CN105856792B - 单面薄型金属基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种单面薄型金属基板的制造方法，提供二聚酰亚胺膜，通过一粘合剂层相互对接贴合，以形成一第一镀层表面及一第二镀层表面；在该第一镀层表面及该第二镀层表面进行化学电镀，以分别形成一镍金属层；进行一第一电镀，以在该镍金属层上形成一第一铜层；进行一第二电镀，以在该第一铜层上形成一第二铜层；及将该二聚酰亚胺膜在贴合处予以分离，以形成两个单面薄型金属基板。由此，该单面薄型金属基板的制造方法，可用以制造细线、微孔及高密度基板，且具有较佳的尺寸安定性，可提高其可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种单面薄型金属基板的制造方法，特别是涉及一种薄铜的单面基板，可具有细线、微孔及高密度的特性，且可达到有效降低生产成本的方法。
背景技术
可挠性铜箔叠层板(Flexible copper clad laminate，FCCL)广泛应用于电子产业中作为电路基板(PCB)，FCCL除了具有轻、薄及可挠的优点外，用聚酰亚胺膜还具有电性能、热性能及耐热性优良的特点外，其较低的介电常数(Dk)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。
一种单面可挠性铜箔叠层板(FCCL)有如下的制造方式，(1)涂布法(castingtype)：先形成铜箔后(延压形成)，再将聚酰亚胺膜(PI)前驱体聚酰胺酸(Polyimide acid，简称PAA)涂布在铜箔上，经加热使PAA闭环脱水而形成PI膜，此工艺虽然简单，但是因为PAA溶液的固含量约15-30％，使得形成PI膜的过程中必需移除大量的溶剂及PAA闭环脱水产生的水分，不仅降低生产速度，也容易造成应力残留，而使得所制得的两层软性铜箔基板的成品容易卷曲而影响尺寸安定性。此外，PI膜直接在铜箔上成型，所以仅能制成单面铜层，且铜箔须具一定厚度以供PAA涂布，使得铜箔难以缩小至12微米以下，或缩小至更小厚度时，铜箔的成本将更高，因而涂布法制得的铜箔基板所能应用的产品将受限。
(2)溅镀法(sputtering)/电镀法(plating type)：其主要包括下列步骤，将PI膜表面去水，等离子处理以粗化PI膜表面，溅镀含铬的合金作为中介层，溅镀铜金属作为晶种层，以电镀法镀铜使铜层增厚。由于以溅镀法(sputtering)/电镀法(plating type)可得更薄的铜层，因此具较佳的细线路能力的优点，但是，由于溅镀法工艺除了电镀工艺外需要在真空环境中进行，其中由于PI膜的含水率约1-3％，在真空中除水时会造成真空度不易维持，且其逸气率(outgasing)容易导致真空泵的高负荷，此外，在溅镀过程中由于PI膜的高绝缘性，其表面容易产生静电使得溅镀铜常发生针孔(pinhole)的问题。再者，为了增加铜层与PI膜的附着性而增加的中介层。若在蚀刻工艺中蚀刻不完全，线路根部所残留的微量铬金属会造成离子迁移效应(ion migration)的问题，而影响高频电路板品质，因此，溅镀法(sputtering)/电镀法(plating type)工艺制得的单面铜箔基板虽可达到细线、微孔及高密度的需求，但其整体设备及制造成本过高，因而，无法达到降低生产成本的需求。
目前，一种可挠性铜箔积材是在聚酰亚胺膜表面以无电解电镀方式形成一镍金属层，再在其上以电解电镀形成一铜金属层，以镍作为屏障，以防止铜扩散至聚酰亚胺膜中的方式，镍金属层可提供铜金属层与聚酰亚胺膜良好的附着性。
但是，欲在镍金属层上进行电镀铜作业，由于镍电阻值过高，在进行高电流电镀铜作业时，会导致电镀铜厚度不均及表面产生色差，而造成尺寸安定性不佳的品质问题。
因此，为了能制造单面薄型金属基板，且又能降低生产成本及符合细线、微孔及尺寸安定性佳的需求，实为业界努力研究的课题。
发明内容
本发明为一种单面薄型金属基板的制造方法，提供两聚酰亚胺膜，通过一粘合剂层相互对接贴合，以形成一第一镀层表面及一第二镀层表面；在该第一镀层表面及该第二镀层表面进行金属化，以分别形成一镍金属层；进行一第一电镀，以在该镍金属层上形成一第一铜层；进行一第二电镀，以在该第一铜层上形成一第二铜层；及将该两聚酰亚胺膜在贴合处予以分离，以形成两个单面薄型金属基板。
由此，该单面薄型金属基板的制造方法可用以制造细线、微孔及高密度基板，且具有较佳的尺寸安定性，可提高其可靠性。
附图说明
图1为本发明的两聚酰亚胺膜的剖视图；
图2为图1的贴合剖视图；
图3为图2具有镍金属层的剖视图；
图4为图3具有第一铜层的剖视图；
图5为图4具有第二铜层的剖视图；
图6为图5的两聚酰亚胺膜分离的剖视图。
【附图标记说明】
聚酰亚胺膜 10、12
粘合剂层 14
第一镀层表面 16
第二镀层表面 18
镍金属层 20
第一铜层 22
第二铜层 24
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明的单面薄型金属基板的制造方法，首先，提供两聚酰亚胺膜10、12(介电材料)，本实施例中聚酰亚胺膜10、12，其单体成份及制备方法并无特别限制，可通过本技术领域的通常技术进行，其厚度可为7-50微米(μm)，且该聚酰亚胺膜内可添加有微粒填充物，可增加基板的安定性，且通过蚀刻使散布在聚酰亚胺膜表层的微粒填充物，使两聚酰亚胺膜10、12的表层形成微凹孔(此为已知技术，图中未显示)。
请参阅图2所示，将两聚酰亚胺膜10、12相互对接贴合，本实施例中是通过一粘合剂层14(本实施例为黏胶)将两聚酰亚胺膜10、12贴合，并形成裸露的第一镀层表面16及第二镀层表面18。
请参阅图3所示，将贴合的两聚酰亚胺膜10、12进行化学电镀沉积，使一镍金属层20分别形成在第一镀层表面16及第二镀层表面18上，镍金属层20可与该微凹孔(图中未显示)结合，以提升镍金属层20与第一镀层表面16及第二镀层表面18的结合强度，且镍层的厚度可为0.07～0.11微米。
进行一热处理步骤，在本实施例中，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℃。
在本实施例中，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％。
进行一酸处理步骤，可有效去除镍金属层20上的氧化层，本实施例中，该酸处理包括有一酸洗，以增加镍膜的湿润性，及一酸淋，以去除镍膜的氧化层。该酸洗溶液组成为硫酸0.2-2wt％，该酸淋溶液组成为含氯离子20-50ppm及200g/L的H2SO4、55g/L的CuSO4的硫酸铜溶液。
请参阅图4所示，将具有镍金属层20的两聚酰亚胺膜10、12以电镀法进行第一电镀，第一电镀的电解液组成比率为高酸低铜电解液，其包含200g/L的H2SO4、55g/L的CuSO4的硫酸铜溶液及50ppm的氯离子，以沉积一第一铜层22在镍金属层20上，第一铜层22的厚度可为0.2～12微米。
请参阅图5所示，将具有第一铜层22的聚酰亚胺膜10、12进行第二电镀，使第一铜层22上形成第二铜层24，该第二电镀的电解液组成比率为低酸高铜，其包含有150g/L的H2SO4、120g/L的CuSO4及50ppm的氯离子。
请参阅图6所示，将两个聚酰亚胺膜10、12予以分离，即可得到两个单面薄型金属基板。
实施例1
无电解电镀镍步骤：将聚酰亚胺膜以荒川化学工业株式会社的TAMACLEAN 110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、速化等无电解电镀镍的步骤，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，使聚酰亚安膜表面形成一镍金属层20。
热处理步骤：以90℃烘烤该膜24小时。如此得到一经过热处理具有镍金属层20的聚酰亚胺复合膜。
对该复合膜进行一酸处理步骤，该酸处理包括有一酸洗，以增加镍膜的湿润性，及一酸淋，以去除镍膜的氧化层。该酸洗溶液组成为硫酸0.2-2wt％，该酸淋溶液为前述含有氯离子20-50ppm的硫酸铜溶液，酸处理后，其表面电阻值为5.22(Ω/sq)。
第一电镀步骤：将经过热处理的复合膜进行第一电镀，电镀液为前述高酸低铜电解液，电流密度1.5ASD，使该镍金属层20上形成一厚度为0.67微米的第一铜层22。
第二电镀步骤：进行第二电镀，电镀液为前述低酸高铜电解液，电流密度2ASD，使第一铜层22上形成一厚度为2.33微米的第二铜层24。
进行尺寸安定性测试，得到0.02％。
完成第二电镀步骤后可进行浸泡有机抗氧化剂，以进行一抗氧化处理。
实施例2
制作一与实施例1相同的经过热处理及酸处理具有镍金属层20的聚酰亚胺复合膜。
第一电镀步骤：将该聚酰亚胺复合膜进行第一电镀，电镀液为前述高酸低铜电解液，电流密度2ASD，使该镍金属层20上形成一厚度为1.26微米的第一铜层22。
第二电镀步骤：进行第二电镀，电镀液为前述低酸高铜电解液，电流密度3ASD，使第一铜层22上形成一厚度为4.74微米的第二铜层24。
进行尺寸安定性测试，得到0.04％。
完成第二电镀步骤后可进行浸泡有机抗氧化剂，以进行一抗氧化处理。
实施例3
制作一与实施例1相同的经过热处理及酸处理具有镍金属层20的聚酰亚胺复合膜。
第一电镀步骤：将该聚酰亚胺复合膜进行第一电镀，电解液为前述高酸低铜电解液，电流密度2ASD，使该镍金属层20上形成一厚度为1.99微米的第一铜层22。
第二电镀步骤：进行第二电镀，电解液为前述低酸高铜电解液，电流密度4ASD，使第一铜层22上形成一厚度为7.01微米的第二铜层24。
进行尺寸安定性测试，得到0.05％。
完成第二电镀步骤后可进行浸泡有机抗氧化剂，以进行一抗氧化处理，将其浸泡在抗氧化剂内。
比较例1
制作一与实施例1相同的经过热处理及酸处理具有镍金属层20的聚酰亚胺复合膜。
第一电镀步骤：将该复合膜进行第一电镀，电解液为前述高酸低铜电解液，电流密度2ASD，使镍金属层20上形成一厚度为0.53微米的第一铜层22。
第二电镀步骤：进行第二电镀，电解液为前述低酸高铜电解液，电流密度4ASD使第一铜层22上形成一厚度为2.47微米的第二铜层24。
进行尺寸安定性测试，得到0.11％。
完成第二电镀步骤后可进行浸泡有机抗氧化剂，以进行一抗氧化处理。
比较例2
制作一与实施例1相同的经过热处理及酸处理具有镍金属层20的聚酰亚胺复合膜。
第一电镀步骤：将该复合膜进行第一电镀，电镀液为前述高酸低铜，电流密度2ASD，使该镍金属层20上形成一厚度为1.11微米的第一铜层22。
第二电镀步骤：进行第二电镀，电解液为前述低酸高铜电解液，电流密度4ASD，使第一铜层22上形成一厚度为4.89微米的第二铜层24。
完成第二电镀步骤后可进行浸泡有机抗氧化剂，以进行一抗氧化处理。
进行尺寸安定性测试，得到0.12％。
比较例3
制作一与实施例1相同的经过热处理及酸处理具有镍金属层20的聚酰亚胺复合膜。
第一电镀步骤：将该复合膜进行第一电镀，电镀液前述为高酸低铜电解液，电流密度2ASD，使该镍金属层20上形成一厚度为1.68微米的第一铜层22。
第二电镀步骤：进行第二电镀，电解液为前述低酸高铜电解液，电流密度2ASD，使第一铜层22上形成一厚度为7.32微米的第二铜层24。
进行尺寸安定性测试，得到0.12％。
表1
尺寸安定性的测试方法：
依据IPC-TM650 2.2.4c规范，使用2D测量仪(型号M-4030-PC，购自全闳精密)测量，尺寸安定性＞＝0.1％为尺寸安定性不佳)。
将经过热处理的复合膜进行电解电镀，使该金属镍层22上形成第一铜层22，再在第一铜层22上电解电镀，以形成一第二铜层24，而制备得可挠性金属叠层材(FCCL)。
本发明第一铜层14厚度与总铜(第一铜层14+第二铜层16)厚度比为大在或等在20％时，可得到更佳的尺寸安定性(尺寸安定性小在0.01。若厚度比小在20％时，会有尺寸安定性不佳的问题。一般业界的常用标准为尺寸安定性需小在0.1％。
本发明的工艺可有效降低生产成本，且操作简易，产品合格率高。且依据本发明的工艺，可制备优异的可挠式金属叠层材，达到良好热安定性、层间附着力佳(即剥离强度高)、抗吸湿、耐老化、易蚀刻、产品轻薄等性质，有利于后续在电子零件的构装材料、封装材料等方面的应用。
通过如上的制造方法，制造单面薄型金属基板时，由于是将两聚酰亚胺膜10、12贴合后一起金属化(进行金属镀层，可得到薄型金属)，以形成一镍金属层22、第一铜层22及第二铜层24，两聚酰亚胺膜分离，而可在一道工艺中，同时制作两个单面薄型金属基板，其可得到相对低的制造成本，且以电镀方式制成金属叠层，可得到细线、微孔及较佳的尺寸安定性的需求。
Claims (3)
1.一种单面薄型金属基板的制造方法，其包括有下列步骤：
提供两聚酰亚胺膜，通过一粘合剂层相互对接贴合，以形成一第一镀层表面及一第二镀层表面；
在该第一镀层表面及该第二镀层表面进行化学电镀，以分别形成一镍金属层；
进行一热处理，该热处理的温度介于80℃与150℃之间，且该热处理进行至热重损失比例达到1％以上；
进行一第一电镀，以在该镍金属层上形成一第一铜层；
进行一第二电镀，以在该第一铜层上形成一第二铜层；及
将该两聚酰亚胺膜在贴合处予以分离，以形成两个单面薄型金属基板。
2.如权利要求1所述的单面薄型金属基板的制造方法，其中，在完成热处理后、进行一第一电镀之前进行一酸处理。
3.如权利要求2所述的单面薄型金属基板的制造方法，其中，该酸处理包括有一酸洗，以增加镍膜的湿润性，及一酸淋，以去除镍金属层的氧化层。
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