電気接点部品
【課題】接触圧力が０．１Ｎ以下であっても接触信頼性を確保し、耐食性並びに摺動性に優れる電気接点部品を提供する。
【解決手段】表面に非晶質めっき層４が形成された電気接点部品Ａに関する。前記非晶質めっき層４はナノカーボン材料６を含有する。このナノカーボン材料６は前記非晶質めっき層４の表面に露出している。前記ナノカーボン材料６は前記非晶質めっき層４の表面に露出した状態で設けることにより良好な接触信頼性を確保する。実装部品として用いる場合は、接点部１のみに上記選択めっきを行うことができる。
【解決手段】表面に非晶質めっき層４が形成された電気接点部品Ａに関する。前記非晶質めっき層４はナノカーボン材料６を含有する。このナノカーボン材料６は前記非晶質めっき層４の表面に露出している。前記ナノカーボン材料６は前記非晶質めっき層４の表面に露出した状態で設けることにより良好な接触信頼性を確保する。実装部品として用いる場合は、接点部１のみに上記選択めっきを行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレー（例えば、電気自動車のパワーリレー）、スイッチ、コネクタ、ブレーカーなどの電気部品の接点部品（接点材料）として用いられる電気接点部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気接点部品の接触信頼性と実装性を確保するために、接点部には電気伝導性に優れるＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄなどの高価な貴金属めっき層を最表面に形成することが一般的である。また、ＡｕやＡｇは軟質材料であるため、その硬度を上げるために、Ａｕ−Ｃｏ、Ａｕ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｗ、Ａｇ−ＷＣといった合金または複合材料として用いられることが多い。また、耐食性を確保するために、貴金属めっき後に封孔処理を施すことも多く行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０３２１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、貴金属は高価であるために、多量に用いると電気接点部品のコストが高くなるという問題があった。また、リフロー後では接点部の表面に電気接続を阻害しやすい酸化物が形成されるため、低接触圧力領域（接点部の表面が金合金系のめっき層で形成されている場合では、９．８×１０−２Ｎ（１０ｇｆ）以下の接触力）での接触抵抗が大きくなり、接触信頼性が低下するという問題があった。そこで、接触信頼性が低下しないように、めっきの共析量を細かく管理することが考えられるが、工程管理が煩雑になるという問題があった。さらに、封孔処理を行う場合では、絶縁性のある油性成分を使用するため、接触信頼性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、接触信頼性及び耐食性に優れ、しかも安価に製造することができる電気接点部品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電気接点部品は、表面に非晶質めっき層が形成された電気接点部品であって、前記非晶質めっき層はナノカーボン材料を含有すると共に、このナノカーボン材料は前記非晶質めっき層の表面に露出していることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明にあっては、接触により電気的接続を行う接点部と、半田接合により電気的接続を行う実装部とを備え、前記接点部の表面には前記非晶質めっき層が形成され、前記実装部には前記非晶質めっき層よりも半田濡れ性の高いめっき層が形成されていることが好ましい。
【０００８】
本発明にあっては、前記ナノカーボン材料として多層カーボンナノチューブを用いることが好ましい。
【０００９】
本発明にあっては、前記ナノカーボン材料としてカーボンブラックを用いることが好ましい。
【００１０】
本発明にあっては、前記ナノカーボン材料は前記非晶質めっき層の全量に対して０．０２〜２．０質量％含有されていることが好ましい。
【００１１】
本発明にあっては、前記非晶質めっき層は、Ｎｉ−Ｐ合金めっき膜により形成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明にあっては、前記非晶質めっき層は、Ｎｉめっき膜からなる下地層の表面に形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明にあっては、前記非晶質めっき層は、電解めっき又は無電解めっきにより形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、接触信頼性及び耐食性に優れ、しかも安価に製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）は側面の概略図、（ｂ）（ｃ）は一部の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明を用いるヘッダの一例を示す斜視図、（ｂ）は本発明を用いるソケットの一例を示す斜視図である。
【図３】同上のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層の形成方法の一例を示す概略図である。
【図４】同上のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層の形成方法の他例を示す概略図である。
【図５】同上のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層の形成方法の他例を示す概略図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、同上のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層の形成方法の他例を示す概略図である。
【図７】（ａ）は実施例１の接点部の表面ＳＥＭ写真（×５０００倍）であり、（ｂ）は実施例２の接点部の表面ＳＥＭ写真（×１００００倍）である。
【図８】実施例において、接触信頼性の評価で用いたリフロー温度プロファイルを示すグラフである。
【図９】実施例において、接触信頼性の評価を示すグラフである。
【図１０】実施例において、耐食性の評価を示す写真である。
【図１１】（ａ）は本発明の接点部の一例を示す断面図、（ｂ）は本発明の実装部の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【００１７】
電気接点部品Ａはコネクタの端子部品、スイッチやリレーなどの可動接点や固定接点などとして用いられるものであって、特に、低接触圧力領域で使用される電気接点部品Ａに好適である。
【００１８】
電気接点部品Ａを用いるコネクタとしては、図２（ａ）に示すヘッダＨと、図２（ｂ）に示すソケットＳとからなるものを例示することができる。ヘッダＨは、例えば合成樹脂のような絶縁材料からなるヘッダ本体３０と、導電材料からなり例えばインサート成形によりヘッダ本体３０に保持された複数本のヘッダコンタクト４０とを有する。また、ソケットＳは、例えば合成樹脂のような絶縁材料からなり接続凹部２０が設けられたソケット本体５０と、導電性と弾性とを有する材料からなり接続凹部２０にヘッダＨが挿入された際に接続凹部２０の内側においてヘッダコンタクト４０に一対一に接触導通するようにソケット本体５０に保持された複数本のソケットコンタクト６０とを有する。本発明の電気接点部品Ａは上記ヘッダコンタクト４０及びソケットコンタクト６０として用いることができる。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、ヘッダコンタクト４０は、ヘッダ本体３０の左右の外側面に露出してソケットコンタクト６０の第１の接触部６４に接触する第１の接触部４１と、第１の接触部４１とともに内凹部１９の左右の縁を挟むＵ字形状をなし内凹部１９の内側に露出してソケットコンタクト６の第２の接触部６６に接触する第２の接触部４２と、第２の接触部４２の上端から左右方向のうち外向きに延長されて内凹部１９の底面を貫通しヘッダ本体３０の上端面（図２（ａ）における下端面）に沿って左右に突出して実装に用いられる端子部４３とを有する。
【００２０】
ソケットコンタクト６０は、厚さ方向を上下方向に向けてソケット本体５０から突出して実装に用いられる端子部６１と、下端が端子部６１の左右のうち内側となる一方の端に連結され上方向に延長されソケット本体５０に保持される被保持部６２と、被保持部６２の上端に一端が連結され左右方向のうち端子部６１から離れる方向に延長された第１の連結部６３と、第１の連結部６３の他端に一端が連結され下方に延長されてヘッダコンタクト４０に接触する第１の接触部６４と、第１の接触部６４の下端に一端が連結され左右方向のうち被保持部６２から離れる方向に延長された第２の連結部６５と、第２の連結部６５の他端に下端が連結されて接続凹部２０からヘッダＨを抜く方向に延長されて第１の接触部６４との間にヘッダコンタクト４０を弾性的に挟持する第２の接触部６６とを有する。
【００２１】
そして、上記ヘッダコンタクト４０の第１の接触部４１と第２の接触部４２及び上記ソケットコンタクト６０の第１の接触部６４と第２の接触部６６が、電気回路や他の電気接点部品などの導電部材と接触することにより電気的接続を行う接点部１として形成されている。また、上記ヘッダコンタクト４０の端子部４３と上記ソケットコンタクト６０の端子部６１が電気回路などの外部（他部材）の導電部材と半田接合により電気的接続を行う実装部２として形成されている。
【００２２】
接点部１は、電気接点部品Ａの母材３の表面にナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を設けて形成されている。実装部２は、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４よりも半田濡れ性の高いめっき層（以下、「半田接合めっき層」という）５を母材３の表面に設けて形成されている。尚、図１（ａ）において、接点部１をクロスハッチングで示し、実装部２を斜線模様で示す。
【００２３】
母材３は電気接点部品Ａの使用目的に応じて所望の形状に成形されており、銅又は銅合金などの電気接点部品に使われる公知の金属材料で形成することができる。銅合金としては、Ｃｕ−Ｔｉ、Ｃｕ−Ｔｉ−Ｆｅ、Ｃｕ-Ｂｅ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金などが挙げられる。
【００２４】
非晶質めっき層４は、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、母材３の表面に直接付着するアモルファスの金属めっき膜で形成することができる。また、図１１（ａ）に示すように、非晶質めっき層４は母材３の表面に下地層８を介して間接的に形成することもできる。非晶質めっき層４中にはナノカーボン材料６が分散して配合されており、複合めっきとして形成されている。
【００２５】
非晶質めっき層４は母材３や下地層８への付着性やナノカーボン材料６の保持性、硬度、耐食性等を考慮して、その材質や厚みなどを決定すればよい。例えば、非晶質めっき層４はＮｉ合金めっき膜等の材質で形成することができ、具体的には、Ｎｉ−Ｐ合金めっき膜、Ｎｉ−Ｓｎ合金めっき膜、Ｎｉ−Ｗ合金めっき膜、Ｎｉ−Ｍｏ合金めっき膜、Ｎｉ−Ｂ合金めっき膜などを例示することができる。これらの中でも、耐食性、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、作業性も良く、処理コストも比較的低いＮｉ−Ｐ合金めっき膜が好ましい。また、非晶質めっき層４中のニッケル（Ｎｉ）以外の成分（リン（Ｐ）、スズ（Ｓｎ）、タングステン、モリブデン（Ｍｏ）、ホウ素（Ｂ）等）の濃度は、６〜１２％であることが好ましい。この範囲であれば、非晶質めっき層４の金属めっき膜が硬すぎることがなく、割れなどが発生しにくくなり、また、耐食性を確保することができるものである。また、非晶質めっき層４の膜厚は、５μｍ以下であることが好ましい。５μｍより厚い膜厚では、接点部１のばね性が失われやすく、応力によるクラックが発生しやすくなるため、品質上の問題が発生しないように非晶質めっき層４の膜厚を上記のように設定するのが好ましい。尚、非晶質めっき層４の膜厚の下限は、本発明の効果を得るために、０．１μｍとすることが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、非晶質めっき層４のみで接点部１の耐食性を確保しようとした場合は、その膜厚は０．５μｍ以上、好ましくは１μｍ以上にすることができる。
【００２６】
上記のように、母材３の表面に下地層８を形成し、この下地層８の表面に非晶質めっき層４を形成することもできる。この下地層８は主に母材３の耐食性向上のために設けられる。Ｃｕ素材の母材３に耐食性を持たせるために、母材３の表面にＮｉめっき膜を設ける場合、Ｎｉめっき膜の膜厚は、ピンホールなどを考慮すると、通常１．０〜２．０μｍ以上は必要である。ここで、非晶質めっき層４により母材３の耐食性を確保することも考えられるが、ナノカーボン材料６を含有するＮｉ−Ｐ合金めっき膜等で非晶質めっき層４を形成する場合は、その形成速度が問題となる。すなわち、ナノカーボン材料６を含有するＮｉ−Ｐ合金めっき膜等の非晶質めっき層４は、ＮｉとＰとＣとを含むめっき液（Ｎｉ−Ｐ−Ｃめっき液）を電着して形成するが、その電着速度が遅い。従って、この非晶質めっき層４を耐食性に必要とされる膜厚で形成すると、生産性が低下する。そこで、ナノカーボン材料６の接触抵抗が安定する非晶質めっき層４の厚みを最低限（ナノカーボン材料６が充分取り込まれる厚み）とし、Ｃｕの腐食を防止するために電着速度の速いＮｉめっき膜を下地層８として生成させるようにする。これにより、非晶質めっき層４を薄膜に形成しても下地層８で母材３の耐食性を確保することができ、耐食性及び接触抵抗性が良好な接点部１を効率良く形成することができるものである。具体的には、Ｎｉ−Ｐ−Ｃめっき液の電着速度は０．３〜１μｍ／ｍｉｎ程度である。一方、スルファミン酸Ｎｉの電着速度は０．３〜７μｍ／ｍｉｎ程度である。従って、条件等によっては、下地層８は、ナノカーボン材料６を含有するＮｉ−Ｐ合金めっき膜等の非晶質めっき層４よりも、約１０倍近い速度で形成可能であると考えられる。下地層８の厚みは耐食性確保のために、０．５〜３μｍの膜厚で形成することが好ましく、１〜３μｍの膜厚がより好ましい。下地層８を設ける場合、非晶質めっき層４の厚みは１μｍ以下とすることができる。
【００２７】
ナノカーボン材料６としてはナノオーダーの炭素材料であって、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）６ａやカーボンブラック（ＣＢ）６ｂなどで、化学的に安定かつ電気伝導性、摺動性、機械的強度に優れるものが好ましい。ＣＮＴ６ａとしては、直径が１００〜２００ｎｍ、長さ１０〜２０μｍのものを用いる。また、ＣＮＴ６ａとしては、グラファイトのシートが１層に筒状に巻かれた単層ＣＮＴとグラファイトのシートが２層以上の多層に巻かれた多層ＣＮＴが存在するが、多層ＣＮＴは単層ＣＮＴよりも量産性に優れ、比較的安価に入手できるため、コストを抑えることができる点で好ましい。ＣＢ６ｂとしては粒子状のものを用いることができ、その粒子径はレーザー回折法等による測定で数〜１００ｎｍのものを用いるのが好ましい。また、ＣＢ６ｂは電気伝導性に優れた品種であり、その各粒子がクラスター状になったミクロンオーダーの大きさの集合体の状態で存在していることが好ましい。ＣＢ６ｂはＣＮＴ６ａよりも量産性に優れ、比較的安価に入手できるため、コストを抑えることができる点で好ましい。
【００２８】
カーボンナノ材料６は非晶質めっき層４の表面に突出している。すなわち、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、非晶質めっき層４に含有される一部又は全部のナノカーボン材料６の一部が非晶質めっき層４の表面よりも外側に突出して露出した状態となっている。また、非晶質めっき層４の表面に金属酸化皮膜が形成されている場合は、ナノカーボン材料６は非晶質めっき層４の金属酸化皮膜よりも内部（深部）の酸化されていない部分に接触していることが好ましい。これにより、半田リフロー工程等で金属酸化皮膜を貫通してナノカーボン材料６が非晶質めっき層４の表面に存在することになる。従って、電気導電性の低い金属酸化皮膜よりも電気導電性の高いカーボンナノ材料６を介して他の導電部材と非晶質めっき層４の内部（深部）の金属とが電気的に直結し、その結果、安定的に低い接触抵抗が得られる。また、非晶質めっき層４の表面のナノカーボン材料６により非晶質めっき層４と他の金属製の導電部材との凝着・磨耗現象が発生しにくくなり、耐スティッキング性を高めることができると考えられる。
【００２９】
ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４には、その全量（非晶質めっき層４とナノカーボン材料６の合計量）に対して、０．０２〜２．０質量％のナノカーボン材料６が含有されていることが好ましい。ナノカーボン材料６の含有量が上記の範囲であると、ナノカーボン材料６による接点部１の接触信頼性の向上が充分に得られ、また、ナノカーボン材料６のめっき液への分散性や非晶質めっき層４の母材３への密着性が十分に確保できるものである。
【００３０】
半田接合めっき層５は、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４よりも半田濡れ性の高いものである。ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４はナノカーボン材料６自体が疎水性を有していることや、表面粗度の程度が大きいため、半田が広がりにくくて密着しにくい。従って、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を実装部２にまで施すと、電気接点部品Ａの他の導電部材への接合強度が低下したり接合に時間や手間がかかったりするなどして実装性が低くなるおそれがある。そこで、実装部２には、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４よりも半田濡れ性の優れた半田接合めっき層５を形成するのである。半田接合めっき層５は、例えば、電気伝導性に優れるＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ及びこれらの合金などの貴金属めっき膜を母材３の表面に直接形成することができる。また、図１１（ｂ）に示すように、半田接合めっき層５と母材３の表面との間にベースめっき層７を介在させて、半田接合めっき層５を母材３の表面に間接的に形成してもよい。この場合、ベースめっき層７としては、母材３との密着性に優れるＮｉめっき膜を用いることができ、その表面に積層される半田接合めっき層５としては、電気伝導性に優れるＡｕやＡｕＰｄ合金めっき膜などを用いることができる。また、ベースめっき層７の厚みは０．５〜２μｍとするのが好ましく、半田接合めっき層５の厚みは０．１〜０．５μｍとするのが好ましい。
【００３１】
上記のような電気接点部品Ａは、所望の形状に形成した母材３の接点部１となるべき部分に、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を選択的に形成すると共に上記母材３の実装部２となるべき部分に半田接合めっき層５を選択的に形成することによって製造することができる。
【００３２】
ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を選択的に形成するにあたっては各種の方法を採用することができる。例えば、スポットめっき法を採用する場合は、図３に示すように、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成すべき母材３の表面の箇所にノズル１０からめっき液１１を部分的に吹き付けて、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成することができる。めっき液１１には非晶質めっき層４を形成するための金属成分とナノカーボン材料６とが含有されている。この他に、スパージャーを用いて部分的にめっきすることもできる。
【００３３】
また、マスクめっき法によりナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を選択的に形成することもできる。この場合は、図４に示すように、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成すべき母材３の表面の箇所以外の部分（例えば、実装部２となるべき箇所）をマスク１２で被覆し、この後、マスク１２を設けた母材３をめっき液に浸漬し、電解めっきや無電解めっきにより、母材３のマスク１２で被覆されていない箇所にナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成することができる。
【００３４】
また、レジストめっき法によりナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を選択的に形成することもできる。この場合は、図５に示すように、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成すべき母材３の表面の箇所以外の部分（例えば、実装部２となるべき箇所）をレジスト膜１３で被覆し（図５にハッチングで示す）、この後、レジスト膜１３を設けた母材３をめっき液に浸漬し、電解めっきや無電解めっきにより、母材３のレジスト膜１３で被覆されていない箇所にナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成することができる。
【００３５】
また、触媒めっき法によりナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を選択的に形成することもできる。この場合は、図６（ａ）に示すように、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成すべき母材３の表面の箇所にめっき触媒（図６（ａ）のハッチング部分）１４を付着し、この後、めっき触媒１４を設けた母材３をめっき液に浸漬し、無電解めっきにより、図６（ｂ）に示すように、母材３のめっき触媒１４を付着した箇所にナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層（図６（ｂ）の点々模様の部分）４を形成することができる。
【００３６】
また、下地層８を設ける場合は、スパージャーめっき、部分浸漬、フェルトめっき、スポットめっきなどの公知のめっき方法や、上記非晶質めっき層４の場合と同様のめっき方法により、母材３の表面の所定箇所に選択的に下地層８を形成する。そして、この下地層８の表面に上記の方法でナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成することができる。
【００３７】
また、半田接合めっき層５及びベースめっき層７もスパージャーめっき、部分浸漬、フェルトめっき、スポットめっきなどの公知のめっき方法や、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４の場合と同様のめっき方法により、選択的に形成することができる。
【００３８】
上記のような電気接点部品Ａでは、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を接点部１に形成するので、低接触圧力であってもナノカーボン材料６で他の導電部材との接触を確保して電気的接続を行うことができ、半田リフロー後においても低接圧領域での接触信頼性を確保することができる。また、非晶質めっき層４と他の導電部材との間にナノカーボン材料６が介在するため、非晶質めっき層４と他の導電部材との凝着・磨耗を少なくすることができ、耐スティッキング性を向上させることができる。さらに、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４は金属のみのめっき層に比べて摺動摩耗が少なく、高硬度にすることができるので、電気接点部品Ａの長寿命化を図ることができる。さらに、接触信頼性を高めるために共析量を細かく管理する必要がなく、耐食性を高めるために封孔処理を施す必要もないので、工程管理が煩雑になったり接触信頼性が低下したりすることがなくなり、安価に製造することができるものである。
【００３９】
従って、上記のような電気接点部品Ａを開閉回数の多いスイッチやリレー等の接点部品（接点材料）として用いると、スティッキング現象が起こりにくく、また、容易に長寿命化を図ることができて好ましい。また、Ａｕ等の貴金属のめっきを接点部１に用いなくてもよいので、低コストで高信頼性の電気接点部材Ａとすることができる。一方、実装部２にはＣＮＴめっき層４よりも半田濡れ性の良いＡｕ等の半田接合めっき層５を形成するため、高い実装性を確保することができる。従って、上記の電気接点部品Ａは、接触信頼性と実装性とを両立させ、さらに耐食性が高くて安価に製造することができるものである。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４１】
（実施例１）
母材としては、材質が銅板またはスイッチの接点材料に適用される形状に成形されたリン青銅またはチタン銅などのＣｕ合金を用いた。
【００４２】
接点部のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層は電解めっき法により形成した。この場合、ナノカーボン材料としてＣＮＴを含有するＮｉ−Ｐめっき液を用いた。ＣＮＴとしては、昭和電工（株）製のＶＧＣＦを用いた。このＣＮＴは単層ＣＮＴと多層ＣＮＴの混合物である。また、直径（外径）が１００〜２００ｎｍで長さが１０〜２０μｍの範囲のＣＮＴを含有している。Ｎｉ−Ｐめっき液は、その組成が硫酸Ｎｉ（１ｍｏｌ／ｄｍ３）、塩化Ｎｉ（０．２ｍｏｌ／ｄｍ３）、ホウ素（０．５ｍｏｌ／ｄｍ３）のものを用いた。ＣＮＴを含有するＮｉ−Ｐめっき液はＣＮＴの混合量を２ｇ／ｄｍ３とした。また、ＣＮＴを含有するＮｉ−Ｐめっき液をめっき浴とし、浴温２５℃、電流密度１〜５Ａ／ｄｍ２のめっき条件とした。そして、非晶質めっき層の厚みが５μｍ、ＣＮＴの含有量が０．０２質量％のＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成した。
【００４３】
実装部の半田接合めっき層は、母材の表面に形成されたベースめっき層の表面に積層して形成した。ベースめっき層は厚み０．５〜２μｍのＮｉめっき膜であって、めっき条件はスルファミン酸Ｎｉ（４５０ｇ／ｌ）、塩化Ｎｉ（３ｇ／ｌ）、硼酸（３０ｇ／ｌ）、添加剤（適量）、ピット防止剤（適量）、ｐＨ＝３．０〜４．５、浴温４０〜５０℃で電解めっきを１分間行った。半田接合めっき層５は厚み０．２μｍのＡｕめっき膜であって、めっき条件はシアン化Ａｕカリウム（８〜１０ｇ／ｌ）、クエン酸（６０〜９０ｇ／ｌ）、コバルト（１００ｍｇ／ｌ）、処理温度２５〜３５℃、電流密度０．５〜１．５Ａ／ｄｍ２で３０秒間の電解めっきを行った。
【００４４】
（実施例２）
ナノカーボン材料として、ＣＮＴの代わりにＣＢを用いてＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成した以外は実施例１と同様にした。ＣＢとしては、Ｃａｂｏｔ社製のバルカンＸＣ−７２を用いた。このＣＢは直径（粒子径）が２０〜４０ｎｍの範囲である。
【００４５】
（実施例３）
非晶質めっき層の厚みを２μｍにしたＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成した以外は実施例２と同様にした。
【００４６】
（実施例４）
接点部のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層を下地層の表面に形成した。下地層はＮｉめっき膜を厚み１．０μｍで母材の表面に形成した。下地層は上記ベースめっき層と同様の方法で形成した。また、ナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層は厚み０．５μｍで形成した。その他の構成は実施例１と同様にした。
【００４７】
（実施例５）
ナノカーボン材料として、ＣＮＴの代わりに上記と同様のＣＢを用いてＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成した以外は実施例４と同様にした。
【００４８】
（比較例１）
ＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の代わりに、接点部にＣＮＴを含有しないＮｉ−Ｐ合金めっき層を形成した以外は実施例１と同様にした。
【００４９】
（比較例２）
ＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の代わりに、接点部にＣＮＴを含有しないＡｕ−Ｃｏ合金めっき層を形成した以外は実施例１と同様にした。
【００５０】
（比較例３）
分散剤として分子量５０００のポリカルボン酸（２×１０−５ｍｏｌ／ｄｍ３）を含むＮｉ−Ｐ合金めっき液を用いて、ＣＮＴを含有しないＮｉ−Ｐ合金めっき層を形成した以外は比較例１と同様にした。
【００５１】
（ＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層及びＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の表面性状の観察）
実施例１で形成したＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の表面性状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真により観察した（図７（ａ）参照）。白い線状あるいは針状の部分がＣＮＴである。また、実施例２で形成したＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の表面性状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真により観察した（図７（ｂ）参照）。
【００５２】
（接触信頼性の評価）
実施例１〜３及び比較例１〜３について、接点部１の熱処理後の接触抵抗値の測定を行った。図８に熱処理時の温度プロファイルを示す。これは、鉛フリーはんだを用いた大気リフロー実装を想定しており、ピーク温度２６０℃、３サイクルの熱処理を行った。
【００５３】
接触抵抗値の測定には（株）山崎精機研究所が作製した電気接点シミュレータ（型式ＣＲＳ−１１３−ＡＵ型）を用いた。交流４端子法による測定のため、測定値にはリード線、コネクタ部などの固有抵抗は含まれず、接触荷重を変化させた時の接触抵抗値を計測することができる。電動ステージにより、一定荷重で接触位置を走査でき、スイッチやリレー接点におけるワイピングを想定した測定も可能である。尚、接触力０．１Ｎで接触抵抗値の測定を行った。また、実施例１〜３及び比較例１〜３から各サンプルを１０個ずつ作成して測定した。結果を図９に示す。
【００５４】
この結果から明らかなように、実施例１〜３は比較例１〜３よりも接触抵抗値が小さく、低接触圧力領域での接触信頼性が高いと言える。
【００５５】
（耐食性の評価）
実施例１、２及びＮｉめっき付きのコネクタについて、耐亜硫酸試験による耐食性の評価を行った。すなわち、実施例１、２及びニッケルめっき付きのコネクタを温度６０℃、湿度９５％、亜硫酸ガス濃度１０ｐｐｍの条件下に２０時間放置し、腐食の程度を観察した。試験前後の実施例１、２及びＮｉめっき付きのコネクタの写真を図１０に示す。通常のＮｉめっき付きコネクタでは、めっき膜の内部まで腐食が進行し、表面には硫化膜が隆起しているが、実施例１のＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層や実施例２のＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層はごく僅かな表層の部分で硫化しているものの、めっき膜内部への腐食が抑制されているので、試験前後で外観上大きな差異は見受けられない。
【００５６】
また、実施例３，４についても同様の耐食性の評価を行った結果、実用上問題がない程度の耐食性を確保することができた。すなわち、実施例３，４では、下地層を設けたために、ＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層やＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の厚みが実施例１，２よりも薄くても充分な耐食性を確保することができた。また、実施例３，４では、ＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層やＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層が薄いために短時間で形成することができた。そして、実施例３，４では実施例１，２に比べて、約１０分の１の時間でＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層やＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成することができた。
【符号の説明】
【００５７】
Ａ 電気接点部品
１ 接点部
２ 実装部
４ 非晶質めっき層
５ 半田濡れ性の高いめっき層（半田接合めっき層）
６ ナノカーボン材料
６ａ カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）
６ｂ カーボンブラック（ＣＢ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレー（例えば、電気自動車のパワーリレー）、スイッチ、コネクタ、ブレーカーなどの電気部品の接点部品（接点材料）として用いられる電気接点部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気接点部品の接触信頼性と実装性を確保するために、接点部には電気伝導性に優れるＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄなどの高価な貴金属めっき層を最表面に形成することが一般的である。また、ＡｕやＡｇは軟質材料であるため、その硬度を上げるために、Ａｕ−Ｃｏ、Ａｕ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｗ、Ａｇ−ＷＣといった合金または複合材料として用いられることが多い。また、耐食性を確保するために、貴金属めっき後に封孔処理を施すことも多く行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０３２１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、貴金属は高価であるために、多量に用いると電気接点部品のコストが高くなるという問題があった。また、リフロー後では接点部の表面に電気接続を阻害しやすい酸化物が形成されるため、低接触圧力領域（接点部の表面が金合金系のめっき層で形成されている場合では、９．８×１０−２Ｎ（１０ｇｆ）以下の接触力）での接触抵抗が大きくなり、接触信頼性が低下するという問題があった。そこで、接触信頼性が低下しないように、めっきの共析量を細かく管理することが考えられるが、工程管理が煩雑になるという問題があった。さらに、封孔処理を行う場合では、絶縁性のある油性成分を使用するため、接触信頼性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、接触信頼性及び耐食性に優れ、しかも安価に製造することができる電気接点部品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電気接点部品は、表面に非晶質めっき層が形成された電気接点部品であって、前記非晶質めっき層はナノカーボン材料を含有すると共に、このナノカーボン材料は前記非晶質めっき層の表面に露出していることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明にあっては、接触により電気的接続を行う接点部と、半田接合により電気的接続を行う実装部とを備え、前記接点部の表面には前記非晶質めっき層が形成され、前記実装部には前記非晶質めっき層よりも半田濡れ性の高いめっき層が形成されていることが好ましい。
【０００８】
本発明にあっては、前記ナノカーボン材料として多層カーボンナノチューブを用いることが好ましい。
【０００９】
本発明にあっては、前記ナノカーボン材料としてカーボンブラックを用いることが好ましい。
【００１０】
本発明にあっては、前記ナノカーボン材料は前記非晶質めっき層の全量に対して０．０２〜２．０質量％含有されていることが好ましい。
【００１１】
本発明にあっては、前記非晶質めっき層は、Ｎｉ−Ｐ合金めっき膜により形成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明にあっては、前記非晶質めっき層は、Ｎｉめっき膜からなる下地層の表面に形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明にあっては、前記非晶質めっき層は、電解めっき又は無電解めっきにより形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、接触信頼性及び耐食性に優れ、しかも安価に製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）は側面の概略図、（ｂ）（ｃ）は一部の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明を用いるヘッダの一例を示す斜視図、（ｂ）は本発明を用いるソケットの一例を示す斜視図である。
【図３】同上のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層の形成方法の一例を示す概略図である。
【図４】同上のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層の形成方法の他例を示す概略図である。
【図５】同上のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層の形成方法の他例を示す概略図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、同上のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層の形成方法の他例を示す概略図である。
【図７】（ａ）は実施例１の接点部の表面ＳＥＭ写真（×５０００倍）であり、（ｂ）は実施例２の接点部の表面ＳＥＭ写真（×１００００倍）である。
【図８】実施例において、接触信頼性の評価で用いたリフロー温度プロファイルを示すグラフである。
【図９】実施例において、接触信頼性の評価を示すグラフである。
【図１０】実施例において、耐食性の評価を示す写真である。
【図１１】（ａ）は本発明の接点部の一例を示す断面図、（ｂ）は本発明の実装部の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【００１７】
電気接点部品Ａはコネクタの端子部品、スイッチやリレーなどの可動接点や固定接点などとして用いられるものであって、特に、低接触圧力領域で使用される電気接点部品Ａに好適である。
【００１８】
電気接点部品Ａを用いるコネクタとしては、図２（ａ）に示すヘッダＨと、図２（ｂ）に示すソケットＳとからなるものを例示することができる。ヘッダＨは、例えば合成樹脂のような絶縁材料からなるヘッダ本体３０と、導電材料からなり例えばインサート成形によりヘッダ本体３０に保持された複数本のヘッダコンタクト４０とを有する。また、ソケットＳは、例えば合成樹脂のような絶縁材料からなり接続凹部２０が設けられたソケット本体５０と、導電性と弾性とを有する材料からなり接続凹部２０にヘッダＨが挿入された際に接続凹部２０の内側においてヘッダコンタクト４０に一対一に接触導通するようにソケット本体５０に保持された複数本のソケットコンタクト６０とを有する。本発明の電気接点部品Ａは上記ヘッダコンタクト４０及びソケットコンタクト６０として用いることができる。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、ヘッダコンタクト４０は、ヘッダ本体３０の左右の外側面に露出してソケットコンタクト６０の第１の接触部６４に接触する第１の接触部４１と、第１の接触部４１とともに内凹部１９の左右の縁を挟むＵ字形状をなし内凹部１９の内側に露出してソケットコンタクト６の第２の接触部６６に接触する第２の接触部４２と、第２の接触部４２の上端から左右方向のうち外向きに延長されて内凹部１９の底面を貫通しヘッダ本体３０の上端面（図２（ａ）における下端面）に沿って左右に突出して実装に用いられる端子部４３とを有する。
【００２０】
ソケットコンタクト６０は、厚さ方向を上下方向に向けてソケット本体５０から突出して実装に用いられる端子部６１と、下端が端子部６１の左右のうち内側となる一方の端に連結され上方向に延長されソケット本体５０に保持される被保持部６２と、被保持部６２の上端に一端が連結され左右方向のうち端子部６１から離れる方向に延長された第１の連結部６３と、第１の連結部６３の他端に一端が連結され下方に延長されてヘッダコンタクト４０に接触する第１の接触部６４と、第１の接触部６４の下端に一端が連結され左右方向のうち被保持部６２から離れる方向に延長された第２の連結部６５と、第２の連結部６５の他端に下端が連結されて接続凹部２０からヘッダＨを抜く方向に延長されて第１の接触部６４との間にヘッダコンタクト４０を弾性的に挟持する第２の接触部６６とを有する。
【００２１】
そして、上記ヘッダコンタクト４０の第１の接触部４１と第２の接触部４２及び上記ソケットコンタクト６０の第１の接触部６４と第２の接触部６６が、電気回路や他の電気接点部品などの導電部材と接触することにより電気的接続を行う接点部１として形成されている。また、上記ヘッダコンタクト４０の端子部４３と上記ソケットコンタクト６０の端子部６１が電気回路などの外部（他部材）の導電部材と半田接合により電気的接続を行う実装部２として形成されている。
【００２２】
接点部１は、電気接点部品Ａの母材３の表面にナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を設けて形成されている。実装部２は、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４よりも半田濡れ性の高いめっき層（以下、「半田接合めっき層」という）５を母材３の表面に設けて形成されている。尚、図１（ａ）において、接点部１をクロスハッチングで示し、実装部２を斜線模様で示す。
【００２３】
母材３は電気接点部品Ａの使用目的に応じて所望の形状に成形されており、銅又は銅合金などの電気接点部品に使われる公知の金属材料で形成することができる。銅合金としては、Ｃｕ−Ｔｉ、Ｃｕ−Ｔｉ−Ｆｅ、Ｃｕ-Ｂｅ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金などが挙げられる。
【００２４】
非晶質めっき層４は、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、母材３の表面に直接付着するアモルファスの金属めっき膜で形成することができる。また、図１１（ａ）に示すように、非晶質めっき層４は母材３の表面に下地層８を介して間接的に形成することもできる。非晶質めっき層４中にはナノカーボン材料６が分散して配合されており、複合めっきとして形成されている。
【００２５】
非晶質めっき層４は母材３や下地層８への付着性やナノカーボン材料６の保持性、硬度、耐食性等を考慮して、その材質や厚みなどを決定すればよい。例えば、非晶質めっき層４はＮｉ合金めっき膜等の材質で形成することができ、具体的には、Ｎｉ−Ｐ合金めっき膜、Ｎｉ−Ｓｎ合金めっき膜、Ｎｉ−Ｗ合金めっき膜、Ｎｉ−Ｍｏ合金めっき膜、Ｎｉ−Ｂ合金めっき膜などを例示することができる。これらの中でも、耐食性、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、作業性も良く、処理コストも比較的低いＮｉ−Ｐ合金めっき膜が好ましい。また、非晶質めっき層４中のニッケル（Ｎｉ）以外の成分（リン（Ｐ）、スズ（Ｓｎ）、タングステン、モリブデン（Ｍｏ）、ホウ素（Ｂ）等）の濃度は、６〜１２％であることが好ましい。この範囲であれば、非晶質めっき層４の金属めっき膜が硬すぎることがなく、割れなどが発生しにくくなり、また、耐食性を確保することができるものである。また、非晶質めっき層４の膜厚は、５μｍ以下であることが好ましい。５μｍより厚い膜厚では、接点部１のばね性が失われやすく、応力によるクラックが発生しやすくなるため、品質上の問題が発生しないように非晶質めっき層４の膜厚を上記のように設定するのが好ましい。尚、非晶質めっき層４の膜厚の下限は、本発明の効果を得るために、０．１μｍとすることが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、非晶質めっき層４のみで接点部１の耐食性を確保しようとした場合は、その膜厚は０．５μｍ以上、好ましくは１μｍ以上にすることができる。
【００２６】
上記のように、母材３の表面に下地層８を形成し、この下地層８の表面に非晶質めっき層４を形成することもできる。この下地層８は主に母材３の耐食性向上のために設けられる。Ｃｕ素材の母材３に耐食性を持たせるために、母材３の表面にＮｉめっき膜を設ける場合、Ｎｉめっき膜の膜厚は、ピンホールなどを考慮すると、通常１．０〜２．０μｍ以上は必要である。ここで、非晶質めっき層４により母材３の耐食性を確保することも考えられるが、ナノカーボン材料６を含有するＮｉ−Ｐ合金めっき膜等で非晶質めっき層４を形成する場合は、その形成速度が問題となる。すなわち、ナノカーボン材料６を含有するＮｉ−Ｐ合金めっき膜等の非晶質めっき層４は、ＮｉとＰとＣとを含むめっき液（Ｎｉ−Ｐ−Ｃめっき液）を電着して形成するが、その電着速度が遅い。従って、この非晶質めっき層４を耐食性に必要とされる膜厚で形成すると、生産性が低下する。そこで、ナノカーボン材料６の接触抵抗が安定する非晶質めっき層４の厚みを最低限（ナノカーボン材料６が充分取り込まれる厚み）とし、Ｃｕの腐食を防止するために電着速度の速いＮｉめっき膜を下地層８として生成させるようにする。これにより、非晶質めっき層４を薄膜に形成しても下地層８で母材３の耐食性を確保することができ、耐食性及び接触抵抗性が良好な接点部１を効率良く形成することができるものである。具体的には、Ｎｉ−Ｐ−Ｃめっき液の電着速度は０．３〜１μｍ／ｍｉｎ程度である。一方、スルファミン酸Ｎｉの電着速度は０．３〜７μｍ／ｍｉｎ程度である。従って、条件等によっては、下地層８は、ナノカーボン材料６を含有するＮｉ−Ｐ合金めっき膜等の非晶質めっき層４よりも、約１０倍近い速度で形成可能であると考えられる。下地層８の厚みは耐食性確保のために、０．５〜３μｍの膜厚で形成することが好ましく、１〜３μｍの膜厚がより好ましい。下地層８を設ける場合、非晶質めっき層４の厚みは１μｍ以下とすることができる。
【００２７】
ナノカーボン材料６としてはナノオーダーの炭素材料であって、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）６ａやカーボンブラック（ＣＢ）６ｂなどで、化学的に安定かつ電気伝導性、摺動性、機械的強度に優れるものが好ましい。ＣＮＴ６ａとしては、直径が１００〜２００ｎｍ、長さ１０〜２０μｍのものを用いる。また、ＣＮＴ６ａとしては、グラファイトのシートが１層に筒状に巻かれた単層ＣＮＴとグラファイトのシートが２層以上の多層に巻かれた多層ＣＮＴが存在するが、多層ＣＮＴは単層ＣＮＴよりも量産性に優れ、比較的安価に入手できるため、コストを抑えることができる点で好ましい。ＣＢ６ｂとしては粒子状のものを用いることができ、その粒子径はレーザー回折法等による測定で数〜１００ｎｍのものを用いるのが好ましい。また、ＣＢ６ｂは電気伝導性に優れた品種であり、その各粒子がクラスター状になったミクロンオーダーの大きさの集合体の状態で存在していることが好ましい。ＣＢ６ｂはＣＮＴ６ａよりも量産性に優れ、比較的安価に入手できるため、コストを抑えることができる点で好ましい。
【００２８】
カーボンナノ材料６は非晶質めっき層４の表面に突出している。すなわち、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、非晶質めっき層４に含有される一部又は全部のナノカーボン材料６の一部が非晶質めっき層４の表面よりも外側に突出して露出した状態となっている。また、非晶質めっき層４の表面に金属酸化皮膜が形成されている場合は、ナノカーボン材料６は非晶質めっき層４の金属酸化皮膜よりも内部（深部）の酸化されていない部分に接触していることが好ましい。これにより、半田リフロー工程等で金属酸化皮膜を貫通してナノカーボン材料６が非晶質めっき層４の表面に存在することになる。従って、電気導電性の低い金属酸化皮膜よりも電気導電性の高いカーボンナノ材料６を介して他の導電部材と非晶質めっき層４の内部（深部）の金属とが電気的に直結し、その結果、安定的に低い接触抵抗が得られる。また、非晶質めっき層４の表面のナノカーボン材料６により非晶質めっき層４と他の金属製の導電部材との凝着・磨耗現象が発生しにくくなり、耐スティッキング性を高めることができると考えられる。
【００２９】
ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４には、その全量（非晶質めっき層４とナノカーボン材料６の合計量）に対して、０．０２〜２．０質量％のナノカーボン材料６が含有されていることが好ましい。ナノカーボン材料６の含有量が上記の範囲であると、ナノカーボン材料６による接点部１の接触信頼性の向上が充分に得られ、また、ナノカーボン材料６のめっき液への分散性や非晶質めっき層４の母材３への密着性が十分に確保できるものである。
【００３０】
半田接合めっき層５は、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４よりも半田濡れ性の高いものである。ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４はナノカーボン材料６自体が疎水性を有していることや、表面粗度の程度が大きいため、半田が広がりにくくて密着しにくい。従って、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を実装部２にまで施すと、電気接点部品Ａの他の導電部材への接合強度が低下したり接合に時間や手間がかかったりするなどして実装性が低くなるおそれがある。そこで、実装部２には、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４よりも半田濡れ性の優れた半田接合めっき層５を形成するのである。半田接合めっき層５は、例えば、電気伝導性に優れるＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｄ及びこれらの合金などの貴金属めっき膜を母材３の表面に直接形成することができる。また、図１１（ｂ）に示すように、半田接合めっき層５と母材３の表面との間にベースめっき層７を介在させて、半田接合めっき層５を母材３の表面に間接的に形成してもよい。この場合、ベースめっき層７としては、母材３との密着性に優れるＮｉめっき膜を用いることができ、その表面に積層される半田接合めっき層５としては、電気伝導性に優れるＡｕやＡｕＰｄ合金めっき膜などを用いることができる。また、ベースめっき層７の厚みは０．５〜２μｍとするのが好ましく、半田接合めっき層５の厚みは０．１〜０．５μｍとするのが好ましい。
【００３１】
上記のような電気接点部品Ａは、所望の形状に形成した母材３の接点部１となるべき部分に、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を選択的に形成すると共に上記母材３の実装部２となるべき部分に半田接合めっき層５を選択的に形成することによって製造することができる。
【００３２】
ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を選択的に形成するにあたっては各種の方法を採用することができる。例えば、スポットめっき法を採用する場合は、図３に示すように、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成すべき母材３の表面の箇所にノズル１０からめっき液１１を部分的に吹き付けて、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成することができる。めっき液１１には非晶質めっき層４を形成するための金属成分とナノカーボン材料６とが含有されている。この他に、スパージャーを用いて部分的にめっきすることもできる。
【００３３】
また、マスクめっき法によりナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を選択的に形成することもできる。この場合は、図４に示すように、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成すべき母材３の表面の箇所以外の部分（例えば、実装部２となるべき箇所）をマスク１２で被覆し、この後、マスク１２を設けた母材３をめっき液に浸漬し、電解めっきや無電解めっきにより、母材３のマスク１２で被覆されていない箇所にナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成することができる。
【００３４】
また、レジストめっき法によりナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を選択的に形成することもできる。この場合は、図５に示すように、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成すべき母材３の表面の箇所以外の部分（例えば、実装部２となるべき箇所）をレジスト膜１３で被覆し（図５にハッチングで示す）、この後、レジスト膜１３を設けた母材３をめっき液に浸漬し、電解めっきや無電解めっきにより、母材３のレジスト膜１３で被覆されていない箇所にナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成することができる。
【００３５】
また、触媒めっき法によりナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を選択的に形成することもできる。この場合は、図６（ａ）に示すように、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成すべき母材３の表面の箇所にめっき触媒（図６（ａ）のハッチング部分）１４を付着し、この後、めっき触媒１４を設けた母材３をめっき液に浸漬し、無電解めっきにより、図６（ｂ）に示すように、母材３のめっき触媒１４を付着した箇所にナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層（図６（ｂ）の点々模様の部分）４を形成することができる。
【００３６】
また、下地層８を設ける場合は、スパージャーめっき、部分浸漬、フェルトめっき、スポットめっきなどの公知のめっき方法や、上記非晶質めっき層４の場合と同様のめっき方法により、母材３の表面の所定箇所に選択的に下地層８を形成する。そして、この下地層８の表面に上記の方法でナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を形成することができる。
【００３７】
また、半田接合めっき層５及びベースめっき層７もスパージャーめっき、部分浸漬、フェルトめっき、スポットめっきなどの公知のめっき方法や、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４の場合と同様のめっき方法により、選択的に形成することができる。
【００３８】
上記のような電気接点部品Ａでは、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４を接点部１に形成するので、低接触圧力であってもナノカーボン材料６で他の導電部材との接触を確保して電気的接続を行うことができ、半田リフロー後においても低接圧領域での接触信頼性を確保することができる。また、非晶質めっき層４と他の導電部材との間にナノカーボン材料６が介在するため、非晶質めっき層４と他の導電部材との凝着・磨耗を少なくすることができ、耐スティッキング性を向上させることができる。さらに、ナノカーボン材料６を含有する非晶質めっき層４は金属のみのめっき層に比べて摺動摩耗が少なく、高硬度にすることができるので、電気接点部品Ａの長寿命化を図ることができる。さらに、接触信頼性を高めるために共析量を細かく管理する必要がなく、耐食性を高めるために封孔処理を施す必要もないので、工程管理が煩雑になったり接触信頼性が低下したりすることがなくなり、安価に製造することができるものである。
【００３９】
従って、上記のような電気接点部品Ａを開閉回数の多いスイッチやリレー等の接点部品（接点材料）として用いると、スティッキング現象が起こりにくく、また、容易に長寿命化を図ることができて好ましい。また、Ａｕ等の貴金属のめっきを接点部１に用いなくてもよいので、低コストで高信頼性の電気接点部材Ａとすることができる。一方、実装部２にはＣＮＴめっき層４よりも半田濡れ性の良いＡｕ等の半田接合めっき層５を形成するため、高い実装性を確保することができる。従って、上記の電気接点部品Ａは、接触信頼性と実装性とを両立させ、さらに耐食性が高くて安価に製造することができるものである。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４１】
（実施例１）
母材としては、材質が銅板またはスイッチの接点材料に適用される形状に成形されたリン青銅またはチタン銅などのＣｕ合金を用いた。
【００４２】
接点部のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層は電解めっき法により形成した。この場合、ナノカーボン材料としてＣＮＴを含有するＮｉ−Ｐめっき液を用いた。ＣＮＴとしては、昭和電工（株）製のＶＧＣＦを用いた。このＣＮＴは単層ＣＮＴと多層ＣＮＴの混合物である。また、直径（外径）が１００〜２００ｎｍで長さが１０〜２０μｍの範囲のＣＮＴを含有している。Ｎｉ−Ｐめっき液は、その組成が硫酸Ｎｉ（１ｍｏｌ／ｄｍ３）、塩化Ｎｉ（０．２ｍｏｌ／ｄｍ３）、ホウ素（０．５ｍｏｌ／ｄｍ３）のものを用いた。ＣＮＴを含有するＮｉ−Ｐめっき液はＣＮＴの混合量を２ｇ／ｄｍ３とした。また、ＣＮＴを含有するＮｉ−Ｐめっき液をめっき浴とし、浴温２５℃、電流密度１〜５Ａ／ｄｍ２のめっき条件とした。そして、非晶質めっき層の厚みが５μｍ、ＣＮＴの含有量が０．０２質量％のＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成した。
【００４３】
実装部の半田接合めっき層は、母材の表面に形成されたベースめっき層の表面に積層して形成した。ベースめっき層は厚み０．５〜２μｍのＮｉめっき膜であって、めっき条件はスルファミン酸Ｎｉ（４５０ｇ／ｌ）、塩化Ｎｉ（３ｇ／ｌ）、硼酸（３０ｇ／ｌ）、添加剤（適量）、ピット防止剤（適量）、ｐＨ＝３．０〜４．５、浴温４０〜５０℃で電解めっきを１分間行った。半田接合めっき層５は厚み０．２μｍのＡｕめっき膜であって、めっき条件はシアン化Ａｕカリウム（８〜１０ｇ／ｌ）、クエン酸（６０〜９０ｇ／ｌ）、コバルト（１００ｍｇ／ｌ）、処理温度２５〜３５℃、電流密度０．５〜１．５Ａ／ｄｍ２で３０秒間の電解めっきを行った。
【００４４】
（実施例２）
ナノカーボン材料として、ＣＮＴの代わりにＣＢを用いてＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成した以外は実施例１と同様にした。ＣＢとしては、Ｃａｂｏｔ社製のバルカンＸＣ−７２を用いた。このＣＢは直径（粒子径）が２０〜４０ｎｍの範囲である。
【００４５】
（実施例３）
非晶質めっき層の厚みを２μｍにしたＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成した以外は実施例２と同様にした。
【００４６】
（実施例４）
接点部のナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層を下地層の表面に形成した。下地層はＮｉめっき膜を厚み１．０μｍで母材の表面に形成した。下地層は上記ベースめっき層と同様の方法で形成した。また、ナノカーボン材料を含有する非晶質めっき層は厚み０．５μｍで形成した。その他の構成は実施例１と同様にした。
【００４７】
（実施例５）
ナノカーボン材料として、ＣＮＴの代わりに上記と同様のＣＢを用いてＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成した以外は実施例４と同様にした。
【００４８】
（比較例１）
ＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の代わりに、接点部にＣＮＴを含有しないＮｉ−Ｐ合金めっき層を形成した以外は実施例１と同様にした。
【００４９】
（比較例２）
ＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の代わりに、接点部にＣＮＴを含有しないＡｕ−Ｃｏ合金めっき層を形成した以外は実施例１と同様にした。
【００５０】
（比較例３）
分散剤として分子量５０００のポリカルボン酸（２×１０−５ｍｏｌ／ｄｍ３）を含むＮｉ−Ｐ合金めっき液を用いて、ＣＮＴを含有しないＮｉ−Ｐ合金めっき層を形成した以外は比較例１と同様にした。
【００５１】
（ＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層及びＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の表面性状の観察）
実施例１で形成したＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の表面性状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真により観察した（図７（ａ）参照）。白い線状あるいは針状の部分がＣＮＴである。また、実施例２で形成したＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の表面性状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真により観察した（図７（ｂ）参照）。
【００５２】
（接触信頼性の評価）
実施例１〜３及び比較例１〜３について、接点部１の熱処理後の接触抵抗値の測定を行った。図８に熱処理時の温度プロファイルを示す。これは、鉛フリーはんだを用いた大気リフロー実装を想定しており、ピーク温度２６０℃、３サイクルの熱処理を行った。
【００５３】
接触抵抗値の測定には（株）山崎精機研究所が作製した電気接点シミュレータ（型式ＣＲＳ−１１３−ＡＵ型）を用いた。交流４端子法による測定のため、測定値にはリード線、コネクタ部などの固有抵抗は含まれず、接触荷重を変化させた時の接触抵抗値を計測することができる。電動ステージにより、一定荷重で接触位置を走査でき、スイッチやリレー接点におけるワイピングを想定した測定も可能である。尚、接触力０．１Ｎで接触抵抗値の測定を行った。また、実施例１〜３及び比較例１〜３から各サンプルを１０個ずつ作成して測定した。結果を図９に示す。
【００５４】
この結果から明らかなように、実施例１〜３は比較例１〜３よりも接触抵抗値が小さく、低接触圧力領域での接触信頼性が高いと言える。
【００５５】
（耐食性の評価）
実施例１、２及びＮｉめっき付きのコネクタについて、耐亜硫酸試験による耐食性の評価を行った。すなわち、実施例１、２及びニッケルめっき付きのコネクタを温度６０℃、湿度９５％、亜硫酸ガス濃度１０ｐｐｍの条件下に２０時間放置し、腐食の程度を観察した。試験前後の実施例１、２及びＮｉめっき付きのコネクタの写真を図１０に示す。通常のＮｉめっき付きコネクタでは、めっき膜の内部まで腐食が進行し、表面には硫化膜が隆起しているが、実施例１のＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層や実施例２のＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層はごく僅かな表層の部分で硫化しているものの、めっき膜内部への腐食が抑制されているので、試験前後で外観上大きな差異は見受けられない。
【００５６】
また、実施例３，４についても同様の耐食性の評価を行った結果、実用上問題がない程度の耐食性を確保することができた。すなわち、実施例３，４では、下地層を設けたために、ＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層やＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層の厚みが実施例１，２よりも薄くても充分な耐食性を確保することができた。また、実施例３，４では、ＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層やＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層が薄いために短時間で形成することができた。そして、実施例３，４では実施例１，２に比べて、約１０分の１の時間でＣＮＴ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層やＣＢ含有Ｎｉ−Ｐ合金めっき層を形成することができた。
【符号の説明】
【００５７】
Ａ 電気接点部品
１ 接点部
２ 実装部
４ 非晶質めっき層
５ 半田濡れ性の高いめっき層（半田接合めっき層）
６ ナノカーボン材料
６ａ カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）
６ｂ カーボンブラック（ＣＢ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に非晶質めっき層が形成された電気接点部品であって、前記非晶質めっき層はナノカーボン材料を含有すると共に、このナノカーボン材料は前記非晶質めっき層の表面に露出していることを特徴とする電気接点部品。
【請求項２】
接触により電気的接続を行う接点部と、半田接合により電気的接続を行う実装部とを備え、前記接点部の表面には前記非晶質めっき層が形成され、前記実装部には前記非晶質めっき層よりも半田濡れ性の高いめっき層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気接点部品。
【請求項３】
前記ナノカーボン材料として多層カーボンナノチューブを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気接点部品。
【請求項４】
前記ナノカーボン材料としてカーボンブラックを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気接点部品。
【請求項５】
前記ナノカーボン材料は前記非晶質めっき層の全量に対して０．０２〜２．０質量％含有されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気接点部品。
【請求項６】
前記非晶質めっき層は、Ｎｉ−Ｐ合金めっき膜により形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気接点部品。
【請求項７】
前記非晶質めっき層は、Ｎｉめっき膜からなる下地層の表面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電気接点部品。
【請求項８】
前記非晶質めっき層は、電解めっき又は無電解めっきにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気接点部品。
【請求項１】
表面に非晶質めっき層が形成された電気接点部品であって、前記非晶質めっき層はナノカーボン材料を含有すると共に、このナノカーボン材料は前記非晶質めっき層の表面に露出していることを特徴とする電気接点部品。
【請求項２】
接触により電気的接続を行う接点部と、半田接合により電気的接続を行う実装部とを備え、前記接点部の表面には前記非晶質めっき層が形成され、前記実装部には前記非晶質めっき層よりも半田濡れ性の高いめっき層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気接点部品。
【請求項３】
前記ナノカーボン材料として多層カーボンナノチューブを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気接点部品。
【請求項４】
前記ナノカーボン材料としてカーボンブラックを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気接点部品。
【請求項５】
前記ナノカーボン材料は前記非晶質めっき層の全量に対して０．０２〜２．０質量％含有されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気接点部品。
【請求項６】
前記非晶質めっき層は、Ｎｉ−Ｐ合金めっき膜により形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気接点部品。
【請求項７】
前記非晶質めっき層は、Ｎｉめっき膜からなる下地層の表面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電気接点部品。
【請求項８】
前記非晶質めっき層は、電解めっき又は無電解めっきにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気接点部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図７】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図７】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１０１６（Ｐ２０１３−１１０１６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２４０８０（Ｐ２０１２−１２４０８０）
【出願日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
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