TWI617223B - 嵌有導線之軟性基板及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本揭露提供一種嵌有導線之軟性基板，包括：一軟性基板，由一高分子材料所構成；以及一連續導線圖案，包含複數個孔洞，嵌於該軟性基板中，其中該高分子材料填入該等孔洞。本揭露另提供一種嵌有導線之軟性基板之製造方法。
Description
本揭露係有關於一種軟性基板，特別是有關於一種嵌有導線之軟性基板及其製造方法。
現行軟性印刷電路板主要以軟性銅箔基板(FCCL)為主。依層數可區分為無膠系軟性銅箔基板(2-layer FCCL)和有膠系軟性銅箔基板(3-layer FCCL)，兩者最大差異在於銅箔和聚醯亞胺薄膜之間有無接著劑。2L FCCL具有耐熱性高、撓折性佳、尺寸安定性良好等優點，但成本相對較高，因此，大部份軟板主要使用3L FCCL，只有較高階軟板才會用到2L FCCL。
3L FCCL需有環氧樹脂接著劑當作軟板與導線接著，但一般環氧樹脂接著劑的耐溫性較聚醯亞胺(polyimide)差，因此，使用上會有溫度的限制。此外，在可靠度上也不甚理想。2L FCCL需藉由表面處理、鍍膜、蝕刻方式才能達到線路圖案化之需求，其製程複雜、耗時長。
本揭露之一實施例，提供一種嵌有導線之軟性基板，包括：一軟性基板，由一高分子材料所構成；以及一連續導線圖案，包含複數個孔洞，嵌於該軟性基板中，其中該高分
子材料填入該等孔洞。
本揭露之另一實施例，提供一種嵌有導線之軟性基板之製造方法，包括：提供一載板；形成一連續導線圖案於該載板上，其中該連續導線圖案包含複數個孔洞；覆蓋一高分子材料於該連續導線圖案與該載板上，並填入該等孔洞；以及分離該高分子材料與該載板，以形成嵌有該連續導線圖案之一軟性基板。
本揭露開發一種全印刷式結構設計，可將金屬導線嵌於軟性基板中，解決了現行基板與導線密著度、可靠度不佳的問題，其製程簡單化亦可達到更佳效益，可廣泛應用於軟性電子、軟性印刷電路、LED等相關產業。本揭露嵌有金屬導線之軟性基板結構主要是利用金屬導線與載板密著度不佳之特點，而其所搭配之高分子材料於塗佈成形後，可自載板輕易取下，並將金屬導線嵌於高分子材料中，其基板與導線密著度良好不易剝落且結構耐撓曲度佳。
本揭露軟性基板結構藉由高分子材料對導線孔洞的充填與滲透，使得高分子材料有效地包覆金屬導線，致使最終結構之金屬導線內埋或嵌於高分子基板表面，可使金屬導線同時達到耐熱、耐焊、抗撓曲、薄化與高電子傳導等特性。此外，本揭露所開發一種新型軟性基板導體電路結構可應用於超薄高分子基板與電路的形成，達到整體積體的薄化，亦可有效應用於軟性LED封裝基板、觸控面板、顯示器等軟性顯示器，另可作為高功率電子晶片接著、薄化封裝及電子電路相關應用。
為讓本揭露之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附的圖式，作詳細說明如下。
10、100‧‧‧嵌有導線之軟性基板
12、120‧‧‧軟性基板
12’、120’‧‧‧高分子材料
14、140‧‧‧連續導線圖案
16、160‧‧‧孔洞
18、180‧‧‧載板
200‧‧‧表面處理製程
第1圖係根據本揭露之一實施例，一種嵌有導線之軟性基板之剖面示意圖；第2圖係根據本揭露之一實施例，一種嵌有導線之軟性基板之剖面示意圖；第3A~3C圖係根據本揭露之一實施例，一種嵌有導線之軟性基板之製造方法之剖面示意圖；以及第4A~4D圖係根據本揭露之一實施例，一種嵌有導線之軟性基板之製造方法之剖面示意圖。
請參閱第1圖，根據本揭露之一實施例，提供一種嵌有導線之軟性基板。嵌有導線之軟性基板10包括一軟性基板12以及一連續導線圖案14。軟性基板12由一高分子材料12’所構成。連續導線圖案14包含複數個孔洞16，嵌於軟性基板12中，且高分子材料12’填入孔洞16。
上述高分子材料12’可包括聚亞醯胺(polyimide,PI)或聚氟化二乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)。
上述導線圖案14可由例如銀、銅、鎳或其合金所構成。上述導線圖案14之電阻率大體介於1.6x10-6~10x10-6Ω．cm。
上述連續導線圖案14所包含孔洞16之尺寸大體介於10nm~100μm。
在此實施例中，上述連續導線圖案14嵌於軟性基板12之內部，如第1圖所示。
請參閱第2圖，根據本揭露之另一實施例，提供一種嵌有導線之軟性基板。嵌有導線之軟性基板100包括一軟性基板120以及一連續導線圖案140。軟性基板120由一高分子材料120’所構成。連續導線圖案140包含複數個孔洞160，嵌於軟性基板120中，且高分子材料120’填入孔洞160。
上述高分子材料120’可包括聚亞醯胺(polyimide,PI)或聚氟化二乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)。
上述導線圖案140可由例如銀、銅、鎳或其合金所構成。上述導線圖案140之電阻率大體介於1.6x10-6~10x10-6Ω．cm。
上述連續導線圖案140所包含孔洞160之尺寸大體介於10nm~100μm。
在此實施例中，上述連續導線圖案140嵌於軟性基板120之表面，如第2圖所示。
請參閱第3A~3C圖，根據本揭露之一實施例，提供一種嵌有導線之軟性基板(flexible substrate)之製造方法。首先，如第3A圖所示，提供一載板18。上述載板18可由玻璃或金屬所構成。
接著，形成一連續導線圖案14於載板18上。上述連續導線圖案14包含複數個孔洞(未圖示)。本實施例形成包含
複數個孔洞的連續導線圖案14於載板18上的步驟可包括以例如網印製程形成連續導線圖案14於載板18上，接著，以例如250~300℃之溫度對連續導線圖案14進行燒結，以形成包含複數個孔洞的連續導線圖案14。上述導線圖案14可由例如銀、銅、鎳或其合金所構成。上述導線圖案14之電阻率大體介於1.6x10-6~10x10-6Ω．cm。上述連續導線圖案14所包含孔洞之尺寸大體介於10nm~100μm。
在一實施例中，上述形成一連續導線圖案14於載板18上之步驟包括：提供一金屬膠(未圖示)，其固含量介於80~85%，形成金屬膠之一連續圖案14於載板18上，以及對載板18進行一燒結製程。上述燒結製程之溫度介於300~350℃，時間介於30~40分鐘。
接著，以例如塗佈製程覆蓋一高分子材料12’於連續導線圖案14與載板18上，並填入孔洞(未圖示)。上述高分子材料12’可包括聚亞醯胺(polyimide,PI)或聚氟化二乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)。
在一實施例中，上述覆蓋一高分子材料12’於連續導線圖案14與載板18上之步驟包括：提供一聚氟化二乙烯(PVDF)(未圖示)，其固含量介於5~30%，形成一聚氟化二乙烯(PVDF)層12’於連續導線圖案14與載板18上，以及對載板18進行一烘烤製程。上述烘烤製程之溫度介於50~180℃，時間介於10~30分鐘。
在另一實施例中，上述覆蓋一高分子材料12’於連續導線圖案14與載板18上之步驟包括：提供一聚亞醯胺(PI)(未
圖示)，其固含量介於5~40%，形成一聚亞醯胺(PI)層12’於連續導線圖案14與載板18上，以及對載板18進行一烘烤製程。上述烘烤製程之溫度介於50~210℃，時間介於30~60分鐘。
接著，以例如切割製程分離高分子材料12’與載板18，以形成嵌有連續導線圖案14之一軟性基板12。
在此實施例中，上述連續導線圖案14嵌於軟性基板12之內部，如第3C圖所示。
請參閱第4A~4D圖，根據本揭露之一實施例，提供一種嵌有導線之軟性基板(flexible substrate)之製造方法。首先，如第4A圖所示，提供一載板180。上述載板180可由玻璃或金屬所構成。
接著，形成一連續導線圖案140於載板180上。上述連續導線圖案140包含複數個孔洞(未圖示)。本實施例形成包含複數個孔洞的連續導線圖案140於載板180上的步驟可包括以例如網印製程形成連續導線圖案140於載板180上，接著，以例如250~300℃之溫度對連續導線圖案140進行燒結，以形成包含複數個孔洞的連續導線圖案140。上述導線圖案140可由例如銀、銅、鎳或其合金所構成。上述導線圖案140之電阻率大體介於1.6x10-6~10x10-6Ω．cm。上述連續導線圖案140所包含孔洞之尺寸大體介於10nm~100μm。
接著，以例如塗佈製程覆蓋一高分子材料120’於連續導線圖案140與載板180上，並填入孔洞(未圖示)。上述高分子材料120’可包括聚亞醯胺(polyimide,PI)或聚氟化二乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)。
接著，以例如切割製程分離高分子材料120’與載板180，以形成嵌有連續導線圖案140之一軟性基板120。
接著，對嵌有連續導線圖案140之軟性基板120進行一表面處理製程200，例如一電漿製程，以露出連續導線圖案140。
在此實施例中，上述連續導線圖案140嵌於軟性基板120之表面，如第4D圖所示。
本揭露開發一種全印刷式結構設計，可將金屬導線嵌於軟性基板中，解決了現行基板與導線密著度、可靠度不佳的問題，其製程簡單化亦可達到更佳效益，可廣泛應用於軟性電子、軟性印刷電路、LED等相關產業。本揭露嵌有金屬導線之軟性基板結構主要是利用金屬導線與載板密著度不佳之特點，而其所搭配之高分子材料於塗佈成形後，可自載板輕易取下，並將金屬導線嵌於高分子材料中，其基板與導線密著度良好不易剝落且結構耐撓曲度佳。
本揭露軟性基板結構藉由高分子材料對導線孔洞的充填與滲透，使得高分子材料有效地包覆金屬導線，致使最終結構之金屬導線內埋或嵌於高分子基板表面，可使金屬導線同時達到耐熱、耐焊、抗撓曲、薄化與高電子傳導等特性。此外，本揭露所開發一種新型軟性基板導體電路結構可應用於超薄高分子基板與電路的形成，達到整體積體的薄化，亦可有效應用於軟性LED封裝基板、觸控面板、顯示器等軟性顯示器，另可作為高功率電子晶片接著、薄化封裝及電子電路相關應用。
實施例1
本揭露嵌有導線之軟性基板之製備(1)及其特性分析
請參閱第3A~3C圖，首先，如第3A圖所示，提供一載板18。上述載板18由玻璃所構成。
接著，形成一連續導線圖案14於載板18上。上述連續導線圖案14包含複數個孔洞(未圖示)。本實施例形成包含複數個孔洞的連續導線圖案14於載板18上的步驟包括將有機酸銀(C11H21OOAg)溶解於二甲苯(xylene)中，接著，取100nm~300nm球狀金屬銀粉體與上述溶液混練，製備固含量85%之導電銀膠(黏度100,000cp.)，之後，以mesh數為325之網板印刷形成連續導線圖案14於載板18上，接著，以300℃之溫度對連續導線圖案14進行燒結約30分鐘，以形成包含複數個孔洞的連續導線圖案14。上述連續導線圖案14所包含孔洞之尺寸介於10nm~100μm。
接著，以塗佈製程覆蓋一高分子材料12’於連續導線圖案14與載板18上，並填入孔洞(未圖示)。本實施例覆蓋高分子材料12’於連續導線圖案14與載板18上的步驟包括將固含量約20%的聚亞醯胺(PI)溶液利用300μm刮刀塗佈成膜，接著，分別以50℃、30分鐘，140℃、30分鐘以及210℃、60分鐘的烘烤條件對聚亞醯胺(PI)膜進行烘烤，以獲得透明聚亞醯胺(PI)薄膜。
接著，以切割製程分離高分子材料12’與載板18，以形成嵌有連續導線圖案14之一軟性基板12。上述切割製程為
一簡單機械切割製程。
在此實施例中，上述連續導線圖案14嵌於軟性基板12之內部，如第3C圖所示。
接著，對本實施例嵌有導線之軟性基板進行包括基板與導線密著度、電阻率的特性分析及相關撓曲及銲錫測試，結果載於下表1。
實施例2
本揭露嵌有導線之軟性基板之製備(2)及其特性分析
仍請參閱第3A~3C圖，首先，如第3A圖所示，提供一載板18。上述載板18由不銹鋼所構成。
接著，形成一連續導線圖案14於載板18上。上述連續導線圖案14包含複數個孔洞(未圖示)。本實施例形成包含複數個孔洞的連續導線圖案14於載板18上的步驟包括將有機酸銀(C11H21OOAg)溶解於二甲苯(xylene)中，接著，取100nm~300nm球狀金屬銀粉體與上述溶液混練，製備固含量85%之導電銀膠(黏度100,000cp.)，之後，以mesh數為325之網板印刷形成連續導線圖案14於載板18上，接著，以300℃之溫度對連續導線圖案14進行燒結約30分鐘，以形成包含複數個孔洞的連續導線圖案14。上述連續導線圖案14所包含孔洞之尺寸介於10nm~100μm。
接著，以塗佈製程覆蓋一高分子材料12’於連續導線圖案14與載板18上，並填入孔洞(未圖示)。本實施例覆蓋高分子材料12’於連續導線圖案14與載板18上的步驟包括將固含
量約15%的聚氟化二乙烯(PVDF)溶液利用500μm刮刀塗佈成膜，接著，分別以80℃、10分鐘以及180℃、30分鐘的烘烤條件對聚氟化二乙烯(PVDF)膜進行烘烤，以獲得透明聚氟化二乙烯(PVDF)薄膜。
接著，以切割製程分離高分子材料12’與載板18，以形成嵌有連續導線圖案14之一軟性基板12。上述切割製程為一簡單機械切割製程。
在此實施例中，上述連續導線圖案14嵌於軟性基板12之內部，如第3C圖所示。
接著，對本實施例嵌有導線之軟性基板進行包括基板與導線密著度、電阻率的特性分析及相關撓曲及銲錫測試，結果載於下表1。
實施例3
本揭露嵌有導線之軟性基板之製備(3)及其特性分析
請參閱第4A~4D圖，首先，如第4A圖所示，提供一載板180。上述載板180由玻璃所構成。
接著，形成一連續導線圖案140於載板180上。上述連續導線圖案140包含複數個孔洞(未圖示)。本實施例形成包含複數個孔洞的連續導線圖案140於載板180上的步驟包括將有機酸銀(C11H21OOAg)溶解於二甲苯(xylene)中，接著，取100nm~300nm球狀金屬銀粉體與上述溶液混練，製備固含量85%之導電銀膠(黏度100,000cp.)，之後，以mesh數為325之網板印刷形成連續導線圖案140於載板180上，接著，以300℃之
溫度對連續導線圖案140進行燒結約30分鐘，以形成包含複數個孔洞的連續導線圖案140。上述連續導線圖案140所包含孔洞之尺寸介於10nm~100μm。
接著，以塗佈製程覆蓋一高分子材料120’於連續導線圖案140與載板180上，並填入孔洞(未圖示)。本實施例覆蓋高分子材料120’於連續導線圖案140與載板180上的步驟包括將固含量約20%的聚亞醯胺(PI)溶液利用300μm刮刀塗佈成膜，接著，分別以50℃、30分鐘，140℃、30分鐘以及210℃、60分鐘的烘烤條件對聚亞醯胺(PI)膜進行烘烤，以獲得透明聚亞醯胺(PI)薄膜。
接著，以切割製程分離高分子材料120’與載板180，以形成嵌有連續導線圖案140之一軟性基板120。上述切割製程為一簡單機械切割製程。
接著，對嵌有連續導線圖案140之軟性基板120進行一表面處理製程200，以露出連續導線圖案140。上述表面處理製程200為一電漿製程。
在此實施例中，上述連續導線圖案140嵌於軟性基板120之表面，如第4D圖所示。
接著，對本實施例嵌有導線之軟性基板進行包括基板與導線密著度、電阻率的特性分析及相關撓曲及銲錫測試，結果載於下表1。
比較實施例1
傳統其上形成導線之軟性基板之製備及其特性分析
首先，提供一基板。上述基板由聚亞醯胺(PI)所構成。
接著，形成一導線圖案於基板上。本實施例形成導線圖案於基板上的步驟包括將有機酸銀(C11H21OOAg)溶解於二甲苯(xylene)中，接著，取100nm~300nm球狀金屬銀粉體與上述溶液混練，製備固含量85%之導電銀膠，之後，以mesh數為325之網板印刷形成上述導線圖案於基板上。
接著，對本實施例其上形成導線之軟性基板進行包括基板與導線密著度、電阻率的特性分析及相關撓曲及銲錫測試，結果載於下表1。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (11)
- 一種嵌有導線之軟性基板，包括：一軟性基板，由一高分子材料所構成，其中該高分子材料包括聚亞醯胺(polyimide，PI)或聚氟化二乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)；以及一連續導線圖案，由相同金屬材質所構成，包含複數個孔洞，且嵌於該軟性基板之表面，其中該高分子材料填入該等孔洞。
- 如申請專利範圍第1項所述之嵌有導線之軟性基板，其中該導線圖案由銀、銅、鎳或其合金所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之嵌有導線之軟性基板，其中該導線圖案之電阻率介於1.6x10-6~10x10-6Ω．cm。
- 如申請專利範圍第1項所述之嵌有導線之軟性基板，其中該等孔洞之尺寸介於10nm~100μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之嵌有導線之軟性基板，其中該連續導線圖案嵌於該軟性基板之內部。
- 一種嵌有導線之軟性基板之製造方法，包括：提供一載板；形成一連續導線圖案於該載板上，其中該連續導線圖案包含複數個孔洞；覆蓋一高分子材料於該連續導線圖案與該載板上，並填入該等孔洞；以及分離該高分子材料與該載板，以形成嵌有該連續導線圖案之一軟性基板。
- 如申請專利範圍第6項所述之嵌有導線之軟性基板之製造方法，其中該載板由玻璃或金屬所構成。
- 如申請專利範圍第6項所述之嵌有導線之軟性基板之製造方法，更包括對嵌有該連續導線圖案之該軟性基板進行一表面處理製程。
- 如申請專利範圍第6項所述之嵌有導線之軟性基板之製造方法，其中該形成一連續導線圖案於該載板上之步驟包括：提供一金屬膠，其固含量介於80~85%；形成該金屬膠之一連續圖案於該載板上；以及對該載板進行一燒結製程，其中該燒結製程之溫度介於300~350℃，時間介於30~40分鐘。
- 如申請專利範圍第6項所述之嵌有導線之軟性基板之製造方法，其中該覆蓋一高分子材料於該連續導線圖案與該載板上之步驟包括：提供一聚氟化二乙烯(PVDF)，其固含量介於5~30%；形成一聚氟化二乙烯(PVDF)層於該連續導線圖案與該載板上；以及對該載板進行一烘烤製程，其中該烘烤製程之溫度介於50~180℃，時間介於10~30分鐘。
- 如申請專利範圍第6項所述之嵌有導線之軟性基板之製造方法，其中該覆蓋一高分子材料於該連續導線圖案與該載板上之步驟包括：提供一聚亞醯胺(PI)，其固含量介於5~40%； 形成一聚亞醯胺(PI)層於該連續導線圖案與該載板上；以及對該載板進行一烘烤製程，其中該烘烤製程之溫度介於50~210℃，時間介於30~60分鐘。
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