回路基板および電子機器
【課題】 ウィスカの発生を確実に抑制することができる回路基板および電子機器を提供すること。
【解決手段】回路基板１は、可撓性を有する絶縁基材１１１と、この絶縁基材１１１上に形成された回路層１１２とを備える。絶縁基材１１１の端部と、この端部上に形成された回路層１１２と、この回路層１１２上に形成された金属層１１４と、この金属層１１４上に形成された保護膜（本実施形態では、燐酸塩被膜）１１８と、を含んで端子部１Ａが構成されている。金属層１１４は、回路層１１２上に形成された錫または錫合金を含んで構成される第一金属層１１４Ａと、この第一金属層１１４Ａ上に形成された錫または錫合金を含んで構成される第二金属層１１４Ｂとを備える。第一金属層１１４Ａは、平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下の無光沢めっき層であり、第二金属層１１４Ｂは平均粒径０．１μｍ以下の光沢めっき層である。
【解決手段】回路基板１は、可撓性を有する絶縁基材１１１と、この絶縁基材１１１上に形成された回路層１１２とを備える。絶縁基材１１１の端部と、この端部上に形成された回路層１１２と、この回路層１１２上に形成された金属層１１４と、この金属層１１４上に形成された保護膜（本実施形態では、燐酸塩被膜）１１８と、を含んで端子部１Ａが構成されている。金属層１１４は、回路層１１２上に形成された錫または錫合金を含んで構成される第一金属層１１４Ａと、この第一金属層１１４Ａ上に形成された錫または錫合金を含んで構成される第二金属層１１４Ｂとを備える。第一金属層１１４Ａは、平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下の無光沢めっき層であり、第二金属層１１４Ｂは平均粒径０．１μｍ以下の光沢めっき層である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板およびこの回路基板を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器のメインボード等には、回路基板、たとえば、リジッドフレックス回路基板が使用されている。具体的には、回路基板に端子部を設けるとともに、メインボードにコネクタを設ける。回路基板の端子部をメインボードに接続されたコネクタに挿入することで、回路基板とメインボードとが接続されることとなる。
ここで、回路基板の端子部は、たとえば、回路パターン上に第一の錫めっき層を形成し、さらにこの第一の錫めっき層上に第二の錫めっき層を形成したものである（特許文献１参照）。特許文献１では、錫めっき層を２重に形成することで、ウィスカの発生を防止することができるとされている。
さらには、特許文献２には、ウィスカの発生を抑制するために、下地層として無光沢錫めっき層を形成し、上層として光沢錫めっき層を形成することが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３７３５３号公報
【特許文献２】特開２００５−３４４１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者が検討した結果、特許文献１、２に記載の技術では、コネクタに回路基板の端子部を嵌合させた際に、ウィスカが発生し、ウィスカの発生を抑制することが困難であることがわかった。
【０００５】
本発明の目的は、ウィスカの発生を確実に抑制することができる回路基板、およびこの回路基板を備えた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、絶縁基材と、この絶縁基材上に形成された回路層とを備える回路基板であって、前記絶縁基材の端部と、この端部上に形成された前記回路層と、この回路層上に形成された金属層と、この金属層上に形成される保護膜と、を含んで端子部が構成され、前記金属層は、前記回路層上に形成された第一金属層と、この第一金属層上に形成され、前記保護膜により被覆された第二金属層とを有し、第一金属層は、無光沢めっき層であり、第二金属層は、錫または錫合金を含んで構成される光沢めっき層である回路基板が提供される。
【０００７】
端子部の金属層を構成する第一金属層は、無光沢めっき層であるので、比較的粒径が大きく、第一金属層で発生する内部応力は低い。しかしながら、被膜硬度が低いため、コネクタに接続した際にコネクタから第一金属層に力が直接加わるとウィスカが発生してしまう。
本発明では、第一金属層上に粒径が比較的小さい光沢めっき層である第二金属層を設けているので、第一金属層に直接コネクタからの力が加わらず、第一金属層でのウィスカの発生を防止することができる。
また、光沢めっき層である第二金属層は無光沢めっき層である第一金属層よりも被膜硬度が高いため、コネクタからの力が加わっても、ウィスカが発生しにくい。これに加え、本発明では、第二金属層上には、保護膜が形成されている。保護膜は第二金属層表面の金属粒子を押さえる役割を果たすと推測される。これにより、第二金属層表面での金属粒子の飛び出しを防止でき、ウィスカの発生を防止することができる。
【０００８】
また、端子部の金属層を無光沢めっき層を有しないものとし、たとえば、光沢めっき層を２層形成した場合には、端子部の金属層の内部応力が高くなり、ウィスカが発生してしまう。
これに対し、本発明では、端子部の金属層を内部応力の低い無光沢めっき層である第一金属層と、比較的内部応力が高くなりやすい光沢めっき層である第二金属層とを備える構成としているので、端子部の金属層の内部応力を低く抑えることができ、ウィスカの発生を抑制することができる。
ここで、本発明において、光沢めっき層とは、いわゆる半光沢めっき層をも含む概念である。
【０００９】
この際、前記保護膜は、燐酸塩被膜であってもよく、また、イミダゾールを含有する膜であってもよい。
【００１０】
保護膜を燐酸塩被膜とする場合には、燐酸塩被膜は、電解研磨により形成されたものであることが好ましい。
このような回路基板は、第二金属層を形成した後、第二金属層を電解研磨することにより製造される。電解研磨により第二金属層の表面がなめらかになり、第二金属層表面の金属粒子が飛び出しにくくなる。これにより、ウィスカの発生を防止できる。さらに、これに加え、電解研磨により、第二金属層表面には燐酸塩被膜が形成されるので、この燐酸塩被膜によっても、第二金属層表面の金属粒子が飛び出しにくくなり、さらにウィスカの発生を確実に抑制することができる。
【００１１】
また、保護膜をイミダゾールを含む膜とした場合には、第二金属層表面の酸化が防止されることにより第二金属表面が酸化による体積膨張が抑えられ、その結果、内部応力が増大しないことから安定な第二金属表面を維持することにより、第二金属層表面の金属粒子が飛び出しにくくなり、ウィスカの発生を確実に抑制することができる。
【００１２】
この際、前記第一金属層は、錫または錫合金を含む無光沢めっき層であることが好ましい。
また、前記第一金属層は、ニッケルまたはニッケル合金を含む無光沢めっき層であってもよい。
【００１３】
前記第二金属層は、金属粒子の平均粒径が第一金属層の金属粒子の平均粒径よりも小さい金属で構成されることが好ましい。
さらに、前記第一金属層は、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。このようにすることで、第一金属層で発生する内部応力を確実に低減させることができる。また、第一金属層の硬度の低下を防止することができる。
第二金属層は、金属粒子の平均粒径が０．１μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
前記第一金属層の厚みは１５μｍ以下であり、前記第二金属層の厚みは５μｍ以下であることが好ましい。
第一金属層の厚みを１５μｍ以下とすることで、第一金属層中で発生する内部応力を低減させることができる。
さらに、第二金属層の厚みを５μｍ以下とすることで、第二金属層中で発生する内部応力を低減させることができる。これにより、端子部でのウィスカの発生をさらに確実に抑制することができる。
【００１５】
また、前記回路層上に直接前記第一金属層が形成されていることが好ましい。
回路層上に直接第一金属層を形成することで金属層の内部応力を低減できる。
【００１６】
さらに、前記絶縁基材は、可撓性を有することが好ましい。
【００１７】
また、本発明によれば、上述したいずれかの回路基板と、前記回路基板の端子部に接触する接触端子を備えたコネクタとを有し、前記回路基板の端子部と、前記コネクタの接触端子との接触部分を覆うように、イミダゾールを含有する膜が設けられている電子機器を提供することができる。
回路基板の端子部と、コネクタの接触端子との接触部分を覆うように、イミダゾールを含有する膜を設けることで、回路基板の端子部でのウィスカの発生をより確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ウィスカの発生を確実に抑制することができる回路基板、および電子機器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図１には、本実施形態の回路基板１が示されている。
まず、はじめに、回路基板１の概要について説明する。
回路基板１は、絶縁基材１１１と、この絶縁基材１１１上に設けられた回路層１１２とを備える。
絶縁基材１１１の端部と、この端部上に形成された回路層１１２と、この回路層１１２上に形成された金属層１１４と、この金属層１１４上に形成された保護膜（本実施形態では、燐酸塩被膜）１１８と、を含んで端子部１Ａが構成されている。
金属層１１４は、回路層１１２上に形成された錫または錫合金を含んで構成される第一金属層１１４Ａと、この第一金属層１１４Ａ上に形成された錫または錫合金を含んで構成される第二金属層１１４Ｂとを備える。
第一金属層１１４Ａは、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下の無光沢めっき層であり、第二金属層１１４Ｂは粒径が０．１μｍ以下の光沢めっき層である。
【００２０】
次に、回路基板１の構造について詳細に説明する。
回路基板１は、絶縁基材１１１と、この絶縁基材１１１上に設けられた回路層１１２と、表面被覆層１１３と、金属層１１４とを備える。
絶縁基材１１１は、樹脂フィルム基材から構成されている。ここで、樹脂フィルム基材としては、可撓性を有するものが好ましく、例えば、ポリイミド樹脂フィルム、ポリエーテルイミド樹脂フィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム等のポリイミド樹脂系樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム等のポリアミド樹脂系フィルム、ポリエステル樹脂フィルム等のポリエステル樹脂系フィルムが挙げられる。このうち、弾性率と耐熱性を向上させる観点から、特にポリイミド樹脂系フィルムが好ましく用いられる。
絶縁基材１１１の厚さは、特に限定されないが、５〜５０μｍが好ましく、特に１２．５〜２５μｍが好ましい。厚さがこの範囲内であると、特に屈曲性に優れる。
【００２１】
回路層１１２は、銅等の導体から構成されており、絶縁基材１１１の表面側にのみ設けられている。この回路層１１２のうち、絶縁基材１１１の端部に形成された部分は、前述した端子部１Ａを構成する。
【００２２】
表面被覆層１１３は、回路層１１２の回路パターンの隙間部分を埋めるように設けられており、表面被覆層１１３の開口部からは、回路層１１２のうち、絶縁基材１１１の端部上に形成された部分を含む回路層１１２の一部が露出している。
この表面被覆層１１３は、いわゆるカバーレイフィルムであり、接着層１１３Ａと、接着層１１３Ａ上に設けられた樹脂フィルム１１３Ｂとを備えている。
接着層１１３Ａとしては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物で構成されていることが好ましい。これらの中でもエポキシ系樹脂が好ましい。これにより、密着性を向上することができる。さらに、耐熱性を向上することもできる。
樹脂フィルム１１３Ｂとしては、たとえば、ポリイミド樹脂フィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム等のポリイミド樹脂系樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム等のポリエステル樹脂系フィルム等があげられる。
【００２３】
金属層１１４は、回路層１１２上に直接形成され、錫または錫合金から構成される第一金属層１１４Ａと、この第一金属層１１４Ａ上に形成された錫または錫合金から構成される第二金属層１１４Ｂとを備える。
【００２４】
第一金属層１１４Ａは、第二金属層１１４Ｂにより全面が被覆されている。また、この第一金属層１１４Ａは、回路層１１２上に直接形成されている。
第一金属層１１４Ａは、Ｐｂフリーめっきであり、本実施形態では、錫または錫合金から構成される。錫合金としては、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ等が例示できる。なかでも、ウィスカの発生しにくいＳｎ−Ｃｕを使用することが好ましい。
この第一金属層１１４Ａは、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下のいわゆる無光沢めっき層である。ここでいう無光沢めっき層とは、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下のものをいう。
【００２５】
なかでも第一金属層１１４Ａの金属粒子の平均粒径は１μｍ以上であることが好ましい。このようにすることで、第一金属層１１４Ａで発生する内部応力を確実に低減させることができる。また、金属粒子の平均粒径は３μｍ以下とすることが好ましい。このようにすることで、第一金属層１１４Ａの硬度の低下を防止することができる。
第一金属層１１４Ａの厚みは、２μｍ以上、１５μｍ以下であることが好ましい。なかでも、５μｍ以上であることが好ましい。５μｍ以上とすることで、金属層１１４の厚みを確保することができる。
また、第一金属層１１４Ａの厚みは、１０μｍ以下であることがより好ましい。１０μｍ以下とすることで、第一金属層１１４Ａ中で発生する内部応力を確実に低減させることができる。
【００２６】
第二金属層１１４ＢもＰｂフリーめっきであり、具体的には、錫または錫合金から構成される。錫合金としては、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ等が例示できる。なかでも、ウィスカの発生しにくいＳｎ−Ｃｕを使用することが好ましい。
第二金属層１１４Ｂは、金属粒子の平均粒径が０．１μｍ以下である、いわゆる光沢めっき層である。光沢めっき層とは、金属粒子の平均粒径が０．１μｍ以下であればよい。第二金属層１１４Ｂを形成するためのめっき液中には光沢剤が添加されている。
【００２７】
第二金属層１１４Ｂの厚みは、０．５μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。なかでも、１μｍ以上であることが好ましい。１μｍ以上とすることで第二金属層表面の微小欠損が小さくなり、第一金属層の粒子が飛び出しにくくなるという効果がある。また、第二金属層１１４Ｂの厚みは、３μｍ以下であることがより好ましい。３μｍ以下とすることで第二金属層表面が酸化された場合でも内部応力の発生が小さく粒子が押し出されることがないという効果がある。
第一金属層１１４Ａと第二金属層１１４Ｂとの膜厚の比率（第一金属層１１４Ａ：第二金属層１１４Ｂ）は１：１以上、３０：１以下であることが好ましい。
【００２８】
このような第二金属層１１４Ｂ上には、燐酸塩被膜１１８が形成されている。
この燐酸塩被膜１１８は、第二金属層１１４Ｂ上に直接形成されており、第二金属層１１４Ｂを完全に覆っている。
このような燐酸塩被膜１１８は、電解研磨により形成することが好ましい。第二金属層１１４Ｂの表面を電解研磨することで、第二金属層１１４Ｂ表面が溶解し、不溶性の燐酸塩被膜１１８が第二金属層１１４Ｂの表面に形成される。この燐酸塩被膜１１８は不動態化被膜であり、酸化防止膜としても機能する。
燐酸塩被膜１１８の厚みは、通常１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
なお、第一金属層１１４Ａ、第二金属層１１４Ｂの金属粒子の径は、金属層１１４の断面をＳＥＭ観察することによって計測することができ、また、第一金属層１１４Ａ、第二金属層１１４Ｂ、燐酸塩被膜１１８の膜厚も、端子部１Ａの断面をＳＥＭ観察することによって計測することができる。
【００３０】
ここで、端子部１Ａは、図１に示すように、絶縁基材１１１の端部と、回路層１１２のうち、この絶縁基材１１１の端部上に形成された部分と、金属層１１４のうち、絶縁基材１１１の端部上に形成された回路層１１２上に設けられた部分と、燐酸塩被膜１１８とを含んで構成されている。
また、端子部１Ａは、絶縁基材１１１の裏面に設けられた補強部１１５を有する。
補強部１１５は、絶縁基材１１１の裏面上に設けられた粘着剤１１５Ａと、この粘着剤１１５Ａにより絶縁基材１１１裏面に貼り付けられる補強フィルム１１５Ｂと備える。
補強フィルム１１５Ｂとしては、たとえば、ポリイミド樹脂フィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム等のポリイミド樹脂系樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム等のポリエステル樹脂系フィルム等があげられる。
このような端子部１Ａは、メインボード等に設けられたコネクタに接続され、電子機器を構成することとなる。
ここで、図２に示すように、回路基板１の端子部１Ａの表面にコネクタＣの接触端子Ｃ１を接触させ、端子部１Ａとコネクタの接触端子との接触部分を覆うようにイミダゾールを含有する膜１２０を形成することが好ましい。
イミダゾールを含有する膜１２０としては、たとえば、アルキル基を有するイミダゾールを含む被膜が好ましく、アルキルイミダゾール、アルキルベンゾイミダゾール等を含む被膜があげられる。
イミダゾールを含有する膜１２０の厚みは、通常１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
イミダゾールを含有する膜１２０は、イミダゾールを含む水溶液、あるいは、イミダゾールを含むアルコール溶液を塗布することで形成することができる。
【００３１】
次に、図３を参照して、回路基板１の製造方法について説明する。
まず、はじめに、図３（Ａ）に示すように、絶縁基材１１１と、この絶縁基材１１１の表面に金属箔（たとえば、銅箔）２１２が設けられた積層板２１を用意する。
次に、図３（Ｂ）に示すように、金属箔２１２の一部をエッチング等により、選択的に除去し、回路層１１２を形成する。
その後、図３（Ｃ）に示すように、回路層１１２上に開口部が形成された表面被覆層１１３を貼り付ける。ここで、表面被覆層１１３の開口部は、あらかじめカバーレイフィルムをパンチングすることで形成される。表面被覆層１１３を回路層１１２に積層する条件は、特に限定されないが、温度８０〜２２０℃、圧力０．２〜１０ＭＰａで熱圧成形装置により圧着することが好ましい。
【００３２】
次に、図３（Ｄ）に示すように、絶縁基材１１１の端部上に配置された回路層１１２上に金属層１１４を形成する。具体的には、表面被覆層１１３の開口部から露出した回路層１１２にＳｎ電解めっき、あるいはＳｎ合金の電解めっきを施し、回路層１１２を覆う第一金属層１１４Ａを形成する。第一金属層１１４Ａを形成するためのめっき液中には、光沢剤が添加されていないことが好ましい。
その後、第一金属層１１４Ａ上に第一金属層１１４Ａを覆う第二金属層１１４Ｂを形成する。具体的には、第一金属層１１４Ａに対し、Ｓｎ電解めっき、あるいはＳｎ合金の電解めっきを施して、第二金属層１１４Ｂを形成する。第二金属層１１４Ｂを形成するためのめっき液中には光沢剤が添加されている。
次に、第二金属層１１４Ｂを電解研磨する。これにより、第二金属層１１４Ｂ表面が研磨され、なめらかになるとともに、第二金属層１１４Ｂ表面上に燐酸塩被膜１１８が形成されることとなる。
電解研磨は、たとえば、以下のようにして行うことができる。
燐酸水溶液、あるいは、燐酸と硫酸とを混合した溶液を電解研磨液を用意し、所定の温度の前記電解研磨液中に、金属層１１４を浸積させる。そして、第二金属層１１４Ｂがアノードとなるようにし、電流密度がたとえば、３Ａ／ｄｍ２〜６０Ａ／ｄｍ２となるように調整することで、電解研磨を行うことができる。
【００３３】
その後、絶縁基材１１１の端部裏面に補強部１１５を貼り付ける。以上のような工程により、回路基板１を得ることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の効果について説明する。
端子部１Ａの金属層１１４を構成する第一金属層１１４Ａは、無光沢めっき層であり、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下と比較的粒径が大きいため、第一金属層１１４Ａで発生する内部応力低い。しかしながら、被膜硬度が低いため、コネクタに接続した際にコネクタから第一金属層１１４Ａに力が直接加わるとウィスカが発生してしまう。
本実施形態では、第一金属層１１４Ａ上に平均粒径が０．１μｍ以下の光沢めっき層である第二金属層１１４Ｂを設けているので、第一金属層１１４Ａに直接コネクタからの力が加わらず、第一金属層１１４Ａでのウィスカの発生を防止することができる。
また、光沢めっき層である第二金属層１１４Ｂは被膜硬度が無光沢めっき層である第一金属層１１４Ａよりも高いため、コネクタＣからの力が加わっても、ウィスカが発生しにくい。これに加え、第二金属層１１４Ｂ上には、燐酸塩被膜１１８が形成されている。この燐酸塩被膜１１８は第二金属層１１４Ｂ表面の金属粒子を押さえる役割を果たすと推測される。これにより、第二金属層１１４Ｂ表面での金属粒子の飛び出しを防止でき、ウィスカの発生を防止することができる。
【００３５】
また、端子部の金属層を無光沢めっき層を有しないものとし、たとえば、光沢めっき層を２層形成した場合には、端子部の金属層の内部応力が高くなり、ウィスカが発生してしまう。
これに対し、本実施形態では、端子部１Ａの金属層１１４を内部応力の低い無光沢めっき層である第一金属層１１４Ａと、比較的内部応力が高くなりやすい光沢めっき層である第二金属層１１４Ｂとを備える構成としているので、端子部１Ａの金属層１１４の内部応力を低く抑えることができ、ウィスカの発生を抑制することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、第二金属層１１４Ｂを形成した後、第二金属層１１４Ｂの表面を電解研磨している。この電解研磨により第二金属層１１４Ｂの表面がなめらかになり、第二金属層１１４Ｂ表面の金属粒子が飛び出しにくくなる。これにより、ウィスカの発生を防止できる。さらに、これに加え、電解研磨により、第二金属層１１４Ｂ表面には燐酸塩被膜１１８が形成されるので、この燐酸塩被膜１１８によっても、第二金属層１１４Ｂ表面の金属粒子が飛び出しにくくなり、ウィスカの発生をさらに確実に抑制することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、第一金属層１１４Ａの厚みを１５μｍ以下としているため、第一金属層１１４Ａ中で発生する内部応力を低減させることができる。
また、第一金属層１１４Ａの厚みを２μｍ以上とすることで、金属層１１４の厚みを確保することができ、コネクタとの接合を確実なものとすることができる。
【００３８】
さらに、第二金属層１１４Ｂの厚みを５μｍ以下とすることで、第二金属層１１４Ｂ中で発生する内部応力を低減させることができる。これにより、端子部１Ａでのウィスカの発生をさらに確実に抑制することができる。
また、第二金属層１１４Ｂの厚みを０．５μｍ以上とすることで、金属層１１４全体としての硬度を確保することができる。
【００３９】
本実施形態では、回路層上に直接第一金属層１１４Ａを形成している。
回路層上に下地層としてＮｉ層等を形成してもよいが回路層上に直接第一金属層１１４Ａを形成することで、回路基板の製造効率を高めることができる。
また、回路基板上に直接第一金属層１１４Ａを形成することで金属層１１４の内部応力を低減することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、回路基板１の端子部１Ａの表面にコネクタの接触端子を接触させ、端子部１Ａとコネクタの接触端子との接触部分を覆うようにイミダゾールを含有する膜１２０を形成している。イミダゾールを含有する膜１２０により、端子部１Ａ表面の第二金属層１１４Ｂの金属粒子の飛び出しを確実に抑制することができ、端子部１Ａでのウィスカの発生をより確実に抑制することができる。
【００４１】
（第二実施形態）
前記実施形態では、金属層１１４上に、保護膜として、燐酸塩被膜１１８を形成した。これに対し、本実施形態の回路基板３では、図４に示すように、金属層１１４上に保護膜として、イミダゾールを含む被膜（以下、イミダゾール被膜という）１１９を形成している。他の点は第一実施形態と同じである。
イミダゾール被膜１１９は、第二金属層１１４Ｂ上に直接形成され、第二金属層１１４Ｂを完全に覆っている。
イミダゾールを含有する被膜１２０としては、たとえば、アルキル基を有するイミダゾールを含む被膜が好ましく、アルキルイミダゾール、アルキルベンゾイミダゾール等を含む被膜があげられる。
イミダゾールを含有する１２０の厚みは、通常１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
イミダゾール被膜１１９は、たとえば、第二金属層１１４Ｂ上にイミダゾールを含む水溶液、あるいは、イミダゾールを含むアルコール溶液を塗布することで形成される。
このイミダゾール被膜１１９は酸化防止膜としても機能する。
【００４２】
このような回路基板を前記実施形態と同様に、コネクタの接触端子を接触させ、端子部１Ａとコネクタの接触端子との接触部分を覆うようにイミダゾールを含有する膜１２０を形成することが好ましい。
【００４３】
このような本実施形態によれば、第一実施形態と略同様の効果を奏することができる。
すなわち、イミダゾール被膜１１９により、第二金属層１１４Ｂ表面の酸化が防止され、第二金属層１１４Ｂ表面の金属粒子が飛び出しにくくなり、ウィスカの発生をさらに確実に抑制することができる。
【００４４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記各実施形態では、絶縁基材１１１の表面側にのみ回路層１１２が形成されていたが、これに限らず、絶縁基材の裏面側にも回路層が形成されていてもよい。
さらに、本発明にかかる回路基板は、リジッド回路基板であってもよく、また、リジッドフレックス回路基板等としてもよい。
また、回路基板を複数の絶縁基板を有する多層構成としてもよい。
さらに、前記各実施形態では、絶縁基材１１１を可撓性を有するものとしたが、これに限らず、絶縁基材１１１を硬質板から構成してもよい。
【００４５】
さらに、前記各実施形態では、端子部１Ａの金属層１１４の第一金属層１１４Ａを錫または錫合金を含む無光沢めっき層としたが、これに限らず、第一金属層１１４Ａは、無光沢めっき層であればよく、金属粒子の粒径を０．５μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。たとえば、第一金属層をＮｉあるいはＮｉ合金の無光沢めっき層から構成してもよい。ニッケル合金としては、たとえば、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｂ等が例示できる。
第一金属層をＮｉあるいはＮｉ合金の無光沢めっき層とする場合には、第一金属層の膜厚を１μｍ以上、特に３μｍ以上とすることが好ましく、また、７μｍ以下、特に５μｍ以下とすることが好ましい。
【００４６】
前記第一実施形態では、燐酸塩被膜１１８を電解研磨により形成していたが、これに限らず、たとえば、リン酸溶液あるいは、リン酸金属塩水溶液に、金属層１１４を浸積させて、燐酸塩被膜１１８を形成してもよい。このようにすることで、より簡便に燐酸塩被膜１１８を形成することができる。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明の実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
厚さ２５μｍのポリイミド基材（絶縁基材）の片面に厚さ１８μｍの銅箔を有する両面銅張板（積層板）を用意した。
次に、前記銅箔の一部を選択的に除去し、最小回路幅７５μｍ、最小回路間７５μｍの回路層を作製した。
さらに、予め開口部を設けた表面被覆層（ポリイミド樹脂基材絶縁被覆フィルム）を最高温度１６０℃、圧力４ＭＰａの熱圧成形装置にて圧着した。その後、回路層上に端子部を構成する金属層を形成した。さらに、金属層上に燐酸塩被膜を形成し、端子部を有する回路基板を製造した。
ここで金属層の形成方法は以下の通りである。
【００４８】
第一金属層
第一金属層を電解めっき法により形成した。
使用しためっき液の組成を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
また、電流密度は、２．０Ａ／ｄｍ２とした。なお、第一金属層用のめっき液中には光沢剤は添加されていない。
【００５１】
第二金属層
第二金属層を電解めっき法により形成した。
使用しためっき液の組成を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
また、電流密度は、３．０Ａ／ｄｍ２とした。なお、第二金属層用のめっき液中には光沢剤としてＮＦ−１１１Ａ（日本マクダーミッド（株）社製）が３０ｍｌ／Ｌ添加されている。
【００５４】
燐酸塩被膜
金属層をアノード、カソードロッカーによる陽動を行いながら、電解研磨液温度３０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２の条件で電流を連続的に流して電解研磨した。電解研磨に使用した溶液は、燐酸濃度７０％硫酸３０％の燐酸硫酸水溶液である。
【００５５】
次に、得られた回路基板の金属層の第一金属層の金属粒子の平均粒径、膜厚、第二金属層の金属粒子の平均粒径、膜厚を計測した。
金属粒子の平均粒径、膜厚は、金属層の断面をＳＥＭ観察することで測定した。
結果を表３に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】
（実施例２）
本実施例では、実施例１の燐酸塩被膜に変えて、イミダゾール被膜を形成した。
イミダゾール被膜の形成方法は以下の通りである。
【００５８】
金属層が形成された回路基板を、５％硫酸水溶液で洗浄し、表面に形成された酸化被膜を除去した後水洗し、イミダゾールとして、アルキルベンゾイミダゾールであるタフエースＥ２Ｌ（四国化成（株）製）を４０℃に加温し、６０秒浸漬した後水洗し乾燥した。
【００５９】
（実施例３）
実施例３では、実施例２で製造した回路基板にコネクタの接触端子を接触させ、回路基板の端子部とコネクタの接触端子との接触部分をイミダゾール被膜で被覆した。
回路基板の端子部とコネクタの接触端子との接触部分を覆うイミダゾール被膜は、回路基板の端子部のイミダゾール被膜と同様の材料で構成される。
【００６０】
（比較例１）
端子部の金属層を第一金属層、第二金属層を有するものとし、燐酸塩被膜、イミダゾールを含む被膜は形成しなかった。他の条件は実施例１と同じである。
【００６１】
実施例および比較例について、ウィスカの発生に関して比較を行った。
ウィスカの発生試験の条件は以下の通りである。また、結果を表４に示す。
【００６２】
回路基板の、金属層が形成された端子部の周辺を試験片として切り出す。切り出した試験片を、厚さ３ｍｍのアクリル板を用いて挟み込み、１ｋｇ／ｃｍ２の圧力をかけた状態で、室温下１０００時間放置後ウィスカの発生状況を目視にて観察した。
【００６３】
【表４】
【００６４】
比較例に比べ、実施例ではウィスカの発生を抑制することができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる回路基板を示す断面図である。
【図２】回路基板とコネクタとを示す図である。
【図３】回路基板の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態にかかる回路基板の端子部を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 回路基板
１Ａ 端子部
３ 回路基板
２１ 積層板
１１１ 絶縁基材
１１２ 回路層
１１３ 表面被覆層
１１３Ａ 接着層
１１３Ｂ 樹脂フィルム
１１４ 金属層
１１４Ａ 第一金属層
１１４Ｂ 第二金属層
１１５ 補強部
１１５Ａ 粘着剤
１１５Ｂ 補強フィルム
１１８ 燐酸塩被膜
１１９ イミダゾール被膜
１２０ 膜
２１２ 金属箔
Ｃ コネクタ
Ｃ１ 接触端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板およびこの回路基板を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器のメインボード等には、回路基板、たとえば、リジッドフレックス回路基板が使用されている。具体的には、回路基板に端子部を設けるとともに、メインボードにコネクタを設ける。回路基板の端子部をメインボードに接続されたコネクタに挿入することで、回路基板とメインボードとが接続されることとなる。
ここで、回路基板の端子部は、たとえば、回路パターン上に第一の錫めっき層を形成し、さらにこの第一の錫めっき層上に第二の錫めっき層を形成したものである（特許文献１参照）。特許文献１では、錫めっき層を２重に形成することで、ウィスカの発生を防止することができるとされている。
さらには、特許文献２には、ウィスカの発生を抑制するために、下地層として無光沢錫めっき層を形成し、上層として光沢錫めっき層を形成することが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３７３５３号公報
【特許文献２】特開２００５−３４４１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者が検討した結果、特許文献１、２に記載の技術では、コネクタに回路基板の端子部を嵌合させた際に、ウィスカが発生し、ウィスカの発生を抑制することが困難であることがわかった。
【０００５】
本発明の目的は、ウィスカの発生を確実に抑制することができる回路基板、およびこの回路基板を備えた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、絶縁基材と、この絶縁基材上に形成された回路層とを備える回路基板であって、前記絶縁基材の端部と、この端部上に形成された前記回路層と、この回路層上に形成された金属層と、この金属層上に形成される保護膜と、を含んで端子部が構成され、前記金属層は、前記回路層上に形成された第一金属層と、この第一金属層上に形成され、前記保護膜により被覆された第二金属層とを有し、第一金属層は、無光沢めっき層であり、第二金属層は、錫または錫合金を含んで構成される光沢めっき層である回路基板が提供される。
【０００７】
端子部の金属層を構成する第一金属層は、無光沢めっき層であるので、比較的粒径が大きく、第一金属層で発生する内部応力は低い。しかしながら、被膜硬度が低いため、コネクタに接続した際にコネクタから第一金属層に力が直接加わるとウィスカが発生してしまう。
本発明では、第一金属層上に粒径が比較的小さい光沢めっき層である第二金属層を設けているので、第一金属層に直接コネクタからの力が加わらず、第一金属層でのウィスカの発生を防止することができる。
また、光沢めっき層である第二金属層は無光沢めっき層である第一金属層よりも被膜硬度が高いため、コネクタからの力が加わっても、ウィスカが発生しにくい。これに加え、本発明では、第二金属層上には、保護膜が形成されている。保護膜は第二金属層表面の金属粒子を押さえる役割を果たすと推測される。これにより、第二金属層表面での金属粒子の飛び出しを防止でき、ウィスカの発生を防止することができる。
【０００８】
また、端子部の金属層を無光沢めっき層を有しないものとし、たとえば、光沢めっき層を２層形成した場合には、端子部の金属層の内部応力が高くなり、ウィスカが発生してしまう。
これに対し、本発明では、端子部の金属層を内部応力の低い無光沢めっき層である第一金属層と、比較的内部応力が高くなりやすい光沢めっき層である第二金属層とを備える構成としているので、端子部の金属層の内部応力を低く抑えることができ、ウィスカの発生を抑制することができる。
ここで、本発明において、光沢めっき層とは、いわゆる半光沢めっき層をも含む概念である。
【０００９】
この際、前記保護膜は、燐酸塩被膜であってもよく、また、イミダゾールを含有する膜であってもよい。
【００１０】
保護膜を燐酸塩被膜とする場合には、燐酸塩被膜は、電解研磨により形成されたものであることが好ましい。
このような回路基板は、第二金属層を形成した後、第二金属層を電解研磨することにより製造される。電解研磨により第二金属層の表面がなめらかになり、第二金属層表面の金属粒子が飛び出しにくくなる。これにより、ウィスカの発生を防止できる。さらに、これに加え、電解研磨により、第二金属層表面には燐酸塩被膜が形成されるので、この燐酸塩被膜によっても、第二金属層表面の金属粒子が飛び出しにくくなり、さらにウィスカの発生を確実に抑制することができる。
【００１１】
また、保護膜をイミダゾールを含む膜とした場合には、第二金属層表面の酸化が防止されることにより第二金属表面が酸化による体積膨張が抑えられ、その結果、内部応力が増大しないことから安定な第二金属表面を維持することにより、第二金属層表面の金属粒子が飛び出しにくくなり、ウィスカの発生を確実に抑制することができる。
【００１２】
この際、前記第一金属層は、錫または錫合金を含む無光沢めっき層であることが好ましい。
また、前記第一金属層は、ニッケルまたはニッケル合金を含む無光沢めっき層であってもよい。
【００１３】
前記第二金属層は、金属粒子の平均粒径が第一金属層の金属粒子の平均粒径よりも小さい金属で構成されることが好ましい。
さらに、前記第一金属層は、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。このようにすることで、第一金属層で発生する内部応力を確実に低減させることができる。また、第一金属層の硬度の低下を防止することができる。
第二金属層は、金属粒子の平均粒径が０．１μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
前記第一金属層の厚みは１５μｍ以下であり、前記第二金属層の厚みは５μｍ以下であることが好ましい。
第一金属層の厚みを１５μｍ以下とすることで、第一金属層中で発生する内部応力を低減させることができる。
さらに、第二金属層の厚みを５μｍ以下とすることで、第二金属層中で発生する内部応力を低減させることができる。これにより、端子部でのウィスカの発生をさらに確実に抑制することができる。
【００１５】
また、前記回路層上に直接前記第一金属層が形成されていることが好ましい。
回路層上に直接第一金属層を形成することで金属層の内部応力を低減できる。
【００１６】
さらに、前記絶縁基材は、可撓性を有することが好ましい。
【００１７】
また、本発明によれば、上述したいずれかの回路基板と、前記回路基板の端子部に接触する接触端子を備えたコネクタとを有し、前記回路基板の端子部と、前記コネクタの接触端子との接触部分を覆うように、イミダゾールを含有する膜が設けられている電子機器を提供することができる。
回路基板の端子部と、コネクタの接触端子との接触部分を覆うように、イミダゾールを含有する膜を設けることで、回路基板の端子部でのウィスカの発生をより確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ウィスカの発生を確実に抑制することができる回路基板、および電子機器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図１には、本実施形態の回路基板１が示されている。
まず、はじめに、回路基板１の概要について説明する。
回路基板１は、絶縁基材１１１と、この絶縁基材１１１上に設けられた回路層１１２とを備える。
絶縁基材１１１の端部と、この端部上に形成された回路層１１２と、この回路層１１２上に形成された金属層１１４と、この金属層１１４上に形成された保護膜（本実施形態では、燐酸塩被膜）１１８と、を含んで端子部１Ａが構成されている。
金属層１１４は、回路層１１２上に形成された錫または錫合金を含んで構成される第一金属層１１４Ａと、この第一金属層１１４Ａ上に形成された錫または錫合金を含んで構成される第二金属層１１４Ｂとを備える。
第一金属層１１４Ａは、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下の無光沢めっき層であり、第二金属層１１４Ｂは粒径が０．１μｍ以下の光沢めっき層である。
【００２０】
次に、回路基板１の構造について詳細に説明する。
回路基板１は、絶縁基材１１１と、この絶縁基材１１１上に設けられた回路層１１２と、表面被覆層１１３と、金属層１１４とを備える。
絶縁基材１１１は、樹脂フィルム基材から構成されている。ここで、樹脂フィルム基材としては、可撓性を有するものが好ましく、例えば、ポリイミド樹脂フィルム、ポリエーテルイミド樹脂フィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム等のポリイミド樹脂系樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム等のポリアミド樹脂系フィルム、ポリエステル樹脂フィルム等のポリエステル樹脂系フィルムが挙げられる。このうち、弾性率と耐熱性を向上させる観点から、特にポリイミド樹脂系フィルムが好ましく用いられる。
絶縁基材１１１の厚さは、特に限定されないが、５〜５０μｍが好ましく、特に１２．５〜２５μｍが好ましい。厚さがこの範囲内であると、特に屈曲性に優れる。
【００２１】
回路層１１２は、銅等の導体から構成されており、絶縁基材１１１の表面側にのみ設けられている。この回路層１１２のうち、絶縁基材１１１の端部に形成された部分は、前述した端子部１Ａを構成する。
【００２２】
表面被覆層１１３は、回路層１１２の回路パターンの隙間部分を埋めるように設けられており、表面被覆層１１３の開口部からは、回路層１１２のうち、絶縁基材１１１の端部上に形成された部分を含む回路層１１２の一部が露出している。
この表面被覆層１１３は、いわゆるカバーレイフィルムであり、接着層１１３Ａと、接着層１１３Ａ上に設けられた樹脂フィルム１１３Ｂとを備えている。
接着層１１３Ａとしては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物で構成されていることが好ましい。これらの中でもエポキシ系樹脂が好ましい。これにより、密着性を向上することができる。さらに、耐熱性を向上することもできる。
樹脂フィルム１１３Ｂとしては、たとえば、ポリイミド樹脂フィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム等のポリイミド樹脂系樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム等のポリエステル樹脂系フィルム等があげられる。
【００２３】
金属層１１４は、回路層１１２上に直接形成され、錫または錫合金から構成される第一金属層１１４Ａと、この第一金属層１１４Ａ上に形成された錫または錫合金から構成される第二金属層１１４Ｂとを備える。
【００２４】
第一金属層１１４Ａは、第二金属層１１４Ｂにより全面が被覆されている。また、この第一金属層１１４Ａは、回路層１１２上に直接形成されている。
第一金属層１１４Ａは、Ｐｂフリーめっきであり、本実施形態では、錫または錫合金から構成される。錫合金としては、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ等が例示できる。なかでも、ウィスカの発生しにくいＳｎ−Ｃｕを使用することが好ましい。
この第一金属層１１４Ａは、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下のいわゆる無光沢めっき層である。ここでいう無光沢めっき層とは、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下のものをいう。
【００２５】
なかでも第一金属層１１４Ａの金属粒子の平均粒径は１μｍ以上であることが好ましい。このようにすることで、第一金属層１１４Ａで発生する内部応力を確実に低減させることができる。また、金属粒子の平均粒径は３μｍ以下とすることが好ましい。このようにすることで、第一金属層１１４Ａの硬度の低下を防止することができる。
第一金属層１１４Ａの厚みは、２μｍ以上、１５μｍ以下であることが好ましい。なかでも、５μｍ以上であることが好ましい。５μｍ以上とすることで、金属層１１４の厚みを確保することができる。
また、第一金属層１１４Ａの厚みは、１０μｍ以下であることがより好ましい。１０μｍ以下とすることで、第一金属層１１４Ａ中で発生する内部応力を確実に低減させることができる。
【００２６】
第二金属層１１４ＢもＰｂフリーめっきであり、具体的には、錫または錫合金から構成される。錫合金としては、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ等が例示できる。なかでも、ウィスカの発生しにくいＳｎ−Ｃｕを使用することが好ましい。
第二金属層１１４Ｂは、金属粒子の平均粒径が０．１μｍ以下である、いわゆる光沢めっき層である。光沢めっき層とは、金属粒子の平均粒径が０．１μｍ以下であればよい。第二金属層１１４Ｂを形成するためのめっき液中には光沢剤が添加されている。
【００２７】
第二金属層１１４Ｂの厚みは、０．５μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。なかでも、１μｍ以上であることが好ましい。１μｍ以上とすることで第二金属層表面の微小欠損が小さくなり、第一金属層の粒子が飛び出しにくくなるという効果がある。また、第二金属層１１４Ｂの厚みは、３μｍ以下であることがより好ましい。３μｍ以下とすることで第二金属層表面が酸化された場合でも内部応力の発生が小さく粒子が押し出されることがないという効果がある。
第一金属層１１４Ａと第二金属層１１４Ｂとの膜厚の比率（第一金属層１１４Ａ：第二金属層１１４Ｂ）は１：１以上、３０：１以下であることが好ましい。
【００２８】
このような第二金属層１１４Ｂ上には、燐酸塩被膜１１８が形成されている。
この燐酸塩被膜１１８は、第二金属層１１４Ｂ上に直接形成されており、第二金属層１１４Ｂを完全に覆っている。
このような燐酸塩被膜１１８は、電解研磨により形成することが好ましい。第二金属層１１４Ｂの表面を電解研磨することで、第二金属層１１４Ｂ表面が溶解し、不溶性の燐酸塩被膜１１８が第二金属層１１４Ｂの表面に形成される。この燐酸塩被膜１１８は不動態化被膜であり、酸化防止膜としても機能する。
燐酸塩被膜１１８の厚みは、通常１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
なお、第一金属層１１４Ａ、第二金属層１１４Ｂの金属粒子の径は、金属層１１４の断面をＳＥＭ観察することによって計測することができ、また、第一金属層１１４Ａ、第二金属層１１４Ｂ、燐酸塩被膜１１８の膜厚も、端子部１Ａの断面をＳＥＭ観察することによって計測することができる。
【００３０】
ここで、端子部１Ａは、図１に示すように、絶縁基材１１１の端部と、回路層１１２のうち、この絶縁基材１１１の端部上に形成された部分と、金属層１１４のうち、絶縁基材１１１の端部上に形成された回路層１１２上に設けられた部分と、燐酸塩被膜１１８とを含んで構成されている。
また、端子部１Ａは、絶縁基材１１１の裏面に設けられた補強部１１５を有する。
補強部１１５は、絶縁基材１１１の裏面上に設けられた粘着剤１１５Ａと、この粘着剤１１５Ａにより絶縁基材１１１裏面に貼り付けられる補強フィルム１１５Ｂと備える。
補強フィルム１１５Ｂとしては、たとえば、ポリイミド樹脂フィルム、ポリアミドイミド樹脂フィルム等のポリイミド樹脂系樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム等のポリエステル樹脂系フィルム等があげられる。
このような端子部１Ａは、メインボード等に設けられたコネクタに接続され、電子機器を構成することとなる。
ここで、図２に示すように、回路基板１の端子部１Ａの表面にコネクタＣの接触端子Ｃ１を接触させ、端子部１Ａとコネクタの接触端子との接触部分を覆うようにイミダゾールを含有する膜１２０を形成することが好ましい。
イミダゾールを含有する膜１２０としては、たとえば、アルキル基を有するイミダゾールを含む被膜が好ましく、アルキルイミダゾール、アルキルベンゾイミダゾール等を含む被膜があげられる。
イミダゾールを含有する膜１２０の厚みは、通常１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
イミダゾールを含有する膜１２０は、イミダゾールを含む水溶液、あるいは、イミダゾールを含むアルコール溶液を塗布することで形成することができる。
【００３１】
次に、図３を参照して、回路基板１の製造方法について説明する。
まず、はじめに、図３（Ａ）に示すように、絶縁基材１１１と、この絶縁基材１１１の表面に金属箔（たとえば、銅箔）２１２が設けられた積層板２１を用意する。
次に、図３（Ｂ）に示すように、金属箔２１２の一部をエッチング等により、選択的に除去し、回路層１１２を形成する。
その後、図３（Ｃ）に示すように、回路層１１２上に開口部が形成された表面被覆層１１３を貼り付ける。ここで、表面被覆層１１３の開口部は、あらかじめカバーレイフィルムをパンチングすることで形成される。表面被覆層１１３を回路層１１２に積層する条件は、特に限定されないが、温度８０〜２２０℃、圧力０．２〜１０ＭＰａで熱圧成形装置により圧着することが好ましい。
【００３２】
次に、図３（Ｄ）に示すように、絶縁基材１１１の端部上に配置された回路層１１２上に金属層１１４を形成する。具体的には、表面被覆層１１３の開口部から露出した回路層１１２にＳｎ電解めっき、あるいはＳｎ合金の電解めっきを施し、回路層１１２を覆う第一金属層１１４Ａを形成する。第一金属層１１４Ａを形成するためのめっき液中には、光沢剤が添加されていないことが好ましい。
その後、第一金属層１１４Ａ上に第一金属層１１４Ａを覆う第二金属層１１４Ｂを形成する。具体的には、第一金属層１１４Ａに対し、Ｓｎ電解めっき、あるいはＳｎ合金の電解めっきを施して、第二金属層１１４Ｂを形成する。第二金属層１１４Ｂを形成するためのめっき液中には光沢剤が添加されている。
次に、第二金属層１１４Ｂを電解研磨する。これにより、第二金属層１１４Ｂ表面が研磨され、なめらかになるとともに、第二金属層１１４Ｂ表面上に燐酸塩被膜１１８が形成されることとなる。
電解研磨は、たとえば、以下のようにして行うことができる。
燐酸水溶液、あるいは、燐酸と硫酸とを混合した溶液を電解研磨液を用意し、所定の温度の前記電解研磨液中に、金属層１１４を浸積させる。そして、第二金属層１１４Ｂがアノードとなるようにし、電流密度がたとえば、３Ａ／ｄｍ２〜６０Ａ／ｄｍ２となるように調整することで、電解研磨を行うことができる。
【００３３】
その後、絶縁基材１１１の端部裏面に補強部１１５を貼り付ける。以上のような工程により、回路基板１を得ることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の効果について説明する。
端子部１Ａの金属層１１４を構成する第一金属層１１４Ａは、無光沢めっき層であり、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下と比較的粒径が大きいため、第一金属層１１４Ａで発生する内部応力低い。しかしながら、被膜硬度が低いため、コネクタに接続した際にコネクタから第一金属層１１４Ａに力が直接加わるとウィスカが発生してしまう。
本実施形態では、第一金属層１１４Ａ上に平均粒径が０．１μｍ以下の光沢めっき層である第二金属層１１４Ｂを設けているので、第一金属層１１４Ａに直接コネクタからの力が加わらず、第一金属層１１４Ａでのウィスカの発生を防止することができる。
また、光沢めっき層である第二金属層１１４Ｂは被膜硬度が無光沢めっき層である第一金属層１１４Ａよりも高いため、コネクタＣからの力が加わっても、ウィスカが発生しにくい。これに加え、第二金属層１１４Ｂ上には、燐酸塩被膜１１８が形成されている。この燐酸塩被膜１１８は第二金属層１１４Ｂ表面の金属粒子を押さえる役割を果たすと推測される。これにより、第二金属層１１４Ｂ表面での金属粒子の飛び出しを防止でき、ウィスカの発生を防止することができる。
【００３５】
また、端子部の金属層を無光沢めっき層を有しないものとし、たとえば、光沢めっき層を２層形成した場合には、端子部の金属層の内部応力が高くなり、ウィスカが発生してしまう。
これに対し、本実施形態では、端子部１Ａの金属層１１４を内部応力の低い無光沢めっき層である第一金属層１１４Ａと、比較的内部応力が高くなりやすい光沢めっき層である第二金属層１１４Ｂとを備える構成としているので、端子部１Ａの金属層１１４の内部応力を低く抑えることができ、ウィスカの発生を抑制することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、第二金属層１１４Ｂを形成した後、第二金属層１１４Ｂの表面を電解研磨している。この電解研磨により第二金属層１１４Ｂの表面がなめらかになり、第二金属層１１４Ｂ表面の金属粒子が飛び出しにくくなる。これにより、ウィスカの発生を防止できる。さらに、これに加え、電解研磨により、第二金属層１１４Ｂ表面には燐酸塩被膜１１８が形成されるので、この燐酸塩被膜１１８によっても、第二金属層１１４Ｂ表面の金属粒子が飛び出しにくくなり、ウィスカの発生をさらに確実に抑制することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、第一金属層１１４Ａの厚みを１５μｍ以下としているため、第一金属層１１４Ａ中で発生する内部応力を低減させることができる。
また、第一金属層１１４Ａの厚みを２μｍ以上とすることで、金属層１１４の厚みを確保することができ、コネクタとの接合を確実なものとすることができる。
【００３８】
さらに、第二金属層１１４Ｂの厚みを５μｍ以下とすることで、第二金属層１１４Ｂ中で発生する内部応力を低減させることができる。これにより、端子部１Ａでのウィスカの発生をさらに確実に抑制することができる。
また、第二金属層１１４Ｂの厚みを０．５μｍ以上とすることで、金属層１１４全体としての硬度を確保することができる。
【００３９】
本実施形態では、回路層上に直接第一金属層１１４Ａを形成している。
回路層上に下地層としてＮｉ層等を形成してもよいが回路層上に直接第一金属層１１４Ａを形成することで、回路基板の製造効率を高めることができる。
また、回路基板上に直接第一金属層１１４Ａを形成することで金属層１１４の内部応力を低減することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、回路基板１の端子部１Ａの表面にコネクタの接触端子を接触させ、端子部１Ａとコネクタの接触端子との接触部分を覆うようにイミダゾールを含有する膜１２０を形成している。イミダゾールを含有する膜１２０により、端子部１Ａ表面の第二金属層１１４Ｂの金属粒子の飛び出しを確実に抑制することができ、端子部１Ａでのウィスカの発生をより確実に抑制することができる。
【００４１】
（第二実施形態）
前記実施形態では、金属層１１４上に、保護膜として、燐酸塩被膜１１８を形成した。これに対し、本実施形態の回路基板３では、図４に示すように、金属層１１４上に保護膜として、イミダゾールを含む被膜（以下、イミダゾール被膜という）１１９を形成している。他の点は第一実施形態と同じである。
イミダゾール被膜１１９は、第二金属層１１４Ｂ上に直接形成され、第二金属層１１４Ｂを完全に覆っている。
イミダゾールを含有する被膜１２０としては、たとえば、アルキル基を有するイミダゾールを含む被膜が好ましく、アルキルイミダゾール、アルキルベンゾイミダゾール等を含む被膜があげられる。
イミダゾールを含有する１２０の厚みは、通常１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
イミダゾール被膜１１９は、たとえば、第二金属層１１４Ｂ上にイミダゾールを含む水溶液、あるいは、イミダゾールを含むアルコール溶液を塗布することで形成される。
このイミダゾール被膜１１９は酸化防止膜としても機能する。
【００４２】
このような回路基板を前記実施形態と同様に、コネクタの接触端子を接触させ、端子部１Ａとコネクタの接触端子との接触部分を覆うようにイミダゾールを含有する膜１２０を形成することが好ましい。
【００４３】
このような本実施形態によれば、第一実施形態と略同様の効果を奏することができる。
すなわち、イミダゾール被膜１１９により、第二金属層１１４Ｂ表面の酸化が防止され、第二金属層１１４Ｂ表面の金属粒子が飛び出しにくくなり、ウィスカの発生をさらに確実に抑制することができる。
【００４４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記各実施形態では、絶縁基材１１１の表面側にのみ回路層１１２が形成されていたが、これに限らず、絶縁基材の裏面側にも回路層が形成されていてもよい。
さらに、本発明にかかる回路基板は、リジッド回路基板であってもよく、また、リジッドフレックス回路基板等としてもよい。
また、回路基板を複数の絶縁基板を有する多層構成としてもよい。
さらに、前記各実施形態では、絶縁基材１１１を可撓性を有するものとしたが、これに限らず、絶縁基材１１１を硬質板から構成してもよい。
【００４５】
さらに、前記各実施形態では、端子部１Ａの金属層１１４の第一金属層１１４Ａを錫または錫合金を含む無光沢めっき層としたが、これに限らず、第一金属層１１４Ａは、無光沢めっき層であればよく、金属粒子の粒径を０．５μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。たとえば、第一金属層をＮｉあるいはＮｉ合金の無光沢めっき層から構成してもよい。ニッケル合金としては、たとえば、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｂ等が例示できる。
第一金属層をＮｉあるいはＮｉ合金の無光沢めっき層とする場合には、第一金属層の膜厚を１μｍ以上、特に３μｍ以上とすることが好ましく、また、７μｍ以下、特に５μｍ以下とすることが好ましい。
【００４６】
前記第一実施形態では、燐酸塩被膜１１８を電解研磨により形成していたが、これに限らず、たとえば、リン酸溶液あるいは、リン酸金属塩水溶液に、金属層１１４を浸積させて、燐酸塩被膜１１８を形成してもよい。このようにすることで、より簡便に燐酸塩被膜１１８を形成することができる。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明の実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
厚さ２５μｍのポリイミド基材（絶縁基材）の片面に厚さ１８μｍの銅箔を有する両面銅張板（積層板）を用意した。
次に、前記銅箔の一部を選択的に除去し、最小回路幅７５μｍ、最小回路間７５μｍの回路層を作製した。
さらに、予め開口部を設けた表面被覆層（ポリイミド樹脂基材絶縁被覆フィルム）を最高温度１６０℃、圧力４ＭＰａの熱圧成形装置にて圧着した。その後、回路層上に端子部を構成する金属層を形成した。さらに、金属層上に燐酸塩被膜を形成し、端子部を有する回路基板を製造した。
ここで金属層の形成方法は以下の通りである。
【００４８】
第一金属層
第一金属層を電解めっき法により形成した。
使用しためっき液の組成を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
また、電流密度は、２．０Ａ／ｄｍ２とした。なお、第一金属層用のめっき液中には光沢剤は添加されていない。
【００５１】
第二金属層
第二金属層を電解めっき法により形成した。
使用しためっき液の組成を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
また、電流密度は、３．０Ａ／ｄｍ２とした。なお、第二金属層用のめっき液中には光沢剤としてＮＦ−１１１Ａ（日本マクダーミッド（株）社製）が３０ｍｌ／Ｌ添加されている。
【００５４】
燐酸塩被膜
金属層をアノード、カソードロッカーによる陽動を行いながら、電解研磨液温度３０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２の条件で電流を連続的に流して電解研磨した。電解研磨に使用した溶液は、燐酸濃度７０％硫酸３０％の燐酸硫酸水溶液である。
【００５５】
次に、得られた回路基板の金属層の第一金属層の金属粒子の平均粒径、膜厚、第二金属層の金属粒子の平均粒径、膜厚を計測した。
金属粒子の平均粒径、膜厚は、金属層の断面をＳＥＭ観察することで測定した。
結果を表３に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】
（実施例２）
本実施例では、実施例１の燐酸塩被膜に変えて、イミダゾール被膜を形成した。
イミダゾール被膜の形成方法は以下の通りである。
【００５８】
金属層が形成された回路基板を、５％硫酸水溶液で洗浄し、表面に形成された酸化被膜を除去した後水洗し、イミダゾールとして、アルキルベンゾイミダゾールであるタフエースＥ２Ｌ（四国化成（株）製）を４０℃に加温し、６０秒浸漬した後水洗し乾燥した。
【００５９】
（実施例３）
実施例３では、実施例２で製造した回路基板にコネクタの接触端子を接触させ、回路基板の端子部とコネクタの接触端子との接触部分をイミダゾール被膜で被覆した。
回路基板の端子部とコネクタの接触端子との接触部分を覆うイミダゾール被膜は、回路基板の端子部のイミダゾール被膜と同様の材料で構成される。
【００６０】
（比較例１）
端子部の金属層を第一金属層、第二金属層を有するものとし、燐酸塩被膜、イミダゾールを含む被膜は形成しなかった。他の条件は実施例１と同じである。
【００６１】
実施例および比較例について、ウィスカの発生に関して比較を行った。
ウィスカの発生試験の条件は以下の通りである。また、結果を表４に示す。
【００６２】
回路基板の、金属層が形成された端子部の周辺を試験片として切り出す。切り出した試験片を、厚さ３ｍｍのアクリル板を用いて挟み込み、１ｋｇ／ｃｍ２の圧力をかけた状態で、室温下１０００時間放置後ウィスカの発生状況を目視にて観察した。
【００６３】
【表４】
【００６４】
比較例に比べ、実施例ではウィスカの発生を抑制することができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる回路基板を示す断面図である。
【図２】回路基板とコネクタとを示す図である。
【図３】回路基板の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態にかかる回路基板の端子部を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 回路基板
１Ａ 端子部
３ 回路基板
２１ 積層板
１１１ 絶縁基材
１１２ 回路層
１１３ 表面被覆層
１１３Ａ 接着層
１１３Ｂ 樹脂フィルム
１１４ 金属層
１１４Ａ 第一金属層
１１４Ｂ 第二金属層
１１５ 補強部
１１５Ａ 粘着剤
１１５Ｂ 補強フィルム
１１８ 燐酸塩被膜
１１９ イミダゾール被膜
１２０ 膜
２１２ 金属箔
Ｃ コネクタ
Ｃ１ 接触端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基材と、この絶縁基材上に形成された回路層とを備える回路基板であって、
前記絶縁基材の端部と、この端部上に形成された前記回路層と、この回路層上に形成された金属層と、この金属層上に形成される保護膜と、を含んで端子部が構成され、
前記金属層は、前記回路層上に形成された第一金属層と、この第一金属層上に形成され、前記保護膜により被覆された第二金属層とを有し、
第一金属層は、無光沢めっき層であり、
第二金属層は、錫または錫合金を含んで構成される光沢めっき層である回路基板。
【請求項２】
請求項１に記載の回路基板において、
前記保護膜は、燐酸塩被膜である回路基板。
【請求項３】
請求項２に記載の回路基板において、
前記燐酸塩被膜は、電解研磨により形成されたものである回路基板。
【請求項４】
請求項１に記載の回路基板において、
前記保護膜は、イミダゾールを含有する膜である回路基板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の回路基板において、
前記第一金属層は、錫または錫合金を含む無光沢めっき層である回路基板。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の回路基板において、
前記第一金属層は、ニッケルまたはニッケル合金を含む無光沢めっき層である回路基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の回路基板において、
前記第二金属層は、金属粒子の平均粒径が第一金属層の金属粒子の平均粒径よりも小さい金属で構成される回路基板。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の回路基板において、
前記第二金属層は、金属粒子の平均粒径が０．１μｍ以下である回路基板。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の回路基板において、
前記第一金属層は、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下である回路基板。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の回路基板において、
前記第一金属層は、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下であり、
第二金属層は、金属粒子の平均粒径が０．１μｍ以下である回路基板。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の回路基板において、
前記第一金属層の厚みは１５μｍ以下であり、前記第二金属層の厚みは５μｍ以下である回路基板。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の回路基板において、
前記回路層上に直接前記第一金属層が形成されている回路基板。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の回路基板において、
前記絶縁基材は、可撓性を有する回路基板。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の回路基板と、
前記回路基板の端子部に接触する接触端子を備えたコネクタとを有し、
前記回路基板の端子部と、前記コネクタの接触端子との接触部分を覆うように、イミダゾールを含有する膜が設けられている電子機器。
【請求項１】
絶縁基材と、この絶縁基材上に形成された回路層とを備える回路基板であって、
前記絶縁基材の端部と、この端部上に形成された前記回路層と、この回路層上に形成された金属層と、この金属層上に形成される保護膜と、を含んで端子部が構成され、
前記金属層は、前記回路層上に形成された第一金属層と、この第一金属層上に形成され、前記保護膜により被覆された第二金属層とを有し、
第一金属層は、無光沢めっき層であり、
第二金属層は、錫または錫合金を含んで構成される光沢めっき層である回路基板。
【請求項２】
請求項１に記載の回路基板において、
前記保護膜は、燐酸塩被膜である回路基板。
【請求項３】
請求項２に記載の回路基板において、
前記燐酸塩被膜は、電解研磨により形成されたものである回路基板。
【請求項４】
請求項１に記載の回路基板において、
前記保護膜は、イミダゾールを含有する膜である回路基板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の回路基板において、
前記第一金属層は、錫または錫合金を含む無光沢めっき層である回路基板。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の回路基板において、
前記第一金属層は、ニッケルまたはニッケル合金を含む無光沢めっき層である回路基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の回路基板において、
前記第二金属層は、金属粒子の平均粒径が第一金属層の金属粒子の平均粒径よりも小さい金属で構成される回路基板。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の回路基板において、
前記第二金属層は、金属粒子の平均粒径が０．１μｍ以下である回路基板。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の回路基板において、
前記第一金属層は、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下である回路基板。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の回路基板において、
前記第一金属層は、金属粒子の平均粒径が０．５μｍ以上、５μｍ以下であり、
第二金属層は、金属粒子の平均粒径が０．１μｍ以下である回路基板。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の回路基板において、
前記第一金属層の厚みは１５μｍ以下であり、前記第二金属層の厚みは５μｍ以下である回路基板。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の回路基板において、
前記回路層上に直接前記第一金属層が形成されている回路基板。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の回路基板において、
前記絶縁基材は、可撓性を有する回路基板。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の回路基板と、
前記回路基板の端子部に接触する接触端子を備えたコネクタとを有し、
前記回路基板の端子部と、前記コネクタの接触端子との接触部分を覆うように、イミダゾールを含有する膜が設けられている電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−８５００９（Ｐ２００８−８５００９Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６１９１２（Ｐ２００６−２６１９１２）
【出願日】平成１８年９月２７日（２００６．９．２７）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２７日（２００６．９．２７）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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