JPH11102739A

JPH11102739A - かん合型接続端子

Info

Publication number: JPH11102739A
Application number: JP27984497A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Isono; 誠昭磯野; Yasuhiro Shintani; 康弘真谷; Toshihisa Hara; 利久原
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】オス端子とメス端子がかん合して電気的接続
を得るかん合型接続端子において、端子の見かけの摩擦
係数を低減して挿入力を低減する。【解決手段】オス端子及びメス端子のいずれか一方が
その摺動部の最表面に０．３μｍ以上の錫めっき層を有
し、他方の端子がその摺動部の最表面に０．０５μｍ以
上０．５μｍ以下のＡｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚ
ｎのいずれかのめっき層を有し、かつその下に０．３μ
ｍ以上の錫めっき層を有することを特徴とするかん合型
接続端子。錫めっき層と、これとは結晶構造が異なるＡ
ｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎめっき層が接触する
ので、凝着が起こりにくく、摩擦係数を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、めっき等の金属表
面処理を施したかん合型接続端子に関し、特にオス、メ
ス端子のかん合時の挿入力が低く、端子が多数集合して
なる多極コネクタに適するかん合型接続端子に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの電線の接続には、銅合金に
表面処理を施した端子が使用されている。一つ一つの端
子は、オス端子とメス端子の組み合わせのかん合型端子
からなっている。これらが複数個集合したコネクターを
多極コネクタという。近年、自動車の電装化が進むなか
で、このようなコネクタの極数、すなわち、一つのコネ
クタの中の端子の数は増加している。端子数が増加する
と挿入力（勘合力）が大きくなり、実装に道具が必要に
なったり、人が挿入する場合でも大きな力を必要とする
ようになり、その組立作業の効率を低下させる原因にな
る。

【０００３】このため、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に、低挿入力（低勘合力）
の端子が要求されている。これらの要求に対し、従来の
錫めっき端子ではその挿入力が大きく、作業性を低下さ
せずに多極コネクタを製造することが困難であった。例
えば、錫めっき端子の見かけの摩擦係数は約０．３−
０．４、すなわち、オスの上下両面でメス端子と接する
ので、接圧力の６０％〜８０％の挿入力が必要であっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】端子の挿入力を低減す
るには、接圧力を低くすることが考えられるが、この場
合、接点における電気的接続の信頼性を考慮すると、錫
めっきではなく金めっきなどの信頼性は高いが高価な表
面処理が必要になる。一方、錫めっき端子は、めっきを
薄くすることにより挿入力が低下するが、薄すぎると素
材の銅が錫めっき層中を拡散して表面に達し、酸化物を
生成して端子の接触抵抗値が増大するおそれがある。こ
のため、現実には、めっき厚さを薄くし、かつ信頼性を
維持することは大変困難である。また、接点に潤滑油を
塗布して挿入力を低下することも可能であるが、その工
程の分だけコストアップとなる。また、電気的な特性を
に影響を与えない接点油が必要である。

【０００５】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
ので、金属表面処理により、低挿入力で多極化に適し、
かつ端子の信頼性を損なうことのないかん合型接続端子
を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、オス端子とメ
ス端子がかん合して電気的接続を得るかん合型接続端子
において、そのオス側端子の摺動部の最表面とメス側端
子の摺動部の最表面とが、異なる結晶構造をもつ表面処
理金属からなることを特徴とする。具体的な形態とし
て、オス端子及びメス端子のいずれか一方がその摺動部
の最表面に錫めっき層をもち、他方の端子がその摺動部
の最表面にＡｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎのいず
れかのめっき層をもつようにすることが挙げられる。な
お、錫の結晶構造は正方晶、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉは
面心立方晶、Ｃｏ、Ｚｎは稠密六方晶である。これのさ
らに好ましい形態として、上記一方の摺動部を０．３μ
ｍ以上の厚さの錫めっき層とし、他方の端子の摺動部を
０．３μｍ以上の厚さの錫めっき層と、さらにその上に
形成した０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の厚さのＡ
ｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎのいずれかのめっき
層とすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】端子の挿入力は、オス端子とメス
端子の接点の摩擦、磨耗によって生じる。従って、この
摩擦、磨耗を軽減すれば端子の挿入力は低下する。本発
明において、オス端子とメス端子の摺動部最表面に異な
る結晶構造をもつ金属を表面処理により形成する理由
は、金属と金属の凝着を起こりにくくするためである。
すなわち、磨耗は、かん合時の挿入の初期に摺動する接
点の相対する物質が原子・分子レベルで接合する凝着現
象からはじまるが、結晶構造が異なる場合、原子間距離
が異なり、結晶面の整合性が悪いため、同種の金属間よ
りも凝着現象が起こりにくい。一方、従来の端子は、オ
ス、メス共に同じ金属で表面処理を行っている。このよ
うな場合は、特に同じ元素同士なので凝着が起こりやす
く、その結果、オス、メスかん合端子の挿入力が大きく
なる。

【０００８】本発明に係るかん合型接続端子の具体的形
態として、一方の端子の摺動面に錫めっき層を形成した
のは、接点材として周知の錫の優れた特性を利用するた
めである。その場合、錫の結晶構造は正方晶であるか
ら、他方の端子の摺動面にはそれ以外の結晶構造をもつ
金属、具体的には例えば面心立方晶のＡｕ、Ｐｄ、Ａ
ｇ、Ｎｉ、稠密六方晶のＣｏ、Ｚｎのめっき層を形成す
る。これにより、従来のオス、メス端子において錫と錫
が摺動する場合よりも最大挿入力が大きく低下する。

【０００９】ところで、端子の挿入力はかん合時の摺動
の初期に最大となる。このため、この摺動初期の摺動面
間に働く力を小さくすることで、挿入力を大きく低下さ
せることができる。つまり、異種結晶構造の金属同士が
接触することは、特に摺動の初期において重要であっ
て、少なくともかん合時の摺動の初期に一方の端子の摺
動面の錫と、他方の端子のＡｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｚｎが接触するようにしておけばよい。そして、上
記他方の端子では、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚ
ｎ等のめっき層の下に錫めっき層が形成されているのが
好ましい。この錫めっき層はＡｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、
Ｃｏ、Ｚｎのめっき層がかん合時の摺動で摩耗したと
き、両端子間で錫同士の接触が行われるようにする機能
をもっている。

【００１０】一方の端子の錫めっきは、接点の信頼性を
長期にわたって確保するには、母材からのＣｕの拡散な
どを考慮すると、０．３μｍ以上の厚さを必要とする。
一方、２μｍを越える厚さとしても接点の電気的特性に
効果がなく無駄であるため、Ｓｎめっきの厚さは０．３
μｍ以上、２μｍ以下程度が好ましい。また、他方の端
子において、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎめっ
きは、かん合時の摺動の初期に挿入力を低く押さえるた
め、０．０５μｍの厚さが必要であるが、０．５μｍを
越えても挿入力の低下に差違がないため、０．０５μｍ
以上０．５μｍ以下とするのがよい。そして、Ａｕ、Ｐ
ｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎめっきの下の錫めっきは、
前記一方の端子の錫めっきと同様の意味で０．３μｍ以
上の厚さを必要とし、上限としては２μｍ以下程度が好
ましい。

【００１１】なお、他方の端子のＡｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、ＺｎめっきのうちＡｕ、Ａｇ以外のめっき
は、いずれも錫めっきに比べ硬く、その厚さが厚いと端
子の加工時にめっき層にクラックが入る懸念があるの
で、これらのめっきは低挿入力化が可能な範囲で薄いほ
うが望ましい。そして、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｚｎめっきがかん合により摩耗し、一方の端子の錫
めっきと他方の端子のこれらのめっきの下の錫めっきが
接点を形成するようにするには、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｚｎめっきの厚さは必要最小限の薄い方が望
ましい。

【００１２】このような表面処理を行う端子の基材とし
ては、銅又は銅合金のほか、アルミニウム、アルミニウ
ム合金、鉄合金、ステンレス鋼などの金属材料を挙げる
ことができる。また、両方の端子の錫めっきの下地とし
て、銅やニッケルの下地めっきを行ってもよい。錫、Ａ
ｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎの各めっきを施す方
法は、蒸着などの気相めっきでも、電気めっき無電解め
っきなどの湿式めっきでも可能であり、特に限定されな
い。電気めっきや無電解めっきは実用上容易な手段であ
るが、めっき液の種類、光沢、無光沢の外観の相違は特
にこれを問わない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。厚さ０．
３ｍｍのＣｕ合金（Ｃ２６００）からなる基材に、表１
に示す条件で脱脂、酸洗、下地銅めっきを行った後、錫
の電気めっきを施し、あるいはさらに他の金属の電気め
っきを施し、表２〜表７に示す各種構成のめっき材料
（オス側及びメス側切片）を作成した。これらの材料を
用い、いずれも下記手順で、オス側及びメス側切片間の
摩擦係数、湿潤試験後の接触抵抗値を測定し、塩水噴霧
試験後の外観を観察した。その結果を表２〜表７に示
す。

【００１４】摩擦係数は、めっき材料を内径１．５ｍｍ
で張り出し加工した上下のメス側切片１、２の間に、オ
ス側切片３としてめっき材料の板を挟み、オス側切片３
を水平方向に引っ張ることにより測定した。この際、接
圧力はメス側切片１を取り付けた軸にかけた荷重（Ｎ＝
３００ｇｆ）であり、オス側切片を引っ張る速度は５０
ｍｍ／分とした。次式のように、ロードセル４によって
測定した水平方向にかかる力（Ｆ）を荷重（Ｎ）で除
し、さらに１／２した値を見かけの摩擦係数（μ）とし
た。 μ＝Ｆ／（２Ｎ）なお、本測定において、接点の潤滑剤は一切使用してい
ない。

【００１５】接触抵抗値は、端面を防水塗装した後、温
度４０℃、湿度８５％の雰囲気に２４時間放置したオス
側及びメス側切片を用いて、四端子法により、開放電圧
２０ｍＶ、電流１０ｍＡ、摺動加重１００ｇｆで測定し
た値である。塩水噴霧試験は、オス側、メス側の両試験
材とも、５ｗｔ％ＮａＣｌ水溶液飽和雰囲気で５時間放
置した後に、その外観を観察した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

【００１９】

【表４】

【００２０】

【表５】

【００２１】

【表６】

【００２２】

【表７】

【００２３】表２をみると、錫めっき厚さが０．３μｍ
未満のＮｏ．１、Ｎｏ．８は塩水噴霧試験後の腐食がみ
られた。また、表層Ａｇめっきの厚さが０．０５μｍ未
満のＮｏ．１５、Ｎｏ．１６は、従来例のＮｏ．１４と
比較してみかけの摩擦係数の低下が見られず、挿入力の
低減が望めない。さらに、表層めっきが０．５μｍを越
えるＮｏ．２１、Ｎｏ．２２は、見かけの摩擦係数の更
なる改善が見られない。表３〜７にはそれぞれ、Ａｕ、
Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎを表層めっきとして行った場合
の結果を示す。いずれも、従来の錫めっき材に比べ、見
かけの摩擦係数の低減が見られ、挿入力軽減が可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、端子の見かけの摩擦係
数を低減することができ、接点の信頼性を落とすことな
しに、低挿入力のかん合型端子を製造することが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における摩擦係数の測定方法を模式的
に表した図である。

【符号の説明】

１、２メス側切片３オス側切片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オス端子とメス端子がかん合して電気的
接続を得るかん合型接続端子において、そのオス側端子
の摺動部の最表面とメス側端子の摺動部の最表面とが、
異なる結晶構造をもつ表面処理金属からなることを特徴
とするかん合型接続端子。
【請求項２】オス端子とメス端子がかん合して電気的
接続を得るかん合型接続端子において、オス端子及びメ
ス端子のいずれか一方がその摺動部の最表面に錫めっき
層を有し、他方の端子が摺動部の最表面にＡｕ、Ｐｄ、
Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎのいずれかのめっき層を有する
こと特徴とするかん合型接続端子。
【請求項３】オス端子とメス端子がかん合して電気的
接続を得るかん合型接続端子において、オス端子及びメ
ス端子のいずれか一方がその摺動部の最表面に０．３μ
ｍ以上の錫めっき層を有し、他方の端子がその摺動部の
最表面に０．０５μｍ以上０．５μｍ以下のＡｕ、Ｐ
ｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎのいずれかのめっき層を有
し、かつその下に０．３μｍ以上の錫めっき層を有する
ことを特徴とするかん合型接続端子。