申请/专利权人：株式会社自动网络技术研究所;住友电装株式会社;住友电气工业株式会社

申请日：2017-05-11

公开（公告）日：2021-01-05

公开（公告）号：CN109155474B

主分类号：H01R12/58(20060101)

分类号：H01R12/58(20060101);H01R13/03(20060101);C25D5/10(20060101);C25D7/00(20060101)

优先权：["20160519 JP 2016-100071","20170328 JP 2017-062642"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.05#授权;2019.01.29#实质审查的生效;2019.01.04#公开

摘要：提供一种压配合端子连接结构，其在设置于印制电路板的通孔中压入连接压配合端子的电路板连接部，所述压配合端子连接结构能使抑制相对于通孔插拔压配合端子时的表面层的刮掉、减小插拔所需的负荷、和提高维持为将压配合端子插入到通孔的状态的保持力并存。设为如下压配合端子连接结构：压配合端子至少在触点部的表面具有含合金层2c，在含合金层2c中，由以锡和钯为主要成分的合金构成的合金部2c1的畴结构存在于锡部2c2中，锡部2c2由纯锡或者锡相对于钯的比例比合金部2c1高的合金构成，合金部2c1和锡部2c2双方在含合金层2c的最表面露出，通孔在至少包括触点部的内周面的最表面具有锡层3c。

主权项：1.一种压配合端子连接结构，在设置于印制电路板的通孔中压入压配合端子的电路板连接部，所述通孔和所述压配合端子在各自的触点部相互电接触，所述压配合端子连接结构的特征在于，所述压配合端子至少在所述触点部的表面具有：含合金层，在所述含合金层中，由以锡和钯为主要成分的合金构成的合金部的畴结构存在于锡部中，所述锡部由纯锡或者锡相对于钯的比例比所述合金部高的合金构成，所述合金部和所述锡部双方在所述含合金层的最表面露出；基材，该基材构成所述压配合端子；以及基底层，该基底层由与所述含合金层邻接的镍-锡合金层、以及位于所述镍-锡合金层与所述基材之间且不与锡形成合金的镍层构成，所述含合金层中的钯的含量为2原子％以上，所述含合金层的表面的硬度为120Hv以上且380Hv以下，所述通孔在至少包括所述触点部的内周面的最表面具有锡层。

全文数据：压配合端子连接结构技术领域本发明涉及压配合端子连接结构，进一步详细地讲，涉及在设置于印制电路板的通孔中压入连接有压配合端子的端子连接部的压配合端子连接结构。背景技术在具有与设置于印制电路板PCB的通孔压入连接的电路板连接部的压配合端子中，多数情况在电路板连接部的表面形成有锡镀层。如果在向通孔插入时压配合端子的锡镀层刮掉，则有可能刮掉的锡刮掉渣给压配合端子与通孔之间的电连接、印制电路板上的电路等带来影响。因此，从抑制压配合端子的电路板连接部的表面的金属层刮掉的观点考虑，对金属层的组成、电路板连接部的形状进行改良。作为对金属层的组成的改良，例如在专利文献1中公开了如下结构：在压配合端子的母材的表面隔着基底镀层依次设置有Cu3Sn合金层和Cu6Sn5合金层，并消除在该Cu6Sn5合金层的表面中露出Sn，利用通过设置两种合金层从而母材表面侧的硬度提高的情况，实现减少压入到通孔时的刮掉。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-262863号公报发明内容发明要解决的课题如上述专利文献1那样，通过作为在压配合端子的电路板连接部的表面设置的金属层而使用较硬的金属层，能减少端子插拔时的表面的摩擦，能抑制刮掉。端子插拔时的表面的摩擦较低在能够减小压配合端子插拔所需的负荷的方面也有利。但是，在压配合端子中，优选不仅要抑制向通孔插拔时的刮掉、减小所需负荷，而且在插入到通孔的状态下可发挥高保持力，在不期望时不容易从通孔脱出。如专利文献1公开的那样，作为对抑制压配合端子的插拔时的刮掉、减小所需负荷具有效果的结构而使用的金属层有如下倾向：缺乏将插入到通孔的状态下的压配合端子的保持力提高的效果。另外，因为压配合端子相对于通孔的插拔、插入状态下的保持在压配合端子的表面的金属材料和通孔的内周面的金属材料相互接触的状态下进行，所以在实现抑制压配合端子插拔时的刮掉、减小所需负荷、以及提高插入状态下的保持力时，不能说仅考虑在压配合端子的表面形成的金属层的结构就足够。也需要考虑在通孔的内周面形成的金属层的结构。本发明的课题在于提供一种压配合端子连接结构，压配合端子的电路板连接部压入连接到设置于印制电路板的通孔，能够使抑制相对于通孔插拔压配合端子时的表面层的刮掉、减小插拔所需的负荷、与提高维持为将压配合端子插入到通孔的状态的保持力并存。用于解决课题的方案为了解决上述课题，在本发明的压配合端子连接结构中，在设置于印制电路板的通孔中压入压配合端子的电路板连接部，所述通孔和所述压配合端子在各自的触点部相互电接触，其中，所述压配合端子至少在所述触点部的表面具有含合金层，在所述含合金层中，由以锡和钯为主要成分的合金构成的合金部的畴结构存在于锡部中，所述锡部由纯锡或者锡相对于钯的比例比所述合金部高的合金构成，所述合金部和所述锡部双方在所述含合金层的最表面露出，所述通孔在至少包括所述触点部的内周面的最表面具有锡层。在此，优选所述含合金层的表面的硬度为120Hv以上且380Hv以下。优选在所述压配合端子及所述通孔的所述触点部的表面不存在接触油的层。另外，优选的是，所述通孔的被所述锡层包覆的内周面与所述压配合端子的被所述含合金层包覆的触点部之间的摩擦系数的最大值在将所述压配合端子从所述通孔拔出时比将所述压配合端子插入到所述通孔时变大。优选的是，所述通孔的被所述锡层包覆的内周面与所述压配合端子的被所述含合金层包覆的触点部之间的最大静摩擦系数和动摩擦系数的差为0.06以上。优选的是，所述通孔的被所述锡层包覆的内周面与所述压配合端子的被所述含合金层包覆的触点部之间的最大静摩擦系数为0.4以上。优选的是，所述通孔的被所述锡层包覆的内周面与所述压配合端子的被所述含合金层包覆的触点部之间的动摩擦系数小于0.4。另外，优选所述含合金层中的钯的含量为2原子％以上。优选在构成所述压配合端子的基材与所述含合金层之间设置有由镍或者镍合金构成的基底层。发明效果在上述发明的压配合端子连接结构中，在压配合端子的电路板连接部的表面形成有含合金层，在通孔的内周面形成有锡层。在形成于压配合端子侧的含合金层的最表面露出由以锡和钯为主要成分的合金构成的合金部和由纯锡或者锡相对于钯的比例比合金部高的合金构成的锡部双方。在这些中，合金部在与形成于通孔侧的锡层接触的接触部使动摩擦系数减小，从而对抑制压配合端子插拔时的刮掉、减小插拔所需的负荷具有高效。另一方面，锡部在与形成于通孔侧的锡层接触的接触部发挥锡的同种金属间的高粘着力，因此起到提高静摩擦系数的作用。其结果是，在将压配合端子插入到通孔的状态下，可得到高保持力，压配合端子不易从通孔脱落。这样，通过适当地选择压配合端子和通孔双方的表面上的金属层的结构，从而能使抑制插拔时的金属材料的刮掉及减小所需负荷、和提高插入状态下的保持力高度并存。在此，在含合金层的表面的硬度为120Hv以上且380Hv以下的情况下，较硬的合金部和柔软的锡部分别以能够对减小动摩擦系数和提高粘着力发挥高效的量在含合金层的表面露出，从而在含合金层的表面上可达到上述范围的硬度，所以通过将硬度设定为那样的范围，从而能有效地达到抑制插拔压配合端子时的表面层的刮掉、减小所需负荷、和提高将压配合端子插入到通孔的状态下的保持力双方。特别是，容易实现摩擦系数的最大值在将压配合端子从通孔拔出时比将压配合端子插入到通孔时变大的状态。根据如上述的压配合端子的连接结构，即使是不使用以往通常为了抑制镀层刮掉、镀层脱落而使用的接触油的情况，也可高度得到通过锡部抑制通孔侧的镀层脱落的效果。由于不使用接触油，从而能排除伴随接触油的使用而产生的各种影响。另外，在通孔的被锡层包覆的内周面与压配合端子的被含合金层包覆的触点部之间的摩擦系数的最大值在将压配合端子从通孔拔出时比将压配合端子插入到通孔时变大的情况下，能够以较小的力将压配合端子插入到通孔，在插入时可得到高作业性，并且在插入后的状态下能得到高保持力。在通孔的被锡层包覆的内周面与压配合端子的被含合金层包覆的触点部之间的最大静摩擦系数和动摩擦系数的差为0.06以上的情况下，能够使由于最大静摩擦系数较大而增大压配合端子插入到通孔的状态下的保持力、和由于动摩擦系数较小而抑制插拔时的刮掉及减小所需负荷有效地并存。在通孔的被锡层包覆的内周面和压配合端子的被含合金层包覆的触点部之间的最大静摩擦系数为0.4以上的情况下，能特别有效地增大将压配合端子插入到通孔的状态下的保持力。在通孔的被锡层包覆的内周面与压配合端子的被含合金层包覆的触点部之间的动摩擦系数小于0.4的情况下，在相对于通孔插拔压配合端子时能特别有效地达到抑制金属材料的刮掉和减小所需的负荷。另外，在含合金层中的钯的含量为2原子％以上的情况下，减小动摩擦系数并增大最大静摩擦系数和动摩擦系数的差的效果特别优良。在构成压配合端子的基材与含合金层之间设置有由镍或者镍合金构成的基底层的情况下，能提高含合金层相对于基材的密合性，并且能提高含合金层的耐热性。附图说明图1是对本发明的一个实施方式的压配合端子连接结构示出没有将压配合端子插入到通孔的状态的、沿着轴线方向的剖视图。图2对上述压配合端子连接结构示出将压配合端子插入到通孔的状态，图2a是沿着轴线方向的剖视图，图2b是a中的A-A剖视图。图3a是示出通孔的内周面的层结构的剖视图，图3b是示出压配合端子的表面的层结构的剖视图。图4是示意性地示出将压配合端子从通孔拔出时的、施加负荷及摩擦系数和移位量的关系的图。图5是对在通孔的内周面形成有锡层的情况示出测定负荷和移位的关系的结果的图。图5a～图5c与在压配合端子形成有含合金层的实施例1～3对应，含合金层中的钯的含量不同。图5d～图5f与在压配合端子形成有各种合金层的比较例1～3对应。图6是对在压配合端子形成有含合金层、在通孔的内周面形成有银层或者铜层的情况示出测定负荷和移位的关系的结果的图。图6a～图6c与在通孔的内周面形成有银层的比较例4～6对应，图6d～图6f与在通孔的内周面形成有铜层的比较例7～9对应，含合金层中的钯的含量分别不同。图7是示出最大摩擦系数差和含合金层的硬度的关系的图。图8是在将压配合端子插入到在内周面形成有锡层的通孔的状态下示出通孔和压配合端子的边界部的状态的照片，图8a示出在压配合端子的表面形成有含合金层的情况，图8b示出在压配合端子的表面形成有较薄的锡层的情况，图8c示出在压配合端子的表面形成有较厚的锡层的情况。在图8a中不使用接触油，在图8b及图8c中使用接触油。图9是对将压配合端子插入到在内周面形成有锡层的通孔并拔出后的状态示出通孔的截面的照片，图9a示出在压配合端子的表面形成有含合金层的情况，图9b示出在压配合端子的表面形成有较薄的锡层的情况。图9a、图9b中均未使用接触油。具体实施方式以下，使用附图对本发明的一个实施方式的压配合端子连接结构详细地进行说明。[压配合端子连接结构的概要]首先，一边参照图1～图3一边对压配合端子连接结构1的概要进行说明。压配合端子连接结构1由压配合端子2和设置于印制电路板PCB3的通孔30构成。在印制电路板3的通孔30中压入压配合端子2的电路板连接部20，通孔30和压配合端子2在各自的触点部相互电接触。在印制电路板3的表面形成有具有预定图案的导电电路图省略。并且，在导电电路上形成有通孔30。在通孔30的内周面31形成有后面详细说明的锡层3c，成为导电性的触点部。通孔30的内周面31与导电电路电连接。压配合端子2是整体上具有细长形状的电连接端子，在一端具有与印制电路板3的通孔30压入连接的电路板连接部20，在另一端具有通过嵌合等与对方连接端子连接的端子连接部图省略。通过利用在两端具有电路板连接部20和端子连接部的压配合端子2，从而能通过压配合端子2在印制电路板3与对方连接端子之间形成电连接。压配合端子2多数以排列保持有多个的PCB连接器的形式使用。电路板连接部20在压入连接到通孔30的部分具有一对鼓出片21、21。鼓出片21、21具有以在与压配合端子2的轴线方向图1的纵向正交的方向相互分离的方式呈大致圆弧状鼓出的形状。在鼓出片21、21的鼓出方向的外侧面中，突出到最外侧的顶部成为与通孔30的内周面31接触的触点部21a、21a。一对鼓出片21、21的径向的最大长度一对触点部21a、21a之间的最大距离大于通孔30的内径。在一对鼓出片21、21之间形成有空隙23，通过该空隙23，在如图2那样将压配合端子2插入到通孔30时，一对鼓出片21、21向径向压缩而弹性变形。并且，通过弹性成分而弹性复原，保持与通孔30的内周面31的触点部接触。在电路板连接部20的比鼓出片21、21靠顶端侧形成有加工为尖细形状的引导部22，起到将电路板连接部20引导到通孔30的作用。[压配合端子及通孔的材料构成]接着，对构成压配合端子2及印制电路板3的通孔30的材料进行说明。1通孔在通孔30的内周面31的整个区域形成有锡层3c，并在最表面露出。也就是说，如图3a中示出截面示意图所示，在构成印制电路板3的基材3a的表面适当地隔着铜基底层3b形成有锡层3c。并且，锡层3c的表面成为通孔30的内周面31。锡层3c由纯锡或者以锡为主要成分的锡合金构成。在为锡合金的情况下，优选锡以外的金属元素的含量比接着说明的压配合端子2的表面的含合金层2c所包含的合金部2c1锡-钯合金中的钯的含量少。铜基底层3b及锡层3c只要利用例如公知的电镀法依次层叠即可。铜基底层3b及锡层3c的厚度不作特别指定，但是作为锡层3c的厚度，优选足以发挥与压配合端子2之间的高连接可靠性、较高的最大静摩擦系数以下有时仅称为静摩擦系数等作为锡本来的性质而得到的特性的厚度，例如为0.1μm以上。另外，从缩短向电路板3的电镀时间等的观点考虑，优选为10.0μm以下。但是，通常难以在印制电路板3的通孔30中使金属层的厚度自由变化。此外，锡层3c及铜基底层3b从有效地有助于与压配合端子2之间的插拔、插入状态的保持的观点考虑，只要设置于通孔30的内周面31中有可能与压配合端子2的触点部21a、21a接触的触点部即可。但是，通常这种金属层设置于通孔30的内周面31整体。也可以为，在锡层3c的表面，在不使与压配合端子2之间的插拔、插入状态的保持时的锡层3c的特性较大变化的范围内，通过预焊剂处理等形成有机覆膜。2压配合端子在压配合端子2的表面的最表面露出含合金层2c。也就是说，如图3b中示出截面示意图所示，在构成压配合端子2的铜或者铜合金等的基材2a的表面适当地隔着镍基底层2b形成有含合金层2c。含合金层2c由合金部2c1和锡部2c2构成，合金部2c1由以锡和钯为主要成分的合金构成，锡部2c2由纯锡或者锡的比例比合金部2c1中的锡的比例高的合金构成。在锡部2c2中偏析出合金部2c1，形成三维筹状海岛状、簇状的结构。合金部12a主要由锡和钯以一定的组成比形成合金的锡-钯合金构成。但是，构成镍基底层2b的镍、构成基材2a的金属元素、不可避免的杂质、未混入到合金中的钯的相等也可以少量包含于合金中。特别是在使用镍基底层2b的情况下，含合金层2c除锡及钯之外，也可以由含有镍的金属间化合物构成。合金部2c1和锡部2c2均在含合金层2c的最表面露出。作为含合金层2c，其整体能适当使用通过参照而援用的本申请人申请的国际公开第2013168764号公开的含锡-钯合金层，以下对特别优选的方式简单地进行说明。如后面详细说明的那样，在含合金层2c中，在最表面露出的合金部2c1起到在与通孔30的内周面31的锡层3c之间减小动摩擦系数的作用，在最表面露出的锡部2c2起到使静摩擦系数增大的作用。从有效地达到通过合金部2c1减小动摩擦系数的观点考虑，优选在含合金层2c整体、即将合金部2c1及锡部2c2合在一起的含合金层2c的整个区域中钯的含量PdPd+Sn为1原子％以上、特别是2原子％以上、进一步为3原子％以上、4原子％以上。另一方面，已知锡-钯合金形成PdSn4的稳定的金属间化合物，从以该金属间化合物或者其钯的一部分置换为镍的金属间化合物为主来构成占含合金层2c的一部分的合金部2c1的观点考虑，优选钯的含量小于20原子％。进一步地，从充分确保锡部2c2、通过锡部2c2有效地达到增大静摩擦系数的观点考虑，钯的含量的上限值更优选为7原子％。另外，从有效地减小与通孔30的锡层3c之间的动摩擦系数的观点考虑，优选合金部2c1在含合金层2c的表面占据的露出面积率为10％以上、进一步为20％以上。此外，合金部2c1的露出面积率以在表面露出的合金部2c1的面积含合金层2c的整个表面的面积×100％的方式计算出。另外，从使减小与通孔30的锡层3c之间的动摩擦系数并且增大静摩擦系数的含合金层2c具有的特性充分发挥的观点考虑，优选含合金层2c整体的厚度为0.1μm以上。另外，从抑制形成含合金层2c所需的成本等的观点考虑，优选含合金层2c整体的厚度为10μm以下。镍基底层2b由镍或者镍合金构成，起到如下作用：提高含合金层2c相对于基材2a的密合性，并且抑制铜原子从基材2a向含合金层2c的扩散。镍基底层2b中的含合金层2c侧的一部分也可以通过后述的含合金层2c的形成工序中的加热而成为镍-锡合金层2b2。镍基底层2b的剩余部分成为不与锡形成合金的镍层2b1。例如通过在基材2a的表面或者镍基底层2b的表面将钯镀层和锡镀层按该顺序层叠，通过加热使其形成合金，从而能形成含合金层2c。或者，也可以使用包含锡和钯双方的电镀液，通过共析来形成含合金层2c。从简便性的观点考虑，在将钯镀层和锡镀层层叠后使其形成合金的前者的方法合适。通过调整形成合金时的加热温度和加热时间，能控制合金部2c1的露出面积率。锡镀层和钯镀层的厚度只要考虑最终想要制造的含合金层2c的厚度、钯的含量、合金部2c1及锡部2c2的露出面积率、含合金层2c的硬度等适当决定即可。例如，能例示将锡镀层的厚度设为1.0～1.5μm、将钯镀层的厚度设为0.02～0.03μm的方式。此外，含合金层2c及镍基底层2b从有助于相对于通孔30的插拔、插入状态的保持的观点考虑，只要设置于触点部21a、21a的表面即可。但是，从压配合端子的制造简便性等的观点考虑，只要设置于电路板连接部20整体、进一步为连端子连接部也包括的压配合端子2整体即可。压配合端子2能由在基材2a的表面形成有含合金层2c及镍基底层2b的板材通过冲裁加工来制造。[含合金层的硬度]在此，对含合金层2c的表面硬度和压配合端子2在通孔30中的插拔及保持中的变动的关系进行说明。此外，含合金层2c的表面硬度是在压配合端子2的含合金层2c与通孔30的内周面31的锡层3c实际接触的实际接触面的整个区域中测量的硬度、即针对包括共存地露出的合金部2c1和锡部2c2双方的表面测量的硬度外观的硬度。在将含合金层2c露出的压配合端子2的电路板连接部20插入到在内周面31露出锡层3c的通孔30时，含合金层2c的表面的金属材料部分地磨损，在触点部21a、21a与通孔30的内周面31之间的界面形成有具有粘着力的层。已知金属材料的磨损的引起容易度用下述的式1表示。V＝kHWL1在此，V为磨损体积，k为磨损系数，H为硬度，W为负荷，L为滑动距离。如式1所示，含合金层2c中的磨损的引起容易度磨损体积V与硬度H成反比。也就是说，含合金层2c的表面硬度越低，越容易引起磨损，越容易形成如上述的具有粘着力的层。在压配合端子2的电路板连接部20插入到通孔30的状态下，可形成那样的层，当在相互接触的含合金层2c与锡层3c之间引起粘着时，通孔30中的压配合端子2的保持力变高，从而压配合端子2不易从通孔30脱离。如上所述，锡部2c2因为硬度低，且容易与通孔30侧的锡层3c引起同种金属间的粘着，因此在含合金层2c的表面上，在中心上有助于通过形成具有粘着力的层来提高保持力。另一方面，在含合金层2c的表面上，动摩擦力的主要的产生原因是粘着摩擦，已知粘着摩擦用下述的式2表示。Fs＝sHW2在此，Fs为粘着摩擦力，s为剪切强度，H为硬度，W为负荷。如式2所示，粘着摩擦力Fs与硬度H成反比。也就是说，含合金层2c的表面硬度越低，由于粘着摩擦而产生的动摩擦系数越高。当压配合端子2的含合金层2c与通孔30的锡层3c之间的动摩擦系数变高时，在相对于通孔30插拔压配合端子2时，容易引起材料的刮掉，并且插拔所需的负荷变大。如上所述，合金部2c1的硬度高，在含合金层2c的表面上，合金部2c1在减小基于粘着摩擦的动摩擦系数的方向作用。其结果是，合金部2c1在中心上有助于抑制压配合端子2的插拔时的刮掉、减小所需负荷。这样，含合金层2c的表面硬度越低，通孔30中的压配合端子2的保持力变得越高，另一方面，含合金层2c的硬度越高，越容易达到抑制相对于通孔30插拔压配合端子2时的刮掉、减小所需负荷。因此，如果预先将含合金层2c的表面硬度设为例如120Hv以上且380Hv以下，则能使提高保持力和抑制插拔时的刮掉及减小所需负荷平衡良好地并存。换句话讲，含合金层2c具有如上述的范围的硬度是指，能减小表面的动摩擦系数的高硬度的合金部2c1和能通过与锡层3c粘着而提高静摩擦系数的低硬度的锡部2c2以能充分发挥各自的作用的面积均在最表面露出，其结果是，能使减小动摩擦系数和提高静摩擦系数并存。如果含合金层2c的硬度为150Hv以上、进一步为200Hv以上，另外如果为350Hv以下、进一步为300Hv以下，则进一步优选。如上所述，含合金层2c的硬度依赖于在含合金层2c的表面露出的合金部2c1和锡部2c2的比例露出面积率，例如能够根据形成含合金层2c时的锡层和钯层的厚度的比率来控制露出面积率。大体上通过提高钯层的比率，从而合金部2c1在含合金层2c中占据的比例升高，硬度变高。另外，含合金层2c的硬度也依赖于将锡层和钯层层叠并加热时的加热温度、加热时间。[摩擦的变动]1动摩擦系数及静摩擦系数能按如下评价由合金部2c1和锡部2c2构成的含合金层2c露出的压配合端子2的电路板连接部20的触点部21a、21a、与锡层3c露出的通孔30的内周面31的触点部之间的摩擦的变动。也就是说，如图2所示，以插入到通孔30的状态准备压配合端子2的电路板连接部20、或者构成为仅将电路板连接部20拔出的模型的销。并且，一边使压配合端子2沿着轴线方向向从通孔30脱出的方向移位，一边沿着压配合端子2的轴线方向测量从顶端侧朝向基端侧施加的负荷F。并且，作为压配合端子2的移位x的函数，记录施加的负荷F。如图4所示标绘施加的负荷F和移位x的关系。在移位x小的区域中，负荷F相对于移位量x以较大的斜率增加。换句话讲，即使施加负荷F，压配合端子2也处于几乎不移位的状态。负荷F在取最大值Fmax后急剧降落，相对于移位x实质上取恒定值Fdr。负荷F的最大值Fmax与通孔30中的压配合端子2的保持力对应。另外，作为与降落量对应的最大值Fmax和平坦部的值Fdr之差的Fap成为压配合端子2脱离时的峰值高度。在此，负荷F的值能变换为压配合端子2的触点部21a、21a与通孔30的内周面31之间的摩擦系数μ。也就是说，如图2所示，从通孔30的内周面31对压配合端子2的一个鼓出片21向与压配合端子2的轴线垂直的方向施加的力是接触负荷P，能使用该接触负荷P按下述的式3求出摩擦系数μ。此外，接触负荷P是与上述式1、2的负荷W对应的量。μ＝F2P3当通孔30的直径恒定时，接触负荷P在压配合端子2的移位中实质上不变化，所以摩擦系数μ与施加负荷F之间维持线性的关系，如图4所示，摩擦系数μ相对于移位x的变动采取与施加负荷F的变动相同的模式。在此，摩擦系数μ的最大值μmax与最大静摩擦系数对应。并且，急剧降落后的平坦的摩擦系数μdr与动摩擦系数对应。降落量μap与最大静摩擦系数和动摩擦系数之差对应。在上述说明的压配合端子2使含合金层2c的合金部2c1和锡部2c2双方在触点部21a、21a的最表面露出。其中，合金部2c1由于其硬度等的效果，与通孔30的内周面31的锡层3c之间示出非常低的动摩擦系数μdr。其结果是，当相对于通孔30插拔压配合端子2时，压配合端子2的表面不易刮掉。另外，压配合端子2插拔所需的力可以较小。另一方面，锡部2c2具有柔软的表面，在与作为同种金属层的通孔30的内周面31的锡层3c之间容易引起粘着。因此，在将压配合端子2插入到通孔30的状态下，在压配合端子2的表面与通孔30的内周面31之间产生粘着。其结果是，压配合端子2从通孔30脱离时的剪切力变大，最大静摩擦系数μmax变高。并且，通孔30中的压配合端子2的保持力变大。这样，作为与在内周面31具有锡层3c的通孔30组合的压配合端子2，通过使用具有使锡部2c2和合金部2c1均在最表面露出的含合金层2c的端子，从而能使通过较低的动摩擦系数μdr抑制插拔时的刮掉及减小所需负荷、和通过较高的最大静摩擦系数μmax提高插入状态下的保持力并存。并且，由于最大静摩擦系数μmax和动摩擦系数μdr的差μap大，从而压配合端子2从通孔30脱离时的负荷F的峰值Fap变大，避免不期望的脱离和辅助期望的脱离拔出可并存。通过采取如下特定的组合可达到这样的低动摩擦系数和高静摩擦系数的并存：在压配合端子2侧使用使合金部2c1和锡部2c2双方在最表面露出的含合金层2c，在通孔30侧使用作为与构成该含合金层2c的锡部2c2同种的金属层的锡层3c。即使是压配合端子2和通孔30中的任一方，如果表面的金属层的种类与其不同的话，则关于摩擦不易达到同样的变动。一般作为在印制电路板的通孔的内周面形成的金属层，代表性的是锡层、银层、铜层，但是也如后面的实施例所示，即使与具备银层或者铜层的通孔组合地使用具有如上述的含合金层2c的压配合端子2，高静摩擦系数和低动摩擦系数也不并存。相反，在通孔30的内周面31形成有锡层3c的情况下，即使在压配合端子的表面使用采取如锡部2c2那样的纯锡或者锡含量多的合金的区域与如合金部2c1那样的高硬度的区域混合存在的结构的其他种类的合金，高静摩擦系数和低动摩擦系数也不并存。例如，锡-银合金、锡-铅合金、锡-铜合金等形成层内的均匀性高的合金层，并不是呈筹状与锡部共存，所以虽然低摩擦系数化的效果优良，但是静摩擦系数也变低。从充分得到抑制压配合端子2插拔时的刮掉及减小所需负荷的效果的观点考虑，优选动摩擦系数μdr小于0.4、进一步为0.3以下。另一方面，从充分得到提高插入状态下的保持力的效果的观点考虑，优选最大静摩擦系数μmax为0.4以上、进一步为0.45以上。另外，优选最大静摩擦系数μmax和动摩擦系数μdr的差μap为0.06以上、进一步为0.10以上。2插入时最大摩擦系数及拔出时最大摩擦系数在上述中说明了如下情况：作为用于使通孔30中的压配合端子2的保持力的大小和减小插拔时的所需负荷并存的指标，使用压配合端子2的含合金层2c与通孔30的锡层3c之间的静摩擦系数和动摩擦系数。但是，也能取代那些静摩擦系数及动摩擦系数而使与其他的指标。也就是说，能使用将压配合端子2插入到通孔30时的摩擦系数的最大值插入时最大摩擦系数和将压配合端子2从通孔30拔出时的摩擦系数的最大值拔出时最大摩擦系数作为指标。如果使得拔出时最大摩擦系数大于插入时最大摩擦系数，则能使通孔30中的压配合端子2的保持力的大小和减小压配合端子2向通孔30插入时的所需负荷有效地并存。换句话讲，以从拔出时最大摩擦系数的值减去插入时最大摩擦系数的值的差拔出时最大摩擦系数-插入时最大摩擦系数的方式表示的最大摩擦系数差只要取正值即可。插入时最大摩擦系数越小，将压配合端子2插入到通孔30时所需的力越小。其结果是，压配合端子2插入时的作业性提高。另一方面，拔出时最大摩擦系数越大，使压配合端子2从通孔30脱出需要越大的力，所以通孔30中的压配合端子2的保持力变大。其结果是，能牢固地维持将压配合端子2插入到通孔30的状态。并且，通过确保拔出时最大摩擦系数大于插入时最大摩擦系数的关系性，从而容易使那些效果并存。当最大摩擦系数差相对于插入时最大摩擦系数的比例最大摩擦系数差插入时最大摩擦系数为3％以上、进一步为5％以上时，则那些效果的并存性特别优良。在此，插入时最大摩擦系数及拔出时最大摩擦系数是在使压配合端子2相对于通孔30在轴线方向运动、在插入或者拔出的整个过程中摩擦系数变为最大时的值，由于压配合端子2及通孔30的状态通过插入或者拔出的过程而并不恒定等的原因，在插入时及拔出时赋予最大摩擦系数的现象也可变为复合的现象。但是，按理插入时最大摩擦系数与压配合端子2的含合金层2c和通孔30的锡层3c之间的动摩擦系数具有较强的正相关，拔出时最大摩擦系数与两者之间的最大静摩擦系数具有较强的正相关。因此，可以说插入时最大摩擦系数越小，表面间的动摩擦系数变得越小。另一方面，可以说拔出时最大摩擦系数越大，表面间的最大静摩擦系数变得越大。插入时最大摩擦系数和拔出时最大摩擦系数的大小关系依赖于含合金层2c的表面状态而变化，但是如后面的实施例所示，在含合金层2c的表面硬度存在于上述作为优选值示出的120～380Hv的范围内的情况下，容易得到拔出时最大摩擦系数大于插入时最大摩擦系数的关系。如实施例所示，最大摩擦系数差拔出时最大摩擦系数-插入时最大摩擦系数示出相对于含合金层2c的硬度具有极大的变动。拔出时最大摩擦系数、插入时最大摩擦系数均示出表面硬度越高则值变得越小的变动，但是由于插入时最大摩擦系数相对于表面硬度示出较大的依赖性，从而认为最大摩擦系数差示出具有那样的极大的变动。插入时最大摩擦系数及拔出时最大摩擦系数的值自身有可能依赖进行插拔的次数等履历、评价的顺序等主要原因而变化，但是两个最大摩擦系数之间的大小关系自身基本上不依赖于那些主要原因。另外，也可以在将压配合端子2插入到通孔30后马上将压配合端子2拔出，并测定拔出时最大摩擦系数，但是为了将由于含合金层2c与锡层3c之间的粘着进行从而拔出时最大摩擦系数上升、保持力提高的现象正确地加入到评价中，在将压配合端子2插入到通孔30的状态下放置一会儿后测定拔出时最大摩擦系数较好。放置的时间只有设定为粘着充分进行的程度即可，能例示24小时以上。[接触油的排除]在以往一般的压配合端子中，在插入到通孔前赋予润滑性，为了抑制压配合端子的镀层刮掉、通孔的镀层脱落，多数情况在表面涂布接触油。但是，在本实施方式的压配合端子连接结构1中，优选不使用接触油，无论在压配合端子2的触点部21a、21a的表面还是在通孔30的内周面31都不设置接触油的层。如上所述，在本实施方式的压配合端子连接结构1中，在压配合端子2的表面形成有使合金部2c1和锡部2c2双方在最表面露出的含合金层2c，在通孔30的内周面31露出锡层3c。通过较硬的合金部2c1在压配合端子2的最表面露出，从而可有效地抑制在相对于通孔30插拔压配合端子2时压配合端子2的表面的材料刮掉镀层刮掉。另一方面，通过柔软的锡部2c2在最表面露出，从而也可有效地抑制在相对于通孔30插拔压配合端子2时，通孔30的内周面的3c的锡层3c由于与较硬的表面的摩擦而被除去镀层脱落。这样，通过采用在压配合端子2的表面设置含合金层2c、在通孔30的内周面31设置锡层3c的组合，从而即使不涂布接触油，也能充分抑制压配合端子2侧的镀层刮掉及通孔30侧的镀层脱落双方。在涂布接触油的情况下，为了管理涂布自身、以及通过涂布而濡湿的程度，需要成本及劳力。另外，通过接触油介于压配合端子与通孔之间的电接触部，从而有可能给连接可靠性带来影响。此外，在涂布有接触油的表面容易附着尘埃，尘埃也有可能给连接可靠性带来影响。通过不使用接触油，从而能排除由于接触油的涂布而产生的这些现象。实施例以下示出本发明的实施例及比较例。此外，本发明并不被这些实施例限定。试验A：动摩擦系数及静摩擦系数的评价[试样的制作]1实施例1～3准备以如图1、图2所示的压配合端子的电路板连接部的形状制造的压配合销针型，厚度t1＝0.6mm，在形成镍基底层的基础上形成含锡-钯合金层。在形成含合金层时，将钯层和锡层按该顺序层叠，以300℃加热。使锡层和钯层的厚度在实施例1～3中变化。将厚度的实测值在下述的表1中示出。另外，准备在通孔的内周面实施镀锡的印制电路板。印制电路板由FR-4材料构成，通孔具有的内径，深度t2＝1.6mm。在通孔的内周面的厚度25～35μm的Cu基底层上形成有厚度0.6～0.8μm的锡层。2比较例1～3准备取代实施例1～3的含锡-钯合金层而形成有锡-银合金层、锡-铅合金层、锡-铜合金层的压配合销作为比较例1～3的试样。作为通孔，与实施例1～3相同，使用在内周面实施镀锡的通孔。3比较例4～6作为比较例4～6使用的压配合销，与实施例1～3使用的压配合销相同，使用形成有含锡-钯合金层的压配合销。使用在通孔的内周面的厚度25～35μm的Cu基底层上形成有厚度0.1～0.3μm的银层的压配合销。3比较例7～9作为比较例7～9使用的压配合销，与实施例1～3使用的压配合销相同，使用形成有含锡-钯合金层的压配合销。使用在通孔的内周面的厚度25～35μm的Cu层实施预焊剂处理的压配合销。[端子脱出时的负荷的测量]关于各实施例及比较例的试样，将压配合销插入到通孔中。并且，一边使压配合销沿着轴线方向向从通孔脱出的方向移位，一边使用负载传感器测量施加于压配合销的负荷。关于各实施例及比较例，替换试样进行五次测量。此外，在该试验中，对哪个实施例、比较例都不使用接触油。[试验结果]图5、图6中对实施例1～3及比较例1～9示出测量端子脱出时的负荷和移位量的关系的结果。记载的结果是五次测量中的代表例。另外，表1中对使用在内周面形成有锡层的通孔的实施例1～3及比较例1～3总结负荷及摩擦系数的测量结果。记载的各值是五次测量的平均值。在此，摩擦系数基于上述的式3而计算出，作为接触负荷P，使用通过负载传感器对将鼓出片21、21压缩到与通孔的内径相等的宽度所需的负荷进行测定得到的值。另外，在降落后的施加负荷Fdr看出变动的情况下，采用刚刚降落之后的预定区间的平均值。[表1]关于图5及表1所示的、在通孔TH的内周面设置有锡层的情况，对在压配合销PF的表面设置有含锡-钯合金层的实施例1～3图5a～c和设置有其他的金属层的比较例1～3图5d～e进行比较时，在实施例1～3的情况下，最大静摩擦系数变大，另外，动摩擦系数也变得比较小。而且，在移位量较小的区域看出清楚的峰值结构，与最大静摩擦系数和动摩擦系数的差μap＝μmax-μdr对应的脱离峰值的高度Fap变大。这表示：通过采用在通孔的内周面设置锡层、在压配合销的表面设置含锡-钯合金层这样的特定的组合，从而能使较高的最大静摩擦系数和较低的动摩擦系数并存，能将两者的差增大。在实施例1～3中，含合金层中的钯的含量变化，钯的含量越多，动摩擦系数变得越低。另一方面，钯的含量越少且锡的含量越多，最大静摩擦系数变得越高。钯的含量越多，最大静摩擦系数和动摩擦系数的差变得越大，这表示：由于钯含量的增加引起的动摩擦系数减小的效果比最大静摩擦系数减小的影响大。特别是，在实施例1与实施例2之间，两个摩擦系数的差值可看出较大的差异。当将图5a～图5c所示的在通孔的内周面设置有锡层的情况的实施例1～3的结果与图6a～图6c所示的设置有银层的情况的比较例4～6的结果、及图6d～图6f所示的设置有铜层的情况的比较例7～9的结果比较时，在通孔的内周面为银或者铜的情况下，得不到如锡的情况那样使较高的最大静摩擦系数和较低的动摩擦系数并存的变动。特别是在铜的情况下，具有较硬的表面，几乎不能利用与含锡-钯合金层的锡部粘着的效果，从而最大静摩擦系数变小。试验B：插入时最大摩擦系数及拔出时最大摩擦系数的评价[试样的制作]使用与在实施例1～3中使用的压配合销不同的针型t1＝0.6mm的压配合销，准备在镍基底层上形成有含锡-钯合金层的压配合销。进一步地，作为印制电路板，准备与在上述试验A的实施例1～3中使用的印制电路板同样的、在通孔的内周面实施镀锡的印制电路板。在此，关于压配合销，作为试样B1～B7准备含合金层的硬度不同的多个试样。具体地，通过对形成含合金层时的钯层和锡层的膜厚之比Pd膜厚Sn膜厚×100％进行变更，从而变更含合金层的硬度。各试样中的钯层和锡层的膜厚之比与各自膜厚的值一起在表2中示出。另外，对锡层和钯层的层叠结构的加热温度为300℃。[硬度的确认]对各试样测定含合金层的表面硬度。测定使用维氏硬度计进行。[插入时最大摩擦系数及拔出时最大摩擦系数的评价]将各试样的压配合销插入到通孔中。此时，一边使压配合销沿着轴线方向移位，一边使用负载传感器测定施加于压配合销的负荷。端子与电路板之间的接触负荷P为100N。并且，与上述试验A同样，基于式3将作为移位的函数得到的负荷的值变换为摩擦系数。将该摩擦系数的最大值作为插入时最大摩擦系数。在上述中测定插入时的摩擦系数后，在将压配合销插入到通孔的原样状态下在室温下放置24小时。从该状态开始拔出压配合销，与插入时同样地进行负荷的测定和向摩擦系数的变换。在拔出时，接触负荷P也设为100N。并且，将得到的摩擦系数的最大值作为拔出时最大摩擦系数。此外，在该试验中也不使用接触油。[试验结果]表2中对试样B1～B7将测量的插入时最大摩擦系数及拔出时最大摩擦系数的值与钯层和锡层的膜厚值及膜厚比、含合金层的硬度一起总结。表中进一步示出由那些值计算出的最大摩擦系数差拔出最大時摩擦系数-插入时最大摩擦系数。另外，图7中示出含合金层的硬度和最大摩擦系数差的关系。图7中也一并示出用二次函数近似数据点的曲线。[表2]如表2所示，PdSn膜厚比越大，含合金层的硬度变得越高。并且，当含合金层的硬度升高时，则插入时最大摩擦系数及拔出时最大摩擦系数变小。进一步地，根据表2及图7，在含合金层的硬度与最大摩擦系数差之间可看出清楚的相关性，得到能用二次函数近似的、最大摩擦系数差存在极大值的变动。并且，如图中虚线所示，大致在硬度120～380Hv的区域中，最大摩擦系数取正值。也就是说，拔出时最大摩擦系数大于插入时最大摩擦系数。试验C：镀层刮掉及镀层脱落的评价[试样的制作]作为压配合端子，准备与在上述试验A的实施例1～3中使用的压配合端子同样的、在镍基底层上形成有含锡-钯合金层的压配合端子。另外，准备取代形成含锡-钯合金层而将镍层、铜层、锡层按该顺序层叠并进行回流处理从而使锡层在最表面露出的压配合端子。在此，作为形成有锡层的压配合端子，制造锡层较厚的端子0.8μm和较薄的端子0.3μm这两种。此外，利用回流处理在锡层的下层形成有铜-锡合金层。进一步地，作为印制电路板，准备与在上述试验A的实施例1～3中使用的印制电路板同样的、在通孔的内周面实施镀锡的印制电路板。[压配合端子的镀层刮掉的评价]将各压配合端子插入到印制电路板的通孔。在该状态下，用目视观察压配合端子和通孔的边界部，以附着物有无向通孔周缘部附着为指标，调查在压配合端子中是否引起镀层刮掉。关于形成有两种厚度的锡层的压配合端子，均在向通孔插入前预先在表面涂布了接触油，但是对形成有含锡-钯合金层的压配合端子不使用接触油。图8a对具有含锡-钯合金层、图8b对具有较薄的锡层、图8c对具有较厚的锡层的压配合端子示出拍摄通孔和压配合端子的边界部得到的照片。在图8c的具有较厚的锡层的压配合端子的情况下，如用圆包围所示，在通孔的周缘部看见附着物。这是压配合端子表面的锡层在向通孔压入时刮掉并附着的附着物。也就是说，在较厚的锡层形成于压配合端子的表面的情况下，尽管使用接触油也会引起镀层刮掉。在将压配合端子表面的锡层减薄的情况下，如图8b所示，观察不到来源于镀层刮掉的附着物，能防止镀层刮掉。与此相对，在锡-钯合金层形成于压配合端子的表面的情况下，即使不使用接触油，也观察不到如图8a那样由镀层刮掉引起的附着物，可高度防止镀层刮掉。[通孔的镀层脱落的评价]关于形成有含锡-钯合金层的压配合端子及形成有较薄的锡层的压配合端子，在插入到通孔后，从通孔拔出。在拔出后，将通孔沿着轴线切断。并且，在截面中，用目视观察通孔的内周面，调查在内周面是否引起镀层脱落。在该评价中，对哪个压配合端子都使不使用接触油。图9a示出对插拔具有含锡-钯合金层、图9b示出对插拔具有较薄的锡层的压配合端子的情况示出拍摄通孔的截面得到的照片。在插拔具有图9b的锡层的压配合端子的情况下，看见如图中符号A指示的电路板材料的露出、如符号B指示的铜基底层的露出，可知在通孔中引起镀层脱落。认为：由于压配合端子的锡层薄，所以由下层的锡-铜合金层的硬度的影响导致该镀层脱落。另一方面，在插拔具有图9a的含锡-钯合金层的压配合端子的情况下，在通孔内周面未看见来源于电路板材料、铜基底层的露出的结构，观察到一样地被锡层包覆的表面。也就是说，即使不使用接触油，也能防止通孔的镀层脱落。认为这是因为：在含锡-钯合金层中，具有足够厚度的锡部露出，从而对与通孔内周面的接触提供柔软的表面。以上对本发明的实施方式详细地进行了说明，但是本发明完全不限定于上述实施方式，能在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种改变。附图标记说明1压配合端子连接结构2压配合端子20电路板连接部21鼓出片21a触点部3印制电路板30通孔31内周面F施加负荷P接触负荷

权利要求：1.一种压配合端子连接结构，在设置于印制电路板的通孔中压入压配合端子的电路板连接部，所述通孔和所述压配合端子在各自的触点部相互电接触，所述压配合端子连接结构的特征在于，所述压配合端子至少在所述触点部的表面具有含合金层，在所述含合金层中，由以锡和钯为主要成分的合金构成的合金部的畴结构存在于锡部中，所述锡部由纯锡或者锡相对于钯的比例比所述合金部高的合金构成，所述合金部和所述锡部双方在所述含合金层的最表面露出，所述通孔在至少包括所述触点部的内周面的最表面具有锡层。2.根据权利要求1所述的压配合端子连接结构，其特征在于，所述含合金层的表面的硬度为120Hv以上且380Hv以下。3.根据权利要求1或2所述的压配合端子连接结构，其特征在于，在所述压配合端子及所述通孔的所述触点部的表面不存在接触油的层。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的压配合端子连接结构，其特征在于，所述通孔的被所述锡层包覆的内周面与所述压配合端子的被所述含合金层包覆的触点部之间的摩擦系数的最大值在将所述压配合端子从所述通孔拔出时比将所述压配合端子插入到所述通孔时变大。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的压配合端子连接结构，其特征在于，所述通孔的被所述锡层包覆的内周面与所述压配合端子的被所述含合金层包覆的触点部之间的最大静摩擦系数和动摩擦系数的差为0.06以上。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的压配合端子连接结构，其特征在于，所述通孔的被所述锡层包覆的内周面与所述压配合端子的被所述含合金层包覆的触点部之间的最大静摩擦系数为0.4以上。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的压配合端子连接结构，其特征在于，所述通孔的被所述锡层包覆的内周面与所述压配合端子的被所述含合金层包覆的触点部之间的动摩擦系数小于0.4。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的压配合端子连接结构，其特征在于，所述含合金层中的钯的含量为2原子％以上。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的压配合端子连接结构，其特征在于，在构成所述压配合端子的基材与所述含合金层之间设置有由镍或者镍合金构成的基底层。

百度查询： 株式会社自动网络技术研究所;住友电装株式会社;住友电气工业株式会社 压配合端子连接结构

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD