CN107466167B - 一种喷墨打印制备柔性印刷多层电路板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种喷墨打印制备柔性印制多层电路板的方法，以塑料等柔性材料为基底，通过喷墨打印的方法形成导电层和绝缘层，其导电与绝缘部分均能良好的工作，程序简单，成本低，污染轻，产品性能好。

Description

一种喷墨打印制备柔性印刷多层电路板的方法
技术领域
本发明涉及一种柔性印刷电路板的制备方法，尤其涉及一种全喷墨制打印制备柔性印刷多层电路板的方法。
背景技术
印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，简称印制板，英文简称PCB(printedcircuit board)或PWB(prined wiring board)。通常的制备方式是以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少富有一个导电图形，并布有孔，用来代替电子元器件的地盘，并实现电子元器件之间的相互连接。
柔性印制电路板(FPCB)是一种利用柔性基材制成的具有图形的印刷电路板。FPCB常用的基底材料包括聚脂薄膜，聚酰亚胺薄膜，氟化乙烯薄膜等。目前常用的FPCB板主要为单面和双面板。FPCB板在可穿戴电子设备和柔性电子设备领域具有巨大的应用前景。
当前生产印制电路板主要采用传统的蚀刻加丝网印刷的方法，这种方法需要的设备多，结构复杂，且投入昂贵，需要专业技术人员进行操作，生产周期长，生产过程工序多，且排放多种污染物，材料利用率低，且能耗高。
随着三维打印技术的兴起，采用喷墨打印的方式制备PCB板的技术方案也有报道。目前已经有市售的PCB制造用专门的喷墨打印设备，例如日本麦克克莱等公司均推出过这种产品。公布号为CN106696476和CN105437769的发明专利分别公开了两种专门用于PCB制造的喷墨打印设备。
现有的喷墨制造PCB板的方法，有些是部分步骤采用喷墨打印制造，有些是需要专门的设备，这些都限制了喷墨法制备PCB板的应用，另外，涉及FPCB电路板，尤其是多层FPCB电路板的喷墨打印制备方法非常少。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种采用全喷墨打印制备柔性多层电路板的方法。
本发明方法包括以下步骤：
以塑料，包括PEN、PET、PI等，及柔性玻璃、纸、织物等为基底的器件的制备；
基底不经处理或经各种工艺处理，包括：加热、光照(紫外光照、可见光照、红外光照)、臭氧、等离子体处理、各种化学物质处理(浸泡、修饰、涂层等)、机械处理；
在基底上打印形成导体层；
导体层材料包括金属(金、银、铜、铝、铂、铁、镍等)、有机聚合物导电材料、无机导电材料等；
电极不经处理或经各种工艺处理，包括：加热、光照(紫外光照、可见光照、红外光照)、臭氧、等离子体处理、各种化学物质处理(浸泡、修饰、涂层等)、机械处理；
在电极上打印形成绝缘层；
绝缘层层材料包括有机聚合物绝缘材料、无机材料等；
绝缘不经处理或经各种工艺处理，包括：加热、光照(紫外光照、可见光照、红外光照)、臭氧、等离子体处理、各种化学物质处理(浸泡、修饰、涂层等)、机械处理；
可选择在绝缘层上打印形成多层导电层和绝缘层，方法步骤同上；
在最顶层上制孔；
制孔方法包括机械制孔，热制孔和激光制孔等，孔径范围为：50微米—3毫米；
制孔后再形成打印一层导体层，方法步骤同上。
通过反复制备试验比较，我们发现，制孔对整个电路板性能影响非常大，当孔径范围是50微米-3毫米范围内时，制备的电路板整体性能处于最优的区间。
附图说明
图1是本发明制备例制备的FPCB板结构示意图；其中附图标记1A和1B表示银电极层的1的两端；2表示绝缘层2；3A，3B，3C，3D分别表示银电极层3的各端；4表示绝缘层4；5A，5B，5C，5D分别表示银电极层5的各端；6A，6B表示制孔。
具体实施方式
下面，将结合具体实施例详细的说明本发明的技术方案，需要说明的是，具体实施例仅仅是本发明的几种具体的实施形态，不视为对于本发明技术方案的限定。
FPCB板制备例
以PEN薄膜为柔性基底。
在基底上喷墨打印一层银墨水，150℃加热约2分钟，形成大约50nm厚的银导电层1。
在银电极1上打印一层含聚合物PVP和交联剂PMF的墨水，150℃加热约5分钟，形成大约2微米厚的绝缘层2。
在绝缘层2上喷墨打印一层银墨水，150℃加热约2分钟，形成大约50nm厚的银导电层3。
在银电极3上打印一层含聚合物PVP和交联剂PMF的墨水，150℃加热约5分钟，形成大约2微米厚的绝缘层4。
在绝缘层4上喷墨打印一层银墨水，150℃加热约2分钟，形成大约50nm厚的银导电层5。
在银导电层5上用特定大小的针制孔。形成的孔6直径约为300微米。
在银导电层5上喷墨打印一层银墨水，150℃加热约10分钟。使孔6附近上下层的导电层可以导通。
制备成品的FPCB结构如图1所示。
经过测量，制孔前，不同导电层绝缘。同导电层电阻如下：R1A-1B＝41.6Ω，R3A-3B＝8.5Ω，R3C-3D＝7.2Ω，R5A-5B＝6.1Ω，R5C-5D＝6.2Ω。
制孔后，6A孔径大小为246μm，6B孔径大小为302μm。打印银后，各部分电阻为：R1A-3A＝17.6Ω，R1A-5A＝16.8Ω，R3A-5A＝9.9Ω；R1B-3C＝17.5Ω，R1B-5C＝17.0Ω，R3C-5C＝9.8Ω。
由上述实施例可知，本发明方法具有如下优点：以柔性聚合物为基底，在可穿戴电子设备和柔性电子设备领域有较大的应用潜力。本发明为全打印法，制备工艺简单，使用的材料毒性小，可解决传统PCB板在制备过程中高污染的问题。
本发明中，制备器件过程中的处理工艺较为简单，对环境的容忍性强，无需一些包括手套箱、无尘间等特殊装置，在空气中可制备。
使用了喷墨打印的方法，在图案化的过程中无需使用掩模版，制备过程较为经济化，同时，定制图像的FPCB板制备工艺也会大大简化。
通过选择合适的孔径，使得本发明FPCB板具有优异的性能。

Claims (6)

1.一种通过喷墨打印来制备柔性印制多层电路板的方法，包括如下步骤，首先，在柔性基板上喷墨打印导体层；其次，在导体层上喷墨打印绝缘层；根据需要重复n次上述导体层和绝缘层的打印过程，其中n是包括0在内的整数；打印完成多层导电层和绝缘层后，进行制孔步骤；然后在制孔后绝缘层上部喷墨打印导体层；其特征在于，制孔的直径选自50微米到3毫米范围之间。
2.如权利要求1所述的柔性印制多层电路板制备方法，其特征在于：所述柔性基底选自塑料，柔性玻璃、纸、织物材料中的一种。
3.如权利要求2所述的柔性印制多层电路板制备方法，其特征在于：所述塑料选自PEN、PET、PI中的一种。
4.如权利要求1所述的柔性印制多层电路板制备方法，其特征在于：所述导体层材料选自金属、有机聚合物导电材料、无机导电材料中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的所述的柔性印制多层电路板制备方法，其特征在于，所述金属选自金、银、铜、铝、铂、铁、镍中的一种或几种。
6.一种柔性印制多层电路板，其特征在于，是采用如权利要求1-5所述的方法制备得出的。
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