JP2531777B2

JP2531777B2 - フレキシブルプリント用銅合金圧延箔

Info

Publication number: JP2531777B2
Application number: JP1045610A
Authority: JP
Inventors: 元久宮藤; 理一津野; 達也木下; 仁田中
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPH02225638A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、フレキシブルプリント用銅合金圧延箔に係
り、詳細には、たとえば、プリント回路、テープキャリ
ヤなどの配線回路に使用されるフレキシブルプリント用
銅合金圧延箔に関するものである。さらに詳しくは、極
微細加工性、Snめっき被覆時の耐ウイスカ性、耐熱性お
よび導電性に優れるフレキシブルプリント用銅合金圧延
箔に関するものである。

［従来の技術］プリント回路などの電気回路には５〜40μｍの厚さの
銅箔が多用されている。このような銅箔には電解銅箔と
圧延銅箔がある。

プリント回路基板には、ガラスエポキシ、紙フェノー
ルなどの基板上に銅箔をクラッドした後、レジストエッ
チング法により所望の回路パターンに形成した基板のほ
かに、ポリイミドなどのフィルムに銅箔を張り合せでき
るフレキシブル回路基板もある。これらの一部はテープ
キャリヤ、TAB（Tape Automated Bonding）リードとし
て半導体チップの実装に使用されている。フレキシブル
回路基板にはフレキシビリティの点で優る圧延箔が使用
される。

近年、電気機器の小型化と高密度化と多機能化にとも
なって、プリント回路基板の高密度が強く求められてお
り、このため小型チップ部品を高密度実装ができる表面
実装方式が次第に採用され始めた。

テープキャリヤやTABのリードは、最近では、ピッチ
間距離が80μｍ以下にも近接するようになってきてい
る。

［発明が解決しようとする課題］圧延箔としては通常タフピッチ銅および無酸素銅が使
用されているが、いずれもリードとして使用する場合、
電子デバイスと接合する部分は厚さ５μｍのNi下地めっ
きを形成し、さらに、その上に厚さ１μｍのAuめっきを
形成している。

配線のリード間ピッチが80μｍと狭い接続部分には上
記のNi下地めっきとAuめっき被覆が常識とされていた。

Ni下地めっき上にAuめっきを行ったものは信頼性の高
いものではあるが、高価なものであるため、それに代る
安価なSnめっきが試みられている。しかし、Snめっきの
場合は短時間でのウイスカ発生による配線間の短絡が生
ずるという課題がある。一方、ウイスカ対策のためSnめ
っきに代えはんだめっきが検討されている。しかし、は
んだめっきでははんだ密着性不良という不具合いが生じ
るため、この考え方は実用化には至っていない。

本発明は銅合金系圧延箔に係るもので、従来のCu圧延
箔の代りに、接合部およびその近傍のめっきを、Niめっ
きとAuめっきの２層めっきからSnめっきないしはんだめ
っきに置き代えることが可能となり、しかも、そのSnめ
っき層がウイスカを全く生じず、はんだ接合時の280℃
での加熱によっても母材が軟化せず、錫およびはんだの
剥離も150℃×1000Hr保持後にも起こらず、また、強度
導電率も高い箔であって、しかも、５μｍの厚さで80μ
ｍ程度のピッチでレジストエッチングしても目標通りに
非常にきれいにエッチングできるフレキシブルプリント
用銅合金圧延箔を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本願発明の第１の要旨は、Fe:0.05〜0.20％、P:0.02
〜0.05％、Zn:1.0〜5.0％（ただし、1.0％は除く）を必
須的に含有し、残部Cuからなるフレシキブルプリント用
銅合金箔において、不純物Ｓを10ppm以下に制限したこ
とを特徴とするフレシキブルプリント用銅合金箔に存在
する。

本願発明の第２の要旨は、Fe:0.05〜0.20％、P:0.02
〜0.05％、Zn:1.0〜5.0％（ただし、1.0％は除く）を必
須的に含有し、残部Cuからなるフレシキブルプリント用
銅合金箔において、不純物Ｓを10ppm以下に制限し、ま
た、Ｓ以外の不純物と酸素との合計を50ppm以下に制限
したことを特徴とするフレシキブルプリント用銅合金箔
に存在する。

本発明の第３の要旨は、箔の厚さを40μｍ以下とした
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフレ
キシブルプリント用銅合金圧延箔に存在する。

［作用］本発明の含有元素の作用効果および限定理由を説明す
る。

Znは、Sn被覆材のウイスカ発生を制御し、Snめっきな
いしはんだめっきの密着性を向上させ、導電率を高め
る。そのためには、１％を超えてZnを含有させる必要が
ある。

Znを１％を超えて含有させると、密着性を悪くする金
属間化合物（Cu₃Sn）相の生成を抑制でき、Cu₃Sn相の母
材側に生ずるカーケンダールホイドの生成を抑制でき、
密着性が向上するものと考えられる。

また、Snめっき中へ微量のZnが拡散し、Snの内部応力
を緩和するため、ウイスカ成長を制御していると思われ
る。

しかし、Znが５％を超えると耐ウイスカ性には問題は
ないが、導電率が60％IACS未満となったり、黄銅独特の
応力腐食割れを生じやすい性質を保有してくるという短
所が表れてくるので、Znは５％以下とする。

次に不純物Ｓに許容量の上限を定めた理由について記
述する。従来の銅合金においては、銅合金中ではＳは多
くはCuSとして存在し、MnあるいはMgが不純物として含
有されていると、MnSとして存在する。いずれも、粒界
中に局在し、そのためにエッチング時の不具合が生じる
ことを知見した。従来の銅合金においては、特に、５〜
40μｍ厚さの箔となるとレジストエッチングする場合に
エッチング液をはじいたりして、エッチングむらなどの
不具合を生じていた。本発明者は、その原因の探究を行
った。その結果、その原因はＳに存在することを知見し
た。したがって、不具合の発生を防ぐためには、Ｓを完
全に除去することが望ましいが、原料・炉材、被覆木
炭、燃料などからの混入は避け難く、10ppm以下と定め
た。

また、酸素とＳ以外の不純物とについても、不純物が
酸化物の状態で存在すると、５〜40μｍの厚さの箔で
は、上記のＳと同様、エッチング時の微細加工を阻害す
ることが分かり、50ppm以下と定めた。

Ｓ、酸素および不純物は、厚さが0.1mm以上の板・条
では、表面に現れても、それらの化合物の大きさ・数・
量は僅かであり、通常混入する量を制限する必要はない
が、厚さ５〜40μｍの箔になると、圧延時のピンホール
の発生、圧延切れ、さらには、前述のレジストの接着不
良、エッチング不良などが生じることを本発明者は知見
し、前述の上限に定める。

FeはＰと燐化鉄を形成し、強度の向上とはんだ付け温
度条件での軟化を防止するための必須の元素である。し
かし、0.05％未満ではＰ（含有量0.02〜0.05％）の一部
と化合して、燐化鉄を形成しても、強度向上の効果は期
待できない。また、Fe含有量が0.15％を超えると、燐化
鉄を形成し得ない固溶Feが増加し、導電率を低下させる
ように作用する。よって、Feの含有量は0.05〜0.15％と
する。

ＰはFeと燐化鉄を形成して強度の向上、軟化温度の向
上に寄与する元素であるが、含有量が0.02％未満では強
度向上等に寄与できる程ではなく、含有量が0.05％を超
えると燐化鉄を形成し得ない固溶Ｐが増加し、導電率を
低下させるようになる。よって、Ｐ含有量は0.02〜0.05
％とする。

［実施例］以下、本発明を実施例によって説明する。

第１表に示す各種合金を黒鉛ツボで溶解して、金型鋳
造した。鋳塊を機械加工により表裏面を各2.5mm面削し
て50mmt×70mmw×200mmlとし、900℃の温度で厚さ10mm
まで熱間圧延し、600℃以上の温度から水冷し、スケー
ル除去後厚さ0.2mmまで冷間圧延し、ついで500℃×1Hr
の中間焼鈍を行った。次に、入念に酸洗し、さらに冷間
圧延を繰り返し、厚さ35μｍの箔を製作し、ピンホー
ル、圧延切れを観察した。

また、同様の手順によって、厚さ５μｍと65μｍの箔
とを作製した。

（エッチング性）これらの箔について、幅100μｍ、間隔80μｍ、長さ2
0μｍで50本のレジストを焼きつけ、塩化第２鉄溶液40
％でケミカルミーリングして、50本のリードを製作その
健全性を調査した。

（ウイスカの発生程度）アルカリ中で電界脱脂後硫酸浴中で電流密度3A/dm²に
よって厚さ1.5μｍのSnめっきを行い、エポキシ樹脂系
の接着材でSnめっきと反対側面を0.2mm銅合金板で貼り
つけ、曲げによって約4kg/mm²の圧縮応力を加え、室温
で１年間放置後、ウイスカの発生の有無を調査した。

（軟化特性、導電率）軟化特性については、木炭で被覆下で電気炉中で1Hr
保持し、引張強度の６割の値を維持する温度を求めた。
導電率は、JISH0505に基づいた。

以上の試験結果をまとめて第１表に示した。

Znを１〜５％含む合金は、表面にSnめっきが行われて
も、ウイスカが生ずることもなく、また、Ｓおよび酸素
とその他の不純物とを規制することによって厚さ５〜40
μｍの箔においてもレジストエッチング後の不良率が２
％以上と良好となった。

特に、他の合金箔では、５〜40μｍと厚みが薄くなる
と、エッチング性の低下が著しいが、本発明の合金では
ほとんど低下しない。

また、はんだ付けなどの加熱によっても、1Hrの加熱
によっても、軟化温度280℃以上を示している。なお、
表中には従来合金としてタフピッチ銅（No.8）を併記し
た。

［発明の効果］本発明によれば、従来のNiとAuとのめっきの代わり
に、Snめっきを行っても、ウイスカ性を全く生ずること
もない。

また、極微細加工後の歩留も向上する。

さらに、従来材より格段に優れる引張強度を有してい
る。

このように、本発明は、フレキシブルプリント用銅合
金箔として優れた特性を有しており、電子機器の小型化
高密度実装化、多機能化のための材料として優れた特性
を有している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中仁福岡県北九州市門司区片上１番32号 (56)参考文献特開昭63−133402（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−11931（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−12539（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−310935（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−56842（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−93837（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Fe:0.05〜0.20％（重量％以下同じ）、P:
0.02〜0.05％、Zn:1.0〜5.0％（ただし、1.0％は除く）
を必須的に含有し、残部Cuからなるフレシキブルプリン
ト用銅合金箔において、不純物Ｓを10ppm以下に制限し
たことを特徴とするフレシキブルプリント用銅合金箔。
【請求項２】Fe:0.05〜0.20％、P:0.02〜0.05％、Zn:1.
0〜5.0％（ただし、1.0％は除く）を必須的に含有し、
残部Cuからなるフレシキブルプリント用銅合金箔におい
て、不純物Ｓを10ppm以下に制限し、また、Ｓ以外の不
純物と酸素との合計を50ppm以下に制限したことを特徴
とするフレシキブルプリント用銅合金箔。
【請求項３】箔の厚さを40μｍ以下としたことを特徴と
する請求項１または請求項２に記載のフレキシブルプリ
ント用銅合金圧延箔。