CN110996507A - 柔性印刷基板用铜箔、使用其的覆铜叠层体、柔性印刷基板、和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供在将铜箔和树脂进行叠层时抑制了铜箔的褶皱的柔性印刷基板用铜箔、使用其的覆铜叠层体、柔性印刷基板、和电子设备。柔性印刷基板用铜箔，其是含有99.9质量％以上的Cu、0.0005质量％以上且0.0220质量％以下的P、余量包含不可避免的杂质的铜箔，其中，厚度为0.018mm以下，在400℃进行1秒钟热处理前后的拉伸强度的下降率为10%以下，热处理后的电导率为80%IACS以上，热处理前的拉伸强度为180MPa以上～小于320MPa。

Description

柔性印刷基板用铜箔、使用其的覆铜叠层体、柔性印刷基板、 和电子设备

技术领域

本发明涉及适合于在柔性印刷基板等布线构件中使用的铜箔、使用其的覆铜叠层体、柔性布线板、和电子设备。

背景技术

伴随电子设备的小型、薄型、高性能化，柔性印刷基板（柔性布线板，以下称作为“FPC”）被广泛使用。

FPC是指通过对将铜箔和树脂（聚酰亚胺、液晶聚合物等）叠层而得到的CopperClad Laminate(覆铜叠层体，以下称为CCL)进行蚀刻而形成布线、并在其上利用被称为覆盖层（cover lay）的树脂层覆盖而得到的。

可是，在利用热压接或铸造法等将铜箔和树脂进行叠层时，铜箔被加热而重结晶、软化。并且，如果叠层前后的铜箔的拉伸强度的差异变大，则有在进行叠层的层压作业线（ラミネートライン）内、在铜箔上产生褶皱这样的问题。

因此，开发了下述技术，即，对最终冷轧后的铜箔施加70～95℃的热处理，进行解除应力，减少热压接时的热收缩，提高尺寸稳定性（专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-179393号公报。

发明内容

发明所要解决的课题

但是，对于在专利文献1记载的技术的情况，叠层后的尺寸稳定性得到改善，但铜箔褶皱的减少不充分。

本发明是为了解决前述课题而进行的发明，其目的在于提供在将铜箔和树脂叠层时抑制了铜箔的褶皱的柔性印刷基板用铜箔、使用其的覆铜叠层体、柔性印刷基板、和电子设备。

用于解决课题的方案

本发明人等进行了各种研究，结果发现通过使规定的热处理进行前后的拉伸强度的下降率为10%以下，可以抑制在将铜箔和树脂叠层时铜箔的褶皱。

即，本发明的柔性印刷基板用铜箔是含有99.9质量％以上的Cu 、0.0005质量％以上且0.0220质量％以下的P、余量包含不可避免的杂质的铜箔，其中，厚度为0.018mm以下，在400℃进行1秒钟处理前后的拉伸强度的下降率为10%以下，前述热处理后的电导率为80%IACS以上，前述热处理前的拉伸强度为180MPa以上～小于320MPa。

本发明的柔性印刷基板用铜箔可以包含JIS-H3100(C1100)中规定的韧铜(Tough-Pitch copper)或JIS-H3100(C1020)的无氧铜。

本发明的覆铜叠层体将前述柔性印刷基板用铜箔、和树脂层叠层而成。

本发明的柔性印刷基板在前述覆铜叠层体中的前述铜箔上形成电路而成。

本发明的电子设备使用前述柔性印刷基板而成。

发明的效果

根据本发明，可以得到在将铜箔和树脂叠层时抑制了铜箔的褶皱的柔性印刷基板用铜箔。

具体实施方式

以下，针对本发明所涉及的铜箔的实施方式进行说明。应予说明，本发明中，%在没有特别说明的情况下表示质量%。

＜组成＞

本发明所涉及的铜箔含有99.9质量％以上的Cu 、0.0005质量％以上且0.0220质量％以下的P，余量包含不可避免的杂质。Cu优选为99.96质量％以上。

含有P作为添加元素时，由于能够将下述的热处理后的拉伸强度维持在180MPa以上，因此在将铜箔和树脂叠层的层压作业线内，铜箔难以弯折，能够抑制层压作业线内的铜箔搬运性的降低等。

P的含量小于0.0005质量％（5质量ppm）时，热处理后的拉伸强度降低至小于180MPa。P的含量大于0.0220质量％（220质量ppm）时，电导率下降，不适于柔性印刷基板。

可以使本发明所涉及的铜箔为下述组成：在包含JIS-H3100(C1100)中规定的韧铜(TPC)或JIS-H3100(C1020)的无氧铜（OFC）的组成中，含有0.0005质量％以上且0.0220质量％以下的P作为添加元素。

＜铜箔的厚度＞

将铜箔的厚度设为0.018mm以下。

铜箔的厚度大于0.018mm时，通过蚀刻进行的电路的微细化困难，作为FPC是不合适的。铜箔的厚度的下限没有限制，但从制造方面考虑，可以列举例如0.003mm。

＜热处理前后的拉伸强度的下降率＞

在400℃进行1秒钟热处理前后的铜箔的拉伸强度的下降率为10%以下。

利用热压接或铸造法等将铜箔和树脂进行叠层时，铜箔被加热而重结晶、软化。然后，叠层前后的铜箔的拉伸强度的差异变大时，则叠层时在铜箔上产生褶皱。

因此，如果将上述热处理前后的铜箔的拉伸强度的下降率管控在10%以下，则叠层前后的铜箔的拉伸强度的差异变小，能够抑制叠层时铜箔的褶皱。

应予说明，将热处理条件设定为在400℃下处理1秒钟的理由是因为在利用以下的辊对辊（roll to roll）方式通常进行的层压中设想最苛刻的条件，如果在该条件下满足所期望的性能，则对于一般的CCL叠层时的加热，可视为充分。

应予说明，为了防止由热处理导致的铜箔表面的氧化，热处理的气氛优选为还原性或非氧化性的气氛，例如只要为真空气氛、或者包含氩、氮、氢、一氧化碳等或者它们的混合气体的气氛等即可。到达至400℃为止的升温速度只要为100～300℃/min之间即可。

＜电导率和拉伸强度＞

上述热处理后的电导率为80%IACS以上。电导率小于80%IACS时，不适于柔性印刷基板。

上述热处理前的拉伸强度为180MPa以上～小于320MPa，优选为210以上且小于320MPa。

热处理前的拉伸强度小于180MPa时，在将铜箔和树脂进行叠层时铜箔变得易于弯折。

热处理前的拉伸强度为320MPa以上时，在热处理后，拉伸强度大幅降低，拉伸强度的下降率超过10%。

本发明的铜箔例如可以如以下这样来制造。首先，在铜锭中添加P，并熔化、铸造后，进行热轧，进行冷轧和退火，由此可以制造箔。

此处，例如通过控制（1）最终冷轧的加工度η、（2）最终冷轧后的软化处理的条件，能够可靠地使热处理前后的铜箔的拉伸强度的下降率为10%以下。

通过控制最终冷轧的加工度η，能够使应变充分积累，抑制上述热处理后的拉伸强度的降低，使拉伸强度的下降率为10%以下。

最终冷轧的加工度η根据铜箔的制造条件而变化，没有限定，但优选例如将η设为6.0以上。

将最终退火前的正要冷轧前的材料的厚度设为A0、最终退火前的刚冷轧后的材料的厚度设为A1，加工度η用η＝ln（A0／A1）表示。

最终冷轧的加工度η过于低时，难以在最终冷轧中充分引入应变，上述热处理后的拉伸强度大大降低，拉伸强度的下降率超过10%。加工度η的上限没有特别限制，但在实用上为7.45左右。

通过进行最终冷轧后的软化处理，铜箔预先被加热，进行重结晶、软化。由此，将铜箔和树脂进行叠层时铜箔的软化的程度变小，可以使拉伸强度的下降率为10%以下。

作为软化处理的温度，优选为300℃以上，更优选为300℃～400℃。软化处理的时间可以为数十秒～数分钟，例如优选设为1～2分钟。

软化处理的温度过于低时，铜箔的软化不充分，难以使拉伸强度的下降率为10%以下。软化处理的温度过于高时，铜箔过于软化，强度降低。

作为进行软化处理的方法，也可以设置专用的热处理作业线，但例如对铜箔的表面实施粗糙化处理等的表面处理时，作为前处理，有在脱脂液中的浸渍和其后的干燥工序。因此，如果将该干燥工序中的干燥温度设为300℃以上，则可以使上述软化处理与脱脂后的干燥处理共用。

＜覆铜叠层体和柔性印刷基板＞

此外，在本发明的铜箔上例如通过(1)将树脂前体(例如被称为清漆的聚酰亚胺前体)流延并施加热而聚合、(2)使用与基础膜同种的热塑性粘接剂而将基础膜层压在本发明的铜箔上，从而可以得到包含铜箔和树脂基材这2层的覆铜叠层体(CCL)。此外，通过在本发明的铜箔上层压涂敷了粘接剂的基础膜，可以得到包含铜箔、树脂基材和其间的粘接层这3层的覆铜叠层体(CCL)。制造这些CCL时，对铜箔进行热处理而重结晶化。

对它们使用光刻技术而形成电路，根据需要对电路实施镀敷，层压覆盖膜，由此可以得到柔性印刷基板(柔性布线板)。

因此，本发明的覆铜叠层体是将铜箔和树脂层进行叠层而成的。此外，本发明的柔性印刷基板是在覆铜叠层体的铜箔上形成电路而成的。

作为树脂层，可以举出PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PI(聚酰亚胺)、LCP(液晶聚合物)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)，但不限于此。此外，作为树脂层，可以使用这些树脂膜。

作为树脂层与铜箔的叠层方法，可以在铜箔的表面上涂布成为树脂层的材料并加热成膜。此外，可以使用树脂膜作为树脂层，在树脂膜与铜箔之间使用以下的粘接剂，也可以不使用粘接剂而将树脂膜热压接于铜箔上。其中，从不会对树脂膜施加多余的热的观点出发，优选使用粘接剂。

使用膜作为树脂层时，可以将该膜介由粘接剂层而叠层于铜箔上。此时，优选使用与膜相同成分的粘接剂。例如，使用聚酰亚胺膜作为树脂层时，优选粘接剂层也使用聚酰亚胺系粘接剂。应予说明，在此所谓的聚酰亚胺粘接剂是指具有酰亚胺键的粘接剂，还包括聚醚酰亚胺等。

应予说明，本发明不限定于前述实施方式。此外，只要起到本发明的作用效果，前述实施方式中的铜合金可以含有其他成分。

例如，可以对铜箔的表面实施通过粗糙化处理、防锈处理、耐热处理、或者它们的组合来进行的表面处理。

[实施例1]

接着，举出实施例来进一步详细地说明本发明，但本发明不受这些例子的限制。向电解铜中添加P而形成为表1所示的组成，在Ar气氛下铸造从而得到铸块。铸块中的氧含量低于15ppm。将该铸块在900℃下均质退火后，进行热轧和冷轧后，进行中间退火。

然后，除去在表面产生的氧化皮，以表1所示的加工度η进行最终冷轧，得到作为目标的最终厚度的箔。将所得的箔在脱脂液槽中通过而进行脱脂后，在表1所示的温度下干燥，进行粗糙化处理和防锈处理。应予说明，箔通过脱脂干燥槽的时间为1分钟。

＜铜箔样品的评价＞

1.电导率

针对前述通过脱脂干燥槽后的各铜箔样品，基于JIS H 0505，通过四端子网络法，测定25℃的电导率(%IACS)。

如果电导率为80%IACS以上，则导电性良好。

2.拉伸强度

针对上述通过脱脂干燥槽后的各铜箔样品，利用根据IPC-TM650的拉伸试验，在试验片宽度12.7ｍｍ、室温（15～35℃）、拉伸速度50.8mm/min、标距长度50mm的条件下、沿与铜箔的轧制方向（或MD方向）平行的方向进行拉伸试验，测定热处理（400℃×1秒）前后的铜箔的拉伸强度。

3.叠层时褶皱的有无

使用辊对辊式（将辊状的铜箔、和辊状的树脂膜叠层后，再次卷绕成辊）的层压装置，判定层压后的覆铜叠层体有无褶皱的产生。

褶皱的确认使用形状解析激光显微镜（キーエンス公司制，产品名：VK-X1000），在覆铜叠层体的铜箔侧的表面的凹凸差为3μm以上时，判定为有褶皱的产生。

凹凸差是从ISO-25178所规定的最大高度Sz中减去ISO-25178所规定的算术平均高度Sa而得的值（Sz-Sa）。

将所得的结果示于表1。

[表1]

。

由表1可知：在含有规定量的P、且热处理前后的拉伸强度的下降率为10%以下的各实施例的情况下，在叠层成覆铜叠层体时，在铜箔上不产生褶皱。

另一方面，在热处理前后的拉伸强度的下降率大于10%的比较例1～4、6、8的情况下，在叠层成覆铜叠层体时，在铜箔上产生褶皱。

应予说明，比较例1～3由于最终冷轧后的脱脂干燥槽中的干燥温度小于300℃，因此热处理前的拉伸强度变为320MPa以上，与热处理后的拉伸强度的差异变得过于大，拉伸强度的下降率超过10%。

比较例4由于不含有P、且最终冷轧后的脱脂干燥槽中的干燥温度小于300℃，因此热处理后的拉伸强度大幅下降至小于180MPa，拉伸强度的下降率超过10%。

比较例6由于不含有P、且最终冷轧后的脱脂干燥槽中的干燥温度小于300℃，因此热处理前的拉伸强度变为320MPa以上，与热处理后的拉伸强度的差异变得过于大，拉伸强度的下降率超过10%。其中，比较例6将脱脂干燥槽的箔通过时间设为24小时，作为与专利文献1相同的条件，进行了低温长时间的软化处理。

比较例8由于最终冷轧的加工度η小于6.0，因此应变没有充分积累，上述热处理前后的拉伸强度的下降程度变大，拉伸强度的下降率超过10%。

在不含有P、且最终冷轧后的脱脂干燥槽中的干燥温度小于300℃的比较例5的情况下，铜箔过于软化，热处理后的拉伸强度大幅下降至小于180MPa，操作性恶化，无法制造覆铜叠层体。

在最终冷轧后的脱脂干燥槽中的干燥温度大于400℃的比较例7的情况下，热处理后的拉伸强度大幅下降至小于180MPa，操作性恶化，无法制造覆铜叠层体。

Claims (5)

1.柔性印刷基板用铜箔，其是含有99.9质量％以上的Cu 、0.0005质量％以上且0.0220质量％以下的P、余量包含不可避免的杂质的铜箔，其中，

厚度为0.018mm以下，

在400℃进行1秒钟热处理前后的拉伸强度的下降率为10%以下，

前述热处理后的电导率为80%IACS以上，

前述热处理前的拉伸强度为180MPa以上～小于320MPa。

2.根据权利要求1所述的柔性印刷基板用铜箔，其在JIS-H3100(C1100)中规定的韧铜或JIS-H3100(C1020)中规定的无氧铜中含有0.0005质量％以上且0.0220质量％以下的P而成。

3.覆铜叠层体，其将权利要求1或2所述的柔性印刷基板用铜箔和树脂层叠层而成。

4.柔性印刷基板，其在权利要求3所述的覆铜叠层体中的前述铜箔上形成电路而成。

5.电子设备，其中使用了权利要求4所述的柔性印刷基板。