CN100534262C - 膜孔形成装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性电路板的膜孔形成装置，其包括一化学蚀刻系统及一传送系统，该传送系统包括一由该化学蚀刻系统内部穿过的传送带。该传送带的材质为铁氟龙、含铁氟龙的材质、聚偏氟乙烯、金属或金属夹层复合材料。本发明还提供一种膜孔形成方法，其包括如下步骤：提供一具有铜孔的待蚀刻柔性板，该铜孔裸露出对应位置的基膜；将该待蚀刻柔性板通过上述膜孔形成装置的传送系统送入化学蚀刻系统中完成膜孔的制作。

Description

膜孔形成装置及方法

【技术领域】

本发明关于一种柔性电路板的制造方法及装置，尤其是关于一种柔性电路板基膜上的膜孔的形成装置及方法。

【背景技术】

随着科学技术的不断发展，超小型移动电话、便携式计算器及汽车用电子产品等都对产品的小型化、轻型化提出了更高的要求。为了适应这一需求，柔性电路板(Flexible PrintedCircuit，简写FPC，也称软板、软性电路板或挠性电路板)以其轻薄、韧性及可挠性、弯折性等优良性能而逐渐替代原有的刚性电路板或电路板模组，越来越多地应用于各类电子产品。

现有的柔性电路板包括基膜、位于该基膜双侧表面的导电线路(Conductive Traces)及导通双侧表面上的导电线路的孔洞(Via Holes)。该柔性电路板上的导电线路，如铜或金等金属导电材质，是通过该柔性电路板上的孔洞达到导通电流的目的的。

该孔洞一般是由形成在铜膜的铜孔及形成在基膜的膜孔构成，本处所涉及的是基膜上膜孔的形成装置及方法。

所使用的基膜大多为聚酰亚胺(Polyimide，PI)或聚酯(PET)，聚酰亚胺材料具有非易燃性、几何尺寸稳定、具有较高的抗拉强度且耐高温；聚酯也称聚乙烯双苯二甲酸盐(PolyethyleneTerephthalate，简写PET)，其物理性能类似于聚酰亚胺，具有较低的介电常数，但不耐高温。

现有技术形成基膜上膜孔的方法之一是采用激光烧蚀(Laser-Ablation)法，该方法采用一激光照射装置制作该膜孔。

请一并参阅图1至图3，是一激光单孔照射系统100结构示意图，其主要包括一激光系统110及一传送系统120。该激光系统110位于该传送系统120的一侧。该传送系统120包括一卷轮(Reel)121、一卷取轮(Take-Up Reel)122及一位于两者间的基膜123。该基膜123的材质为聚酰亚胺或聚酯。在该基膜123上具有多个链轮孔(Sprocket Holes，又称轨道孔)1231，以利卷轮121与卷取轮122带动该基膜123前进，使得一个区域经激光烧蚀形成膜孔后下一区域的膜孔得以形成。

图2是未经激光烧孔的基膜123的俯视图，该基膜123两侧具有多个链轮孔1231。图3是经激光烧孔的基膜123a的俯视图，该基膜123a表面具有多个链轮孔1231及多个膜孔1232。

采用该单孔照射方法需对欲形成的孔洞逐一进行定位，且操作时间长，不利于大规模生产，因此，业界进行了一些改进，如采用激光多孔照射方法。

请参阅图4，是采用激光多孔照射以形成孔洞的激光多孔照射系统200结构示意图。相比于图1，它在激光系统210与基膜223之间多了一光掩膜201。该光掩膜201上具有所需膜孔的图案，因此，只需单一照射即可在基膜223上形成多个膜孔。

但是，在激光烧蚀过程中易产生灰烬，而残留的残渣不易清除。且灰烬会四散弹射约1厘米左右的距离，部分弹射至光掩膜201上使其燃烧变形，从而影响所形成膜孔的精度及品质稳定性。其次，采用激光烧蚀方法难以准确控制烧孔深度。再次，采用该方法形成膜孔的速度较慢，仍然不利于大规模量产。最后，激光烧孔设备成本较高。

有鉴于此，提供一种可使膜孔品质稳定性高、膜孔深度控制准确、制作效率高且成本低廉的柔性电路板膜孔形成装置及方法实为必需。

【发明内容】

以下，将以若干实施例说明一种可使膜孔品质稳定性高、膜孔深度控制准确、制作效率高且成本低廉的膜孔形成装置。

又，通过这些实施例说明一种可使孔洞品质稳定性高、孔洞深度控制准确、制作效率高且成本低廉的膜孔形成方法。

该种膜孔形成装置包括一化学蚀刻系统及一传送系统，该传送系统包括一自该化学蚀刻系统内部穿过的传送带。

该化学蚀刻系统包括多个化学蚀刻槽。该化学蚀刻槽的化学蚀刻液为乙醇胺的碱性溶液。

该传送带的材质为铁氟龙或含铁氟龙的材质、聚偏氟乙烯(PVDF)、金属或金属夹层复合材料。

该种膜孔形成方法包括如下步骤：提供一具有铜孔的待蚀刻柔性板，该铜孔裸露出对应位置的基膜；将该待蚀刻柔性板通过如上所述膜孔形成装置的传送系统送入该化学蚀刻系统中完成膜孔的制作。

相比于现有技术采用激光烧蚀装置及方法而言，所述的膜孔形成装置及方法采用化学蚀刻，其具有如下特点：

首先，该膜孔的形成位置无须精准对位：因为已在预定位置形成所需的铜孔，该铜孔裸露出的基膜位置即为欲形成膜孔的位置，未裸露部份因有铜层覆盖，而化学蚀刻液对铜无腐蚀性，因此只需用蚀刻液对该柔性板喷淋、浸泡即可形成所需的膜孔，而无需精准对位。而采用现有技术激光烧蚀法形成膜孔时，则需对待烧蚀部位进行精准对位，烧蚀完成后再对下一待烧蚀部位进行精准对位，而无法快速进行连续式生产。

其次，该膜孔形成方法采用化学蚀刻液蚀刻，可加速生产速度，且膜孔的品质稳定性高。

再次，因不同的蚀刻液只蚀刻特定材质，所述膜孔是通过蚀刻裸露的基膜而成，材质单一，因此制作的膜孔深度可以通过化学蚀刻控制成基膜的厚度，易于控制。

再次，所述膜孔形成装置是由化学蚀刻系统及传送系统组成，设备简单，成本低廉。

最后，在膜孔蚀刻过程中，该膜孔形成装置的传送带因使用特殊材质，不会被蚀刻液同时蚀刻，保证生产连续进行，提高生产效率及品质稳定。

【附图说明】

图1是现有技术激光单孔照射系统结构示意图。

图2是未经激光烧孔的基膜俯视图。

图3是经激光烧孔的基膜俯视图。

图4是现有技术激光多孔照射系统结构示意图。

图5是本发明第一种待蚀刻的柔性板剖面结构示意图。

图6是本发明第二种待蚀刻的柔性板剖面结构示意图。

图7是本发明膜孔形成装置第一实施例示意图。

图8是本发明膜孔形成装置第二实施例示意图。

图9是本发明膜孔形成装置第三实施例示意图。

图10是本发明膜孔形成装置第四实施例示意图。

图11是本发明膜孔形成装置第五实施例示意图。

图12是本发明膜孔形成装置第六实施例示意图。

【具体实施方式】

对于柔性电路板目标产品而言，其上的孔洞一般由形成在铜膜的铜孔及形成在基膜的膜孔构成，本发明所涉及的是基膜上膜孔的形成装置及方法。

请参阅图5，是本发明第一种待蚀刻的柔性板剖面结构示意图。提供的待蚀刻柔性板300包括一基膜310及位于该基膜310双侧表面的铜层320，基膜310为聚酰亚胺或聚酯。该铜层320表面具有所需的直径为0.05mm～0.2mm的铜孔321，该基膜310在该铜孔321对应位置处裸露于外。该裸露处的基膜310为本发明中欲形成膜孔的位置，也就是说，铜孔321可起到定位作用。

该铜孔321是采用微影制程及化学蚀刻方法形成在铜层320表面，所谓微影制程包括如下步骤：

(1)清洁该铜层320表面；

(2)在该铜层320表面涂布一光阻层；

(3)曝光，利用一具有与所需铜孔图案相反的光罩对该光阻层曝光，进行影像转移。由于光照光阻发生化学作用，正光阻经紫外线曝光后变为可溶解，负光阻经曝光后则因聚合物的交联作用而变为不可溶解；

(4)显影，在曝光后利用显影液将光阻层的可溶性部分予以溶去，留下的部分在蚀刻时可保护铜面不被蚀刻液侵蚀，从而形成所需露出待蚀刻铜孔部位的图案；

(5)利用铜蚀刻液对该图案所对应的铜层进行蚀刻以形成多个铜孔321，从而裸露出该铜孔321所对应的基膜310；

(6)最后，去除剩余的光阻，即剥膜。从而得到上述的待蚀刻柔性板300。

请参阅图6，是本发明中第二种待蚀刻柔性板30的剖面结构示意图。在基膜31表面形成铜层32时，其制作方法之一是采用溅镀方法制作而成。在实际生产中，该方法首先是在基膜31表面形成一很薄的镍铬合金层33，其作用是使该基膜31表面导电，然后再进行溅镀，在该镍铬合金层33表面形成所需的铜层32。因此，该待蚀刻柔性板30包括一基膜31、位于基膜31两侧的镍铬合金层33及位于镍铬合金层33上的铜层32。该待蚀刻柔性板30上已采用上述微影制程及蚀刻方法形成所需的铜孔34，且该铜孔34对应位置的镍铬合金层33经过上述蚀刻过程后，经蚀刻液的作用也被除去，仅裸露出该铜孔34对应位置的基膜31，该处也是本发明中待形成膜孔的位置。

上述欲形成的膜孔是采用化学蚀刻方法形成。

下述第一实施例至第三实施例是针对第一种待蚀刻的柔性板300进行加工形成膜孔的装置。

请参阅图7，是本发明采用的膜孔形成装置第一实施例示意图。该膜孔形成装置400包括一化学蚀刻系统410及一传送系统420。

该传送系统420包括一传送带421及多个卷绕该传送带421的卷轮(图未示)与卷取轮(图未示)。该传送带421由该化学蚀刻系统410内部穿过，用于传送待蚀刻的柔性板300，该传送带421的材质为铁氟龙、含铁氟龙的材质、聚偏氟乙烯(PVDF)、金属或金属夹层复合材料等。所谓含铁氟龙的材质，可为铁氟龙与玻璃纤维的混合物，或为铁氟龙与聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯等聚合物的混合物。铁氟龙又称特氟隆、铁氟隆，化学名为聚四氟乙烯(PTEE)，其具有耐高温及低温性、耐腐蚀性、不粘性、耐磨损性、抗湿性及高绝缘性。所谓金属夹层复合材料是指上下表面为金属、中间为一聚合物材质的夹层，因上下表面的金属材质不会在蚀刻形成膜孔过程中被腐蚀，因此该结构的传送带也适用于本发明实施例，其中作为夹层的聚合物可为现有技术的任何聚合物，用于提供韧性和柔性。

该化学蚀刻系统410包括依序排列的一活化槽411、多个化学蚀刻槽412及多个水洗槽413。每一槽的顶部各具有一喷淋头401。

该传送带421穿过各槽时每一喷淋头401向其表面的待蚀刻柔性板300喷洒不同的液体。经过活化槽411时，喷淋头401喷洒活化液于待蚀刻柔性板300表面，进行表面清洁，该活化液可为去离子水；然后经由该多个化学蚀刻槽412时，喷洒乙醇胺的碱性溶液，用以充分蚀刻该柔性板300上裸露的基膜310’(请参阅图5所示)，而基膜310的未裸露部份因表面覆盖铜层320(请参阅图5)，在化学蚀刻系统410内不会被蚀刻掉。在化学蚀刻槽412内蚀刻完成后再经由多个水洗槽413，清洗该被蚀刻的柔性板至中性。该多个水洗槽413中部分喷洒热水，部分喷洒常温水。

在该蚀刻系统内，对于双面均需形成膜孔的情况下，可采用两种方案：其一，传送带421行进缓慢，使得该待蚀刻柔性板300完全浸泡于蚀刻液内，则可以一次完成双面膜孔的制作；其二，还可采用将待蚀刻柔性板的一面蚀刻形成膜孔后，再翻转过来，通过相同工序进行第二面的蚀刻。

由化学蚀刻系统410出来的柔性板300再经由一干燥系统(图未示)，该干燥系统由风干段及烘干段构成，最后得到形成膜孔的干燥的柔性板。

请参阅图8，是本发明膜孔形成装置第二实施例示意图。该化学蚀刻系统510除包括依序排列的一活化槽511、多个化学蚀刻槽512及多个水洗槽513外，与第一实施例不同之处在于：其还包括一位于该多个化学蚀刻槽512与该多个水洗槽513间的酸洗槽514。由前面叙述已知，由化学蚀刻槽512充分蚀刻出来后的柔性板300表面携带有碱性物质，而该酸洗槽514的作用则为中和其表面的碱性物质，利于充分清洗。然后再经水洗槽513清洗该柔性板300表面至中性。

为使清洗能更彻底，还可采用如下实施例。请参阅图9，是本发明膜孔形成装置第三实施例示意图。该化学蚀刻系统610除包括依序排列的一活化槽611、多个化学蚀刻槽612、一酸洗槽614及多个水洗槽613外，与第二实施例不同之处在于：其还包括一位于该化学蚀刻槽612与该酸洗槽614间的多个先水洗槽615。该先水洗槽615的作用是首先将由化学蚀刻槽612充分蚀刻出来后的柔性板300表面携带有碱性物质进行初步冲洗。

对于第一种待蚀刻柔性板300，采用上述第一实施例、第二实施例或第三实施例即可完成膜孔制作。然而，对于第二种待蚀刻柔性板30而言，因化学蚀刻槽中的化学蚀刻液只能蚀刻裸露的基膜，而无法蚀刻金属物质如该基膜表面的镍铬合金层33，因此，还必须进一步除去该镍铬合金层33，以提高膜孔品质。该镍铬合金层33的除去也可在化学蚀刻系统中通过蚀刻完成。下述第四实施例至第六实施例是针对第二种待蚀刻柔性板30形成膜孔的装置。

请参阅图10，是本发明膜孔形成装置第四实施例示意图。该化学蚀刻系统710除依次包括一活化槽711、多个化学蚀刻槽712及多个水洗槽713外，其与第一实施例不同之处在于：还在该水洗槽713之后进一步包括依次排列的一微蚀槽716及多个终水洗槽717。该微蚀槽716喷淋铬蚀刻液及C-800蚀刻液于该柔性板30表面，用于蚀刻掉该镍铬合金层33。该蚀刻液的温度介于10～50度，最好为30度。由该微蚀槽716出来的柔性板30再经终水洗槽717清洗后，经干燥系统(图未示)后完成膜孔的制作。

请参阅图11，是本发明膜孔形成装置第五实施例示意图。该化学蚀刻系统810除包括依次排列的一活化槽811、多个化学蚀刻槽812、一酸洗槽814及多个水洗槽813外，其与第二实施例不同之处在于：还在该水洗槽813之后进一步包括依次排列的一微蚀槽816及多个终水洗槽817。该微蚀槽816及该多个终水洗槽817的作用与第四实施例相同，也用于蚀刻掉该镍铬合金层33。经该微蚀槽816及终水洗槽817后，再经干燥系统(图未示)后完成膜孔的制作。

请参阅图12，是本发明膜孔形成装置第六实施例示意图。该化学蚀刻系统910除包括依序排列的一活化槽911、多个化学蚀刻槽912、多个先水洗槽915、一酸洗槽914及多个水洗槽913外，其与第三实施例不同之处在于：还在该水洗槽913之后进一步包括依次排列的一微蚀槽916及多个终水洗槽917。该微蚀槽916及该多个终水洗槽917的作用与第四实施例、第五实施例中相同。经该微蚀槽916及终水洗槽917后，再经干燥系统(图未示)后完成膜孔的制作。

本发明膜孔是采用蚀刻方法形成，其形成方法包括如下步骤：首先，提供一双侧表面具有铜层的待蚀刻柔性板，该铜层表面已形成所需的铜孔，该铜孔裸露出其对应位置处的基膜；将待蚀刻柔性板送入上述膜孔形成装置中。在该膜孔形成装置内进行的步骤为：首先活化、清洁该待蚀刻柔性板，然后用乙醇胺的碱性溶液蚀刻该柔性板裸露的基膜，使该裸露处蚀刻成膜孔；最后清洗柔性板表面，完成膜孔的制作。

该清洗步骤可仅为水洗，水洗可为多次冷水冲洗，还可为先热水洗再多次冷水洗；还可为先酸洗再水洗，即先用酸性物质中和蚀刻后的柔性板表面的碱性物质，再水洗；还可为先水洗再酸洗再水洗，即先用水初步清洗，然后再用酸性物质中和柔性板表面的碱性物质，最后再用水清洁至中性。

可选地，在清洗步骤之后，还可进一步包括一微蚀步骤，用以清除以溅镀方式制作而成的柔性板基膜表面的镍铬合金层；在该微蚀步骤后再进行最终水洗步骤。

最后经干燥步骤，得到基膜蚀刻形成膜孔的柔性电路板。

采用该膜孔形成方法是在一化学蚀刻系统内进行，柔性板通过一传送系统的传送可达到连续生产的目的。

相比于现有技术采用激光烧蚀装置及方法而言，本发明膜孔形成装置及方法是采用化学蚀刻，其具有如下特点：首先，该膜孔的形成位置无须精准对位：因已在预定位置形成所需的铜孔，该铜孔裸露出的基膜位置即为欲形成膜孔的位置，未裸露部分因有铜层覆盖，而蚀刻液对铜无腐蚀性，因此只需对该柔性板喷淋并浸泡用于蚀刻基膜的化学蚀刻液即可形成所需的膜孔，而无需精准对位。其次，该膜孔形成方法采用化学蚀刻液蚀刻，可加速生产速度，且膜孔的品质稳定性高。再次，因不同的化学蚀刻液只蚀刻特定材质，本发明的膜孔是由蚀刻裸露的基膜而成，材质单一，因此可以控制基膜的厚度为孔深，使孔深易于控制。再次，本发明的膜孔形成装置是由化学蚀刻系统及传送系统组成，设备简单，成本低廉。最后，该膜孔形成装置采用铁氟龙系列材质作为传送带，在膜孔蚀刻过程中，该传送带不会被蚀刻，保证生产连续进行，提高生产效率及品质稳定。

Claims (15)

1.一种膜孔形成装置，用于对依次包含基膜、铬镍合金层及铜层的待蚀刻柔性板进行蚀刻以形成膜孔，所述膜孔形成装置包括一化学蚀刻系统及一传送系统，该化学蚀刻系统包括依序排列的一个活化槽、多个化学蚀刻槽、多个水洗槽、一个微蚀槽及多个终水洗槽，所述活化槽用于活化待蚀刻柔性板，所述多个化学蚀刻槽用于蚀刻待蚀刻柔性板的基膜，所述多个水洗槽用于清洗蚀刻基膜后的柔性板，所述微蚀槽用于蚀刻柔性板的铬镍合金层，所述多个终水洗槽用于最终水洗蚀刻铬镍合金层后的柔性板，该传送系统包括一依次穿过所述一个活化槽、多个化学蚀刻槽、多个水洗槽、一个微蚀槽及多个终水洗槽的传送带，该传送带用于传送柔性板，该传送带的材质含铁氟龙或为聚偏氟乙烯。

2.如权利要求1所述的膜孔形成装置，其特征在于：该传送带的材质为铁氟龙与玻璃纤维的混合物或铁氟龙与聚合物的混合物。

3.如权利要求1所述的膜孔形成装置，其特征在于：所述一个活化槽、多个化学蚀刻槽、多个水洗槽、一个微蚀槽及多个终水洗槽中，每一槽均具有一个位于传送带上方的喷淋头，用于在柔性板经过时喷洒相应液体。

4.如权利要求3所述的膜孔形成装置，其特征在于：所述多个化学蚀刻槽的喷淋头喷洒乙醇胺的碱性溶液。

5.如权利要求1所述的膜孔形成装置，其特征在于：该化学蚀刻系统进一步包括一位于该多个化学蚀刻槽与该多个水洗槽间的酸洗槽。

6.如权利要求1所述的膜孔形成装置，其特征在于：该化学蚀刻系统进一步包括多个位于该化学蚀刻槽与该酸洗槽间的先水洗槽。

7.如权利要求1所述的膜孔形成装置，其特征在于：该传送装置还包括卷轮和卷取轮，所述卷轮和卷取轮用于卷绕该传送带。

8.如权利要求1所述的膜孔形成装置，其特征在于：该膜孔形成装置进一步包括一位于化学蚀刻系统后的干燥系统，以干燥柔性板。

9.一种膜孔形成方法，其包括如下步骤：

提供一待蚀刻柔性板，所述待蚀刻柔性板依次包含基膜、铬镍合金层及铜层，该待蚀刻柔性板具有铜孔，该铜孔裸露出对应位置的基膜；

将该待蚀刻柔性板送入如权利要求1所述的膜孔形成装置中，通过传送系统的传送带依次穿过化学蚀刻系统中的一个活化槽、多个化学蚀刻槽、多个水洗槽、一个微蚀槽及多个终水洗槽，从而依次进行活化、蚀刻基膜、清洗、蚀刻铬镍合金层及最终水洗步骤，以完成膜孔的制作。

10.如权利要求9所述的膜孔形成方法，其特征在于：在活化步骤和蚀刻基膜步骤之间，进一步包括一个清洁该柔性板的步骤。

11.如权利要求9所述的膜孔形成方法，其特征在于：在蚀刻基膜步骤中，以乙醇胺碱性溶液蚀刻柔性板的基膜。

12.如权利要求9所述的膜孔形成方法，其特征在于：该清洗步骤为水洗。

13.如权利要求9所述的膜孔形成方法，其特征在于：该清洗步骤为先酸洗再水洗。

14.如权利要求9所述的膜孔形成方法，其特征在于：该清洗步骤为先水洗再酸洗再水洗。

15.如权利要求9所述的膜孔形成方法，其特征在于：该最终水洗步骤后进一步包括一干燥的步骤。

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