铜箔
阅读：343发布：2020-05-11
专利汇可以提供铜箔专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种具有优良的耐弯曲特性的 铜 箔。在对该铜箔实施300℃加 热处理 前的状态下测定的该铜箔的应 力 -应变曲线中的在原点附近的直线部分的斜率为B，在实施所述300℃加热处理后的状态下测定的该铜箔的 应力 -应变曲线中的在原点附近的直线部分的斜率为A，两者之比即B/A为1.2～3.0。，下面是铜箔专利的具体信息内容。
铜箔
技术领域
背景技术
[0002] 一直以来，铜箔用作要求例如柔性和耐弯曲特性的电气和电子部的线路材料。该类部件的代表例之一有柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，以下也称“FPC”)。
[0003] FPC，是在例如聚酰亚胺树脂基板这样的很薄且具有优良柔性的材质的绝缘性基板表面上，形成由薄至40μm以下的极薄铜箔构成的配线，其被设定成具有适合于安装到各种电子设备等的安装形态的电气及机械特性。现在，作为例如折叠式手机终端装置的折弯部、数码照相机或打印头等电子机械装置的可动部、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)或DVD(Digital Versatile Disc：数字通用光盘)或CD(Compact Disk：光盘)等各种电子设备可动部等中的配线用部件，得以广泛应用。
[0004] 作为这样的FPC的配线材料的导电体层，通常使用纯铜箔或者铜合金箔，以下，将这些统称为“铜箔”。
[0005] 作为FPC的主要制造工序，首先，制造规定的铜箔，使该铜箔贴合于由例如聚酰亚胺树脂构成的基材(基膜)表面与其接合，形成CCL(Copper CladLaminate：覆铜箔层压板)基板。接下来，通过蚀刻等工艺对该CCL基板表面的铜箔进行加工(图案化)，形成所谓的电路配线。然后，实施用于保护电路配线的表面处理。由此，制造出FPC的主要部分。
[0006] 上述CCL工序主要有两种方法。一种方法为：由粘接剂粘合铜箔与基材后，通过实施加热处理使粘接剂固化从而使两者密合(例如三层CCL法)。另一种方法为：不借助粘接剂，将铜箔直接贴合于绝缘性基板的表面后，通过加热和加压来使两者密合，进行一体化(双层CCL法)。
发明内容
[0008] 随着近年来各种电子设备小型化、高集成化(高密度安装化)等的进展，由于FPC使用时的弯曲半径进一步减小，所以越来越强烈要求FPC具备高于以往的耐弯曲特性(对于反复弯曲的耐久性)。
[0009] 为了能够满足这样的要求，由于FPC的耐弯曲特性实质上由铜箔本身决定，因此，进一步提高铜箔自身的耐弯曲特性就成为了越来越重要的课题。
[0010] 本发明即为解决上述课题而发明，其目的在于提供具备优良的耐弯曲特性的铜箔。
[0011] 本发明提供一种铜箔，其中，在对该铜箔实施300℃加热处理前的状态下测定的该铜箔应力-应变曲线中的在原点附近的直线部分的斜率为B，在实施所述300℃加热处理后的状态下测定的该铜箔应力-应变曲线中的在原点附近的直线部分的斜率为A，两者之比即B/A为1.2～3.0。
[0012] 并且，上述铜箔的厚度适宜为8μm～40μm。不过，本发明可适用的铜箔的厚度并不仅限于这一数值范围。
[0013] 另外，本发明的铜箔适宜用作柔性印刷电路板的配线用铜箔。
[0014] 根据本发明，在对铜箔实施300℃加热处理前的状态下测定的该铜箔应力-应变曲线中的在原点附近的直线部分斜率为B，在实施所述300℃加热处理后的状态下测定的该铜箔应力-应变曲线中的在原点附近的直线部分斜率为A，通过将两者之比即B/A设定为1.2～3.0，则能够提供耐弯曲性极其良好的铜箔。
附图说明
附图说明
[0015] 图1是表示本发明实施方式中铜箔的应力-应变曲线以及其原点附近的斜率Δσ/Δε的一个例子的图。
[0016] 图2是表示实施例1中铜箔的加热处理前的应力-应变曲线(a)以及加热处理后的应力-应变曲线(b)的图。
[0017] 图3是表示实施例2中铜箔的加热处理前的应力-应变曲线(a)以及加热处理后的应力-应变曲线(b)的图。
[0018] 图4是表示实施例3中铜箔的加热处理前的应力-应变曲线(a)以及加热处理后的应力-应变曲线(b)的图。
[0019] 图5是表示比较例中铜箔的加热处理前的应力-应变曲线(a)以及加热处理后的应力-应变曲线(b)的图。
[0020] 符号说明
[0021] 8-应力-应变曲线；9-应力-应变曲线的直线部分；10-应力-应变曲线的斜率Δσ/Δε
具体实施方式
[0022] 以下，参照附图说明本实施方式的铜箔。
[0023] 图1是表示加热处理前后测定的本发明实施方式涉及的铜箔的应力-应变曲线以及其原点附近的斜率Δσ/Δε的一个例子的图。
[0024] 本实施方式中的铜箔是具有极其良好的耐弯曲特性的铜箔。
[0025] 该铜箔主要作为例如柔性印刷电路板的配线用铜箔，该铜箔由纯铜或者具有被设定成用于各种印刷电路板的组成的铜合金构成，优选使用厚度为8μm～40μm的带材状的铜箔。更加优选为8μm～18μm的铜箔。不过，厚度超过40μm或者不足8μm的铜箔，或者板材状的铜箔也可适用。
[0026] 关于本实施方式的铜箔，在300℃温度下实施加热处理前测定的铜箔应力-应变曲线中的在原点附近的直线部分的斜率为B，实施加热处理后测定的应力-应变曲线中的在原点附近的直线部分的斜率为A，两者之比即B/A为1.2～3.0。
[0027] 通过使用上述本实施方式中的铜箔，可以使将该铜箔层压在聚酰亚胺膜基板表面来制作的柔性印刷电路基板的耐弯曲特性极为优良，具有例如弯曲寿命次数为900,000次以上的耐弯曲特性。
[0028] 因此，可以进一步提高将上述本实施方式中的铜箔本身作为材料所形成的各种电子部件的弯曲特性。
[0029] 本发明人等认为由加热处理产生的铜箔柔软性的变化(机械特性的变化)非常重要，经仔细研究得知，当本发明中定义的“应力-应变曲线中的在原点附近的直线部分的斜率”的变化率在特定范围内时，能够发挥优良的弯曲性。该斜率不是如后述那样的学术上的弹性率的概念，与绝对值没有关系，仅仅为当加热处理前后的斜率的变化率(B/A)在特定范围时，效果得以发挥。
[0030] 图1所示例子那样的应力-应变曲线中的最初的上升部分的直线9的斜率(Δσ/Δε)10在材料力学领域通常被称作弹性系数。由于铜箔为多晶体材料，基本上讲，弹性系数的值，即使实施加热处理也仅仅是弹性领域的范围发生变化，其值不变化，是材料所固有的物性值(铜为120GPa左右)。
[0031] 但是，铜箔的厚度薄到8μm～40μm，尤其是由于柔软性的程度，弹性范围会发生非常显著的变化，柔软性越提高则弹性范围越小，其测定也更困难。
[0032] 因此，由于本发明中规定的上述B(加热处理前的铜箔)和A(加热处理后的铜箔)不是真正的弹性系数的值，所以称作在原点附近的直线部分的斜率。即：本发明中规定的上述B(加热处理前的铜箔)和A(加热处理后的铜箔)仅仅是通过特定的测定方法得到的“直线部分的斜率”的值，而并非弹性系数这一学术性概念。
[0033] 对于上述本发明实施方式中规定的“应力-应变曲线中的在原点附近的直线部分的斜率A、B”，这里做更具体的说明。
[0034] 图1例示在以应力σ作为纵轴并以应变ε作为横轴的图中表示应力-应变曲线8的一个例子，该图的应力-应变曲线8中的从原点沿着直线9基本成一直线的部分的、在原点附近的以Δσ/Δε所示的斜率10，在本实施方式中规定为“应力-应变曲线中的在原点附近的直线部分的斜率A、B”。
[0035] 用于得到上述应力-应变曲线8的测定手法自身可以使用如下手法：使用通常的拉伸试验装置，并在铜箔上设置位移仪，在逐渐变化施加在铜箔上的拉伸负重时，测定与其相应变化的铜箔的位移(应变)量，制成图表。或者也可使用其他各种手法，只要能在原点附近精确测定相对于应力的应变量的变化即可。
[0036] 这里，作为B/A之比的适宜的数值范围，规定其为1.2≤B/A≤3.0。其理由如下：首先关于下限值，如果加热处理前后的变化率即B/A之比小于1.2而过小的话，就不能充分得到由加热来提高耐弯曲特性的效果。另外，关于上限值，本发明人等至今为止进行了用于提高耐弯曲特性的各种实验，包括在下述实施例中进一步详细记述的试验，在所有的试验中，均没有出现B/A＞3.0的情况。关于这一点，从另外的角度出发，也可以理解为如果出现了B/A＞3.0的情况，则由于包含了其他未知的因素，其可能对耐弯曲特性的提高产生不良影响。因此，更优选设定这样的上限值。
[0037] 另外，本实施方式中记述的铜箔并不仅限于用于上述柔性配线板，可适用于要求具有良好的柔性和耐弯曲特性的其他种类的印刷电路板或全部配线基板。或者，也不局限于那些配线板，还可适用于需要具有良好的导电性以及高耐弯曲特性的、各种电气·电子部件用的配线部件、开关用弹簧材料、连接部件等。
[0038] 另外，即使不花费例如1～5天的长时间来实施耐弯曲特性试验的评价，基于上述本实施方式的加热处理前后的B/A之比，也可在短时间内得知铜箔的质量状态，从质量管理等的观点出发，本发明的效果也是很大的。
[0039] 实施例
[0040] 以下，针对上述实施方式中说明的配线部件用的铜箔的实施例进行记述。
[0041] 图2(a)、(b)是分别表示实施例1中铜箔加热处理前的应力-应变曲线8b、加热处理后的应力-应变曲线8a的图，图3(a)、(b)是分别表示实施例2中铜箔加热处理前的应力-应变曲线8b、加热处理后的应力-应变曲线8a的图，图4(a)、(b)是分别表示实施例3中铜箔加热处理前的应力-应变曲线8b、加热处理后的应力-应变曲线8a的图，图5(a)、(b)是分别表示比较例中铜箔加热处理前的应力-应变曲线8b、加热处理后的应力-应变曲线8a的图。另外，表1中分别表示实施例1、2、3以及比较例中各铜箔的B的值、A的值、以及B/A的值，表2将实施例1、2、3以及比较例中各铜箔的弯曲寿命次数以容易比较的方式汇总来表示。
[0042] 作为铜箔，准备多种厚度为18μm的铜箔，其通过变更压延条件、退火条件等来制造。将这些铜箔切成长度为200mm、宽度为15mm的尺寸的长方形，用作拉伸试验的试验片。另外，由铜箔另外切出用于耐弯曲特性试验的长度为220mm、宽度为12.5mm的长方形，用作试验片。表1、表2中汇总表示了关于实施例1、2、3以及比较例的共计4种铜箔的各个数值。
[0043] 表1
[0044]
[0045] 表2
[0046]
[0047] 关于这些铜箔试验片的每一个，对其加热处理前应力-应变曲线8b中的在原点附近的斜率B(＝Δσ/Δε)进行测定，各个铜箔的斜率B的值如表1的“加热处理前B”栏中所示。
[0048] 另外，对在300℃实施5分钟加热处理后的应力-应变曲线8a中的在原点附近的斜率A(＝Δσ/Δε)进行测定，各个铜箔的斜率A的值如表1的“加热处理前A”栏中所示。单位均为GPa。
[0049] 测定这些斜率A、B时，基本上依照JIS Z 2241的拉伸强度试验方法，使用万能试验机(株式会社岛津制作所制造，规格：AG-I)，并使用了位移仪(株式会社岛津制作所制造，规格：SG50-10，Serial No.620051-04，评级距离为5mm)。
[0050] 并且，通过计算各实施例1、2、3以及比较例各自的B/A之比，如表1中B/A一栏所示，实施例1的铜箔为1.63，实施例2的铜箔为1.40，实施例3的铜箔为2.60，均在于上述实施方式中作为适宜的数值范围规定的1.2≤B/A≤3.0的范围之内。而比较例的铜箔为1.12，低于适宜的数值范围下限的1.2。
[0051] 为了通过直接测定来确认上述各实施例1、2、3以及比较例中铜箔各自的耐弯曲特性，进行了反复弯曲试验。作为该弯曲试验，依照IPC规格(美国印刷电路工业协会，Institute for Interconnecting and Packing ElectronicsCircuits：互连和封装电子电路研究所)，使用高速FPC用滑动弯曲试验机(信越工程制造，规格：SEK-31B2S)，以弯曲半径2.5mm、振幅冲程10mm、振幅速度1500次/分进行，将反复弯曲导致产生断裂为止的次数作为弯曲寿命次数。
[0052] 实验结果如表2所示，各实施例1、2、3的铜箔的弯曲寿命次数分别为3，306,000次、992,600次、2,011,000次，均实现了能够耐受90万次以上(或者100万次以上)的反复弯曲的耐弯曲特性。
[0053] 而比较例的铜箔的弯曲寿命次数为210,300次，即使与实施例中最低寿命次数的实施例2的992,6000次相比，也仅能实现其大约1/5程度的明显低(短)的弯曲寿命。
[0054] 此外，虽然省略图示，除上述之外，还准备了厚度为12μm、35μm试验片的铜箔，对各自进行同上的弯曲试验，虽然B的值、A的值、弯曲寿命次数的值各个数值本身(绝对值)与上述不同，但是B/A之比与上述同样地位于1.2≤B/A≤3.0这一适宜数值范围之内的各实施例的铜箔，其弯曲寿命次数均达到比较例中铜箔的5倍以上，实现了较长寿命。
[0055] 根据上述本实施例中的试验可知，基于铜箔加热处理前的应力-应变曲线的斜率B与加热处理后的应力-应变曲线的斜率A之比B/A，能够正确地评价由铜箔的弯曲寿命次数确认到的耐弯曲特性。
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