(57)【要約】【課題】  摩擦係数及び接触抵抗が低く、かつ、耐酸化性に優れて長期に亘って安定した特性を有する被覆材の提供を目的とする。【解決手段】  導電性を有する基材３と、前記基材３に形成された被覆層４とを備えた被覆材において、前記被覆層４は少なくとも表面４ａ側に、Ｓｎと、貴金属との金属間化合物を含むことを特徴とする被覆材。【選択図】      図１
2005126763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する基材と、前記基材に形成された被覆層とを備えた被覆材において、
前記被覆層は少なくとも表面側に、Ｓｎと、貴金属との金属間化合物を含むことを特徴とする被覆材。
【請求項２】
前記貴金属はＡｇであって、前記金属間化合物はＡｇ3Ｓｎである請求項１の被覆材。
【請求項３】
前記被覆層は、前記基材側にＮｉとＳｎとの金属間化合物を更に含む請求項２の被覆材。
【請求項４】
電気回路に介装される電気・電子部品において、請求項３の被覆材を含むことを特徴とする電気・電子部品。
【請求項５】
前記電気・電子部品は、コネクタ部品又は接点部品である請求項４の電気・電子部品。
【請求項６】
前記電気回路は自動車に設置される請求項４または５の電気・電子部品。
【請求項７】
絶縁基板と、前記絶縁基板上に互いに離隔して配置された少なくとも２つの請求項１〜３のいずれかの被覆材と、前記少なくとも２つの被覆材の被覆層の表面に同時に圧接可能に配置され、前記被覆層に圧接されたときに前記被覆材間を電気的に接続するための導電性ゴムとを備えたゴム接点部品。
【請求項８】
導電性を有する基材と、前記基材に形成された被覆層とを備え、前記被覆層は少なくとも表面側にＳｎとＡｇとの金属間化合物を含む被覆材の製造方法において、
前記基材上にＳｎ及びＡｇを含む膜を成膜する成膜工程と、
前記成膜工程で成膜されたＳｎ及びＡｇを含む膜に熱処理を施して前記被覆層に転化させる熱処理工程とを備えていることを特徴とする被覆材の製造方法。
【請求項９】
前記成膜工程に先立って前記基材上にＮｉを含む膜を成膜する請求項８の被覆材の製造方法。
【請求項１０】
前記成膜工程では、Ｓｎを含むＳｎ膜と、Ａｇを含むＡｇ膜とを前記基材上に順次成膜する請求項８または９の被覆材の製造方法。
【請求項１１】
前記熱処理はリフロー処理若しくは熱拡散処理である請求項８〜１０のいずれかの被覆材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被覆材及びその製造方法、ならびに、その被覆材を用いた電気・電子部品及びゴム接点部品に関する。更に詳しくは、摩擦特性及び耐熱性が良好で、例えば自動車のエンジンルームのような高温環境下で使用されるコネクタ部品または接点部品の素材として好適な被覆材に関する。また、経時的な接触抵抗の増加が抑制され、導電性ゴムを含むゴム接点部品の素材として好適な被覆材に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材と、基材表面を覆う被覆層とからなる被覆材は、様々な技術分野で使用されている。そして、その技術分野に応じて、基材及び被覆層の材料等は適宜選択されている。
例えば、電気・電子回路等に組み込まれるコネクタ部品や接点部品等の電子・電気部品においては、Ｃｕ若しくはＣｕ合金からなる基材を金属Ｓｎで被覆した被覆材が用いられている。
【０００３】
このような被覆材のうち、自動車用の電気・電子部品に使用されるものについては、常温下で接触抵抗が低いことは勿論のこと、良好な耐熱性を有していること、すなわち高温下でも接触抵抗を低く維持できることが要求される。また、コネクタ部品に使用される被覆材については、コネクタ部品を接続するときの負荷、すなわち挿入力が低減する材料であることが望まれている。そして、パソコンのキーボード等において、導電性ゴムとともに接点部品を構成する被覆材については、長期的な安定性を有することが望まれている。
【０００４】
従来、良好な耐熱性を有する被覆材としては、金属Ｓｎからなる被覆層とＣｕ基材との間に、一般式Ｎｉ3Ｓｎで示される金属間化合物からなる中間層を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、低い挿入力で嵌合可能なコネクタ部品としては、金属Ｓｎからなる被覆層の厚みを最適化して、その厚みを薄くしたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
更に、長期的な安定性を有する被覆材としては、被覆層に含まれる金属Ｓｎの結晶粒径を最適化したものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平４−３２９８９１号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開平１０−３０２８６４号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開平５−３０８１５２号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された被覆材は、例えば150℃を超える高温下では、被覆層に含まれる金属Ｓｎが基材側から拡散してきた他の元素と反応することによって比較的接触抵抗が高い、例えばＣｕＳｎ合金等の合金や化合物に転化して低接触抵抗状態が消失する。
特許文献２に記載された被覆材は、確かに挿入力の低減には有効であるが、高温下では、被覆層の厚みが薄いことから特許文献１の被覆材の場合よりも容易に金属Ｓｎが他の合金等に転化してその機能を喪失する。
【０００７】
したがって、これら特許文献１、２に記載された被覆材の耐熱性は満足できる水準にあるとは言い難いという問題がある。
また、特許文献３に記載された被覆材は、例えば２５℃程度の室温環境下においても、被覆層の表面に接触抵抗の高い自然酸化膜が生成し、その厚みは経時的に増加する。
このように、特許文献３に記載された被覆材は、室温環境下で用いられたとしても、経時的に、その表面側から金属Ｓｎが酸化物に転化するので、例えば接触抵抗等の特性についてみたときに、長期的な安定性を必ずしも有しているとは言い難いという問題がある。
【０００８】
本発明は上記した問題を解決し、接触抵抗が低く、低摩擦係数を有して挿入力の低減に有効であって、かつ、耐酸化性に優れて長期に亘って安定した特性を有する被覆材、及びその製造方法の提供を目的とする。さらに、本発明は、良好な耐熱性も兼ね備えた被覆材とその製造方法の提供を目的とする。そして更に、本発明は、それら被覆材を用いた電気・電子部品の提供を目的とし、より詳しくは、コネクタ部品及び接点部品、ならびに、ゴム接点部品の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明においては、導電性を有する基材と、前記基材に形成された被覆層とを備えた被覆材において、前記被覆層は少なくとも表面側に、Ｓｎと、貴金属との金属間化合物を含むことを特徴とする被覆材が提供される（請求項１）。
具体的な態様としては、前記貴金属はＡｇであって、前記金属間化合物はＡｇ3Ｓｎである（請求項２）。
【００１０】
前記被覆層は、前記基材側にＮｉとＳｎとの金属間化合物を更に含むことが好ましい（請求項３）。
また、本発明においては、電気回路に介装される電気・電子部品において、請求項３の被覆材を含むことを特徴とする電気・電子部品が提供される（請求項４）。
具体的な態様としては、前記電気・電子部品は、コネクタ部品又は接点部品であって（請求項５）、また、自動車に設置される電気回路に介挿される（請求項６）。
【００１１】
そして、本発明においては、絶縁基板と、前記絶縁基板上に互いに離隔して配置された少なくとも２つの請求項１〜３のいずれかの被覆材と、前記少なくとも２つの被覆材の被覆層の表面に同時に圧接可能に配置され、前記被覆層に圧接されたときに前記被覆材間を電気的に接続するための導電性ゴムとを備えたゴム接点部品が提供される（請求項７）。
また、本発明においては、導電性を有する基材と、前記基材に形成された被覆層とを備え、前記被覆層は少なくとも表面側にＳｎとＡｇとの金属間化合物を含む被覆材の製造方法において、前記基材上にＳｎ及びＡｇを含む膜を成膜する成膜工程と、前記成膜工程で成膜されたＳｎ及びＡｇを含む膜に熱処理を施して前記被覆層に転化させる熱処理工程とを備えていることを特徴とする被覆材の製造方法が提供される（請求項８）。
【００１２】
前記成膜工程に先立って前記基材上にＮｉを含む膜を成膜することが好ましい（請求項９）。
具体的な態様として、前記成膜工程では、Ｓｎを含むＳｎ膜と、Ａｇを含むＡｇ膜とを前記基材上に順次成膜し、（請求項１０）また、前記熱処理はリフロー処理若しくは熱拡散処理である（請求項１１）。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の被覆材は、摩擦係数及び接触抵抗が低く、耐酸化性に優れて長期に亘り安定した特性を示す。したがって、この被覆材は、ゴム接点部品の素材として好適である。
また本発明の被覆材は、更に、良好な耐熱性を兼ね備え、例えば自動車エンジンルーム内のような高温若しくは硫黄を多く含む環境下に配置されるコネクタ部品及び接点部品の素材として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の第一の実施形態に係る被覆材２を示している。この被覆材２は、例えば、各種の電気・電子部品の素材として使用することができる。
被覆材２は、導電性を有する基材３を備えている。基材３の材質は格段限定されることはない。例えば、被覆材２をコネクタ部品若しくは接点部品等の電気・電子部品として用いる場合には、当該部品に要求される機械的強度、耐熱性、導電性に応じて基材の材質を適宜選択することができる。より具体的には、基材の材質としては、純銅、リン青銅、黄銅、洋白、ベリリウム銅及びコルソン合金等の銅合金、純鉄、ステンレス鋼等の鉄合金、並びに、各種ニッケル合金を挙げることができる。更に基材は、これらの材質からなる素材の表面が、銅、コバルト、若しくはニッケル等で被覆された複合材であってもよい。そして更に基材は、導電性を有する高分子材料若しくはセラミックス材料であってもよく、または、絶縁性を有する高分子材料若しくはセラミックス材料を導電性材料で被覆した複合材であってもよい。なお、これらの材料のうち、純銅または銅合金が基材として好適である。
【００１５】
また、基材３の形状及び製造方法は格段限定されることはなく、基材は、例えば、圧延加工、鍛造加工、スリット加工若しくはプレス加工等によって製造された線材、条材、リボン材、及び、板材等であってもよい。更に基材は、めっき加工、マスク加工及びエッチング加工を適宜組み合わせて絶縁基板上に形成された、導体からなるパターンであってもよい。
【００１６】
基材３の少なくとも一方の表面には被覆層４が形成されている。なお、被覆層４は基材３の両面に形成されていてもよい。
本発明の被覆材２においては、被覆層４の基材３とは反対の表面４ａの側、すなわち、被覆材２において表出している被覆層４の表面４ａの側には、Ｓｎ元素とＡｇ元素とを含む金属間化合物（以下、ＳｎＡｇ金属間化合物という）が含まれている。
【００１７】
このＳｎＡｇ金属間化合物は一般式Ａｇ3Ｓｎで表され、接触抵抗が低く、かつ、良好な耐酸化性を有する安定な化合物である。したがって、本発明の被覆材は、長期間に亘り安定した特性を求められる接点部品の素材として好適である。
ここで、ＳｎＡｇ金属間化合物を被覆層４の表面４ａの側に含むとは、少なくとも表面４ａ及びその近傍の領域に含むことをいう。その理由は、この領域の性状が、被覆材の接触抵抗及び耐酸化性に最も大きく影響するからである。なお、ＳｎＡｇ金属間化合物は被覆層４の厚み全体に亘って含まれていてもよい。
【００１８】
被覆層４に含まれるＳｎＡｇ金属間化合物の存在形態は格別限定されることはない。例えば図２で示したように、被覆層４の最上層部がＳｎＡｇ金属間化合物からなる単独層４Ａとなっていてもよい。あるいは、例えばＳｎ−Ａｇ合金中に分散して存在していてもよい。またあるいは、ＳｎＡｇ金属間化合物は、形成されている被覆層において、Ｓｎ元素を含む膜と、Ａｇ元素を含む膜とに後述する加熱処理を施すことによって生成する拡散層に含まれていても良い。そして、このように分散して存在している場合及び拡散層に含まれている場合には、被覆層４の基材３側に向かう深さ方向で、ＳｎＡｇ金属間化合物の濃度は勾配を有していても良い。
【００１９】
被覆層４中のＡｇの存在割合は、ＳｎとＡｇの合計に対して１質量％以上、更に好ましくは３．５質量％以上とするのが良い。また、７３質量％以下であることが好ましい。なぜならば、１質量％未満では顕著な効果は期待できない。また、３．５質量％以上になると、Ｓｎ−Ａｇ合金の共晶組成を超えるので、特にリフロー処理によって製造したときにＳｎＡｇ金属間化合物が粒状に析出し、接触抵抗を低く安定させるのに寄与する。また、Ａｇの存在割合が７３質量％を超えると、Ａｇ3Ｓｎの組成よりもＡｇが多くなるため、マイグレーションや硫化の原因となる。
【００２０】
図３は、本発明の第二の実施形態に係るゴム接点部品８の例を示しており、このゴム接点部品８は、例えば、キーボード、携帯電話、リモコン等に組込まれて使用される。
このゴム接点部品８は、絶縁基板１０を備えている。絶縁基板１０の表面には電気回路が形成されている。この電気回路は絶縁基板１０上に、めっき加工、マスク加工、及びエッチング加工を順次施して形成された例えば銅等の導体からなるパターンであって、このパターンは、互いに離隔する少なくとも２つの被覆材２を含む。すなわち、導体を基材３として、その表面に被覆層４が形成されている。
【００２１】
そして、これら２つの被覆材２を覆うように、中空半球状のゴム材１２が絶縁基板１０上に配置されており、このゴム材１２は弾性変形可能である。ゴム材１２の頂部の内側には、導電性ゴム１４が接着・固定されている。この導電性ゴム１４、例えば、各種ゴム製の母材と、この母材中に分散した状態で含まれるカーボン粉末や金属粉末等の導電材とからなる。一方、ゴム材１２の上側には、中間材１６が配置され、更にキー部材１８がこの中間材１６の上側に配置されている。
【００２２】
このゴム接点部品８によれば、キー部材１８を下方に押し下げると、中間材１６を介してゴム材１２が押し潰されるので、２つの被覆材２の被覆層４の表面に導電性ゴム１４が同時に圧接する。そして、この圧接された導電性ゴム１４を介して、２つの被覆材２間は電気的に接続される。
ところで、近時、キーボード等にはソフトタッチ化が望まれており、導電性ゴム１４と被覆材２との間の接触圧力は低下する傾向にある。そこで、被覆層４には、長期に亘りその表面に自然酸化膜が生成・成長しづらいことが求められている。なぜならば、導電性ゴム１４は軟質であって、被覆層４の表面に摺接もしくは突き当てられたときに、被覆層４の表面に存在する高接触抵抗の自然酸化膜を突き破ることがほとんど不可能だからである。
【００２３】
また、携帯電話やリモコン等においては、省電力化を図るために弱電流化が進められており、被覆材の被覆層には、より一層、その接触抵抗の低いことが求められている。このようなことから、本発明の被覆材のように、耐酸化性に優れているので表面に厚い自然酸化膜が発生しづらく、かつ、接触抵抗の低い被覆層を有する被覆材は、ゴム接点部品の素材として好適である。
【００２４】
なお、被覆材２において表出している被覆層４の表面側には、上記したＳｎ元素とＡｇ元素とを含む金属間化合物に代えて、Ｓｎ元素と貴金属との金属間化合物が含まれていてもよい。Ｓｎ元素と貴金属との金属間化合物は、ＳｎＡｇ金属間化合物と同じように、低い接触抵抗と長期的な安定性を有するからである。
ここで、貴金属としては、Ａｇ元素の外、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、及びＰｔからなる白金属元素、並びに、Ａｕ元素があげられる。
【００２５】
また、ゴム接点部品の素材として被覆材２を用いる場合、被覆層４の厚みは１〜３μｍであることが好ましい。１μｍより薄い場合には、耐酸化性の低下が生じることがあり、また、３μｍを超えて厚い場合には、耐酸化性は飽和するばかりか、材料費及び製造コストの増加を招くからである。
図４は、本発明の第三の実施形態に係る自動車用の多極コネクタ部品の例２０の分解斜視図を示している。
【００２６】
この多極コネクタ部品２０は、互いに嵌合する樹脂製の雄ハウジング２２と雌ハウジング２４を備えている。雄ハウジング２２と雌ハウジング２４との間には、これらハウジング間を固定するための一対の鍵材２６,２８が介挿される。また、雄ハウジング２２及び雌ハウジング２４の鍵材２６,２８と反対側には、それぞれ１６個ずつ、雄端子３０もしくは雌端子３２が嵌入されている。なお、図中、線の錯綜をさけるため、雄端子３０及び雌端子３２はそれぞれ一つずつ図示した。
【００２７】
これら雄端子３０及び雌端子３２は、本発明の第一の実施形態において説明した被覆材を所定形状にプレス加工した後に折り曲げて形成され、一端側で互いに嵌合可能になっている。この嵌合時には、雄端子３０の舌片部に位置する被覆層と、雌端子３２の筒部に位置する被覆層とが所定長互いに摺接する。また、雄端子３０及び雌端子３２のそれぞれ他端側には、被覆電線３４の心線がかしめられて固定されている。
【００２８】
以下、上記した自動車用コネクタ部品における本発明の被覆材の作用を説明する。
Ｓｎは拡散速度が速く基材側に含まれる他の元素と合金化しやすく、その合金化は基材と被覆層との界面から被覆層の表面に向かって進行する。そのため、従来の金属Ｓｎからなる被覆層の場合には、その厚みは、このような合金化が生じた後もなお金属Ｓｎが被覆層の表面側に残存するように、予め厚めに設計・形成されていた。
【００２９】
これに対して、本発明の被覆材の被覆層によれば、Ｓｎ元素をＡｇ元素との金属間化合物として含有しており、これが被覆層の特性を主に規定している。そのゆえこの被覆層によれば、従来のようにＳｎ元素が他の元素と合金化することの対策として被覆層の厚みを厚くする必要がなく、その厚みを薄くすることができる。このことは、材料すなわちＳｎの節約による低コスト化には勿論のこと、このように薄い被覆層を含むコネクタ部品の場合には、その接続時における被覆層の変形抵抗が減少するので、挿入力の低減にとって有効である。とりわけ、近時、自動車の高性能化に伴って複数の端子が集積された自動車用多極コネクタ部品の場合には、各端子における挿入力の低減はコネクタ部品全体としての挿入力の低減に繋がり、この多極コネクタ部品を接続する作業員の負担軽減にとって有効である。
【００３０】
そして、ＳｎＡｇ金属間化合物は、金属Ａｇに比較したときには、低コストな材料であることは勿論、良好な耐硫化性を示すことから、本発明の被覆材は、硫黄が比較的多く含まれる雰囲気中で使用される自動車用のコネクタ部品及び接点部品の素材として好適である。
更に、ＳｎＡｇ金属間化合物は、金属Ａｇに比較したときには、Ａｇ元素のマイグレーションが抑制された安定な化合物であって、絶縁不良の原因となる金属Ａｇからなるウィスカーが成長しづらいという性質を有する。したがって、本発明の被覆材は、上記した自動車用多極コネクタ部品の素材として使用したときには、ウィスカーを介して発生する隣接する雄端子間若しくは雌端子間の短絡を防止することができるので好適である。
【００３１】
本発明の被覆材は、その被覆層が、基材側にＳｎ元素とＮｉ元素とからなるＮｉＳｎ金属間化合物を含んでいることが好ましい。
ＮｉＳｎ金属間化合物は一般式Ｎｉ3Ｓｎn（但し、ｎ＝１，２，４）で表され、すでにＳｎ元素を含んでいることから、被覆層の表面側に存在するＳｎＡｇ金属間化合物からＳｎ元素が基材側へ拡散することを防止する作用効果を発揮する。そのゆえ、被覆層に含まれるＳｎＡｇ金属間化合物中のＳｎ元素は減量しづらい。そして、このＮｉＳｎ金属間化合物の有するＳｎ元素の拡散防止作用は、１５０℃を超える高温環境下においても有効に発揮されて、このような高温下においてもＳｎＡｇ金属間化合物が他の化合物に転化することを抑制する。したがって、被覆層の基材側にＮｉＳｎ金属間化合物を更に含む本発明の被覆材は、高温環境下で使用される例えば自動車用の電気・電子部品の素材として好適である。
【００３２】
なお、被覆層に含まれるＮｉＳｎ金属間化合物の存在形態は格別限定されることはない。例えば図５で示したように、被覆層４の最下層部がＮｉＳｎ金属間化合物からなる単独層４Ｂとなっていてもよい。あるいは、例えばＮｉ−Ｓｎ合金中に分散して存在していてもよい。またあるいは、ＮｉＳｎ金属間化合物は、形成されている被覆層において、Ｓｎ元素を含む膜と、Ｎｉ元素を含む膜とに後述する加熱処理を施すことによって生成する拡散層に含まれていても良い。そして、このように分散して存在している場合及び拡散層に含まれている場合には、被覆層４の基材３側に向かう深さ方向で、ＮｉＳｎ金属間化合物の濃度は勾配を有していても良い。
【００３３】
なお、このＮｉＳｎ金属間化合物の平均厚さは、０．１μｍ以上０．５μｍ以下になっていることが好ましい。なぜならば０．１μｍ未満だと前述の効果が十分に発揮されず、０．５μｍを超えると曲げ加工時に割れやすくなるなどのデメリットがあるためである。
以下、本発明の被覆材の製造方法について説明する。
本発明の被覆材は、適当に洗浄された基材の表面に、Ｓｎ元素とＡｇ元素を含む膜（以下、ＳｎＡｇ膜ともいう）を成膜した後、基材とともにこの成膜された膜を熱処理して製造することができる。
【００３４】
この成膜工程は、基材表面にＳｎ膜を成膜する工程と、このＳｎ膜の上に更にＡｇ膜を成膜する工程との二つの工程からなっていてもよく、また、Ｓｎ元素とＡｇ元素とを含むＳｎＡｇ合金からなるＳｎＡｇ合金膜を基材表面に成膜する一つの工程からなっていてもよい。ただし、成膜工程が二つの工程からなる場合には、Ａｇ膜を先に基材表面に形成した後にＳｎ膜をＡｇ膜上に形成してもよい。
【００３５】
ここで、Ｓｎ膜、Ａｇ膜、及びＳｎＡｇ合金膜には、それぞれ、Ｓｎ、Ａｇ以外の他の元素が含まれていてもよいが、その場合の他の元素の含有量は、熱処理によるＳｎＡｇ金属間化合物の生成を妨げない範囲内に制限されるべきである。
なお、予備成膜工程及び成膜工程で採用する成膜方法は格段限定されることはないが、湿式めっき法は低コストであってかつ大量生産に適しているので好ましい。
【００３６】
成膜工程後に行われる熱処理工程では、基材上に成膜された膜が加熱されることによって、Ｓｎ元素が拡散してＡｇ元素と反応し、ＳｎＡｇ金属間化合物が形成される。このような熱処理としては、金属Ｓｎの融点以上の温度で加熱する再溶融処理すなわちリフロー処理と、金属Ｓｎの融点よりも低い温度で加熱する熱拡散処理とをあげることができる。例えば、被処理材は、リフロー処理の場合には燃焼ガス中で加熱された後に水冷され、また、熱拡散処理の場合には窒素ガス等の不活性ガスまたは燃焼ガスなどの非酸化性雰囲気下で１００℃以上の温度で数時間加熱される。
【００３７】
また、基材側にＮｉＳｎ金属間化合物を更に含む被覆層を備えた被覆材を製造する場合には、上記した成膜工程に先立って、Ｎｉ元素を含むＮｉ膜を基材表面に形成する予備成膜工程を実施すればよい。そして、成膜工程では、予備成膜工程で形成されたＮｉ膜上にＳｎ元素及びＡｇ元素を含むＳｎＡｇ膜を成膜する。ここでも、Ｎｉ膜の形成方法は格段限定されることはないが、湿式めっき法は低コストであってかつ大量生産に適しているので好ましい。
【００３８】
そしてその場合、上記した熱処理工程の条件は、ＳｎＡｇ金属間化合物のみならず、ＮｉＳｎ金属間化合物が形成されるように適宜設定される。例えば、温度１００℃以上で１時間以上という加熱条件を採用すれば、安定したＮｉＳｎ金属間化合物が、被覆層の基材側、すなわち、Ｎｉ膜とＳｎＡｇ膜との界面近傍に生成される。また、温度１５０℃以上で３時間以上という加熱条件を採用すれば、ＮｉＳｎ金属間化合物からなる安定な単独層を、Ｎｉ膜とＳｎＡｇ膜との界面近傍に形成することができる。したがって、両金属間化合物を一度の加熱処理で生成させるためには後者の加熱条件を採用することがより好ましい。
【００３９】
本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形が可能であって、例えば、本発明の被覆材の用途は、上記した実施形態に限定されることはない。
【実施例】
【００４０】
実施例Ａ２〜Ａ５,Ａ７,Ａ８，比較例Ａ１,Ａ６
洗浄された銅製リボンに対し、予備成膜工程で、金属ＮｉからなるＮｉ膜を電気めっき法で形成した。その後、成膜工程で、金属ＡｇからなるＡｇ膜と、金属ＳｎからなるＳｎ膜とを、Ｎｉ膜上にこの順序で電気めっき法で形成した。ただし、Ａ８のみはＳｎ膜を先に、Ａｇ膜を後に形成した。そして、これら予備成膜工程及び成膜工程を経た銅製リボンに対して、熱処理工程で、700℃の燃焼ガス中でリフロー処理を行ってから水冷処理を施し、実施例Ａ２〜５，Ａ７，Ａ８，比較例Ａ１，Ａ６の被覆材を作成した。このときの各めっき条件を表１に示し、また、予備成膜工程、成膜工程において形成されたＮｉ膜、Ａｇ膜、およびＳｎ膜の厚みを表２に示す。なお、表２には、Ａｇ膜の厚みを面濃度に換算した値及びＳｎとＡｇの合計に対するＡｇの割合も示した。
【００４１】
【表１】
2005126763.tif 000003
【００４２】
【表２】
2005126763.tif 000004
【００４３】
製造した各実施例及び比較例の被覆材について以下の評価を行なった。
（１）接触抵抗の評価
（i）加熱試験後
各被覆材を、温度１６０℃で１２０時間加熱処理する加熱試験に供した後に、その被覆層側の表面の接触抵抗を測定した。接触抵抗の測定は四端子法で行われ、６φのＡｇプローブを用い、ＤＣ１０ｍＡ、荷重０．９８Ｎの条件下で測定した。測定結果を表３及び図６に示す。なお測定は、実施例及び比較例毎に１０回ずつ行なった。
【００４４】
（ii）硫化試験後
各被覆材を、温度及び相対湿度がそれぞれ４０℃、９５％であって、３ｐｐｍの硫化水素を含む環境下に２４時間暴露した後、その接触抵抗を測定した。測定結果を表３及び図７に示す。なお、測定法及びその条件は上記（i）の場合と同じである。また測定は、実施例及び比較例毎に１０回ずつ行なった。
【００４５】
（２）動摩擦係数の評価
コネクタ部品の接続時の挿入力の指標として、被覆材の被覆層の動摩擦係数を測定した。測定結果を表３に示し、そのうち実施例Ａ４,Ａ７及び比較例Ａ１,Ａ６の結果を図８に示す。測定にはバウデン型摩擦試験器を用い、荷重２９４mN、摺動距離１０mm、摺動速度１００ｍ／min、摺動回数１回の条件下で測定した。なお、被覆材の相手材すなわちプローブとしては、リフロー処理された厚み１μmのＳｎめっきを表面に有する板厚０.２５mmの黄銅条に、０．５mmRの張り出し加工を行ったものを用いた。
【００４６】
（３）被覆層におけるＳｎＡｇ金属間化合物及びＮｉＳｎ金属間化合物の存在形態の評価
実施例Ａ４の被覆材のリフロー直後及び上記加熱試験後における断面ＴＥＭ写真を図９に示す。ＳｎＡｇ金属間化合物は被覆層の表面に粒状に、ＳｎＮｉ金属間化合物は層状に生成しているのが分かる。
なお、図９中、白色の点線にて各相の境界を示した。
【００４７】
【表３】
2005126763.tif 000005
【００４８】
表３及び図６からは以下のことが明らかである。
(１)  加熱試験後の被覆材の被覆層の接触抵抗は、Ａｇ膜の膜厚、すなわち熱処理後の被覆層におけるＡｇの面濃度の増加に伴って急激に減少する。このことは、熱処理によってＳｎ元素とＡｇ元素とがＳｎＡｇ金属間化合物を形成するとともに、Ｎｉ元素とＳｎ元素とがＮｉＳｎ金属間化合物を形成したためと考えられる。
(２)  そして、より具体的には、被覆層におけるＡｇ元素の面濃度が０．００４ｇ／m2以上の場合、加熱試験後でも接触抵抗は１０ｍΩ以下になる。したがって、被覆材の耐熱性を向上するためには、被覆層におけるＡｇの面濃度は０．００４ｇ／m2以上であることが好ましい。なお、Ａｇの面濃度を０．００４ｇ／ｍ2以上にするためには、成膜工程で金属ＡｇからなるＡｇ膜を形成する場合には、そのＡｇ膜の厚みを平均として約０．０００４μm以上にすればよい。
【００４９】
また、表３及び図７からは以下のことが明らかである。
(１)  硫化試験後の被覆材の接触抵抗は、評価を行なった範囲では、熱処理工程前のＡｇ膜の膜厚、すなわち被覆層におけるＡｇ元素の面濃度に無依存であった。このことは、評価を行なったＡｇ元素の面濃度の範囲では、範囲の上限側でも被覆層に含まれる金属Ａｇは少量であって、硫化試験による硫化銀の発生量が少量であったためと考えられる。
(２)  そして、このような考察に基づけば、この範囲を超えてＡｇ元素の面濃度が高い場合、金属Ａｇの割合が増加し、金属Ａｇの硫化若しくはマイグレーショが生じやすくなると考えられる。かくして、これらの考察に加えて、Ａｇ元素とＳｎ元素は一般式Ａｇ3Ｓｎで表される金属間化合物を形成することを考慮し、被覆層に含まれるＡｇの原子数は、被覆層に含まれるＳｎの原子数の３倍以下であることが好ましい。
【００５０】
そして、表３及び図８からは以下のことが明らかである。
実施例Ａ１〜Ａ５ならびに実施例Ａ７〜Ａ８の被覆材は、０．４以下の低い動摩擦係数を示している。したがって、これらの被覆材を用いれば、小さい挿入力で接続可能なコネクタ部品を製造することができる。なお、Ｓｎ膜の厚みの増加に伴って、動摩擦係数は増加する傾向を示しているので、動摩擦係数のみを考慮すれば、Ｓｎ膜の厚みは薄い方が良いことがわかる。
【００５１】
実施例Ｂ１〜Ｂ８，比較例Ｂ９,Ｂ１０
厚み０．３ｍｍの７／３黄銅条に対して、まず前処理として、電解脱脂処理及び酸洗処理を施した。この前処理された黄銅条に、予備成膜工程で、表４に示した組成及び厚みを有する膜（以下、ベース膜という）を電気めっき法で形成した。その後、成膜工程で、表４に示した組成及び厚みを有する２つの膜をベース膜上に順次電気めっき法で形成した。なおこれら２つの膜のうち、ベース膜側を第１の膜といい、第１の膜上に形成された膜を第２の膜という。
【００５２】
そして、これら予備成膜工程及び成膜工程を経た黄銅条に対して、熱処理工程で、窒素雰囲気下で表４に示した条件で熱拡散処理を施し、実施例Ｂ１〜Ｂ８及び比較例Ｂ９，Ｂ１０の被覆材を作成した。
なお、このときの各めっき条件を表５に示した。
【００５３】
【表４】
2005126763.tif 000006
【００５４】
【表５】
2005126763.tif 000007
【００５５】
製造した各実施例及び比較例の被覆材について上記した（１）接触抵抗の評価及び（２）動摩擦係数の評価を行なった。更に、これら被覆材に以下の（４）耐絶縁性の評価を行なった。これらの結果を表６に示した。
（４）耐絶縁性の評価
耐絶縁性の評価として、短絡を引き起こすウィスカーの成長しやすさを調べた。すなわち、各実施例及び比較例の被覆材を温度５０℃のエアバス内に1ヶ月放置した後、ウィスカーの発生の有無を顕微鏡観察により調べた。
【００５６】
【表６】
2005126763.tif 000008
【００５７】
表６からは以下のことが明らかである。
(１)  加熱試験後及び硫化試験後において、被覆層にＮｉＳｎ金属間化合物及びＳｎＡｇ金属間化合物を含む実施例Ｂ１〜Ｂ７の被覆材の接触抵抗は、いずれも１０ｍΩ以下の低い値になっているが、全体的にリフローをされている実施例Ａ２〜Ａ５，Ａ７及びＡ８にくらべると高くなる。この理由として、リフローされたものは被覆層中のＳｎＡｇ金属間化合物が図９の写真のように粒状になっているため、接触時に相手材との間に圧力を発生させ良好な電気的導通を実現することが考えられる。
(２)  これに対して、被覆層中にＮｉＳｎ金属間化合物を含まず、ＳｎＡｇ金属間化合物を含む実施例Ｂ８の被覆材は、加熱試験後において、接触抵抗が１０ｍΩを超えている。このことは、被覆層がＮｉＳｎ金属間化合物を含んでおらず、実施例Ｂ１〜Ｂ７の場合に比べて、実施例Ｂ８の被覆材に含まれるＳｎＡｇ金属間化合物がＳｎＣｕ金属間化合物など他の化合物に転化しやすかったためと考えられる。このことから、被覆材の耐熱性を向上させるためには、被覆層がＮｉＳｎ金属間化合物を含んでいることが好ましいことがわかる。
【００５８】
(３)  加熱拡散が不十分であり、そのためＳｎＡｇ金属間化合物の生成が不十分である実施例Ｂ１の被覆材の場合、加熱試験後及び硫化試験後の接触抵抗は１０ｍΩ以下であるものの、ウィスカーの発生を完全に抑えることは出来ていない。
(４)  最表面にＡｇを被覆し、拡散させた実施例Ｂ５の被覆材にあっては、加熱試験後の接触抵抗は良好であるが、硫化試験後の接触抵抗が比較的高くなっている。これは、表面に金属間化合物とならずに残留したＡｇが存在するためと考えられ、このことから、Ａｇの膜厚によってはＡｇ膜をＳｎ膜の下に被覆することがより好ましいこと、合金化手段としてはＳｎ膜を溶融させるリフロー処理がより好ましいことが分かる。
【００５９】
(５)  実施例Ｂ１〜Ｂ８の被覆材は、実施例Ｂ４を除いて０．４以下の低い動摩擦係数を示している。したがって、これらの被覆材を用いれば、耐熱性及び耐硫化性に優れると共に、小さい挿入力で接続可能なコネクタ部品を製造することができる。ここで、成膜工程で成膜されたＳｎ膜の厚みの増加に伴って、動摩擦係数は増加する傾向を示している。このことから、動摩擦係数のみを考慮すれば、成膜工程で成膜されるＳｎ膜の厚みは薄ければ薄いほど良く、具体的には、このＳｎ膜の厚みは１．０μｍ以下であることが好ましい。
(６)  実施例Ｂ２〜Ｂ７の被覆材においては、ウィスカーの発生は認められなかった。また、実施例Ｂ１および比較例Ｂ９の被覆材においては、少量のウィスカーの発生が認められた。これに対し、被覆層がＳｎ−Ａｇ合金を含んでいるが、ＳｎＡｇ金属間化合物を含まない比較例Ｂ１０の被覆材では、多くのウィスカーの発生が認められた。このことから、被覆材の耐絶縁性を向上させるためには、被覆層がＳｎＡｇ金属間化合物を含んでおり、また十分な加熱工程を経ていることが必要であることがわかる。
【００６０】
実施例Ｄ１〜Ｄ１８  ，比較例Ｄ１９〜Ｄ２４
洗浄された黄銅製リボンに対して、予備成膜工程で、表７及び表８に示した組成及び厚みを有するベース膜を電気めっき法で形成した。その後、成膜工程で、表７及び表８に示した組成及び厚みを有する２つの膜をベース膜上に順次電気めっき法で形成した。なおこれら２つの膜のうち、ベース膜側を第１の膜といい、第１の膜上に形成された膜を第２の膜という。
【００６１】
また、実施例Ｄ１５及び実施例Ｄ１６については、ベース膜は２つの膜からなり、それらのうち基材側の膜を第１のベース膜といい、第１のベース膜上に形成された他方の膜を第２のベース膜という。
このときの各めっき条件を表９に示した。
そして、これら予備成膜工程及び成膜工程を経た黄銅条に対して、熱処理工程で、７００℃の燃焼ガス中でリフロー処理を行ってから水冷処理を施して実施例Ｄ１〜Ｄ１８及び比較例Ｄ１９〜Ｄ２４の被覆材を作成した。
【００６２】
ただし、比較例Ｄ２２，Ｄ２３の被覆材は、リフロー処理等の熱処理は施さなかった。
また、実施例Ｄ１７の被覆材には、熱処理工程で、リフロー処理ではなく、温度１５０℃の窒素雰囲気下で３時間加熱処理する熱拡散処理を施した。
そして、実施例１８の被覆材については、熱処理工程の後に、溶解処理工程として、溶解液への浸漬処理が施された。この溶解処理工程によって、被覆層の表面が約０．１μｍ溶解・除去された。この溶解液は、例えば、濃度８０ｇ／Ｌの硫酸と濃度１０ｍＬ／Ｌの過酸化水素水溶液とを混合した液体である。なお、このように被覆層の表面を溶解する溶解処理工程として、浸漬処理に代えて、電解溶解処理を採用してもよい。この電解溶解処理は、例えば、塩酸の６倍希釈水溶液、あるいは、濃度９０ｇ／Ｌの硫酸と濃度５ｇ／Ｌの弗化カリウムとの混合液を用いて行なわれる。
【００６３】
【表７】
2005126763.tif 000009
【００６４】
【表８】
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【００６５】
【表９】
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【００６６】
製造した各実施例及び比較例の被覆材について上記した（１）接触抵抗の評価、（２）動摩擦係数の評価及び（４）耐絶縁性の評価を行なった。これらの結果を表１０〜１５に示した。
【００６７】
【表１０】
2005126763.tif 000012
【００６８】
【表１１】
2005126763.tif 000013
【００６９】
【表１２】
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【００７０】
【表１３】
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【００７１】
【表１４】
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【００７２】
【表１５】
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【００７３】
表１０からは以下のことが明らかである。
(１)  Ｓｎ元素及びＡｇ元素を含む膜がリフロー処理され、ＳｎＡｇ金属間化合物を含む実施例Ｄ１，Ｄ２の被覆材は、加熱試験後もしくは硫化試験後の接触抵抗が小さい。
(２)  これに対し、被覆層がＳｎＡｇ金属間化合物を含まない比較例Ｄ１９〜Ｄ２３の被覆材は、加熱試験後もしくは硫化試験後の接触抵抗が大きい。これは、Ｓｎまたは表面に拡散してきたＣｕあるいはＮｉ元素の酸化若しくはＡｇ元素の硫化によるものである。
したがって、ＳｎＡｇ金属間化合物を含む被覆層は、Ａｇ元素若しくはＳｎ元素のいずれか一つしか含まない被覆層に比べて長期にわたって安定した接触抵抗を有することがわかる。
【００７４】
表１１からは、以下のことが明らかである。
(１)  実施例Ｄ２、実施例Ｄ４及び実施例Ｄ８の被覆材を比較した場合、被覆材の接触抵抗の大きさは、成膜工程におけるＳｎ膜及びＡｇ膜の成膜の順序にはほぼ無依存である。
(２)  また、実施例Ｄ３〜Ｄ７の被覆材を比較した場合、この範囲では被覆材の接触抵抗の大きさは、Ａｇの面濃度にはほぼ無依存である。
【００７５】
表１２からは、硫化試験後の被覆材の接触抵抗は、ベース膜の組成には無依存であることがわかる。また、加熱試験後の被覆材の接触抵抗は、ベース膜をＮｉ，Ｃｏ，Ｆｅなどの鉄族元素にすると有利であることが分かる。
表１３からは、Ａｇ元素を含むＡｇ膜の代わりに、Ａｕ元素を含むＡｕ膜もしくはＰｄ元素を含むＰｄ膜を成膜しても、長期にわたり安定した接触抵抗を示す被覆材が得られることがわかる。このことは、ＡｕやＰｄ等の貴金属も、Ｓｎと金属間化合物を形成するためと考えられる。
【００７６】
表１４からは、被覆層の表面側に、ＳｎＡｇ金属間化合物が含まれていれば、ベース膜が２つの膜からなるものであっても加熱試験後もしくは硫化試験後の接触抵抗が低くくなることがわかる。また、摩擦係数が小さくなることが期待される。
また、Ａｇ膜及びＳｎ膜は、それぞれ、Ａｇ元素若しくはＳｎ元素を含んでいれば、他の元素を含む合金からなる膜であってもよいことがわかる。
【００７７】
表１５からは、Ａｇ元素及びＳｎ元素を含む膜中にＳｎＡｇ金属間化合物を生成させるための熱処理工程では、リフロー処理の外に、熱拡散処理を採用しても良いことがわかる。ただし、ウィスカー発生防止のためにはリフロー処理が有利である。
また、実施例Ｄ１８のように溶解処理工程によって被覆層の表面を若干溶解・除去した場合、選択的に金属Ｓｎを除去して表面におけるＳｎＡｇ金属間化合物の割合を高められるので、接触抵抗のばらつきを抑制することができる。したがって、被覆材を溶解処理工程に供することは好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第一の実施形態の被覆材の断面図である。
【図２】図１の被覆材に含まれるＳｎＡｇ金属間化合物の一存在形態の説明図である。
【図３】本発明の第二の実施形態のゴム接点部品の断面図である。
【図４】本発明の第三の実施形態の自動車用多極コネクタ部品の部分分解斜視図である。
【図５】図４の自動車用多極コネクタ部品に使用される被覆材の好適例の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態の被覆材の加熱試験後におけるＡｇ元素の面濃度と接触抵抗との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態の被覆材の硫化試験後におけるＡｇ元素の面濃度と接触抵抗との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態の被覆材の被覆層におけるＳｎ膜の厚みと動摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態の被覆材の被覆層におけるＳｎ−Ａｇ合金膜の左：リフロー直後、右：加熱処理後の断面写真である。
【符号の説明】
【００７９】
３    基材
４    被覆層
４ａ    被覆層の表面
【図１】
2005126763.tif 000018
【図２】
2005126763.tif 000019
【図３】
2005126763.tif 000020
【図４】
2005126763.tif 000021
【図５】
2005126763.tif 000022
【図６】
2005126763.tif 000023
【図７】
2005126763.tif 000024
【図８】
2005126763.tif 000025
【図９】
2005126763.tif 000026