(57)【要約】【課題】  銅或いは銅合金の配線上に、純錫或いは鉛を含まない錫合金のめっき層を有するＦＰＣ端子部並びにＦＦＣ端子部に於ける、銅配線等の腐食を防止することによって、銅配線等の耐食性（外観並びに電気的特性）に優れ、またウイスカーの発生のないＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部を提供することにある。【解決手段】  ＦＰＣ或いはＦＦＣのコネクタ嵌合される端子部であって、銅或いは銅合金配線上に純錫又は鉛を含まない錫合金のめっき層が形成され、熱処理されることにより銅および錫を含む金属間化合物拡散層が形成される端子部に於いて、熱処理された後の前記純錫又は鉛を含まない錫合金の残存めっき層の厚さが０．２０μｍ未満であって、熱処理後の端子部には腐食防止剤層が形成されているＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部とすることによって、解決される。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルプリント配線基板或いはフレキシブルフラットケーブルのコネクタ嵌合される端子部であって、銅或いは銅合金配線上に純錫又は鉛を含まない錫合金のめっき層が形成され、熱処理されることにより銅および錫を含む金属間化合物拡散層が形成された端子部に於いて、熱処理された後の前記純錫又は鉛を含まない錫合金の残存めっき層の厚さが０．２０μｍ未満であって、かつ熱処理後の端子部には腐食防止剤層が形成されていることを特徴とするフレキシブルプリント配線基板端子部或いはフレキシブルフラットケーブル端子部。
【請求項２】
フレキシブルプリント配線基板或いはフレキシブルフラットケーブルのコネクタ嵌合される端子部であって、銅或いは銅合金配線上に純錫又は鉛を含まない錫合金のめっき層が０．５０μｍ未満の厚さに形成されると共に、前記端子部には腐食防止剤層が形成されていることを特徴とするフレキシブルプリント配線基板端子部或いはフレキシブルフラットケーブル端子部。
【請求項３】
前記腐食防止剤層が、ベンゾトリアゾールまたはベンゾトリアゾール誘導体の塗布層である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プリント配線基板端子部或いはフレキシブルフラットケーブル端子部。
【請求項４】
前記鉛を含まない錫合金めっき層が、錫銅合金、錫銀合金、錫ビスマス合金から選ばれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線基板端子部或いはフレキシブルフラットケーブル端子部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウイスカーの発生が殆どないと共に、耐食性に優れたフレキシブルプリント配線基板或いは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。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等に用いられるフレキシブルプリント配線基板（以下ＦＰＣ）やフレキシブルフラットケーブル（以下ＦＦＣ）は、多くが銅や銅合金を配線として使用している。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にコネクタ接続も多く行なわれている。このような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なわれている。例えば、金、錫−鉛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。さらに実験によると、めっき皮膜を塑性変形させた後にも一定以上の圧力がかかっている時に起こる現象であることが確認された。このようなウイスカーの成長は、銅配線間等での短絡を生じて電子機器等のトラブルに繋がり好ましくない。ウイスカー対策として、前述の純錫めっきや鉛を含まない錫合金めっきをできるだけ薄く形成することが考えられるが、この場合には銅配線等が露出し易くなり、腐食の問題が生じる。
【０００３】
また、ウイスカーの問題を解決する技術としては、特許文献１や特許文献２が知られている。特許文献１の発明では、ウイスカーの発生防止はリフロー処理することによって略防止できるとしているが、前記リフロー処理のみでは、自然発生するウイスカーに対しては抑制効果が見られるが、コネクタ嵌合によって発生するウイスカーに対しては、必ずしも十分に効果があるとは言えないことが判ってきた。さらに、銅配線等の露出による腐食に関する記載はない。また特許文献２には、銅又は銅合金の微細パターン上にスズメッキを施す場合に、ショートの原因になるスズメッキホイスカーを抑制する方法が開示されている。しかしながら、この抑制方法ではスズメッキ工程を２回行なうことになるので、工程が複雑になると共に製造コスト等が問題となる。さらには、銅配線等が露出することによって生じる銅や銅合金の腐食の問題、すなわち、耐食性（外観が悪くなったり電気的特性の阻害）についての記載はない。そこで、この問題点を解決する技術が求められていた。
【特許文献１】特開平１１−３４３５９４号公報
【特許文献２】特許第３０１４８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
銅或いは銅合金の配線上に、純錫或いは鉛を含まない錫合金のめっき層を有するフレキシブルプリント配線基板端子部（以下ＦＰＣ端子部）並びにフレキシブルフラットケーブル端子部（以下ＦＦＣ端子部）に於いて、前記めっき層が比較的薄く施されたり、或いは熱処理されることによって薄くなった場合に生ずる銅配線等の腐食を防止することによって、銅配線等の耐食性（外観並びに電気的特性）に優れ、またウイスカーの発生のないＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、ＦＰＣ或いはＦＦＣのコネクタ嵌合される端子部であって、銅或いは銅合金配線上に純錫又は鉛を含まない錫合金のめっき層が形成され、熱処理されることにより銅および錫を含む金属間化合物拡散層が形成される端子部に於いて、熱処理された後の前記純錫又は鉛を含まない錫合金の残存めっき層の厚さが０．２０μｍ未満であって、熱処理後の端子部には腐食防止剤層が形成されているＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部とすることによって、解決される。
【０００６】
また請求項２に記載されるように、ＦＰＣ或いはＦＦＣのコネクタ嵌合される端子部であって、銅或いは銅合金配線上に、純錫又は鉛を含まない錫合金のめっき層が０．５０μｍ未満の厚さに形成されると共に、前記端子部には腐食防止剤層が形成されているＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部とすることによって、解決される。
【０００７】
さらに請求項３に記載されるように、前記腐食防止剤が、ベンゾトリアゾールまたはベンゾトリアゾール誘導体である請求項１または２に記載のＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部とすることによって、また請求項４に記載するように、前記鉛を含まない錫合金めっき層が、錫銅合金、錫銀合金、錫ビスマス合金から選ばれる請求項１〜３のいずれかに記載のＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部とすることによって、解決される。
【発明の効果】
【０００８】
以上のような本発明によれば、ＦＰＣ或いはＦＦＣのコネクタ嵌合される端子部であって、銅或いは銅合金配線上に純錫又は鉛を含まない錫合金のめっき層が形成され、熱処理されることにより銅および錫を含む金属間化合物拡散層が形成される端子部に於いて、熱処理された後の前記純錫又は鉛を含まない錫合金の残存めっき層の厚さが０．２０μｍ未満であって、熱処理後の端子部には腐食防止剤層が形成されているＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部としたので、実用上問題となるようなウイスカーの発生が殆どなく、また、銅配線等の腐食等によって外観性が悪くなったり、電気的特性が阻害されることがない耐食性に優れたＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部が得られる。さらに、鉛による環境汚染の問題も生じない。
【０００９】
また、ＦＰＣ或いはＦＦＣのコネクタ嵌合される端子部であって、銅或いは銅合金配線上に、純錫又は鉛を含まない錫合金のめっき層が０．５０μｍ未満の厚さに形成されると共に、前記端子部には腐食防止剤が塗布されているＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部としたので、実用上問題となるウイスカーの発生がなく、また銅配線等の腐食等によって外観性が悪くなったり、電気的特性が阻害されることがない、耐食性に優れたＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部が得られる。さらに、鉛による環境汚染の問題も生じない。
【００１０】
また、前記腐食防止剤層をベンゾトリアゾールまたはベンゾトリアゾール誘導体の塗布層としたので、比較的簡単に形成でき、かつ確実に腐食防止を行なうことができると共に、前述した効果が得られる。さらに、鉛を含まない錫合金めっき層として、錫銅合金、錫銀合金、錫ビスマス合金から選ぶことによって、種々の鉛フリーの錫合金めっき層を選択できると共に、前述した特性を有するＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、ＦＰＣ或いはＦＦＣのコネクタ嵌合される端子部であって、銅或いは銅合金配線上に純錫又は鉛を含まない錫合金のめっき層（以下初期めっき層）が形成され、熱処理されることにより銅および錫を含む金属間化合物拡散層が形成される端子部に於いて、熱処理された後の前記純錫又は鉛を含まない錫合金の残存めっき層（以下残存めっき層）の厚さが０．２０μｍ未満であって、熱処理後の端子部には腐食防止剤層が形成されているＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部である。
【００１２】
ＦＰＣ端子部或いはＦＦＣの端子部をコネクタ嵌合した場合、特にピンを有するコネクタ嵌合した場合に発生するウイスカーは、コネクタから受ける外部応力の影響が大きいことが判ってきた。このため、熱拡散処理によって銅および錫を含む金属間化合物拡散層と残存めっき層の厚さの関係を調整することによって、残存めっき層が外部応力の影響を受け難くなりウイスカーの発生が抑えられることが確認された。例えば、初期めっき層が形成された銅或いは銅合金配線が熱処理されることにより、銅或いは銅合金配線上には銅および錫を含む金属間化合物拡散層が形成されるが、残存めっき層の厚さが１．６μｍ以下となるように形成することによって、コネクタ嵌合した場合でもウイスカーの発生が抑えられ、また発生したウイスカーもその最大長を５０μｍ以下とすることができる。このためコネクタ嵌合しても短絡事故を生じることがない。
【００１３】
しかしながら、ウイスカーの発生を更に防止するためには、前記残存めっき層の厚さを極力薄い層とすれば良いが、純錫や鉛を含まない錫合金のめっき層からなる残存めっき層の厚さを薄くしてゆくと、銅および錫を含む金属間化合物拡散層が露出し易くなることになり、腐食の問題が生じる。銅配線等が腐食されると、外観性並びに接触抵抗等の電気的特性が問題となることが判った。
【００１４】
そこで、熱処理されることにより銅および錫を含む金属間化合物拡散層が形成される端子部に於いて、熱処理された後の前記純錫又は鉛を含まない錫合金の残存めっき層（以下残存めっき層）の厚さが０．２０μｍ未満であって、かつ熱処理後の端子部には腐食防止剤層が形成されているＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部とすることによって、残存めっき層の厚さが薄くなることによって銅や銅合金からなる配線が露出され、腐食が生じる問題を解決した。すなわち、残存めっき層の厚さが０．２０μｍ未満となった場合でも、その上に銅或いは銅合金の腐食防止剤層を形成することによって、腐食が生じないようにすることができる。なお、前記残存めっき層の厚さは、０．０２μｍ程度は必要である。この腐食防止剤（インヒビター）は、銅或いは銅合金に対する腐食防止の効果があるものであれば使用することができる。例えば、ＦＦＣ端子部について説明すると、純錫または鉛を含まない錫合金めっきを施した銅線或いは銅合金線を平角状に圧延し、残存めっき層の厚さが０．２０μｍ未満になるように熱処理を行ない、ついで、ベンゾトリアゾールやベンゾトリアゾール誘導体からなる腐食防止剤を含む冷却液中を通過させることによって、冷却と腐食防止処理を同時に行なうことができ、腐食防止剤塗布層が形成されたＦＦＣ導体とすることができる。そして、このように処理された導体を用いることによって、本発明のＦＦＣ端子部が得られる。そして、このような残存めっき層を形成するためには、銅或いは銅合金配線上に形成される初期めっき層の厚さを０．５０μｍ以上とするのが良いことも判った。前記初期めっき層厚さとすることにより、電解めっきした場合にピンホール等の欠陥が生じることがなくなり、長期間の使用に於いても腐食等が生じない。具体的には、初期めっき層の厚さを４．５μｍ程度までとすることができる。
【００１５】
残存めっき層の厚さを薄くするためには、初期めっき厚さを薄くする方が製造上有利であるが、初期めっき層の厚さを０．５０μｍよりも薄くすると、銅や銅合金からなる配線が露出され易くなり、やはり腐食の問題が生じることが判った。そして銅配線等が腐食されると、外観性並びに接触抵抗等の電気的特性が問題となる。
【００１６】
そこで請求項２に記載するように、ＦＰＣ或いはＦＦＣのコネクタ嵌合される端子部の銅或いは銅合金配線上に、純錫又は鉛を含まない錫合金のめっき層が０．５０μｍ未満の厚さに形成されると共に、前記端子部には腐食防止剤層が形成されているＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部とした。このように初期めっき層の厚さが０．５０μｍ未満と薄い場合であっても、前記端子部に腐食防止剤層が形成されることによって、腐食の問題が解決できる。なお、前記初期めっき層の厚さは、０．０２μｍ程度は必要である。この腐食防止剤（インヒビター）は、前述のように銅或いは銅合金に対する腐食防止の効果があるものであれば使用することができる。具体的に説明すると、ＦＰＣ端子部に純錫又は鉛を含まない錫合金の初期めっき層が０．５０μｍ未満の厚さに形成され、ベンゾトリアゾールを数質量％程度含有する水溶液中に、数十秒程度浸漬することによって、腐食防止剤層が形成されたＦＰＣ端子部とすることができる。
【００１７】
そして前記の腐食防止剤としては、請求項３に記載するベンゾトリアゾールまたはベンゾトリアゾール誘導体を用いるのが好ましい。具体的には、ベンゾトリアゾールやメチルベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、ジハイドロキシプロピルベンゾトリアゾール、ビスアミノメチルベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール誘導体が挙げられる。この腐食防止剤は塗布や浸漬等によって、比較的簡単にかつ確実に腐食防止剤層を形成することができる。通常は、数質量％の水溶液として使用される。
【００１８】
また鉛を含まない錫合金のめっきとしては、請求項４に記載されるように、錫銅合金、錫銀合金、錫ビスマス合金から選ぶことによって、鉛による環境問題がなく、種々の鉛フリーの錫合金めっき層を選択できるＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部が得られる。具体的には、銅を０．２〜３質量％含有する錫銅合金（Ｓｎ−Ｃｕ合金）、銀を０．５〜５質量％含有する錫銀合金（Ｓｎ−Ａｇ合金）、ビスマスを０．５〜４質量％含有する錫ビスマス合金（Ｓｎ−Ｂｉ合金）から選択することが好ましい。
【００１９】
なお、純錫又は鉛を含まない錫合金からなる初期めっき層の熱処理条件としては、ＦＰＣの場合には、例えば、１４０〜１８０℃で数時間或いは前記純錫又は錫合金の融点付近の温度で数秒〜数十秒とすることによって、実用的な製造方法とすることができる。このような熱処理条件とすることによって、前述した銅或いは銅合金配線上に銅および錫を含む金属間化合物拡散層が形成され、かつ前記純錫又は錫合金のめっき層の残存厚さが０．２μｍ未満のＦＰＣ端子部が得られる。さらに、ＦＰＣ絶縁材料にダメージを与えることもない。またＦＦＣの場合には、純錫又は錫合金の融点以上で０．０５〜数秒とするのが実用の製法からは好ましいが、場合によっては融点以下で長時間の熱処理を行なってもよく、またこれらの熱処理条件を組み合わせて行なっても良い。さらに、本発明における初期めっき層の形成は、１度のめっき処理によって形成しても良い。このような１度の初期めっき処理とすることによって、前述した特性を有するＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部を得ることができるので、製造コスト的にも有利なものとなる。しかも、前述のように純錫めっきのみならず、錫銅合金、錫銀合金、錫ビスマス合金等の鉛フリーの錫合金めっきにも適用できるので、めっき処理の使用範囲が広くなり有用である。
【実施例】
【００２０】
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。０．５ｍｍピッチの銅配線を有するＦＰＣ端子部およびＦＦＣ端子部を用意した。これに錫銅合金（Ｓｎ−１質量％Ｃｕ）のめっき層を形成した。ついで、ＦＰＣ端子部については、オーブン又はリフロー炉を用いて所定の熱処理を施した。またＦＦＣ端子部ついては、通電アニーラーを用いて所定の熱処理を行なった。なお、熱処理を行なわないＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部についても用意した。この後、ＦＰＣ端子部については、１質量％のベンゾトリアゾール（以下ＢＴＡ）水溶液中に３０秒間浸漬した。またＦＦＣ端子部については、前記アニーラーと巻取り機の間に設置される１質量％相当のＢＴＡを添加した冷却水槽を用いて、冷却と腐食防止処理を同時に行なった。ついで、ＦＰＣ端子部およびＦＦＣ端子部を、１０ｐｐｍの硫化水素雰囲気（３５℃、湿度８５％）中に９６時間放置してガス腐食暴露試験を行なった。またこれとは別個に、前記端子部をピンの先端のＲが０．０２５ｍｍのＺＩＦ型コネクタに嵌合し、室温で１０００時間放置した場合のウイスカーの発生状態を調べた。
【００２１】
具体的に試験方法を説明する。ウイスカーの発生状態は、ＺＩＦ型コネクタに嵌合して室温で１０００時間放置後、コネクタをはずし端子部のめっき層についてウイスカーの有無を調べたもので、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により５００倍以上に拡大して行なった。発生したウイスカーの最大長が５０μｍ以下の場合は○印で、５０μｍを超えるものが見られる場合には×印で示した。また接触抵抗は、ガス腐食試験後の端子部を前記ＺＩＦ型コネクタと嵌合させ、この状態でテスターによって測定し、５０ｍΩ以上を×印で、５０ｍΩ未満を○印で表示した。なお接触抵抗は５０ｍΩ未満であれば、電気的特性に優れた嵌合部を得ることができる。さらに、ガス腐食暴露試験を行なった試料の外観観察を、実体顕微鏡で１０倍程度に拡大して行ない、総変色部分の割合が端子部の総面積に対して１／１００以上の割合を不合格として×印で、１／１００未満を合格として○印で記載した。結果は表１に示した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１の実施例１〜６のＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部は、銅或いは銅合金配線上に純錫又は鉛を含まない錫合金からなる初期めっき層が形成され、熱処理された後の残存めっき層の厚さが０．２０μｍ未満であるか、或いは初期めっき厚さが０．５μｍ未満であって、端子部には腐食防止剤層が形成されたものであるから、コネクタ嵌合されてもウイスカーの発生が少なく、耐食性に優れたものである。すなわち、端子部の銅配線等に変色部分が少なく、接触抵抗も５０ｍΩ未満である。また、鉛による環境問題も生じないものである。さらに、表１の実施例７および８のＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部は、銅或いは銅合金配線上に純錫又は鉛を含まない錫合金からなる厚さが０．５μｍ未満の初期めっき層が形成され、端子部には腐食防止剤層が形成されたものであるから、コネクタ嵌合されてもウイスカーの発生が少なく、耐食性に優れたものである。すなわち、端子部の銅配線等に変色部分が少なく、接触抵抗も５０ｍΩ未満である。また、鉛による環境問題も生じないものである。
【００２４】
これに対して、比較例１〜４の熱処理が施されたＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部であって、腐食防止処理がされていない場合は、変色部分が多かったり接触抵抗が大きかったりして耐食性に問題があった。また、比較例８および９の熱処理が施されないＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部であって、腐食防止処理がされていない場合も、変色部分が多かったり接触抵抗が大きかったりして耐食性に問題があった。さらに比較例５および６は、熱処理が施されかつ腐食防止処理は施されているが、残存めっき層の厚さが薄過ぎるために、接触抵抗が大きくなった。また比較例７は、熱処理が施されかつ腐食防止処理は施されているが、残存めっき層の厚さが厚すぎるために、ウイスカーの発生が抑えられなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のように、銅或いは銅合金配線上に形成された純錫や鉛を含まない錫系合金からなる初期めっき層或いは残存めっき層が、比較的薄いＦＰＣ端子部或いはＦＦＣ端子部であっても、腐食防止処理が施されたことにより、コネクタ嵌合して長期間使用しても、ウイスカーの発生がなく耐食性にも優れ、また鉛による環境問題もないので種々の電子機器類に対して有用なものである。