專利名稱：用于制造具提高剝離強度的覆銅箔層壓板的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造覆銅箔層壓板的設(shè)備和方法；并且更具體地，涉及一種用于制造覆銅箔層壓板的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法可以大大地提高熱塑性液晶聚合物與銅箔之間的剝離強度。
背景技術(shù)：
通常，印刷電路板指通過采用諸如形成布線圖案(patterning)和蝕刻之類的技術(shù)在覆銅箔層壓板上形成電路而得到的產(chǎn)品，其中所述覆銅箔層壓板是由層壓在一種譬如酚醛紙樹脂(paper phenol resin)或者玻璃環(huán)氧樹脂(glass epoxy resin)之類材料上的銅箔構(gòu)成。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的印刷電路板重量越來越輕且尺寸越來越小，以便以高的集成度安裝部件，并且印刷電路板作為提高集成度的基本因素越來越重要。
由于印刷電路板的這種重要性，也用各種各樣的方式來制造和使用覆銅箔層壓板。特別是，隨著半導體集成電路的集成度令人驚奇地增加以及用于直接安裝小芯片部件的表面貼裝技術(shù)的發(fā)展，諸如移動通信裝置之類的電子產(chǎn)品的重量和尺寸正在快速地降低。因此，在電子制品內(nèi)的安裝比剛性印刷電路板(剛性PCB)方便得多的柔性印刷電路板的使用正在增加。還有，為了達到電路布線的高集成度，多層柔性PCB或者剛性-柔性多層PCB的使用現(xiàn)在也在迅猛增長。
同時，通常還將聚酰亞胺用作這些柔性和剛性-柔性印刷電路板的材料。然而，由于高的吸水率，使用聚酰亞胺在尺寸穩(wěn)定性上存在問題，并且一個缺點是聚酰亞胺在高頻范圍(GHz范圍)內(nèi)介電常數(shù)(Dk)和耗散因數(shù)(Df)劣化。因此，人們注重于用熱塑性液晶聚合物(LCP)作為聚亞酰胺的替代材料。
熱塑性液晶聚合物具有由于低的吸水率(＜0.1％)而得到的高尺寸穩(wěn)定性、與銅箔相似的熱膨脹系數(shù)(16-18ppm/℃)，以及在高頻范圍(GHz)范圍內(nèi)的低介電常數(shù)(Dk)和耗散因數(shù)(Df)。鑒于這些優(yōu)勢，不僅期望熱塑性液晶聚合物在柔性以及柔性-剛性印刷電路板中替代聚酰亞胺，還期望它用作用于移動電話、半導體(例如BGA、CSP等)，網(wǎng)絡(luò)基底(network substrate)以及類似物的HDI中的絕緣材料。
近來，全球主要的化學公司，包括蒂科納工程塑料(Ticona-Polyplastics)、住友(Sumitomo)和杜邦都在生產(chǎn)和銷售熱塑性液晶聚合物樹脂。還有包括可樂麗(Kuraray)、新日本制鐵化學公司(Nippon Steel Chemical Co.，)、羅杰斯(Rogers)，以及高泰克斯(Goretex)等公司都使用熱塑性液晶聚合物樹脂來制造絕緣膜和柔性覆層層壓板(FCCL)，以應(yīng)用到板材。
用于制造柔性覆銅箔層壓板的現(xiàn)有技術(shù)方法可以大致地分為以下兩類(1)制造方法1，包括在一個銅箔(12或18微米)上形成粗糙不平并且借助于兩個加熱輥在所述銅箔上熱壓一個熱塑性液晶聚合物膜；和(2)制造方法2，使用用于制造譬如FR4層壓板那樣的覆銅箔層壓板的壓制法。
通過在銅箔表面上形成粗糙不平并且在銅箔上熱壓一個熱塑性液晶聚合物膜而制造覆銅箔層壓板的第一類方法在圖1中示出。如圖1中所示，為了在通過驅(qū)動輥子126a和126b而在卷軸124a和124b之間輸送的熱塑性液晶聚合物膜110的一面或者雙面上形成電路布線，銅箔112經(jīng)過上壓輥120和下壓輥122，并且在此同時，層壓到熱塑性液晶聚合物膜110上，從而制造柔性覆銅箔層壓板(FCCL)100。
使用在制造FR4覆銅箔層壓板時所采用的壓制法來制造覆銅箔層壓板的所述第二類方法在圖2A中示出。如圖2A中所示，該制造方法包括以下步驟準備具有平坦表面的第一和第二堅固金屬壓板；準備第一和第二平坦加熱板；準備第一和第二銅箔；并且在第一和第二銅箔之間夾入一個熱塑性液晶聚合物膜并且在真空中用第一和第二金屬壓板把第一和第二銅箔熱壓到熱塑性液晶聚合物膜上，從而形成一個柔性的覆銅箔層壓板。
在現(xiàn)有技術(shù)的壓制法中，優(yōu)點在于可以方便地制造覆銅箔層壓板，因為使用與制造諸如FR4層壓板之類的覆銅箔層壓板的現(xiàn)有技術(shù)方法相似的方式來同時地壓所述銅箔和熱塑性液晶聚合物膜。然而，壓制法具有缺點由于熱塑性液晶聚合物與FR4之間特性上的差異(例如，由于溫度變化導致的熱變形)，所以難于得到具有均勻的尺寸穩(wěn)定性的制品，并且其生產(chǎn)率要低于通過用加熱輥進行熱壓而制造覆銅箔層壓板的方法。
特別地，對于柔性或者剛性-柔性的PCB而言，期望轉(zhuǎn)變成輥對輥的工藝，從而，需要有一種能夠制造輥式柔性覆銅箔層壓板的方法。
另外，所述采用加熱輥的方法包括在熱壓之前在銅箔的表面形成粗糙不平，以增加銅箔與熱塑性液晶聚合物膜之間的剝離強度。還有，鑒于壓制法會出現(xiàn)低尺寸穩(wěn)定性的問題，在熱壓以前進行一個預(yù)熱步驟，以解決由高溫熱壓所引起的快速熱膨脹的問題。
日本的株式會社可樂麗具有數(shù)個涉及用熱塑性液晶聚合物膜和銅箔制得覆銅箔層壓板的待批專利申請(日本專利公開號2000-263577、2000-343610、2001-079946、2001-079947和2003-103700)。
然而，在通過所述壓制法以及通過所述采用加熱輥的熱壓法而制造的覆銅箔層壓板中，銅箔與熱塑性液晶聚合物膜之間顯示出的剝離強度遠小于0.8kN/m，而0.8kN/m是對于PCB材料的最低水準。因此，有必要提高該剝離強度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提出本發(fā)明以解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種用于制造覆銅箔層壓板的設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法可以大大提高熱塑性液晶聚合物與銅箔之間的剝離強度，從而使覆銅箔層壓板能夠用作PCB材料。
為了實現(xiàn)上述的目的，在一個方面，本發(fā)明提供一種用于制造覆銅箔層壓板的設(shè)備，該設(shè)備包括一個涂覆裝置，用于用熱塑性液晶聚合物溶液薄薄地涂覆銅箔的表面；一個溶劑去除裝置，用于干燥所涂覆的液晶聚合物溶液而去除所涂覆溶液的溶劑；和一個熱壓裝置，用于采用加熱輥在銅箔上層壓和熱壓一個熱塑性液晶聚合物膜，從而制造覆銅箔層壓板。
在另一個方面，本發(fā)明提供一種用于制造覆銅箔層壓板的方法，該方法包括以下步驟(1)在銅箔的具有粗糙不平的表面上涂覆熱塑性液晶聚合物溶液到一個薄的厚度；(2)干燥所涂覆的液晶聚合物溶液以去除所述聚合物溶液的溶劑；以及(3)通過加熱輥在銅箔上層壓和熱壓一個熱塑性液晶聚合物膜，從而制造覆銅箔層壓板。


從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所作的詳細說明，可以更清晰地理解本發(fā)明的上述目標和其它目標以及本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，在所述附圖中圖1示出一種用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用輥子制造覆銅箔層壓板的方法；圖2A至圖2B示出一種用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用壓力制造覆銅箔層壓板的方法；圖3示出一種根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于制造具有改進的剝離強度的覆銅箔層壓板的設(shè)備的結(jié)構(gòu)；而圖4為一流程圖，示出一種根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于制造具有改進的剝離強度的覆銅箔層壓板的方法。
具體實施例方式
下面參考圖3和圖4詳細地說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式。
圖3示出一種根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于制造覆銅箔層壓板的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如圖3中所示，所述制造設(shè)備包括一個銅箔進給輥301；一個熱塑性液晶聚合物膜進給輥302；一個覆銅箔層壓板儲存輥303；一個用于加熱涂覆有熱塑性液晶聚合物的銅箔313的加熱單元324；銅箔輸送輥326a和326b，用于使得從銅箔進給輥301饋給的銅箔310可以通過一個涂覆單元328；加熱輥320和322，用于在已經(jīng)經(jīng)過加熱單元324的覆有熱塑性液晶聚合物的銅箔上面層壓一個熱塑性液晶聚合物膜，并且擠壓和加熱該層壓板；以及一個覆銅箔層壓板輸送輥326c，用于將覆銅箔層壓板314從加熱輥320和322輸送到覆銅箔層壓板儲存輥303。
隨著銅箔從銅箔進給輥301饋送出來，銅箔輸送輥326a和326b使得銅箔310經(jīng)過涂覆單元328。在此時，從銅箔進給輥301饋送的銅箔310具有一形成于其表面上的粗糙不平，并且由于這種粗糙不平，稍后要施加的熱塑性液晶聚合物溶液將會良好地粘著到銅箔的表面上。
然后，在涂覆單元328中，使銅箔310薄薄地涂覆以熱塑性液晶聚合物溶液。由于所涂覆的聚合物溶液，所制得覆銅箔層壓板的剝離強度可以較現(xiàn)有技術(shù)大大地提高。
該熱塑性液晶聚合物溶液可以含有0-30％體積的填料，其中所述填料起降低熱膨脹系數(shù)和翹曲性的作用。
可以用于本發(fā)明的填料的例子包含無機材料，譬如二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦和碳酸鈣，以及有機材料，譬如碳和石墨。在表面上形成有粗糙不平的銅箔上涂覆所述液晶聚合物溶液可以采用輥子涂覆、浸漬涂覆、噴霧涂覆、離心式涂覆(spinner coating)、幕式涂覆、縫隙涂覆(slot coating)或者絲網(wǎng)印刷工藝。
在用熱塑性液晶聚合物溶液涂覆所述銅箔以后，在加熱單元324中以50-100℃預(yù)干燥30分鐘到2小時，然后在250-300℃完全干燥1-4小時，從而去除所述聚合物溶液的溶劑。
然后，通過加壓輥320和322，把從熱塑性液晶聚合物膜進給輥302饋送來的熱塑性液晶聚合物膜312層壓到已經(jīng)經(jīng)過涂覆單元且所涂覆的熱塑性液晶溶液已經(jīng)干燥的銅箔313上，然后，該層壓板經(jīng)受熱壓(即加熱且加壓)，從而制成覆銅箔層壓板314。
在通過加熱輥320和322把熱塑性液晶聚合物膜312熱壓到銅箔313上的工藝中，所述熱壓在高于液晶聚合物膜的熱變形溫度的溫度下進行。如上所述地在涂覆工藝后進行熱壓工藝的原因在于只通過涂覆而不經(jīng)熱壓制造的覆銅箔層壓板會具有以下的問題覆銅箔層壓板表面平坦性和厚度不均勻的問題；以及在去除溶劑的干燥過程中由于熱塑性液晶聚合物的皺縮引起的翹曲問題。
由于在涂覆單元中涂施的熱塑性液晶聚合物溶液與由加熱輥320和322熱壓的熱塑性液晶聚合物膜采用相同材料制造，通過以比其熱變形溫度更高的溫度、1至5米/分鐘的速度、以及和1至10Mpa的壓力來熱壓可以在其間獲得足夠的粘著力。
圖4是一流程圖，示出一種根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于制造具有提高的剝離強度的覆銅箔層壓板的方法。
如圖4中所示，從所述銅箔進給輥饋送一個厚度例如是12微米的銅箔，所述銅箔輸送輥使得該銅箔經(jīng)過涂覆單元。在涂覆單元內(nèi)，為所述銅箔薄薄地涂覆一層熱塑性液晶聚合物溶液(步驟S110)。
所述熱塑性液晶聚合物溶液可以含有0-30％體積的填料，其中，所述填料起降低熱膨脹系數(shù)的作用。
然后，在所述加熱單元中，通過例如在80℃預(yù)干燥1小時，然后在250℃完全干燥2小時(步驟S112)而去除所涂覆熱塑性液晶聚合物溶液的溶劑。
然后，在270℃的溫度、1米/分鐘的速度和3Mpa的壓力下，借助于熱壓輥，在已經(jīng)過涂覆單元且所涂覆的熱塑性液晶溶液已經(jīng)干燥的銅箔上，熱壓一個從熱塑性聚合物膜進給輥饋送而來的熱塑性液晶聚合物膜，所述熱塑性液晶聚合物膜具有例如25微米的厚度、例如260℃的熱變形溫度和例如283℃的熔點，從而制造一種具有例如45微米的均勻厚度的覆銅箔層壓板(步驟S114和S116)根據(jù)IPC-TM-6502.4.8標準來測量采用上述的本發(fā)明實施方式制造的覆銅箔層壓板的剝離強度，測量結(jié)果示于下面的表1中。在表1中，對照例1是按照IPC-TM-6502.4.8標準來對采用在一個具有粗糙(Rz2微米)表面的12微米厚銅箔上熱壓一個熱塑性液晶聚合物膜(熔點309℃)而制造的覆銅箔層壓板進行測量的結(jié)果。對照例2是按照IPC-TM-6502.4.8標準來對采用在一個具有粗糙(Rz2微米)表面的18微米厚銅箔上熱壓一個熱塑性液晶聚合物膜(熱變形溫度為275℃，且熔點為395℃)而制造的覆銅箔層壓板進行測量的結(jié)果。
(表1)

如在表1中可見，對本發(fā)明實施方式測得的剝離強度是0.8kN/m，對于對照例1測得剝離強度的是0.33kN/m，而對于對照例2測得的剝離強度是0.3kN/m，這表明本發(fā)明的實施方式在剝離強度上有很大的提高。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，采用具有一個粗糙表面的銅箔和熱塑性液晶聚合物溶液來解決在熱壓制造的現(xiàn)有技術(shù)覆銅箔層壓板中的熱塑性液晶聚合物和銅箔之間分低剝離強度的問題。還有，通過用加熱輥來熱壓所述熱塑性液晶聚合物膜疊層，解決了在涂覆時可能發(fā)生的非均勻厚度和翹曲的問題。因此，本發(fā)明使得可以制造具有高的剝離強度、平坦的表面且和厚度均勻的覆銅箔層壓板，并且同時沒有翹曲問題。
還有，由于提高的剝離強度，本發(fā)明的覆銅箔層壓板將可以用于柔性和剛性-柔性印刷電路板，并且所述粗糙的銅箔表面在制造多層PCB時將使層壓工藝容易。
盡管為闡述的目的說明了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員將會理解在不偏離所附權(quán)利要求書中揭示的本發(fā)明范疇和精神的情況下可能有各種各樣的修改、補充和替代。
權(quán)利要求
1.一種用于制造覆銅箔層壓板的設(shè)備，包括一個涂覆裝置，用于以熱塑性液晶聚合物溶液薄薄地涂覆銅箔的表面；一個溶劑去除裝置，用于干燥所涂覆的液晶聚合物溶液而去除所涂覆聚合物溶液的溶劑；和一個熱壓裝置，用于采用加熱輥在銅箔上層壓和熱壓一個熱塑性液晶聚合物膜，從而制造覆銅箔層壓板。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述涂覆裝置包括一個涂覆單元，用于將熱塑性液晶聚合物溶液涂布到其上粗糙不平的銅箔上而對銅箔進行涂覆；和銅箔傳送輥，用于將來自一個銅箔進給輥的銅箔傳送至所述涂覆單元。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述溶劑去除裝置用于通過以一個第一溫度進行一個第一預(yù)定時間段的預(yù)干燥并且然后以一個第二溫度進行一個第二預(yù)定時間段的完全干燥而去除所述溶劑。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，第一溫度為50-1,000℃，第一預(yù)定時間段是30分鐘至2小時，第二溫度是250-300℃，而第二預(yù)定時間段是1-4小時。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述熱壓裝置用于通過以高于所述聚合物膜熱變形溫度的溫度、1-5米/分鐘的速度、以及1-10Mpa的壓力來熱壓制造所述覆銅箔層壓板。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，在所述涂覆裝置中使用的熱塑性液晶聚合物溶液還包含用于降低熱膨脹系數(shù)的填料。
7.一種用于制造覆銅箔層壓板的方法，包括以下步驟(1)在所述銅箔的具有粗糙不平的表面上薄薄地涂覆熱塑性液晶聚合物溶液到一個薄的厚度；(2)對所涂覆的液晶聚合物溶液進行干燥而去除該聚合物溶液的溶劑；以及(3)用加熱輥向銅箔上層壓和熱壓一個熱塑性液晶聚合物膜而制造所述覆銅箔層壓板。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟(1)包括以下子步驟(1-1)將來自一個銅箔進給輥的銅箔傳送至一個涂覆單元；和(1-2)將熱塑性液晶聚合物溶液涂布到其上形成有粗糙不平的所述銅箔上而對所述銅箔進行涂覆。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟(2)包括以下子步驟(2-1)使用一溶劑去除裝置在一個第一溫度對所涂覆的聚合物溶液進行一個第一預(yù)定時間段的預(yù)干燥；以及(2-2)以一個第二溫度對所涂覆的聚合物溶液進行一個第二預(yù)定時間段的完全干燥而去除所述聚合物溶液的所述溶劑。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟(3)中的所述熱壓是在高于所述聚合物膜的熱變形溫度的溫度、1-5米/分鐘的速度、以及1-10Mpa的壓力下進行的。
11.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述熱塑性液晶聚合物溶液還包含用于降低熱膨脹系數(shù)的填料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制造覆銅箔層壓板的設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法可以大大提高熱塑性液晶聚合物與銅箔之間的剝離強度。所述設(shè)備包括一個涂覆裝置，用于以熱塑性液晶聚合物溶液薄薄地涂覆銅箔的表面；一個溶劑去除裝置，用于干燥所涂覆的液晶聚合物溶液而去除所涂覆溶液的溶劑；以及一個熱壓裝置，用于采用加熱輥在銅箔上層壓和熱壓一個熱塑性液晶聚合物膜，從而制造覆銅箔層壓板。
文檔編號H05K3/46GK1820942SQ20051013057
公開日2006年8月23日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者李尚燁, 申畯植, 樸亨郁, 尹今姬 申請人:三星電機株式會社