CN1203740C - 柔性基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是不在树脂膜上形成开口部的情况下使金属膜相互间连接。将在第2金属膜11上竖直地设置的凸点21压到在第1金属膜12上被形成的第1树脂膜16中,将凸点21埋入第1树脂膜16中,在凸点21与第1金属膜12相接的状态下,对第2金属膜11或第1金属膜12的某一方或两方进行构图,在使第1树脂膜16的表面部分地露出的状态下进行热处理,使第1树脂膜16硬化。在硬化后,可使凸点21与第1金属膜12进行超声波熔接。

Description

柔性基板的制造方法
技术领域
本发明涉及柔性基板的技术领域,特别是涉及多层的柔性基板的技术领域。
背景技术
在两面柔性基板中,在树脂膜的两面上设置了被构图的金属膜,因为布线的自由度高,故使用较多。
被设置在树脂膜的两面上的金属膜互相导电性地连接。以下说明该金属膜相互间的现有技术的连接方法。
在连接方法中,首先,参照图7(a),说明通孔连接法,符号110是柔性基板的原板,在聚酰亚胺膜11的表面和背面上粘贴了由铜箔构成的金属膜112、113。
利用钻孔在该原板110上进行开孔加工,形成贯通孔118(图7(b))。其次,如果在对整体进行了碳处理后进行电解电镀,则如图7(c)中所示,在贯通孔118内和金属膜112、113的表面上生长铜电镀膜115,利用贯通孔118的内侧的铜电镀膜115连接二层金属膜112、113。
其次,参照图8(a),说明旁路孔(viahole)法,准备在由铜箔构成的金属膜122上粘贴了聚酰亚胺膜121的原板120,利用光刻工序,在聚酰亚胺膜121上形成开口部128(图8(b))。
金属膜122在开口部128的底面上露出,在该状态下,在利用溅射法在开口部128的底面上露出的金属膜122的表面和聚酰亚胺膜121的表面上形成了铜薄膜后,如果进行电解电镀,则在聚酰亚胺膜121的表面和开口部128的内周面、在开口部128的底面上露出的金属膜122的表面上形成铜电镀膜123。该铜电镀膜123通过开口部128的底面与金属膜122连接。
但是,在通孔连接法中,由于使用钻孔逐个地形成贯通孔118,故存在在形成多个贯通孔118的情况下需要长时间的问题。此外,贯通孔118的大小也局限于约0.2mmφ,不能满足微细化的要求。
在利用旁路孔法形成金属膜123的情况下,铜电镀膜123与聚酰亚胺膜121之间的粘接力小,存在所谓容易剥离的问题。此外,在铜电镀膜123中容易产生针孔等的缺陷部分,可靠性较差。
发明内容
本发明是鉴于所述现有技术的不良情况而创作的,其目的在于提供一种即使不形成开口部也能连接金属相互间的技术。
为了解决所述课题,本发明是一种柔性基板的制造方法,其中,在第1金属膜上形成包含溶剂的未硬化状态的第1树脂膜,将竖直地设置了凸点的第2金属膜的所述凸点压到所述第1树脂膜上,在将所述凸点压入到所述第1树脂膜中并使所述凸点的前端与所述第1金属膜相接后,对所述第1或第2金属膜中的至少一方的金属膜进行构图,在至少使所述第1树脂膜的表面部分地露出的状态下进行加热处理,从构图化的所述金属膜之间将所述溶剂蒸发,进行使所述第1树脂膜硬化的硬化处理。
此外,本发明是一种柔性基板的制造方法,其中,在将所述凸点压到所述第1树脂膜上之前,可对未硬化状态的所述第1树脂膜进行加热,预先进行使其半硬化的半硬化处理。
此外,本发明是一种柔性基板的制造方法,其中,所述半硬化处理在比未硬化状态的所述第1树脂膜中包含的所述溶剂的沸点低的温度下进行。
此外,本发明是一种柔性基板的制造方法,其中,所述半硬化处理在80℃以上至300℃以下的范围内进行。
此外,本发明是一种柔性基板的制造方法,其中,在将所述凸点压入到所述第1树脂膜中时,对所述第1树脂膜进行加热,使其软化。
此外,本发明是一种柔性基板的制造方法,其中,在进行了所述硬化处理后,对所述凸点和所述第1金属膜的某一方或双方施加超声波,进行使所述凸点与所述第1金属膜连接的超声波处理。
此外,本发明是一种柔性基板的制造方法,其中,在进行所述第1树脂膜的所述硬化处理之前,对所述第1或第2金属膜的某一方的金属膜进行构图,对没有被构图的一方的金属膜在进行了所述超声波处理后进行构图。
此外,本发明是一种柔性基板的制造方法,其中,在被构图了的所述第1或第2金属膜的表面上形成了第2树脂膜后,在将竖直地没置在第3金属膜上的凸点压到所述第2树脂膜上并压入到内部中且与所述第1或第2金属膜相接后,对所述第3金属膜进行构图,其次,使所述第2树脂膜硬化。
此时,在将所述凸点压到所述第1树脂膜上之前,可对未硬化状态的所述第1树脂膜进行加热,预先进行使其半硬化的半硬化处理。
此外,本发明是一种柔性基板的制造方法,其中,在被构图了的所述第1或第2金属膜的表面上形成了第2树脂膜后,在将竖直地没置在第3金属膜上的凸点压到所述第2树脂膜上并压入到内部中且与所述第1或第2金属膜相接后,对所述第3金属膜进行构图,其次,在使所述第2树脂膜硬化后,对在所述第3金属膜上被形成的凸点施加超声波,使所述凸点与所述第1或第2金属膜连接。
此时,在进行了所述硬化处理后,对在所述第3金属膜上被形成的凸点施加超声波,或对所述第1或第2金属膜施加超声波,经该金属膜对所述凸点施加超声波,可使其与所述第1或第2金属膜连接。再者,也可对其两方施加超声波来连接。
再者,此时,在将所述凸点压到所述第1树脂膜上之前,也可对未硬化状态的所述第1树脂膜进行加热,预先进行使其半硬化的半硬化处理。
另一方面,本发明是一种柔性基板,其中,将树脂膜夹在中间来层叠被构图了的多个金属膜,利用凸点导电性地连接各层的金属膜中的邻接的二层的金属膜间,其特征在于:将所述凸点压到表面上并将该凸点压入到内部中,在利用凸点导电性地连接所述二层的金属膜间后,使所述树脂膜硬化。
此外,本发明是一种柔性基板,其中,在至少表面的一部分在被构图了的所述金属膜间露出的状态下,对所述树脂膜进行热处理并使其硬化。
此外,本发明是一种柔性基板,其中,利用超声波连接了由所述凸点连接的邻接的所述二层的金属膜中的一方的金属膜与所述凸点。
本发明如所述那样被构成,将凸点压到第1树脂膜上,并将凸点压入到第1树脂膜中。因而,即使不在第1树脂膜上形成开口部,也能使凸点与位于第1树脂膜的下层的金属膜相接。在将凸点压入到第1树脂膜中时,最好对第1树脂膜进行加热,使其软化。
此外,也可通过对凸点施加超声波、对连接了凸点的部分的半硬化状态的树脂膜进行磨削或使其软化来压入。
在一边对第1树脂膜进行加热一边埋入凸点的情况下,将第1、第2金属膜粘接到第1树脂膜上。在该状态下,如果对第1、第2金属膜中的至少一方的金属膜进行构图来形成开口部,则第1树脂膜的表面在开口部的底面上露出。
此时,第1树脂膜的表面有被第1或第2金属膜覆盖的部分和已露出的部分。如果在该状态下进行加热,则将第1树脂膜中含有的溶剂或水分或因加热引起的化学反应进行时生成的水分从第1树脂膜的露出部分放出,第1树脂膜硬化。利用该硬化处理,可得到两面布线的柔性基板。
如果进行硬化处理,则第1树脂膜发生热收缩,使凸点牢固地压住第1金属膜,利用凸点导电性地连接第1、第2金属膜。
此时,在第1树脂膜硬化后,如果施加超声波、利用超声波使凸点与第1金属膜之间滑动,则利用超声波的振动力连接第1金属膜与凸点之间。超声波可加到第1金属膜一侧,也可加到第2金属膜一侧。
再有,金属膜间的连接中使用的凸点的高度最好比作为埋入凸点的对象的第1树脂膜的厚度大。
附图说明
图1(a)~(e)是说明本发明的柔性基板制造方法的工序用的图(前半)。
图2(f)~(i)是说明本发明的柔性基板制造方法的工序用的图(中半)。
图3(j)~(m)是说明本发明的柔性基板制造方法的工序用的图(后半)。
图4(a)~(e)是说明多层结构的本发明的柔性基板的制造方法的工序用的图(前半)。
图5(f)~(h)是说明多层结构的本发明的柔性基板的制造方法的工序用的图(后半)。
图6是本发明的制造中使用的超声波熔接装置的例子。
图7(a)~(c)是说明现有技术的通孔法的工序用的图。
图8(a)~(c)是说明现有技术的旁路孔法的工序用的图。
具体实施方式
说明本发明的柔性基板的一例及其制造工艺。
关于第1金属膜,后述。参照图1(a),符号11是由厚度约为10μm~20μm的压延铜箔构成的第2金属膜,在该第2金属膜11的背面和表面上分别粘贴载体膜32和感光性膜33(图1(b))。
其次,利用照相工序,对感光性膜33进行构图,形成开口部34(图1(c))。第2金属膜11在该开口部34的底面上露出。
如果在该状态下将整体浸渍于电镀液中进行电解电镀法,则铜在开口部34的底面上露出的第2金属膜11上析出。利用铜的析出,用铜充填开口部34内。图1(d)的符号21表示由已析出的铜在开口部34内形成的凸点。
其次,如果除去载体膜32和感光性膜33,则第2金属膜11的表面和背面露出。凸点21在该第2金属膜11的表面上竖立起来(图1(e))。
与第2金属膜11分开地准备由厚度为9μm~35μm的压延铜箔构成的第1金属膜12(图2(f)),在其表面上涂敷聚酰亚胺前体溶液,进行热处理后,形成由聚酰亚胺膜构成的第1树脂膜16(图2(g))。
热处理温度是比聚酰亚胺前体溶液的沸点低的温度。关于这里使用的聚酰亚胺前体溶液以N-甲基吡咯烷酮作为溶剂,在比其沸点202℃低的温度(150℃~200℃)下进行了热处理。该状态的第1树脂膜16只是稍微被亚胺化,处于半硬化状态。
再有,在此,利用聚酰亚胺前体溶液的涂敷和热处理形成了第1树脂膜16,但也可预先将处于半硬化状态的聚酰亚胺等的树脂膜粘贴在第1金属膜12上,作成第1树脂膜16。
其次,如图2(h)中所示,使进行了上述的处理的第2金属膜11上的凸点21与第1金属膜12上的第1树脂膜16相对,如果用热冲压头进行压接,则将凸点21压入到第1树脂膜16中。
图2(i)示出了凸点21被压入到树脂膜16中并与位于第1树脂膜16的下层的第1金属膜12相接的状态。
通过用热冲压头进行压接,第1树脂膜16被软化,凸点21容易被压入,同时,在第1树脂膜16的表面上显现出粘接性,将第2金属膜11粘接到第1树脂膜16上。
这里的热冲压的条件是:50kg/cm2,150℃,热压接时间是约10分钟。
其次,在第1金属膜12的表面上形成被构图的抗蚀剂膜,如果进行刻蚀,则对第1金属膜12进行构图。在进行了刻蚀后,如果除去抗蚀剂膜,则可得到具有被构图的第1金属膜12的柔性基板3(图3(j))。图3(j)的符号35是由利用构图除去了第1金属膜12的部分构成的开口部。该开口部35是使布线互相分离的区域。第1树脂膜16在开口部35的底面上露出。另一方面,在第1树脂膜16背面的第2金属膜11一侧,第1树脂膜16没有露出。
将该柔性基板3移入烧固炉中,如果在160℃~350℃的温度下进行几小时的加热处理,则第1树脂膜16中包含的残留溶剂从被构图的第1金属膜12的开口部35的底面的第1树脂膜16的露出部分放出到大气中。利用该加热处理,进行第1树脂膜16的气体放出,同时,在第1树脂膜16内进行亚胺化反应,使之硬化。利用加热处理将在亚胺化反应时发生的水分从第1树脂膜16的露出部分放出。
如果利用该亚胺化反应使第1树脂膜16硬化,则将第1、第2金属膜12、11固定在第1树脂膜16上。此时,第1树脂膜16发生热收缩,使凸点21压住第金属膜12,利用凸点21导电性地连接第1、第2金属膜12、11间。
其次,为了提高其导电性的连接的可靠性,对凸点21与第1金属膜12进行超声波连接。
图6的符号50表示在该超声波连接中使用的超声波连接装置。
该超声波连接装置50具有:平板状的台座56;在台座56上竖直地设置的2条导向棒571、572;以能上下移动的方式被安装在导向棒571、572上的振荡部51;以及安装在振荡部51的前端上的共振部52。
在台座56上配置了机件58,在该机件58的上部配置进行了上述亚胺化的柔性基板3。
共振部52的前端部分54被加工为平坦部分,如果使前端部分54与机件58的表面平行,使设置在超声波连接装置50上的气缸53工作,使振荡部51和共振部52沿导向棒571、572垂直地下降,则共振部52的前端部分54与柔性基板3密接。
图3(k)示出了该状态,如果利用气缸53使共振部52的前端部分54压住柔性基板3,则由于第1树脂膜16比第1、第2金属膜12、11及凸点21软,故使凸点21的前端部分牢固地压住第1金属膜12。
如果在该状态下使振荡部51工作,对共振部52施加超声波,则超声波在共振部52内发生共振,共振部52的前端部分54进行超声波振动。利用该超声波振动,第1金属膜12与凸点21之间发生滑动,凸点21的前端部分与第1金属膜12进行金属接合。此时,如果预先在凸点21上进行焊锡电镀,则更容易连接。
从超声波连接装置50取出柔性基板3,在第2金属膜11的表面上形成被构图的抗蚀剂膜,进行第2金属膜11的刻蚀。在刻蚀后,除去抗蚀剂膜。图3(1)的符号36表示在被构图的第2金属膜11上被形成的开口部分。
在具有被构图的第2金属膜11的柔性基板4中,在第1树脂膜16的表面和背面上形成了第1、第2金属膜12、11,第1树脂膜16在第1、第2金属膜12、11的开口部36、35底面上露出。
如果在该柔性基板4的各金属膜11、12的表面上涂敷覆盖涂敷液,进行膜化,形成覆盖层25、26,则可得到两面柔性基板5。如果在覆盖层25、26的规定区域上形成未图示的开口,预先使金属膜11,12露出,则可在该已露出的部分上与其它电子元件连接。
在形成了覆盖层25、26的情况下,可得到两面柔性基板5,但也可使用第1、第2金属膜12、11已露出的柔性基板4来制造多层结构的柔性基板。
图4(a)是第1、第2金属膜12、11已在第1树脂膜16的表面和背面上露出的状态的柔性基板4(该柔性基板4是图3(1)中示出的柔性基板4)。在该柔性基板4的表面上涂敷聚酰亚胺前体溶液,进行热处理,形成用图4(b)的符号18示出的由聚酰亚胺膜构成的第2树脂膜18。该第2树脂膜18还没有被亚胺化。
准备竖直地设置了凸点22的第3金属膜13,使凸点22朝向第2树脂膜18而配置(图4(c)),如果使凸点22与第2树脂膜18相接,一边进行加热,一边进行挤压,则将凸点22压入到第2树脂膜18中,凸点22的前端与被构图了的第1金属膜12相接。此时,将第3金属膜13粘接到第2树脂膜18上。
其次,在第3金属膜13的表面上形成被构图了的抗蚀剂膜,利用刻蚀对第3金属膜13进行构图。
图4(e)的符号37表示被构图的第3金属膜13的开口部。第2树脂膜18在该开口部37的底面上露出,如果在该状态下以与上述相同的条件进行热处理,则溶剂或水分从开口部37放出,对第2树脂膜18进行亚胺化。
利用该亚胺化将第3金属膜13固定在第2树脂膜18上,同时,第2树脂膜18发生热收缩,凸点22挤压第1金属膜12,利用凸点22导电性地连接第1、第3金属膜12、13间。这样,利用凸点21、22导电性地连接第1~第3金属膜12、11、13。
其次,将该状态的柔性基板6配置在图6的超声波连接装置50的机件58上,如果使其与共振部52的前端部分54相接,并施加超声波,则凸点22进行超声波振动,相接的第1金属膜12以超声波方式连接。在进行了超声波的连接后,如果从超声波连接装置50取出,则可得到用图5(g)的符号7示出的多层结构的柔性基板。
再有,也可在该柔性基板7上涂敷聚酰亚胺前体,形成树脂膜,再使竖直地设置了凸点的金属膜层叠在树脂膜上,进行亚胺化。此时,重复地进行图4(b)~(e)和图5(f)的工序。
此外,也可在该柔性基板7的表面和背面上涂敷覆盖层溶液,使其硬化,在第2、第3金属膜11、13上形成覆盖层27、28。
如以上所说明的那样,按照本发明,由于即使不预先在聚酰亚胺膜上设置开口部,也能用凸点来连接金属布线相互间,故可简化工序。
此外,由于可使用超声波连接装置牢固地导电性地连接凸点与金属布线膜间,故可提高可靠性。
再有,在形成多层的柔性基板8时,在上述制造工序中分出2次进行了超声波连接,但也可通过施加一次超声波,经凸点21、22使第1~第3金属膜11、12、13连接起来。
在凸点表面上预先形成焊锡覆盖膜或金覆盖膜,也能容易地进行超声波连接。
再有,在上述的实施例中,使形成第1或第2树脂膜16、18时使用的聚酰亚胺前体溶液以N-甲基吡咯烷酮作为溶剂,但也可使用含有例如甲醛或N-甲基酰胺等其它溶剂的聚酰亚胺前体溶液。
再者,也可不使用聚酰亚胺前体溶液,而是使用变性环氧树脂的原料液、聚酯树脂的原料液、或聚乙烯树脂的原料液等其它树脂的原料液。
在聚酯树脂的原料液等中含有有机溶剂的情况下,可加热到有机溶剂的沸点以下的温度,进行半硬化处理。
再者,也可使用由变性环氧树脂、聚酯树脂、或聚乙烯树脂等树脂构成的、半硬化状态的膜。
在使用聚酰亚胺树脂以外的原料液形成第1、第2树脂膜16、18的情况下,或在粘贴半硬化状态的树脂膜来形成第1、第2树脂膜16、18的情况下,在将凸点压入到处于半硬化状态的树脂膜中、对该树脂膜进行加热处理以使其硬化时,最好也一边使有机溶剂或水分的任一方或两方从部分地露出的树脂膜表面放出,一边进行树脂膜的硬化处理。
总之,本发明广义地包含下述一种柔性基板的制造方法,其中,将凸点压入到进行硬化处理之前的未硬化或半硬化状态的树脂膜中,用凸点使配置在处于未硬化或半硬化状态的树脂膜的表面和背面上的金属膜相互间连接,在部分地露出的状态下对树脂膜进行热处理,进行硬化处理。
再有,上述的金属膜用铜来构成,但也可使用其它金属。此外,也可预先在金属膜上形成金等的电镀覆盖膜。
以上所述中,在对第2金属膜11进行构图之前使第1树脂膜16硬化,但也可在对第1、第2金属膜12、11进行了构图后,使第1树脂膜16硬化。
反之,也可在对第1金属膜12进行了构图后,将在第2金属膜11上竖直地设置的凸点21压入到该表面的第1树脂膜16中,在该状态下使第1树脂膜16硬化。总之,与凸点相接的金属膜可以是金属箔状,也可以是处于被构图了的布线膜的状态。
由于在不形成开口部的情况下使凸点与配置在树脂膜的下层的金属膜相接,故可简化工序。
此外,由于在凸点与与凸点相接的金属膜之间施加超声波,利用超声波的振动力使其连接,故导电性方面的可靠性高。

Claims (13)

1.一种柔性基板的制造方法,其特征在于:
在第1金属膜上形成包含溶剂的未硬化状态的第1树脂膜,将竖直地设置了凸点的第2金属膜的所述凸点压到所述第1树脂膜上,在将所述凸点压入到所述第1树脂膜中并使所述凸点的前端与所述第1金属膜相接后,对所述第1或第2金属膜中的至少一方的金属膜进行构图,在至少使所述第1树脂膜的表面部分地露出的状态下进行加热处理,从构图化的所述金属膜之间将所述溶剂蒸发,进行使所述第1树脂膜硬化的硬化处理。
2.如权利要求1所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
在将所述凸点压到所述第1树脂膜上之前,对未硬化状态的所述第1树脂膜进行加热,预先进行使其半硬化的半硬化处理。
3.如权利要求2所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
所述半硬化处理在比未硬化状态的所述第1树脂膜中包含的所述溶剂的沸点低的温度下进行。
4.如权利要求2所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
所述半硬化处理在80℃以上至300℃以下的范围内进行。
5.如权利要求2所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
在将所述凸点压入到所述第1树脂膜中时,对所述第1树脂膜进行加热,使其软化。
6.如权利要求1所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
在进行了所述硬化处理后,对所述凸点和所述第1金属膜的某一方或双方施加超声波,进行使所述凸点与所述第1金属膜连接的超声波处理。
7.如权利要求2所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
在进行了所述硬化处理后,对所述凸点和所述第1金属膜的某一方或双方施加超声波,进行使所述凸点与所述第1金属膜连接的超声波处理。
8.如权利要求6所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
在进行所述第1树脂膜的所述硬化处理之前,对所述第1或第2金属膜的某一方的金属膜进行构图,
对没有被构图的一方的金属膜在进行了所述超声波处理后进行构图。
9.如权利要求7所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
在进行所述第1树脂膜的所述硬化处理之前,对所述第1或第2金属膜的某一方的金属膜进行构图,
对没有被构图的一方的金属膜在进行了所述超声波处理后进行构图。
10.如权利要求1所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
在被构图了的所述第1或第2金属膜的表面上形成了第2树脂膜后,在将竖直地设置在第3金属膜上的凸点压到所述第2树脂膜上并压入到内部中且与所述第1或第2金属膜相接后,对所述第3金属膜进行构图,其次,使所述第2树脂膜硬化。
11.如权利要求2所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
在被构图了的所述第1或第2金属膜的表面上形成了第2树脂膜后,在将竖直地设置在第3金属膜上的凸点压到所述第2树脂膜上并压入到内部中且与所述第1或第2金属膜相接后,对所述第3金属膜进行构图,其次,使所述第2树脂膜硬化。
12.如权利要求8所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
在被构图了的所述第1或第2金属膜的表面上形成了第2树脂膜后,在将竖直地设置在第3金属膜上的凸点压到所述第2树脂膜上并压入到内部中且与所述第1或第2金属膜相接后,对所述第3金属膜进行构图,
其次,在使所述第2树脂膜硬化后,对在所述第3金属膜上被形成的凸点施加超声波,使所述凸点与所述第1或第2金属膜连接。
13.如权利要求9所述的柔性基板的制造方法,其特征在于:
在被构图了的所述第1或第2金属膜的表面上形成了第2树脂膜后,在将竖直地设置在第3金属膜上的凸点压到所述第2树脂膜上并压入到内部中且与所述第1或第2金属膜相接后,对所述第3金属膜进行构图,
其次,在使所述第2树脂膜硬化后,对在所述第3金属膜上被形成的凸点施加超声波,使所述凸点与所述第1或第2金属膜连接。
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