專利名稱：連接器端子、連接器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連接器端子、連接器(connector)及其制造方法，具體涉及可適用于用對(duì)純金屬或合金進(jìn)行精鍍而成的金屬薄板所制造的汽車等中的連接器上的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為電氣、電路部件，以往使用較多的是實(shí)施了鍍Sn的銅板及銅合金板。制造該種鍍Sn板的時(shí)候，首先進(jìn)行基材的表面洗凈化、表面活性化等前處理，進(jìn)而根據(jù)需要進(jìn)行底層鍍Cu及底層鍍Ni后，用電解或無電解鍍敷法形成厚0.5-1.5μm的鍍Sn層。有時(shí)也把該鍍Sn板作為通電部件直接提供于使用，但有時(shí)要進(jìn)一步進(jìn)行軟溶(熔融)處理，使鍍Sn層的表面平滑化以后再使用。
作為以往的技術(shù)文獻(xiàn)列舉如下。
特開2002-134387號(hào)公報(bào)特開平11-135226號(hào)公報(bào)特開平10-302867號(hào)公報(bào)特開平11-233228號(hào)公報(bào)特開2000-21545號(hào)公報(bào)特開2000-21546號(hào)公報(bào)進(jìn)行了如上所述的鍍Sn以后，通過對(duì)該板材實(shí)施加壓加工、穿孔加工、彎曲加工等金屬加工就可以使用于連接器零件等。
近年來，隨著多功能化，電氣、電路零件的電路數(shù)在不斷增加，供給這些電路的連接器的多極化也得到了發(fā)展，對(duì)具有20以上插頭(ピン)數(shù)的連接器的需求也在增加。例如，汽車的組裝工序中，由人力來進(jìn)行的連接器的安裝工序是必不可少的，伴隨多插頭化而產(chǎn)生的插入力的增大會(huì)造成操作人員的疲勞，從而成為很大的問題。因此，要求提供插入力小的連接器。
由于插拔時(shí)發(fā)生滑動(dòng)的連接器較硬的時(shí)候可以減小插拔阻力，因此，若要減小插入力最好使連接器較硬，可是這時(shí)在加壓加工階段的彎曲加工等中可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)生裂紋的問題。
使Cu-Sn等合金層充分形成而使鍍敷表面變硬的時(shí)候，有可能在后工序的錫焊焊接等中產(chǎn)生接合不良等不良狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，所要達(dá)成的目的如下①減少插入或拔出連接器端子時(shí)所需的力。
②維持彎曲加工部分的加工性。
③防止錫焊焊接等工序中的接合不良。
本發(fā)明的連接器端子中，在由經(jīng)鍍敷的Cu合金薄板所構(gòu)成的連接器端子上，至少滑動(dòng)部分的維氏硬度在60-700HV的范圍，其它部分的維氏硬度在45-250HV的范圍。
所述連接器端子具有可以嵌合的一對(duì)凸端子和凹端子，兩者的所述滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在15HV以上為宜。
也可以是至少所述滑動(dòng)部分的維氏硬度在80-400HV的范圍，而其它部分的維氏硬度在45-200HV的范圍，兩者的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在30HV以上。
也可以是至少所述滑動(dòng)部分的維氏硬度在120-300HV的范圍，而其它部分的維氏硬度在45-160HV的范圍，兩者的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在75HV以上。
可以是所述滑動(dòng)部分的維氏硬度較高的端子為凸端子，所述維氏硬度較低的端子為凹端子。反之也可。
所述凸端子及所述凹端子中的至少一方可以用，在Cu合金的基材表面實(shí)施了含有選自Sn、Cn、Ag、Ni、Pb、Zn、P、B、Cr、Mn、Fe、Co、Pd、Pt、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、In、C、S、Au、Al、Si、Sb、Bi及Te中的一種或兩種以上金屬的鍍敷處理的金屬薄板制作。
所述鍍敷處理也可以是，除所述所選的一種或兩種以上的金屬以外的剩余部分由Sn組成的Sn合金鍍敷處理。
所述凸端子及所述凹端子中的至少一方在所述鍍敷處理中可以含有0.01-75重量％所選的一種或兩種以上的所述金屬。
所述凸端子及所述凹端子中的至少一方可以用實(shí)施了含有0.1-10重量％的Cu且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所組成的Cu-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板來制作。
所述凸端子及所述凹端子中的至少一方可以用實(shí)施了含有0.1-40重量％的Ni且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所組成的Ni-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板來制作。
所述凸端子及所述凹端子中的至少一方可以用實(shí)施了含有0.1-10重量％的Ag且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所組成的Ag-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板來制作。
所述凸端子及所述凹端子中的至少一方可以用，在Cu合金基材上，直接或者介入Cu層后、或介入Ni層后、或介入Ni及Cu層后，經(jīng)Sn電鍍、在Sn電鍍后進(jìn)行軟溶處理的鍍Sn、或熱浸鍍等鍍Sn中任一種方式而實(shí)施了鍍Sn的Cu合金薄板來制作。
本發(fā)明的連接器是采用上述任一項(xiàng)所記載的連接器端子制造的。
本發(fā)明的連接器端子的制造方法包括對(duì)由銅或銅合金條構(gòu)成的基材表面實(shí)施鍍敷的工序、對(duì)該基材實(shí)施加壓加工的工序、和至少使所述滑動(dòng)部分固化的固化處理工序。
所述固化工序中，進(jìn)行鍍敷處理后，對(duì)所述基材的對(duì)應(yīng)于所述滑動(dòng)部分的部分實(shí)施固化處理，之后再實(shí)施加壓加工；或者所述固化工序中也可以在實(shí)施加壓加工后，對(duì)基材的對(duì)應(yīng)于所述滑動(dòng)部分的部分實(shí)施固化處理。
優(yōu)選在所述基材上直接或者介入Cu層后，通過鍍敷形成純Sn層或Ni層或Ni及Cu層，之后作為所述固化處理，加熱對(duì)應(yīng)于滑動(dòng)部分的部分，進(jìn)而使所述純Sn層和所述基材或所述Cu層或Ni層或Ni及Cu層相互熱擴(kuò)散，直到該純Sn層的厚度低于0.6μm，由此形成Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層。
更理想的是，進(jìn)行熱處理，直到所述純Sn層的厚成為0，形成所述Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層。
所述固化工序也可以是采用選自激光照射、高頻加熱、交流式局部加熱、局部氣體燃燒器加熱中的一種以上的加熱處理所進(jìn)行的局部的加熱處理。
本發(fā)明的連接器用條可以用所述連接器端子的制造方法制造。用該連接器用條可以制作上述的連接器端子。
本發(fā)明的連接器端子中，由于至少一個(gè)端子的滑動(dòng)部分的維式硬度在60-700HV的范圍，因此可以獲得減低插入力(插拔力)的效果，具有優(yōu)良的接觸穩(wěn)定性，用人力插拔時(shí)的負(fù)擔(dān)變小，同時(shí)在像汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)等極其高溫環(huán)境下也不會(huì)發(fā)生脫落等故障，可以提供優(yōu)良的連接器。由于除此以外的部分的維式硬度在45-250HV的范圍，可以防止加壓加工等時(shí)的加工性的降低，并防止錫焊焊接性的降低，防止成品率的降低，同時(shí)還可以防止制品的可靠性的降低。
至少將滑動(dòng)部分的維式硬度設(shè)定在60-700HV的范圍的原因是，如果低于60HV，則插入端子時(shí)的變形阻力變大，不能用所期望的插入力插入，同時(shí)如果超過700HV，插入力有可能變得過小，從端子的接觸穩(wěn)定性的觀點(diǎn)來看不太理想。
將滑動(dòng)部分以外的部分的維氏硬度設(shè)定在45-250HV的范圍的原因是，如果低于45HV就太軟而很難處理，組裝作業(yè)等也很難進(jìn)行，同時(shí)如果超過250HV，那么加工性會(huì)變差，在加壓加工等時(shí)候有可能發(fā)生破裂等，錫焊焊接性也會(huì)下降。
至少滑動(dòng)部分是指，在包含滑動(dòng)部分的區(qū)域?qū)⒕S氏硬度設(shè)定成如上所述，并不是嚴(yán)格的只指滑動(dòng)部分，有時(shí)也可能包含其周圍部分。除此以外的部分是指，在接受加壓加工等加工的部分中不包含滑動(dòng)部分的部分，沒有必要嚴(yán)格區(qū)分為摺動(dòng)部分以外。
硬度是指用Hv(維氏硬度)表示的值，意味著用維氏顯微硬度計(jì)(維氏硬度計(jì))測定的表面硬度。
在本發(fā)明中，維氏硬度HV是在負(fù)荷為98.07×10-3N牛頓(10g)下的值。
把負(fù)荷控制在10g是為了得到以鍍層為中心的表面附近的硬度的信息。
由于所述連接器端子具有可以嵌合的一對(duì)凸端子及凹端子，且兩者的所述滑動(dòng)部分的維氏硬度之差為15HV以上，因此可以獲得減低插入力(插拔力)的效果，并且與兩者硬度在同一水平的時(shí)候相比，具有優(yōu)良的接觸穩(wěn)定性，用人力插拔時(shí)的負(fù)擔(dān)較少。
即，將凸端子插入到凹端子的過程中，在兩端子的滑動(dòng)部分會(huì)產(chǎn)生“削減”，如果兩端子的鍍敷表面的硬度同樣都較軟，則變形阻力高，插入力變大。另一方面，兩端子的鍍敷表面的硬度同樣都較硬時(shí)，對(duì)削減的阻力也會(huì)變大，插入力變大。如果兩端子的鍍敷表面的硬度有差異，軟的一方變得容易被削減，插入力變小，這時(shí)如果兩者的維氏硬度之差在15HV以上，就可以得到減低插入力的效果。由此，可以減小連接器插拔阻力，同時(shí)減小連接器組裝時(shí)所需的插入力，提高組裝作業(yè)的作業(yè)效率，減小工作人員的疲勞。
至少所述滑動(dòng)部分的維氏硬度在80-400HV的范圍，除此以外的部分的維氏硬度在45-200HV的范圍，并且一對(duì)凸端子及凹端子的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在30HV以上為較理想，可以進(jìn)一步減小插入力。對(duì)于小型的連接器端子而言，如果滑動(dòng)部分的維氏硬度小于80HV，端子插入力的阻力變大而不太理想。如果滑動(dòng)部分的維氏硬度大于400HV，就會(huì)出現(xiàn)接觸穩(wěn)定性方面的憂慮，也不太理想。如果除此以外的部分的維氏硬度小于45HV，則表面容易帶傷，從操作方面考慮時(shí)不太理想。如果除此以外的部分的維氏硬度大于200HV，則從錫焊焊接性及彎曲加工性的角度考慮時(shí)不太理想。如果一對(duì)凸端子及凹端子的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差小于30HV，則從在穩(wěn)定范圍內(nèi)確保低插入力的觀點(diǎn)考慮時(shí)不太理想。
至少所述滑動(dòng)部分的維氏硬度在120-300HV的范圍，除此以外的部分的維氏硬度在45-160HV的范圍，并且兩者的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在75HV以上為較理想，可以進(jìn)一步減小插入力。
對(duì)于由其數(shù)目多達(dá)30極以上的更加小型的多個(gè)端子構(gòu)成的連接器而言，有必要使每個(gè)端子的插入力及接觸的偏差減小并確保在穩(wěn)定的范圍內(nèi)。從該觀點(diǎn)出發(fā)，有必要將滑動(dòng)部分的維氏硬度、除此以外的部分的維氏硬度、兩者的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差等控制在更嚴(yán)格的范圍內(nèi)?；瑒?dòng)部分的維氏硬度小于120HV時(shí)，若從穩(wěn)定確保低插入力的角度考慮，則不太理想?；瑒?dòng)部分的維氏硬度大于300HV時(shí)，若從穩(wěn)定確保接觸阻力的角度考慮，則不太理想。除此以外的部分的維氏硬度小于45HV時(shí)，操作會(huì)變得困難，不太理想。除此以外的部分的維氏硬度大于160HV時(shí)，若從錫焊焊接性及彎曲加工性考慮，不太理想。如果一對(duì)凸端子及凹端子的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差小于75HV，則從在穩(wěn)定范圍內(nèi)確保低插入力角度考慮時(shí)不太理想。
端子的設(shè)定可以是，所述滑動(dòng)部分的維氏硬度較高的端子為凸端子，而所述維氏硬度較低的端子為凹端子。這時(shí)插入力的減低效果變大。即，通常凸端子為了容易插入而呈平坦的形狀，與之相反，凹端子是內(nèi)面上下的一方或兩方具有彎曲加工，呈帶有彈簧作用的性狀。因此，凸端子常常是通過直接沖切經(jīng)鍍敷的平板制造，相反凹端子大多是通過彎曲加工制造的，從易加工這點(diǎn)考慮凹端子一方的鍍敷材料的硬度最好比凸端子低。特別是為了與近年的小型化相適應(yīng)，在制造工序中伴有嚴(yán)格的彎曲加工的時(shí)候，具有易加工的凹端子的本發(fā)明是非常適合的。
除此以外，從構(gòu)造上而言、插入端子時(shí)，凸端子的削減量(面積)也變得比凹端子的削減量(面積)大，因此將凸端子選擇為固化處理對(duì)象是有效的。
由于所述凸端子及所述凹端子中的至少一方是用，在Cu合金的基材表面實(shí)施了含有選自Sn、Cu、Ag、Ni、Pb、Zn、P、B、Cr、Mn、Fe、Co、Pd、Pt、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、In、C、S、Au、Al、Si、Sb、Bi及Te中的一種或兩種以上金屬的鍍敷處理的金屬薄板制作的，通過鍍敷處理，Cu合金的基材和所選的上述金屬被部分合金化，易于將鍍敷表面固化成所定的硬度。
由于所述鍍敷處理是，所述所選的一種或兩種以上的金屬以外的剩余部分是由Sn所形成的Sn合金鍍敷處理，本發(fā)明的連接器端子中通過將上述所選的金屬作為Sn的添加金屬，可使鍍敷表面的硬度調(diào)整變得更容易控制。
本發(fā)明的連接器端子中，所述凸端子及所述凹端子的至少一方是經(jīng)過含有0.01-75重量％的所述所選的一種或兩種以上的金屬的鍍敷處理而形成的，因此鍍敷表面的固化處理變得容易，可以得到鍍敷表面的適宜的硬度、電阻及接觸阻力。即，這是因?yàn)槿绻鲜鏊x的一種或兩種以上的金屬的添加量低于0.01重量％，那么使鍍敷表面固化成所定硬度的作用不充分，如果添加量超過75重量％，相對(duì)于實(shí)際所需要的水平，Sn合金鍍敷層本身的電阻變高并且接觸阻力也變大。添加量超過75重量％時(shí)，加工性也變差，并且耐腐蝕性也會(huì)下降。
本發(fā)明的連接器端子中，由于所述凸端子及所述凹端子的至少一方是用經(jīng)含有0.1-10重量％的Cu且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所形成的Cu-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板制作的，因此表面固化處理容易。如果Cu份低于0.1％，那么其效果小，如果超過10％，很難得到穩(wěn)定的鍍敷性狀，固化處理時(shí)的硬度的偏差變大。
本發(fā)明的連接器端子由于所述凸端子及所述凹端子的至少一方是用經(jīng)過含有0.1-40重量％的Ni且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所形成的Ni-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板制作的，因此在鍍敷狀態(tài)下可以得到所期望的硬度。通過進(jìn)一步的熱處理，可以得到非常大的硬度。Ni份低于0.1％時(shí)，其效果小，Ni份超過40％時(shí)很難控制硬度。
本發(fā)明的連接器端子中，由于所述凸端子及所述凹端子的至少一方是用經(jīng)過含有0.1-10重量％的Ag且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所形成的Ag-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板制作的，因此通過固化處理可以得到穩(wěn)定的表面硬度。Ag份低于0.1％時(shí)，其效果小，Ag份超過10％時(shí)，很難控制鍍敷液并且固化處理后的硬度的偏差變大。
本發(fā)明中由于所述凸端子及所述凹端子的至少一方是用，在Cu合金的基材上直接或者介入Cu層或Ni層或Ni及Cu層后，實(shí)施Sn電鍍、或者對(duì)此進(jìn)行軟溶處理的鍍Sn、或熱浸鍍而得到鍍Sn的方法中的任一種鍍Sn步驟的合金薄板制作的，因此在鍍Sn層和Cu層或基材之間或者鍍Sn層和Cu層、Ni層、基材之間會(huì)產(chǎn)生相互的擴(kuò)散，充分形成硬的Cu-Sn合金層(Cu和Sn的金屬間化合物層。如Cu6Sn5、Cu3Sn)或Ni-Cu-Sn合金層，可以具有硬度高的表面。Cu-Sn合金層形成得是否充分即殘存的純Sn層的層厚如果厚，那么很難得到Sn表面的硬度。與純Sn層相比，Cu-Sn合金層及Ni-Cu-Sn合金層的硬度的經(jīng)時(shí)變化更小，因此可以抑制接觸阻力的經(jīng)時(shí)變化。
本發(fā)明的連接器端子中，優(yōu)先是維氏硬度較硬的所述端子用下述的鍍錫Cu合金薄板制作，即為在Cu合金的基材上直接或者介入Cu層或Ni層或Ni及Cu層后，形成純Sn層，然后對(duì)滑動(dòng)部分進(jìn)行熱處理使所述純Sn層和所述基材或所述Cu層或Ni層之間相互熱擴(kuò)散直到該純Sn層的厚度低于0.6μm，并由此形成Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層的鍍錫Cu合金薄板。由此在插入時(shí)可以得到良好的低插入力。如果滑動(dòng)部分的純Sn層的厚度在0.6μm以上，則很難得到低的插入力。
本發(fā)明的連接器端子優(yōu)先用，通過對(duì)滑動(dòng)部分進(jìn)行熱處理至所述純Sn層的厚度低于0.3μm，形成了所述Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層的鍍錫Cu合金薄板制作。由此可以得到更低的插入力。
本發(fā)明的連接器端子優(yōu)先用通過對(duì)滑動(dòng)部分進(jìn)行熱處理至所述純Sn層的厚度成為0，形成了所述Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層的鍍錫Cu合金薄板制作。由此可以得到更低的插入力。由于連表面都是由Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層形成，因此接觸阻力的經(jīng)時(shí)變化幾乎不發(fā)生。
本發(fā)明的連接器端子的所述凸端子及所述凹端子中的至少一方可以用，對(duì)經(jīng)過電鍍的鍍Sn條進(jìn)行軟溶處理在滑動(dòng)部分形成了所述Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層的鍍錫Cu合金薄板制作。
本發(fā)明的連接器端子的所述凸端子及所述凹端子中的至少一方可以用對(duì)經(jīng)電鍍的鍍Sn條或經(jīng)軟溶處理的鍍Sn條或經(jīng)熱浸鍍的鍍Sn條重新進(jìn)行加熱處理，在滑動(dòng)部分形成了所述Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層的鍍錫Cu合金薄板制作。
由于這些連接器端子是用由鍍Sn條形成的鍍錫Cu合金薄板來制作的，因此具有優(yōu)良的操作性及批量生產(chǎn)性。
本發(fā)明的連接器端子中采用所述凸端子及所述凹端子中的至少一方經(jīng)加壓加工而形成的技術(shù)。即，由于該連接器端子的所述凸端子及所述凹端子中的至少一方是經(jīng)加壓加工而形成的，因此對(duì)滑動(dòng)部分以外的加壓加工變得容易，可以獲得所期望的表面硬度、插拔性。
根據(jù)具有本發(fā)明的連接器端子的連接器，可使滑動(dòng)部分的表面變硬，使得在作為端子及連接器等電氣？電路部件使用時(shí)的嵌合性良好，提高通電穩(wěn)定性，具有把接觸阻力控制得較低的作用，并且可以減小將凸端子插入到凹端子時(shí)的插入力，提高插拔性，在汽車組裝工序中，可以提高組裝作業(yè)中的作業(yè)效率，進(jìn)而握持力不會(huì)發(fā)生變化，不會(huì)出現(xiàn)因發(fā)動(dòng)機(jī)等的振動(dòng)引起的脫落，可以確保穩(wěn)定的安裝狀態(tài)。同時(shí)，由于滑動(dòng)部分以外的表面沒有滑動(dòng)部分硬，在維持上述效果的狀態(tài)下，可以得到加工性好、錫焊焊接性好的連接器。
本發(fā)明的連接器端子的制造方法包括在由銅或銅合金條構(gòu)成的基材表面實(shí)施鍍敷的工序、和對(duì)該基材實(shí)施加壓加工的工序、和至少將所述滑動(dòng)部分固化的固化處理工序，是用由Sn等的鍍敷條所形成的經(jīng)鍍敷Cu合金薄板制作的，因此具有優(yōu)良的操作性及批量生產(chǎn)性，并且，通過固化滑動(dòng)部分可以提高插拔性，同時(shí)由于只固化滑動(dòng)部分可以防止加壓加工中的加工性的下降。
所述固化工序中，在鍍敷處理后，對(duì)所述基材的對(duì)應(yīng)于所述滑動(dòng)部分的部分實(shí)施固化處理，之后在實(shí)施加壓加工時(shí)，鍍敷處理后的基材的操作性好，可以對(duì)滑動(dòng)部分進(jìn)行固化處理，而且由于只固化滑動(dòng)部分，其它部分不存在加壓加工時(shí)的彎曲加工性下降的問題，可以進(jìn)行加壓加工。
所述固化工序中，如果是在實(shí)施加壓加工后，對(duì)基材的對(duì)應(yīng)于所述滑動(dòng)部分的部分進(jìn)行固化處理，則由于在固化處理前進(jìn)行加壓加工，因此不會(huì)發(fā)生加工性的問題，且由于是在之后對(duì)滑動(dòng)部分實(shí)施固化處理，可以高效率地進(jìn)行固化處理。
在該固化工序中最好將加熱條件設(shè)定成使得滑動(dòng)部分表面的純Sn層的厚度大致變?yōu)?。
理想的方法是，作為鍍敷處理，在所述基材上直接或者介入Cu層或Ni層或Ni及Cu層后形成純Sn層，作為所述固化處理，加熱對(duì)應(yīng)于滑動(dòng)部分的部分，進(jìn)而使所述純Sn層和所述基材或所述Cu層或Ni層之間相互熱擴(kuò)散，直到該純Sn層的厚度低于0.6μm，形成Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層。更理想的是，通過熱處理形成所述Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層，直到所述純Sn層的厚度變?yōu)?，此時(shí)在滑動(dòng)部分可以得到上述的低插入力，同時(shí)可以防止滑動(dòng)部分以外的部分的加工性的下降。
所述固化工序是通過激光照射、高頻加熱、交流式局部加熱、局部氣體燃燒器加熱等進(jìn)行的局部的加熱處理，由此可以只對(duì)滑動(dòng)部分實(shí)施固化處理，而且可以對(duì)滑動(dòng)部分以外的部分不實(shí)施固化處理。
圖1是表示本發(fā)明的連接器端子的一實(shí)施形態(tài)的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明的連接器端子的制造方法的一實(shí)施形態(tài)的截面圖。
圖3是表示本發(fā)明的連接器端子的制造方法的其它實(shí)施形態(tài)的截面圖。
圖4是表示作為本發(fā)明的連接器端子的由銅或銅合金構(gòu)成的鍍敷條的立體圖。
圖5是表示本發(fā)明的連接器的截面圖。
圖6是表示本發(fā)明的連接器端子中表面固化處理?xiàng)l件組合及連接器端子的插入力之間關(guān)系的圖表。
圖7是表示本發(fā)明的連接器端子中表面固化處理?xiàng)l件組合及連接器端子的脫離力之間關(guān)系的圖表。
圖8是表示本發(fā)明的連接器端子的表面固化處理?xiàng)l件和焊錫潤濕性間的關(guān)系的圖表，在各處理時(shí)間，上側(cè)為月牙形圖最大應(yīng)力，下側(cè)為零交叉時(shí)點(diǎn)。
圖9是本發(fā)明的連接器端子的鍍層中膜厚的具體例。
圖10是本發(fā)明的連接器端子的鍍層中膜厚的具體例。
圖11是本發(fā)明的連接器端子的鍍層中膜厚的具體例。
圖中，1 凸端子(連接器端子)2 凹端子(連接器端子)3 基材4 鍍層5 金屬薄板6 Cu層7 Sn層8 Cu-Sn合金層16 Ni層18 Ni-Sn合金層19 Cu-Sn-Ni合金層
J 條S 滑動(dòng)部分N 滑動(dòng)部分以外的部分具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的連接器端子、連接器及其制造方法的一實(shí)施形態(tài)加以說明。
圖1是表示本實(shí)施形態(tài)的鍍敷部件的立體圖。
本實(shí)施形態(tài)的連接器端子例如為汽車車載用的連接器，如圖1所示，由用鍍Cu合金薄板制成并且可以互相嵌合的至少一對(duì)凸端子1及凹端子2構(gòu)成。
凸端子1及凹端子2各自的滑動(dòng)部分S和除此以外的部分N被設(shè)定成滑動(dòng)部分S的維氏硬度在60-700HV的范圍，除此以外的部分N的維氏硬度在45-250HV的范圍。
凸端子1及凹端子2相互滑動(dòng)部分被設(shè)定為兩者的維氏硬度之差在15HV以上。
至少將滑動(dòng)部分S的維氏硬度設(shè)定在60-700HV的范圍的原因是，如果低于60HV，則連接器端子插入時(shí)的變形阻力變大，用所期望的插入力不能完成插入，同時(shí)如果超過700HV，插入力有時(shí)變得過小，因此從連接器端子的接觸穩(wěn)定性的角度考慮時(shí)不太理想。
將除此以外的部分N的維氏硬度設(shè)定在45-250HV的范圍的原因是，如果低于45HV，就太軟而容易帶傷并且很難處理，組裝作業(yè)等也很難進(jìn)行，同時(shí)如果超過250HV，那么加工性會(huì)變差，在加壓加工等時(shí)有可能發(fā)生破裂等，并且錫焊焊接性也會(huì)下降。
由于在滑動(dòng)部分S中凸端子1及凹端子2的維氏硬度之差在15HV以上，因此可以獲得插入力(插拔力)減低的效果，并且與兩者具有相同程度的硬度時(shí)相比，其接觸穩(wěn)定性優(yōu)良，用人力插拔時(shí)的負(fù)擔(dān)得以減少。
即，將凸端子1插入到凹端子2的過程中，在兩端子的滑動(dòng)部分產(chǎn)生“削減”，如果兩端子1，2的鍍敷表面的硬度軟到同等程度，則變形阻力會(huì)變高，插入力變大。另一方面，如果兩端子1，2的鍍敷表面硬度在同等水平，對(duì)削減的阻力也會(huì)增大，隨之插入力也變大。如果兩端子1、2的鍍敷表面的硬度間存在差異，則軟的一方變得容易被削減，插入力變小，此時(shí)如果兩者的維氏硬度之差在15HV以上就可以獲得插入力減低的效果。由此，在減小連接器插拔阻力的同時(shí)，減小組裝連接器時(shí)所需的插入力，就可以提高組裝作業(yè)的作業(yè)效率，減少工作人員的疲勞。
在凸端子1及凹端子2中，至少滑動(dòng)部分S的維氏硬度在80-400HV的范圍，除此以外的部分的維氏硬度在45-200HV的范圍，并且凸端子1及凹端子2的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在30HV以上的范圍為較理想。這時(shí)如果滑動(dòng)部分的維氏硬度小于80HV，則當(dāng)端子1、2為小型端子時(shí)端子插入力的阻力會(huì)變大，因此不太理想。如果滑動(dòng)部分的維氏硬度大于400HV，就會(huì)出現(xiàn)接觸穩(wěn)定性方面的憂慮，更不理想。如果除此以外的部分的維氏硬度小于45HV，則會(huì)出現(xiàn)表面變得容易帶傷等問題，在操作上不太理想。如果除此以外的部分的維氏硬度大于200HV，則從錫焊焊接性及彎曲加工性的角度考慮時(shí)，也不太理想。如果一對(duì)凸端子及凹端子的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差小于30HV，則從在穩(wěn)定范圍內(nèi)確保低插入力的角度考慮時(shí)不太理想。
如果端子1、2的滑動(dòng)部分S的維氏硬度之差小于30HV，則從在穩(wěn)定范圍內(nèi)確保低插入力的角度考慮時(shí)不太理想。
理想的是，滑動(dòng)部分S的維氏硬度在120-300HV的范圍，除此以外的部分的維氏硬度在45-160HV的范圍，并且凸端子1及凹端子2的滑動(dòng)部分S的維氏硬度之差在75HV以上。這時(shí)，對(duì)于由其數(shù)目多達(dá)30極以上的如端子1、2等更加小型的多個(gè)端子構(gòu)成的連接器而言，從需要減小每個(gè)端子的插入力及接觸的偏差并確保使之位于穩(wěn)定的范圍內(nèi)的角度出發(fā)，必需將滑動(dòng)部分S的維氏硬度、除此以外的部分的維氏硬度、端子1、2的滑動(dòng)部分S的維氏硬度之差等控制在更為嚴(yán)格的范圍內(nèi)。如果滑動(dòng)部分S的維氏硬度小于120HV，則在確保低插入力的穩(wěn)定性方面不太理想。如果滑動(dòng)部分的維氏硬度大于300HV，則在確保接觸阻力的穩(wěn)定性方面不太理想。如果除此以外的部分的維氏硬度小于45HV，操作會(huì)變得困難，因此不太理想。如果除此以外的部分的維氏硬度大于160HV，則在錫焊焊接性及彎曲加工性方面不太理想。如果端子1、2的滑動(dòng)部分S的維氏硬度之差小于75HV，則從在穩(wěn)定范圍內(nèi)確保低插入力的角度考慮時(shí)不太理想。
滑動(dòng)部分S的維氏硬度較高的端子是凸端子1，維氏硬度較低的端子是凹端子2。由此可以擴(kuò)大插入力的減低效果。即，如圖1、圖5所示，通常為了容易插入凸端子1呈平坦的形狀，而在凹端子2的內(nèi)面上下的一方或兩方實(shí)施有彎曲加工，呈帶有彈簧作用的形狀。因此，凸端子1常常是通過直接沖切經(jīng)鍍敷的平板而制造，相反凹端子2大多是通過彎曲加工制造的，從易加工角度考慮，凹端子2的鍍敷材料的硬度最好比凸端子1低。特別是為了與近年的小型化相適應(yīng)，在制造工序中伴有嚴(yán)格的彎曲加工的時(shí)候，具有易加工的凹端子2的本發(fā)明是非常適宜的。
如圖2所示，凸端子1及凹端子2是用，在Cu合金的基材3的表面實(shí)施含有選自Cu、Ag、Ni、Pb、Zn、P、B、Cr、Mn、Fe、Co、Pd、Pt、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、In、C、S、Au、Al、Si、Sb、Bi及Te中的一種或兩種以上金屬的鍍敷處理而形成了鍍層4的金屬薄板5制成的，因此通過鍍敷處理，Cu合金的基材3和所選的上述金屬被部分合金化，易于將鍍敷表面固化為所定的硬度。
上述鍍敷處理是除了上述所選的一種或兩種以上的金屬以外的剩余部分由Sn所構(gòu)成的Sn合金鍍敷處理，鍍層4是Sn合金或Sn。凸端子1及凹端子2的鍍層被設(shè)定為含有0.01-75重量％的上述所選的一種或兩種以上的金屬。例如，凸端子1及凹端子2是用經(jīng)過含有0.1-10重量％的Cu且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所形成的Cu-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板制作的。還有作為其它例子，凸端子1及凹端子2也可以用經(jīng)過含有0.1-40重量％的Ni且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所形成的Ni-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板制作。進(jìn)而作為另一個(gè)例子，凸端子1及凹端子2也可以用經(jīng)過含有0.1-10重量％的Ag且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所形成的Ag-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板制作。
如果以用純Sn進(jìn)行鍍敷處理的情況為例詳細(xì)說明對(duì)凸端子1及凹端子2的層構(gòu)造，那么這些端子是用，具有在Cu合金的基材3上介入Cu層6后通過Sn電鍍或?qū)Υ诉M(jìn)行軟溶處理的鍍Sn、或熱浸鍍而獲得的鍍Sn純Sn層7的鍍錫Cu合金薄板制的。
在Cu合金的基材3上也可以直接實(shí)施上述鍍Sn方法中的任一種。
在上述凸端子1中，至少在其滑動(dòng)部分S中通過進(jìn)行熱處理使純Sn層7和基材3或Cu層6之間發(fā)生熱擴(kuò)散，直至純Sn層的厚低于0.6μm，并由此形成Cu-Sn合金層8。理想的是，使凸端子1的滑動(dòng)部分S中純Sn層7的厚度小于0.3μm，更理想的是，如圖3所示，進(jìn)行熱處理至凸端子1的滑動(dòng)部分S中純Sn層7的厚度為0，使Cu-Sn合金層8變成表面。
如圖4所示，凸端子1及凹端子2也可以用，通過對(duì)經(jīng)過電鍍的鍍Sn條J進(jìn)行軟溶處理而至少使其滑動(dòng)部分S上形成Cu-Sn合金層8的鍍錫Cu合金薄板制作。該鍍敷條J中上述金屬薄板5被作成帶狀，如圖4(b)所示，連接器端子連續(xù)排列成與鍍敷條J的長度方向相垂直。
另外，凸端子1及凹端子2也可以用，對(duì)經(jīng)電鍍的鍍Sn條J或經(jīng)軟溶處理的鍍Sn條J或經(jīng)熱浸鍍的鍍Sn條J重新進(jìn)行熱處理，從而至少在其滑動(dòng)部分S形成了Cu-Sn合金層8的鍍錫Cu合金薄板制作。
凸端子1及凹端子2也可以在經(jīng)加壓加工的基材3上至少對(duì)其滑動(dòng)部分S實(shí)施上述鍍敷處理中的任一種而形成。這時(shí)，可以由金屬薄板5或/和帶狀的條J制作。
下面，對(duì)本實(shí)施形態(tài)的連接器端子的制造方法進(jìn)行說明。
制造本實(shí)施形態(tài)的連接器端子時(shí)包括對(duì)由銅或銅合金條構(gòu)成的基材3的表面實(shí)施鍍敷的工序、和對(duì)該基材3進(jìn)行加壓加工的工序、及至少固化滑動(dòng)部分S的固化處理工序。
具體如圖4(a)所示，對(duì)基材3實(shí)施如上述的鍍Sn而作成鍍敷條J，然后至少對(duì)該鍍敷條J的滑動(dòng)部分S實(shí)施作為固化處理的加熱處理，之后，進(jìn)行加壓加工，如圖4(b)所示，可以作成多個(gè)凸端子1連續(xù)排列的狀態(tài)。
圖1-圖4中表示了凸端子及凹端子的模式圖。
所述固化工序被設(shè)定為通過激光照射、高頻加熱、交流式局部加熱、局部氣體燃燒器加熱等進(jìn)行的局部的加熱處理，其中只對(duì)滑動(dòng)部分S實(shí)施固化處理，并且對(duì)除此以外部分N不實(shí)施固化處理。
理想的是，作為鍍敷處理，在基材3上直接或者介入Cu層6后形成純Sn層7，作為固化處理，至少局部加熱滑動(dòng)部分S，進(jìn)而使純Sn層7和基材3或Cu層6之間相互熱擴(kuò)散，直至純Sn層7的厚度低于0.6μm，形成Cu-Sn合金層8。更理想的是，通過實(shí)施作為固化處理的熱處理，使滑動(dòng)部分S中的純Sn層7的厚度變?yōu)?，以形成所述Cu-Sn合金層8，由此，至少在滑動(dòng)部分S可以得到上述的低插入力，并且可以防止除此以外部分N中的加工性的下降。
如上所述，在本實(shí)施形態(tài)的連接器端子中，由于至少滑動(dòng)部分S的維式硬度在60-700HV的范圍，因此可以獲得插入力(插拔力)減低的效果，具有優(yōu)良的接觸穩(wěn)定性，用人力插拔時(shí)的負(fù)擔(dān)變小，同時(shí)因插入到連接器的插入力小，所以連接器的插入作業(yè)變得容易進(jìn)行，且脫離力大，可以提高插拔性并可以減小組裝時(shí)所需的插入力，在像汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的極其高溫環(huán)境下可以避免脫落等故障的發(fā)生，可以提供優(yōu)良的連接器。由于除此以外的部分N的維式硬度在45-250HV的范圍，可以防止加壓加工等時(shí)的加工性的下降，防止錫焊焊接性的下降，防止成品率的減小，同時(shí)還可以防止制品的可靠性的下降。
在本實(shí)施形態(tài)的連接器中，通過使用上述的連接器端子1，2，可以達(dá)到上述的效果，并且使得作為端子及連接器等電氣？電路零件使用時(shí)的嵌合性良好，提高通電穩(wěn)定性，具有把接觸阻力控制得較低的作用，并且可以減小插入力，提高插拔性，在汽車組裝工序等中，可以提高組裝作業(yè)中的作業(yè)效率，而且握持力不會(huì)發(fā)生變化，不會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)等的振動(dòng)而引起其脫落，可以確保穩(wěn)定的安裝狀態(tài)。
在連接器中，可以在連接器端子1、2上都用上述連接器端子，也可以采用只適用在其中的任一端子上而另一端子使用以往的端子的構(gòu)造。
實(shí)施例下面說明本發(fā)明的實(shí)施例。
<實(shí)施例1>
作為構(gòu)成上述的連接器端子1、2的鍍敷條J，對(duì)經(jīng)過軟溶的鍍Sn市售銅合金條A、B(參照表1)，一邊穿爐一邊在大氣中用各種條件高頻加熱其一側(cè)端部，得到兼有充分形成了合金層而使表面固化的表面固化區(qū)域和幾乎不使表面固化的除此以外的區(qū)域的銅合金條。對(duì)這些銅合金條的表面固化區(qū)域進(jìn)行了合金層及殘留Sn層的平均厚度的測定、硬度(HV)的測定(負(fù)荷為10g)、90°W彎曲性的評(píng)價(jià)及錫焊焊接性的評(píng)價(jià)。
表1鍍敷合金層及殘留Sn層的厚度主要通過電解式膜厚計(jì)及螢光X線測定求得，根據(jù)需要也并用SEM及EPMA觀察等，用N＝5的平均值表示。90°W彎曲性是根據(jù)CESM0002-5實(shí)施加工后，按照J(rèn)BMAT307進(jìn)行評(píng)價(jià)，用沒產(chǎn)生裂紋時(shí)的彎曲半徑R除以板厚的值(R/t安全彎曲區(qū)域)表示。這時(shí)，使彎曲軸與壓延方向呈垂直地進(jìn)行彎曲加工的用G.W.表示，彎曲軸與壓延方向相平行的用B.W.表示。
錫焊焊接性的評(píng)價(jià)是用月牙形圖(meniscograph)法(按照MIL-STD883E)測定了零交叉時(shí)點(diǎn)(zero cross time)焊錫浴用63∶37Sn-Pb浴(浴溫230℃)，作為試樣的前處理進(jìn)行的是丙酮脫酯、10％硫酸酸洗，并使用了焊劑(rosinflux)。
試樣數(shù)N均為5，其結(jié)果表示在表2中。
表2根據(jù)表2可知，沒有用高頻加熱實(shí)施表面固化的同條件的銅合金薄板A的No.1及B的No.6中，純Sn層厚在0.6μm以上，硬度也較低，分別為HV68，HV75，且彎曲加工性、錫焊焊接性也顯示出良好的特性。另一方面，若對(duì)這些進(jìn)行高頻加熱使合金層充分形成，并使表面硬度增加，隨之會(huì)導(dǎo)致彎曲加工性的下降，且錫焊焊接性也會(huì)變差。特別是對(duì)硬度在HV250以上的No.5及No.10而言，G.W.和B.W.的彎曲加工性(R/t)達(dá)到了8以上，錫焊焊接中的零交叉時(shí)點(diǎn)也在10sec以上，特性將大幅下降。
<實(shí)施例2>
對(duì)市售的銅合金條C(參照表1)的一側(cè)端部約10mm寬的部分進(jìn)行鍍Ni或Sn/Ni合金鍍敷(Ni約26％)，剩余部分進(jìn)行鍍Sn。
對(duì)這些銅合金條的各鍍敷部分，進(jìn)行了對(duì)鍍層的厚度和硬度的測定、以及90°W彎曲性的評(píng)價(jià)及錫焊焊接性的評(píng)價(jià)。進(jìn)行各種評(píng)價(jià)的方法與各鍍敷條件如下。
鍍敷浴組成硫酸鎳240g/L、氯化鎳45g/L、硼酸30g/L，鍍敷浴溫度35℃，電流密度2A/dm2 鍍敷浴組成pyro alloy SN starter 500mL/L、焦磷酸錫25g/L，鍍敷浴溫度40℃，電流密度1A/dm2[鍍Sn]鍍敷浴組成硫酸亞錫60g/L、硫酸55g/L，鍍敷浴溫度20℃，電流密度2A/dm2在各種條件下對(duì)N＝5的試樣數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其結(jié)果如表3所示。
表3根據(jù)表3可知，鍍Sn部分的表面硬度軟，彎曲加工性及錫焊焊接性都顯示出良好的特性。另一方面，鍍Ni部分顯示出HV140以上的硬度且Sn/Ni合金鍍敷部分顯示出HV180以上的硬度，兩者的彎曲加工性與鍍Sn部分相比都有下降。另外鍍Ni部分的錫焊焊接性大幅降低，Sn/Ni合金鍍敷的零交叉時(shí)點(diǎn)也比鍍Sn變長。
<實(shí)施例3>
對(duì)市售的軟溶鍍Sn銅合金制端子的包含滑動(dòng)部分的區(qū)域，在大氣中進(jìn)行下述的三種局部退火固化處理，即交流式局部加熱處理、高頻加熱處理、激光加熱處理。對(duì)這些固化處理部進(jìn)行了合金層及殘留Sn層的厚度的測定、及硬度的測定，并且評(píng)價(jià)了凸端子、凹端子的插入力。
各端子材料(D-I)的組成、硬度等如表1所示。在各種條件下對(duì)N＝5的試樣數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其結(jié)果如表4-6所示。
表4表4是對(duì)凸端子的寬為0.090英寸(約2.29mm)的090型端子的包含滑動(dòng)部分的區(qū)域進(jìn)行交流式局部加熱的例子。
No.1是凸端子、凹端子都沒有實(shí)施局部固化處理的時(shí)候，兩端子的硬度差(ΔHV)為5，較小，插入力顯示較大的值8.2N。
No.2是通過對(duì)凸端子的局部固化處理，ΔHV變成17，插入力與No.1相比也減少了21％左右。
另外，隨著局部固化處理的推進(jìn)，凸端子的包含滑動(dòng)部分的區(qū)域的固化程度增加，兩端子的硬度差增加，可以得到更理想的插入力值。這時(shí)脫離力也可以得到理想范圍內(nèi)的數(shù)值。
對(duì)040型凸端子及凹端子的包含滑動(dòng)部分的區(qū)域?qū)嵤┝烁哳l加熱，之后調(diào)查了凸端子、凹端子的插入力及脫離力。另外對(duì)經(jīng)同樣處理的凸端子及凹端子(對(duì)凹端子是展開進(jìn)行)測定了其滑動(dòng)部分的鍍層的厚及硬度。評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。
表5表5中No.1是對(duì)凸端子和凹端子都沒有實(shí)施局部固化處理的、購買之后直接使用的組合的評(píng)價(jià)結(jié)果，此時(shí)兩端子的硬度差ΔHV是6，插入力是3.5N。
另一方面，No.2是對(duì)凸端子實(shí)施了局部固化處理的例子，兩端子的硬度差ΔHV是40，但插入力仍停留在3.2N。這時(shí)，雖與No.1相比約減少了9％，但不能說是充分的減少量。No.3的ΔHV是63，其插入力減少到2.9，相對(duì)于No.1的減少率約為18％，能看出明顯的減少效果。No.4的ΔHV是132，這時(shí)插入力2.4N相對(duì)于No.1減少了近31％，能滿足多數(shù)汽車制造商的要求。
另外，No.5是凸端子保持初期的狀態(tài)而對(duì)凹端子實(shí)施了固化處理的例子，這時(shí)滑動(dòng)部分中的凸端子、凹端子的硬度差ΔHV為48，插入力為3.3N，相對(duì)于No.1的減少率只約為6％。
同樣，No.6的ΔHV為113，插入力為2.9N，與No.1相比減少了約17％，但相對(duì)于ΔHV的大小而言，減少效果弱于對(duì)凸端子的滑動(dòng)部分進(jìn)行固化處理的情況。
對(duì)端子大小更小的025型凸端子(凸端子薄片的寬約0.63mm)的包含滑動(dòng)部分的區(qū)域?qū)嵤┝思す饧訜?，并測定了加熱處理部的鍍層的厚度、硬度，同時(shí)評(píng)價(jià)了和凹端子的插入力及脫離力。其結(jié)果如表6所示。
表6根據(jù)表6的結(jié)果，No.1是購買之后直接使用的端子的組合，這時(shí)兩端子的硬度差ΔHV是5，插入力是1.1N。雖然汽車制造商的需要各不相同，其中也有人希望比目前使用的插入力減少15-50％。
No.2是對(duì)凸端子實(shí)施了局部固化處理的例子，兩端子的ΔHV是70，插入力是1N，比No.1只減少了約9％。
No.3是進(jìn)一步實(shí)施了凸端子的固化處理且使兩端子的ΔHV成為81的例子，插入力減少到0.8N，相對(duì)于No.1的減少率約為27％。
No.4是對(duì)凸端子的滑動(dòng)部分區(qū)域?qū)嵤┕袒幚碇钡接捕冗_(dá)HV168的例子，這時(shí)插入力是0.7N，相對(duì)于No.1的減少率變成約36％，脫離力也顯示出理想值。
<實(shí)施例4>
作為上述的連接器端子，準(zhǔn)備了基材3是由C2600(70/30)黃銅構(gòu)成且硬度為HV140左右的試樣。該基材厚度是，凸端子用為0.64mm，凹端子用為0.25mm。對(duì)該基材3進(jìn)行堿性脫脂、電解脫脂及活化處理，并在下述條件下通過Cu底層鍍敷形成Cu層6后，通過Sn精鍍形成純Sn層7，并使凸端子用的基材以6秒種通過800℃的爐子，使凹端子用的基材以8秒種通過800℃的爐子，由此進(jìn)行軟溶處理，最終得到了鍍錫Cu合金薄板。在該狀態(tài)下凸端子部件的鍍敷厚度是純Sn層為0.62μm，合金層為0.62μm，凹端子部件的鍍敷厚是純Sn層為0.29μm，合金層為0.94μm。
接著在還原氣氛中，在250℃及300℃，在0、3、5、10、20分鐘的條件下實(shí)施加熱處理，使Cu-Sn合金層進(jìn)一步充分形成，得到經(jīng)表面固化的鍍Cu合金薄板，再對(duì)它進(jìn)行加壓加工，得到如圖5(a)所示的凸端子1及凹端子2。
鍍敷浴組成硫酸銅200g/L、硫酸55g/L，鍍敷浴溫度30℃，電流密度2A/dm2[鍍Sn條件]鍍敷浴組成硫酸亞錫60g/L、硫酸55g/L，鍍敷浴溫度20℃，電流密度2A/dm2對(duì)該端子1，2用維式硬度計(jì)以10g負(fù)荷測定了表面硬度。其結(jié)果如表7所示。
表7將處理時(shí)間不同即表面硬度不同的上述端子1，2組合，分別測定了凸端子1及凹端子2的插入力。其結(jié)果如圖6所示。同樣對(duì)凸端子1及凹端子2測定了脫離力。其結(jié)果如圖7所示。圖6、圖7中，坐標(biāo)圖的黑點(diǎn)旁邊所記錄的數(shù)字是對(duì)應(yīng)于橫軸中的組合處理?xiàng)l件的樣品的插入力及脫離力的平均值。
從上述結(jié)果可以知道，如圖6所示，即使凹端子的滑動(dòng)部分的固化處理時(shí)間為0即未處理，由于對(duì)凸端子的滑動(dòng)部分表面實(shí)施了固化處理，表面維氏硬度(HV)也在60-700HV的范圍，因而可以獲得插入力(脫離力)減低的效果，有優(yōu)良的接觸穩(wěn)定性，用人力插拔時(shí)的負(fù)擔(dān)減少。如果未處理的是凸端子，雖然對(duì)凹端子的處理多少有一定效果，但不明顯。對(duì)凸端子及凹端子雙方實(shí)施了固化處理時(shí)，與雙方都未處理的時(shí)候相比有可能反而使插入力及脫離力變大。
即，將凸端子和凹端子的滑動(dòng)部分表面硬度的范圍設(shè)定在上述的實(shí)施形態(tài)中的規(guī)定值內(nèi)，或者兩端子中至少使所述滑動(dòng)部分的維氏硬度在95-250HV左右的范圍，除此以外的部分的維氏硬度在60-160HV左右的范圍，且兩者的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在15HV左右以上，理想的是維氏硬度之差在40HV左右以上，更理想的是90HV左右以上，進(jìn)一步理想的是在120HV左右以上，這時(shí)，通過使凸端子的滑動(dòng)部分的維氏硬度高于凹端子的滑動(dòng)部分，可以減低插拔力。
具體如圖6、圖7所示，凹端子處于未處理(硬度113.3HV)狀態(tài)，對(duì)凸端子實(shí)施了處理時(shí)間為3、5、10、20分鐘的固化處理(硬度為97.7HV、154.3HV、204.3HV、233.2HV)時(shí)，可以知道具有減低插拔力的效果。
將兩端子設(shè)定為至少所述滑動(dòng)部分的維氏硬度在95-250HV左右的范圍，除此以外的部分的維氏硬度在60-160HV左右的范圍，且兩者的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在100HV左右以上，這時(shí)，可知通過使凹端子的滑動(dòng)部分維氏硬度高于凸端子的滑動(dòng)部分，可以減低插拔力。
具體的如圖6，圖7所示，凸端子處于未處理(硬度68.1HV)狀態(tài)，對(duì)凹端子實(shí)施了處理時(shí)間為3、5、10、20分鐘的固化處理(硬度為162.6HV、223.0HV、233.0HV、242.0HV)時(shí)，可以知道具有減低插拔力的效果。
與上述實(shí)施例同樣，對(duì)0.25mm厚的材料進(jìn)行鍍敷處理后，制造出固化處理的熱處理時(shí)間設(shè)定成0、1、3、5、10、30分鐘的樣品，通過月牙形圖法測定在其表面的焊錫濕潤性。其結(jié)果如圖8所示。月牙形圖是按照MIL-STD883E來求得零時(shí)點(diǎn)及最大潤濕應(yīng)力(mN)。
如上所述，通過表面固化處理雖然焊錫潤濕性有所下降，可是在本發(fā)明中實(shí)施固化處理的是不進(jìn)行錫焊焊接的滑動(dòng)部分，而對(duì)除此以外的部分即實(shí)際要進(jìn)行錫焊焊接的部分不實(shí)施固化處理，因此可以維持良好的錫焊焊接性，同時(shí)還可能獲得插拔性的提高。
下面說明本發(fā)明的連接器端子中基材3及鍍層4等的膜厚的具體例。
如圖9(a)所示，在被做成Cu合金的基材3上實(shí)施鍍敷使得Cu層6為0.5μm，Sn層7為1μm。接著，如圖9(b)所示，通過軟溶處理使Sn層7為0.7μm，Cu-Sn合金層8為0.6μm。然后通過實(shí)施作為固化處理的熱處理，如圖9(c)所示，優(yōu)選使Cu-Sn合金層8成為2.0μm。
由此，可以在凸端子1及凹端子2的滑動(dòng)部分S設(shè)定如上述的表面硬度。
被設(shè)定成上述膜厚的各層中其組成是，Cu-Sn合金層下部是由Cu3Sn構(gòu)成，上部是由Cu6Sn5構(gòu)成。
如圖10(a)所示，在被做成Cu合金的基材3上實(shí)施鍍敷使得Ni層16為0.5μm，Sn層7為1μm。接著，如圖10(b)所示，通過軟溶處理使Sn層7為0.7μm，Ni-Sn合金層18為0.6μm，Cu-Ni層17為0.4μm。然后通過實(shí)施作為固化處理的熱處理，如圖10(c)所示，優(yōu)選使含有Ni-Sn的合金層18成為2μm。
由此，可以在凸端子1及凹端子2的滑動(dòng)部分S設(shè)定如上述的表面硬度。
被設(shè)定成上述膜厚的各層中，其主要組成是NiSn。
除此之外，例如Ni層16的鍍敷初期厚度較薄，為0.1μm左右時(shí)，母材的Cu原子會(huì)越過Ni層擴(kuò)散到鍍Sn層中，最終Sn合金層下側(cè)成為Ni3Sn和Cu混合的層，在上側(cè)形成Cu-Sn合金層(具體為Cu3Sn+Cu6Sn5)。
如圖11(a)所示，在被做成Cu合金的基材3上實(shí)施鍍敷使得Ni層16為0.3μm，Cu層6為0.2μm，Sn層7為1μm。接著，如圖11(b)所示，通過軟溶處理及熱處理優(yōu)選使Sn層7低于0.1μm，Cu-Sn層8為0.4μm，Cu-Sn-Ni合金層19為1.4μm。這時(shí)也可以使Sn層7不殘留。
由此，可以在凸端子1及凹端子2的滑動(dòng)部分S設(shè)定如上述的表面硬度。
被設(shè)定成上述膜厚的各層中其組成是，Cu-Sn合金層具有Cu3Sn-Cu6Sn5的組成，Cu-Sn-Ni層具有Cu10-50％，Sn20-80％，Ni10-50％的組成。
根據(jù)本發(fā)明的連接器端子、連接器及其制造方法，由于至少滑動(dòng)部分的維氏硬度在60-700HV的范圍，可以獲得插入力(插拔力)的減低效果，具有優(yōu)良的接觸穩(wěn)定性，用人力插拔時(shí)的負(fù)擔(dān)減小，同時(shí)因插入到連接器時(shí)的插入力小而連接器的插入作業(yè)容易進(jìn)行，脫離力也顯示相應(yīng)的值，從而可以提高插拔性并減小組裝時(shí)所需的插入力。因此在像汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)等極其高溫環(huán)境下不會(huì)出現(xiàn)脫落等故障，可以提供優(yōu)良的連接器。由于除此以外的部分的維式硬度在45-250HV的范圍，可以防止加壓加工等時(shí)的加工性的降低，防止錫焊焊接性的降低，防止成品率的降低，同時(shí)還可以防止作為制品的可靠性的下降。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
權(quán)利要求
1.一種連接器端子，是由經(jīng)過鍍敷的Cu合金薄板形成的連接器端子，其特征在于，至少滑動(dòng)部分的維氏硬度在60-700HV的范圍，除此以外的部分的維氏硬度在45-250HV的范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的連接器端子，其中所述連接器端子具有可以嵌合的一對(duì)凸端子及凹端子，且兩者的所述滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在15HV以上。
3.如權(quán)利要求2所述的連接器端子，其中至少所述滑動(dòng)部分的維氏硬度在80-400HV的范圍，除此以外的部分的維氏硬度在45-200HV的范圍，并且兩者的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在30HV以上。
4.如權(quán)利要求2所述的連接器端子，其中至少所述滑動(dòng)部分的維氏硬度在120-300HV的范圍，除此以外的部分的維氏硬度在45-160HV的范圍，并且兩者的滑動(dòng)部分的維氏硬度之差在75HV以上。
5.如權(quán)利要求2所述的連接器端子，其中所述凸端子及所述凹端子中的至少一方是用，在Cu合金的基材表面上實(shí)施了含有選自Sn、Cu、Ag、Ni、Pb、Zn、P、B、Cr、Mn、Fe、Co、Pd、Pt、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、In、C、S、Au、Si、Sb、Bi及Te中的一種或兩種以上的金屬的鍍敷處理的金屬薄板制作的。
6.如權(quán)利要求2所述的連接器端子，其中所述凸端子及所述凹端子的至少一方是用經(jīng)過含有0.1-10重量％的Cu且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所組成的Cu-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板制作的。
7.如權(quán)利要求2所述的連接器端子，其中所述凸端子及所述凹端子的至少一方是用經(jīng)過含有0.1-40重量％的Ni且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所組成的Ni-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板制作的。
8.如權(quán)利要求2所述的連接器端子，其中所述凸端子及所述凹端子的至少一方是用經(jīng)過含有0.1-10重量％的Ag且剩余部分由Sn及不可避免的雜質(zhì)所組成的Ag-Sn合金鍍敷處理的Cu合金薄板制作的。
9.如權(quán)利要求2所述的連接器端子，其中所述凸端子及所述凹端子的至少一方是用，在Cu合金的基材上，直接或者介入Cu層或Ni層或Ni及Cu層后，實(shí)施Sn電鍍、或?qū)n電鍍進(jìn)行軟溶處理的鍍Sn、或由熱浸鍍所形成的鍍Sn中的任一種的鍍Sn的Cu合金薄板制作的。
10.一種連接器端子的制造方法，其特征在于，包括對(duì)由銅或銅合金條形成的基材表面實(shí)施鍍敷的工序、對(duì)該基材實(shí)施加壓加工的工序、和至少對(duì)滑動(dòng)部分實(shí)施固化的固化處理工序，且所述固化工序是通過選自激光照射、高頻加熱、交流式局部加熱、局部氣體燃燒器加熱中的一種以上的加熱處理所進(jìn)行的局部加熱處理。
11.如權(quán)利要求10所述的連接器端子的制造方法，其中，在所述固化工序中，在進(jìn)行鍍敷處理后，對(duì)所述基材的對(duì)應(yīng)于所述滑動(dòng)部分的部分實(shí)施固化處理，之后實(shí)施加壓加工。
12.如權(quán)利要求10所述的連接器端子的制造方法，其中，作為所述鍍敷處理，在所述基材上直接或者介入Cu層或Ni層或Ni及Cu層后形成純Sn層，作為所述固化處理，加熱對(duì)應(yīng)于滑動(dòng)部分的部分，進(jìn)而使所述純Sn層和所述基材或所述Cu層或Ni層或Ni及Cu層之間相互熱擴(kuò)散，形成Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層，直至該純Sn層的厚度低于0.6μm。
13.如權(quán)利要求12所述的連接器端子的制造方法，其中，通過熱處理形成所述Cu-Sn合金層或Ni-Cu-Sn合金層，直至所述純Sn層的厚度變?yōu)?。
14.一種連接器用條，是用權(quán)利要求10-13中的任一項(xiàng)所述的連接器端子的制造方法制造的。
全文摘要
在由經(jīng)鍍敷的Cu合金薄板形成的連接器端子(1，2)中，至少滑動(dòng)部分S的維氏硬度在60－700HV的范圍，除此以外的部分的維氏硬度在45－250HV的范圍。根據(jù)本發(fā)明可以減少插入或拔出連接器端子時(shí)所需的力。
文檔編號(hào)H01R13/03GK1505212SQ20031011796
公開日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者鈴木竹四, 佐藤進(jìn)英, 榊原直男, 森哲人, 梅津秀三, 三, 男, 英 申請(qǐng)人:三菱伸銅株式會(huì)社