CN102548195A - 高精度柔性电路板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度柔性电路板及其制备方法，导电线路与基材表面之间沉积有中间层，所述导电线路沉积于中间层，所述中间层与基材以及导电线路之间的结合强度大于导电线路与基材之间的结合强度；本发明采用干法沉积方式形成导电线路，加快了生产节奏，提高生产效率，利于批量化生产，降低对光阻材料的要求，节约成本；不需使用超薄铜箔无胶FCCL，进一步降低生产成本，且本发明可以严格控制导线厚度和均匀性，线宽/线距可达到10μm/10μm，突破了减除法工艺难以制作40μm以下线宽的缺点，适用于高精度线路使用；由于采用中间层结构，增加了导电线路与基材之间的剥离强度，利于提高柔性电路板的使用寿命。

Description

高精度柔性电路板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于柔性电路板，具体涉及一种高精度柔性电路板及其制备方法。 

背景技术

柔性电路(FPC)又称软性电路，是以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳曲挠性的印刷电路。通过在可弯曲的轻薄塑料片上，嵌入电路设计，使在窄小和有限空间中堆嵌大量精密元件，从而形成可弯曲的挠性电路。由于此种电路可随意弯曲、折迭且重量轻，体积小，散热性好，安装方便，广泛应用于航空航天、手机、数码相机、笔记本电脑、液晶显示器、音像、汽车等领域。 

随着科学技术的不断发展，使用柔性电路板的移动电话、便携式计算机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，电子产品中的电路集成度不断提高，印刷电路的图型也日趋高密度化，电路的导体宽度、导体间隔、通孔尺寸等也随之日趋细小。因此，柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，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、线路可微细性等优良性能而逐渐替代刚性电路板或电路板模组，越来越多地应用于各类电子元件间电性连接。 

FPC根据制作工艺不同，可分为减除法和加成法两大类。目前FPC生产主要采用减除法生产，不但工艺复杂，还会产生大量废水，污染严重；并且，随着线路集成化程度越来越高，减成法已无法达到要求，即使使用超薄铜箔的FCCL基材，在制作精细线路时，侧蚀仍然是较为严重的问题，且线宽很难减小。为解决上述问题，出现了半加成法工艺，在精细线路制作中使用较普遍。但工艺中电镀法沉积铜时易导致镀层厚度不均匀；差分蚀刻时，合金层去除速度慢， 从而导致线路侧蚀，致使线路变形；并且合金层若去除不完全还会导致电路板短路。 

加成法工艺是在表面活化处理的绝缘基材上形成负相电路图形，然后将其放入化学镀液里沉积金属铜，从而形成导电线路。该方法沉铜的方式速度较慢，技术改进后也需要5个小时以上，极大地限制了电路板的生产；由于镀铜时间较长，对光阻材料的要求十分严格，不易获得适用的光阻材料；并且化学镀铜沉积虽能严格控制镀层厚度和均匀性，但形成的铜导线与基材结合力不足，剥离强度较低，特别是柔性电路板，容易造成导电线路的剥离。 

因此，需要一种适用于高精度柔性电路板的制备工艺，具有成型速度快，生产效率高，线宽可控制较窄，适用于高精度线路，利于批量生产的优点，并且，导电线路与基材之间具有较高的剥离强度，提高柔性电路板的使用寿命。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的提供一种高精度柔性电路板及其制备方法，具有成型速度快，生产效率高，线宽可控制较窄，适用于高精度线路，利于批量生产的优点，并且，导电线路与基材之间具有较高的剥离强度，提高柔性电路板的使用寿命。 

本发明的高精度柔性电路板，包括基材和附着于基材表面的导电线路，所述导电线路与基材表面之间沉积有中间层，所述导电线路沉积于中间层，所述中间层与基材以及导电线路之间的结合强度大于导电线路与基材之间的结合强度。 

进一步，所述基材为聚酰亚胺或聚酯，所述导电线路为金属铜，所述中间层为与基材的结合强度大于金属铜与基材的结合强度的金属或合金； 

进一步，所述中间层厚度为150nm-300nm； 

进一步，所述中间层为铬镍合金； 

进一步，所述中间层厚度为200nm。 

本发明还公开了一种高精度柔性电路板的制备方法，包括下列步骤： 

a.选取基材，并将基材进行表面处理； 

b.在基材表面形成光致抗蚀膜； 

c.图像转移，在基材表面对光致抗蚀膜曝光和显影，形成设计线路的负相图形，图形形成设计线路凹槽； 

d.干法沉积，首先在步骤c形成的负相电路图形上干法沉积晶种层形成中间层，在形成的中间层上继续干法沉积导电金属，直至在设计线路上形成需求厚度的导电线路。 

e.微蚀，采用蚀刻的方式去除设计线路凹槽两侧的沉积的中间层和导电线路材料； 

f.剥离光致抗蚀膜。 

进一步，步骤b中，光致抗蚀膜的成型可以采用贴干膜或者涂布的方法，光致抗蚀膜为正光阻抗蚀膜； 

进一步，步骤d中，干法沉积方式为溅射或热蒸发工艺，所述导电线路为金属铜，所述中间层为与基材的结合强度大于金属铜与基材的结合强度的金属或合金； 

进一步，光致抗蚀膜的厚度大于设计导电线路和中间层的厚度总和。 

本发明的有益效果：本发明的高精度柔性电路板及其制备方法，采用干法沉积方式形成导电线路，加快了生产节奏，提高生产效率，利于批量化生产，降低对光阻材料的要求，节约成本；不需使用超薄铜箔无胶FCCL，进一步降低生产成本，且本发明可以严格控制导线厚度和均匀性，线宽/线距可达到10μm/10μm，突破了减除法工艺难以制作40μm以下线宽的缺点，适用于高精度线路使用；由于采用中间层结构，增加了导电线路与基材之间的剥离强度，利于提高柔性电路板的使用寿命。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。 

图1为本发明的结构及制作过程示意图； 

具体实施方式

图1为本发明的结构及制作过程示意图，本发明高精度柔性电路板包 括基材1和附着于基材1表面的导电线路3，所述导电线路3与基材1表面之间沉积有中间层4，所述导电线路3沉积于中间层4，所述中间层4与基材1以及导电线路3之间的结合强度大于导电线路3与基材1之间的结合强度。 

本实施例中，所述基材1为聚酰亚胺或聚酯，本实施例采用聚酰亚胺，当然也可以是聚酯或者其他能用于柔性电路板制造的柔性绝缘薄膜；所述导电线路3为金属铜，较通常使用的导电金属，容易获得，成本较低；所述中间层4为与基材1的结合强度大于金属铜与基材的结合强度的金属或合金；本实施例采用金属铬，也可以是金属镍，或者其他能与基材1具有强结合力的金属材料，也可以是上述几种金属的两种或以上的合金。 

本实施例中，所述中间层4厚度可以为150nm-300nm，该范围的厚度能够保证较好地结合强度，既能保证足够的结合力，又不至于影响电路的使用。 

本实施例中，所述中间层4为铬镍合金，镍铬合金与铜及聚酰亚胺均具有较强的结合力，因而是优选的中间层材料。 

本实施例中，所述中间层4厚度为200nm，与其他厚度相比，能够较好的保证结合强度有保证线路的导电特性为优选厚度。

本发明还公开了一种高精度柔性电路板的制备方法，如图1所示，图中箭头为工艺流程进程，包括下列步骤： 

a.选取基材1，并将基材1进行表面处理； 

b.在基材表面形成光致抗蚀膜2；光致抗蚀膜2的成型可以采用贴干膜或者涂布的方法，涂布方法可以是刮涂、旋转涂布、丝印涂布或其他可以形成光致感光膜的方法； 

c.图像转移，在基材1表面对光致抗蚀膜2曝光和显影，形成设计线路的负相图形，图形形成设计线路凹槽21；光致抗蚀剂分为正光阻材料和负光阻材料，本实施例光致抗蚀膜2为正光阻抗蚀膜；采用微影制程在基材上形成设计线路的负相图形；步骤c中，在基材1表面对光致抗蚀膜曝光和显影包括如下步骤：(1)曝光，利用一具有与形成线路图形相反的底片遮住已成型的光致抗蚀膜2，进行曝光将影像转移；由于光的化学作用，正光阻经紫外线曝光后发 生断链反应而变为可溶解。(2)显影，利用显影液将光致抗蚀膜可溶性部分予以溶去，从而形成所需的负相电路图形； 

d.干法沉积，首先在步骤c形成的负相电路图形上干法沉积晶种层形成中间层4，在形成的中间层2上继续干法沉积导电金属，直至在设计线路上形成需求厚度的导电线路3； 

e.微蚀，采用蚀刻的方式去除设计线路凹槽21两侧的沉积的中间层和导电线路材料，如图所示，设计线路凹槽21两侧的沉积的中间层和导电线路材料32；由于上述采用的干法沉积方法为无差别沉积，除裸露的基板1外，光致抗蚀膜2上也沉积有中间层和导电线路材料31，除此之外，设计线路凹槽21的侧壁上也沉积有少量的中间层和导电线路材料32；为使抗蚀膜裸露出来，便于后续剥离抗蚀膜，需要用稀释蚀刻液对设计线路凹槽21的侧壁上的中间层和导电线路材料32进行微蚀，以除去设计线路凹槽的侧壁上的金属，露出抗蚀膜；所采用的蚀刻液是电路板行业普遍使用的蚀刻液，为本领域技术人员所公知。 

f.剥离光致抗蚀膜2，利用强碱性试剂以浸泡或喷淋的方式溶解去除光致抗蚀膜2，所用剥膜液和剥膜工艺亦为本本领域技术人员所公知； 

最后贴覆盖膜或涂布保护层，防止形成的铜导线氧化；裁切，根据设计图形，裁切出成品电路板；电气检查，检测形成的柔性电路板。 

本实施例中，步骤d中，干法沉积方式为溅射或热蒸发工艺，所述导电线路为金属铜，所述中间层为与基材的结合强度大于金属铜与基材的结合强度的金属或合金；(1)在形成的负相电路图形上干法沉积一层铬镍合金(Cr/Ni)；其目的是在裸露出的基材上形成一层极薄的金属晶种层，以增加基材和导线间的结合力，防止沉积形成的导电线路剥落；形成金属晶种层的金属也可以是金属镍(Ni)或铬(Cr)，或者其他能与基材具有强结合力的金属材料，也可以是上述几种金属的两种或以上的合金，镍铬合金与铜及聚酰亚胺均具有较强的结合力，因而是优选的中间层材料；(2)在形成的晶种层上继续沉积金属铜，直至形成需求厚度的导电线路为止。 

本实施例中，光致抗蚀膜2的厚度大于设计导电线路3和中间层4的厚度 总和，保证剥离光致抗蚀膜的供需顺利进行。 

相比湿法化学沉铜而言，本发明所采用的干法铜沉积工艺沉积时间极大缩短，增加了该种工艺产业化的可能性；本发明缩短了流程时间，同时对抗蚀剂的要求也大大减小，只需要具有较高分辨率的抗蚀剂就可以生产出高精细的柔性电路板；本发明在基材和铜导线之间形成了一层中间层，解决了沉积铜与基材结合力较弱，剥离强度低的问题； 

相比目前广泛使用的减除法制备柔性电路板工艺而言，本发明能制备高精细的电路图形，线宽/线距可达到10μm/10μm，突破了减除法工艺难以制作40μm一下线宽的缺点； 

相比目前精细线路制作中使用较多的半加成法工艺而言，本发明直接使用绝缘薄膜基材，避免了超薄铜箔无胶FCCL的使用，缩减了生产成本；并且本发明可以严格控制铜导线厚度和均匀性，避免半加成工艺中电镀铜导线厚度不均匀的问题；同时也避免了半加成工艺差分蚀刻时腐蚀线路和合金层未腐蚀完全而导致短路的问题。 

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (9)

1.一种高精度柔性电路板，包括基材和附着于基材表面的导电线路，其特征在于：所述导电线路与基材表面之间沉积有中间层，所述导电线路沉积于中间层，所述中间层与基材以及导电线路之间的结合强度大于导电线路与基材之间的结合强度。

2.根据权利要求1所述的高精度柔性电路板，其特征在于：所述基材为聚酰亚胺或聚酯，所述导电线路为金属铜，所述中间层为与基材的结合强度大于金属铜与基材的结合强度的金属或合金。

3.根据权利要求2所述的高精度柔性电路板，其特征在于：所述中间层厚度为150nm-300nm。

4.根据权利要求3所述的高精度柔性电路板，其特征在于：所述中间层为铬镍合金。

5.根据权利要求4所述的高精度柔性电路板，其特征在于：所述中间层厚度为200nm。

6.一种高精度柔性电路板的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：

a.选取基材，并将基材进行表面处理；

b.在基材表面形成光致抗蚀膜；

c.图像转移，在基材表面对光致抗蚀膜曝光和显影，形成设计线路的负相图形，图形形成设计线路凹槽；

d.干法沉积，首先在步骤c形成的负相电路图形上干法沉积晶种层形成中间层，在形成的中间层上继续干法沉积导电金属，直至在设计线路上形成需求厚度的导电线路。

e.微蚀，采用蚀刻的方式去除设计线路凹槽两侧的沉积的中间层和导电线路材料；

f.剥离光致抗蚀膜。

7.根据权利要求6所述的高精度柔性电路板的制备方法，其特征在于：步骤b中，光致抗蚀膜的成型可以采用贴干膜或者涂布的方法，光致抗蚀膜为正光阻抗蚀膜。

8.根据权利要求7所述的高精度柔性电路板的制备方法，其特征在于：步骤d中，干法沉积方式为溅射或热蒸发工艺，所述导电线路为金属铜，所述中间层为与基材的结合强度大于金属铜与基材的结合强度的金属或合金。

9.根据权利要求8所述的高精度柔性电路板的制备方法，其特征在于：光致抗蚀膜的厚度大于设计导电线路和中间层的厚度总和。

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