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CN1848305B - 电子部件用导线以及由该导线构成的扁平电缆 - Google Patents

电子部件用导线以及由该导线构成的扁平电缆 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电子部件用导线，包括：导电基体(1)，覆盖其表面(正面)的Sn与Bi、Cu、Ag或Sn与Zn的Sn合金镀层(2)，以及在其上层形成Zn镀层、Ag镀层、SnZn合金镀层、SnAg合金镀层、或SnBi合金镀层的上层镀层(3)。将Bi、Cu、Ag或Zn的浓度设定为0.1～15重量％，将Sn合金镀层(2)与上层镀层(3)的合计厚度设定为0.5～20μm。由此提供具有以锡为主的镀层、完全不含有毒的铅、低成本、且能够可靠地防止晶须发生的电子部件用导线及由该导线所构成的扁平电缆。

Description

电子部件用导线以及由该导线构成的扁平电缆
技术领域
本发明涉及电子部件用导线和使用该导线的扁平电缆。更具体地说，本发明涉及不使用有毒的铅、且具有防止短路原因效果的电子部件用导线和扁平电缆。
背景技术
Sn(锡)镀层作为提高焊接性的保护膜或者防蚀涂层用的保护膜而广泛应用于弱电工业用部件以及电子工业用部件等中。
已知在Sn(锡)镀层中会发生晶须(whisker)，例如在扁平电缆的间隔极小的可挠性扁平电缆中，有该晶须成为短路原因的情况。
作为防止该短路的对策，有进行退火处理等热处理，以及用金镀层或者SnPb合金镀层等其它镀层保护膜取代Sn镀层的方法。
但是，仅进行这样的现有技术的热处理，还不能充分防止晶须的发生。而且，金镀层等虽然不发生晶须，但成本过高，而SnPb合金镀层则由于使用铅，从环保的角度出发并不是优选的。因此，近年来，SnBi(铋)合金镀层正受到人们的注视(例如参照专利文献1)，但是，在防止晶须发生这一点上仍然是不充分的。
专利文献1：日本特开2002-30468号公报
发明内容
因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种具有以锡为主的镀层、完全不含有毒物质铅、成本低、且能够可靠防止晶须发生的电子部件用导线以及由该导线构成的扁平电缆。
为了解决上述问题，本发明的电子部件用导线，是在导电基体上形成含有0.1～15重量％的Bi、Cu(铜)、Ag(银)、Zn(锌)中至少一种元素的Sn合金镀层，并在其上层形成Zn镀层、Ag镀层、SnZn合金镀层、SnAg合金镀层、或者SnBi合金镀层而构成。这里，优选对该电子部件用导线进一步实施回焊(reflow)处理等热处理，形成锡扩散的合金层。
而且，优选上述Sn合金镀层与其上层的Zn镀层、Ag镀层、SnZn合金镀层、SnAg合金镀层、或者SnBi合金镀层的合计厚度为0.5～20μm。
而且，本发明是使用这些电子部件用导线来制作扁平电缆。这里，在压延成扁平电缆之后，优选上述Sn合金镀层与其上层的Zn镀层、Ag镀层、SnZn合金镀层、SnAg合金镀层、或者SnBi合金镀层的合计厚度为0.1～3μm，并且优选对该扁平电缆实施退火处理等热处理。
由于本发明的导线与使用其的扁平电缆，是在导电基体上形成含有0.1～15重量％的Bi、Cu(铜)、Ag(银)、Zn(锌)中至少一种元素的Sn合金镀层，所以无铅且有益于环保，并且能够得到抑制晶须的效果，同时，由于在其上层形成有Zn镀层、Ag镀层、SnZn合金镀层、SnAg合金镀层、或者SnBi合金镀层，所以能够更可靠地防止晶须的发生。
而且，由于实施回焊处理以及退火处理等热处理，使锡扩散到上层的Zn镀层、Ag镀层、SnZn合金镀层、SnAg合金镀层、或者SnBi合金镀层中而形成合金层，所以能够维持其电气特性。
而且，由于导线上Sn合金镀层与其上层的Zn镀层、Ag镀层的合计厚度为0.5～20μm，此外，在压延成扁平电缆之后，上述Sn合金镀层与其上层的Zn镀层、Ag镀层、SnZn合金镀层、SnAg合金镀层、或者SnBi合金镀层的合计厚度为0.1～3μm，所以能够在维持相同电气特性的同时还能够可靠地防止晶须的发生。
附图说明
图1(a)是第一实施方式的导线的截面图，(b)是第二实施方式的导线的截面图。
图2(a)是第三实施方式的扁平电缆的截面图，(b)是第四实施方式的扁平电缆的截面图。
符号说明：
A、B-导线
C、D-扁平电缆
1-导电基体
2-Sn合金镀层(底层镀层)
3-上层镀层
4-合金层
具体实施方式
下面，结合附图详细说明本发明的实施方式。
图1是表示导线的截面结构图，图2表示扁平电缆的截面结构图。图1(a)是第一实施方式的导线的截面图，(b)是第二实施方式的导线的截面图。图2(a)是第三实施方式的扁平电缆的截面图，(b)是第四实施方式的扁平电缆的截面图。图中的符号1表示导电基体，2表示Sn合金镀层(底层镀层)，3表示上层镀层，4表示合金层。
如图1(a)所示，第一实施方式的导线A，是由导电基体1，覆盖在其上面的Sn与Bi、Cu、Ag或者Sn与Zn的Sn合金镀层(底层镀层)2，以及在其上层形成的Zn镀层、Ag镀层、SnZn合金镀层、SnAg合金镀层、或者SnBi合金镀层的上层镀层3所构成。
作为导电基体1，可以使用铜线，或黄铜、磷青铜等铜合金线，也可以使用CP线等铁线的表面覆盖有铜或铜合金的线。
Sn合金镀层2中的Bi、Cu、Ag或Zn，在含有多种的情况下，将其平均浓度设定为0.1～15重量％，此外，该Sn合金镀层2与在其上层形成的上层镀层3的合计厚度被设定在0.5～20μm的范围内。
通过在Sn中含有Bi、Cu、Ag或Zn中的至少一种，虽然能够在一定程度上防止晶须的发生，但在上述含量不到0.1重量％时，不能充分得到防止晶须发生的效果，而大于15重量％时，Sn合金镀层2的硬度增大，容易发生裂纹破裂等不良情况，且成本也增大。
本发明通过在该Sn合金镀层2上进一步形成由Zn镀层、Ag镀层、SnZn合金镀层、SnAg合金镀层、或SnBi合金镀层构成的上层镀层3，能够不损失其电气特性，且更可靠地防止晶须的发生。但是，由于该上层镀层过厚时，电气特性下降，所以优选为2μm以下，更优选为0.5μm以下。例如，在由ZnSn合金构成镀层2与在其上实施Zn镀层之后的层中，包含Sn合金镀层2与上层镀层3的全体中的Zn浓度，当然有超过15重量％的情况。这一点在以下其它实施方式中也相同。
接着，第二实施方式中的导线B，是对所述第一实施方式的Sn合金镀层2与其上层的Zn镀层、Ag镀层、SnZn合金镀层、SnAg合金镀层、或者SnBi合金镀层的上层镀层3实行回焊(reflow)处理等热处理，从而变化为锡扩散的合金层4的导线。
接着，第三实施方式中的扁平电缆C，是使用导线A由延伸压延机制作的电缆，第四实施方式中的扁平电缆D，是使用导线B由延伸压延机制作的电缆。
这些压延成扁平电缆后的Sn合金镀层2与上层镀层3的合计厚度，优选为0.1～3μm，更优选为0.3～0.7μm。
其中，第四实施方式中的扁平电缆D，是通过对扁平电缆C进行通电退火等热处理而制作的。
(实施例1)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，使用石原药品公司(日文名：石原薬品)生产的电镀药品实施Sn·Bi合金电镀，形成Sn合金镀层(底层镀层)。
接着，实施Zn电镀，形成上层镀层，构成具有双层结构的镀层的导线。而且，由SAIKAWA公司(日文名：サイカワ)生产的延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
(实施例2)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，使用日矿Metal Plating公司(日文名：日鉱メタルプレ一ティング)生产的电镀药品实施Sn·Zn合金电镀，形成Sn合金镀层(底层镀层)。
接着，实施Zn电镀，形成上层镀层，构成具有双层结构的镀层的导线。而且，由上述延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
(实施例3)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，使用上村工业公司(日文名：上村工業)生产的电镀液实施Sn·Cu合金电镀，形成Sn合金镀层(底层镀层)。
接着，实施Zn电镀，形成上层镀层，构成具有双层结构的镀层的导线。而且，由上述延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
(实施例4)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，使用石原药品公司生产的电镀药品实施Sn·Ag合金电镀，形成Sn合金镀层(底层镀层)。
接着，实施Zn电镀，形成上层镀层，构成具有双层结构的镀层的导线。而且，由上述延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
(实施例5)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，使用石原药品公司生产的电镀药品实施Sn·Bi合金电镀，形成Sn合金镀层(底层镀层)。
接着，使用Meltex公司(日文名：メルテックス)生产的电镀液实施Ag电镀，形成上层镀层，构成具有双层结构的镀层的导线。而且，由上述延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
(实施例6)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，使用石原药品公司生产的电镀药品实施Sn·Bi合金电镀，形成Sn合金层(底层镀层)。
接着，使用日矿Metal Plating公司生产的电镀液形成Sn·Zn合金镀层，构成具有双层结构的镀层的导线。而且，由上述延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
(实施例7)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，使用日矿Metal Plating公司生产的电镀液实施Sn·Zn合金电镀，形成Sn合金层(底层镀层)。
接着，使用日矿Metal Plating公司生产的电镀液，形成Zn浓度(％)比底层镀层高的Sn·Zn镀层，构成具有双层结构的镀层的导线。而且，由上述延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
(实施例8)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，使用日矿Metal Plating公司生产的电镀液实施Sn·Zn合金电镀，形成Sn合金层(底层镀层)。
接着，使用石原药品公司生产的电镀液形成Sn·Bi合金镀层，构成具有双层结构的镀层的导线。而且，由上述延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
(比较例1～3)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，使用石原药品公司生产的电镀药品实施Sn电镀，形成具有Sn镀层的导线。而且，由上述延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
(比较例4)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，与实施例1同样，使用石原药品公司生产的电镀药品实施Sn·Bi合金电镀，形成具有该合金镀层的导线。而且，由上述延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
(比较例5)
在对直径为0.6mm的铜线(导电基体)进行电解脱脂、酸洗等前处理之后，与实施例2同样，使用日矿Metal Plating公司生产的电镀药品实施Sn·Zn合金电镀，形成具有该合金镀层的导线。而且，由上述延伸压延机进行延伸、压延与通电退火处理，制成扁平电缆。
为了对上述实施例1～8，比较例1～5的各扁平电缆各自进行评价而进行层压(laminate)加工，与进行回焊处理的Sn电镀的连接器相嵌合，在室温下放置1000小时后，用日立制作所生产的扫描电子显微镜对晶须发生的情况进行确认与评价。
各实施例与比较例的评价结果如下表1所示。
表1中的底层镀层的厚度、上层镀层的厚度、合计厚度是压延成扁平电缆前的导线中的厚度，晶须评价中的最大长度(μm)是发生的晶须中最长晶须的长度，发生率(％)是(晶须发生导体的个数)/(评价导体的总数)。
表1
Figure G06172709820060413D000071
由表1可以得到以下结果。
(1)实施例1～8的任何一个，晶须最大长度都在20μm以下，晶须发生率都在10％以下。由此可知，即使是与比较例4、5相比，也能够可靠防止晶须的发生。
(2)由比较例1～5可知，任何一个的晶须最大长度都在50μm以上，晶须发生率都在20％以上。将比较例1～3与比较例4、5相比，虽然能够确认Sn-Bi合金镀层，Sn-Zn合金镀层具有防止晶须发生的效果，但与实施例1～8相比，该效果相差很大，可知比较例4、5的效果是不充分的。

Claims (6)

1.一种电子部件用导线，其特征在于：
在导电基体上形成含有0.1～15重量％的Bi、Ag、Zn中至少一种元素的Sn合金镀层，在其上层形成有Zn镀层、SnZn合金镀层或者SnBi合金镀层，
所述Sn合金镀层及其上层的镀层的组合选自
SnBi合金镀层和Zn镀层的组合、
SnZn合金镀层和Zn镀层的组合、
SnAg合金镀层和Zn镀层的组合、
SnBi合金镀层和SnZn合金镀层的组合、
SnZn合金镀层和SnZn合金镀层的组合、和
SnZn合金镀层和SnBi合金镀层的组合中的任一种。
2.根据权利要求1所述的电子部件用导线，其特征在于：
对该电子部件用导线实施回焊处理的热处理。
3.根据权利要求1或2所述的电子部件用导线，其特征在于：
所述Sn合金镀层与其上层的Zn镀层、SnZn合金镀层或者SnBi合金镀层的合计厚度为0.5～20μm。
4.一种使用权利要求1～3中任一项所述的电子部件用导线制作的扁平电缆。
5.根据权利要求4所述的扁平电缆，其特征在于：
在压延成扁平电缆之后，所述Sn合金镀层与其上层的Zn镀层、SnZn合金镀层或者SnBi合金镀层的合计厚度为0.1～3μm。
6.一种对权利要求4或5所述的扁平电缆实施退火处理的热处理而形成的扁平电缆。
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