(57)【要約】【課題】製造容易であり、優れた性能を示すコネクタ端子及びその製造方法を提供する。【解決手段】コネクタ端子１は、金属よりなる基材２と、基材２上に形成されたＡｇ−Ｉｎ合金層３と、Ａｇ−Ｉｎ合金層３に積層されていると共に表面１００に露出した表面Ａｇ層４とを有している。Ａｇ−Ｉｎ合金層３及び表面Ａｇ層４は、少なくとも、相手方端子との電気接点を構成する接点部に設けられていればよく、コネクタ端子１の全面に設けられていてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属よりなる基材と、
該基材上に形成されたＡｇ−Ｉｎ合金層と、
該Ａｇ−Ｉｎ合金層上に積層され、表面に露出した表面Ａｇ層とを有することを特徴とするコネクタ端子。
【請求項２】
上記表面Ａｇ層は、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層よりも膜厚が薄い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】
上記表面Ａｇ層の膜厚は１μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のコネクタ端子。
【請求項４】
上記基材と上記Ａｇ−Ｉｎ合金層との間に拡散バリア層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコネクタ端子。
【請求項５】
金属よりなる基材の表面に複数回のめっき処理を施し、第１Ａｇめっき膜と、該第１Ａｇめっき膜上に積層されたＩｎめっき膜と、該Ｉｎめっき膜上に積層され、表面に露出した第２Ａｇめっき膜とを含む多層金属層を形成する工程と、
上記多層金属層を加熱するリフロー処理を施して上記多層金属層に含まれるＡｇとＩｎとを合金化させ、上記基材上に、Ａｇ−Ｉｎ合金層と、該Ａｇ−Ｉｎ合金層上に積層され、表面に露出した表面Ａｇ層とを形成する工程とを有することを特徴とするコネクタ端子の製造方法。
【請求項６】
上記第２Ａｇめっき膜は、上記第１Ａｇめっき膜よりも膜厚が厚いことを特徴とする請求項５に記載のコネクタ端子の製造方法。
【請求項７】
上記表面Ａｇ層の膜厚は１μｍ以下であることを特徴とする請求項５または６に記載のコネクタ端子の製造方法。
【請求項８】
上記リフロー処理における加熱温度は、Ｉｎの融点よりも高く、Ａｇの融点よりも低いことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のコネクタ端子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ端子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばハイブリッドカーや電気自動車における高出力モータへの給電等に用いるコネクタ端子として、従来よりも大きな電流を通電可能な、Ａｇ（銀）めっき層を備えたコネクタ端子が用いられている。Ａｇは、汎用の端子に用いられているＳｎ（スズ）に比べて電気抵抗値が小さいため、通電に伴う発熱量を低減することができる。また、ＡｇはＳｎに比べて融点が高いため、耐熱性に優れている。これらのＡｇの特性により、Ａｇめっき層を備えたコネクタ端子は、従来よりも大きな電流を通電する用途に好適である。
【０００３】
しかしながら、Ａｇめっき層は比較的軟らかいため、コネクタ端子を挿抜する際の相手方端子との摺動により摩耗が発生しやすい。また、Ａｇめっき層を備えたコネクタ端子は、相手方端子との摺動時の摩擦係数を低減することが難しく、挿抜する際に必要な挿抜力が大きくなるという問題がある。本発明者らは、鋭意検討の結果、コネクタ端子の表面に純Ａｇよりも硬いＡｇ−Ｓｎ合金層を形成することにより、相手方端子との摺動時の摩擦係数を低減できることを見出した（特許文献１）。
【０００４】
一方、摺動部材の分野においては、ＡｇをＩｎ（インジウム）と合金化させたＡｇ−Ｉｎ合金を表面に設けることにより、摩擦係数を低減する技術が知られている（特許文献２、３）。Ａｇ−Ｉｎ合金は純Ａｇに比べて硬いため、優れた耐摩耗性を有する。また、硬いＡｇ−Ｉｎ合金を表面に設けることにより、コネクタ端子を挿抜する際の摩擦係数を小さくでき、ひいては挿抜力を低減する効果を期待することができる。
【０００５】
また、ＩｎはＳｎに比べて融点が低いため、Ａｇと合金化させるためのリフロー処理における加熱温度を低減することができる。それ故、Ａｇ−Ｓｎ合金に換えてＡｇ−Ｉｎ合金をコネクタ端子の表面に設けることにより、Ａｇ−Ｓｎ合金と同等以上の性能を維持しつつ、リフロー処理を低温化することが期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２３１２２８号公報
【特許文献２】特開２００９−２４９６４８号公報
【特許文献３】特許第３８２３１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２や特許文献３に記載された摺動部材は、基材表面の全面にＡｇ−Ｉｎ合金を有している。Ａｇ−Ｉｎ合金は、純Ａｇに比べて硬く、かつ、純Ａｇに比べて高い電気抵抗率を有する。そのため、基材表面の全面にＡｇ−Ｉｎ合金を有するコネクタ端子は、相手方端子との接触抵抗を低減することが困難である。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、製造容易であり、優れた性能を示すコネクタ端子及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、金属よりなる基材と、
該基材上に形成されたＡｇ−Ｉｎ合金層と、
該Ａｇ−Ｉｎ合金層上に積層され、表面に露出した表面Ａｇ層とを有することを特徴とするコネクタ端子にある。
【００１０】
本発明の他の態様は、金属よりなる基材の表面に複数回のめっき処理を施し、第１Ａｇめっき膜と、該第１Ａｇめっき膜上に積層されたＩｎめっき膜と、該Ｉｎめっき膜上に積層され、表面に露出した第２Ａｇめっき膜とを含む多層金属層を形成する工程と、
上記多層金属層を加熱するリフロー処理を施して上記多層金属層に含まれるＡｇとＩｎとを合金化させ、上記基材上に、Ａｇ−Ｉｎ合金層と、該Ａｇ−Ｉｎ合金層上に積層され、表面に露出した表面Ａｇ層とを形成する工程とを有することを特徴とするコネクタ端子の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記コネクタ端子は、上記基材上に形成された上記Ａｇ−Ｉｎ合金層を有している。上記Ａｇ−Ｉｎ合金層は純Ａｇに比べて硬いため、コネクタ端子の挿抜時における摩耗を抑制することができる。また、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層の存在により、相手方端子との摺動時における摩擦係数を低減し、ひいてはコネクタ端子の挿抜力を低減することができる。
【００１２】
また、上記コネクタ端子は、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層上に積層され、表面に露出した表面Ａｇ層を有している。上記表面Ａｇ層は、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層よりも軟らかく、電気抵抗率が低いため、相手方端子との接触抵抗を低減することができる。また、上記表面Ａｇ層が上記Ａｇ−Ｉｎ合金層上に積層されているため、相手方端子により上記表面Ａｇ層に負荷される荷重が上記Ａｇ−Ｉｎ合金層により十分に支持される。その結果、上記コネクタ端子は、挿抜時における上記表面Ａｇ層の摩耗を抑制することができる。
【００１３】
以上のように、上記コネクタ端子は、低い接触抵抗、低い摩擦係数及び優れた耐摩耗性を有する。
【００１４】
また、上記コネクタ端子の製造方法によれば、上記多層金属層に上記リフロー処理を施すことにより、上記基材上に、上述した構造を容易に形成することができる。また、Ｓｎよりも融点の低いＩｎを用いているため、Ｓｎを用いる場合に比べて上記リフロー処理を低温で行うことができる。それ故、上記コネクタ端子を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例における、コネクタ端子の一部断面図。
【図２】実施例における、基材に多層金属層を積層した状態の一部断面図。
【図３】実施例における、オス型端子として構成したコネクタ端子の斜視図。
【図４】実施例における、メス型端子として構成したコネクタ端子の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記コネクタ端子は、例えば、メス型端子に挿入されるタブ部を有するオス型端子として構成されていてもよく、上記タブ部が挿入される筒状体部を有するメス型端子として構成されていてもよい。また、ＰＣＢ（Printed  Circuit  Board）用端子として構成されていてもよい。
【００１７】
上記Ａｇ−Ｉｎ合金層及び上記表面Ａｇ層は、少なくとも、相手方端子との電気接点を構成する接点部に設けられていればよく、上記コネクタ端子の全面に設けられていてもよい。例えば上記コネクタ端子がオス型端子として構成されている場合には、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層及び上記表面Ａｇ層は、少なくとも上記タブ部に設けられていればよい。同様に、上記コネクタ端子がメス型端子として構成されている場合には、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層及び上記表面Ａｇ層は、例えば上記タブ部を押圧する弾性片部、または上記筒状体部における、上記弾性片部に対向する内壁面等に設けることができる。
【００１８】
上記基材は、導電性を有する種々の金属から選択可能である。具体的には、上記基材としては、Ｃｕ、Ａｌ（アルミニウム）、Ｆｅ（鉄）、またはこれらの金属を含む合金が好適に用いられる。これらの金属材料は、導電性だけではなく、成形性やバネ性にも優れ、種々の態様の電気接点に適用可能である。基材の形状としては、棒状、板状等種々の形状があり、厚み等の寸法は、用途に応じて種々選択可能である。なお、通常、厚みは０．２〜２ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１９】
上記Ａｇ−Ｉｎ合金層は、Ａｇ及びＩｎを含む合金より構成されている。上記Ａｇ−Ｉｎ合金層には、Ａｇ及びＩｎに加えて、上記基材から拡散した金属元素や不可避不純物等が含まれ得る。
【００２０】
上記Ａｇ−Ｉｎ合金層は、上記基材上に積層されていてもよく、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層と上記基材との間に他の金属層が形成されていてもよい。かかる金属層として、例えば、上記基材から上記Ａｇ−Ｉｎ合金層等への金属元素の拡散を抑制する作用を有する拡散バリア層を形成することができる。上記拡散バリア層は、例えば上記基材がＣｕまたはＣｕ合金から構成されている場合には、上記基材のＣｕが上記Ａｇ−Ｉｎ合金層等へ拡散することを抑制できる。その結果、拡散したＣｕに起因する耐食性の低下や電気伝導性の低下を抑制することができる。上記拡散バリア層としては、例えば、Ｎｉ（ニッケル）めっき膜等を用いることができる。また、上記拡散バリア層の膜厚は、通常、０．５〜２．０μｍの範囲で適宜設定することができる。
【００２１】
また、上述した金属層として、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層と上記基材との密着性を向上させる作用を有する金属層を形成してもよい。
【００２２】
上記表面Ａｇ層は、実質的に純Ａｇより構成されており、Ａｇの他に不可避不純物が含まれ得る。
【００２３】
上記表面Ａｇ層は、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層よりも膜厚が薄いことが好ましい。この場合には、端子挿抜時の摩擦係数をより低減することができる。上記表面Ａｇ層の膜厚が上記Ａｇ−Ｉｎ合金層の膜厚以上となる場合には、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層による摩擦係数低減の効果が不十分となるおそれがある。また、この場合には、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層による端子挿抜時の荷重の支持が不十分となるおそれがあり、ひいては上記コネクタ端子の耐摩耗性が不十分となるおそれがある。
【００２４】
また、上記表面Ａｇ層の膜厚は、１μｍ以下であることが好ましい。この場合には、上記表面Ａｇ層の摩耗をより抑制することができると共に、相手方端子との摺動時の摩擦係数をより低減することができる。一方、上記表面Ａｇ層による接触抵抗低減の効果を十分に得るためには、上記表面Ａｇ層の膜厚は、０．５μｍ以上であることが好ましい。従って、耐摩耗性、摩擦係数低減の効果及び接触抵抗低減の効果をバランスよく得るためには、上記表面Ａｇ層の膜厚を０．５〜１μｍの範囲に制御することがより好ましい。
【００２５】
次に、上記コネクタ端子の製造方法について説明する。上記コネクタ端子の製造方法においては、まず、金属よりなる基材の表面に複数回のめっき処理を施し、上記多層金属層を形成する。上記多層金属層には、少なくとも、第１Ａｇめっき膜と、該第１Ａｇめっき膜上に積層されたＩｎめっき膜と、該Ｉｎめっき膜上に積層され、表面に露出した第２Ａｇめっき膜とが含まれる。このように、上記Ｉｎめっき膜を上記第１Ａｇめっき膜と上記第２Ａｇめっき膜との間に設けることにより、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層を容易に形成することができる。また、上記第２Ａｇめっき膜を表面に露出させることにより、上記表面Ａｇ層を容易に形成することができる。
【００２６】
なお、上記多層金属層は、上記第１Ａｇめっき膜、上記Ｉｎめっき膜及び上記第２Ａｇめっき膜以外に、他の金属膜を含んでいても良い。例えば、上記基材と上記Ａｇ−Ｉｎ合金層との間にＮｉよりなる上記拡散バリア層を設ける場合には、上記基材と上記第１Ａｇめっき膜との間にＮｉめっき膜を設ければよい。
【００２７】
上記多層金属層において、上記第２Ａｇめっき膜は、上記第１Ａｇめっき膜よりも膜厚が厚いことが好ましい。表面に露出した上記第２Ａｇめっき膜の膜厚を厚くすることにより、上記表面Ａｇ層をより容易に形成することができる。
【００２８】
上記多層金属層を形成した後、該多層金属層を加熱するリフロー処理を施して上記多層金属層に含まれるＡｇとＩｎとを合金化させ、上記基材上にＡｇ−Ｉｎ合金層と、該Ａｇ−Ｉｎ合金層上に積層されると共に表面に露出した表面Ａｇ層とを形成する工程を実施する。上記リフロー処理においては、上記第２Ａｇめっき膜の一部はＩｎと合金化せず、上記表面Ａｇ層となる。また、上記第１Ａｇめっき膜は、全体がＩｎと合金化してもよく、一部がＩｎと合金化せずに純Ａｇとして残存しても良い。
【００２９】
上記リフロー処理における加熱温度は、Ｉｎの融点よりも高く、Ａｇの融点よりも低いことが好ましい。即ち、上記リフロー処理において上記特定の温度範囲で加熱を施すことにより、Ｉｎのみを溶融させることができる。これにより、上記Ａｇ−Ｉｎ合金層をより容易に形成することができる。
【実施例】
【００３０】
上記コネクタ端子の実施例について、図１〜図４を用いて説明する。コネクタ端子１は、図１に示すように、金属よりなる基材２と、基材２上に形成されたＡｇ−Ｉｎ合金層３と、該Ａｇ−Ｉｎ合金層３上に積層され、表面１００に露出した表面Ａｇ層４とを有している。
【００３１】
コネクタ端子１は、例えば図３に示すように、タブ部１１を有するオス型端子１ａとして構成されていてもよく、図４に示すように、タブ部１１が挿入される筒状体部１２を有するメス型端子１ｂとして構成されていてもよい。また、図には示さないが、コネクタ端子１をＰＣＢコネクタ用端子として構成することも可能である。
【００３２】
以下、コネクタ端子１の詳細な構成について、製造方法と共に説明する。まず、Ｃｕ合金よりなる基材２の表面に複数回のめっき処理を施し、図２に示すように、基材２上に積層された第１Ａｇめっき膜５１と、第１Ａｇめっき膜５１上に積層されたＩｎめっき膜５２と、Ｉｎめっき膜５２上に積層され、表面５００に露出した第２Ａｇめっき膜５３とからなる多層金属層５を形成する。これらのめっき処理を施す際の処理条件及び基材２の前処理条件としては、従来公知の条件を採用することができる。
【００３３】
次いで、多層金属層５を加熱するリフロー処理を施して多層金属層５に含まれるＡｇとＩｎとを合金化させる。リフロー処理における加熱温度は、例えば１５０℃とすることができる。また、リフロー処理における加熱時間は、例えば１２０時間とすることができる。第１Ａｇめっき膜５１、Ｉｎめっき膜５２及び第２Ａｇめっき膜５３の膜厚を、それぞれ１．５μｍ、２．０μｍ及び２．５μｍに設定した場合には、上述の条件を用いてリフロー処理を施すことにより、基材２上に５．０μｍのＡｇ−Ｉｎ合金層３と１．０μｍの表面Ａｇ層４とを形成することができる。
【００３４】
なお、上述しためっき膜の膜厚は、例えば以下の考え方に基づいて適宜変更することができる。ＡｇとＩｎの質量数及び密度を考慮すると、ＡｇとＩｎとを過不足なく合金化させるためには、Ｉｎめっき膜５２の膜厚に対して合計で１．５倍の膜厚のＡｇめっき膜が必要である。リフロー処理によるＩｎの拡散及びＩｎとＡｇとの合金化は、第１Ａｇめっき膜５１及び第２Ａｇめっき膜５３において同じ速度で進行すると考えられる。そのため、第１Ａｇめっき膜５１及び第２Ａｇめっき膜５３がＩｎめっき膜５２の０．７５倍の膜厚をそれぞれ有していれば、ＡｇとＩｎとを過不足なく合金化させることができる。つまり、第１Ａｇめっき膜５１は、少なくともＩｎめっき膜５２の０．７５倍の膜厚を有していればよく、それ以上の膜厚を有する場合には、基材２とＡｇ−Ｉｎ合金層３との間に純Ａｇが残存し得る。
【００３５】
一方、第２Ａｇめっき膜５３には、Ｉｎとの合金化に費やされる膜厚に加えて、表面Ａｇ層４を形成するための膜厚が必要である。それ故、第２Ａｇめっき膜５３は、Ｉｎめっき膜５２の０．７５倍の膜厚に、狙いとする表面Ａｇ層４の膜厚を加えた膜厚とすればよい。なお、以上の考え方は、膜厚を設定するための一例であり、これに限定されることはない。
【符号の説明】
【００３６】
１  コネクタ端子
２  基材
３  Ａｇ−Ｉｎ合金層
４  表面Ａｇ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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