JP6932604B2 - 端子 - Google Patents

Description

本発明は、端子に関し、特に嵌合接続・切り離しの際における端子間の挿抜力が小さく、しかも、高温（例えば１５０℃程度）環境下で継続使用した場合であっても、接触抵抗の増加が生じにくく、安定した電気接続性を維持できる端子に関する。

従来、銅（Ｃｕ）、銅合金などの導電性基材（以下、単に「基材」という。）上に、錫（Ｓｎ）、錫合金などのめっき層を設けためっき材料（表面被覆材）は、基材が有する、優れた導電性および高い強度と、めっき層が有する、優れた電気接続性および耐食性とを兼ね備えた高性能導体材料として知られており、各種の端子やコネクタなどに広く用いられている。

ところで近年、電子制御化が進む中でコネクタは多極化する傾向にあり、かかるコネクタの多極化に伴って、嵌合接続や切り離しの際に、雄コネクタの端子群と雌コネクタの端子群をそれぞれ構成する端子同士を挿抜するのに必要な力が大きくなってきていることから、特に、自動車のエンジンルーム内などの狭い空間内に端子が位置している場合には、作業者が小さな力で簡単に端子間の挿抜作業を行なうことができず、また、作業者が無理な力で押し込んだり引っ張ったりして挿抜作業を行なうと、端子が破損したり、断線等のおそれもある。コネクタの多極化は、特に複数の小型端子を配したコネクタにおいて求められており、具体的には、タブ幅（雄端子）にして１．０ｍｍや０．６４ｍｍであるような小型雄雌端子に対して特に強く要求されている。

そこで、コネクタ同士の嵌合接続および切り離しの作業負荷を低減するという観点から、多極化したコネクタを構成する端子間の挿抜力を低減することが求められている。端子間の挿抜力が高いと、コネクタ同士の嵌合接続および切り離しの作業を行う作業者の負荷が増大してしまうので、端子間の挿抜力を低減するための構造をコネクタにさらに追加して設けなければならず、これは、製品コストを上昇させる要因となっていた。

端子間の挿抜力を低減するための手段としては、例えば端子間の接触力を弱める方法があるが、この方法は、端子を構成するめっき材料の表面が軟質な錫めっき層で形成されていると、端子の接触面にフレッティング現象が起きて端子間に導通不良が発生することがある。

ここで、「フレッティング現象」とは、振動や温度変化などが原因で端子の接触面間に起きる微振動により、端子表面の軟質の錫めっき層が摩耗により一部が剥離し、剥離した摩耗粉が、酸化して比抵抗（比電気抵抗）の大きい摩耗粉になる現象である。この摩耗粉が接触面間に介在すると、電気接続不良が起きる。このフレッティング現象は、端子間の接触力が低いほど起き易い。

このため、端子間の接触力を弱めることなく挿抜力を低下させる構成、例えば端子間の摩擦力を小さくする構成を採用することが望ましい。また、自動車のエンジンルーム内などでは、例えば１５０℃程度の高温になることが想定されるため、低挿抜性だけでなく、高温環境下においても安定した電気接続性が維持されることが必要である。

加えて、コネクタ同士を嵌合接続するために一方の端子を他方の端子に挿入するとき、端子の接点部の表面を構成する錫めっき層は軟質であるため、錫めっき層は摩耗によって除去されやすく、それによって、接触面に残存する錫量は減少または消失してしまう傾向があり、このような表面状態の端子を高温環境下で継続して使用した場合、電気接続性が劣化する場合があった。このため、高温環境下における電気接続性は、端子間の挿抜動作を行った後であっても、劣化することなく安定して得られることも必要である。

例えば、特許文献１は、導電性基材上に錫めっき層が形成された雄端子と雌端子とからなり、雄端子および雌端子の一方の端子の他方の端子との接点部の表面に、長手方向に互いに離間した複数の溝または凹部が形成された嵌合型接続端子を開示する。

しかしながら、特許文献１において、端子の接点部の表面に溝または凹部を設ける理由が、雄端子と雌端子が嵌合して固定された状態で雄端子と雌端子との間に生じ得る接点における微摺動摩耗に伴って発生する摩耗粉（酸化錫粉）を接点部の表面に堆積するのを防止して、電気抵抗値の上昇を安価に且つ十分に抑制するためであって、端子間の摩擦力を小さくして低挿抜性にすることや、高温環境下において安定した電気接続性を得るようにすることについては開示がない。

ところで、自動車用のワイヤーハーネスの終端部は、通常、雌端子で構成するのが一般的である。その理由は、相手側端子が補器類の雄端子である場合が多いからである。特許文献１の実施例では、雄端子を構成する接触部の平面状表面に溝を設けており、このように雄端子に溝を設けることで低摩擦化を達成することも可能であるが、補器類側の様々な制約（半田濡れ性など）があることから、通常は汎用品である補器類側の雄端子を構成する接触部の平面状表面には、溝や凹部等を形成するなどの特殊な構成を採用することなく、平滑な基材表面に錫めっきを形成しただけの単純な構成とすることが好ましい。このため、ワイヤーハーネスの終端部を構成する雌端子を構成する接点部の凸曲面状表面を工夫することによって、低摩擦化を達成することが望まれている。

加えて、雌端子を構成する接点部の凸曲面状表面の曲率半径を小さくして、雄端子との接触面積を小さくして低摩擦化を図ることは可能であるが、雌端子を構成する基材の板厚が０．８ｍｍ以上と厚い場合に、接点部の曲率半径を小さくしすぎると、めっき割れの現象が生じやすくなり、この現象が生じると、高温環境下での継続使用によって、基材の構成元素（Ｃｕなど）が表面に拡散しやすくなり、表面まで拡散した元素は酸化によって接触抵抗が増加するという問題が生ずるおそれもある。

特開２０１３−１０１９１５号公報

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、特に従来の端子に比べて摩擦係数を有効に小さくできるため、嵌合接続・切り離しの際における挿抜力を低くでき、しかも、高温（例えば１５０℃程度）環境下で継続使用した場合であっても、接触抵抗の増加が有効に抑制され、安定した電気接続性を維持できる端子を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）他方の端子の平面状表面をもつ接触部と接触する凸曲面状表面をもつ接点部を有し、該接点部は、前記凸曲面状表面に微小凹部を設け、前記凸曲面状表面は、球状または長球状の表面であり、かつ前記端子の延在方向および幅方向のうちの少なくとも一方向に沿って測定したときの曲率半径が０．２〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする端子。
（２）該微小凹部の少なくとも一部分は、前記接触部との前記凸曲面状表面の接触領域内に位置する、上記（１）に記載の端子。
（３）該微小凹部は、前記接触部との正規接触状態における前記凸曲面状表面の接触中心位置から、前記凸曲面状表面に沿って測定した距離にして２０μｍを超えた位置に存在する、上記（２）に記載の端子。
（４）前記接触領域は、平面上に垂直投影したときの投影面積から換算した円相当直径が４０〜４００μｍの範囲である、上記（２）または（３）に記載の端子。
（５）前記微小凹部は、最大深さが５〜５０μｍの範囲である、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の端子。
（６）前記微小凹部は、その開口端位置に引いた接線に対する内壁の角度が２０〜７０°の範囲である、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の端子。
（７）前記微小凹部は、穴または溝である、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の端子。
（８）前記端子は、銅または銅合金からなる基材と、該基材の表面を被覆するように配設され、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＰｄおよびＮｉの群から選択される１種以上からなる少なくとも１層の表面被覆層とを備える、上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の端子。
（９）前記端子は、前記基材と前記表面被覆層との間に、Ｎｉ、ＰｄおよびＣｕの群から選択される１種以上からなる少なくとも１層の中間層をさらに備える、上記（８）に記載の端子。
（１０）前記端子は、前記接点部を有する雌端子であり、前記他方の端子は、前記接触部を有する雄端子である、上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載の端子。

本発明の端子は、他方の端子の平面状の接触部と接触する凸曲面状表面をもつ接点部を有し、該接点部は、前記凸曲面状表面に微小凹部を設け、前記凸曲面状表面は、球状または長球状の表面であり、かつ前記端子の延在方向および幅方向のうちの少なくとも一方向に沿って測定したときの曲率半径が０．２〜５ｍｍの範囲であることによって、特に従来の端子に比べて摩擦係数を有効に小さくできるため、嵌合接続・切り離しの際における挿抜力を低くでき、しかも、高温（例えば１５０℃程度）環境下で継続使用した場合であっても、接触抵抗の増加が有効に抑制され、安定した電気接続性を維持できる。

図１は、本発明に従う第１実施形態の端子を構成する接点部の拡大断面図であって、接点部が、他方の端子を構成する接触部に正規接触位置で接触している状態で示す。 図２は、図１の接点部の凸曲面状表面における接触中心と溝との配置関係を説明するための拡大図である。 図３は、図１に示す端子を構成する接点部を、平面上に垂直投影したときの図であって、他方の端子の接触部との接触領域を斜線で示す。 図４（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第２〜第５の実施形態の端子を構成する接点部を、平面上に垂直投影したときの図である。 図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第６〜第９の実施形態の端子を構成する接点部を、平面上に垂直投影したときの図である。 図６は、端子の挿抜を模擬するための試験を行なうために用いた試験装置の概略図である。 図７（ａ）〜（ｄ）は、図４（ａ）〜（ｄ）の第２〜第５の実施形態の端子のうち、第３〜第５の実施形態の端子を構成する接点部における断面プロファイルを測定する位置（各３つの測定ライン）を破線で示したものである。 図８（ａ）〜（ｄ）は、図５（ａ）〜（ｄ）の第６〜第９の実施形態の端子のうち、第７および第９の実施形態の端子を構成する接点部における断面プロファイルを測定する位置（各３つの測定ライン）を破線で示したものである。

次に、本発明に従う端子について、具体的な実施形態を挙げ、図面を参照しながら以下で説明する。
図１は、本発明に従う第１の実施形態の端子を構成する接点部の拡大断面図であって、接点部が、他方の端子を構成する接触部に正規接触位置で接触している状態で示したものであり、図２は、図１の接点部の凸曲面状表面における接触中心と微小凹部（溝）との配置関係を説明するための拡大図であり、そして、図３は、図１に示す端子を構成する接点部を、平面上に垂直投影したときの図であって、他方の端子の接触部との接触領域（斜線で示す領域）の一例を示したものである。

（端子）
図示の端子１は、他方の端子１１の平面状表面１２をもつ接触部１３と接触する凸曲面状表面２をもつ接点部３を有している。

このような端子１としては、例えば、接続構造体を構成する雌型コネクタおよび雄型コネクタにそれぞれ配置される雌端子および雄端子が挙げられ、特に多極コネクタとして構成された、雌型コネクタおよび雄型コネクタにそれぞれ複数個配置する雌端子および雄端子、特に凸曲面状表面２をもつ接点部３を有する雌端子に使用するのが好ましく、他方の端子１１としては、雄端子および雌端子、特に平面状表面１２の接触部１３をもつ雄端子に使用するのが好ましい。なお、本発明の端子１の接点部３以外に関する構成等は、従来の端子と同様の構成を有していることから、図示および詳細な説明については割愛する。

また、端子１は、基材４と、基材４の表面を被覆するように配設される少なくとも１層の表面被覆層（図示せず）とを備えている。

基材４は、銅（Ｃｕ）、またはリン青銅、黄銅、洋白、ベリリウム銅、コルソン合金などの銅合金からなり、優れた導電性と高い強度を有している。基材４の形状は、板、条、丸線、角線など種々の形状を採用することができる。

表面被覆層は、例えば、錫（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｐｄ（パラジウム）およびＮｉ（ニッケル）の群から選択される１種の金属または２種以上の合金または化合物（Ｃｕ_６Ｓｎ_５金属間化合物、Ｃｕ_３Ｓｎ金属間化合物、Ａｇ−Ｓｎ合金、Ａｇ−Ｓｎ金属間化合物、Ｓｎ−Ｐｄ合金またはＳｎ−Ｐｄ金属間化合物等）で構成することが好ましい。表面被覆層の具体的な構成例としては、基材４の表面上に、直接または中間層を介して、Ｃｕ−Ｓｎ合金層（下層）とＳｎ層（上層）の２層の表面被覆層で構成した場合が挙げられる。なお、表面被覆層の形成は、いずれも電気めっきなどの湿式めっき法で行うのが好ましいが、スパッタリング法やイオンプレーティング法などの乾式めっき法などの他の被膜形成法で行なってもよい。

また、端子１は、基材４と表面被覆層との間に、Ｎｉ、ＰｄおよびＣｕの群から選択される１種以上からなる少なくとも１層の中間層（図示せず）をさらに配設することが好ましい。中間層の形成は、上述した表面被覆層と同様な形成方法を採用すればよい。

（接点部）
接点部３は、凸曲面状表面２に微小凹部５を設けたものである。これは、例えば自動車用のワイヤーハーネスなどの終端部は、通常、雌端子で構成するのが一般的であって、特許文献１の端子のように、補器類等の雄端子を構成する接触部の平面状表面には、溝や凹部等などの加工を施すことは現実的ではなく、ワイヤーハーネス側の雌端子を構成する接点部の曲面状表面に加工等を施すこと、具体的には微小凹部を設けることによって、低摩擦化を達成することが望ましいと考えられるからである。

また、凸曲面状表面２は、球状、またはラグビーボールに代表されるような長球状の表面で構成されている。なお、凸曲面状表面２は、他方の端子１１の接触部１３の平面状表面１２と少なくとも接触する部分が、一定の曲率半径Ｒをもつ、球状または長球状の凸曲面状表面２で形成されていればよく、平面状表面１２と接触しない凸曲面状表面２の他の部分は、異なる曲率半径の曲面、あるいは平面で形成してもよい。

凸曲面状表面２は、端子１の延在方向Ｌ（端子１、１１間の挿抜方向でもある。）および幅方向（図１では紙面と直交する方向）のうちの少なくとも一方向に沿って測定したときの曲率半径Ｒが０．２〜５ｍｍの範囲である。前記曲率半径Ｒが０．２ｍｍ未満だと、嵌合接続時に他方の端子（相手端子）の表面が著しく削りとられやすくなり、電気導通の長期信頼性が低下するためであり、また、前記曲率半径Ｒが５ｍｍ超えだと、接点において微摺動が生じた際に摩耗物（粉）が発生し電気導通性が低下するためである。

（微小凹部）
微小凹部５は、嵌合接続および切り離しの際の端子１、１１間の挿抜力の低減を図るため、端子１を構成する接点部３の凸曲面状表面２に形成される。微小凹部５としては、端子１を構成する接点部３の摩擦係数を小さくして端子間の挿抜力の低減が図れるような形状であればよく、例えば穴（図５）または溝（図３および図４）であることが好ましい。なお、ここでいう「微小凹部」とは、幅Ｗが１０μｍ〜５００μｍ程度、最大深さｄmaxが１μｍ〜５０μｍ程度の凹みを意味する。

微小凹部５の少なくとも一部分は、他方の端子１１の接触部１３との凸曲面状表面２の接触領域Ｓ内に位置することが好ましい。これによって、凸曲面状表面２の曲率半径Ｒや嵌合接続時の押圧力の条件が異なった場合であっても、端子１、１１間の挿抜力を確実に低減させることができる。図３は、図１に示す端子１を構成する接点部３を、平面上に垂直投影したときの図であって、他方の端子の接触部との接触領域Ｓを、破線で形成された大小２つの円のうち、小円で区画された斜線領域として示したものである。図３では、微小凹部５の幅の一部分が、接触領域Ｓ内に位置するような配置関係である場合を示しているが、破線で形成された大円を接触領域とした場合のように、微小凹部５の全幅部分が、接触領域Ｓ内に位置するような配置関係にすることもできる。なお、ここでいう「接触領域Ｓ」とは、嵌合接続した際の他方の端子（相手端子）との接触面をいう。

微小凹部５の位置は、接触抵抗を安定させる観点で、接触中心位置Ｃから離隔させることが望ましい。具体的には、微小凹部５は、他方の端子１１の接触部１３との正規接触状態における凸曲面状表面２の接触中心位置Ｃから、凸曲面状表面２に沿って測定した距離Ｘにして２０μｍを超えた位置に存在することが好ましい。微小凹部５が前記距離Ｘにして２０μｍ以内の位置に存在すると、高温放置後に接触抵抗が上昇するおそれがあるからである。一方、微小凹部５は前記距離Ｘにして２００μｍ以内の位置に存在することが好ましい。微小凹部５が前記距離Ｘにして２００μｍを超えた位置に存在すると、接触領域Ｓ内に微小凹部５の部分が存在できず、摩擦係数を低減することが難しいからである。

接触領域Ｓは、平面上に垂直投影したときの投影面積から換算した円相当直径が４０〜４００μｍの範囲であることが好ましい。通常、端子１の接点部３の凸曲面状表面２を球状とし、かつ端子１、１１間の接触力を１〜１０Ｎ程度とする場合、接触領域Ｓの円相当直径Ｄｃは、４０μｍから４００μｍ程度の円（以後、接触円）となるが、その接触円の内部に微小凹部５が存在する場合、微小凹部５の部分では、他方の端子が接触しなくなるため接触面積が減少する結果、動摩擦係数を小さくすることができる。

微小凹部５は、溝および穴のいずれの場合とも、最大深さｄmaxが５〜５０μｍの範囲であることが好ましい。微小凹部５の最大深さｄmaxが５μｍより小さいと、接触面積を下げる効果が小さく摩擦係数が減少しない。また、微小凹部５の最大深さｄmaxが５０μmより大きいと、接触荷重を支えることができずにつぶれ、めっきが損傷しやすくなって、高温放置後に接触抵抗が上昇するおそれがある。

微小凹部５の幅Ｗは、溝および穴のいずれの場合とも、特に限定はしないが、例えば２０〜２００μｍの範囲にすることができる。微小凹部５の形成は、量産性の観点からプレス加工による溝付けまたは穴形成加工を用いるのが好ましい。

微小凹部５の長さは、特に限定はしないが、例えば微小凹部５が溝である場合には、その溝の長さは、接触面の円相当直径の下限値が４０μｍ程度であることから、その半分程度の２０μｍ以上とすればよい。ただし、接触力がさらに小さく接触面の円相当直径が２０μｍより小さくなる場合は、溝の長さについても直径の半分程度あればよい。また、溝は、長い分には悪影響はないが、他構造と干渉しない程度の長さとすればよい。

微小凹部５が溝である場合、溝の延在方向は、特に限定はしないが、摩擦係数を効果的に低減する必要がある場合には、端子１、１１間の挿抜時の摺動方向に対し３０°以内にすることが好ましい。

微小凹部５は、その開口端位置に引いた接線に対する内壁の角度θが２０〜７０°の範囲である事が好ましい。前記内壁の角度θが２０°より小さいと、実接触面積を狭くできず、摩擦係数の低減効果が小さいからである。また、前記内壁の角度θが７０°より大きいと、接触荷重を支えることができずにつぶれてめっきが損傷しやすくなり、高温放置後に接触抵抗が上昇するおそれがあるからである。

微小凹部５の断面形状は、特に限定はされないが、例えば図２に示すような三角形状の他、台形、円形、多角形など種々の形状を採用することができる。

接点部３における接触中心位置Ｃとの関係で配設される微小凹部５の実施態様を、図３〜図５に示す。例えば微小凹部が溝である場合には、接触中心位置Ｃを含んだライン上に１本の溝を配設する実施形態（図４（ａ））、接触中心位置Ｃから幾分離隔した位置に１本の溝を配設した実施形態（図３）、接触中心位置Ｃを挟んだ両側に幾分離隔した位置に合計２本の溝を配設した実施形態（図４（ｂ））、接触中心位置Ｃの周りを四角形の環状の溝を配設した実施形態（図４（ｃ））、接触中心位置Ｃの周りを円環状の溝を配設した実施形態（図４（ｄ））等が挙げられる。

また、微小凹部が穴である場合には、接触中心位置Ｃに１個の穴を配設する実施形態（図５（ａ））、接触中心位置Ｃから幾分離隔した位置に１個の穴を配設した実施形態（図５（ｂ））、接触中心位置Ｃの周りであってかつ幾分離隔した位置に合計３個の穴を配設した実施形態（図５（ｃ））、接触中心位置Ｃの周りであってかつ幾分離隔した位置に合計４個の穴を配設した実施形態（図５（ｄ））等が挙げられる。図３〜図５に挙げた微小凹部の実施形態は、例示として挙げたものであって、かかる実施形態だけに限定するものではなく、種々の態様が考えられる。

（端子の製造方法）
次に、端子の製造方法の一例を以下で説明する。
まず、銅または銅合金からなる基材に、カソード電解脱脂と酸洗を順次施す前処理工程を行い、その後、基材上に、電気めっきにより、ニッケル層（中間層）、銅層、錫層を順に形成する。カソード電解脱脂条件および酸洗条件を、それぞれ表１および表２に、また、ニッケル層、銅層、錫層を形成するめっき条件を、それぞれ表３〜表５に一例として示す。

次いで、めっき後にリフロー処理する。このリフロー処理によって、銅層中の銅と錫層中の錫とを相互に熱拡散させることによって銅−錫合金層を形成させる。リフロー条件を表６に一例として示す。なお、形成した銅−錫合金層と、反応せずに残った錫層との表面露出割合は、リフロー前に形成した銅層と錫層のめっき厚の調整により実現することができる。また、錫層中の全ての錫を銅層中の銅と反応させて最上層を銅−錫合金層だけで形成することもできる。

その後、銅合金にめっきを施した条材に対し溝付け加工または穴形成加工を施すことにより、微小凹部を形成する。微小凹部の形成は、最大深さｄmax(μｍ)、幅Ｗ(μｍ)、内壁角度θ(°)の溝または穴となるように加工（コイニング加工）を施す。具体的には、高さＤμｍ、幅Ｗμｍ、Ｃ面角度θ°となるような凸状部を有する金型を用いることで形成する。

次いで、溝または穴の位置が、頂点位置（接触中心位置Ｃ）から距離Ｘμｍ離れた位置となるように位置を調整し、曲率半径がＲｍｍの半球となるようにディンプル加工を施す。具体的には曲率半径がＲｍｍの半球凸部を有するオス金型と、直径２Ｒ＋２Ｔ（例えば板厚Ｔ：０．３ｍｍ）の穴のあいたメス金型を用い、オス金型の凸部とメス金型の穴が合うようにプレスすることにより、微小凹部を形成した接点部を有する端子を製造することができる。

［前処理工程］

［ニッケル層形成工程］

［銅層形成工程］

［錫層形成工程］

［リフロー処理工程］

次に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例では、端子のうち、特に雌端子の接点部の性能を評価するため、張出し加工模擬接点を作製し、評価を行なったので以下で説明する。

（実施例１〜１６）
まず、厚さ０．２５ｍｍ、幅４０ｍｍ以上、長さ１００ｍｍ以上の銅合金条（古河電気工業株式会社製、商品名：ＦＡＳ−６８０）の両端部を５ｍｍ以上切断して除去し、幅３０ｍｍ、長さ５０ｍｍの基材を作製した。次に、基材に、表１に示すカソード電解脱脂および表２に示す酸洗を順次施す前処理工程を行い、その後、基材上に、表３〜表５に示す電気めっき条件で、それぞれニッケル層（中間層）、銅層、錫層を順に形成し、その後、表６に示す条件でリフロー処理することで、銅層中の銅と錫層中の錫とを相互に熱拡散させることによって、錫含有層を構成する銅−錫合金部の元となる銅−錫合金層を形成させた。その後、銅合金にめっきを施した条材に対し溝付け加工または穴形成加工を施すことにより、微小凹部を形成する。微小凹部の形成は、最大深さｄmax(μｍ)、幅Ｗ(μｍ)、内壁角度θ(°)の溝または穴となるように加工（コイニング加工）を施す。具体的には、高さＤμｍ、幅Ｗμｍ、Ｃ面角度θ°となるような凸状部を有する金型を用いることで形成する。次いで、溝または穴の位置が、頂点位置（接触中心位置Ｃ）から距離Ｘμｍ離れた位置となるように位置を調整し、曲率半径がＲｍｍの半球となるようにディンプル加工を施す。具体的には曲率半径がＲｍｍの半球凸部を有するオス金型と、直径２Ｒ＋２Ｔ（例えば板厚Ｔ：０．２５ｍｍ）の穴のあいたメス金型を用い、オス金型の凸部とメス金型の穴が合うようにプレスすることにより、微小凹部を形成した接点部を有する端子を製造することができる。以上の手順によって、雌端子の接点部を模擬した張出し加工模擬接点部を形成した供試材を作製した。表７に、各供試材の作製条件を示す。

（比較例１）
比較例１は、端子の接点部に微小凹部を形成しないこと以外は実施例１と同じ製造条件で作製した。

（比較例２）
特許文献１を参考にして、平坦な面に摺動の長手方向に互いに離間した幅１００μｍ、深さ５０μｍ、間隔１００μｍの複数の凹部を形成した。表面のめっき、基材は実施例１と同じとしたが、特許文献１は、平坦側に溝がある構成であるため、溝付け加工までとし、ディンプル加工による曲面の形成はしなかった。

上記各供試材において、以下の方法で測定および試験を行い、性能評価を行なった。

＜各供試材の形状の確認方法＞
キーエンス社製のレーザー顕微鏡（型番ＶＫ−８５００）により、端子の接点部（ディンプル）の頂点（最も高い箇所で、正規接触状態で接触中心位置Ｃと一致）を概ね視野の中心にあわせ、視野が２００μｍから１０００μｍとなるよう観察し、２Ｄ高さマッピングをとる。
微小凹部（溝）の、最大深さｄmax、幅Ｗおよび内壁角度θ、ならびに凸曲面状表面の接触中心位置Ｃから凸曲面状表面に沿って測定した距離Ｘは、以下の方法により測定した。
図７（ｂ）〜（ｄ）ならびに図８（ｂ）および（ｄ）に破線で示す方向で、かつ接触中心位置Ｃ点からの距離が１００μｍ以内となる断面プロファイルを３つの測定ライン上でとる。各断面プロファイルは２μｍ以上離れていることとする。得られた断面プロファイル（例えば図２に示す断面プロファイル）に示されるＷ、ｄmaxおよびＸを、それぞれ微小凹部の幅、最大深さ、および接点中心−溝間距離と定義し、角度θを内壁角度と定義し、各断面プロファイルについてＷ、ｄmax、Ｘおよびθを測定する。そして、３つの測定結果の平均値をその試験片の値とした。

＜動摩擦係数＞
動摩擦係数は、図６に示すような試験装置２０を用いて評価した。
オス試験片２１には、雄端子として通常使用されているものを用い、基材は実施例と同じＦＡＳ６８０であり、基材の表面を被覆する表面被覆層としては、ＣｕＳｎ合金めっき層（厚さ：０．５μｍ）の下層と、Ｓｎめっき層（厚さ：０．８μｍ）の上層との２層で構成した。オス試験片２１を水平な台２２に固定し、上述した基材、中間層コイニング加工およびディンプル加工を施して形成したメス試験片２３を、オス試験片２１に接触させた。続いて、メス試験片２３に、錘２４を介して３Ｎの荷重をかけてメス試験片２３を押し付け、横型荷重測定器２５を用いて、オス試験片２１を水平方向Ｈに片道１回だけ引っ張り、引っ張っている最中の横方向荷重（摩擦力）を横型荷重測定器２５で測定した。このとき、摺動速度は１００ｍｍ／ｍｉｎ、摺動距離は５ｍｍ、０．１秒毎に横方向加重（摩擦力）を取得した（サンプリングレートは１秒間に１０回とした）。ただし、比較例２については、特許文献１に記載した端子と同様な構成とするため、オス試験片２１に溝付け加工を施したものを使用し、メス試験片２３には、めっき、基材、曲率半径Ｒが実施例と同一とし、微小凹部（溝）の形成がないものを使用した。
動摩擦係数は、横型荷重測定器２５で得られた値のうち、摺動距離が０．５ｍｍから４．５ｍｍの間の平均値を摩擦力Ｆｍ（Ｎ）とし、荷重３Ｎで除した値（Ｆｍ÷３）を動摩擦係数μ_ｋとした。測定は１０回行い、試行回数１０回の平均値を、動摩擦係数と定義した。動摩擦係数は、０．２５以下である場合を「低挿入性に優れる」として「○」、０．２５超え０．３０以下である場合を「低挿入性が良好である」として「△」、そして、０．３０超えである場合を「低挿入性に劣る」として「×」と表記して評価した。表７にその評価結果を示す。

＜高温放置後における接触抵抗＞
実際の自動車への搭載時を考え、端子の挿入後に熱が長時間（連続的または断続的に）かかったことを想定し、摺動させた後の試験片に対して高温放置試験を実施し、その後、接触抵抗を測定した。具体的には、上述した摩擦係数試験を実施後のメス試験片２３に高温放置試験（１５０℃の大気中で１００時間保持）を実施し、接触抵抗を４端子法により評価した。接触荷重は３Ｎ、通電電流１０ｍＡ、開放電圧は１０ｍＶとした。４端子法のプローブは高温放置試験を実施したメス試験片２３とし、相手側の板材は、めっきと基材が摩擦係数測定のオス試験片２１と同一（雄端子として通常使用されているものを用い、基材は実施例と同じＦＡＳ６８０であり、基材の表面を被覆する表面被覆層としては、ＣｕＳｎ合金めっき層（厚さ：０．５μｍ）の下層と、Ｓｎめっき層（厚さ：０．８μｍ）の上層との２層で構成したもの。）とした。
接触抵抗Ｒｃ（Ω）は電圧降下をＶｃ（Ｖ）、電流値Ｉ（＝０．０１０Ａ）としたときＲｃ＝Ｖｃ÷Ｉにより計算した。試行回数Ｎは１０回とし、１０回の平均値を、接触抵抗とした。接触抵抗は、２０ｍΩ未満である場合を「耐熱性に優れる」として「○」、２０ｍΩ以上５０ｍΩ未満である場合を「耐熱性が良好である」として「△」、そして、５０ｍΩ以上である場合を「耐熱性に劣る」として「×」と表記して評価した。表７にその評価結果を示す。

なお、比較例２についても、比較例２の摩擦係数測定で摺動を施したメス試験片２３を上述したように高温放置試験（１５０℃の大気中で１００時間保持）を実施し、相手側の板材は、実施例１と同一とした。これにより、溝付きのオス試験片が、微小凹部（溝）のないメス試験片に与えた損傷による耐熱性の劣化を評価できる。また、メス試験片を摺動させると、オス試験片に幅１００μｍ程度、長さ５ｍｍ程度の一つの筋状の摺動痕跡ができるが、オス試験片側の接触抵抗を測るために４端子法のプローブをその摺動痕跡と全く同一箇所に接触させることは非常に困難であり、よって、オス試験片側の接触抵抗を正確に評価することはできなかった。

表７に示す評価結果から、実施例１〜１６は、いずれも動摩擦係数μ_ｋが小さく_、高温放置後の接触抵抗も低かった。特に、実施例２〜７および１０〜１５は、いずれも動摩擦係数μ_ｋが０．２５以下と顕著に小さく_、また、高温放置後の接触抵抗も２０ｍΩ未満と顕著に低かった。一方、比較例１では動摩擦係数μ_ｋが大きかった。これは比較例１では微小凹部が形成されていないため、接触面積を小さくする効果がないためと考えられる。また、比較例２では動摩擦係数μ_ｋが大きく、また、高温放置後の接触抵抗も劣っていた。これは、オス試験片の溝の角部および側面にメス試験片が衝突した際の衝撃が摩擦抵抗を増大させたと考えられ、また、その際の衝撃によりめっきや基材が損傷し、その後の高温放置試験の際に基材から表面に銅が拡散して酸化したことに伴って接触抵抗が上昇したためと考えられる。

本発明の端子は、特に従来の端子に比べて摩擦係数を有効に小さくできるため、特に嵌合接続・切り離しの際における挿抜力を低くでき、しかも、高温（例えば１５０℃程度）環境下で継続使用した場合であっても、接触抵抗の増加が有効に抑制され、安定した電気接続性を維持できる。

１ 端子
２ 凸曲面状表面
３ 接点部
４ 基材
５ 微小凹部
１１ 他方の端子
１２ 平面状表面
１３ 接触部
２０ 試験装置
２１ オス試験片
２２ 台
２３ メス試験片
２４ 錘
２５ 横型荷重測定器

Claims (7)

1. 他方の端子の平面状表面をもつ接触部と接触する凸曲面状表面をもつ接点部を有し、該接点部は、前記凸曲面状表面に微小凹部を設け、前記凸曲面状表面は、球状または長球状の表面であり、前記端子の延在方向および幅方向のうちの少なくとも一方向に沿って測定したときの曲率半径が０．２〜５ｍｍの範囲であり、
   前記微小凹部の少なくとも一部分は、前記接触部との前記凸曲面状表面の接触領域内に位置し、
   前記微小凹部は、前記接触部との正規接触状態における前記凸曲面状表面の接触中心位置から、前記凸曲面状表面に沿って測定した距離にして２０μｍを超えた位置に存在し、かつ
   前記微小凹部は、その開口端位置に引いた接線に対する内壁の角度が２０〜７０°の範囲であることを特徴とする端子。
2. 前記接触領域は、平面上に垂直投影したときの投影面積から換算した円相当直径が４０〜４００μｍの範囲である、請求項１に記載の端子。
3. 前記微小凹部は、最大深さが５〜５０μｍの範囲である、請求項１または２に記載の端子。
4. 前記微小凹部は、穴または溝である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の端子。
5. 前記端子は、銅または銅合金からなる基材と、該基材の表面を被覆するように配設され、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＰｄおよびＮｉの群から選択される１種以上からなる少なくとも１層の表面被覆層とを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の端子。
6. 前記端子は、前記基材と前記表面被覆層との間に、Ｎｉ、ＰｄおよびＣｕの群から選択される１種以上からなる少なくとも１層の中間層をさらに備える、請求項５に記載の端子。
7. 前記端子は、前記接点部を有する雌端子であり、前記他方の端子は、前記接触部を有する雄端子である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の端子。
   

Images