CN101640972B - 一种电路板结构 - Google Patents

Abstract

一种电路板结构，包含有电路板主体；以及射出成型的立体电路元件，至少包覆住该电路板主体的部分区域，其中该立体电路元件具有模塑本体，其为非平板的立体结构，在该模塑本体的表面上，形成有第一立体线路图案，其透过导电穿孔与该电路板主体上的接触垫电连接。

Description

一种电路板结构

技术领域

本发明涉及电路板技术领域，特别是涉及一种具有立体电路结构的电路板以及其制作方法。

背景技术

如本领域的技术人员所知，电路板是各种电子产品中的主要部件，用来承载各种电子元件，例如芯片、电阻、电容等等。电路板上有多层的导线，用来连结这些电子元件。

随着电子产品朝轻薄短小发展，在各种不同的应用场合中，例如，无线通讯领域、携带型电子产品、汽车仪表板等等，电路板往往被置放于有限的产品内部空间中，或者是另透过排线及模块化的接头，将电子产品的电子元件外接至电路板，例如汽车仪表板或者设有电子功能的方向盘。此时，若是能够有效利用基材或者模块壳体的表面做立体线路布局，减少排线的使用，如此将能更有效的利用产品内部空间，大幅增加设计弹性。然而，已知的电路板工艺仅能在平板状的塑胶基板或铜箔基板上形成二维的导线图案，而无法制作出三度空间的立体线路。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种创新的电路板结构及制作方法，可以形成立体电路结构，解决先前技术的不足。

为达前述目的，本发明提供一种电路板结构，包含有电路板主体；以及射出成型的立体电路元件，至少包覆住该电路板主体的部分区域，其中该立体电路元件具有模塑本体，其为非平板的立体结构，在该模塑本体的表面上，形成有第一立体线路图案，其透过导电穿孔与该电路板主体上的接触垫电连接。

根据本发明的另一实施例，本发明提供一种电路板结构的制作方法，包含有：提供电路板主体；利用射出成型物料将该电路板主体至少部分包覆，构成包覆于该电路板主体上的模塑本体；以及在模塑本体上形成第一立体线路图案，形成立体电路元件。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举实施方式，并配合附图，作详细说明如下。然而如下的实施方式与附图仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为依据本发明的一实施例所绘示的电路板结构的剖面示意图。

图2A至图2C例示本发明的一实施例电路板结构的制作方法。

图3A至图3C例示本发明另一实施例。

图4A及图4B例示本发明又另一实施例。

图5A及图5B例示本发明又另一实施例。

附图标记说明

1：电路板结构                2：电路板结构

10：电路板主体               10a：第一面

10b：第二面                  11：核心层

12：第一线路图案             12a：接触垫

14：第二线路图案             20：立体电路元件

21：模塑本体                 22：立体线路图案

24：导电穿孔                 100：电路板主体

102：立体线路图案            120：立体电路元件

121：模塑本体                121a：凹穴

122：立体线路图案            124：导体

200：电路板主体              202：线路图案

202a：接触垫                 202b：接触垫

202c：接触垫                 220：立体电路元件

221：模塑本体                221a：插槽

222：立体线路图案            222a：接触垫

222b：接触垫                 222c：接触垫

300：电路板结构              302：基板

302a：主表面                 312：接触垫

314：线路图案            316：线路图案

320：立体电路元件        321：模塑本体

322：立体线路图案        322a：立体线路图案

324：导电穿孔            330：中间凹穴

具体实施方式

本发明提供一种新颖的电路板结构，包括电路板主体，其可以是硬板、软板、软硬复合板或者软硬结合板等，其中电路板主体的至少一部分被射出成型的立体电路元件包覆住。本发明创新的电路板结构可以被应用在各种不同的领域，例如，汽车方向盘、手机或者半导体封装，其具有节省设计空间以及降低成本等优点。

请参阅图1，其为依据本发明的一实施例所绘示的电路板结构1的剖面示意图。如图1所示，本发明电路板结构1包含有电路板主体10，其可以是平板型的典型印刷电路板，例如硬板、软板、软硬复合板或者软硬结合板等。电路板主体10包含核心层(core layer)11，例如Prepreg含浸树脂材料，在电路板主体10的第一面10a上形成有共面的第一线路图案12，在电路板主体10的第二面10b上形成有共面的第二线路图案14。当然，电路板主体10可以是两层板、四层板或六层板(含)以上，在此并不设限，图1中以两层板例示说明。

本发明的技术特征在于电路板结构1另包含有射出成型的立体电路元件20，其至少包覆住电路板主体10的部分区域，例如周边区域，且立体电路元件20与电路板主体10紧密结合在一起。立体电路元件20具有射出成型的模塑本体21，其为非平板的立体结构，并且通常具有凹凸不平的表面轮廓。在模塑本体21的表面上，形成有至少一立体线路图案22，其透过模塑本体21的导电穿孔24与第一线路图案12中的接触垫12a电连接。

根据本发明的一实施例，前述的模塑本体21可以是由塑性材料所构成，包括工程塑胶或者陶瓷，其中，工程塑胶可以选自于由聚碳酸酯树脂(polycarbonate，PC)、丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物(acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer，ABS copolymer)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)树脂、聚对苯二甲酸丁二酯(polybutyleneterephthalate，PBT)树脂、液晶高分子(LCP)、聚酰胺6(polyamide 6，PA 6)、尼龙(Nylon)、共聚聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)及环状烯烃共聚高分子(COC)所组成的群组。

另外，塑性材料还包括有触媒颗粒，例如氧化铜、氮化铝颗粒或钯金属颗粒。在混合触媒颗粒后的塑性材料形成可直接激光活化的材料。上述的触媒颗粒可以为多个金属氧化物颗粒或金属络合物颗粒。根据本发明的一实施例，上述的触媒颗粒的材料可以选自于由锰、铬、钯、铜、铝以及铂所组成的群组。

请参阅图2A至图2C，其例示本发明的一实施例电路板结构1的制作方法。首先，如图2A所示，提供电路板主体10，其可以是平板型的典型印刷电路板，例如硬板、软板、软硬复合板或者软硬结合板等。电路板主体10包含核心层11，例如Prepreg含浸树脂材料，在电路板主体10的第一面10a上形成有共面的第一线路图案12，在电路板主体10的第二面10b上形成有共面的第二线路图案14。当然，电路板主体10可以是两层板、四层板或六层板(含)以上，在此并不设限，图2A至图2C中以两层板例示说明。此外，电路板主体10的第一面10a及第二面10b上可另设有防焊阻剂层(图未示)。

如图2B所示，利用射出成型物料将电路板主体10至少部分包覆，例如利用低射出压力或低成型温度将射出成型物料直接射出，构成包覆于电路板主体10上的模塑本体21。模塑本体21为非平板的立体结构，并且通常具有凹凸不平的表面轮廓。根据本发明的一实施例，模塑本体21至少覆盖住部分的接触垫12a。

如图2C所示，最后在模塑本体21上形成立体线路图案22，形成立体电路元件20。例如利用激光直接成型技术(laser direct structuring，LDS)，使掺入模塑本体21内的金属催化剂，激光活化后，再进行化学铜的金属化工艺。当然，本发明也可以采用其他方法，如微细集成加工技术(microscopicintegrated processing technology，MIPTEC)，以形成立体线路图案22。微细集成加工技术在模塑本体21上用化学气相沉积或溅镀等方法涂布导电材料，再以激光图案化并清除非金属化区域的导电材料，接着以化学铜金属化。另外，本发明也可以采用双料射出成型技术(two-shot molding)形成立体线路图案22，其使用两次射出不同塑料，分别为可活化及不可活化塑料，再利用湿工艺金属化可活化的塑料。

图3A至图3C例示本发明另一实施例。首先，如图3A所示，提供电路板主体100，其可包含有平板型的印刷电路板，例如硬板、软板、软硬复合板或者软硬结合板等，并且其上已形成有立体线路图案102。

如图3B所示，将电路板主体100以模塑本体121部分包覆或者全部包覆。可以利用射出成型物料将电路板主体100至少部分包覆或者全部包覆，例如利用低射出压力或低成型温度将射出成型物料直接射出，构成包覆于电路板主体100上的模塑本体121。模塑本体121为非平板的立体结构，并且具有凹凸不平的表面轮廓。为了避免模塑本体121接触到某些敏感元件或者为了热膨胀系数匹配等考量，模塑本体121可设有凹穴121a。模塑本体121的材料与前一实施例的模塑本体21的材料相同，不作重复赘述的说明。

如图3C所示，最后在模塑本体121上形成立体线路图案122，形成立体电路元件120，并且导通立体线路图案122与立体线路图案102。例如，利用激光方式于模塑本体121表面上直接成型技术，使掺入模塑本体121内的金属催化剂，激光活化后，再进行化学铜的金属化工艺。当然，本发明也可以采用其他方法，如微细集成加工技术，以形成立体线路图案122。微细集成加工技术在模塑本体121上用化学气相沉积或溅镀等方法涂布导电材料，再以激光图案化并清除非金属化区域的导电材料，接着以化学铜金属化。另外，本发明也可以采用双料射出成型技术形成立体线路图案122，其使用两次射出不同塑料，分别为可活化及不可活化塑料，再利用湿工艺金属化可活化的塑料。导通立体线路图案122与立体线路图案102的方法可利用机械或激光钻孔后，再填入导体124，或者利用金属导体柱直接穿入模塑本体121形成接触导通。前述填入导体的方法可以是电镀、化学沉积、金属导电材的印刷填塞等等。

根据本发明，模塑本体与电路板主体之间的结合并不一定要透过射出成型技术。图4A及图4B例示本发明又另一实施例。首先，如图4A所示，分别制作出电路板主体200以及立体电路元件220。其中，电路板主体200可以是平板型的典型印刷电路板，例如硬板、软板、软硬复合板或者软硬结合板等，或者已具有立体线路图案的电路板。电路板主体200上包含有线路图案202，包括接触垫202a、202b及202c。立体电路元件220可以是利用传统的射出成型技术所制作而成的，包括模塑本体221，其为非平板的立体结构，并且具有凹凸不平的表面轮廓，且在表面上已形成有立体线路图案222，包括接触垫222a、222b及222c。

模塑本体221另设有插槽221a。之后，将电路板主体200一端插入凹槽221a，使接触垫222a、222b及222能够相对应的接触到接触垫202a、202b及202c，利用卡固的方式将模塑本体与电路板主体结合，如图4B所示。前述的模塑本体221的材料与前一实施例的模塑本体21的材料相同，不作重复赘述的说明。在模塑本体221上形成立体线路图案222的方法同前一实施例中在模塑本体121上形成立体线路图案122，在此不作重复赘述的说明。

图5A及图5B例示本发明又另一实施例，其中图5A绘示的是电路板结构的上视示意图，图5B为沿着图5A中切线I-I’所绘示的剖面示意图。如图5A及图5B所示，电路板结构300包含有基板302，至少在其主表面302a上形成有多个接触垫312、线路图案314以及线路图案316，其中线路图案316可以是四排并且排列成矩形阵列，也能是依不同功能设计需求，排列成单排、双排或三排等等，附图所披露的内容仅是一例，不因此而限缩权利范围。

在主表面302a上另形成有射出成型的立体电路元件320，其具有中间凹穴330，暴露出多个接触垫312。立体电路元件320具有射出成型的模塑本体321，其为非平板的立体结构。在模塑本体321的表面上，形成有至少立体线路图案322以及立体线路图案322a，其中立体线路图案322连结至被模塑本体321部分覆盖住的线路图案316，而立体线路图案322a透过模塑本体321的导电穿孔324与被模塑本体321覆盖住的线路图案314电连接。此外，在另一实施例中，模塑本体321边缘与线路图案316边缘切齐，该实施例并未绘示附图。

模塑本体321的材料与前一实施例的模塑本体21的材料相同，不作重复赘述的说明。在模塑本体321上形成立体线路图案322、322a的方法同前一实施例中在模塑本体121上形成立体线路图案122，在此不作重复赘述的说明。

以上所述仅为本发明的实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (27)

1.一种电路板结构，包含有：

电路板主体；以及

射出成型的立体电路元件，至少包覆住该电路板主体的部分区域，其中该立体电路元件具有模塑本体，其为非平板的立体结构，在该模塑本体的表面上，形成有第一立体线路图案，其透过导电穿孔与该电路板主体上的接触垫电连接。

2.如权利要求1所述的电路板结构，其中该电路板主体包含硬板、软板、软硬复合板或软硬结合板。

3.如权利要求1所述的电路板结构，其中该电路板主体包含两层板或两层以上的多层板。

4.如权利要求1所述的电路板结构，其中该电路板主体包含核心层。

5.如权利要求1所述的电路板结构，其中该模塑本体由塑性材料所构成，包括工程塑胶或者陶瓷。

6.如权利要求5所述的电路板结构，其中该工程塑胶选自于由聚碳酸酯树脂、丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯树脂、液晶高分子、聚酰胺6、尼龙、共聚聚甲醛、聚苯硫醚及环状烯烃共聚高分子所组成的群组。

7.如权利要求5所述的电路板结构，其中该工程塑胶包含触媒颗粒。

8.如权利要求7所述的电路板结构，其中该触媒颗粒包含氧化铜、氮化铝颗粒或钯金属颗粒。

9.如权利要求7所述的电路板结构，其中该触媒颗粒选自于由锰、铬、钯、铜、铝以及铂所组成的群组。

10.如权利要求1所述的电路板结构，其中该电路板主体的第一面上形成有共面的第一线路图案，该电路板主体的第二面上形成有共面的第二线路图案。

11.如权利要求10所述的电路板结构，其中该第一线路图案呈矩形状阵列排列，且该模塑本体部分覆盖住该第一线路图案。

12.如权利要求10所述的电路板结构，其中该模塑本体边缘与该第一线路图案的边缘切齐。

13.如权利要求1所述的电路板结构，其中该电路板主体上具有第二立体线路图案。

14.一种电路板结构的制作方法，包含有：

提供电路板主体；

利用射出成型物料将该电路板主体至少部分包覆，构成包覆于该电路板主体上的模塑本体，该模塑本体为非平板的立体结构；以及

在模塑本体上形成第一立体线路图案，构成立体电路元件。

15.如权利要求14所述的方法，其中该电路板主体包含硬板、软板、软硬复合板或软硬结合板。

16.如权利要求14所述的方法，其中该电路板主体包含两层板、或两层以上的多层板。

17.如权利要求14所述的方法，其中该电路板主体包含核心层。

18.如权利要求14所述的方法，其中该模塑本体由塑性材料所构成，包括工程塑胶或者陶瓷。

19.如权利要求18所述的方法，其中该工程塑胶选自于由聚碳酸酯树脂、丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯树脂、液晶高分子、聚酰胺6、尼龙、共聚聚甲醛、聚苯硫醚及环状烯烃共聚高分子所组成的群组。

20.如权利要求18所述的方法，其中该工程塑胶包含触媒颗粒。

21.如权利要求20所述的方法，其中该触媒颗粒包含氧化铜、氮化铝颗粒或钯金属颗粒。

22.如权利要求20所述的方法，其中该触媒颗粒选自于由锰、铬、钯、铜、铝以及铂所组成的群组。

23.如权利要求14所述的方法，其中该电路板主体的第一面上形成有共面的第一线路图案，该电路板主体的第二面上形成有共面的第二线路图案。

24.如权利要求23所述的方法，其中该第一线路图案呈矩形状阵列排列，且该模塑本体部分覆盖住该第一线路图案。

25.如权利要求23所述的方法，其中该模塑本体边缘与该第一线路图案的边缘切齐。

26.如权利要求14所述的方法，其中该电路板主体上具有第二立体线路图案。

27.如权利要求14所述的方法，其中该第一立体线路图案利用激光直接成型技术、微细集成加工技术或双料射出成型技术形成。

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