CN112911817B - 挠性覆铜板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种挠性覆铜板的制作方法，该制作方法包括在基板相背的两个表面分别形成第一铜层和第二铜层；在第一铜层背向基板的表面形成第一粗糙化膜层，和/或在第二铜层背向基板的表面形成第二粗糙化膜层；卷绕挠性覆铜板。其中，第一粗糙化膜层的表面粗糙度大于第一铜层的表面粗糙度，第二粗糙化膜层的表面粗糙度大于第二铜层的表面粗糙度，且第一粗糙化膜层和第二粗糙化膜层的表面粗糙度均大于第一铜层与第二铜层黏连的粗糙度阈值。通过在铜层上镀糙化膜层，且对粗糙化膜层的粗糙度进行控制，在卷对卷生产过程中，可以避免出现第一铜层与第二铜层表面贴合时发生黏连的现象，保护挠性覆铜板的铜箔表面不受损害。
Description
技术领域
本发明涉及挠性覆铜板技术领域，尤其涉及一种挠性覆铜板的制作方法。
背景技术
FCCL(Flexible Copper Clad Laminate，挠性覆铜板)具有薄、轻和可挠性的特点，用FCCL为基板材料的FPC(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)被广泛用于手机、数码相机、数码摄像机、汽车卫星方向定位装置、液晶电视、笔记本电脑等电子产品中。特别是高性能的以PI(Polyimide，聚酰亚胺)薄膜为基材的挠性覆铜板，其需求量和增长趋势更加突出。
RTR(Roll-to-Roll，卷对卷)技术采用将挠性覆铜板通过成卷连续的方式进行FPC制作，利于实现FPC的自动化连续生产和在FPC上进行元器件的连续性的表面安装，不仅能提高生产率，而且具有更高的产品合格率、质量和可靠性。然而在采用RTR技术生产双面挠性覆铜板的过程中，当挠性覆铜板的铜箔表面光滑，卷绕的过程中两个光滑的铜箔表面易发生黏连，导致难以将挠性覆铜板展开，甚至损害挠性覆铜板铜箔表面，降低挠性覆铜板的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种挠性覆铜板的制作方法，能防止挠性覆铜板的铜箔表面发生黏连。
为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种挠性覆铜板的制作方法，包括：在基板的相背的两个表面分别形成第一铜层和第二铜层；在所述第一铜层背向所述基板的表面形成第一粗糙化膜层和/或在所述第二铜层背向所述基板的表面形成第二粗糙化膜层；卷绕所述挠性覆铜板，以使所述第一粗糙化膜层和/或所述第二粗糙化膜层设置于所述第一铜层和所述第二铜层之间。其中，所述第一粗糙化膜层的表面粗糙度大于所述第一铜层的表面粗糙度，所述第二粗糙化膜层的表面粗糙度大于所述第二铜层的表面粗糙度，且所述第一粗糙化膜层的表面粗糙度和所述第二粗糙化膜层的表面粗糙度均大于所述第一铜层与所述第二铜层黏连的粗糙度阈值。
一种实施方式中，所述挠性覆铜板的制作方法还包括：所述基板和所述第一铜层之间设置第一粘接层，所述基板和所述第二铜层之间设置第二粘接层。
一种实施方式中，采用溅射镀膜工艺在所述第一粘接层上形成所述第一铜层，在所述第二粘接层上形成所述第二铜层。
一种实施方式中，采用氧化工艺在所述第一铜层背向所述基板的表面形成所述第一粗糙化膜层和/或在所述第二铜层背向所述基板的表面形成所述第二粗糙化膜层。
一种实施方式中，在溅射镀膜形成所述第一铜层和/或所述第二铜层时通氧气以形成所述第一粗糙化膜层和所述第二粗糙化膜层，或，在溅射镀膜形成所述第一铜层和/或所述第二铜层后加热并通入氧气以形成所述第一粗糙化膜层和所述第二粗糙化膜层。
一种实施方式中，沿垂直于所述基板板面的方向，所述第一粗糙化膜层的厚度为5nm－100nm。
一种实施方式中，所述挠性覆铜板的制作方法还包括：
将所述挠性覆铜板从卷绕状态展开，并去除所述第一粗糙化膜层；
在所述第一铜层背向所述基板的表面形成第三铜层，在所述第二铜层背向所述基板的表面形成第四铜层。
一种实施方式中，采用酸洗工艺去除所述第一粗糙化膜层。
一种实施方式中，采用电镀工艺形成所述第三铜层和所述第四铜层，其中，所述电镀工艺中的酸溶液腐蚀所述第一粗糙化膜层以去除所述第一粗糙化膜层。
一种实施方式中，沿垂直于所述基板板面的方向，所述第三铜层和/或所述第四铜层的厚度为6um－10um。
通过在第一铜层上镀第一粗糙化膜层，且对第一粗糙化膜层的粗糙度进行控制，在卷对卷生产过程中，可以避免出现第一铜层与第二铜层表面贴合时发生黏连的现象，保护挠性覆铜板的铜箔表面不受损害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种实施例的挠性覆铜板的制作方法的流程图；
图2为一种实施例的挠性覆铜板的结构示意图；
图3为一种实施例的挠性覆铜板的卷绕工艺示意图；
图4为一种实施例的挠性覆铜板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种挠性覆铜板的制作方法，请参考图1至图3，一种实施例中，该制作方法包括：
S1：在基板10的相背的两个表面分别形成第一铜层21和第二铜层22。
S2：在第一铜层21背向基板10的表面形成第一粗糙化膜层31。
S3：卷绕挠性覆铜板，以使第一粗糙化膜层31与第二铜层22接触。其中，第一粗糙化膜层31的表面粗糙度大于第一铜层21的表面粗糙度，且大于第一铜层21与第二铜层22黏连的粗糙度阈值。
进一步地，该制作方法还包括S0：选取基板10。基板10的性能好坏对挠性覆铜板的可挠性、可靠性等起着至关重要的作用，本实施例中的基板10为采用聚酰亚胺制成的薄膜，聚酰亚胺薄膜由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(DDE)在强极性溶剂中经缩聚并流延成膜再经亚胺化而成，其具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性、耐介质性。
优选地，本申请实施例中，基板10的弹性模量为8000Mpa－20000Mpa。由于挠性覆铜板在弯折的过程中会受到力的作用，基板10的弹性模量决定了挠性覆铜板的力学性能，其弹性模量过大，则容易导致挠性覆铜板不易弯折甚至断裂，弹性模量过小则抗冲击能力不够。当基板10的弹性模量为8000Mpa－20000Mpa时，既具有较佳的弯折性能，又具有较佳的硬度。且材料的热膨胀系数选取为2ppm/℃－20ppm/℃，以具有更高的可靠性。
优选地，沿垂直于基板10板面的方向上，基板10的厚度为5um－50um，以使其能够适用卷对卷设备，并且增加挠性覆铜板的可挠性。基板10是挠性覆铜板的主要材料，既需要有足够的抗拉强度，又必须具备足够的可挠性。当基板10的厚度小于5um时，基板10过薄，在卷绕过程中容易出现裂痕，当基板10的厚度大于50um时，则由于基材太厚导致覆铜板可挠性不够。
优选地，采用溅射镀膜工艺在基板10的相背的两个表面分别形成第一铜层21和第二铜层22。溅射是将薄膜沉积到基板上的主要方法，是指在真空室中利用荷能粒子轰击镀料表面，使被轰击的粒子在基板上沉积的技术。通过溅射镀膜工艺形成的第一铜层21和第二铜层22，具有附着性好，薄膜密度高，且厚度可控的优点。
由于第一铜层21和第二铜层22表面光滑，在卷对卷生产过程中，当卷绕挠性覆铜板时，第一铜层21与第二铜层22表面贴合，当第一铜层21和第二铜层22的表面粗糙度的差值在一定范围内时，两个光滑的表面容易发生黏连。该粗糙度的差值范围即第一铜层21和第二铜层22发生黏连时的粗糙度阈值，超过该粗糙度阈值，即可避免第一铜层21和第二铜层22发生黏连。通过在第一铜层21的背向基板10的表面形成第一粗糙化膜层31，以使第一粗糙化膜层31与第二铜层22接触，可以起到将第一铜层21和第二铜层22间隔开的作用。又通过控制第一粗糙化膜层31的表面粗糙度大于第一铜层21的表面粗糙度，且大于第一铜层21与第二铜层22黏连的粗糙度阈值，则可以防止第一粗糙化膜层31与第二铜层22黏连，最终达到防止第一铜层21和第二铜层22黏连的目的。
通过在第一铜层21上镀第一粗糙化膜层31，且对第一粗糙化膜层31的粗糙度进行控制，在卷对卷生产过程中，可以避免出现第一铜层21与第二铜层22表面贴合时发生黏连的现象，保护挠性覆铜板的铜箔表面不受损害。
另一种实施例中，请参考图2，S2为在第二铜层22背向基板10的表面形成第二粗糙化膜层32。其中，第二粗糙化膜层32的表面粗糙度大于第二铜层22的表面粗糙度，且第二粗糙化膜层32的表面粗糙度大于第一铜层21与第二铜层22黏连的粗糙度阈值。同理，可以理解的是，通过在第二铜层22背离基板10的表面形成第二粗糙化膜层32也可以起到相同效果。
另一种实施例中，请参考图1和图2，S2为既在第一铜层21背向基板10的表面形成第一粗糙化膜层31，还在第二铜层22背向基板10的表面形成第二粗糙化膜层32。其中，第一粗糙化膜层31的表面粗糙度大于第一铜层21的表面粗糙度，第二粗糙化膜层32的表面粗糙度大于第二铜层22的表面粗糙度，且第一粗糙化膜层31的表面粗糙度和第二粗糙化膜层32的表面粗糙度均大于第一铜层21与第二铜层22黏连的粗糙度阈值。当挠性覆铜板卷绕时，第一粗糙化膜层31与第二粗糙化膜层32接触以将第一铜层21和第二铜层22分隔开，从而避免第一铜层21和第二铜层22表面发生黏连。类似地，第二粗糙化膜层32采用与第一粗糙化膜层31相同的制造工艺，通过溅射镀膜的方式在第二铜层22背向基板10的表面沉积形成。当卷绕双面挠性覆铜板时，覆盖在第二铜层22的表面的第二粗糙化膜层32与覆盖在第一铜层21的表面的第一粗糙化膜层31贴合，从而代替了第一铜层21和第二铜层22贴合的方式，通过对第二粗糙化膜层32的表面粗糙度进行控制，达到避免第一铜层21和第二铜层22黏连现象的发生，且双粗糙化膜层相比于单粗糙化膜层来说，无论使挠性覆铜板的哪一面贴合卷轴卷绕，均能实现防止铜箔表面黏连的效果。
一种实施例中，请参考图1和图2，挠性覆铜板的制作方法还包括：在基板10和第一铜层21之间设置第一粘接层41，在基板10和第二铜层22之间设置第二粘接层42。具体地，本申请实施例中，选用镍铬合金(NiCr)作为原材料镀第一粘接层41和第二粘接层42，通过溅射镀膜的方法形成在基板10面向第一铜层21的表面。此外，不同的靶材比例对镀膜的性能有着重要影响，其中，靶材即高速荷能粒子轰击的材料。本申请实施例中，镍铬合金的靶材比例为50：50－90：10，其中，靶材比例表示镍铬合金中Cr元素与Ni元素的占比。当靶材比例小于50：50时，第一铜层21与基板10的剥离力小，高温焊接芯片时出现分离现象；当靶材比例大于90：10，铬含量高，热处理后，铬离子嵌入基板10太深，会导致蚀刻不尽，可靠性测试时，易出现功能不良。
优选地，沿垂直于基板10板面的方向上，通过溅射镀膜得到的第一粘接层41和第二粘接层42的厚度为10nm－40nm。第一粘接层41和第二粘接层42的厚度对第一铜层21、第二铜层22与基板10之间的黏合强度有着至关重要的作用，当第一粘接层41和第二粘接层42沿垂直于基板10板面方向的厚度小于10nm时，剥离力太小，第一铜层21与基板10之间以及第二铜层22和基板10之间的密合性不够，高温焊接芯片时易出现分离现象，导致柔性电路板损坏；当第一粘接层41和第二粘接层42沿垂直于基板10板面方向的厚度大于40nm时，厚度过厚，容易出现蚀刻不尽，可靠性测试时，易出现功能不良。通过在第一铜层21和基板10之间设置第一粘接层41，第二铜层22和基板10之间设置第二粘接层22，并通过地对粘接层的靶材比例、厚度等进行合理配置，既能使第一铜层21和基板10之间以及第二铜层22和基板10之间有效黏合，同时有效提升了挠性覆铜板的性能。
一种实施例中，请参考图1和图2，挠性覆铜板的制作方法还包括S5：采用溅射镀膜工艺在第一粘接层41上形成第一铜层21。优选地，当第一铜层21沿垂直于基板10板面方向的厚度为100nm－500nm时，停止溅射镀膜工序。当第一铜层21的厚度小于100nm时，后续电镀过程中生长厚铜时，易出现咬铜不良，导致材料无法长铜；当第一铜层21和第二铜层22沿垂直于基板10板面方向的厚度大于500nm时，既增加了镀膜成本，同时镀膜时产生的热量高，容易褶皱，导致材料利用率低。类似地，第二铜层22同样采用溅射镀膜工艺在第二粘接层42上沉积而成，且第二铜层22沿垂直于基板10板面方向的厚度为100nm－500nm。
一种实施例中，请参考图1和图2，步骤S2包括：采用氧化工艺在第一铜层21的表面形成第一粗糙化膜层31。优选地，第一粗糙化膜层31采用在溅射镀膜形成第一铜层21时通氧气，溅射镀膜时荷能粒子处于活跃状态，易与氧气结合以形成氧化铜，由于CuOx的表面比Cu更粗糙，所以CuOx层可以起到抗黏连效果，因此，本实施例中，第一粗糙化膜层31为CuOx层。或者，还可以在溅射镀膜形成第一铜层21后加热并通入氧气，加热可以促进第一铜层21表面的铜发生氧化，以形成CuOx层，即第一粗糙化膜层31。通过氧化工艺直接在第一铜层21的表面生成CuOx层作为第一粗糙化膜层31，制造工艺简单，且无需引入其他材料，有利于减少薄膜杂质。其中，x表示氧化铜中氧的含量，氧的含量可根据需要的粗糙化程度进行调整，因此不做限定。可以理解的是，第二粗糙化膜层32的制作方法与第一粗糙化膜层31的制作方法类似，即第二粗糙化膜层32采用在溅射镀膜形成第二铜层22时通氧气，或者，在溅射镀膜形成第二铜层22后加热并通入氧气。
一种实施例中，请参考图1和图2，挠性覆铜板的制作方法还包括：
S4：将挠性覆铜板从卷绕状态展开，并去除第一粗糙化膜层31；
S5：在第一铜层21背向基板10的表面形成第三铜层51，在第二铜层22背向基板10的表面形成第四铜层52。
具体地，在进行电镀铜之前，挠性覆铜板处于收卷状态，当将挠性覆铜板展开以生长第三铜层51和第四铜层52时，第一粗糙化膜层31会影响第三铜层51和第四铜层52的形成，因此需要先将第一粗糙化膜层31去除，以露出第一铜层21，进一步地在第一铜层21上形成第三铜层51。本实施例中，由于CuOx在酸洗过程中被酸溶液溶解，因此采用酸洗工艺去除第一粗糙化膜层31，该酸溶液可以为盐酸、硫酸等。然后通过水洗除去第一铜层30的表面残留，最后利用电化学方法在第一铜层21的外表面沉积铜箔至需要的厚度。
一种实施例中，请参考图2，沿垂直于基板10的板面的方向，第一粗糙化膜层31的厚度为5nm－100nm。具体地，在溅射镀第一粗糙化膜层31时，当第一粗糙化膜层31沿垂直于基板10板面方向的厚度为5nm－100nm时停止溅射镀膜工序。当第一粗糙化膜层31沿垂直于基板10板面方向的厚度大于100nm时，在酸洗过程中由于酸浓度低，会出现无法蚀刻干净的现象，CuOx残留在第一铜层21的表面，影响在第一铜层21表面继续长铜，最终导致功能不良。当第一粗糙化膜层31的厚度小于5nm时，其抗黏连效果不明显。因此，当粗糙化膜层31沿垂直于基板10板面方向的厚度为5nm－100nm时，既能具有较好的抗黏连效果，又能在电镀过程中被酸刻蚀干净，避免其对挠性覆铜板的性能产生影响。
可以理解的是，第二粗糙化膜层32与第一粗糙化膜层31的厚度范围相同，且去除第二粗糙化膜层32的方法与去除第一粗糙化膜层31的方法也相同。
一种实施例中，请参考图1和图2，采用电镀工艺形成第三铜层51和第四铜层52，其中，电镀工艺中的酸溶液腐蚀第一粗糙化膜层31以去除第一粗糙化膜层31。具体地，电镀工艺还包括水洗，当酸洗过程中通过酸溶液腐蚀第一粗糙化膜层31以去除第一粗糙化膜层31后，再将挠性覆铜板置于水洗槽中，除去第一铜层21表面的酸性溶液和其他化学反应产生的化合物，以使第一铜层21的表面绝对纯净，便于后续生长第三铜层51。然后，将水洗之后的挠性覆铜板置于电解液中，经过电镀工艺使第一铜层21表面沉积一厚铜层，即第三铜层51，通过控制电解的时间长短即可控制第二铜层51的厚度。通过电镀工艺生产得到的挠性覆铜板如图4所示，采用本发明提出的制作方法得到的挠性覆铜板的最终结构中，第一粗糙化膜层31和第二粗糙化膜层32已经不存在，既实现了通过形成第一粗糙化膜层31和第二粗糙化膜层32达到抗黏连的效果，又不会影响挠性覆铜板的性能。
优选地，当电镀过程中，在沿垂直于基板10板面方向上，第三铜层51与第一铜层21的厚度之和为5um－10um的厚度范围时，停止电镀工艺。当第三铜层51与第一铜层21沿垂直于基板10板面方向的厚度之和小于5um时，铜箔过薄，容易导致刻蚀电路图案时柔性电路板断裂，当第三铜层51与第一铜层21沿垂直于基板10板面方向的厚度之和大于10um时，导致柔性电路板体积过大，不满足轻薄化、小型化的要求。特别地，当第三铜层51与第一铜层21沿垂直于基板10板面方向的厚度之和为8.5um时，既能满足电路图案的刻蚀需求，又具有轻薄化的优点。
可以理解的是，第四铜层52与第三铜层51的制作方法和结构类似，即先通过酸洗腐蚀第二粗糙化膜层32，再将挠性覆铜板置于水洗槽中，除去第二铜层22表面的酸性溶液和其他化学反应产生的化合物，以使第二铜层22的表面绝对纯净，便于后续生长第四铜层52。然后，将水洗之后的挠性覆铜板置于电解液中，经过电镀工艺使第二铜层22表面沉积一厚铜层，即第四铜层52，通过控制电解的时间长短即可控制第四铜层52的厚度。优选地，在沿垂直于基板10板面方向上，第四铜层52与第二铜层22的厚度之和为5um－10um。
一种实施例中，请参考图4，沿垂直于基板10板面的方向，第三铜层51的厚度为6um－10um。具体地，当第三铜层51在6um以下时，第三铜层51的厚度过薄，制造工艺上均匀性难以控制，且导电性不够。当第三铜层51的厚度大于10um时，电镀铜的厚度增加，可以提升接触电导率，但是同时会随着镀层厚度的增加，增加体系内的界面应力，降低体系的结合力。通过使第三铜层51的厚度为6um－10um，可以使第三铜层51极具有良好的电导率，又能与基板紧密结合。
另一种实施例中，请参考图4，第四铜层52的厚度为6um－10um。可以理解的是，通过使第四铜层52的厚度为6um－10um可以起到与第三铜层51相同的技术效果。
另一种实施例中，沿垂直于基板10板面的方向，第三铜层51和第四铜层52的厚度均为6um－10um。可以理解的是，通过使第三铜层51和第四铜层52的厚度仅为6um－10um，也可以起到相同的技术效果。
以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种挠性覆铜板的制作方法，其特征在于，包括：
在基板的相背的两个表面分别形成第一铜层和第二铜层；
在所述第一铜层背向所述基板的表面形成第一粗糙化膜层和/或在所述第二铜层背向所述基板的表面形成第二粗糙化膜层；
卷绕所述挠性覆铜板，以使所述第一粗糙化膜层和/或所述第二粗糙化膜层设置于所述第一铜层和所述第二铜层之间；
其中，所述第一粗糙化膜层的表面粗糙度大于所述第一铜层的表面粗糙度，所述第二粗糙化膜层的表面粗糙度大于所述第二铜层的表面粗糙度，且所述第一粗糙化膜层的表面粗糙度和所述第二粗糙化膜层的表面粗糙度均大于所述第一铜层与所述第二铜层黏连的粗糙度阈值。
2.如权利要求1所述的挠性覆铜板的制作方法，其特征在于，所述挠性覆铜板的制作方法还包括在所述基板和所述第一铜层之间设置第一粘接层，在所述基板和所述第二铜层之间设置第二粘接层。
3.如权利要求2所述的挠性覆铜板的制作方法，其特征在于，采用溅射镀膜工艺在所述第一粘接层上形成所述第一铜层，在所述第二粘接层上形成所述第二铜层。
4.如权利要求3所述的挠性覆铜板的制作方法，其特征在于，采用氧化工艺在所述第一铜层背向所述基板的表面形成所述第一粗糙化膜层和/或在所述第二铜层背向所述基板的表面形成所述第二粗糙化膜层。
5.如权利要求4所述的挠性覆铜板的制作方法，其特征在于，在溅射镀膜形成所述第一铜层时通氧气以形成所述第一粗糙化膜层，或，在溅射镀膜形成所述第一铜层后加热并通入氧气以形成所述第一粗糙化膜层。
6.如权利要求1所述的挠性覆铜板的制作方法，其特征在于，沿垂直于所述基板板面的方向，所述第一粗糙化膜层的厚度为5nm－100nm。
7.如权利要求1所述的挠性覆铜板的制作方法，其特征在于，当仅在所述第一铜层背向所述基板的表面形成所述第一粗糙化膜层时，所述挠性覆铜板的制作方法还包括：
将所述挠性覆铜板从卷绕状态展开，并去除所述第一粗糙化膜层；
在所述第一铜层背向所述基板的表面形成第三铜层，在所述第二铜层背向所述基板的表面形成第四铜层。
8.如权利要求7所述的挠性覆铜板的制作方法，其特征在于，采用酸洗工艺去除所述第一粗糙化膜层。
9.如权利要求8所述的挠性覆铜板的制作方法，其特征在于，采用电镀工艺形成所述第三铜层和所述第四铜层，其中，所述电镀工艺中的酸溶液腐蚀所述第一粗糙化膜层以去除所述第一粗糙化膜层。
10.如权利要求7所述的挠性覆铜板的制作方法，其特征在于，沿垂直于所述基板板面的方向，所述第三铜层和/或所述第四铜层的厚度为6um－10um。
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