JP2006283146A

JP2006283146A - 圧延銅箔及びその製造方法

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Publication number: JP2006283146A
Application number: JP2005105673A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Senkawa; 智洋洗川; Toshiyuki Ono; 俊之小野
Original assignee: Nikko Kinzoku KK
Current assignee: Nikko Kinzoku KK
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】優れたエッチングファクタを有するファインピッチ化に好適な圧延銅箔及びその製造方法を提供する。
【解決手段】Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌのうち少なくとも１種以上の元素を０．０１〜０．５ｗｔ.％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物から実質的になり、２００℃で３０分加熱して再結晶組織に調質した状態において、圧延銅箔の圧延面の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ）と微粉末銅の（１００）面のＸ線回折強度（I_０）の比が１０≦Ｉ／Ｉ_０≦６０となり、３．５≦ＥＦ（エッチングファクタ）となる。
【選択図】なし

Description

本発明は、フレキシブルプリント回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）等の配線部材の用途として好適な優れたエッチングファクタを有する圧延銅箔及びその製造方法に関するものである。

有機物を基材としたプリント配線基板は、ガラスエポキシおよび紙フェノール基板を構成材料とする硬質銅張積層板（リジット）と、ポリイミドおよびポリエステル基板を構成材料とする可撓性銅張積層板（フレキシブル）とに大別され、プリント配線基板の導電材としては主として銅箔が使用されている。銅箔はその製造方法の違いにより電解銅箔と圧延銅箔に分類される。

フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）は、上記可撓性銅張積層板（フレキシブル）に属し、樹脂基板に導体部分となる銅箔をラミネートし、接着剤あるいは加熱加圧により一体化して形成される。近年では、高密度実装の有効な手段として、ビルドアップ基板と呼ばれる多層配線基板が多く用いられている。このＦＰＣの構成部材となる銅箔には、主に圧延銅箔が用いられている。

ＦＰＣに使用される圧延銅箔は素材として、タフピッチ銅または無酸素銅が用いられ、これらのインゴットを熱間圧延した後、所定の厚さまで冷間圧延と焼鈍とを繰り返して製造される。圧延銅箔を使用した印刷配線基板の導体パターンの形成方法は、主にエッチングによる方法である。又、ＦＰＣはハードディスクや携帯電話への配線などの可撓性が要求される部分に使用されるが、近年の電子機器の軽薄短小化のため、電子部品の高密度実装化が求められており、銅配線においては配線幅と配線間隔を狭くする導体パターンのファインピッチ化が進んでいる。印刷配線基板の導体パターンをファインピッチにするための手段として、銅箔の薄箔化と、ポリイミドとの接着性を向上させるために粗化されていた接着面が平滑化させられた銅箔が採用されてきた。

銅箔の厚さが薄くなればなるほど、形成できる銅配線のピッチを狭くすることができる。また、ポリイミドとの接着性を向上させるために粗化されていた接着面を平滑化させることも重要である。
例えば、特許文献１では、冷間圧延と焼鈍を繰り返し、加工度９０％以上の最終冷間圧延を施し、厚さを５０μｍ以下に仕上げ、立方体集合組織を発達させて優れた屈曲性を有する圧延銅箔が提案されている。
また、特許文献２では、冷間圧延と焼鈍を繰り返し、最後に冷間圧延で厚さを０．０５０ｍｍ以下に仕上げ、再結晶焼鈍を行ったときに立方体集合組織が極度に発達する圧延銅箔およびその製造方法が提案されている。
更に、特許文献３では、極ファインピッチ加工が施されるフレキシブル基板に最適な銅箔として、減肉のためのエッチング処理を施したときに平滑な表面が得られる圧延銅箔が提案されている。そして、この圧延銅箔の厚さを均一に薄くする手段として、均一エッチング減肉性を向上させることが示されている。エッチングが不均一に進むとエッチング後の表面に凹凸が生じ、回路のエッチングに先立ちレジストを銅箔表面に塗布する際に、銅箔とレジスト膜との間に気泡が発生し、エッチング後の回路形状が劣化するため、銅箔表面において均一にエッチングが進行することが要求される。
但し、これら特許文献には板厚を薄くすることの他にファインピッチ化の手段は示されていない。

特許３００９３８３号公報特開２００１−２６２２９６号公報特開２００３−１９３２１１号公報

ポリイミドとの接着性を向上させるために粗化されていた接着面が平滑化させられた銅箔を得るために、立方体方位を極度に発達させ、均一エッチング減肉性を向上させたが、印刷配線基板の導体パターンのファインピッチ化には不十分であった。
このような圧延銅箔での問題は、本発明者らが初めて着目したものであり、従来の圧延銅箔について本発明者らが調査した結果、エッチングファクタが非常に悪いことが判明した。
例えば、フレキシブルプリント回路基板を上記圧延材から作成する場合、主にエッチングにより導体部分の不要な部分を取り除き銅配線を形成するサブトラクト法が通例ではあるが、ファインピッチ化をする場合には、圧延銅箔のエッチングファクタが低いと、銅配線の底部が短絡してしまうので、エッチングする際、導体パターンの微細化が行えない。
なお、上記従来技術にはエッチングファクタ並びにその向上について検討がされていない。

上述した通り、ＦＰＣ素材となる圧延銅箔には高いエッチングファクタが要求され、近年の装置の小型化や高機能化に伴い、このエッチングファクタへの要求はより高度化している。本発明の目的は、従来の圧延銅箔のエッチングファクタを、成分組成はそのままでありながら、改善することである。
すなわち、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、優れたエッチングファクタを有する圧延銅箔及びその製造方法の提供を目的とする。

本発明者らは種々検討した結果、エッチング異方性を持たせることにより、エッチングファクタを向上させて、従来と同じ厚さの銅箔でも印刷配線基板のファインピッチ化に好適な圧延銅箔を提供できることを見出した。
エッチングファクタを向上させる方法としては、例えば、成分組成及び立方体集合組織を調整する等が挙げられる。又、圧延加工度を高くすることにより、再結晶焼鈍した後に立方体集合組織を大きくできる。
上記の知見に基づいて完成された本発明は一側面において、
（１）質量％でＡｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌのうち少なくとも１種以上の元素を０．０１〜０．５ｗｔ.％含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物から実質的になり、２００℃で３０分加熱して再結晶組織に調質した状態において、圧延銅箔の圧延面の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ）と微粉末銅の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ_０）の比１０≦Ｉ／Ｉ_０≦６０となり、エッチングファクタが３．５≦ＥＦとなることを特徴とするファインピッチ化に好適な圧延銅箔である。
また、本発明は別の一側面において、
（２）質量％で前記Ａｇを０．０１５〜０．３ｗｔ.％含有し残部Ｃｕ及び不可避的不純物から実質的になり、２００℃で３０分加熱して再結晶組織に調質した状態において、圧延銅箔の圧延面の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ）と微粉末銅の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ_０）の比４０≦Ｉ／Ｉ_０≦６０となり、エッチングファクタが４．５≦ＥＦとなること特徴とするファインピッチ化に好適な圧延銅箔である。
また、本発明は更に別の一側面において、
（３）加工度６０％以上の最終冷間圧延を行うことを特徴とする（１）又は（２）に記載の圧延銅箔の製造方法である。

本発明によれば、優れたエッチングファクタを有するファインピッチ化に好適な圧延銅箔が得られる。

以下、本発明に係る圧延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％とは、特に断らない限り、質量％を示すものとする。

＜圧延銅箔の組成＞
[化学成分]
上記圧延銅箔は、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌのうち少なくとも１種以上の元素を０．０１〜０．５ｗｔ.％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物から実質的になる。これらの元素が０．５％以上含有されるとＸ線回折強度の比Ｉ／Ｉ_０が１０未満となり、エッチングファクタの向上が得られない。又、これらの元素が０．０１％未満であってもＸ線回折強度の比Ｉ／Ｉ_０が１０未満となり、エッチングファクタの向上が得られない。Ｘ線回折強度の比Ｉ／Ｉ_０を１０以上とするためには、Ａｇ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ａｌのうち少なくとも１種類以上の元素が０．０１〜０．５
ｗｔ％であることが必要である。
また、上記圧延銅箔は、好ましくはＡｇを０．０１５〜０．３ｗｔ.％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物から実質的になる。Ａｇが０．３％以上含有されるとＸ線回折強度の比Ｉ／Ｉ_０が４０未満となり、エッチングファクタの向上が得られない。又、Ａｇが０．０１５％未満であってもＸ線回折強度の比Ｉ／Ｉ_０が４０未満となり、エッチングファクタの向上が得られない。

[不可避的不純物]
上記銅合金中の不可避的不純物の含有量は、ＪＩＳに規格するタフピッチ銅と同一であるのが好ましい。例えば、ＪＩＳＨ２１２３に規格するタフピッチ形銅Ｃ１１００における、不純物の含有量と同等にすることができる。

なお、「残部Ｃｕ及び不可避的不純物から実質的になる」とは、上記した成分や不純物の他、本発明の作用効果を損なわない範囲で他の成分（公知成分を含む）を含有してもよいことを示す。

＜立方体集合組織＞
本発明では、２００℃で３０分間加熱して再結晶組織に調質した状態において、２０μｍ以下の厚さの圧延銅箔の圧延面の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ）と微粉末銅の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ_０）の比Ｉ／Ｉ_０が１０以上であれば、板厚方向（圧延平行方向）へのエッチング速度が増加し、配線のエッチングファクタが向上する。ただし、銅箔が薄くなると立方体集合組織の成長が抑制され、板厚２０μm以下ではＩ／Ｉ_０は６０を超えない。

＜エッチングファクタ＞
Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌのうち少なくとも１種以上の元素を０．０１〜０．５ｗｔ.％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物から実質的になる圧延銅箔において、２００℃で３０分間加熱して再結晶組織に調質した状態において、２０μｍ以下の厚さの圧延銅箔の圧延面の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ）と微粉末銅の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ_０）の比１０≦Ｉ／Ｉ_０≦６０のとき、エッチングファクタは３．５≦ＥＦとなる。
又、Ａｇを０．０１５〜０．３ｗｔ.％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物から実質的になる圧延銅箔において、２００℃で３０分間加熱して再結晶組織に調質した状態において、２０μｍ以下の厚さの圧延銅箔の圧延面の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ）と微粉末銅の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ_０）の比４０≦Ｉ／Ｉ_０≦６０のとき、エッチングファクタは４．５≦ＥＦとなる。
本発明の銅箔のエッチングファクタは、再結晶焼鈍を行うことにより、結晶配向が変化し、圧延上がりよりも著しく向上する。ＦＰＣの製造過程における熱処理工程で銅箔は他の構成部材とともに加熱（焼鈍）され、再結晶組織に調質した状態となる。
ここで、エッチングによる配線パターンの形成について、模式図１に示すものが例示される。エッチングファクタの規定方法について、図１を参照して説明する。エッチングは、開口幅５０μｍの直線パターン（レジスト厚み１μｍ）のエッチングサンプルを作製し、塩化第二鉄水溶液（４０℃，４７ボーメ）、スプレー圧０．２ＭＰａ、エッチング時間３０秒とし、レジスト開口幅Ｗ１、銅開口幅Ｗ２、エッチング深さＤはレーザー顕微鏡で測定し、板厚方向のエッチング量と板幅方向のエッチング量との比であるエッチングファクタＥＦを
ＥＦ＝Ｄ／｛（Ｗ２−Ｗ１）／２｝式（１）
により算出した。
なお、従来技術の均一エッチング減肉性は、銅箔表面をいかに均一にエッチングするかという特性のことであり、エッチング後の銅箔の厚みを均一に薄くすること、及びエッチング後の表面の凹凸をできるだけなくすことを目的としている。一方、本発明で言及しているエッチングファクタとは、板厚方向のエッチング量と板幅方向のエッチング量との比であり、エッチング後の配線の断面形状をどれだけ直方体に近づけられるかという特性のことであり、ファインピッチ化に必要不可欠な特性である。

＜製造＞
以下、本発明の合金の製造方法の一例を挙げる。まず、電気銅又は無酸素銅を主原料とし、上記Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌのうち少なくとも１種以上を溶解炉にて溶解し、所定の組成のインゴット（鋳塊）を作製する。このインゴットを均質化焼鈍した後、熱間（温間）圧延又は熱間（温間）鍛造又は熱間（温間）圧延と熱間（温間）鍛造を共に行う。その後、６０%以上の加工度で冷間圧延した後に再結晶焼鈍を施す。冷間圧延の加工度が高いほど、再結晶焼鈍した後にＩ／Ｉ_０を高くできるが、Ｉ／Ｉ_０が６０を超えることはない。なお、冷間圧延の加工度を高くしたことによる圧延機への負荷を考慮すると、製造コストの点から、６０%以上９９%以下の加工度で冷間圧延することが望ましい。

以上のようにして、エッチングファクタを向上させた圧延銅箔を得ることができ、電子機器類の小型化、軽量化や性能向上に大きく寄与し得るなど、産業上きわめて有効な効果がもたらされる。配線間隔及び配線幅をそれぞれＬ及びＳとして、配線ピッチ（Ｌ／Ｓ）を求めたとき、例えば、従来の圧延銅箔では板厚１０μｍのときに配線ピッチ（Ｌ／Ｓ）が５０μｍ／５０μｍ以上にしかできなかったが、本発明の圧延銅箔では、板厚２０μｍで配線ピッチ（Ｌ／Ｓ）を５０μｍ／５０μｍ以下に、更に板厚１０μmでは配線ピッチ（Ｌ／Ｓ）を３０μｍ／３０μmとすることも可能である。

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圧延銅箔が他の成分を含有してもよい。

本発明は電子機器、例えばフレキシブルプリント回路基板に適用可能である。フレキシブルプリント回路基板は、エッチングにより導体部分の不要な部分を取り除き銅配線を形成する方法で構成されている。

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。

１．試料の製造
＜発明例１〜１１、比較例１〜５＞
電気銅又は無酸素銅を主原料とし、表１の化学成分を添加した組成で溶解炉にて溶解し、インゴット（鋳塊）を作製する。このインゴットを均質化焼鈍した後、熱間（温間）圧延又は熱間（温間）鍛造又は熱間（温間）圧延と熱間（温間）鍛造を共に行う。その後、冷間圧延と中間焼鈍を繰り返し、加工度８０％で最終冷間圧延した後、最後に再結晶焼鈍を施す。

＜発明例１２、１３、比較例６＞
電気銅又は無酸素銅を主原料とし、発明例１の化学成分を添加した組成で溶解炉にて溶解し、インゴット（鋳塊）を作製する。このインゴットを均質化焼鈍した後、熱間（温間）圧延又は熱間（温間）鍛造又は熱間（温間）圧延と熱間（温間）鍛造を共に行う。その後、冷間圧延と中間焼鈍を繰り返し、所定の加工度（５８〜９９％）で最終厚みが２０μｍになるように圧延した後、最後に再結晶焼鈍を施す。

２．試料の評価
（１）立方体集合組織
試料を２００℃で３０分間加熱した後、圧延面のＸ線回折で求めた（２００）面強度（（１００）面と（２００）面は等価）の積分値（Ｉ）を求めた。この値をあらかじめ測定しておいた微粉末銅（３２５ｍｅｓｈ，水蒸気流中で３００℃で１時間加熱してから使用）の（２００）面強度の積分値（Ｉ_０）で割り、Ｉ／Ｉ_０値を計算した。

（２）エッチングファクタ
板厚方向のエッチング量と板幅方向のエッチング量との比であるエッチングファクタを式（１）により算出した。

各表から明らかなように、各発明例においては、エッチングファクタが優れていた。又、平均すると、Ａｇを添加元素とした発明例１〜７の方が、Ｎｉ、Ａｌ、Ｆｅを添加元素とした発明例８〜１１よりエッチングファクタが高かった。特に、Ａｇを０．０１５〜０．３ｗｔ.％添加した発明例２〜５は、エッチングファクタが他の発明例よりも高かった。
なお、比較例１、２は添加元素の濃度が低かったため、冷間圧延しても、立方体集合組織は発達せず、エッチングファクタは向上しなかった。又、比較例３、４、５は添加元素の濃度が高かったため、冷間圧延しても、立方体集合組織は発達せず、エッチングファクタは向上しなかった。

又、表２から明らかなように、冷間圧延の加工度が６０％以上である発明例１２、１３の場合、エッチングファクタが良好であった。一方、冷間圧延の加工度が６０％未満である比較例６の場合、エッチングファクタが低下した。

エッチングによる配線パターンの形成を模式的に示した図である。

符号の説明

１Ａ銅箔
１Ｘレジスト膜
Ｗ１レジスト開口幅
Ｗ２銅開口幅
Ｄエッチング深さ

Claims

Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌのうち少なくとも１種以上の元素を０．０１〜０．５ｗｔ.％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物から実質的になり、２００℃で３０分加熱して再結晶組織に調質した状態において、圧延銅箔の圧延面の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ）と微粉末銅の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ_０）の比が１０≦Ｉ／Ｉ_０≦６０となり、エッチングファクタが３．５≦ＥＦとなることを特徴とするファインピッチ化に好適な圧延銅箔。
Ａｇを０．０１５〜０．３ｗｔ.％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物から実質的になり、２００℃で３０分加熱して再結晶組織に調質した状態において、圧延銅箔の圧延面の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ）と微粉末銅の（１００）面のＸ線回折強度（Ｉ_０）の比が４０≦Ｉ／Ｉ_０≦６０とすることにより、エッチングファクタが４．５≦ＥＦとなることを特徴とするファインピッチ化に好適な圧延銅箔。
加工度６０％以上の最終冷間圧延を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のファインピッチ化に好適な圧延銅箔の製造方法。