(57)【要約】【課題】本発明は、プリント基板の高密度化、低コスト化などを目的とした一括積層タイプの多層基板において、基板中に内蔵される抵抗層に適した銅合金箔を提供することである。【解決手段】化学組成が１．５〜５質量％のＴｉを含有し残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、厚さ５０μｍ以下、体積抵抗率が３００ｎΩ・ｍ以上であることを特徴とする多層基板の抵抗体用圧延銅合金箔。【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成が１．５〜５質量％のＴｉを含有し残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、厚さ５０μｍ以下、体積抵抗率が３００ｎΩ・ｍ以上であることを特徴とする多層基板の抵抗体用圧延銅合金箔。
【請求項２】
化学組成が１．５〜５質量％のＴｉを含有し、さらにＺｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｂ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｈｆ、Ａｕ、ＭｏおよびＮｂの１種以上を総量で０．００５質量％以上５質量％以下を含有し、残部が銅及び不可避不純物からなり、厚さ５０μｍ以下、体積抵抗率が３００ｎΩ・ｍ以上であることを特徴とする多層基板の抵抗体用圧延銅合金箔。
【請求項３】
請求項１または２に記載の多層基板の抵抗体用圧延銅合金箔において、箔に圧延する前の最終焼鈍における連続焼鈍炉の操業条件に関し、炉温を６５０℃以上９５０℃以下とし、炉内滞留時間Ｔ（ｍｉｎ）を焼鈍板厚ｔ（ｍｍ）に対し２ｔ（ｍｉｎ）以上５ｔ（ｍｉｎ）以下とし、さらに焼鈍温度から２００℃までの冷却速度を１００℃／ｓ以上とすることを特徴とする多層基板の抵抗体用圧延銅合金箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プリント基板の高密度化、低コスト化などを目的とした一括積層タイプの多層基板において、基板中に内蔵される抵抗層として用いられる金属箔に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年の電子機器の軽薄短小化、高機能化に伴い、プリント基板には高密度実装が求められ、基板を多層化することにより回路を３次元化して高密度回路を得る、いわゆる多層基板が用いられるケースが増えている。この多層基板において、従来は受動部品である抵抗、コンデンサーは表面実装されるのが一般的であったが、最近、これらの部品を多層基板中の層に内蔵する技術が開発されている。（これを一括積層と称する。）（例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３参照。）部品を多層基板中に内蔵するメリットとしては、以下のとおりである。
▲１▼実装工程を省略でき、製造コストを低減できる。
▲２▼基板表面の実装スペースや実装のためのスルーホールがなくなることにより基板形状の設計の自由度が増す。
▲３▼配線長を自由に調整しやすくなるため、高速信号に絶えられる構造をもつ回路を設計できる。
▲４▼導体層を金属のみとし、絶縁層を再生可能な熱可塑性樹脂のみを用いればリサイクルが可能となる。
などが挙げられる。このような背景から、部品を内蔵した多層基板が使われるケースが増えている。
【０００３】
【非特許文献１】
安藤三津雄、岩田照徳「抵抗内臓多層プリント配線板」、Ｐｏｌｙｆｉｌｅ、１９８８年１２月、第２５巻、ｐ．２０−２２
【非特許文献２】
「一括積層でコスト半減  部品内蔵で機能のみ込む」、日経エレクトロニクス、２００２年４月２２日号、ｐ．１２０−１２３
【非特許文献３】
近藤宏司、外２名、「ＰＡＬＡＰ―リサイクル可能な一括多層プリント配線板―」、エレクトロニクス実装技術、平成１４年９月、第１８巻、第９号、ｐ．６０−６３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような多層基板に内蔵される抵抗層用の材料としては、体積抵抗率が高く厚さの薄い材料を用いれば、抵抗部の配線の幅と長さをコントロールすることにより、所望の抵抗値をもつ回路を得るための設計が容易となる。
このような抵抗体を形成する方法としては、Ｂｉ２Ｒｕ２Ｏ７、Ｐｂ２Ｒｕ２Ｏ６．５といった酸化物のペーストを回路上に印刷したあとプレスにより積層する方法があったが、この方法ではコストがかかること、フレキシブル基板には不向きであることなどの問題があった。
【０００５】
このような問題を解決する方法としては、金属箔を抵抗体として用い、リジッドまたはフレキシブルの樹脂と積層後エッチングにより所定サイズに形成する方法が考えられる。この金属箔の求められる性質としては、以下のことが挙げられる。
▲１▼上述のように、体積抵抗率の高いことが求められる。現有するＣｕ、Ａｌやその合金の箔では体積抵抗率が低いため、抵抗体回路として所望する抵抗値を得るには抵抗部の長さを非常に長く取る必要があり、設計の自由度を極端に低下させることから問題である。
▲２▼磁性のある金属箔を用いた場合には、高周波電流の通電を阻害するため、磁性のない金属箔が求められる。
▲３▼熱膨張係数が、絶縁層として用いられる樹脂が近く、積層時にそりを生じないことが求められる。
しかしながら、これらの性質を所望するレベルで兼ね備えた金属箔の出現には至っていない。
【０００６】
本発明の課題は、プリント基板の高密度化、低コスト化などを目的とした一括積層タイプの多層基板において、基板中に内蔵される抵抗層に適した金属箔を提供することである。
【０００７】
【問題点を解決するための手段及び作用】
発明者らは、抵抗値が高く薄肉化可能な金属箔の材料の開発とその製造プロセスを鋭意研究した結果、Ｃｕ−Ｔｉ合金をベースとした圧延箔の製造プロセスに着目し、最終焼鈍条件を厳密にコントロールすることにより、マトリックスのＣｕ中にＴｉを強制的に固溶させ、さらにこれを箔まで圧延することにより所望する体積抵抗率を持つ圧延金属箔を製造できることを明らかにした。
【０００８】
即ち、本発明は
（１）化学組成が１．５〜５質量％のＴｉを含有し残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、厚さ５０μｍ以下、体積抵抗率が３００ｎΩ・ｍ以上であることを特徴とする多層基板の抵抗体用圧延銅合金箔、
（２）化学組成が１．５〜５質量％のＴｉを含有し、さらにＺｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｂ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｈｆ、Ａｕ、ＭｏおよびＮｂの１種以上を総量で０．００５質量％以上５質量％以下を含有し、残部が銅及び不可避不純物からなり、厚さ５０μｍ以下、体積抵抗率が３００ｎΩ・ｍ以上であることを特徴とする多層基板の抵抗体用圧延銅合金箔、
（３）上記（１）または（２）記載の多層基板の抵抗体用圧延銅合金箔において、箔に圧延する前の最終焼鈍における連続焼鈍炉の操業条件に関し、炉温を６５０℃以上９５０℃以下とし、炉内滞留時間Ｔ（ｍｉｎ）を焼鈍板厚ｔ（ｍｍ）に対し２ｔ（ｍｉｎ）以上５ｔ（ｍｉｎ）以下とし、さらに焼鈍温度から２００℃までの冷却速度を１００℃／ｓ以上とすることを特徴とする多層基板の抵抗体用圧延銅合金箔の製造方法、
である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の限定理由について述べる。
（１）体積抵抗率および厚さ
上述のように、エッチングにより形成された抵抗体の抵抗値を自由に設計するためには、素材の体積抵抗率が十分高く、厚さが小さいことが必要である。近年の高機能の多層基板に使用可能な箔の体積抵抗率は３００ｎΩ・ｍ以上、望ましくは４００ｎΩ・ｍ以上であることが必要である。また、厚さに関しては５０μｍ以下まで薄くすることが必要である。ただし、厚さが薄くなるとピンホールの発生が多くなり、特に５０μｍ以下ではピンホールが飛躍的に増加する。抵抗体用金属箔としてはピンホールが少なければ少ないほうが良いが、本発明では、１ｍ２当たりのピンホール数を１．７個以下とする。
【００１０】
（２）Ｔｉ含有量、製造条件
次に、上記に示した高い体積抵抗率を得るための条件について説明する。ＴｉはＣｕ中に固溶させることにより抵抗を上昇させる効果の高い元素であるため、選択した。ただし、Ｃｕ中のＴｉの固溶限は温度が低くなるにつれ小さくＣｕ−Ｔｉ系合金は、時効させると析出強化により高い強度が得られることから、主にばね材等に使用されている。
しかし、このような時効を行ったものでは、マトリックス中のＴｉ固溶量が小さいため、高い抵抗値を得ることができない。そこで、Ｔｉの抵抗を上昇させる効果を生かすために、高温にて強制的に固溶させたものを常温に持ちきたす、いわゆる溶体化処理を行ったものを箔に適用することを検討した。
【００１１】
Ｔｉの添加量については、マトリックス中のＴｉの固溶量を増やす必要がある。所望の抵抗値を得るためにはＴｉ含有量を１．５質量％以上とする必要があることがわかった。ただしＴｉ含有量が５質量％を超えた場合には、介在物が発生し箔に圧延した際にピンホール個数を増加させる。そのため、Ｔｉの最適な含有量は１．５質量％以上、５質量％以下とした。
【００１２】
また、箔に圧延する前の最終焼鈍における連続焼鈍炉の操業条件を制御することが高い体積抵抗率を得る上で重要であることがわかった。すなわち、材料温度を高く、冷却速度を高くすることが必要である。そのためには、炉温を６５０℃以上、望ましくは７００℃以上、さらに望ましくは７５０℃以上とする。６５０℃未満ではＴｉＣｕ３が析出し、固溶Ｔｉ量が減少して十分な体積抵抗率が得られない。また、９５０℃を超えると材料に厚い酸化層を生成し、焼鈍後の酸洗において通常条件では酸化層を除去しきれなくなるため、９５０℃以下とする。
【００１３】
炉内滞留時間Ｔ（ｍｉｎ）を以下の式に基づいて焼鈍板厚ｔ（ｍｍ）に対し２ｔ（ｍｉｎ）以上５ｔ（ｍｉｎ）以下（比例定数ａを２ｍｉｎ／ｍｍ以上、５ｍｉｎ／ｍｍ以下）とする。
Ｔ＝ａ・ｔ            （１）
但し、Ｔ：炉内滞留時間（ｍｉｎ）、ａ：比例定数（ｍｉｎ／ｍｍ）、ｔ：板厚（ｍｍ）
たとえば、板厚が０．１５ｍｍの時の滞留時間Ｔ（ｍｉｎ）は０．３ｍｉｎ以上０．７５ｍｉｎ以下の時間である。
ａ＜２では滞留時間が短すぎて材料が炉温まで加熱されず、その結果ＴｉＣｕ３が析出し、固溶Ｔｉ量が減少して体積抵抗率が低下する。ａ＞５では焼鈍に要する時間が長くなりすぎ、生産性に乏しくなる。
さらに焼鈍温度から２００℃までの冷却速度を１００℃／ｓ以上とすることが必要である。高い冷却速度を得るためには材料を水冷することが望ましい。これはＴｉＣｕ３の析出が反応速度の速いスピノーダル分解によって生じるため、冷却速度が遅いと析出反応が進むことにより固溶Ｔｉが減少してしまうからである。
【００１４】
（３）Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｂ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｈｆ、Ａｕ、ＭｏおよびＮｂ
これらの元素はさらに抵抗を上昇させる元素として必要に応じて添加することができる。これらの添加元素の総量が０．００５質量％以下では所望する効果が得られず、また５質量％以上では介在物が発生しピンホールを増加させるため、これらの添加元素の総量を０．００５質量％以上５質量％以下と定めた。
【００１５】
【実施例】
電気銅あるいは無酸素銅を原料として、高周波真空溶解炉にて表１に示す各種組成のインゴットを鋳造した。
次に、このインゴットを９００℃に加熱し、この温度に１時間保持した後、厚さ８ｍｍまで熱間圧延し、速やかに冷却した。表面の酸化スケールを面削した後、連続ラインにおける焼鈍と冷間圧延を繰り返し、厚さ０．０１５ｍｍの箔を得た。なお、箔に圧延する前の最終焼鈍においては炉温、ラインスピード、冷却を厳密にコントロールして行った。式（１）に基づき、炉内滞留時間が所定範囲になるように設定した。
Ｔ＝ａ・ｔ              （１）
但し、Ｔ：炉内滞留時間（ｍｉｎ）、ａ：比例定数（ｍｉｎ／ｍｍ）、ｔ：板厚（ｍｍ）
【００１６】
【表１】
2004244646.tif 000002
【００１７】
このようにして得られた各合金箔について、体積抵抗率とピンホール数を評価した。体積抵抗率は四端子法により求めた。ピンホール数は５０μｍ以上のピンホールが検出できるオンライン検査機を用い、１ｍ２当たりのピンホール数が１．７個以下のものを○とし、１．７個を超えるものを×として評価した。
【００１８】
表１にその結果を示す。結果から判るように、本発明の銅合金箔は高い体積抵抗率を持つことが判る。これに対し、比較例Ｎｏ．２１はＴｉ濃度が低く、十分な体積抵抗率が得られなかった例である。比較例Ｎｏ．２２はＴｉ含有量が多く、Ｎｏ．２３は添加元素の添加量が多いため高い体積抵抗率が得られているが、Ｔｉ含有量、添加元素の添加量に伴って介在物が多くなったため、ピンホールが多く発生した例である。
【００１９】
比較例Ｎｏ．２４は炉温が低く、ＴｉＣｕ３が析出して固溶Ｔｉ量が減り、十分な体積抵抗率が得られなかった例である。比較例Ｎｏ．２５は炉温が高すぎて、厚い酸化層を生成し、焼鈍後の酸洗において十分酸化層を除去しきれなくなり、板厚０．０１５ｍｍまで圧延できなかった例である。比較例Ｎｏ．２６は炉内滞留時間が短く、材料が設定した炉温まで加熱されなかったため、ＴｉＣｕ３が析出して固溶Ｔｉ量が減り、十分な体積抵抗率が得られなかった例である。比較例２７は冷却速度が遅いため、冷却中にＴｉＣｕ３が析出して固溶Ｔｉ量が減り、十分な体積抵抗率が得られなかった例である。
【００２０】
また、発明例において、最終焼鈍の炉温が６７０℃の発明例Ｎｏ．４、７２０℃である発明例Ｎｏ．５と８００℃である他の発明例を比較すると、炉温が高いほど、高い体積抵抗率を持つことが判る。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、この発明によれば一括積層タイプの多層基板における内部抵抗層に適した合金箔を提供することができる。