TWI731247B - 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

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 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種彎折性及耐軟化特性均優異之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。
本發明之可撓性印刷基板用銅箔係由99.0質量%以上之Cu、剩餘部分為不可避免的雜質構成之銅箔，將0.0005質量%以上0.03質量%以下之P、0.0005~0.05質量%以下之Ag、0.0005質量%以上0.14質量%以下之Sb、0.0005質量%以上0.163質量%以下之Sn、0.0005質量%以上0.288質量%以下之Ni、0.0005質量%以上0.058質量%以下之Be、0.0005質量%以上0.812質量%以下之Zn、0.0005質量%以上0.429質量%以下之In及0.0005質量%以上0.149質量%以下之Mg分別單獨含有或者含有2種以上，半軟化溫度為160~300℃，當將由壓延面之X射線繞射求出之(200)面之強度設為I，將由微粉末銅之X射線繞射求出之強度設為I0時，(I/I0)為3.0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用於可撓性印刷基板等配線部件之銅箔、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」)因具有可撓性，而廣泛使用於電子電路之彎折部、可動部。例如，於HDD、DVD及CD-ROM等磁碟相關機器之可動部、摺疊式攜帶電話機之彎折部等使用FPC。
FPC係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，並於其上被覆稱為覆蓋層之樹脂層。於積層覆蓋層之前階段，作為用於提升銅箔與覆蓋層之密接性的表面改質步驟之一環，進行銅箔表面之蝕刻。又，為減小銅箔之厚度以提升彎曲性，亦有進行減薄蝕刻之情形。
然而，隨著電子機器之小型、薄型、高性能化，要求於該等機器之內部高密度地安裝FPC，但為進行高密度安裝，便需要將FPC彎折收納於小型化之機器之內部，即需要高彎折性。
另一方面，開發出一種以IPC彎曲性為代表之高循環彎曲性得到改善的銅箔(專利文獻1)。
然而，若將經壓延之線圈於室溫長時間保管，則有時因壓延所蓄積之塑性應變會增大，半軟化溫度會降低，發生軟化。若使用已軟化之銅箔製造FPC，則會產生銅箔變形等問題，FPC之製造性顯著降低。因此，開發出一種提升壓延銅箔之彎曲性，同時提高半軟化溫度以抑制保管過程中之軟化的銅箔(專利文獻2)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3009383號公報
[專利文獻2]日本特開2000-192172號公報
然而，專利文獻2記載之銅箔之半軟化溫度為120~150℃，於東南亞等高溫環境下之保管時有時會軟化。
本發明係為了解決上述課題而完成者，其目的在於提供一種彎折性及耐軟化特性均優異之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。
本發明人等經各種研究後，結果發現使銅箔含有特定之添加元素，且使最後冷軋前之結晶粒徑微細化，藉此由於會使因壓延所蓄積之應變彼此牢固地相互纏繞，故可使半軟化溫度上升，保管過程中之軟化得到抑制，且使銅箔之彎曲性提升。
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、剩餘部分為不可避免的雜質構成之銅箔，將0.0005質量%以上0.03質量%以下之P、0.0005~0.05質量%以下之Ag、0.0005質量%以上0.14質量%以下之Sb、0.0005質量%以上0.163質量%以下之Sn、0.0005質量%以上0.288質量%以下之Ni、0.0005質量%以上0.058質量%以下之Be、0.0005質量%以上0.812質量%以下之Zn、0.0005質量%以上0.429質量%以下之In及0.0005質量%以上0.149質量%以下之Mg分別單獨含有或含有2種以上，半軟化溫度為160~300℃，當將由壓延面之X射線繞射求出之(200)面之強度設為I，將由微粉末銅之X射線繞射求出之強度設為I0時，(I/I0)為3.0以下。
於本發明之可撓性印刷基板用銅箔，當由以320℃退火30分鐘後之壓延面之X射線繞射求出之(200)面之強度設為I，將由微粉末銅之X射線繞射求出之強度設為I0時，(I/I0)較佳為3.0以下。
本發明之覆銅積層體係將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中之該銅箔形成電路而成。
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，可獲得彎折性及耐軟化特性均優異之可撓性印刷基板用銅箔。
以下，對本發明之銅箔之實施形態進行說明。再者，於本發明中只要未特別說明，則%係表示質量%。
<組成>
本發明之銅箔係由99.0質量%以上之Cu、剩餘部分為不可避免的雜質構成，將0.0005質量%以上0.03質量%以下之P、0.0005~0.05質量%以下之Ag、0.0005質量%以上0.14質量%以下之Sb、0.0005質量%以上0.163質量%以下之Sn、0.0005質量%以上0.288質量%以下之Ni、0.0005質量%以上0.058質量%以下之Be、0.0005質量%以上0.812質量%以下之Zn、0.0005質量%以上0.429質量%以下之In及0.0005質量%以上0.149質量%以下之Mg分別單獨含有或含有2種以上。
P、Ag、Sb、Sn、Ni、Be、Zn、In及Mg(以下稱為添加元素)於冷軋時由於會增加差排相互纏繞之頻度，故而不僅可容易地提高再結晶後之拉伸強度，且可使銅箔之再結晶溫度上升而提高半軟化溫度。
若P超過0.03質量%，Ag超過0.05質量%，Sb超過0.14質量%，Sn超過0.163質量%，Ni超過0.288質量%，Be超過0.058質量%，Zn超過0.812質量%，In超過0.429質量%或者Mg超過0.149質量%，則導電率會下降，而不適合作為可撓性基板用銅箔。
P、Sb、Sn、Ni、Be、Zn、In及Mg之含量於各元素均小於0.0005質量%時，工業上難以使半軟化溫度上升，故而將各元素之含量之下限設為0.0005質量%。
又，若於冷軋時之初期僅進行一次再結晶退火，以後不再進行再結晶退火(例如按照冷軋、再結晶退火、去除氧化銹皮、冷軋之順序進行)，則藉由冷軋可增加差排之相互纏繞，大量導入加工應變，而使軟化溫度上升，進而200方位之(I/I0)變小，因而可進一步提高彎折性。
又，為了使銅箔之軟化溫度上升，且提高彎折性，較佳將最後冷軋前(於重複退火與壓延之步驟整體之中，在最後退火後進行之精加工壓延前)之結晶粒徑設為5~30μm。
於最後冷軋前之結晶粒徑大於30μm之情形時，加工時之差排相互纏繞之頻度變小，應變之蓄積變少，故而有軟化溫度下降，且200方位之(I/I0)變大而彎折性下降之傾向。於最後冷軋前之結晶粒徑小於5μm之情形時，僅加工時之差排之相互纏繞會飽和，壓延負載變高，降低軟化溫度之效果飽和。因此，將最後冷軋前之結晶粒徑之下限設為5μm。
如上述般，藉由使銅箔含有上述添加元素、且將最後冷軋前之結晶粒徑微細化，可增加冷軋時之差排相互纏繞之頻度，使軟化溫度上升，且可減小再結晶後之200方位之(I/I0)而提高彎折性。此處，於增加冷軋中之差排之相互纏繞而大量導入加工應變之情形時，不易產生200方位之優先成長，200方位之I/I0變小。200方位之I/I0越小，200方位與其他方位之彎折時之塑性變形舉動之差引起之龜裂越不易產生，故而彎折性提高。
因此，於本發明中，當將由壓延面之X射線繞射求出之(200)面之強度設為I，將由微粉末銅之X射線繞射求出之強度設為I0時，將(I/I0)規定為3.0以下。
本發明之銅箔可藉由使例如依據JIS-H3100(C1100)規格之精銅(TPC)或JIS-H3100(C1020)之無氧銅(OFC)含有上述添加元素而獲得。
<半軟化溫度>
銅箔之半軟化溫度為160~300℃。若半軟化溫度未達160℃，則有於高溫環境下之保管時發生軟化之虞。若半軟化溫度超過300℃，則於FPC之製造步驟中不會再結晶，故而彎折性變差。
半軟化溫度之測量係將銅箔於非氧化性環境中以特定溫度進行30分鐘退火後進行拉伸試驗，求出相對於熱處理條件之強度(拉伸強度)。將退火後之強度成為壓延完成(退火前)之強度與完全軟化(於400℃退火30分鐘)後之狀態之強度之中間值的退火溫度設為半軟化溫度。若半軟化溫度為160~300℃之範圍，則判斷具有合適的軟化特性。
<I/I0>
當將由壓延面之X射線繞射求出之(200)面之強度設為I，將由微粉末銅之X射線繞射求出之強度設為I0時，(I/I0)為3.0以下。
如上述般，再結晶後之200方位之(I/I0)越小，越能提高彎折性，故而將(I/I0)規定為3.0以下。
<於320℃ 30分鐘之熱處理>
本案之請求項1之銅箔係規定「成為與樹脂積層後之覆銅積層體後，經過樹脂之硬化熱處理後之狀態的銅箔」。因此，即便為未對銅箔進行320℃ 30分鐘之熱處理之狀態，亦表現出經過與此同等之樹脂之硬化熱處理後的200方位之(I/I0)。
本案之請求項2之銅箔係規定「與樹脂積層前之銅箔的狀態」。並且，於320℃ 30分鐘之熱處理係於CCL之積層時模擬將樹脂硬化熱處理之溫度條件者。因此，於請求項2中，係藉由規定「於非氧化性環境以320℃進行30分鐘熱處理後之銅箔其200方位的(I/I0)」，再現「成為與樹脂積層後之覆銅積層體後，經過樹脂之硬化熱處理後之狀態的銅箔」。再者，該熱處理之升溫速度處於100~300℃/min之間即可。
本發明之銅箔例如可用如下方式製造。首先，向銅鑄錠添加特定之元素並熔解、鑄造之後，進行熱軋，並進行冷軋及退火，於冷軋時之初期進行再結晶退火，且進行上述之最後冷軋，藉此可製造箔。
<覆銅積層體及可撓性印刷基板>
又，於本發明之銅箔(1)流延樹脂前驅物(例如被稱為清漆之聚醯亞胺前驅物)並加熱使其聚合、(2)使用與基底膜相同種類之熱塑性接著劑將基底膜層壓於本發明之銅箔，藉此可獲得由銅箔與樹脂基材之2層構成的覆銅積層體(CCL)。又，於本發明之銅箔層壓塗佈有接著劑之基底膜，藉此可獲得由銅箔、樹脂基材及其間之接著層之3層構成的覆銅積層體(CCL)。於製造該等CCL時對銅箔進行熱處理而再結晶化。
使用光蝕刻法(photolithography)技術將電路形成於該等，並視需要對電路實施鍍敷，層壓覆蓋膜，藉此可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將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(聚對酞酸乙二酯)、PI(聚醯亞胺)、LCP(液晶聚合物)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate))，但並不限定於此。又，作為樹脂層，亦可使用該等之樹脂膜。
作為樹脂層與銅箔之積層方法，亦可於銅箔表面塗佈作為樹脂層之材料並進行加熱成膜。又，亦可使用樹脂膜作為樹脂層，於樹脂膜與銅箔之間亦可使用以下之接著劑，亦可不使用接著劑而將樹脂膜熱壓接於銅箔。惟，根據不對樹脂膜施加多餘熱之方面而言，較佳使用接著劑。
於使用膜作為樹脂層之情形時，可將該膜經由接著劑層而積層於銅箔。於該情形時，較佳使用與膜相同成分之接著劑。例如，於使用聚醯亞胺膜作為樹脂層之情形時，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，亦包含聚醚醯亞胺等。
再者，本發明並不限定於上述實施形態。又，只要實現本發明 之作用效果，上述實施形態之銅合金亦可含有其他成分。又，亦可為電解銅箔。
例如，亦可於銅箔表面實施粗化處理、防銹處理、耐熱處理或該等之組合之表面處理。
[實施例]
其次，舉實施例對本發明更詳細地進行說明，但本發明並不限定於該等實施例。向純度99.0%以上之電解銅中分別添加表1、表2所示之添加元素，於Ar環境中鑄造而獲得鑄塊。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，然後進行冷軋，接著進行一次再結晶退火。再結晶退火之條件係作預先調查後調整為最後冷軋前之結晶粒徑變成5~30μm。然後，將表面產生之氧化銹皮去除，以表1、表2所示之加工度η進行最後冷軋獲得目標之最後厚度的銅箔。於非氧化性環境對獲得之銅箔施加320℃×30分鐘之熱處理，獲得銅箔樣品。
<評估>
1.最後冷軋前之結晶粒徑
使用SEM(Scanning Electron Microscope)觀察上述熱處理前且最後冷軋前(最後退火後)之各樣品，基於JIS H 0501求出平均粒徑。其中，雙晶視作不同之晶粒進行測量。使測量區域為與壓延方向平行之剖面的400μm×400μm。
2.半軟化溫度
半軟化溫度之測量係如上述般進行。
3.200方位之I/I0
針對上述熱處理後之各銅箔樣品，求出由壓延面之X射線繞射求出之(200)面強度的積分值(I)。將該值除以預先測量之微粉末銅之(200)面強度的積分值(I0)，計算I/I0之值。
4.導電率
針對上述熱處理後之各銅箔樣品，基於JIS H 0505利用4端子法測量25℃之導電率(%IACS)。
導電率若大於75%IACS，則導電性良好。
5.銅箔之彎折性(MIT耐折性)
針對上述熱處理後之各銅箔樣品，基於JIS P 8115測量MIT耐折次數(往返彎折次數)。其中，彎折夾具之R為0.38mm，負載為250g。
MIT耐折次數若為75次以上，則銅箔之彎折性為良好。
將獲得之結果示於表1、表2。
Figure 107121236-A0202-12-0009-1
Figure 107121236-A0202-12-0009-2
如從表1、表2清楚可知，於以特定量之範圍內含有特定添加元素，並經以最後冷軋前之結晶粒徑成為5~30μm的方式再結晶退火後之各實施例之情形時，半軟化溫度較高，320℃×30min熱處理後之200方位的I/I0為3以下，彎折性優異。
再者，於各實施例中，再結晶退火溫度較高者其最後冷軋前之結晶粒徑較大。
另一方面，於不含有添加元素之比較例1之情形時，半軟化溫度未達160℃，耐軟化特性差。
又，於經以最後冷軋前之結晶粒徑超過30μm的方式進行一次再結晶退火後之比較例2之情形時，由於半軟化溫度未達160℃且200方位之I/I0大於3，故彎折性差。
又，於P之添加量超過0.03%之比較例3之情形時，導電性差。

Claims (4)

  1. 一種可撓性印刷基板用銅箔，係由99.0質量%以上之Cu、剩餘部分為不可避免的雜質構成，將0.0005質量%以上0.03質量%以下之P、0.0005~0.05質量%以下之Ag、0.0005質量%以上0.14質量%以下之Sb、0.0005質量%以上0.163質量%以下之Sn、0.0005質量%以上0.288質量%以下之Ni、0.0005質量%以上0.058質量%以下之Be、0.0005質量%以上0.812質量%以下之Zn、0.0005質量%以上0.429質量%以下之In及0.0005質量%以上0.149質量%以下之Mg分別單獨含有或者含有2種以上，半軟化溫度為160~300℃，當將由以320℃退火30分鐘後之壓延面之X射線繞射求出之(200)面之強度設為I，將由微粉末銅之X射線繞射求出之強度設為I0時，(I/I0)為3.0以下。
  2. 一種覆銅積層體，其係將請求項1所述之可撓性印刷基板用銅箔及樹脂層積層而成。
  3. 一種可撓性印刷基板，其係於請求項2所述之覆銅積層體中之該銅箔形成電路而成。
  4. 一種電子機器，其使用有請求項3所述之可撓性印刷基板。
TW107121236A 2017-08-03 2018-06-21 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 TWI731247B (zh)

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