JP6497306B2 - 電子装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１接続部を有する被接続部材と、第２接続部を有し、自身のばね反力により、第２接続部が第１接続部に機械的に接続される端子と、第１接続部と第２接続部との接点を含んで形成された接合部と、を備える電子装置及びその製造方法に関する。

ばね性を有する端子として、たとえばプレスフィット端子が知られている。被接続部材としての基板とプレスフィット端子との接続では、基板の貫通孔の径よりも大きな幅のプレスフィット端子を貫通孔に圧入し、端子の弾性変形による反力（ばね反力）にて、プレスフィット端子と基板との接続を維持する。貫通孔の壁面には、めっき膜を含む第１接続部が形成されており、上記反力によりプレスフィット端子の第２接続部が第１接続部に加圧状態で接触（圧接）される。すなわち、第１接続部と第２接続部とが機械的に接続される。これにより、第１接続部と第２接続部とが電気的に接続される。

プレスフィット端子と基板との接続には、たとえば車両振動といった外力に耐えて、第１接続部と第２接続部との接触状態を維持する接続強度（保持力）が求められる。しかしながら、第１接続部と第２接続部との接触部分である接点の摩擦係数の変動にともなって接続強度が低下し、外力によってプレスフィット端子が抜けるという問題がある。

接続強度を高めるには、たとえば貫通孔の径を小さくすればよい。これにより、プレスフィット端子のばね反力が高まる。しかしながら、第１接続部と第２接続部とを機械的に接続する際、第１接続部及び第２接続部に与えるダメージが大きくなり、接続信頼性が低下するという問題が生じる。このように、十分な接続強度の確保と機械的に接続する際の損傷の抑制を両立させることが困難であった。

これに対し、特許文献１には、貫通孔の壁面に形成された第１接続部を有し、第１接続部として銅を構成材料とするめっき膜を含む基板と、銅又は銅合金を含んで構成された第２接続部を有するプレスフィット端子と、を備える電子装置が開示されている。第２接続部は、銅又は銅合金を構成材料として形成された母材と、母材の表面に錫を構成材料として形成されためっき膜と、を有している。この電子装置では、機械的な接続状態で、基板を構成するコア層の熱により、すなわち加熱により、両めっき膜の間に銅と錫の拡散現象を生じさせて、第１接続部と第２接続部とを拡散接合している。このため、電子装置が、第１接続部と第２接続部との接点を含んで形成された接合部を備えている。

特開２００８−２９４２９９号公報

上記電子装置では、基板の第１接続部とプレスフィット端子の第２接続部との接合部が、プレスフィット端子の母材（銅）／めっき膜（錫）／銅錫合金／基板のめっき膜（銅）の順に連なった構造となる。母材表面に形成されためっき膜（錫）及び拡散接合によって形成された合金層（銅錫合金）は、第１接続部のめっき膜や第２接続部の母材を構成する銅に較べて、疲労寿命が短い。このため、接合部に外力が繰り返し付加されたときに、接合部の疲労寿命が短くなる虞がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、接続強度の確保と機械的接続時の損傷抑制を両立しつつ、接合部の疲労寿命を向上できる電子装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、銅又は銅合金を含んで構成された第１接続部（２２，４８）を有する被接続部材（１１，１２，４３）と、
銅又は銅合金を含んで構成された第２接続部（３０，５２）を有し、自身のばね反力により、第２接続部が第１接続部に機械的に接続される端子（１３，４５）と、
第１接続部と第２接続部との接点を含んで形成される接合部（４０，５３）と、を備え、
第１接続部及び第２接続部の少なくとも一方は、自身の表面であって接合部の周辺に、酸化銅を構成材料として形成された酸化膜（２４，３１，４７，５１）を有し、
接合部は、第１接続部を構成する銅と第２接続部を構成する銅とが直接に冶金的に接合されてなり、
酸化銅を還元させる還元剤を構成材料とする還元膜（４２）をさらに備え、
還元膜は、酸化膜の表面であって、接合部の周辺に形成されていることを特徴とする。

これによれば、第１接続部を構成する基板側の銅と第２接続部を構成する端子側の銅とが直接に冶金的に接合されており、接合部が銅のみによって構成されている。接合部に、錫や銅錫合金などの疲労寿命低下層が存在しないため、接合部の疲労寿命を従来よりも向上することができる。

また、基板の第１接続部と端子の第２接続部とを冶金的に接合するため、接合により接続強度（保持力）を確保することができる。接合によって接続強度を確保できる分、端子のばね反力を弱めることができる。したがって、機械的接続時において、第１接続部及び第２接続部の損傷を抑制することができる。

開示された他の発明のひとつは、銅又は銅合金を含んで構成された第１接続部（２２，４８）を備える被接続部材（１１，１２，４３）と、銅又は銅合金を含んで構成された第２接続部（３０，５２）を備え、ばね性を有する端子（１３，４５）と、を準備し、第１接続部の表面及び第２接続部の表面の少なくとも一方に、自身の一部として、酸化銅を構成材料とする酸化膜（２４，３１，４７，５１）を形成する酸化膜形成工程と、
酸化膜の表面に、酸化銅を還元させる還元剤（４１）を塗布する塗布工程と、
塗布後、端子のばね反力により、第１接続部と第２接続部とを機械的に接続する接続工程と、
接続工程後、還元剤により酸化銅を銅に還元させながら、第１接続部と第２接続部との接点を含む部分において、第１接続部を構成する銅と第２接続部を構成する銅とを直接に冶金的に接合し、接合部（４０，５３）を形成する接合工程と、
を備えることを特徴とする。

これによれば、機械的な接続の後に、酸化銅を還元させて基板の第１接続部と端子の第２接続部とを冶金的に接合する。このように冶金的に接合するため、接続強度（保持力）を確保することができる。また、接合によって接続強度を確保できる分、端子のばね反力を弱めることができる。したがって、機械的接続時において、第１接続部及び第２接続部の損傷を抑制することができる。

また、たとえば第１接続部の表面に形成された酸化膜について、還元剤により酸化銅を銅に還元させると、還元された銅も第１接続部を構成する銅となる。同様に、第２接続部の表面に形成された酸化膜について、還元剤により酸化銅を銅に還元させると、還元された銅も第２接続部を構成する銅となる。したがって、還元により、第１接続部を構成する銅と第２接続部を構成する銅とを直接に冶金的に接合させることができる。これにより、基板の第１接続部と端子の第２接続部とが銅のみによって一体的に連なる。換言すれば、接合部が銅のみによって構成される。接合部に、錫や銅錫合金などの疲労寿命低下層が存在しないため、接合部の疲労寿命を従来よりも向上することができる。

第１実施形態に係る電子装置の概略構成を示す断面図である。 図１に示す領域IIを拡大した図である。 電子装置の製造方法を示す断面図である。 電子装置の製造方法を示す断面図である。 実施例１〜６についての還元率を示す図である。 実施例１についてのＸＰＳの測定結果を示す図である。 第２実施形態に係る電子装置において、接合部周辺を示す断面図であり、図２に対応している。 第３実施形態に係る電子装置において、実施例７〜１０についての還元率を示す図である。 第４実施形態に係る電子装置の概略構成を示す断面図である。 第１変形例を示す断面図であり、図２に対応している。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。なお、各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。以下において、基板１１，１２の厚み方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、本実施形態に係る電子装置の概略構成について説明する。

図１に示す電子装置１０は、車両に搭載される。電子装置１０は、車両を制御する電子制御装置として構成されている。電子装置１０は、たとえば車両に搭載されたエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electric Control Unit）として構成されている。

電子装置１０は、貫通孔を有する基板と、貫通孔に挿入されるプレスフィット端子と、を少なくとも備える。基板とは、配線基板である。基板の枚数は特に限定されない。本実施形態の電子装置１０は、基板１１，１２と、複数のプレスフィット端子１３と、基板１１に実装された電子部品１４と、筐体１５と、を備えている。基板１１，１２、プレスフィット端子１３、及び電子部品１４は、筐体１５に収容されている。筐体１５は、たとえば樹脂、金属を構成材料としている。基板１１，１２が被接続部材に相当し、プレスフィット端子１３が端子に相当する。

複数のプレスフィット端子１３の一部は、一方の基板１１と他方の基板１２とを電気的に中継している。このプレスフィット端子１３は、Ｚ方向に延設されており、その両端に後述する梁部３０ｄをそれぞれ有している。複数のプレスフィット端子１３が、基板１１，１２同士を電気的に接続しており、これらプレスフィット端子１３は、Ｘ方向に並んで配置されている。

複数のプレスフィット端子１３の残りは、電子部品１４と基板１１とを電気的に接続している。このプレスフィット端子１３は、電子部品１４の外部接続端子、所謂リードとして機能する。上記以外にも、たとえばコネクタの端子として、プレスフィット端子１３を採用することができる。

各プレスフィット端子１３には、拡幅部１６が設けられている。拡幅部１６は、プレスフィット端子１３の他の部分よりも、Ｚ方向に直交する一方向において幅の広い部分である。本実施形態の拡幅部１６は、Ｘ方向に幅の広い部分となっている。拡幅部１６は、Ｚ方向において、基板１１との接続部分の近くに設けられている。

プレスフィット端子１３は、たとえば以下のようにして基板１１，１２に接続される。先ず拡幅部１６に外力を印加することで、基板１１の後述する貫通孔２０に対し、基板１１の一面１１ａ側からプレスフィット端子１３を圧入する。基板１１に圧入後、基板１１における一面１１ａと反対の裏面１１ｂに外力を印加することで、基板１２の貫通孔２０に対し、基板１２の一面１２ａ側からプレスフィット端子１３を圧入する。これにより、プレスフィット端子１３を介して、基板１１，１２が電気的に接続される。

拡幅部１６は、プレスフィット端子１３を基板１２の貫通孔２０に圧入する際、基板１１の一面１１ａに当て止まる。したがって、プレスフィット端子１３と基板１１との間に後述する接合部４０が形成される前に、基板１２の貫通孔２０に圧入しても、プレスフィット端子１３に基板１１に対する圧接状態が解除されるのを抑制することができる。

次に、図２に基づき、電子装置１０のうち、基板１２とプレスフィット端子１３との接続構造について説明する。なお、プレスフィット端子１３と基板１２との接続構造について説明するが、プレスフィット端子１３と基板１１との接続構造も同様である。

基板１２は、貫通孔２０と、貫通孔２０の壁面２１に形成された第１接続部２２と、を有している。貫通孔２０は、基板１２に対してＺ方向に沿って形成されており、一面１２ａ及び一面１２ａと反対の裏面１２ｂに開口している。貫通孔２０は、プレスフィット端子１３ごとに形成されている。

第１接続部２２は、貫通孔２０の壁面２１を含む面に形成されている。第１接続部２２は、銅又は銅合金を含んで構成されている。第１接続部２２は、基板１２におけるプレスフィット端子１３との接続部分である。第１接続部２２は、基板１２において、電気的な接続機能を提供してもよい。この場合、第１接続部２２は、ランドとも称される。一方、電気的な接続機能を提供しない第１接続部２２を採用することもできる。この場合、第１接続部２２は、ダミーランドとも称される。本実施形態では、基板１１，１２同士を電気的に接続するために、第１接続部２２としてランドが形成されている。また、第１接続部２２は、壁面２１とともに、一面１２ａ及び裏面１２ｂにおける貫通孔２０の周囲部分にも、一体的に形成されている。

第１接続部２２は、めっき膜２３と、第１酸化膜２４と、を有している。めっき膜２３は、銅を構成材料として形成されている。めっき膜２３は、たとえば無電解銅めっき後、電解銅めっきを施すことで形成されている。めっき膜２３は、スルーホールめっきとも称される。めっき膜２３は、貫通孔２０の壁面２１に形成されている。さらに本実施形態では、めっき膜２３が、一面１２ａ及び裏面１２ｂにおける貫通孔２０の周囲部分にも、一体的に形成されている。

第１酸化膜２４は、めっき膜２３の表面に形成されている。第１接続部２２は、自身の表面に第１酸化膜２４を有している。第１酸化膜２４は、酸化第二銅（ＣｕＯ）を構成材料として形成されている。第１酸化膜２４は、特許請求の範囲に記載の酸化膜に相当する。第１酸化膜２４は、基板１２とプレスフィット端子１３との接合部４０の周辺に形成されている。第１酸化膜２４は、接合部４０に隣接して形成されている。第１酸化膜２４は、めっき膜２３の表面のうち、接合部４０を除く部分に形成されている。

プレスフィット端子１３は、基板１２の貫通孔２０に圧入保持される。プレスフィット端子１３は、母材３０と、第２酸化膜３１と、を有している。母材３０は、銅又は銅合金を構成材料として形成されている。銅合金として、たとえばリン青銅を採用することができる。

プレスフィット端子１３は、銅又は銅合金の金属板を打ち抜いて形成される板状体である。プレスフィット端子１３は、貫通孔２０内に保持される部分を含んで形成された開口部３０ａを有している。プレスフィット端子１３の板厚方向はＹ方向であり、開口部３０ａはＹ方向に貫通している。開口部３０ａは、Ｚ方向、すなわちプレスフィット端子１３の長手方向に延設されている。開口部３０ａは、たとえば貫通孔２０の長さよりも若干長く設けられている。プレスフィット端子１３は、上記開口部３０ａに加えて、先端部３０ｂと、後端部３０ｃと、梁部３０ｄと、を有している。

先端部３０ｂは、開口部３０ａよりも貫通孔２０への挿入先端側の部分である。先端部３０ｂの幅、すなわちＸ方向の長さは、貫通孔２０の内径よりも狭くなっている。先端部３０ｂは、貫通孔２０内にプレスフィット端子１３を導く部分であるため、導入部とも称される。後端部３０ｃは、開口部３０ａよりも後端側の部分である。後端部３０ｃは、プレスフィット端子１３において、基板１１との接続部分と基板１２との接続部分とをつなぐ部分に連なっている。

プレスフィット端子１３は、開口部３０ａによって一対の梁部３０ｄに分岐されている。先端部３０ｂは、一対の梁部３０ｄの一端同士を連結し、後端部３０ｃは、梁部３０ｄの他端同士を連結している。Ｘ方向において、一対の梁部３０ｄの外表面間のうち、最も距離が長い部分の長さ、すなわち端子幅が、圧入前の状態で、貫通孔２０の内径よりも広くなっている。圧入状態で、一対の梁部３０ｄはお互いに近づく方向に変形し、梁部３０ｄの弾性変形による反力が壁面２１に対して作用する。これにより、後述する接合部４０を形成する前において、プレスフィット端子１３を基板１２に保持することができる。このように、プレスフィット端子１３は、ばね性を有している。

一対の梁部３０ｄは、後端部３０ｃから先端部３０ｂに向けて端子幅が徐々に広がり、その途中から先端部３０ｂに向けて端子幅が徐々に狭くなっている。電子装置１０において、梁部３０ｄのうち、貫通孔２０内に配置された部分の少なくとも一部が、接合部４０を構成している。

第２酸化膜３１は、母材３０の表面に形成されている。プレスフィット端子１３は、自身の表面に第２酸化膜３１を有している。第２酸化膜３１は、酸化第二銅を構成材料として形成されている。第２酸化膜３１も、特許請求の範囲に記載の酸化膜に相当する。電子装置１０において、第２酸化膜３１は、接合部４０の周辺に形成されている。第２酸化膜３１は、接合部４０に隣接して形成されている。第２酸化膜３１は、母材３０の表面のうち、少なくとも梁部３０ｄの外表面であって、接合部４０を除く部分に形成されている。本実施形態では、先端部３０ｂ及び後端部３０ｃの表面にも形成されている。なお、第２酸化膜３１は、梁部３０ｄの内表面、すなわち開口部３０ａ側の表面に形成されてもよい。

プレスフィット端子１３は、圧入状態で、自身のばね反力により、基板１２の第１接続部と機械的に接続する第２接続部３２を有している。第２接続部３２は、銅又は銅合金を含んで構成されている。母材３０及び第２酸化膜３１のうち、接合部４０を形成する部分及びその周辺部分により、第２接続部３２が構成されている。たとえば貫通孔２０内に配置される部分により、第２接続部３２が構成されている。

圧入状態で、基板１２とプレスフィット端子１３との間には、接合部４０が形成されている。接合部４０は、基板１２の第１接続部２２を構成する銅と、プレスフィット端子１３の第２接続部３２を構成する銅とが、直接に冶金的に接合されてなる。したがって、第１接続部２２の銅と第２接続部３２の銅が連続して一体化されている。接合部４０は、第１接続部２２と第２接続部３２の機械的な接続の接点を含んで形成されている。

この接合部４０は、後述するように、第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１を構成する酸化第二銅を銅に還元させることで、形成されている。このため、第１酸化膜２４は、めっき膜２３の表面のうち、接合部４０を除く部分に形成されている。また、第２酸化膜３１は、母材３０の梁部３０ｄの外表面のうち、接合部４０を除く部分に形成されている。

次に、図３及び図４に基づき、上記した接続構造の形成方法、すなわち電子装置１０の製造方法について説明する。

先ず、貫通孔２０の壁面２１にめっき膜２３が形成された基板１２と、プレスフィット端子１３（母材３０のみ）を準備する。そして、酸化膜形成工程を行う。酸化膜形成工程では、第１接続部２２の表面及び第２接続部３２の表面の少なくとも一方に、自身の一部として、酸化第二銅を構成材料とする酸化膜を形成する。

本実施形態では、図３に示すように、めっき膜２３の表面に、酸化第二銅を構成材料とする第１酸化膜２４を形成する。また、母材３０の表面に、酸化第二銅を構成材料とする第２酸化膜３１を形成する。すなわち、第１接続部２２の表面及び第２接続部３２の表面の両方に、酸化第二銅を構成材料とする酸化膜を形成する。第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１は、加熱（熱酸化）により形成することができる。

第１酸化膜２４は、少なくとも接合部４０となる部分及びその周辺に形成すればよい。たとえば接合部４０となる部分を含むように、めっき膜２３の表面のうち、貫通孔２０内に配置される部分に形成すればよい。本実施形態では、めっき膜２３の表面全体に第１酸化膜２４を形成する。第２酸化膜３１も、少なくとも接合部４０となる部分及びその周辺に形成すればよい。したがって、上記したように、貫通孔２０内に配置される部分に形成すればよい。本実施形態では、母材３０のうち、後端部３０ｃを含んで後端部３０ｃよりも先端側の表面全体に、第２酸化膜３１を形成する。すなわち、先端部３０ｂ及び後端部３０ｃの表面全体と、梁部３０ｄの外表面全体とに、第２酸化膜３１を形成する。

次いで、塗布工程を行う。塗布工程では、形成した酸化膜の表面に酸化第二銅を還元させる還元剤を塗布する。

還元剤は、第１酸化膜２４の表面及び第２酸化膜３１の表面の少なくとも一方に塗布すればよい。本実施形態では、図３に示すように、第１酸化膜２４の表面に還元剤４１を塗布する。還元剤４１を水やエタノールなどの溶剤に溶かして溶液とし、塗布する。塗布方法としては、ディップ塗布、スプレー塗布、ディスペンサ塗布などを採用することができる。還元剤４１自体が液状の場合には、塗布のために、必要に応じて溶剤を用いればよい。還元剤４１の塗布位置は、少なくとも接合部４０となる部分を含めばよい。本実施形態では、第１酸化膜２４の表面であって少なくとも貫通孔２０内の部分に、還元剤４１を塗布する。

還元剤４１としては、第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１の構成材料、すなわち酸化第二銅を還元できるものを採用することができる。好ましくは、Ｌ−アスコルビン酸、Ｄ−アラボアスコルビン酸、アセトアルデヒド２，４−ジニトロフェニルヒドラゾン、４−ヒドラジノ安息香酸、ジエチルヒドロキシルアミン、１，３−ジヒドロキシアセトンダイマー、の少なくとも１つを用いるとよい。ここに例示した還元剤４１については、後述する実施例に示すように、本発明者によって、酸化第二銅（ＣｕＯ）の還元能が確認されている。

次いで、圧入工程を行う。圧入工程は、第１接続部２２と第２接続部３２とを機械的に接続する接続工程に相当する。圧入工程では、図４に示すように、プレスフィット端子１３を貫通孔２０に圧入する。このとき、先端部３０ｂを挿入先端として、基板１２の一面１２ａ側から貫通孔２０に挿入する。上記したように端子幅は貫通孔２０の内径よりも広いため、梁部３０ｄが貫通孔２０に挿入されると、一対の梁部３０ｄはお互いに近づく方向に変形し、梁部３０ｄの弾性変形による反力、すなわちばね反力が、第１接続部２２を介して壁面２１に作用する。このばね反力により、プレスフィット端子１３は壁面２１に加圧状態で接触（圧接）される。すなわち、第１接続部２２と第２接続部３２とが機械的に接続される。この圧接状態で、第１接続部２２と第２接続部３２との接点間に、還元剤４１が介在するのが好ましい。しかしながら、少なくとも接点の周辺に還元剤４１が存在すれば、後述する接合が可能である。

次いで、接合工程を行う。接合工程では、上記圧入状態で、還元剤４１により酸化膜を構成する酸化第二銅を銅に還元させながら、貫通孔２０内において、第１接続部２２を構成する銅と第２接続部３２を構成する銅とを直接に冶金的に接合して接合部４０を形成する。本実施形態では、第１酸化膜２４の酸化第二銅と第２酸化膜３１の酸化第二銅とを銅に還元させながら、接合部４０を形成する。

第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１のうち、還元された部分は銅になる。したがって、還元された銅の分、第１接続部２２を構成する銅の表面と第２接続部３２を構成する銅の表面とが近づき、表面間に原子間力が作用するようになり、接合部４０が形成される。このように、冶金的接合とは、酸化第二銅が還元されながら、銅原子が近接して原子間力により生じる接合である。また、はんだなどの接合部材を介することなく、第１接続部２２と構成する銅と第２接続部３２を構成する銅とが直接接合することで、接合部４０が形成される。

例示した還元剤４１を用いると、常温（たとえば２５℃）で所定時間放置することで、酸化第二銅を銅に還元させ、接合部４０を形成することができる。すなわち、図２に示す接続構造を得ることができる。しかしながら、加熱してもよい。

次に、本実施形態に係る電子装置１０の効果について説明する。

本実施形態では、圧入後に、還元によって基板１１，１２の第１接続部２２とプレスフィット端子１３の第２接続部３２とを冶金的に接合する。このように冶金的に接合するため、接続強度（保持力）を確保することができる。また、接合によって接続強度を確保できる分、プレスフィット端子１３のばね反力を弱めることができる。したがって、圧入時における第１接続部２２及び第２接続部３２の損傷を抑制することができる。たとえば、基板１１，１２のめっき膜２３の損傷を抑制することができる。

また、還元剤４１により酸化第二銅を銅に還元させながら、基板１１，１２の第１接続部２２の銅とプレスフィット端子１３の第２接続部３２の銅とを直接に冶金的に接合させる。このため、第１接続部２２と第２接続部３２とが銅のみによって一体的に連なる。換言すれば、接合部４０が銅のみによって構成される。接合部４０に、錫や銅錫合金などの疲労寿命低下層が存在しないため、接合部４０の疲労寿命を従来よりも向上することができる。

特に本実施形態では、常温で、還元剤４１により酸化第二銅を銅に還元させる。すなわち、圧入後、常温で放置することで、接合部４０を形成することができる。加熱を不要とすることができるため、製造コストを低減することもできる。また、還元剤４１を溶剤に溶かして塗布する場合、常温だと溶剤が揮発しにくいため、還元反応が進行しやすくなる。

なお、第１接続部２２の表面及び第２接続部３２の表面の両方に酸化膜（第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１）を形成する例を示した。しかしながら、第１接続部２２の表面及び第２接続部３２の表面の一方のみに酸化膜を形成してもよい。すなわち、酸化膜として、第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１の少なくとも一方を形成してもよい。たとえば第１酸化膜２４のみを形成する場合、第１酸化膜２４の表面に還元剤４１を塗布することとなる。第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１の両方を形成する場合、第１酸化膜２４の表面及び第２酸化膜３１の表面の少なくとも一方に還元剤４１を塗布すればよい。

次に、本発明者によって確認された具体的な実施例について説明する。

（実施例）
還元剤を溶剤（水、エタノール、ヘキサン、又はプソイドクメン）に溶かして溶液とし、この溶液中に酸化第二銅粉末を投入して混合し、常温（２５℃）で一昼夜（２４ｈ）放置した。そして、一昼夜放置後の溶液を減圧濾過し、濾過により得られたサンプルをＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）により定性分析した。また、分析結果から還元率を算出した。還元率は、下記式により算出した。

（数１）還元率＝１００−｛（サンプルのＯ量（％）／ＣｕＯのＯ量（％））×１００｝
その際、上記した６つの還元剤４１についてそれぞれ確認を行った。以下において、Ｌ−アスコルビン酸を実施例１、Ｄ−アラボアスコルビン酸を実施例２、アセトアルデヒド２，４−ジニトロフェニルヒドラゾンを実施例３、４−ヒドラジノ安息香酸を実施例４、ジエチルヒドロキシルアミンを実施例５、１，３−ジヒドロキシアセトンダイマーを実施例６と示す。

図５に示すように、実施例１〜６のいずれにおいても、常温で、酸化第二銅（ＣｕＯ）を銅に還元できることが明らかとなった。なかでも、実施例１に示すＬ−アスコルビン酸と実施例２に示すＤ−アラボアスコルビン酸が顕著な効果を示した。以上のことから、実施例１〜６に示す還元剤４１を用いれば、常温で第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１を構成する酸化第二銅を銅に還元させ、第１接続部２２を構成する銅と第２接続部３２を構成する銅とを直接に冶金的に接合できることがわかる。

なお、本発明者は、顕著な効果を示した実施例１（Ｌ−アスコルビン酸）について、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）による検証も行った。図６は測定結果を示している。縦軸は、１秒当たりの光電子のカウント数、横軸は結合エネルギーを示している。図６において、実線が濾過後サンプルの測定結果を示す、破線が測定結果の近似線を示している。また、一点鎖線が近似線から推定される第１ピーク、二点鎖線が近似線から推定される第２ピークを示している。

図６に示すように、測定結果（及びその近似線）には、２つのショルダーが確認できた。ショルダーの一方である第１ピークの結合エネルギーは９３４．６ｅＶを示し、これは酸化第二銅に合致した。一方、ショルダーの他方である第２ピークの結合エネルギーは９３２．７ｅＶを示し、これは銅（Ｃｕ）に合致した。このように、ＸＰＳによっても、Ｌ−アスコルビン酸による酸化第二銅の還元が確認できた。この点からも、常温で第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１を構成する酸化第二銅を銅に還元させ、第１接続部２２を構成する銅と第２接続部３２を構成する銅とを直接に冶金的に接合できることがわかる。

（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電子装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は省略する。

本実施形態の電子装置１０は、図７に示すように、還元剤４１を構成材料とする還元膜４２をさらに備えている。還元膜４２は、第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１の表面の少なくとも一方であって、接合部４０の周辺に形成されている。還元膜４２は、少なくとも接合部４０の周辺に形成されている。還元膜４２は、接合部４０に隣接して形成されている。

図７に示す例では、還元膜４２が、第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１の両表面に形成されている。還元膜４２が、接合部４０を取り囲むように形成されている。

還元膜４２は、上記した塗布工程において、多めに還元剤４１を塗布することで、接合部４０の周辺に残った還元剤４１により形成されてもよい。また、接合部４０の形成後、スプレー塗布などによって、新たに成膜してもよい。

これによれば、外部雰囲気中（大気中）の酸素によって、接合部４０の銅が酸化されるのを抑制することができる。これにより、電気抵抗の増大を抑制することができる。

なお、還元膜４２は、酸化膜の表面であって接合部４０の周辺に形成されればよい。たとえば酸化膜として第１酸化膜２４のみを有する場合、第１酸化膜２４の表面であって接合部４０の周辺に、還元膜４２が形成されればよい。

（第３実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電子装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は省略する。

本実施形態の電子装置１０も、図示を省略するが、先行実施形態（図１，２参照）に示した電子装置１０と同じ構成を有している。また、同じ製造方法を用いて形成される。先行実施形態では、酸化膜（第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１）の構成材料を酸化第二銅としたが、本実施形態では酸化第一銅（ＣＵ_２Ｏ）を構成材料とする。酸化第一銅は、たとえば酸化第二銅よりも低温の熱酸化によって形成することができる。

還元剤４１としては、酸化第一銅を還元できるものを採用することができる。好ましくは、シクロオクタン、ジシクロペンタジエン、トリフェニルメタン、１，４−ジヒドロナフタレン、の少なくとも１つを用いるとよい。ここに例示した還元剤４１については、後述する実施例に示すように、本発明者によって、酸化第一銅の還元能が確認されている。

次に、本発明者によって確認された具体的な実施例について説明する。

（実施例）
還元剤を溶剤（水、エタノール、ヘキサン、又はプソイドクメン）に溶かして溶液とし、この溶液中に酸化第一銅粉末を投入して混合し、３００°で２分間加熱した。そして、加熱後の溶液を減圧濾過し、濾過により得られたサンプルを蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）により分析した。また、分析結果から還元率を算出した。

その際、上記した４つの還元剤４１についてそれぞれ確認を行った。以下において、シクロオクタンを実施例７、ジシクロペンタジエンを実施例８、トリフェニルメタンを実施例９、１，４−ジヒドロナフタレンを実施例１０と示す。

図８に示すように、実施例７〜１０のいずれにおいても、酸化第一銅（ＣＵ_２Ｏ）を銅に還元できることが明らかとなった。以上のことから、実施例７〜１０に示す還元剤４１を用いれば、加熱することで、第１酸化膜２４及び第２酸化膜３１を構成する酸化第一銅を銅に還元させ、第１接続部２２を構成する銅と第２接続部３２を構成する銅とを直接に冶金的に接合できることがわかる。

（第４実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電子装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は省略する。

先行実施形態では、被接続部材が基板１１，１２、端子がプレスフィット端子１３を示した。しかしながら、被接続部材及び端子としては上記例に限定されない。端子としては、ばね性を有しており、自身のばね反力により、第２接続部を被接続部材の第１接続部に機械的に接続させることができるものであればよい。被接続部材としては、銅又は銅合金を含んで構成された第１接続部を有するものであればよい。

図９に示すように、電子装置１０は、被接続部材としてのバスバー４３と、端子としてのリード端子４５を有する電子部品４４と、を備えている。バスバー４３は、銅又は銅合金を構成材料として形成された金属板である母材４６と、母材４６の表面に形成された第１酸化膜４７と、を有している。第１酸化膜４７は、酸化第二銅を構成材料として形成されている。また、母材４６及び第１酸化膜４７のうち、リード端子４５との接合部分及びその周辺部分により、第１接続部４８が構成されている。このため、第１接続部４８は、銅又は銅合金を含んで構成され、自身の表面に第１酸化膜４７を有している。

電子部品４４において、リード端子４５は、本体部４９から延設されている。電子部品４４は、一対のリード端子４５を有している。各リード端子４５は、銅又は銅合金を構成材料とする母材５０と、母材５０の表面に形成された第２酸化膜５１と、を有している。母材５０としては、たとえばリン青銅を採用することができる。リード端子４５は、自身の先端部４５ａと本体部４９との間に、第１屈曲部４５ｂ及び第２屈曲部４５ｃを有している。第１屈曲部４５ｂは本体部４９側に位置し、第２屈曲部４５ｃは、先端部４５ａと第２屈曲部４５ｃとの間に設けられている。第２屈曲部４５ｃの山側の頂点及びその周辺が、第１接続部４８との接点をなす。

第１屈曲部４５ｂ及び第２屈曲部４５ｃは、たとえば曲げ加工により形成されている。これら第１屈曲部４５ｂ及び第２屈曲部４５ｃにより、先端部４５ａは、バスバーから離れた位置とされている。リード端子４５は、バスバー４３の板厚方向、換言すれば一対のリード端子４５の並び方向に弾性変形可能となっている。

一対のリード端子４５は、自身のばね反力により、第２屈曲部４５ｃ間にバスバー４３を保持する。各リード端子４５は、バスバ−４３の第１接続部４８と機械的に接続する第２接続部５２を有している。そして、第１接続部４８と第２接続部５２の接点を含んで接合部５３が形成されている。第２接続部５２は、銅又は銅合金を含んで構成されている。母材５０及び第２酸化膜５１のうち、接合部５３を形成する部分及びその周辺部分により、第２接続部５２が構成されている。

接合部５３は、接合部４０同様、第１酸化膜４７及び第２酸化膜５１を構成する酸化第二銅が還元されることで、第１接続部４８を構成する銅と第２接続部５２を構成する銅とが直接に冶金的に接合されてなる。一対のリード端子４５のそれぞれに接合部５３が形成されている。

上記構成においても、先行実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、ばね性を有する端子としては、上記以外にも、音叉端子、板ばねやコイルばねが形成された端子などを採用することができる。

また、第１酸化膜４７及び第２酸化膜５１を構成する酸化銅として、酸化第一銅を採用することもできる。バスバー４３及びリード端子４５の一方のみが酸化膜を有する構成を採用することもできる。

また、バスバー４３において、母材４６の表面に銅又は銅合金を構成材料とする皮膜（たとえばめっき膜）が形成され、皮膜上に第１酸化膜４７が形成された構成を採用することもできる。皮膜及び第１酸化膜４７により、第１接続部４８が構成されることとなる。この場合、母材４６の構成材料は、銅又は銅合金に限定されない。同様に、リード端子４５において、母材５０の表面に銅又は銅合金を構成材料とする皮膜（たとえばめっき膜）が形成され、皮膜上に第２酸化膜５１が形成された構成を採用することもできる。皮膜及び第２酸化膜５１により、第２接続部５２が構成されることとなる。この場合、母材５０の構成材料は、銅又は銅合金に限定されない。

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

第１実施形態では、各梁部３０ｄに対して接合部４０が１か所ずつ形成される例を示した。しかしながら、接合部４０の個数は上記例に限定されない。たとえば図１０に示す第１変形例のように、各梁部３０ｄに対して接合部４０が２か所ずつ形成されてもよい。このように、各梁部３０ｄに複数箇所の接合部４０が形成されてもよい。接合部５３についても同様である。

１０・・・電子装置、１１，１２…基板、１１ａ，１２ａ…一面、１１ｂ，１２ｂ…裏面、１３…プレスフィット端子、１４…電子部品、１５…筐体、１６…拡幅部、２０…貫通孔、２１…壁面、２２…第１接続部、２３…めっき膜、２４…第１酸化膜、３０…母材、３０ａ…開口部、３０ｂ…先端部、３０ｃ…後端部、３０ｄ…梁部、３１…第２酸化膜、３２…第２接続部、４０…接合部、４１…還元剤、４２…還元膜、４３…バスバー、４４…電子部品、４５…リード端子、４５ａ…先端部、４５ｂ…第１屈曲部、４５ｃ…第２屈曲部、４６…母材、４７…第１酸化膜、４８…第１接続部、４９…本体部、５０…母材、５１…第２酸化膜、５２…第２接続部、５３…接合部

Claims (10)

1. 銅又は銅合金を含んで構成された第１接続部（２２，４８）を有する被接続部材（１１，１２，４３）と、
   銅又は銅合金を含んで構成された第２接続部（３２，５２）を有し、自身のばね反力により、前記第２接続部が前記第１接続部に機械的に接続される端子（１３，４５）と、
   前記第１接続部と前記第２接続部との接点を含んで形成された接合部（４０，５３）と、を備え、
   前記第１接続部及び前記第２接続部の少なくとも一方は、自身の表面であって前記接合部の周辺に、酸化銅を構成材料として形成された酸化膜（２４，３１，４７，５１）を有し、
   前記接合部は、前記第１接続部を構成する銅と前記第２接続部を構成する銅とが直接に冶金的に接合されてなり、
   酸化銅を還元させる還元剤を構成材料とする還元膜（４２）をさらに備え、
   前記還元膜は、前記酸化膜の表面であって、前記接合部の周辺に形成されていることを特徴とする電子装置。
2. 前記被接続部材としての基板は、貫通孔（２０）を有し、
   前記第１接続部は、前記貫通孔の壁面（２１）に形成されるとともに、銅を構成材料とするめっき膜（２３）を含み、
   前記端子は、前記貫通孔に圧入されて前記基板に保持されるプレスフィット端子であり、
   前記接合部は、前記貫通孔内において形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記酸化銅は、酸化第二銅であり、
   前記還元剤として、Ｌ−アスコルビン酸、Ｄ−アラボアスコルビン酸、アセトアルデヒド２，４−ジニトロフェニルヒドラゾン、４−ヒドラジノ安息香酸、ジエチルヒドロキシルアミン、１，３−ジヒドロキシアセトンダイマー、の少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子装置。
4. 前記酸化銅は、酸化第一銅であり、
   前記還元剤として、シクロオクタン、ジシクロペンタジエン、トリフェニルメタン、１，４−ジヒドロナフタレン、の少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子装置。
5. 銅又は銅合金を含んで構成された第１接続部（２２，４８）を備える被接続部材（１１，１２，４３）と、銅又は銅合金を含んで構成された第２接続部（３２，５２）を備え、ばね性を有する端子（１３，４５）と、を準備し、前記第１接続部の表面及び前記第２接続部の表面の少なくとも一方に、自身の一部として、酸化銅を構成材料とする酸化膜（２４，３１，４７，５１）を形成する酸化膜形成工程と、
   前記酸化膜の表面に、酸化銅を還元させる還元剤（４１）を塗布する塗布工程と、
   塗布後、前記端子のばね反力により、前記第１接続部と前記第２接続部とを機械的に接続する接続工程と、
   前記接続工程後、前記還元剤により酸化銅を銅に還元させながら、前記第１接続部と前記第２接続部との接点を含む部分において、前記第１接続部を構成する銅と前記第２接続部を構成する銅とを直接に冶金的に接合し、接合部（４０，５３）を形成する接合工程と、を備えることを特徴とする電子装置の製造方法。
6. 前記被接続部材としての基板は、貫通孔（２０）を有し、
   前記第１接続部は、前記貫通孔の壁面（２１）に形成されるとともに、銅を構成材料とするめっき膜（２３）を含み、
   前記端子は、プレスフィット端子であり、
   前記接続工程では、前記プレスフィット端子を前記貫通孔に圧入して前記第１接続部と前記第２接続部とを機械的に接続し、
   前記接合工程では、前記貫通孔内において前記接合部を形成することを特徴とする請求項５に記載の電子装置の製造方法。
7. 前記酸化銅は、酸化第二銅であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の電子装置の製造方法。
8. 前記接合工程では、常温で、前記還元剤により酸化第二銅を銅に還元させることを特徴とする請求項７に記載の電子装置の製造方法。
9. 前記還元剤として、Ｌ−アスコルビン酸、Ｄ−アラボアスコルビン酸、アセトアルデヒド２，４−ジニトロフェニルヒドラゾン、４−ヒドラジノ安息香酸、ジエチルヒドロキシルアミン、１，３−ジヒドロキシアセトンダイマー、の少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の電子装置の製造方法。
10. 前記酸化銅は、酸化第一銅であり、
    前記還元剤として、シクロオクタン、ジシクロペンタジエン、トリフェニルメタン、１，４−ジヒドロナフタレン、の少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の電子装置の製造方法。

Images