TWI798901B - 電路裝置及其製造方法以及電路系統 - Google Patents

Abstract

一種電路裝置及其製造方法以及電路系統。電路裝置包括可撓性電路板、可撓性封裝材料層以及電子元件。可撓性電路板具有至少一個鏤空圖案，其中可撓性電路板具有內部區域以及圍繞內部區域的周邊區域，且具有彼此相對的第一表面與第二表面。可撓性封裝材料層設置於至少一個鏤空圖案中。電子元件設置於可撓性電路板的第一表面上，且與可撓性電路板電性連接。

Description

電路裝置及其製造方法以及電路系統

本發明是有關於一種電路裝置及其製造方法以及電路系統，且是有關於一種可撓性電路裝置及其製造方法以及電路系統。

近年來，智慧織物以及穿戴裝置的技術在工業、民生、休閒、醫療上已廣大發展。對於一般的智慧織物以及穿戴裝置來說，電子元件通常是以硬式模塑與剛性封裝的方式來設置於電路板上。因此，當使用者進行連續運動、連續彎曲拉伸等複合動作時，可能導致電路板彎摺破裂、電子元件的焊點失效、電子訊號失真等問題。

本發明實施例提供一種電路裝置，其中可撓性電路板具有至少一個鏤空（hollow）圖案，且可撓性封裝材料層設置於所述至少一個鏤空圖案中。

本發明實施例提供一種電路裝置的製造方法，其用以製造上述的電路裝置。

本發明實施例提供一種電路系統，其包括上述的電路裝置。

本發明實施例的電路裝置包括可撓性電路板、可撓性封裝材料層以及電子元件。所述可撓性電路板具有至少一個鏤空圖案，其中所述可撓性電路板具有內部區域以及圍繞所述內部區域的周邊區域，且具有彼此相對的第一表面與第二表面。所述可撓性封裝材料層設置於所述至少一個鏤空圖案中。所述電子元件設置於所述可撓性電路板的所述第一表面上，且與所述可撓性電路板電性連接。

本發明實施例的電路裝置的製造方法包括以下步驟。提供可撓性電路板。於所述可撓性電路板上形成電子元件。於所述可撓性電路板中形成至少一個鏤空圖案。於所述鏤空圖案中填入可撓性封裝材料。

本發明實施例的電路系統包括織物基材、電路裝置以及導線。所述電路裝置設置於所述織物基材上。所述導線設置於所述織物基材上，且與所述電子元件電性連接。所述電路裝置包括可撓性電路板、可撓性封裝材料層以及電子元件。所述可撓性電路板具有至少一個鏤空圖案，其中所述可撓性電路板具有內部區域以及圍繞所述內部區域的周邊區域，且具有彼此相對的第一表面與第二表面。所述可撓性封裝材料層設置於所述至少一個鏤空圖案中。所述電子元件設置於所述可撓性電路板的所述第一表面上，且與所述可撓性電路板電性連接。

為讓本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖作詳細說明如下。

下文列舉實施例並配合附圖來進行詳細地說明，但所提供的實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。此外，附圖僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為了方便理解，在下述說明中相同的元件將以相同的符號標示來說明。

關於本文中所提到「包含」、「包括」、「具有」等的用語均為開放性的用語，也就是指「包含但不限於」。

當以「第一」、「第二」等的用語來說明元件時，僅用於將這些元件彼此區分，並不限制這些元件的順序或重要性。因此，在一些情況下，第一元件亦可稱作第二元件，第二元件亦可稱作第一元件，且此不偏離本發明的範疇。

此外，在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍是一種避免在說明書中逐一列舉所述範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載涵蓋了所述數值範圍內的任意數值，以及涵蓋由所述數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍。

圖1A至圖1C為本發明的第一實施例的電路裝置的製造流程上視示意圖。圖2A至圖2C為沿圖1A至圖1C中的A-A剖線的電路裝置的製造流程剖面示意圖。

同時參照圖1A與圖2A，提供可撓性電路板100。在本實施例中，可撓性電路板100可具有一般熟知的結構。舉例來說，可撓性電路板100可包括絕緣層、設置於絕緣層中的多層線路層設置於絕緣層的表面處的連接墊以及連接這些線路層與連接墊的導通孔，但本發明不以此為限。此外，在本實施例中，可撓性電路板100例如具有介於100 MPa至10 GPa之間的楊氏係數（Young's modulus）。在圖1A與圖2A中，為了使附圖清楚且便於說明，僅繪示出連接墊，未詳細繪示出可撓性電路板100的詳細結構。可撓性電路板100具有彼此相對的第一表面100a與第二表面100b。在本實施例中，第一表面100a為用以設置各種電子元件的表面。因此，第一表面100a可稱為可撓性電路板100的正面，而第二表面100b則可稱為可撓性電路板100的背面。此外，可撓性電路板100包括內部區域100i以及圍繞內部區域100i的周邊區域100p。在本實施例中，內部區域100i為用以設置主要的電子元件的區域。連接墊101設置於可撓性電路板100的第一表面100a處且位於內部區域100i中，作為外部裝置電性連接至可撓性電路板100的連接區域。在其他實施例中，視實際的佈局需求，連接墊101可位於周邊區域100p中。

然後，可於可撓性電路板100的第二表面100b上設置剛性材料層102。在本實施例中，剛性材料層102可位於對應待設置於第一表面100a上的特定電子元件的位置，以對所述特定電子元件提供抗拉伸與抗彎折等特性，避免所述特定電子元件在可撓性電路板100經受拉伸與彎折時受損。在其他實施例中，剛性材料層102可位於對應待設置於第一表面100a上的所有電子元件的位置，或者可省略剛性材料層102。此外，在本實施例中，剛性材料層102例如具有大於3 GPa的楊氏係數。接著，於可撓性電路板100的第一表面100a上設置電子元件104。電子元件104位於內部區域100i中。此時，剛性材料層102可位於特定的電子元件104的下方，較佳是位於特定的電子元件104的正下方。電子元件104可為感測元件、訊號處理元件、訊號傳輸元件、電源等，本發明不對此進行限定。可於第一表面100a上設置多個電子元件104，且這些電子元件104彼此串聯連接或並聯連接，並電性連接至可撓性電路板100。

同時參照圖1B與圖2B，於可撓性電路板100的周邊區域100p中形成鏤空圖案106。鏤空圖案106的形成方法例如是對可撓性電路板100進行機械鑽孔處理、雷射鑽孔處理、機械切割處理或雷射切割處理。鏤空圖案106貫穿可撓性電路板100，亦即鏤空圖案106自第一表面100a延伸至第二表面100b。在本實施例中，鏤空圖案106形成於周邊區域100p中，且位於可撓性電路板100的角落處之外的側邊處。鏤空圖案106可根據實際需求而具有所需的形狀、尺寸與數量，本發明不對此進行限定。

在本實施例中，自可撓性電路板100上方的俯視方向來看，亦即如圖1B所示，在可撓性電路板100的一個側邊處，鏤空圖案106沿可撓性電路板100的邊緣延伸的總長度例如介於所述側邊的長度的1%至90%之間。舉例來說，在可撓性電路板100的右側邊處，鏤空圖案106沿可撓性電路板100的邊緣延伸的總長度（長度L1+長度L2）可介於所述右側邊的長度L的1%至90%之間。此外，這些鏤空圖案106的總面積例如介於可撓性電路板100的面積的1%至50%之間。後續將對上述的總長度範圍以及總面積範圍作進一步的說明。

同時參照圖1C與圖2C，於可撓性電路板100的第一表面100a上形成可撓性封裝材料層108。形成可撓性封裝材料層108的方法例如是進行模製封裝製程。在本實施例中，可撓性封裝材料層108覆蓋可撓性電路板100的第一表面100a以及側壁，並填滿鏤空圖案106。在一實施例中，可撓性封裝材料層108可共形地形成於可撓性電路板100的第一表面100a上。此外，在本實施例中，可撓性封裝材料層108例如具有介於1 MPa至300 MPa之間的楊氏係數。

在圖1C中，為使附圖清楚以及便於說明，僅於鏤空圖案106中繪示可撓性封裝材料層108，但本領域技術人員可明瞭可撓性封裝材料層108覆蓋了第一表面100a。此外，可撓性封裝材料層108暴露出連接墊101，使得外部裝置（未繪示）可經由連接墊101而與可撓性電路板100電性連接。如此一來，可撓性電路板100的周邊區域100p中形成有多個可撓性封裝材料層108。之後，可於可撓性電路板100的第二表面100b上形成封裝層110，以完成本實施例的電路裝置10的製造。此外，在本實施例中，封裝層110例如具有介於1 MPa至300 MPa之間的楊氏係數。因此，在電路裝置10中，剛性材料層102的楊氏係數大於可撓性電路板100的楊氏係數，且可撓性電路板100的楊氏係數大於可撓性封裝材料層108與封裝層110的楊氏係數。

在本實施例中，在形成可撓性封裝材料層108之後，形成封裝層110，但本發明不限於此。在其他實施例中，可在形成封裝層110之後，形成可撓性封裝材料層108。或者，在其他實施例中，可省略封裝層110。

此外，在本實施例中，可撓性封裝材料層108的材料與封裝層110的材料不同，且因此可撓性封裝材料層108與封裝層110之間存在界面，但本發明不限於此。在其他實施例中，可撓性封裝材料層108的材料可與封裝層110的材料相同，且因此可撓性封裝材料層108與封裝層110之間不存在界面。

另外，在本實施例中，可撓性封裝材料層108覆蓋了全部的電子元件104，但本發明不限於此。在其他實施例中，可撓性封裝材料層108可暴露出部分的電子元件104。

在本實施例中，可撓性封裝材料層108設置於可撓性電路板100的周邊區域100p中，基於可撓性封裝材料層108本身的特性，可有效地提高可撓性電路板100的耐拉伸性，進而可避免電路裝置10在連續拉伸的動作中受損。如圖1C所示，在電路裝置10中，可撓性電路板100的四個側邊處皆形成有鏤空圖案106且鏤空圖案106中填有可撓性封裝材料層108，因此當電路裝置10經受X方向上或Y方向上的拉伸力時，可撓性電路板100可具有較大的耐拉伸性。在其他實施例中，取決於電路裝置10的實際應用，可僅在可撓性電路板100的一個、二個或三個側邊處形成鏤空圖案106。

在本實施例中，在可撓性電路板100的一個側邊處，鏤空圖案106沿可撓性電路板100的邊緣延伸的總長度例如介於所述側邊的長度的1%至90%之間。當所述總長度小於所述側邊的長度的1%時，可能無法有效地提高可撓性電路板100的耐拉伸性。當所述總長度大於所述側邊的長度的90%時，可能會導致可撓性電路板100的機械強度降低。在一實施例中，在可撓性電路板100的一個側邊處，鏤空圖案106沿可撓性電路板100的邊緣延伸的總長度可介於所述側邊的長度的2.6%至25.1%之間。

此外，這些鏤空圖案106的總面積例如介於可撓性電路板100的面積的1%至50%之間。當所述總面積小於可撓性電路板100的面積的1%時，可能無法有效地提高可撓性電路板100的耐拉伸性。當所述總面積大於可撓性電路板100的面積的50%時，可能會導致可撓性電路板100的機械強度降低，且導致電子元件104的佈局面積過小。在一實施例中，鏤空圖案106的總面積可為可撓性電路板100的面積的25.1%。

在本實施例中，鏤空圖案106僅形成於可撓性電路板100的周邊區域100p中，且位於可撓性電路板100的角落處之外的側邊處，但本發明不限於此。取決於電路裝置10的實際應用，可將鏤空圖案106形成於可撓性電路板100的其他區域中，以下將對此進行說明。

圖3為本發明的第二實施例的電路裝置的上視示意圖。在本實施例中，與第一實施例相同的元件將以相同的元件符號表示，且不再對其另行說明。參照圖3，本實施例與第一實施例的差別在於：在電路裝置20中，鏤空圖案106僅形成於可撓性電路板100的周邊區域100p中，且位於可撓性電路板100的四個角落處。此外，鏤空圖案106的形狀與尺寸可任意調整，本發明不對此進行限定。取決於電路裝置20的實際應用，在其他實施例中，可僅在可撓性電路板100的一個、二個或三個角落處形成鏤空圖案106。

在本實施例中，在可撓性電路板100的一個側邊處，鏤空圖案106沿可撓性電路板100的邊緣延伸的總長度例如介於所述側邊的長度的1%至90%之間。此外，這些鏤空圖案106的總面積例如介於可撓性電路板100的面積的1%至50%之間。

圖4為本發明的第三實施例的電路裝置的上視示意圖。

在本實施例中，與第一實施例相同的元件將以相同的元件符號表示，且不再對其另行說明。參照圖4，本實施例與第一實施例的差別在於：在電路裝置30中，鏤空圖案106位於可撓性電路板100的角落處之外的一個側邊處，且自可撓性電路板100的邊緣延伸至內部區域100i中。此外，鏤空圖案106的位置、數量、形狀與尺寸可任意調整，本發明不對此進行限定。取決於電路裝置30的實際應用，在其他實施例中，可在可撓性電路板100的角落處之外的二個、三個或四個側邊處形成鏤空圖案106。

圖5為本發明的第四實施例的電路裝置的上視示意圖。在本實施例中，與第一實施例相同的元件將以相同的元件符號表示，且不再對其另行說明。參照圖5，本實施例與第一實施例的差別在於：在電路裝置40中，鏤空圖案106未形成於周邊區域100p中，而是獨立地形成於內部區域100i中。此外，鏤空圖案106的位置、數量、形狀與尺寸可任意調整，本發明不對此進行限定。

此外，根據實際需求，在其他實施例中，可任意地結合第一實施例、第二實施例、第三實施例與第四實施例中的多個或全部，以提高可撓性電路板的耐拉伸性。

圖6A為本發明的第五實施例的電路裝置的上視示意圖。在本實施例中，與第一實施例相同的元件將以相同的元件符號表示，且不再對其另行說明。參照圖6A，本實施例與第一實施例的差別在於：在電路裝置50中，扇形的鏤空圖案106a形成於可撓性電路板100的四個角落處，且條狀的鏤空圖案106b自可撓性電路板100的邊緣延伸至內部區域100i中。此外，電子元件104位於內部區域100i中的元件區R中。

在本實施例中，由於扇形的鏤空圖案106a形成於可撓性電路板100的四個角落處，因此當以扭轉軸AX為中心對電路裝置50進行扭轉時，可使可撓性電路板100具有較高的耐彎摺性。此外，條狀的鏤空圖案106b沿垂直於扭轉軸AX的方向自可撓性電路板100的邊緣延伸至內部區域100i中，因此在上述扭轉的過程中，可使可撓性電路板100具有較高耐拉伸性。如此一來，可有效地避免可撓性電路板100在電路裝置50經受扭轉時受損。

在一實施例中，在電路裝置50設計為以扭轉軸AX為中心軸可順時鐘或逆時鐘扭轉30°的情況下，在可撓性電路板100的一個側邊處，鏤空圖案106a與鏤空圖案106b的總面積介於可撓性電路板100的面積的7.85%至31.4%之間。此外，對於尺寸為80 mm × 50 mm的可撓性電路板100來說，每一個扇形的鏤空圖案106a的半徑r可為5 mm，每一個條狀的鏤空圖案106b的沿可撓性電路板100的邊緣延伸的長度（即鏤空圖案106b的寬度W）可為2 mm。對於元件區R來說，元件區R的長邊的長度L4可介於可撓性電路板100的長邊的長度L3的4/7至5/7之間。對於用以與外部裝置連接的區域來說，相鄰的條狀的鏤空圖案106b間的長度L5可介於可撓性電路板100的長邊的長度L3的1/7至3/14之間。

圖6B為本發明的第六實施例的電路裝置的上視示意圖。請參照圖6B，本實施例與第五實施例的差別在於：在電路裝置60中，可撓性電路板100的四個角落處不具有扇形的鏤空圖案106a。

本發明的電路裝置可設置於織物上且經由導線可連接至外部裝置，以構成本發明的電路系統，且可應用於智慧織物或穿戴裝置。以下將以電路裝置10為例來對本發明實施例的電路系統作說明，且其他實施例的電路裝置可如同電路裝置10設置於織物上。

圖7為本發明的電路系統的上視示意圖。參照圖7，電路系統70包括織物基材700、多個電路裝置10以及導線702。織物基材700可為各種布料，本發明不對此作限定。所述多個電路裝置10設置於織物基材700上。導線702設置於織物基材700上且可連接至電路裝置10的連接墊101，以將所述多個電路裝置10彼此電性連接。此外，根據實際需求，可經由導線702將電路系統70連接至所需的外部裝置704。

電路裝置10可採用各種方式來設置於織物基材700上。如圖8A所示，黏著層800設置於可撓性電路板100的第二表面100b（參見圖2C）與織物基材700之間以及導線702與織物基材700之間。如此一來，電路裝置10以及導線702可穩固地與織物基材700結合。

或者，如圖8B所示，第一固定單元802設置於可撓性電路板100的第二表面100b（參見圖2C）上，第二固定單元804設置於織物基材700上，且第一固定單元802與第二固定單元804附著在一起，使得電路裝置10可穩固地與織物基材700結合。第一固定單元802與第二固定單元804可經由扣件、磁力吸附、靜電吸附或黏貼的方式附著在一起，本發明不對此進行限定。如此一來，電路裝置10可穩固地與織物基材700結合。

或者，如圖8C所示，固定座806設置於織物基材700上，且電路裝置10容置於固定座806中。如此一來，電路裝置10可穩固地與織物基材700結合。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視所附的申請專利範圍所界定者為準。

10、20、30、40、50、60:電路裝置

70:電路系統

100:可撓性電路板

100a:第一表面

100b:第二表面

100i:內部區域

100p:周邊區域

101:連接墊

102:剛性材料層

104:電子元件

106、106a、106b:鏤空圖案

108:可撓性封裝材料層

110:封裝層

700:織物基材

702:導線

704:外部裝置

800:黏著層

802:第一固定單元

804:第二固定單元

806:固定座

AX:扭轉軸

L、L1、L2、L3、L4、L5:長度

R:元件區

r:半徑

W:寬度

圖1A至圖1C為本發明的第一實施例的電路裝置的製造流程上視示意圖。 圖2A至圖2C為沿圖1A至圖1C中的A-A剖線的電路裝置的製造流程剖面示意圖。 圖3為本發明的第二實施例的電路裝置的上視示意圖。 圖4為本發明的第三實施例的電路裝置的上視示意圖。 圖5為本發明的第四實施例的電路裝置的上視示意圖。 圖6A為本發明的第五實施例的電路裝置的上視示意圖。 圖6B為本發明的第六實施例的電路裝置的上視示意圖。 圖7為本發明的電路系統的上視示意圖。 圖8A、圖8B與圖8C分別為電路裝置結合至織物基材的剖面示意圖。

50:電路裝置

100:可撓性電路板

100i:內部區域

100p:周邊區域

101:連接墊

104:電子元件

106a、106b:鏤空圖案

108:可撓性封裝材料層

AX:扭轉軸

L3、L4、L5:長度

R:元件區

r:半徑

W:寬度

Claims (19)

1. 一種電路裝置，包括：可撓性電路板，具有至少一個鏤空圖案，其中所述可撓性電路板具有內部區域以及圍繞所述內部區域的周邊區域，且具有彼此相對的第一表面與第二表面；可撓性封裝材料層，設置於所述至少一個鏤空圖案中；以及電子元件，設置於所述可撓性電路板的所述第一表面上，且與所述可撓性電路板電性連接，其中所述電子元件的位置與所述至少一個鏤空圖案的位置不重疊。
2. 如請求項1所述的電路裝置，其中所述至少一個鏤空圖案位於所述周邊區域中。
3. 如請求項2所述的電路裝置，其中所述至少一個鏤空圖案位於所述可撓性電路板的角落處。
4. 如請求項2所述的電路裝置，其中所述至少一個鏤空圖案位於所述可撓性電路板的角落處之外的側邊處。
5. 如請求項2所述的電路裝置，其中所述至少一個鏤空圖案自所述可撓性電路板的邊緣延伸至所述內部區域中。
6. 如請求項2所述的電路裝置，其中自所述可撓性電路板上方的俯視方向來看，在所述可撓性電路板的一個側邊處，所述至少一個鏤空圖案沿所述可撓性電路板的邊緣延伸的總長度介於所述側邊的長度的1%至90%之間。
7. 如請求項1所述的電路裝置，其中自所述可撓性電路板上方的俯視方向來看，所述至少一個鏤空圖案的總面積介於所述可撓性電路板的面積的1%至50%之間。
8. 如請求項1所述的電路裝置，其中所述鏤空圖案獨立地位於所述內部區域中。
9. 如請求項1所述的電路裝置，更包括剛性材料層，設置於所述可撓性電路板的所述第二表面上，且位於所述電子元件的下方。
10. 如請求項1所述的電路裝置，其中所述可撓性封裝材料層覆蓋所述可撓性電路板的所述第一表面。
11. 如請求項1所述的電路裝置，更包括封裝層，設置於所述可撓性電路板的所述第二表面上。
12. 如請求項11所述的電路裝置，其中所述封裝層的材料與所述可撓性封裝材料層的材料相同。
13. 一種電路系統，包括：織物基材；電路裝置，設置於所述織物基材上，其中所述電路裝置包括：可撓性電路板，具有至少一個鏤空圖案，其中所述可撓性電路板具有內部區域以及圍繞所述內部區域的周邊區域，且具有彼此相對的第一表面與第二表面；可撓性封裝材料層，設置於所述鏤空圖案中；以及 電子元件，設置於所述可撓性電路板的所述第一表面上，且與所述可撓性電路板電性連接；以及導線，設置於所述織物基材上，且與所述電子元件電性連接，其中所述電子元件的位置與所述至少一個鏤空圖案的位置不重疊。
14. 如請求項13所述的電路系統，更包括黏著層，設置於所述可撓性電路板的所述第二表面與所述織物基材之間以及所述導線與所述織物基材之間。
15. 如請求項13所述的電路系統，更包括第一固定單元與第二固定單元，其中所述第一固定單元設置於所述可撓性電路板的所述第二表面上，所述第二固定單元設置於所述織物基材上，且所述第一固定單元與所述第二固定單元附著在一起。
16. 如請求項15所述的電路系統，其中所述第一固定單元與第二固定單元以扣件、磁力吸附、靜電吸附或黏貼的方式附著在一起。
17. 如請求項13所述的電路系統，更包括固定座，設置於所述織物基材上，其中所述電路裝置容置於所述固定座中。
18. 如請求項13所述的電路系統，其中所述可撓性電路板包括暴露於所述第一表面處的連接墊，且所述導線與所述連接墊連接。
19. 一種電路裝置的製造方法，包括：提供可撓性電路板； 於所述可撓性電路板上形成電子元件；於所述可撓性電路板中形成至少一個鏤空圖案；以及於所述鏤空圖案中填入可撓性封裝材料，其中所述電子元件的位置與所述至少一個鏤空圖案的位置不重疊。

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