JP2016020524A - Electric element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、とくにコネクタ用電気接点として有用な電気素子に関する。 The present invention relates to an electrical element particularly useful as an electrical contact for a connector.
一般的にコネクタ用電気接点は、主にCu合金から形成されているが、Cu合金をそのまま用いると、表面が酸化し電気抵抗率が高くなり、製品の信頼性が低下するという問題点がある。とくに、小型かつ低接触荷重の電気接点では、高抵抗の酸化膜により接点部での金属同士が接触する面(真実接触面)が非常に小さくなってしまい、接触抵抗が上昇するという問題がある。 Generally, the electrical contact for a connector is mainly formed of a Cu alloy. However, if the Cu alloy is used as it is, there is a problem in that the surface is oxidized, the electrical resistivity is increased, and the reliability of the product is lowered. . In particular, a small and low contact load electrical contact has a problem in that the contact surface between the metal parts at the contact portion (true contact surface) becomes very small due to the high resistance oxide film, and the contact resistance increases. .
そこで、通常は、Cu合金の表面に金や銀等の貴金属めっきを行って貴金属めっき層を形成し、Cu合金の表面の酸化を防止し、製品の信頼性を確保している。なお耐腐食性や耐摩耗性を確保するためには、貴金属めっき層にある程度の厚さを設けている。これとは別に、電気自動車の蓄電池の充電に使用されるような、数十〜数百アンペアという比較的大電流で使用される場合にも、貴金属めっき層を厚くする必要がある。 Therefore, normally, noble metal plating such as gold or silver is formed on the surface of the Cu alloy to form a noble metal plating layer, thereby preventing the surface of the Cu alloy from being oxidized and ensuring the reliability of the product. In order to ensure corrosion resistance and wear resistance, the noble metal plating layer is provided with a certain thickness. Apart from this, even when used at a relatively large current of several tens to several hundreds of amperes, such as used for charging a storage battery of an electric vehicle, it is necessary to increase the thickness of the noble metal plating layer.
しかし、貴金属めっき層を厚くすればするほど、コストが高くなるという問題点があり、当業界では使用される貴金属量を低減する技術が求められていた。
また、貴金属めっき層としてAgを用いた場合、Agは硫化等の腐食に弱く、すぐに変色するという問題点がある。そこで、Agめっき層の表面に変色防止剤を塗布しているが、得られる塗布膜は通常、非常に脆く、プラス成形や接点の嵌合等により剥がれてしまい、Agの変色を有効に防止できないという問題点もあった。
However, there is a problem that the thicker the noble metal plating layer, the higher the cost, and a technique for reducing the amount of noble metal used in the industry has been demanded.
Further, when Ag is used as the noble metal plating layer, Ag is vulnerable to corrosion such as sulfidation and has a problem that it quickly changes color. Therefore, although the anti-discoloring agent is applied to the surface of the Ag plating layer, the obtained coating film is usually very brittle and peels off due to plus molding, contact fitting, etc., and Ag discoloration cannot be effectively prevented. There was also a problem.
例えば下記特許文献1には、基材上に例えばSnからなる金属層を形成し、その表面に形成された酸化物層を除去した後、該金属層上にSnO2のような酸化物層を形成するコネクタ用電気接点材料の製造方法が開示されている。
For example, in
しかしながら、上記のような先行技術では、貴金属めっき層を使用した製品に比べ、コストは低くすることはできるが、当業界ではさらなる性能の向上が求められている。 However, in the prior art as described above, the cost can be reduced as compared with a product using a noble metal plating layer, but further improvement in performance is required in the industry.
したがって本発明の目的は、低コストであり、かつ、基材の酸化による製品の信頼性の低下を防止するとともに、小型かつ低接触荷重の電気接点であっても、真実接触面を大きく保つことができ、接触抵抗の上昇の問題も解決し得る、電気素子を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is low cost, prevents deterioration of product reliability due to oxidation of the base material, and keeps the true contact surface large even for a small and low contact load electrical contact. It is an object of the present invention to provide an electrical element that can solve the problem of increased contact resistance.
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、基材上に、特定の酸化物薄膜を設けることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、下記(1)〜(8)を特徴としている。
As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above problem can be solved by providing a specific oxide thin film on a base material, and has completed the present invention.
That is, the present invention is characterized by the following (1) to (8).
(1)基材上に、元素をドープした酸化物薄膜を設けてなることを特徴とする電気素子。
(2)前記元素が、導電性発現に寄与する元素であることを特徴とする前記(1)に記載の電気素子。
(3)前記酸化物薄膜が、SnOおよび/またはSnO2であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の電気素子。
(4)導電性発現に寄与する元素が、F、In、Ga、Tl、As、SbおよびBiからなる群から選択された少なくとも1種であることを特徴とする前記(2)に記載の電気素子。
(5)導電性発現に寄与する元素が、Fであることを特徴とする前記(2)に記載の電気素子。
(6)前記基材の表面が、貴金属でめっきされていることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかに記載の電気素子。
(7)前記基材の表面が、前記貴金属としてAgでめっきされていることを特徴とする前記(6)に記載の電気素子。
(8)前記電気素子が、コネクタ用電気接点であることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれかに記載の電気素子。
(1) An electric element comprising an oxide thin film doped with an element on a substrate.
(2) The electric element according to (1), wherein the element is an element that contributes to the development of conductivity.
(3) The electric element according to (1) or (2), wherein the oxide thin film is SnO and / or SnO 2 .
(4) The electric element according to (2), wherein the element contributing to conductivity is at least one selected from the group consisting of F, In, Ga, Tl, As, Sb, and Bi. element.
(5) The electric element according to (2), wherein the element contributing to the development of conductivity is F.
(6) The electric element according to any one of (1) to (5), wherein a surface of the base material is plated with a noble metal.
(7) The electric element according to (6), wherein the surface of the base material is plated with Ag as the noble metal.
(8) The electrical element according to any one of (1) to (7), wherein the electrical element is an electrical contact for a connector.
本発明の電気素子は、基材上に特定の酸化物薄膜を設けているので、低コストであり、かつ、基材の酸化による製品の信頼性の低下を防止するとともに、小型かつ低接触荷重の電気接点であっても、真実接触面を大きく保つことができ、接触抵抗の上昇の問題も解決し得る、電気素子を提供することができる。
また本発明の電気素子は、基材の表面がAgでめっきされている場合であっても、実使用中のAgの変色を有効に防止することができ、電気素子の信頼性を向上させることができる。
Since the electrical element of the present invention is provided with a specific oxide thin film on a base material, it is low in cost and prevents deterioration of product reliability due to oxidation of the base material, and is small and has a low contact load. Even in the case of the electrical contact, it is possible to provide an electrical element capable of maintaining a large true contact surface and solving the problem of an increase in contact resistance.
In addition, the electric element of the present invention can effectively prevent discoloration of Ag during actual use even when the surface of the base material is plated with Ag, and improve the reliability of the electric element. Can do.
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
図1は、本発明の電気素子の一実施形態を説明するための断面図である。
図1に示す電気素子1は、基材12上に、元素をドープした酸化物薄膜16を設けてなる。
基材12の材質としては、とくに制限されず、用途に応じて適宜選択することができる。
酸化物薄膜16の材質としては、とくに制限されず、用途に応じて適宜選択することができる。また、酸化物薄膜16にドープされる元素としては、とくに制限されず、用途に応じて適宜選択することができる。
また、基材12および酸化物薄膜16の厚さやサイズとしては、とくに制限されず、用途に応じて適宜選択することができる。
また、電気素子1の製造方法もとくに制限されず、従来公知の手法を適宜採用することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an embodiment of the electric element of the present invention.
The
The material of the
The material of the oxide
Moreover, it does not restrict | limit especially as the thickness and size of the
Moreover, the manufacturing method of the
以下、本発明の電気素子1がコネクタ用電気接点である場合を例にとり、本発明をさらに説明する。
図2は、本発明のコネクタ用電気接点の一実施形態を説明するための断面図である。図2において、コネクタ用電気接点2は、基材122上にNiめっき層132、貴金属めっき層142、酸化物薄膜162がこの順で設けられている。また、図示していないが、Niめっき層132と貴金属めっき層142との密着性を向上するために、別のめっき層(ストライクめっき層)を設けることもできる。
Hereinafter, the present invention will be further described by taking as an example the case where the
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining an embodiment of the connector electrical contact of the present invention. In FIG. 2, the connector
この形態において、基材122の材質としては、一般的にCuや黄銅等のCu合金を用いることができる。これとは別に、Al、Feまたはこれらの合金を用いることもできる。基材122の厚さは用途に応じて適宜決定することができ、また基材の形状は矩形型、円柱型、その他の異形型であることができる。
In this embodiment, the material of the
基材122上には、必要に応じて、基材122に含まれる例えばCuまたはCu合金が酸化物薄膜162上に拡散するのを防止するために、Niめっき層132を設けてもよい。Niめっき層132は、Niのほか、Fe−Ni合金やSn−Ni合金等のNi合金を使用することができる。Niめっき層132の厚さは、当該目的を達成できればよく、適宜決定される。
An
Niめっき層132の表面上には、貴金属めっき層142が設けられる。貴金属めっき層142における貴金属としては、Au、Ag等が挙げられる。貴金属めっき層142の厚さは、用途やコストを勘案して適宜決定すればよい。
A noble metal plating layer 142 is provided on the surface of the
貴金属めっき層142上には、元素をドープした酸化物薄膜162が設けられる。
酸化物としては、SnO、SnO2、NiO、Ni2O3、ZnO、CuO2、CuAlO2、In2O3、またはこれらの混合物等が挙げられる。中でも本発明の効果が向上するという観点から、酸化物は、SnOおよび/またはSnO2であるのが好ましい。
On the noble metal plating layer 142, an oxide
Examples of the oxide include SnO, SnO 2 , NiO, Ni 2 O 3 , ZnO, CuO 2 , CuAlO 2 , In 2 O 3 , or a mixture thereof. From the viewpoint of inter alia improving the effect of the present invention, the oxide is preferably a SnO and / or SnO 2.
前記元素としては、導電性発現に寄与する元素が好ましく、例えばF、In、Ga、Tl、As、SbおよびBiからなる群から選択された少なくとも1種が挙げられる。中でも本発明の効果の観点から、また、導電性、耐摩耗性に優れるという観点から、Fが好ましく、酸化物薄膜162は、フッ素ドープ酸化錫(FTO)であるのがとくに好ましい。
As said element, the element which contributes to electroconductivity expression is preferable, for example, at least 1 sort (s) selected from the group which consists of F, In, Ga, Tl, As, Sb, and Bi is mentioned. Among these, from the viewpoint of the effect of the present invention and from the viewpoint of excellent conductivity and wear resistance, F is preferable, and the oxide
酸化物薄膜162の厚さとしては、例えば10nm〜1μmである。
The thickness of the oxide
次に、コネクタ用電気接点2の製造方法について説明する。
まず、基材122を準備し、必要に応じてNiめっき層132、貴金属めっき層142を順次形成する。各めっき層は、公知のめっき法により形成できる。例えば、電解めっき法は、慣用的に行なわれている方法であり、装置構成も簡易で、また層厚の制御も比較的容易であることから好ましい。
Next, a method for manufacturing the connector
First, the
次に、貴金属めっき層142上に、元素をドープした酸化物薄膜162を設ける。この酸化物薄膜162は、例えばスプレー熱分解(SPD:Spray Pyrolysis Deposition)法により設けることができる。SPD法はよく知られているように、基材を成膜温度まで加熱し、そこに向けて霧化器等の噴霧手段を用いて膜の原料となる溶液を噴霧することにより、反応初期には、基材表面に付着した液滴中の溶媒の蒸発と、溶質の熱分解に続く加水分解反応および熱酸化反応することにより結晶を形成させ、反応が進むにつれその結晶上に、液滴が付着し、液滴中の溶媒蒸発と共に、溶質および下部の結晶間で結晶成長を進行させ、薄膜を形成する方法である。SPD法を採用することにより、酸化物薄膜162をピンポイントで、および/または、任意の形状で成膜することができる。なお酸化物薄膜162は、SPD法以外にも公知の方法を採用し、形成することができる。
Next, an oxide
このようにして形成された酸化物薄膜162は、導電性(例えば比抵抗値が1×107Ω・cm以下)を有し、かつ、上記の本発明の効果を奏するとともに、また、耐摩耗性、耐腐食性、耐熱性等に優れる。したがって、その下層に設けられる貴金属めっき層142の厚さを薄くすることができ、製造コスト減少に寄与することができる。
The oxide
なお、上記では本発明の電気素子1として、コネクタ用電気接点2を例にとり本発明を説明したが、この用途以外にも、当業界で公知の電気素子としての各種用途に利用することができる。
In the above description, the present invention has been described by taking the connector
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, this invention is not restrict | limited to the following example.
図3に示すコネクタ用電気接点3を製造した。図3は、本実施例で製造したコネクタ用電気接点3の断面図(a)およびその一部拡大図(b)である。コネクタ用電気接点3は、図3(a)に示すように、オス端子32およびメス端子34からなり、その嵌合部は、図3(b)の一部拡大図に示されるように、オス端子32側が基材322、Agめっき層324およびFTO薄膜326から順次形成され、メス端子34側のFTO薄膜346と接触している。また、メス端子34もオス端子32と同様の構成を有している。すなわち、メス端子34は、基材322と、Agめっき層344とを有している。
The connector electrical contact 3 shown in FIG. 3 was manufactured. FIG. 3 is a cross-sectional view (a) and a partially enlarged view (b) of the connector electrical contact 3 manufactured in the present embodiment. As shown in FIG. 3 (a), the connector electrical contact 3 includes a
基材322としては黄銅からなるCu合金を用い、その上に電解めっき法によりAgめっき層324を形成した。続いて、Agめっき層324上に、FTO薄膜326をSPD法により設け、オス端子32を製造した。なお、オス端子32とメス端子34の基材の材質が互いに異なっていてもよい。
A Cu alloy made of brass was used as the
本実施例のコネクタ用電気接点3は、FTO薄膜326を設けない場合と比べ、これと同様の性能を確保するためには、Agの使用量を各段に減少させることができ、低コストであるとともに、Cu合金の酸化による製品の信頼性の低下を防止することもできる。また、コネクタ用電気接点3が小型かつ低接触荷重の電気接点であっても、真実接触面を大きく保つことができ、接触抵抗の上昇の問題も解決することができる。さらに、実使用中のAgの変色も有効に防止され得る。
Compared with the case where the FTO
ここで、上述した本発明に係る電気素子の実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]〜[8]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 基材(12)上に、元素をドープした酸化物薄膜(16)を設けてなることを特徴とする電気素子(1)。
[2] 前記元素が、導電性発現に寄与する元素であることを特徴とする上記[1]に記載の電気素子(1)。
[3] 前記酸化物薄膜(16)が、SnOおよび/またはSnO2であることを特徴とする上記[1]または[2]に記載の電気素子(1)。
[4] 導電性発現に寄与する元素が、F、In、Ga、Tl、As、SbおよびBiからなる群から選択された少なくとも1種であることを特徴とする上記[2]に記載の電気素子(1)。
[5] 導電性発現に寄与する元素が、Fであることを特徴とする上記[2]に記載の電気素子(1)。
[6] 前記基材の表面が、貴金属でめっきされていることを特徴とする上記[1]〜[5]のいずれかに記載の電気素子(1)。
[7] 前記基材の表面が、前記貴金属としてAgでめっきされていることを特徴とする上記[6]に記載の電気素子(1)。
[8] 前記電気素子が、コネクタ用電気接点であることを特徴とする上記[1]〜[7]のいずれかに記載の電気素子(1)。
Here, the features of the above-described embodiments of the electric element according to the present invention are briefly summarized and listed in the following [1] to [8], respectively.
[1] An electric element (1), wherein an oxide thin film (16) doped with an element is provided on a substrate (12).
[2] The electric element (1) according to the above [1], wherein the element is an element contributing to the development of conductivity.
[3] the oxide thin film (16), SnO and / or electrical devices according to [1] or [2], which is a SnO 2 (1).
[4] The electricity according to [2], wherein the element contributing to the development of conductivity is at least one selected from the group consisting of F, In, Ga, Tl, As, Sb, and Bi. Element (1).
[5] The electric element (1) according to the above [2], wherein the element contributing to conductivity is F.
[6] The electric element (1) according to any one of the above [1] to [5], wherein the surface of the base material is plated with a noble metal.
[7] The electric element (1) according to [6], wherein the surface of the base material is plated with Ag as the noble metal.
[8] The electrical element (1) according to any one of [1] to [7], wherein the electrical element is an electrical contact for a connector.
1 電気素子
2,3 コネクタ用電気接点
12,122,322 基材
16,162 酸化物薄膜
132 Niめっき層
142 貴金属めっき層
32 オス端子
34 メス端子
324,344 Agめっき層
326、346 FTO薄膜
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| JP6374718B2 (en) | 2018-08-15 |
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