电气电子部件用复合材料、其制造方法以及电气电子部件的制作方法

专利名称：电气电子部件用复合材料、其制造方法以及电气电子部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在金属基板上设置有树脂被膜的电气电子部件用复合材料，更详细 地，涉及一种在金属基板上设置有树脂被膜及再熔解凝固的镀敷层的电气电子部件用复合 材料、使用该复合材料的电气电子部件及复合材料的制造方法。
背景技术：
对于安装在电气电子设备的印刷基板等上的陶瓷振荡器、晶体振荡器、电压控制 振荡器、SAW过滤器、双工器、联接器、平衡-不平衡变换器、LPF、BPF、电介质双工器等单 个部件、以及内装有多个这样的单个部件的各种模块部件，例如，天线开关模块、前端模块 (front end module)、RF —体模块、无线通信用模块、影像传感器模块、调谐器模块(timer module)、无线LAN用途等或检测开关等部件而言，为了电磁屏蔽而将其装入到金属框体内 或者用盖罩覆盖来使用。而且，在电气电子设备便携化的进程中，对上述框体等要求薄型 化、低背化，在模块部件中其高度为5mm以下，在单个部件中其高度已突破2mm而向Imm左 右迈进。对于液晶驱动器(IXD)、键盘、主板等的印刷基板侧的端子连接器与FPC电缆等侧 的连接器而言，为了防止通信噪声及静电，必须具有电磁波屏蔽性，虽然以导电性的金属制 外壳(case)、盖体(cap)、盖罩(cover)进行覆盖来使用，但同样地，随着设备的小型薄型化 的发展，连接器部件及插口(socket)也在发展小型低背化。然而，上述金属制框体等具有如下缺点随着低背化，其内部容积变小，无法充分 确保内置部件、端子、配线电路与外壳、盖罩、盖体、框体(附有盖罩的外壳)等电气电子部 件之间的绝缘性。在这样的情况下，以往会将绝缘膜切成片状的指定尺寸后插入到外壳内部(例 如，参照专利文献1)；或者将金属基体材料上预先形成有树脂被膜的金属材料切成指定尺 寸(例如，参照专利文献2)等。使用在金属基体材料上预先形成有树脂被膜的材料，由于 可连续地进行冲孔以及弯曲成型加工，从生产性及经济上考虑是优选的，另外，由于是能够 在部分表面或整个面、两面等任意地以高品质连续地形成被膜的材料，因此近年来有成为 使用主流的趋势。但是，随着便携设备及数字设备等小型薄型化与高功能化的发展，安装在这些设 备中使用的电气电子部件的形状也逐渐受到相当的限制。因此，为了得到必要的形状的加 工也变得苛刻，要求提高各种加工时的密合性。作为提高金属基体材料与树脂被膜的密合 性的方法，可列举例如在金属基体材料的表面涂布偶联剂的方法(例如，参照专利文献3)、 以及在金属基体材料的表面形成具有树枝状结晶的镀层的方法(例如，参照专利文献4)。另外，在形成金属基体材料与树脂被膜的复合材料时，还已知使用下述的方法或 技术来抑制在制造过程中产生卷曲，所述方法为制造挠性金属叠层体的方法(例如，参照 专利文献5)，其是在将耐热性树脂溶液连续涂布在金属箔并进行干燥以制造挠性金属叠层 体时，在残留有一定量以上的溶剂的状态下暂时加以卷绕，并且一边控制脱溶剂与树脂的交联反应，一边进行热处理的方法；所述技术为如下的敷金属叠层板(例如，参照专利文献 6)等的技术，所述敷金属叠层板叠层有金属导体和一层以上的聚酰亚胺类树脂层，其中，与 导体接触的第1层聚酰亚胺类树脂层是以芳香族类多元酸及其酸酐与二胺、二异氰酸酯为 主体而形成的，且第1层的聚酰亚胺类树脂层中的溶剂残留量为20 30重量％。此外，还提出如下的技术在金属基体材料上需要绝缘的部位设置树脂被膜，以充分确保与内置连接器本身的绝缘性，另外，为了充分确保焊接的耐热安装性，在树脂被膜 以外的部分的表面形成焊料润湿性优异的Sn系镀层，并通过回流焊处理使其再熔解凝固 (reflow)，由此来防止晶须的产生(例如，参照专利文献7)。但是，使用金属基体材料上设置有绝缘被膜的复合材料作为电气电子部件用材料 时，可如下进行加工。例如，由于该材料在金属基体材料上设置有绝缘被膜，因此通过在包 括金属基体材料与绝缘被膜的界面在内的部位进行冲孔加工等加工来形成连接器接点等。 由此，能够以窄间距设置上述连接器接点，从而可考虑各种应用。此外，还可以考虑通过在 进行冲孔加工等加工后再进行弯曲加工，以应用于具有各种功能的电气电子部件。对于该复合材料，在包括金属基体材料与绝缘被膜的界面在内的部位进行冲孔加 工等加工时，在进行了加工的部位，在金属基体材料与绝缘被膜之间有时会产生数μπι 数十μm左右的微小间隙。此间隙被认为是由于金属基体材料与树脂被膜的密合性不充分 而产生的。该状态概略示于图8。在图8中，10为电气电子部件、11为金属基体材料、12为 绝缘被膜，在金属基体材料11的冲孔加工面Ila的附近，金属基体材料11与绝缘被膜12 之间形成有间隙13。当上述冲孔加工时的余隙(clearance)越大(例如相对于上述金属基 体材料的厚度在5%以上时)，则上述倾向越强烈。由于减少上述冲孔加工时的余隙实际上 存在限度，因此，也可以说上述被加工体越微细化，则上述倾向越强烈。当处于这样的状态时，绝缘被膜12会因冲孔加工等的经年变化等而完全从金属 基体材料11上剥离，从而导致在金属基体材料11上设置绝缘被膜12也变得毫无意义。此 夕卜，在微细加工后再附上绝缘被膜极耗时间，致使产品的成本增加，因而并不实用。并且，在 使用所形成的电气电子部件的金属露出面(例如冲孔加工面Ila)作为连接器接点等时，虽 然也可以考虑通过镀敷等在金属露出面(例如冲孔加工面Ila)上附上金属层，但当浸渍于 镀敷液中时，有可能会因镀敷液从间隙13浸入而加速绝缘被膜12从金属基体材料11上剥 罔。另外，在实施冲孔加工等加工后再实施弯曲加工时，即使在实施冲孔加工等加工 的阶段，在进行了加工的部位金属基体材料与绝缘被膜之间没有产生间隙，但有时也会在 实施弯曲加工之后，在金属基体材料与绝缘被膜之间产生间隙。该状态概略示于图9。在图 9中，20为电气电子部件、21为金属基体材料、22为绝缘被膜，在金属基体材料21的弯曲处 的内侧形成有间隙23，在电气电子部件20的端部(尤其是弯曲时的外侧)形成有间隙23、 24。这些间隙23、24如图9所示，在经弯曲的电气电子部件的弯曲处的侧面及内表面侧、电 气电子部件的端部较为明显，若存在这样的间隙，则会成为绝缘被膜22从金属基体材料21 上剥离的原因。专利文献1 日本特开平1-6389号公报专利文献2 日本特开2004-197224号公报专利文献3 日本专利第2802402号公报
专利文献4 日本特开平5-245432号公报专利 文献5 日本特开2001-105530号公报专利文献6 日本特开2005-117058号公报专利文献7 日本特开2006-86513号公报

发明内容
发明要解决的问题然而，即使将上述各专利文献中记载的在金属基体材料上具有有机被膜的电气电 子部件用复合材料的技术加以组合，也无法充分解决在制造便携设备、数字设备等中装载 使用的电气电子部件时存在的、在进行精密压制加工或高温处理、镀敷处理等时金属基体 材料与树脂被膜的密合性降低而不能充分满足要求的问题。在专利文献1及专利文献2所记载的技术中，并没有设想制造电气电子部件时的 精密压制加工、高温处理、镀敷处理等后处理，并且也没有示出将电气电子部件的金属基体 材料与树脂被膜的密合性提高至可承受后处理的程度，此外，后处理之后的密合性也不能 说是充分的。对于专利文献3所记载的涂布偶联剂的方法而言，由于偶联剂的液体寿命较短， 因而必须细心地注意液体的管理。另外，由于难以对整个金属基体材料表面实施均勻的处 理，因而对上述微细的间隙有时没有效果。对于专利文献4所记载的形成具有树枝状结晶的镀敷层的方法而言，为了控制所 要形成的镀敷层的结晶状态，必须在限定的镀敷条件下实施镀敷，且必须细心地注意管理。 此外，由于为了获得充分的密合性而必须使镀敷厚度为Iym以上，因而除了具有在冲孔加 工时镀敷层会发生裂纹等的问题以外，从经济上考虑也不优选。此外，对于专利文献5、专利文献6所记载的技术而言，说到底是以为了抑制在制 造过程中发生卷曲而在制造过程中调节残留溶剂量为对象的，专利文献5及专利文献6记 载的结果并没有涉及提高金属基体材料与树脂被膜之间的密合性。另外，专利文献7所记 载的技术并没有着眼于压制加工性等，加工性也并不充分，特别是不能满足后处理加工。因此，本发明是在想要获得适用于如屏蔽外壳、连接器、端子等以加工为前提的电 气电子部件用途的金属树脂复合材料(以下，仅称为复合材料)时，为解决上述课题，提供 一种电气电子部件用金属树脂复合材料，该电气电子部件用金属树脂复合材料通过提高树 脂被膜与金属基体材料的密合性，以使冲孔加工及弯曲加工等利用压制的加工性极为良 好，且之后即使进行热处理、镀敷处理等，也可以保持树脂被膜与金属基体材料的高密合性 状态。解决问题的方法本发明人等鉴于上述课题而进行了深入研究，结果发现相对于通常作为常识的 为了充分得到树脂特性而进行长时间的加热来极力降低树脂被膜中的溶剂的制造方法，当 考虑到金属与树脂的密合性时，适度地残留溶剂可提高金属与树脂的密合性，并且还可以 提高加工性。并且还发现在未设置树脂被膜的部位的金属基体材料上的至少一部分上设 置Sn或Sn合金的层，可以容易地进行焊接等后处理，此时，通过明确树脂被膜的最终残留 溶剂量与密合性的关系并残留适量的残留溶剂量，即使不进行特别的处理，也可以提高金属与树脂的密合性，且加工性也获得提高。本发明人在进一步进行研究后完成了本发明。根据本发明，提供以下的方案(1) 一种电气电子部件用复合材料，其特征在于，在至少部分金属基体材料上具有 树脂被膜，并且在未设置上述树脂被膜的部位的至少部分金属基体材料上设置有Sn或Sn 合金的层，该Sn或Sn合金的层含有凝固组织，且所述树脂被膜的残留溶剂量被调节为5 25质量％ ；(2) 一种电气电子部件用复合材料，其在至少部分金属基体材料上具有树脂被膜， 并且在未设置上述树脂被膜的部位的至少部分金属基体材料上设置有Sn或Sn合金的层， 该Sn或Sn合金的层含有凝固组织，且该复合材料是通过对由镀敷所形成的层进行加热并 进行再熔解凝固而得到的，其特征在于，所述镀敷层再熔解凝固之前的所述树脂被膜的残 留溶剂量被调节为10 30质量％，且所述镀敷层再熔解凝固之后的所述树脂被膜的残留 溶剂量被调节为5 25质量％ ；(3)上述⑴或⑵所述的电气电子部件用复合材料，其中，所述树脂被膜为聚酰 胺酰亚胺；(4)上述⑴ (3)中任一项所述的电气电子部件用复合材料，其中，所述金属基 体材料为铜或铜基合金；(5)上述⑴ (4)中任一项所述的电气电子部件用复合材料，其中，所述金属基 体材料上设置有1层或多层金属层，且上述树脂被膜直接设置在上述金属基体材料上或者 隔着至少1层所述金属层设置在上述金属基体材料上；(6) 一种电气电子部件用复合材料，其在至少部分金属基体材料上涂布在溶剂中 溶解有树脂或树脂前体而得到的清漆并通过加热处理而形成反应固化的树脂被膜，并且在 未设置上述树脂被膜的部位的至少部分金属基体材料上设置Sn或Sn合金的层，该Sn或Sn 合金的层含有凝固组织，且该电气电子部件用复合材料以压制加工为前提，其特征在于，所 述Sn或Sn合金的层是通过对由镀敷所形成的层进行加热并进行再熔解凝固而得到的，并 且通过将上述Sn或Sn合金的层再熔解凝固之后的所述树脂被膜的残留溶剂量调节为5 25质量％，使得压制加工时上述树脂被膜与上述金属基体材料的密合性以及压制加工性两 者均优异；(7) 一种电气电子部件用复合材料，其在至少部分金属基体材料上涂布在溶剂中 溶解有树脂或树脂前体而得到的清漆并通过加热处理而形成反应固化的树脂被膜，并且在 未设置上述树脂被膜的部位的至少部分金属基体材料上设置Sn或Sn合金的层，该Sn或 Sn合金的层含有凝固组织，且该电气电子部件用复合材料以压制加工为前提，其特征在于， 所述Sn或Sn合金的层是通过对由镀敷所形成的层进行加热并进行再熔解凝固而得到的， 并且通过将所述Sn或Sn合金的层再熔解凝固之前的所述树脂被膜的残留溶剂量调节为 10 30质量％，且将所述Sn或Sn合金的层再熔解凝固之后的所述树脂被膜的残留溶剂量 调节为5 25质量％，使得压制加工时上述树脂被膜与上述金属基体材料的密合性以及压 制加工性两者均优异；(8) 一种电气电子部件，其使用了上述⑴ (7)中任一项所述的电气电子部件用 复合材料，其特征在于，所述树脂被膜的残留溶剂量被调节为5 25质量％ ；以及(9) 一种电气电子部件用复合材料的制造方法，其特征在于，在至少部分金属基体材料上形成残留溶剂量为10 30质量％的树脂被膜，在未设置上述树脂被膜的部位的至 少部分金属基体材料上形成Sn或Sn合金的镀敷层，在形成该镀敷层后进行加热，使镀敷层 再熔解凝固，制成含有凝固组织的层，并且，使上述镀敷层再熔解凝固之后的所述树脂被膜 的残留溶剂量调节到低于所述树脂被膜形成时的残留溶剂量且为5 25质量％。发明的效果就本发明的电气电子部件用复合材料而言，其中的树脂被膜与金属之间的密合性 极为优异，其密合性得以提高，且利用压制而进行的冲孔性及弯曲加工性也良好。另外，如 果以本发明这样的条件来制作电气电子部件用复合材料，则由于树脂本身较完全使其固化 时柔软，因此具有压制时的弯曲性也获得提高，从而使利用压制而进行的加工变得容易的 显著的优点。另外，本发明的电气电子部件用复合材料由于树脂被膜与金属之间的密合性提高 而达到良好，因此耐热性、耐碱性等也优异，且由于考虑到后处理而进行了树脂被膜的烧 结，因此，可充分承受作为加工后的后处理的热处理及后镀敷处理等，能够在与未处理的被 膜同等的加工条件下进行加工。本发明的上述及其它特征及优点，可适当参照附图，由以下的记载而明确。


图1是示出本发明的电气电子部件用复合材料的第1实施方式的放大剖面图。
图2是示出本发明的电气电子部件用复合材料的第2实施方式的放大剖面图。
图3是示出本发明的电气电子部件用复合材料的第3实施方式的放大剖面图。
图4是示出本发明的电气电子部件用复合材料的第4实施方式的放大剖面图。
图5是示出本发明的电气电子部件用复合材料的第5实施方式的放大剖面图。
图6是示出本发明的电气电子部件用复合材料的第6实施方式的放大平面图。
图7是示出本发明的电气电子部件用复合材料的第7实施方式的放大平面图。
图8是示出金属基体材料与树脂被膜之间形成有间隙的状态的一例的概念图。
图9是示出金属基体材料与树脂被膜之间形成有间隙的状态的一例的概念图。
符号说明
1金属基体材料
2树脂被膜
3Sn或Sn合金的镀敷层
4金属层
5打底处理层
10电气电子部件
11金属基体材料
Ila冲孔加工面
12绝缘被膜
13间隙
20电气电子部件
21金属基体材料
22绝缘被膜23、24 间隙
具体实施例方式就本发明的电气电子部件用复合材料而言，在至少部分金属基体材料上形成树脂 被膜，并且在未设置上述树脂被膜的部位的至少部分金属基体材料上设置有Sn或Sn合金 的层，该Sn或Sn合金的层含有凝固组织。上述Sn或Sn合金的层是含有Sn或Sn合金的 镀敷层再熔解凝固后所形成的凝固组织的层。以下，在对其进行说明时，有时会将“Sn或Sn 合金的层”表现为“Sn或Sn合金的镀敷层”或仅表现为“镀敷层”。本发明的电气电子部件用复合材料优选在其制造步骤中、在设置Sn或Sn合金的 镀敷层之后进行加热处理(再熔解处理回流焊处理)而得到的复合材料。通过使Sn或 Sn合金的层的表面平滑化，可得到具有光泽、外观良好的表面，并且可以容易地进行焊料安 装。回流焊后的Sn或Sn合金的金属组织与回流焊前的金属组织(镀敷组织)相比，确认 有变大的现象。在本发明中，将上述回流焊处理后的金属组织中、镀敷组织再熔解凝固后的 组织称为“凝固组织”。另外，通过进行回流焊处理，可消除在镀敷Sn或Sn合金时所产生的应力，从而可 抑制晶须的产生。若产生晶须，则可能会产生短路等缺陷，特别是在用于必须进行微细加工 的用途时，将会成为问题。本发明的电气电子部件用复合材料由于抑制了晶须的产生，因此 可适用于必须进行微细加工的用途。这里所说的“至少部分金属基体材料上”，在树脂被膜和镀敷层中的任何一种情况 下，只要是各自的层能够发挥出作为其目的的功能的充分的面积即可，可以根据作为目的 的复合材料的用途来进行改变，因此并无特别限制。例如，金属基体材料的形状为金属条、 金属箔、或金属板时，可形成在考虑其整个面(6个面)时的某一面的整个面或该面的一部 分上，也可形成在多个面上。如后面叙述，树脂被膜及镀敷层也可以以条纹状或点状形成在 必要的部位。本发明复合材料由于在需要绝缘的部位设置有树脂被膜，因此可有效发挥作为复 合材料的功能。例如，将该复合材料作为屏蔽罩(shield case)等的框体部件时，由于可良 好地保持与其它部件之间的绝缘性，因此有利于框体的低背化，当制成连接器、端子等电连 接部件时，由于可良好地保持与相邻的部件之间的绝缘性，因此有利于连接器的窄间距化寸。此外，在本发明中，对于下述(1)和(2)进行了规定(1)将树脂涂布在金属基体 材料上并使其固化而形成树脂被膜之后、且使镀敷层再熔解凝固之前的树脂被膜中的残留 溶剂量(以下，也称为“镀敷层再熔解凝固前的残留溶剂量”)、以及(2)形成树脂被膜之后， 在未设置树脂被膜的部位的金属基体材料上形成镀敷层，然后使该镀敷层再熔解凝固之后 的树脂被膜中的残留溶剂量(以下，也称为“镀敷层再熔解凝固后的树脂被膜的残留溶剂
骨，，‘)
里 )O形成镀敷层且使其再熔解凝固前的树脂被膜中的残留溶剂量为树脂被膜的35质 量％以下，优选为10 30质量％。另外，使镀敷层再熔解凝固而得到复合材料时，由于要进行热处理，因此树脂被膜中的溶剂量会减少，但所得到的树脂被膜中的残留溶剂量为5 25质量％，优选超过5质 量％且为15质量％以下。这里所说的残留溶剂量，是指上述树脂被膜中残留的溶剂的质量相对于树脂被膜 的质量之比，可以用下面的数学式表示。残留溶剂量(质量％)=(残留溶剂质量/树脂被膜质量)XlOO (%)如果残留溶剂量过少，则树脂被膜与金属的密合性将会降低，而如果残留溶剂量 过多，则不仅树脂被膜与金属的密合性会降低，而且由于树脂的固化不够充分而难以成型 为部件。该残留溶剂量可以通过气相色谱仪(GC)、热重差热分析仪(TG-DTA)、热重-差示 量热扫描分析仪(TG-DSC)等来进行测定。所希望的残留溶剂量可通过例如适当设定树脂的固化温度、固化时间、或者镀敷 层熔解的温度、时间等条件而获得。并且，在确定这些条件后，制作电气电子部件用复合材料。在本发明中，金属基体材料可使用各种形状的金属材料，其中，主要为金属条、金 属箔或金属板。如果基体材料厚度过薄，则在成型为部件时强度不足，而如果基体材料厚度 过厚，则加压冲孔性、弯曲成型性会变差，因此，虽然基体材料厚度根据复合材料的用途而 有所不同，但优选为0. 01 Imm的范围，更优选为0. 05 0. 5mm的范围。在本发明中，金属基体材料使用能够进行冲孔加工、弯曲加工、拉伸成型等的具有 延展性的材料、或具有弹性的金属材料。具体而言，可列举无氧铜(oxygen-free copper), 韧铜等纯铜系材料；白铜(Cu-Ni系合金)、磷青铜(Cu-Sn-Ρ系合金)、科森合金(Cu-Ni-Si 系合金)等铜基合金材料；以及纯铁系材料、42合金(Fe-Ni系合金)、不锈钢等铁基合金材 料，从电特性和镀敷性的观点考虑，优选铜或铜基合金。在本发明中，优选根据复合材料的用途使金属基体材料的电特性为适当的值。例 如，在电磁遮蔽用途(屏蔽罩用途)的情况下，从电磁屏蔽性的观点考虑，优选导电率为5% IACS以上，更优选为10% IACS以上。另外，相对磁导率优选为1以上。另外，在连接器、端子用途的情况下，对于导电率而言，其优选的范围在信号传送 用途、电力传送用途中是不同的。在信号传送用途的情况下，从确保必要的导电率的观点来 看，优选为15% IACS以上；在电力传送用途的情况下，从抑制发热的观点来看，优选为60% IACS以上。金属基体材料可如下制造，例如，将指定的金属材料进行熔解铸造，然后按照通常 的方法对所制得的铸块依次进行热轧、冷轧、均质化处理及脱脂的步骤来进行制造。在本发明中，在金属基体材料上设置树脂被膜的方法可列举下述方法(a)将附 有粘接剂的树脂膜设置在金属基体材料上需要绝缘的部位，然后通过感应加热辊使上述粘 接剂熔化，接着进行加热处理而使其反应固化接合的方法；(b)将树脂或树脂前体溶解在 溶剂中而得到清漆，再将上述得到的清漆涂布在金属基体材料上需要绝缘的部位，然后根 据需要使溶剂挥发或不使其挥发，接着进行加热处理而使其反应固化接合的方法等。无论 是(a)的方法或(b)的方法，都可以使反应固化后的粘接剂或树脂被膜中的残留溶剂量为 上述的10 30质量％ (镀敷层再熔解凝固之前)、或者为5 25质量％ (镀敷层再熔解 凝固之后)，从而可以得到解决上述课题的高密合性和加工性。从残留溶剂量的调节容易程度的观点考虑，更优选(b)的方法。对于金属基体材料上设置树脂被膜的位置的公差而言，如果考虑通用于多数部 件，则优选为士 0. 15mm，更优选为士 0. 10mm，进一步优选为士 0. 05mm。在本发明中，用以形成树脂被膜的树脂可使用例如聚酰亚胺类、聚酰胺酰亚胺类、 聚酰胺类、环氧类等树脂。另外，在本发明中，作为树脂，由于在被膜形成后会受到涂布处 理、回流焊安装处理等热处理，因此优选耐热性的树脂，特别优选聚酰胺酰亚胺类。此外，对于树脂被膜的电绝缘性而言，优选其体积电阻率为IOkiQ · cm以上，更优 选为IO14Ω · cm以上。在金属基体材料上涂布将树脂或树脂前体溶解于溶剂中而得到的清漆，然后进行 加热处理使其反应固化时，加热温度优选根据所使用的树脂的种类在100 500°C的范围 选择，更优选为200 400°C的范围。如果加热温度过高，则在反应固化后树脂会发生热 分解，而如果加热温度过低，则需要花费很长时间来达到树脂固化，从而生产性恶化。从抑 制加热处理中的树脂被膜的发泡的观点来看，金属基体材料的升温速度优选为45°C /秒以 下，更优选为10 35°C /秒的范围。作为溶剂的优选例子，可列举例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲苯、二甲基甲 酰胺(DMF)、Y-丁内酯、甲乙酮(MEK)、甲苯、甲醇、乙醇等。上述涂布时的清漆中，树脂或树脂前体的浓度优选为5 40质量％，更优选为 10 30质量％。另外，使用粘接剂在金属基板上等设置树脂被膜时，粘接剂可使用聚酰亚胺类、环 氧类、丙烯酸类、硅类等的树脂。这些树脂对于以焊接、回流焊焊料安装为主的加热步骤具 有耐热性。在加热条件不严格的用途中，还可以使用上述树脂以外的耐热性能较小的树脂 (例如，酚醛类、聚酰胺类、聚对苯二甲酸乙二醇酯类树脂)。如果树脂被膜的厚度过薄，则无法得到充分的绝缘性，且容易产生针孔，因此优选 为2 μ m以上，更优选为3 μ m以上。另一方面，如果树脂被膜的厚度太厚，则由于会导致冲 孔、弯曲加工等压制加工性降低，因此优选为50μπι以下，特别优选为30μπι以下。树脂被 膜的厚度优选比Sn或Sn合金镀敷层(也称为“Sn或Sn合金层”)的厚度厚。另外，在厚 度方向从旁边对复合材料进行观察时，优选与基体材料表面平行的树脂被膜层的最外面高 于与基体材料表面平行的Sn或Sn合金镀敷层的最外面。在本发明中，优选在金属基体材料上的至少一部分(并非整个面)设置至少1层 树脂被膜，且上述树脂被膜直接设置在上述金属基体材料上，或者隔着至少1层打底金属 层(并非Sn或Sn合金层)设置在上述金属基体材料上。本发明的复合材料可以在未设置上述树脂被膜的部位设置一层Sn或Sn合金层， 也可以设置包括打底金属层在内的多层。例如，在焊料安装的用途的情况下，上述表面层的 Sn或Sn合金层的厚度优选在能够保持良好的焊料润湿性且可进行回流焊焊接等熔融接合 的Iym以上。其上限为20 μ m左右，厚度超过该上限时，效果达到饱和。在焊料安装的用 途以外的用途中，从耐腐蚀性、树脂密合性等观点考虑，表面层的Sn或Sn合金层的厚度优 选为0. Iym以上且IOym以下的范围。对于表面层以外的打底金属层而言，从性价比(cost performance)的观点考虑， 优选为1层且在其厚度为0. 1 μ m以上且10 μ m以下的范围，构成多层的情况下，每1层的厚度优选为0. 1 μ m以上且10 μ m以下。如果厚度过薄，则针孔将会变多，而如果厚度过厚， 则在加工时容易发生裂纹。设置在金属基体材料上的打底金属层的材料取决于金属基体材料的材质、使用部 件的种类、用途、要求特性、可允许的成本等，但无论是哪种材料，都要选择能够满足最后部 件所要求的基本必要特性的金属。上述金属层通常使用Ni、Cu、Ag、Pd、Au中的任一种金属， 或包含至少1种上述金属的合金、共析物或化合物。从性价比的观点考虑，打底金属层优选使用M或Cu系的材料，多层的情况下，中 间层优选使用Cu、Ag、Pd系的材料。对于Sn系镀敷层而言，无光泽被膜比光泽被膜更合适，可使用Sn、Sn-Cu, Sn-Ag, Sn-Bi, Sn-Zn的各系(金属、合金、共析物、化合物)。除Sn-Bi以外，容易使用熔点低的共 晶附近的组成。尤其优选Sn、Sn-Cu系、Sn-Ag系合金，因为它们具有优异的耐热性。对于上述Sn-Cu系、Sn-Ag系被膜而言，除了形成合金被膜以外，还可以先在Sn被 膜上形成薄的Cu层、Ag层，然后在熔融时使其合金化来加以设置。Sn或Sn合金的镀敷层通常采用湿法来设置。湿法包括浸渍置换处理法、无电解镀敷法、电沉积法等，其中，电沉积法在镀敷层 的厚度均勻性、厚度控制性、镀浴稳定性等方面较为优异。总成本也较低。上述电沉积法可如下进行使用市售的镀浴、公知的镀敷液，以金属基体材料作为 阴极，以适当的相对速度，使上述镀敷液在阴极与可溶性或不溶性阳极之间流动，进行恒定 电流电沉积。为了部分设置镀敷层，可使用对不要部分予以遮蔽的方法、仅对必要部分点状地 供给镀敷液的方法等。Sn或Sn合金层的树脂被膜形成后的回流焊处理、使其再熔解凝固的方法，通常采 用加热方法与取决于温度及暴露时间的暴露在加热气体气氛中的方法。Sn系被膜的熔点在 200°C左右，为了在短时间连续地加热熔解，在300°C以上、优选在500°C 900°C加热0. 5 10秒钟，优选在500°C 900°C加热0. 5 5秒钟。加热温度低时，需要较长的时间，加热 温度高时，能够以较短的时间进行处理，因此优选。另外，回流焊处理、使其再熔解凝固的方 法，可以利用容易将热传导至树脂被膜、金属基体材料上的循环式加热或内置风扇的加热 炉来进行，但也可以使用利用金属基体材料的高频所进行的感应加热方式，该方式可容易 防止树脂的劣化及变色。另外，还可以将采用循环式加热或内置风扇的加热炉等的加热与 利用金属基体材料的高频所进行的感应加热组合使用。镀敷层及打底金属层可以仅设置在焊接的部位等必要部位，而其它的部位呈金属 基体材料露出的状态。在本发明的复合材料中，可以使镀敷层及打底金属层仅设置在焊接 的部位等必要部位，而其它的部位呈金属基体材料露出的状态本发明的金属基体材料上形成有镀敷层及树脂被膜的电气电子部件用复合材料 可用于任何电气电子部件，其部件并无特别限制，例如有连接器、端子、屏蔽外壳等，这些部 件可用于手机、便携信息终端机、笔记本电脑、数码相机、数字摄像机等电气电子设备。下面，参照附图详细地说明本发明的电气电子部件用复合材料的优选实施方式。 需要说明的是，本发明并不限定于这些实施方式。
例如，树脂被膜及Sn、Sn合金的镀敷层可以设置在金属基体材料的一面，也可以 设置在金属基体材料的两面，此外，还可以设置多层树脂被膜。并且，可具有未设置上述树脂被膜、Sn、Sn合金的镀敷层及金属层等的部位，在这 样的部位金属基体材料露出。这样的部位具有可高度保持散热性等的优点。也就是说，根据作为最终制品的电气电子部件的要求特性，可适当变更本发明的 实施方式。图1是示出本发明的复合材料的第1实施方式的放大剖面图。在金属基体材料1上的至少需要绝缘的一个部位设置有树脂被膜，并且在未设置 树脂被膜2的部位的金属基体材料上设置了回流焊Sn或Sn合金镀敷层3 (这里所说的“回 流焊Sn或Sn合金镀敷层，，是指利用回流焊处理而再熔解凝固的Sn镀敷层或Sn合金镀敷 层)。图2是示出本发明复合材料的第2实施方式的放大剖面图。在金属基体材料1上的至少需要绝缘的2个部位设置有树脂被膜2，并且在未设置 树脂被膜2的部位的金属基体材料上设置了回流焊Sn或Sn合金镀敷层3。对于图1、图2所示的复合材料而言，在设置有树脂被膜2的部位以外的金属基体 材料1上设置了回流焊Sn或Sn合金镀敷层3，并且使镀敷层3再熔解凝固后的树脂被膜2 中的残留溶剂量为5 25质量％，因此树脂被膜2与金属基体材料1的密合性优异，具有 防止产生晶须的效果，耐腐蚀性也良好。图3是示出本发明复合材料的第3实施方式的放大剖面图。在金属基体材料1上的至少需要绝缘的1个部位设置有树脂被膜2，并且在未设置 树脂被膜2的部位的金属基体材料1上依次设置了打底金属层4及回流焊Sn或Sn合金镀 敷层3。图4是示出本发明复合材料的第4实施方式的放大剖面图。在金属基体材料1上设置有打底金属层4，在打底金属层上需要绝缘的2个部位设 置有树脂被膜2，并且在未设置树脂被膜2的部位的金属层4上设置了回流焊Sn或Sn合金 镀敷层3。就图3、图4所示的本发明的复合材料而言，使镀敷层3再熔解凝固后的树脂被膜 2中的残留溶剂量为5 25质量％，并且在未设置树脂被膜2的部位的金属基体材料1上 设置了镀敷层3，因此可以使树脂被膜2与金属基体材料1的密合性保持在较高的状态，并 且可以容易地进行焊接、回流焊焊料安装等。需要说明的是，作为用于进行回流焊焊料安装 用途的复合材料，可容许例如(1)在Sn或Sn合金镀敷层3再熔解凝固(回流焊)前的状 态下，树脂被膜2中的残留溶剂量为10 30质量％ ； (2)在Sn或Sn合金镀敷层3再熔解 凝固(回流焊)后的状态下，树脂被膜2中的残留溶剂量为10 30质量％ (S卩，使回流焊 焊料安装后的树脂被膜中的残留溶剂量为5 25质量％ )等。另外，如图3、图4所示，在金属基体材料1与作为表面层的回流焊Sn或Sn合金 镀敷层3之间设置有金属层4而形成的复合材料，可良好地保护金属基体材料1，并且可提 高金属基体材料的耐热性、耐氧化性、耐腐蚀性等。此外，由于可利用金属层4来阻止金属 基体材料1的成分的扩散，因此可抑制镀敷层3与金属基体材料1中的成分的合金化或化 合物化，并且可防止镀敷层3的变色。此外，对于图4所示的复合材料而言，由于树脂被膜2设置在金属层4上，因此，可获得与树脂被膜2的密合性提高的效果。特别是，设置M层或Cu层作为打底金属层4时，可充分抑制镀敷层3与金属基体 材料1中的成分的合金化或化合物化，并且可高度保持耐热性、耐晶须性，故建议采用。如 果设置2层以上的金属层4，则更加有效果，但从性价比的观点考虑，设置1层金属层4较为 合适。图5是示出本发明复合材料的第5实施方式的放大剖面图。对金属基体材料1施以硅烷偶联处理、钛酸盐类偶联处理等偶联处理为主的有机 及无机键合的打底处理，然后在该打底处理层5上的需要绝缘的1个部位设置树脂被膜2， 然后在未设置树脂被膜2的部位的金属基体材料1上依次设置打底金属层4及Sn或Sn合 金镀敷层3。由于该复合材料的金属基体材料1经过了例如硅烷偶联处理，并且使镀敷层3 再熔解凝固之后的树脂被膜2中的残留溶剂量为5 25质量％，因此金属基体材料1与树 脂被膜2的密合性进一步提高。图1 图5示出了本发明的复合材料的实施方式，在这些实施方式中，在金属基体 材料1的一个表面中需要绝缘的至少1个部位设置有树脂被膜2，而在另一个面则没有设 置树脂被膜，但是根据需要，也可以在另一个面的至少一部分上设置树脂被膜2。此外，在 图1 图5所示的实施方式中，在另一个面的整个面上设置有Sn或Sn合金镀敷层或进一 步设置有金属的打底层，但也可以完全不设置，或者还可以设置在其至少一部分上。还可以在本发明的复合材料的未设置树脂被膜2的部位进一步设置铜材料等散 热设备，以显著提高散热性。尤其是图6 图7所示的复合材料，可以通过焊接而容易地接 合散热设备。图6是示出本发明的复合材料的第6实施方式的平面图。在金属基体材料1上需要绝缘的部位设置有条纹状的树脂被膜2。还可以在设置 有树脂被膜2的部位以外的金属基体材料上设置回流焊Sn或Sn合金镀敷层3、或者依次设 置打底金属层4及回流焊Sn或Sn合金镀敷层3。另外，还可以在金属基体材料1上设置的 打底金属层4上的需要绝缘的部位设置树脂被膜2，并且在未设置树脂被膜2的部位的金属 层4上设置回流焊Sn或Sn合金镀敷层3。图7是示出本发明的复合材料的第7实施方式的平面图。在金属基体材料1上的需要绝缘的部位点状地设置有树脂被膜2。其它则与上述 第6实施方式相同。就图6、图7所示的复合材料而言，由于使镀敷层3再熔解凝固之后的树脂被膜2 中的残留溶剂量为5 25质量％，因此树脂被膜2与金属基体材料1的密合性、镀敷层3 的防止产生晶须的效果等优异。实施例以下，基于实施例更详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。[实施例1]以厚度0. 1mm、宽20mm的JIS合金C5210R条(磷青铜，古河电气工业株式会社制 造)作为金属基体材料。并对上述合金条依次进行电解脱脂、酸洗处理、水洗、干燥的各步
马聚ο接着，采用电动涂布机(K Control Coater) (RK Print Coat Instruments Ltd.UK制造)将以N-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂的聚酰胺酰亚胺(PAI)溶液的清漆(固体成分 约30% )如图1所示地涂布在金属基体材料的宽度方向中央部分，使其涂布厚度在烧制后 为厚度10 μ m(士 1 μ m)，然后进行规定的下述加热处理，再进行溶剂干燥并使其固化，从而 设置树脂被膜。对于试样No. 101 905而言，在炉温200 400°C的条件下分别调节其放置在炉 中的时间，以使树脂烧制后的残留溶剂量分别为表1所示的量。使用市售或公知的镀浴，将Sn或Sn合金的镀敷层电镀在上述合金条的未形成树 脂被膜的面上，制得条材料。试样No. 101 104、No. 201 204、No. 301 304、No. 401 404、No. 501 504、No. 601 604、No. 701 704、No. 801 804、No. 901 904 是形成有 Sn 镀敷层的试样，试样 No. 105、No. 205、No. 305、No. 405、No. 505、No. 605、No. 705、No. 805、 No. 905则是形成有Sn合金镀敷层的试样。其中，Sn合金是含有10质量％的Zn的Sn-Zn 合金。接着，对上述形成有Sn或Sn合金的镀敷层的材料进行加热处理，由此制成经过了回 流焊的具有光泽的Sn或Sn合金的镀敷层。试样No. 101 905的回流焊处理在表1所记载的炉温500°C、700°C、900°C的各炉 温下进行，并且如表1所示地调节放置在炉中的时间，以使树脂被膜中的残留溶剂量进行 各种变化，从而得到各试样No.的电气电子部件用复合材料的试样。残留溶剂量(质量％ )的测定是采用气相色谱法、按照以下的条件进行的。装置HP5890+FrontierLab 制造的 Double-Shot Pyrolyzer PY-2020D ；色谱柱Supelco公司制造的 SPB-20(30mX0. 25mmIDX0. 25μπι)；GC 温度50°C (5min) — 10°C /min — 280°C (保持)；注入口温度280°C;注入方法分流(30 1)；检测方法FID ；Det 温度280"C。将试样切成2mmX 10mm，采用气相色谱法(GC)在300°C加热5分钟，进行所产生的
气体的定量，所得到的结果示于表1。另外，对所得到的各试样No.的电气电子部件用复合材料的试样测定剥离强度。剥离强度是以IPC-TM-6502. 4. 9.(剥离强度，柔性印刷线路材料(PeelStrength， Flexible Printed wiring Materials))为参考来测定剥离强度(kN/m)。以拉伸速度50mm/ min将切成3. 2mm宽的试样的树脂部拉伸成228. 6mm,由此来进行拉伸测定。所得到的结果 示于表1。就实施方面而言，剥离强度优选为0. 8kN/m以上，更优选为lkN/m以上。对所得到的各试样N0.的电气电子部件用复合材料试样进行作为压制加工性的 冲孔加工性及弯曲加工性的评价，所得到的结果示于表1。上述冲孔加工性的评价如下进行使用余隙5%的模具将试样冲孔成5mmX IOmm 的矩形，然后浸渍在溶解有红色墨水的水溶液中，用光学显微镜进行观察，当冲孔端部的树 脂的剥离宽度低于5 μ m时(优异)评价为“◎”、剥离宽度为5 μ m以上且低于10 μ m时(良 好)评价为“〇”、剥离宽度为10 μ m以上时(差)则评价为“ X ”。上述弯曲加工性的评价如下进行使用余隙5%的模具将试样冲孔成5mmX IOmm 的矩形，然后使用制作成可在距试样端部Imm的位置进行弯曲加工的模具(曲率半径0. 1mm，弯曲角度120度)进行弯曲加工，然后用40倍的光学立体显微镜观察在弯曲内侧有 无树脂的剥离以及在弯曲外侧延长线的前端部有无树脂的剥离，由此来判断弯曲加工性。 此外，同时观察弯曲加工部的树脂被膜部分有无折皱、裂纹、剥离，完全没有剥离、裂纹时 (良好)，评价为“〇”;观察到折皱、裂纹、剥离等(差)则评价为“X”。
表权利要求
1.一种电气电子部件用复合材料，其中，在至少部分金属基体材料上具有树脂被膜，并 且在未设置上述树脂被膜的部位的至少部分金属基体材料上设置有Sn或Sn合金的层，该 Sn或Sn合金的层含有凝固组织，且所述树脂被膜的残留溶剂量被调节为5 25质量％。
2.一种电气电子部件用复合材料，其在至少部分金属基体材料上具有树脂被膜，并且 在未设置上述树脂被膜的部位的至少部分金属基体材料上设置有Sn或Sn合金的层，该Sn 或Sn合金的层含有凝固组织，且该复合材料是通过对由镀敷所形成的层进行加热并进行 再熔解凝固而得到的，其中，所述镀敷层再熔解凝固之前的所述树脂被膜的残留溶剂量被 调节为10 30质量％，且所述镀敷层再熔解凝固之后的所述树脂被膜的残留溶剂量被调 节为5 25质量％。
3.根据权利要求1或2所述的电气电子部件用复合材料，其中，所述树脂被膜为聚酰胺 酰亚胺；
4.根据权利要求1 3中任一项所述的电气电子部件用复合材料，其中，所述金属基体 材料为铜或铜基合金；
5.根据权利要求1 4中任一项所述的电气电子部件用复合材料，其中，所述金属基体 材料上设置有1层或多层金属层，且上述树脂被膜直接设置在上述金属基体材料上或者隔 着至少1层所述金属层设置在上述金属基体材料上。
6.一种电气电子部件用复合材料，其在至少部分金属基体材料上涂布在溶剂中溶解有 树脂或树脂前体而得到的清漆并通过加热处理而形成反应固化的树脂被膜，并且在未设置 上述树脂被膜的部位的至少部分金属基体材料上设置Sn或Sn合金的层，该Sn或Sn合金 的层含有凝固组织，且该电气电子部件用复合材料以压制加工为前提，其中，所述Sn或Sn 合金的层是通过对由镀敷所形成的层进行加热并进行再熔解凝固而得到的，并且通过将上 述Sn或Sn合金的层再熔解凝固之后的所述树脂被膜的残留溶剂量调节为5 25质量％， 使得压制加工时上述树脂被膜与上述金属基体材料的密合性以及压制加工性两者均优异。
7.一种电气电子部件用复合材料，其在至少部分金属基体材料上涂布在溶剂中溶解有 树脂或树脂前体而得到的清漆并通过加热处理而形成反应固化的树脂被膜，并且在未设置 上述树脂被膜的部位的至少部分金属基体材料上设置Sn或Sn合金的层，该Sn或Sn合金的 层含有凝固组织，且该电气电子部件用复合材料以压制加工为前提，其中，所述Sn或Sn合 金的层是通过对由镀敷所形成的层进行加热并进行再熔解凝固而得到的，并且通过将所述 Sn或Sn合金的层再熔解凝固之前的所述树脂被膜的残留溶剂量调节为10 30质量％，且 将所述Sn或Sn合金的层再熔解凝固之后的所述树脂被膜的残留溶剂量调节为5 25质 量％，使得压制加工时上述树脂被膜与上述金属基体材料的密合性以及压制加工性两者均 优异。
8.一种电气电子部件，其使用了权利要求1 7中任一项所述的电气电子部件用复合 材料，其中，所述树脂被膜的残留溶剂量被调节为5 25质量％。
9.一种电气电子部件用复合材料的制造方法，其中，在至少部分金属基体材料上形成 残留溶剂量为10 30质量％的树脂被膜，在未设置上述树脂被膜的部位的至少部分金属 基体材料上形成Sn或Sn合金的镀敷层，在形成该镀敷层后进行加热，使镀敷层再熔解凝 固，制成含有凝固组织的层，并且，使上述镀敷层再熔解凝固之后的所述树脂被膜的残留溶 剂量调节到低于所述树脂被膜形成时的残留溶剂量且为5 25质量％。
全文摘要
本发明提供一种电气电子部件用复合材料，其中，在至少部分金属基体材料上具有树脂被膜，并且在未设置上述树脂被膜的部位的至少部分金属基体材料上设置有Sn或Sn合金的层，该Sn或Sn合金的层含有凝固组织，且所述树脂被膜的残留溶剂量被调节为5～25质量％。
文档编号B32B15/088GK102076888SQ200980124
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月23日 优先权日2008年6月24日
发明者北河秀一, 橘昭赖, 菅原亲人 申请人:古河电气工业株式会社