JP2004060018A - 電子部品用銅箔 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延加工上がりの硬質状態において優れた強度および耐熱性を備える一方、焼鈍後の軟質状態においては、立方体集合組織に基づく優れた屈曲寿命を備え、これにより、ＴＡＢテープ用およびＦＰＣ用として共用することの可能な電子部品用銅箔を提供する。
【解決手段】Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、ＢｉおよびＩｎより選択される１種以上の成分を５０〜５００ｐｐｍ含むとともに、酸素含有量が１０ｐｐｍ以下で、残部が銅の組成を有する圧延銅箔によって電子部品用銅箔を構成する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品用銅箔に関し、特に、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープあるいはフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）等の電子部品の導体構成用銅箔として好適な圧延銅箔に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化および高密度化の進展に伴い、樹脂フィルム上に銅箔の配線を形成した基板材の需要が伸びている。その代表例としては、ポリイミド等の樹脂フィルムに銅箔を貼り合わせ、フォトエッチングを施すことによって所定の配線を形成したＴＡＢテープとＦＰＣを挙げることができる。
【０００３】
搭載した半導体チップを直接配線に接続して使用されるＴＡＢテープは、それ以前のリードフレームに比べ、配線の細密化が可能である点に特徴を有しており、従って、このテープは、薄く高密度のパッケージを実現するうえにおいて最適の材料といえ、今後、その配線に、より高度の細密性が要求されることは明らかである。
【０００４】
ＴＡＢテープの配線を細密化するためには、使用する銅箔の肉厚を薄く設定することが必要となるが、銅箔を箔肉化することは、変形や形成回路の断線を招きやすくすることを意味し、従って、これを防ぐためには、銅箔に高強度を与えることが不可欠であり、さらには、実装工程の熱履歴で強度低下をきたすことのない、優れた耐熱性を与えることも必要となる。
【０００５】
一方、高密度の配線を柔軟性の樹脂フィルム上に形成したＦＰＣは、プリンタのヘッド部、あるいはハードディスクドライブの駆動部等に多く使用されており、このような用途においては、曲げと伸ばしの変形が繰り返し加えられることとなる。
【０００６】
従って、ＦＰＣの配線に使用される銅箔としては、配線の細密性とともに、これらの変形に充分に対応することのできる優れた屈曲寿命を備えていることが不可欠であり、今後、電子機器の性能向上に伴い、この屈曲寿命に、より高度なものが要求されることは明らかである。
【０００７】
従来、ＴＡＢテープ用銅箔への要求である強度および耐熱性を向上させる策としては、銅合金を素材とした銅箔の使用が知られており、一方、ＦＰＣ用銅箔における屈曲寿命の向上策としては、圧延銅箔の使用が知られている。特に、後者の圧延銅箔においては、焼鈍による再結晶の効果が大きく、最終圧延の加工度を高めて再結晶後の立方体集合組織を発達させるときには、屈曲寿命は、著しく向上することとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上に述べた従来の特性向上策によると、強度および耐熱性と屈曲寿命とは、銅箔の組成上相克の関係にあり、これらの特性を一つの銅箔において両立させることは難しいものとされている。即ち、強度および耐熱性向上のためには、合金化が有利となるが、屈曲寿命に寄与する立方体集合組織を発達させるためには、純銅であるほど好ましく、従って、これらの特性を両立させることは、事実上不可能といえる。
【０００９】
このため、前述した２つの用途の銅箔は、樹脂フィルム上に同じように形成されるものでありながら、共通した材料として扱われることはなく、それぞれが、ＴＡＢテープ用およびＦＰＣ用として別個に鋳造され、圧延され、そして、管理されるのが普通であり、このことによるコスト増の不利益性を余儀なくされている。
【００１０】
従って、本発明の目的は、圧延加工上がりの硬質状態において優れた強度および耐熱性を備える一方、焼鈍後の軟質状態においては、立方体集合組織に基づく優れた屈曲寿命を備え、これにより、ＴＡＢテープ用およびＦＰＣ用として共用することの可能な電子部品用銅箔を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、所定の厚さに加工された圧延銅箔より構成され、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、ＢｉおよびＩｎより選択される１種以上の成分を５０〜５００ｐｐｍ含むとともに、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下で、残部が銅より成る組成を有することを特徴とする電子部品用銅箔を提供するものである。
【００１２】
本発明において、上掲成分を特に選択して添加するのは、以下の理由による。即ち、合金成分の添加は、銅箔の強度と耐熱性向上のために有効となる半面、屈曲寿命上不利益となることは前述した通りであるが、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、ＢｉおよびＩｎより選択される成分は、微量添加によって強度および耐熱性を向上させる効果を有している。従って、この結果、銅箔の組成は純銅近くになり、当然、立方体集合組織生成による屈曲寿命の向上が図れるようになる。
【００１３】
本発明は、以上の事実解明と、そのための上記成分の添加量解明とによって成立しているもので、添加量は、５０〜５００ｐｐｍに限定される。添加量をこの範囲に限定する理由は、５０ｐｐｍ未満では、高密度実装用ＴＡＢとして相応しい強度および耐熱性の向上が得られず、逆に、５００ｐｐｍを超えると、再結晶後の立方体集合組織の発達が抑制され、高屈曲性ＦＰＣ用銅箔に適した屈曲寿命が得られなくなることによる。
【００１４】
また、本発明において、酸素濃度を１０ｐｐｍ以下に限定する理由は、添加した上記成分を酸化作用から保護するためであり、これが守られない場合には、成分の添加効果が酸化作用によって失効させられ、高密度実装ＴＡＢテープに相応しい強度および耐熱性の向上効果が得られなくなる。
【００１５】
本発明における圧延銅箔としては、圧延および焼鈍が繰り返し施され、さらに、最終の冷間圧延において９５％以上の加工を施されていることが好ましい。このような加工を施す場合には、再結晶後の立方体集合組織の発達と、それによる屈曲寿命の向上効果が大きくなり、さらに、圧延上がりの強度向上にも有効に作用する。なお、圧延加工度を高める結果として、耐熱性の低下が懸念されるが、前掲した成分の添加がこれを補うため、問題となることはない。
【００１６】
本発明の銅箔をＦＰＣに適用するのに際しては、９５％以上の最終圧延加工後に３００℃以上の熱処理を施すことが好ましく、このようにするときには、再結晶後の立方体集合組織の発達度合とこれによる屈曲寿命向上とに最良の結果を得ることができる。また、本発明の銅箔をＴＡＢテープに適用する場合には、圧延上がりの銅箔をそのまま適用するか、あるいは歪み除去を目的とした熱処理を施すことが、良好な強度と耐熱性を得るための好ましい条件となる。
【００１７】
なお、本発明の銅箔の厚さとしては、樹脂フィルム上にファインピッチ配線を形成するときの厚さである５０μｍ以下に設定することが好ましく、厚さがこの水準に設定されるとき、高密度実装用ＴＡＢテープおよびＦＰＣとしての共用効果が顕著に現れることとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による電子部品用銅箔の実施の形態を説明する。
【実施例１〜９】
酸素含有量が１０ｐｐｍの無酸素銅に、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、ＢｉおよびＩｎをそれぞれ単独で１００ｐｐｍずつ添加して溶解鋳造を実施した後、得られた鋳塊を熱間圧延することによって厚さが１２ｍｍの素材を製造した。
【００１９】
次に、この素材に冷間圧延と焼鈍処理を繰り返し施すことによって０．５ｍｍ厚さの生地材とした後、これに、焼鈍処理と１８μｍ厚さまでの最終冷間圧延加工（圧延加工度９６．４％）を順に施すことによって所定の銅箔を製造した。
【００２０】
表１は、以上により得られた圧延銅箔の特性を比較例との対比において示したものである。比較例としては、実施例１〜９で使用した無酸素銅と酸素含有量が３００ｐｐｍのタフピッチ銅とに実施例１〜９と同じ加工を施すことによって得られた銅箔を供試し、これらのうち、前者の銅箔を比較例１、後者の銅箔を比較例２とした。
【００２１】
また、屈曲寿命は、各供試銅箔を５００℃で１０分間加熱することによって再結晶させた後、これらより、それぞれ幅が１２ｍｍおよび長さが２００ｍｍのサンプルを採取して測定した。なお、測定は、ＪＩＳ　Ｃ　５０１６に示されるＦＰＣの耐屈曲性試験と同様の方法によって実施し、曲率半径を２．５ｍｍ、ストロークを１０ｍｍ、および屈曲速度を１５００回／分に設定したときの、サンプル破断時の屈曲回数を屈曲寿命として表示した。なお、引張強度は、表示された条件での実施結果である。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１によれば、実施例による銅箔が、圧延上がりの引張強度において、比較例を大きく凌駕する特性を示しているとともに、１８０℃の加熱後においても、軟化して極端な強度低下を示す比較例に比べ、充分な強度を維持した優れた耐熱性を備えていることが認められ、また、再結晶後の屈曲寿命においても、合金成分を含まない比較例と同等の特性を示していることが認められる。
【００２４】
これは、実施例による銅箔が、特定水準の酸素含有量のもとに、特定の範囲内で、特定の合金成分を含んでいるためであり、このことが、高引張強度と優れた耐熱性、ならびに再結晶後の立方体集合組織に基づく高い屈曲寿命の両立を可能にしているものである。
【００２５】
従って、以上の実施例の銅箔によれば、これらの特性の両立によってＴＡＢテープおよびＦＰＣへの共用を行えるようになり、その結果、これまでのような鋳造から銅箔までの別製造および別管理が不要となるため、低コストの電子部品用銅箔を提供することが可能となる。
【００２６】
【実施例１０，１１】
実施例１〜９で使用された無酸素銅に４００ＰＰｍのＦｅと４００ｐｐｍのＳｎをそれぞれ単独で添加した鋳造銅材を準備し、これに、実施例１〜９と同一の加工を施すことによって、厚さが１８μｍの実施例１１および１２の銅箔を得た。
これらの銅箔を対象とした実施例１〜９と同じ特性試験の実施結果を、実施例１、２との併記および比較例３〜８との対比において、表２に示す。
【００２７】
比較例としては、ＦｅおよびＳｎ量不足の銅箔（比較例３および５）、ＦｅおよびＳｎ量過剰の銅箔（比較例４および６）、ならびに最終圧延加工度不足の銅箔（比較例７および８）をそれぞれ供試した。なお、これらは、実施例１〜９と同一条件の加工を経て製作されたものであるが、比較例７と８は、最終冷間圧延加工前の生地材の厚さを０．２ｍｍに設定して加工を行った。
【００２８】
【表２】

【００２９】
表２によれば、実施例の銅箔が、圧延上がりと加熱後の引張強度および屈曲寿命において、いずれも良好な結果を示しているのに比べ、比較例３および５の場合には、加熱後の引張強度において著しい特性の低下を示しており、さらに、比較例４および６の場合にも、屈曲寿命において不満足な結果を示していることが認められる。
【００３０】
これは、比較例３と５が、ＦｅおよびＳｎの量を本発明の限定範囲より低位に設定していること、一方、比較例４および６が、逆に、過剰に設定していることに起因するものであり、本発明における合金成分量の重要性を、これら両例の結果は充分に示しているものといえる。
【００３１】
比較例７および８の屈曲寿命が実施例に比較して低レベルにあるのは、最終の冷間圧延時の加工度を実施例のそれより低く設定しているためであり、これによる立方体集合組織の発達不足が、結果として現れたものである。従って、これらの事実より、本発明においては、最終冷間圧延の加工度をできるだけ高度に設定することが好ましく、そのレベルとしては、前述した９５％以上が推奨される。
【００３２】
なお、本発明による電子部品用銅箔の適用例としては、ＴＡＢテープとＦＰＣ以外に、同様の特性の併立を要求されるコンデンサ電極や電磁波シールド材、あるいは表面に活物質をコーティングされる電池用集電体等を挙げることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による電子部品用銅箔によれば、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、ＢｉおよびＩｎより選択される１種以上の成分を５０〜５００ｐｐｍ含むとともに、酸素含有量が１０ｐｐｍ以下で、残部が銅より成る圧延銅箔を構成材としているため、圧延加工上がりの硬質状態において優れた強度および耐熱性を備える一方、焼鈍後の軟質状態においては、立方体集合組織に基づく優れた屈曲寿命を備える銅箔を提供でき、従って、ＴＡＢテープ用およびＦＰＣ用として共用することのできる低コストの電子部品用銅箔を提供することができる。

Claims (4)

1. 所定の厚さに加工された圧延銅箔より構成され、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、ＢｉおよびＩｎより選択される１種以上の成分を５０〜５００ｐｐｍ含むとともに、酸素含有量が１０ｐｐｍ以下で、残部が銅より成る組成を有することを特徴とする電子部品用銅箔。
2. 前記圧延銅箔は、圧延および焼鈍を繰り返し施されているとともに、最終の冷間圧延加工において９５％以上の加工が施されていることを特徴とする請求項１項記載の電子部品用銅箔。
3. 前記圧延銅箔は、前記最終の冷間圧延加工の後に３００℃以上の熱処理が施されていることを特徴とする請求項２項記載の電子部品用銅箔。
4. 前記圧延銅箔は、５０μｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項１項ないし３項のいずれかに記載の電子部品用銅箔。