CN111556644B - 一种柔性可拉伸的透明覆铜板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性可拉伸的透明覆铜板，依次包括支撑基材；分离层，采用PE、PVC、PDMS中的至少一种制成；剥离层，采用PVA、PE中的至少一种制成；基层，采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为1‑30：1；粘附层，采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为20‑80：1；金属层，设置为电路板状；在使用时，以分离层为过渡将剥离层、基层、粘附层以及金属层进行剥离使用。剥离层的材料设置使得剥离层与分离层之间存在一定的粘性且便于两者的分离。粘附层的粘性大于基层的黏性，能够将基层和金属层牢固粘附于粘附层的两侧，同时基层的柔韧度大于粘附层，在各层原料的配合下，使得使用状态下的覆铜板具有良好的透明度，且具有良好的柔性可拉伸性质。

Description

一种柔性可拉伸的透明覆铜板及其制备方法

技术领域

本发明涉及覆铜板的技术领域，更具体地说，它涉及一种柔性可拉伸的透明覆铜板及其制备方法。

背景技术

柔性覆铜板(FCCL)具有轻、薄和可挠性的特点，是柔性线路板(FPC)的加工原料。其包含至少两种材料，一种是绝缘基材，如聚酰亚胺(PI)薄膜、液晶聚合物(LCP)薄膜等；另一种是金属导体箔，主要为铜箔或是银箔金箔等。

柔性覆铜板的基材按材料来分一般都是聚酰亚胺材料，通过对聚酰亚胺材料进行各种方法改性处理，或者添加特定的金属成分并进行高温加热处理，来提高聚酰亚胺薄膜性能，尤其是提高其粘附性。

按结构来分，其可分为无胶型的二层柔性覆铜板(2LFCCL)和有胶型的三层柔性覆铜板(3L-FCCL)。对于LCP基的FCCL，市场上现有的该系列2L-FCCL产品工艺难度大，成本高，且易存在产品剥离强度低的问题。若引入胶黏剂、制备3L-FCCL，虽可降低成本，提高产品粘接效果，但其存在耐热性差，产品尺寸稳定性较差等缺点。

如公开号为CN109402572A的中国专利公开了一种无胶柔性覆铜板的生产方法，其包括以下步骤：（1）在聚酰亚胺薄膜的单面或双面溅射设定厚度的铜层，得到第一覆铜板；（2）对第一覆铜板的覆铜面进行铜电镀处理，得到第二覆铜板；（3）对第二覆铜板进行水洗处理；（4）对水洗后的第二覆铜板的覆铜面进行防氧化处理；（5）对防氧化处理后的第二覆铜板进行水洗并烘干。

可见，覆铜板领域在现有技术中存在较为典型的缺陷，即不具备可拉伸性能，限制了其应用领域，有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种柔性可拉伸的透明覆铜板及其制备方法，其具有可拉伸性能的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种柔性可拉伸的透明覆铜板，依次包括

支撑基材；

分离层，采用PE、PVC、PDMS中的至少一种制成；

剥离层，采用PVA、PE中的至少一种制成；

基层，采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为1-30：1；

粘附层，采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为20-80：1；

金属层，采用铜箔、银箔、金箔中的至少一种制成，所述金属层设置为电路板状；

在使用时，以所述分离层为过渡将剥离层、基层、粘附层以及金属层进行剥离使用。

通过采用上述技术方案，支撑基材作为硬质基材，为制备和依附提供基础，剥离层作为依附的过渡，使得剥离层、基层、粘附层以及金属层能够依附于支撑基材上且便于剥离，且剥离后剥离层继续粘附于支撑基材上。

而剥离层的材料设置使得剥离层与分离层之间存在一定的粘性且便于两者的分离。粘附层的粘性大于基层的黏性，能够将基层和金属层牢固粘附于粘附层的两侧，同时基层的柔韧度大于粘附层，在各层原料的配合下，使得使用状态下的覆铜板具有良好的透明度，且具有良好的柔性可拉伸性质，与人体皮肤组织杨氏模量相近，不仅可在常规覆铜板领域上进行应用，还可贴在皮肤上用作人体穿戴检测，具有良好的应用市场和开发前景。

进一步地，所述支撑基材采用硬质片材制成。

通过采用上述技术方案，使得支撑基材具有良好的支撑性能，便于后续各层在支撑基材上的制备。

进一步地，所述分离层采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为1-20：1。

通过采用上述技术方案，1-20：1的PDMS能够为制备和粘附提供良好的基础，且便于剥离。

进一步地，所述剥离层采用浓度为0.1-20%的PVA制成，厚度为100nm-1mm。

通过采用上述技术方案，使得剥离层在制备过程中能够具备良好的成膜性，且成膜后具有良好的强度和耐溶剂性，在使用过程中，能够在最外侧提供良好的防护作用。

进一步地，所述剥离层采用浓度为5-15%的PVA制成。

通过采用上述技术方案，5-15%的PVA为剥离层提供了最适宜的成膜后强度和柔韧性，且在透明度上十分良好，为体系的拉伸性能接近人体皮肤组织的杨氏模量提供了基础保证。

进一步地，所述基层采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为1-20：1，厚度为0.1-1mm。

通过采用上述技术方案，基层采用1-20：1的PDMS制成，使得基层和剥离层之间具有良好的黏性，同时也为覆铜板在使用过程中提供良好的柔韧性，进一步为接近人体皮肤组织的杨氏模量提供保证。

进一步地，所述粘附层采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为20-60：1，厚度为0.1-1mm。

通过采用上述技术方案，粘附层采用20-60：1的PDMS制成，在黏度上比基层更大，使得粘附层和基层之间能够形成牢固的黏连，同时粘附层也保证了金属层在粘附层上的稳固黏连。

进一步地，所述金属层的厚度为10nm-0.5mm。

通过采用上述技术方案，使得金属层较为容易随覆铜板整体的形变而一同变化，且产生的形变抵抗力较小，如贴附于皮肤上时，能够随人体活动产生的皮肤褶皱一同发生形变，保证了使用性能。

本发明的第二目的在于提供一种透明覆铜板的制备方法，包括以下步骤：

S1，制备分离层：在支撑基材上旋涂1-20：1的PDMS，50-90℃烘干1-4h，获得分离层；

S2，制备剥离层：在分离层上旋涂5-15%的PVA，50-90℃烘干10-60min，获得剥离层；

S3，制备基层：在剥离层上旋涂1-20：1的PDMS，30-90℃烘干1-5h，获得基层；

S4，制备粘附层：在基层上旋涂20-60：1的PDMS，40-90℃烘干1-6h，获得粘附层；

S5，制备金属层：以印压的方式在粘附层表面贴附上铜箔，以热压的方式在铜箔表面贴附上感光膜，以预先设定的电路菲林版对感光膜进行曝光然后在5%碳酸钠溶液中显影，洗掉未曝光的感光膜，然后放入刻蚀剂以刻蚀掉未被曝光的金属层部分，放入4%的氢氧化钠洗去曝光的感光膜，形成图案化的金属层；

S6，金属层的再处理：以热压的方式在金属层和粘附层的表面上贴上一层感光膜，然后以预先设定的电路皮肤接口菲林版进行曝光，在5%碳酸钠溶液中显影，洗掉未曝光的感光膜，然后旋涂上20-60：1的PDMS，40-90℃烘干1-6h，最后以4%氢氧化钠中洗脱曝光的感光膜对金属层与皮肤的接口进行图案化。

通过采用上述技术方案，通过直接在支撑基材上旋涂并烘干而制备获得分离层、剥离层、基层以及粘附层，其制备方法较为简单方便，具有较高的生产效率。

在步骤S6中，由于流体状的PDMS对感光膜具有疏远作用，它会在高速离心状态下从感光膜上填补到缝隙之间导致感光膜的上层没有PDMS，因此在脱模过程中，脱模剂能够直接与感光膜相接。该层PDMS具有如下两个作用：（1）作为皮肤与电路之间的绝缘材料；（2）提供与皮肤之间良好的粘附能力。

其中，接口处的图案化处理，目的是在皮肤与电路之间留出孔道，除了要预留出孔道，其他地方在电路和皮肤上保持绝缘。因此，贴感光膜、曝光感光膜并显影感光膜都是为了在特定位置制造出一个个小长方体状，然后在这些小长方体之间填充PDMS就可以造成绝缘和提供粘附性，然后再把感光膜洗脱掉，小长方体就被洗掉了，就留出了若干预留孔道，这些孔道就是图案化的接口。这么做的原因是为了保证信号和信号之间不会相互干扰。

进一步地，在步骤S1-S6中，剥离层的旋涂速度为2000-4000rpm/s，其余层的旋涂速度均为1000-2000rpm/s。

通过采用上述技术方案，旋涂速度是控制各个层厚度的关键因素，通过针对不同的材料选用适宜的旋涂速度，使得剥离层具备更加适宜的厚度，以便于在使用时的剥离应用。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1. 剥离层的材料设置使得剥离层与分离层之间存在一定的粘性且便于两者的分离。粘附层的粘性大于基层的黏性，能够将基层和金属层牢固粘附于粘附层的两侧，同时基层的柔韧度大于粘附层，在各层原料的配合下，使得使用状态下的覆铜板具有良好的透明度，且具有良好的柔性可拉伸性质，与人体皮肤组织杨氏模量相近，不仅可在常规覆铜板领域上进行应用，还可贴在皮肤上用作人体穿戴检测，具有良好的应用市场和开发前景；

2. 支撑基材作为硬质基材，为制备和依附提供基础，剥离层作为依附的过渡，使得剥离层、基层、粘附层以及金属层能够依附于支撑基材上且便于剥离，且剥离后剥离层继续粘附于支撑基材上；

3. 剥离层在制备过程中能够具备良好的成膜性，且成膜后具有良好的强度和耐溶剂性，在使用过程中，能够在最外侧提供良好的防护作用；5-15%的PVA为剥离层提供了最适宜的成膜后强度和柔韧性，且在透明度上十分良好，为体系的拉伸性能接近人体皮肤组织的杨氏模量提供了基础保证；基层采用1-20：1的PDMS制成，使得基层和剥离层之间具有良好的黏性，同时也为覆铜板在使用过程中提供良好的柔韧性，进一步为接近人体皮肤组织的杨氏模量提供保证；粘附层采用20-60：1的PDMS制成，在黏度上比基层更大，使得粘附层和基层之间能够形成牢固的黏连，同时粘附层也保证了金属层在粘附层上的稳固黏连；

4. 在步骤S6中，由于流体状的PDMS对感光膜具有疏远作用，它会在高速离心状态下从感光膜上填补到缝隙之间导致感光膜的上层没有PDMS，因此在脱模过程中，脱模剂能够直接与感光膜相接。该层PDMS具有如下两个作用：（1）作为皮肤与电路之间的绝缘材料；（2）提供与皮肤之间良好的粘附能力；

5. 接口处的图案化处理，目的是在皮肤与电路之间留出孔道，除了要预留出孔道，其他地方在电路和皮肤上保持绝缘。因此，贴感光膜、曝光感光膜并显影感光膜都是为了在特定位置制造出一个个小长方体状，然后在这些小长方体之间填充PDMS就可以造成绝缘和提供粘附性，然后再把感光膜洗脱掉，小长方体就被洗掉了，就留出了若干预留孔道，这些孔道就是图案化的接口。这么做的原因是为了保证信号和信号之间不会相互干扰。

附图说明

图1是本发明提供的方法的流程图；

图2是本发明中透光性能测试的测试结果；

图3是本发明中机械性能测试的测试结果；

图4是本发明在粘附性能测试中所采用的微机测试系统；

图5是本发明中粘附性能测试的测试结果；

图6是本发明中重复粘附性能测试的测试结果。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例

一种柔性可拉伸的透明覆铜板，依次包括支撑基材、分离层、剥离层、基层、粘附层、图案化金属层以及图案化绝缘层。在使用时，以分离层为过渡，将剥离层、基层、粘附层、图案化金属层以及图案化绝缘层进行剥离使用，使用时将图案化绝缘层贴附在皮肤表面。

如图1所示，该透明覆铜板的制备方法包括以下步骤：

S0，选用硬质片材作为支撑基材，支撑基材用于提供一定刚性和硬度即可，可以是玻璃片、金属片或者塑料片等，本实施例优选玻璃片；

S1，制备分离层：在支撑基材上旋涂10：1的PDMS（PDMS单体和固化剂的比例范围可以是1-30:1,10:1为本实施例的优选），50-70℃烘干1.5-2.5h，获得分离层，分离层的厚度范围为100nm-1mm，本实施例优选10μm；

S2，制备剥离层：在分离层上旋涂浓度为0.1-20%的PVA（本实施中PVA采用的是醇解度为90，分子式为[C₂H₄O]_n单体分子量为44.05，本实施例中PVA的浓度优选10%），50-70℃烘干10-20min，获得剥离层，剥离层的厚度范围为100nm-1mm，本实施例优选10μm；

S3，制备基层：在剥离层上旋涂10：1的PDMS（PDMS单体和固化剂的比例范围可以是1-30:1,10:1为本实施例的优选），50-70℃烘干1.5-2.5h，获得基层，基层的厚度范围为100nm-1mm，本实施例优选10μm；

S4，制备粘附层：在基层上旋涂40：1的PDMS（PDMS单体和固化剂的比例范围可以是20-80:1,40:1为本实施例的优选），50-70℃烘干1.5-2.5h，获得黏附层，黏附层的厚度范围为100nm-1mm，本实施例优选5μm；

S5，制备图案化金属层：以印压的方式在黏附层表面贴附上铜箔（其中，铜箔的厚度范围为10nm-0.5mm，本实施例优选10μm的厚度），以热压的方式在铜箔表面贴附上感光膜，以预先设定的电路菲林版对感光膜进行曝光然后在5%碳酸钠溶液中显影，洗掉未曝光的感光膜，然后放入刻蚀剂以刻蚀掉未被曝光的金属层部分，放入4%的氢氧化钠洗去曝光的感光膜，形成图案化的金属层；

S6，制备图案化绝缘层：以热压的方式在金属层和粘附层的表面上贴上一层感光膜，然后以预先设定的电路皮肤接口菲林版进行曝光，在5%碳酸钠溶液中显影，洗掉未曝光的感光膜，然后旋涂上40：1的PDMS（PDMS单体和固化剂的比例范围可以是20-80:1,40:1为本实施例的优选），50-70℃烘干1.5-2.5h，最后以4%氢氧化钠中洗脱曝光的感光膜对金属层与皮肤的接口进行图案化。

其中，在步骤S1-S6中，烘干温度均优选为60℃，除步骤S2外，烘干时间均优选为2h，而步骤S2的烘干时间优选为15min。另外，在步骤S1-S6中，除剥离层的旋涂速度为3000rpm/s外，其余层的旋涂速度均为1500rpm/s。旋涂速度是控制各个层厚度的关键因素，通过针对不同的材料选用适宜的旋涂速度，使得剥离层具备更加适宜的厚度，以便于在使用时的剥离应用。

在步骤S6中，接口处的图案化处理，其实就是在皮肤与电路之间留出孔道，除了要预留出孔道，其他地方在电路和皮肤上保持绝缘。因此贴感光膜曝光感光膜并显影感光膜都是为了在特定位置制造出一个个小长方体状，然后在这些小长方体之间填充PDMS就可以造成绝缘和提供粘附性，然后再把感光膜洗脱掉，小长方体就被洗掉了，就留出了若干预留孔道，这些孔道就是图案化的接口。这么做的原因为保证信号和信号之间不会相互干扰。

性能检测试验

透光性能测试：制备3mm厚的10:1的PDMS膜，检测此膜的吸光度，测试结果如图2所示。

机械性能测试：将10:1的PDMS制备成长5cm、宽1cm、厚1mm的长方体，用微机系统检测其拉力与拉伸长度的关系，测试结果如图3所示。

粘附性能测试：制备长为2cm、宽1cm、厚0.02cm的柔性可拉伸透明覆铜板的基底，用如图4所示的微机测试系统检测基底的粘附性，基底从左到右依次为40:1的PDMS、10:1的PDMS、10%PVA、10:1的PDMS、40:1的PDMS，测试结果如图5所示。

重复粘附性能测试：制备本实施例中所提供的的覆铜板样品，重复粘附性能测试记录每次测试的次数和粘附力的最大值，每次样品从平台上撕下来，静置1min后再贴附在试验台上进行检测，测试结果如图6所示。

由此可见，本发明提供的透明覆铜板，具有透明度高、可拉伸性能强，且能够多次重复粘贴，不仅可在常规覆铜板领域上进行应用，还可贴在皮肤上用于人体穿戴检测领域，具有良好的应用市场和开发前景。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种柔性可拉伸的透明覆铜板，其特征在于：依次包括

支撑基材；

分离层，采用PE、PVC、PDMS中的至少一种制成；

剥离层，采用PVA、PE中的至少一种制成；

基层，采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为1-30：1；

粘附层，采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为20-80：1；

金属层，采用铜箔、银箔、金箔中的至少一种制成，所述金属层设置为电路板状；

在使用时，以所述分离层为过渡将剥离层、基层、粘附层以及金属层进行剥离使用；

所述透明覆铜板的制备方法包括以下步骤，

S1，制备分离层：在支撑基材上旋涂1-20：1的PDMS，50-90℃烘干1-4h，获得分离层；

S2，制备剥离层：在分离层上旋涂5-15%的PVA，50-90℃烘干10-60min，获得剥离层；

S3，制备基层：在剥离层上旋涂1-20：1的PDMS，30-90℃烘干1-5h，获得基层；

S4，制备粘附层：在基层上旋涂20-60：1的PDMS，40-90℃烘干1-6h，获得粘附层；

S5，制备金属层：以印压的方式在粘附层表面贴附上铜箔，以热压的方式在铜箔表面贴附上感光膜，以预先设定的电路菲林版对感光膜进行曝光然后在5%碳酸钠溶液中显影，洗掉未曝光的感光膜，然后放入刻蚀剂以刻蚀掉未被曝光的金属层部分，放入4%的氢氧化钠洗去曝光的感光膜，形成图案化的金属层；

S6，金属层的再处理：以热压的方式在金属层和粘附层的表面上贴上一层感光膜，然后以预先设定的电路皮肤接口菲林版进行曝光，在5%碳酸钠溶液中显影，洗掉未曝光的感光膜，然后旋涂上20-60：1的PDMS，40-90℃烘干1-6h，最后以4%氢氧化钠中洗脱曝光的感光膜对金属层与皮肤的接口进行图案化。

2.根据权利要求1所述的透明覆铜板，其特征在于：所述支撑基材采用硬质片材制成。

3.根据权利要求1所述的透明覆铜板，其特征在于：所述分离层采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为1-20：1。

4.根据权利要求1所述的透明覆铜板，其特征在于：所述剥离层采用浓度为0.1-20%的PVA制成，厚度为100nm-1mm。

5.根据权利要求3所述的透明覆铜板，其特征在于：所述剥离层采用浓度为5-15%的PVA制成。

6.根据权利要求1所述的透明覆铜板，其特征在于：所述基层采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为1-20：1，厚度为0.1-1mm。

7.根据权利要求1所述的透明覆铜板，其特征在于：所述粘附层采用PDMS制成，PDMS单体和固化剂的比例为20-60：1，厚度为0.1-1mm。

8.根据权利要求1所述的透明覆铜板，其特征在于：所述金属层的厚度为10nm-0.5mm。

9.根据权利要求1所述的透明覆铜板，其特征在于：在步骤S1-S6中，剥离层的旋涂速度为2000-4000rpm/s，其余层的旋涂速度均为1000-2000rpm/s。

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