铜箔、覆铜层叠板、以及柔性印刷基板和电子设备的制作方法

本发明涉及适合在通过层压方式和流延方式制造的覆铜层叠板中使用的铜箔、使用其的覆铜层叠板、以及柔性印刷基板和电子设备。

背景技术：

电子设备中使用的柔性电路板(fpc)为将铜箔与树脂层叠从而制造覆铜层叠板(ccl)、并在该ccl的铜箔部分上形成电路而得到。作为ccl的制造方法，有下述方法：将铜箔与具有热塑性树脂的树脂膜进行热熔接的层压法(专利文献1)；将树脂清漆涂布至铜箔上并使树脂固化的流延法(专利文献2)；双带加压法(专利文献3)等。

双带加压法使用图1所示的双带加压装置100。双带加压装置100中，准备两个无接缝的钢带102a、102b，将各个带102a、102b架设于各自的入口辊120和出口辊122之间。

并且，使各带102a、102b紧密接触并行进时，入口辊120侧的铜箔2和树脂膜4被拉入各带102a、102b之间，通过各带102a、102b而进行层叠和热压，并从出口辊122侧送出。

通过在各带102a、102b之间配置加热加压装置110、冷却加压装置112，能够将铜箔2与树脂膜4进行热压接来制造ccl。

近年来，对于柔性电路板要求间距精细化、体积轻薄化。即，针对在该用途中用作基板的覆铜层叠板(ccl)基板、覆铜层叠板所使用的铜箔，也要求以迄今以上的程度减薄壁厚。

现有技术方案

专利文献

专利文献1：日本特开2005-305729号公报

专利文献2：日本特开2009-286095号公报

专利文献3：日本特开2011-230308号公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，如果覆铜层叠板的铜箔厚度变薄，则与树脂层叠时容易产生褶皱，导致生产率、成品率的降低。

特别地，在铜箔上涂布树脂清漆从而形成的流延法中，如果铜箔中产生褶皱，则制造会变得困难。此外，在层压法中使用热辊进行热熔接，但如果对辊之间的铜箔施加张力，则容易以与张力方向平行的方式产生褶皱。

因此，本发明的目的在于，提供即使自身的厚度较薄、在与树脂层层叠时也难以产生褶皱的铜箔、覆铜层叠板、以及柔性印刷基板和电子设备。

用于解决问题的方案

本发明人等发现，将厚度较薄的铜箔与树脂层层叠来制造ccl时，产生褶皱的原因与铜箔的表面性状有关。

作为铜箔的表面性状，可以举出通过粗糙度计得到的表面的高度轮廓(截面曲线)，对于铜箔而言，通常求出长度为0.1~5mm左右的表面的截面曲线，由截面曲线求出表面粗糙度等指标。

然而，本发明人等进行研究的结果是发现，由长距离的铜箔表面的截面曲线求出的表面性状(波纹度曲线)同与树脂贴合时产生的褶皱存在显著的相关性。

即，本发明的压延铜箔是以质量率计包含99.90%以上的铜、且厚度为3~8μm的铜箔，其特征在于，按照jis-b0601(2013)，从沿着td方向的50mm长度的表面的截面曲线中，在轮廓曲线滤波器λc=2mm、轮廓曲线滤波器λf=25mm的条件下截去短波长和长波长成分从而求出波纹度曲线时，波纹度曲线单元的平均长度wsm为2.5~20.0mm。

前述波纹度曲线的最大高度波纹度wz优选为0.00010~0.00200mm。

本发明的压延铜箔优选为压延铜箔、且含有总计为10~2000质量ppm的选自ag、zn、sn和p中的1种以上添加元素。

优选在单面或两面上形成包含选自cu、ni、zn和co中的1种以上元素的镀层。

从前述截面曲线中，以λc=0.25mm截去长波长成分从而求出粗糙度曲线时，优选的是，由该粗糙度曲线算出的算术平均粗糙度ra为0.01~0.1μm、最大高度粗糙度rz为0.1~0.8μm。

本发明的覆铜层叠板由前述铜箔和树脂层构成。

本发明的柔性印刷基板使用前述覆铜层叠板，并在前述铜箔上形成电路而得到。

本发明的电子设备使用前述柔性印刷基板而得到。

发明的效果

根据本发明，可以得到即使自身的厚度较薄、在与树脂层层压时也难以产生褶皱的铜箔。

附图说明

图1是示出双带加压装置100的构成的图。

图2是示出沿着铜箔表面的td方向测定截面曲线的方法的图。

具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式所述的压延铜箔进行说明。应予说明，本发明中，%在没有特别说明的情况下表示质量%。本发明的实施方式所述的压延铜箔对于与树脂膜等树脂层进行层压处理而制造的覆铜层叠板而言是有用的，但也可以应用于上述流延法、双带法。

<组成>

压延铜箔以质量率计包含99.90%以上的铜。作为这样的组成，可以举出jis-h3100(c1100)中规定标准的韧铜、或者jis-h3100(c1020)中规定标准的无氧铜。压延铜箔以质量率计优选含有99.90~99.999%的铜、0~500质量ppm范围的氧。

进一步，相对于上述韧铜或无氧铜，可以含有总计为10~2000质量ppm的选自ag、zn、sn和p中的1种以上添加元素。通过添加这些添加元素，可以增加使折弯性、弯曲性提高的{100}方向的比例。

如果上述元素的总计量低于10质量ppm，则有时铜箔的弯曲性会降低，如果上述元素的总计量大于2000质量ppm，则有时导电率的降低会变得显著。

特别地，如果含有10~500质量ppm的这些添加元素，则能够进一步提高折弯性、弯曲性。此外，如果含有500~2000质量ppm的这些添加元素，则会变硬，从而在制造ccl时更不易产生褶皱。

<厚度>

铜箔的厚度为3~8μm。厚度低于3μm的铜箔难以制造。此外，铜箔的厚度超过8μm的情况中不易产生在本发明中成为课题的褶皱，故不作为讨论对象。

<镀层>

可以在铜箔的单面或两面上形成包含选自cu、ni、zn和co中的1种以上元素的镀层。

这些镀层在与树脂层叠从而制造ccl时，会提高与树脂的密合性，通常制成粗化镀层。

<铜箔的表面性状>

按照jis-b0601(2013)，从沿着td方向的50mm长度的表面的截面曲线中，在轮廓曲线滤波器λc=2mm、轮廓曲线滤波器λf=25mm的条件下截去短波长和长波长成分从而求出波纹度曲线时，波纹度曲线单元的平均长度wsm为2.5~20.0mm。

在此，td(横向，垂直于机器方向的方向，transversedirection)方向是与md方向(纵向，机器方向，machinedirection)相垂直的方向。在压延铜箔的情况下，td方向是垂直于轧制的方向。

并且，如图2所示，按照沿着铜箔2表面的td方向的50mm长度l，测定表示高度轮廓的截面曲线s。应予说明，在铜箔的单面上形成上述镀层的情况下，测定未经镀敷的铜箔表面的截面曲线s。在铜箔的两面上形成上述镀层的情况下，首先针对两个镀层表面，通过后述方法测定算术平均粗糙度ra，测定ra较小的一面的截面曲线s。

截面曲线是jis-b0601-2013“3.1.5”中记载的“截面曲线(原始轮廓，primaryprofile)”。

接着，“波纹度曲线”以下述方式求出。首先，通过低域滤波器从截面曲线中除去波长比轮廓曲线滤波器λc：2mm(其中，λc是jis-b0601-2013“3.1.1.2”中记载的“用于定义粗糙度成分与波纹度成分的界限的滤波器”)短的表面粗糙度的成分。进一步，通过高域滤波器从该曲线中除去波长比轮廓曲线滤波器λf：25mm(其中，λf是jis-b0601-2013“3.1.1.3”中记载的“用于定义波纹度成分与更长波长成分的界限的滤波器”)长的表面粗糙度的成分，从而能够得到波纹度曲线。

波纹度曲线单元的平均长度wsm是jis-b0601-2013“4.3.1”中记载的“轮廓曲线单元的平均长度(meanwidthoftheprofileelements)”。

波纹度曲线单元的最大高度波纹度wz是jis-b0601-2013“4.1.3”中记载的“轮廓曲线的最大高度(maximumheightofprofile)”。

粗糙度曲线是jis-b0601-2013“3.1.6”中记载的“粗糙度曲线(粗糙度轮廓，roughnessprofile)”。

算术平均粗糙度ra是jis-b0601-2013“3.1.6”中记载的“轮廓曲线的算术平均高度(arithmeticalmeandeviationoftheassessedprofile)”。

最大高度粗糙度rz是jis-b0601-2013“4.1.3”中记载的“轮廓曲线的最大高度(maximumheightofprofile)”。

通过由沿着td方向的50mm长度l的表面求出截面曲线s，可以检测成为褶皱原因的铜箔形状。

将轮廓曲线滤波器设为λc=2mm的理由在于，波长低于2mm的表面凹凸与褶皱没有相关性。此外，将轮廓曲线滤波器设为λf=25mm的理由在于，波长超过25mm那样的表面凹凸可视作并非源自铜箔的表面形状的测定上的凹凸。此外，波长超过25mm那样的表面凹凸与褶皱没有相关性。

并且，通过将波纹度曲线单元的平均长度wsm控制为2.5~20.0mm，与树脂贴合时铜箔中难以产生褶皱，生产率、成品率提高。

对此可认为，使用薄铜箔制造ccl时，在层压法中，铜箔被一对热辊夹持，在双带加压法中，铜箔2被夹持在各带102a、102b之间(参照图1)，从而进行热压接。此时，如果铜箔具有适当的波纹度，则在热辊、各带102a、102b与铜箔之间形成间隙，该间隙成为气体的通道。因此，在热压接时使铜箔中产生褶皱的力发挥作用时，铜箔因该间隙而发生移动从而将力分散，由此难以形成褶皱。

像这样，可以认为，如果铜箔具有适当长度的波纹度，则褶皱受到抑制，但波纹度的周期较大或较小均不会产生抑制褶皱的效果。

换言之，对于wsm低于2.5mm那样的小波纹度，抑制褶皱的效果小，wsm超过20.0mm的情况下也容易产生褶皱。

波纹度曲线的最大高度波纹度wz优选为0.00010~0.00200mm。

如果wz为上述范围中的适当的高度，则基于与上述相同的理由而可以认为，在热辊、各带102a、102b与铜箔之间形成间隙，在热压接时使铜箔中产生褶皱的力发挥作用时，铜箔因该间隙而发生移动从而将力分散，由此难以形成褶皱。

像这样，可以认为，如果铜箔具有适当高度的波纹度，则褶皱受到抑制，但波纹度的高度较大或较小均不会产生抑制褶皱的效果。

换言之，对于wz低于0.00010mm那样的小波纹度，抑制褶皱的效果小，wz超过0.00200mm的情况下也容易产生褶皱。

从上述截面曲线s中，通过λc=0.25mm截去长波长成分从而求出粗糙度曲线时，优选的是，由该粗糙度曲线算出的算术平均粗糙度ra为0.01~0.1μm、最大高度粗糙度rz为0.1~0.8μm。

如果ra或rz低于上述范围，则存在铜箔表面过于平滑、导致其与树脂层的密合性降低的情况。如果ra或rz大于上述范围，则ra或rz相对于铜箔的厚度(3~8μm)增大至超过10%，因此有时铜箔厚度的精度降低而不适合于ccl、fpc用途。

应予说明，ra和rz也由上述截面曲线s算出，因此，ra和rz是沿着td方向的值。

本发明的压延铜箔通常在热轧和表面磨削后，反复进行数次(通常为2次左右)冷轧和退火，接着，进行最终重结晶退火后，进行最终冷轧，从而能够制造成期望的箔厚。进一步，将铜箔脱脂后，为了确保其与树脂层的密合性而对单面(与树脂层层叠的层叠面)进行粗化镀敷，进一步进行防锈处理，从而能够用于覆铜层叠板。

应予说明，最终冷轧步骤中的加工度越高，则能够以越轻度的去应力退火来完成，但各个重结晶晶粒容易变大。从该观点出发，最终冷轧步骤中的加工度通常为95%以上且99.9%以下、优选为96%以上且99%以下。

此外，也可以制成电解铜箔。

本发明的覆铜层叠板通过在树脂层的两面或单面上层叠具有上述特性的铜箔而得到。树脂层只要具有能够应用于印刷电路板等的特性，则不受特别限制，例如在fpc用途中，可以使用聚酯膜、聚酰亚胺膜、液晶聚合物(lcp)膜、teflon(注册商标)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜等。

树脂层自身可以是多层。此外，在刚性pwb用途中，可以使用纸基材酚醛树脂、纸基材环氧树脂、合成纤维布基材环氧树脂、玻璃布・纸复合基材环氧树脂、玻璃布・玻璃无纺布复合基材环氧树脂和玻璃布基材环氧树脂等。

对于铜箔与树脂的层叠方法，在刚性pwb用途的情况下，可以举出：准备使树脂浸渗至玻璃布等基材中、并使树脂固化至半固化状态而得到的预浸料，将铜箔重叠于预浸料上并进行加热加压的方法。在fpc的情况下，可以借助粘接剂将铜箔粘接于聚酰亚胺膜等树脂层上，或者，在不使用粘接剂的情况下，在高温高压下层叠粘接铜箔来制造覆铜层叠板。

例如，作为层压处理的条件，如日本特开2011-148192号公报中记载的那样，可以通过被称为层压法的方法、被称为流延法的方法来制造；所述层压法中，将铜箔与预先涂布有具有粘接力的热塑性聚酰亚胺的聚酰亚胺膜重叠，通过加热辊等进行压接；所述流延法中，在铜箔上涂布液状的树脂，并使其在铜箔上干燥。通过这些方法得到的柔性覆铜层叠板被称为双层柔性覆铜层叠板。此外，也可以制成用环氧系等粘接剂将铜箔与聚酰亚胺膜粘接而得到的三层柔性覆铜层叠板。

树脂(层)的厚度不受特别限制，通常使用9~50μm左右的树脂(层)。此外，有时也使用树脂的厚度为50μm以上的厚的树脂(层)。树脂的厚度上限没有特别限定，例如为150μm。

本发明的覆铜层叠板可以用于各种柔性印刷基板(印刷电路板(pwb))。作为印刷电路板，没有特别限定，例如，从导体图案的层数的观点出发，可以应用于单面pwb、两面pwb、多层pwb(3层以上)；从绝缘基板材料的种类的观点出发，可以应用于刚性pwb、柔性pwb(fpc)、刚性・柔性pwb。

实施例

[实施例1]

<压延铜箔的制造>

将添加有表1所示组成的元素的韧铜或无氧铜作为原料，铸造厚度为100mm的锭，在800℃以上的温度下热轧直至厚度为10mm，对表面的氧化皮进行表面磨削。其后，反复进行冷轧和退火，得到厚度为0.5mm的轧制板的卷。

其后，在厚度达到20μm后进行的冷轧中，通过其轴向的表面的wsm处于2.5~20mm之间且不相同的轧制辊进行轧制，所述轧制辊为陶瓷烧结体的辊。该轧制辊的上述方向的表面的ra为0.04~0.1μm。

应予说明，对于比较例1、3，在厚度达到20μm后进行的冷轧中，将超级钢辊用于轧制辊，精加工成最终厚度。比较例3的超级钢辊的上述方向的ra为0.03μm。

对于比较例2，在厚度达到20μm后进行的冷轧中，使用其上述方向的表面的wsm大于20mm的轧制辊，所述轧制辊为陶瓷烧结体的辊。该轧制辊的上述方向的ra为0.04~0.1μm。

应予说明，表1的组成栏中的“ofc-100ppmag”是指在jis-h3100(c1020)的无氧铜ofc中添加有100质量ppm的ag。此外，“tpc-200ppmag”是指在jis-h3100(c1100)的韧铜(tpc)中添加有200质量ppm的ag。其它添加量的情况也同样如此。

<铜箔的表面性状>

针对所得铜箔(无镀敷)的表面，以如图2所示的方式，使用三维形状测定机(キーエンス公司制、制品名：ワンショット3d形状测定机vr-3200)，测定截面曲线s。并且，通过该测定机所附属的软件，获取wsm、wz。

截面曲线s、波纹度曲线、粗糙度曲线按照jis-b0601(2013)以如上所述的方式来求出。wsm、wz也按照jis-b0601(2013)以如上所述的方式来求出。

ra、rz使用接触式表面粗糙度计(小坂研究所制、制品名：se-3400)进行测定。ra、rz按照jis-b0601(2013)以如上所述的方式来计算。

<铜箔的厚度>

通过重量法，按照ipc-tm-650进行测定。

<层压时是否产生褶皱>

使用热辊层压机，在聚酰亚胺膜4的两面上分别重叠铜箔2，并送入一对经加热的辊之间，进行热压接并层压，从而制作双层两面覆铜层叠板。将辊的加热温度设为350℃，将辊的压接压力、铜箔2和聚酰亚胺膜4的输送速度、以及张力值设为相同。

目视在热压接后的双层两面覆铜层叠板中的正反面的铜箔2有无褶皱，并以下述基准进行评价。如果评价为◎、○，则能够有效地抑制层压时褶皱的产生。

◎：正反面中任一者的铜箔2均未产生褶皱

○：根据光照方式的不同，正反面中任一者中产生能够目视确认到的浅褶皱

×：无论光照方式如何，正反面中至少任一者中产生能够明显目视确认到的褶皱。

<弯曲性>

首先，对铜箔的单面进行以下的粗化处理镀敷(国际专利公开2013108414)。

粗化处理镀敷：3元体系铜-钴-镍合金镀敷

镀浴组成：cu10~20g/l、co1~10g/l、ni1~10g/l

镀浴ph：1~4

镀敷温度：40~50℃

镀敷电流密度：20~30a/dm²

镀敷电解时间：1~5秒。

接着，在市售的厚度为12.5μm的聚酰亚胺膜(宇部兴产公司制造的ユーピレックスvt)的两面上，分别重合并层叠上述铜箔的粗化处理面后，进行热压接来制作两面ccl。针对该ccl，通过蚀刻将单面的铜箔全部除去后，通过蚀刻而在相反面的铜箔上形成电路宽度为0.3mm、间隔宽度为0.3mm的电路图案。其后，对该电路覆盖厚度为25μm的覆盖膜，从而加工成fpc。

针对该fpc，进行滑动弯曲试验来评价弯曲性。具体而言，使用滑动试验机(应用技研产业株式会社制，tk-107型)，对于滑动半径r(mm)，实施例9中设为r=4mm、其它实施例和比较例中设为r=0.72mm，在任意情况下，均以120次/分钟的滑动速度使fpc弯曲。

以下述基准进行评价。如果评价为◎、○，则弯曲性优异。

◎：与试验前相比，铜箔的电路的电阻增加5%时的弯曲次数为10万次以上

○：与试验前相比，铜箔的电路的电阻增加10%时的弯曲次数为10万次以上

×：与试验前相比，铜箔的电路的电阻增加10%时的弯曲次数低于10万次。

<密合性>

以与在上述弯曲性的评价中所使用的同样的方式，制作两面ccl。针对该ccl，通过蚀刻将单面的铜箔全部除去后，在相反面的铜箔上形成下述电路图案。其后，按照jis-c6471(1995)中规定的“铜箔的剥离强度”的方法a进行测定，评价密合性。应予说明，两面ccl的尺寸和铜箔上形成的电路图案依照jis-c6471(1995)的附图4。

以下述基准进行评价。如果评价为○，则弯曲性优异。

○：0.7kn/m以上

×：低于0.7kn/m。

将所得结果示于表1。

[表1]

。

根据表1可以明确：wsm为2.5~20.0mm的各实施例的情况中，即使厚度较薄，也能够抑制ccl制造时在层压处理中铜箔褶皱的产生。此外，ccl的弯曲性、密合性也优异。

特别地，wz为0.00010~0.00200mm的实施例1~16的情况中，与其它的实施例相比，能够进一步有效地抑制在层压处理中铜箔褶皱的产生。

另一方面，wsm低于2.5mm的比较例1、3以及wsm大于20.0mm的比较例2的情况中，制造ccl时在层压处理中铜箔明显产生褶皱。

此外，在比较例2的情况中，ra和rz低于规定范围，铜箔表面过于平坦，密合性也降低。

附图标记说明

2铜箔的表面

l沿着td方向的50mm长度

s截面曲线。