JP5245813B2 - 圧延銅箔 - Google Patents
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圧延面を基準としたX線回折極点図測定により得られる結果で、極点図測定のα角度=45°におけるβ走査で得られる銅結晶の[220]Cu面回折ピークがβ角度の少なくとも90±5°毎に存在して4回対称性を示す結晶粒が存在するとともに、極点図測定のα角度を横軸とし各α角度におけるβ走査で得られる銅結晶の[220] Cu 面回折の規格化強度を縦軸としてグラフ表記した際に、α=25〜35°の間に前記規格化強度の極大値Pが存在し、α=40〜50°の間に前記規格化強度の極大値Qが存在し、α=85〜90°の間は前記規格化強度が単調増加するのみであり、前記極大値Pと前記極大値Qと前記α=90°における前記規格化強度の値Rとが「Q≦P≦R」であることを特徴とする圧延銅箔を提供する。
(1)「Agと、Sn,Zr,Fe,Co,Ni,Mg,Zn,Ti,Si,B,Bi,Sb,MnおよびCrからなる元素群の中から選択される1種以上の添加元素」を「合計で50ppm以上1200ppm以下」にかえて、「Agを50ppm以上1200ppm以下」とすることができる。
(2)前記4回対称性を示す回折ピークが、前記β走査で得られる銅結晶の[220]Cu面回折の最小強度に対して1.5倍以上の回折強度を有する。
(3)前記圧延面に対するX線回折2θ/θ測定により得られる結果で、銅結晶の回折ピークの強度が「I[200]Cu≧I[220]Cu」である。
(面内配向測定)
本実施の形態における圧延銅箔は、最終冷間圧延工程の後で再結晶焼鈍前の圧延銅箔であって、圧延面を基準としたX線回折極点図測定により得られる結果で、極点図測定のα角度=45°におけるβ走査で得られる銅結晶の{220}Cu面回折ピークがβ角度の少なくとも90±5°毎に存在して4回対称性を示すことを特徴とする。例えば、極点図測定において銅箔の圧延方向をβ=0°とした場合、4回対称の回折ピークの中心はそれぞれβ=0±5°, 90±5°, 180±5°, 270±5°となる。
(規格化強度)
本実施の形態における圧延銅箔は、最終冷間圧延工程の後で再結晶焼鈍前の圧延銅箔であって、前記圧延面を基準としたX線回折極点図測定により得られる結果で、極点図測定のα角度を横軸とし各α角度におけるβ走査で得られる銅結晶の{220}Cu面回折の規格化強度を縦軸としてグラフ表記した際に、α=25〜35°の間に前記規格化強度の極大値Pが存在し、α=40〜50°の間に前記規格化強度の極大値Qが存在し、α=85〜90°の間は前記規格化強度が単調増加しており、前記極大値Pと前記極大値Qと前記α=90°における前記規格化強度の値Rとが「Q≦P≦R」であることを特徴とする。上述のXRD極点図測定の結果において、{220}Cu面回折の規格化強度がα=25〜35°の極大値Pとα=40〜50°の極大値Qとα=85〜90°の単調増加とを示さず、前記極大値Pと前記極大値Qと前記α=90°における規格化強度の値Rとが「Q≦P≦R」の関係を示さない場合、再結晶焼鈍を施しても高屈曲特性を有する圧延銅箔が得られない。よって、上記のように規定する。
Rc=Ic / Istd
ここで、
Ic:補正強度(バックグラウンド補正、吸収補正)
Istd:計算で求めた規格化するための強度
である。
(文献名)「RAD システム応用ソフトウェア 集合組織解析プログラム 取扱説明書(説明書番号:MJ201RE)」,理学電機株式会社,p.22〜23.
(文献名)「CN9258E101 RINT2000シリーズ アプリケーションソフトウェア 正極点 取扱説明書(説明書番号:MJ10102A01)」理学電機株式会社,p.8〜10.
(2θ/θ測定)
本実施の形態における圧延銅箔は、最終冷間圧延工程の後で再結晶焼鈍前の状態において、前記圧延面に対するX線回折2θ/θ測定により得られる結果で、銅結晶の回折ピークの強度Iが「I{200}Cu ≧ I{220}Cu」であることを特徴とする。
(総合配向比率)
本実施の形態における圧延銅箔は、最終冷間圧延工程後に再結晶焼鈍を施した後の圧延銅箔であって、圧延面に対するX線回折2θ/θ測定から算出される立方体集合組織の比率[A]と、当該立方体集合組織の結晶粒についてX線回折ロッキングカーブ測定から算出される面外配向比率[B]と、前記立方体集合組織の結晶粒について前記圧延面を基準としたX線回折極点図測定から算出される面内配向比率[C]との積が、「[A]×[B]×[C] ≧ 0.5」であることを特徴とする。本発明においては、[A]×[B]×[C]を総合配向比率と定義する。総合配向比率が0.5未満([A]×[B]×[C] < 0.5)であると、高い屈曲特性が得られない。よって、総合配向比率を0.5以上とする。より望ましくは0.55以上であり、更に望ましくは0.6以上である。
立方体集合組織の比率[A] = I{200}Cu / (I{111}Cu+I{200}Cu+I{220}Cu+I{311}Cu)
ここで、
I{111}Cu:{111}Cu面の回折ピーク強度
I{200}Cu:{200}Cu面の回折ピーク強度
I{220}Cu:{220}Cu面の回折ピーク強度
I{311}Cu:{311}Cu面の回折ピーク強度
である。
立方体集合組織の面外配向比率[B] = ΔθFWHM / ΔθIW
なお、
ΔθFWHM:{200}Cu面回折ピークの最大強度の半分の強度におけるピーク幅
ΔθIW:{200}Cu面回折ピークの積分強度を該回折ピークの最大強度で除したもの
とする。
立方体集合組織の面外配向比率[C] = ΔβFWHM / ΔβIW
なお、
ΔβFWHM:{220}Cu面回折ピークの最大強度の半分の強度におけるピーク幅
ΔβIW:{220}Cu面回折ピークの積分強度を該回折ピークの最大強度で除したもの
とする。
次に、図7を参照しながら、本発明に係る圧延銅箔の製造方法を説明する。図7は、本発明に係る圧延銅箔の製造工程の1例を示すフロー図である。
つぎに、本発明の実施の形態に係る圧延銅箔の高屈曲特性化のメカニズムについて考察する。
工程aにおいて、溶解・鋳造方法に制限はなく、また、材料の寸法にも制限はない。工程b、工程cおよび工程dにおいても、特段の制限はなく、通常の方法・条件でよい。また、FPCに用いる圧延銅箔の厚みは一般的に50μm以下であり、本発明の圧延銅箔の厚みも、50μm以下であれば制限はないが、20μm以下が特に好ましい。
上記実施の形態の圧延銅箔を用いて、通常行われている製造方法により、フレキシブルプリント配線板を得ることができる。また、圧延銅箔に対する再結晶焼鈍は、通常のCCL工程で行われる熱処理でもよいし、別工程で行われてもよい。
上記の本発明の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
(1)従来よりも優れた屈曲特性を有する圧延銅箔を得ることができる。
(2)従来よりも優れた屈曲特性を有する圧延銅箔を安定して効率良く(すなわち、低コストで)製造することができる。
(3)従来よりも優れた屈曲特性を有するフレキシブルプリント配線板(FPC)等の可撓性配線を得ることができる。
(4)フレキシブルプリント配線板(FPC)のみに留まらず、高い屈曲特性(屈曲寿命)が要求される他の導電部材(例えば、耐振動性が必要な自動車用リチウムイオン電池の負極材料など)にも適用できる。
はじめに、原料素材としては、タフピッチ銅(酸素含有量150ppm)を母材として表1,表2に示す添加元素を含有する銅合金を調合・溶解し、厚さ200 mm・幅650 mmの鋳塊を製造した。その後、図7記載のフローにしたがって、10 mmの厚さまで熱間圧延を行った後、冷間圧延および中間焼鈍(生地焼鈍を含む)を適宜繰り返して、0.2 mmと0.1 mmの厚みを有する生地を製造した。つぎに、各生地に対し、表3に示す製造条件で生地焼鈍工程および最終冷間圧延工程を行うことにより、厚さ16μmの圧延銅箔を作製した。なお、生地焼鈍の温度は、焼鈍炉の設定温度ではなく銅箔の実態温度である。
圧延銅箔(最終冷間圧延工程の後で再結晶焼鈍の前、再結晶焼鈍後)に対するXRD評価は次のように行った。なお、各種XRD測定(2θ/θ測定、ロッキングカーブ測定、極点図測定、面内配向測定)には、X線回折装置(株式会社リガク製、型式:RAD−B)を用いた。対陰極(ターゲット)はCuを用い、管電圧および管電流はそれぞれ40 kV、30 mAとした。また、XRD測定に供する試料の大きさは、約15×約15 mm2とした。
前記のようにして作製した圧延加工上がりの状態(最終冷間圧延工程の後で再結晶焼鈍前)の各圧延銅箔(厚さ16μm、合金No.1〜26)に対し、各種XRD測定を行った。前述した図3は、No.3の合金を用い製造工程Aで作製した圧延銅箔に対して面内配向測定(α=45°における{220}Cu面の測定)を行った結果である。また、No.1,2,4〜14の合金を用い製造工程Aで作製した圧延銅箔に対する面内配向測定の結果は、図3と同等な回折ピークの結果が得られた。一方、No.15〜26の合金を用い製造工程Aで作製した圧延銅箔における面内配向測定の結果は、90±5°毎に存在する4回対称性の回折ピークが存在するとは認められなかった。
上述のようにして作製した各圧延銅箔(厚さ16μm、最終冷間圧延工程上がり)に対し、温度180℃で60分間保持する再結晶焼鈍を施した後に各種XRD測定を行い、総合配向比率[A]×[B]×[C]を評価した。総合配向比率[A]×[B]×[C]の結果の1例を表4に示す。なお、前述したように、[A], [B], [C]はそれぞれ次のような式で算出した。
立方体集合組織の比率[A] = I{200}Cu / (I{111}Cu+I{200}Cu+I{220}Cu+I{311}Cu)
立方体集合組織の面外配向比率[B] = ΔθFWHM / ΔθIW
立方体集合組織の面外配向比率[C] = ΔβFWHM / ΔβIW
上記のようにして作製した各圧延銅箔(合金No.1〜26、製造工程A〜C、厚さ16μm、再結晶焼鈍後)に対する屈曲特性の評価は、次のように行った。図8は、屈曲特性評価(摺動屈曲試験)の概略を表した模式図である。摺動屈曲試験装置は信越エンジニアリング株式会社製、型式:SEK−31B2Sを用い、R=2.5 mm、振幅ストローク=10 mm、周波数=25 Hz(振幅速度=1500回/分)、試料幅=12.5 mm、試料長さ=220 mm、試料片の長手方向が圧延方向となる条件で測定した。測定は10試料ずつ行って屈曲寿命回数の平均を算出した。結果を表5,表6に示す。
R…曲率。
Claims (5)
- 最終冷間圧延工程の後で再結晶焼鈍前の圧延銅箔であって、
前記圧延銅箔は、Agと、Sn,Zr,Fe,Co,Ni,Mg,Zn,Ti,Si,B,Bi,Sb,MnおよびCrからなる元素群の中から選択される1種以上の添加元素と、不可避不純物と、残部がCuとからなるとともに、前記添加元素がAgを含めた合計で50ppm以上1200ppm以下の含有量であり、
圧延面を基準としたX線回折極点図測定により得られる結果で、極点図測定のα角度=45°におけるβ走査で得られる銅結晶の[220]Cu面回折ピークがβ角度の少なくとも90±5°毎に存在して4回対称性を示す結晶粒が存在するとともに、極点図測定のα角度を横軸とし各α角度におけるβ走査で得られる銅結晶の[220] Cu 面回折の規格化強度を縦軸としてグラフ表記した際に、α=25〜35°の間に前記規格化強度の極大値Pが存在し、α=40〜50°の間に前記規格化強度の極大値Qが存在し、α=85〜90°の間は前記規格化強度が単調増加するのみであり、前記極大値Pと前記極大値Qと前記α=90°における前記規格化強度の値Rとが「Q≦P≦R」であることを特徴とする圧延銅箔。 - 最終冷間圧延工程の後で再結晶焼鈍前の圧延銅箔であって、
前記圧延銅箔は、50ppm以上1200ppm以下のAgと、不可避不純物と、残部がCuとからなり、
圧延面を基準としたX線回折極点図測定により得られる結果で、極点図測定のα角度=45°におけるβ走査で得られる銅結晶の[220] Cu 面回折ピークがβ角度の少なくとも90±5°毎に存在して4回対称性を示す結晶粒が存在するとともに、極点図測定のα角度を横軸とし各α角度におけるβ走査で得られる銅結晶の[220] Cu 面回折の規格化強度を縦軸としてグラフ表記した際に、α=25〜35°の間に前記規格化強度の極大値Pが存在し、α=40〜50°の間に前記規格化強度の極大値Qが存在し、α=85〜90°の間は前記規格化強度が単調増加するのみであり、前記極大値Pと前記極大値Qと前記α=90°における前記規格化強度の値Rとが「Q≦P≦R」であることを特徴とする圧延銅箔。 - 請求項1または請求項2に記載の圧延銅箔において、
前記4回対称性を示す回折ピークが、前記β走査で得られる銅結晶の[220]Cu面回折の最小強度に対して1.5倍以上の回折強度を有することを特徴とする圧延銅箔。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の圧延銅箔において、
前記圧延面に対するX線回折2θ/θ測定により得られる結果で、銅結晶の回折ピークの強度が「I[200]Cu≧I[220]Cu」であることを特徴とする圧延銅箔。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の圧延銅箔に対して再結晶焼鈍を施した後の圧延銅箔であって、
前記圧延面に対するX線回折2θ/θ測定から算出される立方体集合組織の比率[A]と、当該立方体集合組織の結晶粒についてX線回折ロッキングカーブ測定から算出される面外配向比率[B]と、前記立方体集合組織の結晶粒について前記圧延面を基準としたX線回折極点図測定から算出される面内配向比率[C]との積が、「[A]×[B]×[C]≧0.5」であることを特徴とする圧延銅箔。
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