JP2003253357A - 銅張積層板用圧延銅箔及びその製造方法(2) - Google Patents

銅張積層板用圧延銅箔及びその製造方法(2)

Info

Publication number
JP2003253357A
JP2003253357A JP2002050700A JP2002050700A JP2003253357A JP 2003253357 A JP2003253357 A JP 2003253357A JP 2002050700 A JP2002050700 A JP 2002050700A JP 2002050700 A JP2002050700 A JP 2002050700A JP 2003253357 A JP2003253357 A JP 2003253357A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
copper foil
copper
rolled
ppm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002050700A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3911173B2 (ja
Inventor
Takatsugu Hatano
隆紹 波多野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Mining Holdings Inc
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mining and Metals Co Ltd
Nippon Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Mining and Metals Co Ltd, Nippon Mining Co Ltd filed Critical Nippon Mining and Metals Co Ltd
Priority to JP2002050700A priority Critical patent/JP3911173B2/ja
Publication of JP2003253357A publication Critical patent/JP2003253357A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3911173B2 publication Critical patent/JP3911173B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/50Tape automated bonding [TAB] connectors, i.e. film carriers; Manufacturing methods related thereto
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】チップオンフレックス(COF)等の構成材料と
して,極ファインピッチ加工が施される銅張積層板(特
に二層銅張積層板)に最適な圧延銅箔を提供することで
ある。 【解決手段】純銅に0.05〜0.25 %のSnを添加した銅合金
であり,Oが60 ppm以下,Sが10 ppm以下,Bi,Pb,Sb,
Se,As,Fe及びTeの合計濃度が10 ppm以下であり,厚み
が18μm未満であることを特徴とする銅張積層板用の圧
延銅箔。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は極ファインピッチ加工が
施される銅張積層板に最適な圧延銅箔を提供する。特に
この圧延銅箔は二層銅張積層板に好適である。また,こ
の圧延銅箔を用いた二層銅張積層板は,チップオンフレ
ックス(Chip on Flexible Printed Circuit;以下COF
と称す)の導電材として好適である。
【0002】
【従来の技術】電子機器の電子回路にはプリント配線板
が多く用いられる。プリント配線板は基材となる樹脂の
種類によって,硬質積層板(リジット基板)と,可撓性
積層板(フレキシブル基板)とに大別される。フレキシ
ブル基板は可撓性を持つことを特徴とし,可動部の配線
に用いられる他に,電子機器内で折り曲げた状態で収納
することが可能であるために,省スペース配線材料とし
ても用いられている。また,基板自体が薄いことから,
半導体パッケージのインターポーザー用途或いは液晶デ
ィスプレイ(LCD)のICテープキャリアとしても用い
られている。
【0003】従来,LCDでは,TCP(Tape Carrier Packa
ge;以下TCPと称す)とよばれるTAB(Tape Automated B
onding;以下TABと称す)用テープキャリアを用いたパ
ッケージが用いられ,その採用が回路の薄型化,多ピン
化,ファインピッチ化を可能とした。しかし最近,TAB
方式に代わり,COF方式が用いられるようになり,特に
携帯電話のLCDやプラズマディスプレー用途においてCOF
の需要が急速に伸びている。
【0004】図1にTCPとCOFの断面構造を比較して示
す。両者とも,ポリイミド等の樹脂フィルムに銅箔等を
貼り付けた銅張積層板に対し,エッチング加工により銅
の配線パターンを形成した後,金バンプを介してICチッ
プを搭載したものであるが,構造及び製法に違いがあ
る。
【0005】図2にICチップがインナーリード接続(In
ner Lead Bonding)されるときの状況を示す。TPCで
は,IC搭載部のフィルムにデバイスホールが開口される
ためインナーリード(Inner Lead)が突出しており,こ
の突出した部分(Flying Lead)がIC側の金バンプと熱
圧着される。インナーリードのピッチが狭くなると突出
した部分(Flying Lead)に変形が生じるという問題が
あり,これがTCPにおけるファインピッチ化の制約とな
っていた。一方,COFではポリイミド上の銅箔にICを接
合するため,突出した部分(Flying Lead)の変形に伴
うファインピッチ化の障害がない。すなわち,TCPに対
し,銅配線をさらに薄くし,銅配線パターンをさらにフ
ァインピッチ化することが可能となる。銅箔を用いたCO
Fのピッチは40μmピッチ(リード幅20μm)まで到達し
ており,さらなるファインピッチ化が進められている。
一方,TPCでは将来的にも40μmが限界といわれている。
【0006】また,基材となる銅張積層板として,TCP
ではポリイミドフィルムと銅箔とを接着剤で張り合わせ
た三層材が用いられるが,COFでは接着剤を使用せずに
ポリイミドフィルムと銅箔とを一体化した二層材が用い
られる。エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの接着剤の耐
熱性は,フィルムのポリイミドと比較してかなり劣る。
したがって,接着剤を用いていない二層材は三層材より
も耐熱性に優れ,電子部品の半田接合等において高温下
に晒しても銅箔とフィルムとの接着力が低下しない。近
年,環境への影響から鉛フリーはんだの使用が広まって
いるが,従来の鉛はんだと比較して融点が高くなるため
に,基板の耐熱性が重視される。
【0007】さらに,三層板では厚さが50〜100μm程度
のポリイミドフィルムが使用されるのに対し,二層板で
はポリイミドフィルムの厚さは20〜40μm程度であり接
着剤層もない。このように二層板は基板が薄いことから
耐折曲げ性に優れる。この特徴を生かすためにも,銅箔
の極薄化が求められる。
【0008】ポリイミド樹脂を基材とする二層積層板の
主な製造方法として,メタライジング法,ラミネー
ト法,キャスティング法がある。のメタライジング
法はポリイミドフィルム上にCrなどの金属をスパッタリ
ングなどで薄く蒸着し,その上に所定の厚みの銅をスパ
ッタリング又はめっきで形成する方法であり,銅箔を使
用しない。のラミネート法は銅箔をポリイミドフィル
ムに直接に積層する方法である。のキャスティング法
は,ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸を含
むワニスを,銅箔上に塗布して加熱硬化させ,銅箔上に
ポリイミド皮膜を形成する方法である。銅箔を用いる
では,銅を蒸着すると比較し,銅との高い接着力が
得られるが,銅箔の薄肉化に技術的な限界があるためフ
ァインピッチ化には不利であった。
【0009】以上のことより,二層積層板の構成材料と
してCOFに組み込まれる銅箔には,次の特性が要求され
る。 (1)厚み:ファインピッチ化のためには銅箔を薄くす
る必要がある。現時点のCOFでは厚み12μmの銅箔を用い
40μmピッチ(回路幅20μm)まで到達しているが,今後
のファインピッチ化の動向を考慮すると,厚さ10μm以
下の銅箔が要求されることは明らかである。
【0010】(2)導電率:銅箔が薄くなり,また回路
幅が狭くなると,従来より増して,直流抵抗損失が小さ
いことが求められる。 (3)強度:銅箔が薄くなると,ハンドリングで変形し
やすくなるため,より高い強度が要求される。
【0011】(4)耐熱性:二積層板の製造工程におい
て,例えばキャスティング法ではポリアミック酸からポ
リイミドを合成する際に,300℃程度の温度で10分から1
時間程度の加熱処理が行われる。この温度は,三層積層
板における接着剤硬化温度(150℃程度)と比較して高
い。熱処理で銅箔が軟化するとハンドリング性が悪くな
るため,300℃で1時間程度の加熱処理で銅箔が軟化しな
いことが望まれる。また,耐熱性が高い二層積層板の特
徴を生かすためにも,その素材である銅箔に高い耐熱性
が要求される。
【0012】(5)表面粗さ:フィルムとの接着面にお
ける銅箔表面の粗さが大きいと,エッチングで回路を形
成する際に樹脂に銅が残るエッチング残が生じ,またエ
ッチング直線性が低下して回路幅が不均一になりやす
い。このためファインピッチ化するためには,銅箔の表
面粗さを小さくする必要がある。さらに,パソコンや移
動体通信等の電子機器では電気信号が高周波化している
が,電気信号の周波数が1GHz以上になると,電流が導体
の表面にだけ流れる表皮効果の影響が顕著になり,表面
の凹凸で電流伝送経路が変化してインピーダンスが増大
する影響が無視できなくなる。この点からも銅箔の表面
粗さが小さいことが望まれる。
【0013】(6)均一なエッチング性:ファインピッ
チ化する上では,金属組織等に起因してエッチング性に
異方性が生じないことが従来に増して要求される。 (7)耐折曲げ性:耐折曲げ性が優れる二層積層板の特
徴をさらに生かすためには,耐折曲げ性に優れる銅箔を
用いることが望ましい。 プリント配線板の導電材となる銅箔はその製造方法の違
いにより電解銅箔と圧延銅箔に分類される。電解銅箔は
硫酸銅めっき浴からチタンやステンレスのドラム上に銅
を電解析出して製造される。圧延銅箔の製造では,イン
ゴットを溶製し,これを熱間圧延で板にした後,再結晶
焼鈍と冷間圧延を繰り返し,最後に冷間圧延で所望の厚
みの箔に仕上げる。このように,圧延ロールにより塑性
加工して製造されるので,圧延ロールの表面形態が箔の
表面に転写した平滑な表面が得られる。なお,本明細書
では,最後の仕上げ冷間圧延を“最終圧延”,最終圧延
の直前の再結晶焼鈍を“最終焼鈍”,最終焼鈍の直前の
冷間圧延を“中間圧延”と称する。
【0014】従来,COFでは主として電解銅箔が用いら
れてきたが,この理由として厚みが18μmより薄い銅
箔を,圧延により製造することが技術的に困難である,
圧延銅箔は300℃の加熱で容易に軟化する,集合組
織に起因しエッチング性に異方性が生じる,こと等が挙
げられる。一方,圧延銅箔の電解銅箔に対する長所とし
て,圧延で与える歪を調整することにより高い強度を
得ることができる,表面粗さが小さい,耐折曲げ性
に優れる,等の特徴がある。したがって,〜の短所
を改善できれば,圧延銅箔は電解銅箔よりもCOFに適し
た導電材となり得る。
【0015】以上,COF及びその素材である二層積層板
を例にとり,極ファインピッチ化を進める上で銅箔に要
求される特性を述べてきたが,COF用途以外の二層積層
板或いは三層積層板においても,極ファインピッチ加工
を受けるものでは同じことが銅箔に要求される。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】COF等の構成材料とし
て,極ファインピッチ加工が施される銅張積層板(特に
二層銅張積層板)に最適な圧延銅箔を提供することであ
る。
【0017】
【課題を改善するための手段】以上の問題点を解決すべ
く,本発明者は,以下の発明を成した。
【0018】(1)Cuに0.05〜0.25 %のSnを添加した銅
合金であり,Sが10 ppm以下,Bi,Pb,Sb,Se,As,Fe
及びTeの合計濃度が10 ppm以下,CuとSnの合計濃度が9
9.96%以上であり,厚みが18μm未満であることを特徴と
する可撓性銅張積層板用の圧延銅箔。 (2)Cuに0.05〜0.25 %のSnを添加した銅合金であり,
Sが10 ppm以下,Bi,Pb,Sb,Se,As,Fe及びTeの合計
濃度が10 ppm以下であり,CuとSnの合計濃度が99.96%以
上であり,厚みが18μm未満であることを特徴とする二
層可撓性銅張積層板の導電体として使用される圧延銅
箔。 (3)Cuに0.05〜0.25 %のSnを添加した銅合金であり,
Sが10 ppm以下,Bi,Pb,Sb,Se,As,Fe及びTeの合計
濃度が10 ppm以下,CuとSnの合計濃度が99.96%以上であ
り,厚みが18μm未満であることを特徴とするチップオ
ンフレックス(Chip on Flexible Printed Circuit)の
導電体として使用される圧延銅箔。
【0019】(4)Oが60 ppm以下であることを特徴と
する(1)〜(3)記載の圧延銅箔。 (5)1〜5 ppmのPを含有することを特徴とする(1)
〜(4)記載の圧延銅箔。 (6)Zr,Ti,Mg,Ca,Si,Al,Mn及びCrの各濃度が,
1 ppm以下であることを特徴とする(1)〜(5)の圧
延銅箔, (7)圧延面と平行な断面の組織を観察した場合に,直
径が2μmを超える介在物又は析出物の平均個数が,0.01
個/mm2以下であることを特徴とする請求項(1)〜
(6)記載の圧延銅箔。
【0020】(8)厚みが10μm以下であることを特徴
とする(1)〜(7)の圧延銅箔。 (9)樹脂フィルムと張り合わせられた後,エッチング
加工により幅が20μm以下の電極リードが形成されるこ
とを特徴とする(1)〜(8)記載の圧延銅箔。 (10)最大幅が10μmを超えるピンホールの平均個数
が,1 m2の面積に対し,10個以下であることを特徴とす
る(1)〜(9)の圧延銅箔。
【0021】(11)圧延上がりの引張り強さが450 MP
a以上であり,300℃で1時間焼鈍後の引張り強さが350 M
Pa以上であり,導電率が85 %IACS以上であることを特徴
とする(1)〜(10)の圧延銅箔。 (12)接触粗さ計を用いて圧延方向と直角な方向に測
定した最大高さ(Ry)が,1μm以下であることを特徴
とする請求項(1)〜(11)記載の圧延銅箔。 (13)圧延面においてX線回折で求めた200面の積分強
度(I (200) )が,微粉末銅のX線回折で求めた200面の
積分強度(I0 (200) )に対し,I (200) /I0 (2 00)
5となることを特徴とする(1)〜(12)記載の圧延
銅箔。 (14)次の〜の工程を順次行うことを特徴とする
(1)〜(13)の圧延銅箔の製造方法, 溶銅中のO濃度を10 ppm以下に下げ,必要に応じてPを
添加し,その後Snを添加する工程, 溶銅を鋳造してインゴットとし,熱間圧延により厚さ
が3 mm〜20 mmの板を得る工程, 冷間圧延と再結晶焼鈍を繰り返し,最後に冷間圧延で
厚みが18μm以下の銅箔を得る工程,ただしア)最終の
冷間圧延加工度を85〜98 %,イ)最終冷間圧延前の再結
晶焼鈍(最終焼鈍)後の平均結晶粒径を15μm以下,
ウ)最終焼鈍前の冷間圧延加工度を95 %以下とする。
【0022】(15)(1)〜(13)に記載の圧延銅
箔の樹脂との接着面に銅又は銅合金めっきが施され,こ
のめっき面において,接触粗さ計を用いて圧延方向と直
角な方向に測定した最大高さ(Ry)が2μm以下であるこ
とを特徴とする圧延めっき箔。
【0023】(16)(1)〜(13)に記載した圧延
銅箔又は(15)に記載した圧延めっき箔を用いた二層
銅張積層板。 (17)(16)に記載の二層銅張積層板を用いたチッ
プオンフレックス(Chipon Flexible Printed Circui
t)。 (18)エッチング加工により形成された電極リードの
幅が,20μm以下であることを特徴とする(17)に記
載のチップオンフレックス(Chip on Flexible Printed
Circuit)。
【0024】以下本発明に関して,詳細に説明する。銅
は導電性が優れた材料であるが耐熱性が劣る。摺動屈曲
性(高サイクル疲労特性)が要求されるフレキシブル回
路基板では,主として純銅が用いられているが,この用
途では,接着剤硬化のための熱処理(150〜200℃)で銅
箔が再結晶軟化することが要求されるためである(特許
第3009383号)。一方,本発明の用途では,熱処理後の
強度が特に重視され,基板に加工後に摺動屈曲変形が加
えられることは少ない。したがって,摺動屈曲性を多少
犠牲にしてでも,銅に合金元素を添加して耐熱性を改善
することが必要となる。添加元素としては,銅の特徴で
ある導電率を低下させない元素及びその添加量を選定す
る必要がある。なお,銅箔が再結晶しないことによる屈
曲性の低下は,銅箔及び基板を薄くし曲げ部外周での歪
を小さくすることによって補償できる。
【0025】合金中に非金属介在物,析出物,ガス欠陥
などの内部欠陥が存在すると,極薄くまで圧延したとき
に,銅箔を貫通する穴(ピンホール)が発生して回路が
断線する原因になる。また,エッチングの際の介在物の
溶け残りや脱落により回路の形状(直線性)に異常が生
じることもある。したがって,ファインピッチ化のため
には,内部欠陥の発生を防止し,清浄な合金組織を得る
ことが極めて重要である。
【0026】本発明者は,特願2001-216411において,
極ファインピッチ加工が施される極薄銅箔の素材とし
て,微量のAgを添加した銅を用いることを提案した。こ
れは,AgがCuの導電率をほとんど低下させないこと,及
びAgは非活性(貴)であり酸化物等の介在物を生成させ
る原因にならないことに着目したためである。しかし,
その後の研究で,微量のSnを添加した銅を素材として用
いると,Agを添加した銅を用いる場合と比較して,導電
率は若干低下するものの,より高い強度と耐熱性が得ら
れることを知見した。また,SnはCuより活性(卑)であ
るが,Sn添加量を少量に抑え,インゴット溶製の際にO
等の不純物の濃度を十分に低減してからSnを添加すれ
ば,Snは非金属介在物生成の原因にならないことを見出
した。さらに,固体Cu中のSnの溶解度は200℃で1 %(本
明細書ではmass%及びmass ppmをそれぞれ%及びppmと表
示する)を超えるため,少量の添加なら析出物が生成す
ることがないこともわかった。
【0027】純銅には無酸素銅(JIS-C1020)とタフピ
ッチ銅(JIS-C1100)の二種類がある。タフピッチ銅は2
00 ppm程度のOを含有しているのに対し,無酸素銅中のO
は10ppm以下である。過剰のOはCu2OやSnO2の非金属介在
物粒子を形成するため,本発明の銅箔では無酸素銅にSn
を添加することが前提となる。通常,無酸素銅の耐熱性
はタフピッチ銅よりも高いため,この点からも無酸素銅
を選択することが望ましい。無酸素銅の溶製では,電気
銅を原料として溶解し,C及びCOの脱酸反応を利用してO
濃度を低下させる。C,COの脱酸反応を促進してより低
い濃度までOを下げ合金の清浄度を高めるためには,溶
湯を減圧下に保持すれば良い。ただし,特別な真空設備
を必要とし,また製造コストが増大する。一方,C,CO
による脱酸後にPを極微量添加し,残留したOをPに固定
して無害化する方策も効果的であり,特別な設備を必要
せず製造コストもそれほど増加しないため,工業的には
この方策の方が現実的である。
【0028】無酸素銅を溶製する際には脱酸以外の精練
を行わないため,電気銅が含有する不純物は無酸素銅中
にそのまま残留する。このような不純物として,S,B
i,Pb,Sb,Se,As,Fe,Te及びAgがあげられる。これ
らのうちSについては,無酸素銅を溶製する過程で溶湯
が汚染され,その濃度が増加することがある。さらに,
電気銅中のS濃度は比較的高く,また固体Cu中のS溶解度
が非常に低く(600℃で1ppm程度)そのほとんどがCu2S
の非金属介在物となるため,特に注意が必要である。S
以外の介在物についても,清浄な組織を得るためには,
それぞれの濃度が低い方が望ましく,そのためには不純
物の含有量が低い電気銅を原料に用いる必要がある。た
だし,AgはCuより非活性なため無害である。なお,S,B
i,Pb,Sb,Se,As,Fe,Te及びAg以外の元素について
は,溶湯中に意図的に添加しなければ,問題になる濃度
(>1 ppm)で無酸素銅中に含有されることはない。
【0029】本発明者らは,不純物を制限した無酸素銅
に,種々の濃度のSnを添加したインゴットを製造した。
そして,このインゴットを熱間圧延で10 mmの板に加工
した後,焼鈍と圧延を繰り返し,種々の工程で厚さ9μm
まで圧延した。加工過程の材料及び9μmまで圧延した材
料の組織,特性,品質,製造性を評価し,そのデータを
解析して以下の知見を得た。
【0030】(1)導電率:ファインピッチ回路におい
て許容できる最低導電率は,85 %IACSである。Sn添加量
を0.25 %以下にすれば,85 %IACSを超える導電率が得ら
れる。
【0031】(2)強度:純銅を高加工度で圧延した後
に再結晶させると立方体集合組織が著しく発達する。す
なわち,(100)面が圧延方向及び圧延面と平行になるよ
うに結晶が配列する。Cu結晶の<100>方向の変形抵抗は
小さく,また立方体組織の発達に伴い再結晶粒が粗大化
するため,立方体組織が発達すると特に圧延方向と平行
又は直角な方向の強度が顕著に低下する(T.Hatano,
Y.Kurosawa and J.Miyake: Journal of Electronic Mat
erials, vol.29, No.5 (2000), pp611-616)。この
ような立方体方位が発達した材料は,圧延した際の加工
硬化量が少ない。また,立方体方位は圧延後にも残留す
る。その結果,最終焼鈍で立方体集合組織が発達する
と,最終圧延後の強度及び伸びが著しく低下する。した
がって,高強度化のためには,最終圧延加工度(転位
強化),圧延前の結晶粒径(粒界強化),添加元素
による固溶強化の他に,結晶方位の影響を考慮しなけ
ればならない。
【0032】Snを添加すると,立方体集合組織の発達が
著しく阻害され(),さらに,最終圧延前の焼鈍にお
いて再結晶粒の成長が抑制された()。これら効果は
Sn≧0.05 %の範囲で認められ,主としてこれら効果によ
り450 MPa以上の引張り強さが安定して得られた。この
引張り強さは,純銅で得られる引張り強さより著しく高
く,Agを添加した純銅で得られる引張り強さ(特願平20
01-216411)と比較しても50 MPa以上高かった。
【0033】製造プロセスに関しては,最終圧延加工度
を高くすれば強度が上昇する。また,結晶方位の点から
は,最終焼鈍における立方体方位の発達を抑制する必要
があり,そのためには中間圧延での圧延加工度が高くな
り過ぎないように配慮する必要がある。 (3)耐熱性:Snを添加することによりCuの耐熱性が向
上する。その効果として,300℃で1時間加熱した際の引
張り強さの低下量が小さくなり,0.05 %以上のSn添加で
350 MPa以上の引張り強さを保つことが可能となる。こ
の引張り強さのレベルは,Agを添加する場合(特願平20
01-216411)よりも50 MPa以上も高い。上述した圧延上
がりの強度の改善効果をも考慮すると,好ましいSn添加
量は0.05%以上であり,Snの上限値は目標とする導電率
より決定される。製造プロセスに関しては,最終圧延加
工度を高くすれば強度が上昇するものの耐熱性が低下す
るため,圧延加工度を決定する上では,強度だけではな
く耐熱性をも考慮する必要がある。
【0034】(4)ピンホール:銅箔を極薄くまで圧延
すると,銅箔の厚みを貫通して穴(ピンホール)が発生
する。とくに10μm以下に圧延する場合にはピンホール
の発生が顕著になる。ピンホールの発生は,介在物,析
出物等の存在により助長される。そこで,前述したよう
に,適正な合金元素の選定及び不純物の制御により,介
在物,析出物の発生を抑えている。また,研究の過程
で,本発明者らはSnを添加するとピンホールの発生頻度
が減少することを発見した。これは極薄銅箔の製造技術
として非常に重要な知見であった。Snがピンホール発生
を抑制する理由は,Snが立方体集合組織の発達を阻害す
るためと推測した。立方体集合組織が発達すると,銅箔
の延性が低下するためである。さらに,圧延加工度が高
くなると,ピンホール数が増加することも判明した。と
くに,圧延加工度が98 %を超えると,ピンホールの発生
数が著しく増加した。また,圧延ロールの粗さが大きく
なるとピンホールが発生しやすくなることもわかった。
【0035】(5)エッチング性:銅箔が介在物や析出
物を含有していると,エッチング加工の際にこれらが溶
け残り,エッチング加工で形成したCuリードの端面か
ら介在物や析出物が突出する。そこで,介在物や析出物
の発生を防ぐため,合金元素の選定に配慮し,また不純
物を厳密に制御している。また,上述したように,純銅
の再結晶集合組織は立方体方位となるが,この立方体集
合組織が発達すると,エッチングに異方性が生じる。立
方体方位の発達度は0.05 %以上のSn添加で低下し,また
最終焼鈍前の圧延加工度を低くすると抑制される。
【0036】本発明は,上記知見に基づき,CuにSnを添
加した合金を,極ファインピッチ用の極薄銅箔として最
適化したものである。一方,SnはCuによく添加される元
素であるため,CuにSnを添加した素材を銅箔に用いるこ
とは,過去に比較的多く提案されている。しかし,以下
に示すように,過去に提案されたCu-Sn合金では,極フ
ァインピッチ化が不可能であった。
【0037】特開平05-138206では,無酸素銅にSn,Z
r,Snの1種以上を合計で0.01〜0.5 %添加し,さらに最
終圧延加工度を90 %以上として,強度を高めた圧延銅合
金箔が,TCP(TAB)用の銅箔として提案されている。添
加元素のなかのZrは,極めて活性なため介在物やガス欠
陥の原因となりやすく,また固体Cu中の溶解度が少ない
ため析出物を形成する。したがって,例えば10μm以下
の極薄い銅箔を製造する上では,絶対に添加を避けなけ
ればならない元素である。
【0038】このような元素として,Zr以外にTi,Mg,
Ca,Si,Cr,Al,Mn等があげられる。また,最終圧延加
工度について,高強度を得るための下限値は規定されて
いるが,上限値は考慮されていない。ピンホールが発生
しやすい極薄箔の製造においては,加工度の上限値をも
考慮しなければならない。以上の二例からも明らかなよ
うに,この発明では,銅箔の極薄化,及び回路の極ファ
インピッチ化に対する配慮が欠落している。したがっ
て,この発明を,TCPよりも極薄化とファインピッチ化
が求められるCOF等の用途の銅箔に展開することはでき
ない。事実,実施例における銅箔の厚みは25μm又は18
μmであり,COF用銅箔としては厚すぎる。
【0039】過去に溯ると,Snを添加した銅箔に関する
発明として,特開昭59-78592,特開昭63-310930,特開
平01-11931,特開平01-056841,特開平01-056842等が公
表されているが,前述した発明と同様に銅箔の極薄化及
び回路の極ファインピッチ化に対する配慮が欠落してい
る。
【0040】
【発明の実施の形態】本発明の限定理由を,以下に説明
する。 (1)Sn:強度,耐熱性を改善するために添加する。ま
た,Snを添加することにより,Cuの再結晶集合組織であ
る立方体方位の発達が抑制され,立方体方位の発達に伴
う強度低下やエッチングの異方性を軽減される。さらに
Snを添加するとピンホールの発生頻度が低下する。以上
のようなSnの効果は,Snが0.05 %以上の範囲で認められ
る。一方,Snが0.25 %を超えると所望の導電率が得られ
ない。そこでSn濃度を0.05%〜0.25 %とした。
【0041】(2)リードの幅及び銅箔の厚み:COFに
用いられる銅箔に対しては,幅20μm以下のリードにエ
ッチング加工が可能な厚みと品質が要求される。幅20μ
mのリードに加工するためには銅箔の厚みを18μmより薄
くすることが必要であり,リード幅が15μm以下になる
と厚みが10μm以下の銅箔が求められる。
【0042】(3)ピンホール:銅箔にピンホール(厚
みを貫通する穴)が存在すると,回路が断線することが
ある。従来問題にならなかった幅10μm程度の微小なピ
ンホールも,幅が20μm以下のリードでは断線の原因と
なる。断線が生じた部品は検査で排除され,歩留を低下
させる。そこで,最大幅が10μmを超えるピンホールの
個数を,1 m2の銅箔面積に対し10個以下に規定した。ピ
ンホールの頻度が10個/m2以下であれば,その歩留低
下への影響は許容できる。
【0043】(4)介在物,析出物:銅箔中に介在物や
析出物等の異相が存在すると,圧延の際の変形挙動がマ
トリックスのCu-Sn合金と異なるため,介在物や析出物
の周囲に空隙が生じ,ピンホールの発生が助長される。
また,介在物や析出物が,エッチング加工の際に溶け残
ってCu配線の端面から突出することによって回路が短絡
する危険性もある。以上のような弊害は直径が2μmを越
える介在物で認められ,その頻度が0.01個/mm2を超える
と弊害を無視できなきなくなる。そこで,直径が2μmを
超える介在物又は析出物の個数を0.01個/mm2以下に規定
した。なお,介在物の形が楕円状,棒状,線状などの場
合には,図3に示すように,介在物の直径を長軸(L1)
と短軸(L2)との平均値で定義した。
【0044】(5)不純物:介在物や析出物は,溶銅中
の不純物が原因で生成する。そこで, O濃度を10 ppm以下に調整した溶銅すなわち無酸素銅
溶湯にSnを添加した素材を用いる。溶銅(インゴット)
における“10 ppm以下”のO濃度を,銅箔に加工後のO濃
度に換算すると“60 ppm以下”となる。これは,箔に加
工すると,分析試料の質量に対する表面積の割合が著し
く大きくなることにより,後述する一般的分析法でOを
分析する場合,分析試料表面の酸化膜および吸着水膜に
よりO分析値が約50 ppm増加するためである。 硫化物介在物の原因となる硫黄を10 ppm以下とする。
より好ましいS濃度は5 ppm以下である。 無酸素銅で問題となる不純物であるBi,Pb,Sb,Se,
As,Fe及びTeの合計濃度を10 ppm以下とする。より好ま
しい濃度は5 ppm以下である。 無酸素銅溶湯を用いれば,S,Bi,Pb,Sb,Se,As,F
e,Te及びAg以外の不純物元素の各濃度(Hを除く)は,
これらを溶湯中に意図的に添加しない限り,1 ppmを超
えることはない。
【0045】(6):Snを添加する直前の溶銅に微量
のPを添加すると,溶湯中の残留酸素が酸化りんとして
固定され,粗大で有害な酸化物介在物の生成を回避でき
る。酸化りんは微小であり,ピンホールの生成などに対
して無害である。Pはインゴットへの残留量が1〜5 ppm
になるように添加すればよい。Pが1 ppm未満ではOを無
害化する効果が得られない。また,Pが5 ppmを超える
と,粗大なCu3Pが生成し逆効果である。
【0046】(7)Zr,Ti,Mg,Ca,Si,Al,Mn,Cr
無酸素銅溶製の際に,銅箔の強度を高めるため,活性な
合金元素を添加することがある。しかし,活性な元素
は,介在物発生ガス欠陥生成の原因となる。したがっ
て,本発明では,このような元素の添加を避けなければ
ならない。Cuに添加される代表的な活性元素は,Zr,T
i,Mg,Ca,Si,Al,Mn及びCrである。そこで,これら
元素の各濃度を1 ppm以下に規制した。
【0047】(8)銅箔の強度:銅箔が薄くなり,また
リード幅が細くなると,ハンドリングの際等に銅箔が変
形しやすくなるため,変形に耐え得る強度が求められ
る。具体的には,圧延上がりにおいて450 MPa以上の引
張り強さを有し,300℃で1時間加熱後に350 MPa以上の
引張り強さを有することが望まれる。300℃で1時間の熱
処理は,ポリイミドの接着,ICチップの接合等での熱履
歴を想定したものである。熱処理時点での銅箔はポリイ
ミドフィルムに貼り付けられているため,銅箔単体の場
合ほどは強度が要求されない。完全に再結晶した後の銅
の引張り強さは250MPa程度であるので,300℃で1時間加
熱しても半軟化しない程度の耐熱性が要求される。
【0048】(9)銅箔の導電率:最低でも85 %IACS以
上の導電率が求められる。より望ましい導電率は90 %IA
CS以上である。 (10)表面粗さ:圧延ロールの粗さが大きいと,ピン
ホールの頻度が増加する。材料の表面粗さはロールの表
面粗さの影響を受け,表面粗さの大きなロールで圧延す
ると,材料の表面粗さも大きくなる。そこで,銅箔表面
の最大高さ(Ry)を1μm以下に規定する。この粗さの範
囲では,ロール粗さがピンホールに影響しない。
【0049】(11)粗化めっき表面の粗さ:銅箔の樹
脂との接着表面には,樹脂との接着性を改善するため
に,Cu,Cu-Ni,Cu-Co等の粒子を電気めっきで形成する
粗化処理が施されている。これは,銅箔表面に凹凸を形
成し,この凹凸を樹脂に食い込ませて機械的な接着強度
を得る,いわゆるアンカー効果で接着性を改善するもの
である。その粗化めっきの粗さが大きすぎると,具体的
には最大高さ(Ry)が2μmを超えると,エッチングで
回路を形成する際に樹脂に粗化めっき金属(Cu,Cu-N
i,Cu-Co等)が残り,エッチング直線性が低下して回路
幅が不均一になる,高周波電流を流し電流が銅箔表層
を流れる状態(表皮効果)になったときのインピーダン
スが増大する,等の弊害が現われる。そこで,粗化めっ
き面のRyを2μm以下に規定する。
【0050】(12)立方体集合組織:立方体集合組織
が発達すると強度が低下する。また,エッチング性に異
方性が現われる。さらに,ピンホールの発生頻度が増加
する。そこで,最終圧延後の圧延面表面においてX線回
折で求めた200面の積分強度(I (200) )を, I (200) /I0 (200) ≦5 と規定する。ここで,I0 (200) は微粉末銅(方位がラ
ンダムな試料)における200面の積分強度である。
【0051】(13)製造工程:インゴットの溶製で
は,まず溶銅中のO濃度を10 ppm以下に下げ,必要に応
じてPを添加し,その後Snを添加する。溶銅中のO濃度が
10 ppmを超える状態でSnを添加すると,Snが酸化して介
在物となる。次に,インゴットを熱間圧延により厚さが
3 mm〜20 mmの板とし,その後冷間圧延と再結晶焼鈍を
繰り返し,最後に冷間圧延で厚みが18μm以下の銅箔を
得る。最終の圧延加工度が85%より低いと,その前の熱
処理及び圧延条件を調整しても450 MPa以上の引張り強
さが得られない。また,最終の圧延加工度が98 %を超え
るとピンホールの発生が顕著になり,耐熱性も低下す
る。そこで,最終圧延加工度を85〜98 %に規定する。ピ
ンホールの観点から,より望ましい加工度の範囲は85〜
95 %である。ここで,圧延加工度(r)は次式で与えら
れる。 r = (t0−t) / t0 × 100 (%) (t0:圧延前の厚み,
t:圧延後の厚み)
【0052】さらに,450 MPa以上の引張り強さを得る
ために最終焼鈍で結晶粒径を15μm以下に調整する。こ
こで,本発明での結晶粒径は,切断法(JIS H 0501)に
準じ,所定長さの線分により完全に切られる結晶粒数を
数える方法で求めた値であり,圧延面に平行な断面の結
晶組織を現出し測定している。
【0053】一方,中間圧延での圧延加工度が95 %を超
えると,特にSn濃度が低い場合に,次工程の焼鈍で立方
体集合が発達することがあり,最終圧延後の立方体集組
織の発達度が上記範囲を超える。また,次工程の焼鈍に
おいて,立方体方位の発達に伴って再結晶粒が異常成長
し,結晶粒径を15μm以下に調整することが困難とな
る。最終焼鈍前の圧延加工度は,95 %以下であることが
望まれる。
【0054】上述べた,各規定条件が銅箔の品質及び特
性に及ぼす作用と効果を図4に整理してまとめた。
【0055】
【実施例】Sn添加量,P添加量及び不純物濃度が異なる
インゴットを製造した。このインゴットを熱間圧延で厚
さ10 mmの板に加工し,その後,冷間圧延と再結晶焼鈍
を繰り返し,最後に冷間圧延で種々の厚みに仕上げた。
この銅箔の特性及び品質を下記の方法で調査した。
【0056】導電率:四端子法により20℃での導電率を
測定した。引張強さ : IPC規格(IPC-TM-650)に準じ,室温で引張
試験を行ない,引張り強さを求めた。銅箔を幅12.7 m
m,長さ150 mmの短冊状に切断した。試料採取は試料の
長さ方向が圧延方向と一致するように行った。この試料
を,評点距離50 mm,速度50 mm/分で引張り,試料が破
断するときの強度を求めた。
【0057】立方体集合組織:圧延面のX線回折で求め
た(200)面強度の積分値(I)求めた。この値をあらかじ
め測定しておいた微粉末銅の(200)面強度の積分値
(I0)で割り,I/I0の値を計算した。なお,ピーク強
度の積分値の測定では,Co管球を用い,2θ=57〜63°
(θは回折角度)の範囲で行った。
【0058】介在物又は析出物の個数:圧延面に平行な
断面を鏡面研磨し,走査型電子顕微鏡を用い,直径が2
μmを超える介在物又は析出物の個数を測定した。観察
は1000mm2の面積について行い,1 mm2あたりの個数に換
算した。
【0059】ピンホール個数:暗室内で銅箔の片面から
光を照射し,ピンホールを通過して反対側の面に漏れる
光を観察することにより,ピンホールの存在を検出し
た。その後,光学顕微鏡を用いて,各ピンホールの幅
(最大の径)を測定した。10 m2の面積に対してこの測
定を行い,1 m2あたりの個数に換算した。成分分析 :Sは燃焼−赤外線吸収法,Oは不活性ガス溶融
−赤外線吸収法,Sn及び微量不純物の分析には,ICP−
質量分析法等を用いた。
【0060】表面粗さ:JISB0601に準じて,最大高さ
(Ry)を,基準長さ0.8 mm,評価長さ4 mm,カットオフ
値0.8 mm,送り速さ0.1 mm/秒の条件で測定した。この
測定を圧延方向と直角に,測定位置を変えて5回行な
い,5回の測定での平均値を求めた。
【0061】エッチング性:厚さが9μmで片面にCuを粗
化めっきした銅箔について,その粗化めっき面にキャス
ティング法によりポリイミド皮膜を形成した。その後銅
箔上に,リードを模して幅が20μm,長さ1 mmの矩形に
なるようにレジストを塗布し,塩化第二銅溶液中でスプ
レーエッチングした。そして,図5に示すように,銅箔
の下端の幅が20μmになるときのWの値を求めた。
【0062】
【実施例】(1)実施例1(請求項1〜3におけるSn
濃度の導電率及び引張強さに及ぼす影響) 不純物濃度が本発明の範囲内でSn濃度が異なる素材を用
い,中間圧延での加工度が93 %,最終圧延加工度が89 %
の条件で厚み9μmの銅箔を製造した。最終焼鈍では再結
晶粒が粗大化しないように,圧延組織が消失する限界付
近の条件で行った。
【0063】
【表1】
【0064】表1,図6,7に,Sn濃度が,導電率,9
μmまで圧延したときの圧延平行方向の引張り強さに及
ぼす影響を示す。また,引張り強さについては,同様の
プロセスで製造した従来の無酸素銅及び0.202 %のAgを
添加した無酸素銅のデータ(特願2001-216411からデー
タを引用)も示した。本発明No.5〜8については,85 %I
ACSを超える導電率,また,450 MPa以上の引張強さが安
定して得られている。一方,比較例No.1〜4では,90 %I
ACSを超える導電率が得られているものの,引張強さは4
50 MPa以下となっている。Snが0.01〜0.05 %の範囲にお
いて引張り強さが急激に上昇しているが,これはSnが立
方体集合組織の発達及び最終焼鈍における結晶粒粗大化
を抑制したたためである。また,Sn<0.01 %では立方体
方位に配向した結晶粒の直径が100μm近くにまで大きく
なったため平均結晶粒径が30μmを超えたが,Sn≧0.05
%は平均結晶粒径が3〜8μmの範囲であった。比較例No.
9,10では,Sn添加量が0.25 %以上のため,導電率が80
%IACS以下となり,所望される導電率には満たなかっ
た。
【0065】(2)実施例2(請求項1〜3におけるS
n濃度の耐熱性に及ぼす影響) 不純物濃度が本発明の範囲内でSn濃度が異なる素材を用
い,厚みが9μmの銅箔を製造した。中間圧延加工度は90
%,最終圧延加工度は91 %とし,最終焼鈍での結晶粒径
は5μmを目標に調整してある。9μmに圧延後の耐熱性
は,半軟化温度及び300℃×1時間焼鈍後の引張り強さで
評価した。ここで,半軟化温度とは,引張り強さが焼鈍
前の値と完全軟化後(ここでは400℃で1時間焼鈍後)の
値との中間の値になるときの焼鈍温度であり,焼鈍時間
は1時間の条件とした。
【0066】
【表2】
【0067】評価の結果をSn濃度との関係で表2,図8
に示す。表2には,同様のプロセスで加工した従来の無
酸素銅及び0.202 %のAgを添加した無酸素銅のデータ
(特願2001-216411からデータを引用)も示してある。S
nの増加に従い急激に軟化温度が高くなり,Sn≧0.05 %
の範囲である発明例No.4〜5では半軟化温度が300℃を超
えており,300℃で1時間焼鈍後の引張り強さでは350 MP
aを超えている。一方,比較例No.1〜3では,Sn濃度0.05
%未満のため,半軟化温度は低く,300℃で1時間焼鈍後
の引張り強さが350 MPa未満であり,耐熱性が低い。以
上,実施例1による導電率及び圧延上がりの強度及び実
施例2による耐熱性の結果より,適正なSn添加量が0.05
〜2.5 %であることがわかる。
【0068】(3)実施例4(Sn濃度,不純物,P濃
度,表面粗さ及び最終圧延加工度等がピンホールに及ぼ
す影響) Sn濃度,不純物,P濃度,表面粗さ及び最終圧延加工度
等がピンホールに及ぼす影響を表3に基づいて説明す
る。
【0069】
【表3】
【0070】(請求項1〜3におけるSn濃度がピンホー
ルに及ぼす影響)No.25〜30では,不純物濃度及びP添加
量がほぼ同等でSn濃度が異なる素材を,同じ製造工程で
9μmまで圧延したときに発生したピンホール数を比較し
た。中間圧延加工度は93.3 %であり,最終焼鈍での結晶
粒径は5μmを目標に調整してある。Snを0.05 %以上添加
した発明例No.27〜30のピンホールが,Snを添加してい
ない比較例No.25及びSn添加量が0.05 %未満の比較例No.
26よりも著しく少ないことが示されている。
【0071】(請求項4におけるO濃度がピンホールに
及ぼす影響)No.31〜33では,O濃度が異なり他の成分は
ほぼ同等である素材を,同じ製造工程で9μmまで圧延し
たときのピンホール数を比較した。O分析は,インゴッ
トから採取した試料および箔に加工後の試料に対しそれ
ぞれ実施している。中間圧延加工度は92.0 %であり,最
終焼鈍での結晶粒径は8μmを目標に調整してある。O濃
度が高くなると,直径が2μmを超える析出物又は介在物
の個数が増加し,同時にピンホール数が増加している。
発明例No.31,32は,Oが10 ppm以下のインゴットを用
い,箔でのO分析値が60 ppm以下になった例であり,こ
れらのピンホールは少ない。一方,Oが10 ppmを超える
インゴットから加工し,箔でのOが60 ppmを超えた比較
例No.33では,かなりの数のピンホールが発生してい
る。従って,O濃度が10 ppm以下である無酸素銅ベース
の素材を用い,箔でのO値を60 ppm以下に規制する必要
がある。
【0072】(請求項1〜3におけるS濃度及び不純物
(Bi,Pb,Sb,Se,As,Fe,Te)がピンホールに及ぼす
影響)No.34〜36では,S濃度が異なり他の成分はほぼ同
等である素材を,同じ製造工程で7μmまで圧延したとき
のピンホール数を比較した。中間圧延加工度は93.3 %で
あり,最終焼鈍での結晶粒径は12μmを目標に調整して
ある。ピンホール数に関して,発明例No.34,35はSが1
0 ppm以下であり,10個/m2以下とピンホールは少ない
が,比較例No.36は,かなりの数のピンホールが発生し
ている。No.37〜39では,Bi,Pb,Sb,Se,As,Fe及びT
eの合計濃度(T)が異なり,その他成分がほぼ同等であ
る素材を,同じ製造工程で9μmまで圧延したときのピン
ホール数を比較した。中間圧延加工度は86.7 %であり,
最終焼鈍での結晶粒径は5μmを目標に調整してある。T
が増加すると,直径が2μmを超える析出物又は介在物の
個数が増加し,同時にピンホール数が増加している。発
明例No.37,38はTが10 ppm以下であり,10個/m2以下と
ピンホールは少なく,比較例No.39は多く発生してい
る。
【0073】(請求項5におけるP濃度がピンホールに
及ぼす影響)No.40〜44では,Sn濃度及び不純物濃度が
ほぼ同等でP濃度が異なる素材を,同じ製造工程で5μm
まで圧延したときのピンホール数を比較している。中間
圧延加工度は90.0 %であり,最終焼鈍での結晶粒径は10
μmを目標に調整してある。Pを添加していないNo.7及び
P添加量が1 ppmを下回る比較例No.40,41のピンホール
数は,Pを1〜5 ppmの範囲で添加した発明例No.42,43の
ピンホール数よりも多い。しかし,比較例No.44が示す
ようにPを5 ppmを超えて添加するとピンホールが却って
増加している。
【0074】(請求項6における不純物(Zr,Ti,Mg,
Ca,Si,Al,Mn,Cr)がピンホールに及ぼす影響)表7
の銅箔には,Zr,Ti,Mg,Ca,Si,Al,Mn,Crといった
介在物の原因となる活性元素は添加していない。意図的
に添加しなければ,これら元素の各濃度は1 ppm以下で
ある。目標とするピンホールの個数は10個/m2であり,
これを超えると,20μm以下のリード幅の場合,リード
が断線する頻度が多くなり,狭ピッチでの使用ができな
くなる。なお,No.28の組成の合金に,Zrを5 ppm添加
し,No.28と同じ条件で9μmまで圧延したところ,2μm
以上の介在物個数が0.016個/mm2に増加し,ピンホール
個数が14.6個/m2となった。
【0075】(請求項12における表面粗さがピンホー
ルに及ぼす影響)No.45〜49では,同一の素材につい
て,最終圧延での圧延ロールの粗さを変えて9μmまで圧
延し,圧延後の箔の最大高さ(Ry)とピンホール個数と
の関係を求めた。中間圧延加工度は90.0 %であり,最終
焼鈍での結晶粒径は5μmを目標に調整してある。発明例
No.45〜47が示すようにRyが1μm以下の範囲ではRyとピ
ンホール個数の間には相関が無く,ピンホール数は少な
い。しかし,Ryが1μmを超える範囲では比較例No.48,4
9が示すようにRyの増加とともにピンホールが急激に増
加している。
【0076】(請求項14における最終圧延加工度がピン
ホールに及ぼす影響)No.50〜54では,同じ素材につい
て,最終圧延で同じ粗さの圧延ロールを用い,最終圧延
加工度を変化させている。中間圧延加工度を80 %にそろ
え,最終焼鈍での結晶粒径は10μmを目標に調整してあ
る。最終圧延加工度が高くなるとピンホールが増加す
る。発明例No.50〜53では,最終加工度が98 %以下でピ
ンホール数は少ないが,比較例No.54では,最終加工度
が98 %を超え,10個/m2以上である。
【0077】No.55〜59では,参考のために,同じ素材
について,最終圧延での圧延ロールの粗さと最終圧延加
工度をそろえ,異なる厚みまで圧延した例を示す。中間
圧延加工度を85〜91 %の範囲に調整し,最終焼鈍での結
晶粒径は5μmを目標に調整している。厚みが薄くなる
と,ピンホールが増加することが示されている。
【0078】(4)実施例3(請求項13,14におけ
る製造工程が立方体集合組織,強度及び耐熱性に及ぼす
影響) 製造工程が立方体集合組織,強度及び耐熱性に及ぼす影
響を厚さ17μmの銅箔のデータを用いて説明する。この
銅箔の不純物濃度及び表面粗さは本発明の規定範囲内で
あり,この範囲ではこれらがピンホール個数に影響を及
ぼすことはあっても,強度や耐熱性に影響することはな
い。なお,望まれる引張り強さは,圧延上がりで450 MP
a以上,300℃×1時間焼鈍後で350 MPa以上である。
【0079】(最終圧延加工度の引張り強さに及ぼす影
響)表4,図9に,最終圧延加工度が,圧延上がりの引
張り強さ及び300℃×1時間焼鈍後の引張り強さに及ぼす
影響を示す。Sn濃度が約0.1 %の場合について,最終圧
延加工度を変化させた。加工度が高くなると圧延上がり
の強度が増加し,発明例No.61〜64及び比較例No.65で
は,85 %以上の加工度で450 MPa以上の引張り強さが得
られている。しかし,比較例No.60は最終圧延加工度が8
5 %より低いため,圧延上がりの引張り強さは450 MPa
未満である。一方,加工度が高くなると耐熱性が低下す
るため,加工度が95 %以上になると300℃で1時間焼鈍後
の引張り強さが減少するが,発明例No.61〜64では350 M
Pa 以上であり,98 %を超えた比較例No.65では350 MPa
をやや下回っている。
【0080】
【表4】
【0081】(立方体集合組織の引張り強さに及ぼす影
響)表5,図10に,中間圧延加工度が立方体集合組織
に及ぼす影響とそれによる圧延上がりの引張り強さに及
ぼす影響を示す。Sn濃度が0.05 %及び0.2 %の場合につ
いて,中間圧延加工度を変化させている。最終焼鈍では
再結晶粒が粗大化しないように,圧延組織が消失する限
界付近の条件で焼鈍を行っている。比較として,Snを添
加していない従来の無酸素銅のデータも示してある(比
較例No.74〜77)。Sn=0.2 %の場合(発明例No.70〜73)
は,中間圧延加工度が,圧延上りの引張り強さ及び立方
体集合組織の発達度に及ぼす影響は小さい。しかし,Sn
=0.05%(発明例No.66〜68及び比較例No.69)の場合は,
比較例No.64が示すように,中間圧延加工度が95 %を超
えると(200)のI/I0が5を超え,これに伴い結晶粒径が粗
大化し引張り強さが低下している。Snを添加していない
従来の無酸素銅のデータ(比較例No.70〜73)と比較す
ると,Sn添加により立方体集合組織の発達が顕著に抑制
され,引張り強さが著しく増加していることがわかる。
【0082】
【表5】
【0083】(最終焼鈍での結晶粒径の引張り強さに及
ぼす影響)表6,図11に,最終焼鈍での結晶粒径が圧
延上がりの引張り強さに及ぼす影響を示す。 Sn濃度が
約0.15 %の場合について,最終焼鈍での結晶粒径を変化
させた。結晶粒径が大きくなると圧延上がりの引張り強
さが低下するが,発明例No.78〜80が示すように結晶粒
径が15μm以下の場合,引張り強さが450 MPa以上であ
る。一方,結晶粒径が15μmを超える比較例No.81では,
引張り強さが450 MPaより低くなっている。
【0084】
【表6】
【0085】(実施例5:請求項15における粗化めっ
き面の最大高さ(Ry)とWとの関係)表3のNo.28の銅箔
に,平均厚さが約2μmのCu粗化めっきを施した。電析条
件を変えることにより,めっき面の粗さを変化させた。
上記方法でエッチングしWの値を求めた。
【0086】
【表7】
【0087】粗化めっき面の最大高さ(Ry)とWとの関
係を表7,図12に示す。発明例No.82〜84は,Ryが2μ
m以下でWの増加は小さい。しかしながら比較例No.85〜8
7に示すように,Ryが2μmを超えるところから,Wが急
激に増加し,エッチング形状が劣化していることがわか
る。なお,介在物が規定範囲を超える表3のNo.39を同様
にエッチングしたところ,介在物が溶け残りリードの側
面から突出した状況が観察された。その出っ張りは最大
で5μmであった。
【0088】
【発明の効果】本発明は,極ファインピッチ加工が施さ
れる銅張積層板に,好適な銅箔を提供する。この銅箔
は,清浄度を高めた無酸素銅に適量のSnを添加した合金
を素材とし,適切な圧延と焼鈍のプロセスにより製造さ
れたものである。 (1)耐熱性及び強度に優れるため微細加工後にも変形
することがない。 (2)また,ピンホールが少ないため,微細加工の際に
回路の断線が問題になることがない。 (3)さらにエッチング性にも優れている。 (4)特に,接着剤を使用しない二層積層板の用途,さ
らには二層積層板を用いたClip on Flexible Printed C
ircuitの用途に最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】COPとTCPの断面構造を示す。
【図2】ICチップが,インナーリード結合される一態
様を示す。
【図3】Snの添加による無酸素銅の導電率の変化を示
す。
【図4】介在物の代表的な形状とLとLを示す。
【図5】銅箔の規定条件と作用と効果を示す。
【図6】Snの添加による銅箔の導電率の変化を示す。
【図7】Snの添加による銅箔の圧延平行方向の引張り強
さの変化を示す。
【図8】Snの添加による銅箔の半軟化温度と焼鈍後の引
張り強さの変化を示す。
【図9】最終圧延加工度の圧延上がりの引張り強さ及び
300℃×1時間焼鈍後の引張り強さに及ぼす影響を示す。
【図10】中間圧延加工度が圧延上がりの引張り強さ及
び立方体集合組織に及ぼす影響を示す。
【図11】最終焼鈍での結晶粒径が圧延上がりの引張り
強さに及ぼす影響を示す。
【図12】粗めっき面の最大高さ(R)とWとの関係
を示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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) C22F 1/00 622 C22F 1/00 622 661 661A 686 686Z 694 694A

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Cuに0.05〜0.25 %(%は質量割合,以下同
    じ)のSnを添加した銅合金であり,Sが10 ppm(ppmは質
    量割合,以下同じ)以下,Bi,Pb,Sb,Se,As,Fe及び
    Teの合計濃度が10 ppm以下,CuとSnの合計濃度が99.96%
    以上であり,厚みが18μm未満であることを特徴とする
    可撓性銅張積層板用の圧延銅箔。
  2. 【請求項2】Cuに0.05〜0.25 %のSnを添加した銅合金で
    あり,Sが10 ppm以下,Bi,Pb,Sb,Se,As,Fe及びTe
    の合計濃度が10 ppm以下,CuとSnの合計濃度が99.96%以
    上であり,厚みが18μm未満であることを特徴とする二
    層可撓性銅張積層板の導電体として使用される圧延銅
    箔。
  3. 【請求項3】Cuに0.05〜0.25 %のSnを添加した銅合金で
    あり,Sが10 ppm以下,Bi,Pb,Sb,Se,As,Fe及びTe
    の合計濃度が10 ppm以下,CuとSnの合計濃度が99.96%以
    上であり,厚みが18μm未満であることを特徴とするチ
    ップオンフレックス(Chip on Flexible Printed Circu
    it)の導電体として使用される圧延銅箔。
  4. 【請求項4】Oが60 ppm以下であることを特徴とする請
    求項1〜3記載の圧延銅箔。
  5. 【請求項5】1〜5 ppmのPを含有することを特徴とする
    請求項1〜4の圧延銅箔。
  6. 【請求項6】Zr,Ti,Mg,Ca,Si,Al,Mn及びCrの各濃
    度が,1 ppm以下であることを特徴とする請求項1〜5
    の圧延銅箔,
  7. 【請求項7】圧延面と平行な断面の組織を観察した場合
    に,直径が2μmを超える介在物又は析出物の平均個数
    が,0.01個/mm2以下であることを特徴とする請求項1〜
    6の圧延銅箔。
  8. 【請求項8】厚みが10μm以下であることを特徴とする
    請求項1〜7の圧延銅箔。
  9. 【請求項9】樹脂フィルムと張り合わせられた後,エッ
    チング加工により幅が20μm以下の電極リードが形成さ
    れることを特徴とする請求項1〜8の圧延銅箔。
  10. 【請求項10】最大幅が10μmを超えるピンホールの平
    均個数が,1 m2の面積に対し,10個以下であることを特
    徴とする請求項1〜9の圧延銅箔。
  11. 【請求項11】圧延上がりの引張り強さが450 MPa以上
    であり,300℃で1時間焼鈍後の引張り強さが350 MPa以
    上であり,導電率が85 %IACS以上であることを特徴とす
    る請求項1〜10の圧延銅箔。
  12. 【請求項12】接触粗さ計を用いて圧延方向と直角な方
    向に測定した最大高さ(Ry)が,1μm以下であることを
    特徴とする請求項1〜11の圧延銅箔。
  13. 【請求項13】圧延面においてX線回折で求めた200面の
    積分強度(I (200 ) )が,微粉末銅のX線回折で求めた2
    00面の積分強度(I0 (200) )に対し,I ( 200) /I0
    (200) ≦5となることを特徴とする請求項1〜12記載
    の圧延銅箔。
  14. 【請求項14】次の(1)〜(4)の工程を順次行うこ
    とを特徴とする請求項1〜13の圧延銅箔の製造方法,
    (1)溶銅中のO濃度を10 ppm以下に下げ,必要に応じ
    てPを添加し,その後Snを添加する工程,(2)溶銅を
    鋳造してインゴットとし,熱間圧延により厚さが3 mm〜
    20 mmの板を得る工程,(3)冷間圧延と再結晶焼鈍を
    繰り返し,最後に冷間圧延で厚みが18μm以下の銅箔を
    得る工程。ただし,最終の冷間圧延加工度を85〜98
    %,最終冷間圧延前の再結晶焼鈍(最終焼鈍)後の平
    均結晶粒径を15μm以下,最終焼鈍前の冷間圧延加工
    度を95 %以下とする。
  15. 【請求項15】請求項1〜13に記載の圧延銅箔の樹脂
    との接着面に銅又は銅合金めっきが施され,このめっき
    面において,接触粗さ計を用いて圧延方向と直角な方向
    に測定した最大高さ(Ry)が2μm以下であることを特徴
    とする圧延めっき箔。
  16. 【請求項16】請求項1〜13に記載した圧延銅箔又は
    請求項15に記載した圧延めっき箔を用いた二層銅張積
    層板。
  17. 【請求項17】請求項16の二層銅張積層板を用いたチ
    ップオンフレックス(Chip on Flexible Printed Circu
    it)。
  18. 【請求項18】エッチング加工により形成された電極リ
    ードの幅が,20μm以下であることを特徴とする請求項
    17のチップオンフレックス(Chip on Flexible Print
    ed Circuit)。
JP2002050700A 2002-02-27 2002-02-27 銅張積層板用圧延銅箔及びその製造方法(2) Expired - Fee Related JP3911173B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002050700A JP3911173B2 (ja) 2002-02-27 2002-02-27 銅張積層板用圧延銅箔及びその製造方法(2)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002050700A JP3911173B2 (ja) 2002-02-27 2002-02-27 銅張積層板用圧延銅箔及びその製造方法(2)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003253357A true JP2003253357A (ja) 2003-09-10
JP3911173B2 JP3911173B2 (ja) 2007-05-09

Family

ID=28662861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002050700A Expired - Fee Related JP3911173B2 (ja) 2002-02-27 2002-02-27 銅張積層板用圧延銅箔及びその製造方法(2)

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3911173B2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005317880A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Nikko Metal Manufacturing Co Ltd プリント配線基板用金属材料
JP2006016690A (ja) * 2004-06-04 2006-01-19 Nikko Metal Manufacturing Co Ltd プリント配線基板用金属材料
EP1630239A1 (en) 2004-08-30 2006-03-01 Dowa Mining Co., Ltd. Copper alloy and method of manufacturing the same
JP2006283078A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Nikko Kinzoku Kk 銅張積層板用圧延銅箔及びその製造方法
JP2006336045A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Nikko Kinzoku Kk プリント配線基板用金属材料
JP2009185376A (ja) * 2008-01-08 2009-08-20 Hitachi Cable Ltd 圧延銅箔およびその製造方法
JP2012201926A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Jx Nippon Mining & Metals Corp 圧延銅箔及びその製造方法
JP2013191638A (ja) * 2012-03-12 2013-09-26 Jx Nippon Mining & Metals Corp プリント配線板用圧延銅箔
WO2015136789A1 (ja) * 2014-03-14 2015-09-17 三菱マテリアル株式会社 銅鋳塊、銅線材、及び、銅鋳塊の製造方法
CN110996507A (zh) * 2018-10-03 2020-04-10 捷客斯金属株式会社 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

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4539960B2 (ja) * 2004-04-30 2010-09-08 日鉱金属株式会社 プリント配線基板用金属材料
JP2005317880A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Nikko Metal Manufacturing Co Ltd プリント配線基板用金属材料
JP2006016690A (ja) * 2004-06-04 2006-01-19 Nikko Metal Manufacturing Co Ltd プリント配線基板用金属材料
JP4744938B2 (ja) * 2004-06-04 2011-08-10 Jx日鉱日石金属株式会社 プリント配線基板用金属材料
EP1630239A1 (en) 2004-08-30 2006-03-01 Dowa Mining Co., Ltd. Copper alloy and method of manufacturing the same
US7563408B2 (en) 2004-08-30 2009-07-21 Dowa Metaltech Co., Ltd. Copper alloy and method of manufacturing the same
JP2006283078A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Nikko Kinzoku Kk 銅張積層板用圧延銅箔及びその製造方法
JP4744937B2 (ja) * 2005-05-31 2011-08-10 Jx日鉱日石金属株式会社 プリント配線基板用金属材料
JP2006336045A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Nikko Kinzoku Kk プリント配線基板用金属材料
JP2009185376A (ja) * 2008-01-08 2009-08-20 Hitachi Cable Ltd 圧延銅箔およびその製造方法
JP2012201926A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Jx Nippon Mining & Metals Corp 圧延銅箔及びその製造方法
JP2013191638A (ja) * 2012-03-12 2013-09-26 Jx Nippon Mining & Metals Corp プリント配線板用圧延銅箔
WO2015136789A1 (ja) * 2014-03-14 2015-09-17 三菱マテリアル株式会社 銅鋳塊、銅線材、及び、銅鋳塊の製造方法
JP2015174112A (ja) * 2014-03-14 2015-10-05 三菱マテリアル株式会社 銅鋳塊、銅線材、及び、銅鋳塊の製造方法
US10646917B2 (en) 2014-03-14 2020-05-12 Mitsubishi Materials Corporation Copper ingot, copper wire material, and method for producing copper ingot
CN110996507A (zh) * 2018-10-03 2020-04-10 捷客斯金属株式会社 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
CN110996507B (zh) * 2018-10-03 2022-09-09 捷客斯金属株式会社 铜箔、使用其的覆铜叠层体、柔性印刷基板和电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
JP3911173B2 (ja) 2007-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3962291B2 (ja) 銅張積層板用圧延銅箔およびその製造方法
JP4916154B2 (ja) 回路用銅又は銅合金箔
JP2003193211A (ja) 銅張積層板用圧延銅箔
JP4662834B2 (ja) 回路用銅又は銅合金箔
KR100466062B1 (ko) 적층판용 구리합금박
US6767643B2 (en) Copper-alloy foil to be used for laminate sheet
KR20120041808A (ko) 전기 전자 부품용 동 합금판
JP3911173B2 (ja) 銅張積層板用圧延銅箔及びその製造方法(2)
US6808825B2 (en) Copper alloy foil
KR20190089732A (ko) 플렉시블 프린트 기판용 동박, 그것을 사용한 구리 피복 적층체, 플렉시블 프린트 기판, 및 전자 기기
KR100504518B1 (ko) 적층판용 구리합금박
JP2003041334A (ja) 積層板用銅合金箔
JP5933943B2 (ja) フレキシブルプリント配線板用圧延銅箔、銅張積層板、フレキシブルプリント配線板及び電子機器
JP2002226928A (ja) 積層板用銅合金箔
JP2003089832A (ja) めっき耐熱剥離性に優れた銅合金箔
JP4550263B2 (ja) 積層板用銅合金箔
JP2002249835A (ja) 積層板用銅合金箔
JP4798894B2 (ja) 積層板用銅合金箔
JP2003041332A (ja) 積層板用銅合金箔
JP2003041333A (ja) 積層板用銅合金箔
JP2003034829A (ja) 積層板用銅合金箔
JP2003055723A (ja) 積層板用銅合金箔
JP4798890B2 (ja) 積層板用銅合金箔
JP7027602B1 (ja) 表面処理銅箔、銅張積層板及びプリント配線板
JP2003013157A (ja) 積層板用銅合金箔(a−3)

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040729

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20060427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060912

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061108

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061205

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070123

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070126

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3911173

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202

Year of fee payment: 4

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120202

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120202

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140202

Year of fee payment: 7

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees