CN102695369A - 软性线路基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种软性线路基板的制造方法，其包括下列步骤。提供一金属载箔。金属载箔的表面具有一在大气环境中经载箔材料自发性氧化生成且可在硫酸溶液中或酸性硫酸铜镀液中提供钝态保护作用的金属氧化物层。在金属氧化物层上电镀形成一导电种子层。在导电种子层上经聚酰亚胺涂布作业形成一具可挠性的绝缘材料层。将金属载箔由其与种子层接合界面处撕离。在载箔撕离后的种子层表面，进行光致抗蚀剂涂布、显影及蚀刻作业后，即可完成软性金属线路基板的制造。

Description

软性线路基板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种软性线路基板的制造方法，且特别是涉及一种超细线路适用的软性线路基板的制造方法。

背景技术

传统软性线路基板的制作，主要是采用减去制作工艺法-即在表面覆有铜层的软性铜箔积层板上，先涂布光致抗蚀剂层(Photoresist，PR)，并经曝光、显影作业后，将所需的线路图案先行转移至光致抗蚀剂层中。然后再以图案化的光致抗蚀剂层为掩模(Mask)，对铜层进行湿式蚀刻，在软性铜箔积层板上形成具有所需形状的线路。由于侧蚀作用的缘故，湿式蚀刻所形成的线路的剖面轮廓(Profile)皆会呈上窄下宽的梯形状，且随着铜箔层厚度的增大或线路宽度的下降而更加恶化。严重时，还会呈现倒三角形，并造成后续元件的配置困难、信号传递不佳及产品合格率下降的不良结果。因此，为了因应电子产品细线化的发展趋势，必须使用越来越薄的铜层才能不断降低线宽。但当铜层厚度过薄(＜8μm)时，则又会有铜层刚性不足、作业困难的缺点产生。

附载箔铜箔的问世即是经由刚性较强且在积层作业完成后具分离能力的载箔的支撑，俾改善薄铜作业困难并延续目前发展最完整的减去法制作工艺。然而，市售附载箔铜箔目前的最高分离作业温度只及300℃，在经聚酰亚胺(Polyimide)高温长时间(＞360℃-1小时)的涂布制作工艺后，会出现载箔无法分离或是产生肿胀变形无法使用的问题。而且，经分离后的载箔无法再利用，也导致了附载箔铜箔售价高昂且市场接受度低的市场现况。因此，针对细线化程度要求高的LCD-COF(Chip On Flex)应用，业界目前皆是采用由国外进口的溅镀制作工艺软性铜箔积层板。此类采用溅镀制作工艺所得的产品，由于必须经过昂贵的真空作业制作工艺，因此不仅价格高、且在产品性能方面-如抗撕强度偏低、热稳定性不佳等缺点，也会对软性线路细线化的进一步发展造成障碍，因此继续的开发或改善仍有其必要性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软性线路基板的制造方法，可以较低成本完成超细线路适用的软性线路基板。

为达上述目的，本发明的一种软性线路基板的制造方法包括下列步骤。提供一金属载箔。金属载箔的表面具有一金属氧化物层，且金属氧化物层是由金属载箔氧化而成。在金属氧化物层上电镀形成一种子层。在种子层上经有机绝缘物或其前驱物树脂溶液(如聚酰亚胺)的涂布、烘烤及硬化作业形成一软性有机绝缘材料层。再将金属载箔从其与种子层的接合界面处撕离后，便可获得由种子层及绝缘材料层所结合而成的软性金属积层板。在软性金属积层板上形成一图案化线路。

本发明的另一种软性线路基板的制造方法包括下列步骤。提供一金属载箔。金属载箔的表面具有一金属氧化物层，且金属氧化物层是由金属载箔氧化而成。在载箔金属氧化物层上电镀形成一线路用金属铜层。在线路用金属铜层上电镀形成一抗热层。在抗热层上经有机绝缘物或其前驱物树脂溶液(如聚酰亚胺)的涂布、烘烤及硬化作业形成一软性有机绝缘材料层。将金属载箔从其与线路用金属铜层接合界面处撕离后，便可完成软性铜箔积层板的制作。图案化线路用金属铜层与抗热层以形成一图案化线路。

基于上述，在本发明的软性线路基板的制造方法中，金属载箔的表面的金属氧化物层使得金属载箔可在软性绝缘基板高温涂布作业过程后轻易地撕离。因此，可用于生产具高温作业性(400℃-2小时)的超薄(＜8μm)的金属层而获得超细的软性线路。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1H是本发明一实施例的软性线路基板的制造方法的流程剖面示意图；

图2A至图2I是本发明另一实施例的软性线路基板的制造方法的流程剖面示意图；

图3A至图3H是本发明再一实施例的软性线路基板的制造方法的流程剖面示意图。

主要元件符号说明

110：金属载箔

112：金属氧化物层

120：种子层

130、330：绝缘材料层

140、340：背衬层

150、350：线路用金属层

152、252、352：图案化线路

160、260、360：光致抗蚀剂

162、262、362：图案化光致抗蚀剂

320：抗热层

具体实施方式

图1A至图1H是本发明一实施例的软性线路基板的制造方法的流程剖面示意图。请参照图1A，首先提供一金属载箔110。金属载箔110的表面具有一金属氧化物层112，且金属氧化物层112是由金属载箔110氧化而成。金属载箔110的材质以在空气中具有自发性形成致密表面氧化物层、在硫酸溶液中形成钝态膜且仍具导电性的金属材料为主，例如为不锈钢、钛、铝、铬、镍或其合金。在不锈钢材质的金属载箔110的部分，例如是含有镍的200及300系列沃斯田系不锈钢以压延制作工艺所得。金属载箔110的厚度例如是10微米至200微米，金属载箔110的表面粗糙度例如是小于等于1微米。

接着请参照图1B，在如图1A提供金属载箔之后，在金属氧化物层112上电镀形成一种子层120。种子层120的材质可为镍、铬、钴、钼、锌、钨、铝、铜、其他适当金属或其合金，且种子层120可以是单一或是多层的结构。种子层120的厚度例如小于2微米。当图案化线路152的材质为铜时，种子层120可发挥防止铜迁移的作用。必要时，种子层120的表面可再进一步进行瘤化处理、抗氧化处理及增粘处理。

接着请参照图1C，在种子层120上形成一软性绝缘材料层130。绝缘材料层130的材质为热固型材料如环氧树脂、聚酰亚胺等，或热可塑型材料如热可塑型聚酰亚胺(Thermal Plastic Polyimide；简称TPPI)、液晶塑胶、聚对苯二甲酸乙二酯等。绝缘材料层130是作为之后软板线路层的主要支撑基材，通常以有机绝缘物或其前驱物树脂溶液的涂布、烘烤及硬化作业而得。绝缘材料层130的厚度例如是20微米至60微米。以聚酰亚胺为材质的绝缘材料层130例如是经过1小时365℃的高温环化作业。接着，将金属载箔110从种子层120与金属载箔110的连接界面处撕离。金属载箔110在撕离作业完成后，由于没有载箔需要配置分离层的问题，因此具有良好的可回收性而可大幅降低成本。

接着，请参照图1H，在种子层120上形成一图案化线路152。由于图案化线路152是在绝缘材料层130完成高温环化作业后才形成，因此可避免高温环化作业造成用以形成图案化线路152的金属层的晶粒粗大化，进而解决晶粒粗大化的金属层在图案化时容易发生断线的问题。其中，种子层120与图案化线路152重叠且图案相同，以避免线路之间错误地短路。

根据上述内容可知，在本实施例的软性线路基板的制造方法中，采用具有金属氧化物层112的金属载箔110，因此不需使用分离层，金属载箔110也可回收利用以降低成本。此外，在绝缘材料层130完成高温环化作业后才形成图案化线路152，可提高线路细化的可能性与合格率。

接着，请参照图1D，在如图1C形成绝缘材料层130之后，可选择性地在绝缘材料层130上贴附具可挠性的一背衬层140。背衬层140的材质可为聚对苯二甲酸乙二酯或其他适当材料。背衬层140主要是在补强强度，以避免在撕离金属载箔110时种子层120与绝缘材料层130因为强度不足而破裂或过度卷曲。

接着，请参照图1E，在种子层120上电镀一金属层150。金属层150的厚度例如是0.1微米至18微米，而金属层150的材质例如是铜或其他适当材质。本实施例中，金属层150是以种子层120为种子而电镀形成。在一实验例中，是先对种子层与绝缘材料层的表面进行适当的脱脂清洗作业。接着将种子层与绝缘材料层放置在45℃的焦磷酸铜碱性镀液(成分：焦磷酸铜40克/公升、焦磷酸钾290克/公升与12烷基磺酸钠0.05克/公升)中，并在阴极通以电流密度为1安培/分米平方的电流，以形成1微米厚的铜箔。然后再将种子层与绝缘材料层放置在50℃的酸性硫酸铜镀液(成分：硫酸80克/公升、正二价铜离子40克/公升与负一价氯离子36ppm)中，并在阴极通以电流密度为4安培/分米平方的电流，以形成7微米厚的铜箔。最终，所得铜箔总厚度为8微米。

接着，请参照图1F，在金属层150上贴附或涂布一层光致抗蚀剂160，并将光致抗蚀剂160图案化而形成如图1G所示的一图案化光致抗蚀剂162。接着，请参照图1G，以图案化光致抗蚀剂162为掩模，蚀刻如图1F所示的金属层150以形成图案化线路152，且蚀刻金属层150时一并蚀刻种子层120。最后，请参照图1H，移除图案化光致抗蚀剂162，即可完成所要的图案化线路152。以此方式，假设在图1F的步骤中所形成的金属层150的厚度是8微米，则最终形成的图案化线路152的有效间距约可控制在22微米。

图2A至图2I是本发明另一实施例的软性线路基板的制造方法的流程剖面示意图。本实施例的软性线路基板的制造方法的前段步骤如图2A至图2D所示，而其细节与前一实施例以图1A至图1D所示的步骤相同，在此不再赘述。请参照图2E，在撕离金属载箔110(绘示于图2D)之后，在种子层120上贴附或涂布一层光致抗蚀剂260，并将光致抗蚀剂260图案化而形成如图2F所示的一图案化光致抗蚀剂262。接着请参照图2G，在种子层120未被图案化光致抗蚀剂262覆盖的部分上形成图案化线路252。本实施例的图案化线路252是以种子层120为种子而电镀形成。接着请参照图2H，移除如图2G所示的图案化光致抗蚀剂262。最后，请参照图2I，以图案化线路252为掩模而蚀刻种子层120，即可完成所要的图案化线路252。以此方式，假设在图2F的步骤中所形成的图案化光致抗蚀剂262的厚度是8微米，则最终形成的图案化线路252的有效间距约可控制在10微米。

图3A至图3H是本发明再一实施例的软性线路基板的制造方法的流程剖面示意图。请参照图3A，首先在金属载箔110的表面的金属氧化物层112上电镀形成一线路用金属层350。其中，金属载箔110与金属氧化物层112相同于图1A的金属载箔110与金属氧化物层112，在此不再赘述。金属层350的材质以及形成方式可参考图1E的金属层150。

接着，请参照图3B，在如图3A形成金属层350后，在金属层350上电镀形成一抗热层320。抗热层320的材质可为镍、铬、钴、钼、锌、钨、铝、铜、其他适当金属或其合金，且抗热层320可以是单一或是多层的结构。抗热层320的厚度例如小于2微米。必要时，抗热层320的表面可再进一步进行瘤化处理、抗氧化处理及增粘处理。

接着，请参照图3C，在金属层350上形成一绝缘材料层330，其与图1C的绝缘材料层130相似。

接着，请参照图3E，将图3C中的金属载箔110从金属层350与金属载箔110的接合界面处撕离。最后，请参照图3H，图案化图3E中的金属层350与抗热层320以形成一图案化线路352。

根据上述内容可知，在本实施例的软性线路基板的制造方法中，采用具有金属氧化物层112的金属载箔110，因此不需使用分离层，金属载箔110也可回收利用以降低成本。

接着，请参照图3D，在如图3C形成绝缘材料层330之后，可选择性地在绝缘材料层330上贴附一背衬层340，其与图1D的背衬层140相似。

接着，请参照图3F，在金属层350上贴附或涂布一层光致抗蚀剂360，并将光致抗蚀剂360图案化而形成如图3G所示的一图案化光致抗蚀剂362。接着，请参照图3G，以图案化光致抗蚀剂362为掩模，蚀刻如图3F所示的金属层350以形成图案化线路352，且蚀刻金属层350时一并蚀刻抗热层320。然后，移除图案化光致抗蚀剂362，即可完成如图3H所示的图案化线路352。以此方式，假设在图3A的步骤中所形成的金属层350的厚度是8微米，则最终形成的图案化线路352的有效间距约可控制在30微米。

在以下实验例中，是以图3A至图3H所示流程来制造线路基板。在一实验例中，金属载箔的材质为钛，且在撕离作业之前曾经过2小时400℃的退火作业，所得的撕离强度可维持在17至50克重/公分。在另一实验例中，金属载箔的材质为铝，且在撕离作业之前曾经过2小时400℃的退火作业，所得的撕离强度约为75.5克重/公分。在又一实验例中，金属载箔的材质为代号是SUS 304的不锈钢，在撕离作业之前曾经过2小时400℃的退火作业，且经过对绝缘材料层进行的1小时365℃的高温环化，所得的撕离强度仍可控制在10-40克重/公分。由此证明，本实施例的软性线路基板的制造方法确实可在完成超细线路的同时，回收利用金属载箔110而降低成本。

综上所述，在本发明的软性线路基板的制造方法中，金属载箔上不需配置分离层。因此，可在制作工艺中提供超薄金属层适当的支撑以完成超细的线路。并且，在完成线路后金属载箔也可轻易撕离并回收利用以降低成本。另外，将用于形成线路的金属层安排在绝缘材料层的高温环化制作工艺之后，也有助于避免金属晶粒粗大而可进一步提升线路细化的合格率。本发明的软性线路基板的制造方法应用在软性线路基板的制造上具有极佳的优势。

虽然结合以上实施例揭露如上本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (17)

1.一种软性线路基板的制造方法，包括：

提供一金属载箔，其中该金属载箔的表面具有一金属氧化物层，且该金属氧化物层是由该金属载箔氧化而成；

在该金属氧化物层上电镀形成一种子层；

在该种子层上经由有机绝缘物或其前驱物树脂溶液的涂布、烘烤及硬化作业以形成一软性有机绝缘材料层；

将该金属载箔从与种子层接连界面处撕离；以及

在种子层上形成一图案化线路。

2.如权利要求1所述的软性线路基板的制造方法，其中形成该图案化线路的方法包括：

以该种子层为种子而在该绝缘材料层上电镀一线路用金属层；

在该线路用金属层上形成一图案化光致抗蚀剂；

以该图案化光致抗蚀剂为掩模，蚀刻该线路用金属层与该种子层以形成该图案化线路；以及

移除该图案化光致抗蚀剂。

3.如权利要求1所述的软性线路基板的制造方法，其中形成该图案化线路的方法包括：

在该种子层上形成一图案化光致抗蚀剂；

在该种子层未被该图案化光致抗蚀剂覆盖的部分上电镀形成该图案化线路；

移除该图案化光致抗蚀剂；以及

以该图案化线路为掩模而蚀刻移除该种子层。

4.如权利要求1所述的软性线路基板的制造方法，其中该种子层的材质为镍、铬、钴、钼、锌、钨、铝、铜或其合金，且厚度小于2微米。

5.如权利要求1所述的软性线路基板的制造方法，其中在形成该绝缘材料层之后与将该金属载箔撕离之前，还包括在该绝缘材料层上贴附一具可挠性的背衬层。

6.如权利要求5所述的软性线路基板的制造方法，其中该具可挠性的背衬层的材质为聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)。

7.如权利要求1所述的软性线路基板的制造方法，其中该金属载箔的材质为不锈钢、钛、铝、铬、镍或其合金。

8.如权利要求1所述的软性线路基板的制造方法，其中该绝缘材料层的材质为聚酰亚胺(polyimide，PI)或液晶塑胶(liquid crystal plastic)。

9.如权利要求1所述的软性线路基板的制造方法，其中该金属载箔的厚度为10微米至200微米，且该金属载箔的表面粗糙度小于1微米。

10.一种软性线路基板的制造方法，包括：

提供一金属载箔，其中该金属载箔的表面具有一金属氧化物层，且该金属氧化物层是由该金属载箔氧化而成；

在该金属氧化物层上电镀形成一线路用金属层；

在该线路用金属层上电镀形成一抗热层；

在该抗热层上经由有机绝缘物或其前驱物树脂溶液的涂布、烘烤及硬化作业以形成一软性有机绝缘材料层；

将该金属载箔从与该线路用金属层接合界面处撕离；以及

图案化该线路用金属层与该抗热层以形成一图案化线路。

11.如权利要求10所述的软性线路基板的制造方法，其中形成该图案化线路的方法包括：

在该线路用金属层上形成一图案化光致抗蚀剂；

以该图案化光致抗蚀剂为掩模，蚀刻该线路用金属层与该抗热层以形成该图案化线路；以及

移除该图案化光致抗蚀剂。

12.如权利要求10所述的软性线路基板的制造方法，其中该抗热层的材质为镍、铬、钴、钼、锌、钨、铝、铜或其合金，且厚度小于2微米。

13.如权利要求10所述的软性线路基板的制造方法，其中在形成该绝缘材料层之后与将该金属载箔撕离之前，还包括在该绝缘材料层上贴附一具可挠性的背衬层。

14.如权利要求13所述的软性线路基板的制造方法，其中该具可挠性背衬层的材质为聚对苯二甲酸乙二酯。

15.如权利要求10所述的软性线路基板的制造方法，其中该金属载箔的材质为不锈钢、钛、铝、铬、镍或其合金。

16.如权利要求10所述的软性线路基板的制造方法，其中该绝缘材料层的材质为聚酰亚胺或液晶塑胶。

17.如权利要求10所述的软性线路基板的制造方法，其中该金属载箔的厚度为10微米至200微米，且该金属载箔的表面粗糙度小于1微米。

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