JP3562719B2

JP3562719B2 - 端子

Info

Publication number: JP3562719B2
Application number: JP2001347505A
Authority: JP
Inventors: 直人田口; 誠山梨; 英司福田; 正義池谷
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2021-11-13
Also published as: JP2003147579A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種コネクタに使用される端子に関し、特に端子同士を接続する際の挿入力を軽減した端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種コネクタに使用される端子は、従来、黄銅等の銅合金を母材とし、相手材との接触部の表面、即ち雌端子における弾性接触片の表面あるいは雄端子の表面に、錫めっき層を形成したものが一般であった。しかし、この錫めっき端子では、高温下で長時間使用すると、母材から易酸化性物質である銅が錫めっき層に拡散して錫めっき層の表面に酸化膜を生成し、接触抵抗を増加させるという問題があった。そのため、例えば特開平８−７９８０号公報では、ニッケルめっき層を母材と錫めっき層との間に介在させて銅の拡散を抑えることを提案している。
【０００３】
しかし、このニッケルめっき層を介在させた端子では、高温下に長時間置かれると、ニッケルめっき層と錫めっき層との相互拡散により金属間化合物が形成され、今度はこの金属間化合物の酸化物が接触抵抗を増加させるという同様の問題が生じている。
【０００４】
このような背景を踏まえて本出願人は先に、特開平１０−１３４８６９号公報に記載されているように、母材上に順次、ニッケルめっき層、銅めっき層及び錫めっき層を積層した３層めっき端子を提案している。この層構成によれば、ニッケルめっき層と錫めっき層とが隣接せず、両者による金属間化合物が形成されることがないため、長期にわたり接触抵抗を低く維持できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方で、コネクタの小型化及び接続の高密度化に対する要求が高まっており、その対応として端子においては、端子同士を接続する際の挿入力を小さくすることが重要となる。従って、本出願人による上記３層めっき端子において、挿入力を低下させることができれば、低接触抵抗と低挿入力とを兼備する非常に有用な端子となり得る。
【０００６】
即ち、本発明は、先に出願した３層めっき端子の低挿入力化を図った端子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、銅合金製母材の少なくとも相手材との接触部の表面に、順次、ニッケルめっき層、銅めっき層及び１．１μｍ以下の厚さの錫めっき層を積層してなる層をリフロー処理してなり、かつ該リフロー処理による銅錫合金層を有することを特徴とする端子を提供する。
【０００８】
挿入力は、荷重を伴う端子同士が接触されると、端子同士が圧接されることによる凝着部の凝着結合を剪断するための力（剪断力）と、端子同士が圧接状態で摺動し合うことにより相手面の材料を滑り方向に沿って塑性変形させるときに生じる機械的抵抗力との総和であると考えられている。最上層に錫めっき層を有する端子では、錫が軟質金属であることから挿入時に容易に塑性変形を起こし、そのため機械的抵抗力はこの錫めっき層に依存する。また、塑性変形量は錫めっき層が厚くなるほど大きくなり、それに伴い機械的抵抗力も大きくなる。そこで、本発明の端子では、錫めっき層の厚みを１．１μｍ以下に薄くして塑性変形に伴う機械的抵抗力を小さくして挿入力の低減を図り、更にリフロー処理により、錫めっき層の一部が銅錫合金層に転化されるため、層厚が見かけ上リフロー処理前よりも薄くなり、挿入力が更に低下する。
【０００９】
また、下層にある銅めっき層やニッケル層が硬質金属であることから、これらの層がめっき層全体に作用する接触荷重を受け止め、荷重による剪断力を低減する。それとともに、結果として錫めっき層に作用する接触荷重も軽減され、塑性変形量も小さくなる。このような剪断力及び塑性変形に伴う機械的抵抗力の低減により、挿入力が大幅に低減する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の端子に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の端子の相手材との接触部の断面図を模式的に示す図である。尚、相手材との接触部とは、雌端子の弾性接触部、雄端子の表面を示す。図示されるように、端子は、母材上に順次、ニッケルめっき層、銅めっき層、錫めっき層を積層して構成される。母材は黄銅等の銅合金である。
【００１２】
ニッケルめっき層は、母材中の銅が錫めっき層に拡散するのを抑制するための層であり、銅めっき層はニッケルと錫との金属間化合物の生成を抑制するための層である。これらの下地層が介在することにより、錫めっき層表面に酸化物が生成することがなく、接触抵抗の増加を抑えることができる。尚、このような３層めっき構造自体は、本出願人による特開平１０−１３４８６９号公報に記載の端子と同様である。
【００１３】
本発明では、このような３層めっき構成の端子において、錫めっき層の厚みを１．１μｍ以下に薄層化することにより、端子挿入時における塑性変形に伴う機械的抵抗力を低減できる。具体的には、後述する実施例にも示すように、錫めっき層が１．５μｍの端子に比べて、挿入力を２０％以上低減することができる。また、錫めっき層の厚みの下限値については、０．４μｍよりも薄くなると、製造上の困難さから均質な層が得にくくなり、機械的特性に劣るようになる。従って、本発明における錫めっき層の厚さは、０．４μｍ以上で１．１μｍ以下である。
【００１４】
また、ニッケルめっき層及び銅めっき層の厚さは、それぞれ拡散を防止できる範囲であれば制限されるものではない。但し、ニッケルめっき層及び銅めっき層は、錫めっき層に比べて硬質金属からなる層であり、端子挿入時に受ける接触荷重を担う機能があることから、ある程度の層厚が必要である。また、ニッケルめっき層及び銅めっき層も、錫めっき層に比べると少ないものの、端子挿入時に塑性変形を起こすことから、層厚が厚くなりすぎると、端子製造時の曲げ加工性に悪影響を及ぼす。
【００１５】
そこで、本発明では、ニッケルめっき層の厚みを０．１μｍ以上０．８μｍ以下とし、銅めっき層の厚みを０．１μｍ以上０．８μｍ以下とすることが好ましい。このような層厚範囲であれば、拡散防止効果を維持しつつ、塑性変形に起因する挿入力の増加を抑えることができる。
【００１６】
上記の各めっき層は、公知のめっき法により形成できる。例えば、電解めっき法は、慣用的に行なわれている方法であり、装置構成も簡易で、また層厚の制御も比較的容易であることから好ましい。
【００１７】
更に、本発明では、ニッケルめっき層、銅めっき層及び錫めっき層にリフロー処理を施し、新たに銅錫合金層を生成させる。この銅錫合金層は、ニッケルめっき層や銅めっき層よりも硬い層であり、下地層全体としての硬さが増すことから、端子挿入時に受ける荷重による塑性変形を低減でき、挿入力を更に低減することができる。また、リフロー処理により、錫めっき層の一部が銅錫合金層に転化されるため、層厚が見かけ上リフロー処理前よりも薄くなり、挿入力の更なる低下に寄与する。
【００１８】
リフロー処理は公知の方法で行うことができ、例えば、母材上にニッケルめっき層、銅めっき層及び錫めっき層を積層した後、電気炉に通すことにより実施できる。処理条件は、例えば、２３２℃以上の熱量を短時間に与えることが一般的である。
【００１９】
上記した錫めっき層の厚みを規定した３層めっき構成、並びに銅錫合金層を付加した構成は、雄端子及び雌端子の何れにも応用でき、何れの場合も低挿入力化を図ることができるが、雄端子と雌端子の両方に応用した場合に最も効果的となる。
【００２０】
【実施例】
以下に試験例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２１】
（試験−１：挿入力測定）
黄銅製の平板を、コネクタを構成する雌端子の弾性接触片に加工し、雄端子と接触する側の表面に、それぞれ電解めっき法により、ニッケルめっき層を０．５μｍの厚さで成膜し、その上に銅めっき層を０．５μｍの厚さで成膜し、更にその上に錫めっき層を０．４μｍ、１．１μｍ、１．５μｍの厚みで成膜した。次いで、２３２℃以上の熱量を短時間に与えることによりリフロー処理した。
【００２２】
そして、得られた各弾性接触片を用い、雄端子に現行品（黄銅製母材に１．２μｍの錫めっき層を成膜）を用いてＪＡＳＯＤ６１６−９４に準じた方法により挿入力を測定した。
【００２３】
即ち、上記の雌端子と雄端子とを用いて挿入力を測定し、その平均値と偏差を求めた。
【００２４】
結果を図２に示すが、錫めっき層の厚みを１．１μｍ以下とすることにより、従来の一般的なめっき厚である１．５μｍ以上の場合に比べて挿入力を２０％以上低減することがわかる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低接触抵抗と低挿入力とを兼ね備えた端子が得られ、コネクタの更なる小型化や高密度化に十分に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の端子のリフロー処理前の層構成を模式的に示す断面図である。
【図２】試験−１で得られた、リフロー処理前の錫めっき層の厚さと挿入力との関係を示すグラフである。

Claims

銅合金製母材の少なくとも相手材との接触部の表面に、順次、ニッケルめっき層、銅めっき層及び１．１μｍ以下の厚さの錫めっき層を積層してなる層をリフロー処理してなり、かつ該リフロー処理による銅錫合金層を有することを特徴とする端子。
リフロー処理前の錫めっき層の厚みが０．４μｍ以上１．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の端子。
リフロー処理前のニッケルめっき層の厚みが０．１μｍ以上０．８μｍ以下で、リフロー処理前の銅めっき層の厚みが０．１μｍ以上０．８μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の端子。