TWI343767B - Dual-layered flexible circuit board - Google Patents

Description

1343767 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ”本發明係關於二層軟性電路板，更具體而言為關於在 絕緣體獏上形成銅層之二層軟性電路板。 【先前技術】 關於為了製作軟性配線板而使用之電路板，二層軟性 電路板正受到極大的嗎目。二層軟性電路板係不需^用黏 接劑而直接將銅導電層設置於絕緣體膜上，就可薄化電路 •板本身的厚度而言，乃具有可將被覆的銅導電層厚度調整 為任意厚度之優點。於製造如此之二層軟性電路板時，— •般係於絕緣體膜上形成底層金屬層，再於底層金屬層上進 行電氣銅鍍覆。然而，於如此獲得之底層金屬層中會產生 多數個針孔（Pinhole) ’而產生絕緣臈露出部份，於言^置薄 膜的銅導電層時，係無法將針孔所造成的露出部分掩埋， 因此於銅導體層表面上亦產生針孔而成為配線缺陷之原 籲因。關於解決此問題之方法，例如於專利讀！中記載有 下歹i層軟H電路板的製造方法，亦即，藉由乾式鍍覆法 於絕緣體膜上製作底層金屬層，接著於底層金屬層上形成 人電氣銅鍍覆被膜後，施以驗性溶液處理，之後被覆無 電解銅鍍覆被膜層’最後形成2次電氣銅鑛覆被膜層。铁 而，此方法中之製程極為複雜。 〜 、此外，取近伴隨著印刷配線板的高密度化，而逐漸要 求可達到電路寬度的窄幅化，以及可伴隨著多層化而達到 精細圖案（Fine Pattern)之銅層。為了形成此精細圖案，必 318540 5 1343767 #即具有優 須採隸刻速度快且具有—致溶解性之銅層 良的蝕刻特性之銅層。 此外 j層上塗佈阻劑並進行鍍覆配線時， 面的光澤性較高，因此可能產生阻劑剝離的情 要求與阻#丨的密接性優良之二層軟性電路板。> 由於銅 ，因此 專利文獻1 :曰本特開平1(M93505 【發明内容】

(發明所欲解決之課題） 本發明之課題係提供一 良之與阻劑（resist)的密接性 層軟性電路板。 種具有優良的蝕刻特性以及優 ，並且不會產生表面缺陷之二 (用以解決課題之手段） 經由對二層軟性電路板之蝕刻特性以及與阻劑的密接 性進行種種探討後，發現到可藉由規定銅層的表面粗链度 ㈣以及剖面之結晶粒徑的大小，而形成具有優良的钱刻 特性以及優異的與阻劑的密接性，並且不會產生表面缺陷 之-層電路板。 亦即’本發明為， (1) 種一層軟性電路板，係於絕緣體膜的單面或是雙 面上’不需使用黏接劑而設置銅層者，其特徵為，銅層的 表面粗&度（Ra)為〇1〇至〇 25 # m ’且銅層剖面之距離絕 緣體臈1 // m處的銅平均結晶粒徑為〇 8 " m以下。 (2) 如上述（1)所記載之二層軟性電路板，其中，上述絕 緣體膜為聚酿亞胺膜。 318540 6 U43767 (發明之效果） 藉由規疋一層軟性電路板之鋼層的表面粗縫度（Ra)以 及剖面之銅結晶粒徑的大小，而形成具有優良的蝕刻特性 以及與阻劑的雄、接性之二層軟性電路板。 此外，此表面粗糙度不會對精細圖線（fine Hne)的形成 造成影響，並且不會產生表面缺陷而可提高良率。 【實施方式】

本發明之二層軟性電路板係於絕緣體膜上形成銅層， 較理想為於絕緣體膜上形成底層金屬層之後，再於底層金 屬層上藉由電氣銅鍍覆而形成特定厚度的鋼層。 本^明中所使用之絕緣體膜，例如有由聚醯亞胺樹 脂、聚醋樹脂、酚類樹脂等之熱硬化性樹脂、聚乙烯樹脂 等，熱可塑性樹脂、聚醯胺等之縮合聚合物等樹脂之】種 或是2種以上的混合物所組成之薄膜。以聚醯亞胺膜、聚 醋膜等較佳’聚醯亞胺膜尤為理想。關於聚醯亞胺膜，可 列舉如各種聚酿亞胺膜，例如有ΚΑρτ〇叩㈣丫 〇up〇nt(日 本）製）、UPILEX(宇部興產（日本）製）等。 絕緣體膜較理想為厚度1〇至5〇#mi薄膜。 於心緣體膜上，可藉由蒸鍍、濺鍍或是鍍覆法等之一 般周知：方法，而形成由Ni、Cr、c〇、Ti、Cu、M〇、si、 V等之單獨7C素或是混合系列等所組成之底層金屬層。 底層金屬層的厚度較理想為10至500nm。 ，于，的2日月之二層軟性電路板’係於形成有至目前為止所 ㈣底層金屬層之絕緣體膜上’藉由—般的電氣鑛覆而形 318540 7 1343767 成銅鑛覆層。 此時之鍍覆液，可使用一般的酸性銅鍍覆液，較理想 為使用於硫酸銅水溶液中混合有以氣、非離子系列界面活 性劑、硫系有機化合物做為添加劑之水溶液，此外，較理 想為形成膜厚3至30# m之銅層。 上述非離子系界面活性劑，較理想為聚乙二醇 (Polyethylene Glycol)、聚丙二醇（p〇iypr〇pyiene GiyC〇i)等 之聚鱗化合物。

上述硫系有機化合物，較理想為具有下列一般式（i) 或（2)的構造式之化合物。 X - RLCSL-R2 - Y (1) R4 - S—R3-S03z (2) (於一般式（1)、（2)中，R1、R2、R3為碳數1至8之伸烷 (Alkylene)基，R4為選自由氫、下列化學式！所組成的群 組，X為選自由氫、磺酸基、磷酸基、磺酸或磷酸的鹼金 屬鹽基或銨鹽基所組成的群組，γ為選自由磺酸基、磷酸 基、確酸或麟酸的驗金屬鹽基所組成的群組，Z為氫或是 鹼金屬，η為2或3) [化學式1]

h3c.

H,C / s II N — C- HN> C h2n/

S H3C — C — O 一 C 一 8 318540 …/67 - 上述一般式（1)所表示之硫系有機化合物，可列舉如下 歹】所述者’可較理想地加以採用。

H〇 ,P-(CH ) -S-S-(CH ) -Ρ〇 Η HO S-(CH ) -S-S-CCH ) -SO H 3 2 4 2 4 3

HO S-(CH ) -S-S-CCH ) -SO H Δ 2 3 2 3 3

NaO S-(CH ) -S-S-(CH ) —SO Na 3 2 3 2 3 3

HO S-(CH ) -S-S-(CH ) -SO H 4 2 2 2 2 3

CH -S-S-CH -S〇 H 3 2 3

NaO S-(CH ) -S —S-S-(CH ) -SO Na d 2 3 2 3 3

% (CH ) CH-S-S-(CH ) -SO H 3 2 2 2 3 此外，上述一般式（2)所表示之硫磺系列有機化合物， 可列舉如下列所述者，可較理想地予以採用。 [化學式2] HS - Ch^Ch^CHa—SOgN a HS-CH2CH2-S03Na

S-CH2CH2CH2-S03N a

H3C、 S

\ II /N—C — S — CH2CH2CH2 — S〇3N a H3c/ s

H3c —CH2-0 — c-s-ch2ch2ch 广 so K

N H H2N-C~S-C h2ch2ch2-s o3h 銅層的表面粗糙度（Ra)為0.10至0.25# m，以〇 12至 0 · 2 4 // rn 為 ^[圭。 318540 9 ^4^767 藉由將表面粗链度設定於上述範嶋面具有適度的 ^可提升與阻焊劑（soider resist)之間的密接性。此 卜於表面為光澤面時，藉由將表面粗链度設定於上述範 圍’可使成為缺陷之微小的突起與凹陷經由粗糙度所消 除，因此可消除表面的微小缺陷而提升良率。表面粗链度 (Ra)為（uo至〇.25〃m之簡者，係為可對應於精細圖線 之表面粗猶;度。 由通常的鍍覆所獲得之銅層的表面粗糙度，一般為未 滿0.1# m者或是超過〇 25_之較粗趟的情形。於未滿 m之光澤品的情形，可於上述錄覆液的添加劑中再添 加含氮化合物而獲得。此外，於超過〇 25# m之較粗糙者， 可由硫酸銅水溶液（不含添加劑）獲得。於本發明中，係採 用在硫酸銅水溶液中添加有氯、非離子系列界面活性劑、 硫系有機化合物之水溶液做為鍍覆液，並以逐漸提高電产 密度之方法來進行鍍覆，藉此可形成表面粗糙度在i述2 圍。具體而言’例如使用各自含有〇1至1〇〇〇ppm的非離 子系界面活性劑、硫系有機化合物之上述鍍覆液，於〇 ι· 至50A/dm2的範圍内，連續或是以2至1〇個階段逐漸提 向電流密度之方法。此外，鍍覆溫度以2〇至7〇它為佳。 藉由以如此的方法進行鍍覆，可使銅的結晶粒徑，於接近 於絕緣體膜時為較小者，並逐漸增大。 此外，銅層之距離絕緣體膜處的鋼平均結晶粒 輕為0.8/z m以下’以0,2至0.7 " m為佳。 於本發明中，銅層之銅平均結晶粒徑，係如上述，兪 318540 接近絕緣體膜表面則愈小。因此，若距 她 處的鋼平均結晶粒徑為0.8…下時，則邑:比讀為1-近絕緣體膜之處，該平均結晶粒徑更低於此值。#m更接 為了形成精細圖案，絕緣體臈附近之钱刻特性 要，可藉由將銅層之距離絕緣體膜在】，，”重 平均結晶粒徑形絲以下，之處的銅 ^ r 而可以精細圖荦化。 ::讀小者，該賴性愈佳。亦即，可藉由縮小絕緣體

=附=的結晶粒徑，而更容易進行_ 4可抑制偏钱現 象’因此可提升蝕刻特性。 :邑緣體膜附近之銅結晶粒徑，若藉由以一般的硫酸銅 仃光澤鑛覆之方法而製作時，則結晶粒徑會超過㈠ 但藉由上述般之改變添加劑的種類或控制電流密声 與鍍覆溫度，就可以使結晶粒徑變小成為Q.8#m以下ά 距離絕緣體膜l"m之處的銅平均結晶粒徑，例如可

由ΠΒ進行_後以_來觀察，並藉由對結晶粒徑的觀 察與測定而求得。 此外，本發明之二層軟性電路板，即使以一般的方法 形成底層金制’而於底層金屬層上產生針孔，亦不會在 銅導體層表面產生針孔’表面沒有缺陷。關於此情形，該 詳細的機制雖尚未明瞭，但可以推測為，即使於底層金屬 層上產生針孔，亦可藉由將銅層之距離絕緣體膜丨#爪處 的銅平均結晶粒徑形成纟〇.8/Zm以下，可以利用銅將針 孔埋入。 318540 11 1343767 實施例 接下以實施例來說明本發明，但本發明並不限定於這 些實施例。 實施例1至2、比較例1至3 於以下的鍍覆條件下，對具有底層金屬層之聚醯亞胺 膜進行電鍍，而製作出約8 # m的銅被膜。添加劑及該添 加量係如第1表所記載。 液體容量：約800ml 陽極：錯電極 陰極：捲附有聚醯亞胺膜之迴轉電極 具有底層金屬層之聚醯亞胺膜： 於厚度為37.5 /i m之KAPTON E(DuPont(美國）製） 上，以濺鍍而形成NiCr為10nm與Cu為2000 A 之膜。 電流時間：1300As 電流密度：以5 — 10 — 20 —30A/dm2變化（各個電流密 度係各自保持4 0秒） 流速：190r.p.m.

Cu ： 70g/L H2S04 ： 60g/L Cl · 75ppm 依據JIS B 0601而測定出所獲得之銅聚醯亞胺二層電 路板的表面粗縫度（Ra)Um)(算術平均粗糙度），而求取距 離聚醯亞親為l^zm處之銅的平均結晶粒徑，並評估缺 318540 12 1343767 之數目、蝕刻特性、與阻劑的密接 平均結晶粒徑： 關於平均結晶粒徑，係由 行觀穷：，&七 ’、 刀斷剖面後，以SIM進 mm祭，而求取距離聚醯 um t ^ 妝芍1/zm處的高度部分（10 又）之…晶粒徑的平均值。結 缺陷數目： 如弟1表所不。 缺數目係以目視觀窣铜；矣；1 ^ 7 的^—、 祝U層表面Wm2之缺陷數（微小 的犬起或凹陷數目）來求得。結果如第！表所示。 姓刻特性： 蝕刻特性係以钮刻率加以評估。韻刻率係在形成如 Μ間距的線後’根據下列所示之計算式而計算出。 ^M#=h/{(b_t)/2}(=tan0) h b、t係如第1圖所示般，h=钱刻深度，^電路板 表面的蝕刻寬度’ t=蝕刻底面的蝕刻寬度。結果如第 所示。 鲁與阻劑的密接性評估： 係藉由無電解鍍金的耐用性來評估。將市面上所販隹 之阻谭劑塗佈於實施例1至2、比較例1至2中所獲得: 電路板上。進行曝光及顯影後產生硬化，而製作出評=電 路板。採用市面上所販售之無電解鍍鎳液與無電解鍍金 液’對此進行鑛覆。對進行鍍覆後的評估電路板，進行依 據思尚膠帶（Scotch Tape or Sellotape)(註冊商標）之揭膜1 驗，而評估阻劑的剝離狀況。使用實施例卜2之電路板者， 完全未發現阻劑的剝離’相對於此，使用比較例1、 '^电 318540 13 1343767 路板者，則發現些許的阻劑剝離。 [第1表] 添加劑 鍍覆溫度 CC) 表面粗链度 (Ra)(//m) 平均結晶 粒徑（# m) 缺陷數目 钱刻率 實施例1 SPS(30ppm) PEG(50ppm) 40 0.15 0.6 0 4.0 實施例2 SPS(30ppm) PEG(50ppm) 50 0.24 0.4 0 4.3 比較例1 SPS(15ppm) PEG(50ppm) JGB(30ppm) 50 0.09 1.6 5 2.4 比較例2 SPS(30ppm) PEG(50ppm) JGB(30ppm) 50 0.07 0.9 10 3.6 比較例3 SPS(30ppm) 50 0.26 未測定 0 1.6 SPS :雙（3-石黃丙基）二-硫化物 2 納（Bis-(3-Sulphopropyl)di-Sulfide 2 Sodium) PEG :聚乙二醇（Polyethylene Glycol) JGB :加納式綠色B(Janus green B)(含氮化合物） 從以上的結果中可得知，本發明之銅聚醯亞胺二層電 路板，係具有優良的蝕刻特性以及優良的與阻劑的密接 性，並且不會產生表面缺陷。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示用以說明求取蝕刻率之計算式之圖式。 14 318540

Claims (1)

1343767 第95133584號專利申請案 (98年7月31日j 申請專利範圍 ‘年？月換頁 = = 形成有底層金屬層之絕緣體 銅声，盆中如& 不而使用黏接劑而藉由鍍覆設置 θ ”中鋼層的表面粗糙度（Ra)為0·ΐ〇至0 25 //m 且銅層a丨丨；a阶 m » °之距離絕緣體膜1 “ m處的銅平# & s # Λτ< 為0.8#m以下。 卞〕m日日拉徑 =申凊專利範圍第！項之二層軟性電路板，其 為聚酿亞胺(Polyimide)膜。 ^ % 318540修正版 15