CN1211001C - 软性电路基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种软性电路基板及其制造方法。设高分子薄膜层及依序接合在高分子薄膜层之一侧表面的金属、镍合金和铜附着层。基板的制造方法是：1)以高分子薄膜为基材，金属为溅镀靶材，在高分子薄膜层的一侧表面溅镀金属附着层；2)以镍合金为靶材，在金属附着层的表面上溅镀镍合金附着层；3)以铜为靶材，在镍合金附着层上溅镀-铜附着层。基板在铬溅镀层与铜溅镀层间加镍铬合金层，因铬与镍的膨胀系数为6.5×10-6、13.3×10-6，合金材料的膨胀系数介于二者间，比单纯使用铬材料更接近铜的膨胀系数，故其各溅镀层间的结合力更强，其剥离强度大于1.0kgf/cm。且高分子薄膜无需预处理，工艺简单。
Description
(1)技术领域
本发明涉及一种印制电路板，尤其是一种软性电路基板及其制造方法。
(2)背景技术
为适应电子产品的小型化、轻量化、高性能化及对可靠度的严格要求，软性电路基板的开发设计已逐渐受到重视。已有的软性电路基板大致可分成三层式与两层式。1)所谓三层式软性电路基板的制造过程，是在一层由高分子塑料材质如聚酰亚胺(Polyimide，缩略为PI)或聚酯(Polyester，缩略为PET)所制成的薄膜型态的高分子薄膜层的一侧表面涂布粘合剂后，再与一层压延制成的铜箔层贴合，而形成三层式结构。位于夹层的粘合剂的厚度约在12.5～25μm，采用压克力(Acrylate)或是环氧树脂(Epoxy Resin)，此类粘合剂长期使用温度约在100℃，当基板上承载电子组件通过锡炉而受高温时，各层间易造成分层现象或产生气泡；2)至于两层式软性电路基板则是指不使用粘合剂所制成的软性电路基板，其制造方法是将液态的高分子塑料材料直接涂布于压延铜箔层上，待干燥后即形成高分子薄膜层，但两层间的附着性不如前述以粘合剂接合者强。
前述两种软性电路基板，受限于压延的铜箔层厚度极限，导致由这些软性电路基板进行蚀刻所制作出的电路难以密集化，因此有人采用溅镀技术配合电镀加工的制造方法，此类制造方法是在一高分子薄膜层的一侧面依序以铬(Cr)与铜(Cu)为溅镀靶材进行溅镀，而分别溅镀获得一铬附着层与一铜附着层，该铬、铜附着层的厚度可小于1μm，最后再依需要于铜附着层上电镀一层适当厚度的铜箔层。上述高分子薄膜层可使用PI、PET或其它耐高温的塑料所制成的薄膜(薄片)。此种软性电路基板是以铬附着层作为高分子薄膜层与铜附着层间的中介层，利用铬材料与高分子薄膜层的附着力优于铜与高分子薄膜层的附着性，且铬材料与铜的附着力优于铜与高分子薄膜层的附着性，使整体软性电路基板依序为高分子薄膜层、铬附着层、铜附着层、铜箔层相结合的结构，除在耐热性、轻量性、电路高密度化等特性上，皆优于前述两种制造方法所制成的软性电路基板以外，藉由各层间的结合力增强后，相对使得整体软性电路基板的各层结构间的剥离强度也获得提升，其剥离强度约可达0.5kgf/cm。但在实际应用、测试过程中发现，铬的热膨胀系数为6.5×10-6、铜为17.0×10-6，由于铬与铜的热膨胀系数差异相当大，铬附着层与铜附着层仍会相对剥离。美国专利US4863808和US6171714分别公开了2种软性电路基板的制造方法，其一以PI为基材，将50～500Argstroms的Cr金属溅镀于PI膜表面，再将1000 Argstroms的Cu溅镀于Cr表面，最后将25μm的Cu电镀于Cu溅镀层表面；另一种方法是以PI为基材，将Ni合金溅镀于PI膜表面，然后将Cu溅镀于Ni合金表面，最后为Cu电镀层。但PI膜在溅镀前须预先经等离子体(Plasma)处理，使PI表面氧气离子化，工艺较为繁琐。
(3)发明内容
本发明的目的在于提供一种各金属附着层间的剥离强度较高的软性电路基板及其制造方法，其剥离强度可达1.0kgf/cm。
本发明所说的软性电路基板设高分子薄膜层及依序接合在高分子薄膜层之一侧表面的金属附着层、镍合金附着层和铜附着层。在铜附着层的另一侧表面可接合铜箔层。在镍合金附着层与铜附着层之间可另设至少1层金属附着层，所说的金属为铬，钼，金或镍。所说的镍合金为镍铬合金或镍铜合金。通常，金属附着层的厚度可小于1μm，铜箔层的厚度可为10～301μm。
软性电路基板的制造方法如下：
步骤1：以高分子薄膜为基材，金属材料为溅镀靶材，在高分子薄膜层的一侧表面溅镀金属附着层，溅镀时间0.1～2min，溅镀电流0.1～5A，溅镀气体压力＜1atm，溅镀气体流量8×10-5～3×10-3torr，气体为Ar气体，靶材与基材的距离5～25cm；
步骤2：溅镀镍合金附着层，以镍合金为靶材，在金属附着层的表面上溅镀镍合金附着层，溅镀时间0.1～2min，溅镀电流0.1～5A，溅镀气体压力＜1atm，溅镀气体流量1×10-3～3×10-3torr，气体为Ar气体；
步骤3：溅镀铜附着层，以铜为靶材，在步骤2的镍合金附着层上溅镀一铜附着层，工艺条件同上。
在铜附着层的另一侧表面可电镀铜箔层，在铜附着层的表面上电镀铜箔层，电镀电流0.5～1A，电镀时间0.5～1hr。
在镍合金附着层与铜附着层之间可设至少1层金属附着层，可采用以上的溅镀工艺。
本发明提供的软性电路基板在铬溅镀层与铜溅镀层间加入一镍铬合金层，由于铬的膨胀系数为6.5×10-6、镍的膨胀系数为13.3×10-6，合金材料的膨胀系数介于二者间，比单纯使用铬材料更接近铜的膨胀系数17.0×10-6，因此其各溅镀层之间的结合力更强，在实际进行剥离强度测试时，其剥离强度大于1.0kgf/cm，远高于现有的0.5kgf/cm。且高分子薄膜无需预处理，工艺简单。
(4)具体实施方式
实施例1：本实施例中软性电路基板的结构依序为高分子薄膜层、铬附着层、镍铬合金附着层、铜附着层和铜箔层，其制造工艺步骤如下：
步骤1：采用PI所制成的薄膜为基材，面积10cm×10cm，采用20cm×20cm的铬材料为溅镀靶材，靶材与PI薄膜距离20cm，溅镀电流1.0A，以Ar气体为溅镀气体，溅镀气体压力5×10-3atm，溅镀气体流量2×10-3torr，溅镀时间1min，在PI一侧表面溅镀铬附着层，铬附着层的厚度小于1μm；
步骤2：溅镀工艺条件同步骤1，溅镀靶材为镍铬合金材料，在步骤1溅镀上的铬附着层表面溅镀上镍铬合金附着层，镍铬合金附着层的厚度小于1μm；
步骤3：溅镀工艺条件同步骤1，溅镀靶材为铜材料，在镍铬合金附着层表面上溅镀上铜附着层，铜附着层厚度小于1μm；
步骤4：以铜为电镀材料，在0.5A的电镀电流，电镀时间1hr的条件下，在铜附着层表面上电镀上铜箔层，铜箔层厚度约为18μm，铜箔层的厚度可根据产品的需要来确定。
依上述步骤所制造出的软性电路基板，在实际进行各材料层的剥离强度测试时，其剥离强度大于1.0kgf/cm。
实施例2：采用PET为高分子薄膜层，其余均同实施例1，所制造出的软性电路基板的剥离强度达1.0kgf/cm。
实施例3：软性电路基板的组成依序为PI高分子薄膜层、铬附着层、镍铬合金附着层、镍附着层、铜附着层和铜箔层，其制造过程中溅镀和电镀的条件同实施例1，与实施例1相比，本实施例在镍铬合金附着层与铜附着层之间多溅镀上一镍附着层，利用镍材料的膨胀系数介于镍铬合金与铜的膨胀系数之间，使各材料层间的结合力更为增强，其剥离强度大于1.0kgf/cm。
实施例4：加工步骤及工艺条件同实施例3，软性电路基板的组成依序为PI高分子薄膜层、钼附着层、镍铬合金附着层、金附着层、铜附着层和铜箔层，其中钼、金的膨胀系数分别为5.1×10-6和14.1×10-6，其剥离强度大于1.0kgf/cm。
实施例5：软性电路基板的组成依序为PI高分子薄膜层、铬附着层、Ni-Cu合金附着层、铜附着层和铜箔层，溅镀电流为0.5A，溅镀时间2min，其余工艺条件同实施例1，产品测试结果表明剥离强度大于1.0kgf/cm。
实施例6：改变气体压力为5×10-4torr、气体流量为8×10-5torr，其余皆与实施例1相同，产品测试结果表明剥离强度大于1.0kgf/cm。
实施例7：改变铜箔层的电镀时间为0.5hr，电镀电流为1.0A，其余皆与实施例1相同，产品测试结果表明剥离强度大于1.0kgf/cm。
实施例8：软性电路基板的组成依序为PI高分子薄膜层、钼附着层、Ni-Cu合金附着层、金附着层、铜附着层和铜箔层，工艺条件同实施例3，产品测试结果表明剥离强度大于1.0kgf/cm。
Claims (5)
1、一种软性电路基板，其特征在于设有高分子薄膜层及依序接合在高分子薄膜层之一侧表面的金属附着层、镍合金附着层和铜附着层，在铜附着层的另一侧表面接合铜箔层；在镍合金附着层与铜附着层之间另设至少1层金属附着层，所说的镍合金为镍铬合金或镍铜合金；所说的金属为铬，钼，金或镍；金属附着层的厚度小于1μm，铜箔层的厚度为10～30μm。
2、一种软性电路基板的制造方法，其特征在于
1)溅镀金属附着层，以高分子薄膜为基材，金属材料为溅镀靶材，在高分子薄膜层的一侧表面溅镀金属附着层，溅镀时间0.1～2min，溅镀电流0.1～5A，溅镀气体压力＜1atm，溅镀气体流量8×10-5～3×10-3torr，靶材与基材的距离5～25cm；
2)溅镀镍合金附着层，以镍合金为靶材，在金属附着层的表面上溅镀镍合金附着层，溅镀时间0.1～2min，溅镀电流0.1～5A，溅镀气体压力＜1atm，溅镀气体流量8×10-5～3×10-3torr；
3)溅镀铜附着层，以铜为靶材，在步骤2的镍合金附着层上溅镀一铜附着层，工艺条件同上。
3、如权利要求2所述的一种软性电路基板的制造方法，其特征在于在铜附着层的另一侧表面电镀铜箔层，电镀电流0.5～1A，电镀时间0.5～1hr。
4、如权利要求2所述的一种软性电路基板的制造方法，其特征在于在镍合金附着层与铜附着层之间分别溅镀至少1层金属附着层。
5、如权利要求2所述的一种软性电路基板的制造方法，其特征在于溅镀气体为Ar气体。
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