CN112788856B - 一种成形于面布料上的柔性电路及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成形于面布料上的柔性电路及其制备方法，该方法包括如下步骤：S1.将导电金属箔上下表面分别粘附固定上聚合物薄膜层和下聚合物薄膜层形成复合导电膜材；S2.将复合导电膜材置于切割设备下方，按照电路图进行切割形成导电电路,将电子元件固定于所述导电电路上；S3.在导电电路的上下表面分别粘附固定上布料层和下布料层，即得。优点为：该柔性电路没有上下整面的由聚合物薄膜形成的基材层和保护层，故该柔性电路相对更加轻柔，与布料结合后有轻柔无感的效果；切割形成的导电线路中的每条线路除导电金属层外还具有上下起增强作用的聚合薄膜层，耐水洗耐弯折性能较好；采用直接切割法生产，生产效率高，工艺简单，成本低。

Description

一种成形于面布料上的柔性电路及其制备方法
技术领域
本发明属于柔性电路及可穿戴电子设备领域，具体涉及一种成形于面布料上的柔性电路及其制备方法。
背景技术
目前的柔性电路通常是包括位于底面的基材层、位于中间的电路层及位于上方的保护层，具体可见中国发明专利CN111836462一种穿戴式设备以及中国实用新型专利CN205725175U公开的柔性电路、可穿戴器件及系统中分别均公开了具有上述结构的柔性电路。这种形式的柔性电路由于基材层及保护层分别均是一张完整的塑料膜（PET膜或PI膜等），故其虽有柔性但已有一定硬度且具有明显较强的挠性，另外两层塑料膜也使得柔性电路具有明显的厚度。因此，上述的柔性电路用于可穿戴电子器件与服装布料结合后，穿戴者会明显感觉出结合区域柔性与柔软的布料不同且因结合区域厚度增加而有明显的凸出感，无法达到超薄无感的要求。同时，这种形式的柔性电路与布料的结合通常是利用基材层或保护层与布料粘接，水洗时整块相对较硬的基材层或保护层不容易弯折且受弯折作用时应力集中更易出现破损或部分脱胶，即耐水洗和耐弯折性能差。
因而，有必要提供柔性更好的柔性电路，显然的，若无基材层和/或保护层则柔性电路的柔性会明显提升。但是现有技术中尚未见报道有效的方法可使柔性电路的电路层与布料直接结合而不使用基材层或保护层。中国发明专利CN100469220C公开了一种以无纺布为基底制备柔性电路的方法，其是在模具的辅助下，通过低温磁控溅射的方法在无纺布上以导电良好的金属铝、铜或银溅射在无纺布基底表面形成纳米结构镀层，构建各种具有特定功能的电路。该专利将柔性电路直接与无纺布结合，但其方法复杂，生产效率低，同时形成的柔性电路在布料受拉力作用发生形变时易拉断损坏且耐水洗性能同样较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成形于面布料上的柔性电路及其制备方法，旨在克服现有技术中常规柔性电路具有整面的基材膜层和保护膜层而硬度和厚度相对较大导致的耐弯折耐水洗性能差且无法达到超薄无感要求等诸多不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种成形于面布料上的柔性电路的制备方法，其包括如下步骤：
S1.将导电金属箔上下表面分别粘附固定上聚合物薄膜层和下聚合物薄膜层形成复合导电膜材；
S2.将复合导电膜材置于切割设备下方，按照电路图进行切割形成导电电路,将电子元件固定于所述导电电路上；
S3.在导电电路的上下表面分别粘附固定上布料层和下布料层，即得。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体的或可选的方案。
具体的，S1中上聚合物薄膜层在粘附固定于导电金属箔上表面前按照电路图上连接电子元件的要求预先开设连接端孔。
具体的，S2中切割后先剔除废料再在导电电路上表面的相应连接端孔处固定电子元件或者切割完成后先在导电电路上表面的相应连接端孔处固定电子元件再剔除废料。
可选的，S3中粘附固定上布料层之前先在因切割而暴露的切割面上涂覆UV胶密封。
具体的，S3中先粘附固定上布料层，待固定牢靠后，翻转使底面朝上后再粘附固定下布料层。
可选的，S3中上布料层和下布料层分别均粘附固定后，在剔除废料形成的镂空区利用缝合线沿导电电路的边沿对上布料层和下布料层进行缝合加固。
具体的，所述上聚合物薄膜层和下聚合物薄膜层为聚酰亚胺膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚碳酸酯膜、聚萘二甲酸乙醇酯膜和硅胶膜中的任一种。
具体的，所述导电金属箔为铜箔或铝箔。
具体的，所述切割设备为模切装置。
此外，本发明还提供一种成形于面布料上的柔性电路（包括可穿戴装置），其通过上述的方法制备得到。
与现有技术相比，本发明的优点为：
本发明通过在导电金属箔的双面覆盖聚合物薄膜然后按照电路图切割形成导电电路，最后再固定电子元件和上下布料层，得到柔性电路，该柔性电路没有上下整面的由聚合物薄膜形成的基材层和保护层，故该柔性电路相对更加轻柔，与布料结合后有轻柔无感的效果；导电线路中的每条线路除导电金属层外还具有上下起增强作用的聚合薄膜层，受拉或弯折时不易断裂损坏，故其耐水洗耐弯折性能较好；采用直接切割法生产，生产效率相对于化学蚀刻或导电油墨印刷工艺均有极大提升，工艺简单，成本低；综合而言，本发明提供了一种低成本、耐水洗、与人体亲和力好、超薄无感的，可以高速批量化生产的柔性电路制备方法。
附图说明
图1为本发明提供的成形于布料上的柔性电路制备方法的流程图；
图2为本发明提供的成形于布料上的柔性电路某截面处的示意图（图中各层厚度也仅是示意，各层间的厚度比例没有实际意义）。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1.导电金属箔；2.上聚合物薄膜层；3.下聚合物薄膜层；4.上布料层；5.下布料层。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在本发明的描述中，若用到“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位的术语，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
为免赘述，以下实施例中用到的处理方法若无特别说明则均为本领域的常规方法，用到的装置设备及材料等若无特别说明则均为市售产品。
如图1所示，本发明提供一种成形于面布料上的柔性电路的制备方法，其包括如下步骤：
S1.将导电金属箔1上下表面分别粘附固定上聚合物薄膜层2和下聚合物薄膜层3形成复合导电膜材；
S2.将复合导电膜材置于切割设备下方，按照电路图进行切割形成导电电路,将电子元件固定于所述导电电路上；
S3.在导电电路的上下表面分别粘附固定上布料层4和下布料层5，即得。
上述方法制备的柔性电路在某一截面上的结构示意如图2所示，截面处无电子元件故未显示。
实施例1
本发明提供一种成形于面布料上的柔性电路，其制备方法包括如下步骤：
S1.将导电金属箔（铜箔）上下表面分别粘附固定上聚合物薄膜层（PET膜）和下聚合物薄膜层（PET膜）形成复合导电膜材，其中上聚合薄膜层在粘附固定于导电金属箔上表面前按照电路图上连接电子元件的要求预先开设连接端孔；
S2.将复合导电膜材置于切割设备下方，按照电路图进行切割形成导电电路,然后将电子元件固定于所述导电电路上表面的连接端孔，随后剔除割下的废料，导电电路为镂空结构；
S3.在导电电路的上下表面分别粘附固定上布料层和下布料层，即得，具体操作过程可以是先在导电电路上涂覆UV胶，然后将上布料层粘附于导电电路上表面，光照或加热处理固化牢靠后，翻转180度使底面朝上，重复涂胶及固化过程将下布料层粘附固定于导电电路的另一面。
实施例2
本发明提供一种成形于面布料上的柔性电路，其制备方法包括如下步骤：
S1.将导电金属箔上下表面分别粘附固定上聚合物薄膜层（PI膜）和下聚合物薄膜层（PI膜）形成复合导电膜材，其中上聚合薄膜层在粘附固定于导电金属箔上表面前按照电路图上连接电子元件的要求预先开设连接端孔；
S2.将复合导电膜材置于切割设备下方，按照电路图进行切割形成导电电路,然后先剔除割下的废料，形成镂空的导电电路，然后将电子元件固定于所述导电电路上表面的连接端孔；
S3.在导电电路的上下表面分别粘附固定上布料层和下布料层，即得，具体操作过程可以是先在导电电路上涂覆UV胶，然后将上布料层粘附于导电电路上表面，光照或加热处理固化牢靠后，翻转180度使底面朝上，重复涂胶及固化过程将下布料层粘附固定于导电电路的另一面。
实施例3
本发明提供一种成形于面布料上的柔性电路，其制备方法包括如下步骤：
S1.将导电金属箔（铜箔）上下表面分别粘附固定上聚合物薄膜层（PET膜）和下聚合物薄膜层（PI膜）形成复合导电膜材，其中上聚合薄膜层在粘附固定于导电金属箔上表面前按照电路图上连接电子元件的要求预先开设连接端孔；
S2.将复合导电膜材置于切割设备下方，按照电路图进行切割形成导电电路,然后将电子元件固定于所述导电电路上表面的连接端孔，随后剔除割下的废料，导电电路为镂空结构；若切割后需要移动导电电路，在切割前则需要先在复合电电膜材的下表面预先粘附一层离型纸，切割时仅切割其上的复合导电膜而不切或不切透离型纸，将其作为转移切割后导电电路的载体。
S3.在导电电路的上下表面分别粘附固定上布料层和下布料层，即得，具体操作过程可以是先在导电电路上涂覆UV胶，涂覆时除导电电路（包括电子元件）的顶面涂有UV胶外，因切割而形成的切割面上也涂覆UV胶以将暴露的金属层覆盖密封，增强防水和抗氧化能力，然后将上布料层粘附于导电电路上表面，光照或加热处理固化牢靠后，翻转180度使底面朝上，重复涂胶及固化过程将下布料层粘附固定于导电电路的另一面。若导电电路下表面预先粘附有离型纸，则在上布料层粘附固定并翻转后，要先撕下离型纸，再粘附固定下布料层。
实施例4
本发明提供一种成形于面布料上的柔性电路，其制备方法包括如下步骤：
S1.将导电金属箔（铜箔）上下表面分别粘附固定上聚合物薄膜层（PET膜）和下聚合物薄膜层（PI膜）形成复合导电膜材，其中上聚合薄膜层在粘附固定于导电金属箔上表面前按照电路图上连接电子元件的要求预先开设连接端孔；
S2.将复合导电膜材置于切割设备下方，按照电路图进行切割形成导电电路,然后将电子元件固定于所述导电电路上表面的连接端孔，随后剔除割下的废料，导电电路为镂空结构；
S3.在导电电路的上下表面分别粘附固定上布料层和下布料层，即得，具体操作过程可以是先在导电电路上涂覆UV胶，涂覆时除导电电路的顶面涂有UV胶外，因切割而形成的切割面上也涂覆UV胶以将暴露的金属层覆盖密封，增强防水和抗氧化能力，然后将上布料层粘附于导电电路上表面，光照或加热处理固化牢靠后，翻转180度使底面朝上，重复涂胶及固化过程将下布料层粘附固定于导电电路的另一面，另外为了使导电电路在上下布料层之间得到更加牢固限定固定，可以使用较细且柔软的缝合线沿着导电电路的镂空区边沿使上下布料层缝合固定，如此则导电电路与上下布料层除了胶粘固定外还受到两侧镂空区缝合线的限位作用，有效避免脱落，且布料受拉伸作用时，其抵抗变形的能力也得到加强。
实施例5
本发明提供一种成形于面布料上的柔性电路，其制备方法包括如下步骤：
S1.将导电金属箔（铝箔）上下表面分别粘附固定上聚合物薄膜层（PET膜）和下聚合物薄膜层（PET膜）形成复合导电膜材，其中上聚合薄膜层在粘附固定于导电金属箔上表面前按照电路图上连接电子元件的要求预先开设连接端孔；
S2.将复合导电膜材置于切割设备下方，按照电路图进行切割形成导电电路,然后将电子元件固定于所述导电电路上表面的连接端孔，随后剔除割下的废料，导电电路为镂空结构；
S3.在导电电路的上下表面分别粘附固定上布料层和下布料层，即得，具体操作过程可以是先在导电电路上涂覆UV胶，然后将上布料层粘附于导电电路上表面，光照或加热处理固化牢靠后，翻转180度使底面朝上，重复涂胶及固化过程将下布料层粘附固定于导电电路的另一面。
实施例6
本发明提供一种成形于面布料上的柔性电路，其制备方法包括如下步骤：
S1.将导电金属箔(铝箔）上下表面分别粘附固定上聚合物薄膜层（PI膜）和下聚合物薄膜层（PI膜）形成复合导电膜材，其中上聚合薄膜层在粘附固定于导电金属箔上表面前按照电路图上连接电子元件的要求预先开设连接端孔；
S2.将复合导电膜材置于切割设备下方，按照电路图进行切割形成导电电路,然后将电子元件固定于所述导电电路上表面的连接端孔，随后剔除割下的废料，导电电路为镂空结构；
S3.在导电电路的上下表面分别粘附固定上布料层和下布料层，即得，具体操作过程可以是先在导电电路上涂覆UV胶，然后将上布料层粘附于导电电路上表面，光照或加热处理固化牢靠后，翻转180度使底面朝上，重复涂胶及固化过程将下布料层粘附固定于导电电路的另一面。
可以理解的是，上述各实施例中，所述上聚合物薄膜层和下聚合物薄膜层为除聚酰亚胺膜（PI膜）和聚对苯二甲酸乙二酯膜（PET膜）以外，还可以其他常用的聚合物膜，比如聚碳酸酯膜、聚萘二甲酸乙醇酯膜和硅胶膜中的任一种。使用的所述切割设备，可以为模切装置，优选为专用于金属箔切割的激光切模切机。上布料层和下布料层为常规的布料，比如棉布、化纤布、麻布、毛纺布、丝绸或混纺布。
另外，需要说明的是，上述各实施例中金属箔的厚度约为9-25μm，上下聚合物薄膜层的厚度分别约为20-50μm，上下布料层的厚度分别约为0.1-1.0mm；电子元件的数量可以为一个或多个，包括但不限于微型芯片、贴片电阻、贴片电容或电感元件中的一种或多种。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种成形于面布料上的柔性电路的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将导电金属箔上下表面分别粘附固定上聚合物薄膜层和下聚合物薄膜层形成复合导电膜材；上聚合物薄膜层在粘附固定于导电金属箔上表面前按照电路图上连接电子元件的要求预先开设连接端孔；
S2.将复合导电膜材置于切割设备下方，按照电路图进行切割形成导电电路,将电子元件固定于所述导电电路上；
S3.在导电电路的上下表面分别粘附固定上布料层和下布料层，即得。
2.根据权利要求1所述的一种成形于面布料上的柔性电路的制备方法，其特征在于，S2中切割后先剔除废料再在导电电路上表面的相应连接端孔处固定电子元件或者切割完成后先在导电电路上表面的相应连接端孔处固定电子元件再剔除废料。
3.根据权利要求1所述的一种成形于面布料上的柔性电路的制备方法，其特征在于，S3中粘附固定上布料层之前先在因切割而暴露的切割面上涂覆UV胶并固化密封。
4.根据权利要求1所述的一种成形于面布料上的柔性电路的制备方法，其特征在于，S3中先粘附固定上布料层，待固定牢靠后，翻转使底面朝上后再粘附固定下布料层。
5.根据权利要求1所述的一种成形于面布料上的柔性电路的制备方法，其特征在于，S3中上布料层和下布料层分别均粘附固定后，在剔除废料形成的镂空区利用缝合线沿导电电路的边沿对上布料层和下布料层进行缝合加固。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种成形于面布料上的柔性电路的制备方法，其特征在于，所述上聚合物薄膜层和下聚合物薄膜层为聚酰亚胺膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚碳酸酯膜、聚萘二甲酸乙醇酯膜和硅胶膜中的任一种。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种成形于面布料上的柔性电路的制备方法，其特征在于，所述导电金属箔为铜箔或铝箔。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种成形于面布料上的柔性电路的制备方法，其特征在于，所述切割设备为模切装置。
9.一种成形于面布料上的柔性电路，其特征在于，通过如权利要求1至8任一项所述的方法制备得到。
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