JP5323418B2 - 電気電子部品用複合材料および電気電子部品 - Google Patents
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すなわち、本発明は、
(1)金属基材上の少なくとも一部に樹脂皮膜が形成された電気電子部品用複合材料であって、前記樹脂皮膜は、前記金属基材の表面に存在する酸化皮膜(A)との界面に、または前記金属基材上に設けられた金属層の表面に存在する酸化皮膜(B)との界面に、界面領域を有し、前記界面領域は、厚さ30nmに切り出した該電気電子部品用複合材料のサンプルを電子顕微鏡にて撮影し256階調のグレースケールにて表示した際に、前記樹脂皮膜の前記界面領域以外の領域と明るさの差が10階調以上であり、この界面領域において任意の3点での平均厚さが0nmを超え100nm未満の範囲であることを特徴とする電気電子部品用複合材料、
(2)前記樹脂皮膜を形成する樹脂がポリアミドイミドであることを特徴とする(1)項記載の電気電子部品、
(3)前記金属基材が銅または銅基合金、鉄または鉄基合金であることを特徴とする(1)または(2)項記載の電気電子部品用複合材料、
(4)前記金属基材上に前記金属層がn層(nは1以上の整数)設けられ、前記樹脂皮膜が前記金属層の少なくとも1層を介して前記酸化皮膜(B)上に設けられることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の電気電子部品用複合材料、
(5)(1)〜(4)のいずれか1項に記載の電気電子部品複合材料を用いてなることを特徴とする電気電子部品、および、
(6)(1)〜(4)のいずれか1項に記載の電気電子部品用複合材料を製造する方法であって、金属基材の表面または前記金属基材上に設けられた金属層の表面に塗布された樹脂を、昇温速度を調整して加熱処理することを特徴とする電気電子部品用複合材料の製造方法
を提供するものである。
また、コネクタ・端子用途の場合には、電気伝導率については信号伝送用、電力伝送用で好ましい範囲が異なる。信号伝送用の場合は必要な電気伝導率を確保する観点から15%IACS以上が好ましく、電力伝送用の場合は発熱を抑制する観点から60%IACS以上が好ましい。
金属基材は、例えば、所定の金属材料を溶解鋳造し、得られる鋳塊を、常法により、順に、熱間圧延、冷間圧延、均質化処理、および脱脂する工程により製造することができる。
また、樹脂皮膜の絶縁性は、体積固有抵抗1010Ω・cm以上が好ましく、1014Ω・cm以上がさらに好ましい。
図1に示されるように、金属1/樹脂皮膜2の界面に、樹脂皮膜2の界面領域3と金属基材1の酸化皮膜4が観察される。樹脂皮膜2と界面領域3との境界は、透過電子顕微鏡写真を撮影する際のコントラストを適宜調整することで容易に区別することができる。このコントラストは、使用する顕微鏡の状態や照明の状態などにより理想的な条件が異なるため絶対値として一義的には決定できないが、例えば、顕微鏡写真を8ビット(256階層)のグレースケール(黒を0、白を255とする)で表示した際に、樹脂皮膜2と界面領域3との明るさの差が10以上となるような条件を選択することが好ましい。この場合、撮影した画像に対してあらゆる補正(ガンマ補正など)を掛けない(言い換えれば、画像に関数的もしくはイメージ的な操作を加えない)ことが重要である。例えば、図1では、樹脂皮膜2の明るさは平均で約222、界面領域3の明るさは約234であり、また、樹脂皮膜2と界面領域3との境界においても、樹脂皮膜2と界面領域3と明るさの関係は変わらないため、樹脂皮膜2と界面領域3とは容易に区別することができる。
界面領域をこのような厚さに制御するためには、昇温速度を調整する、金属基材として樹脂を劣化させる触媒作用が低いものを用いる、樹脂を劣化させる触媒作用が低いめっき層を設ける、樹脂皮膜を設ける前に金属基材の酸化皮膜を除去する、などが挙げられる。
多層の場合、コストパフォーマンスの点から2層であることがより好ましい。多層を構成するそれぞれの1層の厚さは0.1μm以上10μm以下が好ましい。
単層皮膜の場合はNi、Sn、Ag、Auの各系(金属、合金、共析物、化合物)を、複層皮膜の場合は内層側(下地層)にNi、Au、Ag各系を、外層側にSn系を用いるのが好ましい。3層以上の場合、中間層にはCu、Ag、Pdの各系を用いることが好ましい。
前記Sn−Cu系、Sn−Ag系皮膜は合金皮膜形成のほか、Sn皮膜の上にCu層やAg層を薄く形成しておき、溶融時に合金化させて設けることもできる。
湿式法には浸漬置換処理法、無電解めっき法、電析法などがあるが、中でも電析法は金属層の厚みの均一性、厚み制御性、浴の安定性などの点で優れる。トータルコストも安い。
金属層を部分的に設けるには、不要部分をマスキングする方法、必要部分のみにスポット的にめっき液を供給する方法などが適用できる。
また、Feも触媒作用がCuより低いので、金属基材としてステンレス(SUS)などでも界面領域が成長しにくい。
金属基材1表面の少なくとも絶縁を要する1箇所に樹脂皮膜が設けられている。樹脂皮膜2は、界面領域3を含んでおり、樹脂皮膜2と金属基材1の界面付近では、樹脂皮膜側から順に、界面領域3および酸化皮膜4が形成されている。なお、酸化皮膜4については、樹脂皮膜2が設けられた位置のみ記載し、他の金属基材1の表面においては、記載を省略している(図4〜9についても同様である。)。
金属基材1の片面全面にわたり、樹脂皮膜が設けられている。樹脂皮膜2は、界面領域3を含んでおり、樹脂皮膜2と金属基材1の界面付近では、樹脂皮膜側から順に、界面領域3および酸化皮膜4が形成されている。
金属基材1表面の絶縁を要する2箇所に樹脂皮膜が設けられている。樹脂皮膜2は、界面領域3を含んでおり、樹脂皮膜2と金属基材1の界面付近では、樹脂皮膜側から順に、界面領域3および酸化皮膜4が形成されている。
例えば、複合材料をシールドケース等の筐体部品としたとき、他部品との間の絶縁性が良好に保てるので、筐体の低背化に有利である。また、図3および図5では、前記樹脂皮膜が設けられていない箇所は金属基材が露出しているので放熱性が高度に維持される。
また、複合材料をコネクタや端子などの電気接続部品としたとき、隣接する部品との間の絶縁性が良好に保てるので、コネクタの狭ピッチ化などに有利である。また、図3および図5では、前記樹脂皮膜が設けられていない箇所は金属基材が露出しているので、はんだ付けが可能である、放熱性が高度に維持されるなどの利点がある。
金属基材1上の少なくとも絶縁を要する1箇所に樹脂皮膜が設けられており、樹脂皮膜が設けられている箇所以外の金属基材上にNi層5が設けられている。樹脂皮膜2は、界面領域3を含んでおり、樹脂皮膜2と金属基材1の界面付近では、樹脂皮膜側から順に、界面領域3および酸化皮膜4が形成されている。
金属基材1上の少なくとも絶縁を要する1箇所に樹脂皮膜2が設けられており、樹脂皮膜2が設けられている箇所以外の金属基材1上にNi層5およびSn層6がこの順に設けられている。樹脂皮膜2は、界面領域3を含んでおり、樹脂皮膜2と金属基材1の界面付近では、樹脂皮膜側から順に、界面領域3および酸化皮膜4が形成されている。
特に下地にNi層5を設け、外層にSn層6を設けたものは、Sn層6の化合物化が十分抑制されて、耐熱性や耐ウィスカー性が高度に維持され推奨される。金属層を3層以上設けるとさらに効果的であるが、コストパフォーマンスの点で金属層は2層が適当である。
金属基材1上の少なくとも絶縁を要する1箇所に樹脂皮膜2が設けられており、樹脂皮膜2が設けられている箇所以外の金属基材上にNi層5が設けられている。樹脂皮膜2は、界面領域3を含んでおり、樹脂皮膜2とNi層5の界面付近では、樹脂皮膜側から順に、界面領域3および酸化皮膜4が形成されている。
金属基材1表面のうち一方の面の少なくとも絶縁を要する1箇所と他方の面の全面に樹脂皮膜が設けられている。なお、前記他方の面には、図示されるように全面に樹脂皮膜が設けられている必要はかならずしもなく、少なくとも一部に樹脂皮膜が設けられるものであってもよい。樹脂皮膜2は、界面領域3を含んでおり、樹脂皮膜2と金属基材1の界面付近では、樹脂皮膜側から順に、界面領域3および酸化皮膜4が形成されている。
金属基材1上の絶縁を要する箇所に樹脂皮膜(高密度層)2がストライプ状に設けられている。樹脂皮膜2が設けられている箇所以外の金属基材1上にNi層、あるいはNi層およびSn層をこの順に設けてもよい。また金属基材1上に設けられたNi層上の絶縁を要する箇所に樹脂皮膜2を設け、樹脂皮膜2が設けられている箇所以外の金属基材1上にSn層をこの順に設けてもよい。樹脂皮膜2と金属基材1の界面には界面領域と酸化皮膜が存在する。
金属基材1上の絶縁を要する箇所に樹脂皮膜2がスポット状に設けられている。その他は上記第8の実施態様と同様である。
[実施例1]
JIS合金C5210R(りん青銅、古河電気工業(株)製)の厚み0.1mm、幅20mm(No.1〜4,10〜12)、C7701R(洋白、三菱電機メテックス(株)製)の厚み0.1mm、幅20mm(No.5〜8)、および、SUS304CPS(ステンレス、日新製鋼(株)製)の厚み0.1mm、幅20mm(No.9)の条を金属基材とした。前記条に電解脱脂、酸洗処理、水洗、乾燥の各工程をこの順に施した。
ここで、ミクロトームでは基材に対して正確に直角に切ることが出来ないので、基材厚さの実測と電子顕微鏡写真上での基材の厚さの計測値から補正値を算出し、電子顕微鏡写真上での界面領域の厚さにそれを掛けたものを、前記界面領域の厚さとした。
(1)As:樹脂焼き付け後なにも処理をせずにクロスカットを施しテープ剥離を行った。
(2)耐酸:クロスカット後10%硫酸(60℃)に30秒浸漬した後にテープ剥離を行った。
(3−1)耐アルカリ:クロスカット後10%水酸化ナトリウム(60℃)に30秒浸漬した後にテープ剥離を行った。
(3−2)耐アルカリ:クロスカット後10%水酸化ナトリウム(60℃)で電解(2.5A/dm2、30秒)を施した後にテープ剥離を行った。
(4)耐洗浄剤:クロスカット後メチレンクロライド(60℃)に浸漬し1分間超音波洗浄を施した後にテープ剥離を行った。
評価は○△×の3段階評価で、○:剥離度合いが0割(全く剥がれない)、△:剥離度合いが1〜4割、×:剥離度合いが5〜10割、とした。結果を表1に示す。
表1に示すとおり、界面領域の厚さが0nmを超えて100nm未満、好ましくは80nm以下ならば耐薬品性が良好である。
2 樹脂皮膜
3 (樹脂皮膜の)界面領域
4 酸化皮膜
5 Ni層
6 Sn層
10 電気電子部品
11 金属基材
11a 打ち抜き加工面
12 絶縁皮膜
13 隙間
20 電気電子部品
21 金属基材
22 絶縁皮膜
23,24 隙間
Claims (6)
- 金属基材上の少なくとも一部に樹脂皮膜が形成された電気電子部品用複合材料であって、前記樹脂皮膜は、前記金属基材の表面に存在する酸化皮膜(A)との界面に、または前記金属基材上に設けられた金属層の表面に存在する酸化皮膜(B)との界面に、界面領域を有し、前記界面領域は、厚さ30nmに切り出した該電気電子部品用複合材料のサンプルを電子顕微鏡にて撮影し256階調のグレースケールにて表示した際に、前記樹脂皮膜の前記界面領域以外の領域と明るさの差が10階調以上であり、この界面領域において任意の3点での平均厚さが0nmを超え100nm未満の範囲であることを特徴とする電気電子部品用複合材料。
- 前記樹脂皮膜を形成する樹脂がポリアミドイミドであることを特徴とする請求項1記載の電気電子部品用複合材料。
- 前記金属基材が銅または銅基合金、鉄または鉄基合金であ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複合材料。
- 前記金属基材上に前記金属層がn層(nは1以上の整数)設けられ、前記樹脂皮膜が前記金属層の少なくとも1層を介して前記酸化皮膜(B)上に設けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気電子部品用複合材料。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気電子部品複合材料を用いてなることを特徴とする電気電子部品。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気電子部品用複合材料を製造する方法であって、
金属基材の表面または前記金属基材上に設けられた金属層の表面に塗布された樹脂を、昇温速度を調整して加熱処理することを特徴とする電気電子部品用複合材料の製造方法。
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