KR102001959B1 - 압연동박 - Google Patents

Abstract

재결정소둔 공정 후에 우수한 굴곡특성을 구비시키는 것을 과제로 한다.
해결수단은, 주표면과 평행한 {022}면, {113}면, {111}면, {133}면 및 {002}면의, 합계치가 100이 되도록 환산된 회절 피크 강도비를 각각 I{022}, I{002}, I{113}, I{111} 및 I{133}라고 하고, {022}면, {113}면, {111}면, {133}면 및 {002}면을 구비하는 분말구리의, 합계치가 100이 되도록 환산된 회절 피크 강도비를 각각 I0{022}, I0{113}, I0{111}, I0{133} 및 I0{002}라고 했을 때에, I{022}/I0{022｝≥ 7.0이며, I{113}/I0{113｝≥ 0.40이며, I{111}/I0{111｝≥ 0.090이며, 또한 I{133}/I0{133｝≥ 1.4이다.

Description

압연동박{ROLLED COPPER FOIL}

본 발명은 압연동박(壓延銅箔)에 관한 것으로서, 특히 플렉시블 프린트 배선판에 사용되는 압연동박에 관한 것이다.

플렉시블 프린트 배선판(ＦＰＣ : Flexible Printed Circuit)은, 얇고 가요성(可撓性)이 우수하기 때문에, 전자기기 등에 대한 실장형태(實裝形態)에 있어서의 자유도가 높다. 그 때문에 ＦＰＣ는, 접이식 휴대전화의 절곡부(折曲部)나 디지털 카메라, 프린터 헤드 등의 가동부(可動部), 하드 디스크d Disk Drive), 디지털 버서타일 디스크(ＤＶＤ : Digital Versatile Disk), 컴팩트디스크(ＣＤ : Compact Disk) 등의 디스크 관련 기기의 가동부의 배선 등에는, ＦＰＣ가 사용되는 것이 많다. 따라서 ＦＰＣ나 그 배선재(配線材)로서 사용되는 압연동박에는, 우수한 굴곡특성(屈曲特性)이 요구되어 왔다.

ＦＰＣ용의 압연동박은, 열간압연(熱間壓延), 냉간압연(冷間壓延) 등의 공정을 거쳐서 제조되고, 접착제를 통하여 또는 직접적으로, 폴리이미드(polyimide) 등의 수지(樹脂)로 이루어지는 ＦＰＣ의 베이스 필름(기재(基材))과 가열 등에 의하여 접합되어, 에칭(etching) 등의 표면가공(表面加工)을 실시하여 배선이 된다. 압연동박의 굴곡특성은, 냉간압연 후의 가공경화(加工硬化)한 경질(硬質)의 상태보다 소둔(燒鈍) 후의 재결정(再結晶)에 의하여 연화(軟化)된 상태 쪽이 현저하게 향상된다. 따라서 예를 들면 상기의 제조공정에 있어서는, 냉간압연 후의 압연동박을 사용하여 신장이나 주름 등의 변형을 피하면서 압연동박을 재단(裁斷)하고 기재상에 포갠 후에, 압연동박의 재결정소둔(再結晶燒鈍)도 겸하여 가열함으로써 압연동박과 기재를 밀착시켜 일체화하는 제조방법이 채용된다.

상기의 ＦＰＣ의 제조공정을 전제로 하여 굴곡특성이 우수한 압연동박이나 그 제조방법에 대하여 지금까지 여러가지 연구가 이루어지고 있고, 압연동박의 표면에 입방체방위(立方體方位)인 {002}면({200}면)이 발달할수록 굴곡특성이 향상된다는 것이 많이 보고되고 있다.

그래서 예를 들면 특허문헌1에서는 최종 냉간압연 직전의 소둔을, 재결정립(再結晶粒)의 평균입경이 5μm∼20μm가 되는 조건하에서 실시하여 최종 냉간압연에서의 압연 가공도를 90% 이상으로 하고 있다. 이에 따라 재결정조직(再結晶組織)으로 조질(調質)한 상태에 있어서, X선 회절(X線 回折)에 의하여 구한 압연면(壓延面)의 {200}면의 강도(I)가 X선 회절에 의하여 구한 미분말구리(微粉末銅)의 {200}면의 강도(I0)에 대하여 I/I0 > 20인 입방체 집합조직(立方體 集合組織)을 얻는다.

또한 예를 들면 특허문헌2에서는 최종 냉간압연 전의 입방체 집합조직의 발달도를 높여 최종 냉간압연에서의 가공도를 93% 이상으로 하고, 또한 재결정소둔을 실시함으로써 {200}면의 적분강도(積分强度)가 I/I0 ≥ 40이 되어, 입방체 집합조직이 현저하게 발달한 압연동박을 얻는다.

또 예를 들면 특허문헌3에서는 최종 냉간압연 공정(最終 冷間壓延 工程)에 있어서의 총가공도(總加工度)를 94% 이상으로 하면서 1패스당의 가공도를 15%∼50%로 제어한다. 이에 따라 재결정소둔 후에는 X선 회절 극점도 측정(X線 回折 極點圖 測定)에 의하여 얻어지는 압연면의 {200}면에 대한 {111}면의 면내 배향도(面內 配向度) Δβ가 10도 이하이며, 또한 압연면에 있어서의 입방체 집합조직인 {200}면을 규격화한 회절 피크 강도(回折 peak 强度)[a]와 {200}면의 쌍정관계(雙晶關係)에 있는 결정영역(結晶領域)을 규격화한 회절 피크 강도[b]의 비가 [a]/[b］≥ 3인 결정립 배향상태(結晶粒 配向狀態)를 얻는다.

이와 같이 종래기술에서는 최종 냉간압연 공정의 총가공도를 높게 함으로써 재결정소둔 공정(再結晶燒鈍 工程) 후에 압연동박의 입방체 집합조직을 발달시켜서 굴곡특성의 향상을 도모하고 있다.

일본국 특허 제3009383호 공보 일본국 특허 제3856616호 공보 일본국 특허 제4285526호 공보

그러나 상기의 특허문헌1∼3에 기재된 바와 같이, 입방체 집합조직을 많이 발현시켰다고 하여도 다결정구조를 취하는 압연동박에 있어서 입방체 집합조직인 {002}면이 100%를 차지하는 경우는 없다. 즉, 압연동박 중에는 주방위(主方位)의 {002}면 이외에도 {113}면, {111}면, {133}면 등의 부방위(副方位)의 결정면이 제어되지 않아 복수 혼재(混在)하고 있다.

최근에는, 전자기기의 소형화나 박형화(薄型化)에 따라 작은 스페이스에 ＦＰＣ를 조립하는 것이 증가하여, 보다 작은 스페이스 내에서 ＦＰＣ나 그 배선재의 성능의 신뢰성을 확보하여야만 한다. 이에 따라 배선재가 되는 압연동박의 굴곡특성에 대한 요구도 높아지고 있어, 단지 간단하게 주방위의 {002}면에만 착안하여 입방체 집합조직의 비율을 높인다고 하는 상기 특허문헌1∼3의 방법에는 한계가 있다.

본 발명의 목적은, 재결정소둔 공정 후에 우수한 굴곡특성을 구비시키는 것이 가능한 압연동박을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1태양에 의하면,

주표면(主表面)을 구비하고, 상기 주표면과 평행한 복수의 결정면(結晶面)을 구비하고 최종 냉간압연 공정 후이고 재결정소둔 공정 전의 압연동박으로서,

상기 복수의 결정면에는 {022}면, {113}면, {111}면, {133}면 및 {002}면이 포함되고,

상기 주표면에 대한 2θ/θ법을 이용한 X선 회절 측정(X線回折測定)으로부터 구해지고, 합계치가 100이 되도록 환산된 상기 각 결정면의 회절 피크 강도비(回折peak 强度比)를 각각 I{022}, I{113}, I{111}, I{133} 및 I{002}라고 하고,

{022}면, {113}면, {111}면, {133}면 및 {002}면을 구비하는 분말구리에 관한 ＪＣＰＤＳ카드 또는 ＩＣＤＤ카드에 기재되어 있는 상기 각 결정면의 표준적인 회절 피크의 상대강도로부터 구해지고, 합계치가 100이 되도록 환산된 상기 각 결정면의 회절 피크 강도비를 각각 I0{022}, I0{113}, I0{111}, I0{133} 및 I0{002}라고 했을 때에,

I{022}/I0{022｝≥ 7.0이며,

I{113}/I0{113｝≥ 0.40이며,

I{111}/I0{111｝≥ 0.090이며, 또한,

I{133}/I0{133｝≥ 1.4인

압연동박이 제공된다.

본 발명의 제2태양에 의하면,

I{002}/I0{002｝≤ 0.25인

제1태양에 기재된 압연동박이 제공된다.

본 발명의 제3태양에 의하면,

ＪＩＳ Ｃ1020에 규정된 무산소 구리(無酸素銅) 또는 ＪＩＳ Ｃ1100에 규정된 터프 피치 구리(tough-pitch copper)를 주성분으로 하는

제1 또는 제2태양에 기재된 압연동박이 제공된다.

본 발명의 제4태양에 의하면, 은, 붕소, 티탄, 주석의 적어도 어느 하나가 첨가되어 있는

제1∼제3태양의 어느 하나에 기재된 압연동박이 제공된다.

본 발명의 제5태양에 의하면,

총가공도가 90% 이상인 상기 최종 냉간압연 공정에 의하여 두께가 20μｍ 이하가 되어 있는 제1∼제4태양의 어느 하나에 기재된 압연동박이 제공된다.

본 발명의 제6태양에 의하면,

플렉시블 프린트 배선판용인

제1∼제5태양의 어느 하나에 기재된 압연동박이 제공된다.

본 발명에 의하면, 재결정소둔 공정 후에 우수한 굴곡특성을 구비시키는 것이 가능한 압연동박이 제공된다.

도1은, 본 발명의 1실시형태에 관한 압연동박의 제조공정을 나타내는 흐름도이다.
도2는, 2θ/θ법을 이용한 X선 회절의 측정결과이며, (a)는, 본 발명의 실시예에 관한 압연동박의 X선 회절 차트이며, (b)는, 비교예에 관한 압연동박의 X선 회절 차트이다.
도3은, 본 발명의 실시예에 관한 압연동박의 굴곡특성을 측정하는 슬라이딩 굴곡시험 장치의 모식도이다.
도4는, 순동형 금속의 역극점도(逆極点圖)로서, (a)는 인장변형(引張變形)에 의한 결정회전방향을 나타내는 역극점도이며, (b)는, 압축변형에 의한 결정회전방향을 나타내는 역극점도이다.
도5는, 최종 냉간압연 공정 후이고 재결정소둔 공정 전의 압연동박의 결정 방위를 나타내는 역극점도이다.

<본 발명자들이 얻은 지견>

상기한 바와 같이, ＦＰＣ용도에 있어서 요구되는 굴곡특성이 높은 압연동박을 얻기 위해서는 압연면(壓延面)의 입방체방위(立方體方位)를 발달시킬수록 좋다. 본 발명자들도 입방체방위의 점유율을 증대시키기 위해 여러가지 실험을 해왔다. 그리고 지금까지의 실험결과로부터, 최종 냉간압연 공정 후에 존재하고 있었던 {022}면이 그 후의 재결정소둔 공정에 의하여 재결정으로 조질되면 {002}면, 즉 입방체방위가 되는 것을 확인하였다. 즉 최종 냉간압연 공정 후이고 재결정소둔 공정 전에 있어서는 {022}면이 주방위(主方位)가 되어 있는 것이 바람직하다.

한편 압연동박은 다결정(多結晶)이기 때문에 압연면 전체가 하나의 결정면으로 100% 점유되는 경우는 없고, 예를 들면 최종 냉간압연 공정 후의 상태에 있어서는, 주방위인 {022}면 이외에도 {113}면, {111}면, {133}면 등의 부방위의 결정면이 복수 혼재하고, 이들의 복수의 결정면을 구비하는 결정립(結晶粒)은 압연동박의 여러가지 특성에 다양한 영향을 미친다고 생각된다. 따라서 본 발명자들은 지금까지 불필요하다고 해 온 부방위의 결정면에 착안하여, 주방위의 점유율을 유지하며 높은 굴곡특성을 확보하면서 이들 부방위의 결정면을 더욱 굴곡특성의 향상에 기여시킬 수 없을까를 검토해 왔다.

이러한 예의 연구의 결과, 본 발명자들은, {113}면, {111}면, {133}면 등의 부방위의 결정면의 비율에 대해서 구리의 표준적인 부방위의 결정면의 비율로부터의 차이를 제어함으로써 압연동박의 굴곡특성을 한층 더 향상시킬 수 있는 것을 찾아내었다.

본 발명은, 발명자들이 찾아낸 상기 지견에 의거하는 것이다.

<본 발명의 1실시형태>

(1)압연동박의 구성

우선은, 본 발명의 1실시형태에 관한 압연동박의 결정구조 등의 구성에 대하여 설명한다.

(압연동박의 개요)

본 실시형태에 관한 압연동박은, 예를 들면 주표면으로서의 압연면을 구비하는 판모양(板狀)으로 구성되어 있다. 이 압연동박은, 예를 들면 무산소 구리(無酸素銅)(ＯＦＣ : Oxygen-Free Copper)나 터프 피치 구리 등의 순동을 원재료로 하는 주괴(鑄塊)에 후술의 열간압연 공정이나 냉간압연 공정 등을 실시하여 소정의 두께로 한 최종 냉간압연 공정 후이고 재결정소둔 공정 전의 압연동박이다. 즉 본 실시형태에 관한 압연동박은, 예를 들면 ＦＰＣ의 가요성의 배선재 용도로 사용되도록 총가공도가 90% 이상, 더 바람직하게는 94% 이상의 최종 냉간압연 공정에 의하여 두께가 20μｍ 이하로 구성되어 있고, 이후에 상기한 바와 같이, 예를 들면 ＦＰＣ의 기재와의 접합의 공정을 겸하여 재결정소둔 공정이 실시되어 재결정함으로써 우수한 굴곡특성을 구비시키는 것이 도모되고 있다.

원재료가 되는 무산소 구리는, 예를 들면 ＪＩＳ Ｃ1020, H3100 등에 규정된 순도가 99.96% 이상의 구리재이다. 산소함유량은 완전하게 제로가 아니어도 좋고, 예를 들면 수ｐｐｍ 정도의 산소가 포함되어 있어도 좋다. 또한 터프 피치 구리는, 예를 들면 ＪＩＳ Ｃ1100, H3100 등에 규정된 순도가 99.9% 이상의 구리재이다. 터프 피치 구리의 경우, 산소함유량은 예를 들면 100ｐｐｍ∼600ｐｐｍ 정도이다. 이들의 구리재에 은(Ａｇ) 등의 소정의 첨가재를 미량 가하여 희박 동합금(希薄 銅合金)으로 하여, 내열성 등의 여러가지 특성이 조정된 압연동박으로 하는 경우도 있다. 본 실시형태에 관한 압연동박에는 순동과 희박 동합금의 양방을 포함할 수 있고, 원재료의 구리재질이나 첨가재에 의한 본 실시형태의 효과에의 영향은 거의 발생하지 않는다.

최종 냉간압연 공정에 있어서의 총가공도는, 최종 냉간압연 공정 전의 가공 대상물(구리의 판재)의 두께를 ＴＢ라고 하고, 최종 냉간압연 공정 후의 가공 대상물의 두께를 ＴＡ라고 하면, 총가공도（％）＝［（ＴＢ-ＴＡ)/ＴＢ]×100으로 나타내진다. 총가공도를 90% 이상, 더 바람직하게는 94% 이상으로 함으로써 높은 굴곡특성을 구비하는 압연동박이 얻어진다.

(압연면의 결정구조)

상기 압연동박은, 압연면과 평행한 복수의 결정면을 구비하고 있다. 구체적으로는 최종 냉간압연 공정 후이고 재결정소둔 공정 전의 상태에서, 복수의 결정면에는, {022}면, {113}면, {111}면, {133}면 및 {002}면이 포함된다. {022}면은 압연면에 있어서 주방위가 되고 있고 그 이외의 각 결정면은 부방위이다. 이와 같이 압연면에 있어서 각 결정면은 각각이 소정의 점유율을 구비하도록 제어되어 있다.

구체적으로는, 각 결정면의 점유율에 대해서 구리의 표준적인 결정면의 점유율로부터의 차이를 제어한다. 각 결정면의 점유율은 X선 회절 측정으로부터 구한 각 결정면의 회절 피크 강도비와 대략 같고, 상기한 차이는 회절 피크 강도비에 의하여 규정하고 제어할 수 있다. 각 결정면의 회절 피크 강도비는 아래와 같이 구할 수 있다.

즉, 본 실시형태에 관한 압연동박의 압연면에 대해서, 2θ/θ법을 이용한 X선 회절에 의하여 측정한 상기 5개의 결정면의 회절 피크 강도를 합계치가 100이 되도록 비로 환산하여, 각 결정면의 회절 피크 강도비를 구한다. 각 결정면의 회절 피크 강도비 중에서 대표로서 {022}면의 회절 피크 강도비를 구하는 환산식(A)을 이하에 나타낸다. 여기에서 압연동박에 있어서의 각 결정면의 회절 피크 강도비를 각각 I{022}, I{113}, I{111}, I{133} 및 I{002}이라고 하고, 각 결정면의 회절 피크 강도를 각각 I’｛022}, I’｛113}, I’｛111}, I’｛133} 및 I’｛002}라고 한다.

[수1]

또한 구리의 표준적인 회절 피크로서는, 예를 들면 {022}면, {113}면, {111}면, {133}면 및 {002}면을 구비하는 분말구리의 회절 피크를 들 수 있다. 예를 들면 ＪＣＰＤＳ(Joint Committee for Powder Diffraction Standards)카드(카드번호:40836) 또는 ＩＣＤＤ(International Center for Diffraction Data)카드에는, 이러한 회절 피크의 상대강도가 기재되어 있다.

상기 5개의 결정면의 표준적인 회절 피크의 상대강도를 합계치가 100이 되도록 비로 환산해 고치고, 분말구리에 대하여 각 결정면의 회절 피크 강도비를 구하고, 이들을 상기 압연동박의 각 결정면의 회절 피크 강도비의 차이를 규정하는 기준치로 할 수 있다. 각 결정면의 회절 피크 강도비 중, 대표로서 {022}면의 회절 피크 강도비를 구하는 환산식(B)을 이하에 나타낸다. 여기에서 분말구리에 있어서의 각 결정면의 회절 피크 강도비를 각각 I0{022}, I0{113}, I0{111}, I0{133} 및 I0{002}라고 하고, 각 결정면의 회절 피크 강도를 각각 I0’｛022}, I0’｛113}, I0’｛111}, I0’｛133} 및 I0’｛002}라고 한다.

[수2]

본 실시형태에 관한 압연동박에 있어서는, 상기 분말구리에 있어서 각 결정면의 회절 피크 강도비를 기준치로 하는 이하의 식(1)∼(4)가 모두 성립하는 관계에 있다.

I{022}/I0{022｝≥ 7.0···(1)

I{113}/I0{113｝≥ 0.40···(2)

I{111}/I0{111｝≥ 0.090···(3)

I{133}/I0{133｝≥ 1.4···(4)

또한 본 실시형태에 관한 압연동박에 있어서, 바람직하게는 이하의 식(5)가 성립한다.

I{002}/I0{002｝≤ 0.25···(5)

(결정구조의 작용)

이상에 의하여 본 실시형태에 관한 압연동박은, 재결정소둔 공정 후에는 우수한 굴곡특성을 구비하도록 구성된다.

즉 상기한 바와 같이, 재결정소둔 공정 전의 압연동박의 {022}면은 재결정소둔 공정 후에 {002}면으로 변화되어 압연동박의 굴곡특성을 향상시킨다. 후술하는 실시예 등의 결과에 의하면, 이러한 변화가 일어나기 위해서는, 기준이 되는 분말구리의 {022}면의 회절 피크 강도비I0{022}에 대하여 압연동박의 {022}면의 회절 피크 강도비I{022}가 소정의 차이 폭 이상이 되어 있는 것, 즉 예를 들면 상기한 식(1)을 충족하고 있는 것이 필요하게 된다. 이때에 식(1)의 값은 크면 클수록 바람직하지만, 압연동박은 다결정으로서 {022}면이 압연면을 100% 차지하는 일은 없다고 하는 점이 전제가 된다.

또한 재결정소둔 공정 전의 압연동박에 있어서 {113}면, {111}면 및 {133}면의 회절 피크 강도비I{113}, I{111} 및 I{133}의 기준치로부터의 차이 폭은, 최종 냉간압연 공정에서 압연동박이 받은 가공왜곡(加工歪曲)의 축적 정도를 나타내면 파악할 수 있다. 즉, 상기한 식(2)∼(4)를 충족시킬 때에 {113}면, {111}면 및 {133}면의 각 결정립에는 가공왜곡이 많이 축적되어 있다고 말할 수 있다. 본 발명자들의 고찰에 의하면, 이렇게 축적된 가공왜곡은 재결정소둔 공정에 있어서 압연동박의 재결정을 촉진시켜 {002}면을 더 많이 성장시킬 수 있다. 이때에 식(2)∼(4)의 값은 크면 클수록 바람직하지만, {022}면이 주방위가 되어 있는 것이 전제가 된다.

한편 {002}면에는 가공왜곡은 축적되기 어렵다고 말해지고 있다. 따라서 재결정소둔 공정 전의 압연동박에 있어서 {002}면의 회절 피크 강도비I{002}의 기준치로부터의 차이 폭은, 상기와 같은 가공왜곡의 축적 정도를 나타내는 것이 아니고, 기준이 되는 분말구리에 대한 {002}면의 양의 다과(多寡)를 나타내면 파악할 수 있다. 상기한 식(5)를 충족시킬 때에 압연동박의 {002}면의 양은 적은 채로 억제되어 있다고 말할 수 있다. 본 발명자들의 고찰에 의하면, 최종 냉간압연 공정 후이고 재결정소둔 공정 전의 {002}면의 양을 억제함으로써, 가공왜곡이 적은 {002}면의 결정립이 다른 결정 방위를 구비하는 결정립의 재결정에 의한 성장을 저해하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 식(5)의 값은 작으면 작을수록 바람직하다.

그런데 {002}면에 대해서는, 예를 들면 일본국 공개특허 특개2009-185376호 공보에서, 재결정소둔 공정에서의 {022}면으로부터 {002}면으로의 변화를 조장(助長)하는 기능이 있는 것이 보고되어 있다. 그러나 일본국 공개특허 특개2009-185376호 공보에서는, 최종 냉간압연 공정에서의 총가공도를 93% 미만, 바람직하게는 90% 미만으로 억제한 상태에서, 예를 들면 상기의 특허문헌1∼3에서 볼 수 있는 것과 같은 고가공도의 압연동박에 필적하는 고굴곡특성을 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이 고가공도의 조건 하에서 {002}면이 재결정을 저해할 우려가 있는 것에 입각하면서, 총가공도를 높여서 굴곡특성을 향상시킨 다음, {002}면을 포함하는 부방위의 결정면의 비율을 제어하여, 특허문헌1∼3이나 일본국 공개특허 특개2009-185376호 공보보다 더 굴곡특성을 높이는 것을 목적으로 하고 있다.

이상, 식(1)∼(4) 및 바람직하게는 식(5)를 충족시키는 결정구조에 있어서 상기에 나타내는 작용은, 후술하는 실시예의 결과 등에 의거하는 고찰에 의한 것이다. 즉, 본 실시형태에 관한 압연동박에서, 재결정소둔 공정 전에 각 결정면의 회절 피크 강도비가 상기 비례관계식을 충족시키는 것이 되어 있으면, 재결정소둔 공정 후에는 우수한 굴곡특성을 구비하게 된다. 이와 같이 재결정소둔 공정 후에 고굴곡특성을 얻기 위해서는, 최종 냉간압연 공정 후이고 재결정소둔 공정 전의 압연동박의 각 결정 방위을 제어해 두면 좋다.

(2)압연동박의 제조방법

다음에 본 발명의 1실시형태에 관한 압연동박의 제조방법에 대해서 도1을 사용하여 설명한다. 도1은, 본 실시형태에 관한 압연동박의 제조공정을 나타내는 흐름도이다.

(주괴의 준비공정(S10))

도1에 나타나 있는 바와 같이, 우선은 무산소 구리(ＯＦＣ:Oxygen-Free Copper)나 터프 피치 구리 등의 순동을 원재료로 하여 주조를 한 주괴(잉곳(ingot))를 준비한다. 주괴는, 예를 들면 소정의 두께, 소정의 폭을 구비하는 판상(板狀)으로 형성한다. 원재료가 되는 무산소 구리나 터프 피치 구리 등의 순동은, 압연동박의 여러가지 특성을 조정하기 위해서 소정의 첨가재가 첨가된 희박 동합금으로 이루어져 있더라도 좋다.

첨가재로 조정 가능한 상기 여러가지 특성에는, 예를 들면 내열성(耐熱性)이 있다. 상기한 바와 같이, ＦＰＣ용의 압연동박에서는 고굴곡특성을 얻기 위한 재결정소둔 공정은 예를 들면 ＦＰＣ의 기재와의 접합의 공정을 겸하여 이루어진다. 접합시의 가열온도는, 예를 들면 ＦＰＣ의 수지 등으로 이루어지는 기재의 경화온도(硬化溫度)나 사용하는 접착제의 경화온도 등과 더불어서 설정되어 온도조건의 범위는 널리 다종다양(多種多樣)하다. 이렇게 설정된 가열온도에 압연동박의 연화온도(軟化溫度)를 맞추기 위하여 압연동박의 내열성을 조정할 수 있는 첨가재가 첨가되는 경우가 있다.

본 실시형태에 사용되는 주괴로서, 첨가재를 첨가하지 않은 주괴나 몇 종류의 첨가재를 첨가한 주괴를 이하의 표1에 예시한다.

또한 상기한 표1에 나타내는 첨가재나 그 밖의 첨가재로서, 내열성을 상승 또는 강하시키는 첨가재의 대표적인 예에는, 예를 들면 10ｐｐｍ∼500ｐｐｍ정도의 붕소(B), 니오브(Ｎｂ), 티탄(Ｔｉ), 니켈(Ｎｉ), 지르코늄(Ｚｒ), 바나듐(V), 망간(Ｍｎ), 하프늄(Ｈｆ), 탄탈(Ｔａ) 및 칼슘(Ｃａ)의 어느 1개 또는 복수의 원소를 첨가한 것이 있다. 또는 제1의 첨가 원소로서 Ａｇ을 첨가하고, 제2의 첨가 원소로서 상기 원소의 어느 1개 또는 복수의 원소를 첨가한 예가 있다. 그 밖에 크롬(Ｃｒ), 아연(Ｚｎ), 갈륨(Ｇａ), 게르마늄(Ｇｅ), 비소(Ａｓ), Ｃｄ(카드뮴), 인듐(Ｉｎ), 주석(Ｓｎ), 안티몬(Ｓｂ), 금(Ａｕ) 등을 미량 첨가할 수도 있다.

주괴의 조성은 후술하는 최종 냉간압연 공정(S40)을 거친 후의 압연동박에 있어서도 거의 그대로 유지되어, 주괴 중에 첨가재를 가한 경우에는 주괴와 압연동박은 대략 같은 첨가재 농도가 된다.

후술하는 소둔공정(S32)에 있어서의 온도조건은 구리재질이나 첨가재에 의한 내열성에 따라 적당하게 변경한다. 다만, 상기 구리재질이나 첨가재, 이에 따른 소둔공정(S32)의 온도조건의 변경 등은 본 실시형태의 효과에 대하여 거의 영향을 끼치지 않는다.

(열간압연 공정(S20))

다음에 준비한 주괴에 열간압연을 실시하여 주조 후의 소정의 두께보다도 얇은 판의 두께의 판재로 한다.

(반복공정(S30))

계속하여 냉간압연공정(S31)과 소둔공정(S32)을 소정의 횟수 반복 실시하는 반복공정(S30)을 한다. 즉 냉간압연을 실시하여 가공경화시킨 상기 판재에, 소둔처리를 실시하여 판재를 소둔함으로써 가공경화를 완화한다. 이것을 소정의 횟수 반복함으로써 「생지(生地)」라고 불리는 구리 스트립(copper strip; 銅條)가 얻어진다. 구리재에 내열성을 조정하는 첨가재 등이 가해지고 있는 경우에는 구리재의 내열성에 따라 소둔처리의 온도조건을 적절하게 변경한다.

또 반복공정(S30) 중에 반복 도중의 소둔공정(S32)을 「중간소둔공정」이라고 부른다. 또한 반복의 마지막, 즉 후술하는 최종 냉간압연 공정(S40)의 직전에 이루어지는 소둔공정(S32)을 「최종소둔공정」 또는 「생지소둔공정(生地燒鈍工程)」이라고 부른다.

반복의 마지막에 이루어지는 생지소둔공정에서는 상기한 구리 스트립(생지)에 생지소둔처리를 실시하여 소둔생지(燒鈍生地)를 얻는다. 생지소둔공정에 있어서도 구리재의 내열성에 따라 온도조건을 적절하게 변경한다. 이때에 생지소둔공정은 상기한 각 공정에 기인하는 가공왜곡을 충분히 완화할 수 있는 온도조건, 예를 들면 완전소둔처리와 대략 동등한 온도조건에서 실시하는 것이 바람직하다.

(최종 냉간압연 공정(S40))

다음에 최종 냉간압연 공정(S40)을 실시한다. 최종 냉간압연은 마무리 냉간압연이라고도 불리고, 마무리가 되는 냉간압연을 여러 번에 걸쳐서 소둔생지에 실시한다. 이때에 총가공도를 90% 이상, 더 바람직하게는 예를 들면 특허문헌3의 기술을 본 실시형태에 응용하여 94% 이상으로 한다. 이에 따라 재결정소둔 공정 후에 있어서, 한층 더 높은 굴곡특성이 얻어지기 쉬운 압연동박이 된다.

또한 냉간압연을 여러 번 반복할 때마다 소둔생지가 얇아지게 됨에 따라, 예를 들면 특허문헌3의 기술을 응용하여 1회(1패스)당의 가공도를 서서히 작게 해 가는 것이 바람직하다. 여기에서 1패스당의 가공도는, 상기 총가공도의 예를 따라 n패스 째의 압연 전의 가공대상물의 두께를 ＴＢｎ이라고 하고 압연 후의 가공대상물의 두께를 ＴＡｎ이라고 하면, 1패스당의 가공도(％）＝［（ＴＢｎ-ＴＡｎ)/ＴＢｎ]×100으로 나타내진다.

압연가공시에 소둔생지 등의 가공대상물은, 예를 들면 서로 대향(對向)하는 1쌍의 롤(roll)간의 간극(間隙)에 인입(引入)되어 반대측으로 인출(引出)됨으로써 두께가 감소된다. 가공대상물의 속도는 롤에 인입되기 전의 입구측에서는 롤의 회전속도보다 느리고, 롤로부터 인출된 후의 출구측에서는 롤의 회전속도보다 빠르다. 따라서 가공대상물에는 입구측에서는 압축응력이 출구측에서는 인장응력이 걸린다. 가공대상물을 얇게 가공하기 위해서는 압축응력 > 인장응력이 되어야만 한다. 상기한 바와 같이, 예를 들면 1패스당의 가공도를 조정함으로써, 압축응력>인장응력인 것을 전제로 하여, 각각의 응력성분(압축성분과 인장성분)의 비를 조정할 수 있다.

또한 최종 냉간압연 공정(S40)에서는 냉간압연을 여러 번 반복할 때마다 이하에 설명하는 중립점(中立點)의 위치가 롤의 출구측으로 이동해 가도록 제어하는 것이 바람직하다. 즉 상기한 바와 같이 롤의 회전속도에 대하여 입구측과 출구측에서 대소관계가 역전되는 가공대상물의 속도는, 입구측 및 출구측 사이의 어딘가의 위치에서 롤의 회전속도와 동일해진다. 이 양자의 속도가 동일한 위치를 중립점이라고 하고, 중립점에서는 가공대상물에 걸리는 압력이 최대가 된다.

중립점의 위치는 전방장력(前方張力), 후방장력(後方張力), 압연속도(롤의 회전속도), 롤 지름, 가공도, 압연하중(壓延荷重) 등의 조합을 조정함으로써 제어할 수 있다. 즉 중립점의 위치를 제어함으로써도 압축응력 및 인장응력의 비를 조정할 수 있다.

이와 같이, 최종 냉간압연 공정(S40)시의 압축응력과 인장응력과의 응력균형을 적당하게 조정함으로써 각 결정면의 회절 피크 강도의 균형, 즉 회절 피크 강도비를 제어하여 상기한 식(1)∼(5)를 충족시키는 압연동박을 얻을 수 있다.

구체적으로는, 구리재 중의 구리결정은 최종 냉간압연 공정(S40) 등의 압연 공정시의 응력에 의하여 회전현상을 일으키고, 몇 개의 경로에서 {022}면으로 변화된다. 압축응력이 커질수록 {002}면이나 {113}면을 경유하기 쉽고, 인장응력이 커질수록 {111}면이나 {133}면을 경유하기 쉬우며, 각각 {022}면으로 변화된다.

즉 상기한 식(1)은, 적어도 최종 냉간압연 공정(S40)을 끝낸 시점에서 최종 방위인 {002}면까지 도달하고 있었던 결정립의 비율을 나타내고 있다. 또한 상기한 식(2)는 압축응력이 강한 것을 나타내고 있다. 또한 상기한 식(3), (4)는, 압축응력>인장응력인 것을 전제로 하면서 인장응력이 비교적 강한 것을 나타내고 있다.

또한 상기한 식(5)를 보면 압축응력이 약한 것을 나타낸다고도 볼 수 있지만, 일률적으로 그렇다라고는 말할 수 없다. 식(5)를 충족시키는 상태에서는, {002}면까지 도달한 후에 또 앞의 결정 방위인 {022}면으로 회전한 경우나, 일단은 {002}면까지 도달한 결정립이 역회전으로 원래의 결정 방위로 되돌아간 경우 등을 생각할 수 있다. 식(5)의 상태가 {022}면으로 회전한 결과라고 하면, {022}면까지 도달할 수 있었던 결정립을 증가시킨 게 되어, 상기한 식(1)에 의하여 얻어지는 값의 증대에 한층 더 기여하고 고굴곡특성을 얻는데도 유리하게 되도록 작용한 것을 나타낸다. 식(5)의 상태가 역회전으로 원래의 결정 방위로 되돌아간 결과라고 하면, 압축응력>인장응력인 것을 전제로 하면서, 인장응력이 비교적 강한 것을 나타낸다.

이와 같이, 각 패스에 있어서의 가공도의 크기 제어나 중립점의 위치 제어 등에 의하여 압축응력과 인장응력과의 응력균형을 조정하면서 최종 냉간압연 공정(S40)을 실시함으로써, 상기한 식(1)∼(4) 및 바람직하게는 식(5)를 충족시키는 압연동박을 얻을 수 있다. 따라서 재결정소둔 공정 후에는 우수한 굴곡특성을 구비하는 압연동박이 얻어진다.

(표면처리 공정(S50))

이상의 공정을 거친 구리 스트립에 소정의 표면처리를 실시한다. 이상에 의하여 본 실시형태에 관한 압연동박이 제조된다.

(3)플렉시블 프린트 배선판의 제조방법

다음에 본 발명의 1실시형태에 관한 압연동박을 사용한 플렉시블 프린트 배선판(ＦＰＣ)의 제조방법에 대하여 설명한다.

(재결정소둔 공정(ＣＣＬ공정))

우선은 본 실시형태에 관한 압연동박을 소정의 사이즈로 재단하고, 예를 들면 폴리이미드 등의 수지로 이루어지는 ＦＰＣ의 기재와 접합시켜서 ＣＣＬ(Copper Clad Laminate)을 형성한다. 이때에 접착제를 통하여 접합을 하는 3층재 ＣＣＬ을 형성하는 방법과, 접착제를 통하지 않고 직접 접합을 하는 2층재 ＣＣＬ을 형성하는 방법의 어느 것을 이용하더라도 좋다. 접착제를 사용하는 경우에는 가열처리에 의하여 접착제를 경화시켜서 압연동박과 기재를 밀착시켜 일체화한다. 접착제를 사용하지 않는 경우에는 가열·가압에 의하여 압연동박과 기재를 직접 밀착시킨다. 가열온도나 시간은 접착제나 기재의 경화온도 등에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 예를 들면 150도 이상 400도 이하의 온도에서 1분 이상 120분 이하로 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 압연동박의 내열성은 이때의 가열온도에 따라 조정되어 있다. 따라서 최종 냉간압연 공정(S40)에 의하여 가공경화한 상태의 압연동박이 상기 가열에 의하여 연화되어 재결정된다. 즉, 기재에 압연동박을 접합시키는 ＣＣＬ공정이 압연동박에 대한 재결정소둔 공정을 겸하고 있다.

ＣＣＬ공정이 재결정소둔 공정을 겸함으로써, 압연동박을 기재에 접합시킬 때까지의 공정에서는 최종 냉간압연 공정(S40) 후의 가공경화한 상태에서 압연동박을 취급할 수 있고, 압연동박을 기재에 접합시킬 때에 있어서 신장, 주름, 꺽임 등의 변형을 일어나기 어렵게 할 수 있다.

상기와 같은 압연동박의 연화는, 재결정소둔 공정에 의하여 재결정 조직을 구비하는 압연동박이 얻어진 것을 나타낸다. 구체적으로는, 주방위인 {022}면의 회절 피크 강도비I{022}는 상기한 식(1)을 충족시키는 것이 되고 있어 {022}면은 {002}면으로 변화될 수 있다. 따라서 굴곡특성이 우수한 압연동박이 얻어진다.

또한 부방위인 {113}면, {111}면 및 {133}면의 회절 피크 강도비I{113}, I{111} 및 I{133}은, 상기한 식(2)∼(4)를 충족시키는 것이 되고 있어, 상기 각 결정면은 가공왜곡이 많이 축적된, 에너지가 높은 상태에 있다. 따라서 축적된 가공왜곡이, {022}면의 가공왜곡과 함께 압연동박의 재결정을 촉진시킨다.

또한 재결정소둔 공정 전의 압연동박에 존재하는 {002}면의 회절 피크 강도비I{002}는 상기한 식(5)를 충족시키는 것이 되고 있어, 압연동박의 {002}면의 양은 적은 채로 억제되어 있다. 따라서 {002}면이 상기 각 결정면에 의한 재결정의 촉진을 저해하는 것을 억제한다.

이상과 같이, 상기한 식(1)∼(4) 및 바람직하게는 식(5)를 충족시킬 때에 재결정소둔 공정 후의 압연동박에 우수한 굴곡특성을 구비시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 재결정소둔 공정 후에 고굴곡특성을 얻기 위해서는, 최종 냉간압연 공정(S40) 후이고 재결정소둔 공정 전의 압연동박에 대해서 상기 관계식을 충족시키도록 각 결정 방위를 제어해 두면 좋다.

(표면가공 공정)

다음에 기재에 접합시킨 압연동박에 표면가공 공정을 실시한다. 표면가공 공정에서는, 압연동박에 예를 들면 에칭 등의 방법을 이용하여 구리배선 등을 형성하는 배선형성 공정과, 구리배선과 다른 전자부재의 접속 신뢰성을 향상시키기 위하여 도금 처리 등의 표면처리를 실시하는 표면처리 공정과, 구리배선 등을 보호하기 위하여 구리배선상의 일부를 덮도록 솔더레지스트 등의 보호막을 형성하는 보호막 형성 공정을 실시한다.

이상에 의하여 본 실시형태에 관한 압연동박을 사용한 ＦＰＣ가 제조된다.

<본 발명의 다른 실시형태>

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경할 수 있다.

예를 들면 상기 실시형태에 있어서는 압연동박의 내열성을 조정하는 첨가재로서 주로 Ａｇ을 사용하는 것으로 했지만, 첨가재는 Ａｇ이나 상기 대표적인 예 등으로 든 것에 한정되지 않는다. 또한 첨가재에 의하여 조정 가능한 여러가지 특성은 내열성에 한정되지 않고, 조정을 필요로 하는 여러가지 특성에 따라 첨가재를 적당하게 선택하더라도 좋다.

또한 상기 실시형태에 있어서는 ＦＰＣ의 제조공정에 있어서 ＣＣＬ공정은 압연동박에 대한 재결정소둔 공정을 겸하는 것으로 했지만, 재결정소둔 공정은 ＣＣＬ공정과는 별도의 공정으로서 하여도 좋다.

또한 상기 실시형태에 있어서는 압연동박은 ＦＰＣ용도로 사용되는 것으로 했지만, 압연동박의 용도는 이것에 한정되지 않고 고굴곡특성을 필요로 하는 용도로 사용할 수 있다. 압연동박의 두께에 관해서도 ＦＰＣ용도를 비롯한 각종 용도에 따라 20μm 초과 등으로 하여도 좋다.

본 발명의 효과를 얻기 위해서, 상기에 든 공정의 전부가 필수적인 것은 아니다. 상기 실시형태나 후술하는 실시예에서 드는 여러가지 조건도 어디까지나 예시이며, 적당하게 변경할 수 있다.

[실시예]

다음에 본 발명에 관한 실시예에 대하여 비교예와 함께 설명한다.

(1)무산소 구리를 사용한 압연동박

우선은, 무산소 구리를 사용한 실시예1∼7 및 비교예1∼7에 관한 압연동박을 이하와 같이 제작하고, 각각에 대하여 각종 평가를 하였다.

(압연동박의 제작)

목표 농도를 150ｐｐｍ으로 하는 Ａｇ을 첨가한 무산소 구리를 사용하고, 상기 실시형태와 동일한 순서 및 방법으로, 실시예1∼7 및 비교예1∼7에 관한 압연동박을 제작하였다. 단, 비교예1∼7에 대해서는 구성을 벗어나는 처리 등이 포함된다.

구체적으로는, 무산소 구리에 소정량의 Ａｇ을 용해하여 주조한 두께 150mm, 폭 500mm의 주괴를 준비하였다. 고주파 유도결합 플라즈마(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma) 발광 분광 분석법에 의하여 분석한, 주괴 중의 Ａｇ농도의 분석값을 이하의 표2에 나타낸다.

표2에 나타나 있는 바와 같이, 목표 농도의 150ｐｐｍ에 대하여 분석값은 139ｐｐｍ∼163ｐｐｍ으로, 모두 150ｐｐｍ±15ｐｐｍ(10%) 정도 내의 편차로 억제되어 있다. Ａｇ은 원래 주원재료인 무산소 구리에 불가피 불순물(不可避 不純物)로서 수 ｐｐｍ∼십 몇 ｐｐｍ정도 함유되어 있는 경우가 있는 것 이외에, 주괴를 주조할 때의 편차 등의 여러가지 원인에 의하여 ±15ｐｐｍ 정도 내의 편차는 금속재료 분야에서는 일반적인 것이다.

다음에 상기 실시형태와 동일한 순서 및 방법으로 열간압연 공정에서 두께 8mm의 판재를 얻은 후에, 냉간압연 공정과, 700도∼800도의 온도에서 약 2분간 유지하는 중간소둔공정을 반복해 실시하여 구리 스트립(생지)을 제작하고, 약 750도의 온도에서 약 1분간 유지하는 생지소둔공정에서 소둔생지를 얻었다. 여기에서 각 소둔공정의 온도 조건 등은, Ａｇ을 139ｐｐｍ∼163ｐｐｍ 함유하는 무산소 구리재의 내열성에 맞췄다. 또 조성이 같은 구리재에 대하여 각 소둔공정에서 다른 온도조건을 이용한 것은, 구리재의 두께에 따라 내열성이 변화되기 때문이며, 구리재가 얇을 때에는 온도를 내릴 수 있다.

마지막으로 상기 실시형태와 동일한 순서 및 방법으로 최종 냉간압연 공정을 실시하여, 실시예1∼7 및 비교예1∼7에 관한 압연동박을 얻었다. 최종 냉간압연 공정에서의 조건을 이하의 표3에 나타낸다.

표3에 나타나 있는 바와 같이, 상단으로부터 하단으로 순차적으로 판의 두께가 얇아지게 됨에 따라 오른쪽 란과 같이 조건을 바꿔서 최종 냉간압연을 하였다. 즉, 두께가 240μｍ 이하에 있어서 냉간압연가공의 1패스당 가공도와 중립점의 위치를 변화시켰다. 오른쪽 란에 나타내는 중립점의 위치(ｍｍ)는, 롤과 가공 대상물인 소둔생지의 접촉면의 출구측 단부로부터 중립점까지의 길이로 나타냈다. 또한 우수한 굴곡특성을 얻기 위해서, 실시예1∼7 및 비교예1∼7의 모두에 있어서 최종 냉간압연 공정에서의 총가공도가 95%가 되도록 조건을 설정하였다. 이상에 의하여 두께가 12μm의 실시예1∼7 및 비교예1∼7에 관한 압연동박을 제작하였다.

다음에 상기한 바와 같이 제작한 각 압연동박에 대하여 이하의 평가를 하였다.

(2θ/θ법에 의한 X선 회절 측정)

우선은 실시예1∼7 및 비교예1∼7에 관한 압연동박에 대하여, 2θ/θ법에 의한 X선 회절 측정을 하였다. 이러한 측정은, 주식회사 리카쿠제의 X선 회절장치(형식 : Ｕｌｔｉｍａ IV)를 사용하여 이하의 표4에 나타내는 조건으로 하였다. 대표로서, 도2(a)에 실시예1의 X선 회절 차트를, 도2(b)에 비교예1의 X선 회절 차트를 각각 나타낸다.

다음에 2θ/θ법에 의하여 측정한 구리결정의 {022}면, {113}면, {111}면, {133}면 및 {002}면의 회절 피크 강도를 합계치가 100이 되도록 비로 환산하고, 각 결정면의 회절 피크 강도비를 구하였다. 실시예1∼7 및 비교예1∼7에 관한 압연동박에 대해서, 상기에 의하여 구한 각 결정면의 회절 피크 강도비 I{022}, I{113}, I{111}, I{133} 및 I{002}의 값을 이하의 표5에 나타낸다.

또한 분말구리에 대해서, 카드 번호 : 40836의 ＪＣＰＤＳ카드의 기재로부터 상기와 동일한 각 결정면의 표준적인 회절 피크의 상대강도를 취득하였다. 즉 {111}면을 100으로 하는 각 결정면 {022}면, {113}면, {133}면, {002}면의 각각의 상대강도 20, 17, 9, 46을 얻었다.

이러한 5개의 회절 피크의 상대강도를 합계치가 100이 되도록 비로 환산해 고치고, 분말구리에 대하여 각 결정면의 회절 피크 강도비를 구하였다.

또한 표5에 나타내는 압연동박에 관한 회절 피크 강도비와 상기한 분말구리에 관한 회절 피크 강도비를 이용하여, 상기의 식(1)∼(5)에 관한 수치를 구하였다. 이하의 표6의 상단에, 분말구리의 각 결정면의 회절 피크 강도비 I0{022}, I0{113}, I0{111}, I0{133} 및 I0{002}의 값을 나타낸다. 또한 하단에, 상기에 의하여 구한 상기의 식(1)∼(5)에 관한 수치를 나타낸다.

상기한 바와 같이, 본 실시예 및 비교예에서는 최종 냉간압연 공정에서 1패스당의 가공도와 중립점의 위치를 변화시키고 있다. 이에 따라 냉간압연 가공시에 가공 대상물에 걸리는 압축성분과 인장성분의 응력성분의 비가 변화된다. 그 결과, 각 결정면의 비율이 변하여, 표5에 나타내는 각 결정면의 회절 피크 강도비나, 표6에 나타내는 식(1)∼(5)에 관한 수치도 변화하고 있다.

표6에 나타나 있는 바와 같이, 실시예1∼7의 각 조건의 조합에서는 식(1)∼(5)까지의 각 값은 모두 상기의 소정의 범위 내에 있다.

한편 비교예1∼7의 각 조건의 조합에서는, 어느 쪽의 압연동박에 있어서도 식(1)∼(5)까지의 각 값 중에서 1개 또는 복수의 값이 상기의 소정의 범위 외가 되어 있다. 표6 중에서 상기의 소정의 범위를 벗어난 값을 밑줄친 굵은 글씨로 나타냈다.

(굴곡피로수명 시험)

다음에 각 압연동박의 굴곡특성을 조사하기 위해서, 각 압연동박이 파단(破斷)될 때까지의 반복적인 휨 횟수(굴곡 횟수)를 측정하는 굴곡피로수명 시험(屈曲疲勞壽命 試驗)을 하였다. 이러한 시험은, 신에쓰엔지니어링 주식회사 제품의 ＦＰＣ고속굴곡시험기(형식 : ＳＥＫ-31B2S)를 사용하여 ＩＰＣ(미국인쇄회로공업회) 규격에 준거하여 하였다. 도3에는, 상기 ＦＰＣ고속굴곡시험기 등도 포함하는 일반적인 슬라이딩 굴곡시험 장치(sliding 屈曲試驗裝置)(10)의 모식도를 나타낸다.

우선은, 실시예1∼7 및 비교예1∼7에 관한 압연동박을 폭 12.5mm, 길이 220mm로 잘라내고 두께가 12μm인 시료편(試料片)(F)에 상기의 재결정소둔 공정에 따라 300도, 60분간의 재결정소둔을 실시하였다. 이러한 조건은, 플렉시블 프린트 배선판의 ＣＣＬ공정에서 기재와의 밀착시에 압연동박이 실제로 받는 열량의 일례를 모방하고 있다.

다음에 도3에 나타나 있는 바와 같이 압연동박의 시료편(F)을 슬라이딩 굴곡 시험장치(10)의 시료고정판(試料固定板)(11)에 나사(12)로 고정하였다. 계속하여 시료편(F)을 진동 전달부(振動 傳達部)(13)에 접촉시켜 부착하고, 발진 구동체(14)에 의하여 진동 전달부(13)를 상하방향으로 진동시켜 시료편(F)에 진동을 전달하고, 굴곡피로수명 시험을 실시하였다. 굴곡피로수명의 측정조건으로서는, 절곡반경(R)을 1.5mm로 하고, 스트로크(S)를 10mm로 하고, 진폭수를 25Hz로 하였다. 이러한 조건하에, 각 압연동박으로부터 잘라낸 시료편(F)을 5매씩 측정하여, 파단이 발생할 때까지의 굴곡 횟수의 평균치를 비교하였다. 이하의 표7에 결과를 나타낸다.

상기한 바와 같이 각 압연동박은 총가공도를 95%로 하는 최종 냉간압연 공정을 거치고 있어, 표7에 나타나 있는 바와 같이 비교예1∼7에 있어서도 굴곡피로수명, 즉 굴곡 횟수가 100만 회 이상의 고굴곡특성이 얻어졌다.

한편 실시예1∼7에 있어서는, 총가공도 95%의 최종 냉간압연 공정을 거침과 아울러 상기한 식(1)∼(5)까지의 값이 제어되어서 모두 소정의 범위 내가 되어 있어, 굴곡 횟수가 200만 회 이상의 더 우수한 굴곡특성이 얻어졌다. 이것은, 원래 고굴곡특성을 구비하는 비교예1∼7의 1.4∼1.5배 라고 하는 높은 수준의 값이다.

(2)터프 피치 구리를 사용한 압연동박

다음에, 목표 농도를 200ｐｐｍ으로 하는 Ａｇ을 첨가한 터프 피치 구리를 사용하여, 상기의 실시예와 동일한 순서 및 방법으로, 두께가 12μm의 실시예8 및 비교예8에 관한 압연동박을 제작하였다. 단, 비교예8에 대해서는 구성을 벗어나는 처리 등이 포함된다.

실시예8 및 비교예8의 주괴 중에 있어서 Ａｇ농도는, ＩＰＣ발광 분광 분석법에 의하여 얻어진 분석값으로, 각각 195ｐｐｍ 및 190ｐｐｍ이었다. 또 이러한 농도의 Ａｇ을 함유하는 터프 피치 구리재의 내열성에 따라 중간소둔공정 및 생지소둔공정에서는 상기와는 다른 조건을 사용하였다. 구체적으로는, 중간소둔공정에서는 650도∼750도의 온도에서 약 1분간 유지하고, 생지소둔공정에서는 약 700도의 온도에서 약 2분간 유지하였다.

상기한 바와 같이 제작한 실시예8 및 비교예8에 관한 압연동박에 대해서, 상기의 실시예와 동일한 방법 및 순서로 2θ/θ법에 의한 X선 회절 측정을 하였다. 그 결과, 실시예8에 관한 압연동박에 대해서는, 각 결정면의 회절 피크 강도의 관계가 식(1)∼(5)까지의 소정의 범위 내가 되었다. 한편 비교예8에 관한 압연동박에 대해서는, 소정의 범위로부터 벗어나는 결과가 되었다.

또한 실시예8 및 비교예8에 관한 압연동박에 대하여, 상기의 실시예와 동일한 방법 및 순서로 굴곡피로수명 시험을 하였다. 그 결과, 각 압연동박은, 총가공도를 95%로 하는 최종 냉간압연 공정을 거치고 있어, 비교예8에 있어서도 1,706,000회라고 하는 100만 회 이상의 우수한 굴곡특성이 얻어졌다. 한편 상기한 식(1)∼(5) 모두 소정의 범위 내이었던 실시예8에 있어서는, 2,392,000회라고 하는 더 우수한 굴곡특성을 나타내는 값이 얻어졌다.

이상으로부터, 각 결정면의 회절 피크 강도비가 소정의 범위 내이면, 터프 피치 구리를 주원재료로 하는 압연동박에 있어서도 우수한 굴곡특성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

(3)다른 첨가재를 사용한 압연동박

다음에, 목표 농도를 100ｐｐｍ∼150ｐｐｍ으로 하는 Ａｇ 및 목표 농도를 50ｐｐｍ∼200ｐｐｍ으로 하는 붕소(B)를 첨가재로서 가한 무산소 구리를 사용하여, 상기의 실시예와 동일한 순서 및 방법으로, 두께가 12μm인 실시예9∼12 및 비교예9∼12에 관한 압연동박을 제작하였다. 단, 비교예9∼12에 대해서는 구성을 벗어나는 처리 등이 포함된다.

실시예9∼12 및 비교예9∼12의 주괴 중에 있어서 Ａｇ농도 및 B농도는, 이하의 표8에 나타나 있는 바와 같이, ＩＰＣ발광 분광 분석법에 의하여 얻은 분석값으로, 각각이 목표 농도의 범위 내의 값이 되었다.

상기 농도의 Ａｇ 및 B를 함유하는 무산소 구리재의 내열성에 따라 중간소둔공정 및 생지소둔공정에는 상기와는 다른 조건을 사용하였다. 구체적으로는, 중간소둔공정에서는 온도 650도∼700도에서 약 2분간 유지하고, 생지소둔공정에서는 약 700도의 온도에서 약 2분간 유지하였다.

상기한 바와 같이 제작한 실시예9∼12 및 비교예9∼12에 관한 압연동박에 대해서, 상기의 실시예와 동일한 방법 및 순서로 2θ/θ법에 의한 X선 회절 측정을 하고, 각 결정면의 회절 피크 강도비를 구하였다. 결과를 이하의 표9에 나타낸다.

상기 결과로부터, 식(1)∼(5)에서 관한 값을 구하였더니, 이하의 표10에 나타나 있는 바와 같이 실시예9∼12에 관한 압연동박에 있어서는 각 결정면의 회절 피크 강도비의 관계가 식(1)∼(5)까지의 소정의 범위 내가 되었다. 한편 비교예9∼12에 관한 압연동박에 있어서는, 어느 쪽의 압연동박에 있어서도 식(1)∼(5)까지의 각 값 중에서 1개 또는 복수의 값이 상기 소정의 범위 외가 되어버렸다. 표10 중에서 상기의 소정의 범위를 벗어나는 값을 밑줄친 굵은 글씨로 나타냈다.

실시예9∼12 및 비교예9∼12에 관한 압연동박에 대하여, 상기의 실시예와 동일한 방법 및 순서로 굴곡피로수명 시험을 하였다. 그 결과, 각 압연동박은 총가공도를 95%로 하는 최종 냉간압연 공정을 거치고 있어, 이하의 표11에 나타나 있는 바와 같이 비교예9∼12의 어느 것에 있어서도 100만 회 이상의 고굴곡특성이 얻어졌다. 한편 실시예9∼12에 있어서는 모두 200만 회 이상의 더 우수한 굴곡특성이 얻어졌다.

이상으로부터, 각 결정면의 회절 피크 강도비가 소정의 범위 내이면, Ａｇ과 B와 같은 다른 첨가재를 첨가한 압연동박에 있어서도 우수한 굴곡특성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

<본 발명자들에 의한 고찰>

이상에서 상기한 바와 같이, 부방위의 결정면을 제어함으로써 압연동박에 더 높은 고굴곡특성이 부여되는 원리 및 상기의 압연동박의 제조공정에 있어서 부방위의 결정면의 제어의 구조에 대한 본 발명자들의 고찰에 대해서, 이하에 설명한다.

(1)더 높은 고굴곡특성 부여의 원리에 대하여

본 발명자들은, 결정 방위학의 지견과 금속학의 지견과 지금까지의 실험 경험으로부터, 부방위의 결정면을 제어함으로써 더 높은 고굴곡특성이 얻어지는 원리에 대하여 이하의 고찰을 하였다.

상기한 바와 같이, 상기한 식(2)∼(4)를 충족시킬 때에 압연동박의 부방위인 {113}면, {111}면 및 {133}면에는 가공왜곡이 축적된 상태가 되어 있어, 이러한 가공왜곡에 의하여 {022}면으로부터 {002}면으로의 변화를 포함하는 재결정이 촉진된다.

일반적으로, 부방위의 결정면에 대해서는, 재결정소둔 공정 후이더라도 압연동박의 제조공정에 있어서의 최종 냉간압연 공정 후의 상태를 유지한 채 비율이 거의 변화되는 경우는 없다고 되어 있다. 그러나 본 발명자들에 의하면, 상기한 식(2)∼(4)를 충족시키는 상태에서는, {113}면, {111}면 및 {133}면이 재결정이 촉진될 때에, 재결정에 의하여 성장한 {002}면에 이들의 결정면 자체가 받아들여져 {002}면이 되어서 일체화 함으로써 {002}면이 더 많이 성장한다고 생각된다.

또한 상기한 식(5)를 충족시킬 때에, 부방위인 {002}면의 양은 적은 채로 억제되어 있어 {002}면이 상기 각 결정면에 의한 재결정의 촉진을 저해하는 것을 억제한다.

상기한 바와 같이, {002}면은 가공왜곡의 축적량이 적다고 말해지고 있다. 가공왜곡이 적고 에너지가 낮은 {002}면은, 재결정에 의한 성장이 다른 결정 방위보다 늦어버린다. 본 발명자들에 의하면, 이러한 지연은 다른 결정 방위의 재결정을 저해할 우려가 있다. 특히, {002}면의 결정립과 다른 결정 방위의 결정립과의 경계에 있어서 이러한 폐해가 일어나기 쉽고, {002}면의 회절 피크 강도비I{002}가 상기한 식(5)를 충족시킴으로써 {002}면에 의한 성장 저해가 억제된다고 생각된다.

(2)부방위의 결정면의 제어의 구조에 대하여

(결정회전)

상기한 바와 같이, 최종 냉간압연 공정 등의 압연가공시 구리재에는 압축응력과 압축응력보다 약한 인장응력이 결려 있다. 압연되는 구리재 중의 구리결정은, 압연가공시의 응력에 의하여 {022}면으로의 회전현상을 일으키고, 압연가공의 진전과 함께 압연면과 평행한 결정면의 방위가 주로 {022}면인 압연집합 조직을 형성한다. 이때에 상기한 바와 같이, 압축응력과 인장응력의 비에 의하여 {022}면을 향해서 회전하는 경로가 변한다. 이에 대해서, 도4를 이용하여 설명한다.

도4는, 하기의 기술문헌(가)으로부터 인용한 순동형 금속의 역극점도(逆極点圖)로서, (a)는 인장변형에 의한 결정회전방향을 나타내는 역극점도이며, (b)는 압축변형에 의한 결정회전방향을 나타내는 역극점도이다. 또 역극점도에서는, {002}면을 {001}면으로 표기하고, {022}면을 {011}면으로 표기하게 된다. 즉, {002}면은, {002}면과 평행한 면의 최소수치인 {001}면으로 나타내고, {022}면은, {022}면과 평행한 면의 최소수치인 {011}면으로 나타낸다.

(가) 편저자 나가시마 신이치(長嶋 晋一), "집합조직", 마루젠주식회사, 1984년 1월20일, p96의 도2.52 (a), (c)

도4에 나타나 있는 바와 같이 구리재 중의 구리결정은, 인장변형만으로는 {111}면을 향하여 회전하고, 압축변형만으로는 {011}면을 향해서 회전한다. 압연가공에서는 압축성분과 인장성분이 합쳐진 변형을 하기 때문에, 결정회전방향은 이 정도로 단순하지는 않다. 다만 인장성분보다 압축성분이 우세하게 되어 변형하여 압연가공이 이루어지므로 대개 {011}면을 향하는 결정회전을 일으키면서, 압축성분과 인장성분의 비율에 의하여 {111}면도 일부 회전하려고 한다. 이때에, 압축성분 쪽이 우세하므로 {111}면으로 회전하기 시작했던 결정이 {011}면으로 되돌려지는 결정회전도 일어난다. 또한 이와는 반대로, {011}면을 향해서 회전하고 있는 결정이나 {011}면에 도달한 결정이 인장성분에 의하여 {133}면이나 {111}면을 향해서 회전하는 경우도 있다.

이와 같이 압축성분과 인장성분이, 압축성분 > 인장성분의 관계를 유지하면서 혼재하는 중에 결정회전이 일어나면, 최종적으로는 도5의 역극점도에 나타나 있는 바와 같은 주방위 및 부방위의 결정면의 분포가 된다고 생각된다. 압축성분 > 인장성분이기 때문에, 최종적인 주방위의 결정면은 {011}면이 되고, 또한 압축성분과 인장성분의 혼합에 의한 결정회전의 결과, 부방위의 결정면은 {113}면, {111}면, {133}면, {001}면이 된다고 생각된다.

여기에서 도5에는 상기 특정방위의 결정면만 분포되어 있는 것 같이 나타나 있지만, 이것은 이하의 이유에 의한다. 구리는 면심입방 구조(面心立方 構造)의 결정으므로, 2θ/θ법에 의한 X선회절측정에서는, {ｈｋｌ}면의 ｈ, k, l이 모두 홀수값 또는 모두 짝수값이 아니면 회절피크로서 나타나지 않는다. h, k, l이 홀수값과 짝수값으로 혼재가 되어 있으면, 소멸측에 의하여 회절피크가 소실하여 측정할 수 없기 때문이다. 따라서 상기 실시형태 등에 관한 압연동박의 구성을 나타내는 데에 있어서, 회절피크로서 나타나는 {113}면, {111}면 및 {133}면 및 {001}면({002}면)으로 규정하였다. 상기의 실시예 등의 결과로부터도 본 구성의 효과는 명백하기 때문에, 상기에서 든 부방위의 결정면을 생각하면 충분하다고 말할 수 있다.

(가공도에 의한 제어)

이상으로부터, 압축응력 > 인장응력인 것을 전제로 하여, 압축성분과 인장성분의 비를 조정하면 {022}면을 향하여 회전하는 경로가 변한다. 구체적으로는, 압축성분이 커지게 될수록 {002}면이나 {113}면을 경유하기 쉽고, 인장성분이 커지게 될수록 {111}면이나 {133}면을 경유하기 쉽다. 주된 부방위의 결정면이 {002}면, {113}면, {111}면 및 {133}면이 되는 것은, {022}면으로 전부 회전할 수 없었던 상기 결정면이 구리재 중에 남기 때문이며, 최종 냉간압연 공정에서의 압축성분과 인장성분의 조정에 의하여 구리재 중에 남는 각 부방위의 결정면의 비율을 조정할 수 있다.

구체적으로는, 압축성분과 인장성분은 압연가공시의 1패스당의 압연조건을 변화시키는 것으로 제어할 수 있다. 압축성분과 인장성분을 제어하는 여러가지 제어 파라미터를 조정하는 것에 대하여는, 상기 실시형태나 실시예에서 시도한 것 같이, 예를 들면 1패스당의 가공도의 변화에 착안할 수 있다.

1패스당의 가공도를 높게 하기 위해서는, 예를 들면 압연하중(롤 하중)을 크게 하여 압연 대상인 구리재를 찌그러뜨리는 방법이 있고, 이 경우에 압축응력이 커지게 된다. 따라서 결정의 회전경로는 {002}면이나 {113}면이 되고, {022}면을 향해서 회전한다.

한편 압축응력 > 인장응력을 전제로 하고 인장성분을 크게 하여 구리재를 얇게 함으로써 가공도를 높게 하는 방법도 있다. 인장성분을 크게 하고 있기 때문에, 결정의 회전경로는 {111}면이나 {133}면이 되고, {022}면을 향하여 회전한다. 또한, 압연 후에 구리재 중에 남는 {133}면에는, 인장성분에 의하여 결정의 회전 도중에 얻어진 것과, 압축성분에 의하여 일단 {022}면에 도달한 결정이 인장성분에 의하여 {133}면으로 다시 회전한 것이 포함된다고 생각된다. 또한 인장응력에 의한 가공도의 변화는 압축 하중을 크게 하였을 경우와 비교하면 작다. 즉, 가공도에 대한 기여는 압축응력의 쪽이 크다.

여기에서 주의하여야만 하는 것은, 각각의 성분(압축응력과 인장응력)만으로는 재료형상을 균일하게 가공할 수 없고 압연은 할 수 없다고 하는 것이다. 즉, 압축응력과 인장응력의 양방에 의하여 재료의 두께를 얇게 함과 동시에 재료형상을 제어하고 있다.

(중립점에 의한 제어)

상기 실시형태나 실시예에 있어서는 최종 냉간압연 공정에 있어서의 1패스당의 가공도와 더불어 중립점의 위치 제어도 하고 있다. 즉 압축성분과 인장성분의 제어 파라미터를 조정함에 있어서는 예를 들면 중립점의 위치변화에 착안할 수도 있다.

상기한 바와 같이 1패스 별로 중립점의 위치를 제어하는 제어인자로서는, 전방장력, 후방장력, 압연속도(롤의 회전속도), 롤 지름, 가공도, 압연하중 등이 있다. 이들의 제어인자를 여러가지로 조합시켜 중립점의 위치를 변화시킬 수 있다.

이러한 중립점의 위치는, 몇 개의 계측치로부터 계산에 의하여 산출할 수 있다. 즉 우선은 다음의 기술문헌(나)을 참고로 하는 다음 식,

장력의 성분 + 압축력의 성분 = 2×전단항복응력(剪斷降伏應力)… (C)

의 관계에 있어서 압축력성분을 장력성분보다 크게 하고, 또한 압연속도와 롤 지름과의 조건 균형, 즉 압연가공시의 롤과 구리재의 접촉면에 있어서의 중립점의 위치를 식(C)를 이용하여 산출한다. 또 중립점의 상세한 내용에 관해서도 하기 기술문헌(나)을 참조하였다.

(나) 일본소성가공학회편, "소성가공기술 시리즈7 판압연", 코로나사, p14, p27 식(3.3), p28

상기의 식(C)의 계산시의 파라미터는 상기 제어인자이지만, 이들 중에 고정으로 할 것과 가변(可變)으로 할 것을 어떻게 선택할지에 따라 복수 종류의 제어방법이 생각된다. 상기 실시형태나 실시예에 있어서는, 가공도를 가변의 제어인자로 하여 중립점의 위치를 제어했지만, 가공도 이외의 제어인자를 이용한 제어도 가능하다.

또한 상기 제어인자는 압연기의 구성에 관한 것으로 중립점의 위치 제어는 압연기의 사양에 의존하는 바가 크다. 구체적으로는 롤의 단수, 롤의 총수, 롤의 조합 배치, 각 롤의 지름이나 재질이나 표면상태(표면거칠기) 등의 롤의 구성 등의 차이에 의하여 구리재에 대한 압축응력의 걸리는 방법이나 마찰계수(摩擦係數) 등에 차이가 발생한다. 압연기가 다르게 되면, 상기의 실시예에서 든 조건에 관한 각 제어인자도 그 절대치가 달라지기 때문에 압연기 별로 적절하게 조정할 수 있다. 또한 같은 압연기에 있어서도, 압연 롤의 표면상태나 압연 롤의 재질이 다르게 되면 각 제어인자의 절대치가 다르게 된다. 따라서 같은 압연기이더라도 각각의 상태에 따라 적절하게 조정할 수 있다.

10 : 슬라이딩 굴곡시험 장치
11 : 시료고정판
12 : 나사
13 : 진동 전달부
14 : 발진 구동체
F : 시료편

Claims (6)

1. 주표면(主表面)을 구비하고, 상기 주표면과 평행한 복수의 결정면(結晶面)을 구비하고 최종 냉간압연 공정(最終 冷間壓延 工程) 후이고 재결정소둔 공정(再結晶燒鈍工程) 전의 압연동박으로서,
   상기 복수의 결정면에는 {022}면, {113}면, {111}면, {133}면 및 {002}면이 포함되고,
   상기 주표면에 대한 2θ/θ법을 이용한 X선 회절 측정으로부터 구해지고, 합계치가 100이 되도록 환산된 상기 각 결정면의 회절 피크 강도비(回折peak 强度比)를 각각 I{022}, I{113}, I{111}, I{133} 및 I{002}라고 하고,
   {022}면, {113}면, {111}면, {133}면 및 {002}면을 구비하는 분말구리에 대한 ＪＣＰＤＳ카드 또는 ＩＣＤＤ카드에 기재되어 있는 상기 각 결정면의 표준적인 회절 피크의 상대강도로부터 구해지고, 합계치가 100이 되도록 환산된 상기 각 결정면의 회절 피크 강도비를 각각 I0{022}, I0{113}, I0{111}, I0{133} 및 I0{002}라고 했을 때에,
   I{022}/I0{022｝≥ 7.0이며,
   I{113}/I0{113｝≥ 0.40이며,
   I{111}/I0{111｝≥ 0.090이며, 또한,
   I{133}/I0{133｝≥ 1.4인
   것을 특징으로 하는 압연동박(壓延銅箔).
   
2. 제1항에 있어서,
   I{002}/I0{002｝≤ 0.25인
   것을 특징으로 하는 압연동박.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   ＪＩＳ Ｃ1020에 규정된 무산소 구리 또는 ＪＩＳ Ｃ1100에 규정된 터프 피치 구리(tough-pitch copper)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연동박.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   은, 붕소, 티탄, 주석의 적어도 어느 하나가 첨가되는 것을 특징으로 하는 압연동박.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   총가공도(總加工度)가 90% 이상인 상기 최종 냉간압연 공정에 의하여 두께가 20μｍ 이하가 되어 있는 것을 특징으로 하는 압연동박.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   플렉시블 프린트 배선판용인 것을 특징으로 하는 압연동박.
   

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