TW202041721A - 可撓性印刷基板用銅箔、使用其之覆銅積層體、可撓性印刷基板及電子機器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種微細電路形成後之彎曲性良好的可撓性印刷基板用銅箔、使用其之覆銅積層體、可撓性印刷基板及電子機器。
本發明之銅箔係由99.0質量%以上之Cu、及作為剩餘部分之不可避免之雜質構成者，且使用已由銅箔形成電路之寬度12.7mm、長度：200mm之雙層單面CCL樣本，以曲率半徑R=2.0實施2000次IPC滑動彎曲後之電路表面之表面粗糙度Ra為0.030μm以上且0.400μm以下。

Description

可撓性印刷基板用銅箔、使用其之覆銅積層體、可撓性印刷基板及電子機器
本發明係關於一種適合用於可撓性印刷基板等之配線構件的銅箔、使用其之覆銅積層體、可撓性配線板及電子機器。
可撓性印刷基板(可撓性配線板，以下稱為「FPC」)具有可撓性，故而廣泛使用於電子電路之彎折部或活動部。例如，於HDD、DVD及CD-ROM等碟片相關機器之活動部、摺疊式行動電話之彎折部等採用FPC。
FPC係藉由對積層有銅箔與樹脂之Copper Clad Laminate(覆銅積層體，以下稱為CCL)進行蝕刻而形成配線，且將被稱為覆蓋層之樹脂層被覆於其上而成。於積層覆蓋層之前階段，作為用於提高銅箔與覆蓋層之密接性之表面改質工程之一環，實施銅箔表面之蝕刻。又，為了降低銅箔之厚度而提高彎曲性，亦存在實施減厚蝕刻之情況。
然而，隨著電子機器之小型、薄型、高性能化，進一步要求FPC之彎曲性。因此，報告有限制銅箔之平均結晶粒徑及最大結晶粒徑而改善彎曲性之技術(專利文獻1)。又，報告有藉由規定板厚與斷裂伸長率之關係而改善MIT彎曲性之技術(專利文獻2)。
又，隨著電子機器之小型、薄型、高性能化，亦要求FPC之電路寬度、間距寬度之微細化(例如，20~30μm左右)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-188415號公報
[專利文獻2]日本特開2018-131653號公報
然而，若FPC之電路微細化，則存在以下問題：當FPC彎曲時電路(銅箔)會產生低應變之反覆變形，表面粗糙度增大而使應力集中於凹部，且彎曲性下降。
亦即，當相對於銅箔之厚度而言電路寬度充分寬時，平行於彎曲方向之方向之變形為支配性，而就微細電路而言，因銅箔之(厚度/寬度)之值增大，故亦需要考慮垂直於彎曲方向之寬度方向之變形。又，一般而言，與電路之寬度方向中央部相比，端部附近受周圍之約束少、易變形，於微細電路中，被視為該易變形之端部附近之區域之比例增大。依據以上理由，認為因電路寬度變窄，而令彎曲性變得更差。
本發明係為了解決上述問題而完成，其目的在於：提供一種微細電路形成後之彎曲性良好的可撓性印刷基板用銅箔、使用其之覆銅積層體、可撓性印刷基板及電子機器。
本發明者經過各種研究，結果發現：使FPC之微細電路之彎曲性下降之反覆變形所導致之銅箔(電路)之表面粗糙度的增大與最終冷軋中之最終道次之應變速度有關，規定了不會使彎曲性下降之表面粗糙度之範圍。
亦即，本發明之可撓性印刷基板用銅箔係由99.0質量%以上之 Cu、及作為剩餘部分之不可避免之雜質構成者，且使用已由上述銅箔形成電路之寬度12.7mm、長度：200mm之雙層單面CCL樣本，以曲率半徑R=2.0進行2000次IPC滑動彎曲後之上述電路表面之表面粗糙度Ra為0.030μm以上且0.400μm以下。其中，上述雙層單面CCL樣本係藉由以下方式製作：於對上述銅箔之單面實施銅粗化鍍覆後，將2片上述銅箔各自之上述銅粗化鍍覆側面向於厚度25μm之聚醯亞胺膜的雙面而積層，藉由300℃×30分鐘之加熱加壓以4MPa貼合，完全蝕刻除去單面之上述銅箔而製作雙層單面CCL。並且，於上述雙層單面CCL樣本之銅箔側之面，以電路條數8條、電路間隔125μm之方式蝕刻形成線寬25μm且沿軋製方向延伸之電路。
本發明之可撓性印刷基板用銅箔中，於進行上述IPC滑動彎曲前之上述電路表面之表面粗糙度Ra較佳為0.010μm以上且0.200μm以下。
本發明之可撓性印刷基板用銅箔較佳為由符合JIS-H3100(C1100)之精銅或符合JIS-H3100(C1020)之無氧銅構成。
本發明之可撓性印刷基板用銅箔較佳為進而含有作為添加元素之合計0.7質量%以下的選自於由P、Ag、Si、Ge、Al、Ga、Zn、Sn及Sb組成之群中之至少一種或兩種而成。
本發明之覆銅積層體係由上述可撓性印刷基板用銅箔及樹脂層積層而成。
本發明之可撓性印刷基板係於上述覆銅積層體之上述銅箔形成電路而成。
本發明之電子機器係使用上述可撓性印刷基板而成。
根據本發明，可獲得微細電路形成後之彎曲性良好的可撓性印刷基板用銅箔。
1:FPC
2:螺釘
3:振動傳遞構件
4:振盪驅動體
[圖1]係表示彎曲試驗方法之圖。
以下，說明本發明之銅箔之實施方式。再者，本發明中，只要無特別說明，則%表示質量%。
首先，說明微細電路形成後之彎曲性之評價。
如上所述，就微細電路而言，銅箔之(厚度/寬度)之值增大，因此，垂直於彎曲方向之寬度方向之變形增大，且易變形之電路之端部之區域之比例增大。其結果為：若電路(銅箔)產生低應變之反覆變形，則表面粗糙度大，應力集中於凹部，彎曲性下降。
因此，模擬製作微細電路，對於實施規定的彎曲試驗前後之電路(銅箔)之表面粗糙度進行測定，將彎曲後之Ra規定為0.030μm以上且0.400μm以下。
藉由將彎曲後之Ra控制於上述範圍內，能將表面上之應力均勻分散，顯現出良好的彎曲性。
若彎曲後之Ra未達0.030μm，則表面過於平滑，應力集中於變形前便存在之小凹凸(油坑等)，彎曲性反而下降。若彎曲後之Ra超過0.400μm，則表面粗糙度增大，應力集中於凹部，彎曲性下降。
又，彎曲前之Ra較佳為0.010μm以上且0.200μm以下。
若彎曲前之Ra未達0.010μm，則彎曲後之Ra亦易未達0.030μm，若彎曲前之Ra超過0.200μm，則彎曲後之Ra亦易超過0.400μm。
模擬性之微細電路係按以下方式製作。首先，於最終冷軋後之銅箔之單面實施銅粗化鍍覆，將銅箔之粗化鍍覆側分別積層於聚醯亞胺膜(厚度25μm)的雙面，藉由加熱加壓(4MPa)貼合後獲得三層之雙面銅箔CCL樣本。再者，於膜之積層時實施300℃×30分鐘之熱處理。進而，於三層之雙面銅箔CCL樣本中，完全蝕刻除去單面之銅箔而製作雙層單面CCL。
本發明之銅箔係用於可撓性印刷基板，此時，對積層有銅箔與樹脂之CCL以200~400℃實施熱處理以使樹脂硬化。該熱處理假定為300℃×30分鐘。
於雙層單面CCL樣本之銅箔側之面，以電路條數8條、電路間隔125μm之方式蝕刻形成線寬25μm且沿軋製方向延伸之電路。電路之蝕刻係數EF設為4.0以上。
再者，粗鍍覆只要於彎曲試驗中能防止銅箔與樹脂之剝離，則鍍覆條件等並無特別限定，例如，將一般用於FPC用途者例示如下。鍍覆浴組成：Cu 15g/L、Co 8.5g/L、Ni 8.6g/L、鍍覆液pH：2.5、鍍覆溫度：38℃、電流密度：20A/dm2、鍍覆時間：2.0秒。
蝕刻液例如為CuCl2-2H2O：3mol/L，HCl：4mol/L，蝕刻溫度例如為50℃，蝕刻時間以電路寬度達到25μm之方式調整即可。
並且，對於該已形成電路之CCL，藉由圖1所示之IPC(美國印刷電路協會)彎曲試驗裝置，實施2000次滑動彎曲後，使用雷射顯微鏡測定平行於電路方向之方向之表面粗糙度Ra。
該裝置成為振動傳遞構件3結合於振盪驅動體4之構造，FPC1係以箭頭所示之螺釘2之部分及振動傳遞構件3之前端部之共計4點固定於裝置。若振動傳遞構件3上下驅動，則FPC1之中間部以規定的曲率半徑r彎曲成髮夾狀。本試驗中，於以下條件下反覆彎曲。
再者，試驗條件設為如下：試驗片寬度：12.7mm、試驗片長度：200mm、 試驗片採取方向：以試驗片之長度方向與軋製方向平行之方式採取、曲率半徑r：2mm、振動衝程：20mm、振動速度：100次/分鐘、彎曲方向：FPC1中銅箔為內側。
表面粗糙度(算術平均粗糙度)Ra係根據銅箔表面之凹凸輪廓基於JIS B0601-1994算出之中心線平均粗糙度。
表面粗糙度Ra之測定可採用KEYENCE公司製造之形狀解析雷射顯微鏡VK-X1050。測定條件係於物鏡：50倍、中間透鏡：24倍之條件下，平行於電路方向進行10條線之粗糙度分析，取其平均值作為表面粗糙度Ra。線分析之間隔係以第1條與第10條之間為電路表面之寬度之80%以上的方式等間隔地調整。
<組成>
本發明之銅箔係由99.0質量%以上之Cu、及作為剩餘部分之不可避免之雜質構成。
又，作為添加元素，對於上述組成，若含有合計為0.7質量%以下之選自於由P、Ag、Si、Ge、Al、Ga、Zn、Sn及Sb組成之群之至少一種或兩種以上，則能使再結晶粒微細化，且能抑制因反覆變形所致之表面粗糙度之增大。
上述添加元素於冷軋時會增加位錯之纏結頻率，故而再結晶粒可微細化。
若含有之上述添加元素合計超過0.7質量%，則導電率下降，從而存在不適於用作可撓性基板用銅箔之情況，故上限設為0.7質量%。上述添加元素之含量之下限無特別限制，但例如工業上難以將各元素控制為小於0.0005質量%，故各元素之含量之下限可設為0.0005質量%。
本發明之銅箔之組成亦可為由符合JIS-H3100(C1100)規定之精銅(TPC)或符合JIS-H3100(C1020)之無氧銅(OFC)構成。
又，亦可為使上述TPC或OFC含有P而成之組成。
本發明之銅箔可例如藉由以下方式製造。首先，使銅錠熔解、鑄 造後，進行熱軋、冷軋及退火，進行最終冷軋，藉此可製造箔。
此處，若提高最終冷軋中最終道次之應變速度，則能抑制反覆變形所致之電路(銅箔)之表面粗糙度之增大。其理由為：若增大應變速度，則與銅箔之內部相比，更大之應變集中累積於銅箔之軋製面。其結果為：銅箔再結晶時，微細之結晶粒以無規之方位排列於軋製面，反覆變形所致之變形並不集中於局部而抑制表面變粗糙，從而維持了平滑度。最終冷軋中最終道次之應變速度較佳為7.4×103(1/s)以上。其中，若應變速度過大，則軋製中銅箔會斷裂，有製造性下降之虞，故可將9.5×103(1/s)設為最終道次應變速度之上限。
<覆銅積層體及可撓性印刷基板>
又，於本發明之銅箔(1)澆注樹脂前驅物(例如稱為清漆之聚醯亞胺前驅物)並加熱使其聚合、(2)使用與基底膜同種之熱塑性接著劑將基底膜層壓於本發明之銅箔，藉此，獲得以銅箔及樹脂基材該2層構成之覆銅積層體(CCL)。又，將塗佈有接著劑之基底膜層壓於本發明之銅箔，藉此，獲得以銅箔、樹脂基材及其等之間之接著層該3層構成之覆銅積層體(CCL)。該等CCL之製造時，銅箔受熱處理而再結晶化。
於該等CCL，採用光蝕刻技術形成電路，視需要於電路實施鍍覆，層壓覆蓋層膜，藉此獲得可撓性印刷基板(可撓性配線板)。
因此，本發明之覆銅積層體係由銅箔及樹脂層積層而成。又，本發明之可撓性印刷基板係於覆銅積層體之銅箔形成電路而成。
作為樹脂層，可列舉PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PI(聚醯亞胺)、LCP(液晶聚合物)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)，但並不限於其等。又，作為樹脂層，亦可使用該等樹脂膜。
作為樹脂層與銅箔之積層方法，亦可於銅箔之表面塗佈作為樹脂層之材料而加熱成膜。又，亦可使用樹脂膜作為樹脂層，且於樹脂膜與銅箔之間使用以 下接著劑，亦可不使用接著劑而將樹脂膜熱壓接於銅箔。其中，自對樹脂膜不施加多餘的熱之方面而言，較佳為使用接著劑。
當使用膜作為樹脂層時，可隔以接著劑層而將該膜積層於銅箔。於該情形時，較佳為採用與膜為相同成分之接著劑。例如，當使用聚醯亞胺膜作為樹脂層時，較佳為接著劑層亦使用聚醯亞胺系接著劑。再者，此處所謂之聚醯亞胺接著劑係指含有醯亞胺鍵之接著劑，亦包括聚醚醯亞胺等。
再者，本發明並不限於上述實施形態。又，只要具有本發明之作用效果，上述實施形態中之銅合金亦可含有其他成分。又，亦可為電解銅箔。
例如，亦可於銅箔之表面實施粗化處理、防銹處理、耐熱處理、或其等組合而成之表面處理。
[實施例]
繼而，列舉實施例進一步詳細說明本發明，但本發明並不限於該等實施例。於電解銅分別添加表1所示之元素而成為表1所示之組成，於Ar環境下進行鑄造而獲得鑄塊。鑄塊中之氧含量未達15ppm。將該鑄塊以900℃均質化退火後進行熱軋後，反覆進行冷軋及再結晶退火，進而進行最終再結晶退火及最終冷軋，獲得軋製銅箔。
於所得之軋製銅箔以上述方式製作CCL。
<彎曲試驗前後之銅箔(電路)之表面粗糙度>
以上述方式進行測定。
<彎曲疲勞壽命>
對與上述彎曲試驗用之已製作電路之CCL(雙層單面CCL)相同的方法製作之樣本，於IPC滑動彎曲試驗中，將相比於流過電路兩端之初始之電阻值高出10%之時間點作為彎曲疲勞壽命。求出彎曲疲勞壽命時之測定條件設為如下：試驗片寬度：12.7mm、試驗片長度：200mm、試驗片採取方向：以試驗片之長度方 向平行於軋製方向之方式採取、曲率半徑r：5mm、振動衝程：20mm、振動速度：1500次/分鐘、彎曲方向：FPC(雙層單面CCL)1中銅箔為內側。
再者，當彎曲疲勞壽命為8萬次以上時，視為具有良好的彎曲性，當彎曲疲勞壽命未達8萬次時，評價為彎曲性差。
將所得之結果示於表1。
[表1]
Figure 109108214-A0202-12-0010-4
根據表1、表2可知，於彎曲試驗後之電路表面之表面粗糙度Ra為0.030μm以上且0.400μm以下之各實施例中，彎曲疲勞壽命良好。
於Ra未達0.030μm之比較例1中，彎曲疲勞壽命差。認為其原因在於：表面過於平滑，應力集中於變形前便存在之小凹凸(油坑等)。
於Ra超過0.400μm之比較例2~6中，彎曲疲勞壽命差。再者，比較例2~6中，認為最終冷軋中最終道次之應變速度低於實施例，軋製面未充分累積應變。
1:FPC
2:螺釘
3:振動傳遞構件
4:振盪驅動體

Claims (7)

  1. 一種可撓性印刷基板用銅箔，其係由99.0質量%以上之Cu、及作為剩餘部分之不可避免之雜質構成者，且
    使用已由上述銅箔形成電路的寬度12.7mm、長度：200mm之雙層單面CCL樣本，以曲率半徑R=2.0進行2000次IPC滑動彎曲後之上述電路表面之表面粗糙度Ra為0.030μm以上且0.400μm以下，
    其中，上述雙層單面CCL樣本係藉由以下方法形成：於上述銅箔之單面進行銅粗化鍍覆後，將2片上述銅箔各自之上述銅粗化鍍覆側面向於厚度25μm之聚醯亞胺膜的雙面而積層，藉由300℃×30分鐘之加熱加壓以4MPa貼合，完全蝕刻除去單面之上述銅箔而製作雙層單面CCL；並且，於上述雙層單面CCL樣本之銅箔側之面，以電路條數8條、電路間隔125μm之方式蝕刻形成線寬25μm且沿軋製方向延伸之電路。
  2. 如請求項1之可撓性印刷基板用銅箔，其中，於進行上述IPC滑動彎曲前之上述電路表面之表面粗糙度Ra為0.010μm以上且0.200μm以下。
  3. 如請求項1之可撓性印刷基板用銅箔，其係由符合JIS-H3100(C1100)之精銅或符合JIS-H3100(C1020)之無氧銅構成。
  4. 如請求項1或2之可撓性印刷基板用銅箔，其係進而含有作為添加元素之合計0.7質量%以下的選自於由P、Ag、Si、Ge、Al、Ga、Zn、Sn及Sb組成之群中之至少一種或兩種以上而成。
  5. 一種覆銅積層體，其係由請求項1至4中任一項之可撓性印刷基板用銅箔、及樹脂層積層而成。
  6. 一種可撓性印刷基板，其係於請求項5之覆銅積層體之上述銅箔形成電路而成。
  7. 一種電子機器，其使用請求項6之可撓性印刷基板。
TW109108214A 2019-03-26 2020-03-12 可撓性印刷基板用銅箔、使用其之覆銅積層體、可撓性印刷基板及電子機器 TWI718025B (zh)

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