JP7333010B2 - 電気接点材料、端子金具、コネクタ、ワイヤーハーネス、及び電気接点材料の製造方法 - Google Patents
電気接点材料、端子金具、コネクタ、ワイヤーハーネス、及び電気接点材料の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7333010B2 JP7333010B2 JP2019119508A JP2019119508A JP7333010B2 JP 7333010 B2 JP7333010 B2 JP 7333010B2 JP 2019119508 A JP2019119508 A JP 2019119508A JP 2019119508 A JP2019119508 A JP 2019119508A JP 7333010 B2 JP7333010 B2 JP 7333010B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- less
- atomic
- metal layer
- electrical contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 165
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 206
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 206
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 136
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 126
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 56
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 45
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 39
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 37
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 29
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 23
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 12
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 478
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 39
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 24
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 15
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 9
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 9
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 6
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 5
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 5
- 229910017482 Cu 6 Sn 5 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- -1 p-nitrilephenol Chemical compound 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C18/00—Alloys based on zinc
- C22C18/02—Alloys based on zinc with copper as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
- C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
- C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
- C25D5/505—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment of electroplated tin coatings, e.g. by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/06—Wires; Strips; Foils
- C25D7/0607—Wires
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
- H01R43/16—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for manufacturing contact members, e.g. by punching and by bending
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/22—Electroplating: Baths therefor from solutions of zinc
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/30—Electroplating: Baths therefor from solutions of tin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/10—Sockets for co-operation with pins or blades
- H01R13/11—Resilient sockets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
- H01R4/10—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation
- H01R4/18—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping
- H01R4/183—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section
- H01R4/184—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section comprising a U-shaped wire-receiving portion
- H01R4/185—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section comprising a U-shaped wire-receiving portion combined with a U-shaped insulation-receiving portion
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Contacts (AREA)
- Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
Description
金属からなる基材と、
前記基材の表面に設けられる金属層と、
前記金属層の表面に設けられる酸化物層とを備え、
前記金属層は、亜鉛、銅、及びスズを含む金属からなり、
前記酸化物層は、亜鉛、銅、及びスズを含む酸化物からなり、
前記酸化物層の直下において、スズの原子濃度に対する銅の原子濃度の比率が1.4未満である。
電線と、
前記電線に取り付けられる本開示の端子金具、又は本開示のコネクタとを備える。
基材の表面の少なくとも一部に、前記基材側から順に、第一層、第二層、及び第三層をめっきにより被覆した被覆材料を作製する工程と、
前記被覆材料に、酸素雰囲気中、232℃以上500℃以下の温度で熱処理を施す工程とを備え、
前記被覆材料を作製する工程では、
前記第一層は、スズを含む金属からなり、
前記第二層は、亜鉛を含む金属からなり、
前記第三層は、銅を含む金属からなり、
前記第一層の厚さを3.5μm以上5μm以下、
前記第二層の厚さを0.1μm以上0.6μm以下、
前記第三層の厚さを0.05μm以上0.4μm以下とする。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
金属からなる基材と、
前記基材の表面に設けられる金属層と、
前記金属層の表面に設けられる酸化物層とを備え、
前記金属層は、亜鉛、銅、及びスズを含む金属からなり、
前記酸化物層は、亜鉛、銅、及びスズを含む酸化物からなり、
前記酸化物層の直下において、スズの原子濃度に対する銅の原子濃度の比率が1.4未満である。
前記酸化物層中の各元素の原子濃度は、
酸素が0原子%超70原子%以下、
亜鉛が0原子%超70原子%以下、
銅が0原子%超30原子%以下、
スズが0原子%超30原子%以下、である形態が挙げられる。
前記酸化物層の平均厚さは、1nm以上1000nm以下である形態が挙げられる。
前記金属層は、
前記基材側に設けられる第一金属層と、
前記酸化物層側に設けられる第二金属層とを備え、
前記第一金属層は、亜鉛、銅、及びスズからなる群より選択される2種以上の元素を含む合金からなり、
前記第二金属層は、スズ又はスズ合金からなる形態が挙げられる。
前記第一金属層の平均厚さは、0.1μm以上5μm以下である形態が挙げられる。
前記第二金属層の平均厚さは、0.1μm以上5μm以下である形態が挙げられる。
上記(1)から(6)のいずれか1つに記載の電気接点材料からなる。
上記(7)に記載の端子金具を備える。
電線と、
前記電線に取り付けられる上記(7)に記載の端子金具、又は上記(8)に記載のコネクタとを備える。
基材の表面の少なくとも一部に、前記基材側から順に、第一層、第二層、及び第三層をめっきにより被覆した被覆材料を作製する工程と、
前記被覆材料に、酸素雰囲気中、232℃以上500℃以下の温度で熱処理を施す工程とを備え、
前記被覆材料を作製する工程では、
前記第一層は、スズを含む金属からなり、
前記第二層は、亜鉛を含む金属からなり、
前記第三層は、銅を含む金属からなり、
前記第一層の厚さを3.5μm以上5μm以下、
前記第二層の厚さを0.1μm以上0.6μm以下、
前記第三層の厚さを0.05μm以上0.4μm以下とする。
本開示の実施形態の詳細を、以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
実施形態に係る電気接点材料1は、図1に示すように、金属からなる基材10と、基材10の表面に設けられる金属層20と、金属層20の表面に設けられる酸化物層30とを備える。金属層20は、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、及びスズ(Sn)を含む金属からなる。酸化物層30は、Zn、Cu、及びSnを含む酸化物からなる。実施形態に係る電気接点材料1は、酸化物層30の直下において、Snの原子濃度に対するCuの原子濃度の比率(以下、原子濃度比Cu/Snと呼ぶことがある)が1.4未満である点を特徴の一つとする。
基材10は、金属からなる。特に、基材10は、導電性に優れるCu、Cu合金、アルミニウム(Al)、Al合金、鉄(Fe)、及びFe合金から選択される一種以上の金属からなることが好適である。基材10の形状は、棒状や板状などの種々の形状を適宜選択できる。また、基材10の寸法は、用途に応じて種々の寸法を適宜選択できる。
金属層20は、基材10の酸化を抑制する機能を有する。金属層20は、基材10とは組成が異なる。金属層20は、基材10よりも酸化し難い組成からなることが好ましい。この例では、金属層20は、第一金属層21と第二金属層22とを備える多層構造となっている。
第一金属層21は、金属層20における基材10側に設けられる。第一金属層21は、Zn、Cu、及びSnからなる群より選択される2種以上の元素を含む合金からなる。第一金属層21中の各元素の原子濃度は、Znが0.01原子%以上50原子%以下、Cuが10原子%以上90原子%以下、Snが10原子%以上90原子%以下であることが挙げられる。上記に列挙する原子濃度を満たすことで、第一金属層21は、例えば、(Cu,Zn)6Sn5で示される金属間化合物を含有する。第一金属層21中の各元素の原子濃度は、更にZnが0.1原子%以上30原子%以下、Cuが40原子%以上80原子%以下、Snが20原子%以上50原子%以下であることが挙げられる。第一金属層21中の各元素の原子濃度は、例えば、蛍光X線分析装置を用いて測定できる。第一金属層21は、主に、電気接点材料1の製造過程において、基材10の表面に金属層20の構成材料をめっきした後に経時的に生じる合金化反応によって形成される。つまり、この第一金属層21は、主に、電気接点材料1の製造過程において、基材10の表面に金属層20の構成材料をめっきした後の放置時及び熱処理時に形成される。
第二金属層22は、金属層20における酸化物層30側に設けられる。第二金属層22は、Sn又はSn合金からなる。第二金属層22は、第一金属層21と酸化物層30との間に介在される。第二金属層22は、第一金属層21に比較して、Cuの原子濃度がSnの原子濃度よりも十分に小さい層である。第二金属層22がSn合金からなり、Sn以外の添加元素としてCuを含む場合、Cuの原子濃度は、0.01原子%以上50原子%以下が挙げられ、更に0.1原子%以上30原子%以下が挙げられる。また、第二金属層22がSn合金からなり、Sn以外の添加元素としてZnを含む場合、Znの原子濃度は、0.01原子%以上50原子%以下が挙げられ、更に0.1原子%以上40原子%以下が挙げられる。第二金属層22中の各元素の原子濃度は、例えば、蛍光X線分析装置を用いて測定できる。第二金属層22は、主に、電気接点材料1の製造過程において、基材10の表面に設けられたSnが液相状態となることで形成される。つまり、第二金属層22は、主に、電気接点材料1の製造過程において、基材10の表面に金属層20の構成材料をめっきした後の熱処理時に形成される。
酸化物層30は、金属層20の表面に設けられる。酸化物層30は、主に、電気接点材料1の製造過程において、金属層20の構成元素が酸化されて形成される。酸化物層30は、電気接点材料1の最表面を構成する。
酸化物層30の直下は、Snの原子濃度に対するCuの原子濃度の比率(原子濃度比Cu/Sn)が1.4未満である。原子濃度比Cu/Snが1.4未満を満たすことで、酸化物層30の直下に存在するCuは、主にCu6Sn5の形態で存在し得る。CuがCu6Sn5の形態で存在することで、酸化物層30にCuの酸化物が形成され難い。Cuの酸化物が少ない酸化物層30は、導電性を確保し易い。そのため、電気接点材料1は、最表面に酸化物層30が存在する状態であっても、導電性の酸化物層30及び金属層20を介して、基材10と相手材との間で良好な電気的接続を確保できる。なお、上記原子濃度比Cu/Snが1.4以上を満たす場合、酸化物層30の直下に存在するCuは、主にCu3Snの形態で存在し得る。CuがCu3Snの形態で存在すると、酸化物層30にCuの酸化物が形成され易い。
上記電気接点材料1は、端子金具、コネクタ、及びワイヤーハーネスに好適に利用することができる。図3にメス型の端子金具200を示す。この端子金具200は、電線300に備わる導体310を接続する導体接続部として、一対の圧着片を主体とするワイヤバレル部210を備える圧着タイプである。端子金具200は、更に電線300の絶縁層320を圧着するインシュレーションバレル部220も備える。端子金具200は、ワイヤバレル部210の一方の側にメス型の嵌合部230を備える。嵌合部230は、筒状の箱部231と、箱部231の内面に対向配置された弾性片232,233とを備える。この弾性片232,233の少なくとも一方が、上記電気接点材料1からなる。メス型の嵌合部230の箱部231にオス型の嵌合部(図示せず)が挿入されることで、オス型の嵌合部がメス型の嵌合部230の弾性片232,233の付勢力によって強固に挟持され、メス型の端子金具200とオス型の端子金具とが電気的に接続される。上記電気接点材料1は、相手材との接触圧力が小さい場合であっても、接触抵抗の増加を抑制できることから、上記弾性片232,233が小さいような端子金具に好適に利用できる。
実施形態に係る電気接点材料の製造方法は、めっき工程と熱処理工程とを備える。
めっき工程では、図2に示すように、基材110の表面の少なくとも一部に被覆層120をめっきにより被覆した被覆材料100を作製する。基材110は、上述した電気接点材料1における基材10である。被覆層120は、基材110側から順に、Snを含む金属からなる第一層121、Znを含む金属からなる第二層122、及びCuを含む金属からなる第三層123が積層された多層構造である。めっき方法としては、電気めっき、無電解めっき、溶融めっきなどが挙げられる。
第一層121は、後述する熱処理により第一金属層21及び第二金属層22を形成し、得られる電気接点材料1における表層(酸化物層30)側へのCuの拡散を抑制するために設けられる。第一層121は、Sn又はSn合金からなる。第一層121がSn合金からなる場合、Sn以外の添加元素としてCuやZnを含むことが挙げられる。添加元素の原子濃度としては、0.1原子%以上50原子%以下が挙げられ、更に1原子%以上30原子%以下が挙げられる。
第二層122は、第一層121と第三層123の積層の順番が決まると一意的に決まり、第一層121の表面に設けられる。第二層122は、Zn又はZn合金からなる。第二層122がZn合金からなる場合、Zn以外の添加元素としてSnを含むことが挙げられる。添加元素の原子濃度としては、0.1原子%以上50原子%以下が挙げられ、更に1原子%以上30原子%以下が挙げられる。
第三層123は、後述する熱処理により酸化し難いように、第二層122の表面に設けられる。第三層123の構成元素は、第一層121の構成元素と反応する。この反応によって、基材110の構成元素が、得られる電気接点材料1における表層(酸化物層30)側へ過剰に拡散することを抑制できると推測される。第三層123は、被覆層120の最表層である。第三層123は、Cu又はCu合金からなる。第三層123がCu合金からなる場合、Cu以外の添加元素としてSnを含むことが挙げられる。添加元素の原子濃度としては、0.1原子%以上50原子%以下が挙げられ、更に1原子%以上30原子%以下が挙げられる。
熱処理工程では、上記めっき工程後、被覆材料100に熱処理を施す。熱処理は、酸素雰囲気中で行う。また、熱処理は、232℃以上500℃以下の温度で行う。熱処理温度を232℃以上とすることで、Snを液相状態とでき、酸化物層30にSnやZnを含有させ易く、Cuを含有させ難い。一方、熱処理温度を500℃以下とすることで、酸化物層30側にCuの原子濃度がSnの原子濃度よりも十分に小さい第二金属層22を形成し易く、酸化物層30側へのCuの拡散を抑制し易い。熱処理温度は、更に240℃以上450℃以下、特に250℃以上400℃以下が挙げられる。熱処理の保持時間は、1秒以上5分以下とすることが挙げられる。熱処理の保持時間を1秒以上とすることで、Snを液相状態とでき、酸化物層30にSnやZnを含有させ易く、Cuを含有させ難い。一方、熱処理の保持時間を5分以下とすることで、酸化物層30側にCuの原子濃度がSnの原子濃度よりも十分に小さい第二金属層22を形成し易く、酸化物層30側へのCuの拡散を抑制し易い。熱処理の保持時間は、更に2秒以上4分以下、特に3秒以上3分以下が挙げられる。
実施形態に係る電気接点材料1は、酸化物層30の直下において、Snの原子濃度に対するCuの原子濃度の比率が1.4未満を満たす。そのため、上記電気接点材料1は、酸化物層30にCuの酸化物が形成され難い。Cuの酸化物が少ない酸化物層30は、導電性を確保し易い。よって、上記電気接点材料1は、最表面に酸化物層30が存在する状態であっても、導電性の酸化物層30及び金属層20を介して、基材10と相手材との間で良好な電気的接続を確保できる。従って、上記電気接点材料1は、相手材との接触圧力が小さい場合であっても、接触抵抗の上昇を抑制できる。
基材と、基材の表面に設けられる金属層と、金属層の表面に設けられる酸化物層とを備える電気接点材料を作製した。そして、電気接点材料について、酸化物層の直下におけるSnとCuの原子濃度の比率、及び接触抵抗を調べた。
基材の表面に、基材側から順に、有機酸Snめっき(第一層)、硫酸Znめっき(第二層)、及びピロリン酸Cuめっき(第三層)を電気めっきにより施した。各層の厚さは、表1に示す。基材には、Cuからなる金属板の表面に、0.2μmの硫酸銅めっきを施した被覆金属板を用いた。基材の表面にめっき処理を施した後、めっき付き基板に熱処理を施した。熱処理の条件は、表1に示す。なお、熱処理の保持時間は、いずれも3分とした。表1における「熱処理までの時間」は、めっき終了直後から熱処理を行うまでの時間である。
作製した各試料の電気接点材料について、X線光電子分光分析を用いて表層の酸化物層の組成分析を行った。その結果、試料No.1-1~試料No.1-7は、Zn、Cu、及びSnを含む酸化物層が形成されていることがわかった。また、試料No.1-1~試料No.1-7について、蛍光X線分析装置を用いて酸化物層の下層の組成分析を行った。その結果、酸化物層の下層には、主にSnからなる層(第二金属層)と、更にその下層には、主に(Cu,Zn)6Sn5からなる金属間化合物を含有する層(第一金属層)とが形成されていることがわかった。
作製した各試料の電気接点材料について、酸化物層の厚さ、及び酸化物層中の各元素の原子濃度を、X線光電子分光分析を用いて調べた。酸化物層の厚さ、及び酸化物層中の各元素の原子濃度を表2に示す。なお、酸化物層中にはO、Zn、Cu、及びSn以外に不純物が含有されていたが、その不純物は表中からは除外している。
作製した各試料の電気接点材料について、酸化物層の直下におけるSnの原子濃度に対するCuの原子濃度の比率(原子濃度比Cu/Sn)を、X線光電子分光分析を用いて調べた。なお、酸化物層の直下は、酸化物層と第二金属層との界面からの第二金属層側のSiO2のスパッタリングレート換算で0.05μm以下の範囲とした。その結果を表2に併せて示す。
作製した各試料の電気接点材料について、酸化物層の下層の第二金属層及び第一金属層の厚さを調べた。第二金属層の厚さは、蛍光X線膜厚計を用いて以下のように求めた。まず、第二金属層及び第一金属層の全体における特定面積(0.03mm2)中のSnの含有量を蛍光X線分析膜厚計により測定した。その後、水酸化ナトリウム、P-ニトリルフェノール、及び蒸留水から成る混合液を用いて第二金属層のみをエッチングで除去した。そして、残存した第一金属層における上記特定面積中のSnの含有量を蛍光X線分析膜厚計により測定した。第二金属層の厚さは、それぞれ測定した各層におけるSnの含有量の差から算出した。第一金属層の厚さは、第二金属層を除去した後に、Snの含有量を蛍光X線分析膜厚計により測定し、第一金属層の組成、密度、及び上記特定面積から換算した。その結果を表2に併せて示す。
作製した各試料の電気接点材料について、金めっきした半径1mmの球状の圧子を1Nの荷重で接触させ、4端子法の抵抗測定装置を用いて測定した。接触抵抗は、熱処理後、常温に冷却したままの試料の接触抵抗(初期抵抗)と、160℃で120分保持した後の試料の接触抵抗(耐久後抵抗)とを測定した。その結果を表2に併せて示す。
10 基材
20 金属層、21 第一金属層、22 第二金属層
30 酸化物層
100 被覆材料
110 基材
120 被覆層、121 第一層、122 第二層、123 第三層
200 端子金具
210 ワイヤバレル部、220 インシュレーションバレル部
230 嵌合部、231 箱部、232、233 弾性片
300 電線、310 導体、320 絶縁層
Claims (9)
- 金属からなる基材と、
前記基材の表面に設けられる金属層と、
前記金属層の表面に設けられる酸化物層とを備え、
前記金属層は、
前記基材側に設けられる第一金属層と、
前記酸化物層側に設けられる第二金属層とを備え、
前記第一金属層は、亜鉛、銅、及びスズを含む合金からなり、(Cu,Zn) 6 Sn 5 からなる金属間化合物を含有し、
前記第二金属層は、スズ又はスズ合金からなり、前記第一金属層に比較して銅の原子濃度がスズの原子濃度よりも小さく、
前記酸化物層は、亜鉛、銅、及びスズを含む酸化物からなり、
前記酸化物層の直下において、スズの原子濃度に対する銅の原子濃度の比率が1.4未満である、
電気接点材料。 - 前記酸化物層中の各元素の原子濃度は、
酸素が0原子%超70原子%以下、
亜鉛が0原子%超70原子%以下、
銅が0原子%超30原子%以下、
スズが0原子%超30原子%以下、である請求項1に記載の電気接点材料。 - 前記酸化物層の平均厚さは、1nm以上1000nm以下である請求項1又は請求項2に記載の電気接点材料。
- 前記第一金属層の平均厚さは、0.1μm以上5μm以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電気接点材料。
- 前記第二金属層の平均厚さは、0.1μm以上5μm以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電気接点材料。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電気接点材料からなる、
端子金具。 - 請求項6に記載の端子金具を備える、
コネクタ。 - 電線と、
前記電線に取り付けられる請求項6に記載の端子金具、又は請求項7に記載のコネクタとを備える、
ワイヤーハーネス。 - 基材の表面の少なくとも一部に、前記基材側から順に、第一層、第二層、及び第三層をめっきにより被覆した被覆材料を作製する工程と、
前記被覆材料に、酸素雰囲気中、232℃以上400℃以下の温度かつ1秒以上5分以下の保持時間で熱処理を施す工程とを備え、
前記被覆材料を作製する工程では、
前記第一層は、スズを含む金属からなり、
前記第二層は、亜鉛を含む金属からなり、
前記第三層は、銅を含む金属からなり、
前記第一層の厚さを3.5μm以上5μm以下、
前記第二層の厚さを0.1μm以上0.6μm以下、
前記第三層の厚さを0.05μm以上0.4μm以下とする、
電気接点材料の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019119508A JP7333010B2 (ja) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 電気接点材料、端子金具、コネクタ、ワイヤーハーネス、及び電気接点材料の製造方法 |
| US16/897,356 US11228127B2 (en) | 2019-06-27 | 2020-06-10 | Electrical contact material, terminal fitting, connector, wire harness, and electrical contact material manufacturing method |
| CN202010587200.7A CN112151991A (zh) | 2019-06-27 | 2020-06-24 | 电触点材料、端子配件、连接器、线束及电触点材料的制造方法 |
| DE102020003784.4A DE102020003784A1 (de) | 2019-06-27 | 2020-06-24 | Elektrisches Kontaktmaterial, Anschlussstück, Verbinder, Kabelbaum und Herstellungsverfahren für ein elektrisches Kontaktmaterial |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019119508A JP7333010B2 (ja) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 電気接点材料、端子金具、コネクタ、ワイヤーハーネス、及び電気接点材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021004405A JP2021004405A (ja) | 2021-01-14 |
| JP7333010B2 true JP7333010B2 (ja) | 2023-08-24 |
Family
ID=73747498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019119508A Active JP7333010B2 (ja) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 電気接点材料、端子金具、コネクタ、ワイヤーハーネス、及び電気接点材料の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11228127B2 (ja) |
| JP (1) | JP7333010B2 (ja) |
| CN (1) | CN112151991A (ja) |
| DE (1) | DE102020003784A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7211075B2 (ja) * | 2018-12-27 | 2023-01-24 | 三菱マテリアル株式会社 | 防食端子材及び端子並びに電線端末部構造 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008248332A (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nikko Kinzoku Kk | Snめっき条及びその製造方法 |
| JP2015067861A (ja) | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | コネクタ用電気接点材料及びその製造方法 |
| JP2015133306A (ja) | 2014-01-16 | 2015-07-23 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | コネクタ用電気接点材料及びその製造方法 |
| JP2016518528A (ja) | 2013-05-03 | 2016-06-23 | デルフィ・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | 電気端子要素 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6486417A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Furukawa Electric Co Ltd | Contact and manufacture thereof |
| US5780172A (en) * | 1995-12-18 | 1998-07-14 | Olin Corporation | Tin coated electrical connector |
| US5849424A (en) * | 1996-05-15 | 1998-12-15 | Dowa Mining Co., Ltd. | Hard coated copper alloys, process for production thereof and connector terminals made therefrom |
| JPH11135226A (ja) * | 1997-10-27 | 1999-05-21 | Harness Syst Tech Res Ltd | 嵌合型接続端子の製造方法 |
| US20050037229A1 (en) * | 2001-01-19 | 2005-02-17 | Hitoshi Tanaka | Plated material, method of producing same, and electrical / electronic part using same |
| JP2004006065A (ja) * | 2002-03-25 | 2004-01-08 | Mitsubishi Shindoh Co Ltd | 電気接続用嵌合型接続端子 |
| JP5246503B2 (ja) * | 2009-02-23 | 2013-07-24 | 住友電装株式会社 | 端子金具 |
| JP5748019B1 (ja) * | 2014-08-27 | 2015-07-15 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | ピン端子及び端子材料 |
| MY189529A (en) * | 2016-05-10 | 2022-02-16 | Mitsubishi Materials Corp | Tinned copper terminal material, terminal, and electrical wire end part structure |
-
2019
- 2019-06-27 JP JP2019119508A patent/JP7333010B2/ja active Active
-
2020
- 2020-06-10 US US16/897,356 patent/US11228127B2/en active Active
- 2020-06-24 CN CN202010587200.7A patent/CN112151991A/zh active Pending
- 2020-06-24 DE DE102020003784.4A patent/DE102020003784A1/de not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008248332A (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nikko Kinzoku Kk | Snめっき条及びその製造方法 |
| JP2016518528A (ja) | 2013-05-03 | 2016-06-23 | デルフィ・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | 電気端子要素 |
| JP2015067861A (ja) | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | コネクタ用電気接点材料及びその製造方法 |
| JP2015133306A (ja) | 2014-01-16 | 2015-07-23 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | コネクタ用電気接点材料及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102020003784A1 (de) | 2020-12-31 |
| US20200412044A1 (en) | 2020-12-31 |
| US11228127B2 (en) | 2022-01-18 |
| CN112151991A (zh) | 2020-12-29 |
| JP2021004405A (ja) | 2021-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6304447B2 (ja) | 錫めっき付銅端子材及び端子並びに電線端末部構造 | |
| JP6740635B2 (ja) | 錫めっき付銅端子材及びその製造方法並びに電線端末部構造 | |
| JP5667543B2 (ja) | 銀めっき材およびその製造方法 | |
| EP2267187A1 (en) | Connecting component metal material and manufacturing method thereof | |
| TWI794263B (zh) | 附有銀被膜之端子材料及附有銀被膜之端子 | |
| WO2015108004A1 (ja) | コネクタ用電気接点材料及びその製造方法 | |
| JP2017203214A (ja) | 錫めっき付銅端子材及び端子並びに電線端末部構造 | |
| JP2007277715A (ja) | めっき材料および前記めっき材料が用いられた電気電子部品 | |
| JP2005126763A (ja) | 被覆材、それを用いた電気・電子部品、それを用いたゴム接点部品、及び被覆材の製造方法 | |
| JP2016166397A (ja) | 錫めっき銅合金端子材及びその製造方法並びに電線端末部構造 | |
| CN110326168B (zh) | 防腐蚀端子材料及防腐蚀端子以及电线末端部结构 | |
| JP2018147777A (ja) | 防食端子材及び防食端子並びに電線端末部構造 | |
| WO2018139628A1 (ja) | コネクタ用端子材及び端子並びに電線端末部構造 | |
| JP7333010B2 (ja) | 電気接点材料、端子金具、コネクタ、ワイヤーハーネス、及び電気接点材料の製造方法 | |
| JP6365182B2 (ja) | コネクタ用電気接点材料及びその製造方法 | |
| JP6620897B2 (ja) | 錫めっき付銅端子材及び端子並びに電線端末部構造 | |
| EP3705606A1 (en) | Anticorrosive terminal material, anticorrosive terminal, and electric wire end structure | |
| CN112332138B (zh) | 电接点材料、端子配件、连接器及线束 | |
| JP2019112666A (ja) | 導電材 | |
| JP6733491B2 (ja) | 接続端子および接続端子の製造方法 | |
| JP2008196010A (ja) | コネクタ端子用めっき材料 | |
| JP7352851B2 (ja) | 電気接点材料、端子金具、コネクタ、及びワイヤーハーネス | |
| JP2020056090A (ja) | 防食端子材とその製造方法、及び防食端子並びに電線端末部構造 | |
| WO2019031549A1 (ja) | 銀皮膜付端子材及び銀皮膜付端子 | |
| JP2025151588A (ja) | 端子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220419 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230113 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230329 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230519 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230714 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230727 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7333010 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |