TWI400161B - Copper foil composite - Google Patents

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Description

銅箔複合體
本發明係關於頗適用為諸如電磁波屏蔽材、FPC用銅積層體、需要散熱的基板等之銅箔複合體。
將銅箔與樹脂薄膜進行積層而構成的銅箔複合體，係被使用為電磁波屏蔽材(例如專利文獻1)。銅箔係具有電磁波屏蔽性，樹脂薄膜係為求銅箔補強而積層。將樹脂薄膜積層於銅箔上的方法，係有如：將樹脂薄膜利用接著劑層壓於銅箔上的方法、使銅蒸鍍於樹脂薄膜表面上的方法等。為確保電磁波屏蔽性，必須將銅箔厚度設為達數μm以上，因而在銅箔上層壓樹脂薄膜的方法便屬廉價。
再者，銅箔係電磁波屏蔽性優異，藉由覆蓋被屏蔽體便可將被屏蔽體全面予以屏蔽。相對於此，當利用銅的編織等而覆蓋被屏蔽體時，在網孔部分會露出被屏蔽體，導致電磁波屏蔽性差。
再者，除電磁波屏蔽材之外，尚有將銅箔、與樹脂薄膜[諸如PET、PI(聚醯亞胺)、LCP(液晶聚合物)等]的複合體，使用為FPC(可撓性印刷電路基板)用。特別係FPC主要為使用PI。
FPC亦會承受曲折與彎折的變形，有開發出曲折性優異的FPC，並採用於行動電話等(專利文獻2)。通常，FPC在曲折部位所承受的曲折與彎折係屬於單一方向的彎曲變形，相較於被捲繞於電線等的電磁波屏蔽材進行彎曲時之變形，係屬單純，FPC用複合體並未如何要求加工性。
[先行技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平7-290449號公報
專利文獻2：日本專利第3009383號公報
但是，銅箔複合體係捲繞於諸如纜線等被屏蔽體外側而被當作屏蔽材用，但因為銅箔容易發生破裂或龜裂，因而頗難使用於需要彎折或曲折性的用途。又，FPC用銅箔複合體亦會依照設置場所要求加工性。
再者，銅箔厚度係具有若較厚則會提升伸展度，但若較薄則軋延性會極端降低的性質。另一方面，若增加銅箔厚度便會提高剛性，因而會有較難施行在例如電線等被屏蔽體上捲繞銅箔複合體之屏蔽加工的問題。即，較難兼顧銅箔複合體的曲折性與加工性。
所以，本發明目的在於提供：提升加工性的銅箔複合體。
本發明者等發現藉由規定構成銅箔複合體的銅箔與樹脂層之厚度及應變，可在不致損及加工性的情況下提升彎折性，遂完成本發明。
即，本發明的銅箔複合體係將銅箔與樹脂層進行積層而構成，上述銅箔的斷裂應變係達5%以上，當設為上述銅箔厚度t、拉伸應變4%時的上述銅箔應力f、上述樹脂層厚度T、拉伸應變4%時的上述樹脂層應力F時，係滿足(F×T)/(f×t)≧1。
較佳係上述銅箔複合體的斷裂應變達30%以上。
較佳係滿足(F×T)≦3.1(N/mm)。
較佳係上述銅箔含有合計200~2000質量ppm的從Sn、Mn、Cr、Zn、Zr、Mg、Ni、Si、及Ag所構成群組中選擇之至少1種。
根據本發明，可獲得使加工性提升的銅箔複合體。
本發明的銅箔複合體係將銅箔與樹脂層進行積層而構成。
＜銅箔＞
將銅箔的斷裂應變設為5%以上。若斷裂應變未滿5%，即便滿足後述銅箔複合體的(F×T)/(f×t)≧1，銅箔複合體的延展仍會降低。若滿足(F×T)/(f×t)≧1，則銅箔的斷裂應變係越大越佳。
因為銅箔的導電性係60%IACS以上的較高物，因而就從提升屏蔽性能而言，銅箔的組成較佳係純度較高者，純度較佳係達99.5%以上、更佳係達99.8%以上。較佳係曲折性優異的軋延銅箔，但亦可為電解銅箔。
銅箔中亦可含有其他元素，只要該等元素與不可避免雜質的合計含有量未滿0.5質量%便可。特別係若銅箔中含有合計200~2000ppm的從Sn、Mn、Cr、Zn、Zr、Mg、Ni、Si、Ag所構成群組中選擇之至少1種，便可較相同厚度的純銅箔更加提升伸展度，因而屬較佳。
又，在電磁波屏蔽材用途的情況，較佳係將銅箔厚度t設為4~12μm。若厚度t未滿4μm，則屏蔽性與斷裂應變會降低，且當銅箔製造、以及在與樹脂層進行積層時會有處置困難的情況。另一方面，雖厚度t越厚越能提升斷裂應變，但若厚度t超過12μm，則會有剛性提高，導致加工性降低的情況。又，若厚度t超過12μm，則無法滿足後述銅箔複合體的(F×T)/(f×t)≧1，會有銅箔複合體的斷裂應變反而降低的傾向。特別係若厚度t超過12μm，則為能滿足(F×T)/(f×t)≧1，便必須增厚T，導致會有(F×T)超過3.1的情況。
另一方面，當使用於FPC用、或需要散熱的基板之情況，較佳係將銅箔厚度t設為4~40μm。在FPC、或需要散熱的基板之情況，相較於電磁波屏蔽材，因為未對銅箔複合體要求柔軟性，因而可將厚度t的最大值設為40μm。又，當樹脂層係使用PI的情況，因為PI的強度較高，因而即便銅箔厚度t較厚，仍可滿足(F×T)/(f×t)≧1。另外，需要散熱的基板係在FPC的銅箔上未設置電路情況下，使銅箔密接於被散熱體使用。
＜樹脂層＞
樹脂層並無特別的限制，可將樹脂材料塗佈於銅箔上而形成樹脂層，但較佳係能貼附於銅箔上的樹脂薄膜。樹脂薄膜係可舉例如：PET(聚對苯二甲酸乙二酯)薄膜、PI(聚醯亞胺)薄膜、LCP(液晶聚合物)薄膜、PP(聚丙烯)薄膜，特別係可適當地使用PET薄膜。特別係藉由使用雙軸延伸薄膜作為PET薄膜，便可提高強度。
樹脂層的厚度T並無特別的限制，在電磁波屏蔽材用途的情況，通常係7~25μm左右。若厚度T係較薄於7μm，則後述(F×T)值會降低，導致無法滿足(F×T)/(f×t)≧1，會有銅箔複合體的(伸展)斷裂應變降低之傾向。另一方面，即使厚度T超過25μm，亦會有銅箔複合體的(伸展)斷裂應變降低之傾向，特別係會有(F×T)超過3.1的情況。
樹脂薄膜與銅箔間之積層方法，係可在樹脂薄膜與銅箔之間使用接著劑，亦可未使用接著劑，而將樹脂薄膜施行熱壓接於銅箔上。但，就從不會對樹脂薄膜添加多餘熱的觀點，較佳係使用接著劑。接著劑層的厚度較佳在6μm以下。若接著劑層的厚度超過6μm，則在積層於銅箔複合體之後，僅有銅箔較容易發生斷裂。
另一方面，當使用於FPC用、或需要散熱的基板之情況，樹脂層厚度T通常係7~70μm左右。若厚度T較薄於7μm，則後述(F×T)值會降低，導致不會滿足(F×T)/(f×t)≧1，會有銅箔複合體的(伸展)斷裂應變降低之傾向。另一方面，當樹脂層係使用PI的情況，PI相較於PET之下，較能提高密接性，因而即便超過(F×T)=3.1，特別係軋延性不會降低。
另外，當樹脂層與接著劑層能區分，並可將該等予以分離的情況，本發明「樹脂層」的F與T係指除接著劑層以外的樹脂層值。但，當樹脂層與接著劑層並無法區分的情況，則從銅箔複合體中僅將銅箔溶解，可將接著劑層亦納入作為「樹脂層」並進行測定。理由係通常樹脂層較厚於接著劑層，即便將接著劑層納入樹脂層中，相較於僅有樹脂層的情況下，亦會有F與T的值並不會有太大差異的情況。
在FPC的情況，會有黏貼覆蓋層薄膜而使銅箔雙面成為樹脂層的情況，但此情況，樹脂層的F、T係會增加覆蓋層部分的強度、厚度。
另外，銅箔中，在樹脂層形成面的背後面，為提升耐蝕性(耐鹽害性)，亦可形成厚1μm左右的鍍Sn層。
再者，為提升樹脂層與銅箔間之密接性，亦可對銅箔施行諸如粗化處理等表面處理。此表面處理係可採用例如在日本專利特開2002-217507號公報、特開2005-15861號公報、特開2005-4826號公報、及特公平7-32307號公報等之中所記載的處理。
本發明者等發現藉由規定構成銅箔複合體的銅箔與樹脂層之厚度及應變，便可在不致損及加工性的情況下提升彎折性。
即，得知當設為銅箔厚度t、拉伸應變4%時的銅箔應力f、樹脂層厚度T、拉伸應變4%時的樹脂層應力F時，滿足(F×T)/(f×t)≧1的銅箔複合體，係軋延性提高、彎折性提升。
理由雖尚未明確，但(F×T)與(f×t)均表示每單位寬度的應力(例如(N/mm))，且銅箔與樹脂層係被積層而具有相同寬度，因而(F×T)/(f×t)便表示對構成銅箔複合體的銅箔與樹脂層所施加力的比。所以，該比值達1以上，係指對樹脂層側施加較多的力，樹脂層側較強於銅箔。藉此，銅箔較容易受樹脂層的影響，銅箔會呈均勻伸展狀態，因而判斷銅箔複合體全體的軋延性亦提高。
此處，F與f係只要屬於發生塑性變形後的相同應變量下之應力便可，考慮銅箔斷裂應變、及樹脂層(例如PET薄膜)開始塑性變形時的應變，設為拉伸應變4%的應力。又，F的測定係可利用從銅箔複合體中將樹脂層利用溶劑等予以除去所殘留之銅箔的拉伸試驗實施。同樣的，f的測定係可利用從銅箔複合體中將銅箔利用酸等予以除去所殘留之樹脂層的拉伸試驗實施。當銅箔與樹脂層係經由接著劑進行積層的情況，在施行F與f的測定之際，若將接著劑層利用溶劑等予以除去，將銅箔與樹脂層予以剝離，便可將銅箔與樹脂層個別使用於拉伸試驗。T與t係可利用各種顯微鏡(光學顯微鏡等)觀察銅箔複合體的截面而進行測定。
再者，當製造銅箔複合體前的銅箔與樹脂層之F及f值係屬已知的情況，於製造銅箔複合體之際，當未施行會使銅箔與樹脂層的特性有大幅變化的熱處理時，亦可採用製造銅箔複合體前的上述已知F及f值。
依如上述，藉由銅箔複合體滿足(F×T)/(f×t)≧1，便提高銅箔複合體的軋延性，且斷裂應變亦會提升。較佳係若銅箔複合體的斷裂應變達30%以上，則在諸如纜線等被屏蔽體的外側捲繞銅箔複合體而形成屏蔽材之後，當因纜線的繞線等而造成銅箔複合體被彎折時，便較難發生破裂情形。
此處，銅箔複合體的斷裂應變值係當因拉伸試驗導致銅箔與樹脂層同時出現斷裂時，便採用該應變，當僅有銅箔先出現龜裂時，便採用銅箔出現龜裂時的應變。
若滿足(F×T)≦3.1(N/mm)，樹脂層的剛性會降低，且提升銅箔複合體的加工性。又，由於銅箔與PET不易剝落，複合體的軋延性提升，因而當在纜線等之上包捲銅箔複合體並彎曲時便不易發生破裂。另一方面，若(F×T)超過3.1(N/mm)，不僅樹脂層的剛性會提高，就連樹脂層的強度亦會提高，因而當對銅箔複合體施加拉伸、彎曲等變形時，會有樹脂層便容易從銅箔上剝落，導致複合體的斷裂應變降低之情況。
[實施例] 1.電磁波屏蔽材 <銅箔複合體之製造>
將精煉銅鑄錠(tough pitch copper ingot)施行熱軋，並利用表面切削將氧化物予以去除後，重複施行冷軋、退火及酸洗，而變薄至既定厚度，最後再施行退火，便獲得確保加工性的銅箔。為能使銅箔於寬度方向呈均勻組織狀態，便將冷軋時的張力與軋延材寬度方向的軋延條件設為均勻。在接著施行的退火時，為能使寬度方向呈均勻溫度分佈，便使用複數加熱器施行溫度管理，測定銅的溫度並進行控制。對數個銅鑄錠添加既定量的Sn或Ag，便獲得銅箔。
將市售既定厚度的雙軸延伸PET薄膜，利用厚度3μm的胺甲酸酯系接著劑貼附於上述銅箔上，便製得銅箔複合體。
<拉伸試驗>
從銅箔複合體中製作複數個寬度12.7mm的長方形拉伸試驗片。又，將數個該拉伸試驗片浸漬於諸如醋酸乙酯等溶劑中，而使接著劑層溶解，再將PET薄膜與銅箔予以剝離，便分別獲得僅有PET薄膜的試驗片、僅有銅箔的試驗片。
拉伸試驗係依標距長度(gauge length)100mm、拉伸速度10mm/min的條件實施，將N10的平均值採用為強度(應力)與伸展度的值。
<銅箔複合體之彎折性>
將銅箔複合體分別捲繞於直徑5mm、直徑2.5mm的纜線外側，而製得縱連接屏蔽線。將該屏蔽線依±180°、彎曲半徑2.5mm施行1次彎折，並依目視判定銅箔複合體的破裂。將銅箔複合體並無破裂者評為「○」。
另外，所謂「縱連接屏蔽線」係指使銅箔複合體長邊方向沿纜線軸方向進行捲繞。
<銅箔複合體之加工性>
當製作上述縱連接屏蔽線時，將銅箔複合體的捲繞作業容易者評為「○」。
2. FPC用銅箔複合體 <銅箔複合體之製造>
將精煉銅鑄錠施行熱軋，並利用表面切削將氧化物予以去除後，重複施行冷軋、退火及酸洗，而變薄至既定厚度，最後再施行退火，便獲得確保加工性的銅箔。為能使銅箔於寬度方向呈均勻組織狀態，便將冷軋時的張力與軋延材寬度方向的軋延條件設為均勻。在接著施行的退火時，為能使寬度方向呈均勻溫度分佈，便使用複數加熱器施行溫度管理，測定銅的溫度並進行控制。對數個銅鑄錠添加既定量的Sn或Ag，便獲得銅箔。
對銅箔表面施行CCL所使用的一般表面處理。處理方法係採用日本專利特公平7-32307號公報所記載者。經表面處 理後，再利用層壓法，將屬於樹脂層的PI層積層於銅箔上，便製得CCL。另外，將PI層積層於銅箔時，雖介設有熱可塑性PI系黏著層，惟將該黏著層與PI薄膜皆納入作為樹脂層。
<拉伸試驗>
從銅箔複合體中製作複數個寬度12.7mm的長方形拉伸試驗片。又，將數個該拉伸試驗片浸漬於溶劑(Toray Engineering製的TPE3000)中，而使接著劑層與PI薄膜溶解，便獲得僅有銅箔的試驗片。數個試驗片經利用三氯化鐵等將銅箔予以溶解，便獲得僅有PI的試驗片。
拉伸試驗係依標距長度100mm、拉伸速度10mm/min的條件實施，將N10的平均值採用為強度(應力)與伸展度的值。
<銅箔複合體之加工性>
依照彎曲半徑R=0mm的W彎曲試驗(根據日本伸銅協會技術標準JCBA T307)，銅箔未出現破裂者評為「○」，將有出現破裂者評為「×」。
針對電磁波屏蔽材所獲得的結果如表1所示，而針對FPC用銅箔複合體所獲得的結果如表2所示。
由表1中得知，實施例1~12的情況，滿足(F×T)/(f×t)≧1，且銅箔複合體的彎折性與加工性均良好。但，(F×T)超過3.1(N/mm)的實施例1~3之情況，雖當捲繞於直徑2.5mm纜線時的彎折性有劣化，但關於直徑5mm纜線的彎折性則良好，依照用途能獲得充分的實用性。又，銅箔複合體的斷裂應變未滿30%的實施例4之情況，雖當捲繞於直徑2.5mm纜線時的彎折性有劣化，但關於直徑5mm纜線的彎折性則良好，依照用途能獲得充分的實用性。
另外，實施例4以外的各實施例情況，銅箔複合體的斷裂應變均達30%以上，銅箔複合體的軋延性優異。
再者，將各實施例的銅箔複合體施行縱連接之屏蔽線，經依±90°且彎曲半徑30mm重複施加彎曲變形而施行曲折試驗，結果曲折性亦是較比較例優異。
另一方面，使用斷裂應變未滿5%之銅箔的比較例1之情況，因為銅箔強度降低，因而應力f無法測定，彎曲性亦劣化。
又，(F×T)/(f×t)未滿1的比較例2~5之情況，儘管使用斷裂應變達5%以上的銅箔，但銅箔複合體的斷裂應變仍在20%以下，彎曲性劣化。
又，比較例1~5的情況，銅箔複合體的斷裂應變均未滿30%，銅箔複合體的軋延性差。
由表2中得知，實施例13~24的情況亦是滿足(F×T)/(f×t)≧1，銅箔複合體的加工性良好。
另外，實施例13~24係銅箔複合體的斷裂應變均達30%以上，銅箔複合體的軋延性優異。
另一方面，比較例6~9的情況，儘管使用(F×T)/(f×t)未滿1、且斷裂應變達5%以上的銅箔，但銅箔複合體的斷裂應變仍在20%以下，加工性劣化。
又，比較例6~9的情況，銅箔複合體的斷裂應變均未滿30%。

Claims (5)

  1. 一種銅箔複合體，係將銅箔與樹脂層進行積層而構成；上述銅箔的斷裂應變係達5%以上；當設為上述銅箔厚度t、拉伸應變4%時的上述銅箔應力f、上述樹脂層厚度T、拉伸應變4%時的上述樹脂層應力F時，係滿足(F×T)/(f×t)≧1。
  2. 如申請專利範圍第1項之銅箔複合體，其中，上述銅箔複合體的斷裂應變係達30%以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之銅箔複合體，係滿足(F×T)≦3.1(N/mm)。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之銅箔複合體，其中，上述銅箔係含有合計200~2000質量ppm的從Sn、Mn、Cr、Zn、Zr、Mg、Ni、Si、及Ag所構成群組中選擇之至少1種。
  5. 如申請專利範圍第3項之銅箔複合體，其中，上述銅箔係含有合計200~2000質量ppm的從Sn、Mn、Cr、Zn、Zr、Mg、Ni、Si、及Ag所構成群組中選擇之至少1種。
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