(57)【要約】【課題】鉛フリー化に伴って下地がニッケルメッキになったコネクタ端子をリードフレームに溶接する場合においても、コネクタ端子とリードフレームの溶接剥がれ不良を効果的に防ぐことができるリードフレームとコネクタ端子の溶接方法を提供する。【解決手段】表面に金属メッキ(ニッケルメッキ１b,錫１c)を施したコネクタ端子１の表面に施された金属メッキの一部を除去してコネクタ端子１の基材１aを露出させた後、コネクタ端子１の金属メッキが除去された除去部４とリードフレーム２(４２アロイ)表面とを接触させて、コネクタ端子１をリードフレーム２に溶接する。【選択図】図３Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に金属メッキを施したコネクタ端子をリードフレームに溶接するリードフレームとコネクタ端子の溶接方法であって、
上記コネクタ端子の表面に施された上記金属メッキの一部を除去して上記コネクタ端子の基材を露出させる金属メッキ除去工程と、
上記コネクタ端子の上記金属メッキが除去されて露出した部分と上記リードフレーム表面とを接触させて、上記コネクタ端子を上記リードフレームに溶接する溶接工程と
を有することを特徴とするリードフレームとコネクタ端子の溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法において、
上記金属メッキ除去工程において、上記コネクタ端子の上記金属メッキが除去されて露出した部分の表面が、接触する上記リードフレーム表面と略平行になるようにすることを特徴とするリードフレームとコネクタ端子の溶接方法。
【請求項３】
請求項１に記載のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法において、
上記金属メッキ除去工程において、研磨または切削の少なくとも一方により上記コネクタ端子の表面の上記金属メッキを除去することを特徴とするリードフレームとコネクタ端子の溶接方法。
【請求項４】
請求項１に記載のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法において、
上記コネクタ端子の表面の上記金属メッキは、少なくともニッケルメッキを含み、
上記リードフレームは、ニッケルを含む合金からなることを特徴とするリードフレームとコネクタ端子の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リードフレームとコネクタ端子の溶接方法に関し、詳しくは、表面に金属メッキを施したコネクタ端子をリードフレームに溶接するリードフレームとコネクタ端子の溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リードフレームとコネクタ端子の溶接方法としては、金属板を重ねて電圧を加えて、溶接部をジュール発熱により溶融させて被溶接材を治金的に結合するスポット溶接(抵抗溶接)を用いて、リードフレームにコネクタ端子を溶接するものがある。
【０００３】
このようなスポット溶接を用いてリードフレームにコネクタ端子を溶接する場合、コネクタ端子表面の金属メッキは鉛ハンダ(錫と鉛の合金)であり、その下地は銅であったが、鉛フリー化のためにコネクタ端子表面が錫メッキに変更されて、その下地がニッケルメッキに変更されたことにより、従来の溶接方法では、ユーザーが使用するときにコネクタを差し込むと溶接部が剥がれるという問題が発生した。
【０００４】
この溶接部が剥がれた不良箇所を見た場合、コネクタ端子側は溶融しているが、リードフレーム側がほとんど溶融しておらず、これが剥がれの原因となっていた。
【０００５】
この溶接部の剥がれについて、溶接工程内でユーザーのコネクタを差し込む状況を再現すべく、コネクタ部分を左右に５°傾け、３回以上ひねる検査を行って評価したところ、１/２０,０００個(０.００５％)の不良が発生していた。これに対して、下地がニッケルメッキに変更される前は、同じ条件の試験で１/２００,０００個以下の不良発生率であった。
【０００６】
このような下地がニッケルメッキに変更されたことによる溶接部の剥がれを改善する従来技術として、特許文献１(特開昭６３−１７０８７１号公報)と特許文献２(特開平５−１６６５７５号公報)に開示されたものがある。
【０００７】
特許文献１の技術は、最初にニッケルメッキを部分的にしない方法であるが、部分メッキなどの方法は工程が複雑になり、コストがかかる。これに対して、本発明では価格の安い量産品の鉛フリーコネクタ(下地ニッケルメッキに錫メッキ)を前提としている。
【０００８】
また、特許文献２の技術では、ニッケル下地に金メッキを行なうことで信頼性を確保しているとあるが、表面に錫メッキされている現行のコネクタでは、錫メッキを剥がして再度金メッキをすることは工程が複雑になり、コストが高くつくという問題がある。
【特許文献１】特開昭６３−１７０８７１号公報
【特許文献２】特開平５−１６６５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明の課題は、鉛フリー化に伴って下地がニッケルメッキになったコネクタ端子をリードフレームに溶接する場合においても、コネクタ端子とリードフレームの溶接剥がれ不良を効果的に防ぐことができるリードフレームとコネクタ端子の溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法は、
表面に金属メッキを施したコネクタ端子をリードフレームに溶接するリードフレームとコネクタ端子の溶接方法であって、
上記コネクタ端子の表面に施された上記金属メッキの一部を除去して上記コネクタ端子の基材を露出させる金属メッキ除去工程と、
上記コネクタ端子の上記金属メッキが除去されて露出した部分と上記リードフレーム表面とを接触させて、上記コネクタ端子を上記リードフレームに溶接する溶接工程と
を有することを特徴とする。
【００１１】
上記構成のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法によれば、上記コネクタ端子の表面に施された上記金属メッキの一部を除去してコネクタ端子の基材を露出させた後、コネクタ端子の金属メッキが除去された部分とリードフレーム表面とを接触させて、コネクタ端子をリードフレームに溶接する。これにより、鉛フリー化に伴って下地がニッケルメッキになったコネクタ端子をリードフレームに溶接する場合においても、コネクタ端子とリードフレームの溶接剥がれ不良を効果的に防ぐことができる。
【００１２】
このようにして、リードフレームにコネクタ端子を溶接により接続するとき、コネクタ端子の表面を加工し、メッキを剥がすことと、コネクタ端子の除去部の表面状態を平坦にして研磨の状態を細かくすることと、および、加工から溶接までの時間を１日以内に規定することによって、表面の酸化を防いで高い信頼性を確保することができる。
【００１３】
また、コネクタのメッキの下地がニッケルメッキに変更されたことによる溶接部の剥がれの問題に対しては、ニッケルメッキを剥がすことと、コネクタ端子の除去部の表面を平坦にすることにより溶接の接触面が安定することによって、バラツキが小さくなり、溶接剥がれの不良発生は１/２００，０００件(０.０００５%)以下に改善された。
【００１４】
この発明により、安価で、ハンダ付けなどに比べて振動に対する信頼性に優れたリードフレーム(４２アロイ)とコネクタ端子(ニッケルメッキがされた)の溶接方法を提供できる。
【００１５】
また、一実施形態のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法では、上記金属メッキ除去工程において、上記コネクタ端子の上記金属メッキが除去されて露出した部分の表面が、接触する上記リードフレーム表面と略平行になるようにする。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記コネクタ端子の金属メッキが除去されて露出した部分の表面を、接触する上記リードフレーム表面と略平行にすることによって、溶接の接合面の単位面積当たりの接触面積を大きくして、溶接電流の密度を上げることにより発熱量のバラツキを抑えるので、良好な接合ができる。
【００１７】
また、一実施形態のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法では、上記金属メッキ除去工程において、研磨または切削の少なくとも一方により上記コネクタ端子の表面の上記金属メッキを除去する。
【００１８】
上記実施形態によれば、研磨または切削の少なくとも一方によりコネクタ端子の表面の金属メッキを除去することによって、コネクタ端子の金属メッキを簡単かつ確実に除去できる。
【００１９】
また、一実施形態のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法では、
上記コネクタ端子の表面の上記金属メッキは、少なくともニッケルメッキを含み、
上記リードフレームは、ニッケルを含む合金からなる。
【００２０】
少なくともニッケルメッキを含む金属メッキが表面に形成されたコネクタ端子を、ニッケル合金からなるリードフレームに溶接する場合、特に溶接はがれ不良が生じやすい。しかしながら、このような構成において、特にこの発明の効果が顕著である。
【発明の効果】
【００２１】
以上より明らかなように、この発明のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法によれば、鉛フリー化に伴い下地がニッケルメッキになったコネクタ端子をリードフレームに溶接する場合においても、コネクタ端子とリードフレームの溶接剥がれ不良を効果的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２３】
図１Ａ,図１Ｂ,図２Ａ〜図２Ｃは、従来のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法を用いたときの比較例としてのコネクタの要部の状態を示しており、この発明のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法を用いたものではない。
【００２４】
図１Ａは従来のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法を用いたコネクタ端子１０１とリードフレーム１０２の斜視図を示し、図１Ｂはその比較例の溶接の前の断面図を示している。また、図２Ａは上記リードフレームとコネクタ端子の溶接方法の溶接後の状態の斜視図を示し、図２Ｂは正常な溶接状態の断面図を示し、図２Ｃは不良溶接状態の断面図を示している。
【００２５】
この比較例では、真鍮からなる断面円形状の基材１０１aと、その基材１０１aの表面に設けられたニッケルメッキ１０１dと、そのニッケルメッキ１０１dの表面に設けられた錫メッキ１０１cとを有するコネクタ端子１０１が、４２アロイ(ニッケルが４２重量％含まれたＦe−Ｎi合金)からなるリードフレーム１０２に溶接される。
【００２６】
この比較例のように、従来のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法では、図２Ｂに示すように、コネクタ端子１０１が溶接されたリードフレーム１０２に融合部１０３が形成されて、正常な溶接状態が得られる一方で、図２Ｃに示すように、コネクタ端子１０１が溶接されたリードフレーム１０２側に融合部が形成されずに溶接不良となる場合がある。
【００２７】
図３Ａはこの発明の実施の一形態のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法を説明する図を示している。この実施の形態では、コネクタ端子１を溶接するリードフレーム２の材質は、４２アロイである。
【００２８】
また、図３Ｂはコネクタ端子１を切削や研磨によりメッキを除去した状態を示しており、図３Ｃはコネクタ端子１をリードフレーム２に溶接して状態を示している。
【００２９】
図３Ｂに示すように、コネクタ端子１は、真鍮からなる断面円形状の基材１aと、その基材１aの表面に設けられたニッケルメッキ１bと、そのニッケルメッキ１bの表面に設けられた錫メッキ１cとを有する。
【００３０】
この実施の形態のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法では、まず、金属メッキ除去工程において、コネクタ端子１の表面部分の一部の金属メッキ(ニッケルメッキ１bと錫メッキ１c)を除去して基材１aを露出させた後、溶接工程において、コネクタ端子１の金属メッキが除去された除去部４とリードフレーム２表面とを接触させて、コネクタ端子１をリードフレーム２にスポット溶接する。
【００３１】
この金属メッキ除去工程において、コネクタ端子１の金属メッキを確実に剥がすために、コネクタ端子１の除去部４の深さ(外周から基材１aの中心に向かう半径方向の距離)は、確実にニッケルメッキ１bを取り除くために全体のメッキ厚ｄに対して２倍以上としている。
【００３２】
また、切削や研磨により除去されたコネクタ端子１の表面の粗さは滑らかである方が溶接不良は少ない。
【００３３】
本発明者により紙ヤスリを使って手動で切削加工した実験の結果、コネクタ端子１の除去部４表面の状態が滑らかである方が表面の粗い状態よりも溶接不良が少ないことから、表面の粗さをヤスリの基準では、ＪＩＳ規格Ｒ６００１の＃１０００以上を使った仕上がり状態とした。
【００３４】
次に、図４で、コネクタ１０を複数個固定して加工するコネクタ端子１部分の位置決めを行うコネクタ整列治具２０の構造を説明する。
【００３５】
図４に示すように、コネクタ１０は、直方体形状のコネクタハウジング１１と、このコネクタハウジング１１に一端が挿入され、互いに略平行な３つのコネクタ端子１とを有している。また、コネクタ整列治具２０は、厚肉の長板形状の本体部２１に、コネクタハウジング１１の一部を収納するための複数の凹部２３を長手方向に所定の間隔をあけて設けている。
【００３６】
コネクタ１０のコネクタハウジング１１の樹脂部分では、コネクタ整列治具２０の凹部２３に嵌めても正確な位置決めが難しいので、本体部２１の凹部２３の一辺から長手方向に対して直角方向に夫々延びる互いに平行な３つの溝２２を本体部２１に設けている。この３つの溝２２は、コネクタ端子１の幅とピッチに合わせて配置されており、その溝２２の中にコネクタ端子１を入れることで左右(コネクタ整列治具２０の長手方向)の位置決めを行う。なお、この実施の形態では、溝２２の断面形状を矩形としているが、Ｖ字形状や半円形状であってもよい。また、溝２２の深さは、コネクタ端子１の厚みの１／２が溝２２の外に突出するように設定されている。
【００３７】
そうして、コネクタ端子１を位置決めした後、コネクタ整列治具２０の溝２２から突出したコネクタ端子１の部分の少なくとも一部を、研磨装置,切削装置やレーザー加工装置を用いて、研磨または切削の少なくとも一方により除去する。この金属メッキ除去工程においてコネクタ端子１の除去量を一定にする。
【００３８】
図５Ａは複数のコネクタ１０が取り付けられたコネクタ整列治具２０の斜視図を示しており、図５Ｂはコネクタ整列治具２０を溶接治具３０に取り付ける様子を説明する斜視図を示している。
【００３９】
また、溶接する素子のリードフレーム２は、複数個繋がっていることから、図５Ａに示すように、コネクタ１０を同じ個数整列させ、各リードフレーム２の配列ピッチに合わせる。
【００４０】
また、図５Ｂに示すように、溶接治具３０上に、複数のリードフレーム２が繋がったリードフレーム連結体３１を載置している。このリードフレーム連結体３１が載置された溶接治具３０上に、各コネクタ１０のコネクタ端子１が溶接治具３０の溶接部分３２に対応するように、複数のコネクタ１０が取り付けられたコネクタ整列治具２０を載置する。このとき、コネクタ整列治具２０は、長手方向を軸に１８０度回転させて、上下を逆にする。
【００４１】
このように、コネクタ整列治具２０からコネクタ１０を次の溶接治具３０に移載することで受け渡しがすばやくできる。これにより、切削加工から溶接するまでの時間を短縮して、コネクタ端子１の除去部４の切削表面の酸化による悪影響を防ぐ。
【００４２】
このように、コネクタ端子表面を研磨や切削などの方法で、コネクタ端子のニッケルメッキを剥がし、コネクタ端子の除去部の表面の荒さを細かくし、溶接の接合面の単位面積当たりの接触面積を大きくして、溶接電流の密度を上げて発熱量のバラツキを抑え、さらに、コネクタ端子の除去部表面の酸化を防ぐため、研磨や切削などの加工完了後、溶接までの時間を短くする。
【００４３】
上記構成のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法によれば、コネクタ端子１の表面に施された金属メッキの一部を除去してコネクタ端子１の基材１aを露出させた後、コネクタ端子１の金属メッキが除去された除去部４とリードフレーム２表面とを接触させて、コネクタ端子１をリードフレーム２に溶接することにより、鉛フリー化に伴って下地がニッケルメッキになったコネクタ端子１をリードフレーム２に溶接するとき、コネクタ端子１とリードフレーム２の溶接剥がれ不良を効果的に防ぐことができる。
【００４４】
また、上記コネクタ端子１の金属メッキが除去された除去部４の表面を、接触するリードフレーム２表面と略平行にすることによって、溶接の接合面の単位面積当たりの接触面積をより大きくして、溶接電流の密度を上げることにより発熱量のバラツキを効果的に抑えるので、良好な接合ができる。
【００４５】
また、研磨または切削の少なくとも一方によりコネクタ端子１の表面の金属メッキを除去することによって、コネクタ端子１の金属メッキを簡単かつ確実に除去できる。
【００４６】
また、ニッケルメッキを含む金属メッキが表面に形成されたコネクタ端子１を、ニッケル合金からなるリードフレーム２に溶接する場合は、特に溶接はがれ不良が生じやすいが、このような構成において、特にこの発明の効果が顕著である。
【００４７】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】図１Ａは従来のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法を用いた比較例としてのコネクタ端子とリードフレームの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは上記比較例の溶接の前の断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは上記比較例の溶接後の状態の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは正常な溶接状態の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは不良溶接状態の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａはこの発明の実施の一形態のリードフレームとコネクタ端子の溶接方法を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂはコネクタ端子を切削や研磨によりメッキを除去した状態を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃはコネクタ端子をリードフレームに溶接した状態を示している。
【図４】図４はコネクタ整列治具の構造を説明するための図である。
【図５Ａ】図５Ａは複数のコネクタが取り付けられたコネクタ整列治具の斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂはコネクタ整列治具を溶接治具に取り付ける様子を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…コネクタ端子
１a…基材
１b…ニッケルメッキ
１c…錫メッキ
２…リードフレーム
３…融合部
４…除去部
１０…コネクタ
１１…コネクタハウジング
２０…コネクタ整列治具
２１…本体部
２２…溝
２３…凹部
２４…コネクタ取出し用突上げピン穴
３０…溶接治具
３１…リードフレーム連結体
３２…溶接部分
【図１Ａ】
2008218189.tif 000003
【図１Ｂ】
2008218189.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2008218189.tif 000006
【図２Ｃ】
2008218189.tif 000007
【図３Ａ】
2008218189.tif 000008
【図３Ｂ】
2008218189.tif 000009
【図３Ｃ】
2008218189.tif 000010
【図４】
2008218189.tif 000011
【図５Ａ】
2008218189.tif 000012
【図５Ｂ】
2008218189.tif 000013