(57)【要約】【課題】銅又は銅合金よりなる母材表面の必要な箇所にのみ金属被覆層が形成され、安価に製造されるコネクタ端子を提供すること。【解決手段】銅又は銅合金よりなる母材の表面の一部を被覆して、母材とは異なる金属よりなる被覆層がクラッド法により母材に接合されたクラッド材よりコネクタ端子を形成する。被覆層の最表面は、スズ、銀、又は金などから形成することができ、最表面が相互に異なる金属よりなる複数の被覆層が、異なる領域に形成されている場合が特に好適である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅又は銅合金よりなる母材の表面の一部を被覆して、前記母材とは異なる金属よりなる被覆層がクラッド法により前記母材に接合されたクラッド材よりなることを特徴とするコネクタ端子。
【請求項２】
前記被覆層の最表面は、スズ、銀、又は金よりなることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ端子。
【請求項３】
最表面が相互に異なる金属よりなる複数の被覆層が、前記母材表面の異なる領域に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコネクタ端子。
【請求項４】
他の導電部材と電気的に接触する接点部を含む領域に最表面が銀又は金よりなる被覆層が形成され、電線導体が接続されるワイヤバレルを含む領域に最表面がスズよりなる被覆層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のコネクタ端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ端子に関し、さらに詳しくは、銅又は銅合金よりなる母材の表面に被覆層が形成されたコネクタ端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来一般に、自動車用電気配線等に使用されるコネクタ端子は、銅又は銅合金よりなる母材から形成されることが多い。銅や銅合金の表面には、酸化物が形成されやすく、それによって、別の導電部材と電気的に接触する箇所において、銅又は銅合金が最表面に露出されていると、接触抵抗の増大や不安定化による接続信頼性の低下が起こる。これを回避するため、銅系母材の表面には、しばしば金属めっきが施される。めっき金属としては、スズが最も一般的である。スズめっき層の最表面には、比較的硬い絶縁性の酸化スズ被膜が形成されるが、酸化スズ被膜は弱い力で破壊され、容易に軟らかいスズ層が露出するので、良好な電気的接触が形成される。また、特に高い接続信頼性が要求される場合や、コネクタ端子が高温環境で使用される場合には、抵抗値が小さく、高温でも酸化されにくいため、高い接続信頼性を発揮する銀や金のめっき層が使用される。
【０００３】
図４に典型的なコネクタ端子の構造を示すが、接触抵抗の低減や安定化による接続信頼性の向上が必要な箇所は、相手方端子と電気的に接触する接点部３ａ１、３ｂ１や、電線導体をかしめて接続するワイヤバレル３ａ２、３ｂ２のみである。他の箇所には、接続信頼性を向上させるためのめっきを施す必要がない。これらコネクタ端子中の必要な箇所にのみめっきを形成する部分めっき法としては、例えば特許文献１に開示されるように、めっきの必要がない箇所をマスキングテープで被覆した状態でめっきを行うという方法がある。あるいは、めっき液の液面を制御することで、めっき液に浸漬された部分のみにめっき層を形成するという方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７３６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マスキングテープを使用する部分めっき法においては、めっき前のマスキングテープの貼り付け及びめっき後の剥離の工程が必要となるので、工程数が増加してしまうとともに、製造コストも大きくなってしまう。さらに、例えば接点部とワイヤバレルのように、異なる箇所に異なる金属種のめっき層を形成する場合には、めっき層の種類が増加するのに従って、工程数とコストの増加が一層大きくなる。
【０００６】
一方、液面の制御によってめっき箇所を限定する方法においては、めっき液に浸漬されている部分と浸漬されていない部分という単位でしかめっきを形成する箇所を制御することができず、めっき液に浸漬されていれば、必要のない箇所にまでめっきが形成されてしまう。これでは、微細な形状や複雑な形状の部分めっきを形成することは困難である。特に、接点部とワイヤバレルのように、複数の箇所に異なる金属のめっき層を形成しようとする場合には、このような困難が生じやすい。さらに、めっき液に浸漬された箇所全体にめっき層が形成されることにより、本来めっきが不要な箇所にめっき層を形成するため、めっき用の金属材料のコストが増大する。
【０００７】
また、マスキングテープの貼り付けや液面制御を使用した部分めっき法を利用すれば、コネクタ端子全体にめっき層を形成する場合に比べ、めっき層として使用される金属材料の量を削減することができるので、一定のコスト削減効果は有するものの、その場合にも、母材を浸漬するのに十分な量のめっき液を使用する必要があり、めっきされる領域の面積に対して余剰のめっき液を使用することになる。つまり、めっき層を形成する領域の面積の減少に応じて比例的に材料コストを削減できる訳ではない。このような材料コストの問題は、高価な金や銀をめっき層として使用する場合に特に大きくなる。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、銅又は銅合金よりなる母材表面の必要な箇所にのみ金属被覆層が形成され、安価に製造されるコネクタ端子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかるコネクタ端子は、銅又は銅合金よりなる母材の表面の一部を被覆して、前記母材とは異なる金属よりなる被覆層がクラッド法により前記母材に接合されたクラッド材よりなることを要旨とする。
【００１０】
ここで、前記被覆層の最表面は、スズ、銀、又は金よりなるとよい。
【００１１】
また、最表面が相互に異なる金属よりなる複数の被覆層が、前記母材表面の異なる領域に形成されていることが好適である。
【００１２】
さらに、他の導電部材と電気的に接触する接点部を含む領域に最表面が銀又は金よりなる被覆層が形成され、電線導体が接続されるワイヤバレルを含む領域に最表面がスズよりなる被覆層を形成することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
上記発明にかかるコネクタ端子によれば、必要な箇所にのみ母材と異なる金属よりなる被覆層を形成することができる。必要とされる被覆層の形状や配置が複雑である場合にも、クラッド材を作成する際に、被覆層用の金属材料の形状及び母材用材料上での配置を制御することで、必要な箇所にのみ選択的に被覆層を形成することができる。
【００１４】
クラッド法によって被覆層を形成する場合には、母材用の金属材料と、被覆層用の金属材料を、所定の位置関係となるように積層して圧延を行えばよいので、一度の圧延工程で、母材の形成と母材の表面処理の両方を完結することができる。また、被覆層を所望の面積に形成するのに必要となる以上の金属材料を製造工程において使用する必要がない。さらに、被覆層が形成される位置を規定するのに、マスキングテープ等の余剰の部材を必要としない。これらの効果によって、製造コストを抑制することができる。
【００１５】
ここで、スズを被覆層の最表面に形成することで、高い接続信頼性を実現することができる。スズはコネクタ端子の最表面に露出される材料として汎用される材料であり、種々の形式のコネクタ端子において、スズめっきが適用されうる箇所に上記のクラッド法を用いた被覆層を適用すれば、形状及び位置を規定されたスズ層を形成することができるうえ、製造コストを抑制することができる。一方、銀及び金は、さらに高い接続信頼性を与え、高温環境下での使用にも耐えるものである。これらは高価な金属材料であり、クラッド法によって被覆層を形成することで、使用する材料の量を必要最小限に抑えることができ、大きなコスト削減の効果が達成される。
【００１６】
また、最表面が相互に異なる金属よりなる複数の被覆層が異なる領域に形成される場合にも、異種の金属材料を異なる位置に配置した状態でクラッド材を形成することにより、被覆層が単一の金属種から形成される場合と比べて、工程数及びコストを増加させずに、コネクタ端子を形成することができる。
【００１７】
さらに、接点部を含む領域に最表面が銀又は金よりなる被覆層が形成されていると、何度も挿抜によって相手方接続部材との間で摺動され、また接触面積が小さい接点部において、相手方接続部材との間に非常に高い接続信頼性を有する電気的接触が形成される。これとともに、ワイヤバレルを含む領域に最表面がスズよりなる被覆層が形成されていると、挿抜の必要がなく、接点部よりも接触面積が大きいワイヤバレルにおいても、材料費を削減しながら、電線導体との間に良好な電気的接触が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかるコネクタ端子の一例を示す概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は挟圧部の断面図である。
【図２】本発明にかかるコネクタ端子の製造に使用されるクラッド材の一例を示す図である。
【図３】上記クラッド材から打ち抜かれたコネクタ端子の展開形状とクラッド材の構成の対応関係を示す図である。
【図４】一般的なコネクタ端子の形状を示す図であり、（ａ）は雌型コネクタ端子、（ｂ）は雄型コネクタ端子を示す斜視図であり、（ｃ）は雌雄コネクタ端子の嵌合状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
本発明にかかるコネクタ端子は、全体の形状としては、どのような形状を有するものであってもよい。例えば、図４（ａ）に示したものと同様の形状を有する雌型コネクタ端子や、図４（ｂ）に示したものと同様の形状を有する雄型コネクタ端子とすることができる。図４（ａ）に示したものと同様の形状を有する本発明の一実施形態にかかる雌型コネクタ端子を簡略化して示したものが図１である。
【００２１】
図１（ａ）は、雌型コネクタ端子１の側面図である。コネクタ端子１の前方には、前方が開口した四角筒状の挟圧部１１が形成されている。挟圧部１１内に相手方接続部材である雄型コネクタ端子が挿入される。挟圧部１１の後方には、ワイヤバレル１２が形成されている。ワイヤバレル１２は、断面略Ｕ字形に形成され、載置された電線導体をかしめることで、電線導体をコネクタ端子１に接続する。これにより、電線導体とコネクタ端子１との間の電気的接続が形成される。なお、ワイヤバレル１２の後方にはインシュレーションバレル１５が形成されており、電線導体の外周を被覆する絶縁体をインシュレーションバレル１５でかしめることで、電線が強固にコネクタ端子１に接続される。
【００２２】
図１（ｂ）に挟圧部１１の断面図を示す。挟圧部１１の底面１４ｂの内側には、内側後方へ折り返された形状を有する弾性接触片１３が形成されている。弾性接触片１３の中途部には、エンボス状に突出した接点部１３ａが形成されている。挟圧部１１の内部の空間にタブ状の雄型コネクタ端子が挿入された際、雄型コネクタ端子が接点部１３ａに接触し、弾性接触片１３を底面１４ｂ側に押し下げる。押し下げられた弾性接触片１３の反力によって、雄型コネクタ端子が弾性接触片１３と対向する天井面１４ｃの内側の面に押し付けられ、挟圧部１１内において挟圧保持される。
【００２３】
コネクタ端子１は、銅又は銅合金よりなる母材の表面に部分的に他の金属よりなる被覆層を形成したクラッド材よりなる。コネクタ端子１において、ワイヤバレル１２の内側の表面、つまりかしめられる電線導体と接触する表面には、スズよりなる第一被覆層１６ａがクラッド法によって形成されている。また、弾性接触片１３の接点部１３ａの挟圧部１１内に露出される母材表面、つまり雄型コネクタ端子と接触する箇所の母材表面には、金又は銀よりなる第二被覆層１６ｂが、クラッド法によって形成されている。第一被覆層１６ａが形成された箇所においては、スズが最表面に露出し、第二被覆層１６ｂが形成された箇所においては、金又は銀が最表面に露出している。また、第一被覆層１６ａが形成された部分と第二被覆層１６ｂが形成された部分以外においては、母材金属が最表面に露出している。
【００２４】
銅及び銅合金は電気伝導性に優れているが、表面が酸化を受けやすく、絶縁性の被膜の形成により、他の導電部材との接触箇所において、接触抵抗の上昇や不安定化を起こしやすい。しかし、雄型コネクタ端子と接触する接点部１３ａ及び電線導体と接触するワイヤバレル１２の表面に、金又は銀、スズよりなる被覆層が形成されていることにより、これらの箇所において、低い値に安定した接触抵抗が得られる。
【００２５】
スズは軟らかく、低い電気抵抗値を有するうえ、表面に形成される酸化被膜が荷重の印加によって容易に破壊される特性を有するので、導電部材間の接触部を被覆することで、良好な電気的接触を提供する。電線導体と接続されるワイヤバレル１２の表面をスズで被覆することで、コネクタ端子１と電線導体の間の接続信頼性が向上する。
【００２６】
また、金及び銀は、スズよりもさらに小さい電気抵抗値を有するうえ、高温環境においても、酸化や軟化を受けにくいため、さらに良好な接続信頼性を提供する。ワイヤバレル１２においては、通常は一度電線導体をかしめて電線導体が接続されると、そのままの状態でコネクタ端子１が使用され続けるのに対し、接点部１３ａにおいては、挟圧部１１内への雄型コネクタ端子の挿抜が繰り返されることにより、電気的接続の形成と解消が何度も行われる場合がある。雄型端子が挿入されるたびに、電気的接続が再現性良く形成されることが必要であることから、接点部１３ａにおいては、ワイヤバレル１２におけるよりも高度の電気的接続信頼性が要求される。そのために、接点部１３ａには、金又は銀よりなる被覆層が形成されている。金と銀を比較すると、金の方が高価であるが、電気抵抗値が小さく、さらに酸化をほぼ全く受けないため、より高い接続信頼性を提供する。
【００２７】
接触抵抗の低減と安定化の効果を十分に発揮するため、第一被覆層１６ａ及び第二被覆層１６ｂは、スズの場合１μｍ以上の厚さを有していることが望ましい。金及び銀では０．２μｍ以上あれば十分な接続信頼性が得られる場合がある。
【００２８】
本実施形態にかかるコネクタ端子１においては、被覆層１６ａ、１６ｂがバレル部１２及び弾性接触片１３の接点部１３ａの片側の表面にのみ形成されているため、さらに広い領域に被覆層が形成されている場合に比べ、被覆材に要するコストが小さくなっている。特に、貴金属であり高価な金又は銀の使用が、雄型コネクタ端子と電気的接触を形成する接点部１３ａに限定されていることで、製造コストが抑制されている。
【００２９】
本発明にかかるコネクタ端子は、図２に示すようなクラッド材２から形成される。クラッド材は、異種金属を積層し、圧延、熱処理等の工程を施すことで、異種金属層が接合されたものである。
【００３０】
クラッド材２においては、銅又は銅合金よりなる母材２３の片側の面に露出して、ストライプ状のスズよりなる第一被覆層２１が接合され、さらにもう一方の面に露出して、第一被覆層２１と平行に金又は銀よりなる第二被覆層２２が接合されている。このようなクラッド材２は、母材２３用の材料の両面の所定の位置に、所定の形状とした第一被覆層２１を形成するスズ材と第二被覆層２２を形成する銀材又は金材を配置した状態で、全体を圧延することで形成することができる。圧延の際にはロール等の圧延手段が用いられるので、一般にクラッド材においては圧延面内に異方性が生じやすく、クラッド材２のようなストライプ構造は、クラッド法を使用して形成するのに特に適したものである。
【００３１】
ここで、第一被覆層２１と第二被覆層２２は、コネクタ端子１のワイヤバレル１２及び弾性接触片１３の接点部１３ａの相対的位置関係に合致する位置に形成されている。これにより、図３のように、クラッド材２２を打ち抜いて、コネクタ端子１の展開形状を形成した際に、ワイヤバレル１２となる部分にスズよりなる第一被覆層１６ａを形成し、接点部１３ａとなる部分に金又は銀よりなる第二被覆層１６ｂを形成することができる。なお、第一被覆層１６ａは、図３において図の表示面の表側に形成され、第二被覆層１６ｂは表示面の裏側に形成された状態にある。また、第二被覆層１６ｂが形成された接点部１３ａの位置においては、エンボス状の突起が図の表示面の裏側に向かって突出するように形成されている。
【００３２】
図３においては、簡単のため、コネクタ端子１の展開形状は１つしか表示されていないが、１枚の長尺状のクラッド材２から、複数のコネクタ端子１の展開形状を、連結部１７によって連結されて平行に並んだ状態で打ち抜くことができる。クラッド材２において、第一被覆層２１と第二被覆層２２が、平行なストライプ状に形成されていることにより、打ち抜かれた全てのコネクタ端子の展開形状において、スズよりなる第一被覆層１６ａがワイヤバレル１２の位置に、金又は銀よりなる第二被覆層１６ｂが接点部１３ａの位置に形成される。クラッド材は、積層された金属材料を大きな圧延率で圧延して形成されるので、上記の方法は、一度に大面積のクラッド材を形成し、同一形状のコネクタ端子を多数製造するのに適している。
【００３３】
プレス加工によって図３のコネクタ端子１の展開形状を形成した後、曲げ加工によって、図１のようなコネクタ端子１が形成される。つまり、連結部１７から展開形状を切り離して、所定の位置を折り曲げることにより、側面１４ａ、１４ａが図の表示面の表側に向かって底面１４ｂから立ち上がるように挟圧部１１の角筒形状を形成するとともに、弾性接触片１３をその角筒状の挟圧部１１の内側に折り込む。天井面１４ｃは、２枚の板片を重ねて形成される。また、ワイヤバレル１２及びインシュレーションバレル１５を紙面表側に向かって側方が起立した断面略Ｕ字形の形状になるように折り曲げる。
【００３４】
上述のように、必要な箇所にのみ被覆層を形成したクラッド材は、被覆層を形成する金属材料を所定の形状として母材用材料の所定の箇所に配置し、積層した状態で圧延を行うことで形成される。これにより、母材の圧延工程と同時に、母材の表面処理工程が完結することになる。さらに、複数の金属種よりなる被覆層を異なる位置に形成する場合にも、圧延前に複数の金属材料を所定の位置に配置すれば、一度の圧延で全被覆層を形成することができるので、単一の金属種よりなる被覆層を形成する場合に比べ、工程数がほとんど増加しない。一方、部分めっき法を使用して端子母材の一部分のみを金属層で被覆する場合には、マスキングテープの貼り付け、剥離等の工程が必要になるうえ、複数の金属種よりなる金属種を異なる位置に形成する場合には、比例的に工程数が増加する。つまり、クラッド材を使用することで、製造工程数及び製造コストの低減を図ることができ、その効果は、複数の金属種よりなる被覆層を異なる位置に形成する場合に、特に顕著に発揮される。
【００３５】
また、めっき法による場合、めっき液を使用する必要があることから、部分めっき法を用いることで、消費するめっき材料の量を削減したとしても、最終的にめっき層として母材上に残る金属材料以上の量の金属材料をめっき液として準備する必要がある。一方、クラッド材を形成する際には、最終的に被覆層となる金属材料以上の材料は必要とならない。このことも、クラッド材を使用した場合のコネクタ端子の製造コストの抑制に寄与する。
【００３６】
なお、金被覆層や銀被覆層を銅又は銅合金よりなる母材の表面に形成した場合には、母材からこれらの被覆層への銅原子の拡散が起こることが懸念される。拡散した銅原子は、被覆層の最表面に偏析し、酸化を受けることで、被覆層表面の接触抵抗を上昇させるおそれがある。銅原子の拡散を防止するためには、金被覆層又は銀被覆層と母材の間に、ニッケル等よりなるバリア層を形成することが有効である。このようなバリア層を形成する際には、母材となる金属材料の上に、ニッケル等のバリア層となる金属材料、金又は銀の順に積層した状態で圧延を行い、クラッド材を形成すればよい。層状にめっきを形成する場合のように、バリア層を形成するために工程が増加することはない。
【００３７】
バリア層に限らず、被覆層を２層又はそれ以上の積層構造とすることで、例えば接触抵抗のさらなる低減や表面摩擦の低減、耐熱性の向上など、多様な機能を有する被覆層を母材上に形成することが可能であると考えられるが、そのような場合にも、必要とされる金属材料を順次積層した状態で圧延を行ってクラッド材を形成すれば、種々の積層構造を有する被覆層を形成することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態においては、弾性接触片の接点部とワイヤバレルに異種の金属よりなる被覆層が形成されたが、同種の金属よりなるものとすることもできる。
【００３９】
また、接点部及びワイヤバレル以外に、被覆層の形成が必要な箇所があれば、適宜形成すればよい。例えば、上記実施形態における雌型コネクタ端子１は、弾性接触片１３の接点部１３ａと、弾性接触片１３に対向する天井面１４ｃの内壁面の２箇所で雄型コネクタ端子と接触するが、金又は銀よりなる被覆層はこのうちの接点部１３ａの表面にしか形成されていない。天井面１４ｃの内壁面にも金又は銀よりなる被覆層を形成すれば、両コネクタ端子間の接続信頼性を一層向上させることができる。
【００４０】
なお、本発明においては、銅又は銅合金よりなる母材が使用されているが、別の種類の金属よりなる母材を使用する場合にも、同様にクラッド材を使用して必要な箇所に金属被覆層を形成することが可能である。クラッド材は、金属の種類を選ばずに形成可能だからである。
【符号の説明】
【００４１】
１            コネクタ端子
１１          挟圧部
１２          ワイヤバレル
１３          弾性接触片
１３ａ        接点部
１６ａ、２１  第一被覆層
１６ｂ、２２  第二被覆層
２            クラッド材
２３          母材
【図１】
2014022082.tif 000003
【図２】
2014022082.tif 000004
【図３】
2014022082.tif 000005
【図４】
2014022082.tif 000006