專利名稱：電子部件用導(dǎo)線以及由該導(dǎo)線構(gòu)成的扁平電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子部件用導(dǎo)線和使用該導(dǎo)線的扁平電纜。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及不使用有毒的鉛、且具有防止短路原因效果的電子部件用導(dǎo)線和扁平電纜。
背景技術(shù)：
Sn(錫)鍍層作為提高焊接性的保護(hù)膜或者防蝕涂層用的保護(hù)膜而廣泛應(yīng)用于弱電工業(yè)用部件以及電子工業(yè)用部件等中。
已知在Sn(錫)鍍層中會(huì)發(fā)生晶須(whisker)，例如在扁平電纜的間隔極小的可撓性扁平電纜中，有該晶須成為短路原因的情況。
作為防止該短路的對(duì)策，有進(jìn)行退火處理等熱處理，以及用金鍍層或者SnPb合金鍍層等其它鍍層保護(hù)膜取代Sn鍍層的方法。
但是，僅進(jìn)行這樣的現(xiàn)有技術(shù)的熱處理，還不能充分防止晶須的發(fā)生。而且，金鍍層等雖然不發(fā)生晶須，但成本過(guò)高，而SnPb合金鍍層則由于使用鉛，從環(huán)保的角度出發(fā)并不是優(yōu)選的。因此，近年來(lái)，SnBi(鉍)合金鍍層正受到人們的注視(例如參照專利文獻(xiàn)1)，但是，在防止晶須發(fā)生這一點(diǎn)上仍然是不充分的。
專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2002-30468號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種具有以錫為主的鍍層、完全不含有毒物質(zhì)鉛、成本低、且能夠可靠防止晶須發(fā)生的電子部件用導(dǎo)線以及由該導(dǎo)線構(gòu)成的扁平電纜。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的電子部件用導(dǎo)線，是在導(dǎo)電基體上形成含有0.1～15重量％的Bi、Cu(銅)、Ag(銀)、Zn(鋅)中至少一種元素的Sn合金鍍層，并在其上層形成Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層而構(gòu)成。這里，優(yōu)選對(duì)該電子部件用導(dǎo)線進(jìn)一步實(shí)施回焊(reflow)處理等熱處理，形成錫擴(kuò)散的合金層。
而且，優(yōu)選上述Sn合金鍍層與其上層的Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層的合計(jì)厚度為0.5～20μm。
而且，本發(fā)明是使用這些電子部件用導(dǎo)線來(lái)制作扁平電纜。這里，在壓延成扁平電纜之后，優(yōu)選上述Sn合金鍍層與其上層的Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層的合計(jì)厚度為0.1～3μm，并且優(yōu)選對(duì)該扁平電纜實(shí)施退火處理等熱處理。
由于本發(fā)明的導(dǎo)線與使用其的扁平電纜，是在導(dǎo)電基體上形成含有0.1～15重量％的Bi、Cu(銅)、Ag(銀)、Zn(鋅)中至少一種元素的Sn合金鍍層，所以無(wú)鉛且有益于環(huán)保，并且能夠得到抑制晶須的效果，同時(shí)，由于在其上層形成有Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層，所以能夠更可靠地防止晶須的發(fā)生。
而且，由于實(shí)施回焊處理以及退火處理等熱處理，使錫擴(kuò)散到上層的Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層中而形成合金層，所以能夠維持其電氣特性。
而且，由于導(dǎo)線上Sn合金鍍層與其上層的Zn鍍層、Ag鍍層的合計(jì)厚度為0.5～20μm，此外，在壓延成扁平電纜之后，上述Sn合金鍍層與其上層的Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層的合計(jì)厚度為0.1～3μm，所以能夠在維持相同電氣特性的同時(shí)還能夠可靠地防止晶須的發(fā)生。


圖1(a)是第一實(shí)施方式的導(dǎo)線的截面圖，(b)是第二實(shí)施方式的導(dǎo)線的截面圖。
圖2(a)是第三實(shí)施方式的扁平電纜的截面圖，(b)是第四實(shí)施方式的扁平電纜的截面圖。
符號(hào)說(shuō)明
A、B-導(dǎo)線C、D-扁平電纜1-導(dǎo)電基體2-Sn合金鍍層(底層鍍層)3-上層鍍層4-合金層具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示導(dǎo)線的截面結(jié)構(gòu)圖，圖2表示扁平電纜的截面結(jié)構(gòu)圖。圖1(a)是第一實(shí)施方式的導(dǎo)線的截面圖，(b)是第二實(shí)施方式的導(dǎo)線的截面圖。圖2(a)是第三實(shí)施方式的扁平電纜的截面圖，(b)是第四實(shí)施方式的扁平電纜的截面圖。圖中的符號(hào)1表示導(dǎo)電基體，2表示Sn合金鍍層(底層鍍層)，3表示上層鍍層，4表示合金層。
如圖1(a)所示，第一實(shí)施方式的導(dǎo)線A，是由導(dǎo)電基體1，覆蓋在其上面的Sn與Bi、Cu、Ag或者Sn與Zn的Sn合金鍍層(底層鍍層)2，以及在其上層形成的Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層的上層鍍層3所構(gòu)成。
作為導(dǎo)電基體1，可以使用銅線，或黃銅、磷青銅等銅合金線，也可以使用CP線等鐵線的表面覆蓋有銅或銅合金的線。
Sn合金鍍層2中的Bi、Cu、Ag或Zn，在含有多種的情況下，將其平均濃度設(shè)定為0.1～15重量％，此外，該Sn合金鍍層2與在其上層形成的上層鍍層3的合計(jì)厚度被設(shè)定在0.5～20μm的范圍內(nèi)。
通過(guò)在Sn中含有Bi、Cu、Ag或Zn中的至少一種，雖然能夠在一定程度上防止晶須的發(fā)生，但在上述含量不到0.1重量％時(shí)，不能充分得到防止晶須發(fā)生的效果，而大于15重量％時(shí)，Sn合金鍍層2的硬度增大，容易發(fā)生裂紋破裂等不良情況，且成本也增大。
本發(fā)明通過(guò)在該Sn合金鍍層2上進(jìn)一步形成由Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或SnBi合金鍍層構(gòu)成的上層鍍層3，能夠不損失其電氣特性，且更可靠地防止晶須的發(fā)生。但是，由于該上層鍍層過(guò)厚時(shí)，電氣特性下降，所以優(yōu)選為2μm以下，更優(yōu)選為0.5μm以下。例如，在由ZnSn合金構(gòu)成鍍層2與在其上實(shí)施Zn鍍層之后的層中，包含Sn合金鍍層2與上層鍍層3的全體中的Zn濃度，當(dāng)然有超過(guò)15重量％的情況。這一點(diǎn)在以下其它實(shí)施方式中也相同。
接著，第二實(shí)施方式中的導(dǎo)線B，是對(duì)所述第一實(shí)施方式的Sn合金鍍層2與其上層的Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層的上層鍍層3實(shí)行回焊(reflow)處理等熱處理，從而變化為錫擴(kuò)散的合金層4的導(dǎo)線。
接著，第三實(shí)施方式中的扁平電纜C，是使用導(dǎo)線A由延伸壓延機(jī)制作的電纜，第四實(shí)施方式中的扁平電纜D，是使用導(dǎo)線B由延伸壓延機(jī)制作的電纜。
這些壓延成扁平電纜后的Sn合金鍍層2與上層鍍層3的合計(jì)厚度，優(yōu)選為0.1～3μm，更優(yōu)選為0.3～0.7μm。
其中，第四實(shí)施方式中的扁平電纜D，是通過(guò)對(duì)扁平電纜C進(jìn)行通電退火等熱處理而制作的。
(實(shí)施例1)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，使用石原藥品公司(日文名石原薬品)生產(chǎn)的電鍍藥品實(shí)施Sn·Bi合金電鍍，形成Sn合金鍍層(底層鍍層)。
接著，實(shí)施Zn電鍍，形成上層鍍層，構(gòu)成具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層的導(dǎo)線。而且，由SAIKAWA公司(日文名サイカワ)生產(chǎn)的延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
(實(shí)施例2)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，使用日礦Metal Plating公司(日文名日鉱メタルプレ一ティング)生產(chǎn)的電鍍藥品實(shí)施Sn·Zn合金電鍍，形成Sn合金鍍層(底層鍍層)。
接著，實(shí)施Zn電鍍，形成上層鍍層，構(gòu)成具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層的導(dǎo)線。而且，由上述延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
(實(shí)施例3)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，使用上村工業(yè)公司(日文名上村工業(yè))生產(chǎn)的電鍍液實(shí)施Sn·Cu合金電鍍，形成Sn合金鍍層(底層鍍層)。
接著，實(shí)施Zn電鍍，形成上層鍍層，構(gòu)成具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層的導(dǎo)線。而且，由上述延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
(實(shí)施例4)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，使用石原藥品公司生產(chǎn)的電鍍藥品實(shí)施Sn·Ag合金電鍍，形成Sn合金鍍層(底層鍍層)。
接著，實(shí)施Zn電鍍，形成上層鍍層，構(gòu)成具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層的導(dǎo)線。而且，由上述延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
(實(shí)施例5)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，使用石原藥品公司生產(chǎn)的電鍍藥品實(shí)施Sn·Bi合金電鍍，形成Sn合金鍍層(底層鍍層)。
接著，使用Meltex公司(日文名メルテックス)生產(chǎn)的電鍍液實(shí)施Ag電鍍，形成上層鍍層，構(gòu)成具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層的導(dǎo)線。而且，由上述延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
(實(shí)施例6)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，使用石原藥品公司生產(chǎn)的電鍍藥品實(shí)施Sn·Bi合金電鍍，形成Sn合金層(底層鍍層)。
接著，使用日礦Metal Plating公司生產(chǎn)的電鍍液形成Sn·Zn合金鍍層，構(gòu)成具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層的導(dǎo)線。而且，由上述延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
(實(shí)施例7)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，使用日礦Metal Plating公司生產(chǎn)的電鍍液實(shí)施Sn·Zn合金電鍍，形成Sn合金層(底層鍍層)。
接著，使用日礦Metal Plating公司生產(chǎn)的電鍍液，形成Zn濃度(％)比底層鍍層高的Sn·Zn鍍層，構(gòu)成具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層的導(dǎo)線。而且，由上述延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
(實(shí)施例8)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，使用日礦Metal Plating公司生產(chǎn)的電鍍液實(shí)施Sn·Zn合金電鍍，形成Sn合金層(底層鍍層)。
接著，使用石原藥品公司生產(chǎn)的電鍍液形成Sn·Bi合金鍍層，構(gòu)成具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層的導(dǎo)線。而且，由上述延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
(比較例1～3)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，使用石原藥品公司生產(chǎn)的電鍍藥品實(shí)施Sn電鍍，形成具有Sn鍍層的導(dǎo)線。而且，由上述延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
(比較例4)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，與實(shí)施例1同樣，使用石原藥品公司生產(chǎn)的電鍍藥品實(shí)施Sn·Bi合金電鍍，形成具有該合金鍍層的導(dǎo)線。而且，由上述延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
(比較例5)在對(duì)直徑為0.6mm的銅線(導(dǎo)電基體)進(jìn)行電解脫脂、酸洗等前處理之后，與實(shí)施例2同樣，使用日礦Metal Plating公司生產(chǎn)的電鍍藥品實(shí)施Sn·Zn合金電鍍，形成具有該合金鍍層的導(dǎo)線。而且，由上述延伸壓延機(jī)進(jìn)行延伸、壓延與通電退火處理，制成扁平電纜。
為了對(duì)上述實(shí)施例1～8，比較例1～5的各扁平電纜各自進(jìn)行評(píng)價(jià)而進(jìn)行層壓(laminate)加工，與進(jìn)行回焊處理的Sn電鍍的連接器相嵌合，在室溫下放置1000小時(shí)后，用日立制作所生產(chǎn)的掃描電子顯微鏡對(duì)晶須發(fā)生的情況進(jìn)行確認(rèn)與評(píng)價(jià)。
各實(shí)施例與比較例的評(píng)價(jià)結(jié)果如下表1所示。
表1中的底層鍍層的厚度、上層鍍層的厚度、合計(jì)厚度是壓延成扁平電纜前的導(dǎo)線中的厚度，晶須評(píng)價(jià)中的最大長(zhǎng)度(μm)是發(fā)生的晶須中最長(zhǎng)晶須的長(zhǎng)度，發(fā)生率(％)是(晶須發(fā)生導(dǎo)體的個(gè)數(shù))/(評(píng)價(jià)導(dǎo)體的總數(shù))。
表1

由表1可以得到以下結(jié)果。
(1)實(shí)施例1～8的任何一個(gè)，晶須最大長(zhǎng)度都在20μm以下，晶須發(fā)生率都在10％以下。由此可知，即使是與比較例4、5相比，也能夠可靠防止晶須的發(fā)生。
(2)由比較例1～5可知，任何一個(gè)的晶須最大長(zhǎng)度都在50μm以上，晶須發(fā)生率都在20％以上。將比較例1～3與比較例4、5相比，雖然能夠確認(rèn)Sn-Bi合金鍍層，Sn-Zn合金鍍層具有防止晶須發(fā)生的效果，但與實(shí)施例1～8相比，該效果相差很大，可知比較例4、5的效果是不充分的。
權(quán)利要求
1.一種電子部件用導(dǎo)線，其特征在于在導(dǎo)電基體上形成含有0.1～15重量％的Bi、Cu、Ag、Zn中至少一種元素的Sn合金鍍層，在其上層形成有Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子部件用導(dǎo)線，其特征在于對(duì)該電子部件用導(dǎo)線實(shí)施回焊處理等熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子部件用導(dǎo)線，其特征在于所述Sn合金鍍層與其上層的Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層的合計(jì)厚度為0.5～20μm。
4.一種使用權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的電子部件用導(dǎo)線制作的扁平電纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的扁平電纜，其特征在于在壓延成扁平電纜之后，所述Sn合金鍍層與其上層的Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或者SnBi合金鍍層的合計(jì)厚度為0.1～3μm。
6.一種對(duì)權(quán)利要求4或5所述的扁平電纜實(shí)施退火處理等熱處理而形成的扁平電纜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子部件用導(dǎo)線，包括導(dǎo)電基體(1)，覆蓋其表面(正面)的Sn與Bi、Cu、Ag或Sn與Zn的Sn合金鍍層(2)，以及在其上層形成Zn鍍層、Ag鍍層、SnZn合金鍍層、SnAg合金鍍層、或SnBi合金鍍層的上層鍍層(3)。將Bi、Cu、Ag或Zn的濃度設(shè)定為0.1～15重量％，將Sn合金鍍層(2)與上層鍍層(3)的合計(jì)厚度設(shè)定為0.5～20μm。由此提供具有以錫為主的鍍層、完全不含有毒的鉛、低成本、且能夠可靠地防止晶須發(fā)生的電子部件用導(dǎo)線及由該導(dǎo)線所構(gòu)成的扁平電纜。
文檔編號(hào)H01B13/00GK1848305SQ200610072709
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
發(fā)明者中村雅一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三鈴, 三鈴制線(香港)有限公司