CN101223833A - 三维电路的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于生产三维电路的方法，该三维电路具有至少两个包括由电功能材料所构成的导体路径和/或电路元件的层叠、柔性成形的基片层。该方法具有下列方法步骤的组合特征：使用适合至少两个基片层的连续薄片材料；将电功能材料印刷在基片层上；在薄片材料中提供至少一个折叠或者弯曲的边缘(5)，以便划定至少两个基片层的相互边界，所述折叠的操作是与印刷操作并线进行的；在已经印刷了导体路径和/或电路元件之后，围绕着折叠或弯曲边缘来折叠薄片材料，使得至少两个基片层能够一层叠置在另一层上。

Description

三维电路的生产方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产三维电路的方法，该三维电路具有至少两个包括导体路径和/或电路元件的层叠基片层。
背景技术
DE-A-100 11 595披露了一种电路结构，在该电路结构中，柔性印刷电路籍助于导电粘结剂连接着电路载体，与原有常规的固体连接方法相比较，采用这种电路结构可以获得较低的生产和组装的成本。
DE-A-100 57 665也讨论了一种集成电路，该集成电路具有至少两个采用层叠结构的晶体管，例如，采用薄膜作为基片的层叠结构。
发明内容
本发明的目的是减小三维电路的生产和组装的成本。籍助于权利要求1所述的特点就能够获得本发明的目的。
根据本发明适用于生产三维电路的方法，其中三维电路具有至少两个包括由电功能材料所构成的导体路径和/或电路元件的层叠的、柔性形成的基片层，通过下列方法步骤的组合来征：
a.使用适合至少两个基片层(1、2、3)的连续薄片材料；
b.将电子功能材料印刷在基片层(1、2、3)上；
c.采用薄片材料提供至少一个折叠或者弯曲的边缘(5)，以便于划定至少两个基片层的相互边界，所述折叠的操作是与印刷操作并线进行的；
d.在已经印刷了导体路径和/或电路元件之后，围绕着折叠或弯曲边缘来折叠薄片材料，使得至少两个基片层能够一层叠在另一层上。
较佳的是，使用聚合材料作为功能材料并且印刷在柔性基片层上。其结果是，生产特别简单和廉价。
根据应用，在基片层之间可以设置电绝缘层，并且该电缘层可以由固体基片形成，特别是，由用于制成的基片层的薄片材料，或者是以液体或者气体方式涂敷的物质形成。
此外，基片层可以籍助于在导体路径和/或电路元件之间的电触点连接实现相互电接触。
根据本发明的其它发展，可以通过印刷电功能材料来实现在导体路径和/或电路元件之间的电性能触点连接的生产。这在两个相邻基片层的情况下，也可以通过，例如，压紧触点直接接触相对位置，并在这些触点位置区域中的中间层上所设置的开孔(例如，通过穿孔)来实现(参见图4)。然而，导电连接也可以籍助于折叠或者弯曲边缘来产生(参见图5)。最后，也可以籍助于穿孔设备在需要通孔接触的位置上对基片进行穿孔来产生通过基片层的任何所需的连接(图6a，图6b)。可以通过从基片层两侧的后续、可选择的多种，套印的穿孔来产生触点。
本发明的其它优点和改进将籍助于一些实施例和附图的讨论作更加详细的解释。
附图简要说明
图1表示具有连续基片层的三维电路；
图2表示具有连续基片层和分离绝缘层的三维电路；
图3表示基片层和绝缘层都是连续的三维电路；
图4表示具有连续基片层和粘结剂的绝缘层的三维电路；
图5表示具有籍助于折叠或者弯曲边缘形成电导体连接的三维电路；
图6a-图6c是触点产生的示意图；和，
图7是生产加工工艺的示意图。
具体实施方法
图1所示意表示的三维电路包括三个层叠的基底层或基片层1、2和3，该基片层包括导体通路或路径和/或电路元件4。导体路径和/或电路元件是由电功能材料印制的，特别是将基于聚合体的电功能材料印制到柔性成形的基片层上。有可能生产诸如电力和电子等元件，例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等等，这些元件采用集成的方式通过直接涂敷在基片上的导体路径实现相互连接。各个基片层都是由诸如薄膜所构成的。
基片层是采用连续薄片材料制造的，基片层通过薄片材料中的折叠或者弯曲边缘5相互分离，并且在导体路径和/或电路元件4已经涂敷之后，通过两个基片层中的一个层叠在另一个上的方式，将薄片材料围绕着折叠成弯曲的边缘进行折叠，这样就构成的。
当将电子功能材料采用印刷加工工艺涂敷在柔性基片层上时，生产就十分廉价。特别是，凸版印刷、照相凹版或者平版印刷工艺都可使用。
将各个基片层1、2和3安全地相互连接起来，就有可能，例如，籍助于粘结剂、层压步骤、穿孔操作、通过在基片层的局部熔焊或者其它方式来形成安全的连接。
在上文中已知的常规印刷技术和折叠加工艺特别适用于导体路径和/或电路元件的应用以及折叠操作的应用。
折叠工艺与印刷电子电路元件的操作并线进行。这类折叠可具有的优点为，利用印刷操作印刷结构是精确限定并固定在基片的相关的空间中，并且在折叠后可以相互精确的设置。所以，有可能精确地将几百层相互层叠在上面。在这一方面术语“并线”是指本文所涉及的连续组装线生产。
因此，在两个垂直链接的电子元件(例如，两个层叠的晶体管)之间导体距离是非常小的并且基本上是由基片层的厚度所定义的。厚度一般是在10至100μm的范围内，并因此在仅仅只在一个平面中生产链路或链接时，就显得更为有利。任何一种已知的加工工艺，例如，报纸的折叠、小刀的折叠或者带扣的折叠，都有可能考虑作为折叠加工工艺，并且，特别是，可以提供纵向和横向的折叠。
通常，在各层之间设置绝缘层，该绝缘层可以由其它基片层或者薄膜层(参见图2和3)或者由其它涂敷的绝缘材料(参见图4)来构成的。
在图2所示的实施例中，三层基片层1、2和3是由连续薄片材料所构成的，并且两层电绝缘层6采用单独分离层的形式，而在图3所示的实施例中，基片层1、2和3以及电绝缘层6是由连续薄片材料制成的，各层采用折叠或弯曲边缘5相互分离。
电路的各层必须永久相互连接在一起，从而必须将各层粘结性地键合或者粘结到相邻层。这一功能可以与绝缘相组合，将所引入的薄膜层作为绝缘粘结薄膜(参见图2和3中的标号6)或者将具有绝缘性能的粘结层9作为中间层来涂敷，如图4所示。
然而，三维电路只有在电路层叠中所包括的各个基片层都能相互电性能连接在一起时才有可能。这对两个相邻基片层是可实现的，例如，在这两个触点位置7和8(参见图4)区域中的绝缘粘结层9中设置一开孔10的情况下，通过压紧触点使两个相对的位置7和8直接连接起来。
另外，电性能导电连接也可以籍助于折叠或者弯曲边缘5来生产(参见图5)。所涂敷的导电材料11和12必须具有足够的弹性，以便于能够承受折叠操作而不会断裂。
为了形成通过基片层的连接，这是根据本发明的电路结构所必需的，籍助于穿孔设备14，也有可能在需要通孔触点位置的基片中设置穿孔13(参见图6a，图6b)。可以从基片层的两侧通过连续的、选择性多次、穿孔的附加印刷(套印)来形成触点(参见图6c)。穿孔的孔的大小以及涂敷在两侧上的功能材料表面张力彼此是如此调整的，使得能形成孔截面的最佳润湿度。为了达到足够的导电性能，就必须在导电结上提供几个穿孔。例如，可以使用机械穿孔单元作为穿孔设备14。。此外，也可以籍助于激光光束穿过基片层来形成穿孔。
在图7中示出了根据本发明的生产加工工艺的一个实施例。在第一步骤中，薄片材料15从储存滚筒16上展开，并首先，籍助于穿孔设备14进行穿孔。接着，在印印刷单元17中，在一侧或者两侧上印刷基片网路(substrate web)，这里有可能采用任何所需的干法加工工艺。此外，所构成的粘结绝缘层也涂敷在那里，因为中间层不是由部分的薄片材料或者分离层形成的，随后，在折叠单元18中运用一种或者多种折叠加工工艺，从而最后形成适宜的三维电路19。因此，在折叠工艺之后，才开始用于分离三维电路的切割操作，使得折叠工艺与印刷加工工艺并线进行
有利的是，各个基片层都相互粘结键合在一起，粘结是印刷加工工艺中或在折叠加工工艺期间涂敷，甚至是在形成电子功能，尤其是作为绝缘体，其它的基片网路20(例如，提供电子功能元件)也可以选择性地引入到折叠加工工艺中，使得三维电路19由放置在一起的各种网路一起来形成。

Claims (8)

1.一种用于生产三维电路的方法，所述三维电路具有至少两个包括由电子功能材料构成的导体路径和/或电路元件的层叠的、柔性成形的基片层(1，2，3)，所述方法的特征在于下列方法步骤的组合：
a.使用适合至少两个所述基片层(1、2、3)的连续薄片材料；
b.将所述电功能材料印刷在所述基片层(1、2、3)上；
c.在所述薄片材料中提供至少一个折叠或者弯曲的边缘(5)，以便于划定至少两个基片层的相互边界，所述折叠的操作是与印刷操作并线进行的；
d.在已经印刷了所述导体路径和/或电路元件之后，围绕着折叠或弯曲边缘来折叠所述薄片材料，使得至少两个所述基片层能够一层叠置于另一层上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基片层(1、2、3)之间设置电绝缘层(6)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，一固体基片，特别也用于制造所述基片层的薄片材料，用于电绝缘层(6)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将由液体或者气体物质所构成的电绝缘层(9)涂敷在所述基片层(1、2、3)之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基片层(1、2、3)籍助于在所术导体路径和/或电路元件之间的电触点连接来相互电接触。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在导体路径和/或电路元件之间的电触点连接生产可通过印刷电功能材料来实现。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了在各种基片层的导体路径和/或电路元件之间形成电触点连接，在一个或者多个所述基片层中产生穿孔。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄片材料用于多个三维电路。
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