TWI808565B - 金屬箔、包含其的具有金屬箔的載體及包括其的印刷電路板 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種具有粗糙表面的金屬箔、一包括該金屬箔之附載體金屬箔，及一使用該金屬箔製造之印刷電路板。在該金屬箔形成時，自然地形成粗糙表面。粗糙表面的形成允許該金屬箔對於絕緣樹脂基板具有高黏著強度，並且使得印刷電路板的製造能夠提高效率。

Description

金屬箔、包含其的具有金屬箔的載體及包括其的印刷電路板
本發明關於一種具有粗糙表面之金屬箔、一包括其的具有金屬箔的載體，及一使用該金屬箔製造之印刷電路板。
印刷電路板可以典型地透過將金屬箔結合至絕緣樹脂基板以及蝕刻用於電路配線的金屬箔來製造。在電路配線時，金屬箔以及絕緣樹脂基板之間需要高黏著強度來避免金屬箔脫落。
有多種建議來提高金屬箔與絕緣樹脂基板之間的黏著力。例如透過將金屬箔的表面粗糙化以在該表面上形成不規則，將絕緣樹脂基板置於金屬箔的不規則表面上，並按壓絕緣樹脂基板使絕緣樹脂基板向金屬箔結合，以增加金屬箔以及絕緣樹脂基板之間的黏著強度。具體地，專利文件1揭露一種透過電解、噴砂或氧化還原在樹脂層側邊的銅箔表面以形成粒狀突起來提高銅箔與樹脂層之間的黏著力的方法。
然而，這種方法的問題在於金屬箔的額外粗糙化降低了印刷電路板的製造效率。此外，金屬箔的表面上不規則的形成可能會降低高頻信號的傳輸 效率。隨著可攜式電子裝置朝向更高性能的趨勢，高頻信號傳輸的損失需要被減至最小以快速處理大量的資訊。然而，不規則使得金屬箔的表面高度粗糙，且在高頻信號傳輸時成為障礙，導致了高頻信號傳輸的無效率。
先前技術文件
專利文件
專利文件1：韓國專利公開號2018-0019190
本發明旨在提供一種金屬箔，該金屬箔對於絕緣樹脂基板具有高黏著強度，並且可以避免高頻信號傳輸效率的降低。
本發明也旨在提供一種包括該金屬箔的附載體金屬箔。
本發明也旨在提供包含一種包括該金屬箔的印刷電路板。
本發明的其中一個態樣提供一包括複數個平頂突起的金屬箔。
該等突起的每一個可以包括具有截斷圓錐形狀或是多角截錐體形狀的突出，及一形成於該突出的上端的平台。
該突出可以具有複數個形成於其表面上的微突起。
該突出可以具有0.05μm至0.3μm的表面粗糙度(Ra)。
該突出的高度(b)與該突出的基底的長度(a)的比例可以是0.4：1至1.5：1(b：a)。
該平台的長度(c)與該突出的基底的長度(a)的比例可以是0.1：1至0.7：1(c/a)。
該多角截錐體形狀可以選自由五角截錐體形狀、六角截錐體形狀、七角截錐體形狀及八角截錐體形狀所組成之群組。
該突起可以透過無電電鍍形成。
本發明的進一步的態樣提供了一附載體金屬箔，包括一載體、一形成於該載體上之釋放層，及一形成於該釋放層上之金屬層，其中，該金屬箔被用來作為該金屬層。
本發明的另一態樣提供一包括一金屬電路層之印刷電路板，其中，形成有電路線路的金屬箔被用來作為為該金屬電路層。
根據本發明的金屬箔表面上平頂突起的形成允許金屬箔對於絕緣樹脂基板具有高黏著強度，並且能夠將高頻信號傳輸的損失減至最小。在無電電鍍過程中，複數個突起自然形成於本發明的金屬箔上，不同於先前技術，避免在金屬箔上形成不規則的額外粗糙化的需要。因此，根據本發明的金屬箔應用使得印刷電路板的製造能夠具有高效率。
10:突起
11:突出
11a:微突起
12:平台
100:金屬箔
a:長度
b:高度
c:長度
圖1示出根據本發明的一個實施例的金屬箔表面的部分。
圖2示出根據本發明的一個實施例的可以形成於金屬箔上的突起的形狀。
圖3和圖4顯示測試實施例1的結果。
本說明書和申請專利範圍中使用的術語和詞語不應被解釋為僅限於通常或詞彙的含義，而應被解釋為基於發明人能夠適當定義的原理與本發明的技術思想相對應的含義和概念術語的概念，以最佳地描述他/她自己的發明。
應當理解，當一個元件被稱為在另一個元件「上」時，它可以直接在另一個元件上，或者也可以存在中間元件。在一個元件和另一個元件相對於彼此的位置發生變化的情況下，「上」可以解釋為「下」。
將會參考圖式詳細地描述本發明。
參考圖1，本發明的金屬箔100包含複數個平頂突起10。突起10可以是從金屬箔100的表面垂直向上突出的金屬晶體顆粒。具體地，突起10的每一個可以包含突出11和平台12。
突起10的突出11從金屬箔100的表面部分突出並且可以具有截斷圓錐形狀或是多角截錐體形狀。具體地，如圖2所示，突出11具有平坦表面(側表面)的截斷圓錐形狀或是具有角度表面的多角截錐體形狀。這種形狀可以提高金屬箔至絕緣樹脂基板的錨定，以使金屬箔100可以以高黏著強度與絕緣樹脂基板結合。更具體地，突出11可以具有至少一選自由五角截錐體形狀、六角截錐體形狀、七角截錐體形狀及八角截錐體形狀所組成之群組之多角截錐體形狀。
突出11的每一個可以具有複數個微突起11a，由於其增加的表面積以提高至絕緣樹脂基板的黏著力。微突起11a的形成允許突出11具有0.05μm至0.3μm的表面粗糙度(Ra)，具體地為0.08μm至0.2μm。在此，突出11的表面粗糙度(Ra)定義為突出11除了平台12以外的側表面粗糙度。
與此同時，每一突出11的高度(b)與突出11的基底的長度(a)的比例可以是在0.4：1至1.5：1(b：a)的範圍內，具體地，可以是0.6：1至1.2：1(b：a)。當比例(b：a)在上述所界定的範圍之內，可以提高金屬箔100以及絕緣樹脂基板之間的黏著力，並且將高頻信號傳輸的損失降至最低。
突起10的平台12為突出11的上端的平坦表面。平台12可以為具有截斷圓錐形狀或是多角截錐體形狀的突出11的上表面。根據先前技術，顆粒從金屬箔表面尖銳地或是圓形地突出用以形成不規則，會使得金屬箔的表面高度粗糙。不規則的形成可以提高對絕緣樹脂基板的黏著力，但會導致高頻信號傳輸的損失。相反地，形成突起10的上表面(上端)的平台12由於其平坦，允許本發明的金屬箔100具有相對低的表面粗糙度。相對低的表面粗糙度使得高頻信號傳輸的損失降至最低。具體地，平台12可以具有圓形形狀、橢圓形形狀或是多角形狀。可以密集地形成細微的不規則以提供平坦表面，這也可以被認為涵蓋於平台12的範圍內。
在突起10的每一個之中，平台12的長度(c)與突出11的基底的長度(a)的比例可以是在0.1：1至0.7：1的範圍內，具體地是0.2：1至0.6：1。當比例(c：a)在上述所界定的範圍之內，可以提高金屬箔100以及絕緣樹脂基板之間的黏著力，並且將高頻信號傳輸的損失降至最低。平台12的長度(c)指的是平台12平面中的最大長度。
考量到金屬箔100以及絕緣樹脂基板之間的黏著力、高頻信號的傳輸效率以及金屬箔100的電路線路解析度等，金屬箔100的突起10每單位面積(1μm2)的數值可以是25或是更少，具體地為5至20，更具體地為7至15。
突起10可以透過無電電鍍形成。具體地，可以透過無電電鍍形成金屬晶種箔，在金屬箔100的表面形成突起10，之後晶粒在金屬晶種箔上連續生長。根據先前技術，不規則是透過金屬箔的額外粗糙化形成的。相反地，在形成本發明的金屬箔100的過程中，複數個突起10自然形成粗糙表面。由此，避免了需要額外粗糙化，使得金屬箔100的形成和/或印刷電路板的製造具有高效率。此外，相較於電鍍，無電電鍍使得金屬箔10具有較小厚度且較多孔。
用於形成金屬箔100的無電電鍍溶液的組成並無特別限制並且可以包括金屬離子源和含氮化合物。
金屬離子源可以具體地為選自由硫酸銅、氯化銅、硝酸銅、氫氧化銅、氨基磺酸銅及其混合物所組成之群組的銅離子源。金屬離子源可以以0.5g/L至300g/L的濃度，具體地為100g/L至250g/L的濃度存在。
含氮化合物擴散金屬離子以在由金屬離子源形成的金屬晶種箔的表面上形成複數個突起10。具體地，含氮化合物可以選自由嘌呤、腺嘌呤、鳥嘌呤、次黃嘌呤、黃嘌呤、噠嗪、甲基哌啶、1,2-二-(2-吡啶基)乙烯、1,2-二-(吡啶基)乙烯,2,2'-聯吡啶胺,2,2'-聯吡啶,2,2'-聯嘧啶,6,6'-二甲基-2,2'-聯吡啶,二-2-呋喃酮,N,N,N',N'-四乙二胺、1,8-萘啶、1,6-萘啶、三聯吡啶及其混合物所組成之群組。含氮化合物可以以0.01g/L至10g/L的濃度，具體地為0.05g/L至1g/L的濃度存在。
無電電鍍溶液可以進一步包括一種或多種選自由螯合劑、pH調節劑和還原劑所組成之群組的添加劑。
具體地，螯合劑可以選自由酒石酸、檸檬酸、乙酸、蘋果酸、丙二酸、抗壞血酸、草酸、乳酸、琥珀酸、酒石酸鉀鈉、酒石酸二鉀、乙內醯脲、 1-甲基乙內醯脲、1,3-二甲基乙內醯脲、5,5-二甲基乙內醯脲、次氮基乙酸、三乙醇胺、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸四鈉、N-羥基乙二胺三乙酸酯、五羥基丙基二乙烯三胺及其混合物所組成之群組。螯合劑可以以0.5g/L至600g/L的濃度，具體地為300g/L至450g/L的濃度存在。
具體地，pH調節劑可以選自由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰及其混合物所組成之群組。pH調節劑可以將無電電鍍溶液的pH調整至8或是更高，具體地為10至14，更具體地為11至13.5。
具體地，還原劑可以選自由甲醛、次磷酸鈉、羥基甲亞磺酸鈉、乙醛酸、硼氫化物、二甲胺硼烷及其混合物所組成之群組。還原劑可以以1g/L至20g/L的濃度，具體地為5g/L至20g/L的濃度存在。
用於形成金屬箔100的無電電鍍的條件可以依據金屬箔100的厚度適當地調整。具體地，無電電鍍的溫度可以為20至60℃，具體地為25至40℃，並且無電電鍍的時間可以為2至30分鐘，具體地為5至20分鐘。
無電電鍍形成的金屬箔100的厚度可以為5μm或是更少，具體地為0.1μm至1μm。金屬箔100的組分無特別限制並且可以為任何能夠形成印刷電路板的電路層的習知金屬。具體地，金屬可以選自由銅、銀、金、鎳、鋁及其混合物所組成之群組。
本發明還提供包含該金屬箔的附載體金屬箔。具體地，附載體金屬箔包含載體、釋放層，以及金屬層，其中，金屬箔用來作為金屬層。將於下文詳細地描述附載體金屬箔。
根據本發明附載體金屬箔的載體用於避免金屬層在附載體金屬箔的傳輸或使用過程中遭到變形。載體是由例如銅或鋁的金屬製成。可選擇地， 載體可以由例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)或聚四氟乙烯的聚合物製成。載體的厚度可以具體地為10μm至50μm。
附載體金屬箔的釋放層被設計為容易從結合絕緣樹脂基板的附載體金屬箔移除載體。釋放層可以具有單層或是多層結構。具體地，釋放層可以具有單層結構，該單層結構包含作為有機材料的含氮環狀化合物和選自由鎳、鉬、鈷、磷、錳和鐵所組成之群組的金屬。可選擇地，釋放層可以具有多層結構，其中由含氮環狀化合物構成的有機層與合金層結合，該合金層包括選自由鎳、鉬、鈷、磷、錳和鐵所組成之群組的一種或多種金屬。釋放層可以具有30nm至1μm的厚度。
金屬箔用於作為附載體金屬箔的金屬層，因此省略其詳細地描述。
本發明的附載體金屬箔可以進一步包括形成於金屬層上的電解金屬層，以提高金屬層的機械強度和導電性。電解金屬層可以由與金屬層相同或不同的組份組成。
本發明的附載體金屬箔可以進一步包括形成於金屬層上的防鏽層，以保護金屬層不生鏽。例如，防鏽層可以包括鋅或鉻。
本發明的附載體金屬箔可以進一步包括形成於載體和釋放層的合金層之間的擴散阻擋層，以提高其性能。例如，擴散阻擋層可以包括鎳或磷。
本發明的附載體金屬箔可以進一步包括形成於釋放層的有機層和金屬層之間的氧化阻擋層。例如，氧化阻擋層可以包括鎳或磷。
本發明還提供了使用該金屬箔製造的印刷電路板。具體地，本發明的印刷電路板包含金屬電路層以及絕緣樹脂層。金屬電路層源於金屬箔，其將會於以下描述。
印刷電路板的金屬電路層是電路線路形成的層。金屬電路層是透過在金屬箔上形成電路線路而獲得。金屬箔確保了印刷電路板的小型化和高解析度。具體地，本發明的印刷電路板是透過將絕緣樹脂基板和金屬箔結合形成層板並且蝕刻層板，以在金屬箔上形成電路線路來製造的。金屬箔以高黏著強度與絕緣樹脂基板結合，並且具有相對小的厚度，使得在其上能夠形成細微且高解析度的電路線路。此外，形成於金屬箔上的電路線路對於絕緣樹脂基板具有高黏著強度。
用於形成電路線路的方法無特別限制。例如，電路線路可以透過減法、加法、全加法、半加法或改進的半加法來形成。
印刷電路板的絕緣樹脂層是形成於金屬電路層上的絕緣層。絕緣樹脂層可以是本領域中習知的任何合適的絕緣樹脂基板。具體地，絕緣樹脂層可以是具有在無機或有機纖維中浸透習知樹脂的結構的樹脂基板。例如，樹脂基板可以是預浸體。
本發明的印刷電路板可以使用絕緣樹脂基板或是透過不使用絕緣樹脂基板的無芯製程來製造。
將參考以下實施例更詳細地解釋本發明。然而，提供這些實施例的目的是為了說明，並不旨在限制本發明的範圍。本發明所屬技術領域中具有通常知識者將理解，在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，各種修改和變化是可能的。
[實施例1]
將銅(Cu)箔載體結合到釋放層(由鎳和鉬組成的合金層+由巰基苯並三唑鈉組成的有機層)以製備層板。將層板在無電電鍍池中進行無電電鍍以在釋放層上形成1μm厚的金屬箔(銅箔)。無電電鍍溶液含有190-200g/L CuSO4．5H2O作為金屬離子源，0.01-0.1g/L鳥嘌呤作為含氮化合物，405-420g/L酒石酸鉀鈉作為螯合劑，NaOH作為pH調節劑，以及28%甲醛作為用於無電電鍍的還原劑。無電電鍍在30℃下進行10分鐘。
[比較實施例1]
除了無電電鍍在無電電鍍溶液中以34℃進行20分鐘以外，金屬箔(銅箔)以相同於實施例1的方法形成，無電電鍍溶液中含有200-210g/L CuSO4．5H2O和NiSO4．6H2O作為金屬離子源、0.5-0.8g/L 2,2-聯吡啶作為含氮化合物，405-420g/L酒石酸鉀鈉作為螯合劑，以及28%甲醛作為還原劑的。
[測試實施例1]
以掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)和離子束截面拋光機(ion beam cross section polisher,CP)分析實施例1和比較實施例1中形成的金屬箔的表面和截面。結果顯示於圖3和圖4。
參考圖3和圖4，實施例1的發明金屬箔具有複數個平頂表面突起，而比較實施例1的金屬箔具有複數個尖頂表面突起。
[測試實施例2]
實施例1和比較實施例1中形成的每一個金屬箔的黏著力透過以下程序進行評價。將SUS板、牛皮紙、釋放膜、絕緣樹脂基板(DS-7409HG)、於實施例1或比較實施例1中形成的金屬箔(包括釋放層)、牛皮紙和SUS板依此順序層疊並在 3.5MPa壓力和200℃溫度下在真空下加壓100分鐘以製備層板。在透過釋放層將牛皮紙和SUS板從層板移除之後，透過IPC-TM-650測試方法(BMSP-90P剝離測試器，測試速度：50mm/min，測試速度：90°)評估金屬箔以及絕緣樹脂基板之間的剝離強度。結果如表1所示。
Figure 110146371-A0305-02-0013-1
由表1的結果可以看到，實施例1的包含發明金屬箔的層板的金屬箔與絕緣樹脂基板之間的剝離強度更高。
[測試實施例3]
包括在實施例1和比較實施例1中形成的每一個金屬箔的印刷電路板的高頻信號傳輸性能透過以下程序進行評價。銅箔(18μm厚)、絕緣樹脂基板(DS-7402、50μm厚)，以及於實施例1或比較實施例1中形成的金屬箔依此順序層疊，且線路(寬度：40μm、長度：10cm)透過mSAP在金屬箔上形成。將絕緣樹脂基板(DS-7402)和銅箔層疊在形成線路的金屬箔上，並加工通孔以製造印刷電路板。使用PNA N5225A(KEYSIGHT)測量印刷電路板的高頻信號傳輸性能。S21參數(dB)在10MHz至40GHz範圍內被測量。結果如表2所示。
Figure 110146371-A0305-02-0013-2
Figure 110146371-A0305-02-0014-3
表2中的結果顯示，實施例1包括金屬箔的印刷電路板的高頻信號傳輸性能更高。
10:突起
11:突出
11a:微突起
12:平台
100:金屬箔
a:長度
b:高度
c:長度

Claims (8)

  1. 一種金屬箔，包含平頂的複數個突起；其中，該突起的每一個包含具有截斷圓錐形狀或是多角截錐體形狀的一突出，及形成於該突出的上端的一平台；又，該突出具有形成於該突出的表面上的複數個微突起。
  2. 如請求項1所述的金屬箔，其中，該突出具有0.05μm至0.3μm的表面粗糙度(Ra)。
  3. 如請求項1所述的金屬箔，其中，該突出的高度(b)與該突出的基底的長度(a)的比例為0.4：1至1.5：1(b：a)。
  4. 如請求項1所述的金屬箔，其中，該平台的長度(c)與該突出的基底的長度(a)的比例為0.1：1至0.7：1(c/a)。
  5. 如請求項1所述的金屬箔，其中，該多角截錐體形狀係選自由五角截錐體形狀、六角截錐體形狀、七角截錐體形狀，及八角截錐體形狀所組成之群組。
  6. 如請求項1所述的金屬箔，其中，該突起透過無電電鍍形成。
  7. 一種附載體金屬箔，包含：一載體、形成於該載體上之一釋放層，及形成於該釋放層上之一金屬層，其中，如請求項1~6中任一項所述之金屬箔用來作為該金屬層：其中，該載體係由選自銅、鋁、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚及聚四氟乙烯所組成之群組中至少任一者所製成；又，該釋放層係由含氮環狀化合物和選自由鎳、鉬、鈷、磷、錳和鐵所組成之群組中至少任一者所製成。
  8. 一種印刷電路板，包含：一金屬電路層，其中，形成有電路線路的如請求項1~6中任一項所述之金屬箔用來作為該金屬電路層。
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