專利名稱：：配合型連接端子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在汽車和工業(yè)設(shè)備等的電氣配線中使用的配合型連接端子。一般地說(shuō)，在用于汽車和工業(yè)設(shè)備等的電氣配線中，以前對(duì)用于把電線連接在一起的配合型連接端子進(jìn)行鍍錫。其目的在于，當(dāng)把端子連接在一起時(shí)，在錫膜的表面上的氧化膜由于摩擦而被破壞，借以使新鮮的錫粘附于端子上，使得獲得穩(wěn)定的低的接觸電阻。在特別重要的信號(hào)電路例如ABS(反鎖制動(dòng)系統(tǒng))和氣囊使用的電氣配線中，連接端子一直被鍍金。上述的錫膜的粘附是由于錫的低的硬度(維氏硬度為40-80)。但是，錫的低硬度使得當(dāng)把端子連接在一起時(shí)需要增加插入力。即在端子的配合連接期間，錫膜由于黏附而磨損，端子克服錫的變形阻力而裝配，使得插入力增加。附帶說(shuō)明，在汽車等的電氣配線中，通常只使用一個(gè)連接器連接一束電線(以后稱為“線束”)，用于連接連接器所需的力可以通過(guò)用導(dǎo)線數(shù)(通常10-20根)，乘以一個(gè)端子所需的插入力進(jìn)行計(jì)算。因此，如果每個(gè)端子的插入力高，用于連接連接器所需的力將成為和線束的導(dǎo)線數(shù)相應(yīng)的較大的力。近來(lái)，特別是隨著汽車電子裝置的顯著發(fā)展和進(jìn)步，安裝在汽車上的電子設(shè)備和CPU的數(shù)量大大增加，因而使線束的導(dǎo)線數(shù)量增加，并且非常需要設(shè)計(jì)多極的連接器(例如30-40極)。然而，如上所述，在連接器的多極設(shè)計(jì)的情況下，用于連接連接器所需的力和導(dǎo)線數(shù)量成正比地增加，并且不用輔助機(jī)構(gòu)例如螺栓和杠桿便不能實(shí)現(xiàn)連接器的連接。因此，即使端子被作成小型的，輔助機(jī)構(gòu)也妨礙連接器實(shí)現(xiàn)體積小和重量輕。減少端子的插入力的一種方案是減小接觸壓力(即施加在配合部分的接觸點(diǎn)上的壓力)。然而，在這種情況下，可能不能獲得低的接觸電阻。換句話說(shuō)，減少端子插入力同時(shí)又要保持穩(wěn)定的接觸電阻是困難的，因而當(dāng)把連接器作成多極時(shí)，輔助機(jī)構(gòu)成為必不可少的，這妨礙了連接器實(shí)現(xiàn)小型化和重量輕的設(shè)計(jì)。當(dāng)在連接器端子上鍍金時(shí)，即使在低的接觸壓力下也能獲得低的接觸電阻，并因而可以減少端子插入力，并且用于連接連接器所需的力不會(huì)增加太多。然而，鍍金的成本比鍍錫的成本高幾倍到幾十倍，因而這尤其不適用于多極連接器?？紤]到上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種配合型連接端子，其中可以減少端子的插入力，同時(shí)保持穩(wěn)定的接觸電阻。為了解決上述問(wèn)題，按照本發(fā)明的第一方面，提供一種配合型連接端子，用于通過(guò)把陽(yáng)部件和陰部件配合在一起實(shí)現(xiàn)電接觸；其中，通過(guò)電鍍的陽(yáng)陰部件的一個(gè)的基體材料的滑動(dòng)接觸部分上形成厚度為0.1-0.3μm的錫膜，同時(shí)通過(guò)電鍍?cè)陉?yáng)陰部件的另一個(gè)的基體材料的滑動(dòng)接觸部分上形成厚度不小于0.1μm的錫膜，在配合期間，一個(gè)部件的基體材料的滑動(dòng)接觸部分和另一個(gè)部件的基體材料的滑動(dòng)接觸部分實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)接觸。在按照本發(fā)明的第二方面的配合型連接端子中，在陽(yáng)陰部件中滑動(dòng)接觸部分的面積較大的一個(gè)上形成厚度為0.1-0.3μm(最好為0.1μm)的錫膜，同時(shí)在陽(yáng)陰部件中滑動(dòng)接觸部分的面積較小的另一個(gè)上形成厚度為0.3-1.0μm的錫膜。在按照本發(fā)明的第三方面的配合型連接端子中，在陽(yáng)陰部件的每個(gè)的基體材料和錫膜之間插入有擴(kuò)散阻擋層。在按照本發(fā)明的第四方面的配合型連接端子中，擴(kuò)散阻擋層是由電鍍形成的鎳膜。下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。附圖中圖1是本發(fā)明的配合型連接端子的側(cè)視圖；圖2是表示圖1的配合型連接端子的連接部分的平面圖；圖3表示當(dāng)減少端子上膜的厚度時(shí)而獲得的關(guān)于插入力的曲線；圖4是表示當(dāng)減少端子上膜的厚度時(shí)而獲得的關(guān)于接觸電阻和抗蝕性的關(guān)系曲線；以及圖5A-5C是說(shuō)明鎳膜作為一次涂層的示意圖。下面參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。A、配合型連接端子的實(shí)施例圖1是本發(fā)明的配合型連接端子的側(cè)視圖；圖2是表示圖1的配合型連接端子的連接部分的平面圖。如圖所示，本發(fā)明的配合型連接端子包括陽(yáng)端子10和陰端子20。陽(yáng)端子10包括作為用于夾持導(dǎo)線的夾持部分的導(dǎo)線管11，和作為用于和陰端子20配合的配合部分的接頭12。接頭12的上下表面被作成扁平的平滑滑動(dòng)表面。陰端子20包括用于夾持導(dǎo)線的作為夾持部分的導(dǎo)線管24，和用于在陽(yáng)端子10上配合的配合部分25。配合部分具有空的箱形結(jié)構(gòu)，并且其中設(shè)置有舌片21，凸起部分22和沿口部分23。圖2是表示配合部分25的平面圖。凸起部分22是一個(gè)形成在舌片21的上側(cè)上的凸面部分，并當(dāng)陰端子20配合在陽(yáng)端子10上時(shí)和接頭12的滑動(dòng)表面實(shí)現(xiàn)點(diǎn)接觸。舌片21起彈簧的作用，施加壓力，把凸起部分22壓向接頭12。每個(gè)沿口部分23是一個(gè)凸面部分，并且沿口23接觸接頭12的朝向背離凸起部分22的滑動(dòng)表面，并且接受由凸起部分22向接頭12施加的壓力。為了把陽(yáng)端子10配合進(jìn)入陰端子20中，接頭12被插進(jìn)凸起部分22和沿口23之間的間隙中。此時(shí)，接頭12的上下表面之一和凸起部分22呈滑動(dòng)接觸，而另一個(gè)表面和沿口23呈滑動(dòng)接觸。凸起部分22和接頭12保持點(diǎn)接觸，因此凸起部分22的滑動(dòng)接觸部分是一個(gè)點(diǎn)，而接頭12的滑動(dòng)接觸部分是一條線。每個(gè)沿口23和接頭12的接觸部分是一個(gè)滑動(dòng)接觸部分。即在配合操作期間陰端子20的滑動(dòng)接觸部分的面積是凸起部分22和接頭12的滑動(dòng)接觸面積與沿口23和接頭12的滑動(dòng)接觸面積之和。陽(yáng)端子10的滑動(dòng)接觸部分的面積(當(dāng)接頭12被保持和凸起部分以及沿口22滑動(dòng)接觸時(shí))是相應(yīng)于陽(yáng)端子10相對(duì)于陰端子20運(yùn)動(dòng)的距離的面積。因此，在本實(shí)施例中，陽(yáng)端子10的滑動(dòng)接觸部分的面積大于陰端子20的滑動(dòng)接觸部分的面積。B、在配合型連接端子上鍍錫陽(yáng)端子10和陰端子20包括銅或銅合金的基體材料。因?yàn)殂~和銅合金具有高的硬度(維氏硬度不小于100)，陽(yáng)陰端子10和20之間的接觸電阻有時(shí)是高的。因此，在兩個(gè)端子的至少接觸部分即接頭12，凸起部分22和沿口23上鍍錫。鍍錫可以達(dá)到上述的減少接觸電阻的效果。在本實(shí)施例中，首先把鎳鍍?cè)阢~或銅合金組成的基體材料的表面上，然后在鎳膜上鍍錫。其理由將在下面說(shuō)明。在常規(guī)的端子上鍍錫從而形成不小于1.0μm厚的錫膜。其理由是鍍錫的成本相當(dāng)?shù)?，并考慮到端子的抗蝕性。在本發(fā)明的配合型連接端子中，最好實(shí)現(xiàn)鍍錫而形成不大于1.0μm厚的錫膜，使得端子的接觸部分的視在硬度(apparenthardness)增加，借以減少插入力。這將在下面結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。在實(shí)驗(yàn)中，在陽(yáng)端子10和陰端子20上的錫膜的厚度在0.1μm-1.0μm的范圍內(nèi)改變，并測(cè)量當(dāng)陽(yáng)陰端子10和20配合時(shí)所需的插入力。下表1是實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表1</tables>圖3是表示表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線。當(dāng)在常規(guī)的端子上的錫膜的厚度為1.0μm時(shí)，端子插入力是0.74kgf。下面將使用此常規(guī)的插入力作為參考值進(jìn)行說(shuō)明。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)在陽(yáng)陰端子之一上的錫膜厚度為0.1-0.3μm而在陰陽(yáng)端子的另一個(gè)上的錫膜厚度不小于0.1μm時(shí)，和參考值相比，插入力至少減少10％以上(即插入力可以減少到不大于0.67kgf)。隨著錫膜厚度的減少，端子的硬度被基體材料的硬度的影響增加，從而端子的視在硬度增加。當(dāng)端子的視在硬度增加時(shí)，錫膜的粘附性減弱，從而使插入力減少。錫膜還作為滑動(dòng)接觸部分的潤(rùn)滑劑，并且當(dāng)在陽(yáng)陰端子10和20的每個(gè)上的錫膜的厚度為0.1μm時(shí)，錫膜便喪失其潤(rùn)滑功能，從而由于基體材料的摩擦而使插入力有些增加。當(dāng)在陽(yáng)端子10上的錫膜的厚度是0.1μm，而在陰端子20上的錫膜的厚度是0.3-1.0μm時(shí)，和參考值相比，插入力減少30％以上(即插入力減少到0.52kgf以下)。這表示當(dāng)在滑動(dòng)接觸部分的面積較大的端子上形成的錫膜的厚度減少時(shí)，減少插入力的作用較大。例如，如果端子插入力被減少到0.46kgf，以前用于連接30極連接器的力(大約22kgf(0.74×30))被減少到大約為14kgf(0.46×30)。除了低的插入力之外，還需要使端子具有穩(wěn)定的低的接觸電阻和好的抗蝕性。由于端子用于連接導(dǎo)線，接觸電阻是必然要求的端子的性能，并且由于銅和銅合金(構(gòu)成端子的基體材料)在硫酸氣體的環(huán)境中會(huì)腐蝕，所以還要求端子具有抗蝕性。圖4是表示當(dāng)在端子上錫膜的厚度減少時(shí)而獲得的抗蝕性和接觸電阻的曲線。圖中表示在端子被鍍錫之后的接觸電阻，也表示端子在鍍錫之后進(jìn)一步進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)之后的接觸電阻。由圖可清楚地看出，錫膜厚度為0.1μm的端子接觸電阻略高于錫膜厚度為1.0μm的端子的接觸電阻，但大大低于沒(méi)有錫膜的端子的接觸電阻。即如果錫膜厚度不小于0.1μm，便可以穩(wěn)定地獲得低的接觸電阻。對(duì)于連接器端子所需的接觸電阻通常不大于1.0毫歐，錫膜厚度為0.1μm的端子足以滿足這一要求。關(guān)于在腐蝕實(shí)驗(yàn)之后的接觸電阻，錫膜厚度為0.1μm的端子略高于錫膜厚度為1.0μm的端子，而大大低于沒(méi)有錫膜的端子。錫膜厚度為0.1μm的端子在腐蝕實(shí)驗(yàn)之后其接觸電阻不大于1.0毫歐，小于連接器端子所要求的值。錫膜并不總是均勻地被形成的，當(dāng)通過(guò)鍍錫而形成厚度不大于0.1μm的錫膜時(shí)，基體材料的一部分便不會(huì)鍍上這種錫膜。在這種情況下，便在基體材料(銅或銅合金)或一次鍍層(鎳)之間形成局部的電池，從而使電腐蝕性能顯著變差。因此，從腐蝕的觀點(diǎn)看來(lái)，需要通過(guò)電鍍形成厚度至少為0.1μm的錫膜。綜上所述，如果在陽(yáng)陰端子10和20之一上的錫膜的厚度是0.1-0.3μm，而在另一個(gè)上的錫膜厚度不小于0.1μm，插入力可以減少10％以上，并且特別是如果在陽(yáng)端子10上錫膜厚度為0.1μm，而在陰端子20上的錫膜厚度為0.3-1.0μm，則插入力減少30％以上。在另一方面，從抗腐蝕和接觸電阻的觀點(diǎn)看來(lái)，需要通過(guò)電鍍形成厚度至少為0.1μm的錫膜。這一限制和上述的關(guān)于減少插入力的數(shù)值范圍重合。C、鍍鎳(一次鍍層)如上所述，在本實(shí)施例中，在基體材料的表面上鍍鎳作為一次鍍層，然后在該鎳膜上鍍錫。需要鍍鎳的理由將參照?qǐng)D5進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)如圖5A所示直接在基體材料(銅)的表面上鍍錫時(shí)，因?yàn)榧词乖诔叵?，銅會(huì)在錫中擴(kuò)散而形成銅錫合金。如果錫膜如上述實(shí)施例中那樣薄，便在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)使錫膜全部變成合金，如圖5b所示。這樣形成的合金是由銅和錫構(gòu)成的中間金屬成分(Cu6Sn5)，因此其硬度非常高。因此，當(dāng)錫膜或?qū)尤孔優(yōu)楹辖饡r(shí)，在使端子配合時(shí)便難于獲得低的接觸電阻。因此，當(dāng)鍍鎳而對(duì)錫膜形成一次鍍層時(shí)，因?yàn)殒囋阱a中的擴(kuò)散系數(shù)比銅低得多，錫膜就不能形成合金，因而可以穩(wěn)定地獲得低的接觸電阻。換句話說(shuō)，作為一次鍍層的鎳膜起銅的阻擋層的作用。擴(kuò)散阻擋層不限于鎳膜，可以是任何其它可以不向錫擴(kuò)散的材料，其中的一個(gè)例子是氮化鈦。雖然對(duì)本發(fā)明的上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。例如，可以使用銅和銅合金之外的金屬材料(其硬度比錫膜高)作為端子的基體材料，其例子包括鋁，鋁合金，鐵合金，不銹鋼和鎳合金。在上述實(shí)施例中，雖然陽(yáng)端子10的滑動(dòng)接觸部分的面積大于陰端子20的滑動(dòng)接觸部分的面積，但這可以反過(guò)來(lái)。即可以在陽(yáng)端子10的接頭12上形成凸起部分，同時(shí)在陰端子20的配合部分25上形成滑動(dòng)表面。在上述實(shí)施例中，雖然通過(guò)電鍍?cè)陉?yáng)陰端子10和20的接觸部分上形成錫膜，但可以在作為用于夾持導(dǎo)線的夾持部分的導(dǎo)線管11和24上通過(guò)局部電鍍而形成較厚的錫膜。其理由是用于夾持導(dǎo)線的夾持部分不必具有關(guān)于插入力的性能，而只需要提供穩(wěn)定的接觸電阻。如上所述，在本發(fā)明的權(quán)利要求1中，通過(guò)電鍍?cè)陉?yáng)陰部件的一個(gè)的基體材料的滑動(dòng)接觸部分上形成厚度為0.1-0.3μm的錫膜，通過(guò)電鍍?cè)陉?yáng)陰部件的另一個(gè)的基體材料的滑動(dòng)接觸部分上形成厚度不小于0.1μm的錫膜，在配合操作期間，一個(gè)部件的基體材料的滑動(dòng)接觸部分和另一個(gè)部件的基體材料的滑動(dòng)接觸部分實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)接觸。利用這種結(jié)構(gòu)，連接器端子的視在硬度增加，從而使錫膜的粘附性減弱，因而使端子的插入力可以減少10％以上。在本發(fā)明的權(quán)利要求2中，在其滑動(dòng)接觸部分面積較大的一個(gè)陽(yáng)陰部件上形成厚度為0.1-0.3μm(最好為0.1μm)的錫膜，同時(shí)在其滑動(dòng)接觸部分面積較小的一個(gè)陽(yáng)陰部件上形成厚度為0.3-1.0μm的錫膜。利用這種結(jié)構(gòu)，更有效地抑制錫膜的粘附性，插入力可以減少30％以上。在權(quán)利要求3和4的本發(fā)明中，在陽(yáng)陰部件的每個(gè)的基體材料和錫膜之間插入有擴(kuò)散阻擋層，因此抑制通過(guò)基體材料的擴(kuò)散而使錫膜形成合金，從而可以穩(wěn)定地獲得低的接觸電阻。權(quán)利要求1.一種配合型連接端子，用于通過(guò)把陽(yáng)部件和陰部件配合在一起實(shí)現(xiàn)電接觸，其中，在陽(yáng)陰部件中的一個(gè)的基體材料的滑動(dòng)接觸部分上鍍有厚度為0.1-0.3μm的錫膜，而且在陽(yáng)陰部件中的另一個(gè)的基體材料的滑動(dòng)接觸部分上鍍有厚度不小于0.1μm的錫膜。2.如權(quán)利要求1所述的配合型連接端子，其中在陽(yáng)陰部件中的滑動(dòng)接觸部分的面積較大的一個(gè)上形成厚度為0.1-0.3μm的錫膜，同時(shí)在陽(yáng)陰部件中的滑動(dòng)接觸部分的面積較小的另一個(gè)上形成厚度為0.3-1.0μm的錫膜。3.如權(quán)利要求1所述的配合型連接端子，其中在陽(yáng)陰部件中的滑動(dòng)接觸部分的面積較大的一個(gè)上形成厚度為0.1μm的錫膜，在陽(yáng)陰部件中的滑動(dòng)接觸部分的面積較小的另一個(gè)上形成厚度為0.3-1.0μm的錫膜。4.如權(quán)利要求1所述的配合型連接端子，其中另一個(gè)部件的基體材料的滑動(dòng)接觸部分被鍍上厚度為0.1-1.0μm的錫膜。5.如權(quán)利要求1所述的配合型連接端子，其中在陽(yáng)陰部件的每個(gè)的基體材料和錫膜之間設(shè)有擴(kuò)散阻擋層。6.如權(quán)利要求2所述的配合型連接端子，其中在陽(yáng)陰部件的每個(gè)的基體材料和錫膜之間設(shè)有擴(kuò)散阻擋層。7.如權(quán)利要求5所述的配合型連接端子，其中擴(kuò)散阻擋層是由電鍍而形成的鎳膜。8.如權(quán)利要求6所述的配合型連接端子，其中擴(kuò)散阻擋層是由電鍍而形成的鎳膜。全文摘要一種配合型連接端子,用于通過(guò)把陽(yáng)部件和陰部件配合在一起實(shí)現(xiàn)電接觸,其中,在陽(yáng)陰部件中的一個(gè)的基體材料的滑動(dòng)接觸部分上鍍有厚度為0.1—0.3μm的錫膜,而且在陽(yáng)陰部件中的另一個(gè)的基體材料的滑動(dòng)接觸部分上鍍有厚度不小于0.1μm的錫膜。根據(jù)本發(fā)明,可以減小端子的插入力,并保持良好的電接觸和抗腐蝕性。文檔編號(hào)H01R13/03GK1198604SQ9811487公開(kāi)日1998年11月11日申請(qǐng)日期1998年4月28日優(yōu)先權(quán)日1997年4月28日發(fā)明者中村篤,鹽谷準(zhǔn),藤井淳彥,磯野誠(chéng)昭,真谷康弘,川口雅弘申請(qǐng)人:株式會(huì)社哈尼斯系統(tǒng)綜合技術(shù)研究所,住友電裝株式會(huì)社,住友電氣工業(yè)株式會(huì)社,株式會(huì)社神戶制鋼所