CN103668094A - 一种采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法 - Google Patents

一种采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法，首先准备热固性聚酰亚胺薄膜，采用去离子水清洗，干燥后采用电晕或等离子处理；然后将处理后的薄膜放入磁控溅射镀膜室，分两次镀膜，聚酰亚胺薄膜的两个表面上溅射铜镍、铜；镀膜结束后取出铜-铜镍-聚酰亚胺-铜镍-铜的复合膜，即五层柔性无胶双面覆铜箔；最后对覆铜箔进行退火处理。本发明的方法制备的覆铜箔仅包含5层，无胶层，具有优异的高温性能、尺寸稳定性能；该覆铜箔可以做的很薄，最薄可以做到8微米以下，且覆铜箔各层间的结合强度高，大大减少消费电子产品的厚度。本方法中的铜层不需要经历涂布、压合等工艺过程，产品良率高。

Description

一种采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法
技术领域
    本发明涉及覆铜箔技术，具体涉及一种采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法。
背景技术
目前，由于手机、数码相机、笔记本等消费电子产品不断向轻、薄、短、小的方向发展，这些电子产品中的线路板要求越来越薄。原来的PCB线路板已经不再适用于制造其中的线路，柔性单面覆铜箔的市场份额也不断缩小，柔性双面覆铜箔的市场份额越来越大，尤其是柔性无胶双面覆铜箔更加受到市场的青睐。
现在，市场中的柔性无胶双面覆铜箔一般采用层压法制备，即将各种薄膜与两层铜箔采用层压机层压而成。例如，专利CN201110253254提出了一种柔性无胶双面覆铜箔的制作工艺，先在铜箔上涂敷非热固性聚酰亚胺的前体溶液，干燥形成非热塑性聚酰亚胺层后，再涂覆热塑性聚酰亚胺的前体溶液，干燥后得到热塑性聚酰亚胺层，再进行亚胺化得到单面无胶覆铜箔，将两片这样的单面无胶覆铜箔热压便得到无胶双面覆铜箔。专利CN102408564A提出了一种柔性无胶双面覆铜箔的制作工艺，其方法是制备热塑性聚酰亚胺前体溶液，然后将它涂覆在铜箔上，制备成热塑性聚酰亚胺树脂层，然后在其上涂覆非热塑性聚酰亚胺的前体溶液，干燥后得到非热塑性聚酰亚胺层，之后再在其上涂覆热塑性聚酰亚胺的前体溶液，制备热塑性聚酰亚层，将此复合层进行亚胺化之后得到单面覆铜箔，然后将两层单面覆铜箔压合得到双面覆铜箔。发明专利CN101420820提出一种双面柔性覆铜箔及其制作方法，其方法是在铜箔上涂布聚酰胺酸制成单面挠性覆铜箔；将单面挠性覆铜箔与铜箔或另一单面挠性覆铜箔之间涂布胶粘剂并复合后制得双面挠性覆铜箔。专利CN102009515A公开了一种双面挠性覆铜板的制作方法，其方法是先制备热塑性聚酰亚胺树脂前驱溶液，然后在铜箔上涂布上述制得的热塑性聚酰亚胺树脂前驱溶液，烘干后得到单面板；取两片上述制得的单面板并以其上树脂涂层相对分别贴合于预先准备的聚酰亚胺薄膜的两面上，在高温下压合得到二层法双面挠性覆铜板。
采用压合法制备的覆铜箔有以下缺点：一是在制备过程中铜箔会受到不同程度的损害，这会影响到产品的良率；二是这种方法制备的产品一般有五层结构，产品较厚，并且工艺复杂；三是层压法制备的产品所用的铜箔不能太薄，其厚度都在8微米以上，绝大多数都在12微米以上，目前市场上这种产品中的铜箔未见有8微米以下的。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法，包括以下步骤：
（1）准备热固性聚酰亚胺薄膜，厚度4-12微米，采用去离子水清洗，在80-100℃干燥，然后采用电晕或等离子处理；
（2）将经过步骤（1）处理后的薄膜放入磁控溅射镀膜室，抽真空至10-2Pa,充入氩气，调整气压为1-10Pa，清洗薄膜表面，然后再抽真空至10-3Pa，调整工作电压为200-500V，溅射占空比30-70%，开始进行镀膜；
（3）镀膜分两次进行：
第一次镀膜时，靶材为CuNi合金，镀膜的厚度控制在50微米以内；
第二次镀膜时，将靶材换为纯铜，当铜层的厚度达到1-12微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统，取出铜-铜镍-聚酰亚胺-铜镍-铜的复合膜，即五层柔性无胶双面覆铜箔；
（4）在80-100℃对覆铜箔进行退火处理，退火时间为1-2小时。
所述步骤（2）中，清洗薄膜表面采用的方法是充入氮气、用氮气进行清洗。
所述步骤（1）中，热固性聚酰亚胺薄膜的厚度为4.5-6微米。
所述步骤（1）中，干燥温度为85-95℃。
所述步骤（2）中，充入氩气，调整气压为2-8Pa。
所述步骤（3）中，第二次镀膜时，当铜层的厚度达到1.5~3微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统。
有益效果：本发明的方法制备的覆铜箔仅包含5层，分别是铜、铜镍、聚酰亚胺、铜镍、铜，不含胶层，其制备方法是采用磁控溅射的方法，分两次镀膜，在聚酰亚胺薄膜的两个表面上溅射铜镍、铜；该覆铜箔具有优异的耐高温性能、尺寸稳定性能。其中铜箔的厚度可以通过工艺进行调整，一般控制在1-18微米范围内，所采取的聚酰亚胺薄膜一般为4-12微米，因此该覆铜箔可以做的很薄，最薄可以做到8微以下，而目前压合工艺制备的双面覆铜箔的厚度一般在30微米以上。这样可以大大减少消费电子产品的厚度。由于产品中不含有热塑性聚酰亚胺，尺寸稳定性能比层压法的产品更加优异。采用热固性聚酰亚胺，高温性能优异。真空溅射的制备方式，使得铜层的导电率高，覆铜箔导电性能优异。本发明采用了铜镍过渡层，使得各层间的结合强度更高。此外，本方法制备的覆铜箔中的铜层不需要经历涂布、压合等工艺过程，产品良率高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
准备热固性聚酰亚胺薄膜，厚度4微米，采用去离子水清洗，在100℃干燥，然后采用等离子处理。
将薄膜放入磁控溅射镀膜室，抽真空至10-2Pa,充入氩气，调整气压为1Pa，清洗薄膜表面，清洗薄膜表面采用的方法是充入氮气、用氮气进行清洗；然后再抽真空至10-3Pa，调整工作电压为200V，溅射占空比30%，开始进行镀膜。
镀膜分两次进行：第一次镀膜时，靶材为CuNi合金，镀膜的厚度控制在0.01微米以下；第二次镀膜时，将靶材换为纯铜，采用在线检测测量，当铜层的厚度达到1.5微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统，取出铜-铜镍-聚酰亚胺-铜镍-铜的复合膜，在80℃进行退火处理1小时，即得到五层柔性无胶双面覆铜箔，该五层柔性无胶双面覆铜箔的厚度为7微米，测量尺寸稳定性为0.030%。
实施例2
准备热固性聚酰亚胺薄膜，厚度12微米，采用去离子水清洗，在80℃干燥，然后采用等离子处理。
将薄膜放入磁控溅射镀膜室，抽真空至10-2Pa,充入氩气，调整气压为6Pa，清洗薄膜表面，然后再抽真空至10-3Pa，调整工作电压为500V，溅射占空比50%，开始进行镀膜。
镀膜分两次进行：第一次镀膜时，靶材为CuNi合金，镀膜的厚度控制在0.009微米；第二次镀膜时，将靶材换为纯铜，采用在线检测测量，当铜层的厚度达到3微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统，取出铜-铜镍-聚酰亚胺-铜镍-铜的复合膜，在100℃进行退火处理2小时，即得到五层柔性无胶双面覆铜箔，该五层柔性无胶双面覆铜箔的厚度为18微米，测量尺寸稳定性为0.025%。
实施例3
准备热固性聚酰亚胺薄膜，厚度8微米，采用去离子水清洗，在90℃干燥，然后采用电晕双面处理。
将薄膜放入磁控溅射镀膜室，抽真空至10-2Pa,充入氩气，调整气压为10Pa，清洗薄膜表面，然后再抽真空至10-3Pa，调整工作电压为300V，溅射占空比70%，开始进行镀膜。
镀膜分两次进行：第一次镀膜时，靶材为CuNi合金，镀膜的厚度控制在0.008微米；第二次镀膜时，将靶材换为纯铜，采用在线检测测量，当铜层的厚度达到2.5微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统，取出铜-铜镍-聚酰亚胺-铜镍-铜的复合膜，在90℃进行退火处理1.5小时，即得到五层柔性无胶双面覆铜箔，该五层柔性无胶双面覆铜箔的厚度为14微米，测量尺寸稳定性为0.030%。
实施例4
准备热固性聚酰亚胺薄膜，厚度6微米，采用去离子水清洗，在100℃干燥，然后采用等离子处理。
将薄膜放入磁控溅射镀膜室，抽真空至10-2Pa,充入氩气，调整气压为2Pa，清洗薄膜表面，清洗薄膜表面采用的方法是充入氮气、用氮气进行清洗；然后再抽真空至10-3Pa，调整工作电压为200V，溅射占空比30%，开始进行镀膜。
镀膜分两次进行：第一次镀膜时，靶材为CuNi合金，镀膜的厚度控制在0.0085微米；第二次镀膜时，将靶材换为纯铜，采用在线检测测量，当铜层的厚度达到2微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统，取出铜-铜镍-聚酰亚胺-铜镍-铜的复合膜，在80℃进行退火处理1小时，即得到五层柔性无胶双面覆铜箔，该五层柔性无胶双面覆铜箔的厚度为10微米，测量尺寸稳定性为0.023%。
实施例5
准备热固性聚酰亚胺薄膜，厚度5微米，采用去离子水清洗，在85℃干燥，然后采用等离子处理。
将薄膜放入磁控溅射镀膜室，抽真空至10-2Pa,充入氩气，调整气压为3Pa，清洗薄膜表面，然后再抽真空至10-3Pa，调整工作电压为500V，溅射占空比50%，开始进行镀膜。
镀膜分两次进行：第一次镀膜时，靶材为CuNi合金，镀膜的厚度控制在0.009微米；第二次镀膜时，将靶材换为纯铜，采用在线检测测量，当铜层的厚度达到1.2微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统，取出铜-铜镍-聚酰亚胺-铜镍-铜的复合膜，在100℃进行退火处理2小时，即得到五层柔性无胶双面覆铜箔，该五层柔性无胶双面覆铜箔的厚度为7微米，测量尺寸稳定性为0.023%。
实施例6
准备热固性聚酰亚胺薄膜，厚度4微米，采用去离子水清洗，在95℃干燥，然后采用等离子处理。
将薄膜放入磁控溅射镀膜室，抽真空至10-2Pa,充入氩气，调整气压为5Pa，清洗薄膜表面，然后再抽真空至10-3Pa，调整工作电压为500V，溅射占空比50%，开始进行镀膜。
镀膜分两次进行：第一次镀膜时，靶材为CuNi合金，镀膜的厚度控制在0.009微米；第二次镀膜时，将靶材换为纯铜，采用在线检测测量，当铜层的厚度达到1微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统，取出铜-铜镍-聚酰亚胺-铜镍-铜的复合膜，在100℃进行退火处理2小时，即得到五层柔性无胶双面覆铜箔，该五层柔性无胶双面覆铜箔的厚度为6微米，测量尺寸稳定性为0.028%。
实施例7
准备热固性聚酰亚胺薄膜，厚度4.5微米，采用去离子水清洗，在80℃干燥，然后采用等离子处理。
将薄膜放入磁控溅射镀膜室，抽真空至10-2Pa,充入氩气，调整气压为8Pa，清洗薄膜表面，然后再抽真空至10-3Pa，调整工作电压为300V，溅射占空比50%，开始进行镀膜。
镀膜分两次进行：第一次镀膜时，靶材为CuNi合金，镀膜的厚度控制在0.008微米；第二次镀膜时，将靶材换为纯铜，采用在线检测测量，当铜层的厚度达到1.5微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统，取出铜-铜镍-聚酰亚胺-铜镍-铜的复合膜，在100℃进行退火处理1小时，即得到五层柔性无胶双面覆铜箔，该五层柔性无胶双面覆铜箔的厚度为6.5微米，测量尺寸稳定性为0.029%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）准备热固性聚酰亚胺薄膜，厚度4-12微米，采用去离子水清洗，在80-100℃干燥，然后采用电晕或等离子处理；
（2）将经过步骤（1）处理后的薄膜放入磁控溅射镀膜室，抽真空至10-2Pa,充入氩气，调整气压为1-10Pa，清洗薄膜表面，然后再抽真空至10-3Pa，调整工作电压为200-500V，溅射占空比30-70%，开始进行镀膜；
（3）镀膜分两次进行：
第一次镀膜时，靶材为CuNi合金，镀膜的厚度控制在50微米以内；
第二次镀膜时，将靶材换为纯铜，当铜层的厚度达到1-12微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统，取出铜-铜镍-聚酰亚胺-铜镍-铜的复合膜，即五层柔性无胶双面覆铜箔；
（4）在80-100℃对覆铜箔进行退火处理，退火时间为1-2小时。
2.根据权利要求1所述的采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，清洗薄膜表面采用的方法是充入氮气、用氮气进行清洗。
3.根据权利要求1所述的采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，热固性聚酰亚胺薄膜的厚度为4.5-6微米。
4.根据权利要求1所述的采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，干燥温度为85-95℃。
5.根据权利要求1所述的采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，充入氩气，调整气压为2-8Pa。
6.根据权利要求1所述的采用溅射法制备五层柔性无胶双面覆铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，第二次镀膜时，当铜层的厚度达到1.5~3微米，关闭磁控溅射镀膜室的镀膜系统。
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