CN104869754A - 嵌有导线的软性基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种嵌有导线的软性基板及其制造方法，包括：一软性基板，由一高分子材料所构成；以及一连续导线图案，包含多个孔洞，嵌于该软性基板中，其中该高分子材料填入该多个孔洞。本发明另提供一种嵌有导线的软性基板的制造方法。

Description

嵌有导线的软性基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种软性基板，特别是涉及一种嵌有导线的软性基板及其制造方法。
背景技术
现行软性印刷电路板主要以软性铜箔基板(FCCL)为主。依层数可区分为无胶系软性铜箔基板(2-layer FCCL)和有胶系软性铜箔基板(3-layer FCCL)，两者最大差异在于铜箔和聚酰亚胺薄膜之间有无接着剂。2L FCCL具有耐热性高、挠折性佳、尺寸安定性良好等优点，但成本相对较高，因此，大部分软板主要使用3L FCCL，只有较高阶软板才会用到2L FCCL。
3L FCCL需有环氧树脂接着剂当作软板与导线接着，但一般环氧树脂接着剂的耐温性较聚酰亚胺(polyimide)差，因此，使用上会有温度的限制。此外，在可靠度上也不甚理想。2L FCCL需通过表面处理、镀膜、蚀刻方式才能达到线路图案化的需求，其制作工艺复杂、耗时长。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一实施例，提供一种嵌有导线的软性基板，包括：一软性基板，由一高分子材料所构成；以及一连续导线图案，包含多个孔洞，嵌于该软性基板中，其中该高分子材料填入该多个孔洞。
本发明的另一实施例，提供一种嵌有导线的软性基板的制造方法，包括：提供一载板；形成一连续导线图案于该载板上，其中该连续导线图案包含多个孔洞；覆盖一高分子材料于该连续导线图案与该载板上，并填入该多个孔洞；以及分离该高分子材料与该载板，以形成嵌有该连续导线图案的一软性基板。
本发明开发一种全印刷式结构设计，可将金属导线嵌于软性基板中，解决了现行基板与导线密着度、可靠度不佳的问题，其制作工艺简单化也可达到更佳效益，可广泛应用于软性电子、软性印刷电路、LED等相关产业。本发明嵌有金属导线的软性基板结构主要是利用金属导线与载板密着度不佳的特点，而其所搭配的高分子材料于涂布成形后，可自载板轻易取下，并将金属导线嵌于高分子材料中，其基板与导线密着度良好不易剥落且结构耐挠曲度佳。
本发明软性基板结构通过高分子材料对导线孔洞的充填与渗透，使得高分子材料有效地包覆金属导线，致使最终结构的金属导线内埋或嵌于高分子基板表面，可使金属导线同时达到耐热、耐焊、抗挠曲、薄化与高电子传导等特性。此外，本发明所开发一种新型软性基板导体电路结构可应用于超薄高分子基板与电路的形成，达到整体集成的薄化，也可有效应用于软性LED封装基板、触控面板、显示器等软性显示器，另可作为高功率电子芯片接着、薄化封装及电子电路相关应用。
为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的一实施例的一种嵌有导线的软性基板的剖面示意图；
图2为本发明的一实施例的一种嵌有导线的软性基板的剖面示意图；
图3A～图3C为本发明的一实施例的一种嵌有导线的软性基板的制造方法的剖面示意图；以及
图4A～图4D为本发明的一实施例的一种嵌有导线的软性基板的制造方法的剖面示意图。
符号说明
10、100～嵌有导线的软性基板；
12、120～软性基板；
12’、120’～高分子材料；
14、140～连续导线图案；
16、160～孔洞；
18、180～载板；
200～表面处理制作工艺。
具体实施方式
请参阅图1，根据本发明的一实施例，提供一种嵌有导线的软性基板。嵌有导线的软性基板10包括一软性基板12以及一连续导线图案14。软性基板12由一高分子材料12’所构成。连续导线图案14包含多个孔洞16，嵌于软性基板12中，且高分子材料12’填入孔洞16。
上述高分子材料12’可包括聚亚酰胺(polyimide,PI)或聚氟化二乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)。
上述导线图案14可由例如银、铜、镍或其合金所构成。上述导线图案14的电阻率大体介于1.6×10-6～10×10-6Ω·cm。
上述连续导线图案14所包含孔洞16的尺寸大体介于10nm～100μm。
在此实施例中，上述连续导线图案14嵌于软性基板12的内部，如图1所示。
请参阅图2，根据本发明的另一实施例，提供一种嵌有导线的软性基板。嵌有导线的软性基板100包括一软性基板120以及一连续导线图案140。软性基板120由一高分子材料120’所构成。连续导线图案140包含多个孔洞160，嵌于软性基板120中，且高分子材料120’填入孔洞160。
上述高分子材料120’可包括聚亚酰胺(polyimide,PI)或聚氟化二乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)。
上述导线图案140可由例如银、铜、镍或其合金所构成。上述导线图案140的电阻率大体介于1.6×10-6～10×10-6Ω·cm。
上述连续导线图案140所包含孔洞160的尺寸大体介于10nm～100μm。
在此实施例中，上述连续导线图案140嵌于软性基板120的表面，如图2所示。
请参阅图3A～图3C，根据本发明的一实施例，提供一种嵌有导线的软性基板(flexible substrate)的制造方法。首先，如图3A所示，提供一载板18。上述载板18可由玻璃或金属所构成。
接着，形成一连续导线图案14于载板18上。上述连续导线图案14包含多个孔洞(未图示)。本实施例形成包含多个孔洞的连续导线图案14于载板18上的步骤可包括以例如网印制作工艺形成连续导线图案14于载板18上，接着，以例如250～300℃的温度对连续导线图案14进行烧结，以形成包含多个孔洞的连续导线图案14。上述导线图案14可由例如银、铜、镍或其合金所构成。上述导线图案14的电阻率大体介于1.6×10-6～10×10-6Ω·cm。上述连续导线图案14所包含孔洞的尺寸大体介于10nm～100μm。
在一实施例中，上述形成一连续导线图案14于载板18上的步骤包括：提供一金属胶(未图示)，其固含量介于80～85％，形成金属胶的一连续图案14于载板18上，以及对载板18进行一烧结制作工艺。上述烧结制作工艺的温度介于300～350℃，时间介于30～40分钟。
接着，以例如涂布制作工艺覆盖一高分子材料12’于连续导线图案14与载板18上，并填入孔洞(未图示)。上述高分子材料12’可包括聚亚酰胺(polyimide,PI)或聚氟化二乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)。
在一实施例中，上述覆盖一高分子材料12’于连续导线图案14与载板18上的步骤包括：提供一聚氟化二乙烯(PVDF)(未图示)，其固含量介于5～30％，形成一聚氟化二乙烯(PVDF)层12’于连续导线图案14与载板18上，以及对载板18进行一烘烤制作工艺。上述烘烤制作工艺的温度介于50～180℃，时间介于10～30分钟。
在另一实施例中，上述覆盖一高分子材料12’于连续导线图案14与载板18上的步骤包括：提供一聚亚酰胺(PI)(未图示)，其固含量介于5～40％，形成一聚亚酰胺(PI)层12’于连续导线图案14与载板18上，以及对载板18进行一烘烤制作工艺。上述烘烤制作工艺的温度介于50～210℃，时间介于30～60分钟。
接着，以例如切割制作工艺分离高分子材料12’与载板18，以形成嵌有连续导线图案14的一软性基板12。
在此实施例中，上述连续导线图案14嵌于软性基板12的内部，如图3C所示。
请参阅图4A～图4D，根据本发明的一实施例，提供一种嵌有导线的软性基板(flexible substrate)的制造方法。首先，如图4A所示，提供一载板180。上述载板180可由玻璃或金属所构成。
接着，形成一连续导线图案140于载板180上。上述连续导线图案140包含多个孔洞(未图示)。本实施例形成包含多个孔洞的连续导线图案140于载板180上的步骤可包括以例如网印制作工艺形成连续导线图案140于载板180上，接着，以例如250～300℃的温度对连续导线图案140进行烧结，以形成包含多个孔洞的连续导线图案140。上述导线图案140可由例如银、铜、镍或其合金所构成。上述导线图案140的电阻率大体介于1.6×10-6～10×10-6Ω·cm。上述连续导线图案140所包含孔洞的尺寸大体介于10nm～100μm。
接着，以例如涂布制作工艺覆盖一高分子材料120’于连续导线图案140与载板180上，并填入孔洞(未图示)。上述高分子材料120’可包括聚亚酰胺(polyimide,PI)或聚氟化二乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)。
接着，以例如切割制作工艺分离高分子材料120’与载板180，以形成嵌有连续导线图案140的一软性基板120。
接着，对嵌有连续导线图案140的软性基板120进行一表面处理制作工艺200，例如一等离子体制作工艺，以露出连续导线图案140。
在此实施例中，上述连续导线图案140嵌于软性基板120的表面，如图4D所示。
本发明开发一种全印刷式结构设计，可将金属导线嵌于软性基板中，解决了现行基板与导线密着度、可靠度不佳的问题，其制作工艺简单化也可达到更佳效益，可广泛应用于软性电子、软性印刷电路、LED等相关产业。本发明嵌有金属导线的软性基板结构主要是利用金属导线与载板密着度不佳的特点，而其所搭配的高分子材料于涂布成形后，可自载板轻易取下，并将金属导线嵌于高分子材料中，其基板与导线密着度良好不易剥落且结构耐挠曲度佳。
本发明软性基板结构通过高分子材料对导线孔洞的充填与渗透，使得高分子材料有效地包覆金属导线，致使最终结构的金属导线内埋或嵌于高分子基板表面，可使金属导线同时达到耐热、耐焊、抗挠曲、薄化与高电子传导等特性。此外，本发明所开发一种新型软性基板导体电路结构可应用于超薄高分子基板与电路的形成，达到整体集成的薄化，也可有效应用于软性LED封装基板、触控面板、显示器等软性显示器，另可作为高功率电子芯片接着、薄化封装及电子电路相关应用。
实施例1
本发明嵌有导线的软性基板的制备(1)及其特性分析
请参阅图3A～图3C，首先，如图3A所示，提供一载板18。上述载板18由玻璃所构成。
接着，形成一连续导线图案14于载板18上。上述连续导线图案14包含多个孔洞(未图示)。本实施例形成包含多个孔洞的连续导线图案14于载板18上的步骤包括将有机酸银(C11H23OOAg，8g)溶解于二甲苯(xylene，16ml)中，接着，取100nm～300nm球状金属银粉体(40g)与上述溶液混炼，制备固含量85％的导电银胶(黏度100,000cp.)，之后，以mesh数为325的网板印刷形成连续导线图案14于载板18上，接着，以约300℃的温度对连续导线图案14进行烧结约30分钟，以形成包含多个孔洞的连续导线图案14。上述连续导线图案14所包含孔洞的尺寸介于10nm～100μm。
接着，以涂布制作工艺覆盖一高分子材料12’于连续导线图案14与载板18上，并填入孔洞(未图示)。本实施例覆盖高分子材料12’于连续导线图案14与载板18上的步骤包括将固含量约20％的聚亚酰胺(PI)溶液(6g的PI溶于24ml的二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂)利用300μm刮刀涂布成膜，接着，分别以50℃、30分钟，140℃、30分钟以及210℃、60分钟的烘烤条件对聚亚酰胺(PI)膜进行烘烤，以获得透明聚亚酰胺(PI)薄膜。
接着，以切割制作工艺分离高分子材料12’与载板18，以形成嵌有连续导线图案14的一软性基板12。上述切割制作工艺为一简单机械切割制作工艺。
在此实施例中，上述连续导线图案14嵌于软性基板12的内部，如图3C所示。
接着，对本实施例嵌有导线的软性基板进行包括基板与导线密着度、电阻率的特性分析及相关挠曲及焊锡测试，结果载于下表1。
实施例2
本发明嵌有导线的软性基板的制备(2)及其特性分析
仍请参阅图3A～图3C，首先，如图3A所示，提供一载板18。上述载板18由不锈钢所构成。
接着，形成一连续导线图案14于载板18上。上述连续导线图案14包含多个孔洞(未图示)。本实施例形成包含多个孔洞的连续导线图案14于载板18上的步骤包括将有机酸银(C11H23OOAg，8g)溶解于二甲苯(xylene，16ml)中，接着，取100nm～300nm球状金属银粉体(40g)与上述溶液混炼，制备固含量85％的导电银胶(黏度100,000cp.)，之后，以mesh数为325的网板印刷形成连续导线图案14于载板18上，接着，以约300℃的温度对连续导线图案14进行烧结约30分钟，以形成包含多个孔洞的连续导线图案14。上述连续导线图案14所包含孔洞的尺寸介于10nm～100μm。
接着，以涂布制作工艺覆盖一高分子材料12’于连续导线图案14与载板18上，并填入孔洞(未图示)。本实施例覆盖高分子材料12’于连续导线图案14与载板18上的步骤包括将固含量约15％的聚氟化二乙烯(PVDF)(6g的PVDF溶于34ml的二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂)溶液利用500μm刮刀涂布成膜，接着，分别以80℃、10分钟以及180℃、30分钟的烘烤条件对聚氟化二乙烯(PVDF)膜进行烘烤，以获得透明聚氟化二乙烯(PVDF)薄膜。
接着，以切割制作工艺分离高分子材料12’与载板18，以形成嵌有连续导线图案14的一软性基板12。上述切割制作工艺为一简单机械切割制作工艺。
在此实施例中，上述连续导线图案14嵌于软性基板12的内部，如图3C所示。
接着，对本实施例嵌有导线的软性基板进行包括基板与导线密着度、电阻率的特性分析及相关挠曲及焊锡测试，结果载于下表1。
实施例3
本发明嵌有导线的软性基板的制备(3)及其特性分析
请参阅图4A～图4D，首先，如图4A所示，提供一载板180。上述载板180由玻璃所构成。
接着，形成一连续导线图案140于载板180上。上述连续导线图案140包含多个孔洞(未图示)。本实施例形成包含多个孔洞的连续导线图案140于载板180上的步骤包括将有机酸银(C11H23OOAg，8g)溶解于二甲苯(xylene，16ml)中，接着，取100nm～300nm球状金属银粉体(40g)与上述溶液混炼，制备固含量85％的导电银胶(黏度100,000cp.)，之后，以mesh数为325的网板印刷形成连续导线图案140于载板180上，接着，以约300℃的温度对连续导线图案140进行烧结约30分钟，以形成包含多个孔洞的连续导线图案140。上述连续导线图案140所包含孔洞的尺寸介于10nm～100μm。
接着，以涂布制作工艺覆盖一高分子材料120’于连续导线图案140与载板180上，并填入孔洞(未图示)。本实施例覆盖高分子材料120’于连续导线图案140与载板180上的步骤包括将固含量约20％的聚亚酰胺(PI)溶液(6g的PI溶于24ml的二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂)利用300μm刮刀涂布成膜，接着，分别以50℃、30分钟，140℃、30分钟以及210℃、60分钟的烘烤条件对聚亚酰胺(PI)膜进行烘烤，以获得透明聚亚酰胺(PI)薄膜。
接着，以切割制作工艺分离高分子材料120’与载板180，以形成嵌有连续导线图案140的一软性基板120。上述切割制作工艺为一简单机械切割制作工艺。
接着，对嵌有连续导线图案140的软性基板120进行一表面处理制作工艺200，以露出连续导线图案140。上述表面处理制作工艺200为一等离子体制作工艺。
在此实施例中，上述连续导线图案140嵌于软性基板120的表面，如图4D所示。
接着，对本实施例嵌有导线的软性基板进行包括基板与导线密着度、电阻率的特性分析及相关挠曲及焊锡测试，结果载于下表1。
比较实施例1
传统其上形成导线的软性基板的制备及其特性分析
首先，提供一基板。上述基板由聚亚酰胺(PI)所构成。
接着，形成一导线图案于基板上。本实施例形成导线图案于基板上的步骤包括将有机酸银(C11H23OOAg)溶解于二甲苯(xylene)中，接着，取100nm～300nm球状金属银粉体与上述溶液混炼，制备固含量85％的导电银胶，之后，以mesh数为325的网板印刷形成上述导线图案于基板上。
接着，对本实施例其上形成导线的软性基板进行包括基板与导线密着度、电阻率的特性分析及相关挠曲及焊锡测试，结果载于下表1。
表1
虽然结合以上数个优选实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (13)

1.一种嵌有导线的软性基板，包括：
软性基板，由一高分子材料所构成；以及
连续导线图案，包含多个孔洞，嵌于该软性基板中，其中该高分子材料填入该多个孔洞。
2.如权利要求1所述的嵌有导线的软性基板，其中该高分子材料包括聚亚酰胺(polyimide,PI)或聚氟化二乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)。
3.如权利要求1所述的嵌有导线的软性基板，其中该导线图案由银、铜、镍或其合金所构成。
4.如权利要求1所述的嵌有导线的软性基板，其中该导线图案的电阻率介于1.6×10-6～10×10-6Ω·cm。
5.如权利要求1所述的嵌有导线的软性基板，其中该多个孔洞的尺寸介于10nm～100μm。
6.如权利要求1所述的嵌有导线的软性基板，其中该连续导线图案嵌于该软性基板的内部。
7.如权利要求1所述的嵌有导线的软性基板，其中该连续导线图案嵌于该软性基板的表面。
8.一种嵌有导线的软性基板的制造方法，包括：
提供一载板；
形成一连续导线图案于该载板上，其中该连续导线图案包含多个孔洞；
覆盖一高分子材料于该连续导线图案与该载板上，并填入该多个孔洞；以及
分离该高分子材料与该载板，以形成嵌有该连续导线图案的一软性基板。
9.如权利要求8所述的嵌有导线的软性基板的制造方法，其中该载板由玻璃或金属所构成。
10.如权利要求8所述的嵌有导线的软性基板的制造方法，还包括对嵌有该连续导线图案的该软性基板进行一表面处理制作工艺。
11.如权利要求8所述的嵌有导线的软性基板的制造方法，其中该形成一连续导线图案于该载板上的步骤包括：
提供一金属胶，其固含量介于80～85％；
形成该金属胶的一连续图案于该载板上；以及
对该载板进行一烧结制作工艺，其中该烧结制作工艺的温度介于300～350℃，时间介于30～40分钟。
12.如权利要求8所述的嵌有导线的软性基板的制造方法，其中该覆盖一高分子材料于该连续导线图案与该载板上的步骤包括：
提供一聚氟化二乙烯(PVDF)，其固含量介于5～30％；
形成一聚氟化二乙烯(PVDF)层于该连续导线图案与该载板上；以及
对该载板进行一烘烤制作工艺，其中该烘烤制作工艺的温度介于50～180℃，时间介于10～30分钟。
13.如权利要求8所述的嵌有导线的软性基板的制造方法，其中该覆盖一高分子材料于该连续导线图案与该载板上的步骤包括：
提供一聚亚酰胺(PI)，其固含量介于5～40％；
形成一聚亚酰胺(PI)层于该连续导线图案与该载板上；以及
对该载板进行一烘烤制作工艺，其中该烘烤制作工艺的温度介于50～210℃，时间介于30～60分钟。
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