TWI837555B

TWI837555B - 電路板

Info

Publication number: TWI837555B
Application number: TW110145876A
Authority: TW
Inventors: 朴基晙; 魯聖辰; 李俊九
Original assignee: 南韓商東友精細化工有限公司
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2024-04-01
Also published as: US20220210923A1; CN114745842B; CN114745842A; US12004301B2; TW202316932A

Abstract

一種電路板，包含基層、形成於該基層上的電極層、形成於該電極層上同時開放該電極層之部分的鈍化層、以及形成於該電極層開放表面上的表面處理層。該表面處理層可以包含70%至40%的銅和30%至60%的鎳。

Description

電路板

本發明係涉及一種電路板。特別地，本發明係涉及一種能夠防止或最小化表面處理層的黏著性降低、薄膜電阻增加及環境可靠性降低的電路板，以防止金屬電極層的腐蝕。

電路板可以包含基層、形成在該基層上的電極層等。電極層通常由金屬製成，且金屬在暴露時可能會被水分或其類似者腐蝕。為了防止電極層的這種腐蝕，係在電極層上形成表面處理層。

韓國專利申請公開第10-2014-0000608號(堆疊式封裝元件以及封裝半導體晶片的方法)揭示在金屬柱的側壁上形成保護層。該保護層由錫(Sn)、金(Au)、銅鍺合金(CuGe)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉛(Pd)、有機化合物(有機保焊劑，OSP)等製成。由這種材料製成的保護層在黏著性、薄膜電阻及環境可靠性(腐蝕)方面難以滿足期望的標準。

本發明致力於解決現有技術的問題，其目的在於提高電路板中的表面處理層的黏著性、薄膜電阻及環境可靠性(腐蝕)到期望的標準。

本發明的電路板用於實現此目的，其可配置成包含基層、電極層、鈍化層、表面處理層等。

該電極層可以形成在該基層上。

該鈍化層可以形成在該電極層上，同時開放該電極層的一部分。

該表面處理層可以形成在該電極層的開放表面上。

在本發明的電路板中，該基層可以由玻璃製成。

本發明的電路板可復包括形成在該基層和該電極層之間的種子層(seed layer)。

在本發明的電路板中，該表面處理層可以由銅和鎳的合金製成。

在本發明的電路基板中，該表面處理層可以含有70%至40%的銅以及30%至60%的鎳。

在本發明的電路板中，該電極層可以包含第一電極層及第二電極層。在這種情況下，在該第一電極層及該第二電極層之間可以形成絕緣層。

本發明的電路板可以包含穿過該絕緣層以連接該第一電極層及該第二電極層的通孔。

在本發明的電路板中，該鈍化層可以形成在該第二電極層、該絕緣層及該通孔上，同時開放該第二電極層的一部分。

在本發明的電路板中，該表面處理層可以形成在該第二電極層的開放表面上。

在本發明的電路板中，其上形成有該表面處理層的該第二電極層的開放表面可以充當其上安裝有LED的LED接觸墊(landing pad)。

在本發明的電路板中，該第二電極層可以包含共同連接至該LED接觸墊的共同導線以及單獨連接至該LED接觸墊的單獨導線。

在本發明的電路板中，該第一電極層或該第二電極層可以包含未連接至該LED接觸墊的偽導線(dummy wire)。

在本發明的電路板中，表面處理層由具有70%至40%的銅及30%至60%的鎳之銅和鎳合金構成。通過這樣的構造，本發明的表面處理層能夠滿足黏著性、薄膜電阻、環境可靠性(腐蝕)的標準。

110:基層

120:種子層

130:第一電極層

140:絕緣層

150:第二電極層

160:通孔

170:表面處理層

180:鈍化層

圖1係根據本發明的電路板的結構剖視圖。

在下文中，將參照附圖更詳細地描述本發明。

圖1係根據本發明的電路板的結構剖視圖。

如圖1所示，本發明的電路板可以包含基層110、種子層120、第一電極層130、絕緣層140、第二電極層150、通孔160、表面處理層170及鈍化層180等。

基層110係電路板的基板且可以由玻璃材料製成。基層110可以具有1,100mm×1,250mm的尺寸。基層110可以具有0.4mm至0.7mm範圍內的厚度。

除了玻璃之外，基層110可以被配置成膜的形式，例如PI膜、COP膜、PET膜或類似者。

種子層120可以形成在基層110上。種子層120可以執行下述功能：使與其耦合的第一電極層130牢固地耦合到基層110。種子層120可以具有與第一電極130相同的圖案。

種子層120可以由諸如鉻、鎳或鉻/鎳合金的導電金屬、或者諸如氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅(ZnOx)、二氧化鈦(TiO₂)或氧化鋁(Al₂O₃)的金屬氧化物製成。

種子層120可以藉由形成電路圖案的方法形成，例如可以使用光學製程(photo process)、濺鍍製程(sputtering process)、或類似者。

在光學製程中，在基層110上形成金屬氧化物，在其上形成阻劑層，且可以進行諸如阻劑層的曝光、顯影、蝕刻、剝離等製程。

在濺鍍製程中，濺射可以在惰性氣氛中使用金屬氧化物靶材進行，或者在含氧氣氛中用金屬靶材進行。

第一電極層130可以形成在種子層120上。第一電極層130可以藉由圖案化導電金屬來形成。作為導電金屬，例如可以使用銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鉻(Cr)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、碲(Te)、釩(V)、鈮(Nb)、鉬(Mo)等。

第一電極層130可以被配置成網格圖案(mesh pattern)以消除能見度(visibility)。

第一電極層130為導電線路層，且可用於供電、訊號傳輸及類似者。

第一電極層130可以垂直連接至稍後描述的第二電極層150，並且用作共同連接至複數個組件的共同導線或者用作單獨連接至一個組件的單獨導線。第一電極層130的一部分可以是未連接到電源或類似者的偽導線。

第一電極層130可以藉由利用形成電路圖案的方法來形成，例如光學製程、濺射、電鍍製程(plating process)或類似者。

在光學製程中，在基層110上形成金屬，之後形成阻劑層，且可以進行阻劑層的曝光、顯影、蝕刻和剝離等製程。

濺鍍製程可以在諸如氬氣的惰性氣氛中用導電金屬靶材進行。

電鍍製程可以使用種子層120以電解(electrolytic)或無電(electroless)的方式進行。

絕緣層140可以形成在第一電極層130上。

絕緣層140使第一電極層130和第二電極層150絕緣，並且可以由絕緣材料製成，例如諸如環氧化合物(epoxy compound)、丙烯酸化合物(acrylic compound)或黑色素化合物(melanin compound)的熱固性或可光固化的有機材料。

第二電極層150可以形成在絕緣層140上。

第二電極層150可以藉由圖案化導電金屬來形成。作為導電金屬，與第一電極層130的材料相同，可以使用例如銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鉻(Cr)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、碲(Te)、釩(V)、鈮(Nb)、鉬(Mo)等。

與第一電極層130一樣，第二電極層150可以配置成網格圖案以便消除能見度。

與上述的第一電極層130類似，第二電極層150為導電線路層，且可用於供電、訊號傳輸及類似者。

第二電極層150可以垂直連接至第一電極層130並且用作共同連接至複數個組件的共同導線或者用作單獨連接至一個組件的單獨導線。第二電極層150的一部分可以是未連接到電源或類似者的偽導線。

如圖1所示，第二電極層150的一部分不被後述的鈍化層180封閉，而是向外部敞開(即使敞開部分的上表面將被後述的表面處理層170所覆蓋，此處描述參照第二電極層150形成開口)，並且諸如發光二極管(未示出)的各種安裝組件可以耦合到開口區域。如此，第二電極層150的開口區域可以用作接觸墊。此處，可以提供複數個接觸墊。

共同導線或單獨導線可以連接到第二電極層150的接觸墊。共同導線可以共同連接到複數個接觸墊，並且單獨導線可以各別連接到複數個接觸墊。例如，共同導線可以設置為電路板的陰極線，單獨導線可以設置為電路板的陽極線。通過這種構造，可以單獨地控制耦合到接觸墊的發光二極管(LED)。

第二電極層150可以利用形成電路圖案的方法形成，例如上述的光學製程、濺射、電鍍製程等。

電鍍製程可以以電解或無電方式進行。

通孔160可以穿過絕緣層140以連接第一電極層130及第二電極層150，或者將第一電極層130連接到外部連接端子。

與第一電極層130和第二電極層150相同，通孔160可以由導電金屬製成，例如銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鉻(Cr)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、碲(Te)、釩(V)、鈮(Nb)、鉬(Mo)或類似者。

通孔160可以在與第二電極層150相同的製程中形成，且在此情況下，第二電極層150及通孔160可以一體形成。

表面處理層170形成為防止第二電極層150的開放表面腐蝕，並且可以形成在第二電極層150的開放表面上。

表面處理層170可以較佳地僅形成在第二電極層150的開放表面上。然而，若在製程中更容易在第二電極層150的整個表面上形成，則表面處理層170可以是形成在第二電極層150的整個表面上。在此情況下，表面處理層170的一部分可以埋入鈍化層180中。

表面處理層170可由錫(Sn)、金(Au)、銅-鍺合金(CuGe)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉛(Pd)或有機化合物(有機保焊劑，OSP)單獨製成。然而，在此情況下，難以滿足黏著性、薄膜電阻、環境可靠性(腐蝕)等標準。因此，對其合金進行了許多實驗。結果確認了使用銅(Cu)和鎳(Ni)混合形成的合金時，黏著性、薄膜電阻及環境可靠性(腐蝕)顯著提高。

然而，即使銅/鎳合金使用作為表面處理層170，也不是具有各種混合比例的合金全部都滿足黏著性、薄膜電阻及環境可靠性(腐蝕)等方面的所有可接受標準。

下表1示出了當表面處理層170由銅/鎳合金形成時，根據銅及鎳混合比的表面處理層170的黏著性變化。此處，黏著性試驗中，在將芯片放置在表面處理層170上的狀態下，當以測量尖端將芯片推向芯片側時測量使芯片移動的力(即最小力)。若黏著性的測量值(gf/inch)小於200，記為×；若大於200且小於1500，則記為△；若大於或等於1500，表示為○。

表1

參照上表1，可以看出當添加到銅中的鎳含量增加時，接著性增加。考慮到接著性的下限為1500gf/inch，當使用銅/鎳合金作為表面處理層170時，較佳係使鎳含量保持在30%或更多。

下表2示出了當銅/鎳合金用作表面處理層170時，根據銅及鎳混合比的表面處理層170的薄膜電阻測量值。此處，薄膜電阻值是藉由以100%銅的薄膜電阻值作為參考值，測量隨著鎳含量增加的薄膜電阻變化，且增加量以%表示。

表2

參照上表2，可以看出隨著添加到銅中的鎳含量增加，薄膜電阻也隨之增加。考慮到基於銅的薄膜電阻允許增加量係小於10%，故當使用銅/鎳合金作為表面處理層170時，較佳係使鎳含量保持在60%或更低。

下表3示出了當銅/鎳合金用作表面處理層170時，根據銅及鎳混合比的表面處理層170的環境可靠性(腐蝕)測量。此處，環境可靠性係藉由測量表面處理層170在85℃溫度和85%濕度的環境中暴露120小時時表面處理層170是否被腐蝕來測量的。如果發生腐蝕，用×標記；如果沒有發生腐蝕，則用○標記。

表3

參照上表3，可以看出當添加至銅中的鎳含量增加時腐蝕被防止。根據上表3，較佳係使鎳含量保持在20%或更多。

綜合上表1至表3的結果，使用銅/鎳合金作為表面處理層170時，為了滿足接著性、薄膜電阻、環境可靠性(腐蝕)的全部標準，較佳以70%至40%的銅及30%至60%的鎳的混合比例來構成銅/鎳合金。

鈍化層180可以形成在第二電極層150、絕緣層140及通孔160上，同時部分地開放第二電極層150。

鈍化層180絕緣且保護第二電極層150及類似者，並可以被配置成開放連接到電路板的表面處理層170。鈍化層180可以由一般絕緣體形成，例如至少一種選自可固化預聚物、可固化聚合物及塑膠聚合物中的材料。

鈍化層180可以由可製成膜的清漆型材料形成。清漆型材料可以包含諸如聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚有機矽氧烷(POS)等的聚矽類材料、聚醯亞胺類材料、或諸如氨綸等的聚氨酯類材料。這些清漆型材料係柔性絕緣體，其可增加觸控感測器的拉伸性及增加動態折疊能力。

儘管已示出和描述了本發明的特定實施例，但本領域技術人員將理解，這並不旨在將本發明限制於較佳實施例，並且對於本領域技術人員來說顯而易見的是在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以進行各種改變和修改。

因此，本發明的範圍係由所附的請求項及其等同物來界定。