【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
<産業上の利用分野>
本発明は電気、電子機器に用いられるSn又は
Sn合金を被覆したリン青銅からなるコネクター
の改良に関するものである。
<従来の技術>
最近電気、電子機器では組立てや補修の簡素化
を図るため、回路をブロツク化し、これを相互に
組合せて接続している。このようなブロツク相互
の接続には、AuやRhなどの貴金属をメツキした
ばね用銅合金を加工成形したコネクターが用いら
れている。しかしこれ等コネクターは高価な貴金
属を使用するためコストアツプとなり、特にAu
メツキを施したものは端部から硫化物のクリープ
現象を起し、接点障害を起すことが知られてい
る。
これに対し安価なSnやSu合金、例えば半田は
長期間安定した接続性を有し、信頼性も高いとこ
ろから、ばね特性の優れた比較的安価なリン青
銅、例えばP0.1〜0.15wt%(以下wt%を%と略
記)、Sn3〜8%、残部Cuからなるコネクター母
材にSn又はSn合金をメツキしたものが民生機器
に広く用いられる。
<発明が解決しようとする問題点>
コネクターは使用中に導体抵抗や接触抵抗によ
り高温になる場合があり、リン青銅からなるコネ
クター母材にSn又はSn合金をメツキしたコネク
ターでは高温になると、メツキ層のSnと母材の
Cuとの間で拡散反応を起し、メツキ層と母材間
の母材近傍にPが富化した脆い合金相を生じ、使
用中にメツキ層が剥離して接触不良を起す欠点が
あつた。
これを防止するのに、母材とSn又はSn合金メ
ツキ層間にCuメツキ層を介在させる方法が知ら
れているが、有効に防止するには数μm以上の厚
さに形成する必要があり、これが製造工程の増大
とコストアツプの要因となつている。またCuメ
ツキに代えてNiメツキを施すことにより、上記
拡散を防止する方法も試みられているが、Niメ
ツキのような硬質Niは加工変形時に割れを起し
たり、バネ特性を微妙に変化させるなどの有害作
用がある。
<問題点を解決するための手段>
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、リン青銅
のP含有量を制限することにより上記Pの富化を
低減し得ることを知見し、更に検討の結果、Cu
等の下地メツキを必要とせず、長期間安定した接
触抵抗を示すコネクターを開発したもので、
P0.01〜0.08%、Sn3〜8%、残部Cuと不可避的
不純物からなるコネクター母材の少なくとも接点
部に、Sn又はSn合金を直接被覆したことを特徴
とするものである。
<作用>
本発明においてコネクター母材であるリン青銅
のP含有量を0.01〜0.08%と限定したのは、含有
量が0.01%未満ではコネクターとしての強度及び
ばね特性が不十分となり、0.08%を越えるとSn又
はSn合金メツキの密着性を低下するばかりか、
使用中の高温下におけるPの富化が無視できず、
使用中にSn又はSn合金メツキ層の剥離を起す恐
れが生ずるためで、P含有量が0.03〜0.08%のリ
ン青銅を用いることが望ましい。またSn含有量
を3〜8%と限定したのは従来同様十分な強度と
ばね特性を得るためで、含有量が3%未満では強
度及びばね特性が不十分となり、8%を越えると
δ相を生じて加工性が著しく劣化するためであ
る。
実施例 1
第1表に示す組成のリン青銅を溶解鋳造し、鋳
塊を面削後、焼鈍、圧延を繰返し、最終加工率60
%の厚さ0.45mmの条に仕上げた。これをカソード
脱脂、酸洗後、Snを2μmの厚さにメツキし、成
型して本発明コネクターを得た。
尚比較のため第1表に示すP含有量の多い組成
のリン青銅について、同様にして厚さ0.45mmの条
に仕上げ、これをカソード脱脂酸洗後、一部の条
についてSnメツキ前にCuの下地メツキを施し、
これを成型して比較用コネクターを得た。各メツ
キ条件は次の通りである。
(1) カソード脱脂
J.M.F製クリーナー#160 60g/
浴 温 60℃
電流密度・処理時間 2.5A/dm2×1〓
(2) 酸洗(浸漬)
H2SO4 100g/
H2O2 30g/
添加剤 1vol%
浴 温 20℃
(3) Snメツキ
H2SO4 100g/
SnSO4 40g/
添加剤 石原製薬製 UTB 514H 10c.c./
No2 10c.c./
No3 0.5c.c./
ホルマリン 2c.c./
浴 温 20℃
電流密度 5A/dm2
(4) Cuメツキ
H2SO4 60g/
CuSO4 240g/
添加剤 日本シエーリング社製 カパラシド
MK 5c.c./
〃 A 0.5c.c./
NaCl 200mg/
浴 温 50℃
電流密度 3.0A/dm2
上記コネクターを用いて8芯のコネクターを形
成し、プリント板のSnメツキ端子に挿入し、劣
化試験(無負荷で大気中110℃の温度に1000時間
保持)した後、接触抵抗とSnメツキ層の剥離を
観察した。その結果を第1表に併記した。
<Industrial Application Field> The present invention is applicable to Sn or
This invention relates to improvements in connectors made of phosphor bronze coated with a Sn alloy. <Prior Art> Recently, in order to simplify the assembly and repair of electric and electronic devices, circuits have been formed into blocks and these blocks have been combined and connected to each other. Connectors made of spring copper alloy plated with precious metals such as Au and Rh are used to connect these blocks to each other. However, these connectors use expensive precious metals, which increases costs, especially Au.
It is known that plated wires cause sulfide creep from the edges, causing contact failure. On the other hand, inexpensive Sn and Su alloys, such as solder, have stable connectivity over a long period of time and are highly reliable. (hereinafter wt% is abbreviated as %), a connector base material consisting of 3 to 8% Sn and the balance Cu plated with Sn or Sn alloy is widely used in consumer devices. <Problems to be Solved by the Invention> Connectors may become hot during use due to conductor resistance or contact resistance, and connectors made of phosphor bronze plated with Sn or Sn alloy may suffer from plating when exposed to high temperatures. The Sn of the layer and the base material
A diffusion reaction occurs with Cu, creating a P-enriched brittle alloy phase near the base material between the plating layer and the base metal, which has the disadvantage that the plating layer peels off during use, resulting in poor contact. . To prevent this, a method is known in which a Cu plating layer is interposed between the base material and the Sn or Sn alloy plating layer, but in order to effectively prevent this, it is necessary to form the Cu plating layer to a thickness of several μm or more. This is a factor that increases the manufacturing process and costs. In addition, attempts have been made to prevent the above diffusion by applying Ni plating instead of Cu plating, but hard Ni such as Ni plating may cause cracks during processing deformation or cause subtle changes in spring characteristics. There are harmful effects such as <Means for Solving the Problems> In view of this, the present invention has found, as a result of various studies, that the above enrichment of P can be reduced by limiting the P content of phosphor bronze, and as a result of further studies. , Cu
We have developed a connector that does not require base plating and exhibits stable contact resistance over a long period of time.
It is characterized in that Sn or a Sn alloy is directly coated on at least the contact portion of a connector base material consisting of 0.01 to 0.08% P, 3 to 8% Sn, and the balance Cu and inevitable impurities. <Function> In the present invention, the P content of the phosphor bronze, which is the connector base material, is limited to 0.01 to 0.08%.If the content is less than 0.01%, the strength and spring characteristics of the connector will be insufficient. Exceeding this will not only reduce the adhesion of Sn or Sn alloy plating, but also
The enrichment of P at high temperatures during use cannot be ignored,
This is because there is a risk that the Sn or Sn alloy plating layer will peel off during use, so it is desirable to use phosphor bronze with a P content of 0.03 to 0.08%. In addition, the Sn content was limited to 3-8% in order to obtain sufficient strength and spring properties as in the past. If the Sn content is less than 3%, the strength and spring properties will be insufficient, and if it exceeds 8%, the δ phase This is because the processability deteriorates significantly. Example 1 Phosphor bronze having the composition shown in Table 1 was melted and cast, the ingot was faced, annealed and rolled repeatedly, and the final processing rate was 60.
Finished in strips with a thickness of 0.45mm. After cathodic degreasing and pickling, this was plated with Sn to a thickness of 2 μm and molded to obtain the connector of the present invention. For comparison, phosphor bronze with a composition with a high P content shown in Table 1 was similarly finished into strips with a thickness of 0.45 mm, which were cathodically degreased and pickled, and some of the strips were coated with Cu before Sn plating. The base plating is applied,
This was molded to obtain a connector for comparison. Each plating condition is as follows. (1) Cathode degreasing JMF cleaner #160 60g / Bath temperature 60℃ Current density/processing time 2.5A/dm 2 × 1〓 (2) Pickling (immersion) H 2 SO 4 100g / H 2 O 2 30g / Addition Agent 1vol% Bath temperature 20℃ (3) Sn plating H 2 SO 4 100g/ SnSO 4 40g/ Additive Ishihara Pharmaceutical UTB 514H 10c.c./ No2 10c.c./ No3 0.5cc/ Formalin 2c.c./ Bath temperature 20℃ Current density 5A/dm 2 (4) Cu plating H 2 SO 4 60g/ CuSO 4 240g/ Additive Caparaside manufactured by Nippon Schering Co., Ltd.
MK 5c.c./ 〃 A 0.5cc/ NaCl 200mg/ Bath temperature 50℃ Current density 3.0A/dm 2 Form an 8-core connector using the above connector, insert it into the Sn-plated terminal on a printed board, and conduct a deterioration test. (Holded at a temperature of 110°C in the air for 1000 hours without any load), the contact resistance and peeling of the Sn plating layer were observed. The results are also listed in Table 1.
【表】【table】
【表】
第1表から明らかなように本発明コネクターは
Cuの厚い下地メツキを施したものと同様にSnメ
ツキ層の剥離がなく安定した特性が得られること
が判る。これに対しP含有量が多く、Cuの下地
メツキを施さない比較コネクターNo.6ではSnメ
ツキ層が剥離し、接触抵抗も著しく増加すること
が判る。
実施例 2
第1表中本発明コネクターNo.1,3,4及び比
較用コネクターNo.6,7,9,10を用いて実施例
1と同様の8芯コネクターを形成し、プリント板
のSnメツキ端子に挿入し、室温で各芯に5Aの交
流電流を負荷として1000時間通電試験した後、接
触抵抗とSnメツキ層の剥離を観察した。その結
果を第2表に示す。[Table] As is clear from Table 1, the connector of the present invention is
It can be seen that the Sn plating layer does not peel off and stable characteristics are obtained, similar to the case with the thick Cu base plating. On the other hand, in comparison connector No. 6, which has a high P content and is not plated with Cu, the Sn plating layer peels off and the contact resistance increases significantly. Example 2 An 8-core connector similar to Example 1 was formed using connectors No. 1, 3, and 4 of the present invention and comparative connectors No. 6, 7, 9, and 10 in Table 1, and the Sn of the printed board was After inserting it into a plating terminal and carrying out a 1,000-hour current test at room temperature with a load of 5A of alternating current applied to each core, the contact resistance and peeling of the Sn plating layer were observed. The results are shown in Table 2.
【表】
第2表から明らかなように実際の通電試験にお
いても、本発明コネクターはCuの厚い下地メツ
キを施したものと同様、Snメツキ層の剥離がな
く、安定した特性が得られることが判る。これに
対しP含有量が多く、Cuの下地メツキを施さな
い比較用コネクターNo.6ではSnメツキ層が剥離
し、特性も著しく劣化することが判る。
以上実施例ではスズメツキとしたが、本発明は
これに限定されることなく、リフロースズメツキ
や半田等のスズ合金メツキでも同様の効果を示す
ことは明らかである。
<発明の効果>
このように本発明によれば、下地Cuメツキを
施すことなく、直接Snメツキを施すも、長期間
安定した接触抵抗を示し、しかも製造工程を簡素
化し、コストダウンを可能にする等工業上顕著な
効果を奏するものである。[Table] As is clear from Table 2, the connector of the present invention did not peel off the Sn plating layer, and stable characteristics were obtained in the actual conduction test, similar to those with a thick Cu base plating. I understand. On the other hand, in comparative connector No. 6, which has a high P content and is not plated with Cu, the Sn plating layer peels off and the characteristics deteriorate significantly. Although tin plating was used in the above embodiments, the present invention is not limited to this, and it is clear that reflow tin plating or tin alloy plating such as solder can also exhibit similar effects. <Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, even if Sn plating is directly applied without applying underlying Cu plating, stable contact resistance is exhibited over a long period of time, and the manufacturing process is simplified, making it possible to reduce costs. It has remarkable industrial effects.