(57)【要約】【課題】高い導電性を維持しながら高強度と高耐熱性を実現することができ、ＦＰＣやフィルムキャリア等の材料として適した特性を持った銅合金箔を得るための製造方法を提供する。【解決手段】０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜０．５重量％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、０．１〜３．０重量％のＺｎ、０．０１〜２．０重量％のＳｎ、および残部のＣｕから成り、前記Ｆｅと前記Ｎｉの合計重量と前記Ｐの重量の比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０であり、前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２である銅合金を鋳造した後、７００〜９００℃に加熱後毎分２５℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理と、４００〜５００℃に加熱して３０分〜５時間保持する第２の熱処理とを施すと共に、最終的に５０μｍ以下の厚さまで圧延加工を行う。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜０．５重量％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、０．１〜３．０重量％のＺｎ、０．０１〜２．０重量％のＳｎ、および残部のＣｕから成り、前記Ｆｅと前記Ｎｉの合計重量と前記Ｐの重量の比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０であり、前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２である銅合金を鋳造した後、７００〜９００℃に加熱後毎分２５℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理と、４００〜５００℃に加熱して３０分〜５時間保持する第２の熱処理とを施すと共に、最終的に５０μｍ以下の厚さまで圧延加工を行うことを特徴とする電子部品用銅合金箔の製造方法。
【請求項２】
０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜０．５重量％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、０．１〜３．０重量％のＺｎ、０．０１〜２．０重量％のＳｎ、０．０１〜０．３重量％のＭｇ、および残部のＣｕから成り、前記Ｆｅと前記Ｎｉの合計重量と前記Ｐの重量の比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０であり、前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２である銅合金を鋳造した後、７００〜９００℃に加熱後毎分２５℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理と、４００〜５００℃に加熱して３０分〜５時間保持する第２の熱処理とを施すと共に、最終的に５０μｍ以下の厚さまで圧延加工を行うことを特徴とする電子部品用銅合金箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）の導体やＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）用のフィルムキャリア等として用いられる電子部品用銅合金箔の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、軽量化、高密度化に対応した配線材料やＩＣパッケージング材料として、銅箔をポリイミド樹脂フィルムなどに貼り合わせてエッチングで配線パターンを形成したＦＰＣやＴＡＢ用のフィルムキャリアが広く用いられている。こうした用途に用いられる銅箔には、導電性が良いこと、厚さが薄くて均一であること、積層加工や実装の工程中に変形を起こさない強度を持つこと、積層加工時やはんだ付け時の加熱によって軟化しない耐熱性をもつこと、配線形成時にエッチングむらが生じないこと、高温高湿度下での配線の短絡（マイグレーション）が起こらないことなどの特性が求められる。
【０００３】
更に、近年、高密度実装の進行によって、ＦＰＣやフィルムキャリアはその配線幅や配線間隔がより小さくなるファインピッチ化が進んでおり、それに対応して、より薄くて表面粗さが小さい銅箔が使用されるようになっている。また、厚さが薄くなると樹脂との積層工程で材料が変形したり、折れ曲がり等が起こりやすくなるため、従来よりも一層、材料の強度を高める必要がある。
【０００４】
一方、ＦＰＣやフィルムキャリアは銅箔と樹脂フィルムを積層したものであるが、その構造として従来から、ポリイミド樹脂の基板フィルムと銅箔をエポキシ樹脂からなる接着剤層を介して積層する三層構造が用いられてきた。しかし近年、従来のはんだより融点の高い鉛フリーはんだが接続に使用される等の理由によって、ＦＰＣやフィルムキャリアに従来以上の耐熱性が要求されるようになっている。このため、耐熱性の劣る接着剤層を用いずに直接ポリイミド樹脂層と銅箔を積層する二層構造が広く用いられるようになってきた。ここで、三層構造の場合は１００〜２００℃の温度で加圧することによりエポキシ樹脂などの接着剤を硬化させて、ポリイミド樹脂などの基板フィルムと銅箔を接着する。それに対して二層構造の場合はポリイミド樹脂を銅箔と直接接着することから、３００〜４００℃の温度で加圧することが必要となる。
【０００５】
このように、ＦＰＣやフィルムキャリアに用いられる銅箔には、ファインピッチ化に対応するためにより高い強度が求められている。また二層構造の採用により、従来よりも耐熱性の良い材料であることも同時に求められている。このような要求に鑑みて、純銅よりも強度に優れた銅合金を使用することにより、電子部品用として必要な導電率を維持しながら強度、耐熱性を向上させようとしたものとして、特許文献１、２に示すものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２７４３６６８号公報
【特許文献２】
特開２００３−３４８２９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１、２に示された方法により得られた銅合金箔においても、引張り強度及び導電率が十分とはいえず、更に、高強度、高耐熱性、高導電性を両立した銅箔が要望されていた。
【０００８】
従って、本発明の目的は、高い導電性を維持しながら高強度と高耐熱性を実現することができ、ＦＰＣやフィルムキャリア等の材料として適した特性を持った銅合金箔を得るための製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の電子部品用銅合金箔の製造方法は、０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜０．５重量％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、０．１〜３．０重量％のＺｎ、０．０１〜２．０重量％のＳｎ、および残部のＣｕから成り、前記Ｆｅと前記Ｎｉの合計重量と前記Ｐの重量の比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０であり、前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２である銅合金を鋳造した後、７００〜９００℃に加熱後毎分２５℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理と、４００〜５００℃に加熱して３０分〜５時間保持する第２の熱処理とを施すと共に、最終的に５０μｍ以下の厚さまで圧延加工を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の電子部品用銅合金箔の製造方法は、０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜０．５重量％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、０．１〜３．０重量％のＺｎ、０．０１〜２．０重量％のＳｎ、０．０１〜０．３重量％のＭｇ、および残部のＣｕから成り、前記Ｆｅと前記Ｎｉの合計重量と前記Ｐの重量の比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０であり、前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２である銅合金を鋳造した後、７００〜９００℃に加熱後毎分２５℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理と、４００〜５００℃に加熱して３０分〜５時間保持する第２の熱処理とを施すと共に、最終的に５０μｍ以下の厚さまで圧延加工を行うことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品用銅合金箔の製造方法について更に詳しく説明する。
【００１２】
（１）銅合金組成
本発明の電子部品用銅合金箔の合金組成としては、０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜０．５重量％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、０．１〜３．０重量％のＺｎ、０．０１〜２．０重量％のＳｎ、および残部のＣｕから成り、前記Ｆｅと前記Ｎｉの合計重量と前記Ｐの重量の比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０であり、前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２のものとする。上記の合金組成にさらに０．０１〜０．３重量％のＭｇを含むこともできる。ここでＦｅ、ＮｉはＰと共に添加することによってＰ化合物を形成し、材料の導電率を良好に保ちながら強度、耐熱性を向上させる働きをする。本発明では、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの組成比を特定の範囲に規定することにより目的とする高強度、高導電率の達成が可能になる。Ｚｎは強度の向上効果を持つとともに耐マイグレーション性を大幅に向上させる効果を持つ。さらに、電子部品材料として必要なはんだ濡れ性やＳｎめっき密着性の改善にも大きな効果がある。Ｓｎは強度、耐熱性の向上に大きな効果を持つ。またＭｇは強度、耐熱性、耐マイグレーション性のそれぞれをさらに改善する働きを持ち、かつ導電率に与える悪影響が少ない添加元素として有効である。
【００１３】
（２）元素の組成範囲
Ｐの組成範囲は０．０３〜０．２重量％に規定する。Ｐの添加量を０．０３重量％未満にすると十分な量のＰ化合物を形成することができず、満足できる強度が得られなくなる。また０．２重量％を超えて添加すると、鋳造時にＰ化合物の偏析による鋳塊割れが起こりやすくなる。また、上記のＰの範囲に対して効果的にＰ化合物を形成するためには、ＦｅとＮｉの組成範囲をそれぞれ０．１〜０．５重量％にし、かつそのＦｅとＮｉの合計量がＰの重量％の３〜１０倍になるように規定する必要がある。ここで規定範囲よりＦｅ、Ｎｉが過剰になったりＰが過剰になったりすると、過剰元素が導電率に悪影響を与え期待する特性が得られない。また、ＦｅとＮｉは強度と導電率に対して同様の効果を期待して添加するものであるが、Ｆｅだけの添加では低強度、高導電率の材料が得られやすく、Ｎｉだけの添加では高強度、低導電率の材料が得られやすい。よってバランスのとれた材料を得るためには、ＦｅとＮｉを１対１の比率で添加することが望ましい。本発明では実用上支障がない範囲として、ＦｅとＮｉの重量％の比をＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２に規定する。また、Ｚｎの組成範囲は、０．１〜３．０重量％、Ｓｎの組成範囲は、０．０１〜２．０重量％に規定する。また、Ｍｇを添加する場合は、０．０１〜０．３％に規定する。Ｚｎ、Ｓｎ、Ｍｇは規定範囲より少ない添加量では添加の効果が小さく、規定範囲を超えて添加すると導電率に悪影響を与える。
【００１４】
（３）第１の熱処理
上記の組成の素材を最終の銅箔厚さまで圧延加工する過程において、その圧延の途中段階で７００〜９００℃に加熱後３００℃以下まで２５℃／分以上の速度で冷却する溶体化を目的とした第１の熱処理を行う。溶体化を目的とした第１の熱処理では合金元素を銅中に十分固溶させる必要がある。また、冷却の速度が遅いと冷却中に析出物が形成され、第２の熱処理で粗大な析出物に成長する恐れがある。粗大な析出物は、銅箔の厚さが薄くなった時に破断の起点になる可能性があるとともに、配線形成時にエッチングむらを引き起こす原因となる。そこで、本発明では加熱温度を７００〜９００℃と高温に規定し、冷却速度を２５℃／分以上に規定することで冷却中に析出物が形成されることを防いでいる。溶体化処理に続いて冷間圧延を行うことにより、材料中には析出物形成の起点となる格子欠陥が導入される。これによって、第２の熱処理での微細析出物の形成を促進することができる。
【００１５】
（４）第２の熱処理
第１の熱処理後、４００〜５００℃で３０分〜５時間保持する時効を目的とした第２の熱処理を行う。これによってＦｅ、ＮｉがＰとの化合物をつくり銅中に微細な形状で析出し、優れた強度、耐熱性と高い導電率を両立させることができる。時効を目的とした第２の熱処理では微細析出物を形成することで導電率、強度を向上させることが重要である。このため、本発明では処理条件を４００〜５００℃で３０分〜５時間に規定している。処理条件がこれより高温、長時間になった場合、析出物が粗大化して前記した破断やエッチングむらの原因となる。また、低温、短時間になった場合は析出が十分に進行せず、導電率、強度とも十分な値が得られない。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
無酸素銅を母材にし、０．３ｗｔ％のＦｅ、０．３ｗｔ％のＮｉ、０．１５ｗｔ％のＰ、０．５ｗｔ％のＺｎ、０．３ｗｔ％のＳｎを添加した銅合金を、高周波溶解炉で溶製し、直径３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのインゴットに鋳造した。これを８５０℃に加熱して押出加工し、幅２０ｍｍ、厚さ８ｍｍの板状にした後、厚さ１．０ｍｍまで冷間圧延した。これに８５０℃で１０分間保持する第１熱処理を行った後、水中に投入して約３００℃／分の速度で室温（約２０℃）まで冷却した。冷却した材料を厚さ０．２ｍｍまで冷間圧延した後、４６０℃で２時間保持する第２熱処理を施した。さらにこれを厚さ１８μｍまで冷間圧延した。（試料Ｎｏ．１）次に、０．３ｗｔ％のＦｅ、０．３ｗｔ％のＮｉ、０．１５ｗｔ％のＰ、０．５ｗｔ％のＺｎ、０．３ｗｔ％のＳｎに加えて０．０５ｗｔ％のＭｇを添加した銅合金を上記と同様に鋳造し、同じ工程で厚さ１８μｍまで加工した。（試料Ｎｏ．２）更に、表１に示す組成の合金Ｎｏ．３〜Ｎｏ．１２を鋳造し、前記と同じ条件で加工、熱処理して厚さ１８μｍの試料を製造した。得られた試料Ｎｏ．１〜１２について引張強さ、耐熱性、導電率の各特性値を測定した。ここで耐熱性は、各試料を１時間保持したときに引張強さが初期値の７０％以下に低下する温度を求めることで評価した。測定した結果を表２に示す。
【００１７】
【表１】
2005029826.tif 000002
【００１８】
【表２】
2005029826.tif 000003
【００１９】
表２の結果、実施例である試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４は、いずれも７００Ｎ／ｍｍ２を超える引張強さと４００℃以上の耐熱性を持ちながら、なおかつ６５％ＩＡＣＳ（ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ａｎｎｅａｌｅｄ  ｃｏｐｐｅｒ  ｓｔａｎｄａｒｄ）を超える良好な導電率を兼ね備えており、特に、試料Ｎｏ．１は引張強さ７２６Ｎ／ｍｍ２、軟化温度４００℃、導電率６６％ＩＡＣＳ、また試料Ｎｏ．２は引張強さ７５０Ｎ／ｍｍ２、軟化温度４２０℃、導電率６６％ＩＡＣＳという良好な特性が得られることが判明した。
【００２０】
一方、試料Ｎｏ．５およびＮｏ．６はＦｅ、Ｎｉ、Ｐの含有量が規定範囲から外れた比較例である。試料Ｎｏ．５は特にＰの含有量が多すぎることに起因して鋳塊割れが発生した。また、試料Ｎｏ．６は含有量が少ないことによって十分な引張強さ、耐熱性が得られていない。また、試料Ｎｏ．７およびＮｏ．８はＦｅ、Ｎｉの合計量とＰの量の比率が規定範囲から外れた比較例である。表２の結果より、Ｆｅ、Ｎｉが過剰になった場合もＰが過剰になった場合も導電率が悪くなり、引張強さも良好な値が得られない。試料Ｎｏ．９およびＮｏ．１０はＦｅの量とＮｉの量の比率が規定範囲から外れた比較例である。Ｎｉが過剰になった場合は導電率が悪くなり、Ｆｅが過剰になった場合は良好な引張強さが得られない。試料Ｎｏ．１１はＺｎの量を過剰とした比較例であり、試料Ｎｏ．１２はＳｎの量を過剰とした比較例である。表２の結果より、いずれも引張強さや耐熱性は良好であるが、導電率が悪くなる。
【００２１】
次に、前記の実施例で示した試料Ｎｏ．１と同じ組成の銅合金について、前記と同様の工程で加工する際、その第１熱処理の加熱条件および冷却条件と第２熱処理の加熱条件を表３に示す条件で実施して試料Ｎｏ．１３〜１７を製造した。得られた各試料について引張強さ、耐熱性、導電率の各特性値を前記と同様な方法で測定した。測定した結果を表４に示す。
【００２２】
【表３】
2005029826.tif 000004
【００２３】
【表４】
2005029826.tif 000005
【００２４】
表４の結果より、実施例による試料Ｎｏ．１およびＮｏ．２が、７００Ｎ／ｍｍ２以上の引張強さと４００℃以上の耐熱性を持ちながら、なおかつ６５％ＩＡＣＳを超える良好な導電率を兼ね備えているのに対して、比較例となる試料Ｎｏ．１３〜１７はいずれも特性が劣っている。試料Ｎｏ．１３は第１熱処理の加熱温度が規定範囲から外れた比較例であり、加熱温度が低すぎると引張強さが低下している。試料Ｎｏ．１４は第１熱処理後の冷却速度が遅すぎた場合の比較例であり、この場合も引張強さが低下している。試料Ｎｏ．１５およびＮｏ．１６は第２熱処理の加熱温度が規定範囲から外れた比較例であり、この場合、引張強さ、導電率の両方において十分な値が得られていない。試料Ｎｏ．１７は第２熱処理の加熱保持時間が短すぎる場合の比較例であり、特に導電率が低い値にとどまっている。
【００２５】
以上のことより、本発明により規定した銅合金の組成範囲及び第１、第２の熱処理条件を用いることにより、７００Ｎ／ｍｍ２以上の引張強さと４００℃以上の耐熱性を持ちながら、なおかつ６５％ＩＡＣＳを超える良好な導電率を兼ね備えていることが実証された。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る電子部品用銅合金箔の製造方法によれば、ＦＰＣやフィルムキャリアの材料として用いられている従来の圧延銅箔や圧延銅合金箔に比べて十分に高い強度と耐熱性を持ち、なおかつ良好な導電率を維持している銅合金箔を提供することができる。特に、高強度化の達成により樹脂との積層工程で材料が変形したり折れたりすることがなくなり、近年の高密度実装に伴う従来以上のファインピッチ化にも対応できる。また、高耐熱性の達成により従来よりも高温で加圧される二層構造にも対応できる材料が供給できることになる。このことは、ＦＰＣやフィルムキャリアの設計においてその設計自由度を大幅に広げることができるという利点にもつながり、その発展に大きく寄与するものである。