JP2020047500A

JP2020047500A - 端子嵌合構造

Info

Publication number: JP2020047500A
Application number: JP2018175710A
Authority: JP
Inventors: 隼豊泉; Jun Toyoizumi
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-03-26
Also published as: CN110932011A; US20200099152A1; DE102019212347A1

Abstract

【課題】銀の使用量を抑えつつも接触抵抗の低減を図ることが可能な端子嵌合構造を提供する。【解決手段】端子嵌合構造１は、突起状のインデントを有する雌端子１０と、雌端子１０に挿入嵌合されると共に嵌合時にインデントが接触して導通するタブ２１を有した雄端子２０とを嵌合させた構造であって、タブ２１は最表面に銀系めっき層が形成され、インデントは最表面に錫系めっき層が形成されている。雄端子２０は、母材が銅系金属であり、最表面の銀系めっき層と母材との間にニッケル系の下地層が介在している。【選択図】図１

Description

本発明は、端子嵌合構造に関する。

従来、突起状の接点となるインデントを有する雌端子と、雌端子に挿入嵌合されると共に嵌合初期から嵌合最終位置に掛けてインデントが摺動する雄端子と、を有した端子嵌合構造が知られている。このような端子嵌合構造において各端子には、接触抵抗を低減したり、高温環境下において使用に耐え得るようにしたりするために、銀系めっきが施されることがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１８−５３３１５号公報

しかし、銀が高価な金属であることから、例えばもともと錫めっきが使用されていた部分には使用し難いという実情がある。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、銀の使用量を抑えつつも接触抵抗の低減を図ることが可能な端子嵌合構造を提供することにある。

本発明に係る端子嵌合構造は、突起状のインデントを有する第１端子と、第１端子に挿入嵌合されると共に嵌合時にインデントが接触して導通する導通部を有した第２端子とを嵌合させた構造である。この端子嵌合構造において導通部は最表面に銀系めっき層が形成され、インデントは最表面に錫系めっき層が形成されている。

この端子嵌合構造によれば、導通部は最表面に銀系めっき層が形成され、インデントは最表面に錫系めっき層が形成されているため、双方の端子に銀系めっきを施す必要がなく、銀の使用量を抑えることができる。しかも、突起状のインデントには錫系めっきを施すことから、両者の摺動によって削れが発生する際の削れ量が小さい側に錫系めっきを施すこととなり、錫系めっきが削れて生じる酸化錫の発生量を抑えることができ、酸化錫による接触抵抗の増加を抑えることができる。従って、銀の使用量を抑えつつも接触抵抗の低減を図ることができる。

本発明によれば、銀の使用量を抑えつつも接触抵抗の低減を図ることが可能な端子嵌合構造を提供することができる。

本発明の実施形態に係る端子嵌合構造を示す構成図である。本実施形態に係る端子嵌合構造の端子嵌合の様子を示す断面図であり、端子嵌合状態を示している。図１に示す端子嵌合構造を構成する各端子の一部断面図であり、（ａ）は雌端子の断面を示し、（ｂ）は雄端子の断面を示している。タブとインデントとの接触抵抗を示すグラフである。インデントとタブとの接触部の拡大断面図である。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る端子嵌合構造を示す構成図である。図１に示すように、端子嵌合構造１は、雌端子（第１端子）１０と、雌端子１０に挿入嵌合されると共にタブ（導通部）２１を有した雄端子２０とを備え、これら端子１０，２０を嵌合させた構造である。

雌端子１０は、所定形状に打ち抜かれた導電性金属を折り曲げ加工して形成されたものであって、雌コネクタ（不図示）の端子収容室に収容配置されるものであって、箱部１１と、弾性撓み部１２と、バレル部１３とを備えている。

箱部１１は、導電性金属の折り曲げ加工によって前方が開口された方形状となる部位である。箱部１１内には、箱部１１の底面部より後方に折り曲げられて後方のやや上方側に延びる弾性撓み部１２が形成されている。

弾性撓み部１２は、後述するように雄端子２０のタブ２１が箱部１１に挿入されたときに底面側に撓む構成となっている。また、弾性撓み部１２は、上方に向かって突起状に突出したインデント１２ａ（図２参照）を有している。雄端子２０のタブ２１が箱部１１に挿入されたときには、インデント１２ａがタブ２１に接触して導通状態が確保されることとなる。

バレル部１３は、正面視して略Ｕ字状となる板部材であって、対向する第１板１３ａと第２板１３ｂとが互いに近づくように折り曲げられて電線の導体部を加締める部位である。

雄端子２０は、雌端子１０と同様に、所定形状に打ち抜かれた導電性金属を折り曲げ加工して形成されたものである。この雄端子２０は、雄コネクタ（不図示）の端子収容室に収容配置されるものである。

このような雄端子２０は、タブ２１と、バレル部２２とを備えている。タブ２１は、外形が扁平板形状となる部材である。このタブ２１は、根元部２１ａと、根元部２１ａよりも前方に位置して幅狭となる先端部２１ｂとを備えている。先端部２１ｂについては、根元部２１ａと比較して薄く形成されており、具体的には厚み方向に先細りとなるテーパ面Ｔが形成されている。

バレル部２２は雌端子１０のバレル部１３と同様であって、正面視して略Ｕ字状となる板部材であり、対向する第１板と第２板とが互いに近づくように折り曲げられて電線の導体部を加締める。

上記のような雌端子１０と雄端子２０とは、雌コネクタと雄コネクタとを嵌合させる際に、雄端子２０のタブ２１が雌端子１０の箱部１１に挿入されて嵌合させられる。

図２は、本実施形態に係る端子嵌合構造１の端子嵌合の様子を示す断面図であり、端子嵌合状態を示している。

図２に示すように、雄端子２０（図１参照）のタブ２１が雌端子１０（図１参照）の箱部１１に挿入されると、インデント１２ａがタブ２１のテーパ面Ｔに接触する。その後、雄端子２０が更に挿入されると、インデント１２ａがテーパ面Ｔ（先端部２１ｂ）に接触しながら、これを乗り越えて根元部２１ａに至り、その後、図２に示す嵌合完了状態に至る。

図３は、図１に示す端子嵌合構造を構成する各端子の一部断面図であり、（ａ）は雌端子１０の断面を示し、（ｂ）は雄端子２０の断面を示している。

まず、図３（ａ）に示すように、本実施形態に係る雌端子１０（特にインデント１２ａ）は、母材１０ａとなる銅系金属（銅又は銅合金）と、最表面となる錫系めっき（錫又は錫合金のめっき）からなる錫系めっき層１０ｂとを備えている。

また、図３（ｂ）に示すように、本実施形態に係る雄端子２０（特にタブ２１）は、母材２０ａとなる銅系金属（銅又は銅合金）と、最表面の銀系めっき（銀又は銀合金のめっき）からなる銀系めっき層２０ｂとを備えている。さらに、本実施形態において雄端子２０は、母材２０ａと銀系めっき層２０ｂとの間にニッケル系（ニッケル又はニッケル合金）の金属からなる下地層２０ｃが形成されている。

このような本実施形態に係る雌端子１０及び雄端子２０を有する端子嵌合構造１においては、雌端子１０に錫系めっき層１０ｂを備えることから、銀の使用量を抑える構成となっている。さらに、錫系めっき層１０ｂはインデント１２ａを有する雌端子１０に形成されていることから、錫系めっき層１０ｂを雄端子２０に備える場合と比較すると、接触抵抗の低減が図られている。以下、この点について実施例及び比較例を参照して説明する。

図４は、タブとインデントとの接触抵抗を示すグラフである。なお、図４において太実線は実施例に係る接触抵抗を示し、破線は第１比較例に係る接触抵抗を示し、細実線は第２比較例に係る接触抵抗を示している。

まず、実施例、第１比較例及び第２比較例に係る雌端子及び雄端子は全て同じ形状であるものとする。

実施例に係る雌端子は母材上に厚さ１μｍの錫めっきが施されており、雄端子は母材上に厚さ０．３μｍのニッケルを介して厚さ１μｍの銀めっきが施されている。第１比較例に係る雌端子及び雄端子は、母材上に厚さ０．３μｍのニッケルを介して厚さ１μｍの銀めっきが施されている。第２比較例に係る雌端子は母材上に厚さ０．３μｍのニッケルを介して厚さ１μｍの銀めっきが施されており、雄端子は母材上に厚さ１μｍの錫めっきが施されている。

このような実施例、第１比較例及び第２比較例について、インデントとタブとを、荷重２Ｎ、摺動距離５０μｍ、及び摺動速度１００μｍ／ｓｅｃの摺動条件で摺動させたときの往復摺動回数に対する接触抵抗の値を測定した。

まず、第１比較例については、雌端子及び雄端子の双方に銀めっきが施されていることから、接触抵抗は実施例及び第２比較例よりも全体的に小さくなった。

具体的に第１比較例において往復摺動回数が１回、１０回、２０回、３０回、４０回、５０回、６０回、７０回、８０回、９０回及び１００回である場合の接触抵抗の値（比較値）は、それぞれ０．６６７５ｍΩ、０．４５９ｍΩ、０．４７５５ｍΩ、０．４８９５ｍΩ、０．４９６５ｍΩ、０．５３９５ｍΩ、０．５０５ｍΩ、０．４９２５ｍΩ、０．４７３ｍΩ、０．４９２ｍΩ、及び、０．４９６５ｍΩであった。また、往復摺動回数が２００回、３００回、４００回、５００回、６００回、７００回、８００回、９００回、１０００回及び２０００回である場合の接触抵抗の値は、それぞれ０．６５２ｍΩ、０．６１４ｍΩ、０．９７０５ｍΩ、０．８６６ｍΩ、１．３６０５ｍΩ、１．７４６５ｍΩ、１．２１５５ｍΩ、１．１６４ｍΩ、１．３３６５ｍΩ、及び、１１．１４８５ｍΩであった。

また、第２比較例については、雄端子に錫めっきが施されていることから、摺動時に削れた錫が酸化したときに酸化錫となって接触抵抗を上昇させてしまう。このため、往復摺動回数が２０回以上１００回以下、及び、７００回以上２０００回以下において、過度な接触抵抗の上昇が見られた。

具体的に第２比較例において往復摺動回数が１回、１０回、２０回、３０回、４０回、５０回、６０回、７０回、８０回、９０回及び１００回である場合の接触抵抗の値は、それぞれ０．６５８ｍΩ、０．７７５５ｍΩ、１．０１８ｍΩ、１．４６４ｍΩ、２．７８７５ｍΩ、３．２０１ｍΩ、４．０６２５ｍΩ、３．０９３ｍΩ、１．８９４ｍΩ、１．２９２ｍΩ、及び、１．１８０５ｍΩであった。また、往復摺動回数が２００回、３００回、４００回、５００回、６００回、７００回、８００回、９００回、１０００回及び２０００回である場合の接触抵抗の値は、それぞれ０．８１９５ｍΩ、０．９６２ｍΩ、０．８７５５ｍΩ、１．５２２ｍΩ、２．６２５ｍΩ、６．２３５５ｍΩ、８．２５２ｍΩ、１９．４６６５ｍΩ、６８．９０８ｍΩ、及び、９８６．３０１５ｍΩであった。

また、実施例については雌端子に錫めっきが施されていることから、摺動時に削れた錫が酸化したときに酸化錫となって接触抵抗を上昇させてしまう。しかし、実施例については第２比較例よりも全体的に接触抵抗の値が小さくなった（特に往復摺動回数２０回以上１００回以下、及び、５００回以上２０００回以下の全域において第２比較例よりも接触抵抗の値が小さくなった）。

具体的に実施例において往復摺動回数が１回、１０回、２０回、３０回、４０回、５０回、６０回、７０回、８０回、９０回及び１００回である場合の接触抵抗の値（計測値）は、それぞれ０．７８３ｍΩ、０．７７１５ｍΩ、０．７０２５ｍΩ、０．６７ｍΩ、０．７３９ｍΩ、０．７２７ｍΩ、０．７３２５ｍΩ、０．７５１ｍΩ、０．７７３ｍΩ、０．７４３ｍΩ、及び、０．６５４ｍΩであった。また、往復摺動回数が２００回、３００回、４００回、５００回、６００回、７００回、８００回、９００回、１０００回及び２０００回である場合の接触抵抗の値は、それぞれ０．８６３ｍΩ、０．８８１ｍΩ、０．８９７５ｍΩ、１．１６８５ｍΩ、１．８５ｍΩ、１．７２３ｍΩ、３．０６２ｍΩ、４．２２４５ｍΩ、４０．１９ｍΩ、及び、４．７６６ｍΩであった。

このように、実施例については第２比較例よりも全体的に接触抵抗の値が小さくなった。これは以下の理由によるものと考えられる。図５は、インデント１２ａとタブ２１との接触部の拡大断面図である。

図５に示すように、インデント１２ａとタブ２１とが摺動すると、インデント１２ａとタブ２１との双方がそれぞれ削れることとなる。ここで、ある摺動範囲に対してタブ２１の削れる量と、インデント１２ａの削れる量とを比較すると、前者の方が多くなることがわかった。すなわち、インデント１２ａについては図５に示す格子網掛けＧＳの部分で削れが生じるのに対して、タブ２１については図５に示す格子網掛けＧＳ及び波状網掛けＷＳの双方で削れが生じる。

このため、インデント１２ａ側に錫めっきを施した実施例については、接触抵抗を上昇させる要因となる酸化錫の量が比較的少なくなり、タブ側に錫めっきを施した第２比較例については酸化錫の量が比較的多くなる。よって、実施例については、第２比較例よりも接触抵抗が小さくなることがわかった。

なお、実施例においては、タブ２１の銀系めっき層２０ｂの厚さと、錫系めっき層１０ｂの厚さとが、それぞれ１μｍとなっているが、特にこれに限られるものではない。具体的には、往復摺動回数が１回以上８００回以下の全域において、実施例における接触抵抗の値を、第１比較例における接触抵抗の値で除した値（同じ摺動回数同士で除した値）が、３．０以下となるように、銀系めっき層２０ｂの厚さと錫系めっき層１０ｂの厚さとが設定されていれば、上記厚さに限られるものではない。除した値が３．０以下であれば過度な接触抵抗の上昇が抑えられるからである。

また、往復摺動回数が１回以上８００回以下の全域において除した値が３．０以下である場合に限らず、往復摺動回数が１回以上２００回以下の全域において、除した値が１．７以下となるように、銀系めっき層２０ｂの厚さと錫系めっき層１０ｂの厚さとが設定されていることが一層好ましい。例えば自動車内環境において往復摺動回数は１００回程度であると考えられることから、１回以上２００回以下の全域において除した値が１．７以下となる厚みであれば、目的とする使用環境において一層接触抵抗の上昇を抑えたものとすることができるためである。

このようにして、本実施形態に係る端子嵌合構造１によれば、タブ２１は最表面に銀系めっき層２０ｂが形成され、インデント１２ａは最表面に錫系めっき層１０ｂが形成されているため、双方の端子１０，２０に銀系めっきを施す必要がなく、銀の使用量を抑えることができる。しかも、突起状のインデント１２ａには錫系めっきを施すことから、両者の摺動によって削れが発生する際の削れ量が小さい側に錫系めっきを施すこととなり、錫系めっきが削れて生じる酸化錫の発生量を抑えることができ、酸化錫による接触抵抗の増加を抑えることができる。従って、銀の使用量を抑えつつも接触抵抗の低減を図ることができる。

また、雄端子２０は、母材２０ａが銅系金属であり、最表面の銀系めっき層２０ｂと母材２０ａとの間にニッケル系の下地層２０ｃが介在しているため、銅系にめっき処理し難い銀系めっき層２０ｂをニッケル系の下地層２０ｃを介在させることで、めっき処理し易くすることができる。

また、往復摺動回数が１回以上８００回以下の全域において、接触抵抗の値を比較対象となる接触抵抗の値で除した値が３．０以下となるように、タブ２１の銀系めっき層２０ｂの厚さと、インデント１２ａの錫系めっき層１０ｂの厚さとが設定されている。このため、最表面が双方ともに銀めっきである比較対象に対して、接触抵抗値が３倍以下となるように銀系めっきと錫系めっきとが施されることとなり、錫系めっきを用いたことによる接触抵抗の過度な上昇を抑えつつも、銀の使用量を抑えることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。さらには、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせてもよい。

例えば本実施形態において雄端子２０は、その全体が母材２０ａ、下地層２０ｃ及び銀系めっき層２０ｂによって構成されているが、これに限らず、可能であれば銀系めっき層２０ｂはタブ２１のみに形成されていてもよい。加えて、雌端子１０についても全体に錫系めっき層１０ｂが施されているが、これに限らず、インデント１２ａのみに錫系めっき層１０ｂが施されていてもよい。

また、本実施形態においてタブ２１は、上面及び下面の双方にテーパ面Ｔを有しているが、これに限らず、テーパ面Ｔを有していなくともよいし、一方の面のみにテーパ面Ｔを有していてもよい。

さらに、母材２０ａや下地層２０ｃについては、銅系金属やニッケル系金属に限るものではなく、他の金属であってもよい。

１：端子嵌合構造
１０：雌端子（第１端子）
１０ａ：母材
１０ｂ：錫系めっき層
１２ａ：インデント
２０：雄端子（第２端子）
２０ａ：母材
２０ｂ：銀系めっき層
２０ｃ：下地層
２１：タブ（導通部）

Claims

突起状のインデントを有する第１端子と、前記第１端子に挿入嵌合されると共に嵌合時に前記インデントが接触して導通する導通部を有した第２端子と、を嵌合させた端子嵌合構造であって、
前記導通部は、最表面に銀系めっき層が形成され、
前記インデントは、最表面に錫系めっき層が形成されている
ことを特徴とする端子嵌合構造。
前記第２端子は、母材が銅系金属であり、最表面の銀系めっき層と前記母材との間にニッケル系の下地層が介在している
ことを特徴とする請求項１に記載の端子嵌合構造。
比較対象となる比較インデント及び比較導通部の双方について母材上に下地層であるニッケルが設けられ下地層上に銀めっきが形成され、前記比較インデントの下地層であるニッケル厚が０．３μｍであり、最表面の銀めっき厚が１μｍであり、前記比較導通部の下地層であるニッケル厚が０．３μｍであり、最表面の銀めっき厚が１μｍであるとし、
前記第１端子の前記インデントと前記第２端子の前記導通部とを、荷重２Ｎ、摺動距離５０μｍ、及び摺動速度１００μｍ／ｓｅｃの摺動条件で摺動させたときの接触抵抗の値を計測値とし、
前記比較対象となる前記比較インデントと前記比較導通部とを前記摺動条件で摺動させたときの接触抵抗の値を比較値とした場合、
往復摺動回数が１回以上８００回以下の全域において、計測値を比較値で除した値が３．０以下となるように、前記導通部の前記銀系めっき層の厚さが設定され、且つ、前記インデントの前記錫系めっき層の厚さが設定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の端子嵌合構造。