JPH08167442A - パラジウムめっき電気コンタクト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久性が優れ且つ安価に製造可能なパラジウ
ムめっき電気コンタクトを提供すること。 【構成】 燐青銅等の金属基板を打抜き折曲げて電気コ
ンタクト10を形成する。この接触部を含む選択された領
域12に約30,000乃至140,000psiのマクロストレスとなる
パラジウム層18を形成し、その表面に約75ミクロン程度
の薄い軟質金めっき層20を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気コンタクト、特に少
なくとも相手コンタクトとの接触部表面にパラジウム等
の貴金属のめっきが施された電気コンタクトに関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】電子産業に使用される電気
コンタクト（端子）は良導電性且つ高頻度の挿抜に対し
て高信頼性であると共に耐腐食性又は耐酸化性であるこ
とが必要である。この要求に合致する為に従来の電気コ
ンタクトは硬質（ハード）金（Au) めっきを施してい
た。しかし、貴金属である金の価格が上昇するにつれ
て、上述した性能要求を満足すると共により安価な手段
を求める試みがなされて来た。

【０００３】まず、業界では金に代ってパラジウム（P
d) を使用する試みがなされた。パラジウムは良導電体
であり、耐腐食性且つ金に比して安価であることが判っ
ているが、反復して嵌合する電気コンタクトには信頼性
に欠けることが判明した。周知のどのパラジウムめっき
バスを使用するかによって、パラジウムめっきされた電
気コンタクトを反復的に嵌合すると、パラジウム層が摩
耗するかパラジウム層にクラック（亀裂）が生じ、相手
コンタクトの表面を削る。これらいずれの問題も電気コ
ンタクトを損傷することとなるので重大である。

【０００４】これらの問題を解決する試みは現在までの
ところ不成功に終っている。従って、パラジウムめっき
した電気コンタクトの上述した問題を解消又は軽減する
電気コンタクトを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題解決の為の手段】本発明は上述した従来の電気コ
ンタクトの欠点を解消するものであって、電気コンタク
トの少なくとも相手コンタクトとの接触部分にパラジウ
ムめっき層と、このパラジウムめっき層上に形成された
薄い軟質（ソフト）金めっき層とを具え、電気コンタク
トのパラジウムめっき層に少なくとも30,000乃至約140,
000psiの内部マクロストレスが生じるようにすることを
特徴とするパラジウムめっき電気コンタクトである。

【０００６】

【実施例】以下、添付図を参照して本発明によるパラジ
ウムめっき電気コンタクトの好適実施例を詳細に説明す
る。

【０００７】先ず図１を参照する。電気コンタクト端子
10は表面14がめっきされたコンタクト領域12を有する。
図２は端子10の基部16を示すコンタクト領域12の断面図
を示し、その基部16上にめっきパラジウム層18及びこの
パラジウム層18上に金めっき層20を有する。また図３は
本発明によりめっきした端子10のコンタクト領域12の断
面の顕微鏡写真である。同図は基部16上のめっき層18、
20の相対厚さを示す。金めっき層20はパラジウムめっき
層18に比して十分に薄い。

【０００８】図４は1,000 倍の顕微鏡で観察しためっき
したコンタクト端子10の表面を示す。同写真は接触領域
にマイクロクラック（微小亀裂）がないことを示す。

【０００９】端子の全面を本発明によりめっき処理して
もよい。しかし、コンタクト端子の相手コンタクトとの
接触領域のみを選択してパラジウム及び金めっきするの
が経済的である。もし選択的めっき処理が好ましい場合
には、端子にはニッケルの下地めっき処理を行い、後に
パラジウム及び金めっきされない全ての領域を保護する
ようにする。

【００１０】好適実施例では、コンタクト端子の基部を
最初金、銀又はパラジウム等の貴金属好ましくはパラジ
ウムでストライクめっきして後処理されるパラジウム及
び金めっき層の付着力を促進する。パラジウムストライ
クは金又は銀ストライクに比して電子顕微鏡で観察した
際に図３に示す如くその後に形成したパラジウム層と識
別することができない。被着の為に貴金属ストライクを
使用することは当業者には周知事項である。周知の種々
のめっきバスがこれらストライクの形成に使用可能であ
る。

【００１１】30,000乃至140,000 psi の範囲好ましくは
60,000乃至100,000psiのマクロストレス(macrostress)
を有する約127 乃至2540ミクロン、好ましくは約380 乃
至2,000 ミクロンの厚さのパラジウム層を端子表面にめ
っきする。所望マクロストレス範囲内でパラジウムをめ
っきする為のバスは米国特許第1,970,950 号に開示され
ている。

【００１２】このバスは約0.61乃至3.7 トロイオンス／
ギャロンのパラジウム濃度を有する十分な量のPd(N0₂)₄
^-2の水溶液を含んでいる。このバスは温度が45°Ｃ乃至
75°Ｃ（113 °Ｆ乃至167 °Ｆ）、ＰＨレンジが4.5 乃
至7.5 且つ電流密度が約111A／m²（10Ａ／平方フィー
ト）である。

【００１３】厚さが約25乃至80ミクロン、好ましくは約
50乃至100 ミクロンの柔らかい純金層がパラジウム層上
にめっきされる。この金は好ましくは少なくとも純度9
9.9％でありヌープ（Knoop)硬度が60乃至90の範囲でな
ければならない。金は軟質であり、端子を反復的に嵌合
するとコンタクトの潤滑剤として作用する。ＭＩＬ規格
MIL-G45204B タイプIII 、等級Ａ、金含有量99.9、ヌー
プ硬度最大90の金めっきバスが金層のめっきに使用可能
である。

【００１４】この特定の２層めっき法の利点は極めて顕
著である。パラジウム上に金を使用することは米国特許
第4,138,604 号に開示するが、この場合の金は硬質金で
ある。金はパラジウム下地の孔を充填しコンタクト表面
が円滑化するであろうとの考えで使用された。

【００１５】本発明の発明者により、パラジウム上に軟
質金の薄い層を使用するとコンタクトの耐久性が劇的に
改善されることが判明した。軟質金は潤滑剤として機能
するので、摩擦係数を低減し、これによりシステムの疲
労を低減する。また、中程度のストレスのパラジウムデ
ポジットにおいてよく見られる不安定な初期摩耗を完全
に排除する。

【００１６】パラジウム表面に硬質金のフラッシュを使
用すると、上述した利点は全く得られない。これらの組
合せは単なるパラジウムデポジットと同様に作用し、粘
着摩擦及び早期に表面に亀裂が生じる。

【００１７】往復移動する平板状底面と静止半球状上面
に亀裂が生じる。摩耗試験装置を使用してめっきされた
端子の耐久性を決定する。この装置は摩擦力と接触抵抗
の双方を測定する。同様装置についての詳細は米国ニュ
ーヨーク州のジョン・ウィレイアンドサンズ社が1965年
に出版した「材料の摩擦及び摩耗」（ラビノビック著）
104 頁を参照されたい。

【００１８】端子はデバイスに取付けられている。コン
タクト面の耐久性は約0.2kg （0.44ポンド) の負荷を端
子に印加して代表的な接触力をシミュレートし、デバイ
スの反復運動を負荷をかけた端子に与える。デバイスの
各サイクルは端子の挿入及び抜去を代表する。ベース金
属が露出するか、めっきされた面にマイクロクラックが
生じるか所定サイクル数が完了する迄の動作サイクル数
を計数する。

【００１９】次の例は中程度のストレスのパラジウムと
軟質金めっきが施されためっき端子により達成された予
想外に良好な結果を、中程度ストレスのパラジウムのみ
又は他の高又は低ストレスパラジウムと軟質金と対比し
て示す。

【００２０】（例１）図１に示す如き多数の端子を好適
技法でめっきする。端子の燐青銅基板をニッケルサルフ
ァメート（塩素なし）バスを用いて先ず約2,500 ミクロ
ンのニッケルをめっきする。米国ニュージャージ州ハッ
ケンサックのメタルアンドプラスチックパブリケーショ
ン社が1981年に出版したジョージ・Ａ・ディバリ著第49
番ガイドブック「メタルフィニッシング（金属仕上
げ）」の第278 頁を参照。

【００２１】次に、後続のパラジウム層の被着力を高め
るパラジウムストライクを形成した。市販されているデ
コレックス（Decorex)めっきバスを使用した。このバス
は米国ニュージャージ州ナットレイのセルレックス社か
ら販売されている。このバスを約24°Ｃ、ＰＨ９、電流
密度111A／m²で動作した。

【００２２】次に、米国特許第1,970,950 号に開示する
如きバスを使用して中間ストレスのパラジウムを約1830
ミクロンの厚さにめっきした。パラジウム密度は1.22ト
ロイオンス／ギャロンであった。

【００２３】更に、端子に軟質金を厚さ約94ミクロンめ
っきした。この例に使用したバスは金密度が１トロイオ
ンス／ギャロンである量のKAu(CN)₂の水溶液を含んでい
る。このバスは60°Ｃ、ＰＨ6.2 及び電流密度約55.6Ａ
／m²で使用した。

【００２４】これら端子の残留マクロストレスは80,000
乃至130,000psiの範囲であった。耐久性テストすると、
これらサンプルは特に破損を生じることなく1,000 サイ
クルのテストを完了した。中間ストレスのパラジウムと
軟質金めっきした端子の接触抵抗は約250 °Ｃに16時間
露出しても全く影響を受けなかった。

【００２５】（例２）図１に示す多数の端子にニッケ
ル、パラジウムストライク及びパラジウムを例１と同様
にめっきした。しかし、これらサンプルには軟質金をめ
っきしなかった。

【００２６】これらサイクルの中間ストレスパラジウム
のマクロストレスは60,000乃至140,000psi の範囲であ
った。これら端子の90％以上が耐久性テストを50回実施
した段階で破損した。

【００２７】（例３）図１に示す端子に例１と同様にニ
ッケル及びパラジウムストライクをめっきした。次に、
市販のパラフレックス(Pallaflex) バスを使用してパラ
ジウムを約1,900 ミクロンめっきした。このバスは米国
ニュージャージ州サウスプレーンフィールドのバンガー
ドリサーチアソシエーツ社から市販されている。このバ
スを65°Ｃ、ＰＨ6.8 及び電流密度約111 Ａ／m²で動作
した。例１と同様の金めっきバスを使用してパラジウム
層表面に約76ミクロンの軟質金をめっきした。

【００２８】このテストサンプルの残留マクロストレス
は130,000psiであった。この端子の接触表面は10サイク
ル未満の耐久テストで破損した。

【００２９】（例４）図１に示した端子に例１と同様に
ニッケルとパラジウムストレイクをめっきした。次に市
販のパラスピードめっきバスを使用して厚さ約1,900 ミ
クロンのパラジウムをめっきした。このめっきバスは米
国ロードアイランド州クランストンのテクニック社から
市販されている。このバスを65°Ｃ、ＰＨ5.8 及び電流
密度約111 Ａ／m²で動作した。例１と同じ金めっきバス
を用いてパラジウム層の表面に厚さ約75ミクロンの軟質
金をめっきした。

【００３０】テストしたサンプルの残留マクロストレス
は140,000 乃至160,000psiの範囲であった。耐久性テス
トの結果、この範囲のテストサンプルは不安定な結果と
なった。サンプルの中には２サイクルのテストで破損し
たものもあり、中には10サイクル、また、サンプルによ
っては1,000 サイクルまでの耐久性を示した。

【００３１】上述のサンプル１乃至４から本発明により
めっきされたコンタクト端子は耐久性に極めて顕著な改
善が見られた。尚、以上は単に例示にすぎす、本発明の
要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能であるこ
とが理解できよう。例えば、端子の形状は任意のもので
よい。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から判る如く、本発明のパラ
ジウムめっき電気コンタクトによると、パラジウム層表
面に薄い軟質金めっきを施すことにより電気コンタクト
の耐久性が予想をはるかに超えて改善される。即ち、め
っきされたパラジウムのマクロストレスが中間範囲（即
ち約30,000乃至140,000psi) となるようめっきバスの動
作パラメータを維持することにより、このめっきされた
端子は低又は高ストレスのパラジウムめっきされた端子
に比して極めて顕著な耐久性の改善が得られる。高価な
金めっき層は極めて薄いので、従来の金めっき電気コン
タクトに比して十分安価且つ同等の電気特性を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパラジウムめっき電気コンタクトの１
例の斜視図。

【図２】図１の線２−２に沿う端子のめっきされた領域
の断面図。

【図３】図１のめっき処理領域の断面を示す電子顕微鏡
写真。

【図４】図１の端子のめっき領域の表面拡大状態を示す
写真。

【符号の説明】

10 パラジウムめっき電気コンタクト（端
子） 12 めっき領域 16 金属基部 18 パラジウムめっき層 20 軟質金めっき層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ロバート・ミラー アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 17103 ハリスバーグ アパートメント ７ サウス ツェンティ フォース スト リート48

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気コンタクトを構成する導電材料の少
   なくとも相手コンタクトとの接触部分の表面にめっきが
   施された電気コンタクトにおいて、 該電気コンタクトの前記導電材料の少なくとも前記接触
   分に形成されたパラジウムめっき層と、 該パラシウムめっき層上に形成された薄い軟質金めっき
   層とを具え、 前記電気コンタクトの前記パラジウムめっき層に少なく
   とも30,000乃至約140,000psi の内部マクロストレスが
   生じるようにすることを特徴とするパラジウムめっき電
   気コンタクト。