CN105611725B - 智能超轻超薄可揉折电子元器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供智能超轻超薄可揉折电子元器件及其制备方法。电子元器件是在导电布上通过微刻蚀得到的具有电子元器件导电图案的以织物为绝缘基底的电子元器件。制备方法：首先对导电布的金属涂镀层进行刻印保护，再通过金属微刻蚀即得。本发明通过在导电布上除去多余的金属涂镀层，得到具有特定图案的智能超轻超薄可揉折电子元器件，且图案可依据应用需要进行自定义设计，灵活多变。以织物为基底，轻薄、柔软，可揉可洗，不怕褶皱，具有高度耐腐蚀性。而且依据织物基底的性质，可在‑40℃至+90℃的宽温度范围内进行加工。可以应用于航空航天、国防军事、信息安全、电子工业、汽车行业、纺织工业、医疗卫生、节能环保、建筑装修、物联网等领域。

Description

智能超轻超薄可揉折电子元器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，尤其是涉及智能超轻超薄可揉折电子元器件及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，电子技术的产品已深入到人们生活和工业生产部门的各个角落。例如，各种家用电气设备、移动电话、个人电脑、办公自动化以及各种智能穿戴产品等等。而且随着现代电子产品的升级换代，超薄超轻成为现代电子产品的发展方向，因此，构成电子产品的各类电子元器件的轻薄化成为实现电子产品轻薄化的关键。

同时，越来越流行的各式智能穿戴电子产品对其上结合的电子元件也提出了更高的要求，超薄、超轻、可揉、可折、可洗的一体化电子产品成为其首要的技术要求。

发明内容

本发明的目的是提供智能超轻超薄可揉折电子元器件及其制备方法，可以应用各个领域的电子产品以及智能穿戴中，实现电子产品的超薄超轻。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

智能超轻超薄可揉折电子元器件，是在导电布上通过微刻蚀得到的具有电子元器件导电图案的以织物为绝缘基底的电子元器件。

进一步地，所述导电布有三种类型：第一种，只在织物基底的表面涂镀金属层，可以为单面或者双面，定义为一维导电布；第二种，金属层不仅涂镀在织物基底的上下两面上，而且渗透至编织布的经纬纱线的表面，定义为二维导电布；第三种，金属层不仅涂镀在织物基底的上下两面上，而且金属层涂镀在构成纱线的每根单丝的表面，定义为三维导电布，又可称为金属化织物。其中，二维导电布和三维导电布的两面的金属层是导通的，只是导通的程度不同，但均可作为一块整体的导体。

本发明中，所述导电布可以采用一维导电布、二维导电布或者三维导电布。

本发明中，导电布可以采用物理方法或者湿法化学方法在织物基底上涂镀金属层。例如，物理方法有：离子溅射、刷涂等。湿法化学方法：化学浸镀、无电电镀、电镀等。其中，湿法化学方法能得到在纱线表面或者每根单丝表面浸镀更均匀的金属层。

优选地，本发明中，所述导电布采用通过湿法化学处理方法得到的二维导电布和三维导电布。所述湿法化学处理方法能够将织物基底的纱线表面或者每根单丝表面均能浸镀均匀金属层，使得导电布的织物基底的纱线表面或者每根单丝也都具有导电性。而且导电布表面的金属涂镀层与织物基底的结合力好，不易脱落。

具体地，所述导电布采用二维导电布或者三维导电布时，所述智能超轻超薄可揉折电子元器件是在织物的两面上具有导通的电子元器件导电图案。即上下两面的电子元器件导电图案为导电非绝缘的。能达到更高的电导率。

进一步地，所述导电布中织物表面的金属涂镀层从内向外依次为：银/铜/锡，或者银/铜/镍，或者铜/镍，或者镍/铜，或者镍/铜/镍，或者银/铜，或者银/镍，或者银等。

进一步地，所述电子元器件导电图案可以为电阻导电图案、传感器导电图案、线路板导电图案或者天线导电图案等。

进一步地，所述织物的材质为锦纶、涤纶、芳纶或者丝绸等绝缘有机材料。

进一步地，所述智能超轻超薄可揉折电子元器件的表面还连接功能层。具备相应的功能，以适应不同的产品以及应用环境。例如，所述功能层可以为防护功能层和/或电子功能层，其中，所述防护功能层可以为阻燃层、耐磨层、防腐蚀层和防水层中一种或者其中至少两种的组合复合层。所述电子功能层可以为电阻性涂层、电容性涂层、电感性涂层或者线路板图案层等。使得智能超轻超薄可揉折电子元器件具有相应防护功能和/或电子功能，如阻燃、耐磨、耐腐蚀和防水等功能等。

进一步地，还包括导电纱线，所述导电纱线与所述电子元器件导电图案连接。用于与外部电子元件连接。

本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、在导电布表面刻印电子元器件导电图案的保护膜层，得刻印导电布；

步骤二、对刻印导电布进行金属微刻蚀，将电子元器件导电图案之外导电布上的的金属涂镀层刻蚀去除，然后再去除掉电子元器件导电图案上的保护膜层，即得智能超轻超薄可揉折电子元器件。

进一步地，步骤一中，可以采用曝光显影或者丝网印刷的方式刻印保护膜层。

具体地，所述曝光显影刻印保护膜层的具体操作为：首先在导电布表面压覆干膜，然后进行曝光和显影即可；其中，显影采用质量浓度为1％的碳酸钠溶液作为显影液。

优选地，所述显影液采用喷淋的方式喷淋至曝光后的导电布表面的保护膜层上，进行显影。

具体地，所述丝网印刷刻印保护膜层的具体操作为：使用热固性抗蚀油墨作为保护膜原液，利用丝网印刷将热固性抗蚀油墨印刷在导电布表面形成与电子元器件导电图案一样的保护膜层。直接简单。

进一步地，步骤二中，所述金属微刻蚀采用化学溶剂刻蚀方法，所述化学溶剂采用质量浓度为10％～15％的硝酸溶液。

进一步地，所述金属微刻蚀的具体操作为，采用喷淋的方式，将化学溶剂喷淋至导电布的表面，喷淋条件为：在20～25℃的温度下，喷淋30-45分钟。

进一步地，步骤二中，所述金属微刻蚀过程中，依据导电布的金属涂镀层的层数采用相应级数的分级金属微刻蚀，逐级将金属涂镀层刻蚀去除。

本发明通过在导电布上减去多余的金属涂镀层，得到具有电子元器件的图案的智能超轻超薄可揉折电子元器件，而且电子元器件的图案可以依据需要进行自定义设计，灵活多变。以织物为基底，轻薄、柔软，可揉可洗，不怕褶皱，具有高度耐腐蚀性。而且本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件依据织物基底的性质，可以在宽泛的温度范围内进行加工，如，-40℃至+90℃的温度范围内。

本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件为二维平面产品，大小依据实际应用可进行设计调整，既可以用于大面积的产品应用，也可以应用于微小型产品中，应用领域广泛。可以应用于航空航天、国防军事、信息安全、电子工业、汽车行业、纺织工业、医疗卫生、节能环保、建筑装修、物联网等领域。

本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件的制备方法工艺简单，易操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件的电阻导电图案的结构示意图；

图2是本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件的传感器导电图案的结构示意图；

图3是本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件的线路板导电图案的结构示意图；

图4是本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件的天线导电图案的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1智能超轻超薄可揉折电子元器件

结合图1至图4所示，说明本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件，是在导电布上通过微刻蚀得到的具有电子元器件导电图案2的以绝缘织物1为基底的电子元器件。

本发明中，采用的导电布是指在织物的表面连接(例如采用气相沉积、离子溅射或者湿法化学处理方法等方式)金属层的导电布。依据金属层的浸镀程度，导电布分为三种类型：第一种，只在织物基底的表面涂镀金属层，可以为单面或者双面，定义为一维导电布；第二种，金属层不仅涂镀在织物基底的上下两面上，而且涂镀至编织布的经纬纱线的表面，定义为二维导电布；第三种，金属层不仅涂镀在织物基底的上下两面上，而且金属层均匀涂镀在构成纱线的每根单丝的表面，定义为三维导电布，又可称为金属化织物。其中，二维导电布和三维导电布的两面的金属层是导通的，只是金属的导通不同，但均可作为一块整体的导体。

因此，本发明中，导电布可以采用一维导电布、二维导电布或者三维导电布中的任意一种。其中，优选采用二维导电布或者三维导电布。最优的采用三维导电布。

导电布表面的金属涂镀层的制备方式采用现有的公知技术即可，如，气相沉积、离子溅射或者涂刷等物理方法，或者湿法化学处理方法，其中优选采用通过湿法化学处理方法(如，化学镀)在织物上沉积金属层得到的导电布。采用湿法化学处理方法能够将织物基底的纱线表面或者每根单丝表面均能浸镀金属层，使得导电布的纱线表面或者每根单丝也都具有导电性。而且导电布表面的金属涂镀层与织物基底的结合力好，不易脱落。

本发明中导电布优选采用利用湿法化学处理方法得到的二维导电布或者三维导电布；其中，二维导电布采用上下两面都具有金属层的导电布。其中，三维导电布是利用湿法化学处理方法得到的双面均沉积金属层的导电布。由于利用湿法化学处理方法，织物的每根纤维丝也都沉积有金属层，因此为三维导电布，亦称之为三维金属化织物。

本发明中，优选采用上述的二维导电布或者三维导电布作为原材料进行加工制备智能超轻超薄可揉折电子元器件。采用二维导电布或者三维导电布得到的智能超轻超薄可揉折电子元器件中，在织物1的上下两面上具有导通的电子元器件导电图案2。即两面的电子元器件导电图案2为非绝缘的，能达到更高的电导率。其中，本发明中优选采用德国Statex公司生产的三维金属化织物(三维导电布)作为原材料进行加工制备智能超轻薄电子元器件。

导电布表面(单面或者双面)的金属涂镀层可以为单层，也可以为多层，依据实际功能需要进行选择即可。例如，所述导电布中织物表面的金属涂镀层从内向外依次可以为：银/铜/锡，或者银/铜/镍，或者铜/镍，或者镍/铜，或者镍/铜/镍，或者银/铜，或者银/镍，或者银等。

本发明中，导电布的基底织物的材质没有限制，可以依据实际应用环境选择适宜材质的织物基底即可，如，锦纶、涤纶、芳纶或者丝绸等绝缘有机材料。其中，所述织物的材质优选为锦纶，不仅耐腐蚀性强，而且其在医疗产品和生物相容性中使用具有更大的优势。

本发明中，所述电子元器件导电图案2可以依据实际情况进行自定义设计，灵活多变，以适应不同的电阻要求和电流承载能力要求。具体地，所述电子元器件导电图案2可以为电阻导电图案、传感器导电图案、线路板导电图案或者天线导电图案等。分别如图1中所示的电阻导电图案2的设计。图2中电容传感器导电图案2的设计。图3中线路板导电图案2的设计。图4中贴片天线导电图案2的设计。

本发明中，所述电子元器件导电图案2为电阻导电图案时，主要功能为电阻加热，具有低温低压安全的特点，还可以实现微控。可以应用于航空航天、汽车行业、服装行业、医疗行业、建筑行业、军事等领域。例如，各类交通工具中座椅的加热，军事中的手套、军靴等野外作业的穿戴产品，家居装饰中的窗帘等软包装材料等。

本发明中，所述电子元器件导电图案2为传感器导电图案时，可以设计为医用传感器，电容传感器，压力传感器，用于智能穿戴的生物传感器、体能指标传感器，电极以及开关等。

本发明中，所述电子元器件导电图案2为线路板导电图案时，作为柔性线路板，可以应用于要求柔软且有弹性的电子产品中，能加快现代电子设备的轻薄化发展进程，具有广泛的应用领域。也可以应用于智能穿戴设备中。

本发明中，所述电子元器件导电图案2为天线导电图案时，作为贴片天线具有广泛的应用领域。可以应用于航空航天、军事、无线通信应用、智能穿戴领域。

在本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件的应用过程中，由于应用产品和应用环境的不同，需要在智能超轻超薄可揉折电子元器件的表面增设不同的功能层，以满足各种不同的产品及环境，并增加相应的功能并适应相对恶劣的应用环境。所述功能层可以为防护功能层和/或电子功能层，其中，所述防护功能层可以为阻燃层、耐磨层、防腐蚀层和防水层中一种或者其中至少两种的组合复合层。所述电子功能层可以为电阻性涂层、电容性涂层、电感性涂层或者线路板图案层等。使得智能超轻超薄可揉折电子元器件具有相应防护功能和/或电子功能，如阻燃、耐磨、耐腐蚀和防水等功能等。

在实际使用过程中，本发明的智能超轻超薄可揉折电子元器件必然需要与外部的电子元件连接，因此，还包括导电纱线(图未示)，所述导电纱线与所述电子元器件导电图案2连接。

本发明中，电子元器件导电图案2不限于上述图1至图4中给出的4种具体的形状图案及相应的应用，其他形状图案及应用的也均属于本发明的发明构思。

实施例2

实施例1中的智能超轻超薄可揉折电子元器件的制备方法，通过以下步骤实现的：

步骤一、在导电布表面采用曝光显影的方式刻印电子元器件导电图案的保护膜层，得刻印导电布；

步骤二、对刻印导电布进行金属微刻蚀，将电子元器件导电图案之外导电布上的的金属涂镀层刻蚀去除，然后再去除掉电子元器件导电图案上的保护膜层，即得智能超轻超薄可揉折电子元器件。

其中，步骤一中，曝光显影的具体操作为：首先在导电布的金属涂镀层表面压覆干膜，然后进行曝光和显影即可；其中，显影采用质量浓度为1％的碳酸钠溶液作为显影液。压覆干膜采用类似覆膜机的设备将干膜压覆在导电布的金属涂镀层表面即可。曝光过程采用现有曝光工艺即可。显影过程可以采用将压覆干膜后的导电布浸泡在显影液中，也可以采用喷淋方式，向压覆干膜后的导电布表面的保护膜层上喷淋显影液，优选喷淋方式，利于控制喷淋量的显影效果。

步骤二中，所述金属刻蚀采用化学溶剂刻蚀方法，所述化学溶剂采用质量浓度为10％～15％的硝酸溶液。优选为质量浓度为10％的硝酸溶液。具体地，所述金属刻蚀的具体操作为，采用喷淋的方式，将化学溶剂喷淋至导电布的表面，喷淋条件为：在20～25℃的温度下，喷淋时间依据导电布表面的金属涂镀层厚度及种类设定即可。例如，30-45分钟。

而且在金属刻蚀过程中，依据导电布的金属涂镀层的层数采用相应次数的分级金属刻蚀，逐级将金属涂镀层刻蚀去除。例如，当导电布表面为三层金属涂镀层(如，银/铜/锡)时，将金属刻蚀过程采用三级金属刻蚀。具体分级金属刻蚀工艺为：第一级，在20～25℃的温度下，将15％的硝酸溶液喷淋至导电布的金属涂镀层，喷淋20分钟，然后喷淋清水冲洗。第二级，在20～25℃的温度下，将12％的硝酸溶液喷淋至导电布的金属涂镀层，喷淋15分钟，然后喷淋清水冲洗。第三级，在20～25℃的温度下，将10％的硝酸溶液喷淋至导电布的金属涂镀层，喷淋10分钟，然后喷淋清水冲洗。

当导电布采用实施例1中所述的三维导电布时，步骤一和步骤二中均需要对导电布的两面进行刻印和刻蚀。得到两面均具有电子元器件导电图案2且导通的智能超轻超薄可揉折电子元器件。

实施例3

本实施例3的智能超轻超薄可揉折电子元器件的制备方法除了步骤一的操作与实施例2不同外，其余步骤和参数均采用与实施例2相同的步骤和参数。其中步骤一的操作为：在导电布表面采用丝网印刷的方式刻印电子元器件导电图案的保护膜层，得刻印导电布。具体地，所述丝网印刷刻印保护膜层的具体操作为：使用热固性抗蚀油墨(市售产品即可)作为保护膜原液，利用丝网印刷将热固性抗蚀油墨印刷在导电布表面形成与电子元器件导电图案一样的保护膜层。直接简单。其中，所述热固性抗蚀油墨具体可以采用南开油墨有限公司生产的型号为NK3003的产品。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种智能超轻超薄可揉折电子元器件的制备方法，

所述智能超轻超薄可揉折电子元器件是在导电布上通过微刻蚀得到的具有电子元器件导电图案的以织物为绝缘基底的电子元器件，所述导电布采用二维导电布或者三维导电布；其中二维导电布是金属涂镀层不仅涂镀在织物基底的上下表面上，而且涂镀至编织布的经纬纱线的表面；三维导电布是金属涂镀层不仅涂镀在织物基底的上下两面上，而且涂镀在构成纱线的每根单丝的表面，所述智能超轻超薄可揉折电子元器件是在织物的两面上具有导通的电子元器件导电图案，所述导电布采用通过湿法化学处理方法得到，所述电子元器件导电图案为电阻导电图案、传感器导电图案、线路板导电图案或者天线导电图案，

其特征在于制备方法包括如下步骤：

步骤一、在导电布表面刻印电子元器件导电图案的保护膜层，得刻印导电布；

步骤二、对刻印导电布进行金属微刻蚀，将电子元器件导电图案之外导电布上的金属涂镀层刻蚀去除，然后再去除掉电子元器件导电图案上的保护膜层，即得智能超轻超薄可揉折电子元器件；

步骤一中，采用曝光显影的方式刻印保护膜层；

所述曝光显影刻印保护膜层的具体操作为：首先在导电布表面压覆干膜，然后进行曝光和显影即可；其中，显影采用质量浓度为1％的碳酸钠溶液作为显影液；

所述曝光显影刻印保护膜层的具体操作中，所述显影液采用喷淋的方式喷淋至曝光后的导电布表面的保护膜层上，进行显影；

步骤二中，所述金属微刻蚀采用化学溶剂刻蚀方法，所述化学溶剂采用质量浓度为10％～15％的硝酸溶液；所述金属微刻蚀的具体操作为，采用喷淋的方式，将化学溶剂喷淋至导电布的表面，喷淋条件为：在20～25℃的温度下，喷淋30-45分钟；

步骤二中，金属微刻蚀导电布表面为三层金属涂镀层，将金属微刻蚀过程采用三级金属微刻蚀，具体分级金属微刻蚀工艺为：第一级，在20～25℃的温度下，将15％的硝酸溶液喷淋至导电布的金属涂镀层，喷淋20分钟，然后喷淋清水冲洗；第二级，在20～25℃的温度下，将12％的硝酸溶液喷淋至导电布的金属涂镀层，喷淋15分钟，然后喷淋清水冲洗；第三级，在20～25℃的温度下，将10％的硝酸溶液喷淋至导电布的金属涂镀层，喷淋10分钟，然后喷淋清水冲洗。