JP7194857B1 - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
これは、エッチングすることにより形成される銅回路が、銅層の表面から下に向かって、すなわち樹脂層に向かって、末広がりにエッチングされる(ダレを発生する)ことによる。
そこで、この「ダレ」を減少させる技術が開発されている(特許文献1)。
そして、上述のように、回路幅は樹脂層側(ボトム側)で広がる傾向にあるため、ボトム側が隣の回路により接触し易く、ボトム側の回路幅(ボトム幅)を回路全体にわたって一定に保つことがより重要になってくる。特にボトム幅が35μm以下のような微細回路の場合このような不良がより起きやすい。
しかしながら、上述の特許文献1に記載されたように、回路のトップ幅とボトム幅の差(ダレ)を減少させる技術は開示されているものの、ボトム幅に着目した技術は見られなかった。
本発明のフレキシブルプリント基板用銅箔は、10~50質量ppmのPを含有することが好ましい。
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。
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。
本発明に係る銅箔は、99.96質量%以上のCuを含有し、残部不可避的不純物からなる。添加元素として10~50質量ppmのPを含有すると好ましい。ここで、Cuが99.96質量%以上となる範囲であれば、銅箔の機械的特性を改善する目的で、銅箔にAg、Sn、Zr等を微量に含有させてもよい。
添加元素としてPを含有すると、金属組織(結晶粒径)が均一になりやすく、さらにエッチング後の回路のボトム幅が一定になる傾向にある。但し、Pの含有量が50質量ppm (0.005質量%)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。
圧延銅箔に300℃×30分の熱処理を行ったとき、熱処理後の圧延面の測定視野150μm×150μmをEBSD測定し、方位差5°以上を結晶粒界とみなしたときの平均結晶粒径が5.0μm以下である。
平均結晶粒径は、EBSD(ElectronBack Scatter Diffraction:電子後方散乱回折)測定における結晶方位解析により算出する。
実際の測定は、試料表面を電解研磨後にSEM-EBSD(日本電子株式会社JSM-IT500HR、TSL EDAX SCAN GENERATOR-II、TSL OIM DATA COLECTION7)で下記の条件で観察する。
なお、EBSD測定は、熱処理後の銅箔から切り出したサンプル板(150mm×150mm)に対して行えばよい。
・Camera Elavation Angle:2.7 degrees
・Sample Tilt:70.0 degrees
・Camera Azimuthal Angle:0.0 degrees
・加速電圧:15.0kV
・プローブ電流:9.5nA
・SS―CCD Camera:Binning 8×8
・Gain:300~350(Pattern brightness:0.90~0.95)
・Exposure time:4ms
・Background integration count:20times
・観察倍率: 600倍
・観察視野: 150μm×150μm
・ステップサイズ 0.5μm
・Scan Mode: Hexagonal Glid
・Phase List: Copper
・Grain Dilation法によるCrean Upを1回実施(Grain Tolerance angle:5,Minimum Grain size:2 points,Multi Row:1, Iteration Fraction:0.25)
・EBSDマップのエッジにかかった結晶粒は計算から除外
・Area Fraction法により、結晶粒径(Diameter)の平均値、標準偏差を算出
銅箔に表面処理をした後にサンプル板(150mm×150mm)を切り出し、熱処理を加えて銅張積層板とした後に以下のエッチング条件で銅張積層板の銅箔側から直線回路(図2参照)を形成し、回路のボトム幅wを複数測定したとき、ボトム幅w(μm)の標準偏差σ(μm)と、ボトム幅wの平均値Aw(μm)で表されるσ/Awが0.03未満であると好ましい。σ/Awが0.03未満であると、回路直線性に優れる傾向にあることが経験的に得られているからである。
エッチング条件:
エッチング液の組成:CuCl2-2H2O=3mol/L(比重1.24)、HCl=4mol/L、液温度=50℃、エッチング液のスプレー圧=0.22MPaとし、回路部分をマスクした圧延銅箔をエッチング処理して回路を形成する。
σ/Awは、エッチング形成した回路の実際のボトム幅wを複数(好ましくは、10カ所以上、より好ましくは、50カ所、さらに好ましくは、回路の長手方向30μmごとに100カ所)測定してσ及びAwを求め、σ/Awを算出する。
なお、図2に示すように、別々の回路21、22からそれぞれ所定の測定点にて回路幅w1、w2、w100、w101、w102、w200・・・のように50カ所測定することができる。1つの回路上で測定してもよい。
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、銅インゴットに必要に応じてPを添加して溶解、鋳造した後、熱間圧延し、冷間圧延と焼鈍を繰り返し行うことにより箔を製造することができる。
ここで、冷間圧延の途中で、所定の冷却速度の中間焼鈍を実施し、中間焼鈍の際に発生した酸化スケールを除去して中間冷間圧延を行った後に最終焼鈍、最終冷間圧延をして目的とする最終厚さの箔を得ることができる。
中間焼鈍の最高温度は、350~500℃とすることができる。中間焼鈍の冷却速度は、中間焼鈍における最高温度TM(℃)から、(TM-200)℃の温度まで50~150℃/hで冷却することが好ましい。
これは、上述の通り、AreaFraction法による結晶粒径が小さいほど、結晶粒の大きさが揃っていて、かつ個々結晶粒の粒径が小さいことを意味するためである。
図4に示すように、エッチングは、レジストの無い部分(直線回路の間のスペースに相当)からエッチング液が銅箔内部に侵入して進行するが、スペースから銅箔の左右に向かってエッチングが進む。このとき、図1に示したように、エッチング(回路)は、表面から下方(樹脂層側(ボトム側))に向かって広がっていく。
この理由は、図5(b)に示すように、例えば視野150μm×150μm内で、回路21側の銅箔の結晶粒が大きく、回路22側の銅箔の結晶粒が小さいと、金属組織が均一でなく(結晶粒の大きさが揃わず)、結晶粒が大きい回路21側でのエッチング速度が大きくなり、結晶粒が小さい部位との間でエッチング量が変わり、ひいてはボトム幅wのバラツキが大きくなるためと考えられる。
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。
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。
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。
電気銅を用いてインゴットを非酸化性雰囲気で作製した。インゴットに含まれる銅の割合は99.96質量%以上であった。このインゴットを900℃以上で均質化焼鈍後、熱間圧延と冷間圧延を行った。冷間圧延中に最高温度400℃の中間焼鈍を実施し、中間焼鈍の冷却速度を最高温度より200℃低い温度まで表1の値として冷却した。実施例の冷却速度は、該実施例と別の材料を焼鈍した時の材料温度実測データから推算した。中間焼鈍の際に発生した酸化スケールを除去して中間冷間圧延を行った後に最終焼鈍、最終冷間圧延をして目的とする最終厚さ12μmの箔を得た。なお、比較例については、最高温度より200℃低い温度までの中間焼鈍の冷却速度を伝熱シミュレーションにより求め、表1に記載した。
上記したエッチング条件により、目標L/S(L/S=10/40~30/20)に近くなるよう各実施例及び各比較例ごとにエッチング時間を種々変えて条件設定したものを、実際に測定したところ、ボトム幅wの平均値Awは表1に示すような値となった。平均値AwはL/SのLを表す。また、「50μm-平均値Aw」はL/SのSを表す。各実施例及び各比較例ごとに、それぞれ各回路のボトム幅wを図2に示すようにして50カ所測定し、平均値Awを求めた。
なお、各実施例はそれぞれ同じ銅箔について、36~54秒の範囲でエッチング時間をそれぞれ変えた。同様に、各比較例はそれぞれ同じ銅箔について、36~54秒の範囲でエッチング時間をそれぞれ変えた。
一方、平均結晶粒径が5.0μmを超えた比較例銅箔を用いてフレキシブルプリント基板を作成したところ、σ/Awが0.03以上であり、隣り合う回路との接触が散見され、回路直線性に劣ることがわかった。
Claims (6)
- 99.96質量%以上のCuを含有し、残部不可避的不純物からなる圧延銅箔であって、
300℃×30分の熱処理を行ったとき、前記圧延銅箔の圧延面の測定視野150μm×150μmをEBSD測定し、方位差5°以上を結晶粒界とみなしたときの平均結晶粒径が5.0μm以下、
前記EBSD測定した前記結晶粒径の標準偏差が3.0μm以下であるフレキシブルプリント基板用銅箔。 - JIS-H3100(C1100)に規格するタフピッチ銅又はJIS-H3100(C1020)の無酸素銅からなる請求項1に記載のフレキシブルプリント基板用銅箔。
- 10~50質量ppmのPを含有する請求項1又は2に記載のフレキシブルプリント基板用銅箔。
- 請求項1又は2に記載のフレキシブルプリント基板用圧延銅箔と、樹脂層とを積層してなる銅張積層体。
- 請求項4に記載の銅張積層体における前記圧延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に記載のフレキシブルプリント基板を用いた電子機器。
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