CN1410262A - 二层电路软板的高效率制程方法 - Google Patents
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Abstract
一种二层电路软板的高效率制程方法,在聚醯亚胺中添加化学环化剂,再将添加有化学环化剂的聚醯亚胺与铜箔制成二层电路软板,经由先期干燥与硬化处理后,再将其制成松卷干燥的二层电路软板半成品,将此成松卷的二层电路软板半成品置于封闭的氮气炉烤箱中,进行最后的固化加热处理,得到成品。
Description
技术领域
本发明是关于一种二层电路软板的高效率制程方法,尤其指一种能够以低生产设备及成本换取高生产效率及品质二层电路软板的制作方法。
背景技术
聚酰亚胺(Polyimide,简称PI)材质具有独特及优异的物性及化性,这些特性包含有耐热性、耐候性、优异的机械性质、优异的电气性质及绝缘性,因此PI已广泛被运用于软性印刷电路板(FPC)制作材料。
但由于PI与金属基板(如铜箔)的接着性不佳,因此需利用接着剂为中间介层用以黏合PI及铜箔,但因为接着剂的耐热性较差,在使用接着剂则会大幅降低FPC在高温环境下的使用性能,并且同时增加制作上的复杂性。
倘若直接将PI与铜箔黏合,而不使用接着剂,便可使得FPC的耐热及电气性质大幅提升。其中日本第91-123,093号专利中便公开出利用多层涂布法制备多层PI膜的FPC,其虽然成功地将PI膜黏合于铜箔上,但由于超过两层PI膜涂布黏合的方式,不仅增加制作的复杂性,而且造成不同的热膨胀系数(CTE),因此以此法制出的FPC平坦性不佳,尺寸安定性亦不尽理想。
美国第5,077,084号专利公开了利用涂布法,直接将PI的先驱物,即聚酰胺酸(简称PAA),直接黏合于铜箔上,并于氮气炉下以200℃与450℃予以加热、干燥与环化,以便有效地将PI膜黏合于铜箔上,但虽然氮气炉含氧量已控制在低于0.2%,依然无法有效避免铜箔氧化缺点,且为了得到较佳之挠曲性,必须将制作的张力控制于0.02至0.20Kg/cm2。
美国第5,518,779号专利公开出利用双层挤压式涂布方式,一次涂布于铜箔上,再由红外线烘箱加热以使聚酰胺酸获得较佳的吸收率及固化效率,然而与传统烘箱相比较,虽说红外线烘箱可以使得聚酰胺酸得到较高的环化率,且其在约350℃的环化温度及充满氮气的状态下,固化时间由原来的120分钟大幅减为20分钟,但其所需设备投资的成本高,且其氮气炉为开放式结构,在连续固化加工过程间,需不断补充氮气,造成高昂的生产成本,另外,在加热过程中传动途径长且不易控制,故无法有效及大量被应用于实际的商业生产制作。
上述FPC倘若不利用开放式氮气炉,将其卷曲后再置入设备较低的封闭式氮气炉中固化,则FPC半成品便会由于PI膜的黏性而与接触铜箔黏结在一起,造成FPC半成品的损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二层电路软板的高效率制程方法,该方法能够以低生产设备及成本换取高生产效率及品质二层电路软板。
为了达到上述目的,本发明提供的一种二层电路软板的高效率制程方法,其中在利用涂布机将聚酰亚胺快速涂布于铜箔上,再将其置入多段式加热烘箱作初步干燥及环化加工,而后将电路软板半成品卷曲成松卷结构后,再置入密闭式氮气炉中加热进行最后的固化处理。
其中聚酰亚胺为含有双马来酰亚胺官能基单体的改质聚酰亚胺。
其中聚酰亚胺可添加有化学环化剂。
其中多段式加热烘箱为五段式加热烘箱,其温度配置范围为100℃至200℃。
其中密闭式氮气炉周围具强制空气冷却对流。
其中密闭式氮气炉含氧量需控制低于0.5%,最好保持在0.2%或是更低,该炉加热温度为300~350℃,加热时间为15~60分钟。
其中涂布机张力控制在0.02~0.2Kg/cm。
其中涂布机速度控制在12~1.0m/min。
其中化学环化剂由三级胺与具脱水作用的酸酐所组成,该酸酐为低分子量的脂肪酸酐,其简式如下:
(CnH2n+1)2C2O3
其中n=1、2、3、4;
其中化学环化剂中三级胺的简式如下:
R3N
其中R为甲基、乙基
其中脂肪酸酐添加量约为酰胺酸摩尔数的0.5至5倍,三级胺添加量约为酰胺酸摩尔数的0.5至5倍。
其中电路软板半成品为利用一金属圆管卷曲成松卷结构。
其中未涂布有聚酰亚胺的铜箔面朝向金属圆管,而涂布有聚酰亚胺面则向外,绕金属圆管卷曲。
其中使用的铜箔为1/2盎司电解铜箔或延压铜箔。
附图说明
为了进一步了解本发明,下面举以实施例并结合附图加以详细说明,其中:
图1为本发明的制作方法流程图。
图2为本发明半成品的示意图。
具体实施方式
表1:不同种类铜箔经本发明制成电路软板之物性比较
实施例1 实施例2 实施例3 比较例铜箔种类 电解铜箔 延压铜箔 电解铜箔 电解铜箔铜箔厚度(μm) 18 18 18 18PI厚度(μm) 25 25 25 25加工时间(min) 45 45 95 420硬化尺寸(m×m) 100×0.5 100×0.5 100×0.5 0.3×0.3生产效率 高 高 高 低90°剥离强度(Kg/cm) 1.1 1.0 1.2 1.2抗张强度(Kg/mm2) 23.5 23.3 25.1 25.2伸张率(%) 25 25 31 31绕曲程度(cm) ∞ ∞ 5 5固化方法 实施例1:周围具强制空气冷却对流的密闭式氮气炉中固化
实施例2:周围具强制空气冷却对流的密闭式氮气炉中固化
实施例3:周围具强制空气冷却对流的密闭式氮气炉中固化
比较例:传统密闭式氮气炉中硬化特色比较 实施例1:周围具强制空气对流冷却,降低成品冷却时间
实施例2:周围具强制空气对流冷却,降低成品冷却时
实施例3:周围具强制空气对流冷却,降低成品冷却时间
比较例:周围不具强制空气对流冷却,成品冷却时间长表2:本发明与习用制成方法之比较表2
本发明 USP5,518,799铜箔种类 电解或延压铜箔 电解或延压铜箔铜箔厚度(μm) 18 35PI厚度(μm) 25 50固化方法 密闭式氮气炉中硬化开放式氮气炉中硬化设备成本 低 高生产成本 低 高生产效率 高 适中产品品质 优 优本发明的详细内容叙述如下:
本发明承接美国第5,372,891号专利及台湾公告号码第158,619号专利,利用含有双马来酰亚胺(bismaleimide)官能基单体的改质聚酰亚胺,并添加化学环化剂作为前制程准备,以使其可获得较高的环化转化率,以制成整卷的二层电路软板半成品,并将此整卷的二层电路软板半成品置放于高温密闭式氮气炉中进行最终的环化动作,其中添加的化学环化剂由三级胺(tertiary amine)与具脱水作用的酸酐所组成;
其中效果最佳的酸酐为乙酸酐(acetic anhydride),其添加量为改质聚酰亚胺酸中,酰胺酸摩尔数的0.5~5.0倍;
除了乙酸酐外,其他低分子量的脂肪酸酐也可使用,其简式如下:
(CnH2n+1)2C2O3
其中n=1、2、3、4。如丙酸酐(proPIonic anhydride)、丁酸酐(butyric anhydride)、与戊酸酐(valeric anhydride),另外也可将上述酸酐加以混合使用,以得到相同的环化效果。
而化学环化剂中三级胺的简式如下:
R3N
其中R为甲基、乙基。效果较佳的三级胺为嘧啶(pyridine)、β-甲基吡啶(beta-PIcoline)、三甲基胺(trimethyl amine)与三乙基胺(triethylamine),其中效果最佳者为三乙基胺,其添加量为改质聚酰亚胺酸中,酰胺酸摩尔数的0.5~5.0倍,另外,由于三甲基胺具有最大的活性,因此添加量则略低于其他种类的三级胺。
依美国第5,372,891号专利及台湾公告号码第158,619号专利制备改质聚酰亚胺,并加入适当种类的化学环化剂于改质聚酰亚胺中,于25℃下均匀搅拌上述的混合物,再由真空泵进行除去气泡的前处理,之后利用传统涂布机,将其张力控制在0.02~0.2Kg/cm、速度控制在12~1.0m/min下,均匀涂布于铜箔之上,再利用五段加热式加热烘箱,对涂布有改质聚酰亚胺的铜箔进行干燥及初步的环化处理,该五段加热烘箱的温度配置由100℃~200℃;待涂布有改质聚酰亚胺的铜箔经初级加热环化处理后,便将其卷曲呈成卷的二层电路软板半成品,再将其置放于密闭的氮气炉中加热固化,并获得最后的二层电路软板成品,其中,在将成卷的半成品置入密闭式氮气炉前,需先将其卷成松卷的结构,始置入氮气炉;其中密闭式氮气炉的含氧量需控制低于0.5%,最好保持在0.2%或是更低,而密闭式氮气炉的加热温度为250~400℃,其中最佳的加热温度约为300~350℃,而加热时间为15~240分钟,最佳之加热时间则为30~60分钟。
现请参看图1所示,在依美国第5,372,891号专利及台湾公告号码第158,619号专利制作含有双马来酰亚胺的改质聚酰亚胺(10)后,将其添加化学环化剂(11),并充分搅拌及脱泡(12),利用传统涂布机进行涂布作业(13)将其涂布于铜箔上,再将其置入前置烘烤作业(14),之后将其制成成松卷的半成品(15),再置入周围设有强制空气冷却对流的密闭式氮气炉进行固化处理(16)以制成成品。
现请参看图2所示,本发明制成的二层电路软板半成品,利用一不锈钢管柱(20),将铜箔面(21)朝管柱面,聚酰亚胺面(22)朝外卷曲呈成松卷的半成品。
本发明的实施例:
本发明的若干实施例以以下所述的检测法,用以测定各实施例的90°剥离强度(peel strength)、抗张强度(tensile strength)、伸张率(elongation:%)与挠曲性(curl)。
90°剥离强度:IPC TM650-2、4、9测试法;
抗张强度(tensile strength):IPC TM650-2、4、9测试法;
伸张率(elongation:%):IPC TM650-2、4、9测试法;
挠曲程度(degree of curling):将二层电路软板成品裁成50mm长与5mm宽之长条状,量取卷取两端之距离,以作为卷曲程度之定量参考标准。
实施例1:
依美国第5,372,891号专利及台湾公告号码第158,619号专利制备含双马来酰亚胺(bismaleimide)的改质聚酰亚胺,并添加化学环化剂,化学环化剂则采用三乙基胺及乙酸酐,其中添加的三乙基胺与改质聚酰亚胺酸中酰胺酸摩尔数比为0.5~5.0;乙酸酐与改质聚酰亚胺酸中的酰胺酸摩尔数比亦为0.5~5.0,故三乙基胺与乙酸酐的摩尔数比为1∶1;再将添加有化学环化剂的改质聚酰亚胺充分搅拌后,利用真空泵除气,之后再利用传统涂布机快速涂在1/2盎司(Ounce)的电解铜箔上,以形成200μm厚度的湿膜铜箔,并以五段式加热烘箱,以100℃~200℃的温度对湿膜铜箔作初步干燥及环化加工,前述涂布机的涂布速率控制在12.0~1.0m/min;张力控制在0.02~0.2Kg/cm,并依图2所示的方式,将二层电路软板半成品收卷成松卷结构,再将其置放于周围设有强制空气冷却对流的密闭式氮气炉下,其中氮气炉的含氧量低于0.5%;加热温度为250~450℃,加热时间为15~240分钟,之后再利用氮气炉外缘的强制对流空气使其温度由300~350℃降至室温,所需时间为30~60分钟,之后即完成成品。
其各项物性测试结果如表1所示。
实施例2:
将实施例1的1/2盎司电解铜箔改为1/2盎司辗压铜箔,其余过程同实施例1。
其各项物性测试结果如表1所示。
实施例3:
不添加任何化学环化剂于改质聚酰亚胺中,其氮气炉设定温度为350~400℃,加热时间改为60分钟,其余过程同实施例1。
其各项物性测试结果如表一所示。
比较例:
比较例的涂布成分及铜箔与实施例3相同,然而将涂布改质聚酰亚胺铜箔经初步干燥后,裁成30cm×30cm尺寸,并置入周围无强制空气冷却对流的传统密闭式氮气炉作固化处理,此氮气炉固化条件如下:
室温~150℃:30分钟(真空);
150℃恒温:30分钟(真空);
150℃~250℃:30分钟(真空);
250℃恒温:30分钟(真空);
250℃~350℃:30分钟(真空);
350℃恒温:60分钟(真空);
350℃~室温:210分钟(真空)。
其各项物性测试结果如表1所示。
依据本发明制成的二层电路软板,其不需花费大量设备成本,且生产过程生产成本亦相对低廉,且其大幅减少电路软板的固化时间,能有效提高产能。
Claims (10)
1、一种二层电路软板的高效率制程方法,其中在利用涂布机将聚酰亚胺快速涂布于铜箔之上,再将其置入多段式加热烘箱作初步的干燥及环化加工,而后将电路软板半成品卷曲成松卷结构后,再置入密闭式氮气炉中加热进行最后的固化处理即成成品;
所述聚酰亚胺为含有双马来酰亚胺官能基单体的改质聚酰亚胺;
所述聚酰亚胺可添加有化学环化剂;
所述多段式加热烘箱为五段式加热烘箱;
所述密闭式氮气炉周围具强制空气冷却对流。
2、如权利要求1所述的二层电路软板的高效率制程方法,其特征在于,所述涂布机张力控制在0.02~0.2Kg/cm。
3、如权利要求1所述的二层电路软板的高效率制程方法,其特征在于,所述涂布机速度控制在12~1.0m/min。
4、如权利要求1所述的二层电路软板的高效率制程方法,其特征在于,所述多段加热烘箱的温度配置范围为100℃至200℃。
5.如权利要求1所述的二层电路软板的高效率制程方法,其特征在于,所述密闭式氮气炉含氧量需控制低于0.5%,最好保持或低于0.2%;
所述密闭式氮气炉加热温度为300~350℃;
所述密闭式氮气炉加热时间为15~60分钟。
6.如权利要求1所述的二层电路软板的高效率制程方法,其特征在于,所述化学环化剂由三级胺与具脱水作用的酸酐所组成;
所述化学环化剂中酸酐为低分子量脂肪酸酐,其简式如下:
(CnH2n+1)2C2O3
其中n=1、2、3、4
所述化学环化剂中三级胺的简式如下:
R3N
其中R为甲基、乙基
所述脂肪酸酐添加量为酰胺酸摩尔数的0.5至5倍;
所述三级胺添加量为酰胺酸摩尔数的0.5至5倍。
7.如权利要求1所述的二层电路软板的高效率制程方法,其特征在于,所述电路软板半成品利用一金属圆管卷曲成松卷结构。
8.如权利要求1所述的二层电路软板的高效率制程方法,其特征在于,所述未涂布有聚酰亚胺的铜箔面朝向金属圆管,而涂布有聚酰亚胺面则向外,绕金属圆管卷曲。
9.如权利要求1所述的二层电路软板的高效率制程方法,其特征在于,使用的铜箔为1/2盎司电解铜箔。
10.如权利要求1所述的二层电路软板的高效率制程方法,其特征在于,使用的铜箔为1/2盎司延压铜箔。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 01136344 CN1410262A (zh) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 二层电路软板的高效率制程方法 |
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CN 01136344 CN1410262A (zh) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 二层电路软板的高效率制程方法 |
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CN1410262A true CN1410262A (zh) | 2003-04-16 |
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CN (1) | CN1410262A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101009973B (zh) * | 2006-01-25 | 2010-06-09 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 树脂复合铜箔、印刷线路板和它们的制造方法 |
CN101400217B (zh) * | 2008-07-24 | 2010-09-29 | 上海阳程科技有限公司 | 加热软性印刷电路板基材的方法 |
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2001
- 2001-10-10 CN CN 01136344 patent/CN1410262A/zh active Pending
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