含溶劑的干膜及于基板上施加干膜的方法

含溶劑的干膜及于基板上施加干膜的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種包含溶劑的干膜，尤其涉及一種含有聚酰亞胺層的干膜。本發明 還涉及一種于基板上施加含溶劑的干膜的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來由于電子產品強調輕、薄、短、小，各種電子零組件的尺寸也必須跟著越做 越小。在這種發展趨勢下，具有輕、薄及耐高溫等特性并可大量生產的軟性印刷電路板，便 有了更多的發展空間。目前熱門的電子產品如行動電話、液晶顯示器及有機發光二極體等 都可見到軟性印刷電路板的蹤跡。軟性印刷電路板（flexible printed circuit，FPC)為 將線路及其他電子元件布置可撓性基板上而得，相較于使用傳統硅基板或玻璃基板的印刷 電路板具有較佳的可撓性，因此又可稱為軟板。
[0003] 軟板表面上通常會加上一層覆蓋膜（coverlay)，可作為絕緣保護層，來保護軟板 表面的銅制線路并增加線路耐彎折能力。合適的覆蓋膜材料必須具備較佳的耐熱性、尺寸 安定性、絕緣特性及耐化學性。
[0004] 一般而言，在軟板上層壓覆蓋膜的方法如下：首先將覆蓋膜加工成一規定形狀，使 覆蓋膜具有與軟板上線路相對應的開口，在覆蓋膜一側的表面上施加粘合劑層，再將此覆 蓋膜對準軟板的相應位置，以層壓（lamination)方式進行貼合。然而，由于上述方法必須 在很薄的覆蓋膜上進行加工、開口等工序，且覆蓋膜與軟板貼合時幾乎都是依靠人工操作， 因此造成工藝良率低及成本高等問題，故不能滿足較精密的組裝要求；此外亦有粘合劑溢 膠問題。
[0005] 為克服上述問題已知可通過使用感光性覆蓋膜（photo-imageable coverlay，簡 稱PIC)來改善。感光性覆蓋膜不需預作開口，但當感光性覆蓋膜與一圖案化電路板貼合 時，可能有不希望存在的氣體殘存于圖案化電路板與感光性覆蓋膜之間，這將影響最終產 品的可靠度及品質。為了移除電路板與感光性覆蓋膜間的氣體，一般使用真空壓膜設備 (例，真空壓膜機（vacuum Iaminator)或真空熱壓機（vacuum hot press))，先行將空氣排 出后，再加壓貼合，然而，此使用真空壓膜設備的方法大多僅能以單片方式進行壓合，即，在 每次壓合步驟完成后需暫停一段時間，以移除已完成壓合的試片并替換上另一試片。其不 僅耗時、無法達到快速生產的目標，且設備成本昂貴，不符成本效益。
[0006] 另外，一般業界常用的感光性覆蓋膜主要為感光型防焊干膜（photo-imageable dry film solder mask，簡稱DFSM)，大多由環氧（epoxy)樹脂或丙稀酸酯（acrylate)樹脂 所組成。然而，環氧樹脂及丙烯酸酯樹脂所制成的覆蓋膜，其耐熱性、絕緣性、耐化學性及機 械強度卻不足以應用于高階產品。

【發明內容】

[0007] 有鑒于此，本發明提供一種新穎的含溶劑的干膜，其耐熱性、絕緣性、耐化學性及 機械強度較好。本發明的干膜可無需使用現有技術的真空壓膜設備施加于基板上，其工藝 簡單，相較于現有技術更為符合成本效益
[0008] 本發明另提供一種于基板上施加干膜的方法，能有效解決使用真空壓膜設備進行 壓合耗時且成本較高的問題。
[0009] 本發明提供一種含溶劑的干膜，包含基材和樹脂層，其中所述樹脂層包含樹脂和 溶劑，其中所述溶劑總含量以該樹脂層總重量計為至少5wt%。
[0010] 本發明另提供一種于基板上施加干膜的方法，其包含：將上述干膜以樹脂層的面 與一基板進行壓合。
[0011] 本發明的干膜可無需使用現有技術的真空壓膜設備施加于基板上，不僅工藝簡 單、設備容易取得，相較于現有技術更為符合成本效益；并且所述干膜耐熱性、絕緣性、耐化 學性及機械強度較好，可應用于高階產品。
【附圖說明】
[0012] 圖1為卷對卷工藝的示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 為便于理解本文所陳述的揭示內容，茲于下文中定義若干術語。
[0014] 術語"約"意謂如由本領域技術人員所測定的特定值的可接受誤差，其部分地視如 何量測或測定該值而定。
[0015] 在本發明中，術語〃烷基〃指飽和直鏈或支鏈烴基，較佳具有1至30個碳原子，更 佳具有1至20個碳原子；其實例包括（但不限于）甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異 丁基、第三丁基、戊基、己基及其類似基團。
[0016] 在本發明中，術語〃烯基〃指具有至少一個碳-碳雙鍵的不飽和直鏈或支鏈烴基， 較佳具有2至30個碳原子，更佳具有10至20個碳原子；其實例包括（但不限于）乙烯基、丙 烯基、甲基丙烯基、異丙烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、1-丙烯基、2- 丁烯基、2-甲基-2- 丁 烯基及其類似基團。
[0017] 在本發明中，術語〃炔基〃指具有至少一個碳-碳三鍵的不飽和直鏈或支鏈烴基， 較佳具有2至30個碳原子，更佳具有10至20個碳原子；其實例包括（但不限于）乙炔基、 炔丙基、3-甲基-1-戊炔基、2-庚炔基及其類似基團。
[0018] 在本發明中，術語〃芳基〃或〃芳香族化合物〃指6-碳單環、10-碳二環-或14-碳 三環的芳環體系，舉例言之，芳基的實例包括（但不限于）苯基、甲苯基、萘基、芴基、蒽基、 菲基及其類似基團。
[0019] 在本發明中，術語〃鹵烷基〃指經鹵素取代的烷基，其中〃鹵素〃意謂氟、氯、溴或 碘，較佳為氟及氯。
[0020] 在本發明中，術語"烷氧基"指附著于氧原子上的烷基，其實例包括（但不限于） 甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、戊氧基、己氧基、苯甲氧基、芴甲氧 基及其類似基團。
[0021] 現有技術中為避免干膜在使用時產生高濃度的揮發性有機物及降低干膜在儲存 時發生涂布膠液流動的溢膠（excessive glue)現象，會將完成涂布的干膜半成品送入烘 箱，使樹脂層干燥并與基材完全貼合。有機溶劑于此步驟幾乎完全揮發，因此，一般而言，現 有干膜產品的有機溶劑含量小于Iwt %。
[0022] 另外，氣泡是干膜應用至軟性印刷電路板壓合工藝中可普遍觀察到的現象。由于 氣泡存在將使得干膜品質異常并影響電路板性能，因此，一般使用真空壓膜設備將空氣排 出，然而，如前所述，真空壓膜設備成本昂貴，不符成本效益。
[0023] 本發明提供一種含溶劑的干膜，包含基材和樹脂層，其中所述樹脂層包含樹 脂和溶劑，其中當溶劑總含量以樹脂層總重量計為至少5wt%，所述干膜具有溶泡效果 (bubble-dissolvingeffect)，能在壓合過程中，讓基板與干膜間的空氣溶入干膜的溶劑 中，解決干膜在軟性印刷電路板壓合工藝中所產生的氣泡問題。
[0024] 本發明所使用的基材，可為任何本領域技術人員所已知的，例如玻璃或塑膠。上 述塑膠基材并無特殊限制，其例如但不限于：聚酯樹脂（polyester resin)，如聚對苯二 甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate, PET)或聚萘二甲酸乙二酯（polyethylene naphthalate, PEN);聚甲基丙稀酸酯樹脂（polymethacrylate resin)，如聚甲基丙稀 酸甲酯（polymethyl methacrylate, PMMA);聚酰亞胺樹脂（polyimide resin);聚苯乙 稀樹脂（polystyrene resin);聚環稀經樹脂（polycycloolefin resin);聚稀經樹脂 (polycycloolefin resin);聚碳酸酯樹脂（polycarbonate resin);聚胺基甲酸酯樹脂 (polyurethane resin);三醋酸纖維素（triacetate cellulose, TAC);或其混合物。較佳 為聚對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚環烯烴樹脂、三醋酸纖維素或其混合物，更 佳為聚對苯二甲酸乙二酯。基材的厚度通常取決于所欲得電子產品的需求，其較佳介于約 16 y m至約250 y m之間。
[0025] 上述樹脂的種類并無特殊限制，其可為例如丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、聚醚酰亞胺 (polyetherimide, PEI)樹脂或聚酰亞胺樹脂等材料，其中若需應用于350°C以上的高溫工 藝，較佳使用聚酰亞胺樹脂。
[0026] 本案發明人經廣泛研究和反復實驗后發現：本發明的干膜中的溶劑總含量以所述 樹脂層總重量計為至少5wt%，較佳介于15wt%至60wt%之間，此時能更有效地解決干膜 在軟性印刷電路板壓合工藝中所產生的氣泡問題，更佳介于15wt%至50wt%之間，尤佳介 于15wt%至47wt%之間，下限一般可以是20wt%。在本發明的一實施方式中，當溶劑含量 過低時（例如低于15wt%，甚至低于5wt%時），干膜容易發生硬脆，難以壓合至軟板，使得 在壓合過程中溶解氣泡效果差，易產生復泡現象；但溶劑含量過多時，尤其是大于60wt % 時，將使干膜表面易有沾粘現象，操作性較差，亦無法在壓合過程中達到預期的較佳的溶解 氣泡效果。
[0027] 根據本發明的較佳實施方式，本發明所用的溶劑包含至少一種具有溶氣作用的溶 劑。所述具溶氣作用的溶劑可溶解樹脂層與基板間所不希望存在的氣體，使所述干膜具有 溶泡效果，由此可在不使用真空壓膜設備的情況下，減少因氣體存在樹脂層與基板間所生 的不良現象，解決干膜在基板間壓合工藝中所產生的氣泡問題。上述具溶氣作用的溶劑的 含量以所述樹脂層總重量計，介于5wt%至60wt%之間，較佳介于6wt%至45wt%之間，更 佳介于7wt%至40wt%之間。
[0028] 上述具有溶氣作用的溶劑的種類較優選選自：第一溶劑、第二溶劑及其組合，所述 第一溶劑和第二溶劑的種類如本文下述所定義。
[0029] 本發明的干膜適用于印刷電路板或用于半導體封裝表面，作為供保護印刷電路板 上的涂膜用的干膜綠漆或覆蓋膜，具絕緣性，可保護線路，且具有避免線路氧化及焊接短路 的優異效能。
[0030] 此外，本發明的干膜因具有高解析度、顯影速度快、耐電解電鍍性、耐無電解電鍍 性及耐高溫高濕性等特性，因此也可以使用于印刷電路板工藝或晶圓工藝中作為光阻劑。
[0031] 根據本發明的一較佳實施方式，所述含溶劑的干膜為一種含溶劑的聚酰亞胺干膜 (polyimide dry film)，其包含基材和聚酰亞胺層（樹脂層），所述基材如本文上述所定 義，較優選為聚對苯二甲酸乙二酯，上述聚酰亞胺層可為感光型或非感光型聚酰亞胺層，較 佳為感光型聚酰亞胺層。上述聚酰亞胺層包含聚酰亞胺樹脂和溶劑，其中聚酰亞胺樹脂為 聚酰亞胺前驅物或可溶性聚酰亞胺或其組合，其種類如本文下述所定義。上述溶劑總含量 以聚酰亞胺層總重量計為至少5wt %，較佳介于15wt %至60wt %之間，更佳介于15wt %至 50wt%之間，尤佳介于15wt%至47wt%之間，下限一般可以是20wt%。上述溶劑具有溶氣 作用，且選自：第一溶劑、第二溶劑及其組合，所述第一溶劑和第二溶劑的種類如本文下述 所定義。
[0032] 聚酰亞胺層的流平性受其玻璃轉化溫度高低影響，較高的玻璃轉化溫度導致聚酰 亞胺層的流平性差，難以壓合，且在壓合過程中易產生無法溶解的氣泡，而較低的玻璃轉化 溫度，使聚酰亞胺層在壓合過程中易產生沾粘現象，操作性差。前述溶劑亦具有調整聚酰亞 胺層玻璃轉化溫度的功效。根據本發明的一實施方式，本發明的聚酰亞胺層具有較有益的 介于-KTC至20°C間的玻璃轉化溫度，較佳介于0°C至15°C間的玻璃轉化溫度。
[0033] (a)聚酰亞胺前驅物或可溶性聚酰亞胺
[0034] 聚酰亞胺前驅物
[0035] 本發明所用的聚酰亞胺前驅物并無特殊限制，且可為本領域技術人員所熟知的， 例如聚酰胺酸、聚酰胺酯、任何可經由反應生成聚酰亞胺的材料或其混合物。本技術領域中 已開發出多種不同聚酰亞胺前驅物，例如臺灣發明專利第095138481號、第095141664號、 第096128743號、第097151913號或第100149594號申請案。上述文獻全文并入本文中作 為參考。
[0036] 聚酰亞胺前驅物主要為具有以式（A)表示的重復單元：
[0037]
[0038]其中，
[0039] G為四價有機基團；
[0040] P為二價有機基團；
[0041] R Sc1-C14烷基、C6-C14芳基、C 6-C14芳烷基、酚基或乙烯系不飽和基；
[0042] n為大于0的整數，較佳是1至1000的整數。
[0043] 可視需要使用不同基團對上述聚酰亞胺前驅物進行改質。例如，通過感光性基團 進行改質可制備感光性聚酰亞胺前驅物；或通過調整與式（A)重復單元鍵結的末端基團， 可改良聚酰亞胺前驅物的反應性及改良后續制得的聚酰亞胺的性質。
[0044] 臺灣發明專利第100149594號申請案揭示具有以下式（1)至（4)表示的重復單元 的聚酰亞胺前驅物：
[0047] 其中，立為四價有機基團；
[0048] Rx各自獨立為H或乙稀系不飽和基；
[0049] D各自獨立為含氮的雜環基團或為0R*基團，其中R*為C1-C2。烷基；
[0050] m為0至100的整數，較佳是5至50的整數，更佳是10至25的整數；及
[0051]