WO2008072418A1

WO2008072418A1 - オス端子及びその製造方法

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Publication number: WO2008072418A1
Application number: PCT/JP2007/070267
Authority: WO
Inventors: Yasuo Tomioka
Original assignee: Nikko Fuji Electronics Co., Ltd.
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2008-06-19
Also published as: JP4368931B2; JPWO2008072418A1

Abstract

　めっき厚に有意な分布が生じて端子全体への均一めっきが困難な形状を有するオス端子においても、嵌合部は低接触抵抗及び低挿抜力を満足し、且つ、半田付け部は良好な半田付け性を有するオス端子を提供する。　メス端子と嵌合される嵌合部と半田付けされる半田付け部とを有する金属を素材としたオス端子であって、嵌合部には素材の全面に又は表裏の２面に素材側より厚み０．３～５．０μｍのＮｉめっき層、厚み０～０．３μｍのＣｕめっき層、厚み０．１～０．７μｍのＣｕ－Ｓｎ合金層、及び厚み０．２～１．０μｍのＳｎめっき層がこの順に形成されており、半田付け部には素材の全面に素材側より厚み０．３～５．０μｍのＮｉめっき層、厚み０．１～０．７μｍのＳｎ－Ｎｉ合金層、及び厚み０．３μｍ以上のＳｎめっき層がこの順に形成されていることを特徴とするオス端子。

Description

明細書

ォス端子及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は半田付け部と嵌合部を備えたォス端子及びその製造方法に関し、その中でもとりわけ芯数の多!/、コネクタへの使用に適したォス端子及びその製造方法に関する。本発明はより特別には自動車用コネクタへの使用に適したォス端子及びその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 電子機器等のコネクタに用いられる金属部品であるォス端子の中には、一端がプリント基板等に半田付けされ、他端がメス端子に接続されるものがある。例えば、自動車において使用される、プリント基板とワイヤーハーネスを中継する棒状のォス端子は、一端は嵌合部と呼ばれメス端子と嵌合する機能を持ち、もう一端は半田付け部と呼ばれ基板と半田付けされる機能を持つ。

[0003] この場合、嵌合部はメス端子との安定した電気的接触を確保するため、接触抵抗の小さいことが要求される。また、揷抜が容易であることも要求される。半田付け部はプリント基板と半田付けされるため、半田付け性の良好なことが要求される。特に、自動車用途等、高温環境下での使用が予定される場合や、また、半田付け前であっても倉庫で長期間保管されたり、輸出入のため船底に高温で長期間放置されたりする場合があるため、上記特性を高温下でも保持することの可能な耐熱性が強く要請される

[0004] 一般に、ォス端子の材料としては導電性及びコストの面で銅又は銅合金が使用されており、その表面には上記のような要求特性を満足させるベぐ下地めつきとして銅又はニッケル、仕上げめつきとしてリフロー Snが施される 2層めつきが工業的に行われている。

[0005] 近年では、自動車の電装化の進展とともにコネクタの芯数が増大しており、中には 1 00を超える数の芯を有するものも存在することから、揷抜力の小さなことが特に要求されており、従来のめっき構成では、年々厳しくなつていくォス端子に対する要求特性を満足することが困難になりつつある。すなわち、 Snは軟らかい金属であるため端子の嵌合接続時の摩擦が大きい。そのため、コネクタの芯数が著しく増大すると強大な揷抜力が必要になる。揷抜カを低下させるためには、リフロー Snめっき厚を薄くすればよいが、リフロー Snめっきの厚みが薄くなると今度は高温環境下で表層の Snが素材の Cu又は下地めつきの Ni及び Cuと合金化して表層に Snが残存しなくなり、半田付け性や接触抵抗が悪化してしまうという二律背反の問題がある。

[0006] そこで、特開 2005— 307240号 (特許文献 1)では、上記のような問題を解決すベぐ部位によって Snめっき厚さを変えた 3層めつきを提案している。すなわち、銅又は銅合金からなる素材の一部領域が厚さ 0. 05 111以上0. 8 m未満の Snめっき薄層で被覆され、残部領域が厚さ 0· 8 m以上 3 m以下の一体に形成された Snめつき厚層で被覆されてなり、該 Snめっき薄層および該 Snめっき厚層の下地層として、前記素材側から Niめっき層と Cuめっき層で形成された下地層を有する導電材が提供されている（請求項 1)。該導電材は、めっき浴中において、前記下地層を有する素材を陰極とし、該陰極と該陰極に対向する陽極との間の一部に絶縁性遮蔽板を配置して電気めつきを行うことによって、該陰極上の一部領域に厚さ 0. 05 111以上0. 8 H m未満の Snめっき薄層を被覆し、残部領域に厚さ 0. 8 μ m以上 3 μ m以下の一体に形成された Snめっき厚層を被覆する方法によって製造される（請求項 6)。特許文献 1 :特開 2005— 307240号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 3層めつきは一般に図 2に示すような構成を有し、母材の表面に対して Ni及び Cu の下地めつきを順次施し、その表層に Snめっきを行った後、リフロー処理を行う。適正なめっき厚さの管理とリフロー処理により Cuめっきは大半が Snとの金属間化合物となる。

そのため、リフロー処理後には表層の Snと Cuとの反応は殆ど終了しており、その後に加熱しても、 Sn— Cu金属間化合物は殆ど成長せず、表層の Sn厚さは維持される。更に、 Sn— Cu金属間化合物は、表層の Snが下地 Niと反応して金属間化合物を生成するのを抑制するためのバリアとしても作用する。 [0008] ここで、ォス端子は平板状の金属材料を打ち抜き加工して生産されるが、従前は黄銅などの銅合金に Snめっきを施した条材からプレスによって打ち抜くことにより製造するのが主流であった（2面めつき）。 Snめっきした材料を打ち抜き加工すると、プレス破面にて金属材料が露出する。電子材料の半田付けは、従来の Sn— Pb合金から Pbフリー化により、 Sn等の Sn— Pb合金より高融点の金属が用いられるようになった力プレス破面にて金属材料が露出していると、これらの高融点のろう材は、半田付け不良が発生することがある。そのため、プレス後にプレス破面も含めて全面にめつきを行う方法が最近では多く選択されている。し力、しながら、プレス後に全面めつきを行う場合はめつき厚の均一制御が難しいという問題があり、 3層めつきの場合だとめつき厚制御の難易度は更に高くなる。

[0009] 以下に上記問題点を詳しく説明する。ォス端子の各部の一般的な幅は以下の寸法であるが、端子形態に加工後めつきを行う場合、端子形状が例えば棒状であるときは、めっき加工時の電流集中の影響により端子の両端のめっき厚が厚くなることが避けられない。この傾向は端子幅が細いほど、端子長さが長いほど顕著となり、先端のめつき厚が通常部の 5倍にもおよぶ場合もある。

端子長さ： 15〜80mm

(例： 32mm)

端子厚み： 0. 4〜； 1. Omm

(例： 0. 64mm)

半田付部：幅 0· 4~ 1. Omm

(例： 0. 64mm)

嵌合部：幅 0. 5~5. Omm

(例： 0. o4mm、 1. Omm、 2. 3mm)

[0010] このようなめっき厚分布が存在することによって、 3層めつきの効果は更に減退してしまう。

すなわち、中間の Cuめっき厚が端子先端で厚くなつた場合には、リフロー処理後に Snと金属間化合物を形成しなかった Cuが大量に残存するため、その後の加熱で Snとの反応が進み、接触抵抗の上昇、半田付け性の低下につながる。一方、良好な半田付け性を得る目的で、半田付け部の Snめっき厚を厚くしょうとすると、嵌合部での Snめっきの厚さも厚くなつてしまい、揷抜性が劣化してしまう。

[0011] 従って、上記の先行技術による解決手段は、端子に施される各めつき層の厚みを充分に制御することが可能な場合には有効であると考えられる力ォス端子は形状によってはめつき厚に分布が生じてしまい、均一なめっき厚を端子全体に施すことが困難となる場合がある。例えば、自動車用ォス端子は、細長い棒状の形状を有しているため電流密度に分布が発生する結果、極端なめっき厚分布が生じ、端子中央部力、ら先端にかけてめっき厚は数倍大きくなる。上記の先行技術のような 3層めつきにおいて所定の特性を得るためには、各めつき層の厚さを厳密に制御する必要がある 1S 上記のめっき厚分布のために所望する特性を得ることは容易ではない。そのため、よりめつき厚の制御が容易なめっき構成が望まれる。

[0012] そこで、本発明は、めっき厚に有意な分布が生じて端子全体への均一めつきが困難な形状を有するォス端子にお!/、ても、嵌合部は低接触抵抗及び低揷抜カを満足し、且つ、半田付け部は良好な半田付け性を有するォス端子を提供することを課題とする。また、本発明は、そのようなォス端子の製造方法を提供することを別の課題とする。また、本発明はそのようなォス端子を備えたコネクタを提供することを更に別の課題とする。

課題を解決するための手段

[0013] 本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、嵌合部は 3層めつきとしつつ、半田付け部は Snと合金化しやすい Cuめっきを行わず、 Ni下地 + Snめっきの 2 層めつきとする構成を採用することによって（図 1参照）、嵌合部における低接触抵抗及び揷抜性と同時に、半田付け部における半田付け性を従前よりも高!/、確実性で容易に達成できることを見出した。すなわち、めっき厚分布の制御に緻密性が最も要求される Cuめっきを嵌合部のみに部分めつきすることにより、上記のような課題を克服すること力 Sでさる。

なお、 Sn/Niの 2層めつきは、加熱により Sn— Ni合金を形成し、これは半田付け性に悪影響を与えるが、半田付け部に揷抜性は要求されず、 Snを表層に比較的厚く残存させればよい。そのため、めっき厚の厳密な制御が不要となる。半田付け部も 3 層めつきとした場合には、先端の Cuめっき層が厚くなりリフロー後に過剰の Cuが残存することになるため、その後の Sn— Cu合金の成長は Sn— Ni合金よりも早ぐ半田付け性の劣化は Sn/Ni2層めつきよりもむしろ早くなる。この点からも嵌合部は 3層、半田付け性は Sn/Ni2層とするのが好ましい構成であるといえる。

[0014] 上記の知見を基礎として完成された本発明は、一側面において、メス端子と嵌合される嵌合部と半田付けされる半田付け部とを有する金属を素材としたォス端子であつて、嵌合部には素材の全面に又は表裏の 2面に素材側より厚み 0. 3〜5. O _ί mのN iめっき層、厚み 0〜0· 3 111のじ11めっき層、厚み0.；!〜 0· 7 mの Cu— Sn合金層、及び厚み 0. 2〜； 1. 0 mの Snめっき層がこの順に形成されており、半田付け部には素材の全面に素材側より厚み 0. 3〜5. O ^ mの Niめっき層、厚み 0. ；!〜 0. 7 μ mの Sn— Ni合金層、及び厚み 0. 3〃 m以上の Snめっき層がこの順に形成されていることを特徴とするォス端子である。

[0015] 本発明に係るォス端子の一実施形態においては、素材として用いられる金属は銅又は銅合金である。

[0016] 本発明に係るォス端子の一実施形態においては、嵌合部における前記 Cuめっき層の厚みは 0〜0· 2 111である。

[0017] 本発明に係るォス端子の別の一実施形態においては、嵌合部における前記 Cuめつき層の厚みは 0 μ mである。

[0018] 本発明に係るォス端子の更に別の一実施形態においては、嵌合部には素材の全面に前記 Niめっき層、随意的な Cuめっき層、 Cu— Sn合金層、及び Snめっき層が形成されている。

[0019] 本発明に係るォス端子の更に別の一実施形態においては、ォス端子は、厚み： 0.

4〜； 1 . Ommであり、嵌合部が幅： 0. 5〜5. Omm、半田付け部が幅： 0. 4〜； 1. 0m mであり、嵌合部の先端から半田付け部の先端まで長さが 15〜80mmである。

[0020] 本発明に係るォス端子の更に別の一実施形態においては、ォス端子は、嵌合部と半田付け部の間に半田吸!、上がりバリア部を有する。

[0021] 本発明に係るォス端子の更に別の一実施形態においては、前記半田吸い上がりノリア部には Niめっき層、 Ni - Sn合金層又は Cu - Sn合金層が表層に形成されている。

[0022] 本発明に係るォス端子の更に別の一実施形態においては、自動車用である。

[0023] 本発明は、別の一側面において、上記ォス端子の製造方法であって、

( 1 )金属製平板素材を所望のォス端子形状にプレス加ェする工程と、

(2)嵌合部及び半田付け部共に該素材の全面に対して、それぞれ 0. 3〜5. O ^ m の厚さの Niめっき層を形成する工程と、

(3)半田付け部には Cuめっき層を形成せずに、嵌合部の該 Niめっき層の上に、 0. ；!〜 0· 6 mの厚さの Cuめっき層を形成する工程と、

(4)嵌合部の該 Cuめっき層の上には 0. 4〜； 1. 5 mの厚さを有し、半田付け部の該 Niめっき層の上には 1. 0 m以上の厚さを有する Snめっき層を形成する工程と、

(5)嵌合部及び半田付け部に対してリフロー処理を行う工程と、

を含む製造方法である。

[0024] 本発明に係る上記ォス端子の製造方法の一実施形態においては、

(1 ' )金属製平板素材から嵌合部をプレス加工しないことを条件に、少なくとも半田付け部をプレス加工する工程と、

(2' )嵌合部に対しては該素材の表裏 2面、半田付け部に対しては該素材の全面に対して、それぞれ 0· 3〜5· 0 mの厚さの Niめっき層を形成する工程と、

(3' )半田付け部には Cuめっき層を形成せずに、嵌合部の該 Niめっき層の上に、 0. ；!〜 0· 6 mの厚さの Cuめっき層を形成する工程と、

(4' )嵌合部の該 Cuめっき層の上には 0. 4〜； 1. 5 mの厚さを有し、半田付け部の該 Niめっき層の上には 1. 0 m以上の厚さを有する Snめっき層を形成する工程と、 (5' )嵌合部及び半田付け部に対してリフロー処理を行う工程と、

(6 ' )嵌合部を含めてプレス加工されて!/、な!/、部分をプレス加工することにより所望のォス端子形状に成形する工程

を含む製造方法である。

[0025] 本発明に係る製造方法の一実施形態においては、素材として用いられる金属は銅又は銅合金である。

[0026] 本発明に係る製造方法の一実施形態においては、嵌合部と半田付け部の間に、表層の Snめっき層を除去し、 Cu— Sn合金又は Cu— Ni合金を表面に露出する方法によって半田吸!/、上がりバリア部を形成する。

[0027] 本発明は、更に別の一側面において、上記ォス端子を組み込んだコネクタである。

発明の効果

[0028] 本発明に係るォス端子は、嵌合部において低接触抵抗及び低揷抜カを満足し、且つ、半田付け部において良好な半田付け性を有する。そして、本発明に係るォス端子に採用されるめつき構成は、緻密なめっき厚の制御、とりわけ端子全体を 3層めつきするときのような Cuめっき厚の緻密な制御を要することなく、比較的簡単なめっき操作により達成することができるため、めっき厚分布が生じやすい形状のォス端子に対しても、より確実に所望の揷抜性、通電特性及び半田付け性を得ることが可能とな図面の簡単な説明

[0029] [図 1]本発明のめっきの構成を示す概略図である。

[図 2]3層めつきの構成を示す概略図である。

[図 3]嵌合部におけるめっき構造を示す概略図である。

[図 4]半田付け部におけるめっき構造を示す概略図である。

[図 5]本発明に係るォス端子の製造工程例を示す概略図である。

[図 6]本発明に係るォス端子をプリント回路基板に実装したときの模式図である。

[図 7]ォス端子の形状の例を示す概略図である。

発明を実施するための最良の形態

[0030] 端子の素材

本発明に係るォス端子に使用する金属素材には端子に用いられるものとして公知のものを特に制限はなく使用でき、例えば銅、銅合金、鉄、鉄合金 (例えばステンレス鋼）、高ニッケル合金等が使用できる。本発明に係るォス端子の金属素材としては強度、加工性、導電性及びコストの面で銅又は銅合金が好ましい。銅合金としては黄銅、りん青銅、ベリリウム銅、洋白、丹銅、チタン銅及びコルソン合金などが挙げられ、端子の要求特性に従い、適宜選択でき、何等制限されない。

[0031] 端子の形状ォス端子として機能する形状であれば特に制限はないが、めっき厚に有意な分布が生じて端子全体への均一めつきが困難な形状を有する端子に対して本発明は特に有用である。そのような端子は、端子幅が細ぐ端子長さが長ぐ例えば以下のような形状を有する。

端子長さ： 15〜80mm

端子厚み： 0. 4〜； 1. Omm

半田付部：幅 0· 4~1. 0mm

嵌合部：幅 0. 5~5. 0mm

そのような端子はより典型的には、以下のような形状を有する。

端子長さ： 20〜50mm

端子厚み： 0. 5〜0. 8mm

半田付部：幅 0. 5〜0. 8mm

嵌合部：幅 0. 64—2. 3mm

図 7にォス端子形状の具体例を示す。該ォス端子は端子長さ： 34mm、端子厚み： 0. 64mm,半田付け部 1の幅： 0. 64mm,嵌合部 2の幅： 2. 3mmである。所望により半田吸い上がりバリア部 3を設けてもよい。

めっき構成

本発明に係るォス端子は、嵌合部において素材の全面又は表裏の 2面に素材側より厚み 0. 3—5. O^ m、好ましく (ま 0. 5—4. O^m,より好ましく (ま 0. 6— 3. ΟμηκΌ Niめっき層、厚み 0〜0· 3 111、好ましくは0〜0. 2^ 111,より好ましくは 0 mの Cu めっき層、厚み 0. 1—0. 7 111、好ましく (ま 0. 2—0. 6 111、より好ましく (ま 0. 3—0 . 5 の Cu— Sn合金層、及び厚み 0. 2—1. O m、好ましくは 0. 2—0. 8 m、より好ましくは 0. 2〜0. 6〃mの Snめっき層がこの順に形成されている。

また、本発明に係るォス端子は、半田付け部において素材の全面に素材側より厚み 0. 3—5. 0〃111、好ましく (ま 0. 5—4. O^m,より好ましく (ま 0. 6— 3. ΟμηκΌΝΪ めっき層、厚み 0. 1—0. 7 111、好ましく (ま 0. 2—0. 6 111、より好ましく (ま 0. 3—0 • 5〃mの Sn— Ni合金層、及び厚み 0. 3〃 m以上、好ましく (ま 0. 5〃m以上、より好ましくは 0. 5—10. C^mの Snめっき層がこの順に形成されている。 [0033] 嵌合部及び半田付け部の双方において形成されている Niめっき層は、素材に使用される金属（典型的には Cuや Zn及び P等の合金元素）が表層に拡散するのを抑制し、半田付け性及び接触抵抗を良好なまま維持するのに役立ち、そして均一に電着するため、良好な外観を得ることができる。 Niめっき層が 0. 3 mより薄い場合には拡散防止効果が小さぐ半田付け性及び接触抵抗が劣化し、また、仕上げの外観を害する。一方、 Niめっき層が 5. 0 mより厚い場合には拡散防止効果が飽和する一方、曲げ工程にて Niめっき層に割れを生じる。

[0034] 嵌合部に形成されている Cu— Snの合金層は Cuめっき層カ^フロー処理によって変化したものである。嵌合部に形成されている Cu— Snの合金層は、経時変化や高温環境下に晒されることによって下地の Niめっき層が表層の Snめっきにまで拡散して導電性の悪い Ni— Sn合金を形成し、接触抵抗が悪化するのを防止することができる。一方、リフロー後に Cuめっき層が残存していると、高温環境下ではリフロー後も Cuと Snの拡散が進展するために表層で導電性の悪い Cu— Snの合金が形成され、接触抵抗が悪化する傾向が高い。従って、 Cuめっき層はリフロー処理によってすベて Cu— Sn合金層に変化しているのが望ましぐせいぜい 0. 3 111程度までの厚さとする。

また、 Cu— Snの合金層の厚さが 0· 2 111未満となると、 Niが Sn中に拡散できるようになるため、接触抵抗が悪化する傾向が高い。一方、 Cu— Snの合金層の厚さが 0 . 6 inを超える過度のリフロー処理を行うと、リフロー処理時に表層の Snめっきが酸化し接触抵抗が劣化する。

[0035] 半田付け部に形成されている Sn— Ni合金層はリフロー処理により形成されるが、厚さが 0. 2 in未満ではリフロー処理が不十分となり良好な外観が得られない。一方、厚さが 1. O ^ mを超えると、過度のリフロー処理となり、表層の Snめっきが酸化され、はんだ付性が劣化する。

[0036] 嵌合部に形成されている Snめっき層は良好な接触抵抗を有する力 0. 2 111未満となると、表層の Snが Cuとの拡散反応により全て Cu— Sn化合物となる部分が生じ、 Cu— Sn化合物が表面に露出し、接触抵抗が悪化する傾向が強くなる。一方、嵌合部の Snめっき層は 1. 0 mを超えると揷抜力が高くなるため好ましくない。半田付け部に形成されている Snめっき層は良好なはんだ付性を有する力 0. δ μ m未満となると Ni— Sn化合物が表面に露出し、半田付け性が低下し易くなる。一方、半田付け部の Snめっき層には上限は特にないが、 Snめっきが厚いと組立工程で粉が発生するため通常は 10 m程度、好ましくは 5 a m程度の厚さまでとする。

[0037] 本発明に係るめっき構成は、既存のめっき技術を応用することで得ることができるが、例えば：

( 1 )該素材を所望のォス端子形状にプレス加ェする工程と、

(2)嵌合部及び半田付け部共に素材の全面に対して、それぞれ 0. 3〜5. O ^ mの厚さの Niめっき層を形成する工程と、

を含む製造方法により得ることができる。

[0038] 前記（2)の工程において、嵌合部には素材の全面に対して前記 Niめっき層が形成される力嵌合部の幅が狭い又は長いため、先端のめっき厚さが厚くなりすぎる場合には、嵌合部につ!/、てはプレス前に端子素材の 3層めつきを行!/、（表裏の 2面めつきとなる。）、その後にプレスを行えば、めっき厚さの分布は良好なものとすることができすなわち、本発明に係る上記ォス端子の製造方法の一実施形態においては、

(1 ' )金属素材から嵌合部をプレス加工しないことを条件に、少なくとも半田付け部をプレス加工する工程と、

(2 ' )嵌合部に対しては素材の表裏 2面、半田付け部に対しては素材の全面に対して、それぞれ 0· 3〜5· 0 mの厚さの Niめっき層を形成する工程と、

(3 ' )半田付け部には Cuめっき層を形成せずに、嵌合部の該 Niめっき層の上に、 0. ；!〜 0· 6 mの厚さの Cuめっき層を形成する工程と、

(4 ' )嵌合部の該 Cuめっき層の上には 0. 4〜； 1. 5 mの厚さを有し、半田付け部の該 Niめっき層の上には 1 · 0 m以上の厚さを有する Snめっき層を形成する工程と、

(5' )嵌合部及び半田付け部に対してリフロー処理を行う工程と、

を含む製造方法である。

この手順により、半田付け部は全面がめっきで覆われ、良好なはんだ付性を有し、嵌合部においても良好なめっき厚さ分布が得られる。

[0039] 各めつき工程の具体例について以下に詳述する。

[0040] Niめっき層形成工程

本発明においては、「Niめっき」には Niめっきのほ力、、例えば Ni— P合金、 Ni— Pd 合金、 Ni— Co合金、 Ni— Sn合金のようなニッケル合金めつきも含まれる。これらの中でもめつき速度が早い、コストが低い等の理由から特に Niめっきが好ましい。ニッケルめっきは公知の任意の手段により施すことができる力例えば電気ニッケルめつきにより施すことができる。

[0041] Niめっきは嵌合部及び半田付け部においてリフロー処理前で Niめっき層として 0.

3—5. O ^ m、好ましくは 0. 5—4. O ^ m,より好ましくは 0. 6— 3. O ^ mの厚さとなるように施すことで、リフロー処理後に半田付け部における Ni— Sn合金層として 0. 1 〜0. 7〃m、好ましくは 0. 2—0. 6〃m、より好ましくは 0. 3—0. 5〃mとすることカできる。

[0042] 端子形状によっては各部位の Niめっきの厚みに分布が生じることがある力 S、上記厚さ範囲内にあれば分布が生じても許容されるし、上記厚さ範囲は比較的に幅が大きいので、厚さ制御にはそれほど困難は伴わない。それでもやはり、厚さ分布が大きく、めっき厚が上記範囲を満たせない場合には嵌合側、半田付け側にそれぞれ遮蔽治具などをとりつけて分布の均一化を図ることで対処すればよい。

[0043] Cuめっき層形成工程

Cuめっきは後のリフロー処理により Cu— Snの合金層を形成するために施す。本発明においては、「Cuめっき」には Cuめっきのほ力、、例えば Cu— A1合金、 Cu— Bi合金、 Cu— Co合金、 Cu— Ni— P合金、 Cu— Sn— Co合金、 Cu— Fe— Ni合金のような銅合金めつきも含まれる。合金めつきは組成にばらつきがでることがあり、当該合金めつき中の Cuの組成がばらつくと、リフロー処理時に生成する Cu— Sn合金層厚さの制御が困難になるため、特に Cuめっきが好ましい。 Cuめっきは公知の任意の手段により施すことができる力 S、例えば電気 Cuめっきにより施すことができる。

[0044] Cuめっきは、半田付け部に対しては施さないことと、嵌合部に対しては施すことを条件として、 Niめっき層の上に施す。従って、本発明の一実施形態においては、半田付け部を残して端子全面に対して Cuめっきを施す。また、本発明の別の一実施形態においては、嵌合部のみに Cuめっきを施す。本発明においては、半田付け部と嵌合部における Cuめっき層の厚さの同時制御が不要であり、嵌合部の厚さ調整だけで済むため、 Cuめっき層の厚さの調整は容易化される。

[0045] Cuめっきは嵌合部においてリフロー処理前に Cuめっき層として 0. ；!〜 0. 6〃 m、好ましくは 0. 1—0. 5〃m、より好ましくは 0. 2—0. 4〃 mの厚さとなるように施す。 C uめっき層の厚さが 0. 1 m未満となると、 Niが Sn中に拡散できるようになるため、接触抵抗が悪化する傾向が高い。一方、 Cuめっき層の厚さが 0. 6 111より厚い場合には、リフロー後に Cu層が残存し、リフロー後も Cuと Snの拡散が進展するために表層で導電性の悪い Cu— Snの合金が形成され、高温環境下で接触抵抗が悪化する傾向が高い。この際の拡散の速度は Niと Snの拡散よりも速いため、 Ni— Snの 2層めつさよりあ耐熱十生は低下することになる。

[0046] Cuめっきを端子の一部に施す方法としては一般的には Cuめっきを施そうとする素材の部分をめつき液中に浸漬し、上記範囲を満たすために遮蔽治具などを用いて分布の均一化を図ることができる。

[0047] Snめっき層形成工程

本発明においては、 Snめっきが嵌合部と半田付け部の両方に対して施され、端子の全体に施してもよい。

本発明においては、「Snめっき」には Snめっきのほ力、、例えば Sn— Cu合金、 Sn— Zn合金、 Sn— Ag合金、 Sn— Bi合金のような Sn合金めつきも含まれる。合金めつきは組成にばらつきがでることがあり、当該合金めつき中の Snの組成がばらつくと、リフロー処理時に生成する Cu— Sn合金層厚さの制御が困難になるため、特に Snめっきが好ましい。 Snめっきは公知の任意の手段により施すことができる力 S、例えば電気 S nめっきにより施すことができる。

[0048] Snめっきは嵌合部においては、 Cuめっき層の上にリフロー処理前で 0. 4〜； 1. δ μ m、好ましくは 0. 5—1. 1 111、より好ましくは 0. 6—0. 8 mの厚さを有するように施す。嵌合部において、 Snめっき層の厚さが 0· 4 ^ 111より薄い場合にはリフロー処理後に Cu— Sn化合物が表面に露出し、接触抵抗を悪化させる傾向が高い。一方、 1. 5 mよりも厚い場合にはリフロー処理後にも Snめっき層が厚く残り、揷抜性が低下する。

また、 Snめっきは半田付け部においては、 Niめっき層の上に 1. C^ m以上、好ましくは 1. 0〜； 10〃 m、より好ましくは 1. 0—5. 0〃 111の厚さを有するように施す。 1. 0〃 mよりも薄い場合には Ni— Sn化合物が露出し、半田付け性を低下させる傾向が高い

〇

[0049] Snめっき厚の調整は Cuめっきほどの緻密性は要求されないので、全面浸漬によつてめつきすればよいが、めっき厚分布が発生するため、めっき槽の使用方法には注意が必要である。特に嵌合部のめっき厚分布は半田付け部のそれよりも避けるべきであるため、遮蔽治具を用いる等して分布の均一化を図る。嵌合部にて、さらに厚さ分布を小さくしたい場合は、前述したように、嵌合部についてはプレス前に端子素材の表裏 2面に 3層めつきを行い、その後にプレスを行うことに所定のめっき厚を得ること力 Sできる。

[0050] 以上のような一連の工程の一例を図式化したものを図 5に示す。

[0051] リフロー処理

リフロー工程によりめつき表面を平滑にし、組立工程でのめっき粉発生を抑えるとともに、ゥイスカーの発生を抑える。リフロー時には嵌合部の Cu— Sn合金と、半田付け部の Ni— Sn合金層が形成される。

[0052] リフロー工程にてめつき材に加わる熱は、ライン速度と炉温によって決まる。材料の加熱が弱いときには、錫めつきが溶融せずに上記の効果が得られない。また材料の加熱が強いときには、錫めつき表面が酸化により変色を生じる。したがってライン速度と炉温の条件を適切に決める必要がある。例えば、 240〜350°Cの温度、 10〜60秒間、好ましくは 250〜300°Cの温度、 20〜40秒間加熱されるような速度でリフロー処理を行う。リフロー処理を適切な条件で行うことにより、最終的に本発明に係るめっき構成を有するォス端子を製造することができる。

[0053] 以上の工程にて製造した嵌合部におけるめっきの構造を図式化したのが図 3である。素材側から Niめっき層、（Cuめっき層）、 Cu— Snの合金層、 Snめっき層が形成された構造となる。 Cu— Sn合金層と Snめっき層の界面は雲形となるのが一般的である。また、半田付け部におけるめっきの構造を図式化したのが図 4である。素材側力も Niめっき層、 Ni— Snの合金層、 Snめっき層が形成された構造となる。

[0054] 本発明に係るォス端子をプリント回路基板に実装したときの模式図を例示的に図 6 に示す。

[0055] 半田吸い上がりバリア部

端子が小型化すると毛細管現象により半田付け時に半田が端子に吸い上がり易くなる力 S、この吸い上がりが過度に生じると電子部品の機能や性能を損なう恐れがある。例えば、コネクタでは半田付け部から半田が端子に吸い上がって遂には相手コネクタとの接点部に達することでコネクタの接続信頼性が損なわれたり、近隣の半田付け部に半田が達して短絡する半田ブリッジが生じたりし、或いは半田付け部に充分な量の半田が残らなくなるといった問題が生じ得る。そこで、嵌合部と半田付け部の間には半田濡れ性の悪レ、半田吸レ、上がりバリア部を形成してもよレ、。表層に形成された Niめっき層、 Ni— Sn合金層又は Cu— Sn合金層は半田吸い上がりバリア部として有効である。

半田吸い上がりバリア部は公知の任意の方法によって形成することができる力例えば半田吸い上がりバリア部となる部分に予め Niめっき層、随意的な Cuめっき層、及び Snめっき層を先述した工程で形成しておき、リフロー処理後、表層の Snをレーザ照射、電解研磨、化学研磨などで除去し、 Ni— Sn合金層又は Cu— Sn合金層を露出させる方法によって形成することができる。

また、特に自動車用のォス端子においては、コネクタ組立工程において、嵌合部と半田付け部の中間点で端子を直角に曲げる工程が加わる力上記のバリア部で曲げ加工される場合、曲げ加工時に曲げ金具によって Snめっきが削れて、コネクタに異物として付着するのを防ぐ効果にもつながるため有益である。

[0056] 本発明においては、各めつき層、合金層の厚さの測定は次の通り決定するものとすなお、各めつき層、合金層厚さの測定箇所は、嵌合部、はんだ付け部とも、端子先端力、ら 1 ± 0. 2mmの幅方向中央部にて測定した。

Snめっき層

電解にて Sn層のみを除去することができるため、電解前後で蛍光 X線で Snめっき厚を測定し、電解前の Snめっき厚から電解後のめっき厚を差し引いたものを Snめつき層厚とする。

Cu- Sn^S

Cu— Snの合金層の厚さは、電解にて Snめっき層のみを除去した後、蛍光 X線で S nめっき厚として測定された数とする。

Ni— Sn合金層

Ni— Snの合金層の厚さは、電解にて Snめっき層のみを除去した後、蛍光 X線で S nめっき厚として測定された数とする。

Cuめっき層及び Niめっき層

Cu層及び Ni層の厚さはめつき断面を 5000〜20000倍にて SEM観察し、 10箇所の平均値をとる。

[0057] 本発明に係るォス端子はコネクタに搭載でき、特に高温環境下での使用が予定される自動車等に好適に使用される。

実施例

[0058] 以下に、本発明及びその利点をより良く理解するために本発明に係るォス端子及びその製造方法の実施例を記載する力これらは例示のためであって本発明が限定されることを意図するものではなレ、。

[0059] 各めつき層、合金層の厚みの測定には上述した測定条件に従って、微小部蛍光 X 線膜厚計（SII社製：型式 SFT— 9255)及び SEM (日本電子社製：型¾^^[ー 700

OF)用いてめっき厚を測定した。

[0060] 揷抜性の評価には、市販の Cu下地リフロー Snめっきメス端子（Snめっき厚さ 1. 1 m)を用い、揷抜試験機により揷入時の嵌合力を測定した。

[0061] 接触抵抗の測定には山崎式接点シミュレータを用い、 4端子法にて測定した。

[0062] 半田付け性の評価には JIS C 0053に従い、以下の条件でメニスコグラフ法により

、半田濡れ時間を測定した。

はんだ：鉛フリーはんだ Sn— 3. OAg-0. 5Cu (千住金属社製 M705)

はんだ浴温度： 250°C

フラックス： 25%ロジンエタノール

測定機器：ソルダーチェッカー（レス力製 SA— 5000)

浸漬速度： 20mm/s

浸漬深さ： 2mm

浸漬時間： 10s

[0063] また、各端子を 155°Cにて 16h加熱した後のはんだ付け性と、 155°Cにて 184hカロ熱した後の接触抵抗を評価し、耐熱性をみた。

[0064] No. 1 (実施例）

図 7に示すような形状を有する嵌合部幅 2. 3mm、半田付け部幅 0. 64mm,厚み 0. 64mmの黄銅製プレス材を用いてォス端子を製造した。該プレス材に対して、前処理、 Niめっき、 Cuめっき、 Snめっき、リフローの順に加工し、特性を調査した。

[0065] 前処理は以下の条件で行った。

NaOHを含むアルカリ脱脂液を用い、 60°C、電流密度 7A/dm²の条件にて電解脱脂した後、 10%希硫酸で酸洗した。

[0066] Niめっきは以下の条件で行った。

スルフアミン酸浴を用い、 55°C、電流密度 0. 6〜30A/dm²の条件にて Niめっきした。

[0067] Cuめっきは以下の条件で行った。

硫酸銅浴を用い、 40°C、電流密度 2〜； 15A/dm²の条件にて Cuめっきした。

[0068] Snめっきは以下の条件で行った。

メタンスルホン酸浴を用い、 55°C、電流密度 5〜40A/dm²の条件にて Snめっきした。 [0069] リフロー処理は以下の条件で行った。

炉温を 450°Cに設定し、滞留時間 25秒としてリフロー処理した後、水冷した。

[0070] No. 2 (実施例）〜 No. 15 (比較例）

実施例 2〜7及び比較例 9〜； 15は Niめっき厚、 Cuめっき厚、 Snめっき厚を変化させるために電流値を変え、また Snの外観を調整するために、リフロー温度を ± 50°C の範囲で変化させた以外は実施例 1と同一の条件としてォス端子を製造した。また、 No. 8 (実施例）は 1次プレスにて半田付け部のみ打ち抜いて嵌合部は平板のままめつきし、めっき後 2次プレスにて嵌合部を打ち抜いて製品化したものである。 No. 8の嵌合部をプレス前に平板のままめつきしたのは、嵌合部のめっき厚分布をより狭い範囲で管理できるからである。

[0071] 結果を表 1に示す。

No. ；!〜 8 (実施例）は本発明の規定範囲内にあり、良好な特性を示した。

No. 2はリフロー後も Cuが 0· 2 111残存し、表層の Snも 0· 2 111と薄いため、加熱後に接触抵抗が若干増加した。しかし、コネクタとしては使用可能なレベルである。

No. 5はリフロー後に Cuが 0. 3〃m残存している力 S、表層の Snが 1. O mと厚いため、加熱による接触抵抗の劣化はない。また、嵌合力が少し高い値である力使用可能なレベルである。

No. 8はめつき厚分布が狭い範囲で管理が可能であるため、リフロー後の Sn厚さが 0. 3〃mと薄くでき、嵌合力が小さい。また、残存する Cuめっきもないため、 No. 1 〜7 (No. 2を除く）と同様に、加熱による接触抵抗の劣化もない。

No. 9及び 10 (比較例）は嵌合部に Cuめっきが存在しないか又は Cuめっき厚が薄いために、加熱後に嵌合部の接触抵抗が悪化した例である。

No. 11 (比較例）は嵌合部の Cuめっき厚が厚いために、加熱後に嵌合部の接触抵抗が悪化した例である。

No. 12 (比較例）は嵌合部だけでなく半田付け部も含む端子全体に Cuめっきをした例であるが、嵌合部のみの部分めつきの例とは異なり、 Cuめっき厚プロフィールの制御が難しいため必要以上の Cuがめつきされた結果、リフロー後にも Cuが残存し、加熱後の半田付け部の半田付け性が低下した例である。 No. 13 (比較例）は嵌合部の Snめっき厚が薄いために、加熱後に嵌合部の接触抵抗が悪化した例である。

No. 14 (比較例）は半田付け部の Snめっき厚が薄いために、加熱後に半田付け部の半田付け性が低下した例である。

No. 15 (比較例）は嵌合部の Snめっき厚が厚いために、揷抜力が上昇した例であ

[表 1]

Claims

請求の範囲

メス端子と嵌合される嵌合部と半田付けされる半田付け部とを有する金属を素材としたォス端子であって、嵌合部には素材の全面に又は表裏の 2面に素材側より厚み 0. 3〜5. O ^u mの Niめっき層、厚み 0〜0. 3 mの Cuめっき層、厚み 0. 1 ~0. I n mの Cu— Sn合金層、及び厚み 0. 2〜； 1. 0 mの Snめっき層がこの順に形成されており、半田付け部には素材の全面に素材側より厚み 0. 3〜5. O _ί mのNiめっき層、厚み 0·；!〜 0· 7 _ί mのSn— Ni合金層、及び厚み0· 3 m以上の Snめっき層がこの順に形成されていることを特徴とするォス端子。

素材として用いられる金属は銅又は銅合金である請求項 1に記載のォス端子。嵌合部における前記 Cuめっき層の厚みは 0〜0. 2 H mである請求項 1又は 2に記載のォス端子。

嵌合部における前記 Cuめっき層の厚みは 0 mである請求項 3に記載のォス端子

〇

嵌合部には素材の表裏 2面のみに前記 Niめっき層、随意的な Cuめっき層、 Cu— Sn合金層、及び Snめっき層が形成されている請求項 1〜4の何れか一項に記載のォス端子。

ォス端子は、厚み： 0. 4〜； 1. Omm、嵌合部が幅： 0. 5〜5. Omm、半田付け部が幅： 0. 4〜； 1. Omm、嵌合部の先端から半田付け部の先端まで長さが 15〜80mmである形状を有する請求項;!〜 5の何れか一項に記載のォス端子。

嵌合部と半田付け部の間に半田吸い上がりバリア部を有する請求項;!〜 7の何れか一項に記載のォス端子。

前記半田吸い上がりバリア部には Niめっき層、 Ni— Sn合金層又は Cu— Sn合金層が表層に形成されている請求項 7に記載のォス端子。

自動車に用いられる請求項 1〜8の何れか一項に記載のォス端子。

を含む請求項;!〜 9の何れか一項に記載のォス端子の製造方法。

[11] (1 ' )金属製平板素材から嵌合部をプレス加工しないことを条件に、少なくとも半田付け部をプレス加工する工程と、

(6 ' )嵌合部を含めてプレス加工されて!/、な!/、部分をプレス加工することにより所望のォス端子形状に成形する工程と、

[12] 素材として用いられる金属は銅又は銅合金である請求項 10に記載の製造方法。

[13] 嵌合部と半田付け部の間に表層の Snめっき層を除去し、じ！！ー！！合金又はじ！！ー

Ni合金を表面に露出する方法によって半田吸い上がりバリア部を形成する工程を含む請求項 10又は 11に記載の製造方法。

[14] 請求項;!〜 9の何れか一項に記載のォス端子を組み込んだコネクタ。