JPH03192605A

JPH03192605A - 導通端子

Info

Publication number: JPH03192605A
Application number: JP33189589A
Authority: JP
Inventors: Akira Oba; 彰大場; Junichi Sawai; 澤井　淳一; Teruo Konami; 小波　輝雄; Yoshitomi Yoshimoto; 吉本　好富; Michio Minato; 湊　道夫; Hiroshi Shigemaru; 重丸　広志
Original assignee: SHINKU YAKIN KK
Current assignee: SHINKU YAKIN KK
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1991-08-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野１本発明は導通端子に関する。

〔従来の技術及びその問題点］従来の導通端子としては、銅合金又は鉄−コバルト合金
等の基材の表面に、酸化防止の為に金、白金等の貴金属
又はそれらの合金の被膜を施したものが知られている。

しかし、基材、被膜ともに軟質であるため、例えばリレ
ー接片のように接触を繰り返して使用しているうちに１
表面が摩耗したり、変形して窪みが生じ、その部分から
酸化したり、絶縁性のゴミ等が付着して接触不良となる
などの問題があり、長期の使用に耐えなかった。

又、貴金属を使用するため、コストが高くつくという問
題もあった。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は以上のような問題に鑑みてなされ、長寿命でか
つ安価な導通端子を提供することを目的としている。

ｒ問題点を解決するための手段〕上記の目的は、基材に金属被膜を施した導道端子におい
て、前記基材を比較的硬い導電材で構成し、前記金属被
膜を、比較的硬い導電性の金属化合物を主成分とする上
地被膜と、前記金属化合物の成分である金属の下地被膜
とから成る積層被膜とすることを特徴とする導通端子、
によって達成される。

［作　　　用〕以上のように構成される導通端子においては耐摩耗性が
向上して長寿命になる上、コストも低くなる。

［実　施　例１次に実施例について図面を参照して説明する。

第１図に本発明の実施例にがかる導通端子（４）と、そ
れに接触する針（３）の断面図を示す。導通端子（４）
は基材である金属ビン（１）の表面に導電性があり、か
つ比較的硬い積層被膜（２）を形成したものである。第
２図に、コーティングした積層被膜（２）の拡大断面図
を示すが、導電性があり、かつ銅合金より硬いステンレ
スｆｓＵｓ３０４）からなる金属ビンｆｌ）の表面に下
地被膜であるチタン（Ｔｉｌからなる密着層（２ａ）が
形成され、その上に上地被膜である主として窒化チタン
［ＴｉＮ）からなる硬質層（２ｂ）が形成されている。

チタン及び窒化チタンはいづれも導電性があり、かつ硬
いものである。

さらに金属ビン母材の酸化を防止することができる。

金属ビン（１）表面上への積層被膜（２）の形成は以下
のようなイオンブレーティングによって行った。第３図
に示すような、排気弁（６）を介して真空排気系（図示
せず）に接続される真空槽（５）の中に設けられた支持
板（ｌＯ）に金属ビンｆｌ）を取付けた。金属ビン（１
）と対向する位置に蒸発物質としてチタン（Ｔｉｔの入
った水冷銅製ハース（７）と中空陰極型電子銃（８）と
を設けた。又、他のノズル（９）からは反応性ガスとし
て窒素ガスが供給される。

先ず、真空槽（５）の内部を真空引きし５　Ｘ　１０−
’Ｔｏｒｒとした。次いで中空陰極型電子銃（８）にア
ルゴンガスを流しながら（５Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒにな
る）水冷銅製ハース（７）と電子銃（８）との間に直流
電源ＲＦスターター（ＤＣ−ＲＦ）により電圧をかけ、
中空熱陰極放電を起こしてチタンを蒸発させ、支持板（
ｌＯ）にバイアス電圧−５０ｖをかけると金属ビン（１
）の表面にチタン被膜が形成された。次いでノズル（９
）から窒素ガスを導入し、内部の真空度が２×１０””
Ｔｏｒｒになるように調整すると、金属ビン（１）上に
はさらに窒化チタン（ＴｉＮ）被膜が形成された。Ｘ線
回折によって調べたところ、この被膜は主として窒化チ
タンｆＴｉＮ）からなり、その他にチタン（Ｔｉ）も含
まれていた。以上の方法によって得られた密着層（２ａ
）のチタン被膜の厚さはコンマ数μｍ、窒化チタンを主
とする硬質層（２ｂ）の膜厚さは約２μｍであった。上
記工程中の成膜速度は０．１〜０．３　μｍ　／　ａｋ
ｉｎであった。又、得られた導通端子（４）の硬質層（
２ｂ）の上からマイクロビッカース硬度計で硬度を測定
したところ、約Ｈｖ１４０（Ｉｔ’あツタ。

以上のように密着層（２ａ）を設けることによって被膜
の固着力が増化する。密着層（２ａ）を設けずに直接硬
質層（２ｂ）を形成すると固着力が弱く、使用している
うちに剥離してしまう。密着層の厚さは１μｍ以下でも
十分であった。

従来の導通端子と本実施例の導通端子とを各各、レーザ
ーダイオードの発光テスト装置に組み込んで以下の比較
実験を行った。

従来の導通端子は、しんちゅう製の金属ビンの表面にニ
ッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）の積層被膜を湿式メツキで
形成したものである。第１図に示すように両導通端子の
それぞれに一定荷重でステンレス製の計（３）を押しつ
け、電流を数回流すことを１サイクルとして、１００サ
イクルずつ行った。実験後の従来導通端子及び本実施例
導通端子の針（３）と接触した面をそれぞれ第４Ａ図及
び第４Ｂ図に示す。従来導通端子は第４Ａ図に示すよう
に表面が変形して凹凸が生じ、その凹部に黒色部が見ら
れた。凹部は　＾Ｕ及びＮｉ　　被膜が軟質であるため
、接触する計（３）の荷重により生じたものと考えられ
る。又、凹部の黒色部は、Ａｕ被膜が接触する計（３）
の荷重によって金属ビン（１）から剥離し、Ｎｉ又はし
んちゅうが酸化して生じたものと考えられるが、さらに
外部からのゴミも付着していると考えられる。又、接触
する針の方にも凹部に黒色部が見られた。

一方、本実施例によって得られた導通端子は第４Ｂ図に
示すように変形がな（、初期状態と全く同等であった。

又、接触する針（３）の方も同様に初期状態と全く同等
であり、計（３）の先端が丸くなるということもなかっ
た。又、レーザーダイオードの特性に関しては従来の導
通端子を用いた時と差がなかった。

なお、従来の導通端子では、１００サイクルの実験をし
た時点で接触部に不具合の生じるものが３％あったが、
本実施例の導通端子では不具合は発生しなかった。

次に両導通端子で電気特性に差があるかどうかを調べる
ために次の実験を行った。

初期状態の従来導通端子と本実施例導通端子のそれぞれ
に一定の電圧をかけ、負荷抵抗を変えて０．０９２〜０
．７５　ｍＡの電流を流し、相関係数を求めたところ、
０．９９９という値が得られ、両導通端子では電気特性
上の差は認められなかった。

第５図に０．３８〜０．７５ａ＋Ａのプロットした実例
を示す。

なお、本実施例の導通端子は５Ｕ５３０４の金属ビン（
１１の頭部表面のみにチタン及び窒化チタンの積層被膜
（２）が形成された構造であるので、金属ビンの下部の
被膜を設けていない部分をハンダ付けすることができる
（窒化チタンにはハンダ付けができない）。

次に導通端子において金属ビンの材質と、金属被膜の材
質との組合せを種々に変えて実験を行った。

金属ビンの材質としては従来のしんちゅうと、本実施例
で用いた５ＵＳ３０４を用い、金属被膜としてはＮｉと
金メツキ（簡単にするためＮｉ＋Ａｕと表示する）及び
本実施例で用いたチタン層と窒化チタンを主とする層か
らなる積層被膜（簡単にするため、Ｔｉ＋ＴｉＮと表示
する）とを用いた。組合せを次の第１表に示す。

第１表の中で、［ｂ）の組合せは従来の導通端子である
。以上のような組合せの導通端子を製作して実施例と同
様に使用したところ、結果は、針が接触する面に関して
（ａ）及びｆｂ）は×で示すように大きく変形した、（
Ｃ）及び（ｅｌはΔで示すように変形したが、その程度
は小さい、（ｆ）では○で示すように変形は見られない
、というものであった。

以上かられかるように金属ビンの材質及び被膜の材質が
いづれも硬いものである時に最良の結果が得られる。す
なわち、硬い被膜を形成しても金属ビン母材が軟らかけ
れば（（Ｃ）の場合）、母材が変形するため、母材と被
膜との間で剥離が生じる。逆に金属ビン母材が硬くても
被膜が軟らかければ（（ｅ）の場合）、被膜が容易に変
形したり、摩耗してしまうのである。被膜のないものは
勿論使用中に酸化が進む（（ａ）と（ｄ））。

本発明の金属化合物として適切なものは比較的硬（、か
つ、導電性の高いものである。第６図は各種化合物の硬
さと融点の関係を示す図であり、第７図は各種化合物の
電気比抵抗を示す図であるが、硬度がヌープ硬度（ＵＨ
）で約１２００以上、かつ電気比抵抗が約１０−４Ω・
Ｃ■以下であればよく、具体的にはチタン（Ｔｉ）、ク
ロム（Ｃｒ）　、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）
、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）の窒化物、炭化物
又は硼化物が使用できる。

これらはいづれも酸化しにくいものであり、母材の酸化
を防ぐためにも有効である。

前記実施例のチタン及び窒素ガスを変えた以外は全（同
一の条件で、次のような実施例を行った。　５ｕＳ３０
４の金属ビンを用いた点も同様である。

（１）金属としてチタン［Ｔｉ）を用い、窒素ガスの代
りにメタンガスを導入して、チタンから成る密着層と、
炭化チタン（ＴｉＣ１を主とする硬質層を形成した。

（２）金属としてチタンの代りにクロム（Ｃｒ）を用い
、窒素ガスを導入してクロムから成る密着層と、窒化ク
ロム（ＣｒＮ）を主とする硬質層を形成した。

（３）金属としてチタンの代りにニッケル（Ｎｉｌを用
い、窒素ガスを導入してニッケルから成る密着層と、窒
化ニッケル（Ｎｉｓｓｇ　を主とする硬質層を形成した
。

（４）金属としてチタンｆＴｉ）を用い、ステンレス（
ＳＵＳ３０４）にチタンｆＴｉ）膜を３〜５μｍ形成し
、イオン注入にて硼素を注入することによって、チタン
膜の表面に硼化チタン（ＴｉＢ）を主とする硬質層を形
成した。

以上のような積層被膜を形成した導通端子を用い、計（
３）を押しつけて導通を繰り返す操作を行ったが、いづ
れも先の実施例の場合と同様、変形もなく、良好な結果
が得られた。

以上、本発明の各実施例について説明したが、勿論、本
発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思
想に基き種々の変形が可能である。

例えば、各実施例はイオンブレーティング法によって積
層被膜を形成したが、スパッタ法によってもよい。

積層被膜の材質と厚さは、硬度と電気特性を考慮し目的
に応じて選定できるが、厚さについてはコンマ数μｍ〜
数ｌＯμｍの範囲で変えられる。

導通端子の金属ビンの材質は実施例ではステンレス（Ｓ
ｕＳ３０４）を用いたが、代りに軟鋼や、タングステン
、モリブデンも使用できる。

又、積層被膜は密着層と硬質層とから成っているが、計
とのなじみを良くする必要がある場合には、更にその上
に金や白金の被膜を形成してもよい。この場合は蒸着や
スパッタにより膜厚を１００〜８００人程度にするが、
硬質層との間の密着力は十分なものが得られる。

［発明の効果〕本発明は以上のような構成であるので、長寿命で、かつ
電気特性も問題がない導通端子を安価に得られる。又、
本発明の導通端子ははんだ付けもできるので、使い勝手
も良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にがかる導通端子と、それに接
触する計の断面図、第２図は導通端子の積層被膜の拡大
断面図、第３図は積層被膜を形成するための装置の概略
模式図、第４Ａ図及び第４Ｂ図は従来例の導通端子と、
本発明の一実施例の導通端子について導通試験を　１０
０回行った後の計と接触した面を示す、第５図は従来例
の導通端子と本発明の一実施例の導通端子について電気
特性を比較したグラフ、第６図は各種化合物の硬さと融
点の関係を示す図、第７図は各種化合物の電気比抵抗を
示す図である。なお図において、（１１・・・・・・・・・・・・金属ビン（２）・・・
・・・・・・・・・積層被膜（２ａ）・・・・・・・・
・・・・密着層（２ｂ）・・・・・・・−・・・・　　
硬　　　質　　　層（４）導通端子代理人飯阪泰雄１・・・・・・・・金属ピン２・・・・・・・・積層ｉ莫４・・・・・・・・導通端子第２図２ａ・・・・・密書層２ｂ・・・・・硬質層第３図第４Ａ図第４Ｂ図第５図回帰直線の表示０．３８０．４５　　　０．５３　　０．６Ｑ　　　Ｏ，６８０
，７５実施例導通端子（ｍＡ）変数名データ８文最小値最大値乎匂値８準偏羞［関係数実旅例導通端子００．３８００．７５００．５２５０．０９２０．９９９従来ｌ１通端子００．３８００．７５００．５２７０．０９２第６図各種化合物の硬さと砿１党の関係

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基材に金属被膜を施した導通端子において、前記
基材を比較的硬い導電材で構成し、前記金属被膜を、比
較的硬い導電性の金属化合物を主成分とする上地被膜と
、前記金属化合物の成分である金属の下地被膜とから成
る積層被膜とすることを特徴とする導通端子。
（２）前記導電材がステンレス、軟鋼、モリブデン、タ
ングステンのうちのいづれか１つである請求項（１）に
記載の導通端子。
（３）前記金属がチタン、クロム、タンタル、ニッケル
、ニオブ、バナジウムのうちのいづれか１つであり、前
記金属化合物が前記金属の窒化物、炭化物又は硼化物で
ある請求項（１）又は（２）に記載の導通端子。