特開 2024-170032 端子付電線及び端子付電線の製造方法

(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】P2024170032

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】端子付電線及び端子付電線の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01R 13/03 20060101AFI20241129BHJP

   H01R 4/62 20060101ALI20241129BHJP

   H01R 43/18 20060101ALI20241129BHJP

   H01B 7/00 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

H01R13/03 D

H01R4/62 A

H01R43/18

H01B7/00 306

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086951

(22)【出願日】2023-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】慶留間 鴻

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲朗

【テーマコード（参考）】

5E063

5G309

【Ｆターム（参考）】

5E063XA01

5G309FA04

5G309FA06

(57)【要約】

【課題】導体と端子との初期抵抗を抑制できる端子付電線及び端子付電線の製造方法を提供すること。
【解決手段】端子付電線は、アルミニウムを含む導体と、前記導体の端部にかしめて取り付けられた銅を含む端子と、前記端子の表面に形成されためっき層と、を備える。前記めっき層のうち、前記導体と接する特定部は、錫又は錫銅合金から成り、前記特定部の表面の少なくとも一部は錫銅合金から成る。前記端子がかしめられた部分において、前記導体は、前記特定部の方向に突出した凸部を備え、前記特定部は、前記凸部が食い込んでいる凹部を備えることが好ましい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウムを含む導体と、
前記導体の端部にかしめて取り付けられた銅を含む端子と、
前記端子の表面に形成されためっき層と、
を備え、
前記めっき層のうち、前記導体と接する特定部は、錫又は錫銅合金から成り、
前記特定部の表面の少なくとも一部は錫銅合金から成る、
端子付電線。

【請求項2】

請求項１に記載の端子付電線であって、
前記端子がかしめられた部分において、前記導体は、前記特定部の方向に突出した凸部を備え、前記特定部は、前記凸部が食い込んでいる凹部を備える、
端子付電線。

【請求項3】

アルミニウムを含む導体と、
前記導体の端部にかしめて取り付けられた銅を含む端子と、
前記端子の表面に形成されためっき層と、
を備える端子付電線の製造方法であって、
前記めっき層を形成するとき、
前記端子のうち、前記導体と接する第１部に錫めっき層を形成し、
前記第１部の前記錫めっき層に対し熱処理を行い、
前記第１部をマスクした状態で、前記端子の表面のうち、前記第１部とは異なる第２部に錫めっき層を形成する、
端子付電線の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は端子付電線及び端子付電線の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、端子の構造が開示されている。電線の端部において端子を導体に圧着することで、端子付電線が製造される。端子が銅を含み、導体がアルミニウムを含む。銅端子の表面に錫めっき層が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－１９５２６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の端子付電線では、導体と端子との初期抵抗比が高かった。本開示の１つの局面では、導体と端子との初期抵抗比を抑制できる端子付電線及び端子付電線の製造方法を提供することが好ましい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の１つの局面は、アルミニウムを含む導体と、前記導体の端部にかしめて取り付けられた銅を含む端子と、前記端子の表面に形成されためっき層と、を備える端子付電線である。前記めっき層のうち、前記導体と接する特定部は、錫又は錫銅合金から成り、前記特定部の表面の少なくとも一部は錫銅合金から成る。本開示の１つの局面である端子付電線は、導体と端子との初期抵抗比を抑制できる。

【0006】

本開示の別の局面は、アルミニウムを含む導体と、前記導体の端部にかしめて取り付けられた銅を含む端子と、前記端子の表面に形成されためっき層と、を備える端子付電線の製造方法である。前記めっき層を形成するとき、前記端子のうち、前記導体と接する第１部に錫めっき層を形成し、前記第１部の前記錫めっき層に対し熱処理を行い、 前記第１部をマスクした状態で、前記端子の表面のうち、前記第１部とは異なる第２部に錫めっき層を形成する。

【0007】

本開示の別の局面である端子付電線の製造方法によれば、導体と接する第１部に形成しためっき層に熱処理を行う。そのことにより、導体と端子との初期抵抗比を抑制できる。また、第２部に形成しためっき層は、熱処理を受けていないので、第１部に形成しためっき層より、銅の含有量が少ない。そのため、第２部を他の部材と接触させとき、端子と他の部材との間の接触抵抗を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】端子付電線の構成を表す平面図である。

【図2】端子付電線の構成を表す側面図である。

【図3】端子と導体との構成を表す側断面図である。

【図4】図１におけるＩＶ－ＩＶ断面での断面図である。

【図5】図５Ａは、端子付電線１＿１のかしめ界面部における断面を表す電子顕微鏡写真である。図５Ｂは、端子付電線１＿２のかしめ界面部における断面を表す電子顕微鏡写真である。図５Ｃは、端子付電線１＿３のかしめ界面部における断面を表す電子顕微鏡写真である。

【図6】端子付電線１＿１～１＿３の初期抵抗比の測定結果を表すグラフである。

【図7】端子付電線１＿１～１＿３から得られた、めっき層におけるＣｕ原子数濃度と、初期抵抗比との関係を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
１．端子付電線１の構成
端子付電線１の構成を、図１～図４に基づき説明する。図１及び図２に示すように、端子付電線１は、電線３と、端子５とを備える。なお、図１及び図２では、電線３の両方の端部３Ａに端子５を取り付けているが、電線３の一方の端部３Ａのみに端子５を取り付けてもよい。

【0010】

電線３は、導体７と、絶縁体層９とを備える。導体７の直径は、例えば、７ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることが好ましい。導体７の断面形状は、例えば、円形である。ただし、図４に示すように、後述するかしめ部３１Ａでは、かしめられることにより、導体７は変形している。

【0011】

導体７は、例えば、撚られている複数の導体から成る。導体７は、アルミニウムを含む。導体７は、例えば、アルミニウムから成る導体７、アルミニウム合金から成る導体７、又は、銅被アルミニウムから成る導体７である。銅被アルミニウムとは、アルミニウム又はアルミニウム合金の周囲に銅層を一体化被覆したものである。

【0012】

絶縁体層９は、導体７を被覆している。ただし、図１、図２に示すように、端部３Ａでは、導体７は絶縁体層９で被覆されず、露出している。よって、端部３Ａは導体７から成る。絶縁体層９の材質として、例えば、樹脂、ゴム等が挙げられる。電線３は、さらにシールド層等を備えていてもよい。

【0013】

図１、図２に示すように、端子５は、端部３Ａにおいて、電線３に電気的に接続している。端子５は銅を含む。
図３に示すように、端子５は、本体部１１と、めっき層１３とを備える。本体部１１は、例えば、銅又は銅合金から成る。めっき層１３は、本体部１１の表面に形成されている。めっき層１３は、例えば、腐食を抑制する機能を奏する。めっき層１３は、錫又は錫銅合金から成る。

【0014】

端子５は、電線接続部３１と、相手側接続部３３とを備える。端子５は、例えば、丸型圧着端子である。端子５が丸型圧着端子である場合、電線接続部３１は、中空の円筒形の部分である。相手側接続部３３は、例えば、平坦な板状の部分である。ＪＩＳ Ｃ２８０５：２０１０（銅線用圧着端子）に準拠して、導体７の断面積に適した電線接続部３１の内径を有する端子５を選択することができる。

【0015】

端部３Ａは、電線接続部３１の内部に差し込まれている。端部３Ａが電線接続部３１の内部に差し込まれた状態で、電線接続部３１のうち、図１、図２に示すかしめ部３１Ａがかしめられている。その結果、電線３に対し端子５が固定されている。かしめには、市販の圧着治具や圧縮治具を用いることができる。

【0016】

かしめの態様は、例えば、図４に示す態様である。電線接続部３１の外周面の一部である固定部３１Ｂを、図示しない圧着端子用受ダイスに接触させて固定する。次に、電線接続部３１の外周面のうち、固定部３１Ｂとは反対側にあるかしめ部３１Ａを圧着端子用押ダイスで押圧する。押圧の方向は、かしめ部３１Ａから固定部３１Ｂに向かう方向である。その結果、電線接続部３１及び端部３Ａのうち、かしめ部３１Ａの側の部分が陥没した形状となる。

【0017】

めっき層１３のうち、電線接続部３１の内部にある部分を第１めっき層１３Ａとする。第１めっき層１３Ａは特定部に対応する。端子５のうち、第１めっき層１３Ａが形成されている部分（すなわち、電線接続部３１の内部）は、導体７と接する第１部に対応する。めっき層１３のうち、第１めっき層１３Ａを除く部分を、第２めっき層１３Ｂとする。第２めっき層１３Ｂは、電線接続部３１の外周面、及び、相手側接続部３３の表面に形成されている。

【0018】

第１めっき層１３Ａは、錫又は錫銅合金から成る。第１めっき層１３Ａの表面の少なくとも一部は錫銅合金から成る。例えば、第１めっき層１３Ａの表面の全体が錫銅合金から成る。例えば、第１めっき層１３Ａの全体が錫銅合金から成る。

【0019】

第２めっき層１３Ｂは、錫又は錫銅合金から成る。第２めっき層１３Ｂは、錫のみから成っていてもよいし、錫銅合金のみから成っていてもよい。第２めっき層１３Ｂの表面は、少なくとも一部が錫銅合金から成っていてもよいし、全体が錫銅合金から成っていてもよいし、全体が錫から成っていてもよい。

【0020】

第２めっき層１３Ｂにおける銅の含有量は、第１めっき層１３Ａにおける銅の含有量と同じであってもよいし、第１めっき層１３Ａにおける銅の含有量より少なくてもよい。
第２めっき層１３Ｂの表面における銅の含有量は、第１めっき層１３Ａの表面における銅の含有量と同じであってもよいし、第１めっき層１３Ａの表面における銅の含有量より少なくてもよい。

【0021】

電線接続部３１の内部に第１めっき層１３Ａが形成されているので、図４に示すように、かしめ部３１Ａにおいて、第１めっき層１３Ａが端部３Ａと接している。かしめ部３１Ａにおいて、端部３Ａの表面は、例えば、第１めっき層１３Ａの方向に突出した微細な凸部を複数備える。個々の凸部の大きさは、例えば、数μｍである。

【0022】

第１めっき層１３Ａは、例えば、端部３Ａの凸部が食い込んでいる微細な凹部を複数備える。個々の凹部の大きさは、例えば、数μｍである。かしめ部３１Ａをかしめたとき、第１めっき層１３Ａがひび割れて凹部が生じ、その凹部に端部３Ａの凸部が食い込んだことで、前記の凸部と凹部とが生じたと推測される。

【0023】

２．端子付電線１の第１の製造方法
端子付電線１は、例えば、以下の第１の製造方法で製造することができる。
（１）めっき層１３を形成していない状態の端子５（すなわち本体部１１）を用意する。端子５のうち、電線接続部３１の内部に錫めっき層を形成する。電線接続部３１の内部は第１部に対応する。錫めっき層を形成する部分は、後に第１めっき層１３Ａが形成される部分である。端子５のうち、電線接続部３１の内部を除く部分にはマスクをしておき、錫めっき層を形成しない。電線接続部３１の内部に形成される錫めっき層の厚さは、２μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。

【0024】

（２）端子５に対し熱処理を行う。熱処理は、例えば、大気中で行う。熱処理の温度は、２００℃以上２２０℃以下であることが好ましい。２２０℃以下の温度が好ましい理由は、錫の融点が２３０℃であるためである。熱処理の時間は、１０時間以上５０時間以下が好ましい。熱処理により本体部１１の銅が錫めっき層の中に拡散する。その結果、錫めっき層は、第１めっき層１３Ａとなる。

【0025】

（３）第１めっき層１３Ａが形成された部分をマスクする。マスクする方法として、電線接続部３１の開口部をキャップで塞ぐ方法、電線接続部３１の内部にマスキングテープを貼る方法等が挙げられる。

【0026】

（４）端子５のうち、電線接続部３１の内部を除く部分に錫めっき層を形成する。電線接続部３１の内部を除く部分に形成された錫めっき層は、第２めっき層１３Ｂである。電線接続部３１の内部を除く部分は第２部に対応する。以上の工程により、端子５が完成する。電線接続部３１の内部を除く部分に形成された錫めっき層、及び第２めっき層１３Ｂの厚さは、２μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。

【0027】

（５）端部３Ａを電線接続部３１の内部に差し込み、かしめ部３１Ａをかしめる。圧縮比は、０．６～０．９であることが好ましい。圧縮比とは、かしめ後の導体７の断面積を、かしめ前の導体７の断面積で除した値である。

【0028】

４．端子付電線１の第２の製造方法
端子付電線１は、例えば、以下の第２の製造方法で製造することができる。
（１）めっき層１３を形成していない状態の端子５（すなわち本体部１１）を用意する。端子５の全表面に、錫めっき層を形成する。錫めっき層を形成する範囲には、電線接続部３１の内部も含まれる。電線接続部３１の内部は第１部に対応する。

【0029】

（２）端子５に対し熱処理を行う。熱処理の条件は、第１の製造方法における熱処理の条件と同じである。熱処理により本体部１１の銅が錫めっき層の中に拡散する。その結果、端子５の全表面において、錫めっき層は、第１めっき層１３Ａとなる。以上の工程により、端子５が完成する。

【0030】

（３）端部３Ａを電線接続部３１の内部に差し込み、かしめ部３１Ａをかしめる。
なお、錫めっき層が形成済の市販の端子５を用意し、前記（２）～（３）の工程を行ってもよい。

【0031】

４．端子付電線１が奏する効果
（１Ａ）端子付電線１では、導体７と端子５との初期抵抗比が低い。初期抵抗比が低い理由は、以下のように推測される。

【0032】

端子５は、導体７と接触する部分に第１めっき層１３Ａを備える。第１めっき層１３Ａは、錫又は錫銅合金から成り、第１めっき層１３Ａの表面の少なくとも一部は錫銅合金から成る。この組成を有する第１めっき層１３Ａは、かしめたときにひび割れ、凹部が生じる。その凹部に導体７の凸部が食い込む。そのため、導体７と端子５との密着性が向上する。その結果、導体７と端子５との初期抵抗比が低くなる。

【0033】

（１Ｂ）第１の製造方法又は第２の製造方法で端子付電線１を製造した場合、電線接続部３１の内部に第１めっき層１３Ａを形成することができる。そのため、製造された端子付電線１は、前記（１Ａ）の効果を奏することができる。

【0034】

（１Ｃ）第１の製造方法で端子付電線１を製造した場合、電線接続部３１の内部以外の部分に、錫から成る第２めっき層１３Ｂを形成する。相手側接続部３３の表面には、第２めっき層１３Ｂが形成される。第２めっき層１３Ｂは、第１めっき層１３Ａに比べて、銅の含有量が少ない。そのため、例えば、相手側接続部３３を他の部材と接触させたとき、相手側接続部３３と他の部材との間の接触抵抗を抑制できる。

【0035】

４．実施例
（４－１）端子５＿１～５＿３の製造
圧着端子を９個用意した。圧着端子は、本体部１１と、本体部１１の全表面に形成された錫めっき層とを備えていた。圧着端子は、電線接続部３１と、相手側接続部３３とを備えていた。電線接続部３１の内部に形成された錫めっき層の厚さは４μｍであった。電線接続部３１の内部を除く部分に形成された錫めっき層は第２めっき層１３Ｂである。第２めっき層１３Ｂの厚さは４μｍであった。

【0036】

３個の熱処理をしていない圧着端子を、端子５＿１とした。他の３個の圧着端子に２００℃で１０時間の熱処理を行った。それらの熱処理後の圧着端子を端子５＿２とした。他の３個の圧着端子に２００℃で５０時間の熱処理を行った。それらの熱処理後の圧着端子を端子５＿３とした。なお、いずれの熱処理も、大気中で行った。

【0037】

端子５＿１～５＿３のそれぞれについて、第１めっき層１３Ａの表面（導体７との接続部）の組成を、ＳＥＭ／エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）により分析した。分析には、３個の圧着端子のうちの１個を使用した。分析結果を表１に示す。

【0038】

【表1】

【0039】

（４－２）端子付電線１＿１～１＿３の製造
端子５＿１～５＿３のそれぞれについて、以下の方法で端子付電線１＿１～１＿３を製造した。端子付電線の製造には、３個の圧着端子のうち、残りの２個を使用した。

【0040】

まず、電線３を用意した。電線３が備える導体７の太さは、２００ＳＱであった。導体７は、直径０．４５ｍｍのアルミニウム素線を３４本子撚りしたものを、３７本親撚りしたものであった。

【0041】

端子５＿１が備える電線接続部３１の内部に端部３Ａを差し込み、かしめ部３１Ａをかしめることで、端子付電線１＿１を製造した。かしめの態様は、図４に示す態様であった。かしめ部３１Ａにおける圧縮比は、０．８１であった。同様に、端子５＿２、５＿３を用いて、端子付電線１＿２、１＿３を製造した。

【0042】

（４－３）端子付電線１＿１～１＿３のめっき層の評価
端子付電線１＿１～１＿３のそれぞれについて、図４に示すかしめ界面部１０１における断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）により倍率１０００倍で観察した。観察した断面は、導体７の軸方向に直交する断面である。かしめ界面部１０１は、かしめ部３１Ａの側にある、導体７と電線接続部３１との界面である。かしめ界面部１０１は、かしめるときに最も大きい力が作用する場所である。

【0043】

端子付電線１＿１のかしめ界面部１０１における断面を図５Ａに示す。端子付電線１＿２のかしめ界面部１０１における断面を図５Ｂに示す。端子付電線１＿３のかしめ界面部１０１における断面を図５Ｃに示す。

【0044】

端子付電線１＿１では、図５Ａに示すように、めっき層と導体７との間に隙間が生じていた。また、端子付電線１＿１では、めっき層は、主として錫により構成されていた。
端子付電線１＿２、１－３では、図５Ｂ、図５Ｃに示すように、めっき層と導体７との間に隙間が生じていなかった。また、導体７は、めっき層の方向に突出した微細な凸部を複数備え、めっき層は、それらの凸部が食い込んでいる微細な凹部を複数備えていた。

【0045】

また、端子付電線１＿２、１＿３では、めっき層は、主として、錫銅合金により構成されており、めっき層の表面も、主として、錫銅合金により構成されていた。この分析結果から、端子付電線１＿２、１＿３では、熱処理により、当初の錫めっき層は、第１めっき層１３Ａとなっていたことが確認できた。

【0046】

（４－４）端子付電線１＿１～１＿３の初期抵抗比の測定
端子付電線１＿１～１＿３のそれぞれについて、導体７と端子５との初期抵抗比を測定した。初期抵抗比の測定方法は以下のとおりであった。まず、Ｒｔ、Ｒｃを測定した。Ｒｔは、図１に示す点Ｐ１と、相手側接続部３３上の点Ｐ２との間の電気抵抗である。点Ｐ１は、電線３上の点であって、導体７上の点である。点Ｐ１と点Ｐ２との電気的な接続の経路は、電線３と端子５との接続部を含む。Ｒｃは、点Ｐ１と、電線３上の点Ｐ３との間の電気抵抗である。点Ｐ１と点Ｐ２との間の距離は、点Ｐ１と点Ｐ３との間の距離と等しい。

【0047】

次に、以下の式（１）にＲｔ、Ｒｃを代入し、初期抵抗比Ｙ（％）を算出した。
式（１） Ｙ＝（Ｒｔ／Ｒｃ）×１００
測定した初期抵抗比を図６に示す。端子付電線１＿２の初期抵抗比は、端子付電線１＿１の初期抵抗比より顕著に小さかった。端子付電線１＿３の初期抵抗比は、端子付電線１＿２の初期抵抗比よりさらに小さかった。

【0048】

表１に記載のめっき層におけるＣｕ原子数濃度と、初期抵抗比との関係を図７に示す。Ｃｕ原子数濃度が高いほど、初期抵抗比が低かった。
＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

【0049】

（１）かしめ部３１Ａにおけるかしめの態様は、図４に示す態様以外のものであってもよい。
（２）第１実施形態のように、電線接続部３１の内部の全てに第１めっき層１３Ａが形成されていてもよいし、電線接続部３１の内部の一部のみに第１めっき層１３Ａが形成されていてもよい。

【0050】

（３）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

【0051】

（４）上述した端子付電線１の他、当該端子付電線１を構成要素とするシステム、端子５の製造方法、端子５に形成されためっき膜の変性方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

【符号の説明】

【0052】

１…端子付電線、３…電線、３Ａ…端部、５…端子、７…導体、９…絶縁体層、１１…本体部、１３…めっき層、１３Ａ…第１めっき層、１３Ｂ…第２めっき層、３１…電線接続部、３１Ａ…かしめ部、３１Ｂ…固定部、３３…相手側接続部、１０１…界面部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】