JP2016024897A - 接点接続方法および当該接点接続方法を用いて接続された接点接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】端子を大型化したり、構造を極力複雑化したりすることなく、接触抵抗を低減することのできる接点接続方法および接点接続構造を得る。【解決手段】接点接続構造は、弾性撓み部３１ａを有し、表面にメッキ層Ｃが形成された第１接点部３１と、表面にメッキ層Ｃが形成された第２接点部５１と、を備え、第１接点部３１の弾性撓み部３１ａが第２接点部５１の接触面上を摺動し、端子挿入完了位置では、弾性撓み部３１ａの接触部３１ｂが第２接点部５１を押圧して接触するようになっている。そして、端子挿入後に、第１接点部３１および第２接点部５１に超音波振動を加え、第１接点部３１の表面に形成される酸化膜Ｄおよび第２接点部５１の表面に形成される酸化膜Ｄを破壊し、破壊した酸化膜Ｄの間にメッキ層Ｃを侵入させるようにした。【選択図】図１１

Description

本発明は、接点接続方法および当該接点接続方法を用いて接続された接点接続構造に関する。

従来から種々提案されている端子は、特許文献１や、図１２〜１５に示すようなメス端子３００とオス端子５００が提案されている。

図１２，１３に示すように、メス端子３００は、四角形状の箱部３０１と、この箱部３０１に設けられ、箱部３０１内に配置された弾性撓み部３０１ａとを有している。

弾性撓み部３０１ａには、底面側に向かって突出するインデント部３０１ｂが設けられている。

インデント部３０１ｂは、外周面がほぼ球面形状であり、中心の頂点が最下方に位置している。

また、メス端子３００には、高温環境下での接続信頼性の向上、腐食環境下での耐食性の向上等の観点から錫メッキが施されている。

オス端子５００は、平板状のタブ部５０１を有している。オス端子５００には、高温環境下での接続信頼性の向上、腐食環境下での耐食性の向上等の観点から錫メッキが施されている。

このような端子では、図１３に示すように、オス端子５００のタブ部５０１をメス端子３００の箱部３０１に挿入すると、弾性撓み部３０１ａが撓み変形してタブ部５０１の挿入が許容される。

タブ部５０１の挿入過程では、タブ部５０１が弾性撓み部３０１ａのインデント部３０１ｂ上を摺動し、端子挿入完了位置では、図１３，１４に示すように、弾性撓み部３０１ａのインデント部３０１ｂとタブ部５０１の面が接触する。

この従来例では、弾性撓み部３０１ａの撓み復帰力を接触荷重として、メス端子３００のインデント部３０１ｂとオス端子５００のタブ部５０１の接触面とが電気的に接触する。そして、この接触面を電流が流れることによってメス端子３００とオス端子５００間が通電する。

ところで、弾性撓み部３０１ａとタブ部５０１の外面には、全域に亘って錫メッキ処理が施されている。両端子を錫メッキし、さらにリフロー処理を行うことで、図１５に示すように、銅合金材の母材層Ａの外面側に銅／錫合金層Ｂ、錫メッキ層Ｃが形成されるとともに、錫メッキ層Ｃの外面に酸化膜Ｄが生成されている。

酸化膜Ｄは、錫や銅に比べて電気比抵抗が非常に高いため、酸化膜Ｄを破壊して錫メッキ層Ｃ同士の接触面（オーミック点）を多く作り、接触抵抗の低減を図る必要がある。

そして、従来の接点接続構造では、インデント部とタブ部の接触面間の接触荷重によって酸化膜を破壊し、酸化膜の破壊された箇所において、インデント部とタブ部のメッキ金属同士の接触が得られるようにしている。

特開２００７−２８０８２５号公報

しかしながら、従来例において説明した端子では、酸化膜の破壊を促進させるために接点部間の接点圧力を大きくすることが考えられるが、両端子が大型化したり構造が複雑になってしまうという課題があった。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、端子を大型化したり、構造を極力複雑化したりすることなく、接触抵抗を低減することのできる接点接続方法および接点接続構造を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では、弾性撓み部を有し、表面にメッキ層が形成された第１接点部と、表面にメッキ層が形成された第２接点部と、を備え、前記第１接点部の前記弾性撓み部が前記第２接点部の接触面上を摺動し、端子挿入完了位置では、前記弾性撓み部の少なくとも一部である接触部が前記第２接点部を押圧して接触する接点接続方法であって、端子挿入後に、前記第１接点部および前記第２接点部に超音波振動を加え、前記第１接点部の表面に形成される酸化膜および前記第２接点部の表面に形成される酸化膜を破壊し、破壊した酸化膜の間にメッキ層を侵入させる工程を有することを特徴としている。

また、本発明の接点接続構造は、上記接点接続方法を用いて接続されていることを特徴としている。

本発明によれば、端子を大型化したり、構造を極力複雑化したりすることなく、接触抵抗を低減することのできる接点接続方法および接点接続構造を得ることができる。

本発明の一実施形態を示し、オスコネクタ部の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）はオスコネクタ部の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の一実施形態を示し、メス端子の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、メスコネクタ部の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）はメスコネクタ部の正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の一実施形態を示し、オス端子の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、嵌合したコネクタの斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）は嵌合したコネクタの正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の端子挿入完了位置の状態を示すメス端子とオス端子の断面図である。 本発明のコネクタに超音波振動が加えられる状態を示す図である。 本発明のメス端子とオス端子の酸化膜が破壊されてメッキ金属同士が接触する状態を（ａ）〜（ｃ）の順に説明する説明図である。 従来例の端子挿入前の状態を示すメス端子とオス端子の断面図である。 従来例の端子挿入完了位置の状態を示すメス端子とオス端子の断面図である。 従来例のメス端子とオス端子の接点接続要部拡大図である。 端子のメッキ層を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

本実施形態にかかるコネクタ１０は、図７および図８に示すように、オスコネクタ部２０とメスコネクタ部４０とで構成されている。

オスコネクタ部２０は、図１〜図３に示すように、第１コネクタハウジングであるオスコネクタハウジング２１を備えている。このオスコネクタハウジング２１内には、複数の端子収容室２２が設けられている。そして、各端子収容室２２の前方側には、相手端子挿入口２２ａが設けられている。一方、各端子収容室２２の後方側には、電線引出口２２ｂが設けられている。

また、各端子収容室２２には、第１端子であるメス端子３０が収容されている。メス端子３０は、電線引出口２２ｂから端子収容室２２に挿入されるものである。そして、このメス端子３０は、端子収容室２２の所定位置で固定されている。

また、メス端子３０は、表面に錫メッキが施されており、箱部（第１接点部）３１と電線圧着部３２とを備えている。

箱部３１は、前方が開口された方形状に形成されおり、上面が内方へ折り曲げられて形成される弾性撓み部３１ａと、下面から上面へ向けて突設する底面部３１ｃとを備えている。

弾性撓み部３１ａは、弾性を有しており、箱部３１の上面から下面へ向けて傾斜して形成されている。また、弾性撓み部３１ａの表面には、底面側へ向けて突出するインデント部３１ｂが形成されている。

インデント部３１ｂは、弾性撓み部３１ａから球面状に突出しており、中心位置が球面状の最下方に位置している。インデント部３１ｂは、弾性撓み部３１ａに形成されているため、上下方向へ変位可能である。

底面部３１ｃは、インデント部３１ｂと略対向する位置に所定の間隔を空けて形成されており、底面部３１ｃと、インデント部３１ｂとの間にオス端子５０が挿入されるようになっている。

また、電線圧着部３２には、電線Ｗの端部が圧着によって接続されている。具体的には、電線Ｗは、芯材部Ｗ１と被覆部Ｗ２とを備えており、電線Ｗの端部の芯材部Ｗ１を露出させた状態で電線圧着部３２を圧着させることで、箱部３１が電線Ｗに電気的に接続されるようにしている。

オスコネクタハウジング２１の上面には、係止部である係止突部２３が突設されている。係止突部２３は、オスコネクタ嵌合方向Ｍの先端側がテーパ面２３ａに、オスコネクタ嵌合方向Ｍの後端側が垂直面２３ｂにそれぞれ形成されている。テーパ面２３ａは、コネクタ１０の嵌合開始からコネクタ嵌合位置までの嵌合過程で、係止突部２３のスムーズな移動を行うためのガイド面として機能するものである。一方、垂直面２３ｂは、コネクタ嵌合位置では係止面として機能するものである。

メスコネクタ部４０は、図４〜図６に示すように、第２コネクタハウジングであるメスコネクタハウジング４１を備えている。メスコネクタハウジング４１は、ハウジング本体部４２と、このハウジング本体部４２の前方側に一体に設けられたフード部４３と、を備えている。

ハウジング本体部４２内には、複数の端子収容室４４が設けられている。そして、各端子収容室４４の前方側には、端子突出口４４ａが設けられている。一方、各端子収容室４４の後方側には、電線引出口４４ｂが設けられている。

また、各端子収容室４４には、第２端子であるオス端子５０が収容されている。このオス端子５０は、電線引出口４４ｂから端子収容室４４に挿入されるものである。そして、このオス端子５０は、端子収容室４４の所定位置で固定されている。

また、オス端子５０は、表面に錫メッキが施されており、タブ部（第２接点部）５１と電線圧着部５２とを備えている。

タブ部５１は箱体５１ａより前方に突出しており、端子突出口４４ａよりフード部４３内に突出されている。そして、このタブ部５１は、先端がメス端子３０の底面部３１ｃとインデント部３１ｂとの間に挿入されるものである。

また、電線圧着部５２には、電線Ｗの端部が圧着によって接続されている。具体的には、電線Ｗは、芯材部Ｗ１と被覆部Ｗ２とを備えており、電線Ｗの端部の芯材部Ｗ１を露出させた状態で電線圧着部５２を圧着させることで、タブ部５１が電線Ｗに電気的に接続されるようにしている。

フード部４３の内部には、前方面側が開口されたコネクタ嵌合室４５が形成されている。そして、コネクタ嵌合室４５には、前方の開口よりオスコネクタハウジング２１が嵌合されるようになっている。

フード部４３の上面部には、フード部４３の開口端に達する一対のスリット４６によって撓みアーム部４７が一体に設けられている。この撓みアーム部４７は、一対のスリット４６によってフード部４３に対して撓み変形可能となるように形成されている。また、撓みアーム部４７には、被係止部である係止穴４８が形成されている。そして、コネクタ１０の嵌合位置では、係止穴４８に係止突部２３が係止されることによって双方のコネクタハウジング２１，４１間がロックされるようになっている。つまり、係止穴４８と係止突部２３とでコネクタロック手段が構成されている。

なお、撓みアーム部４７にはテーパ面４７ａが形成されており、このテーパ面４７ａを設けることで形成された隙間に図示せぬ解除用治具を挿入することで、嵌合したコネクタ１０の解除作業が行われる。

係止穴４８は、オスコネクタ嵌合方向Ｍの後端側が垂直面４８ｂに形成されており、この垂直面４８ｂは、コネクタ嵌合位置では係止面として機能するものである。

次に、コネクタ１０の嵌合動作を説明する。

まず、オスコネクタハウジング２１をメスコネクタハウジング４１のコネクタ嵌合室４５に挿入する。すると、オスコネクタハウジング２１の係止突部２３がメスコネクタハウジング４１の撓みアーム部４７の前端面に突き当たる。

この状態より更にオスコネクタハウジング２１を挿入すると、係止突部２３のテーパ面２３ａによって撓みアーム部４７の前端側が上方に徐々に撓み変形し、上方に撓み変形した撓みアーム部４７の下方を係止突部２３が移動して、オスコネクタハウジング２１がコネクタ嵌合室４５に徐々に挿入される。

そして、オスコネクタハウジング２１がコネクタ嵌合室４５のコネクタ嵌合位置まで挿入されると、各メス端子３０と各オス端子５０が適正な接触状態となり、且つ、係止突部２３と係止穴４８の位置が一致する。これにより、撓みアーム部４７が撓み復帰変形して係止突部２３が係止穴４８に係止される。

こうして、図７および図８に示すように、コネクタ１０が嵌合状態となり、完了する。このようなコネクタ１０の嵌合状態にあっては、オスコネクタハウジング２１側の係止突部２３の垂直面２３ｂとメスコネクタハウジング４１側の係止穴４８の垂直面４８ｂが対向配置される。そして、この係止力がコネクタ１０の嵌合力となり、コネクタ１０間がロックされる。

このとき、図９に示すように、弾性撓み部３１ａが撓み変形した状態で、オス端子５０のタブ部５１がメス端子３０の箱部３１に挿入される。

このタブ部５１の挿入過程では、タブ部５１が弾性撓み部３１ａのインデント部３１ｂ上を摺動し、端子挿入完了位置では、図９に示すように、弾性撓み部３１ａのインデント部３１ｂとタブ部５１の面が接触する。

そして、かかる状態で、弾性撓み部３１ａの撓み復帰力を接触荷重として、メス端子３０のインデント部３１ｂとオス端子５０のタブ部５１の接触面とが電気的に接触する。そして、この接触面を電流が流れることによってメス端子３０とオス端子５０間が通電する。

このように、本実施形態にかかる接点接続構造は、箱部（第１接点部）３１の弾性撓み部３１）ａがタブ部（第２接点部）５１の接触面上を摺動し、端子挿入完了位置では、弾性撓み部３１ａの少なくとも一部であるインデント部（接触部）３１ｂが第２接点部５１を押圧して接触するようにしたものである。

ところで、弾性撓み部３１ａとタブ部５１の外面には、全域に亘って錫メッキ処理が施されており、銅合金材の母材層Ａの外面側に銅／錫合金層Ｂ、錫メッキ層Ｃが形成されるとともに、錫メッキ層Ｃの外面に酸化膜Ｄが生成されている（図１５参照）。

この酸化膜Ｄは、錫や銅に比べて電気比抵抗が非常に高いため、酸化膜Ｄ同士を接触させたとしても良好な電気的接続を得ることができない。

したがって、インデント部３１ｂとタブ部５１の接触面間の接触荷重によってこの酸化膜Ｄを破壊して、酸化膜Ｄの破壊された箇所において、インデント部３１ｂとタブ部５１のメッキ金属同士を接触させて、より良好な電気的接続を得られるようにするのが一般的である。

このとき、酸化膜Ｄの破壊をより促進させることができるようにするのが好ましい。

そこで、本実施形態では、酸化膜Ｄの破壊をより促進させることができるようにした。

具体的には、端子挿入後に、第１接点部３１および第２接点部５１に超音波振動を加えることで、第１接点部３１の表面に形成される酸化膜Ｄおよび第２接点部５１の表面に形成される酸化膜Ｄを破壊し、破壊した酸化膜Ｄの間にメッキ層Ｃを侵入させるようにした。

第１接点部３１および第２接点部５１に超音波振動を加える方法としては、例えば、図１０に示すような方法が考えられる。この方法については後述する。

次に、メス端子３０とオス端子５０とが電気的に接続される状態の一例を説明する。

まず、オス端子５０のタブ部５１をメス端子３０の箱部３１の開口側から挿入する。このとき、箱部３１の開口から挿入されたタブ部５１は、インデント部３１ｂと底面部３１ｃとの間に挿入されることとなる。また、タブ部５１がインデント部３１ｂと底面部３１ｃに摺動し、弾性撓み部３１ａを上方へ押し上げてインデント部３１ｂと底面部３１ｃとが離間する方向へ弾性変形することとなる。

さらに、タブ部５１をメス端子３０に挿入すると、タブ部５１が図９に示す端子挿入完了位置に達する。

このように、端子挿入完了位置までタブ部５１が挿入された状態では、弾性撓み部３１ａに撓み復帰力が発生しており、この撓み復帰力によってインデント部３１ｂとタブ部５１の接触面間に接触荷重が働くこととなる。

そして、インデント部３１ｂとタブ部５１の接触面間の接触荷重によって酸化膜Ｄが破壊され、酸化膜Ｄの破壊された箇所において、インデント部３１ｂとタブ部５１のメッキ金属同士の接触が得られ、メス端子３０とオス端子５０とが電気的に接続される。

さらに、本実施形態では、端子挿入後に、すなわち、メス端子３０とオス端子５０とを嵌合させた状態で、第１接点部３１および第２接点部５１に超音波振動を加えることで、第１接点部３１の表面に形成される酸化膜Ｄおよび第２接点部５１の表面に形成される酸化膜Ｄの破壊を促進できるようにし、破壊された酸化膜Ｄの間にメッキ層Ｃを侵入させる工程が行われるようにしている。

具体的には、まず、図１０（ａ）に示すように、オスコネクタ部２０とメスコネクタ部４０とを嵌合させることで、メス端子３０とオス端子５０とを嵌合させたコネクタ１０を形成する。

そして、図１０（ｂ）に示すように、メス端子３０とオス端子５０とを嵌合させた状態のコネクタ１０を超音波発生装置６０で挟持する。この状態では、第１接点部３１および第２接点部５１には超音波振動が加えられていない状態である（図１１（ａ）参照）。

その後、超音波発生装置６０を駆動させることで超音波を発生させ、コネクタ１０を振動させる。

こうすることで、第１接点部３１および第２接点部５１が超音波により振動することとなる（図１１（ｂ）参照）。

そして、図１１（ｂ）に示すように、第１接点部３１および第２接点部５１を超音波により振動させることで、第１接点部３１のインデント部（接触部）３１ｂの表面に形成される酸化膜Ｄ、および、第２接点部５１における端子挿入完了位置でインデント部（接触部）３１ｂが接触する領域表面に形成される酸化膜Ｄの破壊がより促進されることとなる。

このように、酸化膜Ｄの破壊がより促進されることで、メッキ層Ｃが破壊された酸化膜Ｄの間に侵入して、メッキ層Ｃ同士（インデント部３１ｂとタブ部５１のメッキ金属同士）がより多くの箇所で接触することとなる（図１１（ｃ）参照）。

その結果、メッキ層Ｃ同士（インデント部３１ｂとタブ部５１のメッキ金属同士）の接触面積をより増大させることができ、より良好な電気的接続を得ることができるようになる。

以上説明したように、本実施形態の接点接続方法は、端子挿入後に、第１接点部３１および第２接点部５１に超音波振動を加え、第１接点部３１の表面に形成される酸化膜Ｄおよび第２接点部５１の表面に形成される酸化膜Ｄを破壊し、破壊した酸化膜Ｄの間にメッキ層Ｃを侵入させる工程を有している。

こうすることで、第１接点部３１のインデント部（接触部）３１ｂの表面に形成される酸化膜Ｄ、および、第２接点部５１における端子挿入完了位置でインデント部（接触部）３１ｂが接触する領域表面に形成される酸化膜Ｄの破壊が促進されることとなる。

そして、破壊された酸化膜Ｄの間にメッキ層Ｃが侵入し、メッキ層Ｃ同士（インデント部３１ｂとタブ部５１のメッキ金属同士）がより多くの箇所で接触する。

その結果、メッキ層Ｃ同士（インデント部３１ｂとタブ部５１のメッキ金属同士）の接触面積をより増大させることができ、より良好な電気的接続を得ることができるようになる。

また、このような接点接続方法を用いることで、端子を大型化したり、極力複雑化することなく、接触抵抗を低減することのできる接点接続構造を得ることができる。特に、本実施形態によれば、接点部間の接点圧力が小さくなってしまったとしても、酸化膜Ｄを破壊することができるようになるため、端子の小型化を図り易くなるという利点がある。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、弾性撓み部３１ａとタブ部５１の表面に錫メッキ層が形成されたものを例示しているが、錫以外の酸化膜が形成されるメッキ層が形成されるようにしてもよい。この場合でも上記実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。

また、インデント部３１ｂが設けられていない第１接点部３１とすることも可能である。

３１ 箱部（第１接点部）
３１ａ 弾性撓み部
３１ｂ インデント部（接触部）
５１ タブ部（第２接点部）
Ｃ メッキ層
Ｄ 酸化膜

Claims (2)

1. 弾性撓み部を有し、表面にメッキ層が形成された第１接点部と、表面にメッキ層が形成された第２接点部と、を備え、前記第１接点部の前記弾性撓み部が前記第２接点部の接触面上を摺動し、端子挿入完了位置では、前記弾性撓み部の少なくとも一部である接触部が前記第２接点部を押圧して接触する接点接続方法であって、
   端子挿入後に、前記第１接点部および前記第２接点部に超音波振動を加え、前記第１接点部の表面に形成される酸化膜および前記第２接点部の表面に形成される酸化膜を破壊し、破壊した酸化膜の間にメッキ層を侵入させる工程を有することを特徴とする接点接続方法。
2. 請求項１に記載の接点接続方法を用いて接続されたことを特徴とする接点接続構造。

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