JP6804388B2 - プレスフィット用潤滑剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は、プレスフィット接続と呼ばれる接続方式に用いられるプレスフィット用潤滑剤組成物に関する。

近年、電子基板と端子とを接続する方式として、プレスフィット接続の使用が進められている。
プレスフィット接続とは、プリント基板に設けられた導電性のスルーホールに、スルーホールの径よりも幅広な膨出部を有したプレスフィット端子を圧入し、はんだ付けを行わずに機械的にプレスフィット端子を固定し、プレスフィット端子とスルーホールとの間に電気的接触を得る方法である。
プレスフィット接続では、プリント基板とプレスフィット端子との接続に、はんだ付けを要さないので、鉛フリー化、はんだ付けに要する熱源をなくすことによる省エネ、工程の短縮などの利点が期待できる。
その一方で、プレスフィット接続は、プレスフィット端子をスルーホールに圧入する方式であるので、スルーホール表面とプレスフィット端子表面との摩擦力によって、プレスフィット端子表面のメッキが剥がれ落ち、メッキ屑が発生することがある。発生したメッキ屑が、冷却風や振動によって飛散した場合、それが周辺に配置された配線パターンや、リードに付着して短絡不良を発生させる問題が生じる。
このような問題に対して、挿入時に発生したメッキ屑を補足することで飛散を防止する対策がなされている。これまでに、例えば、プリント基板の両面をプラスチックのフィルムでラミネートすることで、発生したメッキ屑をスルーホール内に閉じ込める方法（特許文献１）、プレスフィット端子表面に塗布した粘着性剤や樹脂コーティングにメッキ屑を保持させる方法（特許文献２、特許文献３）が報告されている。ペースト状硬化性樹脂にメッキ屑を保持させるとともに、樹脂硬化後はプレスフィット端子の脱落や微動を抑制する手法もまた報告されている（特許文献４）。

特開平６−１３７３５号公報 特許３９６９３９６号 特許５３３７５２０号 特開２００９−１６０６４号公報

本発明が解決しようとする課題は、プレスフィット端子挿入時の摩擦低減と、挿入後のプレスフィット端子のプリント基板への接続、すなわち挿入後の保持力の維持を両立させた潤滑剤組成物を提供することである。これまでの特許では、発生した金属屑の捕捉に主眼が置かれてきた。その一方で、プレスフィット端子挿入時の摩擦の低下と、挿入後の保持力の維持もまた、それぞれ摩耗粉の発生の抑止と、プレスフィット端子の脱落防止の観点から重要な課題であると考えられる。挿入時の摩擦低下については、例えば特許文献２においても指摘されているが、挿入後の保持力維持については、必ずしも主眼が置かれているわけではない。特許文献４においては、ペースト状硬化性樹脂を用いることで、挿入後のプレスフィット端子の脱落防止に言及しているが、表面張力が大きく、たれ落ちづらいペースト状の樹脂を使用する場合では、スルーホール内に樹脂が十分に流入するとは限らず、挿入時の潤滑性が十分に得られないケースや、プレスフィット端子とスルーホールとの接続に十分な接触面積を確保できないケースも考えられる。

我々は、上記の課題に対し、潤滑剤組成物の基油に乾性油を用いることにより、これを解決できることを見出した。更に検討を重ね、特定の値のヨウ素価を有する不飽和化合物を使用することにより前記課題を解決できるとの知見を得た。すなわち、本発明により、以下の潤滑剤組成物を提供する。
１．ヨウ素価が１００以上である不飽和化合物を含有する、プレスフィット用潤滑剤組成物。
２．前記不飽和化合物が乾性油または半乾性油である、前記１項記載の潤滑剤組成物。
３．前記不飽和化合物が、スクアレン、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）、キリ油、亜麻仁油、荏油、マシ油、サフラワー油、ひまわり油、ゴマ油、ナタネサラダ油、大豆油、綿実油、米油、及びこれらの混合物からなる群から選ばれる前記１項記載の潤滑剤組成物。
４．更に、過酸化物、アジ化物、金属石けん、無機酸またはルイス酸、有機金属化合物、硫黄または硫黄化合物、アミン、チオール化合物、有機リン化合物、イミダゾール化合物、オレフィン、環状エーテル、メタクリル酸化合物、アクリル酸化合物、イソシアネート化合物、シリコーン化合物、フェノール化合物、ウレタン化合物、アゾニトリル、アゾエステル、アゾアミド、アゾアミジン、アゾイミダゾリウム、ベンゾイン誘導体、ベンジルケタール、α-ヒドロキシアセトフェノン、α-アミノアセトフェノン、アシルフォスフォンオキサイド、チタノセン類、ヨードニウム塩系、スルフォニウム塩系およびこれらの混合物からなる群から選ばれる化合物を含有する、前記１〜３のいずれか１項に記載のプレスフィット用潤滑剤組成物。
５．更に、増ちょう剤を含む、前記１〜４のいずれか１項に記載のプレスフィット用潤滑剤組成物。
６．プレスフィット端子又はプリント基板のスルーホールのいずれか一方又は両方に、前記１〜５のいずれか１項記載の潤滑剤組成物が適用されている、電気的接点。
７．プレスフィット端子又はプリント基板のスルーホールのいずれか一方又は両方に、前記１〜５のいずれか１項記載の潤滑剤組成物を適用することを含む、プレスフィット接続方法。

本発明によれば、プレスフィット端子挿入時の摩擦低減と、挿入後のプレスフィット端子のプリント基板への接続を両立することができる。本発明の組成物によれば、油圧シリンダやクランク機構等の機械的外力を用いることなく、又は使用しても無潤滑時の６５％以下程度の低荷重でプレスフィット端子をプリント基板に挿入することができる。

本発明の潤滑剤組成物を構成する基油は、ヨウ素価（Ｉ₂ｇ／１００ｇ）が１００以上、好ましくは１３０以上である不飽和化合物を含有する。１０００以下であるのが好ましく、５００以下であるのがより好ましく、３８０以下であるのがさらに好ましい。なお、ヨウ素価は、JIS K0070.6に従って測定される値をいう。また、本明細書において「液体成分」とは、前記不飽和化合物に加え、添加剤由来の常温（２５℃）で液体の成分を意味する。
前記不飽和化合物としては、乾性油及び半乾性油があげられる。乾性油とは、空気中に放置すると、酸素と反応して固化・乾燥する脂肪油をいう。半乾性油とは、乾性油と不乾性油との中間に属する油であり、ヨウ素価は通常１００〜１３０である。乾性油及び半乾性油の具体例としては、スクアレン、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）、キリ油、亜麻仁油、荏油、マシ油、サフラワー油、ひまわり油、ゴマ油、ナタネサラダ油、大豆油、綿実油、米油等があげられる。

本発明の基油の25℃での粘度は2 mPa・s以上、好ましくは5 mPa・s以上、さらに好ましくは10 mPa・s以上であるのが好ましく、１００，０００mPa・s以下、好ましくは１０，０００mPa・s以下、より好ましくは２５０mPa・s以下であるのが好ましい。このような基油を含有する本発明の潤滑剤組成物は、プリント基板に空いたスルーホールとプレスフィット端子との間に導入されやすく、接続しうる面積が大きくなることで、良好な接続性に寄与することが期待できるので好ましい。とりわけ、基油の25℃での粘度が2 mPa・s以上、好ましくは5 mPa・s以上、さらに好ましくは10 mPa・s以上であり、かつ、せん断速度10〜1000 s^-1の範囲で、25℃での見かけ粘度の変動が5 %以下であるのが好ましい。このとき、基油の25℃での粘度は、好ましくは１００，０００mPa・s以下、より好ましくは１０，０００mPa・s以下、さらに好ましくは２５０mPa・s以下である。このような基油は、ニュートン流体として流動することで、プレスフィット端子挿入時にスルーホールのふちにかき取られた潤滑剤組成物が、時間の経過とともにスルーホール内部に導入されやすく、接続しうる面積が大きくなることで、良好な接続性に寄与することが期待できるので好ましい。

本発明の潤滑剤組成物中の前記不飽和化合物の含有量は、潤滑剤組成物の全質量を基準として７質量％以上であるのが好ましく、１０質量％以上であるのがより好ましく、１５質量％以上であるのがさらに好ましい。不飽和化合物の含有量がこのような範囲にあると、潤滑剤組成物が硬化することで、プレスフィット端子の抜けを防止することができるので好ましい。

本発明の潤滑剤組成物は、前記基油のみからなることもできるが、潤滑剤組成物に通常使用できる種々の添加剤を必要に応じて含むことができる。このような添加剤としては防錆剤、酸化防止剤、油性剤、金属腐食防止剤、耐摩耗剤、極圧剤、固体潤滑剤などが挙げられる。これら添加剤の潤滑剤組成物中の含有量は、通常、0.1〜20質量％である。

本発明の潤滑剤組成物はまた、室温、大気中での硬化を促進させるために、種々の硬化促進剤を含むことができる。
硬化促進剤としては、過酸化物、アジ化物、金属石けん、無機酸またはルイス酸、有機金属化合物、硫黄または硫黄化合物、アミン、チオール化合物、有機リン化合物、イミダゾール化合物、オレフィン、環状エーテル、メタクリル酸化合物、アクリル酸化合物、イソシアネート化合物、シリコーン化合物、フェノール化合物、ウレタン化合物の少なくとも1種類が挙げられる。
過酸化物としては、ハイドロパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシジカーボネートが好ましい。金属石けんとしては、コバルト、マンガン、鉛、亜鉛、ニッケル、バリウム、カルシウム、アルミニウム、カリウム、銅、鉄、リチウム、ジルコニウムのいずれかの金属に、飽和又は不飽和脂肪酸またはナフテン酸が配位した金属石けんが好ましく、いずれかの金属に、不飽和脂肪酸が配位した金属石けんがより好ましく、オクテン酸コバルトが特に好ましい。無機酸としては希硫酸、希塩酸が好ましい。ルイス酸としては、ヨウ化水素、ヨウ素、３ヨウ化亜鉛、３塩化ホウ素が好ましい。有機金属化合物としては、シクロペンタジエニル錯体が好ましい。硫黄化合物としては、チオウレア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チウラム系、ジチオカルバミン酸塩系、キサントゲン酸塩系のいずれかに属する硫黄化合物が好ましい。アミンとしては、ジアミンが好ましく、特に、トリメチルヘキサメチレンジアミンが好ましい。チオール化合物としては、２〜４つのチオール基を有し、チオール基につながる部分の炭素の数が１２〜２２、酸素の数が４〜１０、窒素の数が０〜３の範囲にあるチオール化合物が好ましい。環状エーテルとしては、分子の末端にグリシジル基を２〜４つ有し、グリシジル基につながる部分の炭素の数が４〜２０、酸素の数が２〜６、窒素の数が０〜４である環状エーテルまたはその重合体が好ましい。イソシアネート化合物としては、イソシアネート基を２つ以上有し、イソシアネート基につながる部分の炭素の数が６〜１４であるイソシアネート化合物またはその重合体が好ましい。このうち、金属石けん、アミン、環状エーテルが好ましい。
このような硬化促進用化合物は、本発明の潤滑剤組成物の全質量を基準として、0.01〜50質量%、好ましくは0.01〜40質量％、さらに好ましくは0.01〜３０質量％の範囲で含ませることができる。

本発明の潤滑剤組成物はまた、増ちょう剤を含ませてグリースとしてもよい。このような増ちょう剤としては、リチウム石けんや複合リチウム石けんに代表される石けん系増ちょう剤、ジウレアに代表されるウレア系増ちょう剤、有機化クレイやシリカに代表される無機系増ちょう剤、ＰＴＦＥに代表される有機系増ちょう剤などが挙げられるが、好ましいのは無機系増ちょう剤や有機系増ちょう剤である。無機系増ちょう剤がより好ましく、シリカが最も好ましい。
本発明の潤滑剤組成物が増ちょう剤を含む場合、増ちょう剤の割合は、潤滑剤組成物の全質量を基準として、好ましくは０．５〜８５質量％、より好ましくは０．５〜７０質量％、さらに好ましくは０．５〜６０質量％、さらにより好ましくは１〜６５質量％、とりわけ好ましくは５〜５５質量％である。０．５質量％以上で増ちょう効果を発揮する。６５質量％以下の場合、適度な硬さのグリースとなり潤滑剤が潤滑部に行き渡るため、充分な潤滑効果が容易に得られる。
本発明の潤滑剤組成物が増ちょう剤を含む場合、潤滑剤組成物のちょう度は、３００〜４７５が好ましく、３１０〜４７５がより好ましく、４００〜４３０がより好ましい。なお、ちょう度は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に定義される、試料を規定の混和器で６０往復混和した直後に測定される値である。なお、本発明の潤滑剤組成物が硬化促進剤を含むグリースの場合、硬化促進剤は、基油と増ちょう剤と必要により添加される添加剤とからグリースを調製する際に一緒に添加してもよいし、いったんグリースを調製した後に添加してもよいが、グリースのちょう度は、硬化促進剤を添加してから３０分以内に測定した値をいう。

本発明の潤滑剤組成物を、第1の部品と第2の部品との組み付けに用いることにより、組み付け時には液体として存在することで、第1の部品と第2の部品との間の摩擦を低減し、組み付け後には、第1の部品と第2の部品とを接続することができる。
接続は、本発明の潤滑剤組成物の重合または架橋による硬化ないし増粘により達成することができる。
本発明の潤滑剤組成物の硬化ないし増粘は、室温において大気中で静置することによって行うことができる。
硬化ないし増粘は、ラジカル重合、カチオン重合、配位重合、加硫のいずれかによって進行し得る。ラジカル重合により硬化ないし増粘を進行させる化合物としては、過酸化物、アジ化物、金属石けんの少なくとも1種があげられる。カチオン重合による硬化または増粘を進行させる化合物としては、無機酸またはルイス酸の少なくとも1種があげられる。配位重合による硬化または増粘を進行させる化合物としては、有機金属化合物があげられる。加硫による硬化または増粘を進行させる化合物としては、硫黄または硫黄化合物の少なくとも１種があげられる。

本発明の潤滑剤組成物の硬化ないし増粘はまた、加熱により行うことができる。加熱による硬化または増粘を進行させる化合物として、アゾニトリル、アゾエステル、アゾアミド、アゾアミジン、アゾイミダゾリウム等があげられる。このような硬化促進用化合物は、本発明の潤滑剤組成物の全質量を基準として、0.01〜25質量%、好ましくは0.01〜10質量％の範囲で含ませることができる。
本発明の潤滑剤組成物の硬化ないし増粘はまた、紫外線照射により行うことができる。紫外線照射による硬化又は増粘を進行させる化合物として、ベンゾイン誘導体、ベンジルケタール、α-ヒドロキシアセトフェノン、α-アミノアセトフェノン、アシルフォスフォンオキサイド、チタノセン類、ヨードニウム塩系、スルフォニウム塩系等があげられる。このような硬化促進用化合物は、本発明の潤滑剤組成物の全質量を基準として、0.01〜25質量%、好ましくは0.01〜10質量％の範囲で含ませることができる。
なお、本明細書に記載の添加剤の濃度は有効成分の濃度である。つまり、添加剤が希釈品である場合は、希釈品中の有効成分の濃度を意味する。また、本発明の潤滑剤組成物がグリースの場合、添加剤の濃度は、グリース化した潤滑剤組成物の全質量を基準とする。

本発明の潤滑剤組成物は、プレスフィット端子の膨出部及び／又は貫通穴に適用することができる。適用は、プレスフィット端子を潤滑剤組成物に浸漬することにより行うこともできるし、スプレーガン等を用いて噴霧することにより行うこともできる。刷毛等を用いて塗布することもできる。
本発明の組成物を適用後、室温（２５℃）において大気中に静置するか、又は加熱することにより、プリント基板とプレスフィット端子とを接続することができる。静置時間や加熱温度は、当業者であれば適宜選択することができる。例えば、スクアレンのみからなる本発明の潤滑剤組成物を室温（２５℃）において大気中で1000時間以上静置すると、接続し得る。この組成物を加熱により接続する場合、80〜150℃において24時間以上加熱するのが良い。また、例えばキリ油に硬化促進剤を添加した組成物を紫外線照射により接続する場合、60分間以上、紫外線を照射するのが良い。

本発明の潤滑剤組成物を用いて、電子装置を得ることができる。
本発明の潤滑剤組成物を用いて、電気的接点を得ることができる。
本発明の潤滑剤組成物を用いて、電気的な接続を得る方法を行うことができる。
本発明の潤滑剤組成物を用いて、プレスフィット接続によって電気的な接続を得る接点を得ることができる。
本発明の潤滑剤組成物を用いて、プレスフィット接続によって電気的な接続を得る方法を行うことができる。

実施例及び比較例の潤滑剤組成物を調製した。
実施例１〜５及び比較例１及び２は、基油をそのまま潤滑剤組成物とした。
実施例６は、基油としてのキリ油１００質量部に対して、硬化促進剤として、オクテン酸コバルトの溶剤希釈品（市販品、ミネラルスピリット希釈品、オクテン酸コバルトをコバルト原子換算濃度で１２質量％含有）を３質量部、トリメチルヘキサメチレンジアミンを１３質量部、2,2-ビス(4-グリシジルオキシフェニル)プロパンの重合物を５３質量部添加して混合したものを潤滑剤組成物とした。
実施例７は、基油としてのキリ油１００質量部に対して、増ちょう剤としてシリカ粒子を３３５質量部添加し、硬化促進剤として、トリメチルヘキサメチレンジアミンを３５質量部、2,2-ビス(4-グリシジルオキシフェニル)プロパンの重合物を１４０質量部添加して混合し、グリースとしたものを潤滑剤組成物とした。なお、実施例７で作成したグリースの混和ちょう度は430であり、混和ちょう度は硬化剤促進剤を添加してから３０分以内に計測した。
比較例３及び４は、市販の１液型エポキシ接着剤である。
上で調製した潤滑剤組成物を、それぞれ下記試験に供した。表１に、挿入試験及び引抜試験の試験条件を示す。表２及び表３に試験結果を示す。

＜試験＞
１−１．ヨウ素価
基油のヨウ素価をJIS K0070.6に従って測定した。具体的には、基油をシクロヘキサンに溶かした後、一塩化ヨウ素溶液を加え、暗所に放置後、ヨウ化カリウムおよび水を加え、チオ硫酸ナトリウム溶液で滴定し、溶液の色がうすい黄色になったとき、でんぷん溶液を加え、青が消えるまで滴定して、下記の式によりヨウ素価を求めた。
Ａ=（Ｂ−Ｃ）×f×1.269/Ｓ
Ａ：ヨウ素価
Ｂ：空試験に用いた0.1mol/ l チオ硫酸ナトリウム溶液の量（ｍｌ）
Ｃ：滴定に用いた0.1mol/ l チオ硫酸ナトリウム溶液の量（ｍｌ）
ｆ：チオ硫酸ナトリウム溶液のファクター
Ｓ：基油の質量（ｇ）
1.269：ヨウ素の原子量126.9×１/１００

２−１．粘度
基油の粘度をJIS Z8803:2011に従って計測した。具体的には、円すい-平板形回転粘度計を用い、円すいと平板の間に試料を満たし、せん断速度10〜1000s^-1の範囲での粘度を計測した。実施例１〜７、比較例１〜２について、代表値として２５℃における100s^-1での粘度を表に記載した。なお、実施例１〜７、比較例１〜２について、せん断速度10〜1000s^-1の範囲での粘度の変動はいずれも1%以内であった。また、常温で高い粘性を示し、半固体状であった比較例３、４の試料については、上記とは異なる方法、条件で計測された粘度を記載した。具体的には、比較例３については、２３℃における単一円筒形回転粘度計で20rpmでの粘度を記載した。比較例４については、２５℃における円すい-平板形回転粘度計で10rpmでの粘度を記載した。

３−１．挿入試験
プレスフィット端子挿入時の「挿入荷重」を計測することにより、潤滑剤組成物の摩擦低減効果（潤滑性）を評価した。
３−２．試験手順
（１）プリント基板をオートグラフの基礎に取り付けられた治具に固定した。
（２）プレスフィット端子の先端を潤滑剤組成物に浸漬し、プレスフィット端子に付着させた。
（３）プレスフィット端子をオートグラフの駆動部に取り付けられた治具に固定した。
（４）プレスフィット端子の先端が、プリント基板スルーホールの直上に来るようにプレスフィット端子の位置を調節した。
（５）一定速度でプレスフィット端子を駆動した。
（６）スルーホールにプレスフィット端子が挿入されるときの軸力（挿入荷重）を２５℃において計測した。
３−３．評価基準
無潤滑における挿入荷重を１００％とした相対値により評価した。
無潤滑の挿入荷重に対して65%以下 ○（合格）
無潤滑の挿入荷重に対して65%超 ×（不合格）

４−１．引抜試験
プレスフィット端子引抜時の「引抜荷重」を計測することにより、プレスフィット端子の保持力低下の抑制を評価した。
４−２．試験手順
（１）実施例１〜５及び比較例１〜４は、プレスフィット端子挿入後のプリント基板を、100℃に加熱した常圧の恒温槽内にて72時間静置した。実施例６は、プレスフィット端子挿入後のプリント基板を、常温（２５℃）、常圧の室内にて72時間静置した。実施例７は、プレスフィット端子挿入後のプリント基板を、常温（２５℃）、常圧の室内にて24時間静置した。
（２）加熱後の実施例１〜５及び比較例１〜４のプリント基板を室温下（２５℃）で冷却した。なお、プレスフィット端子挿入直後の引抜荷重を測定する場合、上記（１）および（２）の手順は省略した。
（３）プリント基板をオートグラフの基礎に取り付けられた治具に固定した。
（４）オートグラフの駆動部に取り付けられた治具を一定速度で駆動し、プレスフィット端子を引き抜いた。
（５）プリント基板スルーホールからプレスフィット端子が引き抜かれるときの軸力（引抜荷重）を２５℃において計測した。
４−３．評価基準
無潤滑における挿入直後の引抜荷重を１００％とした、各潤滑剤組成物の挿入直後の値と、硬化後の値との差により評価した。
硬化前後の引抜荷重の差が+15%以上 ○（合格）
硬化前後の引抜荷重の差が+15%未満 ×（不合格）

Claims (7)

1. ヨウ素価が１００以上である不飽和化合物を含有する、プレスフィット用潤滑剤組成物。
2. 前記不飽和化合物が乾性油または半乾性油である、請求項１記載の潤滑剤組成物。
3. 前記不飽和化合物が、スクアレン、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）、キリ油、亜麻仁油、荏油、マシ油、サフラワー油、ひまわり油、ゴマ油、ナタネサラダ油、大豆油、綿実油、米油、及びこれらの混合物からなる群から選ばれる請求項１記載の潤滑剤組成物。
4. 更に、過酸化物、アジ化物、金属石けん、無機酸またはルイス酸、有機金属化合物、硫黄または硫黄化合物、アミン、チオール化合物、有機リン化合物、イミダゾール化合物、オレフィン、環状エーテル、メタクリル酸化合物、アクリル酸化合物、イソシアネート化合物、シリコーン化合物、フェノール化合物、ウレタン化合物、アゾニトリル、アゾエステル、アゾアミド、アゾアミジン、アゾイミダゾリウム、ベンゾイン誘導体、ベンジルケタール、α-ヒドロキシアセトフェノン、α-アミノアセトフェノン、アシルフォスフォンオキサイド、チタノセン類、ヨードニウム塩系、スルフォニウム塩系およびこれらの混合物からなる群から選ばれる化合物を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレスフィット用潤滑剤組成物。
5. 更に、増ちょう剤を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレスフィット用潤滑剤組成物。
6. プレスフィット端子又はプリント基板のスルーホールのいずれか一方又は両方に、請求項１〜５のいずれか１項記載の潤滑剤組成物が適用されている、電気的接点。
7. プレスフィット端子又はプリント基板のスルーホールのいずれか一方又は両方に、請求項１〜５のいずれか１項記載の潤滑剤組成物を適用することを含む、プレスフィット接続方法。