柔性基材電路板及金屬釘扎層的製備方法和設備的製作方法

2023-10-23 20:33:22 1

柔性基材電路板及金屬釘扎層的製備方法和設備的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種柔性基材電路板及金屬釘扎層的製備方法和設備，其中，該金屬釘扎層的製備方法包括：利用金屬蒸汽真空弧(MEVVA)離子源，向基底層注入第一金屬元素，對所述基底層進行清洗；利用磁過濾陰極真空弧(FCVA)離子源，在清洗後的基底層表面，磁過濾沉積得到第一金屬膜層；利用所述MEVVA離子源，向所述第一金屬膜層表面注入第二金屬元素，形成金屬釘扎層。因此，採用本發明的製備方法和設備製備得到的金屬釘扎層和柔性基材電路板具有很高結合力和抗剝離性。
【專利說明】柔性基材電路板及金屬釘扎層的製備方法和設備

【技術領域】
[0001]本發明涉及電子【技術領域】，特別涉及一種柔性基材電路板及金屬釘扎層的製備方法和設備。

【背景技術】
[0002]起初，柔性線路板(FPC)只應用於軍事、航天等特殊行業，但隨著科技進步和多種信息終端設備的發展，FPC逐漸被運用到民用和商業等領域，與剛性線路板一樣，FPC取得了極大的發展。但相比剛性線路板，FPC的體積更小，重量更輕，可以實現彎折撓曲、立體三維組裝。
[0003]隨著科技的不斷進步發展，對FPC的需求也隨之增高。目前，通常採用粘合劑將銅箔貼於柔性塑料基板，來製備FPC。但是，本發明的發明人發現:
[0004]粘合劑形成的基底材料已不能滿足高密度的組裝要求。並且，現有的FPC所採用的基材電路板中，各膜層(如膜基材與導電層)之間經過電路圖案形成工序或電解工序等後續工序時，經常會發生結合強度下降和容易剝落等問題。可見，現有製造方法形成的膜層結合力不足，抗剝離強度較弱，難於適用於嚴酷環境。因此，基材電路板有待進一步提高各膜層之間的結合力。


【發明內容】

[0005]有鑑於此,本發明實施例的目的之一在於提出一種金屬釘扎層的製備方法和設備，能夠製備得到具有很高結合力和抗剝離性的金屬釘扎層。
[0006]進一步來講，該金屬釘扎層的製備方法包括:利用金屬蒸汽真空弧(MEVVA，MetalVapor Vacuum Arc)離子源，向基底層注入第一金屬元素,對所述基底層進行清洗；利用磁過濾陰極真空弧(FCVA)離子源，在清洗後的基底層表面，磁過濾沉積得到第一金屬膜層；利用所述MEVVA離子源，向所述第一金屬膜層表面注入第二金屬元素，形成金屬釘扎層。
[0007]可選地，在一些實施例中，所述基底層為聚醯亞胺聚合物。和/或，所述第一金屬膜層為Ni膜層或者Cu膜層，且厚度為3?10nm。
[0008]可選地，在一些實施例中，所述第一金屬元素為Ni或者Cu，其注入電壓為4?8kV,束流強度為I?4mA,注入劑量為I X 115?I X 1016/cm2，注入深度為70?120nm。
[0009]可選地，在一些實施例中，所述第二金屬元素為Ni或Cu，其注入電壓為10?15kV，注入金屬束流強度為I?4mA，注入劑量為I X 115?5 X 11Vcm2。
[0010]可選地，在一些實施例中，金屬釘扎層的製備方法還包括:利用所述FCVA離子源，在所述金屬釘扎層上，磁過濾沉積出金屬覆蓋層；其中，所述金屬覆蓋層的金屬元素為Ni或Cu，且厚度為10?30nm ;所述磁過濾沉積時，弧流為90?150A，彎管磁場電流為1.0?4.0A0
[0011]相應地，本發明實施例提出的金屬釘扎層的製備設備用於實施上述任一所述的金屬釘扎層的製備方法，該金屬釘扎層的製備設備包括:注入裝置，配置為利用金屬蒸汽真空弧(MEVVA)離子源，向基底層注入第一金屬元素，對所述基底層進行清洗；沉積裝置，配置為利用所述FCVA，在清洗後的基底層表面沉積得到第一金屬膜層；所述注入裝置，還配置為利用所述MEVVA離子源向所述第一金屬膜層表面注入第二金屬元素，形成金屬釘扎層。
[0012]可選地，在一些實施例中，所述沉積裝置還配置為:利用所述FCVA，在所述金屬釘扎層上沉積金屬覆蓋層。
[0013]相對於現有技術，本發明各實施例具有以下優勢:
[0014]本發明實施例提出的金屬釘扎層的製備方法和設備，在基底層上，先通過由MEVVA離子源注入的第一金屬元素，對基底層進行清洗和浸潤，再通過FCVA離子源在處理後的基底層上沉積的第一金屬膜層，然後利用MEVVA離子源將更高能量的第二金屬元素注入，使聚醯亞胺膜表面沉積的薄金屬原子獲得反衝能量進入基底層內，形成與基底層相混合的金屬釘扎層結構，這樣形成的金屬釘扎層結構與基底層的結合力非常好，從而使其抗剝離強度得以增強。
[0015]本發明實施例的另一目的在於提出一種柔性基材電路板的製備方法和設備，能夠製備得到具有很高結合力和抗剝離性的柔性基材電路板。
[0016]該柔性基材電路板的製備方法包括:清洗柔性基材；在所述柔性基材表面，前述任一種所述的金屬釘扎層的製備方法製備金屬釘扎層；在所述金屬釘扎層上進行金屬沉積，形成金屬覆蓋層；在所述金屬覆蓋層上刻蝕所需的電路。
[0017]相應地，本發明實施例提出的柔性基材電路板的製備設備包括:前述任一種的金屬釘扎層的製備設備；刻蝕裝置，配置為在所述金屬覆蓋層上刻蝕所需的電路。
[0018]本發明實施例提出的柔性基材電路板的製備方法和設備，通過對柔性基材進行清洗和浸潤，再通過將更高能量的金屬元素注入，使聚醯亞胺膜表面沉積的薄金屬原子獲得反衝能量進入基底層內，形成與基底層相混合的金屬釘扎層結構，這樣形成的金屬釘扎層結構與基底層的結合力非常好，從而使其抗剝離強度得以增強。
[0019]另外，本發明實施例還提出一種根據上述任一種技術方案所述的柔性基材電路板的製備方法和設備製造的柔性基材電路板；其中，所述柔性基材電路板的包括:基底層、金屬膜層、金屬釘扎層、沉積於所述金屬釘扎層之上的金屬覆蓋層、以及在所述金屬覆蓋層上的電路層。
[0020]此外，本發明實施例又一目的在於提出一種終端設備，該終端設備設置有上述任一技術方案所述的柔性基材電路板。
[0021]由於上述任一種柔性基材電路板的製備方法和設備具有上述技術效果，因此，使用上述柔性基材電路板的製備方法和設備獲得的柔性基材電路板、以及設置有該柔性基材電路板的終端設備也應具備相應的技術效果，茲不贅述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]構成本發明實施例一部分的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0023]圖1為本發明實施例提供的金屬釘扎層的製備方法的流程示意圖；
[0024]圖2為本發明實施例提供的金屬釘扎層的結構示意圖；
[0025]圖3為本發明實施例提供的FCVA沉積系統的結構示意圖；
[0026]圖4為本發明實施例提供的MEVVA注入系統的結構示意圖；
[0027]圖5為本發明實施例提供的三種不同情況下導電銅層和聚醯亞胺基底的結合力和表面能意圖；
[0028]圖6為本發明實施例提供的MEVVA離子注入後聚醯亞胺膜表面的元素成分示意圖。
[0029]附圖標記說明
[0030]100聚醯亞胺膜基底
[0031]110金屬釘扎層
[0032]120金屬覆蓋層
[0033]200 FCVA 陰極
[0034]210觸發電極
[0035]220 陽極
[0036]230 導管
[0037]240 磁場
[0038]300 MEWA 陰極
[0039]310引出電極
[0040]320抑制二次電子電極

【具體實施方式】
[0041]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0042]需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明實施例及實施例中的特徵可以相互組口 ο
[0043]下面結合附圖，對本發明的各優選實施例作進一步說明:
[0044]方法實施例
[0045]隨著柔性線路板的廣泛應用，對抗剝離強度等性能的要求越來越高，製備出高結合強度的過渡層對柔性線路板的未來的發展顯得非常重要。這裡，提供一種可以在嚴酷環境下使用的高結合強度的金屬釘扎層的製造方法。
[0046]需要說明的是，本實施例中，在基底層上製備金屬釘扎層，選用的基底層可為聚醯亞胺聚合物，如聚醯亞胺膜(PI film,polyimide film)。此處，基底為聚醯亞胺聚合物，聚醯亞胺是目前已經工業化的高分子材料中耐熱性最高的品種，由於具有優越的綜合性能。聚醯亞胺薄膜又是一種新型的耐高溫有機聚合物薄膜，是由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)在極強性溶劑二甲基乙醯胺(DMAC)中經縮聚並流涎成膜，再經亞胺化而成。
[0047]參照圖1，其示出了本實施例的金屬釘扎層的製備方法，該製備方法包括以下步驟:
[0048]SlOO:利用金屬蒸汽真空弧(MEVVA)離子源，向基底層注入第一金屬元素，對基底層進行清洗。
[0049]其中，本步驟為前期金屬離子注入清洗處理過程，利用高能金屬離子注入聚醯亞胺膜，能夠濺射掉使其表面吸附微塵氣體等，提高其表面的潔淨度。並且，MEVVA離子源對聚醯亞胺進行金屬元素注入，注入過程中由於金屬元素具有一定的能量能夠對聚醯亞胺膜表面的物理吸附或者化學吸附的雜質有一定的濺射作用，且能夠形成淺注入的金屬摻雜層。
[0050]另外，在沉積金屬釘扎層之前，通過將高能金屬離子注入聚醯亞胺膜層，能夠使聚醯亞胺膜層表面部分有機基團打斷，提高其表面能，增強其表面浸潤性，能夠使後續沉積的薄金屬能夠最大限度的緊貼聚醯亞胺表面。
[0051]需要指出的是，SlOO中，第一金屬元素可採用Ni或者Cu。作為一種可選實施方式，第一金屬元素的注入電壓為4?8kV，束流強度為I?4mA (含端值)，注入劑量為I X 115?IX 11Vcm2 (含端值)，注入深度為70?120nm(含端值)。
[0052]S102:利用磁過濾陰極真空弧(FCVA)離子源，在清洗後的基底層表面，磁過濾沉積得到第一金屬膜層。
[0053]本步驟中，可選的是，第一金屬膜層可為Ni膜層或者Cu膜層，且厚度為3?10nm。
[0054]S104:利用MEVVA離子源，向第一金屬膜層表面注入第二金屬兀素，形成金屬釘扎層。
[0055]本步驟中，通過利用MEVVA離子源，將更高能量的離子注入能夠使聚醯亞胺膜表面沉積的薄金屬原子獲得反衝能量進入聚醯亞胺膜內，能夠形成50nm左右的與聚醯亞胺混合的金屬釘扎層結構，這樣形成釘扎層結構與聚醯亞胺膜基底結合力非常好。
[0056]這樣，上述金屬釘扎層以聚醯亞胺膜為基底，通過在聚醯亞胺膜上製備金屬過渡層——金屬釘扎層:由MEVVA離子源注入的Ni和Cu中的一種元素、及FCVA離子源沉積的Ni和Cu中一種或者兩種元素構成，從而提高聚醯亞胺膜與金屬釘扎層之間的結合強度，使其抗剝離強度得以增強。
[0057]在S104中，作為一種可選的實施方式，第二金屬元素可採用Ni或者Cu。第二金屬元素的注入電壓為10?15kV(含端值)，注入金屬束流強度為I?4mA (含端值)，注入劑量為I X 115?5 X 11Vcm2 (含端值)。
[0058]基於上述各實施例以及各可選實施方式，上述金屬釘扎層的製備方法還可包括以下步驟:
[0059]S106:利用所述FCVA離子源,在金屬釘扎層上,磁過濾沉積出金屬覆蓋層。其中，金屬覆蓋層的金屬元素為Ni或Cu,且厚度可為10?30nm(含端值)。
[0060]需要說明的是，上述各實施例中，在執行磁過濾沉積操作時，弧流為90?150A，彎管磁場電流為1.0?4.0A。可選的是，弧流可採用100A，彎管磁場電流可為2.0A。
[0061]上述各實施例中，由MEVVA離子源注入的Ni和Cu中的一種元素、及FCVA離子源沉積的Ni和Cu中一種或者兩種元素構成聚醯亞胺基底上強結合力的金屬釘扎層，如圖2所示的金屬釘扎層，在聚醯亞胺基底上製備得到，並具有如下結構:基底聚醯亞胺膜100、金屬釘扎層110、及金屬覆蓋層120。其中，基底聚醯亞胺膜100與金屬釘扎層110形成一體化，二者之間具有較高的結合力，抗剝離強度高。
[0062]下面，在結合一實例，在具體實施過程中，對上述的金屬釘扎層的製備方法作進一步說明:
[0063]首先，在聚醯亞胺膜層表面，利用高壓MEVVA源注入Ni或者Cu元素，注入電壓在4?8kV之間，注入金屬元素時束流強度在I?4mA，注入劑量為I X 115?I X 1lfVcm2之間，注入深度在70?120nm。
[0064]然後，再利用FCVA系統在表面沉積一層很薄的Ni或者Cu膜層，厚度在3?1nm之間，FCVA系統在注入後的聚醯亞胺膜表面沉積一層厚度約為3?1nm左右的Ni或者Cu (無組合順序)中的一種。
[0065]需要注意的是，Ni或者Cu膜層這一層的厚度不宜過厚，太厚會使得在聚醯亞胺膜/金屬界面的金屬原子不能夠獲得足夠的反衝能量進入聚醯亞胺膜層內部。
[0066]接著，再利用MEVVA離子源在沉積薄膜表面注入Ni或者Cu金屬元素，注入電壓在10?15kV之間，注入劑量為IX 115?5X 11Vcm2之間，注入金屬束流強度I?4mA。
[0067]最後,可利用FCVA離子源沉積Ni或者Cu形成金屬覆蓋層。這樣,採用上述方式形成的金屬過渡層和聚醯亞胺膜形成一體化，因而能使金屬過渡層與聚醯亞胺膜層抗剝離強度提高明顯，在各種嚴酷條件下工作穩定性和可靠性均較高。
[0068]另外，本發明實施例還提出一種柔性基材電路板的製備方法，該柔性基材電路板的製備方法包括:
[0069]S200:清洗柔性基材；
[0070]S202:在所述柔性基材表面，根據前述任一實施例所述的金屬釘扎層的製備方法製備金屬釘扎層；
[0071]S204:在所述金屬釘扎層上進行金屬沉積，形成金屬覆蓋層；
[0072]S206:在所述金屬覆蓋層上刻蝕所需的電路。
[0073]上述實施例通過對柔性基材進行清洗和浸潤，再通過將更高能量的金屬元素注入，使聚醯亞胺膜表面沉積的薄金屬原子獲得反衝能量進入基底層內，形成與基底層相混合的金屬釘扎層結構，這樣形成的金屬釘扎層結構與基底層的結合力非常好，從而使其抗剝離強度得以增強。
[0074]設各實施例
[0075]為實現上述金屬釘扎層的製備方法，基於上述各實施例，本實施例提出一種金屬釘扎層的製備設備，該製備設備包括如下裝置:注入裝置及沉積裝置。
[0076]其中，注入裝置用於利用MEVVA離子源，向所述基底層注入第一金屬元素，對所述基底層進行清洗。
[0077]需要說明的是，MEVVA離子源主要由等離子體產生區和離子束引出區組成，等離子體產生區也就是金屬蒸汽真空弧放電區。MEVVA離子注入就是採用MEVVA離子源產生的載能離子束轟擊材料表面，對工件表面進行離子注入，從而改變材料表面的物理、化學性能的過程，使得薄膜與工件基體能夠牢固地結合。
[0078]沉積裝置用於利用所述FCVA，在清洗後的基底層表面沉積得到第一金屬膜層。注入裝置還用於利用所述MEVVA離子源向所述第一金屬膜層表面注入第二金屬元素，形成金屬釘扎層。
[0079]上述金屬釘扎層的製備設備中，沉積裝置還用於:利用所述FCVA離子源，在所述金屬釘扎層上沉積金屬覆蓋層。
[0080]需要指出的是，上述各實施例中，沉積裝置可採用如圖3所示的FCVA離子源沉積系統，該FCVA離子源沉積系統包括:FCVA陰極200、觸發電極210、陽極220、導管230以及磁場240。
[0081]另外，上述各實施例中，注入裝置可採用如圖4所示的MEVVA離子源注入系統，該MEVVA離子源注入系統包括=MEVVA陰極300、引出電極310以及抑制二次電子電極320。
[0082]下面結合金屬釘扎層的製作工藝流程，對上述製備設備作進一步說明:
[0083]1、基底層檢測:
[0084]上述實施例中，基底可為聚醯亞胺聚合物，在製備開始前，檢測裝置對基底層進行確認，準備開始金屬釘扎層的製備。
[0085]2、前期金屬離子注入清洗:
[0086]注入裝置可採用MEVVA離子源注入系統,其利用MEVVA源對聚醯亞胺進行金屬元素注入，注入過程中由於金屬元素具有一定的能量能夠對聚醯亞胺膜表面的物理吸附或者化學吸附的雜質有一定的濺射作用，且能夠形成淺注入的金屬摻雜層。
[0087]3、金屬釘扎層結構形成:
[0088]沉積裝置可採用FCVA離子源沉積系統，其利用FCVA源沉積Cu或者Ni膜3?1nm左右。
[0089]然後，利用MEVVA離子源注入系統在3?1nm的Cu或者Ni膜上注入Cu或者Ni，形成與聚醯亞胺膜亞一體化的金屬釘扎層結構。
[0090]4、金屬覆蓋層結構:
[0091]利用FCVA離子源沉積系統沉積的金屬覆蓋層,金屬覆蓋層元素為Ni和Cu厚度為10 ?30nm。
[0092]為實現上述柔性基材電路板的製備方法，基於上述各實施例，本實施例提出一種柔性基材電路板的製備設備，該製備設備包括:注入裝置、及沉積裝置、及刻蝕裝置。其中:
[0093]注入裝置用於清洗柔性基材，並在所述柔性基材表面製備金屬釘扎層。
[0094]沉積裝置用於在所述金屬釘扎層上進行金屬沉積，形成金屬覆蓋層。
[0095]刻蝕裝置用於在所述金屬覆蓋層上刻蝕所需的電路。
[0096]可選的是，上述實施例中，上述注入裝置可進一步包括:第一注入裝置和第二注入
>J-U ρ?α裝直。
[0097]其中:
[0098]第一注入裝置用於利用金屬蒸汽真空弧(MEVVA)離子源和磁過濾陰極真空弧(FCVA)離子源，向所述基底層注入Cu或者Ni，對所述基底層進行清洗；其中，Cu或者Ni的注入電壓為4?8kV，束流強度為I?4mA，注入劑量為I X 115?I X 1016/cm2，注入深度為70 ?120nm。
[0099]第二注入裝置用於利用所述MEVVA離子源向所述Cu或者Ni膜層表面注入Cu或者Ni，形成金屬釘扎層；其中，Cu或者Ni的注入電壓為10?15kV，注入金屬束流強度為I?4mA，注入劑量為 IXlO15 ?5 X 11Vcm2。
[0100]作為一種可選的實施方式，上述沉積裝置可進一步包括:
[0101]第一沉積裝置，用於利用所述FCVA離子源，在所述金屬釘扎層上，磁過濾沉積出金屬覆蓋層；其中，所述金屬覆蓋層的金屬元素為Ni或Cu，厚度為10?30nm;
[0102]第二沉積裝置，用於利用FCVA離子源，在清洗後的柔性基材表面，磁過濾沉積得到Cu膜層或者Ni膜層；其中，所述Ni膜層或者Cu膜層的厚度為3?10nm。
[0103]需要指出的是，上述各實施例中，沉積裝置可採用如圖3所示的FCVA離子源沉積系統，該FCVA離子源沉積系統包括:FCVA陰極200、觸發電極210、陽極220、導管230以及磁場240。
[0104]另外，上述各實施例中，注入裝置可採用如圖4所示的MEVVA離子源注入系統，該MEVVA離子源注入系統包括=MEVVA陰極300、引出電極310以及抑制二次電子電極320。
[0105]上述實施例中通過對柔性基材進行清洗和浸潤，再通過將更高能量的金屬元素注入，使聚醯亞胺膜表面沉積的薄金屬原子獲得反衝能量進入基底層內，形成與基底層相混合的金屬釘扎層結構，這樣形成的金屬釘扎層結構與基底層的結合力非常好，從而使其抗剝離強度得以增強。
[0106]某板實施例
[0107]隨著聚醯亞胺膜在柔性線路板中的廣泛應用，對抗剝離強度等性能的要求越來越高，製備出高結合強度的過渡層對柔性線路板的未來的發展顯得非常重要。這裡，提出一種可以在嚴酷環境下使用的高結合強度的以聚醯亞胺膜為基底的柔性線路板。
[0108]本實施例中，該柔性電路板的基板設置有:根據上述任一方法實施例所述的金屬釘扎層的製備方法、以及採用上述任一設備實施例所述的金屬釘扎層的製備設備，製備得到的金屬釘扎層。
[0109]其中，該柔性電路板的基板包括:基底層、金屬釘扎層、及沉積於所述金屬釘扎層之上的金屬覆蓋層。
[0110]上述各方法實施例對金屬釘扎層的製造過程已作詳細說明，此處不再贅述，相關內容參加前述各實施例。
[0111]需要說明的是，上述實施例中，柔性線路板所需Cu箔厚度可通過電鍍等方法進行加厚，這種方法可以在聚醯亞胺膜上製造O?50微米的Cu箔，其最大優點在於能夠很方便的製備小於8微米且結合力優異的銅箔(常規壓層法中只能製備大於8微米Cu箔)。
[0112]另外，本發明實施例還提出一種終端設備，該終端設備設置有上述任一實施例所述的柔性基材電路板。
[0113]由於上述任一種柔性基材電路板的製備方法和設備具有上述技術效果，因此，使用上述柔性基材電路板的製備方法和設備獲得的柔性基材電路板、以及設置有該柔性基材電路板的終端設備也應具備相應的技術效果，其具體實施過程與上述實施例類似，茲不贅述。
[0114]下面通過三個對比試驗，對金屬釘扎層及設置有該金屬釘扎層的柔性電路板進行性能分析:
[0115]實例一:(無釘扎層結構)
[0116]以美國杜邦公司生產的PI 100HN型聚醯亞胺膜作為基材，按以下方式對聚醯亞胺膜層進行雙面處理:
[0117]I)磁過濾沉積Cu膜過渡層，條件弧流為100A，彎管磁場電流2.0A,沉積厚度20nmo
[0118]2)在硫酸銅溶液中電鍍形成厚度為20 μ m的銅膜。
[0119]實例二:(選擇Cu金屬為釘扎層結構元素)
[0120]I)清洗:離子注入Cu元素條件:注入高壓6kV，注入束流強度3mA，注入劑量3X1015 ；
[0121 ] 2)磁過濾沉積Cu膜條件:弧流100A，彎管磁場電流2.0A,沉積厚度8nm ；
[0122]3)對Cu薄層進行Cu離子注入形成釘扎層條件:加速電壓12kV，束流5mA，注入劑量 3X 11Vcm2 ；
[0123]4)覆蓋:磁過濾沉積Cu膜覆蓋層條件:弧流100A，彎管磁場電流2.0A,沉積厚度20nm ；
[0124]5)最後在硫酸銅溶液中電鍍形成厚度為20 μ m的銅膜。
[0125]實例三:(選擇Ni金屬釘扎層結構元素)
[0126]I)離子注入Ni元素條件:注入高壓6kV，注入束流強度3mA，注入劑量3 X 1015。
[0127]2)磁過濾沉積Ni膜條件:弧流100A，彎管磁場電流2.0A,沉積厚度8nm。
[0128]3)對Ni薄層進行Ni離子注入形成釘扎層條件:加速高壓12kV，束流5mA，注入劑量 3X 11Vcm2。
[0129]4)磁過濾沉積Cu膜覆蓋層條件:弧流100A，彎管磁場電流2.0A,沉積厚度20nm。
[0130]5)在硫酸銅溶液中電鍍形成厚度為20 μ m的銅膜。
[0131]下面，以IPC-TM_650(美國印刷電路工業協會標準試驗法)中的方法，來測定膜基材與導電層之間的剝離強度。試驗方法為:
[0132]將長方形試驗條200mmX 1mm的聚醯亞胺膜側粘接固定在圓盤的外周，然後夾具以10mm/min的速度與聚醯亞胺膜基底成90度方向剝離,測定所需的載重(kg/cm)。
[0133]參照圖5,其不出了三種不同試驗導電銅層和聚醯亞胺基底的結合力和表面能。圖中，橫坐標分別為:三種實例中，沒有釘扎層結構P1、Cu為釘扎層結構元素的Cu-P1、Ni為釘扎層結構元素的N1-PI。縱坐標為:表面能(左)和結合力(右)。
[0134]從圖5中可以發現，以Ni為釘扎層結構元素時，聚醯亞胺膜和金屬銅的結合力高達1.lkg/cm,以Cu為釘扎層結構元素時,聚醯亞胺膜和金屬銅的結合力為0.95kg/cm,而無釘扎層結構時，聚醯亞胺膜和金屬銅的結合力小於0.lkg/cm，結合力提高可以顯而易見。而且，從圖5中還可以看出，隨著離子元素的注入聚醯亞胺表面能也增加，浸潤性也隨之提聞。
[0135]參照圖6，為MEVVA離子注入後表面元素成分，橫坐標分別為:三種實例中，沒有釘扎層結構P1、Cu為釘扎層結構元素Cu-P1、Ni為釘扎層結構元素N1-PI。縱坐標為元素C、
O、N以及金屬M的含量。
[0136]從圖6所示的聚醯亞胺膜表面的XPS圖中，可以看到由於金屬元素的注入使得聚醯亞胺膜表面元素發生了變化:c元素含量增加，O和N元素減少，元素的減少說明:聚醯亞胺膜層內苯環或者醯亞胺環斷裂，同時C和金屬相對含量的增加說明了新鍵的形成，這能夠從微觀方面解釋結合力的增加。
[0137]綜上，採用MEVVA源以及FCVA系統在聚醯亞胺膜的表面形成一層結合力好的金屬釘扎層，形成釘扎層後在其上通過電解電鍍等堆積金屬，刻蝕堆積的金屬形成所需電路圖案。這類結構結合力非常好，原因可分析如下:
[0138]1、前期高能金屬離子注入聚醯亞胺膜能夠濺射掉使其表面吸附微塵氣體等，提高其表面的潔淨度；
[0139]2、前期高能金屬離子注入聚醯亞胺膜層能夠使聚醯亞胺膜層表面部分有機基團打斷，提高其表面能，增強其表面浸潤性，能夠使後續沉積的薄金屬能夠最大限度的緊貼聚醯亞胺表面。
[0140]3、後期更高能量的離子注入能夠使聚醯亞胺膜表面沉積的薄金屬原子獲得反衝能量進入聚醯亞胺膜內，能夠形成50nm左右的金屬與聚醯亞胺混合的釘扎層結構，所以這樣形成金屬釘扎層結構與聚醯亞胺膜基底結合力很好。
[0141]綜合三個方面的原因，這種製造方法形成的膜層不存在經過電路圖案形成工序或電解工序等後續工序時聚醯亞胺層和金屬膜層之間的結合強度下降和容易剝落的問題。
[0142]另外，由於上述任一種金屬釘扎層的製備方法和設備具有上述技術效果，因此，使用上述金屬釘扎層的製備方法和設備獲得的金屬釘扎層、以及設置有該金屬釘扎層的基板也應具備相應的技術效果，其具體實施過程與上述實施例類似，茲不贅述。
[0143]顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。所述存儲裝置為非易失性存儲器，如:R0M/RAM、快閃記憶體、磁碟、光碟等。
[0144]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種金屬釘扎層的製備方法，其特徵在於，包括: 利用金屬蒸汽真空弧(MEVVA)離子源，向基底層注入第一金屬元素，對所述基底層進行清洗； 利用磁過濾陰極真空弧(FCVA)離子源，在清洗後的基底層表面，磁過濾沉積得到第一金屬膜層； 利用所述MEVVA離子源，向所述第一金屬膜層表面注入第二金屬元素，形成金屬釘扎層。
2.根據權利要求1所述的金屬釘扎層的製備方法，其特徵在於: 所述基底層為聚醯亞胺聚合物；和/或， 所述第一金屬膜層為Ni膜層或者Cu膜層，且厚度為3?10nm。
3.根據權利要求2所述的金屬釘扎層的製備方法，其特徵在於: 所述第一金屬元素為Ni或者Cu，其注入電壓為4?8kV，束流強度為I?4mA，注入劑量為I X 115?I X 11Vcm2,注入深度為70?120nm ； 和/或， 所述第二金屬元素為Ni或Cu，其注入電壓為10?15kV，注入金屬束流強度為I?4mA，注入劑量為I X 115?5 X 11Vcm2。
4.根據權利要求2或3所述的金屬釘扎層的製備方法，其特徵在於，該方法還包括: 利用所述FCVA離子源，在所述金屬釘扎層上，磁過濾沉積出金屬覆蓋層； 其中，所述金屬覆蓋層的金屬元素為Ni或Cu,且厚度為10?30nm ;所述磁過濾沉積時，弧流為90?150A，彎管磁場電流為1.0?4.0A。
5.一種金屬釘扎層的製備設備，其特徵在於，包括: 注入裝置，配置為利用金屬蒸汽真空弧(MEVVA)離子源，向基底層注入第一金屬元素，對所述基底層進行清洗； 沉積裝置，配置為利用所述FCVA，在清洗後的基底層表面沉積得到第一金屬膜層；所述注入裝置還配置:利用所述MEVVA離子源向所述第一金屬膜層表面注入第二金屬兀素，形成金屬釘扎層。
6.根據權利要求5所述的金屬釘扎層的製備設備，其特徵在於，所述沉積裝置還配置:利用所述FCVA，在所述金屬釘扎層上沉積金屬覆蓋層。
7.—種柔性基材電路板的製備方法，其特徵在於，包括: 清洗柔性基材； 在所述柔性基材表面，根據權利要求1至4任一項所述的金屬釘扎層的製備方法製備金屬釘扎層； 在所述金屬釘扎層上進行金屬沉積，形成金屬覆蓋層； 在所述金屬覆蓋層上刻蝕所需的電路。
8.—種柔性基材電路板的製備設備，其特徵在於，包括: 根據權利要求5或6所述的金屬釘扎層的製備設備； 刻蝕裝置，配置為在所述金屬覆蓋層上刻蝕所需的電路。
9.一種採用如權利要求7所述的柔性基材電路板的製備方法製造的柔性基材電路板；其中，所述柔性基材電路板包括:基底層、金屬膜層、金屬釘扎層、沉積於所述金屬釘扎層之上的金屬覆蓋層、以及在所述金屬覆蓋層上的電路層。
10.一種終端設備，其特徵在於，該終端設備設置有權利要求9所述的柔性基材電路板。
【文檔編號】C23C14/46GK104372295SQ201410494856
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】廖斌, 吳先映, 張旭, 張薈星, 陳琳 申請人:北京師範大學