(57)【要約】【課題】本発明は、コネクタ端子の接点に下地めっきなしで貴金属めっきを施すことを目的とする。【解決手段】貴金属めっき端子は、相手端子と接触するように母材の先端が加工される端子部と、前記端子部から連設されており前記母材の根元で電線を圧着するために錫めっきが施された加締め部と、を有するコネクタ端子であって、前記端子部は、前記相手端子との接点にのみ、前記母材の上に下地めっきを施すことなく直接に耐食性のある銀や金などの貴金属めっきが施され、前記貴金属めっきは、前記母材が前記金めっきに拡散しない温度まで融点降下するように粒径をナノサイズにした貴金属ナノ粒子ペーストを前記端子部の接点に塗布してから、溶剤除去目的で乾燥処理して塗布膜を形成し、連続発振の定常波ＣＷレーザで、前記貴金属ナノ粒子塗布膜を焼結することにより、金属端子に部分的に貴金属被膜を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手端子と接触するように母材の先端が加工された端子部と、前記端子部から連設されており前記母材の根元で電線を圧着するための加締め部と、を有するコネクタ端子であって、前記端子部は、前記相手端子との接点にのみ、前記母材の上に下地めっきを施すことなく直接に耐摩耗性のある貴金属めっきが施され、前記貴金属めっきは、前記母材と前記貴金属めっきが相互拡散しない温度まで融点降下するように、粒径をナノサイズにした貴金属ナノ粒子ペーストが前記端子部の接点部に塗布され、連続発振の定常波ＣＷレーザで前記貴金属ナノ粒子を焼結することにより施されることを特徴とする貴金属めっき端子。
【請求項２】
前記母材は、銅又は銅合金であることを特徴とする請求項１記載の貴金属めっき端子。
【請求項３】
前記貴金属ナノ粒子ペーストは、銀又は金ナノ粒子ペーストであることを特徴とする請求項１又は２記載の貴金属めっき端子。
【請求項４】
相手端子と接触するように母材の先端が加工された端子部と、前記端子部から連設されており前記母材の根元で電線を圧着するための加締め部と、を有するコネクタ端子において、前記端子部に、前記相手端子との接点にのみ、前記母材の上に下地めっきを施すことなく直接に耐摩耗性のある貴金属めっきを施す方法であって、前記母材と前記貴金属めっきが相互拡散しない温度まで融点降下するように、粒径をナノサイズにした貴金属ナノ粒子ペーストを前記端子部の接点部に塗布し、連続発振の定常波ＣＷレーザで前記貴金属ナノ粒子を焼結することにより前記貴金属めっきを施す、ことを特徴とする貴金属めっき端子の製造方法。
【請求項５】
前記貴金属ナノ粒子ペーストを前記端子部の接点部に塗布する工程、塗布された前記貴金属ナノ粒子ペーストの溶剤乾燥工程、及び前記連続発振の定常波ＣＷレーザで前記貴金属ナノ粒子を焼結する工程が、前記コネクタ端子のプレス加工工程にインライン化されたことを特徴とする請求項４記載の貴金属めっき端子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの電子回路を電気的に接続するためのコネクタに使用される貴金属めっき端子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの電子回路において、電源や電気信号を容易に接続・遮断するためにコネクタが用いられる。コネクタは、接続端子がオス端子のものとメス端子のものがあり、オス端子とメス端子の接点を接触させることで電気的に接続される。なお、接続端子の母材である銅合金など導電性のある金属板を加工した後、着脱時の摩耗等により金属板が酸化して通電不良が進むのを抑制するために、接続端子の表面にはめっき等の表面処理が施される。
【０００３】
めっきの材料としては、金や錫などが用いられるが、金は高価であるため、めっきを施す面積を小さくしてコストダウンする場合もある。特許文献１に記載されているように、導電性基材からなる一対の端子の一方の端子の突起部の表面に、湿式方式の部分電気金めっき皮膜が形成され、他方の端子の略平坦部の表面の突起部に当接する部分に同様に湿式の部分電気金めっき皮膜が形成された端子構造が開示されている。この特許文献１に記載されているように、導電性基材には主に銅合金が用いられるが、ニッケルなどの湿式電気金めっき下地膜を導電性基材の全面に施してから、その上に湿式の部分電気貴金属めっき（銀や金）を形成する方法が示されている。これは銅合金上に直接に電気部分めっきをする場合に、密着性が得にくいこと、及び部分電気金めっき膜のピンホール部から、銅と貴金属の標準電極電位の相違により生ずる電位差によって、電気化学的な腐食（電食）が起こるため、これを防止するのが目的である。
【０００４】
湿式の銀や金の電気めっきでは、めっき被膜に多くのピンホールが発生し、例えば金めっきの場合、膜厚０．２μｍでは、１０個／ｍｍ２程度のピンホールを有している。このため、ピンホールを封孔するために、ベンゾトリアゾール系化合物、メルカプトベンゾチアゾール系化合物、及びトリアジン系化合物などの有機化合物を潤滑剤と乳化剤と共に水に溶解した水系封孔処理剤が使用されている。
【０００５】
銀や金の湿式電気めっきでは、特許文献１に示されているように、めっき膜厚を３μｍ程度以上まで厚くしないとピンホールはなくならない。しかしながら銀や金は高価であり、めっき膜厚がコストに大きく影響するので、コネクタ用金めっき端子では、０．２μｍ程度と薄くしているのが現実である。このため、特許文献１に記載されているように銅合金上に電気ニッケルめっきを施し、下地銅合金を露出させない対策がなされている。しかし下地電気ニッケルめっきは、その分工程が増えるので、さらなるコスト高の原因ともなっている。
【０００６】
また金の節減をするための別の方法も提案されている。特許文献１に記載の方法では、部分めっきによる金の節減が説明されている。しかしこの方法では金の節減が可能であるが、湿式めっき法であることから、脱脂、酸洗、活性化前処理用薬品の他、電気金めっき液に必要な高価な調合薬品が使用され、まためっき後の洗浄や高純度水による仕上げ洗浄などに、高価な洗浄用高純度処理水も必要である。さらに湿式めっきでは、めっき廃液や洗浄排水の処理設備などの湿式めっき特有の環境対応設備が必要である。また湿式めっき法は、めっき工程が長く複雑であり、めっき装置そのものが非常に高価となる問題も抱えている。特に部分めっきでは、特殊構造で精密加工された高価なめっきマスキング治具が必要で、さらにめっきコストが上昇する問題がある。
【０００７】
また特許文献２では、接点部に湿式の電気めっき法による下地ニッケルめっき膜と金めっき膜を有する銅合金端子において、金原子の母材への拡散を防止するために、下地ニッケルを施すことが常識であるが、問題点も指摘されている。即ち特許文献２では、錫めっきされた電線圧着部には、下地ニッケルめっきが無い構造とする特徴が記載されている。この目的は、錫めっきの下地ニッケルめっき膜が、使用時における冷熱サイクルでニッケルと錫の金属間化合物が成長して、熱膨張収縮による接触界面の移動が起こり、接触電気抵抗の増加の問題である。
【０００８】
このことは、接点部の金めっきにおいては、接触電気抵抗を安定化するために下地ニッケルめっき膜は必要であるが、電線を接続する圧着部にはニッケルめっきが無いことが低い接触電気抵抗維持には重要であることを示している。
【０００９】
また、特許文献３に記載されているように、銅、銅合金などの導電性金属基板を連続プレス加工により所定の端子金具の形状に成形した後、接点を形成する箇所に導電性を有する金粒子を含む金インキをインクジェット法などで高速で塗布し、塗布した金インキにパルスレーザ光を照射し、金めっき層を有する接点をプレス加工と連続したラインで形成する端子金具の製造方法の技術も開示されている。これは、プレス加工した銅、銅合金からなる金属端子金具を、電気ニッケル下地めっき処理を行うことなく、プレス加工に連続して金インク塗布とパルスレーザ光照射工程を導入し、銅、銅合金上に直接に金めっき膜を形成する端子金具の製造方法である。
【００１０】
この特許文献３では、銅の融点は１０８３℃、金の融点は１０６４℃とほぼ同じなので、金めっき層を銅表面に容易に定着させることができると記載されている。また銅板の表面に錫めっきが施されている場合、錫の融点は２３２℃と低いために、金粒子は溶融せずにめっき層が溶融するので金めっき層は、ろう付けのように錫めっき層の表面に定着されるとも記載されている。しかし特許文献３の方法は、瞬間的にエネルギー密度の高いパルスレーザ光を用いて下地金属の融点まで温度を上昇させて金膜を形成する方法であるが、銅の表面を融点まで上げた場合、金は瞬時に銅の中に固溶するので金膜は形成されず、金と銅の合金膜となる。
【００１１】
また銅の融点まで表面温度を上げた場合には、局所的な銅の結晶組織の粗大化と機械的強度の低下（軟化）が起こる。下地が錫めっきの場合も同様であり、溶融した錫の中に金が瞬時に固溶して金と錫の合金被膜が形成される。また銅下地の場合には、銅‐金の二元系平衡状態図に見られるように、Ｃｕ３Ａｕのような金属間化合物が形成される問題もある。金属間化合物は、物性的に脆弱なので金属間化合物層から金膜が剥離する問題もある。また金膜が合金化した場合には、接続電気抵抗は上昇し、電気的な導通性能に優れたコネクタが得られない。
【００１２】
以上説明したように、従来技術としての特許文献１、２、３には多くの問題がある。発明者等はこれらの問題を解決できるコネクタ用の貴金属めっき端子の製造方法を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第５７９５７４０号公報
【特許文献２】特許第５２４６５０３号公報
【特許文献３】特開２００８−２１０６５０号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】内田裕康（日本航空電子工業株式会社）、「めっきピンホールによる故障事例と封孔技術」、実務表面技術、一般社団法人表面技術協会、１９８３年９月１日、第３０巻、第９号、ｐ．３７１‐３７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記した特許文献１及び２においては、銅合金母材に下地ニッケルめっきを必要とし、その下地ニッケルめっき膜の形成に湿式の電気ニッケルめっきや化学ニッケルめっき法を用いる。湿式めっき法は、脱脂、酸洗、活性化前処理用薬品の他、電気金めっき液に必要な高価な調合薬品が必要で、まためっき後の洗浄や高純度水による仕上げ洗浄などに、高価な洗浄用高純度処理水が必要である。まためっき廃液や洗浄排水の処理設備などの湿式めっき特有の環境対応設備が必要である。さらにめっき工程が長く複雑であり、めっき装置そのものが非常に高価となる問題も抱えている。また特に部分めっきでは、特殊構造で精密加工された高価なめっきマスキング治具が必要で、さらにめっきコストが上昇する問題もある。
【００１６】
また特許文献３の方法では、湿式めっきと比較して、化学薬品を使用せず工程も簡略化できるので、環境汚染の問題も回避でき、またコスト低減が可能であるが、瞬間的に高エネルギーのパルスレーザ光を用いるので、下地金属の融点まで温度が上昇し、母材である銅合金中に金が溶解し、接点部への金膜が得られない。
【００１７】
本発明は、銅または銅合金製のコネクタ端子の接点に、湿式電気ニッケルめっきなどによる下地膜を形成することなく、貴金属ナノ粒子ペースト部分塗布膜のレーザ焼結法によって、直接に銀めっきや金めっきを施すことを目的とする。コネクタ端子の銅合金には、メス端子及びオス端子の接触を確実にするために、機械的強度向上を目的として、ニッケル、リン、マグネシウム、シリコン、チタンなどを添加した銅合金が用いられるが、本発明の範囲は、銅合金の添加剤の種類並びに銅合金の種類に限定されるものではない。なお本発明で記述する貴金属ナノ粒子ペーストとは、貴金属ナノ粒子インクとよばれるものと同義語である。銀ナノ粒子の場合は、それを用いたインクを銀ナノ粒子ペースト、金ナノ粒子の場合は、それを用いたインクを金ナノ粒子ペーストと記述する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
以下に課題を解決するための最良の実施形態と手段を説明する。
【００１９】
上記の課題を解決するために、本発明である貴金属めっき端子は、相手端子と接触するように銅合金母材の先端が加工される端子部と、前記端子部から連設されており母材の根元で電線を圧着するために錫めっきが施された加締め部とを有するコネクタ用貴金属端子であって、前記端子部は、前記相手端子との接点にのみ、前記母材の上に下地めっきを施すことなく直接に耐摩耗性のある、銀めっきや金めっきを施す方法を提供する。
【００２０】
前記金めっきは、前記銅合金母材が前記銀めっき膜や金めっき膜に固溶しない温度条件で、粒径をナノサイズにした銀や金のナノ粒子ペーストを前記端子部の接点に塗布し、ＣＷレーザ（連続発振定常波レーザ）をペースト塗布膜上に照射して、銀や金のナノ粒子を焼成することによって、銀や金のレーザ焼結膜を銅合金母材直上に形成することを特徴としている。発明者等は、銀や金のナノ粒子ペーストをＣＷレーザによって形成されたナノ粒子焼結膜は、湿式の電気金めっき膜と比較してピンホールが非常に少なく、銅合金直上にレーザ焼結膜を形成しても、銀や金と銅の電気化学的な腐食（電食）による腐食障害が生じないことを見出した。
【００２１】
銀の標準電極電位は＋０．８Ｖ／ＮＨＥであり、銅の標準電極電位＋０．３Ｖ／ＮＨＥとの間には、０．５Ｖの電位差が発生する。このため銀めっき膜にピンホールがあると、銅が負極、銀が正極となって銅の腐食が促進される。また金と銅も標準電極電位が異なり（銅；＋０．３Ｖ／ＮＨＥ、金；＋１．５Ｖ／ＮＨＥ）、直接接触すると１．２Ｖの電位差が発生する。即ち金が正極、銅が負極となって、銀同様にガルバノ電池が構成されて銅の電気化学的な腐食（電食）が発生する。このため、電気銀めっき膜や金めっき膜では、ピンホールを通して、銅合金の腐食が加速される。この対策としては、湿式の銀めっきでは、通常３〜１０μｍの厚いめっきを銅合金上に施して、ピンホールを少なくすることで銅の腐食を防止している。一方金めっきでは、金が高価であることから、３μｍ程度の厚さの湿式の電気ニッケルめっき下地膜を銅合金上に形成して銅合金表面を覆い、金めっきの厚さを０．３μｍと薄くする対策がなされている。
【００２２】
電気ニッケルめっきを金めっきの下地めっきとした場合には、ニッケルの標準電極電位は、−０．２５Ｖ／ＳＨＥであり、金の標準電極電位１．５Ｖ／ＳＨＥであるので、そのままでは１．７５Ｖの高い電位差が生ずるが、ステンレスの合金元素であるニッケルは、容易に不働態化して腐食を停止させる機能を持っている。このために金めっきの下地として、通常３μｍ程度の電気ニッケルめっき膜や化学めっき膜が銅合金上に形成される。
【００２３】
本発明による方法では、ＣＷレーザによる金のナノ粒子焼結膜がピンホールを有しないために、基本的に金と銅の電気化学的な腐食が発生しないので、湿式の下地電気ニッケルめっきを必要としない。また銀ナノ粒子のＣＷレーザ焼結膜の場合も、湿式の電気銀めっき膜と比較してピンホールが少ないために、厚さ１μｍ程度でも銅合金母材が腐食することが無い。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、自動車などの電子部品の電子回路を電気的に接続するためのコネクタ用銀めっき端子において、湿式の電気銀めっきと比較して、銀めっき膜厚を薄くすることができる。また湿式の電気めっきと比較して、脱脂、酸洗、活性化前処理、ストライクめっき、銀めっき、水洗、高純度水洗浄などの工程を必要とせず、環境汚染を低減できる。またプロセスが極めて単純なので、装置コストを１／３程度に低減できるほか、省エネ対策にもなり地球環境保全に貢献できるほかコネクタのコスト低減が可能となる。
【００２５】
また金めっき端子の場合にも、湿式の電気めっき法による下地ニッケルめっき膜を施すことなく、銅合金を母材とする金属端子の接点部に直接金めっきを施すことができる。このため、湿式めっきと比較して、化学薬品を使用せず工程も簡略化できるので、環境汚染の問題を回避でき、またコネクタのコスト低減が可能である。
【００２６】
さらに、前記特許文献２について記述したように、電線を圧着する錫めっきされた圧着端子側では、ニッケルめっきは無い方が、接触電気抵抗を低く維持するためには有利である。このことから本発明は、ニッケル下地めっきを必要としない、金焼結膜形成法を提供できるため、低コスト化や環境保全対応のみでなく、信頼性上も優れる効果がある。
【００２７】
また、本発明は工程が短く、金属母材のプレス工程にインライン化することができるので、プレスから貴金属被膜形成まで一貫した生産ラインの構築が可能で、無人化、ＩｏＴ化が達成できるなど、一層のコスト低減を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明である貴金属めっき端子を備えたコネクタオス端子とメス端子とが接触している状態の一部を断面で示した図である。
【図２】本発明である貴金属めっき端子を備えたコネクタメス端子の断面を示す図である。
【図３】本発明である貴金属めっき端子の製造方法により貴金属めっきを施した状態の母材を示す図である。
【図４】金ナノ粒子塗布膜の透過スペクトルを示した図である。
【図５】銀ナノ粒子塗布膜の透過スペクトルを示した図である。
【図６】銀ナノ粒子塗布膜の乾燥条件により透過スペクトルを示した図である。
【図７】銀ナノ粒子レーザ焼結膜のＴＥＭ像を示した図である。
【図８】銅合金と銀ナノ粒子レーザ焼結膜間のＸＰＳによる元素分布を示す図である。
【図９】本発明の工程を示す図である。
【図１０】本発明のプレス加工金属端子の展開された構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。以下に本発明の最良の実施形態を説明する。
【００３０】
本発明である貴金属めっき端子を備えたコネクタの構造について説明する。図１に、貴金属めっき端子を備えたコネクタのオス端子とメス端子とが接触している状態の一部を断面で示す。図２には、貴金属めっき端子を備えたコネクタのメス端子の断面を示す。
【００３１】
図２に示すように、コネクタ１００は、オス端子２００とメス端子３００の先端同士を接触させることで電気的に接続するための器具又は部品である。コネクタ１００の根元には、銅（Ｃｕ）やその合金などの導電体を線状に引き伸ばした電線を、絶縁体やシースなどで被覆したケーブル４００が接続される。コネクタ１００は、母材となる金属を加工した接続端子が、樹脂などで形成されたハウジングに収められ、オス端子２００とメス端子３００を嵌合させたときに、容易に外れないように係止される。なお、複数の電線を束状にしたハーネスにしても良い。
【００３２】
コネクタ１００の接続端子の母材は、銅やその合金又はステンレス鋼などの金属であり、接続端子が使用環境下における酸化被膜の成長や、接続端子の着脱により、摩耗や腐食が進行するので、接続部の接触電気抵抗が上昇し、コネクタとしての性能劣化を伴う。この性能劣化を防止するために、接続端子の表面に耐食性と耐摩耗性に優れた金属被膜を電気めっきや化学めっきにより施す。
【００３３】
コネクタ用金属端子の接点に使用されるめっき金属としては、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などがある。錫は、導電性があり、酸化膜を容易に形成するが、接続端子の着脱により酸化膜が容易に破壊されて導通性能を回復する性質があるので、安価な金属でもあるために用いられている。銀は比較的コストが高く、高電圧条件下でのエレクトロマイグレーション短絡（銀原子の移行による電気的な短絡）などの問題もあるが、低電圧環境下では安定した低い接続抵抗が得られる。金は、非常にコストが高いが、最も導電性に優れ、耐食性が高いために高信頼性金属端子に最も多く使用されている。
【００３４】
図２では、主にメス端子３００を例に説明するが、オス端子２００についても同様である。図２に示すように、メス端子３００は、オス端子２００と接触するように母材の先端側がプレス加工された端子部３１０と、端子部３１０から連設されており母材の根元側で電線を圧着等するための加締め部３４０とを有する。母材は、図３に示すように、展開状態で金属プレス金型を用いて金属プレス加工によって打ち抜かれ、その後同じく曲げ金型を用いた金属プレス加工によって所定の形状に折曲げ等がなされる。
【００３５】
端子部３１０は、金属プレス加工によって箱状に加工され、内部にオス端子２００のピン状に成形された突片２１０を挿入できるように、中空なバネ隙間３２０が形成される。挿入される側から母材をバネ隙間３２０に折り込むようにして、上下から弾力性によってオス端子２００の突片２１０を挟持可能にし、突片２１０と当接する部分に接点部３３０及び接点部３３０ａを形成する。
【００３６】
端子部３１０のバネ隙間３２０に突片２１０を嵌合させるときに、突片２１０と接点部３３０、３３０ａとが摺動し、また、嵌合させた後も振動等により微摺動することもあり、さらに、突片２１０を着脱可能にしているために僅かな隙間も存在することから、接点部３３０、３３０ａには、腐食を防止し通電性を確保するために、耐摩耗性のある金めっき又は銀めっきを施す。端子部３１０の全体を銀や金などの貴金属でめっきするとコストアップに繋がることから、接点部３３０、３３０ａにのみ部分めっきを施す。
【００３７】
メス端子３００は、リン青銅などの長尺の銅合金条を用い、金属プレス金型を用いたプレス加工により図３のような展開状態に連続して打ち抜かれ、リールに巻き取られる。その後プレス加工条に付着したプレスオイルを除去するために、炭化水素系溶剤などを用いて、連続的に巻き取りながら洗浄する。湿式の電気めっきや化学めっきでは、その後、脱脂、酸洗、活性化前処理、ニッケル下地めっき、ストライクめっき、本めっき、後洗浄、乾燥の長い工程が連結され順次行われるが、本発明ではこのような前処理工程を必要とせず、例えば銀ナノ粒子ペースト、金ナノ粒子ペーストなどの貴金属ナノ粒子ペーストを、直接にリン青銅などのプレス加工された銅合金条の直上に塗布する。接点部への塗布形状は、図２のオス端子２１０が接触する接点部３３０、３４０に部分的に形成するが、通常塗布形状は□１．０〜１．５ｍｍ程度である。
【００３８】
銀ナノ粒子ペースト及び金ナノ粒子ペーストには、例えばハリマ化成株式会社製の銀ナノ粒子ペースト（ＮＰＳ‐Ｊ）または、金ナノ粒子ペースト（ＮＰＧ‐Ｊ）を用いることができる。ＮＰＳ‐Ｊは、平均粒子径５ナノメートルの銀ナノ粒子を４７〜６２ｍａｓｓ％含有し、テトラデカン有機溶剤を溶媒とした濃紺色の銀ナノ粒子ペーストである。加熱炉で焼結する場合の焼結条件は、大気中２１０〜２２０℃で６０ｍｉｎであるが、金ナノ粒子ペーストと同様に、レーザ焼結では、瞬間的な昇温効果とレーザ光による光化学反応によって、ペースト中の有機溶剤や分散剤が瞬間的に分解するため、１秒以下の短時間で焼結が可能である。なお分散剤とは、表面エネルギーの高い金属ナノ粒子の安定化を目的に、ナノ粒子表面に化学結合可能な官能基を持つ有機被膜形成剤であり、通常アミン系やチオール系の化合物が使用される。
【００３９】
また金ナノ粒子ペースト（ＮＰＧ‐Ｊ）は、平均粒子径３ナノメートルの金ナノ粒子を４６〜５２ｍａｓｓ％含有し、ナフテン系有機溶剤を溶媒とした暗褐色のペーストである。加熱炉で焼結する場合の焼結条件は、大気中２３０〜２５０℃で６０分であるが、レーザ焼結では、瞬間的な昇温効果とレーザ光による光化学反応によって、ペースト中の有機溶剤や分散剤が瞬間的に分解するため、１秒以下の短時間で焼結が可能である。
【００４０】
金属ナノ粒子ペースト塗布後には、ペースト中に含まれる溶剤を除去するために、大気中で例えば１００〜２００℃程度の温度で１分程度乾燥させる。乾燥後金属ナノ粒子塗布膜上に直接にＣＷ（定常波）レーザビームを照射する。ＣＷレーザには、図４、５に示すように、金や銀のナノ粒子ペーストに対する透過率の高い、波長９００〜１１００ナノメートル付近の近赤外半導体レーザ、または波長１０６４ナノメートルのＹＡＧレーザを用いるのが好ましい。図４は金ナノ粒子ペースト（ＮＰＧ‐Ｊ）を透明な石英基板に、スピンコーターによって、回転数１０００、２０００、３０００ｒｐｍの３条件で塗布した後、１００℃×１ｍｉｎ乾燥した金ナノ粒子塗布膜の光の反射吸収スペクトルを示す。塗布膜は波長７００ｎｍ付近から透過率が高くなるが、特に波長９８０ｎｍの半導体レーザ、および波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザにおいて凡そ５０％以上の透過率を示す。
【００４１】
また図５はハリマ化成製銀ナノ粒子ペースト（ＮＰＳ‐Ｊ、平均粒子径１２ｎｍ）を金ナノ粒子ペースト同様に透明石英基板にスピンコーターにより回転数３０００ｒｐｍの条件で塗布してから、１００℃×１ｍｉｎ乾燥した銀ナノ粒子塗布膜（塗布膜厚さ０．５μｍ）の光の透過スペクトルを示す。粒径１２ｎｍの銀ナノ粒子は、波長９８０ｎｍの半導体レーザ、および波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザにおいて凡そ４０％以上の透過率を示す。また粒径が１００ｎｍの銀粒子では光は透過せず、光の透過はナノ粒子の特徴であることが分かる。
【００４２】
また図６には、ハリマ化成株式会社製銀ナノ粒子ペースト（ＮＰＳ‐Ｊ、平均粒子径１２ｎｍ）の乾燥条件を変えた光の透過スペクトルを示す。図６は銀ナノ粒子ペーストを上記同様に、透明石英基板にスピンコーターにより回転数３０００ｒｐｍの条件で塗布し、その後６０℃×５ｍｉｎ、１００℃×１ｍｉｎ、１７０℃×２０ｍｉｎ、２３０℃×２０ｍｉｎの４条件で乾燥した時の透過スペクトルである。図に示すように、乾燥条件６０℃×５ｍｉｎ、１００℃×１ｍｉｎの条件で、波長９８０ｎｍの半導体レーザ、および波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザにおいて凡そ６０％以上の透過率を示す。図５の１００℃×１ｍｉｎと図６の１００℃×１ｍｉｎの同条件で透過率の数値が異なるのは、銀ナノ粒子ペーストの製造ロットや製造後の保管期間（４℃冷蔵庫保管）により異なることが分かっている。
【００４３】
以上のように、半導体レーザおよびＹＡＧレーザ光を銀や金のナノ粒子塗布膜に照射した場合、レーザ光は塗布膜を透過して下地の銅合金まで到達し、銅合金母材を直接加熱するので塗布膜の下部から温度が上昇し、金属ナノ粒子塗布膜の分散剤や残存溶媒の分解蒸散が最初に開始される。メカニズム的には、分散剤や残存溶媒の分散蒸散に続いて、金属ナノ粒子のバルク金属化、及び金属原子の銅合金母材への相互原子拡散がほぼ同時に生起し、金属原子拡散層が形成され、銅合金母材と金属ナノ粒子バルク化膜間の高い密着が達成される。またこの光化学、金属学的全反応は、ＣＷレーザ照射時間１秒以内の、極短時間で完了する。図７に、純度９９．３ｍａｓｓ％の銅板上に、銀ナノ粒子ペーストを塗布し、ホットプレート上で１００℃×１ｍｉｎ乾燥後、波長９８０ｎｍの半導体レーザ（定常波／ＣＷ）を出力５０Ｗ、走査速度４ｍｍ／ｓｅｃで照射した銀焼結膜のＴＥＭ像を示す。
【００４４】
パルスレーザとＣＷ（定常波連続発振）レーザの違いは、パルスレーザでは瞬間的なレーザ発振時間（パルス幅；通常ミリ秒）に高出力のレーザ光が照射されるので、母材の加熱の前に金属原子の結晶組織が瞬間的に分解破壊されて蒸発する機能を持っている。このため、主に金属加工製品への高速レーザマーカーに使用されている。このため、パルスレーザ光で金属ナノ粒子ペースト塗布膜を照射した場合、金属ナノ粒子が焼結前に飛散する現象がある。
【００４５】
ＣＷレーザで焼結した銀ナノ粒子焼結膜は、図７に示すように、厚さ約０．２μｍの銀膜が銅直上に均一に形成され、レーザ焼結銀膜には、ピンホールなどの膜欠陥が見られない。また図８にＴＥＭ観察部の銅とレーザ焼結銀膜界面の表面スパッタリングによる深さ方向の元素分布を示す。銀と銅の分布曲線から、銀焼結膜と母材銅間において、レーザパワーによる銅原子と銀原子の相互固相拡散が起こり、これにより密着が確保されていることが分かる。
【００４６】
以上述べた本発明の実施形態は、コネクタ端子用のみならず、自動車のエアバッグシステムにおける誤動作防止のためのショート端子や、ＰＣＢ（プリント基板）用端子などにも適用できる。
【実施例１】
【００４７】
実施例１では、金属端子の母材として、ＤＯＷＡメタルテック株式会社のコネクタ端子用ＮＢ１０９（１．０Ｎｉ‐０．９Ｓｎ‐０．０５Ｐ／Ｃｕ）銅合金条（厚さ０．１〜０．２５ｍｍ、幅２０〜５０ｍｍ、長さ３００〜５００ｍのリール巻条）を用い、プレス加工から銀ナノ粒子ペーストのレーザ焼結銀膜形成プロセスについて詳述する。
【００４８】
図９は、本発明による銀ナノ粒子レーザ焼結膜を有する貴金属めっき端子（以下「レーザ焼結銀膜を有する貴金属めっき端子」と記述する）の製造方法の工程を示すフローチャートである。また図１０は本発明により母材のプレス抜き加工後、レーザ焼結銀膜を形成した状態のプレス抜き加工条の（ａ）表面及び（ｂ）裏面を示す図である。図１０において、プレス抜き加工の詳細寸法は省略している。
【００４９】
図９に示すように、レーザ焼結銀膜を有する貴金属めっき端子の製造方法１００ａは、コネクタ１００の接続端子の母材（ＮＢ１０９）を一次プレス加工する工程Ｓ１１０、加締め部３４０に錫めっきする工程Ｓ１２０、端子部３１０にレーザ焼結銀膜を形成する工程Ｓ１３０、及び母材を二次プレス加工する工程Ｓ１４０等がある。なお、レーザ焼結銀膜を形成する工程Ｓ１３０においては、銀ナノ粒子ペーストを塗布する工程Ｓ１３０ａ（乾燥工程は省略している）とレーザ焼結する工程Ｓ１３０ｂがある。
【００５０】
一次プレス加工工程Ｓ１１０では、図１０に示すように、母材である銅板や銅合金板をプレス抜き加工し、先端側に端子部３１０、根元側に加締め部３４０を形成する。なお、先端側は相手端子と接合させる側であり、根元側はケーブルと接続される側である。この例では、メス端子３００であり、端子部３１０の（ａ）表面には接点部３５０、（ｂ）裏面には接点部３３０が形成される。
【００５１】
錫めっき工程Ｓ１２０では、図９の加締め部３４０の全体（母材の下半分）に湿式の電気めっき等の方法により安価な部分錫めっきを施す。部分錫めっきでは、端子部３１０の全体（母材の上半分）をマスキングするか、下半分をめっき液に浸漬する液面制御によって可能である。
【００５２】
図１０のレーザ焼結銀膜を形成する工程Ｓ１３０では、端子部３１０表面の接点部３５０及び裏面の接点部３３０にのみレーザ焼結銀膜を形成する。銀ナノ粒子ペーストの塗布工程Ｓ１３０ａでは、ペーストを端子部３１０に塗布する。銀ナノ粒子ペーストの塗布にはハリマ化成株式会社製銀ナノ粒子ペーストＮＰＳ‐Ｊを使用し、ノズルと非印刷物との距離２〜１０ｍｍ、最小吐出量２ｎｌ、最大動作周波数１５０Ｈｚの、非接触ジェットディスペンサを用いることができる。このディスペンサを用いることで、接点部３５０、３３０に、矩形や円形の塗布パターンを塗布時間１０〜１００ｍｓで形成することができる。
【００５３】
通常接点部のレーザ焼結銀膜の形成範囲は□１０ｍｍを超えることは無く、非接触高速ジェットディスペンサを用いることで、ショット数３００ｓｐｍ（ショット／分＝５ショット／秒）程度の高速プレス加工に連動させて、プレスインライン工程で塗布することができる。またレーザ焼結銀膜の厚さは、０．５〜１．０μｍが好ましい。０．５μｍ以下では、接点部の摩耗により母材銅合金が露出する場合があり、また１．０μｍ以上では、塗布量が多いためにレーザ焼結銀膜の密着性が低下するためである。ハリマ化成株式会社製銀ナノ粒子ペーストＮＰＳ‐Ｊのレーザ焼結銀膜の膜厚は、塗布膜厚の１／６程度になる。例えば１．０μｍの厚さのレーザ焼結銀膜を得るには、ＮＰＳ‐Ｊを６．０μｍの厚さで塗布する。レーザ焼結銀膜の厚さは、０．５〜１．０μｍであっても、ピンホールが無いために、下地銅合金の腐食は起こらない。
【００５４】
銀ナノ粒子ペーストを塗布した後、乾燥炉を通してペースト中の溶剤を乾燥させる。乾燥条件は塗布膜厚さによるが、１００℃×１ｍｉｎ〜２３０℃×３０ｓｅｃ程度とするのが好ましい。これは１００℃以下では溶剤が多く残り、また２３０℃以上では分散剤の分解が起こるため、レーザ焼結前に一部がバルク金属化し、焼結膜にボイドが発生するためである。乾燥方法は、例えば赤外線乾燥炉を用いることができる。乾燥工程もプレス加工に連動したインラインで行うことができる。
【００５５】
乾燥処理後、波長９８０ｎｍのＣＷ半導体レーザ光を照射して、銀ナノ粒子塗布膜を焼結する。レーザビーム径は照射面積に応じてφ０．４〜１ｍｍ程度とし、光学レンズ焦点径やデフォーカスなどにより調節する。波長１０６４ｎｍのＣＷＹＡＧレーザでも良いが、空冷の小型半導体レーザはプレス加工との一体化に優れる。レーザ照射条件は例えば、レーザ焼結銀膜厚さ０．５μｍを得る場合、ビーム出力５０Ｗにおける照射時間を７５ｍｓ、またはビーム出力１００Ｗにおける照射時間を４０ｍｓ程度に選定する。１接点当たりのレーザ照射時間が短いので、前工程のプレス及び銀ナノ粒子ペースト塗布工程と連動させることができる。レーザ照射雰囲気は大気中でも良いが、塗布膜厚が厚く、銅合金母材が高温となり、酸化変色する場合にはアルゴン雰囲気中で行う。
【００５６】
図９の二次プレス加工工程Ｓ１４０では、母材をプレス加工端子１００’ごとに切り分け、折り曲げる等して、図１のコネクタ１００の接続端子の形状に加工する。端子部３１０においては、内部で接点部３５０と接点部３３０が対向するように図２のバネ隙間３２０を形成し、加締め部３４０にはケーブルを圧着等により取り付ける。
【実施例２】
【００５７】
実施例１において、ハリマ化成株式会社製銀ナノ粒子ペースト（ＮＰＳ‐Ｊ）に替えて、同社製の金ナノ粒子ペースト（ＮＰＧ‐Ｊ）を用いる。金ナノ粒子ペーストの塗布には、実施例１同様の非接触ジェットディスペンサを用いることができる。また乾燥には実施例１同様、赤外線乾燥炉を用いることができるが、乾燥条件は１００℃×１ｍｉｎ〜２３０℃×３０ｓｅｃ程度とするのが好ましい。ＮＰＧ‐Ｊのレーザ焼結膜厚はペースト塗布膜厚の１／１０程度となるので、例えば０．３μｍのレーザ焼結金膜を得る場合、３μｍの厚さで塗布する。
【００５８】
ＣＷ半導体レーザ光の照射は、ビーム径をφ０．４〜１ｍｍ程度に金ナノ粒子ペースト塗布膜形成範囲に応じて実施例１同様に選定する。またレーザ出力は、金ナノ粒子塗布膜の厚さに応じ、２０〜５０Ｗの範囲に選定する。レーザ照射時間は０．３μｍの厚さのレーザ焼結金膜を得る場合、１００ｍｓ程度である。
【００５９】
レーザ焼結金膜形成コネクタ用金属端子を生産する場合も、レーザ焼結銀膜形成コネクタ用金属端子同様に、レーザ照射時間が短いのでプレス加工に連動したプレス加工インライン方式とすることができる。レーザ照射雰囲気は大気中でも良いが、塗布膜厚が厚く、銅合金母材が高温となり、酸化変色する場合には、実施例１同様アルゴン雰囲気中で行う。
【実施例３】
【００６０】
実施例１において、コネクタ用金属端子として多く使用される代表的な銅合金である、リン青銅を用いる。リン青銅においても実施例１同様の条件でレーザ焼結銀膜を有する貴金属めっき端子を製造することができる。
【実施例４】
【００６１】
実施例２において、コネクタ用金属端子として多く使用される代表的な銅合金である、リン青銅を用いる。リン青銅においても実施例２同様の条件でレーザ焼結金膜を有する貴金属めっき端子を製造することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００：コネクタ
１００ａ：製造方法
２００：オス端子
２１０：突片
３００：メス端子
３１０：端子部
３２０：バネ隙間
３３０：接点部
３３０ａ：切断部
３４０：接点部
３４０ａ：切断部
３５０：接点部
３５０ａ：切断部
３６０：凹み
３７０：加締め部
３８０：接点部
３８０ａ：切断部
４００：ケーブル
１００’：プレス加工端子
【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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【図９】
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【図１０】
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