DE112004000245T5

DE112004000245T5 - Verbund-Kupferfolie, Verfahren zu deren Herstellung und Hochfrequenz-Übertragungsschaltung unter Verwendung einer Verbundkupferfolie

Info

Publication number: DE112004000245T5
Application number: DE112004000245T
Authority: DE
Inventors: Akira Imaichi Matsuda; Yuuji Imaichi Suzuki; Akitoshi Imaichi Suzuki
Original assignee: Furukawa Circuit Foil Co Ltd
Current assignee: Furukawa Circuit Foil Co Ltd
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2005-12-29
Also published as: US20060147742A1; WO2004070087A1

Abstract

Verbund-Kupferfolie, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kupferfolie aufweist, auf deren zumindest einer Oberfläche eine Kupfer- und/oder Silber-Glättungsschicht vorgesehen ist.

Description

Verbund-Kupferfolie, Verfahren zu deren Herstellung und Hochfrequenz-Übertragungsschaltung unter Verwendung einer Verbund-Kupferfolie
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbund-Kupferfolie von ausgezeichneter Festigkeit, Leitfähigkeit und Oberflächenform sowie auf ein Verfahren zur Herstellung der Verbund-Kupferfolie, und sie stellt beispielsweise eine Verbund-Kupferfolie bereit, die optimal ist für den Einsatz einer Hochfrequenz-Übertragungsschaltung, wie einer Antenne einer IC-Karte, ein Verfahren zur Herstellung derselben und eine Hochfrequenz-Übertragungsschaltung unter Verwendung der Verbund-Kupferfolie.

Hintergrund-Technik

Aufgrund der Anforderungen nach Verringerung der Größe und Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit eines elektronischen Hochleistungsgeräts sind in den vergangenen Jahren die für deren Schaltungsverbindungen verwendeten Materialien generell dünne Arten bzw. Typen gewesen, die vorteilhaft sind für die Verringerung des Abstands und für eine Erleichterung des Gewichts und bezüglich der es erforderlich gewesen ist, dass sie eine niedrige Impedanz in Bezug auf einen Hochfrequenzstrom aufweisen. Ein Beispiel einer derartigen Einrichtung ist eine IC-Karte.

Bis vor kurzem sind hauptsächlich Magnetstreifenkarten, die magnetisch Signale speichern, aufgrund ihrer Bequemlichkeit beim Tragen in großem Umfang auf verschiedenen Gebieten verwendet worden, wie als Bankkarten, Kreditkarten, Telefonkarten und Bonuspunktkarten. Im Gegensatz dazu weisen IC-Karten innerhalb der Karten eingebaute ICs auf, so dass eine anspruchsvollere Entscheidung und komplexere Verarbeitung ermöglicht sind. Sie weisen außerdem Speicherkapazitäten auf, die etwa 100mal größer sind als die der Magnetstreifenkarten, ermöglichen ein Lesen/Schreiben von Informationen und sind in der Sicherheit hoch.

Die Verfahren zur Übertragung von Informationen von IC-Karten umfassen den Kontakttyp der Verbindung durch physikalischen Kontakt mit Kontakten und außerdem den Nicht-Kontakt-Typ, der eine Kommunikation über eine räumliche Distanz, wie über mehrere Meter unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen, etc. ermöglicht.

Aufgrund dieser Merkmale von IC-Karten wird bezüglich IC-Karten erwartet, dass sie in einem sehr großen Anwendungsbereich zu nutzen sind, wie als ID-Karten, Zug- und Bus-Fahrscheine, Pendler-Ausweise, elektronisches Geld, Autobahn-Ausweise, Gesundheitsversicherungskarten, Einwohnerkarten, medizinische Karten und physikalische Verteilungssteuerkarten.

IC-Karten vom Nicht-Kontakt-Typ werden derzeit entsprechend dem Kommunikationsabstand in vier Typen klassifiziert- der Berührungstyp-Kommunikationsdistanz (bis zu 2 mm), der Annäherungstyp (Kommunikationsdistanz bis zu 10 cm), der Mittelbereichstyp (Kommunikationsdistanz bis zu 70 cm) und der Mikrowellentyp (Kommunikationsdistanz bis zu mehreren Metern). Die Kommunikationsfrequenzen erstrecken sich von MHz bis zu GHz, beispielsweise von 4,91 MHz beim Berührungstyp, 13,56 MHz beim Annäherungstyp und Mittelbereichstyp und 2,45 bis 5,8 GHz beim Mikrowellentyp.

Eine IC-Karte vom Nicht-Kontakt-Typ ist grundsätzlich aus einer Isolationsschicht, einer Antenne und einem IC-Chip aufgebaut. Der IC-Chip enthält in sich einen ferroelektrischen Speicher, einen nicht-flüchtigen Speicher, einen ROM-Speicher, einen RAM-Speicher, eine Modem-Schaltung, eine Spannungsversorgungsschaltung, eine Verschlüsselungsschaltung, eine Steuerschaltung, etc. Als Antennenglied dieser IC-Karte wird von einer überzogenen Kupferdrahtspule, von einer Silberpaste, einer Aluminiumfolie, einer Kupferfolie oder dergleichen Gebrauch gemacht. Diese werden entsprechend der Anzahl von Windungen, der Anwendung, den Produktionskosten, etc. selektiv angewandt. wenn die Anzahl von Windungen gering ist und eine hohe Leitfähigkeit erforderlich ist, wird häufig als Antennenmaterial eine gewalzte reine Kupferfolie oder eine elektrolytische Kupferfolie verwendet.

Wenn andererseits eine Folie mit einer großen bzw. starken Oberflächenrauheit, wie eine gewöhnliche elektrolytische Kupferfolie als Material für die Antenne verwendet wird, steigt die Impedanz zur Zeit einer Übertragung und eines Empfangs des Hochfrequenzsignals an, weshalb zuweilen eine Nutzung im Hochfrequenzbereich nicht möglich ist.

Ferner weist die hochfeste und eine hohe Leitfähigkeit aufweisende Kupferlegierungsfolie, die nunmehr als führendes Rahmenmaterial, etc. verwendet wird, eine hohe Materialfestigkeit im Vergleich zu einer reinen Kupferfolie auf, (nachstehend einfach als " Kupferfolie" im Gegensatz zu einer "Kupferlegierungsfolie" bezeichnet), ist jedoch ungenügend, um die kürzliche Anforderung, wie eine schnellere Geschwindigkeit einer Signalübertragung, eine verringerte Größe und eine höhere Zuverlässigkeit zu erfüllen.

Um mit der weiteren Verringerung des Abstands und der Gewichtserleichterung fertig zu werden, sind verschiedene Anmeldungen zur Verbesserung der Charakteristiken dieser konventionellen Kupferfolie und Kupferlegierungsfolie eingereicht wor den (siehe beispielsweise die ungeprüfte japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2002-167633), von denen jedoch keine der Charakteristik zur Verringerung des Übertragungsverlustes im Hochfrequenzbereich, beispielsweise als Antennenmaterial, genügt.

Offenbarung der Erfindung

In Anbetracht der obigen neuen Anforderungen sind die Erfinder in eine intensive Forschung engagiert gewesen, um die obigen Probleme zu lösen, und sie waren im Ergebnis erfolgreich hinsichtlich der Entwicklung einer Verbund-Kupferfolie mit einer hohen Leitfähigkeit und außerdem mit einer niedrigen Impedanz durch Bereitstellen einer Schicht mit einem kleinen Widerstand, wie Kupfer und/oder Silber auf ihrer Oberfläche und damit durch Bereitstellung einer Verbund-Kupferfolie, welche den neuen Anforderungen genügt. Die Erfinder stellen eine Verbund-Kupferfolie, die in der Leitfähigkeit und der Oberflächenform ausgezeichnet ist, und durch Verwendung einer gewalzten Kupferlegierungsfolie für Anwendungen, bei denen die Festigkeit besonders gefordert ist, ist sie sogar für Anwendungen von Hochfrequenz-Übertragungsschaltungen, wie den Antennen von IC-Karten optimal, und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereit.

Unter dem Gesichtspunkt der Leitfähigkeit der Kupfer- oder Silberschicht wurde die vorliegende Erfindung auf der Grundlage des Gedankens geschaffen, dass mit Rücksicht darauf, dass der Strom im Hochfrequenzbereich bei Anwendungen von Hochfrequenz-Übertragungsschaltungen durch die Oberflächenschicht fließt, die Anordnung von Kupfer und/oder Silber in der Leitfähigkeit auf der Oberfläche ausgezeichnet ist, die Festigkeit durch Verwendung einer Kupferfolie oder einer gewalzten Kupferlegierungsfolie (Material) als Kernmaterial aufrecht erhalten wird, und insbesondere im Falle von Anwendungen, bei denen die Nutzungsumgebung ein wiederholte Biegen erfordert, eine gewalzte Kupferlegierungsfolie verwendet wird, die hinsichtlich der wiederholten Biegefestigkeit ausgezeichnet ist.

Ferner wird bei der vorliegenden Erfindung aufgrund der Anordnung auf der Oberfläche eine hohe Reinheit bevorzugt; es ist jedoch auch möglich, geringe Mengen von Zusatzelementen für das Legieren hinzuzusetzen.

Ein erster Aspekt der Erfindung der vorliegenden Anwendung stellt eine Verbund-Kupferfolie bereit, gekennzeichnet dadurch, dass sie eine Kupferfolie (einschließlich einer Kupferlegierungsfolie) aufweist, auf deren zumindest einer Oberfläche eine Kupfer- und/oder Silberglättungsschicht vorgesehen ist.

Als Kupferfolie wird vorzugsweise eine abgeschiedene bzw. ausgefällte gewalzte Kupferlegierungsfolie verwendet.

Eine Dicke der Glättungsschicht aus Kupfer und/oder Silber beträgt vorzugsweise zumindest 0,01 μm oder mehr.

Eine Oberflächenrauheit der Glättungsschicht beträgt vorzugsweise 0,3 bis 5,0 μm hinsichtlich Rz und 0,02 bis 0,5 μm hinsichtlich Ra.

Vorzugsweise wird die Glättungsschicht durch eine oder beide Behandlungen, eine Aufrauhbehandlung und/oder eine Korrosionsschutzbehandlung behandelt.

Insbesondere dann, wenn eine Festigkeit in der Anwendungsumgebung als Kupferfolie gefordert ist, wird vorzugsweise von einer Kupferlegierungs-Verbundfolie Gebrauch gemacht, die eine Zug- bzw. Zerreißfestigkeit von 500 N/mm² oder mehr aufweist.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung der vorliegenden Anmeldung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Verbund-Kupferfolie bereit, gekennzeichnet durch Verarbeiten eines Barrens aus ei ner Kupferlegierung zu einer Folie mit einer gewünschten Dicke durch Walzen, sodann durch Bilden einer Glättungsschicht auf zumindest einer Oberfläche der verarbeiteten Kupferlegierungsfolie durch Kupferplattierung bzw. -galvanisierung und/oder Silberplattierung bzw. -galvanisierung.

Ein dritter Aspekt der Erfindung der vorliegenden Anmeldung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Verbund-Kupferfolie bereit, gekennzeichnet durch Verarbeiten eines Barrens aus einer Kupferlegierung zu einer Folie mit einer Dicke einer Zwischengröße durch Walzen, durch Bilden einer Glättungsschicht auf zumindest einer Oberfläche der Folie durch Kupferplattierung bzw. -galvanisierung und/oder Silberplattierung bzw. -galvanisierung, sodann durch Walzen des Ergebnisses zu einer Folie, die eine gewünschte Dicke aufweist.

Ein vierter Aspekt der Erfindung der vorliegenden Anmeldung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Verbund-Kupferfolie bereit; gekennzeichnet durch verarbeiten eines Barrens, der eine Kupferlegierung aufweist, zu einer Folie mit einer Dicke einer Zwischengröße durch Walzen, durch Bilden einer Glättungsschicht auf zumindest einer Oberfläche der Folie durch Kupferplattierung bzw. -galvanisierung und/oder Silberplattierung bzw. -galvanisierung, durch sodann erfolgende Anwendung einer Wärmebehandlung oder durch Anwendung einer Wärmebehandlung und Walzen, um dadurch die Dicke zumindest der Kupfer- und/oder Silberplattierungsschicht auf der Oberfläche der Folie zu 0,01 μm oder mehr zu machen.

Vorzugsweise ist ein Schritt zur Behandlung der Glättungsschicht der durch das obige Herstellungsverfahren erzeugten Verbund-Kupferschicht durch eine Aufrauhungsbehandlung nd/oder Korrosionsschutzbehandlung des Kupfers vorgesehen.

Ein fünfter Aspekt der Erfindung der vorliegenden Anmeldung stellt eine Hochfrequenz-Übertragungsschaltung bereit, die ge kennzeichnet ist dadurch, dass sie unter Verwendung der Verbund-Kupferfolie hergestellt wird bzw. ist.

Beste Ausführungsform zur Ausführung der Erfindung

Die Schicht aus Kupfer und/oder Silber, welche die Glättungsschicht bildet, die auf der Oberfläche der Verbund-Kupferfolie bei der vorliegenden Erfindung gebildet ist, ist auf einem Kernmaterial gebildet, dem eine gewünschte Dicke durch Plattieren bzw. Galvanisieren gegeben ist. Die Schicht aus Kupfer und/oder Silber kann auch auf einem Kernmaterial gebildet sein, welches eine Zwischendicke aufweist (Kernmaterial vor einem Walzen, Glühen oder einem anderen Prozess), um ein komplexes Zwischen-Kernmaterial zu erhalten; sodann wird das komplexe Zwischen-Kernmaterial durch Walzen, Glühen bzw. Anlassen oder einen anderen Prozess zu einer Folie verarbeitet. Es genügt, dass am Ende die Oberfläche der Folie mit einer dünnen Glättungsschicht zurückgelassen wird.

Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn eine Verarbeitung eines gewalzten Kupferlegierungsmaterials zu einer Zwischendickenschicht erfolgt, eine Plattierung des erhaltenen Kernmaterials mit einer Schicht aus Kupfer und/oder Silber, sodann eine Wärmebehandlung oder sonstige Verarbeitung des Ergebnisses, falls das Kernmaterial, dem die Zwischendicke gegeben ist, eine Legierung eines festen Lösungstyps oder eines ausgefällten/festen Lösungstyps (beispielsweise Zink enthaltend, etc.) ist, die Wärmebehandlung nach dem Plattieren der Schicht aus Kupfer und/oder Silber, etc. bewirkt, dass das Legierungselement (Zn) bis zu der Oberflächenschicht (Glättungsschicht) diffundiert, um bis zur Oberfläche zu legieren, und daher besteht ein Risiko der Verringerung der Leitfähigkeit der Glättungsschicht. Demgemäß ist es notwendig, die Wärmebehandlung und andere Bedingungen in geeigneter Weise festzulegen und die Leitfähigkeit der Oberflächenschicht zu sichern.

Im Gegensatz dazu gibt es bei dem ausgefällten bzw. abgeschiedenen Typ eine geringe Diffusion des Legierungselements zu der Oberfläche aufgrund der Erwärmung, weshalb die Abnahme in der Leitfähigkeit der Oberflächenschicht gering wird. Dies ist im Vergleich zu dem festen Lösungstyp vorteilhafter.

Wenn eine Schaltung, die durch eine konventionelle Kupferlegierungsfolie hergestellt ist, mit einer Hochfrequenz gespeist wird, nimmt der Widerstand aufgrund des Skineffekts stark zu und ruft ein Ansteigen der Impedanz hervor, so dass eine normale Übertragung/ein normaler Empfang von Signalen manchmal unmöglich wird. Die Erfinder analysierten diese Erscheinung und fanden als Ergebnis heraus, dass dann, wenn die konventionelle Kupferlegierungsfolie verwendet wird mit Rücksicht darauf, dass die Kupferlegierungsfolie im Vergleich zu einer reinen Kupferfolie in der Leitfähigkeit geringer ist, der Einfluss des Skineffekts groß bzw. stark ist.

Wenn ferner eine reine Kupferfolie und eine Kupferlegierungsfolie beide an der oben erwähnten Störung leiden, wenn die Oberfläche rauh wird. Als Indikatoren der Oberflächenrauhigkeit bzw. -rauheit sind Rz und Ra beide einflussreich.

Die Erfinder führten verschiedene Versuche und Studien in der vorliegenden Erfindung durch und fanden als Ergebnis heraus, dass die als Kernmaterial verwendete Kupferfolie (einschließlich einer Kupferlegierungsfolie) vorzugsweise ein Rz von 5,0 μm oder weniger und ein Ra von 0,5 μm oder weniger für den Skineffekt bei der Hochfrequenzübertragung aufweist.

Wenn andererseits die Oberfläche zu glatt ist, tritt ein Gleiten bzw. Rutschen auf, wenn die Verbund-Kupferfolie fortgeleitet wird, und ruft Kratzer in der Folienoberfläche hervor. Bei der Herstellung und Handhabung bzw. Verarbeitung der Folie (generell bedeutet "Folie" eine Folie mit einer Dicke von 0,080 mm oder weniger) muss ungleich der Herstellung und Verarbeitung einer Schicht die Folie aufgrund ihrer dünnen Dicke auf der Linie mit einer geringen Spannung gefördert bzw. transportiert werden, wobei die Transportwalzen im Vergleich zu der Schicht schwerer zu synchronisieren sind, und daher tritt leicht eine Schlupfverkratzung auf. Die Schlupfverkratzung tritt zuweilen über die gesamte Länge der Folie auf. Wenn eine starke Schlupfverkratzung auftritt und 5,0 μm in Rz übersteigt, bildet die Folie zuweilen an dieser Stelle eine Falte. Ferner wird ein Produkt, welches unter Verwendung eines Bereiches, in welchem eine große bzw. starke Schlupfverkratzung auftritt, als Schaltungsteil verarbeitet wird bzw. ist, aufgrund des Skineffekts im Vergleich zu einem Produkt ohne eine Schlupfverkratzung in der Impedanz höher und kann nicht für eine Hochfrequenz-Übertragungsschaltung verwendet werden.

Aus diesem Grund wurde der Oberflächen-Rz der Verbund-Kupferfolie vorzugsweise 0,3 μm oder mehr gemacht, und der Ra wurde 0,02 μm oder mehr gemacht.

Die Folie muss in der Festigkeit hoch sein, um imstande zu sein, einer Dehnungs- bzw. Zugbeanspruchung, etc. zu widerstehen, die auf sie wirkt, wenn sie im Prozess des Zusammenbaus von Einzelteilen deformiert wird oder wenn Zwischenverbindungen in einem verengten Abstand gelegt werden. Insbesondere in einer Anwendungsumgebung, in der eine wiederholte Biegung, etc. gefordert ist, muss die Verbund-Kupferfolie eine Zugfestigkeit von 500 N/mm² oder mehr, in wünschenswerter Weise 700 N/mm² oder mehr besitzen. Wenn sie niedriger ist als dieser wert, tritt zur Zeit einer Montagearbeit ein Bruch auf, und Furchen und Falten treten auf, wenn ein Walzen erfolgt. Dies verschlechtert die Produktivität. Darüber hinaus sind Falten bzw. Furchen dafür verantwortlich, dass die Impedanz zunimmt.

Durch Sicherung der Festigkeit der Folie mittels des Kernmaterials (Kupferfolie) und durch Bereitstellung eines Metalls mit hoher Leitfähigkeit, wie Kupfer oder Silber auf der Oberfläche wird bei der vorliegenden Erfindung der Verlust aufgrund des Skineffekts zur Zeit einer Hochfrequenzübertragung verringert.

Die Beziehung zwischen der Frequenz und der Tiefe, in der der Strom in einer Oberflächenschicht fließt (Skintiefe), die aus Silber oder Kupfer besteht, wird mit etwa 20 μm bei 10 MHz, mit etwa 3 μm bei 0,5 GHz, mit etwa 2 μm bei 1 GHz und mit etwa 0,6 μm bei 10 GHz berechnet. Eine geringe Rauheit der Oberfläche oder die Leitfähigkeit (enthaltend Verunreinigungen) haben eine starke Auswirkung.

Im Hinblick auf die Dicke der auf der Oberfläche vorhandenen Kupfer- oder Silberschicht genügt auch aufgrund der Zusatzwirkung des Glättens der Oberfläche eine Dicke von etwa 1/10 oder mehr von der Skintiefe entsprechend der Frequenz für die Gebrauchsanwendung, um den Effekt zu erzielen.

Dies heißt, dass beim Berührungstyp, beim Annäherungstyp und beim Mittelbereichstyp eine Dicke von etwa 2 μm erforderlich ist, während beim Mikrowellentyp der Effekt sich zeigt, wenn die Dicke etwa 0,1 μm beträgt.

Es sei darauf hingewiesen, dass zur Bildung einer Schaltung durch Ätzung eine Kupferschicht gegenüber Silber bevorzugt wird, da sie leicht durch dasselbe Ätzmittel aufgelöst wird.

Von der Hochfrequenzcharakteristik her ist die Oberfläche ferner vorzugsweise nicht mit einem aufgerauhten Film oder einem korrosionsfesten Film gebildet; wenn jedoch die Adhäsion mit einem Harz, etc. und der Korrosionswiderstand gefordert sind, können die Hochfrequenzcharakteristiken partiell geopfert werden, um den aufgerauhten Film oder den korrosionsbeständigen Film zu bilden.

Für den aufgerauhten Film bzw. die aufgerauhte Schicht werden feine Partikel, bestehend aus Cu oder Cu und Co, Ni, Fe oder Cr oder aus einem Gemisch dieser Stoffe und Oxiden der Elemente, wie V, Mo oder W, elektrolytisch niedergeschlagen. Es sei darauf hingewiesen, dass es bevorzugt wird, den aufgerauhten Film bzw. die aufgerauhte Schicht mit Cu zu plattieren bzw. zu überziehen, um ein Abblättern zu verhindern. Normalerweise kann eine Niederschlagungsmenge von 0,01 mg/dm² oder mehr die Adhäsionskraft mit dem Substrat- bzw. Trägerharz verbessern.

Ferner kann die Oberfläche für einen Korrosionsschutz weiter behandelt werden, und sie kann durch ein Silan-Verbindungsmittel behandelt werden. Für den Korrosionsschutz wird die Oberfläche generell mit Ni, Zn oder Cr oder einer Legierung aus diesen Elementen überzogen, sie wird mit Chromat behandelt oder sie wird für eine Korrosionsbeständigkeit organisch mit BTA (Benzotriazol), etc. behandelt.

Als Silan-Verbindungsmittel wird in geeigneter Weise ein Phenyl-basiertes, ein Epoxid-basiertes, etc. Verbindungsmittel entsprechend dem verwendeten Substrat ausgewählt.

Anschließend wird die vorliegende Erfindung durch Heranziehung von Beispielen in weiteren Einzelheiten erläutert.

Es sei darauf hingewiesen, dass diese Erläuterung zum Zwecke der Abgabe einer generellen Erläuterung der vorliegenden Erfindung erfolgte und insgesamt keinerlei beschränkende Bedeutung hat.

Beispiel 1
Elektrokupfer als Hauptmaterial und eine Kupfer-Beryllium-Matrixlegierung und Kobalt als Nebenmaterialien wurden gemischt. Diese wurden im Vakuum in einem Hochfrequenz-Schmelzofen geschmolzen, um eine Kupfer-Beryllium-Kobalt-Legierung zu erzeugen. Diese wurde zu einem Barren mit einer Dicke von 28 mm gegossen.
Anschließend wurde der Barren heiß verarbeitet, wiederholt kalt verarbeitet und einem Erwärmen und Abschrecken unterzogen, sodann schließlich kalt gewalzt, um eine Folie mit einer Dicke von 33 μm zu erhalten. Diese wurde dann gealtert. Die Zu sammensetzung der erhaltenen Legierung betrugt Be = 0,4 Gewichtsprozent und Co = 5,2 Gewichtsprozent.
Die Oberfläche der erhaltenen Folie wurde durch eine bekannte Vorbehandlung behandelt, sodann wurde ein Zyanidbad angewandt, um Cu auf beiden Oberflächen in einer Dicke von 1 μm galvanisch aufzubringen bzw. niederzuschlagen. Die Oberflächenrauheit der plattierten Verbund-Kupferfolie betrug 0,2 μm hinsichtlich Ra und 3,1 μm hinsichtlich Rz.
Die Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit der erzielten Verbund-Kupferfolie betrug 1010 N/mm², und die Leitfähigkeit betrug 30 IACS%.
Beispiel 2
Eine Kupferlegierungsfolie, die in derselben Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt wurde, wurde in einem Zyanidbad mit Ag anstelle von Cu auf beiden Oberflächen in einer Dicke von 1 μm überzogen.
Die Rauheit der Oberfläche betrug 0,23 μm hinsichtlich Ra und 3,2 μm hinsichtlich Rz.
Die Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit der erhaltenen Kupferlegierungs-Verbundfolie betrug 1020 N/mm², und die Leitfähigkeit betrug 29 IACs%.
Beispiel 3
Elektrokupfer als Hauptmaterial und eine Kupfer-Beryllium-Matrix-Legierung sowie Kobalt als Nebenmaterialien wurden gemischt. Diese Materialien wurden im Vakuum in einem Hochfrequenz-Schmelzofen in derselben Abstimmung wie beim Beispiel 1 geschmolzen, um eine Kupfer-Beryllium-Kobalt-Legierung zu erzeugen. Diese wurde zu einem Barren mit einer Dicke von 25 mm gegossen.
Anschließend wurde der Barren warm bzw. heiß verarbeitet, wiederholt kalt verarbeitet und einer Erwärmung- und Abkühlungsbehandlung unterzogen, sodann schließlich kalt ausgewalzt, um eine Folie mit einer Dicke von 29 μm zu erhalten, und sodann wurden die beiden Oberflächen mit Cu in einem Kupferzyanidbad in einer Dicke von 3 μm überzogen, sodann gealtert.
Die Oberflächenrauheit betrug 0,2 μm hinsichtlich Ra und 2,2 μm hinsichtlich Rz.
Die Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit der erhaltenen Verbund-Kupferfolie betrug 920 N/mm², und die Leitfähigkeit betrug 36 IACS%.
Beispiel 4
Der beim Beispiel 3 gegossene Barren wurde warm bzw. heiß verarbeitet, wiederholt kalt verarbeitet und einer Erwärmung und Abschreckung unterzogen, um ein Kernmaterial mit einer Zwischendicke von 35 μm zu erhalten; dann wurde das Material auf beiden Oberflächen durch Kupferzyanid in einer Dicke von 3 μm überzogen, sodann schließlich kalt gewalzt, um eine Verbund-Kupferfolie mit einer Dicke von 35 μm zu erhalten. Diese wurde dann gealtert.
Die Rauhigkeit der Oberfläche betrug 0,17 μm hinsichtlich Ra und 2,1 μm hinsichtlich Rz.
Die Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit der erzielten Verbundfolie betrug 910 N/mm², und die Leitfähigkeit betrug 35 IACS%.
Vergleichsbeispiel 1
Elektrokupfer als Hauptmaterial und eine Kupfer-Beryllium-Matrix-Legierung sowie Kobalt als Hilfsmaterialien wurden gemischt. Diese Materialien wurden im Vakuum in einem Hochfrequenz-Schmelzofen geschmolzen, um eine Kupfer-Beryllium-Kobalt-Legierung zu erzeugen. Diese wurde zu einem Barren mit derselben Metallzusammensetzung wie beim Beispiel 1 und in einer Dicke von 30 mm gegossen.
Anschließend wurde der Barren heiß verarbeitet, wiederholt kalt verarbeitet und einer Erwärmung und Abschreckung unterzogen, sodann schließlich kalt gewalzt, um eine Folie mit einer Dicke von 35 μm zu erhalten. Diese wurde dann gealtert.
Die Rauheit der Oberfläche betrug 0,3 μm hinsichtlich Ra und 3,6 μm hinsichtlich Rz.
Die Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit betrug 1080 N/mm², und die Leitfähigkeit betrug 26 IACS%.
Messung des Übertragungsverlustes (1)
Die in den Beispielen 1 bis 4 erhaltenen Verbund-Kupferfolien und die beim Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Kupferlegierungsfolie wurden hinsichtlich des Übertragungsverlustes gemessen.
Bei der Bewertung wurde jede der in den Beispielen und im Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Kupferfolien auf ein vorimprägniertes Glasfasermaterial aufgebracht, welches mit einem Hochfrequenz-Substratverwendungsharz imprägniert und unter Wärme zusammengedrückt ist, um ein Laminat zu erhalten; sodann wurde die Folienoberfläche mit einem Trockenfilm-Ätzresist überzogen und geätzt, um eine gedruckte Hochfrequenz-Schaltungsplatine herzustellen. Muster wurden mit einer Breite der Folie der Schaltungsplatine von 100 μm und mit einem Abstand zwischen Leitern von 100 μm erhalten. Diese wurde verwendet, um ein Signal von 4 GHz über 500 mm zu übertragen, und der Übertragungsverlust wurde gemessen.
Die Beträge der Verringerung des Übertragungsverlustes durch die Beispiele im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 waren folgende:
Beispiel 1: 13%
Beispiel 2: 12%
Beispiel 3: 42%
Beispiel 4: 35%.
Ferner litten keine der Beispiele bei der Herstellung an einer Schlupf-Verkratzung, etc., und die Aussehen waren gut.
Beispiel 5
8%-Zinn-Phosphor-Bronze, Elektrokupfer, Phosphor enthaltendes Kupfer und Zinn wurden als Ausgangsmaterialien verwendet und im Vakuum gegossen, um einen Barren mit einer Dicke von 30 mm zu erzielen. Die Zusammensetzung war bzw. enthielt Sn = 8,2 Gewichtsprozent und P = 0,03 Gewichtsprozent.
Der Barren wurde warm bzw. heiß bearbeitet, sodann wiederholt kalt bearbeitet und gewalzt, um eine Folie mit einer Dicke von 30 μm zu erhalten. Die erhaltene Folie wurde durch eine bekannte Vorbehandlung behandelt, sodann wurde ein Glanzkupfersulfat-Überziehbad angewandt, um die beiden Oberflächen mit Kupfer in einer Dicke von 2,5 μm zu überziehen.
Die Oberflächenrauheit betrug 0,2 μm hinsichtlich Ra und 1,8 μm hinsichtlich Rz.
Die Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit der erhaltenen Verbundfolie betrug 610 N/mm², und die Leitfähigkeit betrug 25 IACS%.
Beispiel 6
Eine Kupferlegierungs-Verbundfolie, die in derselben Weise wie beim Beispiel 5 hergestellt wurde, wurde zur Simulation eines Niedertemperatur-Glühens in der Atmosphäre 30 Minuten lang auf bzw. bei 250°C erwärmt, sodann wurde die Oberfläche mit Schwefelsäure gebeizt.
Die Rauhigkeit und die Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit waren äquivalent jenen des Beispiels 5, und die Leitfähigkeit betrug 23 IACS%.
Beispiel 7
Die Kupferlegierungs-Verbundfolie des Beispiels 5 wurde überzogen gebrannt, dann eingekapselt und durch eine Feinaufrauhung behandelt. Ferner wurde die Folie als Korrosionsschutz- bzw. Korrosionsbeständigungsbehandlung mit Cr mit 0,02 mg/dm² galvanisch überzogen und durch bzw. mittels eines Vinyl-basierten Silan-Verbindungsmittels behandelt.
Die Rauhigkeit betrug 0,27 μm hinsichtlich Ra und 2,5 μm hinsichtlich Rz, und die Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit sowie die Leitfähigkeit waren jenen des Beispiels 5 äquivalent.
Beispiel 8
Dieselbe Prozedur wurde ausgeführt wie beim Beispiel 5, um eine Folie mit einer Dicke von 34,6 μm zu erhalten. Diese Folie wurde durch eine bekannte Vorbehandlung behandelt, sodann wurden die beiden Oberflächen in einem Zyanidbad mit Ag in einer Dicke von 0,1 μm überzogen, sodann wurden sie mit Glanzkupfersulfat in einer Dicke von 0,1 μm überzogen.
Die Rauheit betrug 0,3 μm hinsichtlich Ra und 3,0 μm hinsichtlich Rz. Die Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit betrug 692 N/mm2, und die Leitfähigkeit betrug 13 IACS%.
Vergleichsbeispiel 2
Der Barren mit der Dicke von 30 mm, der beim Beispiel 5 erhalten worden ist, wurde heiß bearbeitet, sodann wiederholt kalt bearbeitet und gewalzt, um eine Folie mit einer Dicke von 35 μm zu erhalten.
Die Oberflächenrauheit betrug 0,4 μm hinsichtlich Ra und 3,2 μm hinsichtlich Rz. Die Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit betrug 700 N/mm², und die Leitfähigkeit betrug 12 IACS%.
Messung des Übertragungsverlustes (2)
Diese Folien wurden hinsichtlich des Übertragungsverlustes durch dasselbe Verfahren gemessen, wie jener, welcher oben beschrieben ist.
Die Beträge der Verringerung des Übertragungsverlustes im Vergleich zu den Beispielen 5 bis 8 und dem Vergleichsbeispiel 2 waren folgende:
Beispiel 5: 35%,
Beispiel 6: 23%,
Beispiel 7: 13%,
Beispiel 8: 9%.
Auch oben waren die Beispiele bei der Herstellung frei von einer Schlupf-Verkratzung, und die Aussehen waren gut.
Messung der Festigkeit
Im Vergleich zu der etwa 400 N/mm² betragenden Festigkeit der konventionellen Elektrolytkupferfolie und reinen Kupferfolie, die durch Walzen erhalten werden, weist die Verbund-Kupferfolie der vorliegenden Erfindung eine hohe Festigkeit von etwa 1000 N/mm² bei den Beispielen 1 bis 4 und von 600 N/mm² oder mehr auch bei den Beispielen 5 und 8 auf. Ferner ist als Ergebnis der Messung auch die Dauerbiegefestigkeit etwa dreimal so groß.
Wie oben erwähnt, weist die Verbund-Kupferfolie der vorliegenden Erfindung einen geringen Hochfrequenz-Übertragungsverlust im Vergleich zur konventionellen Elektrolytkupferfolie und ei nem Walzen auf und ist für eine Kupferfolie für eine Hochfrequenz-Schaltungsanwendung besonders ausgezeichnet.
Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeine spezielle Kupferlegierung beschränkt, und sie kann auf eine bzw. bei einer Elektrolytkupferfolie und einer gewalzten Kupferfolie (enthaltend eine Legierungsfolie) angewandt werden, die Probleme insbesondere für Hochfrequenz-Übertragungsschaltungen aufgrund der Oberflächenrauhigkeit haben, so dass die vorliegende Erfindung einen hohen industriellen Wert besitzt.
Wenn insbesondere eine ausgefällte Kupferlegierung, etc. verwendet wird, dann kann diese ferner für Anwendungen genutzt werden, bei denen eine hohe Festigkeit gefordert ist. Ihr industrieller Wert ist daher hoch.
Ferner ist die Verbund-Kupferfolie der vorliegenden Erfindung mit ausgezeichneten Charakteristiken als Hochfrequenz-Übertragungsschaltung ausgestattet, weshalb sie ausgezeichnete Auswirkungen zeigt, die in geeigneter Weise für ein Antennenmaterial von IC-Karten des Kontakttyps und des Nicht-Kontakttyps genutzt werden können.
Anders als sie sind verschiedene Modifikationen innerhalb eines nicht außerhalb des Kerns der vorliegenden Erfindung liegenden Bereiches möglich.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Verbund-Kupferfolie der vorliegenden Erfindung kann bei einer Kupferfolie für eine Hochfrequenz-Übertragungsschaltung, wie die Antenne einer IC-Karte angewandt werden.
Das Verfahren zur Herstellung der Verbund-Kupferfolie der vorliegenden Erfindung kann zur Herstellung einer Kupferfolie für eine Hochfrequenz-Übertragungsschaltung, wie die Antenne einer IC-Karte angewandt werden.
Die Hochfrequenz-Übertragungsschaltung der vorliegenden Erfindung kann für die bzw. bei der Antenne einer IC-Karte angewandt werden bzw. sein.
Zusammenfassung
Es werden eine Verbund-Kupferfolie, die in der Leitfähigkeit und Oberflächenform ausgezeichnet ist, eine hohe Festigkeit aufweist und geeignet ist, für Einsätze, wie Hochfrequenz-Übertragungsschaltungen verwendet zu werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitgestellt. Eine Verbund-Kupferfolie ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kupferfolie aufweist, auf deren zumindest einer Oberfläche eine Kupfer- und/oder Silber-Glättungsschicht vorgesehen ist. Ferner erfolgt die Herstellung dieser durch Verarbeiten eines Barrens, der eine Kupferlegierung enthält, zu einer Folie mit einer gewünschten Dicke durch Walzen, durch sodann erfolgendes Bilden einer Glättungsschicht auf zumindest einer Oberfläche der verarbeiteten Kupferlegierungsfolie durch Kupferplattieren und/oder Silberplattieren. Alternativ erfolgt die Herstellung dieser durch Verarbeiten eines Barrens, der eine Kupferlegierung enthält, zu einer Folie mit einer Dicke einer Zwischengröße durch Walzen, durch sodann erfolgendes Bilden einer Glättungsschicht auf zumindest einer Oberfläche der Folie durch Kupferplattieren und/oder Silberplattieren, durch sodann erfolgendes Walzen des Ergebnisses zu einer Folie mit einer gewünschten Dicke oder durch Anwendung einer Wärmebehandlung oder durch Anwendung einer Wärmebehandlung und Walzen, um dadurch die Dicke zumindest der Kupfer- und/oder Silberplattierungsschicht auf der Oberfläche der Folie zu 0,01 μm oder mehr zu machen. Ferner ist eine Hochfrequenz-Übertragungsschaltung dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Verwendung der obigen Verbund-Kupferfolie oder der Verbund-Kupferfolie hergestellt wird, die durch das obige Herstellungsverfahren erzeugt ist.

Claims

Verbund-Kupferfolie, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kupferfolie aufweist, auf deren zumindest einer Oberfläche eine Kupfer- und/oder Silber-Glättungsschicht vorgesehen ist.
Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der genannten Glättungsschicht 0,01 μm oder mehr beträgt.
Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenrauhigkeit der genannten Glättungsschicht 0,3 bis 5,0 μm hinsichtlich Rz und 0,02 bis 0,5 μm hinsichtlich Ra beträgt.
Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenrauhigkeit der genannten Glättungsschicht 0,3 bis 5,0 μm hinsichtlich Rz und 0,02 bis 0,5 μm hinsichtlich Ra beträgt.
Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Kupferfolie eine gewalzte Kupferlegierungsfolie ist.
Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gewalzte Kupferlegierungsfolie eine ausgefällte Legierung ist.
Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenrauhigkeit der genannten Glättungsschicht 0,3 bis 5,0 μm hinsichtlich Rz und 0,02 bis 0,5 μm hinsichtlich Ra beträgt.
Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenrauhigkeit der genannten Glättungsschicht 0,3 bis 5,0 μm hinsichtlich Rz und 0,02 bis 0,5 μm hinsichtlich Ra beträgt.
Verbund-Kupferfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Glättungsschicht durch eine Aufrauhungsbehandlung und/oder Korrosionsschutzbehandlung behandelt ist.
Verbund-Kupferfolie nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet,, dass die genannte Glättungsschicht durch eine Aufrauhungsbehandlung und/oder Korrosionsschutzbehandlung behandelt ist.
Verbund-Kupferfolie nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit der betreffenden, die genannte gewalzte Kupferlegierungsfolie enthaltenden Verbund-Kupferfolie 500 N/mm² oder mehr beträgt.
Verbund-Kupferfolie nach einem der Ansprüche 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zerreiß- bzw. Zugfestigkeit der betreffenden, die genannte gewalzte Kupferlegierungsfolie enthaltenden Verbund-Kupferfolie 500 N/mm² oder mehr beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer Verbund-Kupferfolie, gekennzeichnet durch eine Verarbeitung eines Barrens, der eine Kupferlegierung enthält, zu einer Folie mit einer gewünschten Dicke durch Walzen, sodann durch Bilden einer Glättungsschicht auf zumindest einer Oberfläche der verarbeiteten Kupferlegierungsfolie durch Kupferplattierung und/oder Silberplattierung.
Verfahren zur Herstellung einer Verbund-Kupferfolie, gekennzeichnet durch eine Verarbeitung eines Barrens, der eine Kupferlegierung enthält, zu einer Folie mit einer Dicke einer Zwischengröße durch Walzen, durch Bilden einer Glättungsschicht auf zumindest einer Oberfläche der Folie durch Kupferplattierung und/oder Silberplattierung und durch sodann erfolgendes Walzen des Ergebnisses zu einer Folie, welche eine gewünschte Dicke aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Verbund-Kupferfolie, gekennzeichnet durch eine Verarbeitung eines Barrens, der eine Kupferlegierung enthält, zu einer Folie mit einer Dicke einer Zwischengröße durch Walzen, durch Bilden einer Glättungsschicht auf zumindest einer Oberfläche der Folie durch Kupferplattierung und/oder Silberplattierung, durch sodann erfolgende Anwendung einer Wärmebehandlung oder durch Anwendung einer Wärmebehandlung und Walzen, um dadurch die Dicke zumindest der Kupfer- und/oder Silberplattierungsschicht auf der Oberfläche der Walze zu 0,01 μm oder mehr zu machen.
Verfahren zur Herstellung einer Verbund-Kupferfolie, nach den Ansprüchen 13 bis 15, gekennzeichnet durch eine weitere Behandlung der genannten Glättungsschicht durch eine Aufrauhungsbehandlung und/oder eine Korrosionsschutzbehandlung des Kupfers.
Hochfrequenz-Übertragungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Verwendung der Verbund-Kupferfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.
Hochfrequenz-Übertragungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Verwendung der Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 9 hergestellt ist.
Hochfrequenz-Übertragungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Verwendung der Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 10 hergestellt ist.
Hochfrequenz-Übertragungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Verwendung der Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 11 hergestellt ist.
Hochfrequenz-Übertragungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Verwendung der Verbund-Kupferfolie nach Anspruch 12 hergestellt ist.
Hochfrequenz-Übertragungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Verwendung der Verbund-Kupferfolie hergestellt ist, die durch ein Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15 hergestellt ist.
Hochfrequenz-Übertragungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Verwendung der Verbund-Kupferfolie hergestellt ist, die durch ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 16 hergestellt ist.