(57)【要約】【課題】必要な箇所にのみＡｇ合金層を形成して、Ａｇの硫化による変色を防止し、高温下でも安定した接触抵抗、低い動摩擦係数を維持でき、挿抜性を向上させたコネクタ用接続端子を低コストで製造する。【解決手段】Ｃｕ又はＣｕ合金からなる基材４の上に、Ｓｎめっき層６を形成した後、リフロー処理してＳｎめっき付き導電材を形成する工程と、Ｓｎめっき付き導電材をプレス加工してコネクタ材を形成する工程と、コネクタ材のうち相手コネクタと挿抜される端子部２となる部分のＳｎめっき層６の表面にＡｇ被覆部８を形成する工程と、Ａｇ被覆部８をレーザ照射により加熱して、Ｓｎめっき層６のＳｎとＡｇ被覆部８のＡｇとを合金化してＡｇ−Ｓｎ合金被覆部７を形成する工程とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕ又はＣｕ合金からなる基材の上に、Ｓｎめっき層を形成した後、リフロー処理してＳｎめっき付き導電材を形成する工程と、前記Ｓｎめっき付き導電材をプレス加工してコネクタ材を形成する工程と、前記コネクタ材のうち相手コネクタと挿抜される端子部となる部分の前記Ｓｎめっき層の表面にＡｇ被覆部を形成する工程と、前記Ａｇ被覆部をレーザ照射により加熱して、前記Ｓｎめっき層のＳｎとＡｇ被覆部のＡｇとを合金化してＡｇ−Ｓｎ合金被覆部を形成する工程とを備えることを特徴とするコネクタ用接続端子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法によって前記端子部に前記Ａｇ−Ｓｎ合金被覆部が形成されているコネクタ用接続端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｎめっきを施したコネクタ用接続端子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
端子、コネクタ用の導電材として、Ｃｕ又はＣｕ合金基材の表面にＳｎめっきを施したものが多く用いられている。その中でもＳｎめっきした後にリフロー処理しためっき材は耐ウィスカー性や耐熱性に優れ、自動車のエンジンルーム内をはじめとする厳しい温度環境で使用される部品の材料として広く用いられている。
しかしながら、１００℃〜１７０℃程度の高温環境に暴露された場合、表面層であるＳｎ層の厚みが薄いために、基材の銅成分が表面層まで熱拡散し、その結果、表面層の表層部分の変色や酸化が起こり、相手材との接触抵抗が高くなるという問題があった。
【０００３】
そこで、Ｓｎめっき層にＡｇを含有させることにより耐熱性を向上させることが提案されており、特許文献１では、Ｓｎめっき浴の中にＡｇイオンを含有させ、Ｓｎ−Ａｇ合金層を形成することが開示されている。
また、特許文献２では、Ｓｎめっき層の上にＡｇめっき層を形成して熱処理することにより、Ｓｎ−Ａｇ合金層を形成することが示されている。
これら両特許文献記載の技術は、いずれも全面にＳｎ−Ａｇ合金めっきもしくはＡｇめっきした後リフロー処理するものであり、必要箇所以外もＡｇ合金層が形成されるためコストが高い欠点があった。
【０００４】
この場合、特許文献３では、Ｓｎめっき後、必要な箇所のみレーザ照射することにより、部分的にＣｕ−Ｓｎ合金層を形成する手法が開示されており、この手法を適用することが考えられるが、めっきした後レーザ照射するまでに時間がかかるため、ＣｕとＳｎの室温での拡散が進行し、緻密な合金層を形成することができない問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３５０１８９号公報
【特許文献２】特開２００４−２２５０７０号公報
【特許文献３】特開平１１−２３３２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、必要な箇所にのみＡｇ合金層を形成して、Ａｇの硫化による変色を防止し、高温下でも安定した接触抵抗、低い動摩擦係数を維持でき、挿抜性を向上させたコネクタ用接続端子を低コストで製造することができる製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のコネクタ用接続端子の製造方法は、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる基材の上に、Ｓｎめっき層を形成した後、リフロー処理してＳｎめっき付き導電材を形成する工程と、前記Ｓｎめっき付き導電材をプレス加工してコネクタ材を形成する工程と、前記コネクタ材のうち相手コネクタと挿抜される端子部となる部分の前記Ｓｎめっき層の表面にＡｇ被覆部を形成する工程と、前記Ａｇ被覆部をレーザ照射により加熱して、前記Ｓｎめっき層のＳｎとＡｇ被覆部のＡｇとを合金化してＡｇ−Ｓｎ合金被覆部を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、Ｓｎめっきした後すぐにリフロー処理して緻密なＣｕ−Ｓｎ合金層を形成し、これをプレス加工してコネクタ材を形成した後に、選択的にＡｇ被覆部を形成してレーザ照射する。このため、Ａｇ被覆部をコネクタ材の端子部として必要な部分にのみ形成することができるとともに、Ａｇ被覆部を形成した後速やかにレーザ照射することができる。
なお、Ａｇ被覆部を形成する方法としては、めっき法に限定されず、微細Ａｇ粉末の塗布、スクリーン印刷法等によるものでも良い。Ａｇ粉末を塗布する場合、通常、粉末塗布後に焼成工程が必要であるが、本発明の場合、レーザ照射工程が焼成工程も兼ねることができ、工程の簡略化が可能である。
【０００９】
本発明のコネクタ用接続端子は、前記製造方法によって前記端子部に前記Ａｇ−Ｓｎ合金被覆部が形成されていることを特徴とする。
全体に緻密なＣｕ−Ｓｎ合金層の上にＳｎめっき層が形成され、導電材として優れた電気特性を発揮するとともに、コネクタとして挿抜される端子部の表面にＡｇ−Ｓｎ合金被覆部が形成されているため、低い摩擦力で挿抜することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、全体に緻密なＣｕ−Ｓｎ合金層の上にＳｎめっき層が形成され、導電材として優れた電気特性を発揮するとともに、コネクタとして挿抜される端子部の表面にＡｇ−Ｓｎ合金被覆部が形成されているため、低い摩擦力で挿抜することができる。しかもコネクタの端子部として必要な箇所にのみＡｇ−Ｓｎ合金被覆部を形成したので、接続端子を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の製造方法により製造されるコネクタ用接続端子の層構成を示し、（ａ）の左半分がケーブル接続部、右半分が端子部の断面図である。（ｂ）はその端子部の製造途中の状態を示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法により製造したコネクタ用接続端子の例を示し、（ａ）がその斜視図、（ｂ）が製造途中のストリップ材を示す正面図である。
【図３】本発明の製造方法においてＡｇ被覆部を形成するために用いられる塗布装置について異なる二つの例を（ａ）（ｂ）でそれぞれ示す模式図である。
【図４】導電材の動摩擦係数を測定するための装置の例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例及びその比較例の動摩擦係数の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態のコネクタ用接続端子１は、図２（ａ）に示すように、相手コネクタ（図示略）と挿抜される先端の端子部２と、ケーブル（図示略）がかしめられる基端部のケーブル接続部３とが一体に形成されたものである。図示例では雄型端子を示している。
また、このコネクタ用接続端子１を構成している材料の断面構造は、図１（ａ）にその層構成を示したように、ケーブル接続部３と端子部２とで異なり、ケーブル接続部３においては、図１（ａ）の左半分に示したように、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる基材４の表面に、Ｃｕ−Ｓｎ合金層５、Ｓｎめっき層６がこの順に形成されており、一方、端子部２においては、同図の右半分に示したように、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる基材４の表面に、Ｃｕ−Ｓｎ合金層５、Ｓｎめっき層６がこの順に形成されるとともに、Ｓｎめっき層６の表面に、Ｓｎ−Ａｇ合金被覆部７が形成された構成とされている。
【００１３】
基材４は、Ｃｕ又はＣｕ合金から構成された例えば板状のものであり、導電材として一般的に用いられるものを適用できる。
Ｃｕ−Ｓｎ合金層５は、後述するようにＣｕめっき、Ｓｎめっきした後にリフロー処理することにより、ＣｕとＳｎとが拡散して形成された合金層であり、Ｃｕ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５を含有している。
Ｓｎめっき層６は、Ｃｕのめっき層の上にＳｎ又はＳｎ合金のめっきを施した後にリフロー処理することにより形成されたものであり、導電材としての全体の表面層を構成する。
Ｓｎ−Ａｇ合金被覆部７は、Ｓｎめっき層６の表面の一部に図１（ｂ）に示すようにＡｇ被覆部８を形成した後に加熱処理することにより形成されたものであり、Ｓｎめっき層６のＳｎとＡｇとが合金化してできたＡｇ３Ｓｎを主成分とする合金層である。
【００１４】
次に、このような積層構造としたＳｎ合金めっき付き導電材の製造方法について説明する。
Ｃｕ又はＣｕ合金からなる基材４の板材を用意し、これに脱脂、酸洗等の処理をすることによって表面を清浄にした後、Ｃｕめっき、Ｓｎめっきをこの順序で施す。
Ｃｕめっきは一般的なＣｕめっき浴を用いればよく、硫酸銅及び硫酸を主成分とした硫酸銅浴等が用いられる。めっき浴の温度は２０〜５０℃、電流密度は１〜１０Ａ／ｄｍ２とされる。このＣｕめっきにより形成されるＣｕめっき層の膜厚は０．１〜０．５μｍとされる。
【００１５】
Ｓｎめっき層形成のためのめっき浴としては、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と硫酸第一錫（ＳｎＳＯ４）を主成分とした硫酸浴が用いられる。めっき浴の温度は１５〜３５℃、電流密度は１〜５Ａ／ｄｍ２とされる。このＳｎめっき層の膜厚は１〜２μｍとされる。
このようなめっき浴を用いて、Ｃｕ又はＣｕ合金の基材に、Ｃｕめっき層、Ｓｎめっき層を順に施したのち、リフロー処理する。リフロー処理条件としては、還元雰囲気中で、４５０〜７００℃、５〜３０秒が好ましい。加熱後、水冷によって冷却される。
このリフロー処理により、Ｃｕめっき層のＣｕとＳｎめっき層のＳｎとが合金化してＣｕ−Ｓｎ合金層５を形成する。このＣｕ−Ｓｎ合金層５は、Ｃｕ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５を有し、表面が凹凸状に形成される。
【００１６】
次に、このめっき付きの板材を必要な幅に切断した後、その帯状のストリップ材をプレス加工することにより、コネクタ用接続端子１の形状に成形する。この場合、複数の接続端子１を連続的に成形することが行われ、図２（ｂ）に示すように、帯状のキャリア部１１の長さ方向に間隔をおいて複数個の接続端子１が並べられた連続成形材１２が形成される。図２（ｂ）に示す例では、キャリア部１１にケーブル接続部３が接続状態とされ、先端の端子部２がキャリア部１１の長さ方向と直交する方向に向けて並べられている。
そして、この連続成形材１２における各接続端子１の端子部２にＡｇ被覆部８を形成する。
【００１７】
このＡｇ被覆部８を形成するための塗布装置としては、例えば図３（ａ）（ｂ）に示す装置が用いられる。
図３（ａ）に示す塗布装置１５は、めっき浴１６としてシアン浴を用い、そのめっき浴１６にフェルトを巻いた塗布ロール１７の一部を浸漬し、連続成形材１２を送りロール１８で長さ方向に走行させながら、塗布ロール１７を端子部２に接触させ、送りロール（アノード）１８と塗布ロール（カソード）１７との間に電圧をかけてＡｇを接続端子１の端子部２に電解めっきする構成である。
また、図３（ｂ）に示す塗布装置２１は、連続成形材１２を同様にして長さ方向に走行させながら、その連続成形材１２にベルト状のスクリーン２２を接触させ、マニホールド２３から供給されるめっき液をスクリーン２２を介して連続成形材１２の端子部２に塗布し、スクリーン（アノード）２２と図示略の送りロール(カソード）との間に電圧をかけて電解めっきする構成である。
なお、このＡｇめっきは電解めっきに限らず、スプレーによって塗布する方法でもよく、また、めっき液だけでなく、Ａｇ粉末を塗布する方法としてもよい。
このＡｇ被覆部８を形成する際には、連続成形材１２の端子部２にのみ選択的にＡｇ被覆部８を形成するために、連続成形材１２の他の部分はマスクによって覆っておくとよい。
【００１８】
このようにして連続成形材１２の各接続端子１の端子部２にＡｇ被覆部８を形成した後、このＡｇ被覆部８の上から図１（ｂ）の矢印で示すようにレーザを照射してＡｇ被覆部８を加熱する。これにより、Ａｇ被覆部８のＡｇとその下層のＳｎめっき層６のＳｎとが合金化してＳｎ−Ａｇ合金被覆部７を形成する。このレーザ照射は、端子部２に形成したＡｇ被覆部８にのみ選択的に行われ、ケーブル接続部３等の他のＳｎめっき層６の表面は変質させない。
【００１９】
そして、このようにして端子部２にのみＳｎ−Ａｇ合金被覆部７を形成した接続端子１は、その端子部２が硬くて摩擦係数の低いＳｎ−Ａｇ合金被覆部７により覆われているので、コネクタとして使用したときの挿抜性が向上する。
この場合、このＳｎ−Ａｇ合金被覆部７は接続端子１の全体ではなく、相手コネクタと挿抜される端子部２にのみ形成されており、しかも、コネクタ材としてプレス加工した後に、端子部２に直接Ａｇを塗布してレーザ加熱することによりＳｎ−Ａｇ合金被覆部７としており、Ａｇに無駄が生じることがなく、低コストで製造することができる。
【００２０】
なお、基材の上に、Ｃｕ又はＣｕ合金めっきを施す前に、必要に応じて、基材からのＣｕの拡散を防止して、剥離を生じにくくする拡散防止層として、Ｎｉ又はＮｉ合金をめっきしてもよい。このＮｉ又はＮｉ合金めっきのために、めっき浴としては一般的なＮｉめっき浴を用いればよく、硫酸ニッケル、ホウ酸を主成分としたワット浴等が用いられる。塩類として塩化ニッケルなどが加えられる場合もある。また、めっき浴の温度は４５〜５５℃、ｐＨは２〜５、電流密度は１〜１０Ａ／ｄｍ２とされる。このＮｉめっきにより形成されるＮｉめっき層の膜厚は０．１〜０．５μｍとされる。
【実施例】
【００２１】
次に、本発明の有効性を確認するために行った実験結果について説明する。
板厚０．２５ｍｍの銅合金を基材とし、Ｃｕめっき層を０．３μm、Ｓｎめっき層を１．５μm形成した後、すぐに還元雰囲気の６００℃の炉中で１０秒加熱してリフローした後、水冷、乾燥させた。
そして、得られた板材試料を幅５０ｍｍに切断して帯状のストリップ材とし、接続端子の形状にプレス加工した。この接続端子の端子部に図３（ａ）に示すような塗布装置を用いてＡｇをめっきし、端子部の上に３ｍｍ四方の領域に厚さ５０ｎｍのＡｇ被覆部を形成した。
【００２２】
次いで、レーザ発振器として、ＬＡＳＥＲＬＩＮＥ製ＬＤＦ−１０００−４０００を用い、波長：８０８ｎｍ、照射サイズ：φ３ｍｍの条件とし、出力及び照射時間については、出力：３００〜６００Ｗ、及び照射時間：３００〜１０００ｍｓの範囲で変えて、Ａｇ被覆部をレーザ処理した。処理後、Ａｇ３Ｓｎが形成されているかどうかをＸ解回折により確認した。その結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
この表１に示されるように、レーザ出力及び照射時間を調整することにより、表層にＡｇ３Ｓｎを形成することができた。ただし、照射時間が長すぎると、表面が銀光沢から紫色に変色し外観不良となった。
【００２５】
次に、前述と同様に、板厚０．２５ｍｍの銅合金を基材とし、Ｃｕめっき層を０．３μm、Ｓｎめっき層を１．５μm形成した後、すぐに還元雰囲気の６００℃の炉中で１０秒加熱してリフローした後、水冷、乾燥させて得た板材試料を３ｍｍ×１０ｍｍの短冊状にプレス加工し、その先端部に３ｍｍ四方でＡｇを５０ｎｍめっきし、波長：８０８ｎｍ、照射サイズ：φ３ｍｍ、出力：６００Ｗ、照射時間：５００ｍｓの条件でレーザ処理し、Ａｇ３Ｓｎを形成したサンプルを用意した。比較のため、Ａｇをめっきしていない（レーザ処理も無し）サンプルも用意した。
【００２６】
耐熱性を評価するため、大気中で１７５℃×１０００時間加熱し、接触抵抗の経時変化を測定した。測定方法はＪＩＳ−Ｃ−５４０２に準拠し、４端子接触抵抗試験機（山崎精機研究所製：ＣＲＳ−１１３−ＡＵ）により、摺動式（１ｍｍ）で０から５０ｇまでの荷重変化−接触抵抗を測定した。荷重を５０ｇとしたときの接触抵抗値の変化を表２に示す。
【００２７】
【表２】
2011198683.tif 000004
【００２８】
この表２から明らかなように、比較例では、加熱されない初期の状態においては、接触抵抗が低いが、長時間加熱されることにより接触抵抗が著しく増大している。これは、表面層のＳｎめっき層とその下のＣｕ−Ｓｎ合金層とが高温時に拡散して表面層までＣｕ−Ｓｎ合金層化してしまうことによる。これに対して、実施例では、Ｓｎ−Ａｇ合金被覆部は、１０００時間加熱後においてもＡｇ３Ｓｎが存在し、接触抵抗が比較的低い状態で安定して維持されている。
【００２９】
次に、動摩擦係数を測定した。
この動摩擦係数は、協和界面科学株式会社製ＴＳ−５０１の摩擦摩耗解析装置を用いて測定した。具体的には、図４に示すように、台３１の上に配置した試料３２に直径３ｍｍの鋼球３３を接触させ、５０ｇの重り（荷重）３４を作用させて５ｍｍ／分の移動速度で３ｍｍ引っ張ったときの摩擦力をロードセル３５で測定し、動摩擦係数を求めた。回数依存モードで、１００回往復摺動させた。そのときの測定環境は室内、温度２２℃、湿度３８％であった。試料はそれぞれ３回測定し、平均値を求めた。その結果を図５に示す。
この図５から明らかなように、実施例のものは、表面にＳｎよりも硬度の高いＡｇ３Ｓｎが形成されていることにより、動摩擦係数が小さくなり、削れにくいため、摺動回数を増やしても安定した動摩擦係数を維持することができ、コネクタ材とした場合の挿抜性も向上していることがわかる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、Ａｇを塗布する前のＳｎめっき付き導電材として、基材にＣｕめっき、Ｓｎめっきを順に施してリフロー処理したが、基材にＳｎめっきしただけのものにも適用できる。
また、前述したように、基材の表面にＮｉめっきを施した後、Ｃｕめっき、Ｓｎめっきしてもよく、１００℃を越える高温環境下で使用した場合、Ｃｕ基材からＳｎ層へのＣｕの拡散により界面にカーケンダルボイドが発生し、剥離の原因となるおそれがあるため、Ｎｉめっきを拡散防止層として形成するのが有効である。
【符号の説明】
【００３１】
１  接続端子
２  端子部
３  ケーブル接続部
４  基材
５  Ｃｕ−Ｓｎ合金層
６  Ｓｎめっき層
７  Ｓｎ−Ａｇ合金被覆部
８  Ａｇ被覆部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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