JP2016207495A - Electrical connection component, terminal pair and connector pair - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気接続部品及び該電気接続部品を有する端子対並びにコネクタ対に関する。 The present invention relates to an electrical connection component, a terminal pair having the electrical connection component, and a connector pair.
オス端子やメス端子等の電気接続部品は、Cu(銅)合金よりなる基材の表面にSn(スズ)めっき膜を有していることが多い。しかし、上記電気接続部品は、表面に比較的軟らかいSnめっき膜を有しているため、接点部分が摺動する際の摩擦係数が大きく、嵌合時の挿入力が高くなるという問題がある。そこで、Cu合金よりなる基材上に、Cuめっき層及びSnめっき層を順次積層した後、リフロー処理を施すことにより、純Snよりも硬いCuSn合金の層を形成する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。また、電気接続部品の使用中等に、基材からの金属元素の拡散を抑制する目的で、基材とCuSn合金層との間にNi(ニッケル)層を設ける技術も知られている(例えば、特許文献2)。 Electrical connection parts such as male terminals and female terminals often have a Sn (tin) plating film on the surface of a substrate made of a Cu (copper) alloy. However, since the electrical connection component has a relatively soft Sn plating film on the surface, there is a problem that the friction coefficient when the contact portion slides is large and the insertion force at the time of fitting is increased. Therefore, a technique is disclosed in which a Cu plating layer and a Sn plating layer are sequentially laminated on a substrate made of a Cu alloy, and then a reflow process is performed to form a CuSn alloy layer harder than pure Sn ( For example, Patent Document 1). In addition, a technique of providing a Ni (nickel) layer between a base material and a CuSn alloy layer is also known for the purpose of suppressing diffusion of a metal element from the base material during use of an electrical connection component (for example, Patent Document 2).
従来、電気接続部品を振動や衝撃が加わる環境において長期間使用すると、時間の経過と共に接点部における接触抵抗が増大するという問題があった。振動環境下での接触抵抗の増大は、以下のメカニズムにより起こると考えられている。例えば、CuSn合金層上にSn層が形成された電気接続部品の場合、部品間に加わる接触荷重等により、一方の部品(例えばオス端子)と他方の部品(例えばメス端子)との接点部から比較的軟らかいSn層が容易に排除される。そのため、通常は、接点部においてCuSn合金層同士が当接することにより、電気接続部品が導通した状態になる。 Conventionally, when an electrical connection component is used for a long time in an environment where vibration or impact is applied, there has been a problem that the contact resistance at the contact portion increases with time. It is considered that the increase in contact resistance under a vibration environment is caused by the following mechanism. For example, in the case of an electrical connection component in which an Sn layer is formed on a CuSn alloy layer, due to a contact load applied between the components, the contact portion between one component (for example, male terminal) and the other component (for example, female terminal) A relatively soft Sn layer is easily eliminated. Therefore, normally, the CuSn alloy layers are brought into contact with each other at the contact portion, whereby the electrical connection component becomes conductive.
電気接続部品に振動や衝撃が加わると、その大きさによっては、接点部における一方の部品の位置が他方の部品に対して相対的にずれ、部品同士が摺動することがある。接点部に繰り返し摺動が加わると、CuSn合金層における互いに当接している部分が酸化され、CuとSnとの複合酸化物が接点部及びその近傍に堆積する。この複合酸化物は絶縁性であるため、電気接続部品の接触抵抗が増大すると考えられる。 When vibration or impact is applied to the electrical connection component, depending on the size, the position of one component in the contact portion may be displaced relative to the other component, and the components may slide. When sliding is repeatedly applied to the contact portion, the portions of the CuSn alloy layer that are in contact with each other are oxidized, and a complex oxide of Cu and Sn is deposited on the contact portion and in the vicinity thereof. Since this complex oxide is insulative, it is considered that the contact resistance of the electrical connection component increases.
振動環境下での接触抵抗の増大を抑制するためには、接点部における接触荷重を高くすることが有効である。例えば従来の自動車用端子では、接触荷重を10N以上に設定することにより、上述した接点部における位置ずれや複合酸化物の形成を抑制することができている。 In order to suppress an increase in contact resistance under a vibration environment, it is effective to increase the contact load at the contact portion. For example, in a conventional automobile terminal, by setting the contact load to 10 N or more, it is possible to suppress the above-described misalignment and formation of complex oxides at the contact portion.
ところが、近年、電気接続部品の小型化に伴って、上記の問題が再び顕在化しつつある。小型の電気接続部品は、構成部品の強度を構造的、あるいは材料的に高めることが困難であるため、接触荷重を高くすることには限界がある。それ故、小型の電気接続部品は、接触抵抗の増大を抑制することが困難である。 However, in recent years, with the miniaturization of electrical connection parts, the above problems are becoming apparent again. Since it is difficult to increase the strength of structural parts structurally or materially for small electrical connection parts, there is a limit to increasing the contact load. Therefore, it is difficult for a small electrical connection component to suppress an increase in contact resistance.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、長期間に亘って低い接触抵抗を維持可能な電気接続部品を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide an electrical connection component that can maintain a low contact resistance over a long period of time.
本発明の一態様は、第1部品に設けられた第1接点部と、第2部品に設けられた第2接点部とを接触させて用いる電気接続部品であって、
上記第1接点部は、金属よりなる第1母材と、該第1母材上に存在する第1CuSn合金層とを有し、上記第2接点部側に膨出した略半球状を呈しており、
上記第2接点部は、金属よりなる第2母材と、該第2母材上に存在する第2CuSn合金層とを有し、略平板状を呈しており、
上記第1接点部の曲率半径r[mm]と、上記第1CuSn合金層と上記第2CuSn合金層とが当接した状態における、上記第1接点部と上記第2接点部との接触荷重F[N]とが下記式(1)及び下記式(2)を満たすことを特徴とする電気接続部品にある。
F1/3r-2/3≧0.8 ・・・(1)
F≦5 ・・・(2)
One aspect of the present invention is an electrical connection component that is used by contacting a first contact portion provided in a first component and a second contact portion provided in a second component,
The first contact portion has a first base material made of metal and a first CuSn alloy layer existing on the first base material, and has a substantially hemispherical shape bulging toward the second contact portion side. And
The second contact portion has a second base material made of metal and a second CuSn alloy layer present on the second base material, and has a substantially flat plate shape,
The contact load F [of the first contact portion and the second contact portion in a state where the curvature radius r [mm] of the first contact portion is in contact with the first CuSn alloy layer and the second CuSn alloy layer. N] satisfies the following formula (1) and the following formula (2).
F 1/3 r -2/3 ≧ 0.8 (1)
F ≦ 5 (2)
上記電気接続部品は、略半球状を呈する上記第1接点部と、略平板状の上記第2接点部とを有しており、上記式(1)及び上記式(2)を満たすように構成されている。これにより、上記接触荷重Fを大きくすることなく、上記第1接点部と上記第2接点部との当接部分に十分に大きな応力を加えることができる。その結果、振動等が加わる使用環境においても、長期間に亘って低い接触抵抗を容易に維持することができる。この作用効果は、後述する実験例から明らかである。 The electrical connection component includes the first contact portion having a substantially hemispherical shape and the second contact portion having a substantially flat plate shape, and is configured to satisfy the formula (1) and the formula (2). Has been. Accordingly, a sufficiently large stress can be applied to the contact portion between the first contact portion and the second contact portion without increasing the contact load F. As a result, a low contact resistance can be easily maintained over a long period of time even in a use environment where vibration or the like is applied. This effect is apparent from experimental examples described later.
また、上記電気接続部品は、接触抵抗の増大を抑制するために上記接触荷重Fを大きくする必要がない。それ故、上記電気接続部品は、容易に小型化を行うことができる。 Further, the electrical connection component does not need to increase the contact load F in order to suppress an increase in contact resistance. Therefore, the electrical connection component can be easily downsized.
上記電気接続部品は、上述したように、接触抵抗の増大を抑制しつつ、容易に小型化を行うことができる。それ故、上記電気接続部品は、自動車等の車両用として好適に用いることができる。 As described above, the electrical connection component can be easily downsized while suppressing an increase in contact resistance. Therefore, the electrical connection component can be suitably used for vehicles such as automobiles.
上記電気接続部品において、上記第1部品は、1個の第1接点部を有していても良く、2個以上の第1接点部を有していてもよい。第1部品が2個以上の第1接点部を有する場合には、第1部品と第2部品との電気的接続を2箇所以上形成し、導通部分の面積を広くすることができる。それ故、電気接続部品の接触抵抗をより容易に低減することができる。 In the electrical connection component, the first component may have one first contact portion, or may have two or more first contact portions. When the first component has two or more first contact portions, two or more electrical connections between the first component and the second component can be formed, and the area of the conductive portion can be increased. Therefore, the contact resistance of the electrical connection component can be reduced more easily.
また、この場合には、何らかの原因で1箇所の第1接点部が第2接点部から離間しても、他の第1接点部において、第2接点部との電気的接続を維持することができる。それ故、接続信頼性をより高めることができる。 Further, in this case, even if the one first contact portion is separated from the second contact portion for some reason, the electrical connection with the second contact portion can be maintained in the other first contact portion. it can. Therefore, connection reliability can be further increased.
上記第1接点部は、第1CuSn合金層のみから構成されていても良く、第1CuSn合金層以外の金属層を含む多層構造を有していてもよい。例えば、第1CuSn合金層の上にSn層を有していてもよい。この場合には、第1接点部と第2接点部との間にSn層が存在している間、比較的軟らかいSn層が変形することにより、第2接点部との接触面積を容易に大きくすることができる。その結果、第1部品と第2部品との接続信頼性をより向上させることができる。 The said 1st contact part may be comprised only from the 1st CuSn alloy layer, and may have a multilayer structure containing metal layers other than a 1st CuSn alloy layer. For example, an Sn layer may be provided on the first CuSn alloy layer. In this case, while the Sn layer is present between the first contact portion and the second contact portion, the relatively soft Sn layer is deformed, thereby easily increasing the contact area with the second contact portion. can do. As a result, the connection reliability between the first component and the second component can be further improved.
また、第1接点部は、第1母材と第1CuSn合金層との間に、第1母材からの金属元素の拡散を抑制する拡散バリア層を有していてもよい。拡散バリア層は、通常、Ni(ニッケル)より構成されている。 The first contact portion may have a diffusion barrier layer that suppresses diffusion of the metal element from the first base material between the first base material and the first CuSn alloy layer. The diffusion barrier layer is usually made of Ni (nickel).
第1接点部は、例えば第1母材上にCuめっき膜及びSnめっき膜を順次形成した後、これらのめっき膜を加熱してリフロー処理を行うことにより作製することができる。第1CuSn合金層は、Cu6Sn5金属間化合物を含んでいることが好ましい。Cu6Sn5金属間化合物は、CuSn合金の中で比較的高い導電性を有している。そのため、この場合には、電気接続部品の接触抵抗をより低くすることができる。 The first contact portion can be manufactured by, for example, sequentially forming a Cu plating film and an Sn plating film on the first base material, and then heating these plating films to perform a reflow process. The first CuSn alloy layer preferably contains a Cu 6 Sn 5 intermetallic compound. The Cu 6 Sn 5 intermetallic compound has a relatively high conductivity among CuSn alloys. Therefore, in this case, the contact resistance of the electrical connection component can be further reduced.
第1接点部は、第2接点部側に膨出した略半球状を呈している。第1接点部の外表面は、理想的な真球状であってもよく、例えば回転楕円体等の真球から歪んだ形状を呈していても良い。第1接点部の曲率半径rは、第1接点部における、第2接点部と直接接触する部分及びその近傍の形状を近似した仮想球の半径とする。 The first contact portion has a substantially hemispherical shape that bulges toward the second contact portion. The outer surface of the first contact portion may be an ideal true sphere, and may have a shape distorted from a true sphere such as a spheroid. The radius of curvature r of the first contact portion is a radius of a phantom sphere that approximates the shape of the first contact portion that directly contacts the second contact portion and the vicinity thereof.
上記第2接点部は、第1接点部と同様に、第2CuSn合金層のみから構成されていても良く、第2CuSn合金層以外の金属層を含む多層構造を有していてもよい。第2CuSn合金層以外の金属層としては、例えば、第2CuSn合金層上に配置されるSn層や、第2母材と第2CuSn合金層との間に配置される拡散バリア層等がある。第2接点部の作製方法は、第1接点部と同様である。 Similar to the first contact portion, the second contact portion may be composed of only the second CuSn alloy layer, or may have a multilayer structure including a metal layer other than the second CuSn alloy layer. Examples of the metal layer other than the second CuSn alloy layer include an Sn layer disposed on the second CuSn alloy layer and a diffusion barrier layer disposed between the second base material and the second CuSn alloy layer. The manufacturing method of the second contact portion is the same as that of the first contact portion.
上記第1接点部と上記第2接点部とが当接した状態において、上記第1接点部の曲率半径r[mm]と、上記第1接点部と上記第2接点部との接触荷重F[N]とは、上記式(1)及び上記式(2)を満たしている。
F1/3r-2/3≧0.8 ・・・(1)
F≦5 ・・・(2)
In a state where the first contact portion and the second contact portion are in contact with each other, a curvature radius r [mm] of the first contact portion and a contact load F [between the first contact portion and the second contact portion are described. N] satisfies the above formula (1) and the above formula (2).
F 1/3 r -2/3 ≧ 0.8 (1)
F ≦ 5 (2)
上記電気接続部品は、上記式(1)を満たすことにより、接触抵抗の増大を抑制することができる。これは、以下の理由によると考えられる。 The said electrical connection component can suppress the increase in contact resistance by satisfy | filling said Formula (1). This is considered to be due to the following reason.
電気接続部品の使用中等に振動が加わると、上述したように、第1CuSn合金層と第2CuSn合金層との当接部にCuとSuとの複合酸化物が形成されると考えられる。第1接点部と第2接点部との接触抵抗の増大を抑制するためには、この複合酸化物を当接部から除去する必要がある。 When vibration is applied during use of the electrical connection component, it is considered that a complex oxide of Cu and Su is formed at the contact portion between the first CuSn alloy layer and the second CuSn alloy layer as described above. In order to suppress an increase in contact resistance between the first contact portion and the second contact portion, it is necessary to remove this complex oxide from the contact portion.
ここで、上記電気接続部品は、略半球状を呈する上記第1接点部と、略平板状の上記第2接点部とを有している。そのため、下記式(1’)により、上記第1接点部と上記第2接点部とが当接した際の当接部における最大応力Pmax[Pa]を推定することができる。なお、下記式におけるE及びνは、当接部において接触する材料のヤング率[Pa]及びポアソン比である。 Here, the electrical connection component includes the first contact portion having a substantially hemispherical shape and the second contact portion having a substantially flat plate shape. Therefore, the maximum stress P max [Pa] at the contact portion when the first contact portion and the second contact portion are in contact can be estimated by the following formula (1 ′). Note that E and ν in the following equation are the Young's modulus [Pa] and Poisson's ratio of the material that contacts at the contact portion.
上記第1CuSn合金層と上記第2CuSn合金層とが当接した状態においては、上記式(1’)中のE及びνの値はCuSn合金のヤング率及びポアソン比となる。それ故、当接部における最大応力Pmaxを上記曲率半径r[mm]の値と上記接触荷重F[N]の値のみによって推定することができる。即ち、F1/3r-2/3の値が大きいほど、最大応力Pmaxを高くすることができる。 In the state where the first CuSn alloy layer and the second CuSn alloy layer are in contact with each other, the values of E and ν in the above formula (1 ′) are the Young's modulus and Poisson's ratio of the CuSn alloy. Therefore, the maximum stress P max at the contact portion can be estimated only from the value of the curvature radius r [mm] and the value of the contact load F [N]. That is, the maximum stress P max can be increased as the value of F 1/3 r −2/3 is increased.
そして、最大応力Pmaxが十分に高い場合には、使用中の振動等により第1接点部と第2接点部とが摺動すると、CuとSnとの複合酸化物を破壊することができ、更には複合酸化物を第1接点部と第2接点部との当接部から排出することができると考えられる。その結果、上記式(1)を満たすことにより、CuSn合金層同士が絶縁物を介さず直接接触し、結果として接触抵抗の増大を抑制することができると考えられる。 And when the maximum stress P max is sufficiently high, when the first contact part and the second contact part slide due to vibration during use, the complex oxide of Cu and Sn can be destroyed, Furthermore, it is considered that the complex oxide can be discharged from the contact portion between the first contact portion and the second contact portion. As a result, when the above formula (1) is satisfied, the CuSn alloy layers are in direct contact with each other without an insulator, and as a result, increase in contact resistance can be suppressed.
上記F1/3r-2/3の値を大きくするためには、接触荷重Fの値を大きくしてもよく、曲率半径rの値を小さくしてもよい。しかし、接触荷重が5Nを超える場合には、電気接続部品の小型化が困難である。それ故、上記電気接続部品は、上記式(1)及び上記式(2)の両方を満たすことにより、接触抵抗の増大を抑制しつつ小型化を容易に行うことができる。 In order to increase the value of F 1/3 r −2/3, the value of the contact load F may be increased, and the value of the curvature radius r may be decreased. However, when the contact load exceeds 5N, it is difficult to reduce the size of the electrical connection component. Therefore, the electrical connection component can easily be reduced in size while suppressing an increase in contact resistance by satisfying both of the formula (1) and the formula (2).
上記曲率半径rと、上記接触荷重Fとは、更に下記式(3)を満たすことが好ましい。
F1/3r-2/3≧1 ・・・(3)
It is preferable that the curvature radius r and the contact load F satisfy the following formula (3).
F 1/3 r -2/3 ≧ 1 (3)
この場合には、第1CuSn合金層と第2CuSn合金層との当接部に加わる最大応力Pmaxをより大きくすることができる。その結果、接触抵抗の上昇をより容易に抑制することができる。 In this case, the maximum stress P max applied to the contact portion between the first CuSn alloy layer and the second CuSn alloy layer can be further increased. As a result, an increase in contact resistance can be more easily suppressed.
また、上記第1接点部は、1mm以下の上記曲率半径rを有することが好ましい。この場合には、電気接続部品の小型化をより容易に行うことができる。 Moreover, it is preferable that the said 1st contact part has the said curvature radius r of 1 mm or less. In this case, the electrical connection component can be more easily downsized.
上記第1CuSn合金層及び上記第2CuSn合金層は、2μm以上の厚みを有していることが好ましい。この場合には、上記第1CuSn合金層及び上記第2CuSn合金層が摩滅するまでの時間がより長くなる。それ故、電気接続部品は、低い接触抵抗をより長期間に亘って維持することができる。 The first CuSn alloy layer and the second CuSn alloy layer preferably have a thickness of 2 μm or more. In this case, the time until the first CuSn alloy layer and the second CuSn alloy layer are worn out becomes longer. Therefore, the electrical connection component can maintain a low contact resistance for a longer period.
上記電気接続部品は、上述したように、長期間に亘って低い接触抵抗を維持することができると共に、容易に小型化を行うことができる。それ故、上記電気接続部品は、小型化に対する要求が特に強い自動車等の車両用にも好適に用いることができる。 As described above, the electrical connection component can maintain a low contact resistance over a long period of time and can be easily downsized. Therefore, the electrical connection component can be suitably used for vehicles such as automobiles that are particularly demanding for downsizing.
上記電気接続部品は、種々の態様に構成することができる。例えば、上記電気接続部品は、端子対として構成してもよい。この場合、上記第1部品または上記第2部品のいずれか一方をオス端子とし、他方を上記オス端子に嵌合するメス端子として構成することができる。 The electrical connection component can be configured in various forms. For example, the electrical connection component may be configured as a terminal pair. In this case, either the first component or the second component can be configured as a male terminal, and the other as a female terminal fitted into the male terminal.
また、上記電気接続部品は、オスコネクタとメスコネクタとを有するコネクタ対として構成してもよい。この場合、上記第1部品または上記第2部品のいずれか一方をオスコネクタとし、他方を上記オスコネクタに嵌合するメスコネクタとして構成することができる。 Moreover, you may comprise the said electrical connection component as a connector pair which has a male connector and a female connector. In this case, either the first component or the second component can be configured as a male connector, and the other as a female connector that fits into the male connector.
オスコネクタ及びメスコネクタは、従来公知の形状を有していてもよい。また、オスコネクタは、1または複数の第1接点部と、第1接点部を保持するハウジングとを備えた構成とすることができる。また、メスコネクタは、1または複数の第2接点部と、第2接点部を保持するハウジングとを備えた構成とすることができる。第1接点部及び第2接点部は、それぞれ電線等の配線具と接続されていても良い。 The male connector and the female connector may have a conventionally known shape. The male connector can be configured to include one or a plurality of first contact portions and a housing that holds the first contact portions. The female connector can be configured to include one or a plurality of second contact portions and a housing that holds the second contact portions. The 1st contact part and the 2nd contact part may be connected with wiring tools, such as an electric wire, respectively.
(実施例)
上記電気接続部品の実施例を、図を用いて説明する。図1に示すように、本例の電気接続部品1は、オス端子20と、オス端子20に嵌合するメス端子30とからなる端子対10である。本例においては、第1部品3がメス端子30となり、第2部品2がオス端子20となるように構成されている。
(Example)
An example of the electrical connection component will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
第1部品3であるメス端子30は、金属よりなる第1母材31と、第1母材31上に存在する第1CuSn合金層32とを有する第1接点部33を有している。第1接点部33は、第2接点部23側に膨出した略半球状を呈している。
The
第2部品2であるオス端子20は、金属よりなる第2母材21と、第2母材21上に存在する第2CuSn合金層22とを有する第2接点部23を有している。第2接点部23は平板状を呈している。
The
本例の端子対10は、図1及び図2に示すように、第1CuSn合金層32と第2CuSn合金層22とが当接するように構成されている。そして、図2に示す第1接点部33の曲率半径r[mm]と、第1CuSn合金層32と第2CuSn合金層22とが当接した状態における、第1接点部33と第2接点部23との接触荷重F[N]とが下記式(1)及び下記式(2)を満たすよう構成されている。
F1/3r-2/3≧0.8 ・・・(1)
F≦5 ・・・(2)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
F 1/3 r -2/3 ≧ 0.8 (1)
F ≦ 5 (2)
以下、図1を参照しつつ本例の端子対10の構成を詳説する。オス端子20は、電線を圧着するバレル部(図示略)と、バレル部に連なる筒状体部(図示略)と、筒状体部に連なるタブ部24とを有している。オス端子20は略棒状を呈しており、バレル部、筒状体部及びタブ部24が一列に並んでいる。タブ部24は、筒状体部の一方の開口端を基端としてオス端子20の長手方向に延設されており、延伸方向に垂直な断面が扁平な形状を呈している。第2接点部23は、タブ部24における平坦部分241に配置されている。
Hereinafter, the configuration of the
オス端子20は、例えば以下の方法により作製することができる。まず、Cu合金よりなる板状の第2母材21を準備し、脱脂洗浄等の前処理を行う。次いで、電気めっき法により厚み1〜3μmのSnめっき膜を第2母材21の全面に形成する。めっき膜を形成した後、従来公知の条件で加熱してリフロー処理を施すことにより、第2母材21のCuを拡散させ、第2CuSn合金層22を形成する。なお、第2母材21とSnめっき膜との間に、必要に応じてNiめっき膜やCuめっき膜等の他のめっき膜を形成しても良い。また、Snめっき膜の膜厚を厚くすることにより、第2CuSn合金層22の上にSn層を形成することも可能である。
The
その後、第2CuSn合金層22を形成した第2母材21にプレス加工を施し、オス端子20の形状に成形する。以上によりオス端子20を得ることができる。
Thereafter, the
メス端子30は略棒状を呈しており、電線を圧着するバレル部(図示略)と、バレル部に連なる筒状体部34とを有している。筒状体部34はメス端子30の長手方向に伸びた略角筒状を呈している。筒状体部34の一方の開口端341は、タブ部24を挿入できるように開放されている。
The
筒状体部34の内部には弾性片部35が設けられている。弾性片部35は、筒状体部34の底板部342が内側後方へ折り返されて形成されており、筒状体部34内に挿入された状態のタブ部24を底板部342に対面する天板部343側へ押圧することができる。
An
長手方向における弾性片部35の略中央部には、半球状を呈するように天板部343側へ突出した第1接点部33が形成されている。第1接点部33は、筒状体部34内にオス端子20のタブ部24が挿入された状態において、弾性片部35の押圧力によりタブ部24に押し付けられる。これにより、第1CuSn合金層32と第2CuSn合金層22とが当接し、オス端子20とメス端子30とを導通させることができる。
A
メス端子30は、オス端子20と同様の方法により作製することができる。即ち、Cu合金よりなる板状の第1母材31に前処理を行った後、電気めっき法によりSnめっき膜等を形成する。次いで、第1母材31を従来公知の条件で加熱してリフロー処理を行うことにより、第1CuSn合金層32を形成する。その後、第1CuSn合金層32を形成した第1母材31にプレス加工を施し、メス端子30の形状に成形する。以上によりメス端子30を得ることができる。
The
以上の構成を有する端子対10は、略半球状を呈する第1接点部33と、略平板状の第2接点部23とを有しており、上記式(1)及び上記式(2)を満たすように構成されている。そのため、接触荷重Fを大きくすることなく、第1接点部33と第2接点部23との当接部分に十分に大きな応力を加えることができる。その結果、振動等が加わる使用環境においても、長期間に亘って低い接触抵抗を容易に維持することができる。
The
また、端子対10は、接触抵抗の増大を抑制するために接触荷重Fを大きくする必要がない。それ故、第1母材31や第2母材21の板厚を薄くすることができる。その結果、端子対10の小型化を容易に行うことができる。
Further, the
(実験例)
本例は、第1接点部33の曲率半径r及び第1接点部33と第2接点部23との接触荷重Fを種々変更したときの接触抵抗の値を測定した例である。以下、試験片の作製方法及び試験方法を説明する。
(Experimental example)
In this example, the value of the contact resistance when the radius of curvature r of the
<試験片の作製方法>
Cu合金板を準備し、脱脂洗浄等の前処理を行った。次いで、電気めっき法により、Cu合金板の片面に厚さ1μmのSnめっき膜を形成した。めっき膜を形成した後、350℃、20秒間の加熱を行ってリフロー処理を施すことにより、Cu合金板上にCuSn合金層を形成した。このCu合金板を切断し、平板状を呈する第2部品2(図3参照)を作製した。
<Method for preparing specimen>
A Cu alloy plate was prepared and subjected to pretreatment such as degreasing and cleaning. Next, an Sn plating film having a thickness of 1 μm was formed on one surface of the Cu alloy plate by electroplating. After forming the plating film, a CuSn alloy layer was formed on the Cu alloy plate by performing reflow treatment by heating at 350 ° C. for 20 seconds. The Cu alloy plate was cut to produce a second part 2 (see FIG. 3) having a flat plate shape.
また、第2部品2の作製とは別に、上記Cu合金板を長方形状に切断した。この長方形の金属片にプレス加工を施すことによりCuSn合金層側を半球状に突出させて第1接点部33を形成した。以上により、第1部品3(図3参照)を作製した。なお、図3において用いた符号のうち、図1〜図2において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り実施例と同様の構成要素等を示す。
In addition to the production of the
本例においては、第1接点部33の曲率半径を表1に示すように種々変更した試験片を作製した。
In this example, test pieces were produced in which the curvature radius of the
<接触抵抗の測定方法>
本例において用いた接触抵抗測定装置4は、図4に示すように、ロードセル41、ロードセル41に対面するアクチュエータ42、直流電源43及び電圧計44を有している。直流電源43及び電圧計44は、それぞれ第1部品3及び第2部品2に接続され、接触抵抗を測定するための電気回路を構成する。
<Measurement method of contact resistance>
As shown in FIG. 4, the contact
接触抵抗測定装置4への第1部品3及び第2部品2の配置は、以下のようにして行う。まず、ロードセル41に第1部品3を固定し、直流電源43及び電圧計44の各々を第1部品3に電気的に接続する。次いで、アクチュエータ42に第2部品2を固定し、直流電源43及び電圧計44の各々を第2部品2に電気的に接続する。
The arrangement of the
上記のように第1部品3及び第2部品2を配置した後、アクチュエータ42を作動させて第2部品2を第1部品3に当接させた。次いで、ロードセル41により第1部品3と第2部品2との接触荷重Fを測定しつつ第2部品2を第1部品3に近づけ、接触荷重Fを表1に示す値とした。この接触荷重を維持しながら第2部品2を水平方向(図4、矢印400)に往復移動させ、第1接点部33と第2接点部23とを摺動させた。本例においては、第2部品2の振幅は60μmとし、往復移動の周期は1秒とした。また、第2部品2の往復回数は100回または50回のいずれかとした。
After arranging the
第1接点部33と第2接点部23とを摺動させている間、直流電源43から一定の大きさの電流を発生させ、直流電源43、第1部品3及び第2部品2を含む電流経路iに電流を流した。この時、第1部品3と第2部品2との間に生じる電位差を電圧計44により測定した。そして、得られた電位差を電流の大きさで除することにより、第1部品3と第2部品2との間の接触抵抗を算出した。
While the
以上の測定を、曲率半径r及び接触荷重Fを種々変更して行った結果を表1に示す。なお、表1における「評価結果」の欄に示した記号の意味は以下の通りである。
A:測定中の接触抵抗の最大値が、測定開始時の接触抵抗の1.5倍以内
B:測定中の接触抵抗の最大値が、測定開始時の接触抵抗の2倍以内
C:測定中の接触抵抗の最大値が、測定開始時の接触抵抗の2倍超
Table 1 shows the results of the above measurement performed by changing the curvature radius r and the contact load F in various ways. In addition, the meaning of the symbol shown in the column of “Evaluation Result” in Table 1 is as follows.
A: The maximum value of contact resistance during measurement is within 1.5 times the contact resistance at the start of measurement B: The maximum value of contact resistance during measurement is within twice the contact resistance at the start of measurement C: During measurement The maximum contact resistance is more than twice the contact resistance at the start of measurement.
また、図5及び図6に、評価結果が「A」となった測定における接触抵抗の値の推移と、「C」となった測定における接触抵抗の値の推移の一例を示す。なお、図5及び図6における縦軸は接触抵抗(mΩ)の値であり、対数表示している。横軸は第2部品2の往復回数である。
5 and 6 show an example of the transition of the contact resistance value in the measurement where the evaluation result is “A” and the transition of the contact resistance value in the measurement where the evaluation result is “C”. Note that the vertical axis in FIGS. 5 and 6 is the value of contact resistance (mΩ) and is logarithmically displayed. The horizontal axis represents the number of reciprocations of the
表1及び図4より、F1/3r-2/3の値が0.8以上である場合には、測定中の接触抵抗の最大値が測定開始時の接触抵抗の1.5倍以内となり、低い接触抵抗を長期間に亘って維持できることが理解できる。 From Table 1 and Fig. 4, when the value of F 1/3 r -2/3 is 0.8 or more, the maximum value of the contact resistance during measurement is within 1.5 times the contact resistance at the start of measurement. Thus, it can be understood that a low contact resistance can be maintained over a long period of time.
1 電気接続部品
2 第2部品
21 第2母材
22 第2CuSn合金
23 第2接点部
3 第1部品
31 第1母材
32 第1CuSn合金
33 第1接点部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記第1接点部は、金属よりなる第1母材と、該第1母材上に存在する第1CuSn合金層とを有し、上記第2接点部側に膨出した略半球状を呈しており、
上記第2接点部は、金属よりなる第2母材と、該第2母材上に存在する第2CuSn合金層とを有し、略平板状を呈しており、
上記第1接点部の曲率半径r[mm]と、上記第1CuSn合金層と上記第2CuSn合金層とが当接した状態における、上記第1接点部と上記第2接点部との接触荷重F[N]とが下記式(1)及び下記式(2)を満たすことを特徴とする電気接続部品。
F1/3r-2/3≧0.8 ・・・(1)
F≦5 ・・・(2) An electrical connection part used by contacting a first contact part provided in the first part and a second contact part provided in the second part,
The first contact portion has a first base material made of metal and a first CuSn alloy layer existing on the first base material, and has a substantially hemispherical shape bulging toward the second contact portion side. And
The second contact portion has a second base material made of metal and a second CuSn alloy layer present on the second base material, and has a substantially flat plate shape,
The contact load F [of the first contact portion and the second contact portion in a state where the curvature radius r [mm] of the first contact portion is in contact with the first CuSn alloy layer and the second CuSn alloy layer. N] satisfies the following formula (1) and the following formula (2).
F 1/3 r -2/3 ≧ 0.8 (1)
F ≦ 5 (2)
F1/3r-2/3≧1 ・・・(3) The electrical connection component according to claim 1, wherein the curvature radius r and the contact load F further satisfy the following formula (3).
F 1/3 r -2/3 ≧ 1 (3)
該端子対は、上記第1部品または上記第2部品のいずれか一方からなるオス端子と、
上記第1部品または上記第2部品の他方からなり上記オス端子に嵌合するメス端子とを有していることを特徴とする端子対。 A terminal pair comprising the electrical connection component according to claim 1,
The terminal pair includes a male terminal composed of either the first component or the second component;
A terminal pair comprising: a female terminal that is formed of the other of the first part or the second part and fits into the male terminal.
該コネクタ対は、上記第1部品または上記第2部品のいずれか一方からなるオスコネクタと、
上記第1部品または上記第2部品の他方からなり上記オスコネクタに嵌合するメスコネクタとを有していることを特徴とするコネクタ対。 A connector pair comprising the electrical connection component according to any one of claims 1 to 5,
The connector pair includes a male connector composed of either the first component or the second component;
A connector pair comprising: a female connector that is formed of the other of the first part and the second part and fits into the male connector.
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