TWM528251U - 可撓性金屬積層材 - Google Patents

Description

可撓性金屬基層材

本創作係有關於一種可撓性金屬積層材，特別係指一種可提高製程良率及尺寸安定性之可撓性積層材及其製造方法。

可撓性銅箔積層板(Flexible copper clad laminate,FCCL)係廣泛應用於電子產業中作為電路基板(PCB)，FCCL除了具有輕、薄及可撓的優點外，用聚醯亞胺膜還具有電性能、熱性能及耐熱性優良的特點外，其較低的介電常數(Dk)性，使得電信號得到快速的傳遞，良好的熱性能，可使組件易於降溫，較高的玻璃化溫度(Tg)，可使組件在較高的溫度下良好運行。

目前，可撓性銅箔基材通常係於聚醯亞胺膜表面以無電解電鍍方式形成一鎳層，再於其上以電解電鍍形成一銅層，此種以鎳層作為障壁，以防止銅擴散至聚醯亞胺膜中之方式，可提供金屬層與聚醯亞胺膜良好的接著性與信賴性。

但是，欲在鎳層上進行電鍍銅作業，由於鎳電阻值較高，在進行高電流電鍍銅作業時，會導致電鍍銅厚度不均及表面產生色差，造成品質不良。

因此，具有鎳層之聚醯亞胺膜下進行電鍍銅作業，使銅層更有效地附著於聚醯亞胺膜上，並可在連續性電鍍銅步驟中維持良好的操作 性、製程良率及尺寸安定性，實為待研究的課題。

本創作係有關於可撓式金屬積層材，其包括提供一聚醯亞胺膜；以無電解電鍍於該聚醯亞胺膜上形成一0.07至0.11微米之鎳金屬層；將聚醯亞胺膜進行一第一電鍍，以於鎳金屬層上形成一第一銅層；將聚醯亞胺膜進行一第二電鍍，以於該底銅上形成二次銅層。

如此，可使銅層有效地附著於鎳層上，且其厚度均勻性佳及無色差等外觀不良，且在製造過程中可連續性電鍍第一銅層及第二銅層，以維持良好的操作性、製程良率及尺寸安定性。

10‧‧‧聚醯亞胺膜

12‧‧‧鎳金屬層

14‧‧‧第一銅層

16‧‧‧第二銅層

第1圖為本創作可撓性金屬積層材的第一示意圖。

第2圖為本創作可撓性金屬積層材的第二示意圖。

第3圖為本創作可撓性金屬積層材的第三示意圖。

第4圖本創作可撓性金屬積層材的第三示意圖。

請參閱第1圖，為本創作之可撓性金屬積層材的第一示意圖，提供一聚醯亞胺膜10，聚醯亞胺膜之單體成分及製備方法並未特別限制，可藉由本技術領域之通知識進行，於此處不加以贅述。聚醯亞胺膜10之厚度可為7-50微米，對聚醯亞胺膜10先進行表面處理，包括：鹼性表面改質、電荷調節、催化劑處理及活化等，此處並未加以限制。於一實施例中，於該聚醯亞胺膜之表面上形成一金屬層之步驟可包括：對於該聚醯亞胺膜以鹼金屬溶液進行表面處理、進行催化劑處理、及無電解電鍍鎳處理。

鹼性表面改質步驟可使用鹼性金屬溶液，例如：鹼金族(如氫氧化鈉、氫氧化鉀)水溶液、鹼土族水溶液、氨水、有機胺化合物水溶液等，或前述之混合物，可以浸漬或噴灑之方式進行處理。催化劑處理及活化步驟可採用例如：將聚醯亞胺膜浸漬於氯化亞錫(SnCl2)中，再浸漬於氯化鈀(PdCl2)之鹽酸酸性水溶液中；或將聚醯亞胺膜浸漬於鈀/錫凝膠溶液中，再以硫酸或鹽酸進行活化處理；此步驟係為了於表面形成無電解電鍍反應之金屬觸媒鈀。

請參閱第2圖，接著，將經前述表面處理之聚醯亞胺膜10進行無電解電鍍，以於至少一表面上形成鎳層12。於本技術領域中，無電解電鍍技術包括藥劑種類、濃度、溫度、時間等參數，均已為眾所周知，此處並未特別限制，而可依據各無電解電鍍液之條件進行。於實施例中，可採用Ni-P、Ni-B、純Ni等方式進行鍍鎳。於一實施例中，係以Ni-P進行，較佳採用低磷鎳(含磷量低於5重量%(wt%))，所形成之鎳層之含磷量為約2至4wt%。

本創作係採用單次鍍鎳之方式，於該聚醯亞胺膜之一表面形成單層鎳層，亦可於聚醯亞胺膜之兩個表面分別形成單層鎳層。於實施例中，其厚度為約0.07至0.11微米，例如0.07、0.1微米等。

於一實施例中，本創作之製程係採用卷對卷(roll-to-roll)方式進行。卷對卷製程通常應用於可撓性薄膜製程，可以連續式生產。

於鎳層形成後，進行熱處理。藉由該熱處理步驟，可改善習知金屬層與聚醯亞胺膜間的接著力問題(即兩者間的剝離強度之高溫信賴性不足)。經由該熱處理步驟，可於維持金屬層與聚醯亞胺膜之剝離強度的 同時，提高銅層電鍍之良率，並改善銅層電鍍之操作性。且，本創作於適當之鎳層厚度下，在同一生產線，先進行一第一銅層電鍍後，再進行一第二銅層電鍍，可維持良好的操作性及製程良率。

於實施例中，該熱處理之溫度介於約60℃與約150℃之間，例如：65℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃等，或前述任兩點間之溫度。於一較佳實施例中，該熱處理溫度為70℃至130℃。於一更佳實施例中，該熱處理溫度為90℃至130℃。

於實施例中，該熱處理之處理時間係低於28小時，且大於2小時，例如：4小時、8小時、12小時、16小時、20小時、24小時、26小時等，或前述任兩點間之時間。於一較佳實施例中，該處理時間為12小時至24小時。於一更佳實施例中，為24小時。

經過熱處理後，測定該鎳層-聚醯亞胺膜之熱重損失比例，即，經熱處理後之膜重與經熱處理前之膜重之比例，達到1%以上。於一實施例中，該熱重損失比例為1%至2%。

該熱處理步驟可維持該聚醯亞胺膜與該鎳層間之優異的剝離強度保留率，於此處，剝離強度保留率可由下列公式計算：剝離強度保留率(%)=(P1/P0)×100%。

其中，P0為經該熱處理步驟後之初始剝離強度，P1為經該熱處理步驟及經老化步驟(150℃處理168小時)後之剝離強度。於實施例中，剝離強度保留率為約50%以上，例如：55%、60%、65%、70%、75%或以上，或前述任兩點間之範圍。在前述熱處理步驟完成後，續於該鎳金屬層上形成第一銅層及第二銅層電鍍。

請參閱第3圖，在完成熱處理步驟後，以垂直卷對卷方式進行第一電鍍，電解液為高酸低銅，以於鎳金屬層12上形成一第一銅層14。

請參閱第4圖，在完成第一電鍍後，以連續性方式進行第二電鍍，電解液為低酸高銅，以於第一銅層14上形成一第二銅層16。

如是，以二次電鍍方式於鎳金屬層12上分別形成一第一銅層14及第二銅層16時，可使銅層具有較佳之均勻性及無色差，以得到更佳的製程良率及尺寸安定性。

在完成電一銅層14及第二銅層16電鍍後，將其浸泡於有機抗氧化劑中，以進行一抗氧化處理。

實施例1：

無電解電鍍鎳步驟：將聚醯亞胺膜以荒川化學工業株式會TAMACLEAN 110試劑於35℃下進行表面處理約150秒。接著，以SLP製程(SLP process，來自奧野製藥株式會社)進行表面電荷調節、預浸、催化、速化等無電解電鍍鎳之步驟，該SLP系列試劑(包括SLP-200、SLP-300、SLP-400、SLP-500、SLP-600)係購自奧野製藥株式會社，使聚吸亞胺膜10表面形成一厚度為0.07-0.11微米之鎳金屬層12。

熱處理步驟：以90℃烘烤該膜24小時。如此得到一經過熱處理具有鎳金屬層12之聚醯亞胺複合膜。

第一電鍍步驟：將經過熱處理之聚醯亞胺複合膜進行第一電鍍，電鍍液為高酸低銅，其包含200g/L之H2SO4、55g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度1.5ASD使該鎳層12上形成一厚度為0.67微米之第一銅層14。

第二電鍍步驟：進行第二電鍍，電鍍液為低酸高銅，其包含有150g/L之H2SO4、120g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度2ASD，使第一銅層14上形成一厚度為2.33微米之第二銅層16。

進行尺寸安定性測試，得到0.02%。

完成第二電鍍步驟後可進行浸泡有機抗氧化劑，以進行一抗氧化處理。

實施例2：

製作一與實施例1相同的經過熱處理具有鎳金屬層之聚醯亞胺複合膜。

第一電鍍步驟：將經過熱處理之聚醯亞胺複合膜進行第一電鍍，電鍍液為高酸低銅，其包含200g/L之H2SO4、55g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度2ASD，使該鎳金屬層12上形成一厚度為1.26微米之第一銅層14。

第二電鍍步驟：進行第二電鍍，電鍍液為低酸高銅，其包含有150g/L之H2SO4、120g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度3ASD，使第一銅層14上形成一厚度為4.74微米之第二銅層16。

進行尺寸安定性測試，得到0.04%。

完成第二電鍍步驟後可進行浸泡有機抗氧化劑，以進行一抗氧化處理。

實施例3：

製作一與實施例1相同的經過熱處理具有鎳金屬層之聚醯亞胺複合膜。

第一電鍍步驟：將經過熱處理之聚醯亞胺複合膜進行第一電鍍，電解液為高酸低銅，其包含200g/L之H2SO4、55g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度2ASD，使該鎳金屬層12上形成一厚度為1.99微米之第一銅層14。

第二電鍍步驟：進行第二電鍍，電解液為低酸高銅，其包含有150g/L之H2SO4、120g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度4ASD，使第一銅層14上形成一厚度為7.01微米之第二銅層16。

進行尺寸安定性測試，得到0.05%。

完成第二電鍍步驟後可進行浸泡有機抗氧化劑，以進行一抗氧化處理。

比較例1：

製作一與實施例1相同的經過熱處理具有鎳金屬層之聚醯亞胺複合膜。

第一電鍍步驟：將經過熱處理之聚醯亞胺複合膜進行第一電鍍，電解液為高酸低銅，其包含200g/L之H2SO4、55g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度1.5ASD，使該鎳層12上形成一厚度為0.53微米之第一銅層14。

第二電鍍步驟：進行第二電鍍，電解液為低酸高銅，其包含有150g/L之H2SO4、120g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度2ASD使第一銅層14上形成一厚度為2.47微米之第二銅層16。

進行尺寸安定性測試，得到0.11%。

完成第二電鍍步驟後可進行浸泡有機抗氧化劑，以進行一抗 氧化處理。

比較例2：

製作一與實施例1相同的經過熱處理具有鎳金屬層之聚醯亞胺複合膜。

第一電鍍步驟：將經過熱處理之聚醯亞胺複合膜進行第一電鍍，電鍍液為高酸低銅，其包含200g/L之H2SO4、55g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度2ASD，使該鎳金屬層12上形成一厚度為1.11微米之第一銅層14。

第二電鍍步驟：進行第二電鍍，電解液為低酸高銅，其包含有150g/L之H2SO4、120g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度3ASD，使第一銅層14上形成一厚度為4.89微米之第二銅層16。

完成第二電鍍步驟後可進行浸泡有機抗氧化劑，以進行一抗氧化處理。

進行尺寸安定性測試，得到0.12%。

比較例3：

製作一與實施例1相同的經過熱處理具有鎳金屬層之聚醯亞胺複合膜。

第一電鍍步驟：將經過熱處理之聚醯亞胺複合膜進行第一電鍍，電鍍液為高酸低銅，其包含200g/L之H2SO4、55g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度2ASD，使該鎳金屬層12上形成一厚度為1.68微米之第一銅層14。

第二電鍍步驟：進行第二電鍍，電解液為低酸高銅，其包 含有150g/L之H2SO4、120g/L之CuSO4及50ppm之氯離子，電流密度4ASD，使第一銅層14上形成一厚度為7.32微米之第二銅層16。

進行尺寸安定性測試，得到0.12%。

尺寸安定性之測試方法：

依據IPC-TM650 2.2.4c規範，使用2D量測儀(型號M-4030-PC，購自全閎精密)量測。

將經過熱處理之複合膜進行電解電鍍，使該鎳金屬層12上形成第一銅層14，再於第一銅層14上電解電鍍，以形成一第二銅層16，而製備得可撓性金屬積層材(FCCL)。

本創作第一銅層14厚度與總銅(第一銅層14+第二銅層16)厚度比為大於或等於20%時，可得到更佳的尺寸安定性。若厚度比小於20%時，會有尺寸安定性不佳之問題。一般業界之常用標準為尺寸安定性需小於0.1%。

本創作之可有效降低生產成本，且操作簡易，產品良率高。且依據本發明之製程，可製備優異的可撓式金屬積層材，達到良好熱安定性、層間接著力佳(即剝離強度高)、抗吸濕、耐老化、易蝕刻、產品輕薄 等性質，有利於後續於電子零件之構裝材料、封裝材料等應用。

上述特定實施例之內容係為了詳細說明本創作，然而，該等實施例係僅用於說明，並非意欲限制本創作。熟習本領域之技藝者可理解，在不悖離後附申請專利範圍所界定之範疇下針對本創作所進行之各種變化或修改係落入本創作之一部分。

10‧‧‧聚醯亞胺膜

12‧‧‧鎳金屬層

14‧‧‧第一銅層

16‧‧‧第二銅層

Claims (3)

1. 一種可撓性金屬積層材，其係包括有：一聚醯亞胺膜；一鎳金屬層，係形成於該聚醯亞胺膜至少一表面上；一第一銅層，係位於該鎳金屬層上；及一第二銅層，係位於該第一銅層上。
2. 如申請專利範圍第2項所述之可撓性金屬積層材，其中，該第一銅層之厚度較第二銅層薄。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性金屬積層材，其中，該第一銅層與該總銅(第一銅層+第二銅層)之厚度比為大於或等於20%。