(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に電気的接触を形成可能な第一の接点と第二の接点とよりなる電気接点において、
前記第一の接点は、前記第二の接点と接触する最表面に露出させて、銀−スズ合金層を有し、
前記第二の接点は、前記第一の接点と接触する最表面に露出させて、銀層を有し、
前記第一の接点の銀−スズ合金層の表面粗さは、前記第二の接点の前記銀層の表面粗さよりも大きいことを特徴とする電気接点。
【請求項２】
前記第一の接点の銀−スズ合金層の表面粗さＲａは、０．５μｍ以上、２．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電気接点。
【請求項３】
前記第一の接点は、前記銀−スズ合金層の直下に、銀層を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の電気接点。
【請求項４】
前記第一の接点の銀−スズ合金層の硬度は、１５０Ｈｖ以上であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の電気接点。
【請求項５】
前記第二の接点の銀層の硬度は、５０Ｈｖ以上、８０Ｈｖ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気接点。
【請求項６】
前記第一の接点および前記第二の接点の少なくとも一方において、母材と最表面に露出した層の間に、ニッケルまたはニッケル合金よりなる下地金属層を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電気接点。
【請求項７】
前記第一の接点および第二の接点を構成する母材が、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかよりなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電気接点。
【請求項８】
前記第一の接点は、膨出した形状を有する膨出状接点であり、
前記第二の接点は、板形状を有し、前記膨出状接点の頂部と電気的に接触する板状接点であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電気接点。
【請求項９】
前記第一の接点と前記第二の接点の間の動摩擦係数が、０．４以上であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の電気接点。
【請求項１０】
前記第一の接点と前記第二の接点の間の動摩擦係数が、１．０以上であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の電気接点。
【請求項１１】
前記第一の接点の銀−スズ合金層は、Ａｇ３Ｓｎの組成を有する相を主相としていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の電気接点。
【請求項１２】
接点部において相互に電気的に接触する一対のコネクタ端子よりなり、
前記接点部は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気接点を有することを特徴とするコネクタ端子対。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気接点およびコネクタ端子対に関し、さらに詳しくは、相互に電気的に接触する接点部の表面に銀を主成分とした被覆層を有する電気接点、およびそのような電気接点を有するコネクタ端子対に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車において、大電流用のコネクタ端子として、銀めっき端子が用いられる場合がある。銀めっき端子は、耐熱性や耐食性、電気伝導性に優れる一方、銀が軟らかく凝着を起こしやすい性質を有することに起因し、摺動時に、表面の摩耗を起こしやすい。摩耗によって銀めっき層の一部が除去され、母材や下地めっき層等、下層の金属が露出することになれば、端子接点部における接続信頼性の低下につながる。
【０００３】
銀めっき端子において、摺動時の摩耗を抑制するための方策の１つとして、銀めっき層の表面に、有機皮膜が設けられる場合がある。例えば、特許文献１において、銀等の貴金属よりなる電気接点材料の表面に、特定の有機化合物からなる有機皮膜を２層設けることで、表面の動摩擦係数を低減し、摩耗を抑制することが図られている。
【０００４】
また、銀層の下層に、銀合金層を設けた場合にも、銀が有する高い耐熱性や耐食性、電気伝導性を利用しながら、その銀合金層の組成や組織構造の効果によって、銀層の表面における摩耗の抑制を図ることができる。例えば、本出願人らの出願による特許文献２に示されるように、硬い銀−スズ合金層の表面が軟らかい銀被覆層によって被覆された積層構造を、コネクタ端子の電気接点に形成することにより、電気接点における摩擦係数を低減することができる。摩擦係数の低減により、銀の摩耗を抑制することができる。
【０００５】
さらに、同じく本出願人らの出願による特許文献３においては、特許文献２のような銀−スズ合金層と銀被覆層よりなる積層構造を有するエンボス状接点を、直下に銀−スズ合金層を有さない銀層に被覆された板状接点と組み合わせた電気接点として用いることを開示している。このような組み合わせを採用することで、摩擦係数が低く、かつ摩耗を受けた際の表面の接触抵抗を低く抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７０４１６号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３１２２８号公報
【特許文献３】国際公開第２０１５／０８３５４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１〜３に示されるように、銀あるいは銀合金よりなる被覆層の表面の（動）摩擦係数を低減することは、端子挿抜時等の摺動に伴う被覆層の摩耗を抑制する有効な手段となる。しかし、表面の摩擦係数を低くすると、別の問題が生じる。つまり、端子対を嵌合させた状態において、端子接点部が相互に対して動きやすくなり、振動等のわずかな力の影響により、細かい摺動が発生しやすくなる。すると端子対において、接続信頼性が損なわれる可能性がある。また、低い摩擦係数を有することにより、端子接点部が本来的に摩耗を受けにくい特性を有するとしても、細かい摺動が繰り返されることで、摩耗の進行につながる可能性がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、相互に電気的に接触する接点部の表面に銀を主成分とした被覆層を有する電気接点において、高い摩擦係数と摩耗の抑制を両立することができる電気接点、およびそのようなコネクタ端子対を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかる電気接点は、相互に電気的接触を形成可能な第一の接点と第二の接点とよりなる電気接点において、前記第一の接点は、前記第二の接点と接触する最表面に露出させて、銀−スズ合金層を有し、前記第二の接点は、前記第一の接点と接触する最表面に露出させて、銀層を有するものである。
【００１０】
ここで、前記第一の接点の銀−スズ合金層の表面粗さは、前記銀層の表面粗さよりも大きいとよい。また、前記第一の接点の銀−スズ合金層の表面粗さＲａは、０．５μｍ以上、２．０μｍ以下であるとよい。
【００１１】
前記第一の接点は、前記銀−スズ合金層の直下に、銀層を有するとよい。
【００１２】
前記第一の接点の銀−スズ合金層の硬度は、１５０Ｈｖ以上であるとよい。前記第二の接点の銀層の硬度は、５０Ｈｖ以上、８０Ｈｖ以下であるとよい。
【００１３】
前記第一の接点および前記第二の接点の少なくとも一方において、母材と最表面に露出した層の間に、ニッケルまたはニッケル合金よりなる下地金属層を有するとよい。
【００１４】
前記第一の接点および第二の接点を構成する母材が、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかよりなるとよい。
【００１５】
前記第一の接点は、膨出した形状を有する膨出状接点であり、前記第二の接点は、板形状を有し、前記膨出状接点の頂部と電気的に接触する板状接点であるとよい。
【００１６】
本発明にかかるコネクタ端子対は、接点部において相互に電気的に接触する一対のコネクタ端子よりなり、前記接点部は、上記のような電気接点を有するものである。
【発明の効果】
【００１７】
上記発明にかかる電気接点においては、第一の接点の最表面に、硬度が高く粗い表面構造をとりやすい銀−スズ合金層が露出され、第二の接点の最表面に、硬度が低く、平滑な表面構造をとりやすい銀層が露出されている。その結果、両者の間の電気接点において、摩耗が起こりにくくなっているとともに、摩擦係数が大きくなっており、振動等の影響により意図しない摺動が発生するのが抑えられる。また、第一の接点の最表面に銀層が配置されていないことにより、上記特許文献３のように両接点の最表面に銀層が形成されている場合と比較して、銀の使用量を減らし、金属被覆層に要するコストを抑えることができる。
【００１８】
ここで、第一の接点の銀−スズ合金層の表面粗さが、銀層の表面粗さよりも大きい場合には、銀−スズ合金の表面の粗さによって、電気接点において、高い摩擦係数を効果的に得ることができる。
【００１９】
第一の接点の銀−スズ合金層の表面粗さＲａが、０．５μｍ以上、２．０μｍ以下である場合には、電気接点において、高い摩擦係数を得やすくなる。一方で、過度な表面粗さによって電気接点の接続信頼性が低下する事態も回避される。
【００２０】
第一の接点が、銀−スズ合金層の直下に、銀層を有する場合には、母材表面や下地金属層と銀−スズ合金層の密着性を高めることができる。
【００２１】
第一の接点の銀−スズ合金層の硬度が、１５０Ｈｖ以上である場合には、その高硬度により、銀−スズ合金層の摩耗を効果的に抑制することができる。
【００２２】
第二の接点の銀層の硬度が、５０Ｈｖ以上、８０Ｈｖ以下である場合には、電気接点における摩擦係数を効果的に高めることができる。また、第一の接点の銀−スズ合金層および第二の接点の銀層の双方の摩耗を抑制しやすくなる。
【００２３】
第一の接点および第二の接点の少なくとも一方において、母材と最表面に露出した層の間に、ニッケルまたはニッケル合金よりなる下地金属層を有する場合には、電気接点が加熱環境下に置かれても、銅等、母材を構成する原子が、最表面の層に拡散されるのを防止することができる。
【００２４】
第一の接点および第二の接点を構成する母材が、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかよりなる場合には、一般的に端子母材として使用されるこれらの金属よりなるコネクタ端子の電気接点に、摩耗の抑制と高摩擦係数という特性を付与することができる。
【００２５】
第一の接点が、膨出した形状を有する膨出状接点であり、第二の接点が、板形状を有し、膨出状接点の頂部と電気的に接触する板状接点である場合には、膨出状接点が頂部の小面積の領域で常に板状接点に接触するため板状接点よりも摩耗が問題となりやすい膨出状接点において、高摩擦係数を確保しながら、摩耗を効果的に抑制することができる。
【００２６】
上記発明にかかるコネクタ端子対は、一方の接点の最表面に銀−スズ合金層が露出され、他方の接点に銀層が露出された電気接点を有してなっている。これにより、接点部において、摩耗が抑制されるとともに、高い摩擦係数が得られ、意図しない摺動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電気接点を構成する２種の金属層構造を模式的に示す断面図であり、（ａ）は第一の接点における銀−スズ合金層が露出した構造、（ｂ）は第二の接点における銀層が露出した構造を示している。
【図２】本発明の一実施形態にかかるコネクタ端子対を模式的に示す断面図である。
【図３】３次元レーザー顕微鏡による表面写真であり、（ａ）が銀−スズ合金層、（ｂ）が銀層を示している。
【図４】耐摩耗性評価において、摺動後のエンボス状接点の表面を観察した電子顕微鏡（ＳＥＭ）像であり、（ａ）が実施例１（板状接点：Ａｇ、エンボス状接点：Ａｇ−Ｓｎ合金）、（ｂ）が比較例１（板状接点：Ａｇ、エンボス状接点：Ａｇ）の結果を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
［電気接点］
本発明の一実施形態にかかる電気接点は、第一の接点１０と第二の接点２０の対よりなっている。第一の接点１０と第二の接点２０は、それぞれの表面において、相互に電気的に接触することができる。
【００３０】
第一の接点１０および第二の接点２０は、どのような形状を有していてもよいが、一例として、第一の接点１０は、エンボス状等、膨出形状を有する膨出状接点として構成することができる。そして、第二の接点２０は、平板状等、板状接点として構成することができる。この場合に、膨出状接点として構成された第一の接点１０は、その膨出形状の頂部において、第二の接点２０の表面と電気的に接触する。このような接点の組み合わせは、後に図２に基づいて説明するようなオス−メス型の嵌合端子においてしばしば用いられる。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、第一の接点１０の最表面には、銀−スズ合金層１２が露出されている。そして、図１（ｂ）に示すように、第二の接点２０の最表面には、銀層２２が露出されている。第一の接点１０と第二の接点２０は、それぞれの銀−スズ合金層１２と銀層２２の表面で、相互に接触する。
【００３２】
銀−スズ合金層１２が露出した第一の接点１０と銀層２２が露出した第二の接点２０の接触部においては、両接点に銀−スズ合金層が露出している場合や、両接点に銀層が露出している場合と異なって、高い耐摩耗性と高い摩擦係数を両立することができる。以下、第一の接点１０および第二の接点２０の構成の詳細について、順に説明する。
【００３３】
（第一の接点の構成）
図１（ａ）に示すように、第一の接点１０においては、母材１１の表面を被覆して、銀−スズ合金層１２が形成されている。銀−スズ合金層１２は、第一の接点１０の最表面に露出しており、第一の接点１０は、銀−スズ合金層１２の表面において、第二の接点２０と接触する。
【００３４】
銀−スズ合金層１２は、銀−スズ合金を主成分としてなり、より詳細には、Ａｇ３Ｓｎの組成を有する相を主相としている。後述するように、この銀−スズ合金層１２は、銀原料層とスズ原料層を積層した銀／スズ積層構造の加熱による合金化反応で形成しうる。この製造方法に由来して、銀−スズ合金層１２の直下、つまり銀−スズ合金層１２と接触する母材１１側の位置に、純銀または銀−スズ合金層１２におけるよりも銀の割合の高い銀合金を主成分としてなる残存銀層１３が形成されていてもよい。残存銀層１３が存在することで、下層の母材１１や下地金属層１４と銀−スズ合金層１２との密着性が高められる。
【００３５】
母材１１は、第一の接点１０の基材となるものであり、どのような金属材料よりなってもよい。自動車用コネクタ端子の基材として汎用される銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金よりなる場合が、好適な例として挙げられる。あるいは、鉄または鉄合金よりなってもよい。
【００３６】
母材１１と銀−スズ合金層１２（および残存銀層１３）の間には、母材１１と接触して、下地金属層１４が適宜形成されてもよい。下地金属層１４は、母材１１と銀−スズ合金層１２との間の密着性を高めたり、母材１１の構成元素の拡散を抑制したりというような種々の役割を果たしうる。下地金属層１４としては、ニッケル（またはニッケル合金）層や純銅層などを例示することができる。特に母材１１が銅または銅合金よりなる場合に、ニッケルまたはニッケル合金よりなる下地金属層１４が設けられていれば、母材１１から銀−スズ合金層１２への銅原子の拡散が、強固に防止されるからである。この場合に、ニッケルまたはニッケル合金よりなる下地金属層１４の厚さは、必要十分な銅原子拡散防止能力を付与するという意味で、０．５〜１．５μｍの範囲にあることが望ましい。また、ニッケルまたはニッケル合金よりなる下地金属層１４が形成され、さらに残存銀層１３が銀−スズ合金層１２との間に存在する場合には、下地金属層１４と残存銀層１３の間で、高い密着性が得られる。一方、母材１１が銅合金よりなる場合に、母材１１の表面に純銅よりなる下地金属層１４が形成されていると、母材１１と銀−スズ合金層１２（および残存銀層１３）との密着性が増す。
【００３７】
銀−スズ合金層１２は、非常に高い硬度を有する合金であり、その高硬度のために、第二の接点２０との間で摺動させた際に、摩耗による銀−スズ合金層１２の除去が起こりにくい。特に摩耗を高度に抑制する観点から、銀−スズ合金層１２の硬度は、ビッカース硬度で、１５０Ｈｖ、さらには２００Ｈｖ以上であることが好ましい。
【００３８】
第二の接点２０との間に、高い摩擦係数を実現する観点から、銀−スズ合金層１２は、銀層２２よりも表面粗さが大きいことが好ましい。金属層の表面粗さは、金属の結晶粒の大きさに依存し、結晶粒が大きいほど表面粗さが大きくなりやすいが、銀−スズ合金は、純銀よりも大きな結晶粒を作る傾向があり、銀−スズ合金層１２において、銀層２２よりも大きな表面粗さが得られやすい。例えば、十分に高い摩擦係数を得る観点から、銀−スズ合金層１２の表面粗さは、平均算術粗さＲａにして、０．５μｍ以上、さらには１．０μｍ以上であることが好ましい。ただし、表面粗さが大きすぎても、第二の接点２０の銀層２２との間に均一な電気的接触を形成しにくくなるため、Ｒａが２．０μｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
銀−スズ合金層１２の厚さは、１〜４５μｍの範囲にあることが好ましい。銀−スズ合金層１２が薄い場合には耐摩耗性に乏しくなり、接続信頼性が不十分となる可能性が懸念され、銀−スズ合金層１２が厚い場合には、端子加工時に銀−スズ合金層１２が割れ、下地層の露出に伴って接続信頼性の低下が起こることが懸念されるためである。なお、残存銀層１３が存在する場合には、残存銀層１３の厚さも含めて、上記の範囲の厚さとすればよい。
【００４０】
銀−スズ合金層１２は、特許文献２，３に開示されている銀−スズ合金層と銀被覆層の積層構造と類似の方法によって作成することができる。つまり、純銀層等、銀を主成分としてなる銀原料層と、純スズ層等、スズを主成分としてなるスズ原料層とを、それぞれ電解めっき法等を用いて交互に形成し、銀／スズ積層構造を作製すればよい。そして、その銀／スズ積層構造を加熱して、合金化を起こすことで、銀−スズ合金層１２を得ることができる。ただし、特許文献２，３においては、最表面に銀被覆層を形成する観点から、銀／スズ積層構造の積層順、積層数、銀原料層およびスズ原料層の厚さ等のパラメータを規定しているが、ここでは、最表面に銀−スズ合金層１２を露出させられるように、それらのパラメータを選択する必要がある。
【００４１】
例えば、加熱前の銀／スズ積層構造の最表面の層を、スズ原料層とすることで、合金化後の最表面に銀よりなる層を残さず、銀−スズ合金層１２を露出させやすくなる。あるいは、銀／スズ積層構造の最表面を銀原料層とする場合には、最表面の銀原料層を薄く、例えば直下のスズ原料層よりも薄く形成すればよい。また、銀−スズ合金層１２の直下に残存銀層１３を形成するためには、加熱前の銀／スズ積層構造の最下層を、銀原料層とすればよい。加熱を経て、最表面に銀−スズ合金層１２を露出させ、その直下に残存銀層１３を形成することができる銀／スズ積層構造のうち、層の数が最少のものとして、適宜下地金属層１４を形成した母材１１の表面に、銀原料層を形成し、次いでスズ原料層を形成した２層構造を挙げることができる。
【００４２】
スズ原料層と銀原料層よりなる銀／スズ積層構造を加熱して銀−スズ合金層１２を形成する際の加熱温度は、１８０℃から３００℃程度とすることが好ましい。そして、選択した加熱温度において合金化反応が十分に進行するように、加熱時間を適宜設定すればよい。
【００４３】
上記のように、銀−スズ合金層１２の表面粗さが、第二の接点２０の銀層２２との間の摩擦係数に影響しやすいが、銀−スズ合金層１２の表面粗さは、銀−スズ合金の結晶粒径に依存し、結晶粒径は、合金化時の温度や、銀とスズの存在量に依存する。合金化時の温度や、銀とスズの存在量によって、合金化速度が異なる事を利用して、合金の結晶粒径を制御し、表面粗さをある程度制御することができる。
【００４４】
（第二の接点の構成）
第二の接点２０においては、図１（ｂ）に示すように、母材２１の表面を被覆して、銀を主成分とする銀層２２が最表面に露出して形成されている。
【００４５】
母材２１は、第二の接点２０の基材となるものであり、第一の接点１０の母材１１と同様に、どのような金属材料より構成されてもよい。銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金よりなる場合が、好適な例として挙げられる。あるいは、鉄または鉄合金よりなってもよい。
【００４６】
銀層２２は、銀を主成分とする金属層であれば、純銀のみならず、少量の他の添加元素を含有していてもよい。例えば、酸化によって抵抗値を上昇させない程度の量であれば、セレン、アンチモンなどを少量添加して硬度を高めたものでもよい。銀層２２は、電解めっき法によって形成することが好ましい。
【００４７】
母材２１と銀層２２の間には、母材２１と銀層２２の密着性を高めることや母材２１の構成元素の拡散を抑制することを目的として、他の金属種よりなる下地金属層２３が母材２１と接触して適宜形成されてもよい。このような下地金属層２３としては、ニッケル（またはニッケル合金）層や純銅層を例示することができる。母材２１と銀層２２の間には、これら下地金属層２３をはじめ、他種の金属層が設けられてもよいが、少なくとも、銀層２２の直下（母材２１側で銀層２２と接触する位置）には、銀−スズ合金よりなる層が設けられないことが好ましい。
【００４８】
銀は硬度の低い金属であり、銀層２２の軟らかさによって、第一の接点１０の銀−スズ合金層１２との間で適度な凝着を起こし、第一の接点１０と第二の接点２０の間の摩擦係数を高めることができる。摩擦係数を効果的に高める観点から、銀層２２の硬度は、１００Ｈｖ以下、さらには８０Ｈｖ以下であることが好ましい。ただし、銀層２２の硬度が低すぎても、過度の凝着による銀層２２自体の摩耗が問題になるので、その硬度は、５０Ｈｖ以上であることが好ましい。
【００４９】
銀層２２の厚さは、１〜４５μｍの範囲にあることが好ましい。銀層２２が薄い場合には耐摩耗性に乏しくなり、接続信頼性が不十分となる可能性が懸念され、銀層２２が厚い場合には、端子加工時に銀層２２が割れ、下地層の露出に伴って接続信頼性の低下が起こることが懸念されるためである。
【００５０】
（電気接点の特性）
以上に説明したように、本電気接点は、表面に銀−スズ合金層１２を露出させた第一の接点１０と、表面に銀層２２を露出させた第二の接点２０よりなる。そして、第一の接点１０の銀−スズ合金層１２と、第二の接点２０の銀層２２が接触し、両接点１０，２０の間に導通が形成される。
【００５１】
銀−スズ合金および銀が高い融点を有することから、銀−スズ合金層１２も銀層２２も熱的に非常に安定であるので、第一の接点１０、第二の接点２０とも、高温での使用に耐えることができる。また、銀は酸化を受けにくく、電気接点を構成する一方の接点である第二の接点２０の表面に銀層２２が露出されていることにより、少なくとも両接点に銀−スズ合金層が露出されている場合と比較して、電気接点において低い接触抵抗を得ることができる。よって、本実施形態にかかる電気接点は、大電流用コネクタ端子等、高温になりやすい部位において好適に用いることができる。
【００５２】
そして、第一の接点１０の表面に銀−スズ合金層１２が露出され、第二の接点２０の表面に銀層２２が露出されているという組み合わせにより、第一の接点１０と第二の接点２０を摺動させた際の摩耗の抑制と、高い摩擦係数が両立される。
【００５３】
摩耗の抑制は、主に、第一の接点１０の表面の銀−スズ合金層１２が高い硬度を有していることの効果による。つまり、第一の接点１０においては、銀−スズ合金層１２が高い硬度を有すること自体により、摩耗による銀−スズ合金の除去が起こりにくくなっている。加えて、第二の接点２０においては、軟らかく、同種の金属の間では凝着を起こしやすい性質を有する銀層２２が露出されているにもかかわらず、摺動の相手方である第一の接点１０の表面に、硬く、凝着を起こしにくい銀−スズ合金層１２が露出されていることにより、銀層２２の摩耗による除去も抑制される。このように、第一の接点１０および第二の接点２０における摩耗が抑制されることで、摺動時に母材１１，２１や下地金属層１４，２３が露出することが防止される。母材１１，２１や下地金属層１４，２３が露出すると、電気接点の電気的特性に変化が生じたり、表面で酸化が起こったりすることにより、電気接点における接続信頼性が損なわれる。
【００５４】
一方、高い摩擦係数は、主に、第二の接点２０の銀層２２の表面が平滑であるのに対し、第一の接点１０の銀−スズ合金層１２の表面粗さが大きいことの効果によって得られる。銀−スズ合金層１２の表面粗さの凸部に接触荷重が集中することで、高い摩擦係数が得られるものと考えられる。電気接点が高い摩擦係数を有することにより、振動等の影響で両接点１０，２０を接触方向と交差する方向にずらすような力が加えられても、第一の接点１０と第二の接点２０が相互に対して運動しにくくなる。もし、相互間の運動による摺動が繰り返されると、電気接点において摩耗が進行し、接続信頼性を損なうおそれがある。しかし、本実施形態にかかる電気接点においては、材料の組み合わせ自体に由来して摩耗が起こりにくくなっていることの効果に加え、高い摩擦係数を有することによる摺動の抑制の効果により、車載環境に代表される振動等の外力を受けやすい状況にあっても、両接点１０，２０の表面における摩耗を高度に抑制することができる。例えば、第一の接点１０と第二の接点２０の間の動摩擦係数が０．４以上、さらには１．０以上である形態を、好ましいものとして挙げることができる。
【００５５】
上記では、銀−スズ合金層１２が露出された第一の接点１０が膨出状接点であり、銀層２２が露出された第二の接点２０が板状接点である形態を例示したが、第一の接点１０と第二の接点２０の形状の組み合わせが逆であっても、同様に、摩耗の抑制と高い摩擦係数を両立することができる。ただし、膨出状接点を板状接点の面の上で摺動させる場合に、板状接点の方は、摺動に伴って、接触点の位置が移動するのに対し、膨出状接点は、常に膨出形状の頂点が接触点となり、摩耗の影響を受けやすい。よって、膨出状接点の摩耗を効果的に抑制する観点から、上記の例のように、第一の接点１０の方を膨出状接点とする形態の方が好ましい。
【００５６】
ここで、第一の接点、第二の接点の両方の表面に銀層が露出されているとすれば、銀層が酸化を受けにくいことにより、非常に低い接触抵抗を示す。しかし、銀層の硬度が低いことと、銀層相互間で凝着を起こしやすいことにより、摺動時に摩耗が非常に起こりやすい。摩擦係数は、やはり低硬度と凝着性のために高くなるが、後の実施例でも示すように、一方の接点が表面粗さの大きい銀−スズ合金層である場合よりは低くなる。このように、摩耗の抑制と高接触抵抗の両立は達成されない。
【００５７】
特許文献３に開示されているように、第一の接点の銀−スズ合金層の表面に銀被覆層を形成し、銀層が露出された第二の接点と組み合わせて電気接点を構成する場合にも、両方の接点の表面に銀よりなる層が露出していることになる。この場合にも、銀よりなる層同士の間で摺動が起こることになり、上記本発明の実施形態にかかる第一の接点１０の最表面に銀−スズ合金層１２が露出している場合ほどは、高い摩擦係数は得られない（特許文献３の表１，２参照）。また、下地金属層や母材の露出は起こらないものの、摩耗によって、両接点の最表面の銀よりなる層の除去は起こる。さらに、この形態の場合には、銀−スズ合金層の表面に銀被覆層が形成されていることにより、電気接点全体として、銀の使用量が多くなり、金属被覆層に要する製造コストが高くなりやすい。上記本発明の実施形態にかかる電気接点においては、銀−スズ合金層１２の表面に銀被覆層を形成しない分、銀の使用量を少なくし、製造コストを低く抑えることができる。
【００５８】
一方、第一の接点、第二の接点の両方の表面に銀−スズ合金層が露出されているとすれば、両接点の表面が高い硬度を有することにより、高い耐摩耗性が得られる。しかし、やはり高硬度を有することにより、摩擦係数が非常に小さくなる。よって、この場合にも、摩耗の抑制と高摩擦係数の両立は達成されない。さらに、銀−スズ合金層の表面は酸化を受けやすく、両接点の表面に露出されていることで、上記本発明の実施形態にかかる電気接点のように、一方の接点には酸化を受けにくい銀層が露出している場合と比較して、接触抵抗が高くなってしまう。
【００５９】
［コネクタ端子対］
本発明の実施形態にかかるコネクタ端子対は、上記のような、銀−スズ合金層１２を露出させた第一の接点１０と銀層２２を露出させた第二の接点２０よりなる電気接点を有していれば、全体としてどのような形状を有していてもかまわない。一例として、本発明の一実施形態にかかるコネクタ端子対６０は、嵌合型のものであり、図２に示すように、メス型コネクタ端子４０とオス型コネクタ端子５０の組よりなる。そして、メス型コネクタ端子４０とオス型コネクタ端子５０が相互に電気的に接触する接点部に、上記のような電気接点を有する。具体的には、メス型コネクタ端子４０の接点部の表面に、銀−スズ合金層１２が露出され、オス型コネクタ端子５０の接点部の表面に、銀層２２が露出されている。
【００６０】
メス型コネクタ端子４０およびオス型コネクタ端子５０は、公知のメス型コネクタ端子およびオス型コネクタ端子と同様の形状を有する。すなわち、メス型コネクタ端子４０の挟圧部４３は、前方が開口した四角筒状に形成され、挟圧部４３の底面の内側に、内側後方へ折り返された形状の弾性接触片４１を有する。一方、オス型コネクタ端子５０は、前方に、平板状に形成されたタブ５１を有する。そして、メス型コネクタ端子４０の挟圧部４３内にオス型コネクタ端子５０のタブ５１が挿入されると、メス型コネクタ端子４０の弾性接触片４１は、挟圧部４３内部側へ膨出したエンボス部４１ａにおいてオス型コネクタ端子５０と接触し、オス型コネクタ端子５０に上向きの力を加える。弾性接触片４１と相対する挟圧部４３の天井部の表面が内部対向接触面４２とされ、オス型コネクタ端子５０が弾性接触片４１によって内部対向接触面４２に押し付けられることにより、オス型コネクタ端子５０が挟圧部４３内において挟圧保持される。つまり、電気接点は、メス型コネクタ端子４０のエンボス部４１ａおよび内部対向接触面４２と、オス型コネクタ端子のタブ５１の表面との間に形成される。
【００６１】
ここで、図２に示すように、メス型コネクタ端子４０を形成する母材１１のうち、少なくとも弾性接触片４１のエンボス部４１ａと内部対向接触面４２の表面に、銀−スズ合金層１２（および残存銀層１３ならびに下地金属層１４、図略）が形成されている。そして、オス型コネクタ端子５０を形成する母材２１の表面のうち、少なくともタブ５１のエンボス部４１ａおよび内部対向接触面４２と接触する面に、銀層２２（および下地金属層２３、図略）が形成されている。つまり、本発明の実施形態にかかる電気接点が、メス型コネクタ端子４０のエンボス部４１ａおよび内部対向接触面４２と、オス型コネクタ端子のタブ５１表面との間に形成されている。
【００６２】
これにより、オス型コネクタ端子５０のタブ５１をメス型コネクタ端子４０の挟圧部４３に挿入して摺動させた際に、メス型コネクタ端子４０とオス型コネクタ端子５０の端子タブ５１の間の接触部において、摩耗が抑制される。そして、嵌合した状態にあるメス型コネクタ端子４０とオス型コネクタ端子５０の間の接触部に、コネクタ端子対６０を搭載した車両の振動等により、端子タブ５１の面および内部対向接触面４２に沿った方向の力が印加されたとしても、高い摩擦係数の効果により、電気接点が微細な摺動を起こしにくくなっている。
【００６３】
なお、銀−スズ合金層１２および銀層２２は、各コネクタ端子４０，５０のさらに広い領域に形成されていてもよい。最も広い場合には、両コネクタ端子４０，５０を構成する母材１１，２１の表面全体をそれぞれ被覆することができる。また、コネクタ端子対はどのような形態、形状のものであってもよく、他に、プリント基板に形成されたスルーホールと、そのスルーホールに圧入接続されるプレスフィット端子の組み合わせを例示することができる。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００６５】
［試料片の作製］
（銀−スズ合金露出試料片）
清浄な銅基板の表面に、電解めっき法により、厚さ１μｍのニッケル下地層を形成した。この表面に、それぞれ電解めっき法により、銀原料層としての軟質銀層（厚さ３μｍ）、スズ原料層としてのスズ層（厚さ２μｍ）をこの順に１層ずつ形成した。この材料を大気中において２１０℃で９０分間加熱した。このようにして、銀−スズ合金層が表面に露出された試料片（銀−スズ合金露出試料片）を得た。
【００６６】
（銀露出試料片）
清浄な銅基板の表面に、電解めっき法により、厚さ１μｍのニッケル下地層を形成した。この表面に、電解めっき法により、厚さ５μｍの軟質銀層を形成した。このようにして、銀層が表面に露出された試料片（銀露出試料片）を得た。
【００６７】
［電気接点の作製］
（実施例１）
上記で得られた銀露出試料片をそのまま板状接点とした。また、銀−スズ合金露出試料片を、曲率半径３ｍｍのエンボス形状に加工して、エンボス状接点とした。
【００６８】
（実施例２）
銀−スズ合金露出試料片をそのまま板状接点とした。また、銀露出試料片を実施例１と同様のエンボス形状に加工して、エンボス状接点とした。
【００６９】
（比較例１）
銀露出試料片をそのまま板状接点とした。また、別の銀露出試料片を実施例１と同様のエンボス形状に加工して、エンボス状接点とした。
【００７０】
（比較例２）
銀−スズ合金露出試料片をそのまま板状接点とした。また、別の銀−スズ合金露出試料片を実施例１と同様のエンボス形状に加工して、エンボス状接点とした。
【００７１】
［試験方法］
（試料片の表面状態の評価）
ビッカース硬度計を用いて、銀−スズ合金露出試料片および銀露出試料片の表面のビッカース硬度を計測した。試験荷重は１０ｍＮとした。
【００７２】
また、銀−スズ合金露出試料片および銀露出試料片のそれぞれに対し、三次元レーザー顕微鏡（Ｌａｓｅｒｔｅｃ社製「ＯＰＴＥＬＩＣＳ  Ｈ１２００」）による共焦点測定にて、表面を観察した。そして、観察像に基づき、表面粗さを、平均算術粗さＲａにて評価した。
【００７３】
（接触抵抗の評価）
各実施例および比較例にかかる電気接点について、エンボス状接点を板状接点に接触させ、５Ｎの接触荷重を印加しながら、接触抵抗の測定を行った。測定は四端子法によって行った。また、開放電圧を１００ｍＶ、通電電流を１０ｍＡとした。
【００７４】
（耐摩耗性の評価）
各実施例および比較例にかかる電気接点について、エンボス状接点を板状接点に接触させ、５Ｎの接触荷重を印加した状態で、板状接点の面に沿ってエンボス状接点を１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で摺動させた。摺動は、７ｍｍの距離を２５往復にわたって行った。摺動後、エンボス状接点の表面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、最表層の摩耗の状態を確認した。下地層、つまりニッケルよりなる下地金属層または銅母材の露出が観察されなかった場合を、耐摩耗性が良好である「○」と評価し、下地層の露出が観察された場合を、耐摩耗性が不十分である「×」と評価した。
【００７５】
（摩擦係数の評価）
実施例１および比較例１，２にかかる電気接点について、エンボス状接点を板状接点に接触させ、５Ｎの接触荷重を印加した状態で、板状接点の面に沿ってエンボス状接点を１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で５ｍｍ摺動させた。この摺動中に、ロードセルを用いて、接点間に働く動摩擦力を測定した。そして、動摩擦力を荷重で割った値を（動）摩擦係数とした。なお、実施例２に対しては、測定を行っていない。
【００７６】
［試験結果］
（試料片の表面状態）
下の表１に、銀−スズ合金露出試料片および銀露出試料片に対して計測した硬度および表面粗さの値を示す。また、図３（ａ），（ｂ）に、それぞれの三次元レーザー顕微鏡像を示す。
【００７７】
【表１】
0006601276.tif 000002
【００７８】
表１のように、銀露出試料片が６０Ｈｖの低硬度を示しているのに対し、銀−スズ合金露出試料片は、２００Ｈｖという高い硬度を示している。また、図３および表１に示すように、銀露出試料片は、平滑性の高い表面を有しているのに対し、銀−スズ合金露出試料片には、数μｍ〜数１０μｍオーダーの間隔で凹凸構造が形成されており、Ｒａ＝１．０μｍを超える表面粗さを有している。
【００７９】
（電気接点の特性）
表２に、各電気接点の接触抵抗、耐摩耗性、（動）摩擦係数の評価結果を示す。また、図４（ａ），（ｂ）に、実施例１および比較例１の耐摩耗性評価において得られたエンボス状接点の表面のＳＥＭ像を示す。
【００８０】
【表２】
0006601276.tif 000003
【００８１】
表２によると、接触抵抗に関しては、銀−スズ合金の表面が比較的酸化を受けやすいのに対し、銀の表面は酸化を受けにくいことを反映して、比較例１の両接点に銀層が露出されている場合に、非常に低い値を示している。一方の接点に銀−スズ合金が露出されている実施例１，２においては、比較例１よりは大きいものの、両接点に銀−スズ合金が露出されている比較例２の場合よりは、低い接触抵抗を有している。
【００８２】
耐摩耗性に関しては両接点の表面に、軟らかく凝着しやすい性質を有する銀が露出されている比較例１の場合にのみ、下地層の露出が起こっている。図４（ｂ）において、画像の中央付近に観察されている暗い領域が、下地金属層のニッケルが露出した部位である。一方、少なくとも一方の接点に銀−スズ合金が露出されている実施例１，２および比較例２においては、下地層の露出が起こっていない。実施例１に対応する図４（ａ）の像でも、下地層の露出が起こっていないことが確認できる。このような高い耐摩耗性は、銀−スズ合金の硬度が高いことによると考えられる。また、銀−スズ合金層と銀層の組み合わせにおいて、銀−スズ合金層の表面の摩耗を評価している実施例１でも、銀層の摩耗を評価している実施例２でも、下地層の露出が見られず、高い耐摩耗性が得られているという結果は、銀−スズ合金層と銀層の間の電気接点において、銀−スズ合金層および銀層のいずれにおいても、摩耗を抑制する効果が得られることを示している。
【００８３】
摩擦係数に関しては、両接点に銀−スズ合金が露出された比較例２において、０．３と非常に小さな値をとっている。これは、銀−スズ合金の高い硬度によると解釈される。一方、両接点に銀が露出された比較例１においては、０．９と比較的高い摩擦係数が得られている。これは、銀の軟らかさと凝着しやすさに起因していると解釈される。しかし、一方の接点に銀が露出され、他方の接点に銀−スズ合金が露出された実施例１においては、比較例２の場合よりもさらに高い摩擦係数が得られている。これは、表面粗さの大きい銀−スズ合金の表面が、表面粗さが小さくかつ軟らかい銀層の表面に押し付けられることの結果であると考えられる。
【００８４】
以上のように、銀−スズ合金が露出された接点と、銀が露出された接点を組み合わせて電気接点を構成することで、接触抵抗をある程度低い値に抑えながら、耐摩耗性と高摩擦係数を両立することが可能となっている。両方の接点に銀−スズ合金が露出されている場合、あるいは両方の接点に銀が露出されている場合には、耐摩耗性の高さおよび摩擦係数の高さのいずれかが達成されていない。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１０      第一の接点
１１      母材
１２      銀−スズ合金層
１３      残存銀層
１４      下地金属層
２０      第二の接点
２１      母材
２２      銀層
２３      下地金属層
４０      メス型コネクタ端子
４１      弾性接触片
４１ａ    エンボス部
４２      内部対向接触面
４３      挟圧部
５０      オス型コネクタ端子
５１      タブ
６０      端子対
【図１】
0006601276.tif 000004
【図２】
0006601276.tif 000005
【図３】
0006601276.tif 000006
【図４】
0006601276.tif 000007