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电路板的制造方法及利用该方法制备的电路板

阅读：694发布：2020-05-12

专利汇可以提供电路板的制造方法及利用该方法制备的电路板专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种电路板的制造方法，包括：将导电前驱体与透明材料的预聚物混合后与固化剂混合，得到透明混合物；将透明混合物涂覆在集成有电子器件的基材上，包裹电子器件接口；固化透明混合物，得到透明封装体；利用飞秒激光照射透明封装体内部，将导电前驱体转变成导电线路，利用导电线路将电子器件连接在一起。该方法制成的电路板具有较好的封装效果，可有效避免电子器件间的导电线路接触到空气和水分。本发明还提供利用该方法制备的电路板。，下面是电路板的制造方法及利用该方法制备的电路板专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电路板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
将导电前驱体与透明材料的预聚物混合后与固化剂混合，得到透明混合物；
将透明混合物涂覆在集成有电子器件的基材上，包裹电子器件接口；
固化透明混合物，得到透明封装体；
利用飞秒激光照射透明封装体内部，将导电前驱体转变成导电线路，利用导电线路将电子器件连接在一起。
2.如权利要求1所述的电路板的制造方法，其特征在于，所述导电前驱体包括硝酸银粉末、氧化锌纳米颗粒或氧化石墨烯。
3.如权利要求1所述的电路板的制造方法，其特征在于，所述透明材料包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或热塑性聚氨酯。
4.如权利要求1所述的电路板的制造方法，其特征在于，所述透明混合物中导电前驱体的质量百分比为5％～30％。
5.如权利要求1所述的电路板的制造方法，其特征在于，固化透明混合物时采用的固化温度为60℃～150℃。
6.如权利要求1所述的电路板的制造方法，其特征在于，所述透明封装体的透光率为
50％～100％。
7.如权利要求1所述的电路板的制造方法，其特征在于，利用飞秒激光照射透明封装体内部时采用的激光的波长为400nm～1100nm。
8.如权利要求1所述的电路板的制造方法，其特征在于，利用飞秒激光照射透明封装体内部时采用的激光的平均功率为1mW～10W。
9.如权利要求1所述的电路板的制造方法，其特征在于，利用飞秒激光照射透明封装体内部，将导电前驱体转变成导电线路，利用导电线路将电子器件连接在一起包括：
将透明封装体固定在三维电位移平台或扫描振镜的工作台上；
利用显微镜或测位仪并配合计算机调整激光聚焦点的位置，使激光的聚焦点与预先规划出的扫描路径的起始位置重合；
利用计算机控制三维电位移平台移动或利用计算机控制调整扫描振镜中扫描镜的角度，控制激光聚焦点在透明封装体内部移动，根据预先规划出的激光扫描路径进行扫描，将激光扫描路径上的导电前驱体转变为导电线路，利用导电线路将电子器件连接在一起。
10.利用权利要求1-9中任一项所述的电路板制造方法制备的电路板，包括电路基板和设于电路基板上的多个电子器件，其特征在于，所述电路基板包括基材和与基材相连的透明封装体，所述电子器件的至少一部分位于所述透明封装体内，且所述电子器件之间通过原位封装于所述透明封装体内部的导电线路连接。

说明书全文

电路板的制造方法及利用该方法制备的电路板

技术领域

[0001] 本发明涉及电路板领域，特别是涉及一种电路板的制造方法及利用该方法制备的电路板。

背景技术

[0002] 随着电子技术的快速发展，电子器件的电路布线密度，导电线路使用寿命，多种电路信号抗干扰等电路效能的要求也逐步提高。导电线路直接暴露在空气中容易被腐蚀氧化，影响使用寿命且在多层复杂的线路环境中为避免相互干扰，往往也需要对导电线路进行封装保护。现在常用的封装技术需要在基材上制备好导电线路后，再涂以封装材料进行包裹，导电线路难免接触到空气及水分，对于敏感材料易造成封装前的污染缺陷，而且该封装技术的操作比较繁琐。

[0003] 前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

[0004] 基于此，本发明提供一种电路板的制造方法以及利用该方法制备的电路板，使得利用该方法制成的电路板具有较好的封装效果，可有效避免电子器件间的导电线路接触到空气和水分。

[0005] 本发明提供的电路板的制造方法，包括如下步骤：将导电前驱体与透明材料的预聚物混合后与固化剂混合，得到透明混合物；将透明混合物涂覆在集成有电子器件的基材上，包裹电子器件接口；固化透明混合物，得到透明封装体；利用飞秒激光照射透明封装体内部，将导电前驱体转变成导电线路，利用导电线路将电子器件连接在一起。

[0006] 进一步地，所述导电前驱体包括硝酸银粉末、氧化锌纳米颗粒、或氧化石墨烯。

[0007] 进一步地，所述透明材料包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或热塑性聚氨酯。

[0008] 进一步地，所述透明混合物中导电前驱体的质量百分比为5％～30％。

[0009] 进一步地，固化透明混合物时采用的固化温度为60℃～150℃。

[0010] 进一步地，所述透明封装体的透光率为50％～100％。

[0011] 进一步地，利用飞秒激光照射透明封装体内部时采用的激光的波长为400nm～1100nm。

[0012] 进一步地，利用飞秒激光照射透明封装体内部时采用的激光的平均功率为1mW～10W。

[0013] 进一步地，利用飞秒激光照射透明封装体内部，将导电前驱体转变成导电线路，利用导电线路将电子器件连接在一起包括：将透明封装体固定在三维电位移平台或扫描振镜的工作台上；利用显微镜或测位仪并配合计算机调整激光聚焦点的位置，使激光的聚焦点与预先规划出的扫描路径的起始位置重合；利用计算机控制三维电位移平台移动或利用计算机控制调整扫描振镜中扫描镜的角度，控制激光聚焦点在透明封装体内部移动，根据预先规划出的激光扫描路径进行扫描，将激光扫描路径上的导电前驱体转变为导电线路，利用导电线路将电子器件连接在一起。

[0014] 本发明提供的电路板，包括电路基板和设于电路基板上的多个电子器件，其特征在于，所述电路基板包括基材和与基材相连的透明封装体，所述电子器件的至少一部分位于所述透明封装体内，且所述电子器件之间通过原位封装于所述透明封装体内部的导电线路连接。

[0015] 综上所述，本发明至少具有如下有益效果其中之一：

[0016] 本发明将导电前驱体掺入透明材料的预聚物中，与固化剂混合加热后，固化成内嵌导电前驱体的透明封装体，然后利用飞秒激光引起材料的多光子吸收特性，在透明封装体内部直写二维乃至三维导电线路，实现电子器件的原位封装互连，使得本发明形成的电路板中，透明封装体紧紧包裹在导电线路外侧，将导电线路与空气和水完全隔离，具有较好的封装效果，且本发明的电路板制造方法操作比较简单。附图说明

[0017] 图1为本发明实施例的电路板的制造方法的部分流程示意图。

[0018] 图2为本发明实施例利用飞秒激光还原或转变导电前驱体的装置的示意图。

[0019] 图3a为第一实施例中透明封装体在飞秒激光照射前的示意图。

[0020] 图3b为第一实施例中透明封装体在飞秒激光照射后的示意图。

[0021] 图4a为第二实施例中透明封装体在飞秒激光照射前的示意图。

[0022] 图4b为第二实施例中透明封装体在飞秒激光照射后的示意图。

[0023] 图5a为第三实施例中透明封装体在飞秒激光照射前的示意图。

[0024] 图5b为第三实施例中透明封装体在飞秒激光照射后的示意图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0026] 如图1所示，本发明实施例提供的电路板的制造方法包括：

[0027] 步骤S10：提供导电前驱体、以及透明材料的预聚物和固化剂。

[0028] 步骤S10中，导电前驱体包括但不限于硝酸银粉末、氧化锌纳米颗粒、或氧化石墨烯。透明材料的预聚物和固化剂一般成套出售，不同的预聚物对应不同的固化剂。透明材料包括但不限于聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或热塑性聚氨酯(TPU)，其具体型号可以为美国道康宁Sylgard 184、韩国LG化学IF850、德国拜耳Makrolon 6465和德国拜耳U-95A。

[0029] 步骤S20：将导电前驱体掺入透明材料的预聚物中，搅拌好后与固化剂按一定比例混合，得到透明混合物，将透明混合物充分搅拌均匀，并在真空干燥环境中去除气泡。

[0030] 步骤S20中，透明材料的预聚物和固化剂的质量百分比范围为1:1～10:1。导电前驱体在透明混合物中的质量百分比优选为5％～30％，掺入比例过低会导致反应物质过于分散，影响形成的导电线路图形的质量，过大会影响透明混合物的透明度。

[0031] 步骤S30：将透明混合物涂覆在集成有电子器件的基材上，包裹电子器件接口。

[0032] 在步骤S30中，电子器件指电阻、电感、电容、二极管等常用电子器件。集成电子器件的基材可以是柔性基材(如PI)或刚性基材(如Si)等。电子器件的连接点可以位于同一水平面上，也可以不在同一水平面上。在涂覆透明混合物时采用的方法包括但不限于旋涂法、喷涂法或刷涂法。

[0033] 步骤S40：在一定温度下，固化透明混合物，形成具有一定透明度的透明封装体。

[0034] 在步骤S40中，固化温度优选范围为60℃～150℃，温度低于60℃会导致烘干所需时间过长，降低效率；温度高于150℃易导致材料老化，影响透明封装体的成型质量，固化时间优选为1min～20min。形成的透明封装体的透光率通过调整掺入的导电前驱体的比例来控制，透明封装体的透光率优选范围为50％～100％，透光率低于50％会导致光能在内部传输时衰减过多，无法有效作用于透明封装体内部。

[0035] 步骤S50：使用飞秒激光聚焦在透明封装体的内部，通过计算机控制激光束在透明封装体的内部移动，在飞秒激光的多光子效应下，透明封装体被照射部分的导电前驱体在激光作用下转变成导电线路，将电子器件电性连接在一起，形成所需电路板，在形成的电路板中，导电线路直接嵌入透明封装体的内部，实现电子器件的一体化封装，与空气和水分完全隔绝，最终实现电子器件的原位封装互连。

[0036] 在步骤S50中，激光的波长优选为400nm～1100nm，激光波长小于400nm，即激光为紫外光激光时，透明封装体对光线的吸收率较高，影响激光的穿透深度，不利于激光在透明封装体内任意位置的聚焦直写。扫描时，激光的平均功率优选范围为1mW～10W，扫描速度优选为1μm/s～1000mm/s。当激光功率小于1mW时，激光能量不足以穿透至透明封装体内部，无法有效地与掺入的导电前驱体发生反应，当激光功率大于10W时，激光能量容易损伤透明封装体的表面，无法有效封装。

[0037] 在聚焦激光时，可利用如图2所示的装置来实现。该装置包括飞秒激光发生器1、显微镜2、三维电位移平台3、以及计算机4。其中，飞秒激光发生器1上设有聚焦镜，用于将飞秒激光发生器1产生的光线汇聚至聚焦点。显微镜2设于飞秒激光发生器1旁，且与计算机4电性连接，其用于读取透明封装体5内部的待加工位置并将读取结果在计算机4上显示出来。三维电位移平台3用于放置透明封装体5，并带动透明封装体5在X、Y、Z三个方向移动。计算机4与三维电位移平台3相连，以根据显微镜2的读取结果和已规划好的激光扫描路径控制三维电位移平台3移动。

[0038] 具体地，步骤S50包括：

[0039] 将透明封装体5固定在三维电位移平台3上；

[0040] 利用显微镜2读取并配合计算机4调整透明封装体5的位置，使激光的聚焦点与预先规划出的扫描路径的起始位置重合；

[0041] 利用计算机4控制三维电位移平台3移动，实时控制激光聚焦点在透明封装体5内部移动，根据预先规划出的激光扫描路径进行扫描，将激光扫描路径上的导电前驱体转变为导电线路，实现不同电子器件之间的连接。

[0042] 需要说明的是，导电线路的图形和线路宽度在电路设计阶段根据电路板上电子器件的排布设计得到，激光扫描路径根据导电线路的图形进行规划，在规划激光扫描路径时，可利用单段的直线或斜线直连电子器件，也可以采用多段横平竖直的直线连接电子器件。在扫描时，可采用单次扫描(只扫描一次)以确保扫描效率，也可多次扫描(根据扫描路径多扫几遍)以改善直写导线的连续性。在本发明中，除了利用显微镜2之外，还可以利用计算机
4配合测位仪调整透明封装体5的位置。除了利用三维电位移平台3移动控制激光扫描路径之外，还可以将使用扫描振镜，利用计算机4调整扫描振镜中扫描镜的角度，以控制激光聚焦点在透明封装体5内部的移动。上述的移动方式，不仅可以实现任意二维图案的直写和电子器件的互连，还可以实现3D图案的直写和三维电子器件的互连。

[0043] 进一步地，如图3a及3b所示，本发明还提供根据上述方法制备的电路板10，该电路板10包括电路基板16和设于电路基板16上的多个电子器件11，该电路基板16包括基材12和与基材12相连的透明封装体13，该多个电子器件11的至少一部分位于该透明封装体13内，且该多个电子器件11之间通过因原位封装而直接嵌设形成于透明封装体13内部的导电线路15连接。

[0044] 在该电路板10中，该透明封装体13的透光率为50％～100％，其由涂敷于基材12上的透明混合物固化后形成，该透明混合物包括导电前驱体、以及透明材料的预聚物和固化剂，该导电前驱体包括硝酸银粉末、氧化锌纳米颗粒、或氧化石墨烯，其在飞秒激光14的照射下经还原或转变形成该导电线路15。

[0045] 下面参照具体实施例对本发明的电路板的制造方法进行进一步说明。

[0046] 实施例1：

[0047] 提供硝酸银粉末、以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)的预聚物和固化剂；

[0048] 将硝酸银粉末掺入预聚物中，然后与固化剂混合，得到透明混合物，透明混合物中硝酸银、预聚物和固化剂的混合质量比例为1：10：1，经充分搅拌均匀后，在真空干燥环境中去除气泡；

[0049] 如图3a及3b所示，将透明混合物旋涂在集成有电子器件11的基材12(聚酰亚胺(PI)薄膜)上，包裹电子器件11的接口，本实施例中电子器件11的连接点位于同一水平面上；

[0050] 在150℃下热烘1min，形成透明封装体13；

[0051] 使用输出波长为532nm、功率为1mW～10W的飞秒激光14聚焦在透明封装体13内部，通过聚焦显微镜观察或辅以测位仪将聚焦点调整至规划出的激光扫描路径的起始位置，并利用计算机控制扫描振镜或三维电位移平台，实时控制激光束以1μm/s～1000mm/s的扫描速度在透明封装体13内部沿激光扫描路径移动，在飞秒激光的作用下，扫描路径上的硝酸银被还原成银导电线路15，将电子器件11电性连接，并且，形成的银导电线路15直接嵌入透明封装体13内部，与空气和水分完全隔绝，实现电子器件11的原位封装互连。

[0052] 实施例2：

[0053] 提供氧化石墨烯、以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的预聚物和固化剂；

[0054] 将氧化石墨烯掺入预聚物中，然后与固化剂混合，得到透明混合物，透明混合物中氧化石墨烯、预聚物和固化剂的混合质量比例为1：5：5，经充分搅拌均匀后，在真空干燥环境中去除气泡；

[0055] 如图4a及4b所示，将透明混合物喷涂至集成有电子器件21的硅片22表面，包裹电子器件21的接口，电子器件21的连接点位于同一水平面上；

[0056] 在60℃下热烘20min，形成透明封装体23；

[0057] 使用输出波长850nm、功率为1mW～1W的飞秒激光24聚焦在透明封装体23内部，通过聚焦显微镜观察或辅以测位仪将聚焦点调整至规划出的激光扫描路径的起始位置，并利用计算机控制扫描振镜或三维电位移平台，实时控制激光束以1μm/s～100mm/s的扫描速度在透明封装体23内部移动，在飞秒激光作用下，扫描路径上的氧化石墨烯转变为还原氧化石墨烯(rGO)导电线路25，将电子器件21电性连接，并且，形成的还原氧化石墨烯导电线路25直接嵌入透明封装体23内部，与空气和水分完全隔绝，实现电子器件21的原位封装互连。

[0058] 实施例3：

[0059] 提供氧化锌纳米颗粒、以及聚碳酸酯(PC)的预聚物和固化剂；

[0060] 将氧化锌纳米颗粒掺入预聚物中，然后与固化剂混合，得到透明混合物，透明混合物中氧化锌纳米颗粒、预聚物和固化剂的混合质量比例为1：6：3，经充分搅拌均匀后，在真空干燥环境中去除气泡；

[0061] 如图5a及5b所示，将透明混合物刷涂至集成有电子器件31的硅片32上，包裹电子器件31的接口，电子器件31的连接点不在同一水平面上；

[0062] 在100℃热烘10min，形成透明封装体33；

[0063] 使用输出波长1060nm、功率为1mW～10W的飞秒激光34聚焦在透明封装体33内部，通过聚焦显微镜观察或辅以测位仪将聚焦点调整至规划出的激光扫描路径的起始位置，并利用计算机控制扫描振镜或三维电位移平台，实时控制激光束以1μm/s～1000mm/s的扫描速度在透明封装体33内部移动，在飞秒激光作用下，扫描路径上的氧化锌纳米颗粒转变为锌导电线路35，将电子器件31电性互连，并且，形成的锌导电线路35直接嵌入透明封装体33内部，与空气和水分完全隔绝，实现电子器件31的原位封装三维互连。

[0064] 综上所述，本发明至少具有如下有益效果：

[0065] 本发明将导电前驱体掺入透明材料的预聚物中，与固化剂混合加热后，固化成内嵌导电前驱体的透明封装体，然后利用飞秒激光引起材料的多光子吸收特性，在透明封装体内部直写二维乃至三维导电线路，实现电子器件的原位封装互连，使得本发明形成的电路板中，透明封装体紧紧包裹在导电线路外侧，将导电线路与空气和水完全隔离，具有较好的封装效果，且本发明的电路板制造方法操作比较简单。

[0066] 在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

[0067] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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