JP7032860B2 - コネクタ端子および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、コネクタ端子、及びこのコネクタ端子を備えた電子機器に関するものである。

近年、自動車、産業機器及び各種民生機器における電装化が急速に進んでおり、電装部
品同士を繋ぐ接続部品（コネクタ）の数が増加している。ここで、接点不良を低減するために様々な改良が試みられている。

特許文献１に記載のコネクタにおいては、挿入時の負荷を小さくするために金属基材の表面に不規則に連続して凸形状を有する粗状ニッケルめっき層を形成させることが示されている。

特開２０１５－１８７３０３号

上述した特許文献１に記載のコネクタ端子は、その端子表面に埃、異物等が付着して取り除かれず残ってしまうと接点不良を生じさせる懸念がある。

本発明は、コネクタ表面への埃、異物等の付着を減らし、埃、異物等が付着したとしても、その除去が容易なコネクタ端子、及び電子機器を提供する。

かかる本発明のコネクタ端子は、絶縁基材の面上に設けられた金属基材部と、前記金属基材部の表面における所定の電気接点位置にニッケル、銅、又はクロムを含む金属材料で設けられた複数のドット形状の凸部と、を有し、電気接点となる前記凸部の周囲には、前記凸部と接触する接続対象部材と直接接しない非電気接点となる非電気接点部が前記凸部を取り囲むように設けられ、前記非電気接点部は、前記金属基材部の表面における面方向において連通して設けられ、前記複数のドット形状の凸部上、及び、前記非電気接点部となる前記複数のドット形状の凸部の間であって、前記金属基材部上に、金、錫、又は銀を含む金属材料から成る連続膜が形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、コネクタ表面への埃、異物等の付着を減らし、埃、異物等が付着したとしても、その除去を容易にし、接点不良を低減することができる。

本発明に係るコネクタの先端拡大図。 本発明に係るコネクタの櫛刃形状図。 本発明に係るコネクタのプロセスのフロー図。 本発明に係る実施例１のコネクタ断面図 本発明に係る実施例２のコネクタ断面図 本発明に係る実施例３のコネクタ断面図 本発明に係る実施例４のコネクタ断面図 本発明に係るコネクタの接続図 本発明に係るコネクタ端子の斜視図。

以下、本発明の実施形態を、図面に示す。具体的な実施例に基いて説明するが、その代表例を示したにすぎず、その要旨を越えない限り、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例に係るコネクタの先端拡大図である。凸部（凸型ドット形状）１は、金属基材である電解めっき膜４上に設けられており、複数の凸部１の間には、凸部１よりも高さが低くなっている凹部９（非電気接点部）が形成されている。凸部１のＡ－Ａ断面で見ると凸部１の上面部の形状は、中心部に向けて盛り上がっている。

電気接点位置は、凸部１先端の半球形状部、非電気接点部は、それ以外の凸部側面を含む凹部９となっている。電気的に通電する相手部材の形状によって、凸部１の最先端の一点だけでなく、凸となっている部分の広範囲が電気接点位置となる。凹部は９、電解めっき膜４の表面の面方向において連通して設けられ、複数の凸部１の合間を縫うように形成されている。凸部１のそれぞれの凸部の配置について、凸部１ａ、凸部１ｂ、凸部１ｃを用いて説明する。ここでいう「面方向」に連通するとは、長手方向にも幅方向にも連通している。そして、凸部１ａに対して隣り合う凸部１ｂ、１ｃにおいて、凸部１ａと凸部１ｂの間と凸部１ａと凸部１ｃとの間の各連通路は、凸部１ｂと凸部１ｃとの間で合流し、電解めっき膜４の幅方向及び長手方向の周端部から、外側に埃が落ちやすい構成になっている。

凹部９が、電解めっき膜４の表面の面方向において連通して設けられているため、凸部１の周囲には、凸部１の周囲を取り囲むように凹部９が設けられる。そのため、凸部１に接した埃、塵は、微動しただけで凹部９側に近づき、導電体との接触面積を減らすことによって、埃、異物等が付着したとしても、その除去を容易とすることができる。

図２は、コネクタ端子となる４本の電解めっき膜４を例示している。電解めっき膜４には、図１と同様な複数の凸部１が形成されている。

図３は、本発明のコネクタ端子の製造方法のフローを示す図である。左側を初期状態として、右側に向かって各プロセスを経て表面状態が遷移していくことを示している。図３において、（ａ）は金属板（基板）２にレジストを用いて櫛歯形状のコネクタ形状をしたレジストマスキング層３を設け、ついで、（ｂ）で金属板（基板）面に電解めっきを施す。そして、（ｃ）に示すように、金属板（基板）２からレジストマスキング層３を剥離し、（ｄ）で電解めっき膜４が形成された面へもう一度ドット形状をしたレジストマスキング層３ａを設け、電解めっき膜面に電解めっきを施し、電解めっきを形成する。次に、（ｅ）でレジストマスキング層３ａを剥離し、金属板（基板）と電解めっき面全体に無電解めっき部６を形成する。

本発明の実施例においては、電解めっきにニッケルを用いたが、銅、クロム、その他の金属めっき、各種合金めっき等を用いることができる。凸部１がニッケルめっき層、銅めっき層、クロム層となっていると、コストを抑えてごみ、埃対策を行うことができる。なお、本実施例においては、凸部１を形成するコネクタの相手部材とのコンタクト部分に電解めっき膜４としてニッケルを用いたが、導電性、薄さを満足するものであれば、圧延材や蒸着材等各種の材料を用いることができる。

後述する本発明の実施例においては、無電解めっきに金めっきを用いたが、錫、銀、その他の金属めっき、各種合金めっき等を用いることができる。最表面が錫めっき層、銀めっき層又は金めっき層となっていると、優れた耐摩耗性、電導性、摺動性及び低摩擦性を発現することができる。本発明の実施例に対して、金属基材を電解めっき、凸部の相手部材の接点を無電解めっきで形成したが、電解めっき、無電解めっきを逆にしても、めっき以外の各種方法で選択的に、凸部と凸部との隙間を形成してしてもよい。なお、めっき以外では、スパッタ等の蒸着法、ペースト状の金属の印刷等を用いることができる。

めっき方法は、１つ目の方法として、金属板（基板）にレジストを用いて連続もしくは不連続なピッチでコネクタ形状をしたレジストマスキング層を設け、ついで、金属板（基板）面に電解めっきを施す。そして、金属板（基板）から前記レジストマスキング層を剥離し、電解めっき膜４が形成された面へもう一度ドット形状をしたレジストマスキング層を設け、電解めっき膜面に電解めっきを施し、電解めっき膜５を形成する。次に、前記レジストマスキング層を剥離し、金属板（基板）と電解めっき面全体に無電解めっき部６を形成する工程を含み構成されている。その後、凸部が設けられたコネクタ端子を金属板から離型し、射出成形等により絶縁基材７を設けると最終形状は、図４に示すような断面構造を得る。

このように、凸部となる電解めっき膜５を連続した無電解めっき膜６で覆うことで、めっき膜の表面に微細な凹凸が生じることになり、凹凸の厚さの分だけ無電解めっき膜の剛性を強めることができる。好ましくは、無電解めっき膜６の膜厚は、電解めっき膜５の厚さよりも薄く形成する。電解めっき膜よりも高価で導電性の高い無電解めっき膜を用いる場合では、凸部５の厚さの半分よりも薄く形成すると導電性を確保しつつコストを抑えることができる。一方で、無電解めっき膜６は、導電性を確保するために少なくとも０．５μｍ以上の膜厚にすると良い。また、所定の電気接点を介して通電する相手部材と直接接しない凹部を金めっきで連続して成膜することで、金属基材とほぼ同じ面積を導電させることができる。

２つ目の方法として、金属板（基板）にレジストを用いて連続もしくは不連続なピッチでコネクタ形状をしたレジストマスキング層を設け、ついで、金属板（基板）面に電解めっきを施し、電解めっき膜４を形成する。そして、金属板（基板）から前記レジストマスキング層を剥離し、電解めっき膜４が形成された面へもう一度ドット形状をしたレジストマスキング層を設け、電解めっき膜面に無電解めっきを施し、無電解めっき膜１６を形成する。次に、前記レジストマスキング層を剥離し、電解めっき面に無電解めっき部を形成する工程を含み構成されている。その後、凸部が設けられたコネクタ端子を金属板から離型し、射出成形で絶縁基材７を設けると最終形状は、図５に示すような断面構造を得る。

このように凸部（無電解めっき膜１６）のみを高価な無電解めっきとすることで全体を無電解めっきで形成するよりもコストを抑えることができる。

３つ目の方法として、金属板（基板）にレジストを用いて連続もしくは不連続なピッチでコネクタ形状をしたレジストマスキング層を設け、ついで、金属板（基板）面に電解めっきを施し、電解めっき膜４を形成する。そして、金属板（基板）から前記レジストマスキング層を剥離し、電解めっき膜４が形成された面へもう一度ドット形状をしたレジストマスキング層を設け、電解めっき膜４面に電解めっきを施し、凸形状を有する電解めっき膜２５を形成する。次に、電解めっき面に無電解めっき部２６を形成する工程を含み構成されてから、前記レジストマスキング層を剥離する。その後、凸部が設けられたコネクタ端子を金属板から離型し、射出成形で絶縁基材７を設けると最終形状は、図６に示すような断面構造を得る。

このように凸部の一部のみを高価な無電解めっきとすることでコストを抑えることができる。

４つ目の方法として、金属板（基板）にレジストを用いて連続もしくは不連続なピッチでコネクタ形状をしたレジストマスキング層を設け、ついで、金属板（基板）面に電解めっきを施し電解めっき膜４を形成する。そして、金属板（基板）から前記レジストマスキング層を剥離し、電解めっき膜４が形成された面へもう一度ドット形状をしたレジストマスキング層を設け、電解めっき膜面に電解めっきを施し、凸形状を有する電解めっき膜２５を形成する。前記レジストマスキング層の上層を部分的に剥離する。（または、レジストマスキング層の上面を超える膜厚に電解めっきを行ってもよい。次に、電解めっき面に無電解めっき部３６を形成する工程を含み構成されてから、前記レジストマスキング層を剥離する。その後、凸部が設けられたコネクタ端子を金属板から離型し、射出成形で絶縁基材７を設けると最終形状は、図７に示すような断面構造を得る。

このように凸部の一部のみを高価な無電解めっきとすることでコストを抑えることができるとともに、凸部の上面を覆っていることで、凹部に落ちた塵、埃が接点部分に戻ってきにくくなる。

金属板（基板）は、例えば銅やステンレス板のような通電特性を有するものであれば何でもよく、金属板（基板）上に電解めっきされるめっき部の組織を制限するものでもない。金属板（基板）の寸法形状などはいずれも適宜設計変更可能な事項であり、例えば櫛刃形状や波形等のような適宜形状（任意形状）で構わない。

レジストマスキング層は液状レジストやフィルムレジストや電着レジストなどにて金属板上に形成されるものであり、金属板の表裏に連続して形成されていてもよく、金属板の表裏のいずれか一方のみに形成されていてもよい。レジストマスキング層の巾寸法や長さ、スポットの大きさ、形成位置などもまた適宜設計変更可能な事項である。

また、例えば櫛刃形状や波形等のような適宜形状（任意形状） をしたコネクタ端子を製作する場合、レジストマスキング層から形成される端部を含む全表面が均質にめっきできるものである。

本発明のコネクタ端子は、上述しためっき方法で製作されたものである。したがって、本発明のコネクタ端子は、例えば櫛刃形状や波形等のような適宜形状（任意形状）予め所望する所定形状に打ち抜きで加工したものと比較し、狭ピッチの巾寸法を有する連続もしくは不連続なものがすべて包含される。

次に、コネクタの相手部材との接続方法について図８で説明する。相手部材１０１、１０２は、表面が平坦若しくは凹凸形状であってよい。コネクタと相手部材との接触面は凸形状部同士であり、凸形状と凹形状が嵌合することのないように、凸形状の直径よりも凹形状部の隙間を狭くした千鳥パターンで規則的な配置とする。凸形状の配置についてはこの限りではない。万が一、凹凸部がパターンをランダムとした場合、凸形状と凹形状部が一部嵌合してしまい、埃や異物等を挟み込み接触面積を減らしてしまう恐れがある。いずれにしても、コネクタ側に凹形状部を設けることにより、埃、異物等を凸形状に接触させないような機構とすることで、安定した接続が可能となる。

図９は、電子機器のコネクタ部分の拡大図である。ケース８に、絶縁基材７上に設けられた電解めっき膜４が、コネクタに挿入される相手部材とのコンタクト部となる。電解めっき膜４上には、上述した方法によって形成された複数の凸部が設けられていることによって、相手部材が挿入されるまで、埃、塵が付着しにくくなり、接点不良を低減できる。

（実施例１）
ステンレス金属板（基板）へ、ドライフィルムレジスト〔厚さ２００μｍ〕を使用して、ステンレス金属板（基板）の片面にＬ／Ｓ＝５０μｍ／５０μｍ〔１００μｍピッチ〕の櫛刃形状のレジストマスキング層を形成する。

ついで、電解めっき方法にてステンレス金属板（基板）のレジストマスキング層以外の面にニッケル合金めっきを膜厚５０μｍで成膜した後、炭酸ナトリウムなどの強アルカリ溶液中に浸漬して、レジストマスキング層を完全に溶解させる。めっき膜厚は、５０μｍ～２００μｍが好ましく、５０μｍ～１００μｍがより好ましい。ニッケル系の金属材料であれば純ニッケル・ニッケル－リン合金・ニッケル－鉄合金などが挙げられ、この限りではない。

レジストマスキング層が剥離されると、レジストマスキング層以外の面がニッケル合金めっき部となり、コネクタ端子形状が製造できる。

プレス加工の場合では、櫛刃形状の最小形状が１７０μｍピッチ程度となるため、フォトリソにて電鋳めっきする加工は、接続部品の小型化に適している。

さらに、電解めっき膜面へ凸部がφ２０μｍであって、凸部の中心部と離れて隣合う凸部の中心部との間が２５μｍピッチのドット抜きパターン形状のレジストマスキング層を形成する。ついで、電解めっき方法にてステンレス金属板（基板）のレジストマスキング層以外の面にニッケル合金めっきを膜厚１０μｍ程度製膜した後、炭酸ナトリウムなどの強アルカリ溶液中に浸漬して、レジストマスキング層を完全に溶解させる。

なお、ドットの形状、直径、ピッチ、膜厚などはこの限りではなく、円柱、多角柱等変形が考えられる。さらに、凸部の先端は、平坦面や凹面であってもよい。さらに細かくても良い。

また、めっき材料の種類は櫛刃形状部とドット抜きパターン形状部とで同じでもよく、異なっても良い。

次に、櫛刃形状部とドットパターン形状部全体に、無電解めっき膜を製膜する。無電解めっき膜は金めっきなどを実施する。

その後、凸部が設けられたコネクタ端子を金属板から離型し、射出成形で絶縁基材７を設けると、図４に示すようなコネクタ構造を得ることが出来る。

（実施例２）
ステンレス金属板（基板）へ、ドライフィルムレジスト〔厚さ２００μｍ〕を使用して、ステンレス金属板（基板）の片面にＬ／Ｓ＝５０μｍ／５０μｍ〔１００μｍピッチ〕の櫛刃形状のレジストマスキング層を形成する。

ついで、電解めっき方法にてステンレス金属板（基板）のレジストマスキング層以外の面にニッケル合金めっきを膜厚５０μｍで成膜した後、炭酸ナトリウムなどの強アルカリ溶液中に浸漬して、レジストマスキング層を完全に溶解させる。めっき膜厚は、５０μｍ～２００μｍが好ましく、５０μｍ～１００μｍがより好ましい。ニッケル系の金属材料であれば純ニッケル・ニッケル－リン合金・ニッケル－鉄合金などが挙げられ、この限りではない。

レジストマスキング層が剥離されると、レジストマスキング層以外の面がニッケル合金めっき部となり、コネクタ端子形状が製造できる。

プレス加工の場合では、櫛刃形状の最小形状が１７０μｍピッチ程度となるため、フォトリソにて電鋳めっきする加工は、接続部品の小型化に適している。

さらに、電解めっき膜面へφ２０μｍで２５μｍピッチのドット抜きパターン形状のレジストマスキング層を形成する。ついで、無電解めっき方法にてステンレス金属板（基板）のレジストマスキング層以外の面に金めっきを膜厚１０μｍ程度製膜した後、炭酸ナトリウムなどの強アルカリ溶液中に浸漬して、レジストマスキング層を完全に溶解させる。

なお、この実施例の場合、めっき材料の種類は櫛刃形状部とドット抜きパターン形状部とでは異なり、凸部は金めっき、基板部はニッケル合金めっきとなる。

その後、凸部が設けられたコネクタ端子を金属板から離型し、射出成形で絶縁基材７を設けると、図５に示すようなコネクタ端子の断面構造を得ることが出来る。

（実施例３）
実施例１と同様に電解めっき膜を形成した後に、無電解めっきで金めっき膜を形成した後に、レジストマスキング層を完全に溶解させる。その後、凸部が設けられたコネクタ端子を金属板から離型し、射出成形で絶縁基材７を設けると図６に示すようなコネクタ端子の断面構造を得ることが出来る。

（実施例４）
実施例１と同様に電解めっき膜をレジストマスキング層よりも厚くなるように形成した後に、無電解めっきで金めっき膜を形成し、その後に、レジストマスキング層を完全に溶解させる。その後、凸部が設けられたコネクタ端子を金属板から離型し、射出成形で絶縁基材７を設けると、図７に示すようなコネクタ端子の断面構造を得ることが出来る。

次に、コネクタ表面の凸形状先端部がさらに凸となっている利点について説明する。
埃、異物等（＋）は導電体（－）に引き寄せられて付着する。このとき、本実施例のように導電体つまりコネクタ表面の凸形状となっている先端が傾斜していると、埃、異物等は凹部側へ差し掛かりやすくなる。従って、相手部材と接触する凸形状部分には埃、異物等が存在する確率はかなり少なくなる。また、埃、異物等が付着していた場合でも除去が容易となる。さらには、凸形状の高さは凹形状部との距離が大きいほど効果は高く、任意で調整することが可能である。故に、接触面において埃、異物等の付着をなくし、埃、異物等が付着したとしても、その除去を容易にする最適な形状と言える。本実施例では、円柱形状がφ２０μｍ、凸部の中心と凸部の中心の間のピッチ（等間隔）が２５μｍで、隣合う凸部同士の隙間は５μｍとなっている。凸部の幅方向の長さ（円柱形であれば直径）よりも凸部と離れて隣合う凸部の隙間を小さくすると接点の面積を確保しつつ、埃が落ちやすい。また、凸部の幅方向の長さの半分（円柱形であれば半径）よりも凸部と離れて隣合う凸部の隙間を小さくすると、より接点の面積を大きくしつつ、埃が落ちやすい。

以上、本発明に係るコネクタ形状によると、特につぎの作用効果が得られる。
（ １ ）凹凸形状を選択的に形成することにより、コネクタ表面への埃、異物等の付着をなくし、埃、異物等が付着したとしても、その除去を容易にする。
（ ２ ）接触不良を低減できるコネクタを提供することができる。
（ ３ ）打ち抜きで加工したものと比較し、１００μｍ以下の狭ピッチの巾寸法を有する連続もしくは不連続なコネクタを製造することができる。

１：凸部型ドット形状（凸部）
２：金属板（基板）
３：レジストマスキング層
４、５、２５：電解めっき膜
６、１６、２６：無電解めっき膜

Claims (4)

1. 絶縁基材の面上に設けられた金属基材部と、
   前記金属基材部の表面における所定の電気接点位置にニッケル、銅、又はクロムを含む金属材料で設けられた複数のドット形状の凸部と、を有し、
   電気接点となる前記凸部の周囲には、前記凸部と接触する接続対象部材と直接接しない非電気接点となる非電気接点部が前記凸部を取り囲むように設けられ、
   前記非電気接点部は、前記金属基材部の表面における面方向において連通して設けられ、
   前記複数のドット形状の凸部上、及び、前記非電気接点部となる前記複数のドット形状の凸部の間であって、前記金属基材部上に、金、錫、又は銀を含む金属材料から成る連続膜が形成されたことを特徴とするコネクタ端子。
2. 複数の前記凸部の先端部のそれぞれが半球形状に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ端子。
3. 複数の前記凸部は、電解めっき膜であり、複数の前記凸部の上に無電解めっき膜である前記連続膜を有することを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタ端子。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載のコネクタ端子を備えたことを特徴とする電子機器。

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