CN117295255A - 一种可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法，属于电子电路技术领域。该方法通过制备了一种可同时黏附硅胶和聚酰亚胺的复合胶水，并且通过印刷工艺和热压工艺实现柔性电路板和可拉伸电路板的粘接；粘合后的复合电路板，再通过激光钻孔和电镀工艺实现柔性电路板和可拉伸电路板的电气互连。该结合方法为可穿戴智能医疗设备的推广应用奠定了良好的基础。
Description
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法。
背景技术
随着电子电路技术在医疗领域的的广泛发展，可穿戴智能医疗设备逐步受到关注。可穿戴智能医疗设备是指将智能电子设备穿戴于皮肤附近或贴覆于皮肤表面，进行信号检测、传输并分析的集成应用。在可穿戴智能医疗设备中，电子皮肤贴片更是具备巨大潜在需求。电子皮肤贴片为满足贴附人体皮肤的应用场景，需要电路的单元具备柔性、能够与皮肤完美贴附。电子皮肤贴片普遍由前端传感单元和后端处理单元构成；其中，传感单元常用于贴覆于皮肤待检测处，如关节部位、头部等区域，因此需要器件具有可拉伸性能；处理单元通常由多层复杂电路构成，包含微控制器芯片以及外围硬件电路，一般仅需要能够贴覆在皮肤表面即可。
现有技术中，柔性电路已经得到成熟的发展，其在制备多层复杂电路上具备高可行性，文献(Thin,soft,wearable system for continuous wireless monitoring ofartery blood pressur e)中采用柔性电路技术制备了血压信号的处理单元，实现前端血压传感器信号的采集、处理和传输。虽然柔性电子技术工艺已经成熟，但是在电子皮肤的应用中，传感单元需要贴附人体活动部位，直接通过采集人体皮肤形变从而实现运动、心率、脉搏等人体生理指标的精准监测，而柔性电子技术达不到使用要求。因为柔性电子技术一般是以柔性材料作为基底，如聚酰亚胺，使得制备的传感器一般仅具有弯曲功能，而不具备拉伸功能；即使有一些传感器通过采用图形化增加器件的可拉伸性，但是上述图形化方案通常需要对聚酰亚胺层同时进行图形化，电路因此缺乏基底无法保持原有形状。而可拉伸电子技术采用可拉伸基底制备，如硅橡胶，本身不仅可弯曲，还可以拉伸，贴覆于皮肤表面更能检测皮肤的改变(Wrap-like tr ansfer printing for three-dimensional curvyelectronics)。因此，在电子皮肤的应用中，可以在前端采用可拉伸电子技术、后端采用柔性电子技术相结合的方案，能最大化提升电子皮肤的应用可靠性。
但是，硅橡胶难以通过常规粘结剂与聚酰亚胺进行粘合。因此，如何实现柔性电路和可拉伸电路的互连就成为一个亟待解决的问题。
发明内容
针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法。该方法通过制备了一种可同时黏附硅胶和聚酰亚胺的复合胶水，并且通过印刷工艺和热压工艺实现柔性电路板和可拉伸电路板的粘接；粘合后的复合电路板，再通过激光钻孔和电镀工艺实现柔性电路板和可拉伸电路板的电气互连。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法，包括以下步骤：
步骤1：将液态硅橡胶与热熔胶液混合，得到复合胶水，液态硅橡胶与热熔胶液的体积比为1：(1-2)；
步骤2：将步骤1的复合胶水印刷在柔性电路板的连接区，并常温干燥，去除复合胶水中的有机溶剂，避免连接处气泡产生；然后将可拉伸电路板的连接区贴附在柔性电路板连接区域，并进行热压；热压后，采用夹具固定，保证柔性电路板和可拉伸电路板贴合的压力；
步骤3：将步骤2中用夹具固定的电路板放置于烘箱进行保温，确保胶水完全固化；待固化后，取出电路板，拆除夹具；
步骤4：对步骤3得到的复合电路板的线路连接区域进行激光钻孔，然后依次用去离子水、酒精和去离子水进行超声清洗，去除钻污；
步骤5：对步骤4得到复合电路板采用黑孔工艺，在孔内壁形成一层炭黑导电层，然后进行电镀，从而使柔性电路板和可拉伸电路板的电路电气互连。
进一步地，步骤1中可采用单组份或者双组分的热固化硅橡胶，例如聚二甲基硅氧烷、Ecoflex等；热熔胶液可采用丙烯酸热熔胶、环氧树脂热熔胶或聚酰亚胺热熔胶。
进一步地，步骤2中的印刷技术可采用丝网印刷、涂覆印刷或狭缝涂布技术；热压工艺参数为：热压温度为150-180℃，压力为10-14Mpa。
进一步地，步骤3中的保温温度为80-150℃，保温时间为1-10h。
进一步地，步骤4中激光可用紫外波段激光或红外波段激光。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明通过液态硅橡胶与热熔胶液混合得到的复合胶水，实现了柔性电路板和可拉伸电路板的粘接，复合胶水的使用较单独成份的使用，使得可拉伸电路和柔性电路连接区域的结合力提升好几个数量级；同时，本发明方法结合激光打孔-黑孔工艺-电镀工艺，实现了柔性电路板和可拉伸电路板的电气互连。该结合方法为可穿戴智能医疗设备的推广应用奠定了良好的基础。
附图说明
图1为本发明单层可拉伸电路板与单层柔性电路板连接的结构示意图。
图2为本发明单层可拉伸电路板与两个单层柔性电路板连接的结构示意图。
图3为本发明实施例1和对比例1制备的电路板的剥离强度对比图。
图中，1为柔性电路板电路层、2为柔性电路板聚酰亚胺介质层，3为黏附层、4为可拉伸电路板电路层，5为可拉伸电路硅橡胶介质层、6为电镀过孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本发明作进一步地详细描述。
实施例1
一种可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法，包括以下步骤：
步骤1：将液态硅橡胶与热熔胶液混合，得到复合胶水，液态硅橡胶与热熔胶液的体积比为1:1；
步骤2：将步骤1的复合胶水印刷在柔性电路板的连接区，并常温干燥，去除复合胶水中的有机溶剂，避免连接处气泡产生，此时，复合胶水中硅橡胶处于半固化状态；然后将可拉伸电路板的连接区贴附在柔性电路板连接区域，并进行热压，热压温度为180℃，压力为14MPa；热压后，采用夹具固定，保证柔性电路板和可拉伸电路板贴合的压力；
步骤3：将步骤2中用夹具固定的电路板放置于150℃的烘箱进行保温1h，确保胶水完全固化；固化后，待烘箱降温至常温，取出电路板，拆除夹具；
步骤4：对步骤3得到的复合电路板进行激光钻孔，然后依次用去离子水、酒精和去离子水进行超声清洗，去除钻污；
步骤5：对步骤4得到复合电路板采用黑孔工艺，依次浸泡在清洗剂溶液、整孔剂溶液、黑孔液和微蚀液中(所用溶液均为标注商用溶液)，在孔内壁形成一层炭黑导电层，然后进行电镀，电镀电流为2A/dm2,电镀时间为1小时，从而使柔性电路板和可拉伸电路板的电路电气互连。
本实施例制备得到的单层可拉伸电路板与单层柔性电路板连接的结构示意图如图1所示，其中，1为柔性电路板电路层、2为柔性电路板聚酰亚胺介质层，3为黏附层、4为可拉伸电路板电路层，5为可拉伸电路硅橡胶介质层、6为电镀过孔。
实施例2
按照实施例1的步骤将可拉伸电路板与单层柔性电路板连接，仅调整步骤1中液态硅橡胶与热熔胶液的体积比为1：2，其它步骤不变。
实施例3
本实施例将单层可拉伸电路板与两个单层柔性电路板连接，制备过程按照实施例1的步骤，仅将步骤2中，在柔性电路板连接区域的上下两面分别用复合胶水粘附可拉伸电路板的连接区，其它步骤不变。
本实施例的电路板连接的结构示意图如图2所示。
对比例1
按照按照实施例1的步骤将可拉伸电路板与单层柔性电路板连接，仅将步骤1中的复合胶水调整为液态硅橡胶和热熔胶水，其它步骤不变。
对分别使用硅橡胶、热熔胶胶水和复合胶水粘合的可拉伸电路板与单层柔性电路板进行90度的机械剥离测试，剥离测试结果如图3所示。从图3可以看出，复合胶水的剥离强度明显高于另外两种胶水，并且复合胶水相较于热熔胶水提高了7倍，相较于硅橡胶胶水提高了1.75倍。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。
Claims (6)
1.一种可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将液态硅橡胶与热熔胶液混合，得到复合胶水，液态硅橡胶与热熔胶液的体积比为1：(1-2)；
步骤2：将步骤1的复合胶水印刷在柔性电路板的连接区，并常温干燥；然后将可拉伸电路板的连接区贴覆于柔性电路板连接区域，并进行热压；热压后，采用夹具固定，保证柔性电路板和可拉伸电路板贴合的压力；
步骤3：将步骤2中用夹具固定的电路板放置于烘箱进行保温，确保胶水完全固化；待固化后，取出电路板，拆除夹具；
步骤4：对步骤3得到的复合电路板的线路连接区域进行激光钻孔，然后依次用去离子水、酒精和去离子水进行超声清洗；
步骤5：对步骤4得到复合电路板采用黑孔工艺，使孔内壁形成一层炭黑导电层，然后进行电镀，从而使柔性电路板和可拉伸电路板的电路电气互连。
2.如权利要求1所述的可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法，其特征在于，步骤1中液态硅橡胶为单组份或者双组分的热固化硅橡胶；热熔胶液为丙烯酸热熔胶、环氧树脂热熔胶或聚酰亚胺热熔胶。
3.如权利要求2所述的可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法，其特征在于，所述热固化硅橡胶为聚二甲基硅氧烷或Ecoflex。
4.如权利要求1所述的可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法，其特征在于，步骤2中的印刷技术采用丝网印刷、涂覆印刷或狭缝涂布技术；热压工艺参数为：热压温度为150-180℃，压力为10-14Mpa。
5.如权利要求1所述的可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法，其特征在于，步骤3中的保温温度为80-150℃，保温时间为1-10h。
6.如权利要求1所述的可拉伸电路板和柔性电路板结合的方法，其特征在于，步骤4中激光采用紫外波段激光或红外波段激光。
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