JP2005048205A - フレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント配線基板等の電解めっき端子部とコネクタ嵌合部の熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント配線基板等の電解めっきされた端子部にコネクタ嵌合して使用する場合、コネクタ嵌合後にウイスカーが発生しないようにすること、また前記電解めっきに鉛を含まない錫合金を用いて、環境問題を生じないようにすることを目的とする。
【解決手段】純錫、錫系合金を用いて電解めっきしたフレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント配線基板等の端子部をコネクタと嵌合した後、少なくとも１００℃で熱処理する、コネクタ嵌合部の熱処理方法とすることによって、特に前記電解めっきが、鉛を含まない錫系合金によるコネクタ嵌合部の熱処理方法とすることによって、解決される。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント配線基板等の電解めっきされた端子部をコネクタ嵌合した後の、コネクタ嵌合部の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器等に用いられる部品や基板には銅や銅合金が配線部に使用されている。そしてこれらを他の基板等と電気的に接続する場合、コネクタ接続することが多く行われる。このようなコネクタ接続する場合には、接触抵抗を低下させて導通不良をなくすために、金、錫―鉛合金などの電解めっき処理が行われる。しかし、前記金めっきはコスト的に高い問題があり、錫―鉛合金めっきは鉛の溶出が環境問題となっている。このため鉛を含まない錫系合金めっきや錫めっきが検討されている。具体的には、錫を主成分としこれに銅、銀、ビスマス等の１種或いは２種以上を添加したものである。しかしながら、純錫めっきや鉛以外の錫合金めっきした銅からなる配線端子を、コネクタ嵌合した場合は嵌合保持させている間に、前記コネクタのピンによって圧し付けられた箇所の周辺の前記めっき皮膜に、ウイスカーと称する髭状結晶の発生が見られることが最近判ってきた。特に純錫や錫合金の中でも、錫―銅合金めっきにおいて顕著である。模擬実験等によると、前記めっき皮膜を塑性変形させた後も一定の圧力がかかっている時に起こる現象であることも判ってきた。そして、フレキシブルプリント配線基板の端子にこのようなウイスカーが発生すると、銅配線どうしの短絡の問題等を生じ問題となる。
【０００３】
このような問題の解決策として、本発明者等は前記めっき皮膜を適切な条件で熱処理することによって防止する提案（特許文献１）を行ってきたが、このような対策のみでは純錫や錫―銅合金めっきした銅配線端子が、コネクタで嵌合保持している間に生じる、ピンによって圧し付けられた周辺箇所に生じる、ウイスカーの発生を完全に防止することはできなかった。このことから、特に鉛を含まない錫合金めっきや純錫めっきを使用した場合にも、コネクタの嵌合使用によるウイスカーの発生が生じない解決手段が望まれている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−１９３２８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明が解決しようとする課題は、フレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント配線基板等の電解めっきされた端子部にコネクタを嵌合して使用する場合、コネクタ嵌合後にウイスカーが発生しないようにすること、また前記電解めっきに鉛を含まない錫合金を用いて、環境問題を生じないようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記解決しようとする課題は、請求項１に記載されるように、純錫、錫系合金を用いて電解めっきしたフレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント配線基板等の端子部をコネクタと嵌合した後、少なくとも１００℃で熱処理する、コネクタ嵌合部の熱処理方法とすることによって、解決される。特に請求項２に記載されるように、前記電解めっきが鉛を含まない錫系合金による、コネクタ嵌合部の熱処理方法とすることによって、解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、純錫、錫系合金を用いて電解めっきしたフレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント配線基板等の端子部をコネクタと嵌合した後、少なくとも１００℃で熱処理するコネクタ嵌合部の熱処理方法に関するもので、コネクタ嵌合後に前述のような熱処理を施すことによって、前記コネクタ嵌合部近辺のめっき皮膜のウイスカーの発生を防止し、銅配線等が前記ウイスカーによる短絡等の問題を生じることがなく、長期間にわたって安定して使用可能となる。
【０００８】
まず、フレキシブルプリント配線基板やフレキシブルフラットケーブルの端子部の電解めっき処理について簡単に述べると、電子機器等に用いられるフレキシブルプリント配線基板やフレキシブルフラットケーブルの端子部には、銅や銅合金の配線部が形成されている。そして、前記端子部をコネクタ接続する場合には、前記端子部等の接触抵抗を低下させて導通不良をなくすために、純錫、錫−鉛合金や鉛を含まない錫−銅合金、錫−銀合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金等の錫合金による電解めっき処理が行われる。しかしながら、前記純錫めっきや鉛を含まない錫合金めっきを施した銅等からなる配線端子をコネクタ嵌合して使用すると、前記コネクタのピンによって圧し付けられた箇所の周辺の前記めっき皮膜に、ウイスカーと称する髭状結晶の発生が見られることが知られている。また錫―鉛合金であっても、わずかではあるがウイスカーが発生する。そして特に錫合金の中でも、錫―銅合金めっきにおいては顕著であることが判ってきた。また模擬実験等によると、前記めっき皮膜を塑性変形させた後も一定の圧力がかかっている時に起こる現象であることも判ってきた。
【０００９】
このようなウイスカーの発生は、最近のように前記電子機器等に用いられるフレキシブルプリント配線基板やフレキシブルフラットケーブルの端子部における銅配線等のピッチ間隔が狭くなってくると、ウイスカーどうしの短絡の問題が避けられなくなってきた。例えば、前記ピッチ間隔が０．５ｍｍ程度となってくると、前記ウイスカーの大きさも３０μｍ以下であることが好ましい。このようなウイスカーの発生を防止する方法として、本発明者等は錫を主成分とし１０％（ｗｔ）以下の銅並びに不可避成分からなる錫−銅系合金を電解メッキ処理により銅或いは銅合金上に形成した、錫−銅系合金の電解メッキ皮膜に特定の熱処理を施すことによって、前記電解メッキ皮膜には、ウイスカーの存在しない錫−銅系合金の電解メッキ皮膜とすることができることを提案したが、このような皮膜であっても、コネクタ嵌合使用後にはウイスカーの発生が見られることが判ってきた。
【００１０】
そこでこの問題を種々検討した結果、前述のように純錫、錫系合金を用いて電解めっきしたフレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント配線基板等の端子部をコネクタと嵌合した後に、少なくとも１００℃で熱処理することによって、使用中にコネクタ嵌合部の前記めっき皮膜中にウイスカーが発生することを防止できることを見いだした。前記熱処理温度は、殆どの錫系合金に対して有効であり、ウイスカーの発生を防止できる。前記熱処理温度が１００から１５０℃の場合には、熱処理時間は０．５〜２時間程度でよいが、さらに高温で熱処理を行う場合には、より短時間で行うことが可能となり、コスト的に好ましいものである。そしてこの熱処理は、コネクタ嵌合後早めに行うことが好ましいことも判った。
【００１１】
【実施例】
以下の実施例並びに比較例によって、詳細に説明する。表１に記載する各種試料を用いて、本発明の効果を確認した。すなわち、フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）並びにフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）のピッチ０．５ｍｍの銅配線端子部に、表１に示す純錫、錫−１ｗｔ％銅合金（Ｓｎ−１％Ｃｕ）、錫−１ｗｔ％ビスマス合金（Ｓｎ−１％Ｂｉ）並びに錫−３７ｗｔ％鉛半田（Ｓｎ―３７％Ｐｂ）を用いて、電解めっき処理して５μｍ厚さのめっき皮膜を形成した。つづいてこの端子部に第一電子工業社製の上接点タイプのジフ型コネクタを嵌合した。ついでこのコネクタ嵌合部を、表１に示す温度で１時間熱処理した後、室温で７日間放置した。その後前記コネクタを抜き取り、前記端子部の銅配線表面の前記コネクタピンによる圧痕部分の周囲を、走査型電子顕微鏡によって観察して、ウイスカーの発生状態を調べた。結果を、ウイスカーの発生が全く見られないものを◎印で、発生していてもその長さが３０μｍ未満のものを○印で、長さが３０μｍ以上のウイスカーが見られるものを×印で示した。結果は、表１のとおりである。
【００１２】
【表１】

【００１３】
表１から明らかなとおり、本発明の条件の熱処理を行うことによって、コネクタ嵌合後もウイスカーの発生は殆ど発生していなかった。これに対して、比較例に示されるものは、問題となる大きさのウイスカーが発生しており実用上好ましくないものであった。なお、Ｓｎ−３７％Ｐｂ合金をめっきしたものは、比較例８に比べて実施例１０のように熱処理の効果が見られ、ウイスカーの発生を減らすことができるが、Ｐｂが含まれるので環境上から好ましくない。
【００１４】
より詳細に説明すると、実施例１〜４に見られるように、Ｓｎ−１％Ｃｕ合金をめっきした場合には、少なくとも１００℃で１時間の熱処理を施せば良いことが判る。また実施例５の１１５℃では、０．５時間で同様の効果が得られる。温度の上限は、コネクタ嵌合部の耐熱性とウイスカーが発生しない熱処理温度を考慮して選択される。実施例６、７に示される純錫の場合には、１００℃〜１３０℃で１時間の熱処理によって、十分に効果がある。また実施例８、９のＳｎ−１％Ｂｉの場合には、１００℃〜１３０℃で１時間程度の熱処理によって、実用上問題にならないウイスカーの発生程度に抑えることができる。これに対して、比較例１〜７に示されるように熱処理温度が１００℃未満では、１時間熱処理しても殆どの錫合金並びに純錫めっきに対して、ウイスカーの発生を防止できなかった。
【００１５】
そして、前記電解めっきが請求項２に記載されるように、純錫や鉛を含まない錫系合金によるコネクタ嵌合後の熱処理方法とする場合には、使用後の電子機器等を廃棄処分した場合にも、鉛が雨水等によって溶出して環境を汚染する問題も生じない。具体的な錫合金めっきとしては、錫―銅合金（銅量が０．０１〜１０ｗｔ％）、錫―ビスマス合金（ビスマス量が０．１〜３ｗｔ％）、錫―銀合金（銀量が０．１〜５ｗｔ％）、錫―亜鉛合金（亜鉛量が０．１〜１５ｗｔ％）等が挙げられる。中でも、錫―銅合金めつきの場合に、顕著な効果を有することが確認された。
【００１６】
【発明の効果】
以上のような純錫、錫系合金を用いて電解めっきしたフレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント配線基板等の端子部をコネクタと嵌合した後、少なくとも１００℃で熱処理するコネクタ嵌合部の熱処理方法とすることによって、コネクタ嵌合した後の使用中にウイスカーの発生を防止できる。
【００１７】
また、前記錫系合金が鉛を含まない錫合金とすることによって、使用後の電子機器等を廃棄処分した場合にも鉛が雨水等によって溶出して、環境を汚染することもなくなる。

Claims (2)

1. 純錫、錫系合金を用いて電解めっきしたフレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント配線基板等の端子部をコネクタと嵌合した後、少なくとも１００℃で熱処理することを特徴とする、コネクタ嵌合部の熱処理方法。
2. 前記電解めっきが、鉛を含まない錫系合金によるものであることを特徴とする、請求項１に記載のコネクタ嵌合部の熱処理方法。