TWI411367B - 軟性線路基板的製造方法 - Google Patents

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Description

軟性線路基板的製造方法
本發明是有關於一種軟性線路基板的製造方法，且特別是有關於一種超細線路適用的軟性線路基板的製造方法。
傳統軟性線路基板的製作，主要是採用減去製程法-即在表面覆有銅層的軟性銅箔積層板上，先塗佈光阻層(Photoresist,PR)，並經曝光、顯影作業後，將所需之線路圖案先行轉移至光阻層中。然後再以圖案化之光阻層為罩幕(Mask)，對銅層進行濕式蝕刻，於軟性銅箔積層板上形成具有所需形狀的線路。由於側蝕作用的緣故，濕式蝕刻所形成之線路的剖面輪廓(Profile)皆會呈上窄下寬之梯形狀，且隨著銅箔層厚度的增大或線路寬度的下降而更加惡化。嚴重時，還會呈現倒三角形，並造成後續元件的配置困難、訊號傳遞不佳及產品良率下降的不良結果。因此，為了因應電子產品細線化的發展趨勢，必須使用越來越薄的銅層才能不斷降低線寬。但當銅層厚度過薄(<8μm)時，則又會有銅層剛性不足、作業困難的缺點產生。
附載箔銅箔的問世即是經由剛性較強且在積層作業完成後具分離能力的載箔的支撐，俾改善薄銅作業困難並延續目前發展最完整的減去法製程。然而，市售附載箔銅箔目前的最高分離作業溫度只及300℃，在經聚醯亞胺(Polyimide)高溫長時間(>360℃-1小時)的塗佈製程後，會出現載箔無法分離或是產生腫脹變形無法使用的問題。而且，經分離後的載箔無法再利用，也導致了附載箔銅箔售價高昂且市場接受度低的市場現況。因此，針對細線化程度要求高的LCD-COF(Chip On Flex)應用，業界目前皆是採用由國外進口的濺鍍製程軟性銅箔積層板。此類採用濺鍍製程所得的產品，由於必須經過昂貴的真空作業製程，因此不僅價格高、且在產品性能方面-如抗撕強度偏低、熱穩定性不佳等缺點，也會對軟性線路細線化的進一步發展造成障礙，因此繼續的開發或改善仍有其必要性。
本發明提供一種軟性線路基板的製造方法，可以較低成本完成超細線路適用的軟性線路基板。
本發明的一種軟性線路基板的製造方法包括下列步驟。提供一金屬載箔。金屬載箔的表面具有一金屬氧化物層，且金屬氧化物層是由金屬載箔氧化而成。在金屬氧化物層上電鍍形成一種子層。在種子層上經有機絕緣物或其前驅物樹脂溶液(如聚醯亞胺)的塗佈、烘烤及硬化作業形成一軟性有機絕緣材料層。再將金屬載箔從其與種子層的接合界面處撕離後，便可獲得由種子層及絕緣材料層所結合而成的軟性金屬積層板。在軟性金屬積層板上形成一圖案化線路。
本發明的另一種軟性線路基板的製造方法包括下列步驟。提供一金屬載箔。金屬載箔的表面具有一金屬氧化物層，且金屬氧化物層是由金屬載箔氧化而成。在載箔金屬氧化物層上電鍍形成一線路用金屬銅層。在線路用金屬銅層上電鍍形成一抗熱層。在抗熱層上經有機絕緣物或其前驅物樹脂溶液(如聚醯亞胺)的塗佈、烘烤及硬化作業形成一軟性有機絕緣材料層。將金屬載箔從其與線路用金屬銅層接合界面處撕離後，便可完成軟性銅箔積層板的製作。圖案化線路用金屬銅層與抗熱層以形成一圖案化線路。
基於上述，在本發明的軟性線路基板的製造方法中，金屬載箔的表面的金屬氧化物層使得金屬載箔可在軟性絕緣基板高溫塗佈作業過程後輕易地撕離。因此，可用於生產具高溫作業性(400℃-2小時)的超薄(<8μm)的金屬層而獲得超細的軟性線路。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A至圖1H是本發明一實施例的軟性線路基板的製造方法的流程剖面示意圖。請參照圖1A，首先提供一金屬載箔110。金屬載箔110的表面具有一金屬氧化物層112，且金屬氧化物層112是由金屬載箔110氧化而成。金屬載箔110的材質以在空氣中具有自發性形成緻密表面氧化物層、在硫酸溶液中形成鈍態膜且仍具導電性的金屬材料為主，例如為不銹鋼、鈦、鋁、鉻、鎳或其合金。在不銹鋼材質的金屬載箔110的部分，例如是含有鎳的200及300系列沃斯田系不銹鋼以壓延製程所得。金屬載箔110的厚度例如是10微米至200微米，金屬載箔110的表面粗糙度例如是小於等於1微米。
接著請參照圖1B，在如圖1A提供金屬載箔之後，在金屬氧化物層112上電鍍形成一種子層120。種子層120的材質可為鎳、鉻、鈷、鉬、鋅、鎢、鋁、銅、其他適當金屬或其合金，且種子層120可以是單一或是多層的結構。種子層120的厚度例如小於2微米。當圖案化線路152的材質為銅時，種子層120可發揮防止銅遷移的作用。必要時，種子層120的表面可再進一步進行瘤化處理及增黏處理。
接著請參照圖1C，在種子層120上形成一軟性絕緣材料層130。絕緣材料層130的材質為熱固型材料如環氧樹脂、聚醯亞胺等，或熱可塑型材料如熱可塑型聚醯亞胺(Thermal Plastic Polyimide；簡稱TPPI)、液晶塑膠、聚對苯二甲酸乙二酯等。絕緣材料層130是作為之後軟板線路層的主要支撐基材，通常以有機絕緣物或其前驅物樹脂溶液的塗佈、烘烤及硬化作業而得。絕緣材料層130的厚度例如是20微米至60微米。以聚醯亞胺為材質的絕緣材料層130例如是經過1小時365℃的高溫環化作業。接著，將金屬載箔110從種子層120與金屬載箔110的連接界面處撕離。金屬載箔110在撕離作業完成後，由於沒有載箔需要配置分離層的問題，因此具有良好的可回收性而可大幅降低成本。
接著，請參照圖1H，在種子層120上形成一圖案化線路152。由於圖案化線路152是在絕緣材料層130完成高溫環化作業後才形成，因此可避免高溫環化作業造成用以形成圖案化線路152的金屬層的晶粒粗大化，進而解決晶粒粗大化的金屬層在圖案化時容易發生斷線的問題。其中，種子層120與圖案化線路152重疊且圖案相同，以避免線路之間錯誤地短路。
根據上述內容可知，在本實施例的軟性線路基板的製造方法中，採用具有金屬氧化物層112的金屬載箔110，因此不需使用分離層，金屬載箔110也可回收利用以降低成本。此外，在絕緣材料層130完成高溫環化作業後才形成圖案化線路152，可提高線路細化的可能性與良率。
接著，請參照圖1D，在如圖1C形成絕緣材料層130之後，可選擇性地在絕緣材料層130上貼附具可撓性的一背襯層140。背襯層140的材質可為聚對苯二甲酸乙二酯或其他適當材料。背襯層140主要是在補強強度，以避免在撕離金屬載箔110時種子層120與絕緣材料層130因為強度不足而破裂或過度捲曲。
接著，請參照圖1E，在種子層120上電鍍一金屬層150。金屬層150的厚度例如是0.1微米至18微米，而金屬層150的材質例如是銅或其他適當材質。本實施例中，金屬層150是以種子層120為種子而電鍍形成。在一實驗例中，是先對種子層與絕緣材料層的表面進行適當的脫脂清洗作業。接著將種子層與絕緣材料層放置在45℃的焦磷酸銅鹼性鍍液(成分：焦磷酸銅40克/公升、焦磷酸鉀290克/公升與12烷基磺酸鈉0.05克/公升)中，並在陰極通以電流密度為1安培/分米平方的電流，以形成1微米厚的銅箔。然後再將種子層與絕緣材料層放置在50℃的酸性硫酸銅鍍液(成分：硫酸80克/公升、正二價銅離子40克/公升與負一價氯離子36 ppm)中，並在陰極通以電流密度為4安培/分米平方的電流，以形成7微米厚的銅箔。最終，所得銅箔總厚度為8微米。
接著，請參照圖1F，在金屬層150上貼附或塗佈一層光阻160，並將光阻160圖案化而形成如圖1G所示的一圖案化光阻162。接著，請參照圖1G，以圖案化光阻162為罩幕，蝕刻如圖1F所示的金屬層150以形成圖案化線路152，且蝕刻金屬層150時一併蝕刻種子層120。最後，請參照圖1H，移除圖案化光阻162，即可完成所要的圖案化線路152。以此方式，假設在圖1F的步驟中所形成的金屬層150的厚度是8微米，則最終形成的圖案化線路152的有效間距約可控制在22微米。
圖2A至圖2I是本發明另一實施例的軟性線路基板的製造方法的流程剖面示意圖。本實施例的軟性線路基板的製造方法的前段步驟如圖2A至圖2D所示，而其細節與前一實施例以圖1A至圖1D所示的步驟相同，在此不再贅述。請參照圖2E，在撕離金屬載箔110(繪示於圖2D)之後，在種子層120上貼附或塗佈一層光阻260，並將光阻260圖案化而形成如圖2F所示的一圖案化光阻262。接著請參照圖2G，在種子層120未被圖案化光阻262覆蓋的部分上形成圖案化線路252。本實施例的圖案化線路252是以種子層120為種子而電鍍形成。接著請參照圖2H，移除如圖2G所示的圖案化光阻262。最後，請參照圖2I，以圖案化線路252為罩幕而蝕刻種子層120，即可完成所要的圖案化線路252。以此方式，假設在圖2F的步驟中所形成的圖案化光阻262的厚度是8微米，則最終形成的圖案化線路252的有效間距約可控制在10微米。
圖3A至圖3H是本發明再一實施例的軟性線路基板的製造方法的流程剖面示意圖。請參照圖3A，首先在金屬載箔110的表面的金屬氧化物層112上電鍍形成一線路用金屬層350。其中，金屬載箔110與金屬氧化物層112相同於圖1A的金屬載箔110與金屬氧化物層112，在此不再贅述。金屬層350的材質以及形成方式可參考圖1E的金屬層150。
接著，請參照圖3B，在如圖3A形成金屬層350後，在金屬層350上電鍍形成一抗熱層320。抗熱層320的材質可為鎳、鉻、鈷、鉬、鋅、鎢、鋁、銅、其他適當金屬或其合金，且抗熱層320可以是單一或是多層的結構。抗熱層320的厚度例如小於2微米。
接著，請參照圖3C，在金屬層350上形成一絕緣材料層330，其與圖1C的絕緣材料層130相似。
接著，請參照圖3E，將圖3C中的金屬載箔110從金屬層350與金屬載箔110的接合界面處撕離。最後，請參照圖3H，圖案化圖3E中的金屬層350與抗熱層320以形成一圖案化線路352。
根據上述內容可知，在本實施例的軟性線路基板的製造方法中，採用具有金屬氧化物層112的金屬載箔110，因此不需使用分離層，金屬載箔110也可回收利用以降低成本。
接著，請參照圖3D，在如圖3C形成絕緣材料層330之後，可選擇性地在絕緣材料層330上貼附一背襯層340，其與圖1D的背襯層140相似。
接著，請參照圖3F，在金屬層350上貼附或塗佈一層光阻360，並將光阻360圖案化而形成如圖3G所示的一圖案化光阻362。接著，請參照圖3G，以圖案化光阻362為罩幕，蝕刻如圖3F所示的金屬層350以形成圖案化線路352，且蝕刻金屬層350時一併蝕刻抗熱層320。然後，移除圖案化光阻362，即可完成如圖3H所示的圖案化線路352。以此方式，假設在圖3A的步驟中所形成的金屬層350的厚度是8微米，則最終形成的圖案化線路352的有效間距約可控制在30微米。
在以下實驗例中，是以圖3A至圖3H所示流程來製造線路基板。在一實驗例中，金屬載箔的材質為鈦，且在撕離作業之前曾經過2小時400℃的退火作業，所得的撕離強度可維持在17至50克重/公分。在另一實驗例中，金屬載箔的材質為鋁，且在撕離作業之前曾經過2小時400℃的退火作業，所得的撕離強度約為75.5克重/公分。在又一實驗例中，金屬載箔的材質為代號是SUS 304的不銹鋼，在撕離作業之前曾經過2小時400℃的退火作業，且經過對絕緣材料層進行的1小時365℃的高溫環化，所得的撕離強度仍可控制在10-40克重/公分。由此證明，本實施例的軟性線路基板的製造方法確實可在完成超細線路的同時，回收利用金屬載箔110而降低成本。
綜上所述，在本發明的軟性線路基板的製造方法中，金屬載箔上不需配置分離層。因此，可在製程中提供超薄金屬層適當的支撐以完成超細的線路。並且，在完成線路後金屬載箔也可輕易撕離並回收利用以降低成本。另外，將用於形成線路的金屬層安排在絕緣材料層的高溫環化製程之後，也有助於避免金屬晶粒粗大而可進一步提升線路細化的良率。本發明的軟性線路基板的製造方法應用在軟性線路基板的製造上具有極佳的優勢。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110．．．金屬載箔
112．．．金屬氧化物層
120．．．種子層
130、330．．．絕緣材料層
140、340．．．背襯層
150、350．．．線路用金屬層
152、252、352．．．圖案化線路
160、260、360．．．光阻
162、262、362．．．圖案化光阻
320．．．抗熱層
圖1A至圖1H是本發明一實施例的軟性線路基板的製造方法的流程剖面示意圖。
圖2A至圖2I是本發明另一實施例的軟性線路基板的製造方法的流程剖面示意圖。
圖3A至圖3H是本發明再一實施例的軟性線路基板的製造方法的流程剖面示意圖。
110．．．金屬載箔
112．．．金屬氧化物層
120．．．種子層
130．．．絕緣材料層
140．．．背襯層

Claims (17)

  1. 一種軟性線路基板的製造方法，包括：提供一金屬載箔，其中該金屬載箔的表面具有一金屬氧化物層，且該金屬氧化物層是由該金屬載箔氧化而成；在該金屬氧化物層上電鍍形成一種子層；在該種子層上經由有機絕緣物或其前驅物樹脂溶液的塗佈、烘烤及硬化作業以形成一軟性有機絕緣材料層；將該金屬載箔從與種子層接連介面處撕離；以及在種子層上形成一圖案化線路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之軟性線路基板的製造方法，其中形成該圖案化線路的方法包括：以該種子層為種子而在該絕緣材料層上電鍍一線路用金屬層；在該線路用金屬層上形成一圖案化光阻；以該圖案化光阻為罩幕，蝕刻該線路用金屬層與該種子層以形成該圖案化線路；以及移除該圖案化光阻。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之軟性線路基板的製造方法，其中形成該圖案化線路的方法包括：在該種子層上形成一圖案化光阻；在該種子層未被該圖案化光阻覆蓋的部分上電鍍形成該圖案化線路；移除該圖案化光阻；以及以該圖案化線路為罩幕而蝕刻移除該種子層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之軟性線路基板的製造方法，其中該種子層的材質為鎳、鉻、鈷、鉬、鋅、鎢、鋁、銅或其合金，且厚度小於2微米。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之軟性線路基板的製造方法，其中在形成該絕緣材料層之後與將該金屬載箔撕離之前，更包括在該絕緣材料層上貼附一具可撓性的背襯層。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之軟性線路基板的製造方法，其中該具可撓性的背襯層的材質為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之軟性線路基板的製造方法，其中該金屬載箔的材質為不銹鋼、鈦、鋁、鉻、鎳或其合金。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之軟性線路基板的製造方法，其中該絕緣材料層的材質為聚醯亞胺(polyimide,PI)或液晶塑膠(liquid crystal plastic)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之軟性線路基板的製造方法，其中該金屬載箔的厚度為10微米至200微米，且該金屬載箔的表面粗糙度小於1微米。
  10. 一種軟性線路基板的製造方法，包括：提供一金屬載箔，其中該金屬載箔的表面具有一金屬氧化物層，且該金屬氧化物層是由該金屬載箔氧化而成；在該金屬氧化物層上電鍍形成一線路用金屬層；在該線路用金屬層上電鍍形成一抗熱層；在該抗熱層上經由有機絕緣物或其前驅物樹脂溶液的塗佈、烘烤及硬化作業以形成一軟性有機絕緣材料層；將該金屬載箔從與該線路用金屬層接合介面處撕離；以及圖案化該線路用金屬層與該抗熱層以形成一圖案化線路。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之軟性線路基板的製造方法，其中形成該圖案化線路的方法包括：在該線路用金屬層上形成一圖案化光阻；以該圖案化光阻為罩幕，蝕刻該線路用金屬層與該抗熱層以形成該圖案化線路；以及移除該圖案化光阻。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之軟性線路基板的製造方法，其中該抗熱層的材質為鎳、鉻、鈷、鉬、鋅、鎢、鋁、銅或其合金，且厚度小於2微米。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之軟性線路基板的製造方法，其中在形成該絕緣材料層之後與將該金屬載箔撕離之前，更包括在該絕緣材料層上貼附一具可撓性的背襯層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之軟性線路基板的製造方法，其中該具可撓性背襯層的材質為聚對苯二甲酸乙二酯。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之軟性線路基板的製造方法，其中該金屬載箔的材質為不銹鋼、鈦、鋁、鉻、鎳或其合金。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之軟性線路基板的製造方法，其中該絕緣材料層的材質為聚醯亞胺或液晶塑膠。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之軟性線路基板的製造方法，其中該金屬載箔的厚度為10微米至200微米，且該金屬載箔的表面粗糙度小於1微米。
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