CN117042310A - 一种无胶挠性覆铜板的生产设备和生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无胶挠性覆铜板的生产设备，所述生产设备包括多个真空腔，收放卷系统、热处理装置、等离子处理组件，磁控溅射组件、热循环系统，所述磁控溅射组件包括多个靶极，所述收放卷系统的两端分别设置有放卷轴和收卷轴，所述放卷轴和收卷轴之间设置多个主动辊，所述真空腔包括第一真空腔，所述主动辊包括第一主动辊和第二主动辊，所述热处理装置设置在第一真空腔内，并设置在第一主动辊与第二主动辊之间的上方。本发明提供生产设备，通过在第一主动辊与第二主动辊之间的上方设置热处理装置，可对聚酰亚胺膜进行加热处理，烘干并减少其在存储过程中的吸水，这样形成的结构与基底层与后续的铜膜层的结合力都非常好，从而使其抗剥离强度大。
Description
技术领域
本发明属于无胶挠性覆铜板技术领域，具体涉及一种无胶挠性覆铜板的生产设备和生产方法。
背景技术
随着电子产品朝着向着短、小、轻、薄、美观方向发展，挠性印刷电路以其可弯曲、立体布线、三维空间互连等优点在电子设备的小型化、高可靠性等方面发挥着愈来愈重要的作用,目前已广泛地应用于汽车、电话、玩具、家电、计算机、照相机、仪器仪表等相关工业中。在这种背景下，对于挠性印刷电路板寄予了更高的期望。挠性覆铜板是生产挠性印刷电路板的主要材料因此挠性覆铜板的生产工艺对电子产品的性能有着极大的影响。按产品结构不同，挠性覆铜板一般分为无胶和有胶两大类，常规有胶挠性覆铜板即3L-FCCL，结构为基材和铜箔通过胶粘剂压合在一起形成。无胶挠性覆铜板即2L-FCCL，顾名思义是采用溅射等方法直接在柔性绝缘基材上覆有铜层。由于没有胶层的存在，2L-FCCL型覆铜板更轻薄，且在后续加工制造过程中更环保，但是相对的铜层与基材的剥离强度变差。
目前，挠性覆铜板使用基材为聚酰亚胺类薄膜，其吸水率较高，可达1.5-3.0％，在存放和使用过程中易从大气中吸水，而现有技术在进行基材表面处理时，未进行柔性基材的热烘处理或热烘处理方法方式不合理，易导致生产的挠性覆铜板剥离强度降低，影响后续生产线路板制程，剥离强度的降低会导致后续蚀刻线路出现飞线及线路剥落情况。
鉴于此，有必要提供一种无胶挠性覆铜板新的生产设备和方法，以解决现有技术的不足。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的一种无胶挠性覆铜板的生产设备和生产方法，旨在解决现有技术中柔性基材的热烘处理或热烘处理方法方式不合理，导致生产的无胶挠性覆铜板剥离强度低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明第一方面提供一种无胶挠性覆铜板的生产设备，所述生产设备包括多个真空腔，收放卷系统、热处理装置、等离子处理组件，磁控溅射组件、热循环系统，所述磁控溅射组件包括多个靶极，所述收放卷系统的两端分别设置有放卷轴和收卷轴，所述放卷轴和收卷轴之间设置有多个主动辊，所述真空腔包括第一真空腔，所述主动辊包括第一主动辊和第二主动辊，所述第一主动辊和第二主动辊设置在第一真空腔内，所述热处理装置设置在第一真空腔内，并设置在第一主动辊与第二主动辊之间的上方。
本发明提供的一种无胶挠性覆铜板的生产设备，通过第一主动辊与第二主动辊之间的上方设置热处理装置，由于收放卷系统的运行，热处理装置在进行加热聚酰亚胺膜时，聚酰亚胺膜一直在动态前进，聚酰亚胺膜不会一直累积温度，且可对聚酰亚胺单一层膜进行持续加热处理，烘干并减少其在存储过程中的吸水，所述聚酰亚胺薄膜基体表面的吸水问题大大改善，吸水可达1％甚至更低。这样形成的结构与基底层与后续的铜膜层的结合力都非常好，从而使其抗剥离强度得以增强。
进一步地，所述热处理装置为至少一个红外灯管，其功率为150V-220V，采用红外灯管操作方便，易于控制加热温度。
进一步地，所述等离子处理组件包括第一等离子组件和第二等离子组件，所述第一等离子组件和第二等离子组件分别设置在第一主动辊和第二主动辊的上方，对聚酰亚胺膜的表面进行等离子体前处理，可以清除聚酰亚胺膜表面的脏污、灰尘颗粒、油污之类的各种污染物质的杂物。
进一步地，所述靶极伸入所述真空腔内形成磁控溅射区。
进一步地，所述主动辊还包括第三主动辊，…，第n主动辊，其中n为不小5的自然数，所述第三主动辊，…，第n主动辊均在磁控溅射区，所述第三主动辊，…，第n主动辊均与热循环系统相连。
在本发明中，需要做单面的无胶挠性覆铜板时，所述主动辊最少需要5个，因此本发明中所述主动辊还包括第三主动辊，…，第n主动辊，其中n为不小5的自然数。
优选地，所述热循环系统为45-75℃热水循环系统。
在本发明中，将所述第三主动辊，…，第n主动辊的辊轴均与45-75℃热循环水系统连通，可解决常规方法在真空设备中冷棍处产生冷凝水并导致吸水问题，这样全流程生产过程中都不会有进一步的吸水问题，可解决产品热烘后水分析出导致的剥离强度降低问题。
进一步地，所述每个主动辊之间均设置有多个从动辊，从而主动辊带动从动辊转动，进而收放卷系统带动聚酰亚胺膜一直移动。
本发明的第二方面提供一种利用上述生产设备生产无胶挠性覆铜板的方法，包括如下步骤：
S1、将聚酰亚胺膜通过放卷轴放入收放卷系统，经过第一主动辊和第二主动辊时，第一等离子组件和/或第二等离子组件对聚酰亚胺膜的单面或两面进行等离子体前处理，除去聚酰亚胺膜的单面或两面表面的杂物，同时通过热处理装置对聚酰亚胺膜的单面或两面进行热处理；
S2、经过步骤S1处理后的聚酰亚胺膜进入第三主动辊，…，第n主动辊，其中n为不小5的自然数，在磁控溅射区处依次通过溅射方法完成聚酰亚胺膜单面或两面Ni的注入和离子沉积Ni/Cr、离子沉积以及磁控沉积，得到无胶挠性覆铜板，最后进入收卷轴完成收卷。
本发明生产无胶挠性覆铜板的方法通过热处理对行进中的聚酰亚胺膜进行持续加热，烘干并减少其在存储过程中的吸水，这样形成的结构与基底层与后续的铜膜层的结合力都非常好，从而使其抗剥离强度得以增强，且通过设置第三主动辊，…，第n主动辊的辊轴均与45-75℃热循环水系统相连，可解决常规方法在真空设备中冷棍处产生冷凝水并导致吸水问题，这样全流程生产过程中都不会有进一步的吸水问题，可解决产品热烘后水分析出导致的剥离强度降低问题。
进一步地，所述热处理的温度为100-250℃，因聚酰亚胺膜可长时间耐280℃高温而不发生性能变化，若温度过低，没有加热烘水效果，若温度过高，会使得聚酰亚胺膜发生物理化学变化，如拉伸强度，抗张强度，化学稳定性等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种无胶挠性覆铜板的生产设备，通过第一主动辊与第二主动辊之间的上方设置热处理装置，由于收放卷系统的运行，热处理装置在进行加热聚酰亚胺膜时，聚酰亚胺膜一直在动态前进，聚酰亚胺膜不会一直累积温度，且可对聚酰亚胺单一层膜进行持续加热处理，烘干并减少其在存储过程中的吸水，所述聚酰亚胺薄膜基体表面的吸水问题大大改善，吸水可达1％甚至更低。这样形成的结构与基底层与后续的铜膜层的结合力都非常好，从而使其抗剥离强度得以增强。
(2)本发明通过设置在第三主动辊，…，第n主动辊的辊轴均与45-75℃热循环水系统相通，可解决常规方法在真空设备中冷棍处产生冷凝水并导致吸水问题，这样全流程生产过程中都不会有进一步的吸水问题，可解决产品热烘后水分析出导致的剥离强度降低问题。
附图说明
图1为本发明的无胶双面挠性覆铜板生产设备的结构简图。
其中，各附图标记所指代的技术特征如下：
11、第一真空腔；12、第二真空腔；13、第三真空腔；14、第四真空腔；15、第五真空腔；16、第六真空腔；17、第七真空腔；151、第五真空腔的上部；152、第五真空腔的下部；
21、放卷轴；22、收卷轴；23、第一主动辊；24、第二主动辊；25、从动辊；
3、热处理装置；
41、第一等离子组件；42、第二等离子组件；
5、靶极。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面以具体实施例详细介绍本发明的技术方案。
实施例1
如图1所示，本实施例一种双面无胶挠性覆铜板的生产设备所述生产设备包括多个真空腔，收放卷系统、热处理装置3、等离子处理组件，磁控溅射组件、热循环系统(图中未显示)，所述磁控溅射组件包括多个靶极5，所述靶极5伸入真空腔1内形成磁控溅射区，所述收放卷系统的两端分别设置有放卷轴21和收卷轴22，所述放卷轴21和收卷轴22之间设置有多个主动辊，所述每个主动辊之间均设置有多个从动辊25，所述真空腔包括第一真空腔11，所述主动辊包括第一主动辊23和第二主动辊24，所述第一主动辊23和第二主动辊24均设置在第一真空腔11内，所述热处理装置3设置在第一真空腔11内，并设置在第一主动辊23与第二主动辊24之间的上方。
本实施例提供的一种无胶挠性覆铜板的生产设备，通过在第一主动辊23与第二主动辊24的之间上方至少设置一个热处理装置3，可以对聚酰亚胺薄膜进行持续加热，烘干并减少其在存储过程中的吸水，所述聚酰亚胺薄膜基体表面的吸水问题大大改善，吸水可达1％甚至更低。这样形成的结构与基底层与后续的铜膜层的结合力都非常好，从而使其抗剥离强度得以增强。
具体的，所述热处理装置3至少为一个红外灯管组，本实施例中的热处理装置3为一个红外灯管组，其功率为150V-220V，采用红外灯管操作方便，易于控制加热温度。
具体地，所述等离子处理组件包括第一等离子组件41和第二等离子组件42，所述第一等离子组件41和第二等离子组件42分别设置在第一主动辊23和第二主动辊24的上方，可以对聚酰亚胺膜双面的表面进行等离子体前处理，清除聚酰亚胺膜表面的脏污、灰尘颗粒、油污之类的各种污染物质的杂物。
具体的，所述主动辊还包括第三主动辊，…，第n主动辊，本实施例中的n为十二(即：第三主动辊、第四主动辊、第五主动辊、第六主动辊、第七主动辊、第八主动辊、第九主动辊、第十主动辊、第十一主动辊、第十二主动辊)，所述真空腔还包括第二真空腔12、第三真空腔13、第四真空腔14、第五真空腔15、第六真空腔16、第七真空腔17，所述多个靶极5伸入第二真空腔，…，第七真空腔内形成磁控溅射区，其中，第七真空腔内的靶极为磁控靶极，所述第三主动辊，…，第十二主动辊均设置在磁控溅射区内，其中第二真空腔12为聚酰亚胺膜两面的Ni注入的场所，第三真空腔13为聚酰亚胺膜的第一面的离子沉积Ni/Cr的场所，第四真空腔14为聚酰亚胺膜的第一面的离子沉积Cu、第五真空腔的上部151为聚酰亚胺膜的第二面的离子沉积Ni/Cr的场所，第五真空腔的下部152为聚酰亚胺膜的第二面的离子沉积Cu的场所，第六真空腔16为聚酰亚胺膜的第二面的离子沉积Cu的场所，第七真空腔17为聚酰亚胺膜的两面的磁控沉积Cu的场所，所述第三主动辊，…，第十二主动辊的辊轴均与热循环系统连通，本实施例中的热循环系统为45-75℃热水循环系统。
本实施例通过第三主动辊，…，第十二主动辊的辊轴均与45-75℃热循环水系统相连，可解决常规方法在真空设备中冷棍处产生冷凝水并导致吸水问题，这样全流程生产过程中都不会有进一步的吸水问题，可解决产品热烘后水分析出导致的剥离强度降低问题。
实施例2
利用实施例1中的生产设备生产无胶挠性覆铜板的方法，包括如下步骤：
S1、将聚酰亚胺膜通过放卷轴21放入收放卷系统，经过第一主动辊23和第二主动辊24时，第一等离子组件41和第二等离子组件42分别对聚酰亚胺膜的两面进行等离子体前处理，除去聚酰亚胺膜的两面表面的杂物，同时通过热处理装置3，在250℃下，对聚酰亚胺膜的两面进行热处理；
S2、经过步骤S1处理后的聚酰亚胺膜进入第三主动辊、第四主动辊、第五主动辊、第六主动辊、第七主动辊、第八主动辊、第九主动辊、第十主动辊、第十一主动辊、第十二主动辊(同时开启45-75℃热水循环系统)，在真空腔的磁控溅射区处依次通过溅射方法完成聚酰亚胺膜两面Ni的注入和离子沉积Ni/Cr、离子沉积Cu以及磁控沉积Cu，得到双面无胶挠性覆铜板，最后进入收卷轴22完成收卷。
其中，无胶挠性覆铜板具体生产步骤为：聚酰亚胺膜从放卷轴21进入，先经过第一主动辊23，此时第一等离子组件41对聚酰亚胺膜的第一面进行等离子体(离子源气体为Ar气)前处理，除去聚酰亚胺膜第一面的杂物，聚酰亚胺膜再经过第二主动辊24，此时第二等离子组件42对聚酰亚胺膜的第二面进行等离子体处理，进行等离子处理的同时，聚酰亚胺膜的双面通过热处理装置3，在200℃下，进行加热处理。
经过步骤S1处理后的聚酰亚胺膜进入第二真空腔12，聚酰亚胺膜两面通过溅射方法进行Ni注入，然后进入第三真空腔13，聚酰亚胺膜的第一面通过溅射方法进行离子沉积Ni/Cr，进入第四真空腔14，聚酰亚胺膜的第一面完成离子沉积Cu，再进入第五真空腔15聚酰亚胺膜的第二面进行离子沉积Ni/Cr和离子沉积Cu，在第六真空腔16内完成聚酰亚胺膜的第二面的离子沉积Cu，然后进入第七真空腔17，聚酰亚胺膜的两面快速完成磁控沉积Cu，形成双面无胶挠性覆铜板，最后，通过收卷轴22进行收卷。
本实施例的生产无胶挠性覆铜板的方法通过热处理对行进中的聚酰亚胺膜进行持续加热，烘干并减少其在存储过程中的吸水，这样形成的结构与基底层与后续的铜膜层的结合力都非常好，从而使其抗剥离强度得以增强；且通过设置第三主动辊，…，第十二主动辊的辊轴与45-75℃热循环水系统相连，可解决常规方法在真空设备中冷棍处产生冷凝水并导致吸水问题，这样全流程生产过程中都不会有进一步的吸水问题，可解决产品热烘后水分析出导致的剥离强度降低问题。
对比例1
利用实施例1中的生产设备生产无胶挠性覆铜板的方法，包括如下步骤：
S1、将聚酰亚胺膜通过放卷轴21放入收放卷系统，经过第一主动辊23和第二主动辊24时，第一等离子组件41和第二等离子组件42分别对聚酰亚胺膜的两面进行等离子体前处理，除去聚酰亚胺膜的两面表面的杂物，热处理装置3不开启，不对聚酰亚胺膜进行热处理；
S2、经过步骤S1处理后的聚酰亚胺膜进入第三主动辊、第四主动辊、第五主动辊、第六主动辊、第七主动辊、第八主动辊、第九主动辊、第十主动辊、第十一主动辊、第十二主动辊(开启45-75℃热水循环系统)，在真空腔的磁控溅射区处依次通过溅射方法完成聚酰亚胺膜两面Ni的注入和离子沉积Ni/Cr、离子沉积Cu以及磁控沉积Cu，得到无胶挠性覆铜板，最后进入收卷轴22完成收卷。
对比例2
利用实施例1中的生产设备生产无胶挠性覆铜板的方法，包括如下步骤：
S1、将聚酰亚胺膜通过放卷轴21放入收放卷系统，经过第一主动辊23和第二主动辊24时，第一等离子组件41和第二等离子组件42分别对聚酰亚胺膜的两面进行等离子体前处理，除去聚酰亚胺膜的两面表面的杂物，同时通过热处理装置3，在200℃下，对聚酰亚胺膜的两面进行热处理；
S2、经过步骤S1处理后的聚酰亚胺膜进入第三主动辊、第四主动辊、第五主动辊、第六主动辊、第七主动辊、第八主动辊、第九主动辊、第十主动辊、第十一主动辊、第十二主动辊(不开启45-75℃热水循环系统)，在真空腔的磁控溅射区处依次通过溅射方法完成聚酰亚胺膜两面Ni的注入和离子沉积Ni/Cr、离子沉积Cu以及磁控沉积Cu，得到双面无胶挠性覆铜板，最后进入收卷轴22完成收卷。
对比例3
利用实施例1中的生产设备生产无胶挠性覆铜板的方法，包括如下步骤：
S1、将聚酰亚胺膜通过放卷轴21放入收放卷系统，经过第一主动辊23和第二主动辊24时，第一等离子组件41和第二等离子组件42分别对聚酰亚胺膜的两面进行等离子体前处理，除去聚酰亚胺膜的两面表面的杂物，热处理装置3不开启，不对聚酰亚胺膜进行热处理；
S2、经过步骤S1处理后的聚酰亚胺膜进入第三主动辊、第四主动辊、第五主动辊、第六主动辊、第七主动辊、第八主动辊、第九主动辊、第十主动辊、第十一主动辊、第十二主动辊(不开启45-75℃热水循环系统)，在真空腔的磁控溅射区处依次通过溅射方法完成聚酰亚胺膜两面Ni的注入和离子沉积Ni/Cr、离子沉积Cu以及磁控沉积Cu，得到双面无胶挠性覆铜板，最后进入收卷轴22完成收卷。
测试例
参考IPC-TM-6502.4.8标准测试实施例2和对比例1-3制备得到双面无胶挠性覆铜板的剥离强度，结果见表1所示。
表1
| 铜厚度 | 剥离强度(N) | |
| 实施例2 | 12um | 0.75N/mm |
| 对比例1 | 12um | 0.61N/mm |
| 对比例2 | 12um | 0.59N/mm |
| 对比例3 | 12um | 0.46N/mm |
由表1的数据可知，对比实施例1和对比例1-3的数据可知，如果不进行热处理和/或不开启45-75℃热水循环系统，最后得到的双面无胶挠性覆铜板的剥离强度均比实施例2中的小很多。
本技术方案通过设置热处理装置，对行进中的膜进行持续加热，烘干并减少其在存储过程中的吸水，并通过主动辊的辊轴与45-75℃热循环水相连，解决了常规方法在真空设备中冷棍处产生冷凝水并导致吸水问题，从而增强基底层与后续的铜膜层的结合力，剥离强度增大。
以上对本发明所提供的实施例进行了详细阐述。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种无胶挠性覆铜板的生产设备，其特征在于，所述生产设备包括多个真空腔，收放卷系统、热处理装置(3)、等离子处理组件，磁控溅射组件、热循环系统，所述磁控溅射组件包括多个靶极(5)，所述收放卷系统的两端分别设置有放卷轴(21)和收卷轴(22)，所述放卷轴(21)和收卷轴(22)之间设置有多个主动辊，所述真空腔包括第一真空腔(11)，所述主动辊包括第一主动辊(23)和第二主动辊(24)，所述第一主动辊(23)和第二主动辊(24)设置在第一真空腔(11)内，所述热处理装置(3)设置在第一真空腔(11)内，并设置在第一主动辊(23)与第二主动辊(24)之间的上方。
2.根据权利要求1所述的无胶挠性覆铜板的生产设备，其特征在于，所述热处理装置(3)至少为一个红外灯管组。
3.根据权利要求3所述的无胶挠性覆铜板的生产设备，其特征在于，所述红外灯管组的功率为150V-220V。
4.根据权利要求1所述的无胶挠性覆铜板的生产设备，其特征在于，所述等离子处理组件包括第一等离子组件(41)和第二等离子组件(42)，所述第一等离子组件(41)和第二等离子组件(42)分别设置在第一主动辊(23)和第二主动辊(24)的上方。
5.根据权利要求1所述的无胶挠性覆铜板的生产设备，其特征在于，所述靶极(5)伸入所述真空腔内形成磁控溅射区。
6.根据权利要求4所述的无胶挠性覆铜板的生产设备，其特征在于，所述主动辊还包括第三主动辊，…，第n主动辊，其中n为不小于5的自然数，所述第三主动辊，…，第n主动辊均设置在磁控溅射区，所述第三主动辊，…，第n主动辊的辊轴与热循环系统连通。
7.根据权利要求6所述的无胶挠性覆铜板的生产设备，其特征在于，所述热循环系统为45-75℃热水循环系统。
8.根据权利要求1所述的无胶挠性覆铜板的生产设备，其特征在于，所述多个主动辊每两个之间均设置有多个从动辊(25)。
9.一种利用权利要求1～8任一项所述生产设备生产无胶挠性覆铜板的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将聚酰亚胺膜通过放卷轴(21)放入收放卷系统，经过第一主动辊(23)和第二主动辊(24)时，第一等离子组件(41)和/或第二等离子组件(42)对聚酰亚胺膜的单面或两面进行等离子体前处理，除去聚酰亚胺膜的单面或两面表面的杂物，同时通过热处理装置(3)对聚酰亚胺膜的单面或两面进行热处理；
S2、经过步骤S1处理后的聚酰亚胺膜进入第三主动辊，…，第n主动辊，在磁控溅射区处依次通过溅射方法完成聚酰亚胺膜单面或两面Ni的注入和离子沉积Ni/Cr、离子沉积Cu以及磁控沉积Cu，得到无胶挠性覆铜板，最后进入收卷轴(22)完成收卷。
10.根据权利要求9所述的生产设备生产无胶挠性覆铜板的生产方法，其特征在于，所述热处理的温度为100-250℃。
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