JP7382702B2 - 端子 - Google Patents

Description

本発明は、端子に関し、特に、接触面積が小さいながらも接触抵抗の増加を抑制し、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いる。このような高性能導体材料は、各種の端子、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る。コネクタの多極化に伴い、嵌合接続および切り離しの際に、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ためには、より大きな力が必要となる。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、作業者による小さな力では簡単に端子間の挿抜作業を行なうことができない。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端子間の挿抜作業を行なうと、端子の破損、断線等のおそれもある。このような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求められており、具体的には、タブ幅（雄端子）にして１．０ｍｍ、０．６４ｍｍ等の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。そのため、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、このような構造の追加は、製品コストを上昇させる要因となる。

端子間の挿抜力を低減するための手段として、例えば、端子間の接触力を弱める方法がある。しかしながら、この方法では、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場合、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。

「フレッティング現象」とは、振動、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。この摩耗粉が端子の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やすい。

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、端子を自動車等の車両に使用する場合、車載の振動または熱サイクルにより、端子間の接触部分が微摺動によって摩耗し、接触部分における接触抵抗が増大することが想定される。そのため、低挿抜性だけでなく、接触部分の接触抵抗をできる限り低く抑え、継続して端子に大電流を流し得る電気接続性が必要である。

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際、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い。それにより、端子同士の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る。このような表面状態の端子を継続使用する場合、電気接続性が劣化する場合がある。このため、電気接続性は、劣化することなく安定して維持できることも必要である。

例えば、特許文献１には、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いずれか一方の端子の平面状表面に、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、他方の端子に凸曲面状表面が形成された嵌合型接続端子が開示されている。

特許文献１において、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、端子の接点部の表面に溝または凹部が設けられている。

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、雄端子において、雌端子と接触する接点部の平面状表面に溝を設けている。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。しかしながら、補器類側の雄端子には、半田濡れ性などの様々な制約があるため、汎用品である補器類側の雄端子において、通常、雌端子と接触する接点部の平面状表面は、溝、凹部等の形成などの特殊な構成が設けられることなく、平滑な基材表面にスズめっきを形成しただけの単純な構成であることが好ましい。このため、ワイヤーハーネスの終端部を構成する雌端子において、雄端子と接触する接点部の凸曲面状表面を改善することによって、低摩擦化を達成することが望まれている。

また、雌端子において、雄端子と接触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することにより低摩擦化を図ることは可能である。しかしながら、雌端子が有する基材の板厚が０．８ｍｍ以上の厚さである場合、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る。この現象が生じると、継続使用によって、基材の構成元素（Ｃｕなど）が接点部の表面に拡散しやすくなり、さらに、接点部の表面まで拡散した元素は、酸化によって接触抵抗を増加させてしまうおそれもある。

特開２０１３－１０１９１５号公報

本発明は、接触面積が小さいながらも接触抵抗の増加を抑制し、安定した電気接続性を維持できる端子を提供することを目的とする。

すなわち、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、凸状表面をもつ接点部を有し、
前記接点部は、延在方向の長さが幅方向の長さよりも長く形成され、且つ、
前記凸状表面に微小凹部が設けられている端子。
［２］前記凸状表面において、前記凸状表面の幅方向における凸曲面Ａの曲率が、０．１ｍｍ^－１以上１０．０ｍｍ^－１以下である、上記[１]に記載の端子。
［３]前記凸状表面において、前記凸状表面の延在方向における凸状面Ｂの曲率が、０ｍｍ^－１以上０．１５ｍｍ^－１以下である、上記［１］または［２］に記載の端子。
［４］前記凸状面Ｂの長さＬ１が、０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である、上記［３］に記載の端子。
［５］前記凸状表面において、前記微小凹部の幅Ｗ１が０．１ｍｍ以上２．８ｍｍ以下である、上記［１］～［４］までのいずれかに記載の端子。
［６］前記凸状表面において、前記微小凹部の深さｄが０．３μｍ以上５０μｍ以下である、上記［１］～［５］までのいずれかに記載の端子。
［７］前記凸状表面において、前記凸状面Ｂの長さＬ１に対する前記凸状面Ｂの長さＬ１上に存在する微小凸部の幅Ｗ２の長さの総和の割合が、５％以上７０％以下である、上記［４］に記載の端子。
［８］前記微小凹部は、穴または溝である、上記［１］～［７］までのいずれかに記載の端子。
［９］前記端子は、銅又は銅合金からなる基材と、
前記基材の表面を被覆するように配設され、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ及びＮｉからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成された少なくとも１層の表面被覆層と、を備える、上記［１］～［８］までのいずれかに記載の端子。
［１０］前記端子は、前記基材と前記表面被覆層との間に、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｄ及びＣｕからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成された少なくとも１層の中間層をさらに備える、上記［９］に記載の端子。
［１１］前記中間層が、ＣｕＳｎ層を有し、且つ、
前記表面被覆層がＳｎ層を有する、上記［１０］に記載の端子。
［１２］前記表面被覆層の厚さが、０．２μｍ以上２．０μｍ以下である、上記［９］～［１１］までのいずれかに記載の端子。
［１３］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］～［１２］までのいずれかに記載の端子。

本発明によれば、他方の端子の平面状表面をもつ接触部と接触する、凸状表面をもつ接点部を有する端子であって、前記接点部は、延在方向の長さが幅方向の長さよりも長く形成され、且つ、前記凸状表面に微小凹部が設けられている。これにより、接触面積が小さいながらも接触抵抗の増加を抑制し、安定した電気接続性を維持できる端子を提供することができる。特に、従来の端子に比べて、車載の振動または熱サイクルにより、雄端子と雌端子との接触部分が（５０μｍ程度の）微摺動によって摩耗し接触抵抗が増大することを抑制することができる。また、接触部分の接触抵抗を低く抑えることができるため、端子に大電流を流しても、発熱を抑制でき、安定した電気接続性を維持することができる。

図１は、本発明に従う実施形態の端子が有する凸状表面の概略平面図である。 図２は、本発明に従う実施形態の端子の接点部と他方の端子の接触部とが接した状態を示す拡大断面図である。 図３は、微小凹部が設けられていない場合の凸状表面を示す概略図であり、図３（ａ）は凸状表面の幅方向における側面図であり、図３（ｂ）は凸状表面の延在方向における側面図である。 図４は、微小凹部が設けられた本発明に従う実施形態の端子が有する凸状表面を示す概略図であり、図４（ａ）は凸状表面の幅方向における側面図であり、図４（ｂ）は凸状表面の延在方向における側面図である。 図５は、雌端子の接点部の性能を評価する試験を行うために用いた試験装置の概略図である。

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、本発明に従う実施形態の端子が有する凸状表面の概略平面図であり、図２は、本発明に従う実施形態の端子と他方の端子との接点部を示す拡大断面図である。

［端子］
図２に示されるように、端子１は、他方の端子１１の平面状表面１３をもつ接触部１２と接触する、凸状表面３をもつ接点部２を有している。このような端子１としては、例えば、自動車等の車両において、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、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が好ましい。特に、端子１は、凸状表面３をもつ接点部２を有する雌端子であることがより好ましい。また、他方の端子１１は、雄端子および雌端子のいずれであってもよいが、特に、平面状表面１３をもつ接触部１２を有する雄端子であることが好ましい。なお、本発明の端子１において、凸状表面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た少なくとも１層の表面被覆層（図示せず）とを備えている。

＜基材＞
基材４は、銅（Ｃｕ）または銅合金からなり、優れた導電性と高い強度を有している。銅合金としては、例えば、リン青銅、黄銅、洋白、ベリリウム銅、コルソン合金などが挙げられる。また、基材４の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、板、条、丸線、角線など種々の形状であってよい。

＜被覆層＞
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）からなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成されている。表面被覆層は、１種の金属で構成されていてもよく、２種以上の金属を用いた合金または金属間化合物、例えば、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されていてもよい。また、表面被覆層は、単層または複数の層で構成されていてもよく、基材４の表面上に、直接または中間層を介して形成することができる。なお、表面被覆層の形成は、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、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。

端子１は、基材４と表面被覆層との間に、Ｓｎ、Ｎｉ、ＰｄおよびＣｕからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成された少なくとも１層の中間層（図示せず）をさらに備えていてもよい。中間層は、１種の金属で構成されていてもよく、２種以上の金属を用いた合金または金属間化合物であってもよい。基材４、表面被覆層および中間層の具体的な層構成の例としては、基材４の表面上に、中間層としてＣｕＳｎ層を有し、中間層上に、表面被覆層としてＳｎ層を有する積層構造が挙げられる。また、中間層、表面被覆層の厚さは特に限定されるものではないが、基材４の最表面に形成された表面被覆層の厚さは、耐熱性、耐食性、微摺動摩耗性、コスト等の観点から、０．２μｍ以上２．０μｍ以下であることが好ましい。なお、中間層の形成は、上述した表面被覆層と同様の方法により行うことができる。

＜接点部＞
接点部２は、図１中、斜線で示される領域であり、延在方向Ｌの長さが幅方向Ｗの長さよりも長く形成されている。ここで、延在方向Ｌは、凸状表面３の長手方向でもあり、幅方向Ｗは、延在方向Ｌと直交する方向でもある。このように、接点部２において、延在方向Ｌの長さが幅方向Ｗの長さよりも長く形成されることにより、他方の端子の表面の酸化被膜（酸化スズなど）を削り取る回数が多くなる。そのため、後述する酸化被膜が除去される効果が大きく、接触抵抗を低くすることができる。一方、接点部２において、幅方向Ｗの長さが延在方向Ｌの長さよりも長い場合、他方の端子の表面の酸化被膜（酸化スズなど）を削り取る回数が少なくなる。そのため、後述する酸化被膜が除去される効果が小さく、接触抵抗が高くなってしまう。

＜微小凹部＞
図２に示されるように、凸状表面３に微小凹部５が設けられている。微小凹部５は、穴または溝であることが好ましい。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る。そのため、ワイヤーハーネス側の雌端子が有する凸状表面３に加工等を施すこと、具体的には微小凹部５を設けることによって、安定した電気接続性を維持するための微摺動摩耗性の向上および接触抵抗の低減を達成することできる。一方、例えば、特許文献１に記載されている端子のように、補器類等の雄端子が有する平面状表面の接触部に、溝、凹部等などの加工を施すことは、半田濡れ性などの様々な制約の観点から、現実的ではない。

図３に示されるように、凸状表面３’において、延在方向の凸状面Ｂ’の長さＬ’上に微小凹部が設けられていない場合、より大電流を流す端子として使用するためには接触抵抗が十分低くなく、また微摺動摩耗性も十分ではない。微摺動摩耗性を向上させるためには、例えば、凸状表面３’において、凸曲面Ｂ’の曲率半径を小さくすること、すなわち曲率を大きくすることにより、凸状表面３’と他方の端子の平面状表面との接触面積が減少し、さらに、接触面における接触圧力が高くなる。これにより、微摺動が生じた際に、摩耗物が接触部の外に排出しやすくなるため、理論上、接触抵抗の上昇を抑制できると推察される。ここで、曲率とは、曲線または曲面の曲がりの程度を示す値であり、曲率半径の逆数で示される。例えば、曲率半径がｒである円周の曲率は１／ｒである。曲がりの程度が大きいほど湾曲が大きくなり、曲率は大きくなる。

しかしながら、凸曲面Ｂ’の曲率を大きくすることにより接触面積を小さくしても、他方の端子の表面の酸化被膜との接触により、接触抵抗が高くなる傾向にある。本発明では、図２に示されるように、凸状表面３に微小凹部５を設けることにより、端子１の凸状表面３において、接触抵抗が低くなり、かつ微摺動摩耗性も向上させることができる。微小凹部５の形成に伴い、凸状表面３には微小凸部６が形成される。この微小凸部６の先端部が他方の端子１１の表面の酸化被膜（酸化スズなど）を何度も削り取るため、酸化被膜が除去される効果が高まる。そのため、接触面積が小さいながらも接触抵抗が低下し、接触圧力が上昇するため微摺動摩耗性が向上するものと考えられる。

微小凹部５の断面形状は、特に限定はされないが、三角形状の他、台形、円形、多角形など種々の形状に設計することができる。また、微小凹部５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により形成することが好ましい。

（凸曲面Ａの曲率）
凸状表面３において、凸状表面３の幅方向における凸曲面（図４（ａ）に示される凸曲面Ａ）の曲率は、０．１ｍｍ^－１以上１０．０ｍｍ^－１以下であることが好ましく、０．２ｍｍ^－１以上５．０ｍｍ^－１以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ^－１以上４．０ｍｍ^－１以下であることがさらに好ましい。凸曲面Ａの曲率を０．１ｍｍ^－１以上１０．０ｍｍ^－１以下の範囲に制御することにより、接触抵抗が低く、且つ、微摺動摩耗性が向上した端子を得ることができる。凸曲面Ａの曲率が０．１ｍｍ^－１未満であると、接触面積が増大し、接触圧力が低いため、微摺動摩耗性に劣る傾向にある。一方、凸曲面Ａの曲率が１０．０ｍｍ^－１より大きいと、接触面積が小さくなり過ぎ、接触抵抗が高くなりやすい。

（凸状面Ｂの曲率）
凸状表面３において、凸状表面３の延在方向における凸状面（図４（ｂ）に示される凸状面Ｂ）の曲率は、０ｍｍ^－１以上０．１５ｍｍ^－１以下であることが好ましく、０ｍｍ^－１以上０．１ｍｍ^－１以下であることがより好ましく、０ｍｍ^－１以上０．０５ｍｍ^－１以下であることがさらに好ましい。凸状面Ｂの曲率を０ｍｍ^－１以上０．１５ｍｍ^－１以下の範囲に制御することにより、凸状表面３に設けられた微小凸部６の各々に、他方の端子１１（雄端子）の平面状表面１３がより良好に接触することができ、その結果、接触抵抗を低くすることができる。凸状面Ｂの曲率が０．１５ｍｍ^－１より大きいと、微小凸部６の一部が他方の端子１１（雄端子）の平面状表面１３に有効に接触しない場合があり、その結果、接触抵抗が高くなりやすい。尚、凸状面Ｂの曲率が０ｍｍ^－１とは、凸状面Ｂが曲面ではなく、平面であることを意味する。

（凸状面Ｂの長さＬ１）
凸状表面３において、凸状面Ｂの長さ（図４（ｂ）に示されるＬ１）は、０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以上８ｍｍ以下であることがさらに好ましい。凸状面Ｂの長さＬ１とは、延在方向における凸状面Ｂのうち、他方の端子１１の平面状表面１３をもつ接触部１２と接触する凸状表面３の直線距離、すなわち、延在方向における接点部２の長さを意味する。凸状面Ｂの長さＬ１を０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下に制御することにより、接触抵抗が低く、且つ、微摺動摩耗性が向上した端子を得ることができる。凸状面Ｂの長さＬ１が０．５ｍｍ未満であると、接触面積が小さくなり過ぎ、接触抵抗が高くなりやすい。一方、凸状面Ｂの長さＬ１が１５ｍｍより大きいと、接触面積が増大し、接触圧力が低いため、微摺動摩耗性に劣る傾向にある。また、凸状表面３において、微小凸部６のすべてを他方の端子１１に接触させるためには、微小凸部６の高さをそろえる必要がある。しかしながら、凸状面Ｂの長さＬ１が１５ｍｍより長い場合、そのような長さに作製するための金型の調整、メンテナンス費用などに多大なコストがかかり、作製が困難である。そのため、凸状面Ｂの長さＬ１の上限は１５ｍｍ以下であることが好ましい。

（微小凹部の幅Ｗ１）
凸状表面３において、微小凹部５の幅（図４（ｂ）に示されるＷ１）は、０．１ｍｍ以上２．８ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上１．４以下であることがより好ましく、０．４ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。微小凹部５の幅Ｗ１は、図４（ｂ）に示されるように、凸状表面３の延在方向と平行な、１つの微小凹部５における２つの開口端位置間の直線距離を意味する。微小凹部５の幅Ｗ１が０．１ｍｍ未満であると、微摺動による接触抵抗の上昇の抑制効果が小さく、微摺動摩耗性に劣る傾向にある。また、微小凹部５の幅Ｗ１が２．８ｍｍよりも大きいと、接点部が減少するため、接触抵抗が高くなりやすい。なお、微小凹部５の幅Ｗ１の範囲は、溝および穴のいずれの場合であっても、同様である。また、凸状表面３に形成される微小凹部５の幅Ｗ１は、凸状面Ｂの長さＬ１を超えることはない。そのため、微小凹部５の幅Ｗ１は、凸状面Ｂの長さＬ１よりも短い。

（微小凹部の深さｄ）
凸状表面３において、微小凹部５の深さ（図４（ｂ）に示されるｄ）は、０．３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましく、１．０μｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましい。微小凹部５の深さｄは、微小凹部５が溝および穴のいずれの場合においても同様である。微小凹部５の深さｄは、図４（ｂ）に示されるように、微小凹部５の開口端位置から引いた凸状表面３の延在方向と平行な接線から、微小凹部５の最も深い位置まで引いた垂線の距離を意味する。微小凹部５の開口端位置が異なる場合、垂線の距離が長い距離を微小凹部５の深さｄとする。微小凹部５の深さｄが０．３μｍ未満であると、微摺動により生じる摩耗物が接点部に介在しやすくなる。その結果、接触抵抗の上昇の抑制効果が小さく、微摺動摩耗性に劣る傾向にあるとともに、接触抵抗も高くなりやすい。また、微小凹部５の深さｄが５０μｍよりも大きいと、微小凸部６が、接触荷重を支えることができずにつぶれ、微摺動により基材４が変形しやすい。これにより、接触抵抗が上昇し、微摺動摩耗性に劣る傾向にある。

（接触長さ比率）
凸状表面３において、凸状面Ｂの長さＬ１に対する凸状面Ｂの長さＬ１上に存在する微小凸部６の幅Ｗ２の長さの総和の割合（接触長さ比率Ｐ）は、５％以上７０％以下であることが好ましく、５％以上５０％以下であることがより好ましく、２０％以上４０％以下であることがさらに好ましい。接触長さ比率Ｐは、図４（ｂ）に示されるような微小凸部６の幅Ｗ２の総和を、凸状面Ｂの長さＬ１で除した値をパーセンテージで示した比率である。例えば、幅Ｗ２の長さが同じである微小凸部６の数をｎとした場合、接触長さ比率は、｛（ｎ×Ｗ２）／Ｌ１｝×１００であらわされる。ここで、微小凸部６の幅Ｗ２は、凸状表面３の延在方向と平行な、隣接する微小凹部５における一方の開口端位置から他方の開口端位置までの間隔、または、凸状表面３の端部に接する微小凸部６の一方の端部から他方の端部までの直線距離を意味する。接触長さ比率が５％未満の場合、全体的に接触面積が少ないため、接触抵抗が高くなりやすい。一方、接触長さ比が７０％より大きい場合、全体的に接触圧力が低いため、微摺動摩耗性に劣る傾向にある。

（内壁角度θ）
図４（ｂ）に示されるように、微小凹部５は、その開口端位置から引いた凸状表面３の延在方向と平行な接線に対する内壁角度θが、２０°以上７０°以下の範囲であることが好ましく、３０°以上６０°以下の範囲であることがより好ましい。内壁角度θが２０°未満であると、他方の端子１１（雄端子）を挿入する際、微小凸部６の先端部が他方の端子１１の表面の酸化被膜（酸化スズなど）を削りとる効果が小さい。そのため、酸化被膜が除去されにくく、接触抵抗が高くなりやすい。また、微摺動が生じた際に、摩耗物が接点部の外に排出されにくいため、接触抵抗が上昇しやすい。一方、内壁角度θが７０°より大きいと、微摺動が生じた際に、微小凸部６によりめっきが削られる量が増大し、摩耗物が多量にでるため、接触抵抗が上昇しやすい。

（端子の製造方法）
次に、本発明に係る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う。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（ＣｕＳｎ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。微小凹部は、所定の深さｄ(μｍ)、幅Ｗ１(ｍｍ)、内壁角度θ(°)を有する溝または穴となるように加工（コイニング加工）を施すことにより形成される。具体的には、高さｈ(μｍ)（Ｄ＝ｄ）、幅Ｗ１(ｍｍ)、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。

［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、実施例に基づき本発明を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。また、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。

（実施例１～３６）
［供試材の作製］
まず、厚さ０．２５ｍｍ、幅４０ｍｍ以上、長さ１００ｍｍ以上の銅合金条（古河電気工業社製、商品名：ＦＡＳ－６８０）を準備し、この銅合金条の両端部を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、錫層を順に形成した。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、基材上に、ニッケル層（Ｎｉ層）、ＣｕＳｎ層の各中間層と、Ｓｎ層の表面被覆層とをこの順に積層させた。

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、微小凹部を形成した。微小凹部は、深さｄ(μｍ)、幅Ｗ１(ｍｍ)、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）を施すことにより形成した。具体的には、高さｈ(μｍ)（ｈ＝ｄ）、幅Ｗ１(ｍｍ)、Ｃ面角度θ°となるような凸状部を１カ所または複数カ所有する金型を用いることで形成した。次いで、凸状表面の幅方向における凸曲面Ａの曲率、凸状表面の延在方向における凸状面Ｂの曲率、凸状面Ｂの長さＬ１が、表７に示す値に相当するビード型となるように張り出し加工を施した。他方の端子の平面状表面をもつ接触部と接触するように、凸状面Ｂの長さＬ１をなす直線が、延在方向Ｌと平行になるように形成し、また、延在方向の長さが幅方向の長さよりも長くなるように形成した。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有する供試材をそれぞれ作製した。

（比較例１）
比較例１は、雌端子の凸状表面をもつ微小凹部を形成しないこと以外は、実施例３と同じ製造条件で作製した。

（比較例２～３）
比較例２と３において、実施例１～３６と同じ銅合金条に同じようにめっきを施した条材に対して、凸曲面Ａの曲率と凸状面Ｂの曲率が同じで、凸状面Ｂの長さＬ１が０である、すなわち、凸状表面が球面状である雌端子を作製した。比較例２では、凸曲面Ａの曲率、微小凹部の幅Ｗ１、深さｄが、実施例１の凸曲面Ａの曲率、微小凹部の幅Ｗ１、深さｄと同じになるように、比較例３では、凸曲面Ａの曲率、微小凹部の幅Ｗ１、深さｄが、実施例３の凸曲面Ａの曲率、微小凹部の幅Ｗ１、深さｄと同じになるように、それぞれ作製した。そのため、比較例２と３で作製した端子は、凸状表面が球面状であるため、接点部の延在方向Ｌの長さと幅方向Ｗの長さは同じであった。尚、比較例２と３では、微小凹部の深さｄは、微小凹部を形成する前の球面状の頂点からの深さとした。

（比較例４～５）
比較例４は、凸状面Ｂの長さＬ１をなす直線が、延在方向Ｌと垂直になるように形成した以外は、実施例１と同じ製造条件で作製した。比較例５は、凸状面Ｂの長さＬ１をなす直線が、延在方向Ｌと垂直になるように形成した以外は、実施例３と同じ製造条件で作製した。

［測定および評価］
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＞
レーザー顕微鏡（型番「ＶＫ－８５００」：キーエンス社製）により、端子の接点部（ディンプル）の頂点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高さマッピングを設定した。また、凸状面Ｂの長さＬ１が１０００μｍ（１ｍｍ）よりも長い場合は、複数回に分けて張り出し部全体を観察した。微小凹部（溝）の深さｄ、幅Ｗ１、および微小凸部の幅Ｗ２は、以下の方法により測定した。幅方向の中心位置の断面プロファイルの各々の凹部、凸部に対し、ｄ、Ｗ１、Ｗ２を測定し、その平均値をその試験片の値とした。凸状面Ｂの長さＬ１に対する凸状面Ｂの長さＬ１上に存在する微小凸部の幅Ｗ２の長さの総和の割合、すなわち、接触長さ比率Ｐは、微小凸部の数をｎとして、Ｐ＝｛（ｎ×Ｗ２）／Ｌ｝×１００（単位：％）で算出した。表７にその測定結果を示す。尚、表７中、測定できない項目は「－」で表す。

＜微摺動摩耗性＞
微摺動摩耗性は、図５に示すような試験装置２０を用いて評価した。雄試験片２１には、雄端子として通常使用されている端子を用い、基材は実施例と同じＦＡＳ－６８０を使用した。基材の表面は、Ｎｉ層（厚さ：０．５μｍ）とＣｕＳｎ層（厚さ：０．５μｍ）の中間層と、Ｓｎ層（厚さ：０．８μｍ）の表面被覆層とをこの順で被覆した。雄試験片２１を水平な台２２上に固定し、実施例１～３６、比較例１～５で作製した試験片を雌試験片２３とし、雄試験片２１と雌試験片２３とを接触させた。続いて、雌試験片２３に、錘２４を介して１０Ｎの荷重をかけて雄試験片２１に押し付け、横型荷重測定器２５を用いて、雄試験片２１を水平方向Ｈ（摺動方向）に摺動距離５０μｍ、摺動周波数１Ｈｚで５０００往復させ、その際の接触抵抗を４端子法にて測定した。接触抵抗が１０ｍΩを超えたときの摺動回数（Ｍ）を微摺動摩耗性の指標とした。Ｍの値が大きいほど、微摺動摩耗性に優れ、長期で安定して電気導通性を維持できることを意味する。Ｍが３０００回以上である場合を「微摺動摩耗性に特に優れる」として「◎」、Ｍが３０００回未満、５００回以上である場合を「微摺動摩耗性に優れる」として「○」、Ｍが５００回未満である場合を「微摺動摩耗性に劣る」として「×」と評価した。表７にその評価結果を示す。

＜接触抵抗＞
接触抵抗もまた、図５に示すような試験装置２０を用いて４端子法により評価した。接触荷重は１０Ｎ、通電電流１０ｍＡ、開放電圧は１０ｍＶとした。雄試験片２１は、上記微摺動摩耗性の評価で使用した端子を用いた。４端子法のプローブは、実施例１～３６、比較例１～５で作製した試験片を雌試験片２３とした。

接触抵抗Ｒｃ（Ω）は、電圧降下をＶｃ（Ｖ）、電流値Ｉ（＝０．０１０Ａ）として、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。接触抵抗値が低いほど、接触面積が小さいながらも接触抵抗の増加を抑制できたことを意味する。接触抵抗が、０．２０ｍΩ以下である場合を「接触抵抗に特に優れる」として「◎」、接触抵抗が、０．２０ｍΩより大きく、０．５０ｍΩ以下である場合を「接触抵抗に優れる」として「○」、接触抵抗が、０．５０ｍΩより大きい場合を「接触抵抗に劣る」として「×」と評価した。表７にその評価結果を示す。

表７に示す評価結果から、実施例１～３６は、いずれも微摺動摩耗性に優れ_、接触抵抗にも優れていた。その中で、実施例１～２５は、摺動回数（Ｍ）が１０００回以上、かつ接触抵抗値が０．３ｍΩ以下であり、いずれの特性も優れていた。特に、実施例２～４、６～７、１０～１１、１４～１５、１８～１９、２２～２４は、いずれも微摺動摩耗性が特に優れており、また、接触抵抗も、０．２０ｍΩ以下と顕著に低く、特に優れていた。

一方、比較例１～５は、微摺動摩耗性が劣っているか、接触抵抗に劣っているか、または、微摺動摩耗性と接触抵抗のいずれもが劣っていた。

１ 端子
２ 接点部
３、３’ 凸状表面
４ 基材
５ 微小凹部
６ 微小凸部
１１ 他方の端子
１２ 接触部
１３ 平面状表面
２０ 試験装置
２１ 雄試験片
２２ 台
２３ 雌試験片
２４ 錘
２５ 横型荷重測定器

Claims (12)

1. 他方の端子の平面状表面をもつ接触部と接触する、凸状表面をもつ接点部を有し、
   前記接点部は、延在方向の長さが幅方向の長さよりも長く形成され、
   前記凸状表面に複数の微小凹部及び複数の微小凸部が設けられ、
   前記微小凸部の先端部のすべてが前記平面状表面に同時に接するように、前記微小凸部の高さが揃っており、且つ
   前記微小凹部は、その開口端位置から引いた前記凸状表面の延在方向と平行な接線に対する内壁角度θが、２０°以上７０°以下の範囲であることを特徴とする端子。
2. 前記凸状表面において、
   前記凸状表面の幅方向における凸曲面Ａの曲率が、０．１ｍｍ^－１以上１０．０ｍｍ^－１以下である、請求項１に記載の端子。
3. 前記凸状表面において、前記凸状表面の延在方向における凸状面Ｂの長さＬ１が、０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の端子。
4. 前記凸状表面において、前記延在方向と平行である前記微小凹部の幅Ｗ１が０．１ｍｍ以上２．８ｍｍ以下である、請求項１～３までのいずれか１項に記載の端子。
5. 前記凸状表面において、前記微小凹部の深さｄが０．３μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１～４までのいずれか１項に記載の端子。
6. 前記凸状表面において、前記凸状面の長さＬ１に対する前記凸状面Ｂの長さＬ１上に存在する前記微小凸部の幅Ｗ２の長さの総和の割合が、５％以上７０％以下である、請求項３に記載の端子。
7. 前記微小凹部は、穴または溝である、請求項１～６までのいずれか１項に記載の端子。
8. 前記端子は、銅又は銅合金からなる基材と、
   前記基材の表面を被覆するように配設され、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ及びＮｉからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成された少なくとも１層の表面被覆層と、を備える、請求項１～７までのいずれか１項に記載の端子。
9. 前記端子は、前記基材と前記表面被覆層との間に、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｄ及びＣｕからなる群から選択される１種以上の金属を用いて形成された少なくとも１層の中間層をさらに備える、請求項８に記載の端子。
10. 前記中間層が、ＣｕＳｎ層を有し、且つ、
    前記表面被覆層がＳｎ層を有する、請求項９に記載の端子。
11. 前記表面被覆層の厚さが、０．２μｍ以上２．０μｍ以下である、請求項８～１０までのいずれか１項に記載の端子。
12. 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１～１１までのいずれか１項に記載の端子。
    

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