WO2009157457A1 - 電気電子部品用複合材料およびそれを用いた電気電子部品 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明によれば、以下の手段が提供される:
(1)打ち抜き加工されて形成される電気電子部品の材料として用いられる、金属基材上の少なくとも一部に実質的に1層の絶縁皮膜が設けられた電気電子部品用複合材料であって、前記金属基材と前記絶縁皮膜との間に、前記打ち抜き加工後の材料端部における前記絶縁皮膜の剥離幅が10μm未満となるようにNiまたはNi-Zn合金からなる金属層が介在されていることを特徴とする電気電子部品用複合材料、
(2)前記NiまたはNi-Zn合金からなる金属層の厚さが、0.001μm以上0.1μm未満であることを特徴とする(1)記載の電気電子部品用複合材料、
(3)前記絶縁皮膜がポリアミドイミドからなることを特徴とする(1)または(2)記載の電気電子部品用複合材料、
(4)前記金属基材が、銅系金属材料により構成されてい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)前記金属基材の厚さが、0.06~0.4mmであることを特徴とする(1)~(4)のいずれか1項に記載の電気電子部品用複合材料、
(6)前記(1)~(5)のいずれか1項に記載の電気電子部品用複合材料の打ち抜き加工後に、前記金属基材上の少なくとも一部に前記絶縁皮膜が残存するように形成されたことを特徴とする電気電子部品、および
(7)前記電気電子部品が、打ち抜き加工後、前記絶縁皮膜が設けられていない箇所に湿式のめっき処理が行われて形成されたことを特徴とする(6)記載の電気電子部品。
なお、上記の打ち抜き加工後の材料端部における絶縁皮膜の剥離幅は、クリアランス5μmの金型を用いて5mm×2mmの矩形状に試料を打抜いた後、赤インクを溶かした水溶液中に浸漬して測定されたものである。
(1)金属層の厚さを0.001μm以上0.1μm未満とすること。
(2)絶縁皮膜をポリアミドイミドにより構成すること。
(3)金属基材を銅系金属材料により構成すること。
(4)金属基材の厚さを0.06~0.4mmとすること。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
2 電気電子部品
11、21 金属基材
12、22 絶縁皮膜
13 金属層
21a 打ち抜き加工面
23 隙間
なお、本発明は、これらの実施態様に限定されるものではない。例えば、絶縁皮膜および金属層は金属基材の片面に設けても両面に設けてもよく、最終製品である電気電子部品の要求特性に応じて、本発明の実施態様は適宜変更できるものである。
図1において、絶縁皮膜12は金属基材11の上面の一部と金属基材11の下面の全体に設けられている例を示すが、これはあくまでも一例であって、絶縁皮膜12は金属基材11の上面全体および下面全体に設けられていてもよく、金属基材11の上面の一部および下面の一部に設けられていてもよい。すなわち、金属基材11上の少なくとも一部に絶縁皮膜12が設けられていればよい。
金属層13は、電気めっき、化学めっき等の方法で形成されることが望ましく、NiまたはNi-Zn合金により構成する。Ni-Zn合金は、合金全量中Znを50質量%以下含有するものが好ましく、10~30質量%含有するものがより好ましい。
金属層13をめっきにより形成する場合は、湿式めっきでも乾式めっきでもよい。前記湿式めっきの例としては電解めっき法や無電解めっき法が挙げられる。前記乾式めっきの例としては物理蒸着(PVD)法や化学蒸着(CVD)法が挙げられる。
上記のとおり、絶縁皮膜12は、適度な絶縁性を有することが望ましく、電気電子部品に形成された後にリフロー実装される可能性を考慮すると耐熱性を有することが望ましい。その中でも特に、原料コストや生産性、打ち抜き加工性や曲げ加工性等の加工性のバランスを考慮すると、耐熱性樹脂であるポリアミドイミドが望ましい。
金属基材11の厚さは、0.06mm以上が望ましい。0.06mmより薄いと電気電子部品として十分な強度が確保できないためである。また、あまり厚いと打ち抜き加工の際にクリアランスの絶対値が大きくなり、打ち抜き部のダレが大きくなるため、厚さは0.4mm以下とすることが望ましく、0.3mm以下とすることがさらに望ましい。このように、金属基材11の厚さの上限は、打ち抜き加工等による加工の影響(クリアランス、ダレの大きさ等)を考慮して決定される。
ここで、前記(b)の方法は繰り返してもよい。このようにすると、溶媒の揮発が不十分となるおそれが少なくなり、絶縁皮膜12と金属層13との間に気泡などが発生するおそれを低減することができ、絶縁皮膜12と金属層13との密着性をさらに高めることができる。このようにしても、複数回に分けて形成された樹脂硬化体が実質的に同一のものであれば、金属層13上に実質的に1層の絶縁皮膜12を設けることができる。本発明において「実質的に1層の絶縁皮膜を設ける」とは、前記(a)又は(b)の単一工程によって1層の絶縁皮膜を設ける場合の他、上記のように複数回の工程によって実質的に同一の絶縁被覆を重層して設ける場合をいう。
絶縁皮膜12の厚さは、薄すぎると絶縁効果が期待できず、厚すぎると打ち抜き加工が困難になるため、2~20μmが望ましく、3~10μmがさらに望ましい。
絶縁皮膜12が設けられていない箇所に湿式のめっき処理が行われてもよい。絶縁皮膜12が設けられていない箇所とは、例えば図1における金属基材11の側面や、金属基材11の上面の一部の絶縁皮膜12が設けられている部分以外の箇所などを意味する。ここで用いられるめっき処理としては、例えば、Niめっき、Snめっき、Auめっき等が挙げられる。めっきにより後付け金属層を設けることにより、金属基材11の表面を保護することができる。
本発明の電気電子部品用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り、また、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。
(試料)
厚み0.1mm、幅20mmの金属条(金属基材)に電解脱脂、酸洗処理をこの順に施した後、Niめっき、Ni-10%(質量%、以下同様)Zn合金めっき、またはNi-30%Zn合金めっきを、それぞれ約0.001μm、0.005μm、0.02μm、0.05μm、0.085μm、0.1μm、0.2μm施し金属層を構成し、次いで各条の端から5mmの位置に幅10mmのポリアミドイミドの絶縁性を有する樹脂皮膜を設けて本発明例および比較例の電気電子部品用複合材料を製造した。
金属条にはJIS合金C5210R(リン青銅、古河電気工業(株)製)を用いた。なお、めっき厚は、蛍光X線膜厚計SFT-3200(セイコープレシジョン(株)製)を用いて10点の平均値により測定した。
また、比較例として、これとは別に、電解脱脂、酸洗処理をこの順に施した後、めっきを施さず(金属層なし)に絶縁を要する箇所に絶縁性を有する樹脂皮膜を設けて電気電子部品用複合材料を製造した。
前記電解脱脂処理は、「クリーナー160S」(商品名、メルテックス(株)製)を60g/リットル含む脱脂液中において、液温60℃で電流密度2.5A/dm2の条件で10~30秒間カソード電解して行った。
前記酸洗処理は、硫酸を100g/リットル含む酸洗液中に室温で10~30秒間浸漬して行った。
なお、電解脱脂処理および酸洗処理の処理時間は、後のめっき処理において所定のめっき厚を得るためにライン速度を調整した結果として、上記の範囲内で適宜決定した。
前記Ni-10%Zn合金めっきは、硫酸ニッケル5g/リットル、ピロリン酸亜鉛1g/リットル、ピロリン酸カリウム100g/リットルを含むめっき液中において、液温40℃で電流密度0.5~5A/dm2の条件で所定のめっき厚になるように、電流密度、めっき槽長、ライン速度を調整して行った。
前記Ni-30%Zn合金めっきは、塩化ニッケル75g/リットル、塩化亜鉛30g/リットル、塩化アンモニウム30g/リットル、チオシアン化ナトリウム15g/リットルを含むめっき液中において、液温25℃で電流密度0.05~0.5A/dm2の条件で所定のめっき厚になるように、電流密度、めっき槽長、ライン速度を調整して行った。
得られた電気電子部品用複合材料について、打抜き加工性の評価を行った。
前記打抜き加工性の評価は、クリアランス5μmの金型を用いて5mm×2mmの矩形状に試料を打抜いた後、赤インクを溶かした水溶液中に浸漬し、打抜き後の材料端部における皮膜の剥離幅が、5μm未満の場合を「優(◎)」、5μm以上10μm未満の場合を「良(○)」、10μm以上の場合を「否(×)」とした。
また、各材料について、ダイプラ・ウィンテス(株)製サイカスDN-20Sを用いて絶縁皮膜の密着強度を測定した。測定条件は、幅1mm、すくい角20°、逃げ角10°のダイヤ切刃を使用し、定速度モード、水平速度2.0μm/s、垂直速度0.1μm/sで行った。その結果を表1に示す。
これに対し本発明の試料No.1~15では、絶縁皮膜の密着強度が0.8kN/m以上得られており、打抜き性が優れるため、精密プレス加工用途に適する。特に金属層の厚さが0.005~0.05μmの試料No.2~4、No.7~9、No.12~14では、密着強度が0.86kN/m以上であり、打抜き性も特に優れる。
金属条としてJIS合金C7701R(洋白、三菱電機メテックス(株)製)を用いた他は、実施例1と同様に行った。その結果を表2に示す。
金属条としてJIS合金C7025R(コルソン銅、日鉱金属(株)製)を用いた他は、実施例1と同様に行った。その結果を表3に示す。
これに対し本発明の試料No.45~59では、樹脂の密着強度が0.8kN/m以上得られており、剥離幅も10μmに満たず打抜き性が優れるため、精密プレス加工用途に適する。特に金属層の厚さが0.005~0.05μmの試料No.46~48、No.51~53、No.56~58では、密着強度が0.86kN/m以上であり、打抜き性も特に優れる。
実施例1~3の各材料をクリアランス5μmの金型を用いて5mm×2mmの矩形状に打抜き、電解脱脂、酸洗処理をこの順に施した後、Niめっきを施し、後めっき処理に対する皮膜の剥離幅の進展度合いを評価した。
前記電解脱脂、酸洗処理、Niめっきは、実施例1に示した条件と同様の条件でビーカーめっきにより行った。電解脱脂、酸洗処理の時間はそれぞれ30秒とし、Niめっきの電流密度および時間は5A/dm2の条件で1分間とした。このとき、Niめっきの厚さはおよそ1μmであった。
前記皮膜の剥離幅の進展度合いの評価は、めっき後の材料を赤インクを溶かした水溶液中に浸漬し、材料端部における皮膜の剥離幅が実施例1~3で評価した皮膜の剥離幅に対してどの程度進展したかを測定することにより行った。評価基準は、剥離幅の進展が5μm未満の場合を「優(◎)」、5μm以上10μm未満の場合を「良(○)」、10μm以上の場合を「否(×)」、皮膜が材料から完全剥離してしまった場合を「剥離(××)」とした。
結果を表4に示す。
Claims (7)
- 打ち抜き加工されて形成される電気電子部品の材料として用いられる、金属基材上の少なくとも一部に実質的に1層の絶縁皮膜が設けられた電気電子部品用複合材料であって、前記金属基材と前記絶縁皮膜との間に、前記打ち抜き加工後の材料端部における前記絶縁皮膜の剥離幅が10μm未満となるようにNiまたはNi-Zn合金からなる金属層が介在されていることを特徴とする電気電子部品用複合材料。
- 前記NiまたはNi-Zn合金からなる金属層の厚さが、0.001μm以上0.1μm未満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。
- 前記絶縁皮膜がポリアミドイミドからな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。
- 前記金属基材が、銅系金属材料により構成されてい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。
- 前記金属基材の厚さが、0.06~0.4mmであることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の電気電子部品用複合材料。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の電気電子部品用複合材料の打ち抜き加工後に、前記金属基材上の少なくとも一部に前記絶縁皮膜が残存するように形成されたことを特徴とする電気電子部品。
- 前記電気電子部品が、打ち抜き加工後、前記絶縁皮膜が設けられていない箇所に湿式のめっき処理が行われて形成されたことを特徴とする請求項6記載の電気電子部品。
Priority Applications (5)
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