CN101155481B - 挠性基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供制造操作性好，而且即使图案金属层厚，制造的容易性以及图案的可靠性也好的挠性基板的方法。本发明的挠性基板的制造方法，其特征在于，是在液晶聚合物层中埋设图案金属层，使前述聚合物层面与图案金属层的外侧表面位于大约同一平面上而形成的挠性基板的制造方法，其包括准备在液晶聚合物层上具有凸状的任意的图案金属层的带有图案金属层的基板的工序，以及在前述液晶聚合物的热变形温度以上的温度下加热/加压前述带有图案金属层的基板，在前述液晶聚合物层中相对地埋设图案金属层的工序。

Description

挠性基板的制造方法
技术领域
本发明涉及挠性基板的制造方法。更详细地，涉及用于配线基板、电源电路基板或热电元件基板、将导电性或导热性的图案金属层埋设在作为绝缘层或低导热层的液晶聚合物中形成的挠性基板的制造方法。
背景技术
以往，提出了在绝缘层(树脂层)中埋设配线电路(铜等的图案金属层)，使绝缘层表面与前述配线电路的外侧表面位于大约同一个平面上而形成的埋入导体的挠性配线基板和其制造方法。
例如，提出了以下印刷基板的制造方法，在金属制电镀基板上形成成为基底的板镀膜，在该板镀膜上利用电镀形成配线图案，在配线图案上通过粘结剂层配置树脂制的底板，通过在加热底板的同时以规定的压力加压，上述粘结剂层填在上述配线图案的周边，并且以和该配线图案形成约同一面的状态使配线图案与底板粘结转印。蚀刻除去金属制电镀基板，在其除去的没有凸凹的同一平面上覆盖保护用膜(例如，参照专利文献1)。以往的在底板上通过粘结剂粘着配线图案板，形成图案的方法与作为出发点的方法相比，粘结剂层在配线图案上没有隆起，所以在保护膜上没有凸凹的起伏。
另外，提出了具有：使用层叠导体金属箔和用于支持它的支持部件形成的叠层部件，对导体金属箔进行图案加工，形成导体图案的工序、在热塑性树脂制成的树脂膜中埋入前述叠层部件的导体图案的至少一部分的工序和从前述树脂膜中被埋入的导体图案除去支持部件的工序，导体图案在树脂膜中埋入形成的埋入导体图案膜的制造方法(例如，专利文献2)。这样的制造方法也是蚀刻处理除去作为支持部件的金属板，其除去面使导体图案和埋设树脂成为平滑的面的方法。
其他，提出了使在膜状支持体上叠层导电性金属箔的复合体的导电性金属箔图案化，在该图案化面上叠层配置绝缘体层，进行加压一体化的方法，在其绝缘体层的材料中列示了液晶聚合物(例如，参照专利文献3)。但是，包括该方法的上述所示的几乎所有方法都有以在准备好的图案基板上加热/加压其他的树脂膜等的绝缘体作为前提，制造工序多这样的缺点。
进一步，作为埋入型的挠性基板的制造方法，提出了一边使特定的绝缘树脂材料的处理温度变化，一边制造的方法(例如，参照专利文献4)。在含有结晶溶解峰值温度为260℃以上的聚芳酮树脂65-35重量％和非晶质聚醚酰亚胺树脂35-65重量％的热塑性树脂膜上重叠导体箔，使前述热塑性树脂组合物满足下述式(I)中所示的结晶熔解热量ΔHm和由于升温中的结晶化发生的结晶化热量ΔHc的关系，进行热熔接(叠层加压)。接着，将热熔接的导体箔蚀刻形成导体图案，使前述热塑性树脂组合物满足下式(II)所示的关系，进行加热/加压(平滑加压)。该平滑加压时，在前述导体图案的表面上压接平滑板，将导体图案埋入树脂膜中，直至导体图案的表面和前述树脂膜的表面一致。通过满足前述的热塑性树脂组合物和式(I)：[(ΔHm-ΔHc)/ΔHm]≤0.5和(II)：[((ΔHm-ΔHc)/ΔHm]≥0.7的加热/加压条件，可以制造没有残留应力和变形的埋入导体图案膜。
该方法由于没有所使用的支持部件的蚀刻除去的操作，其操作性以及制造容易性好。但是，因为有绝缘树脂材料基板，也有埋设树脂，在加热/加压的平滑加压时，绝缘树脂材料和导体箔的图案层的粘接位置等的可靠性低，加压时图案层微妙地偏移，担心不能得到精度高的挠性基板。特别是虽然在用于配线基板等的场合，金属箔图案层即使薄也没有问题，但在作为热电元件基板的场合，图案层作为传热性在厚度方向上必须要有相当的量，例如，40μm以上，担心容易产生图案层的偏移。另外，这里所使用的膜状绝缘体，其构成树脂为多个热塑性树脂组合物，是特殊的材料，从实用性的观点出发也有困难。
[专利文献1]特开平2-1198号公报
[专利文献2]特开2003-218500号公报
[专利文献3]特开2001-68824号公报
[专利文献4]特开2000-277875号公报
发明内容
作为本发明的课题，是提供一种挠性基板的制造方法，其中，在制造挠性基板时，可以以简便的方法制造操作性好、而且即使图案金属层厚，制造的容易性以及图案的位置精度也好的挠性基板。
为了解决上述课题进行专心研究的结果，本发明人等发现使用具有以液晶聚合物作为绝缘层的图案金属层的带有图案金属层的基板，通过在一定条件的前提下，对其进行加热/加压，可以解决上述课题，从而完成了本发明。即，本发明是这样一种挠性基板的制造方法，其特征在于，在液晶聚合物层中埋设图案金属层，使前述聚合物层面与图案金属层的外侧表面位于大约同一平面上而形成的挠性基板的制造方法中，包括准备在液晶聚合物层上具有凸状的任意图案金属层的带有图案金属层的基板的工序，以及在前述液晶聚合物的热变形温度以上的温度加热/加压前述带有图案金属层的基板，在前述液晶聚合物层中相对地埋设图案金属层的工序。
这里，构成挠性基板的图案金属层由铜箔形成是有利的。
另外，优选液晶聚合物的热变形温度为200-300℃的范围，埋设工序利用可加热/加压的叠层压力机进行，叠层压力机的叠层部分的表面温度在液晶聚合物的热变形温度以上，比液晶聚合物的热变形温度高不到50℃，压力为1-20MPa的范围进行加热/加压是本发明优选的方式。而且，在该埋设工序中，优选在前述带有图案金属层的基板的加压面上通过厚0.02-5mm的硬质脱模性薄板加热/加压。
根据本发明的挠性基板的制造方法，通过在支持图案金属层，即成为导体层或导热层的图案金属层的树脂中使用在加工温度下显示良好的流动特性的液晶聚合物，即使图案金属层相当厚，也可以得到图案的位置精度好的挠性基板。另外，即使在其制造中，由于没有基板的蚀刻工序，制造容易性好。特别是由于绝缘层是由热塑性的液晶聚合物制成的，不需要其他的树脂膜，可以简便的方法得到挠性基板。
另外，在埋设工序中，用叠层压力机加压时，如果规定压力，并且调整温度，可以好的合格率得到更具可靠性的基板。再有，以往通过硅橡胶等弹性材料对树脂膜面进行加压，但如果介由对于树脂膜具有脱模性的硬质脱模性薄板实施对树脂膜面进行加压，图案金属层面的平滑性变得更好。
附图简要说明
图1是显示本发明涉及的挠性基板的制造方法的实施例的挠性基板的各制造工序的截面图。
图2是形成实施例中所示的图案后的挠性基板的俯视图。
图3是实施例中所使用的叠层压力机的概略图。
图4是通过实施例制造的挠性基板的截面照片。
符号说明
1叠层压力机的加热压板
2硬质脱模性薄板
11金属层(铜箔)
12、16液晶聚合物层
13图案层
13a图案间隙
13s金属层外侧表面
14s液晶聚合物层面
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
再有，图1是显示本发明涉及的挠性基板的制造方法的实施例的挠性基板的各制造工序的截面图，图2是形成实施例中所示的图案后的挠性基板的俯视图，图3是实施例中所使用的叠层压力机的概略图，以及图4是通过实施例制造的挠性基板的截面照片。
根据本发明制造的挠性基板，如图1(c)中所示的那样，是在液晶聚合物层16中埋设有图案金属层(导体图案层)13，使液晶聚合物层14s与图案金属层的外侧表面13s位于大约同一平面上而形成的。而且，液晶聚合物层16在支持图案金属层13的同时，也位于图案金属层13的图案间隙(电路间隙)13a中，图案金属层13埋设在液晶聚合物中。
在挠性基板的制造方法中，首先，准备在液晶聚合物层12上叠层任意厚度的金属层11的基板材料(参照图1的(a))。然后，在金属层11上形成规定图案的图案金属层(配线电路)13(图1的(b))。
金属层11由铜箔构成。在本发明中，作为金属层，除铜箔以外只要是基板材料中通常使用的材料其种类没有特别的限定。例如，可举出银、铂、金、铝、镍等的板或箔等。金属层的厚度没有特别的限定，为3-200μm的范围。在本发明中，由于以可作为多种目的基板适用的挠性基板的制造为目的，金属箔的厚度根据其目的不同而不同，挠性配线电路基板所适用的厚度为3-35μm的范围，另外，电源电路和热电元件基板所适用的厚度为30-200μm，优选40-150μm的范围。再有，超过上述设定范围的厚度，在基板整体的可挠性上产生问题。特别优选5-100μm的范围。
金属层11和液晶聚合物层12的叠层，可以通过加热压接等直接接合。金属层11可通过蚀刻加工形成图案金属层13。其图案加工除蚀刻加工以外，也可采用激光加工、钻孔加工等。在本发明中，如图2中所示那样，优选形成残留金属层11的周边部分13b那样的图案，在基板的最终制造时，将其周边部分13b切除，得到所期望的导体图案层13。金属层11和液晶聚合物层12优选不使用粘结剂，通过加热/加压以适当的强度叠层。通过这样，在埋设的加工过程中，使图案层13的位置不会引起偏移。但是，为了使在后述的加热/压接时容易产生的图案间隙13a的位置偏移更小，如上所述，优选制成形成了预先防止位置偏移那样的周边部分13b的导体图案层13。这样，可准备在液晶聚合物层上具有凸状的任意的图案金属层的带有图案金属层的基板。
挠性配线基板的制造方法，接着，为了在前述图案间隙13a中填满前述液晶聚合物层12，如图3所示那样，用可加热/加压的叠层压力机在埋设工序中进行。叠层压力机包括一对带有互相压合的活塞的加热压板1。将带有图案金属层的基板配置在叠层压力机的一对压板1之间。优选使叠层压力机的叠层部分(带有图案金属层的基板和硬质脱模性薄板的接触部分)的表面温度在液晶聚合物的热变形温度以上，比液晶聚合物的热变形温度高不到50℃进行加热。不到热变形温度的加热温度，即使升高压力，液晶聚合物也不会充分渗透到带有金属图案层的基板的图案间隙13a中。另外，比热变形温度高50℃以上，担心液晶聚合物的熔融、变质、分解等。
叠层压力机的设定压力为1-20MPa的范围，特别优选3-12MPa的范围。叠层压力机的压力不足上述设定压力时，绝缘层的液晶聚合物不充分浸入带有图案金属层的基板的图案间隙13a中，不能相对地埋设图案金属层13。叠层压力机的压力超过上述设定压力的场合，带有图案金属层的基板的导体图案层13有时会压坏。
在本发明中，优选至少在带有图案金属层的基板的图案金属层一侧，在和压板1的之间插入硬质脱模性薄板2，进一步，更优选在带有图案金属层的基板的液晶聚合物层12面向的一侧，在和压板1的之间也插入硬质脱模性薄板2。通常，加热压板1的加压面由可加热到高温的SUS等成型。如上所述，由于叠层部分的表面温度维持在液晶聚合物的热变形温度以上的关系，有时在压板1的加压面上会附着熔融的液晶聚合物。为此，以往配备硅橡胶等脱模性的弹性板。但是，在作为本发明制造方法的目的的埋入基板的场合，不配置这样的缓冲板，优选配置硬质板。因此，通过配置硬质脱模性薄板2，不会使所制造的挠性基板有起伏，可以容易地从压板脱离。
作为硬质脱模性薄板，优选加热/加压压制后，叠层基板可以容易从压板剥离，再有，与叠层基板的粘接力低的耐热性材料。例如，可举出具有与叠层基板不粘接的表面结构的，或研磨表面，或涂敷表面活性剂进行表面处理的SUS、铝、Cu等的金属板，或聚四氟乙烯、聚酰亚胺等的树脂板。硬质脱模性薄板具有脱模性，是具有使图案金属层和液晶聚合物层可在大约同一平面上形成的硬度的脱模性薄板，例如，可举出作为合适材料的0.02-5mm的脱模性铝板。硬质脱模性薄板的优选厚度范围为0.02-5mm，特别优选0.05-2mm的范围。只要是这样的厚度，就可以快速并且充分地传导来自加热压板1的热，可以顺利地加热叠层基板。
在本发明中，使用将液晶聚合物作为树脂层的带有图案金属层的基板，在带有图案金属层的基板中，绝缘层的优选厚度范围为10-250μm，更优选25-150μm。在本发明中，需要利用带有图案金属层的基板的树脂层的液晶聚合物，将图案金属层13几乎完全埋设，所以，可以考虑基板整体的面积和图案金属层间隙13a的总面积和容积的比例来决定树脂层的厚度。在将挠性基板作为热电元件基板使用的场合，为了抑制基板的导热性的降低，优选将图案金属层13下部的液晶聚合物层的厚度变薄，这时，将图案金属层的厚度设为h1，图案金属层埋设后的图案金属层下部的液晶聚合物层的厚度设为h2时，优选具有h1＞h2的关系。另外，图案金属层下部的液晶聚合物层的厚度优选5-60μm的范围。
在本发明中，液晶聚合物层12中，使用作为热塑性树脂的液晶聚合物。而且，从加工性的观点出发，液晶聚合物的热变形温度优选在230-300℃的范围。在本发明中所准备的带有图案金属箔的基板，可在铜箔等的金属箔上叠层液晶聚合物膜，其金属箔可加工成任意的图案，在金属箔上叠层的液晶聚合物膜可使用市售的液晶聚合物膜。另外，在金属箔上叠层液晶聚合物的叠层板也有市售的，得到这些，就可以加工成带有图案金属箔的基板。
液晶聚合物膜是由形成光学异向性的熔融相的液晶聚合物制成的。形成光学异向性的熔融相的液晶聚合物也称为热致型液晶聚合物。形成形成光学异向性的熔融相的聚合物，如本领域技术人员众所周知的那样，是在具备加热装置的偏光显微镜正交尼科尔棱镜下在观察熔融状态的试样时透过偏光的聚合物。
液晶聚合物的原料没有特别的限定，可举出从以下列示的(1)-(4)中分类的化合物以及从其衍生物导出的公知的热致液晶聚酯以及聚酯酰胺。但是，为了形成聚合物液晶，在各种原料化合物的组合中，有适当的范围。
(1)芳香族或脂肪族二羟基化合物
(2)芳香族或脂肪族二羧酸
(3)芳香族羟基羧酸
(4)芳香族二胺、芳香族羟基胺或芳香族氨基羧酸
作为从这些原料化合物得到的液晶聚合物的代表例可举出具有下式中所示结构单元的共聚物。
Figure S200710152985XD00081
本发明中所称的液晶聚合物的热变形温度，是在前述的叠层压力机的设定压力下加压时，显示出液晶聚合物充分填充到图案金属层间隙13a中的流动性的温度，作为一个例子，指利用动态粘弹性测定装置(DMA)测定得到的储能弹性模量(E’)-温度曲线中，E’急剧下降的温度。
使用这样的液晶聚合物，与导体图案层13的周边处理相结合，即使是上述的加热/加压时的条件，也不会引起位置偏移，即使在液晶聚合物层12为薄层的场合，也可以制成没有起伏的基板。液晶聚合物层只要发挥其功能，在不阻碍本发明的效果的范围内，根据需要，也可以含有其他的聚合物、填充材料和其他的添加剂。
利用这样的构成所得到的挠性基板，如图1(c)以及图4中所示的那样，图案金属层13在被埋在液晶聚合物层16中的状态下，在该液晶聚合物层16上固定。这时，液晶聚合物层16的表面14s和导体图案层13的表面13s平行，没有起伏。另外，特别是优选图案金属层13作为外表面13s与液晶聚合物层平行地(与液晶聚合物层表面同一平面地)出现。利用涉及上述实施方式的挠性配线基板的制造方法所制造的基板，即使导体图案层13厚也容易制造，另外，其埋设的图案的位置精度高。
再有，当然，本发明的挠性基板的制造方法并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内，可以加入各种改变。
实施例
实施例1
在厚50μm、热变形温度260℃的液晶聚合物膜(クラレ株式会社制造、产品名：ベクスタ一，等级：FA-X100)12上，在加热/加压下热压接厚70μm的金属层(铜箔)11，准备液晶聚合物作为树脂层的挠性覆铜叠层板(图1(a))。
在该铜箔11上将干膜叠层，形成铜抗蚀膜，蚀刻除去不要的铜箔，形成图案金属层(图1(b))。但是，使铜图案成为与挠性覆铜叠层板13的外框的铜连接的形状(图2)。
接着，将这样形成的带有图案金属层的基板夹在不锈钢板之间，用压力机在260℃、11.0MPa的条件下加热/加压(图1(c))。这时，使作为硬质脱模性薄板的厚度75μm的铝箔介于不锈钢板与带有图案金属层的基板之间。使铝箔的尺寸比由于加热压接造成的树脂的溢出还要大。另外，关于加热/加压条件，在液晶聚合物的热变形温度260℃下保持25分钟后，在11.0MPa下加压，在该状态下保持15分钟。然后，用20分钟冷却到室温。将这样制造的挠性基板从压力机中取出。
用度盘式膜厚计分别求取这样得到的挠性基板的铜图案形成部位(表1中：Cu图案层)和只包括液晶聚合物层的部位(表1中：LCP层)的厚度，结果，得到了其厚度差最大5μm的平坦的基板。如表1中所示。
该厚度差，也可以是作为原料的液晶聚合物膜的厚度偏差范围内的值。另外，在用显微镜观察得到的挠性基板的截面时，判明了在液晶聚合物层中埋没有由铜形成的图案金属层，液晶聚合物层面和图案金属层面位于大约同一平面上这样的结构。再有，铜和液晶聚合物层之间没有看到空隙(图4)。
实施例2
除在厚50μm、热变形温度260℃的液晶聚合物膜(クラレ株式会社制造、产品名：ベクスタ一，等级：FA-X100)12上，在加热/加压下热压接厚12μm的金属层(铜箔)11，准备液晶聚合物作为树脂层的挠性覆铜叠层板以外，和实施例1同样地操作制作挠性基板。其结果示于表1。
实施例3
除在厚25μm、热变形温度260℃的液晶聚合物膜(クラレ株式会社制造、产品名：ベクスタ一，等级：FA-X100)12上，在加热/加压下热压接厚12μm的金属层(铜箔)11，准备液晶聚合物作为树脂层的挠性覆铜叠层板以外，和实施例1同样地操作制作挠性基板。其结果示于表1。
[表1]
  挠性基板平均厚度[μm]     实施例1     实施例2     实施例3
  加压前   构成(Cu-LCP)     70-50     12-50     12-25
  加压后   总计     92     57.3     31.7
  Cu图案层/LCP层     92/87     57.3/56.8     31.7/30.8
  厚度差     5     0.5     0.9
工业实用性
本发明的挠性基板的制造方法，操作性好，而且，其制造的挠性基板，即使图案金属层厚，也是制造的容易性以及图案的可靠性好的产业上的可利用性高的挠性基板。

Claims (4)

1.挠性基板的制造方法，其特征在于，是在液晶聚合物层中埋设图案金属层，使前述液晶聚合物层面与图案金属层的外侧表面位于大约同一平面上而形成的挠性基板的制造方法，其包括：准备在液晶聚合物层上具有凸状的任意的图案金属层的带有图案金属层的基板的工序，以及在前述液晶聚合物的热变形温度以上的温度下加热/加压前述带有图案金属层的基板，在前述液晶聚合物层中相对地埋设图案金属层的工序。
2.权利要求1所述的挠性基板的制造方法，其中，图案金属层是铜箔形成的。
3.权利要求1所述的挠性基板的制造方法，其中，液晶聚合物的热变形温度在200-300℃的范围，埋设工序通过可加热/加压的叠层压力机进行，在叠层压力机的叠层部分表面温度为液晶聚合物的热变形温度以上，比液晶聚合物的热变形温度高不到50℃的温度，压力为1-20MPa的范围进行加热/加压。
4.权利要求3所述的挠性基板的制造方法，其中，在埋设工序中，在前述带有图案金属层的基板的加压面上介由厚度为0.02-5mm的硬质脱模性薄板进行加热/加压。
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