JPH09274060A - 接触抵抗測定方法及び接触片の接触面構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コネクタの接続端子の設計等に反映させるこ
とのできる高精度で信頼性の高い接触抵抗測定を可能に
する接触抵抗測定方法を得る。 【解決手段】 二つの接触抵抗測定用の試験片２１、２
２の接触面２４、２５同士を加圧接触させて、これらの
試験片２１、２２に所定の直流電流を印加し、これらの
二つの試験片２１、２２間の電位差から二つの試験片２
１、２２相互の接触部における接触抵抗を測定する接触
抵抗測定方法において、一方の試験片２１の接触面２４
は平滑面に形成し、他方の試験片２２の接触面２５は相
手側の平滑な接触面２４のほぼ中央に当接する半球状の
突起２９に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精度で信頼性の
高い接触抵抗測定を可能にする接触抵抗測定方法と、酸
化皮膜の形成等による接触抵抗の増大を防止し得る接触
片の接触面構造とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車のエレクトロニクス化に伴
い、車載される電気・電子機器に接続されるワイヤハー
ネスや各種コネクタに対する高品質化や高信頼性等の要
求は、ますます厳しく、高度になってきている。そのた
め、最近では、ワイヤハーネスやコネクタによる接続部
の機械的な構造に起因した耐久性や信頼度だけでなく、
更には、接続部における電気的な接触抵抗の発生メカニ
ズム等を配慮した高度な製品設計が望まれるようになっ
てきた。

【０００３】このような背景から、コネクタの接続端子
の開発に際しては、接触片相互の接触圧と接触抵抗との
関係等を解明して、最良の接触構造を得るべく、接触抵
抗の測定が適時に実施される。

【０００４】ところで、これまで、接触抵抗測定方法と
しては、図７の（ａ）または（ｂ）に示す方法が、広く
利用されてきた。図７（ａ）に示した接触抵抗測定方法
は、二つの接触抵抗測定用の試験片１、２の接触面３、
４同士を加圧接触させて、直流電源６によってこれらの
試験片１、２に所定の直流電流を印加しつつ、これらの
二つの試験片１、２間の電位差Ｖを電圧計８によって計
測し、計測した電位差Ｖから二つの試験片１、２相互の
接触部における接触抵抗を測定するものである。使用す
る試験片１、２は、いずれも規定の寸法の角柱状のブロ
ックで、接触面３、４は、いずれも、平滑に仕上げられ
ている。

【０００５】一方、図７（ｂ）に示した接触抵抗測定方
法は、基本は図７（ａ）に示したものと同様であるが、
一方の試験片１の接触面３には、他方の試験片２の接触
面４に当接する４角錐状の突起１０が形成してあり、図
示のように、該突起１０の先端を接触面４に加圧接触さ
せて、試験片１、２間における電位差Ｖを測定するよう
にしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の図７
（ａ）に示した測定方法の場合は、試験片１、２の接触
面３、４同士を完全な平行面となるように、高精度に試
験片１、２を位置決めすることが極めて難しい。そのた
め、加圧接触させた接触面３、４間の接触荷重を接触域
の全域に渡って均一化することができず、接触荷重と接
触抵抗との相関を高精度に求めることが難しいという問
題があった。

【０００７】一方、図７（ｂ）に示した測定方法の場合
は、試験片１、２の位置決めにそれほどの精度が必要な
くなるが、接触荷重を大きくすると、突起１０の先端が
塑性変形して接触面積が変ったり、あるいは、突起１０
の先端が相手の接触面４に大きく喰い込んでしまい、実
際のコネクタ等における接触片の接触状態とはかけ離れ
た接触状況となって、この場合も、測定データの実用価
値が乏しくなるという問題があった。

【０００８】また、従来より、コネクタにおける接触片
相互の接触構造として、図８に示すように、一方の接続
端子の接触片１２を舌状に形成すると共に、他方の接続
端子の接触片１４は前記接触片１２が嵌合する隙間１６
を有した略筒状等に形成したものがある。このような接
触構造では、接触片１２、１４相互を嵌合させると、要
求される電気的接続性能に必要十分な接触荷重が得られ
るように、各部の寸法の設定が行われている。しかし、
使用しているうちに、または保管しているうちに、接触
片１２、１４の表面に酸化皮膜が形成されて、それによ
って接触抵抗が増大して、当初の電気的接続性能が得ら
れなくなる虞がある。そこで、従来では、時効によって
形成される酸化皮膜によって電気的接続性能が低下しな
いように、酸化され難い金メッキ処理を接触片１２、１
４の表面に施す対応も考えられているが、金メッキ処理
は、コストアップを招くという問題があった。

【０００９】そこで、本発明の目的は上記課題を解消す
ることにあり、コネクタの接続端子の設計等に反映させ
ることのできる高精度で信頼性の高い接触抵抗測定を可
能にする接触抵抗測定方法と、酸化皮膜の形成等による
接触抵抗の増大を安価に防止し得る接触片の接触面構造
とを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る接触抵抗測定方法は、二つの接触抵抗測
定用の試験片の接触面同士を加圧接触させて、これらの
試験片に所定の直流電流を印加し、これらの二つの試験
片間の電位差から二つの試験片相互の接触部における接
触抵抗を測定する接触抵抗測定方法において、一方の試
験片の接触面は平滑面に形成し、他方の試験片の接触面
は相手側の平滑な接触面のほぼ中央に当接する半球状の
凸面に形成したことを特徴とする。

【００１１】また、上記目的を達成するための本発明に
係る接触片の接触面構造は、加圧接触させることによっ
て電気的な接続状態とする二つの接触片の接触面の内、
少なくとも一方の接触片の接触面の表面には、その接触
片の素材金属よりも硬度が低く、かつ、相手の接触片と
の接触荷重で破壊される薄い酸化皮膜が時効により形成
される金属メッキ層を形成したことを特徴とする。

【００１２】あるいは、上記の接触片の接触面構造にお
いて、前記金属メッキ層として、素材金属が銅である接
触片の接触面表面に、錫メッキ層を形成したことを特徴
としてもよい。

【００１３】そして、本発明によれば、一方の試験片の
平滑な接触面に、他方の試験片の半球状に突出した接触
面を当接させて、これらの二つの試験片に通電したとき
の両試験片間の電位差から、両試験片の接触部における
接触抵抗を測定するもので、二つの試験片相互の平滑な
接触面同士を接触させる従来の場合と比較すると、それ
ぞれの試験片の位置決めに、それほどの精度が必要とな
らない。そして、四角錐状に突出した一方の接触面を他
方の平滑な接触面に当接させる従来の場合と比較する
と、接触荷重を大きくしても、突起状の接触面の先端が
塑性変形しにくく、また、相手側の平滑な接触面に大き
く喰い込むこともない。半球状に突出した接触面は、平
滑な接触面に対して多少は喰い込むが、その場合にも、
互いの接触面の境界がほぼ球面状になり、面に対して法
線方向に接触荷重が働くようになるため、接触荷重も接
触範囲の全域に渡ってほぼ均一になる。

【００１４】また、例えば、銅製の接触片の接触面の表
面に錫メッキ層を形成した構成の接触片は、接触面が錫
メッキ層によって保護されて、接触抵抗の大きな酸化銅
の膜が接触面に形成されることを防止することができ
る。そして、錫は、銅よりも硬度が低く、相手の接触片
との接触荷重によって塑性変形して、接触荷重が均一な
接触面積を増やす役割を果たす。また、錫メッキ層の表
面には、時効によって、酸化錫の皮膜が形成されるが、
この酸化錫皮膜は、露呈している銅の表面に同一の時効
によって形成される酸化銅皮膜と比較して、酸化皮膜厚
が遥かに薄く、しかも硬度が高いため、前述の未酸化の
錫が塑性変形し易いという特質との相乗により、接触荷
重によって破壊され易く、酸化皮膜ができても、接触性
の低下に繋がらない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る接触抵抗測定
方法の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は、本発明に係る接触抵抗測定方法の一実施形
態を示したものである。この接触抵抗測定方法は、二つ
の接触抵抗測定用の試験片２１、２２の接触面２４、２
５同士を加圧接触させて、直流電源６によってこれらの
試験片２１、２２に所定の直流電流（１０ｍＡ）を印加
しつつ、これらの二つの試験片２１、２２間の電位差Ｖ
を電圧計８によって計測し、計測した電位差Ｖから二つ
の試験片２１、２２相互の接触部における接触抵抗を測
定する。

【００１６】一方の試験片２１は、横断面形状が１４×
１４ｍｍの正方形で高さが７ｍｍの、無酸素銅で形成さ
れた厚肉板状のブロックで、ブロック上面が接触面２４
である。この接触面２４は、平滑面で、その表面には、
無酸素銅よりも硬度が低い特性を持つ錫メッキ層２９が
形成されている。この錫メッキ層２９は、厚さが１．５
μｍに設定されており、この錫メッキ層２９の表面が、
前記試験片２１の実質的な接触面となる。以上の構成を
なす試験片２１は、前記接触面２４を上に向けて、オー
トグラフ２７の載置台部に取り付けられている。

【００１７】他方の試験片２２は、前記試験片２１の上
方に昇降可能に支持されたロードセル３１に取り付けら
れていて、該ロードセル３１によって、所定の加圧力
（荷重）で加圧できて試験片２１に接触させられる。こ
の試験片２２は、横断面形状が１０×１０ｍｍの正方形
で高さが１４ｍｍの、無酸素銅で形成されたほぼ柱状の
ブロックで、前記試験片２１の接触面２４に対向するブ
ロック下面には、前記接触面２４の中央に向けて突出し
た、突起３３が一体形成されている。この突起３３の外
郭は、半球状の凸面で、この半球状の凸面が、該試験片
２２の接触面２５として機能する。

【００１８】以上の構成によれば、加圧接触させる二つ
の接触面２４、２５の内の一方が半球状になっているた
め、二つの試験片相互の平滑な接触面同士を接触させる
従来の場合と比較すると、それぞれの試験片２１、２２
の位置決めに、それほどの精度が必要とならない。そし
て、四角錐状に突出した一方の接触面を他方の平滑な接
触面に当接させる従来の場合と比較すると、接触荷重を
大きくしても、突起状の接触面２５の先端が塑性変形し
にくく、また、相手側の平滑な接触面２４に大きく喰い
込むこともない。半球状に突出した接触面２５は、平滑
な接触面２４に対して多少は喰い込むが、その場合に
も、互いの接触面２４、２５の境界がほぼ球面状にな
り、面に対して法線方向に接触荷重が働くようになるた
め、接触荷重も接触範囲の全域に渡ってほぼ均一にな
る。

【００１９】従って、種々の接触荷重に対して、安定し
た接触面積で、しかも、ほぼ均一な接触荷重分布で接触
抵抗の測定を行うことが可能になる。換言すれば、実際
のコネクタ等における接触片の接触状態に即した測定デ
ータを収集することができ、コネクタの接続端子の設計
等に反映させることのできる高精度で信頼性の高い接触
抵抗測定が可能になる。

【００２０】図２は、前述の試験片２１の接触面２４に
形成した錫メッキ層２９の作用・効果を分析するため
に、室温の大気中に放置してその時効によって形成され
る酸化皮膜の厚さ、通常大気中で１５０℃という高温雰
囲気下に１時間放置したときに形成される酸化皮膜の厚
さ、室温の大気中に放置した試験片の接触面の表面を硫
酸洗浄したときの酸化皮膜の厚さ等を、前記試験片２１
と同じ寸法で錫メッキ層２９のある試験片と錫メッキ層
のない試験片とで比較測定したものである。錫メッキ層
２９を施したものは、高温雰囲気に暴露してもそれほど
急激に酸化皮膜が成長することがないが、錫メッキ層を
施さないものは、高温雰囲気下では、急激に酸化皮膜が
成長する傾向が見られた。

【００２１】図３は、同様に、前記試験片２１と同じ寸
法で錫メッキ層２９のある試験片と錫メッキ層のない試
験片とをほぼ同数用意して、硫酸洗浄後の各試験片上の
各酸化皮膜のビッカース硬さ、及び、通常大気中で１５
０℃という高温雰囲気下に１時間暴露して形成された各
試験片上の酸化皮膜のビッカース硬さを、ダイナミック
硬度計によって測定した結果を示す。一般に、酸化錫皮
膜よりも、酸化銅皮膜の方が、硬度が高いことが判る。

【００２２】図４は、錫メッキ層２９のある試験片と錫
メッキ層のない試験片とを、前述の１５０℃という高温
雰囲気下に１時間暴露して酸化皮膜を成長させた後に、
一実施形態の接触抵抗測定方法によって接触荷重と接触
抵抗との関係を調べたものである。錫メッキ層２９を形
成した試験片の方が、遥かに接触抵抗が小さく、また、
接触荷重が小さくて済み、良好な電気的接続特性が得ら
れることが明確に現われている。このように錫メッキ層
２９を装備したものが、小さな接触抵抗を示す理由とし
ては、次のことが理由として考えられる。まず、錫メッ
キ層２９の表面には、時効によって、酸化錫皮膜が形成
されるが、この酸化錫皮膜は、露呈している銅の表面に
同一の時効によって形成される酸化銅皮膜と比較して、
酸化皮膜厚が遥かに薄く、しかも硬度が高い。それに加
えて、前述の未酸化の錫が塑性変形し易いという特質と
の相乗により、錫メッキ層２９の表面に形成された薄い
酸化錫皮膜は接触荷重によって破壊され易く、酸化皮膜
ができても、接触性の低下に繋がらない。

【００２３】図５は、錫メッキ層２９のある試験片と錫
メッキ層のない試験片とを、前述の１５０℃という高温
雰囲気下に１時間暴露して酸化皮膜を成長させた後に、
一実施形態の接触抵抗測定方法を実施して、その時に、
接触面２４上に形成された半球状の接触面２５の喰い込
みによって接触面２４上に形成された窪みの表面積（即
ち、接触面２４と接触面２５との接触面積）を比較した
ものである。錫メッキ層２９を装備した場合の方が、接
触面積が大きい傾向を示す。このことは、錫は、銅より
も硬度が低く、相手の接触片との接触荷重によって塑性
変形し易いためと、考えられる。そして、接触面が半球
状になるため、接触荷重の均一な接触面積が増え、接触
抵抗を低減させる効果を生むと考えられる。

【００２４】以上のように、少なくとも一方の接触面２
４に錫メッキ層２９を形成しておけば、時効による酸化
皮膜の形成等によって接触抵抗が増大することのない優
れた試験片を得ることができる。

【００２５】このように、接触面の表面に錫メッキ層を
形成する技術は、試験片に限らず、コネクタの接続端子
の接触面や、電気的な接続を果たすその他の接触面にも
応用可能である。図６は、コネクタ等の互いの嵌合によ
って電気的な接続を果たす接触片に応用したものであ
る。この図示例は、一方の接続端子の接触片３６を舌状
に形成すると共に、他方の接続端子の接触片３８は前記
接触片３６が嵌合する隙間３９を有した略筒状等に形成
した形式のもので、それぞれの接触片３６、３８は銅板
のプレス成形によって形成されるが、これらの接触片３
６、３８の表面には、錫メッキ層４０、４１が形成され
て、これらの錫メッキ層４０、４１が、互いに加圧接触
する接触面として機能するようにされている。

【００２６】このように、接触面を錫メッキ層４０、４
１によって提供する接触片の接触面構造によれば、高価
な金メッキ処理等を実施する場合と比較して、酸化皮膜
の形成等によって接触抵抗が増大することのない優れた
接触片を安価に提供することが可能になる。

【００２７】なお、前述の実施形態では、接触片３６、
３８が、地金として銅板を使用しているため、その接触
面に形成する金属メッキ層は、錫メッキ層としたが、金
属メッキ層に使う金属材料は、錫に限らない。加圧接触
させる接触片の地金よりも硬度が低く、かつ、相手の接
触片との接触荷重で破壊される薄い酸化皮膜が時効によ
り形成される性質の金属材料であれば、同様に利用する
ことが可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明の接触抵抗測定方法によれば、一
方の試験片の平滑な接触面に、他方の試験片の半球状に
突出した接触面を当接させて、これらの二つの試験片に
通電したときの両試験片間の電位差から、両試験片の接
触部における接触抵抗を測定するもので、二つの試験片
相互の平滑な接触面同士を接触させる従来の場合と比較
すると、それぞれの試験片の位置決めに、それほどの精
度が必要とならない。そして、四角錐状に突出した一方
の接触面を他方の平滑な接触面に当接させる従来の場合
と比較すると、接触荷重を大きくしても、突起状の接触
面の先端が塑性変形しにくく、また、相手側の平滑な接
触面に大きく喰い込むこともない。半球状に突出した接
触面は、平滑な接触面に対して多少は喰い込むが、その
場合にも、互いの接触面の境界がほぼ球面状になり、面
に対して法線方向に接触荷重が働くようになるため、接
触荷重も接触範囲の全域に渡ってほぼ均一になる。従っ
て、種々の接触荷重に対して、安定した接触面積で、し
かも、ほぼ均一な接触荷重分布で接触抵抗の測定を行う
ことが可能になる。換言すれば、実際のコネクタ等にお
ける接触片の接触状態に即した測定データを収集するこ
とができ、コネクタの接続端子の設計等に反映させるこ
とのできる高精度で信頼性の高い接触抵抗測定が可能に
なる。そして、例えば、銅製の接触片の接触面の表面に
錫メッキ層を形成した構成の接触片は、接触面が錫メッ
キ層によって保護されて、接触抵抗の大きな酸化銅皮膜
が接触面に形成されることを防止することができる。そ
して、錫は、銅よりも硬度が低く、相手の接触片との接
触荷重によって塑性変形して、接触荷重が均一な接触面
積を増やす役割を果たす。また、錫メッキ層の表面に
は、時効によって、酸化錫皮膜が形成されるが、この酸
化錫皮膜は、露呈している銅の表面に同一の時効によっ
て形成される酸化銅皮膜と比較して、酸化皮膜厚が遥か
に薄く、しかも硬度が低いため、前述の未酸化の錫が塑
性変形し易いという特質との相乗により、接触荷重によ
って破壊され易く、酸化皮膜ができても、接触性の低下
に繋がらない。従って、銅製の接触面の表面上に錫メッ
キ層を形成する場合のように、加圧接触させる接触片の
表面に、予め、その接触片よりも硬度が低く、かつ、相
手の接触片との接触荷重で破壊される薄い酸化皮膜が時
効により形成される金属メッキ層を形成する本発明の接
触片の接触面構造によれば、高価な金メッキ処理等を実
施する場合と比較して、酸化皮膜の形成等によって接触
抵抗が増大することのない優れた接触片を安価に提供す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る接触抵抗測定方法の一実施形態の
説明図である。

【図２】本発明に係る錫メッキ層の有無によって変る酸
化皮膜の成長度の説明図である。

【図３】本発明に係る錫メッキ層の有無によって変る表
面硬度の説明図である。

【図４】本発明に係る錫メッキ層の有無によって変る接
触抵抗の説明図である。

【図５】本発明に係る錫メッキ層の有無によって変る接
触面積の説明図である。

【図６】本発明に係る接触片の接触面構造の一実施形態
を示す縦断面図である。

【図７】従来の接触抵抗測定方法を示す概略図である。

【図８】従来の接触片相互の接続構造の一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

６ 直流電源 ８ 電圧計 ２１、２２ 試験片 ２４、２５ 接触面 ２７ オートグラフ ２９ 錫メッキ層 ３１ ロードセル ３３ 突起 ３６、３８ 接触片 ３９ 隙間 ４０、４１ 錫メッキ層

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【手続補正書】

【提出日】平成９年２月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】図３は、同様に、前記試験片２１と同じ寸
法で錫メッキ層２９のある試験片と錫メッキ層のない試
験片とを同数用意して、硫酸洗浄後の各試験片上の各酸
化皮膜のビッカース硬さ、及び、通常大気中で１５０℃
という高温雰囲気下に１時間暴露して形成された各試験
片上の酸化皮膜のビッカース硬さを、ダイナミック硬度
計によって測定した結果を示す。一般に、酸化錫皮膜よ
りも、酸化銅皮膜の方が、硬度が高いことが判る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤巻 裕彦 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二つの接触抵抗測定用の試験片の接触面
   同士を加圧接触させて、これらの試験片に所定の直流電
   流を印加し、これらの二つの試験片間の電位差から二つ
   の試験片相互の接触部における接触抵抗を測定する接触
   抵抗測定方法において、 一方の試験片の接触面は平滑面に形成し、他方の試験片
   の接触面は相手側の平滑な接触面のほぼ中央に当接する
   半球状の凸面に形成したことを特徴とした接触抵抗測定
   方法。
2. 【請求項２】 加圧接触させることによって電気的な接
   続状態とする二つの接触片の接触面の内、少なくとも一
   方の接触片の接触面の表面には、その接触片の素材金属
   よりも硬度が低く、かつ、相手の接触片との接触荷重で
   破壊される薄い酸化皮膜が時効により形成される金属メ
   ッキ層を形成したことを特徴とした接触片の接触面構
   造。
3. 【請求項３】 前記金属メッキ層として、素材金属が銅
   である接触片の接触面表面に、錫メッキ層を形成したこ
   とを特徴とした請求項２に記載の接触片の接触面構造。