CN104228209A - 金属-树脂粘附结构、包括该结构的电路板和覆铜箔层压板以及用于制造该结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了金属-树脂粘附结构、具有该金属-树脂粘附结构的电路板和覆铜箔层压板以及用于制造该金属-树脂粘附结构的方法。根据本发明的金属-树脂粘附结构包括：树脂层；粘附至树脂层的金属层；以及设置在树脂层和金属层之间的粘合表面上并包含硅烷类偶联剂以在树脂层和金属层之间提供粘附力的改性层。

Description

金属-树脂粘附结构、包括该结构的电路板和覆铜箔层压板以及用于制造该结构的方法

相关申请的引用 

本申请要求于2013年6月24日提交的题名为“Metal-Resin Adhesion Structure and Method for Manufacturing the Same the Same，and Circuit Board and Copper Clad Laminate with the Structure”的韩国专利申请序列号第10-2013-0072568号的权益，其全部内容通过引用整体结合于本申请。 

技术领域

本发明涉及金属-树脂粘附结构及其制造方法，并且更具体地，涉及一种能够提高金属和聚合树脂之间的粘附力的金属-树脂粘附结构及其制造方法，以及具有该结构的电路板和覆铜箔层压板(覆铜板，copper clad laminate)。 

背景技术

电路板如印刷电路板是由其金属图案形成于表面上的多个聚合物绝缘片组成的层叠片(sheet laminate)制成的。用于制造电路板的聚合物绝缘膜是由各种树脂材料如环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、亚胺树脂等制成的，并且金属图案可通过将金属膏印刷在由树脂材料制成的绝缘膜上或者使用镀覆工艺(plating process)形成。在此，金属图案和绝缘膜之间的粘附力是确定板的特性如电路板等的稳定性和可靠性中的重要因素。 

通常，因为金属是化学性稳定的，金属不会有效地粘附至聚合树脂，其是有机材料。因此，在将通过化学镀工艺(electroless plating process)形成的镀覆图案(plating pattern)形成于聚合物绝缘膜上以制造印刷电路板的情况中，不容易形成镀覆图案，或在形成的镀覆图案和绝缘膜之间的粘附力明显弱，使得可能产生镀覆图案的分层(delamination)或分离现象。 

[相关技术文献] 

[专利文献] 

(专利文献1)日本专利公开第2011-091066号 

发明内容

本发明的目的是提供能够提高产品稳定性和可靠性的金属-树脂粘附结构及其制造方法，以及具有该结构的电路板和覆铜箔层压板。 

本发明的另一目的是提供能够提高金属图案和聚合物绝缘膜之间的粘附力的金属-树脂粘附结构及其制造方法，以及具有该结构的电路板和覆铜箔层压板。 

根据本发明的示例性实施方式，提供一种金属-树脂粘附结构，包括：树脂层；粘附至树脂层的金属层；以及设置于树脂层和金属层之间的粘合表面上并包含由下列化学式1表示的材料以提供树脂层和金属层之间的粘附力的改性层。 

[化学式1] 

[R包括烷氧基，并且R’包括环状基(cyclic group)]。 

可通过使树脂层的表面改性形成改性层。 

由化学式1表示的材料可以是通过使由化学式2表示的材料与由化学式3表示的材料反应合成的。 

[化学式2] 

[化学式3] 

[R包括烷氧基，并且R’包括烷基或均三甲苯基(mesityl group)的环状基] 

树脂层可由环氧树脂、酚醛树脂、亚胺树脂、和聚氨酯树脂中的任何一种材料制成的。 

金属-树脂粘附结构可用于制造印刷电路板，并且金属层可以是印刷电路板的电路图案。 

金属层可包括通过在树脂层上进行镀覆工艺形成的镀覆图案。 

根据本发明另一示例性实施方式，提供用于制造金属-树脂粘附结构的方法，该方法包括：制备树脂层；在树脂层的表面上形成羟基；使由以下化学式1表示的偶联剂与树脂层反应以改性树脂层的表面；以及在树脂层上形成金属层。 

[化学式1] 

[R包括烷氧基，并且R’包括环状基]。 

可以通过使由化学式2表示的材料与由化学式3表示的材料反应合成由化学式1表示的偶联剂。 

[化学式2] 

[化学式3] 

[R包括烷氧基，并且R’包括烷基或均三甲苯基的环状基]。 

羟基的形成可以包括用等离子体(plasma)处理树脂层的表面。 

树脂层的制备可包括铸塑包含环氧树脂、酚醛树脂、亚胺树脂和聚氨酯树脂中的至少一种的复合材料以制备绝缘膜。 

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的金属-树脂粘附结构的视图。 

图2是在图1中示出的部分A的放大图。 

图3是示出根据本发明的示例性实施方式的偶联剂的主要材料的视图。 

图4是示出根据本发明的示例性实施方式的用于制造金属-树脂粘附结构的方法的流程图。 

图5A至5D是用于说明根据本发明的示例性实施方式的金属-树脂粘附结构的制造方法的视图。 

具体实施方式

参照附图从以下的实施方式的描述中，本发明的各种优点和特征及其实现的方法将变得显而易见。然而，可以以不同的形式修改本发明并且不应限制为在本文中所阐明的实施方式。相反，可以提供这些实施方式使得本公开彻底并完整，并且向本领域中的技术人员充分传达本发明的范围。贯穿本说明书，相同的参考标号表示相同的要素(element)。 

在本说明书中使用的术语被用于解释实施方式而不是限制本发明。除非明确说明为相反，否则本说明书中的单数形式包括复数形式。词语“包括(comprise)”以及如“包含(comprises)”或“含有(comprising)”等变体应理解为表示包括所陈述的构成部分、步骤、操作和/或要素，然而并不表示排除任何其他构成部分、步骤、操作和/或要素。 

此外，将参考为理想的范例附图的截面视图和/或平面视图描述在本说明书中所描述的示例性实施方式。在附图中，层和区域的厚度被放大以有效地说明技术内容。因此，可根据制造技术和/或公差(tolerance)来改变例证的形式。因此，本发明的示例性实施方式并不限于特定形式，而是可包括根据制造工艺而产生的形式上的改变。例如，垂直示出的蚀刻区域可以是圆形或可以具有预定的弯曲。 

在下文中，将参照附图详细地描述根据本发明的示例性实施方式的金属-树脂粘附结构及其制造方法，以及具有金属-树脂粘附结构的印刷电路板和覆铜箔层压板。 

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的金属-树脂粘附结构的视图，并且图2是在图1中示出的部分A的放大图。此外，图3是示出根据 本发明的另一示例性实施方式的偶联剂的主要材料的视图。 

参考图1至图3，根据本发明示例性实施方式的金属-树脂粘附结构100可应用至如印刷电路板(PCB)、覆铜箔层压板(CCL)等的板，并是其中金属和树脂彼此粘附的结构。例如，在其中将金属-树脂粘附结构100应用于印刷电路板的情况下，树脂层110可用作层间绝缘膜，并且金属层120可以是形成在层间绝缘膜上的金属电路图案并由选自锡、锌、镍、铬、钴、铝、和铜中的至少一种金属制成。作为另一实例，在其中金属-树脂粘附结构100被应用至覆铜箔层压板的情况下，树脂层110是绝缘膜，并且金属层120可以是形成在绝缘膜上的金属薄膜。 

树脂层110可以是由聚合树脂材料制成的层。可以使用通过铸塑包含聚合树脂材料的复合绝缘材料形成的绝缘膜制备树脂层110。聚合物树脂可以为环氧树脂、酚醛树脂、亚胺树脂、和聚氨酯树脂中的至少一种。 

金属层120可以是由金属材料制成的层。金属层120可以是由在绝缘膜上进行预定镀覆工艺而形成的镀覆图案。化学镀工艺(electroless plating process)、电镀工艺(electroplating process)等可用作镀覆工艺。 

同时，为了将树脂层110和金属层120彼此有效地粘附，电路板100可包括形成在这些层110和120之间的粘合表面上的改性层130。更具体地，通过使树脂层110或金属层120的表面改性而形成的改性层130不是使用另外的粘合剂(separate adhesive)形成的粘合层，但可以是通过使用预定偶联剂使树脂层110和金属层120化学粘合而形成的。 

例如，如在图3中所示出的，在改性层130中，包含化学式1表示的材料的作为基础材料(base material)的偶联剂可以是主要材料。在化学式1中，R包括能够产生缩合反应的烷氧基如乙氧基或甲氧基，并且R’可以是烷基、均三甲苯基等的环状基。R’可选择性地包含或不包含杂原子。此外，咪唑可包括具有至少一个N的杂环化合物(杂化合物，hetero compound)如吡啶嗡、吡啶、***等。 

如上所描述的改性层130可提高树脂层110和金属层120之间的粘附力而不需要另外的粘合剂。更具体地，改性层130可通过使树脂层110的表面改性并在经表面改性的树脂层110上形成金属层120来提高树脂层110和金属层120之间的粘附力。在这种情况下，与其中由如聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂等热固性树脂材料制成的聚合物底料层(底漆层，primer layer)被提供在金属层和树脂层之间作为粘合层的情况相比，可以从根本上解决由于在底料层中产生裂缝和细孔导致树脂层和金属层之间的粘附力降低的问题。此外，可以防止在使用底料层的情况下，在将热处理工艺或固化工艺应用于电路板的制造过程期间，具有差的耐热性或物理性能的树脂的形状改变的问题。 

此外，在其中通过上述表面改性方法将树脂层110和金属层120彼此粘附的情况下，与提供表面糙度以将树脂层和金属层彼此粘附的情况相比，优点在于不需要使用用于单独地形成表面粗糙度的另外的化学品的刻蚀过程。特别地，考虑到最近板的朝向精细和集成化的发展趋势，使用表面糙度的粘附方法确实不满足这一趋势，但使用上述表面改性的粘合方法可以满足电路板的精细和集成化。 

与提供另外的底料层或表面粗糙度的情况相比，尽管用肉眼难以确认上述改性层，可以通过使用气相色谱法-质谱(GC-MS)、核磁共振等分析其合成的完成情况和纯度确认改性层130，并且可通过评价改性树脂层110的表面的湿润性等来数值评价在表面性质方面的改变。此外，可以通过评价这些层110和120之间的分层来测量树脂层110和金属层120之间的粘附力。 

如上所描述的，根据本发明的实施方式的金属-树脂粘附结构100可使用预定偶联剂来改性树脂层110的表面以提高树脂层110和金属层120之间的粘附力来彼此化学地粘结树脂层110和金属层120。在这种情况下， 与提供另外的底料层或形成表面糙度以增加粘附力的情况相比，可防止在制造过程期间树脂的变形，可能不需要使用化学品，并且这种情况可应用至其最近的趋势朝向精细和集成等发展的电路板。因此，根据本发明的金属-树脂粘附结构，以及如包含金属-树脂粘附结构的印刷电路板、覆铜箔层压板等的板可通过在树脂层和金属层上进行表面改性提高粘附力，与提供底料层或形成表面粗糙以增加粘附力的技术相比，这使得仅通过表面处理就能实现高粘附力而无需包括另外的粘合剂，从而提高树脂层和金属层之间的粘附力。 

在下文中，将详细地描述根据本发明示例性实施方式的用于制造电路板的方法。这里，可省去或简化与上述电路板100重复的说明。 

图4是示出根据本发明的示例性实施方式的用于制造电路板的方法的流程图；并且图5A至5D是用于说明根据本发明的示例性实施方式的电路板的制造过程的视图。 

参考图4和图5A，可制备树脂层110(S110)。树脂层110的制备可包括制备包含聚合物树脂的复合材料并铸塑复合材料以形成薄膜。可以使用环氧树脂、酚醛树脂、亚胺树脂和聚氨酯树脂中至少一种作为聚合物树脂。树脂层110可以是用于制备印刷电路板的绝缘片，所谓的生片(green sheet)。可替代地，树脂层110可以是用于制备覆铜箔层压板的绝缘片。 

此外，树脂层110的表面可形成有羟基(S120)。可通过在树脂层110上进行氧或氢等离子处理形成羟基。 

参考图4和图5B，可形成偶联剂(S130)。如图5B所示，偶联剂的形成可通过由化学式3表示的咪唑来替换由化学式2表示的硅烷类材料中的阴离子。通过实例的方式示出其中硅烷类材料具的氯离子作为阴离子的情况，但是具有不同的大小和物理性能的阴离子(如BF4、PF6等)可根据所使用的树脂被不同地取代。咪唑可以是具有至少一个N的杂环化合 物，如吡啶嗡、吡啶、***等。因此，可合成具有咪唑的硅烷类偶联剂。 

参考图4和图5C，树脂层110的羟基可与偶联剂反应(S140)。通过使用具有咪唑的硅烷类偶联剂在其表面上形成有羟基的树脂层110上进行缩合反应来进行反应过程。因此，如图5C所示，硅烷类偶联剂可以形成在树脂层110上以改性树脂层110的表面。 

参考图4和图5D，金属层120可形成在树脂层110上(S150)。可通过在树脂层110上进行化学镀工艺或电镀工艺以形成由如铜等金属制成的电路图案来形成金属层120。在这时候，金属层120可允许偶联剂形成于树脂层110上以实现树脂层110和金属层120之间的化学偶联(chemical coupling)效果，使得可以改善金属电路图案与树脂层110的粘附力。此后，将另一树脂层110层压在树脂层110上，使得可以制备具有树脂层110和金属层120彼此粘附同时通过改性层130具有高粘附力的电路板100。 

如上所述，在根据本发明的示例性实施方式的用于制造金属-树脂粘附结构100的方法中，通过在具有使用由化学式1表示的硅烷类偶联剂形成于其表面上的羟基的树脂层110上进行缩合反应将树脂层110的表面改性后，可以在树脂层110上形成金属层120。在这种情况下，与提供另外的底料层或形成表面糙度以增加粘附力的情况相比，可仅由表面改性提供树脂层110和金属层120之间的高粘附力，使得这种情况可应用至使用树脂层和金属层之间粘附结构的板技术中，板技术的最近趋势是朝向精细和精密度发展。因此，根据本发明的示例性实施方式的用于制造金属-树脂粘附结构的方法可仅通过树脂层的表面改性处理提高树脂层和金属层之间的粘附力，因此，与提供另外的底料层或形成表面糙度以增加粘附力的情况相比，可实现高粘附力而不需要另外的粘合层或化学处理，从而使其可以制备具有高粘附力的金属-树脂粘附结构。 

根据本发明的金属-树脂粘附结构和板如包括该金属-树脂粘附结构的印刷电路板、覆铜箔层压板等可通过在树脂层和金属层上进行表面改性提 高粘附力，因此与提供底料层或形成表面糙度以增加粘附力的技术相比，可以仅通过表面处理实现高粘附力而无需包括另外的粘合剂，从而增加树脂层和金属层之间的粘附力。 

根据本发明的示例性实施方式的用于制造金属-树脂粘附结构的方法可仅通过树脂层的表面改性处理提高树脂层和金属层之间的粘附力，因此，与提供另外的底料层或形成表面糙度以增加粘附力的情况相比，可在不需要另外的粘合层或化学处理的情况下实现高粘附力，从而使得可以制备具有高粘附力的金属-树脂粘附结构。 

已结合目前被视为实用的示例性实施方式描述了本发明。虽然已经描述了本发明的示例性实施方式，但是可以在说明书所公开的原理范围内改变或修改本发明，该范围等同于本公开和/或本发明涉及的领域中的技术或知识的范围。已经提供了上述示例性实施例以解释在实施本发明中的最佳方式。因此，在使用如本发明的其他发明中，可以在其他为该领域所知的涉及本发明的情形下实施这些示例性实施方式，并且同样可以在具体的应用领域和本发明的用法的要求下以各种形式更改。因此，应理解，本发明不限于所公开的实施方式。应当理解，其他实施方式也包括在随附权利要求的精神和范围内。 

Claims (12)

1.一种金属-树脂粘附结构，包括：

树脂层；

金属层，粘附至所述树脂层；以及

改性层，设置在所述树脂层和所述金属层之间的粘合表面上并包含由以下化学式1表示的材料以提供所述树脂层和所述金属层之间的粘附力，

[化学式1]

R包括烷氧基，并且R’包括环状基。

2.根据权利要求1所述的金属-树脂粘附结构，其中，通过使所述树脂层的表面改性形成所述改性层。

3.根据权利要求1所述的金属-树脂粘附结构，其中，所述由化学式1表示的材料是通过使由化学式2表示的材料与由化学式3表示的材料反应合成的，

[化学式2]

[化学式3]

R包括烷氧基，并且R’包括烷基或均三甲苯基的环状基。

4.根据权利要求1所述的金属-树脂粘附结构，其中，所述树脂层是由环氧树脂、酚醛树脂、亚胺树脂和聚氨酯树脂中的任何一种材料制成的。

5.根据权利要求1所述的金属-树脂粘附结构，其中，所述的金属-树脂粘附结构被用于制造印刷电路板，并且所述金属层是所述印刷电路板的电路图案。

6.根据权利要求1所述的金属-树脂粘附结构，其中，所述金属层包括通过在所述树脂层上进行镀覆工艺形成的镀覆图案。

7.一种电路板，包括根据权利要求1至6中任一项所述的金属-树脂粘附结构。

8.一种覆铜箔层压板，包括根据权利要求1至6中任一项所述的金属-树脂粘附结构。

9.一种用于制造金属-树脂粘附结构的方法，所述方法包括：

制备树脂层；

在所述树脂层的表面上形成羟基；

使由以下化学式1表示的偶联剂与所述树脂层反应以改性所述树脂层的所述表面；以及

在所述树脂层上形成金属层，

[化学式1]

R包括烷氧基，并且R’包括环状基。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过使由化学式2表示的材料与由化学式3表示的材料反应合成所述由化学式1表示的偶联剂，

[化学式2]

[化学式3]

R包括烷氧基，并且R’包括烷基或苯基的环状基。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述羟基的形成包括用等离子体处理所述树脂层的所述表面。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述树脂层的制备包括铸塑包含环氧树脂、酚醛树脂、亚胺树脂和聚氨酯树脂中的至少一种的复合材料以制备绝缘膜。