JP5126435B1 - 圧延銅箔 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主表面に平行な複数の結晶面の回折ピーク強度が、I{022}/(I{022}+I{002}+I{113}+I{111}+I{133})≧0.50であり、(I{002}+I{113})/(I{111}+I{133})≦2.0であり、10≦I{022}/I{002}≦45であり、I{022}/I{113}≧5.0であり、I{022}/I{111}≦120であり、I{022}/I{133}≦25であり、I{002}/I{113}≦5.0であり、I{111}/I{133}≦3.0であり、I{113}/I{111}≦5.0であり、I{002}/I{111}≦8.0であり、I{002}/I{133}≦2.0であり、且つ、I{113}/I{133}≦2.0である。
【選択図】図1
Description
器の可動部の配線等には、FPCが用いられることが多い。したがって、FPCやその配線材として用いられる圧延銅箔には、優れた屈曲特性が要求されてきた。
主表面を備え、前記主表面に平行な複数の結晶面を有する最終冷間圧延工程後、再結晶焼鈍工程前の圧延銅箔であって、
前記複数の結晶面には{022}面、{002}面、{113}面、{111}面、及び{133}面が含まれ、
前記主表面に対する2θ/θ法によるX線回折測定で得られる前記各結晶面の回折ピーク強度をそれぞれI{022}、I{002}、I{113}、I{111}、及びI{133}としたとき、
I{022}/(I{022}+I{002}+I{113}+I{111}+I{133})≧0.50であり、
(I{002}+I{113})/(I{111}+I{133})≦2.0であり、
10≦I{022}/I{002}≦45であり、
I{022}/I{113}≧5.0であり、
I{022}/I{111}≦120であり、
I{022}/I{133}≦25であり、
I{002}/I{113}≦5.0であり、
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I{002}/I{111}≦8.0であり、
I{002}/I{133}≦2.0であり、且つ、
I{113}/I{133}≦2.0である
圧延銅箔が提供される。
JIS C1020に規定の無酸素銅、又はJIS C1100に規定のタフピッチ銅を主成分とする
第1の態様に記載の圧延銅箔が提供される。
銀、硼素、チタン、錫の少なくともいずれかが添加されている
第1又は第2の態様に記載の圧延銅箔が提供される。
総加工度が90%以上の前記最終冷間圧延工程により厚さが20μm以下となっている第1〜第3の態様のいずれかに記載の圧延銅箔が提供される。
フレキシブルプリント配線板用である
第1〜第4の態様のいずれかに記載の圧延銅箔が提供される。
上述のように、FPC用途で求められる屈曲特性の高い圧延銅箔を得るには、圧延面の立方体方位を発達させるほど良い。本発明では、例えば圧延面の立方体方位が発達するよう主方位の結晶面の制御を行ったうえで、屈曲特性の更なる向上を図る。
(1)圧延銅箔の構成
まずは、本発明の一実施形態に係る圧延銅箔の結晶構造等の構成について説明する。
本実施形態に係る圧延銅箔は、例えば主表面としての圧延面を備える板状に構成されている。この圧延銅箔は、例えば無酸素銅(OFC:Oxygen-Free Copper)やタフピッチ銅等の純銅を原材料とする鋳塊に、後述の熱間圧延工程や冷間圧延工程等を施し所定厚さとした、最終冷間圧延工程後、再結晶焼鈍工程前の圧延銅箔である。すなわち、本実施形態に係る圧延銅箔は、例えばFPCの可撓性の配線材用途に用いられるよう、総加工度が90%以上、より好ましくは94%以上の最終冷間圧延工程により厚さが20μm以下に構成されており、この後、上述のように、例えばFPCの基材との貼り合わせの工程を兼ねて再結晶焼鈍工程が施され、再結晶することにより優れた屈曲特性を具備させることが企図されている。
上記圧延銅箔は、圧延面に平行な複数の結晶面を有している。具体的には、最終冷間圧延工程後、再結晶焼鈍工程前の状態で、複数の結晶面には、{022}面、{002}面、{113}面、{111}面、及び{133}面が含まれる。{022}面は圧延面における主方位となっており、その他の各結晶面は副方位である。
(I{002}+I{113})/(I{111}+I{133})≦2.0・・・(2)
10≦I{022}/I{002}≦45・・・(3)
I{022}/I{113}≧5.0・・・(4)
I{022}/I{111}≦120・・・(5)
I{022}/I{133}≦25・・・(6)
I{002}/I{113}≦5.0・・・(7)
I{111}/I{133}≦3.0・・・(8)
I{113}/I{111}≦5.0・・・(9)
I{002}/I{111}≦8.0・・・(10)
I{002}/I{133}≦2.0・・・(11)
I{113}/I{133}≦2.0・・・(12)
上述のように、{022}面は再結晶焼鈍工程後に{002}面へと変化して圧延銅箔の屈曲特性を向上させる。上述の式(1)は、この{022}面の回折ピーク強度I{022}が、これ以外の方位の結晶面の回折ピーク強度と比較して5割以上と、充分に高いことを示している。
次に、本発明の一実施形態に係る圧延銅箔の製造方法について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る圧延銅箔の製造工程を示すフロー図である。
図1に示すように、まずは、無酸素銅(OFC:Oxygen-Free Copper)やタフピッチ銅等の純銅を原材料として鋳造を行って鋳塊(インゴット)を準備する。鋳塊は、例えば所定厚さ、所定幅を備える板状に形成する。原材料となる無酸素銅やタフピッチ銅等の純銅は、圧延銅箔の諸特性を調整するため、所定の添加材が添加された希薄銅合金となっていてもよい。
次に、準備した鋳塊に熱間圧延を施して、鋳造後の所定厚さよりも薄い板厚の板材とする。
続いて、冷間圧延工程S31と焼鈍工程S32とを所定回数繰り返し実施する繰り返し工程S30を行う。すなわち、冷間圧延を施して加工硬化させた上記板材に、焼鈍処理を施して板材を焼き鈍すことにより加工硬化を緩和する。これを所定回数繰り返すことで、「生地」と称される銅条が得られる。銅材に耐熱性を調整する添加材等が加えられている場合は、銅材の耐熱性に応じて焼鈍処理の温度条件を適宜変更する。
次に、最終冷間圧延工程S40を実施する。最終冷間圧延は仕上げ冷間圧延とも呼ばれ、仕上げとなる冷間圧延を複数回に亘って焼鈍生地に施す。このとき、例えば特許文献3の技術を本実施形態に応用し、総加工度を90%以上、より好ましくは94%以上とする。これにより、再結晶焼鈍工程後において、いっそう高い屈曲特性が得られ易い圧延銅箔となる。
ち、上記のように、ロールの回転速度に対して入り口側と出口側とで大小関係が逆転する加工対象物の速度は、入り口側及び出口側の間のどこかの位置でロールの回転速度と等しくなる。この両者の速度が等しい位置を中立点といい、中立点では加工対象物にかかる圧力が最大となる。
以上の工程を経た銅条に所定の表面処理を施す。以上により、本実施形態に係る圧延銅箔が製造される。
次に、本発明の一実施形態に係る圧延銅箔を用いたフレキシブルプリント配線板(FPC)の製造方法について説明する。
まずは、本実施形態に係る圧延銅箔を所定のサイズに裁断し、例えばポリイミド等の樹脂からなるFPCの基材と貼り合わせてCCL(Copper Clad Laminate)を形成する。このとき、接着剤を介して貼り合わせを行う3層材CCLを形成する方法と、接着剤を介さず直接貼り合わせを行う2層材CCLを形成する方法のいずれを用いてもよい。接着剤を用いる場合には、加熱処理により接着剤を硬化させて圧延銅箔と基材とを密着させ一体化する。接着剤を用いない場合には、加熱・加圧により圧延銅箔と基材とを直接密着させる。加熱温度や時間は、接着剤や基材の硬化温度等に合わせて適宜選択することができ、例えば150℃以上400℃以下の温度で、1分以上120分以下とすることができる。
面へと変化する。よって、屈曲特性に優れた圧延銅箔を得ることができる。
次に、基材に貼り合わせた圧延銅箔に表面加工工程を施す。表面加工工程では、圧延銅箔に例えばエッチング等の手法を用いて銅配線等を形成する配線形成工程と、銅配線と他の電子部材との接続信頼性を向上させるためメッキ処理等の表面処理を施す表面処理工程と、銅配線等を保護するため銅配線上の一部を覆うようにソルダレジスト等の保護膜を形成する保護膜形成工程とを行う。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
変更可能である。
まずは、無酸素銅を用いた実施例1〜18および比較例1〜18に係る圧延銅箔を以下のとおり製作し、それぞれについて各種評価を行った。
(圧延銅箔の製作)
目標濃度を150ppmとするAgを添加した無酸素銅を用い、上述の実施形態と同様の手順及び手法で、実施例1〜18および比較例1〜18に係る圧延銅箔を製作した。但し、比較例1〜18については構成を外れる処理等が含まれる。
3に示す。
まずは、実施例1〜18および比較例1〜18に係る圧延銅箔に対し、2θ/θ法によるX線回折測定を行った。係る測定は、株式会社リガク製のX線回折装置(型式:Ultima IV)を用い、以下の表4に示す条件で行った。
2)までの各値はいずれも上述の所定範囲内にある。
次に、各圧延銅箔の屈曲特性を調べるため、各圧延銅箔が破断するまでの繰返し曲げ回数(屈曲回数)を測定する屈曲疲労寿命試験を行った。係る試験は、信越エンジニアリング株式会社製のFPC高速屈曲試験機(型式:SEK−31B2S)を用い、IPC(米国プリント回路工業会)規格に準拠して行った。図2には、上記FPC高速屈曲試験機等も含む、一般的な摺動屈曲試験装置10の模式図を示す。
次に、目標濃度を200ppmとするAgを添加したタフピッチ銅を用い、上述の実施例と同様の手順及び手法で、厚さが12μmの実施例19および比較例19に係る圧延銅箔を製作した。但し、比較例19については構成を外れる処理等が含まれる。
次に、Agに加えて、他の異なる添加材を更に添加した圧延銅箔の評価結果について以下に説明する。
まずは、目標濃度を120ppmとするAgおよび目標濃度を40ppmとするチタン(Ti)を添加材として加えた無酸素銅を用い、上述の実施例と同様の手順及び手法で、厚さが12μmの実施例20および比較例20に係る圧延銅箔を製作した。但し、比較例20については構成を外れる処理等が含まれる。
次に、目標濃度を100ppm〜150ppmとするAgおよび目標濃度を50ppm〜200ppmとする硼素(B)を添加材として加えた無酸素銅を用い、上述の実施例と同様の手順及び手法で、厚さが12μmの実施例21〜24および比較例21〜24に係る圧延銅箔を製作した。但し、比較例21〜24については構成を外れる処理等が含まれる。
の影響を受けて、比較例21〜24に係る圧延銅箔では、他の比例関係式についても所定値から外れるものがあった。
以上、述べてきたように、副方位の結晶面を制御することで圧延銅箔に更なる高屈曲特性が付与される原理、及び、上述の圧延銅箔の製造工程における副方位の結晶面の制御の仕組みに対する本発明者等の考察について、以下に説明する。
本発明者等は、結晶方位学の知見と金属学の知見とこれまでの実験経験とから、副方位の結晶面を制御することで更なる高屈曲特性が得られる原理について以下の考察を行った。
再結晶{002}面∠{111}面 : 54.7°
再結晶{002}面∠{133}面 : 46.5°
(結晶回転)
上述のように、最終冷間圧延工程等の圧延加工時、銅材には圧縮応力と、圧縮応力よりも弱い引張応力とがかかっている。圧延される銅材中の銅結晶は、圧延加工時の応力によって{022}面への回転現象を起こし、圧延加工の進展とともに、圧延面に平行な結晶面の方位が主に{022}面である圧延集合組織を形成する。このとき、上述のように、圧縮応力と引張応力との比により、{022}面へと向かって回転する経路が変わる。これについて、図3を用いて説明する。
、{hkl}面のh,k,lが全て奇数値または全て偶数値でなければ回折ピークとして現れない。h,k,lが奇数値と偶数値との混在となっていると、消滅則によって回折ピークが消失し、測定できないためである。したがって、上述の実施形態等に係る圧延銅箔の構成を示すにあたっては、回折ピークとして現れる{001}面({002}面)、{113}面、{111}面、及び{133}面の副方位で規定した。上述の実施例等の結果からも本構成の効果は明白であるから、上記に挙げた副方位の結晶面を考えれば充分であるといえる。
以上のことから、圧縮応力>引張応力であることを前提として、圧縮成分と引張成分とのバランスを調整しながら圧延すると、総加工度が高くなるにしたがって、銅結晶は全体として{022}面へと向かって回転する。{022}面へと向かう経路としては、圧縮成分により{002}面や{113}面を経由し易くなり、引張成分により{111}面や{133}面を経由し易くなる。主な副方位の結晶面が{002}面、{113}面、{111}面、及び{133}面となるのは、{022}面へと回転しきれなかった上記結晶面が銅材中に残るためであり、最終冷間圧延工程での圧縮成分と引張成分との調整により、銅材中に残る各副方位の結晶面の割合を調整することができる。
上述の実施形態や実施例においては、最終冷間圧延工程における1パスあたりの加工度と併せ、中立点の位置制御も行っている。つまり、圧縮成分と引張成分との制御パラメータの調整にあたっては、例えば中立点の位置変化に着目することも可能である。
張力の成分+圧縮力の成分=2×剪断降伏応力・・・(C)
の関係において、圧縮力成分を張力成分より大きくし、さらに、圧延速度とロール径との条件バランス、すなわち、圧延加工時のロールと銅材との接触面における中立点の位置を、式(C)を用いて算出する。なお、中立点の詳細についても、下記技術文献(ロ)を参照した。
11 試料固定板
12 ネジ
13 振動伝達部
14 発振駆動体
F 試料片
Claims (5)
- 主表面を備え、前記主表面に平行な複数の結晶面を有する最終冷間圧延工程後、再結晶焼鈍工程前の圧延銅箔であって、
前記複数の結晶面には{022}面、{002}面、{113}面、{111}面、及び{133}面が含まれ、
前記主表面に対する2θ/θ法によるX線回折測定で得られる前記各結晶面の回折ピーク強度をそれぞれI{022}、I{002}、I{113}、I{111}、及びI{133}としたとき、
I{022}/(I{022}+I{002}+I{113}+I{111}+I{133})≧0.50であり、
(I{002}+I{113})/(I{111}+I{133})≦2.0であり、
10≦I{022}/I{002}≦45であり、
I{022}/I{113}≧5.0であり、
I{022}/I{111}≦120であり、
I{022}/I{133}≦25であり、
I{002}/I{113}≦5.0であり、
I{111}/I{133}≦3.0であり、
I{113}/I{111}≦5.0であり、
I{002}/I{111}≦8.0であり、
I{002}/I{133}≦2.0であり、且つ、
I{113}/I{133}≦2.0である
ことを特徴とする圧延銅箔。 - JIS C1020に規定の無酸素銅、又はJIS C1100に規定のタフピッチ銅を主成分とする
ことを特徴とする請求項1に記載の圧延銅箔。 - 銀、硼素、チタン、錫の少なくともいずれかが添加されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧延銅箔。 - 総加工度が90%以上の前記最終冷間圧延工程により厚さが20μm以下となっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧延銅箔。
- フレキシブルプリント配線板用である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の圧延銅箔。
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