CN108140971A - 端子用金属板、端子以及端子对 - Google Patents

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Abstract

提供一种能抑制因弯曲加工等而导致的镀膜的龟裂的端子用金属板(1)和端子(2)，以及微滑动时的耐磨损性优良的端子对。金属板(1)具有母材和将母材的整个面覆盖的镀覆膜(12)。镀覆膜(12)具有中间Ag层和Ag‑Sn合金层，中间Ag层层积于母材上，Ag‑Sn合金层层积于中间Ag层上，并露出于最外层表面。端子(2)由金属板(1)构成。端子(2)具有比周围突出且与对方端子(3)抵接的突起状触点部(21)。镀覆膜(12)至少配置于突起状触点部(21)。

Description

端子用金属板、端子以及端子对
技术领域
本发明涉及一种端子用金属板、由该端子用金属板构成的端子以及包含该端子的端子对。
背景技术
近年，随着混合动力汽车或电动汽车等的普及，在供应电力给电动机等的电线中组装的端子等、大电流流动的端子的需求增大。在这种端子的触点部通常使用接触电阻低的Ag(银)镀层。接着，通过端子彼此嵌合，从而各触点部的Ag层彼此抵接，由此端子彼此电气连接。
但是，Ag是一种比较软质且容易凝固的金属，在各触点部的表面露出有Ag层的端子对因Ag的凝固而容易产生磨损。特别是，在当端子插入时等Ag层彼此滑动的情况下，因上述凝固而产生的磨损变得显著。若产生剧烈磨损，则比Ag层的接触电阻大的母材露出而与对方端子抵接，所以端子对的连接信赖性降低。
针对这样的问题，本发明者们经过深入研讨的结果，开发了一种技术：在母材上依次层积由镍或者铜构成的基础镀层、银-锡合金层以及银包覆层(专利文献1)。专利文献1的镀覆部件通过在表面露出的银包覆层下形成有比银硬的银-锡合金层，从而能降低当端子插入时等的摩擦系数。其结果，能使耐磨损性提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-231228号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，专利文献1的镀覆部件的基底镀层由Ni(镍)及Cu(铜)等较硬的金属构成。因此，根据基底镀层的厚度，有可能因当实施弯曲加工等时所施加的挠曲及冲击而产生龟裂。并且，若在基底镀层发生的龟裂扩散到上层及基材为止，则有可能导致耐腐蚀性及连接信赖性降低。
另外，在专利文献1的镀覆部件中，存在当进行微小的滑动时，接触电阻比较容易增大的问题。特别是，在使该镀覆部件彼此滑动的情况下，在较早阶段，接触电阻增大。作为微小的滑动使接触电阻增大的原因，例如推测是产生了绝缘性的磨损粉末，或者银包覆层或银-锡合金层等电阻低的金属层因磨损而消失等原因。
通过以上方式，专利文献1的镀覆部件在弯曲加工性及微滑动时的耐磨损性的方面仍有改善的余地。
本发明是鉴于所涉及的背景而完成的，提供一种能抑制因弯曲加工等而导致的镀膜的龟裂的端子用金属板及端子，以及微滑动时的耐磨损性优良的端子对。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式涉及一种端子用金属板，其具有母材和将所述母材的至少一部分覆盖的镀覆膜，所述镀覆膜具有中间Ag(银)层和Ag-Sn(银-锡)合金层，所述中间Ag层层积于所述母材上，所述Ag-Sn合金层层积于所述中间Ag层上，并露出于最外层表面。
本发明的其他方式涉及一种端子，其由上述方式的端子用金属板构成，所述端子具有与对方端子抵接的突起状触点部，所述镀覆膜至少配置于所述突起状触点部。
本发明的另一其他方式涉及一种端子对，其具有上述方式的端子和与所述端子嵌合的对方端子，所述对方端子具有与所述端子的所述触点部抵接的平板状触点部，所述平板状触点部具有表面Ag层，所述表面Ag层露出于最外层表面。
发明效果
上述端子用金属板具有由在上述母材上依次层积的上述中间Ag层以及上述Ag-Sn合金层构成的上述镀覆膜。由于上述中间Ag层比较软，所以当对上述金属板实施弯曲加工等时能容易变形。另外，通过上述中间Ag层的变形，能缓和对较硬的上述Ag-Sn合金层所施加的形变或冲击。其结果，上述金属板能抑制因弯曲加工等而导致的上述镀覆膜的龟裂的发生。
上述端子具有与对方端子抵接的上述突起状触点部。另外，上述镀覆膜至少配置于上述突起状触点部。由此，当对上述金属板实施冲压加工等而形成上述突起状触点部时，能抑制上述镀覆膜的龟裂的发生。另外，就算上述端子的上述镀覆膜配置于上述突起状触点部以外的部分的情况下，也能抑制端子成形时的上述镀覆膜的龟裂。其结果，上述端子具有优良的连接信赖性以及耐腐蚀性。
进一步，本发明者们经过深入研讨的结果，发现通过将上述端子与上述对方端子组合使用，从而能使微滑动时的耐磨损性提高。即，上述端子对通过使具有上述镀覆膜的上述突起状触点部与在最外层表面露出上述表面Ag层的上述平板状触点部抵接，从而与由上述端子彼此构成的端子对或由现有的端子彼此构成的端子对相比，能使微滑动时的耐磨损性提高。由此，就算例如在汽车等剧烈震动的环境下，上述端子对也能长时间维持低的接触电阻。
附图说明
图1是示出实施例1的端子的局部剖视图。
图2是示出图1的突起状触点部附近的局部放大剖视图。
图3是示出实施例2的作为阳型端子构成的对方端子的侧视图。
图4是示出实施例2的具有作为连接器销构成的对方端子的连接器的剖视图。
图5是示出实施例2的平板状触点部附近的局部放大剖视图。
图6是示出实验例1的示出弯曲试验完成之后的试样1的表面的代替图的照片。
图7是示出实验例1的示出弯曲试验完成之后的试样2的表面的代替图的照片。
图8是示出实验例1的示出弯曲试验完成之后的试样1的截面的代替图的照片。
图9是示出实验例1的示出弯曲试验完成之后的试样2的截面的代替图的照片。
图10是示出实验例2的微滑动试验的说明图。
具体实施方式
在上述金属板中，上述母材能从具有导电性的各种金属中选择。作为母材，具体地讲，适宜地使用Cu、Al(铝)、Fe(铁)、或者包含这些金属的合金。这些金属材料不但导电性优良，而且成形性及弹簧性也优良，能适用于各种方式的端子。
上述镀覆膜覆盖母材的至少一部分即可，也可以将母材的整个面覆盖。在镀覆膜将母材的一部分覆盖的情况下，上述镀覆膜至少配置于上述突起状触点部。
上述镀覆膜具有直接层积于母材上的中间Ag层和直接层积于中间Ag层上的Ag-Sn合金层的两层结构。优选为中间Ag层比Ag-Sn合金层薄。在这种情况下，比较硬的Ag-Sn合金层能容易对当端子插入时施加于镀覆膜的载荷进行支承。其结果，通过上述方式，上述端子能抑制镀覆膜的龟裂，并能抑制端子插入力的增大。
另外，优选为中间Ag层的厚度设定为0.3μm以上。通过将中间Ag层的厚度设定为0.3μm以上，从而能更有效地抑制镀覆膜的龟裂。从与上述情况相同的观点出发，中间Ag层的厚度更优选为0.4μm以上，进一步优选为0.5μm以上。
从抑制镀覆膜的龟裂的观点出发，中间Ag层的厚度并没有上限。但是，若中间Ag层的厚度变厚，则因Ag的使用量增加而使材料成本增大。另外，在中间Ag层的厚度过厚的情况下，有可能导致端子插入力增大。因此，从降低材料成本以及端子插入力的观点出发，中间Ag层的厚度优选为5μm以下。
上述金属板能适宜地使用具有突起状触点部的端子。作为这种端子，例如有阴型端子。阴型端子具有供连接器销或阳型端子的突片部等插入的筒状体部和配置于所述筒状体部的内部并对突片部等进行按压的弹性片部，在弹性片部的顶部配置有突起状触点部。该突起状触点部通常形成为向对方端子侧鼓出的半球面状。另外，突起状触点部通过对具有上述镀覆膜的金属板实施冲压加工等而形成。由此，通过将上述镀覆膜配置于突起状触点部，从而能抑制冲压加工时的镀覆膜的龟裂。
实施例
(实施例1)
参照附图对上述金属板以及由该金属板构成的上述端子的实施例进行说明。本例的金属板1具有母材11和将母材11的整个表面覆盖的镀覆膜12。如图2所示，镀覆膜12具有中间Ag层121和Ag-Sn合金层122，中间Ag层121层积于母材11上，Ag-Sn合金层122层积于中间Ag层121上，并露出于最外层表面。
另外，本例的端子2由金属板1构成，如图1所示，端子2具有与对方端子3抵接的突起状触点部21。另外，镀覆膜12至少配置于突起状触点部21。
以下，对金属板1以及端子2的详细构成，连同各种制作方法进行说明。
本例的金属板1例如能通过以下的方法进行制作。首先，在实施了脱脂处理的母材11的整个表面依次层积Ag镀膜以及Sn镀膜。Ag镀膜以及Sn镀膜能通过常用方法形成。Ag镀膜的膜厚通常能在1～3μm的范围内进行适宜地设定。从利用后述的回流处理形成中间Ag层121的观点出发，优选为Sn镀膜形成为比Ag镀膜薄。Sn镀膜的膜厚例如能在0.5～2μm的范围内进行适宜地设定。
在母材11上形成上述的镀膜之后，进行回流处理，即、在大气气氛下加热母材11，使Ag和Sn合金化。例如能在200～300℃的范围内对回流处理的加热温度进行适宜地设定。另外，例如能在10～180秒的范围内对回流处理的加热时间进行适宜地设定。
通过回流处理，Ag和Sn合金化，在最外层表面形成Ag-Sn合金层122。另外，没有与Sn反应的Ag作为中间Ag层121形成于母材11与Ag-Sn合金层122之间。通过以上方式，能获得如图2所示的金属板1。另外，有时在金属板1的最外层表面存在回流处理时形成的Sn的氧化物等。
另外，金属板1的制造方法并非限定于上述方法。例如，取代上述方法，也能采用如下方法，即、利用电镀将中间Ag层121以及Ag-Sn合金层122依次形成于母材11上等方法。
对通过上述方式所获得的金属板1实施冲裁加工以及弯曲加工等，从而能制作端子2。端子2例如由以连接器销或阳型端子作为对方端子3的阴型端子201(参照图1)构成。阴型端子201呈大致棒状，阴型端子201具有连接电线的筒部(省略图示)和与筒部相连的筒状体部22。
筒状体部22形成为沿阴型端子201的长边方向延伸的大致方筒状。筒状体部22的一方的开口端221以能插入对方端子3的方式开放。另外，在另一方的开口端222连着筒部。
如图1所示，在筒状体部22的内部设置有弹性片部23。弹性片部23形成为筒状体部22的底板部223向内侧后方折返。另外，弹性片部23以将处于插入于筒状体部22内的状态的对方端子3压向与底板部223对置的顶板部224侧的方式构成。
弹性片部23在长边方向上的大致中央部231以呈半球状的方式向顶板部224侧突出。并且，该凸侧的表面构成突起状触点部21。在突起状触点部21配置有上述镀覆膜12。在筒状体部22内插入有对方端子3的状态下，突起状触点部21借助弹性片部23的按压力而压紧于对方端子3。其结果，镀覆膜12的Ag-Sn合金层122与对方端子3抵接，在阴型端子201与对方端子3之间形成电气连接。
本例的金属板1在母材11的整个面具有镀覆膜12，镀覆膜12具有上述特定的层构成。因此，当将金属板1成形成阴型端子201的形状时，能抑制在突起状触点部21及筒状体部22的角部等处的镀覆膜12的龟裂。其结果，由金属板1制作的端子2具有优良的耐腐蚀性以及连接信赖性。
(实施例2)
本例是由端子2和与端子2嵌合的对方端子3构成的端子对的例子。优选为在端子对中一方的端子是具有镀覆膜12的端子2的情况下，如图3以及图4所示，对方端子3具有与突起状触点部21抵接的平板状触点部31。
例如，对方端子3作为阳型端子301(参照图3)构成，阳型端子301具有突片部32和筒状体部33和筒部34，突片部32插入于阴型端子201的筒状体部22(参照图1)内，筒状体部33与突片部32相连，筒部34与筒状体部33相连并将电线连接。阳型端子301呈大致棒状，突片部32、筒状体部33以及筒部34排列成一列。突片部32以筒状体部33的一方的开口端为基端，沿阳型端子301的长边方向延伸设置。另外，突片部32形成为与长边方向垂直的截面呈扁平的形状。阳型端子301的平板状触点部31配置于突片部32的平坦部分321。
另外，如图4所示，对方端子3也可以作为被连接器壳体4保持的连接器销302构成。连接器壳体4具有背面壁41和罩部42，背面壁41保持连接器销302，罩部42从背面壁41的外周缘部竖立设置。罩部42以能在内侧收纳对方连接器(省略图示)的方式构成。
连接器销302呈直角线状，贯通背面壁41。连接器销302的配置于罩部42内的端部构成插入到阴型端子201的筒状体部22(参照图1)内的端子连接部35。另外，连接器销302的配置于罩部42外的端部构成与印制电路板P电气连接的基板连接部36。连接器销302的平板状触点部31配置于端子连接部35的平坦部分351。
另外，对方端子3并非限定于上述阳型端子301或连接器销302，也能由具有现有公知的形式的端子构成。
在平板状触点部31的最外层表面，即、在与突起状触点部21抵接的表面310露出有如图5所示的表面Ag层312。表面Ag层312例如也可以直接层积于金属母材311上。另外，在金属母材311与表面Ag层312之间也可以根据需要设置由Ni、Cu或者包含这些金属的合金构成的基底层313。基底层313发挥如下效果：使金属母材311与表面Ag层312的密合性提高，或者抑制金属元素从金属母材311向表面Ag层312扩散，等等。表面Ag层312及基底层313能利用例如电镀等现有公知的方法形成。
在将具有上述构成的对方端子3与端子2组合使用的情况下，与由端子2彼此构成的端子对或由现有的端子彼此构成的端子对相比，能使微滑动时的耐磨损性提高。由此，就算在例如汽车等剧烈震动的环境下，上述端子对也能长时间维持低的接触电阻。
(实验例1)
本例是对将母材上的金属层的构成进行各种变更而成的金属板的弯曲加工性进行了评价的例子。在本例中，准备了以下所示的4种金属板(试样1～4)。
·试样1
作为母材，准备厚度0.25mm的铜合金板，进行脱脂洗净。接着，在母材上依次层积膜厚2μm的Ag镀膜以及膜厚1μm的Sn镀膜。然后，在加热温度300℃、加热时间60秒的条件下加热母材进行回流处理，从而获得试样1。试样1具有由在母材11上依次层积的膜厚0.5μm的Ag层121和膜厚3μm的Ag-Sn合金层122构成的镀覆膜12。
·试样2
作为母材，准备厚度0.25mm的铜合金板，进行脱脂洗净。接着，在母材上依次层积膜厚1μm的Ni镀膜、膜厚1μm的Sn镀膜以及膜厚2μm的Ag镀膜。然后，在加热温度290℃、加热时间60秒的条件下加热母材进行回流处理，从而获得试样2。试样2具有由在母材11上依次层积的膜厚1μm的Ni层、膜厚0.5μm的Ni-Sn合金层、膜厚1.5μm的Ag-Sn合金层以及膜厚1μm的Ag层构成的镀覆膜12。
·试样3
作为母材，准备厚度0.25mm的铜合金板，进行脱脂洗净。接着，在母材上依次层积膜厚1μm的Ni镀膜、膜厚2μm的Ag镀膜、膜厚2μm的Sn镀膜以及膜厚3μm的Ag镀膜。然后，在加热温度290℃、加热时间60秒的条件下加热母材进行回流处理，从而获得试样3。试样3具有由在母材11上依次层积的膜厚1μm的Ni层、膜厚1μm的Ag层、膜厚3.5μm的Ag-Sn合金层以及膜厚2μm的Ag层构成的镀覆膜。
·试样4
作为母材，准备厚度0.25mm的铜合金板，进行脱脂洗净。接着，在母材上依次层积膜厚1μm的Ni镀膜、膜厚1.5μm的Ag镀膜以及膜厚0.5μm的Sn镀膜。然后，在加热温度290℃、加热时间60秒的条件下加热母材进行回流处理，从而获得试样4。试样4具有由在母材11上依次层积的膜厚1μm的Ni层、膜厚0.5μm的Ag层以及膜厚2μm的Ag-Sn合金层构成的镀覆膜。
利用通过以上方式获得的试样1～4进行90度弯曲试验。弯曲试验完成之后，对折弯部的外侧的外观进行观察。在图6以及图7中示出该例子。另外，弯曲试验完成之后，对折弯部的内侧的截面进行观察。在图8以及图9中示出该例子。
从图6与图7的比较可以理解到，在母材上依次层积有Ag层以及Ag-Sn合金层的试样1在弯曲试验之后的镀覆膜12的龟裂120比较小(参照图6)。另一方面，在母材与Ag-Sn合金层之间具有较硬的Ni层等的试样2与试样1相比，弯曲试验之后的镀覆膜5的龟裂50大(参照图7)。另外，虽然图中未示出，但对于试样3以及4，也与试样2一样，与试样1相比，弯曲试验之后的镀覆膜的龟裂大。
另外，从图8和图9的比较可以理解到，试样1在弯曲试验之后维持母材11与镀覆膜12密合的状态(参照图8)。另一方面，试样2的镀覆膜5在弯曲试验之后从母材51剥离(参照图9)。另外，图中未示出，但也与试样2一样，试样3以及4的镀覆膜在弯曲试验之后从母材剥离。
从以上的结果，能理解到试样1具有优良的弯曲加工性。试样1例如能在形成突起状触点部21时的冲压加工或在形成阴型端子201时的弯曲加工等时容易抑制镀覆膜12的龟裂及剥离。
(实验例2)
本例是评价对实验例1的试样实施了微滑动时的耐磨损性的例子。在耐磨损性的评价中，使用通过以下步骤制成的可动试验片以及固定试验片。
＜可动试验片＞
将试样1、3以及4切断成长方形状。对该切断片实施冲压加工，形成呈半径3mm的半球状的压纹部。通过以上方式，制作可动试验片。另外，可动试验片模拟实施例1的端子2(阴型端子201)的突起状触点部21。另外，配置于压纹部的表面的镀覆膜12没有产生龟裂。
＜固定试验片＞
将试样1、3、4以及纯Ag板切断成长方形状，选取呈平板状的固定试验片。另外，固定试验片具有模拟实施例2的对方端子3(阳型端子301)的平板状触点部31的形状。
＜耐磨损性评价＞
使可动试验片6和固定试验片7沿铅直方向重合，使压纹部61与固定试验片7的表面抵接(参照图10)。在该状态下，利用压电驱动器对可动试验片6施加3N的铅直载荷，将压纹部61按压于固定试验片7。在维持该铅直载荷的状态下，使可动试验片6沿水平方向(图10、箭头60)振动。另外，在使可动试验片6振动的期间，测定可动试验片6与固定试验片7的接触电阻。另外，将振动的周期设定为1Hz，振幅设定为200μm。
在使可动试验片6进行了2500回振动的时刻结束试验。根据表1所示变更可动试验片6与固定试验片7的组合进行以上试验。另外，针对各种组合分别进行两次上述的试验。在表1示出各试验的接触电阻的最大值。
[表1]
如表1所示，可动试验片6由试样1构成，固定试验片7由纯Ag板构成的组合A的接触电阻的最大值为1mΩ以下。相对于此，可动试验片6由试样3或4构成，固定试验片7由纯Ag板构成的组合B以及C设定为接触电阻的最大值比组合A的接触电阻的最大值大。
另外，由于在组合B的可动试验片6以及固定试验片7的双方的表面露出柔软的Ag，所以可以认为组合B的滑动时的摩擦系数比组合A的滑动时的摩擦系数大。由此，可以想到采用了组合B的端子对的端子插入力比采用了组合A的端子对的端子插入力大。
由可动试验片6以及固定试验片7的双方为同一试样构成的组合D～F的接触电阻的最大值为5mΩ以上。
从以上的结果可以理解到将各端子的触点部的形状以及设置于触点部表面的金属层的构成以上述方式进行特定的端子对在微滑动时的耐磨损性良好，能在长期间的范围内维持低的接触电阻。

Claims (5)

1.一种端子用金属板，其具有母材和将所述母材的至少一部分覆盖的镀覆膜，其中，
所述镀覆膜具有中间Ag层和Ag-Sn合金层，所述中间Ag层层积于所述母材上，所述Ag-Sn合金层层积于所述中间Ag层上，并露出于最外层表面。
2.根据权利要求1所述的端子用金属板，其中，
所述中间Ag层的厚度比所述Ag-Sn合金层的厚度薄。
3.根据权利要求1或2所述的端子用金属板，其中，
所述中间Ag层的厚度设定为0.3μm以上。
4.一种端子，其由权利要求1至3的任意一项所述的端子用金属板构成，其中，
所述端子具有与对方端子抵接的突起状触点部，
所述镀覆膜至少配置于所述突起状触点部。
5.一种端子对，其具有权利要求4所述的端子和与所述端子嵌合的对方端子，其中，
所述对方端子具有与所述端子的所述突起状触点部抵接的平板状触点部，
所述平板状触点部具有表面Ag层，所述表面Ag层露出于最外层表面。
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