JP4749780B2 - 銅合金圧延箔 - Google Patents

Description

本発明は、強度、耐熱性、耐屈曲特性に優れ、フレキシブルプリント配線板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ
Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ；以下、ＦＰＣとも称する）等の可撓性配線部材用として好適な圧延銅箔に関する。

ＦＰＣは可撓性を有するため、従来から、折り曲げ部や可動部の電子回路に広く使用されている。例えば、ＨＤＤやＤＶＤ及びＣＤ−ＲＯＭ等のディスク関連機器の可動部や、折りたたみ式携帯電話機の折り曲げ部等に用いられている。また、最近では電気機器の小型化に伴い、デジタルカメラや携帯電話、ＨＤＤ、プリンター、液晶パネル周り等の狭い空間に、折りたたんで実装されている。

このような折り曲げ部や可動部の電子回路への用途から、ＦＰＣには繰り返しの曲げに対する高い耐久性（耐屈曲特性）が要求されている。そのため、ＦＰＣの導電材として用いる銅箔には、電解銅箔よりも高い耐屈曲特性を有する圧延銅箔、特にタフピッチ銅や無酸素銅の圧延銅箔が使用されている。

また、最近の傾向として、ＦＰＣのファインピッチ化の要求から、従来のベースフィルム、接着剤、銅箔からなる３層基板から、ベースフィルムと銅箔からなる２層基板の使用が増加する傾向にある。圧延銅箔を使用して製造される２層基板では、従来よりも高い温度で処理されることが多く、また、使用される圧延銅箔の厚みも１０μｍ以下と従来のものよりも薄くなっている。

このような最近の事情から、ＦＰＣ用の圧延銅箔には、優れた耐屈曲特性と共に、薄くてもハンドリングしやすく且つ加工しやすいように、充分な強度が求められている。更に、最近では環境保護の観点から鉛のフリー化が進められ、はんだも鉛のフリー化によって融点が上昇しているため、ＦＰＣ用の圧延銅箔にも、これらの温度に耐え得る耐熱性が要求されている。

しかしながら、ＦＰＣ用として使用されているタフピッチ銅や無酸素銅の圧延銅箔は、熱処理後における耐屈曲特性には優れているが、上述した耐熱性及び強度の要求に対しては不充分であった。また、Ｓｎ等の添加元素を添加した銅合金圧延箔（例えば、特開２００３−２５３３５７公報）では、耐熱性と強度が改善されるものの耐屈曲特性や導電率が低下しやすいため、これらの特性の調和のとれた改善向上が望まれている。

特開２００３−２５３３５７公報

本発明は、このような従来の事情に鑑み、従来のタフピッチ銅や無酸素銅の圧延銅箔に比較して、耐屈曲特性を損なわず且つ導電率をそれほど低下させることなく、強度及び耐熱性を改善向上させ、これらの特性がバランス良く調和した銅合金圧延箔を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供する銅合金圧延箔は、０.０５〜０.２重量％のＳｎ、０.００５〜０.０２重量％のＰ、及び残部のＣｕからなり、最終冷間圧延前の焼鈍された状態での結晶粒径が２０μｍ以下であることを特徴とするものである。また、この銅合金圧延箔においては、０.０１０〜０.０２重量％のＰを含有し、最終冷間圧延前の焼鈍された状態での結晶粒径が５μｍ以下であることが好ましい。

本発明によれば、従来のタフピッチ銅や無酸素銅の圧延銅箔に比較して、耐屈曲特性を損なわず且つ導電率をそれほど低下させずに、強度及び耐熱性を改善向上させることができ、しかもこれらの特性がバランス良く調和した銅合金圧延箔を提供することができる。従って、本発明の銅合金圧延箔を用いることにより、強度と耐熱性に優れ、良好な耐屈曲特性と充分な導電性を備えたＦＰＣを得ることができる。

本発明の銅合金圧延箔は、タフピッチ銅あるいは無酸素銅に、錫（Ｓｎ）とリン（Ｐ）を添加し、圧延率と焼鈍温度を制御しながら冷間圧延と焼鈍を繰り返すことによって、最終冷間圧延前における焼鈍された材料の結晶粒径を２０μｍ以下としたものである。その後、通常のごとく最終冷間圧延により所定の厚さとした後、熱処理を施してＦＰＣ用の銅合金圧延箔とする。

本発明の銅合金圧延箔は、０.０５〜０.２重量％のＳｎ、０.００５〜０.０２重量％のＰ、及び残部のＣｕからなり、不可避的不純物を含むものである。添加成分のＳｎは、銅箔の耐熱性及び強度を改善する作用を有するが、添加量が０.０５重量％未満ではその効果が充分ではなく、０.２重量％を超えると導電率の低下を招く。また、Ｐの添加により、耐熱性、強度、耐屈曲特性が改善されるが、添加量が０.００５重量％未満ではその効果が充分ではなく、０.０２重量％を超えると導電率の低下を招くため好ましくない。

また、最終冷間圧延前の焼鈍された状態での結晶粒径を２０μｍ以下とすることにより、銅合金圧延箔の耐屈曲特性が改善される。最終冷間圧延前の結晶粒径を小さくすることにより耐屈曲特性が改善される理由は、以下のように考えられる。即ち、屈曲で生じる繰り返し応力により結晶粒内に発生する転位は粒界部分に蓄積され、ある一定以上蓄積された場合に破断に至るが、結晶粒径が小さくなることにより各結晶粒に蓄積される転位の量が分散され、その結果、同じ屈曲回数を経ても各結晶粒の蓄積転位は少なくなるため、破断までの屈曲回数が多くなるものと考えられる。

本発明においては、特にＳｎとの複合添加によって、強度及び耐熱性の改善向上と共に、それらを単独で添加した場合に比べて優れた耐屈曲特性が得られる。その理由は明らかではないが、ＳｎとＰの粒界への複合偏析が何らかの影響を及ぼしているものと考えられる。また、ＳｎとＰの添加量の制御、及び最終冷間圧延前の焼鈍された状態での結晶粒径の制御によって、銅箔の耐屈曲特性を損なうことなく、また導電率をそれほど低下させずに、強度と耐熱性を改善向上させることができる。特に、Ｐの添加量が０.０１０〜０.０２重量％で、最終冷間圧延前の焼鈍された状態での結晶粒径が５μｍ以下であることが好ましい。

酸素濃度１０ｐｐｍ以下の無酸素銅に、ＳｎとＰを下記表１に示す添加量でそれぞれ添加し、これを溶解して鋳造した。得られた各鋳塊を厚さ１０ｍｍまで熱間圧延により薄くした後、表面を面削し、冷間圧延、焼鈍、洗浄を繰り返して、厚さ０.２ｍｍまで薄くした。この時、圧延率と焼鈍温度を選ぶことにより、最終冷間圧延前の焼鈍された状態での銅合金材料（厚さ０.２ｍｍ）の結晶粒径を、試料ごとに下記表１に示すように調整した。

このようにして得られた厚さ０.２ｍｍの銅合金材料について、それぞれ最終冷間圧延を行い、厚さ０.０１６ｍｍ（１６μｍ）の圧延箔とした。その後、２００℃で３０分の熱処理を施して、銅合金圧延箔を得た。得られた各試料の銅合金圧延箔について、引張強度、耐屈曲特性、及び導電率を測定評価し、最終冷間圧延前の焼鈍された状態での結晶粒径と共に、下記表１に示した。

尚、最終冷間圧延前の結晶粒径は、上記厚さ０.２ｍｍの銅合金材料の断面を機械研磨して鏡面に仕上げ、アンモニア−過酸化水素水でエッチングを行った後、光学顕微鏡により金属組織を観察して測定した。引張強度は、幅１２.７ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を切り出し、引張方向を圧延方向とする引張試験により測定した。また、導電率は、４端子法により２０℃で測定した。

耐屈曲特性については、図１に示す装置により測定した屈曲回数で評価した。この装置は、銅合金圧延箔の試験片１を固定板２と可動板３に固定し、可動板３を周期的に振動させることにより、試験片１の中間部を所定の曲率半径でヘアピン状に屈曲させ、試験片１が破断に至った時点までの屈曲回数を求めた。測定条件は、試験片１の幅１２.７ｍｍ、長さ２００ｍｍ、曲率半径２.５ｍｍ、振動ストローク２５ｍｍ、振動速度５００回／分とした。また、試験片１の採取は、その長さ方向が圧延方向と直角になるように行った。

参考のために、従来からＦＰＣ用として一般に使用されているタフピッチ銅の圧延銅箔（熱処理後）についても、最終冷間圧延前の焼鈍された状態での結晶粒径と、上記と同様に２００℃で３０分の熱処理後における引張強度、耐屈曲特性及び導電率を上記と同様に測定評価し、下記表１に併せて示した。

この結果から分かるように、本発明の実施例である試料１〜８の銅合金圧延箔は、従来品である試料１４のタフピッチ銅の圧延銅箔と比較して、熱処理後における引張強度が著しく高くなっているにもかかわらず、その耐屈曲特性は同等又はそれ以上であり、導電率も実用上充分と考えられる８０％ＩＡＣＳ以上となっている。

一方、比較例である試料９〜１３の銅合金圧延箔については、試料９は最終冷間圧延前の焼鈍された状態での結晶粒径が大きいため、試料１０はＰ添加量が少なく及び試料１２はＳｎ添加量が少ないため、熱処理後の強度の改善はみられるものの、いずれの試料も耐屈曲特性が低下した。また、試料１１はＰ添加量が多く及び試料１３はＳｎ添加量が多いため、いずれも従来品である試料１４の圧延銅箔に比べて導電率が大幅に低下した。

実施例において銅合金圧延箔の耐屈曲特性の測定に用いた装置の要部を示す概略の断面図である。

符号の説明

１ 試験片
２ 固定板
３ 可動板

Claims (1)

1. ０.１３〜０.２０質量％のＳｎ、０.００９〜０.０１９質量％のＰ、及び残部のＣｕからなり、最終冷間圧延前の焼純された状態での結晶粒径が１.０〜１９.２μｍであって、最終冷間圧延後に熱処理した状態での引張強度が５０９〜５７５ＭＰａであることを特徴とするＦＰＣ用銅合金圧延箔。

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