一種光固化樹脂封裝液態(tài)金屬印刷電路的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光固化樹脂封裝液態(tài)金屬印刷電路的方法，包括步驟：1)待封裝的印刷電路是以液態(tài)金屬作為導(dǎo)線的印刷電路，使用點(diǎn)膠裝置將處于液體狀態(tài)的光固化樹脂，涂覆或黏著于液態(tài)金屬印刷電路表面，2)照射機(jī)將光照射到液態(tài)金屬印刷電路表面上的光固化樹脂，被照射的光固化樹脂由液態(tài)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，實現(xiàn)對液態(tài)金屬印刷電路的封裝。本發(fā)明提出的使用光固化樹脂封裝液態(tài)金屬印刷電路的方法，通過利用光固化樹脂能夠在光線照射下從液態(tài)轉(zhuǎn)換為固態(tài)且易于操作的特點(diǎn)，實現(xiàn)了液態(tài)金屬印刷電路的快速準(zhǔn)確封裝，提高了電路的可靠性以及適用范圍。
【專利說明】
一種光固化樹脂封裝液態(tài)金屬印刷電路的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于印刷領(lǐng)域，具體涉及一種利用光固化樹脂對液態(tài)金屬印刷電路進(jìn)行表面封裝的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路印刷技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子，工業(yè)生產(chǎn)，電氣設(shè)備以及醫(yī)療監(jiān)護(hù)等領(lǐng)域的技術(shù)。其主要特點(diǎn)是通過工藝上的標(biāo)準(zhǔn)化，流程化以及集成化，實現(xiàn)電子設(shè)備的小型化以及研發(fā)生產(chǎn)的快速迭代。集成電路印刷技術(shù)促進(jìn)了信息化時代的發(fā)展，也是當(dāng)前以及未來工業(yè)文明的基石。
[0003]目前得到廣泛應(yīng)用的集成電路印刷技術(shù)主要使用刻蝕法，其基本流程是，在多層復(fù)合的樹脂基底材料上，鍍上銅導(dǎo)線層，將光刻膠涂覆在銅鍍層上，使用紫外光進(jìn)行曝光處理，使得含有電路圖案的部分光刻膠變性，去除未變性的光刻膠，并使用化學(xué)方法對銅導(dǎo)線層進(jìn)行蝕刻，沒有被光刻膠保護(hù)的銅層被刻蝕液除掉，留下了與設(shè)計的電路圖案相同的銅導(dǎo)線，再去除光刻膠層。最后將樹脂類材料通過壓膜方法疊加到銅電路導(dǎo)線層表面，使得銅導(dǎo)線層不會被擦除或氧化，形成保護(hù)作用。
[0004]隨著技術(shù)的進(jìn)步以及工業(yè)生產(chǎn)中需求的增加，近年來柔性電子技術(shù)得到了快速的發(fā)展，例如柔性電極，柔性屏幕等。進(jìn)而柔性集成電路技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，已有的一種柔性電路是利用可彎曲的塑料薄膜基底，鍍上銅層，形成可彎曲的導(dǎo)線。另外一種柔性電路則以液態(tài)金屬材料為基礎(chǔ)，匹配不同的柔性或剛性基底材料，形成所需的集成印刷電路。液態(tài)金屬是熔點(diǎn)不超過鋁熔融溫度(660.37°C)的十七種金屬的總稱。這十七種金屬分別是汞、銫、鎵、銣、鉀、鈉、銦、鋰、錫、鉍、鉈、鎘、鉛、鋅、銻、鎂、鋁。另外，還有許多合金以及上述金屬的合金在室溫甚至在更低的溫度時也為液態(tài)。液態(tài)金屬本身具有很好的導(dǎo)電性，并且在常溫下處于液體狀態(tài)，因而可以作為柔性導(dǎo)電材料，通過打印的方式制作柔性電路。相比于傳統(tǒng)集成電路打印方法，液態(tài)金屬印刷電路有著能夠快速制造，環(huán)境友好，可用于制作柔性可彎曲，可拉伸電路等諸多優(yōu)點(diǎn)。中科院理化所的研究表明，液態(tài)金屬打印柔性電路可以復(fù)合LED燈，微控制芯片等，形成功能性設(shè)備。
[0005]液態(tài)金屬印刷電路有著廣泛的應(yīng)用前景，但對于液態(tài)金屬導(dǎo)線，必須使用一定的封裝技術(shù)，將導(dǎo)線與外界環(huán)境相隔離，避免液態(tài)金屬導(dǎo)線的氧化或物理性破壞。目前液態(tài)金屬印刷電路通常使用PDMS或硅膠等材料，將未固化的PDMS或硅膠材料填充到液態(tài)金屬印刷電路表面，利用高溫或者自然固化，使得封裝材料凝固，并起到保護(hù)電路的作用。這種方法需要等待較長的時間，且由于使用自然固化方法，所以封裝厚度以及均勻度都很難得到保證。
[0006]光固化樹脂是一種得到廣泛應(yīng)用的工業(yè)生產(chǎn)材料，在今年來快速發(fā)展的3D打印技術(shù)中，最重要的一種就是SLA光固化成形技術(shù)。利用特定波長的激光對光敏樹脂進(jìn)行照射，逐層固化成形，最終形成需要打印的零部件。光敏樹脂有不同的種類，匹配不同波長的光線或形成不同的零件顏色。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，基于液態(tài)金屬印刷電路的封裝需求以及光固化樹脂的特性，本發(fā)明提出了一種用光固化樹脂封裝液態(tài)金屬印刷電路的方法。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案為:
[0009]一種光固化樹脂封裝液態(tài)金屬印刷電路的方法，包括步驟:
[0010]I)待封裝的印刷電路是以液態(tài)金屬作為導(dǎo)線的印刷電路，使用點(diǎn)膠機(jī)等點(diǎn)膠裝置，將處于液體狀態(tài)的光固化樹脂，涂覆或黏著于液態(tài)金屬印刷電路表面，光固化樹脂厚度根據(jù)封裝需求使用點(diǎn)膠機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0011]2)照射機(jī)將光照射到液態(tài)金屬印刷電路表面上的光固化樹脂，被照射的光固化樹脂由液態(tài)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，且與液態(tài)金屬印刷電路緊密結(jié)合，覆蓋于液態(tài)金屬導(dǎo)線上，形成對導(dǎo)線的保護(hù)，實現(xiàn)對液態(tài)金屬印刷電路的封裝。
[0012]所述的光固化樹脂是一種高分子樹脂材料，在正常狀態(tài)下為液態(tài)，在接受了特定波長的光線照射后，被照射區(qū)域的樹脂會在內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)換為固態(tài)。
[0013]其中，所述待封裝的印刷電路由基底和與基底緊密附著在一起的液態(tài)金屬導(dǎo)線組成，所述液態(tài)金屬為金屬鎵、低恪點(diǎn)鎵基合金、含有銦的伍德合金中的一種。
[0014]例如，含有銦的伍德合金為鉍50%，鉛25%，錫12.5%，鎘12.5%合金。也可根據(jù)導(dǎo)線對環(huán)境的適應(yīng)性要求以及液態(tài)技術(shù)印刷電路的功能進(jìn)行選取;液態(tài)金屬導(dǎo)線可與半導(dǎo)體芯片，電容，電阻，二極管，三極管等電子元器件相連接構(gòu)成功能性電路。
[0015]其中，所述基底的材質(zhì)為塑料，陶瓷，木材、纖維復(fù)合材料、硅膠，PVC薄膜，樹脂，橡膠，紙張，有機(jī)生物體中的一種或多種。
[0016]其中，照射機(jī)發(fā)出的光為可見光或紫外光，照射機(jī)的光源為線激光或面狀光源;照射過程中光線直接照射在光固化樹脂上，或通過透明的印刷電路基底，再照射到光固化樹脂封裝材料上。
[0017]更優(yōu)選地，所述照射機(jī)發(fā)出的光的波長為350?455nm。
[0018]進(jìn)一步地，照射完成后可以使用有機(jī)溶劑去除未固化的光固化樹脂部分，所述有機(jī)溶劑為乙醇、乙二醇、丙酮中的一種。
[0019]優(yōu)選地，所述光固化樹脂為低粘度光敏樹脂，是一種高分子樹脂材料，在正常狀態(tài)下為液態(tài)，在接受了特定波長的光線照射后，被照射區(qū)域的樹脂會在內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)換為固態(tài)。樹脂的涂覆厚度可以為0.1?2mm。
[0020]其中，所述照射機(jī)設(shè)置有與所使用的光固化樹脂匹配的特定波長的光源，發(fā)射的光照射到液態(tài)金屬印刷電路表面的光固化樹脂上，使得被照射區(qū)域樹脂固化，進(jìn)而形成印刷電路的封裝。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]本發(fā)明提供的方法，具有操作簡單、封裝可靠性高、封裝精度高且封裝規(guī)格易于控制、適用范圍廣等特點(diǎn)，可大大提高現(xiàn)有液態(tài)金屬印刷電路的可靠性以及適用領(lǐng)域。本方法能夠在現(xiàn)有的液態(tài)金屬印刷電路的基礎(chǔ)上，相比于已有的封裝方法，提高封裝精度和速度，進(jìn)而提高電路的可靠性及適用性。
[0023]本發(fā)明提出的使用光固化樹脂封裝液態(tài)金屬印刷電路的方法，通過利用光固化樹脂能夠在光線照射下從液態(tài)轉(zhuǎn)換為固態(tài)且易于操作的特點(diǎn)，實現(xiàn)了液態(tài)金屬印刷電路的快速準(zhǔn)確封裝，提高了電路的可靠性以及適用范圍。有望為快速電路成形制造技術(shù)奠定基礎(chǔ)并進(jìn)一步拓展集成電路技術(shù)的應(yīng)用鄰域。
[0024]這種快速封裝得到的液態(tài)金屬印刷電路能夠應(yīng)用到設(shè)備原型開發(fā)，電子產(chǎn)品維修，醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備，可穿戴設(shè)備，傳感器生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域。相比與已有的柔性電路封裝技術(shù)，使用光固化樹脂在保證電路的功能性及柔性的基礎(chǔ)上，拓展了液態(tài)金屬電路的應(yīng)用前景，且隨著不同類型的光固化樹脂的發(fā)現(xiàn)，可以在未來實現(xiàn)多樣化的柔性電路生產(chǎn)，例如透明電路，彩色電路等，或與MEMS，生物芯片等技術(shù)相結(jié)合，突破現(xiàn)有集成電路的限制，實現(xiàn)電路加工與3D成形技術(shù)的復(fù)合工藝，有望為柔性機(jī)器人，新概念機(jī)械等帶來新的進(jìn)展。
【附圖說明】
[0025]圖1是光固化樹脂處于液體狀態(tài)時的示意圖；
[0026]圖2是光固化樹脂被特定波長的光照射后部分轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的示意圖；
[0027]圖3是去除了未固化部分的樹脂后液態(tài)金屬印刷電路封裝圖；
[0028]圖4是基底材料為剛性的液態(tài)金屬印刷電路及封裝，
[0029]圖5是基底材料為柔性的液態(tài)金屬印刷電路及封裝
[0030]圖6光線直接照射到光固化樹脂上使其固化；
[0031]圖7是光線穿過透明基底材料照射到光固化樹脂使其固化；
[0032]其中，I為光固化樹脂，2為液態(tài)金屬，3為印刷電路，4為特定波長的光，5為照射機(jī)，6為封裝，7為剛性基底，8為柔性基底。
【具體實施方式】
[0033]以下以具體實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，實施例僅用于說明本發(fā)明，不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0034]實施例中，如無特別說明，所用技術(shù)手段為本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段。
[0035]實施例1
[0036]圖1至圖3示出了光固化樹脂封裝液態(tài)金屬印刷電路的流程，步驟包括:
[0037]I)待封裝的印刷電路是以液態(tài)金屬作為導(dǎo)線的印刷電路，使用點(diǎn)膠機(jī)，將處于液體狀態(tài)的光固化樹脂，涂覆或黏著于液態(tài)金屬印刷電路表面，本實施例中涂覆厚度為
0.5mm。液態(tài)金屬導(dǎo)線可以與半導(dǎo)體芯片，電容，電阻，二極管，三極管等電子元器件相連接構(gòu)成功能性電路；
[0038]液態(tài)金屬2為含有銦的伍德合金為鉍50%，鉛25%，錫12.5%，鎘12.5%合金。液態(tài)金屬構(gòu)成的印刷電路3附著在基底上，基底為剛性基底7(圖4)，材質(zhì)為硬質(zhì)塑料。
[0039]2)照射機(jī)5將特定波長的光4照射到液態(tài)金屬印刷電路表面上的光固化樹脂I，被照射的光固化樹脂由液態(tài)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，且與液態(tài)金屬印刷電路緊密結(jié)合，覆蓋于液態(tài)金屬導(dǎo)線上，形成對導(dǎo)線的保護(hù)，實現(xiàn)對液態(tài)金屬印刷電路的封裝。本實施例中，光固化樹脂為alIisoon SLA300光敏樹脂，光源為波長365nm的激光光源。
[0040]3)照射完成后使用有機(jī)溶劑乙醇去除未固化的光固化樹脂部分。
[0041 ] 實施例2
[0042]I)待封裝的印刷電路是以液態(tài)金屬作為導(dǎo)線的印刷電路，使用點(diǎn)膠機(jī)將處于液體狀態(tài)的光固化樹脂，涂覆或黏著于液態(tài)金屬印刷電路表面，具體涂覆過程及涂覆厚度與實施例I相同。
[0043]液態(tài)金屬2為低熔點(diǎn)鎵銦合金Gasolrm。液態(tài)金屬構(gòu)成的印刷電路3附著在基底上，基底為柔性基底8 (圖5)，材質(zhì)為硅膠。
[0044]2)照射機(jī)5將特定波長的光4照射到液態(tài)金屬印刷電路表面上的光固化樹脂(圖6)，被照射的光固化樹脂由液態(tài)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，且與液態(tài)金屬印刷電路緊密結(jié)合，覆蓋于液態(tài)金屬導(dǎo)線上，形成對導(dǎo)線的保護(hù)，實現(xiàn)對液態(tài)金屬印刷電路的封裝。本實施例中，光固化樹脂為allisoon SLA300光敏樹脂，光源為波長365nm的激光光源。
[0045]3)照射完成后使用有機(jī)溶劑乙醇去除未固化的光固化樹脂部分。
[0046]其他操作同實施例1。
[0047]實施例3
[0048]參見圖7，步驟2)為:照射機(jī)5位于基底下方，封裝過程中照射機(jī)5將特定波長的光4透過透明柔性基底(基底材質(zhì)為PVC薄膜)照射到印刷電路3表面的液態(tài)光固化樹脂I上，待被照射的樹脂固化并去除多余樹脂材料后得到最終封裝結(jié)構(gòu)
[0049]其他操作同實施例1。
[0050]以上的實施例僅僅是對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上還可做多種修改和變化，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種光固化樹脂封裝液態(tài)金屬印刷電路的方法，其特征在于，包括步驟: 1)待封裝的印刷電路是以液態(tài)金屬作為導(dǎo)線的印刷電路，使用點(diǎn)膠裝置將處于液體狀態(tài)的光固化樹脂，涂覆或黏著于液態(tài)金屬印刷電路表面，樹脂厚度根據(jù)封裝需要調(diào)節(jié)； 2)照射機(jī)將光照射到液態(tài)金屬印刷電路表面上的光固化樹脂，被照射的光固化樹脂由液態(tài)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，且與液態(tài)金屬印刷電路緊密結(jié)合，覆蓋于液態(tài)金屬導(dǎo)線上，形成對導(dǎo)線的保護(hù)，實現(xiàn)對液態(tài)金屬印刷電路的封裝。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述待封裝的印刷電路由基底和與基底緊密附著在一起的液態(tài)金屬導(dǎo)線組成，所述液態(tài)金屬為金屬鎵、低熔點(diǎn)鎵基合金、含有銦的伍德合金中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基底的材質(zhì)為硬質(zhì)塑料，陶瓷，木材、纖維復(fù)合材料、硅膠，PVC薄膜，樹脂，橡膠，紙張，有機(jī)生物體中的一種或多種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，照射機(jī)發(fā)出的光為可見光或紫外光，照射機(jī)的光源為線激光或面狀光源；照射過程中光線直接照射在光固化樹脂上，或通過透明的印刷電路基底，再照射到光固化樹脂封裝材料上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述照射機(jī)發(fā)出的光的波長為350?455nm06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，照射完成后可以使用有機(jī)溶劑去除未固化的光固化樹脂部分，所述有機(jī)溶劑為乙醇、乙二醇、丙酮中的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6任一所述的方法，其特征在于，所述光固化樹脂為低粘度光敏樹月旨，是一種高分子樹脂材料，在正常狀態(tài)下為液態(tài)，在接受了特定波長的光線照射后，被照射區(qū)域的樹脂會在內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)換為固態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求1?6任一所述的方法，其特征在于，所述照射機(jī)設(shè)置有與所使用的光固化樹脂匹配的特定波長的光源，發(fā)射的光照射到液態(tài)金屬印刷電路表面的光固化樹脂上，使得被照射區(qū)域樹脂固化，進(jìn)而形成印刷電路的封裝。
【文檔編號】H05K3/28GK105934105SQ201610284465
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】姚又友, 劉靜, 陳柏?zé)?
【申請人】北京夢之墨科技有限公司