TWI550525B - 導線圖案形成方法、指紋感測電路板及其製作方法 - Google Patents

Description

導線圖案形成方法、指紋感測電路板及其製作方法

本發明係關於一種導線圖案形成方法、指紋感測電路板及其製作方法，並且特別地，本發明係關於一種能簡易地形成導線圖案的方法，以及應用此方法製作出的指紋感測電路板。

在各種不同的電子設備中，電路板乃是不可獲缺的一部分。不論是何種型態的電路板，都佈設有導線於其上，以對設置在電路板上的各種電子元件進行電性連接。隨著電子設備功能要求日益複雜，電路板上的電子元件以及線路也越來越密集。

一般的電路板製作首先會進行佈線，亦即在基板上佈設用來電性連接各電子元件或外部電路的導線。導線的佈設通常經過下列步驟：於基板上塗佈金屬層、塗佈光阻層於金屬層上、對光阻層進行曝光及顯影、對其上具有顯影後之光阻層圖案的金屬層進行蝕刻而形成導線圖案、以及去除剩餘光阻(脫模)等步驟。如上所述，傳統電路板的導線製作除了步驟繁瑣造成生產成本上升之外，所使用的各種化學藥液(例如光阻劑、顯影劑、蝕刻液等)對於環境皆有不同程度上的汙染問題。

另一方面，近年來由於通訊及網路的發達，人與人之間的資訊交流的方式從面對面為主轉變為網路溝通，並且商業交易的型態也持續地改變，***、金融卡以及電子錢包等日益普及。雖然以電腦和網路為媒介的電子資訊傳輸方式相當便利，但相對地第三者也很容易取得重要的個人資料，例如，個人帳戶及密碼等。因此，如何防止重要資料被盜取，乃是身處於資訊化社會中不可輕忽的一環。特別是已成為現代人生活中不可或缺的行動裝置，例如智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦等，更有賴資料防護功能的提升來防止資料外洩的問題。

目前不論是固定式電子裝置或是行動通訊裝置，均可利用生物辨識方式來對裝置本身進行加密，換言之，利用個人的身體上的特徵辨識使用者是否為裝置所有人或者是被允許的裝置操作者。習知的生物辨識方式有指紋辨識、聲紋辨識、虹膜辨識及視網膜辨識等，其中，基於安全舒適及辨識效率的綜合考量，指紋辨識成為生物辨識的主流。

上述的指紋辨識方法可透過指紋感測電路及晶片來達成。於先前技術中，指紋感測電路板的其中一種形式係在基板的兩相對表面的對應位置上設置互相垂直的導線群，兩互相垂直的導線群會形成網格狀的感測電路。指紋感測電路板的兩側的導線群，於先前技術中也是透過如同前述之微影蝕刻方式形成於基板上。因此，感測電路的形成同樣需經塗佈、曝光、顯影、蝕刻等製程，也會產生前述的製程繁瑣及環境汙染等問題。

基於上述問題，有必要研發一種能簡易地形成導線圖案於基板上之方法，以降低電路板(包含指紋感測電路板)的生產成本及所帶來的環境汙染。

本發明的一範疇在於提供一種導線圖案形成方法，根據本發明之一具體實施例，導線圖案形成方法包含了以下步驟：塗佈液態之膠層於基板的導線圖案預定位置之上；接著佈設多個導電粒子於液態之膠層上；最後，對液態之膠層進行固化製程，使得液態之膠層由液態轉變為半固態，再進一步轉變為固態，進而在基板的導線圖案預定位置上形成導線圖案。

本發明之另一範疇在於提供一種指紋感測電路板，根據本發明之另一具體實施例，指紋感測電路板包含基板、第一膠體導線圖案及第二膠體導線圖案。基板上具有相對的第一表面與第二表面，並且第一表面與第二表面上分別具有互相對應的第一線路設置區與第二線路設置區。第一膠體導線圖案沿著第一方向設置在第一線路設置區中，而第二膠體導線圖案則沿著垂直於第一方向之第二方向設置在第二線路設置區中，並且第一膠體導線圖案及第二膠體導線圖案內包含多個導電粒子。

本發明之另一範疇在於提供一種指紋感測電路板之製作方法，根據本發明之另一具體實施例，指紋感測電路板之製作方法包含下列步驟：提供具有相對之第一表面與第二表面的基板，第一表面與第二表面上分別具有對應的第一線路設置區及第二線路設置區； 於第一線路設置區上，沿第一方向塗佈液態膠層以形成第一膠體線路層；於第二線路設置區上，沿著垂直於第一方向之第二方向塗佈液態膠層以形成第二膠體線路層；佈設多個導電粒子於第一膠體線路層及第二膠體線路層上；最後，對液態膠層之第一膠體線路層及第二膠體線路層進行固化製程，使得液態膠層由液態轉變為半固態，再進一步轉變為固態，進而形成第一膠體導線圖案與第二膠體導線圖案。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述以及所附圖式得到進一步的了解。

20‧‧‧基板

200‧‧‧導線圖案預定位置

22‧‧‧導線圖案

22a‧‧‧膠層

24‧‧‧導電粒子

M1‧‧‧模具

3‧‧‧指紋感測電路板

30‧‧‧基板

300‧‧‧第一表面

302‧‧‧第二表面

3000‧‧‧第一線路設置區

3020‧‧‧第二線路設置區

32‧‧‧第一膠體導線圖案

34‧‧‧第二膠體導線圖案

36‧‧‧絕緣保護層

38‧‧‧電子元件

5‧‧‧導電粒子

40‧‧‧基板

400‧‧‧第一表面

402‧‧‧第二表面

4000‧‧‧第一線路設置區

4020‧‧‧第二線路設置區

42a‧‧‧第一膠體線路層

44a‧‧‧第二膠體線路層

42‧‧‧第一膠體導線圖案

44‧‧‧第二膠體導線圖案

46‧‧‧導電粒子

48‧‧‧絕緣保護層

M2‧‧‧模具

圖一A至圖一E係繪示根據本發明之多個具體實施例之導線圖案形成方法的流程示意圖。

圖二A係繪示根據本發明之一具體實施例之指紋感測電路板的側視圖。

圖二B係繪示圖二A之指紋感測電路板的俯視圖。

圖三A至圖三H係繪示根據本發明之多個具體實施例之指紋感測電路板之製作方法的流程示意圖。

請參閱圖一A至圖一C，圖一A至圖一C係繪示根據本發明之一具體實施例之導線圖案形成方法的流程示意圖。根據一具體實施例，導線圖案形成方法包含下列步驟：塗佈液態之膠層22a於基板20的導線圖案預定位置200上，如圖一A所示；佈設多個導電粒子24於液態之膠層22a上，如圖一B所示；以及，對液態之膠層22a進行固化製程， 使液態之膠層22a由液態轉變為半固態再進一步轉變成固態，以於導線圖案預定位置200之上形成導線圖案22，如圖一C所示。

於圖一A中，液態之膠層22a可採用例如網版印刷或噴墨列印等印刷方式形成於導線圖案預定位置200上。於圖一B中，導電粒子24可以噴灑的方式佈設在液態之膠層22a上。於實務中，噴灑於液態之膠層22a上之導電粒子24會慢慢地滲入液態之膠層22a中。於實務中，導電粒子24之材料可選自石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球或碳纖維，或者金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉬(Mo)、錫(Sn)、鉭(Ta)、鎂(Mg)、鎢(W)或上述金屬之合金，也可選自上列各種材料的任意組合。

液態之膠層22a內部包含多個導電粒子24而具有導電的功能，經由圖一C中之固化製程轉變為固態後即形成固體的導線圖案22。為使所形成的導線圖案22的各導線能具有更均勻的導電性，可在上述具體實施例之導線圖案形成方法的固化步驟中再進一步地加工。請參閱圖一D以及圖一E，圖一D至圖一E係繪示根據本發明之另一具體實施例之導線圖案形成方法的流程示意圖。於本具體實施例中，導線圖案形成方法仍包含如圖一A及圖一B所示之塗佈液態之膠層22a於基板20以及佈設多個導電粒子24於液態之膠層22a上的步驟，接著，於圖一C所示的液態之膠層22a固化製程中，液態之膠層22a由液態轉變為半固態。

接著，如圖一D所示，對半固態之膠層22a施加壓力，使得導電粒子24深入並均勻分佈於半固態的膠層22a中；以及，於圖一E 中，對受壓後的半固態之膠層22a進一步進行固化製程，使其轉變為固態之膠層，即形成導線圖案22。於圖一D中，對半固態之膠層22a施加壓力之步驟可透過模具M1朝基板20施力，以對半固態之膠層22a垂直施壓。於圖一B中噴灑在液態之膠層22a表面的多個導電粒子24，經過施壓後，會更進一步地被壓入半固態之膠層22a中，同時均勻地分佈於半固態之膠層22a內。更甚者，導電粒子24受壓而在膠層22a內形成緊密連接的導電結構，更有利於電性傳導。須注意的是，圖一C、圖一D以及圖一E並不限定於分段式的步驟，亦即，固化製程並不需中途停止並待施壓完成後再繼續進行固化，而是可以不間斷地進行固化程序直至膠層22a轉變為固態為止，並當膠層22a轉為半固態時同時進行固化製程及施壓。

綜上所述，本發明之導線圖案形成方法利用半導體製程或IC封裝中常用的膠體，配合分佈於膠體中的導電粒子，可簡易地在各種基板上形成各種電路結構。因此，省去了塗佈、曝光、顯影、蝕刻等繁雜的微影蝕刻製程步驟，並可避免前述製程中使用的化學藥液對環境造成汙染。

請參閱圖二A及圖二B，圖二A係繪示根據本發明之一具體實施例之指紋感測電路板3的側視圖，圖二B係繪示圖二A之指紋感測電路板3的俯視圖。如圖二A及圖二B所示，指紋感測電路板3包含基板30、第一膠體導線圖案32及第二膠體導線圖案34。基板30分別具有相對的第一表面300及第二表面302，其上分別具有互相對應的第一線路設置區3000與第二線路設置區3020。基板30於實務中可為高介電材 料，例如陶瓷基板，或可為可撓性基板。

第一膠體導線圖案32可為沿著第一方向設置在第一線路設置區3000內的多個導線。第二膠體導線圖案34可為沿著第二方向設置在第二線路設置區3020內的多個導線，其中，第一方向與第二方向互相垂直。第一膠體導線圖案32與第二膠體導線圖案34的各導線內包含多個導電粒子5，因此，第一膠體導線圖案32與第二膠體導線圖案34的導線在基板30相對表面上對應形成網格狀的指紋感測線路，可供使用者直接或間接地以手指接觸而感測其指紋。

於圖二A中，指紋感測電路板3進一步包含絕緣保護層36，至少局部地覆蓋在第一膠體導線圖案32及第二膠體導線圖案34之上以提供指紋感測線路保護效果。此外，指紋感測電路板3還可包含其他電子元件38，例如：晶片、封裝體、被動元件等。舉例而言，當電子元件38為晶片時，可將晶片電性連接至第一膠體導線圖案32及第二膠體導線圖案34，以接收指紋感測線路的感測訊號並據以計算感測結果。

上述指紋感測電路板可進一步連接到另一個印刷電路板或軟性電路板上，構成指紋辨識系統，以利用辨識結果達成特定功能，例如進出管制、登入各種電子裝置或系統等。此外，根據另一具體實施例，感測電路板可直接整合於另一電路板，不需使用額外基板。例如，將前述第一膠體導線圖案32及第二膠體導線圖案34、晶片及外部電路同時設置在軟性電路板上，換言之，此處的軟性電路板即為前述具體實施例中之基板30。於實務中，第一膠體導線圖案32及第二膠 體導線圖案34可沿互相垂直的第一方向及第二方向，分別設置在軟性電路板的同一表面的兩對應區域之上，接著折疊軟性電路板，使得兩對應區域背靠背地疊合，進而形成前述的網格狀的指紋感測線路。

於先前各具體實施例中，第一膠體導線圖案32及第二膠體導線圖案34內分別包含有多個導電粒子5，並形成多條導線於基板30的兩個相對表面300、302。導電粒子5之材料可選自石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球或碳纖維，或者金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉬(Mo)、錫(Sn)、鉭(Ta)、鎂(Mg)、鎢(W)或上述金屬之合金，也可選自上列各種材料的任意組合。

請參閱圖三A至圖三E，圖三A至圖三E係繪示根據本發明之一具體實施例之指紋感測電路板之製作方法的流程示意圖。圖三A至圖三E之製作方法可以製作出如圖二A及圖二B之指紋感測電路板3。以下對本具體實施例之指紋感測電路板之製作方法進行說明。

本具體實施例之指紋感測電路板之製作方法包含下列步驟：如圖三A所示，提供基板40，其中基板40具有相對之第一表面400及第二表面402，且第一表面400具有第一線路設置區4000，第二表面402具有對應第一線路設置區4000之第二線路設置區4020；如圖三B所示，於第一線路設置區4000上，沿第一方向塗佈液態之膠層而形成第一膠體線路層42a；如圖三C所示，於第二線路設置區4020上，沿第二方向塗佈液態之膠層而形成第二膠體線路層44a，且第二方向與第一方向係互相垂直的；如圖三D所示，佈設多個導電粒子46於第一膠體線路層42a以及第二膠體線路層44a上；以及，如圖三E所示，對液態膠層之 第一膠體線路層42a以及第二膠體線路層44a進行固化製程，使包含導電粒子46之液態膠層由液態轉變為半固態，並進一步轉變為固態，以分別形成第一膠體導線圖案42及第二膠體導線圖案44，第一膠體導線圖案42與第二膠體導線圖案44可參照圖二A及圖二B之第一膠體導線圖案32及第二膠體導線圖案34。本具體實施例之方法，於第一線路設置區4000及第二線路設置區4020中形成的第一膠體導線圖案42及第二膠體導線圖案44可對應構成網格狀的指紋感測線路，以供使用者直接或間接以手指接觸來感測其指紋。

同樣地，於圖三B及圖三C中，液態之膠層可採用例如網版印刷或噴墨列印等印刷方式形成於第一線路設置區4000及第二線路設置區4020上。在圖三D中，可藉由噴灑的方式將導電粒子46佈設在第一膠體線路層42a與第二膠體線路層44a上。而導電粒子46之材料可選自石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球或碳纖維，或者金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉬(Mo)、錫(Sn)、鉭(Ta)、鎂(Mg)、鎢(W)或上述金屬之合金，也可選自上列各種材料的任意組合。

請參閱圖三F及圖三G，圖三F以及圖三G係繪示根據本發明之另一具體實施例之指紋感測電路板之製作方法的流程示意圖。於本具體實施例中，指紋感測電路板之製作方法仍包含如圖三A至圖三D所示之於基板上塗佈液態之膠層以及佈設多個導電粒子46於液態膠層的步驟，接著，於圖三E所示之液態膠體的固化製程中，第一膠體線路層42a以及第二膠體線路層44a的液態膠體由液態轉變為半固態。

接著，如圖三F所示，以模具M2對半固態之膠層施加壓 力，使得第一膠體線路層42a以及第二膠體線路層44a平坦化，並使導電粒子46深入並均勻分佈於兩者之中；以及，如圖三G所示，對受壓後的第一膠體線路層42a以及第二膠體線路層44a的半固態膠層進一步進行固化製程，使其轉變為固態之膠層而形成第一膠體導線圖案42及第二膠體導線圖案44。本具體實施例之方法所製作出之指紋感測電路板的指紋感測電路具有均勻的導電性。

請參閱圖三H，圖三H係繪示根據本發明之另一具體實施例之指紋感測電路板之製作方法的流程示意圖。於本具體實施例中，指紋感測電路板之製作方法仍包含如圖三A至圖三E之流程步驟，並且當執行完這些步驟獲得具有第一膠體導線圖案42及第二膠體導線圖案44的指紋感測電路後，進一步包含如圖三H所示之步驟：形成絕緣保護層48於基板40上，並分別至少局部覆蓋第一膠體導線圖案42及第二膠體導線圖案44。此步驟所形成之絕緣保護層48可參照圖二A之絕緣保護層36，其可用以提供指紋感測線路保護效果。

綜上所述，本發明之導線圖案形成方法可在基板上簡易地形成電路結構，除了省去傳統以微影蝕刻製程製作導線圖案時的繁瑣製作過程之外，也可避免前述製程中使用的化學藥液會對環境造成汙染破壞的問題。此外，本發明之導線圖案形成方法可用以形成指紋感測電路板上之感測電路，其係以內含導電粒子的膠體作為導線圖案，步驟簡單且減少對環境有害之化學藥液的使用，可有效降低指紋感測電路板的生產成本。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描 述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

3‧‧‧指紋感測電路板

30‧‧‧基板

32‧‧‧第一膠體導線圖案

34‧‧‧第二膠體導線圖案

36‧‧‧絕緣保護層

38‧‧‧電子元件

300‧‧‧第一表面

302‧‧‧第二表面

3000‧‧‧第一線路設置區

3020‧‧‧第二線路設置區

5‧‧‧導電粒子

Claims (12)

1. 一種導線圖案形成方法，包含下列步驟：塗佈一液態之膠層於一基板之一導線圖案預定位置上；佈設多個導電粒子於該液態之膠層上；以及對該液態之膠層進行固化製程，使得該液態之膠層由液態轉變成半固態並進一步地轉變成固態，以令轉變為固態之該膠層直接形成一導線圖案於該導線圖案預定位置上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導線圖案形成方法，進一步包含下列步驟：於該液態之膠層由液態轉變為半固態時，對該半固態之膠層施加壓力使該等導電粒子深入並均勻分佈於該半固態之膠層中。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導線圖案形成方法，其中佈設該等導電粒子於該液態之膠層上的方法包含噴灑。
4. 如申請專利範圍第1項所述之導線圖案形成方法，其中該等導電粒子之材料係選自由石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球及碳纖維所組成之群組，或由金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉬(Mo)、錫(Sn)、鉭(Ta)、鎂(Mg)、鎢(W)及其合金所組成之群組。
5. 一種指紋感測電路板，包含：一基板，具有相對之一第一表面以及一第二表面，該第一表面上具有一第一線路設置區，該第二表面上具有對應該第一線路設置區之一第二線路設置區；一第一膠體導線圖案，沿一第一方向設置於該第一線路設置區內，該第一膠體導線圖案內包含多個導電粒子；以及一第二膠體導線圖案，沿一第二方向設置於該第二線路設置區內，該第二方向係與該第一方向互相垂直，該第二膠體導線圖案內包含多個導電粒子。
6. 如申請專利範圍第5項所述之指紋感測電路板，進一步包含一絕緣保護層，分別至少局部覆蓋該第一膠體導線圖案及該第二膠體導線圖案。
7. 如申請專利範圍第5項所述之指紋感測電路板，其中該等導電粒子之材料係選自由石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球及碳纖維所組成之群組，或由金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉬(Mo)、錫(Sn)、鉭(Ta)、鎂(Mg)、鎢(W)及其合金所組成之群組。
8. 一種指紋感測電路板之製作方法，包含下列步驟：提供一基板，該基板具有相對之一第一表面以及一第二表面，該第一表面上具有一第一線路設置區，該第二表面上具有對應該第一線路設置區之一第二線路設置區；於該第一線路設置區上沿一第一方向塗佈液態膠層以形成一第一膠體線路層；於該第二線路設置區上沿一第二方向塗佈液態膠層以形成一第二膠體線路層，其中該第二方向係垂直於該第一方向；佈設多個導電粒子於該第一膠體線路層以及該第二膠體線路層上；以及對液態膠層之該第一膠體線路層以及該第二膠體線路層進行固化製程，使液態膠層由液態轉變為半固態且進一步轉變為固態，以分別令轉變為固態膠層的該第一膠體線路層以及該第二膠體線路層直接形成一第一膠體導線圖案及一第二膠體導線圖案。
9. 如申請專利範圍第8項所述之指紋感測電路板之製作方法，進一步包含下列步驟：於該液態膠層轉變為半固態時，對該半固態之膠層施加壓力使該第一膠體線路層以及該第二膠體線路層平坦化，並使該等導電粒子深入並均勻分佈於該第一膠體線路層以及該第二膠體線路層中。
10. 如申請專利範圍第8項所述之指紋感測電路板之製作方法，進一步包含下列步驟： 形成一絕緣保護層，分別至少局部覆蓋該第一膠體導線圖案及該第二膠體導線圖案。
11. 如申請專利範圍第8項所述之指紋感測電路板之製作方法，其中佈設該等導電粒子於該第一膠體線路層及該第二膠體線路層的方法包含噴灑。
12. 如申請專利範圍第8項所述之指紋感測電路板之製作方法，其中該等導電粒子之材料係選自由石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球及碳纖維所組成之群組，或由金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉬(Mo)、錫(Sn)、鉭(Ta)、鎂(Mg)、鎢(W)及其合金所組成之群組。