KR101387301B1

KR101387301B1 - 압연 동박

Info

Publication number: KR101387301B1
Application number: KR1020137000917A
Authority: KR
Inventors: 가이치로 나카무로; 요시히로 지바; 미츠히로 오오쿠보; 다이스케 사메지마
Original assignee: 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2014-04-18
Also published as: JP5411357B2; CN103118812B; WO2012043462A1; TWI424888B; KR20130020834A; TW201231179A; CN103118812A; JPWO2012043462A1

Abstract

(과제) 동박 표면을 적당히 거칠게 하여 취급성을 향상시키고, 또한 굴곡성이 우수함과 함께, 표면 에칭 특성이 양호한 압연 동박을 제공한다.
(해결 수단) 압연 평행 방향으로 측정한 표면의 JIS-Z 8741 에 따른 60 도 광택도 (G60_RD) 가 100 이상 300 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 대하여, 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 높이 차의 평균치 d 와, 상기 동박의 두께 t 의 비율 d/t 가 0.1 이하이고, 압연 평행 방향으로 측정한 표면의 광택도 (G60_RD) 와, 압연 직각 방향으로 측정한 표면의 60 도 광택도 (G60_TD) 의 비율 (G60_RD/G60_TD) 이 0.8 미만인 압연 동박이다.

Description

압연 동박{ROLLED COPPER FOIL}

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

굴곡용 FPC (플렉시블 프린트 회로 기판) 에 사용되는 동박에는 높은 굴곡성이 요구된다. 동박에 굴곡성을 부여하기 위한 방법으로서, 동박 (200) 면의 결정 방위의 배향도를 높이는 기술 (특허문헌 1), 동박의 판 두께 방향으로 관통하는 결정립의 비율을 높이는 기술 (특허문헌 2), 동박 오일 피트의 깊이에 상당하는 표면 조도 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 접합한다. 접합에는, 동박 상에 도포한 바니시에 열처리를 가함으로써 이미드화하는 방법이나, 접착제가 부착된 수지 필름과 동박을 겹쳐 라미네이트하는 방법이 있다. 이들 공정에 의해 접합된 수지 필름이 부착된 동박을 CCL (동장 적층판) 이라고 부른다. 이 CCL 제조 공정에 있어서의 열처리에 의해, 동박은 재결정된다.

그런데, 동박을 사용하여 FPC 를 제조할 때, 커버레이 필름과의 밀착성을 향상시키기 위하여 동박 표면을 에칭하면, 표면에 직경 수 10 ㎛ 정도의 패임 (데시 다운) 이 발생하는 경우가 있다. 이 원인은, 재결정 어닐링 후에 입방체 조직이 발달하도록 결정 방위가 (200) 면으로 제어되면, 균일한 조직 중에 결정 방위가 상이한 결정립이 단독으로 존재하는 것에 의한 것으로 생각된다. 그리고, 에칭되는 결정면에 따라 에칭 속도가 상이하기 때문에, 이 단독 결정립이 주위보다 깊게 에칭되어, 패임이 된다. 이 패임은, 회로의 에칭성을 저하시키거나, 외관 검사에서 불량으로 판정되어 수율을 저하시키는 원인이 된다.

이와 같은 패임을 저감시키는 방법으로서, 압연 전 또는 압연 후에 동박의 표면에 기계 연마를 실시하여 가공 변질층이 되는 변형을 부여한 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 특허 공보 제3009383호 일본 공개특허공보 2006-117977호 일본 공개특허공보 2001-058203호 일본 공개특허공보 2009-280855호

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

한편, 동박 제조시의 롤과의 밀착성을 확보하거나, 동박 제품의 취급을 용이하게 하기 위해, 최종 냉간 압연에서의 롤 조도를 크게 하여 동박 표면을 거칠게 하는 것이 실시되고 있는데, 동박 표면을 거칠게 하면, 동박 표면의 결정 배향도가 저하되어 굴곡성이 떨어지거나, 데시 다운이 잘 생기는 것이 판명되었다.

즉, 본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 동박 표면을 적당히 거칠게 하여 취급성을 향상시키고, 또한 굴곡성이 우수함과 함께, 표면 에칭 특성이 양호한 압연 동박의 제공을 목적으로 한다.

본 발명자들은 여러 가지 검토한 결과, 최종 냉간 압연의 최종 패스 직전에서는 동박의 표면을 너무 거칠게 하지 않고, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서 동박의 표면을 거칠게 함으로써, 최종적인 동박의 표면을 거칠게 하면서, 전단 변형대를 적게 하고, 굴곡성을 향상시켜, 데시 다운이 적어지는 것을 알아냈다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 압연 동박은, 압연 평행 방향으로 측정한 표면의 JIS-Z 8741 에 따른 60 도 광택도 (G60_RD) 가 100 이상 300 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 높이 차의 평균치 d 와, 상기 동박의 두께 t 의 비율 d/t 가 0.1 이하이며, 압연 평행 방향으로 측정한 표면의 60 도 광택도 (G60_RD) 와, 압연 직각 방향으로 측정한 표면의 JIS-Z 8741 에 따른 60 도 광택도 (G60_TD) 의 비율 (G60_RD/G60_TD) 이 0.8 미만이다.

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

주괴 (鑄塊) 를 열간 압연 후, 냉간 압연과 어닐링을 반복하고, 마지막에 최종 냉간 압연을 실시하여 제조되고, 당해 최종 냉간 압연 공정에 있어서, 최종 패스의 1 패스 전의 단계에서 압연 평행 방향으로 측정한 표면의 60 도 광택도 (G60_RD) 가 300 을 초과하는 것이 바람직하다.

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

도 1 은 동박 표면의 조도와, 전단 변형대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2 는 오일 피트와 광택도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3 은 오일 피트의 최대 깊이에 상당하는 평균치 d 의 측정법을 나타내는 도면이다.
도 4 는 실시예 1 의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 5 는 비교예 3 의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 6 은 실시예 1 의 EBSD 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 7 은 비교예 1 의 EBSD 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 8 은 굴곡 시험 장치에 의해 굴곡 피로 수명의 측정을 실시하는 방법을 나타내는 도면이다.

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

먼저, 도 1 을 참조하여, 본 발명의 기술 사상에 대해 설명한다. 최종 냉간 압연에서의 롤 조도를 크게 하여 동박 표면을 거칠게 하면, 동박의 취급성은 향상되지만, 굴곡성이 저하되거나, 데시 다운이 잘 생긴다 (도 1 의 종래예 1). 이것은, 최종 냉간 압연에서의 거친 롤에 의해, 동박의 두께 방향으로 전단 변형대가 생기고, 추가로 압연이 계속되어 전단 변형대가 발달하기 때문인 것으로 생각된다.

한편, 동박의 굴곡성을 얻기 위하여 광택도 (표면 조도) 를 높이는 수법이 종래부터 알려져 있다. 이것은, 조도가 낮은 롤로 최종 냉간 압연함으로써, 동박의 두께 방향으로 전단 변형대가 잘 생기지 않기 때문인 것으로 생각된다. 단, 동박의 광택도를 높이면 (표면 조도를 작게 하면), 동박의 취급성이 저하된다 (도 1 의 종래예 2).

이것에 대하여, 본 발명자는 최종 냉간 압연의 최종 패스 직전에서는 동박의 표면을 너무 거칠게 하지 않고 (예를 들어, 조도가 낮은 롤로 압연하여), 최종 냉간 압연의 최종 패스에서 동박의 표면을 거칠게 함으로써 (예를 들어, 거친 롤로 압연함으로써), 최종적인 동박의 표면을 거칠게 하면서, 전단 변형대를 적게 하고, 굴곡성을 향상시켜, 데시 다운이 적어지는 것을 알아냈다 (도 1 의 본 발명예).

즉, 종래 동박의 배향성은 단순히 동박 표면의 조도에 의존하는 것으로 생각되어 왔지만, 실제로는 재료 내부의 전단 변형대의 규모가 배향도 (및 데시 다운) 에 영향을 미치는 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.

그런데, 상기한 전단대의 발달도는, 종래부터 사용되고 있는 광택도의 값만으로는 명확하게 파악할 수 없다. 즉, 도 1 의 「본 발명예」 에 나타내는 바와 같이 최종적인 동박의 표면을 거칠게 하면서, 전단 변형대를 적게 하면, 오일 피트가 얕고 또한 어느 정도 폭을 가지며, 또한 오일 피트의 발생 빈도가 적어지는 것으로 생각되지만 (도 2 의 (a) 참조), 이것은 오일 피트의 방향에 수직인 압연 평행 방향 (RD) 의 광택도에는 잘 나타나지 않는다. 한편, 압연 직각 방향 (TD) 에서 보면, 오일 피트가 어느 정도 폭을 가지기 때문에, 오일 피트의 형상이나 빈도의 변화를 평행 방향보다 파악하기 쉽다.

이와 같은 오일 피트와 광택도의 관계를 도 2 를 참조하여 설명한다. 도 2 의 (a), (b), (c) 는, 각각 도 1 의 「본 발명예」, 「종래예 1」, 「종래예 2」 의 동박 표면에 대응하고 있다.

먼저, 도 2 의 (a) 의 「본 발명예」 의 경우, 압연 평행 방향 (RD) 을 따라 광택도 (G_RD) 를 측정하면, 오일 피트에서 반사광의 방향이 바뀌어 검출되지 않고, 광택도는 낮아진다. 한편, 압연 직각 방향 (TD) 을 따라 광택도 (G_TD) 를 측정한 경우, 오일 피트가 TD 를 따라 연장되어 있는 점으로부터, 오일 피트에서 반사광의 방향이 횡으로 (RD 방향으로) 어긋나는 것이 검출되고, 광택도는 높아진다. 요컨대, G_RD 에 비해 G_TD 가 상대적으로 높아져, 후술하는 60 도 광택도를 측정하면, G60_RD/G60_TD ＜ 0.8 의 관계를 만족시킨다.

다음으로, 도 2 의 (b) 의 「종래예 1」 의 경우, 동박 표면이 지나치게 거칠어져 오일 피트의 깊이 및 길이 (발생 빈도) 가 증가하여, 압연 평행 방향 (RD) 및 압연 직각 방향 (TD) 중 어느 것을 따라 광택도를 측정해도, 오일 피트에서 반사광의 방향이 바뀌어 검출되지 않고, 광택도는 낮아진다. 이 경우, G_RD 에 비해 G_TD 가 상대적으로 낮아져, 후술하는 60 도 광택도를 측정하면, G60_RD/G60_TD ＞ 1 의 관계를 만족시킨다.

한편, 도 2 의 (c) 의 「종래예 2」 의 경우, 동박 표면이 지나치게 평활해져 오일 피트가 지나치게 얕아지기 때문에, 압연 평행 방향 (RD) 을 따라 광택도 (G_RD) 를 측정해도, 오일 피트에서 반사광의 방향이 잘 바뀌지 않게 되어 광택도는 높아진다. 즉, G_TD 에 비하여 G_RD 가 상대적으로 높아지기 때문에, 후술하는 60 도 광택도를 측정하면, G60_RD/G60_TD 의 관계가 1 에 가까워진다 (요컨대, RD 와 TD 의 이방성이 작아진다). 단, 「종래예 1」 과 같이 동박 표면이 거칠지 않기 때문에, G60_RD/G60_TD ＜ 1 이 된다.

다음으로, 본 발명의 압연 동박의 규정 및 조성에 대해 설명한다.

(1) 광택도 (G60_RD)

압연 평행 방향 (RD) 으로 측정한 표면의 60°광택도 (G60_RD) 를 100 이상 300 이하로 한다. G60_RD 가 300 을 초과하면, 동박 표면이 지나치게 평활해져 동박 제조시의 롤과의 밀착성이 저하되거나, 동박 제품의 취급에 어려움이 있다. 한편, G60_RD 가 100 미만이 되면, 동박 표면이 지나치게 거칠어져, 재료 내부에서 전단 변형대가 발달하여 동박 표면의 결정 배향도가 저하되고, 굴곡성이 떨어지거나, 데시 다운이 잘 생기게 된다.

(2) G60_RD/G60_TD

상기한 바와 같이, 최종 냉간 압연의 최종 패스 직전에서는 동박의 표면을 너무 거칠게 하지 않고, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서 동박의 표면을 거칠게 함으로써, 최종적인 동박의 표면을 거칠게 하면서, 전단 변형대를 적게 하고, 굴곡성을 향상시켜, 데시 다운이 적어진다. 그리고, 이와 같은 전단 변형대가 적은 표면은, G60_RD/G60_TD ＜ 0.8 이 되는 것이 본 발명자들의 실험 (후술하는 실시예) 에 의해 명확해졌다. 따라서, 압연 평행 방향으로 측정한 표면의 60°광택도 (G60_RD) 와, 압연 직각 방향으로 측정한 표면의 60°광택도 (G60_TD) 의 비율 (G60_RD/G60_TD) 을 0.8 미만으로 규정한다. 또한, 비를 채용한 것은, 전체 광택도의 영향을 상쇄시키기 위함이다.

G60_RD/G60_TD ≥ 0.8 이 되면, 상기한 도 2 의 (b) 와 같이 동박 표면이 지나치게 평활해져, 동박 제조시의 롤과의 밀착성이 저하되거나, 동박 제품의 취급에 어려움이 있다. 또, 상기한 도 2 의 (c) 와 같이 G60_RD/G60_TD ＞ 1 이 되면, 동박 표면이 지나치게 거칠어져, 전단 변형대가 발달하여 굴곡성이 저하되거나, 데시 다운이 잘 생기게 된다.

또한, G60_RD/G60_TD ＜ 0.8 로 하는 방법으로서는, 상기한 바와 같이 최종 냉간 압연에 있어서, 최종 패스 이전의 패스에서 전단대의 발달을 억제하는, 요컨대 최종 냉간 압연의 최종 패스 이전의 패스에서 조도 (표면 조도 Ra 가 예를 들어 0.05 ㎛ 이하) 가 비교적 작은 롤을 사용하여 압연하면 된다. 한편, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서는, 조도 (표면 조도 Ra 가 예를 들어 0.06 ㎛ 이상) 가 비교적 큰 롤을 사용하여 압연하고, 최종적으로 얻어지는 동박 표면을 거칠게 하면 된다.

여기서, 최종 냉간 압연에 있어서, 최종 패스의 1 패스 전 단계에서 압연 평행 방향으로 측정한 표면의 광택도 (G60_RD) 가 300 을 초과하도록 하면, 최종 냉간 압연의 최종 패스 이전의 패스에서는 동박 표면이 비교적 평활해져, 전단 변형대가 잘 도입되지 않기 때문에 바람직하다.

(3) d/t

동박의 두께 t 가 얇아지면, 동일한 표면 조도여도 동박 두께에 차지하는 표면 요철의 비율이 커지기 때문에, 상기한 G60_RD/G60_TD 에 따른 동박 표면의 평가를 충분히 실시할 수 없는 경우가 있다. 그래서 본 발명에서는, d/t ≤ 0.1 로 규정함으로써, 동박의 두께에 의하지 않고 동박 표면의 평가를 실시할 수 있다.

여기서 d 는, 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) 차 (di) 의 평균치이다. 구체적으로는, 접촉식 조도로, L₁ ∼ L₃ 상의 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.

(4) I/I₀

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 대하여, I/I₀ ≥ 50 으로 규정한다. 이로써, 굴곡성이 우수한 (200) 면의 배향도가 높아진다. I/I₀ ＜ 50 이 되면, 굴곡성이 저하된다. 상기 200 ℃ 30 분의 어닐링은, CCL 제조 공정에 있어서 동박에 부여되는 온도 이력을 모방한 것이다.

(5) EBSD 에 의한 방위차

200 ℃ 에서 30 분간 가열하여 재결정 조직으로 조질한 상태에 있어서, 동박 표면을 전해 연마 후에 EBSD 로 관찰한 경우에, [100] 방위로부터의 각도 차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 이하인 것이 바람직하다. 상기 200 ℃ 30 분의 어닐링은, CCL 제조 공정에 있어서 동박에 부여되는 온도 이력을 모방한 것이다. 또한, 이미 열 이력을 받아 CCL 이 된 동박에 대해서도, 200 ℃ 에서 30 분간 가열해도 된다. 한 번 재결정될 때까지 열처리된 동박의 조직은, 그 이상 가열해도 거의 변화되지 않기 때문에, EBSD 에 의한 관찰에 있어서는, 열 이력을 받은 동박과 받지 않는 동박을 구별하지 않고, 200 ℃ 에서 30 분간 가열하는 것으로 하고 있다.

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

(6) 조성

동박으로서는, 순도 99.9 wt％ 이상의 터프 피치 구리, 무산소 구리를 사용할 수 있고, 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) 로 규격되고, 터프 피치 구리는 JIS-H 3100 (합금 번호 C1100) 로 규격되어 있다.

공지된 구리 합금으로서는, 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 있고, 그 중에서도 도전성이 우수한 것으로서 Cu-0.02 wt％ Ag 가 자주 사용된다.

다음으로, 본 발명의 압연 동박 제조 방법의 일례에 대해 설명한다. 먼저, 구리 및 필요한 합금 원소, 추가로 불가피 불순물로 이루어지는 주괴를 열간 압연 후, 냉간 압연과 어닐링을 반복하고, 마지막에 최종 냉간 압연에 의해 소정 두께로 마무리한다.

여기서, 상기한 바와 같이, 최종 냉간 압연의 최종 패스 직전에서는 동박의 표면을 너무 거칠게 하지 않고, 최종 냉간 압연의 최종 패스에서 동박의 표면을 거칠게 함으로써, 최종적인 동박의 표면을 거칠게 하면서, 전단 변형대를 적게 하고, 굴곡성을 향상시켜, 데시 다운이 적어진다. 그리고, 이와 같은 전단 변형대가 적은 표면은, G60_RD/G60_TD ＜ 0.8 이 된다.

따라서, 최종 냉간 압연의 최종 패스 직전에서는, 동박의 표면을 너무 거칠게 하지 않도록, 조도 (표면 조도 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, 조도 (표면 조도 Ra 가 예를 들어 0.06 ㎛ 이상) 가 비교적 큰 롤을 사용하여 압연하거나, 점도가 높은 압연유를 사용하여 압연하고, 최종적으로 얻어지는 동박 표면을 거칠게 한다.

또한, 최종적인 동박의 표면을 거칠게 하면서, 전단 변형대를 적게 하기 위해서는, 최종 냉간 압연의 최종 2 패스, 또는 최종 패스에서, 상기한 바와 같이 거친 롤을 사용하거나 점도가 높은 압연유를 사용하여 압연하는 것이 필요하지만, 조정하기 쉬운 점으로부터 최종 패스에서의 압연 조건을 조정하는 것이 바람직하다. 한편, 최종 냉간 압연의 최종 3 패스 이전부터 롤의 조도를 거칠게 하면, 전단 변형대가 발달한다.

또한, 최종 냉간 압연 직전의 어닐링으로 얻어지는 재결정립의 평균 입경이 5 ∼ 20 ㎛ 가 되도록, 어닐링 조건을 조정하면 된다. 또, 최종 냉간 압연에서의 압연 가공도를 90 ％ 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 면삭 (面削) 한 후, 냉간 압연과 어닐링을 반복하고, 마지막에 최종 냉간 압연에 의해 두께 0.012 ㎜ 로 마무리하였다 (실시예 1 ∼ 9, 비교예 1 ∼ 7). 단, 실시예 10 에 대해서는 마무리 두께를 0.018 ㎜, 실시예 11 에 대해서는 마무리 두께를 0.006 ㎜ 로 하였다. 최종 냉간 압연에서의 압연 가공도를 99.2 ％ 로 하였다.

또, 최종 냉간 압연은 10 ∼ 15 패스에서 실시하며, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 최종 패스 직전까지의 롤의 표면 조도 및 최종 패스의 롤의 표면 조도를 바꾸어 압연을 실시하였다. 최종 패스의 1 패스 째부터 최종 패스 직전까지의 롤의 표면 조도는 모두 동일하다.

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 「0.007 ％ Sn 첨가 OFC」 는 JIS-H 3100 (합금 번호 C1020) 의 무산소 구리 (OFC) 에 0.007 질량％ 의 Sn 을 첨가한 것을 의미한다. 단, 실시예 6 만 무산소 구리로서 JIS-H 3510 (합금 번호 C1011) 로 규격되어 있는 무산소 구리 (OFC) 를 사용하고, 실시예 4, 5, 7, 9, 10, 비교예 7 은 무산소 구리로서 JIS-H 3100 (합금 번호 C1020) 로 규격되어 있는 무산소 구리 (OFC) 를 사용하였다.

이와 같이 하여 얻어진 각 동박 시료에 대해, 모든 특성의 평가를 실시하였다.

(1) 광택도

압연 평행 방향 (RD) 및 압연 직각 방향 (TD) 을 각각 따라 동박 표면의 광택도 (G60_RD, G60_TD) 를 JIS-Z 8741 에 따라 측정하였다.

(2) 입방체 집합 조직

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

(3) 오일 피트의 최대 깊이 (평균치 d)

접촉식 조도계 (고사카 연구소 제조 SE-3400) 를 사용하고, 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, 니혼 덴시 가부시키가이샤 JXA8500F, 가속 전압 20 kV, 전류 2e-8A, 측정 범위 1000 ㎛ × 1000 ㎛, 스텝 폭 5 ㎛) 로 관찰하였다. [100] 방위로부터의 각도 차가 15 도 이상인 결정립의 면적률을 화상 해석으로 구하였다. 또한, 시료 표면 사방 1 ㎜ 의 관찰 범위 내에서 결정 입경이 20 ㎛ 를 초과하는 것의 개수를 육안으로 세었다. 그리고, 이 관찰 범위를 포함하는 시료에 대해, 아데카테크 CL-8 (주식회사 아데카 제조) 20 ％ 용액을 사용하여 상온에서 2 분간 에칭을 실시하고, 에칭 후의 표면을 광학 현미경으로 촬영한 화상을 명암 이치화 (二値化) 하고, 단경 50 ㎛ 를 초과하는 암부를 데시 다운으로서 세었다. 또한, 에칭 후의 동박 표면은 결정 방위를 반영한 형상이 되어, [100] 방위를 가진 조직은 동박 표면에 평행한 면이 되는 데 반해, 그 밖의 결정 방위를 가진 부분은 결정 방위에서 기인하는 요철이 생긴다. 따라서, 데시 다운 부분은 광학 현미경에서 어둡게 보이게 된다.

또한, 도 4 는 실시예 1 의 광학 현미경 이미지를 나타내고, 도 5 는 비교예 3 의 광학 현미경 이미지를 나타낸다. 또, 도 6 은 실시예 1 의 EBSD 측정 결과를 나타내고, 도 7 은 비교예 1 의 EBSD 측정 결과를 나타낸다. 도 6, 도 7 에 있어서, 회색이나 흑색 영역이 [100] 방위로부터의 각도 차가 15 도 이상인 결정립을 나타낸다.

(5) 표면의 흠집

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

(6) 굴곡성

시료를 200 ℃ 에서 30 분간 가열하여 재결정시킨 후, 도 4 에 나타내는 굴곡 시험 장치에 의해, 굴곡 피로 수명의 측정을 실시하였다. 이 장치는, 발진 구동체 4 에 진동 전달 부재 3 을 결합한 구조로 되어 있고, 피시험 동박 1 은, 화살표로 가리킨 나사 2 부분과 3 의 선단부의 합계 4 점에서 장치에 고정된다. 진동부 3 이 상하로 구동하면, 동박 1 의 중간부는, 소정의 곡률 반경 r 에서 헤어핀상으로 굴곡된다. 본 시험에서는, 이하의 조건 하에서 굴곡을 반복했을 때의 파단까지의 횟수를 구하였다.

또한, 판 두께가 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 가지고 있는 것으로 판단하였다.

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

얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 로부터 명확한 바와 같이, G60_RD 가 100 이상 300 이하이고 I/I₀ ≥ 50 이며, 또한 d/t 가 0.1 이하이고, G60_RD/G60_TD 가 0.8 미만인 각 발명예의 경우, EBSD 에 의한 [100] 방위로부터의 각도 차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 미만이 되어, 데시 다운의 개수가 적고, 또한 동박 표면에 흠집이 없으며, 굴곡성도 우수했다.

한편, 최종 냉간 압연에서, 최종 패스 직전까지의 롤의 표면 조도 및 최종 패스의 롤의 표면 조도를 모두 Ra ＝ 0.05 ㎛ 이하로 한 비교예 1, 5, 7 의 경우, 동박 표면의 G60_RD 가 300 을 초과하고, 동박 표면에 흠집이 생겨 취급성이 떨어졌다. 또한 비교예 5 의 경우, 최종 냉간 압연에서의 압연 가공도를 96 ％ 로 낮게 하였기 때문에, I/I₀ ＜ 50 이 되어, 광택도를 높여도 [100] 방위로부터의 각도 차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 를 초과하여, 데시 다운이 많이 발생하였다.

최종 냉간 압연에서, 최종 패스 직전까지의 롤의 표면 조도를 Ra ＝ 0.06 ㎛ 이상으로 거칠게 하고, 최종 패스의 롤의 표면 조도를 Ra ＝ 0.05 ㎛ 이하로 한 비교예 2 의 경우, 상기 면적률이 20 ％ 를 초과하여 데시 다운의 개수가 증가하였다. 또, 동박 표면의 G60_RD 가 300 을 초과하고, 동박 표면에 흠집이 생겨 취급성이 떨어졌다.

최종 냉간 압연에서, 최종 패스 직전까지의 롤의 표면 조도 및 최종 패스의 롤의 표면 조도를 모두 Ra ＝ 0.06 ㎛ 이상으로 거칠게 한 비교예 3, 4, 6 의 경우, 상기 면적률이 20 ％ 를 초과하여 데시 다운의 개수가 증가하였다.

또한, 비교예 3, 4 의 경우, 최종 냉간 압연의 모든 패스의 롤 표면 조도를 거칠게 하였기 때문에, 재료 내부에서 전단 변형대가 발달하여 동박 표면의 결정 배향도가 저하되어, I/I₀ ＜ 50 이 되었다. 한편, 비교예 6 의 경우, 최종 패스 직전까지의 롤의 조도를 비교예 3, 4 보다 평활하게 하였기 때문에, 광택도 및 I/I₀ 는 비교예 3, 4 보다 높은 값이 되었지만, 역시 전단대의 억제가 불충분해져, 상기 면적률이 20 ％ 를 초과하여 데시 다운의 개수가 증가하였다. 또한, 최종 패스 직전까지의 롤 조도를 0.07 ㎛ 로 한 채로, 전단대를 억제하기 위해서는, 통판 (通板) 속도를 낮추는 등의 방법이 있지만, 그 경우는 광택도가 300 을 초과하여, 표면 흠집 판정이 × 가 되는 것으로 생각된다.

Claims

압연 평행 방향으로 측정한 표면의 JIS-Z 8741 에 따른 60 도 광택도 (G60_RD) 가 100 이상 300 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 높이 차의 평균치 d 와, 상기 동박의 두께 t 의 비율 d/t 가 0.1 이하이고,
압연 평행 방향으로 측정한 표면의 60 도 광택도 (G60_RD) 와, 압연 직각 방향으로 측정한 표면의 JIS-Z 8741 에 따른 60 도 광택도 (G60_TD) 의 비율 (G60_RD/G60_TD) 이 0.8 미만인 압연 동박.
제 1 항에 있어서,
상기 200 ℃ × 30 분 열처리 후의 동박 표면을 전해 연마 후에 EBSD 로 관찰한 경우에, [100] 방위로부터의 각도 차가 15 도 이상인 결정립의 면적률이 20 ％ 이하인 압연 동박.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
주괴를 열간 압연 후, 냉간 압연과 어닐링을 반복하고, 마지막에 최종 냉간 압연을 실시하여 제조되고, 당해 최종 냉간 압연 공정에 있어서, 최종 패스의 1 패스 전의 단계에서 압연 평행 방향으로 측정한 표면의 60 도 광택도 (G60_RD) 가 300 을 초과하는 압연 동박.