JPH11193494A - かん合型接続端子用めっき材及びかん合型接続端子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低挿入力で多極化に適し、高温使用環境下で
の接触抵抗値の増大を防止できるかん合型接続端子を得
る。 【解決手段】 銅又は銅合金材からなるめっき基材又は
Ｃｕめっきをしためっき基材の表面に、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚ
ｎ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ａｇの中の少なくとも一元素及びＳｎ
からなる合金の下地めっき層と、さらにその上に錫又は
錫合金めっき層をもつかん合型端子用めっき材。必要に
応じて錫又は錫合金めっき層のリフロー処理を施し、下
地めっき層の一部又は全部を金属間化合物とする。この
めっき材をオス、メス端子のいずれか少なくとも一方に
使用することで、低挿入力を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、かん合型接続端子
用めっき材に関し、より詳細には、オス、メス端子のか
ん合時の挿入力が低く多極コネクタ用として特に適し、
同時に耐熱性に優れたかん合型接続端子用めっき材に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの電線の接続には、銅合金に
錫めっき等の表面処理を施した端子が使用されている。
一つ一つの端子は、オス端子とメス端子の組み合わせの
かん合型端子からなっている。これらが複数個集合した
コネクタを多極コネクタという。近年、自動車の電装化
が進むなかで、このようなコネクタの極数、すなわち一
つのコネクタの中の端子の数は増加している。端子数が
増加すると挿入力（かん合力）が大きくなり、実装に道
具が必要になったり、人が挿入する場合でも大きな力を
必要とするようになり、その組立作業の効率を低下させ
る原因になる。

【０００３】このため、極数が増加しても、挿入力が従
来よりも大きくならないように、低挿入力（低かん合
力）の端子が要求されている。これらの要求に対し、従
来の錫めっき端子ではその挿入力が大きく、作業性を低
下させずに多極コネクタを製造することが困難であっ
た。例えば、錫めっき端子の見かけの摩擦係数は約０．
３〜０．４であり、すなわち、オスの上下両面でメス端
子と接するので、接圧力の６０％から８０％の挿入力が
必要であった。また、例えば自動車の電装用コネクタで
は使用中の温度が１００℃以上に達することがあるな
ど、端子の中には従来要求されてきた以上に耐熱性、す
なわち高温使用環境下での経時的信頼性を要求されるも
のが増えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】端子の挿入力を低減す
るには、接圧力を低くすることが考えられるが、この場
合、接点における電気的接続の信頼性を考慮すると、錫
めっきではなく金めっきなどの信頼性は高いが高価な表
面処理が必要になる。また、錫めっき端子は、めっきを
薄くすることにより挿入力が低下するが、薄すぎると特
に高温環境下において素材の銅が錫めっき層中を拡散し
て表面に達し、酸化物を生成して端子の接触抵抗値が短
期に増大するおそれがある。このため、現実には、めっ
き厚さを薄くし、かつ、接触抵抗値の増大を防いで端子
の信頼性を維持することは大変困難である。すなわち、
従来の錫めっき材では、コネクタの多極化に対応して挿
入力を低減しようとすれば耐熱性が低下し、端子の耐熱
性を向上させるべく錫めっき厚さを厚くすれば挿入力が
増大するという問題があった。

【０００５】本発明は、従来の錫めっき材の上記問題点
に鑑みてなされたもので、端子の耐熱性が損なわれず、
かつ低挿入力で多極化に適したかん合型接続端子用めっ
き材を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるかん合型
接続端子用めっき材は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐ
ｄ、Ａｇの中の少なくとも一元素及びＳｎからなる合金
の下地めっき層と、その表面に錫又は錫合金めっき層を
もつことを特徴とする。このかん合型接続端子用めっき
材は、銅又は銅合金からなるめっき基材あるいはＣｕめ
っきしためっき基材を用いるのが好ましい。そして、上
記下地めっき層の下にさらにＮｉめっき層が形成されて
いてもよい。また、このかん合型接続端子用めっき材
は、錫又は錫合金めっき層のリフロー処理を施し、上記
下地めっき層の一部又は全部を金属間化合物とすること
が好ましい。このかん合型接続端子用めっき材は、オス
端子又はメス端子の少なくともいずれか一方に使用する
ことで、所望の効果を得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】端子の挿入力は、オス端子とメス
端子の接点の摩擦、磨耗によって生じる。従って、この
摩擦、磨耗を軽減すれば端子の挿入力は低下する。従来
広く用いられている錫めっき端子は、通常、銅合金から
なるめっき基材に銅下地めっきを行い、次いで錫めっき
を行っているが、本発明においては、下地めっき層とし
てＮｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ａｇの中の少なくと
も一元素とＳｎからなる合金を用いることにより、下地
めっき層に一定の硬さを与え、これにより軟らかい錫又
は錫めっき層が潤滑作用を生み出し、端子の摩擦係数が
小さくなると考えられる。

【０００８】それと同時に、下地めっき層が銅又は銅合
金基材や銅下地めっきのＣｕの拡散を抑制して、その表
面の錫又は錫合金めっき層がＣｕと合金化するのを防
ぎ、電気的特性を担う錫又は錫合金めっき層を従来より
も長期にわたり保持し、これにより端子の信頼性を長期
にわたり維持することが可能となり、あるいは挿入力低
下に有利なように、従来よりも錫又は錫合金めっき層の
厚さを薄くすることが可能となる。また、耐熱性、すな
わち高温使用環境下での経時的信頼性を要求される端子
においては、この下地めっき層によりＣｕの拡散が抑制
されるため、錫又は錫合金めっき層の厚さを従来よりも
厚くすることなしに、信頼性を維持できる。下地めっき
層の合金をＮｉ及びＳｎを主体とする合金（典型例とし
てＮｉ及びＳｎからなる合金）とした場合は、特にＣｕ
の拡散防止効果が高い。

【０００９】下地めっき層の厚さは、Ｃｕの拡散防止の
ためには少なくとも０．１μｍ以上の厚さが必要であ
り、１μｍ以上では効果に差異がなくむだであるから、
０．１〜１μｍとするのが好ましい。錫又は錫合金めっ
き層は０．１〜３．０μｍが好ましい。下地めっき層に
はＮｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ａｇのうちの少なく
とも一元素とＳｎが用いられるが、これらの中からめっ
き基材に用いられる合金元素と同じ元素を選択して用い
ると、めっき材のスタンピング屑のリサイクルに際し
て、めっきの剥離などを必要としない利点がある。従っ
て、例えばＮｉとＳｎからなる下地合金めっきは、少な
くともＮｉとＳｎを含有するめっき基材に対して行うこ
とが望ましい。

【００１０】このめっき材の錫又は錫合金めっき層を再
溶解（リフロー）させ、下地めっき層の一部又は全部を
金属間化合物としたときは、下地めっき層が硬化して一
層の低挿入力化が可能であり、またＣｕの拡散を抑制す
る効果が向上する。リフロー処理する場合も、下地めっ
き層をＮｉ及びＳｎを主体とする合金とするとＣｕの拡
散を抑制する効果が高い。さらに、リフロー処理は、錫
又は錫合金めっき層の応力除去によりウイスカの発生を
抑制することができる。なお、錫合金めっきとしては、
例えば錫−鉛（はんだ）、錫−亜鉛、錫−ニッケル等の
錫を主体とする合金が挙げられる。

【００１１】本発明のめっき基材としては、銅又は銅合
金のほか、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄合金、
ステンレス鋼などの金属材料を挙げることができる。こ
れらのめっき基材にＮｉめっきを行い、あるいはこれら
のめっき基材にＣｕめっきをした上にさらにＮｉめっき
を行い、その上に前記下地めっきを施してもよい。Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ａｇの中の少なくとも一
元素とＳｎからなる合金の下地めっきや、錫又は錫合金
の各めっきを施す方法は、蒸着などの気相めっきでも、
電気めっき、無電解めっきなどの湿式めっきでも可能で
あり、特に限定されない。また、電気めっきや無電解め
っきは実用上容易な手段であるが、めっき液の種類、光
沢、無光沢の外観の相違は特にこれを問わない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。厚さ０．
３ｍｍのＣｕ−２％Ｓｎ−０．１％Ｆｅ−０．０３％Ｐ
合金（Ｃ５０７１５）及び黄銅（Ｃ２６００）を脱脂、
酸洗した後、種々の厚さの各種下地めっき、及びその表
面に錫めっきを行い、表１及び表２に示す各種構成のめ
っき材（オス側切片及びメス側切片）を作成した。ここ
で、Ｃｕめっき、Ｓｎめっき、Ｎｉ−Ｓｎ合金めっき、
Ｃｏ−Ｓｎ合金めっき、Ｆｅ−Ｓｎ合金めっき、Ｓｎ−
Ｚｎ合金めっきは硫酸浴を用い、それぞれの硫酸塩の濃
度を適宜変化させることによって、めっき皮膜合金組成
を変化させた。また、Ｓｎ−Ｐｄ合金及びＡｇ−Ｓｎ合
金めっきはピロリン酸浴を用い、これも同様にピロリン
酸塩の濃度を変えて、めっき皮膜の組成を制御した。こ
れらのめっき材のめっき厚さを蛍光Ｘ線膜厚さ測定法を
用いて測定した。

【００１３】続いて、これらのめっき材をリフロー処理
した後、いずれも下記手順で、オス側及びメス側切片間
の摩擦係数、耐熱処理後の接触抵抗値を測定した。その
結果を表１及び表２に併せて示す。摩擦抵抗は、図１に
示すように、めっき材を半径（内径）１．５ｍｍで張り
出し加工した上下のメス側切片１、２の間に、オス側切
片３としてめっき材料の板を挟み、オス側切片３を水平
に引っ張ることにより測定した。この際、接圧力はメス
側切片１を取り付けた軸にかけた荷重（Ｎ＝３００ｇ
ｆ）であり、オス側切片を引っ張る速度は５０ｍｍ／分
とした。次式のように、ロードセル４によって測定した
水平方向にかかる力（Ｆ）を荷重（Ｎ）で除し、さらに
１／２した値を摩擦係数（μ）とした。 μ＝Ｆ／（２Ｎ） なお、本測定において、接点の潤滑剤は一切使用してい
ない。接触抵抗値は、１２０℃×５００時間又は１５０
℃×５００時間の耐熱処理後の値である。測定は４端子
法により、解放電圧２０ｍＶ、電流１０ｍＡ、相手は直
径０．５ｍｍの金線、摺動荷重１００ｇｆで測定した。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】表１に示すように、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆ
ｅ、Ｐｄ、Ａｇの中の少なくとも一元素とＳｎからなる
合金下地層とその表面に錫めっきを行ったものは、表面
の錫めっき厚さを０．５μｍと薄くしても、耐熱処理後
の接触抵抗の値が従来の厚い錫めっき材と同等に低く保
つことができ、摩擦係数が小さい。また、表２に示すよ
うにオス、メス端子のいずれか一方を本発明のめっき
材、他方を従来のめっき材としたものは、両方とも本発
明のめっき材とした場合とほぼ同等の低い摩擦係数が得
られている。

【００１７】

【発明の効果】本発明により、端子の挿入力を低減する
ことができる。また、接点の信頼性を落とすことなしに
低挿入力のかん合型端子を製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における摩擦係数の測定方法を模式的
に表した図である。

【符号の説明】

１、２ メス側切片 ３ オス側切片

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ａｇの
   中の少なくとも一元素及びＳｎからなる合金の下地めっ
   き層と、その表面に錫又は錫合金めっき層をもつことを
   特徴とするかん合型接続端子用めっき材。
2. 【請求項２】 銅又は銅合金からなるめっき基材又はＣ
   ｕめっきをしためっき基材に上記下地めっき層が形成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載されたかん合
   型接続端子用めっき材。
3. 【請求項３】 上記下地めっき層の下にさらにＮｉめっ
   き層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２
   に記載されたかん合型接続端子用めっき材。
4. 【請求項４】 上記下地めっき層がＮｉ及びＳｎを主体
   とする合金のめっき層であることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載されたかん合型接続端子用めっき
   材。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載されため
   っき材に対し、錫又は錫合金めっき層のリフロー処理を
   施したものであり、前記下地めっき層の一部又は全部を
   金属間化合物としたことを特徴とするかん合型接続端子
   用めっき材。
6. 【請求項６】 オス端子とメス端子からなるかん合型接
   続端子であり、オス端子又はメス端子の少なくともいず
   れか一方が請求の範囲１〜５のいずれかに記されためっ
   き材からなることを特徴とするかん合型接続端子。