JPH11264037A

JPH11264037A - 銅合金箔

Info

Publication number: JPH11264037A
Application number: JP8822398A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Maki; 哲生牧
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 1999-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な強度および電気伝導度を有し、さらに
は生産性にも優れたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金箔を提供す
ること。【解決手段】Ｆｅを０．０５〜３．５％およびＰを
０．０１〜０．４％含有し、必要に応じて０．０５〜５
％のＺｎおよび０．０５〜３％のＳｎのうち１種または
２種を含有し、さらに必要に応じてＭｇ、Ｃｏ、Ｐｂ、
Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、ＩｎおよびＢの
うち１種以上を総量で０．０１〜２％含有し、残部がＣ
ｕからなり、介在物の大きさが１０μｍ以下であり、か
つ５〜１０μｍの大きさの介在物個数が圧延平行断面で
５０個／ｍｍ² 未満であることを特徴とする。プリント
配線基板用およびＩＣテープキャリア等半導体実装分野
の用途において信頼性の高い銅合金箔材料として好適で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレキシブルプリ
ント配線基板用およびＩＣテープキャリア等半導体実装
の用途に好適な、強度および電気伝導性に優れた銅合金
箔に関するものであり、特には介在物の大きさおよび介
在物の個数を規制したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金箔に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】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、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、ポリエ
ステル基板を構成材料とする可撓性銅張積層基板（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。上
記プリント配線基板のうち、プリント配線板のより高密
度回路化による多層板化および高可撓性が要求されるフ
レキシブルプリント回路基板は、樹脂基板に銅箔をラミ
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。使用される銅箔としては、タフピッチ銅また
は無酸素銅の圧延銅箔が多く用いられており、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。

【０００３】さらに、プリント配線基板の一部はテープ
キャリア、ＴＡＢ（テープ・オートメイティド・ボンデ
ィング）リードとして、半導体チップの実装に使用され
ている。半導体チップの実装の分野においては、近年、
その実装密度の向上のためＢＧＡ（ボール・グリッド・
アレイ）化、ＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）化
が進められている。これにより、面積当たりの端子数は
増加するが、同時に端子は狭ピッチとなるため、実装す
る基板にも高密度の配線基板が必要となる。高密度化実
現のための有効な手段として、半導体実装分野において
も多層基板が用いられている。

【０００４】一方、製造工程においては、箔の厚さが薄
くなると、歩留よく圧延することが困難となってくる。
特に、介在物等の内部欠陥は、圧延時に破断を生じまた
ピンホールを生じる原因となるため、生産性を低下さ
せ、ひいては製造コストの増大を招く。従って、素材に
は介在物の少ないことが望まれる。近年、電子機器銅合
金のような高い強度と導電性を要求される用途には、析
出型銅合金が使われるケースが多い。Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系
銅合金は、高強度と高導電率とを併せ持つ代表的な析出
型銅合金であり、電子機器用材料として実用化されてい
る。この合金においては、時効析出過程において銅マト
リックス中に微細なＦｅあるいはＦｅ−Ｐ系化合物が析
出することにより強度と導電率が上昇する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のプリント基板
は、（１）組み立て時に曲げた状態で固定されて使用さ
れるもの、（２）駆動系統（例えばプリンターのヘッド
部分、ハードディスク内の駆動用回路基板等）に使用さ
れ、１万回〜１００万回以上の屈曲が繰り返されるも
の、等に用いられる。近年の電子機器の小型化と高密度
化に伴い、プリント基板自体も小型化が要求され、純銅
箔では強度が不足するため、部品の加工および組み立て
時に切断あるいは変形といった問題が生じる。また純銅
は耐熱性が著しく低いため、銅箔を樹脂基板にラミネー
トする際の加熱によって変形、断線という問題が発生
し、信頼性が低下するという欠点があった。

【０００６】半導体チップの実装の分野においては、搭
載されるチップの回路ルールの微細化が進展しており、
「０．１〜０．２μｍルール」が開発されている。０．
１〜０．２μｍルールの場合、チップ裏面につける金あ
るいはアルミバンプのピッチは４０μｍ程度になり、４
０μｍピッチのバンプを接合するには、基板の配線ピッ
チを１５μｍ以下にする必要がある。配線のピッチを１
５μｍ以下にするためには、基板に使用される銅箔の板
厚を１４μｍ以下にする必要がある。これは、銅箔の板
厚をピッチ以下にしないと、エッチング、組み立て加工
ができないためである。しかし、従来の圧延銅箔では、
板厚が１４μｍ以下になると強度の不足からＩＲＢ（イ
ンナーリード・ボンディング）時に切断あるいは変形と
いった問題が生じる。従って上記要請に対処しうる十分
な強度とさらに十分な電気伝導性を持った材料が求めら
れている。

【０００７】上記要求に対し、ある種の添加元素を加え
た銅合金を用いることは有効な手段の一つではあるが、
銅合金を用いるということだけでは必ずしも十分な強度
は得られず、加えて元素の添加により基板の他の必要特
性である電気伝導度の低下といった問題が生じる。ま
た、前述したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金においては、銅マト
リックス中に微細なＦｅあるいはＦｅ−Ｐ系析出粒子が
生じることにより、強度と導電率が上昇するが、反面強
度の向上に寄与しない粗大な晶出物あるいは析出物が残
存し易く、また添加元素の活性が高いために、酸化物、
硫化物、珪化物等が発生し易いため、マトリックス中に
これらの比較的大きな粒子が分散した組織となり易いと
いう結果を生むことになっている。Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合
金を銅合金箔材料として実用化するに当たって、これら
の粗大な粒子が残存すると、圧延時に破断、ピンホール
の生じる原因となるため、生産性を低下させ、ひいては
製造コストの増大を招く。本発明は上述した問題解決の
ためになされたもので、十分な強度および電気伝導度を
有し、さらには生産性にも優れたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合
金箔を提供することを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
金属箔として適する銅合金箔の研究を重ねたところ、Ｃ
ｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金の成分調整を行った上で、必要に応
じて、Ｚｎおよび／またはＳｎ、さらにはＭｇ、Ｃｏ、
Ｐｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｉｎおよ
び／またはＢを含有させると共に、製造条件を制御・選
定してマトリックス中の析出物、晶出物、酸化物、硫化
物、珪化物等の介在物の分布の制御を行うことにより、
合金箔として好適な素材を提供できることを見出した。
本発明は、上記知見を基にして完成されたものであり、
銅合金においてＦｅを０．０５〜３．５重量％（以下百
分率は特記しない限り重量％を意味する）およびＰを
０．０１〜０．４％含有し、必要に応じて０．０５〜５
％のＺｎおよび０．０５〜３％のＳｎのうち１種または
２種を含有し、さらに必要に応じてＭｇ、Ｃｏ、Ｐｂ、
Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、ＩｎおよびＢの
うち１種以上を総量で０．０１〜２％含有し、残部がＣ
ｕおよびその不可避的不純物からなり、介在物の大きさ
が１０μｍ以下であり、かつ圧延平行断面で５〜１０μ
ｍの大きさの介在物個数が５０個／ｍｍ² 未満であるこ
とを特徴とする、プリント配線基板用やＩＣテープキャ
リア用の箔として十分な強度と電気伝導性を兼備せし
め、さらには生産性も良好な銅合金箔に関する。

【０００９】本発明において、用語「介在物」とは、鋳
造時の凝固過程以降、すなわち凝固後の冷却過程、熱間
圧延後の冷却過程および時効焼鈍時に固相のマトリック
ス中に析出反応で生じる析出物、鋳造時の凝固過程の偏
析により生じ一般に粗大である晶出物、並びに溶解時の
溶湯内での反応により生じる不純物である酸化物および
硫化物など、本合金の顕微鏡観察によりマトリックス中
に観察される粒子を包括するものとして使用する。「介
在物の大きさ」は、介在物を顕微鏡観察下でその介在物
を含む最小円の直径をいう。「介在物の個数」とは、材
料の圧延平行断面を顕微鏡観察により、多数箇所におい
て実際に数えた単位平方ｍｍ当たりの介在物個数であ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明において銅合金の成分
組成を前記の如くに限定した理由をその作用とともに説
明する。

【００１１】（Ｆｅ）Ｆｅは、単独であるいはＰと金属
間化合物を形成して、合金の強度、耐熱性を向上させる
作用があるが、その含有量が０．０５％未満であると所
望の高強度が得られない。一方、３．５％を超える割合
でＦｅを含有させると、加工性が低下するとともに導電
性が著しく低下し、さらには粗大なＦｅ粒子が母相中に
残留する。この結果、圧延時の破断、ピンホール発生等
により生産性の低下を招くことになる。こうした理由
で、Ｆｅの含有量を０．０５％以上３．５％以下と定め
た。

【００１２】（Ｐ）Ｐは、Ｆｅと金属間化合物を形成し
て、導電性を下げずに強度を向上させるが、０．０１％
未満ではその効果がなく、他方０．４％を超えると加工
性が著しく低下するとともに導電率が著しく低下するこ
とから、Ｐ含有量は０．０１％以上０．４％以下と定め
た。

【００１３】（Ｚｎ）Ｚｎは、溶解鋳造時の脱酸剤とし
て作用するとともに、半田接合部の耐熱性を改善する効
果があるが、その含有量が０．０５％未満ではその効果
が顕著でなく、一方Ｚｎの含有量が５％を超えると、導
電率の低下が著しくなることから、Ｚｎ含有量は０．０
５％以上５％以下と定めた。

【００１４】（Ｓｎ）Ｓｎには、合金の強度を確保する
作用があるが、その含有量が０．０５％未満では強度の
向上が十分でなく、一方Ｓｎ含有量が３％を超えると導
電率の低下が著しくなるとともに、合金の熱間加工性を
低下させることから、Ｓｎ含有量は０．０５％以上３％
以下と定めた。

【００１５】（Ｍｇ、Ｃｏ、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、ＩｎまたはＢ）Ｍｇ、Ｃｏ、Ｐｂ、
Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、ＩｎまたはＢに
は、いずれも等しく上記銅合金の強度を改善する作用が
あるので必要により１種または２種以上の添加がなされ
る。しかし、その含有量が総量で０．０１％未満である
と強度改善の効果は得られず、一方総含有量が２％を超
えると導電性が著しく低下することから、これらの含有
量を総量で０．０１％以上２％以下と定めた。

【００１６】（介在物）この合金系ではマトリックス中
に介在物の粒子が存在することがある。この合金に必要
な強度を得るための介在物は小さいが、０．５μｍを超
える粗大な介在物は強度に寄与しないばかりか、特に粗
大なものは圧延工程において破断やピンホールの原因と
なり、生産性を著しく低下させる。このような不具合を
起こさないためには、この粗大な介在物の大きさの上限
を１０μｍとし、圧延平行断面における５〜１０μｍの
大きさの介在物個数を５０個／ｍｍ² 未満とすればよ
い。

【００１７】次に、この合金を得るための製造工程につ
いて説明する。所望の強度および電気伝導性を得るため
には、素材の調質状態は時効処理状態である必要があ
る。この時効処理は、強度、電気伝導性を向上させるた
めに必要であるが、時効処理温度は３００〜７００℃に
する必要がある。３００℃未満では時効処理に時間がか
かり、経済的でなく、他方７００℃を超えるとＦｅが固
溶してしまい、時効による強度および電気伝導性の向上
が生じないためである。また、次に冷間圧延により所望
の板厚に仕上げるわけであるが、冷間圧延後の箔の厚さ
は、１００μｍ（０．１ｍｍ）以下とすることが望まし
く、通常の使用形態を想定した圧延銅合金箔の好ましい
厚さは、例えば０．０３５ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０
１８ｍｍまたは０．０１０ｍｍである。

【００１８】

【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに詳しく説明する。（実施例及び比較例）高周波溶解炉にて表１に示す各種
成分組成の銅合金を溶製し、厚さ２０ｍｍのインゴット
に鋳造した。次に、このインゴットを８００〜９５０℃
温度で厚さ８ｍｍまで熱間圧延を行い、表面のスケール
除去のため面削を施した後、冷間圧延により厚さ２ｍｍ
の板とした。その後、３５０〜９００℃の温度で１時間
の焼鈍を行った後、０．５ｍｍまで冷間圧延した。そし
てさらに、４００〜６００℃の温度で５時間の時効を行
った後、冷間圧延で厚さ０．０１８ｍｍの箔とした。

【００１９】このようにして得られた各合金箔につき諸
特性の評価を行った。なお表中には従来合金としてタフ
ピッチ銅を併記した。「強度」については引張試験機に
おいて引張強さを測定した。「電気伝導性」は導電率
（％ＩＡＣＳ）によって示した。「耐熱性」の評価は種
々の温度で３０分間加熱し、引張強さが加熱前の強度と
十分軟化した時の強度の中間になる温度を軟化温度とし
て求めた。介在物個数は、材料の圧延平行断面を顕微鏡
で観察し、多数箇所において実際に数えた単位平方ｍｍ
当たりの大きさ５〜１０μｍの介在物個数である。ま
た、厚さ０．０１８ｍｍ、幅４５０ｍｍ、長さ５０００
ｍの箔を作製し、生産性の評価も行った。「生産性」は
圧延工程中の破断発生状況および製品段階でのピンホー
ルの発生状況で評価した。「破断」については、破断が
発生しなかった場合を○、破断した場合を×とした。
「ピンホール」については１０００ｍ当たりの直径０．
５ｍｍ以上のピンホールの発生個数を計測した。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１からわかるように、本発明合金箔は優
れた強度、導電率および耐熱性を有している。介在物個
数が少ないため、ピンホールの発生個数は少なく、最大
で６個である。一方、比較合金の No.１は、本発明合金
に対し、Ｆｅが高いために導電率が劣る。比較合金 No.
２はＳｎが高いため導電率が劣る。比較合金 No.３はＰ
を含有していないために強度が劣る。比較合金 No.４
は、Ｆｅ、Ｐとも高いために導電率が劣る。また比較例
No. １、３、４は、介在物個数が多いために製造工程中
で破断が発生し、ピンホールの個数が増加した例であ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
優れた強度と電気伝導性および耐熱性をも有し、さらに
は生産性にも優れた銅合金箔が得られ、本合金箔は、プ
リント配線基板用およびＩＣテープキャリア等半導体実
装分野の用途において信頼性の高い銅合金箔材料として
好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２６０３６０３６２２６２２６６１６６１Ａ６８５６８５Ｚ６８６６８６Ａ６９１６９１Ｂ６９１Ｃ６９４６９４Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量割合で、０．０５〜３．５％のＦｅ
および０．０１〜０．４％のＰを含有し、残部がＣｕお
よびその不可避的不純物からなり、そして介在物の大き
さが１０μｍ以下であり、かつ５〜１０μｍの大きさの
介在物個数が圧延平行断面で５０個／ｍｍ² 未満である
ことを特徴とする銅合金箔。
【請求項２】重量割合で、０．０５〜３．５％のＦｅ
および０．０１〜０．４％のＰを含有し、さらに０．０
５〜５％のＺｎおよび０．０５〜３％のＳｎのうち１種
または２種を含有し、残部がＣｕおよびその不可避的不
純物からなり、そして介在物の大きさが１０μｍ以下で
あり、かつ５〜１０μｍの大きさの介在物個数が圧延平
行断面で５０個／ｍｍ² 未満であることを特徴とする銅
合金箔。
【請求項３】重量割合で、０．０５〜３．５％のＦｅ
および０．０１〜０．４％のＰを含有し、さらにＭｇ、
Ｃｏ、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｉ
ｎおよびＢのうち１種以上を総量で０．０１〜２％含有
し、残部がＣｕおよびその不可避的不純物からなり、そ
して介在物の大きさが１０μｍ以下であり、かつ５〜１
０μｍの大きさの介在物個数が圧延平行断面で５０個／
ｍｍ²未満であることを特徴とする銅合金箔。
【請求項４】重量割合で、０．０５〜３．５％のＦｅ
および０．０１〜０．４％のＰを含有し、さらに０．０
５〜５％のＺｎおよび０．０５〜３％のＳｎのうち１種
または２種を含有するとともに、さらにまたＭｇ、Ｃ
ｏ、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｉｎ
およびＢのうち１種以上を総量で０．０１〜２％含有
し、残部がＣｕおよびその不可避的不純物からなり、そ
して介在物の大きさが１０μｍ以下であり、かつ５〜１
０μｍの大きさの介在物個数が圧延平行断面で５０個／
ｍｍ² 未満であることを特徴とする銅合金箔。
【請求項５】鋳塊に所定の圧延と熱処理を施して得た
中間素材に対し、材料温度が３００〜７００℃の温度で
１〜１０時間の時効処理を行った後、最終の圧延で０．
１ｍｍ以下の厚さに仕上げたことを特徴とする、請求項
１〜４のいずれかに記載した銅合金箔。