專利名稱：柔性無膠覆銅板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性覆銅板及其制備方法，特別是柔性無膠覆銅板及其制 備方法。 技術(shù)背景
柔性無膠覆銅板用來制作柔性印制電路板，可廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)。美國 專利6171714 (中國專利ZL97190378.6)公開了一種柔性無膠覆銅板，其包括 具有等離子處理表面的聚合物薄膜、粘附在上述等離子處理表面上的由鎳或鎳 合金構(gòu)成的粘結(jié)層、粘附在上述鎳或鎳合金粘結(jié)層上的銅晶粒層，以及可選的 沉積于上述銅晶粒層上的另一層銅。其中鎳合金的合金金屬成分選自Cu、 Cr、 Fe、 V、 Ti、 Al、 Si、 Pd、 Ta、 W、 Zn、 ln、 Sn、 Mn、 Co、或兩種或兩種以上上 述金屬的混合物。
中國專利ZL200410024098.0公開了一種柔性無膠覆銅板的制備方法，其特 征在于在聚酰亞胺膜、聚酯膜或聚丙烯膜基體上真空鍍銅、鎳、金、銀金屬做 導(dǎo)體，再連續(xù)復(fù)合鍍銅、鎳、金、銀金屬層。
申請中的中國專利(申請?zhí)?00580034530.7)公開了一種2層柔性基板， 其特征在于，在絕緣體薄膜的至少單面上不經(jīng)粘結(jié)劑直接形成基底金屬層，接 著在該基底金屬層上形成銅覆蓋膜層，上述基底金屬層是由干鍍法形成的，主 要含有鉻的比例是4-22重量％、鉬的比例是5-40重量％、剩余部分為鎳的鎳-釩-鉬合金，基底金屬層膜厚3-50nm。
申請中的中國專利(申請?zhí)?00580034536.4)公開了一種2層柔性基板， 其特征為，在絕緣體薄膜的至少一面上不經(jīng)粘結(jié)劑直接形成基底金屬層，接著 在該基底金屬層上形成銅覆蓋膜層，上述基底金屬層是由干鍍法形成的，主要 含有釩的比例是4-13重量％、鉬的比例是5-40重量％、剩余部分為鎳的鎳-釩-鉬合金，基底金屬層膜厚3-50nm。
上述公開的四個專利具有一個共同的特征是在絕緣薄膜上先形成一層金 屬過渡層，再在金屬過渡層之上形成銅層，過渡層金屬材料選擇的不同是四個 專利的最大區(qū)別。金屬過渡層的目的是用來匹配絕緣薄膜與銅層的熱膨脹系數(shù)。 然而，采用金屬作為過渡層有其不足之處
由于印制電路板制作時需要釆用光刻腐蝕工藝，而過渡層金屬的腐蝕液配
方往往與銅的腐蝕液配方不同，因此，增加了電路制備時工藝的復(fù)雜度，并且， 腐蝕中極易造成線條的過蝕、殘留或損傷。直接在有機(jī)薄膜上濺射過渡層金屬 膜時，容易造成有機(jī)物分解，會不同程度地破壞有機(jī)薄膜的絕緣性能，且分解 的有機(jī)物影響金屬過渡層的電導(dǎo)率，并使金屬過渡層與有機(jī)薄膜之間地結(jié)合力
下降。若如專利ZL200410024098.0所述，過渡層也采用銅，則在有機(jī)薄膜上直 接鍍覆銅膜制作完印制電路后，隨著有機(jī)分子的擴(kuò)散，銅膜線條的電導(dǎo)率和結(jié) 合率都會逐步變差，嚴(yán)重影響電路的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種絕緣強(qiáng)度高、結(jié)合力強(qiáng)、可靠性好、便于光 刻腐蝕的柔性無膠覆銅板及其制備方法。
本發(fā)明所述柔性無膠覆銅板是采用這樣的技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)的它包括柔性絕 緣基板和銅晶粒層，所述柔性絕緣基板的兩個面至少有一個為經(jīng)過等離子處理 的面，其特征在于在柔性絕緣基板等離子處理的面上鍍覆有過渡層，在過渡層 鍍覆上有銅晶粒層，所述過渡層為二氧化硅薄膜層，其厚度為20-200nm。
本發(fā)明所述柔性無膠覆銅板的制備方法是采用這樣的步驟實(shí)現(xiàn)的其特征 在于包括選擇柔性絕緣基板、柔性絕緣基板表面的等離子處理、鍍覆過渡層和 鍍覆銅晶粒層步驟；各步驟的具體內(nèi)容如下
選擇柔性絕緣基板按照要求，由市場購得合適的柔性絕緣基板； 柔性絕緣基板表面的等離子處理將柔性絕緣基板放置在在線等離子處理
器中，并至少對柔性絕緣基板的一面作等離子處理；或采用市售的已經(jīng)過等離
子處理的聚合物薄膜商品；
鍍覆過渡層在等離子處理過的柔性絕緣基板表面鍍覆一層二氧化硅過渡
層，其厚度為20-200nm;所述過渡層是采用濺射、真空蒸發(fā)、溶膠_凝膠、化 學(xué)氣相沉積中的任一種方法覆合在等離子處理過的柔性絕緣基板的表面；
鍍覆銅晶粒層在二氧化硅過渡層上，采用濺射和真空蒸發(fā)方法中的一種
方法鍍覆一層厚度為100nm~2um的銅晶粒層；
在所述銅晶粒層之上，可按照實(shí)際使用需要，采用電鍍方法覆合上層銅層。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)
1.銅與聚合物薄膜的結(jié)合力強(qiáng)。因晶格常數(shù)不匹配等原因，直接在聚合物 膜表面難以形成具有一定抗拉強(qiáng)度的銅薄膜層，而二氧化硅與聚合物膜、二氧 化硅與銅都具有良好的結(jié)合力，因此，用二氧化硅作聚合物膜與銅膜之間的粘 結(jié)、過渡層，能制備出具有強(qiáng)抗拉強(qiáng)度的柔性無膠覆銅板。
2. 可靠性好，使用壽命長。由于二氧化硅具有阻擋作用，能有效阻擋銅原 子與聚合物的相互擴(kuò)散，從而大大提高了覆銅板的可靠性與使用壽命。
3. 便于光刻腐蝕。本發(fā)明的無膠柔性覆銅板是單一銅膜覆銅板，不含其它 金屬，可大大簡化光刻腐蝕工藝，有效防止穿蝕、過蝕等不良現(xiàn)象的發(fā)生。


圖1是本發(fā)明的柔性無膠覆銅板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所述柔性無膠覆銅板包括柔性絕緣基板1和銅晶粒層3，所述柔性 絕緣基板1的兩個面至少有一個為經(jīng)過等離子處理的面，在柔性絕緣基板1等 離子處理的面上鍍覆有過渡層2，在過渡層2鍍覆上有銅晶粒層3，所述過渡層 2為二氧化硅薄膜層，其厚度為20-200nm;
所述柔性絕緣基板1由1-3層聚合物薄膜覆合而成，其厚度為6-150um;所 述聚合物薄膜由聚酰亞胺系薄膜、聚酰胺系薄膜、聚酯系薄膜、聚四氟乙烯系 薄膜、聚苯硫醚系薄膜、聚萘二甲酸乙二醇系薄膜中1-3種聚合物薄膜覆合而 成，各層薄膜的厚度為2-150 um; 所述銅晶粒層3厚度為100nm-2um; 在所述銅晶粒層3之上，可按照實(shí)際使用需要覆合有上層銅層4，該上層銅層4 的厚度為500nm~70um。
本發(fā)明所述柔性無膠覆銅板的制備方法包括選擇柔性絕緣基板1 、柔性絕緣
基板1表面的等離子處理、鍍覆過渡層2和鍍覆銅晶粒層3步驟；各步驟的具 體內(nèi)容如下
選擇柔性絕緣基板1:按照要求，由市場購得合適的柔性絕緣基板1; 柔性絕緣基板1表面的等離子處理將柔性絕緣基板1放置在在線等離子 處理器中，并至少對柔性絕緣基板1的一面作等離子處理；或采用市售的已經(jīng)
過等離子處理的聚合物薄膜商品；如Dupont公司的Kapton FPC等；對柔性絕
緣基板1表面進(jìn)行等離子處理的作用在于增強(qiáng)后續(xù)膜層與其的結(jié)合力，分散膜
層應(yīng)力；
鍍覆過渡層2:在等離子處理過的柔性絕緣基板1表面鍍覆一層二氧化硅過
渡層2，其厚度為20-200nm;所述過渡層2是采用濺射、真空蒸發(fā)、溶膠一凝 膠、化學(xué)氣相沉積中的任一種方法覆合在等離子處理過的柔性絕緣基板1的表 面；
鍍覆銅晶粒層3:在二氧化硅過渡層2上，采用濺射和真空蒸發(fā)方法中的一 種方法鍍覆一層厚度為100nm-2um的銅晶粒層3。
根據(jù)需要，在鍍覆銅晶粒層步驟獲得的銅晶粒層3上，采用電，鍍的方法鍍 覆上層銅層4，其厚度為500nm-70um。
實(shí)施例1:
聚酰亞胺薄膜柔性無膠覆銅板，方法如下
1. 基體聚酰亞胺薄膜，厚度25um，寬度500mm;
2. 單面在線等離子處理；
3. 射頻磁控濺射沉積Si02薄膜500W射頻電源，Si02柱形靶，Ar為工作 氣體，02為反應(yīng)氣體，室溫沉積，本底氣壓5x10—乍a，工作氣壓3x10"Pa， Si02 膜厚20nm;
4. 直流磁控濺射沉積Cu膜1Kw直流電源，Cu柱形靶，Ar為工作氣體， 室溫沉積，本底氣壓5x10，a，工作氣壓3.5x10'卞a。 Cu膜厚2um;
5. 采用IPC-TM-650試驗(yàn)方法2.4.9中方法B和方法D，分別測得銅膜的初 期抗剝強(qiáng)度和耐熱抗剝強(qiáng)度為0.83 N/mm和0.71 N/mm;
6. 采用IPC-TM-650試驗(yàn)方法2.4.13中方法B，通過288°C 10s時間的焊錫 浸潤測試。
實(shí)施例2:
聚酯薄膜柔性無膠覆銅板，方法如下
1. 基體聚酯薄膜，厚度50um，寬度250mm;
2. 雙面在線等離子處理；
3. 雙面射頻磁控濺射沉積Si02薄膜500W射頻電源，Si02柱形靶，Ar為工 作氣體，02為反應(yīng)氣體，室溫沉積，本底氣壓5x10—4Pa，工作氣壓3x10—1Pa; Si02膜厚35nm;
4. 雙面直流磁控濺射沉積Cu膜1Kw直流電源，Cu柱形靶，Ar為工作氣 體，室溫沉積，本底氣壓5x10，a，工作氣壓3.5x10^Pa。 Cu膜厚1um。
5. 雙面電鍍Cu膜加厚Cu層厚度，使之達(dá)到12um;
6. 采用IPC-TM-650試驗(yàn)方法2.4.9中方法B和方法D，分別測得銅膜的初 期抗剝強(qiáng)度和耐熱抗剝強(qiáng)度為0.78 N/mm和.0.65 N/mm;
7. 采用IPC-TM-650試驗(yàn)方法2.4.13中方法B，通過288"C 10s時間的焊錫 浸潤測試。
權(quán)利要求
1、柔性無膠覆銅板，包括柔性絕緣基板和銅晶粒層，所述柔性絕緣基板的兩個面至少有一個為經(jīng)過等離子處理的面，其特征在于在柔性絕緣基板等離子處理的面上鍍覆有過渡層，在過渡層鍍覆上有銅晶粒層，所述過渡層為二氧化硅薄膜層，其厚度為20-200nm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性無膠覆銅板，其特征在于所述柔性絕緣基板 由1-3層聚合物薄膜覆合而成，其厚度為6-150um。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性無膠覆銅板，其特征在于所述聚合物薄膜由 聚酰亞胺系薄膜、聚酰胺系薄膜、聚酯系薄膜、聚四氟乙烯系薄膜、聚苯硫醚 系薄膜、聚萘二甲酸乙二醇系薄膜中1-3種聚合物薄膜覆合而成，各層薄膜的 厚度為2-150 um。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性無膠覆銅板，其特征在于所述銅晶粒層厚度 為100nm~2um。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性無膠覆銅板，其特征在于在所述銅晶粒層上 覆合有上層銅層，該上層銅層的厚度為500nm~70um。
6、 柔性無膠覆銅板的制備方法，其特征在于包括選擇柔性絕緣基板、柔性 絕緣基板表面的等離子處理、鍍覆過渡層和鍍覆銅晶粒層步驟；各步驟的具體 內(nèi)容如下選擇柔性絕緣基板按照要求，由市場購得合適的柔性絕緣基板；柔性絕緣基板表面的等離子處理將柔性絕緣基板放置在在線等離子處理器中，并至少對柔性絕緣基板的一面作等離子處理；或采用市售的已經(jīng)過等離 子處理的聚合物薄膜商品；鍍覆過渡層在等離子處理過的柔性絕緣基板表面鍍覆一層二氧化硅過渡層，其厚度為20-200nm;鍍覆銅晶粒層在二氧化硅過渡層上，采用濺射和真空蒸發(fā)方法中的一種方法鍍覆一層厚度為100nm-2um的銅晶粒層。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性無膠覆銅板的制備方法，其特征在于所述鍍 覆過渡層步驟是采用濺射、真空蒸發(fā)、溶膠—凝膠、化學(xué)氣相沉積中的任一種 方法將過渡層覆合在等離子處理過的柔性絕緣基板的表面。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性無膠覆銅板的制備方法，其特征在于在鍍覆 銅晶粒層步驟獲得的銅晶粒層上，采用電鍍的方法鍍覆上層銅層，其厚度為 500nm-70um。
全文摘要
本發(fā)明提供一種柔性無膠覆銅板及其制備方法；它包括柔性絕緣基板和銅晶粒層，所述柔性絕緣基板的兩個面至少有一個為經(jīng)過等離子處理的面，其特征在于在柔性絕緣基板等離子處理的面上鍍覆有過渡層，在過渡層鍍覆上有銅晶粒層，所述過渡層為二氧化硅薄膜層，其厚度為20-200nm，在銅晶粒層之上，可按照實(shí)際使用需要，采用電鍍方法覆合上層銅層；本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有銅和聚合物薄膜的結(jié)合力強(qiáng)、可靠性好、使用壽命長、和便于光刻腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，它是制作柔性印制電路板的理想材料之一。
文檔編號C23C14/22GK101340774SQ20081006329
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者任高潮, 斌 馮, 王德苗, 浩 金, 顧為民 申請人:浙江大學(xué)