TWI843234B

TWI843234B - 柔性電路板及其製作方法

Info

Publication number: TWI843234B
Application number: TW111138986A
Authority: TW
Inventors: 何四紅; 何艷瓊; 李彪
Original assignee: 大陸商鵬鼎控股（深圳）股份有限公司; 大陸商慶鼎精密電子（淮安）有限公司; 鵬鼎科技股份有限公司
Priority date: 2022-09-19
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2024-05-21

Abstract

本申請提供一種柔性電路板，包括基材層、設於所述基材層一側的多個連接線路、設於所述連接線路背離所述基材層一側的內部電極、設於相鄰所述內部電極之間以及最外側所述內部電極兩側的熱敏電阻體以及設於所述內部電極一端的端子電極，所述內部電極、熱敏電阻體和所述端子電極形成熱敏電阻感測部。所述柔性電路板可自身實現溫度採集而不需要額外焊接熱敏電阻零件，有利於溫度檢測可靠性和電子設備小型化。另外，本申請還提供一種柔性電路板的製作方法。

Description

柔性電路板及其製作方法

本申請涉及溫度感測器技術領域，尤其涉及一種能夠直接用於溫度採集的柔性電路板及其製作方法。

隨著新能源動力電池能量密度的增加及電池管理系統(Battery Management System，BMS)的技術發展、功能日漸增多的需要，為確保動力電池的安全性，對動力電池務必進行電壓、溫度採集監控。目前普遍使用負溫度係數熱敏電阻(Negative Temperature Coefficient，NTC)進行溫度採集，需要將熱敏電阻零件(如貼片式熱敏電阻器)焊接於柔性電路板(FPC)，以檢測電池模組上的匯流排或電池電極連接片的溫度或檢測電芯表面或電芯蓋板上的溫度，這種方式操作複雜，且容易出現連接失效；並且，熱敏電阻零件凸出於FPC表面，在高頻震動環境下容易受到外力擠壓造成損傷失效，且不利於電子設備的小型化。

有鑑於此，有必要提供一種能解決上述問題的柔性電路板。

另外，本申請還提供一種由上述柔性電路板的製作方法。

本申請提供一種柔性電路板，包括基材層、設於所述基材層一側的多個連接線路、設於所述連接線路背離所述基材層一側的內部電極、設於相鄰所述內部電極之間以及最外側所述內部電極兩側的熱敏電阻體，以及設於所述內部電極的一端的端子電極，所述內部電極、熱敏電阻體和所述端子電極形成熱敏電阻感測部。

在一些實施方式中，在一些實施方式中，相鄰兩個所述內部電極連接的所述端子電極不處於同一側。

在一些實施方式中，所述熱敏電阻體的高度不低於所述內部電極和所述連接線路的高度之和；所述熱敏電阻體的材質為碳化矽；所述內部電極的材質為銀、鈀-銀、金或鉑中的一種。

在一些實施方式中，還包括：引線框架和引線，所述引線框架設置於所述內部電極的一側，所述引線框架內設有引線溝槽，所述引線形成於所述引線溝槽，所述引線電連接於所述端子電極。

在一些實施方式中，還包括：信號線和焊盤，所述信號線和焊盤設於所述基材層，所述信號線的一端連接於所述引線框架，另一端連接於所述焊盤。

在一些實施方式中，還包括：保護膜，所述保護膜包覆所述熱敏電阻感測部。

本申請還提供一種柔性電路板的製作方法，包括以下步驟：提供一覆銅基板，所述覆銅基板包括疊設的基材層和銅箔層；於所述銅箔層設置多個間隔設置的內部電極；蝕刻所述銅箔層形成多個連接線路，每一所述內部電極對應於一所述連接線路；於相鄰兩個所述內部電極之間設置熱敏電阻體；於每一所述內部電極的其中一端部設置端子電極，相鄰兩個所述內部電極的所述端子電極交錯設置，所述端子電極、熱敏電阻體和所述內部電極相互連接形成熱敏電阻感測部，獲得所述柔性電路板。

在一些實施方式中，步驟“蝕刻所述銅箔層形成連接線路”還包括：蝕刻所述銅箔層形成引線框架，所述引線框架形成於所述內部電極一側，所述引線框架內形成有引線溝槽；“於每一所述內部電極的其中一端部設置端子電極”還包括：於所述引線溝槽形成引線，所述引線電連接於所述端子電極。

在一些實施方式中，步驟“蝕刻所述銅箔層形成連接線路”還包括：蝕刻所述銅箔層形成信號線和焊盤，所述焊盤和所述連接線路間隔設置，所述信號線一端連接於所述引線框架，另一端連接於所述焊盤；步驟“於每一所述內部電極的其中一端部設置端子電極”後，還包括，於所述基材層設置保護膜，所述保護膜包覆所述熱敏電阻感測部。

在一些實施方式中，所述內部電極的材質為銀、鈀-銀、金或鉑中的一種；步驟“於每一所述內部電極的其中一端部設置端子電極”包括：於每一所述內部電極的其中一端部印刷導電膏，烘烤所述導電膏形成所述端子電極。

本申請相比於現有技術，至少具有如下有益效果：本申請中所提供的柔性電路板通過於連接線路上形成內部電極，在相鄰的所述內部電極之間形成熱敏電阻體，並在所述內部電極端部形成端子電極，所述熱敏電阻體、內部電極和所述端子電極結合形成熱敏電阻感測部，從而將所述柔性電路板直接設置於被測物體即可實現採溫，不需要另外焊接熱敏電阻零件，有利於溫度採集的可靠性，以及電子設備的小型化。另外，通過設置所述保護膜，可進一步防止熱敏電阻感測部水汽進入，提高防水性能。

100:柔性電路板

10:覆銅基板

101:基材層

102:銅箔層

11:第一感光圖樣層

110:第一開口

20:內部電極

201:第一間隙

21:第二感光圖樣層

211:第二開口

212:開孔

30:連接線路

301:第二間隙

31:焊盤

32:引線溝槽

33:引線邊框

330:第一部分

331:第二部分

34:信號線

35:第一中間體

40:引線

41:端子電極

42:第二中間體

50:熱敏電阻體

60:熱敏電阻感測部

61:第三中間體

70:保護膜

71:第三開口

200:連接器

210:線纜

300:電池管理系統

圖1為本申請一實施方式提供的覆銅基板的主視圖。

圖2為於圖1所示之覆銅基板設置第一感光圖樣層後的主視圖。

圖3為於圖2所示之第一開口中形成內部電極後的主視圖。

圖4為於圖3所示之覆銅基板上形成第二感光圖樣層後的主視圖。

圖5為蝕刻圖4所示之銅箔層形成連接線路和焊盤後形成第一中間體的主視圖。

圖6為圖5所示之第一中間體的俯視圖。

圖7為於圖5所示之內部電極端部設置端子電極後形成第二中間體後的主視圖。

圖8為圖7所示之第二中間體的俯視圖。

圖9為於圖7所示之第二中間體上設置熱敏電阻體後形成第三中間體的主視圖。

圖10為圖9所示之第三中間體的俯視圖。

圖11為本申請一實施例提供的柔性電路板的主視圖。

圖12為圖11所示之柔性電路板的俯視圖。

圖13為圖11所示之柔性電路板的一種應用方式示意圖。

下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，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例，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例的目的，不是旨在於限制本申請。

下面結合附圖，對本申請的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下述的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

請參閱圖1至圖12，本申請第一實施例提供一種柔性電路板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，所述覆銅基板10包括疊設的基材層101和銅箔層102。

所述基材層101具有可撓性，其材質通常可選用聚醯亞胺(polyimide，PI)、熱塑性聚醯亞胺(thermoplastic polyimide，TPI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate，PEN)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride polymer，PVC)等導熱絕緣材料中的一種。於本實施例中，所述基材層101的材質為PI。

步驟S2，請參閱圖2，於所述銅箔層102背離所述基材層101一側設置第一感光圖樣層11，所述第一感光圖樣層11具有多個第一開口110，部分所述銅箔層102由所述第一開口110露出。

其中，所述第一感光圖樣層11可由第一感光乾膜(圖為示)經由曝光顯影後得到。

步驟S3，請參閱圖3，於所述第一開口110電鍍形成多個內部電極20，並剝離所述第一感光圖樣層11。

其中，所述多個內部電極20間隔設置，每兩個所述內部電極20之間形成有第一間隙201。所述內部電極20的材料可為銀、鈀-銀、金或鉑中的一種。

在本實施例中，所述內部電極20大致呈長方體狀，所述內部電極20的厚度H為10~30μm，截面寬度W為0.2~0.5mm，每兩個相鄰的內部電極20之間的間距D為0.2~1.5mm。

本申請中對所述內部電極20的數量不作限制，在實際應用中，可根據阻值要求按需選擇。

步驟S4，請參閱圖4，於所述覆銅基板10一側設置第二感光圖樣層21，所述第二感光圖樣層21覆蓋所述多個內部電極20的上表面，部分所述第二感光圖樣層21填入所述第一間隙201內以覆蓋所述多個內部電極20的側表面。

其中，所述第二感光圖樣層21具有多個第二開口211和多個開孔212。部分所述銅箔層102由所述第二開口211和所述開孔212的底部露出，所述第二開口211對應所述第一間隙201設置，所述開孔212避開所述第二開口211設置。具體地，所述第二感光圖樣層21可由第二感光乾膜(圖為示)經由曝光顯影後得到。

步驟S5，請參閱圖5和圖6，蝕刻所述銅箔層102形成多個間隔設置的連接線路30和多個焊盤31，獲得第一中間體35。

具體地，可以向所述第二開口211和所述開孔212內注入蝕刻劑，該蝕刻劑可以蝕刻掉所述第二開口211和所述開孔212對應的部分所述銅箔層102，使得所述銅箔層102成為所述連接線路30和所述焊盤31。

其中，每一所述內部電極20對應設置於一所述連接線路30，兩個相鄰連接線路30之間形成有第二間隙301，每一所述第二間隙301與一所述第一間隙201相連通。

請參見圖6，蝕刻所述銅箔層102還形成有兩個引線邊框33和兩條對應的信號線34，每一所述信號線34的一端連接於所述引線邊框33，另一端連接於一所述焊盤31。

兩個所述引線邊框33分別設置於所述內部電極20的相對兩側，每一所述引線邊框33內部形成有引線溝槽32。其中，每一所述引線邊框33包括一第一部分330和與所述第一部分330連接的多個第二部分331，每一所述第二部分331對應於一所述內部電極20設置。兩個所述引線邊框33的第二部分331分別連接於不同的所述內部電極20。

步驟S6，請參閱圖7和圖8，於所述引線溝槽32中形成引線40，獲得第二中間體42。

其中，還包括：於每一所述內部電極20的其中一端部形成端子電極41，所述端子電極41連接於所述引線40。

在本實施例中，所述內部電極20的端部的所述端子電極41交錯設置，即相鄰兩個所述內部電極20連接的所述端子電極41不處於同一側。

通過將所述引線40形成於所述引線溝槽32，所述引線邊框33可保護所述引線40不被刮擦，增強其耐用性。所述引線溝槽32的寬度大致等同於所述引線40的寬度。在實際應用中，為保障所述引線40的附著強度，其寬度通常要求大於0.5mm。

在本實施例中，通過於所述內部電極20的端部印刷導電膏，然後烘烤固化的方式形成所述引線40；以及通過於所述引線溝槽32中印刷導電膏，然後烘烤固化形成所述端子電極41。其中，所述導電膏可為銀漿。

步驟S7，請參閱圖9和圖10，於相鄰兩個所述內部電極20之間以及最外側兩個內部電極20的兩側形成熱敏電阻體50，相互連接的一個所述熱敏電阻體50、一個所述內部電極20以及一個所述端子電極41共同形成一熱敏電阻感測部60，獲得一第三中間體61。

其中，可通過於所述第一間隙201和對應的所述第二間隙301以及於最外側的所述內部電極20的兩側塗敷熱敏電阻材料，經烘烤固化後形成所述熱敏電阻體50。所述熱敏電阻體50和所述內部電極20交替設置。所述熱敏電阻體50的高度不低於所述內部電極20和所述連接線路30的高度之和。所述熱敏電阻體50可將溫度變化轉化為電阻變化。通過在兩個端子電極41施加一定的電壓，當所述熱敏電阻體50的溫度發生改變後，兩個所述端子電極41之間產生電壓變化，所述引線40以及所述信號線34將該電壓變化傳輸至所述焊盤31，該焊盤31可以連接外部元件(例如，電壓計)從而獲得電壓變化信號，依據該電壓變化信號以及標準電壓變化信號與溫度的變化曲線即可獲得將電壓變化信號換算為溫度。其中，該標準電壓變化信號與溫度的變化曲線可以通過該熱敏電阻體50在標準溫度變化下預先測得。

在本實施例中，塗敷熱敏電阻材料的方式可以為絲網印刷。所述熱敏電阻材料為負溫度係數熱敏電阻，具體可為碳化矽，所述碳化矽是由Si納米粉末、石墨烯粉末、環氧樹脂、固化劑、溶劑配置而成的膏狀體(Si-C膏)。

可以理解地，在其他實施例中，所述熱敏電阻材料還可以為利用錳、銅、矽、鈷、鐵、鎳、鋅等中的兩種或兩種以上的金屬氧化物進行充分混合、成型、燒結等工藝而成的半導體陶瓷，還可以為以硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系NTC熱敏電阻材料。

步驟S8，請參閱圖11和圖12，於所述基材層101上設置保護膜70，獲得柔性電路板100。

其中，所述保護膜70包覆所述熱敏電阻感測部60，所述保護膜70具有一第三開口71，所述焊盤31由所述第三開口71露出。

在本實施例中，所述保護膜70可為玻璃或環氧樹脂材質的防水材料，確保所述熱敏電阻感測部60實現絕緣和防水，從而提高安全性和測量可靠性。

請參閱圖11和圖12，本申請還提供一種採用上述製作方法製作得到的柔性電路板100，所述柔性電路板100包括基材層101，設於基材層101一表面的多個連接線路30和多個焊盤31，設於所述連接線路30背離所述基材層101一側的內部電極20，所述連接線路30電性連接所述焊盤31。

其中，所述多個連接線路30間隔設置，每相鄰兩個所述連接線路 30(即每兩個相鄰的所述內部電極20)之間以及最外側兩個內部電極20的兩側設置有熱敏電阻體50。所述熱敏電阻體50的截面高度不低於所述內部電極20和所述連接線路30的高度之和。其中，所述熱敏電阻體50的材質為碳化矽。

所述柔性電路板100還包括兩個引線邊框33和兩條對應的信號線34，每一所述信號線34的一端連接於所述引線邊框33，另一端連接於一所述焊盤31，兩個所述引線邊框33設置於所述內部電極20的相對兩側。其中，每一所述引線邊框33包括一第一部分330和與所述第一部分330連接的多個第二部分331，每一所述第二部分331對應於一所述內部電極20設置。兩個所述引線邊框33的第二部分331交叉對應於不同的所述內部電極20。所述引線邊框33內部形成有引線溝槽32，每一所述引線溝槽32中設有引線40，且於所述內部電極20的端部形成有端子電極41，所述端子電極41的一端電性連接於所述引線40，另一端與所述內部電極20接觸並電連接。其中，所述端子電極41交叉設置，即相鄰兩個所述內部電極20連接的所述端子電極41不處於同一側。所述熱敏電阻體50與所述內部電極20以及所述端子電極41共同形成一熱敏電阻感測部60。所述熱敏電阻感測部60通過所述引線40電連接於所述焊盤31，從而可實現與外部應用連接。

所述柔性電路板100還包括保護膜70，所述保護膜70包覆所述熱敏電阻感測部60，所述保護膜70具有一第三開口71，所述焊盤31由所述第三開口71露出。

請一併參閱圖11、圖12和圖13，本申請提供的所述柔性電路板100可應用於汽車動力電池的溫度採集。在實際應用時，將所述柔性電路板100鐳射焊接於被測部件(圖未示)，被測部件可以為汽車動力電池的匯流排或電池電極連接片的溫度或檢測電芯表面或電芯蓋板。其中，所述基材層101背離所述熱敏電阻感測部60的一側貼合於被測部件，所述基材層101將感測到的溫度變化傳遞到所述熱敏電阻感測部60，所述熱敏電阻感測部60將溫度變化信號轉變為電壓信號。通過將連接器200焊接於所述焊盤31，所述熱敏電阻感測部 60的電阻變化信號經由所述引線40以及所述信號線34傳遞到所述連接器200。所述連接器200可通過一線纜210與一電池管理系統300(BMS)連接，從而將所述熱敏電阻感測部60採集的溫度資訊傳遞至所述電池管理系統300。

相較於現有技術，本申請中所提供的柔性電路板100通過於連接線路30上形成內部電極20，在相鄰的所述內部電極20之間形成熱敏電阻體50，並在所述內部電極20端部形成端子電極41，所述熱敏電阻體50、內部電極20和所述端子電極41結合形成熱敏電阻感測部60，從而將所述柔性電路板100直接設置於被測物體即可實現採溫，不需要另外焊接熱敏電阻零件，有利於溫度採集的可靠性，以及電子設備的小型化。另外，通過設置所述保護膜70，可進一步防止熱敏電阻感測部60水汽進入。

以上所述，僅是本申請的較佳實施方式而已，並非對本申請任何形式上的限制，雖然本申請已是較佳實施方式揭露如上，並非用以限定本申請，但凡是未脫離本申請技術方案內容，依據本申請的技術實質對以上實施方式所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本申請技術方案的範圍內。