JPH11176552A

JPH11176552A - 端子と導体の接続方法

Info

Publication number: JPH11176552A
Application number: JP9362062A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Aoyama; 正義青山; Takao Ichikawa; 貴朗市川; Fumikata Nakahigashi; 文賢中東; Yoshikazu Hayakawa; 良和早川; Katsuo Endo; 勝雄遠藤
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】端子と導体の界面の接合強度に信頼性の高いも
のを得ることのできる、端子と導体の接続方法を提供す
る。【解決手段】銅及び銅合金または複合線にそれらの構成
材より低融点の金属をメッキしたメッキ線素線またはメ
ッキ線素線を撚り合わせた撚線と、上記と同様の低融点
の金属をメッキした端子を、圧力を加えながら加熱する
ことにより、導体と端子の空隙に低融点のメッキ材が液
相として浸入し、この液相のメッキ金属を介して固相の
導体と固相の端子の拡散を促進させかつ圧接を行なう。
より好ましくは、錫メッキ銅素線または錫メッキ銅素線
の撚線に錫メッキをした撚線と、錫メッキ金属端子を、
圧着した後、加圧しながら２KA〜４KAの範囲で加熱する
ことにより、錫を溶融させ液相として端子と素線または
撚線の接合部近傍の空隙に浸入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等におけ
る金属製の端子と導体の接続方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電線導体（素線または撚線）と金属端子
の接続や電線導体同志の接続において、圧着法で接合が
行われている。

【０００３】圧着法は、冷間で端子に導体を機械的に保
持する方法であり、導体と端子が金属的に接合していな
いので、長時間のヒートサイクルテストを行うと、接合
界面の酸化、腐食のために信頼性が低下する傾向があ
る。

【０００４】また、抵抗溶接機による熱圧着法もよく使
われており、荷重をかけながら電流を流すことにより、
銅導体同志を接続する技術からなる。この方法では、多
数本の撚線の接続が難しいという欠点がある。

【０００５】それに対して、撚線同志を圧着と熱圧接に
て接続する方法が提案されている。この方法は、圧着作
用と熱圧着による金属結合を行う方法であり、金属結合
を有しながら圧着材と同等の引張り強度を有せしめてい
る（文献；藤巻他、溶接学会論文集第１１巻（１９９
３）２号Ｐ２７７参照）。

【０００６】また、超音波圧接法も提案され、一部で使
用されており、金属結合が可能となっているが、撚線の
接合には使用し難いのが現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術つま
り、圧着による方法、熱圧着による方法、圧着＋熱圧着
による方法、超音波接合法では、端子と導体とを固相
（固体）と固相（固体）の接合を行う方法であり、一部
で金属的接合は得られるものの、界面の接合強度に不安
が残っていた。

【０００８】よって、端子と導体との接合技術におい
て、より耐食性、耐酸化性等の信頼性のある方法の開発
が強く望まれていた。

【０００９】そこで、本発明の解決すべき課題（目的）
は、端子と導体の界面の接合強度に信頼性の高いものを
得ることのできる、端子と導体の接続方法を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明により提供する第
一手段による端子と導体の接続方法は、銅及び銅合金ま
たは複合線にそれらの構成材より低融点の金属をメッキ
したメッキ線素線またはメッキ線素線を撚り合わせた撚
線と、上記の低融点金属と同様の低融点の金属をメッキ
した端子を、圧力を加えながら加熱することにより、導
体と端子の空隙に低融点のメッキ材が液相として浸入
し、この液相のメッキ金属を介して固相の導体と固相の
端子の拡散を促進させかつ圧接を行なうことにより、端
子と導体の接合界面強度を高くする方法からなる。

【００１１】前記第一手段の方法において、メッキ材と
しては、錫（ｍｐ２３１．９℃）、銀（ｍｐ９６０．８
℃）及びそれらより融点の低い金属材料を用いることが
望ましい。また、加熱手段としては通電加熱（抵抗加
熱）を用いるか、加熱源として、加熱された金属治具、
光ビーム、半導体レーザーを用いると良い。或いは加熱
源の代用として超音波を負荷することも可能である。

【００１２】本発明により提供する第二手段による端子
と導体の接続方法は、錫メッキ銅素線または錫メッキ銅
素線の撚線に錫メッキをした撚線と、錫メッキ金属端子
を、圧着した後、加圧しながら２KA〜４KAの範囲で加熱
することにより、錫を溶融させ液相として端子と素線ま
たは撚線の接合部近傍の空隙に浸入させる方法からな
る。

【００１３】前記第二手段の方法において用いる低融点
金属材料としての錫は、銅系材料（端子及び導体）と接
合した場合に固溶強化され接続強度がより一層高まる。
また、錫は、銅系材料（端子及び導体）と接合した場合
に、電気化学的にアノードとして作用するために、端子
と導体の接続部の耐食性をより一層向上させることがで
きる。

【００１４】前記第二手段の方法において、加熱手段と
しては、通電加熱を用いるか、加熱源として、加熱され
た金属治具、光ビーム、半導体レーザーを用いると良
い。或いは加熱源の代用として超音波を負荷することも
可能である。また、素線または撚線と端子とを、圧着を
経ずに直接加圧しながら通電加熱する方法をとることも
可能である。さらに、接合部近傍の空隙に浸入させるメ
ッキ材質の融点が、銅線または金属端子の材質の融点よ
りも低いことが望ましい。

【００１５】本発明により提供する第三手段による端子
と導体の接続方法は、銅素線または銅撚線と、錫メッキ
した金属端子を、圧着加工しながら通電加熱することに
より、端子側の錫を溶融させ液相として端子と素線また
は撚線の接合部近傍の空隙に浸入させる方法からなる。

【００１６】尚、上記のいずれの手段においても、メッ
キ材質に鉛を含まず、最近の環境問題に対応させること
が望ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第二手段の方法を
具体化した実施例について説明する。錫メッキの軟銅線
（φ０．１２７）を７本撚り合わせた撚線と、０．１６
mm^tの黄銅（Ｃｕ−％Ｚｎ）製の端子を、図１のよう
に、つまり、錫メッキ軟銅撚線１上に略Ｕ字状の黄銅製
端子２を配置し、黄銅製端子２の両外面から圧着治具
３，３によって１０kgf の荷重をかけ、１〜３KAの電流
値で通電状態下で０．３sec の圧着を実施した。撚線の
みの破断強度は２．２kgf である。

【００１８】上記の実施例に対して黄銅製端子２と錫メ
ッキ軟銅撚線１の接続強度を評価するために、黄銅製端
子と錫メッキ軟銅撚線の引張り試験を行った。その結
果、破断強度は、電流値１KAにおいて１．９kgf で２kg
f に達せず、それ以上の１．５KAで２．０５kgf 、２．
０KAで２．０５、３．０KAで２．０５kgf であった。

【００１９】図２に、黄銅製の端子５と錫メッキ軟銅線
による撚線４の接続部の断面写真を示した。この断面写
真は、アンモニア−過酸化水素水でエッチングして接続
状況を分かるようにしてある。図２ａ）は比較例で電流
値１．５KAでの通電による場合の接続状況、図２ｂ）は
電流値２．０KA、図２ｃ）は電流値３．０KAでの通電に
よる場合の接続状況である。

【００２０】ここで、図２ｃ）は、撚線４が端子５によ
って楕円状に圧潰変形され、撚線４の素線間及び撚線４
と端子５との間をメッキ材のスズ６が埋めた構造となっ
ていることが見られる。

【００２１】通常行われている、単なる冷間圧着では端
子と導体間に空隙を生じるのは避けられないが、上記の
実施例の場合には、メッキ材の錫と導体部の銅が通電下
での加熱拡散により金属的に結合しており、長時間放置
による銅線と銅線の間、銅線と端子の間の酸化や腐食に
よる信頼性の低下を防ぐことが可能となる。

【００２２】即ち、ＭＩＬＳＴＤ１３４４Ａの湿度一定
の熱サイクルテスト（１サイクルの条件：湿度９０〜９
６％、温度条件６５℃×３ｈ→２．５ｈ、２５℃→２．
５ｈ６５℃×３ｈ→２．５ｈ、２５℃×２ｈ→０．５
ｈ、−１０℃×３ｈ→０．５ｈ、２５℃×２ｈ）を１０
サイクルにて接続部の電気抵抗を測定し、試験前の電気
抵抗で除すると、空隙の少ない図２ｃ）の実施例では、
３．０KAで１．０１の値を示し、これは接続部の劣化が
殆どないことを意味する。

【００２３】それに比べて、図２ａ）の例や単なる圧着
によるものでは、１．２５〜１．３８の値を示し、これ
は接続部の信頼性が劣っていることの現れである。

【００２４】上記のようなことから、本発明の実施例で
ある図２ｃ）及び図２ｂ）によれば、接続部の信頼性に
優れていることが分かる。

【００２５】以上のような検討の結果をまとめると次の
ようになる。耐食性及び耐酸化性のある接合部とは、接
合部に空隙の少ないものである。空隙があるとその空隙
の部分で空気に触れるため、導体が酸化し易かったり、
空隙に水が溜まり易くなることから、空隙の少ない接続
が望ましいのである。

【００２６】また、抵抗溶接のとき、脆いＣｕ₆Ｓｎ₅
等の化合物が形成されないように、銅の中に錫が固溶し
た接合界面の錫濃度の低い接合状態になっていることが
望ましい。そのため、錫メッキの場合では、電流が２KA
以上で４KA以下が良い。その点は、以下の表１を参照さ
れたい。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１は、黄銅製端子と錫メッキ軟銅撚線の
接続部においての、特定の電流値による通電加熱圧着に
おいての接続部界面の症状を診断した結果を示したもの
である。

【００２９】表１から明らかなように、電流値が１．５
KA以下の場合では、熱サイクルテスト前後の抵抗比が大
きい。これは、接合部の空隙が多いためである。また、
その場合では、接合界面の錫濃度が２〜１０％と高く
（ＸＭＡで点分析で評価）、脆い化合物を形成する可能
性のあることが分かった。

【００３０】表１において、２．０KA以上の場合では、
熱サイクルテスト前後の抵抗比が約１．０であり安定し
ている。これらの接合界面の錫濃度は２％以下であり、
化合部が存在する可能性は少ないとみてよい。しかし、
４．５KA以上の場合には、圧着部表面に傷が多くなり、
製品としての使用には適さないものである。

【００３１】前述した実施例による効果を列挙すると次
の通りである。端子と導体との接合強度において高い
ものが得られる。即ち錫が銅系材料（端子及び導体）に
拡散し、固溶強化できる。経時的劣化対応の信頼性に
優れる。端子と導体の間への錫メッキの溶融・浸入で
耐食性に優れたものとなる。即ち、錫がアノードとな
る。接続部を保護することが可能。端子と導体の自
動接続に適する簡易技術となり得る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したような本発明によれば、端
子と導体の界面の接合強度に信頼性の高いものを得るこ
とのできる、端子と導体の接続方法を提供するという所
期の課題（目的）を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にして、錫メッキ軟銅撚線に黄
銅製端子を通電加熱圧着する様子を示す斜視説明図。

【図２】ａ），ｂ），ｃ）ともに、錫メッキ軟銅撚線と
黄銅製端子との圧着接続後の横断面をエッチング処理し
た後の組織で示した写真で、ａ）は負荷電流１．５KA、
ｂ）は負荷電流２．０KA、ｃ）は負荷電流３．０KAの場
合を示す。

【符号の説明】

１錫メッキ軟銅撚線２黄銅製端子３圧着治具４錫メッキ軟銅撚線５黄銅製端子６錫

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２３Ｋ 20/10 Ｂ２３Ｋ 20/10 (72)発明者早川良和茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内 (72)発明者遠藤勝雄茨城県日立市川尻町４丁目10番１号日立電線加工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅及び銅合金または複合線にそれらの構成
材より低融点の金属をメッキしたメッキ線素線またはメ
ッキ線素線を撚り合わせた撚線と、上記の低融点金属と
同様の低融点の金属をメッキした端子を、圧力を加えな
がら加熱することにより、導体と端子の空隙に低融点の
メッキ材が液相として浸入し、この液相のメッキ金属を
介して固相の導体と固相の端子の拡散を促進させかつ圧
接を行なう、端子と導体の接続方法。
【請求項２】メッキ材として、錫（ｍｐ２３１．９
℃）、銀（ｍｐ９６０．８℃）及びそれらより融点の低
い金属材料を用いる、請求項１記載の端子と導体の接続
方法。
【請求項３】加熱として通電加熱（抵抗加熱）を用いる
か、加熱源として、加熱された金属治具、光ビーム、半
導体レーザーを用いるか、或いは加熱源の代用として超
音波を負荷する、請求項１記載の端子と導体の接続方
法。
【請求項４】錫メッキ銅素線または錫メッキ銅素線の撚
線に錫メッキをした撚線と、錫メッキ金属端子を、圧着
した後、加圧しながら２KA〜４KAの範囲で加熱すること
により、錫を溶融させ液相として端子と素線または撚線
の接合部近傍の空隙に浸入させる、端子と導体の接続方
法。
【請求項５】加熱として通電加熱を用いるか、加熱源と
して、加熱された金属治具、光ビーム、半導体レーザー
を用いるか、或いは加熱源の代用として超音波を負荷す
る、請求項４記載の端子と導体の接続方法。
【請求項６】請求項４の方法において、素線または撚線
と端子とを、圧着を経ずに直接加圧しながら通電加熱す
る、端子と導体の接続方法。
【請求項７】請求項４または請求項６の方法において、
接合部近傍の空隙に浸入させるメッキ材質の融点が、銅
線または金属端子の材質の融点よりも低い、端子と導体
の接続方法。
【請求項８】銅素線または銅撚線と、錫メッキした金属
端子を、圧着加工しながら通電加熱することにより、端
子側の錫を溶融させ液相として端子と素線または撚線の
接合部近傍の空隙に浸入させる、端子と導体の接続方
法。