TW201829182A

TW201829182A - 用於ｆｐｃ及ｃｏｆ材料的奈米金屬基板

Info

Publication number: TW201829182A
Application number: TW106143347A
Authority: TW
Inventors: 林志銘; 李韋志; 李建輝
Original assignee: 亞洲電材股份有限公司
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2018-08-16
Also published as: TWI640424B

Abstract

一種用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，包括低熱膨脹係數聚醯亞胺層、形成於該低熱膨脹係數聚醯亞胺層上的粗化聚醯亞胺層及形成於粗化聚醯亞胺層上的超薄奈米金屬層，其中，該粗化聚醯亞胺層介於低熱膨脹係數聚醯亞胺層和超薄奈米金屬層之間。本發明的奈米金屬基板具有極佳的耐離子遷移性、尺寸安定性、耐藥品性、耐熱耐高溫性及接著力；適用於雷射加工盲孔及微孔，且不易產生針孔，適合細線路蝕刻，不易側蝕，滿足基板細線化發展的需求。

Description

用於FPC及COF材料的奈米金屬基板

本發明係關於一種電子基板技術領域，特別是關於一種用於超細線路FPC及COF材料的奈米金屬基板。

軟性印刷線路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，俗稱「軟板」，具有輕、薄、短、小等優點，在手機、數位相機、數位攝影機等小型電子產品中被廣泛採用，而覆晶薄膜封裝(Chip On Film，COF)技術，是運用軟性電路板作封裝晶片載體將晶片與軟性電路板電路結合的技術。隨著電子產品趨向微小型化發展，FPC或COF軟性電路板在功能上均要求更強大且趨向高頻化、高密度和細線化的發展方向。

撓性覆銅板是FPC或COF加工的基板材料，而撓性覆銅板的高密度、細線化的性能很大程度取決於薄銅箔部分的加工製程。

目前基板廠商對薄銅箔金屬層部分的加工主要採用兩類製造方法，一是濺鍍法或鍍銅法，二是載體銅箔法。

濺鍍法或鍍銅法，以聚醯亞胺(PI)膜為基材，在PI膜上濺鍍含鉻的合金作為中介層，再濺鍍銅金屬為晶種層，然後電鍍銅使銅層增厚。但是一般PI膜表面粗糙度在10至20nm，接著力不佳，需要對PI膜以電漿或短波長紫外線進行表面處理，但是處理後的PI膜對後續熱處理要求高，否則接著力劣化剝離。另外，由於PI膜的表面具有一定的粗糙度，在薄銅箔金屬層電鍍時表面容易產生針孔；並且該方法製成的薄銅箔金屬層在COF或FPC蝕刻製程中常造成蝕刻不完全，線路根部殘留微量得鉻金屬會造成離子遷移的問題，而影響細線路化COF或FPC的品質。

而載體銅箔法，雖然載體層可保護銅箔不折傷、墊傷，但是有難以剝離之問題，造成加工困難，而剝離時的應力殘留容易造成銅箔變形及尺寸漲縮變化。另外，超薄銅箔價格昂貴且難以取得，加上超薄銅箔加工不易，所以現有銅箔厚度難以低於6μm以下。

本發明提供一種用於超細線路FPC及COF材料的奈米金屬基板，具有極佳的耐離子遷移性、尺寸安定性、耐藥品性、耐熱耐高溫性及接著力；適用於雷射加工盲孔/微孔，且不易產生針孔，適合細線路蝕刻，不易側蝕。此外，本發明採用奈米銅設計，滿足基板細線化發展的需求。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，包括：厚度為12.5至100μm之低熱膨脹係數聚醯亞胺層，係具有相對之第一表面和第二表面，且其熱膨脹係數為4至19ppm/℃；厚度為2至5μm之粗化聚醯亞胺層，係形成於該低熱膨脹係數聚醯亞胺層之第一表面上；以及厚度為90至800nm之超薄奈米金屬層，係形成於該粗化聚醯亞胺層上，使該粗化聚醯亞胺層位於該低熱膨脹係數聚醯亞胺層和超薄奈米金屬層之間，且與該超薄奈米金屬層接觸的該粗化聚醯亞胺層的表面為粗糙度(Rz)介於50至800nm之間的粗糙面。

本發明用於FPC及COF材料的奈米金屬基板的有益效果至少具有以下幾點：

一、本發明的低熱膨脹係數聚醯亞胺層和粗化聚醯亞胺層構成的多層疊構，可以降低奈米金屬基板的CTE(Coefficient of thermal expansion，熱膨脹係數)值，使得奈米金屬基板的尺寸漲縮更小，具有極佳的尺寸安定性，適用於超細線路的應用。

二、由於本發明的粗化聚醯亞胺(PI)層的表面粗糙度介於50至800nm之間，其係經過粗化處理的PI樹脂，可以增加與金屬層的接著力，並且其表面粗化處理後，含有無機物粉體或阻燃性之化合物，且復可經過表面電暈、電漿處理，提升表面能，增加粗化聚醯亞胺層與超薄奈米金屬層之間的接著力，無機物粉體或阻燃性之化合物還能提升其表面的硬度和阻燃性。

三、本發明超薄奈米金屬層包括銅箔層與其他金屬層構成的多層合金金屬層時，合金層的設計有利於提高奈米金屬基板的耐離子遷移性，提高FPC或COF材料的細線化品質及絕緣性能。

四、本發明的保護層可選用載體層或乾膜層，載體膜或乾膜都適用於半加成法工藝，半加成法的技術更適用FPC或COF材料薄型高密度的細線化線路要求，並且載體膜和乾膜都可以保護超薄奈米金屬層在FPC或COF半加成制程前不折傷、墊傷和氧化。

當保護層選用載體層時，載體層由PET層和低黏著層構成，載體層通過低黏著層貼覆于超薄奈米金屬層表面，PET的耐溫性在180至220℃，耐熱耐高溫性好；低黏著層的離型力僅為1至5g/cm，因此載體層容易被剝離，剝離後不易造成奈米金屬基板沾黏銅顆粒於載體膜上，剝離時殘餘應力小，不會造成超薄奈米金屬層變形，不影響基板的尺寸安定性，有利於下游加工的使用與提升良率。

當保護層選用乾膜層時，乾膜層包括感光樹脂層和透光層，感光樹脂層的一面覆蓋透光層且另一面貼覆于超薄奈米金屬層表面，通過紫外線的照射，感光樹脂層中部分樹脂發生交聯固化反應，形成一種穩定的物質附著於表面上，再顯影、脫膜，即得所需線路，因此使用乾膜成像可靠度高，可以減少下游加工工序，使之直接用於曝光顯影線路蝕刻，有利於實現機械化和自動化。

五、當低黏著層選用耐高溫矽膠黏著層或丙烯酸系黏著層時，其密著性極佳，高溫高濕環境下與超薄奈米金屬層的介面不會脫層/分離。

六、本發明的奈米金屬基板不會發生捲曲，尺寸安定性優良，適合雷射加工，適用於微孔/盲孔及任何孔形要求；並且採用多次濺鍍或多層電鍍合金，鍍層面銅分布均勻，不易產生針孔，適合細線路蝕刻，不易側蝕。

七、本發明的超薄奈米金屬層的厚度較佳為90至 200nm，線寬/線距可至15/15μm，甚至10/10μm或更低線路要求，奈米銅的設計滿足FPC或COF基板的細線化要求。

100‧‧‧低熱膨脹係數聚醯亞胺層

100a‧‧‧第一表面

100b‧‧‧第二表面

200‧‧‧粗化聚醯亞胺層

300‧‧‧超薄奈米金屬層

301‧‧‧銅箔層

301a‧‧‧第一銅箔表面

301b‧‧‧第二銅箔表面

302‧‧‧第一金屬子層

303‧‧‧第二金屬子層

400‧‧‧保護層

401‧‧‧PET層

402‧‧‧低黏著層

403‧‧‧感光樹脂層

404‧‧‧透光層

第1圖係本發明第一實施態樣之單面奈米金屬基板的結構示意圖；第2圖係本發明第二實施態樣之雙面奈米金屬基板的結構示意圖；第3圖係本發明載體層的結構示意圖；第4圖係本發明乾膜層的結構示意圖；第5圖係本發明超薄奈米金屬層的六種結構中的第一種示意圖；第6圖係本發明超薄奈米金屬層的六種結構中的第二種示意圖；第7圖係本發明超薄奈米金屬層的六種結構中的第三種示意圖；第8圖係本發明超薄奈米金屬層的六種結構中的第四種示意圖；第9圖係本發明超薄奈米金屬層的六種結構中的第五種示意圖；第10圖係本發明超薄奈米金屬層的六種結構中的第六種示意圖；以及第11圖係說明尺寸安定性的測試方法。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「第一」、「第二」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

第一實施態樣

第1圖係顯示本發明第一實施態樣之奈米金屬基板，係包括厚度為12.5至100μm之低熱膨脹係數聚醯亞胺層100，係具有相對之第一表面100a和第二表面100b，且其熱膨脹係數為4至19ppm/℃；厚度為2至5μm之粗化聚醯亞胺層200，係形成於該低熱膨脹係數聚醯亞胺層100之第一表面100a上；以及厚度為90至800nm之超薄奈米金屬層300，係形成於該粗化聚醯亞胺層200上，使該粗化聚醯亞胺層200位於該低熱膨脹係數聚醯亞胺層100和超薄奈米金屬層300之間，且與該超薄奈米金屬層300接觸的該粗化聚醯亞胺層200的表面為粗糙度介於50至800nm之間的粗糙面。

此外，該奈米金屬基板復包括厚度為6至60μm之保護層400，係形成於該超薄奈米金屬層300上，使該超薄奈米金屬層300位於該保護層400與粗化聚醯亞胺層200之間。此外，另一保護層400係形成於該低熱膨脹係數聚醯亞胺層100之第二表面100b上。

第二實施態樣

請參照第2圖，係顯示本發明第二實施態樣之奈米金屬基板。該奈米金屬基板復包括另一粗化聚醯亞胺層200、另一超薄奈米金屬層300及另一保護層400，係依序形成於該低熱膨脹係數聚醯亞胺層100之第二表面100b之上。

於較佳實施例中，該低熱膨脹係數聚醯亞胺層100的厚度為12.5至50μm，該超薄奈米金屬層300的厚度為90至200nm，該保護層400的厚度為28至60μm，該低熱膨脹係數聚醯亞胺層100的熱膨脹係數為4至11ppm/℃，該粗糙面之表面粗糙度介於80至400nm。

該低熱膨脹係數聚醯亞胺層100和粗化聚醯亞胺層200的顏色可經由添加顏料於層體中而得到各種不同顏色，例如黑色、黃色、白色或透明色，但不限於此。於一具體實施態樣中，本發明的低熱膨脹係數聚醯亞胺層100和粗化聚醯亞胺層200皆採用黑色，粗化聚醯亞胺層與超薄奈米金屬層的接著力大於0.8kgf/cm。

構成該粗化聚醯亞胺層200的該粗糙面的結構可以是經過表面電暈或電漿處理，也可以是該粗化聚醯亞胺層200上(與超薄奈米金屬層300接觸的表面)形成有粉體粗化子層，該粉體粗化子層是由含有二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氫氧化鋁和碳酸鈣所組成群組中的至少一種的無機物粉體構成的材料層或含有鹵素、磷系、氮系和硼系中的至少一種阻燃性化合物粉體構成的材料層。

該超薄奈米金屬層300是銅箔層或是至少二層金屬層構成的多層合金金屬層，該至少二層金屬層之一係為銅箔層，且該至少二層金屬層之另一者係選自銀層、鎳層、鉻層、鈀層、鋁層、鈦層、銅層、鉬層、銦層、鉑層或金層，其中，該銅箔層的厚度為90至150nm，該至少二層金屬層之另一者的厚度為5至15nm。

復參閱第3及4圖，係顯示本發明載體層的結構示意圖。

如第3圖所示，該保護層400是載體層，該載體層由PET層401以及形成於該PET層401表面上的低黏著層402構成，該載體層通過該低黏著層402貼覆於該超薄奈米金屬層300表面(圖略)，其中，該PET層401的厚度為23至50μm，該低黏著層402的厚度為5至10μm，該低黏著層402的離型力為1至5g/cm。

當低黏著層選用耐高溫矽膠黏著層或丙烯酸系黏著層時，其密著性極佳，高溫高濕環境下，與超薄奈米金屬層300的介面不會脫層/分離。

如第4圖所示，該保護層400是乾膜層，該乾膜層包括感光樹脂層403和透光層404，該感光樹脂層403的一面覆蓋該透光層404且另一面貼覆於該超薄奈米金屬層300表面。

復參閱第5至10圖，係舉例說明該超薄奈米金屬層300之六種結構。

如第5圖所示，該超薄奈米金屬層300係由單層銅箔層301構成，該銅箔層301的厚度為0.1至0.2μm。

第6至10圖係說明該超薄奈米金屬層300是至少二層金屬層構成的多層合金金屬層，該至少二層金屬層之一係為銅箔層，且該至少二層金屬層之另一者係選自銀層、鎳層、鉻層、鈀層、鋁層、鈦層、銅層、鉬層、銦層、鉑層或金層，其中，該銅箔層的厚度為90至150nm，該至少二層金屬層之另一者的厚度為5至15nm。

如第6圖所示，該超薄奈米金屬層300係為兩層疊構，亦即由銅箔層301以及形成於銅箔層任一面的第一金屬子層302構成，其材質為鎳，該銅箔層301的厚度為90至150nm，該第一金屬子層302的厚度為5至15nm。

如第7圖所示，該超薄奈米金屬層300係為兩層疊構，由銅箔層301以及形成於銅箔層任一面且材質為銀的第一金屬子層302構成，該銅箔層301的厚度為90至150nm，該第一金屬子層302的厚度為5至15nm。

第8至10圖係進一步說明該超薄奈米金屬層300係包括：銅箔層301，係具有相對之第一銅箔表面301a及第二銅箔表面301b；第一金屬子層302，係形成於該銅箔層301之第一銅箔表面301a上，且形成該第一金屬子層302之材質為鎳；以及第二金屬子層303，係形成於該銅箔層301之第二銅箔表面301b上，使該銅箔層301位於該第一金屬子層302及該第二金屬子層303之間，且形成該第二金屬子層303之材質係選自鎳、銀或銅。

如第8圖所示，形成該第一金屬子層302之材質為鎳，該第二金屬子層303之材質為銀，該銅箔層301的厚度為90至150nm，該第一金屬子層302和該第二金屬子層303之材質的厚度各自為5至15nm。

如第9圖所示，形成該第一金屬子層302之材質為鎳，該第二金屬子層303之材質亦為鎳，該銅箔層301的厚度為90至150nm，該第一金屬子層302和該第二金屬子層303之材質的厚度各自為5至15nm。

如第10圖所示，形成該第一金屬子層302之材質為鎳，該第二金屬子層303之材質為銅，該銅箔層301的厚度為90至150nm，該第一金屬子層302和該第二金屬子層303之材質的厚度各自為5至15nm。

所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板的製造方法，所述製備方法為下列方法中的一種：

於奈米金屬基板為單面板之態樣時，先提供一低熱膨脹係數聚醯亞胺層，在低熱膨脹係數聚醯亞胺層的一面壓合經表面粗化處理的粗化聚醯亞胺層，再以濺鍍或電鍍的方式在粗化聚醯亞胺層的另一面形成超薄奈米金屬層，隨後在超薄奈米金屬層的表面和低熱膨脹係數聚醯亞胺層的另一面分別貼上保護層，即得成品。

於奈米金屬基板為雙面板的態樣時，先提供一低熱膨脹係數聚醯亞胺層，在低熱膨脹係數聚醯亞胺層的兩面壓合經表面粗化處理的粗化聚醯亞胺層，再以濺鍍或電鍍的方式在兩層粗化聚醯亞胺層的另一面分別形成超薄奈米金屬層，隨後分別在兩層超薄奈米金屬層的表面貼上保護層，即得成品。

按以下方法對實施例1至實施例5製得的奈米金屬基板進行尺寸安定性能測試，並與現有奈米金屬基板(比較例)(Sumitomo,S’perflex)進行比較，記錄如下表1：尺寸安定性的測試方法係按第11圖和以下步驟進行：1、基板裁取如第11圖尺寸後，以沖孔機在四周打出四個孔分別標以A、B、C、D；2、以二次元座標儀(Linear scale,GC92841)分別量測A至B，C至D，A至C，B至D孔中心之距離(I)並記錄之；3、將基板的銅完全蝕刻掉，以清水清洗1分鐘後，擦拭乾燥(23±2℃；50±5%RH)，靜置24小時；4、以二次元座標儀分別量測A至B，C至D，A至C，B至D孔中心之距離(F1)並記錄之，以計算公式1算MD、TD的尺寸安定性資料，其為Method B之結果；5、將以上基板以150±2℃烘烤30±2分鐘，取出放入乾燥箱(23±2℃，50±5%RH)靜置24小時； 6、再以二次元座標儀分別量測A至B，C至D，A至C，B至D孔中心之距離(F2)並記錄之，以計算公式1計算MD、TD的尺寸安定性資料，其為Method C之結果，並以Method B之結果和Method C之結果計算其MD、TD變化率。

注：AB：A到B的距離

CD：C到D的距離

AC：A到C的距離

BD：B到D的距離

MD：機械方向的變化量

TD：產品方向的變化量

I：初態測量值

F(F1，F2)：末態測量值

由表1可知，本發明的奈米金屬基板的尺寸漲縮率較小，尺寸安定性好，適用於超細線路的應用。以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。

Claims

一種用於軟性印刷線路板(FPC)及覆晶薄膜封裝(COF)材料的奈米金屬基板，係包括：厚度為12.5至100μm之低熱膨脹係數聚醯亞胺層，係具有相對之第一表面和第二表面，且其熱膨脹係數為4至19ppm/℃；厚度為2至5μm之粗化聚醯亞胺層，係形成於該低熱膨脹係數聚醯亞胺層之第一表面上；以及厚度為90至800nm之超薄奈米金屬層，係形成於該粗化聚醯亞胺層上，使該粗化聚醯亞胺層位於該低熱膨脹係數聚醯亞胺層和超薄奈米金屬層之間，且與該超薄奈米金屬層接觸的該粗化聚醯亞胺層的表面為粗糙度(Rz)介於50至800nm之間的粗糙面。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，復包括厚度為6至60μm之保護層，係形成於該超薄奈米金屬層上，使該超薄奈米金屬層位於該保護層與粗化聚醯亞胺層之間。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該超薄奈米金屬層是經濺鍍或電鍍形成者。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，復包括另一粗化聚醯亞胺層、另一超薄奈米金屬層及另一保護層，係依序形成於該低熱膨脹係數聚醯亞胺層之第二表面之上。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該低熱膨脹係數聚醯亞胺層的厚度為12.5至50μm。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該超薄奈米金屬層的厚度為90至200nm。
如申請專利範圍第2項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該保護層的厚度為28至60μm。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該低熱膨脹係數聚醯亞胺層的熱膨脹係數為4至11ppm/℃。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該粗糙面之表面粗糙度介於80至400nm。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該粗化聚醯亞胺層具有粗化子層係由無機物粉體或阻燃性化合物粉體構成，且該粗化子層構成該粗化聚醯亞胺層之粗糙面。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該超薄奈米金屬層是銅箔層或是至少二層金屬層構成的多層合金金屬層，該至少二層金屬層之一係為銅箔層，且該至少二層金屬層之另一者係選自銀層、鎳層、鉻層、鈀層、鋁層、鈦層、銅層、鉬層、銦層、鉑層或金層，其中，該銅箔層的厚度為90 至150nm，該至少二層金屬層之另一者的厚度為5至15nm。
如申請專利範圍第11項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該超薄奈米金屬層是厚度為0.1至0.2μm之銅箔層。
如申請專利範圍第11項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該超薄奈米金屬層係包括：銅箔層，係具有相對之第一銅箔表面及第二銅箔表面；第一金屬子層，係形成於該銅箔層之第一銅箔表面上，且形成該第一金屬子層之材質為鎳；以及第二金屬子層，係形成於該銅箔層之第二銅箔表面上，使該銅箔層位於該第一金屬子層及該第二金屬子層之間，且形成該第二金屬子層之材質係選自鎳、銀或銅。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該保護層是載體層，該載體層由PET層以及形成於該PET層表面上的低黏著層構成，該載體層通過該低黏著層貼覆於該超薄奈米金屬層表面，其中，該PET層的厚度為23至50μm，該低黏著層的厚度為5至10μm，且該低黏著層的離型力為1至5g/cm。
如申請專利範圍第1項所述的用於FPC及COF材料的奈米金屬基板，其中，該保護層是乾膜層，該乾膜層包括感光樹脂層和透光層，該感光樹脂層的一面覆蓋該透光層且另一面貼覆於該超薄奈米金屬層表面。