JP6612168B2 - 銅箔、銅張積層板、並びにフレキシブルプリント基板及び電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、ラミネート方式およびキャスト方式で製造される銅張積層板に好適に用いられる銅箔、それを用いた銅張積層板、並びにフレキシブルプリント基板及び電子機器に関する。
電子機器に使用されるフレキシブル配線板（ＦＰＣ）は、銅箔と樹脂とを積層して銅張積層板（ＣＣＬ）を製造し、このＣＣＬの銅箔部分に回路を形成してなる。ＣＣＬの製法としては、熱可塑性樹脂を有する樹脂フィルムと銅箔とを熱融着するラミネート法（特許文献１）、樹脂ワニスを銅箔に塗工して樹脂を硬化させるキャスト法（特許文献２）、ダブルベルトプレス法（特許文献３）などがある。
ダブルベルトプレス法は、図１に示すダブルベルトプレス装置１００を用いる。、ダブルベルトプレス装置１００は、継ぎ目なしのスチールベルト１０２ａ、１０２ｂを２つ用意し、それぞれのベルト１０２ａ、１０２ｂをそれぞれ入口ロール１２０及び出口ロール１２２間に掛架する。
そして、各ベルト１０２ａ、１０２ｂを密接させて走行させると、入口ロール１２０側の銅箔２及び樹脂フィルム４が各ベルト１０２ａ、１０２ｂ間に引き込まれ、各ベルト１０２ａ、１０２ｂで積層及び熱プレスされて出口ロール１２２側から出るようになる。
各ベルト１０２ａ、１０２ｂ間に加熱加圧装置１１０、冷却加圧装置１１２を配置することで、銅箔２及び樹脂フィルム４を熱圧着してＣＣＬを製造できる。
そして、各ベルト１０２ａ、１０２ｂを密接させて走行させると、入口ロール１２０側の銅箔２及び樹脂フィルム４が各ベルト１０２ａ、１０２ｂ間に引き込まれ、各ベルト１０２ａ、１０２ｂで積層及び熱プレスされて出口ロール１２２側から出るようになる。
各ベルト１０２ａ、１０２ｂ間に加熱加圧装置１１０、冷却加圧装置１１２を配置することで、銅箔２及び樹脂フィルム４を熱圧着してＣＣＬを製造できる。
近年、フレキシブル配線板においてファインピッチ化，薄型化が要求されるようになっている。すなわち、当該用途に基板として用いる銅張積層板（ＣＣＬ）基板や、銅張積層板に用いられる銅箔にもこれまで以上に薄肉化が求められることになる。
ところで、銅張積層板は、銅箔の厚みが薄くなると、樹脂と積層するときにシワが入りやすく、生産性や歩留りの低下を招く。
特に、銅箔上に樹脂ワニスを塗工する形成するキャスト法では、銅箔にシワが入ると製造は困難になる。又、ラミネート法ではヒートロールを用いて熱融着を行うが、ロール間の銅箔に張力を掛けると、張力方向と平行にシワが入り易い。
特に、銅箔上に樹脂ワニスを塗工する形成するキャスト法では、銅箔にシワが入ると製造は困難になる。又、ラミネート法ではヒートロールを用いて熱融着を行うが、ロール間の銅箔に張力を掛けると、張力方向と平行にシワが入り易い。
従って、本発明の目的は、自身の厚みが薄くても樹脂層と積層させるときにシワが発生し難い銅箔、銅張積層板、並びにフレキシブルプリント基板及び電子機器を提供することにある。
本発明者らは、厚みが薄い銅箔を樹脂層と積層してＣＣＬを製造した際にシワが発生する原因が、銅箔の表面性状に相関があることを見出した。
銅箔の表面性状として、粗さ計による表面の高さプロファイル（断面曲線）が挙げられるが、銅箔では一般に0.1〜5mm程度の長さの表面の断面曲線を求め、断面曲線から表面粗さ等の指標を求めている。
ところが、本発明者らが検討した結果、長い距離の銅箔表面の断面曲線から求めた表面性状（うねり曲線）が、樹脂と張り合わせるときに入るシワと大きな相関があることが判明した。
銅箔の表面性状として、粗さ計による表面の高さプロファイル（断面曲線）が挙げられるが、銅箔では一般に0.1〜5mm程度の長さの表面の断面曲線を求め、断面曲線から表面粗さ等の指標を求めている。
ところが、本発明者らが検討した結果、長い距離の銅箔表面の断面曲線から求めた表面性状（うねり曲線）が、樹脂と張り合わせるときに入るシワと大きな相関があることが判明した。
すなわち、本発明の銅箔は、質量率で99.90％以上の銅を含む厚み3〜8μｍの圧延銅箔であって、JIS-B0601（2013）に従い、ＴＤ方向に沿う50mmの長さの表面の断面曲線から、輪郭曲線フィルタλc＝2 mm，輪郭曲線フィルタλf=25mmの条件で短波長及び長波長成分をカットオフしてうねり曲線を求めたとき、うねり曲線要素の平均長さWsmが2.5〜20.0mmであることを特徴とする。
前記うねり曲線の最大高さうねりWzが0.00010〜0.00200mmであることが好ましい。
本発明の銅箔は、Ag，Zn，Sn及びPの群から選ばれる１種以上の添加元素を合計で10〜2000質量ppm含有することが好ましい。
片面又は両面にCu，Ni，Zn及びCoの群から選ばれる１種以上の元素からなるめっき層が形成されていることが好ましい。
前記断面曲線から、λc＝0.25ｍｍで長波長成分をカットオフして粗さ曲線を求めたとき、、該粗さ曲線から計算される算術平均粗さRaが0.01〜0.1μmであり、最大高さ粗さRzが0.1〜0.8μmであることが好ましい。
本発明の銅箔は、Ag，Zn，Sn及びPの群から選ばれる１種以上の添加元素を合計で10〜2000質量ppm含有することが好ましい。
片面又は両面にCu，Ni，Zn及びCoの群から選ばれる１種以上の元素からなるめっき層が形成されていることが好ましい。
前記断面曲線から、λc＝0.25ｍｍで長波長成分をカットオフして粗さ曲線を求めたとき、、該粗さ曲線から計算される算術平均粗さRaが0.01〜0.1μmであり、最大高さ粗さRzが0.1〜0.8μmであることが好ましい。
本発明の銅張積層板は、前記の銅箔と、樹脂層とで構成される。
本発明のフレキシブルプリント基板は、前記銅張積層板を用い、前記銅箔に回路を形成してなる。
本発明の電子機器は、前記フレキシブルプリント基板を用いてなる。
本発明によれば、自身の厚みが薄くても樹脂層とのラミネート時にシワが発生し難い銅箔を得ることができる。
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。本発明の実施形態に係る圧延銅箔は、樹脂フィルム等の樹脂層とラミネート処理されて製造される銅張積層板に有用であるが、上述のキャスト法、ダブルベルト法にも適用できる。
＜組成＞
圧延銅箔は質量率で99.90％以上の銅を含む。このような組成としては、ＪＩＳ-Ｈ３１００（Ｃ１１００）に規格されるタフピッチ銅、又はＪＩＳ- Ｈ３１００ (Ｃ１０２０)に規格される無酸素銅が挙げられる。圧延銅箔が質量率で銅を９９．９０〜９９．９９９％ 、酸素を０〜５００質量ｐｐｍの範囲で含有すると好ましい。
圧延銅箔は質量率で99.90％以上の銅を含む。このような組成としては、ＪＩＳ-Ｈ３１００（Ｃ１１００）に規格されるタフピッチ銅、又はＪＩＳ- Ｈ３１００ (Ｃ１０２０)に規格される無酸素銅が挙げられる。圧延銅箔が質量率で銅を９９．９０〜９９．９９９％ 、酸素を０〜５００質量ｐｐｍの範囲で含有すると好ましい。
さらに、上記したタフピッチ銅又は無酸素銅に対し、Ag，Zn，Sn及びPの群から選ばれる１種以上の添加元素を合計で10〜2000質量ppm含有してもよい。これらの添加元素を加えることで、折り曲げ性や屈曲性を向上させる｛１００｝方位の割合が増える。
上記元素の合計量が10質量ppm未満であると、銅箔の屈曲性が低下することがあり、上記元素の合計量が2000質量ppmを超えると導電率の低下が著しくなることがある。
特に、これらの添加元素を10〜500質量ppm含有させると折り曲げ性や屈曲性をさらに向上できる。又、これらの添加元素を500〜2000質量ppm含有させると硬くなり、ＣＣＬ製造時にシワがより入り難くなる。
上記元素の合計量が10質量ppm未満であると、銅箔の屈曲性が低下することがあり、上記元素の合計量が2000質量ppmを超えると導電率の低下が著しくなることがある。
特に、これらの添加元素を10〜500質量ppm含有させると折り曲げ性や屈曲性をさらに向上できる。又、これらの添加元素を500〜2000質量ppm含有させると硬くなり、ＣＣＬ製造時にシワがより入り難くなる。
＜厚み＞
銅箔の厚みは3〜8μｍとする。厚さ3μｍ未満の銅箔は製造が困難である。又、銅箔の厚みが8μｍを超えるものは、本発明で課題とするシワが生じ難いので、対象外とする。
銅箔の厚みは3〜8μｍとする。厚さ3μｍ未満の銅箔は製造が困難である。又、銅箔の厚みが8μｍを超えるものは、本発明で課題とするシワが生じ難いので、対象外とする。
＜めっき層＞
銅箔の片面又は両面に、Cu，Ni，Zn及びCoの群から選ばれる１種以上の元素からなるめっき層が形成されていてもよい。
これらのめっき層は、樹脂と積層してＣＣＬを製造する際、樹脂との密着性を向上させるものであり、通常、粗化めっき層とする。
銅箔の片面又は両面に、Cu，Ni，Zn及びCoの群から選ばれる１種以上の元素からなるめっき層が形成されていてもよい。
これらのめっき層は、樹脂と積層してＣＣＬを製造する際、樹脂との密着性を向上させるものであり、通常、粗化めっき層とする。
＜銅箔の表面性状＞
JIS-B0601（2013）に従い、ＴＤ方向に沿う50mmの長さの表面の断面曲線から、輪郭曲線フィルタλc＝2 mm，輪郭曲線フィルタλf=25mmの条件で短波長及び長波長成分をカットオフしてうねり曲線を求めたとき、うねり曲線要素の平均長さWsmが2.5〜20.0mmである。
ここで、ＴＤ（Transverse Direction）方向は、ＭＤ方向（Machine Directionm）と直角な方向である。圧延銅箔の場合、ＴＤ方向は圧延直角方向である。
JIS-B0601（2013）に従い、ＴＤ方向に沿う50mmの長さの表面の断面曲線から、輪郭曲線フィルタλc＝2 mm，輪郭曲線フィルタλf=25mmの条件で短波長及び長波長成分をカットオフしてうねり曲線を求めたとき、うねり曲線要素の平均長さWsmが2.5〜20.0mmである。
ここで、ＴＤ（Transverse Direction）方向は、ＭＤ方向（Machine Directionm）と直角な方向である。圧延銅箔の場合、ＴＤ方向は圧延直角方向である。
そして、図２に示すように、銅箔２の表面のＴＤ方向に沿う50mmの長さＬに沿って、高さプロファイルを示す断面曲線Ｓを測定する。なお、銅箔の片面に上述のめっき層が形成されている場合、めっきされていない銅箔表面の断面曲線Ｓを測定する。銅箔の両面に上述のめっき層が形成されている場合、まず、両方のめっき層表面につき、後述の方法で算術平均粗さRaを測定し、Raの小さい方の面の断面曲線Ｓを測定する。
断面曲線は、JIS-B0601-2013「3.1.5」に記載の「断面曲線（primary profile）」である。
次に、「うねり曲線」は以下のようにして求める。まず、断面曲線からλ輪郭曲線フィルタc:2mm（但し、λcはJIS-B0601-2013「3.1.1.2」に記載の「粗さ成分とうねり成分との境界を定義するフィルタ」）より短波長の表面粗さの成分を低域フィルタによって除去する。さらに、この曲線から輪郭曲線フィルタλf:25mm（但し、λfはJIS-B0601-2013「3.1.1.3」に記載の「うねり成分とそれより長い波長成分との境界を定義するフィルタ」）より長波長の表面粗さの成分を高域フィルタによって除去し、うねり曲線が得られる。
次に、「うねり曲線」は以下のようにして求める。まず、断面曲線からλ輪郭曲線フィルタc:2mm（但し、λcはJIS-B0601-2013「3.1.1.2」に記載の「粗さ成分とうねり成分との境界を定義するフィルタ」）より短波長の表面粗さの成分を低域フィルタによって除去する。さらに、この曲線から輪郭曲線フィルタλf:25mm（但し、λfはJIS-B0601-2013「3.1.1.3」に記載の「うねり成分とそれより長い波長成分との境界を定義するフィルタ」）より長波長の表面粗さの成分を高域フィルタによって除去し、うねり曲線が得られる。
うねり曲線要素の平均長さWsmは、JIS-B0601-2013「4.3.1」に記載の「輪郭曲線要素の平均長さ（mean width of the profile elements）」である。
うねり曲線要素の最大高さうねりWzは、JIS-B0601-2013「4.1.3」に記載の「輪郭曲線の最大高さ（maximum height of profile）」である。
粗さ曲線は、JIS-B0601-2013「3.1.6」に記載の「粗さ曲線（roughness profile）」である。
算術平均粗さRaは、JIS-B0601-2013「3.1.6」に記載の「輪郭曲線の算術平均高さ（arithmetical mean deviation of the assessed profile）」である。
最大高さ粗さRzは、JIS-B0601-2013「4.1.3」に記載の「輪郭曲線の最大高さ（maximum height of profile）」である。
うねり曲線要素の最大高さうねりWzは、JIS-B0601-2013「4.1.3」に記載の「輪郭曲線の最大高さ（maximum height of profile）」である。
粗さ曲線は、JIS-B0601-2013「3.1.6」に記載の「粗さ曲線（roughness profile）」である。
算術平均粗さRaは、JIS-B0601-2013「3.1.6」に記載の「輪郭曲線の算術平均高さ（arithmetical mean deviation of the assessed profile）」である。
最大高さ粗さRzは、JIS-B0601-2013「4.1.3」に記載の「輪郭曲線の最大高さ（maximum height of profile）」である。
断面曲線Ｓを、ＣＤ方向に沿う50mmの長さＬの表面から求めることで、シワの原因となる銅箔の形状を検出することができる。
輪郭曲線フィルタλc＝2 mmとした理由は、波長が2mm未満の表面凹凸はシワと相関が無いからである。又、輪郭曲線フィルタλf=25mmとした理由は、波長が25mmを超えるような表面凹凸は、銅箔の表面形状に起因しない測定上の凹凸とみなせるからである。又、波長が25mmを超えるような表面凹凸はシワと相関が無かった。
輪郭曲線フィルタλc＝2 mmとした理由は、波長が2mm未満の表面凹凸はシワと相関が無いからである。又、輪郭曲線フィルタλf=25mmとした理由は、波長が25mmを超えるような表面凹凸は、銅箔の表面形状に起因しない測定上の凹凸とみなせるからである。又、波長が25mmを超えるような表面凹凸はシワと相関が無かった。
そして、うねり曲線要素の平均長さWsmを2.5〜20.0mmに管理することで、樹脂と張り合わせるときに銅箔にシワが生じ難くなり、生産性や歩留りが向上する。
これは、薄い銅箔を用いてＣＣＬを製造する際、ラミネート法では銅箔が１対のヒートロールに挟まれ、ダブルベルトプレス法では銅箔２が各ベルト１０２ａ、１０２ｂ間（図１参照）に挟まれて熱圧着される。この時に銅箔が適度なうねりを持っていると、ヒートロールや各ベルト１０２ａ、１０２ｂと銅箔の間に隙間ができ、この隙間がエアの通り道となる。従って、熱圧着時に銅箔にシワが生じる力が働いたときに、この隙間から銅箔が移動して力を分散し、シワになり難いと考えられる。
これは、薄い銅箔を用いてＣＣＬを製造する際、ラミネート法では銅箔が１対のヒートロールに挟まれ、ダブルベルトプレス法では銅箔２が各ベルト１０２ａ、１０２ｂ間（図１参照）に挟まれて熱圧着される。この時に銅箔が適度なうねりを持っていると、ヒートロールや各ベルト１０２ａ、１０２ｂと銅箔の間に隙間ができ、この隙間がエアの通り道となる。従って、熱圧着時に銅箔にシワが生じる力が働いたときに、この隙間から銅箔が移動して力を分散し、シワになり難いと考えられる。
このように、適度な長さのうねりを持った銅箔であるとシワを抑制するが、うねりの周期が小さくても大きくてもシワの抑制効果が生じないと考えられる。
つまり、Wsmが2.5mm未満であるような小さなうねりは、シワの抑制効果が少なく、Wsmが20.0mmを超えてもシワが発生しやすくなる。
つまり、Wsmが2.5mm未満であるような小さなうねりは、シワの抑制効果が少なく、Wsmが20.0mmを超えてもシワが発生しやすくなる。
うねり曲線の最大高さうねりWzが0.00010〜0.00200mmであることが好ましい。
Wzが上記範囲で適度な高さであれば、上述と同様の理由で、ヒートロールや各ベルト１０２ａ、１０２ｂと銅箔の間に隙間ができ、熱圧着時に銅箔にシワが生じる力が働いたときに、この隙間から銅箔が移動して力を分散し、シワになり難いと考えられる。
このように、適度な高さのうねりを持った銅箔であるとシワを抑制するが、うねりの高さが小さくても大きくてもシワの抑制効果が生じないと考えられる。
つまり、Wzが0.00010mm未満であるような小さなうねりは、シワの抑制効果が少なく、Wzが0.00200mmを超えてもシワが発生しやすくなる。
Wzが上記範囲で適度な高さであれば、上述と同様の理由で、ヒートロールや各ベルト１０２ａ、１０２ｂと銅箔の間に隙間ができ、熱圧着時に銅箔にシワが生じる力が働いたときに、この隙間から銅箔が移動して力を分散し、シワになり難いと考えられる。
このように、適度な高さのうねりを持った銅箔であるとシワを抑制するが、うねりの高さが小さくても大きくてもシワの抑制効果が生じないと考えられる。
つまり、Wzが0.00010mm未満であるような小さなうねりは、シワの抑制効果が少なく、Wzが0.00200mmを超えてもシワが発生しやすくなる。
上記断面曲線Ｓから、λc＝0.25ｍｍで長波長成分をカットオフして粗さ曲線を求めたとき、、該粗さ曲線から計算される算術平均粗さRaが0.01〜0.1μmであり、最大高さ粗さRzが0.1〜0.8μmであることが好ましい。
Ra又はRzが上記範囲未満であると、銅箔表面が平滑過ぎて樹脂層との密着性が低下する場合がある。Ra又はRzが上記範囲を超えると、銅箔の厚み（3〜8μm）に対してRa又はRzが10%を超えて大きくなるため、銅箔の厚みの精度が低下してＣＣＬやＦＰＣ用途に適さないことがある。
なお、Ra及びRzも上記断面曲線Ｓから算出することから、Ra及びRzはＴＤ方向に沿う値である。
Ra又はRzが上記範囲未満であると、銅箔表面が平滑過ぎて樹脂層との密着性が低下する場合がある。Ra又はRzが上記範囲を超えると、銅箔の厚み（3〜8μm）に対してRa又はRzが10%を超えて大きくなるため、銅箔の厚みの精度が低下してＣＣＬやＦＰＣ用途に適さないことがある。
なお、Ra及びRzも上記断面曲線Ｓから算出することから、Ra及びRzはＴＤ方向に沿う値である。
本発明の圧延銅箔は、通常、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、最終冷間圧延して所望の箔厚に製造することができる。さらに、銅箔を脱脂した後に、樹脂層との密着性を確保するために片面(樹脂層との積層面)に粗化めっきし、さらに防錆処理を行い、銅張積層板に使用することができる。
なお、最終冷間圧延工程における加工度が高いほど、歪取り焼鈍が軽くて済むが、個々の再結晶粒が大きくなりやすい。この観点から、最終冷間圧延工程における加工度は、通常９５％以上９９.９％以下、好ましくは９６％以上９９％以下である。
また、電解銅箔とすることもできる。
なお、最終冷間圧延工程における加工度が高いほど、歪取り焼鈍が軽くて済むが、個々の再結晶粒が大きくなりやすい。この観点から、最終冷間圧延工程における加工度は、通常９５％以上９９.９％以下、好ましくは９６％以上９９％以下である。
また、電解銅箔とすることもできる。
本発明の銅張積層板は、樹脂層の両面又は片面に、上記した特性を有する銅箔を積層してなる。樹脂層はプリント配線板等に適用可能な特性を有するものであれば特に制限を受けないが、例えば、ＦＰＣ用にポリエステルフィルムやポリイミドフィルム、液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルム、テフロン（登録商標）フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム等を使用する事ができる。
樹脂層自体が多層でもよい。又、リジッドＰＷＢ用に紙基材フェノール樹脂、紙基材エポキシ樹脂、合成繊維布基材エポキシ樹脂、ガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂、ガラス布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂及びガラス布基材エポキシ樹脂等を使用することができる。
樹脂層自体が多層でもよい。又、リジッドＰＷＢ用に紙基材フェノール樹脂、紙基材エポキシ樹脂、合成繊維布基材エポキシ樹脂、ガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂、ガラス布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂及びガラス布基材エポキシ樹脂等を使用することができる。
銅箔と樹脂との積層方法は、リジッドＰＷＢ用の場合、ガラス布などの基材に樹脂を含浸させ、樹脂を半硬化状態まで硬化させたプリプレグを用意し、銅箔をプリプレグに重ねて加熱加圧させる方法が挙げられる。ＦＰＣの場合、ポリイミドフィルム等の樹脂層に接着剤を介して銅箔を接着し、又は、接着剤を使用せずに高温高圧下で銅箔を積層接着して銅張積層板を製造することができる。
例えばラミネート処理の条件としては、特開２０１１−１４８１９２号公報に記載されているように、予め接着力のある熱可塑性ポリイミドを塗布したポリイミドフィルムと銅箔とを重ねて加熱ロールなどを通して圧着するラミネート法と呼ばれる方法や、銅箔に液体状の樹脂を塗布して銅箔上で乾燥させるキャスト法と呼ばれる方法によって製造することができる。これらの方法で得られたフレキシブル銅張積層板は二層フレキシブル銅張積層板と呼ばれている。又、エポキシ系などの接着剤で銅箔とポリイミドフィルムを接着した三層フレキシブル銅張積層板としてもよい。
樹脂（層）の厚みは特に制限を受けるものではないが、一般的に９〜５０μｍ程度のものが用いられる。又、樹脂の厚みが５０μｍ以上の厚いものも使用される場合がある。樹脂の厚みの上限は特に制限されないが、例えば１５０μｍである。
例えばラミネート処理の条件としては、特開２０１１−１４８１９２号公報に記載されているように、予め接着力のある熱可塑性ポリイミドを塗布したポリイミドフィルムと銅箔とを重ねて加熱ロールなどを通して圧着するラミネート法と呼ばれる方法や、銅箔に液体状の樹脂を塗布して銅箔上で乾燥させるキャスト法と呼ばれる方法によって製造することができる。これらの方法で得られたフレキシブル銅張積層板は二層フレキシブル銅張積層板と呼ばれている。又、エポキシ系などの接着剤で銅箔とポリイミドフィルムを接着した三層フレキシブル銅張積層板としてもよい。
樹脂（層）の厚みは特に制限を受けるものではないが、一般的に９〜５０μｍ程度のものが用いられる。又、樹脂の厚みが５０μｍ以上の厚いものも使用される場合がある。樹脂の厚みの上限は特に制限されないが、例えば１５０μｍである。
本発明の銅張積層板は各種のフレキシブルプリント基板（プリント配線板（ＰＷＢ））に使用可能である。プリント配線板としては、特に制限されるものではないが、例えば、導体パターンの層数の観点からは片面ＰＷＢ、両面ＰＷＢ、多層ＰＷＢ（３層以上）に適用可能であり；絶縁基板材料の種類の観点からはリジッドＰＷＢ、フレキシブルＰＷＢ（ＦＰＣ）、リジッド・フレックスＰＷＢに適用可能である。
＜圧延銅箔の製造＞
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厚さ100ｍｍのインゴットを鋳造し、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。その後、冷間圧延と焼鈍とを繰り返し、0.5mmの厚みの圧延板コイルを得た。
その後、厚さ20μｍになった後の冷間圧延において、セラミック焼結体のロールで、その軸方向の表面のWsmが2.5〜20mmの間で異なる圧延ロールで圧延した。この圧延ロールの上記方向の表面のRaを0.04〜0.1μｍとした。
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厚さ100ｍｍのインゴットを鋳造し、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。その後、冷間圧延と焼鈍とを繰り返し、0.5mmの厚みの圧延板コイルを得た。
その後、厚さ20μｍになった後の冷間圧延において、セラミック焼結体のロールで、その軸方向の表面のWsmが2.5〜20mmの間で異なる圧延ロールで圧延した。この圧延ロールの上記方向の表面のRaを0.04〜0.1μｍとした。
なお、比較例１，３は、厚さ20μｍになった後の冷間圧延において、超鋼ロールを圧延ロールに用い、最終厚みに仕上げた。比較例３の超鋼ロールの上記方向のRaを0.03μｍとした。
比較例２は、厚さ20μｍになった後の冷間圧延において、セラミック焼結体のロールで、その上記方向の表面のWsmが20mmを超えた圧延ロールを用いた。この圧延ロールの上記方向のRaを0.04〜0.1μｍとした。
比較例２は、厚さ20μｍになった後の冷間圧延において、セラミック焼結体のロールで、その上記方向の表面のWsmが20mmを超えた圧延ロールを用いた。この圧延ロールの上記方向のRaを0.04〜0.1μｍとした。
なお、表１の組成の欄の「OFC-100ppmAg」は、ＪＩＳ- Ｈ３１００ (Ｃ１０２０)の無酸素銅OFCに100質量ppmのAgを添加したことを意味する。又、「TPC-200ppmAg」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。他の添加量の場合も同様である。
＜銅箔の表面性状＞
得られた銅箔（めっき無し）の表面につき、図２に示すようにして、３次元形状測定機（キーエンス社製、製品名：ワンショット3D形状測定機VR-3200）を用いて断面曲線Ｓを測定した。そして、同測定機に付属のソフトウェアにて、Wsm、Wzを取得した。
断面曲線Ｓ、うねり曲線、粗さ曲線は、JIS-B0601（2013）に従い上述のようにして求めた。Wsm、WzもJIS-B0601（2013）に従い上述のようにして求めた。
Ra、Rzは、接触式表面粗さ計（小坂研究所製、製品名：ＳＥ−３４００）を用いて測定した。Ra、RzはJIS-B0601（2013）に従い、上述のようにして計算する。
得られた銅箔（めっき無し）の表面につき、図２に示すようにして、３次元形状測定機（キーエンス社製、製品名：ワンショット3D形状測定機VR-3200）を用いて断面曲線Ｓを測定した。そして、同測定機に付属のソフトウェアにて、Wsm、Wzを取得した。
断面曲線Ｓ、うねり曲線、粗さ曲線は、JIS-B0601（2013）に従い上述のようにして求めた。Wsm、WzもJIS-B0601（2013）に従い上述のようにして求めた。
Ra、Rzは、接触式表面粗さ計（小坂研究所製、製品名：ＳＥ−３４００）を用いて測定した。Ra、RzはJIS-B0601（2013）に従い、上述のようにして計算する。
＜銅箔の厚み＞
重量法でＩＰＣ−ＴＭ−６５０に準拠して測定した。
重量法でＩＰＣ−ＴＭ−６５０に準拠して測定した。
＜ラミネート時のシワ発生の有無＞
図３に示す熱ロールラミネート機を用い、ポリイミドフィルム４の両面にそれぞれ銅箔２を重ねて１対の加熱したロール１０、１０間に送り、熱圧着してラミネートし、二層両面銅張積層板を作製した。ロール１０の加熱温度を350℃とし、ロール１０の圧着圧力、銅箔２とポリイミドフィルム４の送り速度及びテンション値は同一とした。
熱圧着後の二層両面銅張積層板における表裏の銅箔２のシワの有無を目視し、以下の基準で評価した。評価が◎、○であればラミネート時のシワ発生を有効に抑制できる。
◎：表裏のいずれの銅箔２にもシワの発生しなかったもの
○：光の当て方によっては、表裏のいずれかに目視で確認できる薄いシワが発生したもの
×：光の当て方によらず表裏の少なくともいずれかで明らかに目視で確認できるシワが発生したもの
図３に示す熱ロールラミネート機を用い、ポリイミドフィルム４の両面にそれぞれ銅箔２を重ねて１対の加熱したロール１０、１０間に送り、熱圧着してラミネートし、二層両面銅張積層板を作製した。ロール１０の加熱温度を350℃とし、ロール１０の圧着圧力、銅箔２とポリイミドフィルム４の送り速度及びテンション値は同一とした。
熱圧着後の二層両面銅張積層板における表裏の銅箔２のシワの有無を目視し、以下の基準で評価した。評価が◎、○であればラミネート時のシワ発生を有効に抑制できる。
◎：表裏のいずれの銅箔２にもシワの発生しなかったもの
○：光の当て方によっては、表裏のいずれかに目視で確認できる薄いシワが発生したもの
×：光の当て方によらず表裏の少なくともいずれかで明らかに目視で確認できるシワが発生したもの
＜屈曲性＞
まず、銅箔の片面に、以下の粗化処理めっき（国際特許公開2013108414）を行った。
粗化処理めっき：３元系銅−コバルト−ニッケル合金めっき
めっき浴組成：Ｃｕ１０〜２０ｇ／Ｌ、Ｃｏ１〜１０ｇ／Ｌ、Ｎｉ１〜１０ｇ／Ｌ
めっき浴ｐＨ：１〜４
めっき温度：４０〜５０℃
めっき電流密度：２０〜３０Ａ／ｄｍ2
めっき電解時間：１〜５秒
まず、銅箔の片面に、以下の粗化処理めっき（国際特許公開2013108414）を行った。
粗化処理めっき：３元系銅−コバルト−ニッケル合金めっき
めっき浴組成：Ｃｕ１０〜２０ｇ／Ｌ、Ｃｏ１〜１０ｇ／Ｌ、Ｎｉ１〜１０ｇ／Ｌ
めっき浴ｐＨ：１〜４
めっき温度：４０〜５０℃
めっき電流密度：２０〜３０Ａ／ｄｍ2
めっき電解時間：１〜５秒
次に、市販の厚み12.5μmのポリイミドフィルム（宇部興産社製のユーピレックスVT）の両面に、それぞれ上記銅箔の粗化処理面を合わせて積層した後、熱圧着して両面CCLを作製した。このCCLにつき、片面の銅箔を全てエッチングで除去した後，反対面の銅箔にエッチングにより回路幅0.3mm，スペース幅0.3mmの回路パターンを形成した。その後、この回路に厚み25μmのカバーレイフィルムを被覆してFPCに加工した。
このFPCにつき、スライド屈曲試験を行って屈曲性を評価した。具体的には、摺動試験機(応用技研産業株式会社製，TK-107型)を用い、スライド半径ｒ（ｍｍ）は実施例９についてはr=4mm 、その他の実施例及び比較例についてはr=0.72mmとし、いずれの場合もスライド速度120回/分でFPCを屈曲させた。
以下の基準で評価した。評価が◎、○であれば屈曲性に優れる。
◎：試験前に比べて銅箔の回路の電気抵抗が5％増加したときの屈曲回数が、10万回以上
○：試験前に比べて銅箔の回路の電気抵抗が10％増加したときの屈曲回数が、10万回以上
×：試験前に比べて銅箔の回路の電気抵抗が10％増加したときの屈曲回数が、10万回未満
このFPCにつき、スライド屈曲試験を行って屈曲性を評価した。具体的には、摺動試験機(応用技研産業株式会社製，TK-107型)を用い、スライド半径ｒ（ｍｍ）は実施例９についてはr=4mm 、その他の実施例及び比較例についてはr=0.72mmとし、いずれの場合もスライド速度120回/分でFPCを屈曲させた。
以下の基準で評価した。評価が◎、○であれば屈曲性に優れる。
◎：試験前に比べて銅箔の回路の電気抵抗が5％増加したときの屈曲回数が、10万回以上
○：試験前に比べて銅箔の回路の電気抵抗が10％増加したときの屈曲回数が、10万回以上
×：試験前に比べて銅箔の回路の電気抵抗が10％増加したときの屈曲回数が、10万回未満
＜密着性＞
上記屈曲性の評価に用いたのと同様にして、両面CCLを作製した。このCCLにつき、片面の銅箔を全てエッチングで除去した後，反対面の銅箔に、下記の回路パターンを形成した。その後、JIS-C6471(1995)に規定する「銅はくの引きはがし強さ」の方法Ａに従って測定し、密着性を評価した。なお、両面CCLの寸法及び銅箔に形成する回路パターンは、JIS-C6471(1995)の付図４に従った。
以下の基準で評価した。評価が○であれば屈曲性に優れる。
○：0.7ｋN/m以上
×：0.7ｋN/m未満
上記屈曲性の評価に用いたのと同様にして、両面CCLを作製した。このCCLにつき、片面の銅箔を全てエッチングで除去した後，反対面の銅箔に、下記の回路パターンを形成した。その後、JIS-C6471(1995)に規定する「銅はくの引きはがし強さ」の方法Ａに従って測定し、密着性を評価した。なお、両面CCLの寸法及び銅箔に形成する回路パターンは、JIS-C6471(1995)の付図４に従った。
以下の基準で評価した。評価が○であれば屈曲性に優れる。
○：0.7ｋN/m以上
×：0.7ｋN/m未満
得られた結果を表１に示す。
表１から明らかなように、Wsmが2.5〜20.0mmである各実施例の場合、厚みが薄くてもＣＣＬ製造時のラミネート処理における銅箔のシワの発生を抑制できた。又、ＣＣＬの屈曲性、密着性も優れていた。
特に、Wzが0.00010〜0.00200mmである実施例１〜１６の場合、その他の実施例に比べ、ラミネート処理における銅箔のシワの発生をさらに有効に抑制できた。
特に、Wzが0.00010〜0.00200mmである実施例１〜１６の場合、その他の実施例に比べ、ラミネート処理における銅箔のシワの発生をさらに有効に抑制できた。
一方、Wsmが2.5mm未満の比較例１、３，及びWsmが20.0mmを超えた比較例２の場合、ＣＣＬ製造時のラミネート処理における銅箔にシワが顕著に発生した。
又、比較例２の場合、Ra及び Rzが規定範囲未満となり、銅箔表面が平坦過ぎて密着性も低下した。
又、比較例２の場合、Ra及び Rzが規定範囲未満となり、銅箔表面が平坦過ぎて密着性も低下した。
２ 銅箔の表面
Ｌ ＴＤ方向に沿う50mmの長さ
Ｓ 断面曲線
Ｌ ＴＤ方向に沿う50mmの長さ
Ｓ 断面曲線
Claims (8)
- 質量率で99.90％以上の銅を含む厚み3〜8μｍの圧延銅箔であって、
JIS-B0601（2013）に従い、ＴＤ方向に沿う50mmの長さの表面の断面曲線から、輪郭曲線フィルタλc＝2 mm，輪郭曲線フィルタλf=25mmの条件で短波長及び長波長成分をカットオフしてうねり曲線を求めたとき、うねり曲線要素の平均長さWsmが2.5〜20.0mmであることを特徴とする銅箔。 - 前記うねり曲線の最大高さうねりWzが0.00010〜0.00200mmであることを特徴とする請求項１記載の銅箔 。
- Ag，Zn，Sn及びPの群から選ばれる１種以上の添加元素を合計で10〜2000質量ppm含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の銅箔。
- 片面又は両面にCu，Ni，Zn及びCoの群から選ばれる１種以上の元素からなるめっき層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の銅箔。
- 前記断面曲線から、λc＝0.25ｍｍで長波長成分をカットオフして粗さ曲線を求めたとき、、該粗さ曲線から計算される算術平均粗さRaが0.01〜0.1μmであり、最大高さ粗さRzが0.1〜0.8μmであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の銅箔。
- 請求項１〜５のいずれか一項に記載の銅箔と、樹脂層とを積層してなる銅張積層板。
- 請求項６に記載の銅張積層板を用い、前記銅箔に回路を形成してなるフレキシブルプリント基板。
- 請求項７に記載のフレキシブルプリント基板を用いた電子機器。
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