JP3701448B2

JP3701448B2 - Mating type connection terminal

Info

Publication number: JP3701448B2
Application number: JP28578497A
Authority: JP
Inventors: 篤中村; 準塩谷; 淳彦藤井
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: JPH11121075A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、産業機器などの電気配線に用いられる嵌合型接続端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一般に、自動車、産業機器などの電気配線において電線同士の接続に用いられる嵌合型接続端子には、錫めっきが施されてきた。これは、端子の接続時に、錫めっきの表面酸化皮膜を摩擦によって破壊し、新鮮な錫を凝着させることにより、低い接触抵抗を安定して得ることを目的としたものである。
【０００３】
また、自動車のＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）やエアバックなど、特に重要な信号回路に用いられる電気配線には、接続端子に金めっきを施して使用していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記錫めっきの凝着は、錫の硬度が低い（ビッカース硬度４０〜８０）ことに起因するものである。しかし、錫の硬度が低いことは、接続時の挿入力を上昇させるという問題の原因ともなっている。すなわち、端子の嵌合接続時には錫めっきの凝着磨耗が発生し、錫の変形抵抗に逆らって嵌合させるため、挿入力が上昇することとなる。
【０００５】
ところで、自動車などの電気配線では複数の電線の束（以下、「ワイヤーハーネス」と称する）を１つのコネクタで接続するのが一般的であり、コネクタの接続に必要な力は、端子１個当りの挿入力に電線の本数（従来は、一般に１０極〜２０極）を乗じた値として概算することができる。従って、端子１個当りの挿入力が高いと、コネクタの接続に必要な力はワイヤーハーネスの電線数に応じた大きな値となる。
【０００６】
特に、近年のカーエレクトロニクスの著しい進歩・発展は、自動車に搭載する電子機器やＣＰＵの数を飛躍的に増加させ、それに伴ってワイヤーハーネスの電線本数を増加し、コネクタの多極化（３０極〜４０極）を図りたいとの要望も強まっている。
【０００７】
しかしながら、上述の如く、コネクタを多極化すると当該コネクタの接続に必要な力も電線本数に比例して上昇し、ボルトやてこなどの補助機構なしでは、コネクタの接続ができなくなる。このため、端子を小型化しても、補助機構がコネクタの小型化・軽量化を阻害することとなる。
【０００８】
端子の挿入力を低減するには、接点圧力（嵌合部で接点に与える押しつけ力）を低下させることが考えられるが、この場合は、安定した低い接触抵抗が得られなくなる。換言すれば、安定した接触抵抗を維持したまま端子の挿入力を低下させることが困難であるため、コネクタを多極化する際に補助機構が不可欠となり、コネクタの小型化・軽量化を阻害する要因となっている。
【０００９】
なお、接続端子に金めっきを使用すれば、低い接点圧力でも低い接触抵抗が安定して得られるため、端子の挿入力を低くすることができ、コネクタを多極化してもその接続に要する力が著しく上昇することはないが、金めっきは錫めっきに比較して数倍〜数十倍のコストを要するため、特に多極化したコネクタには適しない。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、安定した接触抵抗を維持したまま端子の挿入力を低下できる嵌合型接続端子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、雄部品と雌部品との嵌合によって電気的接触を得る嵌合型接続端子であって、前記雄部品および前記雌部品のうちの一方の母材の前記嵌合による摺動部分に０．１μｍ〜０．３μｍの厚さの錫めっきを施し、他方の母材の摺動部分に０．１μｍ以上の厚さの錫めっきを施し、前記一方の母材および／または前記他方の母材と電線との圧着部分のうち少なくとも圧着時において圧着金型と接触する面には０．５μｍ〜２．０μｍの厚さの錫めっきを施している。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る嵌合型接続端子において、前記一方の母材および／または前記他方の母材の前記圧着部分のうち前記電線と圧着すべき面には０．５μｍ〜２．０μｍの厚さの錫めっきを施している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
＜Ａ．嵌合型接続端子の形態＞
図１は本発明に係る嵌合型接続端子の側面図であり、また、図２は当該嵌合型接続端子の接続部分の一部切欠平面図である。
【００１５】
図示のように、本発明に係る嵌合型接続端子は雄端子１０と雌端子２０とで構成されている。雄端子１０は、電線との圧着部分であるワイヤバレル１１と、雌端子２０との嵌合部分であるタブ１２とを形成している。また、タブ１２の上面および下面は平滑な摺動面としている。
【００１６】
雌端子２０は、電線との圧着部分であるワイヤバレル２４と、雄端子１０との嵌合部分である嵌合部２５とを形成している。嵌合部２５は、中空の箱形状であり、舌片２１、エンボス２２およびビード２３をその内部に備えている。なお、図２は、嵌合部２５の内部を示した一部切欠平面図である。
【００１７】
エンボス２２は、舌片２１の上部に設けられた凸状の部材であり、雄端子１０との嵌合時には、タブ１２の摺動面と点接触する。舌片２１は、接点圧力すなわちエンボス２２をタブ１２に押しつける圧力を作用させるバネとしての機能を有している。また、ビード２３も凸状の部材であり、タブ１２とエンボス２２が接触する面と反対側の摺動面で接触し、当該エンボス２２がタブ１２に及ぼす接点圧力を受ける。
【００１８】
雄端子１０を雌端子２０に嵌合させる際には、タブ１２をエンボス２２とビード２３との間隙に挿入する。そして、このときにタブ１２の上下面のうちの一方はエンボス２２と、他方はビード２３と摺動する。エンボス２２はタブ１２と点接触しているため、エンボス２２の摺動部分は点であり、また、タブ１２の摺動部分は線である。また、ビード２３についてはタブ１２との接触部分がそのまま摺動部分となる。すなわち、嵌合時の雌端子２０における摺動部分の面積はエンボス２２およびビード２３がタブ１２と接触する面積となり、また、雄端子１０における摺動部分の面積はタブ１２がエンボス２２およびビード２３と接触した状態で当該雄端子１０が雌端子２０に対して相対的に移動する距離に応じた面積となる。したがって、この実施形態においては、雄端子１０における摺動部分の面積の方が雌端子２０における摺動部分の面積よりも大きい。
【００１９】
＜Ｂ．嵌合型接続端子の製造方法＞
次に、嵌合型接続端子の製造方法について説明する。本実施形態における嵌合型接続端子は、
▲１▼板状の条材に錫めっき処理を行う、
▲２▼条材から型を打ち抜き、図１の形態に加工する、
▲３▼電線との圧着を行う、
という工程を経て作製される。
【００２０】
＜Ｂ−１．条材への錫めっき工程＞
本実施形態では、嵌合型接続端子の母材として銅または銅合金を使用する。銅または銅合金のままでは、その硬度が高く（ビッカース硬度１００以上）、雄端子１０と雌端子２０との接触抵抗が高くなることもあるため、両端子には錫めっきを施す。錫めっきによる接触抵抗低減の効果は既に述べた通りである。
【００２１】
図３は、嵌合型接続端子の製造に使用される銅または銅合金の板状の条材を示す平面図である。図３（ａ）は雄端子１０用の条材１９であり、また図３（ｂ）は雌端子２０用の条材２９である。条材１９および条材２９の内部に図示する輪郭形状は、後の工程で打抜かれてそれぞれ雄端子１０および雌端子２０の成形加工に供される部分を示している。なお、本実施形態においては、母材である銅または銅合金の条材の両面全表面にニッケルめっきを施し、さらにその上に錫めっきを行っているが、この理由については後述する。
【００２２】
本実施形態における錫めっきは２段階に分けて行われる。すなわち、ニッケルによる下地めっきを行った条材の両面全表面に錫の薄めっきを施し、その後条材の特定の領域のみに錫の厚めっきを施している。
【００２３】
錫の薄めっきを行うとき、雄端子１０用の条材１９または雌端子２０用の条材２９のうちの一方の錫めっき厚さを０．１μｍ〜０．３μｍとし、他方の錫めっき厚さを０．１μｍ以上としている。
【００２４】
一方、錫の厚めっきは条材１９の厚めっき領域１９ａおよび条材２９の厚めっき領域２９ａのそれぞれの片面のみに行う。厚めっき領域１９ａおよび厚めっき領域２９ａは、それぞれ将来ワイヤバレル１１およびワイヤバレル２４に加工される部分を含む領域である。厚めっき領域１９ａ、２９ａにおける錫めっき厚さ、すなわち当該領域における薄めっきと厚めっきとの累積による錫めっき厚さを０．５μｍ〜２．０μｍとしている。なお、薄めっきおよび厚めっきともに公知のめっき方法を適用することが可能であるが、厚めっきは特定領域のみにめっきを行ういわゆるストライプメッキとなるため、それに適しためっき方法（例えば、治具を使用する電気メッキ）を採用するのが好ましい。
【００２５】
図４は、錫めっき終了後の条材１９のＶ−Ｖ線断面図である。図示のように、銅または銅合金の母材３の表面全面にニッケルの下地めっき層１が形成され、その上に錫の薄めっき層２ａが形成されている。さらに、厚めっき領域１９ａの片面には、錫の厚めっき層２ｂが形成されている。なお、厚めっき層２ｂは、厳密には薄めっきと厚めっきとの双方の累積によって形成されるめっき層であるが、以下においては説明の便宜上当該めっき層を厚めっき層と称する。
【００２６】
また、図４は、条材１９についての断面形態であるが条材２９についても同様の断面形態となる。
【００２７】
＜Ｂ−２．打抜き加工および端子成形加工工程＞
錫めっき終了後の条材１９および条材２９については打抜き加工が行われ、図３に示す輪郭形状の板片が打ち抜かれる。打ち抜かれた板片にはプレス成形加工が施され、図１に示す雄端子１０および雌端子２０の形状に成形される。
【００２８】
なお、プレス成形加工工程においては、錫の厚めっき層２ｂが形成された面がワイヤバレル１１、２４の外側面となるように加工する。
【００２９】
＜Ｂ−３．電線への圧着工程＞
成形加工後の雄端子１０および雌端子２０は、それぞれ電線と圧着される。図５は、電線Ｌとワイヤバレル１１との圧着の様子を説明する図である。
【００３０】
図示のように、ワイヤバレル１１の内側には電線Ｌが置かれ、当該ワイヤバレル１１は下金型４５にはめ込まれている。そして、上金型４０が降下することによってワイヤバレル１１が内側に曲げられて、電線Ｌとの圧着が行われる。図５は、雄端子１０のワイヤバレル１１について示しているが、雌端子２０のワイヤバレル２４についても同様に電線との圧着が行われる。
【００３１】
＜Ｃ．各めっき層の作用＞
以上のようにして作製された嵌合型接続端子においては、雄端子１０および雌端子２０の双方の嵌合部分には薄めっき層２ａが形成され、圧着部分の外側には厚めっき層２ｂが形成されている。以下、これらの各めっき層の果たす役割について説明する。
【００３２】
＜Ｃ−１．嵌合部分における薄めっき層の作用＞
従来は端子への錫めっき層の厚さを１．０μｍ以上としていた。これは、錫めっきのコストが比較的安価なことと、端子の耐食性を考慮した結果である。
【００３３】
本発明に係る嵌合型接続端子においては、嵌合部分の錫めっき層の厚さ（薄めっき層２ａの厚さ）を１．０μｍ以下に薄くすることによって端子の接触部分の見かけの硬度を高くして、挿入力を低減させている。このことを以下に示す実験結果を使用して説明する。
【００３４】
実験は、雄端子１０および雌端子２０の嵌合部分（タブ１２および嵌合部２５）の錫めっき厚さをそれぞれ０．１μｍ〜１．０μｍまで変化させ、当該雄端子１０を雌端子２０に嵌合させるときの挿入力を測定して行った。次の表１はその実験結果である。
【００３５】
【表１】

【００３６】
また、図６は表１の実験結果を示す図である。従来における端子への錫めっき厚さを１．０μｍとすると、端子挿入力は０．７４ｋｇｆである。以下、この従来の挿入力を基準値として説明を続ける。
【００３７】
実験結果が示すように、雄端子１０または雌端子２０の嵌合部分うちの一方の錫めっき厚さを０．１μｍ〜０．３μｍとし、他方の錫めっき厚さを０．１μｍ以上とすると、基準値と比較して挿入力を少なくとも１０％以上低減（０．６７ｋｇｆ以下）できる。これは、錫めっき層が薄くなるにしたがって、母材である銅または銅合金の硬度が端子の硬度に影響するようになり、端子の見かけの硬度が高くなる。そして、端子の見かけの硬度が高くなることによって、錫めっきの凝着が抑制され、挿入力が低くなったのである。
【００３８】
もっとも、錫めっきは摺動部分の潤滑剤としての機能も有しており、雄端子１０および雌端子２０の両方ともに嵌合部分錫めっき厚さを０．１μｍとした場合には、錫めっきの潤滑剤としての機能を喪失し、母材の摩擦にともなって多少挿入力が高くなっている。
【００３９】
また、雄端子１０の嵌合部分錫めっき厚さを０．１μｍとし、雌端子２０の嵌合部分錫めっき厚さを０．３μｍ〜１．０μｍとした場合には、基準値と比較して挿入力が３０％以上低減（０．５２ｋｇｆ以下）している。これは、摺動部分の面積が大きい方の錫めっき厚さを薄くした方が挿入力低減の効果が大きいことを示す結果である。
【００４０】
端子挿入力を０．４６ｋｇｆまで低減できれば、例えば、３０極のコネクタの場合、従来当該コネクタの接続に約２２ｋｇｆ（０．７４×３０）の力を要していたのが、約１４ｋｇｆ（０．４６×３０）まで低下することができる。
【００４１】
ところで、接続端子には、挿入力以外にも安定して低い接触抵抗および良好な耐食性が要求される。接触抵抗は電気配線の接続に使用される端子である以上当然に要求される特性であり、また端子の母材である銅または銅合金は特に亜硫酸ガス雰囲気において腐食が進行しやすいため耐食性も要求される。
【００４２】
図７は、端子の錫めっき厚さを薄くしたときの接触抵抗および耐食性を示す図である。この図は、錫めっき直後の端子の接触抵抗と錫めっき後さらに腐食試験を行った後の端子の接触抵抗とを示している。
【００４３】
図から明らかなように、錫めっき厚さ０．１μｍの端子は錫めっき厚さ１．０μｍの端子に比較すると若干接触抵抗が高くなるものの、めっきを施さない端子よりは十分に低い接触抵抗を保っている。すなわち、錫めっきを厚さ０．１μｍ以上施していれば、安定して低い接触抵抗を得ることができると言える。また、通常、接続端子に要求される接触抵抗は１．０ｍΩ以下であり、錫めっき厚さ０．１μｍの端子は、この要求を十分に満たしている。
【００４４】
次に、腐食試験後の接触抵抗についても錫めっき厚さ０．１μｍの端子は錫めっき厚さ１．０μｍの端子よりも多少高くなるが、めっきを施さない端子よりは十分に低い接触抵抗となっている。そして、腐食試験後の錫めっき厚さ０．１μｍの端子の接触抵抗も１．０ｍΩ以下となっており、接続端子に要求される接触抵抗の許容値以下となっている。
【００４５】
錫めっきは、必ずしも均一に施せるものではなく、厚さ０．１μｍ以下の錫めっきを施した場合には、部分的に錫めっきで被覆できない部分が現出する。このような場合は、母材の銅若しくは銅合金または下地のニッケルと錫との間で局部電池を形成するため、電気腐食的な特性が著しく劣化する。従って、耐食性の面からは、最低限厚さ０．１μｍの錫めっきを施しておく必要がある。
【００４６】
以上の内容を総括すると、雄端子１０または雌端子２０の嵌合部分のうちの一方の錫めっき厚さを０．１μｍ〜０．３μｍとし、他方の錫めっき厚さを０．１μｍ以上とすると、挿入力を１０％以上低減でき、特に雄端子１０の嵌合部分錫めっき厚さを０．１μｍとし、雌端子２０の嵌合部分錫めっき厚さを０．３μｍ〜１．０μｍとした場合には、挿入力を３０％以上も低減できる。
【００４７】
一方、耐食性および接触抵抗の観点からは、少なくとも０．１μｍ以上の錫めっき厚さが必要である。そして、この制限は、挿入力を低減できる上記数値範囲と重なるものである。
【００４８】
＜Ｃ−２．圧着部分における厚めっき層の作用＞
図５に示すように、圧着工程においては、ワイヤバレル１１は変形を受けつつその外面が上金型４０に対して摺動することになる。このときに、摩擦にともなう上金型４０の損傷を回避すべく、ワイヤバレル１１の外面と上金型４０との間に潤滑作用を有する物質が必要となる。
【００４９】
一般に、潤滑作用を有する物質としては、例えば潤滑油などが利用されているが、ワイヤバレル１１は電線との間で電気的接触を得る部分であるため、油を使用することは好ましくない。
【００５０】
本発明に係る嵌合型接続端子は、上述したように、ワイヤバレル１１の外面側に錫の厚めっき層２ｂを形成している。そして、錫は軟らかいため、圧着工程において、錫の厚めっき層２ｂがワイヤバレル１１の外面と上金型４０との間に薄く延び、錫が金属の固体潤滑剤としての役割を果たすこととなる。これにより、硬い銅または銅合金によって上金型４０が磨耗されることはなくなり、その寿命を縮める懸念はない。
【００５１】
また、ワイヤバレル１１の曲げ加工にともなって、ワイヤバレル１１の外面の錫めっき層に割れが生じることもあるが、厚めっき層２ｂでは軟らかい錫めっき層が厚いため、き裂が伝播して、母材表面に達することはない。その結果、母材の露出にともなう耐食性の低下や母材自身に割れが伝播するおそれもない。
【００５２】
このような錫の効果を得るためには、厚めっき層２ｂの厚さを０．５μｍ以上にする必要があるが、当該厚さを２．０μｍより厚くすると製造コストの上昇などを招くため、錫の厚めっき層２ｂの厚さは０．５μｍ〜２．０μｍにする必要がある。
【００５３】
一方、ワイヤバレル１１の内面には薄めっき層２ａが形成されている。ワイヤバレル１１の内面は、電線との圧着による接触抵抗を低くできればよく、このためには錫が薄めっき層２ａの厚さであっても十分である。
【００５４】
＜Ｃ−３．ニッケルの下地めっき層の作用＞
既述したように、本実施形態では、母材である銅または銅合金の表面に下地としてニッケルめっきを施し、さらにその上に錫めっきを行っている。このようなニッケルめっきを行う意義について図８を用いて説明する。
【００５５】
図８（ａ）に示すように、母材である銅の表面に直接錫めっきを施すと、銅は常温においても錫中を拡散するため、銅と錫との合金が生成される。ここで、上記実施形態のように錫めっき厚さが薄い場合は、当該錫めっき層が比較的短期間で全て合金化されることになる（図５（ｂ）に示す状態）。ここで、形成される合金は銅と錫との金属間化合物（Ｃｕ₆Ｓｎ₅）であるため、その硬度は非常に高い。従って、錫めっき層が全て合金化されると、嵌合時に低い接触抵抗を得るのが困難になる。
【００５６】
そこで、錫めっきの下地としてニッケルめっきを施せば（図５（ｃ）に示す状態）、錫中におけるニッケルの拡散係数は銅よりも格段に低いため、錫めっき層が合金化される懸念はなくなり、安定して低い接触抵抗を得ることができる。換言すれば、下地のニッケルめっきは、銅の拡散障壁層として機能していることになる。
【００５７】
なお、拡散障壁層としては、ニッケルめっきに限らず、錫中に拡散しない物質層であればよく、例えばチタンナイトライドなどであってもよい。また、図８による説明は母材が銅合金であっても同様である。
【００５８】
＜Ｄ．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。
【００５９】
例えば、上記実施形態では、条材１９、２９の厚めっき領域１９ａ、２９ａの片面にのみストライプメッキによる厚めっきを行っていたが、厚めっき領域はワイヤバレル１１およびワイヤバレル２４に加工される部分（電線との圧着を行う圧着部分）を含む領域（ただし、嵌合部分を除く）であればよく、また条材１９、２９の両面に厚めっきを行ってもよい。
【００６０】
図９は厚めっき領域の他の例を示す図であり、図１０は図９の条材１９のＶ−Ｖ線断面図である。この例では、薄めっき終了後の条材１９を溶融錫中に浸漬して厚めっきを行っており、条材１９の両面に厚めっき層２ｂが形成されるとともに、厚めっき領域１９ｂは条材１９の端部から設けられている。また、条材２９の厚めっき領域２９ｂについても同様に、条材２９の両面に端部から設けられている。
【００６１】
このようにすれば、ワイヤバレル１１、２９の内面側および外面側の両側に錫の厚めっき層２ｂを形成することとなるため、上記実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、電線との接触抵抗も安定して低く保つことができる。
【００６２】
また、めっき方法は、上記のような湿式めっき以外にも蒸着やスパッタリングのような乾式めっきを用いることも可能である。
【００６３】
また、端子の母材としては、銅または銅合金以外にも、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄合金、ステンレス鋼、ニッケル合金など錫めっきよりも硬度の大きい金属材料を使用することができる。
【００６４】
さらに、上記実施形態においては、雄端子１０における摺動部分の面積の方を雌端子２０における摺動部分の面積よりも大きくしたが、これを逆にしてもよい。すなわち、雄端子１０のタブ１２に凸部を設けて雌端子２０の嵌合部２５に摺動面を形成するようにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、雄部品および前記雌部品のうちの一方の母材の嵌合による摺動部分に０．１μｍ〜０．３μｍの厚さの錫めっきを施し、他方の母材の摺動部分に０．１μｍ以上の厚さの錫めっきを施しているため、接続端子の見かけの硬度が高くなることによって、錫めっきの凝着が抑制され、安定した接触抵抗を維持したまま端子挿入力を低減することができる。また、当該一方の母材および／または他方の母材と電線との圧着部分のうち少なくとも圧着時において圧着金型と接触する面には０．５μｍ〜２．０μｍの厚さの錫めっきを施しているため、当該面には軟らかい錫めっき層が厚く存在することとなり、その結果、圧着用の金型を磨耗させることがなくなるとともに圧着部分に割れが生じることもない。
【００６６】
また、請求項２の発明によれば、上記一方の母材および／または他方の母材の圧着部分のうち電線と圧着すべき面には０．５μｍ〜２．０μｍの厚さの錫めっきを施すため、電線との接触抵抗も安定して低く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る嵌合型接続端子の側面図である。
【図２】図１の嵌合型接続端子の接続部分の一部切欠平面図である。
【図３】図１の嵌合型接続端子の製造に使用される銅または銅合金の板状の条材を示す平面図である。
【図４】錫めっき終了後の図３の条材のＶ−Ｖ線断面図である。
【図５】電線とワイヤバレルとの圧着の様子を説明する図である。
【図６】端子の嵌合部分錫めっき厚さを薄くしたときの挿入力の実験結果を示す図である。
【図７】端子の錫めっき厚さを薄くしたときの接触抵抗および耐食性を示す図である。
【図８】下地のニッケルめっきを説明するための図である。
【図９】厚めっき領域の他の例を示す図である。
【図１０】図９の条材のＶ−Ｖ線断面図である。
【符号の説明】
１０雄端子
１１、２４ワイヤバレル
１２タブ
１９、２９条材
１９ａ、１９ｂ、２９ａ、２９ｂ厚めっき領域
２０雌端子
２１舌片
２２エンボス
２３ビード
２５嵌合部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fitting type connection terminal used for electrical wiring of automobiles, industrial equipment and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in general, tin-plating has been applied to fitting-type connection terminals used to connect electric wires in electrical wiring of automobiles, industrial equipment, and the like. The purpose of this is to stably obtain a low contact resistance by destroying a tin-plated surface oxide film by friction and adhering fresh tin when terminals are connected.
[0003]
In addition, electrical terminals used for particularly important signal circuits such as automobile ABS (anti-lock brake system) and airbags have been used with gold-plated connection terminals.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The adhesion of the tin plating is caused by the low hardness of tin (Vickers hardness 40-80). However, the low hardness of tin causes the problem of increasing the insertion force at the time of connection. That is, when the terminals are fitted and connected, tin plating adhesion wear occurs, and the fitting force is increased against the deformation resistance of tin, so that the insertion force increases.
[0005]
By the way, in an electrical wiring of an automobile or the like, it is common to connect a bundle of a plurality of electric wires (hereinafter referred to as “wire harness”) with one connector, and the force required for connecting the connector is per terminal. Can be estimated as a value obtained by multiplying the insertion force by the number of electric wires (conventionally, 10 poles to 20 poles in general). Therefore, when the insertion force per terminal is high, the force required for connecting the connector becomes a large value corresponding to the number of wires in the wire harness.
[0006]
In particular, the remarkable progress and development of car electronics in recent years has drastically increased the number of electronic devices and CPUs mounted on automobiles, and accordingly, the number of wires in the wire harness has been increased, and the number of connectors has increased (30 to 40). There is also a growing demand for the ultimate.
[0007]
However, as described above, when the number of connectors is increased, the force required to connect the connector also increases in proportion to the number of wires, and the connector cannot be connected without an auxiliary mechanism such as a bolt or a lever. For this reason, even if the terminal is reduced in size, the auxiliary mechanism inhibits the reduction in size and weight of the connector.
[0008]
In order to reduce the terminal insertion force, it is conceivable to reduce the contact pressure (the pressing force applied to the contact at the fitting portion), but in this case, a stable low contact resistance cannot be obtained. In other words, since it is difficult to reduce the insertion force of the terminal while maintaining a stable contact resistance, an auxiliary mechanism becomes indispensable when multipolarizing the connector, and it is a factor that hinders downsizing and weight reduction of the connector It has become.
[0009]
If gold plating is used for the connection terminal, low contact resistance can be obtained stably even at low contact pressure, so the insertion force of the terminal can be reduced, and the force required for connection can be increased even if the connector is multipolar. Although it does not increase significantly, gold plating requires several times to several tens of times the cost of tin plating, and is not particularly suitable for multipolar connectors.
[0010]
This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the fitting type connection terminal which can reduce the insertion force of a terminal, maintaining the stable contact resistance.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problems, a first aspect of the invention, a fitting type connecting terminal to obtain the electrical contact by fitting a male part and a female part, the one of the male part and the female part Applying tin plating with a thickness of 0.1 μm to 0.3 μm to the sliding portion by the fitting of the base material, applying tin plating with a thickness of 0.1 μm or more to the sliding portion of the other base material, At least one surface of the crimping portion between the base material and / or the other base material and the electric wire that is in contact with the crimping die at the time of crimping is plated with a thickness of 0.5 μm to 2.0 μm. .
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the fitting-type connection terminal according to the first aspect of the present invention, a surface to be crimped to the electric wire in the crimp portion of the one base material and / or the other base material. Is tin-plated with a thickness of 0.5 μm to 2.0 μm.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
<A. Form of Mating Type Connection Terminal>
FIG. 1 is a side view of a fitting type connection terminal according to the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway plan view of a connection part of the fitting type connection terminal.
[0015]
As shown in the figure, the fitting type connection terminal according to the present invention includes a male terminal 10 and a female terminal 20. The male terminal 10 forms a wire barrel 11 that is a crimping portion with an electric wire and a tab 12 that is a fitting portion with the female terminal 20. The upper and lower surfaces of the tab 12 are smooth sliding surfaces.
[0016]
The female terminal 20 forms a wire barrel 24 that is a crimping portion with the electric wire and a fitting portion 25 that is a fitting portion with the male terminal 10. The fitting portion 25 has a hollow box shape and includes a tongue piece 21, an emboss 22 and a bead 23 therein . FIG. 2 is a partially cutaway plan view showing the inside of the fitting portion 25.
[0017]
The emboss 22 is a convex member provided on the upper portion of the tongue piece 21, and makes point contact with the sliding surface of the tab 12 when mated with the male terminal 10. The tongue piece 21 has a function as a spring that applies contact pressure, that is, pressure that presses the emboss 22 against the tab 12. Further, the bead 23 is also a convex member, and comes into contact with a sliding surface opposite to the surface where the tab 12 and the emboss 22 contact, and receives contact pressure exerted on the tab 12 by the emboss 22.
[0018]
When the male terminal 10 is fitted to the female terminal 20, the tab 12 is inserted into the gap between the emboss 22 and the bead 23. At this time, one of the upper and lower surfaces of the tab 12 slides with the emboss 22 and the other slides with the bead 23. Since the emboss 22 is in point contact with the tab 12, the sliding portion of the emboss 22 is a point, and the sliding portion of the tab 12 is a line. In addition, as for the bead 23, the contact portion with the tab 12 becomes the sliding portion as it is. That is, the area of the sliding portion of the female terminal 20 at the time of fitting is an area where the emboss 22 and the bead 23 come into contact with the tab 12, and the area of the sliding portion of the male terminal 10 is the tab 12 of the emboss 22 and the bead 23. It becomes an area according to the distance which the said male terminal 10 moves relatively with respect to the female terminal 20 in the state which contacted. Therefore, in this embodiment, the area of the sliding part in the male terminal 10 is larger than the area of the sliding part in the female terminal 20.
[0019]
<B. Manufacturing Method of Fitting Type Connection Terminal>
Next, the manufacturing method of a fitting type connection terminal is demonstrated. The fitting type connection terminal in this embodiment is
(1) Tin plating is applied to the plate-shaped strip.
(2) A die is punched from the strip and processed into the form shown in FIG.
(3) Crimping with wires
It is produced through the process.
[0020]
<B-1. Tin plating process on strips>
In this embodiment, copper or a copper alloy is used as the base material of the fitting type connection terminal. If the copper or copper alloy is used as it is, its hardness is high (Vickers hardness of 100 or more), and the contact resistance between the male terminal 10 and the female terminal 20 may be high, so both terminals are plated with tin. The effect of contact resistance reduction by tin plating is as described above.
[0021]
FIG. 3 is a plan view showing a tabular strip of copper or copper alloy used for manufacturing the fitting type connection terminal. FIG. 3A shows a strip 19 for the male terminal 10, and FIG. 3B shows a strip 29 for the female terminal 20. The contour shapes illustrated inside the strip material 19 and the strip material 29 indicate portions that are punched in a subsequent process and are used for forming the male terminal 10 and the female terminal 20, respectively. In the present embodiment, nickel plating is applied to both surfaces of the copper or copper alloy strip, which is the base material, and tin plating is further performed thereon. The reason for this will be described later.
[0022]
Tin plating in this embodiment is performed in two stages. That is, thin tin plating is applied to the entire surface of both sides of the strip that has been subjected to base plating with nickel, and then thick tin plating is applied only to a specific region of the strip.
[0023]
When thin plating of tin is performed, the tin plating thickness of one of the strip material 19 for the male terminal 10 or the strip material 29 for the female terminal 20 is set to 0.1 μm to 0.3 μm, and the other tin plating thickness. Is 0.1 μm or more.
[0024]
On the other hand, the thick plating of tin is performed only on one side of the thick plating region 19a of the strip 19 and the thick plating region 29a of the strip 29. The thick plating region 19a and the thick plating region 29a are regions including portions to be processed into the wire barrel 11 and the wire barrel 24 in the future, respectively. The thickness plating zone 19a, tin plating thickness that put to 29a, that is, the tin plating thickness according to the accumulation of a thin plating and thick plating in the area are 0.5Myuemu～2.0Myuemu. Although known plating methods can be applied to both thin plating and thick plating, since thick plating is so-called stripe plating in which plating is performed only on a specific region, a suitable plating method (for example, using a jig) Preferably, the electroplating used) is employed.
[0025]
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line VV of the strip 19 after completion of tin plating. As shown in the drawing, a nickel base plating layer 1 is formed on the entire surface of a copper or copper alloy base material 3, and a tin thin plating layer 2a is formed thereon. Further, a thick plating layer 2b of tin is formed on one surface of the thick plating region 19a. Strictly speaking, the thick plating layer 2b is a plating layer formed by accumulating both thin plating and thick plating, but in the following, the plating layer is referred to as a thick plating layer for convenience of explanation.
[0026]
FIG. 4 shows a cross-sectional form of the strip material 19, but the strip material 29 has a similar cross-sectional form.
[0027]
<B-2. Punching and terminal molding process>
The strip 19 and strip 29 after the end of the tin plating are punched, and the contour-shaped plate pieces shown in FIG. 3 are punched out. The punched plate piece is subjected to press forming and formed into the shape of the male terminal 10 and the female terminal 20 shown in FIG.
[0028]
In the press forming process, the surface on which the tin thick plating layer 2 b is formed is processed so as to be the outer surface of the wire barrels 11 and 24.
[0029]
<B-3. Crimping process to electric wire>
The male terminal 10 and the female terminal 20 after forming are respectively crimped to the electric wires. FIG. 5 is a diagram for explaining a state of crimping between the electric wire L and the wire barrel 11.
[0030]
As illustrated, an electric wire L is placed inside the wire barrel 11, and the wire barrel 11 is fitted in the lower mold 45. Then, when the upper mold 40 is lowered, the wire barrel 11 is bent inward, and crimping with the electric wire L is performed. Although FIG. 5 shows the wire barrel 11 of the male terminal 10, the wire barrel 24 of the female terminal 20 is similarly crimped to the electric wire.
[0031]
<C. Action of each plating layer>
In the fitting type connection terminal manufactured as described above, the thin plating layer 2a is formed on the fitting portion of both the male terminal 10 and the female terminal 20, and the thick plating layer 2b is formed on the outer side of the crimping portion. Is formed. Hereinafter, the role played by each of these plating layers will be described.
[0032]
<C-1. Action of thin plating layer at mating part>
Conventionally, the thickness of the tin plating layer on the terminal is 1.0 μm or more. This is a result of considering the relatively low cost of tin plating and the corrosion resistance of the terminals.
[0033]
In the fitting type connection terminal according to the present invention, the apparent hardness of the contact portion of the terminal is reduced by reducing the thickness of the tin plating layer (thickness of the thin plating layer 2a) of the fitting portion to 1.0 μm or less. The insertion force is reduced by increasing it. This will be described using the experimental results shown below.
[0034]
In the experiment, the tin plating thicknesses of the fitting portions (tab 12 and fitting portion 25) of the male terminal 10 and the female terminal 20 were changed from 0.1 μm to 1.0 μm, respectively, and the male terminal 10 was changed to the female terminal 20. The insertion force when fitting was measured. The following Table 1 shows the experimental results.
[0035]
[Table 1]

[0036]
FIG. 6 is a diagram showing the experimental results of Table 1. When the tin plating thickness on the conventional terminal is 1.0 μm, the terminal insertion force is 0.74 kgf. Hereinafter, the description will be continued with the conventional insertion force as a reference value.
[0037]
As the experimental result shows, when the tin plating thickness of one of the fitting portions of the male terminal 10 or the female terminal 20 is 0.1 μm to 0.3 μm and the other tin plating thickness is 0.1 μm or more, The insertion force can be reduced by at least 10% or more (0.67 kgf or less) compared to the reference value. This is because as the tin plating layer becomes thinner, the hardness of copper or copper alloy as a base material affects the hardness of the terminal, and the apparent hardness of the terminal increases. And by increasing the apparent hardness of the terminals, the adhesion of tin plating was suppressed and the insertion force was lowered.
[0038]
However, the tin plating also has a function as a lubricant for the sliding portion. When both the male terminal 10 and the female terminal 20 have a fitting portion tin plating thickness of 0.1 μm, the tin plating The function as a lubricant is lost, and the insertion force increases somewhat with the friction of the base material.
[0039]
Moreover, when the fitting part tin plating thickness of the male terminal 10 is 0.1 μm and the fitting part tin plating thickness of the female terminal 20 is 0.3 μm to 1.0 μm, it is compared with the reference value. The insertion force is reduced by 30% or more (0.52 kgf or less). This is a result showing that the effect of reducing the insertion force is greater when the tin plating thickness with the larger area of the sliding portion is made thinner.
[0040]
If the terminal insertion force can be reduced to 0.46 kgf, for example, in the case of a 30-pole connector, the conventional connection of the connector requires about 22 kgf (0.74 × 30) force, but about 14 kgf (0. 46 × 30).
[0041]
By the way, the connection terminal is required to have a stable low contact resistance and good corrosion resistance in addition to the insertion force. Contact resistance is a characteristic that is naturally required as long as it is a terminal used to connect electrical wiring, and copper or copper alloy, which is the base material of the terminal, also requires corrosion resistance because corrosion easily proceeds in a sulfurous acid gas atmosphere. Is done.
[0042]
FIG. 7 is a diagram showing contact resistance and corrosion resistance when the tin plating thickness of the terminal is reduced. This figure shows the contact resistance of the terminal immediately after tin plating and the contact resistance of the terminal after tin plating and after further corrosion tests.
[0043]
As is apparent from the figure, the tin-plated 0.1 μm terminal has a slightly higher contact resistance than the tin-plated 1.0 μm terminal, but has a sufficiently lower contact resistance than the non-plated terminal. I keep it. That is, it can be said that a low contact resistance can be stably obtained if tin plating is applied to a thickness of 0.1 μm or more. In general, the contact resistance required for the connection terminal is 1.0 mΩ or less, and a terminal having a tin plating thickness of 0.1 μm sufficiently satisfies this requirement.
[0044]
Next, as for the contact resistance after the corrosion test, the tin plating thickness 0.1 μm terminal is slightly higher than the tin plating thickness 1.0 μm terminal, but the contact resistance is sufficiently lower than the terminal without plating. It has become. And the contact resistance of the tin plating thickness 0.1 micrometer terminal after a corrosion test is also 1.0 m (ohm) or less, and is below the tolerance of the contact resistance requested | required of a connection terminal.
[0045]
Tin plating is not necessarily performed uniformly. When tin plating with a thickness of 0.1 μm or less is applied, a portion that cannot be partially covered with tin plating appears. In such a case, since the local battery is formed between the base material copper or copper alloy or the underlying nickel and tin, the electrocorrosive characteristics are remarkably deteriorated. Therefore, in terms of corrosion resistance, it is necessary to perform tin plating with a thickness of at least 0.1 μm.
[0046]
To summarize the above contents, when the tin plating thickness of one of the fitting portions of the male terminal 10 or the female terminal 20 is 0.1 μm to 0.3 μm and the other tin plating thickness is 0.1 μm or more. The insertion force can be reduced by 10% or more, particularly when the fitting portion tin plating thickness of the male terminal 10 is 0.1 μm and the fitting portion tin plating thickness of the female terminal 20 is 0.3 μm to 1.0 μm. The insertion force can be reduced by 30% or more.
[0047]
On the other hand, from the viewpoint of corrosion resistance and contact resistance, a tin plating thickness of at least 0.1 μm or more is necessary. This limitation overlaps with the above numerical range in which the insertion force can be reduced.
[0048]
<C-2. Action of thick plating layer at the crimping part>
As shown in FIG. 5, in the crimping process, the outer surface of the wire barrel 11 slides relative to the upper mold 40 while being deformed. At this time, a substance having a lubricating action is required between the outer surface of the wire barrel 11 and the upper mold 40 in order to avoid damage to the upper mold 40 due to friction.
[0049]
In general, as a substance having a lubricating action, for example, lubricating oil is used. However, it is not preferable to use oil because the wire barrel 11 is a part that obtains electrical contact with an electric wire.
[0050]
As described above, the fitting type connection terminal according to the present invention has the thick tin plating layer 2 b formed on the outer surface side of the wire barrel 11. Since tin is soft, the thick plating layer 2b of tin extends thinly between the outer surface of the wire barrel 11 and the upper mold 40 in the crimping step, and the tin serves as a metal solid lubricant. . As a result, the upper mold 40 is not worn by hard copper or copper alloy, and there is no concern of shortening its life.
[0051]
Further, as the wire barrel 11 is bent, the tin plating layer on the outer surface of the wire barrel 11 may be cracked, but since the soft tin plating layer is thick in the thick plating layer 2b, the crack propagates, It never reaches the surface of the base material. As a result, there is no possibility that the corrosion resistance is reduced due to the exposure of the base material and that the crack is propagated to the base material itself.
[0052]
In order to obtain such an effect of tin, the thickness of the thick plating layer 2b needs to be 0.5 μm or more, but if the thickness is thicker than 2.0 μm, the manufacturing cost is increased. The thickness of the thick tin plating layer 2b needs to be 0.5 μm to 2.0 μm.
[0053]
On the other hand, a thin plating layer 2 a is formed on the inner surface of the wire barrel 11. The inner surface of the wire barrel 11 only needs to have a low contact resistance due to pressure bonding with the electric wire. For this purpose, it is sufficient that the thickness of the thin plating layer 2a is tin.
[0054]
<C-3. Action of nickel undercoat layer>
As described above, in the present embodiment, the surface of the base material copper or copper alloy is subjected to nickel plating as a base, and further tin plating is performed thereon. The significance of performing such nickel plating will be described with reference to FIG.
[0055]
As shown in FIG. 8A, when tin plating is directly applied to the surface of copper as a base material, copper diffuses in the tin even at room temperature, so that an alloy of copper and tin is generated. Here, when the tin plating thickness is thin as in the above embodiment, the tin plating layer is entirely alloyed in a relatively short period of time (state shown in FIG. 5B). Here, since the alloy to be formed is an intermetallic compound of copper and tin (Cu ₆ Sn ₅ ), its hardness is very high. Therefore, when all the tin plating layers are alloyed, it is difficult to obtain a low contact resistance at the time of fitting.
[0056]
Therefore, if nickel plating is applied as a base for tin plating (the state shown in FIG. 5 (c)), the diffusion coefficient of nickel in tin is much lower than that of copper, so there is no concern that the tin plating layer is alloyed. , Stable and low contact resistance can be obtained. In other words, the underlying nickel plating functions as a copper diffusion barrier layer.
[0057]
The diffusion barrier layer is not limited to nickel plating, but may be a material layer that does not diffuse into tin, and may be titanium nitride, for example. The description with reference to FIG. 8 is the same even if the base material is a copper alloy.
[0058]
<D. Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples.
[0059]
For example, in the above embodiment, thick plating by stripe plating is performed only on one surface of the

thick plating regions

19a and 29a of the

strips

19 and 29, but the thick plating region is a portion processed into the wire barrel 11 and the wire barrel 24. It may be a region (excluding a fitting portion) including (a crimping portion for crimping with an electric wire), and thick plating may be performed on both surfaces of the

strips

19 and 29.
[0060]
FIG. 9 is a view showing another example of the thick plating region, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line VV of the strip 19 in FIG. In this example, the strip 19 after the completion of thin plating is immersed in molten tin for thick plating, and the thick plating layer 2b is formed on both sides of the strip 19 and the thick plating region 19b is formed of the strip. 19 from the end. Similarly, the thick plating regions 29b of the strip material 29 are provided on both surfaces of the strip material 29 from the end portions.
[0061]
In this way, the thick plated layer 2b of tin is formed on both the inner surface side and the outer surface side of the wire barrels 11 and 29, so that the same effect as in the above embodiment can be obtained. The contact resistance with can be kept stable and low.
[0062]
In addition to the wet plating as described above, dry plating such as vapor deposition or sputtering can be used as the plating method.
[0063]
In addition to copper or a copper alloy, a metal material having a hardness higher than that of tin plating such as aluminum, aluminum alloy, iron alloy, stainless steel, or nickel alloy can be used as the base material of the terminal.
[0064]
Furthermore, in the said embodiment, although the area of the sliding part in the male terminal 10 was made larger than the area of the sliding part in the female terminal 20, you may reverse this. That is, a convex portion may be provided on the tab 12 of the male terminal 10 and a sliding surface may be formed on the fitting portion 25 of the female terminal 20.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, tin plating having a thickness of 0.1 μm to 0.3 μm is applied to the sliding portion by fitting one base material of the male part and the female part. Since the tin plating with a thickness of 0.1 μm or more is applied to the sliding portion of the other base material, the apparent hardness of the connection terminal is increased, so that the adhesion of tin plating is suppressed and stable. The terminal insertion force can be reduced while maintaining the contact resistance. In addition, at least one surface of the crimping portion between the one base material and / or the other base material and the wire that comes into contact with the crimping die at the time of crimping is plated with a thickness of 0.5 μm to 2.0 μm. Therefore, the soft tin plating layer is thick on the surface, and as a result, the crimping die is not worn and the crimped portion is not cracked.
[0066]
According to the invention of claim 2, tin plating with a thickness of 0.5 μm to 2.0 μm is applied to the surface to be crimped to the electric wire in the crimping portion of the one base material and / or the other base material. Therefore, the contact resistance with the electric wire can be stably kept low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a fitting type connection terminal according to the present invention.
2 is a partially cutaway plan view of a connection portion of the fitting type connection terminal of FIG. 1. FIG.
3 is a plan view showing a copper or copper alloy plate-like strip used for manufacturing the fitting type connection terminal of FIG. 1; FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line VV of the strip of FIG. 3 after completion of tin plating.
FIG. 5 is a diagram for explaining a state of crimping between an electric wire and a wire barrel.
FIG. 6 is a diagram showing experimental results of insertion force when the fitting portion tin plating thickness of the terminal is reduced.
FIG. 7 is a diagram showing contact resistance and corrosion resistance when the tin plating thickness of the terminal is reduced.
FIG. 8 is a diagram for explaining the underlying nickel plating;
FIG. 9 is a diagram showing another example of a thick plating region.
10 is a cross-sectional view taken along line VV of the strip of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10

Male terminal

11, 24 Wire barrel 12

Tab

19, 29

Strip material

19a, 19b, 29a, 29b Thick plating area | region 20 Female terminal 21 Tongue piece 22 Emboss 23 Bead 25 Fitting part

Claims

A fitting type connection terminal that obtains electrical contact by fitting a male part and a female part,
The sliding part of one of the male part and the female part by the fitting is tin-plated with a thickness of 0.1 μm to 0.3 μm. A tin plating of 1 μm or more is applied, and 0.5 μm to 2 μm is applied to a surface that comes into contact with the crimping die at least during crimping among the crimping portions of the one base material and / or the other base material and the electric wire. A fitting-type connection terminal, characterized in that tin plating with a thickness of 0.0 μm is applied.

In the fitting type connection terminal according to claim 1,
The surface of the crimping portion of the one base material and / or the other base material to be crimped to the electric wire is subjected to tin plating with a thickness of 0.5 μm to 2.0 μm. Type connection terminal.