JP2015162374A

JP2015162374A - めっき端子

Info

Publication number: JP2015162374A
Application number: JP2014037147A
Authority: JP
Inventors: 恒花▲崎▼; Hisashi Hanasaki
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-09-07

Abstract

【課題】超音波振動を確実に伝えて導体を導体接続部に接合できるとともに、ガルバニック腐食を生じにくくでき、しかも、部分めっき材を使用すること等によるコストの増大を抑止できるめっき端子を提供する。
【解決手段】めっき端子１１は、相手端子と電気的に接触する電気接触部２１と、導体２５と接続される導体接続部１７とが形成される端子本体１９と、端子本体１９にめっきが施されることで端子本体１９の端子表面を覆って被着されるめっき層２３と、導体接続部１７の少なくとも導体接続面に立体造形によって成形され、導体２５と同一の金属材料からなる被覆層１５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、めっき端子に関する。

端子には、接続される導体が異種金属である場合に両者の腐食電位の違いにより生じるガルバニック腐食を抑制するためや、圧着金属面同士のフィッティング性を高めるために、めっきが施されることが一般的である。ところが、導体接続に超音波溶接方法が用いられる超音波接合端子は、導体との接続部分にめっきがあると、超音波振動が伝わりにくく接合しにくい。
このため、図３に示すように、従来の超音波接合端子５０１には、導体５０３との電線接続部５０５のみがめっき無しとされる部分めっき材５０７が必要となった。

この他、めっきが施された超音波接合端子５０１に対し、安定した溶接状態を実現する溶接方法として、特許文献１の超音波溶接方法が知られている。
この超音波溶接方法は、図４に示すように、ケーブル５０９が、導体５０３と、これを被覆した被覆５１１とから構成される。導体５０３を冷却する冷却機構は、例えば液体窒素５１３を入れたデュワー瓶５１５で構成される。超音波接合端子５０１と導体５０３とは、超音波チップ５１７とアンビル５１９との間に挟まれる。そして、導体５０３を冷却機構により冷却して硬化させる。超音波チップ５１７により、冷却されて硬化された状態となっている導体５０３で超音波接合端子５０１の表面を加圧して、超音波接合端子５０１の表面のめっき膜を冷却しつつ機械的に押しのける。導体５０３及び超音波接合端子５０１に超音波チップ５１７により超音波を印加して、冷却されつつ機械的に押しのけられためっき膜が、超音波印加時に発生する熱によって溶融する前に、超音波接合端子５０１の表面と導体５０３とを溶接する。

特開２０１２−１８７５９７号公報

しかしながら、超音波接合端子５０１を製造するのに部分めっき材５０７を使用すると製造コストが増大する。また、めっきを溶融させないようにするために特許文献１の冷却機構や液体窒素５１３を用いても製造コストが増大する。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、超音波振動を確実に伝えて導体を導体接続部に接合できるとともに、ガルバニック腐食を生じにくくでき、しかも、部分めっき材を使用すること等によるコストの増大を抑止できるめっき端子を提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）相手端子と電気的に接触する電気接触部と、導体と接続される導体接続部とが形成される端子本体と、前記端子本体にめっきが施されることで前記端子本体の端子表面を覆って被着されるめっき層と、前記導体接続部の少なくとも導体接続面に立体造形によって成形され、前記導体と同一の金属材料からなる被覆層と、を備えることを特徴とするめっき端子。

上記（１）の構成のめっき端子によれば、導体接続部には、立体造形によって被覆層が成形されている。被覆層は、導体接続部の少なくとも導体が接する導体接続面に形成される。この被覆層は、接続される導体と同一の金属材料によって成形される。例えば、導体がＣｕ（銅又は銅合金）の場合には、被覆層はＣｕで成形される。導体がＡｌ（アルミニウム又はアルミニウム合金）の場合には被覆層はＡｌで成形される。これにより、超音波接合によって導体が導体接続部に接合される際には、導体接続部と導体の間にめっき層が介在しない。すなわち、導体は、同一の金属材料の接合相手である導体接続部に、超音波振動を確実に伝えて接合される。
また、被覆層と導体とは、同一の金属材料であるので、接合後に両者の腐食電位の違いによるガルバニック腐食が生じない。

本発明に係るめっき端子によれば、超音波振動を確実に伝えて導体を導体接続部に接合できるとともに、ガルバニック腐食を生じにくくでき、しかも、部分めっき材を使用すること等によるコストの増大を抑止できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の一実施形態に係るめっき端子を電線と共に表した斜視図である。図１に示しためっき端子の被覆層の成形状況を表した導体接続部の横断面図である。従来の部分めっき材が使用された超音波接合端子を電線と共に表した斜視図である。（ａ）は被覆電線としてのケーブルを冷却機構により冷却させる工程の説明図、（ｂ）は電線導体と超音波接合端子を超音波によって接続するための超音波溶接機を模式的に表した図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るめっき端子１１は、端子本体１９と、めっき層２３と、被覆層１５とで構成されている。端子本体１９は、電気接触部２１と導体接続部１７とを有する。本実施形態では、めっき端子１１が、導体接続に超音波溶接方法が適用される所謂「超音波接合端子」となる。

端子本体１９は、１枚の導電性の金属板からの打ち抜き加工及び折り曲げ加工により形成される。めっき端子１１は、例えばコネクタハウジング（図示略）に装着されて使用される。端子本体１９は、先端側から、電気接触部２１と導体接続部１７とが連設される。
電気接触部２１は、相手端子と電気的に接触される。導体接続部１７は、導体２５と電気的に接続される。電気接触部２１には、四角筒形状の箱部２７が形成される。箱部２７は、相手端子である雄端子（図示略）のタブ状電気接触部を受け入れて雄端子と導通接続される。つまり、めっき端子１１は雌端子である。

箱部２７には、ランス係止部２９が形成されている。ランス係止部２９は、めっき端子１１がコネクタハウジングの端子収容室に進入した際、後方から、コネクタハウジングに形成されたランスに係止される。これにより、めっき端子１１は、端子収容室からの後抜けが規制される。

導体接続部１７は、底板部３１の両縁部に一対の起立片３３が形成されている。導体接続部１７には、絶縁被覆３５が除去された電線１３の導体２５が超音波接合される。なお、本発明に係るめっき端子１１は、圧着によって導体接続部１７に導体２５が接続される所謂「圧着端子」であってもよい。この場合、導体接続部１７には、鋸歯状の刻み部となるセレーション（図示略）が形成されてもよい。セレーションは、導体２５に食い込んだ際、導体表面に酸化によって形成される酸化被膜を除去することができる。
また、導体接続部１７に接続される導体としては、フラットケーブル（ＦｌａｔＣａｂｌｅ：ＦＣ）、フレキシブルフラットケーブル（ＦｌｅｘｉｂｌｅＦｌａｔＣａｂｌｅ：ＦＦＣ）、フレキシブルプリント配線板（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：ＦＰＣ）等における種々の導体やバスバーを適用することができる。

端子本体１９には、めっきを施すことで、端子表面の全体を覆ってめっき層２３が被着される。めっきは、例えばＳｎ（錫）やＡｕである。従って、導体接続部１７にも、めっき層２３が被着されている（図２参照）。

めっき層２３が被着された導体接続部１７の少なくとも導体接続面３７（導体接続部１７の内側面）には、立体造形によって被覆層１５が成形される。被覆層１５は、めっき層２３の上層に成形されてもよく、めっき層２３を押しのけて成形されてもよい。この被覆層１５は、導体２５と同一の金属材料からなる。例えば、導体２５がＣｕの場合には被覆層１５はＣｕで成形される。導体２５がＡｌの場合には被覆層１５はＡｌで成形される。

ここで、立体造形としては、例えば、粉末焼結積層造形法を用いることができる。粉末焼結積層造形法は、材料粉末にバインダを塗布し付着積層する粉末固着積層法と異なり、金属・樹脂粉末をレーザー熱源により逐次溶融・焼結し、積層することで所望の形状を成形する。光造形法を始めとするその他の積層造形法のほとんどが成形材料を限定するのに対し、粉末焼結積層造形法は、樹脂材料から金属やセラミックスまで様々な成形材料を成形できる。

粉末焼結積層造形法は、成形室において、図２に示すように、レーザー熱源により、金属粉末３９を溶かしながら積層していく。成形室は、加熱用のＩＲヒーターが設けられる。粉末焼結積層造形法では、レーザー照射４１により溶融した材料が既成層との融着直後に急激に冷却されると、層間に大きな内部応力が発生する。そこで、ＩＲヒーターにより、成形環境温度を成形材料の融点近くまで上昇させておくことで、急激な冷却を抑制し、内部応力の発生を防止することができる。また、成形室は、燃焼や酸化を防止するために窒素雰囲気となる。

ヘッド４３に搭載されるレーザーとしてはＣＯ_２レーザーやＹＡＧレーザーが用いられる。この他、ヘッド４３には、材料供給用ノズル４５が設けられる。ヘッド４３は、３ＤＣＡＤデータに基づき動作制御される。このヘッド４３は、工作機械の主軸と同様、同時多軸制御される。また、粉末焼結積層造形法では、レーザー照射量や材料供給量等が、常に監視しながら制御されることで、造形面の形状に左右されない精密なピッチの金属層が生成可能となっている。

粉末焼結積層造形法では、高額な専用合金ではなく一般産業用粉体金属を利用したハイブリッド造形も可能となる。即ち、端子本体１９に被覆層１５を追加造形することができる。勿論、端子本体１９の全てを立体造形することもできる。その際、基材（端子本体１９）は、平面には限定されない。追加造形される基材（端子本体１９）の表面は、三次元自由曲面であってもよい。即ち、上記した起立片３３等が既に形成されていてもよい。

粉末焼結積層造形法では、例えば、チタン、ステンレス、ニッケル合金、インコネル（登録商標）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）等の金属が使用できる。この他、エンジニアリング・プラスチック、セラミックス、砂等、用途に合わせた材料の選択が可能となる。

また、金属粒子を用いて金属造形物を製造する立体造形として、例えば、限定された領域に、複数の金属または金属合金粒子と、過酸化物を含む粒子混合物を堆積させるステップと、未加工部を形成するため、バインダ系を前記粒子混合物の所定のエリアに選択的にインクジェット方式で噴出するステップとを含む３次元金属物体の製造方法（特開２００５−１２０４７５号公報等参照）を用いることもできる。

次に、本実施形態に係るめっき端子１１の作用を説明する。
本実施形態に係るめっき端子１１では、端子本体１９にめっきが施され、端子表面の全体にめっき層２３が被着される。めっきは、例えばＳｎやＡｕである。めっき層２３の被着された端子本体１９は、電気接触部２１に酸化膜が生じにくくなり、相手端子との電気抵抗値の増大が抑制される。

めっき層２３は、導体接続部１７にも被着される。めっき端子１１は、端子表面の全てがめっき処理されたものであるので、従来の部分めっき材に比べて製造コストが増大しない。また、めっきを溶融させないように冷却機構を用いるのに比べても製造コストが増大しない。

そして、本実施形態に係るめっき端子１１では、めっき層２３が被着された導体接続部１７に、立体造形によって被覆層１５が成形されている。この被覆層１５は、めっき層２３の上層、またはめっき層２３を押しのけて成形される。被覆層１５は、導体接続部１７の少なくとも導体２５が接する導体接続面３７に形成される。この被覆層１５は、接続される導体２５と同一の金属材料によって成形される。例えば、導体２５がＣｕの場合には、被覆層１５はＣｕで成形される。導体２５がＡｌの場合には、被覆層１５はＡｌで成形される。

これにより、めっき端子１１は、超音波接合によって導体２５が導体接続部１７に超音波接合される際には、導体接続部１７と導体２５の間にめっき層２３が介在しない。すなわち、導体２５は、同一の金属材料の接合相手である導体接続部１７に、超音波振動を確実に伝えて接合される。

なお、導体接続部１７に導体２５を超音波接合する際には、周知の超音波溶接方法を用いることができる。すなわち、導体接続部１７と導体２５とを、超音波チップ（図示略）とアンビル（図示略）との間に挟む。そして、超音波チップにより、導体２５で導体接続部１７の被覆層１５を加圧する。導体２５及び導体接続部１７に超音波チップにより超音波を印加して、超音波印加時に発生する熱によって導体２５と、導体接続部１７の被覆層１５とを溶接する。

また、被覆層１５と導体２５とは、同一の金属材料であるので、接合後に両者の腐食電位の違いによるガルバニック腐食が生じない。ガルバニック腐食は、例えば、銅製端子とアルミ製導体等の異種の金属が電解質溶液を介して電気回路ができたとき、両者の腐食電位の違いのため、よりひ（卑）な電位の金属（例えばアルミ導体）の腐食が促進される現象である。本実施形態に係るめっき端子１１では、導体２５と、この導体２５が超音波接合される被覆層１５とが同一金属となるので、腐食電位差が生じず、ガルバニック腐食が抑制される。

従って、本実施形態に係るめっき端子１１によれば、超音波振動を確実に伝えて導体２５を導体接続部１７に接合できるとともに、ガルバニック腐食を生じにくくでき、しかも、部分めっき材を使用すること等によるコストの増大を抑止できる。

ここで、上述した本発明に係るめっき端子の実施形態の特徴をそれぞれ以下に簡潔に纏めて列記する。
［１］相手端子と電気的に接触する電気接触部２１と、導体２５と接続される導体接続部１７とが形成される端子本体１９と、前記端子本体１９にめっきが施されることで前記端子本体１９の端子表面を覆って被着されるめっき層２３と、前記導体接続部１７の少なくとも導体接続面３７に立体造形によって成形され、前記導体２５と同一の金属材料からなる被覆層１５と、を備えることを特徴とするめっき端子１１。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１１…めっき端子
１５…被覆層
１７…導体接続部
１９…端子本体
２１…電気接触部
２３…めっき層
２５…導体
３７…導体接続面

Claims

相手端子と電気的に接触する電気接触部と、導体と接続される導体接続部とが形成される端子本体と、
前記端子本体にめっきが施されることで前記端子本体の端子表面を覆って被着されるめっき層と、
前記導体接続部の少なくとも導体接続面に立体造形によって成形され、前記導体と同一の金属材料からなる被覆層と、
を備えることを特徴とするめっき端子。