TW201505493A - 前驅基板、軟性印刷電路板的製造方法及前驅基板 - Google Patents

Abstract

一種前驅基板的製造方法，至少包括如下步驟：提供一基板；藉由一觸媒以觸媒化該基板的表面，從而於該基板形成一觸媒層；形成一與該觸媒層結合的導電層，從而該導電層固附於該觸媒層的表面；以及全面電鍍一金屬層於該導電層，從而形成一前驅基板。本發明還提供一種前驅基板，至少包括：一基板、一觸媒層、一導電層及一金屬層。基板其具有一觸媒化的表面，而觸媒化的表面即包含有所述觸媒層。導電層則結合於該觸媒層，從而該導電層包覆於該觸媒化的表面；以及一金屬層，其位於該導電層的表面。通過全面電鍍一金屬層的方式，產生一便於多種製程需求且又便於保存的前驅基板。

Description

前驅基板、軟性印刷電路板的製造方法及前驅基板

本發明乃是關於一種前驅基板、軟性印刷電路板的製造方法及前驅基板，特別是指一種關於透過對一基板進行無電解電鍍以形成一無電解電鍍之後，再續而對此無電解電鍍層電鍍一金屬層，以做為前驅材料的前驅基板、軟性印刷電路板的製造方法及前驅基板。

習知的軟性印刷電路板，皆由一前驅基板之半成品經加工製造而得，在此前驅基板上需要先包覆有一層金屬導電層以利後續加工、製造，一般而言這些基板的材質表面，如：聚醯亞胺(polyimide,PI)，先天上即難以被金屬所附著。為此習知的處理方式有金屬噴敷法、濺鍍法、CVD、蒸鍍法、以及乾式鍍敷法等，然而這些方法皆會導致其前驅基板之半成品的厚度過厚或是鍍敷不易而厚度過薄、鍍敷時間過久的問題。厚度過高將會不利於產品微型化的需求；鍍敷不易、所需鍍敷時間較久的問題則會導致產能提升有限、成本耗費過大的問題。此外以習知的前驅基板，還較無法自由地控制金屬導電層的厚度，因此也難以客製化其金屬導電層的厚度，不利於一些特殊製程的需求。

上述的習知方法除了有無法克服的問題瓶頸以外，其所製得的前驅基板半成品，因為技術資源跟材料來源皆掌握在較上游供 應廠商，故以此半成品為基礎的製程及最終產品，在生產、生產製造時僅能被動地接受外界所施與的成本，材料來源不能自主，導致更無法在提升產品性能的前提下，從根本解決成本控管問題。

緣是，本發明人有感上述問題之可改善，乃潛心研究並配合學理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述問題之本發明。

本發明之主要目的，在於提供一種前驅基板、軟性印刷電路板及其製造方法，以改善前驅基板難以鍍敷金屬導電層的製作不易問題，從而節省生產所需耗費的時間、費用成本。

為達上述目的，本發明提供一種前驅基板的製造方法，至少包括如下步驟：提供一基板；藉由一觸媒以觸媒化該基板的表面，從而於該基板形成一觸媒層；形成一與該觸媒層結合的導電層，從而該導電層固附於該觸媒層的表面；以及全面電鍍一金屬層於該導電層，從而形成前驅基板。

為達上述目的，本發明還提供一種軟性印刷電路板的製造方法，至少包含如下步驟：提供一基板；藉由一觸媒以觸媒化該基板的表面，從而於該基板形成一觸媒層；形成一與該觸媒層結合的導電層，從而該導電層固附於該觸媒層的表面；全面電鍍一金屬層於該導電層的表面；設置一抗鍍光阻於該金屬層上；依據一印刷線路配置圖樣對該抗鍍光阻進行曝光及顯影，從而局部地移除該抗鍍光阻並局部地曝露該金屬層且留下一剩餘抗鍍光阻；執行一蝕刻程序以去除所述被曝露出的金屬層、所述被曝露出的金屬層底下的導電層及該觸媒層；以及移除所述剩餘抗鍍光阻。

為達上述目的，本發明還提供一種前驅基板，至少包括：一基板，其具有一表面，該表面為一觸媒化的表面，該觸媒化的表 面包含有一觸媒層；一導電層，其結合於該觸媒層，從而該導電層包覆於該觸媒化的表面；以及一金屬層，其位於該導電層的表面。

綜上所述，本發明藉由在基板上所形成之觸媒層，以作為導電層與基板之間的貼附媒介，相當於一種較為特殊的無電解電鍍的製程，從而為導電層與基板之間提供極佳的結合效果，而且相較於一般習知技術而言，透過此法可在先天上有效地減少導電層所需的厚度以及鍍敷所需時間，藉此達到降低厚度、降低成本的訴求、材料來源自主的優勢。此外，再通過對該導電層進行直接且全面的電鍍後，金屬層還可以一後續製程而被客製化其厚度，有利於特殊製程需求的軟性印刷電路板的製造，故使用的靈活度也提高，可充分地扮演好前驅基板該有的產業利用的角色。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

10‧‧‧基板

11‧‧‧表面

111‧‧‧上表面

112‧‧‧下表面

113‧‧‧孔壁

12‧‧‧導通孔

20‧‧‧觸媒層

20’‧‧‧觸媒層

30‧‧‧導電層

30’‧‧‧導電層

40‧‧‧金屬層

40’‧‧‧金屬層

50‧‧‧抗鍍光阻

50’,50”‧‧‧剩餘的抗鍍光阻

A‧‧‧遮蔽區

B‧‧‧無遮蔽區

E1‧‧‧積層單元

E2‧‧‧積層單元

P‧‧‧前驅基板

圖1A為本發明之軟性印刷電路板之製造方法之步驟流程圖；圖1B為本發明中基板導電化流程所運用的化學機制說明示意圖；圖1C為本發明中導電化流程之步驟流程圖；以及圖2A至圖21為對照本發明軟性印刷電路板之製造方法之步驟流程圖的剖視結構的演變示意圖。

[第一實施例]

請參閱圖1A所繪示，為本發明關於軟性印刷電路板製造方法的步驟流程圖，並請再配合圖2A有關軟性印刷電路板的剖視結構演變示意圖所繪示，本發明首先提供一種軟性印刷電路板的 製造方法，包括如下步驟：提供一基板10(步驟S101)，基板10具有一表面11，基板10的表面11還包含有上表面111及下表面112，此基板10為一原始材料，其材質可為聚醯亞胺(Polyimide,PI)、滌綸(Polyethylene Terephthalate Polyester,PET)、聚二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)、聚四氟乙烯(Polytetrafluorethylene,PTFE)、液晶高分子(Thermotropic Liquid Crystal Polymer,LCP)、環氧樹脂(Epoxy)或芳綸(Aramid)等多種高分子聚合物。再配合圖2B所繪示，接著可再視需求利用雷射加工的方式，而對基板10穿設一可連通上表面111及下表面12的導通孔12，導通孔12的周圍為一孔璧113，孔壁113是由上表面111或下表面112進一步向導通孔12的延伸而成，故廣義而言，孔壁113也包含在基板10的表面11的範疇之中。此外還可對經雷射穿孔加工後的基板10進行電漿的清潔，以去除雷射加工後在基板10上所連帶產生的碎屑。

再如圖2C、圖2D所繪示，藉由一觸媒以觸媒化基板10的表面11，從而於基板10的表面11形成一觸媒層20(步驟S103)，進一步言之，所述觸媒層20位於基板10的上表面111、下表面112及孔璧113等三者的表層中，換言之，觸媒層20可部份地融合或滲透於上表面111、下表面112及孔壁113等三者的表層之中，而較佳地，所述觸媒可為一鈀觸媒。接著再形成一用以與觸媒層20結合的導電層30，藉由觸媒層20的輔助，以將導電層30固附於觸媒層20的表面，在本實施例中，表面11包含有上表面111、下表面112及孔璧113，但是孔壁113則不是一必然需要存在之要件(步驟S105)。而較佳地，導電層30為一厚度為50奈米至200奈米之選自銅、鎳、鉻、鈷、鎳合金、鈷合金中任一種金屬，又由於導電層30對基板10的固附是屬於透過無電解電鍍的方式而達成，故導電層30也屬於一種無電解電鍍層。

請再配合圖2E所繪示，電鍍一金屬層40於導電層30的表 面，從而形成一前驅基板P(步驟S107)，而較佳地，金屬層40的厚度，可自由地調整，以因應需求而電鍍至一所需厚度，該所需厚度為1μm(微米)-18μm，而且更進一步地，在此的電鍍乃是對已具有導電層30的基板10的表面進行全面的電鍍。

請參閱圖2F所繪示，接著再設置一抗鍍光阻50於金屬層40上(步驟S109)，而且較佳地，所述抗鍍光阻的類型並不加以局限，可為一正型抗鍍光阻(positive photoresist)或一負型抗鍍光阻(negative photoresist)；設置所述抗鍍光阻50的方式可透過貼合或塗佈的方式。之後如圖2G所繪示，依據一印刷線路配置圖樣對抗鍍光阻50進行曝光及顯影，從而局部地移除抗鍍光阻50並局部地曝露出金屬層40，且留下剩餘的抗鍍光阻(50’,50”)(步驟S111)，因此如圖2G所繪示，剩餘的抗鍍光阻50’及剩餘的抗鍍光阻50”分別對各自下方的各層材料界定出一遮蔽區A，而剩餘的抗鍍光阻50’與剩餘抗鍍50”之間下方的各層材料則為一無遮蔽區B，在無遮蔽區B之處，為便於表達，位在無遮蔽區B的觸媒層20暫改符號為觸媒層20’，而導電層30暫改符號為導電層30’，上述被局部曝露出來的金屬層40則暫改符號為金屬層40’；而位在遮蔽區A中剩餘的抗鍍光阻(50’,50”)的下方的各層材料，則仍分別維持原先觸媒層20、導電層30以及金屬層40的符號。

請再配合圖2G及圖2H所繪示，接著即可執行一蝕刻程序以去除所述被曝露出的金屬層40’、所述被局部曝露出的金屬層40’底下的導電層30’及觸媒層20’(步驟S113)，因此另一方面而言，遮蔽區A中剩餘的抗鍍光阻(50’,50”)的下方，為金屬層40、導電層30以及觸媒層20，接著在移除所述剩餘的抗鍍光阻(50’,50”)(步驟S115)之後，即可得到如圖2I所示範之軟性印刷電路板之成品。而由於透過本發明而在基板10上所形成的觸煤層20及導電層30皆有相對於習知技術較薄的厚度的優勢，而金屬層40的電鍍，在製造的執行上也容易許多，並且可以依需求自由掌握金屬 層40的厚度，故就製造上具有特定、特殊製程需求的軟性印刷電路板而言，本發明之軟性印刷電路板的製造方法將可帶來更方便的應用。

在本實施例中，請參閱圖2C所繪示，若以聚醯亞胺(polyimide,PI)、鈀(元素符號Pd)及鎳(元素符號Ni)分別作為基板10、觸媒層20及導電層30在材料選擇上的代表示範說明，但不以此為限，請參閱圖1B、圖1C所繪示，在上述「藉由一觸媒以觸媒化基板10的表面11，從而於基板10形成一觸媒層20」的步驟中，還包含有一導電化流程。其目的主要是增加基板10表面11對鈀的捕捉能力，再進而由鈀與鎳的結合而形成導電層30，是以鈀觸媒在鎳如何與附著於基板10的議題上扮演著地基的角色，換言之，導電層30的鎳與觸媒層的鈀可以成為一鈀鎳合金。

請參閱圖1B、圖1C及圖2C所繪示，為了增加基板10表面對鈀觸媒的捕捉能力，上述的導電化流程可包含如下步驟：對基板10表面進行脫脂步驟(步驟S201)、酸鹼變性步驟(步驟S203)、粗糙化步驟(S205)、觸媒化步驟(步驟S207)以及觸媒活性化步驟(步驟S209)，尤其在對基板表面進行粗糙化步驟(步驟S205)時還包含了化學性的粗糙化或物理性粗糙化。所述化學性的粗糙化包含透過化學試劑對基板10表面以侵蝕或分子開環的方式進行粗糙化；所述物理性粗糙化包含透過機械力的方式對基板10表面進行粗糙化，皆可促進基板10表面對鈀觸媒的捕捉，而透過分子開環的方式，在微觀來說，是對基板10材料的分子結構以開環的方式產生分子結構上的不平整，以促進鈀觸媒對基板10的結合。故換言之，若以在聚醯亞胺分子結構上開環為例，微觀上亦存在著使基板10粗糙化的意味跟目的，藉此使基板10表面產生可捕捉鈀觸媒離子的機制，使鈀觸媒離子容易附著於基板10上，而形成觸媒層20。

進一步言之，化學性分子開環的粗糙化，如圖1B之基板導電 化流程中所運用的化學機制說明示意圖所繪示，其原理主要是利用鹼性的試劑使基板10表面上聚醯亞胺的二醯亞胺官能基(O=C-N-C=O)中的任一C-N單鍵斷裂，以造成聚醯亞胺的開環，再加上鈀觸媒的使用，藉此以鈀觸媒為媒介，增加鎳與聚醯亞胺之間的密著性，以完成此無電解電鍍的動作。

請接著參閱圖1C所繪示並配合圖2A、圖2B及圖2C，如以分子開環作為較佳的粗糙化示範說明，在上述導電化流程中：

所述脫脂步驟，是使用攝氏45度至55度、pH值10至11的胺醇類試劑(H₂NCH₂CH₂CH₂OH，試劑代號ES-100)，對基板10表面進行1至3分鐘的清洗，用以除去油脂。

所述表面酸鹼變性步驟，是使用攝氏35度至45度、pH值7.5至8.5的弱鹼，如碳酸鈉(試劑代號ES-FE)，對基板10表面進行1至3分鐘的清洗，以恢復基板10表面的一般酸鹼特性，並除去殘留的ES-100。然而仍可視先前各步驟的反應條件，而接著藉由省略此步驟以達到更好的效果。

所述表面粗糙化步驟為化學性，是使用攝氏45度至55度、pH值11至12的無機強鹼，如氫氧化鉀但不以此為限(試劑代號：ES-200)，對基板10進行鹼性的變性，作用時間為1至3分鐘，用以使聚醯亞胺的O=C-N-C=O的其中一個C-N單鍵斷裂，繼而導致聚醯亞胺的開環。

所述觸媒化步驟包含：使用一觸媒以吸附於基板10表面，藉此形成觸媒層20，更詳細地說，此步驟是藉由鈀觸媒離子與開環後的聚醯亞胺所產生的甲醯團基(O=C-O^-)產生化學鍵結(使用ES-300試劑，含有硫酸鈀的錯化合物，H₂SO₄．Pd₄，最終pH值為5.5至6.5，作用溫度為攝氏45度至55度之間，作用時間為1至4分鐘)。

觸媒活性化的步驟包含透過一金屬而吸附於觸媒層20上，藉此，在基板10表面形成所述之導電層30，更詳細地說，此步驟使 用到ES-400的試劑，ES-400的主成份為硼(pH值為6至8，作用溫度為攝氏30至40度，作用時間為1至3分鐘)，以活化鈀觸媒離子，使其處於可接受金屬(鎳)的附著的狀態。接著更使用ES-500試劑，ES-500的主成份為NiSO₄．6H₂O及NaH₂PO₂(pH值為8至9，作用溫度為攝氏35至45度，作用時間為3至5分鐘)。此時鎳將因為以鈀觸媒做為中間連結媒介的關係而可輕易地與基板10之表面附著，且不易脫落。所形成的鎳層(導電層)厚度如上所述為50至200奈米(Nanometer,nm)，經由上述ES-500成分的作用後，所析出的無電解電鍍鎳具有含磷率低(2~3%)的特色，故可使導電層30的應力較低，而且析出速度約為100nm/5分鐘，析出速度較一般習知方式快，節省長時間生產所帶來的時間、費用的成本負擔。

附帶一提的是，本發明的圖式之中，無論觸媒層20、導電層30或上表面111、下表面112及孔壁113等，其在繪圖上雖有明確的分層，僅是為了方便示意，實際上在包含有上表面111、下表面112及孔壁113等三者的基板10的表面11中，導電層30、觸媒層20在結合於上述三者的表層之後的連接關係上，還可以包含有屬於一種彼此交融的融合層(圖略，未繪示)，這意味著依本發明之製造方法所製造出的前驅基板或軟性印刷電路板，其表面各材料層之間可產生更為緊密的結合效果。

因此，綜合以上所記載的實施方式，請參閱圖2I所繪示，依據上述的製造方法，可製造出一種軟性印刷電路板，包括：至少一積層單元(E1,E2)，所述積層單元(E1,E2)設置於一基板10，包括：一觸媒層20、一導電層30及一金屬層40。所述觸媒層20，其位於基板10的表面11，此表面11包含上表面111、下表面112或孔壁113。因此如積層單元E1，其觸媒層20、導電層30及金屬層40除了可分布於上表面111以及下表面112之外，還可分布於基板10的導通孔(標號略)之中，從而填滿於該導通孔或沿著該導 通孔的孔壁延伸分布，藉此而造成上表面111及下表面112之間可以被電性導通。

〔第二實施例〕

換個角度言之，根據前述第一實施例所示範的軟性印刷電路板的製造方法，請同時配合圖1A所繪示，在其中步驟S101至步驟S107之間也提供了一種前驅基板的製造方法，因此根據上述步驟S101至步驟S107再配合圖2A至圖2E所繪示，本發明一提供了一種前驅基板的製造方法，當然，在對前驅基板形成一觸媒層的步驟中，也包含如上所述之導電化流程，而基板10、導電層30以及金屬層40的材質也如上所述，均已記載於如上之第一實施例內容，將不再贅述。然而在一較佳的狀況下，值得一提的是，導電層30所使用的金屬材料，如用到鎳這類容易被氧化的金屬材料，那麼本發明所還包含的電鍍一金屬層40的步驟之中，此金屬層40較佳地可為銅，或其他氧化電位較銅為低的金屬，除了可提供良好的導電性以外，還具有較難以被外界環境如空氣、水氣影響而發生氧化的優點，可以保護內部的導電層30，使導電層30更可以免於氧化的風險，使前驅基板這個半成品能夠被適當且較長期的保存。

因此根據以上所記載的技術內容，請參閱圖2E所繪示，本發明還提供一種前驅基板，至少包括：一基板10、一形成於基板10的表面11的觸媒層20、一導電層30以及一金屬層40。所述基板10的表面10為一觸媒化的表面，所以該觸媒化的表面包含有觸媒層20。而導電層30則結合於觸媒層20，從而導電層30包覆於該觸媒化的表面。所述金屬層40則位於導電層30的表面，而且全面包覆於導電層30的表面11，如在導通孔113存在的情況下，金屬層40可延伸至導通孔12，從而填滿於導通孔12或分布於孔壁113的表面上。

綜上所述，本發明藉由觸媒層Pd而衍生出不同於以往的軟性 印刷電路板及其前驅基板的製程，有助於到減少厚度、簡化製造程序、提升良率、降低成本，並達到材料來源自主的優勢。惟，以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧基板

113‧‧‧孔壁

20‧‧‧觸媒層

30‧‧‧導電層

40‧‧‧金屬層

P‧‧‧前驅基板

Claims (18)

1. 一種前驅基板的製造方法，至少包括如下步驟：提供一基板；藉由一觸媒以觸媒化該基板的表面，從而於該基板形成一觸媒層；形成一與該觸媒層結合的導電層，從而該導電層固附於該觸媒層的表面；以及全面電鍍一金屬層於該導電層，從而形成前驅基板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之前驅基板的製造方法，其中在藉由一觸媒以觸媒化該基板的表面，從而於該基板形成一觸媒層的步驟中，還包含一導電化流程，該導電化流程至少包含對該基板表面進行粗糙化以及觸媒化步驟。
3. 如申請專利範圍第2項所述之前驅基板的製造方法，其中所述對該基板表面進行粗糙化的步驟為化學性的粗糙化，該化學性的粗糙化包含透過化學試劑對該基板表面以侵蝕或分子開環的方式進行粗糙化。
4. 如申請專利範圍第2項所述之前驅基板的製造方法，其中所述對該基板表面進行粗糙化的步驟為物理性的粗糙化，該物理性的粗糙化包含透過機械力的方式對該基板表面進行粗糙化。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之前驅基板的製造方法，其中該基板的材質為選自由聚醯亞胺、滌綸、聚二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、液晶高分子、環氧樹脂及芳綸所組成的群組中之至少一者所製成。
6. 如申請專利範圍第5項所述之前驅基板的製造方法，其中該觸媒為鈀。
7. 如申請專利範圍第1項至第4項之中任一項所述之前驅基板的製造方法，其中該觸媒為鈀。
8. 一種前驅基板，至少包括： 一基板，其具有一表面，該表面為一觸媒化的表面，該觸媒化的表面包含有一觸媒層；一導電層，其結合於該觸媒層，從而該導電層包覆於該觸媒化的表面；以及一金屬層，其位於該導電層的表面。
9. 如申請專利範圍第8項所述之前驅基板，其中該基板的材質為聚醯亞胺。
10. 如申請專利範圍第8項所述之前驅基板，其中該觸媒層包含鈀。
11. 如申請專利範圍第8項所述之前驅基板，其中該導電層為厚度為50奈米至200奈米之選自銅、鎳、鉻、鈷、鎳合金、鈷合金中任一種之無電解電鍍層。
12. 如申請專利範圍第8項所述之前驅基板，其中該金屬層為選自銅、鎳、鉻、鈷、鎳合金、鈷合金中任一種者。
13. 一種軟性印刷電路板的製造方法，至少包含如下步驟：提供一基板；藉由一觸媒以觸媒化該基板的表面，從而於該基板形成一觸媒層；形成一與該觸媒層結合的導電層，從而該導電層固附於該觸媒層的表面；全面電鍍一金屬層於該導電層的表面；設置一抗鍍光阻於該金屬層上；依據一印刷線路配置圖樣對該抗鍍光阻進行曝光及顯影，從而局部地移除該抗鍍光阻並局部地曝露該金屬層且留下一剩餘抗鍍光阻；執行一蝕刻程序以去除所述被曝露出的金屬層、所述被曝露出的金屬層底下的導電層及該觸媒層；以及移除所述剩餘抗鍍光阻。
14. 如申請專利範圍第13項所述之軟性印刷電路板的製造方法， 其中在藉由一觸媒以觸媒化該基板的表面，從而於該基板形成一觸媒層的步驟中，還包含一導電化流程，該導電化流程至少包含對該基板表面進行粗糙化以及觸媒化步驟。
15. 如申請專利範圍第14項所述之軟性印刷電路板的製造方法，其中所述對該基板表面進行粗糙化的步驟為化學性的粗糙化，該化學性的粗糙化包含透過化學試劑對該基板表面以侵蝕或分子開環的方式進行粗糙化。
16. 如申請專利範圍第14項所述之軟性印刷電路板的製造方法，其中所述對該基板表面進行粗糙化的步驟為物理性的粗糙化，該物理性的粗糙化包含透過機械力的方式對該基板表面進行粗糙化。
17. 如申請專利範圍第13項至第16項中任一項所述之軟性印刷電路板的製造方法，其中該基板的材質為選自由聚醯亞胺、滌綸、聚二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、液晶高分子、環氧樹脂及芳綸所組成的群組中之至少一者所製成。
18. 如申請專利範圍第17項所述之軟性印刷電路板的製造方法，其中該觸媒為鈀。