CN102082001A - 扁平电缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扁平电缆及制造该扁平电缆的制造方法，该扁平电缆可以充分地抑制晶须的产生，也可以抑制接触电阻的增加。扁平电缆(1)是将并列排列的多根扁平导体(2)由绝缘薄膜(3)包覆而成的，扁平导体(2)在由铜或者铜合金构成的基材(11)的表面形成由锡中含有铋以及锌的合金构成的合金层(12)，在合金层(12)中，含有相对于锡其含量为大于或等于1.0重量％而小于或等于4.0重量％的铋，以及相对于锡其含量为大于或等于0.2重量％而小于或等于2.0重量％的锌，该合金层的厚度大于或等于0.3μm而小于或等于0.9μm。

Description

扁平电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种在电子设备等中使用的扁平电缆及其制造方法。

背景技术

作为可以在受限空间内实现高密度的电气配线的配线部件，已知一种扁平电缆，其将多根扁平导体排列在一个平面上，从该排列面的两侧分别层压绝缘薄膜而成。在该扁平电缆中，为了提高导体的钎焊性而向所述导体进行镀锡(Sn)。已知在实施了镀锡的导体中，由于与连接器的端子接触而受到压缩应力，所以导致在导体的表面产生针状结晶体(晶须)。在导体之间的间隔极窄的扁平电缆中，该晶须可能成为短路的原因。

日本特开2007-46150号公报中公开了下述方法，即，在导电基体上形成以0.1～15重量％的含量含有铋(Bi)、铜(Cu)、银(Ag)、锌(Zn)中的至少一种的锡合金镀层，在其上层形成锌镀层、银镀层、锡-锌合金镀层、锡-银合金镀层或者锡-铋合金镀层，并进行通电退火处理等热处理，从而防止由晶须引起的短路。但是，在该方法中，难以充分地抑制晶须的产生，特别是如果热处理温度不合适，则即使抑制了晶须的产生，也会增加连接器端子之间的接触电阻。

专利文献1：日本特开2007-46150号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以充分地抑制晶须的产生并抑制接触电阻的增加的扁平电缆、以及提供制造该扁平电缆的制造方法。

本发明所涉及的扁平电缆是将多根导体并列地排列并由绝缘体进行包覆而成的，其中，导体在由铜或铜合金构成的基材的表面形成有由锡中含有铋以及锌的合金构成的合金层，合金层中，含有相对于锡其含量为大于或等于1.0重量％而小于或等于4.0重量％的铋、以及相对于锡其含量为大于或等于0.2重量％而小于或等于2.0重量％的锌，该合金层的厚度大于或等于0.3μm而小于或等于0.9μm。

另外，本发明的扁平电缆的制造方法包含：表面处理工序，在该工序中，在构成导体的由铜或铜合金构成的基材表面，形成由锡和包含在锡中且含量为大于或等于1.0重量％而小于或等于4.0重量％的铋构成的第1镀层、以及由锡和包含在锡中且含量为大于或等于0.2重量％而小于或等于2.0重量％的锌构成的第2镀层，并使第1镀层和第2镀层的厚度合计大于或等于0.3μm而小于或等于0.9μm；加热处理工序，在该工序中，在大于或等于270℃而小于或等于290℃的温度下对导体进行加热；以及电缆化工序，在该工序中，将多根导体并列地排列并通过绝缘体进行包覆。在这里，优选加热处理工序通过使导体通过大于或等于270℃而小于或等于290℃的高温气氛中来进行加热。

发明的效果

根据本发明的扁平电缆，可以充分地抑制晶须的产生，并且也可以可靠地抑制接触电阻的增加。另外，根据本发明的扁平电缆的制造方法，通过对形成有第1镀层和第2镀层的导体进行加热，可以将第1镀层和第2镀层一体化而形成锡和铜的浓度为合适值的合金层。

由此，可以充分地抑制晶须的产生，并且也可以可靠地抑制接触电阻的增加，进而，可以得到良好的改善钎焊性的效果。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的扁平电缆的实施方式的俯视图。

图2是图1的扁平电缆的矢视A-A剖面图。

图3是图1的扁平电缆中的端部的放大侧视图。

图4是包含在图1的扁平电缆中的扁平导体的剖面图。

图5是通过表面处理工序处理后的导体的剖面图。

图6是表示热处理工序的例子的斜视图。

图7是表示电缆化工序的例子的斜视图。

具体实施方式

下面，参照附图，说明本发明的实施方式。附图以说明为目的并不限定发明的范围。在附图中为了避免说明的重复，以相同的标号表示同一部分。附图中的尺寸比例不一定准确。

图1是表示本发明的实施方式中的扁平电缆1的俯视图，图2是扁平电缆1的矢视A-A剖面图。扁平电缆1构成为将多根(在本实施方式中为10根)扁平导体(导体)2以规定的并列间距排列在平面上，在扁平导体2的排列面的两面上分别粘帖(层压)绝缘薄膜(绝缘体)3。对于覆盖扁平导体2的绝缘体，也可以取代薄膜而使用绝缘树脂进行挤出包覆。

绝缘薄膜3由绝缘树脂层4和绝缘性粘结层5构成，例如，绝缘树脂层4是聚酯、聚烯烃、聚酰亚胺或者PPS等树脂，绝缘性粘结层5是聚酯类粘结剂或者难燃PVC。相对于扁平导体2，以使绝缘性粘结层5的面相对的方式将2片绝缘薄膜3贴合。由此，实现扁平导体2之间的电气绝缘。

图3是扁平电缆1的端部的放大侧视图。扁平电缆1的长度方向上的两端部仅在一表面粘贴绝缘薄膜3，在另一表面形成使多根扁平导体2全部露出的导体露出部6，从而可以与电气连接器的弹性接触片等连接。在导体露出部6的没有露出扁平导体2的一侧的表面上，粘贴由聚酯等绝缘树脂构成的末端加强带7，支撑露出的扁平导体2而防止变形。

图4是包含在扁平电缆1中的扁平导体的剖面图。扁平导体2的厚度为大于或等于35μm而小于或等于100μm，宽度为大于或等于0.2mm而小于或等于0.8mm，10根扁平导体2的并列间距为大于或等于0.3mm而小于或等于1.25mm。例如，在宽度为0.3mm时并列间距为0.5mm。扁平导体2采用在剖面形成为长方形的基材11上层叠合金层12而成的构造。在本实施方式中，在基材11的外周整体区域形成合金层12。作为基材11使用铜、银-铜合金、锡-铜合金等。基材11周围的合金层12，含有相对于锡其含量为大于或等于1.0重量％而小于或等于4.0重量％的铋、以及相对于锡其含量为大于或等于0.2重量％而小于或等于2.0重量％的锌。合金层12的厚度为大于或等于0.3μm而小于或等于0.9μm。

合金层12的厚度的优选值，即使扁平导体2的并列间距变化也大致固定在大于或等于0.3μm而小于或等于0.9μm的范围内。这是因为最低0.3μm的合金层12的厚度对于发挥镀锡的效果是必要的，而只要合金层12的厚度小于或等于0.9μm，则无论是哪种排列间距，都难以发生由锡的晶须引起的导体之间的短路。晶须的伸长由合金层12中含有的锡的量决定。另外，在扁平导体2的排列间距较窄的情况下，通常，在扁平导体2之间的间隔变窄的同时，扁平导体2的宽度也变窄。由此，在排列间距较窄的情况下，如果合金层12的厚度不变，则合金层12的体积减小，抑制了晶须的伸长。即使扁平导体2的排列间距变窄，扁平导体2之间的间隔变窄，如果合金层12的厚度保持该程度，则难以发生短路。

下面，说明本发明的扁平电缆所涉及的制造方法的实施方式。首先，在构成扁平导体2的基材11的周围实施镀敷处理(表面处理工序)。图5是通过表面处理工序处理后的扁平导体2的剖面图。在表面处理工序中，通过进行锡-铋合金的镀敷处理，在基材11的表面上形成第1镀层21，进一步通过进行锡-锌合金的镀敷处理，在该第1镀层21的表面上形成第2镀层22。

第1镀层21含有相对于锡其含量为大于或等于2.0重量％而小于或等于8.0重量％的铋，第2镀层22含有相对于锡其含量为大于或等于0.4重量％而小于或等于4.0重量％的锌。另外，第1镀层21以及第2镀层22的厚度合计大于或等于0.3μm而小于或等于0.9μm。此外，在本实施方式中，第1镀层21以及第2镀层22的厚度分别为0.3μm，厚度合计为0.6μm。

接下来，对在基材11的表面形成有第1镀层21以及第2镀层22的扁平导体2实施热处理(热处理工序)。图6是表示热处理工序的斜视图。在热处理工序中，为了对扁平导体2实施热处理而使用加热装置31。加热装置31是在由形成为筒状的不锈钢材料构成的长度约8m的加热管32的周围卷绕康塔尔铁铬铝电阻丝33而成的，通过向康塔尔铁铬铝电阻丝33供给电力，从而使加热管32内成为高温气氛。将加热管32内的高温气氛的温度设为大于或等于270℃而小于或等于290℃。

然后，在加热装置31的加热管32内，使形成有第1镀层21以及第2镀层22的扁平导体2以大约160m/分的线速通过。这样一来，扁平导体2通过加热装置31的高温气氛，周向均匀地加热大约3秒钟。由此，第1镀层21以及第2镀层22通过锡的扩散而一体化，成为由锡中含有铋以及锌的合金构成的合金层12。

加热温度与加热时间相比对抑制晶须以及抑制接触电阻的增加产生更大影响。如果热处理的温度超过290℃，则合金层12中锡和铜的浓度增加，接触电阻增大为例如大于或等于50mΩ。另外，如果热处理温度低于270℃，则锡和铜的浓度减少，无法充分地抑制晶须的产生，而且使钎焊性的改善效果降低，从而影响导体露出部6的钎焊性。

与此相对，在本实施方式中，在热处理工序中，通过将用于使扁平导体2通过的高温气氛的温度设为大于或等于270℃而小于或等于290℃，由此可以使合金层12中锡和铜的浓度成为合适的值。由此，可以得到能够充分地抑制晶须的产生并抑制接触电阻的增加的扁平导体2，也可以得到良好的改善钎焊性的效果。将扁平导体2通过加热管32的时间即加热时间设为几秒。

图7是表示电缆化工序的斜视图。在电缆化工序中，从卷绕有实施了热处理的扁平导体2的多个卷轴41输送出扁平导体2，并将其以规定的并列间距排列在同一平面上。然后，在排列的扁平导体2的上下，从卷轴42输送出长条的绝缘薄膜3，并使其通过加热辊43之间而卷绕在卷绕辊44上。

使绝缘薄膜3的绝缘性粘结层5侧朝向扁平导体2侧。绝缘薄膜3通过加热辊43之间后，绝缘薄膜3的绝缘性粘结层5熔融，从排列面的上下通过绝缘性粘结层5将绝缘薄膜3与排列在平面上的多根扁平导体2粘合。这样，形成将扁平导体2排列在平面上并由绝缘体(绝缘树脂层4和绝缘性粘结层5)包覆而成的连续长度的长条状扁平电缆1。加热辊43也可以构成为将用于加热绝缘薄膜3的加热部和用于压接绝缘薄膜3的辊部作为独立的机构。此外，在电缆化工序中，也可以取代粘贴绝缘薄膜3而是将绝缘树脂挤出包覆在扁平导体2的周围。

也可以在一侧的绝缘薄膜3上预先形成在长度方向的一部分上开口的窗部，以用于设置导体露出部6。窗部设置在成为扁平电缆1的长度方向的端部的位置上。另外，切断并除去绝缘薄膜3的宽度方向的剩余部分(被称为耳朵的部分)。由此，将窗部的宽度方向的两端部上，在长度方向上将绝缘薄膜3连接的部分除去。然后，将长条的扁平电缆在窗部的位置切断，而成为规定的长度的扁平电缆1。

在这样制造的扁平电缆1中，在使连接器与导体露出部6嵌合并经过1000小时后，观察有没有产生长于50μm的晶须，其结果是，确认没有产生不良即长于50μm的晶须。

另外，在扁平导体2的厚度为从35μm至50μm中的任意一个厚度，扁平导体2的宽度为从0.15mm至0.3mm中的任意一个宽度，且合金层12的厚度为从0.3μm至0.9μm中的任意一个厚度的情况下，为了抑制锡的晶须的产生，需要向锡的镀层中分别添加含量为大于或等于1.0重量％的铋、以及含量为大于或等于0.2重量％的锌。如果仅添加一种则无法充分地抑制锡的晶须的产生，如果任意一种的添加量与上述浓度相比较少，则也无法充分地抑制锡的晶须的产生。

如上述所示，通过在大于或等于270℃而小于或等于290℃的温度下进行热处理而使基材11中的铜向镀层转移，形成锡、铜、铋、锌的四元合金。可以认为，分别以上述浓度组合并含有铋和锌，则成为可以充分抑制锡的晶须的产生的合金构造。在这里，如果合金层中含有的铋或者锌分别超过4.0重量％、2.0重量％，则即使将扁平导体2的热处理温度设为大于或等于270℃而小于或等于290℃，也会使接触电阻变大，而难以得到小于或等于50mΩ的接触电阻。因此，为了不产生接触电阻的问题，必须使铋和锌的添加量分别为小于或等于4.0重量％、小于或等于2.0重量％。

如果扁平导体2的表面的锡增多，则容易产生晶须，但如果锡层(合金层12)的厚度过薄，则钎焊性变差。由于在扁平电缆1的扁平导体2中合金层12的厚度为大于或等于0.3μm而小于或等于0.9μm，所以可以充分地抑制晶须的产生，而且钎焊性也良好。

另外，根据本发明的扁平电缆所涉及的制造方法，可以得到将第1镀层21和第2镀层22一体化而成的合金层12。而且，在合金层12中锡和铜的浓度为合适的值，由此，可以充分地抑制晶须的产生，也可以得到改善钎焊性的效果，并且也可以使接触电阻小于或等于50mΩ。因此，可以制造出能够充分地抑制晶须的产生并良好地抑制接触电阻的扁平电缆1。由于本方法通过使扁平导体2以规定的线速通过形成于加热管32内的高温气氛中而进行加热，由此进行加热处理，所以生产性优越。

工业实用性

本发明可以作为能够在电子设备中等受限空间内实现高密度的电气配线的配线部件而使用。

Claims (3)

1.一种扁平电缆，其是将多根导体并列地排列并由绝缘体进行包覆而成的，

其特征在于，

所述导体在由铜或铜合金构成的基材的表面形成有由锡中含有铋以及锌的合金构成的合金层，

所述合金层中，含有相对于锡其含量为大于或等于1.0重量％而小于或等于4.0重量％的铋、以及相对于锡其含量为大于或等于0.2重量％而小于或等于2.0重量％的锌，该合金层的厚度大于或等于0.3μm而小于或等于0.9μm。

2.一种扁平电缆的制造方法，其特征在于，包含：

表面处理工序，在该工序中，在构成导体的由铜或铜合金构成的基材表面，形成由锡和包含在锡中且含量为大于或等于1.0重量％而小于或等于4.0重量％的铋构成的第1镀层、以及由锡和包含在锡中且含量为大于或等于0.2重量％而小于或等于2.0重量％的锌构成的第2镀层，并使所述第1镀层和第2镀层的厚度合计大于或等于0.3μm而小于或等于0.9μm；

加热处理工序，在该工序中，在大于或等于270℃而小于或等于290℃的温度下对所述导体进行加热；以及

电缆化工序，在该工序中，将多根所述导体并列地排列并通过绝缘体进行包覆。

3.根据权利要求2所述的扁平电缆的制造方法，其特征在于，

所述加热处理工序通过使所述导体通过大于或等于270℃而小于或等于290℃的高温气氛中来进行加热。

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