CN103917683A

CN103917683A - 压延铜箔

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Publication number: CN103917683A
Application number: CN201280055281.XA
Authority: CN
Inventors: 吉田和生; 相宫奈央子; 浅见和彦; 西田龙司
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Furukawa Automotive Systems Inc
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Furukawa Automotive Systems Inc
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: EP2765215A4; EP2765215B1; EP2765215A1; WO2013069800A1; JPWO2013069800A1; JP5342712B1; KR101948958B1; US9457389B2; KR20140093675A; CN103917683B; US20140335372A1

Abstract

本发明提供一种压延铜箔，由铜或铜合金的结晶粒构成，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径为0.2μm以上6μm以下，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径相对于所述压延铜箔的厚度的比率为1％以上6％以下，且通过EBSD(electron backscatter diffraction：电子背散射衍射)方法对所述压延铜箔的垂直于长度方向的剖面进行解析后，根据下式(1)所计算的粒内变形率在0.5％以上10％以下：式(1)粒内变形率(％)＝(A)/(B)×100(上述式(1)中，(A)表示通过图像解析识别出的取向差在1度以上15度以下的区域的面积，(B)表示通过图像解析识别出的取向差在0度以上15度以下的区域的面积)。

Description

压延铜箔

技术领域

本发明涉及一种由铜或者铜合金的结晶粒构成的压延铜箔，尤其是涉及一种用于在汽车零部件等产品中重复进行弯曲运动的挠性扁平电缆等的压延铜箔。

背景技术

挠性扁平电缆(FFC)由于厚度薄且挠性优秀的特点，安装于电子设备等产品时，对于形态的限制少，自由度高，被广泛用于各种用途。例如，被用于构成汽车安全气囊系统的转向杆连接器(SRC)、折叠式手机的折弯部、数码照相机、打印头等可动部、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、DVD(Digital Versatile Disc：数字多功能光盘)、CD(Compact Disk：高密度磁盘)等光盘相关机器可动部的配线等，用途广泛。

另外,在挠性扁平电缆的导体部分一直以来广泛使用压延铜箔。

这里，在日本专利特开2009-048819号公报中，公开了一种平角导体，所述导体由导电率95％以上、Cu浓度99.9％以上的纯铜构成，其拉伸强度在350Mpa以上400Mpa以下的范围中。该平角导体用于可能达到85℃以上高温环境的汽车等领域，能够降低价格并维持导体强度。

此外，日本专利特开2010-150578号公报中，公开了一种压延铜箔，其为最终冷轧压延工序之后、再结晶退火之前的压延铜箔，在以压延面为基准进行X射线衍射极图测量后得到的铜结晶{220}Cu面衍射的正极图中，在α角度为40～50°的范围内，存在由结晶粒群引起的衍射峰值，所述结晶粒群具有4次对称性，以β角度的至少90±5°为单位存在，进而，还存在由其他结晶粒群引起的衍射峰值，所述其他结晶粒群具有4次对称性，以β角度的至少90±10°为单位存在。该日本专利特开2010-150578号中，为满足挠性印刷配线板等的挠性配线构件需要更高弯曲特性的要求，提供了一种具有优秀弯曲特性的压延铜箔。

日本专利特开2001-262296号公报中，公开了一种压延铜箔的制造方法，该压延铜箔是对韧铜或无氧铜的铸块进行热轧压延后，反复进行冷轧压延和退火，最终通过冷轧压延形成的厚度在0.0050mm以下的压延铜箔，该制造方法中，依次进行以下工序：(1)加工度90％以上的冷轧压延；(2)150～250℃炉温下1～10小时的再结晶退火，或500℃～800℃炉温下5～60秒的再结晶退火；(3)加工度5～40％的冷轧压延，该压延铜箔在经过再结晶退火后立方织构极度发达。该日本专利特开2001-262296号提供的也是适合作为挠性印刷电路基板等的挠性配线构件使用的铜箔。

发明概要

发明拟解决的问题

然而，日本专利特开2009-048819号的导体在结晶粒内有轻度的加工变形，因此有在高温环境下弯曲疲劳时容易很快出现破断的问题。

而在日本专利特开2010-150578号中，为了获得最终的平角导体，是通过对铜条进行连续压延来制造，因此与在最终阶段对拉线加工得到的圆线进行压延的制造方法相比，存在成本高的问题。

此外，在日本专利特开2001-262296号中，除了压延铜条以及反复进行冷轧加工和退火所造成的高成本化问题，还存在平均粒径过大，达到5μm～30μm，以及不满足FFC所需强度以及弯曲特性的问题。

本发明鉴于上述事实开发完成，目的在于提供一种压延铜箔，当受到反复的弯曲变形时，也能抑制裂纹的产生。

发明内容

本发明通过以下方法解决上述课题。

<1>一种压延铜箔，由铜或铜合金的结晶粒构成，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径为0.2μm以上6μm以下，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径相对于所述压延铜箔的厚度的比率为1％以上6％以下，且通过EBSD(electron backscatterdiffraction：电子背散射衍射)方法对所述压延铜箔的垂直于长度方向的剖面进行解析后，根据下式(1)所计算的粒内变形率在0.5％以上10％以下:

式(1)粒内变形率(％)＝(A)/(B)×100

(上述式(1)中，(A)表示通过图像解析识别出的取向差在1度以上15度以下的区域的面积，(B)表示通过图像解析识别出的取向差在0度以上15度以下的区域的面积)。

<2>如上述<1>所述的压延铜箔，其中，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径相对于所述压延铜箔的厚度的比率为1％以上2％以下。

<3>如上述<1>所述的压延铜箔，其中，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径相对于所述压延铜箔的厚度的比率为超过2％且低于3％。

<4>如上述<1>所述的压延铜箔，其中，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径相对于所述压延铜箔的厚度的比率为3％以上6％以下。

<5>如所述<1>～<4>中任一项所述的压延铜箔，通过对圆线型的铜材进行压延做成箔状的方法制作而成。

<6>如所述<1>～<5>中任一项所述的压延铜箔，其中，所述压延铜箔的厚度为0.02mm以上0.1mm以下。

发明效果

根据本发明，可以提供一种压延铜箔，即使反复施加弯曲变形，也能够抑制裂纹的产生。

附图说明

图1是根据压延铜箔的EBSD解析，以横轴表示相邻区域的取向差，以纵轴表示具有该取向差的区域的比例，所做图表的一例。

图2是根据压延铜箔的EBSD解析，以横轴表示相邻区域的取向差，以纵轴表示具有该取向差的区域的比例，所做图表的一例。

图3是用于说明本发明实施方式所述压延铜箔的制造方法的概略图。

图4是表示本发明实施方式所述压延铜箔的概略立体图。

图5是表示在实施例中的耐弯曲性试验中使用的弯曲试验机上固定压延铜箔的状态的概略图。

具体实施方式

本发明所述压延铜箔由铜或铜合金的结晶粒构成，且满足以下要件。

·构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径为0.2μm以上6μm以下

·相对于所述压延铜箔的厚度，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径的比率为1％以上6％以下

·通过EBSD(electron backscatter diffraction)方法对所述压延铜箔的垂直于长度方向的剖面进行解析后，根据下式(1)所计算的粒内变形率在0.5％以上10％以下

式(1)粒内变形率(％)＝(A)/(B)×100

(上述式(1)中，(A)表示通过图像解析识别出的取向差在1度以上15度以下的区域的面积，(B)表示通过图像解析识别出的取向差在0度以上15度以下的区域的面积)

如上所述，本发明所述压延铜箔的粒内变形率为0.5％以上10％以下。该粒内变形率如所述式(1)所示，是指取向差在1度以上15度以下的区域与取向差在0度以上15度以下的区域的面积比，在被认为是粒内变形的取向差0度以上15度以下的区域中，取向差在0度以上并小于1度的区域占据大半，表示取向差在1度以上15度以下的比率非常小。即，构成压延铜箔的结晶几乎没有粒内变形。

此外，如上所述，构成最外层表面的结晶粒的平均粒径为0.2μm以上6μm以下，且构成最外层表面的结晶粒的平均粒径相对于压延铜箔厚度的比率为1％以上6％以下，最外层表面的结晶粒的粒径非常小。

满足上述构成的本发明所述压延铜箔即使被反复施加弯曲变形，也可抑制裂纹的产生，从而延长寿命。

－粒内变形率－

本发明中，通过EBSD(electron backscatter diffraction)方法对垂直于压延铜箔长度方向的剖面进行解析后，根据上述式(1)所计算的粒内变形率在0.5％以上10％以下。如果粒内变形率超过10％，则存在被反复施加弯曲变形时，由于结晶粒粗大化而导致很快发生破断的问题。而另一方，低于0.5％时，热处理的控制困难，因此生产性差。

上述粒内变形率可通过以下方法测量。

在垂直于压延铜箔长度的方向将压延铜箔切断，通过EBSD(electron backscatterdiffraction)方法对该剖面进行解析。通过EBSD解析，将相邻测量区域的取向差超过15度的部分识别为结晶界，并将取向差在15度以下的认定为粒内变形。将所测量到的0度以上且低于1度的取向差作为不会产生问题的粒内变形处理。这是由于，在此范围内的变形即使进行退火处理等，通常也很少消失。因此，在具有0度至15度取向差的区域中，通过计算1度以上15度以下区域来评估压延铜箔的变形状态。

提取取向差从0度到15度的部分，测量在所述剖面上取向差为1度以上15度以下的区域的面积，以及取向差0度以上15度以下的面积，根据所述式(1)计算粒内变形率。可以说，该粒内变形率的值越小，存在于压延铜箔的粒内变形就越小。

图1所示是相邻测量区域的取向差及其存在比例的一个示例。在图1中，区域I表示取向差0度以上且低于1度的存在比例，区域II表示取向差1度以上15度以下的存在比例。因此，在上述(1)式的关系中，(A)对应区域II，(B)对应区域I与区域II的和。即，可以理解为:(A)所示区域II越小，粒内变形率就越小。图2也是相邻测量区域的取向差及其存在比例的一个示例，但在图2的示例中，区域II比图1的示例更大。即，这种状态的压延铜箔在上述(1)式中，(A)更大，因此与图1的示例相比，粒内变形率更高。

本发明人等根据此研究发现，当粒内变形率满足规定的值时，便可提供一种在被反复施加弯曲变形时也能抑制裂纹发生的压延铜箔。

－平均粒径－

本发明中，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径为0.2μm以上6μm以下，且构成最外层表面的结晶粒的平均粒径相对于压延铜箔的厚度的比率为1％以上6％以下。所述平均粒径超过6μm或该平均粒径的比率超过6％时，被反复施加弯曲变形时，就会发生出现裂纹的问题。而另一方面，所述平均粒径低于0.2μm或所述平均粒径的比率低于1％时，压延铜箔的柔软性差，从而产生难以配线的问题。

此外，在良好的弯曲性视角上，从被反复施加弯曲变形时更有效地抑制裂纹产生的观点出发，所述平均粒径的比率按以下范围的次序(1％以上2％以下、超过2％低于3％、3％以上6％以下)，从小到大，越来越好。

另一方面，在良好的柔软性视角上，从上述平均粒径的比率越大耐力越低越柔软的观点出发，平均粒径的比率按以下范围的次序(3％以上6％以下、超过2％且低于3％、1％以上2％以下)，从大到小，越来越好。

上述平均粒径以及上述平均粒径的比率采用以下方法测量。

在垂直于压延铜箔长度的方向将压延铜箔切断，通过EBSD方法对该剖面进行解析。通过EBSD解析，将取向差超过15度的部分识别为晶界，得到结晶粒的图像。在此图像中，计算特定宽度方向长度(H)(至少40μm以上)内构成最外层表面的结晶粒的数量(K)，用所述宽度方向长度(H)除以所述结晶粒的数量(K)，计算构成最外层表面的结晶粒的平均粒径。进而，通过用该平均粒径的值除以压延铜箔的厚度，计算构成最外层表面的结晶粒的平均粒径相对于压延铜箔的厚度的比率。

－压延铜箔的制作方法－

本发明所述压延铜箔的制作中，首先，通过压延，将圆线型的铜材成形为规定的铜箔状(压延工序)，然后通过热处理(退火)以及冷却(退火工序)进行制作。

在所述成形为规定铜箔状之前的工序中，所述压延可多阶段进行，亦可并用压延以外的方法进行成形。此外，在成形为所述规定的铜箔状之前(成形为最终形状之前)的工序中实施热处理亦可。

作为所述铜材，除了可使用由铜构成的材料外，还可使用由铜合金构成的材料。作为所述由铜构成的材料以及由铜合金构成的材料中的铜，可例举韧铜、无氧铜、添加微量的银(Ag)或锡(Sn)等元素而成的铜合金等。

在这里，重要的是退火时的加热温度与加热时间。

作为本发明所述压延铜箔，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径相对于压延铜箔的厚度的比率以及粒内变形率为前述范围。将上述粒内变形率控制在所述范围的方法可例举调整所述退火工序中的加热温度以及加热时间的方法。通过提高加热温度或延长加热时间，可进一步除去粒内变形，即能够降低粒内变形率。但是，如果加热温度过高或加热时间过长，结晶粒的粒径便会大大超过期望值，对弯曲性带来不良影响，因此必须根据压延前投入线径的调质状况、线径、压延后的板厚等设定适当的条件。

此外，作为将上述结晶粒的平均粒径相对于压延铜箔的厚度的比率控制在所述范围的方法，可例举调整所述退火工序中的加热温度以及加热时间的方法。降低加热温度、缩短加热时间可以使结晶粒保持较小的粒径，即，能够将结晶粒的平均粒径相对于压延铜箔的厚度的比率控制在所述范围。但是，如果加热温度过低或加热时间过短，就会残留粒内变形，对弯曲性带来不良影响，因此必须根据压延前投入线径的调质状况、线径、压延后的板厚等设定适当的条件。

这里，使用附图举例详细说明本发明所述压延铜箔的制作。

图3是用于说明本发明所述压延铜箔的制造方法的概略图。制造途中的压延铜箔的形状是示意性地表示的形状。因此，并非限定为图示的形状。

·压延工序

如图3的工序(a)所示，首先准备具有规定直径(例如Φ0.30mm)的硬铜线或软铜线(圆线型)。例如，上述Φ0.30mm的硬铜线可以通过拉伸更大直径的软铜线(例如Φ2.6mm)来形成。此外，上述Φ0.30mm的软铜线可在拉伸更大直径的软铜线(例如Φ2.6mm)后，再进行热处理(例如300℃2小时)来形成。

接着如图3的工序(b)所示，对所述规定直径(例如Φ0.30mm)的硬铜线或软铜线实施压延，成形为最终的铜箔状(例如厚度0.080mm×宽度0.8mm的箔状)。

作为压延方法，可列举使所述铜线通过2个或多个旋转辊筒之间进行加工的方法。辊筒的直径、压延道数、润滑剂的有无等可适当调整。

此外，用于成形到最终铜箔状的压延可分2个阶段以上进行，在这些2个阶段以上的压延与压延之间也可以实施热处理。

·退火工序

然后，如图3的工序(c)所示，对最终成形为铜箔状的产物实施热处理(退火)。作为热处理的条件，优选加热温度在200℃以上1000℃以下范围，加热时间在0.01秒以上100秒以下范围(例如，在加热温度为400℃、加热时间为5秒的条件下进行)。

作为热处理(退火)的方法，可列举利用盐浴进行热处理、利用分批炉进行热处理、其他在线电流退火等方法。但热处理的方法并不限定于上述方法。

然后，通过冷却(工序(d))，制作图4所示的压延铜箔2。作为冷却方法，优选水冷等急冷却方法。通过实施该水冷等急冷却，可防止结晶粒径的粗大化。

作为本发明所述压延铜箔的厚度，并无特殊限定，优选0.02mm以上0.1mm以下。

－用途－

本发明所述压延铜箔的挠性优异且耐弯曲性优异，因此安装于电子设备等产品时，对于形态的限制少，自由度高，适合作为挠性扁平电缆(FFC)使用。例如，适合作为构成汽车安全气囊系统的转向杆连接器(SRC)、顶棚线束、车门线束、地板线束等使用。

需要说明的是，日本专利申请2011-248097公开的内容整体作为参考，收入本说明书。

本说明书中记载的所有文献、专利申请、以及技术规格均作为参考，收入本说明书，其作用与具体分别记载各文献、专利申请以及技术规格作为参考收入的情况相同。

实施例

以下，利用实施例说明本发明所述压延铜箔，但这些实施例对本发明没有任何限定。

〔实施例1-1〕

如图3所示，通过将Φ2.6mm的软铜线拉伸，准备Φ0.30mm的硬铜线(圆线型)。使用具有Φ100mm辊筒的压延机(无润滑)对此硬铜线进行压延，形成厚度0.080mm×宽度0.8mm的箔状物。然后，通过盐浴，在400℃5sec的条件下对所述箔状物进行热处理(退火)，进而在热处理(退火)之后利用水冷的方法进行急冷却，获得压延铜箔。

利用前述方法，计算构成最外层表面的结晶粒的平均粒径，该平均粒径相对于压延铜箔厚度的比率，以及通过EBSD方法对垂直于压延铜箔长度方向的剖面进行解析后，根据上述式(1)所计算的粒内变形率。结果如表1所示。

〔实施例1-2〕

在所述实施例1-1中，将Φ2.6mm的软铜线拉伸后，进一步实施300℃2h的热处理，准备Φ0.30mm的软铜线(圆线型)，以此取代所述Φ0.30mm的硬铜线(圆线型)，除此之外，采用实施例1-1记载的方法获得压延铜箔。

〔比较例1－1〕

将所述实施例1-1中利用盐浴进行热处理(退火)时的温度从400℃改成800℃，除此之外，采用实施例1-1记载的方法获得压延铜箔。

〔比较例1－2〕

所述实施例1-2中，不进行盐浴方式的热处理(退火)以及之后的水冷，除此之外，采用实施例1-1记载的方法获得压延铜箔。

－评估：耐弯曲性试验－

使用图5所示的上岛制作所制造的FPC弯曲试验机(FT－2130)，将压延铜箔2固定在试料固定板4以及活动板6上，通过电机8使活动板6活动，进行弯曲试验。其中，弯曲R：12.5mm，行程S：±13mm，环境温度：85℃，旋转速度：900rpm，断线定义：初始电阻值+500Ω，在确认到断线之前，一直重复进行弯曲试验。

将500万次以上评估为A，低于500万次评估为B。

－评估：弯曲容易度(柔软性)－

对压延铜箔进行拉伸试验，测量耐力，耐力低的判断为柔软性优异(评估为A)，耐力高的(评估为B)。如下表1所示，在实施例1-1、1-2、比较例1-1中，构成最外层表面的结晶粒的平均粒径相对于压延铜箔的厚度的比率不会过小，柔软性优异。

[表1]

〔实施例2-1〕

如图3所示，通过将Φ2.6mm的软铜线拉伸，准备Φ0.20mm的硬铜线(圆线型)。使用具有Φ100mm辊筒的压延机(无润滑)对此硬铜线进行压延，形成厚度0.035mm×宽度0.8mm的箔状物。然后，通过盐浴，在300℃、1sec的条件下对所述箔状物进行热处理(退火)，进而在热处理(退火)之后利用水冷的方法进行急冷却，获得压延铜箔。

利用前述方法，计算构成最外层表面的结晶粒的平均粒径，该平均粒径相对于压延铜箔厚度的比率，以及通过EBSD方法对垂直于压延铜箔长度方向的剖面进行解析后，根据上述式(1)所计算的粒内变形率。结果如表2所示。

〔实施例2－2〕～〔实施例2－4〕

将所述实施例2-1中利用盐浴进行热处理(退火)时的温度以及时间变更为表2所记载的条件，除此之外，采用实施例2-1记载的方法获得压延铜箔。

〔比较例2－1〕

所述实施例2-1中，不进行盐浴方式的热处理(退火)以及之后的水冷(即，只进行中间退火)，除此之外，采用实施例2-1记载的方法获得压延铜箔。

－评估：耐弯曲性试验－

使用图5所示的上岛制作所制造的FPC弯曲试验机(FT－2130)，将压延铜箔2固定在试料固定板4以及活动板6上，通过电机8使活动板6活动，进行弯曲试验。其中，弯曲R：7.5mm，行程S：±13mm，环境温度：条件1＝85℃，条件2＝20℃，旋转速度：900rpm，断线定义：初始电阻值+500Ω，在确认到断线之前，一直重复进行弯曲试验。条件1、条件2是指进行耐弯曲性试验的试验槽内的温度条件。温度高的条件1是加速试验，条件2是室温条件下的试验。

将500万次以上评估为A，低于500万次评估为B。

－评估：弯曲容易度(柔软性)－

对压延铜箔进行拉伸试验，测量耐力，耐力低的判断为柔软性优异，耐力在200MPa以下的评估为A，超过200Mpa的评估为B。

如下表2所示，在实施例2-1～2-4中，构成最外层表面的结晶粒的平均粒径相对于压延铜箔的厚度的比率不会过小，柔软性优异。

－评估：拉伸强度、伸长率－

通过压延铜箔的拉伸试验测量拉伸强度以及伸长率。

(测量条件)

上述测量耐力、拉伸强度、以及伸长率的拉伸试验是使用表2的平角导体作为试验片，试验方法根据JIS－Z2241(1998年)进行。

[表2]

符号说明

2 压延铜箔

4 试料固定板

6 活动板

8 电机

Claims

1.一种压延铜箔，由铜或铜合金的结晶粒构成，

构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径为0.2μm以上6μm以下，

构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径相对于所述压延铜箔的厚度的比率为1％以上6％以下，

且通过EBSD(electron backscatter diffraction：电子背散射衍射)方法对所述压延铜箔的垂直于长度方向的剖面进行解析后，根据下式(1)所计算的粒内变形率在0.5％以上10％以下:

式(1)粒内变形率(％)＝(A)/(B)×100

上述式(1)中，(A)表示通过图像解析识别出的取向差在1度以上15度以下的区域的面积，(B)表示通过图像解析识别出的取向差在0度以上15度以下的区域的面积。

2.如权利要求1所述的压延铜箔，其中，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径相对于所述压延铜箔的厚度的比率为1％以上2％以下。

3.如权利要求1所述的压延铜箔，其中，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径相对于所述压延铜箔的厚度的比率为2％以上且低于3％。

4.如权利要求1所述的压延铜箔，其中，构成最外层表面的所述结晶粒的平均粒径相对于所述压延铜箔的厚度的比率为3％以上6％以下。

5.如权利要求1～4中任一项所述的压延铜箔，通过对圆线型的铜材进行压延做成箔状的方法制作而成。

6.如权利要求1～5中任一项所述的压延铜箔，其中，所述压延铜箔的厚度为0.02mm以上0.1mm以下。