JP2015210904A - Ｐｃｂ用コネクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐食性を有し、安価なＰＣＢ用コネクタの製造方法を提供する。
【解決手段】Ｃｕ−Ｆｅ系合金よりなる芯材の表面にＳｎめっき膜を有するコネクタピン２を準備した後、コネクタピン２をハウジング３に圧入する。その後、コネクタピン２における、ハウジング３の外部に露出した露出部２１に曲げ加工を施して屈曲部２２を形成する。そして、屈曲部２２を加熱してＳｎめっき膜を溶融させる処理を、曲げ加工と同時または曲げ加工の後に行い、ＰＣＢ用コネクタを作製する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）用コネクタの製造方法に関する。

自動車用ＰＣＢコネクタには、例えば黄銅などの、銅に数質量％程度の金属を添加した銅合金を芯材とするコネクタピンが用いられている。コネクタピンの表面には、相手方端子との接触抵抗を低減する目的で、めっき膜が形成されている。めっき膜に用いられる金属としては、接触抵抗を低減する効果が高く、安価なＳｎ（スズ）が多用されている。

近年では、コネクタ全体の軽量化、小型化及び低コスト化のために、より高い剛性を有すると共に、材料コストを低減できるコネクタピンが望まれている。そこで、材料の強度が高く、材料コストの低い銅合金として、銅（Ｃｕ）に鉄（Ｆｅ）を添加したＣｕ−Ｆｅ系合金をコネクタピンの芯材として用いることが検討されている。

例えば特許文献１には、０．０５〜５質量％の炭素が固溶した１０〜７０質量％のＦｅと、残部がＣｕ及び不可避不純物との合金からなるばね部材の例が開示されている。かかる化学成分を有するＣｕ−Ｆｅ系合金は、従来の銅合金よりも高い強度を有するものとなりやすい。また、Ｃｕ−Ｆｅ系合金は、Ｃｕよりも地金代の安価なＦｅを含有しているため、Ｆｅの含有量を多くすることにより材料コストを容易に低減することができる。

このように、Ｃｕ−Ｆｅ系合金は、コネクタピンの芯材として十分な強度と、材料コストとを両立する可能性を有する材料である。

特開平５−１２５４６８号公報

Ｃｕ−Ｆｅ系合金は、Ｃｕ相とＦｅ相とが相分離した状態で存在しているため、耐食性の低いＦｅ相が表面に露出している。それ故、Ｃｕ−Ｆｅ系合金よりなる芯材を用いてコネクタピンを作製する場合には、めっき膜により芯材を被覆し、Ｆｅ相を外気から遮断する必要がある。

しかしながら、ＰＣＢ用コネクタは、コネクタピンをハウジングに圧入した後、コネクタピンにおけるハウジングの外部に突出した部分に９０度曲げ加工を施して作製される。この９０度曲げ加工により、めっき膜に割れが発生するため、Ｆｅ相が外気と直接接触し、さびや腐食が発生し易くなるという問題がある。

９０度曲げ加工によるめっき膜の割れは従来から知られている現象であるが、従来のコネクタピンは、芯材の銅合金が比較的高い耐食性を有しているため、めっき膜の割れが性能面や品質面において悪影響を及ぼすことはなかった。それ故、めっき膜の割れの問題を解決する手段は十分に検討されているとは言えず、Ｃｕ−Ｆｅ系合金をコネクタピンに適用するに当たっては、かかる問題を解決する手段が強く望まれている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、優れた耐食性を有し、安価なＰＣＢ用コネクタの製造方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、Ｃｕ−Ｆｅ系合金よりなる芯材の表面にＳｎめっき膜を有するコネクタピンを準備した後、
上記コネクタピンをハウジングに圧入し、
その後、上記コネクタピンにおける、上記ハウジングの外部に露出した露出部に曲げ加工を施して屈曲部を形成し、
該屈曲部を加熱して上記Ｓｎめっき膜を溶融させる処理を、上記曲げ加工と同時または上記曲げ加工の後に行うことを特徴とするＰＣＢ用コネクタの製造方法にある。

上記ＰＣＢ用コネクタ（以下、「コネクタ」という。）の製造方法は、上記コネクタピンをハウジングに圧入する工程と、上記露出部に曲げ加工を施す工程と、該曲げ加工と同時または上記曲げ加工の後に、上記屈曲部を加熱して上記Ｓｎめっき膜を溶融させる工程とを含んでいる。上記曲げ加工と同時または上記曲げ加工の後に上記Ｓｎめっき膜を溶融させることにより、上記曲げ加工により上記屈曲部に生じた上記Ｓｎめっき膜の割れを修復し、上記芯材の表面が上記Ｓｎめっき膜に覆われた状態を実現することができる。

そして、上記芯材の表面が高い耐食性を有する上記Ｓｎめっき膜に覆われることにより、耐食性の低いＦｅ相の露出を防止することができる。それ故、上記製造方法によれば、芯材にＣｕ−Ｆｅ系合金を用い、従来と同等以上の耐食性を有するコネクタピンを備えたコネクタを得ることができる。

また、上記コネクタは、上記コネクタピンの芯材にＣｕ−Ｆｅ系合金を用いているため、容易にコストを低減することができる。

以上のように、上記製造方法によれば、優れた耐食性を有し、安価なＰＣＢ用コネクタを提供することができる。

実施例における、コネクタの斜視図。 実施例における、ハウジングにコネクタピンを圧入した状態の斜視図。 実施例における、（ａ）曲げ治具を露出部に当接させた状態の斜視図、（ｂ）曲げ加工が完了した状態の斜視図。 実施例における、（ａ）Ｓｎめっき膜に割れが生じた状態の屈曲部の一部断面図、（ｂ）Ｓｎめっき膜を加熱して溶融させた後の屈曲部の一部断面図。 実施例における、板材に打ち抜き加工を施してなる端子中間体の斜視図。

上記製造方法において、屈曲部を加熱して上記Ｓｎめっき膜を溶融させる処理は、上記曲げ加工と同時に行っても良く、上記曲げ加工の後に行ってもよい。上記処理における加熱温度は、３００〜４００℃が好ましい。また、上記処理における加熱時間は、１０〜３０秒が好ましい。加熱温度が上記３００℃未満の場合または加熱時間が１０秒未満の場合には、Ｓｎめっき膜が十分に溶融せず、割れの修復が不完全となるおそれがある。一方、加熱温度及び加熱時間がそれぞれ上記特定の範囲であれば、Ｓｎめっき膜の割れの修復が十分になされるため、加熱温度及び加熱時間を上記特定の範囲以上に設定しても、耐食性等の向上はみられない。

上記処理は、例えば赤外線照射やレーザー加熱等の方法により、屈曲部を局所的に加熱して行うことが好ましい。この場合には、ハウジングや、コネクタ端子における屈曲部位外の部分等に不要な熱負荷が加わることを防止でき、ハウジング等の不要な熱劣化を回避できる。

また、上記曲げ加工において、上記Ｓｎめっき膜を溶融可能な温度を有する曲げ治具を上記屈曲部に接触させることにより、上記曲げ加工と同時に上記屈曲部を加熱して上記Ｓｎめっき膜を溶融させることがより好ましい。この場合には、屈曲部を局所的に加熱できるため、ハウジング等の不要な熱劣化を回避できる。更に、曲げ加工と上記Ｓｎめっき膜を溶融させる処理とを一工程で行うことができるため、コネクタの製造工程をより簡略化することができる。

コネクタピンの芯材に用いられるＣｕ−Ｆｅ系合金は、１０質量％以上のＦｅを含有していることが好ましい。Ｃｕ−Ｆｅ系合金は、Ｆｅの含有量が多くなるほど強度が高くなる傾向がある。そのため、Ｆｅの含有量を１０質量％以上とすることにより、コネクタピンに要求される強度を十分に満足することができる。また、Ｆｅの含有量を１０質量％以上とすることにより、従来の銅合金よりも材料コストを低減することができる。それ故、強度をより高くし、材料コストをより低減する観点から、Ｆｅの含有量は１０質量％以上とする。同じ観点から、Ｆｅの含有量は２０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましい。

一方、Ｃｕ−Ｆｅ系合金は、Ｆｅの含有量が過度に多くなると、曲げ加工を施す際の加工性が悪化するため、曲げ加工に伴って屈曲部等に割れが生じ易くなる。また、ＦｅはＣｕに比べて導電率が低いため、Ｆｅの含有量が過度に多い場合には、上記芯材の導電率が低くなりやすい。それ故、Ｆｅの含有量が過度に多い場合には、コネクタピンに要求される導電率を満足することが困難となるおそれがある。これらの問題を回避するためには、例えば、Ｆｅの含有量を７０質量％以下に規制することが好ましく、Ｆｅの含有量を６０質量％以下に規制することがより好ましい。

以上のように、Ｃｕ−Ｆｅ系合金は、Ｆｅの含有量を１０質量％以上とし、好ましくは１０〜７０質量％、さらに好ましくは１０〜６０質量％とすることにより、コネクタピンに要求される強度、加工性、導電性等の諸特性を満足でき、かつ、従来よりも材料コストを低減できる。

上記コネクタピンは、例えば、従来の銅合金と同様に、Ｃｕ−Ｆｅ合金よりなる板材に打ち抜き加工を施して芯材を作成した後、Ｓｎめっき処理を行うことにより作製することができる。また、コネクタピンは、Ｃｕ−Ｆｅ合金よりなる線材から作製することも可能である。

（実施例）
上記コネクタの製造方法に係る実施例を、図を用いて説明する。まず、Ｃｕ−Ｆｅ系合金よりなる芯材４０の表面にＳｎめっき膜４を有するコネクタピン２を準備した後、図２に示すようにコネクタピン２をハウジング３に圧入する。その後、図３に示すように、コネクタピン２における、ハウジング３の外部に露出した露出部２１に曲げ加工を施して屈曲部２２を形成する。そして、屈曲部２２を加熱してＳｎめっき膜４を溶融させる処理（図４参照）を、曲げ加工と同時または曲げ加工の後に行う。上記製造方法は、以上の工程を含んでいる。以下、各工程についてより詳細な説明をしつつ、得られるコネクタ１の構成について説明する。

＜ハウジング３の準備＞
コネクタ１のハウジング３には種々の形状のものがあるが、本例のハウジング３は、図１に示すように略直方体状を呈しており、コネクタピン２が貫通する底壁部３１と、底壁部３１の外周縁部から立設された側壁部３２とを有している。図には示さないが、底壁部３１及び側壁部３２により囲まれた空間には、コネクタピン２の接点部が配置され、相手方コネクタのメス型端子と接触可能に構成されている。また、底壁部３１には、コネクタピン２を挿入するための貫通穴が予め設けられている。

＜コネクタピン２の準備＞
本例のコネクタピン２は、例えば、以下の方法によりＣｕ−Ｆｅ合金よりなる板材から作製することができる。まず、Ｃｕ−Ｆｅ合金よりなる板材を準備し、当該板材に打ち抜き加工を施して図５に示す端子中間体２００を作製する。端子中間体２００は、後にコネクタピン２となる複数のピン部２０１がキャリア部２０２により連なった構造を有している。

次いで、端子中間体２００に電気めっき処理を施し、全面にＳｎめっき膜４を形成する。その後、端子中間体２００を加熱してリフロー処理を施し、Ｓｎめっき膜４をリフローさせる。Ｓｎめっき膜４の形成及びリフロー処理は、従来公知の条件により行うことができる。

Ｓｎめっき膜４をリフローさせた後、キャリア部２０２を切り離すことにより、コネクタピン２を得ることができる。

なお、上記の方法に替えて、Ｃｕ−Ｆｅ合金よりなる線材からコネクタピン２を作製することも可能である。この場合には、線材の表面にＳｎめっき膜４を形成し、リフロー処理を行った後に所定の長さに切断することにより、コネクタピン２を得ることができる。線材を切断した後、必要に応じて、プレス加工等によりコネクタピン２の形状を整える工程を追加しても良い。

＜コネクタピン２の圧入及び曲げ加工＞
上記のようにして得られたコネクタピン２をハウジング３の貫通穴に圧入し、図２に示すように底壁部３１を貫通させる。コネクタピン２の接点部は、底壁部３１及び側壁部３２により囲まれた空間内に配置される。また、コネクタピン２における、ハウジング３の外部に露出した露出部２１は、図２に示すように底壁部３１からまっすぐに伸びた状態となっている。

次いで、曲げ治具５を用いて露出部２１に曲げ加工を施し、屈曲部２２を形成する。曲げ治具５は、例えば図３に示すように、楔状を呈し、屈曲部２２の内側となる面に押し当てる支持部５１と、平板状を呈し、屈曲部２２の外側となる面に押し当てる押圧部５２とを有している。まず、図３（ａ）に示すように、押圧部５２の板面５２１に、コネクタピン２における、屈曲させる部分２２０から露出部２１の先端２１１までの略全面を当接させつつ、支持部５１の先端５１１と押圧部５２との間に屈曲させる部分２２０を狭持する。

次いで、押圧部５２を回動させることにより、コネクタピン２における、屈曲させる部分２２０から露出部２１の先端２１１までが支持部５１の板面５１２に密着するように露出部２１を折り曲げる（図３（ｂ）参照）。以上により、屈曲部２２を形成することができる。

＜屈曲部２２の加熱＞
屈曲部２２を加熱してＳｎめっき膜４を溶融させる処理は、曲げ加工と同時に行っても良く、曲げ加工の後に行っても良い。例えば、支持部５１及び押圧部５２を加熱した状態で曲げ加工を行うことにより、曲げ加工とＳｎめっき膜４の溶融処理とを同時に行うことができる。また、曲げ加工の後にＳｎめっき膜４の溶融処理を行う場合には、屈曲部２２をヒーター等により加熱する工程を追加すればよい。以上により、コネクタ１を作製することができる。

次に、本例の作用効果を説明する。本例の製造方法は、コネクタピン２をハウジング３に圧入する工程（図２）と、露出部２１に曲げ加工を施す工程（図３）と、曲げ加工と同時または曲げ加工の後に、屈曲部２２を加熱してＳｎめっき膜４を溶融させる工程とを含んでいる。通常、曲げ加工を施すと、図４（ａ）に示すようにＳｎめっき膜４に割れＣが発生する。それ故、芯材４０のＣｕ−Ｆｅ合金が外気と直接接触し、Ｆｅ相にさびや腐食等が発生しやすくなる。一方、曲げ加工と同時または曲げ加工の後にＳｎめっき膜４を溶融させることにより、図４（ｂ）に示すように、Ｓｎめっき膜４の割れＣを修復し、芯材４０の表面がＳｎめっき膜４に覆われた状態を実現することができる。

それ故、上記製造方法によれば、芯材４０にＣｕ−Ｆｅ系合金を用い、従来と同等以上の耐食性を有するコネクタピン２を備えたコネクタ１を得ることができる。

また、コネクタ１は、コネクタピン２の芯材４０にＣｕ−Ｆｅ系合金を用いているため、容易にコストを低減することができる。

以上のように、上記製造方法によれば、優れた耐食性を有し、安価なＰＣＢ用コネクタ１を提供することができる。

１ コネクタ
２ コネクタピン
２１ 露出部
２２ 屈曲部
３ ハウジング
４ Ｓｎめっき膜
４０ 芯材

Claims (3)

1. Ｃｕ−Ｆｅ系合金よりなる芯材の表面にＳｎめっき膜を有するコネクタピンを準備した後、
   上記コネクタピンをハウジングに圧入し、
   その後、上記コネクタピンにおける、上記ハウジングの外部に露出した露出部に曲げ加工を施して屈曲部を形成し、
   該屈曲部を加熱して上記Ｓｎめっき膜を溶融させる処理を、上記曲げ加工と同時または上記曲げ加工の後に行うことを特徴とするＰＣＢ用コネクタの製造方法。
2. 上記曲げ加工において、上記Ｓｎめっき膜を溶融可能な温度を有する曲げ治具を上記屈曲部に接触させることにより、上記曲げ加工と同時に上記屈曲部を加熱して上記Ｓｎめっき膜を溶融させることを特徴とする請求項１に記載のＰＣＢ用コネクタの製造方法。
3. 上記Ｃｕ−Ｆｅ系合金は、１０〜７０質量％のＦｅを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる化学成分を有することを特徴とする請求項１または２に記載のＰＣＢ用コネクタの製造方法。

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