柔性印制电路板是在聚合物基材上蚀刻铜电路,相比传统导线线束方法,其重量和体积可减少70%以上。近年来,电子工业发展迅速,电子产品进一步向尺寸小、重量轻、易携带和高密度组装方向发展,因此对柔性印制电路板的产量需求越来越大,性能和工艺要求也越来越高。作为柔性电子领域核心基材,柔性覆铜板具有可静态弯曲也可以动态反复弯曲的特性,其各项性能的提高对于高端电子产品的性能提升具有重要影响。和三层柔性覆铜板(3L-FCCL)相比而言,二层柔性覆铜板(2L-FCCL)没有铜箔和聚酰亚胺之间的胶粘剂层,因此在耐热性、尺寸稳定性、可挠性以及长期可靠性方面具有显著优势,受到市场欢迎。但是,国内的生产企业(包括台资企业)以生产3L-FCCL居多,因此对2L-FCCL的生产工艺、导电性、可靠性等的研究成为当务之急。本研究采用高功率脉冲磁控溅射技术在聚酰亚胺薄膜(PI)上沉积Cu膜制备高质量的2L-FCCL。本文首先研究了高功率脉冲磁控溅射技术下Cu靶的放电特性,然后分析了等离子体成分、数量和能量分布,在此基础上研究了沉积气压、平均功率、峰值功率以及薄膜厚度对制备Cu膜沉积速率、薄膜电阻率、残余应力的影响,通过SEM、AFM、XRD等测试手段对薄膜表面形貌、结构进行了分析。Cu靶放电特性研究表明,工作气压从0.2 Pa增加到0.4 Pa时,靶电流数值也从29.1 A增加到37.6 A,工作气压继续增加至1.6 Pa时,靶电流变化较小,仅增大到41.9 A;在放电电压由500 V增大到650 V的过程中,靶电流几乎均匀的从11.2 A增大到30.4 A;在脉冲宽度低于125μs时,靶电流逐渐增大(50μs/18.1 A,75μs/28.8A,125μs/39.7A),在脉冲宽度继续增加时,靶电流基本保持不变(150μs/39.8A);脉冲频率的增加,对靶电流的增大有促进作用,在脉冲频率从50 Hz到400 Hz时,靶电流由36.0 A增加到39.2 A。对Cu膜制备工艺研究发现,平均电流和峰值电流均随着工作气压的增加而增加,且具有相同的趋势,在工作气压大于1.0 Pa之后,逐渐趋于稳定;沉积速率随着平均功率的增加而均匀增大(在161 W时沉积速率仅为17.3 nm/min,当沉积速率达到651 W时,沉积速率增大到四倍为69.2 nm/min),随着工作气压和峰值功率的增大而减小(在0.5 Pa下具有37.0 nm/min的沉积速度,在0.65 Pa时下降到32.6 nm/min,随后基本稳定;峰值功率比较低为6.05 k W时沉积速率高达44 nm/min,峰值功率40.8 k W时沉积速率迅速降低到28.9 nm/min);薄膜电阻率在较低的工作气压(0.6 Pa/4.2μΩ·cm)、较高的平均功率(497 W/7.8μΩ·cm,651 W/6.9μΩ·cm)、较高的峰值功率(29.3 kW/7.8μΩ·cm)以及更大的薄膜厚度时(当薄膜厚度大于6μm时,薄膜的电阻率小于5μΩ·cm)具有较小的值;残余应力受沉积气压、平均功率、峰值功率的共同影响,且会出现拉应力和压应力之间的转换。XRD数据表明,不同工艺参数下制备的Cu膜均具有(111)和(200)两个典型特征峰,表现出(111)晶面的择优取向,说明薄膜具有良好的晶化率。