TWI728784B - 金屬端子及其製作方法 - Google Patents

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Abstract

一種金屬端子，包含端子本體、第一鍍層、第二鍍層、以及第三鍍層。端子本體具有接觸部、彎折部、以及銲接部，其中彎折部的兩端分別連接接觸部及銲接部。第一鍍層設置於端子本體上，其中第一鍍層在彎折部上的厚度為0.3至1.75um，其餘部分的厚度為2至10um。第二鍍層設置於部分的第一鍍層上，且第二鍍層對應於接觸部，第二鍍層的厚度為0.5至2um。第三鍍層設置於另一部分的第一鍍層上，且第三鍍層對應於銲接部，第三鍍層的厚度為0.01至0.1um。透過降低第一鍍層在彎折部上的厚度，能避免第一鍍層脫落造成在彎折部氧化或腐蝕的現象，而能維持金屬端子電性的穩定。

Description

金屬端子及其製作方法
本發明涉及電連接器領域，尤其涉及金屬端子及其製作方法。
為了配合各種連接器的規格，一般金屬端子會以沖壓的方式進行彎折，再透過鍍層，利用伽凡尼(Galvanic)效應的原理，防止內部的金屬端子接觸外部環境而造成氧化或腐蝕。
然而，由於長久以來觀察到，端子的彎折處可能因為應力的作用，鍍層在彎折處容易產生裂痕、破損、甚至造成鍍層脫落(peeling)的現象，如此，很可能因為局部的鍍層脫落，而在彎折處產生加速氧化、腐蝕的現象，而大幅影響的端子的導電特性。一般而言，在鍍層超過2um的狀況，在彎折處都能觀察到裂痕、破損、甚至造成鍍層脫落(peeling)的現象。
為了解決先前技術所面臨的問題，在此提供一種金屬端子。金屬端子包含端子本體、第一鍍層、第二鍍層、以及第三鍍層。端子本體具有接觸部、彎折部、以及銲接部，其中彎折部的兩端分別連接接觸部及銲接部。第一鍍層設置於端子本體上，其中第一鍍層在彎折部上的厚度為0.3至1.75um，其餘部分的厚度為2至10um。第二鍍層設置於部分的第一鍍層上，且第二鍍層對應於接觸部，第二鍍層的厚度為0.5至2um。第三鍍層設置於另一部分的第一鍍層上，且第三鍍層對應於銲接部，第三鍍層的厚度為0.01至0.1um。
在一些實施例中，第一鍍層在彎折部上的厚度為0.5至1.25um，其餘部分的厚度為2至6um。
在一些實施例中，第二鍍層的厚度為0.75至1.5um、第三鍍層的厚度為0.025至0.075um。
在一些實施例中，第一鍍層為鍍鎳層或一鍍鎳鎢層。更詳細地，在一些實施例中，第二鍍層及第三鍍層為鍍金層或鍍銀層。
在此，更提供一種金屬端子的製作方法。金屬端子的製作方法包含端子提供步驟、除油步驟、酸洗步驟、第一電鍍步驟、第二電鍍步驟、第三電鍍步驟、以及封孔步驟。
端子提供步驟是提供端子本體，端子本體具有接觸部、彎折部、以及銲接部，其中彎折部的兩端分別連接接觸部及銲接部。除油步驟，用以去除端子本體表面的油汙。酸洗步驟用以去除端子本體表面的氧化物。第一電鍍步驟是將端子本體設置於第一電鍍槽中，並設置遮蔽治具於鄰近彎折部處並進行電鍍，而形成第一鍍層於端子本體上，第一鍍層於在彎折部上的厚度為0.3至1.75um，其餘部分的厚度為2至10um。第二電鍍步驟是將端子本體的接觸部設置於第二電鍍槽中進行電鍍，而在第一鍍層的一部分上形成第二鍍層，第二鍍層的厚度為0.5至2um。第三電鍍步驟是將端子本體的銲接部設置於第二電鍍槽中進行電鍍，而在第一鍍層的另一部分上形成第三鍍層，第三鍍層對應於銲接部，第三鍍層的厚度為0.01至0.1um。封孔步驟是將完成第一電鍍步驟、第二電鍍步驟及第三電鍍步驟後的端子本體的表面塗佈封孔劑。
在一些實施例中，第一鍍層在彎折部上的厚度為0.5至1.25um，其餘部分的厚度為2至6um。
在一些實施例中，第二鍍層的厚度為0.75至1.5um、第三鍍層的厚度為0.025至0.075um。
在一些實施例中，第一鍍層為鍍鎳層或一鍍鎳鎢層。更詳細地，在一些實施例中，第二鍍層及第三鍍層為鍍金層或鍍銀層。
由前述實施例所述，透過降低第一鍍層在彎折部上的厚度，能避免第一鍍層脫落而在彎折部處造成產生氧化或腐蝕現象，從能維持金屬端子電性的穩定。
應當理解的是，元件被稱為「連接」或「設置」於另一元件時，可以表示元件是直接位另一元件上，或者可以也存中間元件，透過中間元件連接元件與另一元件。相反地，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到另一元件」時，可以理解的是，此時明確定義了不存在中間元件。
另外，術語「第一」、「第二」、「第三」這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開，而非表示其必然的先後順序。此外，諸如「下」和「上」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。此僅表示相對的方位關係，而非絕對的方位關係。
圖1係金屬端子的立體圖、圖2係圖1中A區域的剖視放大圖。圖3係圖1中B區域的剖視放大圖。圖4係圖1中C區域的剖視放大圖。如圖1至圖4所示，金屬端子1包含端子本體10、第一鍍層20、第二鍍層30、以及第三鍍層40。如圖1所示，端子本體10具有接觸部11、彎折部13、以及銲接部15，其中彎折部13的兩端分別連接接觸部11及銲接部15。
第一鍍層20設置於端子本體10上，如圖3所示，第一鍍層20在彎折部13上的厚度為0.3至1.75um，而如圖2及圖4所示，其餘部分的厚度為2至10um。更詳細地，第一鍍層20在彎折部13上的厚度較佳為0.5至1.25um，其餘部分的厚度較佳為2至6um。
在此，端子本體10可以由金屬板透過沖壓(stamping)成形，端子本體10的成形方式和端子本體10的形狀僅為示例，而不限於此，實際上，接觸部11與彎折部13之間、以及彎折部13與銲接部15之間，可能存在端子本體10其他的部分，另外，端子本體10也可以不只包含一個彎折部13。端子本體10的材料可以為銅、鋁、或是其他高導電性的材料。第一鍍層20為氧化電位低於端子本體10、且具良好導電性的金屬鍍層，可以為鍍鎳層或鍍鎳鎢層。但這僅為示例，而不限於此。
如圖2所示，第二鍍層30設置於部分的第一鍍層20上，且第二鍍層30對應於端子本體10的接觸部11，第二鍍層30的厚度為0.5至2um，較佳地，第二鍍層30的厚度為0.75至1.5um。如圖4所示，第三鍍層40設置於另一部分的第一鍍層20上，且第三鍍層40對應於銲接部15，第三鍍層40的厚度為0.01至0.1um，較佳地，第三鍍層40的厚度為0.025至0.075um。第二鍍層30及第三鍍層40為氧化電位低於端子本體10及第一鍍層20、且具良好導電性的金屬鍍層，在此可以為鍍金層或鍍銀層。但這僅為示例，而不限於此。另外，為符合ROHS法規，第一鍍層20、第二鍍層30、第三鍍層40中不含鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)、六價鉻(Cr6+ )、多溴二苯醚(PBDE)、以及多溴聯苯(PBB)等物質。
下表1為對於彎折部13鍍覆不同時間，並經過X-ray膜厚儀量測出膜厚，再以目視，進一步搭配光學顯微鏡進行觀察的實驗結果。在此，「微量破損」表示由目視觀察，鍍層的表面並無明顯破損，但於在邊緣觀察到龜裂的情形，或者，由光學顯微鏡下看到明顯的裂痕。整體的裂縫延伸範圍的面積不超過彎折部面積的10%。嚴重破損表示由目視觀察，就能觀察到鍍層表面已產生龜裂。 表1
  彎折部之第一鍍層厚度 測試結果
比較例1 1.6um 微量破損
比較例2 2.0um 嚴重破損
比較例3 2.4um 嚴重破損
比較例4 3.0um 嚴重破損
實施例1 0.6um 無破損
實施例2 1.2um 無破損
由上表1可知，第一鍍層20的厚度對於彎折部13的破損或脫落，具有臨界性質的存在，以實施例1、2明顯，搭配比較例1及相關的推算，估計降低第一鍍層20的厚度在1.75um以下時，尚能保持到彎折部13上的第一鍍層20的作用。另外，考量各種可能造成的氧化或腐蝕的情況，第一鍍層20也不宜過薄，以一般經驗至少在0.3um以上。
圖5係金屬端子的製造方法的流程圖。如圖5所示，金屬端子的製作方法S1包含端子提供步驟S10、除油步驟S20、酸洗步驟S30、第一電鍍步驟S40、第二電鍍步驟S50、第三電鍍步驟S60、以及封孔步驟S70。
同時參見圖1至圖4，端子提供步驟S10是提供端子本體10，端子本體10具有接觸部11、彎折部13、以及銲接部15，其中彎折部13的兩端分別連接接觸部11及銲接部15。在此，端子本體10可以由金屬板透過沖壓(stamping)成形，圖中的形狀及製作的方式僅為示例，而不限於此。
除油步驟S20用以去除端子本體10表面的油汙及表面異物。在此，除油步驟S20係利用鹼液、或是除油粉，去除端子本體10表面的潤滑油、油汙，或是毛屑、粉塵、灰塵等附著於端子本體10上的懸浮粒子。在本案使用的實施例中，係將端子本體10設置於溫度50至65度C、含有銅粉作為除油劑的溶劑中，溶劑的波美度為10至20Be，通入電壓2V的電量5至10秒進行除油。然而，各種的除油方式均可以進行，已上僅為示例，而非用以限制。
酸洗步驟S30用以去除端子本體10表面的氧化物。在此，是將進行除油步驟S20後的端子本體10放入酸洗槽進行浸漬，酸洗槽中通常為硫酸、鹽酸等強酸，以去除端子本體10表面的氧化物，以及未除淨的油汙、粉塵等，並使得表面因酸蝕，使得後續的鍍層易於附著。本實施例中的酸洗條件為波美度8至15Be、溫度為常溫(20-30度C)的硫酸、酸洗浸漬時間為5至10秒。在此僅為示例，而非用以限制，實際的酸洗條件可以依據端子本體10進行調整。
第一電鍍步驟S40將端子本體10設置於第一電鍍槽中，並設置遮蔽治具於鄰近彎折部13處並進行電鍍，在此，遮蔽治具可以設置於彎折部13上方、或是左右兩側等，而非完全遮蔽彎折部13，如此，透過降低電流通量的方式，使得彎折部13上第一鍍層20的厚度降低。在完成第一電鍍步驟S40後，第一鍍層20於在彎折部13上的厚度為0.3至1.75um，其餘部分的厚度為2至10um。較佳地，第一鍍層20在彎折部13上的厚度為0.5至1.25um，其餘部分的厚度較佳為2至6um。透過遮蔽治具阻斷部分的電流，能在一次電鍍下，完成不同厚度的電鍍效果。
第一鍍層20可以為鍍鎳層或鍍鎳鎢層，在實施例中以鍍鎳為示例，其電鍍的條件是在第一電鍍槽中提供鎳電鍍液，其中鎳離子濃度為1至3g/L、氯化鎳為5至15g/L、並加入硼酸33至55g/L，電鍍液的波美度為25至35Be、pH值為3.8至4.4、溫度為50至65度C。在彎折部13的左右兩側擺設遮蔽治具，通入2V的電壓，控制電鍍5至10秒。在此，僅為示例，而非用以限制。
第二電鍍步驟S50是將端子本體10的接觸部11設置於第二電鍍槽中進行電鍍，而在第一鍍層20的一部分上形成第二鍍層30，第二鍍層的厚度為0.5至2um。較佳為0.75至1.5um。第三電鍍步驟S60是將端子本體10的銲接部15設置於第二電鍍槽中進行電鍍，而在第一鍍層20的另一部分上形成第三鍍層40，第三鍍層40對應於銲接部15，第三鍍層40的厚度為0.01至0.1um，較佳為0.025至0.075um。
第二鍍層30及第三鍍層40可以為鍍金層或鍍銀層，第二鍍層30主要是進一步防止接觸部11的磨損或是腐蝕，另外，更提供電性穩定的功效。第三鍍層40除了防止銲接部15的磨損或是腐蝕外，更提供與銲錫接合穩定的功效。在實施例中以鍍金為示例，其電鍍的條件是在第一電鍍槽中提供鎳電鍍液，其中金離子濃度為3至6g/L、導電鹽為80至120g/L、平衡鹽為80至120g/L、防置換劑為1至1.5mg/L，電鍍液的波美度為8至15Be、pH值為3.8至4.8、溫度為50至60度C。通入1A的電流量，控制電鍍3至10秒。在此，僅為示例，而非用以限制。
封孔步驟S70是將完成第一電鍍步驟S40、第二電鍍步驟S50及第三電鍍步驟S60後的端子本體10的表面塗佈封孔劑。在此，風孔劑為水性封孔劑、塗佈的方式可以採浸漬、噴塗或滾塗等。藉由封孔劑密合第一鍍層20、第二鍍層30及第三鍍層40中可能存在的微孔。在此，實施例中的製作條件是，水性封孔劑的水溶解性為2至5%、溫度為40至60度C，採浸漬的方式塗佈。然而，這僅為示例，而非用以限制。
綜上所述，可以理解的是，透過降低第一鍍層20在彎折部13上的厚度，能避免第一鍍層20脫落而造成彎折部13處產生氧化或腐蝕現象，如此能維持金屬端子1電性的穩定。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1:金屬端子 10:端子本體 11:接觸部 13:彎折部 15:銲接部 20:第一鍍層 30:第二鍍層 40:第三鍍層 S1:金屬端子的製作方法 S10:端子提供步驟 S20:除油步驟 S30:酸洗步驟 S40:第一電鍍步驟 S50:第二電鍍步驟 S60:第三電鍍步驟 S70:封孔步驟
[圖1]係金屬端子的立體圖。 [圖2]係圖1中A區域的剖視放大圖。 [圖3]係圖1中B區域的剖視放大圖。 [圖4]係圖1中C區域的剖視放大圖。 [圖5]係金屬端子的製造方法的流程圖。
10:端子本體
13:彎折部
20:第一鍍層

Claims (10)

  1. 一種金屬端子，包含： 一端子本體，具有一接觸部、一彎折部、以及一銲接部，其中該彎折部的兩端分別連接該接觸部及該銲接部； 一第一鍍層，設置於該端子本體上，其中該第一鍍層在該彎折部上的厚度為0.3至1.75um，其餘部分的厚度為2至10um； 一第二鍍層，設置於部分的該第一鍍層上，且該第二鍍層對應於該接觸部，該第二鍍層的厚度為0.5至2um；以及 一第三鍍層，設置於另一部分的該第一鍍層上，且該第三鍍層對應於該銲接部，該第三鍍層的厚度為0.01至0.1um。
  2. 如請求項1所述之金屬端子，其中該第一鍍層在該彎折部上的厚度為0.5至1.25um，其餘部分的厚度為2至6um。
  3. 如請求項1所述之金屬端子，其中該第二鍍層的厚度為0.75至1.5um、該第三鍍層的厚度為0.025至0.075um。
  4. 如請求項1所述之金屬端子，其中該第一鍍層為一鍍鎳層或一鍍鎳鎢層。
  5. 如請求項4所述之金屬端子，其中該第二鍍層及該第三鍍層為一鍍金層或一鍍銀層。
  6. 一種金屬端子的製作方法，包含： 一端子提供步驟，提供一端子本體，該端子本體具有一接觸部、一彎折部、以及一銲接部，其中該彎折部的兩端分別連接該接觸部及該銲接部； 一除油步驟，用以去除該端子本體表面的油汙； 一酸洗步驟，用以去除該端子本體表面的氧化物； 一第一電鍍步驟，將該端子本體設置於一第一電鍍槽中，並設置一遮蔽治具於鄰近該彎折部處並進行電鍍，而形成一第一鍍層於該端子本體上，該第一鍍層在該彎折部上的厚度為0.3至1.75um，其餘部分的厚度為2至10um； 一第二電鍍步驟，將該端子本體的該接觸部設置於一第二電鍍槽中進行電鍍，而在該第一鍍層的一部分上形成一第二鍍層，該第二鍍層的厚度為0.5至2um； 一第三電鍍步驟，將該端子本體的該銲接部設置於該第二電鍍槽中進行電鍍，而在該第一鍍層的另一部分上形成一第三鍍層，該第三鍍層對應於該銲接部，該第三鍍層的厚度為0.01至0.1um；以及 一封孔步驟，將完成該第一電鍍步驟、該第二電鍍步驟及該第三電鍍步驟後的該端子本體的表面塗佈一封孔劑。
  7. 如請求項6所述之製作方法，其中該第一鍍層在該彎折部上的厚度為0.5至1.25um，其餘部分的厚度為2-6um。
  8. 如請求項6所述之製作方法，其中該第二鍍層的厚度為0.75-1.5um、該第三鍍層的厚度為0.025-0.075um。
  9. 如請求項6所述之製作方法，其中該第一鍍層為一鍍鎳層或一鍍鎳鎢層。
  10. 如請求項9所述之製作方法，其中該第二鍍層及該第三鍍層為一鍍金層或一鍍銀層。
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