CN102802346A - 一种液态金属印刷电路板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液态金属印刷电路板特别是柔性印刷电路板及其低成本制作方法。液态金属印刷电路板包括：基底，印刷在其上的金属电极和做盖板用的防氧化绝缘性膜层；制作步骤涉及：a)提供基底；b)借助充填有液态金属墨水的笔型装置，分别用两种不同液态金属墨水按照预先设定的形状在基底表面上绘制第一电极和第二电极，以形成金属电极，第一电极和第二电极间通过导线或电子元器件相连；c)用绝缘性膜层覆盖电极后，完成电路板制作。本发明用于构造各种电路板特别是柔性印刷电路板的方法，工艺简单，环境友好，常温下操作，能有效降低电路板制作成本，大大提高生产效率，具有极高的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于印刷电路板及制备领域，特别涉及一种液态金属印刷电路板及其制作方法，即直接将室温液态金属涂覆于非金属材料基底表面形成电路，从而大规模低成本制作液态金属印刷电路板，特别是柔性液态金属印刷电路板。
背景技术
自导电塑料被发现并获得2000年诺贝尔奖后，塑料-金属复合材料以及其他非金属柔性材料与金属的复合材料逐渐为人们所重视。历来被视为绝缘体的各种非金属材料，越来越多地被赋予了导电的特性。近期，随着一些特殊应用场合对开发非金属导电制品的需要，各种新型导电非金属材料及产品不断取得工业生产方面的突破而逐步被商品化。它们在赋予非金属材料导电性的同时，确保了其具有轻薄、高性能的特点，取得了以往金属导电材料很难达到的效果。
导电非金属制品包括导电塑料、导电布和导电织物等多种产品。塑料-金属复合材料可以用于需要配备印刷电路板的塑料部件的地方，例如在汽车或飞机上。另外，在便携电源、微芯片、太阳能电池、显示器、电磁防护品、蓄电、超导技术、电子服装、可穿戴式计算机等领域，甚至生命科学领域，导电塑料用途广阔。可以说，非金属柔性材料(尤其是塑料)和金属的复合材料在制作电路板特别是柔性电路板方面具有天然的优势。
现有的薄膜电极制作工艺一般都比较复杂。最典型的导电塑料是通过掺杂使聚乙炔薄膜形成导电聚合物；也有研究人员将一层极薄的金属膜覆盖至一层塑料层之上，并借助离子束将其混入高分子聚合体表面，生成一种导电塑料膜；此外，还有通过采用各种沉积技术，将一种活性材料薄膜附着在某一基质上的方法配制电极，这类沉积技术包括诸如脉冲激光沉积法，离心喷涂法和溅涂法等。而多层印刷布线板往往采用粘贴然后蚀刻的方法加工电极，这也是传统印刷电路板(其形状固定)的典型制造途径。无疑，这些方法均需要借助一系列特殊的加工过程将金属和非金属材料混合在一起，以形成一个单一的材料，制作工艺相当繁琐复杂。而且为了防止脱离或为了达到金属化表面与塑料良好的粘附性，一般都需要采用耐高温的塑料，但这种特殊塑料的材料成本高，在成形技术方面也需要比较昂贵的费用。鉴于此，工业界长期期待着开发出工艺简单、成本低廉的电路板特别是柔性印刷电路板的制作方法。
本发明的目标在于首次引入室温下呈液态的液态金属，利用其与特定非金属基底材料之间的相容性，按照特定功能要求将其以一定图案涂覆于基底上，从而在常规条件下获得特定的单层、双面或多层电极乃至电路板。整个制作过程方便快捷，仿佛像采用普通钢笔在纸上写字一样方便。而且，由于基底材料可选择许多柔软程度较高的非金属材料，由此可实现除常规电路板之外的不同种类的柔性印刷电路板。这种方法在国内外以往的电路板制作中从未见报道。本文中所采用的术语“印刷”系指用来产生涂层厚度为1纳米～10毫米的涂刷方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、性能稳定、制作简单、能够大大提高生产效率的液态金属印刷电路板特别是柔性印刷电路板及其制作方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的液态金属印刷电路板，其由基底，涂覆于所述基底上表面或上下表面上的由第一电极和第二电极构成的金属电极；和覆于所述金属电极之上及金属电极所在基底表面之上的防氧化绝缘性膜层组成；其特征在于：
所述基底为至少一层非金属材料基底、复合型基底、表面上涂覆有涂料层的非金属材料基底或表面上涂覆有涂料层的复合型基底；所述复合型基底由两块非金属材料基底，及夹于该两块非金属材料基底之间的金属材料层组合而成；
所述第一电极为第一室温液态金属电极或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第一室温液态金属电极；所述第二电极为第二室温液态金属电极或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第二室温液态电极；所述第一室温液态金属电极和第二室温液态金属电极构成室温液态金属电极；所述第一室温液态金属电极中室温液态金属和第二室温液态金属电极中的室温液态金属为两种不同材质的室温液态金属；
所述室温液态金属为镓、钠、钾、汞、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金或钠钾合金；
所述纳米半导体材料颗粒为粒径1nm-900nm的硫化锗颗粒、硒化锗颗粒、碲化锗颗粒、铋化铟颗粒、砷化铟颗粒、锑化铟颗粒、氧化铟颗粒、磷化铟颗粒、硫化铟颗粒、硒化铟颗粒、氧化铟锡颗粒、碲化铟颗粒、氧化铅颗粒、硫化铅颗粒、硒化铅颗粒、碲化铅颗粒、硅化镁颗粒、氧化锡颗粒、氯化锡颗粒、硫化锡颗粒、硒化锡颗粒、碲化锡颗粒、硫化银颗粒、硒化银颗粒、碲化银颗粒、氧化碲颗粒、氧化锌颗粒、砷化锌颗粒、锑化锌颗粒、磷化锌颗粒、硫化锌颗粒、硒化锌颗粒或碲化锌颗粒。
本发明提供的液态金属印刷电路板的制作方法，其步骤如下：
1)借助充填有室温液态金属墨水的笔型装置，按待制作电路的形状将第一室温液态金属墨水均匀地涂覆于基底上表面或上下表面上，绘制出第一室温液态金属电极；按待制作电路的形状将第二室温液态金属墨水均匀地涂覆于基底的具有第一液态金属电极的同一表面或不同表面上，绘制出第二室温液态金属电极；所述第一室温液态金属电极和所述第二室温液态金属电极构成室温液态金属电极；
所述基底为至少一层非金属材料基底、复合型基底、表面上涂覆有涂料层的非金属材料基底或表面上涂覆有涂料层的复合型基底；所述复合型基底由两块非金属材料基底，及夹于该两块非金属材料基底之间的金属材料层组合而成；
所述第一室温液态金属墨水由第一室温液态金属或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第一室温液态金属墨水组成；所述第二室温液态金属墨水由第二室温液态金属或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第二室温液态金属墨水组成；所述第一室温液态金属和第二室温液态金属为两种不同材质的室温液态金属；
所述室温液态金属为镓、钠、钾、汞、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金或钠钾合金；
所述纳米半导体材料颗粒为粒径为1nm-900nm硫化锗颗粒、硒化锗颗粒、碲化锗颗粒、铋化铟颗粒、砷化铟颗粒、锑化铟颗粒、氧化铟颗粒、磷化铟颗粒、硫化铟颗粒、硒化铟颗粒、氧化铟锡颗粒、碲化铟颗粒、氧化铅颗粒、硫化铅颗粒、硒化铅颗粒、碲化铅颗粒、硅化镁颗粒、氧化锡颗粒、氯化锡颗粒、硫化锡颗粒、硒化锡颗粒、碲化锡颗粒、硫化银颗粒、硒化银颗粒、碲化银颗粒、氧化碲颗粒、氧化锌颗粒、砷化锌颗粒、锑化锌颗粒、磷化锌颗粒、硫化锌颗粒、硒化锌颗粒或碲化锌颗粒；
2)将所述第一液态金属电极和第二液态金属电极的两电极间用导线或电子元器件相连；
3)将一防氧化绝缘性膜层覆盖于所述室温液态金属电极之上及室温液态金属电极所在的基底的表面上，完成液态金属印刷电路板的制作。
所述的非金属材料基底为塑料基底、玻璃钢基底、橡胶基底、纸基底和织物基底中的至少一种；
所述的金属材料层中的金属材料为铜、铁、锌、锡、钠、钾、镁、铅、锗、金和银中的至少一种；
所述涂料层材质为醇酸漆、丙烯酸乳胶漆、溶剂型丙烯酸漆、环氧漆、聚氨酯漆、硝基漆、氨基漆、不饱和聚酯漆、酚醛漆和乙烯基漆中的至少一种。
所述防氧化绝缘性膜层材质为塑料膜层、玻璃钢膜层、橡胶膜层、纸膜层、织物膜层或漆膜层。
所述导线或电子元器件材质为铜质、铝质、钢质、银质或超导材料。
所述的充填有液态金属墨水的笔型装置为钢笔式笔型装置、圆珠笔式笔型装置或喷头式笔型装置。
所述的充填有液态金属墨水的笔型装置由笔筒、装于所述笔筒之内的室温液态金属墨水、装于所述笔筒后端的电池、装于所述笔筒外壁上的电源开关组成；所述电池通过导线分别与室温液态金属墨水和电源开关电连接。
本发明的液态金属印刷电路板及制备方法，由于首次引入了概念崭新的室温液态金属充当印刷用墨水，借助液态金属墨水与匹配基底材料之间良好的相容性，制备过程在常温及常规条件下即可完成，对环境要求不高，因而可显著有效的降低印刷电路板制作成本。整个过程工艺简单，大幅缓和了电路板制作的制约条件，可大大提高生产效率，便于电子产品开发实验阶段的快速系统构建和检测。难能可贵的是，这种方法制备电路板特别是柔性电路板极为方便，超越了传统的导电塑料制作技术理念。使用该制备方法得到的电路板特别是柔性印刷电路板，可广泛适用于便携电源、微芯片、太阳能电池、显示器、电磁防护品、蓄电、超导技术、电子服装，甚至生命科学领域，在各大、中、小学的电路教学、科学普及甚至趣味电路设计中也可得到广泛推广，具有极高的应用价值。相应技术突破了传统印刷电路板的技术理念，也因此为大规模实现柔性印刷电路板的制造和应用提供了便捷而节能的手段。采用这种技术，人们可以很方便的像操作圆珠笔、钢笔那样，借助金属墨水随意绘制出特定电路结构。只是与此不同的是，这里的墨水实际上与传统概念不同，是液态金属墨水，当其作用于基底(类似于纸张)时，同样会因相容性作用而形成特定图案，于是，根据电子元器件功能需要，即可方便地制造出特定的电路板。有了这样的技术，今后人们甚至可随心所欲的“画出”电路板，甚至没有经验的小学生被略加引导后，即可采用这种充填有液态金属的笔型装置设计电路。所以，本发明技术提供了大量崭新的应用空间，可望满足快速设计电路及测试的需要。
附图说明
附图1是实施例1的印刷电路板结构示意图；
附图2是用于制作印刷电路板的笔型装置结构示意图；
附图3是实施例2的印刷电路板结构示意图；
附图4是实施例3的印刷电路板结构示意图；
附图5是实施例4的印刷电路板结构示意图；
附图6是实施例5的印刷电路板结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步描述本发明专利：
附图1是实施例1的印刷电路板结构示意图；附图2是用于制作印刷电路板的笔型装置结构示意图；附图3是实施例2的印刷电路板结构示意图；附图4是实施例3的印刷电路板结构示意图；附图5是实施例4的印刷电路板结构示意图；附图6是实施例5的印刷电路板结构示意图。由图可知，本发明提供的液态金属印刷电路板，其由基底1，涂覆于所述基底1上表面或上下表面上的由第一电极和第二电极构成的金属电极；和覆于所述金属电极之上及金属电极所在基底表面之上的防氧化绝缘性膜层3组成；其特征在于：
所述基底1为非金属材料基底、复合型基底、表面上涂覆有涂料层的非金属材料基底或表面上涂覆有涂料层的复合型基底；所述复合型基底由两块非金属材料基底，及夹于该两块非金属材料基底之间的金属材料层组合而成；
所述第一电极为第一室温液态金属阳极或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第一室温液态金属电极21；所述第二电极为第二室温液态金属阳极或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第二室温液态电极22；所述第一室温液态金属电极21和第二室温液态金属电极22构成室温液态金属电极2；所述第一室温液态金属电极21中室温液态金属和第二室温液态金属电极22中的室温液态金属未两种不同材质的室温液态金属；
所述室温液态金属为镓、钠、钾、汞、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金或钠钾合金；
所述纳米半导体材料颗粒为粒径为1nm-900nm的硫化锗颗粒、硒化锗颗粒、碲化锗颗粒、铋化铟颗粒、砷化铟颗粒、锑化铟颗粒、氧化铟颗粒、磷化铟颗粒、硫化铟颗粒、硒化铟颗粒、氧化铟锡颗粒、碲化铟颗粒、氧化铅颗粒、硫化铅颗粒、硒化铅颗粒、碲化铅颗粒、硅化镁颗粒、氧化锡颗粒、氯化锡颗粒、硫化锡颗粒、硒化锡颗粒、碲化锡颗粒、硫化银颗粒、硒化银颗粒、碲化银颗粒、氧化碲颗粒、氧化锌颗粒、砷化锌颗粒、锑化锌颗粒、磷化锌颗粒、硫化锌颗粒、硒化锌颗粒或碲化锌颗粒。
本发明提供的权利要求1所述的液态金属印刷电路板的制作方法，其步骤如下：
1)借助充填有室温液态金属墨水6的笔型装置，按待制作电路的形状将第一室温液态金属墨水均匀地涂覆于基底上表面或上下表面上绘制出第一室温液态金属电极21；按待制作电路的形状将第二室温液态金属墨水均匀地涂覆于基底的具有第一液态金属阳极21的同一表面或不同表面上绘制出第二室温液态金属电极22；所述第一室温液态金属电极21和所述第二室温液态金属电极22构成室温液态金属电极2；
所述第一室温液态金属墨水由第一室温液态金属或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第一室温液态金属墨水组成；所述第二室温液态金属墨水由第二室温液态金属或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第二室温液态金属墨水组成；所述第一室温液态金属和第二室温液态金属为两种不同材质的室温液态金属；
所述室温液态金属为镓、钠、钾、汞、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金或钠钾合金；
所述纳米半导体材料颗粒为粒径为1nm-900nm的硫化锗颗粒、硒化锗颗粒、碲化锗颗粒、铋化铟颗粒、砷化铟颗粒、锑化铟颗粒、氧化铟颗粒、磷化铟颗粒、硫化铟颗粒、硒化铟颗粒、氧化铟锡颗粒、碲化铟颗粒、氧化铅颗粒、硫化铅颗粒、硒化铅颗粒、碲化铅颗粒、硅化镁颗粒、氧化锡颗粒、氯化锡颗粒、硫化锡颗粒、硒化锡颗粒、碲化锡颗粒、硫化银颗粒、硒化银颗粒、碲化银颗粒、氧化碲颗粒、氧化锌颗粒、砷化锌颗粒、锑化锌颗粒、磷化锌颗粒、硫化锌颗粒、硒化锌颗粒或碲化锌颗粒；
2)将所述第一液态金属电极21和液态金属电极22的两电极间用导线或电子元器件4相连；
3)将一防氧化绝缘性膜层3覆盖于所述室温液态金属电极2之上及室温液态金属电极2所在的基底1表面上，完成液态金属印刷电路板的制作。
所述的非金属材料基底1为塑料基底、玻璃钢基底(玻璃纤维增强环氧树脂)、橡胶基底和编织物基底中的至少一种；
所述室温液态金属为镓、钠、钾、汞、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金或钠钾合金；
所述涂料层材质为醇酸漆、丙烯酸乳胶漆、溶剂型丙烯酸漆、环氧漆、聚氨酯漆、硝基漆、氨基漆、不饱和聚酯漆、酚醛漆和乙烯基漆中的至少一种。
所述防氧化绝缘性膜层3材质为塑料膜层、玻璃钢膜层、橡胶膜层、纸膜层、织物膜层或漆膜层。
所述导线或电子元器件4材质为铜质、铝质、钢质、银质或超导材料。
所述的充填有液态金属墨水的笔型装置为钢笔式笔型装置、圆珠笔式笔型装置或喷头式笔型装置。
所述的充填有液态金属墨水的笔型装置由笔筒5、装于所述笔筒5之内的室温液态金属墨水6、装于所述笔筒5后端的电池8、装于所述笔筒外壁上的电源开关7组成；所述电池8通过导线9分别与室温液态金属墨水6和电源开关7电连接。
本发明的技术路线可以实现多种复杂模块的组合，且尺寸、体积及形状等可根据具体要求加以设计。作为示例，这里仅以最基本的结构加以说明。
实施例1：
图1为本发明的实施例1的印刷电路板结构示意图。
选用200mm×200mm的玻璃纤维增强环氧树脂基底1，用600目的水砂纸进行打磨；
在室温下用手工或机器控制方式操作图2所示的笔型装置5，打开开关7对液态金属墨水6通电加热，从而保证液态金属墨水6处于流动较好的液态性质，将第一液态金属墨水(液态镓)以点、线或面的形式涂覆在基底1上表面上，形成点、线或面形状的第一室温液态金属电极21；
同样，在室温下用手工或机器控制方式操作图2所示的笔型装置5，打开开关7对液态金属墨水6通电加热，从而保证液态金属墨水6处于流动较好的液态性质，将第二液态金属墨水(液态镓铟合金)以点、线或面的形式涂覆在基底1上表面上，形成点、线或面形状的第二室温液态金属电极22；
第一室温液态金属电极21与第二室温液态金属电极22两电极之间通过导线4相连，然后在基底1上表面上覆盖一块与基底1表面同尺寸的绝缘性膜层(玻璃纤维增强环氧树脂片)3，便完成了本实施例1的液态金属印刷电路板的制作。
实施例2：
图3为本发明的实施例2的印刷电路板结构示意图。与实施例1不同的是，两种液态金属电极间不需要通过导线或电子元器件4相连，而是直接将两种不同成分的液态金属相连接，这样，不同液态金属墨水制成的电路连线，可实现特定功能。
选用200mm×200mm的玻璃纤维增强环氧树脂基底1，用600目的水砂纸进行打磨；
在室温下用手工或机器控制方式操作图2所示的笔型装置5，将第一液态金属墨水(液态镓铟锡合金)在基底1上表面上涂覆一条线，同时用与此不同的液态合金材料(液态镓铟合金)在基底1上表面上涂覆另一条线，并使两条线一端相交汇成一点，形成热电偶形状的电极2，在基底1上表面上覆盖一块与基底表面同尺寸的绝缘性膜层(泡沫塑料)3，便完成了本实施例的热电偶对的制作。
视需要，本实施例中也可采用液态金属(如镓)与固体导线(如铜线)匹配，形成需要的电偶对。
实施例3：
图4为本发明的实施例3的印刷电路板结构示意图。与实施例1和实施例2不同的是，液态金属墨水可涂覆到基底的不同表面，彼此组合起来，而不只单纯涂覆在同一表面，由此可实现更复杂的电路连线，从而完成更多特定功能。
选用200mm×200mm的棉布基底1；
在室温下用手工或机器控制方式操作图2所示的笔型装置5，将第一液态金属墨水(掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的液态镓)以点、线或面的形式涂覆在基底1下表面上，形成点、线或面形状的第一室温液态金属电极21；所述的半导体材料颗粒为粒径为1nm-900nm的硫化锗颗粒、硒化锗颗粒、碲化锗颗粒、铋化铟颗粒、砷化铟颗粒、锑化铟颗粒、氧化铟颗粒、磷化铟颗粒、硫化铟颗粒、硒化铟颗粒、氧化铟锡颗粒、碲化铟颗粒、氧化铅颗粒、硫化铅颗粒、硒化铅颗粒、碲化铅颗粒、硅化镁颗粒、氧化锡颗粒、氯化锡颗粒、硫化锡颗粒、硒化锡颗粒、碲化锡颗粒、硫化银颗粒、硒化银颗粒、碲化银颗粒、氧化碲颗粒、氧化锌颗粒、砷化锌颗粒、锑化锌颗粒、磷化锌颗粒、硫化锌颗粒、硒化锌颗粒或碲化锌颗粒均可；
同样，在室温下用手工或机器控制方式操作图2所示的笔型装置5，将第二液态金属墨水(液态镓铟锡锌合金)以点、线或面的形式涂覆在基底1上表面上，形成点、线或面形状的第二室温液态金属电极22；
此时，第一室温液态金属电极21和第二室温液态金属电极22分别在基底1的两侧面上，两电极通过导线4相连；然后在基底1的两侧面分别覆盖一块与基底尺寸相同的绝缘性膜层(棉布)31、32，便完成了本实施例的液态金属印刷电路板的制作。
实施例4：
图5为本发明的实施例4的印刷电路板结构示意图。与前述实施例1，2，3不同的是，这里的基底材料由多层材料组成，即采用了复合型基底，以满足不同的机械、力学、电学功能。
选用200×200mm的玻璃纤维增强环氧树脂基底11，用600目的水砂纸打磨后，将其覆盖在同样大小的铜基底12上；
在室温下用手工或机器控制方式操作图2所示的笔型装置5，将第一液态金属墨水(液态镓)以点、线或面的形式涂覆在玻璃纤维增强环氧树脂基底11的一表面上，形成点、线或面形状的第一室温液态金属电极21；
同样，在室温下用手工或机器控制方式操作图2所示的笔型装置5，将第二液态金属墨水(液态镓铟锡合金)以点、线或面的形式涂覆在玻璃纤维增强环氧树脂基底11的同一表面上，形成点、线或面形状的第一室温液态金属电极22；
两电极通过导线或电子元器件4相连；
然后在基底的该表面上均匀喷涂乙烯基漆形成绝缘性膜层3，便完成了本实施例的液态金属印刷电路板的制作。
实施例5：
图6为本发明的实施例5的印刷电路板结构示意图。与前述实施例1，2，3，4不同的是，这里的基底材料由多层材料组成，且液态金属墨水或其合金流体可涂覆到基底的不同侧面，由此实现更多的机械、力学、电学性能。
选用200×200mm的玻璃纤维增强环氧树脂基底11，其上覆盖同样大小的铜基底12，铜基底12上覆盖同样大小的玻璃纤维增强环氧树脂基底13，形成两非金属材料基底间夹有金属材料层的复合基底；基底11和13外表面都用600目的水砂纸打磨；
在室温下用手工或机器控制方式，将第一液态金属墨水(液态镓铟合金)以点、线或面的形式涂覆在基底1下表面上，形成点、线或面形状的第一室温液态金属电极21；
同样，在室温下用手工或机器控制方式操作图2所示的笔型装置5，将第二液态金属墨水(液态镓铟锡锌铋合金)以点、线或面的形式涂覆在基底13上表面上，形成点、线或面形状的第二室温液态金属电极22；
两电极通过导线4相连，然后在基底13上覆盖一块与基底13同样尺寸的玻璃纤维增强环氧树脂片32；在基底11上覆盖一块与基底11同样尺寸的玻璃纤维增强环氧树脂片31，便完成了本实施例的液态金属印刷电路板的制作。
实际上，所述室温液态金属为镓、钠、钾、汞、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金或钠钾合金均可，在此不再一一赘述。
本发明的印刷电路板制备方法可方便灵活地实现各种电路板的制作。以实施例1为例，使用本发明专利的方式如下：在室温下用手工或机器控制方式操作笔型装置5，将液态金属墨水以点、线或面的形式涂覆在基底表面上，形成点、线或面形状的电极，其中两个液态金属电极分别为电极21和电极22，将导线或电子元器件4端部连接到液态金属电极上并用绝缘性膜层覆盖定位，两条导线另一端连接到某一电子器件上，形成闭合回路，在此电路中设置各种微型电源，即制作出电阻性器件，若此电路基底结合更多三维打印乃至引入特定功能电子元器件，则可实现更为复杂的功能。
对于实施例2，两种液态金属重合的一端可作为测温端，非重合端连接两条导线，而两条导线的另一端可连接到温度采集装置，从而方便地测量大气或某种环境的温度。
对于实施例3，液态金属或半导体电极位于基底两侧，两电极通过导线可形成闭合回路，该电极可用于服装等可穿戴织物上，通过热电效应实现体表升、降温目的。
而对于实施例4和实施例5，使用方案分别与实施例1和实施例3类似，需要说明的是实施例5的复合型基底与现有技术中的面包板(也称万用线路板或集成电路实验板)类似，但面包板需要预先进行成型工艺制作，加工相对复杂，成本较高，而此处实施例5涉及到的制作方法工艺简单、成本低廉，具有明显应用优势。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。采用该制作方法制作的电路板，由液态金属和柔性材料乃至玻璃、陶瓷等材料构成的基底的各种位置组合均属于本发明涵盖的范围。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种液态金属印刷电路板，其由基底，涂覆于所述基底上表面或上下表面上的由第一电极和第二电极构成的金属电极；和覆于所述金属电极之上及金属电极所在基底表面之上的防氧化绝缘性膜层组成；其特征在于：
所述基底为至少一层非金属材料基底、复合型基底、表面上涂覆有涂料层的非金属材料基底或表面上涂覆有涂料层的复合型基底；所述复合型基底由两块非金属材料基底，及夹于该两块非金属材料基底之间的金属材料层组合而成；
所述第一电极为第一室温液态金属电极或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第一室温液态金属电极；所述第二电极为第二室温液态金属电极或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第二室温液态电极；所述第一室温液态金属电极和第二室温液态金属电极构成室温液态金属电极；所述第一室温液态金属电极中室温液态金属和第二室温液态金属电极中的室温液态金属为两种不同材质的室温液态金属；
所述室温液态金属为镓、钠、钾、汞、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金或钠钾合金；
所述纳米半导体材料颗粒为粒径1nm-900nm的硫化锗颗粒、硒化锗颗粒、碲化锗颗粒、铋化铟颗粒、砷化铟颗粒、锑化铟颗粒、氧化铟颗粒、磷化铟颗粒、硫化铟颗粒、硒化铟颗粒、氧化铟锡颗粒、碲化铟颗粒、氧化铅颗粒、硫化铅颗粒、硒化铅颗粒、碲化铅颗粒、硅化镁颗粒、氧化锡颗粒、氯化锡颗粒、硫化锡颗粒、硒化锡颗粒、碲化锡颗粒、硫化银颗粒、硒化银颗粒、碲化银颗粒、氧化碲颗粒、氧化锌颗粒、砷化锌颗粒、锑化锌颗粒、磷化锌颗粒、硫化锌颗粒、硒化锌颗粒或碲化锌颗粒。
2.按权利要求1所述的液态金属印刷电路板，其特征在于，所述的非金属材料基底为塑料基底、玻璃钢基底、橡胶基底、纸基底和织物基底中的至少一种；
所述的金属材料层中的金属材料为铜、铁、锌、锡、钠、钾、镁、铅、锗、金和银中的至少一种；
所述涂料层材质为醇酸漆、丙烯酸乳胶漆、溶剂型丙烯酸漆、环氧漆、聚氨酯漆、硝基漆、氨基漆、不饱和聚酯漆、酚醛漆和乙烯基漆中的至少一种。
3.按权利要求1所述的液态金属印刷电路板，其特征在于，所述防氧化绝缘性膜层材质为塑料膜层、玻璃钢膜层、橡胶膜层、纸膜层、织物膜层或漆膜层。
4.按权利要求1所述的液态金属印刷电路板，其特征在于，所述导线或电子元器件材质为铜质、铝质、钢质、银质或超导材料。
5.一种权利要求1所述的液态金属印刷电路板的制作方法，其步骤如下：
1)借助充填有室温液态金属墨水的笔型装置，按待制作电路的形状将第一室温液态金属墨水均匀地涂覆于基底上表面或上下表面上，绘制出第一室温液态金属电极；按待制作电路的形状将第二室温液态金属墨水均匀地涂覆于基底的具有第一液态金属电极的同一表面或不同表面上，绘制出第二室温液态金属电极；所述第一室温液态金属电极和所述第二室温液态金属电极构成室温液态金属电极；
所述基底为至少一层非金属材料基底、复合型基底、表面上涂覆有涂料层的非金属材料基底或表面上涂覆有涂料层的复合型基底；所述复合型基底由两块非金属材料基底，及夹于该两块非金属材料基底之间的金属材料层组合而成；
所述第一室温液态金属墨水由第一室温液态金属或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第一室温液态金属墨水组成；所述第二室温液态金属墨水由第二室温液态金属或掺有0.01wt％～80wt％纳米半导体材料颗粒的第二室温液态金属墨水组成；所述第一室温液态金属和第二室温液态金属为两种不同材质的室温液态金属；
所述室温液态金属为镓、钠、钾、汞、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金或钠钾合金；
所述纳米半导体材料颗粒为粒径为1nm-900nm硫化锗颗粒、硒化锗颗粒、碲化锗颗粒、铋化铟颗粒、砷化铟颗粒、锑化铟颗粒、氧化铟颗粒、磷化铟颗粒、硫化铟颗粒、硒化铟颗粒、氧化铟锡颗粒、碲化铟颗粒、氧化铅颗粒、硫化铅颗粒、硒化铅颗粒、碲化铅颗粒、硅化镁颗粒、氧化锡颗粒、氯化锡颗粒、硫化锡颗粒、硒化锡颗粒、碲化锡颗粒、硫化银颗粒、硒化银颗粒、碲化银颗粒、氧化碲颗粒、氧化锌颗粒、砷化锌颗粒、锑化锌颗粒、磷化锌颗粒、硫化锌颗粒、硒化锌颗粒或碲化锌颗粒；
2)将所述第一液态金属电极和第二液态金属电极的两电极间用导线或电子元器件相连；
3)将一防氧化绝缘性膜层覆盖于所述室温液态金属电极之上及室温液态金属电极2所在的基底的表面上，完成液态金属印刷电路板的制作。
6.按权利要求5所述的液态金属印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述的非金属材料基底为塑料基底、玻璃钢基底、橡胶基底、纸基底和织物基底中的至少一种；
所述的金属材料层中的金属材料为铜、铁、锌、锡、钠、钾、镁、铅、锗、金和银中的至少一种；
所述涂料层材质为醇酸漆、丙烯酸乳胶漆、溶剂型丙烯酸漆、环氧漆、聚氨酯漆、硝基漆、氨基漆、不饱和聚酯漆、酚醛漆和乙烯基漆中的至少一种。
7.按权利要求5所述的液态金属印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述防氧化绝缘性膜层材质为塑料膜层、玻璃钢膜层、橡胶膜层、纸膜层、织物膜层或漆膜层。
8.按权利要求5所述的液态金属印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述导线或电子元器件材质为铜质、铝质、钢质、银质或超导材料。
9.按权利要求5所述的液态金属印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述的充填有液态金属墨水的笔型装置为钢笔式笔型装置、圆珠笔式笔型装置或喷头式笔型装置。
10.按权利要求1或9所述的液态金属印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述的充填有液态金属墨水的笔型装置由笔筒、装于所述笔筒之内的室温液态金属墨水、装于所述笔筒后端的电池、装于所述笔筒外壁上的电源开关组成；所述电池通过导线分别与室温液态金属墨水和电源开关电连接。
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