CN101360387A - 柔性电路板基膜、柔性电路板基板及柔性电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柔性电路板基膜。所述柔性电路板基膜包括柔性聚合物基体及埋设于所述柔性聚合物基体内的多根碳纳米管。所述柔性电路板基膜可将其一个表面上的热量快速转移到另一个表面上，从而采用该柔性电路板基膜制作的柔性电路板可以快速将其中的热量快速的散发出去。本发明还涉及包括该柔性电路板基膜的柔性电路板基板及采用该柔性电路板基板制作的柔性电路板。

Description

柔性电路板基膜、柔性电路板基板及柔性电路板
技术领域
本发明涉及一种柔性电路板基膜、包括该柔性电路板基膜的柔性电路板基板及采用该柔性电路板基板制作的柔性电路板。
背景技术
柔性电路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)以其优异的抗挠曲性能广泛应用于各种工作时部件之间存在相对运动的电子产品例如折叠式手机，打印头，硬盘读取头中以提供电力/信号传输。
目前柔性电路板逐渐由单层板转向多层板，线路层中的线路密度也越来越高。参见文献Takahashi，A.Ooki，N.Naai，A.Akahoshi，H.Mukoh，A.Wajima，M.Res.Lab.，High density multilayer printed circuit board for HITAC M-880，IEEE Trans.On Components，Packaging，and Manufacturing Technology，1992，15(4)：418-425。但同时由于高密度柔性电路板的导电线路线宽越来越细，线路的电阻越来越大，产生的热量也就越来越多。而封装在电路板上的组件如集成芯片、电阻等均会产生大量热量。为保证电路板及电子组件的稳定工作，需要将电路板上产生的热量及时的散发出去。
目前制作柔性电路板的基板，以柔性覆铜层压板最为常见，柔性覆铜层压板一般包括柔性绝缘基膜及形成在柔性绝缘基膜上的导电铜层。柔性基膜一般为聚酰亚胺，其具有很好的挠曲性能，但是其导热系数较低。因此采用一般的柔性覆铜层压板制作的柔性电路板中热量并不能很快速的从柔性电路板内散发出来。
因此，有必要提供一种可快速将电路板中热量散发出去的柔性电路板基膜、包括该柔性电路板基膜的柔性电路板基板及采用该柔性电路板基板制作的柔性电路板。
发明内容
以下将以实施例说明一种柔性电路板基膜，包括该柔性电路板基膜的柔性电路板基板及采用该柔性电路板基板制作的柔性电路板。
一种柔性电路板基膜，其包括柔性聚合物基体及埋设于所述柔性聚合物基体内的多根碳纳米管。
一种柔性电路板基板，其包括柔性电路板基膜以及至少一层形成在所述柔性电路板基膜上的导电层。所述柔性电路板基膜包括柔性聚合物基体及埋设于所述柔性聚合物基体内的多根碳纳米管。
一种柔性电路板，其包括柔性电路板基膜以及至少一层形成在所述柔性电路板基膜上的导电线路。所述柔性电路板基膜包括柔性聚合物基体及埋设于所述柔性聚合物基体内的多根碳纳米管。
所述的柔性电路板基膜中，碳纳米管可将柔性电路板基膜一个表面上的热量快速转移到另一个表面上，从而采用该柔性电路板基膜制作出来的柔性电路板中产生的热量可以快速的散发出去。
附图说明
图1是本技术方案提供的柔性电路板基膜第一实施例剖面示意图。
图2是本技术方案提供的柔性电路板基膜第二实施例剖面示意图。
图3是本技术方案提供的柔性电路板基膜第一实施例制作方法流程图。
图4-9是本技术方案提供的柔性电路板基膜第一实施例制作方法示意图。
图10是本技术方案提供的柔性电路板基板第一实施例剖面示意图。
图11是本技术方案提供的柔性电路板基板第二实施例剖面示意图。
图12是本技术方案提供的柔性电路板第一实施例剖面示意图。
图13-15是本技术方案提供的柔性电路板第二实施例制作方法示意图。
具体实施方式
参阅图1，其为本技术方案提供的柔性电路板基膜第一实施例的结构示意图。柔性电路板基膜100包括碳纳米管阵列10及柔性聚合物基体12。柔性聚合物基体12具有第一表面122及与第一表面122相对的第二表面124。碳纳米管阵列10包括多根基本相互平行的碳纳米管102。每根碳纳米管102从第一表面122向第二表面124延伸但未露出第二表面124。每根碳纳米管102包括第一端103及第二端104。第一端103与第一表面122齐平，第二端104埋设在柔性聚合物基体12内。碳纳米管102的长度小于第一表面122与第二表面124之间的距离，因此当碳纳米管102的第一端103与第一表面122齐平时，第二端104无法到达第二表面124，亦即埋设在柔性聚合物基体12内。碳纳米管102的含量在1％到50％之间。
碳纳米管102可为单壁碳纳米管也可为多壁碳纳米管。其长度可为1微米到30微米。柔性聚合物基体12为适于作为柔性电路板绝缘基膜的材料，例如聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephtalate，PET)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚硫胺(Polyamide)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)、聚碳酸酯(Polycarbonate)或聚酰亚胺-聚乙烯-对苯二甲酯共聚物(Polyamidepolyethylene-terephthalate copolymer)。
由于碳纳米管102的第二端104埋在柔性聚合物基体12之内，因此当第二表面124上设置导电层时，碳纳米管102与导电层之间是电绝缘的。由于第二表面124与碳纳米管102的第二端104之间的柔性聚合物较薄，在柔性聚合物基体12第二表面124处产生的热量可迅速传递到碳纳米管102的第二端104，而碳纳米管102在其径向上具有很高的导热性能，因此热量可以很快的从碳纳米管102的第二端104传递至碳纳米管102的第一端103，也就是说热量可以很快的从柔性聚合物基体12的第二表面124转移到第一表面122，当第二表面124上封装有电子元件时，电子元件发出的热量可以得到及时散发。并且由于碳纳米管102的方向与第一表面122及第二表面124基本垂直，碳纳米管102的含量在1％到5％之间，因此碳纳米管阵列10并不影响柔性电路板基膜12的挠曲性能。
本实施例当中，碳纳米管102排列成阵列的形式，然而可以理解的是，多根碳纳米管102在一定角度范围内可以随意分布，例如每根碳纳米管102与第一表面122或第二表面124之间成1到10度之间的夹角。
参阅图2，第二实施例的柔性电路板基膜200包括碳纳米管阵列20及柔性聚合物基体22。柔性聚合物基体22具有第一表面222及与第一表面222相对的第二表面224。碳纳米管阵列20包括多根基本相互平行的碳纳米管202。每根碳纳米管202均两端埋设于柔性聚合物基体22，并基本垂直于第一表面222或第二表面224。碳纳米管202的两端都埋在柔性聚合物基体22内，在第一表面222及第二表面224上设置导电层时，碳纳米管阵列20均与导电层电绝缘。
请参阅图3，以下以实施例说明第一实施例的柔性电路板基膜100的制作方法，该方法包括以下步骤：
第一步，参阅图4，提供一牺牲层30。牺牲层30可为金属层如铜层、铝层或镍层。牺牲层30厚度可为2微米到200微米。
第二步，在牺牲层30上形成催化剂层32。参阅图5，首先，在牺牲层30上形成催化剂薄膜31。催化剂薄膜31可为铁、钴、镍或及合金。形成催化剂薄膜31时可以采用电镀、蒸镀、溅镀或者气相沉积法。参阅图6，然后氧化催化剂薄膜31，形成包括大量催化剂颗粒的催化剂层32。
第三步，参阅图7，在催化剂层32上生长碳纳米管阵列10。将形成有催化剂层32的牺牲层30放入反应炉中，在700～1000摄氏度下，通入碳源气，生长出碳纳米管阵列10，其中碳源气可为乙炔、乙烯等气体，碳纳米管阵列10的高度可通过控制生长时间来控制，一般的生长高度为1～30微米。有关碳纳米管阵列10生长的方法已较为成熟，具体可参阅文献Science，1999，283，512-414和文献J.Am.Chem.Soc，2001，123，11502-11503，此外美国专利第6,350,488号也公开了一种生长大面积碳纳米管阵列的方法。
第四步，参阅图8，形成柔性聚合物基体12。首先以浸涂、涂布、压合或铸造等方式将柔性聚合物前体或柔性聚合物前体的溶液施加在碳纳米管阵列10中并使柔性聚合物前体充分填充碳纳米管阵列10中碳纳米管102之间的空隙，同时使柔性聚合物前体包覆碳纳米管阵列10。所述柔性聚合物前体可为聚酰亚胺(Polyimide，PI)，聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephtalate，PET)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚硫胺(Polyamide)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)、聚碳酸酯(Polycarbonate)、聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephtalate，PET)或聚酰亚胺-聚乙烯-对苯二甲酯共聚物(Polyamide polyethylene terephthalatecopolymer)的预聚物或溶液。其次固化所述柔性聚合物前体形成柔性聚合物基体12。柔性聚合物基体12形成之后，碳纳米管102的第二端104埋在柔性聚合物基体12内。固化时可采用烘烤的方法，烘烤可以去除柔性聚合物前体中的溶剂并使柔性聚合物前体发生交联反应，从而得到碳纳米管与柔性聚合物复合的柔性电路板基膜100。
第五步，参阅图9，去除牺牲层30以及催化剂层32得到柔性电路板基膜100，碳纳米管102的第一端103与柔性电路板基膜100的第一表面122齐平。去除牺牲层30及催化剂层32可采用蚀刻法。例如当采用铜作为牺牲层时，三氧化二铁作为催化剂层32时，可采用目前电路板中采用的湿法蚀刻来蚀刻铜，即用三氯化铁溶液蚀刻铜与三氧化二铁。当然采用其它的牺牲层及催化剂层时采用相应的蚀刻剂即可。
柔性电路板基膜200的制作方法与上述方法类似，不同之处在于进一步在柔性电路板基膜100的第一表面122上施加一层柔性聚合物前体并固化，如此则可得到柔性电路板基膜200。柔性基膜200中每根碳纳米管202均嵌设在柔性基膜22内，并基本垂直于第一表面222或第二表面224。
以下以实施例说明包括上述的柔性电路板基膜的柔性电路板基板。
请参阅图10，柔性电路板基板400包括柔性电路板基膜100以及形成在柔性电路板基膜100上的导电层42。具体的，导电层42形成于柔性电路板基膜100的第二表面124。导电层42优选为铜，但其它导电率高的金属如银、铝等也可。导电层42可采用电镀或压合的方式形成在柔性电路板基膜100上。导电层42的厚度可为1微米到50微米。
参阅图11，柔性电路板基板500包括柔性电路板基膜200以及分别形成于柔性电路板基膜200两个相对表面上的导电层52。由于柔性电路板基膜200中，碳纳米管阵列20的两端均埋在柔性聚合物基体22内，因此可以在柔性电路板基膜200的两个表面上都形成导电层52。
参阅图12，柔性电路板600包括柔性电路板基膜100以及形成在柔性电路板基膜100上的导电线路44。
柔性电路板600可由以下方法制作：
首先，提供一柔性电路板基板400。柔性电路板基板400包括柔性电路板基膜100以及形成于柔性电路板基膜100的导电层42。
其次，采用通常的蚀刻工艺蚀刻导电层42形成导电线路44，则可得到柔性电路板600。
蚀刻工艺一般包括施加光阻、曝光、显影、蚀刻、去膜三个步骤。施加光阻是指在导电层42上施加一层光阻剂，曝光是指利用光罩对施加在导电层42上的光阻剂进行选择性的曝光，以使曝光部分的光阻固化或者分解；显影是指将曝光后的柔性电路板基板400浸在显影液中，使未固化的光阻或者分解的光阻溶解在显影液中，从而在导电层42上形成图案化的保护层；蚀刻是指采用蚀刻液对导电层42进行蚀刻以形成导电线路44，导电层42上未被光阻保护的地方均被蚀刻掉；去膜是指将导电线路44上的光阻去掉以露出导电线路44。
本实施例中得到的柔性电路板600是单层电路板，即具有一层导电线路，可以理解，采用柔性电路板基板500，可以通过一次蚀刻形成双层电路板，即柔性电路板基膜两个表面上均形成有导电线路。当然还可采用上述的柔性电路板基膜及柔性电路板基板制作多层柔性电路板。
首先，参阅图13，提供两层柔性电路板基板400及一层柔性电路板基膜200。其次，参阅图14，将两层柔性电路板基板400分别压合于柔性电路板基膜200相对的两表面，使柔性电路板基膜200的相对两表面分别与两层柔性电路板基板400的柔性电路板基膜100贴合。最后，参阅图15，在两层柔性电路板基板400的导电层42上形成导电线路701，从而得到柔性电路板700。本实施例当中采用单面形成有导电层的柔性电路板基板400形成了具有两层线路的多层柔性电路板700。当然还可以增层法形成更多层数的柔性电路板。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性电路板基膜，其包括柔性聚合物基体及埋设于所述柔性聚合物基体内的多根碳纳米管。
2.如权利要求1所述的柔性电路板基膜，其特征在于，所述多根碳纳米管形成一碳纳米管阵列。
3.如权利要求2所述的柔性电路板基膜，其特征在于，所述柔性聚合物基体包括第一表面及与第一表面相对的第二表面，所述多根碳纳米管与所述第一表面或第二表面基本垂直。
4.如权利要求3所述的柔性电路板基膜，其特征在于，所述碳纳米管包括第一端与第二端，所述第一端埋在所述柔性聚合物基体内，所述第二端与所述第一表面齐平。
5.如权利要求3所述的柔性电路板基膜，其特征在于，所述碳纳米管长度小于所述第一表面与第二表面之间的距离。
6.如权利要求1所述的柔性电路板基膜，其特征在于，所述碳纳米管长度为1微米到30微米。
7.如权利要求1所述的柔性电路板基膜，其特征在于，所述柔性电路板基体为聚酰亚胺、聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚硫胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺-聚乙烯-对苯二甲酯共聚物。
8.一种柔性电路板基板，其包括如权利要求1-7任一项所述的柔性电路板基膜以及至少一层形成在所述柔性电路板基膜上的导电层。
9.如权利要求8所述的柔性电路板基板，其特征在于，所述导电层为铜。
10.一种柔性电路板，其包括至少一层如权利要求1-7任一项所述的柔性电路板基膜以及至少一层形成在所述柔性电路板基膜上的导电线路。
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