JP2013096007A - 圧延銅箔 - Google Patents
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Abstract
【課題】再結晶前後の寸法変化が小さく、かつ寸法変化の異方性が小さい圧延銅箔を提供する。
【解決手段】圧延平行断面から見て、好ましくは、３５０℃で３０分焼鈍前の圧延平行断面から見て、或いは最終冷間圧延後において、圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線Ｃを横切って該表面に到達するせん断帯の本数が、表裏面の合計値で0.1本/μm以下である圧延銅箔である。３５０℃で３０分間焼鈍前、或いは焼鈍後において、再結晶組織の面積率が50%未満（0%を含む）である。最終冷間圧延において、最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスが存在し、当該5パス中のいずれかのパスの最大加工度が40%を超え、かつ最終パスでの加工度が前記5パス中で最小となり、鋳塊を熱間圧延後、冷間圧延と焼鈍とを繰り返し、最後に最終冷間圧延を行って製造され、当該最終冷間圧延の総加工度が98.5%以下である圧延銅箔である。
【選択図】図２
【解決手段】圧延平行断面から見て、好ましくは、３５０℃で３０分焼鈍前の圧延平行断面から見て、或いは最終冷間圧延後において、圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線Ｃを横切って該表面に到達するせん断帯の本数が、表裏面の合計値で0.1本/μm以下である圧延銅箔である。３５０℃で３０分間焼鈍前、或いは焼鈍後において、再結晶組織の面積率が50%未満（0%を含む）である。最終冷間圧延において、最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスが存在し、当該5パス中のいずれかのパスの最大加工度が40%を超え、かつ最終パスでの加工度が前記5パス中で最小となり、鋳塊を熱間圧延後、冷間圧延と焼鈍とを繰り返し、最後に最終冷間圧延を行って製造され、当該最終冷間圧延の総加工度が98.5%以下である圧延銅箔である。
【選択図】図２
Description
本発明は、FPCに好適に用いられる圧延銅箔に関する。
フレキシブルプリント回路基板（FPC）は、銅箔と樹脂とを積層した銅張積層板（CCL）からエッチングで不要な銅部を除去して回路加工して製造される。このFPC用銅箔としては、電解銅箔又は圧延銅箔が用いられるが、特に高い屈曲性が求められる用途では圧延銅箔が多く用いられる。圧延銅箔の組成としては、タフピッチ銅、無酸素銅又はこれらに微量の元素を添加したものが用いられる。
ところで、CCL製造時に銅箔には熱が加えられて再結晶するが、一般に銅箔は再結晶前後で寸法が変化する。そのため、銅箔の寸法変化率が大きいと、CCL製造後に銅箔が冷やされて収縮し、銅箔と積層された樹脂に収縮応力がかかって変形した状態となる。その後、上記した回路加工のためにCCL中の銅箔をエッチングで除去すると、樹脂に加わっていた収縮応力が除かれて樹脂が元の寸法に戻ろうとする。これにより、例えば銅箔のエッチング時の寸法を１ｍｍとしても、エッチング後に樹脂が元の寸法に広がった際に寸法が１ｍｍより大きくなるので、FPCの寸法安定性が低下し、狙った形状や寸法の回路の形成が困難になる場合がある。
ところで、CCL製造時に銅箔には熱が加えられて再結晶するが、一般に銅箔は再結晶前後で寸法が変化する。そのため、銅箔の寸法変化率が大きいと、CCL製造後に銅箔が冷やされて収縮し、銅箔と積層された樹脂に収縮応力がかかって変形した状態となる。その後、上記した回路加工のためにCCL中の銅箔をエッチングで除去すると、樹脂に加わっていた収縮応力が除かれて樹脂が元の寸法に戻ろうとする。これにより、例えば銅箔のエッチング時の寸法を１ｍｍとしても、エッチング後に樹脂が元の寸法に広がった際に寸法が１ｍｍより大きくなるので、FPCの寸法安定性が低下し、狙った形状や寸法の回路の形成が困難になる場合がある。
このようなことから、樹脂との積層するCCL作製前に予め銅箔を再結晶させておく技術が知られている（特許文献１）。又、樹脂の組成を改良して樹脂自身の寸法安定性を向上させた技術も知られている（特許文献２）。
しかしながら、特許文献１記載の技術の場合、予め再結晶させると銅箔の強度が低下し、樹脂との積層時のロール表面の転写や異物の押し込みなどが生じて銅箔に不良部が生じ易くなる。又、予め銅箔を焼鈍する設備が別個に必要となり、設備負担が大きくなる。
又、特許文献２記載の技術の場合、特殊な樹脂に限定されるので、FPCの用途に応じて適切な特性を持つ樹脂を選択することができず、適用範囲が狭いと共に、コストアップにつながる。
すなわち、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、再結晶前後の寸法変化が小さく、かつ寸法変化の異方性が小さい圧延銅箔の提供を目的とする。
又、特許文献２記載の技術の場合、特殊な樹脂に限定されるので、FPCの用途に応じて適切な特性を持つ樹脂を選択することができず、適用範囲が狭いと共に、コストアップにつながる。
すなわち、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、再結晶前後の寸法変化が小さく、かつ寸法変化の異方性が小さい圧延銅箔の提供を目的とする。
本発明者らは種々検討した結果、最終冷間圧延でのパスごとの加工度を調整することで、再結晶前後の寸法変化が小さくなることを見出した。
上記の目的を達成するために、本発明の圧延銅箔は、圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線を横切って該表面に到達するせん断帯の本数が、表裏面の合計値で0.1本/μm以下である。
上記の目的を達成するために、本発明の圧延銅箔は、圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線を横切って該表面に到達するせん断帯の本数が、表裏面の合計値で0.1本/μm以下である。
又、本発明の圧延銅箔は、３５０℃で３０分焼鈍前の圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線を横切って該表面に到達するせん断帯の本数が、表裏面の合計値で0.1本/μm以下である。
又、本発明の圧延銅箔は、最終冷間圧延後において、圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線を横切って該表面に到達するせん断帯の本数が、表裏面の合計値で0.1本/μm以下である。
前記３５０℃で３０分間焼鈍前において、再結晶組織の面積率が50%未満（0%を含む）であることが好ましい。
３５０℃で３０分間焼鈍後において、再結晶組織の面積率が50%以上であることが好ましい。
３５０℃で３０分間焼鈍後において、再結晶組織の面積率が50%以上であることが好ましい。
前記最終冷間圧延において、最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスが存在し、当該5パス中のいずれかのパスの最大加工度が40%を超え、かつ最終パスでの加工度が前記5パス中で最小となることが好ましい。
鋳塊を熱間圧延後、冷間圧延と焼鈍とを繰り返し、最後に最終冷間圧延を行って製造され、当該最終冷間圧延の総加工度が98.5%以下であることが好ましい。
鋳塊を熱間圧延後、冷間圧延と焼鈍とを繰り返し、最後に最終冷間圧延を行って製造され、当該最終冷間圧延の総加工度が98.5%以下であることが好ましい。
本発明によれば、再結晶前後の寸法変化が小さく、かつ寸法変化の異方性が小さい圧延銅箔が得られる。
以下、本発明の実施形態に係る圧延銅箔について説明する。なお、本発明において％とは、特に断らない限り、質量％を示すものとする。
＜せん断帯＞
本発明の実施形態に係る圧延銅箔は、（350℃で30分間焼鈍前の）圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線を横切って該表面に到達するせん断帯が表裏合わせて0.1本/μm以下である。なお、350℃で30分間加熱することは圧延銅箔に樹脂を積層する工程を模擬したものである。
金属材料は圧延加工されるとすべり変形を起こすが、高加工度で変形すると塑性不安定による不均一変形がおこり、せん断帯が発生する。せん断帯とは、圧延板面に対して30〜60度傾いた、薄い面状の組織を言う（例えば「鉄と鋼」第70年（1984）第15号P.18）。せん断帯は周囲の母相とほぼ類似の結晶方位を持っているが、密なセル組織を持っており、再結晶核生成が起こりやすい。そのため、せん断帯が発達した材料ではせん断帯部と母相とで再結晶が不均一に起こり、その結果として再結晶集合組織の発達が妨げられる。又、せん断帯は圧延平行方向に銅箔厚みを横切るように発達するため、圧延平行方向と圧延直角とに異方性が生じる。そこで、せん断帯を0.1本/μm以下に少なくすることで、異方性を小さくできる。
せん断帯を0.1本/μm以下とする方法としては、後述する最終冷間圧延の最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスを存在させ、最終パスでの加工度が最終5パス中で最小とすることが挙げられる。
本発明の実施形態に係る圧延銅箔は、（350℃で30分間焼鈍前の）圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線を横切って該表面に到達するせん断帯が表裏合わせて0.1本/μm以下である。なお、350℃で30分間加熱することは圧延銅箔に樹脂を積層する工程を模擬したものである。
金属材料は圧延加工されるとすべり変形を起こすが、高加工度で変形すると塑性不安定による不均一変形がおこり、せん断帯が発生する。せん断帯とは、圧延板面に対して30〜60度傾いた、薄い面状の組織を言う（例えば「鉄と鋼」第70年（1984）第15号P.18）。せん断帯は周囲の母相とほぼ類似の結晶方位を持っているが、密なセル組織を持っており、再結晶核生成が起こりやすい。そのため、せん断帯が発達した材料ではせん断帯部と母相とで再結晶が不均一に起こり、その結果として再結晶集合組織の発達が妨げられる。又、せん断帯は圧延平行方向に銅箔厚みを横切るように発達するため、圧延平行方向と圧延直角とに異方性が生じる。そこで、せん断帯を0.1本/μm以下に少なくすることで、異方性を小さくできる。
せん断帯を0.1本/μm以下とする方法としては、後述する最終冷間圧延の最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスを存在させ、最終パスでの加工度が最終5パス中で最小とすることが挙げられる。
＜せん断帯の測定＞
せん断帯の測定は、図１に示すように、銅箔の圧延平行方向ＲＤの断面Ｒを研磨し、ＲＤ方向の幅Ｗ＝200μm以上とし、銅箔の厚みｔを高さとする観察視野Ｖを決め、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の像を得る。そして、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線Ｃを横切って銅箔表面に到達するせん断帯Ｓｈの本数を、視野幅Ｗで除したものをせん断帯の本数（本/μm）とする。又、銅箔の表裏の面からそれぞれ線Ｃを引くことができるので、せん断帯の本数は、銅箔の表裏につきそれぞれ測定した値の合計値とする。
なお、有意なせん断帯Ｓｈは、その一端が銅箔表面に至り、他端が線Ｃと交差する線であり、これ以外のせん断帯（銅箔表面に到達しないか、又は線Ｃと交差しないせん断帯）は、再結晶集合組織発達への影響が小さいため、本発明ではせん断帯としてカウントしない。
せん断帯の測定は、図１に示すように、銅箔の圧延平行方向ＲＤの断面Ｒを研磨し、ＲＤ方向の幅Ｗ＝200μm以上とし、銅箔の厚みｔを高さとする観察視野Ｖを決め、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の像を得る。そして、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線Ｃを横切って銅箔表面に到達するせん断帯Ｓｈの本数を、視野幅Ｗで除したものをせん断帯の本数（本/μm）とする。又、銅箔の表裏の面からそれぞれ線Ｃを引くことができるので、せん断帯の本数は、銅箔の表裏につきそれぞれ測定した値の合計値とする。
なお、有意なせん断帯Ｓｈは、その一端が銅箔表面に至り、他端が線Ｃと交差する線であり、これ以外のせん断帯（銅箔表面に到達しないか、又は線Ｃと交差しないせん断帯）は、再結晶集合組織発達への影響が小さいため、本発明ではせん断帯としてカウントしない。
<せん断帯の特定>
せん断帯は、強加工による塑性不安定によって圧延面と30〜60度傾いた面上でせん断変形が集中的に起こって形成される組織が観察面に現れたものである。したがって、せん断帯は圧延組織の不連続面として観察される。せん断帯部の結晶方位は母相と差がないために、結晶方位測定でせん断帯を規定することはできない。一方、せん断帯は深さ方向に広がっているため、材料の断面を観察して特定することができる。従って、最終圧延後の銅箔の圧延平行方向の断面を観察したとき、圧延面と30〜60度傾いた圧延組織の不連続部分をせん断帯とする。具体的には、上記断面の顕微鏡（金属顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）等）の像を得て、圧延面と30〜60度傾いた線を画像解析や目視によりせん断帯と判定することができる。銅箔の断面加工はFIBやCPで行うのが好ましいが、機械研磨等の方法を用いても良い。
図２は、圧延平行方向の断面から見たときの組織のＳＥＭ像を示す。この図において、符号Shで表した２つの矢印を結ぶ線が線Ｃを横切って銅箔表面に到達するせん断帯である。又、白い矢印は、線Ｃに到達しないせん断帯である。
せん断帯は、強加工による塑性不安定によって圧延面と30〜60度傾いた面上でせん断変形が集中的に起こって形成される組織が観察面に現れたものである。したがって、せん断帯は圧延組織の不連続面として観察される。せん断帯部の結晶方位は母相と差がないために、結晶方位測定でせん断帯を規定することはできない。一方、せん断帯は深さ方向に広がっているため、材料の断面を観察して特定することができる。従って、最終圧延後の銅箔の圧延平行方向の断面を観察したとき、圧延面と30〜60度傾いた圧延組織の不連続部分をせん断帯とする。具体的には、上記断面の顕微鏡（金属顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）等）の像を得て、圧延面と30〜60度傾いた線を画像解析や目視によりせん断帯と判定することができる。銅箔の断面加工はFIBやCPで行うのが好ましいが、機械研磨等の方法を用いても良い。
図２は、圧延平行方向の断面から見たときの組織のＳＥＭ像を示す。この図において、符号Shで表した２つの矢印を結ぶ線が線Ｃを横切って銅箔表面に到達するせん断帯である。又、白い矢印は、線Ｃに到達しないせん断帯である。
＜寸法変化率＞
上記したせん断帯の数を規定することで、３５０℃で３０分間焼鈍前後の寸法変化率が、圧延平行方向と圧延直角方向でいずれも0〜0.01%となる。寸法変化は再結晶によって発生する。ＦＰＣ製造工程での熱処理で銅箔が再結晶するため、この熱処理を模した350℃で30分間焼鈍前後の寸法変化が小さければ、FPCの寸法安定性が向上する。なお、350℃で30分間加熱することは圧延銅箔に樹脂を積層する工程を模擬したものである。
上記したせん断帯の数を規定することで、３５０℃で３０分間焼鈍前後の寸法変化率が、圧延平行方向と圧延直角方向でいずれも0〜0.01%となる。寸法変化は再結晶によって発生する。ＦＰＣ製造工程での熱処理で銅箔が再結晶するため、この熱処理を模した350℃で30分間焼鈍前後の寸法変化が小さければ、FPCの寸法安定性が向上する。なお、350℃で30分間加熱することは圧延銅箔に樹脂を積層する工程を模擬したものである。
＜組成＞
銅箔の成分組成としては、ＪＩＳ−Ｈ３１００（合金番号Ｃ１１００）に規格するタフピッチ銅（ＴＰＣ）又はＪＩＳ−Ｈ３１００（合金番号Ｃ１０２０）無酸素銅（ＯＦＣ）を好適に用いることができる。
又、上記したタフピッチ銅又は無酸素銅に対し、添加元素としてＡｇ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｃｒ、Ｎｂ、及びＶからなる群から選ばれる一種以上を合計で２０〜１５００質量ｐｐｍ含有してもよく、より好ましくは２０〜１０００質量ｐｐｍ含有してもよい。例えば、上記したタフピッチ銅又は無酸素銅に対し、添加元素としてＳｎを１０〜５００質量ｐｐｍ、及び／又はＡｇを１０〜５００質量ｐｐｍ含有することができる。
上記元素の合計含有量が２０質量ｐｐｍ未満であると、軟化温度が低く、常温での保管性が低下する場合がある。又、上記元素の合計含有量が１０００質量ｐｐｍを超えると、350℃で30分間焼鈍後において、圧延銅箔の再結晶組織の面積率を50%以上とすることが困難となり、圧延銅箔の寸法変化率が0.01％を超えて大きくなる場合がある。
なお、FPCに用いられる圧延銅箔は屈曲性を要求されることが多いことから、圧延銅箔の厚みは２０μm以下が好ましい。また、圧延銅箔の厚みの下限は特には限定されないが、製造性等を考慮すると、圧延銅箔の厚みは４μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、６μｍ以上が更に好ましい。
銅箔の成分組成としては、ＪＩＳ−Ｈ３１００（合金番号Ｃ１１００）に規格するタフピッチ銅（ＴＰＣ）又はＪＩＳ−Ｈ３１００（合金番号Ｃ１０２０）無酸素銅（ＯＦＣ）を好適に用いることができる。
又、上記したタフピッチ銅又は無酸素銅に対し、添加元素としてＡｇ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｐ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｃｒ、Ｎｂ、及びＶからなる群から選ばれる一種以上を合計で２０〜１５００質量ｐｐｍ含有してもよく、より好ましくは２０〜１０００質量ｐｐｍ含有してもよい。例えば、上記したタフピッチ銅又は無酸素銅に対し、添加元素としてＳｎを１０〜５００質量ｐｐｍ、及び／又はＡｇを１０〜５００質量ｐｐｍ含有することができる。
上記元素の合計含有量が２０質量ｐｐｍ未満であると、軟化温度が低く、常温での保管性が低下する場合がある。又、上記元素の合計含有量が１０００質量ｐｐｍを超えると、350℃で30分間焼鈍後において、圧延銅箔の再結晶組織の面積率を50%以上とすることが困難となり、圧延銅箔の寸法変化率が0.01％を超えて大きくなる場合がある。
なお、FPCに用いられる圧延銅箔は屈曲性を要求されることが多いことから、圧延銅箔の厚みは２０μm以下が好ましい。また、圧延銅箔の厚みの下限は特には限定されないが、製造性等を考慮すると、圧延銅箔の厚みは４μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、６μｍ以上が更に好ましい。
＜再結晶組織＞
上記した350℃で30分間焼鈍後において、再結晶組織の面積率が50%以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが更に好ましい。寸法変化は再結晶によって発生するため350℃で30分間焼鈍後に再結晶しなければ、寸法変化はない。しかし、上記した350℃で30分間焼鈍後において、再結晶組織の面積率が50%未満であると、銅箔の屈曲性が得られず、CCLとして求められる特性を備えられないことがある。
また、350℃で30分間焼鈍前に予め再結晶組織の面積率が５０％以上である圧延銅箔を用いると、圧延銅箔の強度が低いため取り扱いが困難な場合がある。そこで、３５０℃で３０分間焼鈍前において、再結晶組織の面積率が50%未満(0%を含む)であることが好ましく、３０％(0%を含む)未満であることがより好ましく、２０％未満(0%を含む)であることが更に好ましく、１０％未満(0%を含む)であることが更に好ましい。
上記した350℃で30分間焼鈍後において、再結晶組織の面積率が50%以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが更に好ましい。寸法変化は再結晶によって発生するため350℃で30分間焼鈍後に再結晶しなければ、寸法変化はない。しかし、上記した350℃で30分間焼鈍後において、再結晶組織の面積率が50%未満であると、銅箔の屈曲性が得られず、CCLとして求められる特性を備えられないことがある。
また、350℃で30分間焼鈍前に予め再結晶組織の面積率が５０％以上である圧延銅箔を用いると、圧延銅箔の強度が低いため取り扱いが困難な場合がある。そこで、３５０℃で３０分間焼鈍前において、再結晶組織の面積率が50%未満(0%を含む)であることが好ましく、３０％(0%を含む)未満であることがより好ましく、２０％未満(0%を含む)であることが更に好ましく、１０％未満(0%を含む)であることが更に好ましい。
なお、通常は、350℃で30分間焼鈍前の再結晶組織の面積率が５０％未満である圧延銅箔を、350℃で30分間焼鈍して再結晶組織の面積率を50%以上にすると、圧延銅箔の寸法変化率が0.01％を超えて大きくなる。
そこで、後述するように最終冷間圧延でのパスごとの加工度を調整することで、再結晶前後の寸法変化が圧延平行方向と圧延直角方向でいずれも0〜0.01%となり、かつ寸法変化の異方性が小さくなる。
なお、再結晶組織の面積率は、銅箔表面を電解研磨し、SEM（走査電子顕微鏡）像のうち、明瞭な結晶粒界で囲まれた結晶粒を再結晶粒とし、観察面積に占める再結晶粒の面積率（％）を画像解析により算出する。画像解析は、市販の画像解析ソフトウェアを用いればよい。又、観察視野は500μm×500μm以上とする。
そこで、後述するように最終冷間圧延でのパスごとの加工度を調整することで、再結晶前後の寸法変化が圧延平行方向と圧延直角方向でいずれも0〜0.01%となり、かつ寸法変化の異方性が小さくなる。
なお、再結晶組織の面積率は、銅箔表面を電解研磨し、SEM（走査電子顕微鏡）像のうち、明瞭な結晶粒界で囲まれた結晶粒を再結晶粒とし、観察面積に占める再結晶粒の面積率（％）を画像解析により算出する。画像解析は、市販の画像解析ソフトウェアを用いればよい。又、観察視野は500μm×500μm以上とする。
又、350℃で30分間焼鈍しても再結晶しないような極端に耐熱性の高い銅箔は屈曲性に欠け、CCL用途に適さない傾向にあるので、本発明では、350℃で30分間焼鈍後に再結晶率が50%以上が好ましいものと規定する。
次に、本発明の圧延銅箔の製造方法の一例について説明する。まず、銅及び必要な合金元素、さらに不可避不純物からなる鋳塊を熱間圧延後、冷間圧延と焼鈍とを繰り返し、最後に最終冷間圧延で所定厚みに仕上げる。
ここで、最終冷間圧延の総加工度を98.5%以下とすることが好ましく、より好ましくは98.3%以下である。又、最終冷間圧延の総加工度は90%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。さらに最終冷間圧延において、最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスが存在し、当該5パス中の最終パスを除くいずれかのパスの最大加工度が40%以上であり、かつ最終パスでの加工度が前記5パス中で最小となるように設定する。
このように最終冷間圧延の総加工度を98.5%以下とすることで、せん断帯の発達を抑制できる。又、最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスが存在し、かつ最終パスを除くいずれかのパスの最大加工度を40%以上とすることで、厚み方向に均一に銅箔を変形させて局部的な変形を抑制し、せん断帯の発達を防止することができる。又、最終パスを低い加工度で圧延することで、材料表面にせん断加工層ができるのを抑制し、材料特性（寸法変化）の異方性を低減することができる。
なお、最終圧延の総加工度が90%未満であると、350℃で30分間焼鈍前に圧延銅箔の再結晶組織の面積率が５０％未満である場合、350℃で30分間焼鈍後に圧延銅箔の再結晶組織の面積率を50%以上とすることが困難となる。
ここで、最終冷間圧延の総加工度を98.5%以下とすることが好ましく、より好ましくは98.3%以下である。又、最終冷間圧延の総加工度は90%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。さらに最終冷間圧延において、最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスが存在し、当該5パス中の最終パスを除くいずれかのパスの最大加工度が40%以上であり、かつ最終パスでの加工度が前記5パス中で最小となるように設定する。
このように最終冷間圧延の総加工度を98.5%以下とすることで、せん断帯の発達を抑制できる。又、最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスが存在し、かつ最終パスを除くいずれかのパスの最大加工度を40%以上とすることで、厚み方向に均一に銅箔を変形させて局部的な変形を抑制し、せん断帯の発達を防止することができる。又、最終パスを低い加工度で圧延することで、材料表面にせん断加工層ができるのを抑制し、材料特性（寸法変化）の異方性を低減することができる。
なお、最終圧延の総加工度が90%未満であると、350℃で30分間焼鈍前に圧延銅箔の再結晶組織の面積率が５０％未満である場合、350℃で30分間焼鈍後に圧延銅箔の再結晶組織の面積率を50%以上とすることが困難となる。
ＪＩＳ−Ｈ３１００（合金番号Ｃ１１００）に規格するタフピッチ銅（ＴＰＣ）又はＪＩＳ−Ｈ３１００（合金番号Ｃ１０２０）無酸素銅（ＯＦＣ）に対し、表１に記載の元素を添加してインゴットを鋳造した。作製したインゴットを800℃以上で厚さ10ｍｍまで熱間圧延を行い、表面の酸化スケールを面削した後、冷間圧延と焼鈍とを繰り返した後、さらに最終冷間圧延で厚み0.006〜0.017ｍｍに仕上げた。なお、実施例１，３，５、７〜９、１１〜１５、比較例１〜３は厚みを０．０１２ｍｍとし、実施例２は厚みを０．００６ｍｍとし、実施例４は厚みを０．０１７ｍｍとし、実施例６は厚みを０．００９ｍｍとした。
なお、最終冷間圧延は10〜15パスで行い、最終冷間圧延の総加工度を表１に示す値とした。又、最終冷間圧延の最終5パスの各加工度を表１に示す値とした。加工度は以下の式で求めた。
（加工度）＝｛（圧延前厚み）−（圧延後厚み）｝/（圧延前厚み）×100(%)
また、実施例９は最終冷間圧延後に３５０℃で３０分間加熱を行った。実施例１５は最終冷間圧延後に１００℃で５時間加熱を行った。
なお、最終冷間圧延は10〜15パスで行い、最終冷間圧延の総加工度を表１に示す値とした。又、最終冷間圧延の最終5パスの各加工度を表１に示す値とした。加工度は以下の式で求めた。
（加工度）＝｛（圧延前厚み）−（圧延後厚み）｝/（圧延前厚み）×100(%)
また、実施例９は最終冷間圧延後に３５０℃で３０分間加熱を行った。実施例１５は最終冷間圧延後に１００℃で５時間加熱を行った。
このようにして得られた各銅箔試料について、諸特性の評価を行った。
（１）寸法変化率
各銅箔試料を幅15mm、長さ120mmの短冊状に切り出し、100mmの間隔をあけて2箇所の標点をマーキングした。標点間距離L0を測定した後、銅箔をArフロー雰囲気中で350℃で30分間焼鈍し、焼鈍後の標点間距離Lを測定した。寸法変化率（熱伸縮率）は以下の式で求めた値の絶対値とした。なお、銅箔試料は焼鈍後に収縮するため、寸法変化率の値はいずれもマイナスとなる。
（寸法変化率）＝｜｛(L−L0）/ L0)×100 (%)｜
（１）寸法変化率
各銅箔試料を幅15mm、長さ120mmの短冊状に切り出し、100mmの間隔をあけて2箇所の標点をマーキングした。標点間距離L0を測定した後、銅箔をArフロー雰囲気中で350℃で30分間焼鈍し、焼鈍後の標点間距離Lを測定した。寸法変化率（熱伸縮率）は以下の式で求めた値の絶対値とした。なお、銅箔試料は焼鈍後に収縮するため、寸法変化率の値はいずれもマイナスとなる。
（寸法変化率）＝｜｛(L−L0）/ L0)×100 (%)｜
（２）再結晶組織の面積率
得られた試料に対し、350℃で30分間焼鈍前と350℃で30分間焼鈍後に、試料表面を電解研磨し、SEM（走査電子顕微鏡）像のうち、明瞭な結晶粒界で囲まれた結晶粒を再結晶粒とし、観察面積に占める再結晶粒の面積率を画像解析により算出した。なお、実施例９については、最終冷間圧延後に行った３５０℃で３０分間加熱の前後でなく、その後に３５０℃で３０分間焼鈍を行った前後につき、再結晶粒の面積率を測定した。画像解析は、市販の画像解析ソフトウェア（ソフトウェア名「ImageNos」、以下のウェブサイトで入手可能なフリーソフトウェア）を用いて2値化した。
http://www. geocities.jp/baruth0/software.html
http://www. vector.co.jp/soft/win95/art/se065425.html
さらに、市販のソフトウェア（ソフトウェア名「PixelCounter s」、以下のウェブサイトで入手可能なフリーソフトウェア）を用いて面積率を算出した。
（http://www. vector.co.jp/soft/win95/art/se385899.html
又、観察視野は500μm×500μm以上とした。再結晶組織の面積率は以下の式で求めた。
（再結晶組織の面積率）＝（再結晶粒の面積）／（観察視野の面積）×100 (%)
得られた試料に対し、350℃で30分間焼鈍前と350℃で30分間焼鈍後に、試料表面を電解研磨し、SEM（走査電子顕微鏡）像のうち、明瞭な結晶粒界で囲まれた結晶粒を再結晶粒とし、観察面積に占める再結晶粒の面積率を画像解析により算出した。なお、実施例９については、最終冷間圧延後に行った３５０℃で３０分間加熱の前後でなく、その後に３５０℃で３０分間焼鈍を行った前後につき、再結晶粒の面積率を測定した。画像解析は、市販の画像解析ソフトウェア（ソフトウェア名「ImageNos」、以下のウェブサイトで入手可能なフリーソフトウェア）を用いて2値化した。
http://www. geocities.jp/baruth0/software.html
http://www. vector.co.jp/soft/win95/art/se065425.html
さらに、市販のソフトウェア（ソフトウェア名「PixelCounter s」、以下のウェブサイトで入手可能なフリーソフトウェア）を用いて面積率を算出した。
（http://www. vector.co.jp/soft/win95/art/se385899.html
又、観察視野は500μm×500μm以上とした。再結晶組織の面積率は以下の式で求めた。
（再結晶組織の面積率）＝（再結晶粒の面積）／（観察視野の面積）×100 (%)
（３）せん断帯の本数（表裏面の合計値）（頻度）
図１に示すように、上記３５０℃で３０分間焼鈍する前の試料の圧延平行ＲＤの断面Ｒを研磨（機械研磨またはCP（クロスセクションポリッシャー法））し、ＲＤ方向の幅Ｗ＝200μm以上とし、銅箔の厚みｔを高さとする観察視野Ｖを決め、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の像を得た。そして、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線Ｃを横切って、銅箔表面に到達するせん断帯Ｓｈの本数を、視野幅Ｗで除したものをせん断帯の本数（本/μm）として目視で数えた。なお、実施例９については、最終冷間圧延後の３５０℃で３０分間加熱した直後の銅箔試料につき（つまり、実施例９については最終冷間圧延後の３５０℃で３０分間加熱した後、さらに２回目の３５０℃で30分間焼鈍を行ったが、１回目の３５０℃で３０分間加熱の直後をいう）、上記と同様にせん断帯の本数を測定した。
なお、銅箔の表裏の面からそれぞれ線Ｃを引き、銅箔の表裏につきそれぞれせん断帯の本数を測定し、｛（表面のせん断帯の本数）＋（裏面のせん断帯の本数）｝÷視野幅Ｗにより、せん断帯の本数を求めた。
（４）屈曲性
試料を３５０℃で３０分間加熱して再結晶させた後、図３に示す屈曲試験装置により、屈曲疲労寿命の測定を行った。この装置は、発振駆動体４に振動伝達部材３を結合した構造になっており、被試験銅箔１は、矢印で示したねじ２の部分と３の先端部の計４点で装置に固定される。振動部３が上下に駆動すると、銅箔１の中間部は、所定の曲率半径ｒでヘアピン状に屈曲される。本試験では、以下の条件下で屈曲を繰り返した時の破断までの回数を求めた。
なお、板厚が０．０１２ｍｍである場合、試験条件は次の通りである：試験片幅：１２．７ｍｍ、試験片長さ：２００ｍｍ、試験片採取方向：試験片の長さ方向が圧延方向と平行になるように採取、曲率半径ｒ：２．５ｍｍ、振動ストローク：２５ｍｍ、振動速度：１５００回／分。なお、屈曲疲労寿命が３万回以上の場合に、優れた屈曲性を有していると判断し、「○」とした。また、屈曲疲労寿命が３万回未満の場合は屈曲性を「×」とした。
また、それぞれ板厚が０．０１７ｍｍ、０．００９ｍｍ、０．００６ｍｍである場合、板厚が０．０１２ｍｍの場合の屈曲試験と曲げ歪が同じとなるよう、曲率半径ｒをそれぞれ３．８ｍｍ、２ｍｍ、１．３ｍｍに変更したが、他の試験条件は同一とした。
（５）通箔性
ポリイミド樹脂を銅箔表面に塗布乾燥した後に２００℃で３０分加熱し、キャスト法でＣＣＬ積層板を作成した。得られたＣＣＬを１００ｍの長さにわたって目視で観察した。ＣＣＬに長さ１０ｃｍ以上のシワが存在した場合は「×」、長さ１０ｃｍ以上のシワが存在しなかった場合は「○」とした。
図１に示すように、上記３５０℃で３０分間焼鈍する前の試料の圧延平行ＲＤの断面Ｒを研磨（機械研磨またはCP（クロスセクションポリッシャー法））し、ＲＤ方向の幅Ｗ＝200μm以上とし、銅箔の厚みｔを高さとする観察視野Ｖを決め、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の像を得た。そして、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線Ｃを横切って、銅箔表面に到達するせん断帯Ｓｈの本数を、視野幅Ｗで除したものをせん断帯の本数（本/μm）として目視で数えた。なお、実施例９については、最終冷間圧延後の３５０℃で３０分間加熱した直後の銅箔試料につき（つまり、実施例９については最終冷間圧延後の３５０℃で３０分間加熱した後、さらに２回目の３５０℃で30分間焼鈍を行ったが、１回目の３５０℃で３０分間加熱の直後をいう）、上記と同様にせん断帯の本数を測定した。
なお、銅箔の表裏の面からそれぞれ線Ｃを引き、銅箔の表裏につきそれぞれせん断帯の本数を測定し、｛（表面のせん断帯の本数）＋（裏面のせん断帯の本数）｝÷視野幅Ｗにより、せん断帯の本数を求めた。
（４）屈曲性
試料を３５０℃で３０分間加熱して再結晶させた後、図３に示す屈曲試験装置により、屈曲疲労寿命の測定を行った。この装置は、発振駆動体４に振動伝達部材３を結合した構造になっており、被試験銅箔１は、矢印で示したねじ２の部分と３の先端部の計４点で装置に固定される。振動部３が上下に駆動すると、銅箔１の中間部は、所定の曲率半径ｒでヘアピン状に屈曲される。本試験では、以下の条件下で屈曲を繰り返した時の破断までの回数を求めた。
なお、板厚が０．０１２ｍｍである場合、試験条件は次の通りである：試験片幅：１２．７ｍｍ、試験片長さ：２００ｍｍ、試験片採取方向：試験片の長さ方向が圧延方向と平行になるように採取、曲率半径ｒ：２．５ｍｍ、振動ストローク：２５ｍｍ、振動速度：１５００回／分。なお、屈曲疲労寿命が３万回以上の場合に、優れた屈曲性を有していると判断し、「○」とした。また、屈曲疲労寿命が３万回未満の場合は屈曲性を「×」とした。
また、それぞれ板厚が０．０１７ｍｍ、０．００９ｍｍ、０．００６ｍｍである場合、板厚が０．０１２ｍｍの場合の屈曲試験と曲げ歪が同じとなるよう、曲率半径ｒをそれぞれ３．８ｍｍ、２ｍｍ、１．３ｍｍに変更したが、他の試験条件は同一とした。
（５）通箔性
ポリイミド樹脂を銅箔表面に塗布乾燥した後に２００℃で３０分加熱し、キャスト法でＣＣＬ積層板を作成した。得られたＣＣＬを１００ｍの長さにわたって目視で観察した。ＣＣＬに長さ１０ｃｍ以上のシワが存在した場合は「×」、長さ１０ｃｍ以上のシワが存在しなかった場合は「○」とした。
得られた結果を表１に示す。なお、表１の組成の欄の「190ppmAg- TPC」は、ＪＩＳ-Ｈ３１００（合金番号Ｃ１１００）のタフピッチ銅（TPC）に190wt ppmのAgを添加したこと意味する。また表１の組成の欄の「８０ｐｐｍＳｎ−ＯＦＣ」はＪＩＳ−Ｈ３１００（合金番号Ｃ１０２０）の無酸素銅（ＯＦＣ）に８０ｗｔｐｐｍのＳｎを添加したことを意味する。
表１から明らかなように、各実施例の場合、350℃で30分間焼鈍前後の寸法変化率が、圧延平行方向と圧延直角方向でいずれも0〜0.01%であった。又、実施例９を除く各実施例の場合、350℃で30分間焼鈍前に再結晶組織の面積率が50％未満となり、通箔性に優れていた。実施例７、８を除く各実施例の場合、350℃で30分間焼鈍後の再結晶組織の面積率が50%以上となり、屈曲性に優れていた。さらに、各実施例の場合、350℃で30分間焼鈍前の圧延平行断面から見て、線Ｃを横切って表面に到達するせん断帯が0.1本/μm以下であった。
なお、添加元素の濃度が1000ppmを超えた実施例７の場合、350℃で30分間焼鈍後に再結晶せず、350℃で30分間焼鈍後の再結晶組織の面積率が50%未満となり、FPCとして必要な屈曲性が得られなかった。但し、高い屈曲性が求められないＦＰＣ用途（ＬＥＤ用の基材に用いられるＦＰＣや、液晶ディスプレイに用いられるＦＰＣ（一回折り曲げて使用され、繰り返し屈曲されない）等に用いる場合には実用上問題はない。
又、最終冷間圧延の総加工度が98.5%未満である実際例８の場合も、350℃で30分間焼鈍後に再結晶せず、350℃で30分間焼鈍後の再結晶組織の面積率が50%未満となり、FPCとして必要な屈曲性が得られなかった。但し、高い屈曲性が求められないＦＰＣ用途（ＬＥＤ用の基材に用いられるＦＰＣや液晶ディスプレイに用いられるＦＰＣで、一回折り曲げて使用され、繰り返し屈曲されない）等に用いる場合には実用上問題はない。
又、最終冷間圧延後にさらに焼鈍した実施例９の場合、３５０℃で３０分間焼鈍前の面積率が５０％を超え、キャスト時の通箔性に劣ったが、通箔速度を遅くすれば生産性が低下するものの実用上は問題ない。
なお、添加元素の濃度が1000ppmを超えた実施例７の場合、350℃で30分間焼鈍後に再結晶せず、350℃で30分間焼鈍後の再結晶組織の面積率が50%未満となり、FPCとして必要な屈曲性が得られなかった。但し、高い屈曲性が求められないＦＰＣ用途（ＬＥＤ用の基材に用いられるＦＰＣや、液晶ディスプレイに用いられるＦＰＣ（一回折り曲げて使用され、繰り返し屈曲されない）等に用いる場合には実用上問題はない。
又、最終冷間圧延の総加工度が98.5%未満である実際例８の場合も、350℃で30分間焼鈍後に再結晶せず、350℃で30分間焼鈍後の再結晶組織の面積率が50%未満となり、FPCとして必要な屈曲性が得られなかった。但し、高い屈曲性が求められないＦＰＣ用途（ＬＥＤ用の基材に用いられるＦＰＣや液晶ディスプレイに用いられるＦＰＣで、一回折り曲げて使用され、繰り返し屈曲されない）等に用いる場合には実用上問題はない。
又、最終冷間圧延後にさらに焼鈍した実施例９の場合、３５０℃で３０分間焼鈍前の面積率が５０％を超え、キャスト時の通箔性に劣ったが、通箔速度を遅くすれば生産性が低下するものの実用上は問題ない。
一方、最終冷間圧延の総加工度が98.5%を超え、最終冷間圧延の最終5パスのいずれのパスの最大加工度も40%未満である比較例１の場合、せん断帯が0.1本/μmを超え、350℃で30分間焼鈍前後の圧延直角方向の寸法変化率が、0.01%を超えた。
最終冷間圧延の総加工度が98.5%を超え、最終冷間圧延の最終パスでの加工度が5パス中で最小とならなかった比較例２の場合、せん断帯が0.1本/μmを超え、350℃で30分間焼鈍前後の圧延直角方向の寸法変化率が、0.01%を超えた。なお、せん断帯の数が多いと、圧延平行方向と直角方向の組織に違いが生じ、圧延直角方向の寸法変化率が特に大きくなる。
なお、表１には、銅箔表面から厚み方向の中心線を横切って該表面に到達するせん断帯の表裏面の合計値も表示した。比較例１〜３の場合、厚み方向の中心まで達する長いせん断帯は少ないものの、銅箔表面に近い部位に存在するせん断帯の数が多くなることがわかる。
最終冷間圧延の総加工度が98.5%を超え、最終冷間圧延の最終パスでの加工度が5パス中で最小とならなかった比較例２の場合、せん断帯が0.1本/μmを超え、350℃で30分間焼鈍前後の圧延直角方向の寸法変化率が、0.01%を超えた。なお、せん断帯の数が多いと、圧延平行方向と直角方向の組織に違いが生じ、圧延直角方向の寸法変化率が特に大きくなる。
なお、表１には、銅箔表面から厚み方向の中心線を横切って該表面に到達するせん断帯の表裏面の合計値も表示した。比較例１〜３の場合、厚み方向の中心まで達する長いせん断帯は少ないものの、銅箔表面に近い部位に存在するせん断帯の数が多くなることがわかる。
最終冷間圧延において、最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスが存在しない（つまり、最終パスに向かって加工度が単調減少する）比較例３の場合、せん断帯が多く、寸法変化の異方性が大きくなった。
ｔ 銅箔の厚み
Ｃ 厚み方向の中心線
Ｓｈ せん断帯
Ｃ 厚み方向の中心線
Ｓｈ せん断帯
Claims (7)
- 圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線を横切って該表面に到達するせん断帯の本数が、表裏面の合計値で0.1本/μm以下である圧延銅箔。
- ３５０℃で３０分焼鈍前の圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線を横切って該表面に到達するせん断帯の本数が、表裏面の合計値で0.1本/μm以下である圧延銅箔。
- 最終冷間圧延後において、圧延平行断面から見て、銅箔表面から厚み方向に1μｍの深さの線を横切って該表面に到達するせん断帯の本数が、表裏面の合計値で0.1本/μm以下である圧延銅箔。
- 前記３５０℃で３０分間焼鈍前において、再結晶組織の面積率が50%未満（0%を含む）である請求項１〜３のいずれかに記載の圧延銅箔。
- ３５０℃で３０分間焼鈍後において、再結晶組織の面積率が50%以上である、請求項１〜４のいずれかに記載の圧延銅箔。
- 前記最終冷間圧延において、最終5パスの中で前のパスより加工度が高いパスが存在し、当該5パス中のいずれかのパスの最大加工度が40%を超え、かつ最終パスでの加工度が前記5パス中で最小となる請求項１〜５のいずれか記載の圧延銅箔。
- 鋳塊を熱間圧延後、冷間圧延と焼鈍とを繰り返し、最後に最終冷間圧延を行って製造され、当該最終冷間圧延の総加工度が98.5%以下である請求項１〜６のいずれか記載の圧延銅箔。
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2011
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