JPH10302865A - 嵌合型接続端子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した挿入力特性が得られる嵌合型接続端
子の製造方法を提供する。 【解決手段】 母材２の銅の表面に錫めっき層３を形成
した後、１７０℃以上２９０℃以下で熱処理を行い、錫
めっき層３を銅錫金属間化合物層３ａに完全に変換す
る。そして、当該金属間化合物層３ａ上に、錫めっき層
４を薄く形成する。最初に形成した錫めっき層３は全て
合金化すればよいので熱処理条件の管理は極めて容易で
あり、さらにその金属間化合物層３ａ上への錫めっき層
４の厚さは薄いため誤差の幅も小さな範囲内に収めるこ
とができる。すなわち、錫めっき層４の厚さを容易に均
一にすることができ、その結果、安定した挿入力特性が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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の製造方法
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個当た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個当たりの挿
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】そこで、本発明者等は、錫めっき層の厚さ
を薄くして接続端子の見かけの硬度を上昇させることに
より、端子挿入力を低下させる技術を案出した。

【００１１】ところが、接続端子の母材である銅の錫中
における拡散係数は常温においても比較的大きく、錫め
っき層の厚さを薄くした場合は、錫めっき層中を母材の
銅が拡散して合金化し、端子の挿入力特性が著しく変動
するという問題を生じる。

【００１２】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、安定した挿入力特性が得られる嵌合型接続端子
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【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、雄部品および雌部品の嵌合によ
って電気的接触を得る嵌合型接続端子の製造方法であっ
て、(a)前記雄部品および前記雌部品の母材の表面に第
１の錫めっき層を形成する第１めっき工程と、(b)前記
第１の錫めっき層と前記母材とを反応させて前記第１の
錫めっき層を完全に金属間化合物層に変換する合金化工
程と、(c)前記金属間化合物層の表面に第２の錫めっき
層を形成する第２めっき工程と、を備えている。

【００１４】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の製造方法において、前記合金化
工程に前記第１の錫めっき層が形成された前記母材を１
７０℃以上２９０℃以下で熱処理する熱処理工程を含ま
せている。

【００１５】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２の発明に係る嵌合型接続端子の製造方法におい
て、前記第２めっき工程に前記雄部品または前記雌部品
のうちの一方の前記金属間化合物層の前記嵌合による摺
動部分に０．１μｍ〜０．３μｍの厚さの錫めっき層を
形成し、他方の前記金属間化合物層の摺動部分に０．１
μｍ以上の厚さの錫めっき層を形成する工程を含ませて
いる。

【００１６】

【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。

【００１７】Ａ．嵌合型接続端子の形態：図１は本発明
に係る製造方法によって製造された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。

【００１８】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、電線との圧着部であるワイヤバレル１１と、
雌端子２０との嵌合部であるタブ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。

【００１９】雌端子２０は、電線との圧着部であるワイ
ヤバレル２４と、雄端子１０との嵌合部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２
１、エンボス２２およびビード２３とをその内部に備え
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。

【００２０】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２
３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。

【００２１】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り、タブ１２側の摺
動部分は上記同様線となる。

【００２２】Ｂ．嵌合型接続端子のめっき方法：次に、
嵌合型接続端子のめっき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、まず板状の条材に錫め
っき処理を行った後、その条材を上記形態に加工して嵌
合型接続端子を製造する。図３は嵌合型接続端子の条材
へのめっき方法を示すフローチャートであり、また図４
は嵌合型接続端子の条材へのめっき過程を説明するため
の図である。

【００２３】まず、条材１の表面の洗浄や酸化皮膜の除
去などの前処理を行う（ステップＳ１）。これは、条材
１の表面が汚染されていたり酸化皮膜が生成されていた
りすると後工程における錫めっき層３と条材１の母材２
（本実施形態では銅）との密着性に悪影響を及ぼすから
である。前処理後の条材１は表面が清浄な板状の母材２
となる（図４（ａ）の状態）。

【００２４】次に、条材１の表面に錫めっき層３を形成
する（ステップＳ２）。このときの錫めっき層３の厚さ
は１μｍ以下、より好ましくは０．３μｍ〜０．５μｍ
である。後述するように、この段階での錫めっき層３は
全て硬い金属間化合物層となるため、厚さが１μｍ以上
あると嵌合型接続端子への加工が困難になるからであ
る。

【００２５】条材１に錫めっきを行った直後は、図４
（ｂ）に示すように、母材２である銅の表面に純錫めっ
き層３が形成された状態となる。

【００２６】次に、錫めっき後の条材１に熱処理を施す
ための準備として当該条材１の洗浄・乾燥を行う（ステ
ップＳ３）。そして、洗浄・乾燥後の条材１に１７０℃
以上２９０℃以下で熱処理を施す（ステップＳ４）。錫
中における銅の拡散係数は常温においても比較的大きい
が、１７０℃以上２９０℃以下の温度条件ではさらに大
きくなり、銅は錫中を容易に拡散して錫めっき層３が金
属間化合物層３ａに変換され、合金化が促進される（図
４（ｃ）の状態）。ここで、温度条件を１７０℃以上２
９０℃以下にしているのは、１７０℃未満では、錫中に
おける銅の拡散係数があまり大きくならず合金化に長時
間を要し、また錫は低融点の金属であるため２９０℃よ
り高温で熱処理を行うと錫めっき層３の溶融等が懸念さ
れるためである。また、熱処理の時間は、熱処理温度に
応じて錫めっき層３が完全に金属間化合物となる時間に
すればよく、熱処理温度が低くなるほど長時間保持する
必要がある。例えば１７０℃では１２０分程度の処理時
間を要し、２９０℃では１分程度とすればよい。

【００２７】錫めっき層３が完全に金属間化合物となり
熱処理が終了した後、再び条材１の表面（銅錫金属間化
合物層３ａの表面）の洗浄や酸化皮膜の除去などの前処
理を行う（ステップＳ５）。そして、金属間化合物層３
ａの表面に錫めっき層４を形成する（ステップＳ６）。
ここでの錫めっき層４の厚さは端子の挿入力に影響する
ため、適切な厚さとする必要があるが、これについては
後述する。錫めっき終了後、再度条材１の洗浄・乾燥を
行い（ステップＳ７）、当該条材１を嵌合型接続端子の
加工に供する。

【００２８】図４（ｄ）に示すように、めっき処理終了
後の条材１は純錫めっき層４の下地として銅錫金属間化
合物層３ａが形成されたかのような状態となる。この銅
錫金属間化合物は一旦高温での熱処理を経ているため、
室温の範囲内の温度変化程度では熱的に非常に安定であ
り、その上に純錫めっき層４を形成したとしても当該純
錫めっき層４がさらに金属間化合物として合金化される
ことはほとんどない。

【００２９】Ｃ．錫めっきの厚さの影響：母材２の表面
に金属間化合物層３ａが形成された状態（図４（ｃ）の
状態）では表面の硬度が高く、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が、当該金属間化合
物層３ａの上にさらに錫めっき層４を形成することによ
り、錫の凝着による接触抵抗低減を達成することができ
る。ところが、錫めっき層４が厚くなりすぎると端子の
挿入力が上昇することは既に述べた通りである。

【００３０】そこで、雄端子１０および雌端子２０の嵌
合による摺動部分の錫めっき層４の厚さを１．０μｍ以
下に薄くすることによって端子の摺動部分の見かけの硬
度を高くし、挿入力を低減させた。錫めっき層４の厚さ
が挿入力低減に及ぼす効果について以下に示す実験結果
を使用して説明する。

【００３１】実験は、雄端子１０および雌端子２０の錫
めっき層４の厚さ（以下、「錫めっき厚さ」と称する）
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。図５はその実験結果である。

【００３２】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。

【００３３】実験結果が示すように、雄端子１０または
雌端子２０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、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４が薄くなるにしたがって、下地である金属間化
合物層３ａ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、錫めっき層４の凝着が
抑制され、挿入力が低くなったものである。

【００３４】もっとも、錫めっき層４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。

【００３５】Ｄ．金属間化合物層を予め形成する意義：
以上のように、母材２の表面に一旦金属間化合物層３ａ
を形成し、さらにその上に薄く錫めっき層４を形成すれ
ば端子の挿入力を低減させることができるが、母材２の
表面に予め厚めに錫めっき層を形成し、その後適当な熱
処理条件によって錫めっき層の一部を合金化し、残留す
る錫めっき層の厚さを制御すれば理論上は同様の効果が
得られる。

【００３６】しかしながら、錫めっき層の厚さは必ずし
も均一ではなくある程度の誤差を有しており、その誤差
の幅は錫めっき層の厚さが厚くなるほど大きくなる。ま
た、熱処理による錫めっき合金化進行速度も必ずしも一
定ではない。従って、残留する錫めっき層の厚さを均一
に制御することは極めて困難な技術であり、無理に実現
しようとすれば著しいコストの上昇を招くことになる。

【００３７】一方、本実施形態では、最初に形成した錫
めっき層３は全て合金化すればよいので熱処理条件の管
理は極めて容易であり、さらにその金属間化合物層３ａ
上の錫めっき層４の厚さは薄いため誤差の幅も小さな範
囲内に収めることができる。すなわち、錫めっき層４の
厚さを容易に均一にすることができ、その結果、安定し
た挿入力特性が得られる。

【００３８】また、銅錫金属間化合物３ａが母材２であ
る銅の錫めっき中への拡散を防止する拡散障壁層として
の役割も果たしているため、錫めっき後長時間放置して
も当該錫めっき層４が合金化されることはなく、端子の
挿入力特性が変動するのを防止することができる。

【００３９】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く、
例えば、端子の母材としては、銅以外にも銅合金やニッ
ケルなどを使用する場合であってもよい。

【００４０】

【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、雄部品および雌部品の母材の表面に第１の錫め
っき層を形成する第１めっき工程と、第１の錫めっき層
と母材とを反応させて第１の錫めっき層を完全に金属間
化合物層に変換する合金化工程と、金属間化合物層の表
面に第２の錫めっき層を形成する第２めっき工程とを備
えているため、第２の錫めっき層の厚さを容易に均一に
することができ、その結果、安定した挿入力特性が得ら
れる。

【００４１】また、請求項２の発明によれば、第１の錫
めっき層が形成された母材を１７０℃以上２９０℃以下
で熱処理しているため、製造工程の管理上適当な時間で
第１の錫めっき層を合金化することができる。

【００４２】また、請求項３の発明によれば、雄部品ま
たは雌部品のうちの一方の金属間化合物層の嵌合による
摺動部分に０．１μｍ〜０．３μｍの厚さの錫めっき層
を形成し、他方の金属間化合物層の摺動部分に０．１μ
ｍ以上の厚さの錫めっき層を形成しているため、雄部品
および雌部品の摺動部分の見かけの硬度が高くなり、挿
入力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る製造方法によって製造された嵌合
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条材へのめっき方法を
示すフローチャートである。

【図４】図１の嵌合型接続端子の条材へのめっき過程を
説明するための図である。

【図５】端子の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。

【符号の説明】

１０ 雄端子 １２ タブ ２０ 雌端子 ２１ 舌片 ２２ エンボス ２３ ビード ２５ 嵌合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩谷 準 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 (72)発明者 藤井 淳彦 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雄部品および雌部品の嵌合によって電気
   的接触を得る嵌合型接続端子の製造方法であって、 (a) 前記雄部品および前記雌部品の母材の表面に第１の
   錫めっき層を形成する第１めっき工程と、 (b) 前記第１の錫めっき層と前記母材とを反応させて前
   記第１の錫めっき層を完全に金属間化合物層に変換する
   合金化工程と、 (c) 前記金属間化合物層の表面に第２の錫めっき層を形
   成する第２めっき工程と、を備えることを特徴とする嵌
   合型接続端子の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の嵌合型接続端子の製造方
   法において、 前記合金化工程は、前記第１の錫めっき層が形成された
   前記母材を１７０℃以上２９０℃以下で熱処理する熱処
   理工程を含むことを特徴とする嵌合型接続端子の製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の嵌合型接
   続端子の製造方法において、 前記第２めっき工程は、前記雄部品または前記雌部品の
   うちの一方の前記金属間化合物層の前記嵌合による摺動
   部分に０．１μｍ〜０．３μｍの厚さの錫めっき層を形
   成し、他方の前記金属間化合物層の摺動部分に０．１μ
   ｍ以上の厚さの錫めっき層を形成する工程を含むことを
   特徴とする嵌合型接続端子の製造方法。