(57)【要約】【課題】  純錫めっき層を施してもウイスカーの発生が少ないＦＦＣ用の銅導体を提供すること、またこの導体を用いリフロー処理してＦＦＣとしても、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ＦＦＣ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ＦＦＣ用の導体であって、前記導体が銅或いは銅合金の下地導体とその周囲に形成された純錫めっき層からなり、前記下地導体と前記純錫めっき層との間には下地導体表面から順次Ｃｕ３Ｓｎの層、Ｃｕ６Ｓｎ５の層が積層された金属間化合物層が形成され、かつ前記Ｃｕ３Ｓｎ層とＣｕ６Ｓｎ５層の合計厚さに対して、Ｃｕ３Ｓｎ層の厚さが３０％以上であるＦＦＣ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、前記導体が銅或いは銅合金の下地導体とその周囲に形成された純錫めっき層からなり、前記下地導体と前記純錫めっき層との間には下地導体表面から順次Ｃｕ３Ｓｎの層、Ｃｕ６Ｓｎ５の層が積層された金属間化合物層が形成され、かつ前記Ｃｕ３Ｓｎ層とＣｕ６Ｓｎ５層の合計厚さに対してＣｕ３Ｓｎ層の厚さが３０％以上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】
請求項１に記載される、フラットケーブル用導体の複数本を用い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ＦＦＣ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ＦＦＣ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、純錫めっき層を施してもウイスカーの発生が少ないＦＦＣ用の銅導体を提供すること、またこの導体を用いリフロー処理してＦＦＣとしコネクタと嵌合して使用しても、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ＦＦＣ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ＦＦＣ用の導体であって、前記導体が銅或いは銅合金の下地導体とその周囲に形成された純錫めっき層からなり、前記下地導体と前記純錫めっき層との間には下地導体表面から順次Ｃｕ３Ｓｎの層、Ｃｕ６Ｓｎ５の層が積層された金属間化合物層が形成され、かつ前記Ｃｕ３Ｓｎ層とＣｕ６Ｓｎ５層の合計厚さに対してＣｕ３Ｓｎ層の厚さが３０％以上であるＦＦＣ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、請求項１に記載されるＦＦＣ用導体の複数本を用いたＦＦＣとすることによって、解決される。
【発明の効果】
【０００７】
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ＦＦＣ用の導体であって、前記導体が銅或いは銅合金の下地導体とその周囲に形成された純錫めっき層からなり、前記下地導体と前記純錫めっき層との間には下地導体表面から順次Ｃｕ３Ｓｎの層、Ｃｕ６Ｓｎ５の層が積層された金属間化合物層が形成され、かつ前記Ｃｕ３Ｓｎ層とＣｕ６Ｓｎ５層の合計厚さに対して、Ｃｕ３Ｓｎ層の厚さが３０％以上であるＦＦＣ用導体としたので、ウイスカーの少ないＦＦＣ用導体を提供できる。
【０００８】
さらに、前記ＦＦＣ用導体の複数本を用いたＦＦＣとすることによって、ウイスカーの発生が少なく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ＦＦＣを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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ＦＦＣ用の導体であって、前記導体が銅或いは銅合金の下地導体とその周囲に形成された純錫めっき層からなり、前記下地導体と前記純錫めっき層との間には下地導体表面から順次Ｃｕ３Ｓｎの層、Ｃｕ６Ｓｎ５の層が積層された金属間化合物層が形成され、かつ前記Ｃｕ３Ｓｎ層とＣｕ６Ｓｎ５層の合計厚さに対してＣｕ３Ｓｎ層の厚さが３０％以上であるＦＦＣ用導体であり、このような構成にすることによって、純錫めっき層を銅或いは銅合金導体上に施した場合にも、ウイスカーの発生を抑制することができる。
【００１０】
このような発明に至ったのは、ＦＦＣとコネクタ嵌合部、特にピンを有するコネクタ嵌合部に発生するウイスカーについて検討した結果、ウイスカーの発生はコネクタから受ける外部応力の影響が大きいことを見いだしたことにある。すなわち、純錫めっき層が形成された導体に通常のリフロー処理を施した場合、銅或いは銅合金からなる導体と純錫めっき層の界面にＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物層が生成され、ＦＦＣとコネクタの嵌合部が外部応力を受けると、ウイスカー感受性が高まることになる。しかしながら、さらに拡散処理を進行させるとＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物の層の他に、Ｃｕ６Ｓｎ５層と銅導体との間にＣｕ３Ｓｎ金属間化合物の層が生成され、このＣｕ３Ｓｎ金属間化合物層の量がある量より多くなると、外部応力が緩和されてウイスカーの発生が抑えられることが確認された。これは、Ｃｕ３Ｓｎ金属間化合物層の密度がＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物層の密度よりも大きいので、Ｃｕ６Ｓｎ５金属間化合物層のみが存在する場合の体積膨張と異なり、体積が収縮するので、圧縮の内部応力が緩和されると共に、コネクタから受ける圧縮の外部応力が低下するものと考えられる。
【００１１】
実験に拠れば、銅或いは銅合金とその上にめっきされた純錫との間にＣｕ６Ｓｎ５層とＣｕ３Ｓｎ層からなる金属間化合物層において、前記Ｃｕ３Ｓｎ層の厚さがＣｕ３Ｓｎ層とＣｕ６Ｓｎ５層の合計の厚さの３０％以上となるように形成した金属間化合物層とすることによって、ウイスカーの発生が抑制できることを確認した。これはＣｕ３Ｓｎ金属間化合物層の厚さが、Ｃｕ３Ｓｎ層とＣｕ６Ｓｎ５層の合計の厚さの３０％以上となると、体積の収縮による内部応力の緩和効果が現れ、外部応力が低下できるためにウイスカーの発生が抑制されると思われる。このような厚さのＣｕ３Ｓｎ金属間化合物層は、銅或いは銅合金導体上にめっきされた純錫との熱拡散処理によって生成するので、通常のリフロー処理よりも熱拡散反応を進行させるように、線速や温度のアニーラ条件を設定することによって、Ｃｕ６Ｓｎ５層とＣｕ３Ｓｎ層からなる金属間化合物層中のＣｕ３Ｓｎ層の厚さを３０％以上とすることができる。
【００１２】
そして以上のＦＦＣ用の銅導体は、請求項２に記載されるように、ＦＦＣ用の銅導体の複数本を、２枚のプラスチックフィルム間に並行に配置することによって、ウイスカーが少なく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ＦＦＣとなる。すなわち、前述したＦＦＣ用の銅或いは銅合金導体は、純錫めっきが施された後に所定の形状に成形され、この導体を平行に配置した後に２枚のプラスチックフィルムによってサンドイッチ状にした後、銅導体に通電して熱拡散処理（リフローも兼ねる）することによって、Ｃｕ３Ｓｎの層の厚さがＣｕ６Ｓｎ５層とＣｕ３Ｓｎ層の合計の厚さに対して、３０％以上に形成させることができる。得られたＦＦＣ用の導体はウイスカーの発生が抑制された導体となり、これを用いたＦＦＣはコネクタと嵌合して使用しても、ウイスカーの発生による導体間の短絡等のないＦＦＣとなる。このようにウイスカーの少ないＦＦＣでは、銅導体の間隙が５０μｍ程度としても問題がなく、小型化のＦＦＣとすることが可能となる。
【実施例】
【００１３】
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。すなわち、Φ０．８ｍｍの銅線上に純錫めっき層を、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、この銅導体を用いてＦＦＣを作製し、通電アニーラによって純錫と銅を相互拡散して、Ｃｕ６Ｓｎ５層とＣｕ３Ｓｎ層からなる金属間化合物層中のＣｕ３Ｓｎ層が、Ｃｕ６Ｓｎ５層とＣｕ３Ｓｎ層の厚さの合計に対してそれぞれの厚さ（％）となるように生成させた。得られたＦＦＣ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。（１５端子部について測定した結果である。）結果を表１に示した。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表１の実施例１〜３に示されるように、Ｃｕ３Ｓｎ層の厚さがＣｕ６Ｓｎ５層とＣｕ３Ｓｎ層の合計厚さに対して、３０％以上となるように金属間化合物層中に生成させることによってウイスカーの発生本数が殆どなく、発生したウイスカーの最大長も３５μｍ以下と、導体間の短絡等が見られなかった。すなわち、Ｃｕ６Ｓｎ５層とＣｕ３Ｓｎ層からなる金属間化合物層中のＣｕ３Ｓｎ金属間化合物層の割合が多くなってくると、Ｃｕ３Ｓｎ金属間化合物層の体積収縮による圧縮の内部応力の緩和効果が現れると共に、外部応力が低下できるために、ウイスカーの発生が抑制されていることを裏付けていると考えられる。
【００１６】
これに対して、比較例１または２に示されるように金属間化合物層中のＣｕ３Ｓｎ金属間化合物の層が、Ｃｕ６Ｓｎ５層とＣｕ３Ｓｎ層の合計厚さに対して３０％未満である場合は、ウイスカーの発生本数が実施例に比べて倍以上となると共に、その最大長さも４５μｍ以上となって導体間短絡が生じ易くなっている。具体的には、Ｃｕ６Ｓｎ５層とＣｕ３Ｓｎ層からなる金属間化合物層中のＣｕ３Ｓｎ金属間化合物層の厚さが、２０％以下ではＣｕ３Ｓｎ金属間化合物層の体積収縮による内部応力の緩和効果が現れず、外部応力が低下しないためにウイスカーの発生を抑制することが難しいことが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上のようなＦＦＣ用導体は、錫系合金めっきを施してもウイスカーが少ないので、この導体を使用したＦＦＣは、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ＦＦＣとして有用なものである。