説明

電気接点及びその製造方法

【課題】
電気接点の貴金属めっき膜やその下地として用いられるNiめっき膜は、緻密で耐食性に優れることが要求されるが、めっき表面に析出する光沢剤量が多いと接触性能またはめっき膜の密着性が低下することが問題となっていた。
【解決手段】
電気接点のAuやAgの貴金属めっき膜や、これらの下地膜として用いられるNiめっき膜において、めっき膜に含まれる光沢剤量を膜内部に比べて膜表面で少なくする。これにより、めっき膜内部はめっき膜を構成する結晶粒の粒子径が小さい緻密な膜めっき膜でありながら、表面は接触性能またはめっき密着性に優れためっき膜が得られる。例えば、陽極を傾斜、または湾曲させて形状を変え、基板との距離を変化させることにより、基板表面の電流密度を制御し、めっき内で光沢剤量が異なるめっき膜が製造される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スイッチ、コネクタ等の表面に貴金属膜がめっきされた電気接点及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、めっきなどの表面処理では形成される膜の均一性が求められており、これはスイッチやコネクタ等の電気接点に用いられるAu(金)またはAg(銀)などの貴金属めっき、およびこれらのめっきの下地であるNi(ニッケル)めっきでも同じであった。
【0003】
例えば、下記特許文献1では、電極の形状を変えて電流密度を均一化し、めっき膜中の合金組成および被膜特性を均一にしている。また、下記特許文献2では、電極を分割して独立に制御して電流密度のばらつきを抑えて、めっき付着量の均一化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭62−188799号公報
【特許文献2】特開昭63−293200号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、AuまたはAgなどの貴金属めっき、またはNi下地めっきでは、めっき浴に光沢剤を添加する。従来では、上記のようにめっき膜を均一に形成しており、前記添加剤もめっき膜全体にほぼ均一に含まれていた。
【0006】
ところで、光沢剤がめっき膜全体に多く含まれ、めっき膜表面に析出する前記光沢剤の量が多いと、接触性能が低下する、あるいはその上に形成されるめっき層との密着性が悪くなるという問題があった。
【0007】
そこで、例えば、めっき膜を多層めっきで形成し、このとき各めっき膜の表面に多量の光沢剤が析出するのを防ぐために各めっき膜をめっき形成するたびに表面活性化処理を行う方法もあったが、かかる方法では製造工程が複雑化し且つ製造コストも高くなり生産性が悪かった。
【0008】
一方、めっき膜中に含まれる前記光沢剤がめっき膜全体に少ないと、めっき膜の結晶粒径が全体的に大きくなり、緻密なめっき膜が得られず耐食性が低下する問題が発生した。
【0009】
そこで本発明は上記従来の問題を解決するものであり、特に、緻密なめっき膜でありながら、めっき表面の接触性能または密着性に優れた電気接点およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、AuまたはAgでめっき形成された貴金属膜を有する電気接点において、
前記貴金属膜に含まれる光沢剤量が、前記貴金属膜の膜内部に比べて膜表面で少なくなっており、前記貴金属膜を構成する結晶粒の粒子径が、前記膜表面に比べて前記膜内部で小さくなっていることを特徴とするものである。
これにより、緻密で耐食性に優れ且つ接触性能に優れた電気接点を得ることができる。
【0011】
または本発明は、めっき形成されたNi膜と、前記Ni膜の表面にAuまたはAgでめっき形成された貴金属膜とを有する電気接点において、
前記Ni膜に含まれる光沢剤量が、前記Ni膜の膜内部に比べて膜表面で少なくなっており、前記Ni膜を構成する結晶粒の粒子径が、前記膜表面に比べて前記膜内部で小さくなっていることを特徴とするものである。
【0012】
これにより、緻密で耐食性に優れ且つNi膜と貴金属膜間の密着性に優れた電気接点を得ることができる。
【0013】
また、本発明は、AuまたはAgの貴金属膜を有する電気接点の製造方法において、
光沢剤が添加されためっき槽内で前記貴金属膜を電解めっき法にてめっき形成するとき、前記貴金属膜の膜内部をめっき形成する際の電流密度に比べて膜表面をめっき形成する際の電流密度を小さくして、前記貴金属膜に含まれる光沢剤量を、前記膜内部に比べて膜表面で少なくすることを特徴とするものである。
【0014】
あるいは、本発明は、Ni膜とAuまたはAgの貴金属膜とが積層めっきされた電気接点の製造方法において、
光沢剤が添加されためっき槽内で前記Ni膜を電解めっき法にてめっき形成するとき、前記Ni膜の膜内部をめっき形成する際の電流密度に比べて膜表面をめっき形成する際の電流密度を小さくして、前記Ni膜に含まれる光沢剤量を、前記膜内部に比べて膜表面で少なくする工程、
前記Ni膜の表面に、前記貴金属膜をめっき形成する工程、
を有することを特徴とするものである。
【0015】
本発明では電流密度を変化させることで、適切且つ簡単に、めっき膜の内部と表面に析出する光沢剤量を異ならせることができる。上記のように電流密度を調整することで、めっき膜の膜表面に析出する光沢剤量を、膜内部に比べて少なくできる。しかも、前記膜内部での光沢剤量を多くできるため、膜内部での結晶粒の粒径を膜表面に比べて小さくでき緻密化できる。
【0016】
本発明では、前記めっき槽に設けられた陽極と、陰極である基板表面に設けられた前記電気接点の形成領域との間の距離を変えて、前記電流密度を変化させることが好ましい。
【0017】
あるいは本発明では、前記めっき槽に設けられた陽極と、陰極である基板表面に設けられた前記電気接点の形成領域との間に開孔を有するマスク板を配置し、開孔径を変化させて、前記電流密度を変化させることが好ましい。
【0018】
または本発明では、前記めっき槽に複数の陽極を配置し、各陽極に個別に電流密度を調整可能に整流器を接続し、陰極である基板表面に設けられた前記電気接点の形成領域に対向する前記陽極を変化させて、前記電流密度を変化させることが好ましい。
上記により簡単且つ適切に電流密度を変化させることができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明の電気接点によれば、緻密で耐食性に優れ且つ接触性能またはめっき膜間の密着性に優れた電気接点を得ることができる。
【0020】
また本発明の電気接点の製造方法によれば、電流密度の調整により、適切且つ簡単に、めっき膜の膜表面に析出する光沢剤量を、膜内部に比べて少なくできる。しかも、前記膜内部での光沢剤量を多くできるため、膜内部での結晶粒の粒径を膜表面に比べて小さくでき緻密化できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】第1実施形態の電気接点の部分断面図、
【図2】第2実施形態の電気接点の部分断面図、
【図3】電気接点の形成領域を備える基板の部分平面図、
【図4】めっき槽内の陽極の配置(第1の実施形態)を示す概略図、
【図5】めっき槽内の陽極の配置(第2の実施形態)を示す概略図、
【図6】マスク板を配置しためっき層内の配置(第3の実施形態)を示す概略図、
【図7】図6におけるマスク板の平面図、
【図8】めっき槽内の陽極の配置(第4の実施形態)を示す概略図、
【発明を実施するための形態】
【0022】
図1は、第1実施形態の電気接点の部分断面図、図2は、第2実施形態の電気接点の部分断面図、である。
【0023】
図1,図2に示す図中Z方向は高さ方向(膜厚方向)を示し、下から上に向かって積層されためっき膜を示している。
【0024】
図1に示す電気接点は、AuやAgの貴金属膜33を有して構成される。貴金属膜33は膜全体が結晶状態である。
【0025】
前記貴金属膜33は、光沢剤量が多い膜内部33aと、光沢剤量が前記膜内部33aより少ない膜表面33bとで形成される。
【0026】
めっきに含まれる光沢剤量が多いと、結晶粒が微細化する。よって、膜内部33aは、結晶粒が小さい緻密なめっき膜であり、耐食性に優れる。例えば、膜内部33aに含まれる光沢剤量は0.01〜1(mg/cm3)である。
【0027】
一方、めっきに含まれる光沢剤量が少ないと、結晶粒が粗大化するが、有機物などの不純物である光沢剤が少ないため、接触抵抗が安定化する。よって、膜表面33bでの接触抵抗を安定にでき、接触性能を向上させることができる。膜表面33bに含まれる光沢剤量は、例えば、0.0001〜0.01(mg/cm3)である。
【0028】
貴金属膜33は、図1に示すように、光沢剤量の多い膜内部33aの形成範囲が、光沢剤量の少ない膜表面33bに比べて大きい。このように形成すると、貴金属膜33は緻密な膜で形成される割合が大きいため、より耐食性に優れる。ただし、光沢剤量の少ない膜表面33bを形成しているので、貴金属膜33の接触抵抗を安定にできる。例えば、膜内部33aの膜厚は貴金属膜33の膜厚全体の50〜99%であることが好ましい。
【0029】
また図1に示す貴金属膜33の膜裏面も、膜表面33bと同様に、光沢剤量が膜内部33aに比べて少なく且つ結晶粒の粒径が膜内部33bに比べて大きくなるように調整されてもよい。これにより貴金属膜33の両面を接触面として形成できる。
【0030】
なお図1に示す貴金属膜33に含まれる光沢剤は例えば、セレンやアンチモン等を含んでいる。
【0031】
図2に示す実施形態の電気接点は、めっき形成されたNi膜32の表面にAuあるいはAgの貴金属膜33がめっき形成された構成である。
【0032】
図2に示す実施形態では、Ni膜32は、めっきに含まれる光沢剤量が多い膜内部32aと、膜内部32aよりめっきに含まれる光沢剤量が少ない膜表面32bとで形成される。
【0033】
Ni膜32は、めっきに含まれる光沢剤量が多いと、結晶粒が微細化する。よって、膜内部32aは、結晶粒が小さい緻密なめっき膜であり、耐食性に優れる。例えば、膜内部32aに含まれる光沢剤量は0.01〜1(mg/cm3)である。
【0034】
一方、めっきに含まれる光沢剤量が少ないと、結晶粒が粗大化するが、有機物などの不純物である光沢剤が少ないため、光沢剤が少ない膜表面33bは、その上にめっきされるAuやAgの貴金属膜33との密着性に優れる。膜表面32bに含まれる光沢剤量は、例えば、0.0001〜0.01(mg/cm3)である。
【0035】
図2に示すように、Ni膜32は光沢剤量の多い膜内部32aの形成範囲が、光沢剤量の少ない膜表面32bに比べて大きい。このように形成すると、Ni膜32は緻密な膜で形成される割合が大きいため、より耐食性に優れる。ただし、光沢剤量の少ない膜表面32bを形成しているので、AuやAgの貴金属膜33との密着性に優れる。例えば、膜内部32aの膜厚はNi膜32の膜厚全体の50〜99%であることが好ましい。
【0036】
また図1,図2に示す電気接点の、膜内部32a,33aに含まれる光沢剤量及び結晶粒の大きさの変化は連続的、あるいは段階的である。例えば連続変化では、膜内部32a,33aでの光沢剤量及び結晶粒の大きさがほぼ一定で、膜表面32b,33bでの光沢剤量及び結晶粒の大きさが連続変化する構成、膜内部32a,33aでの光沢剤量及び結晶粒の大きさが連続変化し、膜表面32b,33bでの光沢剤量及び結晶粒の大きさがほぼ一定の構成、膜内部32a,33aから膜表面32b,33bにかけて光沢剤量及び結晶粒の大きさが連続変化する構成にできる。また段階変化の場合、膜内部32a,33a及び膜表面32b,33bでの光沢剤量及び結晶粒の大きさをそれぞれ、ほぼ一定にする構成のほかに、例えば、膜内部32a,33aでの光沢剤量及び結晶粒の大きさを多段階に変化させることもできる。
【0037】
また図2に示す電気接点での貴金属膜33は図1に示す膜表面33bと同様の構成で形成されることが、Ni膜32との密着性および接触性能をより効果的に向上させることができ好適である。ただし、貴金属膜33の内部には、図1の膜内部33aと同様に、結晶粒が小さい緻密な膜を形成することで、密着性且つ接触性能とともに、貴金属膜33の耐食性を効果的に向上させることが可能になる。
【0038】
なお図2のNi膜32に含まれる光沢剤は、例えば、m−ベンゼンスルフォン酸やブチンジオール、サッカリン等である。
【0039】
第1および第2の実施形態の電気接点の製造方法について説明する。
まず電気接点を電解めっきする形成面を有する基板(フープ材)35を用意する。例えば、基板35の表面にレジスト層36を塗布し、前記レジスト層36に各電気接点の形成領域36aに抜きパターンを形成する。図3に示す斜線部分が残されるレジスト層36の領域である。図3では電気接点の形成領域36aを多数配置している。図3では形成領域36aを円形状としているが、製造する電気接点の形状にしたがって形成領域36aの形状を種々変更する。
【0040】
図1に示す貴金属膜33及び図2に示すNi膜32を電解めっき法によりめっき形成するためのめっき浴には光沢剤が含まれる。本実施形態では、電流密度を変化させることで、図1に示す貴金属膜33及び図2に示すNi膜32に含まれる光沢剤を膜内部と膜表面とで変化させている。
【0041】
図1に示す電気接点の貴金属膜33を電解めっき法にてめっき形成するとき、貴金属膜33の膜内部33aをめっきする際の電流密度に比べて、膜表面33bをめっき形成する際の電流密度を小さく設定する。例えば、膜内部33aをめっき形成する際の電流密度を15〜100(A/dm2)とし、膜表面33bをめっき形成する際の電流密度を10(A/dm2)以下に設定する。
【0042】
これにより貴金属膜33に含まれる光沢剤量を膜内部33aで多く、膜表面33bで少なくできる。このように、膜内部33aでの光沢剤量を多くできることで、膜内部33aでの結晶粒の粒径を膜表面33bに比べて小さくでき緻密化できる。
【0043】
次に、電流密度を変化させる具体的方法について説明する。
図4に示すめっき装置では、めっき槽51内に配置される基板(フープ材)35は図4の矢印方向に移動可能に支持されている。
【0044】
図4に示すようにめっき層51内に配置される陽極53,53は固定側であり、前記陽極53,53は前記基板35の移動方向に対して傾斜して配置されている。
【0045】
図4の実施形態では、前記基板35をめっき槽51の左側の入口からめっき浴に入れ、右側の出口から排出する。
【0046】
陽極53には整流器(図示せず)が接続されて電流が制御される。また基板35の移動速度は特に制限はないが、1〜10(m/秒)の範囲が好ましい。
【0047】
図4に示すように、陽極53を配置することにより、基板35を矢印方向へ移動させると、基板35に設けられた各形成領域36aと陽極53との間の距離が徐々に大きくなり、各形成領域36aに作用する電流密度は、前記基板35の移動に伴って減少する。
【0048】
ここで、図1に示す貴金属膜33を例えばAgでめっき形成するときのめっき浴組成(一例)は、以下の通りである。
【0049】
シアン化銀(AgCN) 100(g/L)
シアン化カリウム(KCN) 100(g/L)
炭酸カリウム(K2CO3) 30(g/L)
光沢剤 2(mg/L)
【0050】
光沢剤は、アンチモン(Sb)を含む有機化合物が用いられる。また、他に光沢剤としてニッケル(Ni)等の無機物を好適に用いることができる。このめっき浴はAg+イオンを80(g/L)含む。めっき浴は液温35〜40℃、pH11〜13の範囲となるように管理することが好ましい。また、陽極としては、銀板又は、白金めっきチタン材を用いることが好ましい。
【0051】
あるいは図2に示すNi膜32をめっき形成するときのめっき浴組成(一例)は、以下の通りである。
【0052】
硫酸ニッケル(NiSO4 184.6(g/L)
塩化ニッケル(NiCl2・6H2O) 36.6(g/L)
ホウ酸(H3BO3) 45(g/L)
光沢剤 5(g/L)
【0053】
光沢剤は、m−ベンゼンスルフォン酸が用いられる。また、光沢剤としては、ブチンジオール、サッカリン等などの有機光沢剤が好適に用いられる。このめっき浴はNi2+イオンを70(g/L)、Cl-イオンを20(g/L)含む。めっき浴は液温40〜55℃、pH3.5〜4.5の範囲となるように管理することが好ましい。また、陽極としては、ニッケル板を用いることが好ましい。
【0054】
本実施形態では、図4に示すめっき装置を用いることで、上記しためっき浴の組成を変えずとも、図1に示すAg膜(貴金属膜33)や図2のNi膜32に含まれる光沢剤量を膜内部32a,33aで多く膜表面32b,33bで少なくできる。
【0055】
図4に示す形態では、陽極53の傾斜角が基板35の移動方向に対してほぼ一定になっているが、図5のように、陽極53の傾斜角度を途中から変えることもできる。
【0056】
図5では、基板35の移動方向の途中から出口まで基板35の移動方向に対する陽極53の傾斜角度が急激に大きくなっている。
【0057】
図5では、各形成領域36aにおいてめっき形成される図1の貴金属膜33やNi膜32の膜内部32a,33aに含まれる光沢剤量をほぼ一定にでき(あるいは増加率が非常に小さく)、膜表面32b,33bで急激に少なくできる。
【0058】
図4、図5に示す実施形態では、陽極53は、基板35の移動方向に対して傾斜しているので、各形成領域36aにめっき形成される図1の貴金属膜33や図2のNi膜32に含まれる光沢剤量は連続的に変化しやすい。一方、陽極53を基板35の移動方向に対して階段状に配置することで、前記光沢剤量を段階的に変化させることができる。
【0059】
なお、図4、図5では、いずれも2つの陽極53,53を備え、前記陽極53,53の間に陰極である基板35を介在させているが、これにより基板35の両面に電気接点をめっき形成できる。当然、陽極53を一つとし、基板35の片面にのみ電気接点をめっき形成することもできる。以下、図6、図8の実施形態においても同様である。
【0060】
次に、図6に示す実施形態では、陽極53は基板35に対して平行に配置されているが、陰極である基板35と陽極53との間に複数の開孔55を有するマスク板54を配置している。このマスク板54は、例えば、図7の平面図に示されるように、開孔径の異なる複数の開孔55が基板35の移動方向に沿って並んで設けられている。
【0061】
図6に示されるように、各開孔55の開孔径が基板35の移動方向における入口側から出口側に向かって順次小さくなるように形成されたマスク板54を用い、前記基板35を矢印方向に移動させると、基板35表面に形成された電気接点の各形成領域36aに対する電流密度が前記基板35の移動に伴って徐々に小さくなるので、各形成領域36aにめっき形成される図1に示す貴金属膜33や図2に示すNi膜32の膜内部32a,33aでの光沢剤量を多く、膜表面32b,33bでの光沢剤量を少なく調整できる。
【0062】
図8に示す実施形態では、陽極53は基板35の移動方向に沿って複数に分割された分割陽極53a〜53fにされている。分割陽極53a〜53fは、それぞれ整流器56a〜56fに接続されて電流が制御され、各分割陽極53a〜53fにおいて、個別に電流密度を調整可能となっている。
【0063】
図8に示すように陰極側である基板35を矢印方向に移動させると、各接点電極の形成領域36aに対向する分割陽極53a〜53fが次々と変わる。このため、基板35の移動に伴って、各形成領域36aに作用する電流密度を変化させることができる。本実施形態では、基板35の移動方向に向けて、次々に対向する陽極との電流密度が小さくなるように調整することで、各形成領域36aにめっき形成される図1に示す貴金属膜33や図2に示すNi膜32の膜内部32a,33aでの光沢剤量を多く膜表面32b,33bでの光沢剤量を少なくできる。
【0064】
図2に示す電気接点の製造方法では、Ni膜32を電解めっき法にてめっき形成した後、別のめっき槽に移動させて、Ni膜32の表面に貴金属膜33を電解めっき法によりめっき形成する。このとき、貴金属膜33を図1に示す膜表面33bと同様の構成でめっき形成することが、Ni膜32との密着性および接触性能をより効果的に向上させることができ好適である。よって、貴金属膜33をめっき形成するめっき槽では、例えば基板と陽極との間の距離を離すことで、電流密度を小さくして、貴金属膜33に含まれる光沢剤量を減らすことが好ましい。ただし、図2における貴金属膜33の内部には、図1の膜内部33aと同様に、光沢剤量を増やして結晶粒が小さい緻密な膜を形成すべく、電流密度を膜内部のめっきの際に大きくすることで、密着性および接触性能とともに、貴金属膜33の耐食性を効果的に向上させることが可能になる。
【0065】
図1に示す貴金属膜33や図2に示すNi膜32をバッチ式めっきによって製造することもできる。かかる場合、例えば、図1に示す貴金属膜33の膜内部33aと膜表面33bのそれぞれをめっき形成する各めっき槽を用意し、各めっき槽のめっき浴組成を同じにする。そして、例えば図4に示す構成を利用して、膜内部33aに対するめっき槽での基板と陽極間の距離を、膜表面33bに対するめっき槽での基板と陽極間の距離よりも小さく設定する。
【符号の説明】
【0066】
32 Ni膜
33 貴金属膜
32a、33a 膜内部
32b、33b 膜表面
51 めっき槽
53 陽極
53a〜53b 分割陽極
54 マスク板
55 開孔
56a〜56f 整流器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
AuまたはAgでめっき形成された貴金属膜を有する電気接点において、
前記貴金属膜に含まれる光沢剤量が、前記貴金属膜の膜内部に比べて膜表面で少なくなっており、前記貴金属膜を構成する結晶粒の粒子径が、前記膜表面に比べて前記膜内部で小さくなっていることを特徴とする電気接点。
【請求項2】
めっき形成されたNi膜と、前記Ni膜の表面にAuまたはAgでめっき形成された貴金属膜とを有する電気接点において、
前記Ni膜に含まれる光沢剤量が、前記Ni膜の膜内部に比べて膜表面で少なくなっており、前記Ni膜を構成する結晶粒の粒子径が、前記膜表面に比べて前記膜内部で小さくなっていることを特徴とする電気接点。
【請求項3】
AuまたはAgの貴金属膜を有する電気接点の製造方法において、
光沢剤が添加されためっき槽内で前記貴金属膜を電解めっき法にてめっき形成するとき、前記貴金属膜の膜内部をめっき形成する際の電流密度に比べて膜表面をめっき形成する際の電流密度を小さくして、前記貴金属膜に含まれる光沢剤量を、前記膜内部に比べて膜表面で少なくすることを特徴とする電気接点の製造方法。
【請求項4】
Ni膜とAuまたはAgの貴金属膜とが積層めっきされた電気接点の製造方法において、
光沢剤が添加されためっき槽内で前記Ni膜を電解めっき法にてめっき形成するとき、前記Ni膜の膜内部をめっき形成する際の電流密度に比べて膜表面をめっき形成する際の電流密度を小さくして、前記Ni膜に含まれる光沢剤量を、前記膜内部に比べて膜表面で少なくする工程、
前記Ni膜の表面に、前記貴金属膜をめっき形成する工程、
を有することを特徴とする電気接点の製造方法。
【請求項5】
前記めっき槽に設けられた陽極と、陰極である基板表面に設けられた前記電気接点の形成領域との間の距離を変えて、前記電流密度を変化させる請求項3又は4に記載の電気接点の製造方法。
【請求項6】
前記めっき槽に設けられた陽極と、陰極である基板表面に設けられた前記電気接点の形成領域との間に開孔を有するマスク板を配置し、開孔径を変化させて、前記電流密度を変化させる請求項3又は4に記載の電気接点の製造方法。
【請求項7】
前記めっき槽に複数の陽極を配置し、各陽極に個別に電流密度を調整可能に整流器を接続し、陰極である基板表面に設けられた前記電気接点の形成領域に対向する前記陽極を変化させて、前記電流密度を変化させる請求項3又は4に記載の電気接点の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−180425(P2010−180425A)
【公開日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−22194(P2009−22194)
【出願日】平成21年2月3日(2009.2.3)
【出願人】(000010098)アルプス電気株式会社 (4,263)
【Fターム(参考)】