JP5261278B2 - コネクタおよびコネクタ用金属材料 - Google Patents

Description

本発明は、オス端子、メス端子を含んで構成される電気電子部品用のコネクタ、およびこのコネクタに用いられる、オス端子、メス端子の接触部などに好適なコネクタ用金属材料に関する。

たとえば、自動車等の電線の接続に用いられるコネクタには、一般に、銅（Ｃｕ）合金などの導電性基体（以下、適宜、基体と記す。）上に錫（Ｓｎ）、錫合金などの金属被覆層を設けたオス端子とメス端子が使用されている。オス端子およびメス端子は、それぞれハウジングに収容されてそれぞれオスコネクタ、メスコネクタとして構成されている。オス端子およびメス端子の材料として用いられる、Ｃｕ、Ｃｕ合金などの導電性基体上にＳｎ、Ｓｎ合金などの金属被覆層をめっきなどにより設けた金属材料は、基体の優れた導電性と強度、および金属被覆層の優れた電気接続性と耐食性とはんだ付け性を備えた高性能導体として知られている（例えば、特許文献１、２参照）。この金属材料は、通常、亜鉛（Ｚｎ）などの基体の合金成分（以下、適宜、基体成分と記す。）が前記金属被覆層に拡散するのを防止するため、基体上にバリア機能を有するニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）などの下地層がめっきなどにより形成される。

自動車のエンジンルーム内などの高温環境下では、端子表面のＳｎ等の金属被覆層はＳｎが易酸化性のため表面に酸化皮膜が形成されるが、この酸化皮膜は脆いため端子接続時に破れて、その下の金属被覆層中の未酸化のＳｎが露出して良好な電気接続性が得られる。

ところで近年、電子制御化が進む中でコネクタが多極化したため、オスコネクタの端子群とメスコネクタの端子群を挿抜する際に多大な力が必要になり、特に、自動車のエンジンルーム内などの狭い空間では挿抜作業が困難である。多極化は、特に小型端子を配したコネクタで求められており、オス端子のタブ幅にして１．０ｍｍや０．６４ｍｍの端子に対して強く要求されている。
そこで、組み付け作業の負荷低減の観点より、挿入力を小さくすることが求められている。挿入力が高いと、組み付けの作業者の作業負荷を軽減するため、てこの原理を使った設備を導入せねばならなかった。
一方、挿入力の低下はメス端子の接触荷重を低下させることで実現できる。しかし、接触荷重を低下させると、振動や温度変化を受けた場合、接点では微摺動磨耗が起こり、極めて少ない摺動回数で電気抵抗値が上昇してしまう現象、すなわちフレッティング現象が発生する。これを回避するよう従来は高い接触荷重のメス端子が使われてきており、組み付け作業に要求される低挿入力端子は実現できていなかった。

前記フレッティング現象を防止するため、基材上に、フレッティング現象が起き難い硬質のＣｕ_６Ｓｎ_５などのＣｕ−Ｓｎ金属間化合物層を形成する方法（例えば、特許文献３、４参照）が提案されたが、この方法はＣｕ−Ｓｎ金属間化合物層にＣｕなどの基材成分が大量に拡散してＣｕ−Ｓｎ金属間化合物層が脆化する場合があるという問題があった。

前記基体とＣｕ−Ｓｎ金属間化合物層間にＮｉ層を設けて基体成分の拡散を防止した金属材料（例えば、特許文献７参照）はＮｉ層とＣｕ−Ｓｎ金属間化合物層間にＳｎ層もＣｕ層も存在しないため、その製造を、基体上にＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎをこの順に層状にめっきし、これを熱処理して行う際に、めっき積層体のめっき厚みをＣｕとＳｎの化学量論比を踏まえて厳密に設計し、かつその熱処理を徹底した管理のもとで行う必要があり、製造に多大な労力を要した。

さらに、基材上に、硬質のＣｕ_６Ｓｎ_５などのＣｕ−Ｓｎ金属間化合物層を形成し、その表面の一部にＳｎの塊が付着したような構造（例えば、特許文献５参照）も提案されているが、このＳｎの塊は軟質のため端子の接触面間にフレッティング現象が起きるという点では、前述の特許文献１、２の技術と実質的な差異はない。
また、コネクタ小型化及び接続の高密度化に対し、端子同士を接続する際の挿入力を小さくするために、低挿入力化を図り、低接触抵抗と低挿入力とを兼備する端子として、挿入時の接触荷重が２５ＮのＮｉ−Ｃｕ−Ｓｎの３層めっき端子がある（例えば、特許文献６参照）。しかし、フレッティング現象を回避する技術には至っていなく、さらにより低い接触荷重域については検討されていない。

さらに、挿入力の小さな多ピンコネクタで、高温でも接触抵抗の増大が無く、把持力が変化せず、振動により外れることのない安定した装着を確保できるコネクタとして、ＮｉとＳｎを主成分とする溝により粒状区画に区切られた構造を有する拡散合金層を持つＳｎめっきの薄板が提案されている（例えば、特許文献７）。しかし、製造法は容易ではなく、フレッティング防止が十分か否かは開示されていない。

特開２００４−１７９０５５号公報 特開２０００−２１５４５号公報 特開２０００−２１２７２０号公報 特開２０００−２２６６４５号公報 特開２００３−２１３４８６号公報 特開２００３−１５１６６８号公報 特開平１１−１４０５６９号公報

以上記載したように、フレッティング発生と低挿入力端子はトレードオフの関係にある。従来のＳｎめっきでは、フレッティングを抑制するには高い接触荷重が必要であり、逆に接触荷重を小さくして低挿入力端子を作ってもフレッティングによる故障のため信頼性のある電気特性を得ることができなかった。
そこで、本発明は、製造が容易で、オス端子、メス端子から構成される低挿入力で接続可能でありながら、しかもフレッティングを抑制することができ電気接続性の安定したコネクタ、およびこのコネクタのオス端子、メス端子の接触部などに好適な金属材料を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の手段により達成される。すなわち、本発明は、
（１）オス端子を有するオスコネクタと、接触荷重が０．５〜３Ｎであるメス端子を有するメスコネクタとが互いに接続可能に構成されているコネクタであって、前記オス端子および前記メス端子の少なくとも一方の最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料により形成されていることを特徴とするコネクタ、
（２）前記（１）に記載のコネクタにおいて、オス端子の最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料により形成されていることを特徴とするコネクタ、
（３）オス端子を有するオスコネクタと、接触荷重が０．５〜３Ｎであるメス端子を有するメスコネクタとが互いに接続可能に構成されるコネクタであって、前記オス端子および前記メス端子の少なくとも一方の接触部分の最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料により形成されていることを特徴とするコネクタ、
（４）前記（３）に記載のコネクタにおいて、オス端子の接触部分の最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料により形成されていることを特徴とするコネクタ、および、
（５）前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のコネクタに使用される金属材料であって、最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層であることを特徴とするコネクタ用金属材料、
を提供するものである。
なお、本発明において「最表面」とは「最表層」と同じ意味である。

本発明のコネクタは、適正な厚みのＳｎ層を備えた端子材を用いた上で、接触荷重が０．５〜３Ｎのメス端子と、オス端子を組んだものであるため、低挿入力とフレッティング抑制を両立した端子をもつコネクタである。そして、組み付け作業時の作業負荷の低減、ならびに、組み付けたオスメス端子の電気的な接続信頼性が維持されている。

また、オス端子または前記メス端子の少なくとも一方の端子表面すべて、あるいは少なくとも接触部分のみが、最表面の厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料により形成されるコネクタであるので、表面硬度の不均一化により相手材との当接圧力を局部的に高めることができ、導通を確実に確保し、電気抵抗を低く抑えることができる。
さらに、本発明のコネクタ用金属材料は、上記のような特性を有するコネクタを容易に形成することができる。

本発明の一実施態様のコネクタのオス端子を示す斜視図である。 本発明の一実施態様のコネクタのメス端子の内部構造を示す斜視図である。 本発明のコネクタの接続状態を説明する概略断面図である。 本発明の金属材料の実施形態を示す斜視説明図である。 接触荷重測定における変位−荷重のグラフの一例である。 挿入力試験の説明図である。 微摺動磨耗試験の抵抗値測定の回路図である。

本発明のコネクタは、オス端子を有するオスコネクタと、メス端子を有するメスコネクタとが互いに接続可能に構成されているコネクタであって、オス端子およびメス端子の少なくとも一方の最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層であり、メス端子の接触荷重が０．５〜３Ｎ、である金属材料により形成されたものである。オス端子を有するオスコネクタは、一般に１つ以上のオス端子がハウジング（図示せず）に収容されて構成される。メス端子を有するメスコネクタについても同様に、一般に１つ以上のメス端子がハウジング（図示せず）に収容されて構成される。コネクタに関する事項は、本発明においては一般的事項であるため、図示および詳細な説明は割愛する。

また、上記金属材料は、例えば導電性基材に、主にＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎなどの元素をめっき処理することにより好適に作成されるものである。また、それらのめっき種、めっき厚構成、熱処理の有無、熱処理有りの場合の熱処理温度の時間、ならびに冷却の有無、冷却有りの場合の冷却時間等は、総合的な製造コスト、ならびに使用される部位における要求の品質に応じて適宜設定されるものである。

図１は、本発明の一実施態様のコネクタのオス端子１０を示す斜視図である。オス端子１０は、メス端子２０との接続部分であるタブ１１と、電線との圧着を行う圧着部分であるワイヤバレル１２とを備える。タブ１１は平板状に形成され、その上面および下面はそれぞれ平滑な面に仕上げられている。基板に配備したオスコネクタの場合には、角線、あるいは板をプレス成形した形態であることが多い。

また、図２は、本発明の一実施態様のコネクタのメス端子２０の内部構造を示す斜視図である。この図１に示すオス端子１０と図２に示すメス端子２０は、互いに接続可能なもので、コネクタを構成する。図２において、メス端子２０のオス端子１０との接続部分は、中空の箱形状であり、舌片２１、ディンプル２２およびビード２３とをその内部に備えている。
ディンプル２２は、舌片２１の上部に設けられた凸状の部材であり、オス端子１０との接続時には、タブ１１の下面と点接触する。舌片２１は、接点圧力即ちディンプル２２をタブ１１に押付ける圧力を作用させるバネとしての機能を有している。また、ビード２３も凸状の部材であり、タブ１１の上面と接触し、当該ディンプル２２がタブ１１に及ぼす接点圧力を受ける。

オス端子１０およびメス端子２０の少なくとも一方の、少なくとも一部分は、最表面が厚み０．２５μｍ以下、好ましくは０．１５μｍ以下、さらに好ましくは０．１０μｍ以下で、特に限定するものではないが０．０１μｍ以上のＳｎ層である金属材料で形成されている。オス端子１０および／またはメス端子２０の一部のみが上記金属材料で形成されていなくてもよく、その場合、少なくとも一方の接触部分が上記金属材料で形成されていていることが好ましい。
オス端子１０とメス端子２０のどちらか一方の最表層が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料で形成されている場合には、メス端子２０のみＳｎ層を有するものより、オス端子１０のみＳｎ層であることが好ましく、オス端子１０とメス端子２０両方とも厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層であることがさらに好ましい。
なお、本発明において、金属材料の最表層の状態は、金属材料がコネクタとして使用される場合には、コネクタとして初期状態のものを意味するものである。

オス端子１０をメス端子２０に接続する際には、図３の概略断面図に示すように、タブ１１を舌片２１とビード２３との間隙に挿入する。このとき、ビード２３がタブ１１の上面に摺接すると共に、ディンプル２２がタブ１１の下面に摺接する。そして、タブ１１を完全に挿入すると、ビード２３及びディンプル２２がそれぞれタブ１１に接触した状態で、タブ１１がそれらの間に圧接保持され、これによりオス端子１０及びメス端子２０間の電気的接続がなされる構成となっている。

このように接続がなされるに際には、オス端子１０側については、そのタブ１１の上面および下面が接触部分となっている。一方、メス端子２０側については、そのディンプル２２およびビード２３が接触部分となっている。
なお、本発明で接触部分とは、オス端子をメス端子に挿入する時、メス端子のディンプル、およびビードとオス端子のタブとが接する面、ならびに、オス端子をメス端子に挿入した後、メス端子のディンプル、およびビードとオス端子のタブとが接する面の両者を指す。

また、オス端子１０とメス端子２０との間で表面の硬さに差がある場合、軟らかい方がけずれ易くなり、そのけずれ量が小さくなるほど挿入力が小さくなる。このことを考慮すると、接続時におけるオス端子、メス端子それぞれの接触部分の軌跡に対応して接触面積の大きい側の材料を固くすることが好ましい。これにより、コネクタ挿抜抵抗を低減するとともに、コネクタ組立時において必要な挿入力を低減し、組立作業の作業効率を向上し作業員の疲労を低減することが可能となる。

本発明の好ましい態様のコネクタにおいては、互いに接続可能なオス端子およびメス端子を備え、前記オス端子または前記メス端子の一方の端子表面すべて、あるいは少なくとも接触部分のみが、最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料により形成され、前記オス端子または前記メス端子の他方の少なくとも接触部分が、最表面がＳｎ層である金属材料により形成されているものである。オス端子では、接触部が平板状のため、フレッティング、ならびに高い挿入力の原因である純Ｓｎ層が広い面積で形成される恐れがあり、一方、メス端子の場合は、接触部が半球状のため、その面積は小さくなる。そのため、好ましくは、上記の最表面がオス端子は０．２５μｍ以下のＳｎ層で、メス端子ではＳｎ層である。
この態様のコネクタでは、接続時におけるオス端子、メス端子それぞれの接触部分の軌跡を考慮し、前記接触部分の接触面積が大きくなる側としての表面が硬い方の端子がオス端子であり、前記接触部分の接触面積が小さくなる側としての表面が柔らかい方の端子がメス端子であることにより、接触面積が大きくなる側の表面の（単位面積あたりの）けずれ量が小さくなり、挿入力低減効果が大きくなる。

また、通常、オス端子は、挿入し易いように平坦な形状をしているのに対し、メス端子は内面上下の一方あるいは両方に曲げ加工を有し、ばねの役割を持たせた形状を有している。さらに、通常はメス端子側の接触部を挿入されるオス端子側に突出させている。このため、オス端子は平板をそのまま打ち抜いて製造する場合があるのに対し、メス端子は、曲げ加工を行って製造する場合が多いため、メス端子の方が加工し易さの点で金属材料の硬さをオス端子に比べて低くする方が好ましい。特に、近年の小型化に対応するために製造工程において厳しい曲げ加工を伴う場合には、加工し易いメス端子を有する本発明が好適である。
その他、構造上、端子を挿入する上で、オス端子の接触部分の軌跡に対応する接触面積がメス端子の接触部分の軌跡に対応する接触面積よりも大きくなることも、本実施形態の硬化処理対象として、オス端子を選択することが有効である理由となる。

本発明のコネクタは、オス端子とメス端子との接触荷重が０．５〜３Nである接触構造のメス端子を有する。接触荷重は、好ましくは０．５〜２Ｎ、さらに好ましくは１．０〜１．５Nである。
なお、本発明における「接触荷重」とは、端子の接触面が押付け合う力のことである。但し、接触面が複数ある場合は、その総和を指す。
例えばメス端子が、図２に示すように片側が一つのディンプル２２を備えたばね片、反対側が固定されたビード２３を有するものの場合、
端子嵌合時のばね反力＝接触荷重
となる。この接触荷重は、解体したメス端子を用い、マイクロスコープによるタブギャップ測定で得られた値を変位（オス端子が挿入された状態を仮定した際の押込み変位）とみなして、微小荷重計によって得られたばね特性（変位−荷重グラフ）から読み取る方法で測定することができる。このときのタブギャップとは、メス端子のビード−ディンプル間の距離である。また、ばね特性の測定は、微小荷重計に取り付けた専用治具でディンプルを押し下げるなどの方法で行う。
接触荷重の調整は、前記測定方法によってあらかじめ変位−荷重グラフを作成しておき、所望の接触荷重に対する変位の値から求められるタブギャップを設定することで行える。変位はオス端子のタブ厚からメス端子のタブギャップを差し引いたものなので、オス端子のタブ厚が決まれば、所望の接触荷重を有するメス端子のタブギャップが定まる。
本発明によれば、このような低い接触荷重の接触構造により、小さな力で挿抜できるため、組み付け作業の負担を大きく軽減することができる。

このコネクタは、例えば車載用コネクタとして自動車に搭載されるが、本発明に係るコネクタの用途は車載用に限定されず、電気・電子機器等いかなる用途のコネクタにも適用可能である。

次に、本発明のコネクタを構成する、上記最表面に厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層を有する金属材料について説明する。
本発明のコネクタ用金属材料は、電気電子部品のオス端子またはメス端子の少なくとも一部を形成する金属材料であって、最表面に厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層が設けられたものである。
上記Ｓｎ層が設けられる直下の層は、特に限定されるものではなく、例えば、Ｃｕ−Ｓｎ合金層が導電性基体上に設けられたものでも良いし、導電性基体上に、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｆｅ、Ｆｅ合金、Ｃｏ、またはＣｏ合金のいずれか１種あるいは２種からなる金属または合金層が設けられ、その上に前記最表面のＳｎ層が設けられたものでも良い。

本発明のコネクタ用の金属材料の好ましい一つの実施態様を図４に示す。図４は、そのめっき層を有する金属材料３０の斜視説明図であり、導電性基体３１上に、例えばＮｉからなる下地層３２、その上に例えばＣｕからなる中間層３３、その上に最表面層であるＳｎ層３４を設けたものである。

コネクタ用の金属材料３０は、例えば、導電性基体３１上に、Ｎｉ層、Ｃｕ層、Ｓｎ層をこの順にめっきしてめっき積層体を作製し、これを熱処理して、製造される。この熱処理の間、基体成分の熱拡散はＮｉからなる下地層３２により阻止される。前記下地層３２や中間層３３の熱処理後の厚みは特に厳密に規定する必要がないため、めっき積層体の設計およびその熱処理は容易に行える。
従って本発明のコネクタ用金属材料３０は製造が容易で生産性に優れる。

本発明のコネクタのオス端子およびメス端子の少なくとも一方の金属材料３０における最表面のＳｎ層３４の厚みは、０．２５μｍ以下、好ましくは０．１５μｍ以下、さらに好ましくは０．１０μｍ以下であり、限定されるものではないが０．０１μｍ以上である。

本発明において、導電性基体３１には、端子に要求される導電性、機械的強度および耐熱性を有する銅、リン青銅、黄銅、洋白、ベリリウム銅、コルソン合金などの銅合金、鉄、ステンレス鋼などの鉄合金、銅被覆鉄材やニッケル被覆鉄材などの複合材料、各種のニッケル合金やアルミニウム合金などが適宜用いられる。
前記金属および合金（材料）のうち、特に銅、銅合金などの銅系材料は導電性と機械的強度のバランスに優れ好適である。前記導電性基体３１が銅系材料以外の場合は、その表面に銅または銅合金を被覆しておくと耐食性および下地層３２との密着性が向上する点で好ましい。

前記導電性基体３１上に設ける下地層３２は、基体成分が最表面のＳｎ層３４に熱拡散するのを防止するバリア機能を有するＮｉ、Ｃｏ、またはＦｅの金属、あるいはＮｉ−Ｐ系、Ｎｉ−Ｓｎ系、Ｃｏ−Ｐ系、Ｎｉ−Ｃｏ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ系、Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｆｅ系などのＮｉ合金、Ｆｅ合金、またはＣｏ合金が好適に用いられる。これら金属および合金は、めっき処理性が良好で、価格的にも問題がない。中でも、ＮｉおよびＮｉ合金はバリア機能が高温環境下にあっても衰えないため推奨できる。
前記下地層３２に用いるＮｉなどの金属（合金）は、融点が１０００℃以上と高く、接続コネクタの使用環境温度は２００℃以下と低いため、下地層３２はそれ自身熱拡散を起こし難いうえ、そのバリア機能が有効に発現される。下地層３２には、導電性基体３１の材質によっては導電性基体３１と中間層３３との密着性を高める機能もある。

下地層３２の厚みは、０．０５μｍ未満ではそのバリア機能が十分に発揮されなくなり、３μｍを超えるとめっき歪みが大きくなって基体から剥離し易くなる。従って０．０５〜３μｍが好ましい。下地層３２の厚みの上限は端子加工性を考慮すると１．５μｍ、さらには０．５μｍが望ましい。
下地層３２は、１層であっても２層以上であってもよい。２層以上とする場合は、隣接する層との関係で、バリア機能や密着性を高める機能などを適宜設定することができるといった利点がある。

また、本発明のコネクタ用金属材料３０における中間層３３の厚みは特に限定されるものではないが、通常０．０１μｍ以上とする。上限は実用面、材料費、製造コストなどを考慮して５．０μｍ程度が望ましく、この中間層３３の厚みは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下がさらに望ましい。なお中間層３３が薄いと熱処理後の中間層３３に微細孔が多数発生し、中間層としてのバリア機能が失われることがあるので、中間層３３がＣｕのときは中間層３３の厚みはＣｕ合金の場合より若干厚めにすることが好ましい。
中間層３３には、銅の他、Ｃｕ−Ｓｎ系などの銅合金が適用できる。銅合金のＣｕ濃度は５０質量％以上が好ましい。

この最表面にＳｎ層を有する金属材料を得るための熱処理は、例えば次のようである。
熱処理は任意の方法で行うことができるが、好ましくは、めっき積層体を炉内温度３００〜８００℃のリフロー炉内に３〜２０秒間通過させる処理である。
また、上記の冷却処理は、任意の方法で行うことができるが、好ましくは２０〜８０℃の液体中を１〜１００秒、さらに好ましくは２０〜６０℃の気体中を１〜３００秒かけて通過させ、その後２０〜８０℃の液体中を１〜１００秒かけて通過させることで行うことである。また、さらに好ましくは３０〜５０℃の水中を５〜１５秒かけて通過させることで行う。

前記めっき積層体のＮｉなどの下地層層、Ｃｕなどの中間層層、Ｓｎ層はＰＶＤ法などによっても形成できるが、湿式めっき法が簡便かつ低コストで望ましい。

本発明のコネクタ用金属材料３０は、最表面のＳｎ層３４の表面に厚さ１００ｎｍ以下の酸化膜が形成されても、その性能に悪影響はない。本発明のコネクタ用金属材料３０では、熱処理前の最外層はＳｎであり、この場合酸化物としてＳｎの酸化物が形成される。Ｓｎの酸化物はＣｕの酸化物などと比較して導電性が高く、金属材料としての導電性に悪影響を与えないと考えられる。酸化膜の厚さは３０ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明において、導電性基体３１と下地層３２の間、下地層３２と中間層３３の間、中間層３３とＳｎ層３４の間に、隣接する層より薄い異種材料を介在させてもよい。
また、本発明の金属材料３０は、導電性基体３１上に直接Ｓｎ層３４を設けてもよいし、導電性基体３１上に設けられた下地層３２上にＳｎ層３４を設けても良い。
また、本発明のコネクタ用金属材料の形状は、コネクタのオス端子またはメス端子の少なくとも一部を形成する形状であれば、条材、板材等任意である。

また、本発明の別の実施形態は、このようなコネクタ用金属材料が少なくとも接触部を構成するコネクタであり、特に多極のコネクタまたは接触子が好ましい。本発明のコネクタ用金属材料は常法により、例えば自動車用や電気電子機器用のコネクタ、接触子などに加工することができる。
本発明のコネクタ用金属材料は、電気部品のオス、メス端子に応用する場合において、オス側、メス側のいずれかもしくはその両方に適用できる。さらに、必要な部分のみに適用しても差し支えない。
また、本発明のコネクタおよびコネクタ材料は、コネクタを構成する端子サイズに依存することなく、低挿入力とフレッティング防止の効果が得られるものである。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、たとえば試料およびその作製条件などは具体的一例にすぎず、本発明はこれに制限されるものではない。

［実施例１］
端子用材料として、厚み０．２ｍｍの銅合金条を基材とし、脱脂および酸洗をこの順に施し、次いで表１に示すめっき条件で前記銅合金条にＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎを層状に電気めっきしてめっき積層体を作製した。なお、銅合金条は、Ｎｉを１．６質量％、Ｓｉを０．４質量％含有したコルソン合金とした。

リフロー処理は、バーナ温度を７００℃とし、５〜１５秒の範囲で熱処理を行った。下地層のＮｉめっき厚は０．５μｍおよび中間層のＣｕめっき厚は０．５μｍとし、最表面層のＳｎめっき厚は特に電気めっきの時間により調整し、０．３μｍ、０．５μｍ、０．８μｍおよび１．２μｍの４種とし、リフロー処理後、残存Ｓｎ層の厚みは表２に示すように０．０３μｍ、０．１０μｍ、０．２５μｍおよび０．５０μｍとなり、本発明例および比較例のコネクタ用金属材料の各試料を得た。
Ｓｎ層の厚みは、コクール法により分析した。

前記熱処理後のＳｎ層の厚みの違う各試料をプレス切断した後、図１に示すように成形した試験用オスコネクタを作製した。小型端子を想定し、タブ幅は１ｍｍとした。また、メス端子用の試料は、タブギャップを調整して、表２に示す各種の接触荷重を有するようにプレス成形し、図２に示す試験用メスコネクタを作製した。
各例のメス端子の接触荷重は、次のようにして設定を行った。
メス端子の荷重測定における変位は、オス端子のタブ厚からメス端子のギャップ間隔を引いた値に相当する。したがって、オス端子のタブ厚が決まれば、所望の接触荷重を備えたメス端子のギャップ間隔が定まる。よって、荷重−変位グラフ（例えば、図５）を求め、表２に示す所望の接触荷重となるようメス端子のギャップ間隔を設定した。

（挿入力試験）
次に、本発明例および比較例のオス端子およびメス端子を用いて、図６の概略側面図による説明図（なお、モニター４７は理解を容易にするため斜視図）で示される方法により、挿入力試験を行った。すなわち、メス端子４１を治具４３にて固定し、オス端子４２を軸方向（コネクタ嵌合時における端子の正規挿入方向）に押し治具４４に５０ｍｍ／分の速度で挿入した。この時の変位−荷重曲線をロードセル４５および変位計４６に接続したモニター４７によりモニタリングし、端子が正規嵌合位置に至るまでの間の荷重ピーク値を端子単体挿入力（N）とし、測定は各５回行い、平均値を求めた。
ここでは、５０極の多極コネクタを想定し、作業者の負担を考慮してコネクタ挿入力を７０Ｎ以下と仮定した場合、１極あたりの挿入力は１．４Ｎとなるので、挿入力がこの基準以下であるものは「良」と判定して表２に「○」を付し、挿入力がこの基準を上回る場合は「不良」と判定して表２に「×」を付した。

（微摺動磨耗試験）
また、本発明例および比較例の得られた試料について、下記の微摺動磨耗試験を摺動回数１０００回以内で接触抵抗値の変化を連続的に測定した。微摺動磨耗試験は図７に示す回路図により抵抗値を測定するもので、次のようにして行った。
図１、２に示すようなメス端子４１、オス端子４２のそれぞれに設けられたコネクタハウジングに電線圧着済の端子を挿入し、嵌合させ、温度２０℃、湿度５０％の環境下で、摺動距離３０μｍで往復摺動させ、オス端子、メス端子の接続部間に電源５１より開放電圧２０ｍＶ負荷して定電流５ｍＡを流し、摺動中の電圧降下を電圧計５２で４端子法により測定して電気抵抗の変化を１秒ごとに求めた。
その評価は、フレッティングピークが発生し、そのピーク値が１０ｍΩ以上は「×」、３ｍΩ以上１０ｍΩ未満は「○」、３ｍΩ未満は「◎」とし、また、フレッティングピークが発生しないものも「◎」で表２に示した。

表２に示されるように、本発明例１〜８のコネクタでは、比較例のコネクタに比べ挿入力が低減され、良好な挿抜性を有し、かつ、電気抵抗上昇の少ないフッレティングの起き難く、コネクタとして良好な電気接続性が安定して得られていることがわかった。

１０ オス端子
１１ タブ
１２ ワイヤバレル
２０ メス端子
２１ 舌片
２２ ディンプル
２３ ビード
３０ 金属材料
３１ 導電性基体
３２ 下地層
３３ 中間層
３４ Ｓｎ層
４１ メス端子
４２ オス端子
４３ 治具
４４ 押し治具
４５ ロードセル
４６ 変位計
４７ モニター
５１ 電源
５２ 電圧計

Claims (5)

1. オス端子を有するオスコネクタと、接触荷重が０．５〜３Ｎであるメス端子を有するメスコネクタとが互いに接続可能に構成されているコネクタであって、前記オス端子および前記メス端子の少なくとも一方の最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料により形成されていることを特徴とするコネクタ。
2. 前記オス端子の最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. オス端子を有するオスコネクタと、接触荷重が０．５〜３Ｎであるメス端子を有するメスコネクタとが互いに接続可能に構成されるコネクタであって、前記オス端子および前記メス端子の少なくとも一方の接触部分の最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料により形成されていることを特徴とするコネクタ。
4. 前記オス端子の接触部分の最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層である金属材料により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。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のコネクタに使用される金属材料であって、最表面が厚み０．２５μｍ以下のＳｎ層であることを特徴とするコネクタ用金属材料。

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