TWI549575B

TWI549575B - Flexible printed wiring board with copper foil, copper clad laminate, flexible printed wiring board and electronic equipment

Info

Publication number: TWI549575B
Application number: TW101130374A
Authority: TW
Inventors: Kazuki Kanmuri
Original assignee: Jx Nippon Mining & Metals Corp
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2016-09-11
Also published as: KR101525368B1; TW201325332A; CN103766010A; WO2013031911A1; JP5694094B2; KR20140054417A; JP2013055163A; CN103766010B

Description

可撓性印刷配線板用銅箔、覆銅積層板、可撓性印刷配線板及電子機器

本發明係關於一種可撓性印刷配線板用銅箔、覆銅積層板、可撓性印刷配線板及電子機器。

可撓性印刷配線板係可彎曲、扭轉、捲繞及重疊等之較軟之印刷配線板，又，可構裝於狹小空間中，因此用於行動電話、電腦相關產品、視聽產品、照相機及汽車等之配線。

作為可撓性印刷配線板所要求之特性，有MIT可撓性所代表之良好彎曲性及IPC可撓性所代表之高周次可撓性，過去已開發有具備此種特性之銅箔或銅-樹脂基板積層體(專利文獻1~3)。

專利文獻1：日本特開2010-100887號公報

專利文獻2：日本特開2009-111203號公報

專利文獻3：日本特開2007-207812號公報

可撓性印刷配線板有時會為了小空間化而被彎曲使用，但近年來，此種彎曲之彎曲半徑變小，甚至在無法以MIT可撓性試驗進行評價之程度的極度彎曲狀態下被使用。特別是於觸控面板式之智慧型手機所代表之小型機器中，與觸控面板相連之可撓性印刷配線板或LED模組之可撓性印刷配線板變得極度彎曲。

將實施過如上所述極度彎曲加工之可撓性印刷配線板連接於其他零件後，有時會因為重新操作等而使彎曲加工還原至原來狀態並再次同樣地實施極度彎曲加工，但若極度彎曲加工，則存在僅重複數次該等操作而可撓性印刷配線板之銅箔便破裂之情況。又存在如下情況：於MIT可撓性試驗中即便數百次、數千次重複地實施彎曲加工亦不破裂之銅箔，有時僅重複數次上述極度彎曲加工即破裂。

因此，本發明之課題在於提供一種彎曲加工性優異之可撓性印刷配線板用銅箔、及使用其之覆銅積層板、可撓性印刷配線板及電子機器。

本發明人發現：銅箔之彎曲加工性與該銅箔之剖面中位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積之比例相關。並且，基於此種見解而發現：可藉由控制銅箔剖面中位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積之比例，而提供一種彎曲加工性優異之可撓性印刷配線板用銅箔。

基於以上見解而完成之本發明之一態樣為一種可撓性印刷配線板用銅箔，其具有下述之剖面：位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積A之比例在10%以上。

本發明之另一態樣為一種可撓性印刷配線板用銅箔，其於以200~350℃進行30分鐘熱處理時，具有下述之剖面：位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積A之比例在10%以上。

本發明之可撓性印刷配線板用銅箔之一實施形態中，上述剖面中之上述面積A之比例在60%以上。

本發明之可撓性印刷配線板用銅箔之另一實施形態中，於由聚醯亞胺樹脂層及熱塑性聚醯亞胺接著層形成之厚度10~55 μm之基材，積層厚度設為4~50 μm之上述銅箔並藉由熱壓接而形成覆銅積層板，對該覆銅積層板實施1次180°密接彎曲並固定上述銅箔之彎曲部，於與彎曲方向平行之方向進行切割而獲得上述銅箔之彎曲部的剖面，該剖面中位在以晶體方位001為中心之10°範圍內的面積B之比例在10%以上。

本發明之可撓性印刷配線板用銅箔之又一實施形態中，上述銅箔之彎曲部的剖面中上述面積B之比例在60%以上。

本發明之可撓性印刷配線板用銅箔之又一實施形態中，選自由P、Fe、Zr、Mg、S、Ge及Ti組成之群中之1種或2種以上的不可避免之雜質，合計在20質量ppm以下。

本發明之可撓性印刷配線板用銅箔之又一實施形態中，含有合計在20~500質量ppm之選自由Ag、In、Au、Pd及Sn組成之群中之1種或2種以上。

本發明之另一態樣為一種覆銅積層板，其具備有本發明之銅箔。

本發明之又一態樣為一種可撓性印刷配線板，其係以本發明之覆銅積層板為材料。

本發明之又一態樣為一種電子機器，其具備有本發明之可撓性印刷配線板與以上述可撓性印刷配線板電連接之第1基板及第2基板。

根據本發明，可提供一種彎曲加工性優異之可撓性印刷配線板用銅箔、及使用其之覆銅積層板、可撓性印刷配線板及電子機器。

(可撓性印刷配線板用銅箔之構成)

作為可撓性印刷配線板用銅箔之材料，可使用壓延銅箔及電解銅箔中之任一種，但較佳為使用彎曲加工性良好之壓延銅箔。作為壓延銅箔，可使用精銅(JIS-H3100 C1100)或無氧銅(JIS-H3100 C1020、JIS-H3510 C1011)。

於本說明書中，「銅箔」亦包括銅合金箔，由「精銅」及「無氧銅」形成之銅箔亦包括以精銅及無氧銅為基礎之銅合金箔。以精銅及無氧銅為基礎之銅合金箔具體而言，含有合計在20~500質量ppm之選自由Ag、In、Au、Pd及Sn組成之群中之1種或2種以上，該情況具有增大後述之銅箔剖面中位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積A之比例的效果，因此較佳。若該金屬合計未達20質量ppm，則無法獲得理想之效果，若超過500質量ppm，則以001方位為中心之10°範圍之發展變小，亦無法獲得理想之效果。

本發明之銅箔係由工業中使用之銅形成，含有99.9質量%或99.99質量%之銅及不可避免之雜質。其中，P、Fe、Zr、Mg、S、Ge及Ti等不可避免之雜質即便微量存在，亦會因為銅箔之彎曲加工而使晶體方位變得容易旋轉，剪切帶亦容易進入，彎曲加工性下降，因此欠佳。因此，本發明之銅箔較佳為將選自由P、Fe、Zr、Mg、S、Ge及Ti組成之群中的1種或2種以上的不可避免之雜質控制為合計20質量ppm以下。

作為本發明之銅箔之厚度，較佳為4~50 μm，更佳為6~50 μm。若銅箔之厚度未達4 μm，則銅箔之操作性變差，若超過50 μm，則可撓性下降。銅箔之厚度更佳為12~35 μm。

本發明之銅箔具有下述之剖面：位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積A之比例在10%以上。銅箔若重複彎曲數次則晶體方位旋轉。該晶體方位之旋轉會導致產生龜裂。若結晶之001方位處於銅箔之厚度方向之剖面，且與該剖面平行之方向為彎曲方向，則晶體方位難以旋轉，彎曲加工性提高。又，龜裂之原因之一即剪切帶亦難以進入，彎曲加工性提高。本發明之銅箔位在以001方位為中心之10°範圍的面積A之比例在10%以上，因此其彎曲加工性良好。剖面中面積A之比例更佳為60%以上。晶體方位可藉由EBSD(Electron Back Scattering Diffraction，電子背散射繞射)法而測定。

關於本發明之銅箔，於由聚醯亞胺樹脂層及熱塑性聚醯亞胺接著層形成之厚度10~55 μm之基材，積層厚度設為6~50 μm之銅箔並藉由熱壓接而形成覆銅積層板，對該覆銅積層板實施1次180°密接彎曲並固定上述銅箔之彎曲部，於與彎曲方向平行之方向進行切割而獲得銅箔之彎曲部的剖面，該剖面中位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積B之比例在10%以上。

將上述180°密接彎曲之態樣示於圖1。首先，如狀態A所示般以彎曲治具使覆銅積層板彎曲，再如狀態B所示般以180°摺疊之方式進行彎曲。繼而，如狀態C所示般使用還原治具將180°彎曲之覆銅積層板打開，再如狀態D所示般使彎曲部還原成直線狀。將此設為1次180°密接彎曲。可藉由將其再次轉變至狀態A所示之彎曲而重複第2次、第3次。

又，上述「彎曲方向」如圖2所示，表示覆銅積層板彎曲之方向。

根據此種構成，即便於實施了1次180°密接彎曲後，位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積B之比例亦在10%以上，因此具有良好之彎曲加工性。又，銅箔之彎曲部的剖面中上述面積B之比例更佳在60%以上。

(可撓性印刷配線板之構成)

本發明之可撓性印刷配線板具備絕緣基板與形成於該絕緣基板表面之配線圖案。絕緣基板只要為可應用於可撓性印刷配線板之具有良好可撓性及彎曲加工性者，則不受特別限制，例如可使用聚醯亞胺膜、液晶聚合物膜、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)等。絕緣基板之厚度較佳為12~50 μm。若厚度未達12 μm，則操作性變差，若超過50 μm，則可撓性下降。配線圖案係使用上述可撓性印刷配線板用壓延銅箔而形成。配線圖案之形狀並無特別限定，任意樣式皆可。

(可撓性印刷配線板用銅箔之製法)

於可撓性印刷配線板用銅箔為壓延銅箔之情形時，可藉由以下製造方法而製作。

首先，以P、Fe、Zr、Mg、S、Ge及Ti之含量較少之高純度電解銅作為銅原料，以不混入來自坩堝、鑄模、耐火物之雜質，進而於脫氧處理中不混入P、Zr、Mg之方式，將選自由P、Fe、Zr、Mg、S、Ge及Ti組成之群中的1種或2種以上的不可避免之雜質控制為合計20質量ppm以下而製作鑄錠。此時，亦可以選自由Ag、In、Au、Pd及Sn組成之群中之1種或2種以上合計在20~500質量ppm之方式添加副成分而製作鑄錠。

繼而，將該鑄錠熱軋後，以表面研磨去除氧化物，重複冷軋、退火、酸洗而加工至特定厚度，藉此製作可撓性印刷配線板用之壓延銅箔。於壓延加工中，為了將以晶體方位001為中心之10°範圍之比例控制為相對於厚度方向之剖面為10%以上，而將0.1 mm厚度以下之壓延之張力設為100 MPa以下，將壓延1遍之加工度設為20%以下。進而，將壓延油之動黏度設為1~5 mm²/s，將壓延之應變速度設為30~800/s。

(可撓性印刷配線板之製法)

可撓性印刷配線板可使用上述銅箔而製造。以下表示可撓性印刷配線板之製造例。

首先，將銅箔與具有良好可撓性及彎曲性之聚醯亞胺膜、液晶聚合物膜等絕緣基板貼合而製造覆銅積層板。銅箔亦可事先實施特定之表面處理。

貼合方法如下：於聚醯亞胺膜之情形時，於熱硬化性聚醯亞胺膜上塗佈熱塑性之聚醯亞胺接著劑，乾燥後與銅箔進行積層並進行熱壓接。作為壓接方法，有真空熱壓之方法或藉由熱輥而進行層壓之方法。又，於聚醯亞胺膜之情形時，於銅箔上塗佈聚醯亞胺之前驅物，並進行乾燥、硬化，藉此製作覆銅積層板。

由覆銅積層板製作可撓性印刷配線板之步驟使用業者所周知之方法即可。例如，將蝕刻阻劑(etching resist)僅塗佈於覆銅積層板之銅箔面上作為配線圖案之必需部分，將蝕刻液噴射至銅箔面，藉此去除不需要之銅箔而形成電路圖案。繼而，剝離、去除蝕刻阻劑而露出配線圖案，藉此製作可撓性印刷配線板。

可藉由將該可撓性印刷配線板設置於2個電子基板之間使該等電連接而製作各種電子機器。作為電子機器，並無特別限定，例如可列舉：液晶顯示器、汽車導航、行動電話、遊戲機、CD播放機、數位相機、電視、DVD播放機、電子記事本、電子詞典、計算器、攝影機、印表機等。

[實施例]

以下，表示本發明之實施例，該等係為了更好地理解本發明而提供者，並無意限定本發明。

(例1：實施例1~22)

於高純度電解銅中添加表1中記載之元素而製作鑄錠。又，此時，藉由不混入來自坩堝、鑄模、耐火物之雜質，進而於脫氧處理中不混入P、Zr、Mg，而控制成選自由P、Fe、Zr、Mg、S、Ge及Ti組成之群中的1種或2種以上的不可避免之雜質合計在20質量ppm以下。

繼而，以熱軋將該鑄錠加工成厚度7 mm之板，並以表面研磨去除氧化物，此後重複冷軋、退火、酸洗，將0.1 mm之壓延中所有道次中之張力設為100 MPa以下，將加工度設為20%以下，而加工成表1中記載之厚度。實施例3、10係於應變速度60/s、壓延油之動黏度1.5 mm²/s下進行壓延，實施例2、4、9、12係於應變速度800/s、動黏度1.5 mm²/s下進行壓延，其他實施例係於應變速度60/s、動黏度5 mm²/s下進行壓延。

繼而，對銅箔之單面進行Cu-Ni鍍敷之粗化處理，其後進行Cr浸漬鍍敷。對反面進行鉻酸鹽處理。

繼而，於Kapton EN(註冊商標)上塗佈熱塑性PI接著劑2 μm並使其乾燥而形成27 μm厚之樹脂層，將該樹脂層積層於銅箔上並藉由真空熱壓(以200~350℃加熱30分鐘)而製成覆銅積層板。

(例2：比較例1~2)

比較例1~2中，使用18 μm厚之市售之特殊電解銅箔，於Kapton EN(註冊商標)上塗佈熱塑性PI接著劑2 μm並使其乾燥而形成27 μm厚之樹脂層，將該樹脂層積層於銅箔上並藉由真空熱壓(以200~350℃加熱30分鐘)而製成覆銅積層板。

(例3：比較例3~4)

比較例3~4中製成添加有表1中記載之元素之無氧銅 (JIS-H3100 C1020)之鑄錠。又，此時，不抑制不可避免之雜質，選自由P、Fe、Zr、Mg、S、Ge及Ti組成之群中之1種或2種以上合計超過20質量ppm。

繼而，以熱軋將該鑄錠加工成厚度7 mm之板，並以表面研磨去除氧化物，此後重複冷軋、退火、酸洗，而加工成表1中記載之厚度。此時，於0.1 mm厚以下之壓延中，至少進行1次將張力設為超過100 MPa之道次。於動黏度為6 m²/s、應變速度為900/s下進行壓延。

使用CP法(cross section polisher method，剖面拋光機法)，於厚度方向切割以上述方式製成之實施例1~22及比較例1~4之供試材料，而獲得銅箔剖面。其後，立刻於「表1中記載之銅箔厚度」×「300 μm寬」之面積中，使用電子顯微鏡JEOL FE-SEM，並使用TSL公司製作之解析軟體獲取EBSP而算出KAM值，從而算出位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積A之比例。

其結果為，實施例均如表1所示，具有位在以001方位為中心之10°範圍的面積A之比例在10%以上的剖面，因此以平行於該剖面之方式，形成L(線)/S(空間)=300 μm/300 μm之電路，而製成可撓性印刷配線板。

另一方面，比較例均如表1所示，並無位在以001方位為中心之10°範圍的面積A之比例在10%以上的剖面，因此以平行於MD(machine direction：壓延平行方向)之方式，形成L(線)/S(空間)=300 μm/300 μm之電路，而製成可撓性印刷配線板。

繼而，對實施例及比較例之可撓性印刷配線板進行1次180°密接彎曲，將可撓性印刷配線板於彎曲之狀態下進行樹脂包埋而固定，於與電路平行之方向使用CP法(剖面拋光機法)進行切割，而獲得彎曲部之銅箔剖面。其後，為了不形成氧化膜而立刻於「表1中記載之銅箔厚度」×「以銅箔之彎曲頂點為中心向兩側各50 μm寬之合計100 μm寬(參照圖2)」之面積中，對10個剖面進行EBSD測定，算出其合計面積中位在以001方位為中心之10°範圍的面積B之比例。

又，亦針對進行彎曲時銅箔中是否產生斷裂進行觀察。

此處，斷裂之產生係以如下方式進行判定。即，於可撓性印刷配線板之銅箔電路中流入一定電流(0.01~0.1 mA)，測定用以流入該電流而必需之電壓值，根據測定之電壓值算出可撓性印刷配線板之銅箔電路之電阻值。於算出之電阻值成為初始值(上述彎曲前之電阻值)之500%以上時，判定為產生斷裂。

將測定結果示於表1。

(評價)

實施例1~22中，均為選自由P、Fe、Zr、Mg、S、Ge及Ti組成之群中之1種或2種以上的不可避免之雜質合計在20質量ppm以下，分別測定180°密接彎曲前面積A之比例、及於進行1次該彎曲並固定之狀態下面積B之比例，結果均為10%以上，即便重複4次或8次180°密接彎曲，銅箔中亦未產生斷裂。

比較例1~4中，均為選自由P、Fe、Zr、Mg、S、Ge及Ti組成之群中之1種或2種以上的不可避免之雜質合計超過20質量ppm，分別測定180°密接彎曲前面積A之比例、及於進行1次該彎曲並固定之狀態下面積B之比例，結果均未達10%，僅進行2次180°密接彎曲即立刻於銅箔中產生斷裂。

再者，不使實施例1、3、14、15、19、20、21、22中使用之銅箔積層於樹脂層上，以200℃~350℃加熱30分鐘。其後，測定該銅箔之面積A之比例(%)。其結果為，該銅箔之面積A之比例(%)分別為與表1中記載之實施例1、3、14、15、19、20、21、22之180°密接彎曲前之面積A之比例(%)相同的值。

圖1係表示180°密接彎曲之態樣之示意圖。

圖2係表示180°密接彎曲之覆銅積層板之彎曲方向的示意圖。

Claims

一種可撓性印刷配線板用銅箔，其具有下述之剖面：位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積A之比例在10%以上。
一種可撓性印刷配線板用銅箔，其於以200~350℃進行30分鐘熱處理時，具有下述之剖面：位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積A之比例在10%以上。
如申請專利範圍第1項之可撓性印刷配線板用銅箔，其中，該剖面中該面積A之比例在60%以上。
如申請專利範圍第1項之可撓性印刷配線板用銅箔，其中，於由聚醯亞胺樹脂層及熱塑性聚醯亞胺接著層形成之厚度10~55 μm之基材，積層厚度設為4~50 μm之該銅箔並藉由熱壓接而形成覆銅積層板，對該覆銅積層板實施1次180°密接彎曲並固定該銅箔之彎曲部，於與彎曲方向平行之方向進行切割而獲得該銅箔之彎曲部的剖面，該剖面中位在以晶體方位001為中心之10°範圍的面積B之比例在10%以上。
如申請專利範圍第4項之可撓性印刷配線板用銅箔，其中，該銅箔之彎曲部的剖面中該面積B之比例在60%以上。
如申請專利範圍第1項之可撓性印刷配線板用銅箔，其中，選自由P、Fe、Zr、Mg、S、Ge及Ti組成之群中的1種或2種以上的不可避免之雜質，合計在20質量ppm以下。
如申請專利範圍第1項之可撓性印刷配線板用銅箔，其含有合計在20~500質量ppm之選自由Ag、In、Au、Pd及Sn組成之群中的1種或2種以上。
一種覆銅積層板，其具備有申請專利範圍第1至7項中任一項之銅箔。
一種可撓性印刷配線板，其以申請專利範圍第8項之覆銅積層板為材料。
一種電子機器，其具備有申請專利範圍第9項之可撓性印刷配線板、與以該可撓性印刷配線板電連接之第1基板及第2基板。