CN107710889B - 用于硬盘驱动器的挠曲部的等离子体处理 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造柔性电路的方法可包括利用大气等离子体和离子束中的至少一种对柔性电路的表面进行处理。大气等离子体被通过将气体流引导到电机和柔性电路的该表面之间并在电机和柔性电路之间生成电压以便从该气体产生等离子体而形成。离子的平均离子能量从约500电子伏特变化到约1,500电子伏特。

Description

用于硬盘驱动器的挠曲部的等离子体处理
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年5月6日提交的临时申请No.62/157,819的优先权，其全部内容被通过引用结合到本文中。
技术领域
本发明涉及柔性电路制造中的等离子体处理。更具体地，本发明涉及用于硬盘驱动器的挠曲部的等离子体处理。
背景技术
柔性电路通常包括导体层和绝缘层，该绝缘层可以至少分隔开导体层的多个部分并且可为导体提供环境保护。挠曲部是柔性地支承靠近旋转盘的读/写换能器(transducer)，同时还支承用于往来于该换能器传导电信号的柔性电路的结构。对于更小且密度更高的磁盘驱动器的期望已经导致了对于具有更小特征部的更小挠曲部的需求。随着挠曲部变得更小，在导电层之间提供更小的低电阻电连接并确保挠曲部的各个导电层与绝缘层之间的良好粘附力可能变得更具挑战性。
发明内容
多种实施例涉及制造柔性电路的方法。这种方法可包括利用大气等离子体对柔性电路的表面进行处理。大气等离子体通过将气体流引导到电极和柔性电路的表面之间并在电极和柔性电路之间生成电压以便从该气体产生等离子体而形成。
在柔性电路包括柔性金属衬底及设置在该金属衬底上的介电聚合物层的一些实施例中，该方法可还包括：在介电聚合物层中形成至少一个开口，以暴露金属衬底的表面的一部分；利用大气等离子体对金属衬底的表面的暴露部分进行处理，以便从金属衬底的暴露部分去除污染物；在介电聚合物层和金属衬底的经处理的表面上沉积籽晶层；以及在籽晶层上形成多个导电迹线，其中，导电迹线中的至少一个延伸至金属衬底的经处理的表面，以便在导电迹线和金属衬底之间形成电接触。
在柔性电路包括柔性金属衬底及设置在该金属衬底上的介电聚合物层的一些实施例中，该方法可还包括：在介电聚合物层上沉积籽晶层；利用图案化的光刻胶层覆盖籽晶层的一部分；将导电金属电镀到籽晶层的未被光刻胶层所覆盖的多个部分上，以形成多个导电迹线；剥离掉图案化的光刻胶层，以暴露籽晶层的一部分；蚀刻掉籽晶层的暴露部分，以暴露介电聚合物层的表面的一部分；以及利用大气等离子体对介电聚合物层的表面的暴露部分进行处理，其中，大气等离子体从介电聚合物层的表面的介于相邻的导电迹线之间的暴露部分去除导电污染物。这种方法可还包括通过无电镀覆将另一导电金属镀覆到多个导电迹线上。
在柔性电路包括柔性金属衬底、设置在柔性金属衬底上的介电聚合物层及设置在介电聚合物层上的多个导电迹线的一些实施例中，该方法可还包括：利用大气等离子体对介电聚合物层的表面进行处理，其中，大气等离子体使介电聚合物层的表面功能化；以及形成介电聚合物涂层，该介电聚合物涂层覆盖多个导电迹线以及介电聚合物层的功能化表面的邻近于多个导电迹线中的每一个的一部分。
在柔性电路包括柔性金属衬底、设置在金属衬底上的介电聚合物层、籽晶层及设置在籽晶层上的多个导电迹线的一些实施例中，该方法可还包括：在与介电聚合物层相反的一侧上穿过柔性金属衬底形成至少一个开口；通过至少一个开口蚀刻介电聚合物层，以暴露多个导电迹线中的一个的籽晶层的表面的一部分；以及利用大气等离子体对籽晶层的表面的暴露部分进行处理，其中，大气等离子体从籽晶层的表面的暴露部分去除污染物，以能够形成连接至导电迹线的电连接。
在一些实施例中，气体基本上由氧气组成。在一些实施例中，柔性电路通过幅材加工制成，并且当柔性电路移动通过大气等离子体时，利用大气等离子体对柔性电路的表面进行处理。
多种实施例涉及制造柔性电路的方法，这些方法包括利用离子的射束对柔性电路的表面进行处理，其中，离子的平均离子能量从约500电子伏特变化到约1,500电子伏特。
在柔性电路包括柔性金属衬底及设置在金属衬底上的介电聚合物层的一些实施例中，该方法可还包括：在介电聚合物层中形成至少一个开口，以暴露金属衬底的表面的一部分；利用离子束对金属衬底的表面的暴露部分和介电聚合物层的表面进行处理，其中，离子束从金属衬底的表面的暴露部分去除污染物和天然氧化物并且使介电聚合物层的表面改性以形成类石墨层；在类石墨层和金属衬底的经处理的表面上沉积籽晶层；以及在类石墨层上形成多个导电迹线，其中，导电迹线中的至少一个延伸至金属衬底的经处理的表面，以便在导电迹线和金属衬底之间形成电接触。
在这种实施例中，离子的平均离子能量可从约1,000电子伏特变化到约1,500电子伏特。在这种实施例中，在类石墨层上形成多个导电迹线可包括：利用图案化的光刻胶层覆盖籽晶层的一部分；将第一导电金属电镀到籽晶层的未被光刻胶层所覆盖的多个部分上，以形成多个导电迹线；剥离掉图案化的光刻胶层，以暴露籽晶层的一部分；蚀刻掉籽晶层的暴露部分，以暴露类石墨层的一部分；以及利用氧等离子体对类石墨层的暴露部分进行处理，其中，氧等离子体实现下列中的至少一个：去除类石墨层的至少一部分；和氧化相邻的导电迹线之间的类石墨层。这种方法可还包括通过无电镀覆将另一导电金属镀覆到多个导电迹线上。在这种实施例中，氧等离子体可以是大气氧等离子体，该大气氧等离子体通过将氧气流引导到电极和柔性电路的表面之间并在电极和金属衬底之间生成电压以便从氧气产生等离子体而形成。
在这种实施例中，该方法可还包括：在与介电聚合物层相反的一侧上穿过金属衬底形成至少一个开口；通过至少一个开口蚀刻介电聚合物层，以暴露多个导电迹线中的一个的籽晶层的表面的一部分；以及利用大气等离子体对籽晶层的表面的暴露部分进行处理，其中，大气等离子体从籽晶层的表面的暴露部分去除污染物，以能够形成连接至导电迹线的电连接。
在一些实施例中，离子基本上由氩离子和氮离子中的至少一种构成。在一些实施例中，介电聚合物层是聚酰亚胺层。在一些实施例中，柔性电路是硬盘驱动器的挠曲部。在一些实施例中，柔性电路通过幅材加工制成，并且当柔性电路移动通过离子束时，利用离子束对柔性电路的该表面进行处理。
多种实施例涉及制造柔性电路的方法，该方法包括利用大气等离子体及利用离子的射束对柔性电路的表面进行处理。大气等离子体通过将气体流引导到电极和柔性电路的表面之间并在电极和柔性电路之间生成电压以从气体产生等离子体而形成。离子束中的离子的平均离子能量从约500电子伏特变化到约1,500电子伏特。柔性电路通过幅材加工制成，并且当柔性电路移动通过大气等离子体时，利用大气等离子体对柔性电路的表面进行处理，并且当柔性电路移动通过离子束时，利用离子束对柔性电路的表面进行处理。
虽然公开了多个实施例，但是本发明的其它实施例对于本领域技术人员而言将通过描述本发明的说明性实施例的下列详细描述而变得明显。因此，在本质上，该详细描述将被视为是说明性的而非限制性的。
附图说明
图1示出了根据一些实施例的容纳有通过大气等离子体处理过的柔性电路的幅材(web)的截面示意图。
图2是示出了根据一些实施例的介电聚合物层中的至少一个开口的柔性电路的一部分的截面图。
图3是根据一些实施例的作为利用和未利用大气等离子体进行处理的接地特征部的介电开口尺寸的函数的有缺陷的接地特征部比率的曲线图。
图4是根据一些实施例的在籽晶层沉积之后的图3中所示的柔性电路的该部分的截面图。
图5是根据一些实施例的在形成图案化光刻胶层(photoresist layer)之后的图4中所示的柔性电路的该部分的截面图。
图6是根据一些实施例的在将导电金属电镀到籽晶层的多个部分上以形成导电迹线之后的图5中所示的柔性电路的该部分的截面图。
图7是根据一些实施例的在将图案化光刻胶层从籽晶层的一部分上去除之后的图6中所示的柔性电路的该部分的截面图。
图8是根据一些实施例的在将另一导电金属无电镀沉积到导电迹线上之后的图7中所示的柔性电路的该部分的截面图。
图9是根据一些实施例的在于导电迹线上形成表面涂层之后的图8中所示的柔性电路的该部分的截面图。
图10是示出了根据一些实施例的在用于利用大气等离子体处理过的样品的介电聚合物层和介电聚合物涂层之间的最大剪切力的曲线图。
图11是根据一些实施例的在于与该介电聚合物层相反的一侧上的金属衬底中形成开口并通过金属衬底中的该开口蚀刻该介电聚合物层之后的图9中所示的柔性电路的该部分的截面图。
图12A和图12B示出了根据一些实施例的容纳有通过离子束处理过的柔性电路的幅材的截面示意图。
图13是示出了根据一些实施例的介电聚合物层中的至少一个开口以及表面改性层的形成的柔性电路的一部分的截面图。
图14是示出了根据实施例的接收多种等离子体和离子束处理的挠曲部的接地特征部电阻的图表。
图15是示出了根据实施例的用于多种离子束处理的剥离强度的图表。
图16是根据一些实施例的在沉积籽晶层之后的图13中所示的柔性电路的该部分的截面图。
图17是根据一些实施例的在形成导电迹线并去除籽晶层的暴露部分之后的图16中所示的柔性电路的该部分的截面图。
图18是根据一些实施例的在于与介电聚合物层相反的一侧上的金属衬底中形成开口并通过金属衬底中的开口蚀刻介电聚合物层之后的图17中所示的柔性电路的该部分的截面图。
尽管本发明可修改成多种改型和替代形式，但是具体实施例已经在附图中作为示例示出，并且在下文中详细地进行描述。然而，本发明并不旨在将本发明限制于所描述的特定实施例。相反，本发明旨在覆盖落在由所附权利要求书所限定的本发明的范围内的所有改型、等同物及替代物。
具体实施方式
下文中描述的实施例公开了等离子体清洁和处理工艺及其在柔性电路制造中的使用。在一些实施例中，柔性电路是硬盘驱动器悬架的挠曲部，该硬盘驱动器悬架例如为美国专利No.9,296,188和美国专利No.8,891,206中的任一篇中所述的悬架，上述两篇专利的全部内容均被通过引用结合到本文中。
图1示出了根据一些实施例的容纳有通过大气等离子体(也被称为大气压力等离子体)处理过的柔性电路的幅材的截面示意图。图1示出了移动通过大气等离子体系统12的幅材10。幅材10包括多个柔性电路(图1中未示出)，例如柔性电路40(图2-11)或柔性电路122(图13-23)。幅材10可以以在大气等离子体内产生适合于特定的等离子体清洁或处理的停留时间所需要的任意速度移动通过该大气等离子体系统12，其中，较慢的速度导致产生较长的停留时间以及对于任意特定的柔性电路进行较长时间的等离子体清洁或处理。大气等离子体系统12包括第一电极14、第二电极16以及气体端口18和20。第一电极14可以是幅材10在其上方贴近行进的板或与幅材10物理接触的辊，以支承幅材10和/或驱使该幅材穿过该大气等离子体系统12。第二电极16被远离该幅材10设置。在一些实施例中，第二电极16被设置成与幅材10相距约0.04英寸。
气体端口18穿透第二电极16以向介于第二电极和幅材10之间的空间提供气体流。气体端口20与第二电极16分离开并且被定向成向介于第二电极和幅材10之间的空间提供气体流。虽然图1的大气等离子体系统12包括气体端口18和气体端口20两者，但是在一些实施例中，大气等离子体系统12可仅包括气体端口18或气体端口20。
在操作中，当幅材10移动穿过该大气等离子体系统12时，气体端口18和/或气体端口20将气体流22引导到第二电极16和幅材10之间。在图1中所示的实施例中，第二电极16被电连接至交流电压源24，以向第二电极16提供交流电压，同时第一电极14被电连接至地线26。在一些实施例中，幅材10也通过与第一电极14接触而被电连接至地线26。由此在第一电极14和第二电极16之间所产生的电势电压差足以使气体电离并在幅材10和第二电极16之间产生大气等离子体28。在大气等离子体28中，活性粒子可由该气体形成。活性粒子中的一些可被通过剥离电子，从而导致正电荷的活性离子而产生。在一些实施例中，与第一电极14相比，大气等离子体28可处于正电压，从而产生使带电的活性离子朝向幅材10加速的电场，以对被包括在该幅材10中的柔性电路进行清洁和/或处理。
大气等离子体28中的离子的离子轰击能量可以例如是施加到第二电极16的功率和气体流22的流动速率的函数。在一些实施例中，离子的离子轰击能量可从约1电子伏特(eV)变化到约100eV，功率可从约1,000瓦特变化到约4,000瓦特，并且气体流动速率可从约10升每分钟(min)变化到约20升每分钟。
尽管在图1中所示的实施例中，交流电压源24被配置成向第二电极16提供交流电压，同时将第一电极14电连接至地线26，但是在其它实施例中，交流电压源24可以被配置成在第一电极14和第二电极16之间提供交流电压。
在图1中所示的实施例中，气体基本上由呈双原子形式的氧气(O2)30组成。基本上由氧气30组成，这意味着向腔室供应的气体是可包括数量可忽略不计的杂质(例如水蒸气、氮气、二氧化碳等)的纯氧，这些杂质对等离子体清洁或处理的效力并不具有实质影响。一旦处于介于幅材10和第二电极16之间的空间中，电子32就从氧气30中分离出来，从而产生大气等离子体28。大气等离子体28包括多种活性粒子，这些活性粒子包括双原子离子34、单原子离子36及单原子氧38。与第一电极14相比，大气等离子体28可处于正电压，从而产生电场，该电场将使正双原子离子34和单原子离子36朝向幅材10加速，以对移动经过幅材10上的柔性电路进行清洁和/或处理。
幅材10可以自由地容易地移动通过大气等离子体系统12，而不存在用于将真空腔室或气锁排空和放气的延迟。然而，由于大气等离子体系统12在大气压力下且在没有压力容器的情况下运行，因此通常数量不重要的周围大气可能进入等离子体，例如成为被沿着幅材承载的边界层。由此，尽管被于腔室处引导的气体流可基本上由氧气组成，但是大气等离子体28本身可包括数量可检测到的大气气体。
尽管使用基本上由氧气组成的气体示出了图1的实施例，但是所明白的是，其它实施例可采用包括以任意适用的组合和比率混合的氧气、氮气、氢气、惰性气体中的任一种或卤素中的任一种构成的混合物的气体。
图2是示出了根据一些实施例的介电聚合物层中的至少一个开口的柔性电路的一部分的截面图。图2示出了包括金属衬底42、介电聚合物层44及开口46的柔性电路40。金属衬底42可以是柔性金属衬底。在一些实施例中，例如，在柔性电路40是挠曲部的情况下，金属衬底42可以是不锈钢。在其它挠曲部实施例中，金属衬底42可以是其它类型的金属，例如铜、磷青铜或镍钛诺。介电聚合物层44可以由任意适用的可固化聚合物(例如聚酰亚胺)制成。介电聚合物层44设置在金属衬底42的表面48上。开口46是位于介电聚合物层44中的开口，该开口延伸穿过介电聚合物层44以暴露出该表面48的一部分。开口46可被用于在形成在介电聚合物层44上的导电迹线(导电迹线56a，图5)与金属衬底42之间建立电连接。在一些实施例中，介电聚合物层44可通过将可光成像的聚酰亚胺前体沉积到表面48上，然后通过本领域周知的光刻工艺而形成，该光刻工艺包括使聚酰亚胺前体通过光掩模曝光并显影以形成开口46。一旦形成开口46，聚酰亚胺前体就被固化以形成聚酰亚胺。
如图2中所示，开口46可包括位于表面48的暴露部分上的污染物50。污染物50可以包括例如在光刻工艺之后残留的聚酰亚胺前体的残余物或源自沉积在表面48上的聚酰亚胺固化物的副产品。已经发现，如果不去除这些污染物，污染物50就可能增加在形成于介电聚合物层44上的导电迹线(导电迹线56a，图5)与金属衬底42之间的电连接的电阻。因此，在形成开口46之后，利用以上参照图1描述的大气等离子体28来处理金属衬底42的表面48的暴露部分，以去除污染物50中的至少一些。
在一些实施例中，利用大气等离子体28进行处理以去除污染物50可以约2,000瓦特的功率和约15升每分钟的基本上由氧气组成的气体的流动速率来实现，其中柔性电路40在大气等离子体28中的停留时间为约5秒。对能量和暴露时间进行限制可去除污染物50而并不损坏介电聚合物层44。
图3是根据以上参照图2所述的实施例的作为利用及未利用大气等离子体28进行处理的接地特征部的介电开口尺寸的函数的有缺陷的接地特征部比率的曲线图。接地特征部是在形成于介电聚合物层44上的导电迹线与金属衬底42之间的电连接。如图3中所示，大气等离子体28的使用显著降低了接地特征部缺陷的比率，并且在尺寸从20微米变化到70微米的开口46处亦是如此。
图4是示出了在一些实施例中的在以上参照图2所述的加工之后的附加加工的柔性电路40的该部分的截面图。图4示出了在利用大气等离子体28处理表面48的暴露部分以去除污染物50之后的被沉积到介电层44和金属衬底42的表面48的暴露部分上的籽晶层52。在将污染物50去除的情况下，籽晶层52能够形成与金属衬底42的低阻电连接。籽晶层52可例如通过将铬层溅射沉积到介电层44和金属衬底42的表面48的暴露部分上，随后通过将铜层溅射沉积到铬层上而形成。
图5是示出了在一些实施例中的在图4中的上述加工之后的附加加工的柔性电路40的该部分的截面图。图5示出了形成在籽晶层52上的图案化的光刻胶层54。该图案化的光刻胶层54可通过本领域中周知的光刻技术形成。
图6是示出了在一些实施例中在图5中的上述加工之后的附加加工的柔性电路40的该部分的截面图。图6示出了籽晶层52上的多个导电迹线56a、56b的形成。多个导电迹线56a、56b可通过将诸如铜之类的导电金属电镀到籽晶层52的未被图案化的光刻胶层54所覆盖的多个部分上而形成。图案化的光刻胶层54防止导电金属沉积到籽晶层52上。虽然为了便于说明而仅示出了两个导电迹线56a和56b，但所明白的是，实施例可包括不止两个导电迹线。
图7是示出了在一些实施例中的在图6中的上述加工之后的附加加工的柔性电路40的该部分的截面图。图7示出了在去除图案化的光刻胶层54并去除籽晶层52的一部分之后的柔性电路40。图案化的光刻胶层54可被通过本领域中已知的多种化学光阻剥离剂中的任一种而去除。在去除尬图案化的光刻胶层54，从而暴露出籽晶层52的一部分之后，通过本领域中已知的化学蚀刻剂蚀刻掉籽晶层52的暴露部分，以暴露出介电聚合物层44的一部分。
在一些实施例中，在蚀刻掉籽晶层52之后，导电污染物60可残留在介电聚合物层44的表面的暴露部分62上。导电污染物60可以包括例如未被化学蚀刻完全去除的籽晶层52的残留物。已经发现，即使残留物不足以直接降低诸如导电迹线56a和56b之类的相邻的导电迹线之间的电阻，在对另一导电金属64(图6)进行的诸如无电镀覆之类的后续加工期间，残留物可充当用于导电迹线56a和56b之间生长导电结构或立架(stringer)的成核位置。这种导电立架可显著降低导电迹线56a和56b之间的电阻，从而负面地影响柔性电路40的性能。因此，在一些实施例中，在蚀刻掉籽晶层52之后，利用以上参照图1所述的大气等离子体28处理介电聚合物层44的表面的暴露部分62，在该大气等离子体中，气体包括氧气。在不希望受到任意理论约束的情况下，所相信的是，残留物被大气等离子体28氧化，并且一旦残留物被氧化，它们就不再适于用作用于生长导电立架的成核位置。
在一些实施例中，利用大气等离子体28进行处理以去除导电污染物60可以以约3,000瓦特的功率和约15升每分钟的基本上由氧气组成的气体的流动速率来实现，其中，柔性电路40在大气等离子体28中的停留时间为约27秒。与本文所描述的一些其它大气等离子体工艺相比，为了充分地氧化导电污染物60可能需要增加的能量和延长的暴露时间。
在一些实施例中，气体可以包括不止50％、不止60％、不止70％、不止90％或不止99％的氧气，或者包括不止前述百分比中的任一个的任意百分比的氧气。所有气体百分比均是由流22(图1)所提供的总气体流的百分比。在一些实施例中，气体基本上由氧气组成。已经发现，在气体基本上由氧气组成的情况下，大气等离子体28在防止导电立架的后续生长方面比包括50％氧气和50％氩气(Ar)的混合物的气体更为有效。
图8是示出了在一些实施例中的在图7中的上述加工之后的附加加工的柔性电路40的该部分的截面图。图8示出了在将另一导电金属64无电镀沉积到导电迹线56a、56b上之后的柔性电路40。在沉积导电金属64之后，可以利用以上参照图1所描述的大气等离子体28来处理介电聚合物层44的表面的暴露部分62，在该大气等离子体中，气体包括氧气。在一些实施例中，气体基本上由氧气组成。由于离子化的氧原子打破了介电聚合物层44的碳链，从而在断链的端部处产生碳基，因此该处理使暴露部分62功能化。离子化的氧原子与碳基相结合，由此将额外的氧原子结合到暴露部分62中。这些额外的氧原子能够用作随后被沉积在介电聚合物层44的表面的暴露部分62上的聚合物链的键合位置。
在一些实施例中，利用大气等离子体28进行处理以使介电聚合物层44的表面的暴露部分62功能化可以约2,000瓦特的功率和约15升每分钟的氧气气体流动速率来实现，其中，柔性电路40在大气等离子体28中的停留时间为约5秒。对能量和暴露时间进行限制可以使表面功能化而并不损坏该介电聚合物层44。
图9是示出了在一些实施例中的在图8中的上述加工之后的附加加工的柔性电路40的该部分的截面图。在使介电聚合物层44的表面的暴露部分62功能化之后，介电聚合物涂层66可被形成在导电迹线56a、56b以及暴露部分62的邻近于导电迹线56a、56b的至少一部分上，以形成表面涂层。介电聚合物涂层66可由任意适用的可固化聚合物(例如聚酰亚胺)制成。在一些实施例中，介电聚合物涂层66可以被通过将光致成像的聚酰亚胺前体沉积到导电迹线56a、56b和暴露部分62上，然后通过本领域中周知的光刻工艺形成，该光刻工艺包括使聚酰亚胺前体通过光掩模曝光并显影以限定介电聚合物涂层66。一旦形成介电聚合物涂层66，就使聚酰亚胺前体固化以形成聚酰亚胺，并且将介电聚合物涂层66热粘合到介电聚合物层44。
介电聚合物涂层66和介电聚合物层44之间的结合力越强，表面涂层在保护导电迹线56a、56b方面就将越耐用且越有效。由于功能化表面的额外的氧原子与介电聚合物涂层66的聚合物链键合，因此在介电聚合物层44的表面的功能化的暴露部分62上形成介电聚合物涂层66形成了更强的结合力。
虽然图8和图9中所示的实施例示出了在无电镀沉积该导电金属64之后的暴露部分62的功能化及施加介电聚合物涂层66，但在其它实施例中，可以省略掉导电金属64。在这种实施例中，在利用大气等离子体28进行处理以使介电聚合物层44的表面的暴露部分62功能化之后，将介电聚合物涂层66直接形成在导电迹线56a、56b上。
图10是示出了介电聚合物层44和介电聚合物涂层66样品之间的最大剪切力的曲线图，这些介电聚合物涂层66样品被利用大气等离子体28在形成介电聚合物涂层66之前使用多种功率和停留时间进行处理以使介电聚合物层44的表面的暴露部分62功能化。如图10中所示，与受到通过氮离子束进行的处理的样品(对照标准)相比，利用大气等离子体28处理过的样品示出了较大的剪切力。
图11是示出了在一些实施例中的在图9中的上述加工之后的附加加工的柔性电路40的该部分的截面图。图11示出了穿过金属衬底42和介电层44的检查孔(access hole)的形成。穿过金属衬底42的开口68可被形成在与介电聚合物层44相反的一侧(背侧)上。开口68可以通过例如使在柔性电路40的背侧上的光刻胶图案化且然后利用适合于金属衬底42的材料的蚀刻剂对金属衬底42进行蚀刻来形成。例如，如果金属衬底42由不锈钢制成，则适用的蚀刻剂会溶解不锈钢，而并不会侵蚀性地侵蚀该光刻胶。这种蚀刻剂在本领域中是已知的。在穿过金属衬底42形成开口68之后，可以将金属衬底42用作掩模来对介电聚合物层44进行蚀刻，以延伸开口68，从而暴露出籽晶层52的位于导电迹线56b的下方的一部分70。
如图11中所示，开口68可包括位于籽晶层52的暴露部分70上的污染物72。污染物72可包括例如来自去除介电聚合物层44的残留物。已经发现，如果并不去除污染物72，则该污染物72会增大连接至导电迹线56b的背侧电连接的电阻。因此，在形成开口68之后，利用上文中参照图1所述的大气等离子体28来对籽晶层52的暴露部分70进行处理，以去除污染物72。
在一些实施例中，利用大气等离子体28进行处理以去除污染物72可以以约3,000瓦特的功率和约15升每分钟的基本上由氧气组成的气体的流动速率来实现，其中，柔性电路40在大气等离子体28中的停留时间为约38秒。
图12A和图12B示出了根据一些实施例的容纳有通过离子束处理过的柔性电路的幅材的截面示意图。图12A和图12B示出了移动通过真空系统112的幅材110。幅材110包括多个柔性电路，例如柔性电路122(图13)。幅材110可以在真空系统112内产生适于特定的离子束处理的停留时间所需的任何速度移动通过该真空系统112。真空系统112包括离子源114。离子源114使气体116离子化以产生包括正电离子118的等离子体，并且然后使离子118加速远离该离子源114以形成离子束120。离子源114可以是本领域中已知的任何类型的离子源，其包括采用供电栅格通过吸引力来使正电离子118加速的那些离子源以及采用供电正极通过推斥力使正电离子118加速的那些离子源。
在操作中，当幅材110移动通过真空系统112时，离子源114使离子束120朝向幅材110加速以对在幅材110上移动越过的柔性电路进行清洁和/或处理。平均离子能量可从约500eV变化到约1,500eV，其显著高于与上文所讨论的大气等离子体28相关联的离子能量。如下文所述，这种高能量离子能够在柔性电路的制造中产生有益的处理。可以对离子束120中的离子118的能量进行控制，以向幅材110提供所需的处理。例如，如图12A中所示，扩散离子束120可以通过例如增大通过离子源114的气体流以产生密度更大的离子118而形成。离子118的密度更大会导致离子118之间的碰撞增加，从而导致更低的离子能量以及更宽的扩散射束。扩散离子束120可具有从约500eV变化到小于约1,000eV的离子轰击能量。如图12B中所示，对于需要更高能量的离子束的处理来说，可以形成准直离子束120。准直离子束120可以通过例如减少通过离子源114的气体流以产生更低密度的离子118而形成。离子118的更低密度会导致离子118之间的碰撞减少，从而导致更高的离子能量以及狭窄的准直射束。准直离子束120可具有从约1,000eV变化到高达约1,500eV的离子轰击能量。
在通过离子束120进行清洁和/或处理期间，可维持真空系统112中的压力。在一些实施例中，该压力可小于200毫托(mTorr)。在一些实施例中，该压力可小于约50毫托。
尽管图12A和图12B的实施例示出了始终基本上由带有正电荷的氩离子构成的离子118，但是所明白的是，其它实施例可以采用其它气体的离子，该气体包括惰性气体中的任一种以任何适用的组合和比率与氧气、氮气(N2)、氢气或卤素中的任一种构成的混合物。
图13是示出了根据一些实施例的在介电聚合物层中的至少一个开口的柔性电路的一部分的截面图。图13示出了包括金属衬底42、介电聚合物层44及开口46的柔性电路122。金属衬底42、介电聚合物层44和开口46可以是如上文中针对图2的实施例所述的那样。介电聚合物层44被放置在金属衬底42的表面48上。如图13中所示，开口46可包括位于表面48的暴露部分上的污染物50，如上文中参照图2所述。如上所述，如果不去除污染物50，污染物50就会增大在形成于介电聚合物层44上的导电迹线和金属衬底42之间的电连接的电阻。因此，在形成开口46之后，可利用上文中参照图12A和图12B所述的离子束120对金属衬底42的表面48的暴露部分进行处理以去除污染物50。在一些实施例中，在形成开口46之后，可以利用上文中参照图2所述的大气等离子体28来对金属衬底42的表面48的暴露部分进行处理，并且然后利用上文中参照图12A和图12B所述的离子束120对金属衬底42的表面48的暴露部分进行处理，以去除污染物50。
在一些实施例中，金属衬底42由形成天然氧化物的诸如不锈钢之类的材料制成。已经发现，利用离子束120对表面48的暴露部分进行处理去除和/或破坏了该天然氧化物。在离子束处理之后且在使表面42暴露于氧气之前，将诸如上文中参照图4所述的籽晶层52之类的导电层沉积到暴露表面42上进一步显著改善了接触电阻，如下文中参照图14所解释的那样。这可例如通过在真空系统112中同时结合离子源114和金属溅射沉积能力来实现。
在一些实施例中，利用离子束120进行处理以去除污染物50和天然氧化物可以以从约500eV变化至约1,500eV的离子能量来实现。这些相对高的平均离子能量足以以有效的方式破坏金属氧化物键。在一些实施例中，离子束120可基本上由氩离子构成。在其它实施例中，离子束120可基本上由氮离子构成。在另外其它的实施例中，离子束120可基本上由氩离子和氮离子的混合物构成。
图14是示出了根据实施例的受到多种等离子体和离子束处理的挠曲部的接地特征部电阻的图表。图14示出了在加工过程中的多个点处的样品的电阻，该加工包括在形成导电迹线之后(初始)、在固化介电聚合物涂层之后(CCC)以及在将成品挠曲部长时间暴露在温度为85℃、湿度为85％的环境中之后(85/85)。利用等离子体(标示为“MF”)或者利用扩散离子束(标示为“dif”)或准直离子束(标示为“col”)对挠曲部进行处理，其中，使用氩气、氮气或氧气来生成相应的离子。如图14中所示，利用基本上由氩离子构成的离子束或基本上由氮离子构成的离子束处理过的挠曲部与利用等离子体或利用具有氧离子的离子束处理过的挠曲部相比具有显著低的接地特征部电阻。在不希望受到任意理论约束的情况下，所相信的是，等离子体中的低平均离子能量(小于100eV)不足以去除和/或破坏天然氧化物，而扩散离子束中的平均离子能量(500eV至1,000eV)和准直离子束中的平均离子能量(1,000eV至1,500eV)则是绰绰有余的。包含氧离子的离子束可能具有足够的平均离子能量，但是氧离子似乎重组该氧化物，从而导致较高的接地特征部电阻。
返回参照图13，在一些实施例中，利用离子束120进行的处理可使介电聚合物层44的表面改性以形成表面改性层124。如下文参照图15所说明的那样，该表面改性层124可改善导电迹线的剥离强度。表面改性层124可以是由离子束120在介电聚合物层44的诸如聚酰亚胺之类的材料上的作用而形成的低氧类石墨层。表面改性层124可被以相对高的平均离子能量形成。在一些实施例中，利用离子束120进行处理以形成表面改性层124可以从约1,000eV变化至约1,500eV的离子能量来实现。在一些实施例中，离子束120可基本上由氩离子构成。在其它实施例中，离子束120可基本上由氮离子构成。在另外的其它实施例中，离子束120可基本上由氩离子和氮离子的混合物构成。
图15是示出了根据实施例的用于多种离子束处理的剥离强度的图表。图15示出了在加工过程中的多个点处的用于样品的挠曲部的诸如导电迹线56a、56b之类的导电迹线的剥离强度，该加工包括在形成导电迹线之后(初始)、在固化介电聚合物涂层之后(CCC)以及在将成品挠曲部长时间暴露于温度为85℃、湿度为85％的环境之后(85/85)。利用扩散离子束(标示为“dif”)或准直离子束(标示为“col”)以及利用氩离子、氮离子或氩离子和氮离子的混合物来对挠曲部进行处理。如图15中所示，在将成品挠曲部长时间暴露于温度为85℃、湿度为85％的环境之后(85/85)，利用准直离子束进行的处理使挠曲部具有大于80g/mm的剥离强度，该剥离强度值超过100g/mm。相比之下，在将成品挠曲部长时间暴露于温度为85℃、湿度为85％的环境之后(85/85)，利用扩散离子束进行的处理使挠曲部具有小于80g/mm的剥离强度，该剥离强度值不超过60g/mm。在不希望受到任意理论约束的情况下，所相信的是，为了产生类石墨的表面改性层124，需要在准直射束中产生1,000eV至1,500eV的更高的平均离子能量。
图16是示出了在一些实施例中的在上文中参照图13所述的加工之后的附加加工的柔性电路122的该部分的截面图。图16示出了在利用离子束120进行处理以对表面进行清洁和/或改性之后被沉积到表面改性层124和金属衬底42的表面48的暴露部分上的籽晶层52。在去除污染物50和天然氧化物的情况下，籽晶层52能够与金属衬底42形成低阻电连接。籽晶层52可以例如通过将铬层溅射沉积到表面改性层124和金属衬底42的表面48的暴露部分上，随后将铜层溅射沉积到该铬层上而形成。
图17是示出了在一些实施例中的在上文中参照图16所述的加工之后的附加加工的柔性电路122的该部分的截面图。图17示出了在如上文中参照图5至7所述的形成导电迹线56a、56b以及去除籽晶层52的暴露部分之后的柔性电路122。如上所述，所相信的是，表面改性层124用作介电聚合物层44和籽晶层52之间的粘结层(tie layer)，以改善籽晶层52和介电聚合物层44之间的粘附力，从而导致导电迹线56a、56b的较大剥离强度(图15)。
如图17中所示，蚀刻掉籽晶层52使表面改性层124的一部分暴露出。如上所述，表面改性层124是类石墨层并且是略微导电的。导电的表面改性层124可显著减小导电迹线56a和56b之间的电阻，从而负面地影响柔性电路122的性能。因此，在一些实施例中，在蚀刻掉籽晶层52之后，可以利用上文中参照图1所述的大气等离子体28对表面改性层124的暴露部分进行处理，在大气等离子体28中，气体包括氧气。在不希望受到任意理论约束的情况下，所相信的是，大气等离子体28可去除表面改性层124的至少一些和/或可对表面改性层124的其余部分进行氧化，从而致使该表面改性层124不再导电。
在一些实施例中，用于大气等离子体28的气体可包括不止50％、不止60％、不止70％、不止90％或不止99％的氧气，或者包括不止前述百分比中的任一个的任意百分比的氧气。所有气体百分比是由流22(图1)所提供的总气体流的百分比。在一些实施例中，气体基本上由氧气组成。
在一些实施例中，利用大气等离子体28进行处理以去除和/或氧化该表面改性层124可以约3,000瓦特的功率和约15升每分钟的基本上由氧气构成的气体的流动速率来实现，其中，柔性电路122在大气等离子体28中的停留时间为约27秒。与本文中所描述的一些其它大气等离子体工艺相比，可能需要增加的能量和延长的暴露时间以便充分地去除和/或氧化该表面改性层124。
图18是示出了在一些实施例中的在上文中参照图17所述的加工之后的附加加工的柔性电路122的该部分的截面图。图18示出了在从导电迹线56a和56b之间去除表面改性层124和/或对其进行氧化之后的柔性电路122。图18还示出了在如上参照图8和图9所述的那样将另一导电金属64无电镀沉积到导电迹线56a、56b上、使介电聚合物层44的表面功能化以及形成介电聚合物涂层66之后的柔性电路122。图18还示出了如上参照图11所述的那样穿过金属衬底42和介电层44的检查孔(即开口68)的形成。如图18中所示，开口68可包括位于籽晶层52的暴露部分70上的污染物126。污染物126可以包括例如来自去除介电聚合物层44和表面改性层124的残留物。已经发现，如果不去除污染物126，污染物126则可能增加连接至导电迹线56b的背侧电连接的电阻。因此，在形成开口68之后，可以利用上文中参照图1所述的大气等离子体28对籽晶层52的暴露部分70进行处理，以去除污染物126。作为选择，在形成开口68之后，可以利用上文中参照图12A和图12B所述的离子束120对籽晶层52的暴露部分70进行处理，以去除污染物126。
在一些实施例中，利用大气等离子体28进行处理以去除污染物126可以约3,000瓦特的功率和约15升每分钟的基本上由氧气组成的气体的流动速率来实现，其中，柔性电路40在大气等离子体28中的停留时间为约38秒。
在不背离本发明的范围的情况下，可对所讨论的示例性实施例进行多种改型和添加。例如，尽管上述实施例涉及特定特征，但是本发明的范围还包括具有不同特征组合的实施例以及并不包括所有所描述特征的实施例。因此，本发明的范围旨在涵盖落入到权利要求书的范围及其所有等同范围内的所有这种替代、改型和变化。

Claims (10)

1.一种制造柔性电路的方法，所述柔性电路包括第一端和相反的第二端以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的表面，所述方法包括：
利用大气等离子体对所述柔性电路的在所述第一端与所述第二端之间延伸的所述表面进行处理，所述大气等离子体通过下列步骤形成：
将第一气体流穿透电极引导到所述电极和所述柔性电路的所述表面之间并且将与所述电极分离开的第二气体流引导到所述电极与所述柔性电路的所述表面之间；以及
在所述电极和所述柔性电路之间生成电压，以便从所述气体产生等离子体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柔性电路包括柔性金属衬底及设置在所述金属衬底上的介电聚合物层，所述方法还包括：
在所述介电聚合物层中形成至少一个开口，以暴露所述金属衬底的表面的一部分；
利用所述大气等离子体对所述金属衬底的所述表面的暴露部分进行处理，以从所述金属衬底的所述暴露部分去除污染物；
在所述介电聚合物层和所述金属衬底的经处理的表面上沉积籽晶层；以及
在所述籽晶层上形成多个导电迹线，其中，所述导电迹线中的至少一个延伸至所述金属衬底的所述经处理的表面，以便在所述导电迹线和所述金属衬底之间形成电接触。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柔性电路包括柔性金属衬底及设置在所述金属衬底上的介电聚合物层，所述方法还包括：
在所述介电聚合物层上沉积籽晶层；
利用图案化的光刻胶层覆盖所述籽晶层的一部分；
将导电金属电镀到所述籽晶层的未被所述光刻胶层覆盖住的多个部分上，以形成多个导电迹线；
剥离掉所述图案化的光刻胶层以暴露出所述籽晶层的所述一部分；
蚀刻掉所述籽晶层的暴露部分以暴露所述介电聚合物层的表面的一部分；以及
利用所述大气等离子体对所述介电聚合物层的所述表面的所述暴露部分进行处理，其中，所述大气等离子体从所述介电聚合物层的所述表面的介于相邻的导电迹线之间的所述暴露部分去除导电污染物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柔性电路包括柔性金属衬底、设置在所述柔性金属衬底上的介电聚合物层以及设置在所述介电聚合物层上的多个导电迹线，所述方法还包括：
利用所述大气等离子体对所述介电聚合物层的表面进行处理，其中，所述大气等离子体使所述介电聚合物层的所述表面功能化；以及
形成介电聚合物涂层，所述介电聚合物涂层覆盖所述多个导电迹线以及所述介电聚合物层的功能化表面的邻近于所述多个导电迹线中的每一个的一部分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柔性电路包括柔性金属衬底、设置在所述金属衬底上的介电聚合物层、籽晶层以及设置在所述籽晶层上的多个导电迹线，所述方法还包括：
在与所述介电聚合物层相反的一侧上穿过所述柔性金属衬底形成至少一个开口；
通过所述至少一个开口蚀刻所述介电聚合物层，以暴露所述多个导电迹线中的一个的所述籽晶层的表面的一部分；以及
利用所述大气等离子体对所述籽晶层的所述表面的暴露部分进行处理，其中，所述大气等离子体从所述籽晶层的所述表面的所述暴露部分去除污染物，以能够形成连接至所述导电迹线的电连接。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述气体由氧气构成。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述柔性电路移动通过所述大气等离子体时，利用所述大气等离子体对所述柔性电路的所述表面进行处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括：
通过下列步骤利用离子束对所述柔性电路的表面进行处理：
利用离子源使气体离子化以产生正电离子；以及
使来自所述离子源的所述正电离子形成所述离子束，
其中，所述离子的平均离子能量处于包括500电子伏特到1,500电子伏特的范围中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述柔性电路包括柔性金属衬底及设置在所述金属衬底上的介电聚合物层，所述方法还包括：
在所述介电聚合物层中形成至少一个开口，以暴露所述金属衬底的表面的一部分；
利用所述离子束来处理所述金属衬底的所述表面的所述暴露部分以及所述介电聚合物层的表面，其中，所述离子束从所述金属衬底的所述表面的所述暴露部分去除污染物和天然氧化物并使所述介电聚合物层的所述表面改性以形成类石墨层；
在所述类石墨层和所述金属衬底的经处理的所述表面上沉积籽晶层；以及
在所述类石墨层上形成多个导电迹线，其中，所述导电迹线中的至少一个延伸至所述金属衬底的经处理的所述表面，以便在所述导电迹线和所述金属衬底之间形成电接触。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述类石墨层上形成所述多个导电迹线包括：
利用图案化的光刻胶层覆盖所述籽晶层的一部分；
将第一导电金属电镀到所述籽晶层的未被所述光刻胶层所覆盖的多个部分上，以形成多个导电迹线；
剥离掉所述图案化的光刻胶层，以暴露所述籽晶层的一部分；
蚀刻掉所述籽晶层的暴露部分，以暴露所述类石墨层的一部分；以及
利用氧等离子体对所述类石墨层的所述暴露部分进行处理，其中，所述氧等离子体实现了以下中的至少一个：去除所述类石墨层的至少一部分；和氧化相邻的导电迹线之间的所述类石墨层。
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