CN112739021A - 一种可穿戴衬底材料表面电路及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可穿戴衬底材料表面电路及其制备方法。本发明的制备方法包括：（1）在热熔胶膜表面制备金属层。（2）在金属材料层表面制备图形化高分子掩膜，采用化学药水蚀刻工艺将未被高分子掩膜保护的部分去除，再通过剥离掩膜实现金属材料层图形化，形成热熔胶膜电路。（3）将表面布置有金属电路图案的热熔胶膜放置于可穿戴衬底材料上面，进行压烫贴合处理，经压烫后金属电路与可穿戴衬底材料经热熔胶粘合在一起，从而完成可穿戴衬底材料表面电路的制备。本发明技术方案使用热熔胶膜作为制备电路的载体和可穿戴衬底材料之间的的粘合剂，既解决了电路制备的问题，又解决了电路与可穿戴衬底材料一体化贴合的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电路制备工艺技术领域，具体涉及可穿戴衬底材料表面电路制备方法。
背景技术
柔性可穿戴电子具有轻薄便携、电学性能优异、适用面广等特点，同时可高度集成各种传感器应用，使得可穿戴电子产品呈现出巨大的市场前景。
高度集成传感器、具有检测功能的可穿戴电子产品在人体健康监测方面发挥着至关重要的作用。
近年来，如何将电路、电子器件、电子传感器等嵌入或植入各种服装材料、可佩戴服饰材料表面，使得可穿戴电子产品与人体穿戴更加融合、更符合人体工学，成为业内研发的热点。
传统的覆铜电路板衬底基板为玻纤环氧板、聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜等，而可穿戴电子需要与人体服饰更加融合，需要在可穿戴衬底，如各类布料表面进行布线。但是大部分布料是采用纺织而成，其表面不是致密平整的结构，这类布料表面难以采用传统覆铜板工艺制作；即使采用丝网印刷导电油墨的工艺，由于表面不够致密，容易导致导电油墨渗入到纺丝缝隙中，造成电路断路。
针对上述存在的问题，本发明的发明人发现：热熔胶膜是一种在服装服饰领域广泛使用的粘接材料，并广泛用于各类织物、纸张、高分子材料，甚至陶瓷、金属材料等表面进行粘接。因此，本发明通过在热熔胶膜表面制备金属层，并进一步将金属层图形化，制备出热熔胶膜电路，再进一步通过压烫工艺将热熔胶膜电路贴合于可穿戴衬底材料表面，从而制备出与布料一体化的可穿戴电路。
发明内容
本发明提供一种电路制备方法，能够在各种可穿戴衬底材料表面制备电路。本发明的技术方案既解决了电路制备的问题，又解决了电路与可穿戴衬底材料一体化贴合的问题。
本发明包括如下步骤：
S1: 在热熔胶膜表面制备金属材料层。
S2: 在金属材料层表面制备图形化高分子掩膜，采用化学药水蚀刻工艺将未被高分子掩膜保护的部分去除，再通过剥离掩膜实现金属材料层图形化，形成热熔胶膜电路，所述热熔胶膜电路，由图形化的金属层与热熔胶膜构成。
S3: 将表面布置有金属电路图形的热熔胶膜放置于可穿戴衬底材料上面，进行压烫贴合处理，经压烫后金属电路与可穿戴衬底材料经热熔胶粘合在一起，从而完成可穿戴衬底材料表面电路的制备。
所述可穿戴衬底材料包括基于自然材料制备的衬底材料和人工合成的衬底材料。
基于自然材料制备的衬底材料包括但不限于丝绸、棉布、麻布、皮革；人工合成的衬底材料包括但不限于尼龙、涤纶、锦纶、腈纶、合成纤维面料、人造革、无纺布、陶瓷纤维布。
所述的热熔胶膜为一种高分子膜材料，通过压烫工艺，可以实现与可穿戴衬底材料的粘合。热熔胶膜可以但不限于是聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物胶膜（EVA胶膜）、聚酰胺热熔胶膜（PA胶膜）、聚酯热熔胶膜（PES胶膜）、聚烯烃热熔胶膜（PO胶膜）、硅胶膜、聚氨酯热熔胶膜（TPU胶膜）中的一种。
本发明的技术方案可根据布料特点选用适合的热熔胶膜，如透明热熔胶膜、可拉伸热熔胶膜等。
所述的金属材料可以但不限于是铜、镍、金、银、铂、锡、铝中的一种。
所述金属材料层可以但不限于通过溅射、蒸镀、电镀或化学镀的工艺在热熔胶膜表面制备。
制备金属材料层之前，根据需要，可以对热熔胶膜表面进行等离子体改性处理或电晕处理，以提升金属材料层与热熔胶层的结合力。
所述化学药水蚀刻，也称为湿法蚀刻，使用的蚀刻液主要由三氯化铁、浓盐酸、磷酸、浓硝酸、硫酸、稀硝酸、醋酸、氢氟酸中的一种或几种构成。
所述图形化高分子掩膜通过喷墨打印抗蚀刻墨水、传统电路板干膜或湿膜工艺制备。
所述抗蚀刻墨水包括抗蚀刻材料和有机溶剂，所述抗蚀刻材料为石蜡、沥青、硬脂酸中的至少两种；所述有机溶剂为二甲苯、乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、乙醇中的至少两种。
所述压烫处理的温度为60℃ ~ 600℃，时间为5s ~ 100s。
根据本发明所述的一种可穿戴衬底材料表面制备电路的方法，制备了一种可穿戴电路，由可穿戴衬底材料、压烫后的热熔胶层和图形化金属层构成。
上述技术方案可以看出，本发明技术方案的有益效果在于：使用热熔胶膜做为制备电路的载体和可穿戴衬底材料之间的的粘合剂，既解决了电路制备的问题，又解决了电路与可穿戴衬底材料一体化贴合的问题。通过喷墨打印抗蚀刻墨水、传统电路板干膜或湿膜工艺制备图形化高分子掩膜，再将掩膜去除从而得到图形化的电路。
该技术方案电路制备方法还可广泛用于各类织物、纸张、高分子材料，甚至陶瓷、金属材料等表面制备电路。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
图1是本发明可穿戴衬底材料表面制备电路的流程图。
附图标记：1—热熔胶膜；2—金属材料层；3—图形化的金属材料层；4—可穿戴衬底材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种可穿戴衬底材料表面制备电路的方法，通过在热熔胶膜表面制备金属层，并进一步将金属层图形化，制备出热熔胶膜电路，再进一步通过压烫工艺将热熔胶膜电路贴合于可穿戴衬底材料表面，从而制备出与布料一体化的可穿戴电路，能够解决电路制备问题，同时又解决了电路与可穿戴衬底材料一体化贴合的问题。
实施例1
S1: 在聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物胶膜表面采用溅射工艺制备铜金属层。
S2: 将聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物胶膜表面的铜金属层进行图形化，形成聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物胶膜电路。在铜金属层表面喷墨打印抗蚀刻墨水，制备图形化高分子掩膜。然后采用化学药水蚀刻将未被高分子掩膜保护的部分去除，高分子掩膜保护的铜电路部分被保留下来，将高分子掩膜剥离后得到图形化的铜金属电路。
S3: 将表面布置有铜金属电路图形的聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物胶膜放置于丝绸上面，进行压烫贴合处理，经压烫后铜金属电路与丝绸经热熔胶粘合在一起，从而完成丝绸表面电路的制备。压烫温度为：60℃，压烫时间为100s。
实施例2
S1: 在聚酰胺热熔胶膜表面采用蒸镀工艺制备铝金属层。
S2: 将聚酰胺热熔胶膜表面的铝金属层进行图形化，形成聚酰胺热熔胶膜电路。在铝金属层表面采用湿膜工艺制备图形化高分子掩膜。然后采用化学药水蚀刻将未被高分子掩膜保护的部分去除，高分子掩膜保护的铝电路部分被保留下来，将高分子掩膜剥离后得到图形化的铝金属电路。
S3: 将表面布置有铝金属电路图形的聚酰胺热熔胶膜放置于涤纶上面，进行压烫贴合处理，经压烫后铝金属电路与涤纶经热熔胶粘合在一起，从而完成涤纶表面电路的制备。压烫温度为：150℃，压烫时间为10s。
实施例3
S1: 在硅胶膜表面采用溅射工艺制备银金属层。
S2: 将硅胶膜表面的银金属层进行图形化，形成硅胶膜电路。在银金属层表面喷墨打印抗蚀刻墨水，制备图形化高分子掩膜。然后采用化学药水蚀刻将未被高分子掩膜保护的部分去除，高分子掩膜保护的银电路部分被保留下来，将高分子掩膜剥离后得到图形化的银金属电路。
S3: 将表面布置有银金属电路图形的硅胶膜放置于麻布上面，进行压烫贴合处理，经压烫后银金属电路与麻布经热熔胶粘合在一起，从而完成麻布表面电路的制备。压烫温度为：180℃，压烫时间为60s。
实施例4
S1: 在聚烯烃热熔胶膜表面采用化学镀工艺制备镍金属层。
S2: 将聚烯烃热熔胶膜表面的镍金属层进行图形化，形成聚烯烃热熔胶膜电路。在镍金属层表面采用干膜工艺制备图形化高分子掩膜。然后采用化学药水蚀刻将未被高分子掩膜保护的部分去除，高分子掩膜保护的镍电路部分被保留下来，将高分子掩膜剥离后得到图形化的镍金属电路。
S3: 将表面布置有镍金属电路图形的聚烯烃热熔胶膜放置于人造革上面，进行压烫贴合处理，经压烫后镍金属电路与人造革经热熔胶粘合在一起，从而完成人造革表面电路的制备。压烫温度为：80℃， 压烫时间为80s。
实施例5
S1: 在聚氨酯热熔胶膜表面采用电镀工艺制备铂金属层。
S2: 将聚氨酯热熔胶膜表面的铂金属层进行图形化，形成聚氨酯热熔胶膜电路。在铂金属层表面喷墨打印抗蚀刻墨水，制备图形化高分子掩膜。然后采用化学药水蚀刻将未被高分子掩膜保护的部分去除，高分子掩膜保护的铂电路部分被保留下来，将高分子掩膜剥离后得到图形化的铂金属电路。
S3: 将表面布置有铂金属电路图形的聚氨酯热熔胶膜放置于合成纤维面料上面，进行压烫贴合处理，经压烫后金属电路与合成纤维面料经热熔胶粘合在一起，从而完成合成纤维面料表面电路的制备。压烫温度为：120℃，压烫时间为40s。
实施例6
S1: 在聚酯热熔胶膜表面采用溅射工艺制备金金属层。
S2: 将聚酯热熔胶膜表面的金金属层进行图形化，形成聚酯热熔胶膜电路。在金金属层表面喷墨打印抗蚀刻墨水，制备图形化高分子掩膜。然后采用化学药水蚀刻将未被高分子掩膜保护的部分去除，高分子掩膜保护的金电路部分被保留下来，将高分子掩膜剥离后得到图形化的金金属电路。
S3: 将表面布置有金金属电路图形的聚酯热熔胶膜放置于陶瓷纤维布上面，进行压烫贴合处理，经压烫后金属电路与陶瓷纤维布经热熔胶粘合在一起，从而完成陶瓷纤维布表面电路的制备。压烫温度为：600℃，压烫时间为50s。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种可穿戴衬底材料表面电路制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1: 在热熔胶膜表面制备金属材料层；
S2: 在金属材料层表面制备图形化高分子掩膜，采用化学药水蚀刻工艺将未被高分子掩膜保护的部分去除，再通过剥离掩膜实现金属材料层图形化，形成热熔胶膜电路，所述热熔胶膜电路，由图形化的金属层与热熔胶膜构成；
S3: 将表面布置有金属电路图形的热熔胶膜放置于可穿戴衬底材料上面，进行压烫贴合处理，经压烫后金属电路与可穿戴衬底材料经热熔胶粘合在一起，从而完成可穿戴衬底材料表面电路的制备。
2.根据权利要求1所述的可穿戴衬底材料表面电路制备方法，其特征在于，所述可穿戴衬底材料包括基于自然材料制备的衬底材料和人工合成的衬底材料；
基于自然材料制备的衬底材料包括但不限于丝绸、棉布、麻布、皮革；
人工合成的衬底材料包括但不限于尼龙、涤纶、锦纶、腈纶、合成纤维面料、人造革、无纺布、陶瓷纤维布。
3.根据权利要求1所述的可穿戴衬底材料表面电路制备方法，其特征在于，所述热熔胶膜可以但不限于是聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物胶膜、聚酰胺热熔胶膜、聚酯热熔胶膜、聚烯烃热熔胶膜、硅胶膜、聚氨酯热熔胶膜中的一种。
4.根据权利要求1所述的可穿戴衬底材料表面电路制备方法，其特征在于，所述金属材料可以但不限于是铜、镍、金、银、铂、锡、铝中的一种。
5.根据权利要求4所述的可穿戴衬底材料表面电路制备方法，其特征在于，所述金属材料层可以但不限于通过溅射、蒸镀、电镀或化学镀的工艺在热熔胶膜表面制备。
6.根据权利要求5所述的可穿戴衬底材料表面电路制备方法，其特征在于，制备金属材料层之前，对热熔胶膜表面进行等离子体改性处理或电晕处理，以提升金属材料层与热熔胶层的结合力。
7.根据权利要求1所述的可穿戴衬底材料表面电路制备方法，其特征在于，所述图形化高分子掩膜通过喷墨打印抗蚀刻墨水、传统电路板干膜或湿膜工艺制备。
8.根据权利要求7所述的可穿戴衬底材料表面电路制备方法，其特征在于，所述抗蚀刻墨水包括抗蚀刻材料和有机溶剂，所述抗蚀刻材料为石蜡、沥青、硬脂酸中的至少两种；所述有机溶剂为二甲苯、乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、乙醇中的至少两种。
9.根据权利要求1所述的可穿戴衬底材料表面电路制备方法，其特征在于，所述压烫处理的温度为60℃ ~ 600℃，时间为5s ~ 100s。
10.权利要求1-9任一项所述方法制备的可穿戴电路，其特征在于，所述可穿戴电路，由可穿戴衬底材料、压烫后的热熔胶层和图形化金属层构成。
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