(57)【要約】【課題】小型かつ低接触荷重の電気素子であっても、接触抵抗の上昇の問題も解決し得る電気素子及びコネクタを提供する。【解決手段】メス端子３４に挿入され接触することによりメス端子３４と導通接続されるオス端子３２であって、基材１２上において少なくともメス端子３４と接触する領域に、元素をドープした酸化物薄膜が設けられ、ＦＴＯ薄膜３６は、メス端子３４が接触し該メス端子３４に押圧された場合に、ＦＴＯ薄膜３６にめり込むことが可能な厚みを有し、元素が、導電性発現に寄与する元素である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手側端子に挿入され接触することにより相手側端子と導通接続される電気素子であって、
基材上において少なくとも相手側端子と接触する領域に、元素をドープした酸化物薄膜が設けられ、
前記酸化物薄膜は、前記相手側端子が接触し該相手側端子に押圧された場合に、前記酸化物薄膜にめり込むことが可能な厚みを有し、
前記元素が、導電性発現に寄与する元素であることを特徴とする電気素子。
【請求項２】
前記導電性発現に寄与する元素が、Ｆ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｌ、Ａｓ、ＳｂおよびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の電気素子。
【請求項３】
前記導電性発現に寄与する元素が、少なくともＦを含むことを特徴とする請求項２に記載の電気素子。
【請求項４】
前記酸化物薄膜は、全面のうち一部の厚みが増され前記めり込むことが可能な厚みとなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気素子。
【請求項５】
前記酸化物薄膜は、全面が前記めり込むことが可能な厚みとなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気素子。
【請求項６】
前記酸化物薄膜は、全面のうち前記相手側端子と接触する領域およびその近傍の厚みが増され前記めり込むことが可能な厚みとなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気素子。
【請求項７】
前記電気素子は、前記相手側端子に挿入される端子であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電気素子。
【請求項８】
請求項７に記載の前記端子を備えたコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ用電気接点として有用な電気素子及びコネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコネクタ用電気接点を構成する端子は、主にＣｕ合金から形成されているが、Ｃｕ合金をそのまま用いると、表面が酸化し電気抵抗率が高くなり、製品の信頼性が低下するという問題点がある。とくに、小型かつ低接触荷重の端子では、高抵抗の酸化膜により接点部での金属同士が接触する面（真実接触面）が非常に小さくなってしまい、接触抵抗が上昇するという問題がある。
【０００３】
そこで、通常は、Ｃｕ合金の表面に金や銀等の貴金属めっきを行って貴金属めっき層を形成し、Ｃｕ合金の表面の酸化を防止し、製品の信頼性を確保している。なお耐腐食性や耐摩耗性を確保するためには、貴金属めっき層にある程度の厚さを設けている。これとは別に、電気自動車の蓄電池の充電に使用されるような、数十〜数百アンペアという比較的大電流で使用される場合にも、貴金属メッキ層を厚くする必要がある。
【０００４】
しかし、貴金属めっき層を厚くすればするほど、コストが高くなるという問題点があり、当業界では使用される貴金属量を低減する技術が求められていた。
また、貴金属めっき層としてＡｇを用いた場合、Ａｇは硫化等の腐食に弱く、すぐに変色するという問題点がある。そこで、Ａｇめっき層の表面に変色防止剤を塗布しているが、得られる塗布膜は通常、非常に脆く、プラス成形や接点の嵌合等により剥がれてしまい、Ａｇの変色を有効に防止できないという問題点もあった。
【０００５】
例えば下記特許文献１には、基材上に例えばＳｎからなる金属層を形成し、その表面に形成された酸化物層を除去した後、該金属の金属表面を水酸化処理してＳｎＯ２のような酸化物層を形成するコネクタ用電気接点材料の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２３７０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような先行技術では、端子が小型化されると接触荷重が低くなる。そのため、端子同士が接触している際に、微摺動に起因した微摺動摩耗が発生し、端子表面のめっきが削れ、接触抵抗が上昇するという問題があった。
【０００８】
したがって本発明の目的は、低コストであり、かつ、基材の酸化による製品の信頼性の低下を防止するとともに、微摺動摩耗による接触抵抗の上昇を防止できる電気素子及び電気素子を構成する端子を用いたコネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明に係る電気素子及びコネクタは、下記（１）〜（８）を特徴としている。
【００１０】
（１）  相手側端子に挿入され接触することにより相手側端子と導通接続される電気素子であって、
基材上において少なくとも相手側端子と接触する領域に、元素をドープした酸化物薄膜が設けられ、
前記酸化物薄膜は、前記相手側端子が接触し該相手側端子に押圧された場合に、前記酸化物薄膜にめり込むことが可能な厚みを有し、
前記元素が、導電性発現に寄与する元素であることを特徴とする電気素子。
（２）  前記導電性発現に寄与する元素が、Ｆ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｌ、Ａｓ、ＳｂおよびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）に記載の電気素子。
（３）  前記導電性発現に寄与する元素が、少なくともＦを含むことを特徴とする上記（２）に記載の電気素子。
（４）  前記酸化物薄膜は、全面のうち一部の厚みが増され前記めり込むことが可能な厚みとなっていることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の電気素子。
（５）  前記酸化物薄膜は、全面が前記めり込むことが可能な厚みとなっていることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の電気素子。
（６）  前記酸化物薄膜は、全面のうち前記相手側端子と接触する領域およびその近傍の厚みが増され前記めり込むことが可能な厚みとなっていることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の電気素子。
（７）  前記電気素子は、前記相手側端子に挿入される端子であることを特徴とする上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の電気素子。
（８）  上記（７）に記載の前記端子を備えたコネクタ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電気素子は、基材上に特定の酸化物薄膜を設けているので、低コストであり、かつ、基材の酸化による製品の信頼性の低下を防止するとともに、小型かつ低接触荷重の電気素子であっても、接触抵抗の上昇の問題も解決し得る電気素子及びコネクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】酸化物薄膜が設けられた電気素子を説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る端子の断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、酸化物薄膜が設けられた電気素子の断面を示す模式図である。
図１において、電気素子１は、基材１２上に、元素をドープした酸化物薄膜１６を設けてなる。
基材１２の材質としては、とくに制限されず、用途に応じて適宜選択することができるが、コネクタ用の端子としては、一般的にＣｕや黄銅等のＣｕ合金を用いることができる。これとは別に、Ａｌ、Ｆｅまたはこれらの合金を用いることもできる。基材１２の厚さは用途に応じて適宜決定することができ、また基材１２の形状は矩形型、円柱型、その他の異形型であることができる。なお、本実施形態においては、基材１２を用いてオス端子３２およびメス端子３４が形成される。
【００１４】
酸化物薄膜１６を構成する酸化物の材質としては、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ２、ＣｕＡｌＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、またはこれらの混合物等が挙げられる。中でも本発明の効果が向上するという観点から、酸化物は、ＳｎＯおよび／またはＳｎＯ２であるのが好ましい。
【００１５】
酸化物薄膜１６にドープされる元素としては、導電性発現に寄与する元素が好ましく、例えばＦ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｌ、Ａｓ、ＳｂおよびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種が挙げられる。中でも本発明の効果の観点から、また、導電性、耐摩耗性に優れるという観点から、Ｆが好ましく、酸化物薄膜１６は、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）であるのがとくに好ましい。
酸化物薄膜１６の厚さとしては、例えば１０ｎｍ〜１μｍである。
【００１６】
なお、基材１２上には、必要に応じて、基材１２に含まれる例えばＣｕまたはＣｕ合金が酸化物薄膜１６上に拡散するのを防止するために、Ｎｉめっき層を設けてもよい。Ｎｉめっき層は、Ｎｉのほか、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＳｎ−Ｎｉ合金等のＮｉ合金を使用することができる。Ｎｉめっき層の厚さは、当該目的を達成できればよく、適宜決定される。
【００１７】
次に、酸化物薄膜が設けられた端子の製造方法について説明する。
まず、基材１２を準備し、酸化物薄膜として後述するＦＴＯ薄膜３６を設ける領域の表面を必要に応じて研磨する。研磨は、機械研磨、化学研磨など、表面を平滑化するための公知の方法により行われる。また、必要に応じて基材１２の表面にＮｉめっき層を形成する。Ｎｉめっき層は、公知のめっき法など、表面の平滑化が保たれる方法により形成できる。例えば、電解めっき法は、慣用的に行なわれている方法であり、装置構成も簡易で、また層厚の制御も比較的容易であることから好ましい。
【００１８】
次に、基材１２上に、元素をドープした酸化物薄膜１６を設ける。この酸化物薄膜１６は、例えばスプレー熱分解（ＳＰＤ：Spray Pyrolysis Deposition）法により設けることができる。ＳＰＤ法はよく知られているように、基材１２を成膜温度まで加熱し、そこに向けて霧化器等の噴霧手段を用いて膜の原料となる溶液を噴霧することにより、反応初期には、基材表面に付着した液滴中の溶媒の蒸発と、溶質の熱分解に続く加水分解反応および熱酸化反応することにより結晶を形成させ、反応が進むにつれその結晶上に、液滴が付着し、液滴中の溶媒蒸発と共に、溶質および下部の結晶間で結晶成長を進行させ、薄膜を形成する方法である。ＳＰＤ法を採用することにより、酸化物薄膜１６をピンポイントで、および／または、任意の形状で成膜することができる。したがって、本実施形態のように、所望の厚みを有する酸化物薄膜を形成する場合に、ＳＰＤ法は有用である。なお酸化物薄膜１６は、ＳＰＤ法以外にも公知の方法を採用し、形成することができる。
【００１９】
このようにして形成された酸化物薄膜１６は、導電性（例えば比抵抗値が１×１０７Ω・ｃｍ以下）を有し、かつ、上記の本発明の効果を奏するとともに、また、耐摩耗性、耐腐食性、耐熱性等に優れる。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態に係る端子の断面図である。図３は、図２に示す端子の一部拡大図である。図２に示すように、オス端子３２およびメス端子３４は、コネクタ用電気接点として機能する。オス端子３２およびメス端子３４は、それぞれ図示しないオスコネクタ、メスコネクタの端子収容室に収容され保持されている。なお、図２は、オス端子３２およびメス端子３４が互いに接触する箇所の周辺を示しているが、オス端子３２およびメス端子３４の基材１２は、公知の形状を有していればよい。メス端子３４は、バネ部３５を有しており、オス端子３２はメス端子３４のバネ部３５と接触することによりメス端子３４と導通接続される。
【００２１】
図３の一部拡大図に示されるように、オス端子３２とメス端子３４の嵌合部において、オス端子３２を構成する基材１２の表面にＦＴＯ薄膜３６が形成され、メス端子３４側に接触している。
【００２２】
本実施形態においては、基材１２としては黄銅からなるＣｕ合金を用いている。そして、基材１２の上に、ＦＴＯ薄膜３６をＳＰＤ法により設け、オス端子３２を製造する。なお、オス端子３２とメス端子３４の基材の材質が互いに異なっていてもよい。また、本実施形態においては、オス端子３２のみにＦＴＯ薄膜３６が形成されているが、メス端子３４にもＦＴＯ薄膜３６が形成されていてもよい。
【００２３】
オス端子３２に形成されたＦＴＯ薄膜３６は、オス端子３２とメス端子３４とが接触している状態で、メス端子３４のバネ部３５がめり込むことが可能な厚さを有している。この厚さの最適値は、端子の大きさや数、端子を収容するコネクタが使用される場所などに応じ、実験的測定により求めることが可能である。メス端子３４のバネ部３５がＦＴＯ薄膜３６にめり込むことにより、バネ部３５とＦＴＯ薄膜３６との接触面積が増大し、これらの間の接触抵抗が増大する。したがって、オス端子３２とメス端子３４とが微摺動したとしても接点が移動することを抑制できるため、ＦＴＯ膜３６が削れることを抑制できる。これにより、接触抵抗が増加することを防止することができる。
【００２４】
なお、ＦＴＯ薄膜３６は、形成された全面のうち一部の厚みが増され、相手方端子（本実施形態においてはメス端子３４）がめり込むことが可能な厚みとなっていてもよく、また、形成された全面が当該めり込むことが可能な厚みとなっていてもよい。
また、ＦＴＯ薄膜３６は、形成された全面のうち相手側端子（メス端子３４）と接触する領域およびその近傍の厚みが増され当該めり込むことが可能な厚みとなっていてもよい。
【００２５】
ここで、上述した本発明に係る電気素子及びコネクタの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［８］に簡潔に纏めて列記する。
［１］  相手側端子（メス端子３４）に挿入され接触することにより相手側端子（メス端子３４）と導通接続される電気素子（オス端子３２）であって、
基材（１２）上において少なくとも相手側端子（メス端子３４）と接触する領域に、元素をドープした酸化物薄膜が設けられ、
前記酸化物薄膜（１６）は、前記相手側端子（メス端子３４）が接触し該相手側端子（メス端子３４）に押圧された場合に、前記酸化物薄膜に（１６）めり込むことが可能な厚みを有し、
前記元素が、導電性発現に寄与する元素であることを特徴とする電気素子（オス端子３２）。
［２］  前記導電性発現に寄与する元素が、Ｆ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｌ、Ａｓ、ＳｂおよびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする上記［１］に記載の電気素子（オス端子３２）。
［３］  前記導電性発現に寄与する元素が、少なくともＦを含むことを特徴とする上記［２］に記載の電気素子（オス端子３２）。
［４］  前記酸化物薄膜（１６）は、全面のうち一部の厚みが増され前記めり込むことが可能な厚みとなっていることを特徴とする上記［１］ないし［３］のいずれかに記載の電気素子（オス端子３２）。
［５］  前記酸化物薄膜（１６）は、全面が前記めり込むことが可能な厚みとなっていることを特徴とする上記［１］ないし［３］のいずれかに記載の電気素子（オス端子３２）。
［６］  前記酸化物薄膜（１６）は、全面のうち前記相手側端子（メス端子３４）と接触する領域およびその近傍の厚みが増され前記めり込むことが可能な厚みとなっていることを特徴とする上記［１］ないし［３］のいずれかに記載の電気素子（オス端子３２）。
［７］前記電気素子は、前記相手側端子に挿入される端子（オス端子３２）であることを特徴とする上記［１］ないし［６］のいずれかに記載の電気素子。
［８］  上記［７］に記載の前記端子（オス端子３２）を備えたコネクタ。
【符号の説明】
【００２６】
１  電気素子
１２  基材
１６  酸化物薄膜
３２  オス端子（端子）
３４  メス端子（相手側端子）
３５  バネ部
３６  ＦＴＯ薄膜
【図１】
2016115542.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016115542.tif 000005