TWI669031B - 複合金屬基板及其製法暨線路板 - Google Patents

Abstract

一種複合金屬基板及其製法，該複合金屬基板係包括：核心層；形成於該核心層上之粗化層；以及形成於該粗化層上之複合金屬層，使該粗化層夾置於該複合金屬層與核心層之間，其中，該複合金屬層中係包括銀層、鎳層和銅層。本發明復提供一種具有該複合金屬基板之線路板。

Description

複合金屬基板及其製法暨線路板

本發明係有關一種複合金屬基板，尤係關於一種用於軟性印刷線路板之複合金屬基板及其製法。

電子與光電產業的發展日新月異，電子產品快速輕薄短小化，印刷電路板也面臨著高精度、高密度、細線化的挑戰。近年來隨著4G、5G、6G、2K或4K等顯示幕幕的快速發展，驅動軟性線路板必須越來越小且在能將部分無源元件集成到線路板上，使得對於線路板的要求不僅需利於系統的小型化，以提高電路的組裝密度，更需利於提高系統的可靠性。

目前市面上為了配合細線化線路加工的需求大部分採用蝕薄銅法或半加成法二兩種方法，其中，蝕薄銅法即是把原來較厚的銅箔通過蝕刻制程利用藥水咬蝕掉一部分銅箔達到薄型化的要求，但在實際的生產操作中我們發現此方法對蝕刻均勻性要求非常高，稍不注意即會造成蝕刻不完全，線路殘銅造成短路等現象。

因此，目前奈米銅基板廠商的大部分採用半加成法進 行生產製造，以達到細線化線路加工的需求，而半加成法之實施方式又分為鍍銅法與載體銅法二種，其中，鍍銅法使用步驟是將聚醯亞胺膜進行預鑽孔，以電漿處理加超音波化學清洗PI(聚醯亞胺)表面及孔壁表面，達到粗化表面的目的。然後經過觸媒的方式採用電鍍法使PI表面及孔壁鍍上一層觸媒層：如鉻、鈀、鎳、碳等或其合金層，然後通過化學電鍍銅的方式增加銅基板的厚度。惟，此種工藝容易發生通孔在化學粗化時咬蝕過甚造成的孔破、凹坑等異常，特別是以黑孔方式鍍銅易發生碳殘留，造成信賴性及尺寸、剝離強度等異常。不僅如此，採用鍍銅法時，為了滿足結合力的需求在完成第一層觸媒層後需要藉由熱處理來改善常規金屬層與聚醯亞胺層之間的接著力問題，卻會影響基板的尺寸安定性。

而載體銅法，雖然載體層保護銅箔不折傷、墊傷，但是在剝離載體層時易造成加工困難及剝離時的應力殘留而容易造成銅箔的變形、尺寸漲縮的變化大；另超薄銅箔加工不易，會增加加工成本。

因此，仍須開發一種用於薄型高密度線路，且能同時具備良好地尺寸安定性與剝離強度，還易於加工的金屬基板及其製造方法。

本發明提供一種製造複合金屬基板之方法，該方法係包括：於一具有相對二表面之核心層中，形成貫穿該核心層之貫孔；於該核心層之相對二表面上分別形成具有相對 之第一表面和第二表面之二層粗化層，且各該粗化層以該第二表面與該核心層接觸；以及於該粗化層上形成複合金屬層，使該粗化層夾置於該複合金屬層與核心層之間，且該複合金屬層中係包括銀層、鎳層和銅層。本發明復提供一種複合金屬基板，係包括核心層，係具有相對二表面；具有相對之第一表面和第二表面之二層粗化層，係分別形成於該核心層之相對二表面上，且各該粗化層以該第二表面與該核心層接觸；以及二層複合金屬層，係分別形成於各該粗化層上，使該粗化層夾置於該複合金屬層與核心層之間，其中，該複合金屬層中係包括銀層、鎳層和銅層。

本發明還提供一種複合金屬線路板之製法，係包括：於本發明之複合金屬基板之至少一側表面上形成光阻層；圖案化該光阻層，以自經圖案化之該光阻層中曝露該複合金屬層；移除被曝露之該複合金屬層和經圖案化之該光阻層，以形成線路層；以及於該線路層上鍍銅，以增加該線路層之厚度。

於本發明之一具體實施例中，形成該貫孔之步驟係以紫外光(UV)或機械鑽孔於該核心層上形成軟性印刷電路板(FPC)製造所需之貫孔。

於本發明製造複合金屬基板之方法的一具體實施例中，該粗化層之第一表面的表面粗糙度(Rz)為50至800nm。

於本發明製造複合金屬基板之方法的一具體實施例中，復包括在於該粗化層上形成複合金屬層的同時，於該 貫孔內形成複合金屬層，以作為該複合金屬基板之導電通孔。

於本發明製造複合金屬基板之方法的又一具體實施例中，復包括於形成該複合金屬層之前，於該貫孔內填充導電漿料，以形成貫穿該複合金屬基板之導電柱。

於本發明之複合金屬基板及其製法之一具體實施例中，該複合金屬層係以該銀層與該粗化層接觸。

於本發明之複合金屬基板及其製法之一具體實施例中，該複合金屬層中該銀層、鎳層和銅層係依銀層、銅層和鎳層順序排列，亦即該銅層係位於該銀層和鎳層之間。

於本發明之複合金屬基板及其製法之一具體實施例中，該複合金屬層之厚度為100至800奈米。

於本發明之複合金屬基板及其製法之一具體實施例中，該粗化層之厚度分別為2至5微米。

於本發明之複合金屬基板及其製法之一具體實施例中，該粗化層之表面粗糙度(Rz)為50至800nm。

於本發明之複合金屬基板及其製法之一具體實施例中，該核心層之厚度為12.5至100微米。

於本發明之複合金屬基板及其製法之一具體實施例中，該核心層之熱膨脹係數為4至19ppm/℃。

本發明複合金屬基板及其製造方法中，透過至少包括銀層、鎳層和銅層的複合金屬層，本發明透過物理製備方法，得以避免化學法對金屬基板的孔壁咬蝕過甚造成的孔破、凹坑等異常(例如，避免碳殘留等)，提升尺寸安定性 與剝離強度，不僅能減少FPC鑽孔工藝，縮短製作週期，還能提升所製得之線路板的產品良率。

1、1’‧‧‧複合金屬基板

10‧‧‧核心層

100‧‧‧貫孔

11‧‧‧粗化層

11a‧‧‧第一表面

11b‧‧‧第二表面

12,12’‧‧‧複合金屬層

121,221‧‧‧銀層

122,222‧‧‧銅層

123,223‧‧‧鎳層

13‧‧‧導電通孔

13’‧‧‧導電柱

2‧‧‧複合金屬線路板

20‧‧‧經圖案化之光阻層

200‧‧‧光阻層

21‧‧‧銅

22‧‧‧線路層

M‧‧‧遮罩

第1A至1D圖係顯示本發明之複合金屬基板之製法示意圖，其中，第1C’圖係本發明之複合金屬基板的另一實施態樣之製法示意圖；以及第2A至2E圖係顯示本發明之複合金屬線路板之製法示意圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「一」及「上」亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解 本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

請參閱第1A至1D圖係顯示本發明之複合金屬基板之製法示意圖。

如第1A圖所示，本發明複合金屬基板之製法係包括：於一具有相對二表面之核心層10中，形成貫穿該核心層10之貫孔100。

於本實施例中，形成該貫孔100之方式係以紫外光(UV)或機械鑽孔於該核心層10上形成該貫孔100。於一實施例中，該貫孔100係用於製造軟性印刷電路板所需之孔洞。

於本實施例中，該核心層10之厚度為12.5至100微米，於更佳實施例中，該核心層10之厚度為12.5至50微米。

於本實施例中，形成該核心層10之材質為具有低熱膨脹係數(CTE)之聚合材料，舉例而言，形成該核心層10 之材質為具有低熱膨脹係數之聚醯亞胺。於前述實施例中，該核心層10之熱膨脹係數係為4至19ppm/℃，更佳係為4至11ppm/℃。當本發明使用具有低熱膨脹係數之聚醯亞胺作為核心層10，可以降低本發明複合金屬基板之熱膨脹係數值，以降低整該複合金屬基板之尺寸漲縮，提升其尺寸安定性，而更適用於超細線路的應用。

如第1B圖所示，於該核心層10上形成具有相對之第一表面11a和第二表面11b之粗化層11，以該第二表面11b與該核心層10接觸。

於本實施例中，該粗化層11之厚度為2至5微米。於本實施例中，該粗化層11之表面粗糙度(Rz)為50至800nm，具體而言，該第一表面11a之表面粗糙度為50至800nm，於更佳實施例中，該第一表面11a之表面粗糙度為80至800nm。

於本發明中，形成該粗化層11的材質中包含用以形成該核心層的材質，舉例而言，當形成該核心層10之材質為聚醯亞胺時，則形成該粗化層11之材質包括聚醯亞胺和添加物。

於本實施例中，形成該粗化層11之材質係為聚醯亞胺和添加物，以該粗化層11之總重量計，該添加物含量為3至45重量%，更佳係含量為5至15重量%，並經過表面粗化處理得到經粗化之表面(第一表面11a)。

於本實施例中，該表面粗化處理係透過經過表面電暈、電漿處理或表面的粉體粗化等步驟完成。於前述實施例中， 該添加物係為無機粉體或阻燃性之化合物，該無機粉體係為二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氫氧化鋁或碳酸鈣，該阻燃性化合物係為含有鹵素、磷系、氮系或硼系之阻燃性化合物，當該添加物係為無機粉體，以該粗化層之總重計，該無機粉體之含量為3至45重量%，又，當該添加物係為阻燃性化合物時，以該粗化層之總重計，該阻燃性化合物之含量為3至45重量%。

本發明透過該第一表面11a之粗糙度為50至800nm之粗化層11得以於後續設置複合金屬層12(參閱第1C圖)時，增加與複合金屬層12的接著力，當本發明之粗化層11透過表面粉體進行表面改質，更可提升該粗化層11的表面能提升該第一表面11a與複合金屬層12之接著力，又當該粗化層11中含有無機物粉體或阻燃性之化合物層時，不僅可以具有良好的接著力，含能提升該粗化層之硬度或阻燃特性。

如第1C圖所示，於該粗化層11上形成複合金屬層12，使該粗化層11夾置於該複合金屬層12與核心層10之間，得到本發明之複合金屬基板1。

於本實施例中，該複合金屬層12中係包括銀層121、銅層122和鎳層123。

於本實施例中，係以該銀層121與該粗化層11之第一表面11a接觸，且並於該銀層121上形成銅層122，最後材在該複合金屬層12之外側，即遠離該粗化層11之一側，形成鎳層123。

於本發明中，該複合金屬層12係以濺鍍或電鍍方式所形成。

於本實施例中，在於該粗化層11上形成複合金屬層12的同時，於該貫孔100內形成複合金屬層12，令該複合金屬層12係形成於該粗化層11上與貫孔100中，以作為該複合金屬基板1之導電通孔13，該導電通孔13得電性連接後形成於該複合金屬基板1相對兩面之線路，而製得該複合金屬基板1。於前述實施例中，該導電通孔13係以孔壁濺鍍金屬法製得。

於一實施例中，該複合金屬層12之總厚度為100至800奈米。於前述實施例中，該銀層121和鎳層123各別為5奈米以上，較佳該銀層為5至15奈米，該鎳層為5至15奈米，該複合金屬層中的銅層為90奈米以上，較佳該銅層為90至150奈米。

於本實施例中，透過厚度為5至15奈米之銀層121和鎳層123保護該複合金屬層中的銅層122不被氧化，以提升該複合金屬層經圖案化後之線路電性連接的可靠度。

本實施例之該複合金屬層12是透過該銀層121先與該粗化層11之第一表面11a接觸，故具有較佳之接著強度，因此，本實施例之複合金屬層透過依序形成的銀層121、銅層122和鎳層123得同時具備良好的接著強度、電性連接效果與可靠度。

參閱第1C’圖，於本發明之另一實施例中，該複合金屬層12僅形成於該粗化層11上，未形成於該貫孔100中， 此時，本發明複合金屬基板之製法中復包括於該貫孔100內填充導電漿料，以作為該複合金屬基板之導電柱13’。

於本實施例中，形成該導電柱13’之方法係經過網版的漏印，令導電漿料滲入預製好的貫孔100中，並利用毛細吸風作用，使該貫孔100之孔徑內注滿柱體或鉚釘式結構的導電漿料，然後烘烤使其固化，形成互連導通孔。

於前述實施例中，該導電漿料係由環氧樹脂和含量介於5至55重量%之導電顆粒所形成，該導電顆粒係為銅、銀、鎳、碳或其組合。

如第1D圖所示，並於形成貫穿該複合金屬基板1’之導電柱13’後，再於該粗化層11和該導電柱13’之相對二端面(未標示)上形成複合金屬層12’，使該粗化層11夾置於該複合金屬層12’與核心層10之間，該導電柱13’夾置於該複合金屬層12’中，得到本發明另一實施態樣之複合金屬基板1’。

不僅如此，當本發明之複合金屬層之厚度為100至200奈米時，以本發明之複合金屬基板製得之線路板的線路層之線寬(或線距)能達到15微米，或甚至是10微米，更佳該線寬(或線距)更能低於10微米，以達到細線路之要求，而更能滿足FPC或COF基板對於細線化的要求，符合FPC製造廠商的生產需求，提升FPC製造廠商的產品良率，降低加工成本。

本發明復提供一種製造複合金屬線路板之方法，該方法係包括於本發明之複合金屬基板上形成光阻層；圖案化 該光阻層，以自經圖案化之該光阻層中曝露該複合金屬層；移除被曝露之該複合金屬層和經圖案化之該光阻層，以形成線路層；以及於該線路層上鍍銅，以增加該線路層之厚度。

請參閱第2A至2E圖係顯示本發明之複合金屬線路板之製法示意圖。

如第2A圖所示於本發明之複合金屬基板1(參閱第1C圖)之至少一側表面上形成光阻層200。

於本實施例中，係以負型光阻為例，係於本發明之複合金屬基板1上整個形成負型光阻，並於經圖案化之遮罩M存在下曝光光阻層200。

如第2B圖所示，圖案化該光阻層200，以自經圖案化之該光阻層中曝露該複合金屬層。

於本實施例中，移除該遮罩M與被該遮罩M所遮蔽處之光阻層，即得到經圖案化之光阻層20。

如第2C圖所示，蝕刻移除未為該經圖案化之光阻層20所覆蓋之複合金屬層12。

如第2D圖所示，移除該經圖案化之光阻層20，得到線路層22。

於本實施例中，該線路層22中係包括銀層221、銅層222和鎳層223。

於本實施例中，該線路層22之總厚度為100至800奈米。於前述實施例中，該銀層221和鎳層223各別為5奈米以上，較佳地，該銀層221為5至15奈米，該鎳層 223為5至15奈米，該線路層22中的銅層222為90奈米以上，較佳該銅層為90至150奈米。

如第2E圖所示，於該線路層22上鍍銅21，以增加該線路層22之厚度。

於本實施例中，係以濺鍍或電鍍方式於該線路層22上鍍銅，增加該線路層22之厚度，以得到本發明之複合金屬線路板2。

於本發明之複合金屬基板、複合金屬線路板及其製法中，透過至少包括銀層、鎳層和銅層的複合金屬層，本發明透過物理製備方法，得以避免化學法對金屬基板的孔壁咬蝕過甚造成的孔破、凹坑等異常(例如，避免碳殘留等)，提升尺寸安定性與剝離強度，不僅能減少FPC鑽孔工藝，縮短製作週期，還能提升所製得之線路板的產品良率。

當本發明之複合金屬層之厚度為100至200奈米時，以本發明之複合金屬基板製得之線路板的線路層之線寬(或線距)能達到15微米，或甚至是10微米，更佳該線寬(或線距)更能低於10微米，以達到細線路之要求，而更能滿足FPC或COF基板對於細線化的要求，符合FPC製造廠商的生產需求，提升FPC製造廠商的產品良率，降低加工成本。

上述該等實施態樣僅例示性說明本發明之功效，而非用於限制本發明，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述該等實施態樣進行修飾與改變。此外，在上述該等實施態樣中之元件的數量僅為例 示性說明，亦非用於限制本發明。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (12)

1. 一種製造複合金屬基板之方法，該方法係包括：於一具有相對二表面之核心層中，形成貫穿該核心層之貫孔；於該核心層之相對二表面上透過表面粉體進行表面改質，分別形成具有相對之第一表面和第二表面之二層粗化層，且各該粗化層以該第二表面與該核心層接觸，其中，該粗化層之第一表面的表面粗糙度(Rz)為50至800nm；以及於該粗化層上形成複合金屬層，使該粗化層夾置於該複合金屬層與核心層之間，且該複合金屬層中係包括銀層、鎳層和銅層。
2. 如申請專利範圍第1項所述製造複合金屬基板之方法，其中，係以紫外光(UV)或機械鑽孔於該核心層上形成該貫孔。
3. 如申請專利範圍第1項所述製造複合金屬基板之方法，復包括於該粗化層上形成複合金屬層的同時，於該貫孔內形成複合金屬層，以作為該複合金屬基板之導電通孔。
4. 如申請專利範圍第1項所述製造複合金屬基板之方法，復包括於形成該複合金屬層之前，於該貫孔內填充導電漿料，以形成貫穿該複合金屬基板之導電柱。
5. 一種複合金屬基板，係包括：核心層，係具有相對二表面； 具有相對之第一表面和第二表面之二層粗化層，係分別形成於該核心層之相對二表面上，且各該粗化層以該第二表面與該核心層接觸，其中，該粗化層係包括表面粉體，且該粗化層之第一表面的表面粗糙度(Rz)為50至800nm；以及二層複合金屬層，係分別形成於各該粗化層上，使該粗化層夾置於該複合金屬層與核心層之間，其中，該複合金屬層中係包括銀層、鎳層和銅層。
6. 如申請專利範圍第5項所述之複合金屬基板，其中，該複合金屬層係以該銀層與該粗化層接觸。
7. 如申請專利範圍第6項所述之複合金屬基板，其中，該銅層係位於該銀層和鎳層之間。
8. 如申請專利範圍第5項所述之複合金屬基板，其中，各該複合金屬層之厚度為100至800奈米。
9. 如申請專利範圍第5項所述之複合金屬基板，其中，各該粗化層之厚度分別為2至5微米。
10. 如申請專利範圍第5項所述之複合金屬基板，其中，該核心層之厚度為12.5至100微米。
11. 如申請專利範圍第5項所述之複合金屬基板，其中，該核心層之熱膨脹係數為4至19ppm/℃。
12. 一種製造複合金屬線路板之方法，係包括：於如申請專利範圍第5項所述之複合金屬基板之至少一側表面上形成光阻層；圖案化該光阻層，以自經圖案化之該光阻層中曝 露該複合金屬層；移除被曝露之該複合金屬層和經圖案化之該光阻層，以形成線路層；以及於該線路層上鍍銅，以增加該線路層之厚度。