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【発明の名称】 フレキシブル配線基板或いはフレキシブルフラットケーブルとコネクタとの接続部
【発明者】 【氏名】市川 雅照
【住所又は居所】東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会社フジクラ内
【要約】 【課題】純錫或いは錫系合金によって電解めっき処理されたフレキシブル配線基板（以下ＦＰＣ）或いはフレキシブルフラットケーブル（以下ＦＦＣ）の銅配線端子部とコネクタとを嵌合した接続部において、特にコネクタのピン部によって押付けられたＦＰＣの銅配線端子部等のめっき皮膜から急激に発生するウイスカーを、比較的簡単な手段で防止できる接続部を提供すること、また、めっき処理に前記錫系合金を用いる場合の鉛による環境問題をなくすことを目的とする。

【解決手段】純錫或いは鉛を含まない錫系合金による電解めっき処理が施されたＦＰＣ或いはＦＦＣの銅配線端子部と、コネクタを嵌合して接続する接続部であって、前記コネクタの導体部にはピン部が形成され、このピン部と前記銅配線端子部の接触部分に液状樹脂を注入し、硬化部を形成したＦＰＣ或いはＦＦＣとコネクタとの接続部とすることによって、解決される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純錫或いは鉛を含まない錫系合金による電解めっき処理が施されたフレキシブル配線基板或いはフレキシブルフラットケーブルの銅配線端子部とコネクタを嵌合して接続する接続部であって、前記コネクタの導体部にはピン部が形成されこのピン部と前記銅配線端子部の接触部分に、液状樹脂が注入され硬化部を形成したことを特徴とするフレキシブル配線基板或いはフレキシブルフラットケーブルとコネクタとの接続部。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、純錫或いは鉛を含まない錫系合金による電解めっき処理されたフレキシブル配線基板或いはフレキシブルフラットケーブルの銅配線端子部と、ピン部を有するコネクタとを嵌合して接続した接続部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等に用いられる配線基板や部品等は、多くが銅や銅合金を配線として使用され、これ等を他の配線基板等と電気的に接続する場合、コネクタ接続も多く行なわれている。このようなコネクタ接続する場合には、配線とコネクタの接触抵抗を低くして導通不良をなくすために銅配線端子に表面処理が通常行なわれている。例えば、金、錫−鉛合金等による電解めっき処理である。しかしながら、金めっきはコスト的に高くなる問題があり、また鉛を含む合金によるめっき処理では、鉛が溶出して環境を汚染する問題が指摘されており、鉛フリー化が望まれている。このために、純錫めっきや鉛を含まない錫合金系のめっきが検討されている。しかし純錫めっきや鉛を含まない錫合金めっきの場合には、銅配線端子部をコネクタと嵌合して使用すると、コネクタのピンによって押付けられた箇所の周辺のめっき皮膜から、ウイスカーと称する髭状の結晶が急速に発生してくることが確認されている。このような現象は、純錫めっきや鉛を含まない錫系合金めっきにおいて顕著であることも解ってきた。さらに前記の現象は模擬実験によると、めっき皮膜を塑性変形させた後にも一定以上の圧力がかかっている時に起こる現象であることが確認された。このようなウイスカーの成長は、銅配線間等での短絡を生じて電子機器等のトラブルに繋がり好ましくない。
【０００３】
このような、ピンが設けられたコネクタとの嵌合によって生じるウイスカーの問題を解決する技術が望まれているが、実用的な解決策は見いだされていないのが現状である。例えば特許文献１に見られるように、本発明者等が提案した錫を主成分とした錫−銅系合金を電解めっき処理により、銅或いは銅合金上に形成した錫−銅系合金の電解めっき皮膜に熱処理を施す方法によりウイスカーの発生を抑制することができるが、このような熱処理を施しためっき皮膜であっても、ピンを有するコネクタと嵌合させて長期間使用するとその接触部分からウイスカーが発生し、これを完全に防止することは難しいことが解った。そこで、これ等の問題点を解決できる技術を検討している。
【特許文献１】特開２００３−１９３２８９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、純錫或いは錫系合金によって電解めっき処理されたフレキシブル配線基板（以下ＦＰＣ）或いはフレキシブルフラットケーブル（以下ＦＦＣ）の銅配線端子部とコネクタとを嵌合した接続部において、特にコネクタのピン部によって押付けられたＦＰＣの銅配線端子部等のめっき皮膜から急激に発生するウイスカーを、比較的簡単な手段で防止できる接続部を提供すること、まためっき処理に前記錫系合金を用いる場合の鉛による環境問題をなくすことを目的とする。
【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、純錫或いは鉛を含まない錫系合金による電解めっき処理が施されたＦＰＣ或いはＦＦＣの銅配線端子部と、コネクタを嵌合して接続する接続部であって、前記コネクタの導体部にはピン部が形成され、このピン部と前記銅配線端子部の接触部分に液状樹脂を注入し、硬化部を形成したＦＰＣ或いはＦＦＣとコネクタとの接続部とすることによって、解決される。
【発明の効果】
【０００６】
以上の本発明によれば、純錫或いは鉛を含まない錫系合金による電解めっき処理が施されたＦＰＣ或いはＦＦＣの銅配線端子部と、コネクタを嵌合して接続する接続部において、前記コネクタの導体部に形成されたピン部と前記銅配線端子部の接触部の周辺に、液状樹脂が注入されて硬化部が形成されているので、コネクタのピン等によって押付けられたＦＰＣやＦＦＣの銅配線端子部の周辺のめっき皮膜から急激に発生するウイスカーを、比較的簡単な手段で防止した接続部とすることができる。また前記錫系合金は、鉛を含まない錫系合金であるから鉛による環境問題もない。さらに、前記純錫或いは鉛を含まない錫系合金の電解めっき処理が、前記コネクタの導体部にも施されることによって、コネクタの導体部のめっき層からのウイスカーの発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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、純錫或いは鉛を含まない錫系合金による電解めっき処理が施されたＦＰＣ或いはＦＦＣの銅配線端子部と、コネクタを嵌合して接続する接続部であって、前記コネクタの導体部にはピン部が形成されこのピン部と前記銅配線端子部の接触部分に液状樹脂を注入し、硬化部を形成したＦＰＣ或いはＦＦＣとコネクタとの接続部に関するものである。このような構造の接続部とすることによって、コネクタ嵌合による接続部のウイスカーの発生を比較的簡単に防止できる。
【０００８】
図２（ａ）および（ｂ）は、ＦＰＣの銅配線端子部（以下ＦＰＣ端子部）とコネクタを接続する場合の概略を示す図面である。このコネクタはＺＩＦ（ゼロインサーションフォース）型コネクタと称され、電子機器類の配線用として多く使用されているコネクタである。この型のコネクタは、コネクタにＦＰＣ或いはＦＦＣが挿入された後に、スライダでピンに押付けられる構造となっている。１はＦＰＣ端子部であり、ポリイミド樹脂等のベースフィルム２と同様の材料からなるカバーレイフィルム３の間に、銅導体４が配線されたものである。そして銅導体４がコネクタと接続される部分はカバーレイフィルム３が除去され、純錫や錫系合金の電解めっき層５が形成される。またＦＰＣ端子部１の下側にはコネクタと確実に嵌合させるためのプラスチック等からなる補強材６が配置されている。一方コネクタ７は、銅等の金属から製造されるコネクタ導体部８がプラスチック等のコネクタハウジング９中に配置されている。そして通常コネクタ導体部８にも錫系合金等のめっき層が施される。またコネクタ導体部８にはその先端部分に、ＦＰＣ端子部１の銅導体４と接触導通するためのピン部１０が形成されている。このため、コネクタに嵌合されたＦＰＣ端子部１の銅導体４とピン部１０との接触部の周辺は、常に押し圧が加わることになる。その結果、ＦＰＣ端子部１の銅導体４やコネクタ導体部８のピン部１０の純錫、錫系合金のめっき層５、５′には、ウイスカーが急激に発生して成長することになる。そして成長したウイスカーは、銅配線間等の短絡の原因になる。
【０００９】
このようなウイスカーの発生を防止するため本発明では、熱硬化型の液状樹脂や常温硬化型（２液混合型）を、ＦＰＣ端子部１の銅導体４とコネクタ導体部８のピン部１０が接触する部分の周辺部に注入することによって、防止できることを見いだした。図１を用いて説明する。図１は、ＦＰＣ端子部１の銅導体４がコネクタ７に嵌合されたときの、コネクタ導体部８のピン部９の周辺部分を拡大した概略を示している。５は銅導体４上に施された鉛を含まない錫−銅合金のめっき層である。また５′はコネクタ導体部８に施された純錫めっき層である。コネクタの導体部８は、錫−銅合金めっき層５上からピン部１０によって押付けられて接触し導通している。本発明のコネクタ接続部は、このような状態のピン部１０周辺に熱硬化型の液状樹脂や常温硬化型の液状樹脂を注入し、硬化部１１を形成しウイスカーが成長しようとする空間をなくしたものである。このことによって、ピン部１０周辺に発生するウイスカーを抑制し成長することを防止できる。そして前記液状樹脂の注入は、コネクタの導体部８のピン部１０の頂点から少なくとも１０μｍ程度の範囲に形成すれば良いことが解った。なお、実際には微細な空間に液状樹脂を注入するので、ＦＰＣ端子部１の銅導体４とコネクタ導体部８によって形成される空間の殆どが充填された状態になる。そして注入された液状樹脂は、硬化されて硬化部１１を形成する。
【００１０】
具体的には、前記液状樹脂の注入方法としては、注射針等によって注入される。また、硬化方法としては、常温硬化型の場合はそのまま放置すればよく、熱硬化型の場合はオーブンでの加熱や温風を当てることによって行なわれる。これは前述したように、液状樹脂が注入され硬化された硬化部１１はピン部１０頂点から少なくとも１０μｍ程度の範囲に形成すれば良いためである。このような液状樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂のような熱硬化型樹脂や２液混合型の常温硬化型樹脂が使用される。特に常温硬化型のものが、取り扱い上から好ましい。このような構成のＦＰＣ端子部１とピン部１０を有するコネクタ７との接続部とすることにより、ウイスカーが急激に発生することを抑制し、さらにウイスカーが成長することを防止できる。以上はＦＰＣ端子部の場合について説明したが、ＦＰＣのみならずＦＦＣの銅配線端子部に用いた場合にも同様に効果があり、実用的なコネクタ接続部とすることができる。
【００１１】
このように鉛を含まない錫系合金によって、ＦＰＣ或いはＦＦＣの銅配線端子部或いはコネクタの導体部を電解めっきしたものとすれば、鉛による環境問題を解決できることになる。錫−銅合金や錫−ビスマス合金は鉛の問題はないが、ウイスカーの発生が比較的顕著に生成する錫系合金であるが、本発明を適用することによってウイスカーの発生を抑制し、その成長を防止することができることが確認された。例えば錫系合金が、錫と１０ｗｔ％以下の銅からなる錫−銅系合金においてもウイスカーの発生を抑制することができる。なお錫−鉛系合金においても、本発明の接続部はウイスカーの発生を抑制する効果がある。
【００１２】
また純錫や鉛を含まない錫系合金の電解めっきを、ＦＰＣおよびＦＦＣの銅配線端子部とコネクタの導体部の両方に施した場合にも、前記液状樹脂を注入し硬化部を形成させることによって、前記めっき皮膜から急激に発生するウイスカーを、比較的簡単な手段で防止した接続部とすることができる。このようにＦＰＣやＦＦＣの端子部の銅導体並びにコネクタ導体部にめっきが施された場合にも効果があることにより、市販のコネクタをそのまま使用できるので、実用的なコネクタ接続部とすることができる。まためっき処理に鉛を含まない錫系合金を用いれば、鉛による環境問題も生じないので好ましい。
【実施例】
【００１３】
表１に記載した電解めっき層が５μｍ厚さに設けられ、５ｍｍピッチで配線されたＦＰＣ並びにＦＦＣ端子部の銅導体と、コネクタ導体部にも前記と同様の電解めっきが施されたＺＩＦ型コネクタを嵌合し、コネクタ導体部のピン部にＦＰＣおよびＦＦＣの端子部が接触する接続部の周辺に、封止用液状エポキシ樹脂（日本合成化工社のアクメックス）を注入・硬化させて、ＦＰＣおよびＦＦＣとコネクタとの接続部を作製した。これを室温で１０００時間放置した後、前記接続部におけるウイスカーの発生の有無を調べた。観察はコネクタ中の硬化部を形成した樹脂を除去し、光学顕微鏡によって観察した。銅導体側のめっき層或いはコネクタ導体部側のめっき層のいずれにも、ウイスカーの発生が殆ど見られなかったものを○印で、どちらかにでもウイスカーの発生が見られたものを×印で示した。結果を表１に示した。
【００１４】
【表１】


【００１５】
表１から明らかなとおり、実施例１〜３および７に示したＦＰＣの例では、ＦＰＣ端子部の銅導体に錫−銅合金（Ｓｎ−Ｃｕ合金）めっき、錫−銀合金（Ｓｎ−Ａｇ合金）或いは純錫（純Ｓｎ）めっきを施し、コネクタの導体部にはＳｎ−Ｃｕ合金めっき或いは純Ｓｎめっきを施した４通りの組合せにおいて、樹脂硬化部を形成したものはウイスカーの発生が殆ど見られなかった。また実施例４〜６および８のＦＦＣの場合は、ＦＦＣ端子部の銅導体にＳｎ−Ｃｕ合金、錫−ビスマス合金（Ｓｎ−Ｂｉ合金）めっき或いは純Ｓｎめっきを施し、コネクタの導体部にはＳｎ−Ｃｕ合金めっき或いは純錫めっきを施した３通りの組合せにおいても、樹脂硬化部を形成した場合にはウイスカーの発生が殆ど見られなかった。また参考例１として示した、通常よく使用される錫−鉛合金（Ｓｎ−Ｐｂ合金）めっきでは、コネクタの導体部にＳｎ−Ｃｕ合金めっきを施した場合にも、ウイスカーの発生は殆ど見られないが鉛の問題は避けられない。これに対して、比較例１〜８に示した場合には樹脂硬化部を形成しないので、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき或いは純Ｓｎめっきの組合せを変えても、いずれにもウイスカーの発生が見られた。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
以上説明した接続部は、純錫や錫系合金によって電解めっき処理されたＦＰＣ或いはＦＦＣの銅配線端子部にピン部を有するコネクタを嵌合しても、ウイスカーを発生することが殆どないので、種々の用途に使用される実用的なコネクタ接続部である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＦＰＣ端子部とピン部を有するコネクタの断面を示す概略断面図である。
【図２】図１におけるピン部を拡大した概略断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１ ＦＰＣ端子部
２ ベースフィルム
３ カバーレイフィルム
４ １の銅導体部
５、５′ めっき層
６ 補強材
７ コネクタ
８ コネクタの導体部
９ コネクタハウジング
１０ ピン部
１１ 樹脂硬化部
【出願人】 【識別番号】０００００５１８６
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
【住所又は居所】東京都江東区木場１丁目５番１号
【出願日】 平成１６年３月５日（２００４．３．５）
【代理人】 【識別番号】１０００７８８２４
【弁理士】
【氏名又は名称】増田 竹夫
【公開番号】 特開２００５−２５２０６４（Ｐ２００５−２５２０６４Ａ）
【公開日】 平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願番号】 特願２００４−６２０７１（Ｐ２００４−６２０７１）