單面薄型金屬基板的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種單面薄型金屬基板的制造方法，提供二聚酰亞胺膜，通過一粘合劑層相互對接貼合，以形成一第一鍍層表面及一第二鍍層表面；在該第一鍍層表面及該第二鍍層表面進(jìn)行化學(xué)電鍍，以分別形成一鎳金屬層；進(jìn)行一第一電鍍，以在該鎳金屬層上形成一第一銅層；進(jìn)行一第二電鍍，以在該第一銅層上形成一第二銅層；及將該二聚酰亞胺膜在貼合處予以分離，以形成兩個(gè)單面薄型金屬基板。由此，該單面薄型金屬基板的制造方法，可用以制造細(xì)線、微孔及高密度基板，且具有較佳的尺寸安定性，可提高其可靠性。
【專利說明】
單面薄型金屬基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種單面薄型金屬基板的制造方法，特別是涉及一種薄銅的單面基 板，可具有細(xì)線、微孔及高密度的特性，且可達(dá)到有效降低生產(chǎn)成本的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 可燒性銅箱疊層板(Flexible copper clad laminate，F(xiàn)CCL)廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn) 業(yè)中作為電路基板(PCB)，F(xiàn)CCL除了具有輕、薄及可撓的優(yōu)點(diǎn)外，用聚酰亞胺膜還具有電性 能、熱性能及耐熱性優(yōu)良的特點(diǎn)外，其較低的介電常數(shù)(Dk)性，使得電信號得到快速的傳 遞，良好的熱性能，可使組件易于降溫，較高的玻璃化溫度(Tg)，可使組件在較高的溫度下 良好運(yùn)行。
[0003] -種單面可燒性銅箱疊層板（FCCL)有如下的制造方式，（1)涂布法（casting type):先形成銅箱后(延壓形成），再將聚酰亞胺膜(PI)前驅(qū)體聚酰胺酸(Polyimide acid， 簡稱PAA)涂布在銅箱上，經(jīng)加熱使PAA閉環(huán)脫水而形成PI膜，此工藝雖然簡單，但是因?yàn)镻AA 溶液的固含量約15-30%，使得形成PI膜的過程中必需移除大量的溶劑及PAA閉環(huán)脫水產(chǎn)生 的水分，不僅降低生產(chǎn)速度，也容易造成應(yīng)力殘留，而使得所制得的兩層軟性銅箱基板的成 品容易卷曲而影響尺寸安定性。此外，PI膜直接在銅箱上成型，所以僅能制成單面銅層，且 銅箱須具一定厚度以供PAA涂布，使得銅箱難以縮小至12微米以下，或縮小至更小厚度時(shí)， 銅箱的成本將更高，因而涂布法制得的銅箱基板所能應(yīng)用的產(chǎn)品將受限。
[0004] (2)派鍍法（sputtering)/電鍍法(plating type):其主要包括下列步驟，將PI膜 表面去水，等離子處理以粗化PI膜表面，濺鍍含鉻的合金作為中介層，濺鍍銅金屬作為晶種 層，以電鍍法鍍銅使銅層增厚。由于以派鍍法(sputtering)/電鍍法(plating type)可得更 薄的銅層，因此具較佳的細(xì)線路能力的優(yōu)點(diǎn)，但是，由于濺鍍法工藝除了電鍍工藝外需要在 真空環(huán)境中進(jìn)行，其中由于PI膜的含水率約1-3%，在真空中除水時(shí)會造成真空度不易維 持，且其逸氣率(outgasing)容易導(dǎo)致真空栗的高負(fù)荷，此外，在濺鍍過程中由于PI膜的高 絕緣性，其表面容易產(chǎn)生靜電使得濺鍍銅常發(fā)生針孔(pinhole)的問題。再者，為了增加銅 層與PI膜的附著性而增加的中介層。若在蝕刻工藝中蝕刻不完全，線路根部所殘留的微量 絡(luò)金屬會造成離子迀移效應(yīng)（ion migration)的問題，而影響高頻電路板品質(zhì)，因此，派鍍 法（sputtering)/電鍍法(plating type)工藝制得的單面銅箱基板雖可達(dá)到細(xì)線、微孔及 高密度的需求，但其整體設(shè)備及制造成本過高，因而，無法達(dá)到降低生產(chǎn)成本的需求。
[0005] 目前，一種可撓性銅箱積材是在聚酰亞胺膜表面以無電解電鍍方式形成一鎳金屬 層，再在其上以電解電鍍形成一銅金屬層，以鎳作為屏障，以防止銅擴(kuò)散至聚酰亞胺膜中的 方式，鎳金屬層可提供銅金屬層與聚酰亞胺膜良好的附著性。
[0006] 但是，欲在鎳金屬層上進(jìn)行電鍍銅作業(yè)，由于鎳電阻值過高，在進(jìn)行高電流電鍍銅 作業(yè)時(shí)，會導(dǎo)致電鍍銅厚度不均及表面產(chǎn)生色差，而造成尺寸安定性不佳的品質(zhì)問題。
[0007] 因此，為了能制造單面薄型金屬基板，且又能降低生產(chǎn)成本及符合細(xì)線、微孔及尺 寸安定性佳的需求，實(shí)為業(yè)界努力研究的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明為一種單面薄型金屬基板的制造方法，提供兩聚酰亞胺膜，通過一粘合劑 層相互對接貼合，以形成一第一鍍層表面及一第二鍍層表面;在該第一鍍層表面及該第二 鍍層表面進(jìn)行金屬化，以分別形成一鎳金屬層;進(jìn)行一第一電鍍，以在該鎳金屬層上形成一 第一銅層;進(jìn)行一第二電鍍，以在該第一銅層上形成一第二銅層;及將該兩聚酰亞胺膜在貼 合處予以分離，以形成兩個(gè)單面薄型金屬基板。
[0009] 由此，該單面薄型金屬基板的制造方法可用以制造細(xì)線、微孔及高密度基板，且具 有較佳的尺寸安定性，可提高其可靠性。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的兩聚酰亞胺膜的剖視圖；
[0011]圖2為圖1的貼合剖視圖；
[0012]圖3為圖2具有鎳金屬層的剖視圖；
[0013]圖4為圖3具有第一銅層的剖視圖；
[0014]圖5為圖4具有第二銅層的剖視圖；
[0015] 圖6為圖5的兩聚酰亞胺膜分離的剖視圖。
[0016] 【附圖標(biāo)記說明】
[0017] 聚酰亞胺膜 10、12
[0018]粘合劑層 14
[0019]第一鍍層表面 16
[0020]第二鍍層表面 18
[0021]鎳金屬層 20
[0022] 第一銅層 22
[0023] 第二銅層 24
【具體實(shí)施方式】
[0024]請參閱圖1所示，本發(fā)明的單面薄型金屬基板的制造方法，首先，提供兩聚酰亞胺 膜1〇、12(介電材料），本實(shí)施例中聚酰亞胺膜10、12,其單體成份及制備方法并無特別限制， 可通過本技術(shù)領(lǐng)域的通常技術(shù)進(jìn)行，其厚度可為7-50微米(μπι)，且該聚酰亞胺膜內(nèi)可添加 有微粒填充物，可增加基板的安定性，且通過蝕刻使散布在聚酰亞胺膜表層的微粒填充物， 使兩聚酰亞胺膜1〇、12的表層形成微凹孔(此為已知技術(shù)，圖中未顯示）。
[0025]請參閱圖2所示，將兩聚酰亞胺膜10、12相互對接貼合，本實(shí)施例中是通過一粘合 劑層14(本實(shí)施例為黏膠)將兩聚酰亞胺膜10、12貼合，并形成裸露的第一鍍層表面16及第 二鍍層表面18。
[0026]請參閱圖3所示，將貼合的兩聚酰亞胺膜10、12進(jìn)行化學(xué)電鍍沉積，使一鎳金屬層 20分別形成在第一鍍層表面16及第二鍍層表面18上，鎳金屬層20可與該微凹孔（圖中未顯 示)結(jié)合，以提升鎳金屬層20與第一鍍層表面16及第二鍍層表面18的結(jié)合強(qiáng)度，且鎳層的厚 度可為0.07~0.11微米。
[0027] 進(jìn)行一熱處理步驟，在本實(shí)施例中，該熱處理的溫度介于約60°C與約150°C之間， 例如：65 °C、70 °C、80°C、90 °C、100 °C、110 °C、120 °C、130 °C、140°C 等，或前述任兩點(diǎn)間的溫 度。在一較佳實(shí)施例中，該熱處理溫度為70°C至130°C。在一更佳實(shí)施例中，該熱處理溫度為 90°C 至 130°C。
[0028] 在本實(shí)施例中，該熱處理的處理時(shí)間低于28小時(shí)，且大于2小時(shí)，例如:4小時(shí)、8小 時(shí)、12小時(shí)、16小時(shí)、20小時(shí)、24小時(shí)、26小時(shí)等，或前述任兩點(diǎn)間的時(shí)間。在一較佳實(shí)施例 中，該處理時(shí)間為12小時(shí)至24小時(shí)。在一更佳實(shí)施例中，為24小時(shí)。
[0029] 經(jīng)過熱處理后，測定該鎳層-聚酰亞胺膜的熱重?fù)p失比例，即，經(jīng)熱處理后的膜重 與經(jīng)熱處理前的膜重的比例，達(dá)到1 %以上。在一實(shí)施例中，該熱重?fù)p失比例為1 %至2%。
[0030] 進(jìn)行一酸處理步驟，可有效去除鎳金屬層20上的氧化層，本實(shí)施例中，該酸處理包 括有一酸洗，以增加鎳膜的濕潤性，及一酸淋，以去除鎳膜的氧化層。該酸洗溶液組成為硫 酸0.2-2wt %，該酸淋溶液組成為含氯離子20-50ppm及200g/L的H2S〇4、55g/L的CuS〇4的硫酸 銅溶液。
[0031] 請參閱圖4所示，將具有鎳金屬層20的兩聚酰亞胺膜10、12以電鍍法進(jìn)行第一電 鍍，第一電鍍的電解液組成比率為高酸低銅電解液，其包含200g/I^H 2S〇4、55g/L的CuS〇4的 硫酸銅溶液及50ppm的氯離子，以沉積一第一銅層22在鎳金屬層20上，第一銅層22的厚度可 為0.2~12微米。
[0032]請參閱圖5所示，將具有第一銅層22的聚酰亞胺膜10、12進(jìn)行第二電鍍，使第一銅 層22上形成第二銅層24,該第二電鍍的電解液組成比率為低酸高銅，其包含有150g/L的 H2S〇4、120g/L 的 CuS〇4 及 50ppm 的氯離子。
[0033]請參閱圖6所示，將兩個(gè)聚酰亞胺膜10、12予以分離，即可得到兩個(gè)單面薄型金屬 基板。
[0034] 實(shí)施例1
[0035]無電解電鍍鎳步驟:將聚酰亞胺膜以荒川化學(xué)工業(yè)株式會社的TAMACLEAN 110試 劑在35°C下進(jìn)行表面處理約150秒。接著，以SLP工藝（SLP process，來自奧野制藥株式會 社)進(jìn)行表面電荷調(diào)節(jié)、預(yù)浸、催化、速化等無電解電鍍鎳的步驟，該SLP系列試劑(包括51^_ 200、SLP-300、SLP-400、SLP-500、SLP-600)購自奧野制藥株式會社，使聚酰亞安膜表面形成 一鎳金屬層20。
[0036]熱處理步驟：以90°C烘烤該膜24小時(shí)。如此得到一經(jīng)過熱處理具有鎳金屬層20的 聚酰亞胺復(fù)合膜。
[0037]對該復(fù)合膜進(jìn)行一酸處理步驟，該酸處理包括有一酸洗，以增加鎳膜的濕潤性，及 一酸淋，以去除鎳膜的氧化層。該酸洗溶液組成為硫酸〇.2-2wt%，該酸淋溶液為前述含有 氯離子20-50ppm的硫酸銅溶液，酸處理后，其表面電阻值為5.22(Q/ sq)。
[0038] 第一電鍍步驟:將經(jīng)過熱處理的復(fù)合膜進(jìn)行第一電鍍，電鍍液為前述高酸低銅電 解液，電流密度1.5ASD，使該鎳金屬層20上形成一厚度為0.67微米的第一銅層22。
[0039] 第二電鍍步驟:進(jìn)行第二電鍍，電鍍液為前述低酸高銅電解液，電流密度2ASD，使 第一銅層22上形成一厚度為2.33微米的第二銅層24。
[0040] 進(jìn)行尺寸安定性測試，得到0.02%。
[0041] 完成第二電鍍步驟后可進(jìn)行浸泡有機(jī)抗氧化劑，以進(jìn)行一抗氧化處理。
[0042] 實(shí)施例2
[0043] 制作一與實(shí)施例1相同的經(jīng)過熱處理及酸處理具有鎳金屬層20的聚酰亞胺復(fù)合 膜。
[0044] 第一電鍍步驟:將該聚酰亞胺復(fù)合膜進(jìn)行第一電鍍，電鍍液為前述高酸低銅電解 液，電流密度2ASD，使該鎳金屬層20上形成一厚度為1.26微米的第一銅層22。
[0045] 第二電鍍步驟:進(jìn)行第二電鍍，電鍍液為前述低酸高銅電解液，電流密度3ASD，使 第一銅層22上形成一厚度為4.74微米的第二銅層24。
[0046]進(jìn)行尺寸安定性測試，得到0.04%。
[0047] 完成第二電鍍步驟后可進(jìn)行浸泡有機(jī)抗氧化劑，以進(jìn)行一抗氧化處理。
[0048] 實(shí)施例3
[0049] 制作一與實(shí)施例1相同的經(jīng)過熱處理及酸處理具有鎳金屬層20的聚酰亞胺復(fù)合 膜。
[0050]第一電鍍步驟:將該聚酰亞胺復(fù)合膜進(jìn)行第一電鍍，電解液為前述高酸低銅電解 液，電流密度2ASD，使該鎳金屬層20上形成一厚度為1.99微米的第一銅層22。
[00511第二電鍍步驟:進(jìn)行第二電鍍，電解液為前述低酸高銅電解液，電流密度4ASD，使 第一銅層22上形成一厚度為7.01微米的第二銅層24。
[0052]進(jìn)行尺寸安定性測試，得到0.05%。
[0053]完成第二電鍍步驟后可進(jìn)行浸泡有機(jī)抗氧化劑，以進(jìn)行一抗氧化處理，將其浸泡 在抗氧化劑內(nèi)。
[0054] 比較例1
[0055]制作一與實(shí)施例1相同的經(jīng)過熱處理及酸處理具有鎳金屬層20的聚酰亞胺復(fù)合 膜。
[0056]第一電鍍步驟:將該復(fù)合膜進(jìn)行第一電鍍，電解液為前述高酸低銅電解液，電流密 度2ASD，使鎳金屬層20上形成一厚度為0.53微米的第一銅層22。
[0057]第二電鍍步驟:進(jìn)行第二電鍍，電解液為前述低酸高銅電解液，電流密度4ASD使第 一銅層22上形成一厚度為2.47微米的第二銅層24。
[0058]進(jìn)行尺寸安定性測試，得到0.11%。
[0059] 完成第二電鍍步驟后可進(jìn)行浸泡有機(jī)抗氧化劑，以進(jìn)行一抗氧化處理。
[0060] 比較例2
[0061]制作一與實(shí)施例1相同的經(jīng)過熱處理及酸處理具有鎳金屬層20的聚酰亞胺復(fù)合 膜。
[0062]第一電鍍步驟：將該復(fù)合膜進(jìn)行第一電鍍，電鍍液為前述高酸低銅，電流密度 2ASD，使該鎳金屬層20上形成一厚度為1.11微米的第一銅層22。
[0063]第二電鍍步驟:進(jìn)行第二電鍍，電解液為前述低酸高銅電解液，電流密度4ASD，使 第一銅層22上形成一厚度為4.89微米的第二銅層24。
[0064]完成第二電鍍步驟后可進(jìn)行浸泡有機(jī)抗氧化劑，以進(jìn)行一抗氧化處理。
[0065] 進(jìn)行尺寸安定性測試，得到0.12%。
[0066] 比較例3
[0067]制作一與實(shí)施例1相同的經(jīng)過熱處理及酸處理具有鎳金屬層20的聚酰亞胺復(fù)合 膜。
[0068] 第一電鍍步驟:將該復(fù)合膜進(jìn)行第一電鍍，電鍍液前述為高酸低銅電解液，電流密 度2ASD，使該鎳金屬層20上形成一厚度為1.68微米的第一銅層22。
[0069] 第二電鍍步驟:進(jìn)行第二電鍍，電解液為前述低酸高銅電解液，電流密度2ASD，使 第一銅層22上形成一厚度為7.32微米的第二銅層24。
[0070] 進(jìn)行尺寸安定性測試，得到0.12%。
[0071] 表1
[0072]
[0073] 尺寸安定性的測試方法:
[0074] 依據(jù)IPC-TM650 2.2.4〇規(guī)范，使用20測量儀（型號1-4030-?(：，購自全閎精密）測 量，尺寸安定性>=0.1 %為尺寸安定性不佳）。
[0075] 將經(jīng)過熱處理的復(fù)合膜進(jìn)行電解電鍍，使該金屬鎳層22上形成第一銅層22,再在 第一銅層22上電解電鍍，以形成一第二銅層24,而制備得可撓性金屬疊層材(FCCL)。
[0076] 本發(fā)明第一銅層14厚度與總銅（第一銅層14+第二銅層16)厚度比為大在或等在 20%時(shí)，可得到更佳的尺寸安定性(尺寸安定性小在0.01。若厚度比小在20%時(shí)，會有尺寸 安定性不佳的問題。一般業(yè)界的常用標(biāo)準(zhǔn)為尺寸安定性需小在0.1%。
[0077] 本發(fā)明的工藝可有效降低生產(chǎn)成本，且操作簡易，產(chǎn)品合格率高。且依據(jù)本發(fā)明的 工藝，可制備優(yōu)異的可撓式金屬疊層材，達(dá)到良好熱安定性、層間附著力佳（即剝離強(qiáng)度 高）、抗吸濕、耐老化、易蝕刻、產(chǎn)品輕薄等性質(zhì)，有利于后續(xù)在電子零件的構(gòu)裝材料、封裝材 料等方面的應(yīng)用。
[0078]通過如上的制造方法，制造單面薄型金屬基板時(shí)，由于是將兩聚酰亞胺膜10、12貝占 合后一起金屬化(進(jìn)行金屬鍍層，可得到薄型金屬），以形成一鎳金屬層22、第一銅層22及第 二銅層24,兩聚酰亞胺膜分離，而可在一道工藝中，同時(shí)制作兩個(gè)單面薄型金屬基板，其可 得到相對低的制造成本，且以電鍍方式制成金屬疊層，可得到細(xì)線、微孔及較佳的尺寸安定 性的需求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單面薄型金屬基板的制造方法，其包括有下列步驟： 提供兩聚酰亞胺膜，通過一粘合劑層相互對接貼合，以形成一第一鍍層表面及一第二 鍍層表面； 在該第一鍍層表面及該第二鍍層表面進(jìn)行化學(xué)電鍍，以分別形成一鎳金屬層； 進(jìn)行一第一電鍍，以在該鎳金屬層上形成一第一銅層； 進(jìn)行一第二電鍍，以在該第一銅層上形成一第二銅層;及 將該兩聚酰亞胺膜在貼合處予以分離，以形成兩個(gè)單面薄型金屬基板。2. 如權(quán)利要求1所述的單面薄型金屬基板的制造方法，其中，在完成化學(xué)電鍍后進(jìn)行一 熱處理，該熱處理的溫度介于80°C與150°C之間，且該熱處理進(jìn)行至熱重?fù)p失比例達(dá)到1 % 以上。3. 如權(quán)利要求2所述的單面薄型金屬基板的制造方法，其中，在完成熱處理后進(jìn)行一酸 處理。4. 如權(quán)利要求3所述的單面薄型金屬基板的制造方法，其中，該酸處理包括有一酸洗， 以增加鎳膜的濕潤性，及一酸淋，以去除鎳金屬層的氧化層。5. 如權(quán)利要求4所述的單面薄型金屬基板的制造方法，其中，該酸洗溶液組成為硫酸 0.2-2wt %，該酸淋溶液組成為含氯離子20-50ppm。6. 如權(quán)利要求1所述的單面薄型金屬基板的制造方法，其中，該第一電鍍的電解液組成 比率為高酸低銅，該第二電鍍的電解液組成比率為低酸高銅。7. 如權(quán)利要求1所述的單面薄型金屬基板的制造方法，其中，該第一銅層與總銅（第一 銅層+第二銅層)的厚度比為大于或等于20%。8. 如權(quán)利要求1所述的單面薄型金屬基板的制造方法，其中，在完成第二電鍍后更包括 有一抗氧化處理。9. 如權(quán)利要求1所述的單面薄型金屬基板的制造方法，其中，該抗氧化處理是浸泡在有 機(jī)抗氧化劑中。
【文檔編號】B32B37/02GK105856792SQ201610190424
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】陳宗儀, 陳文欽, 邱建峰, 范士誠, 濱澤晃久
【申請人】柏彌蘭金屬化研究股份有限公司, 達(dá)邁科技股份有限公司, 荒川化學(xué)工業(yè)株式會社