JP2007046150A - 電子部品用リード線及び該リード線よりなるフラットケーブル - Google Patents

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Abstract

【課題】 Ｓｎ主体のメッキを有しつつも、有毒な鉛を全く含有せず、低コストでウィスカの発生がより確実に防止できる電子部品用リード線及び該リード線よりなるフラットケーブルを提供せんとする。
【解決手段】 導電基体１と、その表面を被覆するＳｎとＢｉ、Ｃｕ、Ａｇ又はＺｎとのＳｎ合金メッキ層２と、その上層に形成されたＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキの上層メッキ３とで構成した。Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ又はＺｎの濃度は０．１〜１５重量％に設定され、Ｓｎ合金メッキ層２と上層メッキ３の合計厚みは０．５〜２０μｍに設計されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子部品用リード線とそれを使用したフラットケーブルに関し、さらに詳しくは、有毒な鉛を使用せず、短絡原因の防止効果がある電子部品用リード線とフラットケーブルに関する。
Ｓｎ（スズ）メッキは、ハンダ付け性を向上させるための皮膜、或いはエッチングレジスト用の皮膜として、弱電工業用部品や電子工業部品などに広く使用されている。
Ｓｎメッキはウィスカの発生が知られており、例えばフラットケーブルの間隔が極めて狭いフレキシブルフラットケーブルでは、このウィスカが短絡の原因となるケースがある。
この短絡防止の策としては、アニール処理などの熱処理をしたり、Ｓｎメッキ皮膜を、金メッキやＳｎＰｂ合金メッキなどの他のメッキ皮膜で代替する方法などが知られている。
しかしながら、このような従来の熱処理だけでは、ウィスカの発生を十分に防止できない。また、金メッキは、ウィスカは発生しないもののコストアップとなり、ＳｎＰｂ合金メッキは、鉛を使用している為に環境保全の見地から好ましくない。そこで、近年ＳｎＢｉ（ビスマス）合金メッキが注目されているが（例えば、特許文献１参照。）、ウィスカの発生防止の点では十分でない。
特開２００２−３０４６８号公報
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、Ｓｎ主体のメッキを有しつつも、有毒な鉛を全く含有せず、低コストでウィスカの発生がより確実に防止できる電子部品用リード線及び該リード線よりなるフラットケーブルを提供することを目的としている。
本発明は、前述の課題解決のために、導電基体上に、Ｂｉ、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ｚｎ（亜鉛）のうち少なくとも１種を０．１〜１５重量％含有するＳｎ合金メッキを形成し、その上層に、Ｚｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキを形成してなる電子部品用リード線を構成した。ここで、さらにリフロー処理等の熱処理し、スズが拡散された合金層が形成されるものが好ましい。
また、前記Ｓｎ合金メッキと、その上層のＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキとの合計の厚みが、０．５〜２０μｍであることが好ましい。
また、本発明は、これら電子部品用リード線を用いて製作したフラットケーブルをも構成した。ここで、フラットケーブルに圧延された後における、前記Ｓｎ合金メッキと、その上層のＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキとの合計の厚みが、０．１〜３μmとなるものが好ましく、さらにアニール処理などの熱処理をしたものが好ましい。
本発明のリード線又はそれを用いたフラットケーブルは、導電基体上に、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎのうち少なくとも１種を０．１〜１５重量％含有するＳｎ合金メッキを形成したので、Ｐｂフリーとなり環境にやさしく、ウィスカ抑制効果が得られるとともに、その上層にＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキを形成したので、より確実にウィスカ発生を防止できる。
また、リフロー処理やアニール処理等の熱処理を施し、上層のＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキにもスズを拡散させて合金層を形成したので、電気的特性を維持できる。
また、リード線におけるＳｎ合金メッキとその上層のＺｎメッキ又はＡｇメッキとの合計の厚みを０．５〜２０μmとし、また、フラットケーブルに圧延された後における、前記Ｓｎ合金メッキと、その上層のＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキとの合計の厚みが、０．１〜３μmとしたので、同じく電気的特性を維持しつつウィスカの発生を確実に防止できる。
次に、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１はリード線、図２はフラットケーブルの断面構造を示し、図１（ａ）は、第１実施形態のリード線、図１（ｂ）は第２実施形態のリード線、図２（ａ）は第３実施形態のフラットケーブル、図２（ｂ）は第４実施形態のフラットケーブルを示している。図中符号１は導電基体、２はＳｎ合金メッキ層、３は上層メッキ、４は合金層を示している。
第１実施形態のリード線Ａは、図１（ａ）に示すように、導電基体１と、その表面を被覆するＳｎとＢｉ、Ｃｕ、Ａｇ又はＺｎとのＳｎ合金メッキ層２（下地メッキ）と、その上層に形成されたＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキの上層メッキ３とで構成されている。
導電基体１としては、銅線、または、黄銅、リン青銅のような銅合金線が用いられ、ＣＰ線のような鉄線の表面が銅または銅合金で被覆されている線であっても良い。
Ｓｎ合金メッキ層２におけるＢｉ、Ｃｕ、Ａｇ又はＺｎは、複数種含有する場合は平均濃度であるが、０．１〜１５重量％に設定され、また、このＳｎ合金メッキ層２とその上層に形成された上層メッキ３の合計の厚みは０．５〜２０μｍの範囲内におさまるように設計されている。
ＳｎにＢｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎの少なくとも１種を含有させることでウィスカーの発生をある程度防止できるが、上記含有率が０．１重量％未満であるとウィスカー防止効果が十分に得られず、１５重量％より大きいとＳｎ合金メッキ層２が硬くなり、ひび割れなどの不都合が生じ易くなり、コストも大きくなる。
本発明は、このＳｎ合金メッキ層２の上に、さらにＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキからなる上層メッキ３を施すことにより、電気的特性を損なうことなくウィスカーの発生をより確実に防止できるのである。ただし、この上層メッキの層はあまり厚いと電気的特性が低下するため、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以下に設定される。例えば、ＺｎＳｎ合金からなるメッキ層２と、その上層にＺｎメッキを施したものでは、Ｓｎ合金メッキ層２と上層メッキ３を合せた全体におけるＺｎの濃度は、１５重量％を超える濃度となる場合もあることは勿論である。この点、以下の他の実施形態でも同じである。
次に、第２実施形態のリード線Ｂは、上記第１実施形態のＳｎ合金メッキ層２とその上層のＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキの上層メッキ３とが、リフロー処理などの熱処理によってスズが拡散した合金層４に変化したものである。
次に、第３実施形態のフラットケーブルＣは、リード線Ａを使用して伸線圧延機で作製されたものであり、第４実施形態のフラットケーブルＤは、リード線Ｂを使用して伸線圧延機で作製されたものである。
これらフラットケーブルに圧延された後のＳｎ合金メッキ層２と上層メッキ３との合計の厚みは、好ましくは０．１〜３μmであり、より好ましくは０．３〜０．７μｍである。
尚、第４実施形態のフラットケーブルＤは、フラットケーブルCに対して通電アニールなどの熱処理を施すことにより作製することもできる。
線径０．６ｍｍの銅線（導電基体）に、電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、石原薬品製のメッキ薬品を使用してＳｎ・Ｂｉ合金電気メッキを施しＳｎ合金メッキ層（下地メッキ）を形成する。
続いて、電気Ｚｎメッキを行って上層メッキを形成して二層構造のメッキを有するリード線を構成する。そして、サイカワ製の伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
線径０．６ｍｍの銅線（導電基体）に、電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、日鉱メタルプレーティング製のメッキ薬品を使用してＳｎ・Ｚｎ合金電気メッキを施しＳｎ合金メッキ層（下地メッキ）を形成する。
続いて、電気Ｚｎメッキを行って上層メッキを形成して二層構造のメッキを有するリード線を構成する。そして、上記伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
線径０．６ｍｍの銅線（導電基体）に、電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、上村工業製のメッキ液を使用してＳｎ・Ｃｕ合金電気メッキを施しＳｎ合金メッキ層（下地メッキ）を形成する。
続いて、電気Ｚｎメッキを行って上層メッキを形成して二層構造のメッキを有するリード線を構成する。そして、上記伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
線径０．６ｍｍの銅線（導電基体）に電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、石原薬品製のメッキ薬品を使用してＳｎ・Ａｇ合金電気メッキを施しＳｎ合金メッキ層（下地メッキ）を形成する。
続いて、電気Ｚｎメッキを行って上層メッキを形成して二層構造のメッキを有するリード線を構成する。そして、上記伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
線径０．６ｍｍの銅線（導電基体）に電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、石原薬品製のメッキ薬品を使用してＳｎ・Ｂｉ合金電気メッキを施しＳｎ合金メッキ層（下地メッキ）を形成する。
続いて、メルテックス製のメッキ液を使用して電気Ａｇメッキを行って上層メッキを形成して二層構造のメッキを有するリード線を構成する。そして、上記伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
線径０．６ｍｍの銅線（導電基体）に電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、石原薬品製のメッキ薬品を使用してＳｎ・Ｂｉ合金電気メッキを施しＳｎ合金層（下地メッキ）を形成する。
続いて、日鉱メタルプレーティング製のメッキ液を使用してＳｎ・Ｚｎ合金メッキを形成して二層構造のメッキを有するリード線を構成する。そして、上記伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
線径０．６ｍｍの銅線（導電基体）に電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、日鉱メタルプレーティング製のメッキ液を使用してＳｎ・Ｚｎ合金電気メッキを施しＳｎ合金層（下地メッキ）を形成する。
続いて、日鉱メタルプレーティング製のメッキ液を使用して、下地メッキより高濃度Ｚｎ％のＳｎ・Ｚｎ合金メッキを形成して二層構造のメッキを有するリード線を構成する。そして、上記伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
線径０．６ｍｍの銅線（導電基体）に電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、日鉱メタルプレーティング製のメッキ液を使用してＳｎ・Ｚｎ合金電気メッキを施しＳｎ合金層（下地メッキ）を形成する。
続いて、石原薬品製のメッキ液を使用してＳｎ・Ｂｉ合金メッキを形成して二層構造のメッキを有するリード線を構成する。そして、上記伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
（比較例１〜３）
線径０．６ｍｍの銅線（導電基体）に電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、石原薬品製のメッキ薬品を使用して電気Ｓｎメッキを施し、Ｓｎメッキを有するリード線を構成する。そして、上記伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
（比較例４）
線径０．６ｍｍの銅線（導電基体）に電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、実施例１と同じ石原薬品製のメッキ薬品を使用してＳｎ・Ｂｉ合金メッキを施し、該合金メッキを有するリード線を構成する。そして、上記伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
（比較例５）
線径０．６ｍｍのＣｕ線（導電基体）に電解脱脂、酸洗浄の前処理を行った後に、実施例２と同じ日鉱メタルプレーティング製のメッキ薬品を使用してＳｎ・Ｚｎ合金メッキを施し、該合金メッキを有するリード線を構成する。そして、上記伸線圧延機で伸線と圧延と通電アニール処理を行い、フラットケーブルを作成する。
これら実施例１〜８、比較例１〜５の各フラットケーブルに対し、それぞれ評価の為にラミネート加工を行い、リフロー処理したＳｎメッキのコネクタに嵌合し、室温で放置し、１０００時間後にウィスカの発生を日立製作所製の走査型電子顕微鏡で確認して評価した。
各実施例及び比較例の評価結果は、下の表１のとおりである。
表１中の下地メッキ、上層メッキの厚み、合計の厚みは、フラットケーブルに圧延する前のリード線における厚みであり、ウィスカ評価結果における最大長さ（μｍ）は、発生しているウィスカの中で最長のウィスカの長さであり、発生率（％）は、（ウィスカ発生導体の本数）／（評価導体の総数）である。
Figure 2007046150
表１より、次のことが明らかである。
(1) 実施例１〜８は、いずれもウィスカ最大長さが２０μｍ以下でウィスカ発生率が１０％以下である。比較例４、５と比べても、より確実にウィスカの発生を防止できることが分かる。
(2) 比較例１〜５で明らかな様に、いずれもウィスカ最大長が５０μｍ以上で発生率が２０％以上である。比較例１〜３と比較例４、５とを比べると、Ｓｎ−Ｂｉ合金メッキ、Ｓｎ−Ｚｎ合金メッキを採用することによるウィスカ防止効果が確認できるが、実施例１〜８の効果と比較するとその差は大きく、比較例４、５の効果が不十分であることがよくわかる。
（ａ）は第１実施形態のリード線の断面図、（ｂ）は第２実施形態のリード線の断面図。 （ａ）は第３実施形態のフラットケーブルの断面図、（ｂ）は第４実施形態のフラットケーブルの断面図。
符号の説明
Ａ、Ｂ リード線
Ｃ、Ｄ フラットケーブル
１ 導電基体
２ Ｓｎ合金メッキ層（下地メッキ）
３ 上層メッキ
４ 合金層

Claims (6)

  1. 導電基体上に、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎのうち少なくとも１種を０．１〜１５重量％含有するＳｎ合金メッキを形成し、その上層に、Ｚｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキを形成してなる電子部品用リード線。
  2. 請求項１記載の電子部品用リード線に、リフロー処理等の熱処理を施してなる電子部品用リード線。
  3. 前記Ｓｎ合金メッキと、その上層のＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキとの合計の厚みが、０．５〜２０μｍである請求項１又は２記載の電子部品用リード線。
  4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の電子部品用リード線を用いて製作したフラットケーブル。
  5. フラットケーブルに圧延された後における、前記Ｓｎ合金メッキと、その上層のＺｎメッキ、Ａｇメッキ、ＳｎＺｎ合金メッキ、ＳｎＡｇ合金メッキ又はＳｎＢｉ合金メッキとの合計の厚みが、０．１〜３μｍとなる請求項４記載のフラットケーブル。
  6. 請求項４又は５記載のフラットケーブルに、アニール処理などの熱処理をしてなるフラットケーブル。
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