KR101376037B1

KR101376037B1 - 압연 동박

Info

Publication number: KR101376037B1
Application number: KR1020110110868A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 지바; 가이치로 나카무로; 미츠히로 오오쿠보; 다이스케 사메지마
Original assignee: 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2014-03-19
Also published as: CN102573287A; CN102573287B; KR20120044912A

Abstract

과제
동박 표면을 적당히 거칠게 하여 취급성을 향상시키고, 또한 굴곡성이 우수함과 함께, 표면 에칭 특성이 양호한 압연 동박을 제공한다.
해결 수단
동박 표면에서 압연 평행 방향으로 길이 175 ㎛ 에서 측정한 표면 거칠기 (Ra) 와, 상기 동박의 두께 (t) 의 비율 (Ra/t) 이 0.004 이상 0.007 이하이고, 200 ℃ 에서 30 분간 가열하여 재결정 조직으로 조질한 상태에 있어서, 압연면의 X 선 회절에 의해 구한 (200) 면의 강도 (I) 가, 미분말 구리의 X 선 회절에 의해 구한 (200) 면의 강도 (I₀) 에 대해 I/I₀ ≥ 50 이고, 동박 표면에서 압연 평행 방향으로 길이 175 ㎛ 이고, 또한 압연 직각 방향으로 각각 50 ㎛ 이상 이간되는 3 개의 직선 상에서, 오일 피트의 최대 깊이에 상당하는 각 직선의 두께 방향의 최대 높이와 최소 높이의 차의 평균값 (d) 과, 동박의 두께 (t) 의 비율 (d/t) 이 0.1 이하이며, 콘포칼 현미경으로 측정했을 때의 오일 피트의 면적률이 6 ％ 이상 15 ％ 이하인 압연 동박이다.

Description

압연 동박{ROLLED COPPER FOIL}

본 발명은 굴곡성이 요구되는 FPC 에 바람직하게 사용되는 압연 동박에 관한 것이다.

굴곡용 FPC (가요성 인쇄 회로 기판) 에 사용되는 동박에는 높은 굴곡성이 요구된다. 동박에 굴곡성을 부여하기 위한 방법으로서, 동박의 (200) 면의 결정 방위의 배향도를 높이는 기술 (특허문헌 1), 동박의 판두께 방향으로 관통하는 결정립의 비율을 높이는 기술 (특허문헌 2), 동박의 오일 피트의 깊이에 상당하는 표면 거칠기 (Ry) (최대 높이) 를 2.0 ㎛ 이하로 저감시키는 기술 (특허문헌 3) 이 알려져 있다.

일반적인 FPC 제조 공정은 이하와 같은 것이다. 먼저, 동박을 수지 필름과 접합시킨다. 접합에는 동박 상에 도포한 바니시에 열 처리를 가함으로써 이미드화하는 방법이나, 접착제가 부착된 수지 필름과 동박을 중첩시켜 라미네이트하는 방법이 있다. 이들 공정에 의해 접합된 수지 필름이 부착된 동박을 CCL (동장 (銅張) 적층판) 이라고 한다. 이 CCL 제조 공정에 있어서의 열 처리에 의해 동박은 재결정된다.

그런데, 동박을 사용하여 FPC 를 제조할 때, 커버레이 필름과의 밀착성을 향상시키기 위해 동박 표면을 에칭하면, 표면에 직경 수 10 ㎛ 정도의 패임부 (디쉬 다운) 가 발생하는 경우가 있으며, 특히, 고굴곡 동박에 발생하기 쉽다. 이 원인은, 고굴곡성을 부여하기 위해, 재결정 소둔 후의 입방체 조직이 발달하도록 동박의 결정 방위 (200) 면이 일치하도록 제어하는 것에서 기인한다. 요컨대, 이와 같은 제어를 해도 모든 결정의 방위가 일치하는 경우는 없어, 균일한 조직 중에 결정 방위가 상이한 결정립이 국부적으로 존재하는 것에 의한 것으로 생각된다. 그 때, 에칭되는 결정면에 따라 에칭 속도가 상이하기 때문에, 이 결정립이 주위보다 국부적으로 깊게 에칭되어 패임부가 된다. 이 패임부는 회로의 에칭성을 저하시키거나, 외관 검사에서 불량으로 판정되어 수율을 저하시키거나 하는 원인이 된다.

이와 같은 패임부를 저감시키는 방법으로서, 압연 전 또는 압연 후에 동박의 표면에 기계 연마를 실시하여 가공 변질층이 되는 변형을 가한 후, 재결정하는 기술 (특허문헌 4) 이 보고되어 있다. 이 기술에 의하면, 가공 변질층에 의해 재결정 후에 표면에 불균일한 결정립을 군발 (群發) 시켜, 결정 방위가 상이한 결정립이 단독으로 존재하지 않게 된다.

일본 특허공보 제3009383호 일본 공개특허공보 2006-117977호 일본 공개특허공보 2001-058203호 일본 공개특허공보 2009-280855호

그러나, 특허문헌 4 에 기재된 기술의 경우, 불균일한 결정립이 많아, 동박 표면의 결정이 (200) 면에 배향되어 있지 않기 때문에, 굴곡성이 저하된다는 문제가 있다.

한편, 특허문헌 3 에 기재된 고광택 동박은, 결정 방위가 일치하기 쉽고, 또한 디쉬 다운의 발생도 적다. 그러나, 고광택 동박은, 표면에 흠집이 생기기 쉬운 등, 취급이 용이하지 않아 선호되지 않는다.

그래서, 본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 동박 표면을 적당히 거친 상태로하여 보다 취급성이 양호하고, 굴곡성이 우수함과 함께, 표면 에칭 특성이 양호한 압연 동박의 제공을 목적으로 한다.

본 발명자들은 여러 가지로 검토한 결과, 최종 냉간 압연의 최종 패스 바로 앞에서는 동박의 표면을 그다지 거칠게 하지 않고, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서 동박의 표면을 거칠게 함으로써, 최종적인 동박의 표면을 거칠게 하면서도, 오일 피트의 형태와 빈도 (표면 상태) 가 전단대가 발생하기 어려운 것이 되어, 굴곡성이 우수함과 함께, 디쉬 다운이 적어진다는 것을 알아냈다 그리고, 전단대가 발생하기 어려운 오일 피트의 형태와 빈도 (표면 상태) 를 콘포칼 현미경 이미지로부터의 오일 피트의 면적률에 의해 매크로적으로 평가할 수 있다는 것을 알아냈다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 압연 동박은, 동박 표면에서 압연 평행 방향으로 길이 175 ㎛ 에서 측정한 표면 거칠기 (Ra) 와, 상기 동박의 두께 (t) 의 비율 (Ra/t) 이 0.004 이상 0.007 이하이고, 200 ℃ 에서 30 분간 가열하여 재결정 조직으로 조질한 상태에 있어서, 압연면의 X 선 회절에 의해 구한 (200) 면의 강도 (I) 가, 미분말 구리의 X 선 회절에 의해 구한 (200) 면의 강도 (I₀) 에 대해 I/I₀ ≥ 50 이고, 동박 표면에서 압연 평행 방향으로 길이 175 ㎛ 이고, 또한 압연 직각 방향으로 각각 50 ㎛ 이상 이간되는 3 개의 직선 상에서, 오일 피트의 최대 깊이에 상당하는 각 직선의 두께 방향의 최대 높이와 최소 높이의 차의 평균값 (d) 과, 상기 동박의 두께 (t) 의 비율 (d/t) 이 0.1 이하이며, 콘포칼 현미경으로 측정했을 때의 오일 피트의 면적률이 6 ％ 이상 15 ％ 이하이다.

상기한 200 ℃ × 30 분 열 처리 후의 동박 표면을 전해 연마 후에 EBSD 로 관찰한 경우에, [100] 방위로부터의 각도차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 이하인 것이 바람직하다.

주괴를 열간 압연 후, 냉간 압연과 소둔을 반복하고, 마지막으로 최종 냉간 압연을 실시하여 제조되고, 당해 최종 냉간 압연 공정에 있어서, 최종 패스 전의 단계에서, Ra/t 가 0.002 이상 0.004 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 동박 표면을 적당히 거칠게 하여 취급성을 향상시키고, 굴곡성이 우수함과 함께, 표면 에칭 특성이 양호한 압연 동박이 얻어진다.

도 1 은 동박 표면의 거칠기와 전단 변형대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2 는 오일 피트의 형상을 나타내는 도면이다.
도 3 은 오일 피트의 최대 깊이에 상당하는 평균값 (d) 의 측정법을 나타내는 도면이다.
도 4 는 실시예 1 의 표면의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 5 는 비교예 1 의 표면의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 6 은 실시예 1 의 콘포칼 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 7 은 비교예 1 의 콘포칼 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 8 은 굴곡 시험 장치에 의해 굴곡 피로 수명을 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 압연 동박에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명에 있어서 ％ 란, 특별히 기재하지 않는 한 질량％ 를 나타내는 것으로 한다.

먼저, 도 1 을 참조하여 본 발명의 기술 사상에 대하여 설명한다. 최종 냉간 압연에서의 롤 거칠기를 크게 하여 동박 표면을 거칠게 하면, 동박의 취급성은 향상되지만, 디쉬 다운이 발생하기 쉬워진다 (도 1 의 종래예 1). 이것은, 이하와 같이 생각된다.

최종 냉간 압연에서의 거친 롤에 의해, 동박의 표면에 오일 피트가 형성되지만, 가공이 진행됨에 따라 오일 피트의 선단부에 전단 변형대가 발생하기 쉽다. 또한, 가공이 계속되면 전단 변형대가 깊게 발달한다. 이와 같이 하여, 깊은 전단 변형대가 발생한 오일 피트의 부분은, 재결정시에, 다른 균일한 조직 중에서 결정 방위가 상이한 결정립이 되어, 에칭시의 디쉬 다운의 기점이 되는 것으로 생각된다.

한편, 동박의 굴곡성을 얻기 위해 광택도 (표면 거칠기) 를 높이는 방법이 종래부터 알려져 있다. 이것은 거칠기가 낮은 롤로 최종 냉간 압연함으로써, 오일 피트의 형성을 억제함으로써 전단 변형대가 발생되기 어렵게 되기 때문인 것으로 생각된다. 그러나, 동박의 광택도를 높이면 (표면 거칠기를 작게 하면), 동박의 취급성이 저하되기 때문에 (도 1 의 종래예 2), 동박을 이용하는 측에는 선호되지 않는다.

이에 대해, 본 발명자는, 최종 냉간 압연의 최종 패스 바로 앞에서는 동박의 표면을 그다지 거칠게 하지 않고 (예를 들어, 거칠기가 낮은 롤로 압연하고), 최종 냉간 압연의 최종 패스에서 동박의 표면을 거칠게 함으로써 (예를 들어, 거친 롤로 압연함으로써), 오일 피트가 형성되어 최종적인 동박의 표면은 거친 상태가 되지만, 전단 변형대가 그다지 발달하지 않는 오일 피트의 형상과 빈도가 되어, 결과적으로 균일한 조직 중에서 결정 방위가 상이한 결정립이 감소하여, 디쉬 다운이 적어진다는 것을 알아냈다 (도 1 의 본 발명예).

요컨대, 종래, 동박의 배향성은 단순히 동박 표면의 거칠기에 의존하는 것으로 생각되어 왔지만, 실제로는, 재료 내부의 전단 변형대의 규모 (발달도) 가 배향도 (및 디쉬 다운) 에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 그리고, 최종 냉간 압연에 있어서, 최종 패스 이전의 패스에서 전단대의 발달을 충분히 억제할 수 있으면, 최종 패스에서 동박 표면을 거칠게 마무리해도 높은 배향성을 얻을 수 있다.

또, 본 발명은 상기한 전단대의 발달도를, 콘포칼 현미경 이미지로부터의 오일 피트의 면적률에 의해 매크로적으로 평가하여, 디쉬 다운이 저감되는 면적률의 범위를 알아낸 것을 특징으로 하고 있다.

이에 대해, 종래부터 사용되고 있는 표면 거칠기의 값만으로는 오일 피트의 정보를 명확하게 파악할 수 없다. 요컨대, 압연 동박 표면을 관찰하면, 압연 직각 방향 (TD) 을 따라 오일 피트의 발생이 관찰되는데, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 오일 피트의 단면 형상에는, TD 방향의 길이가 짧은 삼각형인 것 (도 2 의 부호 P1) 외에, 사다리꼴 형상인 것 (도 2 의 부호 P2) 도 존재함을 알 수 있었다. 또, 오일 피트의 깊이는 동일해도, RD 방향으로는 피트의 열림 정도가 넓은 것과 좁은 것이 있다. 이들 오일 피트의 형상의 차이는, 동박 표면의 기복을 측정하는 일반적인 Ra, Ry, Rz, Sm 와 같은 표면 거칠기의 측정으로는 충분히 반영할 수 없는 것으로 생각된다.

그래서, 콘포칼 (공초점) 현미경을 사용하여, 오일 피트에 상당하는 화상 영역의 비율 (면적률) 을 구함으로써, 오일 피트의 형상을 반영하여, 디쉬 다운이나 굴곡성의 양부 (良否) 에 대응한 차이를 얻을 수 있다. 또한, 오일 피트의 면적률은, 콘포칼 현미경으로 촬상한 Z 축 (높이 방향) 의 고도차를 소정의 임계값 전후에서 2 치화(値化)하여, 이 임계값보다 깊은 부분을 오일 피트 부분으로서 추출하여, 그 면적 비율을 구한 것이다.

다음으로, 본 발명의 압연 동박의 규정 및 조성에 대하여 설명한다.

(1) 오일 피트의 면적률

상기한 바와 같이, 최종 냉간 압연의 최종 패스 바로 앞에서는 동박의 표면을 그다지 거칠게 하지 않고, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서 동박의 표면을 거칠게 함으로써, 최종적인 동박의 표면을 거칠게 하면서, 전단 변형대가 발달하기 어려운 오일 피트의 형상을 얻을 수 있어, 디쉬 다운이 적어진다. 그리고, 이와 같은 전단 변형대가 발달하기 어려운 오일 피트를 갖는 표면은, 콘포칼 현미경으로 측정했을 때의 오일 피트의 면적률이 6 ％ 이상 15 ％ 이하가 된다는 것이 본 발명자들의 실험 (후술하는 실시예) 에 의해 밝혀졌다.

오일 피트의 면적률이 15 ％ 를 초과하면, 전단 변형대가 발달한 오일 피트가 증가한다. 재료 내부에서 전단 변형대가 발달하면, 재결정시에, 다른 균일한 조직 중에서 결정 방위가 상이한 결정립이 되어, 에칭시에 디쉬 다운이 발생하기 쉬워진다.

한편, 오일 피트의 면적률이 6 ％ 미만이 되는 경우로서, 2 가지의 조건이 있다. 첫 번째 조건은, 최종 냉간 압연의 모든 패스를 거칠기가 낮은 롤을 사용한다. 이 조건에서는, 깊은 오일 피트가 적고, 전단 변형대도 발달하기 어렵기 때문에 디쉬 다운이 저감되지만, 동박의 표면 거칠기가 지나치게 작아져 (후술하는 Ra/t 의 요건을 만족시키지 않아), 동박 제품의 취급에 어려움이 있기 때문에 바람직하지 않다.

두 번째 조건은, 최종 냉간 압연의 최종 패스 바로 앞에서는 동박의 표면을 거칠게 하고, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서 거칠기가 낮은 롤을 사용하여 동박의 표면을 평활하게 한다. 이 조건에서는, 최종 패스에서 거칠기가 낮은 롤을 사용함으로써, 최종 패스 바로 앞에서 형성된 오일 피트 중 동박 표면에 가까운 부분이 최종 패스에서 넓혀져 편평에 가까워져, 표면 거칠기가 작아진다. 그러나, 오일 피트 내부의 좁은 골 부분은 그대로 남는다. 따라서, 오일 피트의 표면 부분의 개구는 좁아져 오일 피트의 면적률 자체는 작아지지만, 최종 패스 바로 앞에서는 거친 롤을 사용하고 있기 때문에, 오일 피트에는 전단 변형대가 발달하여, 최종 패스 후에도 전단 변형대가 남아, 디쉬 다운이 다수 발생한다. 그리고, 이와 같이 오일 피트의 면적률이 작은 디쉬 다운이 다수 발생하는 상태는, 오일 피트의 면적률이 6 ％ 미만인 경우에 현저해진다.

또한, 오일 피트의 면적률을 6 ％ 이상으로 하는 방법으로는, 상기한 바와 같이 최종 냉간 압연에 있어서, 최종 패스 이전의 패스에서의 얕고, 전단대가 발달해 있지 않은 오일 피트에는, 오일 피트가 형성되도록, 최종 냉간 압연의 최종 패스 이전의 패스에서는 거칠기 (표면 거칠기 (Ra) 가 예를 들어 0.05 ㎛ 이하) 가 비교적 작은 롤을 사용하여 압연하고, 또한, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서는, 거칠기 (표면 거칠기 (Ra) 가 예를 들어 0.06 ㎛ 이상) 가 비교적 큰 롤을 사용하여 압연하여, 최종적으로 얻어지는 동박 표면을 거칠게 하면 된다. 최종 패스 이전의 패스에서는 형성되는 오일 피트가 얕아, 전단대가 발달해 있지 않기 때문에, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서 동박의 표면을 거칠게 해도 전단대가 발달한 오일 피트는 증가하지 않아, 디쉬 다운은 적어진다. 한편, 최종 냉간 압연의 최종 패스 이전의 패스에서 거칠기 (표면 거칠기 (Ra) 가 예를 들어 0.05 ㎛ 를 초과함) 가 큰 롤을 사용하여 압연하면, 전단대가 발달하기 쉬운 오일 피트가 형성되고, 최종 패스에서 오일 피트가 발달하여 그 면적이 증가하고, 오일 피트의 면적률이 15 ％ 를 초과하여 전단대의 발달이 현저해져, 디쉬 다운이 발생하기 쉬워진다.

여기서, 최종 냉간 압연 공정에 있어서, 최종 패스보다 앞의 패스에서 거칠기 (표면 거칠기 (Ra) 가 예를 들어 0.05 ㎛ 이하) 가 비교적 작은 롤을 사용함으로써, 최종 냉간 압연의 동박 표면이 비교적 평활해진다. 구체적으로는, 최종 냉간 압연 공정의 최종 패스의 1 패스 전의 단계에서, 표면 거칠기 (Ra) 와 박 두께 (t) 의 비율 (Ra/t) 이 0.0020 이상 0.0040 이하이면 된다. Ra/t 가 이 범위인 표면 상태하에서 최종 패스의 압연을 실시하면, 최종 패스에서 동박의 표면을 거칠게 해도, 형성된 오일 피트에 전단대가 잘 도입되지 않게 되기 때문에 바람직하다.

또한, 후술하는 바와 같이, 최종 냉간 압연 공정의 최종 패스 종료 후의 (Ra/t) 를 0.004 이상 0.007 이하로 한다.

(2) I/I₀

본 발명의 동박에 고굴곡성을 부여하기 위해, 200 ℃ 에서 30 분간 가열하여 재결정 조직으로 조질한 상태에 있어서, 압연면의 X 선 회절에 의해 구한 (200) 면의 강도 (I) 를, 미분말 구리의 X 선 회절에 의해 구한 (200) 면의 강도 (I₀) 에 대해 I/I₀ ≥ 50 으로 규정한다. 이로써, 굴곡성이 우수한 (200) 면의 배향도가 높아진다. I/I₀ ＜50 이 되면, 굴곡성이 저하된다. 상기 200 ℃ 에서 30 분의 소둔은, CCL 제조 공정에서 동박에 부여되는 온도 이력을 본뜬 것이다.

또한, I/I₀ ≥ 50 이 되기 위해서는, 최종 냉간 압연의 가공도가 98 ％ 이상인 것이 바람직하다.

(3) Ra/t

표면 거칠기를 종래의 것과는 바꾸지 않고, 디쉬 다운을 줄이기 위해, 최종 냉간 압연 후의 Ra (㎜)/t (㎜) 를 0.004 이상 0.007 이하로 규정한다. 이와 같이 하면, 표면 거칠기를 종래의 동박과 동등하게 하면서, 디쉬 다운을 저감시킬 수 있다. 또한, 표면 거칠기를 두께로 나눔으로써, 동박의 두께에 의하지 않고 동박 표면의 거칠기를 평가할 수 있다. 예를 들어, 동박의 두께 (t) 가 얇아지면, 동일한 표면 거칠기라 하더라도 동박 두께에서 차지하는 표면 요철의 비율이 커져, 상기한 오일 피트의 면적률에 의한 동박 표면을 충분히 평가할 수 없는 경우가 있다.

여기서, Ra (중심선 평균 거칠기) 는 JIS B 0601 로 규정되며, 본 발명에 있어서는 동박 표면에서 압연 평행 방향으로 길이 175 ㎛ 이고, 또한 압연 직각 방향으로 각각 50 ㎛ 이상 이간되는 3 개의 직선 상에서 측정한 값의 평균값으로 한다.

(4) d/t

동박 표면의 거칠기가 그다지 크지 않고, 오일 피트 대부분은 전단 변형대가 그다지 발달해 있지 않은 것으로 생각되는 경우에도, 깊은 오일 피트가 몇 개인가 존재하는 경우가 있다. 깊은 오일 피트에서는 전단 변형대가 발달해 있을 가능성이 높고, 그 경우에는 디쉬 다운의 발생의 기점이 된다. 그래서, 본 발명에서는, 오일 피트의 최대 깊이의 평균값 (d) 을 d/t ≤ 0.1 로 규정한다.

오일 피트의 최대 깊이의 평균값 (d) 을 두께 (t) 로 나눔으로써, 동박의 두께에 의하지 않고 동박 표면을 평가할 수 있다. 즉, 오일 피트의 최대 깊이가 동일하더라도 동박의 두께 (t) 가 얇아지면, 그 영향이 커지기 때문이다.

여기서, 오일 피트의 최대 깊이의 평균값 (d) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이 동박 표면에서 압연 평행 방향 (RD) 으로 길이 175 ㎛ 이고, 또한 압연 직각 방향 (TD) 으로 각각 50 ㎛ 이상 이간되는 3 개의 직선 (L₁ ∼ L₃) 상에서, 오일 피트의 최대 깊이에 상당하는 각 직선 (L₁ ∼ L₃) 의 두께 방향의 최대 높이 (H_M) 와 최소 높이 (H_S) 의 차 (di) 의 평균값이다. 구체적으로는, 접촉식 조도계로, L₁ ∼ L₃상의 두께 방향의 프로파일을 측정하여 최대 높이 (H_M) 와 최소 높이 (H_S) 를 구하여, 각 직선 (L₁ ∼ L₃) 의 di 를 평균하면 된다.

동박 (또는 구리 합금박) 의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 5 ∼ 50 ㎛ 인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

(5) EBSD 에 의한 방위차

상기한 바와 같이, 디쉬 다운은, 동박을 수지 필름과 접합시킬 때의 열 처리에 의해, 재결정된 균일한 조직 중에서 결정 방위가 상이한 결정립이 단독으로 존재하는 비율이 많은 경우, 에칭시에 이 단독 결정립이 주위보다 깊게 에칭되어 생기는 패임부이다. 그래서, 상기 열 처리로서, CCL 제조 공정에서 동박에 부여되는 온도 이력을 본뜬 열 처리 조건 (200 ℃ 에서 30 분간) 에서 동박을 가열하여 재결정 조직으로 조질한다. 그리고, 이 상태의 결정 방위로서, 동박 표면을 전해 연마 후에 EBSD 로 관찰한 경우에, [100] 방위로부터의 각도차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 이미 열 이력을 받고 있는 CCL 이 된 동박에 대해서도, 200 ℃ 에서 30 분간 가열하면 된다. 한 번 재결정할 때까지 열 처리된 것은, 그 이상 가열해도 거의 변화하지 않기 때문에, EBSD 로 관찰할 때에 있어서는, 열 이력을 받은 동박, 받지 않는 동박을 구별하지 않고, 200 ℃ 에서 30 분간 가열하는 것으로 한다.

EBSD 로 관찰한 경우에 상기 면적률이 20 ％ 미만이면, 동박 표면의 결정립끼리의 방위차가 작아, 균일한 조직 중에 결정 방위가 상이한 결정립이 단독으로 존재하는 비율이 적어지므로, 에칭에 의한 패임부 (디쉬 다운) 가 저감된다. 또한, EBSD 로 관찰한 경우에 상기 면적률을 20 ％ 미만으로 하려면, 상기한 바와 같이 최종 냉간 압연에 있어서, 최종 패스 이전의 패스에서 전단대의 발달을 억제하는, 요컨대 최종 냉간 압연의 최종 패스 이전의 패스에서 거칠기 (표면 거칠기 (Ra) 가 예를 들어 0.05 ㎛ 이하) 가 비교적 작은 롤을 사용하여 압연하면 된다.

(6) 조성

동박으로는 순도 99.9 wt％ 이상의 터프 피치 구리, 무산소 구리를 사용할 수 있으며, 또한 요구되는 강도나 도전성에 따라 공지된 구리 합금을 사용할 수 있다.

무산소 구리는 JIS-H 3510 (합금 번호 C1011), JIS-H 3100 (합금 번호 C1020) 으로 규격되고, 터프 피치 구리는 JIS-H 3100 (합금 번호 C1100) 으로 규격되어 있다.

공지된 구리 합금으로는, 예를 들어 0.01 ∼ 0.3 wt％ 의 주석 함유 구리 합금 (보다 바람직하게는 0.001 ∼ 0.02 wt％ 의 주석 함유 구리 합금)；0.01 ∼ 0.05 wt％ 의 은 함유 구리 합금；0.005 ∼ 0.02 wt％ 의 인듐 함유 구리 합금；0.005 ∼ 0.02 wt％ 의 크롬 함유 구리 합금；주석, 은, 인듐 및 크롬의 군에서 선택되는 1 종 이상을 합계로 0.05 wt％ 이하 함유하는 구리 합금 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 도전성이 우수한 것으로서 Cu-0.02 wt％ Ag 가 흔히 사용된다.

다음으로, 본 발명의 압연 동박의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 먼저, 구리 및 필요한 합금 원소, 또한 불가피 불순물로 이루어지는 주괴를 열간 압연 후, 냉간 압연과 소둔을 반복하고, 마지막으로 최종 냉간 압연에 의해 소정 두께로 마무리한다.

여기서, 상기한 바와 같이, 최종 냉간 압연의 최종 패스 바로 앞에서는 동박의 표면을 그다지 거칠게 하지 않고, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서 동박의 표면을 거칠게 함으로써, 최종적인 동박의 표면을 거칠지만, 전단 변형대로 발달하기 어려운 오일 피트를 갖는 표면 상태가 되어, 디쉬 다운이 적어진다. 그리고, 이와 같은 전단 변형대가 적은 표면은, 오일 피트의 면적률이 6 이상 15 ％ 이하가 된다.

따라서, 최종 냉간 압연의 최종 패스 바로 앞에서는, 동박의 표면을 그다지 거칠게 하지 않도록, 거칠기 (표면 거칠기 (Ra) 가 예를 들어 0.05 ㎛ 이하) 가 비교적 작은 롤을 사용하여 압연하거나, 최종 냉간 압연에 있어서의 1 패스 가공도를 크게 하여 압연하면 된다. 한편, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서는, 거칠기 (표면 거칠기 (Ra) 가 예를 들어 0.06 ㎛ 이상) 가 비교적 큰 롤을 사용하여 압연하거나, 점도가 높은 압연유를 사용하여 압연하여, 최종적으로 얻어지는 동박 표면을 거칠게 한다.

또한, 최종적인 동박의 표면을 거칠지만, 전단 변형대로 발달하기 어려운 오일 피트를 갖는 표면 상태를 만들기 위해서는, 최종 냉간 압연의 최종 2 패스 또는 최종 패스에서, 상기한 바와 같이 거친 롤을 사용하거나 점도가 높은 압연유를 사용하여 압연할 필요가 있지만, 조정하기 쉽다는 점에서 최종 패스에서의 압연 조건을 조정하는 것이 바람직하다. 한편, 최종 냉간 압연의 최종 3 패스 이전부터 롤의 거칠기를 거칠게 하면, 형성된 오일 피트에 최종 패스의 가공에 의해 전단 변형대가 더욱 발달한다.

또한, 최종 냉간 압연 직전의 소둔에 의해 얻어지는 재결정립의 평균 입경이 5 ∼ 20 ㎛ 가 되도록 소둔 조건을 조정하면 된다. 또, 최종 냉간 압연에서의 압연 가공도를 98 ％ 이상으로 하면 된다.

실시예

표 1 에 나타내는 조성의 원소를 첨가한 터프 피치 구리 또는 무산소 구리를 원료로 하여 잉곳을 주조하고, 800 ％ 이상에서 두께 10 ㎜ 까지 열간 압연을 실시하고, 표면의 산화 스케일을 면삭한 후, 냉간 압연과 소둔을 반복하고, 마지막으로 최종 냉간 압연으로 표 1 에 기재된 두께로 마무리하였다. 최종 냉간 압연에서의 압연 가공도를 99.2 ％ 로 하였다.

또한, 표 1 의 조성란의 「0.02 ％ Ag 첨가 TPC」는, JIS-H 3100 (합금 번호 C1100) 의 터프 피치 구리 (TPC) 에 0.02 질량％ 의 Ag 를 첨가한 것을 의미한다. 또, 표 1 의 조성란의 「0.01 ％ Ag 0.005 ％ Sn 첨가 OFC」는, JIS-H 3100 (합금 번호 C1020) 의 무산소 구리 (OFC) 에 0.01 질량％ 의 Ag 및 0.005 질량％ 의 Sn 을 첨가한 것을 의미한다. 단, 실시예 6 만 무산소 구리로서 JIS-H 3510 (합금 번호 C1011) 으로 규격되어 있는 무산소 구리 (OFC) 를 사용하고, 실시예 4, 5, 8, 9 는 무산소 구리로서 JIS-H 3100 (합금 번호 C1020) 으로 규격되어 있는 무산소 구리 (OFC) 를 사용하였다.

또한, 최종 냉간 압연은 10 ∼ 15 패스로 실시하고, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 최종 패스 바로 앞까지의 롤의 표면 거칠기, 및 최종 패스의 롤의 표면 거칠기를 바꾸어 압연을 실시하였다. 최종 패스의 1 패스째부터 최종 패스 바로 앞까지의 롤의 표면 거칠기는 모두 동일하다. 또한, 최종 압연의 가공도는, 비교예 5 이외에는 99 ％ 로 하고, 비교예 5 는 96 ％ 로 하였다.

이와 같이 하여 얻어진 각 동박 시료에 대하여 제특성의 평가를 실시하였다.

(1) 표면 거칠기 (Ra)：Ra (중심선 평균 거칠기) 는 JIS B 0601 에 준하여 측정하고, 시료 표면을 콘포칼 현미경 (레저텍사 제조, 형번：HD100D) 을 사용하여, 압연 평행 방향으로 길이 175 ㎛ 에서 측정한 값으로 하였다.

(2) 입방체 집합 조직

시료를 200 ℃ 에서 30 분간 가열한 후, 압연면의 X 선 회절에 의해 구한 (200) 면 강도의 적분값 (I) 을 구하였다. 이 값을 미리 측정해 둔 미분말 구리 (325 mesh, 수소 기류 중에서 300 ℃ 에서 1 시간 가열하고 나서 사용) 의 (200) 면 강도의 적분값 (I0) 으로 나누어 I/I0 값을 계산하였다.

(3) 오일 피트의 최대 깊이 (평균값 (d))

콘포칼 현미경 (레저텍사 제조, 형번：HD100D) 을 사용하여, 도 3 에 나타내는 바와 같이 하여, 동박 표면에서 압연 평행 방향 (RD) 으로 길이 175 ㎛ 이고, 또한 압연 직각 방향 (TD) 으로 각각 50 ㎛ 이상 이간되는 3 개의 직선 (L₁ ∼ L₃) 상의 최대 높이 (H_M) 와 최소 높이 (H_S) 의 차 (di) 를 각각 구하였다. 각 직선 (L₁ ∼ L₃) 의 di 를 평균하여 d 로 하였다. 또한, d (㎜)/t (㎜) 로 하였다.

(4) EBSD 에 의한 방위차

(2) 에서 200 ℃ 에서 30 분간 가열한 후의 시료 표면을 전해 연마 후에 EBSD (후방 산란 전자선 회절 장치, 닛폰 전자 주식회사 JXA8500F, 가속 전압 20 ㎸, 전류 2 e-8 A, 측정 범위 1000 ㎛ × 1000 ㎛, 단계폭 5 ㎛) 로 관찰하였다. [100] 방위로부터의 각도차가 15 도 이상인 결정립의 면적률을 화상 해석으로 구하였다. 또한, 시료 표면 1 ㎜ 사방의 관찰 범위 내에서 결정립 직경이 20 ㎛ 를 초과하는 것의 개수를 육안으로 세었다. 그리고, 이 관찰 범위를 포함하는 시료에 대하여, 아데카텍 CL-8 (주식회사 아데카 제조) 20 ％ 용액을 사용하여 상온에서 2 분간 에칭을 실시하고, 에칭 후의 표면을 광학 현미경으로 촬영한 화상을 명암 2 치화하여, 단경 50 ㎛ 를 초과하는 암부 (暗部) 를 디쉬 다운으로서 세었다. 또한, 에칭 후의 동박 표면은 결정 방위를 반영한 형상이 되어, [100] 방위를 가진 조직은 동박 표면에 평행한 면이 되는 데에 반해, 그 밖의 결정 방위를 가진 부분은 결정 방위에서 기인하는 요철이 생긴다. 따라서, 디쉬 다운의 부분은 광학 현미경으로 어둡게 보이게 된다.

또한, 도 4 는 실시예 1 의 표면의 광학 현미경 이미지를 나타내고, 도 5 는 비교예 3 의 표면 광학 현미경 이미지를 나타낸다.

(4) 오일 피트의 면적률

시료 표면을 콘포칼 현미경 (레저텍사 제조, 형번：HD100D) 으로 300 × 300 ㎛ 의 측정 시야에 대하여 측정하였다. 측정 시야 내에서 시료를 광축 (Z 축) 방향으로 이동시켜, 동박 표면으로부터 10 ㎚ 깊이의 화상 (이것을 FMS (Focus Scan Memory) 화상이라고 함) 을 가져왔다. 그리고, 동박 표면으로부터 10 ㎚ 보다 깊은 부분을 오일 피트로 간주하고, 2 치화 처리를 실시하였다. 그 화상의 예가 도 6 및 도 7 이고, 밝은 색 부분이 오일 피트이다. 그리고, 측정 시야 300 × 300 ㎛ 에 대해, 오일 피트의 면적 (밝은 색의 면적) 을 시판되는 화상 처리 소프트를 사용하여 면적을 구하여, 오일 피트의 면적률을 산출하였다.

(5) 표면의 흠집

각 시료의 표면을 육안으로 보아, 압연 방향으로 10 ㎜ 이상의 길이를 갖는 흠집이 5 지점/㎡ 이상 있는 경우를 × 로 하였다.

(6) 굴곡성

시료를 200 ℃ 에서 30 분간 가열하여 재결정시킨 후, 도 8 에 나타내는 굴곡 시험 장치에 의해 굴곡 피로 수명을 측정하였다. 이 장치는 발진 구동체 (4) 에 진동 전달 부재 (3) 를 결합시킨 구조로 되어 있으며, 피시험 동박 (1) 은, 화살표로 나타낸 나사 (2) 의 부분과 진동 전달 부재 (3) 의 선단부의 합계 4 점에서 장치에 고정된다. 진동 전달 부재 (3) 가 상하로 구동되면, 동박 (1) 의 중간부는, 소정의 곡률 반경 (r) 으로 헤어핀 형상으로 굴곡된다. 본 시험에서는, 이하의 조건하에서 굴곡을 반복했을 때의 파단까지의 횟수를 구하였다.

또한, 판두께가 0.012 ㎜ 인 경우, 시험 조건은 다음과 같다：시험편 폭：12.7 ㎜, 시험편 길이：200 ㎜, 시험편 채취 방향：시험편의 길이 방향이 압연 방향과 평행해지도록 채취, 곡률 반경 (r)：2.5 ㎜, 진동 스트로크：25 ㎜, 진동 속도：1500 회/분. 또한, 굴곡 피로 수명이 3 만회 이상인 경우에 우수한 굴곡성을 갖고 있는 것으로 판단하였다.

또, 각각 판두께가 0.018 ㎜, 0.006 ㎜ 인 경우, 판두께가 0.012 ㎜ 인 경우의 굴곡 시험과 굽힘 변형이 동일해지도록, 곡률 반경 (r) 을 각각 4 ㎜, 1.3 ㎜ 로 변경하였지만, 다른 시험 조건은 동일하게 하였다.

얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 로부터 명백한 바와 같이, I/I₀ ≥ 50 이고, d /t 가 0.1 이하, 또한 오일 피트의 면적률이 6 이상 15 ％ 이하인 각 실시예의 경우, EBSD 에 의한 [100] 방위로부터의 각도차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 미만이 되어, 디쉬 다운의 개수가 적고, 또한 동박 표면에 흠집이 없으며, 굴곡성도 우수하였다. 또, 각 실시예의 경우, 최종 제품의 Ra/t 가 0.004 이상 0.007 이하가 되었다.

한편, 최종 냉간 압연의 모든 패스 (최종 패스 포함) 의 롤의 표면 거칠기를 모두 Ra = 0.04 ㎛ 이하로 한 비교예 1, 5 의 경우, 최종 패스의 Ra/t 가 0.004 미만이 되고, 오일 피트의 면적률이 6 ％ 미만으로 되었기 때문에, 동박 표면에 흠집이 생겨 취급성이 떨어졌다.

또한, 비교예 5 의 경우, 표면 거칠기가 작아 오일 피트의 면적률이 6 ％ 미만이지만, 최종 냉간 압연에서의 압연 가공도를 96 ％ 로 낮게 했기 때문에, I/I₀ ＜ 50 이 되어, 배향도가 낮아 결정 방위가 일치하지 않은 상태가 되었다. 결정 방위가 일치하지 않은 경우, [100] 방위로부터의 각도차가 15 도 이상인 결정립이 많이 존재하는 것을 의미하고, 이 결정립의 면적률이 20 ％ 를 초과했기 때문에, 디쉬 다운도 많이 발생하였다.

최종 냉간 압연에서, 최종 패스 바로 앞까지의 롤의 표면 거칠기를 Ra = 0.06 ㎛ 이상으로 거칠게 하고, 최종 패스의 롤의 표면 거칠기를 Ra = 0.05 ㎛ 이하로 한 비교예 2 의 경우, 최종 제품의 Ra/t 가 0.004 보다 작아졌기 때문에, 동박 표면에 흠집이 생겨 취급성이 떨어졌다. 또, 최종 패스 바로 앞에서는 거친 롤을 사용하였기 때문에, 오일 피트에는 전단 변형대가 발달하여, 최종 패스에서 거칠기가 작은 롤을 사용해도 전단 변형대가 남게 되어, 오일 피트의 면적률이 6 ％ 미만으로 되었기 때문에, [100] 방위로부터의 각도차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 를 초과하였다. 그 결과, 디쉬 다운이 다수 발생하였다.

최종 냉간 압연에서, 최종 패스 바로 앞까지의 롤의 표면 거칠기, 및 최종 패스의 롤의 표면 거칠기를 모두 Ra = 0.06 ㎛ 이상으로 거칠게 한 비교예 3, 4, 6 의 경우, 최종 패스의 1 패스 전의 Ra/t 가 0.004 이상이 되어, 최종 패스 전에서 전단 변형대가 발달한 오일 피트가 다수 발생하였다. 이 때문에, 최종 패스 후에 오일 피트 면적률이 15 ％ 를 초과하여, [100] 방위로부터의 각도차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 를 초과하였다. 그 결과, 디쉬 다운이 다수 발생하였다.

또한, 비교예 3, 4 의 경우, 최종 냉간 압연의 모든 패스의 롤 표면 거칠기를 거칠게 하였기 때문에, 재료 내부에서 전단 변형대가 현저히 발달한 오일 피트가 다수 발생하였다. 이 때문에, 오일 피트 면적률이 15 ％ 를 초과할 뿐만 아니라, 동박 표면의 결정의 배향도가 저하되어 I/I₀ ＜ 50 이 되었다. 그에 따라, [100] 방위로부터의 각도차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 를 초과하였다. 한편, 비교예 6 의 경우, 최종 패스 바로 앞까지의 롤의 거칠기를 비교예 3, 4 보다 평활하게 하였기 때문에 I/I₀ 은 50 이상이 되어, 비교예 3, 4 보다 높은 값이 되어, 굴곡성은 양호하였다.

Claims

동박 표면에서 압연 평행 방향으로 길이 175 ㎛ 에서 측정한 표면 거칠기 (Ra) 와, 상기 동박의 두께 (t) 의 비율 (Ra/t) 이 0.004 이상 0.007 이하이고, 200 ℃ 에서 30 분간 가열하여 재결정 조직으로 조질한 상태에 있어서, 압연면의 X 선 회절에 의해 구한 (200) 면의 강도 (I) 가, 미분말 구리의 X 선 회절에 의해 구한 (200) 면의 강도 (I₀) 에 대해 I/I₀ ≥ 50 이고,
동박 표면에서 압연 평행 방향으로 길이 175 ㎛ 이고, 또한 압연 직각 방향으로 각각 50 ㎛ 이상 이간되는 3 개의 직선 상에서, 오일 피트의 최대 깊이에 상당하는 각 직선의 두께 방향의 최대 높이와 최소 높이의 차의 평균값 (d) 과, 상기 동박의 두께 (t) 의 비율 (d/t) 이 0.1 이하이며,
콘포칼 현미경으로 측정했을 때의 오일 피트의 면적률이 6 ％ 이상 15 ％ 이하인 압연 동박.
제 1 항에 있어서,
상기 200 ℃ × 30 분 열 처리 후의 동박 표면을 전해 연마 후에 EBSD 로 관찰한 경우에, [100] 방위로부터의 각도차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 이하인 압연 동박.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
주괴를 열간 압연 후, 냉간 압연과 소둔을 반복하고, 마지막으로 최종 냉간 압연을 실시하여 제조되고, 당해 최종 냉간 압연 공정에 있어서, 최종 패스 전의 단계에서, Ra/t 가 0.002 이상 0.004 이하인 압연 동박.