WO2024014171A1 - 圧延銅箔、銅張積層板、銅張積層板の製造方法、フレキシブルプリント配線板の製造方法及び電子部品の製造方法 - Google Patents

圧延銅箔、銅張積層板、銅張積層板の製造方法、フレキシブルプリント配線板の製造方法及び電子部品の製造方法 Download PDF

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WO2024014171A1
WO2024014171A1 PCT/JP2023/020560 JP2023020560W WO2024014171A1 WO 2024014171 A1 WO2024014171 A1 WO 2024014171A1 JP 2023020560 W JP2023020560 W JP 2023020560W WO 2024014171 A1 WO2024014171 A1 WO 2024014171A1
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WO
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copper foil
rolled copper
manufacturing
clad laminate
rolled
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康太朗 中川
俊介 長
明光 太田
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Jx金属株式会社
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C9/00Alloys based on copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working

Definitions

  • the present invention relates to rolled copper foil, copper-clad laminates, methods for manufacturing copper-clad laminates, methods for manufacturing flexible printed wiring boards, and methods for manufacturing electronic components.
  • a flexible printed wiring board is a board in which a metal, which is a conductive layer, and a flexible insulating substrate, typically a resin film, are bonded together. Copper foil is generally used for the conductive layer, and rolled copper foil, which has excellent flexibility, is used especially in applications where flexibility is required.
  • a typical FPC manufacturing process is as follows. First, the copper foil is bonded to the resin film. Bonding can be accomplished by applying a varnish containing a precursor of polyimide resin onto the copper foil and applying heat treatment to imidize it (casting method), or by laminating a resin film with adhesive strength and the copper foil. There is a method (laminate method). The resin film-attached copper foil bonded through these steps is called a copper clad laminate (CCL). Thereafter, wiring is formed by etching, and the FPC is completed.
  • rolled copper foil for FPC is required to have flexibility.
  • Patent Document 1 in order to provide a rolled copper foil for FPC that is easily annealed at the curing temperature of the resin adhesive and has extremely good bending resistance (flexural fatigue life) after annealing, the final cold working degree is It has been proposed that the ratio should be 90% or more.
  • an object of the present invention is to provide a rolled copper foil that has higher flexibility than conventional products when made into an FPC through CCL production using a lamination method.
  • the present inventors discovered that the Cube area ratio when heat-treating rolled copper foil affects the flexibility when it is made into an FPC.
  • the arithmetic mean value of the Cube area ratio 77.0% or more when heat treated at a heating temperature of 370°C and a heating period of 1 second, a rolled copper foil with higher flexibility than conventional products can be obtained. and created the invention exemplified below.
  • [1] Contains 99.9% by mass or more of Cu, the remainder consisting of unavoidable impurities, Arithmetic mean of Cube area ratio measured at 3 points, 1 arbitrary point and 2 points equidistantly spaced 5 mm apart in the direction perpendicular to the rolling direction, when heat treated at a heating holding temperature of 370°C and a heating holding time of 1 second.
  • a rolled copper foil having a value of 77.0% or more.
  • the rolled copper foil according to [1] further containing 180 to 360 mass ppm of Ag.
  • a copper-clad laminate comprising rolled copper foil having a Cube area ratio of 77.0% or more.
  • a method for manufacturing a copper-clad laminate comprising the step of adhering the rolled copper foil according to any one of [1] to [3] and a base material, and in the step, heat treatment is performed.
  • a method for manufacturing a flexible printed wiring board including a step of forming wiring using a copper-clad laminate manufactured by the method for manufacturing a copper-clad laminate according to [5].
  • a method for manufacturing an electronic component comprising a step of manufacturing an electronic component including a flexible printed wiring board manufactured by the method for manufacturing a flexible printed wiring board according to [6].
  • a rolled copper foil that has higher flexibility than conventional products when made into an FPC through CCL production using a lamination method.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a measurement method of an IPC sliding bending test in Reference Examples 1 to 4 and Comparative Example 4.
  • FIG. This is a graph plotting the arithmetic mean value of the Cube area ratio after various CCL heat treatments on the horizontal axis and the number of times of IPC sliding bending on the vertical axis based on Reference Examples 1 to 4 and Comparative Example 4.
  • the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be embodied by modifying the constituent elements within the scope of the invention. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in each embodiment.
  • the "Cube orientation” in this specification is the orientation of crystal grains in which the ⁇ 001 ⁇ plane is parallel to the rolling surface and the ⁇ 100> direction is parallel to the rolling direction (RD), and ⁇ 001 ⁇ It is indicated by an index of 100>.
  • “Cube area ratio” indicates the area ratio of Cube orientation ⁇ 001 ⁇ 100>.
  • the "rolling direction” means a direction parallel to the direction in which the object to be rolled passes between a pair of work rolls.
  • the term “direction perpendicular to rolling” means a direction perpendicular to the rolling direction on the rolling surface.
  • the rolled copper foil according to the present invention contains 99.9% by mass or more of Cu, with the remainder consisting of unavoidable impurities.
  • the rolled copper foil may be composed of pure Cu.
  • the rolled copper foil contains Ag as an alloying element in a total amount of 180 to 180%, from the viewpoint of controlling the recrystallization temperature to an appropriate level while more reliably obtaining higher flexibility than before when converted into FPC. It may further contain 360 mass ppm.
  • the above additive elements be contained in tough pitch copper (TPC) compliant with JIS-H3100 (C1100) or oxygen-free copper (OFC) compliant with JIS-H3100 (C1020).
  • TPC tough pitch copper
  • OFC oxygen-free copper
  • C1020 carbon-free copper
  • the Ag content exceeds 360 ppm by mass, the recrystallization temperature of the rolled copper foil increases, so that recrystallization may be insufficient even if heat treatment is performed by the lamination method. If unrecrystallized grains remain in the rolled copper foil, the flexibility of the FPC will be significantly reduced.
  • the Ag content is 180 mass ppm or more, the amount of rolling strain introduced increases, so that the cubic texture after CCL heat treatment tends to grow, and the flexibility tends to increase.
  • the upper limit of the oxygen content in the rolled copper foil is, for example, 500 mass ppm or less. Further, the lower limit of the oxygen content in the rolled copper foil is, for example, 0 mass ppm or more. From the viewpoint of reducing the amount of cuprous oxide (CuO) in the material, which is considered to have an adverse effect on the flexibility of FPC, the oxygen content is preferably 50 mass ppm or less.
  • the composition of the rolled copper foil according to the present invention can be measured by fluorescent X-ray analysis as dry analysis.
  • the fluorescent X-ray analysis is performed using Simultix 14 manufactured by Rigaku Corporation.
  • the analysis surface may be one that has been cut or mechanically polished so that the surface maximum height roughness Rz (JIS B0601:2013) is 6.3 ⁇ m or less.
  • ICP-OES ICP optical emission spectrometer
  • the arithmetic mean of the Cube area ratio is obtained when a rolled copper foil heat-treated in a dryer at a heating temperature of 370° C. and a heating period of 1 second is measured by the method described below. The value is 77.0% or more. Specifically, a part of the rolled copper foil was collected as a target sample, and the sample was transformed into a sheet of rolled copper foil to prevent oxidation in the atmosphere and to prevent folding and wrinkles when taken out of the dryer. (thickness: 0.006 mm) to form a sealed body. Next, the jig 100 shown in FIG.
  • the jig 100 includes a rectangular parallelepiped-shaped first clamping part 110 having a first clamping surface 112 for clamping a sealed body in which rolled copper foil is wrapped, and a second clamping surface 122 for clamping the sealed body.
  • a second clamping part 120 having a rectangular parallelepiped shape; a hinge part 130 connected to one end of the first clamping part 110 and one end of the second clamping part 120;
  • a handle 116 is attached to a surface 114 opposite surface 112.
  • the dryer After maintaining the temperature of the jig 100 at 370° C. for one hour, open the dryer and immediately attach the second clamping surface 122 to the handle 116 of the jig 100 in the dryer using a metal hook.
  • the first clamping surface 112 is pulled away from the holder. After placing the sealing body on the second clamping surface 122, the first clamping surface 112 is brought close to the second clamping surface 122 by quickly using a hook on the handle 116, and the first clamping surface 112 and the second clamping surface 122 and sandwich the sealing body.
  • the first clamping surface 112 is quickly separated from the second clamping surface 122 by using a hook on the handle 116, so that the sealed body is not pinched. That is, the heat treatment time of 1 second means the period from when the jig 100 pinches the sealing body to when it does not pinch the sealing body. Then, the sealed body is quickly removed from the dryer and left to cool in the air. After cooling, remove the sample from the sealed body. Note that the conditions for the jig 100 and the sealed body are as follows.
  • the lower limit of the arithmetic mean value of the Cube area ratio is 77.0% or more, preferably 80.0% or more.
  • the arithmetic mean value of the Cube area ratio is 100.0% or less on the upper limit side.
  • EBSD Electron Back Scatter Diffraction
  • Kikuchi line diffraction Kikuchi pattern
  • This is a technology that analyzes crystal orientation using Electrolytic polishing was performed using the electrolytic solution and test conditions shown below to remove a thickness of about 1 ⁇ m from the sample surface, and then an observation area of 1000 ⁇ m x 1000 ⁇ m was arbitrarily set so that one side of the observation field was parallel to the rolling direction. , to measure the crystal orientation distribution by scanning with a step size of 3 ⁇ m. The measurement is carried out at one arbitrary point and two points equally spaced apart by 5 mm in the direction perpendicular to the rolling direction.
  • the rolled copper foil as a whole has good flexibility. tends to be high. This is because although there may be slight variations in manufacturing conditions to some extent during the manufacturing process, the Cube area ratio measured after heat treatment of the rolled copper foil obtained in the manufacturing process under predetermined conditions is generally controlled within the desired range. This is because there is.
  • the Cube area ratio in the rolled copper foil is Although there may be some parts where the arithmetic mean value of is less than 77.0%, it is assumed that such parts are not so large, and most of them have the desired metal structure, which is the problem of the present invention. can be solved. Furthermore, due to manufacturing and handling of rolled copper foil (for example, cutting out samples for measurement), abnormal areas such as excessive oil pits, adhesion of foreign matter, and rolling streaks may occur in some areas. Sometimes.
  • measurement locations should be set avoiding locations that correspond to abnormal areas.
  • Abnormal areas can be identified by observing the sample before electrolytic polishing using a SEM (observation magnification: 100x). If the measurement point and the abnormal area overlap, measure at a total of 3 points, avoiding the abnormal area.
  • ⁇ Blend of electrolyte solution > ⁇ 250ml distilled water ⁇ Phosphoric acid 125ml ⁇ Urea 2.5g ⁇ Ethanol grade 1 125ml ⁇ 1-propanol 25ml ⁇ Electrolytic polishing conditions> Applied voltage: 10V Electrolysis time: 10 seconds ⁇ EBSD measurement conditions, etc.> ⁇ SEM conditions Equipment: Scanning electron microscope manufactured by Hitachi, Ltd.
  • Type of electron gun Electrolytic emission type electron gun (Schottky type) Electron gun emitter: ZrO tungsten cathode Objective lens type: Out-lens type Focus correction: Yes (dynamic focus: 24) Beam conditions Acceleration voltage: 15kV Working distance: 15mm Observation magnification: 90x, EBSD device conditions Detector: TSL Solutions Co., Ltd. Digital CCD camera, data processing conditions Data collection software: TSL Solutions Co., Ltd.
  • OIM Data Collection manufactured by TSL Solutions Co., Ltd. is used to collect the above measurement data
  • OIM Analysis V8 manufactured by TSL Solutions Co., Ltd. is used for data analysis.
  • the information obtained in orientation analysis by EBSD includes orientation information up to the depth of several tens of nanometers where the electron beam penetrates the sample, but since it is sufficiently small compared to the area being measured, the area ratio is Describe it.
  • ⁇ Data analysis conditions of OIM Analysis V8> ⁇ New Map window Map Style Grayscale: Select ⁇ None>. Color Coded: Select Crystal Orientation. Boundaries Second Partition: Select ⁇ None>.
  • the rolled copper foil according to the present invention has an average crystal grain size of more than 15 ⁇ m and less than 35 ⁇ m before final cold rolling and after recrystallization annealing 3 (final annealing) in the manufacturing examples described below. suitable.
  • the smaller the crystal grain size the easier it is to accumulate dislocation strain that becomes the driving force for primary recrystallization during final rolling. Therefore, by setting the average crystal grain size before the final cold rolling and after the final annealing to more than 15 ⁇ m and less than 35 ⁇ m, the cubic texture is greatly developed during the heat treatment of the rolled copper foil, and the flexibility is improved.
  • the average crystal grain size is measured by EBSD on the sample surface after final annealing. After electrolytic polishing is performed under the above-mentioned conditions to remove a thickness of approximately 1 ⁇ m from the surface of the sample, an arbitrarily set observation range of 1000 ⁇ m ⁇ 1000 ⁇ m is scanned with a step size of 3 ⁇ m. Thereafter, analysis is performed using the Area Fraction method, and the average crystal grain size is measured when boundaries where the crystal orientation difference exceeds 5° are regarded as grain boundaries. OIM Analysis V8 manufactured by TSL Solutions Co., Ltd. is used for the above analysis. The EBSD measurement conditions not shown below are as described above.
  • the thickness of the rolled copper foil is, for example, 4 to 35 ⁇ m.
  • the upper limit of the thickness of the rolled copper foil is, for example, 35 ⁇ m or less, and 18 ⁇ m or less, and the lower limit is, for example, 4 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, and, for example, 9 ⁇ m or more.
  • an X-ray generator is placed on the surface side of the rolled copper foil, an X-ray detector is placed on the other surface side, and the measured amount of transmitted X-rays is determined based on the thickness of the rolled copper foil.
  • the amount of attenuation and converting it to the thickness of the rolled copper foil is measured by determining the amount of attenuation and converting it to the thickness of the rolled copper foil. For example, measure the weight of a 20 cm square rolled copper foil, and calculate the thickness of the rolled copper foil from weight (g)/(density of rolled copper foil (g/cm 3 ) x area of rolled copper foil (cm 2 )). (Note that the density of rolled copper foil is 8.94 g/cm 3 for oxygen-free copper according to JIS-H3100 (C1020), as an example). Further, for example, measurements are performed at two or more arbitrary points using a digital length measuring machine (for example, Nikon's Digimicro MH-15M), and the thickness of the rolled copper foil is calculated from the arithmetic mean value of each thickness.
  • a digital length measuring machine for example, Nikon's Digimicro MH-15M
  • Example of manufacturing rolled copper foil As an example of a method for manufacturing rolled copper foil, first, a raw material such as copper is melted in a melting furnace to obtain a molten metal having a desired composition. Then, an ingot is manufactured by pouring this molten metal into a mold (casting). To prevent oxidative loss of copper, melting and casting are preferably carried out in vacuum or in an inert gas atmosphere.
  • the rolled copper foil is basically the one immediately after the final cold rolling.
  • the arithmetic mean value of the Cube area ratio of rolled copper foil when heat treated at a heating holding temperature of 370°C and a heating holding time of 1 second is It is inferred that this largely depends on the average grain size after annealing and the degree of work in the final cold rolling.
  • Conditions for final annealing are appropriately set so that the arithmetic mean value of the Cube area ratio when heat treated at a heating holding temperature of 370° C. and a heating holding time of 1 second becomes high.
  • the conditions for final annealing may be appropriately set so that the average grain size after final annealing is more than 15 ⁇ m and less than 35 ⁇ m.
  • the conditions may vary depending on the material composition of the rolled copper foil, those skilled in the art can experimentally determine the annealing conditions without excessive trial and error based on the annealing conditions disclosed in this example and comparative example. can.
  • a rolled copper foil is obtained by performing final cold rolling under conditions of a working degree of more than 98% and less than 99%.
  • the thickness of the rolled copper foil at this time is approximately 4 to 35 ⁇ m.
  • working degree (%) ⁇ (Thickness before final cold rolling (mm) - Thickness after final cold rolling (mm))/Thickness before final cold rolling (mm) ⁇ Defined as 100.
  • An embodiment of the method for manufacturing a copper-clad laminate according to the present invention includes a step of bonding the rolled copper foil described above to a base material.
  • the base material include resin films.
  • Several techniques can be employed to bond the resin film and rolled copper foil.
  • a method for manufacturing copper-clad laminates there is a method generally called a lamination method.
  • a copper clad laminate (CCL) consisting of the rolled copper foil and the resin film is obtained by crimping a resin film (base film) such as polyimide onto the rolled copper foil using a heat treater such as a laminator. be able to.
  • a polyimide resin film with a thickness of 25 ⁇ m such as Pixio (trademark) film manufactured by Kaneka Corporation
  • Pixio trademark
  • a copper-clad laminate can be manufactured by passing the material between heat rolls heated to about .degree. C. to 370.degree. C. and laminating and press-bonding the material.
  • the time for passing between the heat rolls (pressing time) is about 1 second.
  • each step is performed quickly, so the present inventors speculate that the heat treatment using the above-mentioned jig can reproduce the heat treatment by the lamination method.
  • a method generally called a casting method as a method for manufacturing copper-clad laminates.
  • a varnish containing polyamic acid which is a precursor of polyimide resin, is applied onto at least one surface of a rolled copper foil and cured by heat treatment to form a polyimide film on at least one surface of the rolled copper foil. There is a way to do it.
  • the rolled copper foil before laminating the rolled copper foil and the resin film, the rolled copper foil can be subjected to a roughening treatment.
  • the roughening treatment can be performed under the following conditions. ⁇ Roughening treatment conditions> Liquid composition: Cu10-20g/L, Co1-10g/L, Ni1-15g/L pH: 1-4 Temperature: 30-50°C Current density (Dk): 20-50A/dm 2 Time: 1-5 seconds
  • the Cube orientation is developed by the heat treatment, thereby producing a copper-clad laminate comprising a copper foil (rolled copper foil) and a base material (resin film) with a Cube area ratio of 77.0% or more. can be manufactured.
  • the method for measuring the Cube area ratio is the same as the method described above.
  • the method for manufacturing a flexible printed wiring board according to the present invention includes a step of forming wiring using a copper-clad laminate manufactured by the method for manufacturing a copper-clad laminate described above. At this time, it is possible to form wiring using the copper-clad laminate as a material according to a known procedure to manufacture a flexible printed wiring board (FPC). For example, an etching resist is applied to the rolled copper foil surface of a copper-clad laminate only on the necessary parts as a conductive pattern, and an etching solution is sprayed onto the rolled copper foil surface to remove unnecessary rolled copper foil and form a conductive pattern. Then, the etching resist is peeled off and removed to expose the conductive pattern. After forming the conductor pattern, it is common to apply a protective coverlay film.
  • FPC flexible printed wiring board
  • Such FPCs are used in electronic parts such as electronic and electrical equipment such as moving parts in hard disks, hinges and sliding parts of mobile phones, inside mobile phones, printer heads, optical pickup parts, and moving parts of notebook PCs. This applies to FPCs used for etc.
  • the method for manufacturing an electronic component may include a step of manufacturing an electronic component including a flexible printed wiring board manufactured by the above method for manufacturing a flexible printed wiring board.
  • Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 3 Manufacture of rolled copper foil]
  • ingots having the alloy composition shown in Table 1, which were made by adding a predetermined metal to oxygen-free copper were melted and cast.
  • the Ag content of the ingot was measured by the above-mentioned ICP emission spectrometry.
  • This ingot was processed in the following process order to produce rolled copper foil.
  • Step 1 Homogenization annealing: The above ingot was heated and held at 920° C. for 2.5 hours.
  • Hot rolling The ingot heated at 920°C was rolled at room temperature to a thickness of 16 mm. Thereafter, it was rapidly cooled to room temperature by water cooling to obtain a band-shaped metal material.
  • Step 3) Cold rolling 1: Rolled to a thickness of 10.5 mm.
  • Step 4) Recrystallization annealing 1 The above band-shaped metal material was heated and held at 400° C. for 7.5 hours.
  • Step 5 Surface cutting: Oxidized scale on the surface was removed by surface cutting.
  • Step 6 Cold rolling 2: Rolled to a thickness of 1.5 mm.
  • Step 7 Recrystallization annealing 2: The sample was kept in a furnace heated to 750°C for 30 to 120 seconds.
  • Step 8) Pickling/polishing: After immersing in a mixed acid of sulfuric acid and hydrogen peroxide, the oxide film on the surface of the material was removed by buffing.
  • Step 9) Cold rolling 3: Rolled to a thickness of 0.8 mm.
  • Recrystallization annealing 3 (final annealing): The annealing temperature and holding time were adjusted so that a predetermined crystal grain size was obtained, and the band-shaped metal material after cold rolling 3 was heated and held.
  • Table 1 lists the annealing conditions for each sample.
  • the band-shaped metal material is wrapped and sealed in a rolled copper foil (thickness: 33 ⁇ m) of sufficiently annealed tough pitch copper (JIS H 3100 (C1100)). It was put into the dryer. After maintaining the heat, the sealed body was taken out from the dryer and allowed to cool in the air. After cooling, the band-shaped metal material was taken out from the sealed body. Moreover, the average grain size after final annealing was measured by the method described above. (Step 11) Final cold rolling: Finished to a thickness of 0.012 mm (12 ⁇ m) to obtain a rolled copper foil.
  • the strip-shaped metal material is passed between a pair of work rolls without fixing both ends of the strip-shaped metal material in the rolling direction (in a free end state). Rolling was carried out without applying any tension to the material.
  • recrystallization annealing 3 was performed at the annealing temperature and holding time listed in Table 1.
  • the first clamping surface 112 is brought close to the second clamping surface 122 by quickly using a hook on the handle 116, and the first clamping surface 112 and the second clamping surface 112 are brought close to each other.
  • the sealing body was sandwiched between the clamping surfaces 122.
  • the first clamping surface 112 was quickly separated from the second clamping surface 122 by using a hook on the handle 116, so that the sealed body was not pinched. Thereafter, the sealed body was quickly taken out of the dryer and allowed to cool in the air. After cooling, the rolled copper foil, which was a measurement sample, was taken out from the sealed body.
  • the sample surface of the heat-treated rolled copper foil was measured, and the area ratio of the Cube orientation ⁇ 001 ⁇ 100> of the heat-treated rolled copper foil was measured using a scanning electron microscope (SU-70) manufactured by Hitachi, Ltd. It was measured using the method described above.
  • Tables 1, 2, and 3 show three points measured at 5 mm intervals while avoiding abnormal areas (an arbitrary point N1, N2 5 mm away from N1 in the direction perpendicular to the rolling direction, and a point N2 in the direction perpendicular to the rolling direction from N1 and The arithmetic mean value of the area ratio of the Cube orientation ⁇ 001 ⁇ 100> of N3) which is 5 mm away from N1 in the direction opposite to N2 is shown as the Cube area ratio.
  • the arithmetic mean value is shown by rounding off the second decimal place of N1 to N3, calculating the average value from each value up to the first decimal place after rounding, and also rounding off the second decimal place.
  • an attempt was made to measure the Cube area ratio in the same manner for rolled copper foil after the final cold rolling and before heat treatment at a heating holding temperature of 370°C and a heating holding time of 1 second, but it was found that subcrystals in the rolled structure were Since the size of the grains and dislocation cell structure was less than the step size (3 ⁇ m) under the EBSD measurement conditions, it was not possible to measure it under the same conditions as the measurement conditions of the rolled copper foil sample after heat treatment.
  • a polyimide resin film Pixio (trademark) manufactured by Kaneka Co., Ltd., was applied to the roughened side of the rolled copper foil.
  • FRS grade thickness 25 ⁇ m is sandwiched between two sheets of rolled copper foil, and then crimped with a laminator at 340°C for 1 second to create double-sided copper consisting of three layers: rolled copper foil, polyimide resin film, and rolled copper foil.
  • the IPC sliding bending frequency of each of these test pieces was measured using an IPC (American Printed Circuit Industry Association) bending test apparatus 200 shown in FIG.
  • This IPC bending test device 200 has a structure in which a vibration transmission member 220 is coupled to an oscillation drive body 210, and a test piece 230 has a total of four parts, including a screw 240 portion indicated by an arrow and the tip of the vibration transmission member 220. It is fixed to the device at a point.
  • the middle portion of the test piece 230 is bent into a hairpin shape with a predetermined radius of curvature r.
  • the IPC sliding bending test was conducted under the conditions that the radius of curvature r was 2.5 mm (outer radius), the vibration stroke was 20 mm, and the vibration speed was 1500 times/min.
  • the number of times until breakage when bending was repeated under the above conditions was counted, and the IPC sliding bending test was conducted with the number of trials for each condition being 4 times.
  • the average value of the number of times until breakage obtained is shown in Tables 2 and 3, respectively, as the number of times of IPC sliding bending. Note that rupture here means that the electrical resistance has increased by 20% compared to the electrical resistance of the FPC before the IPC sliding bending test. Electrical resistance was measured using a four-terminal method.
  • the higher the heat treatment temperature the faster the temperature rise rate of the rolled copper foil, and the generation of nuclei in multiple directions. It has been found that the growth of the cube orientation tends to be suppressed, and the cube area ratio tends to decrease. Therefore, if the arithmetic mean value of the Cube area ratio on the surface of rolled copper foil can be made 77.0% or more by heat treatment for 1 second at 370°C, which is a relatively high heat treatment temperature in the lamination method, then the heat treatment temperature in the lamination method is acceptable. Even if the change is within this range, it can be expected that the manufactured CCL, and furthermore, the FPC manufactured using the CCL, will have better flexibility than conventional ones.

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Abstract

ラミネート法によるCCL製造を経てFPC化した際に従来以上の高屈曲性を有する圧延銅箔を提供する。圧延銅箔であって、Cuを99.9質量%以上含み、残部が不可避的不純物からなり、加熱保持温度370℃、加熱保持時間1秒で熱処理したときに任意の1点およびそこから圧延直角方向に5mmずつ等間隔に離れた2点の計3点を測定した、Cube面積率の算術平均値が77.0%以上である。

Description

圧延銅箔、銅張積層板、銅張積層板の製造方法、フレキシブルプリント配線板の製造方法及び電子部品の製造方法
 本発明は、圧延銅箔、銅張積層板、銅張積層板の製造方法、フレキシブルプリント配線板の製造方法及び電子部品の製造方法に関する。
 フレキシブルプリント配線板(FPC)は、導電層である金属と樹脂フィルムに代表される柔軟性絶縁基板とが接合されたものである。一般に導電層には銅箔が用いられ、特に屈曲性が求められる用途には、屈曲性に優れる圧延銅箔が用いられている。
 一般的なFPC製造工程は以下のようなものである。まず銅箔を樹脂フィルムと接合する。接合には、銅箔上に例えばポリイミド樹脂の前駆体を含むワニスを塗布して熱処理を加えることでイミド化する方法(キャスト法)や、接着力のある樹脂フィルムと銅箔とを重ねてラミネートする方法(ラミネート法)がある。これらの工程によって接合された樹脂フィルム付き銅箔を銅張積層板(CCL)と呼ぶ。その後、エッチングにより配線を形成し、FPCが完成する。
 FPC用の圧延銅箔では、上述の通り屈曲性が要求される。特許文献1では、樹脂接着剤の硬化温度で容易に焼鈍すると共に、焼鈍後の耐屈曲性(屈曲疲労寿命)が極めて良好であるFPC用の圧延銅箔を提供するために最終冷間加工度を90%以上とすることが提案されている。
特開平4-228553号公報
 ところで、CCL製造では、近年、製造工程の短縮化、環境問題に対する意識の高まりから、キャスト法ではなく、より短時間で熱処理を行うラミネート法が求められる場合がある。しかしながら、ラミネート法を用いた場合、熱処理による材料の昇温速度が比較的速いため、多方向の方位の核が生成して成長し、立方体方位の発達が抑制される。従って、積層時に比較的時間をかけて熱処理を行うキャスト法に比べ、ラミネート法の場合に屈曲性が低下する傾向がある。このため、ラミネート法相当である短期間で熱処理を行ったとしても、銅箔にはより高い屈曲性を有することが求められている。
 そこで、本発明は一実施形態において、ラミネート法によるCCL製造を経てFPC化した際に従来以上の高屈曲性を有する圧延銅箔を提供することを目的とする。
 本発明者らは種々検討した結果、圧延銅箔を熱処理した際のCube面積率がFPC化した際の屈曲性に影響することを発見した。また、加熱保持温度370℃、加熱保持時間1秒で熱処理した際、そのCube面積率の算術平均値を77.0%以上にしたことで、従来以上の高屈曲性を有する圧延銅箔が得られることを見出し、以下によって例示される発明を創作した。
 [1]
 Cuを99.9質量%以上含み、残部が不可避的不純物からなり、
 加熱保持温度370℃、加熱保持時間1秒で熱処理したときに任意の1点およびそこから圧延直角方向に5mmずつ等間隔に離れた2点の計3点を測定した、Cube面積率の算術平均値が77.0%以上である、圧延銅箔。
 [2]
 Agを180~360質量ppm更に含む、[1]に記載の圧延銅箔。
 [3]
 厚みが4~35μmである、[1]~[2]のいずれかに記載の圧延銅箔。
 [4]
 Cube面積率が77.0%以上である圧延銅箔を有する、銅張積層板。
 [5]
 [1]~[3]のいずれかに記載の圧延銅箔と、基材とを接着させる工程とを含み、前記工程では、熱処理を施す、銅張積層板の製造方法。
 [6]
 [5]に記載の銅張積層板の製造方法で製造される銅張積層板を材料として配線を形成する工程を含む、フレキシブルプリント配線板の製造方法。
 [7]
 [6]に記載のフレキシブルプリント配線板の製造方法で製造されるフレキシブルプリント配線板を備える電子部品を製造する工程を含む、電子部品の製造方法。
 本発明の一実施形態によれば、ラミネート法によるCCL製造を経てFPC化した際に従来以上の高屈曲性を有する圧延銅箔を提供できる。
圧延銅箔の熱処理に用いる治具の概略図である。 参考例1~4及び比較例4におけるIPC摺動屈曲試験の測定方法を示す概略図である。 参考例1~4及び比較例4に基づき、各種CCL熱処理後Cube面積率の算術平均値を横軸とし、IPC摺動屈曲回数を縦軸してプロットしたグラフである。
 本発明は以下に説明する各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。
 なお、本明細書における「Cube方位」は、圧延面に{001}面が平行であり、且つ圧延方向(RD)に<100>方向が平行である結晶粒の方位であり、{001}<100>の指数で示される。また、「Cube面積率」は、Cube方位{001}<100>の面積率を示す。また、「圧延方向」とは、圧延対象物が、対をなすワークロール間を通過した方向に平行な方向を意味する。また、「圧延直角方向」とは、圧延面において、圧延方向に対して直角方向を意味する。
 [1.圧延銅箔]
 (組成)
 本発明に係る圧延銅箔は一実施形態において、Cuを99.9質量%以上含み、残部が不可避的不純物からなる。別の一実施形態において、当該圧延銅箔は純Cuから構成されてもよい。
 また一実施形態において、当該圧延銅箔は、FPC化した際に従来以上の高屈曲性をより確実に得つつ、適度な再結晶温度に制御する観点から、合金元素としてAgを合計で180~360質量ppm更に含んでもよい。特に、JIS-H3100(C1100)に規格するタフピッチ銅(TPC)、又はJIS-H3100(C1020)の無酸素銅(OFC)に対し、上記添加元素を含有することが好ましい。
 Ag含有量が360質量ppmを超えると、圧延銅箔の再結晶温度が高くなる影響でラミネート法による熱処理を実施しても再結晶が不十分となる場合がある。もし仮に圧延銅箔内に未再結晶粒が残存する場合には、FPCの屈曲性が著しく低下する。また、Ag含有量が180質量ppm以上であれば、導入される圧延歪み量が多くなるため、CCL熱処理後の立方体集合組織が成長しやすく、屈曲性が高くなりやすい。
 なお、圧延銅箔中の酸素含有量は上限側として例えば500質量ppm以下である。また、圧延銅箔中の酸素含有量は下限側として、例えば0質量ppm以上である。FPCの屈曲性に悪影響を与えると考えられる、材料中の亜酸化銅(CuO)の量を減らす観点から酸素含有量は50質量ppm以下が好ましい。
 本発明に係る圧延銅箔の組成は乾式分析として蛍光X線分析により測定できる。具体的には、蛍光X線分析はリガク社製Simultix14を使用し測定する。分析面は表面最大高さ粗さRz(JIS B0601:2013)が6.3μm以下となるように切削もしくは機械研磨したものを用いればよい。当該圧延銅箔の製造過程における溶解鋳造中の溶湯から分析用試料を採取する場合は30~40mmΦ、厚み50~80mm程度の形状に鋳造した後、厚み10~20mm程度に切断し、切断面を分析面とする。分析面は表面最大高さ粗さRz(JIS B0601:2013)が6.3μm以下になるまで切削もしくは機械研磨を繰り返す。
 なお、圧延銅箔の組成は蛍光X線分析による測定の他に湿式分析としてICP発光分光分析法を用いてもよい。具体的には、日立ハイテクサイエンス社製ICP発光分光分析装置(ICP-OES)SPS3100を用いて測定を行うことができる。ICP発光分光分析法の場合は試料を硝酸水溶液(容積比で、硝酸:水=1:1)にて溶解したものを希釈して用いる。
 (Cube面積率)
 本発明に係る圧延銅箔は一実施形態において、乾燥器内で加熱保持温度370℃、加熱保持時間1秒で熱処理した圧延銅箔を後述の方法で測定したときの、Cube面積率の算術平均値が77.0%以上である。
 具体的には、圧延銅箔の一部を対象試料として採取し、大気雰囲気中での酸化防止、また乾燥器から取出す際の折れ・シワ発生防止のため、当該試料を1枚の圧延銅箔(厚み:0.006mm)で包み密封体とする。
 次いで、380℃に保持した乾燥器(アドバンテック東洋株式会社製:DRH453WA)内で図1に示す治具100を加熱することで該治具100の温度が370℃になるように1時間保持する。なお、当該治具100は、圧延銅箔が包まれた密封体を挟むための第1挟持面112を有する直方体形状の第1挟持部110と、該密封体を挟むための第2挟持面122を有する直方体形状の第2挟持部120と、該第1挟持部110の一端及び該第2挟持部120の一端に連結されたヒンジ部130とを備え、該第1挟持部110の第1挟持面112と反対側の表面114に取手具116が取り付けられている。
 該治具100の温度が370℃になるように1時間保持した後、乾燥器を開け直ちに、該乾燥器内の治具100の取手具116に金属製フックを用いることで第2挟持面122から第1挟持面112を引き離す。第2挟持面122に密封体を載置した後、迅速に取手具116にフックを用いることで第1挟持面112を第2挟持面122に近接させ、第1挟持面112と第2挟持面122とで密封体を挟む。密封体を治具100で1秒間熱処理した後、取手具116にフックを用いることで第2挟持面122から第1挟持面112を迅速に引き離すことで密封体が挟まれていない状態にする。すなわち、1秒間の熱処理時間は、治具100が密封体を挟んだ時から挟んでいない時までを意味する。そして、乾燥器から速やかに密封体を取り出し大気雰囲気中で放冷する。放冷後、密封体から試料を取り出す。なお、治具100及び密封体の条件は以下の通りである。
 <各条件>
 ・治具
  取手具の重さ:73.8g
  第1挟持部の体積:68.64cm3(幅15.6cm×奥行4.4cm×高さ1.0cm)
  第1挟持部の重さ:661.4g
  第1挟持部の材質:タフピッチ銅(JIS H 3100(C1100))
  第2挟持部の体積:68.64cm3(幅15.6cm×奥行4.4cm×高さ1.0cm)
  第2挟持部の材質:タフピッチ銅(JIS H 3100(C1100))
 ・密封体
  密封体の大きさ:幅50mm×奥行70mm×厚み0.024mmt程度(対象試料の厚みが0.012mmtの場合)
  対象試料(圧延銅箔)の大きさ:幅20mm×奥行20mm
 所定の熱処理条件におけるCube方位の発達速度が比較的高く、Cube面積率が所定以上となる圧延銅箔は、屈曲の際に材料中の結晶粒界への転位蓄積がされにくい。これにより、破壊の原因となるクラックの発生が抑制されるために屈曲性に優れ、例えば銅張積層板の製造時の加熱条件に依らずに安定した屈曲性が得られる。上記Cube面積率の算術平均値が、下限側としては77.0%以上であり、好ましくは80.0%以上である。一方、上記Cube面積率の算術平均値が、上限側として100.0%以下である。
 本発明者は、熱処理後のCube面積率の算術平均値を高めるために、最終焼鈍後の平均結晶粒径の制御及び最終冷間圧延の加工度が重要であることを発見した。最終焼鈍後の平均結晶粒径及び最終冷間圧延の加工度の各条件については、後述するので割愛する。
 (Cube面積率の測定方法)
 次に、Cube面積率の測定方法の一例を説明する。前述の通り加熱保持温度370℃、加熱保持時間1秒で熱処理した圧延銅箔の試料表面において、Cube方位{001}<100>の面積率をEBSDにより測定する。ここで、EBSD(Electron Back Scatter Diffraction:電子後方散乱回折)とは、SEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)内で試料に電子線を照射したときに生じる反射電子菊池線回折(菊池パターン)を利用し結晶方位を解析する技術である。
 下記の電解液および試験条件で電解研磨を行い、試料表面から厚み1μm程度を除去した後、観察視野の一辺が圧延方向と平行となるようにして任意に設定した1000μm×1000μmの観察範囲に対し、3μmのステップサイズでスキャンし、結晶方位分布を測定する。
 測定は任意の1点およびそこから圧延直角方向に5mmずつ等間隔に離れた2点で実施する。なお、任意の1点およびそこから圧延直角方向に5mmずつ等間隔に離れた2点で測定したCube面積率の算術平均値が77.0%以上であれば、圧延銅箔全体として、屈曲性が高い傾向にある。なぜならば、製造工程においてはある程度製造条件にばらつきが若干生じ得るものの、該製造工程で得られる圧延銅箔を所定の条件の熱処理後に測定したCube面積率は、概ね所望の範囲内に制御されているためである。そのため、任意の1点及びそこから圧延直角方向に5mmずつ等間隔に離れた2点のCube面積率の算術平均値が77.0%以上である場合には、圧延銅箔内にCube面積率の算術平均値が77.0%未満となる部分も一部生じる可能性はあるが、かかる部分はそれほど多くないことが想定され、大部分は所望の金属組織となっており、本発明の課題を解決することができる。
 さらに、製造や圧延銅箔の取り扱い(例えば、測定用試料の切り出し等)の都合上、一部にはオイルピットが極端に入っている箇所、異物の付着や圧延スジなどの異常部が発生することがある。Cube面積率を測定する場合、異常部に相当する箇所を避けて測定箇所を設定すべきである。異常部については、電解研磨前の試料をSEM(観察倍率:100倍)で観察する等により把握できる。測定箇所と異常部が重なる場合は異常部を避けて計3点を測定する。
<電解液の配合(一例)>
 ・蒸留水 250ml
 ・リン酸 125ml
 ・尿素 2.5g
 ・エタノール1級 125ml
 ・1-プロパノール 25ml
<電解研磨条件>
 印加電圧:10V
 電解時間:10秒
<EBSDの測定条件等>
・SEM条件
 装置:株式会社日立製作所製 走査型電子顕微鏡(SU-70又はこれと同等な装置)
 電子銃の種類:電解放射型電子銃(ショットキー型)
 電子銃のエミッター:ZrOタングステン陰極
 対物レンズの種類:アウトレンズ型
 フォーカス補正の有無:有(ダイナミックフォーカス:24)
 ビーム条件
  加速電圧:15kV
  ワーキングディスタンス:15mm 
 観察倍率:90倍
・EBSD装置条件
 検出器:株式会社TSLソリューションズ製 デジタルCCDカメラ
・データ処理条件
 データ収集ソフトウェア:株式会社TSLソリューションズ製 OIM Data Collection
 Phase:Copper
 CCDカメラの画素数:1394×1040ピクセル
 Binning(ビニング):8×8
 Exposure(露出時間):8ミリ秒
 Gain:0.9~0.95
 バックグラウンド処理の有無:有
 測定点の走査方法:六角格子
・Hough変換
 (1)Hough Type:Classic
 (2)Hough Resolution:Low
 (3)Classic Hough
 ・Convolution Mask(コンボリューションマスク):9×9
 ・Min Peak Magnitude(最小ピーク強度):5
 ・Min Peak Distance(最小ピーク間距離):23
 ・Peak Symmetry(ピークの対象性):0.75
 ・Vertical Bias(バーティカルバイアス):0
 (4)General Parameter
 ・Binned Pattern Size(圧縮パターンサイズ):120
 ・Theta Step Size(角度ステップサイズ):1°
 ・Rho Fraction(ローフラクション):90%
 ・Max Peak Count(最大ピーク数):8
 ・Min Peak Count(最小ピーク数):3
 そして、結晶方位密度関数の解析を行い、Cube方位から15°以内の方位を持つ結晶粒の面積を測定面積で除し、面積率とする。以上の測定データの収集には株式会社TSLソリューションズ製のOIM Data Collectionを使用し、データ解析には株式会社TSLソリューションズ製のOIM Analysis V8を使用する。なお、EBSDによる方位解析において得られる情報は、電子線が試料に侵入する数10nmの深さまでの方位情報を含んでいるが、測定している広さに対して充分に小さいため、面積率として記載する。
<OIM Analysis V8のデータ解析条件>
・New Mapウインドウ
 Map Style
  Grayscale:<None>を選択する。
  Color Coded:Crystal Orientationを選択する。
 Boundaries
  Second Partition:<None>を選択する。
・Crystal Orientationウインドウ(Map StyleウインドウのColor CodedのEditをクリックすると表示される画面)
 Representation: Euler Angles(Bunge)を選択する。
 Enforce Orthotropic Sample Symmetryのチェックボックス:レ点を入力する。
・Add Crystal Orientation Rangeウインドウ(Crystal OrientationウインドウのAddをクリックすると表示される画面)
 Orientationタブ
  Phase:Copperを選択する。
  Euler Angles(Bunge):(φ1,Φ,φ2)=(0,0,0)
  hklの各入力値:001
  uvwの各入力値:100
 Toleranceタブ
  Minimumの入力値:0
  Maximumの入力値:15
 上記の設定条件にて実施したCrystal Orientationの測定結果におけるTotal fractionの値を、Cube面積率とする。
 (最終焼鈍後の平均結晶粒径)
 本発明に係る圧延銅箔は一実施形態において、後述する製造例のうち最終冷間圧延前であって再結晶焼鈍3(最終焼鈍)後の平均結晶粒径が15μm超35μm未満であることが好適である。一般的に、結晶粒径が小さい程、最終圧延時に一次再結晶の駆動力となる転位歪を蓄積しやすい。よって、最終冷間圧延前であって最終焼鈍後の平均結晶粒径を15μm超35μm未満とすることで、圧延銅箔の熱処理時に立方体集合組織が大きく発達し屈曲性が向上する。一方、最終焼鈍後の平均結晶粒径が35μm以上であると、最終圧延時に転位歪が蓄積しにくくなることに加え、圧延組織中にせん断帯が発達し易くなる。せん断帯は、圧延銅箔の熱処理時に、非Cube方位の核生成サイトとなりやすく、立方体集合組織は発達しにくい。
 (平均結晶粒径の測定方法)
 次に、平均結晶粒径の測定方法の一例を説明する。最終焼鈍後の試料表面において、平均結晶粒径をEBSDにより測定する。
 前述の条件にて電解研磨を行い、試料表面から厚み1μm程度を除去した後、任意に設定した1000μm×1000μmの観察範囲に対し、3μmのステップサイズでスキャンを行う。その後、Area Fraction法による解析を行い、結晶方位差が5°を超える境界を結晶粒界とみなした場合の平均結晶粒径を測定する。以上の解析には株式会社TSLソリューションズ製のOIM Analysis V8を使用する。下記に示されていないEBSDの測定条件等は前述の通りである。
<平均結晶粒径を算出する際のOIM Analysis V8の詳細設定>
・Partition Propertiesウインドウの詳細設定
 Grain Sizeタブ
  Grain Tolerance Angleの入力値:5
  Minimum Size[points]
  Grainsの入力値:2
  Anti-grainsの入力値:2
  Minimum Confidence Index(CI値の最小値)の入力値:0
  Apply partition before calculationのチェックボックス:レ点を入力する。
  Include grains at edges of scan in statisticsのチェックボックス:レ点を入力する。
・Twin Boundariesウインドウ(Partition PropertiesウインドウのDefineをクリックすると表示される画面)
 Enforce matching between twin planes(K1) in grain A and grain Bのチェックボックス:レ点を入力する。
 Allowed tolerance between twin planes(K1s)[degrees](双晶面間の許容ずれ角)の入力値:1
 (除外する双晶は特に規定なし。結晶粒界には双晶を含む。)
・平均結晶粒径の算出をするためのNew Chartウインドウの詳細設定
 Type:Grain Size(diameter)
 上記の設定条件にて実施したGrain Sizeの測定結果におけるAverage内のAreaの値(Area Fraction法による平均値)を、平均結晶粒径とする。
 (厚み)
 一実施形態において、圧延銅箔の厚みは、例えば4~35μmである。当該圧延銅箔の厚みは、上限側として例えば35μm以下であり、また例えば18μm以下であり、また、下限側として例えば4μm以上であり、また例えば6μm以上であり、また例えば9μm以上である。
 なお、圧延銅箔の厚みについては、例えば圧延銅箔の表面側にX線発生器を配置し、もう一方の表面側にX線検出器を配置し、測定した透過X線量から圧延銅箔による減衰量を求め、それを圧延銅箔の厚みに換算することで測定する。また例えば、20cm角の圧延銅箔の重量を測定し、重量(g)/(圧延銅箔の密度(g/cm3)×圧延銅箔の面積(cm2))より圧延銅箔の厚みを算出する(なお、圧延銅箔の密度は、一例としてJIS-H3100(C1020)の無酸素銅では8.94g/cm3)。更に例えば、デジタル測長機(一例として、ニコン製デジマイクロMH-15M)を用いて、任意の2点以上で測定を行い、各厚みの算術平均値より圧延銅箔の厚みを算出する。
 (圧延銅箔の製造例)
 圧延銅箔の製造方法の一例としては、まず溶解炉で銅等の原料を溶解し、所望の組成の溶湯を得る。そして、この溶湯を鋳型へ流し込むこと(鋳造)によりインゴットを製造する。銅の酸化損耗を防止するため、溶解及び鋳造は真空中又は不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。その後、均質化焼鈍、熱間圧延、冷間圧延1、再結晶焼鈍1、面削、冷間圧延2、再結晶焼鈍2、酸洗・研磨、冷間圧延3、再結晶焼鈍3(最終焼鈍)、最終冷間圧延をこの順で実施し、所望の厚み及び所望の特性を有する圧延銅箔に仕上げる。すなわち、本発明においては、圧延銅箔は、基本的に最終冷間圧延直後のものが対象といえる。
 なお、本発明者の経験によれば、加熱保持温度370℃、加熱保持時間1秒で熱処理したときの圧延銅箔のCube面積率の算術平均値は、後述する工程で製造する場合には最終焼鈍後の平均結晶粒径及び最終冷間圧延の加工度に大きく左右されることが推察される。
 (最終焼鈍)
 加熱保持温度370℃、加熱保持時間1秒で熱処理したときのCube面積率の算術平均値が高くなるよう、最終焼鈍の条件を適宜設定する。具体的には、最終焼鈍後の平均結晶粒径が15μm超35μm未満となるよう最終焼鈍の条件を適宜設定すればよい。当該条件は圧延銅箔の材料組成によっても変動しうるが、本実施例、比較例により開示される焼鈍条件に基づき、当業者であれば過度な試行錯誤なく実験的に焼鈍条件を求めることができる。
 (最終冷間圧延)
 加工度98%超99%未満の条件にて最終冷間圧延を行うことで、圧延銅箔が得られる。この時の当該圧延銅箔の厚みは、4~35μm程度である。なお、加工度については、加工度(%)={(最終冷間圧延前の厚み(mm)-最終冷間圧延後の厚み(mm))/最終冷間圧延前の厚み(mm)}×100で定義される。
 [2.銅張積層板の製造方法]
 本発明に係る銅張積層板の製造方法の一実施形態においては、先述した圧延銅箔と、基材とを接着させる工程を含む。当該基材としては、例えば樹脂フィルムが挙げられる。樹脂フィルムと圧延銅箔とを接着させるために、幾つかの手法を採用することができる。
 まず、銅張積層板の製造方法としては、一般的にラミネート法と呼ばれる手法がある。ラミネート法によれば、圧延銅箔にポリイミド等の樹脂フィルム(ベースフィルム)をラミネーター等の熱処理器を用いて圧着することにより、圧延銅箔と樹脂フィルムからなる銅張積層板(CCL)を得ることができる。ラミネート法を用いた製造方法の一例として、例えば株式会社カネカ製ピクシオ(商標)フィルムのような厚さ25μmのポリイミド樹脂フィルムに対し、例えば12μmの圧延銅箔の粗化処理面とを合わせ、300℃~370℃程度に加熱されたヒートロールの間を通過させラミネート圧着することで、銅張積層板を製造することができる。当該ヒートロールの間を通過する時間(圧着時間)は1秒程度である。上述した治具を用いての熱処理では各工程を迅速に行っているため、本発明者らは上述した治具を用いての熱処理によりラミネート法による熱処理を再現できていると推察している。
 次に、ラミネート法とは別に、銅張積層板の製造方法としては、一般的にキャスト法と呼ばれる手法がある。例えば、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸を含むワニスを、圧延銅箔の少なくとも一方の表面上に塗布し、加熱処理して硬化させ、圧延銅箔の少なくとも一方の表面上にポリイミド被膜を形成する方法がある。また例えば、ポリイミド樹脂フィルムの両面に圧延銅箔を積層する場合、片面銅張積層板を形成後、圧延銅箔を熱プレスにより圧着する方法や、2枚の銅箔層間にポリイミド樹脂フィルムを挟み、熱プレスにより圧着する方法がある。キャスト法による加熱処理は一般に125~360℃で30~400分の条件で実施される。
 なお、ラミネート法及びキャスト法では、ポリイミド樹脂フィルムを用いる一例を説明したが、当該樹脂フィルムに限定されるものはない。当該樹脂フィルムとしては、ポリイミド樹脂フィルムの他、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等でもよい。
 なお、典型的に、ラミネート法では、熱処理速度がキャスト法よりも圧倒的に速く、キャスト法と比較してFPCとしたときの屈曲性が低下しやすい。
 また、圧延銅箔と樹脂フィルムを積層させる前に、圧延銅箔に対して粗化処理を行うことができる。これにより樹脂フィルムと圧延銅箔との接着強度を向上させることができる。例えば、以下の条件で粗化処理を行うことができる。
 <粗化処理条件>
  液組成:Cu10~20g/L、Co1~10g/L、Ni1~15g/L
  pH:1~4
  温度:30~50℃
  電流密度(Dk):20~50A/dm2
  時間:1~5秒
 当該製造方法によれば、上記加熱処理によりCube方位が発達することで、Cube面積率が77.0%以上である銅箔(圧延銅箔)と基材(樹脂フィルム)を有する銅張積層板を製造することができる。なお、Cube面積率の測定方法については、先述した方法と同様である。
 [3.フレキシブルプリント配線板の製造方法]
 本発明に係るフレキシブルプリント配線板の製造方法は一実施形態において、先述した銅張積層板の製造方法で製造される銅張積層板を材料として配線を形成する工程を含む。このとき、当該銅張積層板を材料として公知の手順に従って配線を形成し、フレキシブルプリント配線板(FPC)を製造することが可能である。例えばエッチングレジストを銅張積層板の圧延銅箔面に導体パターンとしての必要部分だけに塗布し、エッチング液を圧延銅箔面に噴射することで不要な圧延銅箔を除去して導体パターンを形成し、次いでエッチングレジストを剥離・除去して導体パターンを露出する方法が挙げられる。導体パターン形成後は、保護用のカバーレイフィルムを貼ることが一般的である。
 (用途)
 このようなFPCは、電子・電気機器等の電子部品においてハードディスク内の可動部、携帯電話のヒンジ部やスライド摺動部、携帯電話内部、プリンターのヘッド部、光ピックアップ部、ノートPCの可動部等に使用されるFPCが該当する。なお、電子部品の製造方法においては、上記フレキシブルプリント配線板の製造方法で製造されるフレキシブルプリント配線板を備える電子部品を製造する工程を含めばよい。
 本発明を実施例及び比較例に基づいて具体的に説明する。以下の実施例及び比較例の記載は、あくまで本発明の技術的内容の理解を容易とするための具体例であり、本発明の技術的範囲はこれらの具体例によって制限されるものではない。
 なお、表1、表2及び表3中の「OFC」はJIS H 3100(C1020)に規格されている無酸素銅であり、「TPC」はJIS H 3100(C1100)に規格されているタフピッチ銅である。
 [実施例1~4、比較例1~3]
 [圧延銅箔の製造]
 まず、実施例1~4及び比較例1~3では、無酸素銅に所定の金属を添加した表1に記載の合金組成をもつインゴットを溶解鋳造した。なお、当該インゴットのAg含有量は上述したICP発光分光分析法により測定した。このインゴットを、下記工程順に加工し、圧延銅箔を作製した。なお、表1中の加工度については、最終冷間圧延における板厚減少率であり、加工度(%)={(最終冷間圧延前の厚み(mm)-最終冷間圧延後(最終製品)の厚み(mm))/最終冷間圧延前の厚み(mm)}×100により算出した。
 <工程(1)~(11)>
 (工程1)均質化焼鈍:上記インゴットを920℃で2.5時間加熱保持した。
 (工程2)熱間圧延:920℃で加熱したインゴットを室温下で厚み16mmまで圧延した。その後、水冷にて室温まで急速に冷却させて、帯状金属材料を得た。
 (工程3)冷間圧延1:厚み10.5mmまで圧延した。
 (工程4)再結晶焼鈍1:上記の帯状金属材料を400℃で7.5時間加熱保持した。
 (工程5)面削:表面上の酸化スケールを面削により除去した。
 (工程6)冷間圧延2:厚み1.5mmまで圧延した。
 (工程7)再結晶焼鈍2:750℃に昇温した炉内に30~120秒保持した。
 (工程8)酸洗・研磨:硫酸と過酸化水素水の混酸に浸漬の後、バフ研磨を行うことで材料表面の酸化膜を除去した。
 (工程9)冷間圧延3:厚み0.8mmまで圧延した。
 (工程10)再結晶焼鈍3(最終焼鈍):所定の結晶粒径となるように、焼鈍温度および保持時間を調整し、冷間圧延3後の帯状金属材料をそれぞれ加熱保持した。表1に各試料の焼鈍条件を記載する。なお、上記の帯状金属材料は酸化を防止するため、十分に焼鈍されたタフピッチ銅(JIS H 3100(C1100))の圧延銅箔(厚み:33μm)で当該帯状金属材料を包み密封した密封体を乾燥器内へ投入した。加熱保持後、乾燥器から密封体を取り出し大気雰囲気中で放冷した。放冷後、密封体から帯状金属材料を取り出した。また、最終焼鈍後の平均結晶粒径については、先述した方法により測定した。
 (工程11)最終冷間圧延:厚み0.012mm(12μm)に仕上げて圧延銅箔を得た。最終冷間圧延では、帯状金属材料の圧延方向の両端側を固定せず(自由端の状態)に、帯状金属材料を、対をなすワークロール間を通過させることで、圧延方向と平行な方向への張力を作用させずに圧延した。
 なお、実施例1~4及び比較例1~3では、表1に記載の焼鈍温度および保持時間で再結晶焼鈍3を実施した。
 [特性評価]
 次に、実施例1~4及び比較例1~3では、上記製造で得られた圧延銅箔の一部を各々測定用試料として採取し、先述した方法により、測定用試料を1枚の圧延銅箔(厚み:0.006mm)で包むことで密封体とした。また、380℃に保持した乾燥器(アドバンテック東洋株式会社製:DRH453WA)内で図1に示す治具100が370℃になるように1時間保持した。次いで、乾燥器を開け直ちに該乾燥器内の治具100の取手具116に金属製フックを用いることで第2挟持面122から第1挟持面112を引き離した。次いで、第2挟持面122に密封体を載置した後、迅速に取手具116にフックを用いることで第1挟持面112を第2挟持面122に近接させ、第1挟持面112と第2挟持面122とで密封体を挟んだ。密封体を治具100で1秒間熱処理した後、取手具116にフックを用いることで第2挟持面122から第1挟持面112を迅速に引き離すことで密封体が挟まれていない状態にした。その後、乾燥器から速やかに密封体を取り出し大気雰囲気中で放冷した。放冷後、密封体から測定用試料である圧延銅箔を取り出した。熱処理後の圧延銅箔の試料表面を測定対象とし、熱処理後の圧延銅箔のCube方位{001}<100>の面積率を、株式会社日立製作所製走査型電子顕微鏡(SU-70)を用いて、先述した方法により測定した。なお、表1、表2及び表3に、異常部を避けて5mm間隔で測定した3点(任意の1点N1、N1から圧延直角方向に5mm離れたN2、及びN1から圧延直角方向かつ該N1からN2に向かう方向と反対方向に5mm離れたN3)のCube方位{001}<100>の面積率の算術平均値をCube面積率として示す。算術平均値は、N1~N3の小数点第2位を四捨五入し、四捨五入後の小数点第1位までの各値から平均値を算出し、同じく小数点第2位を四捨五入して示している。なお、最終冷間圧延後であって加熱保持温度370℃、加熱保持時間1秒の熱処理前の圧延銅箔につき、同様にCube面積率を測定することを試みたが、圧延組織中の亜結晶粒や転位セル組織のサイズがEBSD測定条件のステップサイズ(3μm)未満のため、熱処理後の圧延銅箔の試料の測定条件と同条件で測定することはできなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 (実施例による考察1)
 実施例1~4と比較例1~3とを比較した結果、最終冷間圧延の加工度を98%超99%未満とした上で、最終焼鈍後の平均結晶粒径を適宜設定することにより、加熱保持温度370℃、加熱保持時間1秒で熱処理したときの圧延銅箔のCube面積率の算術平均値を高くできることを確認した。なお、実施例1~4におけるN1~N3のCube面積率の算術平均値は、いずれも80.0%以上であった。したがって、所定条件で熱処理したときの圧延銅箔のCube面積率の算術平均値は、表面の異常部を除き、80.0%以上であったと推察される。
 [参考例1~4、比較例4]
 <IPC摺動屈曲試験>
 参考例1~3では、CCLでのCube面積率の算術平均値と屈曲性との関係性を確認するため、360℃30分熱処理したときに表2に記載のCube面積率を有する圧延銅箔をそれぞれ準備した。次いで、360℃30分熱処理する前、すなわち最終冷間圧延後の当該圧延銅箔の一部を各々測定用試料として採取した。測定用試料の一方の表面上に上記の粗化めっき処理条件を参考に粗化めっき処理を施した後、圧延銅箔の粗化めっき処理面側に、ポリイミド樹脂フィルムである株式会社カネカ製ピクシオ(商標)FRSグレード(厚み25μm)を積層し、360℃30分間、熱プレス処理により圧着したことで圧延銅箔とポリイミド樹脂フィルムの2層からなる片面銅張積層板を作製した。
 また、参考例4および比較例4では、340℃1秒熱処理したときに表3に記載のCube面積率を有する圧延銅箔を準備した。次いで、340℃1秒熱処理する前、すなわち最終冷間圧延後の当該圧延銅箔の一部を各々測定用試料として採取した。測定用試料の一方の表面上に上記の粗化めっき処理条件を参考に粗化めっき処理を施した後、圧延銅箔の粗化面側に、ポリイミド樹脂フィルムである株式会社カネカ製ピクシオ(商標)FRSグレード(厚み25μm)を圧延銅箔2枚で挟み込む形で積層し、340℃で1秒間、ラミネーターにより圧着することで圧延銅箔、ポリイミド樹脂フィルム、圧延銅箔の3層からなる両面銅張積層板を作製した。圧着後、両面銅張積層板から最下層側の圧延銅箔をエッチングにより完全に除去し、圧延銅箔とポリイミド樹脂フィルムの2層からなる片面銅張積層板を作製した。
 その後、参考例1~4および比較例4の片面銅張積層板について既知のフォトリソグラフィ技術を用いて、銅箔の回路幅(Line)と隣接する回路同士の間隔(Space)をLine/Space=300μm/300μmとなるように配線を形成して、FPCをそれぞれ作製した。次に、得られたFPCを、幅12.7mm、長さ130mmで試験片の長さ方向が圧延方向と平行になるように切り出して試験片とした。これらの試験片を、図2に示すIPC(アメリカプリント回路工業会)屈曲試験装置200により、IPC摺動屈曲回数の測定をそれぞれ行った。このIPC屈曲試験装置200は、発振駆動体210に振動伝達部材220を結合した構造になっており、試験片230は、矢印で示したねじ240の部分と振動伝達部材220の先端部の計4点で装置に固定される。振動伝達部材220が上下に駆動すると、試験片230の中間部は、所定の曲率半径rでヘアピン状に屈曲される。IPC摺動屈曲試験については、曲率半径rを2.5mm(外半径)、振動ストロークを20mm、振動速度を1500回/分とした条件で行った。
 なお、IPC摺動屈曲試験において、上記条件で屈曲を繰り返した時の破断までの回数をカウントし、各条件の試行回数を4回としてIPC摺動屈曲試験を実施した。得られた破断までの回数の平均値をIPC摺動屈曲回数として表2及び表3にそれぞれ示す。なお、ここでいう破断とは、IPC摺動屈曲試験前のFPCの電気抵抗に対し電気抵抗が20%上昇したことを意味する。電気抵抗は4端子法で測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 (実施例による考察2)
 参考例1~4、比較例4で得られた結果を比較したことに基づき、Cube面積率の算術平均値が高い圧延銅箔を有するCCLを用いてFPCとしたときに従来よりも優れた屈曲性を有することを確認した。また、驚くべきことにCube面積率の算術平均値が77.0%以上となると屈曲性が急激に上昇する結果となっている(図3参照)。すなわち、ラミネート法でのCCL製造においてCube面積率の算術平均値が77.0%以上となれば屈曲性は大きく改善できるだろうことが分かる。なお、本発明者らの研究によれば、ラミネート法のような短時間での熱処理においては熱処理温度が高いほど、圧延銅箔の昇温速度が速くなり、多方向の方位の核が生成して成長し、立方体方位の発達が抑制される傾向にあり、Cube面積率が低下しやすいことが判明している。したがって、ラミネート法において熱処理温度として比較的高温である370℃で1秒の熱処理により圧延銅箔の表面のCube面積率の算術平均値を77.0%以上とできれば、ラミネート法の熱処理温度が許容範囲内で変化した場合であっても製造されたCCL、ひいては当該CCLを用いて製造されたFPCにおいて従来よりも優れた屈曲性を得ることが期待できる。
100 治具
110 第1挟持部
112 第1挟持面
114 表面
116 取手具
120 第2挟持部
122 第2挟持面
130 ヒンジ部
200 IPC屈曲試験装置
210 発振駆動体
220 振動伝達部材
230 試験片
240 ねじ
r 曲率半径

Claims (7)

  1.  Cuを99.9質量%以上含み、残部が不可避的不純物からなり、
     加熱保持温度370℃、加熱保持時間1秒で熱処理したときに任意の1点およびそこから圧延直角方向に5mmずつ等間隔に離れた2点の計3点を測定した、Cube面積率の算術平均値が77.0%以上である、圧延銅箔。
  2.  Agを180~360質量ppm更に含む、請求項1に記載の圧延銅箔。
  3.  厚みが4~35μmである、請求項1又は2に記載の圧延銅箔。
  4.  Cube面積率が77.0%以上である圧延銅箔を有する、銅張積層板。
  5.  請求項1~3のいずれか一項に記載の圧延銅箔と、基材とを接着させる工程とを含み、前記工程では、熱処理を施す、銅張積層板の製造方法。
  6.  請求項5に記載の銅張積層板の製造方法で製造される銅張積層板を材料として配線を形成する工程を含む、フレキシブルプリント配線板の製造方法。
  7.  請求項6に記載のフレキシブルプリント配線板の製造方法で製造されるフレキシブルプリント配線板を備える電子部品を製造する工程を含む、電子部品の製造方法。
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