KR101295138B1

KR101295138B1 - 전해 동박 및 동장 적층판

Info

Publication number: KR101295138B1
Application number: KR1020117002900A
Authority: KR
Inventors: 유지 스즈키; 타카히로 사이토
Original assignee: 후루카와 덴끼고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2013-08-09
Also published as: EP2312020A1; CN102124148B; EP2312020A4; TWI463038B; KR20110042072A; JP4827952B2; JP2010037654A; CN102124148A; TW201018749A; WO2010004988A1; US20110171491A1

Abstract

압연 동박과 동등 또는 그 이상의 유연성/굴곡성을 갖는 전해 동박을 제공하기 위하여, 전해 동박에 식 1에 나타내는 LMP치가 9000 이상이 되는 가열 처리를 실시한 후의 결정 구조가 EBSP의 분석에서 면에 대한 적계ㆍ청계 중 어느 하나의 색조가 80% 이상을 차지하는 전해 동박으로 한다.
식 1: LMP=(T+273)×(20+Logt)
여기에서, 20은 동의 재료 정수, T는 온도(℃), t는 시간(hr)
가열 처리를 실시한 후의 전해 동박의 X선 회절에서의 (111)면에 대하여 (331)면의 상대 강도가 15 이상인 것이 바람직하다.

Description

전해 동박 및 동장 적층판{ELECTROLYTIC COPPER FOIL AND COPPER-CLAD LAMINATE}

본 발명은 굴곡성 및 유연성이 우수한 전해 동박에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 동박을 사용한 동장 적층판(이하, CCL이라 하는 경우가 있다)에 관한 것으로, 특히 고밀도/고기능 용도에 적합한 동장 적층판에 관한 것이다.

현재 전기 기기 제품의 소형화에 있어서, 휴대 전화의 힌지부의 구부림 각도(R)가 점점 작아지는 경향이 있어, CCL의 굴곡 특성에 대한 요망은 더욱더 엄격해지고 있다.

굴곡 특성을 향상시키는데 있어서 중요한 동박의 특성으로는, 두께ㆍ표면 평활성ㆍ결정립의 크기ㆍ결정 방위의 동일성 등을 들 수 있다. 또한, 전기 제품의 소형화에 대하여, 고밀도 배선화를 도모하기 위하여, 가능한 한 스페이스를 유효하게 활용하는 것이 중요한 과제로서, CCL의 변형을 용이하게 할 수 있는 폴리이미드 필름의 채용이 불가결해지고 있다. 그러나 동박과 폴리이미드 필름과의 접착(적층)은 상당히 어려워, 폴리이미드 필름에 첩부하는 동박의 접착 강도ㆍ유연성은 필요 불가결한 특성이 되고 있다.

이 특성을 만족하는 동박으로는, 특별한 제조 공정으로 제박된 압연 동박으로, (200)면의 결정 방위가 많이 존재하는 압연 동박이 현재 많이 채용되고 있다.

그러나, 굴곡성의 특성을 향상시키는 요인은 (200)면이 좋다기보다 오히려 동일한 결정 방위의 결정이 많이 존재하는 것에 요인이 있다고 생각된다.

현재는, 상기한 바와 같이 압연박에서는 (200)면이 많이 존재하는 동박이 전부이며, 또한 전해 동박에서는 각각의 결정 방위가 난잡하게 존재하는 결정 구성으로 되고 있고, 따라서 압연 동박과 같은 유연성ㆍ굴곡성을 갖는 전해 동박은 없어, 상기한 바와 같이 압연 동박과 동등 또는 그 이상의 유연성ㆍ굴곡성을 갖는 전해 동박의 출현이 요망되고 있었다.

이러한 요망에 부응하기 위해서는 전해 동박의 결정 배향이 동일계인 것이 바람직하지만, 그러한 동박은 현재 개발되어 있지 않은 것이 현실이다.

발명이 해결하고자 하는 과제는, 압연 동박과 동등 또는 그 이상의 유연성ㆍ굴곡성을 갖는 전해 동박을 제공하며, 이 전해 동박을 이용한 유연성ㆍ굴곡성을 갖는 CCL을 제공하는 것에 있다. 특히, 전해 동박에서는, 이 전해 동박과 폴리이미드 필름을 첩부할 때에 걸리는 열이력에 있어서, 기계적 특성ㆍ유연성이 개량되어 전기 기기의 소형화에 대응할 수 있는 CCL용의 전해 동박을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 전해 동박은, 전해 동박에 식 1에 나타내는 LMP(Lars on-Miller parameter)치가 9000 이상이 되는 가열 처리를 실시한 후의 결정 구조가 EBSP(Electron Backscatter Diffraction Pattern)의 분석에서 면에 대한 적계ㆍ청계 중 어느 하나의 색조가 80% 이상을 차지하는 전해 동박이다.

식 1: LMP=(T+273)×(20+Logt)

여기에서, 20은 동의 재료 정수, T는 온도(℃), t는 시간(hr).

본 발명의 전해 동박은, 가열 처리를 실시한 후의 전해 동박의, X선 회절에서의 (111)면에 대하여 (331)면의 상대 강도가 15 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 전해 동박은, 상기 가열 처리를 실시한 후의 결정 구조가, 결정 입경 5㎛ 이상인 결정립이 70% 이상이고, X선 회절에 있어서 (111)면에 대하여 (331)면의 상대 강도가 15 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 전해 동박은, 상기 가열 처리를 실시한 후의 인장 강도가 20KN/㎠ 이하이고, 0.2% 내력이 10KN/㎠ 이하인 것이 바람직하다.

상기 전해 동박의 단면에 포함되는 불순물은, 동박 단면의 깊이 방향의 SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry) 분석에서의 구리(Cu)와의 강도비로 적어도 염소(Cl)는 0.5% 미만, 질소(N)는 0.005% 미만, 황(S)은 0.005% 미만인 것이 바람직하다.

상기 전해 동박의 적어도 한 쪽의 표면 거칠기가 Rz:1.5㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 전해 동박의 적어도 한 쪽면에 밀착성/내열성/내약품성/방청을 목적으로 한 표면 처리층이 구비되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 동장 적층판은 상기 전해 동박을 절연 기판에 적층한 동장 적층판이다.

본 발명은 압연 동박과 동등 또는 그 이상의 유연성ㆍ굴곡성을 갖는 전해 동박을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 이 전해 동박을 이용한 유연성ㆍ굴곡성을 갖는 CCL에 대응할 수 있다.

특히, 전해 동박에서는, 이 전해 동박과 폴리이미드 필름을 첩부할 때에 걸리는 열이력에 있어서, 기계적 특성ㆍ유연성이 개량되어 전기 기기의 소형화에 대응할 수 있는 CCL용의 전해 동박을 압연 동박에 비해 저가로 제공할 수 있다.

도 1은 EBSP 동일계 결정 범위도.

통상, 전해 동박은 전해 제박 장치에 의해 제박된다. 전해 제박 장치는 회전하는 드럼 형상의 캐소드(표면은 SUS 또는 티탄제), 이 캐소드에 대하여 동심원상으로 배치된 애노드(납 또는 귀금속 산화물 피복 티탄 전극)로 이루어지며, 이 제박 장치에 전해액을 공급시키면서 양 극간에 전류를 흘려 이 캐소드 표면에 소정의 두께로 동을 전석시키고, 그 후 이 캐소드 표면으로부터 동을 박 형상으로 벗겨낸다. 이 단계의 동박을 본 명세서에서는 미처리 동박이라 하는 경우가 있다. 또한 이 미처리 동박의 전해액과 접하고 있던 면을 매트면이라 하고, 회전하는 드럼 형상의 캐소드와 접하고 있던 면을 광택면(샤이니면)이라 한다. 또한, 상기에서는 회전하는 캐소드를 채용한 제박 장치에 대하여 설명하였으나 캐소드를 판 형상으로 하는 제박 장치로 동박을 제조하는 경우도 있다.

본 발명은 상기 드럼 형상의 캐소드 또는 판 형상의 캐소드에 동을 석출시켜 동박을 제조한다. 동을 석출시키는 캐소드의 표면 거칠기는 Rz:0.1~2.0㎛인 캐소드를 사용함으로써, 본 발명 전해 동박의 샤이니면의 표면 거칠기를 Rz:0.1~2.0㎛로 할 수 있다.

전해 동박의 표면 거칠기(Rz)를 0.1㎛ 이하의 거칠기로 하는 것은, 캐소드의 연마 기술 등을 생각하면 제조가 어렵고, 또한 양산 제조하기에는 불가능할 것으로 생각되기 때문이다. 또한, Rz를 2.0㎛ 이상의 표면 거칠기로 하면 굴곡 특성이 매우 나빠져 본 발명이 원하는 특성을 얻을 수 없게 됨과 동시에 매트면의 거칠기를 1.5㎛ 이하로 하는 것이 어려워지기 때문이다.

전해 동박의 매트면의 거칠기는 Rz:0.1~1.5㎛이다. 0.1㎛ 이하의 거칠기는 광택 도금을 수행하였다 하더라도 매우 어려워 현실적으로 제조는 불가능하다. 또한, 상기한 바와 같이 전해 동박의 표면이 거칠면 굴곡 특성이 나빠지기 때문에 거칠기의 상한은 1.5㎛로 하는 것이 바람직하다.

샤이니면 및/또는 매트면의 거칠기가 Rz:1㎛ 이하가 되면 더욱 적합하다. 덧붙이자면, 샤이니면 및 매트면의 표면 거칠기(Ra)가, Ra:0.3㎛ 이하인 것이 바람직하며, 특히 Ra: 0.2㎛ 이하이면 최적이다.

또한, 상기 전해 동박의 두께는 3㎛~210㎛인 것이 바람직하다. 두께가 2㎛ 이하인 동박은 핸들링 기술 등의 관계상 제대로 제조할 수가 없어, 현실적이지 않기 때문이다. 두께의 상한은 현재의 회로 기판의 사용 상황에서 210㎛ 정도이다. 두께가 210㎛ 이상인 전해 동박이 회로 기판용 동박으로서 사용되는 것은 생각하기 어렵고, 또한 전해 동박을 사용하는 비용면의 메리트도 없어지기 때문이다.

또한, 상기 전해 동박을 석출시키는 동 전해액으로는 황산 동 도금액, 피롤린산 동 도금액, 설파민산 동 도금액 등이 있지만, 비용면 등을 생각하면 황산 동 도금액이 적합하다.

황산 동 도금액으로는 황산 농도는 20~150g/l, 특히 30~100g/l이 바람직하다.

황산 농도가 20g/l 미만이면 전류가 흐르기 어려워지기 때문에 현실적인 조업이 곤란해지고, 또한 도금의 균일성, 전착성도 나빠진다. 황산 농도가 150g/l을 넘으면 동의 용해도가 낮아지기 때문에 충분한 동 농도를 얻을 수 없어져 현실적인 조업이 곤란해진다. 또한, 설비의 부식도 촉진된다.

동 농도는 40~150g/l, 특히 60~100g/l이 바람직하다.

동 농도가 40g/l 미만이 되면 전해 동박의 제조에 있어서 현실적인 조업이 가능한 전류 밀도를 확보하는 것이 어려워진다. 동 농도를 150g/l보다 높이는 것은 상당한 고온이 필요해져 현실적이지 않다.

전류 밀도는 20~200A/dm², 특히 30~120A/dm²가 바람직하다. 전류 밀도가 20A/dm² 미만이 되면 전해 동박의 제조에 있어서 생산 효율이 매우 낮아 현실적이지 않다. 전류 밀도를 200A/dm²보다 높이는 데에는 상당히 높은 동 농도, 고온, 고유속이 필요하므로, 전해 동박 제조 설비에 큰 부담이 들어 현실적이지 않기 때문이다.

전해욕 온도는 25~80℃, 특히 30~70℃가 바람직하다. 욕온이 25℃ 미만이 되면 전해 동박의 제조에 있어서 충분한 동 농도, 전류 밀도를 확보하는 것이 곤란해져 현실적이지 않다. 또한, 80℃보다 높이는 것은 조업상 및 설비상 상당히 곤란하므로 현실적이지 않다.

본 실시예에서는 전해액에 필요에 따라 염소를 첨가한다.

염소 농도는 1~100ppm, 특히 10~50ppm이 바람직하다. 염소 농도가 1ppm 미만이 되면 후술하는 첨가제의 효과를 내는 것이 곤란해지고, 100ppm을 넘으면 정상적인 도금이 곤란해진다.

상기의 전해 조건은 각각의 범위에서 동의 석출, 도금의 융착 등의 문제가 일어나지 않는 조건으로 적절하게 조정하여 수행한다.

전해 동박을 제조하는 황산 동 도금욕에는 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물 1종 이상 혹은 1 또는 2 이상의 에테르 결합을 갖는 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물 1종 이상, 또는 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물 1종 이상과 1 또는 2 이상의 에테르 결합을 갖는 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물 1종 이상을 조합한 것과, 2개의 질소 원자를 갖는 헤테로환식 화합물과의 반응 생성물을 레벨러로서 첨가한다.

디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물의 탄소수는 일반적으로 1~30, 바람직하게는 2~18, 더욱 바람직하게는 4~8이다. 구체적으로는 1, 3-디클로로-2-프로판올, 1,4-디클로로-2,3-부탄디올, 1-브로모-3-클로로에탄, 1-클로로-3-요오드에탄, 1,2-디요오드에탄, 1,3-디클로로프로판, 1,2,3-트리클로로프로판, 1-브로모-3-클로로프로판, 1,3-디브로모프로판, 1,2-디클로로에탄, 1-클로로-3-요오드프로판, 1,4-디클로로-2-부탄올, 1,2-디브로모에탄, 2,3-디클로로-1-프로판올, 1,4-디클로로시클로헥산, 1,3-디오요드프로판, 1-브로모-3-클로로-2-메틸프로판, 1,4-디클로로부탄, 1,4-디브로모부탄, 1,5-디클로로[3-(2-클로로에틸)]펜탄, 1,6-디브로모헥산, 1,8-디클로로옥탄, 1,10-디클로로데칸, 1,18-디클로로옥타데칸 등을 들 수 있다. 이들 화합물을 단독으로 또는 복수 조합하여 이용한다.

1 또는 2 이상의 에테르 결합을 갖는 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물의 탄소수는 일반적으로 4~30, 바람직하게는 4~12, 더욱 바람직하게는 6~10이다. 구체적으로는 2,2'-디클로로에틸에테르, 1,2-비스(2-클로로에톡시)에탄, 디에틸렌글리콜비스(2-클로로에틸)에테르, 트리에틸렌글리콜비스(2-클로로에틸)에테르, 2,2'-디클로로프로필에테르, 2,2'-디클로로부틸에테르, 테트라에틸렌글리콜비스(2-브로모에틸)에테르, 헵타에틸렌글리콜비스(2-클로로에틸)에테르, 트리데카에틸렌글리콜비스(2-브로모에틸)에테르 등을 들 수 있다. 이들 화합물을 단독으로 또는 복수 조합하여 이용한다.

2개의 질소 원자를 갖는 헤테로환식 화합물로는 피페라진, 트리에틸렌디아민, 2-메틸피페라진, 2,6-디메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 호모피페라진, 2-피라졸린, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-프로필이미다졸, 4-메틸이미다졸, 히스티딘, 1-(3-아미노프로필)이미다졸, 2-이미다졸린, 3-이미다졸린, 4-이미다졸린, 2-메틸-2-이미다졸린, 피라졸, 1-메틸피라졸, 3-메틸피라졸, 1,3-디메틸피라졸, 1,4-디메틸피라졸, 1,5-디메틸피라졸, 3,5-디메틸피라졸, 벤즈이미다졸, 인다졸, 피페라진, 2-메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 피리미딘, 피리다진 등을 들 수 있다. 이들 화합물을 단독으로 또는 복수 조합하여 이용한다. 특히, 2-피라졸린, 피라졸, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-이미다졸린, 3-이미다졸린, 4-이미다졸린, 2-메틸-2-이미다졸린 등이 바람직하다.

본 발명에서는, 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물과 1 또는 2 이상의 에테르 결합을 갖는 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물을 조합시킨 것과 2개의 질소 원자를 갖는 헤테로환식 화합물의 반응 생성물을 이용할 수도 있다. 또는, 상기의 원료 화합물에 디메틸아민, 디에탄올아민, 에틸렌디아민 등의 지방족 아미노 화합물, 페닐렌디아민 등의 방향족 아미노 화합물, 숙시닐클로라이드, 글루타릴클로라이드, 푸마릴클로라이드, 디클로로자일렌, 부타로일클로라이드 등의 복수의 반응성기를 갖는 화합물을 제 3 원료로서 첨가하여 반응시킨 생성물을 이용할 수도 있다. 단, 에피클로로하이드린 등의 에피할로하이드린을 제 3 반응 성분으로 이용하는 것은 반응 생성물의 소기의 효과를 얻을 수 없다는 점에서 바람직하지 않다.

상기 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물 혹은 1 또는 2 이상의 에테르 결합을 갖는 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물과, 2개의 질소 원자를 갖는 헤테로환식 화합물과의 반응 생성물을 제조하기 위한 반응 온도는 실온~200℃, 바람직하게는 50℃~130℃이다.

상기 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물 혹은 1 또는 2 이상의 에테르 결합을 갖는 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물과, 2개의 질소 원자를 갖는 헤테로환식 화합물과의 반응 생성물을 제조하기 위한 반응 시간은 1시간~100시간, 바람직하게는 3시간~50시간이다.

상기 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물 혹은 1 또는 2 이상의 에테르 결합을 갖는 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물과, 2개의 질소 원자를 갖는 헤테로환식 화합물과의 반응 생성물을 제조하기 위한 반응은 용매없이 반응시킬 수도 있지만, 용매를 이용할 수도 있다. 용매로는 메탄올, 에탄올, 1-부탄올, 이소프로판올, t-부탄올, 1-부탄올 등의 알콜, 디메틸포름아미드, 디옥산, 테트라하이드로프란, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 디메틸셀로솔브, 디에틸셀로솔브 등을 들 수 있다.

상기 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물 혹은 1 또는 2 이상의 에테르 결합을 갖는 디 또는 폴리 할로겐화쇄식 지방족 포화 탄화수소 화합물과, 2개의 질소 원자를 갖는 헤테로환식 화합물과의 반응 생성물을 제조하기 위한 반응은 반응 중에 할로겐을 발생하는 경우가 있는데, 이 할로겐을 함유한 채로 반응을 진행해도 되지만, 바람직하게는 공지의 방법, 예를 들면 이온 교환으로 제거하는 방법이나 알칼리 금속 수산화물 등과의 반응으로 알칼리 금속 할로겐화물로서 불용화하여 제거하는 방법 등으로 할로겐 프리의 반응물로 할 수도 있다. 할로겐을 포함하는 반응 생성물로 할지, 할로겐 프리의 반응 생성물로 할지는 동 전해액으로서의 성능에 맞게 채용한다.

본 실시예에서 이용하는 브라이트너로는, 공지의 것 중에서 적절히 선택하면 되는데, 예를 들면, 3-메르캅토프로판술폰산 및 그 염, 비스(3-술포프로필)디설파이드 및 그 염, N,N-디메틸디티오카바민산(3-술포프로필)에스테르, N,N-디메틸디티오카바민산(3-술포에틸)에스테르, 3-(벤조티아조릴티오)에틸술폰산나트륨, 피리듐프로필술포베타인 등을 들 수 있다.

동 전해액에 폴리머를 첨가하는 경우에는 공지의 것 중에서 적절하게 선택할 수 있는데, 예를 들면 분자량 200 이상의 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜과 폴리프로필렌글리콜의 코폴리머, 그들 상기 3종의 글리콜류의 C1~C6 알킬모노에테르, 폴리옥시에틸렌글리세릴에테르, 폴리옥시프로필렌글리세릴에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌글리세릴에테르 등을 들 수 있다. 특히 분자량이 500~10만인 것이 바람직하다.

각 첨가량의 양은 0.1~1000ppm의 범위 내에서 양, 비율을 변경하여 첨가한다.

전해 도금액에 첨가하는 상기 첨가제, 특히 상기 레벨러는 동박 중에 불순물로서 삽입되지 않는 특성을 가지고 있다.

본 발명의 동박은 상기 식 1에 나타내는 LMP치가 9000 이상이 되는 가열 처리를 실시한 후의 결정 구조가 EBSP의 분석에서 면에 대한 적계ㆍ청계의 색조 중 어느 하나의 범위의 색조가 80% 이상을 차지하는 동박으로, 그 범위는 도 1에 나타낸다. 여기에서, 색조라 함은 도 1에 나타내는 바와 같이 도의 각 점을 A, B, C로 했을 때 A와 C의 선을 AP:CP=2:1로 분할하는 점(P)을 형성하고, P의 점에서 AC에 수직으로 선을 그어 AB와 교차하는 점을 Q로 하여 그 선의 우측을 청계, 좌측을 적계로 하여 색조의 정의를 수행하였다.

상기 색조가 80% 미만이면 결정은 재결정하기 어려운 상황이 되어, 열처리를 수행했을 때 결정이 커지지 않고, 또한 결정 방위가 다른 결정이 랜덤으로 존재하게 되어, 그 결과, 결정 미끄러짐 등이 나빠져 굴곡성도 나빠지는 경향을 나타내기 때문이다.

상기 동박의 X선 회절(X선 해석의 데이터는 메이커명: Rigaku 장치명: Geiger flex RAD-A(PC화)의 X선 회절 장치를 사용하여 측정을 수행하였다)에서 (111)면에 대하여 (331)면의 상대 강도가 15 이상인 동시에, EBSP 분석에서 청계의 색조(구체적으로는 도 1에 기재한 우측의 청계의 범위를 말한다.)로 구성된 결정 조직이 전체의 80% 이상이 되는 동박인 것이 바람직하다.

상기 조건으로 작성되는 전해 동박은 도금액 및 첨가제 성분으로부터 동 내에 삽입되는 원소 내, 적어도 염소(Cl), 질소(N), 황(S)은 동박 단면의 깊이 방향에서의 각 부분의 SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry) 분석에서의 동(Cu)과의 강도비로 적어도 염소(Cl)는 0.5% 미만, 질소(N)는 0.005% 미만, 황(S)은 0.005% 미만인 것이 바람직하다. 또한, 산소(O), 탄소(C)에 대해서도 산소(O)는 1% 미만, 탄소(C)는 0.1% 미만이면 더욱 바람직하다.

본 발명의 전해 동박은 전체적으로 불순물이 적은 동시에 부분적으로 많이 존재하지 않는 동박이다. 상기에서 작성한 동박은 식 1에 나타내는 LMP치가 9000 이상이 되는 가열 처리를 실시함으로써, 각 결정립의 최대 길이 5㎛ 이상인 결정립이 70% 이상 존재하는 전해 동박이다.

식 1: LMP=(T+273)×(20+Logt)

여기에서, 20은 동의 재료 정수, T는 온도(℃), t는 시간(hr).

결정립의 최대 길이의 측정 방법은 동박 단면의 현미경 사진을 촬영하여, 50㎛×50㎛의 범위 내 혹은 그 동등한 면적에 있어서 결정립의 최대 길이를 측정하며, 그 길이가 5㎛ 이상인 결정립이 차지하는 면적을 측정하여, 측정한 면적이 단면 전체의 면적에 대하여 몇 %인가를 산출하는 방법으로 확인한다.

이 가열 후에, 상기한 X선 회절로 측정한 (111)면에 대하여 (331)면의 상대 강도가 15 이상이 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가열 처리를 수행했을 때, 인장 강도 20KN/㎠ 이하이고, 0.2% 내력은 10KN/㎠ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 내력은 8KN/㎠ 이하인 것이 최적이다.

상기 전해 동박의 적어도 한 쪽면에 표면 처리층를 설치한다. 구체적으로는 앵커 효과에 의한 밀착성의 개선을 목적으로 한 조화(粗化) 처리층, 밀착성/내열성/내약품성/방청을 목적으로 한 표면 처리층을 들 수 있다. 또한, 조화 처리층에 대해서는 표면 처리층으로 목적의 성능을 달성할 수 있다면 필수적인 처리는 아니다. 표면 처리층 중, 금속 표면 처리층으로는 Ni, Zn, Cr, Si, Co, Mo의 단일체, 또는 그들의 합금, 또는 수화물을 들 수 있다. 합금층으로서 부착시키는 처리의 일예로는 Ni, Si, Co, Mo 중 적어도 1종류의 금속 또는 1종류의 금속을 함유하는 합금을 부착시킨 후, Zn을 부착시키고 Cr을 부착시킨다. 금속 표면 처리층을 합금으로 형성하지 않는 경우에는 Ni 또는 Mo 등 에칭성을 나쁘게 하는 금속에 대해서는 두께를 0.8㎎/dm² 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Ni 또는 Mo를 합금으로 석출시키는 경우에도 그 두께는 1.5mg/dm² 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Zn에 대해서는 부착량이 많으면 에칭시에 녹아 박리 강도 저하의 원인이 되는 경우가 있기 때문에, 2㎎/dm² 이하인 것이 바람직하다.

상기 금속 표면 처리층을 설치하는(부착시키는) 도금액과 도금 조건의 일예를 이하에 나타낸다.

Ni 도금

NiSO₄ㆍ6H₂O 10~500g/ℓ

H₃BO₃ 1~50g/ℓ

전류 밀도 1~50A/dm²

욕온 10~70℃

처리 시간 1초~2분

PH 2.0~4.0

Ni - Mo 도금

NiSO₄ㆍ6H₂O 10~500g/ℓ

Na₂MoO₄ㆍ2H₂O 1~50g/ℓ

구연산3나트륨2수화물 30~200g/ℓ

전류 밀도 1~50A/dm²

욕온 10~70℃

처리 시간 1초~2분

PH 1.0~4.0

Mo - Co 도금

Na₂MoO₄ㆍ2H₂O 1~30g/ℓ

CoSO₄ㆍ7H₂O 1~50g/ℓ

구연산3나트륨2수화물 30~200g/ℓ

전류 밀도 1~50A/dm²

욕온 10~70℃

처리 시간 1초~2분

PH 1.0~4.0

Zn 도금

산화아연 2~40g/dm³

수산화나트륨 10~300g/dm³

온도 5~60℃

전류 밀도 0.1~10A/dm²

처리 시간 1초~2분

PH 1.0~4.0

Cr 도금

CrO₃ 0.5~40g/ℓ

PH 3.0 이하

액온 20~70℃

처리 시간 1초~2분

전류 밀도 0.1~10A/dm²

PH 1.0~4.0

이들 금속 표면 처리층 상에 실란을 도포한다. 도포하는 실란에 대해서는 일반적으로 사용되고 있는 아미노계, 비닐계, 시아노기계, 에폭시계를 들 수 있다. 특히, 부착하는 필름이 폴리이미드인 경우에는 아미노계, 또는 시아노기계 실란이 박리 강도를 높이는 효과를 나타낸다. 이들 처리를 실시한 전해 동박을 필름에 첩부하여 동장 적층 기판으로 한다.

이하에 본 발명을 실시예에 기초하여 설명하겠지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

(1) 제박

실시예 1~5, 비교예 1~3

전해액 조성 등의 제조 조건을 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타내는 조성의 황산 동 도금액을 활성탄 필름을 통과시켜 청정 처리하고, 마찬가지로 표 1에 나타내는 첨가제를 첨가하여 소정의 농도로 한 후, 표 1에 나타내는 전류 밀도로 회전 드럼식 제박 장치에 의해 전해 제박하여, 두께 18㎛의 미처리 전해 동박을 제조하였다.

레벨러

(1) : 1,3-디브로모프로판과 피페라딘의 반응 생성물

(2) : 2,2'-디클로로에틸에테르와 2-이미다졸린의 반응 생성물

(3) : 1,3-디클로로프로판과 2-메틸-2-이미다졸린의 반응 생성물

(4) : 1, 4-디클로로-2-부탄올과 2-피라졸린의 반응 생성물

(5) : 저분자량 아교

브라이트너

MPS: 3-메르캅토프로판술폰산나트륨

SPS: 비스(3-술포프로필)디설피드나트륨

(6): N,N-디메틸디티오카바민산나트륨

(7): 3-(벤조티아조릴-2-티오)프로필술폰산나트륨

폴리머

PEG: 폴리에틸렌글리콜

작성한 각 실시예 및 각 비교예의 미처리 전해 동박을 3샘플로 분할하고, 그 중 1샘플을 사용하여 내부에 포함되는 불순물 원소량, 표면 거칠기를 측정하였다. 또한, 상기 미사용한 1샘플을 사용하여 열처리하고 단면 결정립의 관찰, EBSP의 분석, X선 회절, 인장 시험을 수행하였다. 마지막으로, 남은 미사용 1샘플을 사용하여 폴리이미드 시트와 열압착하여 굴곡 시험을 수행하였다. 각 측정/시험의 상세를 이하에 기재한다.

(불순물 원소량의 측정)

실시예 1~5, 비교예 1~3의 미처리 전해 동박 내부의 불순물 원소량을 SIMS 분석에 있어서 깊이 방향으로 파서 측정하였다. 측정 원소는 산소(O), 탄소(C), 염소(Cl), 질소(N), 황(S)이다. SIMS 분석의 측정 조건은

1차 이온: Cs⁺(5kV, 100nA)

2차 이온: 동(Cu)⁶³Cu^-·염소(Cl)³⁵Cl^-·질소(N)¹⁴N+⁶³Cu^-·황(S)³⁴S^-·산소(O)¹⁶O-·탄소(C)¹²C^-

스퍼터 영역: 200㎛×400㎛

으로 수행하였다. 미처리 전해 동박의 표면은 오염이나 산화 피막의 영향이 있으므로 표면에서 깊이 방향 2㎛까지 스퍼터 제거한 후에 측정을 개시하고, 깊이 4㎛까지 분석을 수행하였다. 각 측정 원소의 강도의 평균값과 구리의 강도의 평균값으로부터 강도비를 산출하였다. 강도비의 산출 결과를 표 2에 기재한다.

(표면 거칠기의 측정)

각 실시예 및 각 비교예의 미처리 전해 동박의 표면 거칠기 Rz, Ra를 접촉식 표면 조도계를 이용하여 측정하였다. 표면 거칠기(Ra, Ra)는 JIS B 0601-1994 '표면 거칠기의 정의와 표시'에 규정된 것으로, Rz는 '십점 평균 거칠기', Ra는 '산술 평균 거칠기'이다. 기준 길이는 0.8㎜로 수행하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.

(가열 조건)

각 실시예 및 각 비교예의 미처리 전해 동박을 상기 식 1의 LMP치가 9000 이상이 되는 320℃, 1시간, 질소 분위기 중에서 가열 처리를 수행하였다.

(단면 결정립의 관찰)

각 실시예 및 각 비교예의 미처리 전해 동박을 상기 가열 조건으로 가열 처리한 후, 동박의 단면을 전자 현미경으로 촬영하여, 50㎛×50㎛의 범위 내에서 결정립의 최대 길이가 5㎛ 이상인 결정이 차지하는 비율을 측정/산출하였다. 단면 결정립의 관찰 결과를 표 3에 기재한다.

(EBSP 분석)

상기한 바와 같다. EBSP 분석 결과를 표 3에 기재한다.

(X선 회절에 의한 상대 강도의 산출)

상기한 바와 같다. X선 회절에 의한 상대 강도의 산출 결과를 표 3에 기재한다.

(인장 시험)

각 실시예 및 각 비교예의 미처리 전해 동박을 상기 가열 조건으로 가열 처리한 후, 길이 6인치×폭 0.5인치의 시험편으로 재단하고 인장 시험기를 이용하여 0.2% 내력 및 영률을 측정하였다. 또한, 인장 속도는 50㎜/min으로 하였다. 인장 시험 결과를 표 4에 기재한다.

0.2% 내력이라 함은, 변형과 응력의 관계 곡선에 있어서, 변형이 0%인 점에서 곡선에 접선을 긋고, 그 접선과 평행하게 변형이 0.2%인 점에 직선을 그은 그 직선과 곡선이 교차하는 점의 응력을 단면적으로 나눈 것이다. 인장 시험 결과를 표 4에 기재한다.

(굴곡성 시험)

각 실시예 및 각 비교예의 미처리 전해 동박과 두께 25㎛의 폴리이미드필름을 330℃, 20분간의 가열 조건으로 프레스 압착하여 폴리이미드 필름 첩부 전해 동박을 작성하였다. 얻어진 폴리이미드 필름 첩부 전해 동박을 회로 패턴으로 에칭하고, 통전부를 남기고 회로 형성면에 두께 25㎛의 폴리이미드 커버 필름을 300℃, 20분간의 가열 조건으로 프레스 압착하여 MIT 굴곡 시험 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대하여 하기의 조건으로 회로가 파단할 때까지 굴곡 시험을 수행하였다.

굴곡성의 평가는 최저 굴곡 횟수를 나타낸 비교예 1의 동박에 굴곡 횟수를 1로 했을 때의 배수로 상대 평가를 하였다. 굴곡 시험 결과를 표 4에 기재한다.

굴곡 반경(R): 0.8㎜

굴곡 각도: ±135°

굴곡 속도: 175회/분

하중: 500g

*강도 평균값 0.5 미만인 경우에는 검출 하한 이하이므로, 그 경우의 강도비는 '0' 으로 표기한다.

*기계적 특성 데이터는 가열 후의 동박 샘플의 특성이다

*굴곡 횟수 비교 결과는 비교예 1의 굴곡 횟수를 1로 한 경우의 수치이다.

표 2에서 알 수 있듯이 실시예 1~5의 불순물 원소량은 비교예에 비해 적고, 표면 거칠기(Rz)는 매트면, 샤이니면 모두 1.0㎛ 이하였다. 또한, 표 3에서 알 수 있듯이, 실시예 1~5는 길이 5㎛ 이상인 결정립 존재 면적 비율(%)은 70% 이상이고, EBSP의 분석에서 단일(청계) 색조의 비율이 80% 이상이며, X선 회절에서의 상대 강도[(331)강도×100/(111) 강도]는 15 이상을 나타내고 있다. 또한, 표 4에 나타내는 바와 같이 인장 강도는 20KN/㎠ 이하, 0.2% 내력은 10KN/㎠ 이하이며, 굴곡 횟수는 종래예의 2배 이상이었다.

본 실시예에서는 불순물의 분포 비율, 결정립경, 동일 결정 방위계 등의 인과 관계에 있어서 다소 굴곡 특성의 상태 등은 변하고 있지만, 비교예의 동박과 비교하면 확실히 굴곡 특성이 향상하고 있음을 알 수 있다.

특히, 내력과 굴곡성 사이에는 상관 관계가 분명히 있으며, 불순물 또는 결정립경의 크기가 내력을 낮추는 원인이 되고 있음을 추정할 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이, 압연 동박과 동등 또는 그 이상의 유연성, 굴곡성을 갖는 전해 동박을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 이 전해 동박을 이용한 유연성, 굴곡성을 갖는 CCL에 대응할 수 있다.

특히, 전해 동박에 있어서는, 이 전해 동박과 폴리이미드 필름을 첩부할 때에 걸리는 열이력에 있어서, 기계적 특성, 유연성이 개량되어 전기 기기의 소형화에 대하여 대응할 수 있는 CCL용의 전해 동박을 압연 동박에 비해 저가로 제공할 수 있다.

Claims

전해 동박에 식 1에 나타내는 LMP(Lars on-Miller parameter)치가 9000 이상이 되는 가열 처리를 실시한 후의 결정 구조가 EBSP(Electron Backscatter Diffraction Pattern)의 분석에서 면에 대한 적계ㆍ청계 중 어느 하나의 색조가 80% 이상을 차지하는 전해 동박.
식 1: LMP=(T+273)×(20+Logt)
여기에서, 20은 동의 재료 정수, T는 온도(℃), t는 시간(hr).
제 1항에 있어서,
상기 가열 처리를 실시한 전해 동박의, X선 회절에서의 (111)면에 대하여 (331)면의 상대 강도가 15 이상인 것을 특징으로 하는 전해 동박.
제 1항에 있어서,
상기 가열 처리를 실시한 후의 결정 구조가, 결정 입경 5㎛ 이상인 결정립이 70% 이상이고, X선 회절에 있어서 (111)면에 대하여 (331)면의 상대 강도가 15 이상인 것을 특징으로 하는 전해 동박.
제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 처리를 실시한 상기 전해 동박이 인장 강도 20KN/㎠ 이하이고, 0.2% 내력이 10KN/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 전해 동박.
제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전해 동박의 단면에 포함되는 불순물은, 동박 단면의 깊이 방향의 SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry) 분석에서의 구리(Cu)와의 강도비로 적어도 염소(Cl)는 0.5% 미만, 질소(N)는 0.005% 미만, 황(S)은 0.005% 미만인 것을 특징으로 하는 전해 동박.
제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전해 동박의 적어도 한 쪽의 표면 거칠기(Rz)가 1.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전해 동박.
제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전해 동박의 적어도 한 쪽면에 밀착성, 내열성, 내약품성, 방청을 목적으로 한 표면 처리층이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전해 동박.
제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 기재된 상기 전해 동박을 절연 기판에 적층한 것을 특징으로 하는 동장 적층판.