CN1447478A - 连接器端子 - Google Patents

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铃木竹四
佐藤进英
榊原直男
森哲人
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Abstract

本发明的连接器端子由电镀的Cu合金板制成，并设置一对互相接合的公端子1和母端子2；其中在公端子1和母端子2的相互滑动部分中，其中一个端子的维氏硬度在60－700HV范围内，另一个端子的维氏硬度在20－150HV范围内，及两个端子的维氏硬度之差为15HV或更大。结果，除了具有稳定的接触电阻之外，还有低嵌入力、拆除力和良好的热阻。

Description

连接器端子
技术领域
本发明涉及一种用金属薄板产生的连接器端子，其中纯金属或合金被精电镀，并用于汽车等的连接器。
背景技术
通常用于汽车等的电线连接器等的连接器端子通过对Cu(铜)合金薄板等进行压制成形、冲压、或弯曲来制造。在这种情况下，对所得到端子，为了得到满意的电气连接特性等，经常使用镀纯金属或镀合金的金属薄板，尤其使用镀Sn(锡)或镀Sn合金的金属薄板。这些连接器端子为由金属锡板制成的互相接合的公端子和母端子组成。
然而，涉及连接器和其它连接器端子的技术仍然存在下面描述的问题。
近年来，在电路和电子电路部分中使用的电路的数量随着电路功能的多样性而增加，为这些电路所提供的连接器具有许多引线(pin)，及对多引线连接器的需要增加了。在汽车组装线上，如尽管需要手工连接器安装过程，随着引线数量的增加，嵌入力的增加将会引起工人的疲劳，因此，产生了减小疲劳的需要。结果，在嵌入和拆除期间有需要较小力多引线连接器的需求。
而且，尽管在如汽车引擎周围位置的高温和震动大的环境中使用多引线连接器，即使长期暴露在高温下，也需要连接器不表现出增加接触电阻，不表现出紧固力的变化，及确保防止它们由于震动从引擎上脱开等的稳定安装。
在现有技术的由镀Sn的Cu合金薄板组成的端子中，由于公端子和母端子的表层是较软的镀Sn层，即彼此相同，当连接连接器时，端子的滑动不是很好等，因此，需要相当大的嵌入力和拆除力。此外，当处于高温如引擎周围时，基底材料的镀Sn层和Cu合金互相散热，使得表面状态易随时间变化，与此同时，还会产生接触电阻和紧固力的波动危险。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有稳定接触电阻、低嵌入力和拆除力和良好热阻的连接器端子。
在所述连接器端子的滑动部分中，由于一个端子的维氏硬度在60-700HV的范围内，另一个端子的维氏硬度在20-150HV的范围内，及两个端子的维氏硬度之差为15HV或更大，因此，可得到减小嵌入力(嵌入和拆除力)的效果，与具有相同硬度的两个端子的情况相比，有良好的接触和在嵌入和拆除期间有较小的负荷。
也就是说，尽管在公端子插入母端子过程中在所述两个端子的滑动部分发生“刮削”，若两个端子的镀层表面的硬度具有相同的柔性度，则变形阻力增加和嵌入力增大。另一方面，在两个端子的表面镀层的硬度也具有相同硬度的情况下，刮削阻力增加和嵌入力变大。此外，在两个端子的镀层表面的硬度值有差异的情况下，软的镀层表面易被刮削和嵌入力变小。在这种情况下，在两个端子的维氏硬度值的差值为15或更大的情况下，可得到减小嵌入力的效果。
此外，使一个端子的维氏硬度在60-700HV范围内的原因是，若硬度小于60HV，即使在两个端子的硬度值之差为15或更大，也会增加端子插入期间的变形阻力，因此，很困难得到所希望的插入力，若硬度超过700HV时，就会产生嵌入力变为特别小的情况，从接触的稳定性方面考虑，不希望如此。
此外，使另一个端子的维氏硬度在20-150HV范围内的原因是，若硬度小于20HV，端子过软，在嵌入期间变形阻力相对于间隙特别大，若硬度超过150HV时，因过软就会很困难表现出由于镀层表面软而产生的效果。
在本发明中和本说明书中，维氏硬度HV是在负荷为98.07×10-3牛顿(10g)时的值。
在本发明的连接器端子中，在公端子和母端子的相互滑动部分中，优选的是一个端子维氏硬度在80-300HV范围内，另一个端子的维氏硬度在40-150HV范围内，及两者维氏硬度之差为20HV或更大。也就是说，在所述的连接器端子中，由于两个端子的维氏硬度之差为20HV或更大，可得到较大的嵌入力减小效果。
在本发明的连接器端子中，在公端子和母端子的相互滑动部分中，优选的是一个端子维氏硬度在100-250HV范围内，另一个端子的维氏硬度在40-130HV范围内，及两者维氏硬度之差为30HV或更大。也就是说，在所述的连接器端子中，由于两个端子的维氏硬度之差为30HV或更大，可得到较大的嵌入力减小效果。
而且，在本发明的连接器端子中，在公端子和母端子的相互滑动部分中，优选的是一个端子维氏硬度在120-250HV范围内，另一个端子的维氏硬度在40-110HV范围内，及两者维氏硬度之差为50HV或更大。也就是说，在所述的连接器端子中，由于两个端子的维氏硬度之差为50HV或更大，可得到极大的嵌入力减小效果。
在本发明的连接器端子中，优选的是具有较高维氏硬度的端子为公端子，而具有较低维氏硬度的端子为母端子。也就是说，在这种连接器端子中，由于具有较高维氏的端子为公端子和具有较低维氏硬度的端子为母端子，嵌入力减小的效果更显著。也就是说，与通常具有平面形状以便插入的公端子相比，母端子的内上表面和内下表面两者都是弯曲的，或其中之一是弯曲的，并且具有使其起到弹簧作用的形状。因此，与由镀层平板直接冲压而生产母端子的许多情况相比，由于存在由弯曲所生产的母端子的许多情况，相对于易于成形，母端子的电镀材料的硬度优选比公端子的电镀材料的硬度要小。尤其在近年来为适应更加减小的尺寸，在生产过程中进行严重弯曲的情况下，由于本发明具有容易制造的母端子，因此本发明是优选的。
在本发明的连接器端子中，公端子和母端子其中至少之一利用金属薄板制造，其中从包含Sn、Cu、Ag、Ni、Pb、Zn、P、B、Cr、Mn、Fe、Co、Pd、Pt、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、In、C、S、Au、Al、Si、Sb、Bi和Te的成份组中选择一种、两种或多种金属对Cu合金基底材料的表面进行镀层处理。
在所述的连接器端子中，由于公端子和母端子其中至少之一由金属薄板制成，其中从成份组中选择一种、两种或多种金属对Cu合金的基底材料的表面进行镀层处理，Cu合金基底材料和所选择的金属部分地形成合金，使得易于将镀层表面硬化到所规定的硬度。
在本发明的连接器端子中，电镀处理为Sn合金电镀处理，其中，除了所选择的一种、两种或多种金属外，其余的成份为Sn。也就是说，在所述的连接器端子中，由于电镀处理为Sn合金电镀处理，其中，除了所选择的一种、两种或多种金属外，其余的成份为Sn，通过将所选择的金属添加到Sn中可更容易控制镀层表面硬度的调整。
而且，在本发明的连接器端子中，公端子和母端子其中至少之一含有质量为0.01-75％的所选择的一种、两种或多种金属。即，在所述的连接器端子中，由于公端子和母端子其中至少之一含有质量为0.01-75％的所选择的一种、两种或多种金属，容易对镀层表面进行淬火处理，从而可得到具有适当硬度、电阻和接触电阻的镀层表面。这是因为，若所选择的一种、两种或多种金属的添加量的质量小于0.01％，则将镀层表面淬火到规定硬度的动作是不足的，而若添加量的质量超过75％，则镀Sn合金的电阻高于实际所需要的水平，接触电阻等也增加。此外，在添加量的质量超过75％的情况下，除了较差的可成形性外，还减小了耐蚀性。
在本发明的连接器端子中，公端子和母端子其中至少之一可由经镀Cu-Sn合金处理的Cu合金薄板制成，其中，所述镀Cu-Sn合金处理包含质量0.1-10％的Cu及其余成份为Sn和不可避免的杂质。也就是说，在所述的连接器端子中，由于公端子和母端子其中至少之一可由经镀Cu-Sn合金处理的Cu合金薄板制成，其中，所述镀Cu-Sn合金处理包含质量0.1-10％的Cu及其余成份为Sn和不可避免的杂质，容易进行表面淬火处理。若Cu的质量含量小于0.1％，则效果降低，如果若Cu的质量含量超过10％，则很困难得到稳定的电镀特性，及在淬火处理中硬度的变化加大。
在本发明的连接器端子中，公端子和母端子其中至少之一可由经镀Ni-Sn合金处理的Cu合金薄板制成，其中，所述镀Ni-Sn合金处理包含质量0.1-40％的Ni及其余成份为Sn和不可避免的杂质。也就是说，在所述的连接器端子中，由于公端子和母端子其中至少之一可由经镀Ni-Sn合金处理的Cu合金薄板制成，其中，所述的镀Ni-Sn合金处理包含质量0.1-40％的Ni及其余成份为Sn和不可避免的杂质，在电镀状态下可得到所希望的表面硬度。而且，通过热处理可得到极高硬度。若Ni的质量含量小于0.1％，则效果减小，而若Ni的质量含量超过40％，则很困难控制硬度。
在本发明的连接器端子中，公端子和母端子其中至少之一可由经镀Ag-Sn合金处理的Cu合金薄板制成，其中，所述镀Ag-Sn合金处理包含质量0.1-10％的Ag及其余为Sn和不可避免的杂质。也就是说，在所述的连接器端子中，由于公端子和母端子其中至少之一可由经镀Ag-Sn合金处理的Cu合金薄板制成，其中，所述镀Ag-Sn合金处理包含质量0.1-10％的Ag及其余为Sn和不可避免的杂质，通过淬火处理可得到稳定的表面硬度。若Ag的质量含量小于0.1％，则效果减小，而若Ag的质量含量超过10％，除了很困难控制电镀液外，随着淬火处理的硬度的变化加大。
在本发明的连接器端子中，公端子和母端子其中至少之一可由通过电镀Sn所得到的镀Sn的镀Sn Cu合金薄板制成，进行软熔处理或热浸镀可将Sn直接或经Cu层电镀到Cu合金的基底材料上。也就是说，在所述的连接器端子中，由于公端子和母端子其中至少之一可由通过电镀Sn所得到的镀Sn的镀Sn Cu合金薄板制成，进行软熔处理或热浸镀可将Sn直接或经Cu层电镀到Cu合金的基底材料上，在电镀Sn层与Cu层或基底材料之间发生互相扩散，可实现硬的Cu-Sn合金层(Cu和Sn的金属间化合物层如Cu6Sn5或Cu3Sn)，并使连接器端子具有高硬度的表面。更大程度上实现了Cu-Sn合金层，也就是说，所保留的纯Sn层的厚度越大，得到硬的Sn表面的困难越大。此外，由于Cu-Sn合金层硬度随时间变化的比纯Sn层硬度的变化要小，因此抑制了接触电阻随时间的变化。
在本发明的连接器端子中，具有较高维氏硬度的端子可由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中，在Cu合金基底材料上可直接或经Cu层形成纯Sn层，及纯Sn层和基底材料或Cu层互相热扩散，以便通过热处理形成Cu-Sn合金层直到所述纯Sn层的厚度小于0.6μm。也就是说，在所述的连接器端子中，由于具有较高维氏硬度的端子可通过互相热扩散纯Sn层和基底材料或Cu层由镀Sn的Cu合金薄板制成，以便通过热处理形成Cu-Sn合金层直到所述纯Sn层的厚度小于0.6μm。在嵌入期间可得到满意的嵌入力。若纯Sn层的厚度为0.6μm或更大，则难以得到低嵌入力。
而且，在本发明的连接器端子中，优选的是，连接器端子由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中，通过热处理Cu-Sn合金层直到所述纯Sn层的厚度小于0.3μm。也就是说，在所述的连接器端子中，由于连接器端子由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中，通过热处理形成Cu-Sn合金层直到所述纯Sn层的厚度小于0.3μm。可得到更低的嵌入力。
在本发明的连接器端子中，优选的是，连接器端子由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中，通过热处理形成Cu-Sn合金层直到所述纯Sn层的厚度为0。也就是说，在所述的连接器端子中，由于连接器端子由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中，通过热处理形成Cu-Sn合金层直到所述纯Sn层的厚度为0，可得到很低的嵌入力。此外，由于Cu-Sn合金层形成表面，接触电阻几乎不随时间变化。
在本发明的连接器端子中，公端子和母端子其中至少之一由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中利用电镀的镀Sn棒的软熔处理形成Cu-Sn合金层。
在本发明的连接器端子中，公端子和母端子其中至少之一由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中利用预退火电镀的镀Sn棒、软熔处理的镀Sn棒或热浸镀的镀Sn棒形成Cu-Sn合金层。
在所述的连接器端子中，由于公端子和母端子其中之一用于由镀Sn棒组成的镀Sn的Cu合金薄板制成，它们易于操作和易于批量生产。
在本发明的连接器端子中，公端子和母端子其中至少之一通过压制成形制成。也就是说，在所述的连接器端子中，由于公端子和母端子其中至少之一通过压制成形制成，可通过严重弯曲后进行电镀淬火处理得到所希望的表面硬度并易于嵌入或拆除。
在本发明的连接器端子中，公端子和母端子其中至少之一在压制成形后进行镀Sn处理。也就是说，在所述的连接器端子中，由于公端子和母端子其中至少之一在压制成形后进行镀Sn处理，不易发生通过镀硬铬所产生的弯曲问题，及可对滑动部分等进行局部电镀和淬火处理。
附图说明
图1为本发明连接器端子的实施例中公端子和母端子处于接合状态的透视图。
图2为本发明连接端子的实施例的镀Cu合金薄板的实质部分的剖面图。
图3为本发明连接器端子的实施例的优选镀Cu合金薄板的实质部分的剖面图。
具体实施方式
参照图1，下面将讲述本发明所述连接器端子的实施例。
如图1所示，本实施例的连接器接器端子为如安装在汽车上的连接器，其包括至少一对互相接合的由电镀的Cu合金薄板制造的公端子1和母端子2。
所述公端子1和母端子2有相互滑动的部分，公端子1的维氏硬度在60-700HV范围内，母端子2的维氏硬度在20-150HV范围内，两者的维氏硬度值之差设置为15HV或更高。
公端子1的维氏硬度优选在80-300HV范围内，母端子2的维氏硬度在40-150HV范围内，及两者的维氏硬度之差设置为20HV或更高。更优选的是，公端子1的维氏硬度在100-250HV范围内，母端子2的维氏硬度在40-130HV范围内，及两者的维氏硬度之差设置为30HV或更高。甚至更优选公端子1的维氏硬度在120-250HV范围内，母端子2的维氏硬度在40-110HV范围内，及两者的维氏硬度之差设置为50HV或更高。
此外，如图2所示，公端子1和母端子2由金属薄板5制成，其中，从包括下列成份Cu、Ag、Ni、Pb、Zn、P、B、Cr、Mn、Fe、Co、Pd、Pt、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Mo、W、In、C、S、Au、Al、Si、Sb、Bi和Te的材料组中选择一种、两种或多种金属在Cu合金的基底材料3的表面上进行镀层处理，以便形成镀层4。
镀层处理为Sn合金镀层处理，其中，除了所选择的一种、两种或更多种金属之外，其余的成份为Sn，镀层4为Sn合金或Sn。此外，公端子1和母端子2的镀层包含所选择的一种或两种金属的质量含量为0.01-75％。此外，如另一例子，公端子1和母端子2可由经Ni-Sn合金镀层处理的包含Ni质量含量为0.1-40％且其它为成份为Sn和不可避免的杂质的Cu合金薄板制成。而且，如另一例子，公端子1和母端子2可由经Ag-Sn合金镀层处理的包含Ag质量含量为0.1-10％且其它为成份为Sn和不可避免的杂质的Cu合金薄板制成。
在公端子1和母端子2通过利用纯Sn电镀处理的情况下，公端子1和母端子2由镀SnCu合金薄板制成，所述镀Sn的Cu合金薄板通过在Cu合金的基底材料3上形成一层Cu并利用Sn电镀方法在Cu层6上形成纯Sn层而形成，所述Sn电镀经软熔或热浸镀。在Cu合金基底材料3上可直接进行任何的镀Sn。
在公端子1中，利用热处理通过互相热扩散纯Sn层7和基底材料3或Sn层7和Cu层6形成Cu-Sn层8直到纯Sn层7的厚度小于0.6μm。公端子1中的纯Sn层7的厚度优选小于0.3μm，及如图3所示，更优选的是，利用热处理在表面上形成Cu-Sn合金层8直到公端子1中的纯Sn层7的厚度为0。
此外，公端子和母端子还可由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中，Cu-Sn合金层8通过电镀镀Sn棒的软熔处理形成。
公端子1和母端子2还可由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中，Cu-Sn合金层8通过预退火电镀镀Sn棒、软熔处理的镀Sn棒或热镀的镀Sn棒制成。
公端子1和母端子2还可具有经任何镀层处理的压制成形的基底材料3。
以这种方式，在本发明所示出的实施例中的连接器端子中，由于公端子1滑动部分的维氏硬度在60-700HV范围内，母端子2滑动部分的维氏硬度在20-150HV范围内，及二者之间的维氏硬度值之差为15或更大，除了能够得到由于低变形阻力而使嵌入力减小的效果，在互相插入和拆除期间，还具有良好的接触稳定性，与具有相同硬度的两个端子相比，其负载要小。
此外，由于公端子1和母端子2由金属薄片制成，其中包含从所述金属中所选择的一种或两种或更多种金属对Cu合金材料3的表面进行镀层处理，Cu合金基底材料和所选择的金属通过镀层处理部分形成合金，容易使镀层表面硬化到规定硬度。通过特定Sn合金，除了通过与基底材料3的Cu相互作用而形成Cu-Sn合金层达到易于控制表面硬度外，还抑制了接触电阻的随时间变化。
参照表1至11，下面将详细描述根据本发明实施例所述的连接器端子。
实施例1
实施例1的公端子1和母端子2通过下面所描述的方式制成。
表1所示的铜合金片(基底材料)A和B受到碱质脱脂、电解脱脂和活性处理，在下列条件下，利用电镀Cu基底形成Cu层6后，通过Sn整理镀层可形成纯Sn层7，以便获得镀Sn的Cu合金薄板。接着，薄板连接通过温度为250°和300°的还原大气10-80秒，以便进行软熔处理并形成Cu-Sn合金层8，并得到表2所示的表面淬火的电镀的Cu合金薄板。
表1
  Cu合金   厚度(mm)                  成份(wt％)                  特性
    非-Cu成份 Cu及不可避免杂质   抗拉强度(N/mm2)   延伸率   硬度(Hv)
    A   0.64     Zn：30.4   其余成份     553     11     180
    B   0.25     Ni：1.92，Si：0.48Sn：0.48，Zn：0.85   其余成份     695     12     213
    C   0.64     Zn：29.5   其余成份     530     14     172
    D   0.25     Zn：30.8   其余成份     536     14     173
    E   0.64     Fe：2.25，Zn：0.14P：0.025   其余成份     534     7     152
    F   0.25     Mg：0.67，P：0.008   其余成份     562     10     181
    G   0.64     Ni：1.98，Si：0.51Sn：0.46，Zn：0.88   其余成份     688     13     211
    H   0.25     Sn：0.46，P：0.12   其余成份     634     11     206
    I   0.32     Zn：28.8   其余成份      --     --     148
    J   0.3     Mg：0.69，P：0.006   其余成份      --     --     173
    K   0.64     Zn：30.9   其余成份      --     --     150
    L   0.25     Ni：1.88，Si：0.45Sn：0.46，Zn：0.81   其余成份      --     --     196
    M   0.64     Ni：1.93，Si：0.47Sn：0.51，Zn：0.92   其余成份      --     --     172
    N   0.25     Ni：1.90，Si：0.43Sn：0.53，Zn：0.83   其余成份      --     --     203
表2
分类   No.          结合                  其它端子材料      端子硬度HV       结合端子    备注
   母   公      软熔条件          软熔后   母   公 硬度差  嵌入力
  温度   时间 合金层   Sn(μm)   ΔHV  (N)
  A(1)   250   80   0.96   0.65   69
  B(1)   250   65   1.05   0.64   74
本发明的端子   1   B(1)   A(2)   300   45   1.3   0.48   74   90   16  8.6
  2   B(1)   A(3)   300   50   1.46   0.4   74   103   29  8
  3   B(1)   A(4)   300   55   1.64   0.31   74   111   37  7.5
  4   B(1)   A(5)   300   60   1.78   0.24   74   135   61  7.2
  5   B(1)   A(6)   300   70   2.14   0.06   74   198   124  6.5
  6   B(2)   A(1)   300   40   1.41   0.47   99   69   30  8.8
  7   B(3)   A(1)   300   45   1.7   0.32   114   69   45  8.5
  8   B(4)   A(1)   300   50   1.82   0.26   137   69   68  8.2
对比端子   9   B(1)   A(1)   74   69   5  13.6     小ΔHV
  10   B(5)   A(6)   300   60   2.18   0.08   176   198   22  11.1     HV＞150
  11   B(6)   A(1)   250   10   0.46   0.9   58   69   11  11.5     小ΔHV，Sn＞0，6μm
在表2中，尽管纯Sn层7的厚度和Cu-Sn合金层8的厚度基本上由库仑膜厚测定法和荧光X-线测定法来确定，若必要，再结合使用SEM和EPMA观察等，且其值表示为平均值。
下面指明了每一镀层的条件。
A)Cu基底材料镀层条件(Cu层6)：镀槽成份：200g/l硫酸铜、55g/l硫酸，镀槽温度：30℃，电流密度：2A/dm2；
B)Sn处理镀层条件(纯Sn层7)：镀槽成份：40g/l硫酸锡、110g/l硫酸、25g/l磺化甲酚、7g/l添加成份，镀槽温度：20℃，电流密度：3A/dm2。
利用这些镀铜合金薄板可制造具有如图1所示形状的公端子1和母端子2，及公端子1和母端子2的各自滑动部分确定了两者的维氏硬度值(HV)之差。表2示出了这些结果。在公端子1插入母端子2期间对每一不同结合的最大负荷测量10次，它们的平均值表示为表2内的本发明(Nos.1-8)端子的嵌入力(N)。表2还示出了对比端子的测量结果，其中两种端子的维氏硬度值ΔHV之差小于本发明的范围(Nos.9和11)，及其维氏硬度HV超过150(No.10)。对于对比端子no.11，纯Sn层7的厚度超过0.6μm。
以这种方式，如表2所示的结果，利用本发明能够得到小于对比端子的嵌入力。
实施例2
下面将描述制造实施例2的公端子1和母端子2的方法。
分别对电解镀Sn的Cu合金薄板C和D在200-220℃进行退火30-10000秒，软熔镀Sn的Cu合金薄板E和F，热浸镀镀Sn的Cu合金薄板G和H，以便得到Cu-Sn合金层并进行淬火处理。如表3所示，接着淬火处理，测量纯Sn层7的厚度和Cu-Sn合金层8的厚度。
利用所述电镀的Cu合金板可制造出具有如图1所示形状的公端子1和母端子2，及公端子1和母端子2的各自的滑动部分确定了两者的维氏硬度值(HV)之差。表3示出了这些结果。在公端子1插入母端子2期间对最大负荷就每一不同的结合进行测量10次，它们的平均值表示为表3内的本发明(Nos.21-33)端子的嵌入力(N)。表3还示出了对比端子的测量结果，其中两种端子的维氏硬度值ΔHV之差小于本发明的范围(Nos.34和37)，及维氏硬度HV超过150(No.38)。对于对比端子nos.34和35，纯Sn层7的厚度超过0.6μm，及对于对比端子nos.37，维氏硬度小于60。
以这种方式，如表3所示的结果，利用本发明能够得到小于对比端子的嵌入力。
                        表3
    分类    No.          结合                  其它端子材料      端子硬度HV         结合端子 备注
  母     公     淬火处理条件        淬火处理后   母   公   硬度差      嵌入力
  温度   时间   合金层(μm)     Sn(μm)   ΔHV      (N)
    C(1)   电解镀Sn   0.15     0.96     65
 D(1)   电解镀Sn   0.12     1.12   61
    E(1)   软熔镀Sn   1.02     0.87     73
 F(1)   软熔镀Sn   0.94     0.67   86
    G(1)   热浸镀镀sn   1.72     1.63     47
 H(1)   热浸镀镀Sn   1.44     1.9   33
    本发明的端子     21  D(1)     C(2)   200     1800   1.11     0.48   61     92   31     8.3
    22  D(1)     C(3)   200     5000   1.65     0.21   61     145   84     7.1
    23  D(1)     C(4)   210     10000   1.97     0.05   61     240   179     6.4
    24  D(1)     C(5)   220     10000   2.07     ＞0   61     370   309     5.7
    25  F(1)     E(2)   210     1800   1.84     0.46   86     102   16     8.5
    26  F(1)     E(3)   210     2500   2.16     0.3   86     112   26     8.3
    27  F(1)     E(4)   210     5000   2.6     0.08   86     195   109     6.8
    28  F(2)     E(1)   210     2000   1.86     0.21   122     73   49     8.5
    29  F(1)     C(3)   86     145   59     7.3
    30  H(1)     C(2)   215     600   4.2     0.39   33     108   75     7.7
  31     H(1)   C(3)     215   5000   5   ＞0     33     310     277  6.5
  32     H(1)   C(3)     33     145     112  7.1
  33     H(1)   E(4)     33     195     162  6.8
    对比端子   34     D(1)   C(1)     61     65     4  13.1   小ΔHV，Sn＞0.6μm
  35     F(1)   E(1)     86     73     13  13   小ΔHV，Sn＞0.6μm
  36     F(2)   E(3)     122     112     10  12.1   小ΔHV，
  37     H(1)   G(1)     33     47     14  14.7   小ΔHV，HV＜60
  38     H(2)   E(4)     215   3600   4.9   0.15     170     195     25  10.6   HV＞150
实施例3
下面将描述制造实施例3的公端子1和母端子2的方法。
在150-700℃分别进行退火1-600分钟后，对镀Sn的Cu合金薄板压制成形所形成的端子进行测量嵌入力和拆除力。表1示出了用于评价(表1的I-N)端子材料的Cu合金的成份和硬度。通过选择下列三种接合端子模型进行评价，即，模型090(公端子宽度为2.3mm)、模型040(公端子宽度为1.0mm)和模型025(公端子宽度为0.63mm)。测量淬火处理后的每一端子的纯Sn层的厚度和Cu-Sn合金层的厚度，及确定端子滑动部分的硬度值(HV)。表4-6示出了这些评价和对于本发明端子的每一对公和母端子的嵌入力和拆除力、硬度之差的评价，及在表7-9中为本发明条件范围以外的对比端子的评价。对每一种端子的结合进行测量10次，用它们的平均值来表示嵌入力和拆除力。
以这种方式，如表4-9所示的结果，利用本发明能够得到小于对比端子的嵌入力。
                            表4
接合端子类型 材料厚度(mm) 淬火处理条件 镀层厚度(μm) 端子硬度HV 结合端子
模型 类型 代码 温度(℃) 时间(min) 合金层 纯Sn 硬度差ΔHV 嵌入力(N) 拆除力(N)
090  M  I  0.32  400  1  1.40  0.18  180  120  4.2  4.5
 F  J  0.30  无  0.68  0.75  60
 M  I  0.32  300  5  1.45  0.13  230  170  3.8  3.4
 F  J  0.30  无  0.68  0.75  60
 M  I  0.32  无  0.82  0.55  70  128  5.0  4.5
 F  J  0.30  180  600  1.43  0.28  198
 M  I  0.32  无  0.82  0.55  70  140  4.5  4.3
 F  J  0.30  600  0.25  1.47  0.13  240
                                                表5
接合端子类型 材料厚度(mm) 淬火处理条件 镀层厚度(μm) 端子硬度HV 结合端子
模型 类型 代码 温度(℃) 时间(min) 合金层 纯Sn 硬度差ΔHV 嵌入力(N) 拆除力(N)
040  M  K  0.64  500  0.5  1.60  0.17  225  162  1.6  1.5
 F  L  0.25  无  0.83  0.65  63
 M  K  0.64  600  0.25  1.55  0.19  202  139  2.2  1.8
 F  L  0.25  无  0.83  0.65  63
 M  K  0.64  无  0.75  0.83  56  89  2.8  2.5
 F  L  0.25  250  3  1.65  0.24  145
                                               表6
接合端子类型 材料厚度(mm) 淬火处理条件 镀层厚度(μm) 端子硬度HV 结合端子
模型 类型 代码 温度(℃) 时间(min) 合金层 纯Sn  硬度差ΔHV 嵌入力(N) 拆除力(N)
025  M  M  0.64  350  10  1.61  0.09  245  175  0.5  0.5
 F  N  0.25  无  0.76  0.53  70
 M  M  0.64  无  0.78  0.63  65  230  0.65  0.65
 F  N  0.25  650  1  1.63  0.06  295
                                                               表7
接合端子类型 材料厚度(mm) 淬火处理条件 镀层厚度(μm) 端子硬度HV 结合端子
模型 类型 代码 温度(℃) 时间(min) 合金层 纯Sn 硬度差ΔHV 嵌入力(N) 拆除力(N)
090  M  I  0.32  无 0.82  0.55  70  10  7.1  6.5
 F  J  0.30  无 0.68  0.75  60
 M  I  0.32  500  0.5 1.35  0.20  185  10  8.7  8.9
 F  J  0.30  550  0.5 1.27  0.28  175
 M  I  0.32  150  30 0.85  0.51  72  12  7.1  6.3
 F  J  0.30  无 0.68  0.75  60
                                                  表8
接合端子类型 材料厚度(mm) 淬火处理条件 镀层厚度(μm) 端子硬度HV 结合端子
模型 类型 代码 温度(℃) 时间(min) 合金层 纯Sn 硬度差ΔHV 嵌入力(N) 拆除力(N)
040  M  K  0.64  无 0.75  0.83  56  7  3.5  4.0
 F  L  0.25  无 0.83  0.65  63
 M  K  0.64  150  30 0.85  0.65  75  12  3.3  3.9
 F  L  0.25  无 0.83  0.65  63
 M  K  0.64  280  45 1.86  0.06  280  10  4.5  4.6
 F  L  0.25  280  300 1.85  0.03  290
                                               表9
接合端子类型 材料厚度(mm) 淬火处理条件 镀层厚度(μm) 端子硬度HV 结合端子
模型 类型 代码 温度(℃) 时间(min) 合金层 纯Sn 硬度差ΔHV 嵌入力(N) 拆除力(N)
090  M  M  0.64  无 0.78  0.63  65  5  1.0  1.2
 F  N  0.25  无 0.76  0.53  70
 M  M  0.64  200  10 0.98  0.52  79  2  1.1  1.1
 F  N  0.25  180  30 0.99  0.40  81
 M  M  0.64  700  0.1 1.57  0.10  195  10  1.4  1.6
 F  N  0.25  200  300 1.46  0.09  205
实施例4
下面描述制造实施例4的公端子1和母端子2的方式。
对表1所示的铜合金片A和B进行碱质脱脂、电解脱脂和活性处理，及利用镀Ni和镀Cu、或镀Cu进行双层电镀后，以便作为基底镀层，利用镀Ni、镀Ag、镀Sn-Cu、镀Sn-Ni或镀Sn-Ag进行精电镀。相应的电镀条件如实施例1和表10所示。
实施例4的电镀条件[电镀Ni条件]
镀槽成份：240g/l硫酸镍、45g/l氯化镍、30g/l硼酸；镀槽温度：35℃；电流密度：2A/dm2[电镀2％-Sn Cu合金条件]
镀槽成份：50g/l硫酸锡、45g/l硫酸、1g/l TopFleet SC-S(Okuno化学工业有限责任公司的商标)、10ml/l Top Fleet Sc-R、0.3ml/l Top Fleet Sc-1；镀槽温度：20℃、电流密度：2A/dm2[电镀19％-Sn Ni合金条件]
镀槽成份：500ml/l Pyroalloy SN Starter(日本Kagaku三洋有限责任公司的商标)、20ml/l Pyroalloy SN makeup、25g/l酯化锡；镀槽温度：40℃、电流密度：1A/dm2[电镀26％-Sn Ni合金条件]
镀槽成份：500ml/l Pyroalloy SN Start、20ml/l Pyroalloy SN makeup；镀槽温度：40℃、电流密度：1A/dm2[电镀Ag条件]
镀槽成份：10g/l氰化银、20g/l氰化钾、10g/l碳酸钾；镀槽温度：25℃、电流密度：2A/dm2[电镀2％-Sn Ag合金条件]
镀槽成份：1000ml/l UTB TS-140 BASE(Ishihara化学有限责任公司的商标)、2g/l TS-AG添加剂(Ishihara化学有限责任公司的商标)；镀槽温度：25℃、电流密度：2A/dm2
本发明所产生的电镀的Cu合金薄板的Cu基底材料镀层、Ni镀层、合金层和表面层镀层的厚度和对比电镀的Cu合金薄板的厚度基本上可通过荧光X-线方法和库仑膜厚度计来确定，及通过结合使用SEM和EPMA剖面的观察来补充，以便得到最后的厚度。
可利用这些电镀的Cu合金薄板来制造具有如图1所示形状的公端子1和母端子2，及对公和母端子的各自滑动部分进行确定维氏硬度(HV)、及两者维氏硬度之差。表11示出了这些结果。在表11中，就每一种不同的结合，对公端子嵌入母端子2中的最大负荷进行测量10次，其平均值如表11中(Nos.1-10)所示的本发明的端子的嵌入力(N)。表11中还示出了对对比端子所测量的结果，在这两个端子的维氏硬度值(ΔHV)之差比本发明的范围(No.1-5)要小。对比端子no.1的维氏硬度(HV)超过150。
以这种方式，如表11所示的结果，利用本发明能够得到小于对比端子的嵌入力。
                                                                     表11
分类    No. 接合端子类型     材料厚度(mm) 淬火处理 镀层厚度(μm)    端子硬度HV 对比端子 备注
  类型   代码 温度(℃) 时间(min)   Cu衬底   Ni衬底   合金层    表面层 硬度差ΔHV 嵌入力(N)
本发明的端子     1     M     A     0.64     -     0.43     0.12     Ni，0.75     259     185     5.6
    F     B     0.25     250     65     1.05     Sn，0.64     74
    2     M     A     0.64     -     -     0.43     0.12     Ni，0.75     259     155     5.8
    F     B     0.25     -     -     0.35     0.15     Sn-Ni，0.48     104     Sn-19％Ni
    3     M     A     0.64     280     60     0.22     0.38     Ag，0.21     143     68     6.8
    F     B     0.25     -     -     0.29     0.07     Ag，0.52     77
    4     M     A     0.64     -     -     0.45     0.18     Sn-Cu，0.48     69     121     6.3     Sn-2％CuSn-2％Cu
    F     B     0.25     280     75     0.20     0.48     Sn-Cu，0.23     190
    5     M     A     0.64     300     55     -     1.64     Sn，0.31     111     79     6.7     Sn-2％Cu
    F     B     0.25     280     75     0.20     0.48     Sn-Cu，0.23     190
    6     M     A     0.64     280     75     0.12     0.68     Sn-Ni，0.22     222     118     6.6     Sn-19％NiSn-19％Ni
    F     B     0.25     -     -     0.35     0.15     Sn-Ni，0.48     104
  7   M   A   0.64   280   75   0.12   0.68   Sn-Ni，0.22   222   133   5.8   Sn-19％Ni
  F   B   0.25   300   35   0.10   0.20   0.40   Sn，0.43   89
  8   M   A   0.64   350   300   -   1.43   Sn-Ni，-   690   599   5.3   Sn-26％NiSn-19％Ni
  F   B   0.25   -   -   0.35   0.15   Sn-Ni，0.48   104
  9   M   A   0.64   280   90   0.20   0.75   Sn-Ag，0.37   118   45   7.2   Sn-2％AgSn-2％Ag
  F   B   0.25   -   -   0.39   0.12   Sn-Ag，0.88   73
  10   M   A   0.64   280   120   0.05   1.12   Sn-Ag，0.21   138   31   7.4   Sn-2％AgSn-2％Ag
  F   B   0.25   280   75   0.11   0.69   Sn-Ag，0.53   107
  对比端子   1   M   A   0.64   -   -   0.43   0.12   Ni，0.75   259   8   12.2   小ΔHV，HV＞150
  F   B   0.25   -   -   0.41   0.10   Ni，0.45   251
  2   M   A   0.64   -   -   0.31   0.12   Ag，0.47   86   9   12.7   小ΔHV
  F   B   0.25   -   -   0.29   0.07   Ag，0.52   77
  3   M   A   0.64   -   -   0.45   0.18   Sn-Cu，0.48   69   5   12.9   Sn-2％Cu小ΔHV
  F   B   0.25   250   65   1.05   Sn.0.64   74
  4   M   A   0.64   -   0.41   0.10   Sn-Ni，0.51   106   2   13.1   Sn-2％Ni小ΔHV
  F   B   0.25   -   0.35   0.15   Sn-Ni，0.48   104
  5   M   A   0.64   280   90   0.20   0.75   Sn-Ag，0.37   118   11   11.8   Sn-19％Ag小ΔHV
  F   B   0.25   280   75   0.11   0.69   Sn-Ag，0.53   107
本发明的范围不限于所述的实施例，在不偏离本发明实质的情况下，在所述的范围内可增加各种变化。
例如，本发明不受限于软熔条件或下面退火(老化)条件。例如，镀Sn或镀Sn合金的软熔温度可在230-1000℃范围内，时间可在1秒到10小时范围内。此外，处理大气可以是空气，诸如H2或CO的还原性环境或诸如N2或Ar的惰性气体气氛。
此外，本发明不限于衬层的成份。例如，衬层可包括，但不限于，Cu衬层、Ni衬层、接着为Cu衬层的Ni衬层、Sn衬层和Ag衬层镀层。
此外，本发明基本上不总镀层厚度的限制。然而，就上述例子的Sn镀层情况中，根据Sn镀层的总厚度为0.3μm或更小，需要注意耐腐蚀性和耐热性等。
此外，在用于本发明的实施例中的退火大气可以是空气，诸如H2或CO的还原性气氛或诸如N2或Ar的惰性气体气氛，或真空退火处理。
还优选在高温和震动环境中从长久接触稳定性的观点来考虑本发明中的公端子和母端子的硬度之差。
此外，在两个端子相对软的情况下，使氧化产物和外物等因震动等而易于掺入，因此，从长久接触稳定性角度来看是所不希望的。
此外，在两个端子相对硬的情况下，使两个端子的接触面的瞬间减小因震动而易于发生，因此，从长久接触稳定性角度来看也是所不希望的。
尤其在温度和震动条件十分严重的环境中，如两个端子的硬度差值ΔHV增加到15或更大、20或更大、30或更大及50或更大，本发明优选从长久接触稳定性的角度来考虑。
下面的效果可由本发明来提出。
也就是说，根据本发明的连接器端子，在相互滑动部分中，由于其中一个端子的维氏硬度在60-700HV范围内，另一个端子的维氏硬度为20-150HV，及这两个端子的维氏硬度之差值为15或更大，所以就得到了减小嵌入力的效果，本发明提供了良好的接触稳定性，在互相嵌入和拆除期间负荷是较小的，及与两者具有相同硬度的端子相比，提高了两者的工作效率和质量。

Claims (19)

1.一种连接器端子，其包括电镀的Cu合金薄板并设置有一对互相接合的公端子和母端子，其特征在于，在公端子和母端子的相互滑动部分中，其中一个端子的维氏硬度在60-700HV的范围内，另一个端子的维氏硬度在20-150HV的范围内，及两者的维氏硬度值之差为15HV或更大。
2.根据权利要求1所述的连接器端子，其特征在于，在公端子和母端子的相互滑动部分中，其中一个端子的维氏硬度在80-300HV的范围内，另一个端子的维氏硬度在40-150HV的范围内，及两者的维氏硬度值之差为20HV或更大。
3.根据权利要求1所述的连接器端子，其特征在于，在公端子和母端子的相互滑动部分中，其中一个端子的维氏硬度在100-250HV的范围内，另一个端子的维氏硬度在40-130HV的范围内，及两者的维氏硬度值之差为30HV或更大。
4.根据权利要求1所述的连接器端子，其特征在于，在公端子和母端子的相互滑动部分中，其中一个端子的维氏硬度在120-250HV的范围内，另一个端子的维氏硬度在40-110HV的范围内，及两者的维氏硬度值之差为50HV或更大。
5.根据权利要求1所述的连接器端子，其特征在于，具有较高维氏硬度的端子为公端子，而具有较低维氏硬度的端子为母端子。
6.根据权利要求1所述的连接器端子，其特征在于，公端子和母端子其中至少之一利用金属薄板制造，其中从包含Sn、Cu、Ag、Ni、Pb、Zn、P、B、Cr、Mn、Fe、Co、Pd、Pt、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、In、C、S、Au、Al、Si、Sb、Bi和Te的成份组中选择一种、两种或多种金属对Cu合金基底材料的表面进行镀层处理。
7.根据权利要求6所述的连接器端子，其特征在于，电镀处理为镀Sn合金处理，其中除了所选择的一种，二种或多种金属以外，其余成份为Sn。
8.根据权利要求7所述的连接器端子，其特征在于，公端子和母端子其中至少之一含有质量为0.01-75％的所选择的一种、二种或多种金属。
9.根据权利要求8所述的连接器端子，其特征在于，公端子和母端子其中至少之一由Cu合金薄板制成，所述Cu合金薄板经过镀Cu-Sn合金的电镀处理，所述Cu-Sn合金含有质量为0.1-10％的Cu，其中其余成份为Sn和不可避免的杂质。
10.根据权利要求8所述的连接器端子，其特征在于，公端子和母端子其中至少之一由Cu合金薄板制成，所述Cu-Sn合金经过镀Ni-Sn合金的电镀处理，所述Ni-Sn合金含有质量为0.1-40％的Ni，其中其余成份为Sn和不可避免的杂质。
11.根据权利要求8所述的连接器端子，其特征在于，公端子和母端子其中至少之一由Cu合金薄板制成，所述Cu合金薄板经过镀Ag-Sn合金的电镀处理，所述Ag-Sn合金含有质量为0.1-10％的Ag，其中其余成份为Sn和不可避免的杂质。
12.根据权利要求1所述的连接器端子，其特征在于，公端子和母端子其中至少之一由电镀Sn得到的镀Sn Cu合金薄板制成，通过软熔处理或热浸镀将Sn直接或经Cu层电镀到Cu合金基底材料上。
13.根据权利要求1所述的连接器端子，其特征在于，具有较高维氏硬度的端子由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中纯Sn层直接或经Cu层形成在Cu合金的基底材料上，及纯Sn层和基底材料或Cu层互相热扩散，以便通过热处理形成Cu-Sn合金层直到所述纯Sn层的厚度小于0.6μm。
14.根据权利要求13所述的连接器端子，其特征在于，所述的连接器端子由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中通过热处理形成Cu-Sn合金层直到所述的纯Sn层的厚度小于0.3μm。
15.根据权利要求13所述的连接器端子，其特征在于，所述连接器端子由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中通过热处理形成Cu-Sn合金层直到所述的纯Sn层的厚度为0。
16.根据权利要求13所述的连接器端子，其特征在于，公端子和母端子其中至少之一由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中通过对电镀的镀Sn棒进行软熔处理形成Cu-Sn合金层。
17.根据权利要求13所述的连接器端子，其特征在于，公端子和母端子其中至少之一由镀Sn的Cu合金薄板制成，其中通过对电镀的镀Sn棒、软熔处理的镀Sn棒或热浸镀的镀Sn棒进行预退火形成Cu-Sn合金层。
18.根据权利要求6所述的连接器端子，其特征在于，公端子和母端子其中至少之一为压制成形。
19.根据权利要求18所述的连接器端子，其特征在于，公端子和母端子其中至少之一为在压制成形后进行电镀处理。
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