JP4254488B2 - 電子部品用銅箔及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）やＴＡＢ（Tape Automated Bonding）等の配線パターン用導体として用いられる電子部品用銅箔に関するものである。

電子機器の小型化、軽量化、高密度化に対応した配線材料やＩＣパッケージング材料として、銅箔をポリイミド樹脂フィルムなどに貼り合わせて銅箔をエッチングして配線パターンを形成したＦＰＣやＴＡＢ用のフィルムキャリアが広く用いられている。

ＦＰＣやＴＡＢ用フィルムキャリアに使用される銅箔には、電解銅箔よりも屈曲性に優れた圧延銅箔が用いられることが多い。圧延銅箔の素材には、タフピッチ銅（酸素濃度１００〜５００重量ｐｐｍ）、無酸素銅（酸素濃度１０重量ｐｐｍ以下）、あるいは無酸素銅に微量成分を添加して無酸素銅の軟化温度を低下させたものが用いられ（例えば、特許文献１参照）、これらのインゴットを熱間圧延した後、所定の厚さまで冷間圧延と焼鈍とを繰り返して圧延銅箔が製造される。その後、樹脂基板との接着性を向上させるため、圧延銅箔には表面に粗化めっきが施される。粗化めっき後の銅箔は裁断された後、樹脂基板と貼り合わされる。銅箔と樹脂との貼り合わせには、例えばエポキシ等の熱硬化性樹脂からなる接着剤が用いられ、貼り合わせ後、１３０〜１７０℃の温度で数時間〜数十時間加熱して硬化させられる。次に、銅箔をエッチングして種々の回路パターンが形成される。

このように、ＦＰＣやフィルムキャリアの構造として従来から、ポリイミド樹脂の基板フィルムと銅箔をエポキシ樹脂等からなる接着剤層を介して積層する三層構造が用いられてきた。しかし近年、従来のはんだより融点の高い鉛フリーはんだが接続に使用される等の理由によって、耐熱性の劣る接着剤層を用いることなく直接ポリイミド樹脂層と銅箔を積層する二層構造が広く用いられるようになってきた。
特開２００１−２６２２９６号公報

二層構造の場合はポリイミド樹脂を銅箔と直接接着させることから、製造時に３００℃以上の温度で加圧することが必要となる。しかしながら、従来用いられている圧延銅箔の軟化温度は２５０℃以下であるため、加熱後の銅箔の組織が安定せず、強度が落ちてその後のラインハンドリングが悪化したりすることがあった。

また、二層構造は、従来の三層構造と比較して寸法安定性に優れるが、ファインピッチ化の進行により、使用時の寸法安定性が問題となる。即ち、パターン形成後に、プリント配線板同士を接合したり、狭ピッチ化が進んでいる集積チップをマウントしたりするときの熱処理は、鉛フリーはんだの採用などにより、高温（２５０℃程度）で処理される傾向にある。この際、回路を形成している銅箔は加熱により収縮する傾向にあり、使用に際して配線パターンのピッチが変化し、安定して配線パターン同士が接続できなくなるという問題があった。

従って、本発明の目的は、二層構造の採用により高温で加熱処理される場合でも、組織が安定し耐熱性に優れ、銅箔の収縮が生じずに配線ピッチが変化することなく寸法安定性に優れた電子部品用銅箔を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明者らは以下の２つの対策を講じた。
第一には、銅箔の材料として従来の無炭素銅やタフピッチ銅でなく、耐熱温度を上げる添加元素を加えることにより、３００〜４００℃程度の温度で加熱処理されても銅箔の結晶組織を安定化させる。
第二には、銅箔使用時の加熱による銅箔の収縮は、圧延加工後における銅箔を構成する銅結晶粒の再結晶組織化に起因していると考えられるため、銅箔使用前に予め熱処理を施して銅箔を収縮させて銅箔使用時の銅結晶粒を再結晶組織化させておくことにより、使用時の加熱による収縮を抑える。

即ち、本発明の電子部品用銅箔は、酸素含有量が１０重量ｐｐｍ以下であり、耐熱温度を上げる添加元素のＺｒを０．０１〜０．２０重量％含有することにより３００〜４００℃の温度の加熱処理でも結晶組織が安定であり、樹脂基板と貼り合わせて使用される圧延銅箔であって、前記樹脂基板と貼り合わせる前に予め３５０℃以上５５０℃以下の温度で熱処理が施されて銅結晶粒が再結晶組織化されることで収縮させ、前記銅箔の使用時の加熱によっては収縮が抑えられていることを特徴とする。

前記熱処理温度は、二層構造において、樹脂基板がキャスティング法において製造される温度以上であること、具体的には、３５０℃以上５５０℃以下、特に４００℃以上５００℃以下であることが好ましい。

本発明の電子部品用銅箔の製造方法は、酸素含有量が１０重量ｐｐｍ以下であり、耐熱温度を上げる添加元素のＺｒを０．０１〜０．２０重量％含有させることにより３００〜４００℃の温度の加熱処理でも結晶組織が安定となるようにし、樹脂基板と貼り合わせて使用される圧延銅箔の製造方法であって、前記樹脂基板と貼り合わせる前に予め３５０℃以上５５０℃以下の温度で熱処理を施すことにより銅結晶粒を再結晶組織化させて前記銅箔を収縮させ、前記銅箔の使用時の加熱によっては収縮が抑えられていることを特徴とする。

本発明の電子部品用銅箔によれば、Ｚｒを所定量添加しているため耐熱温度が向上し、ポリイミド樹脂と銅箔との接着時や、プリント配線板同士の接合時等の加熱の際においても、銅箔の結晶組織が安定し、強度が落ちることがない。

また、銅箔を樹脂基板と貼り合わせる前に、銅箔を予め所定温度で熱処理して銅箔の結晶粒を予め再結晶組織化させてあるので、銅箔使用時の加熱による銅箔の収縮を抑えることができる。このため、配線ピッチが変化することなく寸法安定性に優れたものとなる。

本発明について実施例を挙げて説明する。
酸素含有量が１０ｐｐｍの無酸素銅をベース材とし、Ｚｒを０．０１〜０．２０ｗｔ％添加し、溶解鋳造した。この鋳塊を熱間圧延して厚さ１２ｍｍの素材に加工した後、冷間圧延と焼鈍を繰り返す方法で加工して、厚さ２００μｍの生地材を製造した。さらにこの生地材を焼鈍した後、厚さ１０μｍまで冷間圧延して試料とした。

以上のようにして製造した試料銅箔について、常温での初期引張強さ、軟化温度と、４５０℃で４時間加熱した後の引張強さを調べた。更に、２５０℃で３０分の熱処理を行ったあとの収縮量を測定した。測定には約２００ｍｍのスパンでマーキングし加熱前後の差を比較した。２５０℃３０分は、接合時の温度などを模擬した温度である。結果を表１に示す。

表１の結果より、試料Ｎｏ．１〜５の耐熱温度はいずれも３５０℃以上であり、一般にポリイミドをキャスティングする３５０℃の温度では組織的な影響は小さいことが分る。また、いずれの試料も、４５０℃４時間後の強度が３００Ｎ／ｍｍ²と十分な強度を有していた。更に、２５０℃３０分の再加熱前後での収縮量で−０．０３％を確保することができ、寸法安定性に優れていることが分かった。

次に、表１の試料Ｎｏ．１〜５よりもＺｒの添加量が低い試料Ｎｏ．６、７と添加量が多い試料Ｎｏ．８について、適用可否を調査した。また、従来材として、Ｚｒ無添加で熱処理を施していない試料Ｎｏ．９の加熱時の寸法変化量を確認した。結果を表２に示す。

表２の結果より、添加量の低い試料Ｎｏ．６、７では、軟化温度は２５０℃以下であり、ポリイミドをキャスティングする温度では強度が落ちてしまう。このため、その後のラインハンドリング性が悪化するため、適用が困難である。銅箔を厚くしてハンドリング性を改善しても、軟化温度は２５０℃以下になるため、鉛フリー半田など接合温度が高温になる場合、組織が安定せず、寸法変化が発生しやすいため、適さない。逆に添加量が多いＮｏ．８では、導電率が低下するため配線材料には適さないものとなる。更に、従来材のＮｏ．９では、本実施例のＮｏ．１〜５と比較して２５０℃３０分の加熱後の寸法変化量は大きく、適さない。以上のことにより、本発明の効果が確認された。

なお、本発明では、銅箔にＺｒを添加しているが、銅箔の耐熱温度が３００℃以上確保できるものであれば、Ｚｒの代わりに、或いはＺｒに加えて他の元素を添加することもできる。このため、Ｓｎ、Ａｇ、Ｆｅなどの添加も同等の効果が期待できる。

Claims (3)

1. 酸素含有量が１０重量ｐｐｍ以下であり、耐熱温度を上げる添加元素のＺｒを０．０１〜０．２０重量％含有することにより３００〜４００℃の温度の加熱処理でも結晶組織が安定であり、樹脂基板と貼り合わせて使用される圧延銅箔であって、前記樹脂基板と貼り合わせる前に予め３５０℃以上５５０℃以下の温度で熱処理が施されて銅結晶粒が再結晶組織化されることで前記銅箔を収縮させ、前記銅箔の使用時の加熱によっては収縮が抑えられていることを特徴とする電子部品用銅箔。
2. 酸素含有量が１０重量ｐｐｍ以下であり、耐熱温度を上げる添加元素のＺｒを０．０１〜０．２０重量％含有させることにより３００〜４００℃の温度の加熱処理でも結晶組織が安定となるようにし、樹脂基板と貼り合わせて使用される圧延銅箔の製造方法であって、前記樹脂基板と貼り合わせる前に予め３５０℃以上５５０℃以下の温度で熱処理を施すことにより銅結晶粒を再結晶組織化させて前記銅箔を収縮させ、前記銅箔の使用時の加熱によっては収縮が抑えられていることを特徴とする電子部品用銅箔の製造方法。
3. 前記熱処理温度が４００℃以上５００℃以下であることを特徴とする請求項２記載の電子部品用銅箔の製造方法。