JP6926013B2 - フレキシブルプリント基板用銅箔、フレキシブルプリント基板用銅箔の販売製品、それを用いた銅張積層体、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
FPCは銅箔と樹脂とを積層したCopper Clad Laminate(銅張積層体、以下CCLと称する)をエッチングすることで配線を形成し、その上をカバーレイと呼ばれる樹脂層によって被覆したものである。カバーレイを積層する前段階で、銅箔とカバーレイとの密着性を向上するための表面改質工程の一環として、銅箔表面のエッチングが行われる。また、銅箔の厚みを低減して屈曲性を向上させるため、減肉エッチングを行う場合もある。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、エッチング性に優れたフレキシブルプリント基板用銅箔、フレキシブルプリント基板用銅箔の販売製品、それを用いた銅張積層体、フレキシブルプリント基板、及び電子機器の提供を目的とする。
本発明のフレキシブルプリント基板用銅箔は、さらに、添加元素として、P、Ag、ZnおよびSnからなる群から選ばれる少なくとも1種又は2種以上を合計で0.2質量%以下含有してなることが好ましい。
本発明のフレキシブルプリント基板用銅箔において、200℃×30min焼鈍(但し、昇温速度100℃/min〜300℃/min)した後に、前記(1)〜(3)のいずれかを満たすことが好ましい。
本発明のフレキシブルプリント基板用銅箔の販売製品は、前記角φの値を、前記フレキシブルプリント基板用銅箔に同梱した印刷物、シール、または電子媒体若しくはウェブサイトから配信又は表示することによって、付与してなる。
本発明に係る銅箔は、99.0質量%以上のCu、残部不可避的不純物からなる。JIS−H3100(C1100)に規格するタフピッチ銅(TPC)又はJIS−H3100(C1020)の無酸素銅(OFC)からなる組成としてもよい。
又、添加元素として、上記組成に対し、P、Ag、ZnおよびSnからなる群から選ばれる少なくとも1種又は2種以上を合計で0.2質量%以下含有すると、フレキシブル基板用銅箔の折り曲げ性や屈曲性が向上する。
上記添加元素の含有量の下限は特に制限されないが、例えば各元素につき0.0005質量%より小さく制御することは工業的に難しいので、各元素の含有量の下限を0.0005質量%とするとよい。
本発明は、エッチング性が最適となる銅箔の組織をEBSDによって規定するものである。具体的には、後述する図2に示すように角度φ及びθで特定される対象断面の(101)面の面積率により規定する。
但し、角度φ及びθで特定される対象断面を露出させてEBSD測定を行うのは難しいため、銅箔表面のEBSD測定を行い、得られた結晶方位データに後述する回転処理を施し、各φ及びθ毎の(101)面の面積率S101を計算で求める。
この回転処理は、銅箔の表面上(MDとTDに平行な面上)でMDとなす角がφ(0〜180度)となる方向を回転軸として、ND(厚み方向)からθ(0〜90度)回転させるものであって、図2〜図4に示すように、ND(厚み方向)からθ回転した方向を面法線Nとする断面を対象断面とする。MDは、圧延銅箔では圧延平行方向である。
そして、角θを0度〜90度の間で変えた対象断面における(101)面の面積率S101を求める。
回転処理は、EBSD装置に付属のソフトウェアで計算(解析)することができ、例えば、株式会社 TSLソリューションズ社のOIM−Analysisを用いることができる。
(1)θが0度以上30度未満でS101が最大値を示し、かつ該最大値が0.4以上
(2)θが30度以上45度以下でS101が最大値を示し、かつ該最大値が0.2以上
(3)θが45度を超え60度以下でS101が最大値を示し、かつ該最大値が0.4以上
なお、(101)面の法線とのなす角の角度が10度以下の方位を持つ結晶粒を (101)面とする。
まず、φを0〜180度の間で一定にしたとき、θを0〜90度に変えて各θにおけるS101を計算する。この計算を、φを変化させてそれぞれ行う。
表2は、後述する実施例21につき、φ、θを変化させたときのS101を示す。φ=22.5度のとき、θ=45度でS101が最大値を示し、かつ該最大値が0.4であった。表2の符号「−」は、S101が0.4未満であることを示す。
従って、(1)〜(3)は、φを0〜180度の間のいずれかの角度における規定である。
なお、φ、θを細かく区切って計算すると膨大な時間を要するため、角度間隔を例えばφを22.5度毎、θを15度毎とするとよい。
まず、図5に示すように、S101が最大値を示す角θ方向へエッチングが進むが、回路形成のエッチングには、エッチングが厚み方向の底に達するまでの段階と、その後、横方向にエッチングが進んで回路幅が狭くなっていく段階の二つに分けられる。
又、角θ=0度方向へエッチングが進む場合は、深さ方向に優先的にエッチングが進展しやすいため、エッチングが底に到達した際に、幅方向のエッチングがまだ進展していない。このため、回路の裾引き部分の厚みはθ=45度の場合と比べて厚いが、エッチングが底に到達した時点で回路トップの幅が残っている。このため、θ=45度の場合よりはやや劣るが(トップ幅の大きな)シャープな回路断面になり、エッチングファクタEFが良好である。
一方、角θ=90度方向へエッチングが進む場合は、エッチングが厚み方向に進み難い一方、板面方向にエッチングが広がり過ぎるので、回路のボトム幅に対してトップ幅が小さくなり、回路断面がシャープにならず、エッチングファクタEFが劣る。
そして、後述する実施例及び比較例(表1)に示すように、種々の銅箔試料についてEBSD測定とエッチングファクタEFの測定とを行い、エッチングファクタEFの良否と、S101が最大値を示すθとを、(1)〜(3)の3つの角度範囲で分類し、各角度範囲毎に、エッチングファクタEFが良好となるときのS101の最大値の値から、最大値の閾値を求めた。
なお、上記したように、θ=45度で最もEFが良好になることから、θ=45度を含む(2)の範囲では、後述するように他の範囲よりもS101の最大値が小さくても、良好なEFを得られる。
本発明に係る銅箔はフレキシブルプリント基板に用いられ、その際、銅箔と樹脂とを積層したCCLは、200〜400℃で樹脂を硬化させるための熱処理を行うため、S101が最大値を示すθ、及び最大値が変化する。
従って、樹脂と積層する前後で、θ、及びS101の最大値が変わる。そこで、本願の請求項1に係るフレキシブルプリント基板用銅箔は、樹脂と積層後の銅張積層体になった後の、樹脂の硬化熱処理を受けた状態の銅箔を規定している。つまり、既に熱処理を受けているから、新たな熱処理を行わない状態の銅箔である。
一方、本願の請求項4に係るフレキシブルプリント基板用銅箔は、樹脂と積層する前の銅箔に上記熱処理を行ったときの状態(例えば、熱処理前の銅箔コイルがCCLの製造工場に納入されてCCLに積層されるときの加熱された状態)を規定している。この200℃で30分間の熱処理は、CCLの積層時に樹脂を硬化熱処理させる温度条件を模したものである。なお、熱処理による銅箔表面の酸化を防止するため、熱処理の雰囲気は、還元性又は非酸化性の雰囲気が好ましく、例えば、真空雰囲気、又は、アルゴン、窒素、水素、一酸化炭素等若しくはこれらの混合ガスからなる雰囲気などとすればよい。昇温速度は100〜300℃/minの間であればよい。
最終再結晶焼鈍における昇温速度を調整することにより、再結晶時に生成する結晶方位を調整し、θ、及びS101の最大値を制御できる。最終再結晶焼鈍における昇温速度は、2℃/分以下が好ましい。又、θが30度以上45度以下の(2)の場合には、昇温速度は、10℃/分以下が好ましい。
同様に、最終冷間圧延の最終パスのひずみ速度を調整することにより、再結晶時に生成する結晶方位を調整し、θ、及びS101の最大値を制御できる。ひずみ速度は、100〜5000(/秒)が好ましく、200〜500(/秒)がさらに好ましい。
又、本発明の銅箔に(1)樹脂前駆体(例えばワニスと呼ばれるポリイミド前駆体)をキャスティングして熱をかけて重合させること、(2)ベースフィルムと同種の熱可塑性接着剤を用いてベースフィルムを本発明の銅箔にラミネートすること、により、銅箔と樹脂基材の2層からなる銅張積層体(CCL)が得られる。又、本発明の銅箔に接着剤を塗着したベースフィルムをラミネートすることにより、銅箔と樹脂基材とその間の接着層の3層からなる銅張積層体(CCL)が得られる。これらのCCL製造時に銅箔が熱処理されて再結晶化する。
これらにフォトリソグラフィー技術を用いて回路を形成し、必要に応じて回路にめっきを施し、カバーレイフィルムをラミネートすることでフレキシブルプリント基板(フレキシブル配線板)が得られる。
樹脂層としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PI(ポリイミド)、LCP(液晶ポリマー)、PEN(ポリエチレンナフタレート)が挙げられるがこれに限定されない。また、樹脂層として、これらの樹脂フィルムを用いてもよい。
樹脂層と銅箔との積層方法としては、銅箔の表面に樹脂層となる材料を塗布して加熱成膜してもよい。又、樹脂層として樹脂フィルムを用い、樹脂フィルムと銅箔との間に以下の接着剤を用いてもよく、接着剤を用いずに樹脂フィルムを銅箔に熱圧着してもよい。但し、樹脂フィルムに余分な熱を加えないという点からは、接着剤を用いることが好ましい。
例えば、銅箔の表面に、粗化処理、防錆処理、耐熱処理、またはこれらの組み合わせによる表面処理を施してもよい。
従って、圧延銅箔の出荷時に角φを提示する必要はないが、フレキシブルプリント基板用銅箔の製品(例えばコイル製品)のパッケージに印刷物やシールで角φの値を同梱したり、製品と同梱又は別体の電子媒体(CD−ROM等)で角φの値を提供したり、製品のコイル番号等をウェブサイトで入力したときに角φの値をサーバから配信又は表示されるようにすると、ユーザに便利なので好ましい。
得られた圧延銅箔にアルゴン雰囲気において200℃×30分の熱処理を加え、銅箔サンプルを得た。熱処理後の銅箔は、CCLの積層時に熱処理を受けた状態を模している。
1.(101)面の面積率
上記熱処理後の各銅箔サンプルについて、銅箔表面を電解研磨後に、図1に示すようにしてEBSD分析(後方散乱電子線回析装置、日本電子株式会社JXA8500F、加速電圧20kV、電流2e-8A、観察範囲1000μm×1000μm、ステップ幅0.5μm)を実施した。その銅箔表面のEBSD分析結果をもとに、上記したようにして角θで規定される測定面を基準とした(101)面の面積率S101を求めた。
θ=0度〜90度(15度刻み)とした。
銅箔と樹脂を張り合わせ、その後ドライフィルムレジストを銅箔表面にラミネートし、レジストに短冊状(L/S=30/20)の回路パターンを形成した。なお、回路パターンの短冊が伸びる長手方向がMDとなす角φを、各実施例毎に変え、上記(1)〜(3)のいずれかを満たしたときのS101が最大値を示したときの角φに一致させた。例えば、表2に示すように、実施例21の場合、φ=22.5度として回路パターンを形成した。
なお、各比較例については、表2と同様な計算を行い、S101が最大値を示したときの角φを採用して回路パターンを形成した。
その後、塩化第二銅エッチャントのスプレーエッチングを行い、図7のボトム幅が一定となるような回路を得た。ボトム幅は、エッチング時間を調整して制御した。そして、図7及び式(1)により、エッチングで得られた回路の断面形状を測定し、エッチングファクタEFを算出した。EFの値に応じて以下の指標で評価した。評価が◎、○であればエッチング性が良好である。
◎:EFが5.0以上
○:EFが3.0以上5.0未満
×:EFが3.0未満
同様に、(2)を満たす各実施例のうち、実施例3,4、8、12、13、15、16、19、20、21が最もエッチング性が良好でS101の最大値が0.4(実施例21)以上であった。このことから、(2)のθ範囲においてS101の最大値が0.4以上であると好ましい。
最終冷間圧延の最終パスのひずみ速度が100(/秒)2℃/分未満の比較例6,7の場合、θが60度を超え、エッチング性が劣った。
Claims (8)
- 99.0質量%以上のCu、残部不可避的不純物からなる銅箔であって、
EBSDにより測定した前記銅箔の表面の結晶方位データに対し、前記表面上でMDとなす角がφ(0〜180度)となる方向を回転軸として、NDからθ(0〜90度)回転させる回転処理を施して(101)面の面積率S101を求めたとき、下記(1)〜(3)のいずれかを満たすフレキシブルプリント基板用銅箔。
(1)θが0度以上30度未満でS101が最大値を示し、かつ該最大値が0.4以上
(2)θが30度以上45度以下でS101が最大値を示し、かつ該最大値が0.2以上
(3)θが45度を超え60度以下でS101が最大値を示し、かつ該最大値が0.4以上
但し、前記φは前記面積率S 101 が最大値を示したときの値である。 - JIS−H3100(C1100)に規格するタフピッチ銅又はJIS−H3100(C1020)の無酸素銅からなる請求項1に記載のフレキシブルプリント基板用銅箔。
- さらに、添加元素として、P、Ag、ZnおよびSnからなる群から選ばれる少なくとも1種又は2種以上を合計で0.2質量%以下含有してなる請求項1又は2に記載のフレキシブルプリント基板用銅箔。
- 200℃×30min焼鈍(但し、昇温速度100℃/min〜300℃/min)した後に、前記(1)〜(3)のいずれかを満たす請求項1〜3のいずれか一項に記載のフレキシブルプリント基板用銅箔。
- 前記面積率S 101 が最大値を示したときの前記角φの値を、請求項1〜4のいずれか一項に記載のフレキシブルプリント基板用銅箔に同梱した印刷物、シール、または電子媒体若しくはウェブサイトから配信又は表示することによって、付与してなるフレキシブルプリント基板用銅箔の販売製品。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のフレキシブルプリント基板用銅箔と、樹脂層とを積層してなる銅張積層体。
- 請求項6に記載の銅張積層体における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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