專利名稱：：扁平電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于例如電子裝置中的扁平電纜。
背景技術(shù)：
：電子裝置的尺寸和重量的減小已導(dǎo)致安裝在這些電子裝置中的電子元件以及線路構(gòu)件的小型化。線路構(gòu)件需要能在有限的空間內(nèi)密集布線。這樣的線路構(gòu)件的實(shí)例包括柔性印刷電路板、使用扁平導(dǎo)體的扁平電纜以及用于連接印刷電路板或扁平電纜的電連接器。對(duì)于這種在其中密集地設(shè)置大量導(dǎo)電體的線路構(gòu)件，要求導(dǎo)體彼此之間電絕緣并且需要良好的電連接。導(dǎo)電體通常由具有良好導(dǎo)電性、良好延展性、高強(qiáng)度以及易于被其它材料涂覆的銅構(gòu)成。對(duì)于使用銅的線路構(gòu)件，鍍錫因?yàn)槠淠透g性和焊接性能常被使用。通常通過(guò)電鍍形成鍍錫，在鍍錫表面上形成針狀晶體結(jié)構(gòu)(以下稱為晶針)是公知現(xiàn)象。當(dāng)銅基金屬材料鍍有錫時(shí)，銅原子擴(kuò)散遍及鍍錫膜以形成銅-錫金屬間化合物。該金屬間化合物具有與錫不同的晶體結(jié)構(gòu)并且在晶格中產(chǎn)生應(yīng)變以在鍍錫膜中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。該壓縮應(yīng)力作為晶針生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力并且因此在銅基金屬材料用錫覆蓋的情況下被認(rèn)為容易形成晶針。晶針是導(dǎo)體間電短路的一個(gè)原因并因此已提出多種改進(jìn)措施。曰本專利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)第2001-43743號(hào)披露了一種包括扁平導(dǎo)體的扁平電纜，該扁平導(dǎo)體鍍有錫-銅合金以阻止后續(xù)電鍍中形成晶針。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)第10-46385號(hào)披露了一種用鍍鋅-錫合金覆蓋以阻止晶針形成的電氣/電子線路元件。如在這些文件中公開(kāi)的，用由錫-銅合金或者錫-鋅合金代替只有錫制成的電鍍層可在一定程度上抑制晶針。然而當(dāng)扁平電纜的終端部分用作陽(yáng)極觸頭并且連接到電連接器時(shí)，電鍍層的表面承受來(lái)自連接器接觸點(diǎn)的外應(yīng)力，晶針可能以特定的方式形成并且晶針的長(zhǎng)度增加。因此，為了阻止該部分中晶針導(dǎo)致的短路，必須采取進(jìn)一步措施以阻止晶針的形成和生長(zhǎng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種形成非常可靠的連接并且具有阻止晶針形成的終端部分的扁平電纜。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，扁平電纜包括(1)多個(gè)扁平導(dǎo)體，每個(gè)扁平導(dǎo)體具有銅基底，該扁平導(dǎo)體排列在一個(gè)平面內(nèi)，以及(2)覆蓋扁平導(dǎo)體的絕緣樹(shù)脂。至少每個(gè)扁平導(dǎo)體的終端部分具有銅基底上的錫-銅合金層和在錫-銅合金層上的含鋅鍍錫層(zinc-containingtin-platinglayer)。該錫-銅合金層的厚度至少為0.2)im并且不大于l.Opm。該含鋅鍍錫層的厚度至少為0.2pm并且不大于1.5pm。該錫-銅合金層和該含鋅鍍錫層的總厚度至少為0.4(im并且不大于1.7pm。這些層的厚度能用電解涂層厚度計(jì)(electrolyticcoatingthicknessgauge)測(cè)量。含鋅鍍錫層的鋅含量?jī)?yōu)選至少0.2%并且不高于20%。含鋅鍍錫層優(yōu)選包含至少2%并且不大于4%含量的鉍。根據(jù)本發(fā)明的扁平電纜，通過(guò)在構(gòu)成扁平導(dǎo)體的銅基底上形成錫-銅合金層以及用含鋅鍍錫層覆蓋這些合金層，減小了作為晶針形成的重要來(lái)源的錫的含量，因此不使用鉛就能可靠的減小晶針的形成，可減小晶針的長(zhǎng)度以及可防止晶針導(dǎo)致的短路并且因而能獲得更加可靠的連接。本發(fā)明的這些和其它特征，形態(tài)和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下描述，附加的權(quán)利要求以及附圖更好的理解。在中，相同標(biāo)記應(yīng)用于相同元件并且重復(fù)的說(shuō)明將被省略。圖1是顯示出本發(fā)明扁平電纜的實(shí)施例的透視圖；以及圖2是構(gòu)成圖1所示的構(gòu)成扁平電纜的扁平導(dǎo)體中的終端部分的截面圖。具體實(shí)施例方式圖1是示出本發(fā)明扁平電纜的實(shí)施例的透視圖，扁平電纜1具有排列在一個(gè)平面內(nèi)的多個(gè)扁平導(dǎo)體2和由層壓在扁平導(dǎo)體2上以在其間放置導(dǎo)體2的絕緣樹(shù)脂膜組成的覆蓋件3。扁平導(dǎo)體2的終端部分(公知為電連接部分)穿過(guò)覆蓋件3暴露。圖2是構(gòu)成圖1所示的構(gòu)成扁平電纜的扁平導(dǎo)體中的終端部分的截面圖。扁平導(dǎo)體2包括銅基底11(銅或銅合金)并且在終端部分內(nèi)具有位于銅基底11上的錫-銅合金層12和在錫-銅合金層12上的含鋅鍍錫層13。電連接部分既可以作為陽(yáng)觸頭電連接到插座型電連接器的連接部分也可以通過(guò)焊接電連接到連接器部分以使它們固定在適當(dāng)位置。終端部分中的錫-銅合金層12的厚度至少為0.2pm并且不大于l.Opm。含鋅鍍錫層13的厚度至少為0.2nm并且不大于1.5pm。錫-銅合金層12和鍍錫層13的總厚度至少為0.4pm并且不大于1.7pm。當(dāng)錫-銅合金層12的厚度小于0.2nm時(shí)連接較不可靠，并且當(dāng)厚度超過(guò)l.Opm時(shí)減少晶針形成的效果不可靠。當(dāng)鍍錫層13的厚度小于0.2pm時(shí)，某些部分有可能將不被電鍍，這將損害焊料的浸潤(rùn)性或者耐腐蝕性；而當(dāng)厚度超過(guò)1.5pm時(shí)可能形成晶針。當(dāng)總厚度超過(guò)1.7pm時(shí)，提供的錫量增加，因而晶針更可能形成并且晶針的最大長(zhǎng)度更大。具體地說(shuō)，通過(guò)層疊具有特定最大厚度的錫-銅合金層12和含鋅鍍錫層13可以可靠的在扁平導(dǎo)體2的終端部分減小晶針的形成。錫-銅合金層12的厚度還可相對(duì)于形成晶針的鍍錫層13的厚度增加以便更有效的抑制晶針的形成。錫-銅合金層12的厚度與鍍錫層13和錫-銅合金層12的總厚度的比值優(yōu)選為50%或更大。錫-銅合金層12的厚度可以通過(guò)用聚焦離子束(FIB)截取橫斷面并且用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察該橫斷面測(cè)量。當(dāng)通過(guò)加熱處理軟化鍍錫扁平導(dǎo)體時(shí)可形成錫-銅合金層12，用聯(lián)機(jī)式(inline)加熱或批次(batch)加熱作為熱處理的方法。對(duì)于聯(lián)機(jī)式加熱，通過(guò)電鍍用鍍錫覆蓋銅基底11并且該基底然后經(jīng)過(guò)20(TC到IOO(TC之間的加熱爐大約0.01到大約30秒。更理想地，該基底經(jīng)過(guò)30(TC到450。C之間的加熱爐1到3秒。對(duì)于批次加熱，用鍍錫覆蓋的矩形銅基底11既可以繞在線軸上或者用絕緣膜層疊，然后在特定溫度下在恒溫爐中熱處理特定的時(shí)間。銅基底11還可用電流直接加熱。錫-銅合金層12的百分比可以通過(guò)加熱溫度和加熱時(shí)間調(diào)整。鍍錫層13中的鋅含量?jī)?yōu)選至少0.2%并且不高于20%,因?yàn)樵摵靠梢钥煽康臏p小晶針的形成而不損害耐腐蝕性。當(dāng)鋅含量少于0.2%時(shí)抑制晶針的效果被減小，當(dāng)鋅含量大于20%時(shí)損害耐腐蝕性。由于本發(fā)明的扁平電纜具有薄鍍錫層13，焊劑的浸潤(rùn)性在通過(guò)焊接連接電連接部分的情況下有時(shí)減小。在這種情況下可添加鉍到含鋅鍍錫層中，以改進(jìn)與鍍錫層13相關(guān)的焊劑的浸潤(rùn)性，其允許與普通環(huán)境下類似的焊接連接。在這種情況下，添加到鍍錫層13中的鉍含量?jī)?yōu)選至少2%并且不高于4%。在鉍含量少于2%的情況下焊劑的浸潤(rùn)性不足并且在鉍含量大于4%的情況下，電鍍易碎并且可能斷裂。具體地，添加至少2%且不大于4%量的鉍到鍍錫層13使減少晶針的形成以及滿意地改進(jìn)焊劑的浸潤(rùn)性成為可能。由于本發(fā)明的扁平電纜具有薄的鍍錫層13,在電鍍表面可能形成微小的孔隙。因而，氫或氧通過(guò)微小的孔隙經(jīng)由錫-銅合金層12進(jìn)入銅基底11的表面，這引起氧化和腐蝕并且可降低連接的可靠性。因此，鍍錫層13的表面優(yōu)選用密封劑覆蓋。密封劑的可能的示例為苯并三唑或另外溶解于溶劑中的這樣的防銹劑。實(shí)施例作為其中在銅基底上的錫-銅合金層和含鋅鍍錫層的扁平導(dǎo)體平行排列的扁平電纜，準(zhǔn)備好樣本(實(shí)施例1、2、3;比較例1、2、4)。樣本中的錫-銅合金層的厚度變化，同樣包含在鍍錫層(在實(shí)施例和比較例中銅基底具有沿整個(gè)長(zhǎng)度的錫-銅合金層和含鋅鍍錫層)中的添加劑的類型和數(shù)量也變化。樣本的終端部分作為被設(shè)計(jì)為利用增強(qiáng)板插入到插座連接器的測(cè)試導(dǎo)體。評(píng)估測(cè)試導(dǎo)體中的晶針產(chǎn)生率、最大晶針長(zhǎng)度以及連接的可靠性(在已經(jīng)使樣本經(jīng)受高溫和高濕度條件后的接觸電阻值)。為了比較，還制備沒(méi)有錫-銅合金層的樣本(比較例3,5)并且以同樣的方式評(píng)估這些樣本。電連接部分裝入無(wú)鉛電連接器中并且使其在室溫下經(jīng)受500小時(shí)。然后使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察電連接部分的表面。觀測(cè)到的具有晶針的電連接部分的數(shù)量除以200,其為觀測(cè)的總數(shù)，以測(cè)定晶針形成率。通過(guò)用SEM觀測(cè)以測(cè)量最大晶針長(zhǎng)度。連接可靠性用以下程序測(cè)定。首先，無(wú)鉛連接器安裝在扁平導(dǎo)體的末端并且這些連接器的末端通過(guò)焊接連接以串連連接電路。在這種狀態(tài)下，連接器在60。C的溫度和95%的濕度下經(jīng)受500小時(shí)然后輕輕觸碰連接器部分以測(cè)量接觸電阻值。表1示出了實(shí)施例1到3和比較例1到5的數(shù)據(jù)(錫-銅合金層的厚度、鍍錫層的厚度、鍍錫層的鋅含量、鍍錫層的鉍含量)和評(píng)估結(jié)果。在表1中電阻值小于100mQ斷定為良好而電阻值為100m?；蛘吒蟮臄喽椴?。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>在比較例2、4和5中連接器停留在高溫和高濕度條件下后接觸電阻值的波動(dòng)小于100mQ,但在比較例1和3中為100mQ或更大，比較例1和3中的可靠性差。比較例2、4和5具有不希望的70到90pm的最大晶針長(zhǎng)度。在實(shí)施例1到3中，其中錫-銅合金層厚度至少為0.2pm并且不大于l.Opm,含鋅鍍錫層厚度至少為0.2pm并且不大于1.5pm,而錫-銅合金層和含鋅鍍錫層的總厚度至少為0.4)im并且不大于1.7pm，電阻值的波動(dòng)小于100mQ，獲得穩(wěn)定的電連接并且該連接為高度可靠的。另外，在實(shí)施例1到3中晶針產(chǎn)生率最大為20%,最大晶針長(zhǎng)度最大為45pm并且晶針的產(chǎn)生率降低同時(shí)長(zhǎng)度減小。如在實(shí)施例3中在鍍錫層中包含鉍使更加滿意地抑制晶針產(chǎn)生以及減小晶針的長(zhǎng)度成為可能。雖然本發(fā)明已經(jīng)就關(guān)于目前認(rèn)為最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了描述，本發(fā)明并不局限于公開(kāi)的實(shí)施例，而相反意圖在于覆蓋包括在附加權(quán)利要求精神和范圍中的各種變型和等價(jià)物。2006年1月5日提交的日本專利申請(qǐng)No.2006-000941的包括說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、附圖和摘要的整個(gè)公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用整體結(jié)合于此。權(quán)利要求1、一種扁平電纜，該扁平電纜包括(1)各自包括銅基底的多個(gè)扁平導(dǎo)體，該扁平導(dǎo)體排列在一個(gè)平面內(nèi)，以及(2)覆蓋該扁平導(dǎo)體的絕緣樹(shù)脂，每個(gè)扁平導(dǎo)體的至少終端部分具有銅基底上的錫-銅合金層和在錫-銅合金層上的含鋅鍍錫層，該錫-銅合金層的厚度至少為0.2μm并且不大于1.0μm，該含鋅鍍錫層的厚度至少為0.2μm并且不大于1.5μm，該錫-銅合金層和該含鋅鍍錫層的總厚度至少為0.4μm并且不大于1.7μm。2、如權(quán)利要求1所述的扁平電纜，其中該含鋅鍍錫層的鋅含量至少0.2%并且不高于20%。3、如權(quán)利要求1所述的扁平電纜，其中該含鋅鍍錫層包含至少2%并且不大于4。/。含量的鉍。4、如權(quán)利要求2所述的扁平電纜，其中該含鋅鍍錫層包含至少2%并且不大于4%含量的鉍。全文摘要本發(fā)明提供一種形成非?？煽窟B接并具有阻止晶針形成的終端部分的扁平電纜。該扁平電纜具有(1)各自具有銅基底的多個(gè)扁平導(dǎo)體，該扁平導(dǎo)體排列在一個(gè)平面內(nèi)，和(2)覆蓋該扁平導(dǎo)體的絕緣樹(shù)脂。每個(gè)扁平導(dǎo)體的至少終端部分具有銅基底上的錫-銅合金層和在錫-銅合金層上的含鋅鍍錫層。該錫-銅合金層的厚度至少為0.2μm并且不大于1.0μm。該含鋅鍍錫層的厚度至少為0.2μm并且不大于1.5μm。該錫-銅合金層和該含鋅鍍錫層的總厚度至少為0.4μm并且不大于1.7μm。文檔編號(hào)H01B7/08GK101308713SQ20071013885公開(kāi)日2008年11月19日申請(qǐng)日期2007年5月16日優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日發(fā)明者宿島悟志,鯉沼孝佳申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社