(57)【要約】【課題】  ウイスカーの発生を抑制したフラットケーブル用の導体を提供すること、またこの導体を用いフラットケーブルとしコネクタと嵌合して使用しても、ウイスカーによる導体の線間短絡等を生じることがない電子機器類に使用されるフラットケーブルを提供することにある。【解決手段】  複数本の導体をテープ状プラスチックフィルム間に配置したフラットケーブル用の導体であって、導体は銅或いは銅合金の下地導体とその周囲に形成された銅を含まない錫系合金めっき層からなり、前記下地導体と前記銅を含まない錫系合金めっき層との平均線膨張係数の差が３．７×１０−６（１／Ｋ）以下であるフラットケーブル用導体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】
複数本の導体をテープ状プラスチックフィルム間に配置したフラットケーブル用の導体であって、導体は銅或いは銅合金の下地導体とその周囲に形成された銅を含まない錫系合金めっき層からなり、前記下地導体と前記銅を含まない錫系合金めっき層との平均線膨張係数の差が３．７×１０−６（１／Ｋ）以下であることを特徴とするフラットケーブル用導体。
【請求項２】
前記銅を含まない錫系合金めっき層は、錫−ビスマス合金或いは錫−銀合金であることを特徴とする請求項１に記載のフラットケーブル用導体。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフラットケーブル用導体の複数本を使用したことを特徴とするフラットケーブル。
【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フラットケーブル用導体並びにそれを用いたフラットケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電子機器類の内部配線として使用されるフレキシブルフラットケーブル（以下ＦＦＣ）は、厚さが数十μｍの平角銅導体を複数本並行に配置し、これを２枚のプラスチックフィルムで挟み込んだ構造のものである。そして前記銅導体には、腐食が生じないようにするためや、他の部品等との半田付性を良好にするために錫−鉛合金半田めっきが施される。しかしながら、鉛は環境問題等があるため鉛フリーの方向にあり、鉛を含まない純錫や錫系合金系のめっき層が施されるようになってきた。ところがこの純錫や錫合金系のめっき層は、ウイスカーと称するひげ状結晶（針状単結晶）の発生の問題がある。近年の電子機器類の小型化や高密度化によるフラットケーブルの導体間のファインピッチ化のために、このウイスカーによる導体短絡が生じて電子部品等の信頼性を低下させる問題が発生している。
【０００３】
そこでウイスカーの発生を抑制する技術が提案されている。例えば特許文献１には、長径／短径の比が３以上の結晶粒を有するスズメッキを平型導体の外周に施すことによってウイスカーの発生を抑えることができるとしている。確かに純錫めっき層を形成した銅導体は、通電によるめっき層のリフロー（再溶融）によってウイスカーの発生をかなり抑制できるが、このようなフラットケーブルを特にピンを有するコネクタと嵌合して使用した場合には、コネクタ嵌合部にウイスカーが発生する問題を十分には解決できなかった。
【特許文献１】特開２０００−１７３３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
よって本発明が解決しようとする課題は、ウイスカーの発生を抑制したフラットケーブル用の導体を提供すること、またこの導体を用いフラットケーブルとしコネクタと嵌合して使用しても、ウイスカーによる導体の線間短絡等を生じることがない、電子機器類に使用されるフラットケーブル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、複数本の導体をテープ状プラスチックフィルム間に配置したフラットケーブル用の導体であって、導体は銅或いは銅合金の下地導体とその周囲に形成された銅を含まない錫系合金めっき層からなり、前記下地導体と前記銅を含まない錫系合金めっき層との平均線膨張係数の差が３．７×１０−６（１／Ｋ）以下であるフラットケーブル用導体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、前記銅を含まない錫系合金めっき層として、錫−ビスマス合金或いは錫−銀合金である請求項１に記載のフラットケーブル用導体とすることによって、解決される。
【０００７】
また請求項３に記載されるように、請求項１または２に記載のフラットケーブル用導体の複数本を使用したフラットケーブルとすることによって、解決される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、複数本の導体をテープ状プラスチックフィルム間に配置したフラットケーブル用の導体であって、導体は銅或いは銅合金の下地導体とその周囲に形成された銅を含まない錫系合金めっき層からなり、前記下地導体と前記銅を含まない錫系合金めっき層との平均線膨張係数の差が３．７×１０−６（１／Ｋ）以下であるフラットケーブル用導体としたことによって、また前記銅を含まない錫系合金めっき層として錫−ビスマス合金或いは錫−銀合金を用いたので、ウイスカーの発生が抑制されたフラットケーブル用の銅導体とすることができる。
【０００９】
さらに、請求項１または２に記載のフラットケーブル用導体の複数本を使用したフラットケーブルとすることによって、コネクタと嵌合して使用した後もウイスカーの発生が抑制され、ウイスカーによる導体の線間短絡等を生じることがない電子機器類に使用されるフラットケーブルとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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、複数本の導体をテープ状プラスチックフィルム間に配置したフラットケーブル用の導体であって、導体は銅或いは銅合金の下地導体とその周囲に形成された銅を含まない錫系合金めっき層からなり、前記下地導体と前記銅を含まない錫系合金めっき層との平均線膨張係数の差が３．７×１０−６（１／Ｋ）以下であるフラットケーブル用導体であり、このような構成とすることによって、ウイスカーの発生が抑制されたフラットケーブル用の導体が得られる。
【００１１】
このような発明に至ったのは、種々の実験によってその解明にあたった結果、前記ウイスカーの発生はリフロー処理のみでは十分に抑えることができず、特にフラットケーブルの端子部をコネクタと嵌合した場合に顕著であることが判った。従来の自然発生ウイスカーは、めっき層内部の圧縮応力が駆動力となっていると考えられている。そしてこの圧縮応力の発生原因としては、導体の銅が錫めっき中に拡散して生成するＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物の影響やめっき層形成時の残留応力、さらには銅と錫めっきの平均線膨張係数の差による歪の蓄積の影響と考えられる。すなわちリフロー処理では、めっき時における残留応力は緩和されるが、金属間化合物の生成を促進し平均線膨張係数の差による歪は緩和されないために、ウイスカーの発生原因が全て取除かれないためと推測される。
【００１２】
このことから、下地導体の銅或いは銅合金から拡散される金属間化合物の発生ができるだけ少ないめっき層を形成すること、銅或いは銅合金との平均線膨張係数の差が小さくなるような錫系合金めっきを施すことが良いことが分った。すなわち銅或いは銅合金の導体上に、前記銅或いは銅合金との平均線膨張係数の差が３．７×１０−６（１／Ｋ）以下である銅を含まない錫系合金めっき層を形成するものである。これは後述する実験結果から明らかになったもので、フラットケーブルがコネクタと嵌合されて使用される温度範囲（１５〜５０℃程度）で、銅或いは銅合金と銅を含まない錫系合金めっき層との平均線膨張係数の差を３．７×１０−６（１／Ｋ）以下とすることにより、前記めっき層の表面からのウイスカーの発生を抑制できることが判ったことによるものである。なお、平均線膨張係数は３０〜５０℃で測定したが、前記フラットケーブルがコネクタと嵌合されて使用される環境温度範囲（１５〜５０℃程度）においても略同じ値である。このような銅を含まない錫系合金が好ましいのは、銅を含むとリフロー処理時にめっき層中により多くのＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物が生成され、めっき皮膜中の圧縮応力が増大するためと考えられるためである。よって銅を含まない錫系合金としては、請求項２に記載されるような、錫−ビスマス合金（Ｓｎ−Ｂｉ合金）や錫−銀合金（Ｓｎ−Ａｇ合金）が好ましい。
【００１３】
より具体的に説明すると、前記環境温度範囲で銅或いは銅合金からなる導体との平均線膨張係数の差が、３．７×１０−６（１／Ｋ）以下である銅を含まないＳｎ−Ｂｉ合金めっき層を、Ｂｉ含有量が１〜５ｗｔ％で、めっき厚０．５〜４μｍ程度に形成したフラットケーブル用導体とすることによって、フラットケーブルがコネクタと嵌合されて使用されても、めっき層からのウイスカーが発生するのを抑制できる。また、銅を含まない錫系合金めっき層がＳｎ−Ａｇ合金めっき層であっても、Ａｇ含有量が１〜５ｗｔ％でめっき厚が０．５〜４μｍのＳｎ−Ａｇ合金めっき層とすることによって、前記環境温度範囲で銅或いは銅合金との平均線膨張係数の差が３．７×１０−６（１／Ｋ）以下となり、このような構成のフラットケーブル用の導体も、フラットケーブルがコネクタと嵌合されて使用されても、前記めっき層からウイスカーが発生することを抑制できる。なお、銅を含まないＳｎ−Ｂｉ合金めっき層のＢｉ含有量並びにＳｎ−Ａｇ合金めっき層のＡｇ含有量を１〜５ｗｔ％としたのは、Ｂｉ含有量並びにＡｇ含有量が１ｗｔ％未満では、環境温度範囲で銅或いは銅合金との平均線膨張係数の差が３．７×１０−６（１／Ｋ）を超えるため歪が緩和されなくなり、またＢｉ並びにＡｇの含有量が増加してゆくと、前記平均線膨張係数の差は小さくなる傾向にあるが、５ｗｔ％を超えると銅を含まないＳｎ−Ｂｉ合金めっき層の皮膜が脆くなり、またＳｎ−Ａｇ合金めっきでは融点が高くなって、はんだ付性が低下する。
【００１４】
そして以上のフラットケーブル用導体は、請求項３に記載されるように、請求項１または２に記載のフラットケーブル用導体の複数本を、２枚のプラスチックフィルム間に並行に配置したフラットケーブルとすることによって、コネクタと勘合して使用した後もウイスカーの発生が抑制され、ウイスカーによる導体の線間短絡や回路端子間の短絡等を生じることがない、電子機器類に使用されるフラットケーブルとなる。このようにウイスカーの発生が抑制されたフラットケーブルでは、導体の間隙を５０μｍ程度としても問題がなく、小型化のフラットケーブルとすることが可能となる。
【実施例】
【００１５】
表１に記載した実施例、比較例並びに参考例によって、本発明の効果を確認した。実施例並びに比較例について順次説明する。なお、平均線膨張係数は３０〜５０℃での測定によって求めたもので、また平均線膨張係数の差として記載した数値は、銅の平均線膨張係数である１６．５×１０−６（１／Ｋ）との差を示すものである。
【００１６】
実施例１：Φ０．８ｍｍの銅線上に銅を含まないＳｎ−Ｂｉ（２ｗｔ％）合金めっき層を、２０μｍ厚さに電気めっき法によって形成した後、Φ０．４ｍｍまで伸線を行なった。この銅線を圧延加工によって、厚さ０．０５ｍｍ、幅０．０３５ｍｍの平角導体とした。ついで、通電アニーラによって前記銅を含まないＳｎ−Ｂｉ（２ｗｔ％）合金めっき層にリフロー処理を施した。この導体を用いてフラットケーブルを作製し、その端子部を錫−銅めっきしたコネクタと嵌合させて２週間室温中に放置した。その後前記コネクタからはずし、前記端子部をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いてウイスカーの発生状況を観察し、ウイスカーの発生本数並びに最大長さを調べた。また前記合金めっきについて、示差熱式線膨張係数測定装置（ＴＭＡ）によって、３０〜５０℃における平均線膨張係数を測定した。結果を表１に示した。
【００１７】
実施例２：Φ０．８ｍｍの銅線上に銅を含まないＳｎ−Ａｇ（３．５ｗｔ％）合金めっき層を、２０μｍ厚さに電気めっき法によって形成した後、Φ０．４ｍｍまで伸線を行なった。この銅線を圧延加工によって、厚さ０．０５ｍｍ、幅０．０３５ｍｍの平角導体とした。ついで、通電アニーラによって前記銅を含まないＳｎ−Ａｇ合金めっき層にリフロー処理を施した。この導体を用いてフラットケーブルを作製し、その端子部を錫−銅めっきしたコネクタと嵌合させて２週間室温中に放置した。その後前記コネクタからはずし、前記端子部をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いてウイスカーの発生状況を観察し、ウイスカーの発生本数並びに最大長さを調べた。また前記合金めっきについて、実施例１同様に３０〜５０℃における平均線膨張係数を測定した。結果を表１に示した。
【００１８】
比較例１：Φ０．８ｍｍの銅線上に純Ｓｎめっき層を、２０μｍ厚さに電気めっき法によって形成した後、Φ０．４ｍｍまで伸線を行なった。この銅線を圧延加工によって、厚さ０．０５ｍｍ、幅０．０３５ｍｍの平角導体とした。ついで、通電アニーラによって前記純Ｓｎめっき層にリフロー処理を施した。この銅導体を用いてフラットケーブルを作製し、その端子部を錫−銅めっきしたコネクタと嵌合させて２週間室温中に放置した。その後前記コネクタからはずし、前記端子部をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いてウイスカーの発生状況を観察し、ウイスカーの発生本数並びに最大長さを調べた。また前記純Ｓｎについて、実施例と同様に平均線膨張係数を測定した。結果を表１に示した。
【００１９】
比較例２：Φ０．８ｍｍの銅線上にＳｎ−Ｃｕ（２ｗｔ％）合金めっき層を、２０μｍ厚さに電気めっき法によって形成した後、Φ０．４ｍｍまで伸線を行なった。この銅線を圧延加工によって、厚さ０．０５ｍｍ、幅０．０３５ｍｍの平角導体とした。ついで、通電アニーラによって前記Ｓｎ−Ｃｕ合金めっき層にリフロー処理を施した。この銅導体を用いてフラットケーブルを作製し、その端子部を錫−銅めっきしたコネクタと嵌合させて２週間室温中に放置した。その後前記コネクタからはずし、前記端子部をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いてウイスカーの発生状況を観察し、ウイスカーの発生本数並びに最大長さを調べた。また前記合金めっきについて、実施例と同様に平均線膨張係数を測定した。結果を表１に示した。
【００２０】
参考例１：Φ０．８ｍｍの銅線上にＳｎ−Ｐｂ（２ｗｔ％）合金めっき層を、２０μｍ厚さに電気めっき法によって形成した後、Φ０．４ｍｍまで伸線を行なった。この銅線を圧延加工によって、厚さ０．０５ｍｍ、幅０．０３５ｍｍの平角導体とした。ついで、通電アニーラによって前記Ｓｎ−Ｐｂ合金めっき層にリフロー処理を施した。この銅導体を用いてフラットケーブルを作製し、その端子部を錫−銅めっきしたコネクタと嵌合させて２週間室温中に放置した。その後前記コネクタからはずし、前記端子部をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いてウイスカーの発生状況を観察し、ウイスカーの発生本数並びに最大長さを調べた。また前記合金めっきについて、実施例と同様にして平均線膨張係数を測定した。結果を表１に示した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１から明らかなとおり、実施例１および２に示される本発明のフラットケーブルでは、ウイスカーの発生本数が少なく、発生したウイスカーの最大長も比較的小さいものとなっている。また３０〜５０℃における実施例１の平均線膨張係数の差は、３．５×１０−６（１／Ｋ）であり、実施例２では３．４×１０−６（１／Ｋ）と、純Ｓｎに比較して小さくなっていた。この差がウイスカーの発生を低下させたものと考えられる。
【００２３】
これに対して比較例１は、ウイスカーの発生本数が実施例の倍であり、その最大長も大きなものであった。さらに平均線膨張係数の差は、４．３×１０−６（１／Ｋ）と大きな数値であった。また比較例２は、ウイスカーの発生本数並びにその最大長も大きなものとなっている。なおこの比較例では、平均線膨張係数の差は１．８×１０−６（１／Ｋ）と非常に小さなものであるが、めっき層中に銅原子を含むためリフロー処理時にＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物を多く生成するために、平均線膨張係数の差の低減効果が打消されたものと考えられる。さらに、鉛を含むＳｎ系合金の例である参考例１は、平均線膨張係数の差が１．５×１０−６（１／Ｋ）と小さく、またウイスカーの発生は確認されなかったが、鉛を含むために環境面で問題がある。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上のようなフラットケーブル用導体は、錫系合金めっきを施してもウイスカーの発生が抑制され実用的であり、またこの導体を使用したフラットケーブルは、コネクタと嵌合して使用しても、ウイスカーによる導体の線間短絡等を生じることがないので、種々の電子機器類に使用されるフラットケーブルとして有用なものである。