WO2022219904A1 - コネクタ用オスピン及びコネクタ用オスピンの製造方法 - Google Patents

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WO2022219904A1
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plating
pin
connector
female pin
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晃一 片山
知亮 ▲高▼橋
浩徳 成井
淳雄 大江
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Jx金属株式会社
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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    • C25D5/48After-treatment of electroplated surfaces
    • C25D5/50After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R13/02Contact members
    • H01R13/03Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/16Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for manufacturing contact members, e.g. by punching and by bending

Definitions

  • the present invention relates to a connector male pin and a method for manufacturing a connector male pin.
  • Connectors which are connecting parts for consumer and vehicle-mounted electronic devices, use materials obtained by plating the surface of brass or phosphor bronze with Ni or Cu underplating, and then further plating it with Sn or Sn alloy. .
  • Sn or Sn alloy plating is required to reduce the insertion force when fitting a male terminal and a female terminal formed by pressing a plated material.
  • a surface plating layer consisting of a Ni layer, a Cu—Sn alloy layer and a Sn layer is formed in this order on the surface of a base material made of Cu or a Cu alloy, and the thickness of the Ni layer is 0.1 to 0.1.
  • the thickness of the Cu—Sn alloy layer is 0.1 to 1.0 ⁇ m
  • the Cu concentration is 35 to 75 at %
  • the thickness of the Sn layer is 2.0 ⁇ m or less
  • 0.001 to 0.1 A conductive material for connecting parts containing mass percent carbon is disclosed. Further, according to such a configuration, it is described that low contact resistance can be maintained even after a long period of time in a high-temperature atmosphere.
  • Patent Document 2 the base material is plated, then the first layer of Sn plating is applied, and further In plating having an average thickness of 1/2 or less of the first layer is applied thereon, followed by reflowing. It is described that a Sn--In alloy plating with a good appearance can be obtained.
  • the maximum insertion force of the terminal is generated when the contact portion of the female terminal crosses the boundary between the inclined portion and the flat portion of the tip of the male terminal.
  • plating that imparts a low coefficient of friction or to improve the shape of the terminal.
  • Three-layer plating known as Sn-based plating that provides a low coefficient of friction, has a structure in which a hard Cu--Sn layer holds the load applied to the sliding portion when the terminal is fitted and keeps the insertion force low.
  • Sn-based plating Three-layer plating, known as Sn-based plating that provides a low coefficient of friction
  • the surface layer is pure Sn, friction occurs by the same mechanism as reflow Sn.
  • various plating structures have been conventionally known, but each has problems.
  • the insertion force is further reduced, but there is concern that the contact resistance may be deteriorated due to the formation of Cu oxide on the surface. This applies not only to Cu, but also to alloys of oxidizing metals and Sn.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a male pin for a connector having a low insertion force (frictional force) into the female pin and good contact resistance with the female pin, and a method for manufacturing the male pin for the connector.
  • the task is to provide
  • the present inventors found that a first region including the boundary between the inclined portion and the flat portion of the male pin and a second region electrically contacting the female pin in the state of being fitted to the female pin. It was found that the above problem can be solved by distinguishing between and coating with different platings to give predetermined characteristics to the first region and the second region, respectively.
  • a method of manufacturing a male pin for a connector comprising: (7) A method for manufacturing a connector male pin plated on a base material made of copper or a copper alloy, comprising an inclined portion inserted into a female pin and a flat portion connected to the inclined portion, the method comprising: A step 1 of performing base plating on a first region including the boundary between the inclined portion and the flat portion and a second region electrically contacting the female pin in a state where the female pin is engaged with the female pin.
  • a method of manufacturing a male pin for a connector comprising: (8) A method for manufacturing a connector male pin plated on a base material made of copper or a copper alloy, comprising an inclined portion to be inserted into the female pin and a flat portion connected to the inclined portion, comprising: A step 1 of performing base plating on a first region including the boundary between the inclined portion and the flat portion and a second region electrically contacting the female pin in a state where the female pin is engaged with the female pin.
  • a method of manufacturing a male pin for a connector comprising: (9) A method for manufacturing a connector male pin plated on a base material made of copper or a copper alloy, comprising an inclined portion to be inserted into the female pin and a flat portion connected to the inclined portion, the method comprising: A step 1 of performing base plating on a first region including the boundary between the inclined portion and the flat portion and a second region electrically contacting the female pin in a state where the female pin is engaged with the female pin.
  • a method of manufacturing a male pin for a connector comprising: (10) A method for manufacturing a connector male pin plated on a base material made of copper or a copper alloy, comprising an inclined portion inserted into a female pin and a flat portion connected to the inclined portion, the method comprising: A step 1 of performing base plating on a first region including the boundary between the inclined portion and the flat portion and a second region electrically contacting the female pin in a state where the female pin is engaged with the female pin.
  • a step 2 of plating the first region and the second region with one or more of Sn, Au, Pd and Ag When, a step 2 of plating the first region and the second region with one or more of Sn, Au, Pd and Ag; Step 3 of performing In plating or In alloy plating on the plating surface containing one or more of Sn, Au, Pd and Ag in the first region; Step 4 of performing a reflow treatment on the plating containing one or more of Sn, Au, Pd and Ag in the second region;
  • a method of manufacturing a male pin for a connector comprising: (11) A method for manufacturing a connector male pin plated on a base material made of copper or a copper alloy, the method comprising a slanted portion inserted into a female pin and a flat portion connected to the slanted portion, comprising: A step 1 of performing base plating on a first region including the boundary between the inclined portion and the flat portion and a second region electrically contacting the female pin in a state where the female pin is
  • Step 2 of performing a first plating containing one or more of Sn, Au, Pd and Ag on the first region A step 3 of performing a second plating containing one or more of Sn, Au, Pd and Ag having a thickness larger than that of the first plating on the second region; a step 4 of performing a reflow treatment on the first plating of the first region and the second plating of the second region; Step 5 of applying an oil coating treatment to the first region;
  • a method of manufacturing a male pin for a connector comprising:
  • FIG. 1 is a schematic external view of a connector male pin and a connector female pin to be fitted according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic top view of a connector male pin according to an embodiment of the present invention;
  • FIG. 1 is a layered structure of a connector male pin manufactured by "manufacturing method 1" according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a layer structure of a connector male pin manufactured by "manufacturing method 2" or “manufacturing method 5" according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a layered structure of a connector male pin manufactured by "manufacturing method 3" according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. (A) is an appearance observation photograph according to Example 2.
  • FIG. (B) is an SEM image measured in the region including the boundary between the first region (Ni) and the second region (Sn) indicated in the direction of the arrow in (A).
  • (A) is a cross-sectional TEM image of the first region of Example 6.
  • FIG. (B) is a graph of each element concentration in the depth direction by line analysis according to the first region of Example 6.
  • FIG. (A) is a cross-sectional TEM image of the first region of Example 10.
  • FIG. (B) is a graph of each element concentration in the depth direction by line analysis according to the first region of Example 10;
  • (A) is a cross-sectional TEM image of the second region of Example 10.
  • FIG. (B) is a graph of each element concentration in the depth direction by line analysis according to the second region of Example 10;
  • (A) is a cross-sectional TEM image of the first region of Example 11;
  • (B) is a graph of each element concentration in the depth direction by line analysis according to the first region of Example 11;
  • A) is a cross-sectional TEM image of the second region of Example 11;
  • (B) is a graph of each element concentration in the depth direction by line analysis according to the second region of Example 11;
  • (A) is a cross-sectional TEM image of the first region of Example 12;
  • (B) is a graph of each element concentration in the depth direction by line analysis according to the first region of Example 12;
  • (A) is a cross-sectional TEM image according to
  • a connector male pin according to an embodiment of the present invention comprises a base material made of copper or a copper alloy and a plating layer formed on the surface of the base material.
  • a base layer made of Ni or a Ni alloy is formed on the surface of the base material of the connector male pin, and a predetermined plated layer is formed on a predetermined portion as described later.
  • the shape of the connector male pin according to the embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it has an inclined portion and a flat portion, which will be described later.
  • FIG. 1 shows, as an example, a schematic external view of a connector male pin 10 and a connector female pin 20 to be fitted according to an embodiment of the present invention.
  • the connector male pin 10 includes an inclined portion 11 to be inserted into the connector female pin 20 and a flat portion 12 connected to the inclined portion 11 .
  • the male pin 10 for connector shown in FIG. Four side surfaces of the quadrangular prism each have a flat portion 12 .
  • the connector male pin 10 may be cylindrical, or may be formed in the shape of a polygonal prism such as a triangular prism or a pentagonal prism.
  • the angle of the inclined portion 11 is not particularly limited, and can be appropriately designed in relation to the connector female pin 20 to be fitted.
  • the connector male pin 10 has a first region 14 including a boundary 13 between the inclined portion 11 and the inclined portion 11 and the flat portion 12, and the connector female pin 20 in a state of being fitted with the female pin and the electrical connection.
  • the second regions 15 in direct contact with each other are coated with different platings.
  • the first region 14 corresponds to a portion that is inserted first when the connector male pin 10 is fitted to the connector female pin 20, includes an inclined portion 11, and further includes a boundary 13 between the inclined portion 11 and the flat portion 12. is a region containing The first region 14 may extend from the inclined portion 11 to the boundary 13, or may be a region slightly extending from the boundary 13 to the flat portion 12 as shown in FIG.
  • the second region 15 corresponds to a region that is in electrical contact with the connector female pin 20 in a state of being fitted thereto, and as shown in FIG.
  • the length of the area can be appropriately adjusted according to the size of the connector female pin 20 .
  • the size of the connector male pin 10 is not particularly limited, and can be appropriately adjusted in relation to the connector female pin 20.
  • the length of the first region 14 in the axial direction of the connector female pin 20 can be designed to be, for example, about 1.5 to 3 mm from the tip, and the length of the second region can be designed to be 2 mm or more from the boundary with the first region. can.
  • the connector male pin 10 has the first region 14 that is first inserted into the connector female pin 20 and the second region 15 that is in electrical contact with the connector female pin 20 in a state of being fitted into the connector female pin 20 . are coated with different platings, so that different parts have different characteristics, as shown in Embodiments 1 and 2 below.
  • the hardness of the first region 14 is higher than that of the second region 15 . According to such a configuration, since the hardness of the first region 14 that is inserted into the female connector pin 20 first is higher than the hardness of the second region 15, the insertion force of the male connector pin 10 can be suppressed. It is necessary that the hardness of the first region 14 is relatively higher than the hardness of the second region 15, and the hardness standard is not particularly limited. , the Vickers hardness of the second region 15 can be less than the Vickers hardness of the first region 14 and less than Hv100.
  • the first region 14 may be coated with at least one of Ni, Sn alloy, Co, Zn, Fe, Au, W, Ti, Ag, Bi, Zn and Cr. According to such a configuration, since Ni, Sn alloy, Co, Zn, Fe, Au, W, Ti, Ag, Bi, Zn, and Cr are metals with high hardness, the hardness of the first region 14 is improved. be able to.
  • the contact resistance of the second region 15 is lower than the contact resistance of the first region 14 .
  • the second region 15 electrically contacts the connector female pin 20 in a state of being fitted to the female pin. becomes relatively high. It is preferable that the contact resistance of the second region 15 is small from the viewpoint of obtaining good electrical conductivity. Moreover, if the contact resistance is too large, there is a possibility that a problem of poor conduction may occur. From this point of view, the contact resistance of the second region 15 is preferably 5 m ⁇ or less, more preferably 3 m ⁇ or less.
  • At least the first region 14 of the connector male pin 10 according to Embodiment 1 of the present invention is coated with oil.
  • oil those generally used as contact oils such as phosphate esters, paraffins and thiol compounds can be used.
  • the oil covering at least the first region 14 constitutes a very thin layer with a thickness of 10 nm or less.
  • the reason why the first region of the male pin is coated with oil is that the first region of the male pin is dissolved in an organic solvent (suitable solvent such as acetone), and the eluted component is analyzed by GC-MS (gas chromatography mass spectrometry). This can be verified by calling
  • the first region and the second region which are different parts, have different characteristics. Both force and contact resistance can be achieved, and the insertion force (frictional force) to the connector female pin 20 is low, and the contact resistance with the female pin is good.
  • the first region 14 is coated with In or an In alloy. According to such a configuration, since the first region 14 is covered with In or an In alloy, which is a metal having a self-lubricating effect, the insertion force of the first region 14 can be suppressed.
  • the contact resistance of the second region 15 is lower than the contact resistance of the first region. According to such a configuration, since the contact resistance of the second region 15 is lower than the contact resistance of the first region 14, the second region 15 electrically contacts the connector female pin 20 in a state of being fitted to the female pin. becomes relatively high.
  • the first region and the second region which are different parts, have different characteristics. Both force and contact resistance can be achieved, and the insertion force (frictional force) to the connector female pin 20 is low, and the contact resistance with the female pin is good.
  • the second region 15 may be coated with one or more of Sn, Au, Pd and Ag. According to such a configuration, the contact resistance of the second region 15 that is in electrical contact with the female pin 20 in a state of being fitted to the connector female pin 20 is reduced, and the electrical conductivity is improved. Also, the solder wettability of the second region 15 is improved.
  • the male pin 10 for connector according to the embodiment of the present invention preferably has a contact resistance of 10 m ⁇ or less in the second region after heating at 160° C. for 120 hours. With such a configuration, it is possible to suppress an increase in contact resistance due to long-term use (energization) of the connector male pin 10, thereby improving the durability of the product.
  • the connector male pin 10 can be manufactured by the following five manufacturing methods shown in "manufacturing method 1" to "manufacturing method 5".
  • the outermost layer of the first region is Ni, Co, In, or an alloy thereof, and the outermost layer of the second region is Sn. is not limited to this.
  • a (male pin) substrate made of copper or a copper alloy is prepared, which has an inclined portion to be inserted into the female pin and a flat portion connected to the inclined portion.
  • the surface of the substrate is pretreated by degreasing and pickling.
  • the first region including the boundary between the sloped portion and the flat portion and the second region that is in electrical contact with the female pin in a state of being fitted with the female pin are subjected to underplating by Ni or Ni. forming an alloy layer;
  • the below-described Sn plating may be performed after forming the intermediate layer plating by Cu plating or the like, or the below-described Sn plating may be performed without forming the intermediate layer plating.
  • the intermediate layer plating is formed to suppress the diffusion of metal such as Ni in the underlying plating to the upper layer.
  • Wet (electrical, electroless) plating can be used as the intermediate layer plating.
  • dry (sputtering, ion plating, etc.) plating or the like may be used.
  • Sn plating is applied to the first region and the second region.
  • Wet (electrical, electroless) plating can be used as the Sn plating.
  • dry (sputtering, ion plating, etc.) plating or the like may be used.
  • the Sn plating may be plating containing one or more of Sn, Au, Pd and Ag.
  • the Sn plating on the first region is peeled off.
  • the method for stripping the Sn plating is not particularly limited, but for example, the Sn plating on the surface layer can be stripped by immersing only the first region in a stripping solution (eg, SPF-11 manufactured by Ishihara Chemical Co., Ltd.). .
  • a stripping solution eg, SPF-11 manufactured by Ishihara Chemical Co., Ltd.
  • the intermediate layer plating of the first region may be peeled off at the same time.
  • reflow treatment heat treatment
  • the first region may also be reflowed at the same time, that is, the entire plating material may be reflowed.
  • the thickness and composition of the surface layer are determined by adjusting the reflow conditions, that is, the heating temperature and heating time.
  • the reflow conditions may be, for example, a maximum temperature of 160 to 300° C. and a heating time of 8 to 20 seconds from room temperature to the final temperature.
  • FIG. 3 shows the layer structure of the connector male pin manufactured by the method described in the above "manufacturing method 1".
  • Manufacturing method 2 Peel off the plating of the first region after reflow
  • a base material made of copper or a copper alloy having an inclined portion to be inserted into a female pin and a flat portion connected to the inclined portion is prepared. to form a Ni or Ni alloy layer. Further, intermediate layer plating may be performed in the same manner as in manufacturing method 1.
  • Sn plating is applied to the first region and the second region.
  • Wet (electrical, electroless) plating can be used as the Sn plating.
  • dry (sputtering, ion plating, etc.) plating or the like may be used.
  • the Sn plating may be plating containing one or more of Sn, Au, Pd and Ag.
  • reflow treatment heat treatment
  • the thickness and composition of the surface layer are determined by adjusting the reflow conditions, that is, the heating temperature and heating time.
  • the reflow conditions can be the same as in manufacturing method 1.
  • the Sn plating on the first region is peeled off.
  • the method for stripping the Sn plating is not particularly limited, but for example, the Sn plating on the surface layer can be stripped by immersing only the first region in a stripping solution (eg, SPF-11 manufactured by Ishihara Chemical Co., Ltd.). .
  • a stripping solution eg, SPF-11 manufactured by Ishihara Chemical Co., Ltd.
  • the intermediate layer plating of the first region may be peeled off at the same time.
  • FIG. 4 shows the layer structure of the connector male pin manufactured by the method described in the above "manufacturing method 2".
  • Sn plating is applied to the second region so as to exclude the first region.
  • Wet (electrical, electroless) plating can be used as the Sn plating.
  • dry (sputtering, ion plating, etc.) plating or the like may be used.
  • the Sn plating may be plating containing one or more of Sn, Au, Pd and Ag.
  • reflow treatment heat treatment
  • the first region may also be reflow-processed at the same time.
  • the thickness and composition of the surface layer are determined by adjusting the reflow conditions, that is, the heating temperature and heating time.
  • the reflow conditions can be the same as in manufacturing method 1.
  • FIG. 5 shows the layer structure of the connector male pin manufactured by the method described in the above "manufacturing method 3".
  • Manufacturing method 4 post-plating on the first region
  • a base material made of copper or a copper alloy having an inclined portion to be inserted into a female pin and a flat portion connected to the inclined portion is prepared. to form a Ni or Ni alloy layer. Further, intermediate layer plating may be performed in the same manner as in manufacturing method 1.
  • Sn plating is applied to the first region and the second region.
  • Wet (electrical, electroless) plating can be used as the Sn plating.
  • dry (sputtering, ion plating, etc.) plating or the like may be used.
  • the Sn plating may be plating containing one or more of Sn, Au, Pd and Ag.
  • Ni plating, Co plating, In plating, or In alloy plating is applied to the Sn-plated surface of the first region.
  • Ni plating, Co plating, In plating, and In alloy plating wet (electrical or electroless) plating can be used.
  • dry (sputtering, ion plating, etc.) plating or the like may be used.
  • reflow treatment heat treatment
  • the first region may also be reflow-processed at the same time.
  • the thickness and composition of the surface layer are determined by adjusting the reflow conditions, that is, the heating temperature and heating time.
  • the reflow conditions can be the same as in manufacturing method 1.
  • FIG. 6 shows the layer structure of the connector male pin manufactured by the method described in "Manufacturing method 4" above.
  • Manufacturing method 5 differential thickness plating
  • a base material made of copper or a copper alloy having an inclined portion to be inserted into a female pin and a flat portion connected to the inclined portion is prepared. to form a Ni or Ni alloy layer.
  • intermediate layer plating may be performed in the same manner as in manufacturing method 1.
  • Sn plating (first Sn plating) with a thickness of 0.1 to 0.2 ⁇ m is applied to the first region.
  • an intermediate layer plating such as Cu plating
  • the Sn plating be formed to a thickness of about twice the thickness of the intermediate layer plating or less.
  • the Sn plating is preferably formed with a thickness of 0.6 ⁇ m or less. According to such a configuration, it is possible to suppress excessive Sn in the production of the Cu—Sn alloy.
  • Wet (electrical, electroless) plating can be used as the Sn plating. Alternatively, dry (sputtering, ion plating, etc.) plating or the like may be used.
  • the first Sn plating may be plating containing one or more of Sn, Au, Pd and Ag.
  • Sn plating (second Sn plating) having a thickness greater than that of the first Sn plating is applied to the second region.
  • the second Sn plating preferably has a thickness three to six times the thickness of the first Sn plating.
  • Contact resistance can be reduced when the second Sn plating has a thickness that is at least three times the thickness of the first Sn plating. Further, when the second Sn plating has a thickness of 6 times or less that of the first Sn plating, productivity can be improved.
  • the second Sn plating may be plating containing one or more of Sn, Au, Pd and Ag.
  • reflow treatment heat treatment
  • the reflow conditions can be the same as in manufacturing method 1. However, the reflow conditions are appropriately set so that the pure Sn layer does not remain on the outermost layer of the first region.
  • FIG. 4 shows the layer structure of the connector male pin manufactured by the method described in "Manufacturing method 5" above. According to manufacturing method 5, by covering the first region of the plating material with an edge mask or the like and reducing the amount of current flowing in the first region, the first Sn plating and the second Sn plating can be performed at one time (with one plating bath). Since Sn plating can be performed at the same time, manufacturing efficiency is good.
  • the reflow Sn plating in the second region is preferably 0.8 to 2 ⁇ m.
  • the second region is three-layer plating (base plating layer, intermediate layer, surface layer)
  • the thickness of the base plating layer is 0.2 to 1.5 ⁇ m
  • the thickness of the intermediate layer is 0.1 to 1.5 ⁇ m.
  • the thickness of the surface layer is preferably 0.2 to 1.5 ⁇ m.
  • Ni plating, Co plating, In plating, or In alloy plating is performed on the Sn plating surface of the first region. From the viewpoint of sufficiently covering the underlying Sn plating, the thickness of each plating is 0.3 ⁇ m. It is preferable that it is above.
  • the thickness of each plating is preferably 1.0 ⁇ m or less in order to suppress an increase in manufacturing cost.
  • the surface layer of the first region of the connector male pin is plated with a metal other than Sn, and the insertion power is suppressed.
  • Metals other than Sn tend to have higher contact resistance than pure Sn, but there is no functional problem because the tip of the connector male pin is not used as an electrical contact with the female pin.
  • the second region of the connector male pin is formed with reflow Sn plating or three-layer plating to maintain good contact resistance. Reflow Sn plating or three-layer plating worsens the coefficient of friction, but lowers the insertion force at the tip of the connector male pin, thereby reducing the maximum insertion force of the entire connector male pin.
  • Base material A base material for a connector male pin having the shape shown in FIG. 1 was prepared.
  • the total length of the substrate was 23 mm, the first region was defined as 2 mm from the tip to the inclined portion, and the remaining region was defined as the second region.
  • the point of contact with the female pin is located 3 mm from the tip.
  • the component of the base material was Cu-30Zn.
  • Platinum treatment A plating treatment of manufacturing method 1
  • Manufacturing method 1 The first region including the boundary between the inclined portion and the flat portion and the second region that is in electrical contact with the female pin in the state of being fitted with the female pin were coated with matte Ni under the following conditions as base plating. Plating was performed to form a Ni layer having a thickness of 1 ⁇ m.
  • Matte Ni plating Plating method Electroplating Plating solution: Ni sulfamate plating solution (JX Metal Trading Co., Ltd., Ni sulfamate plating solution 1014) Plating temperature: 55°C
  • matte Sn plating was applied to the first region and the second region under the following conditions to form an Sn layer with a thickness of 1 ⁇ m.
  • Matte Sn plating Plating method Electroplating Plating solution: Sn methanesulfonic acid plating solution (JX Metal Trading Co., Ltd., NSP-S200)
  • Platinum treatment B plating treatment of manufacturing method 3
  • the first region including the boundary between the sloped portion and the flat portion and the second region that is in electrical contact with the female pin in the state of being fitted with the female pin are coated with a matte base plating under the following conditions: Ni plating, semi-bright Ni plating, or bright Ni plating was performed to form a Ni layer having a thickness of 1 ⁇ m.
  • Matte Ni plating Plating method Electroplating Plating solution: Ni sulfamate plating solution (JX Metal Trading Co., Ltd., Ni sulfamate plating solution 1014) Plating temperature: 55°C
  • Ni plating Plating method electroplating Plating solution: Ni sulfamate plating solution (JX Metal Trading Co., Ltd., Ni sulfamate plating solution 1014) + saccharin Plating temperature: 55°C
  • Electroplating Plating solution Ni sulfamate plating solution (JX Metal Trading Co., Ltd., Ni sulfamate plating solution 1014) + saccharin + additive Plating temperature: 55°C
  • the second region was subjected to matte Sn plating under the same conditions as the plating treatment A described above to form an Sn layer having a thickness of 1 ⁇ m.
  • the sample was subjected to reflow treatment (heat treatment) under the same conditions as the plating treatment A described above.
  • reflow treatment heat treatment
  • the first region was subjected to an oil coating treatment under the same conditions as the plating treatment A described above.
  • Platinum treatment C plating treatment of manufacturing method 4
  • the first region including the boundary between the inclined portion and the flat portion and the second region that is in electrical contact with the female pin in the state of being fitted with the female pin are subjected to the same plating treatment A as the base plating. Matte Ni plating was performed under the conditions of to form a Ni layer having a thickness of 1 ⁇ m. Further, in Example 12, a Cu plating having a thickness of 0.36 ⁇ m was applied as an intermediate layer plating on the base plating under the following conditions.
  • Electroplating Plating solution Cu sulfate plating solution (Cu concentration 60 g / L)
  • the first region and the second region were subjected to matte Sn plating under the same conditions as the plating treatment A described above to form a Sn layer having a thickness of 1 ⁇ m or 0.27 ⁇ m.
  • Ni plating, Co plating, or In plating was performed on the Sn-plated surface of the first region under the following conditions.
  • Each plating thickness, as shown in Table 1, was 0.3 ⁇ m, 0.4 ⁇ m, 0.5 ⁇ m, or 1.0 ⁇ m.
  • Electroplating Plating solution Ni sulfamate plating solution (JX Metal Trading Co., Ltd., Ni sulfamate plating solution 1014) Plating temperature: 55°C
  • Electroplating Plating solution Cobalt sulfate plating solution (Co concentration 85 g/L) Plating temperature: 55°C
  • Electroplating Plating solution In plating solution (Japan Electroplating Engineers Co., Ltd., Microfab In4950) Plating temperature: 30°C
  • the sample was subjected to reflow treatment (heat treatment) under the same conditions as the plating treatment A described above.
  • reflow treatment heat treatment
  • oil coating treatment oil coating treatment
  • Platinum treatment D plating treatment of manufacturing method 5
  • the first region including the boundary between the inclined portion and the flat portion and the second region that is in electrical contact with the female pin in the state of being fitted with the female pin are subjected to the same plating treatment A as the base plating. Matte Ni plating was performed under the conditions of to form a Ni layer having a thickness of 1 ⁇ m.
  • a Cu plating having a thickness of 0.3 ⁇ m was applied as an intermediate layer plating on the base plating under the same conditions as the plating treatment C described above.
  • matte Sn plating (first Sn plating) was performed on the first region under the same conditions as the plating treatment A described above, and Sn plating with a thickness of 0.1 ⁇ m or 0.4 ⁇ m was formed only on the first region.
  • matte Sn plating (second Sn plating) was performed on the second region under the same conditions as the plating treatment A described above, and Sn plating with a thickness of 0.9 ⁇ m or 0.4 ⁇ m was formed only on the second region.
  • the sample was subjected to reflow treatment (heat treatment) under the same conditions as the plating treatment A described above. After performing the reflow treatment, the first region was subjected to an oil coating treatment under the same conditions as the plating treatment A described above.
  • Platinum treatment E conventional plating treatment
  • the first region including the boundary between the inclined portion and the flat portion and the second region that is in electrical contact with the female pin in the state of being fitted with the female pin are subjected to the same plating treatment A as the base plating. Matte Ni plating was performed under the conditions of to form a Ni layer having a thickness of 1 ⁇ m. Further, in Comparative Examples 2 to 5, a Cu plating having a thickness of 0.3 ⁇ m was applied as an intermediate layer plating on the base plating under the same conditions as the plating treatment C described above.
  • the first region and the second region are subjected to matte Sn plating under the same conditions as the plating treatment A described above, and the thickness is 1 ⁇ m, 0.8 ⁇ m, 0.4 ⁇ m, 0.2 ⁇ m, or 0.1 ⁇ m.
  • a Sn layer was formed.
  • the sample was subjected to reflow treatment (heat treatment) under the same conditions as the plating treatment A described above.
  • the first region was subjected to an oil coating treatment under the same conditions as the plating treatment A described above.
  • FIG. 7(A) shows an appearance observation photograph of a sample in which five male pins described above are connected in Example 2.
  • FIG. 7(B) shows an SEM image measured in a region including the boundary between the first region (Ni) and the second region (Sn) indicated in the direction of the arrow in FIG. 7(A).
  • FIG. 8B first region of Example 6
  • FIG. 9B first region of Example 10
  • FIG. B second region of Example 10
  • FIG. 11(B) first region of Example 11
  • FIG. 12(B) second region of Example 11
  • FIG. 13(B) Example 12
  • FIG. 14B comparativative example 1
  • the first region was estimated from the SEM image
  • the second region was estimated from Comparative Example 1.
  • the layer structure of Example 4 it was presumed that the structure was the same as that of Examples 1-3.
  • the layer structure of the first region of Example 6 was confirmed from the results of cross-sectional TEM image and line analysis.
  • the layer structure of the second region was estimated from Comparative Example 1.
  • the first region was confirmed from the cross-sectional TEM image and line analysis results of Example 6, and the second region was estimated from Comparative Example 1.
  • the layer structures of the first regions of Examples 5 to 9 are considered not to be one type of layer structure but to differ depending on the location.
  • the layer structure of the first region of Example 6 is a layer structure of base material/Ni/Ni—Sn and a layer structure of base material/Ni/Ni— A layer structure of Sn/Sn/Ni—Sn is mixed.
  • the layer structures of the first region and the second region of Examples 10 and 11 were confirmed from cross-sectional TEM images and line analysis results.
  • the first region was estimated from the cross-sectional TEM image and line analysis results (not shown) of plating with the composition applied to the entire surface, and the second region was estimated from Comparative Example 4.
  • the layer structures of Comparative Examples 1, 2, and 4 were confirmed from cross-sectional TEM images and line analysis results.
  • the layer structure of Comparative Example 3 was estimated from Comparative Examples 1, 2, and 4.
  • Insertion force The insertion force of the obtained sample was evaluated by performing an insertion/extraction test with a plated male pin using a commercially available Sn reflow-plated female pin (025-type Sumitomo TS/Yazaki 090II series female terminal non-waterproof).
  • the measuring device used for the test was 1311NR manufactured by Aikoh Engineering Co., Ltd., and the evaluation was performed with a male pin sliding distance of 3 mm. Five samples were used. As the insertion force, a value obtained by averaging the maximum values of each sample was adopted.
  • ⁇ Contact resistance (initial) The contact resistance was measured by the four-probe method using a CRS-G2050 type precision sliding tester manufactured by Yamazaki Seiki Laboratory Co., Ltd. with a contact load of 1N.
  • a Sn-plated plate Cu-30Zn plated with Sn to a thickness of 1 ⁇ m
  • the contact resistance is shown in Table 2 as "contact resistance (initial)".
  • the heat resistance was evaluated by measuring the contact resistance of the sample after atmospheric heating (160° C., 120 hours or longer) test.
  • a target characteristic is a contact resistance of 10 m ⁇ or less.
  • the contact resistance is shown in Table 2 as "contact resistance (heat resistance)".
  • Solder wettability A sample having the same plating structure as the second region was immersed in melted lead-free solder, and the solder wettability time was measured using a Solder checker SAT-5200. Solder wetting time (time to reach 2/3 of the maximum wetting force) was evaluated as A for 1 second or less, B for more than 1 second and 3 seconds or less, and C for more than 3 seconds.
  • Tables 1 and 2 show the test conditions and evaluation results.
  • Comparative Examples 1, 4, 6 and 8 had large insertion forces. Comparative Example 8 had a large contact resistance (heat resistance). In addition, Comparative Example 8 has a large contact resistance even though the plating thickness of the surface layer is as thick as 0.2 ⁇ m. , and Comparative Example 9, in which the thickness of the plating on the surface layer is the same as that of Comparative Example 8, also has a large contact resistance. Also, generally, if the Sn plating thickness of the surface layer is thin, the insertion force is lowered. In Comparative Example 2, since the Sn plating thickness is between Comparative Examples 1 and 4, it can be inferred that the insertion force is also between them, that is, between 1.39 and 1.5.
  • Comparative Example 3 can also be presumed to be between Comparative Examples 1 and 5, that is, between 1.12 and 1.5. Since Comparative Example 3 was produced in the same manner as Comparative Example 2 except that the first region was subjected to oil coating treatment, it is considered that the contact resistance equivalent to that of Comparative Example 2 is exhibited. Comparative Example 5 was produced in the same manner as Comparative Example 4 except that the first region was subjected to an oil coating treatment, so it is considered that the contact resistance equivalent to that of Comparative Example 4 is exhibited.

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Abstract

メスピンへの挿入力(摩擦力)が低く、且つ、メスピンとの接触抵抗が良好なコネクタ用オスピン及びコネクタ用オスピンの製造方法を提供する。銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンであって、メスピンに挿入される傾斜部と、傾斜部に連なる平坦部とを備え、傾斜部から傾斜部と平坦部との境界を含む第1領域と、メスピンに嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域とが、互いに異なるめっきで被覆されており、第1領域の硬度は、第2領域の硬度よりも高く、第2領域の接触抵抗は、第1領域の接触抵抗よりも低く、少なくとも第1領域はオイルで被覆されている、コネクタ用オスピン。

Description

コネクタ用オスピン及びコネクタ用オスピンの製造方法
 本発明は、コネクタ用オスピン及びコネクタ用オスピンの製造方法に関する。
 民生用及び車載用電子機器用接続部品であるコネクタには、黄銅やリン青銅の表面にNiやCuの下地めっきを施し、さらにその上にSn又はSn合金めっきを施した材料が使用されている。近年、Sn又はSn合金めっきは、めっき材をプレス加工で成形したオス端子及びメス端子嵌合時の挿入力の低減化が求められている。
 特許文献1には、Cu又はCu合金からなる母材表面に、Ni層、Cu-Sn合金層及びSn層からなる表面めっき層がこの順に形成され、かつNi層の厚さが0.1~1.0μm、Cu-Sn合金層の厚さが0.1~1.0μm、そのCu濃度が35~75at%、Sn層の厚さが2.0μm以下で、かつ0.001~0.1質量%のカーボンを含有する接続部品用導電材料が開示されている。そして、このような構成によれば、高温雰囲気下で長時間経過後も低接触抵抗を維持することができると記載されている。
 特許文献2には、基材に下地めっきを施し、次に第1層のSnめっきを施し、更にその上に第1層の1/2以下の平均厚みInめっきを施し、続いてリフローして外観良好なSn-In合金めっきを得ることができると記載されている。
特開2007-002341号公報 特開平11-279791号公報
 一般に、端子の最大挿入力は、オス端子先端の傾斜部と平坦部との境界をメス端子の接点部が乗り越えるときに生じる。この挿入力を低減するには、低摩擦係数を付与するめっきの適用または端子形状の改善が求められる。低摩擦係数を付与するSn系めっきとして知られる3層めっきは、硬いCu-Sn層で端子嵌合時の摺動部に掛かる荷重を保持し、挿入力を低く保つ構造となっている。しかしながら、表層が純SnであるためリフローSnと同様の機構で摩擦が発生する。その他、従来、種々のめっき構造が知られているが、それぞれ問題がある。例えば、表面にCu-Sn層を露出させた構造では、挿入力は更に低減するが、表面に酸化Cuが生じることで、接触抵抗が悪化する懸念がある。これは、Cuに限らず、酸化する金属とSnとの合金を用いても同様である。
 本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、メスピンへの挿入力(摩擦力)が低く、且つ、メスピンとの接触抵抗が良好なコネクタ用オスピン及びコネクタ用オスピンの製造方法を提供することを課題とする。
 本発明者らは、鋭意検討の結果、オスピンの傾斜部から傾斜部と平坦部との境界を含む第1領域と、メスピンに嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域とを区別して互いに異なるめっきで被覆し、第1領域と第2領域とに、それぞれ所定の特性を持たせることにより、上記課題を解決することができることを見出した。
 以上の知見を基礎として完成した本発明の実施形態は、以下のように特定される。
 (1)銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンであって、
 メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備え、
 前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とが、互いに異なるめっきで被覆されており、
 前記第1領域の硬度は、前記第2領域の硬度よりも高く、
 前記第2領域の接触抵抗は、前記第1領域の接触抵抗よりも低く、
 少なくとも前記第1領域はオイルで被覆されている、コネクタ用オスピン。
 (2)前記第1領域は、Ni、Sn合金、Co、Zn、Fe、Au、W、Ti、Ag、Bi、Zn及びCrの少なくとも一種以上によって被覆されている、(1)に記載のコネクタ用オスピン。
 (3)銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンであって、
 メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備え、
 前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とが、互いに異なるめっきで被覆されており、
 前記第1領域は、In又はIn合金によって被覆されており、
 前記第2領域の接触抵抗は、前記第1領域の接触抵抗よりも低い、コネクタ用オスピン。
 (4)前記第2領域は、Sn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上によって被覆されている、(1)~(3)のいずれかに記載のコネクタ用オスピン。
 (5)160℃で120時間加熱した後の前記第2領域の接触抵抗が10mΩ以下である、(1)~(4)のいずれかに記載のコネクタ用オスピン。
 (6)メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
 前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
 前記第1領域及び第2領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを行う工程2と、
 前記第1領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを剥離させる工程3と、
 前記第2領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきにリフロー処理を行う工程4と、
 前記第1領域にオイル被覆処理を行う工程5と、
を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
 (7)メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
 前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
 前記第1領域及び第2領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを行う工程2と、
 前記第1領域及び前記第2領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきにリフロー処理を行う工程3と、
 前記第1領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを剥離させる工程4と、
 前記第1領域にオイル被覆処理を行う工程5と、
を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
 (8)メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
 前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
 前記第2領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを行う工程2と、
 前記第2領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきにリフロー処理を行う工程3と、
 前記第1領域にオイル被覆処理を行う工程4と、
を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
 (9)メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
 前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
 前記第1領域及び第2領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを行う工程2と、
 前記第1領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっき表面にNiめっき、又はCoめっきを行う工程3と、
 前記第2領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきにリフロー処理を行う工程4と、
 前記第1領域にオイル被覆処理を行う工程5と、
を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
 (10)メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
 前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
 前記第1領域及び第2領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを行う工程2と、
 前記第1領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっき表面にInめっき又はIn合金めっきを行う工程3と、
 前記第2領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきにリフロー処理を行う工程4と、
を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
 (11)メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
 前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
 前記第1領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含む第1のめっきを行う工程2と、
 前記第2領域に、前記第1のめっきより厚みの大きいSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含む第2のめっきを行う工程3と、
 前記第1領域の第1のめっき、及び、前記第2領域の第2のめっきにリフロー処理を行う工程4と、
 前記第1領域にオイル被覆処理を行う工程5と、
を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
 本発明の実施形態によれば、メスピンへの挿入力(摩擦力)が低く、且つ、メスピンとの接触抵抗が良好なコネクタ用オスピン及びコネクタ用オスピンの製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係るコネクタ用オスピン、及び、嵌合するコネクタ用メスピンの外観模式図である。 本発明の実施形態に係るコネクタ用オスピンの上面模式図である。 本発明の実施形態に係る「製法1」で製造したコネクタ用オスピンの層構造である。 本発明の実施形態に係る「製法2」または「製法5」で製造したコネクタ用オスピンの層構造である。 本発明の実施形態に係る「製法3」で製造したコネクタ用オスピンの層構造である。 本発明の実施形態に係る「製法4」で製造したコネクタ用オスピンの層構造である。 (A)は実施例2に係る外観観察写真である。(B)は(A)の矢印方向に指し示す第1領域(Ni)と第2領域(Sn)との境界を含む領域において測定したSEM像である。 (A)は実施例6の第1領域に係る断面TEM像である。(B)は実施例6の第1領域に係るライン分析による深さ方向の各元素濃度のグラフである。 (A)は実施例10の第1領域に係る断面TEM像である。(B)は実施例10の第1領域に係るライン分析による深さ方向の各元素濃度のグラフである。 (A)は実施例10の第2領域に係る断面TEM像である。(B)は実施例10の第2領域に係るライン分析による深さ方向の各元素濃度のグラフである。 (A)は実施例11の第1領域に係る断面TEM像である。(B)は実施例11の第1領域に係るライン分析による深さ方向の各元素濃度のグラフである。 (A)は実施例11の第2領域に係る断面TEM像である。(B)は実施例11の第2領域に係るライン分析による深さ方向の各元素濃度のグラフである。 (A)は実施例12の第1領域に係る断面TEM像である。(B)は実施例12の第1領域に係るライン分析による深さ方向の各元素濃度のグラフである。 (A)は比較例1に係る断面TEM像である。(B)は比較例1に係るライン分析による深さ方向の各元素濃度のグラフである。 比較例2に係る断面TEM像である。 比較例4に係る断面TEM像である。
 以下、本発明のコネクタ用オスピン及びコネクタ用オスピンの製造方法の実施形態について説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
 <コネクタ用オスピンの構成>
 本発明の実施形態に係るコネクタ用オスピンは、銅又は銅合金からなる基材と、基材の表面に形成されためっき層とで構成されている。コネクタ用オスピンの基材の表面にはNiまたはNi合金などからなる下地層が形成されており、さらに後述のように、所定の部位に所定のめっき層が形成されている。本発明の実施形態に係るコネクタ用オスピンの形状は、後述の傾斜部と平坦部とを有する限り特に限定されず、一般に公知のコネクタ用オスピンが有する形状とすることができる。図1に、一例として、本発明の実施形態に係るコネクタ用オスピン10、及び、嵌合するコネクタ用メスピン20の外観模式図を示す。
 図1に示すように、本発明の実施形態に係るコネクタ用オスピン10は、コネクタ用メスピン20に挿入される傾斜部11と、傾斜部11に連なる平坦部12とを備えている。図1に示すコネクタ用オスピン10では、四角柱状に形成され、先端が傾斜して先細り、傾斜部11を構成している。当該四角柱の4つの側面が、それぞれ平坦部12を有している。コネクタ用オスピン10は、円柱状であってもよく、三角柱、五角柱などの多角柱状に形成されていてもよい。また、傾斜部11の角度についても特に限定されず、嵌合するコネクタ用メスピン20との関係で適宜設計することができる。
 コネクタ用オスピン10は、図2に示すように、傾斜部11から傾斜部11と平坦部12との境界13を含む第1領域14と、コネクタ用メスピン20に嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域15とが、互いに異なるめっきで被覆されている。第1領域14は、コネクタ用オスピン10をコネクタ用メスピン20に嵌合させる際に、初めに挿入される部分に対応し、傾斜部11を含み、さらに傾斜部11と平坦部12との境界13を含む領域である。第1領域14は、傾斜部11から境界13までであってもよく、図2に示すように、境界13から少し平坦部12まで伸びた領域であってもよい。
 第2領域15は、コネクタ用メスピン20に嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する領域に対応し、図2に示すように、第1領域14の終端から、平坦部12の所定の長さまでの領域とされ、その長さはコネクタ用メスピン20の大きさによって適宜調整することができる。
 コネクタ用オスピン10の大きさは特に限定されず、コネクタ用メスピン20との関係から適宜調整することができる。コネクタ用メスピン20の軸方向における第1領域14の長さは、例えば、先端から1.5~3mm程度、第2領域の長さは第1領域との境目から2mm以上にそれぞれ設計することができる。
 コネクタ用オスピン10は、上述のように、コネクタ用メスピン20に初めに挿入される第1領域14と、コネクタ用メスピン20に嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域15とを、互いに異なるめっきで被覆することで、後述の実施形態1及び2で示すように、それぞれ別々の部位で別々の特性を持たせている。
 (実施形態1)
 本発明の実施形態1に係るコネクタ用オスピン10は、第1領域14の硬度が、第2領域15の硬度よりも高い。このような構成によれば、コネクタ用メスピン20に初めに挿入される第1領域14の硬度が第2領域15の硬度よりも高いため、コネクタ用オスピン10の挿入力を抑えることができる。第1領域14の硬度が第2領域15の硬度よりも相対的に高いことが必要であり、硬さの基準については特に限定されないが、例えば、第1領域14のビッカース硬さをHv100以上とし、第2領域15のビッカース硬さを、第1領域14のビッカース硬さ未満であり、且つ、Hv100未満とすることができる。
 第1領域14は、Ni、Sn合金、Co、Zn、Fe、Au、W、Ti、Ag、Bi、Zn及びCrの少なくとも一種以上によって被覆されていてもよい。このような構成によれば、Ni、Sn合金、Co、Zn、Fe、Au、W、Ti、Ag、Bi、Zn、Crは硬度が高い金属であるため、第1領域14の硬度を向上させることができる。
 本発明の実施形態1に係るコネクタ用オスピン10は、第2領域15の接触抵抗が第1領域14の接触抵抗よりも低い。このような構成によれば、第2領域15の接触抵抗が第1領域14の接触抵抗よりも低いため、コネクタ用メスピン20に嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域15の導電率が相対的に高くなる。第2領域15の接触抵抗は、良好な導電率を得るという観点からは小さいほうが好ましい。また、接触抵抗が大きすぎると導通不良という問題が生じるおそれがある。このような観点から、第2領域15の接触抵抗は、5mΩ以下であるのが好ましく、3mΩ以下であるのがより好ましい。
 本発明の実施形態1に係るコネクタ用オスピン10は、少なくとも第1領域14がオイルで被覆されている。オイルとしては、リン酸エステル、パラフィン類及びチオール化合物等のコンタクトオイルとして一般に用いられているものを使用することができる。少なくとも第1領域14に被覆されたオイルは、10nm以下の厚みの非常に薄い層を構成している。このように、第1領域14がオイルで被覆されていることで、第1領域14の潤滑性が向上し、コネクタ用オスピン10の挿入力を良好に抑制することができる。また、第1領域14の耐食性が向上し、酸化が抑制されて、耐熱性やはんだ濡れ性等の耐久性を向上させることができる。なお、オスピンの第1領域がオイルで被覆されていることは、オスピンの第1領域を有機溶剤(アセトンなど適宜適した溶媒)に溶かし、当該溶出成分をGC-MS(ガスクロマトグラフィー質量分析)にかけることによって確認することが出来る。
 上述のように、本発明の実施形態1に係るコネクタ用オスピン10は、第1領域と第2領域という異なる部位に、それぞれ異なる特性を持たせているため、共に高い特性を得ることが難しい挿入力と接触抵抗とを両立させることができ、コネクタ用メスピン20への挿入力(摩擦力)が低く、且つ、メスピンとの接触抵抗が良好となる。
 (実施形態2)
 本発明の実施形態2に係るコネクタ用オスピン10は、第1領域14が、In又はIn合金によって被覆されている。このような構成によれば、第1領域14が、自己潤滑作用を有する金属であるIn又はIn合金によって被覆されているため、第1領域14の挿入力を抑制することができる。
 本発明の実施形態2に係るコネクタ用オスピン10は、第2領域15の接触抵抗が、第1領域の接触抵抗よりも低い。このような構成によれば、第2領域15の接触抵抗が第1領域14の接触抵抗よりも低いため、コネクタ用メスピン20に嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域15の導電率が相対的に高くなる。
 上述のように、本発明の実施形態2に係るコネクタ用オスピン10は、第1領域と第2領域という異なる部位に、それぞれ異なる特性を持たせているため、共に高い特性を得ることが難しい挿入力と接触抵抗とを両立させることができ、コネクタ用メスピン20への挿入力(摩擦力)が低く、且つ、メスピンとの接触抵抗が良好となる。
 本発明の実施形態に係るコネクタ用オスピン10は、第2領域15が、Sn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上によって被覆されていてもよい。このような構成によれば、コネクタ用メスピン20に嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域15の接触抵抗が低下し、導電率が向上する。また、第2領域15のはんだ濡れ性も向上する。
 本発明の実施形態に係るコネクタ用オスピン10は、160℃で120時間加熱した後の第2領域の接触抵抗が10mΩ以下であるのが好ましい。このような構成によれば、コネクタ用オスピン10の長時間の使用(通電)による接触抵抗の上昇を抑制することができ、製品としての耐久性が向上する。
 <コネクタ用オスピンの製造方法>
 次に、本発明の実施形態に係るコネクタ用オスピン10の製造方法について詳述する。コネクタ用オスピン10は、以下の「製法1」~「製法5」に示す5通りの製造方法によってそれぞれ製造することができる。なお、以下の説明では便宜的に第1領域の最表層をNi、Co、In、又はこれらの合金とし、第2領域の最表層をSnとしているが、上述の通り第1領域および第2領域の最表層はこれに限定されるものではない。
 (製法1:リフロー前に第1領域のめっきを剥離)
 まず、図1に示すような、メスピンに挿入される傾斜部と、傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる(オスピンの)基材を準備する。基材表面は、前処理として脱脂及び酸洗を行っておく。
 次に、傾斜部から傾斜部と平坦部との境界を含む第1領域と、メスピンに嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行い、NiまたはNi合金層を形成する。
 下地めっきを行った後は、Cuめっき等によって中間層めっきを形成した後に後述のSnめっきを行ってもよいし、中間層めっきを形成することなく後述のSnめっきを行ってもよい。中間層めっきは、下地めっきのNiなどの金属が上層へ拡散することを抑制するために形成される。当該中間層めっきとしては、湿式(電気、無電解)めっきを用いることができる。また、乾式(スパッタ、イオンプレーティング等)めっき等を用いてもよい。
 次に、第1領域及び第2領域にSnめっきを行う。当該Snめっきとしては、湿式(電気、無電解)めっきを用いることができる。また、乾式(スパッタ、イオンプレーティング等)めっき等を用いてもよい。なお、当該Snめっきは、Sn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきであってもよい。
 次に、第1領域のSnめっきを剥離させる。Snめっきの剥離方法としては特に限定されないが、例えば、第1領域のみを剥離液(例えば、石原ケミカル株式会社製のSPF-11)に浸漬することで、表層のSnめっきを剥離させることができる。なお、中間層めっきを形成している場合は、このとき同時に第1領域の中間層めっきを剥離させてもよい。
 次に、第2領域のSnめっきにリフロー処理(加熱処理)を行う。このとき、第1領域も同時に、すなわち、めっき材料全体がリフロー処理されていてもよい。リフローの条件、すなわち加熱温度と加熱時間を調整することにより、表層の厚みや組成が決定される。リフロー条件は、例えば、最高到達点160~300℃とし、加熱時間8~20秒を、室温から到達温度までの加熱時間で実施してもよい。
 リフロー処理を施した後に、後処理として、第1領域に対し、更に摩擦を低下させ、また低ウィスカ性及び耐久性も向上させる目的でコンタクトオイル等によるオイル被覆処理を行う。オイル被覆処理としては、第1領域をオイル浴に浸漬してもよく、オイルを噴霧または塗布してもよい。最後に熱風等でオイルを乾燥させる。
 以上の「製法1」に記載の方法で製造したコネクタ用オスピンの層構造を、図3に示す。
 (製法2:リフロー後に第1領域のめっきを剥離)
 まず、図1に示すような、メスピンに挿入される傾斜部と、傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材を準備し、製法1と同様にして、下地めっきを行い、NiまたはNi合金層を形成する。また、製法1と同様にして、さらに中間層めっきを行ってもよい。
 次に、第1領域及び第2領域にSnめっきを行う。当該Snめっきとしては、湿式(電気、無電解)めっきを用いることができる。また、乾式(スパッタ、イオンプレーティング等)めっき等を用いてもよい。なお、当該Snめっきは、Sn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきであってもよい。
 次に、第1領域及び第2領域のSnめっきにリフロー処理(加熱処理)を行う。リフローの条件、すなわち加熱温度と加熱時間を調整することにより、表層の厚みや組成が決定される。リフロー条件は、製法1と同様とすることができる。
 次に、第1領域のSnめっきを剥離させる。Snめっきの剥離方法としては特に限定されないが、例えば、第1領域のみを剥離液(例えば、石原ケミカル株式会社製のSPF-11)に浸漬することで、表層のSnめっきを剥離させることができる。なお、中間層めっきを形成している場合は、このとき同時に第1領域の中間層めっきを剥離させてもよい。
 第1領域のSnめっきを剥離させた後に、後処理として、第1領域に対し、オイル被覆処理を行う。オイル被覆処理としては、製法1と同様とすることができる。最後に熱風等でオイルを乾燥させる。
 以上の「製法2」に記載の方法で製造したコネクタ用オスピンの層構造を、図4に示す。
 (製法3:第2領域にのみSnめっき)
 まず、図1に示すような、メスピンに挿入される傾斜部と、傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材を準備し、製法1と同様にして、下地めっきを行い、NiまたはNi合金層を形成する。また、製法1と同様にして、さらに中間層めっきを行ってもよい。
 次に、第1領域を除くように第2領域にSnめっきを行う。当該Snめっきとしては、湿式(電気、無電解)めっきを用いることができる。また、乾式(スパッタ、イオンプレーティング等)めっき等を用いてもよい。なお、当該Snめっきは、Sn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきであってもよい。
 次に、第2領域のSnめっきにリフロー処理(加熱処理)を行う。このとき、第1領域も同時にリフロー処理されていてもよい。リフローの条件、すなわち加熱温度と加熱時間を調整することにより、表層の厚みや組成が決定される。リフロー条件は、製法1と同様とすることができる。
 リフロー処理を施した後に、後処理として、第1領域に対し、オイル被覆処理を行う。オイル被覆処理としては、製法1と同様とすることができる。最後に熱風等でオイルを乾燥させる。
 以上の「製法3」に記載の方法で製造したコネクタ用オスピンの層構造を、図5に示す。
 (製法4:第1領域に後付けめっき)
 まず、図1に示すような、メスピンに挿入される傾斜部と、傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材を準備し、製法1と同様にして、下地めっきを行い、NiまたはNi合金層を形成する。また、製法1と同様にして、さらに中間層めっきを行ってもよい。
 次に、第1領域及び第2領域にSnめっきを行う。当該Snめっきとしては、湿式(電気、無電解)めっきを用いることができる。また、乾式(スパッタ、イオンプレーティング等)めっき等を用いてもよい。なお、当該Snめっきは、Sn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきであってもよい。
 次に、第1領域のSnめっき表面にNiめっき、Coめっき、Inめっき又はIn合金めっきを行う。当該Niめっき、Coめっき、Inめっき、In合金めっきとしては、それぞれ、湿式(電気、無電解)めっきを用いることができる。また、乾式(スパッタ、イオンプレーティング等)めっき等を用いてもよい。
 次に、第2領域のSnめっきにリフロー処理(加熱処理)を行う。このとき、第1領域も同時にリフロー処理されていてもよい。リフローの条件、すなわち加熱温度と加熱時間を調整することにより、表層の厚みや組成が決定される。リフロー条件は、製法1と同様とすることができる。
 リフロー処理を施した後に、後処理として、第1領域に対し、オイル被覆処理を行う。オイル被覆処理としては、製法1と同様とすることができる。最後に熱風等でオイルを乾燥させる。
 以上の「製法4」に記載の方法で製造したコネクタ用オスピンの層構造を、図6に示す。
 (製法5:差厚めっき)
 まず、図1に示すような、メスピンに挿入される傾斜部と、傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材を準備し、製法1と同様にして、下地めっきを行い、NiまたはNi合金層を形成する。また、製法1と同様にして、さらに中間層めっきを行ってもよい。
 次に、第1領域に厚さ0.1~0.2μmのSnめっき(第1のSnめっき)を行う。なお、下地めっき上に中間層めっき(Cuめっき等)を形成している場合は、Snめっきは中間層めっきの2倍程度の厚み以下に形成することが好ましい。例えば、中間層めっきとして厚み0.3μmのCuめっきを形成した場合は、Snめっきは0.6μm以下の厚みに形成することが好ましい。このような構成によれば、Cu-Sn合金の生成においてSnが余ってしまうことを抑制することができる。当該Snめっきとしては、湿式(電気、無電解)めっきを用いることができる。また、乾式(スパッタ、イオンプレーティング等)めっき等を用いてもよい。なお、当該第1のSnめっきは、Sn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきであってもよい。
 次に、第2領域に、第1のSnめっきより厚みの大きいSnめっき(第2のSnめっき)を行う。このとき、第2のSnめっきは、第1のSnめっきの厚みの3~6倍の厚みを有することが好ましい。第2のSnめっきが、第1のSnめっきの厚みの3倍以上の厚みを有すると、接触抵抗を低くすることができる。また、第2のSnめっきが、第1のSnめっきの厚みの6倍以下の厚みを有すると、生産性を上げることができる。なお、当該第2のSnめっきは、Sn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきであってもよい。
 次に、第1領域の第1のSnめっき、及び、第2領域の第2のSnめっきにリフロー処理(加熱処理)を行う。リフロー条件は、製法1と同様とすることができる。但し、第1領域の最表層に純Sn層が残らないようにリフロー条件を適宜設定する。
 リフロー処理を施した後に、後処理として、第1領域に対し、オイル被覆処理を行う。オイル被覆処理としては、製法1と同様とすることができる。最後に熱風等でオイルを乾燥させる。
 以上の「製法5」に記載の方法で製造したコネクタ用オスピンの層構造を、図4に示す。製法5によれば、めっき材料の第1領域をエッジマスクなどで覆い、第1領域に流れる電流量を減らすことで、一回で(一つのめっき浴で)第1のSnめっき及び第2のSnめっきを同時に行うことができるため、製造効率が良好である。
 上述の製法1~5で製造されるコネクタ用オスピンの各めっき層の厚みに関して、第2領域におけるリフローSnめっきは0.8~2μmであるのが好ましい。また、第2領域が3層めっき(下地めっき層、中間層、表層)である場合は、下地めっき層の厚みは0.2~1.5μm、中間層の厚みは0.1~1.5μm、表層の厚みは0.2~1.5μmであるのが好ましい。
 また、製法4で、第1領域のSnめっき表面にNiめっき、Coめっき、Inめっき又はIn合金めっきを行うが、下層のSnめっきを十分に覆うという観点から、各めっきの厚みが0.3μm以上であるのが好ましい。また、製造コストの増加を抑制することができるため、各めっきの厚みは1.0μm以下であるのが好ましい。
 上述の製法1~5で示した本発明の実施形態に係るコネクタ用オスピンの製造方法によれば、いずれも、コネクタ用オスピンの第1領域は表層がSn以外の金属でめっきされており、挿入力が抑制されている。Sn以外の金属は、純Snと比べると接触抵抗が高くなりやすいが、コネクタ用オスピンの先端はメスピンとの電気的な接点として使用されないため、機能上問題はない。また、コネクタ用オスピンの第2領域は、リフローSnめっきまたは3層めっきが形成されており、良好な接触抵抗を維持している。リフローSnめっきまたは3層めっきは摩擦係数が悪化するが、コネクタ用オスピンの先端の挿入力が低下することでコネクタ用オスピン全体の最大挿入力は低減する。
 以下、本発明の実施例と比較例を共に示すが、これらは本発明をより良く理解するために提供するものであり、本発明が限定されることを意図するものではない。
 <コネクタ用オスピンの作製>
 実施例1~12及び比較例1~9として、下記の基材に対し、電解脱脂、酸洗をこの順で行った。次に、下記のめっき処理A~Eを行った。
 (基材)
 図1に示す形状のコネクタ用オスピンの基材を準備した。基材の全長は23mm、先端から傾斜部を含む2mmまでを第1領域とし、残りの領域を第2領域とした。メスピンとの接点は先端から3mmの位置となる。基材の成分はCu-30Znであった。
 (めっき処理A:製法1のめっき処理)
 (製法1)
 傾斜部から傾斜部と平坦部との境界を含む第1領域と、メスピンに嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきとして、以下の条件で無光沢Niめっきを行い、厚み1μmのNi層を形成した。
 ・無光沢Niめっき
  めっき方法:電気めっき
  めっき液:スルファミン酸Niめっき液(JX金属商事(株)、スルファミン酸Niめっき液1014)
  めっき温度:55℃
 次に、第1領域及び第2領域に、以下の条件で無光沢Snめっきを行い、厚み1μmのSn層を形成した。
 ・無光沢Snめっき
  めっき方法:電気めっき
  めっき液:メタンスルホン酸Snめっき液(JX金属商事(株)、NSP-S200)
 次に、サンプルの第1領域のみを、剥離液(石原ケミカル株式会社製のSPF-11)に40℃で1分浸漬させた後、洗浄することで、第1領域のSnめっきを剥離させた。
 次に、サンプルに対し、リフロー処理(加熱処理)を行った。リフロー処理は、電気管状炉を650℃に設定し、大気雰囲気の電気管状炉内におかれたサンプルが160℃~300℃に達したことを熱電対で確認して、表1に示す処理時間及び設定温度で実施した。
 リフロー処理を施した後に、後処理として、第1領域に対し、コンタクトオイル(Harry Miller Corp製HM-15)を塗布した後、熱風で乾燥させることで、第1領域にオイル層を形成した。
 (めっき処理B:製法3のめっき処理)
 傾斜部から傾斜部と平坦部との境界を含む第1領域と、メスピンに嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきとして、以下の条件で、無光沢Niめっき、半光沢Niめっき、または、光沢Niめっきを行い、厚み1μmのNi層を形成した。
 ・無光沢Niめっき
  めっき方法:電気めっき
  めっき液:スルファミン酸Niめっき液(JX金属商事(株)、スルファミン酸Niめっき液1014)
  めっき温度:55℃
 ・半光沢Niめっき
  めっき方法:電気めっき
  めっき液:スルファミン酸Niめっき液(JX金属商事(株)、スルファミン酸Niめっき液1014)+サッカリン
  めっき温度:55℃
 ・光沢Niめっき
  めっき方法:電気めっき
  めっき液:スルファミン酸Niめっき液(JX金属商事(株)、スルファミン酸Niめっき液1014)+サッカリン+添加剤
  めっき温度:55℃
 次に、第2領域に、上述のめっき処理Aと同様の条件で無光沢Snめっきを行い、厚み1μmのSn層を形成した。
 次に、サンプルに対し、上述のめっき処理Aと同様の条件でリフロー処理(加熱処理)を行った。
 リフロー処理を施した後に、上述のめっき処理Aと同様の条件で、第1領域に対し、オイル被覆処理を行った。
 (めっき処理C:製法4のめっき処理)
 傾斜部から傾斜部と平坦部との境界を含む第1領域と、メスピンに嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきとして、上述のめっき処理Aと同様の条件で無光沢Niめっきを行い、厚み1μmのNi層を形成した。
 また、実施例12については、下地めっき上に、中間層めっきとして、以下の条件で厚み0.36μmのCuめっきを施した。
 ・Cuめっき
  めっき方法:電気めっき
  めっき液:硫酸Cuめっき液(Cu濃度60g/L)
 次に、第1領域及び第2領域に、上述のめっき処理Aと同様の条件で無光沢Snめっきを行い、厚み1μmまたは0.27μmのSn層を形成した。
 次に、第1領域のSnめっき表面に、以下の条件で、Niめっき、Coめっき、または、Inめっきを行った。各めっき厚みは表1に示すように、0.3μm、0.4μm、0.5μm、または、1.0μmであった。
 ・Niめっき
  めっき方法:電気めっき
  めっき液:スルファミン酸Niめっき液(JX金属商事(株)、スルファミン酸Niめっき液1014)
  めっき温度:55℃
 ・Coめっき
  めっき方法:電気めっき
  めっき液:硫酸コバルトめっき液(Co濃度85g/L)
  めっき温度:55℃
 ・Inめっき
  めっき方法:電気めっき
  めっき液:Inめっき液(日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース株式会社、ミクロファブIn4950)
  めっき温度:30℃
 次に、サンプルに対し、上述のめっき処理Aと同様の条件でリフロー処理(加熱処理)を行った。
 リフロー処理を施した後に、上述のめっき処理Aと同様の条件で、第1領域に対し、オイル被覆処理を行った。
 (めっき処理D:製法5のめっき処理)
 傾斜部から傾斜部と平坦部との境界を含む第1領域と、メスピンに嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきとして、上述のめっき処理Aと同様の条件で無光沢Niめっきを行い、厚み1μmのNi層を形成した。
 また、実施例11については、下地めっき上に、中間層めっきとして、上述のめっき処理Cと同様の条件で厚み0.3μmのCuめっきを施した。
 次に、第1領域に上述のめっき処理Aと同様の条件で無光沢Snめっき(第1のSnめっき)を行い、第1領域のみに厚み0.1μmまたは0.4μmのSnめっきを形成した。
 次に、第2領域に上述のめっき処理Aと同様の条件で無光沢Snめっき(第2のSnめっき)を行い、第2領域のみに厚み0.9μmまたは0.4μmのSnめっきを形成した。
 次に、サンプルに対し、上述のめっき処理Aと同様の条件でリフロー処理(加熱処理)を行った。
 リフロー処理を施した後に、上述のめっき処理Aと同様の条件で、第1領域に対し、オイル被覆処理を行った。
 (めっき処理E:従来のめっき処理)
 傾斜部から傾斜部と平坦部との境界を含む第1領域と、メスピンに嵌合された状態においてメスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきとして、上述のめっき処理Aと同様の条件で無光沢Niめっきを行い、厚み1μmのNi層を形成した。
 また、比較例2~5については、下地めっき上に、中間層めっきとして、上述のめっき処理Cと同様の条件で厚み0.3μmのCuめっきを施した。
 次に、第1領域及び第2領域に、上述のめっき処理Aと同様の条件で無光沢Snめっきを行い、厚み1μm、0.8μm、0.4μm、0.2μm、または、0.1μmのSn層を形成した。
 次に、サンプルに対し、上述のめっき処理Aと同様の条件でリフロー処理(加熱処理)を行った。
 リフロー処理を施した後に、上述のめっき処理Aと同様の条件で、第1領域に対し、オイル被覆処理を行った。
 <評価>
 ・層構成
 各サンプルの層構成は、以下に示すように、SEM像及びTEM像を撮影して評価した。また、いくつかのサンプルについては、他のサンプルの評価結果から推定した。
 実施例1~3、5~9のサンプルについて、それぞれ、SEM(JEOL株式会社製、型式JSM-5410)にて100~10000倍の倍率で断面観察を行った。図7(A)に、実施例2について、上述のオスピンが5本連なったサンプルの外観観察写真を示す。図7(B)に、図7(A)の矢印方向に指し示す第1領域(Ni)と第2領域(Sn)との境界を含む領域において測定したSEM像を示す。
 実施例6、10~12、比較例1、2、4のサンプルについて、それぞれ、透過電子顕微鏡:TEM(日本電子株式会社製JEM-2100F)を用いて、加速電圧:200kVとして、断面分析を行った。得られた断面TEM像について、図8(A)(実施例6の第1領域)、図9(A)(実施例10の第1領域)、図10(A)(実施例10の第2領域)、図11(A)(実施例11の第1領域)、図12(A)(実施例11の第2領域)、図13(A)(実施例12の第1領域)、図14(A)(比較例1)、図15(比較例2)、図16(比較例4)に示す。各TEM像では、ライン分析方向を矢印で示している。
 また、上記ライン分析による深さ方向の各元素濃度のグラフについて、図8(B)(実施例6の第1領域)、図9(B)(実施例10の第1領域)、図10(B)(実施例10の第2領域)、図11(B)(実施例11の第1領域)、図12(B)(実施例11の第2領域)、図13(B)(実施例12の第1領域)、図14(B)(比較例1)に示す。
 実施例1~3の層構成について、第1領域はSEM像から推定し、第2領域は比較例1から推定した。
 実施例4の層構成について、実施例1~3と構造は同じであると推定した。
 実施例6の第1領域の層構成について、断面TEM像・ライン分析結果から確認した。第2領域の層構成は比較例1から推定した。
 実施例5、7~9の層構成について、第1領域は実施例6の断面TEM像・ライン分析結果から確認し、第2領域は比較例1から推定した。なお、表2において実施例5~9の第1領域の層構成は、1種類の層構成ではなく場所によってその層構成が異なると考えられる。例えば、実施例6の第1領域の層構成は図8(A)及び図8(B)に示されるように、基材/Ni/Ni-Snの層構成と、基材/Ni/Ni-Sn/Sn/Ni-Snの層構成とが混在している。
 実施例10、11の第1領域および第2領域の層構成それぞれについて、断面TEM像・ライン分析結果から確認した。
 実施例12の層構成について、第1領域は全面にその組成を付けためっきの断面TEM像・ライン分析結果(不図示)から、第2領域は比較例4から推定した。なお、実施例12の第2領域はCu/Sn=0.36/0.27に対し、比較例4は0.30/0.40とSn比が厚いが、図16に示される断面では表層までCu-Sn合金化しているため、実施例12の第2領域も表層までCu-Sn合金化していると考えられる。
 比較例1、2、4の層構成について、断面TEM像・ライン分析結果から確認した。
 比較例3の層構成について、比較例1、2、4から推定した。
 ・挿入力
 得られた試料の挿入力は、市販のSnリフローめっきメスピン(025型住友TS/矢崎090IIシリーズメス端子非防水)を用いてめっきを施したオスピンと挿抜試験することによって評価した。
 試験に用いた測定装置は、アイコーエンジニアリング株式会社製1311NRであり、オスピンの摺動距離3mmで評価した。サンプル数は5個とした。挿入力は、各サンプルの最大値を平均した値を採用した。
 ・接触抵抗(初期)
 接触抵抗は株式会社山崎精機研究所製の精密摺動試験装置CRS-G2050型を用い、接点荷重1Nに設定し、四端子法にて測定した。コネクタを模倣するため、接点部の凸材はSnめっき板材(Cu-30ZnにSnを1μmめっき)をφ3mmの半球状に加工したものを使用した。当該接触抵抗を表2に「接触抵抗(初期)」として示す。
 ・接触抵抗(耐熱)
 耐熱性は、大気加熱(160℃、120時間以上)試験後のサンプルの接触抵抗を測定し、評価した。目標とする特性は、接触抵抗10mΩ以下である。当該接触抵抗を表2に「接触抵抗(耐熱)」として示す。
 ・はんだ濡れ性
 第2領域と同じめっき構造を有するサンプルを溶かした鉛フリーはんだに浸漬し、Solder checker SAT-5200を用いてはんだ濡れ時間を測定した。はんだ濡れ時間(最大濡れ力の2/3に達するまでの時間)が1秒以下をA、1秒超3秒以下をB、3秒超をCと評価した。
 試験条件及び評価結果を表1、2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 (評価結果)
 実施例1~12は、いずれも、挿入力(摩擦力)が1.3Nよりも低かった。
 実施例1~12は、接触抵抗は未評価であるが、表層のめっき構成がこれらと同様である比較例1または比較例4の接触抵抗が良好に抑制されていることから、実施例1~12も同様に接触抵抗が抑制されていると考えられる。
 実施例1~11は、良好なはんだ濡れ性を示した。
 比較例1、4、6、8は、挿入力が大きかった。
 比較例8は、接触抵抗(耐熱)が大きかった。また、比較例8は表層のめっき厚みが0.2μmと厚いにもかかわらず接触抵抗が大きいため、同様のめっき構成であり、且つ、表層のめっき厚みが比較例8より薄い比較例6、7、及び、表層のめっき厚みが比較例8と同じである比較例9についても、接触抵抗が大きいことがわかる。
 また、一般に表層のSnめっき厚みが薄いと挿入力が下がる。比較例2は、Snめっき厚みが比較例1及び4の間であるため、挿入力についてもそれらの間、すなわち、1.39~1.5の間にあると類推できる。比較例3の挿入力も同様の観点から、比較例1及び5の間、すなわち、1.12~1.5の間にあると類推できる。
 比較例3は、第1領域に対し、オイル被覆処理を行った以外は比較例2と同様に作製したものであるため、比較例2と同等の接触抵抗を示すと考えられる。
 比較例5は、第1領域に対し、オイル被覆処理を行った以外は比較例4と同様に作製したものであるため、比較例4と同等の接触抵抗を示すと考えられる。
10 コネクタ用オスピン
11 傾斜部
12 平坦部
13 傾斜部と平坦部との境界
14 第1領域
15 第2領域
20 コネクタ用メスピン

Claims (11)

  1.  銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンであって、
     メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備え、
     前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とが、互いに異なるめっきで被覆されており、
     前記第1領域の硬度は、前記第2領域の硬度よりも高く、
     前記第2領域の接触抵抗は、前記第1領域の接触抵抗よりも低く、
     少なくとも前記第1領域はオイルで被覆されている、コネクタ用オスピン。
  2.  前記第1領域は、Ni、Sn合金、Co、Zn、Fe、Au、W、Ti、Ag、Bi、Zn及びCrの少なくとも一種以上によって被覆されている、請求項1に記載のコネクタ用オスピン。
  3.  銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンであって、
     メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備え、
     前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とが、互いに異なるめっきで被覆されており、
     前記第1領域は、In又はIn合金によって被覆されており、
     前記第2領域の接触抵抗は、前記第1領域の接触抵抗よりも低い、コネクタ用オスピン。
  4.  前記第2領域は、Sn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上によって被覆されている、請求項1~3のいずれか一項に記載のコネクタ用オスピン。
  5.  160℃で120時間加熱した後の前記第2領域の接触抵抗が10mΩ以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載のコネクタ用オスピン。
  6.  メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
     前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
     前記第1領域及び第2領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを行う工程2と、
     前記第1領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを剥離させる工程3と、
     前記第2領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきにリフロー処理を行う工程4と、
     前記第1領域にオイル被覆処理を行う工程5と、
    を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
  7.  メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
     前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
     前記第1領域及び第2領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを行う工程2と、
     前記第1領域及び前記第2領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきにリフロー処理を行う工程3と、
     前記第1領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを剥離させる工程4と、
     前記第1領域にオイル被覆処理を行う工程5と、
    を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
  8.  メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
     前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
     前記第2領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを行う工程2と、
     前記第2領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきにリフロー処理を行う工程3と、
     前記第1領域にオイル被覆処理を行う工程4と、
    を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
  9.  メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
     前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
     前記第1領域及び第2領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを行う工程2と、
     前記第1領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっき表面にNiめっき、又はCoめっきを行う工程3と、
     前記第2領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきにリフロー処理を行う工程4と、
     前記第1領域にオイル被覆処理を行う工程5と、
    を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
  10.  メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
     前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
     前記第1領域及び第2領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきを行う工程2と、
     前記第1領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっき表面にInめっき又はIn合金めっきを行う工程3と、
     前記第2領域のSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含むめっきにリフロー処理を行う工程4と、
    を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
  11.  メスピンに挿入される傾斜部と、前記傾斜部に連なる平坦部とを備えた、銅又は銅合金からなる基材にめっきされたコネクタ用オスピンの製造方法であって、
     前記傾斜部から前記傾斜部と前記平坦部との境界を含む第1領域と、前記メスピンに嵌合された状態において前記メスピンと電気的に接触する第2領域とに、下地めっきを行う工程1と、
     前記第1領域にSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含む第1のめっきを行う工程2と、
     前記第2領域に、前記第1のめっきより厚みの大きいSn、Au、Pd及びAgのいずれか一種以上を含む第2のめっきを行う工程3と、
     前記第1領域の第1のめっき、及び、前記第2領域の第2のめっきにリフロー処理を行う工程4と、
     前記第1領域にオイル被覆処理を行う工程5と、
    を含む、コネクタ用オスピンの製造方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012028139A (ja) * 2010-07-22 2012-02-09 Shinko Leadmikk Kk 接続用端子
JP2012099398A (ja) * 2010-11-04 2012-05-24 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 電気接点及びコネクタ端子
JP2015124434A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 三菱マテリアル株式会社 錫めっき銅合金端子材
JP2020149805A (ja) * 2019-03-11 2020-09-17 株式会社オートネットワーク技術研究所 端子、コネクタ、端子対、及びコネクタ対

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3810205B2 (ja) * 1998-03-10 2006-08-16 株式会社神戸製鋼所 ワイヤボンディング用ピン端子
JP2015167099A (ja) * 2014-03-04 2015-09-24 株式会社オートネットワーク技術研究所 コネクタ端子及びその製造方法
JP2020149770A (ja) * 2019-03-11 2020-09-17 矢崎総業株式会社 金属めっき端子及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012028139A (ja) * 2010-07-22 2012-02-09 Shinko Leadmikk Kk 接続用端子
JP2012099398A (ja) * 2010-11-04 2012-05-24 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 電気接点及びコネクタ端子
JP2015124434A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 三菱マテリアル株式会社 錫めっき銅合金端子材
JP2020149805A (ja) * 2019-03-11 2020-09-17 株式会社オートネットワーク技術研究所 端子、コネクタ、端子対、及びコネクタ対

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