CN104604340B - 用于制造柔性电路的方法 - Google Patents

用于制造柔性电路的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104604340B
CN104604340B CN201280075644.6A CN201280075644A CN104604340B CN 104604340 B CN104604340 B CN 104604340B CN 201280075644 A CN201280075644 A CN 201280075644A CN 104604340 B CN104604340 B CN 104604340B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fabric
single line
metal
laser
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280075644.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104604340A (zh
Inventor
保罗·卡诺尼卡
卡尔米内·卢奇尼亚诺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAATI SpA
Original Assignee
SAATI SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAATI SpA filed Critical SAATI SpA
Publication of CN104604340A publication Critical patent/CN104604340A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104604340B publication Critical patent/CN104604340B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06QDECORATING TEXTILES
    • D06Q1/00Decorating textiles
    • D06Q1/04Decorating textiles by metallising
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/361Removing material for deburring or mechanical trimming
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/362Laser etching
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/005Laser beam treatment
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/83Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with metals; with metal-generating compounds, e.g. metal carbonyls; Reduction of metal compounds on textiles
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M23/00Treatment of fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, characterised by the process
    • D06M23/16Processes for the non-uniform application of treating agents, e.g. one-sided treatment; Differential treatment
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/038Textiles
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/027Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed by irradiation, e.g. by photons, alpha or beta particles
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0275Fibers and reinforcement materials
    • H05K2201/029Woven fibrous reinforcement or textile
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/107Using laser light

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Knitting Of Fabric (AREA)
  • Decoration Of Textiles (AREA)

Abstract

公开了用于从单线织物去除金属的用于制造图案的方法,其特征在于,所述单线织物是方网状金属化和蚀刻激光制成的织物。

Description

用于制造柔性电路的方法
发明背景
本发明涉及用于制造柔性电路的方法。
目前,主要通过将导电图案沉积在聚合材料例如聚酯和聚酰亚胺的膜上来制造柔性电路,接着是用于去除不属于正被制造的电路的部分的化学去除工艺。
也可通过适当地金属化的纺织品衬底来制造柔性电路。
在本文也提到公知的蚀刻工艺,其中主要通过与衬底的化学自由基反应来去除材料。
蚀刻化学工艺被执行用于在金属化织物材料上创建预设图案。
化学蚀刻工艺的第一阶段将准备用于在金属化织物上形成期望图案的功能性掩模。
通过光刻或光蚀刻工艺,这样制造的图案从其掩模转移到覆盖纺织品衬底的表面的可感知UV辐射的材料的薄层。
为了产生目标柔性电子元件,执行蚀刻或化学工艺以便选择性地去除覆盖金属层的织物材料的未掩蔽部分。
光刻步骤如下:
-将感光膜(抗蚀剂)涂在衬底上;
-使抗蚀膜在其未被接触衬底的光刻掩模上限定的图案覆盖的区域处暴露于UV辐射;
-使抗蚀膜在其暴露区域处显像(所谓的正像工艺);
-由此在未被覆盖的区域处蚀刻作为感光膜的衬里的金属膜;
-去膜。
显像是主要影响图案质量的操作步骤。
蚀刻是用于追踪(tracing)元件的工艺,其由消除额外的金属同时只留下所设计的电路连接组成。
去除通过酸浴来实现。
蚀刻试剂、蚀刻时间和有关的温度和搅拌是控制此工艺的主要因素。
去膜是为了去除仍然存在的感光膜而执行的工艺。
重要的是,去膜过程不会不利地影响下面的金属层且不引起其污染。
文献US 2011/217892 A1实质上公开了权利要求1的前序部分。
发明概述
本发明的目标是提供新颖的柔性电路和用于制造它们的新颖工艺。
在上面提到的目标的范围内,本发明的主要目的是提供允许电子设备在它以前未被使用的应用和地点中被使用的柔性电路。
本发明的另一目的是提供用于制造具有新颖和有吸引力的高宽比的柔性电路的方法。
本发明的又一目的是提供允许进一步小型化和改进电子设备的这样的方法。
根据本发明的方面,上面提到的目标和目的以及还有将在下文中变得更明显的其它目的通过柔性电路实现,柔性电路的特征在于,所述柔性电路包括柔性电路底部,其包括具有集成在其中的导电图案的合成单线方网状精密织物。
用于制造上述柔性电路的方法包括用于在合成单线织物的整个表面上涂敷金属材料的涂敷步骤,其后是用于去除额外的金属以实现预设图案的去除步骤。
本发明的另外的特征和优点将从下面的本发明的优选但非排他的实施方式的公开中变得更明显,实施方式在下面的公开中作为指示性的但不是限制性的例子被示出。
如所陈述的,根据本发明的柔性电路基于合成的单线均匀网状精密织物材料。
具有遍及整个织物的连贯的网状开口、高机械强度和处理特征的非常均匀的结构使论述的精密单线织物材料成为理想的解决方案,该精密单线织物材料作为要求非常好的弹性、轻质、排汗、精密和性能均匀性的所有应用的基本材料。
上述非常均匀的织物材料比其它柔性衬底例如聚合膜、TNT、多线织物、纸等在重量、厚度、表面特征、温度性能方面显示出稳定得多的特性。
特征均匀性沿着整个织物卷筒并在批与批之间保持不变。
上述织物被制造为具有非常严格的容差,从而提供具有预设的高流量渗透率和可调节且可再现的电气特征的纺织品衬底。
特征均匀性是相应地均匀的孔尺寸和单线特性以及在编织中使用的单线的结果。
而且,论述的精密织物具有抵抗大气制剂、水和湿气的非常好的抵抗性,并可在工业规模上进行制造且具有稳定和可再现的质量。
而且,在发明的柔性电路中使用的论述的织物由具有范围从2,500微米到0微米的网状开口的聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚醚砜(polyethere-sulfone)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚(polyphenylensulphide)、聚醚酮(polyethereketone)、聚偏二氟乙烯(polyvinyldenfluoride)、聚四氟乙烯单线开始制造。可选地,也可能使用由芳族聚酰胺(aramide)纤维材料制成的多线织物。
单线织物材料的纺织品构造可具有下面的特征:4-600线/cm;从10到500微米的线直径、编织结构、从15到300g/平方米的重量;从15到1,000微米的厚度。
论述的织物的几个变型可用作用于制造发明的柔性电路的衬底,且由本文公开的方法制造的织物具有排汗、模块化和高度柔性的特征;而且,它还具有为其提供提高的持续时间和抗疲劳性的机械特征。作为最初的织物材料,有可能使用洗过的和热固定的“白”织物、彩色织物、经等离子 体处理的织物或疏水织物、亲水织物、抗菌织物等织物。
根据本发明,本文还提供了用于在纺织品底部上制造集成柔性电路的方法。
关于词“柔性电子设备”在本文意指柔性电气和电子电路。
用于制造集成在论述的精密合成的单线织物中的柔性导电元件的系统是基于几种技术的组合的新颖工艺。
该结果由具有针对目标应用设计的功能性性能和提高的柔性、轻质、集成、形状和尺寸特性的多个电气和电子元件组成。
该工艺包括将金属材料涂敷在合成的单线织物的一个或两个表面上的步骤,根据本发明其优选地通过溅射或电沉积或可选地通过CVD、PVD工艺、化学沉积或可选地在合成的单线织物上层压不同的金属薄板元件来执行。
涂敷到织物的金属涂层可具有从10nm改变到5,000nm的厚度,且涂层可以是单层或多层的涂层布置。
上面提到的金属涂层可由优选地选自镍、金、钢、铜、银、铝、钛、铬、锡、铟锡氧化物、锌铝氧化物、锡氟氧化物、锡锑氧化物的不同的金属、金属合金和半导体组成。
通过经由所谓的“激光蚀刻”工艺对所述金属的快速和局部的蒸发来执行金属去除步骤,激光蚀刻工艺可通过上面公开的方法应用于涂有金属的织物。
根据本发明的用于制造新颖的合成的单线方网状织物的方法的特征在于,最初的线表面(在对其编织之前)未被金属化,织物的两个表面中的至少一个表面至少部分地被金属化,并且重叠的线的接触表面的部分未被金属化,用于在所述表面的端部部分处形成金属套筒。
由论述的方法制造的合成的单线织物使得其在两个表面的至少一个表面上的任何布置或图案的部分金属化连同在重叠的线接触表面的端部处形成的金属套筒一起提供在同一根线上选择的两个点之间、在同一方向 上但在不同的线上选择的两个点之间、在针对任意织物点之间的不同的线和不同的方向考虑的两个点之间的期望的连续性/导电性。
因此,通过论述的方法提供了织物,其中在重叠的线之间的未被金属化的接触表面部分和在所述表面的端部部分之间的金属套筒提供期望的导电特性,并相较于由相同的金属合金制成的且在重叠的线接触表面上也具有金属化的同一类型的金属化织物提供提高的尺寸稳定性和减小的重量。
在这个关系中应指出,论述的方法提供通过经由蚀刻激光方法进行的从金属化方网状单线织物去除金属材料,即,通过经由快速和局部蒸发从织物去除金属来制造图案,该图案即是柔性电路。
这个结果由特别设计的激光源实现,该激光源被选择成防止织物燃烧、熔化或降解现象出现。
上面公开的过程可应用于比较宽的范围的合成的单线织物,其在编织中使用的例如PET、PA、PES、PI、PAI、PPS、PEEK、PTFE等的单线的化学性质、以及纺织品编织构造(线/cm、线直径、编织方法、重量、厚度)方面彼此不同,以用于精加工和表面处理操作(洗过的和热固性“白”织物、彩色织物、经等离子体处理的织物、金属化织物等)。
两个上面公开的工艺阶段和相关方法可以以最适当的组合进行应用,以便基于待实施的应用实现柔性电路。
溅射涂覆是用于在纺织品表面上物理地沉积金属或非金属涂层的最灵活的方法之一。
涂覆材料被引入真空室内作为金属板的形式的阴极。
在将室抽成真空之后,处理气体被供应到其中(处理气体在本文是由于其高原子重量而被常规使用的氩)。然后,高电压被施加且气体被引入。
氩正离子在负阴极处遭受加速过程,且然后原子从金属板喷射以待沉积在同质和均匀地布置在室中的单线织物上。
不同于多个其它真空沉积方法,没有发生材料熔化,且材料(主要是 金属和合金,但还有有机材料)可以相应地被高效和可控地沉积。
优选地使用的金属和合金是钢、钛、铜、铝、铬、贵金属。
更具体地,可能通过溅射抗磁性合金和金属进行沉积。
通过相同的上述技术和设备,可能执行反应溅射:除了处理气体以外,还给处理室供应反应气体例如氮气或氧气,以使在衬底上形成所沉积的金属氮化物或氧化物例如TiO2或TiN。
在这个关系中应指出,可在具有绝缘或导电性质的单线织物上执行溅射。
由不同的材料组成的不同的阴极可被供应给溅射系统,从而还可能制造多层系统。
而且可能通过改变反应气体组合来修改单层的组合。
通过该方法制造的盖层的厚度在数十纳米到数微米之间变化。
工艺速度可根据待制造的金属化图案的厚度在从0到20m/min的范围内变化。
在所谓的“磁控管溅射”方法中,沉积系统使用设计成产生静磁场的无源设备。
带电粒子和离子(其受到洛仑兹力)被特定的场磁通线偏移,从而撞击目标几次,在该目标上将沉积一层,同时极大地提高工艺产量,因为大量材料被引入等离子体中。
磁控管溅射装置可包括多达四个磁控管。
工艺参数被改变,以便得到不同特性的金属层(被制造的图案的不同电导率值和沉积层的厚度及重量(g/m2))。
可通过正确地设计工艺参数来调节金属层的特征。
溅射工艺可由其布置在处理室中的目标的参数(例如处理衬底的速度、发生器功率等)、环境条件(压力/真空度、处理气体)来控制。
溅射沉积允许实现非常高的质量的导电膜,且通过特别设计的方法还 允许实现与在大规模阶段中的最初材料的特性不同的表面和美学特性。
溅射提供无可比拟的优点组合:它是涂覆技术当中的最干净的方法,在经济上是有效的并提供尽可能薄的涂层厚度;它是干低温工艺且因此不会化学影响或热影响纺织品衬底,同时维持其基本特征。
此外,这种方法提供在膜和衬底之间的不可破坏的粘合,因为它在分子级通过范德华力将它们结合在一起,比其它涂覆方法提供更大的操作灵活性,因为作为冷传输型的工艺,它可用于将宽范围的导电或绝缘材料沉积在每种期望类型的单线织物上,同时在整个衬底上提供经校准的和均匀的电导率。
通电(galvanic)电极沉积金属化进而代表用于通过利用电流在给定表面上制造金属涂层的工艺。
金属和金属合金电极沉积由电解化水溶液组成,水溶液的主要成分是用于形成盖层的金属的盐。
在构成所谓的通电槽并包含待沉积的金属盐的水溶液的大桶或盆中布置了两个电极。
通过电流发生器将电位差施加到所述两个电极。
在这样的条件下,被沉积的金属的阳离子将朝着阴极(带负电)进行移动,而阴离子将朝着阳极(带正电)进行移动。
在由施加在两个发生器电极之间的电位差产生的电场的效应下,阳离子朝着负极(阴极)迁移,而阴离子朝着正极(阳极)迁移,从而使电流通过溶液。
在接触电极时,在电子转移的情况下,在溶液离子上的两个氧化-还原反应——分别为阴极还原和阳极氧化出现。
这个过程是所谓的“电解”。
在电解电池中,待涂覆的制品连接到DC电流源的负极并形成阴极,而阳极耦合到源正极并使电路闭合。
可自由移动的溶液金属阳离子在阴极表面上进行放电,阴极表面被薄 金属层缓慢地覆盖。
通常,阳极由待沉积的金属的板或条构成,且在电解期间,其被消耗以给溶液提供在阴极上放电的离子。
电极处理可包括例如银和金的贵金属,以及例如镍、铁、锌和铜的常见金属。
所沉积的晶体结构及其机械和物理特性(例如导电性、表面硬度、抗磨损性和均匀性)取决于下面的主要操作参数:
-浴电解液的成分和浓度;
-电流密度;
-施加到电极的电压;
-温度;
-pH;
-通电槽搅拌。
对于通常为数十微米或小于数十微米的待沉积的金属层,在浴操作时的给定的电流密度值(以A/dm2表示)和已知沉积速度或速率下,足以设定提供期望或目标厚度沉积所必需的时间。
通过层压金属箔或薄板来涂敷金属由通过使用特别设计的压力和温度制造复合多层结构组成。
层压的铜层具有一般为18μm、35μm或70μm的恒定和预设的厚度。
在下文中,将公开通过应用上述技术或方法之一的针对金属化合成的单线织物的激光烧蚀工艺。
该方法提供以快速和局部化的方式将期望的金属蒸发,这可同时在一个或两个表面上并通过特别设计和选择的激光源来执行,适合于防止织物燃烧、熔化或降解现象出现。
经受激光烧蚀工艺的材料包括聚合单线织物,其在其一个或两个表面上具有金属涂层,聚合单线织物具有不同的纺织品构造、重量、厚度和金 属化类型(优选地选自下列项的不同的金属、金属合金和半导体:镍、金、钢、铜、银、铝、铬、钛、锡、铟锡氧化物、锌铝氧化物、锡氟氧化物、锡锑氧化物)。
所使用的激光束必须被设计成由金属涂层吸收而不修改聚合块,因为后者对激光束本身是透明的。
而且,所述激光束优选地是低功率和高功率密度的光束,具有优选地大约1,000nm或从1,080nm到354nm的波长。它可以连续方案或脉动方案操作,频率优选地从100Hz到500MHz。
脉冲持续时间优选地从200ns到10飞秒,从而便于金属层的蒸发,同时限制到底部衬底的热扩散。
对于上述应用,优选地使用二极管激光器,但有适当的修改,还可能使用固态激光器、光纤激光器或CO2激光器。
激光束通过透镜组件或系统以运动或移动测微调节聚焦在金属化织物上,同时穿过织物的光束的运动可通过笛卡尔轴、机器人臂、透镜系统和/或一个或多个反射镜连同电流测定头一起来实现。
此外,穿过织物的激光束移动可由光束和织物的组合移动,即,由任何上面指示的方法同时与织物的移动一起来实现,该织物在每种情况下都必须在两个支承构件(优选地为织物卷筒,其通过拉力和反拉力被稍微拉紧,使得其在激光头下滑动)之间保持稍微拉紧。
在多个分层的金属涂层或其它大尺寸织物被烧蚀的情况下,其中涂层厚度和所设计的金属的潜在的蒸发热量的组合达到使热量传递到聚合衬底(通过传导)、从而可引起块聚合物的降级或熔化的这样一种程度,那么应提供用于提供快速热耗散的冷却系统。
使用强制通风或制冷液冷却系统或冷却浴或通过将织物部分地浸在冷却盆中是可能的。在待去除的材料的厚度或总的数量很大的一些情况下,应使用特别设计的抽吸系统来防止所去除的金属微粒通过处理烟气进行输送并再次被沉积在织物表面上,从而不利地影响图案美学特性。
应用于金属化的单线织物的激光烧蚀工艺基于最佳波长的选择,最佳 波长被金属吸收并穿过聚合物(构成合成的单线),而不被后者吸收。
激光束优选地具有从1,080nm到354nm的波长、从5W到100W的激光功率和优选地具有从10微米到200微米的光斑尺寸的激光光斑。
具有上面提到的波长的激光束可在单线织物的两侧上照射/操作;它被金属吸收并通过蒸发去除后者,穿过对选定的激光波长透明的聚合物而不蚀刻或修改它,并被下层金属吸收,以通过蒸发去除后者。
实验上在用于精加工和金属化操作的不同类型的织物(其由于其线化学成分、纺织品构造(线/cm、线直径、编织方法、重量、厚度)而被区分)上使用的激光源是下列两种:具有10W的最大功率和1,064nm的激光发射波长、50微米的最小光斑尺寸的激光源;以及具有30W的最大功率、1,070nm的发射波长、80微米的最小光斑尺寸的光纤激光源。
当激光光斑尺寸减小时,即使最终结果极大地受到所使用的衬底的影响,即,受到线数量/cm和线尺寸影响,也可实现较高的分辨率值。
而且,当线直径减小且线数量/cm增加时,分辨率将更高。
两个源都以脉动方案操作并包括电流测定类型的激光束移动系统。
因此,通过上面公开的方法,可能维持激光处理的所有独特的优点:良好的图像和图案轮廓精度和清晰度水平、良好的图案再现性、非常短的操作时间、正被处理的材料的简单的装载和卸载系统(在为正被处理的纺织品材料的卷筒的情况下,可能使用现有的缠绕和展开系统)、允许快速改变和修改待由计算机重现的图案的大设备电子控制灵活性。
这非常不同于例如慢得多的化学蚀刻工艺,其不允许处理卷筒且需要准备用于制造不同图案的专用掩模。
两个上面公开的激光系统针对具有不同的线化学成分和纺织品构造(线/cm、线直径、编织方法、重量、厚度)及金属化的织物类型制作和特征化了很多样本:由不锈钢金属化的PES 90.64、由不锈钢金属化的PES150.27、由不锈钢金属化的PES 180.27、由不锈钢金属化的PES 190.31、由镍金属化的PES 90.40、由镍金属化的PES 165.34、由镍金属化的PA43.61、由铜金属化的PES 90.64、由铜金属化的PES 190.31、由铜金属化 的PA 43.61、由铝金属化的PES 90.64、由铝金属化的PES 150.27、由铝金属化的PES 180.27、由铝金属化的PES 190.31、由钛砑光和金属化的PES40.90、由钛金属化的PES 90.64、由钛金属化的PES150.27、由钛金属化的PES 180.27和由钛金属化的PES 190.31。
在上面提到的代码中,在缩写标示的聚合物之后的第一个数字标示织物线数量/cm,而第二个数字标示线直径。
在每个单独的情况下,首先使用实验室方法,提供通过改变工艺参数来产生样本集合,以便识别最佳操作条件组合范围。
从操作测试中发现,金属被完全去除,而对聚合物没有任何损坏。
如上面提到的,已发现,当光斑尺寸减小时,则所去除的材料迹线的最小尺寸也减小,这在任何情况下都是对用作衬底的织物材料有用的。
当针对特定类型的织物和金属且针对示范性的目的选定了最佳工艺参数时,制造了复杂得多的图案。
例如,为了示范性的目的而制造了更复杂且集成的功能电路:其为用于接通通过USB供电的高发光度LED、USB供电的“触发器”的电路和加热器电路。
简单的LED接通电路的目的是证明将论述的织物用作常见电子板的替换并验证通过USB端口的来自PC的供电的实际可能性。
通过上面公开的技术或方法制造导电迹线或轨迹。
第二应用例子是制造交替的闪烁电路(“触发器”)。
这样的电路设置成通过具有根据两个电容器的电容的接通频率的两个驱动晶体管而交替地接通和切断两个LCD(红和绿)。
如在第一种情况中的,通过USB(5V)来实现电路的供电。
尽管有更复杂的构造,但是通过利用在制造前述电路中获得的数据,已经以非常简单和快速的方式制造出了导电迹线。
已发现本发明充分实现预期的目标和目的。
事实上,本发明提供了用于由具有所需的结构强度和操作灵活性的织 物开始制造柔性电路同时保持织物的渗透性和均匀性特征不改变的方法。
除了其基本特征以外,其还具有功能特性,因为它可从无源的纺织品元件转换成纺织品“智能”有源元件。
这可能对声学、机动车辆、家用电器、卫生保健、诊断、医疗、化学消费品、军事、电子设备、物流、广告和出版等若干领域中的工业应用非常有用,且通常它可在要求高操作灵活性、特征均匀性(例如重量和厚度)、高精度和良好的排汗、良好的热耗散的很多应用中进行适当地使用。
根据本发明的方法允许在专用电子设备以前不能被使用的应用中使用专用电子设备。
而且,论述的方法允许实现新的有吸引力的高宽比或形状参数,同时使小型化和电子发展变得可能。
论述的织物由聚合材料单线成分组成,所述成分通过导电涂层转换成一种电缆,从而不同于其它衬底(例如纸、TNT或多线织物),以允许制造精密和高分辨率电路。
织物的技术和结构特征的均匀性允许正确地调节最终产品的特性并实现其可靠和一致的操作。
而且,不同于膜,论述的织物的排汗允许通过最佳热耗散执行有效的温度控制,这是因为消除了随温度增加的与性能变化有关的所有问题。
宽的产品范围提供了模块化方法(例如用于过滤目),即对针对电路和预期应用提供更好的解决方案(网状开口、线直径、线数量/cm)的衬底的选择。
织物柔性和机械特性比现有膜的特性大得多。
这允许克服由于现有印刷电路板的差的机械强度和有限操作灵活性的使用限制,在现有技术中,如果弯曲半径大于给定值,则沉积在膜上的导电层断裂,从而妨碍设备正确地操作并损坏结构,该结构不能被进一步操作。
合成的单线织物可非常容易地进行处理或加工(通过结合、切割、钻 孔等),这涉及良好的配合和组装设施性能。
而且,可通过粘合剂或缝线来切割、折叠或弯曲及组装金属化的织物。
该方法允许所有电气和电子部件的简化和有效的集成。
论述的织物提供柔性平台,且可能在该柔性平台上通过它们的集成制造允许设备正确地操作的所有电气和电子部件(即从特定的功能性电子部件到电路、相关的连接件和电源)。
在实施本发明时,所使用的材料以及附随的尺寸和形状可以根据需要为任意的。

Claims (22)

1.一种用于在纺织品底部上制造柔性电子电路的方法,包括提供具有连贯且均匀的网状方开口的合成单线织物,所述合成单线织物具有第一表面和第二表面,并且所述合成单线织物具有编织结构,且具有4线/cm到600线/cm、从10微米到500微米的线直径、从15g/平方米到300g/平方米的重量以及从15微米到1000微米的厚度,所述方法还包括在所述第一表面和所述第二表面中的一个或两个上涂敷金属涂层,并且随后通过由产生不引起织物燃烧、熔化或降解现象并适合于被所述金属涂层吸收的低功率-高功率密度激光束的激光器提供的快速和局部蒸发而从所述合成单线织物去除所述金属涂层的一部分以获得电子电路图案,而不修改所述合成单线织物的聚合块或所述第一表面和所述第二表面,使得所述合成单线织物的单线或单丝设置有端部金属套筒,所述端部金属套筒提供在同一根线上的两个点之间、在同一方向上但在不同的线上选择的两个点之间、在任意织物点之间的不同的线和不同的方向上的两个点之间的电气连续性。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光器以连续或脉动操作方案操作,具有从100MHz到500MHz的频率、从200ns到10飞秒的激光脉冲持续时间,从而便于金属层的蒸发,同时限制热扩散。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光束具有从1,080nm到354nm的激光束波长。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光束具有从5W到100W的激光束功率。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光束具有从10微米到200微米的光斑尺寸的激光束光斑。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光器是二极管激光器、固态激光器或CO2激光器。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括通过包含移动测微调节装置的调焦透镜系统而将所述激光束聚焦在所述合成单线织物上。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括通过驱动笛卡尔轴、机器人臂、透镜系统和一个或多个电流测定头反射镜来驱动所述激光束。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括通过由根据权利要求8的所述激光束和合成单线织物的组合移动和通过所述合成单线织物的同时移动形成的移动路径而移动所述激光束和合成单线织物。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,同时从所述合成单线织物的一个或者两个表面去除了所述金属涂层。
11.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括提供冷却系统,所述冷却系统用于防止所述合成单线织物在通过所述激光束的所述金属蒸发期间降解。
12.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括制造金属化织物的步骤,并通过涂敷在重叠在所述合成单线织物的一个或两个表面上的一个或多个金属层而在所述金属化织物上执行激光工艺。
13.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过PVD或化学沉积来金属化所述合成单线织物。
14.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述金属涂层具有从10nm到5,000nm的厚度,所述涂层是单层或多层的涂层。
15.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述金属涂层包括选自下列项的金属、金属合金和半导体:镍、金、钢、铜、银、铝、铬、钛、锡、铟锡氧化物、锌铝氧化物、锡氟氧化物、锡锑氧化物。
16.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述合成单线织物由具有范围从2,500微米到0微米的网状开口的聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚酮、聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯的单线制成。
17.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述合成单线织物是由具有从3线/cm到30线/cm范围和从30g/m2到550g/m2的重量的芳族聚酰胺线制成的多线织物。
18.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述合成单线织物的下列项彼此不同:
1)化学性质,所述化学性质是指包括聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚酮、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯或芳族聚酰胺的编织单线的化学性质;
2)纺织品构造,所述纺织品构造为4-600线/cm、100-500微米的线直径、不同的编织方法、15-300g/平方米的重量或15-1,000微米的厚度;
3)精加工和进一步的表面处理,包括金属化:洗过的和热固性“白”织物、彩色织物、经等离子体处理的织物、疏水织物、亲水织物、抗菌织物。
19.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述合成单线织物具有排汗特性。
20.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述合成单线织物是导电图案织物。
21.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过CVD来金属化所述合成单线织物。
22.如权利要求13所述的方法,其特征在于,所述PVD包括溅射,以及所述化学沉积包括电沉积。
CN201280075644.6A 2012-09-06 2012-09-06 用于制造柔性电路的方法 Active CN104604340B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2012/001724 WO2014037755A1 (en) 2012-09-06 2012-09-06 Method for making flexible circuits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104604340A CN104604340A (zh) 2015-05-06
CN104604340B true CN104604340B (zh) 2018-04-10

Family

ID=47146448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280075644.6A Active CN104604340B (zh) 2012-09-06 2012-09-06 用于制造柔性电路的方法

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10173284B2 (zh)
EP (1) EP2893781B1 (zh)
JP (1) JP6179046B2 (zh)
KR (1) KR102030224B1 (zh)
CN (1) CN104604340B (zh)
DK (1) DK2893781T3 (zh)
ES (1) ES2881275T3 (zh)
HK (1) HK1209563A1 (zh)
IN (1) IN2015DN01413A (zh)
PL (1) PL2893781T3 (zh)
PT (1) PT2893781T (zh)
WO (1) WO2014037755A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9773711B2 (en) 2014-12-01 2017-09-26 Industrial Technology Research Institute Picking-up and placing process for electronic devices and electronic module
US9883583B2 (en) 2015-09-02 2018-01-30 Apple Inc. Fabric signal path structures for flexible devices
US9997305B2 (en) 2015-09-03 2018-06-12 Apple Inc. Laser processing of fabric for electronic devices
CN105611725B (zh) * 2016-02-02 2019-07-26 中特银佳盟科技有限公司 智能超轻超薄可揉折电子元器件及其制备方法
TWI565382B (zh) * 2016-02-05 2017-01-01 財團法人工業技術研究院 電子元件的轉移方法、電子模組及光電裝置
DE102017108580A1 (de) * 2017-04-21 2018-10-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil und Gewebe
JP7079841B2 (ja) 2017-08-01 2022-06-02 サーティ エス.ピー.エー. 防水型電子デバイスのスピーカから排水させる機能を有する構成要素、及び、防水型電子デバイス
CN108517696B (zh) * 2018-05-14 2020-05-05 东南大学 一种图案化柔性导电石墨烯布的制备方法
TWI684491B (zh) * 2019-05-02 2020-02-11 雷科股份有限公司 雷射蝕薄銅線圈的方法
CN111968854B (zh) * 2019-05-20 2022-07-01 雷科股份有限公司 激光蚀薄铜线圈的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102245827A (zh) * 2008-11-13 2011-11-16 赛法股份公司 织物,含织物的设备和织物制造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3116348A1 (de) * 1980-04-28 1982-09-09 Deutsche Itt Industries Gmbh, 7800 Freiburg "elektrische verbindungseinrichtung"
WO1987003021A1 (en) * 1985-11-14 1987-05-21 Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West E.V. Fibre, filament, yarn and/or surface formations containing any of these and/or debris material and process for producing any of these
JPH09285883A (ja) * 1996-04-23 1997-11-04 Nec Tohoku Ltd オンラインでの接点洗浄工法
JPH11350350A (ja) * 1998-06-02 1999-12-21 Teijin Ltd ポリエステル繊維布帛の模様付与方法
JP2000273762A (ja) * 1999-03-26 2000-10-03 Teijin Ltd 電磁波シールド材料用基布及びそれを用いた電磁波シールド材料
JP2007184457A (ja) * 2006-01-10 2007-07-19 Murata Mfg Co Ltd 回路構成用の基板およびそれを用いた電子部品
US20080083706A1 (en) * 2006-10-05 2008-04-10 Mu-Gahat Enterprises, Llc Reverse side film laser circuit etching
US20090061112A1 (en) * 2007-08-27 2009-03-05 Mu-Gahat Enterprises, Llc Laser circuit etching by subtractive deposition
US8007904B2 (en) * 2008-01-11 2011-08-30 Fiber Innovation Technology, Inc. Metal-coated fiber
US20100118243A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-13 Debasis Majumdar Polymeric conductive donor and transfer method
CH700111B1 (fr) * 2009-09-25 2010-06-30 Agie Sa Machine d'usinage par laser.
JP5550878B2 (ja) * 2009-10-01 2014-07-16 セーレン株式会社 レーザー照射による加工方法
EP2461658A1 (en) * 2010-12-03 2012-06-06 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method and apparatus for assembling electric components on a flexible substrate as well as assembly of an electric component with a flexible substrate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102245827A (zh) * 2008-11-13 2011-11-16 赛法股份公司 织物,含织物的设备和织物制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DK2893781T3 (da) 2021-07-26
KR102030224B1 (ko) 2019-10-08
KR20150052034A (ko) 2015-05-13
WO2014037755A1 (en) 2014-03-13
PT2893781T (pt) 2021-07-09
HK1209563A1 (zh) 2016-04-01
US20150217406A1 (en) 2015-08-06
PL2893781T3 (pl) 2021-10-04
US10173284B2 (en) 2019-01-08
ES2881275T3 (es) 2021-11-29
EP2893781A1 (en) 2015-07-15
EP2893781B1 (en) 2021-05-12
IN2015DN01413A (zh) 2015-07-03
CN104604340A (zh) 2015-05-06
JP2015536038A (ja) 2015-12-17
JP6179046B2 (ja) 2017-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104604340B (zh) 用于制造柔性电路的方法
CN104641732B (zh) 一种用于制造用于美学或标记应用的部分金属化的精密合成线方形网眼织物的方法
CN110537394B (zh) 印刷电路纳米纤维网制造方法及印刷电路纳米纤维网
CN106413268B (zh) 附载体铜箔、积层体、印刷配线板的制造方法及电子设备的制造方法
CN106413267B (zh) 附载体铜箔、积层体、印刷配线板的制造方法及电子设备的制造方法
CN112872597B (zh) 一种飞秒激光直写与电镀法相结合制备超疏水表面的方法
CN102245827A (zh) 织物,含织物的设备和织物制造方法
US20190174637A1 (en) Method of manufacturing a polymer printed circuit board
CN105142897A (zh) 附载体铜箔、印刷配线板、覆铜积层板、电子机器及印刷配线板的制造方法
WO2015071636A1 (en) Metal substrate with insulated vias
CN107734863A (zh) 可防止开/短路的可挠性覆铜基板及其制造方法
CN103975095B (zh) 电解铜合金箔及附有载体箔的电解铜合金箔
JP5440386B2 (ja) 金属化樹脂フィルム基板の製造方法
EP1870496A1 (en) An apparatus and method for electroplating a substrate in a continuous way.
JP2017222907A (ja) めっき装置
Debnath et al. Investigation into generation of micro features by localised electrochemical deposition
KR100765489B1 (ko) 연성인쇄회로기판의 편동도금방법 및 이에 의해 제조되는연성인쇄회로기판
Rosa-Ortiz Copper Electrodeposition Assisted by Hydrogen Evolution for Wearable Electronics: Interconnections and Fiber Metallization
KR101211136B1 (ko) 금속메쉬 및 이의 제조방법
KR100811620B1 (ko) 인쇄회로기판의 제조방법
KR100716545B1 (ko) 균일 두께 도금을 위한 도금 장치
CN106929832A (zh) 聚乙酰胺或聚对苯二甲酸乙二酯基材的湿式金属化处理监测控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1209563

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1209563

Country of ref document: HK