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
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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。
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。
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。
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。
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。
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
・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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP2021060168A JP2022156459A (ja) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 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 |
CN202210235589.8A CN115148513A (zh) | 2021-03-31 | 2022-03-11 | 开关装置的制造方法、电气部件的制造方法以及开关装置 |
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JP2021060168A JP2022156459A (ja) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 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 |
Publications (1)
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JP2022156459A true JP2022156459A (ja) | 2022-10-14 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2021060168A Pending JP2022156459A (ja) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 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 |
Country Status (2)
Country | Link |
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JP (1) | JP2022156459A (ja) |
CN (1) | CN115148513A (ja) |
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2021
- 2021-03-31 JP JP2021060168A patent/JP2022156459A/ja active Pending
-
2022
- 2022-03-11 CN CN202210235589.8A patent/CN115148513A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115148513A (zh) | 2022-10-04 |
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