(57)【要約】【課題】材料強度を大きく低下させることなく高いレーザ溶接効率で突き合せ溶接できる端子の製造方法等を提供する。【解決手段】電線と圧着接合する管体かしめ部３０を有する端子１の製造方法であって、管体かしめ部３０を形成する管展開部を備えた端子材の銅または銅合金からなる基材を用意し、この管展開部上に、粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子を１０〜５０％の体積分率で含有するニッケル層を形成し、前記ニッケル層上にスズ層を最表層として形成し、管展開部を湾曲させて突き合わせて管体に成形し、突き合わせた部分をレーザ溶接によって接合して管体かしめ部３０に形成する各工程をこの順に有してなる端子１の製造方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線と圧着接合する管体かしめ部を有する端子の製造方法であって、
湾曲されて前記管体かしめ部を形成する管展開部を備えた端子材の銅または銅合金からなる基材を用意し、
前記管展開部上に、粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子を１０〜５０％の体積分率で含有するニッケル層を形成し、
前記ニッケル層上にスズ層を最表層として形成し、
前記管展開部を湾曲させて突き合わせて管体に成形し、
突き合わせた部分を近赤外線レーザ光照射によるレーザ溶接によって接合して前記管体かしめ部に形成する
各工程をこの順に有してなる端子の製造方法。
【請求項２】
前記スズ層を前記管展開部の前記レーザ溶接される側の表面に形成する請求項１に記載の端子の製造方法。
【請求項３】
前記スズ層を前記管展開部の前記レーザ溶接される領域に形成する請求項１または２に記載の端子の製造方法。
【請求項４】
前記スズ層を前記管展開部の前記レーザ溶接される端部に形成する、請求項１から３のいずれか１項に記載の端子の製造方法。
【請求項５】
前記レーザ溶接は、発振波長が近赤外線領域のレーザ光を用いる請求項１から４のいずれか１項に記載の端子の製造方法。
【請求項６】
電線を圧着接合する管体かしめ部となる管展開部を備えた端子材の前記管展開部を湾曲させて突き合わせて管体に成形し、突き合わせた部分を接合して前記管体かしめ部を形成する端子製造に用いる端子材であって、
前記端子材が銅または銅合金製であり、前記管展開部上に、粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子を１０〜５０％の体積分率で含有するニッケル層を有してなり、
前記ニッケル層上にスズ層を最表層として有してなる端子材。
【請求項７】
前記スズ層が、前記管展開部のレーザ溶接のレーザ光照射側の表面に形成されてなる請求項６に記載の端子製造に用いる端子材。
【請求項８】
前記スズ層が、前記管展開部における前記レーザ溶接される領域に形成されてなる請求項６または７に記載の端子製造に用いる端子材。
【請求項９】
電線と圧着接合する管体かしめ部を有する端子であって、
前記端子を形成する端子材が銅または銅合金で作製され、
前記管体かしめ部が前記端子材の管展開部を湾曲させて突き合わせた管体に成形され、前記突き合わせた部分がレーザ溶接で接合されていて、
前記管展開部に配設されたニッケル層に含有される粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子がレーザ溶接により前記管体かしめ部の溶接部に含有または分散している端子。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか１項に記載の端子の製造方法で作製された端子と、アルミニウムまたはアルミニウム合金電線とを、前記端子の管体かしめ部において圧着接続する電線の終端接続構造体の製造方法であって、
前記管体かしめ部内に前記アルミニウムまたはアルミニウム合金電線を挿入し、
前記管体かしめ部をかしめて前記アルミニウムまたはアルミニウム合金電線を前記管体かしめ部内に圧着接続する、電線の終端接続構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の端子と、アルミニウムまたはアルミニウム合金電線とを、前記端子の管体かしめ部において圧着接続した電線の終端接続構造体。
【請求項１２】
銅または銅合金の基材上に、粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子を１０〜５０％の体積分率で含有するニッケル層を有し、前記ニッケル層上にスズ層を有する端子用の銅または銅合金板材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料強度を大きく低下させることなく高いレーザ溶接効率で突き合わせ溶接できる端子の製造方法、その製造方法に用いる端子材、その製造方法により製造された端子、電線の終端接続構造体およびその製造方法、ならびに、端子用の銅または銅合金板材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費向上のために各構成部品の軽量化が求められている。そのため、自動車内のワイヤーハーネスなどに使用される電線の芯線を、銅もしくは銅合金より軽量の、アルミニウムもしくはアルミニウム合金に置き換えることが進められている。このアルミニウム電線またはアルミニウム合金電線（以下、単に「アルミニウム電線」という）の先端に圧着接続される端子は、通常、金属材料が使用されるので、電線の終端接続部ではこれらの接続を適切に行うことが必要となる。
【０００３】
一般に、機械強度やばね性などの観点から、端子は銅または銅合金製である。端子の圧着部では、電線導体のアルミニウムもしくはアルミニウム合金が露出しているため、アルミニウム電線と端子の接続部分に水分等が付着すると、アルミニウム電線のアルミニウムもしくはアルミニウム合金と端子の銅もしくは銅合金とは、異種金属間で電位差が異なるために腐食（電食）し、腐食が進行すると欠損を生じる恐れがあった。また、腐食の進行によって、電線及び端子の接続部に割れや接触不良が生じ、製品寿命が短くなっていた。
これらの問題を防止するためには、アルミニウムもしくはアルミニウム導体（以下、単に「アルミニウム導体」と言う）を外界から遮断することが望ましい。その例として、端子の圧着部全体を樹脂によりモールドする方式（例えば、特許文献１参照。）があり、腐食を確実に防止することができる。また、金属製キャップを電線導体に被せた後に圧着する手法により、アルミニウム導体を外界から遮断する技術（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。
【０００４】
これに対して本出願人は、銅合金板材から切り出して成形した端子材の両端部をレーザ溶接によって突合せ溶接することにより端子の管体かしめ部を形成し、この管体かしめ部内にアルミニウム電線のアルミニウム導体を挿入した上でかしめることによって、前記導体を端子内に収納して電気的導通を取るとともに、異種金属接合である導体と管体かしめ部の接続部分が外部の水分と接触しない構造とすることを提案している。
【０００５】
銅または銅合金は、溶接用レーザ光として広く用いられている近赤外レーザ光の反射率が９０％以上と高い（レーザ光の吸収性が低い）ために、レーザ溶接の効率が悪い。そのため、例えば、特許文献３には、銅または銅合金の表面にＳｎめっき層を形成してレーザ溶接性を向上させる技術が、記載されている。
【０００６】
ところで、このような端子は、接続口に挿脱可能に構成されるから、接続口等との電気導電性、潤滑性または耐摩耗性等を改良した、端子または端子の材料として使用される複合めっき材が特許文献４〜８に記載されている。具体的には、これらの端子または複合めっき材は、その表面に、耐摩耗性を有する粒子、炭素粒子、摩擦力を低減する分散粒子等を含有する金属含有コーティング層が形成されている。しかし、特許文献４〜８には、端子または端子を形成する板材に金属含有コーティング層を有しているに過ぎず、アルミニウム電線と端子とを外界から遮断した状態に接続する方法も、板材をレーザ溶接して端子を製造する方法も記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２２２２４３号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７１７２号公報
【特許文献３】特開平８−２１８１３７号公報
【特許文献４】特表２００５−５２９２４２号公報
【特許文献５】特開２００７−９３０４号公報
【特許文献６】特開２００７−９２１４４号公報
【特許文献７】特開２００９−２１８０９６号公報
【特許文献８】特開２００６−９７０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特許文献１に記載された技術では、モールド部が肥大するため、コネクタハウジングのサイズを大きくする必要が生じ、結果としてコネクタが肥大してしまう。そのため、このコネクタを用いた組み電線（例えば、自動車用ワイヤハーネスなど）全体を高密小型に成形することができなかった。また、モールド成形は圧着後に個々の圧着部に対して処理することが必要であり、組み電線製造の工程数が大きく増してしまい、かつ、個々の作業が煩雑である。
また、特許文献２に記載された技術では、圧着前に個々の導体へ金属製キャップを装着する工程が煩雑である上に、また、圧着時にワイヤバレルにより金属製キャップを破壊してしまい浸水経路が生じてしまう恐れがあった。
【０００９】
一方、上述の端子の管体かしめ部を突合せ溶接する際に特許文献３の技術を応用してスズめっき層等を設ければ、レーザ溶接効率をある程度改善できる。しかし、スズめっき処理する場合においても、そのめっきの形態がレーザ溶接性に影響するため、レーザ溶接効率をさらに向上させるためには、効率の良いめっき形態を実現する必要がある。このように、レーザ溶接効率の観点からは、特許文献３の技術では十分ではなく、さらなる改善の余地がある。
【００１０】
加えて、突合せ溶接により管体かしめ部を形成すると、溶接部および溶接による熱影響部（これらを併せて「溶接部とその近傍」ということがある）は、凝固組織や焼鈍組織等を呈するため、その他の部分よりも機械特性、特に強度が低下することがある（例えば、特許文献３の［０００５］参照。）。溶接部とその近傍の機械特性が大幅に低下すると、アルミニウム電線を外界から遮断した状態に端子に接続できても、溶接部とその近傍は周囲よりも耐力が大幅に低くなっているから、溶接部とその近傍が加工される際に破壊され、また使用中に荷重を受けて破壊されやすくなる。したがって、レーザ溶接においては、レーザ溶接効率の向上に加えて、機械特性の低下をも抑えることも求められている。
【００１１】
本発明は、材料強度を大きく低下させることなく、しかもレーザ溶接効率を高めて突き合せ溶接できる端子の製造方法、その製造方法に用いる端子材、その製造方法により製造された端子、電線の終端接続構造体およびその製造方法、ならびに、端子用の銅または銅合金板材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記の課題を解決すべく、鋭意検討を行った結果、管状の端子に電線を挿入して圧着する構造を採用するに際して、突合せ溶接する銅合金製の管体かしめ部上に、銅合金基材とスズ層との間に銅およびスズの拡散を防止する下地バリア層として、粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子を１０〜５０％の体積分率で含有するニッケル層（以下、「特定のニッケル層」ということがある）とその上にＳｎ層とを配設して、Ｓｎ層にレーザを照射することによって、得られる溶接部とその近傍の強度を大幅に低下させることなく高速で銅合金をレーザ溶接できるレーザ溶接方法を見出した。本発明はこの知見に基づきなされるに至ったものである。
【００１３】
すなわち、上記課題は以下の手段により解決される。
（１）電線と圧着接合する管体かしめ部を有する端子の製造方法であって、湾曲されて前記管体かしめ部を形成する管展開部を備えた端子材の銅または銅合金からなる基材を用意し、前記管展開部上に、粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子を１０〜５０％の体積分率で含有するニッケル層を形成し、前記ニッケル層上にスズ層を最表層として形成し、前記管展開部を湾曲させて突き合わせて管体に成形し、突き合わせた部分を近赤外線レーザ光照射によるレーザ溶接によって接合して前記管体かしめ部に形成する各工程をこの順に有してなる端子の製造方法。
（２）前記スズ層を前記管展開部の前記レーザ溶接される側の表面に形成する（１）に記載の端子の製造方法。
（３）前記スズ層を前記管展開部の前記レーザ溶接される領域に形成する（１）または（２）に記載の端子の製造方法。
（４）前記スズ層を前記管展開部の前記レーザ溶接される端部に形成する（１）から（３）のいずれか１項に記載の端子の製造方法
（５）前記レーザ溶接は、発振波長が近赤外線領域のレーザ光を用いる（１）から（４）のいずれか１項に記載の端子の製造方法。
【００１４】
（６）電線を圧着接合する管体かしめ部となる管展開部を備えた端子材の前記管展開部を湾曲させて突き合わせて管体に成形し、突き合わせた部分を接合して前記管体かしめ部を形成する端子製造に用いる端子材であって、前記端子材が銅または銅合金製であり、前記管展開部上に、粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子を１０〜５０％の体積分率で含有するニッケル層を有してなり、前記ニッケル層上にスズ層を最表層として有してなる端子材。
（７）前記スズ層が、前記管展開部のレーザ溶接のレーザ光照射側の表面に形成されてなる（６）に記載の端子製造に用いる端子材。
（８）前記スズ層が、前記管展開部における前記レーザ溶接される領域に形成されてなる（６）または（７）に記載の端子製造に用いる端子材。
【００１５】
（９）電線と圧着接合する管体かしめ部を有する端子であって、前記端子を形成する端子材が銅または銅合金で作製され、前記管体かしめ部が前記端子材の管展開部を湾曲させて突き合わせた管体に成形され、前記突き合わせた部分がレーザ溶接で接合されていて、前記管展開部に配設されたニッケル層に含有される粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子がレーザ溶接により前記管体かしめ部の溶接部に含有または分散している端子。
（１０）（１）から（５）のいずれか１項に記載の端子の製造方法で作製された端子と、アルミニウムまたはアルミニウム合金電線とを、前記端子の管体かしめ部において圧着接続する電線の終端接続構造体の製造方法であって、前記管体かしめ部内に前記アルミニウムまたはアルミニウム合金電線を挿入し、前記管体かしめ部をかしめて前記アルミニウムまたはアルミニウム合金電線を前記管体かしめ部内に圧着接続する、電線の終端接続構造体の製造方法。
【００１６】
（１１）（９）に記載の端子と、アルミニウムまたはアルミニウム合金電線とを、前記端子の管体かしめ部において圧着接続した電線の終端接続構造体。
（１２）銅または銅合金の基材上に、粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子を１０〜５０％の体積分率で含有するニッケル層を有し、前記ニッケル層上にスズ層を有する端子用の銅または銅合金板材。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の端子の製造方法によれば、銅または銅合金同士の突き合わせ溶接による接合を、材料強度を大幅に低下させることなく、高速で溶接することを可能にして、かしめ部を管体に形成することができる。それにより、アルミニウム電線等の圧着接続において、端子の基材と電線の金属材との異種金属間腐食の防止に寄与する端子を提供することができる。
具体的には、銅または銅合金表面に上述のニッケル層およびスズ層を形成したことで、近赤外線のレーザ光の吸収を高めることができ、かつ溶接による溶接部および熱影響部の機械特性の低下を抑えることができる。
また、本発明の端子材は、前記製造方法によって端子を製造するのに好適に用いられる。さらに、本発明の端子用の銅または銅合金板材は、前記製造方法および端子の製造に好適に用いられる材料である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の端子の好ましい一実施形態を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る端子の管体かしめ部の長手方向断面を示した断面図である。
【図３】本発明の電線の終端接続構造を示した斜視図である。
【図４】本発明の端子の製造中の一状態を模式的に示した斜視図である。
【図５】基材を打抜きプレスして作製したメス端子の端子材（成形前の展開した状態）を示した平面図である。
【図６】端子材を加工して管体かしめ部に成形した状態を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明の好ましい一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す実施形態は一例であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとり得る。
【００２０】
図１は本発明の製造方法で製造される端子の好ましい一実施形態である端子１を示している。この端子１は、雌型端子のボックス部２０と、アルミニウム電線が挿入された後、圧着によって電線と端子１の基材とを接続する管体かしめ部３０を有し、これらのボックス部２０と管体かしめ部３０とを連絡するトランジション部４０を有する。さらに、端子１は管体かしめ部３０にレーザ溶接部５０（図中、斜線で示す部分）を有する。端子１は、導電性と強度を確保するために基本的に金属材料、例えば銅または銅合金等の基材で作製されている。また、レーザ溶接部５０の形状は特に制限はない。レーザ溶接部５０のように管体かしめ部３０の長手方向に帯形状に形成するのが好ましい。
【００２１】
端子１を構成する端子材３２（基材）は、好ましくは銅合金で形成されている。端子材３２の厚さは、０．０８〜０．６４ｍｍが好ましい。
【００２２】
端子材３２の材料として、銅合金の代わりに銅（タフピッチ銅や無酸素銅など）を用いることもできる。
【００２３】
端子材３２に用いられる銅合金の例としては、例えば、黄銅（例えば、ＣＤＡ（Ｃｏｐｐｅｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）のＣ２６００、Ｃ２６８０）、りん青銅（例えば、ＣＤＡのＣ５２１０）、コルソン系銅合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−（Ｓｎ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃｒ）系銅合金）等が挙げられ、この内、コルソン系銅合金が好ましい。
【００２４】
コルソン系銅合金の例としては、これらに限定されるものではないが、例えば、古河電気工業株式会社製の銅合金ＦＡＳ−６８０、ＦＡＳ−８２０（いずれも商品名）、三菱伸銅製の銅合金ＭＡＸ−３７５、ＭＡＸ２５１（いずれも商品名）などを用いることができる。また、ＣＤＡのＣ７０２５等を用いることもできる。
前記ＦＡＳ−６８０の合金組成の一例は、スズ（Ｓｎ）を０．１５質量％、亜鉛（Ｚｎ）を０．５質量％、ニッケル（Ｎｉ）を２．３質量％、シリコン（Ｓｉ）を０．５５質量％、およびマグネシウム（Ｍｇ）を０．１質量％含有し、残部が銅（Ｃｕ）および不可避不純物である。
また、前記ＦＡＳ−８２０の合金組成の一例は、スズ（Ｓｎ）を０．１５質量％、亜鉛（Ｚｎ）を０．５質量％、ニッケル（Ｎｉ）を２．３質量％、シリコン（Ｓｉ）を０．６５質量％、マグネシウム（Ｍｇ）を０．１質量％、およびクロム（Ｃｒ）を０．１５質量％含有し、残部が銅（Ｃｕ）および不可避不純物である。
【００２５】
また、他の銅合金組成の例としては、例えば、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｃｒ系銅合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｃｒ系銅合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ系銅合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ−Ｎｉ系銅合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｓｎ−Ｐ系銅合金、Ｃｕ−Ｍｇ−Ｐ系銅合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｚｎ−Ｐ系銅合金などを挙げることができる。
ここで、以上に記載した必須元素以外に不可避不純物を含んでいても良いことは当然である。
【００２６】
端子１、少なくとも管体かしめ部３０の表面には、レーザ溶接前に予め特定のニッケル層（Ｎｉ層ともいう。）およびスズ層（Ｓｎ層ともいう。）がこの順で、形成されている。Ｎｉ層およびスズ層のうちレーザが照射された領域に存在していたＮｉ層およびＳｎ層、すなわち管展開部３０ａの端部（突き合わせ部３７）に形成されていたＮｉ層およびＳｎ層はレーザ溶接後には見かけ上表面から消失し、レーザが照射されない領域に存在していたＮｉ層およびＳｎ層は残留する。消失したＮｉ層およびＳｎ層を構成していた金属ニッケルおよび金属スズはレーザ溶接部５０に溶融されて取り込まれる。さらに金属スズは、レーザ溶接部５０近傍の熱影響部に取り込まれ、または分散していることもある。金属ニッケルおよび金属スズの分散状態は、レーザ溶接の条件等によって一概に言えないが次のように考えられる。レーザ溶接部は銅合金とめっき金属種が溶融し凝固した組織を呈する。金属ニッケルおよび金属スズは、例えば、Ｃｕを主成分とする凝固組織における柱状晶、等軸晶の結晶粒界に分散した形態、結晶の界面に存在する形態などが考えられる。
一方、高融点無機導電性粒子はレーザ溶接部５０の内部に分散している。高融点無機導電性粒子の分散状態は、レーザ溶接の条件等によって一概に言えないが、例えば、レーザ溶接により溶融・凝固して形成されたＣｕを主成分とする凝固組織における柱状晶、等軸晶の結晶粒界に分散した形態などが考えられ、結晶粒内に取り込まれた形態が共存することも考えられる。
【００２７】
雌型端子１のボックス部２０は、例えば雄型端子等の挿入タブの挿入を許容するボックス部である。本発明において、このボックス部の細部の形状は特に限定されない。すなわち、本発明の端子の他の実施形態ではボックス部を有さなくてもよく、例えば、前記ボックス部に替えて雄型端子の挿入タブであっても良い。また他の形態に係る端子の端部であっても良い。本明細書では、本発明の端子を説明するために便宜的に雌型端子の例を示している。どのような接続端部を有する端子であっても、トランジション部４０を介し管体かしめ部３０を有していれば良い。また、その管体かしめ部３０に形成されたレーザ溶接部５０が、管体かしめ部を構成する基材よりも軟らかいことが好ましい。
【００２８】
管体かしめ部３０は、端子１と電線（図示せず）とを圧着接合する部位である。その一端はアルミニウム電線等の電線あるいはその導体を挿入することができる電線挿入口（導体挿入口）３１を有し、他端はトランジション部４０に接続されている。管体かしめ部３０は、そのトランジション部４０側で、例えばプレス加工等の潰し加工によって管体かしめ部３０の対向する２つの管壁（通常は上下の管壁）を潰した上で、例えばレーザ溶接などの溶接加工によって閉口されて、この閉口部を底部とし前記電線もしくは導体の挿入口３１で開口する「缶状」の構造を有している。端子１の基材（銅または銅合金など）とアルミニウム電線との接点に水分が付着すると、両金属の起電力の差からいずれかの金属（合金）が腐食してしまうので、管体かしめ部３０は外部より水分等が侵入しないような管体構造となっている。本発明の端子のかしめ部は、管体であれば腐食に対して一定の効果が得られる為、必ずしも長手方向に対して断面が円筒である必要はなく、場合によっては断面が楕円筒や矩形筒の管体であっても良い。また、断面の径が一定である必要はなく、長手方向で断面の径が変化していても良い。
この端子１を用いれば、管体かしめ部３０が管体であることにより、アルミニウム電線と端子１の基材の接点に外部からの水分の付着がなされにくくなっている。
【００２９】
管体かしめ部３０では、管体かしめ部３０を構成する端子材３２とアルミニウム（アルミニウム合金）電線とが機械的に圧着接合されることにより、同時に電気的な接合を確保する。かしめ接合は、端子材３２や電線（芯線）の塑性変形によって接合が行われる。したがって、管体かしめ部３０は、かしめ接合をすることができるように肉厚を設計される必要があるが、人力加工や機械加工等で接合を自由に行うことができるので、特に限定されるものではない。
【００３０】
本発明の管体かしめ部３０は、端子材３２の板状の管展開部３０ａが突き合わされて構成されており、その突き合わせた部分（「突き合わせ部」ともいう。）３７を接合してなるレーザ溶接部５０を有する。すなわち、レーザ溶接部５０は、管体かしめ部３０の突き合わせた部分に沿って長手方向に連続的に設けられている。そして、トランジション部４０から電線挿入口３１にかけて直線状領域として設けられている。
また、レーザ溶接部５０は、上述のように、レーザ溶接前には表面にＳｎ層とその下に特定のＮｉ層とが形成されていた管展開部３０ａがレーザ溶接されて生じた溶接部であり、レーザ溶接前に形成されたＳｎ層および特定のＮｉ層によって管展開部３０ａの、レーザ溶接の際のレーザ光の吸収が高められている。
【００３１】
管体かしめ部３０の長手方向の断面図の一部を図２に示す。この図２ではレーザ溶接部５０の表記を省略した。管体かしめ部３０は、先述したとおり、銅または銅合金からなる管展開部３０ａにより構成されている。また、管体かしめ部３０の内壁面３３には、電線との接触圧を保つための、電線係止溝３４ａもしくは３４ｂを有していても良い。電線の芯線であるアルミニウムおよびアルミニウム合金は、銅合金と比較すると銅の酸化膜より高い絶縁性を持つ酸化膜を表面に持つため、接続に不安がある。そこで、このような溝を設けることで、溝の山によって接圧を大きくすることが行われる。図２において、電線係止溝３４ａは矩形断面の溝であり、電線係止溝３４ｂは半円形断面の溝である。このような電線係止溝は、管体かしめ部３０を形成する前に、管展開部３０ａそのものに加工を施しておくと設けやすく、端子１を効率よく生産することができる。後述するファイバレーザや機械による切削加工等で設けることができる。なお、管体かしめ部３０を形成する前に予めこのような電線係止溝を設けておくと、効率よく生産することができる。
【００３２】
なお、管体かしめ部３０には電線挿入口３１からアルミニウム電線あるいはその導体が挿入されるので、電線係止溝３４ａや３４ｂはアルミニウム芯線と接触する位置に設けられることが好ましい。アルミニウム電線は、通常アルミニウム芯線（導体）とこれを覆う絶縁被覆とからなっている。そして、電線と端子の電気的接合は、先端の絶縁被覆部を除去（皮むき）したアルミニウム芯線が端子の管体かしめ部３０と圧着接合されることで行われる。したがって接圧を十分に確保することが、電気的性能の維持につながるので、電線係止溝のような溝が必要となる。このような溝はセレーションとも呼ばれる。
そして、少なくとも一本以上の電線係止溝を管体かしめ部３０の内面に設けることによって、端子１と電線とが確実に圧着されるので、長期信頼性により優れるものとすることができる。
【００３３】
図３に本発明の電線の終端接続構造体１０を示す。終端接続構造体１０は、本発明の端子１と、アルミ電線またはアルミ合金電線（電線６０）とが圧着接続された構造を有している。電線の終端接続構造体１０は、管体かしめ部３０内にアルミ合金電線６０あるいはその導体を挿入し、管体かしめ部３０をかしめることで、アルミ合金電線６０が管体かしめ部３０内に圧着接続されている。この終端接続構造体１０は、端子１と電線６０が管体かしめ部３０によって圧着接続されている。圧着の様態は特に限定されないが、図３では、第一の圧着縮径部３５および第二の圧着縮径部３６からなっている。通常、圧着接続すると、管体かしめ部３０は塑性変形を起こして、元の径よりも縮径されることで、電線６０との圧着接続をなす。図３に示した例では、第一の圧着縮径部３５が、縮径率が一番高くなっている部分である。このように圧着接合を２段階の縮径で行ってもよく、また３段以上の縮径で行ってもよい。
【００３４】
なお、電線６０は、絶縁被覆６１と図示しないアルミニウムまたはアルミニウム合金電線の芯線とからなっている。電線６０は裸線であっても良いが、防食の観点から通常は絶縁被覆された電線を用いる。
【００３５】
本発明の電線の終端接続構造体は、アルミニウム系材料からなる電線と銅系材料からなる端子１の基材との異種金属間腐食の防止に寄与する。また、レーザ溶接部５０およびその近傍の熱影響部の機械特性は、レーザ溶接前の基材よりも低下しているものの、大きく損なうことなく、実用上、レーザ溶接部５０および熱影響部の破損しない程度以上の機械特性を保持している。したがって、レーザ溶接部５０および熱影響部は、製造時および使用時に破損しにくく、端子１製造時の歩留まりおよび端子１の長期信頼性に寄与する。一方で、これらレーザ溶接部５０および熱影響部は、基材である端子材３２よりも柔らかい焼きなまし部ともすることができるため、電線と端子１の圧着箇所のスプリングバックを防ぐことができ、この点からも端子の長期信頼性に優れる。
上記スプリングバックとは、加工部分が元の形状に戻ろうとする現象である。すなわち、電線（図示せず）と圧着接合させた管体かしめ部３０の変形部分が弾性力等でもとの形状に戻ろうとするため、管体かしめ部３０の内面と電線との間に隙間ができてしまう。このようなスプリングバックが端子１の圧着部で起こると、電線６０と端子１との接点不良を招くことは勿論、間隙に水分の侵入を許しやすくなり腐食の原因となる恐れがある。
【００３６】
本発明の電線の終端接続構造体１０を製造する場合、管体かしめ部３０のレーザ溶接部５０を積極的に塑性変形させる圧着接合が好ましい。端子１の管体かしめ部３０と電線６０とを圧着する場合は、専用の治具やプレス加工機等で行う。このとき、管体かしめ部３０の全体を縮径させても良いが、管体かしめ部３０を凹型のように部分的に強加工して圧着する場合もある。このときは、レーザ溶接部５０の塑性変形量が大きくなるように位置を調整すると良い。すなわち、レーザ溶接部５０の直上（外側）にプレス加工時の凸部先端があたるように調整すると、レーザ溶接部５０の変形量が大きくなる。このようにすると、比較的軟らかいレーザ溶接部５０が塑性変形の多くを担うことができるために、スプリングバックの低減に寄与することができる。
【００３７】
次に、端子１の製造方法および端子１の端子材３２等について説明する。本発明の端子１は管体かしめ部３０を有し、この管体かしめ部３０にレーザ溶接部（前記図１参照。）５０を有するので、この構成を達成し得るならば製造方法は限定されるものではない。
【００３８】
端子１および端子材３２は、好ましくは以下のようにして製造される。
銅または銅合金からなり、端子材３２を打ち抜く基材の少なくとも管体かしめ部３０を形成する部分（管展開部３０ａ）の上に特定のＮｉ層とさらにその上にＳｎ層を設ける。次いで、図５に示されるように、この基材を打ち抜いて、長手方向に連なるよう（連鎖型）に端子１を平面展開した端子形状に加工して作製した複数の端子材３２を得る。その後、曲げ加工によってボックス部２０およびトランジション部４０を形成する。このようにすると生産効率の点で好ましい。一方、基材を打ち抜いて連鎖型の端子材３２を複数得た後に、管展開部３０ａ上に特定のＮｉ層とさらにその上にＳｎ層を設ける。その後、曲げ加工によってボックス部２０およびトランジション部４０を形成する。このようにすると生産効率に加えて特定のＮｉ層とさらにその上にＳｎ層の形成面積を低減できる点で好ましい。このように、めっき処理工程と打ち抜き工程の工程順は適宜選択される。なお、基材としての板材または条材の特定の領域に特定のＮｉ層とさらにその上にＳｎ層を設けた後に、個々の端子材３２に打ち抜いてもよい。
【００３９】
次いで、曲げ加工等によって管体展開部３０の両端面３０Ｓを湾曲させて突き合わせた突き合わせ部３７をレーザ溶接して管体かしめ部３０を形成する。したがって、端子形状に打ち抜かれた端子材３２は、ボックス部２０、トランジション部４０および管体かしめ部３０を曲げ加工等によって形成できる形状を一体に有していればよい。管体かしめ部３０を曲げ加工等によって形成できる管展開部３０ａの形状としては、代表的には矩形であるが、一端が閉塞した管体を形成できる形状であれば特に限定されず、例えば、略扇形状、または矩形と略扇形状とを組み合わせた形状を有していてもよい。ボックス部２０およびトランジション部４０を形成可能な形状はボックス部２０およびトランジション部４０の形状に応じて適宜に選択される。加えて、端子材３２は、管展開部３０ａの表面に後述する特定のＮｉ層とＳｎ層が形成されている。このような形状および特定のＮｉ層とＳｎ層を有する本発明の端子材３２は、電線と圧着接合する管体かしめ部３０となる管展開部３０ａの部分を湾曲させて突き合わせて管体に成形し、突き合わせた部分を接合して管体かしめ部３０を形成する端子１の製造方法に好適に供される。
【００４０】
管体かしめ部３０を形成するとき、平面状の管展開部３０ａは曲げ加工等によってＣ字型断面となっているので、この開放部分の端面を突き合わせてレーザ溶接することによって接合し、管体かしめ部３０とする。管体かしめ部３０の好ましい製造方法としては、近赤外線レーザ光を発振するファイバレーザ加工機を用いたレーザ溶接にて行う。
【００４１】
通常、銅合金は発振波長が近赤外線領域のレーザ光の吸収効率が悪いため、溶接幅を細くできなかったり、熱影響部（ＨＡＺ）の幅を狭くできなかったりする場合がある。また、銅合金はレーザ溶接により溶接部とその近傍の機械特性が大幅に低下することがある。そこで、レーザ溶接部５０となる管展開部３０ａの表面に特定のＮｉ層を形成すること、加えて、このＮｉ層上に近赤外レーザ光の吸収が銅合金よりもよいＳｎ層を形成すること、およびファイバレーザ光のようなエネルギー密度が高いレーザ光を用いることで、上記課題は克服される。また、ファイバレーザ光による溶接によって、管体かしめ部３０の突き合わせ部３７を溶接しながら、レーザ溶接部５０を焼きなまし部とすることもできる。このように、一工程で管体かしめ部３０の溶接加工と焼きなまし加工を行うことができるので、効率よく端子１を製造することができる。
【００４２】
Ｓｎ層表面（後述する高融点無機導電性粒子を除く、Ｓｎ層を構成するＳｎまたはＳｎ合金の表面）は、近赤外線レーザ光の反射が銅合金表面よりも少ないため、近赤外線レーザ光の吸収性が良い。分光光度測定法による近赤外光の反射率測定では、Ｓｎ層表面は、６０〜８０％程度の反射率であり、９０％以上の反射率がある銅合金表面よりも低くなっている。このように近赤外レーザ光の吸収性が高いＳｎ層を形成した領域に近赤外レーザ光が照射されると、融点の低いＳｎ層が速やかに溶融して溶融池を形成し、これによりレーザ光の吸収がさらに高まり、その下地の特定のＮｉ層を溶融させる。ここで、Ｓｎは近赤外レーザ光の照射による熱エネルギーを吸収することによって溶融し、Ｎｉは、後述する高融点無機導電性粒子の作用と相俟って、近赤外レーザ光の照射による熱エネルギーおよびＳｎから伝達される熱エネルギーを吸収することによって溶融する。このようにして、Ｎｉ層も溶融すると、レーザ光の吸収が格段に高まって管展開部表面も溶融し、さらにその溶融領域がレーザ光を吸収して管展開部３０ａの突き合わせ部分を溶融していくことで溶接が進行する。このように、反射率の高いＳｎ層および下地層として高融点無機導電性粒子を含有するＮｉ層を形成することで、レーザ光がＳｎ層で吸収されて熱に変換され、その熱によってＳｎ層及びＮｉ層が溶融し、その溶融したＳｎ及びＮｉが溶接に寄与するため、さらに溶接性が向上する。このとき、Ｎｉ層およびＳｎ層は溶融し、ニッケルおよびスズが基材の銅と混和して、例えば、銅ニッケルスズ合金、銅スズ化合物、銅ニッケルスズ化合物等が形成されることがある。
また、Ｎｉ層に含有される高融点無機導電性粒子は、溶融した銅と混和して溶融部に取り込まれ、分散すると考えられる。このように、合金化と、金属間化合物や高融点無機導電性粒子の基材銅成分中への分散とにより、レーザ溶接により機械特性の低下を補うことができると推測している。
【００４３】
管展開部３０ａの表面には、粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の高融点無機導電性粒子を１０〜５０％の体積分率で含有するニッケル層とスズ層（本発明において、Ｓｎ層ということがある。）とを有する積層金属層が配設されている。この積層金属層は、最表層としてのスズ層と下地層としての特定のＮｉ層とを有していれば、その他の層構成は特に限定されない。例えば、積層金属層は、管体かしめ部３０とニッケル層との間の最下層、および、ニッケル層とスズ層との間の中間層の少なくとも一方を有する３層以上の積層構造であってもよい。このような中間層としては、例えば、後述する高融点無機導電性粒子を含有するＳｎ層、高融点無機導電性粒子を含有しないＮｉ層等が挙げられる。
この積層金属層は、レーザ溶接性および強度の点で、最下層としての特定のニッケル層と最表層としてのスズ層とからなる二層構造であるのが好ましい。
【００４４】
下地層としてのＮｉ層は、高融点無機導電性粒子を含有もしくは分散するニッケルからなる層である。Ｎｉ層は、高融点無機導電性粒子を含有もしくは分散していれば、所望によりＮｉ以外の合金成分を含有して残部がＮｉと不可避不純物からなるＮｉ合金層であってもよい。高融点無機導電性粒子は、レーザ溶接によってその形態が損なわれないように、ニッケル（融点約１４５５℃）またはニッケル合金よりも高い融点を有する無機粒子であればよく、例えば、１５００℃以上の融点を有する無機粒子であるのが好ましく、２０００℃以上の融点を有する無機粒子であるのがさらに好ましい。高融点無機導電性粒子は、レーザが照射されると、レーザが照射されて溶融したＳｎ層の熱エネルギー、レーザの光エネルギーを吸収して、ニッケルおよび銅合金の溶融を促進させると共に、レーザの照射後は溶融、分解および揮発することなく溶接部内に分散して、その強度を保持する機能を発揮する。
【００４５】
このような高融点無機導電性粒子は、好ましくは上述の融点と導電性とを有していれば特に限定されず、例えば、導電性の炭素材料からなる粒子が挙げられる。導電性の炭素材料からなる粒子としては、特に限定されず、炭素の同素体、具体的には、導電性ダイヤモンド、カーボンブラック（ケッチェンブラック等を含む。）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンファイバー、グラファイト、グラフェン、これらのカーボンナノ粒子（ＣＮＰ）等が挙げられる。導電性ダイヤモンドは、ホウ素、リン等の不純物を含むダイヤモンドであって導電性を示すものをいう。
高融点無機導電性粒子は、レーザ溶接効率および強度の点で、カーボンブラック、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンファイバー、グラファイト、グラフェン、これらのカーボンナノ粒子（ＣＮＰ）が好ましく、カーボンブラック、グラファイト、グラフェンがさらに好ましい。
【００４６】
高融点無機導電性粒子は、導電性を有している。高融点無機導電性粒子が導電性を有していると、レーザ溶接効率の大幅な改善等を目的として粒径を大きくしても、溶接部を含む管体かしめ部３０の電気抵抗を損なうことなく端子としての導電性を確保できる。高融点無機導電性粒子の導電性は、例えば、抵抗測定器（アドバンテスト製Ｒ６５５２）を組み込んだ圧縮試験装置（島津製作所製微小圧縮試験機ＭＣＴＷ５００（商品名））を用いて、高融点無機導電性粒子の粒子粉体を圧縮した状態で計測できる。
【００４７】
高融点無機導電性粒子は、０．３μｍ以上１０μｍ以下の粒径を有している。この粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の範囲にあると、材料強度を大きく低下させることなく、しかも突き合せ溶接のレーザ溶接効率を高めることができる。また、高融点無機導電性粒子の粒径が０．３μｍ以上１０μｍ以下の範囲にあると、レーザ溶接部を含む管体かしめ部３０の電気抵抗を損なうことなく端子としての導電性を確保できる。高融点無機導電性粒子の粒径は、レーザ溶接効率および強度ならびに端子としての導電性の点で、０．３〜２μｍであるのが好ましく、０．３〜１μｍであるのがさらに好ましい。
ここで、高融点無機導電性粒子の粒径は、例えばレーザ光散乱粒度分布測定装置（株式会社堀場製作所製、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置「ＬＡ−９５０」（商品名））を用いて測定し、累積分布で５０％の粒径とする。なお、ＣＮＴのように粒子が繊維状等、球形でない場合は、画像解析装置として動的画像解析法粒度分布・粒子形状評価装置「ＱＩＣＰＩＣ」（（商品名）、Ｓｙｍｐａｔｅｃ社製）を用いて１００万個の最大長さ（長軸長さ）を測定し、その平均値とする。
【００４８】
高融点無機導電性粒子は、Ｎｉ層に１０〜５０％の体積分率で含有されている。高融点無機導電性粒子の体積分率が１０％未満であると、材料強度、すなわちレーザ溶融部および熱影響部の強度が低下することがある。一方、体積分率が５０％を超えると、レーザ溶接効率の改善効果は高いものの、レーザ溶接部または熱影響部の強度が大きく低下する。また、体積分率が１０〜５０％の範囲にあると、溶接部を含む管体かしめ部３０の電気抵抗を損なうことなく端子としての導電性を確保できる。レーザ溶接効率の改善および強度の保持、さらに導電性確保の点で、Ｎｉ層中の高融点無機導電性粒子の体積分率は１０〜５０％であるのが好ましく、４５〜５０％であるのがさらに好ましい。高融点無機導電性粒子の体積分率は、高融点無機導電性粒子を含むＮｉ層全体の体積に対する高融点無機導電性粒子の合計体積の割合である。高融点無機導電性粒子を含むＮｉ層の体積はＮｉ層の寸法から求めることができ、高融点無機導電性粒子の合計体積はＮｉ層断面の観察から求めることができる。断面は、機械研磨や電解研磨とするのが良く、観察は、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により可能である。顕微鏡写真において、高融点無機導電性粒子とＮｉとはコントラストの違いで区別がつく。観察した断面に現れる高融点無機導電性粒子の面積の割合が、全体の体積の割合と等しいとして、高融点無機導電性粒子の体積分率を算出できる。また、１０箇所程度の断面を観察して平均することで、より正確な体積割合を算出することができる。
なお、高融点無機導電性粒子がＮｉ層から突出している場合には、高融点無機導電性粒子の、Ｎｉ層から突出している部分は高融点無機導電性粒子の合計体積に算入しない。
【００４９】
Ｎｉ層は、高融点無機導電性粒子の他に、絶縁性粒子を含有していてもよい。このような絶縁性粒子としては、例えば、高融点無機絶縁性粒子が挙げられる。高融点無機絶縁性粒子は、高融点無機導電性粒子と同じ範囲の融点を有する、セラミックスからなる粒子が好ましい。このような絶縁性粒子の粒径は、特に限定されないが、レーザ溶接効率の改善を重視する場合には高融点無機導電性粒子と同等の粒径を有しているのが好ましく、一方、レーザ溶接効率および強度とをバランスのよく改善することを重視する場合には１０〜３００ｎｍの粒径を有しているのが好ましい。絶縁性粒子の含有率は、粒径にかかわらず、Ｎｉ層に対する体積分率が５０％以下であるのが、端子としての導電性を損なわない点で、好ましい。
【００５０】
このＮｉ層は、上述のように、レーザ溶接時にＳｎ層と共にレーザ溶接性を向上させると共に、レーザ溶接時以外は、基材の銅または銅合金がＳｎ層中に拡散するのを抑制し、またＳｎ層中のＳｎが基材中に拡散するのを抑制する。したがって、溶融時に基材の銅と合金を形成でき、かつ、融点以下では銅やＳｎとの拡散が起こりにくい金属、例えば、鉄、コバルト、クロムをＮｉの代わりに用いても、本発明の課題が達成される。したがって、本発明において、積層金属層の下地層は、Ｎｉ層に限定されず、Ｆｅ層、Ｃｏ層、Ｃｒ層またはこれらの合金層を用いることができる。
【００５１】
Ｎｉ層の厚さは、０．５〜１０μｍ、好ましくは１〜１０μｍである。Ｎｉ層が厚すぎると、レーザ溶接部５０に取り込まれる高融点無機導電性粒子が多くなりすぎてレーザ溶接部５０の強度が低下することがある。一方、Ｎｉ層が薄すぎると、高融点無機導電性粒子の総量が少なくなるので溶接効率を向上させる効果が低下することがある。
【００５２】
このような、高融点無機導電性粒子を含有するＮｉ層は、高融点無機導電性粒子を含有させることができれば、その製法は特に限定されず、例えば、高融点無機導電性粒子を含有するめっき浴を用いためっき法によって、管展開部３０ａの表面に形成するのが、コストの面で好ましい。めっき法としては、電気めっき、無電解めっきなどが可能である。めっき法以外にも、例えば、蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、化学的気相成長法、等の種々の皮膜形成技術を採用することができる。
【００５３】
めっき法は、任意のニッケルめっき液を特に制限されることなく用いることができ、例えば、高融点無機導電性粒子を含有する例えばスルファミン酸ニッケル浴を用い、めっき温度７０℃以下、電流密度１〜３０Ａ／ｄｍ２で、実施できる。スルファミン酸ニッケル浴中の、高融点無機導電性粒子の含有量は、例えば、３０〜６０ｇ／Ｌであるのが好ましい。ただし、めっき条件はこの限りではなく適宜設定可能である。
【００５４】
本発明において形成されるＮｉ層の成分組成、種類については特に制限はない。本発明に使用しうるＮｉ層は純ニッケル層に限られず、ニッケル合金層であってもよい。ニッケル合金層としては、例えば、ニッケル−銀合金層、ニッケル−スズ合金層、ニッケル−銅合金層、ニッケル−鉛合金層、ニッケル−アンチモン合金層、ニッケル−リン合金等が挙げられる。
【００５５】
最表層としてのＳｎ層は、スズおよび不可避不純物からなるスズ層であり、所望により、Ｓｎ以外の合金成分を含有して残部がＳｎと不可避不純物からなるスズ合金層であってもよい。最表層としてのＳｎ層は、上述の高融点無機導電性粒子を実質的に含有していないのが好ましい。ここで、「実質的に含有しない」とは、Ｓｎ層に高融点無機導電性粒子がまったく含有していない場合に加え、不可避的に含有している場合をも包含する。
なお、Ｎｉに含有される高融点無機導電性粒子は、その粒径、Ｎｉ層およびＳｎ層の厚さによっては、Ｓｎ層中に突出し、またはＳｎ層から外方に突出することもある。本発明においては、このような状態にある高融点無機導電性粒子はＳｎ層に含有されているとはいわない。
低融点で近赤外レーザ光の吸収もよいＳｎを含有するＳｎ層は、レーザが照射されると、レーザの光エネルギーを吸収して溶融して、熱エネルギーをＮｉ層に伝達して銅合金の溶融を促進させる。したがって、近赤外レーザ光の吸収がよく、融点が銅よりも低い金属、例えば、銀、金をＳｎの代わりに用いても、本発明の課題が達成される。したがって、本発明において、積層金属層の最表層は、Ｓｎ層に限定されず、Ａｇ層、Ａｕ層またはこれらの合金層を用いることができる。
【００５６】
Ｓｎ層の厚さは、０．２〜２μｍ、好ましくは０．３〜１μｍ、より好ましくは０．３〜０．５μｍである。Ｓｎ層が厚すぎると、溶接効率を向上させる効果が低下することがあり、薄すぎると端子同士接点抵抗および圧着部抵抗を低減する効果が低下することがある。Ｓｎ層などの厚さは蛍光Ｘ線膜厚計によって測定される。
【００５７】
Ｓｎ層は、Ｎｉ層上に形成できれば製法は特に限定されず、例えば、めっき浴を用いためっき法によって形成されるのが、コストの面で好ましい。めっき法としては、電気めっき、無電解めっき、溶融めっきなどが可能である。めっき法以外にも、蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、化学的気相成長法、等の種々の皮膜形成技術を採用することができる。なお、下地層として特定のＮｉ層が形成されているから、めっき法によって形成したＳｎ層を加熱するリフロー処理を行うこともできる。
【００５８】
めっき法は、任意のスズめっき液を特に制限されることなく用いることができ、例えば、硫酸スズ浴を用い、めっき温度７０℃以下、電流密度１〜１０Ａ／ｄｍ２で、実施できる。ただし、めっき条件はこの限りではなく適宜設定可能である。
【００５９】
本発明において形成されるＳｎ層の成分組成、種類については特に制限はない。本発明に使用しうるＳｎ層は純スズ層に限られず、スズ合金層であってもよい。スズ合金層としては、例えば、スズ−銀合金層、スズ−ニッケル合金層、スズ−銅合金層、スズ−鉛合金層、スズ−アンチモン合金層等が挙げられる。
【００６０】
なお、特定のＮｉ層およびＳｎ層をめっき法で形成する際は、定法の前処理手段、例えば水酸化ナトリウムの水溶液におけるカソード電解脱脂、希硫酸浸漬による酸洗処理、活性化処理等を実施することで、密着性に優れためっき皮膜を形成することができる。
【００６１】
積層金属層、すなわち特定のＮｉ層およびＳｎ層は、端子材３２または基材における管展開部３０ａのレーザ光照射が行われる領域に、すなわち図４の突き合わせ部３７に対応する、管展開部３０ａまたは管展開部３０ａとなる部分の長手方向の一端部または両端部（「レーザ溶接される端部」ともいう。）に、少なくとも形成されていればよい。例えば、積層金属層は、レーザ溶接される端部の表面（端面３０Ｓを含む）に、レーザ光のスポット径と同等以上の幅で形成されていればよい。
また、積層金属層は、管展開部３０ａまたは管展開部３０ａとなる部分のレーザ光照射される側の表面に形成されるのが好ましい。具体的には、レーザ光照射が行われる側の表面の全面または突き合わせ部３７近傍の表面に形成されるのが好ましい。積層金属層を形成する場合、銅または銅合金からなる基材、例えば条材を打ち抜いて端子１を展開した形状の端子材３２を形成する際に、打ち抜き加工前に、レーザ光照射が行われる部分を含むように、すなわち管体かしめ部３０となる管展開部３０ａを含むように、積層金属層をストライプ状に形成する。通常、個々の端子材３２ごとに積層金属層の形成を行うことよりも、打ち抜き加工により１枚の基材を打ち抜いて複数の端子材３２を作製するのが好ましく、このように複数の端子材３２に対してまとめて積層金属層の形成を行うと工程数の削減になる。基材からの端子材３２の打ち抜きは、積層金属層が形成された部分が端子材３２の管展開部３０ａとなるように、行われる。
また、積層金属層を突き合わせ部３７となる管展開部３０ａの端部または端面３０Ｓに形成する場合には、端子材３２をプレス打ち抜き加工した後で、端部または端面３０Ｓをめっき浴に浸漬して、または、めっき層が不要な部分にマスクをして、めっき処理を行う。さらに、管展開部３０ａを一端Ｕ字状に中間成形し、その脚部をめっき液に浸漬すると、端面３０Ｓおよびその周囲（端部）に積層金属層を形成できる。
【００６２】
このように、本発明において、本発明の上述の課題を解決するには、特定のＮｉ層およびＳｎ層を、少なくとも上述のレーザ溶接される端部に形成すればよく、ボックス部２０およびトランジション部４０に形成しないのが好ましいが、形成することもできる。
【００６３】
本発明においては、上述のように、最表層のＳｎ層および特定のＮｉ層によってレーザ光照射時に管展開部３０ａの溶融を始めることで、レーザ溶接効率の改善効果および溶接部とその近傍の強度保持効果が得られる。したがって、これら所期の効果を十分に発揮する点で、管展開部３０ａの表面に他の層を介することなく、積層金属層を形成するのが好ましい。
【００６４】
このようにして、本発明の端子材３２が作製される。端子材３２は、上述したような連鎖型であってもよく、別体であってもよい。
【００６５】
端子１を構成する端子材３２の材料によって変化するため一概に言うことはできないが、表面に積層金属層が形成された銅合金の端子材３２ならば、近赤外線レーザ光照射によって、積層金属層のＳｎ層およびＮｉ層がレーザ光を吸収し溶融して溶融池を形成する。さらに、その熱およびレーザ光照射によって光エネルギーが変換された熱エネルギーが伝播して、端子材３２の銅合金が溶融する。レーザ照射後に溶融した金属ニッケル、金属スズおよび金属銅が凝固して、突き合わされた部分が接合され、レーザ溶接部５０が形成される。したがって、端子材３２が、その材料である銅または銅合金の融点以上に昇温されることでレーザ溶接部５０が設けられる。具体的には管体かしめ部３０の突き合わせ部３７を、積層金属層を含めて端子材３２を銅または銅合金の融点以上沸点以下の温度に上昇させ、必要により所定時間保持してレーザ溶接を施すことで、レーザ溶接部５０が形成される。通常、レーザ光は掃引されているので、掃引速度を適宜決定することで、レーザ光照射領域の温度が端子材の融点以上になるようにすればよい。好ましくは、レーザ照射によって端子材３２が貫通溶融するように、レーザ光照射条件を調整する。
【００６６】
上記レーザ溶接では近赤外線レーザ光を用いている。近赤外線レーザ光は、発振波長が７００ｎｍ〜２．５μｍであり、好ましくは１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの発振波長のレーザ光を用いる。このようなレーザ光としては、イットリビウム（Ｙｔ）ドープガラスファイバレーザ光（発振波長１０８４ｎｍ）、エルビウム（Ｅｒ）ドープガラスファイバレーザ光（発振波長１５５０ｎｍ）等がある。波長が１０００ｎｍ程度の小さい領域のほうが反射率が低いことから、イットリビウムドープガラスファイバレーザ光がより好ましい。
【００６７】
上記溶接には、近赤外レーザ光を連続発振するファイバレーザ装置を用いるが、これとは異なるレーザ装置を用いた溶接により管体かしめ部３０を形成しても良い。例えば、連続発振するＹＡＧレーザ光発振装置、ガラスレーザ光発振装置等やパルス発振するレーザ光発振装置等が挙げられ、拡がり角の狭さ、レーザ光のビーム径の細さ、レーザ連続発振の安定性等からファイバレーザ発振器を用いることが好ましい。
【００６８】
図４は、本発明の端子１の製造中の一状態を模式的に表した図である。
図４に示すように、管展開部３０ａをＣ字型に湾曲させて管体に成形した、管展開部３０ａの両端面３０Ｓの突き合わせ部３７を、近赤外線の波長１０８４ｎｍ±５ｎｍのレーザ光を発振するファイバレーザ溶接装置ＦＬから発せられたレーザ光Ｌが溶接するように照射され、レーザ光のエネルギーが熱に変換されることによって、まず突き合わせ部３７上のＳｎ層が、次いで特定のＮｉ層が、さらに、それらの溶融熱エネルギーも伝播して突合せ部３７の基材（Ｃｕ）自体が溶融し、その後、冷却してレーザ溶接部５０が設けられる。レーザ溶接部５０は被溶接材料の融点以上の加熱処理によって設けることができる。ただし、ファイバレーザ光Ｌのエネルギーがあまりに高いと、またはエネルギー密度が低いと、熱影響部が必要以上に広範囲で形成されてしまい、極端な場合には管体かしめ部３０全体が軟化してしまう。したがって、ファイバレーザ光Ｌは１００〜４００Ｗの出力で溶接するのが好ましい。また、掃引速度を調整することによって、レーザ溶接部５０を適切な範囲に設ける。
【００６９】
このように、本発明の端子の製造方法においては、レーザ溶接する管展開部３０ａに予め高融点無機導電性粒子を含有する特定のＮｉ層およびＳｎ層を形成し、このＳｎ層にレーザを照射する。そうすると、上述のように、Ｓｎ層が溶融し、次いで、高融点無機導電性粒子がレーザの光エネルギーおよびＳｎ層からの熱エネルギー等を吸収して、Ｎｉ層および銅合金の溶融を促進させる。このとき、高融点無機導電性粒子は溶融も分解もすることなく粒子の状態で存在する。そして、レーザ照射後は、溶融した銅合金が冷却されてなる溶接部５０に粒子形態を保持したまま残存し、分散していると考えられる。一方、レーザ照射により溶融したＳｎ及びＮｉ層は溶接部５０および熱影響部の表面に溶け込んでいると考えられる。
【００７０】
このようにして、管体かしめ部が形成され、本発明の端子が製造される。
【００７１】
本発明の端子の製造方法においては、レーザ溶接前に端子材３２、特に管展開部３０ａの表面に特定のＮｉ層およびＳｎ層を形成し、レーザ溶接後の端子材３２、特に管展開部３０ａの表面には、わずかな痕跡が認められるものの、見かけ上、Ｎｉ層およびＳｎ層は消失している。このように本発明の端子材は３２、特定のＮｉ層およびＳｎ層が形成された状態でレーザ溶接に供され、レーザ溶接されて端子として用いられる際には、少なくともレーザ溶接部５０の表面には特定のＮｉ層およびＳｎ層が見かけ上存在しない点で、上述の特許文献４〜８の端子または複合めっき材とは異なる。
【００７２】
本発明の端子用の銅または銅合金板材（単に、板材ということがある。）は、前記銅または銅合金からなる基材上に、好ましくはその管展開部３０ａの前記所定の部分に特定のＳｎ層を有しているものである。基材の種類、高融点無機導電性粒子の種類、Ｎｉ層、Ｓｎ層と、これらの詳細および好ましい範囲などは、前述の通りである。
この板材の幅は、前記端子材３２を、例えばプレス加工に打ち抜くことができる幅であれば特に制限はない。例えば、板材の幅は１０〜６０ｍｍ、好ましくは１５〜４０ｍｍとすることができる。
ここで、本発明の板材はもっと幅狭のいわゆる条材をも包含する意味である。
【実施例】
【００７３】
以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７４】
（実施例１および比較例１）
端子材３２を打ち抜く基材として、古河電気工業株式会社製の銅合金ＦＡＳ−６８０（商品名、厚さ０．２５ｍｍ、Ｈ材）を用いた。
このＦＡＳ−６８０の合金組成は、スズ（Ｓｎ）を０．１５質量％、亜鉛（Ｚｎ）を０．５質量％、ニッケル（Ｎｉ）を２．３質量％、シリコン（Ｓｉ）を０．５５質量％、およびマグネシウム（Ｍｇ）を０．１質量％含有し、残部が銅（Ｃｕ）および不可避不純物である。ＦＡＳ−６８０の融点は１０７８℃（液相）、比熱は３７７Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）、熱伝導率は１７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、線膨張係数が１７．７×１０−６／Ｋ（２０〜３００℃）、および導電率４０％ＩＡＣＳである。また、引張強さは６００〜７００Ｎ／ｍｍ２、伸び（引張破断伸び、以下同様。）は１５％以上、０．２％耐力は５００〜６００Ｎ／ｍｍ２、およびビッカース硬さは１６０〜２２０Ｈｖである。
【００７５】
この板材を電解脱脂、酸浸漬処理を行った後、下記組成のＮｉめっき浴にて、基材表面に、表１に示す「めっき厚さ」および「グラファイトの体積分率（％）」となるように、高融点無機導電性粒子（グラファイトの粒子）を含有するＮｉ層を形成し、さらに、Ｎｉ層上に、下記組成のＳｎめっき浴にて、Ｓｎ層を形成した。次いで、この基材を３５０℃の加熱炉で１０秒加熱してリフロー処理した。このようにして特定のＮｉおよびＳｎ層を有する銅合金板材５を作製した。
【００７６】
処理液：１０％水酸化ナトリウム水溶液
処理温度：６０℃
陰極電流密度：３．５Ａ／ｄｍ２
処理時間：３０秒
（酸浸漬処理）
処理液：１０％硫酸水溶液
処理温度：２５℃
浸漬処理時間：３０秒
【００７７】
（Ｎｉめっき処理）
処理液：スルファミン酸ニッケル３００〜４５０ｇ／Ｌ、表１に示す「グラファイトの粒径」を有するグラファイト２０〜１２０ｇ／Ｌの範囲
処理温度：６０℃
電流密度：２０Ａ／ｄｍ２
処理時間：１〜１０分でめっき厚毎に時間を調整
なお、グラファイトの濃度は、グラファイトの体積分率（表１参照。）に応じて上述の範囲内で次のように設定した。すなわち、体積分率が５％であるとき２０ｇ／Ｌ、体積分率が１０％であるとき３５ｇ／Ｌ、体積分率が５０％であるとき７０ｇ／Ｌ、体積分率が７０％であるとき１００ｇ／Ｌ、および、体積分率が８０％であるとき１２０ｇ／Ｌ
【００７８】
＜Ｓｎめっき処理＞
処理液：硫酸スズ（ＳｎＳＯ４）２０〜１００ｇ／Ｌ、硫酸５０〜２００ｇ／Ｌ
処理温度：６０℃
電流密度：２Ａ／ｄｍ２
処理時間：２〜１５分でめっき厚毎に時間を調整
【００７９】
このようにしてＮｉ層およびＳｎ層を形成した銅合金板材５を、図５に示すように、打ち抜いて、その長手方向に連なるよう（連鎖型）に端子を展開した形状に加工し、複数の端子材３２を作製した。さらに、図６に示すように、端子材３２それぞれの管展開部３０ａを断面Ｃ字型に湾曲させて端面３０Ｓ同士を突き合わせて突き合せ部３７とした。この端子材３２において特定のＮｉ層およびＳｎ層は管展開部３０ａの表面全面に形成されていた。また、端子材３２それぞれを曲げ加工してボックス部２０およびトランジション部４０を形成した。そして、図４を参照して説明したように、その突き合わせ部３７に沿ってその両側（両端面３０Ｓ）に下記条件で近赤外線レーザ光を照射するレーザ溶接によって、１０ｍｍの長さを貫通溶接することで突き合わせ部３７を接合し、管体かしめ部３０を作製した。また、このレーザ溶接により、管体かしめ部３０に焼きなまし部も得た。
このようにして、端子１〜１２およびｃ１〜ｃ１２を製造した。
【００８０】
レーザ溶接条件は下記の通りである。
（１）レーザ溶接装置：古河電気工業株式会社製  シングルモードファイバレーザ  ＡＳＦ１Ｊ２２１（商品名）
レーザ光の光源：Ｙｂドープガラスファイバレーザ発振器
レーザ光発振波長：１０８４±５ｎｍ
レーザ光最大出力：５００Ｗ（連続発振）
【００８１】
（２）レーザ光照射条件
レーザ光出力：４００Ｗ（連続発振で使用）
レーザ光掃引速度：９０〜４５０ｍｍ／ｓｅｃ．で調整
レーザ光掃引距離：１０ｍｍ
全条件ジャストフォーカスでレーザ光照射（スポット径サイズ：２０μｍ）
出力密度：３８０ＭＷ／ｃｍ２
【００８２】
（溶接効率）
レーザ光掃引速度を９０〜４５０ｍｍ／ｓｅｃ．の範囲で変化させてレーザ溶接した端子１〜１２およびｃ１〜ｃ１２において、レーザ光による貫通溶接が可能な速度がどの程度の速度であったかをもって、溶接効率を、評価した。レーザ光掃引速度とレーザ光掃引時間の関係から、レーザ光掃引速度が速い場合をレーザ光掃引時間が短い、つまりレーザ溶接にかかるエネルギーが少なくて工業的観点から望ましい、と判断できる。
評価は、レーザ光掃引速度が４５０ｍｍ／ｓｅｃ．でも突き合せ部３７を貫通溶接できた場合を「ＡＡＡ（極めて優）」、４００ｍｍ／ｓｅｃ．以上４５０ｍｍ／ｓｅｃ．未満で突き合せ部３７を貫通溶接できた場合を「ＡＡ（優）」、３００ｍｍ／ｓｅｃ．以上４００ｍｍ／ｓｅｃ．未満で突き合せ部３７を貫通溶接できた場合を「Ａ（良）」、１００ｍｍ／ｓｅｃ．以上３００ｍｍ／ｓｅｃ．未満で突き合せ部３７を貫通溶接できた場合を「Ｂ（可）」、１００ｍｍ／ｓｅｃ．で突き合せ部３７を貫通溶接できなかった場合を「Ｃ（劣）」とした。
【００８３】
（溶接部強度）
端子１〜１２およびｃ１〜ｃ１２の突き合せ部３７をセンターに配置し、溶接後の管体かしめ部３０（レーザ溶接部５０。ただし、電線導体とのかしめは行っていない状態。）を互いに逆向きに引っ張り、突き合せ部３７が破断するときの強度を測定した。
評価は、破断したときの引張強さが、銅合金ＦＡＳ−６８０の基材の引張強さの９０％以上であった場合を「ＡＡ（優）」、８０％以上９０％未満であった場合を「Ａ（良）」、６０％以上８０％未満であった場合を「Ｂ（可）」、６０％未満であった場合を「Ｃ（劣）」とした。
【００８４】
（ボックス部軽荷重接点特性）
別途作製したリフローＳｎめっき銅合金条に０．５ｍｍ径の半球形に張り出しを成形した模擬ディンプル１つを、前記端子１２およびｃ１〜ｃ１２の成形に用いた高融点無機導電性粒子含有Ｎｉ層およびＳｎ層を配設後であって成形加工前および未レーザ溶接の銅合金板材５（端子材３２の管展開部３０ａ）に、荷重５００ｇｆで押し付けて、接触抵抗を四端子法を原理とする表面抵抗測定器により測定した。
評価は、測定された接触抵抗値が、０．１ｍΩ未満であった場合を「ＡＡ（優）」、０．１ｍΩ以上０．５ｍΩ未満であった場合を「Ａ（良）」、０．５ｍΩ以上３ｍΩ未満であった場合を「Ｂ（可）」、３ｍΩ以上であった場合を「Ｃ（劣）」とした。
【００８５】
（圧着部導通特性）
端子１〜１２およびｃ１〜ｃ１２と同様にして高融点無機導電性粒子含有Ｎｉ層およびＳｎ層を設けた銅合金板材５（成形加工前および未レーザ溶接）を筒状に成形して、突き合せ部をレーザ溶接して筒体を得た。その後、プレス成形により筒体の片方の端部を平らに潰して成形し、レーザ溶接によって封じた。この筒体内に導体断面積２．５ｍｍ２のアルミ電線導体を挿入し、かしめて圧着接続して、電線の終端接続構造体を作製した。作製した終端接続構造体を、耐久負荷として、−４０℃と１２０℃の温度に３０分ずつ保持する温度サイクル試験を５００サイクル実施した。終端接続構造体における初期抵抗値と、温度サイクル試験後の耐久後抵抗値とを、それぞれ、電圧降下測定器（ＡＣミリオームメータ、日置製）により、四端子法にて測定した。
評価は、初期抵抗が、０．５ｍΩ未満で、かつ耐久後抵抗が１ｍΩ未満であった場合を「ＡＡ（優）」、０．５ｍΩ以上１ｍΩ未満で、かつ耐久後抵抗が１ｍΩ以上３ｍΩ未満であった場合を「Ａ（良）」、初期抵抗が１〜３ｍΩで、かつ耐久後抵抗が３〜１０ｍΩであった場合を「Ｂ（可）」、初期抵抗が３ｍΩ以上、または、耐久後抵抗が１０ｍΩ以上であった場合を「Ｃ（劣）」とした。
【００８６】
上記各種試験結果および評価結果を表１に示す。
【００８７】
【表１】
2014164966.tif 000003
【００８８】
表１から明らかなように、本発明例の端子１〜１２は、いずれも、溶接効率および溶接部強度が優れるうえ、ボックス部の接点特性を想定したボックス部軽荷重接点特性および圧着部導通特性にも優れていた。特に、高融点無機導電性粒子を含有するＮｉ層およびＳｎ層を利用する本発明によれば、レーザ溶接効率の改善および端子の導通性の確保に優れるうえ、溶接部強度も保持できる。
一方、グラファイトの粒径に関わらず、体積分率が１０〜５０％の範囲を逸脱する比較例の端子ｃ１〜ｃ１２は、特に溶接強度に劣っていた。
【００８９】
また、銅合金（ＦＡＳ−６８０）の代わりに古河電気工業株式会社製の銅合金ＦＡＳ−８２０（商品名）、三菱伸銅製の銅合金ＭＡＸ２５１（商品名）および三菱伸銅製の銅合金ＭＡＸ−３７５（商品名）を用いても、溶接効率、溶接部強度、ボックス部軽荷重接点特性および圧着部導通特性に関して、実施例１の端子と同様の傾向が確認された。
【符号の説明】
【００９０】
１  端子
５  板材
１０  終端接続構造体
２０  ボックス部
３０  管体かしめ部
３０ａ  管展開部
３０Ｓ  端面
３１  電線挿入口
３２  端子材
３３  管体かしめ部の内壁面
３４ａ，３４ｂ  電線係止溝
３５  第一の圧着縮径部
３６  第二の圧着縮径部
３７  突き合わせ部
４０  トランジション部
５０  レーザ溶接部
６０  電線
６１  絶縁被覆
ＦＬ  ファイバレーザ溶接装置
Ｌ  ファイバレーザ光
【図１】
2014164966.tif 000004
【図２】
2014164966.tif 000005
【図３】
2014164966.tif 000006
【図４】
2014164966.tif 000007
【図５】
2014164966.tif 000008
【図６】
2014164966.tif 000009