(57)【要約】【課題】銅箔と樹脂とを積層する際の銅箔のシワを抑制したフレキシブルプリント基板用銅箔、それを用いた銅張積層体、フレキシブルプリント基板、及び電子機器を提供する。【解決手段】Cuを99.9質量％以上、Pを0.0005質量％以上0.0220質量％以下含有し、残部不可避的不純物からなる銅箔であって、厚み0.018mm以下、400℃で1秒間熱処理した前後の引張強さの低下率が10%以下であり、熱処理後の導電率が80%IACS以上、熱処理前の引張強さが180MPa以上〜320MPa未満であるフレキシブルプリント基板用銅箔である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Cu を99.9質量％以上、Pを0.0005質量％以上0.0220質量％以下含有し、残部不可避的不純物からなる銅箔であって、
厚み0.018mm以下、
400℃で1秒間熱処理した前後の引張強さの低下率が10%以下であり、
前記熱処理後の導電率が80%IACS以上、
前記熱処理前の引張強さが180MPa以上〜320MPa未満であるフレキシブルプリント基板用銅箔。
【請求項２】
ＪＩＳ−Ｈ３１００（Ｃ１１００）に規格するタフピッチ銅、又はＪＩＳ−Ｈ３１００（Ｃ１０２０）に規格する無酸素銅に、Pを0.0005質量％以上0.0220質量％以下含有してなる請求項１に記載のフレキシブルプリント基板用銅箔。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のフレキシブルプリント基板用銅箔と、樹脂層とを積層してなる銅張積層体。
【請求項４】
請求項３に記載の銅張積層体における前記銅箔に回路を形成してなるフレキシブルプリント基板。
【請求項５】
請求項４に記載のフレキシブルプリント基板を用いた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフレキシブルプリント基板等の配線部材に用いて好適な銅箔、それを用いた銅張積層体、フレキシブル配線板、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型、薄型、高性能化にともない、フレキシブルプリント基板（フレキシブル配線板、以下、「ＦＰＣ」と称する）が広く用いられている。
ＦＰＣは銅箔と樹脂（ポリイミド、液晶ポリマー等）とを積層したＣｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ（銅張積層体、以下ＣＣＬと称する）をエッチングすることで配線を形成し、その上をカバーレイと呼ばれる樹脂層によって被覆したものである。
【０００３】
ところで、銅箔と樹脂とを熱圧着やキャスト法等で積層する際、銅箔が加熱されて再結晶し、軟化する。そして、積層前後の銅箔の引張強さの差が大きくなると、積層を行うラミネートライン内で銅箔にシワが発生するという問題がある。
そこで、最終冷間圧延後の銅箔に７０〜９５℃の熱処理を加えて歪取りを行い、熱圧着時の熱収縮を低減して寸法安定性を向上させた技術が開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2017-179393号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の技術の場合、積層後の寸法安定性は改善するものの、銅箔のシワの低減は不十分であった。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、銅箔と樹脂とを積層する際の銅箔のシワを抑制したフレキシブルプリント基板用銅箔、それを用いた銅張積層体、フレキシブルプリント基板、及び電子機器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは種々検討した結果、所定の熱処理をした前後の引張強さの低下率を10%以下にすることで、銅箔と樹脂とを積層する際の銅箔のシワを抑制できることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明のフレキシブルプリント基板用銅箔は、Cu を99.9質量％以上、Pを0.0005質量％以上0.0220質量％以下含有し、残部不可避的不純物からなる銅箔であって、厚み0.018mm以下、400℃で1秒間熱処理した前後の引張強さの低下率が10%以下であり、前記熱処理後の導電率が80%IACS以上、前記熱処理前の引張強さが180MPa以上〜320MPa未満である。
【０００８】
本発明のフレキシブルプリント基板用銅箔は、ＪＩＳ−Ｈ３１００（Ｃ１１００）に規格するタフピッチ銅又はＪＩＳ−Ｈ３１００（Ｃ１０２０）の無酸素銅からなってもよい。
本発明の銅張積層体は、前記フレキシブルプリント基板用銅箔と、樹脂層とを積層してなる。
【０００９】
本発明のフレキシブルプリント基板は、前記銅張積層体における前記銅箔に回路を形成してなる。
【００１０】
本発明の電子機器は、前記フレキシブルプリント基板を用いてなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、銅箔と樹脂とを積層する際の銅箔のシワを抑制したフレキシブルプリント基板用銅箔が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る銅箔の実施の形態について説明する。なお、本発明において％は特に断らない限り、質量％を示すものとする。
【００１３】
＜組成＞
本発明に係る銅箔は、Cu を99.9質量％以上、Pを0.0005質量％以上0.0220質量％以下含有し、残部不可避的不純物からなる。Cuが99.96質量％以上であると好ましい。
添加元素としてPを含有すると、後述する熱処理後の引張強さを180MPa以上に維持できるため、銅箔と樹脂とを積層するラミネートライン内で銅箔が折れ難く、ラミネートライン内での銅箔の搬送性の低下等を抑制できる。
【００１４】
Pの含有量が0.0005質量％（5質量ppm）未満であると、熱処理後の引張強さが180MPa未満に低下する。Pの含有量が0.0220質量％（220質量ppm）を超えると、導電率が低下し、フレキシブルプリント基板に適さない。
【００１５】
本発明に係る銅箔を、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）からなる組成に、添加元素としてPを0.0005質量％以上0.0220質量％以下含有する組成としてもよい。
【００１６】
＜銅箔の厚み＞
銅箔の厚みを0.018mm以下とする。
銅箔の厚みが0.018mmより大きいと、エッチングによる回路の微細化が困難で、ＦＰＣとして不適である。銅箔の厚みの下限は制限されないが、製造上から、例えば0.003mmが例示される。
【００１７】
＜熱処理前後の引張強さの低下率＞
400℃で1秒間熱処理した前後の銅箔の引張強さの低下率が10%以下である。
銅箔と樹脂とを熱圧着やキャスト法等で積層する際、銅箔が加熱されて再結晶し、軟化する。そして、積層前後の銅箔の引張強さの差が大きくなると、積層時に銅箔にシワが発生する。
そこで、上記熱処理した前後の銅箔の引張強さの低下率を10%以下に管理すれば、積層前後の銅箔の引張強さの差が小さくなり積層時の銅箔のシワを抑制できる。
なお、熱処理条件を、400℃で1秒間に設定した理由は、以下のロールtoロール方式で一般的に行われるラミネートの中で最も過酷な条件を想定し、この条件で所期の性能を満たせば、一般的なＣＣＬ積層時の加熱であれば十分とみなせるからである。
なお、熱処理による銅箔表面の酸化を防止するため、熱処理の雰囲気は、還元性又は非酸化性の雰囲気が好ましく、例えば、真空雰囲気、又は、アルゴン、窒素、水素、一酸化炭素等若しくはこれらの混合ガスからなる雰囲気などとすればよい。400℃に到達するまでの昇温速度は100〜300℃/minの間であればよい。
【００１８】
＜導電率及び引張強さ＞
上記熱処理後の導電率が80%IACS以上である。導電率が80%IACS未満であると、フレキシブルプリント基板に適さない。
上記熱処理前の引張強さが180MPa以上〜320MPa未満であり、好ましくは210以上320MPa未満である。
熱処理前の引張強さが180MPa未満であると、銅箔と樹脂とを積層する際に銅箔が折れ易くなる。
熱処理前の引張強さが320MPa以上であると、熱処理後に引張強さが大幅に低下し、引張強さの低下率が10%を超える。
【００１９】
本発明の銅箔は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、銅インゴットにＰを添加して溶解、鋳造した後、熱間圧延し、冷間圧延と焼鈍を行うことにより箔を製造することができる。
ここで、例えば（１）最終冷間圧延の加工度η、（２）最終冷間圧延後の軟化処理、の条件を制御することで、熱処理前後の銅箔の引張強さの低下率を確実に10%以下にすることができる。
【００２０】
最終冷間圧延の加工度ηを制御することで、ひずみを十分に蓄積させることができ、上記熱処理後の引張強さの低下を抑制し、引張強さの低下率を10%以下にすることができる。
最終冷間圧延の加工度ηは銅箔の製造条件によっても変わり、限定されないが、例えばηを６．０以上とするとよい。
加工度ηは、最終焼鈍前の冷間圧延直前の材料の厚みをＡ０、最終焼鈍前の冷間圧延直後の材料の厚みをＡ１とし、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表す。
最終冷間圧延の加工度ηが低過ぎると、ひずみを最終冷間圧延中に十分に導入することが難しく、上記熱処理後の引張強さが大きく低下し、引張強さの低下率が10%を超える。加工度ηの上限は特に制限されないが、実用上、７．４５程度である。
【００２１】
最終冷間圧延後の軟化処理を行うことで、予め銅箔が加熱されて再結晶し軟化する。これにより、銅箔と樹脂とを積層する際の銅箔の軟化の度合いが小さくなり、引張強さの低下率を10%以下にすることができる。
軟化処理の温度としては、300℃以上が好ましく、300℃〜400℃がより好ましい。軟化処理の時間は数十秒〜数分でよく、例えば1〜2分とすると好ましい。
軟化処理の温度が低すぎると、銅箔の軟化が十分でなく引張強さの低下率を10%以下にすることが困難になる。軟化処理の温度が高過ぎると、銅箔が軟化し過ぎて強度が低下する。
軟化処理を行う方法として、専用の熱処理ラインを設けてもよいが、例えば銅箔の表面に粗化処理等の表面処理を施す際には、前処理として脱脂液への浸漬及びその後の乾燥工程がある。そこで、この乾燥工程における乾燥温度を300℃以上とすれば、上記軟化処理を脱脂後の乾燥処理と兼用できる。
【００２２】
＜銅張積層体及びフレキシブルプリント基板＞
又、本発明の銅箔に例えば（１）樹脂前駆体（例えばワニスと呼ばれるポリイミド前駆体）をキャスティングして熱をかけて重合させること、（２）ベースフィルムと同種の熱可塑性接着剤を用いてベースフィルムを本発明の銅箔にラミネートすること、により、銅箔と樹脂基材の２層からなる銅張積層体（ＣＣＬ）が得られる。又、本発明の銅箔に接着剤を塗着したベースフィルムをラミネートすることにより、銅箔と樹脂基材とその間の接着層の３層からなる銅張積層体（ＣＣＬ）が得られる。これらのＣＣＬ製造時に銅箔が熱処理されて再結晶化する。
これらにフォトリソグラフィー技術を用いて回路を形成し、必要に応じて回路にめっきを施し、カバーレイフィルムをラミネートすることでフレキシブルプリント基板（フレキシブル配線板）が得られる。
【００２３】
従って、本発明の銅張積層体は、銅箔と樹脂層とを積層してなる。又、本発明のフレキシブルプリント基板は、銅張積層体の銅箔に回路を形成してなる。
樹脂層としては、PET（ポリエチレンテレフタレート）、PI（ポリイミド）、LCP（液晶ポリマー）、PEN（ポリエチレンナフタレート）が挙げられるがこれに限定されない。また、樹脂層として、これらの樹脂フィルムを用いてもよい。
樹脂層と銅箔との積層方法としては、銅箔の表面に樹脂層となる材料を塗布して加熱成膜してもよい。又、樹脂層として樹脂フィルムを用い、樹脂フィルムと銅箔との間に以下の接着剤を用いてもよく、接着剤を用いずに樹脂フィルムを銅箔に熱圧着してもよい。但し、樹脂フィルムに余分な熱を加えないという点からは、接着剤を用いることが好ましい。
【００２４】
樹脂層としてフィルムを用いた場合、このフィルムを、接着剤層を介して銅箔に積層するとよい。この場合、フィルムと同成分の接着剤を用いることが好ましい。例えば、樹脂層としてポリイミドフィルムを用いる場合は、接着剤層もポリイミド系接着剤を用いることが好ましい。尚、ここでいうポリイミド接着剤とはイミド結合を含む接着剤を指し、ポリエーテルイミド等も含む。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。又、本発明の作用効果を奏する限り、上記実施形態における銅合金がその他の成分を含有してもよい。
例えば、銅箔の表面に、粗化処理、防錆処理、耐熱処理、またはこれらの組み合わせによる表面処理を施してもよい。
【実施例１】
【００２６】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。電気銅に、Ｐを添加して表１に示す組成とし、Ar雰囲気で鋳造して鋳塊を得た。鋳塊中の酸素含有量は15ppm未満であった。この鋳塊を900℃で均質化焼鈍後、熱間圧延と冷間圧延を行った後に中間焼鈍を行った。
その後、表面に発生した酸化スケールを除去して、表１に示す加工度ηで最終冷間圧延をして目的とする最終厚さの箔を得た。得られた箔を脱脂液槽に通箔して脱脂を行った後、表１に示す温度で乾燥し、粗化処理および防錆処理を行った。なお、脱脂乾燥槽を通箔する時間は１分であった。
【００２７】
＜銅箔サンプルの評価＞
１．導電率
上記脱脂乾燥槽通過後の各銅箔サンプルについて、ＪＩＳ  Ｈ  ０５０５に基づいて4端子法により、25℃の導電率(%IACS)を測定した。
導電率が８０%IACS以上であれば導電性が良好である。
２．引張強さ
上記脱脂乾燥槽通過後の各銅箔サンプルについて、熱処理（400℃×1秒）前後の銅箔の引張強さを、ＩＰＣ-ＴＭ650に準拠した引張試験により、試験片幅12.7ｍｍ、室温（１５〜３５℃）、引張速度50.8mm/min、ゲージ長さ50mmで、銅箔の圧延方向（又はＭＤ方向）と平行な方向に引張試験して測定した。
【００２８】
３．積層時のシワの有無
ロールtoロール式（ロール状の銅箔と、ロール状の樹脂フィルムを積層した後、再びロールに巻き取る）のラミネート装置を用い、ラミネート後の銅張積層体のシワの発生の有無を判定した。
シワの確認は、形状解析レーザー顕微鏡（キーエンス社製、製品名：VK-X1000）を用い、銅張積層体の銅箔側の表面の凹凸差が3μm以上の場合に、シワの発生ありと判定した。
凹凸差は、ISO-25178に規定される最大高さSzから、ISO-25178に規定される算術平均高さSaを引いた値（Sz-Sa）である。
【００２９】
得られた結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2020056081.tif 000002
【００３１】
表１から明らかなように、所定量のPを含有し、熱処理した前後の引張強さの低下率が10%以下である各実施例の場合、銅張積層体に積層したときに銅箔にシワが発生しなかった。
なお、図１に示すように、エッチング時間と結晶粒界の合計長さとの間にほぼ線形の相関がみられた。  
【００３２】
一方、熱処理した前後の引張強さの低下率が10%を超えた比較例１〜４，６，８の場合、銅張積層体に積層したときに銅箔にシワが発生した。
なお、比較例１〜３は、最終冷間圧延後の脱脂乾燥槽での乾燥温度が３００℃未満のため、熱処理前の引張強さが320MPa以上となり、熱処理後の引張強さとの差が大きくなり過ぎ、引張強さの低下率が10%を超えた。
【００３３】
比較例４は、Pを含有せず、最終冷間圧延後の脱脂乾燥槽での乾燥温度が３００℃未満のため、熱処理後の引張強さが180MPa未満に大幅に低下し、引張強さの低下率が10%を超えた。
比較例６は、Pを含有せず、最終冷間圧延後の脱脂乾燥槽での乾燥温度が３００℃未満のため、熱処理前の引張強さが320MPa以上となり、熱処理後の引張強さとの差が大きくなり過ぎ、引張強さの低下率が10%を超えた。ここで、比較例６は、脱脂乾燥槽の通箔時間を２４時間とし、特許文献１と同様の条件として低温長時間の軟化処理を行った。
比較例８は、最終冷間圧延の加工度ηが６．０未満のため、ひずみが十分に蓄積せず、上記熱処理前後の引張強さの低下度合いが大きくなり、引張強さの低下率が10%を超えた。
【００３４】
Pを含有せず、最終冷間圧延後の脱脂乾燥槽での乾燥温度が３００℃未満の比較例５の場合、銅箔が軟化し過ぎて熱処理後の引張強さが180MPa未満に大幅に低下し、ハンドリング性が劣化して銅張積層体を製造できなかった。
最終冷間圧延後の脱脂乾燥槽での乾燥温度が４００℃を超えた比較例７の場合、熱処理後の引張強さが180MPa未満に大幅に低下し、ハンドリング性が劣化して銅張積層体を製造できなかった。