TW201347623A - 撓性金屬披覆積層板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種撓性金屬披覆積層板,包含一金屬箔以及一多層聚醯亞胺膜,該聚醯亞胺膜包含一玻璃轉移溫度為300℃或更低且位於該金屬箔上之第一聚醯亞胺層、一位於該第一聚醯亞胺層上之第二聚醯亞胺層、以及一位於該第二聚醯亞胺層上之第三聚醯亞胺層。根據本發明之撓性金屬披覆積層板,可解決在固化過程於連續固化機中使用紅外線熱源所產生如起泡之外觀缺陷,由於與金屬層之良好的黏附強度而可防止層間分層(delamination),且異相導電膜(ACF)黏合強度與尺寸穩定性亦是良好的。該撓性金屬披覆積層板可適用於撓性印刷電路板之製造。

Description

撓性金屬披覆積層板及其製造方法
本發明係關於一種撓性金屬披覆積層板及其製造方法,且特別係關於一種透過在高溫加熱聚醯胺酸(其係聚醯亞胺前驅物)並轉形成最終聚醯亞胺所得之撓性金屬披覆積層板及其製造方法。
供製造撓性印刷電路板使用的撓性金屬披覆積層板是一種導電性金屬箔及絕緣樹脂的積層板。該撓性金屬披覆積層板可經加工成精細圖案化電路且在狹窄空間中彎曲。隨著小尺寸且輕重量的電子裝置的趨勢,撓性金屬披覆積層板的應用領域已漸增於筆記型電腦、攜帶型資訊終端機、小型視訊攝影機、存儲用硬碟等。
關於上述技術的撓性金屬披覆積層板,一般可透過將熱塑性聚醯亞胺膜層合至具有導電性金屬箔上之方法,或一包含直接將聚醯胺酸溶液(其係聚醯亞胺前驅物)塗佈至金屬箔上之澆鑄方法(casting method)而製造。在該澆鑄方法中,需要利用高溫的加熱處理以使該聚醯胺酸轉化成聚醯亞胺。用於撓性金屬披覆積層板之製造的澆鑄方法,依固化方法可分為捲對捲處理(roll-to-roll process)及批次處理(batch process)。
在批次處理中,需要預處理及後處理以在批次固化期間防 止金屬箔與聚醯亞胺之間所產生的黏附。此外,批次處理因為每捲所處理的長度必須是短的而有不良的生產率。
在捲對捲處理中,聚醯胺酸溶液(聚醯亞胺前驅物)係經塗佈至金屬箔上並經乾燥。之後,被展開(unrolled)並於再捲曲處理(rewinding process)之前進行熱固化。捲對捲處理可降低生產時間和成本,因而,它能克服在批次處理具有低生產率的缺點。但是,該捲對捲固化是在短時間中進行的。因此,由於快速收縮/膨脹等因素所導致的快速加熱速率,可能造成如起泡、分層、皺縮等現象的缺陷。這些缺陷可以藉由降低線速度(line speed)而減少,但這也會降低生產率。
一般而言,撓性金屬披覆積層板係由一層或多層聚醯亞胺層所組成。為了增加生產率,可以製造一層聚醯亞胺層之金屬披覆積層板。二層或更多層聚醯亞胺層之金屬披覆積層板可以防止金屬箔與聚合物膜之間的翹曲及捲曲,並可以增加黏附強度、機械特性、電特性等。
當以二層或更多層之聚醯亞胺膜製造撓性金屬披覆積層板時,可使用與金屬箔接觸並具有300℃或更高的玻璃轉移溫度的聚醯亞胺樹脂以抑制加熱後之外觀缺陷的產生,如於韓國專利公開第10-2010-0048474號及第10-2010-0127125號所揭露者。然而,上述撓性金屬披覆積層板與液晶顯示器或觸控式螢幕等所用的異相導電膜(anisotropic conductive film,ACF)具有低的黏合強度。
【相關技術文獻】
專利文獻
(專利文獻1)韓國專利公開第10-2010-0048474號
(專利文獻2)韓國專利公開第10-2010-0127125號
本發明之一方面係提供一種撓性金屬披覆積層板,其係經由在與金屬箔接觸部分處使用熱塑性聚醯亞胺樹脂所獲得者,以解決有關與異相導電膜(ACF)之低黏合強度的缺陷,且具有良好的外觀及良好的特性。該撓性金屬披覆積層板可具有良好的特性,特別是,ACF黏合強度及尺寸穩定性,以及依紅外線熱源之於連續固化機中的加熱條件及聚醯亞胺的線性熱膨脹係數的良好外觀。
根據本發明之一方面,係提供一種撓性金屬披覆積層板,包含:一金屬箔;以及一多層聚醯亞胺膜,包含一玻璃轉移溫度為300℃或更低且位於該金屬箔上之第一聚醯亞胺層、一位於該第一聚醯亞胺層上之第二聚醯亞胺層以及一位於該第二聚醯亞胺層上之第三聚醯亞胺層。該多層聚醯亞胺膜滿足下列方程式1。
在方程式1中,C1代表該第一聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數,C2代表該第二聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數,以及C3代表該第三聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數。
該撓性金屬披覆積層板可滿足下列方程式2與方程式3,且ACF黏合強度可為0.8公斤力/公分(kgf/cm)或更大。
在方程式2中,SMD代表加熱後於縱向(machine direction,MD)之尺寸變化的標準差,以及在方程式3中,STD代表加熱後於橫向(transverse direction,TD)之尺寸變化的標準差。
第一聚醯亞胺層可具有30至50 ppm/K的線性熱膨脹係數以及200至300℃的玻璃轉移溫度。
第二聚醯亞胺層可具有1至20 ppm/K的線性熱膨脹係數以及300至420℃的玻璃轉移溫度。
第三聚醯亞胺層可具有30至70 ppm/K的線性熱膨脹係數。
多層聚醯亞胺膜可經紅外線加熱處理來醯亞胺化而製得。以總加熱時間計,紅外線熱源加熱(以紅外線熱源加熱之時間)在300℃或更高溫度下進行的時間係40%或更多。
藉由將金屬箔層合至多層聚醯亞胺膜所包含的第三聚醯亞胺層上而製得的撓性金屬披覆積層板,亦涵括於本發明範疇中。
根據本發明之另一方面,係提供一種撓性金屬披覆積層板之製造方法,包含下列步驟:(a)於一金屬膜上形成一第一聚醯亞胺前驅物層,其在完全醯亞胺化後具有300℃或更小的玻璃轉移溫度;(b)於該第一聚醯亞胺前驅物層上形成一第二聚醯亞胺前驅物層;以及(c)於該第二聚醯亞胺前驅物層上形成一第三聚醯亞胺前 驅物層,接著進行醯亞胺化以形成一多層聚醯亞胺膜。
該多層聚醯亞胺膜滿足下列方程式1。
在方程式1中,C1代表透過該第一聚醯亞胺前驅物層之醯亞胺化所得之第一聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數,C2代表透過該第二聚醯亞胺前驅物層之醯亞胺化所得之第二聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數,以及C3代表透過該第三聚醯亞胺前驅物層之醯亞胺化所得之第三聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數。
在步驟(c)中之醯亞胺化可經一紅外線熱源之加熱來進行。以總加熱時間計,紅外線熱源加熱在300℃或更高溫度下進行的時間係40%或更多。
該方法可進一步包含下列步驟:(d)在步驟(c)之多層聚醯亞胺膜所包含的第三聚醯亞胺層上層合金屬箔。
藉由上述方法所製得之撓性金屬披覆積層板可滿足下列方程式2與方程式3,且ACF黏合強度可為0.8公斤力/公分或更大。
在方程式2中,SMD代表加熱後於縱向(MD)之尺寸變化的標準差,以及在方程式3中,STD代表加熱後於橫向(TD)之尺寸變化的標準差。
在該方法中,第一聚醯亞胺層可具有30至50 ppm/K的線性熱膨脹係數以及200至300℃的玻璃轉移溫度。
在該方法中,第二聚醯亞胺層可具有1至20 ppm/K的線性熱膨脹係數以及300至420℃的玻璃轉移溫度。
在該方法中,第三聚醯亞胺層可具有30至70 ppm/K的線性熱膨脹係數。
根據本發明之撓性金屬披覆積層板可藉由在連續固化機中使用紅外線熱源來進行固化處理而製得,且可抑制如起泡等外觀缺陷。此外,由於有良好的黏附強度而能防止在金屬箔與聚醯亞胺層之間,或聚醯亞胺層與相鄰其他聚醯亞胺層之間所產生的分層。可顯著地解決於相關先前技術中所產生之撓性金屬披覆積層板的缺陷,且可獲得具有良好ACF黏合強度及良好尺寸穩定性的撓性金屬披覆積層板。
以下將詳細說明本發明之例示性具體實施態樣。
本發明可提供一種撓性金屬披覆積層板,包含一金屬箔;以及一多層聚醯亞胺膜,包含一玻璃轉移溫度為300℃或更低且與該金屬箔接觸之第一聚醯亞胺層、一與該第一聚醯亞胺層接觸之第二聚醯亞胺層以 及一與該第二聚醯亞胺層接觸之第三聚醯亞胺層。該經紅外線熱源來熱醯亞胺化所製得的多層聚醯亞胺膜係滿足以下方程式1。
在方程式1中,C1代表該第一聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數,C2代表該第二聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數,以及C3代表該第三聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數。
本發明之撓性金屬披覆積層板可具有良好的ACF黏合強度,且可透過使用高速捲對捲固化機,特別是使用紅外線作為加熱源之連續固化機而製得。在此種情況中,能抑制進行高溫固化處理時可能產生的起泡或層間分層。特別地,根據本發明之一具體實施態樣的撓性金屬披覆積層板,可透過將聚醯胺酸樹脂(其係聚醯亞胺前驅物且可能轉化成聚醯亞胺樹脂)塗佈至金屬箔上多次,乾燥及加熱而製得。
根據本發明之一具體實施態樣,當在300℃或更高之高溫範圍下於利用紅外線熱源之連續固化機中靜置一定時間段所製得之撓性金屬披覆積層板,具有滿足下列方程式1之結構及具有改善之尺寸穩定性和ACF黏合強度。在此種情況中,可在固化期間有效地抑制起泡及層間分層。
在方程式1中,C1代表該第一聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數,C2代表該第二聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數,以及C3代表該第三聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數。
用於本發明之金屬箔可包含,但不限於,電沉積銅箔(electrodeposited copper foil)、壓延退火銅箔(roll and annealed copper foil)、不銹鋼箔(stainless foil)、鋁箔、鎳箔、或二種或更多種金屬之合金箔。該金屬箔之厚度並無限制,但,當考慮到製造過程時,較佳可為3至70微米(μm)。為了增加金屬層與覆於其上之絕緣層之間的黏合強度,可進行物理或化學處理如表面打磨(surface sanding)、鎳或銅-鋅合金之電鍍、矽烷偶聯劑之塗佈等。
根據本發明之一具體實施態樣,可使用聚醯胺酸溶液形成前驅物層,然後使該前驅物層醯亞胺化,而獲得該醯亞胺化後所形成之多層聚醯亞胺膜。任何在本領域中常用的聚醯胺酸溶液均可用於本發明之技術範圍內,而無限制。
尤其是,作為第一聚醯亞胺層之構成元素的熱塑性聚醯亞胺及熱塑性聚醯胺酸可為熱塑性聚醯亞胺樹脂及聚醯胺酸樹脂,並無限制,只要是其在醯亞胺化後的玻璃轉移溫度(Tg)為300℃或更低,且更佳為200至300℃,且與銅箔之黏合強度為0.8公斤力/公分或更大。此外,該第一聚醯亞胺層之熱塑性聚醯亞胺的線性熱膨脹係數可在30至50 ppm/K之範圍。在玻璃轉移溫度範圍與線性熱膨脹係數範圍內,可提供具有ACF黏合強度為0.8公斤力/公分或更大之撓性金屬披覆積層板。
尤其是,根據本發明之一具体實施例,作為第三聚醯亞胺層之構成元素的熱塑性聚醯亞胺及熱塑性聚醯胺酸,可為任何熱塑性聚醯亞胺樹脂或聚醯胺酸樹脂,並無限制,只要是其在完全的醯亞胺化後具有30至70 ppm/K的線性熱膨脹係數,且經以高溫層合方法與貼附的銅箔具有 0.8公斤力/公分或更大的黏合強度。在線性熱膨脹係數範圍內,可提供與銅箔具有良好黏附強度及與銅箔具有良好黏附狀態之撓性金屬披覆積層板。
根據本發明之一具體實施態樣,具有低熱膨脹特性與構成第二聚醯亞胺層之聚醯亞胺及聚醯胺酸,可為任何聚醯亞胺樹脂或聚醯胺酸樹脂,並無限制,只要是其在醯亞胺化後具有1至20 ppm/K的線性熱膨脹係數。此外,該聚醯亞胺樹脂及聚醯胺酸樹脂之玻璃轉移溫度可為300至420℃。根據本發明之一具體實施態樣,具有1至20 ppm/K之線性熱膨脹係數及300至420℃之玻璃轉移溫度的第二聚醯亞胺層,可位於該第一聚醯亞胺層與第三聚醯亞胺層之間,並可維持總聚醯亞胺膜的線性熱膨脹係數相似於銅箔,以抑制捲曲的產生並改善尺寸穩定性。
塗佈聚醯胺酸溶液的方法可包含刮刀塗佈(knife coating)、輥塗佈(roll coating)、壓鑄模塗佈(die coating)、簾塗佈(curtain coating)等包含任何方法,並無限制,只要可以滿足本發明的目的。
塗佈聚醯胺酸溶液後的乾燥處理較佳可透過熱空氣乾燥來進行,較佳在100至150℃。透過進行該乾燥處理,可形成具有膜狀之聚醯胺酸前驅物層。之後,可在氮氣氛下於含有紅外線熱源之連續固化機中以紅外線熱源進行加熱,以醯亞胺化該前驅物膜,而獲得撓性金屬披覆積層板。
根據本發明之一具體實施態樣,該以紅外線熱源進行之加熱,可使用紅外線加熱機來進行。該紅外線的主要發射範圍在2至25微米之波長範圍,且紅外線的產生方法包含各式已知方法,但不限於,使用例如紅外線絲、紅外線發射陶瓷等等。
根據本發明之一具體實施態樣,該紅外線熱源加熱可在300℃或更高的溫度下進行。以總加熱時間計,紅外線熱源加熱在300℃或更高溫度下進行的時間係40%或更多。為了改善在相關技術中有關ACF黏合強度的缺陷,本發明之發明人已研究了使用玻璃轉移溫度為300℃或更低之熱塑性聚醯亞胺於第一聚醯亞胺層,且研究解決如起泡等的外觀缺陷。結果,本案發明人發現下列者。亦即,當多層聚醯亞胺膜滿足下列方程式1,C1代表該第一聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數,C2代表該第二聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數,以及C3代表該第三聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數,且當在300℃或更高的高溫範圍下於連續固化機的停留期間呈一定或更高的時間比率時,可解決有關起泡的缺陷,可改善尺寸穩定性及可改善ACF黏合強度,從而完成了本發明。
尤其是,在300℃或更高的溫度下以紅外線熱源進行加熱,以總加熱時間計,紅外線熱源加熱在300℃或更高溫度下進行的時間係40%或更多,可解決有關起泡的缺陷,可改善尺寸穩定性及可改善ACF黏合強度。根據本發明之一具體實施態樣,該多層聚醯亞胺膜可經紅外線熱源加熱而醯亞胺化。紅外線熱源加熱可在300℃或更高的溫度下進行。以總加熱時段計,紅外線熱源加熱在300℃或更高溫度下進行的時間係40%或更多,更佳係40至70%。
根據本發明之一具體實施態樣,撓性金屬披覆積層板可透過進行紅外線熱源加熱伴隨輔助熱空氣加熱而製造。
此外,根據本發明之一具體實施態樣,藉由在多層聚醯亞胺膜所包含的第三聚醯亞胺層上層合金屬箔而製得的撓性金屬披覆積層板,亦可涵括在本發明範疇中。可施用在本發明的層合方法可包含各式已知方法,例如高溫輥壓層合、高溫壓製、高溫帶壓製等等。
下文,將說明根據本發明之撓性金屬披覆積層板的製造方法。
在本發明中,可提供一種撓性金屬披覆積層板之製造方法。該方法包含下列步驟:(a)於一金屬膜上形成一第一聚醯亞胺前驅物層,其在完全的醯亞胺化後具有300℃或更小的玻璃轉移溫度;(b)於該第一聚醯亞胺前驅物層上形成一第二聚醯亞胺前驅物層;以及(c)於該第二聚醯亞胺前驅物層上形成一第三聚醯亞胺前驅物層,接著進行醯亞胺化以形成一多層聚醯亞胺膜。
該多層聚醯亞胺膜滿足下列方程式1。
在方程式1中,C1代表透過該第一聚醯亞胺前驅物層之醯亞胺化所得之第一聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數,C2代表透過該第二聚醯亞胺前驅物層之醯亞胺化所得之第二聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數,以及C3代表透過該第三聚醯亞胺前驅物層之醯亞胺化所得之第三聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數。
在形成各個前驅物層之後,可進行醯亞胺化處理以形成多層聚醯亞胺膜。可經紅外線熱源加熱之手段來進行該醯亞胺化處理。在本發明中,以總加熱時間計,紅外線熱源加熱在300℃或更高溫度下進行的時間係40%或更多。因此,可解決有關起泡之缺陷,可改善尺寸穩定性及可改善ACF黏合強度,以完成本發明。
根據本發明之一具體實施態樣,撓性金屬披覆積層板之製造方法更包含步驟(d):將金屬箔層合至在步驟(c)之多層聚醯亞胺膜所包含的第三聚醯亞胺層上。
此外,根據本發明之一具體實施態樣之方法,撓性金屬披覆積層板可滿足下列方程式2與方程式3,且ACF黏合強度可為0.8公斤力/公分或更大。
在方程式2中,SMD代表加熱後於縱向(mechanical direction,MD)之尺寸變化的標準差,以及在方程式3中,STD代表加熱後於橫向(transverse direction,TD)之尺寸變化的標準差。
在一例示性具體實施態樣中,該第一聚醯亞胺層可具有30至50 ppm/K的線性熱膨脹係數以及200至300℃的玻璃轉移溫度。
在一例示性具體實施態樣中,該第二聚醯亞胺層可具有1至20 ppm/K的線性熱膨脹係數以及300至420℃的玻璃轉移溫度。
在一例示性具體實施態樣中,該第三聚醯亞胺層可具有30至70 ppm/K的線性熱膨脹係數。
後文,本發明將以較佳之具體實施態樣來描述,但本發明之範圍並不限於下列具體實施態樣。
在說明該等具體實施態樣之前,將先描述聚醯胺酸,其係多層聚醯亞胺之構成元素。多層聚醯亞胺前驅物層可藉由使用聚醯胺酸而形成,且該聚醯胺酸可透過合成方法而獲得。於合成所用之縮寫化合物係如下列者。
DMAC:N,N-二甲基乙醯胺
BPDA:3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐
PDA:對二胺基苯(p-phenylenediamine)
ODA:4,4'-二胺基二苯基醚
BAPB:4,4'-雙(4-胺基苯氧基)聯苯
BTDA:3,3',4,4'-二苯酮四羧酸二酐
TPER:1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯
本發明中所述之特性係藉由下列方法測量。
1. 線性熱膨脹係數(CTE)
線性熱膨脹係數係經由當溫度以每分鐘10℃上升至400℃時,使用熱化學分析儀(TMA)測量熱膨脹係數值,然後取在100℃至200℃之溫度範圍間測量值的平均而獲得。
2. 拉伸模數
拉伸模數係經由使用英斯特朗公司(Instron Co.,)的萬能試驗機 (universal testing machine),依照IPC-TM-650,2.4.19之方法來測量。
3. 蝕刻後的尺寸變化及加熱金屬箔後的尺寸變化
依照IPC-TM-650,2.2.4.方法B來測量尺寸變化。在275×255毫米(mm)之方形樣本於縱向(MD)及橫向(TD)之四個頂點形成辨識位置用之孔。將樣本儲放於23℃及50%相對濕度(RH)之恆溫恆溼機24小時。重複測量孔之間的個別距離三次並取平均。接著,蝕刻金屬箔,再儲放於23℃及50%相對溼度之恆溫恆溼機24小時。接著,再次測量孔之間的距離。基於此所測量的數值,計算在縱向與橫向之尺寸變化以得到蝕刻後的尺寸變化。將蝕刻金屬箔所得之膜於150℃的烘箱儲放30分鐘,然後再儲放於23℃及50%相對濕度之恆溫恆溼機24小時。然後,再次測量孔之間的距離,並計算在縱向與橫向之變化以得到加熱後的尺寸變化。根據相同的方法測量取自不同位置的十個樣本,以得到蝕刻後之尺寸變化的標準差。
4. 觀察聚醯亞胺之外觀
將撓性金屬披覆積層板切割成長度和寬度分別為30公分之方形,並觀察其表面形態。當金屬箔與聚醯亞胺層之間或該等聚醯亞胺層之間沒有出現起泡及分層時,將樣本評估為良好。
5. ACF黏合強度
在蝕刻撓性金屬披覆積層板之金屬箔後,將ACF插置於玻璃與聚醯亞胺膜之間然後在230℃利用25公斤力/平方公分的壓力加壓10秒以貼合。接著,使用英斯特朗公司的萬能試驗機來測量90度剝離強度。
6. 觀察層合氣泡
使用離子削薄機(ion miller)切割撓性金屬披覆積層板,並以FE-SEM觀察銅箔與聚醯亞胺層間的界面。在該銅箔與聚醯亞胺層之界面處的非黏附部分為層合泡沫。當在金屬箔與絕緣層之界面處的泡沫有超過10微米的尺寸時,被視為缺陷,而當未觀察到超過10微米的積層泡沫時,則視為良好。當在界面處出現相鄰的幾微米尺寸的非黏附部分時,測量總長度。如此量得的值則作為該非黏合界面的尺寸。
7. 測量與銅箔的黏合強度
為了測量聚醯亞胺層與銅箔的黏附強度,以1毫米寬度圖案化撓性金屬披覆積層板之銅箔。然後,使用萬能試驗機測量180度剝離強度。
[合成例1]
如表1所示,將作為二胺的1,638公克之PDA及758公克之ODA加入32,416公克之DMAc溶液中,並在氮氣氣氛下攪拌以完全溶解。接著,分數次加入5,700公克作為二酐之BPDA。持續攪拌溶液24小時,以製備聚醯胺酸溶液。將此聚醯胺酸溶液塗佈於一20微米厚之膜上,及將溫度在60分鐘內上升至350℃並維持30分鐘,以進行固化。測得的線性熱膨脹係數與玻璃轉移溫度分別為13.0 ppm/K及321℃。
[合成例2至6]
使用如表1所示的配方,進行如合成例1中所示的相同製程。測得的線性熱膨脹係數與玻璃轉移溫度係顯示於表1中。
表1 聚醯胺酸溶液之配方及在醯亞胺化後的線性熱膨脹係數與玻璃轉移溫度
[實施例1]
將合成例2所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於一12微米厚的電沉積銅箔(粗糙度Rz=2.0微米)上,使其在最終固化後的厚度為4微米,接著於130℃下乾燥,以形成一第一聚醯亞胺前驅物層。將經由合成例1所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第一聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為13微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第二聚醯亞胺前驅物層。接著,將 經由合成例3所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第二聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為3.5微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第三聚醯亞胺前驅物層。在銅箔上所製得之多層聚醯亞胺前驅物膜係使用表2中所示之固化條件1在氮氣氛下,經使用紅外線加熱機而使其完全的醯亞胺化,以製造撓性金屬披覆積層板。在該撓性金屬披覆積層板中,第一聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第一聚醯亞胺層,第二聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第二聚醯亞胺層,以及第三聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第三聚醯亞胺層。所製得之撓性金屬披覆積層板的特性及外觀係顯示於表3。
[實施例2]
將合成例2所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於一12微米厚的電沉積銅箔(粗糙度Rz=2.0微米)上,使其在最終固化後的厚度為3.5微米,接著於130℃下乾燥,以形成一第一聚醯亞胺前驅物層。將經由合成例1所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第一聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為13微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第二聚醯亞胺前驅物層。接著,將經由合成例2所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第二聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為4微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第三聚醯亞胺前驅物層。在銅箔上所製得之多層聚醯亞胺前驅物膜係使用表2中所示之固化條件1在氮氣氛下,經使用紅外線加熱機而使其完全的醯亞胺化,以製造撓性金屬披覆積層板。在該撓性金屬披覆積層板中,第一聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第一聚醯亞胺層,第二聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第二聚醯亞胺 層,以及第三聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第三聚醯亞胺層。所製得之撓性金屬披覆積層板的特性及外觀係顯示於表3。
[實施例3]
製造如實施例2中所示之相同多層聚醯亞胺前驅物膜,並使用表2所示之固化條件2,在氮氣氛下,經使用紅外線加熱機而使其完全的醯亞胺化,以製造撓性金屬披覆積層板。在該撓性金屬披覆積層板中,第一聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第一聚醯亞胺層,第二聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第二聚醯亞胺層,以及第三聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第三聚醯亞胺層。所製得之撓性金屬披覆積層板的特性及外觀係顯示於表3。
[實施例4]
將合成例2所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於一12微米厚的電沉積銅箔(粗糙度Rz=2.0微米)上,使其在最終固化後的厚度為3.5微米,接著於130℃下乾燥,以形成一第一聚醯亞胺前驅物層。將經由合成例1所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第一聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為14微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第二聚醯亞胺前驅物層。接著,將經由合成例4所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第二聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為3微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第三聚醯亞胺前驅物層。在銅箔上所製得之多層聚醯亞胺前驅物膜係使用表2中所示之固化條件2在氮氣氛下,經使用紅外線加熱機而使其完全的醯亞胺化,以製造撓性金屬披覆積層板。在該撓性金屬披覆積層板中,第一聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第一聚醯亞胺 層,第二聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第二聚醯亞胺層,以及第三聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第三聚醯亞胺層。所製得之撓性金屬披覆積層板的特性及外觀係顯示於表3。
[實施例5]
將在實施例2中所製得之撓性金屬披覆積層板與在實施例2中所用相同種類之銅箔,經使用高溫積層機以3公尺/分鐘的加工線速度進行壓合,以製造雙面撓性金屬披覆積層板,包含多層聚醯亞胺膜及貼附於該膜之雙面的兩銅箔。與銅(Cu)箔之黏附強度以及在撓性金屬披覆積層板之橫截面的觀察結果係顯示於表4。
[實施例6]
將在實施例1中所製得之撓性金屬披覆積層板與在實施例1中所用相同種類之銅箔,經使用高溫積層機以5公尺/分鐘的加工線速度進行壓合,以製造雙面撓性金屬披覆積層板,包含多層聚醯亞胺膜及貼附於該膜之雙面的兩銅箔。與銅箔之黏附強度以及在撓性金屬披覆積層板之橫截面的觀察結果係顯示於表4。
[實施例7]
將在實施例4中所製得之撓性金屬披覆積層板與在實施例4中所用相同種類之銅箔,經使用高溫積層機以5公尺/分鐘的加工線速度進行壓合,以製造雙面撓性金屬披覆積層板,包含多層聚醯亞胺膜及貼附於該膜之雙面的兩銅箔。與銅箔之黏附強度以及在撓性金屬披覆積層板之橫截面的觀察結果係顯示於表4。
[比較例1]
製造如實施例1中所示之相同多層聚醯亞胺前驅物膜,並使用表2所示之固化條件3,在氮氣氛下,經使用紅外線加熱機而使其完全的醯亞胺化,以在銅箔上製造撓性金屬披覆積層板。在該撓性金屬披覆積層板中,第一聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第一聚醯亞胺層,第二聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第二聚醯亞胺層,以及第三聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第三聚醯亞胺層。所製得之撓性金屬披覆積層板的特性及外觀係顯示於表3。
[比較例2]
製造如實施例2中所示之相同多層聚醯亞胺前驅物膜,並使用表2所示之固化條件3,在氮氣氛下,經使用紅外線加熱機而使其完全的醯亞胺化,以在銅箔上製造撓性金屬披覆積層板。在該撓性金屬披覆積層板中,第一聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第一聚醯亞胺層,第二聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第二聚醯亞胺層,以及第三聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第三聚醯亞胺層。所製得之撓性金屬披覆積層板的特性及外觀係顯示於表3。
[比較例3]
將合成例4所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於一12微米厚的電沉積銅箔(粗糙度Rz=2.0微米)上,使其在最終固化後的厚度為3.2微米,接著於130℃下乾燥,以形成一第一聚醯亞胺前驅物層。將合成例1所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第一聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為14微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第二聚醯亞胺前驅物層。接著,將經由合成例2所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第二聚醯亞胺前驅物層之表面 上,使其在最終固化後的厚度為3.5微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第三聚醯亞胺前驅物層。在銅箔上所製得之多層聚醯亞胺前驅物膜係使用表2中所示之固化條件2,在氮氣氛下,經使用紅外線加熱機而使其完全的醯亞胺化,以製造撓性金屬披覆積層板。在該撓性金屬披覆積層板中,第一聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第一聚醯亞胺層,第二聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第二聚醯亞胺層,以及第三聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第三聚醯亞胺層。所製得之撓性金屬披覆積層板的特性及外觀係顯示於表3。
[比較例4]
將合成例5所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於一12微米厚的電沉積銅箔(粗糙度Rz=2.0微米)上,使其在最終固化後的厚度為2.7微米,接著於130℃下乾燥,以形成一第一聚醯亞胺前驅物層。將合成例1所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第一聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為14微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第二聚醯亞胺前驅物層。接著,將經由合成例2所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第二聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為3.5微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第三聚醯亞胺前驅物層。在銅箔上所製得之多層聚醯亞胺前驅物膜係使用表2中所示之固化條件2,在氮氣氛下,經使用紅外線加熱機而使其完全的醯亞胺化,以在該銅箔上製造撓性金屬披覆積層板。在該撓性金屬披覆積層板中,第一聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第一聚醯亞胺層,第二聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第二聚醯亞胺層,以及第三聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第三聚醯亞 胺層。所製得之撓性金屬披覆積層板的特性及外觀係顯示於表3。
[比較例5]
將合成例6所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於一12微米厚的電沉積銅箔(粗糙度Rz=2.0微米)上,使其在最終固化後的厚度為5微米,接著於130℃下乾燥,以形成一第一聚醯亞胺前驅物層。將合成例1所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第一聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為13微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第二聚醯亞胺前驅物層。接著,將合成例3所配製之聚醯胺酸溶液塗佈於該第二聚醯亞胺前驅物層之表面上,使其在最終固化後的厚度為3微米,接著於150℃下乾燥,以形成一第三聚醯亞胺前驅物層。在銅箔上所製得之多層聚醯亞胺前驅物膜係使用表2中所示之固化條件4,在氮氣氛下,經使用紅外線加熱機而使其完全的醯亞胺化,以在該銅箔上製造撓性金屬披覆積層板。在該撓性金屬披覆積層板中,第一聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第一聚醯亞胺層,第二聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第二聚醯亞胺層,以及第三聚醯亞胺前驅物層係經醯亞胺化以形成第三聚醯亞胺層。所製得之撓性金屬披覆積層板的特性及外觀係顯示於表3。
[比較例6]
使用高溫積層機以5公尺/分鐘的加工線速度,將在實施例4中所用相同種類之銅箔壓合到在實施例2中所製得之撓性金屬披覆積層板的第三聚醯亞胺層上,以製造雙面撓性金屬披覆積層板,包含多層聚醯亞胺膜及貼附於該膜之雙面的兩銅箔。在該撓性金屬披覆積層板之橫截面與銅箔之黏附強度及觀察結果係顯示於表 4。
表4 雙面撓性金屬披覆積層板之一般特性及外觀
在實施例1至4中所製得之撓性金屬披覆積層板中,當多層聚醯亞胺前驅物層係由具有C2<C1C3之結構所製造時(其中,該第一聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數係C1,該第二聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數係C2,以及該第三聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數係C3表示),且在貼附到銅箔之該等聚醯亞胺前驅物層完全的醯亞胺化後,可防止在固化處理期間於連續固化機中使用紅外線熱源所產生的起泡及層間分層。
然而,對於比較例3和4中的聚醯亞胺前驅物層,其具有C2<C3<C1之結構,故在連續固化處理使用紅外線作為熱源時係產生如起泡及層間分層之外觀缺陷。
當具有C2<C1C3之結構的多層聚醯亞胺前驅物層在300℃或更高溫度下的加熱時間短時,其外觀良好,但是,卻發現尺寸變化,特別是在加熱後的尺寸變大。此外,亦發現加熱後之尺寸變化的標準差變大。結果發現,欲製造具有良好外觀、良好尺寸穩定性及ACF黏合強度的撓性金屬披覆積層板,以總加熱時間計,在300℃或更高溫度下進行的加熱時間係40%或更多乃必須的。但是,當加熱時間超過80%或更多時,由於至300℃的加熱速率增加而可能會產生外觀缺陷。
結果證實,於製造具有C2<C1C3之結構的撓性金屬披覆積層板時(其中,第一聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數係C1,第二聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數係C2,以及該第三聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數係C3),且在貼附到銅箔之該等聚醯亞胺前驅物層完全的醯亞胺化後,以總加熱時間計,在300℃或更高溫度下進行紅外線熱源加熱的時間係40%或更多,更佳係40至70%時,可解決對於起泡之缺陷,可改善尺寸穩定性且亦可改善異相導電膜(ACF)黏合強度。
經比較例5證實,在表面層與銅箔接觸處使用具有300℃或更小的玻璃轉移溫度之熱塑性聚醯亞胺時,與異相導電膜(ACF)之黏合強度係相較於使用具有300℃或更大的玻璃轉移溫度之聚醯亞胺層的情況時更佳。
相較於具有C2<C3<C1之結構的積層板,在聚醯亞胺前驅物層完全的醯亞胺化後,根據本發明之具有C2<C1C3之結構的撓性金屬披覆積層板可降低第一聚醯亞胺層與第二聚醯亞胺層之間的線性熱膨脹係數,其中,貼附到銅箔之第一聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數係C1,第二聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數係C2,以及第三聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數係C3。因此,本發明之撓性金屬披覆積層板可有效地改善如起泡之外觀缺陷。此外,,當與銅箔接觸之聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數值(C3)透過實施例5至7及比較例6之層合作用而為大數值時,可增加於製造雙面撓性金屬披覆積層板之層合線速度及可降低於銅箔與聚醯亞胺之間之非黏附部分處之層合氣泡的尺寸。當與銅箔接觸之聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數值(C3)大時,即使層合線速度高,仍可能有10微米內小尺寸的層合氣泡。 然而,當C3值小時,可能會限制該線速度的增加。當層合氣泡形成的尺寸為10微米或更大時,蝕刻溶液可以在圖案化過程期間滲透到銅箔與聚醯亞胺層之間的非黏附部分。在此種情況中,於製造撓性印刷電路板時可能會產生缺陷。
雖然已以例示性具體實施態樣顯示和揭露本發明,然本領域中具有通常知識者將明瞭可在不偏離本發明之精神與範圍之情況下進行修改與變化,如後附申請專利範圍所定義者。

Claims (14)

  1. 一種撓性金屬披覆積層板,包含:一金屬箔;以及一多層聚醯亞胺膜,包含一玻璃轉移溫度為300℃或更低且位於該金屬箔上之第一聚醯亞胺層、一位於該第一聚醯亞胺層上之第二聚醯亞胺層、以及一位於該第二聚醯亞胺層上之第三聚醯亞胺層,該多層聚醯亞胺膜滿足下列方程式1, 其中,C1代表該第一聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數,C2代表該第二聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數,以及C3代表該第三聚醯亞胺層之線性熱膨脹係數。
  2. 如請求項1所述之撓性金屬披覆積層板,其中,該撓性金屬披覆積層板滿足下列方程式2與方程式3,且異相導電膜(ACF)黏合強度為0.8公斤力/公分(kgf/cm)或更大, 在方程式2中,SMD代表加熱後於縱向(machine direction,MD)之尺寸變化的標準差,以及在方程式3中,STD代表加熱後於橫向(transverse direction,TD)之尺寸變化的標準差。
  3. 如請求項1所述之撓性金屬披覆積層板,其中,該第一聚醯亞胺層具有30至50 ppm/K的線性熱膨脹係數以及200至300℃的玻璃轉移溫度。
  4. 如請求項1所述之撓性金屬披覆積層板,其中,該第二聚醯亞胺層具有1至20 ppm/K的線性熱膨脹係數以及300至420℃的玻璃轉移溫度。
  5. 如請求項1所述之撓性金屬披覆積層板,其中,該第三聚醯亞胺層具有30至70 ppm/K的線性熱膨脹係數。
  6. 如請求項1所述之撓性金屬披覆積層板,其中,該多層聚醯亞胺膜係經一紅外線熱源加熱而醯亞胺化,以總加熱時間計,紅外線熱源加熱在300℃或更高溫度下進行的時間係40%或更多。
  7. 一種撓性金屬披覆積層板,其係藉由在如請求項1至6中任一項所述之多層聚醯亞胺膜所包含的該第三聚醯亞胺層上層合一金屬箔而製得。
  8. 一種撓性金屬披覆積層板之製造方法,包含下列步驟:(a)於一金屬膜上形成一第一聚醯亞胺前驅物層,其在完全的醯亞胺化後具有300℃或更小的玻璃轉移溫度;(b)於該第一聚醯亞胺前驅物層上形成一第二聚醯亞胺前驅物層;以及(c)於該第二聚醯亞胺前驅物層上形成一第三聚醯亞胺前驅物層,接著進行醯亞胺化以形成一多層聚醯亞胺膜,該多層聚醯亞胺膜滿足下列方程式1,[方程式1] 其中,C1代表透過該第一聚醯亞胺前驅物層之醯亞胺化所得之第一聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數,C2代表透過該第二聚醯亞胺前驅物層之醯亞胺化所得之第二聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數,以及C3代表透過該第三聚醯亞胺前驅物層之醯亞胺化所得之第三聚醯亞胺層的線性熱膨脹係數。
  9. 如請求項8所述之撓性金屬披覆積層板之製造方法,其中,在步驟(c)中之醯亞胺化係透過一紅外線熱源之加熱來進行,以總加熱時間計,紅外線熱源加熱在300℃或更高溫度下進行的時間係40%或更多。
  10. 如請求項8所述之撓性金屬披覆積層板之製造方法,更包含下列步驟:(d)在步驟(c)之多層聚醯亞胺膜所包含的該第三聚醯亞胺層上層合金屬箔。
  11. 如請求項8所述之撓性金屬披覆積層板之製造方法,其中,該撓性金屬披覆積層板滿足下列方程式2與方程式3,且異相導電膜黏合強度為0.8公斤力/公分或更大, 在方程式2中,SMD代表加熱後於縱向(MD)之尺寸變化的標準差,以及在方程式3中,STD代表加熱後於橫向(TD)之尺寸變化的標準差。
  12. 如請求項8所述之撓性金屬披覆積層板之製造方法,其中,該第一聚醯亞胺層具有30至50 ppm/K的線性熱膨脹係數以及200至300℃的玻璃轉移溫度。
  13. 如請求項8所述之撓性金屬披覆積層板之製造方法,其中,該第二聚醯亞胺層具有1至20 ppm/K的線性熱膨脹係數以及300至420℃的玻璃轉移溫度。
  14. 如請求項8所述之撓性金屬披覆積層板之製造方法,其中,該第三聚醯亞胺層具有30至70 ppm/K的線性熱膨脹係數。
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