TWI578868B - 曲面電路基板之製造方法 - Google Patents

Description

曲面電路基板之製造方法

本發明是有關於一種電路基板之製造方法，特別是關於一種可用於各式電子產品的曲面電路基板之製造方法。

隨著全球電子科技產業的蓬勃發展，印刷電路板的需求量成長相當快速，電路基板因此而成為現今消費性電子產品和相關資訊、通訊週邊產品的關鍵板材。近年來，市場對電子產品的需求已朝向高性能化、多樣化發展，輕薄短小只是最基本的，如何將電子產品從平面型態轉變成三維表面型態的加工技術，才是業界亟需的。

對於三維表面型態的電子產品，曲面線路基板的生產乃是其普及化的關鍵性因素之一，然而業界目前尚未提出具備低成本、製程簡單等特點之平面線路立體化的技術，故立體狀線路結構相對於平面線路結構，在加工上仍受到諸多限制；雖然可透過剪角或貼雙面膠的方式將平面線路立體化，但是基於成本與時間考量較不實用，仍有改進的空間。

有鑑於現有技術存在之缺失，本發明人遂以其多年從事相關領域的設計及製造經驗，並積極地研究如何能在有限的資源及時間下將平面線路立體化，在各方條件的審慎考量下終於開發出本發明。

本發明之目的在於提供一種曲面電路基板之製造方法，不僅能降低製程的困難度並降低製造成本，還能製成符合各式電子產品(如：手機、平板電腦、電子紙等)需求的曲面電路基板。

根據本發明之一較佳實施例，所述曲面電路基板之製造方法包括以下步驟：提供一柔性基板；在該柔性基板上形成一觸媒圖案層；利用無電鍍製程在該觸媒圖案層上沉積金屬，以製成一線路基材，其中該線路基材包含一平面線路結構；以及，將該線路基材置於一成型模具中並進行加熱，以使該平面線路結構成型為一立體線路結構，其中該成型模具包含一具有凹凸結構的三維塑型面，且經加熱後的該線路基材彎曲並貼合於該具有凹凸結構的三維塑型面。

根據本發明之另一較佳實施例，所述曲面電路基板之製造方法包括以下步驟：提供一柔性基板；在該柔性基板上形成一觸媒圖案層，以得到一平面型複合結構；將該平面型複合結構置於一成型模具中並進行加熱，以使該平面型複合結構成型為一立體複合結構，其中該成型模具包含一具有凹凸結構的三維塑型面，且經加熱後的該平面型複合結構彎曲並貼合於具有凹凸結構的三維塑型面；以及，利用無電鍍製程在該立體複合結構的該觸媒圖案層上沉積金屬，以形成一立體線路結構。

除此之外，本發明還提供一種電子產品，其包括利用上述曲面電路基板之製造方法所製成的曲面電路基板。

本發明的有益效果如下：本發明透過“先以無電鍍的方式製成包括金屬線路圖案的平面型線路基材，然後再將平面型線路基材塑型成為立體化”的製程設計及“先將不包括金屬線路圖案的平面複合基材塑型成為立體化，然後再以無電鍍的方式在具有立體構型的複合基材上沉積金屬”的製程設計，不但可將製程予以精簡化，降低了製程技術的困難度，而且還可精確控制曲面電路基板 的變形曲率，確保了曲面電路基板的品質。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

1‧‧‧曲面電路基板

10‧‧‧線路基材

10’‧‧‧平面型複合結構

11‧‧‧柔性基板

12‧‧‧觸媒圖案層

13‧‧‧平面線路結構

13’‧‧‧立體線路結構

14‧‧‧保護層

15‧‧‧導電結構

20‧‧‧成型模具

21‧‧‧模穴

211‧‧‧塑型面

22‧‧‧通氣孔

23‧‧‧輔助壓合件

圖1為本發明第一實施例之曲面電路基板之製造方法的流程示意圖。

圖2A至圖7為對應本發明第一實施例之曲面電路基板之製造方法的製程示意圖。

圖8為本發明第二實施例之曲面電路基板之製造方法的流程示意圖。

圖9A至圖12為對應本發明第二實施例之曲面電路基板之製造方法的製程示意圖。

圖13為本發明之曲面電路基板的結構示意圖。

圖14A為根據本發明之曲面電路基板的結構示意圖。

圖14B為圖14A中之A部分的局部放大圖。

在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或信號等，但此等元件或信號不應受此等術語限制。 此等術語乃用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，如本文中所使用，術語「或」視實際情況可能包括相關聯之列出項目中之任一者或者多者之所有組合。

〔第一實施例〕

請參閱圖1，並請配合參閱圖2A至圖7，圖1為本發明第一實施例之曲面電路基板之製造方法的流程示意圖，圖2A至圖7為對應所述製造方法的製程示意圖。

本實施例之製造方法適用於製造具有簡單曲面的電路基板，如圖1所示，主要包括以下步驟：步驟S100：提供一柔性基板，並在柔性基板上形成一觸媒圖案層；步驟S102：利用無電鍍製程在觸媒圖案層上沉積金屬，以製成一線路基材，其中線路基材包含一平面線路結構；步驟S104：將線路基材置於一成型模具中並進行加熱，以使平面線路結構成型為立體線路結構，其中成型模具包含一具有凹凸結構的三維塑型面，且經加熱後的線路基材彎曲並貼合於塑型面。

步驟S100中，如圖2A及圖2B所示，柔性基板11實際上可為待組裝之電子產品的殼體(如：行動電話殼體)或零組件，但不限於此。柔性基板11可由熱塑性材料製成，其在常溫下為硬質，加熱至一定溫度時則會軟化；所述熱塑性材料的具體例包括：聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、及聚醯亞胺(PI)等。

觸媒圖案層12是按預定的線路圖案印刷於柔性基板11上；具體地說，形成觸媒圖案層12的方法包括：將網版(圖中未顯示)置於柔性基板11上方，其中網版具有一相對於線路圖案的鏤空圖形，接著利用刮刀(圖中未顯示)從網版上方擠壓一以樹脂為基質的觸媒材料，使其通過網版並轉印到柔性基板11表面，然後再烘烤 觸媒材料以使其硬化。較佳地，觸媒圖案層12的厚度約介於0.1至30μm之間。

更進一步來說，觸媒圖案層12中包含有觸媒與硬化劑，觸媒用於在無電鍍製程中觸發金屬沉積，正常來說，觸媒的種類可根據欲鍍金屬而改變，例如，觸媒可選自鈀、銀、碳、或其組合；硬化劑的用量約佔觸媒圖案層12中之1%至10%，其具體例包括：脂肪胺類、環狀脂肪胺類、聚醯胺類、芳香族胺類、酸酐類、路易士酸類、及咪唑類硬化劑。本實施例中，觸媒圖案層12中之觸媒較佳為鈀觸媒，其具體例包括：硫酸鈀、氯化鈀、二氯二氨鈀、二氯四氨鈀、及二氨亞硝酸鈀等。

步驟S102中，如圖3A及圖3B所示，印刷上觸媒圖案層12的柔性基板11可被浸置於含欲鍍金屬離子之一化學鍍浴中，當反應一段時間(如：5分鐘左右)後，化學鍍浴中所含金屬離子便會經由鈀觸媒的催化作用而還原析出於觸媒圖案層12上，進而形成一平面線路結構13。在完成步驟S102後，即製成一線路基材10。

更進一步來說，平面線路結構13的厚度約在0.1μm左右，以確保其柔性，同時利於後續平面線路結構13轉變成立體化；平面線路結構13的材料可根據電子產品的需求而決定，例如，平面線路結構13的材料可選自金、銀、銅、鎳、鋁或鉻等導電性較佳的金屬。另外，所述無電鍍製程為化學銅製程，其反應時間約介於5至500分鐘，然實際的反應時間須視平面線路結構13的厚度而定；所述化學銅製程所用的化學鍍浴為鹼性鍍浴(如：氯化銅鍍浴)，其中鍍浴的溫度約介於20至100℃，鍍浴的酸鹼值約介於9至14。

步驟S104中，如圖4及圖5A所示，成型模具20具有一模穴21及至少一個位於模穴21底部的通氣孔22，模穴21中並設有一具有凹凸結構的三維(3D)塑型面211，且塑型面211的凹凸設計與電子產品的構型相符。更進一步來說，線路基材10可藉由多個輔 助壓合件23固持於成型模具20上，並可透過加熱爐(圖未示)將線路基材10直接加熱；較佳地，加熱爐可與抽氣裝置(圖未示)配合使用，在線路基材10加熱的同時，利用抽氣裝置從通氣孔22抽氣，以產生一負壓沿遠離塑型面211往靠近塑型面211的方向施加於線路基材10，幫助線路基材10彎曲並貼合於塑型面211。

本實施例中，成型模具20可直接置於加熱爐中，或藉由機構件固定於加熱爐中的適當位置，成型模具20的材料可為金屬、陶瓷或其他合適的耐高溫材料；而加熱爐的加熱方式無特殊限制，只要能視基材10的玻璃轉化溫度(Tg)而將其加熱到150至600℃即可。

請一併參閱圖5A及5B，值得說明的是，本實施例除了能透過“從模穴21底部抽氣藉以向線路基材10施加一負壓”的方式來幫助線路基材10彎曲外，還能根據產品厚度需求，同時向線路基材10施加一正壓；例如，可利用吹氣裝置(圖未示)產生高壓氣體，並從成型模具20上方且沿遠離塑型面211往靠近塑型面211的方向吹向線路基材10。

如圖6A及圖6所示，在完成步驟S104後，便可將平面線路結構13成型為立體線路結構13’，以製成曲面電路基板1；值得說明的是，曲面電路基板1的曲度可根據電子產品的構型而調整，例如，曲面電路基板1的結構可為單軸向、雙軸向、三軸向或多軸向。

請參閱圖7，本實施例之製造方法可進一步包括步驟S106：形成一保護層14以覆蓋立體線路結構13’。具體地說，可利用塑料射出成型方式，直接於曲面電路基板1外部包覆一保護層14。本實施例中，保護層14之材料可選擇與柔性基板11相同，亦可選自其他合適的塑膠材料，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚碸(PES)、纖維素酯、聚氯乙烯(PVC)、苯並環丁烯(BCB)、及丙烯酸樹脂等。

〔第二實施例〕

請參閱圖8，並請配合參閱圖9A至圖12，圖8為本發明第二實施例之曲面電路基板之製造方法的流程示意圖，圖9A至圖12為對應本實施例之曲面電路基板之製造方法的製程示意圖。

首先要說明的是，相較於第一實施例之製造方法，其採用“先以無電鍍的方式製成平面型線路基材，然後再將平面型線路基材(包括線路圖案)轉變成立體化”的製程設計；本實施例之製造方法採用“先製成3D複合基材(不包括線路層)，然後再以無電鍍的方式在3D複合基材表面形成線路圖案”的製程設計，適用於製造具有複雜曲面的電路基板。

如圖9A及圖9B所示，本實施例之製造方法首先執行步驟S200：提供一柔性基板11，並在柔性基板11上形成一觸媒圖案層12，以得到一平面型複合結構10’。步驟S200中，關於柔性基板11及觸媒圖案層12的特徵及形成方法可參考第一實施例，故在此不予贅述。

如圖10、圖11A及圖11B所示，所述製造方法接著執行步驟S202：將平面型複合結構置於一成型模具中並進行加熱，以使平面型複合結構成型為一立體複合結構，其中成型模具包含一具有凹凸結構的三維塑型面，且經加熱後的平面型複合結構彎曲並貼合於塑型面。具體地說，平面型複合結構10’可藉由多個輔助壓合件23固持於成型模具20上，並可透過加熱爐(圖未示)將線路基材10直接加熱。

較佳地，平面型複合結構10’因受熱而軟化時，可利用抽氣裝置從通氣孔22抽氣，以產生一負壓沿遠離塑型面211往靠近塑型面211的方向施加於平面型複合結構10’，亦可根據產品厚度需求，配合利用吹氣裝置(圖未示)產生高壓氣體吹向平面型複合結構10’，以同時產生一正壓沿遠離塑型面211往靠近塑型面211的方 向施加於平面型複合結構10’。

如圖6A、圖6B及圖12所示，所述製造方法接著執行步驟S204：利用無電鍍製程在立體複合結構(未標示)的觸媒圖案層12上沉積金屬，以形成一立體線路結構13’。步驟S204中，關於無電鍍製程的操作條件及立體線路結構13’的特徵可參考第一實施例，故在此不予贅述；在完成步驟S204後，即可製成曲面電路基板1。

請複參閱圖7，本實施例之製造方法可進一步包括步驟S206：形成一保護層14以覆蓋立體線路結構13’。步驟S206中，關於保護層14的特徵及形成方式可參考第一實施例，故在此不予贅述。

請參閱圖13，值得說明的是，上述第一和第二實施例之製造方法均可用於製造帶有雙面線路的曲面電路基板1，以增加實用性；理所當然須在柔性基板11之中埋設至少一個導電結構15，透過導電結構15將柔性基板11雙面的立體線路結構13’導通。

請參閱圖14A及圖14B，進一步值得說明的是，利用上述第一和第二實施例之製造方法所製成的曲面電路基板1，其曲面形式與線路圖案的設計可根據電子產品的需求而調整；並且在塑形過程中，立體線路結構13’可具有優良的耐彎折性能，並可與柔性基板11緊密結合，不會有斷裂或破損缺陷發生。

〔實施例的可能功效〕

首先，本發明透過“先以無電鍍的方式製成包括金屬線路圖案的平面型線路基材，然後再將平面型線路基材塑型成為立體化”的製程設計及“先將不包括金屬線路圖案的平面複合基材塑型成為立體化，然後再以無電鍍的方式在具有立體構型的複合基材上沉積金屬”的製程設計，不但可將製程予以精簡化，降低了製程技術的困難度，而且還可精確控制曲面電路基板的變形曲率，確保了曲面電路基板的品質。

承上述，本發明曲面電路基板之製造方法解決了目前將平面線路結構立體化之技術的缺乏及操作困難等問題，所製成的曲面電路基板，可符合半導體、光電、電子等產業的需求。

再者，由於所述製造方法所使用的設備取得容易、購置成本較低且可搭配卷對卷(Roll-to-Roll，R2R)製造技術，因此適合工業化量產。

以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。

1‧‧‧曲面電路基板

11‧‧‧柔性基板

12‧‧‧觸媒圖案層

13’‧‧‧立體線路結構

14‧‧‧保護層

Claims (14)

1. 一種曲面電路基板之製造方法，包括以下步驟：提供一柔性基板；在該柔性基板上形成一觸媒圖案層；利用無電鍍製程在該觸媒圖案層上沉積金屬，以製成一線路基材，其中該線路基材包含一平面線路結構；及將該線路基材置於一成型模具中並進行加熱，以使該平面線路結構成型為一立體線路結構，其中該成型模具包含一具有凹凸結構的三維塑型面，且經加熱後的該線路基材彎曲並貼合於該具有凹凸結構的三維塑型面。
2. 如請求項1所述的曲面電路基板之製造方法，其中在將該線路基材置於該成型模具中並進行加熱的步驟之後，更包括：形成一保護層以覆蓋該立體線路結構。
3. 如請求項1所述的曲面電路基板之製造方法，其中在將該線路基材置於該成型模具中並進行加熱的步驟中，更包括：加熱該線路基材至150℃至600℃，並從該成型模具下方且沿遠離該具有凹凸結構的三維塑型面往靠近該具有凹凸結構的三維塑型面的方向對該線路基材施加一負壓。
4. 如請求項1所述的曲面電路基板之製造方法，其中在將該線路基材置於該成型模具中並進行加熱的步驟中，更包括：加熱該線路基材至150℃至600℃，並從該成型模具下方且沿遠離該具有凹凸結構的三維塑型面往靠近該具有凹凸結構的三維塑型面的方向對該線路基材施加一負壓，同時從該成型模具上方且沿遠離該具有凹凸結構的三維塑型面往靠近該具有凹凸結構的三維塑型面的方向對該線路基材施加一正壓。
5. 如請求項1所述的曲面電路基板之製造方法，其中該觸媒圖案層中包含鈀觸媒與硬化劑，該硬化劑佔該觸媒圖案層中之1%至10%，該觸媒圖案層的厚度介於0.1μm至30μm。
6. 如請求項5所述的曲面電路基板之製造方法，其中該硬化劑選自脂肪胺類、環狀脂肪胺類、聚醯胺類、芳香族胺類、酸酐類、路易士酸類及咪唑類硬化劑中的至少一種，或其等的組合。
7. 如請求項1所述的曲面電路基板之製造方法，其中該柔性基板之材料為聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚醯亞胺(PI)。
8. 一種曲面電路基板之製造方法，包括以下步驟：提供一柔性基板；在該柔性基板上形成一觸媒圖案層，以得到一平面型複合結構；將該平面型複合結構置於一成型模具中並進行加熱，以使該平面型複合結構成型為一立體複合結構，其中該成型模具包含一具有凹凸結構的三維塑型面，且經加熱後的該平面型複合結構彎曲並貼合於該具有凹凸結構的三維塑型面；及利用無電鍍製程在該立體複合結構的該觸媒圖案層上沉積金屬，以形成一立體線路結構。
9. 如請求項8所述的曲面電路基板之製造方法，其中在將該線路基材置於該成型模具中並進行加熱的步驟之後，更包括：形成一保護層以覆蓋該立體線路結構。
10. 如請求項8所述的曲面電路基板之製造方法，其中在將該平面型複合結構置於一成型模具中並進行加熱的步驟中，更包括：加熱該平面型複合結構至150℃至600℃，並沿遠離該具有凹凸結構的三維塑型面往靠近該具有凹凸結構的三維塑型面的方向對該平面型複合結構施加負壓。
11. 如請求項8所述的曲面電路基板之製造方法，其中在將該平面型複合結構置於一成型模具中並進行加熱的步驟中，更包括：加熱該線路基材至150℃至600℃，並從該成型模具下方且沿遠離該具有凹凸結構的三維塑型面往靠近該具有凹凸結構的 三維塑型面的方向對該線路基材施加一負壓，同時從該成型模具上方且沿遠離該具有凹凸結構的三維塑型面往靠近該具有凹凸結構的三維塑型面的方向對該平面型複合結構施加一正壓。
12. 如請求項8所述的曲面電路基板之製造方法，其中該觸媒圖案層中包含鈀觸媒與硬化劑，該硬化劑佔該觸媒圖案層中之1%至10%，該觸媒圖案層的厚度介於0.1μm至30μm。
13. 如請求項12所述的曲面電路基板之製造方法，其中該硬化劑選自脂肪胺類、環狀脂肪胺類、聚醯胺類、芳香族胺類、酸酐類、路易士酸類及咪唑類硬化劑中的至少一種，或其等的組合。
14. 如請求項8所述的曲面電路基板之製造方法，其中該柔性基板之材料為聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚醯亞胺(PI)。