[發明專利]防止軟性電路中顯微裂紋的銅表面處理

無效

• 申請號: 00100933.8
• 申請日: 2000-01-07
• 公開（公告）號: CN1267596A
• 公開（公告）日: 2000-09-27
• 發明（設計）人: H·D·麥錢特;C·A·普塔瑟;C·－H·李
• 申請（專利權）人: 加－特克公司
• 主分類號: B32B15/08
• 分類號: B32B15/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 羅才希

本發明總的來說涉及具有改善的耐機械疲勞性的軟性電路和涉及制備這種改良的軟性電路的方法。具體地說，本發明涉及處理軟性電路的銅層來防止、減小和/或延遲在軟性電路的銅箔層中顯微裂紋的擴展。

軟性電路在電子工業中被用作制備各種軟性內連產品諸如軟性電路板和軟-硬電路板的基體材料。軟性電路板和軟-硬電路板用于筆記本電腦、打印機和磁盤驅動器以及各種醫療設備和消耗品中。軟性電路也用于某些先進的用途諸如軟性芯片(chip-on-flex)和網紋電路板中。隨著電子工業朝著更薄、更輕、柔軟和多功能化產品發展，對軟性電路的需要持續增加。

軟性電路通常由夾在兩個有機聚合物層之間的銅層(銅導體)組成。具體地說，銅箔與基片粘合、成形并且上面覆蓋一覆蓋層。正如其名，軟性電路使用時可以彎曲也可以展平。因此，軟性電路必需擁有高度的結構完整性以便維持導電性。結構完整性提供了對軟性電路彎曲和展平引起的能導致斷電的機械疲勞的耐性。

軟性電路中機械疲勞的早期癥狀的特征在于銅箔層表面顯微裂紋的產生和擴展。顯微裂紋可延伸到銅箔的整個厚度或寬度。軟性電路使用時，顯微裂紋最終變成可使銅箔沿厚度橫裂或導致定厚(gauging)的可見裂紋，其中在銅箔層表面的小片銅箔被剝離。對銅箔層的這種類型的損傷當然會導致斷電。

由于彎曲造成的裂紋的產生和擴展被稱為“疲勞”。疲勞主要有三種主要類型，即滾動疲勞、撓曲疲勞和折曲疲勞。滾動疲勞主要歸結于在軟性電路的銅箔上的兩個力。參見圖1，軟性電路如箭頭12所示前后移動。這種作用模擬了軟盤驅動器的移動。箭頭14代表在軟性電路10(特別是銅箔，此中沒有顯示)上的拉伸力。箭頭16代表在軟性電路10(特別是銅箔，此中沒有顯示)上的壓縮力。當軟性電路10沿箭頭12前后移動時，拉伸力和壓縮力在其上前后移動。由拉伸力和壓縮力施加的持久重復的應力導致了軟性電路10內銅箔的滾動疲勞。撓曲疲勞的特征在于軟性電路被固定在兩個點上并且往兩個固定點之間約半途的一點上施加垂直于軟性電路的力并接著在相反(180°)方向施加垂直于軟性電路的另一個力。折曲疲勞的特征在于開始將軟性電路保持135°彎曲并然后將軟性電路折曲到0-2°彎曲并然后展平回135°。這種作用模擬了打印機鉸鏈(hinge)的移動。

所述三種主要類型的疲勞(滾動疲勞、撓曲疲勞和折曲疲勞)一般由高循環、低形變疲勞引起。另一類型的疲勞是低循環、高形變疲勞。很難提供既耐高循環、低形變疲勞又耐低循環、高形變疲勞的軟性電路。

參照圖2A和2B有關顯微裂紋的圖示說明，其顯示了一些顯微裂紋延伸到銅箔的整個厚度或寬度，而一些顯微裂紋則沒有。所示圖示說明取之于厚度約18μm的銅箔放大1600倍的照片。

在一種實施方案中，本發明涉及一種軟性層壓板，它包括第一撓性聚合物膜；至少一面具有防顯微裂紋層的銅層，所述防顯微裂紋層能在厚度達約18μm的銅層中足以防止在至少50000000次彎曲中出現顯微裂紋和/或在厚度達約35μm的銅層中足以防止在至少20000000次的軟性層壓板的彎曲中出現顯微裂紋；和第二撓性聚合物膜。

在另一種實施方案中，本發明涉及制備軟性層壓板的方法，包括提供一銅層；處理所述銅層以防止顯微裂紋；將銅層的第一面粘合到第一撓性聚合物膜上；將所述銅層定形；和將第二撓性聚合物膜粘合到所述銅層的第二面上。

在本發明的再一種實施方案中，本發明涉及防止厚度達約18μm的銅層在至少50000000次的軟性電路的彎曲循環中出現顯微裂紋的方法，所述軟性電路包括第一撓性聚合物膜、銅層和第二撓性聚合物膜并任選還包括在銅層和第一撓性聚合物膜之間以及銅層和第二撓性聚合物膜之間中的至少一個之間的粘合劑，所述方法包括將所述銅層的至少一面在酸性硫酸銅浴中陰極處理、氧化處理、鉻處理、在一酸浴中陰極處理、粘結層處理和硅烷處理。

結果，本發明提供了具有改良的導電性的軟性電路。所述具改良導電性的軟性電路展現出改良的耐機械疲勞性和由此產生的改良的耐銅箔層損傷性以及由此產生的改良的導電性。所述改良的耐機械疲勞性歸結于增強的抗銅箔層顯微裂紋性。

本發明的另一結果是提供了具有改良的可彎曲安裝性能的軟性電路。在這方面，本發明提供了既耐高循環、低形變疲勞又耐低循環、高形變疲勞的軟性電路。

圖1是伴隨著軟性電路的彎曲和相應力的示意圖。

圖2A和2B是在多次彎曲循環后銅層中顯微裂紋的圖示說明。