JP2000263104A - 樹脂との接合性に優れた銅及び銅合金箔 - Google Patents

樹脂との接合性に優れた銅及び銅合金箔

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JP2000263104A JP11125499A JP11125499A JP2000263104A JP 2000263104 A JP2000263104 A JP 2000263104A JP 11125499 A JP11125499 A JP 11125499A JP 11125499 A JP11125499 A JP 11125499A JP 2000263104 A JP2000263104 A JP 2000263104A
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copper
resin
alloy foil
foil
surface area
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Atsushi Kodama
篤志 児玉
Kazuhiko Fukamachi
一彦 深町
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Eneos Corp
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Nippon Mining and Metals Co Ltd
Nippon Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 銅箔については,重合圧延によりその厚みを
薄くすることは可能であるとしても,樹脂との接合性の
有効な改善策,すなわち,粗化めっきを省略してもフレ
キシブル基板用薄としての実用化を可能とすること。 【解決手段】 銅または銅合金の条を2枚重ね合わせて
圧延した銅及び銅合金箔であって,電子線3次元粗さ解
析装置により重合面を1000倍に拡大して得られた表
面に基づいて, (測定から得られた試料の表面積)/(測定範囲の縦×
横) として定義される表面積代替値が1.005〜1.08
の範囲であり,かつ,重合面の銅酸化膜厚みが60Å以
下であることを特徴とする樹脂との接合性に優れた銅及
び銅合金箔。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,例えばフレキシブル回
路基板などで積層されて使用される銅および銅合金箔の
製造方法に係り,特に,積層基板において銅箔等と樹脂
との接合強度を高くすることができる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】フレキシブル回路基板は,通常,ポリイ
ミド樹脂シートに圧延銅箔を張り合わせ,積層材の銅箔
をエッチングにより所望の形態の回路に形成して製造さ
れる。圧延銅箔は電解銅箔と比べて屈曲性に優れること
から,フレキシブル回路基板用に使用されることが多
い。
【0003】上記の場合には,電解銅箔のような粗面を
圧延状態で形成することが困難であるために,粗化めっ
きと呼ばれる電気めっき処理を必要とする。この電気め
っき処理では,通常18μmから35μm程度の厚みの
コイル状の箔が電気めっき設備に送られて処理される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,銅箔は
厚さが薄いことから,連続設備では生産性が低く,コス
ト高の原因となっていた。一方,アルミ箔の製造では,
コイル巻きした2枚のアルミ薄板を互いに重ね合わせ,
これらの薄板を重合状態で圧延する方法が一般的に行わ
れている。重合圧延では,極薄の薄を効率的に生産する
ことが本来の目的であったが,その後アルミの重合圧延
では,圧延の際の重合面が適度な粗さを形成し,樹脂と
の接合性が優れることが知られている。
【0005】銅箔については,重合圧延によりその厚み
を薄くすることは可能であるとしても,樹脂との接合性
の有効な改善策,すなわち,粗化めっきを省略してもフ
レキシブル基板用薄としての実用化を可能とする例は存
在しなかった。したがって,本発明は,圧延状態で粗化
めっきを施すことなく,フレキシブル基板用銅箔として
ポリイミド樹脂等の基板用樹脂と接合することができる
銅及び銅合金箔を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は,圧延状態
で樹脂との接合性を高めるために鋭意研究を行った結
果,銅または銅合金を重ね合わせて圧延(重合圧延)し
た後の重ね合わせ面(重合面,樹脂と接合する面にな
る)の正味の面積の指標である表面積代替値を適正な範
囲にし,さらに重合面の酸化膜の厚みを適正な範囲にす
ることにより,樹脂接合性に優れた粗面が得られること
を見いだした。
【0007】こうした知見に基づいて,本発明は,
(1)銅または銅合金の条を2枚重ね合わせて圧延した
銅及び銅合金箔であって,電子線3次元粗さ解析装置に
より重合面を1000倍に拡大して得られた表面に基づ
いて, (測定から得られた試料の表面積)/(測定範囲の縦×
横) として定義される表面積代替値が1.005〜1.08
の範囲であり,かつ,重合面の銅酸化膜厚みが60Å以
下であることを特徴とする樹脂との接合性に優れた銅及
び銅合金箔,(2)圧延後の重合面にあるすべり線が,
任意の10μm×10μmの領域に3本以上あることを
特徴とする(1)に記載の樹脂との接合性に優れた銅及
び銅合金箔を提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】金属の条を2枚重ねて圧延(重合
圧延)すると,重ね面(重合面)は比較的自由に変形す
るので表面に微細なうねりや凹凸が生じ,粗面となる。
微細なうねりが密に発生した粗面ほど樹脂と接合する面
積が増えるので,樹脂接合力は強くなる。
【0009】銅または銅合金箔と樹脂との接合性を向上
させることを目的として,重合圧延により形成された粗
化表面において,電子線3次元粗さ解析装置の使用によ
る表面積代替値および表面の銅酸化膜厚み,さらにすべ
り線の数を適正な範囲に定め,適当な表面積と薄い酸化
膜およびすべり線の数を有する表面特性を銅または銅合
金箔に賦与したことが本発明の特徴であり,この材料の
使用で,より強固な樹脂との接合性を得ることができ
る。
【0010】本発明の銅および銅合金箔の製造方法を図
面によって説明する。図1に示すように,2つのコイル
条銅箔1,2から銅箔1,2を巻き出してお互いに重ね
合わせ,これらの銅箔1,2を重合状態で圧延ロール1
3によって圧延する(工程イ)。
【0011】銅箔1,2はこの工程の前に重合面に油が
塗布されたものである。銅箔を所定の圧下率まで圧延し
たら重合銅箔3として巻き取る。次いで,この圧延後の
重合銅箔3を相互に分離してそれぞれコイル条4,5と
して巻き取る(工程ロ)。この後は脱脂,スリット入れ
等を施して銅箔を製品仕様に調整する。その後の工程に
ついては,本発明は何ら制限するものではない。
【0012】現在,基板用に使用される銅箔の材料とし
ては,タフピッチ銅,リン脱酸素銅,無酸素銅等が一般
的であるが,用途によって箔の強度が要求される場合な
どには,例えばコルソン系合金等の各種銅合金を用いる
ことができる。コルソン系合金においては,例えば,C
u−2.8%Ni−0.6%Si−0.15%Mg合金
を使用できる.ただし,本発明は銅合金の組成に限定さ
れるものではない。
【0013】本発明の第1の様態では,表面積代替値を
規定するが,これは株式会社エリオニクス製の電子線3
次元粗さ解析装置を使用し,重合圧延した銅または銅合
金の重合面を1000倍で測定した値を採用している。
この倍率が測定の信頼性と便宜性の観点から最適と判断
したからである。
【0014】電子線3次元粗さ解析装置は,電子プロー
ブで試料表面を高速でスキャンし,微細表面形状をキャ
ッチし,例えばSEM観察視野をリアルタイムでCRT
に3次元表示できる。表面積の計算は,微小表面形状画
像において3点のサンプリング点を頂点とした三角形の
面積総和として算出する。なおこの計算は測定器内部の
コンピュータによりなされる。
【0015】表面積代替値は以下の式でなされる: (測定から得られた試料の表面積)/(測定範囲の縦×
横) 表面積代替値は,凹凸のある実際に樹脂と接触する表面
の面積が凹凸のない平面の面積の何倍になっているかを
表し,銅または銅合金箔と樹脂とが接合する部分の正味
の面積に比例する。表面微細に荒れて,表面積代替値が
大きい場合には樹脂接合性がよく,表面積代替値を適当
に制御することが重要である。
【0016】図2は,後で実施例と関連して示すタフピ
ッチ銅の重合圧延後の重合面の1000倍の表面凹凸鳥
瞰図である。ここでは,120μmのX軸と90μmの
Y軸が,測定範囲の縦×横として選択され,実際の微細
輪郭が3次元表示されている。こぶ状の凹凸の高さが左
側の高さ−色表示に合わせて,カラーで表示されてい
る。この場合,表面積代替値は,電子線3次元粗さ解析
装置による測定から得られた試料の実際の表面積を12
0μm×90μmで割った値となる。
【0017】本発明の第1の態様に従えば,銅または銅
合金の条を2枚重ね合わせて圧延した重合面の表面積代
替値は,1.005〜1.08の範囲である。表面積代
替値が1.005未満では接合部の面積が十分ではな
く,一方,1.08を越えるものでは樹脂接合性向上効
果が飽和する一方で,圧延後の銅箔にしわやピンホール
の発生などの不都合が生じる。
【0018】表面性状を規定する他の条件である銅酸化
膜厚みは60Å以下である。銅表面には,銅酸化物とし
てCuOおよびCuOが存在する。銅酸化膜が銅箔表
面に厚く存在すると,樹脂との接合性が低下し,銅酸化
膜厚みが60Å以下の場合に良好な接合性が得られるこ
とが実験の結果判明した。
【0019】本発明の第2の態様に従えば,重合圧延後
の重合面のすべり線の数は,任意の10μm×10μm
の領域に3本以上なければならない。重合圧延により銅
および銅合金は塑性変形されるが,この際に重合面にす
べり線が発生する。すべり線とはすべり変形(塑性変
形)の結果,結晶表面に生じる線状の段差である。 す
べり線が多く発生すると樹脂と金属の接する面積が増
え,しかも金属材料が樹脂の中に食い込む(アンカー効
果)ので,樹脂接合性がより高まる。すべり線の数が1
0μm×10μmの領域に3本未満の場合には,アンカ
ー効果が不十分で,樹脂接合性向上の効果が期待できな
い。
【0020】
【実施例】本発明の実施例を以下に示す。C1100
(タフピッチ銅)またはC7025(Cu−2.8%N
i−0.6%Si−0.15%Mg合金)から製造され
た幅100mm,厚さ0.035mmの条に油を塗布し
て重ね合わせ,次に重合圧延した。重合圧延後に2枚の
銅箔を分離し,重合面の表面性状と樹脂接合性を評価し
た。
【0021】表面積代替値は,株式会社エリオニクス製
電子線3次元粗さ解析装置ERA−8000を使用し,
表面を1000倍に拡大して測定した。銅酸化膜厚測定
は,カソード還元法で行なった。これは,電解液として
0.1NのKCl水溶液を使用し,測定試料を陰極にし
て定電流で電解し,この時の[時間−電位]カーブから
酸化膜厚みを求めた。酸化膜はすべてCuO+CuO
とみなし算出した。電解用電源および電位測定用とし
て,北斗電工株式会社製ポテンショスタット/ガルバノ
スタットHA−151を使用した。
【0022】表面のすべり線の数は,株式会社エリオニ
クス製電子線3次元粗さ解析装置ERA−8000のS
EM機能を用い,表面を1000倍に拡大して測定し
た。重合面の樹脂接合性は米国規格IPC−TM−65
0の方法で評価した。IPC−TM−650では,金属
箔と樹脂とのピール強度(引き剥がし強度)を測定し,
樹脂接合性を評価する。
【0023】測定方法は,幅3.2mmの短冊状の試料
を測定用ディスク(直径6インチ)に貼り付け,試料一
方を荷重センサーに固定し,ディスクを毎分50mmの
速度で引張り,荷重センサーの信号を記録してピール強
度を測定した.試料をディスクに貼り付ける接着剤とし
て,エポキシ樹脂(住友3M製DP−100クリア)を
使用した。この接着剤を使用した場合,ピール強度が
0.2Kg/cm以上あれば,十分な樹脂密着性がある
と判断し,本発明では0.2Kg/cm以上を目標にし
た。
【0024】本発明の効果を確認するために,重合圧延
前の銅および銅合金の焼鈍雰囲気や重合圧延時の圧下率
などを変えて圧延し,重合面の表面積代替値,酸化膜厚
およびすべり線の数がそれぞれ異なる箔を製造して,こ
れらを評価した。評価結果を表1に示す。
【0025】
【表1】
【0026】本発明例に示した銅および銅合金箔では,
樹脂との接合性がよく,高いピール強度を示す。特に,
表面積代替値,酸化膜厚み,すべり線の数がすべて本発
明の規定を満たしている本発明例5および6(表1)で
は,最も高いピール強度を示した。ただし,表面積代替
値と酸化膜厚みが本発明の規定を満たし,すべり線の数
のみが規定を満たさない本発明例1,2,3および4
(表1)でも,比較的高いピール強度が得られる。
【0027】比較例1は重合面の表面積代替値が1.0
05未満の場合であり,ピール強度は低い。比較例2は
表面積代替値が1.08を越える場合であるが,この箔
では重合圧延の際にピンホールが多数発生し,ピール強
度を測定することはできなかった。比較例3は重合面の
酸化膜厚が60Åを越える場合であり,この箔はピール
強度が低い。本発明の銅および銅合金のピール強度は,
比較例1〜3と比較して高く,樹脂との接合性が優れる
ことがわかる。
【0028】
【発明の効果】本発明の銅および銅合金箔では,粗化め
っきを施すことなく,樹脂との良好な接合性を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の箔を製造するための圧延工程(イ)と
巻き取り工程(ロ)を示す側面図である。
【図2】 図面代用写真電子線3次元粗さ解析装置によ
り観察した実施例1の表面凹凸を示す画像写真である。
【符号の説明】
1,2,4,5コイル条銅箔 3 重合銅箔 13 圧延ロール
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 9/06 C22C 9/06 Fターム(参考) 4E002 AA08 AD13 BC10 4E351 AA04 AA16 BB01 BB30 CC14 DD04 DD21 GG01 GG20 5E343 AA02 AA18 AA33 BB04 BB06 BB12 BB24 BB52 BB66 DD51 EE43 EE54 EE60 FF30 GG02 GG04 GG11

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅または銅合金の条を2枚重ね合わせて
    圧延した銅及び銅合金箔であって,電子線3次元粗さ解
    析装置により重合面を1000倍に拡大して得られた表
    面に基づいて, (測定から得られた試料の表面積)/(測定範囲の縦×
    横) として定義される表面積代替値が1.005〜1.08
    の範囲であり,かつ,重合面の銅酸化膜厚みが60Å以
    下であることを特徴とする樹脂との接合性に優れた銅及
    び銅合金箔。
  2. 【請求項2】 圧延後の重合面にあるすべり線が,任意
    の10μm×10μmの領域に3本以上あることを特徴
    とする請求項1に記載の樹脂との接合性に優れた銅及び
    銅合金箔。
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