JP2007141505A

JP2007141505A - フレキシブルフラットケーブル端子部

Info

Publication number: JP2007141505A
Application number: JP2005330067A
Authority: JP
Inventors: Masateru Ichikawa; 雅照市川; Kunihiro Naoe; 邦浩直江; Shoji Mimura; 彰治味村; Kazuhiro Yamamoto; 和寛山本
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2007-06-07
Anticipated expiration: 2025-11-15
Also published as: JP5154011B2

Abstract

【課題】耐食性に優れると共に挿抜特性が良好であり、さらに挿抜後にクラックの発生がないフレキシブルフラットケーブルの端子部を提供すること。さらには前述の効果に加えて、大気中に暴露しても接触抵抗の著しい増加がないフレキシブルフラットケーブルの端子部を提供することにある。
【解決手段】少なくともコネクタと嵌合されるフレキシブルフラットケーブル端子部の銅或いは銅合金配線上に、厚さ０．３〜５．０μｍのニッケルめっき層、厚さ０．０３〜１．０μｍのパラジウム基合金めっき層が順次形成されたフレキシブルフラットケーブル端子部とすることによって、解決される。
【選択図】なし

Description

本発明は、耐食性や挿抜耐久性に優れたフレキシブルフラットケーブルの端子部に関するものである。

電子機器等に用いられる部品や配線基板等には、銅や銅合金が配線として多く使用されている。そして、これ等を他の配線基板等と電気的に接続する場合、半田付や超音波接合などの金属結合によって接合する他にコネクタ接続も多く行われている。そしてコネクタ接続する場合には、配線とコネクタの接触抵抗を低くして導通不良をなくすために銅配線端子に表面処理が通常行われている。例えば、金、錫−パラジウム合金等による電解めっき処理である。しかしながら、金めっきはコスト的に高くなる問題があり、また鉛を含む合金によるめっき処理では、鉛が溶出して環境を汚染する問題が指摘されており、鉛フリー化も望まれている。このために、純錫めっきや鉛を含まない錫合金系のめっきが検討されている。しかし純錫めっきや鉛を含まない錫合金めっきの場合には、銅配線端子部をコネクタと嵌合して使用すると、コネクタのピンによって押付けられた箇所の周辺のめっき皮膜から、ウイスカーと称する髭状の結晶が急速に発生してくることが確認されている。このようなウイスカーの発生は、配線どうしの短絡につながる問題がある。また前記の現象は、純錫めっきや鉛を含まない錫系合金めっきに於いて顕著であることも判ってきた。このため、銅配線端子の表面処理として純錫に変えて金／ニッケル（以下Ａｕ／Ｎｉ）も考えられているが、Ａｕめっき層が薄いとピンホール等が生じてＮｉめっき層を腐食させることがある。このことは接触抵抗を増加させて好ましくない。しかしながらＡｕめっきは高価なために、厚くすると製品コストを高くすることになり好ましくない。

一方、ワイヤボンディングの接合性を向上させる目的で、銅の表面に無電解ニッケルめっき皮膜、置換パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウムめっき皮膜、置換金めっき皮膜、無電解金めっき皮膜を、この順に形成するのが良いことが特許文献１に見られる。しかしながら、この技術は接触抵抗を確保する点からは良いが、コネクタ嵌合を行うために挿抜を複数回繰り返すと、耐摩耗性が十分でないために接触不良を生じる問題があった。
特開平９−８４３８号公報

よって本発明が解決しようとする課題は、耐食性に優れると共にコネクタとの挿抜特性が良好であり、さらに挿抜後にクラックの発生がないフレキシブルフラットケーブルの端子部を提供すること。さらには前述の効果に加えて、大気中に暴露しても接触抵抗が著しく増加することがないフレキシブルフラットケーブルの端子部を提供することにある。

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、少なくともコネクタと嵌合されるフレキシブルフラットケーブル端子部の銅或いは銅合金配線上に、厚さ０．３〜５．０μｍのニッケルめっき層、厚さ０．０３〜１．０μｍのパラジウム基合金めっき層が順次形成されたフレキシブルフラットケーブル端子部とすることによって、解決される。

また請求項２に記載されるように、前記パラジウム基合金めっき層上に、厚さ０．００５〜０．２０μｍの金めっき層が形成された請求項１に記載のフレキシブルフラットケーブル端子部とすることによって、解決される。

さらに請求項３に記載されるように、前記パラジウム基合金めっき層は、ニッケル或いはコバルトを０．１〜２０．０質量％含有するパラジウム基合金を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブルフラットケーブル端子部とすることによって、解決される。

以上のような本発明によれば、少なくともコネクタと嵌合されるフレキシブルフラットケーブル端子部（以下ＦＦＣ端子部）の銅或いは銅合金配線上に、厚さ０．３〜５．０μｍのニッケルめっき層（以下Ｎｉめっき層）、厚さ０．０３〜１．０μｍのパラジウム基合金めっき層（以下Ｐｄ基合金めっき層）が順次形成されたＦＦＣ端子部としたので、銅或いは銅合金配線上のＮｉめっき層の厚さを好ましい厚さにしたことによって、耐食性が優れ腐食環境での接触抵抗の著しい増加がなく、また、その上に特定厚さのＰｄ基合金めっき層が形成されたことによってコネクタとの挿抜特性が良好となり、多数回の挿抜を繰り返しても接触抵抗の著しい増加を防止できる。さらに、挿抜後にもクラックの発生もない。

また、前記Ｐｄ基合金めっき層上に、厚さ０．００５〜０．２０μｍの金めっき層（以下Ａｕめっき層）が形成されたＦＦＣ端子部としたので、前述した特性に加えて、大気中に暴露後の接触抵抗の著しい増加をなくすことができる。

さらに、前記Ｐｄ基合金めっき層として、ニッケル（以下Ｎｉ）或いはコバルト（以下Ｃｏ）を０．１〜２０．０質量％含有するパラジウム基合金（以下Ｐｄ基合金）を用いたＦＦＣ端子部としたことによって、より耐食性が優れると共にコネクタとの挿抜特性がより良好となる。また、挿抜後のクラックの発生がないＦＦＣ端子部を確実に得ることができる。さらに、Ａｕめっき層を有するＦＦＣ端子部は、大気中に暴露後の接触抵抗の著しい増加をなくすことができる。

以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載する発明は、少なくともコネクタと嵌合されるＦＦＣ端子部の銅或いは銅合金配線上に、厚さ０．３〜５．０μｍのＮｉめっき層、厚さ０．０３〜１．０μｍのＰｄ基合金めっき層が順次形成されたＦＦＣ端子部である。このような発明に至ったのは、耐食性に優れかつコネクタとの挿抜特性を向上させるために、従来ワイヤボンディングの接合性を向上させる目的で行われる技術をＦＦＣ端末部に応用し、この技術に於けるコネクタとの挿抜を多数回繰り返すと、耐摩耗性が十分でないために接触不良を生じる問題点について検討した結果得られたものである。

すなわち、前述の問題点を解決すべく種々検討を行なった結果、少なくともコネクタと嵌合されるＦＦＣ端子部の銅或いは銅合金配線上に、厚さ０．３〜５．０μｍのＮｉめっき層を形成することによって、耐食性が優れ腐食環境での接触抵抗の著しい増加がないこと、さらにその上に、厚さ０．０３〜１．０μｍのＰｄ基合金めっき層を設けることによって、耐摩耗性が向上し多数回のコネクタとの挿抜を繰り返しても接触抵抗の著しい増加を防止できると共に、挿抜後にクラックの発生がないことを見いだしたものである。前記Ｎｉめっき層の厚さを０．３μｍ以上とすることによって、Ｃｕが下地から拡散しめっき層表面に達してＰｄ基合金めっき層やＡｕめっき層の耐食性を損なうことを防止できる。またその厚さを５．０μｍ以下とすることによって、コネクタと嵌合した時に負荷される可能性のある曲げによっても、クラックを生じないことを確認したためである。さらに、前記Ｐｄ基合金めっき層の厚さを０．０３μｍ以上としたのは、コネクタの挿抜による耐磨耗性を保持できる厚さであり、またその厚さを１．０μｍ以下としたのは、これを超えるとコスト的に問題が生じるためである。以上のような構成のＦＦＣ端子部とすることによって、耐食性に優れ腐食環境での接触抵抗の著しい増加の問題がなくなり、またコネクタとの挿抜特性が良好となり、多数回の挿抜を繰り返しても接触抵抗の著しい増加を防止でき、さらには多数回の挿抜後にもクラックの発生がない。

また請求項２に記載するように、Ｐｄ基合金めっき層上に、厚さ０．００５〜０．２０μｍのＡｕめっき層が形成されたＦＦＣ端子部とすると、前述した効果に加えて、大気中に暴露後の接触抵抗の著しい増加がないＦＦＣ端子部とすることができる。すなわち、コネクタと嵌合されるＦＦＣ端子部の銅或いは銅合金配線上に、厚さ０．３〜５．０μｍのＮｉめっき層、厚さ０．０３〜１．０μｍのＰｄ基合金めき層を設けた上に、厚さ０．００５〜０．２０μｍの金めっき層を設けることによって、１８０日間の大気暴露試験を行なっても接触抵抗の増加率を極めて小さな値とすることができる。これはＰｄ基合金めっき層の表面には有機物が吸着し易い性質があり、この有機物の吸着は接触抵抗に影響するものであるが、Ａｕめっき層を形成することによりこの問題をなくすことができる。また、Ａｕめっき層は、従来のようにＮｉめっき層上に設けるものではないので、比較的薄くしてもピンホールによる腐食問題が発生することもない。なおその厚さは、０．００５μｍ未満では大気暴露試験による効果が十分に得られず、また０．２０μｍ以上のＡｕめっき層を形成すると、製品コストが上昇するので好ましくない。

そして前記Ｐｄ基合金めっき層を、請求項３に記載するようなＮｉ或いはＣｏを０．１〜２０．０質量％含有するＰｄ基合金を用いたＦＦＣ端子部とすることによって、耐食性が優れ腐食環境での接触抵抗の著しい増加がなく、またコネクタとの挿抜特性が良好となり、多数回の挿抜を繰り返しても接触抵抗の著しい増加を防止できる。さらに、多数回の挿抜後にもクラックの発生がないＦＦＣ端子部を確実に得ることができる。すなわち、Ｐｄ基合金めっき層を形成するＰｄ基合金として、Ｎｉ或いはＣｏを０．１〜２０．０質量％含有させることによって、合金化による耐磨耗性の向上を計るためである。なお、Ｎｉ或いはＣｏの含有量が０．１質量％未満ではその効果が十分ではなく、また２０．０質量％を超えると、めっき層の耐食性が劣化するので好ましくない。

ＦＦＣ端末部について簡単に説明すると、ＦＦＣ用の平角導体は、通常Φ０．５〜１ｍｍ程度の丸銅線にＮｉめっきを施した後に、Φ０．１〜０．２ｍｍ程度に伸線加工を行ない、これをさらに圧延加工によって平角導体とするものである。そしてこの平角導体を通常１０〜５０本程度並列に配置し、プラスチックの絶縁テープでラミネート加工を行うことによってＦＦＣとし、この端末部の絶縁テープを除去することによって、ＮｉめっきされたＣｕ導体を露出してＦＦＣ端末部として使用される。

表１に記載した実施例並びに比較例によって、本発明の効果を確認した。すなわち、Ｎｉめっきを施し圧延加工したＣｕ線を幅０．３ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍの平角状に加工して平角導体とした。これを２０本並列に配置し、ポリエステルの絶縁テープでラミネート加工を行ないＦＦＣを作製し、この端末部の絶縁テープを除去しＮｉめっきされたＣｕ導体を露出してＦＦＣ端末部とした。このＦＦＣ端末部に、表１に記載したＰｄ基合金のめっき層を各種厚さに形成して試料とした。ついでこの試料を、Ａｕ／Ｎｉめっき（Ａｕめっき厚さが０．３μｍ、Ｎｉめっき厚さが３μｍ）したノンＺＩＦタイプのコネクタに嵌合し、硫化水素１０ｐｐｍ、湿度８５％の雰囲気中に４８時間放置して、腐食ガス試験を行なった。ついで、テスターによって接触抵抗を測定しその増加率を計算した。腐食ガス試験前の接触抵抗値に対して、２０％未満の増加率のものを合格として〇印で、２０％以上の増加率のものを不合格として×印で記載した。また、コネクタの挿抜特性を調べるために、前記ＦＦＣ端末部と前記コネクタの挿抜を３０回繰り返した後の接触抵抗をテスターによって測定し、挿抜前の接触抵抗値に対する増加率を計算した。挿抜前の接触抵抗値に対して２０％未満の増加率のものを合格として〇印で、２０％以上の増加率のものを不合格として×印で記載した。さらに、コネクタとの挿抜を３０回繰り返した後、めっき層のクラックの発生状態を顕微鏡によって観察しクラックの発生が全く見られない場合を合格として〇印で、クラックの発生が見られる場合を不合格として、×印で記載した。結果を表１に示した。

表１の実施例１〜１１に示されるように、少なくともコネクタと嵌合されるＦＦＣ端子部の銅或いは銅合金配線上に、厚さ０．３〜５．０μｍのＮｉめっき層、厚さ０．０３〜１．０μｍのＰｄ基合金めっき層が順次形成されたＦＦＣ端子部とした本発明は、ガス腐食環境後も接触抵抗値の増加率が２０％以下であり、また３０回の挿抜回数を繰り返してもその接触抵抗値の増加が２０％以下であり、さらにめっき層にはクラックの発生が見られないＦＦＣ端子部であった。また、Ｐｄ基合金めっき層は、Ｎｉ或いはＣｏを０．１〜２０．０質量％含有したＰｄ基合金を用いるのが好ましいことも判る。

これに対して、比較例１〜８に示すように本発明の範囲を外れた場合は、ガス腐食環境下に置いた後の接触抵抗値、コネクタとの３０回の挿抜後の接触抵抗値、或いは前記挿抜後にクラックの発生等、いずれかの項目に問題があった。すなわち、比較例１のようにＮｉめっき層の厚さが薄い場合は、ガス腐食後の接触抵抗値が２０％以上増加し、また比較例２のようにＮｉめっき層が厚すぎる場合は、コネクタとの３０回の挿抜後にクラックが生じていた。さらに、比較例３に示すようにＰｄ合金めっき層の厚さが薄くなると、ガス腐食環境後の接触抵抗値が高くなり、また比較例４のようにＰｄ基合金めっき層の厚さが厚くなると、特性的には十分であるがコストが高くなり過ぎ実用上問題がある。さらに比較例５および６のように、Ｐｄ基合金めっき層のＮｉまたはＣｏの含有量が１質量％未満であると、３０回の挿抜回数後の接触抵抗値が高くなり問題がある。また比較例７および８のように、Ｐｄ基合金めっき層のＮｉまたはＣｏの含有量が２０質量％を超えると、ガス腐食環境後の接触抵抗値が高くなって問題がある。

つぎに、前記Ｐｄ基合金めっき層上にＡｕめっき層を形成した場合について、その効果を示す。すなわち、Ｐｄ基合金のめっき層上に、表２に記載した各種厚さのＡｕめっき層を形成したものを試料とした。ついでこの試料を、Ａｕ／Ｎｉめっき（Ａｕめっき厚さが０．３μｍ、Ｎｉめっき厚さが３μｍ）したノンＺＩＦタイプのコネクタと嵌合し、硫化水素１０ｐｐｍ、湿度８５％の雰囲気中に４８時間放置して、腐食ガス試験を行なった。ついで、テスターによって接触抵抗を測定しその増加率を計算した。腐食ガス試験前の接触抵抗値に対して、２０％未満の増加率のものを合格として〇印で、２０％以上の増加率のものを不合格として×印で記載した。また、コネクタの挿抜特性を調べるために、前記ＦＦＣ端末部と前記コネクタの挿抜を３０回繰り返した後の接触抵抗をテスターによって測定し、挿抜前の接触抵抗値に対する増加率を計算した。挿抜前の接触抵抗値に対して２０％未満の増加率のものを合格として〇印で、２０％以上の増加率のものを不合格として×印で記載した。さらに、コネクタとの挿抜を３０回繰り返した後のめっき層のクラックの発生状態を顕微鏡によって観察し、クラックの発生が全く見られない場合を合格として〇印で、クラックの発生が見られる場合を不合格として、×印で記載した。また、前記ＦＦＣ端末部について１８０日間の大気暴露試験を行ない、ついで、テスターによって接触抵抗を測定しその増加率を計算した。大気暴露試験前の接触抵抗値に対して、２０％未満の増加率のものを合格として〇印で、２０％以上の増加率のものを不合格として×印で記載した。結果を表２に記載した。

表２の実施例１２〜１４に示されるように、少なくともコネクタと嵌合されるフレキシブルフラットケーブル端子部の銅或いは銅合金配線上に、厚さ０．３〜５．０μｍのニッケルめっき層、厚さ０．０３〜１．０μｍのＰｄ基合金めっき層上に、厚さ０．００５〜０．２０μｍの金めっき層を形成したＦＦＣ端子部とすることによって、ガス腐食環境下に置いた後もその接触抵抗値が、増加率として２０％以下であり、前記コネクタとの３０回の挿抜を繰り返しても、その接触抵抗値の増加が２０％以下であり、また前記挿抜後にはめっき層にクラックの発生がないＦＦＣ端子部であった。さらに、１８０日間大気暴露試験後の接触抵抗値の増加率も２０％以下であった。なお、この構成のＦＦＣ端子部もＰｄ基合金めっき層は、Ｎｉ或いはＣｏを０．１〜２０．０質量％含有したＰｄ基合金を用いるのが好ましい。

これに対して、比較例９〜１１に示すように本発明の範囲を外れた場合は、ガス腐食環境後に置ける接触抵抗値、３０回の挿抜後の接触抵抗値、或いは前記挿抜後にクラックの発生等、いずれかの項目に問題があった。すなわち、比較例９のようにＰｄ基合金めっき層上にＡｕめっき層を設けない場合は、１８０日間の大気暴露試験によって接触抵抗値が２０％以上増加した。また比較例１０および１１のようにＡｕめっき層の厚さが薄いと、やはり１８０日間の大気暴露試験によって、接触抵抗値が２０％以上増加した。

本発明のように、銅或いは銅合金配線上にＮｉめっき層を施し、この上にＰｄ基合金めっき層を設けたＦＦＣ端子部は、コネクタと嵌合して長期間使用しても耐食性に優れ、またコネクタとの挿抜特性に優れているので、種々の電子機器類に対して有用なものである。さらに、Ｐｄ合金めっき層上にＡｕめっき層を設けたＦＦＣ端子部は、大気暴露に対しても問題がないのでより優れたＦＦＣ端子部として、種々の電子機器類に使用することが可能である。

Claims

少なくともコネクタと嵌合されるフレキシブルフラットケーブル端子部の銅或いは銅合金配線上に、厚さ０．３〜５．０μｍのニッケルめっき層、厚さ０．０３〜１．０μｍのパラジウム基合金めっき層が順次形成されたことを特徴とするフレキシブルフラットケーブル端子部。
前記パラジウム基合金めっき層上に、厚さ０．００５〜０．２０μｍの金めっき層が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルフラットケーブル端子部。
前記パラジウム基合金めっき層は、ニッケル或いはコバルトを０．１〜２０．０質量％含有するパラジウム基合金を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブルフラットケーブル端子部。