CN105657966B - 具有微通孔的挠性金属积层板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具有微通孔的挠性金属积层板及其制造方法，其包括一聚酰亚胺膜，其具有多个微通孔；一化学镀镍金属层，其形成于该聚酰亚胺膜上及微通孔内壁；进行第一电镀，以在该镍层上及该微通孔内壁形成一第一铜层；进行第二电镀，以在该第一铜层上及该微通孔内壁形成一第二铜层，以及进行一填孔电镀，以形成一第三铜层于该第二铜层上并填满该微通孔。

Description

具有微通孔的挠性金属积层板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种具有微通孔的挠性金属积层板及其制造方法，特别涉及一种在挠性电路板上先钻上多个微通孔，再实施金属化后可电镀填孔，使其具有较佳的可靠性和弯折特性。

背景技术

挠性铜积层板(Flexible copper clad laminate，FCCL)广泛应用于电子产业中以作为电路基板(PCB)，FCCL除了具有轻、薄和挠性的优点外，用聚酰亚胺膜还具有电性能、热性能和耐热性优良的特点外，其较低的介电常数(Dk)特性，使得电信号得到快速的传递，良好的热性能，可使组件易于降温，较高的玻璃化温度(Tg)，可使组件在较高的温度下良好运行。

现有技术的挠性铜积层板，为使上、下的铜层相导通，其制作方式有两种，其一为制作盲孔方式，其二为制作导通孔，之后按照需求再进行填孔。而以盲孔方式进行填孔时，以下层铜层作为支撑进行填孔，其填孔时，须在孔壁先进行金属化工艺，其工艺可为黑影、黑孔、化铜、导电高分子等方式，然后再进行电镀铜，此种方式进行填孔时，面铜与孔壁金属的电阻差异，使面铜沉积速度大于孔内，将影响填孔效果。再者，下层铜箔厚度小(小于5微米)时，在填孔工艺中会因微蚀或是清洗工艺的喷压或药水咬蚀而造成下层铜箔破孔的缺陷。但是当下层铜层厚度大时(厚度大于5微米)，在进行填孔时，将造成面铜厚度增加，不利于细线路制作。

现有技术的以制作导通孔进行上、下铜层的导通有两种方式，其一为在导通孔内直接填充导通材料，导通材料可为石墨导电胶或碳粉等，另一种为电镀铜方式。填充导通材料方式不适用微通孔的填充，而以电镀铜方式填孔，需要先进行孔壁金属化(黑影/黑孔/导电分子/化铜)，由于孔壁金属化材料与面铜材料不同，当孔内填满时，面铜厚度也随之增厚，因而，无法制作细线路，再者，金属化材料与铜层电阻的差异，铜层沉积速度大于通孔金属化材料，其填孔效率也不佳。

中国台湾专利号第1494470，一种现有技术的具有微通孔的挠性积层材料及其制作方法，其是在挠性基板上以化学镀法形成镍层，再在该镍层上电镀一铜层，其中，该挠性基板为具有通孔或盲孔，此种填孔的方法也可进行微通孔的填孔。但是，在挠性基板上形成镍层，再在镍层上电镀铜时，因直接以高电流电镀较厚的铜，而镍的电阻值较铜高，会出现铜厚度不均(接近电镀电流导入点的位置会先镀上铜，远离电流导入点的位置会较慢镀上铜)，其可靠性较差。再者，该专利技术以一次电镀铜方式进行填孔时，铜层内应力较大，会出现弯折特性较差的情形。

因此，在具有镍层的聚酰亚胺膜下进行电镀铜作业，以达到使微通孔填孔时具有较佳的可靠性和弯折性，是待研究重要课题。

发明内容

本发明是有关于挠性金属积层材料制造方法，其包括提供一聚酰亚胺膜；在该聚酰亚胺膜上进行多个微通孔的钻孔，在该聚酰亚胺膜上及微通孔内壁以化学镀形成一0.07至0.11微米的镍金属层；将聚酰亚胺膜进行一第一电镀，以在镍层上及微通孔内壁形成一第一铜层；将聚酰亚胺膜进行一第二电镀，以在该第一铜层上及微通孔内壁形成第二铜层，进一步的，可进行填孔电镀，使第三铜层形成在该第二铜层上及填满该微通孔，以完成微通孔的填孔。

这样，可使铜层有效地附着在镍金属层上，且其厚度均匀且无色差，且在制造过程中可连续性电镀第一铜层和第二铜层，以维持良好的操作性，且也具有较佳的可靠性和弯折特性。

附图说明

图1为本发明具有微通孔的挠性金属积层板的剖视图。

图2为本发明具有微通孔的挠性金属积层板的第一示图。

图3为本发明具有微通孔的挠性金属积层板的第二示图。

图4为本发明具有微通孔的挠性金属积层板的第三示图。

图5为本发明具有微通孔的挠性金属积层板的第四示图。

图6为本发明具有微通孔的挠性金属积层板的制造方法流程图。

符号说明

聚酰亚胺膜 20

微通孔 22

镍金属层 24

第一铜层 26

第二铜层 28

第三铜层 30

具体实施方式

请参阅图1至5所示，本发明具有微通孔的挠性金属积层板，其包括有一聚酰亚胺膜20，其上设有多个微通孔22，微通孔22的直径为20-50微米；在聚酰亚胺膜20上和微通孔22内壁形成一镍金属层24，其厚度为0.05-0.12微米；以及一第一铜层26，其形成于镍金属层24上及微通孔22内壁；一第二铜层28，其形成于第一铜层26上及微通孔22上及微通孔22内壁，进一步的，一第三金属层30，形成于第二金属层28上且填满微通孔22。

参阅图6，为本发明具有微通孔的挠性金属积层板的制造方法，其包括有下列步骤：提供一聚酰亚胺膜20(S1)，聚酰亚胺膜的单体成分及制备方法并未特别限制，可通过本技术领域的公知常识进行，在此处不加以赘述，聚酰亚胺膜20的厚度可为7-50微米。对聚酰亚胺膜20进行钻孔，使其上形成多个微通孔22(S2)。对聚酰亚胺膜20先进行表面处理，包括：碱性表面改质、电荷调节、催化剂处理及活化等，此处并未加以限制。

碱性表面改质步骤可使用碱性金属溶液，例如：碱金属(如氢氧化钠、氢氧化钾)水溶液、碱土金属水溶液、氨水、有机胺化合物水溶液等，或前述的混合物，可以浸渍或喷洒的方式进行处理。催化剂处理及活化步骤可采用例如：将聚酰亚胺膜浸渍于氯化亚锡(SnCl2)中，再浸渍于氯化钯(PdCl2)的盐酸酸性水溶液中；或将聚酰亚胺膜浸渍于钯/锡凝胶溶液中，再以硫酸或盐酸进行活化处理；此步骤为了在表面形成化学镀反应的金属触媒钯。

接着，将经前述表面处理的聚酰亚胺膜20进行化学镀(S3)，以在至少一表面上形成镍层24。在本技术领域中，化学镀技术包括药剂种类、浓度、温度、时间等参数，均为众所周知，此处并未特别限制，而可依据各化学镀液的条件进行。在实施例中，可采用Ni-P、Ni-B、纯Ni等方式进行镀镍。在一实施例中，以Ni-P进行，较佳的采用低磷镍(含磷量低于5重量％(wt％))，所形成的镍层的含磷量约为2至4wt％。

本发明采用单次镀镍的方式，在该聚酰亚胺膜的一表面形成单层镍层，也可在聚酰亚胺膜的两个表面分别形成单层镍层。在实施例中，其厚度约为0.07至0.11微米，例如0.07、0.1微米等。

在一实施例中，本发明的工艺采用卷对卷(roll-to-roll)方式进行。卷对卷工艺通常应用于挠性薄膜工艺，可以连续生产。

在镍金属层12形成后，进行热处理。通过该热处理步骤，可改善现有技术的金属层与聚酰亚胺膜间的附着力问题(即两者间的剥离强度的高温可靠性不足)。经由该热处理步骤，可在维持金属层与聚酰亚胺膜的剥离强度的同时，提高铜层电镀的合格率，并改善铜层电镀的操作性。并且本发明在适当的镍金属层厚度下，在同一生产线，先进行一第一铜层电镀后，再进行一第二铜层电镀，可维持良好的操作性和工艺合格率。

在实施例中，该热处理的温度介于约60℃与约150℃之间，例如：65℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃等，或前述任意两点间的温度。在一较佳实施例中，该热处理温度为70℃至130℃。在一更佳实施例中，该热处理温度为90℃至130℃。

在实施例中，该热处理的处理时间低于28小时，且大于2小时，例如：4小时、8小时、12小时、16小时、20小时、24小时、26小时等，或前述任意两点间的时间。在一较佳实施例中，该处理时间为12小时至24小时。在一更佳实施例中，为24小时。

经过热处理后，测定该镍层-聚酰亚胺膜的热重损失比例，即经热处理后的膜重与经热处理前的膜重的比例，达到1％以上。在一实施例中，该热重损失比例为1％至2％。

该热处理步骤可维持该聚酰亚胺膜与该镍层间的优异的剥离强度保留率，在此处，剥离强度保留率可由下列公式计算：

剥离强度保留率(％)＝(P1/P0)×100％。

其中，P0为经该热处理步骤后的初始剥离强度，P1为经该热处理步骤以及经老化步骤(150℃处理168小时)后的剥离强度。在实施例中，剥离强度保留率约为50％以上，例如：55％、60％、65％、70％、75％或以上，或前述任意两点间的范围。在完成热处理步骤后，以垂直卷对卷方式进行第一电镀(S4)，电解液为高酸低铜，以在镍层24上形成一第一铜层26。

在完成热处理步骤后，以垂直卷对卷方式进行第一电镀(S4)，电解液为高酸低铜，包含200g/L的H₂SO₄、55g/L的CuSO₄及50ppm的氯离子，以在镍金属层24上形成一第一铜层26。

在完成第一电镀后，以连续性方式进行第二电镀(S5)，电解液为低酸高铜，其包含有150g/L的H₂SO₄、120g/L的CuSO₄及50ppm的氯离子，以于第一铜层26上形成一第二铜层28。

这样，以两次电镀方式在镍金属层24上先行成一第一铜层26，以降低表面电阻值，再进行第二铜层28电镀时，可使铜层具有较佳的均匀性且无色差，以得到更佳可靠性。再者，在镍金属层24上先行电镀一第一铜层26，再行电镀一第二铜层26时，在微通孔22内的应力较小，而具有较佳的弯曲性。

另外，还可进行一填孔电镀(S6)，使第三铜层30形成于第二铜层28上以及填满微通孔22，以完成填孔作业。

实施例1：

化学镀镍步骤：将聚酰亚胺膜以荒川化学工业株式会社TAMACLEAN110试剂在35℃下进行表面处理约150秒。接着，以SLP工艺(SLP process，来自奥野制药株式会社)进行表面电荷调节、预浸、催化、速化等化学镀镍的步骤，以形成“单层镍层-聚酰亚胺膜-单层镍层”的复合膜，且镍金属层总厚度为0.217μm。该SLP系列试剂(包括SLP-200、SLP-300、SLP-400、SLP-500、SLP-600)购自奥野制药株式会社。

热处理步骤：以90℃烘烤该膜24小时。这样得到一经过热处理具有镍金属层的聚酰亚胺复合膜。

第一电镀步骤：将经过热处理的聚酰亚胺复合膜进行第一电镀，电解液高酸低铜，包含200g/L的H₂SO₄、55g/L的CuSO₄及50ppm的氯离子，电流密度1ASD，使该镍金属层24上形成一厚度为0.56微米的第一铜层26。

第二电镀步骤：进行第二电镀，电解液为低酸高铜，其包含有150g/L的H₂SO₄、120g/L的CuSO₄及50ppm的氯离子，电流密度1.5ASD，以得到一厚度为1.44微米的第二铜层28。

电镀填孔步骤：以填孔药水进行填孔，其填孔厚度为7微米。

进行弯折测试(MIT次数越多表示耐折特性越好)，可得MIT值为271。

比较例1：

制作一与实施例1相同的经过热处理具有镍金属层的聚酰亚胺复合膜。

对此聚酰亚胺复合膜进行一电镀填孔步骤：以填孔药水进行填孔，其填孔厚度为9微米。

进行弯折测试(MIT次数越多表示耐折特性越好)，可得MIT值为151。

比较例2：

制作一与实施例1相同的经过热处理具有镍金属层的聚酰亚胺复合膜。

对此聚酰亚胺复合膜进行一电镀步骤，得到一厚度2微米的底铜。

进行一电镀填孔步骤：以填孔药水进行填孔，其填孔厚度为7微米。

进行弯折测试(MIT次数越多表示耐折特性越好)，可得MIT值为145。表1为弯折特性比较表。

表1

在一定的总铜厚度下，微通孔22内具有第一铜层26和第二铜层28时(底铜)，其弯折特性比仅有一铜层(底铜)及没有底铜时优异。

将经过热处理的复合膜进行电解电镀，使该镍层上形成第一铜层，使在第一铜层上电解电镀，以形成一第二铜层，而制备得具有微通孔的挠性金属积层材料(FCCL)，不仅其具有更佳的耐折性，可应用于弯折角度更大或多弯折的产品。也因为第一铜层降低表面电阻，在第二铜层电镀时可达到较佳的均匀性，可避免电镀厚度不均与填孔不均的缺陷产生。

通过以上所述，本发明具有微通孔的挠性金属积层板及其制造方法，先于聚酰亚胺膜20上进行微通孔22钻孔，再以化学镀，使聚酰亚胺膜20表面及微通孔22内形成镍金属层24，再电镀第一铜层26及第二铜层28，再进行一填孔电镀后，可具有较佳的弯折特性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有微通孔的挠性金属积层板，其包括有：

一聚酰亚胺膜，其具有多个微通孔；

一镍金属层，其形成于该聚酰亚胺膜上及该多个微通孔内壁；

一第一铜层，其形成于该镍金属层上及该微通孔内壁；

一第二铜层，其形成于该第一铜层上及该微通孔内壁；以及

一第三铜层位于该第二铜层上并填满该微通孔。

2.如权利要求1所述的具有微通孔的挠性金属积层板，其中，该微通孔的直径为20-50微米。

3.如权利要求1所述的具有微通孔的挠性金属积层板，其中，该镍金属层的厚度为0.05-0.12微米。

4.一种具有微通孔的挠性金属积层板的制造方法，其包括有：

提供一聚酰亚胺膜；

在该聚酰亚胺膜上形成多个微通孔；

该聚酰亚胺膜上及该微通孔内壁化学镀一镍金属层；

进行第一电镀，使第一铜层形成于该镍金属层上及该微通孔内壁；以及

进行第二电镀，使第二铜层形成于该第一铜层上及该微通孔内壁；

其中，还包括有一填孔电镀步骤，使第三铜层形成于该第二铜层上及填满该微通孔。

5.如权利要求4所述的具有微通孔的挠性金属积层板的制造方法，其中，该微通孔的直径为20-50微米。

6.如权利要求4所述的具有微通孔的挠性金属积层板的制造方法，其中，该镍金属层的厚度为0.05-0.12微米。

7.如权利要求4所述的具有微通孔的挠性金属积层板的制造方法，其中，该第一电镀的电镀液为高酸低铜，该第二电镀的电镀液为低酸高铜。