柔性基板的製作方法
2023-07-09 08:07:16 2
專利名稱：柔性基板的製作方法
技術領域：
本發明涉及柔性基板的技術領域，特別是涉及多層的柔性基板的技術領域。
背景技術：
在兩面柔性基板中，在樹脂膜的兩面上設置了被構圖的金屬膜，因為布線的自由度高，故使用較多。
被設置在樹脂膜的兩面上的金屬膜互相導電性地連接。以下說明該金屬膜相互間的現有技術的連接方法。
在連接方法中，首先，參照圖7(a)，說明通孔連接法，符號110是柔性基板的原板，在聚醯亞胺膜11的表面和背面上粘貼了由銅箔構成的金屬膜112、113。
利用鑽孔在該原板110上進行開孔加工，形成貫通孔118(圖7(b))。其次，如果在對整體進行了碳處理後進行電解電鍍，則如圖7(c)中所示，在貫通孔118內和金屬膜112、113的表面上生長銅電鍍膜115，利用貫通孔118的內側的銅電鍍膜115連接二層金屬膜112、113。
其次，參照圖8(a)，說明旁路孔(viahole)法，準備在由銅箔構成的金屬膜122上粘貼了聚醯亞胺膜121的原板120，利用光刻工序，在聚醯亞胺膜121上形成開口部128(圖8(b))。
金屬膜122在開口部128的底面上露出，在該狀態下，在利用濺射法在開口部128的底面上露出的金屬膜122的表面和聚醯亞胺膜121的表面上形成了銅薄膜後，如果進行電解電鍍，則在聚醯亞胺膜121的表面和開口部128的內周面、在開口部128的底面上露出的金屬膜122的表面上形成銅電鍍膜123。該銅電鍍膜123通過開口部128的底面與金屬膜122連接。
但是，在通孔連接法中，由於使用鑽孔逐個地形成貫通孔118，故存在在形成多個貫通孔118的情況下需要長時間的問題。此外，貫通孔118的大小也局限於約0.2mmφ，不能滿足微細化的要求。
在利用旁路孔法形成金屬膜123的情況下，銅電鍍膜123與聚醯亞胺膜121之間的粘接力小，存在所謂容易剝離的問題。此外，在銅電鍍膜123中容易產生針孔等的缺陷部分，可靠性較差。
發明內容
本發明是鑑於所述現有技術的不良情況而創作的，其目的在於提供一種即使不形成開口部也能連接金屬相互間的技術。
為了解決所述課題，本發明是一種柔性基板的製造方法，其中，在第1金屬膜上形成包含溶劑的未硬化狀態的第1樹脂膜，將豎直地設置了凸點的第2金屬膜的所述凸點壓到所述第1樹脂膜上，在將所述凸點壓入到所述第1樹脂膜中並使所述凸點的前端與所述第1金屬膜相接後，對所述第1或第2金屬膜中的至少一方的金屬膜進行構圖，在至少使所述第1樹脂膜的表面部分地露出的狀態下進行加熱處理，從構圖化的所述金屬膜之間將所述溶劑蒸發，進行使所述第1樹脂膜硬化的硬化處理。
此外，本發明是一種柔性基板的製造方法，其中，在將所述凸點壓到所述第1樹脂膜上之前，可對未硬化狀態的所述第1樹脂膜進行加熱，預先進行使其半硬化的半硬化處理。
此外，本發明是一種柔性基板的製造方法，其中，所述半硬化處理在比未硬化狀態的所述第1樹脂膜中包含的所述溶劑的沸點低的溫度下進行。
此外，本發明是一種柔性基板的製造方法，其中，所述半硬化處理在80℃以上至300℃以下的範圍內進行。
此外，本發明是一種柔性基板的製造方法，其中，在將所述凸點壓入到所述第1樹脂膜中時，對所述第1樹脂膜進行加熱，使其軟化。
此外，本發明是一種柔性基板的製造方法，其中，在進行了所述硬化處理後，對所述凸點和所述第1金屬膜的某一方或雙方施加超聲波，進行使所述凸點與所述第1金屬膜連接的超聲波處理。
此外，本發明是一種柔性基板的製造方法，其中，在進行所述第1樹脂膜的所述硬化處理之前，對所述第1或第2金屬膜的某一方的金屬膜進行構圖，對沒有被構圖的一方的金屬膜在進行了所述超聲波處理後進行構圖。
此外，本發明是一種柔性基板的製造方法，其中，在被構圖了的所述第1或第2金屬膜的表面上形成了第2樹脂膜後，在將豎直地設置在第3金屬膜上的凸點壓到所述第2樹脂膜上並壓入到內部中且與所述第1或第2金屬膜相接後，對所述第3金屬膜進行構圖，其次，使所述第2樹脂膜硬化。
此時，在將所述凸點壓到所述第1樹脂膜上之前，可對未硬化狀態的所述第1樹脂膜進行加熱，預先進行使其半硬化的半硬化處理。
此外，本發明是一種柔性基板的製造方法，其中，在被構圖了的所述第1或第2金屬膜的表面上形成了第2樹脂膜後，在將豎直地設置在第3金屬膜上的凸點壓到所述第2樹脂膜上並壓入到內部中且與所述第1或第2金屬膜相接後，對所述第3金屬膜進行構圖，其次，在使所述第2樹脂膜硬化後，對在所述第3金屬膜上被形成的凸點施加超聲波，使所述凸點與所述第1或第2金屬膜連接。
此時，在進行了所述硬化處理後，對在所述第3金屬膜上被形成的凸點施加超聲波，或對所述第1或第2金屬膜施加超聲波，經該金屬膜對所述凸點施加超聲波，可使其與所述第1或第2金屬膜連接。再者，也可對其兩方施加超聲波來連接。
再者，此時，在將所述凸點壓到所述第1樹脂膜上之前，也可對未硬化狀態的所述第1樹脂膜進行加熱，預先進行使其半硬化的半硬化處理。
另一方面，本發明是一種柔性基板，其中，將樹脂膜夾在中間來層疊被構圖了的多個金屬膜，利用凸點導電性地連接各層的金屬膜中的鄰接的二層的金屬膜間，其特徵在於將所述凸點壓到表面上並將該凸點壓入到內部中，在利用凸點導電性地連接所述二層的金屬膜間後，使所述樹脂膜硬化。
此外，本發明是一種柔性基板，其中，在至少表面的一部分在被構圖了的所述金屬膜間露出的狀態下，對所述樹脂膜進行熱處理並使其硬化。
此外，本發明一種柔性基板，其中，利用超聲波連接了由所述凸點連接的鄰接的所述二層的金屬膜中的一方的金屬膜與所述凸點。
本發明如所述那樣被構成，將凸點壓到第1樹脂膜上，並將凸點壓入到第1樹脂膜中。因而，即使不在第1樹脂膜上形成開口部，也能使凸點與位於第1樹脂膜的下層的金屬膜相接。在將凸點壓入到第1樹脂膜中時，最好對第1樹脂膜進行加熱，使其軟化。
此外，也可通過對凸點施加超聲波、對連接了凸點的部分的半硬化狀態的樹脂膜進行磨削或使其軟化來壓入。
在一邊對第1樹脂膜進行加熱一邊埋入凸點的情況下，將第1、第2金屬膜粘接到第1樹脂膜上。在該狀態下，如果對第1、第2金屬膜中的至少一方的金屬膜進行構圖來形成開口部，則第1樹脂膜的表面在開口部的底面上露出。
此時，第1樹脂膜的表面有被第1或第2金屬膜覆蓋的部分和已露出的部分。如果在該狀態下進行加熱，則將第1樹脂膜中含有的溶劑或水分或因加熱引起的化學反應進行時生成的水分從第1樹脂膜的露出部分放出，第1樹脂膜硬化。利用該硬化處理，可得到兩面布線的柔性基板。
如果進行硬化處理，則第1樹脂膜發生熱收縮，使凸點牢固地壓住第1金屬膜，利用凸點導電性地連接第1、第2金屬膜。
此時，在第1樹脂膜硬化後，如果施加超聲波、利用超聲波使凸點與第1金屬膜之間滑動，則利用超聲波的振動力連接第1金屬膜與凸點之間。超聲波可加到第1金屬膜一側，也可加到第2金屬膜一側。
再有，金屬膜間的連接中使用的凸點的高度最好比作為埋入凸點的對象的第1樹脂膜的厚度大。
圖1(a)～(e)是說明本發明的柔性基板製造方法的工序用的圖(前半)。
圖2(f)～(i)是說明本發明的柔性基板製造方法的工序用的圖(中半)。
圖3(j)～(m)是說明本發明的柔性基板製造方法的工序用的圖(後半)。
圖4(a)～(e)是說明多層結構的本發明的柔性基板的製造方法的工序用的圖(前半)。
圖5(f)～(h)是說明多層結構的本發明的柔性基板的製造方法的工序用的圖(後半)。
圖6是本發明的製造中使用的超聲波熔接裝置的例子。
圖7(a)～(c)是說明現有技術的通孔法的工序用的圖。
圖8(a)～(c)是說明現有技術的旁路孔法的工序用的圖。
具體實施例方式
說明本發明的柔性基板的一例及其製造工藝。
關於第1金屬膜，後述。參照圖1(a)，符號11是由厚度約為10μm～20μm的壓延銅箔構成的第2金屬膜，在該第2金屬膜11的背面和表面上分別粘貼載體膜32和感光性膜33(圖1(b))。
其次，利用照相工序，對感光性膜33進行構圖，形成開口部34(圖1(c))。第2金屬膜11在該開口部34的底面上露出。
如果在該狀態下將整體浸漬於電鍍液中進行電解電鍍法，則銅在開口部34的底面上露出的第2金屬膜11上析出。利用銅的析出，用銅充填開口部34內。圖1(d)的符號21表示由已析出的銅在開口部34內形成的凸點。
其次，如果除去載體膜32和感光性膜33，則第2金屬膜11的表面和背面露出。凸點21在該第2金屬膜11的表面上豎立起來(圖1(e))。
與第2金屬膜11分開地準備由厚度為9μm～35μm的壓延銅箔構成的第1金屬膜12(圖2(f))，在其表面上塗敷聚醯亞胺前體溶液，進行熱處理後，形成由聚醯亞胺膜構成的第1樹脂膜16(圖2(g))。
熱處理溫度是比聚醯亞胺前體溶液的沸點低的溫度。關於這裡使用的聚醯亞胺前體溶液以N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，在比其沸點202℃低的溫度(150℃～200℃)下進行了熱處理。該狀態的第1樹脂膜16隻是稍微被亞胺化，處於半硬化狀態。
再有，在此，利用聚醯亞胺前體溶液的塗敷和熱處理形成了第1樹脂膜16，但也可預先將處於半硬化狀態的聚醯亞胺等的樹脂膜粘貼在第1金屬膜12上，作成第1樹脂膜16。
其次，如圖2(h)中所示，使進行了上述的處理的第2金屬膜11上的凸點21與第1金屬膜12上的第1樹脂膜16相對，如果用熱衝壓頭進行壓接，則將凸點21壓入到第1樹脂膜16中。
圖2(i)示出了凸點21被壓入到樹脂膜16中並與位於第1樹脂膜16的下層的第1金屬膜12相接的狀態。
通過用熱衝壓頭進行壓接，第1樹脂膜16被軟化，凸點21容易被壓入，同時，在第1樹脂膜16的表面上顯現出粘接性，將第2金屬膜11粘接到第1樹脂膜16上。
這裡的熱衝壓的條件是50kg/cm2，150℃，熱壓接時間是約10分鐘。
其次，在第1金屬膜12的表面上形成被構圖的抗蝕劑膜，如果進行刻蝕，則對第1金屬膜12進行構圖。在進行了刻蝕後，如果除去抗蝕劑膜，則可得到具有被構圖的第1金屬膜12的柔性基板3(圖3(j))。圖3(j)的符號35是由利用構圖除去了第1金屬膜12的部分構成的開口部。該開口部35是使布線互相分離的區域。第1樹脂膜16在開口部35的底面上露出。另一方面，在第1樹脂膜16背面的第2金屬膜11一側，第1樹脂膜16沒有露出。
將該柔性基板3移入燒固爐中，如果在160℃～350℃的溫度下進行幾小時的加熱處理，則第1樹脂膜16中包含的殘留溶劑從被構圖的第1金屬膜12的開口部35的底面的第1樹脂膜16的露出部分放出到大氣中。利用該加熱處理，進行第1樹脂膜16的氣體放出，同時，在第1樹脂膜16內進行亞胺化反應，使之硬化。利用加熱處理將在亞胺化反應時發生的水分從第1樹脂膜16的露出部分放出。
如果利用該亞胺化反應使第1樹脂膜16硬化，則將第1、第2金屬膜12、11固定在第1樹脂膜16上。此時，第1樹脂膜16發生熱收縮，使凸點21壓住第金屬膜12，利用凸點21導電性地連接第1、第2金屬膜12、11間。
其次，為了提高其導電性的連接的可靠性，對凸點21與第1金屬膜12進行超聲波連接。
圖6的符號50表示在該超聲波連接中使用的超聲波連接裝置。
該超聲波連接裝置50具有平板狀的臺座56；在臺座56上豎直地設置的2條導向棒571、572；以能上下移動的方式被安裝在導向棒571、572上的振蕩部51；以及安裝在振蕩部51的前端上的共振部52。
在臺座56上配置了機件58，在該機件58的上部配置進行了上述亞胺化的柔性基板3。
共振部52的前端部分54被加工為平坦部分，如果使前端部分54與機件58的表面平行，使設置在超聲波連接裝置50上的氣缸53工作，使振蕩部51和共振部52沿導向棒571、572垂直地下降，則共振部52的前端部分54與柔性基板3密接。
圖3(k)示出了該狀態，如果利用氣缸53使共振部52的前端部分54壓住柔性基板3，則由於第1樹脂膜16比第1、第2金屬膜12、11及凸點21軟，故使凸點21的前端部分牢固地壓住第1金屬膜12。
如果在該狀態下使振蕩部51工作，對共振部52施加超聲波，則超聲波在共振部52內發生共振，共振部52的前端部分54進行超聲波振動。利用該超聲波振動，第1金屬膜12與凸點21之間發生滑動，凸點21的前端部分與第1金屬膜12進行金屬接合。此時，如果預先在凸點21上進行焊錫電鍍，則更容易連接。
從超聲波連接裝置50取出柔性基板3，在第2金屬膜11的表面上形成被構圖的抗蝕劑膜，進行第2金屬膜11的刻蝕。在刻蝕後，除去抗蝕劑膜。圖3(l)的符號36表示在被構圖的第2金屬膜11上被形成的開口部分。
在具有被構圖的第2金屬膜11的柔性基板4中，在第1樹脂膜16的表面和背面上形成了第1、第2金屬膜12、11，第1樹脂膜16在第1、第2金屬膜12、11的開口部36、35底面上露出。
如果在該柔性基板4的各金屬膜11、12的表面上塗敷覆蓋塗敷液，進行膜化，形成覆蓋層25、26，則可得到兩面柔性基板5。如果在覆蓋層25、26的規定區域上形成未圖示的開口，預先使金屬膜11、12露出，則可在該已露出的部分上與其它電子元件連接。
在形成了覆蓋層25、26的情況下，可得到兩面柔性基板5，但也可使用第1、第2金屬膜12、11已露出的柔性基板4來製造多層結構的柔性基板。
圖4(a)是第1、第2金屬膜12、11已在第1樹脂膜16的表面和背面上露出的狀態的柔性基板4(該柔性基板4是圖3(1)中示出的柔性基板4)。在該柔性基板4的表面上塗敷聚醯亞胺前體溶液，進行熱處理，形成用圖4(b)的符號18示出的由聚醯亞胺膜構成的第2樹脂膜18。該第2樹脂膜18還沒有被亞胺化。
準備豎直地設置了凸點22的第3金屬膜13，使凸點22朝向第2樹脂膜18而配置(圖4(c))，如果使凸點22與第2樹脂膜18相接，一邊進行加熱，一邊進行擠壓，則將凸點22壓入到第2樹脂膜18中，凸點22的前端與被構圖了的第1金屬膜12相接。此時，將第3金屬膜13粘接到第2樹脂膜18上。
其次，在第3金屬膜13的表面上形成被構圖了的抗蝕劑膜，利用刻蝕對第3金屬膜13進行構圖。
圖4(e)的符號37表示被構圖的第3金屬膜13的開口部。第2樹脂膜18在該開口部37的底面上露出，如果在該狀態下以與上述相同的條件進行熱處理，則溶劑或水分從開口部37放出，對第2樹脂膜18進行亞胺化。
利用該亞胺化將第3金屬膜13固定在第2樹脂膜18上，同時，第2樹脂膜18發生熱收縮，凸點22擠壓第1金屬膜12，利用凸點22導電性地連接第1、第3金屬膜12、13間。這樣，利用凸點21、22導電性地連接第1～第3金屬膜12、11、13。
其次，將該狀態的柔性基板6配置在圖6的超聲波連接裝置50的機件58上，如果使其與共振部52的前端部分54相接，並施加超聲波，則凸點22進行超聲波振動，相接的第1金屬膜12以超聲波方式連接。在進行了超聲波的連接後，如果從超聲波連接裝置50取出，則可得到用圖5(g)的符號7示出的多層結構的柔性基板。
再有，也可在該柔性基板7上塗敷聚醯亞胺前體，形成樹脂膜，再使豎直地設置了凸點的金屬膜層疊在樹脂膜上，進行亞胺化。此時，重複地進行圖4(b)～(e)和圖5(f)的工序。
此外，也可在該柔性基板7的表面和背面上塗敷覆蓋層溶液，使其硬化，在第2、第3金屬膜11、13上形成覆蓋層27、28。
如以上所說明的那樣，按照本發明，由於即使不預先在聚醯亞胺膜上設置開口部，也能用凸點來連接金屬布線相互間，故可簡化工序。
此外，由於可使用超聲波連接裝置牢固地導電性地連接凸點與金屬布線膜間，故可提高可靠性。
再有，在形成多層的柔性基板8時，在上述製造工序中分出2次進行了超聲波連接，但也可通過施加一次超聲波，經凸點21、22使第1～第3金屬膜11、12、13連接起來。
在凸點表面上預先形成焊錫覆蓋膜或金覆蓋膜，也能容易地進行超聲波連接。
再有，在上述的實施例中，使形成第1或第2樹脂膜16、18時使用的聚醯亞胺前體溶液以N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，但也可使用含有例如甲醛或N-甲基醯胺等其它溶劑的聚醯亞胺前體溶液。
再者，也可不使用聚醯亞胺前體溶液，而是使用變性環氧樹脂的原料液、聚酯樹脂的原料液、或聚乙烯樹脂的原料液等其它樹脂的原料液。
在聚酯樹脂的原料液等中含有有機溶劑的情況下，可加熱到有機溶劑的沸點以下的溫度，進行半硬化處理。
再者，也可使用由變性環氧樹脂、聚酯樹脂、或聚乙烯樹脂等樹脂構成的、半硬化狀態的膜。
在使用聚醯亞胺樹脂以外的原料液形成第1、第2樹脂膜16、18的情況下，或在粘貼半硬化狀態的樹脂膜來形成第1、第2樹脂膜16、18的情況下，在將凸點壓入到處於半硬化狀態的樹脂膜中、對該樹脂膜進行加熱處理以使其硬化時，最好也一邊使有機溶劑或水分的任一方或兩方從部分地露出的樹脂膜表面放出，一邊進行樹脂膜的硬化處理。
總之，本發明廣義地包含下述一種柔性基板的製造方法，其中，將凸點壓入到進行硬化處理之前的未硬化或半硬化狀態的樹脂膜中，用凸點使配置在處於未硬化或半硬化狀態的樹脂膜的表面和背面上的金屬膜相互間連接，在部分地露出的狀態下對樹脂膜進行熱處理，進行硬化處理。
再有，上述的金屬膜用銅來構成，但也可使用其它金屬。此外，也可預先在金屬膜上形成金等的電鍍覆蓋膜。
以上所述中，在對第2金屬膜11進行構圖之前使第1樹脂膜16硬化，但也可在對第1、第2金屬膜12、11進行了構圖後，使第1樹脂膜16硬化。
反之，也可在對第1金屬膜12進行了構圖後，將在第2金屬膜11上豎直地設置的凸點21壓入到該表面的第1樹脂膜16中，在該狀態下使第1樹脂膜16硬化。總之，與凸點相接的金屬膜可以是金屬箔狀，也可以是處於被構圖了的布線膜的狀態。
由於在不形成開口部的情況下使凸點與配置在樹脂膜的下層的金屬膜相接，故可簡化工序。
此外，由於在凸點與與凸點相接的金屬膜之間施加超聲波，利用超聲波的振動力使其連接，故導電性方面的可靠性高。
權利要求
1.一種柔性基板，其中，將樹脂膜夾在中間來層疊被構圖了的多個金屬膜，利用凸點導電性地連接各層的金屬膜中的鄰接的二層的金屬膜間，其特徵在於將所述凸點壓到表面上並將該凸點壓入到內部中，在利用凸點導電性地連接所述二層的金屬膜間後，使所述樹脂膜硬化。
2.如權利要求1所述的柔性基板，其特徵在於在至少表面的一部分在被構圖了的所述金屬膜間露出的狀態下，對所述樹脂膜進行熱處理並使其硬化。
3.如權利要求1所述的柔性基板，其特徵在於利用超聲波連接了由所述凸點連接的鄰接的所述二層的金屬膜中的一方的金屬膜與所述凸點。
4.如權利要求2所述的柔性基板，其特徵在於利用超聲波連接了由所述凸點連接的鄰接的所述二層的金屬膜中的一方的金屬膜與所述凸點。
全文摘要
本發明的課題是不在樹脂膜上形成開口部的情況下使金屬膜相互間連接。將在第2金屬膜11上豎直地設置的凸點21壓到在第1金屬膜12上被形成的第1樹脂膜16中，將凸點21埋入第1樹脂膜16中，在凸點21與第1金屬膜12相接的狀態下，對第2金屬膜11或第1金屬膜12的某一方或兩方進行構圖，在使第1樹脂膜16的表面部分地露出的狀態下進行熱處理，使第1樹脂膜16硬化。在硬化後，可使凸點21與第1金屬膜12進行超聲波熔接。
文檔編號H05K1/00GK1607894SQ20041009747
公開日2005年4月20日 申請日期2000年8月25日 優先權日1999年8月26日
發明者慄田英之, 渡邊正直 申請人:索尼化學株式會社