CN105109169A

CN105109169A - 挠性电路板及其制造方法

Info

Publication number: CN105109169A
Application number: CN201510559140.7A
Authority: CN
Inventors: 吴声昌; 赖俊廷; 黄彦博; 黄盛裕
Original assignee: Taimide Tech Inc
Current assignee: Taimide Tech Inc
Priority date: 2015-09-06
Filing date: 2015-09-06
Publication date: 2015-12-02

Abstract

本发明提供了一种挠性电路板及其制造方法。该挠性电路板包括有一聚酰亚胺层，其具有一第一表面及一二表面；一基底层，其可剥离地附着在该聚酰亚胺层的第一表面，且包括构成该基底层主结构的聚酰亚胺；及一金属层，其形成于该聚酰亚胺板体的第二表面，最后，将该基底层可白该聚酰亚胺层剥离。

Description

挠性电路板及其制造方法

技术领域

本发明是关于一种挠性电路板及其制造方法，尤其是超薄挠性电路板及其制造方法。

背景技术

在印刷电路板中，为了保护金属线路，通常会在其上设置聚酰亚胺保护层(coverlay)。随着技术发展及产品需求，印刷电路板的尺寸趋向轻、薄、及多功能化，降低印刷电路板的整体厚度也为业界重要发展目标，其中，聚酰亚胺保护层的薄化已成为印刷电路板整体设计的重要指标之一。

再者，一般印刷电路板的制作是在聚酰亚胺薄膜上形成电路，而如果聚酰亚胺薄膜的厚度过于轻薄时(厚度低于6微米以下)，在现有技术的工艺能力上并无法达成，以至于印刷电路板的轻薄度受到限制。

然而，受限于现有聚酰亚胺膜的工艺能力，超薄聚酰亚胺膜确实有开发上的难度。已知目前市售最薄聚酰亚胺膜的厚度可低于10微米；然而，欲以现有的双轴延伸技术制备低于5微米以下的聚酰亚胺膜，几乎是不可能达到的目标。并且，也必须考虑下游应用时的布胶操作性的问题，而此种超薄聚酰亚胺膜(6微米以下)作为电路板使用时，超薄的聚酰亚胺膜(6微米以下)在现有工艺能力下并无法制作电路，以至于超薄的聚酰亚胺膜无法作为电路板的使用，使电路板无法达到更为轻薄短小的诉求。

据此，本发明针对超薄的聚酰亚胺膜进行研发，及可使其应用于印刷电路板时，电路可形成于其上，而成为超薄印刷电路板。

发明内容

本发明提供了一种挠性电路板，包括：一聚酰亚胺层，其具有一第一表面及一第二表面；一基底层，其可剥离地附着于该聚酰亚胺层的第一表面，且包括构成该基底层主结构的聚酰亚胺；及一金属层，其形成该聚酰亚胺层的第二表面；将该基底层自该聚酰亚胺板体剥离，而成为超薄印刷电路板。

本发明还提供一种挠性电路板及其制造方法，包括：一聚酰亚胺层，其具有一第一表面及依第二表面；一基底层，其可剥离地附着于该聚酰亚胺层的第一表面，且包括构成该基底层主结构的聚酰亚胺；一金属层，其形成该聚酰亚胺层的第二表面；一保护层，其包括一聚酰亚胺层及一基底层可剥离地附着于该聚酰亚胺层，该聚酰亚胺层覆盖于该具有金属层的聚酰亚胺层上；将基底层可自该聚酰亚胺层上剥离，而成为超薄印刷电路板。

附图说明

图1为本发明的挠性电路板的制造第一示意图。

图2为图1的挠性电路板的示意图。

图3为本发明的挠性电路板的制造第二示意图。

图4为图3的挠性电路板的示意图。

【符号说明】

10基底层

12聚酰亚胺层

14低表面能的高分子

16第一表面

18第二表面

20聚酰亚胺

22金属层

24保护层

26胶体

具体实施方式

在一实施例中，请参阅图1，本发明的挠性电路板，包括一基底层10及聚酰亚胺层12，基底层10可剥离地附着于聚酰亚胺层12上，本实施例中，一低表面能的高分子14可分布于基底层10或聚酰亚胺层12中，使基底层10可自聚酰亚胺层12剥离，聚酰亚胺板体12设有第一表面16及一第二表面18，基底层10的表面为直接接触并相附着第一表面16上。本实施例中基底层10包括：构成该层主结构的聚酰亚胺20及低表面能的含氟高分子14，且低表面能的含氟高分子14可呈颗粒状并分布于基底层10中，其表面能低于35dyne/cm。另一实施例中，基底层10或聚酰亚胺层12也可为含硅氧烷，即硅氧烷高分子与聚酰亚胺聚合反应，而使聚酰亚胺层12或基底层10含有硅氧烷，以降低聚酰亚胺层12或基底层10其中之一的其表面能至35dyne/cm以下，使基底层10与聚酰亚胺层12可剥离。

聚酰亚胺层12具有6微米以下的厚度，优选为5微米以下，例如：0.1至5微米。在实施例中，聚酰亚胺层2的厚度可为0.1、1、2、2.5、3、4、4.5微米、或前述任两点间的数值。

基底层10的厚度并未特别限制，可采用现有基底层的厚度。在部分实施例中，基底层10的厚度为5至10微米。在部分实施例中，基底层10的厚度可为10微米以上。

在实施例中，分布于基底层10中的含氟的高分子14可为，举例但非限定，氟烃类(fuorocarbons)。具体而言，含氟的高分子例如包括氟化聚烯(fluorinatedpolyalkene)、具有氟取代基的聚烷、具有氟取代基的聚烷氧、氯氟烃(chlorofluorocarbons)等。

在部分实施例中，含氟的高分子为聚氟乙烯(polyvinylfluoride(PVF))、全氟亚乙烯基(polyfluorinatedvinylidene(PVDF))的聚合物、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene(PTFE))、聚全氟乙丙烯(polyfluorinatedethylenepropylene(FEP))、全氟聚醚(perfluoropolyether(PEPE))、全氟磺酸(PFSA)聚合物、全氟烷氧基(perfluoroalkoxy(PFA))的聚合物、三氟氯乙烯(chlorotrifluoroethylene(CTFE))的聚合物、及乙烯-三氟氯乙烯(ethylenechlorotrifuloroethylene(ECTFE))的聚合物等，可单独使用或组合使用。

在实施例中，以基底层10的总重量为基础，含氟的高分子比例为45wt％至60wt％，例如：46、48、50、55、58wt％，或前述任两点之间的值。在部分实施例中，含氟的高分子的比例可为45至55wt％。在另一部分实施例中，含氟的高分子的比例可为55至60wt％。在另一部分实施例中，含氟的高分子的比例可为47至57wt％。

所采用的含氟的高分子可为粉状，含氟的高分子具有20微米(μm)以下的平均粒径，例如，0.5μm、1μm、2.5μm、5μm、7.5μm、10μm、12.5μm、15μm、17.5μm、19μm、20μm、或前述任两点之间的值。在实施例中，含氟的高分子的平均粒径为约5至15μm。在一些实施例中，可采用平均粒径为1至10μm的含氟的高分子，优选为2至8μm。在另一些实施例中，可采用平均粒径为11至20μm的含氟的高分子，优选为12至18μm。在另一些实施例中，可采用平均粒径为6至15μm的含氟的高分子。

请参阅图2，在本发明中添加低表面能的含氟高分子14于基底层10中，可降低该膜的表面张力，使得该膜表面与其他层结构的附着力随之降低。在实施例中，由于添加该含氟的高分子，基底层10可具有所欲表面张力，使得聚酰亚胺层12能够形成于基底层10的一表面上。另一优点在于，将本发明的聚酰亚胺层12进行后续应用，例如与金属层22贴合以制备挠性电路板时，能够轻易地移除基底层10，例如，可以直接剥离基底层10，并完整保留聚酰亚胺层12附着于金属层(例如铜箔)20上，不会使聚酰亚胺层12破裂或随着基底层10而与铜箔分离。

在实施例中，基底层10具有水接触角大于40°，例如：50°、60°、75°、90°、120°、150°、180°，或前述任两点之间的值。

在一实施例中，聚酰亚胺层12与基底层10之间的剥离强度低于0.15kgf/cm，例如：0.14kgf/cm、0.12kgf/cm、0.10kgf/cm、0.05kgf/cm，或前述任两点之间的值。

在实施例中，本发明的制备步骤可包括：制备一基底层10，其中，该基底层10包括构成该基底层主结构的聚酰亚胺20及分布于其中的低表面能高分子14；在该基底层10的一表面涂布一聚酰胺酸溶液；以及加热该聚酰胺酸溶液，以在该基底层上形成一聚酰亚胺层12，其中，该基底层10为可剥离地附着在该聚酰亚胺层12上。详细内容则如下所述。首先制备基底层，将所欲二胺单体及二酐单体置于溶剂中反应形成第一聚酰胺酸溶液，接着添加低表面能的高分子14，混合均匀后，在玻璃或不锈钢平板上涂布成层。接着以约90℃至约350℃的温度烘烤，而形成该基底层10。

接着，制备聚酰亚胺层12，将所欲二胺单体及二酐单体置于溶剂中反应形成第二聚酰胺酸溶液，其所使用的单体可与基底层10为相同、部分相同、或不同。视需要可添加所欲添加剂，如色料、消光剂等。将第二聚酰胺酸溶液于基底层上涂布成层，以约90℃至约350℃的温度烘烤，而形成聚酰亚胺层12，聚酰亚胺层12的厚度优选为5微米以下，例如：0.1至5微米。

视需要，可在形成该聚酰亚胺膜(包括该基底层10及该聚酰亚胺层12)后，进一步进行双轴延伸处理，据此可增进该聚酰亚胺膜的强度。由于聚酰亚胺膜厚度越薄则越难以进行双轴延伸处理，因此，已知目前市售的超薄聚酰亚胺膜几乎无法于工艺中进行双轴延伸处理，对于其薄膜强度会造成不利的影响。只是，本发明的聚酰亚胺膜由于直接形成超薄的聚酰亚胺层12于该基底层10上，因此可视需要进行双轴延伸处理，而不会对薄膜造成不利的影响，例如破裂。

本发明的聚酰亚胺膜可利用热转化或化学转化的方式形成。若采用化学转化的方式，则在涂布步骤前，可将脱水剂及催化剂添加至聚酰胺酸溶液中。前述所使用的溶剂、脱水剂及催化剂均可为本技术领域现有者。该溶剂可为非质子性极性溶剂，例如二甲基乙酰胺(DMAC)、N，N′-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)、二甲亚砜(DMSO)、四甲基砜、N，N′-二甲基-N，N′-丙烯基脲(DMPU)等。该脱水剂可为脂肪族酸酐(如醋酸酐及丙酸酐)、芳香族酸酐(如苯酸酐及邻苯二甲酸酐)等。该催化剂可为杂环三级胺(例如甲吡啶(picoline)、吡啶等)、脂肪族三级胺(例如三乙基胺(TEA)等)、芳香族三级胺(例如二甲苯胺等)等。聚酰胺酸∶脱水剂∶催化剂的摩尔比为1∶2∶1，即对每摩尔的聚酰胺酸，使用约2摩尔的脱水剂及约1摩尔的催化剂。

在本发明中，由二胺单体及二酐单体经缩合反应而形成聚酰亚胺，且该二胺与该二酐以约为等摩尔的比例(1∶1)进行反应，例如0.9∶1.1、或0.98∶1.02。

构成该基底层10主结构的聚酰亚胺20及聚酰亚胺层12的聚酰亚胺20并未特别限制。

在实施例中，该二胺单体可为4，4′-二胺基二苯醚(4，4′-oxydianiline(4，4′-ODA))、对苯二胺(phenylenediamine(p-PDA))、2，2’-双(三氟甲基)联苯胺(2，2′-Bis(trifluoromethyl)benzidine(TFMB))、1，3-双(4′-胺基苯氧基)苯(1，3-bis(4-aminophenoxy)benzene(TPER))、1，4-双(4-胺基苯氧基)苯(1，4-bis(4-aminophenoxy)benzene(TPEQ))、4，4’-二胺基-2，2’-二甲基-1，1’-联苯(2，2′-dimethyl[1，1′-biphenyl]-4，4′-diamine(m-TB-HG))、1，3-双(3-胺基苯氧基)苯(1，3’-Bis(3-aminophenoxy)benzene(APBN))、3，5-二胺基三氟甲苯(3，5-Diaminobenzotrifluoride(DABTF))、2，2′-双[4-(4-胺基苯氧基苯基)]丙烷(2，2′-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane(BAPP))、6-胺基-2-(4-胺基苯基)-苯并恶唑(6-amino-2-(4-aminophenyl)benzoxazole(6PBOA))、5-胺基-2-(4-胺基苯基)-苯并恶唑(5-amino-2-(4-aminophenyl)benzoxazole(5PBOA))等，可单独使用或组合使用。

在实施例中，该二酐单体可为3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酸酐(3，3′，4，4′-biphenyltetracarboxylicdianhydride(BPDA))、2，2-双[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酸酐(2，2-bis[4-(3，4dicarboxyphenoxy)phenyl]propanedianhydride(BPADA))、均苯四甲酸二酸酐(pyromelliticdianhydride(PMDA))、4，4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐(2，2′-Bis-(3，4-Dicarboxyphenyl)hexafluoropropanedianhydride(6FDA))、二苯醚四甲酸二酸酐(4，4-Oxydiphthalicanhydride(ODPA))、苯酮四羧酸二酸酐(Benzophenonetetracarboxylicdianhydride(BTDA))、3，3′，4，4′-二环己基四甲酸二酐(3，3′，4，4′-dicyclohexyltetracarboxylicaciddianhydride(HBPDA)等，可单独使用或组合使用。

在一些实施例中，构成基底层10主结构的聚酰亚胺20的单体包括下列成分：二胺可为4，4′-二胺基二苯醚(4，4′-ODA)、对苯二胺(p-PDA)、2，2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)，可单独或组合使用；该二酐可为均苯四甲酸二酐(PMDA)、3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐(BPDA)、2，2-双[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，可单独或组合使用。

在实施例中，聚酰亚胺层12可使用与该基底层10完全相同、部分相同、或不同的单体。在一些实施例中，聚酰亚胺层12所使用的二胺可为4，4′-二胺基二苯醚(4，4′-ODA)、对苯二胺(p-PDA)、2，2’-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)，可单独或组合使用；以及，二酐可为均苯四甲酸二酐(PMDA)、3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐(BPDA)、2，2-双[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)，可单独或组合使用。

在另一实施例中，请参阅图3，本发明另提供一保护层24，保护层24为另一附着有基底层10的聚酰亚胺层12，在聚酰亚胺层12的第二表面18涂布胶体26，而将保护层22通过胶体26黏着于具有金属层24的聚酰亚胺层12上，用以保护金属层22，接着，请参阅图4，自聚酰亚胺层12上剥离基底层10，如是，可形成另一具有保护层22的超薄挠性电路板。

以下以实施例详述本发明。

实施例

将52.63克的4，4′-ODA与溶剂440克的DMAc置入三颈烧瓶内。于30℃下搅拌至完全溶解后再加入约57.37克的PMDA。其中，单体占反应溶液总重量的20wt％。接着，续持搅拌并于25℃持续反应20个小时，即可获得第一聚酰胺酸溶液。于第一聚酰胺酸溶液中加入100克的PTFE粉末(占PI膜总重量的45wt％)，搅拌均匀后再加入醋酸酐及甲基吡啶作为催化剂(添加比例为聚酰胺酸溶液∶醋酸酐∶甲基吡啶的摩尔比为约1∶2∶1)，脱泡完涂布于玻璃板上，并放入80℃的烘箱内加热约30分钟，以移除大多数的溶剂。接着，将上述涂布有聚酰胺酸溶液的玻璃板放入170℃的烘箱内，加热约1小时以形成基底层10。

接着，以类似步骤制备超薄聚酰亚胺板体。以52.63克的4，4′-ODA与57.37克的PMDA反应可获得第一聚酰胺酸溶液单体占反应溶液总重量的百分比约20wt％，将脱泡完的第二聚酰胺酸溶液涂布于该基底层10上再于80℃烘箱内进行烘烤30min。取下由基底层10与超薄聚酰亚胺板体10所组成的湿膜并固定于四边备有针板的延伸机上，对该湿膜进行双轴延伸。湿膜原始宽度及长度为L_0x及L_0y，延伸后的宽度及长度为L_x及L_y，以公式(L_x-L_0x)/L_0x及(L_y-L_0y)/L_0y计算宽度伸率(ε_x)及长度延伸率(ε_y)，在本实施例中，ε_x及ε_y分别约为40％。

最后，将经双轴延伸处理的湿膜放入170～350℃烘箱进行烘烤4小时。

最终所得聚酰亚胺膜的总厚度为27.5μm，其中，基底层厚度为25μm，聚酰亚胺板体的厚度为2.5μm。

薄膜性能测试

水接触角测试：使用座滴法测量接触角(DSA10-MK2，Kruss)。利用光线照射液滴，将其投影以CCD显示图像在显示器上，再控制其内建的分析软件计算出接触角，误差为±5°。

剥离强度测试：在超薄聚酰亚胺层的表面上胶并压合18微米的铜箔，并利用使用万能材料试验机(HounsfieldH10ks)依据IPC-TM6502.4.9方式测量。并确认剥离的界面于基底层与超薄聚酰亚胺层之间。

前述实施例所得的聚酰亚胺膜，其水接触角为45°；且其超薄聚酰亚胺层12与该基底层10之间的剥离强度测得为0.14kgf/cm。

比较例1

步骤同上述实施例，只是第一聚酰胺酸溶液中的PTFE粉末改为42.4克(占PI膜总重量的30wt％)。

比较例1所得薄膜，其水接触角为32°；而其两层间的剥离强度测试结果为0.5kgf/cm，两层不易分离，不利于后续应用时将基底层移除的步骤。

比较例2

步骤同上述实施例，只是第一聚酰胺酸溶液中的PTFE粉末改为231克(占PI膜总重量的70wt％)。

结果显示，第二聚酰胺酸溶液无法于基底层10上涂布成膜，是因基底层含氟量过高，致使表面能太低。

在现有以双轴延伸工艺制备超薄聚酰亚胺层的工艺中，超薄聚酰亚胺层12的最低厚度约为10μm(不含基底层)；而厚度低于10μm的聚酰亚胺膜的工艺则为，先形成聚酰亚胺膜，再将其与PET基底层贴合后成卷贩卖，以进行后续应用。与上述现有产品及其工艺相比，本发明可利用双轴延伸工艺而直接于聚酰亚胺基底层10上形成厚度为5微米以下的超薄聚酰亚胺层12，且可于成膜后直接卷起作为产品售卖。此外，本发明的超薄聚酰亚胺膜对于下游布胶的操作性无任何影响，并可直接且轻易地移除基底层10。据此，本发明不但更能降低薄膜厚度，更可简化工艺步骤，降低成本，有利于大规模量产。

上述特定实施例的内容是为了详细说明本发明，然而，这些实施例仅是用于说明，并非意欲限制本发明。本领域技术人员可以理解，在不悖离权利要求所界定的范畴下针对本发明所进行的各种变化或修改均落入本发明的一部分。

Claims

1.一种挠性电路板，其特征在于，包括：

一聚酰亚胺层，其具有一第一表面及一第二表面；

一基底层，其可剥离地附着在该聚酰亚胺层的第一表面，且包括构成该基底层主结构的聚酰亚胺；及

一金属层，其形成于该聚酰亚胺层的第二表面。

2.根据权利要求1所述的挠性电路板，其中，该基底层或该聚酰亚胺层具有一小于35dyne/cc的低表面能。

3.根据权利要求1所述的挠性电路板，其中，该基底层与该聚酰亚胺层具有小于0.15kgf/cm的剥离强度。

4.根据权利要求1所述的挠性电路板，其中，该基底层或该聚酰亚胺层具有一表面能小于35dyne/cc的含氟高分子，该含氟高分子具有20微米以下的平均粒径。

5.根据权利要求1所述的挠性电路板，其中，该含氟的高分子选自由聚氟乙烯(PVF)、全氟亚乙烯基(PVDF)聚合物、聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、全氟聚醚(PEPE)、全氟磺酸(PFSA)聚合物、全氟烷氧基(PFA)聚合物、三氟氯乙烯(CTFE)聚合物、及乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)聚合物所成群组的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的挠性电路板，其中，以该基底层的总重量为基础，该含氟的高分子为45wt％至60wt％。

7.根据权利要求1所述的挠性电路板，其中，该基底层或聚酰亚胺层包含有C-F键或硅氧烷。

8.一种挠姓电路板的制造方法，其特征在于，包括有：

一聚酰亚胺层，其具有一第一表面及一二表面；

一基底层，其可剥离地附着在该聚酰亚胺层的第一表面，且包括构成该基底层主结构的聚酰亚胺；

一金属层，其形成于该聚酰亚胺层的第二表面；及

将该基底层自该聚酰亚胺层剥离。

9.根据权利要求第8项所述的挠性电路板的制造方法，其中，该基底层或该聚酰亚胺层具有一小于35dyne/cc的低表面能。

10.根据权利要求8所述的挠性电路板的制造方法，其中，该基底层或聚酰亚胺层包括有一表面能小于35dyne/cc的含氟高分子，该含氟高分子具有20微米以下的平均粒径。

11.根据权利要求8所述的挠性电路板的制造方法，其中，该基底层或聚酰亚胺层包含有C-F键或硅氧烷。

12.一种挠性电路板，其特征在于，包括：

一聚酰亚胺层，其具有一第一表面及一二表面；

一金属层，其形成于该聚酰亚胺层的第二表面；及

一保护层，其包括一聚酰亚胺层及一基底层可剥离地附着于该聚酰亚胺层，使该基底层可自该聚酰亚胺层剥离，该保护层的聚酰亚胺层覆盖于该具有金属层的聚酰亚胺层上。

13.根据权利要求12所述的挠性电路板，其中，该基底层或该聚酰亚胺层具有一小于35dyne/cc的低表面能。

14.根据权利要求12所述的挠性电路板，其中，该基底层与该聚酰亚胺层具有小于0.15kgf/cm的剥离强度。

15.根据权利要求12所述的挠性电路板，其中，该基底层或聚酰亚胺层包括有一表面能小于35dyne/cc的含氟高分子，该含氟高分子具有20微米以下的平均粒径。

16.根据权利要求12所述的挠性电路板，其中，该基底层或聚酰亚胺层包含有C-F键或硅氧烷。

17.一种挠性电路板的制造方法，其特征在于，包括：

一聚酰亚胺层，其具有一第一表面及一二表面；

一金属层，其形成于该聚酰亚胺层的第二表面；

一保护层，其包括一聚酰亚胺层及一基底层可剥离地附着于该聚酰亚胺层，该保护层的聚酰亚胺层覆盖于该具有金属层的聚酰亚胺层上；及

将该基底层自该聚酰亚胺层上剥离。

18.根据权利要求17所述的挠性电路板的制造方法，其中，该基底层或该聚酰亚胺层具有一小于35dyne/cc的低表面能。

19.根据权利要求17所述的挠性电路板的制造方法，其中，该基底层或聚酰亚胺层包括有一表面能小于35dyne/cc的含氟高分子，该含氟高分子具有20微米以下的平均粒径。

20.根据权利要求17所述的挠性电路板的制造方法，其中，该基底层或聚酰亚胺层包含有C-F键或硅氧烷。