具有覆盖层的挠性电路
阅读：317发布：2020-05-12
专利汇可以提供具有覆盖层的挠性电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及挠性 电路 ，更具体地讲涉及具有 覆盖 层 的挠性印刷电路。所述覆盖层可以是可化学蚀刻的 粘合剂 聚酰亚胺。所述覆盖层可在它们被施加到挠性电路基材后进行 图案化 。，下面是具有覆盖层的挠性电路专利的具体信息内容。
1.一种挠性电路，包括：
可化学蚀刻的聚合物主基材层；
在所述聚合物主基材层上的图案化的导电电路；和
可化学蚀刻的聚合物主覆盖层；
其中所述主基材和主覆盖层中的一者或两者包含粘合剂聚酰亚胺，其为具有以下重复单元的聚酰胺-酰亚胺：
其中R代表二价基团，R′代表三价基团，和n为至少5的整数。
2.根据权利要求1所述的挠性电路，其中R为
并且A为-NH-CO-，R1至R3为烷基、烷氧基或卤素，它们互相相同或不同，1、m和n为
0-4的整数，x为0或1，和y为表示重复单元数目的整数，且其中存在至少一个烷氧基。
3.根据权利要求1所述的挠性电路，其中R为
其中R1至R8各自独立为低级烷基、低级烷氧基或卤素，和n1至n8为0-4的整数。
4.根据权利要求3所述的挠性电路，其中R′为
5.根据权利要求1所述的挠性电路，其中所述主基材包含粘合剂聚酰亚胺，所述挠性电路还包含位于所述主基材层的外表面上的第二基材层，其中所述第二基材包含选自液晶聚合物、聚碳酸酯和热固性聚酰亚胺的聚合物类型。
6.根据权利要求1所述的挠性电路，其中所述主覆盖层包含粘合剂聚酰亚胺，所述挠性电路还包含位于所述主覆盖层的外表面上的第二覆盖层，其中所述第二覆盖层包含选自液晶聚合物、聚碳酸酯和热固性聚酰亚胺的聚合物类型。
7.根据权利要求1所述的挠性电路，其中所述主覆盖层包含粘合剂聚酰亚胺，所述挠性电路还包含位于所述主覆盖层的外表面上的第二覆盖层，其中所述第二覆盖层和所述主基材独立地包含选自液晶聚合物、聚碳酸酯和热固性聚酰亚胺的聚合物类型。
具有覆盖层的挠性电路
技术领域
[0001] 本发明涉及挠性印刷电路，更具体地讲涉及具有覆盖层的挠性印刷电路。
背景技术
[0002] 挠性电路通常由聚合物基材和该聚合物基材上的图案化导电层组成。一些挠性电路另外还具有保护性覆盖层。覆盖层通常是置于图案化导电层上方和粘附于聚合物基材层的预图案化聚合物膜。对覆盖层进行图案化是使得导电层只有一些部分被暴露。这些覆盖层的恰当施加要求在施加覆盖层过程中使它精确对齐挠性电路。如果出现不对齐情况，会有不正确的一部分导电层暴露出来，从而潜在地使挠性电路有缺陷或者不可用。
发明内容
[0003] 本发明的至少一个方面提供这么一种能力，即不必要使覆盖层对齐挠性电路，就可制作出具有覆盖层的挠性电路。
[0004] 本发明的至少一个方面提供其中电路层密封在基材和覆盖层之间的挠性电路。
[0005] 本发明的至少一个方面提供用以将覆盖层施加到挠性电路和随后将覆盖层图案化以使电路的一些部分暴露的方法。
[0006] 本发明的制品可具有多种不同的结构。至少一个结构包括基材层、图案化导电层和覆盖层。基材层和覆盖层可由相同或不同的高分子材料制成。覆盖层材料匹配图案化导电层的形状并粘结到基材层。适用于基材的高分子材料包括粘性聚酰亚胺、液晶聚合物、聚碳酸酯和热固性聚酰亚胺，后者包括在高分子骨架中具有羧酸酯单元的热固性聚酰亚胺共聚物。适用于覆盖层的材料包括粘合剂聚酰亚胺。
[0007] 结构中还可包括第二基材和第二覆盖层。这在基材和/或覆盖层是粘合剂聚酰亚胺时是最典型的。适用于第二基材和第二覆盖层的材料包括液晶聚合物、聚碳酸酯和热固性聚酰亚胺，后者包括在高分子骨架中具有羧酸酯单元的热固性聚酰亚胺共聚物。
[0009] 图1A-1E说明制作根据本发明一个实施例的制品的工艺。
[0010] 图2A-2E说明制作根据本发明另一个实施例的制品的工艺。
[0011] 图3说明根据本发明又一个实施例的制品的截面。
具体实施方式
[0012] 按要求，本文对本发明的细节进行了公开；但是应认识到，所公开的实施例仅仅是示例性的。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限定性的，而应仅仅解释为权利要求书的基础和解释为教导本领域技术人员以不同方式实施本发明的代表性基础。
[0013] 本发明的至少一个方面提供不必要将覆盖层预图案化和在施加过程中将它对齐挠性电路就能制作具有覆盖层的挠性电路的方法。根据本发明的这个方面，可将未图案化的覆盖层粘附到挠性电路，即粘附到其表面上具有图案化电路的基材，使得图案化电路在基材和覆盖层之间，从而形成“被覆盖的挠性电路”。可通过施加热量和/或压力将覆盖层粘附到挠性电路。随后，可对覆盖层进行图案化，优选通过化学蚀刻来进行。覆盖层可在对基材层进行任何图案化之前、之后或者优选同时进行图案化。优选地，基材和覆盖层由对于特定蚀刻剂具有一致的蚀刻速度的材料制成，使得它们可同时被蚀刻。
[0014] 本发明的覆盖层和基材层可包含粘合剂聚酰亚胺。有一些热固性聚酰亚胺已知能够被各种蚀刻剂溶液蚀刻，然而热塑性聚酰亚胺如粘合剂聚酰亚胺却未曾适合于化学蚀刻，因此并不适合用作可蚀刻的挠性电路覆盖层。本发明人通过全面努力的研究，发现了能进行化学蚀刻的粘合剂聚酰亚胺。此外，本发明人还发现了能用LCP、聚碳酸酯和热固性聚酰亚胺所用的相同蚀刻剂溶液进行蚀刻，且在一些情况下以相同或相似的蚀刻速度蚀刻的粘合剂聚酰亚胺。
[0015] 特别合适的粘合剂聚酰亚胺包括具有以下重复单元的聚酰胺-酰亚胺。
[0016]
[0017] 其中R表示二价基团，R′表示三价基团，n为至少5的整数。在一些实施例中，主基材和主覆盖层中的一者或两者包含具有这些重复单元的粘合剂聚酰亚胺：
[0018] 在一些实施例中，R为
[0019]
[0021] 在其他实施例中，R为
[0022]
[0023] 其中R1至R8各自独立为低级烷基、低级烷氧基或卤素，n1至n8为0-4的整数。
[0024] 在一些实施例中，R′为
[0025]
[0026] 这些粘性聚酰胺-酰亚胺和它们的合适变体公开于美国专利4,847,353、4,937,133和4,939,030，这些专利通过引用整体并入本文。粘性聚酰胺-酰亚胺可获自日本东京的新日铁化学株式会社(NipponSteel Chemical Co.，Ltd.)，商品名为ESPANEX。
[0027] 如果被覆盖的挠性电路被制作成具有粘合剂聚酰亚胺覆盖层或粘合剂聚酰亚胺基材层而没有相贴的第二(非粘性)覆盖层或基材层，则在加工过程中可使粘性层粘附到防粘衬垫(release liner)，以防止粘合剂聚酰亚胺粘附到加工设备。或者，可用防粘材料(release material)处理加工设备以防止粘合剂聚酰亚胺的粘附。
[0028] 在本发明的一些实施例中，覆盖层是粘合剂聚酰亚胺，而基材是非粘性材料。在这种实施例中，不需要第二基材，但第二覆盖层可能是合乎需要的。
[0029] 适用于非粘性基材层或第二覆盖层或第二基材层的材料的实例，包括热固性聚酰亚胺、聚碳酸酯和液晶聚合物(LCP)。
[0030] 热固性聚酰亚胺具有优异的性质，如热稳定性和低介电常数。许多市售的适用于本发明的热固性聚酰亚胺包含均苯四甲酸二酐(pyromellitic dianhydride，PMDA)或二氨基二苯醚(oxydianiline，ODA)或联苯二酐(biphenyl dianhydride，BPDA)或苯二胺(phenylene diamine，PPD)的单体。包含一个或多个这些单体的热固性聚酰亚胺可用来生产被称为KAPTON H，K，E膜(获自E.I.du Pont de Nemours and Company，Circleville，OH)和APICAL AV，NP膜(获自Kaneka Corporation，Otsu，Japan)的膜制品。这个类型的膜适用于许多挠性电路制品，但在常规化学蚀刻剂如碱性蚀刻剂存在下可能会膨胀。膨胀会改变膜的厚度，且可能造成刻胶的局部分层。这会导致因为蚀刻剂移动到发生分层的区域而发生蚀刻膜厚度失控和不规则成形特征。如果膨胀是特定挠性电路的制作中的一个问题，则应使用非膨胀材料。
[0031] 与上述的热固性聚酰亚胺不同的是，其他适用于本发明的热固性聚酰亚胺是在高分子骨架中具有羧酸酯结构单元的热固性聚酰亚胺。这些热固性聚酰亚胺在常规化学蚀刻剂存在下不会膨胀。在高分子骨架中具有羧酸酯结构单元的热固性聚酰亚胺的实例，包括以商品名APICAL HPNF膜市售的热固性聚酰亚胺(可获自Kaneka Corporation，Otsu，Japan)。APICAL HPNF聚酰亚胺膜据认为是一种共聚物，它是从包括对亚苯基双(偏苯三酸单酯酸酐)(p-phenylene bis(trimellitic acidmonoester anhydride))在内的单体的聚合而衍生出它的含酯单元的结构。其他的含酯单元的热固性聚酰亚胺聚合物可能不是市场上所知道的。但是，对于本领域普通技术人员来说，选择与APICAL HPNF所用的单体类似的单体合成出其他的含酯单元的热固性聚酰亚胺聚合物，将是合理的。这种合成可扩展非膨胀性热固性聚酰亚胺聚合物的范围。可选择来增加含酯热固性聚酰亚胺聚合物的数量的材料，包括1，3-联苯酚双(脱水偏苯三酸酯)(1，3-diphenol bis(anhydro-trimellitate))、1，4-联苯酚双(脱水偏苯三酸酯)(1，4-diphenol bis(anhydro-trimellitate))、乙二醇双(脱水偏苯三酸酯)(ethylene glycol bis(anhydro-trimellitate))、联苯酚双(脱水偏苯三酸酯)(biphenol bis(anhydro-trimellitate))、氧基-联苯酚双(脱水偏苯三酸酯)(oxy-diphenol bis(anhydro-trimellitate))、双(4-羟苯基硫醚)双(脱水偏苯三酸酯)(bis(4-hydroxyphenyl sulfide)bis(anhydro-trimellitate))、双(4- 羟 基 苯 甲 酮 ) 双( 脱 水 偏 苯 三 酸 酯 )(bis(4-hydroxybenzophenone)bis(anhydro-trimellitate))、双 (4- 羟 苯 基 砜 ) 双 ( 脱 水 偏 苯 三 酸 酯)(bis(4-hydroxyphenyl sulfone)bis(anhydro-trimellitate))、双(羟基苯氧基苯)(bis(hydroxyphenoxybenzene))、双(脱水偏苯三酸酯)(bis(anhydro-trimellitate))、
1，3-联 苯 酚 双( 氨 基 苯 甲 酸 酯 )(1，3-diphenolbis(aminobenzoate))、1，4-联苯酚双(氨基苯甲酸酯)(1，4-diphenolbis(aminobenzoate))、乙二醇双(氨基苯甲酸酯)(ethylene glycolbis(aminobenzoate))、联苯酚双(氨基苯甲酸酯)(biphenolbis(aminobenzoate))、氧基-联苯酚双(氨基苯甲酸酯)(oxy-diphenolbis(aminobenzoate))、双(4氨基苯甲酸酯)双(氨基苯甲酸酯)(bis(4aminobenzoate)bis(aminobenzoate))等等。
1，3-联 苯 酚 双( 氨 基 苯 甲 酸 酯 )(1，3-diphenolbis(aminobenzoate))、1，4-联苯酚双(氨基苯甲酸酯)(1，4-diphenolbis(aminobenzoate))、乙二醇双(氨基苯甲酸酯)(ethylene glycolbis(aminobenzoate))、联苯酚双(氨基苯甲酸酯)(biphenolbis(aminobenzoate))、氧基-联苯酚双(氨基苯甲酸酯)(oxy-diphenolbis(aminobenzoate))、双(4氨基苯甲酸酯)双(氨基苯甲酸酯)(bis(4aminobenzoate)bis(aminobenzoate))等等。
[0032] 液晶聚合物(LCP)与聚酰亚胺相比具有改进的高频性能、较低的介电损失和较少的吸湿性。显示与一些上述热固性聚酰亚胺相同的非膨胀性质的液晶聚合物包括芳族聚酯，这些芳族聚酯包括含有对苯二甲酰对苯二胺的共聚物，如以商品名BIAC市售的共聚物(可获自日本Gore-Tex Inc.，Okayama-Ken，Japan)；和含有对羟基苯甲酸的共聚物，如以商品名LCP CT膜市售的共聚物(可获自日本Kuraray Co.，Ltd.，Okayama，Japan)；和LCP膜，如Rogers，Chandler，AZ以商品名市售的LCP膜。液晶聚合物和APICAL HPNF聚酰亚胺之间的相似性在于这两种聚合物结构中都存在羧酸酯单元
[0033] 聚碳酸酯的特性包括电绝缘、饱和时低于0.5％的吸湿性、在1kHz-45GHz的功能频率范围内不超过3.5的介电常数、与聚酰亚胺相比更好的化学抗性和较低的模数、以及光透明性。合适的聚碳酸酯的实例包括被取代的或未被取代的聚碳酸酯；聚碳酸酯掺合物如聚碳酸酯/脂族聚酯掺合物(包括GE Plastics，Pittsfield，MA以商品名XYLEX市售的掺合物)、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二酯(PC/PET)掺合物、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二酯(PC/PBT)掺合物和聚碳酸酯/聚2，6-萘二甲酸乙二酯(PC/PEN)掺合物以及聚碳酸酯与热塑性树脂的任何其他掺合物；和聚碳酸酯共聚物如聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二酯(PC/PET)、聚碳酸酯/聚醚酰亚胺(PC/PEI)等等。另一类型的适用于本发明的材料是聚碳酸酯层压材料。这种层压材料可具有至少两个不同的互相贴近的聚碳酸酯层，或者可具有至少一个与热塑性材料层(例如LEXAN GS125DL，为获自GE Plastics的聚碳酸酯/聚氟乙烯层压材料)贴近的聚碳酸酯层。聚碳酸酯材料可以填充以碳黑、二氧化硅、氧化铝等，或者它们可含有添加剂，如阻燃剂、紫外光稳定剂、颜料等。
[0034] 制作根据本发明的挠性电路的示例性工艺可包括蚀刻挠性电路上的覆盖层和任何第二覆盖层。基材和任何第二基材也可进行蚀刻。所述工艺的蚀刻步骤涉及使这些高分子层的无掩蔽区域与包含水溶性碱金属盐、胺和醇的浓碱性蚀刻水溶液接触。
[0035] 适用于根据本发明的蚀刻剂溶液的水溶性碱金属盐包括例如碱金属氢氧化物如氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)、被取代的氢氧化铵如四甲基氢氧化铵和氢氧化铵或者它们的混合物。盐在蚀刻剂溶液中的有用浓度，根据要蚀刻的聚合物膜的厚度以及所选的掩模如金属掩模或光致抗蚀剂的类型和厚度而变。合适的碱金属盐的典型有用浓度，其下限在至少一个实施例中为约30重量％，在至少另一个实施例中为约35重量％。合适的碱金属盐的典型有用浓度，其上限在至少一个实施例中为约50重量％，在至少另一个实施例中为约55重量％。至少一个实施例具有约40重量％至约45重量％的碱金属盐浓度。
[0036] 适用于根据本发明的蚀刻剂溶液的胺包括乙二胺和丙二胺及链烷醇胺如乙醇胺、一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺、丙醇胺等。合适的胺的典型有用浓度，其下限在至少一个实施例中为约10重量％，在至少另一个实施例中为约15重量％。合适的胺的典型有用浓度，其上限在至少一个实施例中为约30重量％，在至少另一个实施例中为约35重量％。至少一个实施例具有约20重量％至约25重量％的胺浓度。
[0037] 碱金属盐/胺蚀刻剂如KOH/MEA蚀刻剂，在低温例如室温下在水中的溶解度有限。在适合于蚀刻本发明的基材和覆盖层(包括第二基材和覆盖层)的浓度下，KOH/MEA溶液通常会因为KOH结晶而凝固。为防止凝固，可将溶液维持在高温，例如80℃及80℃以上。但是发现，高温使溶液的蚀刻能力快速降低。这据认为是由于从空气吸收了碳酸，碳酸会与钾结合形成碳酸钾。本发明人发现，将醇例如乙二醇加到溶液中有助于减少碳酸吸收和防止KOH结晶。因此，还将醇例如二醇(优选乙二醇)或者酮例如甲基乙基酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)加到蚀刻剂溶液，以提高它的稳定性和性能。合适的醇的典型有用浓度，其下限在至少一个实施例中为约3重量％，在至少一个其他实施例中为约5重量％，其上限在至少一个实施例中为约10重量％，在至少一个其他实施例中为约30重量％。在至少一个实施例中，合适的浓度为约7重量％。
[0038] 在至少一个实施例中，合适的蚀刻剂水溶液包含约30至约50重量％碱金属盐、约10至约30重量％胺和约5至约10重量％醇。在另一个实施例中，合适的蚀刻剂水溶液包含约40重量％碱金属盐、约20重量％胺和约7重量％醇。在一些实施例中，碱金属盐是KOH，胺是MEA，醇是乙二醇。
[0039] 蚀刻溶液在蚀刻过程中通常维持在50℃至约120℃、优选约70℃至约95℃的温度。蚀刻高分子膜的时间要求取决于高分子膜的类型和厚度。使用在50℃至120℃加热的碱性蚀刻剂进行的膜蚀刻，通常要求约10秒钟至约20分钟。
[0040] 任何类型的含水光致抗蚀剂都适用于本发明。光致抗蚀剂可以是正性的或者负性的。合适的负性光致抗蚀剂的实例包括负性作用(negative acting)水可显影光聚合物组合物，如美国专利3,469,982、3,448,098、3,867,153和3,526,504中公开的那些组合物。这种光致抗蚀剂包括至少聚合物基质，该聚合物基质包括可交联单体和光引发剂。通常用于光致抗蚀剂的聚合物包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸的共聚物，苯乙烯和马来酸酐异丁酯的共聚物等等。可交联单体可以是多元丙烯酸酯如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
[0041] 市售的含水碱(例如碳酸钠)可显影负性作用干膜光致抗蚀剂包括韩国Kolon Industries公司以商品名KG 2150和ACCUIMAGE市售的那些光致抗蚀剂。同样合适的是聚甲基丙烯酸甲酯光致抗蚀剂材料，如E.I.duPont de Nemours and Co.以商品名RISTON市售的那些材料，例如RISTON 4720。其他有用的实例包括LeaRonal，Inc.，Freeport，NY市售的AP850和Hitachi Chemical Co.Ltd市售的PHOTEC HU350。商标为AQUA MER的干膜光致抗蚀剂组合物获自MacDermid，Waterbury，CT。有几个系列的AQUA MER光致抗蚀剂，包括“SF”和“CF”系列，其中SF120、SF125和CF2.0是这些材料的代表。可使用金属掩模取代光致抗蚀剂。
[0042] 包括上述蚀刻程序的挠性电路制作，可与各种蚀刻前和蚀刻后程序结合着进行。工艺步骤的顺序和类型由应用情况而定。典型的工艺从包含这样的聚合物膜的基材层开始，该聚合物膜具有层压到其上的薄导电层。基材层可仅包含粘合剂聚酰亚胺(任选与防粘层(release layer)一起)；可仅包含非粘性基材层如LCP、聚碳酸酯或热固性聚酰亚胺；
或者可包含由粘合剂聚酰亚胺基材层和第二基材层材料如LCP、聚碳酸酯或热固性聚酰亚胺组成的层压材料。或者，如果基材层是粘合剂聚酰亚胺，第二基材层可随后施加。
或者可包含由粘合剂聚酰亚胺基材层和第二基材层材料如LCP、聚碳酸酯或热固性聚酰亚胺组成的层压材料。或者，如果基材层是粘合剂聚酰亚胺，第二基材层可随后施加。
[0043] 可将导电层层压到基材层。或者，可用溅射、镀覆、其他已知的沉积技术或者它们的组合，将薄导电层沉积到基材层的表面上。导电层可以是任何合适的材料，如铜、金、铝等。它可具有由合适材料如Ni、Cr或NiCr制成的接合层(tie layer)。通常，导电层是铜。在以下的工艺描述中铜将用作示例性的导电材料。
[0044] 在典型的半加成工艺(semi-additive process)中，基材包含约12μm至约300μm的高分子膜层，铜层为约1至约5μm厚。用标准的技术将含水可加工光致抗蚀剂材料施加到铜层。刻胶的厚度为5μm至约50μm。通过掩模使光致抗蚀剂以影像方式暴露(imagewise exposure)于紫外光等后，光致抗蚀剂的被暴露部分因发生交联而变得不可溶。然后通过用稀水溶液例如0.5-1.5％碳酸钠溶液去除未暴露的光致抗蚀剂，使刻胶显影，直到在铜层上获得期望的光致抗蚀剂图案。然后进一步将铜层镀覆到所需厚度。含有2％至5％碱金属碳酸盐的稀水溶液，可在约20℃至约80℃、优选约20℃至约
60℃的温度下使用，以将交联的刻胶从铜层剥去，然后可通过使用铜专用蚀刻剂(如获自Electrochemicals，Inc.的PERMA ETCH)去除期望的线迹图案(tracepattern)之间的铜来形成铜电路线迹，从而暴露出底下的高分子基材的一些部分。
60℃的温度下使用，以将交联的刻胶从铜层剥去，然后可通过使用铜专用蚀刻剂(如获自Electrochemicals，Inc.的PERMA ETCH)去除期望的线迹图案(tracepattern)之间的铜来形成铜电路线迹，从而暴露出底下的高分子基材的一些部分。
[0045] 在另选的减去工艺(substractive process)中，同样用标准的技术将含水可加工光致抗蚀剂施加到高分子基材上的铜层上。基材通常为约12μm至约300μm厚，铜层为约5μm至约40μm厚。接着通过合适的掩模使光致抗蚀剂暴露于紫外光等，使得光致抗蚀剂的被暴露部分发生交联。然后用稀水溶液使光致抗蚀剂显影，直到在铜层上获得期望的光致抗蚀剂图案。然后将铜层的被暴露部分蚀刻至高分子层，以获得期望的线迹图案。
[0046] 在这两种示例性的工艺中，随后将覆盖层材料在图案化导电铜层上方施加和粘结到基材，以形成由聚合物基材层、导电电路层和聚合物覆盖层的构成的层压材料。覆盖层可作为液体溢流式包覆(floodcoated)在电路上并固化来施加，或者可作为膜用热和压力层压到基材和导电层来施加。覆盖层可仅包含粘合剂聚酰亚胺(任选与防粘层一起)，或者它可包含由粘合剂聚酰亚胺和第二覆盖层材料如LCP、聚碳酸酯或热固性聚酰亚胺组成的层压材料。或者，粘合剂聚酰亚胺覆盖层和第二覆盖层可挨次进行施加。
[0047] 一旦将覆盖层(包括任何第二覆盖层)粘结到基材层(包括任何第二基材层)，就将含水可加工光致抗蚀剂材料施加到层压材料的两面。将两个光致抗蚀剂层中的一者或两者以与上文对蚀刻导电铜层所述的方式类似的方式进行图案化。取决于期望的最终产品而定，要将基材层和覆盖层中的一者或两者进行蚀刻，以暴露出至少一部分导电层。如果基材层和覆盖层两者都要进行蚀刻，但在分开的步骤中进行，合宜的是仅将此时要蚀刻的那一面上的光致抗蚀剂图案化。
[0048] 该工艺继续如下：将层压材料暴露于浓碱性蚀刻剂溶液，该暴露通常在50℃至120℃的温度下通过浸浴或通过喷射进行。这会将没有被已交联的刻胶覆盖的聚合物区域蚀刻掉。在蚀刻剂浴中蚀透聚合物层到铜电路层的停留时间，通常为约10秒钟至约20分钟。然后按与上文对铜层描述的方式相同的方式，将已交联的刻胶从层压材料的两面剥去。
如果只有一个聚合物层(例如覆盖层或基材层)被蚀刻，则施加光致抗蚀剂并将其图案化及蚀刻聚合物层的这么一个工艺过程，可对另一个聚合物层重复进行。但是，本发明的优点在于，(主和第二)基材层和覆盖层可由同一蚀刻剂溶液同时进行蚀刻。本发明人发现，可使用与用来蚀刻LCP、聚碳酸酯和热固性聚酰亚胺的蚀刻剂溶液相同的蚀刻剂溶液，对粘合剂聚酰亚胺进行蚀刻。这使得蚀刻工艺更加有效和快速。如果需要的话，可采用另外的加工来添加多个层和给导电层的暴露区域镀覆上例如金、锡、铬、镍等。
如果只有一个聚合物层(例如覆盖层或基材层)被蚀刻，则施加光致抗蚀剂并将其图案化及蚀刻聚合物层的这么一个工艺过程，可对另一个聚合物层重复进行。但是，本发明的优点在于，(主和第二)基材层和覆盖层可由同一蚀刻剂溶液同时进行蚀刻。本发明人发现，可使用与用来蚀刻LCP、聚碳酸酯和热固性聚酰亚胺的蚀刻剂溶液相同的蚀刻剂溶液，对粘合剂聚酰亚胺进行蚀刻。这使得蚀刻工艺更加有效和快速。如果需要的话，可采用另外的加工来添加多个层和给导电层的暴露区域镀覆上例如金、锡、铬、镍等。
[0049] 在本发明的一个实施例中，制作具有覆盖层和基材层的挠性电路。制作这种挠性电路的工艺在图1A-1E中示出。图1A显示原材料，其为具有基材层(12)和导电层(14)的层压材料(14)。基材层可以是粘合剂聚酰亚胺。然后将光致抗蚀剂施加到导电层和通过图案化掩模暴露于紫外光。使光致抗蚀剂显影后，将铜的暴露部分蚀刻掉，以形成期望的图案化电路(16)。然后将图案化光致抗蚀剂剥去，产生1B中所示的结构。将同样也可以是粘合剂聚酰亚胺的覆盖层(18)施加在图案化电路(16)上方。然后例如用层压机使覆盖层粘结到基材(12)和图案化电路(16)，使得覆盖层和基材层粘结在一起形成粘结层(20)。任何类型的粘结工艺都可使用，只要覆盖层和基材层能互相粘结，优选在图案化电路周围形成密封。所得的结构如图1D所示，其包括在粘结层(20)当中的图案化电路(16)。图1E示出通道(vias)(21)已被蚀透覆盖层和基材层以暴露出图案化电路(16)的一些部分后的被覆盖挠性电路结构。
[0050] 在本发明的另一实施例中，制作具有第二覆盖层和第二基材层的挠性电路。制作这种挠性电路的工艺在图2A-2E中示出。图2A显示原材料，即具有基材层(12)和第二基材层(22)的第一层压材料。该基材层是粘合剂聚酰亚胺，第二基材层可以是LCP、聚碳酸酯或热固性聚酰亚胺。如图1B所示，将一层导电材料(14)如铜施加到该基材层。然后将光致抗蚀剂施加到铜层和通过图案化掩模暴露于紫外光。使光致抗蚀剂显影后，将铜的暴露部分蚀刻掉，以形成期望的图案化电路(16)。然后将图案化光致抗蚀剂剥去，产生图1C中所示的结构将具有覆盖层和第二覆盖层的第二层压材料(没有独立显示)以该覆盖层一面朝下施加到图案化电路(16)的上方。该覆盖层是粘合剂聚酰亚胺，第二覆盖层可以是LCP、聚碳酸酯或热固性聚酰亚胺。然后可例如用层压机将第二层压材料粘结到第一层压材料，使得两个层压材料的覆盖层和基材层粘结在一起形成包围图案化电路(16)的粘结层(20)。任何类型的粘结工艺都可使用，只要覆盖层和基材层能互相粘结，优选在图案化电路周围形成密封。所得的结构在图1D中示出，其包括第二基材层(22)、在粘结层(20)当中的图案化电路(16)和第二覆盖层(28)。图1E示出通道(21)已被分别蚀透覆盖层和第二覆盖层及基材层和第二基材层以暴露出图案化电路(16)的一些部分后的结构。聚合物可以与如前所述的方式相同的方式进行蚀刻。
[0051] 如果覆盖层和基材层需要与第二覆盖层和第二基材层的蚀刻剂溶液不同的蚀刻剂溶液，则可能需要额外的步骤，来对通过去除第二覆盖层和第二基材层的一些部分而暴露出的覆盖层和基材层进行蚀刻。如所提到的，本发明的许多实施例的优点在于，覆盖层和基材层可用与第二覆盖层和第二基材层的蚀刻剂相同的蚀刻剂进行蚀刻，从而使得它们可与它们的邻近第二层在同一步骤中进行蚀刻。如果覆盖层和/或基材层的暴露区域中只有一部分要进行蚀刻，可将新的一层或者另外一层光致抗蚀剂施加到不要进行蚀刻的那些部分上方。
[0052] 另一个实施例在图3中示出，该图从下上到上显示基材(12)、图案化电路(16)、覆盖层(18)和第二覆盖层(28)。制作这个被覆盖的挠性电路结构，通常是从具有层压到其上的薄导电层的基材开始。在这个实施例中，基材通常是LCP、聚碳酸酯或热固性聚酰亚胺。图案化电路可通过任何已知的方法来形成，如上述的加成法或减去法。随后，将包括覆盖层和第二覆盖层的层压材料施加到基材和图案化电路。或者，覆盖层和第二覆盖层可挨次进行施加。在这个实施例中，覆盖层是粘合剂聚酰亚胺，第二覆盖层是热固性聚酰亚胺、聚碳酸酯或LCP。第二覆盖层可由与基材层相同或不同的聚合物材料制成。例如，它们可以都是热固性聚酰亚胺、聚碳酸酯或LCP，或者它们可以是这些材料的任何组合。然后可例如用层压机将覆盖层粘结到基材和图案化电路。任何类型的粘结工艺都可使用，只要覆盖层能粘结到基材层，优选在图案化电路周围形成密封。覆盖层和/或基材可按与上文所述的形成通道或开口的方式相同的方式进行蚀刻。如果基材层和覆盖层都要进行蚀刻，这两种层要是蚀刻剂会蚀刻的话，它们可在单个步骤中同时进行蚀刻，优选以相同的相似的蚀刻速度蚀刻。如果蚀刻速度大不相同，则将需要每次蚀刻一层。这可容易地通过溢流式包覆不要进行蚀刻的那层上的光致抗蚀剂来实现。
[0053] 上述的制作被覆盖的挠性电路的工艺，可作为批式工艺用分开的步骤进行，或者以自动的辊到辊方式进行，在该方式中使用到设计来将卷材从供应辊到收卷辊传送通过工艺流程的设备。自动加工工艺使用到这样的卷材处理装置，它具有多个加工工位，用以进行光致抗蚀剂的施加、暴露和显影，以及进行金属部分的蚀刻和镀覆和聚合物膜的蚀刻。蚀刻工位可包括多个具有喷嘴的喷杆，喷嘴将蚀刻剂喷射到移动的卷材上，以蚀刻卷材上不被已交联的光致抗蚀剂保护的那些部分。如果使用辊到辊工艺，且粘合剂聚酰亚胺需要加工后烘烤来进行固化，本发明人已发现可将包含被覆盖的挠性电路的整个收卷辊放在烘烤炉中。或者，可将卷材输送通过炉子，但会需要长的炉子和/或需要卷材的每个段停留很长时间。本发明至少一个实施例的合适干燥条件是185℃下1小时。
[0054] 本发明的制品可具有这样的合乎需要的特征：电路层密封在基材层和覆盖层当中，从基材层和覆盖层两侧对齐着精确定位的开口。随着电路变得越来越小，对于其中覆盖层在施加到电路之前先进行图案化的标准工艺来说，要能够精确和准确地将覆盖层与电路图案重合(align)变得越来越困难。另外，对于当前的标准工艺，基材和电路上的部件必须为大号的，以允许覆盖层部件不重合情况。对于本发明的其中基材层和覆盖层同时进行蚀刻的实施例，不重合是不怎么成问题的。因此，基材和电路部件可缩小。
[0055] 本发明实施例的另一个优点在于，聚合物蚀刻步骤可在接近工艺结束时进行。在当前的标准工艺中，基材蚀刻早早就进行。在产生出许多基材部件/孔后，辊到辊工艺中所用的卷材变弱。若聚合物蚀刻步骤在接近工艺结束时进行，卷材能在工艺的更大部分时间中保持更为稳定。
[0056] 本发明实施例的另一个优点在于，被蚀刻的覆盖层可充当镀覆步骤如金镀覆的掩模。虽然金镀覆通常是在施加覆盖层之前进行，但若能够在施加覆盖层之后进行镀覆，则可是使用较少的镀覆材料，因为不需要考虑覆盖层的不对齐。这可导致极大的成本节约，特别是如果镀覆材料是金的话。本发明的制品具有许多合适的应用。本发明制品在其中特别有用的一个应用是喷墨打印头。大多数墨盒是通过使用连接到墨盒打印头的挠性电路进行操作的。由于位置关系，挠性电路会接触到所喷施的墨水。这些墨水可能对挠性电路非常具有腐蚀性，因此极需电路能抗墨水。本发明可提供与聚酰亚胺和LCP材料一起制作的密封挠性电路，这种电路固有地能抗墨水，使得它们特别适用于喷墨应用。
[0057] 本发明制品在其中特别有用的另一个应用是硬盘驱动器的悬挂电路。可在悬挂电路上进行大量的聚合物蚀刻。如果这在初始的各制造阶段进行，随着卷材通过后续各阶段，它在结构上会弱化。若能够延迟聚合物层的蚀刻到工艺结束时-这根据本发明是可以做到的-则会大大有益于悬挂电路的制造工艺。
[0059] 实例-粘合剂聚酰亚胺/热固性聚酰亚胺
[0060] 使用标准的层压机，将一块具有35μm厚粘合剂聚酰亚胺层(基材层)和25μm厚热固性聚酰亚胺(APICAL)层(第二基材层)的ESPANEXSPC 35A/25A(获自Nippon Steel Chemical Co.，Japan)层压到一片35μm厚铜箔，基材层一侧朝向铜膜。层压是在大约143℃的温度设置、0.5cm/sec的线速度和241kPa的压力下进行。
[0061] 为产生电路图案，用标准的层压机，以大约149℃的温度设置、0.5cm/sec的线速度和241kPa的压力，将获自韩国Kolon Industries公司的商品名为KG 2150的干膜光致抗蚀剂层压到铜膜上。光致抗蚀剂用紫外光和光掩模进行图案化，然后通过用4重量％碳酸钠溶液的稀水溶液在大约24℃的温度下去除未暴露的光致抗蚀剂进行显影，直到在膜的铜侧上获得期望的图案。然后用比重为1.28/mL、电导率为360mS/cm、氧化还原电位(ORP)为515mV的氯化铜/盐酸蚀刻剂，将铜层的被暴露部分蚀刻到基材层，以形成期望的电路图案。然后用温度约20℃的含有5重量％碱金属碳酸盐的稀水溶液剥去已交联的光致抗蚀剂。
[0062] 然后将形成覆盖层和第二覆盖层的第二块ESPANEX SPC35A/25A层压到现有结构，覆盖层一侧朝向图案化的电路。以大约149℃的温度设置、1英尺/分钟的线速度和310kPa的压力使用上述的相同层压机，然后进行185℃炉烤1小时。所得的结构与图2D所示的结构相同或相似。
[0063] 接着，按上述的相同方式，将各层KG 2150光致抗蚀剂层压到该结构的每个侧面，图案化并显影。然后使用由40重量％氢氧化钾、20重量％一乙醇胺、7重量％乙二醇和48重量％去离子水构成的碱性蚀刻剂，以93℃和138kPa喷射压力，将各聚酰亚胺层和各底下聚酰亚胺粘性层的被暴露部分蚀刻到铜电路。然后用温度约63℃的含有5重量％碱金属碳酸盐的稀水溶液剥去已交联的光致抗蚀剂。
[0064] 本领域技术人员会认识到，根据本公开内容，可不背离本发明的精神和范围，对本文公开的各实施例作出改变。
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