CN103313516A - 导电图样薄膜基材及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种导电图样薄膜基材及制造方法，提供在不经过中介层的辅助下结合具有图样(pattern)的本体与薄膜层的二异向材质。其中，该方法包含通过产生熔射源对薄膜材质进行加热操作，以使该薄膜材质进入熔射或半熔射的状态进而将该薄膜材质转换成为薄膜分子，并又再透过该熔射源将该薄膜分子喷射至位于本体上具有图样的图样层，而在该图样层上形成具有该薄膜分子的薄膜层，用以使得本体具体化该图样的电气特性。

Description

导电图样薄膜基材及制造方法

技术领域

本发明关于一种导电图样薄膜基材及制造方法，特别是在本体(例如由陶瓷、塑料、高分子塑料、玻璃与金属等材质所组成)上形成导电图样薄膜的基材与方法。

背景技术

传统上，三维电路(3-dimension circuit)应用在电子产品的机壳上，且在该机壳上通过激光与镀覆技术产生如同印刷电路板(Printed Circuit board，PCB)的电路布局，例如以激光直接成型(Laser Direct Structuring，LDS)技术在该机壳上制作天线。

然而，上述激光直接成型的制作程序具有价格昂贵、工序繁复、低成品良率与镀覆工序不环保等缺点，例如该激光直接成型的技术必须使用专用且成本昂贵的专用塑料(例如改性塑料)以进行激光雕刻，且再通过三道电镀工序(镀铜、镀镍与镀金)方才能用以完成该三维电路的该电路布局。

再者，为克服现有技术的不足又发展出使用中介被覆层(或称中介被覆层，例如由金属导电粒子与多分子材料结合成的导电性漆料(或称导电涂料)所形成)来制作如前所述的该天线，而这类天线的制造技术多数仅以导电漆取代在激光直接成型技术中必须使用激光活化该专用塑料的工序。

然而，虽然解决前述必须使用专用塑料的问题，但使用导电漆仍有缺点，例如在工序中仍需加入大量熔剂、填充剂、以及部分的多分子树脂等的添加剂，而该等添加剂有可能与导电金属粒子结合，而产生大量的废气进而影响环保的问题。

故有需要透过本发明所提出导电图样薄膜形成方法及载体，用以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明一个目的提供一种导电图样薄膜基材制造方法，可在不经过中介层的辅助下直接地对具有图样(pattern)的本体与薄膜层的二异向材质进行加工处理。

本发明另一目的提供一种导电图样薄膜基材，可在该本体上形成多维的电气图样，用以达到电气讯号的传递与接收、抗电磁干扰(anti-electromagneticdisturbance)、电磁屏蔽(Electromagnetic shielding)与热导热(heat conduction)等功效。

本发明又一目的是根据上述的制造方法与该基材，利用熔射源瞬间将金属(例如锌、铜、银、不锈钢、铝、金、及其它金属等)熔化转换成微小金属粒子(或称小分子)，并将该微小金属粒子直接地喷射至具有图样层的本体(例如塑料、塑料薄膜、陶瓷材料、金属、玻璃等材质)上，并在该本体上通过分子堆栈的作用而形成金属的薄膜层，进而使得多维的图样层(例如天线图样、电子电路图样或其它图样)可实现图样所欲达到的电气特性。

为达到上述目的与其它目的，本发明提供一种导电图样薄膜基材制造方法，提供在不经过中介层的辅助下结合具有图样(pattern)本体与薄膜层的二异向材质，其包含步骤产生熔射源以进行加热操作与喷射操作其中一种；接着步骤，对薄膜材质施加该加热操作以使该薄膜材质进入熔射(thermal spray)与半熔射至少其中一种的状态而将该薄膜材质转换成为薄膜分子；再接着步骤，在本体上根据该图样形成图样层(pattern layer)；以及，又接着步骤，熔射源通过喷射操作将薄膜分子喷射至本体，以在图样层形成具有薄膜分子的薄膜层。

为达到上述目的与其它目的，本发明提供一种导电图样薄膜基材，其包含本体、图样层与薄膜层。其中，本体具有第一材质；图样层嵌入在本体中，且图样层具有可供产生电气特性的图样；以及，薄膜层具有与第一材质相异的第二材质，且该薄膜层藉由熔射源作用于该第二材质而直接地形成于图样层，用以使该图样层藉由薄膜层而具有图样的电气特性。

与现有技术相比较，本发明导电图样薄膜基材及制造方法可根据使用者所设计的图样(例如天线图样、电子电路图样与任意形状图样)在本体(例如由陶瓷、塑料、高分子塑料、玻璃或金属等材质所组成)形成具有功能性的图样层，并且在该图样层上直接地形成薄膜层(例如锌、铜、铝、金、铁、镍、铬以及上述任意组合等金属)，用以使该薄膜层根据该图样层具有该图样的电气特性，而不须如同现有技术一般，需要透过中介层(或称介质层)才能结合二种异向材质。

附图说明

图1：本发明实施例1导电图样薄膜基材制造方法的流程示意图；

图2：本发明实施例2导电图样薄膜基材制造方法的流程示意图；

图3：本发明导电图样薄膜基材的结构示意图；

图4：说明图3中的本体贴片型态的结构示意图；

图5：说明图3中屏蔽层的结构示意图。

其中，图中各编号分别表示为：

2-导电图样薄膜基材；4-本体；6、6’-图样层；62、62’-图样；8-薄膜层；10-屏蔽层。

具体实施方式

为充分了解本发明目的、特征及功效，由下述具体实施例，并配合附图，对本发明做详细说明，说明如后：

实施例1

参考图1，本发明实施例1导电图样薄膜基材制造方法的流程示意图。在图1中，导电图样薄膜基材制造方法提供在不经过中介层的辅助下结合具有图样(pattern)本体与薄膜层的二异向材质。其中，该本体可为贴片(或称贴纸)型态、平板计算机机壳、笔记型计算机机壳、手持式电子装置机壳或其它电子产品的机壳等。

该导电图样薄膜基材制造方法起始于步骤S11，产生熔射源以进行加热操作与喷射操作其中一种。在此步骤中，该熔射源根据能量的型态区可分为热能型与电能型源，例如该熔射源可由熔融火焰熔射法、粉末火焰熔射法、线材火焰熔射法、棒材火焰熔射法、高速火焰熔射法、冷熔射法、非穿透式电浆电弧熔射法、线材及电子式电弧熔射法、直流大气电浆熔射法、高周波大气电浆熔射法或真空电浆熔射法产生。

接着步骤S12，对薄膜材质施加该加热操作，以使该薄膜材质进入熔射或半熔射的状态而将该薄膜材质转换成为薄膜分子。换言之，该薄膜材质经过该加热操作而例如可将固体型态的该金属转换成金属分子，例如该金属为纯锌、纯铜、纯铝、纯金、纯铁、纯镍、纯铬或其它金属与合金组合。

再接着步骤S13，在该本体上根据图样形成图样层(pattern layer)。在此步骤中，根据该图样的设计而在该本体上形成对应该图样的该图样层。其中，该图样根据电气特性(或电气功能)上的需求而进行设计，例如该图样可设计成为天线图样、电子电路图样或任意形状图样。

又接着步骤S14，熔射源通过该喷射操作将薄膜分子喷射至本体，以在图样层形成具有薄膜分子的薄膜层。在此步骤中，将具有金属的薄膜分子喷射(例如以高速度进行喷射)至本体及/或图样层上，用以使得图样层真正地因具有金属特性的薄膜层被覆而具有该图样的电气特性。

举例而言，当图样设计为天线图样的图样层时，则在该图样层上喷射与被覆具有金属的薄膜分子后，使得该图样层可实现为供电气讯号进行传递与接收的金属天线。

在一个实施例中，该图样层与该薄膜层其中一个是透过蚀刻源利用正蚀刻(positive Etching)或负蚀刻(negative Etching)进行蚀刻与整形。在一个实施例中，可在该本体上经由蚀刻与整形成具有一深度的沟渠(trench)的图样层。换言之，该图样层具有该沟渠，使得在本体上具有明显的该图样层。再者，上述蚀刻源可为激光蚀刻、机械加工或化学蚀刻。

再者，该正蚀刻的定义是将薄膜分子预先地喷射在本体的全部表面上以形成薄膜层，并且经过例如该蚀刻源将非该图样的薄膜层移除，以剩下该图样的薄膜层，而使得具有薄膜层的该图样层凸出于本体；以及，负蚀刻的定义是将仅针对应该图样在该本体上以蚀刻源蚀刻出图样层，并且在该图样层上喷射薄膜分子，以在该图样层上形成薄膜层，例如负蚀刻可基于该图样而以屏蔽层或屏蔽壳体，以及直接地利用例如激光雕刻、机械加工或化学蚀刻的方式用以形成图样层。

实施例2

参考图2，本发明实施例2导电图样薄膜基材制造方法的流程示意图。在图2中，导电图样薄膜基材制造方法除前述的步骤S11～S14外，还包含步骤S21，在本体上形成具有该图样的屏蔽层(mask layer)，并通过蚀刻源基于该图样穿透该屏蔽层以在本体形成该图样层。在此步骤中，包含数种实施方式，其中一种是在该屏蔽层或屏蔽壳体预先地制作对应该图样的破孔，并且以屏蔽层覆盖于本体上，用以使得该蚀刻源透过该破孔对该本体进行蚀刻，以在该本体上形成图样层；其中第二种是将屏蔽层(或可为屏蔽壳体)覆盖于本体上，并于屏蔽层上绘制所需的图样或额外附加的图样，并通过蚀刻源以该图样在屏蔽层与本体形成图样层。举例而言，该遮蔽层可采用胶带、印刷、液态喷涂、浸泡涂装、淋浴涂装或屏蔽壳体等可在本体上形成图样层的屏蔽方式。

值得注意的是，当完成图样层后可选择性地移除该屏蔽层。

在此屏蔽层更可提供在步骤S14节省薄膜分子喷出的数量，其原因在于薄膜分子仅需要针对有本体上形成该图样层的局部部分精准地进行喷射而不致于将该薄膜分子误喷至本体的其它部分。

再者，导电图样薄膜基材制造方法还包含步骤S22，预先地对本体进行表面处理以形成非光滑表面，以改变本体与薄膜层之间的被覆性。在此步骤中，对该本体表面进行例如喷砂加工处理(sandblasting process)、化学粗化、激光雕刻、机械加工、与电晕放电处理(corona discharge process)的其中一种的表面处理，使得可增强本体与薄膜层之间的被覆性。

根据前述步骤，有可能组合出以下的多种工序类型，但在此以例子说明而不局限于下述例子。

<工序组合方式一>

本体-＞屏蔽涂料-＞根据屏蔽层激光雕刻图样-＞熔射源-＞移除残存屏蔽涂料

<工序组合方式二>

本体-＞熔射源-＞激光雕刻

<工序组合方式三>

本体-＞熔射源-＞化学蚀刻

<工序组合方式四>

本体-＞内建图样的屏蔽治具-＞熔射源-＞卸除内建图样的屏蔽治具

<工序组合方式五>

本体-＞屏蔽治具-＞熔射源-＞卸除屏蔽治具-＞激光雕刻修边

<工序组合方式六>

本体-＞屏蔽层封包(如纸胶带)-＞激光雕刻图形-＞熔射源-＞移除封包材料

<工序组合方式七>

本体-＞印刷屏蔽涂料-＞熔射源-＞移除屏蔽涂料

<工序组合方式八>

本体-＞上屏蔽治具-＞喷涂屏蔽涂料-＞下屏蔽治具-＞熔射源-＞移除涂料

实施例3

参考图3，本发明导电图样薄膜基材的结构示意图。在图3中，导电图样薄膜基材2包含本体4、图样层6与薄膜层8。其中，本体4具有第一材质，例如该第一材质选自由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-聚碳酸酯共聚物(ABS+PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、陶瓷、金属、玻璃以及上述任意组合所组成的化合物组中的一种，且本体4可以是例如为电子产品的机壳(如本图所示)亦或贴片型态(如图4所示)。

图样层6嵌入在本体4中，且图样层6具有可供产生电气特性的图样62。其中，图样62可为天线图样与电子电路图样，或者任意形状图样62’。在此，图样层6的形成方式可实施为以下几种例举的方式：

第一种方式，可在本体4上直接地以蚀刻源蚀刻出具有图样62的图样层6。

第二种方式，可透过内建有图样62的屏蔽层10(如图5所示)，以使得蚀刻源透过屏蔽层10上图样62蚀刻出图样层6，并可在图样层6完成后，选择性地移除屏蔽层10。

第三种方式，蚀刻源通过外部的图样62在屏蔽层10及/或本体4上形成具有图样62的图样层6。

第四种方式，图样62’以矩形为例说明，直接地在该本体4上形成矩形的图样层6’。

第一至三种方式，可直接在本体4上形成具有例如天线或是电子电路的图样层6。在一个实施例中，该蚀刻源根据图样62在本体4经蚀刻与整形而形成图样层6。在一个实施例中，图样层6以沟渠型态形成在本体4，且薄膜层8形成在图样层6的厚度不大于(等于或小于)沟渠的深度。

在第四种方式中，可例如以本体4的形状作为图样层6’的形状，举例而言，若本体4为贴片型态，则图样层6’为与该本体4具有相似或相同的形状与大小。

再者，薄膜层8具有与第一材质相异的第二材质，且薄膜层8是通过熔射源直接地在本体4形成于图样层6，用以使薄膜层8根据图样层6具有图样62的电气特性，例如该第二材质选自于锌、铜、铝、金、铁、镍、铬以及上述任意组合所组成金属组中一种，且第二材质的型态可为粉末、线材与棒材所构成。其中，薄膜层8藉由前述方法所提及的熔射源所产生具有第二材质的分子沉积而成。

在一个实施例中，薄膜层8的形成方式是可以通过多次重复的操作，用以沉积一种或者多种第二材质得薄膜层8。举例而言，薄膜层8可为由纯锌与纯铜所堆栈的薄膜层。

再者，在一个实施例中，在进行熔射源作业前，本体4表面或该表面上的图样层6进行表面处理，例如喷砂加工处理、化学粗化、激光雕刻、机械加工或电晕放电处理进行粗化及产生离子基(Radical)以提升该薄膜层8的被覆力(或附着力)。其中，该喷砂加工处理、化学粗化、激光雕刻、机械加工或该电晕放电处理是针对不同的本体4的材料进行选择。然而，值得注意的是，有部分的本体4(例如未经上釉处理的陶瓷或部分的塑料薄膜类材料)，由于该本体4表面的毛细孔较为粗大，可不经该表面处理下仍可具有相同的功效，亦即可直接地进行熔射源的操作。

故本发明导电图样薄膜基材及制造方法可根据使用者所设计的图样在本体形成具有功能性的图样层，并且在该图样层上直接地形成薄膜层，用以使该薄膜层根据该图样层具有该图样的电气特性，而不须通过现有技术的中介层来结合具有异向材质的本体与薄膜层。

本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然而本领域普通技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡与实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明范畴内。因此，本发明之保护范围当以权利要求的所界定为准。

Claims (12)

1.一种导电图样薄膜基材制造方法，提供在不经过中介层的辅助下结合具有图样本体与薄膜层的二异向材质，其包含：

产生熔射源，以进行加热操作与喷射操作其中一种；

对薄膜材质施加该加热操作，以使该薄膜材质进入熔射与半熔射至少其中一种状态而将该薄膜材质转换成为薄膜分子；

在本体上根据该图样形成图样层；以及

熔射源通过喷射操作将薄膜分子喷射至本体，以在该图样层形成具有薄膜分子的薄膜层。

2.如权利要求1所述制造方法，其中在所述图样层与所述薄膜层其中一种是透过蚀刻源以正蚀刻与负蚀刻的其中一种进行蚀刻与整形至少其中一种，且该蚀刻源为激光蚀刻、机械加工、或化学蚀刻至少其中一种。

3.如权利要求1所述制造方法，还包含在本体上形成屏蔽层，并基于图样在该本体以该屏蔽层形成图样层，并选择性地完成该图样层后移除屏蔽层，且在该屏蔽层上可选择性预先地内建该图样。

4.如权利要求3所述制造方法，其中薄膜分子是透过具有图样的屏蔽层喷射至图样层。

5.如权利要求2所述制造方法，其中蚀刻源是在本体蚀刻与整出具有沟渠的图样层。

6.如权利要求2所述制造方法，还包含预先地对本体进行表面处理，以形成非光滑表面而改变该本体与薄膜层之间的被覆性。

7.如权利要求6所述制造方法，其中所述表面处理是通过喷砂加工处理、化学粗化、激光雕刻、机械加工与电晕放电处理其中一种进行。

8.如权利要求1所述制造方法，其中所述熔射源为利用热能型与电能型至少其中一种的熔射法对薄膜材质进行熔射与半熔射。

9.一种导电图样薄膜基材，其包含：

本体，具有第一材质；

图样层，嵌入在该本体中，且该图样层具有可供产生电气特性的图样；以及

薄膜层，具有与该第一材质相异的第二材质，且该薄膜层是通过熔射源作用于该第二材质而直接地形成于图样层，用以使该图样层通过该薄膜层而具有图样的电气特性。

10.如权利要求9所述导电图样薄膜基材，其中所述图样为天线图样、电子电路图样与任意形状图样至少其中一种。

11.如权利要求10所述导电图样薄膜基材，其中图样层以沟渠型态形成在本体上，且该沟渠透过蚀刻源进行蚀刻与整形，又在图样层中的薄膜层厚度等于或小于该沟渠的深度。

12.如权利要求9所述导电图样薄膜基材，其中所述第一材质选自于由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-聚碳酸酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、陶瓷、金属、玻璃以及上述任意组合所组成的化合物组中的一种、以及该第二材质选自于锌、铜、铝、金、铁、镍、铬以及上述任意组合所组成金属组中的一种。

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