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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023148021
(43)【公開日】2023-10-13
(54)【発明の名称】端子
(51)【国際特許分類】
H01R 4/62 20060101AFI20231005BHJP
H01R 43/16 20060101ALI20231005BHJP
H01R 4/58 20060101ALI20231005BHJP
H01R 13/03 20060101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
H01R4/62 A
H01R43/16
H01R4/58 A
H01R13/03 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022055843
(22)【出願日】2022-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114292
【弁理士】
【氏名又は名称】来間 清志
(74)【代理人】
【識別番号】100205659
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 拓也
(72)【発明者】
【氏名】関谷 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】北河 秀一
【テーマコード（参考）】
5E063
【Ｆターム（参考）】
5E063GA02
5E063GA06
5E063GA10
5E063XA02
5E063XA20
(57)【要約】
【課題】Ａｌ系材料およびＣｕ系材料が接合する接合部に割れが起こり難い端子を提供する。
【解決手段】端子１は、Ａｌ系材料からなる第１接続部１１と、Ｃｕ系材料からなる第２接続部１２を有し、第１接続部１１の第１端部１１ａおよび第２接続部１２の第２端部１２ａが接合して接合面３が形成され、接合面３の中心位置Ｃ０を通り長手方向Ｘに沿った縦断面で見て、第１接続部１１は、接合面３を始端とする、Ａｌ系材料の平均結晶粒径が３μｍ以下となる微結晶領域の終端位置が、中心位置Ｃから長手方向Ｘに、接合面３の円相当直径Ｄの３％離れた第１位置４１と、円相当直径Ｄの１５％離れた第２位置４２とで画定される第１領域５１にあり、かつ、微結晶領域を第１中央域６１と第１外周域６２に区画するとき、第１中央域６１におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５以上１．２５以下の範囲にある。
【選択図】図１Ｂ
【解決手段】端子１は、Ａｌ系材料からなる第１接続部１１と、Ｃｕ系材料からなる第２接続部１２を有し、第１接続部１１の第１端部１１ａおよび第２接続部１２の第２端部１２ａが接合して接合面３が形成され、接合面３の中心位置Ｃ０を通り長手方向Ｘに沿った縦断面で見て、第１接続部１１は、接合面３を始端とする、Ａｌ系材料の平均結晶粒径が３μｍ以下となる微結晶領域の終端位置が、中心位置Ｃから長手方向Ｘに、接合面３の円相当直径Ｄの３％離れた第１位置４１と、円相当直径Ｄの１５％離れた第２位置４２とで画定される第１領域５１にあり、かつ、微結晶領域を第１中央域６１と第１外周域６２に区画するとき、第１中央域６１におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５以上１．２５以下の範囲にある。
【選択図】図１Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ａｌ系材料からなり、導線に接続される第１接続部と、
Ｃｕ系材料からなり、他の導体部材が連結される第２接続部と、
を有し、
前記第１接続部の中実部分である第１端部、および前記第２接続部の中実部分である第２端部を、互いに対向させた状態で接合して、前記第１端部の第１対向面と前記第２端部の第２対向面の間に接合面が形成されている端子であって、
前記接合面の中心位置を通り、前記端子の長手方向に沿って切断したときの縦断面で見て、
前記第１接続部は、
前記接合面を始端とする、Ａｌ系材料の平均結晶粒径が３μｍ以下となる微結晶領域の終端位置が、前記接合面の中心位置を起点として、前記端子の長手方向に前記接合面の円相当直径の３％に相当する寸法だけ離れた第１位置と、前記接合面の円相当直径の１５％に相当する寸法だけ離れた第２位置とで画定される第１領域内にあり、かつ、
前記微結晶領域を、第１中央域と、前記第１中央域の周りに位置する第１外周域とに区画するとき、前記第１中央域における前記Ａｌ系材料の平均結晶粒径に対する、前記第１外周域における前記Ａｌ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５以上１．２５以下の範囲にある、端子。
Ｃｕ系材料からなり、他の導体部材が連結される第２接続部と、
を有し、
前記第１接続部の中実部分である第１端部、および前記第２接続部の中実部分である第２端部を、互いに対向させた状態で接合して、前記第１端部の第１対向面と前記第２端部の第２対向面の間に接合面が形成されている端子であって、
前記接合面の中心位置を通り、前記端子の長手方向に沿って切断したときの縦断面で見て、
前記第１接続部は、
前記接合面を始端とする、Ａｌ系材料の平均結晶粒径が３μｍ以下となる微結晶領域の終端位置が、前記接合面の中心位置を起点として、前記端子の長手方向に前記接合面の円相当直径の３％に相当する寸法だけ離れた第１位置と、前記接合面の円相当直径の１５％に相当する寸法だけ離れた第２位置とで画定される第１領域内にあり、かつ、
前記微結晶領域を、第１中央域と、前記第１中央域の周りに位置する第１外周域とに区画するとき、前記第１中央域における前記Ａｌ系材料の平均結晶粒径に対する、前記第１外周域における前記Ａｌ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５以上１．２５以下の範囲にある、端子。
【請求項2】
前記第１接続部の前記第１端部および前記第２接続部の前記第２端部は、いずれも略円柱形状を有する、請求項１に記載の端子。
【請求項3】
前記縦断面で見て、
前記第２接続部は、
前記接合面の中心位置と、前記端子の長手方向に前記接合面の円相当直径の３％に相当する寸法だけ離れた第５位置とで区画される第２領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径に対する、前記接合面の中心位置を起点として、前記端子の長手方向に前記接合面の円相当直径の１５％に相当する寸法だけ離れた第６位置と、前記接合面の円相当直径の２０％に相当する寸法だけ離れた第７位置とで画定される第３領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５以上１．２５以下の範囲にある、請求項１または２に記載の端子。
前記第２接続部は、
前記接合面の中心位置と、前記端子の長手方向に前記接合面の円相当直径の３％に相当する寸法だけ離れた第５位置とで区画される第２領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径に対する、前記接合面の中心位置を起点として、前記端子の長手方向に前記接合面の円相当直径の１５％に相当する寸法だけ離れた第６位置と、前記接合面の円相当直径の２０％に相当する寸法だけ離れた第７位置とで画定される第３領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５以上１．２５以下の範囲にある、請求項１または２に記載の端子。
【請求項4】
前記縦断面で見て、前記接合面が表出した線である接合線の長さ寸法が、前記第１接続部の前記第１端部の円相当直径および前記第２接続部の前記第２端部の円相当直径のうち、小さい方の円相当直径に対して０．６％以上２１．１％以下の寸法分だけ大きい、請求項１から３のいずれか１項に記載の端子。
【請求項5】
前記縦断面で見て、前記接合面が表出した線である接合線と、前記第１接続部の前記第１端部の外周面が表出した線である第１外周線および前記第２接続部の前記第２端部の外周面が表出した線である第２外周線のうちのいずれかの外周線とのなす接合端位置での角度の平均が、７８°以上８８°以下の範囲である、請求項１から４のいずれか１項に記載の端子。
【請求項6】
前記縦断面で見て、前記接合面が表出した線である接合線は、前記長手方向について前記接合面の円相当直径の２％以上に相当する大きさの接合範囲に広がり、かつ、
前記接合範囲の少なくとも一部に、前記長手方向に対して垂直な垂線と、前記接合線との交点が２点以上形成される範囲を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の端子。
前記接合範囲の少なくとも一部に、前記長手方向に対して垂直な垂線と、前記接合線との交点が２点以上形成される範囲を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の端子。
【請求項7】
前記縦断面にて、前記端子の長手方向に沿って走査させてＷＤＸ分析を行なったとき、ＡｌおよびＣｕの検出強度は、いずれも分析した全元素の検出強度の合計に対する強度比にして、９０％以下となる領域の走査長さが、５μｍ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、端子に関し、特に電線端末接続や電線接続に用いられる端子に関する。
【背景技術】
【0002】
通常、配電用電線には導電率の高い銅系導体および銅系端子が用いられている。近年では、軽量化の観点から、アルミニウム系導体が用いられることがある。また、アルミニウム系導体の端末接続には、アルミニウム系端子が用いられることがある。アルミニウム系導体にアルミニウム系端子を装着したアルミニウム系端子付きアルミニウム系導体ケーブルを他の接続部材にボルトなどで締結することによって、電気回路を作り、電流を流すことができる。
【0003】
しかしながら、アルミニウム系端子付きアルミニウム系導体ケーブルを、他の接続部材にボルトなどで締結し、これらを連結した状態で繰り返し電流を流すと、電流に応じて端子と他の接続部材の連結部の周辺が発熱したり放熱したりすることで、連結部の周辺の温度が変化する。このとき、端子と他の接続部材の連結部は、ミクロな視点で見ると、熱膨張および熱収縮を繰り返すことで、端子の表面がずれて新しい接触面が露出し、露出した部分が酸化するため、端子と他の接続部材との間の接触抵抗が上昇する。さらに、アルミニウムは熱膨張係数が大きいことで、熱膨張によるサイズの変化が大きくなるため、端子と他の接続部材との間の接触抵抗がより上昇しやすい。その結果、端子と他の接続部材との間の接触抵抗が増大して温度が上昇するため、発火事故を防ぐ対策をとる必要が生じうる。
【0004】
そこで、他の接続部材に接続する接続部に銅系材料を用いた、アルミニウム系端子が知られている。例えば、特許文献１には、銅製の端子羽子板部の対向端部に設けた対向アルミニウム棒の対向端部の直径より若干大きい直径の凹所内に、アルミニウム棒の対向端部を接合し、両者の接合部の周囲に形成された溝に防蝕用材料を介在せしめてなる、銅－アルミニウム端子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】実開昭５３－８５５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載されている銅－アルミニウム端子は、銅とアルミニウムを摩擦圧接により接合した端子であり、アルミニウム棒（アルミニウム系導線）と接続する導線接続部にアルミニウム系材料を用いるとともに、他の接続部材に接続する端子羽子板部には銅系材料を用いており、これらの対向面を接合面で接合している。
【0007】
しかし、屋内配線を施工する際には、端子を設置して導線を配策することができるスペースが限られており、端子を他の接続部材に接続した後で、導線を引っ張ったり曲げたりして配策する場合がある。このとき、端子にも導線と同様に曲げによる負荷が掛かることで、端子の接合部にクラックが発生して割れる恐れがある。そこで、電線の配策時の曲げに耐久できる端子が求められている。
【0008】
この点、特許文献１に記載されている銅－アルミニウム端子は、接合された界面の状態に関する記載がないことからも明らかなように、端子を他の接続部材に接続した後で、導線を引っ張ったり曲げたりしたときの耐久性に着目するものではない。しかしながら、特許文献１に記載されるような、アルミニウムなどのＡｌ系材料と銅などのＣｕ系材料とを摩擦圧接により接合した端子では、これらの接合部が、曲げや引っ張りに対して弱くなりやすい。
【0009】
よって、本発明の目的は、Ａｌ系材料およびＣｕ系材料が接合する接合部に割れが起こり難い端子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
【0011】
（１）Ａｌ系材料からなり、導線に接続される第１接続部と、Ｃｕ系材料からなり、他の導体部材が連結される第２接続部と、を有し、前記第１接続部の中実部分である第１端部、および前記第２接続部の中実部分である第２端部を、互いに対向させた状態で接合して、前記第１端部の第１対向面と前記第２端部の第２対向面の間に接合面が形成されている端子であって、前記接合面の中心位置を通り、前記端子の長手方向に沿って切断したときの縦断面で見て、前記第１接続部は、前記接合面を始端とする、Ａｌ系材料の平均結晶粒径が３μｍ以下となる微結晶領域の終端位置が、前記接合面の中心位置を起点として、前記端子の長手方向に前記接合面の円相当直径の３％に相当する寸法だけ離れた第１位置と、前記接合面の円相当直径の１５％に相当する寸法だけ離れた第２位置とで画定される第１領域内にあり、かつ、前記微結晶領域を、第１中央域と、前記第１中央域の周りに位置する第１外周域とに区画するとき、前記第１中央域における前記Ａｌ系材料の平均結晶粒径に対する、前記第１外周域における前記Ａｌ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５以上１．２５以下の範囲にある、端子。
【0012】
（２）前記第１接続部の前記第１端部および前記第２接続部の前記第２端部は、いずれも略円柱形状を有する、上記（１）に記載の端子。
【0013】
（３）前記縦断面で見て、前記第２接続部は、前記接合面の中心位置と、前記端子の長手方向に前記接合面の円相当直径の３％に相当する寸法だけ離れた第５位置とで区画される第２領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径に対する、前記接合面の中心位置を起点として、前記端子の長手方向に前記接合面の円相当直径の１５％に相当する寸法だけ離れた第６位置と、前記接合面の円相当直径の２０％に相当する寸法だけ離れた第７位置とで画定される第３領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５以上１．２５以下の範囲にある、上記（１）または（２）に記載の端子。
【0014】
（４）前記縦断面で見て、前記接合面が表出した線である接合線の長さ寸法が、前記第１接続部の前記第１端部の円相当直径および前記第２接続部の前記第２端部の円相当直径のうち、小さい方の円相当直径に対して０．６％以上２１．１％以下の寸法分だけ大きい、上記（１）から（３）のいずれか１項に記載の端子。
【0015】
（５）前記縦断面で見て、前記接合面が表出した線である接合線と、前記第１接続部の前記第１端部の外周面が表出した線である第１外周線および前記第２接続部の前記第２端部の外周面が表出した線である第２外周線のうちのいずれかの外周線とのなす接合端位置での角度の平均が、７８°以上８８°以下の範囲である、上記（１）から（４）のいずれか１項に記載の端子。
【0016】
（６）前記縦断面で見て、前記接合面が表出した線である接合線は、前記長手方向について前記接合面の円相当直径の２％以上に相当する大きさの接合範囲に広がり、かつ、前記接合範囲の少なくとも一部に、前記長手方向に対して垂直な垂線と、前記接合線との交点が２点以上形成される範囲を有する、上記（１）から（５）のいずれか１項に記載の端子。
【0017】
（７）前記縦断面にて、前記端子の長手方向に沿って走査させてＷＤＸ分析を行なったとき、ＡｌおよびＣｕの検出強度は、いずれも分析した全元素の検出強度の合計に対する強度比にして、９０％以下となる領域の走査長さが、５μｍ以下である、上記（１）から（６）のいずれか１項に記載の端子。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、Ａｌ系材料およびＣｕ系材料が接合する接合部に割れが起こり難い端子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【0021】
＜第１の実施形態＞
図１Ａは、第１実施形態の端子の斜視図である。また、図１Ｂは、第１実施形態の端子の第１領域、第２領域および第３領域を示す図であって、図１Ａの仮想平面Ｐにおける縦断面図である。また、図１Ｃは、第１実施形態の端子の第１中央域および第１外周域を示す図であって、図１Ａの仮想平面Ｐにおける縦断面図である。
図１Ａは、第１実施形態の端子の斜視図である。また、図１Ｂは、第１実施形態の端子の第１領域、第２領域および第３領域を示す図であって、図１Ａの仮想平面Ｐにおける縦断面図である。また、図１Ｃは、第１実施形態の端子の第１中央域および第１外周域を示す図であって、図１Ａの仮想平面Ｐにおける縦断面図である。
【0022】
端子１は、Ａｌ系材料からなり、導線７に接続される第１接続部１１と、Ｃｕ系材料からなり、他の導体部材８が連結される第２接続部１２と、を有し、第１接続部１１の中実部分である第１端部１１ａ、および第２接続部１２の中実部分である第２端部１２ａを、互いに対向させた状態で接合して、第１端部１１ａの第１対向面３１と第２端部１２ａの第２対向面３２の間に接合面３が形成されている端子１であって、接合面３の中心位置Ｃ０を通り、端子１の長手方向Ｘに沿って切断したときの縦断面で見て、第１接続部１１は、接合面３を始端とする、Ａｌ系材料の平均結晶粒径が３μｍ以下となる微結晶領域の終端位置が、接合面３の中心位置Ｃ０を起点として、端子１の長手方向Ｘに接合面３の円相当直径Ｄの３％に相当する寸法だけ離れた第１位置４１と、接合面３の円相当直径Ｄの１５％に相当する寸法だけ離れた第２位置４２とで画定される第１領域５１内にあり、かつ、微結晶領域を、第１中央域６１と、第１中央域６１の周りに位置する第１外周域６２とに区画するとき、第１中央域６１におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域６２におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５以上１．２５以下の範囲にある。
【0023】
この端子１では、Ａｌ系材料からなる第１接続部１１のうち、Ｃｕ系材料からなる第２接続部１２との接合面３の周辺において、Ａｌ系材料の微細な結晶粒が存在する領域が広がっており、かつ、接合面３の近傍の微結晶領域において、第１中央域６１におけるＡｌ系材料の粒径と、その周りに位置する第１外周域６２におけるＡｌ系材料の粒径とが、ほぼ同等の大きさになる。このように、Ｃｕ系材料との接合面３やその周辺に、Ａｌ系材料の微細な結晶粒が存在する領域が広がることで、端子１を引っ張ったり曲げたりしたときの変形に対し、Ａｌ系材料およびＣｕ系材料の接合部分を十分に耐久させることができる。これは、Ｃｕ系材料との接合面３やその周辺における、Ａｌ系材料の結晶粒径が微細かつ均一であれば、端子１を引っ張ったり曲げたりしたときの変形に対して、局所的に変形することなく、端子１の全体で緩やかに変形できるためであると考えられる。
【0024】
加えて、この端子１では、Ａｌ系材料からなる第１接続部１１と、Ｃｕ系材料からなる第２接続部１２が接合面３で接合されており、他の導体部材８が連結される第２接続部１２がＣｕ系材料によって構成されるため、他の導体部材８との間の接触抵抗を小さくすることができる。
【0025】
したがって、この端子１によることで、Ａｌ系材料およびＣｕ系材料が接合する接合部に割れが起こり難い端子１を提供することができる。
【0026】
［端子の構成について］
図１Ａに示すように、端子１は、Ａｌ系材料からなり、導線７に接続される第１接続部１１と、Ｃｕ系材料からなり、他の導体部材８が連結される第２接続部１２と、を有する。
図１Ａに示すように、端子１は、Ａｌ系材料からなり、導線７に接続される第１接続部１１と、Ｃｕ系材料からなり、他の導体部材８が連結される第２接続部１２と、を有する。
【0027】
第１接続部１１を構成するＡｌ系材料としては、純アルミニウムやアルミニウム合金を用いることができる。ここで、第１接続部１１の導電性を高める観点では、Ａｌ系材料として純アルミニウムを用いることが好ましい。他方で、第１接続部１１の耐久強度を高くする観点では、Ａｌ系材料としてアルミニウム合金を用いることが好ましい。純アルミニウムとしては、工業用純アルミニウムを挙げることができ、例えば、アルミニウムの他に、Ｆｅ（鉄）を０．３重量％以下、Ｓｉ（ケイ素）を０．１重量％以下、その他の元素を合計で０．１重量％以下含むものを用いることができる。他方で、アルミニウム合金としては、第１接続部１１の導電性を低下させない観点から、添加元素が少ないことが好ましく、例えば、Ｆｅ（鉄）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｃｕ（銅）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｔｉ（チタン）をそれぞれ１重量％以下含み、その他の元素を合計で０．１重量％以下含むものを用いることができる。
【0028】
第２接続部１２を構成するＣｕ系材料としては、純銅や銅合金を用いることができる。ここで、第２接続部１２の導電性を高める観点では、Ｃｕ系材料として純銅を用いることが好ましい。他方で、第２接続部１２の耐久強度を高くする観点では、Ｃｕ系材料として銅合金を用いることが好ましい。純銅としては、タフピッチ銅や無酸素銅を挙げることができ、例えば、銅の他に、その他の元素を合計で０．１重量％以下含むものを用いることができる。他方で、銅合金は、第２接続部１２の導電性を低下させない観点から、添加元素が少ないことが好ましく、例えば、Ｓｎ（錫）またはＣｒ（クロム）をそれぞれ１重量％以下含んだものや、黄銅を用いることができる。
【0029】
この端子１では、図１Ｂに示すように、第１接続部１１の中実部分である第１端部１１ａと、第２接続部１２の中実部分である第２端部１２ａとが、互いに対向した状態で接合されており、このとき対向する面である、第１端部１１ａの第１対向面３１と、第２端部１２ａの第２対向面３２との間に、接合面３が形成されている。
【0030】
ここで、第１端部１１ａの第１対向面３１と、第２端部１２ａの第２対向面３２は、いずれも略円形状を有するとともに、略同心になるように配置されることが好ましい。特に、第１接続部１１の第１端部１１ａおよび第２接続部１２の第２端部１２ａは、いずれも略円柱形状を有することがより好ましい。このように、第１対向面３１および第２対向面３２が略円形状を有し、より好ましくは第１端部１１ａおよび第２端部１２ａが略円柱形状を有することで、摩擦圧接による第１接続部１１および第２接続部１２の接合の際に、第１端部１１ａおよび第２端部１２ａが均等に加熱されるようになるため、結晶粒をより均一に存在させることができる。
【0031】
第１端部１１ａの第１対向面３１と、第２端部１２ａの第２対向面３２は、いずれも円相当直径で、２５ｍｍ以下であることが好ましい。第１対向面３１および第２対向面３２の円相当直径が２５ｍｍを超えると、第１接続部１１および第２接続部１２を接合した後の冷却が不十分になりやすくなることで、接合面３の近傍における結晶粒径が不均一になるため、端子１を引っ張ったり曲げたりしたときの変形に対する耐久性が低下しやすい。なお、第１対向面３１および第２対向面３２の円相当直径の下限は、特に限定されないが、例えば７ｍｍ以上としてもよい。
【0032】
第１接続部１１は、図１Ｂに示すような、接合面３の中心位置Ｃ０を通り、端子１の長手方向Ｘに沿って切断したときの縦断面で見て、接合面３を始端とする、Ａｌ系材料の平均結晶粒径が３μｍ以下となる微結晶領域の終端位置が、接合面３の中心位置Ｃ０を起点として、端子１の長手方向Ｘに接合面３の円相当直径Ｄの３％に相当する寸法だけ離れた第１位置４１と、接合面３の円相当直径Ｄの１５％に相当する寸法だけ離れた第２位置４２とで画定される第１領域５１内にあるように構成される。これにより、接合面３から第１領域５１内の位置までの範囲に、Ａｌ系材料の微細な結晶粒が存在する領域が広がるため、端子１を引っ張ったり曲げたりしたときの変形に対し、特にＣｕ系材料より柔らかく、かつ耐久性の小さい接合面３の近傍にあるＡｌ系材料を、十分に耐久させることができる。このような、接合面３から第１領域５１内までの範囲にＡｌ系材料の微細な結晶粒が存在する微細構造は、例えば、第１接続部１１および第２接続部１２を接合する際に接合面３の近傍を水冷などで冷却することで得ることができる。他方で、この微結晶領域の終端位置が、接合面３の中心位置Ｃ０を起点として、端子１の長手方向Ｘに接合面３の円相当直径Ｄの３％以上１５％以下の範囲になく、かつ、長手方向Ｘに接合面３の円相当直径Ｄの１５％超の範囲にもない場合、接合面３の近傍におけるＡｌ系材料の結晶粒径が大きくなるため、引っ張ったり曲げたりしたときの変形に十分に耐久できずに端子１が破壊する恐れがある。また、この微結晶領域の終端位置が、長手方向Ｘに接合面３の円相当直径Ｄの１５％超の範囲にある場合、接合面３の近傍が必要以上に加熱されることで、アルミニウムと銅の金属間化合物が生成して接合面３の近傍が脆くなるため、引っ張ったり曲げたりしたときの変形に十分に耐久できずに端子１が破壊する恐れがある。従って、この微結晶領域の終端位置は、接合面３の中心位置Ｃ０を起点として、端子１の長手方向Ｘに、接合面３の円相当直径Ｄの５％以上１２％以下の範囲にあることが好ましく、接合面３の円相当直径Ｄの６％以上１０％以下の範囲にあることがより好ましい。
【0033】
なお、この微結晶領域の終端位置は、接合面３の中心位置Ｃ０を通るように長手方向Ｘに沿って切断したときの端子１の縦断面について、１０００倍の光学顕微鏡を用いて横１０５μｍ×縦８０μｍの観察領域で、接合面３の中心位置Ｃ０を通り、かつ端子１の長手方向Ｘに沿った中心線Ｃを含むように撮影し、得られる画像について、接合面３が表出した線である接合線を長手方向Ｘに平行移動させた線で、中心位置Ｃ０から円相当直径Ｄの１％ごとに区分して、Ａｌ系材料の平均結晶粒径をそれぞれ測定したときに、平均結晶粒径が３μｍ以下となる区画のうち、接合面３から最も遠い区画における終端の位置とすることができる。すなわち、縦断面を、中心位置Ｃ０から、接合面３の円相当直径Ｄの０％超１％以下の区画、１％超２％以下の区画、の要領で１％ごとに区分して測定されるＡｌ系材料の平均結晶粒径を求めていき、最初に平均結晶粒径が３μｍ超であった区画と、それより円相当直径Ｄの１％だけ小さい区画との境界の位置を、この微結晶領域の終端位置とすることができる。例えば、接合面３の円相当直径Ｄの１０％以下の区画における平均結晶粒径がすべて３μｍ以下であり、接合面３の円相当直径Ｄの１０％超１１％以下の区画における平均結晶粒径が３．５μｍであった場合、この微結晶領域の終端位置は、接合面３の円相当直径Ｄの１０％となる。
【0034】
また、接合面３の円相当直径Ｄは、端子１の長手方向Ｘに対して垂直な断面を研磨面として、Ａｌ系材料の側からＣｕ系材料の側に、長手方向Ｘに向かって研磨していき、研磨面の全面がＣｕ系材料に変わった瞬間の断面を鏡面に仕上げて光学顕微鏡で撮影し、得られる画像を解析することで接合面３の面積を求め、この接合面３の面積と等しい面積を有する円の直径を、円相当直径Ｄとすることができる。また、端子１の外観を目視で観察して、接合面３が円形状であることが明らかな場合には、接合面３の直径を直接ノギスで測定してもよい。
【0035】
第１接続部１１のうち、Ａｌ系材料の平均結晶粒径が３μｍ以下となる微結晶領域を、図１Ｃに示すように、第１中央域６１と、第１中央域６１の周りに位置する第１外周域６２とに区画するとき、第１中央域６１におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域６２におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５以上１．２５以下の範囲にあるように構成される。これにより、微結晶領域において、第１中央域６１におけるＡｌ系材料の粒径と、その周りに位置する第１外周域６２におけるＡｌ系材料の粒径とが、ほぼ同等の大きさになることで、端子１を引っ張ったり曲げたりしたときの変形に対し、局所的な変形が起こり難くなり、それにより端子が全体的に変形するようになるため、Ａｌ系材料およびＣｕ系材料の接合部分を十分に耐久させることができる。他方で、第１中央域６１におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域６２におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比が０．７５未満または１．２５超であると、微結晶領域における結晶粒径が不均一になることで、引っ張ったり曲げたりしたときの変形に十分に耐久できずに端子１が破壊する恐れがある。第１中央域６１におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域６２におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比は、０．８５以上１．１５以下の範囲が好ましく、０．９０以上１．１０以下の範囲がより好ましい。
【0036】
ここで、第１中央域６１は、Ａｌ系材料の微結晶領域のうち、中心寄りの領域に設定される。より具体的に、第１中央域６１は、接合面３の中心位置Ｃ０を通り、端子１の長手方向Ｘに沿った中心線Ｃの位置やその近傍であり、中心線Ｃの位置から円相当直径Ｄの５％（Ｄ／２０）に相当する寸法だけ外周面２１の側にある第３位置４３によって囲まれる領域に設定される。他方で、第１外周域６２は、Ａｌ系材料の微結晶領域のうち、外周面２１寄りの領域に設定することができる。より具体的に、第１外周域６２は、第１外周線２１ａから円相当直径Ｄの５％（Ｄ／２０）に相当する寸法だけ中心線Ｃの側にある第４位置４４と、第１外周線２１ａによって囲まれる領域に設定される。
【0037】
ここで、第１中央域６１におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径は、上述の微結晶領域の終端位置を求める際に用いた縦断面の画像のうち、微結晶領域にあたる部分の第１中央域６１に、結晶粒界が５０個跨るような線分を長手方向Ｘに沿って引き、その線分のうち結晶粒界を跨いでいる部分の長さを５０で割ることで求めることができる。ここで、中心線Ｃに沿って結晶粒界が５０個跨るような線分を引けなかった場合は、同様に撮影した複数の画像を用いてもよく、同じ画像に複数の線分を引いてもよい。また、第１外周域６２におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径についても同様に、接合面３の中心位置Ｃ０を通るように長手方向Ｘに沿って端子１を切断したときの第１外周域６２を含む縦断面について、１０００倍の光学顕微鏡を用いて横１０５μｍ×縦８０μｍの観察領域で撮影し、微結晶領域にあたる部分の第１外周域６２に、結晶粒界が５０個跨るような線分を長手方向Ｘに沿って引き、その線分のうち結晶粒界を跨いでいる部分の長さを５０で割ることで求めることができる。
【0038】
第１接続部１１に接続される導線７は、特に限定されず、単独の素線によって構成されてもよく、複数の素線を撚り合わせた撚線であってもよく、複数の素線を束ねた束線であってもよい。導線７の材料の一例として、純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含むＡｌ系材料を挙げることができる。
【0039】
第２接続部１２は、図１Ｂに示すように、接合面３の中心位置Ｃ０を通るように、端子１の長手方向Ｘに沿って切断したときの縦断面で見て、接合面３の中心位置Ｃ０と、そこから端子１の長手方向Ｘに接合面３の円相当直径Ｄの３％に相当する寸法だけ離れた第５位置４５とで区画される第２領域５２におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径に対する、接合面３の中心位置Ｃ０を起点として、端子１の長手方向Ｘに接合面３の円相当直径Ｄの１５％に相当する寸法だけ離れた第６位置４６と、接合面３の円相当直径Ｄの２０％に相当する寸法だけ離れた第７位置４７とで画定される第３領域５３におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径の比が、０．７５以上１．２５以下の範囲にあることが好ましい。これにより、接合面３の近傍である第２領域５２と、接合面３から十分に離れていて接合時の熱の影響を受けない第３領域５３との間で、Ｃｕ系材料の平均結晶粒径がほぼ同等の大きさになることで、接合面３の付近における摩擦熱の影響が小さいことが表わされるため、アルミニウムと銅の金属間化合物を生成し難くして、端子１を引っ張ったり曲げたりしたときの変形に対し、Ａｌ系材料およびＣｕ系材料の接合部分を十分に耐久させることができる。
【0040】
第２接続部１２は、接合面３から離隔した位置（図１の端子１では、接合面３に対して長手方向Ｘの他端側）に、板状接続部１２ｂを備える。板状接続部１２ｂは、貫通穴Ｓを備え、ボルトなどの締結部材９を挿通して、他の導体部材８に機械的かつ電気的に接続することができる。
【0041】
第１接続部１１および第２接続部１２は、接合面３の中心位置Ｃ０を通るように長手方向Ｘに沿って切断したときの縦断面にて、端子１の長手方向Ｘに沿って走査させてＷＤＸ分析を行なったとき、ＡｌおよびＣｕの検出強度は、いずれも分析した全元素の検出強度の合計に対する強度比にして、９０％以下となる領域の走査長さが、５μｍ以下であることが好ましい。これにより、接合面３において適度にＣｕ原子およびＡｌ原子が拡散するため、第１接続部１１および第２接続部１２の接合強度をより高めることができる。他方で、ＡｌおよびＣｕの検出強度が９０％以下となる領域の走査長さが５μｍを超えると、接合面３の近傍にアルミニウムと銅の脆い金属間化合物が生成することで、金属間化合物が生成した場所を起点にクラックが入りやすくなるため、第１接続部１１および第２接続部１２の接合強度が小さくなる傾向にある。
【0042】
［端子の製造方法について］
次に、端子１の製造方法について説明する。
次に、端子１の製造方法について説明する。
【0043】
まず、第１旋盤加工工程では、第２接続部１２となる銅丸棒の端面に旋盤加工を行ない、後述する突起や溝を、第２端部１２ａとなる部分に形成することができる。この第１旋盤加工工程は、図１に示されるような、略円柱形状を有する第２端部１２ａを備えた態様では行わなくてもよい。
【0044】
第１旋盤加工工程の後に行なわれる摩擦圧接工程では、第１接続部１１となるアルミニウム丸棒と、第２接続部１２となる銅丸棒とを、互いに対向させた状態で摩擦圧接装置の治具に設置し、アルミニウム丸棒および銅丸棒を相対的に回転させながら、これらを押し込むことで摩擦により加熱した後、より大きなアップセット圧力で押し込むことで接合する。特に、本発明の端子１では、アルミニウム丸棒および銅丸棒の外周部の周速が速いことに起因する、外周部の摩擦熱を抑え、それにより生じていた外周部の結晶粒の粗大化を抑制するために、アルミニウム丸棒および銅丸棒を摩擦により加熱する際に、アルミニウム丸棒および銅丸棒が接触する部分に水を噴射することで、摩擦圧接により接合される部分の外周を水冷しながら、摩擦圧接を行なう。これにより、接合面３における結晶粒径を、ほぼ均一に制御することができる。
【0045】
摩擦圧接工程の後に行なわれる第２旋盤加工工程では、第１接続部１１のうち第２接続部１２が接合されていない側の端部を、旋盤加工によって中空になるように切削し、導線７の端部を圧着により接続する導線接続部１１ｂを形成する。
【0046】
第２旋盤加工工程の後に行なわれる熱処理工程では、熱処理を施して第１接続部１１を軟化させる。これにより、後工程での圧着工程で、比較的弱い力で導線７を第１接続部１１に圧着できるようになるため、端子１側での通電ＯＮ時の応力緩和量を減らすとともに、導線７を圧着した部分での接合を、より強化および維持することができる。
【0047】
熱処理工程の後に行なわれる第１鍛造工程では、第２接続部１２のうち第１接続部１１が接合されていない側の端部を、金型に入れて圧縮することで、第２接続部１２に板状接続部１２ｂを形成する。
【0048】
第１鍛造工程の後に行なわれる打ち抜き工程では、打ち抜きによって板状接続部１２ｂに貫通穴Ｓを設ける。
【0049】
打ち抜き工程の後に行なわれるめっき工程では、第１接続部１１および第２接続部１２の表面にめっきを施すことで、端子１を作製する。より具体的には、第１接続部１１および第２接続部１２の表面に、密着性向上のためＣｕ下地めっきを施した後、最表層にはＳｎめっきを施す。
【0050】
さらに、得られる端子１にアルミ電線を接続するために、以下の工程が行なわれる。
【0051】
まず、コンパウンド挿入工程では、導線７と導線接続部１１ｂとの密着性の向上のために、導線接続部１１ｂの内面にコンパウンド材を挿入する。コンパウンド材は、主に鉱油および亜鉛粉末で構成され、導線７と導線接続部１１ｂとを良好に接続するために用いられる。より具体的に、コンパウンド材は、アルミニウム圧着端子付きアルミニウム電線の良好な導電性の確保や、導線７の酸化被膜および導線接続部１１ｂの酸化被膜の破壊、圧着部の防水などの役割を果たす。
【0052】
コンパウンド挿入工程の後に行なわれる圧着工程では、導線７を導線接続部１１ｂに挿入し、圧着工具を用いて導線接続部１１ｂに一方向から力を掛けることで、導線７と導線接続部１１ｂとを圧着する。導線接続部１１ｂの窪んだ部分である圧着凹部の窪み量が大きいほど、換言すると圧着時の押込み力が大きいほど、導線７と導線接続部１１ｂは強固に接合される。
【0053】
【0054】
第１の実施形態で示した端子１では、第１接続部１１および第２接続部１２の直径（線径）が等しい態様について示したが、これに限定されない。例えば、図２の端子１Ａに示すように、第１接続部１１および第２接続部１２は、異なる直径を有していてもよい。
【0055】
より具体的に、第１接続部１１および第２接続部１２は、接合面３Ａの中心位置Ｃ０を通るように長手方向Ｘに沿って切断したときの縦断面で見て、接合面３Ａが表出した線である接合線３０Ａの長さ寸法が、第１接続部１１の第１端部１１ａの円相当直径Ｄ１および第２接続部１２の第２端部１２ａの円相当直径Ｄ２のうち、小さい方の円相当直径に対して、０．６％以上２１．１％以下の寸法分だけ大きいことが好ましい。特に、円相当直径Ｄ１およびＤ２のうち小さい方の円相当直径に対して、接合線３０Ａの長さ寸法を０．６％以上の寸法分だけ大きくすることで、より大きな曲げ負荷に対しても耐久することができる。他方で、円相当直径Ｄ１およびＤ２のうち小さい方の円相当直径に対して、接合線３０Ａの長さ寸法を２１．１％の寸法分より大きくすると、第１接続部１１および第２接続部１２を摩擦圧接する際に負荷される力が分散するため、接合面３Ａに割れが生じやすくなる。特に、円相当直径Ｄ１およびＤ２のうち小さい方の円相当直径に対して、接合線３０Ａの長さ寸法を２．０％以上１１．０％以下の寸法分だけ大きいことがより好ましい。
【0056】
接合線３０Ａは、第１接続部１１の第１対向面３１Ａと第２接続部１２の第２対向面３２Ａのうち、これらが対向する部分に形成される接合面３Ａが、図２に示されるような縦断面に表出してなるものである。そのため、本実施態様の端子１Ａでは、図２に示されるように、第１対向面３１Ａや第２対向面３２Ａの一部（図２では第１対向面３１Ａの一部）に、接合線３０Ａに含まれない部分を有する。
【0057】
第１の実施形態で示した端子１では、第１接続部１１および第２接続部１２の接合面３は、第１端部１１ａの外周面２１および第２端部１２ａの外周面２２に対して垂直な平面になるように構成される態様について示したが、これに限定されない。例えば、図２の端子１Ａに示すように、第１接続部１１および第２接続部１２の接合面３Ａは、第１端部１１ａの外周面２１または第２端部１２ａの外周面２２に対して非垂直に構成されていてもよい。
【0058】
特に、図２（ａ）に示すように、端子１Ａは、接合面３Ａの中心位置Ｃ０を通るように長手方向Ｘに沿って切断したときの縦断面で見て、接合面３Ａが表出した線である接合線３０Ａと、第１接続部１１の第１端部１１ａの外周面２１が表出した線である第１外周線２１ａおよび第２接続部１２の第２端部１２ａの外周面２２が表出した線である第２外周線２２ａのうちのいずれかの外周線とのなす、接合端位置Ｔ１、Ｔ２での角度θ１、θ２の平均である平均接合角度が、７８°以上８８°以下の範囲であることが好ましい。これにより、第１接続部１１および第２接続部１２の接合強度をより高めることができる。他方で、平均接合角度が８８°を超えると、曲げによる最大の引張応力は端子１Ａの外周面２１、２２やその近傍で生じるため、この部分で生じたクラックが端子１Ａの内部に伝わりやすく、割れが進行しやすくなる。従って、平均接合角度は、７８°以上８４°以下であることがより好ましい。
【0059】
ここで、接合端位置Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ、第１外周線２１ａおよび第２外周線２２ａのうち内側にある外周線（図２（ａ）では第２外周線２２ａ）と、接合線３０Ａとが交わる位置のことであり、両方の外周線上にそれぞれ位置する。また、接合端位置Ｔ１、Ｔ２での角度θ１、θ２は、それぞれ外周線と接合線３０Ａとがなす角度であるが、当該角度が９０°を超える鈍角（例えば９５°）になる場合は、図２（ａ）の記載にかかわらず、外周線の延長線と、接合線３０Ａとがなす鋭角（例えば８５°）を指すものとする。
【0060】
第１の実施形態で示した端子１では、第１接続部１１および第２接続部１２の接合面３は、平面によって構成される態様について示したが、これに限定されない。例えば、図２の端子１Ａに示すように、第１接続部１１および第２接続部１２の接合面３Ａは、曲面によって構成されていてもよい。接合面３Ａが突起やうねり等を有する曲面によって構成されることで、端子１Ａの外周面２１、２２やその近傍でクラックが生じても、クラック先端における引張応力が分散されるため、クラックを端子１Ａの内部に伝わり難くすることができる。
【0061】
特に、図２（ｂ）に示すように、端子１Ａは、接合面３Ａの中心位置Ｃ０を通るように長手方向Ｘに沿って切断したときの縦断面で見て、接合面３Ａが表出した線である接合線３０Ａは、長手方向Ｘについて接合面３Ａの円相当直径の２％以上に相当する大きさの接合範囲５４に広がっていてもよい。このとき、端子１Ａは、接合面３Ａが存在する範囲である接合範囲５４の少なくとも一部に、長手方向Ｘに対して垂直な垂線Ｑと、接合線３０Ａとの交点が２点以上形成される範囲を有することが好ましい。例えば、図２（ｂ）の端子１Ａでは、この範囲にある長手方向Ｘに対して垂直な垂線Ｑと、接合線３０Ａとの交点として、交点Ｍ１、Ｍ２を有するように構成される。ここで、接合線３０Ａとの交点が２点以上ある範囲の一端または両端は、接合範囲５４の一端または両端と重なっていてもよい。なお、接合面３Ａの円相当直径は、第１接続部１１の第１端部１１ａの円相当直径Ｄ１および第２接続部１２の第２端部１２ａの円相当直径Ｄ２のうち、小さい方の円相当直径とすることができる。
【0062】
また、中心位置Ｃ０から交点Ｍ１および交点Ｍ２へのクラックの伝播を抑制する観点では、中心位置Ｃ０から交点Ｍ１および交点Ｍ２までの直線距離は、それぞれ均等であることが好ましく、それぞれ短いことが好ましい。また、中心位置Ｃ０から交点Ｍ１および交点Ｍ２までの直線距離の最大値は、それぞれ、第１接続部１１の第１端部１１ａの円相当直径Ｄ１および第２接続部１２の第２端部１２ａの円相当直径Ｄ２のうち、小さい方の円相当直径に対して、３分の１以下であることが好ましい。他方で、端子１Ａの外周面２１、２２の近傍に交点Ｍ１、Ｍ２があると、製造条件によってその位置に空隙が存在しやすくなり、クラックの伝播を促進してしまうため、中心位置Ｃ０から交点Ｍ１または交点Ｍ２までの直線距離は、第１接続部１１の第１端部１１ａの円相当直径Ｄ１および第２接続部１２の第２端部１２ａの円相当直径Ｄ２のうち、小さい方の円相当直径に対して、１０分の１以上であることが好ましい。
【0063】
このような、曲面によって構成される接合面３Ａは、第１接続部１１の第１端部１１ａとなるＡｌ系材料の端面および第２接続部１２の第２端部１２ａとなるＣｕ系材料の端面のうち一方または両方に旋盤加工を行ない、第１端部１１ａや第２端部１２ａとなる部分に突起や溝を形成することで、作製することができる。
【0064】
例えば、図３（ａ）に示すように、Ｃｕ系材料のうち第２端部１２ａとなる部分に旋盤加工を行ない、突起１２ｃとして直径Ｌ１および高さＨの台部分を有する円形台を形成した場合、図３（ｂ）に示すように、端子１Ｂとして、第２端部１２ａに凸部１２ｃ´を有するとともに、接合面３Ｂが表出した線である接合線３０Ｂが存在する範囲である接合範囲５４に、長手方向Ｘに対して垂直な垂線Ｑとの間で、交点Ｍ３、Ｍ４を有するものを得ることができる。
【0065】
また、図４（ａ）に示すように、Ｃｕ系材料のうち第２端部１２ａとなる部分に旋盤加工を行ない、突起１２ｄとして高さＨの円錐を形成した場合、高さＨを適切に調節することで、図４（ｂ）に示すように、端子１Ｃとして、第２端部１２ａに凸部１２ｄ´を有するとともに、接合面３Ｃが表出した線である接合線３０Ｃと、第１端部１１ａの外周面２１が表出した線である第１外周線２１ａおよび第２接続部１２の第２端部１２ａの外周面２２が表出した線である第２外周線２２ａとのなす接合端位置Ｔ５、Ｔ６での角度θ３、θ４の平均が、上述の角度θ１、θ２と同様の範囲にあり、例えば７８°以上８８°以下の範囲にあるものを得ることができる。また、この端子１Ｃは、接合線３０Ｃが存在する範囲である接合範囲５４に、長手方向Ｘに対して垂直な垂線Ｑとの間で、交点Ｍ５、Ｍ６を有することができる。
【0066】
また、図５（ａ）に示すように、Ｃｕ系材料のうち第２端部１２ａとなる部分に旋盤加工を行ない、溝１２ｅとして溝深さＥ、溝幅Ｌ２および溝内側壁面の径Ｌ３を有する円形溝を形成した場合、図５（ｂ）に示すように、端子１Ｄとして、第１端部１１ａに凹部１２ｅ´を有するとともに、接合面３Ｄが表出した線である接合線３０Ｄは、接合線３０Ｄが存在する範囲である接合範囲５４に、長手方向Ｘに対して垂直な垂線Ｑとの間で、交点Ｍ７、Ｍ８、Ｍ９、Ｍ１０を有するものを得ることができる。
【0067】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【実施例0068】
次に、本発明の効果をさらに明確にするために、本発明例および比較例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0069】
（本発明例１～２０および比較例１～６）
線径１９ｍｍの合金番号１０７０－Ｏ材のアルミニウム丸棒と、線径１９ｍｍの合金番号１１００－Ｏ材の銅丸棒を準備し、以下の工程にて端子を作製した。ただし、本発明例１１については、アルミニウム丸棒としてアルミニウム合金番号６１０１の丸棒を用いた。また、本発明例１２については、銅丸棒として黄銅Ｃ２６００の丸棒を用いた。また、本発明例１３については、アルミニウム丸棒および銅丸棒として、それぞれ線径８ｍｍの丸棒を用いた。また、本発明例１４については、アルミニウム丸棒および銅丸棒として、それぞれ線径２５ｍｍの丸棒を用いた。
線径１９ｍｍの合金番号１０７０－Ｏ材のアルミニウム丸棒と、線径１９ｍｍの合金番号１１００－Ｏ材の銅丸棒を準備し、以下の工程にて端子を作製した。ただし、本発明例１１については、アルミニウム丸棒としてアルミニウム合金番号６１０１の丸棒を用いた。また、本発明例１２については、銅丸棒として黄銅Ｃ２６００の丸棒を用いた。また、本発明例１３については、アルミニウム丸棒および銅丸棒として、それぞれ線径８ｍｍの丸棒を用いた。また、本発明例１４については、アルミニウム丸棒および銅丸棒として、それぞれ線径２５ｍｍの丸棒を用いた。
【0070】
まず、本発明例１５～２０では、第１旋盤加工工程として、銅丸棒の端面に旋盤加工を行ない、表１に記載される高さＨの円錐や、表１に記載される直径Ｌ１および高さＨの台部分を有する円形台、表１に記載される溝深さＥ、溝幅Ｌおよび溝の内側壁面の径Ｌ３を有する円形溝を、突起や溝として第２端部１２ａとなる部分に形成した。他の本発明例および比較例では、第１旋盤加工工程は行なわなかった。
【0071】
次に、摩擦圧接工程として、第１接続部１１となるアルミニウム丸棒と、第２接続部１２となる銅丸棒とを、互いに対向させた状態で摩擦圧接装置の治具に設置し、アルミニウム丸棒および銅丸棒を、表１に記載される回転数で相対的に回転させるとともに、表１の「アルミニウム丸棒および銅丸棒が接触する部分への水噴射の有無」欄が「有」になっている例については、アルミニウム丸棒および銅丸棒が接触する部分に水を噴射しながら、これらを表１に記載される回転押込圧力および押込時間で押し込むことで、摩擦により加熱した。その後、表１に記載される時間で回転を停止させてから、表１に記載されるアップセット圧力で押し込むことで、アルミニウム丸棒および銅丸棒を接合した。
【0072】
摩擦圧接工程の後、第２旋盤加工工程として、第１接続部１１のうち第２接続部１２が接合されていない側の端部を、旋盤加工によって中空になるように切削して、導線接続部１１ｂを形成した。次いで、熱処理工程として３５０℃の加熱温度および２時間の保持時間で熱処理を行なって第１接続部１１を軟化させた。
【0073】
その後、第１鍛造工程として、第２接続部１２のうち第１接続部１１が接合されていない側の端部を、金型に入れて圧縮することで、第２接続部１２に板状接続部１２ｂを形成した。形成された板状接続部１２ｂには、打ち抜き工程として、打ち抜きによって板状接続部１２ｂに貫通穴Ｓを設けた。
【0074】
次いで、めっき工程として、第１接続部１１および第２接続部１２の表面に、密着性向上のためＣｕ下地めっきを施した後、最表層にはＳｎめっきを施すことで、端子１を作製した。
【0075】
［各種測定および評価方法］
上記本発明例および比較例に係る端子を用いて、下記に示す特性評価を行なった。各特性の評価条件は下記のとおりである。
上記本発明例および比較例に係る端子を用いて、下記に示す特性評価を行なった。各特性の評価条件は下記のとおりである。
【0076】
［１］材料組織に関する測定
［１－１］第１接続部の微結晶領域の終端位置の測定
得られる端子について、接合面の中心位置を通るように長手方向に沿って縦断面を切り出し、接合面を含む縦断面の周囲を樹脂で埋めて、湿式研磨およびバフ研磨によって試料表面を鏡面に仕上げた後、電解研磨およびアノーダイジング処理を行って、解析試料を得た。この解析試料のうち接合界面の周辺を、偏光板を挿入した光学顕微鏡を用いて撮影し、得られる画像について、接合面から円相当直径の０％超１％以下の範囲にある区画、１％超２％以下の範囲にある区画、の要領で、接合面から円相当直径の１％ごとに区分してＡｌ系材料の平均結晶粒径をそれぞれ測定したときに、平均結晶粒径が３μｍ以下であり微結晶領域にあたる区画のうち、接合面を始端としたときの、接合面から最も遠い区画における終端位置を求めた。ここで、微結晶領域の終端位置は、接合面の円相当直径の大きさを１００％としたときの相対値で表した。結果を表２に示す。
［１－１］第１接続部の微結晶領域の終端位置の測定
得られる端子について、接合面の中心位置を通るように長手方向に沿って縦断面を切り出し、接合面を含む縦断面の周囲を樹脂で埋めて、湿式研磨およびバフ研磨によって試料表面を鏡面に仕上げた後、電解研磨およびアノーダイジング処理を行って、解析試料を得た。この解析試料のうち接合界面の周辺を、偏光板を挿入した光学顕微鏡を用いて撮影し、得られる画像について、接合面から円相当直径の０％超１％以下の範囲にある区画、１％超２％以下の範囲にある区画、の要領で、接合面から円相当直径の１％ごとに区分してＡｌ系材料の平均結晶粒径をそれぞれ測定したときに、平均結晶粒径が３μｍ以下であり微結晶領域にあたる区画のうち、接合面を始端としたときの、接合面から最も遠い区画における終端位置を求めた。ここで、微結晶領域の終端位置は、接合面の円相当直径の大きさを１００％としたときの相対値で表した。結果を表２に示す。
【0077】
［１－２］微結晶領域における、第１中央域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比の測定
上記［１－１］で得られる画像のうち、平均結晶粒径が３μｍ以下となる区画である微結晶領域の部分に、第１中央域に含まれる線分として、中心線に沿った結晶粒界が５０個跨るような線分を長手方向に沿って引き、その線分のうち結晶粒界を跨いでいる部分の長さを５０で割ることで、中心線の位置におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径を求めた。また、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径についても同様に、接合面の中心位置を通るように長手方向に沿って端子を切断したときの第１外周域を含む縦断面について、１０００倍の光学顕微鏡を用いて横１０５μｍ×縦８０μｍの観察領域で撮影し、微結晶領域にあたる部分の第１外周域に、接合面の外周から円相当直径の５％に相当する寸法だけ内側にある第４位置を通る、結晶粒界が５０個跨るような線分を長手方向に沿って引き、その線分のうち結晶粒界を跨いでいる部分の長さを５０で割ることで求めた。そして、得られる第１中央域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径と、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の値から、これらの比を求めた。結果を表２に示す。
上記［１－１］で得られる画像のうち、平均結晶粒径が３μｍ以下となる区画である微結晶領域の部分に、第１中央域に含まれる線分として、中心線に沿った結晶粒界が５０個跨るような線分を長手方向に沿って引き、その線分のうち結晶粒界を跨いでいる部分の長さを５０で割ることで、中心線の位置におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径を求めた。また、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径についても同様に、接合面の中心位置を通るように長手方向に沿って端子を切断したときの第１外周域を含む縦断面について、１０００倍の光学顕微鏡を用いて横１０５μｍ×縦８０μｍの観察領域で撮影し、微結晶領域にあたる部分の第１外周域に、接合面の外周から円相当直径の５％に相当する寸法だけ内側にある第４位置を通る、結晶粒界が５０個跨るような線分を長手方向に沿って引き、その線分のうち結晶粒界を跨いでいる部分の長さを５０で割ることで求めた。そして、得られる第１中央域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径と、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の値から、これらの比を求めた。結果を表２に示す。
【0078】
［１－３］第２接続部における、第２領域のＣｕ系材料の平均結晶粒径に対する、第３領域のＣｕ系材料の平均結晶粒径の比の測定
上記［１－１］で得られる解析試料のうち、接合面の周辺を、偏光板を挿入した光学顕微鏡を用いて撮影し、得られる画像について、接合面が表出した線である接合線を長手方向に平行移動させた線で、接合面の中心位置から、接合面から円相当直径の０％超１％以下の範囲にある区画、１％超２％以下の範囲にある区画、の要領で、円相当直径の１％ごとに２０％まで区分してＣｕ系材料の平均結晶粒径をそれぞれ測定したときの、０％超３％以下の範囲にある区画である第２領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径と、１５％超２０％以下の範囲にある区画である第３領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径を求めた。そして、得られる第２領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径と、第３領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径の値から、これらの比を求めた。結果を表２に示す。
上記［１－１］で得られる解析試料のうち、接合面の周辺を、偏光板を挿入した光学顕微鏡を用いて撮影し、得られる画像について、接合面が表出した線である接合線を長手方向に平行移動させた線で、接合面の中心位置から、接合面から円相当直径の０％超１％以下の範囲にある区画、１％超２％以下の範囲にある区画、の要領で、円相当直径の１％ごとに２０％まで区分してＣｕ系材料の平均結晶粒径をそれぞれ測定したときの、０％超３％以下の範囲にある区画である第２領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径と、１５％超２０％以下の範囲にある区画である第３領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径を求めた。そして、得られる第２領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径と、第３領域におけるＣｕ系材料の平均結晶粒径の値から、これらの比を求めた。結果を表２に示す。
【0079】
［２］接合面の形状に関する測定および評価
上記［１－１］で得られる解析試料のうち、接合面の周辺を、光学顕微鏡を用いて撮影し、得られる画像について、スケールを参照して、接合面が表出した線である接合線の長さ寸法を算出した。また、第１接続部の第１端部の円相当直径と、第２接続部の第２端部の円相当直径をそれぞれ求め、これらのうち小さい方の円相当直径に対して、接合線の長さ寸法が大きくなっている割合を求めた。
上記［１－１］で得られる解析試料のうち、接合面の周辺を、光学顕微鏡を用いて撮影し、得られる画像について、スケールを参照して、接合面が表出した線である接合線の長さ寸法を算出した。また、第１接続部の第１端部の円相当直径と、第２接続部の第２端部の円相当直径をそれぞれ求め、これらのうち小さい方の円相当直径に対して、接合線の長さ寸法が大きくなっている割合を求めた。
【0080】
また、この画像から、接合面が表出した線である接合線と、接合線の両側にある第１端部または第２端部の外周面が表出した線である外周線（第１外周線または第２外周線）とのなす角度である接合端位置での角度の平均を求めて、第１端部および第２端部の平均接合角度とした。ここで、外周線と接合線とがなす角度が鈍角になる場合は、外周線の延長線と、接合線とがなす鋭角を、接合端位置での角度とした。
【0081】
また、この画像から、接合線の存在範囲である接合範囲の長手方向に沿った大きさを測定し、接合面の円相当直径を１００％としたときの相対値を求めた。また、この接合範囲における、長手方向に対して垂直な垂線と、接合線との交点が２点以上形成される範囲の有無を調べた。結果を表２に示す。
【0082】
［３］ＡｌおよびＣｕの検出強度が９０％以下となる領域の走査長さの測定
得られた端子の、接合面の中心位置を通るように長手方向に沿って切断した縦断面について、接合面の中心位置を通る長手方向に平行な線（中心線）上において、接合面を横切るように長さ１００μｍの範囲を指定し、日本電子株式会社製の電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて、ＷＤＸ分析を行なった。得られたデータから、接合面近傍の中心線における、ＡｌおよびＣｕの検出強度が、いずれも分析した全元素の検出強度の合計に対する強度比にして、どちらも９０％以下の強度比で検出される領域の走査長さを測定した。結果を表２に示す。
得られた端子の、接合面の中心位置を通るように長手方向に沿って切断した縦断面について、接合面の中心位置を通る長手方向に平行な線（中心線）上において、接合面を横切るように長さ１００μｍの範囲を指定し、日本電子株式会社製の電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて、ＷＤＸ分析を行なった。得られたデータから、接合面近傍の中心線における、ＡｌおよびＣｕの検出強度が、いずれも分析した全元素の検出強度の合計に対する強度比にして、どちらも９０％以下の強度比で検出される領域の走査長さを測定した。結果を表２に示す。
【0083】
［４］３点曲げ試験の評価
ＪＩＳ Ｚ２２４８に沿って、図６に示す配置で、３点曲げ方法により曲げ強さを測定した。より具体的には、供試材の下側に設けた２個の治具Ｒ２、Ｒ３で、接合面が治具Ｒ２および治具Ｒ３との間で等間隔になるように供試材を固定し、上側から引張試験機のヘッドに取り付けられた治具Ｒ１で接合部に荷重Ｆを掛けて、供試材を治具Ｒ１に沿った形状に変形させた際の、接合部やその近傍へのクラックの有無を評価した。ここで、供試材としては、導線接続部にはアルミニウム導線を挿入して圧着し、板状接続部には他の導体部材である銅板材をボルト締めで固定したものを用いた。この供試材では、接合面からのアルミニウム導線および銅板材の延出距離が同じになるように、導線および他の導体部材を構成した。また、下側の治具Ｒ２、Ｒ３は、いずれも先端が曲率半径５０ｍｍを有する円柱形状のもの（奥行２０ｍｍ）を用い、１００ｍｍの間隔をおいて配置した。他方で、上側の治具Ｒ１は、先端が表１に記載される曲率半径を有する円柱形状のもの（奥行２０ｍｍ）を用いた。また、上側の治具Ｒ１の押し込み変位量は、端子の厚さ分とした。なお、得られた端子の接合部やその近傍に段差がある場合は、研削機ややすりを用いて段差を取り除いたものを、供試材として用いた。
ＪＩＳ Ｚ２２４８に沿って、図６に示す配置で、３点曲げ方法により曲げ強さを測定した。より具体的には、供試材の下側に設けた２個の治具Ｒ２、Ｒ３で、接合面が治具Ｒ２および治具Ｒ３との間で等間隔になるように供試材を固定し、上側から引張試験機のヘッドに取り付けられた治具Ｒ１で接合部に荷重Ｆを掛けて、供試材を治具Ｒ１に沿った形状に変形させた際の、接合部やその近傍へのクラックの有無を評価した。ここで、供試材としては、導線接続部にはアルミニウム導線を挿入して圧着し、板状接続部には他の導体部材である銅板材をボルト締めで固定したものを用いた。この供試材では、接合面からのアルミニウム導線および銅板材の延出距離が同じになるように、導線および他の導体部材を構成した。また、下側の治具Ｒ２、Ｒ３は、いずれも先端が曲率半径５０ｍｍを有する円柱形状のもの（奥行２０ｍｍ）を用い、１００ｍｍの間隔をおいて配置した。他方で、上側の治具Ｒ１は、先端が表１に記載される曲率半径を有する円柱形状のもの（奥行２０ｍｍ）を用いた。また、上側の治具Ｒ１の押し込み変位量は、端子の厚さ分とした。なお、得られた端子の接合部やその近傍に段差がある場合は、研削機ややすりを用いて段差を取り除いたものを、供試材として用いた。
【0084】
試験後の供試材の目視観察で、クラックが発生しなかったものは、所定の曲率半径での曲げに耐久できたものとして「○」と評価した。一方、試験後の供試材の目視観察で、クラックが発生したものは、所定の曲率半径での曲げに耐久できなかったものとして「×」と評価した。結果を表２に示す。
【0085】
【表1】
【0086】
【表2】
【0087】
表１および表２の結果から、本発明例１～２０の端子は、微結晶領域の終端位置が第１領域内にあるとともに、この微結晶領域における、第１中央域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比がいずれも０．７５以上１．２５以下の範囲にあったため、曲率半径１００ｍｍの治具Ｒ１に沿って曲げたときの３点曲げ試験の評価において「〇」と評価されるものであった。
【0088】
他方で、比較例１、２、３、５の端子は、微結晶領域の終端位置が第１領域よりも接合面の側にあり、本発明の適正範囲外であった。そのため、比較例１、２、３、５の端子は、曲率半径１００ｍｍの治具Ｒ１に沿って曲げたときの３点曲げ試験の評価において「×」と評価されていた。
【0089】
また、比較例４の端子は、微結晶領域の終端位置が第１領域よりも導線の側にあり、本発明の適正範囲外であった。また、微結晶領域における、第１中央域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比が１．２５を超えている点でも、本発明の適正範囲外であった。そのため、比較例４の端子は、曲率半径１００ｍｍの治具Ｒ１に沿って曲げたときの３点曲げ試験の評価において「×」と評価されていた。
【0090】
また、比較例６の端子は、微結晶領域における、第１中央域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比が１．２５を超えており、本発明の適正範囲外であった。そのため、比較例６の端子は、曲率半径１００ｍｍの治具Ｒ１に沿って曲げたときの３点曲げ試験の評価において「×」と評価されていた。
【0091】
この結果から、本発明例の端子は、微結晶領域の終端位置が第１領域内にあるとともに、この微結晶領域における、第１中央域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径に対する、第１外周域におけるＡｌ系材料の平均結晶粒径の比が、いずれも０．７５以上１．２５以下の範囲にあったときに、曲げや引っ張りによる割れが起こり難いことが確認された。
【符号の説明】
【0092】
１、１Ａ～１Ｄ 端子
１１ 第１接続部
１１ａ 第１端部
１１ｂ 導線接続部
１２ 第２接続部
１２ａ 第２端部
１２ｂ 板状接続部
１２ｃ、１２ｄ 突起
１２ｃ’、１２ｄ’ 凸部
１２ｅ 溝
１２ｅ’ 凹部
２１ 第１端部の外周面
２１ａ 第１外周線
２２ 第２端部の外周面
２２ａ 第２外周線
３、３Ａ 接合面
３０Ａ 接合線
３１、３１Ａ 第１対向面
３２、３２Ａ 第２対向面
４１ 第１位置
４２ 第２位置
４３ 第３位置
４４ 第４位置
４５ 第５位置
４６ 第６位置
４７ 第７位置
４８ 接合範囲の一方の端
４９ 接合範囲の他方の端
５１ 第１領域
５２ 第２領域
５３ 第３領域
５４ 接合範囲
６１ 第１中央域
６２ 第１外周域
７ 導線
８ 他の導体部材
９ 締結部材
Ｃ 中心線
Ｃ０ 接合面の中心位置
Ｄ 接合面の円相当直径
Ｅ 溝深さ
Ｆ 荷重
Ｈ 突起の高さ
Ｌ１ 突起の直径
Ｌ２ 溝幅
Ｌ３ 溝内側壁面の径
Ｍ１～Ｍ１０ 垂線と接合線との交点
Ｐ 接合面の中心位置を通り、かつ端子の長手方向に沿った仮想平面
Ｑ 長手方向に対して垂直な垂線
Ｒ１～Ｒ３ 治具
Ｓ 貫通穴
Ｔ１～Ｔ８ 接合端位置
Ｘ 端子の長手方向
θ１～θ４ 接合端位置での角度
１１ 第１接続部
１１ａ 第１端部
１１ｂ 導線接続部
１２ 第２接続部
１２ａ 第２端部
１２ｂ 板状接続部
１２ｃ、１２ｄ 突起
１２ｃ’、１２ｄ’ 凸部
１２ｅ 溝
１２ｅ’ 凹部
２１ 第１端部の外周面
２１ａ 第１外周線
２２ 第２端部の外周面
２２ａ 第２外周線
３、３Ａ 接合面
３０Ａ 接合線
３１、３１Ａ 第１対向面
３２、３２Ａ 第２対向面
４１ 第１位置
４２ 第２位置
４３ 第３位置
４４ 第４位置
４５ 第５位置
４６ 第６位置
４７ 第７位置
４８ 接合範囲の一方の端
４９ 接合範囲の他方の端
５１ 第１領域
５２ 第２領域
５３ 第３領域
５４ 接合範囲
６１ 第１中央域
６２ 第１外周域
７ 導線
８ 他の導体部材
９ 締結部材
Ｃ 中心線
Ｃ０ 接合面の中心位置
Ｄ 接合面の円相当直径
Ｅ 溝深さ
Ｆ 荷重
Ｈ 突起の高さ
Ｌ１ 突起の直径
Ｌ２ 溝幅
Ｌ３ 溝内側壁面の径
Ｍ１～Ｍ１０ 垂線と接合線との交点
Ｐ 接合面の中心位置を通り、かつ端子の長手方向に沿った仮想平面
Ｑ 長手方向に対して垂直な垂線
Ｒ１～Ｒ３ 治具
Ｓ 貫通穴
Ｔ１～Ｔ８ 接合端位置
Ｘ 端子の長手方向
θ１～θ４ 接合端位置での角度
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】