触信頼性を確保しやすくなる。また接合部（５００）が、第１めっき層（１０２）の表面に突出するカーボンナノ材料（１０４）を覆う第２めっき層（５０１）を有しているので、接合部（５００）の表面におけるカーボンナノ材料（１０４）の露出を低減することができ、接合部（５００）の表面と他の部材との密着性を高めて接合強度を高くすることができる。

上記電気接続部品（１０）は、第１めっき層（１０２）がＮｉ又はＮｉ−Ｐ合金を含有し、第２めっき層（５０１）がＳｎ又はＡｕの少なくとも１つを含有していることが好ましい。

このような電気接続部品（１０）は、第１めっき層（１０２）がＮｉを含有しているため、酸化による変色などの外観変化を小さくすることができ、また第２めっき層（５０１）がＳｎ又はＡｕを含有しているため、耐腐食性を向上させることができる。

上記電気接続部品（１０）は、第２めっき層（５０１）の厚みが０．０３〜２．０μｍであることが好ましい。

このような電気接続部品（１０）は、第２めっき層（５０１）でカーボンナノ材料（１０４）の露出を十分に抑制することができる。

上記電気接続部品（１０）は、接触部（１００）が、第２めっき層（５０１）を備えていないことが好ましい。

このような電気接続部品（１０）は、接触部（１００）の表面のカーボンナノ材料（１０４）が第２めっき層（５０１）で覆われなくなって、接触信頼性の低下が抑制される。

１０ 電気接続部品
１００ 接触部
１０１ 母材
１０２ 第１めっき層
１０４ カーボンナノ材料
５００ 接合部
５０１ 第２めっき層

Claims (4)

1. 接触により電気的に接続される接触部と、接合により接続される接合部とを備える電気接続部品であって、
   前記接触部及び前記接合部が、母材の表面に形成される第１めっき層と、前記第１めっき層に保持されて前記第１めっき層の表面に突出するカーボンナノ材料とを備え、
   前記接合部が、前記第１めっき層の表面に形成され、前記第１めっき層の表面に突出するカーボンナノ材料を覆う第２めっき層を備える電気接続部品。
2. 前記第１めっき層がＮｉ又はＮｉ−Ｐ合金を含有し、前記第２めっき層がＳｎ又はＡｕの少なくとも１つを含有している請求項１に記載の電気接続部品。
3. 前記第２めっき層の厚みが０．０３μｍ〜２．０μｍである請求項１又は２に記載の電気接続部品。
4. 前記接触部が、前記第２めっき層を備えていない請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気接続部品。