TWI778684B - 感壓電路板及感壓電路板的製作方法 - Google Patents

感壓電路板及感壓電路板的製作方法 Download PDF

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徐筱婷
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Abstract

一種感壓電路板，包括：介質層、線路層、應變層以及保護層，線路層位於介質層的表面；應變層位於與線路層同側的介質層的表面；保護層位於線路層以及應變層的表面；其中，感壓電路板包括依次連接的第一銅區、第二銅區以及無銅區；線路層位於第一銅區以及第二銅區，沿線路層與介質層的疊設方向，位於第一銅區的線路層的厚度大於位於第二銅區的厚度，位於第二銅區的線路層呈網格狀；應變層位於無銅區並與線路層連接；保護層位於第二銅區的線路層的表面並覆蓋應變層。本申請還提供一種感壓電路板的製作方法。

Description

感壓電路板及感壓電路板的製作方法
本申請涉及壓力感測器領域，尤其涉及一種感壓電路板及感壓電路板的製作方法。
隨著智慧化生活的發展，智慧化設備應用在各種領域，例如通訊領域、醫療領域、汽車領域、工控領域等，而智慧化設備離不開壓力感測器的使用。
現有的壓力感測器包括電容式壓力感測器、電阻式壓力感測器、壓電陶瓷壓力感測器。電容式壓力感測器所需的加工精度高；電阻式壓力感測器線性度差、耐用性差；壓電陶瓷壓力感測器的製作需要高溫燒結、製作工藝難度大，且只能測試瞬間壓力，且上述壓力感測器上下兩表面均需要有支撐。
因此，有必要提供一種能夠解決上述技術問題的感壓電路板。
另，還有必要提供一種感壓電路板的製作方法。
一種感壓電路板，包括：介質層、線路層、應變層以及保護層，線路層位於所述介質層的表面；應變層位於與所述線路層同側的所述介質層的表面；保護層位於所述線路層以及所述應變層的表面；其中，所述感壓電路板 包括依次連接的第一銅區、第二銅區以及無銅區；所述線路層位於所述第一銅區以及所述第二銅區，沿所述線路層與所述介質層的疊設方向，位於所述第一銅區的線路層的厚度大於位於所述第二銅區的厚度，位於所述第二銅區的所述線路層呈網格狀；所述應變層位於所述無銅區並與所述線路層連接；所述保護層位於所述第二銅區的線路層的表面並覆蓋所述應變層。
在一些實施方式中，所述網格狀的線路層包括交錯網格式線路、不交錯波紋式線路以及馬蹄鐵型線路中的至少一種。
在一些實施方式中，沿所述線路層與所述介質層的疊設方向，所述應變層的厚度大於位於所述第二銅區的所述線路層的厚度。
在一些實施方式中，所述應變層還位於所述第二銅區，並覆蓋位於所述第二銅區的線路層的部分表面，位於所述第二銅區與應變層與所述線路層形成交疊結構。
在一些實施方式中，所述感壓電路板還包括三個具有固定電阻值的電阻，三個所述電阻與所述應變層形成惠斯通電橋。
在一些實施方式中，所述感壓電路板還包括絕緣層，所述絕緣層覆蓋位於所述第一銅區的線路層的表面。
在一些實施方式中，包括以下步驟：提供一覆銅基板，包括介質層以及位於所述介質層表面的銅層；對所述銅層進行局部減銅處理，形成第二銅區和第一銅區；去除位於所述第二銅區的部分銅層形成無銅區，以使所述介質層的部分暴露出來，對所述銅層進行線路製作形成線路層，其中，將剩餘位於所述第二銅區的所述銅層進行網格化處理形成網格狀線路層；在所述無銅區的所述介質層的表面形成應變層；在所述第二銅區的所述線路層表面形成保護層，所述保護層還覆蓋所述應變層，從而形成所述感壓電路板。
在一些實施方式中，沿所述銅層與所述介質層的疊設方向，所述應變層的厚度大於位於所述第二銅區的所述線路層的厚度。
在一些實施方式中，在形成所述應變層的步驟中，所述應變層還覆蓋與所述第二銅區鄰接的線路層表面。
在一些實施方式中，在形成所述線路層的步驟之後，所述製作方法還包括：在位於所述第一銅區的線路層的表面形成絕緣層。
本申請提供的感壓電路板，通過設置於介質層表面的線路層、應變層，在應變層受到外力作用時，應變層的電阻發生變化，進而使得感壓電路板在電性迴路中的電阻發生改變。當電阻發生改變時，電性迴路中監測的電壓會發生改變，根據電壓變化的大小計算應變層受到的外力的大小，其中，應變層在受到外力作用時電阻發生線性變化，失去外力作用時電阻值才恢復，可以測試任意時段受到的外力大小，且線性度好；通過位於應變層的保護層的設置，提高所述感壓電路板的耐用性；在感壓電路板的第二銅區，設置網格狀的線路層，提升線路層的應變能力，從而提升感壓電路板的靈敏度；線路層、應變層以及保護層的一側設置所述介質層，簡化感壓電路板的結構；所述感壓電路板，製作方法簡單。
100:感壓電路板
10:覆銅基板
12:介質層
14:銅層
145:線路層
20:絕緣層
30:應變層
40:保護層
I:第一銅區
II:第二銅區
III:無銅區
R1、R2、R3、Rx:電阻
圖1為本申請實施例提供的包括介質層以及銅層的覆銅基板的截面示意圖。
圖2為對圖1所示的銅層進行局部減銅處理，形成第二銅區和第一銅區的截面示意圖。
圖3為去除圖2所示的位於所述第二銅區的部分銅層形成無銅區、並對所述銅層進行線路製作形成線路層形成網格狀線路層的截面示意圖。
圖4為本申請一實施方式形成的交錯網格式線路層的俯視圖。
圖5為本申請另一實施方式形成的不交錯波紋式線路層的俯視圖。
圖6為本申請再一實施方式形成的馬蹄鐵型線路層的俯視圖。
圖7為在圖3所示的所述第一銅區形成覆蓋所述線路層的絕緣層的截面示意圖。
圖8為在圖7所示的位於無銅區的介質層的表面形成應變層的截面示意圖。
圖9為在圖8所示的位於第二銅區的線路層表面以及所述應變層的表面形成保護層，從而形成所述感壓電路板的截面示意圖。
圖10為本申請一實施方式中的應變層形成的惠斯通電橋的連接示意圖。
為了能夠更清楚地理解本申請的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本申請進行詳細描述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請的實施方式及實施方式中的特徵可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本申請，所描述的實施方式僅僅是本申請一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基於本申請中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本申請保護的範圍。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本申請的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本申請。本文所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的所有的和任意的組合。
在本申請的各實施例中，為了便於描述而非限制本申請，本申請專利申請說明書以及申請專利範圍中使用的術語“連接”並非限定於物理的或者機械的連接，不管是直接的還是間接的。“上”、“下”、“上方”、“下方”、“左”、“右”等僅用於表示相對位置關係，當被描述物件的絕對位置改變後，則該相對位置關係也相應地改變。
請參閱圖1至圖10，本申請實施例提供一種感壓電路板100的製作方法，包括以下步驟：
步驟S1：請參閱圖1，提供一覆銅基板10，包括介質層12以及位於所述介質層12表面的銅層14。
所述介質層12的材質可以為剛性材質，也可以為可撓性材質。所述介質層12的材質可以包括但不限於聚醯亞胺(Polyimide，PI)、滌綸樹脂(Polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester，PEN)、液晶高分子聚合物(liquid crystal polymer，LCP)以及改性聚醯亞胺(modified polyimide，MPI)等。
所述銅層14可以位於所述介質層12的其中一表面，或者位於所述介質層12的相對兩表面。在本實施方式中，所述銅層14位於所述介質層12的其中一表面。
在一些方式中，所述介質層12中還可以埋設有與所述銅層14電連接的內埋線路層(圖未示)，以使得製得的所述感壓電路板100具有多層線路層。
步驟S2：請參閱圖2，對所述銅層14進行局部減銅處理，形成第二銅區II和第一銅區I。
去除部分所述銅層14，以使部分區域的銅層14的厚度減薄，其他區域的銅層14的厚度保持不變，銅層14的厚度減薄的區域為所述第二銅區II，銅層14的厚度保持不變的區域為所述第一銅區I。
步驟S3：請參閱圖3至圖6，去除位於所述第二銅區II的部分銅層14形成無銅區III，以使所述介質層12的部分暴露出來，對所述銅層14進行線路製作形成線路層145，其中，將剩餘位於所述第二銅區II的所述銅層14進行網格化處理形成網格狀線路層145。
可以理解地，位於所述無銅區III的所述介質層12的表面未設置所述銅層14。
所述無銅區III與所述第一銅區I通過所述第二銅區II間隔設置，所述第一銅區I、所述第二銅區II以及所述無銅區III的表面依次形成臺階狀，即，沿所述銅層14與所述介質層12的疊加方向，位於所述第一銅區I的銅層14的厚度大於位於所述第二銅區II的銅層14的厚度。
將剩餘位於所述第二銅區II的所述銅層14進行網格化處理，將位於所述第二銅區II的部分所述銅層14再次進行減薄或者去除，以形成網格狀。在本實施方式中，將位於所述第二銅區II的部分所述銅層14進行去除，並露出所述介質層12的表面。
所述網格化處理形成的網格狀的線路層145之間可以相互連接或者不連接，包括但不限於交錯網格式線路(請參閱圖4)、不交錯波紋式線路(請參閱圖5)以及馬蹄鐵型線路(請參閱圖6)。所述網格狀的線路層145的形成，在受到外力作用時，更容易產生形變，從而有利於提升線路層145的應變能力。
步驟S4：請參閱圖7，在所述第一銅區I形成覆蓋所述線路層145的絕緣層20。
所述絕緣層20用於防止所述線路層145氧化。
步驟S5：請參閱圖8，在所述無銅區III的所述介質層12的表面形成應變層30。
所述應變層30的材質為在受到外力時產生形變而導致電阻發生變化的材質，包括但不限於金屬、含碳類導電樹脂等。
在形成所述應變層30的過程中，所述應變層30的厚度大於所述第二銅區II的銅層14的厚度，由於所述應變層30的流動性，所述應變層30還覆蓋與所述第二銅區II鄰接的線路層145表面，所述應變層30蓋住至少部分位於所述第二銅區II的線路層145，即所述應變層30與所述線路層145形成交疊結構，增加所述應變層30與所述線路層145的接觸面積，提升連接可靠性，避免接觸不良。
在一些實施方式中，在形成所述應變層30之前，還包括在所述線路層145的表面形成處理層的步驟，防止所述線路層145氧化。
步驟S6：請參閱圖9，在所述第二銅區II的所述線路層145表面形成保護層40，所述保護層40還覆蓋所述應變層30，從而形成所述感壓電路板100。
所述保護層40的材質為絕緣的油墨層，所述油墨層具有良好的延展性，在受到外力作用時，所述保護層40不會出現裂紋。
在一些實施方式中，形成所述絕緣層20的步驟可以在形成所述應變層30和/或所述保護層40的步驟之後。
請參閱圖10，所述感壓電路板100還包括三個具有固定電阻值的電阻R1、電阻R2、電阻R3，電阻R1與電阻R2串聯，電阻R3與應變層30組成的電阻Rx串聯，然後將串聯後的電阻R1與電阻R2與串聯後的電阻R3和電阻Rx並聯，從而形成惠斯通電橋，利用電橋的特性構建整個電路迴路，使得感壓電路板100可以更加靈敏、有效的工作。
具體地，電阻R1與電阻R2之間具有點B，電阻R3與電阻Rx之間具有點D，點B與點D可連接一靈敏電流計，用於檢測點B與點D之間的電壓變化情況。應變層30組成的電阻Rx發生變化時，圖中B，D兩點之間的電壓發生變化， 通過採集電壓的變化，經過計算可以得出電阻Rx的變化量，從而計算出應變層30所受到的外力的大小。
請再次參閱圖9，本申請還提供一種感壓電路板100，所述感壓電路板100包括介質層12、線路層145、應變層30以及保護層40。所述線路層145位於所述介質層12的表面；所述應變層30位於與所述線路層145同側的所述介質層12的表面；所述保護層40位於所述線路層145以及所述應變層30的表面。
其中，所述感壓電路板100包括依次連接的第一銅區I、第二銅區II以及無銅區III；所述線路層145位於所述第一銅區I以及所述第二銅區II，沿所述線路層145與所述介質層12的疊設方向，位於所述第一銅區I的線路層145的厚度大於位於所述第二銅區II的線路層145的厚度，位於所述第二銅區II的所述線路層145呈網格狀；所述應變層30位於所述無銅區III並與所述線路層145連接；所述保護層40位於所述第二銅區II的線路層145的表面並覆蓋所述應變層30。
所述保護層40在受到外力作用時，外力作用傳遞給所述應變層30，所述應變層30在外力作用下產生應變，應變層30的電阻發生變化，進而使得感壓電路板100在電性迴路中的電阻發生改變。當電阻發生改變時，電性迴路中監測的電壓會發生改變，根據電壓變化的大小計算應變層30受到的外力的大小。
所述介質層12的材質可以為剛性材質，也可以為可撓性材質。所述介質層12的材質可以包括但不限於聚醯亞胺(Polyimide，PI)、滌綸樹脂(Polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester，PEN)、液晶高分子聚合物(liquid crystal polymer，LCP)以及改性聚醯亞胺(modified polyimide，MPI)等。在一些實施方式中，所述介質層12的材質為可撓性材質，使得所述感壓電路板100具有柔性，在合適的位置進行彎折，以滿足用戶不同的需求。
所述網格狀的線路層145之間可以相互連接或者不連接，包括但不限於交錯網格式線路、不交錯波紋式線路以及馬蹄鐵型線路中的至少一種。所述網格狀的線路層145的形成，在受到外力作用時，更容易產生形變，從而有利於提升線路層145的應變能力。
在一些實施方式中，沿所述線路層145與所述介質層12的疊設方向，所述應變層30的厚度大於位於所述第二銅區II的所述線路層145的厚度，以使至少部分應變層30蓋住至少部分位於所述第二銅區II的線路層145，即所述應變層30與所述線路層145形成交疊結構，增加所述應變層30與所述線路層145的接觸面積，提升連接可靠性，避免接觸不良。
在一些實施方式中，所述應變層30還位於所述第二銅區II，並覆蓋位於所述第二銅區II的線路層145的部分表面，位於所述第二銅區II與應變層30與所述線路層145形成交疊結構。
所述保護層40位於所述線路層145以及所述應變層30的表面。一方面，所述保護層40用於保護所述線路層145，防止所述線路層145氧化；另一方面，所述保護層40還具有延展性，防止所述保護層40收到外力作用時，所述保護層40不會出現裂紋。
在一些實施方式中，所述感壓電路板100還包括絕緣層20，所述絕緣層20覆蓋位於所述第一銅區I的線路層145的表面，用於保護所述線路層145。
請再次參閱圖10，所述感壓電路板100還包括三個具有固定電阻值的電阻R1、電阻R2、電阻R3，電阻R1與電阻R2串聯，電阻R3與應變層30組成的電阻Rx串聯，然後將串聯後的電阻R1與電阻R2與串聯後的電阻R3和電阻Rx並聯，從而形成惠斯通電橋，利用電橋的特性構建整個電路迴路，使得感壓電路板100可以更加靈敏、有效的工作。
本申請提供的感壓電路板100，通過設置於介質層12表面的線路層145、應變層30，在應變層30受到外力作用時，應變層30的電阻發生變化，進而使得感壓電路板100在電性迴路中的電阻發生改變，電性迴路中監測的電壓會發生改變，根據電壓變化的大小計算應變層30受到的外力的大小；其中，應變層30在受到外力作用時電阻發生線性變化，失去外力作用時電阻值才恢復，可以測試任意時段受到的外力大小，且線性度好；通過位於應變層30的保護層40的設置，提高所述感壓電路板100的耐用性；在感壓電路板100的第二銅區II，設置網格狀的線路層145，提升線路層145的應變能力，從而提升感壓電路板100的靈敏度；線路層145、應變層30以及保護層40的一側設置所述介質層12，簡化感壓電路板100的結構；所述感壓電路板100，製作方法簡單。
以上實施方式僅用以說明本申請的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施方式對本申請進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本申請的技術方案進行修改或等同替換都不應脫離本申請技術方案的精神和範圍。
100:感壓電路板
12:介質層
145:線路層
20:絕緣層
30:應變層
40:保護層
I:第一銅區
II:第二銅區
III:無銅區

Claims (10)

  1. 一種感壓電路板，其改良在於，包括：介質層；線路層，位於所述介質層的表面；應變層，位於與所述線路層同側的所述介質層的表面；以及保護層，位於所述線路層以及所述應變層的表面；其中，所述感壓電路板包括依次連接的第一銅區、第二銅區以及無銅區；所述線路層位於所述第一銅區以及所述第二銅區，沿所述線路層與所述介質層的疊設方向，位於所述第一銅區的線路層的厚度大於位於所述第二銅區的線路層的厚度，位於所述第二銅區的所述線路層呈網格狀；所述應變層位於所述無銅區並與所述線路層連接；所述保護層位於所述第二銅區的線路層的表面並覆蓋所述應變層。
  2. 如請求項1所述之感壓電路板，其中所述網格狀的線路層包括交錯網格式線路、不交錯波紋式線路以及馬蹄鐵型線路中的至少一種。
  3. 如請求項1所述之感壓電路板，其中沿所述線路層與所述介質層的疊設方向，所述應變層的厚度大於位於所述第二銅區的所述線路層的厚度。
  4. 如請求項3所述之感壓電路板，其中所述應變層還位於所述第二銅區，並覆蓋位於所述第二銅區的線路層的部分表面，位於所述第二銅區與應變層與所述線路層形成交疊結構。
  5. 如請求項1所述之感壓電路板，其中所述感壓電路板還包括三個具有固定電阻值的電阻，三個所述電阻與所述應變層形成惠斯通電橋。
  6. 如請求項1所述之感壓電路板，其中所述感壓電路板還包括絕緣層，所述絕緣層覆蓋位於所述第一銅區的線路層的表面。
  7. 一種感壓電路板的製作方法，其改良在於，包括以下步驟： 提供一覆銅基板，包括介質層以及位於所述介質層表面的銅層；對所述銅層進行局部減銅處理，形成第二銅區和第一銅區；去除位於所述第二銅區的部分銅層形成無銅區，以使所述介質層的部分暴露出來，對所述銅層進行線路製作形成線路層，其中，將剩餘位於所述第二銅區的所述銅層進行網格化處理形成網格狀線路層；在所述無銅區的所述介質層的表面形成應變層；以及在所述第二銅區的所述線路層表面形成保護層，所述保護層還覆蓋所述應變層，從而形成所述感壓電路板。
  8. 如請求項7所述之感壓電路板的製作方法，其中沿所述銅層與所述介質層的疊設方向，所述應變層的厚度大於位於所述第二銅區的所述線路層的厚度。
  9. 如請求項8所述之感壓電路板的製作方法，其中在形成所述應變層的步驟中，所述應變層還覆蓋與所述第二銅區鄰接的線路層表面。
  10. 如請求項7所述之感壓電路板的製作方法，其中在形成所述線路層的步驟之後，所述製作方法還包括：在位於所述第一銅區的線路層的表面形成絕緣層。
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