(57)【要約】【課題】筒状の圧着部を有し、電線の導体部分との接触抵抗を低く維持することができる圧着端子を提供する。【解決手段】圧着端子１は、コネクタ部２０と筒状圧着部３０とを有し、コネクタ部２０と筒状圧着部３０とは、トランジション部４０を介して連結されている。筒状圧着部３０は、電線の導体部分と接する面にめっき層を有する。めっき層は、Ｓｎ領域とＣｕ−Ｓｎ合金領域とを有し、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が２０〜５０％である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線と接続するための筒状圧着部を備える圧着端子であって、
前記筒状圧着部は、少なくとも前記電線の導体部分と接する面にめっき層を有し、
前記めっき層の表面には、Ｓｎ領域とＣｕ−Ｓｎ合金領域とを有し、前記Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が２０〜５０％であることを特徴とする圧着端子。
【請求項２】
前記電線の導体は、アルミニウム又はアルミニウム系合金からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧着端子。
【請求項３】
前記筒状圧着部は、銅又は銅合金からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧着端子。
【請求項４】
前記Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が３０〜４０％であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の圧着端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ワイヤハーネス等に使用される電線に接続される圧着端子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、部品の軽量化のニーズが高まっていることから、一部の電線では銅電線からアルミニウム電線への置き換えが進められている。しかし、アルミニウム電線には、導体表面に酸化被膜が形成されていることから、端子と電線の導体部分との接触抵抗が増大するという問題がある。
【０００３】
そこで特許文献１では、端子の圧着部内周に凹状の溝を設けることが行われている。このような溝を設けることにより、圧着部を電線の導体部分に対して圧着した際、圧着された電線の一部が溝の形状に応じて変形する。その際、導体部分の表面に形成されている酸化被膜が破壊され、接触抵抗を低く保つことができる。また、電線の一部が溝の形状に応じて変形することにより、圧着された電線が圧着部から抜けにくくなるという効果もある。
【０００４】
しかし、特許文献１の圧着端子は、圧着部から電線の導体部分の一部が露出する構造を有している。電線の導体部分が露出すると、水分等の付着によって腐食したり欠損したりする恐れがある。特に、端子が銅合金であり、電線導体がアルミニウムである場合は、この腐食の問題が顕著になる。そこで、近年、電線接続部を筒状にすることが提案されている。筒状の圧着部に電線の導体部分を挿入して圧着することにより、外界から遮断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４５７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、圧着部を筒状にするためには、圧着部を構成する金属基材をレーザ溶接等により接合する必要がある。しかし、レーザ溶接を行うと、圧着部内周に設けられた溝部分の金属が軟化する。軟化すると、導体部分の表面に形成されている酸化皮膜を破壊する力が低下する。よって、筒状の圧着部を有する圧着端子では、圧着部内周に凹状の溝を設けても、接触抵抗を低く保つことができない。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、筒状の圧着部を有し、電線の導体部分との接触抵抗を低く維持することができる圧着端子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧着端子は、電線と接続するための筒状圧着部を備え、前記筒状圧着部は、少なくとも前記電線の導体部分と接する面にめっき層を有し、前記めっき層の表面には、Ｓｎ領域とＣｕ−Ｓｎ合金領域とを有し、前記Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が２０〜５０％であることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る圧着端子において、前記電線の導体は、アルミニウム又はアルミニウム系合金からなることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る圧着端子において、前記筒状圧着部は、銅又は銅合金からなることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る圧着端子において、前記Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が３０〜４０％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧着端子は、電線と圧着接合する圧着部が筒状であるため、外部からの水分等の進入を低減することができ、止水性および防食性が高い。また、筒状圧着部が電線の導体部分と接する面にめっき層を有し、めっき層の表面には、平面視でＳｎ領域とＣｕ−Ｓｎ合金領域とを有し、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が２０〜５０％であることにより、表面に露出した突状のＣｕ−Ｓｎ合金部分が電線の導体部分に形成されている酸化皮膜を破壊することができる。また、表面に露出したＣｕ−Ｓｎ合金は、直接レーザ溶接されない部分では、レーザ溶接の熱によっても軟化しにくいため、酸化皮膜を破壊する効果を有し、筒状圧着部と電線の導体部分との接触抵抗を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の圧着端子を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面の概略図である。
【図３】図２の一部を拡大した図である。
【図４】本実施形態に係る圧着端子の筒状圧着部の内表面を模式的に示した図である。
【図５】本実施形態の圧着端子と電線とが接続された構造の接続構造体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の圧着端子１を示す斜視図である。圧着端子１は、コネクタ部２０と筒状圧着部３０とを有し、コネクタ部２０と筒状圧着部３０とは、トランジション部４０を介して連結されている。圧着端子１は、導電性と強度を確保するために、銅、アルミニウム、鋼、またはこれらを主成分とする合金等の基材で製造されている。なお、本実施形態では、雌型端子の例を示しているが、雄型端子でもよい。
【００１６】
コネクタ部２０は、雌型端子である。コネクタ部２０に、他の端子として、例えば雄型端子を挿入することにより、端子接続部２０と雄型端子とは電気的に接続される。端子接続部２０は、他の端子と電気的に接続できれば、細部の形状は特に限定されない。例えば、箱型（ボックス形状）が挙げられる。
【００１７】
筒状圧着部３０は、筒状であって、アルミニウム電線等の電線を挿入することができる電線挿入口３１を有している。筒状圧着部３０のトランジション部４０側は、閉塞している。筒状圧着部３０が筒状であると、圧着端子１と電線との接点に水分等が付着しないため好ましい。圧着端子１と電線との接点に水分が付着すると、圧着端子１を構成する金属と電線を構成する金属との起電力の差から、いずれかの金属が腐食してしまう。
【００１８】
図２は、図１のＡ−Ａ断面の概略図である。図３は、図２の一部を拡大した図である。筒状圧着部３０の内周面には、全体的に凸凹形状の溝が形成されている。なお、図２では、凸凹形状の溝を一部省略している。図３に示すように、筒状圧着部３０は、基材３２上に、Ｃｕ−Ｓｎ合金層３３と、Ｓｎ層３４と、をこの順に有する。Ｃｕ−Ｓｎ層３３の一部は、最表面に露出している。Ｃｕ−Ｓｎ合金層３３は、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ｃｕ３Ｓｎ、Ｃｕ４Ｓｎ等のＣｕ−Ｓｎ金属間化合物を含む。Ｃｕ−Ｓｎ合金層３３の厚さは、特に限定されないが、０．５〜１．５μｍであることが好ましい。また、Ｓｎ層３４の厚さは、特に限定されないが、０．５〜１．５μｍであることが好ましい。なお、図２、３では、端子基材３２上にＣｕ−Ｓｎ層３３を直接設けた例を示したが、基材３２上に下地層を設け、下地層の上にＣｕ−Ｓｎ層３３を設けてもよい。下地層としては、例えば、Ｃｕ層、Ｎｉ層が挙げられる。下地層はＣｕ層のみでもよく、下からＮｉ層、Ｃｕ層の順に二層としてもよい。
【００１９】
図４は、本実施形態に係る圧着端子１の筒状圧着部３０の内表面を模式的に示した図である。筒状圧着部３０の内周面には、Ｃｕ−Ｓｎ合金層３３の一部が突状部となってとＳｎ層３４から露出しており、これにより凸凹を形成している。突状部は、筒状圧着部３０の長手方向と垂直な方向に延設されるのが好ましい。すなわち、図４に示すように、筒状圧着部３０は、平面視で、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域４３とＳｎ領域４４とを有する。Ｃｕ−Ｓｎ合金領域４３の面積率は２０〜５０％である。好ましくは、３０〜４０％である。Ｃｕ−Ｓｎ合金領域４３の面積率が２０％より少ないと、アルミニウム電線導体との導通の点で好ましくない。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域４３の面積率が５０％より多いと、圧着前の放置中の管内面の耐酸化性、耐腐食性の点で好ましくない。なお、この面積率の評価は、筒状圧着部内表面において、少なくとも電線導体が接触面の任意の４８０μｍ×６３０μｍの視野を見て判断することができる。
【００２０】
図５は、本実施形態の圧着端子１と電線６０とが接続された構造の接続構造体１０を示す斜視図である。導体部分が露出した電線端部を挿入口３１に挿入した状態で電線接続部３０を加締めることで、電線接続部３０が塑性変形して電線の絶縁被覆および導体と圧着される。これにより、電線接続部３０と電線６０の導体とが電気的に接続される。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系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。
【００２１】
本実施形態の圧着端子１の製造方法について説明する。本実施形態の圧着端子１は、筒状圧着部が、電線の導体部分と接する面にめっき層を有し、めっき層が平面視でＳｎ領域とＣｕ−Ｓｎ合金領域とを有し、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が２０〜５０％である端子であり、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。
【００２２】
本実施形態の圧着端子１の製造方法では、まず、銅合金、アルミ合金、鋼等からなる条材にＣｕめっき処理を行い、条材にＣｕ層を形成する。Ｃｕ層の厚さは、０．２〜０．８μｍが好ましい。Ｃｕめっき処理は、通常公知の電気めっきにより行うことができる。めっき浴として、例えば、硫酸銅浴、ピロリン酸銅浴、スルファミン酸銅浴、シアン化銅浴などを用いることができる。
【００２３】
次に、Ｃｕめっきされた条材にＳｎめっき処理を行い、Ｓｎ層を形成する。Ｓｎ層の厚さは、０．５〜１．５μｍが好ましい。Ｓｎめっき処理は、通常公知の電気めっきにより行うことができる。めっき浴として、例えば、硫酸スズ浴、塩化スズ浴などを用いることができる。
【００２４】
次に、リフロー処理を施す。リフロー処理を施すことにより、Ｃｕ層のＣｕがＳｎ層に拡散する。そして、Ｓｎめっき層とＣｕ層との間にＣｕ−Ｓｎ合金層が形成された後、Ｃｕ−Ｓｎ合金層の一部がＳｎ層から露出する。リフロー処理は、例えば、リフロー炉内の温度を３００〜４００℃に保ち、１０〜２０秒加熱することにより行われる。
【００２５】
次に、条材を平面展開した端子形状に打ち抜き、曲げ加工によってコネクタ部や圧着部を設ける。この時、圧着部は平面からの曲げ加工では略Ｃ字型断面となっているので、この開放部分を溶接によって接合することで、筒状圧着部となる。本発明の端子１の好ましい製造方法としては、この筒状圧着部３０をファイバレーザによるレーザ溶接して製造する。
【００２６】
なお、Ｃｕめっき、Ｓｎめっき及びリフロー処理は、条材全体に行ってもよいが、少なくとも加工後に筒状圧着部３０となる部分に行えばよい。コネクタ部２０やトランジション部４０には、特に処理が施されなくてもよい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００２８】
条材（板厚０．２５ｍｍ）を電解脱脂、酸洗の前処理を行った後、Ｃｕめっき処理を行うことにより、Ｃｕ層を形成した。次に、Ｓｎめっき処理を行うことによりＳｎ層を形成した。次に、リフロー処理を行った。リフロー処理された条材をプレスにより打ち抜き曲げ成型し、端子形状を作製した。ファイバレーザ溶接法により、一対のバレルのリップ端部を突き合せて溶接し、筒状圧着部を有する圧着端子を得た。なお、圧着端子の筒状圧着部は、平面視で、Ｓｎ領域とＣｕ−Ｓｎ合金領域の双方を有するように、適宜、めっき条件を調整して作製した。
【００２９】
（条材）
ＦＡＳ−６８０（古河電気工業社製）の合金組成：ニッケル  ２．３質量％、シリコン  ０．５５質量％、亜鉛  ０．５質量％、スズ  ０．１５質量％、マグネシウム  ０．１質量％、残部  銅および不可避不純物
ＦＡＳ−８２０（古河電気工業社製）の合金組成：ニッケル  ２．３質量％、シリコン  ０．５５質量％、亜鉛  ０．５質量％、スズ  ０．１５質量％、マグネシウム  ０．１質量％、クロム  ０．１５質量％、残部  銅および不可避不純物
ＭＡＸ３７５（三菱マテリアル社製）の合金組成：ニッケル  ２．８５質量％、シリコン  ０．７質量％、亜鉛  ０．５質量％、スズ  ０．５質量％、残部  銅および不可避不純物
ＭＡＸ２５１（三菱マテリアル社製）の合金組成：ニッケル  ２．０質量％、シリコン  ０．５質量％、亜鉛  １．０質量％、スズ  ０．５質量％、残部  銅および不可避不純物
【００３０】
（前処理条件）
［電解脱脂］
脱脂液：ＮａＯＨ  ６０ｇ／ｌ
脱脂条件：２．５Ａ／ｄｍ２、温度６０℃、脱脂時間６０分．
［酸洗］
酸洗液：１０％硫酸
酸洗条件：３０分  浸漬、室温
【００３１】
（めっき条件）
以下、実施例１に係る圧着端子の製造方法において、Ｃｕめっき処理及びＳｎめっき処理の条件、リフロー条件を示す。
実施例１：
［Ｃｕめっき］
めっき液：硫酸銅  １８０ｇ／ｌ、硫酸  ８０ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度  ５Ａ／ｄｍ２、温度  ４０℃
［Ｓｎめっき］
めっき液：石原薬品(株)製  ５２４Ｍ液
めっき条件：電流密度  ５Ａ／ｄｍ２、温度  ３０℃
［リフロー条件］
還元雰囲気、実体温度３５０℃で１０秒保持し、その後水冷した。
リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、１．２μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、２０％であった。
【００３２】
実施例２〜１０及び比較例１、２について、実施例１と同様の条件でＣｕめっき処理及びＳｎめっき処理を行った。ただし、リフロー時間は、適宜変更した。
実施例２：
リフロー時間を１５秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、１．２μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、２５％であった。
実施例３：
リフロー時間を２０秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、１．２μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、３０％であった。
実施例４：
リフロー時間を１０秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、１．０μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、３５％であった。
実施例５：
リフロー時間を２０秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、１．０μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、４０％であった。
実施例６：
リフロー時間を１５秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、０．８μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、４５％であった。
実施例７：
リフロー時間を１０秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、０．８μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、４０％であった。
実施例８：
リフロー時間を１０秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、１．０μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、３５％であった。
実施例９：
リフロー時間を１０秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、１．０μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、３５％であった。
実施例１０：
リフロー時間を１０秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、１．０μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、３５％であった。
比較例１：
リフロー時間を２０秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、２．０μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、１５％であった。
比較例２：
リフロー時間を５秒とした。リフロー処理前のＣｕ層の厚さは、０．５μｍ、Ｓｎ層の厚さは、０．８μｍであった。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率は、５５％であった。
【００３３】
（アルミ電線）
アルミ合金線（線径０．４３ｍｍ）を用いた。なお、芯線の組成はＦｅ０．２質量％、Ｃｕ０．２質量％、Ｍｇ０．１質量％、Ｓｉ０．０４質量％、残部はＡｌおよび不可避不純物である。
【００３４】
（測定条件）
実施例１〜１０及び比較例１、２に係る圧着端子について、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率、固着力、接触抵抗値を測定した。
［面積率の測定］
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、縦４８０μｍ、横６３０μｍの視野で、反射電子像を撮影した。この際、Ｃｕ−Ｓｎ合金相とＳｎ相とが、黒と白のコントラストに強く分離するよう光学系を調整した。次に、像の黒色部面積率を求め、Ｃｕ−Ｓｎ合金面積率とした。
［固着力の測定］
端子にアルミ電線を圧着した。電線導体の圧縮率（圧縮率＝圧縮後の断面積／圧縮前の断面積×１００（％）とする）は７０％とした。端子に圧着された電線の片端は、電線を切ったままの状態である。別途、アルミ電線導体の破断強度を事前に引っ張り試験により計測したところ、９０Ｎであった。筒状圧着部では、電線導体断面が７０％に圧縮されているため、端子を固定し、逆端の電線先端部を引っ張る試験を行う場合、電線導体の破断強度９０Ｎの７０％程度の６３Ｎを示す事が妥当である。この端子を固定し、電線逆端先端を引っ張る試験を全てのサンプルに対して実施した。なお、電線逆端は、電線被覆を剥ぎ取り、電線導体をジグに巻いて固定して引っ張る方式とした。引張試験機により測定した。ただし、本試験では、温度サイクル試験（−４０℃⇔１２０℃、片側保持３０分を１０００サイクル）を負荷し、圧着部強度が劣化する使用を想定した後に、本引張試験を行った。表１に示す固着力における「◎」、「○」、「×」は、以下のとおりである。
◎・・・５７Ｎ超え（理想強度から１割減まで）
○・・・５１〜５７Ｎ（理想強度から２割減まで）
×・・・５１Ｎ未満（理想強度から２割減未満）
［接触抵抗値の測定］
端子を製造後、圧着されるまでに、劣悪な環境に保管されるような場合を想定し、試作した端子を、高温高湿環境（８５℃、湿度８５％で、１００時間）に保持した後、アルミ電線を挿入して圧着し、圧着部の電気抵抗を四端子法により測定した。表１に示す接触抵抗値における「◎」、「○」、「×」は、以下のとおりである。
◎・・・１ｍΩ未満
○・・・１〜３ｍΩ
×・・・３ｍΩ超え
【００３５】
以下、表１に、実施例１〜１０及び比較例１、２に係る圧着端子におけるＣｕ−Ｓｎ合金領域の面積率と、評価結果を示す。
【００３６】
【表１】
2014164937.tif 000003
【００３７】
表１に示すように、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が２０〜５０％である実施例１〜１０では、接触抵抗値及び挿入力が小さいことが分かった。特に、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が３０〜４０％である実施例３〜５、８〜１０では、接触抵抗値及び挿入力がより小さいことが分かった。一方、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が２０％より小さい比較例１では、固着力が弱い。また、Ｃｕ−Ｓｎ合金領域の面積率が５０％より大きい比較例２では、固着力が弱く、接触抵抗値が高いことが分かった。
【符号の説明】
【００３８】
１  圧着端子
１０  接続構造体
２０  コネクタ部
３０  筒状圧着部
３１  電線挿入口
３２  基材
３３  Ｃｕ−Ｓｎ合金層
３４  Ｓｎ層
４３  Ｃｕ−Ｓｎ合金領域
４４  Ｓｎ合金領域
４０  トランジション部
６０  電線
６１  絶縁被覆
【図１】
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【図２】
2014164937.tif 000005
【図３】
2014164937.tif 000006
【図４】
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【図５】
2014164937.tif 000008