JP6272744B2 - 板状導電体及び板状導電体の表面処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、導電性材料によって所定厚の板状に形成される板状導電体及び板状導電体の表面処理方法に関する。
下記特許文献１や特許文献２には、耐食性や導電性に優れた板状の導電体を形成する技術として、複数の金属材料層を積層した構造が開示されている。
図３は、このような特許文献１や特許文献２の技術を利用して製造可能な板状導電体を示している。
この板状導電体１００は、例えば、導電性材料によって薄板状に形成される第１導電体層１１０と、この第１導電体層１１０の上に積層形成された第２導電体層１２０と、優れた耐食性と導電性とを確保するために第２導電体層１２０の上に積層形成された第３導電体層１３０と、を備えた多層構造に形成されている。
最下層の第１導電体層１１０は、基礎となる導体層で、例えば、銅や銅合金で形成される。最上層の第３導電体層１３０は、電気的な信頼性を向上させるための導体層で、優れた耐食性と導電性を確保するために、金または銀のメッキ処理によって所定の膜厚に形成される。中間の第２導電体層１２０は、金メッキ層や銀メッキ層の接着性を向上させるために装備する下地層で、例えば、ニッケル又はニッケル合金で所定の膜厚に形成される。
ところで、金や銀などは、銅やニッケルと比較して、耐摩耗性が低いため、耐久性を確保するためには、第３導電体層１３０の膜厚を厚めに設定する必要がある。しかし、金や銀は、材料コストが高いため、第３導電体層１３０の膜厚を厚めに設定すると、板状導電体１００の製造コストが高額化するという問題が生じた。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消することに係り、優れた耐食性と導電性と耐摩耗性とを確保すると共に、低コスト化を図ることができる板状導電体及び板状導電体の表面処理方法を提供することにある。
本発明の前述した目的は、下記の構成により達成される。
（１） 板状導電体であって、
導電性材料によって形成される第１導電体層と、
金又は銀によって前記第１導電体層の表面の一部に部分メッキにより形成される第２導電体層と、
前記第２導電体層が装備されていない前記第１導電体層の表面と前記第２導電体層の表面とを覆うと共に、前記第２導電体層の周囲の凹みを埋めて、凹凸の無い平滑な表面を形成する第３導電体層と、
を備え、
前記第３導電体層は、フッ素ドープ酸化スズで形成されたことを特徴とする板状導電体。
（１） 板状導電体であって、
導電性材料によって形成される第１導電体層と、
金又は銀によって前記第１導電体層の表面の一部に部分メッキにより形成される第２導電体層と、
前記第２導電体層が装備されていない前記第１導電体層の表面と前記第２導電体層の表面とを覆うと共に、前記第２導電体層の周囲の凹みを埋めて、凹凸の無い平滑な表面を形成する第３導電体層と、
を備え、
前記第３導電体層は、フッ素ドープ酸化スズで形成されたことを特徴とする板状導電体。
（２） 前記第１導電体層は、銅又は銅合金で形成される基礎導体層と、該基礎導体層の上に積層形成されるニッケル又はニッケル合金製の下地導体層と、を備えていることを特徴とする上記（１）に記載の板状導電体。
（３） 銅又は銅合金からなる第１導電体層の上に、金又は銀によって表面の一部に部分メッキにより第２導電体層を形成した板状導電体の表面処理方法であって、
前記第１導電体層及び前記第２導電体層の上に、フッ素ドープ酸化スズにより、第３導電体層を形成することを特徴とする板状導電体の表面処理方法。
前記第１導電体層及び前記第２導電体層の上に、フッ素ドープ酸化スズにより、第３導電体層を形成することを特徴とする板状導電体の表面処理方法。
上記（１）、（３）の構成によれば、最外層となり外部の機器等の接点との接触部となる第３導電体層が、フッ素ドープ酸化スズで形成されている。フッ素ドープ酸化スズは、銅やニッケル、又はこれらの金属の合金と比較して、優れた耐食性と導電性とを備えている。更に、フッ素ドープ酸化スズによる第３導電体層は、優れた耐食性と導電性とを備える金又は銀によって形成される第２導電体層の上に形成されている。従って、導電体層全体として、非常に優れた耐食性と導電性とを確保することができる。
また、第３導電体層を形成しているフッ素ドープ酸化スズは、金又は銀と比較して、優れた耐摩耗性を有しており、更に、材料コストが金や銀と比較して、低額である。そして、第２導電体層は、高額な金又は銀によって形成するが、部分メッキで、一部の領域にしか使用していないため、高額な金又は銀の使用量を節減して、製造コストの増大を抑えることができる。
従って、上記（１）、（３）の構成によれば、優れた耐食性と導電性と耐摩耗性とを確保すると共に、低コスト化を図ることができる。
上記（２）の構成によれば、電流を流す導電体の基礎部となる第１導電体層が、銅又は銅合金製の基礎導体層と、この基礎導体層の上に積層されるニッケル又はニッケル合金製の下地導体層との複合構造である。そして、下地導体層を構成するニッケル又はニッケル合金は、酸化膜が形成され難く、この下地導体層の上に積層される第２導電体層や第３導電体層の成膜を容易にすると共に、第３導電体層における荷重と体積抵抗率との相関特性を改善して、第３導電体層に、安定して優れた導電性能や耐食性や耐摩耗性を確保することができる。従って、板状導電体の各種性能の信頼性を向上させることができる。
本発明による板状導電体及び板状導電体の表面処理方法によれば、優れた耐食性と導電性と耐摩耗性とを確保すると共に、低コスト化を図ることができる。
以上、本発明について簡潔に説明した。さらに、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
以下、本発明に係る板状導電体の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る板状導電体の一実施形態を示したもので、図１（ａ）は本発明に係る板状導電体の一実施形態の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図２（ａ）は本発明の一実施形態の板状導電体における第１導電体層と第２導電体層の積層状態を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
この一実施形態の板状導電体２は、導電性材料によって所定厚の板状に形成される。この板状導電体２は、例えば、コネクタに収容される端子金具や、絶縁基板上に形成される摺動接点用の導電体パターンに使用される。
本実施形態の板状導電体２は、図１（ｂ）に示すように、第１導電体層３と、第２導電体層４と、第３導電体層５と、を備えている。
第１導電体層３は、金や銀と比較して導電性や耐食性が低い安価な導電性材料によって一定厚の薄板状に形成される導電体層である。本実施形態の場合、第１導電体層３は、銅又は銅合金で膜状に形成される基礎導体層３１と、該基礎導体層３１の上の全域に積層形成される下地導体層３２とで、二層構造に形成されている。
下地導体層３２は、この上に形成される第２導電体層４の成膜を容易にするニッケル又はニッケル合金により形成される。下地導体層３２の表面は、平滑である。
第２導電体層４は、金又は銀によって、第１導電体層の表面の一部に部分メッキにより膜状に形成される。本実施形態の場合、第２導電体層４は、図２に示すように、所定の膜厚ｔ１の矩形状で、下地導体層３２の表面に、縦横に一定の間隔Ｐ１，Ｐ２で、互いに間隔を空けて形成されている。
本実施形態の場合、第２導電体層４の膜厚ｔ１は、０．１μｍ以下に設定されている。
第３導電体層５は、第２導電体層４が装備されていない第１導電体層３の表面３ａと、第２導電体層４の表面４ａとを覆うと共に、第２導電体層４の周囲の凹みを埋めて、凹凸の無い平滑な表面５ａを形成している。
本実施形態の場合、第３導電体層５は、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）であり、第１導電体層３の表面３ａと、第２導電体層４の表面４ａとを覆うように形成されている。
フッ素ドープ酸化スズからなる第３導電体層５を設けるには、例えば、スプレー熱分解（ＳＰＤ：Spray Pyrolysis Deposition）法により設けることができる。ＳＰＤ法はよく知られているように、基材を成膜温度まで加熱し、そこに向けて霧化器等の噴霧手段を用いて膜の原料となる溶液を噴霧することにより、反応初期には、基材表面に付着した液滴中の溶媒の蒸発と、溶質の熱分解に続く加水分解反応および熱酸化反応することにより結晶を形成させ、反応が進むにつれその結晶上に、液滴が付着し、液滴中の溶媒蒸発と共に、溶質および下部の結晶間で結晶成長を進行させ、薄膜を形成する方法である。ＳＰＤ法を採用することにより、なおフッ素ドープ酸化スズは、ＳＰＤ法以外にも公知の方法を採用し、形成することができる。
フッ素ドープ酸化スズは、金や銀と比較して材料コストが低い。また、フッ素ドープ酸化スズの膜（ＦＴＯ膜）は、スズ（Ｓｎ）の純金属と比較すると体積抵抗率が一桁以内の差であり、金や銀と比較してもそれほど遜色のない優れた導電性を有している。また、フッ素ドープ酸化スズは、導電性の温度依存度が低く、耐食性や耐摩耗性も優れていて、優れた耐久性を示す。
第３導電体層５を形成するフッ素ドープ酸化スズは、Ａｇメッキと比較して、抵抗値が略１桁差（１オーダ差）となる優れた耐荷重特性とを備え、優れた導電性と耐久性とを発揮する。
以上に説明した一実施形態の板状導電体では、最外層となり外部の機器等の接点との接触部となる第３導電体層５が、フッ素ドープ酸化スズで形成されている。フッ素ドープ酸化スズは、銅やニッケル、又はこれらの金属の合金と比較して、優れた耐食性と導電性とを備えている。更に、フッ素ドープ酸化スズによる第３導電体層５は、優れた耐食性と導電性とを備える金又は銀によって形成される第２導電体層４の上に形成されている。従って、導電体層全体として、非常に優れた耐食性と導電性とを確保することができる。
また、第３導電体層５を形成しているフッ素ドープ酸化スズは、金又は銀と比較して、優れた耐摩耗性を有しており、更に、材料コストが金や銀と比較して、低額である。そして、一実施形態の板状導電体の場合、第２導電体層４は、高額な金又は銀によって形成するが、部分メッキで、一部の領域にしか使用していないため、高額な金又は銀の使用量を節減して、製造コストの増大を抑えることができる。
従って、一実施形態の板状導電体によれば、優れた耐食性と導電性と耐摩耗性とを確保すると共に、低コスト化を図ることができる。
また、一実施形態の板状導電体の場合、第２導電体層４を形成している金又は銀は、膜厚を０．１μｍ以下にしたことで、材料コストの高い金又は銀の使用量を節減することができ、製造コストの低コスト化を促進することができる。
また、一実施形態の板状導電体の場合、電流を流す導電体の基礎部となる第１導電体層３が、銅又は銅合金製の基礎導体層３１と、この基礎導体層３１の上に積層されるニッケル又はニッケル合金製の下地導体層３２との複合構造である。そして、下地導体層３２を構成するニッケル又はニッケル合金は、酸化膜が形成され難く、この下地導体層３２の上に積層される第２導電体層４や第３導電体層５の成膜を容易にすると共に、第３導電体層５における荷重と体積抵抗率との相関特性を改善して、第３導電体層５に、安定して優れた導電性能や耐食性や耐摩耗性を確保することができる。従って、板状導電体２の各種性能の信頼性を向上させることができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
例えば、前述した実施形態では、第１導電体層を、基礎導体層と下地導体層との二層構造にしたが、第１導電体層をニッケル合金あるいは銅合金による単一層の構造とすることも可能である。
ここで、上述した本発明に係る板状導電体及び板状導電体の表面処理方法の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 板状導電体（２）であって、
導電性材料によって形成される第１導電体層（３）と、
金又は銀によって前記第１導電体層の表面の一部に部分メッキにより形成される第２導電体層（４）と、
前記第２導電体層（４）が装備されていない前記第１導電体層（３）の表面と前記第２導電体層（４）の表面とを覆うと共に、前記第２導電体層（４）の周囲の凹みを埋めて、凹凸の無い平滑な表面（５ａ）を形成する第３導電体層（５）と、
を備え、
前記第３導電体層（５）は、フッ素ドープ酸化スズで形成されたことを特徴とする板状導電体（２）。
導電性材料によって形成される第１導電体層（３）と、
金又は銀によって前記第１導電体層の表面の一部に部分メッキにより形成される第２導電体層（４）と、
前記第２導電体層（４）が装備されていない前記第１導電体層（３）の表面と前記第２導電体層（４）の表面とを覆うと共に、前記第２導電体層（４）の周囲の凹みを埋めて、凹凸の無い平滑な表面（５ａ）を形成する第３導電体層（５）と、
を備え、
前記第３導電体層（５）は、フッ素ドープ酸化スズで形成されたことを特徴とする板状導電体（２）。
［２］ 前記第１導電体層（３）は、銅又は銅合金で形成される基礎導体層（３１）と、該基礎導体層（３１）の上に積層形成されて前記第２導電体層（４）の成膜を容易にするニッケル又はニッケル合金製の下地導体層（３２）と、を備えていることを特徴とする上記［１］に記載の板状導電体（２）。
［３］ 銅又は銅合金からなる第１導電体層（３）の上に、金又は銀によって表面の一部に部分メッキにより第２導電体層（４）を形成した板状導電体（２）の表面処理方法であって、
前記第１導電体層（３）及び前記第２導電体層（４）の上に、フッ素ドープ酸化スズにより、第３導電体層（５）を形成することを特徴とする板状導電体の表面処理方法。
前記第１導電体層（３）及び前記第２導電体層（４）の上に、フッ素ドープ酸化スズにより、第３導電体層（５）を形成することを特徴とする板状導電体の表面処理方法。
２ 板状導電体
３ 第１導電体層
４ 第２導電体層
５ 第３導電体層
３１ 基礎導体層
３２ 下地導体層
３ 第１導電体層
４ 第２導電体層
５ 第３導電体層
３１ 基礎導体層
３２ 下地導体層
Claims (3)
- 板状導電体であって、
導電性材料によって形成される第１導電体層と、
金又は銀によって前記第１導電体層の表面の一部に部分メッキにより形成される第２導電体層と、
前記第２導電体層が装備されていない前記第１導電体層の表面と前記第２導電体層の表面とを覆うと共に、前記第２導電体層の周囲の凹みを埋めて、凹凸の無い平滑な表面を形成する第３導電体層と、
を備え、
前記第３導電体層は、フッ素ドープ酸化スズで形成されたことを特徴とする板状導電体。 - 前記第１導電体層は、銅又は銅合金で形成される基礎導体層と、該基礎導体層の上に積層形成されるニッケル又はニッケル合金製の下地導体層と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の板状導電体。
- 銅又は銅合金からなる第１導電体層の上に、金又は銀によって表面の一部に部分メッキにより第２導電体層を形成した板状導電体の表面処理方法であって、
前記第１導電体層及び前記第２導電体層の上に、フッ素ドープ酸化スズにより、第３導電体層を形成することを特徴とする板状導電体の表面処理方法。
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