(57)【要約】【課題】冷熱サイクルによる雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制する雄型コネクタ、および、当該雄型コネクタを備えるコネクタを提供すること。【解決手段】導電性の突状接点部１０を有する雄型コネクタ３であって、凹部５ｂに導電性の液体金属が充填された液状接点部７を有する雌型コネクタ２における液状接点部７に、突状接点部１０が入り込んだ状態で雌型コネクタ２と導通接続する雄型コネクタ３において、突状接点部１０における、少なくとも、液状接点部７と接触する頭部１０ｂの表面に、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＡｇから選択される１種又は２種以上を主成分として含む頭部金属層１０１を有する雄型コネクタ３、および、当該雄型コネクタ３を備えるコネクタ１。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の突状接点部を有する雄型コネクタであって、凹部に導電性の液体金属が充填された液状接点部を有する雌型コネクタにおける前記液状接点部に、前記突状接点部が入り込んだ状態で前記雌型コネクタと導通接続する雄型コネクタにおいて、
前記突状接点部における、少なくとも、前記液状接点部と接触する頭部の表面に、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＡｇから選択される１種又は２種以上を主成分として含む頭部金属層を有する雄型コネクタ。
【請求項２】
前記頭部金属層が、前記突状接点部における、前記液状接点部と接触しない基部側に延在している請求項１に記載の雄型コネクタ。
【請求項３】
前記突状接点部における、前記液状接点部と接触しない基部の表面に、前記頭部金属層に隣接して設けられた基部金属層であって、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｉｒ、及びＲｕから選択される１種又は２種以上を主成分として含む基部金属層を有する請求項１又は請求項２に記載の雄型コネクタ。
【請求項４】
前記突状接点部における、前記液状接点部と接触しない基部の表面に、前記頭部金属層に隣接して、Ｆｅ合金、又はＮｉ合金で構成される母材が露出している請求項１又は請求項２に記載の雄型コネクタ。
【請求項５】
頭部金属層が、Ｇａ、Ｓｎ、及びＩｎから選択される１種又は２種以上を主成分として含む請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の雄型コネクタ。
【請求項６】
頭部金属層が、Ｉｎを主成分として含む請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の雄型コネクタ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の雄型コネクタと、
凹部に導電性の液体金属が充填された液状接点部を有する雌型コネクタと、
を備え、
前記雄型コネクタと前記雌型コネクタとが、前記雌型コネクタにおける前記液状接点部に、前記雄型コネクタにおける前記突状接点部が入り込んだ状態で導通接続するコネクタ。
【請求項８】
前記液体金属が、ＧａとＩｎとＳｎとの共晶合金を含む請求項７に記載のコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雄型コネクタ、およびコネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用電子機器、民生用電子機器等の高性能化、多機能化が進むにつれて、搭載される電子ユニットが増加している。また、これに伴って使用される回路が複雑化し、基板あたりの出入力端子数が増加するとともに、基板に実装されるコネクタの多極化が進行している（例として特許文献１）。しかし、コネクタが多極になる程、コネクタ同士を嵌合する際に端子同士が接触して生じる摩擦力が増加し、嵌合作業に要する挿入力が増加する。こうした挿入力の増加はコネクタ同士の半嵌合やこじり等を生じやすくするため、嵌合作業の妨げとなるだけでなく、接続信頼性の低下を引き起こすおそれもある。
【０００３】
この問題を解決する方法として、いわゆるＺＩＦ（Ｚｅｒｏ  Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  Ｆｏｒｃｅ）タイプのコネクタが使用されている。このＺＩＦタイプのコネクタは、一般的にアクチュエータやスライダーを備える。そして嵌合作業時には端子同士が接触しないか、又は軽く接触する程度とすることで挿入力を低減し、嵌合作業の完了時に上記アクチュエータ等を操作することで端子同士を押圧接触させてその状態を維持することができる。こうしたコネクタを使用することで、上記のような半嵌合やこじりの発生といった問題を解決することができる。
【０００４】
しかし、上記アクチュエータ等を備えることで、コネクタは全体として特に高さ方向で大型化する。また、各部材を高さ方向で小型化することによるコネクタ全体の薄型化にも限界がある。
【０００５】
そのため、挿入力が小さく、嵌合作業が容易な薄型コネクタが検討されている。
【０００６】
具体的には、例えば、「導電性の突状接点部を有する雄型コネクタと、凹部に導電性の液体金属が充填された液状接点部を有する雌型コネクタと、を備え、雄型コネクタと雌型コネクタとが、雌型コネクタにおける液状接点部に、雄型コネクタにおける突状接点部が入り込んだ状態で導通接続しているコネクタ」が検討されている（例えば、特許文献２〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１２０４４８号公報
【特許文献２】特開２０１７−０４１３７５号公報
【特許文献３】特開２０１８−０６４０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、雄型コネクタと雌型コネクタとが、雌型コネクタにおける液状接点部に、雄型コネクタにおける突状接点部が入り込んだ状態で導通接続しているコネクタにおいては、冷熱サイクルのように、温度変化が生じると、液状接点部の液状金属の、冷却時の体積収縮および加熱時の体積膨張による体積変化（固化時の体積収縮および液化時の体積膨張による体積変化を含む）によって、液状接点部と突状接点部との接触界面（つまり、液状金属による突状接点部の濡れ界面）が変化する。
【０００９】
そうすると、接触界面付近の突状接点部表面では、液状接点部の液状金属が新たに露出して酸化される。そして、液状接点部の液状金属の体積変化が繰り返し生じると、接触界面付近の突状接点部表面に液状金属の酸化被膜が堆積する。その結果、雌型コネクタと雄型コネクタとの接触抵抗が上昇する。これは、液状金属の酸化被膜の堆積により、雌型コネクタにおける液状接点部と雄型コネクタにおける突状接点部との接触面積の減少が起こると推測されるためである。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、冷熱サイクルによる雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制する雄型コネクタ、および、当該雄型コネクタを備えるコネクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための手段は、以下の態様を含む。
【００１２】
請求項１に係る発明は、
導電性の突状接点部を有する雄型コネクタであって、凹部に導電性の液体金属が充填された液状接点部を有する雌型コネクタにおける液状接点部に突状接点部が入り込んだ状態で雌型コネクタと導通接続する雄型コネクタであって、
突状接点部における、少なくとも、液状接点部と接触する頭部の表面に、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＡｇから選択される１種又は２種以上を主成分として含む頭部金属層を有する雄型コネクタである。
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、冷熱サイクルによる雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制できる。その理由は、次の通りである。
Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＡｇから選択される１種又は２種以上を主成分として含む金属層は、液状接点部（つまり液体金属）に対して濡れ性が高い。液状接点部と接触する突状接点部の頭部表面に、この性質を有する頭部金属層を設けることで、冷熱サイクルのように温度変化により、液状接点部の液状金属の体積変化が生じても、液状接点部と突状接点部との接触界面（つまり、液状金属による突状接点部の濡れ界面）に変化が生じ難くなる。これは、接触界面が、液体金属に対して濡れ性が高い頭部金属層の縁に留まりやすくなるためである。
【００１４】
それにより、接触界面付近の突状接点部表面で、液状接点部の液状金属が新たに露出され難くなり、液状接点部の液状金属の体積変化が繰り返し生じても、接触界面付近における突状接点部表面に液状金属の酸化被膜の堆積が抑制される。その結果、冷熱サイクルによる雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、
頭部金属層が、突状接点部における液状接点部と接触しない基部側に延在している請求項１に記載の雄型コネクタである。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、頭部金属層が、液状接点部と接触しない突状接点部の基部側に延在していることで、より確実に、液状接点部と突状接点部との接触界面が、液体金属に対して濡れ性が高い頭部金属層の縁に留まりやすくなる。そのため、さらに、冷熱サイクルによる雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００１７】
請求項３に係る発明は、
突状接点部における、液状接点部と接触しない基部の表面に、頭部金属層に隣接して設けられた基部金属層であって、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｉｒ、及びＲｕから選択される１種又は２種以上を主成分として含む基部金属層を有する請求項１又は請求項２に記載の雄型コネクタである。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、さらに、冷熱サイクルによる雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制できる。その理由は、次の通りである。
Ｒｈ、Ｎｉ、Ｉｒ、及びＲｕから選択される１種又は２種以上を主成分として含む金属層は、液状接点部（つまり液体金属）に対して濡れ性が低い。液状接点部と接触する突状接点部の基部表面に、この性質を有する基部金属層を頭部金属層と隣接して設けることで、より確実に、液状接点部と突状接点部との接触界面が、液体金属に対して濡れ性が高い頭部金属層の縁（つまり、頭部金属層と基部金属層との境界部）に留まりやすくなる。そのため、さらに、冷熱サイクルによる雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、
突状接点部における、液状接点部と接触しない基部の表面に、頭部金属層に隣接して、Ｆｅ合金、又はＮｉ合金で構成される母材が露出している請求項１又は請求項２に記載の雄型コネクタである。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、さらに、冷熱サイクルによる雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制できる。その理由は、次の通りである。
Ｆｅ合金、又はＮｉ合金で構成される突状接点部の母材は、液状接点部（つまり液体金属）に対して濡れ性が低い。液状接点部と接触する突状接点部の基部表面に、この性質を有する突状接点部の母材を頭部金属層と隣接して露出することで、より確実に、液状接点部と突状接点部との接触界面が、液体金属に対して濡れ性が高い頭部金属層の縁（つまり、頭部金属層と突状接点部の母材との境界部）に留まりやすくなる。そのため、さらに、冷熱サイクルによる雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００２１】
請求項５に係る発明は、
頭部金属層が、Ｇａ、Ｓｎ、及びＩｎから選択される１種又は２種以上を主成分として含む請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の雄型コネクタである。
【００２２】
請求項５に係る発明によれば、Ｇａ、Ｓｎ、及びＩｎから選択される１種又は２種以上を主成分として含む頭部金属層は、液体金属として、好適な、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属と成分が重複するため、液体金属に対して、濡れ性が高く、金属間化合物を生成しにくい。そのため、接触抵抗が上昇してしまうことを、より抑制することができる。
【００２３】
請求項６に係る発明は、
頭部金属層が、Ｉｎを主成分として含む請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の雄型コネクタである。
【００２４】
請求項６に係る発明によれば、Ｉｎを主成分として含む頭部金属層は、Ｓｎを主成分として含む頭部金属層に比べ、液体金属として、好適な、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属に対して、濡れ性が高い。この理由は定かではないが、Ｉｎを主成分として含む頭部金属層は、Ｓｎを主成分として含む頭部金属層に比べ、表層に形成される酸化被膜が薄いと考えられるためである。そのため、接触抵抗が上昇してしまうことを、より抑制することができる。
また、Ｉｎを主成分として含む頭部金属層は、電解めっき法により形成できる。そのため、電気めっき法で形成が困難な、Ｇａを主成分として含む頭部金属層に比べ、Ｉｎを主成分として含む頭部金属層を適用すると、雄型コネクタの生産性が高まる。
【００２５】
請求項７に係る発明によれば、
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の雄型コネクタと、
凹部に導電性の液体金属が充填された液状接点部を有する雌型コネクタと、
を備え、
雄型コネクタと雌型コネクタとが、雌型コネクタにおける液状接点部に、雄型コネクタにおける突状接点部が入り込んだ状態で導通接続するコネクタである。
【００２６】
請求項７に係る発明によれば、請求項１に係る発明で説明した通り、冷熱サイクルによる雄型コネクタと雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００２７】
請求項８に係る発明は、
液体金属が、ＧａとＩｎとＳｎとの共晶合金を含む請求項５に記載のコネクタである。
【００２８】
請求項８に係る発明は、さらに、冷熱サイクルによる雄型コネクタと雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制できる。その理由は、次の通りである。
Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＡｇから選択される１種又は２種以上を主成分として含む頭部金属層と、ＧａとＩｎとＳｎとの共晶合金を含む液体金属とは、頭部金属層と液体接点部の液体金属との濡れ性が高い。そのため、さらに、冷熱サイクルによる雄型コネクタと雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、冷熱サイクルによる雌型コネクタとの接触抵抗の上昇を抑制する雄型コネクタ、および、当該雄型コネクタを備えるコネクタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態のコネクタの一例を示す斜視模式図である。
【図２】本実施形態のコネクタにおいて、雌型コネクタと雄型コネクタとの嵌合前の状態を示す断面模式図である。
【図３】本実施形態のコネクタにおいて、雌型コネクタと雄型コネクタとが嵌合し、接点部同士が導通接続している状態を示す断面模式図である。
【図４】本実施形態のコネクタにおいて、雄型コネクタを示す拡大断面模式図である。
【図５】本実施形態のコネクタにおいて、雌型コネクタと雄型コネクタとが嵌合し、接点部同士が導通接続している状態を示す断面拡大模式図である。
【図６】他の本実施形態のコネクタにおいて、雄型コネクタを示す拡大断面模式図である。
【図７】他の本実施形態のコネクタにおいて、雌型コネクタと雄型コネクタとが嵌合し、接点部同士が導通接続している状態を示す拡大断面模式図である。
【図８】本実施形態に係るコネクタ１の一例の冷熱試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の一例である実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下の各実施形態で共通する構成については、同一の符号を付して重複説明を省略する。また、共通する使用方法、作用効果等についても重複説明を省略する。
【００３２】
本実施形態のコネクタ１は、図１〜図３に示すように、雄型コネクタ３と雌型コネクタ２とを有し、互いのコネクタが導通接続している。
【００３３】
〔雄型コネクタ〕
雄型コネクタ３は、導電性の突状接点部１０を有する。具体的には、雄型コネクタ３は、例えば、第１の平型基材８と、第１の電極９と、第１の導電路９ａと、突状接点部１０とを備える。
【００３４】
第１の平型基材８は、シート状の絶縁性樹脂で構成された樹脂フィルムが例示される。樹脂フィルムとしては、薄膜状の、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の単層板又は積層板が挙げられる。
第１の平型基材８は、例えば、柔軟で変形可能な基材が適用される。それにより、第１の平型基材８は、設置場所に応じて容易に変形させることができる。また、第１の平型基材８は、柔軟に変形させて雌型コネクタ２に重ね合わせることができるため、狭い場所でも嵌合作業を容易に行うことができる。
【００３５】
第１の電極９は、第１の平型基材８に対して、例えば、接着剤（エポキシ樹脂接着剤等）によって固定されている。ただし、第１の電極９は、第１の平型基材８に対して、接着剤によらない方法で固定化されていてもよい。例えば、第１の電極９は、ＣＯＦ（チップオンフィルム）等によって第１の平型基材８に対して固定化されていてもよい。
そして、第１の電極９は、第１の平型基材８に配置される第１の導電路９ａと電気的に接続され、第１の導電路９ａと共に「第２の回路部」を形成している。
【００３６】
突状接点部１０は、例えば、第１の電極９上に固定されている。
突状接点部１０は、第１の電極９の表面と接触および固定されている基部１０ａと、基部１０ａから突出する頭部１０ｂと、を有している。
突状接点部１０は、例えば、基部１０ａ側から頭部１０ｂに向けて（つまり、先端側に向けて）、先細る略錐体形状となっている。突状接点部１０の略錐体形状は、母材となる導線を引き千切って生じる突起によって形成できる。なお、突状接点部１０は、略錐体形状に限られず、例えば、略円柱形状であってもよい。
【００３７】
そして、突状接点部１０は、母材１００表面の一部に金属層を有している。
具体的には、突状接点部１０は、雌型コネクタ２の液状接点部７と接触する頭部１０ｂの表面に、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＡｇから選択される１種又は２種以上を主成分として含む頭部金属層１０１を有している（図４及び図５参照）。
【００３８】
ここで、雌型コネクタ２の液状接点部７と接触する頭部１０ｂの表面とは、常温常湿環境（２２℃、５５％ＲＨ）下において、液状接点部７に突状接点部１０が入り込んだ状態で雄型コネクタ３と雌型コネクタとを導通接続したとき、雌型コネクタ２の液状接点部７と接触する頭部１０ｂの表面を意味する。
【００３９】
また、上記元素を主成分として含む頭部金属層１０１とは、液状接点部７（つまり液体金属）に対する濡れ性が高い上記元素が有する性質を発現する量（例えば、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上、９５質量％以上、実質的に１００質量％等）で上記元素を含む金属層を示す。
なお、実質的に１００質量％で上記元素を含むとは、金属層中に不純物を含むことを許容することを意味する。
【００４０】
頭部金属層１０１として、具体的には、例えば、Ｇａ層、Ｓｎ層、Ｉｎ層、Ａｇ層、Ｓｎ−Ａｇ合金層、Ｓｎ−Ｉｎ合金層、Ｇａ−Ｓｎ合金層等が例示される。
【００４１】
これらの中でも、液体金属として、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）及びＳｎ（スズ）の共晶合金を含む液体金属（例えば、ガリンスタン（登録商標））を適用する場合、冷熱サイクルによる雄型コネクタ３と雌型コネクタ２との接触抵抗の上昇抑制の観点から、頭部金属層１０１は、ガリンスタンの構成元素である、Ｇａ、Ｓｎ、及びＩｎから選択される１種又は２種以上を主成分として含む頭部金属層１０１（具体的には、例えば、Ｇａ層、Ｓｎ層、Ｉｎ層、Ｓｎ−Ｉｎ合金層、Ｇａ−Ｓｎ合金層等）が好ましい。
【００４２】
頭部金属層１０１は、液状接点部７と接触しない基部１０ａ側に延在している。
具体的には、例えば、頭部金属層１０１は、頭部１０ｂ表面と共に、基部１０ａの表面の一部に位置している。それにより、雌型コネクタ２の液状接点部７に突状接点部１０が入り込んだ状態において、頭部金属層１０１の縁が、液状接点部７の液面（つまり液状金属液面）よりも上方（つまり、突状接点部１０の基部１０ａ側）に位置するようになる。
【００４３】
ただし、頭部金属層１０１は、液状接点部７と接触する頭部１０ｂ表面のみに設けられていてもよい。つまり、頭部金属層１０１は、雌型コネクタ２液状接点部７に突状接点部１０が入り込んだ状態で、その縁が液状接点部７の液面（つまり液状金属液面）と同一な位置となるように設けられていてもよい。
【００４４】
頭部金属層１０１の厚さは、例えば、０．３〜６．０μｍが好ましく、１．０〜３．０μｍがより好ましい。
頭部金属層１０１は、例えば、めっき法、スパッタリング法等の周知の方法により形成できる。
【００４５】
突状接点部１０は、雌型コネクタ２の液状接点部７と接触しない基部１０ａの表面に、頭部金属層１０１に隣接して設けられた基部金属層であって、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｉｒ、及びＲｕから選択される１種又は２種以上を主成分として含む基部金属層１０２を有している（図４及び図５参照）。
なお、基部金属層１０２は、図４〜図５に示すように、第１の電極９の、突状接点部１０が設けられる面および側面に延在して設けられていてもよい。
【００４６】
ここで、雌型コネクタ２の液状接点部７と接触しない基部１０ａの表面とは、常温常湿環境（２２℃、５５％ＲＨ）下において、液状接点部７に突状接点部１０が入り込んだ状態で雄型コネクタ３と雌型コネクタと導通接続したとき、雌型コネクタ２の液状接点部７と接触しない基部１０ａの表面を意味する。
【００４７】
また、上記元素を主成分として含む基部金属層１０２とは、液状接点部７（つまり液体金属）に対する濡れ性が低い上記元素が有する性質を発現する量（例えば、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上、９５質量％以上、実質的に１００質量％等）で上記元素を含む金属層を示す。
なお、実質的に１００質量％で上記元素を含むとは、金属層中に不純物を含むことを許容することを意味する。
【００４８】
基部金属層１０２として、具体的には、例えば、Ｒｈ層、Ｎｉ層、Ｉｒ層、Ｒｕ層、Ｒｈ−Ｎｉ合金層、Ｒｈ−Ｒｕ合金層、Ｒｈ−Ｉｒ合金層等が例示される。
【００４９】
これらの中でも、液体金属として、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）及びＳｎ（スズ）の共晶合金であるガリンスタン（登録商標）を適用する場合、基部金属層１０２は、Ｒｈ、及びＮｉから選択される１種又は２種以上を主成分として含む基部金属層１０２（具体的には、例えば、Ｒｈ層、Ｎｉ層等）が好ましい。
特に、Ｒｈを主成分として含む基部金属層１０２は、抵抗が低く、基部金属層１０２に液体金属が到達しても、到達部での導通接続が図られる。Ｒｈは、通常、非常に酸化し難く、表層に酸化膜が形成され難いためである。
そのため、特に、Ｒｈを主成分として含む基部金属層１０２が好ましい。
【００５０】
基部金属層１０２は、頭部金属層１０１と隣接して設けられている。そのため、頭部金属層１０１と基部金属層１０２との金属境界部、雌型コネクタ２の液状接点部７の液面よりも上方（つまり、突状接点部１０の基部１０ａ側）に位置している。
【００５１】
基部金属層１０２の厚さは、例えば、０．３〜６．０μｍが好ましく、１．０〜３．０μｍがより好ましい。
基部金属層１０２は、例えば、めっき法、スパッタリング法等の周知の方法により形成できる。
【００５２】
なお、基部金属層１０２は、必要に応じて設けられる任意の層である。
例えば、突状接点部１０の母材１００が、雌型コネクタ２の液状接点部７（つまり液状金属）に対して濡れ性が低い、Ｆｅ合金、又はＮｉ合金で構成されている場合、突状接点部１０は、液状接点部７と接触しない基部１０ａの表面に、頭部金属層１０１に隣接して、母材１００が露出している態様であってもよい（図６及び図７参照）。
【００５３】
ここで、突状接点部１０の母材１００を構成するＦｅ合金としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金：登録商標）等が例示される。また、Ｎｉ合金としては、モネル（Ｎｉ−Ｃｕ合金：登録商標）、ハステロイ（Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ合金：登録商標）、インコネル（Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ合金：登録商標）が例示される。
【００５４】
また、図示しないが、通常、頭部金属層１０１と基部金属層１０２の下層には、Ｎｉ層等の下地金属層を有している（つまり、各金属層と母材１００との間に、下地金属層が介在している。）
【００５５】
〔雌型コネクタ〕
雌型コネクタ２は、凹部５ｂに導電性の液体金属が充填された液状接点部７を有する。具体的には、雌型コネクタ２は、例えば、第２の平型基材４と、ハウジング５と、第２の電極６と、第２の導電路６ａと、液状接点部７と、を備える。
【００５６】
第２の平型基材４は、シート状の絶縁性樹脂で構成された樹脂フィルムが例示される。樹脂フィルムとしては、薄膜状の、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の単層板又は積層板が挙げられる。
【００５７】
ハウジング５は、例えば、絶縁性樹脂で構成され、第２の平型基材４の表面に設けられている。ハウジング５は、凹部５ｂを形成する「孔部」としての貫通孔５ａを有している。貫通孔５ａの底部は、第２の電極６が露出している。そして、貫通孔５ａの内壁と、貫通孔５ａから露出する第２の電極６とによって囲まれる凹部５ｂに、液状金属が充填され、液状接点部７を構成する。
【００５８】
第２の電極６は、凹部５ｂの底面を構成するように設けられ、凹部５ｂに充填される液状接点部７と導通接触している。
第２の電極６は、第２の平型基材４に対して、例えば、接着剤（エポキシ樹脂接着剤等）によって固定されている。
そして、第２の電極６は、第２の平型基材４に配置される第２の導電路６ａと電気的に接続され、第２の導電路６ａと共に「第１の回路部」を形成している。
【００５９】
液状接点部７は、導電性の液体金属を凹部５ｂに充填することで設けられる。
液体金属は、例えば、第２の平型基材４に用いられる材料の融点よりも低い融点を有する金属と定義することができる。
【００６０】
そして、液体金属は、液状接点部７と突状接点部１０との導通不良を抑制する観点から、次の性質を有することが好ましい。
・１５〜２５℃の間において液体である金属（好ましくは５〜３５℃の間において液体である金属）
・電気抵抗が小さい金属
・通電により発熱しても気化しにくい金属
【００６１】
このような性質を有する液体金属としては、Ｇａ（ガリウム）及びＳｎ（スズ）を含む液体金属が好ましく、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）及びＳｎ（スズ）の共晶合金を含む液体金属（例えば、ガリンスタン（登録商標））がより好ましい
特に、液体金属としてのガリンスタンは、沸点１３００℃以上、融点約−１９℃、常温（２２℃）で液体の金属である。また、ガリンスタンは、空気との接触界面に酸化皮膜７ａを形成し、酸化皮膜７ａが「封止部」として機能し液体金属の気化を抑制する。
【００６２】
〔雄型コネクタと雌型コネクタの接続構造〕
本実施形態に係るコネクタ１において、雄型コネクタと雌型コネクタの接続構造は、例えば、次の通りである。
【００６３】
まず、雌型コネクタ２と雄型コネクタ３とを重ね合わせる。雌型コネクタ２と雄型コネクタ３とを可能な限り密着させて間隙が生じないようにする。そして、突状接点部１０は、液状接点部７の液体金属と空気との接触界面に形成された酸化皮膜７ａを突き破るようにして、液状接点部７に入り込む。それにより、液状接点部７と突状接点部１０とを導通接続する。
【００６４】
このように、本実施形態のコネクタ１では、雄型コネクタ３と雌型コネクタ２とが、雌型コネクタ２における液状接点部７に、雄型コネクタ３における突状接点部１０が入り込んだ状態で導通接続している。
【００６５】
以上説明した本実施形態のコネクタ１では、液状接点部７と接触する頭部１０ｂの表面に、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＡｇから選択される１種又は２種以上を主成分として含む頭部金属層１０１を有する雄型コネクタ３を備えている。
突状接点部１０の頭部金属層１０１は、液状接点部（つまり液体金属）に対して濡れ性が高い金属層である。
【００６６】
そのため、上述のように、冷熱サイクルのように温度変化により、液状接点部７の液状金属の体積変化が生じても、液状接点部７と突状接点部１０との接触界面（つまり、液状金属による突状接点部の濡れ界面）が、頭部金属層の縁に留まりやすくなる
【００６７】
それにより、雌型コネクタ２における液状接点部７との接触界面付近の突状接点部１０表面に液体金属の酸化物が堆積することが抑制される。その結果、冷熱サイクルによる雄型コネクタ３と雌型コネクタ２との接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００６８】
ここで、Ｇａ、Ｓｎ、及びＩｎから選択される元素は、液体金属（特に、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属（例えば、ガリンスタン）と金属間化合物を形成し難い元素である。成分が重複するからである。そのため、頭部金属層１０１として、Ｇａ、Ｓｎ、及びＩｎから選択される１種又は２種以上を主成分として含む頭部金属層を適用すると、頭部金属層１０１の表面に、金属間化合物が堆積し難いことから、液状接点部７と突状接点部１０との、金属間化合物の堆積による接触面積の減少が抑制される。この点でも、冷熱サイクルによる雄型コネクタ３と雌型コネクタ２との接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００６９】
また、Ｉｎは、Ｓｎに比べ、液体金属（特に、Ｇａ、Ｉｎ及びＳｎの共晶合金を含む液体金属（例えば、ガリンスタン）に対して、濡れ性が高い。そのため、頭部金属層１０１として、Ｉｎを主成分として含む頭部金属層１０１を適用すると、さらに、冷熱サイクルによる雄型コネクタ３と雌型コネクタ２との接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００７０】
また、Ｉｎを主成分として含む頭部金属層１０１の形成は、比較的短時間で層形成可能な、電気めっき法が適している。一方で、Ｇａを主成分として含む頭部金属層１０１は、電気めっき法により形成するのが困難である。そのため、頭部金属層１０１として、Ｉｎを主成分として含む頭部金属層１０１を適用すると、Ｇａを主成分として含む頭部金属層１０１を適用した場合に比べ、電気めっき法により短時間で頭部金属層１０１が形成可能であり、雄型コネクタ３の生産性が高くなる。
【００７１】
ここで、本実施形態に係るコネクタ１の一例の冷熱試験結果を図８に示す。
冷熱試験の条件は、次の通りである。
・雄型コネクタ３の突状接点部１０：略錐体形状で、Ａｕ製接触部の全面に、Ｎｉ層（下地層）とＩｎ層（頭部金属層＋基部金属層）を順次形成したもの
・液状接点部７：ガリンスタンで構成
・試験方法：雄型コネクタ３と液状接点部７との間に定電圧０．５Ｖを印加した状態で、−４０℃〜８５℃の冷熱サイクルを、１サイクル６０分、２００サイクル実施（計１２０００分の冷熱サイクル試験を実施）したときに流れる電流を測定
【００７２】
図８の冷熱試験結果で示すように、冷熱サイクルを、１サイクル６０分、２００サイクル実施しても、雄型コネクタ３と液状接点部７との間に流れる電流値に変化が少ないことがわかる。そのため、本実施形態のコネクタ１は、冷熱サイクルによる雄型コネクタ３と雌型コネクタ２との接触抵抗の上昇を抑制できることがわかる。
【００７３】
また、本実施形態のコネクタ１では、頭部金属層１０１が、突状接点部１０における液状接点部７と接触しない基部１０ａ側に延在している。
頭部金属層１０１が、液状接点部７と接触しない突状接点部１０の基部１０ａ側に延在していることで、より確実に、液状接点部７と突状接点部１０との接触界面が頭部金属層の縁に留まりやすくなる。そのため、さらに、冷熱サイクルによる雄型コネクタ３と雌型コネクタ２との接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００７４】
また、本実施形態のコネクタ１では、突状接点部１０における、液状接点部７と接触しない基部１０ａの表面に、頭部金属層１０１に隣接して設けられた基部金属層１０２であって、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｉｒ、及びＲｕから選択される１種又は２種以上を主成分として含む基部金属層１０２を有する。
突状接点部１０の基部金属層１０２は、液状接点部７（つまり液体金属）に対して濡れ性が低い金属層である。
【００７５】
そして、液状接点部７と接触する突状接点部１０の基部１０ａ表面に、この性質を有する基部金属層１０２を頭部金属層１０１と隣接して設けることで、より確実に、液状接点部７と突状接点部１０との接触界面が、頭部金属層１０１の縁（つまり、頭部金属層と基部金属層との境界部）に留まりやすくなる。そのため、さらに、冷熱サイクルによる雄型コネクタ３と雌型コネクタ２との接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００７６】
また、基部金属層１０２を頭部金属層１０１と隣接して設けることで、液状接点部７と突状接点部１０との接触界面が、頭部金属層１０１の縁（つまり、頭部金属層１０１と基部金属層１０２との境界部）に留まるため、表面張力により液体金属が第１の電極９又は第１の平型基材８に到達することも抑制される。
【００７７】
ただし、本実施形態のコネクタ１では、突状接点部１０における、液状接点部７と接触しない基部１０ａの表面に、頭部金属層１０１に隣接して、Ｆｅ合金、又はＮｉ合金で構成される母材が露出している態様であってもよい。
突状接点部１０の母材１００は、液状接点部７（つまり液体金属）に対して濡れ性が低い母材である。
【００７８】
そして、液状接点部７と接触する突状接点部１０の基部１０ａ表面に、この性質を有する突状接点部１０の母材１００を頭部金属層１０１と隣接して露出することで、より確実に、液状接点部７と突状接点部１０との接触界面が、頭部金属層１０１の縁（つまり、頭部金属層１０１と突状接点部１０の母材１００との境界部）に留まりやすくなる。そのため、さらに、冷熱サイクルによる雄型コネクタ３と雌型コネクタ２との接触抵抗の上昇を抑制できる。
【００７９】
また、突状接点部１０の母材１００を頭部金属層１０１と隣接して露出することで、液状接点部７と突状接点部１０との接触界面が、頭部金属層１０１の縁（つまり、頭部金属層１０１と基部金属層１０２との境界部）に留まるため、表面張力により液体金属が第１の電極９又は第１の平型基材８に到達することも抑制される。
【００８０】
なお、本実施形態のコネクタ１において、雄型コネクタ３の構成は、突状接点部１０における、少なくとも、液状接点部７と接触する頭部１０ｂの表面に、所定の元素を主成分として含む頭部金属層１０１を有する構成以外は、特に限定されず、周知の構成を採用することができる。
同様に、雌型コネクタ２の構成も、凹部５ｂに導電性の液体金属が充填された液状接点部７を有する構成以外は、特に限定されず、周知の構成を採用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１     コネクタ
２     雌型コネクタ
３     雄型コネクタ
４     第２の平型基材
５     ハウジング
５ａ   貫通孔
５ｂ   凹部
６     第２の電極
６ａ   第２の導電路
７     液状接点部
７ａ   酸化皮膜
８     第１の平型基材
９     第１の電極
９ａ   第１の導電路
１０   突状接点部
１０ａ 基部
１０ｂ 頭部
１００ 母材
１０１ 頭部金属層
１０２ 基部金属層
【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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