CN1396798A - 用于柔性印刷线路板的层压基片 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种改进的用于柔性印刷线路板的基片,该线路板用于小型-尺寸的电或电子仪器的装配。该基片是一层压的片材体,由(a)一具有柔性的电绝缘材料层,例如塑料树脂膜和(b)一具有特定厚度的铜箔,该铜箔用插入的(c)热固性粘合剂层粘合的层压在绝缘薄膜(a)上。当铜箔(b)与热固性粘合剂层(c)接触的表面具有表面粗糙度Rz不超过3μm和向其提供一表面处理层,其中镍的含量的范围是0.001到0.1g/m2时,能够获得优异的加工性能,该加工是将基片加工成具有细的图案的铜箔层的印刷线路板。
Description
背景技术
本发明涉及一种新颖的用于柔性印刷线路板的层压基片。特别是,本发明涉及一种层压基片,该基片包括一电绝缘柔性薄膜或片和一层压在其上的金属箔,该金属箔可以黏附地直接结合或,优选的,以插入热固性粘合剂层的形式结合,通过在金属箔上制作布线图案以形成电路图从而将该基片加工成柔性印刷线路板。
最近随着在电子技术领域的快速发展和广泛进步,有一种突出的趋势就是常常需要用于信息传输的和加工的以及日常应用的电子仪器在尺寸上越来越紧凑,在重量上越来越轻和建造在电子设备中的装配密度越来越高。如果不在设备的装配中使用大量的柔性印刷线路板,这种需要永远不能够被满足,这是因为具有柔性并且能够经受重复弯曲的柔性印刷线路板适合于设备的高密度安装,尽管在很小的空间内,也能起到仪器的复合部件作用,如用作线路元件,电缆和接头。
通常通过加工一用于柔性印刷线路板的基片来制造柔性印刷线路板,该印刷线路板是一层压片体,由一电绝缘薄膜或片和一金属箔组成,该电绝缘薄膜或片是例如一具有柔性的塑料树脂薄膜或片,该金属箔例如是一铜箔,其与绝缘薄膜层压在一起,在大多数情况下,在它们之间插入一热固性粘合剂层。即,基片上的金属箔是一布线图,通过蚀刻的方式去除从而剩下所需的一金属箔的线路图,该箔,如果需要,用一附加的可去除的压敏粘合膜临时保护。
因此,要求柔性印刷线路板或基片具有优异的各种特性,包括树脂薄膜与金属箔之间粘结粘接特性,可弯曲性,耐折叠性,耐溶剂性,电学特性,尺寸稳定性,长期热稳定性,阻燃性等。
关于被加工成柔性印刷线路板的基片,对线路板尺寸上进行压缩的要求每年都会增加,因为柔性印刷线路板逐渐地被应用在围绕着液晶显示板或电子设备如IC晶片,该晶片是直接内置在电子仪器中的。为了顺从这种趋势,用于柔性印刷线路板的基片也需要符合这些要求,除了上述的对各种特性的要求之外,具有优异的成为微型化印刷线路板的加工特性是一个重要的目标。
关于上述柔性印刷线路板的微型化的目标,虽然几年以前涉及到平行印刷线路板,例如,对具有每条线宽和行距是50μm来说其节距是100μm,假定线宽和间隔宽度是彼此相等的,现在对节距的要求是80μm或60μm。
鉴于上述对柔性印刷线路板或基片的各种要求,在那以前已经进行了改善涉及这些问题的详细研究,但是这些研究实际上都集中在和围绕着对干薄膜的厚度和类型的研究,以及在光刻布线图案和蚀刻加工中的对线路图案如布线图案的光线曝光和显影的加工参数的研究。尽管不乏一些成果,直到此时这些研究仍然是不足以符合最近的需要,如对如此细的电路线路和进一步增加的线路布线的精细度的稳定性的需要。
发明概述
因此本发明的目的是,鉴于上述的现有技术的问题和缺点,提供一种新颖的和改进的用于柔性印刷线路板的基片,该基片能够容易地被加工成柔性印刷线路板并且尽管电路布线非常的密也显示出优异的电路线路稳定性。
因此,由本发明提供的用于柔性印刷线路板的基片是一层压片材体,该片材体包括:
(a)一具有柔性的电绝缘材料层;和
(b)用一插入层将一铜箔胶着地结合在绝缘层的一表面上,该插入层是
(c)一热固性粘合剂层,
其中铜箔(b)具有的厚度范围是5-18μm和其与粘合剂层(c)接触的表面具有以Rz表示的表面粗糙度,其值不超过3μm,并且向该表面提供一含有镍的表面处理层,镍的含量不超过0.2g/m2或,优选的,含量范围是0.001g/m2到0.1g/m2。
附图简述
图1是一制备用于评价测试的电路线路A的光罩图案的示意图。
图2是一具有镍镀层的用于评价测试的电路线路B的示意剖视图。
优选实施方式的详细描述
通常,用于柔性印刷线路板的基片具有三层结构,由一如一塑料树脂薄膜的电绝缘材料的柔性薄膜,一与之层压的铜箔和一插入在绝缘薄膜和铜箔之间的热固性粘合剂层组成,由一绝缘薄膜和一铜箔组成的并用铸塑方法将其结合在一起的称之为铸塑型的一两层结构或由一绝缘薄膜和一铜箔组成的用电镀方法成形的称之为电镀型的一两层结构,而本发明的主题被限定为三层基片和不包括电镀型结构的铸塑型两层基片。
电绝缘薄膜(a)是一塑料树脂薄膜,如聚酰胺树脂,聚酰亚胺树脂,聚酯树脂,聚乙二酰脲树脂,聚苯硫醚树脂,聚芳族酰胺树脂等,尽管在此不作特别的限制,但其中就其优异的耐热性,尺寸稳定性和机械特性而言聚酰亚胺树脂薄膜是特别优选的。
对绝缘薄膜的厚度不作特别的限定,其取决于印刷线路板的特定用途,但是,在大多数情况下,厚度的选择范围是12.5μm到75μm。如果需要,可对绝缘树脂薄膜的单一表面或双面进行表面处理,如低温等离子处理,电晕放电处理和使其变粗糙的喷砂处理。
通常对用来与热固性粘合剂层(c)接触的铜箔的表面提供一表面处理层,该处理层是经过一个或多个表面处理步骤来实施的,包括表面粗糙化处理,阻挡层形成处理和防锈处理,其中表面粗糙处理是必需的同时这些表面处理的实施都是与电学有关的通过将铜箔浸渍在一金属盐如镍,铜,钴,锌等的金属盐的水溶液中,其中镍盐是最典型的表面处理剂,因此有时铜箔(b)的表面处理层含有作为污染物的镍是不可避免的。
上述三种类型的表面处理具有它们各自不同的效果。例如,表面粗糙化处理产生的几个微米像凸起和凹下的粗糙度,该凸起和凹下作为热固性粘合剂的固定场所以提高在铜箔表面和粘合剂层之间的粘合结合强度。由上述阻挡成形处理形成的阻挡层具有几个微米的厚度,其用于提高与粘合剂层的粘合结合强度,耐热性和耐溶剂性。铜箔表面的防锈处理对于控制铜箔的耐腐蚀性和蚀刻状态自然是很重要的。
对用于与电绝缘树脂薄膜(a)和铜箔(b)结合的粘合剂层(c)的热固性粘合剂组合物也不作特别的限制和各种已知的常用的热固性粘合剂组合物都能够用于此目的,这些组合物包括那些配制的,作为主要组分,具有环氧/丁腈橡胶树脂,环氧/丙烯酸树脂,环氧/聚酯树脂,环氧/尼龙树脂,酚/丁腈橡胶树脂,酚/尼龙树脂和聚酰亚胺/环氧树脂。粘合剂层(c)的厚度是,尽管不作特别的限定,但是根据干燥或固化而言,其选择的范围一般是5μm-20μm和优选的是5μm-15μm。这是因为柔性基片能够被赋予增加的柔性或可弯曲特性,由于热固性粘合剂层(c)的厚度减少,如果与此有关的粘合剂粘合强度或基片的其它特性没有不利的影响。
用于形成粘合剂层(c)的热固性粘合剂组合物通常是溶液的形式使用的,其制备是通过在有机溶液中均匀溶解上述树脂组分和其它添加剂,例如,虽然没有特别的限定,可以是甲醇,乙醇,异丙醇,丙酮,甲基乙基酮,甲苯,三氯乙烯,1,4-二氧杂环己烷,1,3-二氧杂环己烷,二氧戊环和其它的醚,它们可以单独或以两种或多种混合物的形式使用。
用于制备本发明基片的溶液形式的热固性粘合剂组合物被制备成具有固体含量范围是20-45重量%或,优选的是25-40重量%。当粘合剂溶液的固体含量太高时,必然会导致溶液粘度的过度增加,由于树脂性组分和有机溶剂的不相容,会对粘合剂组合物的涂布可加工性会产生不利的影响。另一方面,当粘合剂溶液的固体含量太低时,很难实现好的粘合剂层的厚度均匀性,如果厚度不均匀,由于大量发出的溶剂蒸汽导致上述经济上的缺点和环境污染问题。
当然也可以根据需要任意选择将热固性组合物与其它各种限定量的添加剂混合,添加剂包括固化剂和/或促进剂,阻燃剂如卤化的有机化合物,三氧化二锑,氢氧化铝和二氧化硅,和抗氧化剂。用适宜的混合机如球形磨,球磨机,滚压机,均化机,超级研磨机等,均匀混合上述基本组分和任选添加剂来制备粘合剂组合物。
作为本发明的用于柔性印刷线路板基片层(b)的铜箔,其厚度范围是5-18μm,和其面对绝缘树脂薄膜(a)的具有插入粘合剂层(c)的表面,其具有的表面粗糙度Rz不超过3μm。也向该表面提供一含有镍的表面处理层,其密度不超过0.2g/m2或,理想的是,在0.001到0.1g/m2的范围内。铜箔可以是任何的电解的铜箔和轧制的铜箔,但鉴于小于12μm的厚度的轧制的铜箔的低获取性,电解铜箔是优选的,而且电解铜箔具有表面特性,可靠度和成本的优点。
用于成形本发明基片的层(b)的铜箔必需满足上述对厚度,表面粗糙度和镍在表面处理层中含量的要求,因为这些因素每一个都是重要的因素,决定着在细的铜箔布线加工形成一用于电路的精细布线铜箔的加工中的加工性能。特别是,铜箔的厚度深深地影响精细布线加工性和有一种趋势是铜箔的布线加工性随着其厚度减少到在上述特定范围内而得到改善。
对铜箔表面粗糙度Rz的要求是很重要的,因为,当表面粗糙度Rz太大时,有时很难实现具有好的再现性的高精度的细的电路布线,由于减少了在设置蚀刻条件的多功能性,有时会导致不完全的蚀刻或过度的蚀刻。另外,当铜箔的表面粗糙度Rz太大时在表面上具有过度的高低不平,有时会发生在铜箔上的电解组分最终会保留在空洞或凹穴中,这些空洞或凹穴是由如此大的高低不平的复制转移到热固性树脂粘合剂层(c)上的或到绝缘树脂膜(a)上的从而减少制备的基片的电特性。
由于对在表面处理层中的镍含量的限制,注意的是在通常的蚀刻条件下,与铜相比,在耐蚀刻的能力上,镍更具耐蚀刻性,因此,当在铜箔中的镍含量太大时,事实上赋予具有轨迹边缘的布线铜箔层横断面轮廓的铜箔的蚀刻最终可能是不完全的,从而导致在铜箔上的布线之间的绝缘间隔的有效宽度的减少,并大大降低了行间的绝缘。通过表面处理在铜箔表面上形成一表面处理层,该表面处理可以是一粗糙化处理,例如,通过喷砂,电镀处理或防锈处理,其中粗糙处理是优选的。
如上所述,形成本发明基片层(b)的铜箔具有的厚度范围是5-18μm,或优选的是5-12μm。尽管具有小于5μm厚度的铜箔甚至是电解铜箔在金属箔工业中很难获得,具有如此小的厚度的铜箔是有许多缺点的,由于很难操作有时会发生折叠和起皱。另一方面,用具有太大厚度的铜箔在细的布线工作中也会发生困难。
铜箔具有表面粗糙度Rz不超过3μm,优选的不超过2μm。由太大的表面粗糙度Rz的铜箔制备的基片在获得非常细的铜箔的线路图时会遇到困难。
重要的是铜箔的表面处理,如粗糙化处理和防锈处理,被导入到铜箔的表面的镍其分布密度不能超过0.2g/m2,或所希望的是不超过0.1g/m2。如果铜箔表面被以太高的分布密度的镍污染,在蚀刻铜箔时它最终会导致一种情况-由蚀刻没有被去除的剩余的一部分镍将会不利地降低印刷线路板的行间绝缘,其结果会产生在由蚀刻或电镀成形的细的印刷线路板的横截面轮廓的轨迹边缘,从而引起在铜箔上进行细的线路布线更加困难和降低柔性印刷线路板的电特性。
下面描述制备根据本发明的基片的制作工艺。在第一步,用一有机溶剂将独立制备的热固性粘合剂组分稀释成一适合浓度的粘合剂溶液和成卷的电绝缘塑料树脂薄膜被铺开并且通过适宜的涂布机如逆辊涂布机等用上述制备的粘合剂溶液均匀涂布。这种涂布的连续长度的塑料树脂薄膜被连续地导入到一在线的干燥炉中并被加热,以40-160℃的温度持续加热2-20分钟,蒸发有机溶剂并以半固化状态留下粘合剂层,然后在40-200℃和2-200N/cm的线性辊压力下通过辊层压机用铜箔对这种粘合剂涂布的树脂薄膜进行层压,从而赋予被层压片材一置于它们之间的一固化的粘合剂层。然后,该获得的层压片材优选的经受一后-固化热处理,在100-200℃进行1-10小时以完成更加完全的粘合剂组分的固化。在层压片材中,干的粘合剂层的厚度在5-20μm的范围内。
接下来,通过实施例和比较例的形式,更加细致的描述根据本发明的用于柔性印刷线路板的基片,但是,其不会以任何方式造成对发明范围的限定。
在下面给出的每个实施例和比较例中,在此制备的用于柔性印刷线路板的基片将以下述方式经受一评价测试。
用于细布线电路的评价的试样制备:一用于柔性印刷线路板的基片的制备将描述如下,在铜箔上层压紫外线-固化的24μm厚的干燥薄膜,其被暴露于穿越一光掩模的紫外线光下,该光掩模带有如图1所示的线-和-间隔图案,每条线宽度和行间间距是30μm,然后通过对干燥薄膜层的显影处理得到相同图案的图形。使用这些成形有图案的干燥薄膜作为抗蚀刻材料,铜箔经受一蚀刻处理以形成一布线图案铜箔层,该层作为一模拟的电子电路,此后称之为测试电路A,用于评价测试。测试电路A然后被用镍覆镀,形成一2μm厚度的镀层以形成一镀镍的电路图,此后称之为测试电路B,其通常具有如图2所示的梯形横截面轮廓和其由在电绝缘塑料树脂薄膜3上的具有布线图案的铜箔层1和镍的镀层2细成。下面是蚀刻处理的条件。
设备:Model YCE-600WM,由Yoshitani Co.制造
温度:45℃
压力:0.2Mpa
持续时间:60秒
蚀刻溶液:氯化铁(III)水溶液,45°波美(Baumé
电路评价(a):从下面给出的M,W1,W2和W3值及等式,用具有图2所示的布线图案的横截面的测试电路B计算出的电路因数F1和F2:
F1=(W2-W1)/W1和
F2=(W3-W1-2M)W1,
其中W1是在镀镍之前的布线图案电路线的上部宽度,W2是在镀镍之前的布线图案电路线的底部宽度,W3是在镀镍之后的布线图案电路线的底部宽度和M是顶部平面的镀镍层的厚度,为了确保铜箔的布线图案电路线的横截面轮廓好的正交,所希望的是每个电路因数尽可能的小。
电路评价(b):用运行流动的去离子水对测试电路B清洗10分钟之后,测量测试电路B的在布线图案线之间的绝缘电阻。测量方法是根据JIS C6471在绝缘线之间施加1分钟的500伏DC电压之后测量的。
电路评价(c):对测试电路A以下述方式检测在布线图案线之间的铜箔的耐迁移性。即,一500伏DC电压的被施加500小时,相对湿度100%,温度130℃,压力130KPa的环境下,在测试电路A的布线图案线之间,用运行流动的去离子水清洗10分钟之后,记录在最初绝缘线之间出现或未出现的短路现象,并以两个等级分别对短路情况的未出现和出现记录为“好”和“差”。
实施例1
在表面粗糙化处理之后,一12μm厚,200mm的正方形电解铜箔具有0.8μmRz的表面粗糙度和一阻挡形成处理,其中粗糙化的表面层含有0.10g/m2的镍,在该铜箔的粗糙化表面上层压一200mm,25μm厚的具有插入的15μm厚的粘合剂层(E31,一种由Shin-Etsu Chemical Co.生产的产品)的正方形聚酰亚胺树脂薄膜(Kapton 100V,一种由Toray Du Pont Co.生产的产品),层压是在100℃,线性辊压力为20N/cm条件下,以速度2米/分钟通过一辊式层压机,然后进行热处理,首先在120℃下1小时和然后在150℃下3小时以确保粘合剂层的固化。这样获得的用于柔性印刷线路板的基片在上述测试工艺条件下经受一评价测试,给出的结果显示在表1中。
实施例2到4和比较例1到4
除了显示在表1中的铜箔的厚度,铜箔的粗糙化表面的表面粗糙度Rz和在铜箔的表面处理层中的镍含量之外,在这些实施例和比较例中的制备用于柔性印刷线路板的基片的工艺和评价测试工艺基本上与上述实施例1相同。评价测试结果也显示在表1中。
表1
铜箔 | 电路因数,% | 行间绝缘,ohm | 铜迁移 | |||||
厚度μm | 表面粗糙度Rz,μm | 镍的含量g/m2 | F1 | F2 | ||||
实施例 | 1 | 12 | 0.8 | 0.10 | 4.8 | 21.8 | 5×1012 | 好 |
2 | 12 | 1.9 | 0.03 | 8.5 | 18.1 | 6×1012 | 好 | |
3 | 9 | 2.7 | 0.01 | 10.1 | 15.2 | 8×1012 | 好 | |
4 | 9 | 1.8 | 0.02 | 6.1 | 12.8 | 1×1013 | 好 | |
比较例 | 1 | 9 | 4.9 | 0.03 | 24.0 | 38.0 | 3×1011 | 好 |
2 | 12 | 8.5 | 0.00 | 30.0 | 34.0 | 1×1011 | 差 | |
3 | 34 | 1.2 | 0.12 | 38.6 | 63.6 | 8×1010 | 好 | |
4 | 9 | 1.3 | 0.80 | 48.0 | 84.0 | 3×1010 | 差 |
Claims (7)
1.一种用于柔性印刷线路板的基片,其是一整体的层压片材体,包括:
(a)一具有柔性的电绝缘材料的薄膜;和
(b)一具有厚度范围是从5到18μm厚的铜箔,其通过插入的热固性粘合剂层(c)胶着地结合在一电绝缘材料(a)的薄膜的表面,
与热固性粘合剂层(c)接触的铜箔(b)的表面具有不超过3μm的表面粗糙度Rz和向该表面提供一表面处理层,其中镍的含量不超过0.2g/m2。
2.一种如权利要求1所述的用于柔性印刷线路板的基片,其中在铜箔(b)的表面处理层中的镍的含量是在0.001g/m2到0.1g/m2的范围内。
3.一种如权利要求1所述的用于柔性印刷线路板的基片,其中具有柔性的电绝缘材料(a)的薄膜是一聚酰亚胺树脂薄膜。
4.一种如权利要求1所述的用于柔性印刷线路板的基片,其中铜箔(b)具有厚度的范围是从5μm到12μm。
5.一种如权利要求1所述的用于柔性印刷线路板的基片,其中热固性粘合剂层(c)具有的厚度的范围是5μm到20μm。
6.一种如权利要求1所述的用于柔性印刷线路板的基片,其中铜箔(b)的表面处理层是一通过对铜箔的表面粗糙化处理和形成阻挡层处理而成型的层。
7.一种如权利要求1所述的用于柔性印刷线路板的基片,其中电绝缘薄膜(a)具有的厚度范围是12.5μm到75μm。
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