專利名稱：柔性電路用柔性層板的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及柔性電路，具體地講，涉及用于成形柔性電路的柔性層板。
發(fā)明的背景柔性電路在電氣接頭/導(dǎo)線需要承受振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。柔性電路通常包括一個(gè)聚合基片，基片上形成了銅制線路。電路通常由電沉積到聚合基片一側(cè)上的連續(xù)銅層構(gòu)成。在某些場合，可能希望能夠?qū)⑷嵝噪娐氛辰Y(jié)到一個(gè)支撐表面上，或利用位于兩個(gè)電路之間的中間絕緣層將兩個(gè)柔性電路附著到一起。
本發(fā)明提供了一種用于形成柔性電路的柔性電路元件以及一種可以附著到另一個(gè)表面上的柔性電路。
本發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供了一種柔性電路制造中所用柔性電路層板的成形方法，其包括以下步驟a)將一個(gè)連續(xù)銅層電沉積到一張大致連續(xù)的聚酰亞胺帶材的第一側(cè)上，帶材在第一側(cè)帶有至少一層金屬；b)改變聚酰亞胺帶材的第二側(cè)以提高其表面能；c)將一張膠帶施加到大致連續(xù)聚酰亞胺帶材的第二側(cè)上，膠帶由大致未固化聚合材料構(gòu)成，聚合材料在未固化狀態(tài)下具有這樣的性能，即在受到沿其平表面施加的壓力后不會(huì)流變；以及d)固化膠帶，其中膠帶的至少最外側(cè)區(qū)域只被部分固化。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種柔性電路制造中所用柔性電路層板的成形方法，其包括以下步驟a)將一個(gè)連續(xù)銅層沉積到一張大致連續(xù)的聚酰亞胺薄膜帶材的第一側(cè)上，帶材在第一側(cè)帶有一層金屬；b)將聚酰亞胺薄膜的第二側(cè)暴露給一種足夠等級(jí)的化學(xué)等離子，以改變聚酰亞胺薄膜的表面能；c)將至少一層金屬施加到聚酰亞胺薄膜的第二側(cè)上；d)將一張膠帶施加到位于聚酰亞胺薄膜的第二側(cè)上的至少一層金屬上，膠帶由大致未固化聚合材料構(gòu)成，聚合材料在未固化狀態(tài)下具有這樣的性能，即在受到沿其平表面施加的壓力后不會(huì)流變；以及e)感應(yīng)加熱聚合薄膜以固化膠帶，其中膠帶的至少最外側(cè)區(qū)域只被部分固化。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種柔性電路制造中所用柔性電路層板的成形方法，其包括以下步驟改變一張大致連續(xù)的聚酰亞胺帶材的第一側(cè)和第二側(cè)以提高它們的表面能；將一個(gè)連續(xù)銅層沉積到大致連續(xù)聚酰亞胺薄膜帶材的第一側(cè)上，第一側(cè)上帶有至少一層金屬；將一張膠帶施加到大致連續(xù)聚酰亞胺帶材的第二側(cè)上，膠帶由大致未固化聚合材料構(gòu)成，聚合材料在未固化狀態(tài)下具有這樣的性能，即在受到沿其平表面施加的壓力后不會(huì)流變；以及固化膠帶，其中膠帶的至少最外側(cè)區(qū)域只被部分固化。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于成形柔性電路的柔性層板。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如前所述的柔性層板，其中柔性層板的一側(cè)包括至少一個(gè)部分未固化的膠帶膜。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如前所述的柔性層板，其中柔性層板包括一個(gè)聚合層，其中一層銅附著在聚合基片的一側(cè)，而一層聚合膠帶施加在聚合基片的第二側(cè)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種如前所述的柔性層板，其中聚合膠帶是一張由聚合膠帶制成的尺寸穩(wěn)定薄膜。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種將聚合膠帶膜粘結(jié)到聚合基片上的方法。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種如前所述的方法，其中該方法包括對(duì)聚合基片進(jìn)行表面處理以提高其表面能的步驟。
通過下面結(jié)合附圖而對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所作描述，可以使這些以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)更加清楚。
附圖簡述本發(fā)明的實(shí)際形式表現(xiàn)為一些部件以及這些部件的布置，本發(fā)明的實(shí)施例詳細(xì)描述于說明書中并顯示于附圖中，附圖包括

圖1是用于成形柔性電路層板的生產(chǎn)流水線的示意性立視圖，以顯示本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖2是帶銅層的聚合帶材在經(jīng)受圖1所示過程之前的放大透視圖；圖3是沿圖1中的線3-3的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明形成的柔性電路層板。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述現(xiàn)在參照附圖，它們所顯示的內(nèi)容是出于解釋本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的目的，而不是出于限制它們的目的。圖1示出了用于成形根據(jù)本發(fā)明的柔性電路層板的生產(chǎn)流水線10的示意圖。在圖示的實(shí)施例中，一條大致連續(xù)的帶材或卷材20沿著一個(gè)預(yù)定路徑被輸送，該卷材由聚合基片制成并帶有一個(gè)形成在基片上的銅層。圖2示出了一部分卷材20的放大透視圖。在圖2中，聚合基片以22表示，而連續(xù)的銅層以24表示?；?2具有以22a表示的第一表面和以22b表示的第二表面。帶銅層的聚合基片優(yōu)選通過向聚合基片22的表面22a上施加一層金屬23而形成。層23可以通過金屬噴鍍技術(shù)施加，或利用化學(xué)氣相淀積工藝施加。
根據(jù)本發(fā)明，由帶銅層的聚合材料制成的大致連續(xù)卷材20沿著一個(gè)路徑被輸送，其中大致由未固化樹脂材料構(gòu)成的膠帶44被施加到卷材上。卷材20優(yōu)選由聚酰亞胺制成，具體地講，可以采用雙軸取向的聚酰亞胺，如杜邦公司的卡普頓(卡普頓(KAPTON)是杜邦公司的商標(biāo))。
根據(jù)本發(fā)明，膠帶44是未固化或基本上未固化的樹脂材料，該材料在承受沿其表面的作用力時(shí)基本上保持尺寸穩(wěn)定。這里所用的術(shù)語“尺寸穩(wěn)定”在未固化樹脂材料方面指的是樹脂具有這樣的性能，即在因疊加壓力而導(dǎo)致其平表面上受到壓力時(shí)，不會(huì)顯著改變其形狀或流變?；旧现v，希望用術(shù)語“尺寸穩(wěn)定”描述本發(fā)明所用的樹脂薄膜，以便與在承受作用力時(shí)會(huì)流變的未固化樹脂薄膜區(qū)別開。
在Minnesota Mining and Manufacturing(3M)公司制造和銷售的名稱為“High Performance Epoxy Adhesive Bonding Film(高性能環(huán)氧樹脂膠帶粘結(jié)薄膜)”的制品中，發(fā)現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明制造柔性層板20時(shí)使用膠帶44可以獲得益處。這種制品由一種環(huán)氧樹脂制成，并可以從3M公司購買到代號(hào)分別為“9901”和“9902”的厚度為大約1或2密耳的制品。制造商供應(yīng)的材料在其兩面帶有可去除保護(hù)性聚合薄膜。如制造商所公開，材料具有以下物理性能
根據(jù)本發(fā)明，聚合帶材22的暴露表面要經(jīng)受表面處理，如圖1中的方框30的示意性顯示，以改變聚合帶材的表面能，從而確保適宜地粘結(jié)。在這個(gè)方面，粘結(jié)的必要條件是濕化。如果沒有濕化，則兩種材料之間不會(huì)出現(xiàn)良好粘結(jié)。具體地講如果一個(gè)表面的表面能高于將被施加到其上的膠帶的表面能，則施加的膠帶將展開并將表面濕化，從而降低表面的總能。因此良好的粘結(jié)需要良好的濕化。
根據(jù)本發(fā)明，聚合基片22的暴露表面22b被處理以提高其表面能。表面22b的處理可以通過加熱或通過離子轟擊、等離子體處理、電蝕、放熱粒子或其它類型粒子轟擊、電磁波輻射蝕刻等實(shí)現(xiàn)。聚合基片22的表面22b還可以暴露在一種化學(xué)等離子體下，以使這種等離子體粘結(jié)在基片22上并提高基片的表面能，例如可以將基片22暴露給氧氣等離子體、低分子量硅烷等離子體以及諸如氯氣等離子體、溴氣等離子體等鹵族氣體等離子體。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，聚合基片22的表面22b要經(jīng)受兩步表面處理，以提高其表面粘結(jié)性能。表面22b的粘結(jié)性能可以通過以下方式而提高，即通過物理改變表面22b而提高其表面能、通過化學(xué)改變表面22b而提高其表面能或利用二者的組合。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，表面22b要經(jīng)受第一步表面處理，以便物理或化學(xué)改變表面22b，之后再經(jīng)受第二步處理，以將一個(gè)材料層沉積到改變了的表面22b上。
第一步優(yōu)選物理糙化或化學(xué)改變聚合基片22的表面22b。激光蝕刻或電磁輻射可以用于物理糙化表面22b。離子束轟擊或等離子體可以用于化學(xué)改變表面22b。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在第二步施加金屬層之前，氧氣(O2)等離子體施加到表面22b上。
現(xiàn)在參照第二步，優(yōu)選將至少一個(gè)薄金屬層32施加到先前處理過的表面22b上。施加到表面22b上的金屬層32的材料可以選自下面一組鉻、鈦、鋁、鎳、銅、鐵、釩、硅或它們的合金。金屬層32優(yōu)選通過普通金屬噴鍍技術(shù)施加。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在如第一步中所討論利用氧氣(O2)等離子體對(duì)表面22b進(jìn)行了表面處理后，鉻(Cr)被噴鍍到表面22b上。
鉻層32優(yōu)選具有大約50埃()至大約300埃()的厚度。鉻層32提供了這種表面能高于聚合基片22表面能的金屬表面，從而提高基片22與將要施加到其上的膠帶44之間的粘結(jié)性能。在這個(gè)方面，鉻層32能夠增強(qiáng)糙化表面22b的粘結(jié)性能。當(dāng)然可以理解，在一些應(yīng)用中，可能不需要這種附加粘結(jié)增強(qiáng)金屬32，而這種粘結(jié)增強(qiáng)僅需第一步表面處理就足以在表面22b與膠帶44之間獲得令人滿意的粘結(jié)力。
在表面處理過程30之后，大致連續(xù)的卷材20將移動(dòng)通過一個(gè)膠帶供應(yīng)組件40。膠帶供應(yīng)組件40包括一個(gè)卷筒42，卷筒上纏繞著薄膜形式的膠帶44。膠帶44優(yōu)選采用前面所述3M制造類型的。膠帶44的兩面通常帶有可拆除保護(hù)層46。在圖示過程中，膠帶44的面對(duì)著基片22的表面上的保護(hù)層46被一個(gè)薄膜承接輥52取下。具體地講，保護(hù)層46經(jīng)過一個(gè)壓輥54而被引導(dǎo)到承接輥52上。內(nèi)保護(hù)層46在去除后可以將膠帶44暴露給基片22的表面22b的鉻層32。加熱了的壓輥56迫使膠帶44與表面22b的層32彼此貼合，其中暴露的膠帶44與表面22b上的處理層32貼合。優(yōu)選將壓輥56加熱到足以預(yù)熱膠帶44的溫度，以確保層32牢固接觸基片22上的層32。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，帶有膠帶44的卷材20優(yōu)選以連續(xù)的方式被輸送通過一個(gè)在圖中以60表示的加熱元件。加熱元件60可以通過運(yùn)轉(zhuǎn)而加熱構(gòu)成膠帶44的未固化樹脂。膠帶44的加熱可以利用普通氣爐或電爐加熱裝置或感應(yīng)加熱裝置實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于前面所述的將鉻層32沉積到表面22b上的優(yōu)選實(shí)施例，卷材20優(yōu)選利用感應(yīng)加熱裝置加熱，其中在對(duì)金屬層32進(jìn)行感應(yīng)加熱時(shí)，由于熱量會(huì)從鄰近于膠帶44的金屬層32中發(fā)出并傳輸?shù)侥z帶44中，因此可以通過輻射和傳導(dǎo)而加熱膠帶44。加熱元件60優(yōu)選被這樣控制，以使膠帶44固化到本領(lǐng)域通常所說的“B級(jí)”。在這個(gè)方面，通常理解為“A級(jí)”樹脂表示樹脂是基本上未固化的?！癇級(jí)”樹脂表示樹脂是部分固化但未完全固化的?！癈級(jí)”樹脂表示樹脂基本上完全固化了。
因此，根據(jù)本發(fā)明，卷材20上的膠帶44只能部分固化到B級(jí)。之后，帶膠帶44的卷材20優(yōu)選在兩個(gè)壓輥62之間通過。這樣，可以根據(jù)前面所述的過程形成以70表示的一張連續(xù)層板。之后，層板70可以被切割成板材，如圖1中示意性顯示。
圖3示出了根據(jù)圖1所示過程形成的柔性層板70的橫截面圖，其中帶有保護(hù)性可去除帶材46的部分固化膠帶44被附著到在其表面22a帶有銅層24的聚合基片22上。
前面描述了本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，所描述的實(shí)施例只是出于解釋目的，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以作出多種替代和修改。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，對(duì)卷材20的感應(yīng)加熱可以被這樣控制，以使膠帶44上的與卷材相接觸的區(qū)域達(dá)到一個(gè)溫度，從而使膠帶的該區(qū)域完全固化到C級(jí)，但膠帶44上的其他區(qū)域，具體地講是膠帶的外表面，則不會(huì)在足夠長的時(shí)間內(nèi)達(dá)到使該區(qū)域完全固化的溫度，因此，膠帶外表面保持至少部分固化，即位于A級(jí)、B級(jí)或二者的混合。在這種情況下可以認(rèn)為所有這些修改和替代均包含在提出權(quán)利要求的發(fā)明及其等效物范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種柔性電路制造中所用柔性電路層板的成形方法，其包括以下步驟a)將一個(gè)連續(xù)銅層沉積到一張大致連續(xù)的聚酰亞胺薄膜帶材的第一側(cè)上，帶材在所述第一側(cè)帶有一層金屬；b)將所述聚酰亞胺薄膜的第二側(cè)暴露給一種足夠等級(jí)的化學(xué)等離子，以改變所述聚酰亞胺薄膜的表面能；c)將至少一層金屬施加到所述聚酰亞胺薄膜的所述第二側(cè)上；d)將一張膠帶施加到位于所述聚酰亞胺薄膜的所述第二側(cè)上的所述至少一層金屬上，所述膠帶由大致未固化聚合材料構(gòu)成，所述聚合材料在未固化狀態(tài)下具有這樣的性能，即在受到沿其平表面施加的壓力后不會(huì)流變；以及e)感應(yīng)加熱所述聚合薄膜以固化所述膠帶，其中所述膠帶的至少最外側(cè)區(qū)域只被部分固化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b)中的所述化學(xué)等離子體是氧氣。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c)中施加的所述至少一層金屬由選自下面一組的金屬形成鉻、鈦、鋁、鎳、銅、鐵、釩、硅或它們的合金。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟c)中施加的所述至少一層金屬的厚度為大約50至大約300埃。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟c)中施加的所述至少一層金屬是鉻。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述感應(yīng)加熱的步驟被這樣控制，即能夠使所述膠帶上的與所述至少一層金屬相接觸的區(qū)域被完全固化，而所述膠帶的最外側(cè)區(qū)域被部分固化。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述膠帶的所述第一表面被完全固化。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述膠帶的所述第一表面被固化到C級(jí)，而所述膠帶的所述第二表面被固化到B級(jí)。
9.如權(quán)利要求9所述的柔性電路層板，其特征在于，所述膠帶是由樹脂制成的尺寸穩(wěn)定薄膜。
10.一種柔性電路制造中所用柔性電路層板的成形方法，其包括以下步驟將一個(gè)連續(xù)銅層沉積到一張大致連續(xù)的聚酰亞胺薄膜帶材的第一側(cè)上，帶材在所述第一側(cè)帶有至少一層金屬；改變所述聚酰亞胺帶材的第二側(cè)以提高其表面能；將一張膠帶施加到所述大致連續(xù)聚酰亞胺帶材的所述第二側(cè)上，所述膠帶由大致未固化聚合材料構(gòu)成，所述聚合材料在未固化狀態(tài)下具有這樣的性能，即在受到沿其平表面施加的壓力后不會(huì)流變；以及固化所述膠帶，其中所述膠帶的至少最外側(cè)區(qū)域只被部分固化。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述膠帶是尺寸穩(wěn)定薄膜。
12.一種柔性電路制造中所用柔性電路層板的成形方法，其包括以下步驟改變一張大致連續(xù)的聚酰亞胺帶材的第一側(cè)和第二側(cè)以提高它們的表面能；將至少一層金屬沉積到所述大致連續(xù)聚酰亞胺薄膜帶材的所述第一側(cè)上；將一個(gè)連續(xù)銅層沉積到位于所述大致連續(xù)聚酰亞胺薄膜帶材的所述第一側(cè)上的所述至少一層金屬上；將一張膠帶施加到所述大致連續(xù)聚酰亞胺帶材的所述第二側(cè)上，所述膠帶由大致未固化聚合材料構(gòu)成，所述聚合材料在未固化狀態(tài)下具有這樣的性能，即在受到沿其平表面施加的壓力后不會(huì)流變；以及固化所述膠帶，其中所述膠帶的至少最外側(cè)區(qū)域只被部分固化。
全文摘要
一種柔性電路制造中所用柔性電路層板(70)的成形方法包括以下步驟:將一個(gè)連續(xù)銅層(24)電沉積到一張大致連續(xù)的聚酰亞胺帶材(22)的第一側(cè)上,帶材在第一側(cè)帶有一層金屬(23);改變聚酰亞胺帶材的第二側(cè)以提高其表面能;將一張運(yùn)行的膠帶(44)施加到大致連續(xù)聚酰亞胺帶材的第二側(cè)上,膠帶由大致未固化聚合材料構(gòu)成;以及固化膠帶,其中膠帶的至少最外側(cè)區(qū)域只被部分固化。
文檔編號(hào)B32B27/00GK1346310SQ9980979
公開日2002年4月24日 申請(qǐng)日期1999年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月12日
發(fā)明者邁克爾·A·琴坦尼, 馬克·庫斯納 申請(qǐng)人:Ga－Tek公司(商業(yè)活動(dòng)中稱為哥德電子公司)