[發明專利]柔性印刷電路的制造方法及制造裝置

有效

• 申請號: 201310016355.5
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103108492A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 顧唯兵;陳征;崔錚
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H05K3/10
• 分類號: H05K3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及燒結技術，屬于材料燒結新技術領域，尤其涉及一種柔性印刷電路的制造方法及其制造裝置。

背景技術

在電子行業中，隨著現代消費電子及小型化儀器設備的快速發展，柔性印刷電路（FPCB）由于其重量輕、厚度薄、體積小、密度高、可撓性等優點，越來越多的應用于手機、筆記本電腦、數碼相機、液晶顯示屏等電子產品中。并且，其使用的數量在也不斷的增加。在傳統的手機中大約需要3～5片，在智能型手機中大幅提升到7～10片，而蘋果推出的iPAD等產品更是高達15片之多。根據臺灣電路板協會（Taiwan?Printed?circuit?Association;?TPCA）及日本電子回路工業會(Japan?Electronics?Packaging?Circuits?Association；JPCA)最新公布的統計數據顯示，目前的柔性印刷電路（FPCB）的市場成長率達百分之二十幾，并且其市場規模不斷擴大。相關的軟板廠商也受益于市場需求，其業績也不斷攀升。

但是，目前的柔性印刷電路（FPCB）的生產和制造一般采用在聚酰亞胺基底上覆銅箔，通過膠合層將基底與銅箔粘合，然后進行光刻、腐蝕、后處理等工藝進行電子線路的制造。其工藝流程復雜、生產成本大、需要刻蝕等工藝對環境污染大。

而隨著現代納米技術的不斷發展和應用，采用納米顆粒的導電墨水進行柔性印刷電路制造的研究也不斷開展和報道。納米顆粒的導電墨水是將金屬納米顆粒均勻的分散在溶液中，如銀、銅等金屬顆粒。在這些顆粒外部包裹著聚合物、分散劑等物質防止顆粒的聚集，同時墨水的固含量、粘度等性能指標能根據具體的工藝要求進行調整。因此，這種溶液化的納米顆粒墨水能采用噴墨打印、凹版印刷、凸版印刷、絲網印刷、柔板印刷、轉移印刷及氣溶膠打印等各種印刷工藝進行圖形化制造，從而避免了光刻腐蝕等傳統復雜工藝。圖形化后的導電墨水由于金屬納米顆粒外部包裹有聚合物，沒有導電性，需要通過相應的燒結技術將顆粒間的聚合物、分散劑等溶劑去除，并使納米顆粒相互融合形成導電的圖形化金屬薄膜。

導電墨水中的金屬顆粒由于其尺寸小到納米量級，具有較大的比表面積，其融化溫度大大降低到150～300℃，而塊狀金屬的融化溫度一般需要上千度。因此，采用納米顆粒的導電墨水能通過較低的燒結溫度，使金屬顆粒相互融合形成金屬導電薄膜。目前，已發展了多種納米導電墨水的燒結技術，如對流烘箱、熱臺、電流燒結技術、微波燒結技術、加壓燒結技術、激光燒結技術和氙燈燒結技術等等。其中對流烘箱和熱臺是最常用的方法，它是將圖形化后的導電墨水進行半小時左右的烘烤，溫度一般需要200℃左右，因此，其對基底材料有250℃以上的耐溫要求，且效率不高。電流燒結技術是一種接觸式燒結技術，其方法是在導電圖形的兩端加上直流或交流的大電流，由導電墨水的電阻性產生的熱量來進行燒結，該方法只適合于非常簡單且具有電極接觸點的圖形。微波燒結技術是利用微波與納米顆粒相互作用，使墨水中分子震蕩產生的熱量來進行燒結，但這需要相應的大功率微波儀器，而且不能在工業生產流水線上直接進行。加壓燒結技術也是一種長時加溫燒結技術，一般是在模具中給被燒結材料一定的壓力，經過加溫燒結及降溫后形成致密的結構。激光燒結技術是利用激光的高能量將材料中的溶劑氣化，納米顆粒融化結合形成導電圖形，但是利用激光燒結需要精密調節激光的功率、光斑大小及燒結速度等，并且由于激光的光斑很小，一個圖形的燒結需要較長的時間，不適合于大面積、大批量的工業化生產。氙燈燒結技術是采用大功率脈沖氙燈照射材料，使材料瞬間加熱而不損傷基底材料，根據研究表明脈沖氙燈能使納米導電墨水的瞬間溫度達到上千度，而傳導到基底的溫度不超過100℃。但是由于脈沖氙燈的瞬間加熱使墨水中的溶劑快速揮發，使燒結后的材料形成一種多孔形狀，影響了燒結后形成的金屬薄膜的導電性和致密度。