JP6190619B2 - 銅箔及びその製造方法、並びに銅張積層板及びフレキシブルプリント配線板 - Google Patents
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Description
また、FPCをLCD(液晶ディスプレイ)と異方性導電膜(ACF)を用いて接合する際に、FPCのベースとなる樹脂層(例えば、ポリイミド)越しにCCDカメラでマーカー位置を確認し、接合位置合わせを行う。このため樹脂層の透明度が低いと位置合わせが困難になる。
FPCの樹脂層は、銅箔と樹脂層とを接合した後にエッチングによって銅層を除去したものである。そのため樹脂層表面は、銅箔表面の凹凸を転写したレプリカとなっている。つまり、銅箔表面が粗いと樹脂層表面も粗くなり、光を乱反射するために透明度が低下する。このため、樹脂層の光透過性を改善するためには、銅箔の樹脂層との接着面を平滑にする必要がある。
一般に、銅箔の樹脂層との接着面は、接着強度を増すために粗化めっき処理される。銅箔の表面粗さに比べて粗化処理のめっき粒子が大きいことから、銅箔表面を平滑にする手段として、これまで主としてめっき条件の改良が行われてきた。
又、特許文献1記載の銅箔は,樹脂と接着する面(粗化めっき側)だけでなく、樹脂と接着されない反対面も平滑化されてしまう。そして、樹脂と接着されない面(S面)が平滑であると,ソフトエッチングをしても銅箔表面が粗くなりにくく,カバーレイフィルムとの接着強度が不十分であるという問題がある。また,ソフトエッチング工程が必須となり工程が増えコスト増となる。
Ra1が0.04μm以下で、Ra2が0.09μmより大きいことが好ましい。
Ra1及びRa2が0.15μm以下であることが好ましい。
Ag、Sn、Mg、In、B、Ti、Zr、Zn、Ni、Si、P、Cr及びFeの群から選ばれる1種又は2種以上を合計で10〜1500質量ppm含有し、残部Cuおよび不可避的不純物からなることが好ましい。
Ra1を0.06μm以下としたとき、前記樹脂基板のヘイズ値が67以下となることが好ましい。
Ra1を0.04μm以下としたとき、前記樹脂基板のヘイズ値が55以下となることが好ましい。
Sv=(ΔB×0.1)/(t1−t2) (1)
Ra1を0.04μm以下とくし、前記明度曲線における(1)式で定義されるSvが5.0以上となることが好ましい。
ロールの回転軸に平行な方向に測定したときの平均粗さRaが0.1μm以下である圧延ロールを用いて前記最終冷間圧延を行うことが好ましい。
<銅箔の形態及び組成>
本発明の銅箔は、樹脂基板と積層されて銅張積層板を作製し、エッチングにより部分的に銅箔を除去することで使用される用途に適する。通常、銅箔のうち、樹脂基板と接着する面、即ち粗化面には積層後の銅箔の引き剥し強さを向上させることを目的として、脱脂後の銅箔の表面にふしこぶ状の電着を行う粗化処理が施される。この粗化処理は銅−コバルト−ニッケル合金めっきや銅−ニッケル−りん合金めっき等により行うことができる。
銅箔厚みは特に限定されないが、好ましくは5〜50μm、さらに好ましくは5〜35μmである。銅箔の導電率は、好ましくは50%IACS以上、より好ましくは60%IACS以上、更に好ましくは80%IACS以上である。
圧延銅箔としては、JIS-H3510(C1011)またはJIS- H3100 (C1020)に規格される無酸素銅、又は、JIS-H3100(C1100)に規格されるタフピッチ銅が挙げられる。
圧延銅箔は、Ag、Sn、Mg、In、B、Ti、Zr、Zn、Ni、Si、P、Cr及びFeの群から選ばれる1種又は2種以上を合計で1500質量ppm以下含有してもよい。上記元素の合計量が1500質量ppmを超えると導電率が低下する場合がある。上記元素の合計量の下限は、例えば10質量ppm以上である。
ΔRa=Ra2−Ra1≧0.01を満たすと、一方の面の平滑性が良好となり、樹脂との良好な密着性を得るための粗化処理を行っても、銅箔をエッチングで除去した後の樹脂の透明性が良好となる。又、反対面は比較的粗いため、ソフトエッチング後の銅箔表面が適度に粗くなり,カバーレイフィルムとの接着性が良好になる。また,ソフトエッチング工程の省略が可能となる場合もある。
Ra1が0.07μmを超えると、樹脂との良好な密着性を得るための粗化処理を行った場合、銅箔をエッチングで除去した後に樹脂の良好な透明性を得ることが困難となることがある。又、Ra2が0.08μm以下であると、上記したカバーレイとの密着性が低下し、カバーレイフィルムとの接着強度が不十分となる。
Ra1について下限はないが、製造性等を考慮すると0.02μmとすることができる。
Ra1及びRa2が0.15μm以下であることが好ましい。Ra1又はRa2が0.15μmを超えると、銅箔を折り曲げた際に表面凹部への応力集中が大きくなり、破断の起点となりやすくなると共に、銅箔をエッチングした際に微細な回路を形成することが困難となることがある。
貼り合わせの方法は、ポリイミドフィルム等の基材に接着剤を介して、又は、接着剤を使用せずに高温高圧下で圧延銅箔に積層接着(熱圧着)して、又は、ポリイミド前駆体を塗布・乾燥・硬化等を行うことで積層板を製造することができる。
「Sv」の値は、次のようにして求める。まず、銅箔をポリイミド樹脂基板の両面に貼り合わせた後、エッチングで両面の銅箔を除去し、ライン状のマークを印刷した印刷物を露出した樹脂基板の下に敷いて、印刷物を樹脂基板越しにCCDカメラで撮影する。撮影によって得られた画像について、観察されたライン状のマークが伸びる方向に対して垂直な方向に沿って観察地点ごとの明度を測定し、観察地点−明度グラフを作成する。このグラフにおいて、マークの端部からマークが描かれていない部分にかけて生じる明度曲線のトップ平均値Btとボトム平均値Bbとの差は明るさの諧調差であり、これをΔB(=Bt−Bb)としたとき、ΔBが40以上となるように明るさの諧調を設定する。また、明度曲線とBtの交点の内、前記ライン状マークに最も近い交点をt1として、明度曲線とBtとの交点からBtを基準に0.1ΔBまでの深さ範囲において、明度曲線と0.1ΔBとの交点の内、前記ライン状マークに最も近い交点をt2としたとき、Svの値は以下の式(1)で定義される。
(数2)
Sv=(ΔB×0.1)/(t1−t2) (1)
なお、前記観察位置-明度グラフにおいて、横軸は位置情報(ピクセル×0.1)、縦軸は明度(階調)の値を示す。
図1(a)及び図1(b)に、マークの幅を約0.3mmとした場合のBt及びBbを定義する模式図を示す。マークの幅を約0.3mmとした場合、図1(a)に示すようにV型の明度曲線となる場合と、図1(b)に示すように底部を有する明度曲線となる場合がある。いずれの場合も「明度曲線のトップ平均値Bt」は、マークの両側の端部位置から50μm離れた位置から30μm間隔で5箇所(両側で合計10箇所)測定したときの明度の平均値を示す。一方、「明度曲線のボトム平均値Bb」は、明度曲線が図1(a)に示すようにV型となる場合は、このV字の谷の先端部における明度の最低値を示し、図1(b)の底部を有する場合は、約0.3mmの中心部の値を示す。
このため、銅箔を貼り合わせて除去したポリイミド樹脂基板に対し、マークを付した印刷物を下に置き、ポリイミド樹脂基板越しにCCDカメラで撮影した上記マーク部分の画像から得られる観察地点−明度グラフにおいて描かれるマーク端部付近の明度曲線の傾きを制御するのが好ましい。より詳細には、明度曲線のトップ平均値Btとボトム平均値Bbとの差をΔB(ΔB=Bt−Bb)とし、観察地点−明度グラフにおいて、明度曲線とBtとの交点の内、前記ライン状マークに最も近い交点の位置を示す値(前記観察地点−明度グラフの横軸の値)をt1として、明度曲線とBtとの交点からBtを基準に0.1ΔBまでの深さ範囲において、明度曲線と0.1ΔBとの交点の内、前記ライン状マークに最も近い交点の位置を示す値(前記観察地点−明度グラフの横軸の値)をt2としたときに、上記(1)式で定義されるSvが3.5以上となるのが好ましい。
このような構成によれば、樹脂基板の種類や厚みの影響を受けずに、CCDカメラによるポリイミド越しのマークの識別力が向上する。このため、視認性に優れるポリイミド樹脂基板を作製することができ、電子基板製造工程等でポリイミド樹脂基板に所定の処理を行う場合のマーキングによる位置決め精度が向上し、これによって歩留まりが向上する等の効果が得られる。Svは好ましくは3.5以上、より好ましくは4.0以上,さらに好ましくは5.0以上である。Svの上限は特に限定する必要はないが、例えば70以下、30以下、15以下、10以下である。このような構成によれば、マークとマークで無い部分との境界がより明確になり、位置決め精度が向上して、マーク画像認識による誤差が少なくなり、より正確に位置合わせができるようになる。
本発明の銅箔が電解銅箔の場合は、常法によって製造することができる。
本発明の銅箔が圧延銅箔の場合、所望の組成のインゴットを熱間圧延及び面削後、冷間圧延と焼鈍を数回(通常、2回程度)繰り返し、次いで最終再結晶焼鈍した後、最終冷間圧延して製造することができる。焼鈍後に表面酸化膜を除去するために、表面の酸洗や研磨等を行ってもよい。最終冷間圧延では、材料を繰り返し圧延機に通板(パス)することで所定の厚みに仕上げる。
油膜当量={(圧延油粘度[cSt])×(通板速度[mpm]+ロール周速度[mpm])}/{(ロールの噛み込み角[rad])×(材料の降伏応力[kRa/mm2])}
銅箔の両面の油膜当量を変える方法としては、両面の圧延油の粘度をそれぞれ変えたりする等、公知の方法を用いればよいが、両面の圧延油の温度をそれぞれ変えるのが簡便で好ましい。
銅箔の両面における油膜当量は、例えば10000〜30000の範囲で調整すればよい。銅箔の両面における油膜当量の比は、(一方の面の油膜当量)/(反対面の油膜当量)=0.5〜0.9とすることができる。
また、油膜当量の値が小さい場合には、圧延に用いる圧延ロール表面の凹凸が材料表面に転写しやすいため、圧延ロール表面も平滑であるのが好ましい。このため、圧延ロールの回転軸に平行な方向に測定したときのRaが0.1μm以下であるのが好ましい。
表1に示す組成の元素を添加したタフピッチ銅又は無酸素銅を原料としてインゴットを鋳造し、800℃以上で熱間圧延を行い、表面の酸化スケールを面削した。その後、冷間圧延と、300〜800℃の焼鈍とを繰り返して1.0〜2.0mmの厚みの圧延板コイルを得た。その最後の冷間圧延の後に、この銅ストリップを300〜800℃の連続焼鈍炉に通板して最終再結晶焼鈍を行った。
次に最終冷間圧延で表1に記載の厚みに仕上げた。最終冷間圧延工程において、一方の面と反対面の銅箔と圧延ロールの間の圧延油の温度を変えることで,両面で異なる油粘度で圧延した。油粘度が異なると、一方の面の油膜当量と反対面の油膜当量が変化し、圧延後の表面状態がそれぞれ異なる箔ができる。
また、このとき用いた圧延ロールは、ロールの回転軸に平行な方向に測定したときの平均粗さRaが0.08μmであった。
なお、表1の組成の欄の「TPC+Ag200ppm」は、JIS-H3100(C1100)のタフピッチ銅(TPC)に200質量ppmのAgを添加したことを意味する。又、「OFC+1200ppmSn」は、JIS-H3100の無酸素銅(OFC)に1200質量ppmのSnを添加したことを意味する。他の添加量の場合も同様である。
・めっき浴組成:Cu15Ra/L、Co8.5Ra/L、Ni8.6Ra/L
・処理液pH:2.5
・処理温度:38℃
・電流密度:20A/dm2
・めっき時間:2.0秒
光沢度;
JIS Z8741に準拠した日本電色工業株式会社製光沢度計ハンディーグロスメーターPRA−1を使用し、圧延方向の入射角60度で粗化処理前の銅箔の光沢度を求めた。
銅箔の粗化面側とフィルム厚25μmのポリイミドフィルムとを積層した幅3mmの片面銅張積層板の試料を作製し、ポリイミドフィルム面を内側とした180°密着曲げを行ったときに、銅箔が破断するまでの曲げ回数を測定した。曲げ回数が3回以上であれば、折り曲げ性が良好である。
ピール強度(接着強度);
上記片面銅張積層板につき、IPC−TM−650に準拠し、引張り試験機で常態(常温で24時間放置)ピール強度を測定した。上記常態ピール強度が0.7N/mm以上であれば、銅張積層板に使用できるもの(判定「○」)とし、0.7N/mm未満のものを使用できないもの(判定「×」)とした。
上記片面銅張積層板につき,カバーレイ(ニッカン工業株式会社製のポリイミドフィルム(商品名:CISA)、厚み25μm)を重ね合わせ、熱プレスにより160℃、圧力3MPaの条件で1時間加熱加圧接着しプレスサンプルを製作した.得られたプレスサンプルをJPCA-BM-02に準拠し,ピール強度(接着強度)を評価した.ピール強度が0.6N/mm以上であれば、銅張積層板に使用できる密着性の優れたもの(判定「○」)とし、0.6N/mm未満のものを密着性に劣って使用できないもの(判定「×」)とした。
銅箔をエッチングで除去した後の樹脂の透明性の評価はヘイズ値を用いて行った。ここで、ヘイズ値(%)は、(拡散透過率)/(全光線透過率)×100で算出される値である。
各サンプル圧延銅箔の一方の面(光沢度がG1となる面)に上記粗化処理を行った。
次に、粗化処理後の上記銅箔を2枚用い、ラミネート用熱硬化性接着剤付きポリイミドフィルム(厚み50μm、宇部興産製ユーピレックス)の両面に上記各銅箔の粗化面側を貼り合わせ、銅箔をエッチング(塩化第二鉄水溶液)で除去してサンプルフィルムを作成した。JIS K7136(2000)に準拠した村上色彩技術研究所製ヘイズメーターHM−150を使用し、サンプルフィルムのヘイズ値を測定した。ヘイズ値が70以下のものを○,70より大きいものを×とした.
上記の粗化処理後の銅箔を2枚用い、ポリイミドフィルム(カネカ製厚み50μm)の両面に上記各銅箔の粗化面側を貼り合わせ、銅箔を塩化第二鉄水溶液で溶解除去してサンプルフィルムを作製した。次に、ライン状の黒色マークを印刷した印刷物をサンプルフィルムの下に敷いて、印刷物をサンプルフィルム越しにCCDカメラで撮影し、撮影によって得られた画像について、観察されたライン状のマークが伸びる方向と垂直な方向に沿って観察地点ごとの明度を測定した。このように測定した観察地点−明度グラフにおいて、マークの端部からマークが描かれていない部分にかけて生じる明度曲線の傾き(角度)を測定した。この時用いた測定装置の構成及び明度曲線の傾きの測定方法を示す模式図を図3に示す。また、ΔB、t1、t2、Svは、図2で示すように、下記の撮影装置で測定した。なお、横軸の1ピクセルは10μm長さに相当する。
撮影装置は、CCDカメラ、マークを付した紙を下に置いたポリイミド樹脂基板を置くステージ(白色)、ポリイミドフィルムの撮影部に光を照射する照明用電源、撮影対象のマークが付された紙を下に置いた評価用ポリイミドフィルムをステージ上に搬送する搬送機を備えている。測定に用いた撮影装置一式の主な仕様を以下に示す。
・撮影装置:株式会社ニレコ製シート検査装置Mujiken
・CCDカメラ:8192画素(160MHz)、1024階調デジタル(10ビット)
・照明用電源:高周波点灯電源
・照明:蛍光灯(30W)
なお、図3に示された明度について、0は「黒」を意味し、明度255は「白」を意味し、「黒」から「白」までの灰色の程度(白黒の濃淡、グレースケール)を256階調に分割して表示している。Sv値3.5以上のものを○,Sv値3.5未満を×とした。
ΔRa=Ra2−Ra1<0.01であり、Ra2が0.08μm以下である比較例3の場合、樹脂の視認性は良好であるがカバーレイとの接着性が劣った。
Claims (18)
- 一方の面のMD方向におけるJIS-B0601に規格する算術平均粗さRaをRa1(μm)、反対面のMD方向におけるRaをRa2(μm)としたとき、ΔRa=Ra2−Ra1≧0.01(μm)で、
Ra1が0.07μm以下で、Ra2が0.08μmより大きい銅箔。 - Ra1が0.06μm以下で、Ra2が0.09μmより大きい請求項1に記載の銅箔。
- Ra1が0.04μm以下で、Ra2が0.09μmより大きい請求項1に記載の銅箔。
- Ra1及びRa2が0.15μm以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の銅箔。
- 圧延銅箔からなる請求項1〜4のいずれか一項に記載の銅箔。
- Ag、Sn、Mg、In、B、Ti、Zr、Zn、Ni、Si、P、Cr及びFeの群から選ばれる1種又は2種以上を合計で10〜1500質量ppm含有し、残部Cuおよび不可避的不純物からなる請求項5に記載の銅箔。
- 前記銅箔とフィルム厚25μmのポリイミドフィルムとを積層した幅3mm以上5mm以下の片面銅張積層板の試料に対し、前記ポリイミドフィルム面を内側とした180°密着曲げを行ったときに、前記銅箔が破断するまでの曲げ回数が3回以上である請求項1〜6のいずれか一項に記載の銅箔。
- 前記銅箔が破断するまでの曲げ回数が5回以上である請求項7に記載の銅箔。
- Ra1が0.07μm以下の前記銅箔を2枚用意し、前記一方の面を粗化処理して粗化粒子を形成した粗化処理面を、ポリイミド樹脂基板の両面に貼り合わせた後、エッチングで前記銅箔を除去した前記樹脂基板のヘイズ値が72以下となる請求項1に記載の銅箔。
- Ra1を0.06μm以下としたとき、前記樹脂基板のヘイズ値が67以下となる請求項9に記載の銅箔。
- Ra1を0.04μm以下としたとき、前記樹脂基板のヘイズ値が55以下となる請求項9に記載の銅箔。
- Ra1が0.07μm以下の前記銅箔を2枚用意し、前記一方の面を粗化処理して粗化粒子を形成した粗化処理面を、ポリイミド樹脂基板の両面に貼り合わせた後、エッチングで前記両面の銅箔を除去し、
ライン状のマークを印刷した印刷物を露出した前記樹脂基板の下に敷いて、前記印刷物を前記樹脂基板越しにCCDカメラで撮影したとき、
前記撮影で得られた画像について、観察された前記ライン状のマークが伸びる方向と垂直な方向に沿って観察地点ごとの明度を測定して撮影した、観察地点−明度グラフにおいて、
前記マークの端部から前記マークが描かれていない部分にかけて生じる明度曲線のトップ平均値Btとボトム平均値Bbとの差ΔB(ΔB=Bt−Bb)が40以上であり、観察地点―明度グラフにおいて、明度曲線とBtとの交点の内、前記ライン状のマークに最も近い交点をt1として、明度曲線とBtとの交点からBtを基準に0.1ΔBまでの深さ範囲において、明度曲線と0.1ΔBとの交点の内、前記ライン状のマークに最も近い交点をt2としたときに、下記(1)式で定義されるSvが3.5以上となる請求項1に記載の銅箔。
Sv=(ΔB×0.1)/(t1−t2) (1) - Ra1を0.06μm以下とし、前記明度曲線における(1)式で定義されるSvが4.0以上となる請求項12に記載の銅箔。
- Ra1を0.04μm以下とくし、前記明度曲線における(1)式で定義されるSvが5.0以上となる請求項12に記載の銅箔。
- 請求項4〜8のいずれかに記載の銅箔の製造方法であって、最終冷間圧延工程において、前記一方の面の油膜当量を、前記反対面の油膜当量より少なくする銅箔の製造方法。
- ロールの回転軸に平行な方向に測定したときのRaが0.1μm以下である圧延ロールを用いて前記最終冷間圧延を行う請求項15に記載の銅箔の製造方法。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の銅箔と樹脂基板とを積層して構成した銅張積層板。
- 請求項17に記載の銅張積層板を用いたフレキシブルプリント配線板。
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