JPS61151914A - 接触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、チタン鋼母材に接点用金属として錫または錫
合金をめっきしたチタン銅−錫系接触子に関するもので
ある。本接触子は高温使用下でめっき層の耐剥離性に優
れ、電子機器の内部に組込んで使用した場合にも高度の
信頼性をもって動作する。

発明の背景 チタン銅は帯条材あるいは線条材のものがあり１、一般
にバネ接点材料として電子機器部品などに多く使用され
ている。例えば回路接続用のコネクタの接触子として使
用する場合は、接触抵抗、半田付性あるいは耐食性を向
上させるため、表面接点用金属として金、銀等の貴金属
をめっきして用いられる場合が通例であった。チタンと
貴金属の複合接点材料は、高価格でありそして貴意性が
低いため、主に産業用機器あるいは高度の信頼性を要求
される民生用電子機器を対象としてのみ用いられてきた
。一方、一般用の民生用電子機器においては、価格や、
量産性の点から母材としてりん青銅を用いそして表面接
点金属として錫または錫合金めっきした接触子が主に用
いられている。

電子機器の内部に接触子を組込んで使用する場合、機器
内部が通電による発熱のため１００℃前後に層温するか
ら、接触子はこのような比較的高温に長時開法されてい
ることになる。加えて、電子機器は機械的振動を受ける
ことも多い。例えば、自動車電装回路において多数の接
触子が使用されるが、これらは長期の振動下に置かれる
。

りん青銅−錫系接触子をそうした環境下で使用するとめ
つき層が剥離しやすく、接触不良を起しやすいという欠
点が認識された。母材と表面層との間でりんの濃縮と酸
化及びカーケンダールボイドの生成により接合強度が低
下することに起因するものと考えられている。そこで通
常は、０．５〜ｔｏμｍ程度の薄い銅下地めっきを施し
ているが、こうした薄い銅下地めっき層では剥離防止対
策として必ずしも満足すべきものでなく、充分の効果を
得るには２μ以上もの厚い銅下地めっきが必要であり、
商品化には問題があった。

こうした比較的苛酷な使用環境の下では、母材としてり
ん青銅よりもチタン銅を用いる方がバネ性等の面からも
好ましく、従ってチタン鋼母材に貴金属に替えて安価な
錫あるいは錫合金表面接点金属を用いる接触子が考慮さ
れた。

チタン銅−錫系接触子においては、りん青銅−錫系接触
子ＩＣ０，５〜ｔｏμｍ程度の薄い銅下地めっきを施し
たのと同じく、銅下地層が絶対に必要であると考えられ
た。

すなわち銅合金−錫系接触子を構成する場合、銅合金表
面には製造工程に起因する無数の微細欠陥が存在するた
め、銅下地めっき層を省略すると、表面接点金属が多孔
質となり、耐食性半田付性あるいは接触抵抗の経時劣化
が促進される。外観も非常に悪い。したがって、銅下地
めっき層を省略することは従来技術では考えられないこ
とであった。

こうした理由で、銅下地を有するチタン銅−錫系接触子
が試行されたが、この材料系により構成される接触子に
も大きな欠点があることが明らかと々つた。すなわち接
触子が使用されている雰囲気が高温度になる場合、ある
いは接触子の導体抵抗や接触抵抗によるジュール熱のた
めに接触子の温度が高温に上昇する場合、接点金属の錫
あるいは錫合金層が銅下地層の存在にもかかわらず剥離
し接触不良を招くことである。チタン銅−錫系の複合材
料の加熱による両層の接合不良の発生はこれまで知られ
ておらず当然その対策の報告例もない。

発明の概要 本発明は上述のような、チタン銅−錫系接触子における
欠点を解決することができたものであって、基本的には
接点用金属として錫またはその合金、ばね母材としてチ
タン鋼を利用し、予想外にも、従来その間に施すことが
一般的であった銅下地めっき層を省略することにより、
上述した剥離問題が解決されうろことを見出したもので
ある。

さらには、チタン銅母材と接点用金属の中間層としてニ
ッケル層を施すことＫよって有効に剥離を防止し得るこ
とを見出した。

こうした予想外の結果が得られたのは、近年の圧延およ
び熱処理技術の進歩により、母材としてのチタン銅表面
の微細欠陥が低減し、錫あるいは錫合金めっき層を直接
形成しても充分の接合強度が生じるためと思われる。チ
タン銅−錫系においては、理由は定かではないが、銅下
地層は剥離問題の上では有害なのである。錫あるいは錫
合金を直接チタン銅母材上に形成しても外観の悪化は心
配された程でなく、充分に許容範囲内にある。ニッケル
層を下地層として介在させると、耐剥離性は非常に向上
ししかも外観も良好である。

斯くして、本発明は、チタン鋼母材と、該母材上に形成
される接点用金属としての錫あるいは錫合金めっき層を
備える接触子、更にはチタン銅母材と、該母材上く形成
されるニッケル中間層と、該ニッケル中間層上に形成さ
れる接点用金属としての錫あるいは錫合金めっき層を備
える接触子を提供する。

発明の詳細な説明 本発明においては、チタン鋼の条、シートＩＦ。

めっきした後接触子に成製するのが通例であるが、チタ
ン銅条等を接触子に成型した後めっきするのも妨げ々い
。ここでは前者に基いて説明する。

チタン銅とは公知の銅合金であり、一般にチタン０．１
〜５ｗｔ％を含み残部鋼及び不可避的不純物からなるも
のである。

チタン銅系は、インゴットから圧延、熱処理等の工程を
経て製造されるが、各工程技術の進歩により表面性状の
きわめて良好なものが製造しうる。

本発明で取扱うチタン銅条は、Ｒｍａｘ　２μｍ以下で
ありかぶ＼り等のめりきくピンホールを生じさせるよう
な欠陥の少い表面特性を有している。

チタン鋼条は、アルカリ脱脂、電解脱脂、酸洗、水洗等
の所定の脱脂、活性化処理を公知の態様で施され、必要
に応じニッケル下地めっきを施した後、錫あるいは錫合
金のめっきが施される。錫あるいは錫合金のめつきは、
電解めっき、および無電解めっき、あるいは溶融めっき
のいずれでも実施できる。さらに錫あるいは錫合金のめ
つきは電解めっきおよび無電解めっき後、めっき層を加
熱溶融処理することも何ら妨げない。

錫合金としては、一般にはんだ材料として知られる鉛、
ビスマス、カドミウム、アンチモン、インジウム、アル
ミニウム、亜鉛等を一種以上含むものを包括するもので
ある。めっき条件は従来と変ることはない。電解めっき
浴としては、錫酸カリウム、錫酸ナトリウム、塩化第−
錫等を使用してのアルカリ浴、しゆう酸浴、ホウフッ化
浴、硫酸塩浴、フェノールスルホン酸浴等がいずれも使
用できる。溶融めっきは、所定の７ラツクス水溶液（Ｚ
ｎＣ１１の４０°Ｂｅの水溶液）に１〜２秒浸漬後溶融
めっき槽ＶＣ１０秒程度浸漬し、エアープローによりめ
っき層の厚さを適宜調整する所謂溶融めっきが代表的で
ある。

剥離防止効果は錫あるいは錫合金めっき層の厚みに依ら
ないが、経済性、あるいは生産性の観点から１〜４μｍ
程度が一般的である。

また、ニッケルめっきは、電気めっきおよび無電解めっ
きのいずれでも良いが生産性の点からは電気めっきのほ
うが析出速度も早く、低コストであり、推奨できる。め
っき厚は、加熱による剥離に影響を与えないが、あまり
厚いとニッケルは展　　］４延性が必ずしも良好ではな
く、加工に際し、クラックを発生し易いため１μｍ以下
の比較的薄いものが望ましい。

以上の処理を終えたチタン銅−錫めつき条あるいは錫合
金めっき条は接触子に成をされる。

不発明に従って作成された接触子は高温下での使用中に
もめつき層の剥離を生じない。例えば１０５℃の温度で
６００時間保持した後９０＠曲げ剥離試験を行っても剥
離は全く生じない。

実施例 ５（１ｗｔ％Ｔｉ残部鋼および不可退的不純物からなる
チタン鋼条をアルカリ脱脂、電解脱脂モして酸洗中和後
各種のめっきを下記の条件で施した。

浴組成　　ＮｉＳＯ４・６Ｈｔ　Ｏ２４０ｊｉ／ＩＮｉ
　Ｃ１２６Ｈｔ　Ｏ４５１１／１ ａ、　Ｂｏ、　　　　　　　　３０９／１浴温　５０℃ 電流密度　５Ａ／ｄｍ” 錫めっき条件 浴組成　　硫酸第一錫　　　　　　７０ｇ／）硫酸　　
　　　　　　１００ｇ／！ クレゾールスルホン醗　　　１００．！９／１ゼラチン
　　　　　　　　２ｇ／！ べ一タナ７）−Ａｌ　　　ｔ５ｉ／１ 浴温　２５℃ 電流密度　３Ａ／ｄｍ’ 浴組成　　はうふつか第１錫　　１５０ｇ／ノは５ふつ
か鉛　　　　　ｓｏｇ７ｔ はうふつ酸　　　　　１２５．１ｉＩ／ｌはう酸　　　
　　　２５９／１ ペプトン　　　　　　　５１１／１ 浴温　２５℃ 電流密度　２Ａ／ｄｍ” 浴組成　　　　　６０ｗｔ％Ｓｎ−４０ｗＳｎ−４Ｏ浴
温　　！１２０℃ フラックス　　　塩化亜鉛（４０Ｂ≦）こうしてめっき
された条を接触子に成型した。そして１０５℃において
６００時間加熱した後９０゜曲げ試験による剥離試験を
行った結果表１に示すように剥離は認められなかった。

尚、す７０−処理は電気炉において６００℃の炉内温度
で１０秒間保持して施した。

比較例 下地めっきを下記の条件で施した銅めつきを用いた他は
実施例１と同等にして接触子を作成し、剥離試験を行っ
たところ表１に示すように剥離が生じた。

浴組成　　Ｃｕ５Ｏ，・５Ｈ２０２１０ｇ／ＩＨ２Ｓ　
０４　　　　　　１００　、ｊｉ’　／　１浴温　３０
℃ 電流密度　５Ａ／ｄｍ” 表１ 発明の効果 チタン銅の有する優れたバネ性と錫の低価格性を組合せ
、しかも昇温下での剥離を生じない動作信頼性の高い安
価な接触子を提供する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）チタン銅母材と、該母材上に形成される接点用金属
   としての錫あるいは錫合金めつき層を備える接触子。 ２）チタン銅母材と、該母材上に形成されるニツケル中
   間層と、該ニツケル中間層上に形成される接点用金属と
   しての錫あるいは錫合金めつき層を備える接触子。