用于超细线路FPC及COF材料的纳米金属基板的制作方法

本实用新型属于电子基板技术领域，特别是涉及一种用于超细线路FPC及COF材料的纳米金属基板。

背景技术：

FPC(Flexible Printed Circuit)，即柔性印刷电路板，俗称“软板”，具有轻、薄、短、小等优点，在手机、数字照相机、数字摄影机等小型电子产品中被广泛采用，而COF(Chip On Film，覆晶薄膜封装)技术，是运用柔性电路板作封装芯片载体将芯片与柔性电路板电路结合的技术。随着电子产品趋向微小型化发展，FPC或COF柔性电路板在功能上均要求更强大且趋向高频化、高密度和细线化的发展方向。

挠性覆铜板是FPC或COF加工的基板材料，而挠性覆铜板的高密度、细线化的性能很大程度取决于薄铜箔部分的加工工艺。

目前基板厂商对薄铜箔部分的加工主要采用两类办法：一是溅镀法/镀铜法，二是载体铜箔法。

溅镀法/镀铜法，以PI(聚酰亚胺)膜为基材，在PI膜上溅镀含铬的合金作为中介层，再溅镀铜金属为晶种层，然后电镀铜使铜层增厚。但是一般PI膜表面粗糙度在10-20nm，接着力不佳，需要对PI膜以电浆或短波长紫外线进行表面处理，但是处理后的PI膜对后续热处理要求高，否则接着力劣化剥离；另外，由于PI膜的表面具有一定的粗糙度，在极薄铜箔电镀时表面容易产生针孔；并且该方法制成的薄铜箔在COF或FPC蚀刻工艺中常造成蚀刻不完全，线路根部残留微量的铬金属会造成离子迁移的问题，而影响细线路化COF或FPC的质量。

而载体铜箔法，虽然载体层保护铜箔不折伤、垫伤，但是剥离时可能很难剥离，造成加工困难，而剥离时的应力残留容易造成铜箔变形及尺寸涨缩变化，另外，超薄铜箔价格昂贵且难以取得，加上超薄铜箔加工不易，所以现有铜箔厚度难以低于6um以下。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于超细线路FPC及COF材料的纳米金属基板，具有极佳的耐离子迁移性、尺寸安定性、耐药品性、耐热耐高温性及接着力；适用于镭射加工，适用于激光加工盲孔/微孔，且不易产生针孔，适合细线路蚀刻，不易侧蚀；本实用新型采用纳米铜设计，满足基板细线化发展的需求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种用于超细线路FPC及COF材料的纳米金属基板，包括低热膨胀系数聚酰亚胺层、形成于所述低热膨胀系数聚酰亚胺层至少一面的粗化聚酰亚胺层、形成于所述粗化聚酰亚胺层另一面的超薄纳米金属层和保护膜层，所述粗化聚酰亚胺层介于所述低热膨胀系数聚酰亚胺层和所述超薄纳米金属层之间，所述超薄纳米金属层介于所述粗化聚酰亚胺层和所述保护膜层之间；

所述低热膨胀系数聚酰亚胺层的厚度为12.5-100um；

所述粗化聚酰亚胺层的厚度为2-5um；

所述超薄纳米金属层的厚度为90-800nm；

所述保护膜层的厚度为6-60um；

所述低热膨胀系数聚酰亚胺层是指热膨胀系数为4-19ppm/℃的聚酰亚胺层；

所述粗化聚酰亚胺层是与超薄纳米金属层接触的面为粗糙面且表面粗糙度介于50-800nm之间的聚酰亚胺层；

所述超薄纳米金属层是溅镀层或电镀层。

进一步地说，所述纳米金属基板是由低热膨胀系数聚酰亚胺层、形成于所述低热膨胀系数聚酰亚胺层任一面的粗化聚酰亚胺层、形成于所述粗化聚酰亚胺层另一面的超薄纳米金属层和保护膜层所构成的单面纳米金属基板。

进一步地说，所述纳米金属基板是由低热膨胀系数聚酰亚胺层、形成于所述低热膨胀系数聚酰亚胺层双面的粗化聚酰亚胺层、形成于所述粗化聚酰亚胺层另一面的超薄纳米金属层和保护膜层所构成的双面纳米金属基板。

进一步地说，所述低热膨胀系数聚酰亚胺层的厚度为12.5-50um，所述超薄纳米金属层的厚度为90-200nm，所述保护膜层的厚度为28-60um，所述低热膨胀系数聚酰亚胺层的热膨胀系数为4-11ppm/℃，所述粗化聚酰亚胺层是表面粗糙度介于80-400nm之间的聚酰亚胺层。

进一步地说，构成所述粗化聚酰亚胺层的所述粗糙面的结构可以是经过表面电晕或电浆处理，也可以是所述粗化聚酰亚胺层上且与超薄纳米金属层接触的表面可以形成有粉体粗化层，所述粉体粗化层是由含有二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氢氧化铝和碳酸钙中的至少一种的无机物粉体构成的材料层或含有卤素、磷系、氮和硼系中的至少一种阻燃性化合物粉体构成的材料层。

进一步地说，所述超薄纳米金属层是铜箔层或是铜箔层与其他金属层构成的多层合金金属层，所述其他金属层是指银层、镍层、铬层、钯层、铝层、钛层、铜层、钼层、铟层、铂层和金层中的至少一种，其中，所述铜箔层的厚度为90-150nm，所述其他金属层的每层厚度为5-15nm。

进一步地说，所述超薄纳米金属层是以下六种结构中的一种：

一、一层结构：由单层铜箔层构成，所述铜箔层的厚度为0.1-0.2um；

二、两层叠构：由铜箔层以及形成于铜箔层任一面的镍层构成，所述铜箔层的厚度为90-150nm，所述镍层的厚度为5-15nm；

三、两层叠构：由铜箔层以及形成于铜箔层任一面的银层构成，所述铜箔层的厚度为90-150nm，所述银层的厚度为5-15nm；

四、三层叠构：由铜箔层以及形成于铜箔层一面的镍层和形成于铜箔层另一面的银层构成，所述铜箔层的厚度为90-150nm，所述镍层和所述银层的厚度各自为5-15nm；

五、三层叠构：由铜箔层以及分别形成于铜箔层两面的镍层构成，所述铜箔层的厚度为90-150nm，两面所述镍层的厚度各自为5-15nm；

六、三层叠构：由铜箔层以及形成于铜箔层一面的铜层和形成于铜箔层另一面的镍层构成，所述铜箔层的厚度为90-150nm，所述铜层和所述镍层的厚度各自为5-15nm。

进一步地说，所述保护膜层是载体膜层，所述载体膜层由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)层以及形成于所述PET层的一个表面的低黏着层构成，所述载体膜层通过所述低黏着层贴覆于所述超薄纳米金属层表面，其中，所述PET层的厚度为23-50um，所述低黏着层的厚度为5-10um，所述低黏着层的离型力为1-5g。

进一步地说，所述保护膜层是干膜层，所述干膜层包括感光树脂层和透光膜层，所述感光树脂层的一面覆盖所述透光膜层且另一面贴覆于所述超薄纳米金属层表面。

本实用新型的有益效果至少具有以下几点：

一、本实用新型的低热膨胀系数聚酰亚胺层和粗化聚酰亚胺层构成的多层叠构，可以降低纳米金属基板的CTE(热膨胀系数)值，使得纳米金属基板的尺寸涨缩更小，具有极佳的尺寸安定性，适用于超细线路的应用；

二、由于本实用新型的粗化聚酰亚胺层采用的是表面粗糙度介于50-800nm之间的PI膜，该PI膜为一种经过粗化处理的PI树脂，可以增加与金属层的接着力，并且其表面粗化处理经过表面电晕、电浆处理或表面的粉体粗化层含有无机物粉体或阻燃性之化合物，可以提升表面能，增加粗化聚酰亚胺层与超薄纳米金属层之间的接着力，无机物粉体或阻燃性之化合物还能提升其表面的硬度和阻燃性；

三、本实用新型超薄纳米金属层包括铜箔层与其他金属层构成的多层合金金属层，合金层的设计有利于提高纳米金属基板的耐离子迁移性，提高FPC或COF材料的细线化质量及绝缘性能；

四、本实用新型的保护膜层可选用载体膜层或干膜层，载体膜或干膜都适用于半加成法工艺，半加成法的技术更适用FPC或COF材料薄型高密度的细线化线路要求；并且载体膜和干膜都可以保护超薄纳米金属层在FPC或COF半加成制程前不折伤、垫伤和氧化；

当保护膜层选用载体膜层时，载体膜层由PET层和低黏着层构成，载体膜层通过低黏着层贴覆于超薄纳米金属层表面，PET的耐温性在180-220℃，耐热耐高温性好；低黏着层的离型力仅为1-5g，因此载体膜层容易被剥离，剥离后不易造成纳米金属基板粘黏铜颗粒于载体膜上，剥离时残余应力小不会造成超薄纳米金属层变形，不影响基板的尺寸安定性，有利于下游加工的使用与提升良率；

当保护膜层选用干膜层时，干膜层包括感光树脂层和透光膜层，感光树脂层的一面覆盖透光膜层且另一面贴覆于超薄纳米金属层表面，通过紫外线的照射，感光树脂层中部分树脂发生交联固化反应，形成一种稳定的物质附着于板面上，再显影、脱膜，即得所需线路，因此使用干膜成像可靠度高，可以减少下游加工工序，使之直接用于曝光显影线路蚀刻，有利于实现机械化和自动化；

五、当低黏着层选用耐高温硅胶黏着层或丙烯酸黏着层时，其密着性极佳，高温高湿下与超薄纳米金属层的接口不会脱层/分离；

六、本实用新型的纳米金属基板不会发生卷曲，尺寸安定性优良，适合镭射加工，适用于微孔/盲孔及任何孔形要求；并且采用多次溅镀或多层电镀合金，镀层面铜均匀，不易产生针孔，适合细线路蚀刻，不易侧蚀；

七、本实用新型的超薄纳米金属层的厚度为90-200nm，线宽/线距可至15/15um，甚至10/10um或更低线路要求，纳米铜的设计满足FPC或COF基板的细线化要求。

附图说明

图1是本实用新型单面纳米金属基板的结构示意图；

图2是本实用新型双面纳米金属基板的结构示意图；

图3是本实用新型载体膜层的结构示意图；

图4是本实用新型干膜层的结构示意图；

图5是本实用新型超薄纳米金属层的六种结构中的第一种示意图；

图6是本实用新型超薄纳米金属层的六种结构中的第二种示意图；

图7是本实用新型超薄纳米金属层的六种结构中的第三种示意图；

图8是本实用新型超薄纳米金属层的六种结构中的第四种示意图；

图9是本实用新型超薄纳米金属层的六种结构中的第五种示意图；

图10是本实用新型超薄纳米金属层的六种结构中的第六种示意图；

图11是本实用新型实施例中基板截取的样板图；

附图中各部件的标记如下：

100-低热膨胀系数聚酰亚胺层；

200-粗化聚酰亚胺层；

300-超薄纳米金属层；

301-铜箔层、302-镍层、303-银层、304-铜层；

400-保护膜层；

401-PET层、402-低黏着层、403-感光树脂层和404-透光膜层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：一种用于超细线路FPC及COF材料的纳米金属基板，如图1-10所示，本实用新型包括低热膨胀系数聚酰亚胺层100、形成于所述低热膨胀系数聚酰亚胺层100至少一面的粗化聚酰亚胺层200、形成于所述粗化聚酰亚胺层200另一面的超薄纳米金属层300和保护膜层400，所述粗化聚酰亚胺层200介于所述低热膨胀系数聚酰亚胺层100和所述超薄纳米金属层300之间，所述超薄纳米金属层300介于所述粗化聚酰亚胺层200和所述保护膜层400之间；

所述低热膨胀系数聚酰亚胺层100的厚度为12.5-100um；

所述粗化聚酰亚胺层200的厚度为2-5um；

所述超薄纳米金属层300的厚度为90-800nm；

所述保护膜层400的厚度为6-60um；

所述低热膨胀系数聚酰亚胺层是指热膨胀系数为4-19ppm/℃的聚酰亚胺层；

所述粗化聚酰亚胺层200是与超薄纳米金属层接触的面为粗糙面且表面粗糙度介于50-800nm之间的聚酰亚胺层；

所述超薄纳米金属层300是溅镀层或电镀层。

所述纳米金属基板是由低热膨胀系数聚酰亚胺层100、形成于所述低热膨胀系数聚酰亚胺层100任一面的粗化聚酰亚胺层200、形成于所述粗化聚酰亚胺层200另一面的超薄纳米金属层300和保护膜层400所构成的单面纳米金属基板。

所述纳米金属基板是由低热膨胀系数聚酰亚胺层100、形成于所述低热膨胀系数聚酰亚胺层100双面的粗化聚酰亚胺层200、形成于所述粗化聚酰亚胺层200另一面的超薄纳米金属层300和保护膜层400所构成的双面纳米金属基板。

所述低热膨胀系数聚酰亚胺层100的厚度为12.5-50um，所述超薄纳米金属层300的厚度为90-200nm，所述保护膜层400的厚度为28-60um，所述低热膨胀系数聚酰亚胺层100的热膨胀系数为4-11ppm/℃，所述粗化聚酰亚胺层200是表面粗糙度介于80-400nm之间的聚酰亚胺层。

低热膨胀系数聚酰亚胺层和粗化聚酰亚胺层采用的颜色皆为黑色、黄色、白色或透明色，但不限于此。本实用新型的低热膨胀系数聚酰亚胺层和粗化聚酰亚胺层皆采用黑色，黑色粗化聚酰亚胺层与超薄纳米金属层的接着力＞0.8kgf/cm。

构成所述粗化聚酰亚胺层200的所述粗糙面的结构可以是经过表面电晕或电浆处理，也可以是所述粗化聚酰亚胺层上且与超薄纳米金属层接触的表面可以形成有粉体粗化层，所述粉体粗化层是由含有二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氢氧化铝和碳酸钙中的至少一种的无机物粉体构成的材料层或含有卤素、磷系、氮和硼系中的至少一种阻燃性化合物粉体构成的材料层。

所述超薄纳米金属层300是铜箔层或是铜箔层与其他金属层构成的多层合金金属层，所述其他金属层是指银层、镍层、铬层、钯层、铝层、钛层、铜层、钼层、铟层、铂层和金层中的至少一种，其中，所述铜箔层的厚度为90-150nm，所述其他金属层的每层厚度为5-15nm。

所述超薄纳米金属层300是以下六种结构中的一种：

一、一层结构：由单层铜箔层301构成，所述铜箔层301的厚度为0.1-0.2um；

二、两层叠构：由铜箔层301以及形成于铜箔层任一面的镍层302构成，所述铜箔层301的厚度为90-150nm，所述镍层302的厚度为5-15nm；

三、两层叠构：由铜箔层301以及形成于铜箔层任一面的银层303构成，所述铜箔层301的厚度为90-150nm，所述银层303的厚度为5-15nm；

四、三层叠构：由铜箔层301以及形成于铜箔层一面的镍层302和形成于铜箔层另一面的银层303构成，所述铜箔层301的厚度为90-150nm，所述镍层302和所述银层303的厚度各自为5-15nm；

五、三层叠构：由铜箔层301以及分别形成于铜箔层两面的镍层302构成，所述铜箔层301的厚度为90-150nm，两面所述镍层302的厚度各自为5-15nm；

六、三层叠构：由铜箔层301以及形成于铜箔层一面的铜层304和形成于铜箔层另一面的镍层302构成，所述铜箔层301的厚度为90-150nm，所述铜层304和所述镍层303的厚度各自为5-15nm。

所述保护膜层400是载体膜层，所述载体膜层由PET层401以及形成于所述PET层401的一个表面的低黏着层构成，所述载体膜层通过所述低黏着层402贴覆于所述超薄纳米金属层300表面，其中，所述PET层401的厚度为23-50um，所述低黏着层402的厚度为5-10um，所述低黏着层402的离型力为1-5g。

当低黏着层选用耐高温硅胶黏着层或丙烯酸黏着层时，其密着性极佳，高温高湿下，与超薄纳米金属层的接口不会脱层/分离。

所述保护膜层400是干膜层，所述干膜层包括感光树脂层403和透光膜层404，所述感光树脂层403的一面覆盖所述透光膜层404且另一面贴覆于所述超薄纳米金属层300表面。

按以下方法对下表1中的实施例1-实施例5制得的纳米金属基板进行尺寸安定性能测试，并与现有纳米金属基板(对比例)进行比较，记录如下表1：

尺寸安定性的测试方法按以下步骤进行：

1、基板裁取如图11尺寸后，以冲孔机在四周打出四个孔分别标以A、B、C、D；

2、以二次元坐标仪分别量测A-B，C-D，A-C，B-D孔中心之距离并记录之(I)；

3、将基板的铜完全蚀刻掉，以清水清洗1min后，擦拭干燥(23±2℃；50±5％RH)，静置24h；

4、以二次元坐标仪分别量测A-B，C-D，A-C，B-D孔中心之距离并记录之(F1)，以计算公式1算MD、TD的尺寸安定性数据，其为Method B之结果；

5、将以上基板以150±2℃烘烤30±2min，取出放入干燥箱(23±2℃，50±5％RH)静置24h；

6、再以二次元坐标仪分别量测A-B，C-D，A-C，B-D孔中心之距离并记录之(F2)，以计算公式1计算MD、TD的尺寸安定性数据，其为Method C之结果，并以Method B之结果和Method C之结果计算其MD、TD变化率。

计算公式1:

注：AB:A到B的距离

CD:C到D的距离

AC:A到C的距离

BD:B到D的距离

MD：机械方向的变化量

TD：产品方向的变化量

I：初态测量值

F(F1，F2)：末态测量值

表1

由表1可知，本实用新型的纳米金属基板的尺寸涨缩率较小，尺寸安定性好，适用于超细线路的应用。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。