JP4384073B2

JP4384073B2 - 電子部品の製造方法

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Publication number: JP4384073B2
Application number: JP2005077249A
Authority: JP
Inventors: 康之古口; 義明武田; 英男大森
Original assignee: DDK Ltd
Current assignee: DDK Ltd
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: JP2006260961A

Description

この発明は、例えば電気コネクタやリードフレームのコンタクトを有する電子部品およびその製造方法に関する。
この発明は、特に、超小形の電子部品のコンタクトの端子部に、半田めっきや金めっきを精度よく施すことを可能にするとともに、表面実装工程などにおいて、コンタクトの端子部を基板に当接させて半田接合したときの接合強度が高く、しかも、溶融半田が、コンタクトの他の部分、例えば接触部などに濡れ上がるのを有効に防止することができる。

配線基板の回路端子とその基板に搭載される電子部品、例えば電気コネクタの電気的な接続は、半田付けによる場合が多い。

電気コネクタは、接続部品としてのコンタクトを有し、このコンタクトは、図７に示すように、基板に当接させて半田接合されるプレート状の端子部と、該端子部とは反対側の端部を構成し、他の電子部品のコンタクトとともに電気接点を形成する接触部と、前記端子部および前記接触部を区分するプレート状の中間部とで構成されている。

また、コンタクトは、通常、コンタクト用金属素材板から打抜きや折曲げ加工などにより製造され、その接触部には、耐食性や導電性などを考慮して金（Ａｕ）めっきなどの電気接触用のめっきが施されるとともに、端子部には、後工程での半田付けが、確実かつ良好に行われるように、つまり半田との馴染みがよくなるように、半田付けに必要なめっき（通常は半田めっきや金めっき）が施されているのが一般的である。

このように、従来の電気コネクタのコンタクトにあっては、接触部と端子部上のめっき表面の形成は、それぞれ別個のめっき工程で施される。

また、コンタクトの端子部を基板に当接させて半田接合する場合、一般に溶融半田が接触部に向かって上昇移動する、いわゆる半田濡れ上がりが生じる傾向があるため、通常は、接触部と端子部の間の中間部に、半田濡れ上がりを防止するためのバリア層を形成するのが一般的であり、例えば、特許文献１には、バリア層として酸化ニッケル層を用いた例が開示されている。
特開平１０−２４７５３５号公報

ところが、最近の電子機器の小型化に伴い、電気コネクタの小型化も要求され、それに伴って、その部品であるコンタクトについても短小化されてきている。

このように小さいサイズ（例えば、接点長が数ミリメートル程度）のコンタクトに半田めっきを施す場合、従来形状をもつコンタクトでは、図９に示すように、打ち抜かれたコンタクト用金属素材の少なくとも中間部から端子部を介して延長部（コンタクトとしては不要部分であり、製品時に切除される。）まで延びるプレート状部分が、非常に狭い幅（例えば０．２ミリメートル程度）で一様に形成されていたため、例えば、半田めっき浴の液面のわずかな変動等があっただけでも、実際に半田めっきされる範囲が、所期しためっき範囲から変動しやすくなって、精度よく半田めっきを形成することは難しくなり、この結果、中間部に予め形成したバリア層の領域を安定して確保することも難しくなる。

この発明の目的は、コンタクトの端子部の形状の適正化を図ることによって、基板に当接させて半田接合したときの接合強度が高いコンタクトを有する電子部品、特に超小形、具体的には、コンタクトの形状：長さ３．０ｍｍ、幅０．５ｍｍの電子部品を提供することにある。

また、この発明の他の目的は、コンタクトの端子部の形状の適正化を図ることによって、コンタクトの端子部に、半田めっきを精度よく施すことを可能にするとともに、表面実装工程などにおいて、コンタクトの端子部を基板に当接させて半田接合する際に、溶融半田が、コンタクトの他の部分、例えば接触部などに濡れ上がるのを有効に防止することができる電子部品の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、溶融半田との濡れ性のあるめっき表面をもち、基板に当接させて半田接合されるプレート状の端子部と、前記端子部とは反対側の端部を構成し、電気接触抵抗が１Ω以下のめっき表面をもつ接触部と、前記端子部および前記接触部の間に位置し、溶融半田が濡れ上がりし難い物性をもつめっき表面をもつプレート状の中間部とを具えるコンタクトを有する電子部品の製造方法は、前記端子部の幅が前記中間部の幅に比べて大きく、且つ、前記端子部の両端が前記中間部の両端よりも幅方向外側に突出し、且つ、前記中間部から前記端子部を介して延長部まで延びるプレート状部分をもつコンタクト用金属素材を切り出し、切り出された金属素材のプレート状部分に下地めっきを施し、前記プレート状部分をめっきに浸漬して、前記プレート状部分の延長部から前記端子部の範囲にわたって半田めっき又は金めっきを施し、前記延長部をプレート状部分の幅方向に切断して、前記端子部の底面をフラットに形成するコンタクトの形成工程を含む電子部品の製造方法であって、前記中間部で表面を形成する下地めっきは、溶融半田が濡れ上がりし難い物性をもち、かつコンタクトの端子部の幅が中間部及び延長部の幅よりも大きくなるように前記金属素材を切り出すことにより、半田めっき又は金めっきを、前記金属素材の延長部と端子部のみに精度よく施すことにある。

加えて、接合強度をより一層向上させる必要がある場合には、前記延長部の切断は、前記延長部と前記端子部との幅変化位置から、前記延長部の幅寸法と同等以上の幅で、前記端子部側に食い込むように行うことによって、前記端子部の底面部分を、その両幅端部分のみが基板と当接する二股状とすることが好ましい。

この発明の電子部品は、コンタクトを基板に当接させて半田接合時の接合強度が優れている。
また、この発明の電子部品の製造方法は、コンタクトの端子部に、半田めっきを精度よく施すことができるとともに、表面実装工程などにおいて、コンタクトの端子部を基板に当接させて半田接合する際に、溶融半田が、コンタクトの他の部分、例えば接触部などに濡れ上がるのを有効に防止することができる。

次に、この発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら以下で説明する。
図１は、この発明に従う代表的な電子部品を構成するコンタクトの平面図である。図１に示すコンタクト１は、端子部２、接触部３および中間部４で構成されている。

端子部２は、溶融半田との濡れ性のあるめっき表面、具体的には接触角が４０°以下、好ましくは３０°以下であるめっき表面をもち、基板に当接させて半田接合されるコンタクトの部分であってプレート状をなす。表面を構成するめっきとしては、溶融半田との馴染みがよくなるように、半田付けに必要なめっき、例えば、すずと鉛の半田めっきや金めっきが挙げられる。

接触部３は、端子部２とは反対側の端部を構成し、電気接触抵抗が１Ω以下のめっき表面をもち、他の電子部品のコンタクトとともに電気接点を形成する。表面を構成するめっきとしては、例えば、金めっき等が挙げられる。

中間部４は、端子部２および接触部３の間に位置し、溶融半田が濡れ上がりし難い物性をもつめっき表面をもち、プレート状をなす。表面を構成するめっきとしては、例えば、Ｎｉめっきの他、特許文献１に記載されているような方法を用いて、Ｎｉめっきの表層に形成した酸化ニッケル層等が挙げられる。

そして、この発明の構成上の主な特徴は、コンタクトの端子部の形状の適正化にあり、具体的には、コンタクトの端子部の幅を中間部の幅に比べて大きくすることにあり、この構成を採用することによって、コンタクトの端子部を基板に当接させて半田接合する場合における、コンタクトの端子部の、基板に当接する部分の面積が大きくなり、これに伴って、接合面積も大きくなる結果、接合強度を格段に向上させることができる。

なお、コンタクトの端子部の幅Ｗ１は、前記中間部の幅Ｗ２に対し１．５〜３．０倍の範囲であることが好ましい。この幅比Ｗ１／Ｗ２が１．５倍よりも小さいと、接合強度の向上効果が小さく、３．０倍よりも大きいと、実装上問題になるからである。

図２は、この発明の他の実施形態を示す図である。
図２に示すコンタクト１は、コンタクト１の端子部２の底面部分５を、その両幅端部分６ａ、６ｂのみが基板Ｓと当接する二股状に形成したものであり、このように構成することによって、図３に示すように半田８が端子部２の底面の幅中央部分７に設けた凹部９にも周りこむことができる結果、接合強度をより一層向上させることができる。

次に、本発明に従う電子部品の製造方法の一例について説明する。
まず、少なくとも中間部４から端子部２を介して延長部１１まで延びるプレート状部分１２をもつコンタクト用金属素材１３（図５）を、コンタクト１の端子部２の幅Ｗ１が中間部の幅Ｗ２及び延長部の幅Ｗ３よりも大きくなるように切り出す。

次いで、切り出された金属素材のプレート状部分１２の全体に下地めっき、例えばＮｉめっきを施す。Ｎｉめっきの形成方法は、電解めっき法によって行うことができる。

その後、プレート状部分１２の、延長部１１から前記端子部２の範囲にわたる特定部分１４を、半田めっき浴１０または金めっき浴に浸漬して、前記プレート状部分１２の特定部分１４に半田めっきまたは金めっきを施す。

通常、半田めっきを施すとき、半田めっき浴１０の液面１０ａの高さは多少変動（変動高さは、例えば０．１〜０．２ｍｍ程度）する場合がある。
かかる場合、端子部２、中間部４や延長部１１と同幅である従来のコンタクトを半田めっきする場合には、図８に示すように、半田めっき浴１０の液面の多少の変動であっても、その変動高さｈに比例して、コンタクトに施されるめっき範囲も変動するため、精度よくめっきすることができなかった。

これに対し、本発明では、半田めっき浴の液面１０ａが多少変動（例えば変動高さ：０．１〜０．２ｍｍ程度）したとしても、図４（ａ）及び（ｂ）に示すような液面の変動範囲であれば、広幅にした端子部２の上端面２ａに対するめっき液の表面張力により、端子部２の上端面２ａ位置よりも上方に位置するコンタクト部分である中間部４までめっき液が上昇することがないため、精度よく半田めっきを行うことができ、加えて、中間部４に形成して露出させた下地めっきの面積を確保することができるので、半田溶接時における溶融半田の濡れ上がりも有効に防止することができる。

また、広幅にした端子部２は、半田めっきする際の目印としても利用することができ、これは、特に、小さなサイズのコンタクトに半田めっきする場合に、めっき範囲の設定が目視で行うことができ、簡便に精度を向上させることができる点で有益である。加えて、かかる端子部２の配設によって、めっき範囲を狭くすることができ、その結果、コンタクトの長さを短くすることも可能になる。

半田めっきを施した後、前記延長部１１をプレート状部分１２の幅方向に切断して、前記端子部２の底面をフラットに形成することによって、コンタクトを形成する。

なお、幅広の端子部２をもつコンタクトにおいて、延長部１１を幅方向に切断する場合、図９（ａ）に示すように、端子部２と延長部１１との幅変化位置Ｌに沿って切断すると、図９（ｃ）に切断部を拡大して示したように、切断した端子部２の底面部５は、その幅中央部７が突出する凹凸面となりやすく、この底面２ａでは、基板Ｓとの接合強度が十分に得られなくなる。このため、好ましくは、図５に示すように、延長部１１の切断は、端子部２内の位置で、プレート状部分１２の幅方向に切断することが好ましい。

また、コンタクト１の接触部３への表面めっきの形成については、半田めっき工程の前後いずれかで、常法に従って金めっき等のめっきを施すことによって行えばよい。

さらに、前記端子部２の底面部分５を、その両幅端部分６ａ、６ｂのみが基板Ｓと当接する二股状とする場合には、前記延長部１１の切断は、図６に示すように、前記延長部１１と前記端子部２との幅変化位置Ｌから、前記延長部１１の幅Ｗ２と同等以上の幅で、前記端子部２側に食い込むように行えばよい。端子部２の底面部分５の形状については、フラットである両幅端部分６ａ、６ｂの底面が基板Ｓと接触する二股形状であればよく、特に限定はしないが、例えば、図６に示すように三角形状のほか、円弧状、矩形状、台形状等の種々の形状が挙げられる。

尚、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

次に、本発明に従う製造方法を用いて電子部品を試作し、性能を評価したので、以下で説明する。
（試験例１）
実施例１
リン青銅やベリリウム合金からなるコンタクト用金属素材から、コンタクトの端子部の幅が０．５ｍｍ、中間部及び延長部の幅が０．２ｍｍになるようにプレス加工によって切り出し、次いで、切り出された金属素材のプレート状部分の全体に、膜厚２μｍのＮｉ電気めっきを施し、その後、プレート状部分の、延長部から前記端子部の上端位置にわたる部分を、金めっき浴に浸漬して金めっきを施した。金めっきを施すときの金めっき浴の液面の高さの変動高さは、０．１〜０．３ｍｍであった。金めっきを施した後、前記延長部を、図５に示す位置で切断して、前記端子部の底面をフラットに形成することによって、コンタクトを形成した。なお、コンタクトの接触部への表面めっきの形成については、ニッケル下地めっきの後、金めっきを施した。

なお、端子部の金めっき表面と溶融半田との接触角は３０°であり、接触部の金めっき表面の電気接触抵抗は１Ω以下であった。このコンタクト端子部を基板に当接させた状態で半田付けを行った後、かかる半田接合の接合強度を測定した。
接合強度の測定方法は、引張り試験機により行った。

実施例２
端子部の底面部分を図２のように形成したこと以外は実施例１の電子部品の構成と同様とした。

従来例
比較のため、図７に示すような端子部が中間部と同幅であるコンタクトを試作し、実施例１と同様に接合強度を測定した。
その結果、接合強度は、実施例１および２はいずれも、従来例に比べて接合強度が３０％以上高いことがわかった。

（試験例２）
図５に示す本発明に用いたコンタクト用金属素材と、図８に示す従来のコンタクト用金属素材を用い、試験例１と同様、ニッケルめっきを施した後に金めっきを施し、コンタクトに形成した金めっきの範囲の精度について調べた。なお、金めっきを施すときの金めっき浴の液面の高さの変動高さは、０．１〜０．３ｍｍであった。
その結果から、本発明の製造方法は、従来法に比べて精度よくコンタクトに金めっきを形成することができるのがわかる。また、金めっきの代わりに半田めっきを形成した場合も、同様の結果が得られることが確認された。

この発明の電子部品は、コンタクトを基板に当接させて半田接合時の接合強度が優れている。
また、この発明の電子部品の製造方法は、コンタクトの端子部に、金めっきや半田めっきを精度よく施すことができるとともに、表面実装工程などにおいて、コンタクトの端子部を基板に当接させて半田接合する際に、溶融半田が、コンタクトの他の部分、例えば接触部などに濡れ上がるのを有効に防止することができる。

この発明に従う代表的な電気コネクタを構成するコンタクトの平面図である。他の実施形態を示す平面図である。図２のコンタクトを基板に半田接合したときの断面図である。（ａ）、（ｂ）は、半田めっき浴の液面が変動したときのめっき状態を示す図である。半田めっき後、延長部の切断する際の好適位置を示す図である。半田めっき後、延長部の切断する際の好適位置を示す図である。従来のコンタクト用金属素材の形状を示す平面図である。図７に示す金属素材に半田めっきするときの状態を説明するための図である。幅広の端子部をもつ金属素材を、幅広の端子部と延長部の境界に沿って切断した場合の問題点を説明するための図であり、（ａ）は切断前の金属素材、（ｂ）は切断後の金属素材（コンタクトと延長部）、および（ｃ）はコンタクトの底面部の拡大図である。

１コンタクト
２端子部
３接触部
４中間部
５端子部の底面部分
６ａ、６ｂ端子部の底面部分の両幅端部分
７端子部の底面部分の幅中央部分
８半田
９底面の幅中央部分に設けた凹部
１０半田めっき浴
１１延長部
１２プレート状部分
１３コンタクト用金属素材
１４特定部分

Claims

溶融半田との濡れ性のあるめっき表面をもち、基板に当接させて半田接合されるプレート状の端子部と、前記端子部とは反対側の端部を構成し、電気接触抵抗が１Ω以下のめっき表面をもつ接触部と、前記端子部および前記接触部の間に位置し、溶融半田が濡れ上がりし難い物性をもつめっき表面をもつプレート状の中間部とを具えるコンタクトを有する電子部品を製造するにあたり、
前記端子部の幅が前記中間部の幅に比べて大きく、且つ、前記端子部の両端が前記中間部の両端よりも幅方向外側に突出し、且つ、前記中間部から前記端子部を介して延長部まで延びるプレート状部分をもつコンタクト用金属素材を切り出し、
切り出された金属素材のプレート状部分に下地めっきを施し、
前記プレート状部分をめっき浴に浸漬して、前記プレート状部分の延長部から前記端子部の範囲にわたって半田めっき又は金めっきを施し、
前記延長部をプレート状部分の幅方向に切断して、前記端子部の底面をフラットに形成するコンタクトの形成工程を含む電子部品の製造方法において、
前記中間部で表面を形成する下地めっきは、溶融半田が濡れ上がりし難い物性をもち、かつ、コンタクトの端子部の幅が中間部及び延長部の幅よりも大きくなるように前記金属素材を切り出すことにより、半田めっき又は金めっきを、前記金属素材の延長部と端子部のみに精度よく施すことを特徴とする電子部品の製造方法。
上記請求項１記載の電子部品の製造方法において、
前記延長部の切断は、前記延長部と前記端子部との幅変化位置から、前記延長部の幅寸法と同等以上の幅で、前記端子部側に食い込むように行うことによって、前記端子部の底面部分を、その両幅端部分のみが基板と当接する二股状とすることを特徴とする電子部品の製造方法。