JP5525951B2 - Terminal for connection - Google Patents
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Description
本発明は、主として自動車や家電製品（民生）に使用される端子やコネクタ等の接続用端子に関する。 The present invention relates to connection terminals such as terminals and connectors used mainly in automobiles and home appliances (consumer products).
自動車等の電線の接続に用いられるコネクタには、通常、銅合金にＳｎめっきを施したオス端子とメス端子の組み合わせからなる嵌合型端子が使用されている。この嵌合型端子が複数個集合したコネクタを、多極端子コネクタという。
自動車の電装化が進む中にあっては、このようなコネクタの極数、即ち、コネクタ中の端子の極数が増加する傾向にある。この端子の極数が増加するに伴って挿入力が大きくなるため、実装に際しては、道具が必要となったり、また人が挿入させる場合でも大きな力を必要とするようになり、組み立て作業の効率を低下させてしまう問題がある。
そのため、極数が増加しても、挿入力が従来よりも大きくならないような低挿入力端子が要求されている。
A connector used for connecting an electric wire of an automobile or the like usually uses a fitting type terminal composed of a combination of a male terminal and a female terminal obtained by applying Sn plating to a copper alloy. A connector in which a plurality of fitting-type terminals are assembled is called a multipolar terminal connector.
As automobiles become more and more electrical, the number of poles of such a connector, that is, the number of poles of terminals in the connector tends to increase. As the number of poles of this terminal increases, the insertion force increases, so tools are required for mounting, and even when a person inserts it, a large force is required. There is a problem of lowering.
Therefore, a low insertion force terminal is required so that the insertion force does not become larger than the conventional one even when the number of poles increases.
また、自動車には、エンジンの点火時期、燃料噴射の時期、及びスロットル開度等を、自動的に制御し、燃焼効率や燃費を適正化するための電子部品として、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵともいう）が搭載されている。このＥＣＵには、そのプリント基板上に上記した目的に合わせた多数のＬＳＩ等の電子部品が配置され、接続用端子であるＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）コネクタ用端子（以下、単にＰＣＢ端子ともいう）が接続されて、電気信号の入出力を行っている。
なお、ＰＣＢ端子は、多極の端子より構成され、導電性、めっき性、曲げ加工性、機械的強度等の特性を必要とすることから、ＰＣＢ端子に銅又は銅合金からなる母材を用いることが多い。また、表面には、耐食性等の問題から通常Ｓｎめっきが施されている。
In addition, an automobile is equipped with an engine control unit (hereinafter referred to as an ECU) as an electronic component for automatically controlling the ignition timing of the engine, the timing of fuel injection, the throttle opening, etc., and optimizing combustion efficiency and fuel consumption. Also called). In this ECU, a large number of electronic components such as LSIs are arranged on the printed circuit board for the above-mentioned purpose, and a PCB (Printed Circuit Board) connector terminal (hereinafter also simply referred to as a PCB terminal) as a connection terminal. Are connected to input and output electrical signals.
In addition, since the PCB terminal is composed of multipolar terminals and requires characteristics such as conductivity, plating property, bending workability, mechanical strength, etc., a base material made of copper or a copper alloy is used for the PCB terminal. There are many cases. Moreover, Sn plating is normally given to the surface from problems, such as corrosion resistance.
このＰＣＢ端子は、一方側にオス端子としてコネクタのメス端子に挿入され、ＥＣＵへの電気信号の入出力回路を構成する端子嵌合部が、また他方側に、ＥＣＵのプリント基板のスルーホールに挿入され、はんだ付けや、プレスフィット等の機械的接続がなされる基板接続部が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
この場合においても、端子嵌合部の低挿入力化は求められている。
例えば、このＰＣＢ端子の端子嵌合部をメス端子に挿入するに際しては、例えば、１端子あたり５Ｎ程度の挿入力が必要であるが、前記したように、ＰＣＢ端子は多極の端子を有するため、例えば、２０極の場合だと１００Ｎ（１０ｋｇ）程度の挿入力が必要となる。
このように、挿入力が高くなると組立て時における作業性等が悪くなる。そこで、摩擦係数を２０％程度低減させ、総挿入力を８０Ｎ以下にできる端子、具体的には、母材の表面に、Ｎｉ（ニッケル）めっき、Ｃｕ（銅）めっき、及びＳｎめっきを順次行い、更にリフロー処理により形成された表面被覆層を有する端子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
This PCB terminal is inserted into the female terminal of the connector as a male terminal on one side, and a terminal fitting portion that constitutes an input / output circuit for an electric signal to the ECU is also provided on the through hole of the printed circuit board of the ECU. A board connecting portion is provided which is inserted and mechanically connected by soldering, press-fit, or the like (see, for example, Patent Document 1).
Even in this case, a low insertion force of the terminal fitting portion is required.
For example, when inserting the terminal fitting portion of the PCB terminal into the female terminal, for example, an insertion force of about 5 N per terminal is required. However, as described above, the PCB terminal has multipolar terminals. For example, in the case of 20 poles, an insertion force of about 100 N (10 kg) is required.
Thus, when the insertion force increases, workability and the like during assembly deteriorate. Therefore, a terminal capable of reducing the friction coefficient by about 20% and reducing the total insertion force to 80 N or less, specifically, Ni (nickel) plating, Cu (copper) plating, and Sn plating are sequentially performed on the surface of the base material. Furthermore, a terminal having a surface coating layer formed by reflow treatment has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献２に記載されたＰＣＢ端子であっても、端子の数（極数）が更に多くなれば、ＰＣＢ端子の総挿入力が大きくなるため、総挿入力の更なる低減（即ち、１端子あたりの挿入力の低減）が求められていた。
However, even in the case of the PCB terminal described in
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、総挿入力の低減が図れ、更には安定した電気的な接続信頼性を備えることが可能な接続用端子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a connection terminal capable of reducing the total insertion force and further having stable electrical connection reliability.
前記目的に沿う本発明に係る接続用端子は、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる母材の表面に、Ｉｎ又はＩｎを８０質量％以上１００質量％未満含有する合金からなる表面めっき層が設けられ、該表面めっき層の下地に、該表面めっき層よりも硬い硬質めっき層が形成され、該硬質めっき層は、１）ＣｕとＩｎの金属間化合物、もしくは、２）Ｃｕ及びＩｎに、更にＮｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐ、及びＢのいずれか１種又は２種以上を含む金属間化合物からなる。 The connection terminal according to the present invention that meets the above object is provided with a surface plating layer made of an alloy containing 80% by mass or more and less than 100% by mass of In or In on the surface of a base material made of Cu or Cu alloy, A hard plating layer harder than the surface plating layer is formed on the base of the surface plating layer. The hard plating layer is composed of 1) an intermetallic compound of Cu and In, or 2) Cu and In, and further, Ni, Co , Sn, Zn, P, and ing from any one or intermetallic compound containing two or more B.
本発明に係る接続用端子において、前記表面めっき層の平均厚みは０．０５〜１０μｍであることが好ましい。 In the connection terminal according to the present invention, the average thickness of the surface plating layer is preferably 0.05 to 10 μm.
本発明に係る接続用端子において、前記硬質めっき層の平均厚みは０．０５〜１０μｍであることが望ましい。 In connection terminal according to the present invention, the average thickness before Symbol hard plating layer is preferably a 0.05 to 10 [mu] m.
本発明に係る接続用端子において、前記硬質めっき層の下地に、Ｎｉ又はＮｉ合金からなる下地めっき層を設けることが好ましい。
ここで、前記下地めっき層の平均厚みは１０μｍ以下であることが好ましい。
In the connection terminal according to the present invention, it is preferable to provide a base plating layer made of Ni or Ni alloy on the base of the hard plating layer.
Here, the average thickness of the base plating layer is preferably 10 μm or less.
本発明に係る接続用端子において、前記表面めっき層は、電気めっき処理して、又は該電気めっき処理後にリフロー処理して形成されるのがよい。 In the connection terminal according to the present invention, the surface plating layer may be formed by electroplating or by reflowing after the electroplating.
本発明に係る接続用端子において、摩擦係数が０．１〜０．４５であることが好ましい。 In the connection terminal according to the present invention, the friction coefficient is preferably 0.1 to 0.45.
本発明に係る接続用端子は、母材の表面に、Ｉｎ又はＩｎを主体とする合金からなる表面めっき層が設けられ、この表面めっき層の下地に、この表面めっき層よりも硬い硬質めっき層が形成されているので、この相乗効果で摩擦係数を低減できる。即ち、端子の挿入力の低減が可能となる。
従って、総挿入力の低減を図ることが可能な接続用端子を提供できる。
In the connection terminal according to the present invention, a surface plating layer made of In or an alloy mainly composed of In is provided on the surface of the base material, and a hard plating layer harder than the surface plating layer is provided on the surface of the surface plating layer. Thus, the friction coefficient can be reduced by this synergistic effect. That is, the terminal insertion force can be reduced.
Therefore, a connection terminal capable of reducing the total insertion force can be provided.
ここで、表面めっき層の平均厚みを０．０５〜１０μｍにする場合、表面めっき層の厚みを、表面めっき層による摩擦係数の低減効果が十分に得られる厚みに調整できる。 Here, when the average thickness of the surface plating layer is 0.05 to 10 μm, the thickness of the surface plating layer can be adjusted to a thickness at which the effect of reducing the friction coefficient by the surface plating layer is sufficiently obtained.
また、硬質めっき層を、１）ＣｕとＩｎの金属間化合物、もしくは、２）Ｃｕ及びＩｎに、更にＮｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐ、及びＢのいずれか１種又は２種以上を含む金属間化合物で構成するので、これらのめっき層は熱的に安定しており、例えば、高温環境下において、母材元素の最表面への拡散を抑制でき、表面めっき層でのＩｎとの合金化も抑制できる。更に、硬質めっき層の下地に下地めっき層を設ける場合も、高温環境下において、下地めっきの元素の拡散を抑制できる。
従って、安定した電気的な接続信頼性を備えることができる。
Further, the hard plating layer includes 1) an intermetallic compound of Cu and In, or 2) Cu and In, and further includes any one or more of Ni, Co, Sn, Zn, P, and B. since a metal intermetallic compound, these plating layers are thermally stable, for example, in a high-temperature environment can be suppressed from diffusing into the outermost surface of the base element, an alloy of in on the surface plating layer Can also be suppressed. Furthermore, even when the base plating layer is provided on the base of the hard plating layer, diffusion of the element of the base plating can be suppressed in a high temperature environment.
Therefore, stable electrical connection reliability can be provided.
そして、硬質めっき層の下地に、Ｎｉ又はＮｉ合金からなる下地めっき層を設ける場合、硬質めっき層と下地めっき層により、経時による母材元素の拡散抑制が可能となり、長期に渡って接触抵抗の上昇を防止できる。また、ＣｕとＮｉは相互に拡散し難いため、下地めっき層がバリア層となり、母材元素、特にＣｕ元素が、硬質めっき層、表面めっき層、更には最表面へ拡散することを抑制でき、表面めっき層でのＩｎとの合金化や、最表面での母材元素の酸化も抑制できる。
従って、下地めっき層を設けることで、製品の信頼性への効果がより大きくなる。
When a base plating layer made of Ni or Ni alloy is provided on the base of the hard plating layer, the hard plating layer and the base plating layer can suppress the diffusion of the base material element over time, and the contact resistance can be maintained over a long period of time. The rise can be prevented. Further, since Cu and Ni are difficult to diffuse each other, the base plating layer serves as a barrier layer, and the base metal element, particularly Cu element, can be suppressed from diffusing to the hard plating layer, the surface plating layer, and further to the outermost surface, Alloying with In in the surface plating layer and oxidation of the base material element on the outermost surface can also be suppressed.
Therefore, providing the base plating layer further increases the effect on the reliability of the product.
また、表面めっき層は、電気めっき処理して、又は電気めっき処理後にリフロー処理して形成されるのがよい。
上記した硬質めっき層と表面めっき層は、リフロー処理を施さない場合においても、Ｉｎ及びＣｕの相互拡散により常温域で自然に形成できる。しかし、例えば、下地めっき層の表面に、ＣｕもしくはＣｕ合金めっき層と、ＩｎもしくはＩｎ合金めっき層を形成した後、リフロー処理することで、硬質めっき層と表面めっき層を容易に形成できる。ここで、硬質めっき層となるＣｕ−Ｉｎ合金層は、金属間化合物となっているため、十分な硬さを有している。このため、硬い硬質めっき層の上面に軟らかい表面めっき層を設けた相乗効果で、摩擦係数の低減が十分可能となる。
The surface plating layer may be formed by electroplating or by reflowing after electroplating.
Even when the hard plating layer and the surface plating layer are not subjected to reflow treatment, they can be naturally formed in a normal temperature region by mutual diffusion of In and Cu. However, for example, a hard plating layer and a surface plating layer can be easily formed by forming a Cu or Cu alloy plating layer and an In or In alloy plating layer on the surface of the base plating layer and then performing a reflow treatment. Here, since the Cu-In alloy layer used as a hard plating layer is an intermetallic compound, it has sufficient hardness. For this reason, the friction coefficient can be sufficiently reduced by the synergistic effect of providing the soft surface plating layer on the upper surface of the hard hard plating layer.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る接続用端子１０は、母材１１の端子嵌合部の表面に、下地めっき層１２と、硬質めっき層１３と、表面めっき層１４とを順次設けたものであり、例えば、工場等で使用される電子機器、航空機、船舶、自動車等の各種電子機器、特に自動車の電子制御装置（ＥＣＵ）への使用に適したＰＣＢコネクタ用端子や中継用端子等である。以下、詳しく説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
As shown in FIG. 1A and FIG. 2, a
母材１１は、Ｃｕ（銅）又はＣｕ合金からなる板材（図示しない）を、接続用端子１０と同一形状にプレス加工することにより得られる接続用端子材である。
この母材１１の端子嵌合部の表面には、Ｎｉ（ニッケル）又はＮｉ合金（例えば、Ｎｉ−Ｐ（ニッケル／リン）、Ｎｉ−Ｂ（ニッケル／ホウ素）、Ｎｉ−Ｃｏ（ニッケル／コバルト）等）からなる下地めっき層１２が設けられている。なお、Ｎｉめっきには、無光沢めっきや半光沢めっき、更には、緻密な光沢めっきを使用することができるが、リフロー処理を施す場合は、半光沢めっきもしくは無光沢めっきを施すことが好ましい。
この下地めっき層１２は、母材１１中のＣｕ、及びその他のＣｕ合金中元素の拡散を抑制するためのもの（バリア層）であり、その平均厚みは、１０μｍ以下（好ましくは、下限を０．０５μｍ）とするのがよい。ここで、下地めっき層の厚みに上限を設けたのは、厚みの増加に伴う拡散抑制効果が小さいことによる。なお、生産性の観点から、好ましくは、５μｍ以下、更には３μｍ以下とするのがよい。また、下地めっき層は形成しなくてもよい。
The
On the surface of the terminal fitting portion of the
This
下地めっき層１２の表面には、Ｃｕ−Ｉｎ（銅／インジウム）の金属間化合物を主体とする硬質めっき層１３と、表面めっき層１４とが、順次設けられている。
なお、硬質めっき層は、Ｃｕ−Ｉｎ合金の代わりに、例えば、Ｃｕ−Ｓｎ（銅／錫）合金、Ｉｎ−Ｚｎ（インジウム／亜鉛）合金、Ｉｎ−Ｎｉ（インジウム／ニッケル）合金、Ｉｎ−Ｆｅ（インジウム／鉄）合金等の金属間化合物（合金層）等で構成することもできる。
ここで、硬質めっき層中の金属間化合物の含有量は、９０質量％以上１００質量％未満であればよい。
更に、硬質めっきにＣｕ−Ｉｎの金属間化合物からなるＣｕ−Ｉｎ合金層（金属間化合物の含有量：１００質量％）を用いる場合、Ｃｕ−Ｉｎ合金層中に下地めっき元素や素材元素であるＮｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ（亜鉛）、Ｐ（リン）、及びＢ（ホウ素）のいずれか１種又は２種以上を含むこともできる。
A
In addition, the hard plating layer is formed of, for example, a Cu—Sn (copper / tin) alloy, an In—Zn (indium / zinc) alloy, an In—Ni (indium / nickel) alloy, or an In—Fe alloy instead of the Cu—In alloy. It can also be composed of an intermetallic compound (alloy layer) such as an (indium / iron) alloy.
Here, the content of the intermetallic compound in the hard plating layer may be 90% by mass or more and less than 100% by mass.
Further, when a Cu-In alloy layer (intermetallic compound content: 100% by mass) made of an intermetallic compound of Cu-In is used for hard plating, it is a base plating element or a material element in the Cu-In alloy layer. Any one or more of Ni, Co, Sn, Zn (zinc), P (phosphorus), and B (boron) may be included.
上記した硬質めっきの平均厚みは、０．０５〜１０μｍであることが好ましい。
硬質めっきの平均厚みが０．０５μｍ未満であると、下地めっきであるＮｉ及び母材元素の拡散抑制効果が小さくなる。従って、望ましくは、０．１μｍ以上とするのがよい。
一方、硬質めっきの平均厚みが１０μｍを超えると、生産性を阻害させる。従って、望ましくは５μｍ以下とするのが良い。
表面めっき層は、Ｉｎ（インジウム及び不可避的不純物）で構成されることが好ましいが、表面めっき層中に、母材元素や下地めっきの元素、更には硬質めっきの元素が拡散して含まれる場合もある。
また、表面めっき層は、Ｉｎの代わりに、Ｉｎを主体とする合金めっきで構成することもできる。このＩｎ合金めっきは、Ｉｎ含有量が４０質量％以上（好ましくは６０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上）、１００質量％未満であり、他は、Ｉｎの軟らかさを損なわない範囲で、添加元素及び不可避的不純物を含んでいる。
The average thickness of the hard plating is preferably 0.05 to 10 μm.
When the average thickness of the hard plating is less than 0.05 μm, the effect of suppressing the diffusion of Ni and the base material element as the base plating is reduced. Therefore, it is desirable that the thickness is 0.1 μm or more.
On the other hand, when the average thickness of the hard plating exceeds 10 μm, productivity is hindered. Therefore, the thickness is desirably 5 μm or less.
The surface plating layer is preferably composed of In (indium and unavoidable impurities), but the surface plating layer contains a base metal element, an element of the base plating, and further an element of hard plating diffused. There is also.
Further, the surface plating layer can be constituted by alloy plating mainly containing In instead of In. In the In alloy plating, the In content is 40% by mass or more (preferably 60% by mass or more, more preferably 80% by mass or more) and less than 100% by mass, and the other is within the range not impairing the softness of In. , Containing additional elements and inevitable impurities.
このように、接続用端子１０は、下地めっき層１２と表面めっき層１４との間に、表面めっき層１４よりも硬い硬質めっき層１３が設けられている。このため、硬い硬質めっき層１３の表面が、軟らかい表面めっき層１４で覆われ、この表面めっき層１４が接続用端子１０の表面に露出した構成となり、硬質めっき層１３と表面めっき層１４の相乗効果で、接続用端子１０の挿入力の低下が図れる。
ここで、表面めっき層をＩｎで構成した場合に、Ｉｎのめっき厚さが摩擦係数μに及ぼす影響について、図３を参照しながら説明する。この図３で説明した接続用端子の試験片は、厚さ１μｍのＮｉの下地めっき層（無光沢Ｎｉめっき）の上に、厚みの異なるＣｕのめっき層（０．１μｍ：◆、０．１８μｍ：■、０．２６μｍ：▲）と、Ｉｎのめっき層を順次形成し、これをリフロー処理して、Ｉｎの表面めっき層を形成したものである。なお、図３の横軸は、リフロー処理前のＩｎのめっき厚みを示している。
As described above, the
Here, when the surface plating layer is made of In, the influence of the In plating thickness on the friction coefficient μ will be described with reference to FIG. The test piece of the connection terminal described in FIG. 3 is a Cu plating layer (0.1 μm: ◆, 0.18 μm) having a different thickness on a Ni base plating layer (matte Ni plating) having a thickness of 1 μm. : In, 0.26 μm: ▲), an In plating layer was sequentially formed, and this was reflowed to form an In surface plating layer. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the In plating thickness before the reflow process.
図３に示すように、Ｉｎのめっき厚み（表面めっき層であるＩｎ厚さとＣｕ−Ｉｎ合金中のＩｎの見かけの厚さの合計、以下同様）が厚くなると共に、試験片の摩擦係数が低下する傾向にあることが分かる。なお、前記した従来のＳｎめっき（リフロー処理済み）が設けられた端子の摩擦係数は、例えば０．５〜０．６程度であり、また、母材の表面に、Ｎｉめっき、Ｃｕめっき、及びＳｎめっきを順次設けてリフロー処理した端子の摩擦係数は、例えば、０．４〜０．５程度である。
これら従来の端子の摩擦係数を考慮（目標値：摩擦係数０．４以下）すれば、Ｉｎの平均めっき厚みを０．４μｍ以上、更には０．４５〜１０μｍ（上限は、好ましくは５μｍ、更に好ましくは１．５μｍ）にすることが好ましい。ここで、Ｉｎのめっき厚みに上限を設けたのは、Ｉｎの使用量増加に伴う摩擦係数の低減効果が小さいことによる。
As shown in FIG. 3, as the In plating thickness (the sum of the In thickness as the surface plating layer and the apparent thickness of In in the Cu-In alloy, the same applies hereinafter) increases, the friction coefficient of the test piece decreases. It turns out that there is a tendency to. In addition, the friction coefficient of the terminal provided with the above-described conventional Sn plating (reflow treatment completed) is, for example, about 0.5 to 0.6, and Ni plating, Cu plating, and The coefficient of friction of the terminals that have been reflow-treated by sequentially providing Sn plating is, for example, about 0.4 to 0.5.
If the friction coefficient of these conventional terminals is taken into consideration (target value: friction coefficient 0.4 or less), the average plating thickness of In is 0.4 μm or more, further 0.45 to 10 μm (the upper limit is preferably 5 μm, and further Preferably it is 1.5 μm. Here, the reason why the upper limit is set for the In plating thickness is that the effect of reducing the friction coefficient accompanying the increase in the amount of In used is small.
次に、表面めっき層であるＩｎ厚さと摩擦係数の関係を、図４に示す。なお、図４の横軸は、リフロー処理後の最表層のＩｎ厚さである（Ｃｕ−Ｉｎ合金層中の見かけのＩｎ厚さは含まない）。
図４より、表面めっき層であるＩｎ厚さは、０μｍで摩擦係数が０．４〜０．５程度であるのに対し、Ｉｎ厚さを０．０５μｍとすることで、摩擦係数を０．３８〜０．４５まで低減できる。更に、摩擦係数の目標値０．４以下を考慮すると、表面めっき層であるＩｎ厚さは、０．１５μｍ以上が望ましい。なお、摩擦係数の目標値は、端子使用時の表面めっき層とその接触部との接触性等を考慮すれば、現実的には０．１以上であるのがよい。
Next, FIG. 4 shows the relationship between the In thickness, which is the surface plating layer, and the friction coefficient. 4 represents the In thickness of the outermost layer after the reflow process (the apparent In thickness in the Cu—In alloy layer is not included).
As shown in FIG. 4, the surface thickness of the In plating layer is 0 μm, and the friction coefficient is about 0.4 to 0.5. It can be reduced to 38 to 0.45. Furthermore, considering the target value of 0.4 or less for the coefficient of friction, the In thickness as the surface plating layer is preferably 0.15 μm or more. It should be noted that the target value of the coefficient of friction is actually preferably 0.1 or more in consideration of the contact between the surface plating layer and its contact portion when the terminal is used.
続いて、硬質めっき層をＣｕ−Ｉｎ合金で構成した場合に、端子材表面のＥＤＸ組成分析によるＩｎ／Ｃｕの質量比が摩擦係数μに及ぼす影響について、図５を参照しながら説明する。この図５は、図３の各試験片について、表面のＩｎ／Ｃｕの質量比を、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析法、加速電圧：１０ｋＶ）を用いて分析し、摩擦係数とＩｎ／Ｃｕの質量比との関係に整理し直したものである。
図５に示すように、表面ＥＤＸ組成分析で検出されるＩｎ量が増加すると共に、摩擦係数が低下する傾向にあることが分かる。なお、上記した従来の端子の摩擦係数を考慮（目標値：摩擦係数０．４以下）すれば、Ｉｎの質量がＣｕの質量の０．８倍以上、更には１倍以上にすることが好ましい。
Next, the influence of the In / Cu mass ratio on the surface of the terminal material by the EDX composition analysis on the friction coefficient μ when the hard plating layer is made of a Cu—In alloy will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the analysis of the surface In / Cu mass ratio of each test piece of FIG. 3 using EDX (energy dispersive X-ray analysis, acceleration voltage: 10 kV). These are rearranged in relation to the mass ratio.
As shown in FIG. 5, it can be seen that the amount of In detected by surface EDX composition analysis tends to increase and the friction coefficient tends to decrease. In consideration of the friction coefficient of the conventional terminal described above (target value: friction coefficient 0.4 or less), the mass of In is preferably 0.8 times or more, more preferably 1 or more times that of Cu. .
以上に示した構成の接続用端子を用い、その接触信頼性を評価した結果について、図６を参照しながら説明する。ここでは、１６０℃の大気雰囲気下において、１０００時間までの所定時間の加熱を行い、その後、接続用端子の試験片に５Ｎの荷重をかけながら試験片を１Ｈｚの摺動周波数（周期）で往復摺動させ、時間経過と接触抵抗との関係について評価した。
なお、使用した実施例１〜３の試験片は、０．９μｍのＮｉ下地めっき層の上に、０．１８μｍのＣｕめっき層と、厚みの異なるＩｎのめっき層（０．７μｍ：◆、０．９μｍ：■、１．１μｍ：▲）を順次形成し、これをリフロー処理して、Ｃｕ−Ｉｎ合金の硬質めっき層の上にＩｎの表面めっき層を形成したものである。また、図６には、前記した従来のＳｎめっき（リフロー処理済み）が設けられた比較例１の試験片（○）と、母材の表面に、Ｎｉめっき、Ｃｕめっき、及びＳｎめっきを順次設けてリフロー処理した比較例２の試験片（●）の各接触抵抗も示している。
The result of evaluating the contact reliability using the connection terminals having the above-described configuration will be described with reference to FIG. Here, heating is performed for a predetermined time up to 1000 hours in an atmospheric atmosphere of 160 ° C., and then the test piece is reciprocated at a sliding frequency (cycle) of 1 Hz while applying a 5 N load to the test piece of the connection terminal. The relationship between the passage of time and the contact resistance was evaluated.
The test pieces of Examples 1 to 3 used were a 0.18 μm Cu plating layer and a different In plating layer (0.7 μm: ◆, 0) on a 0.9 μm Ni undercoat layer. .9 μm: ■, 1.1 μm: ▲) were formed in sequence, and this was reflowed to form an In surface plating layer on the Cu—In alloy hard plating layer. Further, in FIG. 6, Ni plating, Cu plating, and Sn plating are sequentially applied to the surface of the test piece (◯) of Comparative Example 1 provided with the above-described conventional Sn plating (reflow treatment completed). Each contact resistance of the test piece (●) of Comparative Example 2 provided and reflow-treated is also shown.
図６から明らかなように、実施例１〜３の各試験片は、１６０℃の雰囲気下において、いずれも１０００時間まで、ほぼ一定（０．５ｍΩ）の接触抵抗を示しており、接触抵抗の上昇はみられなかった。
一方、比較例１の試験片は、時間の経過と共に、接触抵抗が増加する傾向にあった。これは、時間の経過と共に、母材元素であるＣｕがＳｎめっき中に拡散し、更にめっき表面にも拡散してＣｕ−Ｏ酸化物を形成し、このＣｕ−Ｏ酸化物が接触抵抗の増加をもたらしたことによる。
また、比較例２の試験片の接触抵抗は、比較例１よりは優れるものの、接触抵抗の大きさは実施例１〜３の試験片の１〜２倍程度であった。
以上のことから、実施例１〜３の試験片は、安定した電気的な接続信頼性を備えることが分かった。
As is clear from FIG. 6, each of the test pieces of Examples 1 to 3 exhibited a substantially constant (0.5 mΩ) contact resistance up to 1000 hours in an atmosphere at 160 ° C. There was no increase.
On the other hand, the test piece of Comparative Example 1 tended to increase the contact resistance with time. This is because Cu, which is a base material element, diffuses during Sn plating over time and further diffuses to the plating surface to form Cu-O oxide, which increases the contact resistance. By bringing about.
Moreover, although the contact resistance of the test piece of Comparative Example 2 was superior to that of Comparative Example 1, the magnitude of the contact resistance was about 1 to 2 times that of the test pieces of Examples 1 to 3.
From the above, it was found that the test pieces of Examples 1 to 3 have stable electrical connection reliability.
そして、接続用端子を、例えば、メス端子に挿入した後、微摺動磨耗特性を評価した結果について、図７（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら説明する。ここでは、接続用端子の試験片に３Ｎの荷重をかけながら、試験片を摺動距離が５０μｍ、摺動周波数が１Ｈｚで往復摺動させ、摺動回数と接触抵抗との関係について評価した。
なお、使用した実施例の試験片は、０．９μｍのＮｉ下地めっき層の上に、０．１８μｍのＣｕめっき層と、０．９μｍのＩｎのめっき層を順次形成し、これをリフロー処理して、Ｃｕ−Ｉｎ合金の硬質めっき層の上にＩｎの表面めっき層を形成したものである。また、図７（Ａ）は、メス端子側に、前記した従来のＳｎめっき（リフロー処理済み）を設け、図７（Ｂ）は、メス端子側に、Ｎｉめっき、Ｃｕめっき、及びＳｎめっきを順次設けてリフロー処理したものを使用した。
Then, for example, after inserting the connection terminal into the female terminal, the result of evaluating the fine sliding wear characteristic will be described with reference to FIGS. Here, the test piece was slid back and forth at a sliding distance of 50 μm and a sliding frequency of 1 Hz while applying a load of 3N to the connection terminal test piece, and the relationship between the number of sliding and the contact resistance was evaluated.
In addition, the test piece of the used example was formed by sequentially forming a 0.18 μm Cu plating layer and a 0.9 μm In plating layer on a 0.9 μm Ni undercoating layer, and then performing a reflow treatment. Then, an In surface plating layer is formed on a hard plating layer of a Cu-In alloy. 7A is provided with the conventional Sn plating (reflow treatment completed) on the female terminal side, and FIG. 7B is formed with Ni plating, Cu plating, and Sn plating on the female terminal side. The ones that were sequentially provided and reflowed were used.
図７（Ａ）では、同一種類の試験片を用いて３回試験を行い、図７（Ｂ）では、同一種類の試験片を用いて２回試験を行ったが、いずれも同様の挙動を示した。具体的には、摺動回数が３０回を超えたあたりから接触抵抗の最初の増大が現れ、その後低下し、摺動回数が５００回を超えたあたりから接触抵抗の次の増大が現れた。ここで、接触抵抗の最初の増大は最表層のめっき層の酸化の影響によるものであり、次の接触抵抗の増大は、めっきが剥がれて母材が露出し、母材であるＣｕが酸化したことによるものである。
上記した接触抵抗の挙動は、試験片に従来のＳｎめっき（リフロー処理済み）を設け、メス端子側に、Ｎｉめっき、Ｃｕめっき、及びＳｎめっきを順次設けてリフロー処理したものを用いて、微摺動磨耗試験を行った場合と同様の挙動を示した。
以上のことから、実施例の試験片は、Ｓｎと同程度の微摺動磨耗特性を備えることが分かった。
In FIG. 7A, the test was performed three times using the same type of test piece, and in FIG. 7B, the test was performed twice using the same type of test piece. Indicated. Specifically, the first increase in contact resistance appeared when the number of sliding operations exceeded 30 times, and then decreased, and the next increase in contact resistance appeared when the number of sliding operations exceeded 500 times. Here, the first increase in contact resistance is due to the effect of oxidation of the outermost plating layer, and the next increase in contact resistance is caused by peeling of the plating to expose the base material, and the base material Cu is oxidized. It is because.
The behavior of the contact resistance described above is based on the fact that conventional Sn plating (reflow treatment completed) is provided on the test piece, Ni plating, Cu plating, and Sn plating are sequentially provided on the female terminal side, and reflow treatment is performed. The same behavior as when the sliding wear test was performed was shown.
From the above, it was found that the test piece of the example had a fine sliding wear characteristic comparable to Sn.
続いて、本発明の一実施の形態に係る接続用端子１０の製造方法について説明する。
まず、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる板材（素材）を、接続用端子１０と同一形状にプレス加工することにより、母材１１を形成する（以上、準備工程）。
次に、図２に示すように、母材１１の端子嵌合部の表面に、Ｎｉめっきによる下地めっきを行い、Ｎｉめっき層１５を形成する。なお、Ｎｉめっき層１５の平均厚みは、１０μｍ以下である（以上、Ｎｉめっき工程）。
そして、このＮｉめっき層１５の表面にＣｕめっきを行い、Ｃｕめっき層１６を形成する。なお、Ｃｕめっき層１６の平均厚みは、例えば、０．０３〜５μｍ程度である。ここで、Ｃｕめっき層の厚みが０．０３μｍ未満（特に、０．０２μｍ程度）であり、下地めっき層にＮｉめっきを施した場合、Ｎｉの拡散により、合金層が急成長してしまい、更に加熱経時後の接触信頼性に悪影響を及ぼす。一方、Ｃｕめっき層の厚みは、生産性の観点より５μｍ以下とするのがよい。
また、Ｎｉめっきを施さない場合は、Ｃｕめっきを省略することもできる（以上、Ｃｕめっき工程）。
Then, the manufacturing method of the terminal 10 for a connection which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated.
First, a
Next, as shown in FIG. 2, base plating is performed by Ni plating on the surface of the terminal fitting portion of the
Then, Cu plating is performed on the surface of the
Moreover, when not performing Ni plating, Cu plating can also be abbreviate | omitted (above, Cu plating process).
更に、Ｃｕめっき層１６の表面に、ＩｎによるＩｎめっきを行い、Ｉｎめっき層１７を形成する。なお、Ｉｎめっき層１７の平均厚みは、例えば、０．１〜１０μｍ程度である（以上、Ｉｎめっき工程）。
以上に示した、各めっきは、電解めっきが好ましいが、無電解めっきや溶融めっきでもよい。
そして、上記したＮｉめっき層１５、Ｃｕめっき層１６、及びＩｎめっき層１７が形成された母材１１をリフロー処理する。この加熱方法には、例えば、熱風等による直接加熱、雰囲気加熱、又は高周波加熱等のいずれかの方法がある。
これにより、図１（Ａ）、図２に示すように、母材１１の端子嵌合部の表面に、Ｎｉの下地めっき層１２、Ｃｕ−Ｉｎ合金の硬質めっき層１３、及びＩｎの表面めっき層１４が順次設けられた接続用端子１０を製造できる。なお、本端子をＰＣＢ端子として使用する場合、母材１１の基盤接続部については、特に限定されるものではなく、例えば、Ｓｎめっき（はんだ付け時）やＣｕ−Ｓｎの硬質めっき（プレスフィット時）がなされている。
Further, In plating with In is performed on the surface of the
Each plating shown above is preferably electrolytic plating, but may be electroless plating or hot dipping.
Then, the
As a result, as shown in FIGS. 1A and 2, the Ni
ここで、めっき処理された母材１１をリフロー処理する場合の加熱温度と加熱時間は、母材１１の表面に、Ｎｉの下地めっき層１２、Ｃｕ−Ｉｎ合金の硬質めっき層１３、及びＩｎの表面めっき層１４が形成されれば、特に限定されるものではない（Ｃｕ−Ｉｎ合金の硬質めっき層を短時間で形成させるため、Ｉｎの融点１５６℃よりも高い加熱温度、例えば、２２０〜２８０℃程度で加熱するのがよい）。
以上のように、Ｎｉめっき層１５の上に、Ｃｕめっき層１６とＩｎめっき層１７を形成し、これらを加熱して、Ｃｕ−Ｉｎ合金の硬質めっき層１３を形成しているので、比較的簡便に、端子嵌合部に硬質めっき層１３とＩｎの表面めっき層１４を形成できる。
Here, the heating temperature and the heating time in the case of performing the reflow treatment on the plated
As described above, the
なお、硬質めっき層と表面めっき層は、上記したように、めっき処理された母材を加熱して生成させるものに限定されるものではなく、例えば、図１（Ｂ）に示す接続用端子１８のように、下地めっき層１２の表面に合金の硬質めっき層１９を形成させた後、表面めっき層２０を形成させてもよい。また、リフロー処理等の加熱処理を施さない場合においても、常温域にて、Ｉｎめっき層中のＩｎと、Ｃｕめっき層中のＣｕは相互拡散して、金属間化合物層、即ち硬質めっき層を形成できる。
これにより、総挿入力の低減が図れ、更には安定した電気的な接続信頼性を備えることが可能な接続用端子を製造できる。
In addition, as described above, the hard plating layer and the surface plating layer are not limited to those generated by heating the plated base material. For example, the
As a result, the total insertion force can be reduced, and a connection terminal capable of providing stable electrical connection reliability can be manufactured.
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の接続用端子を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。 As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the matters described in the scope of claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope are also included. For example, the case where the connection terminal of the present invention is configured by combining some or all of the above-described embodiments and modifications is also included in the scope of the right of the present invention.
１０：接続用端子、１１：母材、１２：下地めっき層、１３：硬質めっき層、１４：表面めっき層、１５：Ｎｉめっき層、１６：Ｃｕめっき層、１７：Ｉｎめっき層、１８：接続用端子、１９：硬質めっき層、２０：表面めっき層 10: Terminal for connection, 11: Base material, 12: Base plating layer, 13: Hard plating layer, 14: Surface plating layer, 15: Ni plating layer, 16: Cu plating layer, 17: In plating layer, 18: Connection Terminal, 19: hard plating layer, 20: surface plating layer
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