JP2005340125A - フラットケーブル用導体及びフラットケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ウィスカーの発生を抑えた耐ウィスカー性に優れたフラットケーブル用導体を提供するものである。
【解決手段】 かゝる本発明は、フラットケーブルに使用される導体であって、０．１〜０．６質量％のＡｇを含むＣｕ導体(Ｃｕ−Ａｇ)１１の周囲をＳｎめっき層１２ａしたフラットケーブル用導体１０Ａにあり、Ｃｕ導体(Ｃｕ−Ａｇ)１１側のＡｇのＳｎめっき層１２ａへの移行・拡散により、良好な耐ウィスカー性が得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウィスカーの発生を抑えた耐ウィスカー性に優れたフラットケーブル用導体及びこれを用いたフラットケーブルに関するものである。

各種電子機器製品の内部配線として、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）がよく用いられている。ＦＦＣは通常厚さ数１０μｍの平角導体を複数本平行に配列し、これらの導体を絶縁体で両面から挟んだ構造からなる。

従来、この導体には、Ｓｎ−Ｐｂ系のはんだめっきが施されていたが、近年環境保護の観点から、Ｐｂフリー化の動きがあり、現在では、純Ｓｎめっきが施されている。

ところが、導体の純Ｓｎめっき処理の場合、ウィスカー（ひげ状の結晶片）が発生するという問題があった。ウィスカーは、導体間をショートさせ、電子部品の信頼性を著しく低下させる要因となることから、ウィスカー発生の抑制は、大きな課題となっている。

このウィスカー発生のメカニズムについては、その詳細は不明であるが、従来からＰｂの添加により、その発生が抑制されることは知られていた。
しかし、上記のように、Ｐｂフリー化によりＰｂの添加は採用できなくなり、種々の対策が検討されている。例えは、ウィスカーの発生を抑制するため、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ系などのめっき材料を用いたり、或いは、純Ｓｎめっき層上にＡｇめっきを施す方法などが提案されているが（特許文献１）、未だ不十分なものであった。
特開２００１−２５４１９６号公報

そこで、本発明者がウィスカー発生の抑制について鋭意検討したところ、以下のような事実を突き止めた。先ず、導体のめっき材料における耐ウィスカー性は、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｂｉ系＞純Ｓｎ＞Ｓｎ−Ｃｕ系の順であること、ＦＦＣが接続されるコネクタ側がＳｎ−Ａｇ系めっきである場合においても、ＦＦＣ側から発生するウィスカーが抑制されることが判った。さらに、この後者の事実から、コネクタ側のＡｇがＦＦＣ側のめっき皮膜に移行しているのではないかと推測して、ＦＦＣ側の導体に少量のＡｇを含有させたところ、同様にウィスカーの発生が抑制されることが判った。

本発明は、このような事実から、ＦＦＣ側の導体に少量のＡｇを含有させたＡｇ入り導体を用いる一方、この導体にＳｎめっきやＳｎ合金めっきを施すことにより、耐ウィスカー性に優れたフラットケーブル用導体、及びこれを用いたフラットケーブルを提供するものである。

請求項１記載の本発明は、フラットケーブルに使用される導体であって、０．１〜０．６質量％のＡｇを含むＣｕ導体の周囲をＳｎめっきしたことを特徴とするフラットケーブル用導体にある。

請求項２記載の本発明は、フラットケーブルに使用される導体であって、０．１〜０．６質量％のＡｇを含むＣｕ導体の周囲をＳｎ合金めっきしたことを特徴とするフラットケーブル用導体にある。

請求項３記載の本発明は、前記請求項１又は２記載のフラットケーブル用導体を用いたフラットケーブルにある。

本発明のフラットケーブル用導体によると、０．１〜０．６質量％のＡｇを含むＣｕ導体を用いると共に、このＣｕ導体の周囲をＳｎめっきやＳｎ合金めっきを施してあるため、何らかの原因、例えば常温以上における経時変化により、導体側のＡｇがＳｎめっきやＳｎ合金めっき側に移行・拡散するものと推測され、これにより、優れた耐ウィスカー性が得られる。

本発明のフラットケーブルによると、上記Ａｇを含むＣｕ導体のフラットケーブル用導体を用いてなるため、やはり優れた耐ウィスカー性が得られる。

図１〜図２は、本発明に係るフラットケーブル用導体の各例を示し、図３は本発明に係るフラットケーブルの一例を示したものである。図中、１０Ａ、１０Ｂはフラットケーブル用導体、１００はフラットケーブルである。

フラットケーブル用導体１０Ａ、１０Ｂは、０．１〜０．６質量％のＡｇを含むＣｕ導体、即ちＣｕ−Ａｇ導体１１とこの外周（周囲）に施したＳｎめっき層１２ａ又はＳｎ合金めっき層１２ｂとからなる。ここで、Ａｇの添加量を０．１〜０．６質量％としたのは、０．１質量％未満では、所望の耐ウィスカー性が得られないからである。つまり、ＡｇのＳｎめっき層１２ａやＳｎ合金めっき層１２ｂ側への移行・拡散が殆ど起こらないものと推測されるからである。一方、０．６質量％を超えるようになると、Ｃｕ金属自体の物性への影響が大きく、延伸性が著しく低下して、その後の伸線加工が困難となるからである。また、Ｓｎ合金めっき材料としては、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ系などが使用できる。

このフラットケーブル用導体１０Ａ、１０Ｂの具体的な製造にあたっては、例えば、次のようにして行う。先ず、所望のＡｇを含む直径約８ｍｍのＣｕ−Ａｇ荒引線を作る。
次に、これを伸線し、直径約０．８ｍｍのＣｕ−Ａｇ線とする。この後、このＣｕ−Ａｇ線に膜厚２０μｍ程度のＳｎめっき層１２ａやＳｎ合金めっき層１２ｂを電気めっきにより形成し、これを再度伸線して、直径約０．４ｍｍのめっきＣｕ−Ａｇ線とする。この伸線後、圧延加工を施して、厚さ約０．０５ｍｍ、幅約０．０３５ｍｍの平角導体とする。この平角導体を、通電アニーラによりアニールする。これにより、平角導体のめっき層部分は溶融（リフロー）される。

このようにして、平角導体化されたフラットケーブル用導体１０Ａ、１０Ｂを用いたフラットケーブル（ＦＦＣ）１００は、特に限定されないが、例えば、図３に示すように、平角導体１０Ａ、１０Ｂを平行に配列し、この上下の面に、接着剤層１１１、１２１を介して、ポリイミドフィルム（例えば厚さ約２５μｍ）などのベースフィルム１１０、１２０を貼り合わせることにより得られる。

〈実施例、比較例〉
次に、本発明の要件を満たすフラットケーブル（実施例１〜４）と、本発明の要件を欠くフラットケーブル（比較例１〜３）について述べる。なお、各例の耐ウィスカー性（ウィスカー発生率：％、ウィスカー最大長さ：μｍ）について、表１に併記する。

実施例１
０．１質量％のＡｇを含む直径約８ｍｍのＣｕ−Ａｇ荒引線を作成し、これを伸線し、直径約０．８ｍｍのＣｕ−Ａｇ線（Ｃｕ−０．１Ａｇ線）とした。このＣｕ−Ａｇ線に膜厚２０μｍ程度のＳｎめっき層を電気めっきにより形成し、これを再度伸線して、直径約０．４ｍｍのめっきＣｕ−Ａｇ線とした。この後、圧延加工を施して、厚さ約０．０５ｍｍ、幅約０．０３５ｍｍの平角導体とし、この平角導体を通電アニーラによりアニールした。

この平角導体を用いて、上記図３に示すような、ＦＦＣ（平角導体配列本数５０本）を製造し、Ｓｎ−Ｃｕ合金めっきされた接点を有するコネクタに嵌合・接続させ、このまま２週間室温に放置し、耐ウィスカー性の試験を行った。試験の終了後、コネクタから外して、ＦＦＣ端子部を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、ウィスカーの発生率とその最大長さを調べた。ここで、５０端子の観察を行い、発生率（％）は長さ１０μｍ以上のウィスカーが観察された端子の割合として定義する。

実施例２
０．６質量％のＡｇを含む直径約８ｍｍのＣｕ−Ａｇ荒引線を作成し、これを伸線し、直径約０．８ｍｍのＣｕ−Ａｇ線（Ｃｕ−０．６Ａｇ線）とした。このＣｕ−Ａｇ線に膜厚２０μｍ程度のＳｎめっき層を電気めっきにより形成し、これを再度伸線して、直径約０．４ｍｍのめっきＣｕ−Ａｇ線とした。この後、圧延加工を施して、厚さ約０．０５ｍｍ、幅約０．０３５ｍｍの平角導体とし、この平角導体を通電アニーラによりアニールした。

この平角導体を用いて、上記図３に示すような、ＦＦＣ（平角導体配列本数５０本）を製造し、Ｓｎ−Ｃｕ合金めっきされた接点を有するコネクタに嵌合・接続させ、このまま２週間室温に放置し、耐ウィスカー性の試験を行った。試験の終了後、コネクタから外して、ＦＦＣ端子部をＳＥＭで観察し、ウィスカーの発生率とその最大長さを調べた。ここで、観察の端子数（５０端子）及び発生率の定義は上記実施例１の場合と同様である。

実施例３
０．６質量％のＡｇを含む直径約８ｍｍのＣｕ−Ａｇ荒引線を作成し、これを伸線し、直径約０．８ｍｍのＣｕ−Ａｇ線（Ｃｕ−０．６Ａｇ線）とした。このＣｕ線−Ａｇに膜厚２０μｍ程度のＳｎ−２Ａｇ合金（Ａｇ２質量％）めっき層を電気めっきにより形成し、これを再度伸線して、直径約０．４ｍｍのめっきＣｕ−Ａｇ線とした。この後、圧延加工を施して、厚さ約０．０５ｍｍ、幅約０．０３５ｍｍの平角導体とし、この平角導体を通電アニーラによりアニールした。

この平角導体を用いて、上記図３に示すような、ＦＦＣ（平角導体配列本数５０本）を製造し、Ｓｎ−Ｃｕ合金めっきされた接点を有するコネクタに嵌合・接続させ、このまま２週間室温に放置し、耐ウィスカー性の試験を行った。試験の終了後、コネクタから外して、ＦＦＣ端子部をＳＥＭ観察し、ウィスカーの発生率とその最大長さを調べた。ここで、観察の端子数（５０端子）及び発生率の定義は上記実施例１の場合と同様である。

実施例４
０．６質量％のＡｇを含む直径約８ｍｍのＣｕ−Ａｇ荒引線を作成し、これを伸線し、直径約０．８ｍｍのＣｕ−Ａｇ線（Ｃｕ−０．６Ａｇ線）とした。このＣｕ−Ａｇ線に膜厚２０μｍ程度のＳｎ−２Ｂｉ合金（Ｂｉ２質量％）めっき層を電気めっきにより形成し、これを再度伸線して、直径約０．４ｍｍのめっきＣｕ−Ａｇ線とした。この後、圧延加工を施して、厚さ約０．０５ｍｍ、幅約０．０３５ｍｍの平角導体とし、この平角導体を通電アニーラによりアニールした。

この平角導体を用いて、上記図３に示すような、ＦＦＣ（平角導体配列本数５０本）を製造し、Ｓｎ−Ｃｕ合金めっきされた接点を有するコネクタに嵌合・接続させ、このまま２週間室温に放置し、耐ウィスカー性の試験を行った。試験の終了後、コネクタから外して、ＦＦＣ端子部をＳＥＭ観察し、ウィスカーの発生率とその最大長さを調べた。ここで、観察の端子数（５０端子）及び発生率の定義は上記実施例１の場合と同様である。

比較例１
直径約８ｍｍのＣｕ荒引線を作成し、これを伸線し、直径約０．８ｍｍのＣｕ線（純Ｃｕ線）とした。このＣｕ線に膜厚２０μｍ程度のＳｎめっき層を電気めっきにより形成し、これを再度伸線して、直径約０．４ｍｍのめっきＣｕ線とした。この後、圧延加工を施して、厚さ約０．０５ｍｍ、幅約０．０３５ｍｍの平角導体とし、この平角導体を通電アニーラによりアニールした。

この平角導体を用いて、上記図３に示すような、ＦＦＣ（平角導体配列本数５０本）を製造し、Ｓｎ−Ｃｕ合金めっきされた接点を有するコネクタに嵌合・接続させ、このまま２週間室温に放置し、耐ウィスカー性の試験を行った。試験の終了後、コネクタから外して、ＦＦＣ端子部をＳＥＭ観察し、ウィスカーの発生率とその最大長さを調べた。ここで、観察の端子数（５０端子）及び発生率の定義は上記実施例１の場合と同様である。

比較例２
０．０５質量％のＡｇを含む直径約８ｍｍのＣｕ−Ａｇ荒引線を作成し、これを伸線し、直径約０．８ｍｍのＣｕ−Ａｇ線（Ｃｕ−０．０５Ａｇ線）とした。このＣｕ−Ａｇ線に膜厚２０μｍ程度のＳｎめっき層を電気めっきにより形成し、これを再度伸線して、直径約０．４ｍｍのめっきＣｕ−Ａｇ線とした。この後、圧延加工を施して、厚さ約０．０５ｍｍ、幅約０．０３５ｍｍの平角導体とし、この平角導体を通電アニーラによりアニールした。

この平角導体を用いて、上記図３に示すような、ＦＦＣ（平角導体配列本数５０本）を製造し、Ｓｎ−Ｃｕ合金めっきされた接点を有するコネクタに嵌合・接続させ、このまま２週間室温に放置し、耐ウィスカー性の試験を行った。試験の終了後、コネクタから外して、ＦＦＣ端子部をＳＥＭ観察し、ウィスカーの発生率とその最大長さを調べた。ここで、観察の端子数（５０端子）及び発生率の定義は上記実施例１の場合と同様である。

比較例３
０．７質量％のＡｇを含む直径約８ｍｍのＣｕ−Ａｇ荒引線を作成し、これを伸線して、直径約０．８ｍｍのＣｕ−Ａｇ線（Ｃｕ−０．７Ａｇ線）としようとしたが、伸線加工中に断線が多発した。このため、このＣｕ−Ａｇ線（Ｃｕ−０．７Ａｇ線）を母材とするＦＦＣの製造は不可能であった。

この表１から、本発明のＦＦＣ（実施例１〜３）の場合、良好な耐ウィスカー性が得られていることが判る。これに対して、本発明の要件を欠くＦＦＣ（比較例１〜３）の場合、良好な耐ウィスカー性は得られず、比較例３にあっては、ＦＦＣの製造そのものが不可能であった。

つまり、実施例１ではＣｕ−Ａｇ線への０．１質量％のＡｇ含有により、Ａｇ無含有の比較例１に比べて、ウィスカー発生率が小さく、また、ウィスカー最大長さが短いことが判る。つまり、ＡｇのＳｎめっき層側への移行・拡散が推測できる。実施例２ではＣｕ−Ａｇ線へのＡｇ含有量が０．６質量％と多いため、より良好な耐ウィスカー性が得られることが判る。実施例３〜４ではめっき層側をＳｎ合金めっき層として、ＡｇやＢｉを含有させてあるため、さらに良好な耐ウィスカー性が得られることが判る。一方、Ａｇ無含有の比較例１では上記のように、ウィスカー発生率が多く、また、ウィスカー最大長さも長いことが判る。比較例２ではＣｕ−Ａｇ線へのＡｇ含有量が０．０５質量％と少ないため、比較例１よりは耐ウィスカー性が改善されるものの、不十分であることが判る。比較例３ではＣｕ−Ａｇ線へのＡｇ含有量が０．７質量％と多過ぎるため、上記したように、伸線加工中の断線が多く、ＦＦＣの製造自体が不可能であった。

本発明に係るフラットケーブル用導体の一例を示した縦断側面図である。 本発明に係るフラットケーブル用導体の他例を示した縦断側面図である。 本発明に係るフラットケーブルの一例を示した縦断側面図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ・・・フラットケーブル用導体、１１・・・導体、１２ａ・・・Ｓｎめっき層、１２ｂ・・・Ｓｎ合金めっき層、１００・・・フラットケーブル、１１０・
・・ベースフィルム、１１１・・・接着剤層、１２０・・・ベースフィルム、１２１・・・接着剤層

Claims (3)

1. フラットケーブルに使用される導体であって、０．１〜０．６質量％のＡｇを含むＣｕ導体の周囲をＳｎめっきしたことを特徴とするフラットケーブル用導体。
2. フラットケーブルに使用される導体であって、０．１〜０．６質量％のＡｇを含むＣｕ導体の周囲をＳｎ合金めっきしたことを特徴とするフラットケーブル用導体。
3. 前記請求項１又は２記載のフラットケーブル用導体を用いたフラットケーブル。
   

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