JP4369601B2

JP4369601B2 - コネクタ接点材料とその製造方法、そのコネクタ接点材料を用いたコネクタと接点

Info

Publication number: JP4369601B2
Application number: JP2000242595A
Authority: JP
Inventors: 守正谷本; 晃松田
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: JP2002060974A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコネクタ接点材料とその製造方法、そのコネクタ接点材料を用いたコネクタと接点に関し、更に詳しくは、外観変色がほとんど起こらず、はんだ濡れ性に優れ、そして摺動性も優れているコネクタ接点材料とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｃｕのような導電性基材の表面に、Ｓｎめっき層やＳｎ−Ｐｂはんだのめっき層を形成した材料は、コネクタ接点材料として広く実使用されている。しかしながら、これらＳｎめっき層やはんだ層は軟質であり、また摩擦抵抗も高いので、これらの材料をコネクタとして使用したときには挿入力が過大となり、また摺動接点として使用したときには相手材との間で凝着を起こして接点特性の劣化を招くことがある。
【０００３】
更には、はんだ付けをするときに、基材のＣｕ成分が表面に熱拡散してきて外観変色を起こすとともにはんだ付け性が悪化することもある。
しかも、Ｓｎめっき層の場合はめっき時にウィスカの発生があり、はんだめっき層の場合はＰｂ公害の問題もある。
このようなことから、コネクタ材料の表面めっき層に関しては、上記したＳｎめっき層やはんだめっき層に代わるＳｎ合金めっき層の検討が進められているが、現在までのところ、充分に満足のいくめっき層は開発されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コネクタ接点材料の表面めっき層として使用されているＳｎめっき層やはんだめっき層における上記した問題を解決し、適度な硬さを備えるとともに、はんだ付け時の外観変色もほとんど起こらず、はんだ付け性も優れており、しかも低摩擦係数であるため摺動性も優れているめっき層を備えた新規なコネクタ材料と、その製造方法、更にはその材料を用いたコネクタと接点の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記した目的を達成するための研究過程で、Ｓｎやはんだに比べて硬質なＳｎ−Ｃｕから成るめっき層に着目した。しかしながら、このＳｎ−Ｃｕめっき層は、従来のめっき層に比べて高硬度であるとはいえ、Ｃｕ成分が存在するため、外観変色とそれに基づくはんだ付け性の悪化が発生しやすいという欠点がある。
【０００６】
そこで、本発明者らは、この欠点の解消に関して鋭意研究を重ねた結果、後述する処理を施すことにより、外観変色とはんだ付け性の劣化の問題を解決し、更には摺動性を高めることに成功し、本発明のコネクタ接点材料とその製造方法を開発するに至った。
すなわち、本発明のコネクタ接点材料は、導電性基材の表面にＣｕ含有Ｓｎめっき層が形成されていて、前記Ｃｕ含有Ｓｎめっき層の表面はベンゾトリアゾール（Ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌ：ＢＴＡ）またはその誘導体による処理面を有したコネクタ接点材料において、前記処理面は、ベンゾトリアゾールまたはその誘導体の濃度が０．０１〜１．０重量％となるように調製した溶液に浸漬することにより形成され、前記表面をＡＥＳ分析（オージェ電子分光分析）したときに、Ｃとして測定される前記ＢＴＡまたはその誘導体の厚みが０.０００３〜０.０１μｍになっており、かつ、動摩擦係数が０．３６以下であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明においては、上記した接点材料を用いて製造した接点とコネクタが提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のコネクタ接点材料は、図１で示したように、導電性基材１の表面にＣｕ含有Ｓｎめっき層２が形成されていて、このＣｕ含有Ｓｎめっき層２の表面に後述する処理が施されていることを特徴とする。
導電性基材１としては格別限定されるものではなく、例えば、銅、黄銅、リン青銅などの銅合金や、ＳＵＳ、４２アロイなどの鉄合金をあげることができる。
【０００９】
また、Ｃｕ含有Ｓｎめっき層２は、Ｓｎを主体としこれにＣｕが含有されているめっき層である。この場合のＣｕ含有量は、被膜融点やはんだ濡れ性など考慮して適宜決めればよいが、概ね、１〜１０重量％程度に設定される。
このＣｕ含有Ｓｎめっき層は、例えば所定組成のＣｕ−Ｓｎ合金の電気めっきや溶融めっきで形成してもよく、また最初にＳｎめっきを行い、その上にＳｎ−Ｃｕ合金めっきを行って形成してもよく、更には最初にＳｎめっきを行い、ついで薄くＣｕめっきを行ったのち全体を加熱することによりＣｕをＳｎに拡散して形成してもよい。なお、基材１とＣｕ合金Ｓｎめっき層２の間には、ＣｕやＮｉなどを用いて下地層を形成してもよい。
【００１０】
ついで、このＣｕ合金Ｓｎめっき層２に対しては次のような表面処理が行われる。
まず、ＢＴＡまたはその誘導体を、水や、トルエンのような有機溶剤に溶解して所定濃度の溶液が調製される。そして、この溶液とＣｕ含有Ｓｎめっき層の表面を接触させる。具体的には、Ｃｕ含有Ｓｎめっき層の表面に上記溶液を塗布したり、または、導電性基材におけるＣｕ含有Ｓｎめっき層の表面を除いた他の箇所をマスキングした状態で上記溶液に浸漬する。
【００１１】
用いるＢＴＡとしては、例えばベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、エチルベンゾトリアゾール、トリルトリアゾールなどをあげることができ、またその誘導体としては、上記ＢＴＡとメチルアミン、エチルアミンのような有機アミンとの反応生成物や、プロピオン酸、安息香酸、アジピン酸のような有機カルボン酸との反応生成物をあげることができる。
【００１２】
このような処理を行うと、Ｃｕ含有Ｓｎめっき層２の摩擦係数は低下し、しかも耐食性が向上する。これはＢＴＡまたはその誘導体とＣｕ含有Ｓｎめっき層のＣｕ成分との間で吸着反応が起こって、当該Ｃｕ含有Ｓｎめっき層の表面には、ＢＴＡまたはその誘導体を主体とする化学吸着層３が形成されるためであると考えられる。
【００１３】
その場合、上記した化学吸着層３の厚みと摩擦係数や耐食性との間に相関関係がある。
具体的には、表面処理後のＣｕ合金Ｓｎめっき層の表面にＡＥＳ分析を行って、化学吸着層として表面に存在しているＢＴＡやその誘導体をＣとして測定したときに、表面から０.０００３μｍより深い箇所ではＣが検出されないような表面処理の場合、すなわち上記した化学吸着層の厚みが０.０００３μｍより薄い場合には、Ｃｕ含有Ｓｎめっき層の表面摩擦係数は大きく、しかも外観変色を起こしやすくなる。また、表面から０.０１μｍより深い箇所でもＣが検出されるような表面処理の場合、すなわち上記した化学吸着層の厚みが０.０１μｍより厚い場合には、摩擦係数は小さくなるが、他方では、Ｃｕ含有Ｓｎめっき層に表面ムラが生じ、しかもはんだ付け性が悪くなる。
【００１４】
このようなことから、本発明においては、表面処理後のＣｕ含有Ｓｎめっき層の表面はＡＥＳ分析を行ったときに、Ｃの検出される最大深さが０.０００３〜０.０１μｍとなるように前記した表面処理が行われる。
具体的には、前記した溶液として、ＢＴＡまたはその誘導体の濃度が０.０１〜１.０重量％となるように調整したものを用いればよい。上記濃度が０.０１重量％より低い場合は、処理後のＣｕ含有Ｓｎめっき層の耐食性の向上効果や摩擦係数の低減効果は不充分であり、また１.０重量％より高濃度である場合は、処理後の乾燥時にＢＴＡやその誘導体の粉が発生するようになる。
【００１５】
【実施例】
実施例１〜３、比較例１〜３
厚み０.６４mmの黄銅条に、アルカリ脱脂、電解脱脂、酸洗を順次行ったのち、厚み１.５μｍのＣｕ下地めっき層を形成し、更にその上に厚み１.２μｍのＳｎ−１％Ｃｕ合金めっき層を形成した。上記した各工程の条件を表１に示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】
ついで、上記めっき処理した黄銅条に中和処理、湯洗処理を充分に行い、更に温風乾燥を行った。
一方、表２で示した濃度のベンゾトリアゾールのエタノール溶液を調製し、その溶液に室温下において上記めっき黄銅条を１０秒間浸漬したのち取り出してＳｎ−１％Ｃｕ合金めっき層に対する表面処理を行った。
【００１８】
得られた処理品につき、下記仕様の各種の試験を行った。
（１）ＡＥＳ分析
処理品の表面をアルゴンイオンビームによりスパッタし、表層からＣ強度とＳｎ強度が交わる部分を有機被覆層とした。なお、厚み０.０１μｍの有機被膜を塗布した銅板を標準試料とした。
【００１９】
（２）はんだ付け性試験
温度２３０℃のＳｎ−３６％Ｐｂはんだ浴に、ロジン２５％／ＩＰＡを塗布した幅１０mmの処理品（試片）を、浸漬速度１０mm／min、浸漬深さ１０mmの条件で１０秒間浸漬したのち取り出し、はんだで濡れた部分の面積を測定し、その値を試片の浸漬面積で除算してその百分率（％）を求めた。この値が大きいほどはんだ濡れ性に優れ、はんだ付け性が優れていることを表す。
【００２０】
（３）加速劣化変色試験
試片を、温度６０℃、相対湿度９５％の大気中に７２時間放置し、めっき表面の変色の有無を目視観察した。
（４）動摩擦係数の測定
同種のめっき黄銅条を先端５mmＲに張り出し加工して相手材とし、これを摺動片として、摺動距離１０mm、摺動速度１００mm／min、加重２００gfの条件下で測定した。
【００２１】
（５）めっき表面ムラの観察
上記した処理品の表面を目視観察し、白い模様が現れた場合をムラあり、現れない場合をムラなしとした。
以下の結果を一括して表２に示した。
【００２２】
【表２】

【００２３】
表２から明らかなように、ＡＥＳ分析によるＣの検出された最大深さが深すぎる比較例２の材料は、動摩擦係数が小さくなるとはいえ、外観にムラが生じているとともにそのはんだ付け性は悪い。また、ＡＥＳ分析によるＣの検出された最大深さが浅すぎる比較例１や比較例３の材料は、外観、加速劣化変色、はんだ付け性は良好であるものの動摩擦係数は大きく摺動性に劣る。
【００２４】
このようなことから、ＡＥＳ分析によるＣの検出された最大深さが０.０００３〜０.０１μｍとなるような表面処理を行うこと、そのためには表面処理に用いる溶液におけるＢＴＡ濃度を０.０１〜１.０重量％に設定することの有用性が明らかである。
【００２５】
実施例４〜６、比較例４〜６
厚み０.２mmの黄銅条を用いたことを除いては、実施例１〜３と同様にして厚み１.２μｍのＳｎ−１％Ｃｕ合金めっき層が形成されるめっき黄銅条を製造した。
そして、このめっき黄銅条に対しても、実施例１〜３と同様の表面処理を行い、各試験を行った。その結果を表３に示した。
【００２６】
【表３】

【００２７】
表３から明らかなように、実施例１〜３と全く同様の結果が得られた。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明のコネクタ接点材料は、劣化後の外観変色が起こらず、はんだ付け性が優れ、しかも摺動性も優れている。
これは、めっき層をＣｕ含有Ｓｎめっき層とし、しかもその表面を濃度が０．０１〜１．０重量％となるように調製したＢＴＡ含有溶液で処理することにより、耐食性の向上効果と動摩擦係数が０．３６以下という摩擦係数の低減効果を発揮する化学吸着層を形成したことによって得られる効果である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコネクタ接点材料の１例を示す断面図である。
【符号の説明】
１導電性基材
２Ｃｕ含有Ｓｎめっき層
３ＡＥＳ分析でＢＴＡがＣとして検出される化学吸着層

Claims

導電性基材の表面にＣｕ含有Ｓｎめっき層が形成されていて、前記Ｃｕ含有Ｓｎめっき層の表面はベンゾトリアゾールまたはその誘導体による処理面を有したコネクタ接点材料において、前記処理面は、ベンゾトリアゾールまたはその誘導体の濃度が０．０１〜１．０重量％となるように調製した溶液に浸漬することにより形成され、前記表面をＡＥＳ分析したときに、Ｃとして測定される前記ベンゾトリアゾールまたはその誘導体の厚みが０．０００３〜０．０１μｍになっており、かつ、動摩擦係数が０．３６以下であることを特徴とするコネクタ接点材料。
請求項１のコネクタ接点材料を用いた接点。
請求項１のコネクタ接点材料を用いたコネクタ。