CN100551201C - 软性印刷电路板 - Google Patents

Abstract

一种软性印刷电路板，包含基体、形成于该基体表面的图案化金属层、形成于该图案化金属层上的胶粘层；以及形成于该胶粘层上的聚对苯二甲酰对苯二胺覆盖层。该软性印刷电路板使用聚对苯二甲酰对苯二胺膜取代聚酰亚胺膜作为覆盖层，能够以低成本及简单制造方法降低印刷电路板的整体厚度，增加电路板的柔软性与可挠性，特别适合用于薄型化电子产品。

Description

软性印刷电路板

技术领域

本发明涉及一种软性印刷电路板，具体而言，本发明涉及一种具有覆盖层的软性印刷电路板。

背景技术

软板(FPC)，即可挠性或软性印刷电路板的简称，其将可挠式铜箔基板，经蚀刻等加工制造方法，最后留下所需线路，以作为电子产品信号传输的媒介。软性印刷电路板主要用以搭载电子零件，如积体电路晶片、电阻、电容、连接器等元件，以使电子产品能发挥既定功能。另一方面，相比于硬式电路板，软板材料特性为可挠性，且具有容易转折、重量轻、厚度薄等优点，因此经常应用于需要轻薄设计或可动式机构设计的产品，如手机、笔记型电脑、显示器、消费性电子产品、触控面板及IC构装等。

软性印刷电路板的结构可分为有胶系的三层板(3-Layer)及无胶系的双层结构(2-Layer)，目前主要是以三层板结构为主。近年来，软性印刷电路板的功能已由传统仅用作电路信号的连接，而转向为可承载半导体主被动元件的构装载板，应用产品也逐渐由消费性产品跨入IC、LCD和医疗等需高密度线路的领域。为了适应这样的转变，软性基板在材料上也逐渐由有胶系的三层结构转到无胶系的双层结构，更需要满足高尺寸安定性、高解析及高可靠度等要求。

印刷电路板的结构，主要包括软性铜箔基板(FCCL)以及覆盖于该铜箔基板金属层的覆盖层(Coverlay)。在软性铜箔基板结构中，主要是以铜箔作为金属层，可分为压延铜箔(Rolled Annealed Copper，RA)及电解铜箔(Electrodeposited，ED)。电解铜箔制造成本较低，然而铜箔晶格变化与挺性具有不同差异性，蚀刻线路后易产生断裂或易脆现象。压延铜箔具有较佳的柔性因而常用于软性铜箔基板，然而压延铜箔制造成本较高，且其厚度也有限制，也不利于降低整体电路板厚度。

软性印刷电路板结构中的覆盖层主要是用于防止铜线路氧化，及保护线路免受环境温湿度变化的影响。通常，该覆盖层的主要材料包括聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯、及聚酰亚胺，其中聚酰亚胺具有较优异的可靠性而被大量使用。然而，聚酰亚胺覆盖膜的成本较高，且其厚度有一定的限制，不利于降低整体厚度，进一步改善软板的可挠性。

因此，仍需要一种低成本且制造方法简单，且能够降低整体电路板膜厚，提升软板可挠性，满足电路间距微细化的需求，具有优良的强度、电气特性与尺寸安定性的软性印刷电路板。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柔软性高的软性印刷电路板。

本发明的另一目的在于提供一种可挠性佳的软性印刷电路板。

本发明的再一目的在于提供一种能够降低整体厚度的软性印刷电路板。

为实现上述及其它目的，本发明的软性印刷电路板包括基体；图案化金属层，其形成于该基体表面；胶粘层，其形成于该图案化金属层上；以及覆盖层，其形成于该胶粘层上，且该覆盖层是由聚对苯二甲酰对苯二胺(poly-paraphenylene terephthalic amide，PPTA)所形成。该软性印刷电路板使用聚对苯二甲酰对苯二胺膜取代聚酰亚胺膜作为覆盖层，能够以低成本及简单制造方法降低印刷电路板的整体厚度，增加电路板的柔软性与可挠性，特别适合用于薄型化电子产品。

附图说明

图1是表示本发明软性电路板结构第一具体实例；

图2是表示本发明软性电路板结构第二具体实例；

图3是表示本发发明用以进行柔软性测试的装置；以及

图4是表示本发发明用以进行挠曲性测试的装置。

元件符号说明

100、200    软性印刷电路板

120、220    绝缘基体

140、240       图案化金属层

150、230、250  胶粘层

160、260       覆盖层

具体实施方式

以下将通过特定实施例进一步说明本发明，其不应以任何形式解释为限制本发明内容或范围。

图1是表示本发明软性印刷电路板的第一具体实例。该软性印刷电路板100包括绝缘基体120，该绝缘基体120表面形成有图案化金属层140，聚对苯二甲酰对苯二胺(poly-paraphenylene terephthalic amide，PPTA)覆盖层160则通过图案化金属层表面的胶粘层150固定覆盖于该图案化金属层表面。用作本发明软性印刷电路板覆盖层160的聚对苯二甲酰对苯二胺较佳为具有式(I)所示的结构：

式中，n为250至650的整数。

本发明所使用的聚对苯二甲酰对苯二胺覆盖膜具有耐热性高、膨胀系数低、吸湿性低等特性，相比于以往所使用的聚酰亚胺覆盖膜更具有高杨氏系数、具有制造方法简单、成本低廉等优点。利用该聚对苯二甲酰对苯二胺膜作为覆盖层，可以更进一步实现薄性化的要求。一般而言，该聚对苯二甲酰对苯二胺覆盖膜的厚度可介于2至20微米，较佳为介于2.5至16微米，更佳为介于3至12微米，最好为介于3.5至9微米，更优为介于4至8微米。

本发明软性印刷电路板的绝缘基体的实例包括，但非限于聚酯基体、聚对苯二甲酸乙二酯基体、聚酰亚胺基体、或液晶聚合物(LCP)基体、聚乙烯环烷(PEN)基体、环氧树脂/玻璃纤维布(FR4)基体或其混合物，较佳为聚酰亚胺基体或聚对苯二甲酸乙二酯基体。在该第一具体实例中，其使用聚酰亚胺基体作为无胶系双层铜箔基板的绝缘基体。就无胶系双层铜箔基板而言，可先利用挤压式涂布法将前驱物聚酰胺酸或聚酰亚胺涂料涂布于金属层表面，在50至350℃的密闭式氮气烘箱烘烤15至240分钟，进行脱水干燥与环化或直接进行干燥，即可形成该双层铜箔基板结构。

本发明的软性印刷电路板中，该金属层较佳为铜金属，其实例包括，但非限于电解铜、压延铜、或溅镀/电镀(Sputtering and Plating)铜。该铜金属层的厚度介于1至18微米，较佳为介于1至12微米，最好为介于1至9微米，例如1、2、3、5、8、9微米的超薄铜箔。

图2是表示本发明软性印刷电路板的第二具体实例。该软性印刷电路板200包括绝缘基体220，图案化金属层240通过绝缘基体220表面的胶粘层230粘合于该绝缘基体220表面。聚对苯二甲酰对苯二胺(poly-paraphenylene terephthalic amide，PPTA)覆盖层260则是通过图案化金属层240表面胶粘层250固定覆盖于该图案化金属层表面。绝缘基体的实例包括，但非限于聚酯基体、聚对苯二甲酸乙二酯基体、聚酰亚胺基体、或液晶聚合物(LCP)基体、聚乙烯环烷(PEN)基体、环氧树脂/玻璃纤维布(FR4)基体或其混合物，较佳为聚酰亚胺基体或聚对苯二甲酸乙二酯基体。该金属层可为铜金属，其实例包括，但非限于电解铜、压延铜、或溅镀/电镀(Sputtering and Plating)铜。

实施例

柔软性测试

使用图3所示的装置进行。

测试条件

电  压：AC220V

测量范围：410克

可读性：0.001克

测试R角：2.35mm

测试步骤

1、调整测试仪的两个支撑脚，使水准泡位于水准仪器中心。

2、接通仪器电源，将仪器清零。

3、打开玻璃门，将试片(尺寸10mm×30mm)一端固定于托盘上方的夹座上，另一端卡在托盘中心的卡座上，使试片成一“U”字形，完毕后关上玻璃门。

4、逆时针方向慢慢旋转仪器右端旋钮，使卡座缓慢下降，直至其与下方垫片接触，此时试片R角即为2.35mm。

5、待指示灯亮后，既可读取反变力读数。

6、测试完毕后，将旋钮顺时针旋至原位，打开玻璃门，取下试片。

7、重复3-6步骤，测试其他试片。

挠曲性测试

使用图4所示的装置进行

测试条件

使用电压：AC220V

测试R角：1.0mm

测试步骤

1、调整测试仪的两个支撑脚，将试片固定在测试机台上；

2、接通仪器电源，将仪器清零；

设定：测试条件：

·间距H：2.0mm，R角处：1.0mm

·频率：30次/分钟

·移动行程：32mm

3、待指示灯亮后，即可记录试验测试数据；

4、测试完毕后，将旋钮顺时针旋至原位，取下试片；

5、重复上述步骤，测试其他试片。

实施例1-4

使用聚对苯二甲酰对苯二胺薄膜(Teijin Advanced Films Ltd.所生产，以商品名Arimide Film出售的PPTA薄膜)作为覆盖层，利用环氧树脂粘着剂将该聚对苯二甲酰对苯二胺薄膜覆盖层贴覆至溅镀铜箔与聚酰亚胺绝缘层所组成的双层铜箔基板的金属层表面，形成如图1所示第一具体实例的结构。根据表1所列改变薄膜覆盖层、金属层、及绝缘层的厚度，裁切为10mm×30mm的软性印刷电路板测试样品试片，进行柔软性与挠曲性测试，重复进行三次，计算平均值，测试结果纪录于表1。

对照例1

使用厚度12.5微米的聚酰亚胺薄膜(Teijin Advanced Films Ltd.所生产，以商品名Kapton出售的PI薄膜)作为覆盖层，利用环氧树脂粘着剂将该聚酰亚胺薄膜覆盖层贴覆至溅镀铜箔与聚酰亚胺绝缘层所组成的双层铜箔基板的金属层表面，形成如图1所示第一具体实例的结构。根据表1所列覆盖层、金属层、及绝缘层的厚度，裁切为10mm×30mm的软性印刷电路板测试样品试片，进行柔软性与挠曲性测试，重复进行三次，计算平均值，测试结果纪录于表1。

比较例1

使用厚度25微米的聚酰亚胺薄膜(Teijin Advanced Films Ltd.所生产，以商品名Kapton出售的PI薄膜)作为覆盖层，利用环氧树脂粘着剂将该聚酰亚胺薄膜覆盖层贴覆至溅镀铜箔与聚酰亚胺绝缘层所组成的双层铜箔基板的金属层表面，形成如图1所示第一具体实例的结构。根据表1所列覆盖层、金属层、及绝缘层的厚度，裁切为10mm×30mm的软性印刷电路板测试样品试片，进行柔软性测试，重复进行三次，计算平均值，测试结果纪录于表1。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对照例1	比较例1
							覆盖层	PPTA	PPTA	PPTA	PPTA	PI	PI
覆盖层厚度(μm)	4.2	6.2	9	12	12.5	25
							胶粘层厚度(μm)	5	5	5	5	5	5
金属层厚度(μm)	3	3	5	5	5	5

基体厚度(μm)	5	5	10	10	10	10
							总厚度(μm)	17.2	19.2	29	32	32.5	45
柔软性(gf)	5	8	15	18	17	20
							挠曲性(万次)	50	50	50	40	40	-

根据实施例4与对照例1的结果显示，本发明使用聚对苯二甲酰对苯二胺薄膜(PPTA)取代现有的聚酰亚胺薄膜(PI)作为软性印刷电路板的覆盖层，可以使用低成本且制造方法简单的材料达到与现有聚酰亚胺薄膜相当的效果。另一方面，使用聚对苯二甲酰对苯二胺薄膜作为覆盖层，也可以进一步降低整体厚度，使软性印刷电路板具有较佳的柔软性与挠曲性，当测试样品试片进行高达40或50万次模拟滑盖手机滑动的挠曲性测试后，其电路仍能保持正常电性效能。

实施例5-8

使用聚对苯二甲酰对苯二胺薄膜(Teijin Advanced Films Ltd.所生产，以商品名Arimide Film出售的PPTA薄膜)作为覆盖层，利用环氧树脂粘着剂将该聚对苯二甲酰对苯二胺薄膜覆盖层贴覆至溅镀铜箔与聚酰亚胺绝缘层所组成的三层铜箔基板的金属层表面，形成如图2所示第二具体实例的结构。根据表2所列改变薄膜覆盖层、金属层、及绝缘层的厚度，裁切为10mm×30mm的软性印刷电路板测试样品试片，进行柔软性与挠曲性测试，重复进行三次，计算平均值，测试结果纪录于表2。

对照例2

使用厚度12.5微米的聚酰亚胺薄膜(Dupont所生产，以商品名Kapton出售的PI薄膜)作为覆盖层，利用环氧树脂粘着剂将该聚酰亚胺薄膜覆盖层贴覆至溅镀铜箔与聚酰亚胺绝缘层所组成的三层铜箔积层板金属层表面，根据表2所列覆盖层、金属层、及绝缘层的厚度，形成现有三层软性电路板。裁切为10mm×30mm的软性印刷电路板测试样品，进行柔软性与挠曲性测试，重复进行三次，计算平均值，测试结果纪录于表2。

比较例2

使用厚度25微米的聚酰亚胺薄膜(Dupont所生产，以商品名Kapton出售的PI薄膜)作为覆盖层，利用环氧树脂粘着剂将该聚酰亚胺薄膜覆盖层贴覆至溅镀铜箔与聚酰亚胺绝缘层所组成的三层铜箔积层板金属层表面，根据表2所列覆盖层、金属层、及绝缘层的厚度，形成现有三层软性电路板。裁切为10mm×30mm的软性印刷电路板测试样品，进行柔软性与挠曲性测试，重复进行三次，计算平均值，测试结果纪录于表2。

表2

	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8	对照例2	比较例2
							覆盖层	PPTA	PPTA	PPTA	PPTA	PI	PI
覆盖层厚度(μm)	4.2	6.2	9	12	12.5	25
							胶粘层厚度(μm)	5	5	5	5	5	5
金属层厚度(μm)	12	12	18	35	35	35
							胶粘层厚度(μm)	10	10	13	20	20	20
基体厚度(μm)	12.5	12.5	25	25	25	25
							总厚度(μm)	43.7	45.7	70	97	97.5	110
柔软性(gf)	10	10	15	25	24	30
							挠曲性(万次)	30	25	20	15	15	10

根据实施例8与对照例2的结果显示，本发明使用聚对苯二甲酰对苯二胺薄膜(PPTA)取代现有的聚酰亚胺薄膜(PI)作为软性印刷电路板的覆盖层，可以使用低成本且制造方法简单的材料达到与现有聚酰亚胺薄膜相当的效果。另一方面，使用聚对苯二甲酰对苯二胺薄膜作为覆盖层，也可以进一步降低整体厚度，使软性印刷电路板具有较佳的柔软性与挠曲性，当测试样品试片进行15万次或高达30万次模拟滑盖手机滑动的挠曲性测试后，其电路仍能保持正常电性效能。

上述说明书及实施例仅为例示性说明本发明的原理及其作用，而非用于限制本发明。本发明的权利保护范围，应如后述的申请专利范围所列。

Claims (7)

1.一种软性印刷电路板，其特征在于，包括：

基体；

图案化金属层，其形成于该基体表面；

胶粘层，其形成于该图案化金属层上；以及

覆盖层，其形成于该胶粘层上，且该覆盖层是由聚对苯二甲酰对苯二胺所形成。

2.根据权利要求1所述的软性印刷电路板，其特征在于，该聚对苯二甲酰对苯二胺具有式(I)所示的结构：

式中，n为250至650的整数。

3.根据权利要求1所述的软性印刷电路板，其特征在于，该基体选自聚酯基体、聚对苯二甲酸乙二酯基体、聚酰亚胺基体、液晶聚合物基体、聚乙烯环烷基体、环氧树脂/玻璃纤维布基体、或上述物质之间的混合物。

4.根据权利要求1所述的软性印刷电路板，其特征在于，该金属层为铜金属层。

5.根据权利要求4所述的软性印刷电路板，其特征在于，该铜金属层为溅镀铜金属层。

6.根据权利要求4所述的软性印刷电路板，其特征在于，该铜金属层为压延铜金属层。

7.根据权利要求4所述的软性印刷电路板，其特征在于，该铜金属层为电解铜金属层。

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