JP2014187046A - 端子、電線接続構造体及び端子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状圧着部と電線の密着性を向上することができ、長期に亘って信頼性を維持することができる端子を提供する。
【解決手段】端子４０は、外部端子２と電気的に接続されるコネクタ部１０と、該コネクタ部とトランジション部２０を介して設けられ、電線３と圧着される筒状圧着部３０とを備える。上記筒状圧着部には、該筒状圧着部の長手方向と略同一の方向に帯状溶接部が形成され、該筒状圧着部の円周方向は、基材のＲＤ方向と略同一である。そして、ＲＤ方向に対して面心立方格子の（１００）面を向いているＣｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞、ＲＤＷ方位｛１２０｝＜００１＞、Ｇｏｓｓ方位｛１１０｝＜００１＞に配向する結晶粒の面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上である。
【選択図】図２

Description

本発明は、外部との電気的な接続を可能とする端子、電線接続構造体及び端子の製造方法に関し、特に、電線に取り付けられる銅あるいは銅合金製の端子、電線接続構造体及び端子の製造方法に関する。

従来、車両分野において、燃費向上の観点から、自動車を構成する各種部品の軽量化が求められている。特に、自動車にて使用されるワイヤーハーネス（組電線）は、自動車内でエンジンに次ぐ重量を有する部品とされることから、軽量化を図るべく、当該ワイヤーハーネスに用いられる電線の導体（芯線）材料を、銅からアルミニウム、あるいはアルミニウム合金に変更することが進められている。アルミニウムまたはアルミニウム合金電線の先端部に接続される端子としては、通常、銅あるいは銅合金製の基材が使用される。よって、上記材料で形成される導体と端子の接続部分では、露出したアルミニウムが異種金属腐食を起こし、導体が欠損してしまう恐れがあるため、アルミニウム導体を外界から遮断するといった対策を講じる必要がある。

そこで、圧着部全体を樹脂によりモールドする方法があるが（特許文献１）、モールド部が肥大してしまい、コネクタハウジングのサイズを上げる必要が生じる結果、コネクタが肥大してしまうこととなり，ワイヤーハーネス全体を小型化・高密度化することができない。

また、モールド成形する方法では、電線圧着後に個々の圧着部に対して処理するため，ワイヤーハーネスの製造工程が大幅に増加したり、作業が煩雑になるという問題がある。

このような問題を解消するべく、金属製キャップを電線導体先端に被せた後に圧着することで、アルミニウム導体を密閉状態にする技術や（特許文献２）、圧着端子と金属製キャップを別部品とせず、端子条の一部で電線を覆って密閉状態にする技術が提案されている（特許文献３）。

特開２０１１−２２２２４３号公報 特開２００４−２０７１７２号公報 特開２０１２−８４４７１号公報

ここで、アルミニウム導体を含む電線を被覆した状態で圧着するための筒状部材を製造する場合、プレス加工された板材の一部を筒状に曲げ、その両端の突き合わせ部あるいは重ね合わせ部をレーザなどで溶接する方法が、成形性、生産性の両点において優れている。しかしながら、レーザ溶接を行うと、溶接部は強制的に急速溶解され、その後急速に凝固するために、当該溶接部に歪みが生じる。この歪みは、圧着部と電線の密着性に影響を及ぼし、特に、経年後に信頼性を維持することが難しい。

本発明の目的は、筒状圧着部と電線の密着性を向上することができ、長期に亘って信頼性を維持することができる端子、電線接続構造体及び端子の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る端子は、外部端子と電気的に接続されるコネクタ部と、前記コネクタ部と一体的に形成されるか又は別体で連結され、電線と圧着される筒状圧着部とを備える端子であって、前記筒状圧着部は、銅あるいは銅合金からなる金属基材、又は前記金属基材を有する金属部材で形成され、前記筒状圧着部は、その長手方向と略同一の方向に沿って形成された帯状溶接部を有し、前記筒状圧着部の周方向が、前記金属部材における基材のＲＤ方向と略同一であり、前記金属部材における前記基材の圧延面において、前記基材中のＣｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位に配向する結晶粒の面積率をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３としたとき、前記面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上であることを特徴とする。
また、前記Ｃｕｂｅ方位の結晶粒は、前記Ｃｕｂｅ方位から±１０％以内のずれ角度である結晶粒を含み、前記ＲＤＷ方位の結晶粒は、前記ＲＤＷ方位から±１０％以内のずれ角度である結晶粒を含み、前記Ｇｏｓｓ方位の結晶粒は、前記Ｇｏｓｓ方位から±１０％以内のずれ角度である結晶粒を含んでいる。
また、前記筒状圧着部の前記コネクタ部側端部が閉塞しているのが好ましい。
更に、前記筒状圧着部が、電線の絶縁被覆と圧着される被覆圧着部と、前記被覆圧着部側から前記コネクタ部側に向かって縮径する第１縮径部と、電線の導体と圧着される導体圧着部と、前記導体圧着部から前記コネクタ部側に向かって更に縮径する第２縮径部とを有していてもよい。
さらに、前記端子と、電線とを、前記端子の前記筒状圧着部にて接合した電線接続構造体が提供される。
また、前記電線の導体が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなってもよい。
さらに、前記銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｚｒ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金のいずれかであるのが好ましい。
また、上記目的を達成するために、本発明の端子の製造方法は、外部端子と電気的に接続されるコネクタ部と、前記コネクタ部と一体で成形されるか又は別体で連結され、電線と圧着される筒状圧着部とを備える端子の製造方法であって、Ｃｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位に配向する結晶粒の面積率をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３としたときに前記面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上となる金属基材を形成する工程と、前記金属基材にプレス加工を施して、前記金属基材のＲＤ方向が筒状圧着部の周方向と略同一となるように筒状体を成形する工程と、前記筒状体の突き合わせ部を溶接して、その長手方向と略同一の方向に帯状溶接部を形成しながら筒状圧着部を形成する工程と、を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明の端子の製造方法は、外部端子と電気的に接続されるコネクタ部と、前記コネクタ部と一体に形成されるか又は別体で連結され、電線と圧着される筒状圧着部とを備える端子の製造方法であって、Ｃｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位に配向する結晶粒の面積率をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３としたときに前記面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上となる金属基材を形成する工程と、前記金属基材上に金属層を設けて金属部材を形成する工程と、前記金属部材にプレス加工を施して、前記金属部材の前記基材のＲＤ方向が筒状圧着部の周方向と略同一となるように筒状体を成形する工程と、前記筒状体の突き合わせ部を溶接して、その長手方向と略同一の方向に帯状溶接部を形成しながら筒状圧着部を形成する工程と、を有することを特徴とする。
前記端子の製造方法は、前記筒状圧着部の電線挿入口と反対側の端部を溶接して封止する工程を更に有するのが好ましい。

本発明によれば、金属基材中、あるいは金属部材の基材中のＣｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位に配向する結晶粒の面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和を１５％以上とすることで、溶接部の幅方向に対して平行に成長する柱状晶の割合が大きくなり、溶接部の歪みが少なくなる。すなわち、面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の合計が所定値以上となるように結晶粒を意図的に配向させると、溶接時に突き合わせ部から成長する柱状晶が一定の方向を向いて揃い易くなり、この結果、凝固時の歪みが従来よりも少ない溶接金属組織となる。特に、結晶粒がＣｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位又はＧｏｓｓ方位であると、柱状晶が溶接部の幅方向に対して平行に成長するため、溶接部での歪みや残留応力が小さくなる。したがって、導体圧着後に溶接部に割れ等が生じることがなく、筒状圧着部と電線の密着性を向上することができ、また、長期に亘って信頼性を維持することができる。

また、上記Ｃｕｂｅ方位の結晶粒は、Ｃｕｂｅ方位から±１０％のずれ角度である結晶粒を含み、上記ＲＤＷ方位の結晶粒は、ＲＤＷ方位から±１０％のずれ角度である結晶粒を含み、上記Ｇｏｓｓ方位の結晶粒は、前記Ｇｏｓｓ方位から±１０％のずれ角度である結晶粒を含んでいてもよい。このような結晶粒を上記算出に含めても、上記と同様の効果を奏することができる。

さらに、本発明の電線接続構造体は、筒状圧着部を有しているために、端子の基材と電線導体との接点に水分等が付着しにくく、腐食を低減させることができ、長期に亘って信頼性を維持することができる。これは、筒状圧着部の基材が銅又は上記所定の銅合金製であり、電線の導体がアルミニウム又はアルミニウム合金製である場合に特に顕著である。

本発明の実施形態に係る端子を有する電線接続構造体の構成を概略的に示す斜視図である。 本実施形態に係る端子の製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、端子の製造方法を説明する平面図である。 （ａ）は、図２におけるレーザ溶接工程を説明する斜視図であり、（ｂ）は、図２の製造方法によって製造された端子の構成を示す斜視図である。 （ａ）は、図３（ａ）における金属部材の基材における結晶粒の配向を説明する模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＲＤ方向に対する垂直面を示す図である。 図２の金属部材の基材の形成工程の一例を示すフローチャートである。 図２の金属部材の基材の形成工程の他の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る端子の変形例を示す斜視図である。 本実施形態に係る端子の他の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る端子を有する電線接続構造体の構成を概略的に示す図である。なお、図１における電線接続構造体および端子は、その一例を示すものであり、本発明に係るそれぞれの部分の構成は、図１のものに限られないものとする。

本発明の電線接続構造体１は、端子４０と電線３とが電気的・機械的に接合されてなる。より具体的には、銅あるいは銅合金の基材で一体形成され、アルミニウムあるいはアルミニウム合金製の導体（芯線）を有し、この導体の周囲を絶縁被覆層で覆った電線３に取り付けられる。この電線接続構造体を１本または複数本束ね、必要に応じて端子部分をコネクタハウジングに収納するなどしてワイヤーハーネス（組電線）となる。以降、この端子部分（端子４０）について説明する。

本発明の端子４０は、外部端子２と電気的に接続されるコネクタ部１０と、該コネクタ部とトランジション部２０を介して設けられ、電線３と圧着される筒状圧着部３０とを備えている。本実施形態では、コネクタ部１０と筒状圧着部３０とが一体成形されるが、コネクタ部と筒状圧着部を別体で成形し、これらを連結することで端子を作製してもよい。

また、端子４０は、導電性と強度を確保するために金属部材から製造されてもよい。金属部材とは、金属材料（銅、アルミニウム、鉄、またはこれらを主成分とする合金等）の基材とその表面に任意に設けられる金属層からなる。金属層は金属基材の一部あるいは全部に設けられればよく、接点特性や耐環境性の観点からすずや銀、金等の貴金属が好ましい。金属層は１層以上あっても良く、例えば鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）またはこれらを主成分とする合金等の下地をさらに設けてもよい。この金属層の厚さは、金属基材の保護及びコスト等を考慮し、合計で０．３μｍ〜１．２μｍである。金属層が金属基材の一部に設けられる場合、当該金属層は、ストライプやスポットなどの形状で形成される。この金属層は、通常めっきによって設けられるが、これに限られるものではない。

コネクタ部１０は、例えば雄型端子等の挿入タブの挿入を許容するボックス部である。本発明において、このボックス部の細部の形状は特に限定されない。例えば、図９に示すように、本発明の端子の他の実施形態として、雄型端子の挿入タブ９３ａ（長尺状の接続部）を有する構造であってもよい。つまり、コネクタ部１０は、外部端子と係止あるいは嵌合して電気的に接続し得るものであれば、いかなる形状を有していてもよい。本実施形態では、本発明の端子を説明するために便宜的に雌型端子の例を示している。

筒状圧着部３０は、トランジション部２０側が閉塞された筒部材であって、電線３が挿入される挿入口３１と、電線３の絶縁被覆と圧着される被覆圧着部３２と、挿入口３１側からトランジション部２０側に向かって縮径する縮径部３３と、電線３の導体と圧着される導体圧着部３４とを有している。この筒状圧着部３０は、例えば溶接により一端が閉塞された筒状に形成される。より具体的には、平面展開した金属基材あるいは金属部材を立体的にプレス加工することで、断面が略Ｃ字型となる筒状体が形成され、この筒状体の開放部分（突き合わせ部）が溶接される。溶接は筒状体の長手方向に行われるので、その長手方向と略同一の方向に帯状溶接部（溶接ビード）が形成されながら筒状圧着部が形成される。また、筒状圧着部を形成する溶接の後、トランジション部側の筒状圧着部の端部も溶接によって封止されるのが好ましい。この封止は端子の長手方向に対して垂直な方向に行われる。この封止によって、トランジション部２０側から水分等が浸入するのを防止する。

筒状圧着部３０では、導体が露出した電線端部を挿入口３１に挿入した状態で筒状圧着部３０を加締めることで、被覆圧着部３２、縮径部３３および導体圧着部３４が塑性変形して電線３の絶縁被覆および導体と圧着され、これにより、筒状圧着部３０と電線３の導体とが電気的に接続される。導体圧着部３４の一部には、強加工によって、凹部３５が形成されてもよい。

なお、トランジション部２０は、コネクタ部１０と筒状圧着部３０の橋渡しとなる部分である。立体的に形成されていても、平面的に形成されていても良い。端子長方向の折り曲げに対する械的強度の観点からは、長手方向の断面２次モーメントが大きくなるように設計すると良い。

図２は、図１の端子の製造方法を示すフローチャートであり、図３（ａ）〜（ｄ）は、図１の端子の製造方法を説明する平面図である。なお、図３は板材４１（端子原板）から端子が製造される様子を板材のＮＤ方向（板面に対して垂直な方向）から見た図である。

先ず、銅または銅合金の金属基材からなる板材を圧延して、所定厚さ、例えば０．２５ｍｍの金属板材４１を作製する（ステップＳ２１）。このとき、基材のＲＤ方向（圧延方向）は、金属基材からなる板材の長手方向のことを指す（図３（ａ））。また、必要に応じて、金属基材からなる板材４１全体に金属層を設けて金属部材を形成し、あるいは金属基材からなる板材４１をマスクした状態で任意の部分に金属層を設けて金属部材を形成する。金属層はめっき処理で設けるのが好ましい。金属層の材料として、例えばすず、銀、金めっきなどが挙げられる。

この金属基材からなる板材４１（あるいは金属部材からなる板材）を、プレス加工（１次プレス）にて、複数の端子が平面展開した状態となるように、繰り返し形状で打ち抜く（ステップＳ２２）。本プレス加工では、各被処理体を片端で支持するいわゆる片持ち型の被処理体が作製され、送り穴４２ｂが等間隔で形成されたキャリア部４２ａに、コネクタ部用板状体４３と、圧着部用板状体４４が一体で形成されている（図３（ｂ））。このとき、繰り返し形状の構成単位となる板状部位（端子原板）は、ＲＤ方向に関して所定ピッチで配列されており、後に形成される筒状圧着部の長手方向がＲＤ方向に対して略垂直（ＴＤ方向）となるように打ち抜かれる。なお、本プレス加工後に金属基材に金属層を設けて金属部材としても良い。すなわち、プレス加工後にめっき処理を施してもよい。

次に、繰り返し形状の構成単位となる各板状部位に曲げ加工を施して（２次プレス）、コネクタ部４５と、筒状圧着部とするための筒状体４６とを形成する（ステップＳ２３）。このとき、圧着部用筒状体４６の長手方向に垂直な断面は、隙間がごく微小な略Ｃ字型となっている。この隙間を介した基材の端面同士を突き合わせ部４７と呼ぶ（図３（ｃ））。この突き合わせ部４７は、ＴＤ方向に延設している。

その後、圧着部用筒状体４６の上方から例えばレーザを照射し、突き合わせ部４７に沿って図中の矢印Ａ方向に掃引し、当該部分にレーザ溶接を施す（図３（ｄ）、ステップＳ３４）。これにより突き合わせ部４７が溶着し、筒状圧着部４８が形成される。なお、レーザ溶接では溶接痕として帯状溶接部（溶接ビード）が形成される。このレーザ溶接は、後述するファイバレーザを用いて実行される。レーザ溶接機は、溶接中の焦点位置を立体的に調整可能なものを用いることで、筒状体の縮径部などを立体的に溶接することができる。

図４は、図２におけるステップＳ２４のレーザ溶接工程を説明する斜視図である。

図４に示すように、本実施形態では、例えばファイバレーザ溶接装置ＦＬが使用され、レーザ出力３００〜５００Ｗ、掃引速度９０〜１８０ｍｍ／ｓｅｃ、スポット径約２０μｍにて、圧着部用筒状体４６の突合せ部４７が溶接される。このとき、レーザＬが突き合わせ部４７に沿って照射されることで、突き合わせ部４７と略同一位置に帯状溶接部５１が形成される。ただし、突合せ部４７の端面同士の隙間の間隔と、帯状溶接部５１の幅は必ずしも一致するものではない。また、圧着部用筒状体４６の円周方向は基材のＲＤ方向と略同一となっている。したがって、帯状溶接部５１は、ＲＤ方向に対して略垂直に形成される。

また、筒状圧着部を形成した溶接の後、筒状圧着部のトランジション部側の端部（電線挿入口と反対側の端部）も溶接によって封止するのが好ましい。この封止は端子長手方向（筒状圧着部長手方向）に対して垂直な方向に行われる。この溶接は、金属基材（あるいは金属部材）が折り重なった部分を、折り重なった部分の上から溶接するものである。この封止によって、筒状圧着部のトランジション部側の端部は閉塞される。

図３に示す工程により、図４（ｂ）に示すように、長手方向と略同一の方向に沿って形成された帯状溶接部を有する筒状圧着部６１と、トランジション部２０側に向かって縮径する縮径部６２とを有する端子６０が作製される。

図５は、図３（ａ）における金属基材、あるいは金属部材からなる板材４１の結晶粒の配向を説明する模式図である。銅の結晶は面心立方格子（ＦＣＣ）であり、この立方格子が板材中の結晶としてどのような向きを向いているのかを模式的に示している。

本実施形態で使用される金属基材、あるいは金属部材からなる板材４１は、レーザ溶接時に歪が残存しにくい集合組織を有している。具体的には、板材４１は、ある一定面積以上の結晶方位を意図的に配向させたものである。特に、ＲＤ方向に対して面心立方格子の（１００）面を向いているＣｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞、ＲＤＷ方位｛１２０｝＜００１＞、Ｇｏｓｓ方位｛１１０｝＜００１＞に配向する結晶粒の面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上である。

ここで、金属基材からなる板材の方向と、基材中の結晶方位について説明する。工業的に用いられている電気電子部品用の金属板材（条材）の多くは、圧延によって製造されている。金属材料は通常多結晶体であるが、板材は複数回もの圧延が繰り返されることによって、板材中の結晶が特定の方位に集積する。このような一定の方位に集積した金属組織の状態を集合組織と呼ぶ。この集合組織の様相を議論するためには、結晶の方向を定義するための座標系が必要となる。そこで、本明細書では、一般的な集合組織の表記方法に従い、板材が圧延されて進んでいく圧延方向（ＲＤ）をＸ軸、板材の板幅方向（ＴＤ）をＹ軸、板材の板面に垂直な圧延法線方向（ＮＤ）をＺ軸の直角座標系を取る。金属基材の板材中に存在するある１つの結晶粒の方位は、Ｚ軸に垂直な（圧延面に平行な）結晶面のミラー指数（ｈｋｌ）と、Ｘ軸に平行な結晶方向の指数[ｕｖｗ]とを用いて、（ｈｋｌ）[ｕｖｗ]の形で示す。例えば、（１３２）[６−４３]や（２３１）[３−４６]などのように示す。これは即ち、その結晶粒を構成する結晶の（１３２）面がＮＤに垂直であり、その結晶粒を構成する結晶の［６−４３］方向がＲＤと平行であることを示している。なお、（１３２）[６−４３]と（２３１）[３−４６]は面心立方格子の対称性から等価である。このような等価な配向を有する方位群は、そのファミリーを表すためにカッコ記号（｛｝や＜＞）を使用し、{１３２}＜６４３＞と示す。

図５に示すように、Ｃｕｂｅ方位とは、例えば圧延面法線方向（ＮＤ）に（００１）面が垂直であり、圧延方向（ＲＤ）に［１００］方向が向いている状態であり、｛００１｝＜１００＞の指数で示される。ＲＤＷ方位は、例えば圧延面法線方向（ＮＤ）に（０１２）面が垂直であり、圧延方向（ＲＤ）に［１００］方向が向いている状態であり、｛１２０｝＜００１＞の指数で示される。Ｇｏｓｓ方位は、例えば圧延面法線方向（ＮＤ）に（０１１）面が垂直であり、圧延方向（ＲＤ）に［１００］方向が向いている状態であり、｛１１０｝＜００１＞の指数で示される。ただし、図５に示したのは、それぞれの方位の１つのバリアントの例であって、結晶学的に等価な全バリアントについての図示は割愛している。

なお、結晶方位（ｈｋｌ）[ｕｖｗ]は、結晶の向きを一意に定めるものであるので、観察方向に拠らない。つまり、圧延方向（ＲＤ）から板材を測定しても、圧延法線方向（ＮＤ）から板材を測定してもよい。ただし、本発明では結晶方位の面積率を規定するものであるので、一定の観察視野が必要となる。本発明では、特に断らない限り、ＮＤ方向から面積率を測定する。測定の視野は、材料の結晶粒が最低でも２００個程度となるように観察する。つまり、本発明でいう結晶方位Ａの面積率とは、測定視野においてＡ方位を有する面積を画像解析によって算出し、その視野の全面積で除することで求めるものである。

本発明における上記結晶方位の解析には、ＥＢＳＤ法を用いた。ＥＢＳＤとは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（電子後方散乱回折）の略で、走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）内で試料に電子線を照射したときに生じる反射電子菊池線回折（菊池パターン）を利用した結晶方位解析技術のことである。本発明においては、結晶粒を２００個以上含む、５００μｍ四方の試料面積に対し、０．５μｍのステップでスキャンし、方位を解析した。ＥＢＳＤによる方位解析において得られる情報は、電子線が試料に侵入する数１０ｎｍの深さまでの方位情報を含んでいるが、測定している広さに対して充分に小さいため、本明細書中では面積率として記載する。

本発明における端子を構成する金属基材、あるいは金属部材からなる板材は、ＲＤ方向に対して面心立方格子の（１００）面を向いているＣｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞、ＲＤＷ方位｛１２０｝＜００１＞、Ｇｏｓｓ方位｛１１０｝＜００１＞に配向する結晶粒の面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上である。金属基材（あるいは金属部材）からなる金属板材４１が上記のような面積率の集合組織であると、溶接時に突き合わせ部４７から成長する柱状晶が帯状溶接部５１の幅方向に対して平行に成長し、また、このように成長する柱状晶の割合が高くなるので、凝縮後に生じる帯状溶接部５１での熱歪みが小さくなり、引張残留応力が小さくなる。よって、圧着時の塑性変形により帯状溶接部５１に引張負荷応力が付加された場合でも、帯状溶接部５１に大きな引張応力が生じるのを防止することができる。

上記面積率の和を算出する際、各結晶粒の方位は、必ずしもＣｕｂｅ方位、ＲＤＣｕｂｅ方位、あるいはＧｏｓｓ方位と一致していなくてもよく、各方位から±１０％のずれ角度を有している結晶粒を算出対象としてもよい。具体的には、Ｃｕｂｅ方位の結晶粒は、（００１）面がＣｕｂｅ方位から±１０％のずれ角度である結晶粒を含んでもよい。また、ＲＤＷ方位の結晶粒は、（００１）面がＲＤＷ方位から±１０％のずれ角度である結晶粒を含み、Ｇｏｓｓ方位の結晶粒は、（００１）面が前記Ｇｏｓｓ方位から±１０％のずれ角度である結晶粒を含んでいてもよい。

次に、上記面積率を満たす板材４１の製造方法を、図６を用いて説明する。なお、図６の製造方法は、図２におけるステップ２１の板材形成工程に対応している。

図６に示すように、先ず、銅合金の金属塊を鋳造し（ステップＳ６１）、次に金属塊を所定温度、所定時間で熱処理する（ステップＳ６２）。次いで、熱処理温度より高い温度にて熱間圧延し（ステップＳ６３）、その後冷間圧延して、所望の厚さの板材を形成する（ステップＳ６４）。その後さらに、溶体化処理（ステップＳ６５）、および時効処理を経て（ステップＳ６６）、板材４１が作製される。本処理にて製造される板材としては、例えばＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系に属するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｍｇ合金が好ましいが、これに限るものではない。

特に、ＲＤ方向に（１００）面が向いているＣｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位で配向する結晶粒の面積率をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３としたときに前記面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上となる金属基材を作るためには、各熱処理及び圧延の工程において、最終的に制御したい方位の核生成並びに、取り込まれることにより方位成長に寄与する犠牲方位の核生成および成長を促進する必要がある。

板材４１の銅合金は、例えば、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｚｒ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金であり、これらに添加元素を含んだ、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｍｇ合金やＣｕ−Ｃｒ−Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金などであってもよい。

板材４１が、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金以外の銅合金からなる場合、たとえばＣｕ−Ｓｎ−Ｐ系合金の場合には、他の製造方法が実行されてもよい。図７の他の製造方法に示すように、先ず、銅合金の金属塊を鋳造し（ステップＳ７１）、次に熱処理温度より高い温度にて熱間圧延し（ステップＳ７２）、その後冷間圧延する（ステップＳ７３）。次いで、再結晶化処理（ステップＳ７４）、および仕上げ圧延処理を経て（ステップＳ７５）、所望の厚さの板材が作製される。

図６および図７の製造方法によれば、本発明で規定される面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上の集合組織を有する金属基材（あるいは金属部材）からなる板材４１を作製することが可能となる。

上述したように、本実施形態によれば、筒状圧着部３０を作製するための板材４１において、金属基材のＲＤ方向に（１００）面が向いているＣｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位で配向する結晶粒の面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和を１５％以上とすることで、帯状溶接部５１の幅方向に対して平行に成長する柱状晶の割合が大きくなり、溶接部の歪みが少なくなる。すなわち、面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の合計が所定値以上となるように結晶粒を意図的に配向させると、溶接時に突き合わせ部４７から成長する柱状晶が一定の方向を向いて揃うこととなり、この結果、凝固時の歪みが従来よりも少ない溶接金属組織となる。特に、結晶粒がＣｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位又はＧｏｓｓ方位であると、柱状晶が帯状溶接部５１の幅方向に対して平行に成長するため、溶接部での歪みや残留応力が小さくなる。したがって、導体圧着後に溶接部に割れ等が生じることがなく、筒状圧着部と電線の密着性を向上することができ、また、長期に亘って信頼性を維持することができる。

以上、上記実施形態に係る端子およびその製造方法について述べたが、本発明は記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。

例えば、図１では端子４０が電線３と圧着された状態を示しているが、図８に示すように、電線と圧着される前の状態で、端子８０が筒状圧着部に段差形状を有していてもよい。具体的には、筒状圧着部８１は、トランジション部２０側が閉塞された筒部材であって、不図示の電線の絶縁被覆と圧着される被覆圧着部８３と、挿入口８２側からトランジション部２０側に向かって縮径する縮径部８４と、電線３の導体と圧着される導体圧着部８５と、挿入口８２側からトランジション部２０側に向かって更に縮径し、その端部が溶接により閉塞される縮径部８６とを有していてもよい。

このように筒状圧着部８１が段差形状を有することで、電線端部の被覆を除去して当該端部を筒状圧着部８１に挿入したとき、電線の絶縁被覆が縮径部８４で係止され、これにより被覆圧着部８３の直下に絶縁被覆が位置し、導体圧着部８５の直下に電線が位置する。したがって、電線端部の位置決めを容易に行うことができ、被覆圧着部８３と絶縁被覆との圧着、および導体圧着部８５と導体の圧着を確実に行うことが可能となり、良好な止水性および電気的接続を両立して、優れた密着性を実現することができる。

また、図１の端子ではコネクタ部１０がボックス型の雌型端子であるが、これに限らず、図９で示すようにコネクタ部が雄型端子であってもよい。具体的には、不図示の電線と圧着される筒状圧着部９１と、該筒状圧着部とトランジション部９２を介して一体的に設けられ、不図示の外部端子と電気的に接続されるコネクタ部９３とを備えていてもよい。このコネクタ部９３は、長尺状の接続部９３ａを有しており、当該接続部が外部端子である不図示の雌型端子に長手方向に沿って挿入されることで、雌型端子と電気的に接続される。

以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
Ｃｕ−２．３％Ｎｉ−０．６％Ｓｉ−０．１５％Ｓｎ−０．５％Ｚｎ−０．１％Ｍｇ合金を使用し、以下に示す工程Ｉにて板材を作製した。
（実施例２）
Ｃｕ−０．２７％Ｃｒ−０．２５％Ｓｎ−０．２％Ｚｎ合金を使用し、工程Ｉにて板材を作製した。
（実施例３）
Ｃｕ−０．１５％Ｓｎ−微量Ｐ合金を使用し、以下に示す工程ＩＩにて板材を作製した。
工程Ｉ：鋳造→熱処理（６００℃、５ｈ）→８５０℃まで加熱して熱間圧延（圧延率８３％）→冷間圧延（圧延率９５％）→溶体化(８２５℃、１５ｓ) → 時効処理（４６０℃、２ｈ）
工程ＩＩ：鋳造 →８００℃まで加熱して熱間圧延（圧延率８３％）→ 冷間圧延（圧延率９２％）→再結晶化処理（４００℃、２ｈ）→仕上げ圧延（圧延率４０％）

（比較例１）
Ｃｕ−２．３％Ｎｉ−０．６％Ｓｉ−０．１５％Ｓｎ−０．５％Ｚｎ−０．１％Ｍｇ合金を使用し、実施例１とは異なる下記の工程ＩＩＩにて板材を作製した。
（比較例２）
Ｃｕ−０．２７％Ｃｒ−０．２５％Ｓｎ−０．２％Ｚｎ合金を使用し、実施例２とは異なる工程ＩＩＩにて板材を作製した。
（比較例３）
Ｃｕ−０．１５％Ｓｎ−微量Ｐ合金を使用し、実施例３と異なる以下の工程ＩＶにて板材を作製した。
工程ＩＩＩ：鋳造→９５０℃まで加熱して熱間圧延（圧延率６７％）→冷間圧延（圧延率９８％）→溶体化処理（８００℃、１５ｓ）→時効処理（４６０℃、２ｈ）
工程ＩＶ：鋳造→９００℃まで加熱し熱間圧延（圧延率６７％）→冷間圧延（圧延率９６％）→再結晶化処理（４００℃、２ｈ）→仕上げ圧延（圧延率４０％）

上記実施例１〜３および比較例１〜３で作製された板材を、端子としてプレス成形し、筒状圧着部となる筒状体をレーザ溶接した後、電線と圧着を行った。電線は、導体がアルミニウム合金製である被覆電線を用いた。そして、オスタブ幅２．３ｍｍのオスメス嵌合端子を作製した。

次に、上記実施例１〜３および比較例１〜３を、以下の方法にて測定・評価した。

先ず、ＥＢＳＤ法により、約５００μｍ四方の測定領域で、スキャンステップが０．５μｍの条件で測定を行った。そのデータを用いＥＤＡＸ ＴＳＬ社製のソフトウェア「Orientation Imaging Microscopy v5」（商品名）の方位解析により、Ｃｕｂｅ方位から±１０°以内のずれ角度を有する結晶粒の原子面の面積およびＲＤＷ方位から±１０°以内のずれ角度を有する結晶粒の原子面の面積を求めて、該面積を全測定面積で割り、これに１００を掛けた数値を「Ｃｕｂｅ方位＋ＲＤＷ方位＋Ｇｏｓｓ方位（％）」として算出した。また、各実施例および比較例について、溶接部における残留歪み（％）を測定した。

残留歪み測定は、Ｘ線応力測定法により測定した。まず、レーザ溶接した端子を溶接長手方向樹脂埋め込みし、鏡面が出るまで研磨を行った。その断面からＢｒａｇｇの法則に基づいてＸ線回折曲線を得た。測定条件として試料面法線と格子面法線のなす角度をψ（プサイ）角とした場合、数点のψ角度からＸ線を照射し、それぞれの回折線強度分布測定を行った。ピークを示した回折角２θをそれぞれのψ角における２θとし、縦軸２θ、横軸（ｓｉｎψ）＾２でグラフにプロットし、この各点を最小二乗法により直線で結んでその勾配Ｍを求め、表面層の応力σをσ＝Ｋ・Ｍから算出した。Ｋは応力定数であり、被測定材料の弾性定数、ポアソン比、無応力時の回折角から求める値であるが、本測定結果である残留歪みは比で示されるため、割り算を行うときに消滅する値として取り扱った。なお、結晶方位の集積のない比較例で測定された数値を１００％とし、実施例については、同じ合金を使用した比較例との比を％に変換することにより求めた。

防食シール試験としては、電線圧着後、電線部側から１０〜５０ｋＰａの正圧をかけてエアー漏れの有無を検査し、エアー漏れが無いサンプルを「合格」、エアー漏れがあるサンプルを「不合格」とした。

上記算出結果、測定結果および防食シール試験の評価結果を表１に示す。

表１の結果から、Ｃｕ−２．３％Ｎｉ−０．６％Ｓｉ−０．１５％Ｓｎ−０．５％Ｚｎ−０．１％Ｍｇ合金を使用して、上記工程Ｉを実行して板材を作製すれば、Ｃｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位で配向する結晶粒の面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和を２５％以上とすることができ、筒状圧着部と電線の密着性を向上できることが分かった。

また、Ｃｕ−０．２７％Ｃｒ−０．２５％Ｓｎ−０．２％Ｚｎ合金を使用し、工程Ｉにて板材を作製すれば、Ｃｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位で配向する結晶粒の面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和を３５％以上とすることができ、筒状圧着部と電線の密着性を向上できることが分かった。

またＣｕ−０．１５％Ｓｎ−微量Ｐ合金を使用し、上記工程ＩＩを実行して板材を作製すれば、Ｃｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位で配向する結晶粒の面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和を４５％以上とすることができ、筒状圧着部と電線の密着性を向上できることが分かった。

１ 端子
２ 外部端子
３ 電線
１０ コネクタ部
２０ トランジション部
３０ 筒状圧着部
１１ 挿入口
３１ 挿入口
３２ 被覆圧着部
３３ 縮径部
３４ 導体圧着部
３５ 凹部
４０ 端子
４１ 板材
４２ａ キャリア部
４２ｂ 送り穴
４３ コネクタ部用板状体
４４ 圧着部用板状体
４５ コネクタ部
４６ 圧着部用筒状体
４７ 突き合わせ部
４８ 筒状圧着部
５１ 帯状溶接部
６０ 端子
６１ 筒状圧着部
６２ 縮径部
８１ 筒状圧着部
８２ 挿入口
８３ 被覆圧着部
８４ 縮径部
８５ 導体圧着部
８６ 縮径部
９１ 筒状圧着部
９２ トランジション部
９３ コネクタ部
９３ａ 接続部

Claims (10)

1. 外部端子と電気的に接続されるコネクタ部と、前記コネクタ部と一体的に形成されるか又は別体で連結され、電線と圧着される筒状圧着部とを備える端子であって、
   前記筒状圧着部は、銅あるいは銅合金からなる金属基材、又は前記金属基材を有する金属部材で形成され、
   前記筒状圧着部は、その長手方向と略同一の方向に沿って形成された帯状溶接部を有し、前記筒状圧着部の周方向が、前記金属部材における基材のＲＤ方向と略同一であり、
   前記金属部材における前記基材の圧延面において、前記基材中のＣｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位に配向する結晶粒の面積率をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３としたとき、前記面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上であることを特徴とする端子。
2. 前記Ｃｕｂｅ方位の結晶粒は、前記Ｃｕｂｅ方位から±１０％以内のずれ角度である結晶粒を含み、前記ＲＤＷ方位の結晶粒は、前記ＲＤＷ方位から±１０％以内のずれ角度である結晶粒を含み、前記Ｇｏｓｓ方位の結晶粒は、前記Ｇｏｓｓ方位から±１０％以内のずれ角度である結晶粒を含む、請求項１に記載の端子。
3. 前記筒状圧着部の前記コネクタ部側端部が閉塞している、請求項１または２記載の端子。
4. 前記筒状圧着部が、電線の絶縁被覆と圧着される被覆圧着部と、前記被覆圧着部側から前記コネクタ部側に向かって縮径する第１縮径部と、電線の導体と圧着される導体圧着部と、前記導体圧着部から前記コネクタ部側に向かって更に縮径する第２縮径部とを有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の端子。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の端子と、電線とを、前記端子の前記筒状圧着部にて接合した電線接続構造体。
6. 前記電線の導体が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる、請求項５に記載の電線接続構造体。
7. 前記銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｚｒ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金のいずれかである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の端子。
8. 外部端子と電気的に接続されるコネクタ部と、前記コネクタ部と一体に成形されるか又は別体で連結され、電線と圧着される筒状圧着部とを備える端子の製造方法であって、
   Ｃｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位に配向する結晶粒の面積率をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３としたときに前記面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上となる金属基材を形成する工程と、
   前記金属基材にプレス加工を施して、前記金属基材のＲＤ方向が筒状圧着部の周方向と略同一となるように筒状体を成形する工程と、
   前記筒状体の突き合わせ部を溶接して、その長手方向と略同一の方向に帯状溶接部を形成しながら筒状圧着部を形成する工程と、を有することを特徴とする端子の製造方法。
9. 外部端子と電気的に接続されるコネクタ部と、前記コネクタ部と一体に形成されるか又は別体で連結され、電線と圧着される筒状圧着部とを備える端子の製造方法であって、
   Ｃｕｂｅ方位、ＲＤＷ方位、Ｇｏｓｓ方位に配向する結晶粒の面積率をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３としたときに前記面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和が１５％以上となる金属基材を形成する工程と、
   前記金属基材上に金属層を設けて金属部材を形成する工程と、
   前記金属部材にプレス加工を施して、前記金属部材の前記基材のＲＤ方向が筒状圧着部の周方向と略同一となるように筒状体を成形する工程と、
   前記筒状体の突き合わせ部を溶接して、その長手方向と略同一の方向に帯状溶接部を形成しながら筒状圧着部を形成する工程と、を有することを特徴とする端子の製造方法。
10. 前記筒状圧着部の電線挿入口と反対側の端部を溶接して封止する工程を更に有する、請求項８または９に記載の端子の製造方法。

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