CN109863260A - 电触点、连接器端子对以及连接器对 - Google Patents

电触点、连接器端子对以及连接器对 Download PDF

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Abstract

提供即使经过滑动也能够使低摩擦系数和低接触阻力并存的电触点、及具备那样的电触点的连接器端子对、连接器对。在由能够相互形成电接触的第一触点(10)和第二触点(20)构成的电触点中设为如下电触点:第一触点(10)具备含合金层(14),含合金层(14)具有由包含锡和钯的合金构成的合金部(14a)、和由锡或者锡相对于钯的比例比合金部(14a)高的合金构成的锡部(14b),合金部(14a)和锡部(14b)均在合金层(14)的最表面露出,第二触点(20)在最表面具备异种金属层(22),异种金属层(22)具有比含合金层(14)高的硬度,由锡及钯均不包含的金属构成。另外,设为具备那样的电触点的连接器端子对及连接器对。

Description

电触点、连接器端子对以及连接器对
技术领域
本发明涉及电触点、连接器端子对以及连接器对,进一步详细地讲,涉及在相互电接触的一对触点的一方的表面具有含有钯的含合金层的电触点,并且涉及具有那样的电触点的连接器端子对以及连接器对。
背景技术
在对汽车的电气部件等进行连接的连接器端子的触点部,要求示出低接触阻力。一般而言,多数情况在连接器端子的表面形成有镀锡层。镀锡层赋予非常低的接触阻力,能够形成良好的电连接。但是,锡非常柔软,另外具有容易引起凝结的性质,因此在实施了镀锡的连接器端子的触点部,摩擦系数变高,通过插入使连接器端子嵌合时所需的插入力变大。特别是在近年,由于自动驾驶技术等,汽车的电子控制变得复杂起来,有构成一个连接器的端子数量也增加的倾向。伴随构成连接器的端子的数量增加,作为连接器整体的插入力变大,所以在各端子中将插入力减小的重要性增加。
实现了使基于低摩擦系数化的低插入力化与低接触阻力并存的连接器端子例如被专利文献1公开。在专利文献1中公开了如下嵌合型连接部件:其在进行了表面粗糙化处理的铜板材按顺序形成有铜-锡合金包覆层和锡包覆层作为表面镀层,铜-锡合金包覆层和锡包覆层以预定的图形在与对方侧部件接触侧的最表面混合一起。在此,锡包覆层有助于低接触阻力化,铜-锡合金包覆层有助于基于低摩擦系数化的端子插入力减小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-202266号公报
发明内容
发明要解决的课题
如上述专利文献1所记载的那样,赋予低接触阻力的锡、和如铜-锡合金那样通过具有高硬度而赋予低摩擦系数的其他种类的金属在连接器端子的触点部最表面混在一起地露出,从而在触点部处,能够使基于低接触阻力化的连接可靠性的提高和基于低摩擦系数化的插入力减小在某种程度的水准上并存。在专利文献1中,当评价摩擦系数时,在相互电接触的一对触点的一方的表面形成如上述的锡和铜-锡合金混在一起地露出的包覆层,作为另一方触点,使用对铜和锡进行电镀加工并进行了回流处理的材料。并且,在两者之间进行滑动。在该情况下,在两方触点的最表面露出的锡彼此产生相互接触的部位。如上所述,锡具有容易凝结的性质,有可能通过在触点间相互接触的锡引起凝结,从而触点间的摩擦系数变高。特别是在实际的连接器端子中,一边使一对触点相互滑动一边进行连接器端子的插入、嵌合,所以在该滑动的过程中进行锡彼此之间的凝结,从而触点间的摩擦系数越来越上升。
本发明要解决的课题在于提供即使经过滑动也能够使低摩擦系数和低接触阻力并存的电触点、及具备那样的电触点的接器端子对、连接器对。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题,本发明的电触点由能够相互形成电接触的第一触点和第二触点构成,其中,所述第一触点具备含合金层,该含合金层具有合金部和锡部,该合金部由包含锡和钯的合金构成,该锡部由锡或者锡相对于钯的比例比所述合金部高的合金构成,所述合金部和所述锡部均在所述含合金层的最表面露出,所述第二触点在最表面具备异种金属层,该异种金属层具有比所述含合金层高的硬度,由锡及钯均不包含的金属构成。
在此,所述异种金属层优选由镍或者镍合金构成。
另外,优选在所述含合金层中,所述合金部分散于所述锡部中。优选在所述含合金层中中,钯相对于锡和钯的合计量的含量为7原子%以下。优选所述合金部在所述含合金层整体中占的体积比率为1.0体积%以上且95体积%以下。优选所述合金部在所述第一触点的最表面占的面积比率为1.0%以上且95%以下。
优选所述第一触点及第二触点中的一方是具有向表面侧鼓出的形状的鼓出状触点,另一方是具有板状、与所述鼓出状触点的顶部电接触的板状触点。
本发明的连接器端子对由在触点部相互电接触的一对连接器端子构成,所述触点部具有如上述的电触点。
本发明的连接器对具有如上述的连接器端子对。
发明效果
在上述发明的电触点中,在第一触点的表面形成有含合金层,该含合金层的由包含锡和钯的合金构成的合金部和锡部均在最表面露出。因此,在第一触点的表面,同时得到通过高硬度的合金部减小摩擦系数的效果和通过锡部减小接触阻力的效果。并且,通过在第二触点的表面形成有异种金属层,异种金属层是硬度比第一触点的含合金层的硬度高的金属层,从而在与含合金层接触的部位、尤其是与合金部接触的部位可得到特别高的减小摩擦系数的效果。另外,通过该硬度高的金属层是不含作为形成第一触点的含合金层的金属的锡及钯的异种金属层,从而有容易在特别是以锡为首的同种金属材料之间引起的倾向的凝结在第一触点与第二触点之间难以引起。由此,可得到特别高的减小摩擦系数的效果。因为即使经过第一触点与第二触点之间的滑动,也并不引起进行同种金属间的凝结的现象,所以可维持低摩擦系数。
在此,在异种金属层由镍或者镍合金构成的情况下,通过镍及镍合金具有高硬度,从而容易将第一触点与第二触点之间的摩擦系数抑制得低。在镍及镍合金的表面形成有难以剥离的氧化膜,但是通过在第一触点的最表面露出的合金部具有高硬度,从而在滑动时能够将该氧化膜剥离。因此,在第一触点与第二触点之间容易形成接触阻力小的良好的电接触。
另外,在含合金层中合金部分散于锡部中的情况下,即使作为含合金层整体而言钯的含量少,但在第一触点与第二触点之间的接触部的区域内,容易使合金部和锡部两方在第一触点的最表面露出,且容易使那两方与第二触点的异种金属层接触。
在含合金层中钯相对于锡和钯的合计量的含量为7原子%以下的情况下,将钯的含量抑制得低,并且容易利用通过合金部向第一触点的最表面露出而带来的减小摩擦系数的效果。
在合金部在含合金层整体中占的体积比率为1.0体积%以上且95体积%以下的情况下,另外,在合金部在第一触点的最表面占的面积比率为1.0%以上且95%以下的情况下,容易使通过合金部减小摩擦系数的效果和通过锡部减小接触阻力的效果并存。
在第一触点及第二触点中的一方是具有向表面侧鼓出的形状的鼓出状触点,另一方是具有板状、与鼓出状触点的顶部电接触的板状触点的情况下,在形成于鼓出状触点的顶部与板状触点之间的小面积的接触部,能够使低摩擦系数和低接触阻力并存,在通用的嵌合型的连接器端子等中,能够使高连接可靠性和低插入力并存。
上述发明的连接器端子对通过在触点部具有电触点,该电触点由在表面具有如上述的特定的金属层的第一触点和第二触点构成,从而在触点部,能够避免以锡为首的同种金属间的凝结,能够使低接触阻力和低摩擦系数并存。由此,在连接器端子中,能够使高连接可靠性和低插入力并存。
上述发明的连接器对通过具有如上述的连接器端子对,从而在各连接器端子对的触点部,能够避免以锡为首的同种金属间的凝结,从而能够使低接触阻力和低摩擦系数并存。由此,即使构成连接器对的连接器端子对的数量变多,也能够确保高连接可靠性,并且能够抑制插入力的增大。
附图说明
图1是示意性地示出构成本发明的一个实施方式的电触点的2种材料中的层构成的剖视图,(a)示出第一触点中的含合金层露出的结构,(b)示出第二触点中的异种金属层露出的结构。
图2是示意性地示出本发明的一个实施方式的连接器端子对的剖视图。
图3是对实施例1及比较例1、2示出摩擦系数的测定结果的图。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
[电触点]
本发明的一个实施方式的电触点由第一触点10和第二触点20的对构成。第一触点10和第二触点20在各自的表面能相互电接触。
第一触点10及第二触点20具有什么样的形状都可以,作为一个例子,能够将它们中的一方构成为压花状等具有鼓出形状的鼓出状触点。并且,能够将另一方构成为平板状等板状触点。在该情况下,鼓出状触点在鼓出形状的顶部与板状触点的表面电接触。这样的触点的组合在如后面基于图2说明的阳-阴型的嵌合端子中经常使用。将第一触点10和第二触点20中的哪个作为鼓出状触点,将哪个作为板状触点,只要任意选择即可,以下,以将第一触点10作为鼓出状触点、将第二触点20作为板状触点的情况为例进行说明。
如图1(a)所示,在第一触点10的最表面露出含锡-钯合金层(以下有时仅称为含合金层)14,含锡-钯合金层14由锡-钯合金部(以下有时仅称为合金部)14a和锡部14b构成。并且,如图1(b)所示,在第二触点20的最表面露出异种金属层22。第一触点10和第二触点20在各自的含合金层14和异种金属层22的表面相互接触。在第一触点10中,在作为与第二触点20实际接触的区域的实际接触面中,合金部14a和锡部14b两方在最表面露出。以下,对构成第一触点10及第二触点20的材料的详情依次进行说明。
(第一触点的材料构成)
如图1(a)所示,在第一触点10中,在母材11的表面适当地隔着基底层12形成有含合金层14。
母材11成为第一触点10的基材,例如由铜、铝、铁、或者以那些为主要成分的合金构成。在这些中,特别优选具有高导电性、作为连接端子的母材通用的铜或者铜合金。
含合金层14由合金部14a和锡部14b构成,合金部14a由以锡和钯为主要成分的合金构成,锡部14b由纯锡或者锡的比例比合金部14a中的锡的比例高的合金构成。合金部14a和锡部14b均在含合金层14的最表面露出。在含合金层14中,当合金部14a和锡部14b均在最表面露出时,无论采用什么样的图形来分布都可以,但是优选在锡部14b中分散着合金部14a,也就是说,合金部14a在锡部14b中呈粒状偏析,呈岛屿状分散。
如上所述,第一触点10的含合金层14在最表面由合金部14a及锡部14b两方与第二触点20的最表面的异种金属层22接触。此时,在含合金层14中,具有高硬度的合金部14a起到将与异种金属层22之间的摩擦系数降低的作用。另一方面,柔软、具有高导电性的锡部14b起到将与异种金属层22之间的接触阻力减小的作用。
合金部14a由包含锡和钯的金属间化合物(锡-钯系合金)构成。金属间化合物无论是仅由锡和钯构成的二元合金,还是除锡和钯以外还包含其他金属的多元合金都可以。在二元合金的情况下,金属间化合物采取PdSn4的组成。作为构成多元合金的锡、钯以外的金属元素,能够列举母材11和/或基底层12所包含的金属元素。在基底层12由镍或者镍合金构成的情况下,容易形成(Ni0.4Pd0.6)Sn4的组成的三元合金。另外,无论金属间化合物是二元合金的情况还是多元合金的情况,在合金部14a除了该金属间化合物之外,也可以少量含有构成母材11和/或基底层12的金属元素、不可避免的杂质、未被合金摄入的钯的相等。
基底层12优选由镍或者镍合金构成。由镍或者镍合金构成的基底层12起到如下作用:将含合金层14相对于母材11的密合性提高,并且抑制金属原子从母材11向含合金层14的扩散。镍基底层12中的含合金层14侧的一部分也可以通过含合金层14的形成工序中的加热而成为镍-锡合金层13。镍-锡合金层13具有Ni3Sn4的组成。基底层12的剩余的部分处于不与锡进行合金化的镍或者镍合金的原样的状态。通过形成镍-锡合金层13,从而即使是高温也可以牢固地阻止可金属原子从母材11向含合金层14的扩散,可抑制如下:在高温下金属原子从母材11向最表面扩散,由于受到氧化从而接触阻力在最表面上升。合金部14a的粒子的基底层12侧的一部分区域成为嵌入到镍-锡合金层13的内部的状态,且被镍-锡合金包围周围。
从充分发挥减小摩擦系数的效果的观点出发,作为含合金层14整体、也就是说将合金部14a及锡部14b加在一起的含合金层14整体,优选钯相对于锡和钯的合计的含量(Pd/(Sn+Pd)×100%)为1原子%以上,特别优选为2原子%以上,进一步优选为4原子%以上。另一方面,如上所述,锡与钯之间的二元合金的稳定组成为PdSn4,从稳定地形成合金部14a与锡部14b共存的状态的观点出发,优选钯的含量少于20原子%。在由多元合金构成合金部14a的情况下,考虑到该多元合金的组成,也可以以所有的锡不成为合金部14a而作为锡部14b共存的方式决定钯的含量的上限。进一步地,从充分确保锡部14b、有效地达成通过锡部14b减小接触阻力的观点出发,特别优选将钯的含量设为7原子%以下。
另外,为了有效地减小摩擦系数,优选合金部14a占含合金层14整体的体积比率为1.0体积%以上,进一步优选为50体积%以上。另一方面,从确保锡部14b的比例、充分得到减小接触阻力的效果的观点出发,优选合金部14a的体积比率为95体积%以下。另外,合金部14a占含合金层14整体的体积比率以(合金部14a在含合金层14中占的体积)/(含合金层14整体的体积)×100%的方式计算出。
同样,为了有效地减小摩擦系数,优选合金部14a在含合金层14的最表面占的面积比率(露出面积率)为1.0%以上,进一步优选为20%以上。另一方面,从确保锡部14b的比例、充分得到减小接触阻力的效果的观点出发,优选合金部14a在最表面占的面积比率为95%以下。另外,合金部14a在含合金层14的最表面占的面积比率以(在表面露出的合金部14a的面积)/(含合金层14的表面整体的面积)×100%的方式计算出。
从充分发挥同时减小表面的摩擦系数和减小接触阻力的含合金层14具有的特性的观点出发,优选含合金层14整体的厚度为0.8μm以上。
含合金层14的表面硬度大致处于50~200Hv的范围。在此,含合金层14的硬度是在第一触点10与第二触点20实际接触的实际接触面的区域整体中测量的硬度,也就是说是对包含共存地露出的合金部14a和锡部14b两方在内的表面测量的硬度。另外,仅有锡部14b的硬度为10~50Hv程度。
如上所述,在含合金层14中,在第一触点10和第二触点20实际接触的实际接触面中,需要合金部14a和锡部14b两方在最表面露出。因此,优选的是,在含合金层14的最表面中,合金部14a的粒子在露出面中的粒径在与实际接触面的面积比较时为适度的大小。这是因为:当该粒径过小时,有可能仅锡部14b连续的区域在实际接触面内露出,另一方面,当粒径过大时,有可能仅合金部14a在实际接触面内露出。具体地讲,优选该粒径为0.5μm以上。另外,优选为1.5μm以下。
例如,通过在适当形成有基底层12的母材11的表面按顺序层叠钯层和锡层,通过加热进行合金形成,从而能够形成含合金层14。或者,也可以使用含锡和钯两方的电镀液,通过共析来形成含合金层14。从简便性的观点出发,优选在将钯层和锡层层叠后使其进行合金化的前者的方法。通过调整形成合金前的钯层及锡层的厚度、形成合金时的加热温度及加热时间,从而能够控制含合金层14中的合金部14a的体积比率、最表面的面积比率、粒径等参数。例如,能够例示0.01~0.03μm的范围内调整钯层的厚度的方式。在该情况下,锡层的厚度优选为1μm程度。
(第二触点的材料构成)
在第二触点20中,如图1(b)所示,异种金属层22以将母材21的表面包覆的方式在最表面露出地形成。
母材21成为第二触点20的基材,与第一触点10的母材11同样,由什么样的金属材料构成都可以。作为优选的例子可举出由铜或者铜合金构成的情况。或者,也可以由铝或者铝合金、铁或者铁合金构成。
异种金属层22由锡及钯均不含有的金属构成。在此,所谓锡及钯均不含有,不仅包括完全不含有锡及钯的情况,也包括以能视作不可避免的杂质的浓度含有其中的一方或者两方的情况。
异种金属层22具有比第一触点10的含合金层14高的硬度。在此,成为比较对象的含合金层14的硬度是指,如上所述,对第一触点10与第二触点20实际接触的实际接触面整体、也就是说对包含共存地露出的合金部14a和锡部14b两方在内的表面进行测量的硬度。如上所述,含合金层14的硬度处于大致50~200Hv的范围,作为异种金属层22的硬度,优选处于200~1000Hv的范围。通过异种金属层22具有这样的范围的硬度,从而能够将与第一触点10的含合金层14之间、特别是与合金部14a之间的摩擦系数充分降低。另外,在第二触点20的表面上,容易避免由于高硬度的氧化膜的形成而导致的接触阻力的上升。
异种金属层22的具体的组成并未特别指定,但是作为优选的例子,能够举出由镍或者镍合金构成的情况。例如,镍具有500~600Hv程度的高硬度。并且,镍及镍合金在各种金属中具有比较高的导电率。另外,虽然表面受到氧化,但是可抑制在表层附近进行氧化,因此通过在第一触点10与第二触点20之间进行滑动,从而只要表面的比较薄的氧化膜剥离,就能形成良好的电接触。作为优选的镍合金的组成的例子,能举出镍-磷合金、镍-硼合金等。
另外,除镍或者镍合金以外,作为能够用作异种金属层22的金属种类,能够举出铬或者铬合金。从构成的简化性的观点出发,优选异种金属层22由单一金属种类的层构成,但也可以是多个金属种类共存地在最表面露出的层。但是,在该情况下,需要在最表面露出的所有金属种类均不含锡及钯,而具有比含合金层14高的硬度。
异种金属层22的厚度只要设定为能有效地达成通过硬度来减小摩擦系数的厚度以上即可。但是,优选通过该硬度预先抑制为在制造工序中不发生破裂等的程度的厚度。例如,在异种金属层22由镍或者镍合金构成的情况下,该厚度设为0.5μm以上即可。另外,优选预先抑制为5μm以下。
(电触点的特性)
如以上说明的那样,本电触点由第一触点10和第二触点20构成,第一触点10具有使合金部14a和锡部14b在最表面露出的含合金层14,第二触点20使异种金属层22在最表面露出。并且,第一触点10的合金部14a及锡部14b两方和第二触点20的异种金属层22接触,在两触点10、20之间形成导通。
在第一触点10中,通过由具有高硬度、难以引起凝结的锡-钯系合金构成的合金部14a在最表面露出,从而在与第二触点20之间得到低摩擦系数。并且,因为锡部14b与合金部14a一起在第一触点10的最表面露出,所以通过锡的柔软性和导电率的高度、表面氧化膜的破坏容易性的各效果,在与第二触点20之间可得到低接触阻力。
进一步地,通过硬度高的异种金属层22在第二触点20的最表面露出,从而能够在与第一触点10之间、特别是与合金部14a之间有效地减小摩擦系数。而且,通过异种金属层22均不含有作为构成在第一触点10的表面露出的含合金层14的金属元素的锡及钯,从而在与第一触点10之间受到滑动时难以引起凝结。一般在同种金属之间容易引起凝结,特别是在两个触点之间发生滑动时容易进行那样的凝结,但是通过预先将在第二触点20的最表面露出的金属设为与在第一触点10的最表面露出的金属异种的金属,从而容易避免那样的同种金属间的凝结、以及由该凝结引起的摩擦系数的上升。特别是柔软的锡非常容易引起同种金属间的凝结,但是通过第二触点20的异种金属层22不含有锡,从而容易避免第一触点10的锡部14b之间的凝结的发生、以及伴随滑动的该凝结的进行。通过避免触点间的同种金属的凝结的发生及进行,从而能够达成摩擦系数的减小。
以镍及镍合金为首,异种金属层22具有比第一触点10的含合金层14高的硬度,从而多数情况在异种金属层22的表面形成有硬、难以受到剥离的氧化膜。这是因为一般而言硬质的过渡金属有如下倾向:容易受到氧化,未氧化的金属的硬度越高,该金属的氧化物的硬度也越高。但是,通过第一触点10的含合金层14、特别是合金部14a具有比较高的硬度,从而在第一触点10与第二触点20之间进行滑动时,在异种金属层22的表面形成的氧化膜由于第一触点10的含合金层14、特别是合金部14a而容易剥离。由此,异种金属层22的金属面露出,能够与第一触点10之间形成良好的电接触。也如上所述,特别是在异种金属层22由镍或者镍合金构成的情况下,如果将极其薄的氧化膜剥离,就能够形成优良的电接触。
如上,通过使具有含合金层14的第一触点10和在最表面露出异种金属层22的第二触点20组合而形成电触点,其中含合金层14的由锡-钯系合金构成的合金部14a和锡部14b均在最表面露出,异种金属层22由镍或者镍合金等构成,从而在该电触点处,能够避免特别是同种金属间的凝结的发生及由滑动时的凝结的进行导致的摩擦系数的增大,从而能够达成低摩擦系数。并且,同时能够达成低接触阻力,并能够形成良好的电接触。特别优选的是,电触点的动摩擦系数为0.30以下,进一步为0.25以下。另外,特别优选的是,接触阻力为1.0mΩ以下,进一步为0.8mΩ以下。
如上所述,第一触点10及第二触点20的形状并不被特别限定,在设为鼓出状触点和板状触点的组合的情况下,可以将第一触点10和第二触点20中的一个设为鼓出状触点或者板状触点。
[连接器端子对]
本发明的一个实施方式的连接器端子对在一对连接器端子相互电接触的触点部具有如上述的由第一触点10和第二触点20构成的电触点,第一触点10具有使合金部14a和锡部14b在最表面露出的含合金层14,第二触点20使异种金属层22露出。当具有那样的电触点时,在整体上是什么样的种类、形状的连接器端子对都可以。作为一个例子,本发明的一个实施方式的连接器端子对60为嵌合型,如图2所示,由阴型连接器端子40和阳型连接器端子50的组构成。并且,在阴型连接器端子40和阳型连接器端子50相互电接触的触点部具有如上述的电触点。具体地讲,阴型连接器端子40的触点部由在表面露出含合金层14的第一触点10构成,阳型连接器端子50的触点部由在表面露出异种金属层22的第二触点20构成。
阴型连接器端子40及阳型连接器端子50具有与公知的嵌合型的阴型连接器端子及阳型连接器端子同样的形状。即,在阴型连接器端子40中形成有夹压部43,夹压部43形成为在前方开口的四方筒状,在夹压部43的底面的内侧具有向内侧后方折回的形状的弹性接触片41。另一方面,阳型连接器端子50在前方具有形成为平板状的突片51。并且,当阳型连接器端子50的突片51插入到阴型连接器端子40的夹压部43内时,阴型连接器端子40的弹性接触片41在向夹压部43的内部侧鼓出的压花部41a与阳型连接器端子50接触,对阳型连接器端子50施加向上的力。与弹性接触片41相对的夹压部43的顶部的表面为内部对置接触面42,通过阳型连接器端子50被弹性接触片41按压于内部对置接触面42,从而阳型连接器端子50被夹压保持在夹压部43内。也就是说,电触点形成在阴型连接器端子40的压花部41a及内部对置接触面42与阳型连接器端子的突片51的表面之间。
在此,如图2所示,在形成阴型连接器端子40的母材11中,至少在弹性接触片41的压花部41a和内部对置接触面42的表面形成有含合金层14(及基底层12和镍-锡合金层13,省略附图)。并且,在形成阳型连接器端子50的母材21的表面中,至少在突片51的与压花部41a及内部对置接触面42接触的面形成有异种金属层22。也就是说,本发明的实施方式的电触点形成于阴型连接器端子40的压花部41a及内部对置接触面42与阳型连接器端子的突片51的表面之间。
由此,在将阳型连接器端子50的突片51插入到阴型连接器端子40的夹压部43并滑动时,在阴型连接器端子40与阳型连接器端子50的突片51之间的接触部,低接触阻力和低摩擦系数可并存。其结果是,在连接器端子对60中,高连接可靠性和嵌合时所需的插入力的抑制可并存。
另外,含合金层14及异种金属层22也可以形成于各连接器端子40、50的进一步宽广的区域。在最宽广的情况下,能够将构成两个连接器端子40、50的母材11、21的表面整体分别包覆。另外,连接器端子对无论是什么样的种类、形状的端子对都可以,此外,能够例示形成于印刷基板的通孔和压入连接到该通孔的压配合端子的组合。
[连接器对]
本发明的一个实施方式的连接器对具有如上述的连接器端子对。也就是说,连接器对由构成如上述的连接器端子对的各连接器端子分别收纳固定于由绝缘性材料构成的连接器壳体中的连接器对构成。例如构成为:通过使构成连接器对的连接器壳体的对相互嵌合,从而能够使连接器端子对相互嵌合。构成连接器对的连接器端子对无论仅为一对还是为多对都可以。另外,在设置多对连接器端子对的情况下,无论是将全部设为具有含如上述的特定材料构成的第一触点10和第二触点20的连接器端子对,还是仅一部分设为那样的连接器端子对都可以。
通过连接器对具备连接器端子对,该连接器端子对具有含如上述的特定材料构成的第一触点10和第二触点20,从而在连接器对中,基于低接触阻力的高连接可靠性和基于低摩擦系数的低插入力性并存。特别是在连接器对具备多个连接器端子对的情况下,低插入力化的意义变大。这是因为:一般而言,连接器端子对的数量越多,连接器对中的合计的插入力越大,但是通过在构成连接器对的各连接器端子对中达成低插入力化,从而作为连接器对整体能够将插入力抑制得低。
实施例
以下,使用实施例详细地说明本发明。
[电镀试样的制作]
通过在清洁的铜基板的表面进行电镀,从而制作镀锡试样、镀锡/钯试样、镀镍试样。分别将镀层的膜厚在表1中示出。关于镀锡/钯试样,在形成镀镍层作为基底层后,将镀钯层及镀锡层分别按记载的膜厚依次形成。
通过对镀锡/钯试样进一步进行300℃的加热,从而进行锡与钯之间的合金形成,将其作为锡-钯合金试样。通过用扫描电子显微镜(SEM)观察所得到的试样的截面及表面,可确认如下:合金部和锡部均在锡-钯合金试样的最表面露出,而且最表面的合金部的粒径及锡部连续的区域的大小与在构成电触点时与对方触点接触的实际接触面的面积比较充分小。进一步地,也可确认如下:作为基底层的镀镍层的一部分形成镍-锡合金。
[表1]
Sn膜厚 Pd膜厚 Ni膜厚
镀Sn 1μm
镀Sn/Pd 1μm 0.03μm 1μm(基底层)
镀Ni 1μm
[电触点的制作]
使用通过上述得到的各试样制作鼓出状触点和板状触点。鼓出状触点通过将各试样加工为曲率半径为3mm的压花形状而形成。另外,将对所得的试样原样地进行切取得到的结构作为板状触点。
并且,通过使鼓出状触点和板状触点组合,从而构成实施例1及比较例1、2的电触点。鼓出状触点和板状触点的材料的组合如表2所示。
[试验方法]
(摩擦系数的评价)
关于实施例1及比较例1、2的电触点,使鼓出状触点与板状触点接触,在施加5N的接触载荷的状态下使鼓出状触点沿着板状触点的面以10mm/min的速度滑动5mm。在该滑动中,使用负载传感器测定在触点间作用的动摩擦力。并且,将动摩擦力除以载荷得到的值作为(动)摩擦系数。
(接触阻力的评价)
关于实施例1及比较例1、2的电触点,对为了进行上述的摩擦系数评价而进行滑动后的状态原样地进行接触阻力的测定。一边施加5N的接触载荷一边利用四端子法进行测定。此时,将开放电压设为100mV,将通电电流设为10mA。
[试验结果]
图3中将摩擦系数的测量结果作为滑动距离的函数而示出。另外,在下表2中将摩擦系数及接触阻力的测定结果与构成各触点的电镀材料的组合一起示出。摩擦系数除了最初期的上升部分之外,用全部滑动距离的平均值示出。
[表2]
从图3及表2可知,在使在最表面具有包含锡-钯合金部的含合金层(Sn-Pd合金)的材料和在最表面具有镍层的材料组合而构成电触点的实施例1中,与比较例1及比较例2的情况相比,可得到显著低的摩擦系数。在两个触点具有由柔软、容易引起凝结的锡构成的层的比较例2中,摩擦系数特别高,而且随着滑动距离变长,摩擦系数升高。这是由两个触点间的锡的凝结引起的。在比较例1中,通过一方触点使用硬质的镍层,从而与比较例2的情况相比摩擦系数降低,但是由于锡自身的柔软性、以及锡与镍之间的凝结的原因,仍然示出超过0.30的高摩擦系数。对此可解释为:在实施例1中,通过一方触点具有硬度高的含锡-钯合金层,另一方触点具有硬度进一步高、且不含有锡及钯的材料即镍层,从而作为两个触点的硬度的效果、将同种金属间的凝结现象排除的效果,可得到非常低的摩擦系数。
接着,当比较接触阻力时,在实施例1中,得到比比较例2差但比比较例1低的值。锡是由于柔软性等主要原因而在表面赋予极低的接触阻力的金属,在电触点处锡彼此接触的比较例2中,可得到最低的接触阻力。另一方面,在比较例1中,尽管在一方触点露出具有那样的特性的锡,但是在另一方触点露出镍,由此接触阻力变高。认为这是由于如下:在镍的表面形成有硬的氧化膜,在与锡层的滑动中,难以将该氧化膜剥离。与此相对,在实施例1中,在与镍层露出的触点接触的另一方触点的最表面形成具有高硬度的含锡-钯合金层,在滑动时能够将镍表面的氧化膜剥离,因此镍的金属面露出,在与含锡-钯合金层、特别是锡部之间形成良好的电接触。其结果是,可解释为与比较例1的情况相比接触阻力变低。另外,可以说0.8mΩ以下的实施例1的接触阻力对于使用于例如汽车用连接器端子来说充分低。
以上对本发明的实施方式详细地进行了说明,但是本发明完全不限定于上述实施方式,能在不脱离本发明的宗旨的范围进行各种改变。
附图标记说明
10 第一触点
11 母材
12 镍层
13 镍-锡合金层
14 含合金层
14a 合金部
14b 锡部
20 第二触点
21 母材
22 异种金属层
40 阴型连接器端子
41 弹性接触片
41a 压花部
42 内部对置接触面
43 夹压部
50 阳型连接器端子
51 突片
60 端子对

Claims (9)

1.一种电触点,由能够相互形成电接触的第一触点和第二触点构成,所述电触点的特征在于,
所述第一触点具备含合金层,该含合金层具有合金部和锡部,该合金部由包含锡和钯的合金构成,该锡部由锡或者锡相对于钯的比例比所述合金部高的合金构成,所述合金部和所述锡部均在所述含合金层的最表面露出,
所述第二触点在最表面具备异种金属层,该异种金属层具有比所述含合金层高的硬度,由锡及钯均不包含的金属构成。
2.根据权利要求1所述的电触点,其特征在于,所述异种金属层由镍或者镍合金构成。
3.根据权利要求1或2所述的电触点,其中,在所述含合金层中,所述合金部分散于所述锡部中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电触点,其特征在于,在所述含合金层中,钯相对于锡和钯的合计量的含量为7原子%以下。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电触点,其特征在于,所述合金部在所述含合金层整体中占的体积比率为1.0体积%以上且95体积%以下。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电触点,其特征在于,所述合金部在所述第一触点的最表面占的面积比率为1.0%以上且95%以下。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电触点,其特征在于,所述第一触点及第二触点中的一方是具有向表面侧鼓出的形状的鼓出状触点,
另一方是具有板状、与所述鼓出状触点的顶部电接触的板状触点。
8.一种连接器端子对,其特征在于,由在触点部相互电接触的一对连接器端子构成,
所述触点部具有权利要求1至7中的任一项所述的电触点。
9.一种连接器对,其特征在于,具有权利要求8所述的连接器端子对。
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