CN101014231A - 柔性覆金属箔层压板及其制造方法 - Google Patents

柔性覆金属箔层压板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性覆金属箔层压板及其制造方法，其中该方法包括以下步骤：(a)制备制造柔性覆金属箔层压板所需的聚合物膜；(b)在该聚合物膜的一个表面上涂覆镍铬的重量比为80∶20至95∶5的镍铬合金来形成粘结层；(c)在步骤(b)中形成的粘结层的露出表面上形成金属种子层；以及(d)在该金属种子层上形成金属导电层。此外，该金属种子层可以具有在该粘结层上通过溅射形成的第一种子层以及在该第一种子层上通过蒸发形成的第二种子层。

Description

柔性覆金属箔层压板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种柔性覆金属箔层压板及其制造方法，并特别涉及这样一种柔性覆金属箔层压板及其制造方法，该柔性覆金属箔层压板具有厚度和组份优化的粘结层。
背景技术
印刷电路表示用于根据电路设计在布线图中连接部件的电力布线，并且其利用绝缘体上的导电体、以合适的方式来制造PCB(印刷电路板)或PWB(印刷线路板)。
PCB用于批量生产，即通过将电子部件安装在已接线的板上而迅速完成布线工作。利用PCB可使电子设备更小、更轻，并且还提供高可靠性的布线和低成本。因此，近来PCB被应用于大部分的家用和工业电子应用设备中。
同时，近年来，由于诸如LCD监视器、PDP、笔记本、手机、小型摄像机和电子程序机(electronic scheduler)之类的电子设备变小，所以需要较小的PCB。因此，较多采用FPCB(柔性印刷电路板)，其中PCB由诸如聚酯和聚酰亚胺(柔性材料)之类的耐热塑料膜制成。由于FPCB具有诸如弯曲、搭接(overlapping)、折叠、卷绕和扭曲之类的柔性，因此其广泛应用于较小的电子设备或较薄的电子部件中。
在FPCB上形成电路之前的覆箔层压板被称作“柔性覆金属箔层压板”，并且此柔性覆金属箔层压板通常是通过将导电金属粘附到具有良好柔性的膜上而制备的。然而，由于膜和金属不容易粘合，因此研究了各种方案来调整膜表面的粗糙度、激活膜表面并通过连接与膜具有良好粘合性的金属来形成粘结层。
然而，虽然利用上述方法制成柔性覆金属箔层压板，但是当对柔性覆金属箔层压板进行图案化工艺时可能出现以下情况：由于图案化工作期间升高的温度而使粘合层分离，由于电镀工作期间电镀液的渗入而使粘合层分离，或者在元件安装工作期间膜上可能留有残留物。
发明内容
设计本发明，以解决现有技术的问题，因此本发明的目的在于提供一种柔性覆金属箔层压板，其通过控制粘结层的厚度和组份而具有较佳的粘合性及蚀刻性能。
为了达到上述目的，本发明提供了一种柔性覆金属箔层压板的制造方法，该方法包括以下步骤：(a)制备制造柔性覆金属箔层压板所需的聚合物膜；(b)在该聚合物膜的一个表面上涂覆镍铬的重量比为80∶20至95∶5的镍铬合金来形成粘结层；(c)在步骤(b)中形成的粘结层的露出表面上形成金属种子层；以及(d)在该金属种子层上形成金属导电层。
优选地，在步骤(c)中，该金属种子层通过溅射或蒸发形成。
在本发明的另一方案中，还提供了一种柔性覆金属箔层压板的制造方法，该方法包括以下步骤：(a)在真空环境下对耐热聚合物膜进行表面处理；(b)在该聚合物膜的一个表面上涂覆镍铬的重量比为80∶20至95∶5的镍铬合金来形成粘结层；(c)在步骤(b)中形成的粘结层上通过溅射形成第一金属种子层；(d)在该第一金属种子层上通过蒸发形成第二金属种子层；以及(e)在该第二金属种子层上形成金属导电层。
优选地，在柔性覆金属箔层压板的制造方法中，该粘结层的厚度为50至200。
在本发明的又一方案中，提供了一种柔性覆金属箔层压板，其包括：聚合物膜，其由聚酰亚胺制成；粘结层，其通过在该聚合物膜的一个表面上涂覆镍铬合金而形成；金属种子层，其形成于该粘结层上；以及金属导电层，其形成于该金属种子层的露出表面上；其中，该粘结层的镍铬的重量比为80∶20至95∶5。
优选地，该粘结层的厚度为50至200。
在本发明的又一方案中，提供了一种柔性覆金属箔层压板，其包括：聚合物膜，其由聚酰亚胺制成；粘结层，其通过在该聚合物膜的一个表面上涂覆镍铬合金而形成；金属种子层，其具有在该粘结层上通过溅射形成的第一种子层以及在该第一种子层上通过蒸发形成的第二种子层；以及金属导电层，其形成于该金属种子层上。
优选地，该粘结层的镍铬的重量比为80∶20至95∶5。
附图说明
从以下参考附图对实施例的描述，本发明的其他目的和方案将变得更明显，其中：
图1至图4是按制造顺序示出根据本发明优选实施例的柔性覆金属箔层压板的剖视图；
图5是示出根据本发明优选实施例的柔性覆金属箔层压板的制造方法的流程图；
图6是示出根据本发明另一实施例的柔性覆金属箔层压板的示意性剖视图；
图7是示出根据本发明另一实施例的柔性覆金属箔层压板的制造方法的流程图；
图8是由光学显微镜拍摄的照片，其示出了根据本发明第8实验例制造的柔性覆金属箔层压板；
图9是由光学显微镜拍摄的照片，其示出了根据本发明第18实验例制造的柔性覆金属箔层压板；以及
图10是由光学显微镜拍摄的照片，其示出了根据本发明第23实验例制造的柔件覆金属箔层压板。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述根据本发明的优选实施例。在描述之前，应当理解的是在说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为局限于通常和字典含义，而应当在发明人为了最好地进行说明而适当地定义术语的原则下，根据本发明的技术方案的含义和概念进行解释。因此，此处的描述仅仅是为了说明目的的优选实施例，而不是为了限制本发明的范围，因此，应当理解的是在不脱离本发明的构思和范围的情况下，可以进行等效替换和改型。
图1至图4是顺序地示出根据本发明优选实施例的柔性覆金属箔层压板的制造过程的剖视图，以及图5是示出根据本发明优选实施例的柔性覆金属箔层压板的制造方法的流程图。
参考图1至图5，根据本实施例的柔性覆金属箔层压板的制造方法包括如下步骤：制备制造柔性覆金属箔层压板所需的聚合物膜10(步骤S10)；通过在聚合物膜的一个表面涂覆预定重量比的镍铬合金而形成粘结层20(步骤S20)；在步骤S20中形成的粘结层20上形成金属种子层30(步骤S30)；以及在金属种子层30上形成金属导电层40(步骤S40)。
在步骤S10中，在真空环境下利用激活离子对耐热聚合物膜进行表面处理，以制备制造柔性覆金属箔层压板所需的聚合物膜10。这里，聚合物膜10是柔性覆金属箔层压板的基础构件，所以其由具有良好柔性和机械强度的材料制成。优选地，聚合物膜10由具有高耐热性以及良好柔性和机械强度的聚酰亚胺膜制成。
在步骤S20中，通过真空膜形成法在聚合物膜10上形成由金属制成的粘结层20。更具体地，将聚合物膜10放入真空度保持为5E-6Torr的腔室内，然后，将诸如氩、氧、氮或它们的混合物之类的气体注入该腔室，以使真空度变成2E-2Torr，之后干燥聚合物膜10，以改善聚合物膜的表面。接下来，使腔室内的真空度保持为1.5E-3Torr，并且，在利用诸如氩之类的惰性气体的环境下，利用金属靶(metal target)(例如，镍铬合金元件的金属靶)进行溅射工艺，以在聚合物膜10上形成粘结层20。
这里，如果形成的粘结层20的厚度太薄，则会削弱耐热性和抗蚀性，从而粘结层20可能由于在高温处理后或电路形成期间电镀液的渗入而分离。此外，由于粘结层20用于牢固地连接聚合物膜10和金属种子层30，所以不需要粘结层20具有太大的厚度。因此，优选地，粘结层20的厚度为50至200。
同时，虽然本实施例采用溅射来形成粘结层20，但本发明不局限于此，而可以采用诸如蒸发之类的任何公知方法。
接下来，在步骤S30中，使腔室内的真空度保持在1.5E-3Torr，并且，在利用诸如氩之类的惰性气体的环境下，利用铜或铜合金靶进行溅射工艺，以在粘结层20上形成金属种子层30。
在步骤S40中，在金属种子层30上形成金属导电层40。例如，利用使用具有铜或其合金的电镀液的电镀形成金属导电层40。虽然描述了金属种子层30和金属导电层40由铜或其合金制成，但本发明不局限于此。
图6是示意性示出根据另一实施例的柔性覆金属箔层压板的剖视图；以及图7是示出根据本发明另一实施例的柔性覆金属箔层压板的制造方法的流程图。在图6和图7中，使用与图1至图5中相同的附图标记表示相同的部件，并且不再进行说明。
参考图6和图7，金属种子层30形成为由第一金属种子层31和第二金属种子层32组成的双层。为此目的，形成金属种子层30的步骤分成形成第一金属种子层31的步骤(步骤S31)和形成第二金属种子层32的步骤(步骤S32)。在步骤S31中，使腔室内的真空度保持在1.5E-3Torr，并且，在利用诸如氩之类的惰性气体的环境下，利用铜或铜合金靶进行溅射工艺，以在粘结层20上形成第一金属种子层31，而在步骤S32中，使腔室内的真空度保持在1.5E-4Torr，并且，在利用诸如氩之类的惰性气体的环境下，在第一金属种子层31上利用蒸发形成由铜或其合金制成的第二金属种子层32。
蒸发的生产速度相对快于溅射的生产速度，而溅射可提供相对好于蒸发的粘合性。因此，如果如上所述利用步骤S31和S32形成金属种子层30，则可以在保持与粘结层20牢固地粘合的同时，加快生产速度。
下面，将基于实验例描述为实现本发明的目的所需的粘结层的较佳组份和厚度。
实验例
本发明通过如下过程制造柔性覆金属箔层压板。首先，在干燥聚合物膜的表面之后，利用溅射形成由镍铬合金制成的粘结层。此时，粘结层的组份和厚度不同地变化为下表1中假定的情况。之后，通过利用铜靶进行溅射，在粘结层上形成第一金属种子层，在第一金属种子层上通过利用诸如电子束蒸发之类的蒸发形成由铜制成的第二金属种子层，然后，利用电镀在第二金属种子层上形成厚度达到8μm的金属导电层，由此完成柔性覆金属箔层压板的制造。
之后，利用耐酸带或光致抗蚀剂在柔性覆金属箔层压板上形成10cm×3mm尺寸的掩模图案。接下来，将柔性覆金属箔层压板浸入45℃、45％的FeCl3蚀刻液中40秒，以便去除除了形成掩模图案的部分之外的金属层。之后，在常温下用蒸馏水清洗柔性覆金属箔层压板三至五次，然后，利用超声波清洗器清洗柔性覆金属箔层压板10分钟(至少两次)，以便完全消除残留物，之后，吹入压缩的氮气以去除水分，由此完成试样的制造。
在利用上述方法完全制成试样之后，测量剥离强度。此外，将样本镀上锡，之后，使用光学显微镜检查图案膜上或其周围残留物的存在情况。
下表1示出了试样的剥离强度的测量结果和用光学显微镜观察的结果，其通过在30种情况下改变粘结层的组份和厚度而制成。在表1中，“○”表示在图案膜上或其周围存在有残留物，而“×”表示没有残留物存在。
表1
实验例 Ni[％] Cr[％] 粘结层的厚度() 剥离强度(常温下)(kgf/cm) 剥离强度(高温处理后)(kgf/cm)   蚀刻性能(残留物的存在情况)
  1    0   100     30   0.61     0.29     ×
  2    0   100     50   0.65     0.37     ○
  3    0   100     100   0.66     0.33     ○
  4    0   100     150   0.64     0.30     ○
  5    0   100     200   0.69     0.39     ○
  6    50   50     30   0.65     0.22     ×
  7    50   50     50   0.67     0.32     ○
  8    50   50     100   0.61     0.37     ○
  9    50   50     150   0.61     0.32     ○
  10    50   50     200   0.60     0.37     ○
  11    70   30     30   0.67     0.24     ×
  12    70   30     50   0.68     0.34     ○
  13    70   30     100   0.61     0.35     ○
  14    70   30     150   0.64     0.35     ○
  15    70   30     200   0.63     0.39     ○
  16    80   20     30   0.67     0.25     ×
  17    80   20     50   0.61     0.34     ×
  18    80   20     100   0.62     0.32     ×
  19    80   20     150   0.64     0.38     ×
  20    80   20     200   0.60     0.38     ×
  21    90    10    30    0.62    0.26   ×
  22    90    10    50    0.61    0.31   ×
  23    90    10    100    0.62    0.36   ×
  24    90    10    150    0.69    0.37   ×
  25    90    10    200    0.64    0.39   ×
  26    95    5    30    0.61    0.24   ×
  27    95    5    50    0.70    0.37   ×
  28    95    5    100    0.69    0.36   ×
  29    95    5    150    0.64    0.37   ×
  30    95    5    200    0.61    0.39   ×
同时，图8至图10是示出利用光学显微镜拍摄的、根据本发明第8实验例制造的柔性覆金属箔层压板的上表面的照片(参见图8)；利用光学显微镜拍摄的、根据本发明第18实验例制造的柔性覆金属箔层压板的上表面的照片(参见图9)；利用光学显微镜拍摄的、根据本发明第23实验例制造的柔性覆金属箔层压板的上表面的照片(参见图10)。在图8至图10中，位于中央的明亮部分与通过蚀刻去除金属的区域相对应。
参考表1及图8至图10可以发现，如果镍铬合金中镍所占的重量比例等于或小于70％，则膜上留有残留物，所以试样不适合用作柔性覆金属箔层压板，如实验例1至15所示出的；并且，如果镍铬合金中镍所占的重量比例等于或大于80％，则不管粘结层20的厚度如何，膜上都没有残留物，如实验例16至30所示出的。此外，可以发现，在实验例16至30中测量的粘结层20的剥离强度与如实验例1至5所示出的、仅由铬构成的具有强粘合性的粘结层20的剥离强度相似。因此，为了保持较佳蚀刻性能同时保持较佳剥离强度，特别地，在常温下剥离强度为0.60kgf/cm或更大以及在高温处理后剥离强度为0.30kgf/cm或更大，优选为镍和铬的重量比保持在80∶20和95∶5之间。
以上对本发明进行了详细描述。但是，可以理解的是，由于从该详细描述中，在本发明的构思和范围内的各种变化和改型对于本领域的技术人员来讲会变得很明显，所以，通过举例仅给出详细描述和特定的实例，同时示出本发明的优选实施例。
工业实用性
根据本发明，可以通过优化粘结层的组份和厚度，制造具有良好粘合性和蚀刻性能的柔性覆金属箔层压板。
此外，可以在保持粘结层和金属种子层之间的强粘合性的同时，提高生产速度。

Claims (10)

1.一种柔性覆金属箔层压板的制造方法，该方法包括以下步骤：
(a)制备制造柔性覆金属箔层压板所需的聚合物膜；
(b)在该聚合物膜的一个表面上涂覆镍铬的重量比为80∶20至95∶5的镍铬合金来形成粘结层；
(c)在步骤(b)中形成的粘结层的露出表面上形成金属种子层；以及
(d)在该金属种子层上形成金属导电层。
2.如权利要求1所述的柔性覆金属箔层压板的制造方法，
其中，在步骤(b)中，该粘结层的厚度为50至200。
3.如权利要求1所述的柔性覆金属箔层压板的制造方法，
其中，在步骤(c)中，该金属种子层通过溅射形成。
4.如权利要求1所述的柔性覆金属箔层压板的制造方法，
其中，在步骤(c)中，该金属种子层通过蒸发形成。
5.一种柔性覆金属箔层压板的制造方法，该方法包括以下步骤：
(a)在真空环境下对耐热聚合物膜进行表面处理；
(b)在该聚合物膜的一个表面上涂覆镍铬的重量比为80∶20至95∶5的镍铬合金来形成粘结层；
(c)在步骤(b)中形成的粘结层上通过溅射形成第一金属种子层；
(d)在该第一金属种子层上通过蒸发形成第二金属种子层；以及
(e)在该第二金属种子层上形成金属导电层。
6.如权利要求5所述的柔性覆金属箔层压板的制造方法，
其中，在步骤(b)中，该粘结层的厚度为50至200。
7.一种柔性覆金属箔层压板，包括：
聚合物膜，其由聚酰亚胺制成；
粘结层，其通过在该聚合物膜的一个表面上涂覆镍铬合金而形成；
金属种子层，其形成于该粘结层上；以及
金属导电层，其形成于该金属种子层的露出表面上；
其中，该粘结层的镍铬的重量比为80∶20至95∶5。
8.如权利要求7所述的柔性覆金属箔层压板，
其中，该粘结层的厚度为50至200。
9.一种柔性覆金属箔层压板，包括：
聚合物膜，其由聚酰亚胺制成；
粘结层，其通过在该聚合物膜的一个表面上涂覆镍铬合金而形成；
金属种子层，其具有在该粘结层上通过溅射形成的第一种子层以及在该第一种子层上通过蒸发形成的第二种子层；以及
金属导电层，其形成于该金属种子层上；
其中，该粘结层的镍铬的重量比为80∶20至95∶5。
10.如权利要求9所述的柔性覆金属箔层压板，
其中，该粘结层的厚度为50至200。
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