WO2014109084A1 - コネクタ端子及びコネクタ端子の製造方法 - Google Patents

Abstract

　本発明は，電気接点部の表面に銀層を有するコネクタ端子において，表面の摩擦係数が低減させるとともに，実用性と生産性に優れたコネクタ端子を提供すること，及びそのようなコネクタ端子の製造方法を提供することを目的とする。　コネクタ端子（２０）の他の導電部材（２９）と電気的に接触する接点部に，銀層（２）と，銀層（２）をチオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液に接触させて形成される膜（３）とからなる被覆層（４）を形成する。この溶液は，水を溶媒とすることが好ましく，チオールは，オクタデカンチオールであることが好ましい。

Description

コネクタ端子及びコネクタ端子の製造方法

　本発明は、コネクタ端子及びその製造方法に関し、さらに詳しくは銀層を表面に有するコネクタ端子及びその製造方法に関するものである。

　従来、自動車の電気部品等を接続するコネクタ端子としては、一般に、銅又は銅合金などの母材の表面に金属めっきが施されたものが用いられていた。このようなめっき金属としてはスズが最も一般的であるが、銀も比較的低い接触抵抗を与え、良好な接続信頼性を与えることから、特に大電流用端子などに用いられることがある。

　しかし、銀は軟らかい金属であり、表面での凝着が起こりやすい。これにより、銀めっき端子においては、接点部における摩擦係数の上昇およびそれに伴う耐摩耗性の低下と端子挿入力の増大という問題が発生する。

　端子接点部における摩擦係数を低減するために、接点部に有機成分を含む層を形成し、潤滑効果を付与することが公知である。例えば、特許文献１においては、金などのめっき層の表面にチオール基を含む有機化合物よりなる有機物質結合層を形成し、その上にオイルよりなる潤滑層を形成することが開示されている。また、特許文献２には、フッ素系樹脂微粒子とフッ素系油とが混合された厚さ０．２～０．５μｍの塗膜を基材表面に形成することが開示されている。塗布の際、フッ素系樹脂微粒子とフッ素系油は、フッ素系溶剤に分散、希釈される。

特開２０００－１５７４３号公報 特許４３４８２８８号公報

　上記特許文献１の構成においては、実施例を参考にすると１００～４００μｍの厚さのオイル層が必要であり、このように多量のオイルを使用すると端子接点部がべたついてしまい、実用性が低い。さらに、有機物質結合層を形成する工程と潤滑層を形成する工程とを順次別々に実行しなければならないため、製造工程が煩雑になり、生産性が低くなる。

　特許文献２の構成においても、フッ素系油を含む塗膜をサブミクロンの厚さで塗布しているため、端子接点部がある程度べたついてしまう。また、製造工程においてフッ素系溶剤及びフッ素系油を使用することで、その使用及び廃棄に手間が生じてしまい、コネクタ端子の生産性を低下させる要因となる。

　本発明が解決しようとする課題は、電気接点部の表面に銀層を有するコネクタ端子において、表面の摩擦係数が低減されるとともに、実用性と生産性に優れたコネクタ端子を提供すること、及びそのようなコネクタ端子の製造方法を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明にかかるコネクタ端子は、他の導電部材と電気的に接触する接点部に、銀層と、前記銀層をチオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液に接触させて形成される膜とからなる被覆層を有することを要旨とする。

　ここで、前記チオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液は、水を溶媒としていることが好ましい。

　また、前記チオールは、オクタデカンチオールであることが好ましい。

　本発明にかかるコネクタ端子の製造方法は、他の導電部材と電気的に接触する接点部の最表面に銀層を形成した後、前記銀層をチオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液と接触させて、前記銀層の表面に膜を形成することを要旨とする。

　ここで、前記チオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液は、水を溶媒としていることが好ましい。

　また、前記チオールは、オクタデカンチオールであることが好ましい。

　上記発明にかかるコネクタ端子によると、チオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液との接触によって形成される膜が銀層表面の摩擦係数を低減させる。そして、多量の有機分子が銀表面に留まって端子接点部をべたつかせることがなく、実用性に優れる。さらに、チオールとベンゾトリアゾールを溶媒に溶解させ、この溶液を端子材料に接触させるだけで本発明にかかるコネクタ端子を製造することができるので、生産性に優れる。

　ここで、前記チオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液が、水を溶媒としていると、溶液の取り扱い及び廃棄等の処理が容易に行えるので、コネクタ端子の生産性が一層向上される。さらに、製造工程において使用される溶媒が環境に負荷や悪影響を与えることが回避される。

　また、前記チオールが、オクタデカンチオールである場合には、高い潤滑効果を接点部に付与可能である。

　上記発明にかかるコネクタ端子の製造方法によると、低摩擦係数であり、実用性に優れたコネクタ端子を、高い生産性をもって製造することができる。

本発明の一実施形態にかかるコネクタ端子の接点部における積層構造を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態にかかるコネクタ端子の構成を示す模式図である。

　以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

　本発明にかかるコネクタ端子は、少なくとも他の導電部材と電気的に接触する接点部が、図１に示すコネクタ端子材料１０より構成されている。コネクタ端子材料１０は、母材１の表面に、銀層２と、その上に形成された潤滑層３よりなる被覆層４を有する。

　母材１は、コネクタ端子の基材となるものであり、いかなる金属材料より構成されてもよいが、コネクタ端子の母材として最も一般的に使用される銅又は銅合金よりなる場合を例示することができる。また、母材１の表面には、銀層２と母材１との密着性を高める、耐熱性を付与する等の目的により、銀層２の下層に、適宜中間層が形成されていてもよい。このような中間層としては、ニッケル層を例示することができ、母材１が銅又は銅合金よりなる場合に、母材１から銀層２への銅原子の拡散を阻止する役割を果たす。

　銀層２は、硬質銀層又は軟質銀層いずれよりなってもよい。好ましくは、摩擦係数低減効果が大きく、低抵抗と高耐熱信頼性を有する軟質銀層であるとよい。銀は種々の金属の中で比較的低い抵抗率を有し、表面の酸化もそれほど進行しないため、表面において低い接触抵抗値を示す。銀層２の厚さは、１～１０μｍの範囲にあることが好ましい。この範囲よりも薄いと、接触抵抗低減の効果が小さくなる。一方、この範囲よりも厚いと、銀の軟らかさのために、潤滑層３を表面に形成したとしても、表面の摩擦係数が効果的に低減されにくくなる。銀層２は、いかなる方法によって形成されてもよいが、電解めっき法によって形成することが、生産性及び製造コスト抑制の観点から好適である。

　潤滑層３は、銀層２をチオールとベンゾトリアゾールを含有する溶液に接触させて形成されるものである。潤滑層３は、銀層２の表面の摩擦係数を低減する役割を果たす。端子接点部の表面の摩擦係数が低減されることにより、端子接点部の耐摩耗性が向上し、端子挿抜時に必要となる力（挿入力）も低減される。

　潤滑層３を銀層２の表面に形成することで、潤滑剤として一般的な油成分を使用しなくても表面の摩擦係数が低減されるため、油を使用する場合のようなべたつきが発生することがなく、コネクタ端子は実用性に優れたものとなる。

　ここで、銀層２をチオールとベンゾトリアゾールとを含有する溶液に接触させるとは、銀層２をそのような溶液中に浸漬することや、銀層２の表面にそのような溶液を滴下、塗布等することを指す。浸漬、滴下、塗布以外にもどのような形態で溶液を銀層２に接触させてもよいが、潤滑層３を確実に形成するためには、銀層２を溶液中に浸漬して、一定時間放置することが好適である。

　溶液を形成する溶媒は、チオールとベンゾトリアゾールを溶解できるものであれば、どのようなものであってもかまわないが、水を使用することが好ましい。なぜなら、水は大気中で容易に蒸発し、有機溶媒を使用する場合のように、溶媒が端子表面に残留してコネクタ端子の取り扱い性を低下させることがないからである。また、水を溶媒とすることで、製造工程における溶液の取り扱いや廃棄が容易となるとともに、廃液が環境に悪影響を与えることもない。

　潤滑層３に使用されるチオールとしては、潤滑層３として銀表面上に十分安定的に留まることができるだけの大きさの分子量を有し、かつ、溶媒に十分な溶解度で溶解できるだけの小さな分子量を有するものを使用することが好ましい。直鎖アルカンチオールの場合ならば、炭素数が、好ましくは５～３０程度、さらに好ましくは１０～２５程度であるとよい。例えば、オクタデカンチオール（炭素数：１８）ならば、水やアルコールをはじめとする溶媒に溶解可能であるうえ、ベンゾトリアゾールとの混合溶液に銀層２を接触させ、乾燥させた後にも、ベンゾトリアゾールとともに銀表面に留まる結果、高い摩擦係数低減作用を示す。表面に潤滑層３が形成されない状態での銀層２表面の摩擦係数は０．６～１．０程度であるが、オクタデカンチオールとベンゾトリアゾールを用いた潤滑層３を表面に形成すると、摩擦係数は０．３以下の小さな値となる。

　次に、本発明にかかるコネクタ端子は、どのような形状を有していてもよいが、一例として、メス型コネクタ端子２０の構成を図２に示す。メス型コネクタ端子２０は、公知のメス型コネクタ端子と同様の形状を有する。すなわち、メス型コネクタ端子２０の挟圧部２３は、前方が開口した四角筒状に形成され、挟圧部２３内に相手方接続部材であるオス型端子２９が挿入される。挟圧部２３の底面の内側には、内側後方へ折り返された形状の弾性接触片２１が形成されている。弾性接触片２１は挟圧部２３内部側へ膨出したエンボス部２１ａにおいてオス型端子２９と接触し、オス型端子２９に上向きの力を加える。弾性接触片２１と相対する挟圧部２３の天井部の表面が内部対向接触面２２とされ、オス型端子２９が弾性接触片２１によって内部対向接触面２２に押し付けられることにより、オス型端子２９が挟圧部２３内において挟圧保持される。

　コネクタ端子２０を形成する母材１のうち、弾性接触片２１と内部対向接触面２２の挟圧部２３の内側に露出される表面に、銀層２と潤滑層３よりなる被覆層４が形成されている。これにより、弾性接触片２１及び内部対向接触面２２と、オス型端子２９との接点部において、低い摩擦係数が実現されている。ここで、被覆層４は、弾性接触片２１の表面全体に形成されていなくても、弾性接触片２１のうち、エンボス部２１ａにのみ形成されていれば十分である。逆に、さらに広い領域にわたって被覆層４が形成されていてもよく、コネクタ端子２０を構成する母材１の表面全体を被覆していてもよい。また、オス型端子２９の表面にも被覆層４が形成されていてもよい。

　コネクタ端子を形成する順序としては、プレス加工等によって上記メス型コネクタ端子のような端子形状を母材１を用いて形成してから、被覆層４を形成してもよいし、平板状の母材１に被覆層４を形成してから端子形状を形成してもよい。あるいは、平板状の母材１の表面に銀層２を形成してから端子形状を形成し、その後溶液との接触を行って潤滑層３を形成してもよい。機械加工工程での潤滑層３の剥離を慎重に防止する必要がある場合には、少なくとも潤滑層３の形成を、端子形状の加工後に行えばよい。

　以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

［実施例１］
　板状の銅合金母材の表面に、厚さ５μｍの軟質銀層を電解めっき法にて形成した。この銀めっき板を、オクタデカンチオール（Ｃ１８ＳＨ）とベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）の混合水溶液（ケミカル電子社製「ＣＥ９５００Ｗ」）に５２℃にて１分間浸漬し、取り出し後、自然乾燥させた。

［比較例１］
　実施例１と同様に作成した銀めっき板を濃度０．０２５％のベンゾトリアゾール水溶液に５２℃にて１分間浸漬し、取り出し後、自然乾燥させた。

［比較例２］
　実施例１と同様に作成した銀めっき板を濃度１ｍＭのオクタデカンチオール水溶液に５２℃にて１分間浸漬し、取り出し後、エタノールを用いて洗浄し、乾燥させた。

［試験方法］
（摩擦係数の評価）
　端子の挿入力の指標として、実施例１及び比較例１、２にかかる試料片について、動摩擦係数を評価した。つまり、平板状の試料片と半径３ｍｍのエンボス状にした試料片を鉛直方向に接触させて保持し、ピエゾアクチュエータを用いて鉛直方向に５Ｎの荷重を印加しながら、１０ｍｍ／ｍｉｎ．の速度でエンボス状のめっき部材を水平方向に引張り、ロードセルを使用して（動）摩擦力を測定した。摩擦力を荷重で割った値を摩擦係数とした。各試料片について、５回の独立した測定を行った。

（ＴＯＦ－ＳＩＭＳによる表面分析）
　飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）を用いて、実施例１及び比較例２にかかる試料片について、表面に存在する化学種の分析を行った。

［試験結果及び考察］
　表１に、各試料片についての摩擦係数の測定結果を示す。

　表１によると、オクタデカンチオールとベンゾトリアゾールを混合した溶液に浸漬して潤滑層を形成している実施例１にかかる試料片において、ベンゾトリアゾールのみ（比較例１）あるいはオクタデカンチオールのみ（比較例２）を含有する溶液に浸漬した場合と比較して、低い摩擦係数が観測されている。つまり、オクタデカンチオールとベンゾトリアゾールが浸漬用の溶液に共存することによって、効果的に銀層表面の摩擦係数が低減されている。また、比較例２のオクタデカンチオールのみが溶液中に含有されている場合には、摩擦係数に大きなばらつきがあるのに比べ、実施例１の本発明にかかる試料片においては、安定して低い摩擦係数が得られている。

　次に、ＴＯＦ－ＳＩＭＳの観測結果について、主要なフラグメント成分の観測の有無をまとめたものを表２に示す。フラグメント成分が観測された場合を「○」、観測されなかった場合を「×」で示す。

　実施例１にかかる試料片においては、ベンゾトリアゾール由来の成分とチオール分子由来の成分がともに観測されており、両成分が試料片表面に形成された潤滑層中に含まれていることが分かる。つまり、ベンゾトリアゾール由来の成分とチオール由来の成分が協働して、上記のような摩擦係数の低減を達成していると考えられる。

　比較例２の試料片のような、銀表面上のチオール分子は、Ｓ－Ｈ結合が解離し、Ｓ－Ａｇ結合が形成された銀チオレート構造をとり、緻密に配向された自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）を形成することが広く知られている。銀チオレートの形成に対応して、試料片２については、ＴＯＦ－ＳＩＭＳでＳＡｇ_２を含むフラグメントが観測されている。これに対し、実施例１においては、このようなフラグメントは観測されておらず、銀チオレートが形成されていないか、されていても無視できる程度の量であることが分かる。つまり、実施例１の試料片においては、チオール成分が比較例２におけるのとは異なる化学状態でベンゾトリアゾール成分と共存し、摩擦係数の低減に寄与していると考えられる。

　以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

Claims (6)

1. 　他の導電部材と電気的に接触する接点部に、銀層と、前記銀層をチオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液に接触させて形成される膜とからなる被覆層を有することを特徴とするコネクタ端子。
2. 　前記チオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液は、水を溶媒としていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ端子。
3. 　前記チオールは、オクタデカンチオールであることを特徴とする請求項１又は２に記載のコネクタ端子。
4. 　他の導電部材と電気的に接触する接点部の最表面に銀層を形成した後、前記銀層をチオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液と接触させて、前記銀層の表面に膜を形成することを特徴とするコネクタ端子の製造方法。
5. 　前記チオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液は、水を溶媒としていることを特徴とする請求項４に記載のコネクタ端子の製造方法。
6. 　前記チオールは、オクタデカンチオールであることを特徴とする請求項４又は５に記載のコネクタ端子の製造方法。

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