JP2022156459A - スイッチ装置の製造方法、電気部品の製造方法、およびスイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端子面に対する予備半田層の形成不良を抑制すること。【解決手段】ハウジング内に設けられた固定接点と、固定接点からハウジング外に延出される端子面と、固定接点への接離動作を行う可動接点と、を備えたスイッチ装置の製造方法であって、端子面に第１の金メッキ層を形成する金メッキ層形成工程と、金メッキ層の表面に半田シートを載置する半田シート載置工程と、半田シートを溶融することにより端子面に予備半田層を形成する予備半田層形成工程とを含み、第１の金メッキ層の厚さと半田シートの厚さとの比が０．０１～０．０８：２５である。【選択図】図１１

Description

本発明は、スイッチ装置の製造方法、電気部品の製造方法、およびスイッチ装置に関する。

下記特許文献１には、平板型電池において、電池が半田付けされる端子面に、予めハンダメッキを施しておく技術が開示されている。

特公平６－８０５８４号公報

ところで、従来、端子面に予備半田層を形成する方法として、端子面に載置された半田シートをリフローによって溶融する技術が用いられている。しかしながら、本発明の発明者らは、この方法によって端子面に予備半田層を形成する場合、予備半田層の形成不良が生じる虞があることを見出した。

一実施形態に係るスイッチ装置の製造方法は、ハウジング内に設けられた固定接点と、固定接点からハウジング外に延出される端子面と、固定接点への接離動作を行う可動接点と、を備えたスイッチ装置の製造方法であって、端子面に第１の金メッキ層を形成する金メッキ層形成工程と、第１の金メッキ層の表面に半田シートを載置する半田シート載置工程と、半田シートを溶融することにより端子面に予備半田層を形成する予備半田層形成工程とを含み、第１の金メッキ層の厚さと半田シートの厚さとの比が０．０１～０．０８：２５である。

一実施形態に係るスイッチ装置の製造方法によれば、端子面に対する予備半田層の形成不良を抑制することができる。

一実施形態に係るスイッチ装置の外観斜視図 一実施形態に係るスイッチ装置の外観斜視図 一実施形態に係るスイッチ装置の分解斜視図 一実施形態に係るスイッチ装置の分解斜視図 一実施形態に係るスイッチ装置のＡ－Ａ断面線による断面図 一実施形態に係るスイッチ装置が備える第１金属端子部材および第２金属端子部材の外観斜視図 一実施形態に係るスイッチ装置が備える第１金属端子部材および第２金属端子部材の外観斜視図 一実施形態に係るスイッチ装置の製造方法の手順を示すフローチャート 一実施形態に係るスイッチ装置が備える第１金属端子部材および第２金属端子部材の下面における金メッキ層および予備半田層の形成領域の一例を示す図 一実施形態に係るスイッチ装置が備える第１金属端子部材および第２金属端子部材の上面における金メッキ層の形成領域の一例を示す図 一実施形態に係るスイッチ装置における第１端子面および第２端子面の積層構造の一例を示す図 一実施例の実施条件および実施結果を示す図

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。

（スイッチ装置１００の構成）
図１および図２は、一実施形態に係るスイッチ装置１００の外観斜視図である。図３および図４は、一実施形態に係るスイッチ装置１００の分解斜視図である。図５は、一実施形態に係るスイッチ装置１００のＡ－Ａ断面線（図１参照）による断面図である。図６および図７は、一実施形態に係るスイッチ装置１００が備える第１金属端子部材１５１および第２金属端子部材１５２の外観斜視図である。

図１に示すスイッチ装置１００は、回路基板上の導通路に実装されて、手動操作によってオン状態とオフ状態との間で切り替わることにより、回路基板上の導通路を接続状態と非接続状態との間で切り替えるための装置である。

図１～図４に示すように、スイッチ装置１００は、ハウジング１１０、第１金属端子部材１５１、第２金属端子部材１５２、ステム１３０、メタルコンタクト１４０、およびフレーム１２０を備える。

ハウジング１１０は、樹脂製且つ直方体形状を有する、容器状の部材である。ハウジング１１０の中央には、ハウジング１１０の上面から下方に凹んだ形状の凹部１１０Ａが形成されている。凹部１１０Ａは、平面視において円形状を有する。凹部１１０Ａの内底面の中央部には、第１固定接点１５１Ａが露出して設けられている。凹部１１０Ａの内底面の外周部には、第１固定接点１５１Ａを間に挟んで、一対の第２固定接点１５２Ａが露出して設けられている。

ハウジング１１０の底面には、第１固定接点１５１Ａを外部に接続するための、一対の第１端子面１５１Ｂが設けられている。一対の第１端子面１５１Ｂは、インサート成形によってハウジング１１０と一体化した第１金属端子部材１５１によって、第１固定接点１５１Ａと一体的に形成されている。

また、ハウジング１１０の底面には、一対の第２固定接点１５２Ａを外部に接続するための、一対の第２端子面１５２Ｂが設けられている。一対の第２端子面１５２Ｂは、インサート成形によってハウジング１１０と一体化した第２金属端子部材１５２によって、一対の第２固定接点１５２Ａと一体的に形成されている。

なお、第１端子面１５１Ｂおよび第２端子面１５２Ｂは、いずれも、平滑な平面状であり、且つ、平面視において長方形状を有する。

ステム１３０は、操作者によって下方への押圧操作がなされる、樹脂製且つ円盤状の部材である。ステム１３０は、ハウジング１１０の凹部１１０Ａ内において、メタルコンタクト１４０の上側に配置される。ステム１３０の上面の中央部には、上方に突出した操作部１３１が設けられている。操作部１３１は、操作者によって下方への押圧操作がなされる部分である。ステム１３０の底面の中央部には、下方に突出した押圧部１３４が設けられている。押圧部１３４は、メタルコンタクト１４０の頂部を押圧する部分である。

メタルコンタクト１４０は、「可動接点」の一例である。メタルコンタクト１４０は、金属板が用いられて形成される部材である。メタルコンタクト１４０は、平面視において円形状、且つ、上方に向かって凸状の、ドーム形状を有する。メタルコンタクト１４０は、ハウジング１１０の凹部１１０Ａの内底面に載置される。メタルコンタクト１４０は、その外周縁部が、常に第２固定接点１５２Ａに接触している。

フレーム１２０は、円形の開口部１２０Ａを有する円環状の部材である。フレーム１２０は、ステム１３０の上側に設けられる。フレーム１２０は、開口部１２０Ａにステム１３０の操作部１３１を挿通させることにより、ステム１３０の外周部を上側から抑えつけることができる。フレーム１２０は、その外周縁部において、ハウジング１１０の凹部１１０Ａの内周面に固定される。これにより、フレーム１２０は、ステム１３０の上方への移動を規制し、ステム１３０が凹部１１０Ａから抜け落ちないようにすることができる。

スイッチ装置１００は、ステム１３０の操作部１３１に対する押下操作がなされると、ステム１３０が下方へ移動し、ステム１３０の押圧部１３４が、メタルコンタクト１４０の頂部を押圧する。そして、メタルコンタクト１４０の頂部が反転すると、メタルコンタクト１４０の頂部の裏側の部分が、第１固定接点１５１Ａに接触する。これにより、スイッチ装置１００は、メタルコンタクト１４０を介して、第１固定接点１５１Ａと第２固定接点１５２Ａとが互いに導通した状態（スイッチオン状態）となる。

（スイッチ装置１００の製造方法）
次に、図８を参照して、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法について説明する。図８は、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法の手順を示すフローチャートである。

まず、母材（金属板）に対するプレス加工により、第１金属端子部材１５１および第２金属端子部材１５２を成型する（ステップＳ２０１：金属端子部材成型工程）。本実施形態では、母材（金属板）の素材として、りん青銅を用いている。

次に、第１金属端子部材１５１および第２金属端子部材１５２の全体に、ニッケルメッキ層を形成する（ステップＳ２０２：ニッケルメッキ層形成工程）。

次に、第１金属端子部材１５１および第２金属端子部材１５２の一部に、金メッキ層を形成する（ステップＳ２０３：金メッキ層形成工程）。具体的には、第１固定接点１５１Ａおよび一対の第２固定接点１５２Ａの各々に対して、第２の金メッキ層を形成する。また、一対の第１端子面１５１Ｂおよび一対の第２端子面１５２Ｂの各々に対して、第１の金メッキ層を形成する。

ここで、本実施形態では、第１の金メッキ層の厚さと半田シートの厚さとの比が０．０１～０．０８：２５となるように、第１の金メッキ層の厚さを設定している。特に、本実施形態では、発明者らによって導き出された好適な一例として、第１の金メッキ層の厚さを、「０．０１μｍ～０．０８μｍ」としている。

また、本実施形態では、第２の金メッキ層の厚さを、第１の金メッキ層の厚さよりも大きくしている。特に、本実施形態では、発明者らによって導き出された好適な一例として、第２の金メッキ層の厚さを、「０．１μm～０．２μm」としている。

次に、第１金属端子部材１５１および第２金属端子部材１５２に対するインサート成型により、ハウジング１１０を成型する（ステップＳ２０４：ハウジング成型工程）。

次に、一対の第１端子面１５１Ｂおよび一対の第２端子面１５２Ｂの各々に対し、半田シートを載置する（ステップＳ２０５：半田シート載置工程）。具体的には、第１端子面１５１Ｂおよび第２端子面１５２Ｂの全体を覆うように、第１端子面１５１Ｂおよび第２端子面１５２Ｂと同形状（すなわち、本実施形態では長方形状）および同サイズの、半田シートを載置する。

ここで、本実施形態では、第１の金メッキ層の厚さと半田シートの厚さとの比が０．０１～０．０８：２５となるように、半田シートの厚さを設定している。特に、本実施形態では、発明者らによって導き出された好適な一例として、半田シートの厚さを「１０μm～２５μm」としている。

次に、一対の第１端子面１５１Ｂおよび一対の第２端子面１５２Ｂの各々に対し、リフローを行って半田シートを溶融することにより、予備半田層を形成する（ステップＳ２０６：予備半田層形成工程）。なお、本工程では、リフローを使って半田シートを溶融する方法を示したが、これに限らず、例えば、半田ごてを使った手作業によって半田シートを溶融する方法、ヒートプレスを用いて半田シートを溶融する方法、溶かした半田を温風と一緒にスプレーのように端子に吹き付けるジェットソルダー、端子に高電流を流して端子を発熱させて半田を溶融する方法、等を用いてもよい。

最後に、ハウジング１１０に対し、各構成部品（ステム１３０、メタルコンタクト１４０、およびフレーム１２０）を組み込む（ステップＳ２０７：組込工程）。これにより、スイッチ装置１００が完成する。

（金メッキ層および予備半田層の形成領域の一例）
図９は、一実施形態に係るスイッチ装置１００が備える第１金属端子部材１５１および第２金属端子部材１５２の下面における金メッキ層および予備半田層の形成領域の一例を示す図である。図１０は、一実施形態に係るスイッチ装置１００が備える第１金属端子部材１５１および第２金属端子部材１５２の上面における金メッキ層の形成領域の一例を示す図である。

図９に示すように、本実施形態では、第１金属端子部材１５１の下面における一対の第１端子面１５１Ｂ、および、第２金属端子部材１５２の下面における一対の第２端子面１５２Ｂの各々に対して、第１の金メッキ層を形成し、半田シートを載置し、半田シートを溶融することで、予備半田層を形成する。

また、図１０に示すように、本実施形態では、第１金属端子部材１５１の上面における第１固定接点１５１Ａ、および、第２金属端子部材１５２の上面における一対の第２固定接点１５２Ａの各々に対して、第１の金メッキ層よりも厚さが大きい第２の金メッキ層を形成する。

（第１端子面１５１Ｂおよび第２端子面１５２Ｂの積層構造の一例）
図１１は、一実施形態に係るスイッチ装置１００における第１端子面１５１Ｂおよび第２端子面１５２Ｂの積層構造の一例を示す図である。図１１は、半田シート載置工程によって半田シートが載置されたときの、第１端子面１５１Ｂおよび第２端子面１５２Ｂの積層構造の一例を示す。

図１１に示すように、第１端子面１５１Ｂおよび第２端子面１５２Ｂ（以下「各端子面」と示す）においては、上述したニッケルメッキ層形成工程によって、金属板の表面にニッケルメッキ層形成が形成される。

また、図１１に示すように、各端子面においては、上述した金メッキ層形成工程によって、ニッケルメッキ層上に第１の金メッキ層が形成される。

また、図１１に示すように、各端子面においては、上述した半田シート載置工程によって、第１の金メッキ層上に半田シートが載置される。

ここで、図１１に示すように、本実施形態では、好適な一例として、半田シートの厚さを「２５μｍ」としている。また、本実施形態では、好適な一例として、第１の金メッキ層の厚さを「０．０１μｍ～０．０８μｍ」としている。これにより、本実施形態では、好適な一例として、第１の金メッキ層の厚さと半田シートの厚さとの比を「０．０１～０．０８：２５」としている。

（実施例）
図１２は、一実施例の実施条件および実施結果を示す図である。本実施例では、第１端子面１５１Ｂおよび第２端子面１５２Ｂ（以下、「端子面」と示す）に形成される第１の金メッキ層の厚さが異なる複数の実施例（第１実施例～第５実施例）の各々について、リフローを行うことによって複数の予備半田層を形成し、複数の予備半田層の各々の形成状態を確認した。

＜共通条件＞
各実施例に共通の条件は以下のとおりである。

・半田シートの厚さ ：２５μｍ
・予備半田層の形成個数：４０個

＜判定方法＞
本実施例では、端子面の全面に予備半田層が欠けることなく形成された場合、「良好」と判断した。また、本実施形態では、端子面に形成される予備半田層および金メッキ層の一部に欠けが生じた場合（すなわち、ニッケルメッキ層が露出した場合）、「不良」と判断した。

＜第１実施例＞
図１２に示すように、第１実施例では、第１の金メッキ層の厚さを０．０１～０．０３μｍの範囲内で任意に設定して、４０個の予備半田層を形成した。第１実施例では、「不良」と判断された予備半田層の数は「０」であった。

＜第２実施例＞
また、図１２に示すように、第２実施例では、第１の金メッキ層の厚さを０．０３～０．０５μｍの範囲内で任意に設定して、４０個の予備半田層を形成した。第２実施例では、「不良」と判断された予備半田層の数は「０」であった。

＜第３実施例＞
また、図１２に示すように、第３実施例では、第１の金メッキ層の厚さを０．０３～０．０７μｍの範囲内で任意に設定して、４０個の予備半田層を形成した。第３実施例では、「不良」と判断された予備半田層の数は「０」であった。

＜第４実施例＞
また、図１２に示すように、第４実施例では、第１の金メッキ層の厚さを０．０５～０．０８μｍの範囲内で任意に設定して、４０個の予備半田層を形成した。第４実施例では、「不良」と判断された予備半田層の数は「０」であった。

＜第５実施例＞
また、図１２に示すように、第５実施例では、第１の金メッキ層の厚さを０．０６～０．１０μｍの範囲内で任意に設定して、４０個の予備半田層を形成した。第１実施例では、「不良」と判断された予備半田層の数は「３」であった。この原因として、半田シートの溶融時に、半田に金が溶融されることによって生成される。ＡｕＳｎの濃度が高くなると半田が脆くなるため、半田の表面張力によって、ＡｕＳｎの一部がニッケルメッキ層から剥がされてしまうために、ニッケルメッキ層が露出したものと推測される。

本実施例により、半田シートの厚さを「２５μｍ」とした場合、第１の金メッキ層の厚さを「０．０１μｍ～０．０８μｍ」とすることで、予備半田層の形成不良が殆ど生じないことが確認された。

このことから、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法は、第１の金メッキ層の厚さと半田シートの厚さとの比が「０．０１～０．０８：２５」となるように、第１の金メッキ層および半田シートの厚さを設定することで、端子面に予備半田層の形成不良を殆ど生じさせることなく、ニッケルメッキ層を露出させずに端子面全体を予備半田層で覆うことができることが確認された。よって、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法によれば、端子面に対する予備半田層の形成不良を抑制できる。

また、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法は、第１の金メッキ層の厚さを「０．０１μｍ～０．０８μｍ」とすること、および、半田シートの厚さを「２５μｍ」とすることによっても、端子面に予備半田層の形成不良を殆ど生じさせることなく、ニッケルメッキ層を露出させずに端子面全体を予備半田層で覆うことができることが確認された。よって、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法によれば、端子面に対する予備半田層の形成不良を抑制できる。

なお、金メッキの比重は「１６」である。また、半田シートの比重は「７．４」である。このことから、第１の金メッキ層の厚さと半田シートの厚さとの比が「０．０１～０．０８：２５」である場合、リフロー時に半田シートに金メッキが溶け込むことによる、端子面に形成される予備半田層に含まれる金の重量割合は、「０．０８～０．７６％ｗｔ」となる。よって、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法によって製造される、一実施形態に係るスイッチ装置１００は、端子面に形成される予備半田層に含まれる金の重量割合が「０．０８～０．７６％ｗｔ」となる。このことから、一実施形態に係るスイッチ装置１００は、当該スイッチ装置１００を製造する際には、第１の金メッキ層の厚さと半田シートの厚さとの比が「０．０１～０．０８：２５」であることが特定され、当該スイッチ装置１００を製造する際の端子面に対する予備半田層の形成不良が抑制されたものであることが特定できる。

また、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法、および、一実施形態に係るスイッチ装置１００は、第２の金メッキ層の厚さを、第１の金メッキ層の厚さよりも大きくしている。特に、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法、および、一実施形態に係るスイッチ装置１００は、発明者らによって導き出された好適な一例として、第２の金メッキ層の厚さを、「０．１μm～０．２μm」としている。これにより、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法、および、一実施形態に係るスイッチ装置１００は、第２の金メッキ層が形成される第１固定接点１５１Ａおよび一対の第２固定接点１５２Ａにおける、メタルコンタクト１４０の接触不良を抑制することができる。

また、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法、および、一実施形態に係るスイッチ装置１００は、好適な半田シートの厚さを「１０μm～２５μm」としている。これにより、一実施形態に係るスイッチ装置１００の製造方法、および、一実施形態に係るスイッチ装置１００は、短絡の要因となる端子面からの半田のはみだしを抑制しつつ、半田による端子面の十分な接着を実現することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

例えば、本発明はスイッチ装置に限らず、少なくとも端子面に予備半田層を形成するものであれば、如何なる電気部品にも適用可能である。

１００ スイッチ装置
１１０ ハウジング
１１０Ａ 凹部
１２０ フレーム
１２０Ａ 開口部
１３０ ステム
１３１ 操作部
１３４ 押圧部
１４０ メタルコンタクト
１５１ 第１金属端子部材
１５１Ａ 第１固定接点
１５１Ｂ 第１端子面
１５２ 第２金属端子部材
１５２Ａ 第２固定接点
１５２Ｂ 第２端子面

Claims (7)

1. ハウジング内に設けられた固定接点と、
   前記固定接点からハウジング外に延出される端子面と、
   前記固定接点への接離動作を行う可動接点と、を備えたスイッチ装置の製造方法であって、
   前記端子面に第１の金メッキ層を形成する金メッキ層形成工程と、
   前記第１の金メッキ層の表面に半田シートを載置する半田シート載置工程と、
   前記半田シートを溶融することにより前記端子面に予備半田層を形成する予備半田層形成工程と
   を含み、
   前記第１の金メッキ層の厚さと前記半田シートの厚さとの比が０．０１～０．０８：２５である
   ことを特徴とするスイッチ装置の製造方法。
2. 前記半田シートの厚さが、１０μm～２５μmである
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置の製造方法。
3. 前記金メッキ層形成工程では、
   前記固定接点に第２の金メッキ層を形成し、
   前記第２の金メッキ層の厚さが前記第１の金メッキ層の厚さよりも大きい
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ装置の製造方法。
4. 前記第２の金メッキ層の厚さが０．１μm～０．２μmである
   ことを特徴とする請求項３に記載のスイッチ装置の製造方法。
5. ハウジング外に延出される端子面を備えた電気部品の製造方法であって、
   前記端子面に第１の金メッキ層を形成する金メッキ層形成工程と、
   前記第１の金メッキ層の表面に半田シートを載置する半田シート載置工程と、
   前記半田シートを溶融することにより前記端子面に予備半田層を形成する予備半田層形成工程と
   を含み、
   前記第１の金メッキ層の厚さと前記半田シートの厚さとの比が０．０１～０．０８：２５である
   ことを特徴とする電気部品の製造方法。
6. ハウジング内に設けられた固定接点と、
   前記固定接点からハウジング外に延出される端子面と、
   前記固定接点への接離動作を行う可動接点と
   を備え、
   前記端子面は、
   第１の金メッキ層上に予備半田層が形成されており、
   前記予備半田層に含まれる金の重量割合が０．０８～０．７６％ｗｔである
   ことを特徴とするスイッチ装置。
7. 前記固定接点に第２の金メッキ層を形成し、
   前記第２の金メッキ層の厚さが前記第１の金メッキ層の厚さよりも大きい
   ことを特徴とする請求項６に記載のスイッチ装置。

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