JP2021155802A - Pcb端子、コネクタ、コネクタ付きワイヤーハーネス、及び基板ユニット - Google Patents
Pcb端子、コネクタ、コネクタ付きワイヤーハーネス、及び基板ユニット Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021155802A JP2021155802A JP2020056657A JP2020056657A JP2021155802A JP 2021155802 A JP2021155802 A JP 2021155802A JP 2020056657 A JP2020056657 A JP 2020056657A JP 2020056657 A JP2020056657 A JP 2020056657A JP 2021155802 A JP2021155802 A JP 2021155802A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- base material
- tin
- pure
- pcb terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 203
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 197
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 189
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 175
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 170
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 95
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 82
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical class [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 580
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 88
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 46
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 32
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 22
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 20
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 abstract description 22
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 171
- 238000000034 method Methods 0.000 description 57
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 55
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 30
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 7
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 4
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
- H01R12/50—Fixed connections
- H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
- H01R12/55—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals
- H01R12/58—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals terminals for insertion into holes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/30—Electroplating: Baths therefor from solutions of tin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/58—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/60—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of tin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
- C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
- H01R43/16—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for manufacturing contact members, e.g. by punching and by bending
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
- C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
Abstract
Description
棒状の基材と、前記基材の所定の領域を覆うめっき層とを備えるPCB端子であって、
前記基材の構成材料は、20質量%超の亜鉛を含む銅合金であり、
前記めっき層は、第一被覆部と第二被覆部とを備え、
前記第一被覆部は、前記基材の両端部のうち、第一端部側の領域において前記基材の周方向の全てを覆う全周層を備え、
前記第二被覆部は、前記基材の前記両端部のうち、第二端部側の領域において前記基材の周方向の一部を覆い、
前記全周層は、スズ系層とバリア層とを備え、
前記スズ系層は、前記第一被覆部の最表面を構成する純スズ層を備え、
前記バリア層の構成材料は、純ニッケル、又は銅とスズとを含む銅スズ合金である。
本開示のPCB端子を備える。
本開示のコネクタと、ワイヤーハーネスとを備え、
前記ワイヤーハーネスは、前記PCB端子における前記第二端部側の領域に接続される。
本開示のコネクタ、又は本開示のコネクタ付きワイヤーハーネスと、プリント配線基板とを備え、
前記PCB端子における前記第一端部側の領域と前記プリント配線基板とは、はんだによって接続される。
本発明者らは、基材の構成材料が、Znの含有量が20質量%超である銅合金である場合、特定のめっき層を備えることで、はんだつららと、ウィスカとの双方を抑制できるとの知見を得た。本開示は、上記知見に基づくものである。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
棒状の基材と、前記基材の所定の領域を覆うめっき層とを備えるPCB端子であって、
前記基材の構成材料は、20質量%超の亜鉛を含む銅合金であり、
前記めっき層は、第一被覆部と第二被覆部とを備え、
前記第一被覆部は、前記基材の両端部のうち、第一端部側の領域において前記基材の周方向の全てを覆う全周層を備え、
前記第二被覆部は、前記基材の前記両端部のうち、第二端部側の領域において前記基材の周方向の一部を覆い、
前記全周層は、スズ系層とバリア層とを備え、
前記スズ系層は、前記第一被覆部の最表面を構成する純スズ層を備え、
前記バリア層の構成材料は、純ニッケル、又は銅とスズとを含む銅スズ合金である。
前記バリア層の構成材料は、純ニッケルであり、
前記スズ系層は、前記バリア層に接する合金部を含み、
前記合金部の構成材料は、スズとニッケルとを含む合金である形態が挙げられる。
前記バリア層の厚さは、0.4μm以上である形態が挙げられる。
前記第一被覆部は、前記基材の周方向の異なる位置に、薄膜部と厚膜部とを備え、
前記薄膜部は、前記全周層の一部から構成され、
前記厚膜部は、前記全周層の残部と、前記全周層より前記基材側に設けられる部分被覆層とを備え、
前記部分被覆層は、前記基材の前記第二端部側の領域に延設されており、
前記第二被覆部は、前記部分被覆層における延設箇所から構成される形態が挙げられる。
前記部分被覆層は、中間層と外側層とを備え、
前記中間層の構成材料は、スズと銅とを含む銅スズ合金であり、
前記外側層の構成材料は、純スズであり、
前記中間層を構成する銅スズ合金が前記外側層から部分的に露出されている形態が挙げられる。
上記(1)から(5)のいずれか一つのPCB端子を備える。
上記(6)のコネクタと、ワイヤーハーネスとを備え、
前記ワイヤーハーネスは、前記PCB端子における前記第二端部側の領域に接続される。
上記(6)のコネクタ、又は上記(7)のコネクタ付きワイヤーハーネスと、プリント配線基板とを備え、
前記PCB端子における前記第一端部側の領域と前記プリント配線基板とは、はんだによって接続される。
前記プリント配線基板は、エンジンの燃料噴射及びエンジン点火の少なくとも一方を制御する制御回路を備える形態が挙げられる。
以下、図面を参照して、本開示の実施の形態を詳細に説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。
(概要)
以下、主に図1から図3を参照して、実施形態のPCB(printed circuit board)端子を説明する。
実施形態のPCB端子1は、図1に示すように棒状の金属部材である。PCB端子1は、代表的には、後述する図4に示すようにコネクタ6の筐体60に支持されて、電気的な接続部材として利用される。PCB端子1における二つの端部のうち、第一端部側の領域は、後述する図6に示すようにプリント配線基板80との接続領域として利用される。PCB端子1の両端部のうち、第二端部側の領域は、相手側端子との接続領域として利用される。
以下、基材2、めっき層3を順に説明する。
〈組成〉
PCB端子1の主体である基材2は、亜鉛(Zn)を含む銅合金から構成される。詳しくは、この銅合金は、Znを20質量%超含み、残部が銅(Cu)及び不可避不純物であり、Cuを最も多く含む。Znの含有量は、代表的には20質量%超45質量%以下が挙げられる。Znを上記の範囲で含む銅合金の代表例として、JIS H 3100:2018に規定される合金番号C2600、C2680等の黄銅が挙げられる。C2600,C2680は、Znを28質量%以上40質量%以下程度の範囲で含む。黄銅は、その他の銅合金に比較して安価である。この点から、製造コストが低くなり易い。
基材2の外形は、代表的には、直方体状が挙げられる。その他、基材2の外形は、六角柱状といった多角柱状、円柱状や楕円柱状といった外周面が曲面からなる柱状等が挙げられる。図示しないが、基材2は、その長手方向の適宜な位置に局所的に張り出した箇所を有してもよい。上記張り出し箇所は、筐体60に対する位置決め等に利用される。
基材2の大きさ、例えば長さ、幅、高さ等は適宜選択できる。基材2の長さは、基材2の軸に沿った長さである。基材2の幅は、基材2の軸に直交する方向に沿った長さである。高さは、基材2の軸及び幅方向の双方に直交する方向に沿った長さである。図2,図3に示す断面では、左右方向が幅方向であり、上下方向が高さ方向である。そのため、上記断面において、基材2の幅は、第一面21及び第二面22の長さに相当する。上記断面において、基材2の高さは、第三面23及び第四面24の長さに相当する。基材2の幅及び基材2の高さは、例えば0.3mm以上5.0mm以下が挙げられる。
〈概要〉
基材2の表面における所定の領域は、図1に示すように、めっき層3によって覆われている。めっき層3は、第一被覆部31と第二被覆部32とを備える。
本例の第一被覆部31は、図2に示すように、全周層4と、部分被覆層5とを備える多層構造である(図1も参照)。部分被覆層5は、全周層4より基材2側に設けられる。また、部分被覆層5は、基材2の周方向の一部を覆う。そのため、第一被覆部31は、PCB端子1の第一端部からPCB端子1の長手方向に沿った所定の地点、例えば1mmの地点において、基材2の周方向の全周にわたって均一的な厚さを有しておらず、基材2の周方向において部分的に異なる厚さを有する。つまり、第一被覆部31は、基材2の周方向の異なる位置に薄膜部34と厚膜部35とを備える。
以下、めっき層3を構成する各層の具体的な組成及び効果を説明する。
《バリア層》
バリア層40を構成する純ニッケルは、ニッケル(Ni)を99質量%以上含み、残部が不可避不純物である。更に、純ニッケルは、Niを99.9質量%以上含んでもよい。
純スズ層43を構成する純スズは、Snを99質量%以上含み、残部が不可避不純物からなる。更に、純スズは、Snを99.8質量%以上含んでもよい。
第二端部側において、最表層として機能する外側層53は、純スズから構成される。純スズの詳細は上述の通りである。
上述の外側層53より基材2側に設けられる中間層52は、銅とスズとを含む銅スズ合金から構成される。この銅スズ合金は、代表的には、SnとCuとの二元合金であり、残部が不可避不純物である。この銅スズ合金は、Znを含んでもよい。
下地層50の構成材料は、例えば純ニッケル又はニッケル合金が挙げられる。
純ニッケルの詳細は上述の通りである。
ニッケル合金は、添加元素を含み、残部がNi及び不可避不純物からなり、Niを最も多く含む合金である。添加元素は、例えばSn、Zn、Cu等が挙げられる。
《第一被覆部》
本例では、第一被覆部31のうち、厚膜部35の厚さは、薄膜部34の厚さに比較して、部分被覆層5の厚さだけ厚い。即ち、厚膜部35の厚さは、薄膜部34の厚さと、部分被覆層5の厚さとの合計厚さに実質的に等しい。また、本例では、薄膜部34の厚さは、全周層4の合計厚さに相当する。
本例では、第二被覆部32の厚さは、部分被覆層5の厚さに相当する。そのため、第二被覆部32の厚さは、第一被覆部31の厚さに比較して、全周層4の合計厚さだけ薄い。この厚さの差に応じて、めっき層3は、基材2の長手方向に段差を有する(図1)。
バリア層40の厚さは0.4μm以上が好ましい。上記厚さが0.4μm以上であれば、バリア層40によって、はんだつらら及びウィスカがより確実に抑制される。はんだつらら及びウィスカの抑制の観点から、上記厚さは0.5μm以上、1.0μm以上、1.3μm以上でもよい。バリア層40が0.4μm以上、好ましくは0.5μm以上、1.0μm以上の厚さを有するように、製造過程では、後述する多段めっき製法において、後めっきによる二次めっき層の厚さが最終的に調整される。バリア層40が純ニッケルから構成される場合、バリア層40の厚さは、上記二次めっき層の厚さと実質的に等しい。バリア層40が上述のように製造過程で合金化された銅スズ合金から構成される場合、バリア層40の厚さは、上記二次めっき層の厚さより薄くなる傾向がある。そのため、バリア層40が銅スズ合金から構成される場合の上記二次めっき層の厚さは、0.4μm超、好ましくは、0.5μm以上、1.0μm以上に調整するとよい。銅スズ合金から構成されるバリア層40の厚さが厚いほど、上述のZnの拡散が防止され易い。特に、はんだつららが長くなり難い。
又は、バリア層40の厚さは、上記観察基準位置で切断した断面を顕微鏡で観察した像を用いて測定してもよい。この場合、観察像において、バリア層40の厚さの測定点を複数とる。例えば、測定点は3点以上とる。バリア層40の厚さは、複数の厚さの平均値とする。
純スズ層43の厚さは、例えば0.5μm以上が挙げられる。上記厚さが0.5μm以上であれば、PCB端子1の第一端部側の領域とはんだとが良好に濡れる。良好なはんだ濡れ性の観点から、上記厚さは例えば0.6μm以上、0.8μm以上でもよい。更に、上記厚さが1.0μm以上であれば、PCB端子1の第一端部側の領域とはんだとがより確実に濡れる。
外側層53の厚さは、例えば0.3μm以上が挙げられる。上記厚さが0.3μm以上であれば、PCB端子1の第二端部側の領域と相手側端子との接触面積が適切に確保される。その結果、PCB端子1と相手側端子との接続抵抗が低くなり易い。接続抵抗の低下の観点から、上記厚さは例えば0.4μm以上、0.7μm以上、更には1.0μm以上でもよい。
中間層52の厚さは、例えば0.1μm以上が挙げられる。上記厚さが0.1μm以上であれば、PCB端子1の第二端部側の領域を相手側端子に容易に挿入することができる。また、第二端部側では、外側層53の表面にウィスカが生じ難い。相手側端子への良好な挿入性、ウィスカの抑制の観点から、上記厚さは例えば0.2μm以上でもよい。
下地層50の厚さは、例えば0.3μm以上4.0μm以下、更には0.5μm以上2.0μm以下が挙げられる。
第一被覆部31には、ウィスカの数が少ないことが望ましい。特に、薄膜部34を含めて第一被覆部31には、ウィスカが実質的に存在しないことが望ましい。
以下、主に図4を参照して、実施形態のコネクタを説明する。
実施形態のコネクタ6は、実施形態のPCB端子1を備える。代表的には、コネクタ6は、複数のPCB端子1と筐体60とを備えるオスコネクタである。各PCB端子1は、例えばL字状に屈曲された状態で筐体60に保持される。
以下、主に図5を参照して、実施形態のコネクタ付きワイヤーハーネスを説明する。
実施形態のコネクタ付きワイヤーハーネス7は、実施形態のコネクタ6と、ワイヤーハーネス70とを備える。PCB端子1における第二被覆部32(図4)が設けられた第二端部側の領域には、ワイヤーハーネス70が接続される。PCB端子1における第一被覆部31(図4)が設けられた第一端部側の領域は、プリント配線基板80に接続される。コネクタ6によって、ワイヤーハーネス70の一端は、プリント配線基板80に電気的に接続される。ワイヤーハーネス70の他端は、プリント配線基板80に制御される図示しない電子機器に電気的に接続される。
電線71は、導体と、電気絶縁層とを備える。電気絶縁層は、導体の外周を覆う。
導体は、代表的には、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料から構成される。
電気絶縁層は、樹脂等の電気絶縁材料から構成される。
コネクタ74,75には、適宜なオスコネクタ、メスコネクタが利用できる。
以下、主に図6を参照して、実施形態のコントロールユニットを説明する。
実施形態のコントロールユニット8は、実施形態のコネクタ6、又は実施形態のコネクタ付きワイヤーハーネス7(図5)と、プリント配線基板80とを備える。PCB端子1における第一被覆部31が設けられた第一端部側の領域とプリント配線基板80とは、はんだ85によって接続される。図6に示すコントロールユニット8は、実施形態のコネクタ6を備える。実施形態のコネクタ付きワイヤーハーネス7を備えるコントロールユニット8は、図5の二点鎖線を参照するとよい。
実施形態のPCB端子1は、第一端部側において、バリア層40によって、はんだつらら及びウィスカを抑制できる。そのため、特に、上述の多数のPCB端子1を備える用途において、隣り合うPCB端子1の第一端部同士がはんだつららによって短絡すること、及びウィスカによって短絡することを防止することができる。
以下、図7を適宜参照して、PCB端子の製造方法の一例を説明する。
実施形態のPCB端子1は、例えば、以下のように製造することが挙げられる。まず、いわゆる先めっき法によってめっき付き基材を成形する。得られためっき付き基材の第一端部側の領域にのみ、二次めっき層を形成する。めっき付き基材の第二端部側の領域には、二次めっき層を形成しない。二次めっき層の形成後、熱処理を行う。
先めっき法では、めっき層の厚さが均一的になり易い。しかし、先めっき法で得られる成形体では、打ち抜きによる切断面が生じる。切断面では、基材が露出される。この基材の露出箇所によって、上記成形体は、はんだ濡れ性に劣る。
〈成形工程〉
この工程は、めっき付き板91を所定の形状に打ち抜いて、複数の棒状部920が並列された成形材92を作製する工程である。
〈二次めっき工程〉
この工程は、各棒状部920の第一端部側の領域に、二次めっき層931を形成する工程である。
〈熱処理工程〉
この工程は、二次めっき層931を備える部分めっき材93に熱処理を施す工程である。
〈成形工程〉
成形工程では、いわゆる先めっき法によって成形材92を製造する。
成形工程において用いるめっき付き板91は、素材板90と、図示しない一次めっき層とを備える。図7は、素材板90、めっき付き板91として、コイル状に巻き取られた長尺な板材を示す。
成形材92は、複数の棒状部920と連結部925とを備える。
複数の棒状部920は、各棒状部920の軸が平行するように、所定の間隔をあけて並列される。連結部925は、隣り合う棒状部920を接続する。代表的には、連結部925は、棒状部920の長手方向の中心位置及びその近傍に設けられる。
二次めっき工程では、先めっき法による成形材92に対して、部分的にめっきを施して、二次めっき層931を形成する。即ち、部分的な後めっき法を行う。
銅スズ合金から構成されるバリア層40を形成する場合、純銅層中のCuと純スズ層中のSnとを合金化するために、熱処理を行うことが必要である。一方、純ニッケルから構成されるバリア層40を形成する場合、熱処理は省略できる。しかし、本発明者らは、純ニッケルから構成されるバリア層40を形成する場合、二次めっき層931の形成後に熱処理を施すと、熱処理を施さない場合より、はんだ付け後においてバリア層40と純スズ層43との間にボイドが生じ難い、との知見を得た。詳しくは、二次めっき後、熱処理を施さない場合、はんだ付け後において、純ニッケルから構成されるバリア層40と純スズ層43との間にボイドが有った。しかし、二次めっき後、熱処理を施す場合、上述のようにボイドが無かった。ボイドが無い理由の一つとして、熱処理によって低融点の合金が形成されており、はんだ付け時の加熱温度によって、溶融した上記低融点の合金がボイドを埋めたと推測される。ボイドが無ければ、ボイドに起因する電気的抵抗の増大が生じない。結果として、接続抵抗の増大が生じ難い。また、ボイドが無ければ、ボイドに起因してめっき層が剥がれることもない。そこで、多段めっき製法は、二次めっき層931の形成後、熱処理を行う。
熱処理材94における連結部925を切断して、隣り合う棒状部920を切り離すことで、実施形態のPCB端子1が得られる。棒状部920の第一端部側の熱処理層941は、第一被覆部31を構成する。棒状部920の第二端部側の領域において、一次めっき層は、第二被覆部32を構成する。
上述の多段めっき製法を用いてPCB端子を作製して、スズの突起物の数、はんだ付けの良否を調べた。
この試験では、二次めっき層の種類を異ならせることで、PCB端子の両端部のうち、第一端部に設けられる全周層の種類が異なる試料を作製した。
一次めっき層が形成されためっき付き板を所定の形状に打ち抜くことで、複数の棒状部と連結部とを有する成形材を作製する。成形材において、並列される各棒状部の一端側の領域に、各棒状部の周方向の全周を覆うように二次めっき層を形成する。二次めっき後、二次めっき層を備える部分めっき材に熱処理を施す。熱処理後、隣り合う棒状部をつなぐ連結部を切断することで、PCB端子が得られる。熱処理温度は、210℃である。熱処理の保持時間は、30秒である。
作製された各試料のPCB端子は、棒状の基材と、基材の所定の領域を覆うめっき層とを備える。
各試料のPCB端子を第一端部から1mmの地点、即ち観察基準位置で切断して断面をとり、基材及びめっき層の構造を確認した。観察は、電子顕微鏡を用いて行った。
上述の断面において、全周層の組成を確認した。成分分析は、オージェ電子分光法(AES)によって行った。
各試料のPCB端子において、基材の第一端部側に設けられた純スズ層の表面に生じたスズの突起物の数を測定した。
各試料のPCB端子に、以下の温湿サイクルを施して、試験片を作製する。試料ごとに複数の試験片を作製する。
各試験片を以下の高温多湿条件の環境に保持した後、以下の標準条件の環境に保持することを1サイクルとする。上記のサイクルを5サイクル繰り返す。
高温多湿条件は、温度が85℃であり、湿度が85%であり、保持時間が200時間である。
標準条件は、温度が25℃であり、湿度が50%であり、保持時間が24時間である。
マイクロスコープの観察像から所定の大きさの観察視野をとり、各試験片について、観察視野中のウィスカの数を数える。
観察視野は、一辺の長さが0.35mmである正方形とする。観察倍率は、10μmオーダーのウィスカが測定可能なように調整する。
各試料のPCB端子において、基材の第一端部側の領域にはんだ付けを行った後、はんだつららの長さ(mm)を調べた。はんだ付けに用いるはんだは、鉛フリーはんだ合金である。
各試料のPCB端子において、第一端部側の領域を市販のマイクロスコープで拡大して観察する。この観察像を用いて、はんだつららの長さを測定する。はんだつららの長さは、PCB端子の第一端部から、はんだつららの先端までの距離とする。PCB端子の第一端部の位置は、はんだ付けを行っていないPCB端子の第一端部の位置を基準として設定する。はんだつららの長さが短いほど、はんだ付けが良好になされているといえる。
全周層に純ニッケル層を有していない試料No.101では、255個の試験片中、49個の試験片にウィスカが生じた。ウィスカが生じた試験片のうち、36個の試験片では、ウィスカの長さが50μm以下であった。しかし、残りの試験片では、ウィスカの長さが50μm超であった。ウィスカの長さが100μm以上である試験片もあった。
棒状の基材の第一端部側に全周層を備えるPCB端子であって、全周層に備えられる純ニッケル層の厚さ、銅スズ合金層の厚さが異なるPCB端子を作製して、はんだ付けの良否を調べた。
この試験では、試験例1の試料No.1と同様に、多段めっき製法を用いて、第一端部側に全周層を備えるPCB端子を作製した。基本的な製造条件は、試験例1と同様である。また、この試験で用いた銅合金板は、試験例1と同様である。
純ニッケル層の厚さは、試料No.2からNo.4の順に、0.41μm、0.61μm、0.78μmである。
試料No.102の純ニッケル層の厚さは、0.30μmである。
純ニッケル層の厚さ、後述する純銅層の厚さは、市販の蛍光X線膜厚計を用いて測定した。
試料No.11の純銅層の厚さは、1.0μmである。
試料No.103の純銅層の厚さは、0.20μmである。
試験例1と同様にして、各試料のPCB端子の断面をとり、基材及びめっき層の構造を確認した。
試料No.2からNo.4、No.11のPCB端子の基本的な構造は、試験例1の試料No.1と同様の構造である。
上述の断面において、試験例1と同様にして、全周層の組成を確認した。
試料No.2からNo.4では、全周層のうち、基材に接して設けられる箇所は、基材側から順に、純ニッケル層、純スズ層を備える。純スズ層において純ニッケル層に接する箇所は、スズとニッケルとを含む合金部を含む。全周層を備える第一端部側の最表面は純スズ層によって構成されている。
いずれの試料においても、純ニッケル層の厚さは0.4μm以上である。
いずれの試料においても、純スズ層の厚さは2.0μmである。
試験例1と同様にして、はんだつららの長さを測定した。
全周層に純ニッケル層を有していない試料No.102では、はんだつららの長さが0.77mmであった。これに対し、全周層に純ニッケル層を有する試料No.2からNo.4では、はんだつららが生じなかった。
例えば、試験例1,2の基材の組成、基材の大きさ、めっき層の組成や厚さ、熱処理条件等を適宜変更できる。
2 基材
21 第一面、22 第二面、23 第三面、24 第四面
3 めっき層
31 第一被覆部、32 第二被覆部、34 薄膜部、35 厚膜部
4 全周層
40 バリア層、41 スズ系層、42 合金部、43 純スズ層
5 部分被覆層
50 下地層、52 中間層、53 外側層
6 コネクタ
60 筐体
7 コネクタ付きワイヤーハーネス
70 ワイヤーハーネス、71 電線、74,75,76 コネクタ
8 コントロールユニット
80 プリント配線基板、81 スルーホール、85 はんだ
88 制御回路
90 素材板、91 めっき付き板、92 成形材
93 部分めっき材、94 熱処理材
920 棒状部、925 連結部
931 二次めっき層、941 熱処理層
Claims (9)
- 棒状の基材と、前記基材の所定の領域を覆うめっき層とを備えるPCB端子であって、
前記基材の構成材料は、20質量%超の亜鉛を含む銅合金であり、
前記めっき層は、第一被覆部と第二被覆部とを備え、
前記第一被覆部は、前記基材の両端部のうち、第一端部側の領域において前記基材の周方向の全てを覆う全周層を備え、
前記第二被覆部は、前記基材の前記両端部のうち、第二端部側の領域において前記基材の周方向の一部を覆い、
前記全周層は、スズ系層とバリア層とを備え、
前記スズ系層は、前記第一被覆部の最表面を構成する純スズ層を備え、
前記バリア層の構成材料は、純ニッケル、又は銅とスズとを含む銅スズ合金である、
PCB端子。 - 前記バリア層の構成材料は、純ニッケルであり、
前記スズ系層は、前記バリア層に接する合金部を含み、
前記合金部の構成材料は、スズとニッケルとを含む合金である、請求項1に記載のPCB端子。 - 前記バリア層の厚さは、0.4μm以上である、請求項1又は請求項2に記載のPCB端子。
- 前記第一被覆部は、前記基材の周方向の異なる位置に、薄膜部と厚膜部とを備え、
前記薄膜部は、前記全周層の一部から構成され、
前記厚膜部は、前記全周層の残部と、前記全周層より前記基材側に設けられる部分被覆層とを備え、
前記部分被覆層は、前記基材の前記第二端部側の領域に延設されており、
前記第二被覆部は、前記部分被覆層における延設箇所から構成される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のPCB端子。 - 前記部分被覆層は、中間層と外側層とを備え、
前記中間層の構成材料は、スズと銅とを含む銅スズ合金であり、
前記外側層の構成材料は、純スズであり、
前記中間層を構成する銅スズ合金が前記外側層から部分的に露出されている、請求項4に記載のPCB端子。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のPCB端子を備える、
コネクタ。 - 請求項6に記載のコネクタと、ワイヤーハーネスとを備え、
前記ワイヤーハーネスは、前記PCB端子における前記第二端部側の領域に接続される、
コネクタ付きワイヤーハーネス。 - 請求項6に記載のコネクタ、又は請求項7に記載のコネクタ付きワイヤーハーネスと、プリント配線基板とを備え、
前記PCB端子における前記第一端部側の領域と前記プリント配線基板とは、はんだによって接続される、
基板ユニット。 - 前記プリント配線基板は、エンジンの燃料噴射及びエンジン点火の少なくとも一方を制御する制御回路を備える、請求項8に記載の基板ユニット。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020056657A JP7382027B2 (ja) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Pcb端子、コネクタ、コネクタ付きワイヤーハーネス、及び基板ユニット |
CN202180022893.8A CN115398754A (zh) | 2020-03-26 | 2021-03-24 | Pcb端子、连接器、带连接器线束以及基板单元 |
PCT/JP2021/012430 WO2021193781A1 (ja) | 2020-03-26 | 2021-03-24 | Pcb端子、コネクタ、コネクタ付きワイヤーハーネス、及び基板ユニット |
US17/911,887 US20230130798A1 (en) | 2020-03-26 | 2021-03-24 | Pcb terminal, connector, wiring harness with connector and board unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020056657A JP7382027B2 (ja) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Pcb端子、コネクタ、コネクタ付きワイヤーハーネス、及び基板ユニット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021155802A true JP2021155802A (ja) | 2021-10-07 |
JP7382027B2 JP7382027B2 (ja) | 2023-11-16 |
Family
ID=77892741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020056657A Active JP7382027B2 (ja) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Pcb端子、コネクタ、コネクタ付きワイヤーハーネス、及び基板ユニット |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230130798A1 (ja) |
JP (1) | JP7382027B2 (ja) |
CN (1) | CN115398754A (ja) |
WO (1) | WO2021193781A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01225781A (ja) * | 1988-03-05 | 1989-09-08 | Kobe Steel Ltd | 耐ウィスカ性に優れた錫又は錫合金被覆銅合金材料 |
JPH05121142A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-18 | Yazaki Corp | 基板用端子の製造方法 |
JP2007231393A (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Fujitsu Ltd | めっき被膜部材およびめっき処理方法 |
WO2018221087A1 (ja) * | 2017-05-30 | 2018-12-06 | オリエンタル鍍金株式会社 | Pcb端子 |
-
2020
- 2020-03-26 JP JP2020056657A patent/JP7382027B2/ja active Active
-
2021
- 2021-03-24 WO PCT/JP2021/012430 patent/WO2021193781A1/ja active Application Filing
- 2021-03-24 CN CN202180022893.8A patent/CN115398754A/zh active Pending
- 2021-03-24 US US17/911,887 patent/US20230130798A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01225781A (ja) * | 1988-03-05 | 1989-09-08 | Kobe Steel Ltd | 耐ウィスカ性に優れた錫又は錫合金被覆銅合金材料 |
JPH05121142A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-18 | Yazaki Corp | 基板用端子の製造方法 |
JP2007231393A (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Fujitsu Ltd | めっき被膜部材およびめっき処理方法 |
WO2018221087A1 (ja) * | 2017-05-30 | 2018-12-06 | オリエンタル鍍金株式会社 | Pcb端子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20230130798A1 (en) | 2023-04-27 |
WO2021193781A1 (ja) | 2021-09-30 |
CN115398754A (zh) | 2022-11-25 |
JP7382027B2 (ja) | 2023-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI362046B (en) | Flat cable | |
JP4904953B2 (ja) | 配線用導体及びその製造方法並びに端末接続部並びにPbフリーはんだ合金 | |
WO2006006534A1 (ja) | フレキシブルプリント配線基板端子部或いはフレキシブルフラットケーブル端子部 | |
US9954297B2 (en) | Terminal fitting and connector | |
JP2004300524A (ja) | Sn被覆を施した銅または銅合金部材およびその製造方法 | |
US11901655B2 (en) | Pin terminal, connector, wiring harness with connector and control unit | |
JP4111522B2 (ja) | Sn被覆銅系材料及び端子 | |
JP4847898B2 (ja) | 配線用導体およびその製造方法 | |
WO2021193781A1 (ja) | Pcb端子、コネクタ、コネクタ付きワイヤーハーネス、及び基板ユニット | |
CN114391053B (zh) | 销端子、连接器、带连接器线束以及控制单元 | |
WO2021054108A1 (ja) | ピン端子、コネクタ、コネクタ付きワイヤーハーネス、及びコントロールユニット | |
WO2021054109A1 (ja) | ピン端子、コネクタ、コネクタ付きワイヤーハーネス、及びコントロールユニット | |
JP5964478B2 (ja) | コネクタ | |
WO2021054106A1 (ja) | ピン端子、コネクタ、コネクタ付きワイヤーハーネス、及びコントロールユニット | |
JP7087732B2 (ja) | コネクタ端子用導電部材及びコネクタ端子 | |
JP2010116603A (ja) | SnまたはSn合金めっき膜及びその製造方法 | |
JP5748019B1 (ja) | ピン端子及び端子材料 | |
WO2023127570A1 (ja) | シールド部材 | |
JP4856745B2 (ja) | フレキシブル基板用導体およびその製造方法並びにフレキシブル基板 | |
JP2009245718A (ja) | ケーブル用平角導体及び該導体を用いたフレキシブルフラットケーブル端子部並びに該端子部を備えるフレキシブルフラットケーブル |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211108 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230516 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230713 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231006 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231019 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7382027 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |