JP2007147590A - 電気電子部品用金属材料および前記金属材料を用いた電気電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】欠陥を的確に自動検知できる絶縁樹脂皮膜が所要箇所に設けられた電気電子部品
用金属材料を提供する。
【解決手段】金属条材２の所要箇所に絶縁樹脂皮膜３が設けられた金属材料１において、絶縁樹脂皮膜３が着色されている電気電子部品用金属材料。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁欠陥を的確に検知できる樹脂皮膜が所要箇所に設けられた電気電子部品用金属材料および前記金属材料を用いた信頼性に優れる、電気電子機器に実装される素子内蔵用筐体等の電気電子部品に関する。

電気電子機器のプリント基板などには、セラミック発振子、水晶発振器、電圧制御発振器、或いはこれら部品を複数組み付けたモジュール部品が組み込まれており、これらは金属製のケース、筐体（蓋付きケース）、キャップ、カバーなどの電気電子部品に覆われて電磁波シールドされる。

前記電気電子部品は、前記電気電子機器の携帯化が進展する中で低背化が求められており、その高さはモジュール部品の場合で５ｍｍ以下、個別部品の場合では２ｍｍを割り１ｍｍ前後に突入しつつある。

この電気電子部品の低背化に伴って、シールドされる素子などと電気電子部品間で十分な絶縁性が確保できなくなり、その対策として、絶縁フィルムをケース内に挿入する方法（特許文献１）が提案されたが、この方法は挿入作業に手間を要した。そこで金属材料上に予め樹脂皮膜をコーティングしておく方法（特許文献２）が提案された。

特開平１−６３８９号公報 特開２００４−１９７２２４号公報

前記特許文献２の方法では、樹脂皮膜にピンホール、泡、傷、打痕、異物、汚れなどの欠陥が生じ易く、これらが存在すると絶縁性が損なわれるため、目視によりピンホールなどの欠陥を検査し、欠陥が存在するものは不良品として除外していた。

ところで、近年、前記欠陥検査は、ＣＣＤカメラ付き画像検知器により自動的（機械的）に行われるようになり、この機に、本発明者等は自動検査方法において欠陥を的確に検知できる樹脂皮膜の形態について検討した。その結果、絶縁樹脂皮膜を着色したり、艶消しすることによりピンホールなどの欠陥を的確に自動検知できることを知見し、さらに検討を重ねて本発明を完成させるに至った。

本発明は、欠陥が的確に自動検知できる絶縁樹脂皮膜を絶縁箇所に設けた電気電子部品用金属材料および前記金属材料を用いた信頼性に優れる電気電子部品の提供を目的とする。

請求項１記載発明は、金属条材の所要箇所に絶縁樹脂皮膜が設けられた金属材料において、前記樹脂皮膜を着色して自動検知の認識エラーを低減したことを特徴とする電気電子部品用金属材料である。

請求項２記載発明は、前記樹脂皮膜が黒色に着色されていることを特徴とする請求項１記載の電気電子部品用金属材料である。

請求項３記載発明は、前記樹脂皮膜が無機顔料、有機顔料、染料のうちの少なくとも１種を用いて着色されていることを特徴とする請求項１または２記載の電気電子部品用金属材料である。

請求項４記載発明は、前記樹脂皮膜中に艶消剤が含有されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気電子部品用金属材料である。

請求項５記載発明は、前記着色された樹脂皮膜の光沢度が、測定光入射反射角６０度の条件で５０以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気電子部品用金属材料である。

請求項６記載発明は、前記樹脂皮膜の形状が、ストライプ状またはスポット状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気電子部品用金属材料である。

請求項７記載発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の電気電子部品用金属材料が用いられていることを特徴とする電気電子部品である。

本発明の金属材料は、絶縁箇所に設けた樹脂皮膜が着色されているので、前記樹脂皮膜に存在するピンホールなどの欠陥を的確に自動検知できる。従って金属材料の品質および生産性が向上する。
前記樹脂皮膜を黒色系に着色することにより、または光沢度を５０以下にすることにより前記欠陥はより的確に検知できる。

前記着色は、無機顔料、有機顔料、染料などの市販品を用いることができるので低コストを実現できる。

前記絶縁樹脂皮膜は、絶縁を要する箇所のみに設けることにより樹脂原料の節減が図れるとともに、放熱性も高度に維持される。

前記絶縁樹脂皮膜は形状を問わず、特に、市場需要の多いストライプ状、スポット状のものを高品質低コストで提供できる。

本発明の金属材料の絶縁樹脂皮膜については、その欠陥が的確に認識エラーなく。自動検知しうるので不良品が出荷されるようなことを防止できる。従って前記金属材料を用いた電気電子部品において内蔵素子などが良好に絶縁され、信頼性に優れる。

本発明の電気電子部品用金属材料を、図面を参照して具体的に説明する。
図１に示す電気電子部品用金属材料１は、金属条材２表面の所要箇所（絶縁を必要とする箇所）に着色絶縁樹脂皮膜３をストライプ状に設けたものである。

図２に示す電気電子部品用金属材料１は、金属条材２表面の所要箇所に着色絶縁樹脂皮膜３をストライプ状に設け、さらに金属条材表面の着色樹脂皮膜３が設けられていない部分と金属条材２裏面全体に金属層４を設けたものである。

図１、２に示した電気電子部品用金属材料は、着色絶縁樹脂皮膜３が絶縁を要する箇所にのみ設けられており、着色樹脂皮膜３が設けられていない箇所は金属条材２或いは金属層４が露出しているので放熱性が良好に維持される。

図３に示す電気電子部品用金属材料１は、金属条材２の表面にシランカップリング処理層５を設け、その上に着色絶縁樹脂皮膜３をストライプ状に設けたものである。この金属材料１はカップリング処理されているので着色樹脂皮膜２との密着性が向上する。

図４に示す電気電子部品用金属材料１は、金属条材２の表面にシランカップリング処理を施し、その上に着色絶縁樹脂皮膜３をストライプ状に設け、着色樹脂皮膜３が設けられていない金属条材２の表面に金属層４を設けたものである。

図５に示す金属材料１は、金属条材２表面の両縁部にそれぞれ着色絶縁樹脂皮膜３をストライプ状に設けたものである。

図６に示す電気電子部品用金属材料１は、金属条材２表面の両縁部にそれぞれ多数のスポット（矩形）状の着色絶縁樹脂皮膜３を、所定間隔を開けて直線状に設けたものである。

図７に示す電気電子部品用金属材料１は、金属条材２表面の全面に多数のスポット（矩形）状の着色絶縁樹脂皮膜３を格子状に設けたものである。

図８、図９、図１０は本発明の他の実施態様である。図１〜７と同符号は同じものを示すが、これらの態様において絶縁樹脂皮膜の形状は特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ状、スポット状、円形、ドーナツ状、周辺がギザギザになったもの、これらが混在したものなど任意であることを示している。

本発明において、絶縁コーティング層の横断面形状は、矩形、台形、逆台形など任意であり、その多くは幅が金属基材幅より狭い。前記断面形状は両端部に斜めに垂れていたり、両端上部が角状に部分突出している場合もある。

本発明において、金属条材には、打抜加工や絞り成形などが可能な延性を有する材料、或いはばね性を有する材料が用いられる。具体的には、洋白（Ｃｕ−Ｎｉ系合金）やリン青銅（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ系合金）などのＣｕ系材料、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）やステンレスなどのＦｅ系材料が挙げられる。なかでもリン青銅が好ましい。 前記金属条材は、例えば、所定の金属原料を溶解鋳造し、得られる鋳塊に熱間圧延、冷間圧延、均質化処理、脱脂をこの順に施す常法により製造することができる。

前記金属条材の電気伝導率は、電磁波シールド性の観点から５％ＩＡＣＳ以上が好ましく、１０％ＩＡＣＳ以上がさらに好ましい。比透磁率は１以上が好ましい。金属条材の厚みは０．０１〜０．５ｍｍが好ましく、０．０５〜０．２ｍｍのものがさらに好ましい。

本発明において、着色絶縁樹脂皮膜は耐熱性を有する樹脂皮膜であることが好ましい。耐熱性絶縁樹脂皮膜を形成する樹脂には、例えば、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリアミド系、エポキシ系などの樹脂がある。特に、ポリイミド系、ポリアミドイミド系が好ましい。また、着色樹脂皮膜の絶縁性は、体積固有抵抗１０^１０Ω・ｃｍ以上が好ましく、１０^１４Ω・ｃｍ以上がより好ましい。

前記着色絶縁樹脂皮膜の厚みは、薄すぎると十分な絶縁性が得られず、またピンホールが発生し易いので、２μｍ以上が好ましく、３μｍ以上がさらに好ましい。一方、６０μｍを超えると絶縁効果が飽和し、低背化に不利であり、部品形成精度も低下する。従って６０μｍ以下、特には３０μｍ以下が好ましい。

本発明において、前記着色絶縁樹脂皮膜は金属条材上に塗装ワニスを塗布し、乾燥し、加熱処理して設けることができる。前記塗装ワニスには、ｎ−メチル２−ピロリドンなどを溶媒とするポリイミド溶液、ポリイミド前躯体溶液、ポリアミドイミド溶液、ポリアミドイミド前躯体溶液などが用いられる。

樹脂皮膜は金属条材上の絶縁を要する箇所に設ける。このように樹脂皮膜を絶縁が必要な箇所のみに設けることにより、金属材料全体の放熱性の維持が図れる。

本発明において、樹脂皮膜を着色することにより、樹脂皮膜のピンホールなどの欠陥が存在する部分と無欠陥部分との間の色調差が明瞭に顕れ自動検査の感度を向上させ得る。
色調とは明るさを表す明度と鮮やかさを表す鮮度とを合わせたものである。

本発明において、着色の色は特に限定されるものではなく、全ての色において欠陥部分と無欠陥部分との間の色調差が明瞭に顕れる。例えば、マンセル表色系を用いて色を表す場合、赤（Ｒ）、黄（Ｙ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、紫（Ｐ）の５色相とその中間の黄赤（ＹＲ）、黄緑（ＹＧ）、青緑（ＢＧ）、青紫（ＰＢ）、赤紫（ＲＰ）を加えた主要１０色相とその中間の色相全てにおいて着色の効果が得られる。

着色の色が無彩色（白、灰、黒など）の場合、黒色はＮ値３以下が好ましく、白色はＮ値８以上が好ましい。有彩色（赤、黄、緑など）の場合、赤色は色相１０Ｒ〜１０ＲＰ、明度３〜５、彩度１０〜１４が好ましい。黄色は色相１０Ｙ〜１０ＹＲ、明度６〜８、彩度１０〜１４が好ましい。緑色は色相１０Ｇ〜１０ＧＹ、明度５〜７、彩度５〜１０が好ましい。青色は色相５ＰＢ〜１０ＢＧ、明度３〜５、彩度１０〜１４が好ましい。紫色は色相１０Ｐ〜１０ＰＢ、明度４〜６、彩度１０〜１４が好ましい。 着色の色の中では、外観の高級感や、条材との色調の差、光を反射しないなどの理由から、黒色または艶消し着色が好ましく、特に艶消し黒色が好ましい。

本発明において、着色剤には、無機顔料、有機顔料、染料、或いはこれらの混合物が用いられる。黒色着色の無機顔料としてはカーボンブラックが用いることができる。その他にはＣｕ−Ｃｒ−Ｍｎ系、Ｍｎ−Ｆｅ−Ｃｕ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｃｕ系、Ｔｉ−Ｍｎ−Ｃｕ系、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｆｅ系などの複合金属酸化物が使用できる。酸化鉄、酸化ニッケルなどの単体の金属酸化物でもよい。有機顔料としては、アニリンブラックを使用したレーキ顔料などがある。また水または溶媒に可溶なアニリンブラックなどの染料を使用してもよい。また、これら顔料および染料を樹脂などでコーティングした加工物でもよい。 黒色樹脂皮膜を形成する場合、塗装ワニスへの黒色顔料の添加量は、０．５〜６０質量％、好ましくは３〜３０質量％である。

本発明において、艶消剤にはシリカを好ましく用いる。シリカの製造法には湿式法と乾式法があり、湿式法にはさらに沈降法とゲル法があり、どの方法で製造したシリカも使用できる。この他、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、樹脂などをコーティングして分散性を改善したシリカなども使用可能である。どのシリカを用いるかは樹脂皮膜の強度などに合わせて選択する。艶消剤、例えばシリカは好ましくは、平均粒径１〜５μｍより好ましくは粒径２〜４μｍ添加量は０．２〜２０質量％より好ましくは１〜１０質量％とする。

シリカには艶消し効果の他、粘着防止効果もある。金属材料の両面に樹脂皮膜を設けた場合は製造工程内或いは後工程のプレス工程時に樹脂面同士が粘着することがあるので粘着防止効果は有効である。またシリカにはコーティング前の塗装ワニス状態での粘度調整剤、樹脂の補強剤、耐熱性および耐電圧性の特性付与、スリップ性向上、顔料の沈降防止などの効果もある。

シリカ以外の樹脂系の艶消剤も使用可能である。艶消剤は要求される樹脂皮膜の光沢度に合わせてその量を調整して塗装ワニスに添加する。艶消剤も着色剤と同様に塗装ワニスに分散させ、好適な光沢度（グロス）を得ることができる。

本発明において、樹脂皮膜に着色剤或いは艶消剤を添加すると、絶縁抵抗や密着強度を低下させる場合あるので、要求特性に応じて添加量を制御する必要がある。
本発明を用いることにより、絶縁樹脂皮膜の欠陥を極めて高感度に検出して、不良品を除去できる。
そのエラー率は、最大でも２５％以下、着色剤及び艶消剤の添加量を好適に調整した場合においては０．５％以下を実現できる。

本発明の金属材料が用いられる電気電子部品は、筐体、ケース、カバー、キャップなどである。本発明の金属材料を筐体に用いる場合、筐体内の素子或いは電気配線回路が配置され短絡が起き易い部分に、その樹脂皮膜が位置するように設ける。これにより筐体と内蔵部品との間の絶縁性と電気電子部品の低背化を実現できる。

本発明の電気電子部品としては、携帯機器などのプリント基板に実装されるセラミック発振子、水晶発振器、電圧制御発振器、ＳＡＷフィルター、ダイプレクサ、カプラ、バラン、ＬＰＦ、ＢＰＦ、誘電体デュプレクサなどの個別部品やこれらを複数組み付けたモジュール部品（アンテナスイッチモジュール、フロントエンドモジュール、ＲＦ一体型モジュール、イメージセンサーモジュール、チューナーモジュールなど）、検知スイッチ、ソケット、液晶ドライバ（ＬＣＤ）、キーボードやマザーボードなどのプリント基板側の端子接続コネクタ、ＦＰＣケーブルなど側の接続コネクタ、ＩＣカードやメモリーカードなどが挙げられる。

本発明において、金属条材上に金属層を形成して金属条材の耐食性、酸化防止、シールド性の向上などを図ることができる。前記金属層にはＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕの少なくとも１種、または前記金属の少なくとも１種を含む合金、共析物、化合物などが用いられる。前記金属層の材料は金属条材の材質、使用部品の種類、用途、要求特性、許容コストなどを考慮して選択される。

本発明において、金属条材または金属層にシランカップリング処理やチタネート系カップリング処理などの下地処理を施すことにより金属条材または金属層と樹脂皮膜との密着性が向上する。

次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１
厚さ０．１ｍｍ、幅４０ｍｍの洋白（ＪＩＳ合金番号Ｃ７５２１）条材に電解脱脂、酸洗処理、水洗、シランカップリング処理、乾燥の各工程をこの順に施し、次いで前記条材表面の絶縁を要する中央部に着色塗装ワニスをストライプ状に塗装し、次いで溶媒を蒸発させた後、加熱処理して幅１０ｍｍ、厚み６〜１５μｍの耐熱性着色樹脂（ポリイミド樹脂）皮膜を形成した。前記着色樹脂被膜部分以外の洋白条材表面に金属層（Ｎｉ／Ｓｎ）を形成した（図４参照）。洋白条材表面から耐熱性樹脂皮膜表面までの高さは６０μｍ以下とした。

前記着色塗装ワニスにはｎ−メチル２−ピロリドンを溶媒とするポリイミド溶液に着色剤および艶消剤を所定比率で混合したものを用いた。前記着色剤にはカーボンブラック、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｎ複合酸化物、酸化チタン、銅フタロシアニン、アニリンブラックなどを用いた。艶消剤にはシリカまたは有機ビーズを用いた。

前記耐熱性着色樹脂皮膜を設けた電気電子部品用金属材料について、前記着色樹脂皮膜の引剥がし強度をテンシロン試験機を用いて調べた。１０Ｎ／ｃｍ以上を良好と評価した。
前記着色樹脂皮膜の厚み方向の絶縁抵抗を直流１００Ｖ、４端子法で測定した。１０１１
Ω以上を良好と評価した。前記着色樹脂皮膜の光沢度を光沢計（日本電色工業社製ＶＧ２
０００）を用い入射角度６０度で測定した。

自動外観検査結果は条材長さ５ｍ中のピンホールを自動検査で検知した個数ｉと目視検査で検知した個数ｊとから認識エラー率［（ｊ−ｉ）／ｊ］×１００％を求め評価した。これの再現性を確認するために、サンプル毎の評価はｎ＝１０で行った。 目視検査にはＣＣＤを用いたマイクロスコープ（キーエンス社製ＶＨ−８０００）を使用した。自動検査には一般的な２値化による白黒画像処理手段による画像認識装置（図１１参照）を使用した。倍率は２００倍とした。図１１で６はピンホール欠陥の模式図である。

外観色は、マンセルチャートから求めたＮ値で表示した。但し、青色はＪＩＳ−Ｚ−８７２１に規定されるマンセル表色系に基づく色相、明度、彩度で表示した。

実施例２
シランカップリング処理を省略した以外は実施例１と同じ方法により電気電子部品用金属材料を製造し、実施例１と同じ試験を行った。

実施例３
艶消剤を添加しなかった他は実施例１と同じ方法により電気電子部品用金属材料を製造し、実施例１と同じ試験を行った。

実施例４
条材に洋白に代えてリン青銅（Ｃｕ−６質量％Ｓｎ−０．２質量％Ｐ）を用い、塗装ワニスにポリイミド溶液に代えてポリアミドイミド溶液を用いた他は、実施例１と同じ方法により電気電子部品用金属材料を製造し、実施例１と同じ試験を行った。

実施例５
艶消剤を添加しなかった他は実施例４と同じ方法により電気電子部品用金属材料を製造し、実施例４と同じ試験を行った。

実施例６
リン青銅条材表面の中央部に直径１０ｍｍの円形スポット状着色樹脂皮膜を４０ｍｍ間隔で形成した他は、実施例４と同じ方法により電気電子部品用金属材料を製造し、実施例４と同じ試験を行った。塗装ワニスは開口部が円形のマスクを使用して塗布した。

（比較例１）
無着色塗装ワニスを用いた他は、実施例１と同じ方法により電気電子部品用金属材料を製造し、実施例１と同じ試験を行った。

なお、Ｎｏ．１８、１９の塗装ワニスは、ポリイミド溶液に着色剤および艶消剤を所定量添加し、ミキサーで３０分間攪拌して作製した。Ｎｏ．１８、１９以外の塗装ワニスは、ポリイミド溶液またはポリアミドイミド溶液に着色剤または／および艶消剤を所定量添加し、ミキサーで１０分間プレミキシングし、次いでビーズミルを用いて１時間練肉・分散して作製した。

実施例１〜６および比較例１の試験結果を表１に示す。表１には電気電子部品用金属材料の構成、樹脂皮膜の光沢度、外観色を併記した。着色剤および艶消剤の組成を表２に示した。
なお用いた着色剤、艶消剤の平均粒径は次のとおりである。
カーボンブラック： ０．０４μｍ
複合酸化物 ： ０．２６μｍ
酸化チタン ： ０．２３μｍ
銅フタロシアニン： ０．０２μｍ
シリカ ： ２．０μｍ

表１の結果から明らかなように、本発明例品（実施例１〜６）は引き剥がし強度および絶縁抵抗が基準値を満足し良好であった。また自動外観検査結果は艶消剤を添加しないもの（Ｎｏ．１４、１９）および添加量が少ないもの（表２参照）の一部（Ｎｏ．８）に僅かながらエラーがでたが、大部分は平均認識エラー率が０（目視検査結果と一致）となり、本発明の金属材料は自動外観検査により樹脂被膜の欠陥が的確に検出できることが判明した。なお、着色樹脂被膜の光沢度は、グロス値が５０以下で良好な艶消しができた。また外観色は、黒色がＮ値３以下、白色がＮ値８以上、青色（Ｎｏ．６、７）が色相２．５ＰＢ、明度３．５、彩度１０でいずれも良好であった。

これに対し、比較例品のＮｏ．２２、２３は樹脂被膜に着色剤および艶消剤を添加しなかったため光沢度が高く、そのため自動外観検査での平均認識エラー率が増加した。

本発明の金属材料の第１実施形態を示す横断面説明図である。 本発明の金属材料の第２実施形態を示す横断面説明図である。 本発明の金属材料の第３実施形態を示す横断面説明図である。 本発明の金属材料の第４実施形態を示す横断面説明図である。 本発明の金属材料の第５実施形態を示す平面説明図である。 本発明の金属材料の第６実施形態を示す平面説明図である。 本発明の金属材料の第７実施形態を示す平面説明図である。 本発明の金属材料の第８実施形態を示す平面説明図である。 本発明の金属材料の第９実施形態を示す平面説明図である。 本発明の金属材料の第１０実施形態を示す平面説明図である。 ＣＣＤカメラ付き画像検出器を用いた外観検査概念図である。

符号の説明

１金属材料
２金属条材
３着色樹脂皮膜
４金属層
５シランカップリング処理層
６ピンホール欠陥

Claims (7)

1. 金属条材の所要箇所に、着色絶縁樹脂皮膜を設け、前記着色によって該樹脂皮膜の絶縁欠陥の自動検知率を向上させたことを特徴とする電気電子部品用金属材料。
2. 前記樹脂皮膜が黒色に着色されていることを特徴とする請求項１記載の電気電子部品用金属材料。
3. 前記樹脂皮膜が無機顔料、有機顔料、染料のうちの少なくとも１種を用いて着色されていることを特徴とする請求項１または２記載の電気電子部品用金属材料。
4. 前記樹脂皮膜中に艶消剤が含有されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気電子部品用金属材料。
5. 前記着色された樹脂皮膜の光沢度が、測定光入射反射角６０度の条件で５０以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気電子部品用金属材料。
6. 前記樹脂皮膜の形状が、ストライプ状またはスポット状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気電子部品用金属材料。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の電気電子部品用金属材料が用いられていることを特徴とする電気電子部品。
   

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