CN103828491A

CN103828491A - 挠性印刷布线板用铜箔

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Publication number: CN103828491A
Application number: CN201280044983.8A
Authority: CN
Inventors: 西田习太郎; 鲛岛大辅; 中室嘉一郎
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-09-18
Also published as: JP2013069787A; JP5676401B2; TW201325333A; TWI528875B; KR101522148B1; CN103828491B; WO2013042663A1; KR20140060580A

Abstract

本发明提供一种板厚精度高的挠性印刷布线板用铜箔。一种挠性印刷布线板用铜箔，其中，轧制平行方向的表面粗糙度Ra的平均值（Ra_avg）为0.01～0.15μm，ΔRa＝Ra_max－Ra_min为0.025μm以下。

Description

挠性印刷布线板用铜箔

技术领域

本发明涉及一种要求挠性的挠性印刷布线板用铜箔，特别是涉及一种实施微细布线加工的挠性印刷布线板所使用的铜箔。

背景技术

挠性印刷布线板（FPC）是将作为导电层的金属和以树脂薄膜为代表的挠性绝缘基板接合而成的布线板。通常，使用铜箔作为导电层，特别是在要求挠性的用途中，使用挠性优良的轧制铜箔。

通常的FPC制造工序如下所述。首先，将铜箔与树脂薄膜接合。对于接合而言，有通过对涂布于铜箔上的清漆施加热处理而酰亚胺化的方法、或者将带有胶粘剂的树脂薄膜和铜箔重叠后进行层压的方法。将通过这些工序接合而成的带有树脂薄膜的铜箔称为CCL（覆铜层压板）。通过该CCL制造工序中的热处理，铜箔再结晶。

在制造出的CCL的铜箔面上涂布光致抗蚀剂，进行布线图案的烘烤，然后进行UV曝光和显影，通过蚀刻去除不需要部分的铜箔，由此制造FPC。近年来，随着电子设备的小型化、高功能化，具有形成的布线图案微细化的倾向，随之而来的是，要求铜箔具有高蚀刻性。

日本特开2006－283146号公报中记载了提高铜箔的取向性的方法作为得到高蚀刻因子的方法。在200℃加热30分钟而调质成再结晶组织的常态中，轧制铜箔的轧制面的（100）面的X射线衍射强度I和微粉末铜的（100）面的X射线衍射强度I₀之比为10≤I／I₀≤60，优选为40≤I／I₀≤60。

另外，日本特开2011－12297号公报中记载了用Cu－Zn合金层或Zn层以及Cr层覆盖铜箔表面的铜层表面的至少一部分的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-283146号公报

专利文献2：日本特开2011-12297号公报

发明内容

发明所要解决的问题

当布线图案变得微细时，蚀刻液向蚀刻部的流入受到限制，因而蚀刻反应的决速过程以界面的化学反应速度为主。因此，蚀刻沿铜箔的厚度方向进行的同时蚀刻也沿电路宽度方向进行。

因此，当铜箔厚度存在偏差时，以电路宽度为恒定的方式决定蚀刻条件时，在铜箔厚的部分，不能完全去除铜箔，电路发生短路。另一方面，在不产生铜箔的蚀刻残留的条件下进行蚀刻时，电路宽度变得不均匀。

即，结果是铜箔的微小的厚度偏差会对电路的加工精度产生显著影响。因此，期待板厚精度优良的铜箔。

但是，挠性印刷布线板用铜箔迄今为止的压倒性的开发方向是以提高挠性为目的的微观角度上的表面性状控制。因此，通过在宏观角度上提高铜箔的板厚精度，从而实现挠性印刷布线板的电路加工精度的提高的课题尚未解决。

因此，本发明的一个课题在于提供一种适合细间距加工的挠性印刷布线板用铜箔。另外，本发明的另一个课题在于提供这种铜箔的制造方法。

用于解决问题的手段

铜箔大致分为轧制铜箔和电解铜箔。对于轧制铜箔而言，板厚精度大多取决于轧制机的功能（能力），但是现有轧制机的板厚精度，对于目标板厚10μm而言，其限度为±1.6%。作为根本性的对策，也期待轧制机的改造或开发，但需要大额的研究开发费用，因此难以立即进行。

本发明者在这种实际情况下，为了解决上述课题，进行了反复研究，结果发现，在轧制铜箔的制造过程中，大部分轧制为前馈板厚控制，因此关于产品的板厚精度，着眼于最终冷轧的最终道次前的表面粗糙度的偏差是影响板厚控制的主要因素之一，通过在最终道次的前阶段中减小表面粗糙度，并且减小表面粗糙度的偏差，由此板厚精度提高。具体而言，可知对于最终道次前的轧制使用表面粗糙度小的工作辊，在最终道次中使用所期望的表面粗糙度的工作辊，由此最终能够得到板厚精度良好并且具有所期望的表面粗糙度的铜箔。对于挠性印刷布线板用铜箔而言，考虑到与树脂薄膜等挠性绝缘基板的密合性，要求具有一定的表面粗糙度，通过在最终冷轧的最终道次前尽可能地减小表面粗糙度，能够提高板厚精度，并且能够具有所期望的表面粗糙度。

基于以上发现而完成的本发明的一个方面涉及挠性印刷布线板用铜箔，其中，轧制平行方向的表面粗糙度Ra的平均值（Ra_avg）为0.01～0.15μm，ΔRa＝Ra_max－Ra_min为0.025μm以下。

在本发明的挠性印刷布线板用铜箔的一个实施方式中，铜箔的板厚为5～20μm。

在本发明的挠性印刷布线板用铜箔的另一个实施方式中，铜箔的板厚的最大值（t_max）和板厚的平均值（t_avg）之差或者最小值（t_min）和板厚的平均值（t_avg）之差中较大一方的值相对于板厚的平均值（t_avg）的比例为1.3%以下。

在本发明的挠性印刷布线板用铜箔的一个实施方式中，ΔRSm＝RSm_max－RSm_min相对于轧制平行方向的表面粗糙度RSm的平均值（RSm_avg）之比（ΔRSm／RSm_avg）为0.5以下。

本发明的另一个方面涉及一种挠性印刷布线板，其使用本发明的铜箔作为导体层。

本发明的再一个方面涉及挠性印刷布线板用铜箔的制造方法，其特征在于，在最终冷轧工序中，最终道次所使用的工作辊的表面粗糙度Ra为0.03μm以上，紧接在最终道次之前的一道次所使用的工作辊的表面粗糙度Ra小于0.03μm。

发明效果

本发明的铜箔的板厚精度优良，因此能够抑制蚀刻量的误差，因此能够实现量产的挠性印刷布线板的布线的直线性的提高。因此，本发明的铜箔可以适合用于细间距加工。

具体实施方式

本发明中所使用的铜箔基材为轧制铜箔。“铜箔”也包括铜合金箔。作为铜箔的材料，没有特别限制，只要根据用途和所需特性适当选择即可。例如，虽然没有限定，但除铜（无氧铜、韧铜、电解铜等）以外，还可以列举在铜（无氧铜、韧铜、电解铜等）中添加有Sn、Ag、Fe、In、Te等的铜合金、添加有Ni、Si等的Cu－Ni－Si系铜合金、添加有Cr、Zr等的Cu－Zr系、Cu－Cr－Zr系铜合金等铜合金。轧制铜箔在强度高、能够应对持续发生振动的环境、抗弯曲性高的方面优良。

铜箔的厚度没有特别限制，只要根据所需特性适当选择即可。通常为1～100μm，但在作为挠性印刷布线板的导体层使用的情况下，将铜箔薄化能够得到更高的挠性。从这种观点来看，典型地为约2～约50μm，更典型地为约5～约20μm。

本发明的铜箔通过轧制平行方向的表面粗糙度Ra的平均值（Ra_avg）及ΔRa＝Ra_max－Ra_min进行规定。Ra是将粗糙度曲线自中心线回折，由该粗糙度曲线和中心线得到的面积除以基准长度L所得的值，按照JIS B0601：2001进行测量。在本发明中，表面粗糙度Ra的平均值（Ra_avg）是任意10点的平均值，在本发明中，ΔRa是所测量的10点的Ra中的最大值Ra_max和最小值Ra_min之差。但是，在此所说的任意10点不是指各测量点在彼此附近的10点，例如，如果是卷材状的情况，则根据所得到的长度，以在轧制方向上至少间隔50mm、优选间隔100mm以上、更优选间隔500mm以上的方式选择10点。各测量点的Ra由对测量点附近进行三次测量所得到的平均值给出。另外，各测量点设为宽度方向中央。另外，如果在与树脂层叠的状态下也能够确保50mm以上的测量间隔，则可以对该片进行表面粗糙度的测量。

本发明的铜箔的特征在于，轧制平行方向的表面粗糙度Ra的平均值（Ra_avg）满足0.01～0.15μm。将0.01μm≤Ra_avg≤0.15μm作为条件的理由是，当Ra_avg小于0.01μm时，表面平滑，得不到与树脂层的充分的胶粘性，另一方面，当超过0.15μm时，即使利用最终道次前的轧制减小粗糙度从而形成表面粗糙度的偏差小的状态，也会由最终道次的轧制产生偏差。但是，从稳定地制作表面划伤等表面缺陷少的外观品质的观点考虑时，Ra_avg优选为0.03μm以上，更优选的范围是0.03μm≤Ra_avg≤0.1μm。

另外，其特征还在于满足ΔRa＝Ra_max－Ra_min为0.025μm以下。将ΔRa＝Ra_max－Ra_min为0.025μm以下作为条件的理由是，如果产品即终轧后的铜箔的ΔRa为0.025μm以下，则可以意味着终轧的最终道次前的ΔRa为0.025μm以下。如果终轧的最终道次前的ΔRa为0.025μm以下，则终轧的最终道次时的表面粗糙度的偏差（变动）所产生的对板厚控制的影响小，最终道次的即产品的板厚精度提高。在ΔRa超过0.025μm的情况下，终轧的最终道次前的ΔRa大多超过0.25μm，此时表面粗糙度大的部位和表面粗糙度小的部位的粗糙度对终轧的最终道次的板厚控制所产生的影响不同，结果该情况下的终轧板厚的偏差增大。ΔRa优选为0.025μm以下，更优选为0.020μm以下，典型地为0.001～0.025μm。

另一方面，对于轧制铜箔而言，除了由辊痕确定的表面粗糙度以外，在表面上存在大量被称为油坑（オイルピット）的轧制铜箔特有的凹坑。油坑是轧制油压入被轧制材料而产生的凹坑，表面上的油坑的密度根据轧制油的油膜的厚度而不同。如果表面上的油坑的密度不同，则会对由重量法求出的铜箔的板厚产生影响，成为偏差的主要因素。因此，优选油坑均匀地分布在铜箔表面上。

油坑的产生量可以以轧制平行方向的表面粗糙度RSm为指标。RSm大时，表示表面上的油坑少，RSm小时，表示油坑的量多。由于对板厚精度的确定产生影响的是油坑分布的偏差，因此以ΔRSm＝RSm_max－RSm_min相对于轧制平行方向的表面粗糙度RSm的平均值（RSm_avg）之比（ΔRSm／RSm_avg）为指标。ΔRSm／RSm_avg越小，表示油坑越均匀地分布在铜箔表面上。将其除以RSm_avg的理由是，对于分布的偏差而言，不能说因为ΔRSm大偏差就一定大。即，即使是相同的ΔRSm，如果RSm_avg大，则由于分布的偏差不大，因此其影响小，在RSm_avg小的情况下，由于分布的偏差大，因此影响变大。

通过加快轧制速度、提高轧制油的粘度或者减小每一道次的压下率，油坑的产生量增加，RSm容易减小。相反，通过减慢轧制速度、降低轧制油的粘度或者增大每一道次的压下率，油坑的产生量减小，RSm容易增大。

RSm是从粗糙度曲线与平均线交叉的交点求出的峰谷－周期的间隔的平均值，按照JIS B0601：2001进行测量。在本发明中，表面粗糙度RSm的平均值（RSm_avg）是任意10点的平均值，ΔRSm是所测量的10点的Ra中的最大值RSm_max和最小值RSm_min之差。但是，在此所说的任意10点不是指各测量点在彼此附近的10点，例如，如果是卷材状的情况，则根据所得到的长度，以在轧制方向上至少间隔50mm、优选间隔100mm以上、更优选间隔500mm以上的方式选择10点。各测量点的RSm由对测量点附近进行三次测量所得的平均值给出。另外，各测量点采用宽度方向中央的RSm。另外，如果即使在与树脂层叠的状态下也能够确保50mm以上的测量间隔，则可以对该片进行表面粗糙度的测量。

在本发明的铜箔的优选的一个实施方式中，ΔRSm／RSm_avg为0.5以下，典型地为0.3～0.5。

在本发明的铜箔的优选的一个实施方式中，可以将铜箔的板厚的最大值（t_max）和板厚的平均值（t_avg）之差或者最小值（t_min）和板厚的平均值（t_avg）之差中较大一方的值相对于板厚的平均值（t_avg）的比例设为1.3%以下。该比例优选可以设为1.2%以下，更优选可以设为1.1%以下，典型地可以设为0.05～1.2%。

接着，对本发明的铜箔的制造方法进行说明。表面粗糙度Ra的控制可以通过调节工作辊的表面粗糙度来进行，例如，如果使用Ra大的工作辊，则得到的轧制铜箔的Ra也变大，相反，如果使用Ra小的工作辊，则得到的轧制铜箔的Ra也变小。另一方面，通常偏差值本身随着平均值增大而增大。关于表面粗糙度Ra的偏差值也同样，由于表面粗糙度Ra的平均值越大，偏差值也越大，因此为了降低表面粗糙度Ra的偏差值，只要减小表面粗糙度Ra的平均值即可。

但是，对于各产品而言，从与挠性绝缘基板的密合性等观点来看，对所求出的表面粗糙度有要求，因此最终需要制作成所求出的值。另外，对于冷轧而言，在可以较高地设定轧制速度的轧制效率的观点上，表面粗糙度可以为一定程度粗糙。

因此，例如，仅在最终冷轧的紧接在最终道次之前的一道次使用表面粗糙度小的工作辊制作表面粗糙度小、即表面平滑的铜箔，在最终道次使用表面粗糙度大的工作辊制作所期望的表面粗糙度Ra。

由此，能够得到获得高的厚度精度并且具有所期望的表面粗糙度、并且与活性物质的密合性良好的铜箔。即，直到最终道次的两道次前，可以用表面粗糙度Ra粗糙的辊，仅在紧接在最终道次之前的一道次使用粗糙度比前道次及最终道次小的辊。

不仅是紧接在最终道次之前的一道次，在其以前的道次也可以使用表面粗糙度小的工作辊，但是由于表面粗糙度小的辊不能提高轧制速度，因此从生产率的观点来看，不是期望的。因此，通常仅减小最终道次之前的道次所使用的工作辊的表面粗糙度。但是，如果无视生产率的观点，则对于比紧接在最终道次之前的一道次更靠前的道次，也采用表面粗糙度小的辊时，减小表面粗糙度的偏差的效果高。例如，只在紧接在最终道次之前的两道次采用表面粗糙度小的辊也有效果。

在最终道次，使用表面粗糙度Ra超过0.01μm的工作辊，以使铜箔的轧制平行方向的Ra的平均值（Ra_avg）达到0.01～0.15μm，因此为了减小表面粗糙度的偏差值，紧接在最终道次之前的一道次所使用的工作辊的表面粗糙度Ra必须比最终道次所使用的工作辊小。因此，紧接在最终道次之前的一道次所使用的工作辊的表面粗糙度Ra优选为0.01μm以下。

但是，稳定地制作表面粗糙度Ra为0.01μm以下且没有表面划伤等外观上的问题的辊需要高技术，成本上也相对较高。

因此，最终道次所使用的工作辊优选表面粗糙度Ra为0.03μm以上，因而紧接在最终道次之前的一道次所使用的工作辊的表面粗糙度Ra优选小于0.03μm。

为了减小表面粗糙度RSm的偏差，重要的是使油坑的分布均匀。为了使油坑的分布均匀，在几个主要因素中，重要的是在轧制中将轧制油的粘度保持恒定。轧制油的粘度基本上由轧制油的种类决定，但由于轧制中的加工热，轧制油的温度缓慢上升，由此粘度下降。当轧制油被压入铜箔表面的程度随着轧制油粘度的变化而变化时，会导致油坑分布的偏差。

例如，在将轧制油在轧制前的温度调节中保持在25℃左右时，当将轧制油喷射到轧制中的工作辊上时，来自由于加工热而温度上升的工作辊等的热量进行传递，轧制油的温度上升到40℃左右。如果能够保持在该状态下，则油坑分布的偏差小，铜箔形状没有问题。但是，在轧制油的温度控制不充分且轧制油温度超过40℃而出现偏差的情况下，不仅铜箔的表面性状容易出现偏差，而且也会对板形状产生影响。因此，为了将轧制中的轧制油的温度调节到约40℃，需要综合调节辊喷射前的轧制油温度、轧制速度、加工度等。

可以使用以本发明的轧制铜箔为材料的导体层，通过惯用方法制作挠性印刷布线板，下面例示制作方法。

首先，将铜箔和挠性绝缘基板贴合，从而制造覆铜层压板。层叠铜箔的挠性绝缘基板只要是具有可应用于挠性印刷布线板的特性的基板，则不受特别限制，例如，可以使用聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜等树脂薄膜。

可以使用环氧类或丙烯酸类的胶粘剂将聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜和铜箔胶粘（三层构造）。另外，作为不使用胶粘剂的方法（两层构造），可以列举如下两种方法：将聚酰亚胺的前体即聚酰亚胺清漆（聚酰胺酸清漆）涂布在铜箔上，并通过加热而酰亚胺化的流延法；在聚酰亚胺薄膜上涂布热塑性聚酰亚胺，在其上层叠铜箔，并进行加热加压的层压法。在流延法中，在涂布聚酰亚胺清漆之前，预先涂布热塑性聚酰亚胺等锚涂材料也是有效的。

由覆铜层压板制造印刷布线板的工序只要使用本领域技术人员公知的方法即可，例如，在覆铜层压板的铜箔面上，仅在作为导体图案的必要部分涂布抗蚀剂，并将蚀刻液喷射到铜箔面，由此去除不需要的铜箔，从而形成导体图案，然后可以将抗蚀剂剥离、去除，从而露出导体图案。

实施例

下面表示本发明的实施例，但这些实施例是为了更好地理解本发明而提供，并不旨在限定本发明。

＜例1（表面粗糙度Ra的偏差的影响）＞

［轧制铜箔的制造］

对韧铜的铜锭进行热轧后，重复进行退火和冷轧，最后进行冷轧，从而得到轧制方向长度为10m以上的设定厚度的轧制铜箔（1～6号）。1～4号的铜箔厚度分别设为12μm、18μm、36μm、6μm，5～6号设为10μm。在最终冷轧中，将仅紧接在最终道次之前的一道次所使用的工作辊的表面粗糙度及最终道次所使用的工作辊表面粗糙度示于表1中。所使用的轧制油的粘度为7.0厘沲（40℃），最终冷轧的轧制油的温度控制在40℃左右。工作辊的表面粗糙度按照JIS B0601：2001，利用接触式的表面粗糙度计进行测量。

将所得到的轧制铜箔载置固定在玻璃板上，利用レーザーテック公司的共聚焦显微镜HD100D，基于上述的测量方法计算出Ra_avg、ΔRa、RSm_avg（仅例2）及ΔRSm（仅例2）。将结果示于表1中。各测量点的间隔在轧制方向上设为50mm。

［板厚精度评价］

轧制铜箔的板厚基于重量法（IPC－TM－650）进行测量。从所得到的铜箔中，选择任意10m的轧制方向长度，对此每隔1m测量10点的板厚。各测量点的板厚T取进行三次测量的平均值。设10点的T的平均值为T_avg，设10点的T的最大值为T_max，设10点的T的最小值为T_min。在表1中，将（T_avg－T_min）／T_avg及（T_max－T_avg）／T_avg中较大的一方记载为“板厚偏差（%）”。

1号～4号是发明例，能够将板厚的偏差抑制在1.3%以下。

5号由于紧接在最终道次之前的一道次的表面粗糙度大，因此不能充分控制ΔRa。6号虽然以减小最终道次的工作辊的表面粗糙度来代替增大紧接在最终道次之前的一道次的工作辊的表面粗糙度，但是仍然不能充分控制ΔRa。

[电路的直线性的评价]

将通过上述的制造方法得到的各轧制铜箔在350℃退火15分钟，然后层压干膜抗蚀剂（旭化成（株）、SUNFORT、厚度20μm），并对电路宽度50μm、电路间隔50μm的条形的电路图案曝光、显影。并且，作为蚀刻液，使用45℃、45玻美度的氯化铁水溶液，在蚀刻因子（（铜箔厚度）×2／（各电路的底部宽度－各电路的顶部宽度））为3.5～4.5的条件下，对铜箔进行蚀刻。从上方对蚀刻后的电路进行显微镜观察，并对电路的周缘部分的轮廓进行目视评价。

◎：进行显微镜观察时，电路的周缘部分的轮廓接近直线。

○：进行显微镜观察时，电路的周缘部分的轮廓的观察长度的一半以下观察到起伏。

△：进行显微镜观察时，电路的周缘部分的轮廓的观察长度的超过一半观察到起伏，但也存在观察不到部位的部位。

×：进行显微镜观察时，电路的周缘部分的轮廓整体具有起伏而呈波浪形。

[表1]

＜例2（油坑分布的影响）＞

［轧制铜箔的制造］

对韧铜的铜锭进行热轧，然后重复进行退火和冷轧，最后进行冷轧，从而得到轧制方向长度为10m以上的厚度为10μm的轧制铜箔（7～12号）。在最终冷轧中，将直到最终道次前使用的工作辊的表面粗糙度Ra设为0.010μm及将最终道次所使用的工作辊的表面粗糙度Ra设为0.050μm。所使用的轧制油的粘度为7.0厘沲（40℃），发明例将最终冷轧中的轧制油的温度调节到40℃左右。各种特性评价利用与例1同样的方法进行。将试验结果示于表2中。

发明例7～9号将终轧机的轧制油的温度控制为40℃，因此油坑的分布均匀，偏差小，板厚的偏差小至小于1.2%。

发明例10～12号除进行终冷轧机中的轧制油的温度控制以外，其它都在与发明例7～9号相同的条件下实施。在此，由于没有充分进行终冷轧机中的轧制油的温度管理，因而超过40℃而上升到约45℃。其结果是，观察到不能使油坑的分布均匀，并且板厚的偏差超过1.2%的案例。

Claims

1.一种挠性印刷布线板用铜箔，其中，

轧制平行方向的表面粗糙度Ra的平均值（Ra_avg）为0.01～0.15μm，ΔRa＝Ra_max－Ra_min为0.025μm以下。

2.如权利要求1所述的挠性印刷布线板用铜箔，其特征在于，

铜箔的板厚为5～20μm。

3.如权利要求1或2所述的挠性印刷布线板用铜箔，其特征在于，

铜箔的板厚的最大值（t_max）和板厚的平均值（t_avg）之差或者最小值（t_min）和板厚的平均值（t_avg）之差中较大一方的值相对于板厚的平均值（t_avg）的比例为1.3%以下。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的挠性印刷布线板用铜箔，其特征在于，

ΔRSm＝RSm_max－RSm_min相对于轧制平行方向的表面粗糙度RSm的平均值（RSm_avg）之比（ΔRSm／RSm_avg）为0.5以下。

5.一种挠性印刷布线板，其使用权利要求1～4中的任一项所述的铜箔作为导体层。

6.一种挠性印刷布线板用铜箔的制造方法，其特征在于，

在最终冷轧工序中，最终道次所使用的工作辊的表面粗糙度Ra为0.03μm以上，紧接在最终道次之前的一道次所使用的工作辊的表面粗糙度Ra小于0.03μm。