[發明專利]基于彈性襯底的可拉伸電路板的制備方法及可拉伸電路板

有效

• 申請號: 201510973775.1
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105578738B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 陳迪;林樹靖;彼得·布蘭得利·沙爾;謝耀;韋黔;崔大祥;徐俊凱
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H05K1/03
• 分類號: H05K1/03;H05K3/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供的一種基于彈性襯底的可拉伸電路板的制備方法及可拉伸電路板，包括如下步驟：步驟1，在模具中制備襯底；步驟2，在所述襯底的表面濺射金屬種子層；步驟3，在所述金屬種子層的表面旋涂光刻膠，在所述光刻膠上光刻電路版圖；步驟4，在所述光刻膠上經光刻的部分制作金屬電路和焊盤；步驟5，去除所述光刻膠，蝕刻所述金屬種子層；步驟6，在所述金屬電路和焊盤上焊接電子元器件；步驟7，旋涂保護層，并固化；步驟8，將制備好的電路板從所述模具中剝離，完成制備。本發明的有益效果如下：1、取消了聚酰亞胺層，簡化了工藝流程，且能夠很好的克服金屬導線裂紋和斷路問題，僅需要單次濺射、光刻、電鍍和刻蝕工藝，成品率高。

技術領域

本發明涉及一種基于彈性襯底的可拉伸電路板及其制備方法。利用該方法制備的可拉伸電路板用于連接傳感器、微處理器、電源等IC芯片及其他分立元器件，可作為電源線和信號線使用。這類可拉伸電路系統可用作數據測量、數據處理、動作反饋或圖像顯示等，可用于醫療、工業和消費品等領域，屬于可穿戴式設備領域。

背景技術

鑒于現有的硬質印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)等剛性電子設備不適合長時間佩戴、無法與皮膚褶皺處緊密結合導致測量結果誤差大等缺點。而使用柔性可拉伸材料襯底制備的電子設備能夠更好的貼合人體皮膚表面獲得更高的測量精度的同時，降低了長時間佩戴不適度，改善佩戴者的生活質量，逐步受到了科研人員的重視。隨著材料科學和微納米制造技術的進步，使得制造柔性可拉伸電路成為可能。但是金屬與可拉伸材料的熱膨脹系數極為不同，直接在彈性可拉伸材料表面(如聚二甲基硅氧烷)制作金屬電路，會出現金屬電路出現裂紋或是斷路等問題，嚴重影響電路的健壯性、可靠性和實用性。因此，目前大多數科研人員在金屬電路與可拉伸電路之間增加一層聚酰亞胺(polyimide，PI)層來減少裂紋和斷路等問題，這不僅增加了工藝復雜度和生產成本，并且會降低電路的拉伸性能。

目前，已報到了多種不同結構和不同方法實現的彈性電路。如X.Huang在AdvancedFunctional Materials，2014，24(25):3846-3854中介紹了一種超薄的、可像紋身一樣紋到人體皮膚表面的、用于無線測量皮膚應變參數和電介質的可拉伸傳感設備。該方法采用了聚二甲基硅氧烷作為彈性可拉伸襯底，然后旋涂一層厚度為1μm的聚酰亞胺以降低制作銅互連電路時出現裂紋的可能性。作者設計的可拉伸設備一共包含一層聚二甲基硅氧烷襯底、二層銅互連電路層和三層聚酰亞胺層，加工工藝復雜，存在成品率低、成本高的問題。由于聚酰亞胺只是一種柔性材料，其拉伸性能有限，因此，聚酰亞胺層會降低該設備的可拉伸性能。F.Bossuyt等人在IEEE Transcations on Components，Packaging andManufacturing Technology，2013，3(2):229-235上發表了一種可大面積應用的可拉伸電子技術的制造和機械系能測試方法。文中使用光敏型聚酰亞胺作為銅互連電路的支撐層，然后再利用聚二甲基硅氧烷作為電路的襯底以及保護層，構成一種柔性電路三明治結構。此加工方法仍舊使用了拉伸性能不佳的聚酰亞胺材料，導致電路存在拉伸性能有限的問題。且在聚酰亞胺層進行圖形化時，增加了光刻工藝，很大程度上會造成制造成本的上升。S.Xu等人在Science，344(6179):70-74中針對皮膚特性創新性的提出了一種將傳感器、電路和射頻(RF)等集成于微流體芯片中的裝配方法。該裝配方法使用結構化的聚二甲基硅氧烷將IC芯片(傳感器、MCU、RF)、電路和分立元件包裹于微流體中，并在聚二甲基硅氧烷微流體中注入防止互連電路短路的電介質液，保證了系統工作的穩定性和拉伸性能。但是這種方法存在制造工藝復雜和難以批量化的問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種工藝簡單、成品率高，電路拉伸性能良好、穩定性高的基于彈性襯底的可拉伸電路板的制備方法及可拉伸電路板。

為解決上述技術問題，本發明提供的基于彈性襯底的可拉伸電路板的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，在模具中制備襯底；