柔性电路板及其制备方法

技术领域

本公开涉及半导体芯片领域，尤其涉及一种基于高分子形状记忆材料的小型化柔性电路板及其制备方法。

背景技术

随着电子产品在日常生活中的普及，显示器件、电子电路飞速发展。柔性电路板(Flexible Printed Circuit Board，简称FPCB)作为新一代的电子电路展现出了硬质电路所不具备的优势，如可弯折、重量轻等特点。

现有的柔性电路板的焊接难度较大，在柔性电路板与硬质电路板连接的时候，容易出现短路或者虚焊的情况，集成度不高，硬质器件之间的距离较远，柔性电路板过大的不足，现有的柔性电路板已不能满足日常使用要求。

发明内容

有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种柔性电路板及其制备方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。通过设置硬质交联部与硬质单元器件对应设置在基底层的两侧，可以实现提升硬质单元器件与导电互连层连接的稳定性的目的。

根据本公开的一个方面，提供了一种柔性电路板，包括：基底层；导电互连层，设置在所述基底层的一侧，包括多个贴片单元以及与多个所述贴片单元连接的多根导线；硬质单元层，包括多个硬质单元器件，分别设置在所述贴片单元上；以及硬质交联层，包括多个硬质交联部，设置在所述基底层的与所述导电互连层相对的一侧，并且所述硬质交联部分别与所述硬质单元器件对应设置，所述硬质交联部被配置为在所述柔性电路板加热或冷却的情况下，维持所述基底层的在所述硬质单元器件对应位置的形状。

在一些实施例中，所述基底层的热收缩形变温度高于所述柔性电路板的热收缩形变温度。

在一些实施例中，所述柔性电路板成为褶皱状。

在一些实施例中，所述硬质单元器件包括贴片电阻、贴片电容、贴片发光二极管以及微处理芯片中的一种或多种。

在一些实施例中，所述基底层为形状记忆聚合物。

在一些实施例中，所述导电互连层包括9个贴片单元。

根据本公开的另一个方面，提供了一种如上述的柔性电路板的制备方法，包括：步骤S1：将多个硬质交联部基于交联反应均匀粘附在基底层的一侧上，形成硬质单元层；步骤S2：在所述基底层的与所述硬质交联部相对的一侧上制作导线，并在与所述硬质交联部对应位置处制作贴片单元，所述贴片单元与所述导线串联，形成导电互连层；以及步骤S3：将多个硬质单元器件固定在所述贴片单元上，形成所述柔性电路板。

在一些实施例中，上述制备方法还包括：步骤S4：将所述柔性电路板固定在预设表面上，通过热缩处理将所述柔性电路板的形状变为预设形状，所述预设表面在热缩过程中保持形状不变。

在一些实施例中，上述制备方法还包括：步骤S5：在热缩处理后的柔性电路板表面上利用流延法制作封装保护层。

在一些实施例中，所述热缩处理的温度高于所述基底层发生热收缩的本征温度。

根据本公开实施例，通过将硬质交联部与硬质单元器件对应设置在基底层的两侧，硬质交联部可以将基底层的设置有硬质单元器件的部分的形状固定，以实现在通过加热或冷却改变柔性电路板整体形状的情况下，保持该位置处的基底层形状和导电互连层形状不变，以提升硬质单元器件与导电互连层连接的稳定性，利于柔性电路板的集成，并利于减小柔性电路板的尺寸，可以是实现柔性电路板的多形状可调，进而可以拓宽柔性电路板的使用场景。

附图说明

图1示意性示出了根据本公开实施例的柔性电路板的局部侧视图；

图2示意性示出了根据本公开实施例的柔性电路板去除硬质单元器件后的立体图；

图3示意性示出了如图2所示实施例另一角度的立体图；

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的柔性电路板的局部侧视图；

图5示意性示出了根据本公开实施例的基底层形状和导电互连层经过热缩工艺前后的非硬质交联部对应位置的表面形貌变化对比图；

图6示意性示出了根据本公开实施例的柔性电路板的立体图；以及

图7示意性示出了根据本公开实施例的柔性电路板制备过程中柔性电路板的变化状态图。

附图标记说明

1：基底层；

2：导电互连层；

21：贴片单元；

22：导线；

3：硬质单元层；

31：硬质单元器件；

4：硬质交联层；

41：硬质交联部；

5：封装保护层。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。但是，本公开能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本公开的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同元件。

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

为便于本领域技术人员理解本公开技术方案，现对如下技术术语进行解释说明。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

图1示意性示出了根据本公开实施例的柔性电路板的局部侧视图。图2示意性示出了根据本公开实施例的柔性电路板去除硬质单元器件后的立体图。图3示意性示出了如图2所示实施例另一角度的立体图。

如图1至图3所示，本公开的实施例提供了一种柔性电路板。该柔性电路板包括基底层1、导电互连层2、硬质单元层3和硬质交联层4。具体地，导电互连层2设置在基底层1的一侧(如图1中基底层1的上侧)，包括多个贴片单元21以及与多个贴片单元21连接的多根导线22。硬质单元层3包括多个硬质单元器件31，分别设置在贴片单元21上。硬质交联层4包括多个硬质交联部41，设置在基底层1的与导电互连层2相对的一侧(如图1中基底层1的下侧)，并且硬质交联部41分别与硬质单元器件31对应设置(硬质单元器件31与硬质交联部41对称设置在导电互连层2的两侧)，硬质交联部41被配置为在柔性电路板加热或冷却的情况下，维持基底层1的在硬质单元器件31对应位置的形状。

根据本公开实施例，通过将硬质交联部41与硬质单元器件31对应设置在基底层1的两侧，硬质交联部41可以将基底层1的设置有硬质单元器件31的部分的形状固定，以实现在通过加热或冷却改变柔性电路板整体形状的情况下，保持该位置处的基底层1形状和导电互连层2形状不变，以提升硬质单元器件31与导电互连层2连接的稳定性，利于柔性电路板的集成，并利于减小柔性电路板的尺寸，可以是实现柔性电路板的多形状可调，进而可以拓宽柔性电路板的使用场景。例如，可以应用于可穿戴设备，仿生组织，人机交互等领域。

在一些实施例中，基底层1的热收缩形变温度可以高于柔性电路板的热收缩形变温度，避免在柔性电路板安装硬质单元器件31的过程中基底层1发生收缩现象，影响电路质量。

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的柔性电路板的局部侧视图。

图5示意性示出了根据本公开实施例的基底层和导电互连层经过热缩工艺前后的非硬质交联部对应位置的表面形貌变化对比图。

在一些实施例中，柔性电路板形成为褶皱状。通过将硬质交联部41与硬质单元器件31对应设置在基底层1的两侧，可以通过加热或冷却改变柔性电路板的整体形状，并在柔性电路板形状改变的过程中，可以防止硬质单元器件31发生滑移，保持硬质单元器件31连接的稳定性。如图4所示，可以通过热缩工艺，使柔性电路板形成为褶皱状，并保持硬质单元器件31连接的稳定性，进一步地，柔性电路板也可以形成为带有褶皱的大致平面或大致曲面。如图5所示，在基底层1形状和导电互连层2的非硬质交联部41对应位置经过热缩工艺后均出现褶皱状，以使柔性电路板的面积减小。

在一些实施例中，硬质单元器件31可以为微型元器件，例如，硬质单元器件31可以为贴片电阻、贴片电容、贴片发光二极管以及微处理芯片中的一种或多种。

在一些实施例中，基底层1可以为高分子形状记忆聚合物薄膜，可以在温度升高时发生收缩变形。柔性电路板还可以设置封装保护层5，以保护柔性电路板的电路结构。封装保护层5的材料可以选用铂金催化硅胶(Ecoflex)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚氨酯材料(PU)等聚合物。

图6示意性示出了根据本公开实施例的柔性电路板的立体图。

如图1至图6所示，在一些实施例中，导电互连层2包括呈矩阵分布的3×3个贴片单元21，硬质单元层3包括分别覆盖贴片单元21的3×3个硬质单元器件31，硬质交联层4包括与硬质单元器件31对应设置的3×3个硬质交联部41。

本公开的实施例提供的另一个方面还提供了一种如上述的柔性电路板的制备方法，包括如下步骤S1～步骤S3：

步骤S1：将多个硬质交联部基于交联反应均匀粘附在基底层的一侧上，形成硬质单元层。

步骤S2：在基底层的与硬质交联部相对的一侧上制作导线，并在与硬质交联部对应位置处制作贴片单元，贴片单元与导线串联，形成导电互连层。

步骤S3：将多个硬质单元器件固定在贴片单元上，形成柔性电路板。

具体地，硬质交联部可以为硬质交联胶水，基底层可以为高分子形状记忆聚合物薄膜，贴片单元可以为银浆。在步骤S1中，可以在高分子形状记忆聚合物薄膜的一侧通过点胶工艺在预设位点喷上硬质交联胶水，待其固化后形成稳定交联在基底层的硬质单元层。

在步骤S2中，在高分子形状记忆聚合物薄膜的另一侧可以通过喷墨打印的方式打印出所需的电路导线，并在预设位点处预留出贴片位置，在贴片位置处通过点胶工艺点上低温固化银浆，形成导电互连层。在步骤S3中，可以通过将硬质单元器件分别贴附在银浆上，使银浆在室温下固化后，形成柔性电路板。

在一些实施例中，在制备柔性电路板的过程中，可以在硬质衬底上进行，以便于操作。

在一些实施例中，上述制备方法还包括步骤S4：将柔性电路板固定在预设表面上，通过热缩处理将柔性电路板的形状变为预设形状，预设表面在热缩过程中保持形状不变。预设形状可以为预设表面的形状。

在一些实施例中，上述制备方法还包括步骤S5：在热缩处理后的柔性电路板表面上利用流延法制作封装保护层。

在一些实施例中，热缩处理的温度可以高于基底层发生热收缩的本征温度。热收缩比例可以小于基底层的本征热收缩比例。

在一些实施例中，硬质单元器件可以采用扁平封装而非直插式封装方式，并且硬质单元器件的引脚可以与导线的端部位置可以重合。

图7示意性示出了根据本公开实施例的柔性电路板制备过程中柔性电路板的变化状态图。

实施例1：

如图1所示，可以为本实施例的3×3发光二极管(LED)阵列电路板的示意图，封装保护层5可以为PDMS制成的封装保护层、硬质单元器件31可以为硬质0603贴片LED器件、导线22可以为银墨水互连导线、基底层1可以为聚氯乙烯(PVC)热收缩形状记忆聚合物薄膜以及硬质交联部41可以选用环氧树脂胶水、贴片单元21可以为银浆。

具体地，先将PVC热收缩形状记忆聚合物薄膜固定在一块10cm×10cm硬质方块衬底上(如图7中a所示)，在其表面上利用点胶工艺点上3×3个大小为1.6mm×0.8mm尺寸大小的长方形环氧树脂胶水，每个长方形之间的间距可以为1cm(如图7中b所示)。待硬质交联层4形成后，可以将其整个取下反向贴附于硬质方块衬底上。利用喷墨打印在PVC热收缩形状记忆聚合物薄膜表面打印银墨水互连导线，并预留出贴片位置，以便0603贴片LED器件固定后可以与连导线的端部位置重合(如图7中c所示)。在银墨水互连导线留出的引脚出点上低温固化银浆，并且可以利用贴片机将9个0603贴片LED器件贴在引脚上方(如图7中d所示)。等待银浆固化后从硬质方块衬底上取下，可以得到10cm×10cm大小的柔性电路板。

进一步地，可以将柔性电路板的四周边缘固定在一个大小为5cm×5cm的方形共形的硬质表面上，将其放入烘箱中150°加热1min使热收缩形状记忆聚合物薄膜均匀受热收缩，其中LED贴片位置会在环氧树脂胶水交联层的保护下不发生收缩移位。热收缩后的3×3LED柔性电路板将会变为原来的1/4大小，面积变小(如图7中d和e所示)，LED之间的间距会由热收缩之前的1cm变为0.5cm。

进一步地，可以将PDMS作为主剂与固化剂按10:1的质量比混合均匀，均匀搅拌20min后真空除气至没有气泡，将混合好的PDMS滴涂在上述热收缩后的3×3LED柔性电路板上，利用流延法，通过流延成膜形成封装保护层(如图7中f所示)进一步保证柔性电路的稳定性。如图7所示，为上述制备过程中柔性电路板的变化状态图。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造，并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。