CN105075407B - 印刷电路板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种印刷电路板的制造方法，所述印刷电路板的制造方法包含如下步骤：在基材的一面形成第一金属膜的步骤，所述第一金属膜具有彼此对向的第一面与第二面，且所述第一面朝向所述基材；在所述第一金属膜的第二面上形成第二金属膜的步骤，所述第二金属膜具有彼此对向的第三面与第四面，且所述第三面朝向所述第一金属膜；及对所述第二面及第四面中的至少一个面进行超声波处理的步骤。根据本发明，可改善印刷电路板的金属膜的表面粗糙度、可减少印刷电路板的金属膜的表面空隙、可提高剥离强度、耐折性及耐热性、并且可代替高温固化制程。
Description
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板的制造方法。
背景技术
印刷电路板、特别是软性印刷电路板是在聚合物(polymer)材料的基材上形成至少一层以上的金属膜而制造。
由于在挠性(flexible)弯折的环境下使用这种软性印刷电路板，因此需要较高的剥离强度、耐弯折性。
另外，在制造制程中可应用在高温下进行固化的制程，但这会引发基材的收缩，从而会降低剥离强度、耐弯折性、耐热性等。
发明内容
发明欲解决的课题
本发明用于克服以往技术的问题和/或极限，本发明的一方面的目的在于，提供一种可制造剥离强度、耐弯折性及耐热性较高的印刷电路板的方法及利用所述方法制造的印刷电路板。
本发明的另一方面的目的在于，提供一种可代替高温固化制程的印刷电路板的制造方法及利用所述制造方法制造的印刷电路板。
解决课题的手段
根据本发明的一方面，提供一种印刷电路板的制造方法，其包含如下步骤：在基材的一面形成第一金属膜的步骤，所述第一金属膜具有彼此对向的第一面与第二面，且所述第一面朝向所述基材；在所述第一金属膜的第二面上形成第二金属膜的步骤，所述第二金属膜具有彼此对向的第三面与第四面，且所述第三面朝向所述第一金属膜；及对所述第二面及第四面中的至少一个面进行超声波处理的步骤。
根据本发明的另一特征，还可包含如下步骤：所述第一金属膜在所述基材的一面印刷包含多个金属粒子的糊剂(paste)。
根据本发明的又一特征，所述金属粒子可包含银粒子。
根据本发明的又一特征，可通过电镀方法形成所述第二金属膜。
根据本发明的又一特征，所述第二金属膜可包含铜。
根据本发明的又一特征，可通过无电电镀方法形成所述第二金属膜。
根据本发明的另一方面，提供一种印刷电路板的制造方法，其包含如下步骤：准备基材的步骤；在所述基材上形成至少一个金属膜的步骤；及对所述金属膜的与基材相反之面施加物理冲击而对所述金属膜的表面的空隙及突起中的至少一个进行调节的步骤。
根据本发明的又一特征，可通过电镀方法形成所述金属膜。
根据本发明的又一特征，可通过无电电镀方法形成所述金属膜。
根据本发明的又一特征，可通过印刷包含多个金属粒子的糊剂的方法形成所述金属膜。
根据本发明的又一特征，施加所述物理冲击的步骤可包含对所述金属膜的与基材相反之面进行超声波处理的步骤。
根据本发明的又一特征，所述金属膜的表面可为所述印刷电路板的最外层。
根据本发明的又一方面，提供一种印刷电路板，其包含：基材；及至少一个金属膜，其位于所述基材上；且在所述金属膜的表面具备多个突起，所述突起包含平坦化面。
根据本发明的又一特征，所述平坦化面可沿与所述基板的表面平行的方向延伸。
根据本发明的又一特征，所述平坦化面可构成所述印刷电路板的最外围面。
发明效果
本发明可改善印刷电路板的金属膜的表面粗糙度。
本发明可减少印刷电路板的金属膜的表面空隙。
本发明可提高剥离强度、耐折性及耐热性。
本发明可代替高温固化制程。
附图说明
图1至图7是依序表示本发明的一实施例的印刷电路板的制造方法的剖面图。
图8a及图8b是分别表示对第二金属膜的第四面进行超声波处理前与进行超声波处理后的剖面的局部剖面图。
图9a及图9b是表示进行超声波处理前的第二金属膜的表面的图，图10a及图10b是表示进行超声波处理后的第二金属膜的表面的图。
图11a及图11b是分别表示进行超声波处理前及进行超声波处理后的第一金属膜的表面状态的图。
图12a及图12b是分别表示进行超声波处理前及进行超声波处理后的第二金属膜的表面状态的图。
具体实施方式
以下，参照附图，更详细地对本发明的实施例进行说明。
图1至图7是依序表示本发明的一实施例的印刷电路板的制造方法的剖面图。
首先，如图1所示，准备基材1。所述基材1可使用聚合物膜(film)，可使用如聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate，PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)、聚乙烯(Polyethylene，PE)或聚酰亚胺(Polyimide，PI)的聚合物膜。用作基材1的聚合物膜优选为由耐热性聚合物材质形成。
如图2所示，在如上所述的基材1的一面形成第一金属膜2。所述第一金属膜2能够以形成特定的电路图案(pattern)的方式具备，但并非必须限定于此，也可跨及基材1的整个一面形成所述第一金属膜2。
可通过将包含多个金属粒子的导电性糊剂印刷到所述基材1的一面而形成所述第一金属膜2。所述金属粒子可使用Ag，但并非必须限定于此，只要为可形成导电性糊剂的导电性金属粒子，则可应用任一种金属粒子。作为印刷方法，可使用网版(screen)印刷法、柔版(flexo)印刷法、凹版(gravure)印刷法、喷墨(ink jet)印刷法或平版(offset)印刷法等方法。在印刷制程结束后，可进行干燥和/或固化步骤。可在80～290℃下实施所述干燥和/或固化步骤，可在大致数分钟左右的短时间内进行干燥，可在数十分钟左右的长时间内进行固化。
所述第一金属膜2具有彼此对向的第一面21与第二面22，所述第一面21朝向基材1。
如图3所示，在形成所述第一金属膜2后，可对所述第一金属膜2的第二面22进行超声波处理。超声波处理能够以1～100kHz的频率进行0.1～10sec，可根据形成第一金属膜2的物质的种类、第一金属膜2的厚度进行调整而应用。
可通过各种方法实现所述超声波处理，如图4所示，能够以接触式进行超声波处理。
图4是更详细地表示对第一金属膜2进行的超声波处理的一例的图，且是表示在所述第一金属膜2的第二面22接触超声波变幅杆(horn)4而施加超声波振动的状态的图。
如上所述，使超声波变幅杆4与第一金属膜2的第二面22接触而施加超声波振动，由此在第一金属膜2产生因物理振动产生的压力P而呈现出对第一金属膜2进行淬火的效果，由此可获得减少第一金属膜2的空隙的效果。
另外，通过施加如上所述的超声波振动而在第一金属膜2化学性地产生热H，因这种热H而可获得与对第一金属膜2进行热处理的方法相同和/或等效的效果。
图5是表示所述超声波变幅杆4的底面41的一例的图，在本发明的实施例中，能够以棱角42呈弧形的方式处理所述超声波变幅杆4的与金属膜接触的面即底面41的形状。在图5中，表示为所述棱角42具有单个R值，但并非必须限定于此，可使所述棱角42具有多个R值。如上所述，以棱角42呈弧形的方式处理超声波变幅杆4的至少底面41的形状，由此可将因超声波处理产生污痕的情况最少化。
其次，如图6所示，在所述第一金属膜2的第二面22上形成第二金属膜3。所述第二金属膜3可按照所述第一金属膜2所形成的图案而形成。
所述第二金属膜3可包含Cu，可通过电镀方法而形成。
在电镀制程结束后，可进行干燥步骤。可在80～290℃下实施所述干燥步骤，所述干燥步骤可进行数分钟至数十分钟左右。
并非必须通过电镀方法来形成所述第二金属膜3，也可通过无电电镀方法来形成所述第二金属膜。
所述第二金属膜3具有彼此对向的第三面31与第四面32，所述第三面31朝向所述第一金属膜2。
如图7所示，可在形成所述第二金属膜3后，对所述第二金属膜3的第四面32进行超声波处理。超声波处理能够以1～100kHz的频率进行0.1～10sec，可根据形成第二金属膜3的物质的种类、第二金属膜3的厚度进行调整而应用。虽未图示，但也可像图4所示一样通过直接接触变幅杆而实现对所述第二金属膜3进行的超声波处理。
通过对所述第二金属膜3进行的超声波处理，也可呈现出利用因物理振动产生的压力对第二金属膜3进行淬火的效果，由此可获得减少第二金属膜3的空隙的效果。
另外，通过施加如上所述的超声波振动而在第二金属膜3化学性地产生热，因这种热而可获得与对第二金属膜3进行特定的热处理和/或干燥的方法相同和/或等效的效果。
在上述实施例中，记载为对所述第一金属膜2的第二面22及第二金属膜3的第四面32均进行所述超声波处理，但本发明并非必须限定于此，可对所述第二面22及第四面32中的至少一个面进行超声波处理。
如上所述，在进行如上所述的超声波处理的情况下，产生与对第一金属膜2和/或第二金属膜3的表面、即经超声波处理的第二面22和/或第四面32施加物理冲击的情况相同的效果。这种物理冲击呈现出与例如对金属膜进行淬火的情况相同的效果，由此可减少金属膜的空隙。因此，只要为像上述内容一样可对金属膜的表面施加物理冲击的方法，则除如上所述的超声波处理以外，还可应用多种方法。并且，所述超声波处理可呈现出与对金属膜进行化学热处理的方法相同和/或等效的效果。
图8a及图8b是分别表示对第二金属膜3的第四面32进行超声波处理前与进行超声波处理后的剖面的局部剖面图。
如图8a所示，第二金属膜3的表面具有粗糙度，因此在第四面32形成有多个突起321，突起321具有尖锐地突出的尖端322。
如图8b所示，在对这种第二金属膜3的表面、即第四面32进行超声波处理的情况下，第四面32的突起321的上部面会包含平坦化面323。如图7所示，所述平坦化面323可像基材1的表面一样呈沿水平方向延伸的状态。因此，第二金属膜3具有表面改性效果。
虽未在图中表示这种效果，但在对第一金属膜2的表面、即所述的第二面22进行超声波处理的情况下，也可相同地呈现出这种效果。
图9a及图9b是表示进行超声波处理前的第二金属膜的表面的图，图10a及图10b是表示进行超声波处理后的第二金属膜的表面的图。图9a至图10b所示的第二金属膜是通过如下方式而形成：对由200g/L的硫酸、80g/L的硫酸铜、70ppm/L的氯、5ml/L的抛光剂组成的电解铜镀敷液施加2.5ASD的电流而对形成有第一金属膜的基材进行50分钟的镀敷，由此以20μm的厚度形成第二金属膜，利用半径为0.3mm、厚度为30mm的变幅杆(Horn)而在1气压下以20kHz的频率对所述第二金属膜进行0.2秒钟的超声波处理，之后在180℃下干燥30分钟。图9a至图10b是利用非接触式三维测量仪来以三维方式表示这种第二金属膜的表面粗糙度的图。
通过对图9b与图10b进行比较而可知，在进行超声波处理前后，第二金属膜的表面的突起的上部面被平坦化。
如上所述，进行超声波处理的金属膜的表面粗糙度可得到改善。在对形成印刷电路板的最外层的金属膜的表面进行超声波处理的情况下，可进一步提高这种表面粗糙度的改善效果。在改善印刷电路板的最外层的表面的表面粗糙度的情况下，可进一步提高所述印刷电路板与接合到其最外层的表面上的电子元件的接合性，且还可确保较高的剥离强度。
另一方面，通过所述超声波处理，还可减少第二金属膜3的厚度。在进行超声波处理前像图8a所示一样具有第一厚度t1的第二金属膜3在进行超声波处理后像图8b所示一样具有小于第一厚度t1的第二厚度t2。认为像上述内容一样厚度变小的原因不仅在于第四面32的突起321的上部面像上述内容一样被平坦化而形成平坦化面323，而且还在于因所述超声波处理而去除残留在第二金属膜3的内部的有机物等杂质。这在对第一金属膜2进行超声波处理的情况下也相同。因此，根据情况，所述超声波处理可获得与进行高温固化的方法相同和/或相似的效果。
图11a及图11b是分别表示进行超声波处理前及进行超声波处理后的第一金属膜的表面状态的图，图12a及图12b是分别表示进行超声波处理前及进行超声波处理后的第二金属膜的表面状态的图。图11a及图11b所示的第一金属膜是通过如下方式而形成：通过网版印刷法将Ag糊剂印刷到基材上后，在160℃下干燥3分钟而以7μm的厚度形成第一金属膜，在160℃下对经干燥的第一金属膜进行30分钟的固化，之后利用R0.3mm、3mm*10mm的变幅杆(Horn)，在1气压下以20kHz的频率进行0.2秒钟的超声波处理。图12a及图12b所示的第二金属膜形成与所述图9a至图10b所示的第二金属膜相同的条件。图11a至图12b是利用扫描式电子显微镜将所述第一金属膜与第二金属膜放大500倍进行拍摄所得的图。
如图11a及图11b所示，当对进行超声波处理前与进行超声波处理后进行比较时，可确认到第一金属膜的表面空隙减少，且突起的突出的尖端变钝。并且，如图12a及图12b所示，当对进行超声波处理前与进行超声波处理后进行比较时，可确认到第二金属膜的表面空隙减少，且突起的突出的尖端变钝。
如上所述，在进行超声波处理后，金属膜的膜质本身也得到改善，从而剥离强度、耐折性及耐热性提高。
其次，对本发明的实施例进行说明。
<实施例1>
通过网版印刷法将Ag糊剂印刷到由聚酰亚胺(Polyimide)膜形成的基材上，在160℃下干燥(Drying)3分钟而以7μm的厚度形成第一金属膜，之后在180℃下对所述第一金属膜进行30分钟的固化(Curing)，利用R0.3mm、3mm*10mm的变幅杆(Horn)而以20kHz的频率对经固化的所述第一金属膜实施0.1秒钟的1atm超声波处理。对由200g/L的硫酸、80g/L的硫酸铜、70ppm/L的氯、5ml/L的抛光剂组成的电解铜镀敷液施加2.5ASD的电流而对形成有第一金属膜的基材进行50分钟的镀敷，从而以20μm的厚度形成含铜第二金属膜，利用R0.3mm、3mm*10mm的变幅杆(Horn)而以20kHz的频率对所镀敷的所述第二金属膜进行0.2秒钟的1atm超声波处理，之后在180℃下干燥(Drying)30分钟而制造软性印刷电路板。
<实施例2>
通过网版印刷法将Ag糊剂印刷到由聚酰亚胺膜形成的基材上，在160℃下干燥3分钟而以7μm的厚度形成第一金属膜，之后在180℃下对所述第一金属膜进行30分钟的固化。对由200g/L的硫酸、80g/L的硫酸铜、70ppm/L的氯、5ml/L的抛光剂组成的电解铜镀敷液施加2.5ASD的电流而对形成有第一金属膜的基材进行50分钟的镀敷，从而以20μm的厚度形成含铜第二金属膜，利用R0.3mm、3mm*10mm的变幅杆(Horn)而以20kHz的频率对所镀敷的所述第二金属膜进行0.2秒钟的1atm超声波处理，之后在180℃下干燥30分钟而制造软性印刷电路板。
<实施例3>
通过网版印刷法将Ag糊剂印刷到由聚酰亚胺膜形成的基材上，在160℃下干燥3分钟而以7μm的厚度形成第一金属膜，之后利用R0.3mm、3mm*10mm的变幅杆(Horn)而以20kHz的频率对所述第一金属膜实施0.1秒钟的1atm超声波处理。对由200g/L的硫酸、80g/L的硫酸铜、70ppm/L的氯、5ml/L的抛光剂组成的电解铜镀敷液施加2.5ASD的电流而对形成有第一金属膜的基材进行50分钟的镀敷，从而以20μm的厚度形成含铜第二金属膜，在180℃下对所镀敷的所述第二金属膜进行30分钟的干燥而制造软性印刷电路板。
<实施例4>
通过网版印刷法将Ag糊剂印刷到由聚酰亚胺膜形成的基材上，在160℃下干燥(Drying)3分钟而以7μm的厚度形成第一金属膜，之后在180℃下对所述第一金属膜进行30分钟的固化(Curing)，利用R0.3mm、3mm*10mm的变幅杆(Horn)而以20kHz的频率对经固化的所述第一金属膜实施0.1秒钟的1atm超声波处理。对由200g/L的硫酸、80g/L的硫酸铜、70ppm/L的氯、5ml/L的抛光剂组成的电解铜镀敷液施加2.5ASD的电流而对形成有第一金属膜的基材进行50分钟的镀敷，从而以20μm的厚度形成含铜第二金属膜，在180℃下对所镀敷的所述第二镀敷膜进行30分钟的干燥(Drying)而制造软性印刷电路板。
<比较例>
通过网版印刷法将Ag糊剂印刷到由聚酰亚胺膜形成的基材上，在160℃下干燥3分钟而以7μm的厚度形成第一金属膜，之后在180℃下对所述第一金属膜进行30分钟的固化。对由200g/L的硫酸、80g/L的硫酸铜、70ppm/L的氯、5ml/L的抛光剂组成的电解铜镀敷液施加2.5ASD的电流而对形成有第一金属膜的基材进行50分钟的镀敷，从而以20μm的厚度形成含铜第二金属膜，在180℃下对所镀敷的所述第二金属膜进行30分钟的干燥而制造软性印刷电路板。
使用非接触式三维测量仪对所述实施例1至实施例4与比较例1测定第二金属膜表面的中心线表面粗糙度，在超声波处理前/后，对实施例1至实施例4测定厚度变化。使用材料试验机，以5kgf的测力计(load cell)、50mm/min的剥离速度对实施例1至实施例4与比较例1计算10*40mm的第二金属膜的剥离强度的平均值。另外，使用耐折性试验机，以90度的弯曲角度、500g的负载、R0.38的弯曲半径、90cpm的弯曲速度计算线宽为100μm的四个电路断线的时点为止的弯折次数的平均值。并且，使用烙铁，通过与上述剥离强度计算装备相同的装备及方法而以330℃、2秒的条件对3*4mm的第二金属膜测定表示耐热性的值。将结果示于下述表1。
表1
[Table 1]
如果对上述实施例及比较例进行整理，则如下。
即，实施例1是在印刷Ag糊剂后，实施高温固化，对第一金属膜及第二金属膜均实施超声波处理。
实施例2是在印刷Ag糊剂后，实施高温固化，只对第二金属膜实施超声波处理。
实施例3是在印刷Ag糊剂后，不实施高温固化，只对第一金属膜实施超声波处理。
实施例4是在印刷Ag糊剂后，实施高温固化，只对第一金属膜实施超声波处理。
比较例是在印刷Ag糊剂后，实施高温固化，均不对第一金属膜及第二金属膜进行超声波处理。
根据上述表1可知，对第一金属膜与第二金属膜均进行超声波处理的实施例1与比较例相比，测定出更优异的表面粗糙度、剥离强度、耐折性及耐热性，只对第二金属膜进行超声波处理的实施例2与比较例相比，也测定出更优异的表面粗糙度、剥离强度、耐折性及耐热性，只对第一金属膜进行超声波处理的实施例4与比较例相比，也测定出更优异的表面粗糙度、剥离强度、耐折性及耐热性。因此，可认为这种情况直接和/或间接地证明通过因超声波振动产生的压力发挥对第一金属膜和/或第二金属膜进行淬火的效果，由此可减少第一金属膜和/或第二金属膜的空隙。
实施例3是不对第一金属膜进行高温固化制程而只对第一金属膜进行超声波处理，在这种情况下，与对第一金属膜进行固化制程的比较例相比，也测定出更优异的表面粗糙度、剥离强度、耐折性及耐热性。因此，可知对所述第一金属膜进行的超声波处理具有可代替对第一金属膜进行的高温固化制程的效果。
根据上述情况可知，在对第一金属膜进行高温固化制程的情况下，对第一金属膜和/或第二金属膜进行超声波处理会有效地提高印刷电路板的物性，在不对第一金属膜进行高温固化制程的情况下，至少对第一金属膜进行超声波处理会有效地提高印刷电路板的物性。
如上所述的本发明对基材具有挠性的软性印刷电路板更有效。
参考附图所示的一实施例而对本发明进行了说明，但所述实施例仅为示例，在本技术领域内具有常识的人员应可理解，可从所述实施例实现各种变形及均等的其他实施例。因此，本发明的真正的保护范围应仅根据权利要求范围而决定。
产业上的可利用性
本发明的实施例可应用在各种装置的印刷电路板。
Claims (3)
1.一种印刷电路板的制造方法，其特征在于包含如下步骤：
在基材的一面形成第一金属膜的步骤，所述第一金属膜具有彼此对向的第一面与第二面，且所述第一面朝向所述基材；
在所述第一金属膜的所述第二面上形成第二金属膜的步骤，所述第二金属膜具有彼此对向的第三面与第四面，且所述第三面朝向所述第一金属膜，其中通过镀敷方法形成所述第二金属膜；
对所述第四面进行超声波处理的步骤，其中所述第四面直接接触超声波变幅杆的底面，而所述底面的形状以棱角呈弧形的方式处理；以及
所述第一金属膜在所述基材的一面印刷包含多个金属粒子的糊剂。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于：
所述金属粒子包含银粒子。
3.根据权利要求1所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于：
所述第二金属膜包含铜。
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