CN105282957A - 三维立体电路及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维立体电路及其生产方法，所述三维立体电路由两种子电路组装而成，其中第一子电路包括绝缘的硬性载体、置于硬性载体上的金属线路和连接于所述金属线路上的电子元件，第二子电路包括绝缘的硬性载体和置于硬性载体上的金属线路，第一子电路的所述金属线路中连接所有电子元件的部分位于所述硬性载体的同一个平面上；两种子电路中的所有硬性载体固定连接并且组成所述三维立体电路的空间形态，每个子电路的金属线路上设有用于与相邻其他子电路的金属线路相导通的导通部，相导通的子电路上的导通部通过导电结构相连。本发明实现了采用将三维立体电路分解成多个子电路，子电路的生产制造现有的在绝缘的硬性载体上制作金属线路和SMT等将电子元件高效组装到平面电路的生产工艺。

Description

三维立体电路及其生产方法

技术领域

本发明涉及电子产品生产领域，特别是涉及一种三维立体电路及其生产方法。

背景技术

许多电路的电子元件是被布置在一块或几块印刷线路板PCB上，板与板间通过导电线缆连接，这样方便应用目前SMT焊接等常规连接工艺技术。但有些产品希望将部分电子元器件布置在产品三维空间，既它们不与PCB板在相同表面上。

中国专利ZL201410008433公开一种基于数模混合要求的混合信号系统三维封装结构及制作方法，包括一柔性印刷电路板，柔性印刷电路板弯折成U型结构，在U型结构的上方平整部和下方平整部上分别压合有第一刚性印刷电路板和第二刚性印刷电路板；在下方的第二刚性印刷电路板的内表面上安装有数字电路芯片，上方的第一刚性印刷电路板的内表面上挖有腔体，腔体罩住下方第二刚性印刷电路板上的数字电路芯片；腔体的边缘固定在下方第二刚性印刷电路板上；在上方的第一刚性印刷电路板的外表面上安装有模拟电路芯片和屏蔽罩，屏蔽罩将模拟电路芯片罩在屏蔽罩内。上述这个发明提供了一种由柔性、刚性印刷电路板构成的三维电路结构。

但是在LED灯、汽车灯等产品中，一些希望分布在三维空间的电子元件若采用柔性电路板或硬电路板会受到成本、制作条件等限制，那如何制造一种全刚性的三维立体电路，即适应采用现有高效的电子元件的安装技术和三维空间金属线路的制作技术，又可实现电子元件在空间三维形态间的互联互通，成为现在所要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种三维立体电路及其生产方法，用于解决现有技术中电路板无法实现适应电子元件在空间任意摆放的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种三维立体电路，所述三维立体电路由两种子电路组装而成，其中第一子电路包括绝缘的硬性载体、置于硬性载体上的金属线路和连接于所述金属线路上的电子元件，第二子电路包括绝缘的硬性载体和置于硬性载体上的金属线路，第一子电路的所述金属线路中连接所有电子元件的部分位于所述硬性载体的同一个平面上；两种子电路中的所有硬性载体固定连接并且组成所述三维立体电路的空间形态，每个子电路的金属线路上设有用于与相邻其他子电路的金属线路相导通的导通部，相导通的子电路上的导通部通过导电结构相连。

优选的，所述硬性载体的材料为陶瓷或者塑料。

优选的，所述导电结构为导电胶、锡焊或者弹性导电件。

本发明还提供一种三维立体电路的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将所要生产的三维立体电路按照电子元件的空间分布分割成两种子电路，两种子电路的结构与权利要求1所述的两种子电路结构相同，其中，第一子电路上的金属线路中连接电子元件的部分处于同一平面，组装所有电子元件的方法为平面组装方法；

2)所有子电路生产后进行组装，组装时将需要相互导通的子电路通过导电结构将导通部相连，并且通过机械连接将所有硬性载体固定连接。

优选的，所述子电路上的金属线路通过激光处理硬性载体表面后再进行化学镀或电镀，或者金属线路镶件注塑方法，或者印刷导电介质方法，或者采用PCB金属线路制作方法来实现。

优选的，所述子电路的硬性载体为塑料件或者陶瓷件。

优选的，相导通的所述子电路的导通部通过导电胶、锡焊或者弹性导电件相连。

优选的，相邻所述子电路的硬性载体通过粘接、超声焊接或者螺栓连接。

如上所述，本发明的三维立体电路及其生产方法，具有以下有益效果：将三维立体电路分解成两种子电路，而两种子电路上的金属线路制造均是现有的生产工艺，且第一子电路上承载电子元件的金属线路位于一个平面上，其可以采用现有的在绝缘的硬性载体上制作金属线路和SMT等将电子元件高效组装到平面电路生产工艺，这种三维立体电路实现了电子元件三维空间分布，而且只需常规生产工艺既能实现。

附图说明

图1显示为本发明的三维立体结构整体示意图。

图2显示为本发明的三维立体结构分解示意图。

图3显示为所述子电路上的金属线路示意图。

图4显示为将电子元件置于图3中所示的金属线路上的示意图。

图5显示为相导通的子电路间的导电结构的一实施例。

元件标号说明

11第二子电路

12～15第一子电路

101锡焊线

102电子元件

103硬性载体

104金属线路

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图5所示，本发明提供一种三维立体电路，三维立体电路由两种子电路组装而成，其中第一子电路(12～15)包括绝缘的硬性载体103、置于硬性载体103上的金属线路104和连接于金属线路104上的电子元件102(见图4所示)，第二子电路11包括绝缘的硬性载体103和置于硬性载体103上的金属线路104，第一子电路的金属线路104中连接所有电子元件102的部分位于硬性载体103的一个平面上；两种子电路中的所有硬性载体103固定连接并且组成三维立体电路的空间形态，每个子电路的金属线路104上设有用于与相邻其他子电路的金属线路104相导通的导通部，相导通的子电路上的导通部通过导电结构相连。本发明采用两种子电路组装构成三维立体电路，第一子电路上的金属线路连接电子元件，第二子电路中未有电子元件，且第一电路上连接所有电子元件的金属线路处于同一个平面上，其可以采用现有的平面组装工艺来进行电子元件的组装，而第一子电路和第二子电路上的金属线路可采用现有的三维金属线路和平面电路制作工艺生产，将第一子电路和第二子电路组装后形成三维立体结构，实现了电路空间立体分布。

上述硬性载体103采用塑料、陶瓷等绝缘材料，通过注塑、陶瓷烧结、塑料板层间黏胶粘接和热压等常规成型工艺制作。

上述导电结构为导电胶、锡焊或者弹性导电件。如图5所示，需相导通的子电路上的金属线路通过锡焊101进行连接。相邻子电路上的金属线路之间可通过如下机理及其工艺实现电连接：可以在金属线路的导通部间焊锡或涂导电胶等导电介质填充连接，也可以在金属线路间通过两导通部间直接接触的刚性连接，或者在金属线路间通过弹性连接器或导电泡棉(即上述弹性导电件)等的弹性接触连接。

本发明还提供一种三维立体电路的生产方法，其包括以下步骤：

1)将所要生产的三维立体电路按照电子元件的空间分布分割成两种子电路，两种子电路的结构与上述的两种子电路结构相同，其中，第一子电路上的金属线路中连接电子元件的部分采用平面电路制作方法来生产；图1所示为本实施例所要生产的三维立体电路，根据有无电子元件以及电子元件的空间分布形态，以及子电路拆分原则(即子电路上的承载所有电子元件的金属线路要处于同一平面上，也就是子电路上的电子元件位于同一平面上)，将其拆分成五个子电路，如图2所示，即第一子电路11、第二子电路12、第二子电路13、第二子电路14和第二子电路15，然后逐一进行生产；生产各子电路时，硬性载体103通过注塑、陶瓷烧结，或者各塑料板通过层间黏胶粘接和热压等常规成型工艺制作；金属线路104通过激光处理硬性载体表面后再进行化学镀或电镀(例如LDS(laserdirectivestructure)，包括但不限于LDS等利用激光处理的选择性镀金属工艺)，也可以通过金属线路的镶件注塑工艺、印刷导电介质工艺或者类似于PCB金属线路制作工艺等；当该子电路上需要设置电子元件时，如图4所示，将电子元件102可以通过常规生产工艺例如SMT焊接等组装到金属线路104上。

2)所有子电路生产后进行组装，组装时将需要相互导通的子电路通过导电结构将导通部相连，见图5所示，并且通过机械连接将所有硬性载体固定连接；具体地，子电路的电连接可以在金属线路的导通部间焊锡或涂导电胶等导电介质填充连接，也可以在金属线路间通过两导通部间直接接触的刚性连接，或者在金属线路间通过弹性连接器或导电泡棉(即上述弹性导电件)等的弹性接触连接；相邻子电路的硬性载体通过粘接、超声焊接或者螺栓连接等机械连接方式连接。

综上所述，本发明的三维立体电路及其生产方法，采用将三维立体电路分解成两种子电路，即含电子元件的子电路和不含电子元件的子电路，两种子电路的生产制造完全是现有的生产工艺，两种子电路上的金属线路都借助目前三维空间金属线路制作技术如LDS技术等等或者平面电路金属线路制作技术如PCB线路制作技术等制作；而对含有电子元件的子电路，本发明专门要求其金属线路中用于承载电子元件的部分要和电子元器件处于硬性载体的某个平面上，以方便采用SMT等高效焊接电子元件生产工艺，金属线路中的其他部分视情况分布在三维空间任何地方，而这个地方应是方便工人或机器工作，以实现与相邻其他子电路金属线路导电连接，因此本发明的生产方法实现了按常规生产工艺完成三维立体电路的生产。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种三维立体电路，其特征在于，所述三维立体电路由两种子电路组装而成，其中第一子电路包括绝缘的硬性载体(103)、置于硬性载体(103)上的金属线路(104)和连接于所述金属线路上的电子元件，第二子电路包括绝缘的硬性载体(103)和置于硬性载体(103)上的金属线路(104)，第一子电路的所述金属线路(104)中连接所有电子元件的部分位于所述硬性载体(103)的同一个平面上；两种子电路中的所有硬性载体(103)固定连接并且组成所述三维立体电路的空间形态，每个子电路的金属线路(104)上设有用于与相邻其他子电路的金属线路(104)相导通的导通部，相导通的子电路上的导通部通过导电结构相连。

2.根据权利要求1所述的三维立体电路，其特征在于：所述硬性载体(103)的材料为陶瓷或者塑料。

3.根据权利要求1所述的三维立体电路，其特征在于：所述导电结构为导电胶、锡焊或者弹性导电件。

4.一种三维立体电路的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将所要生产的三维立体电路按照电子元件的空间分布分割成两种子电路，两种子电路的结构与权利要求1所述的两种子电路结构相同，其中，第一子电路上的金属线路(104)中连接电子元件(102)的部分处于同一平面，组装所有电子元件(102)的方法为平面组装方法；

2)所有子电路生产后进行组装，组装时将需要相互导通的子电路通过导电结构将导通部相连，并且通过机械连接将所有硬性载体(103)固定连接。

5.根据权利要求4所述的三维立体电路的生产方法，其特征在于：所述子电路上的金属线路(104)通过激光处理硬性载体表面后再进行化学镀或电镀，或者金属线路镶件注塑方法，或者印刷导电介质方法，或者采用PCB金属线路制作方法来实现。

6.根据权利要求4所述的三维立体电路的生产方法，其特征在于：所述子电路的硬性载体(103)为塑料件或者陶瓷件。

7.根据权利要求4所述的三维立体电路的生产方法，其特征在于：相导通的所述子电路的导通部通过导电胶、锡焊或者弹性导电件相连。

8.根据权利要求4所述的三维立体电路的生产方法，其特征在于：相邻所述子电路的硬性载体(103)通过粘接、超声焊接或者螺栓连接。