本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種非金屬柔性線路板及其制作方法。

背景技術(shù)：

柔性電路板(FPC，F(xiàn)lexible Printed Circuit)是用柔性的絕緣基材制成的印刷電路，其可自由彎曲、卷繞、折疊，可以承受數(shù)百萬次的動(dòng)態(tài)彎曲而不損壞導(dǎo)線，可依照空間布局要求任意安排，并在三維空間任意移動(dòng)和伸縮，從而達(dá)到元器件裝配和導(dǎo)線連接的一體化。柔性電路板可大大縮小電子產(chǎn)品的體積和重量，適用電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠方向發(fā)展的需要，因此在航天、軍事、生物傳感、移動(dòng)通訊、電腦、醫(yī)療器械、數(shù)字相機(jī)等領(lǐng)域或產(chǎn)品上得到了廣泛的應(yīng)用。

目前FPC所采用的基材以聚酰亞胺覆銅板為主，此種材料耐熱性高、尺寸穩(wěn)定性好，與兼有機(jī)械保護(hù)和良好電氣絕緣性能的覆蓋膜通過壓制而成最終產(chǎn)品。但FPC中銅線也存在一些缺點(diǎn)，如在一定濕度和/或某些特定的化學(xué)環(huán)境下存在化學(xué)穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，造成FPC線路對(duì)電信號(hào)存在一定的干擾。然而，目前針對(duì)此類特殊應(yīng)用尚無適宜的FPC產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種非金屬柔性線路板及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種非金屬柔性線路板，所述非金屬柔性線路板包括導(dǎo)電碳膜電路、支撐膜和覆蓋膜，所述導(dǎo)電碳膜電路由碳材料組成，所述支撐膜位于導(dǎo)電碳膜電路下方并用以為導(dǎo)電碳膜電路提供支撐，所述覆蓋膜位于導(dǎo)電碳膜電路上方并用以將導(dǎo)電碳膜電路絕緣。

進(jìn)一步地，所述碳材料包括碳納米管、石墨、石墨烯及碳纖維中的任一種或多種的組合，且不限于此。

進(jìn)一步地，所述碳材料包括碳納米管、石墨、石墨烯及碳纖維中的任一種或多種制成的二維膜狀材料。

進(jìn)一步地，所述碳材料優(yōu)選自由碳納米管聚集形成的二維面狀材料。

進(jìn)一步地，至少在所述非金屬柔性線路板的選定區(qū)域還沉積有金屬層，所述金屬層與所述導(dǎo)電碳膜電路電性結(jié)合。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種非金屬柔性線路板的制作方法，其包括：

對(duì)導(dǎo)電碳膜進(jìn)行切割形成導(dǎo)電碳膜電路，所述導(dǎo)電碳膜電路具有相背對(duì)的第一表面和第二表面；

將支撐膜與所述導(dǎo)電碳膜電路的第一表面對(duì)位貼合；

在所述導(dǎo)電碳膜電路上的第二表面貼合覆蓋膜，并進(jìn)行壓制及固化，形成所述非金屬柔性線路板。

進(jìn)一步地，所述壓制的壓力為1Mpa～20Mpa，優(yōu)選的為5～10Mpa；所述固化溫度為120～300℃，固化時(shí)間為20s～2min，優(yōu)選的為120℃～150℃或200℃～300℃，固化時(shí)間為20s～1min。

在一些較佳實(shí)施方案中，所述的制作方法包括：先將導(dǎo)電碳膜與低粘保護(hù)膜貼合，之后采用機(jī)械切割方式對(duì)導(dǎo)電碳膜進(jìn)行切割而形成導(dǎo)電碳膜電路，其后將導(dǎo)電碳膜電路與低粘保護(hù)膜分離。

在一些實(shí)施方案中，所述的制作方法所述制作方法中采用的切割方式包括激光切割、等離子切割或刀模模切等，優(yōu)選采用刀模模切方式，且不限于此。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用碳材料優(yōu)異的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，由碳材料制得的導(dǎo)電碳膜經(jīng)切割(例如模切)形成的導(dǎo)電碳膜線路經(jīng)雙面絕緣處理得到新型的非金屬柔性線路板，其具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、可撓性及化學(xué)穩(wěn)定性，能拓寬柔性線路板產(chǎn)品在極端的化學(xué)環(huán)境條件下的應(yīng)用范圍，且所述非金屬柔性線路板產(chǎn)品的制作方法簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本低，可實(shí)現(xiàn)非金屬柔性線路板的批量生產(chǎn)。

附圖說明

圖1a為本發(fā)明一具體實(shí)施例中非金屬柔性線路板的俯視圖；

圖1b為本發(fā)明一具體實(shí)施例中非金屬柔性線路板的剖視圖；

圖2為本發(fā)明一具體實(shí)施例中非金屬柔性線路板的制作工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案發(fā)明人經(jīng)長(zhǎng)期研究和大量實(shí)踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案，如下將對(duì)該技術(shù)方案、其實(shí)施過程及原理等作進(jìn)一步的解釋說明。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種非金屬柔性線路板，所述非金屬柔性線路板包括導(dǎo)電碳膜電路、支撐膜和覆蓋膜，所述導(dǎo)電碳膜電路由碳材料組成，所述支撐膜位于導(dǎo)電碳膜電路下方并用以為導(dǎo)電碳膜電路提供支撐，所述覆蓋膜位于導(dǎo)電碳膜電路上方并用以將導(dǎo)電碳膜電路絕緣。

進(jìn)一步地，所述碳材料包括碳納米管、石墨、石墨烯及碳纖維中的任一種或多種的組合，且不限于此。

進(jìn)一步地，所述碳材料包括碳納米管、石墨、石墨烯及碳纖維中的任一種或多種制成的二維膜狀材料。

本發(fā)明采用具有sp²雜化結(jié)構(gòu)的碳材料組成FPC中的導(dǎo)線，因其共軛的電子云結(jié)構(gòu)，具有良好導(dǎo)電性及優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性，利于擴(kuò)大FPC產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電碳膜電路的厚度為1～1000μm，優(yōu)選為1μm～10μm、50μm～200μm或500μm～1000μm，線寬為50μm～2mm，優(yōu)選為50～200um、或1～2mm。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電碳膜電路的表面電阻值為0.01～5ohm/sq，0.01～0.1ohm/sq、0.5～1ohm/sq或2～5ohm/sq。

進(jìn)一步地，所述碳材料選自由碳納米管聚集形成的二維面狀材料。

所述二維面狀材料的厚度為1～1000μm，優(yōu)選為1μm～10μm、50μm～200μm或500μm～1000μm；優(yōu)選的，所述二維面狀材料的密度為0.5g/cm³～2g/cm³，尤其優(yōu)選為1g/cm³～2g/cm³；優(yōu)選的，所述二維面狀材料的表面電阻為0.01～5ohm/sq，優(yōu)選為0.01～0.1ohm/sq、0.5～1ohm/sq或2～5ohm/sq。

其中，若所述二維面狀材料的厚度、密度過小，將導(dǎo)致其無法呈現(xiàn)良好導(dǎo)電性能，但若其厚度、密度過大，將不利于對(duì)其進(jìn)行切割加工，特別是不利于進(jìn)行機(jī)械切割。例如，當(dāng)以刀模模切方式對(duì)所述二維面狀材料進(jìn)行切割加工時(shí)，因碳納米管本身具有優(yōu)異的抗剪切性能，若所述二維面狀材料的厚度過大，則一方面會(huì)加大切割難度，延長(zhǎng)切割時(shí)間，降低切割效率，另一方面還可能因?yàn)槭┘釉诙S面狀材料上的大剪切力而導(dǎo)致二維面狀材料的其余部分的結(jié)構(gòu)被牽扯波及而受到一定程度的破壞，進(jìn)而使二維面狀材料的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能等無法得到保障。

優(yōu)選的，所述二維面狀材料的表面電阻為0.01～5ohm/sq，優(yōu)選為0.01～0.1ohm/sq、0.5～1ohm/sq或2～5ohm/sq。

進(jìn)一步地，所述支撐膜的材質(zhì)包括PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PI(聚酰亞胺)、PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)和PC(聚碳酸酯)中的任一種或多種的組合，且不限于此。

進(jìn)一步地，所述支撐膜的厚度為10μm～200μm，優(yōu)選為10～50um或100～200um。。

進(jìn)一步地，所述覆蓋膜的材質(zhì)包括PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PI(聚酰亞胺)、PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)和PC(聚碳酸酯)中的任一種或多種的組合。

進(jìn)一步地，所述覆蓋膜的厚度為10μm～200μm，優(yōu)選為10～50um或100～200um。。

進(jìn)一步地，所述覆蓋膜選自高粘保護(hù)膜或帶熱熔膠的基材，且所述覆蓋膜的剝離力為100gf/英寸～2kgf/英寸，優(yōu)選為1kgf/英寸～2kgf/英寸。

進(jìn)一步地，至少在所述非金屬柔性線路板的選定區(qū)域還沉積有金屬層，所述金屬層與所述導(dǎo)電碳膜電路電性結(jié)合。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種制備前述非金屬柔性線路板的方法，其包括：

對(duì)導(dǎo)電碳膜進(jìn)行切割形成導(dǎo)電碳膜電路，所述導(dǎo)電碳膜電路具有相背對(duì)的第一表面和第二表面；

將支撐膜與所述導(dǎo)電碳膜電路的第一表面對(duì)位貼合；

在所述導(dǎo)電碳膜電路上的第二表面貼合覆蓋膜，并進(jìn)行壓制及固化，形成所述非金屬柔性線路板。

所述壓制的壓力為1Mpa～20Mpa，優(yōu)選的為5～10Mpa；所述固化溫度為120～300℃，固化時(shí)間為20s～2min，優(yōu)選的為120℃～150℃或200℃～300℃，固化時(shí)間為20s～1min。

在一些較佳實(shí)施方案中，所述的制作方法包括：先將導(dǎo)電碳膜與低粘保護(hù)膜貼合，之后采用機(jī)械切割方式對(duì)導(dǎo)電碳膜進(jìn)行切割而形成導(dǎo)電碳膜電路，其后將導(dǎo)電碳膜電路與低粘保護(hù)膜分離。

進(jìn)一步的，所述低粘保護(hù)膜的粘性為1～50gf/英寸，優(yōu)選為5～15gf/英寸，厚度為25～180μm，優(yōu)選為50～100μm。

在一些實(shí)施方案中，所述的制作方法包括：對(duì)支撐膜進(jìn)行鉆孔加工，用以將導(dǎo)電功能部分露出之后將支撐膜與所述導(dǎo)電碳膜電路的第一表面對(duì)位貼合。

在一些實(shí)施方案中，所述的制作方法還包括：在所述非金屬柔性線路板的選定區(qū)域沉積金屬，之后按照預(yù)設(shè)方案對(duì)所述非金屬柔性電路板進(jìn)行后續(xù)加工。

在一些實(shí)施方案中，所述的制作方法還包括：至少通過電鍍、原子層沉積或磁控濺射中的任一種方式在所述非金屬柔性線路板的選定區(qū)域沉積金屬，所述金屬包括鎳和/或金，且不限于此。

在一些實(shí)施方案中，所述的后續(xù)加工包括：采用印字符、裁剪、電測(cè)及沖切工藝對(duì)所述非金屬柔性電路板進(jìn)行標(biāo)識(shí)、加工。

在一些實(shí)施方案中，所述制作方法中采用的切割方式包括激光切割、等離子切割或刀模模切等，且不限于此。

優(yōu)選的，所述的切割方式采用刀模模切方式，其較之其它的切割方式，具有操作簡(jiǎn)單便捷，不會(huì)損及除導(dǎo)電碳膜的待切割區(qū)域之外的其余區(qū)域，因而可有效保障導(dǎo)電碳膜電路的性能。

在一些較為具體的實(shí)施方案中，所述非金屬柔性線路板的制作方法具體包括

S1、將導(dǎo)電碳膜貼合低粘保護(hù)膜；

S2、對(duì)導(dǎo)電碳膜進(jìn)行模切形成導(dǎo)電碳膜電路；

S3、將支撐膜鉆孔，并與導(dǎo)電碳膜電路對(duì)位貼合；

S4、在導(dǎo)電碳膜電路上的另一側(cè)貼合覆蓋膜，并進(jìn)行壓制及固化；

S5、在非金屬柔性線路板上沉積金屬；

S6、將非金屬柔性電路板按照預(yù)設(shè)的圖紙進(jìn)行標(biāo)識(shí)、加工。

以下結(jié)合若干實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。

請(qǐng)參閱圖1a-圖1b所示，本發(fā)明一具體實(shí)施例中的一種非金屬柔性線路板(FPC)包括導(dǎo)電碳膜電路1、支撐膜2和覆蓋膜3。支撐膜2位于導(dǎo)電碳膜電路1下方并用以為導(dǎo)電碳膜電路提供支撐。覆蓋膜3位于導(dǎo)電碳膜電路1上方并用以將導(dǎo)電碳膜電路絕緣。

進(jìn)一步的，導(dǎo)電碳膜電路1由碳納米管膜制備而成，該碳納米管膜可由陣列紡絲、氣溶膠或濕法成膜制得，其表面電阻為0.5ohm/sq，厚度為50um。

該導(dǎo)電碳膜電路1具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和可撓性，可彎折百萬次而方阻不發(fā)生變化。

進(jìn)一步的，支撐膜為PI(聚酰亞胺)膜，其厚度為10um；

進(jìn)一步的，覆蓋膜為PI(聚酰亞胺)膜，其厚度為10um；

參閱圖2所示，前述非金屬柔性線路板的制作方法具體包括：

S1、將導(dǎo)電碳膜貼合低粘保護(hù)膜；

S2、對(duì)導(dǎo)電碳膜進(jìn)行模切形成導(dǎo)電碳膜電路；

S3、將支撐膜鉆孔，并與導(dǎo)電碳膜電路對(duì)位貼合；

S4、在導(dǎo)電碳膜電路上的另一側(cè)貼合覆蓋膜，并進(jìn)行壓制及固化；

S5、在非金屬柔性線路板上沉積金屬；

S6、將非金屬柔性電路板按照?qǐng)D紙進(jìn)行標(biāo)識(shí)、加工。

在前述步驟S1中，采用的低粘保護(hù)膜的粘性為5～15gf/英寸，厚度為50um。該低粘保護(hù)膜可選自PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PI(聚酰亞胺)、PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)和PC(聚碳酸酯)中的任一種，其用于對(duì)導(dǎo)電碳膜進(jìn)行支撐及保護(hù)，利于后續(xù)的模切加工，并且易于在模切完成后與導(dǎo)電碳膜電路分離。

在前述步驟S2中，采用的模切工具可以選自業(yè)界常見的刀模，在切割時(shí)的剪切力優(yōu)選控制在1～10kg范圍內(nèi)，通過在切割前、后分別對(duì)導(dǎo)電碳膜、導(dǎo)電碳膜電路的導(dǎo)電性能、微觀形貌進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)其基本一致，且導(dǎo)電碳膜電路上的切斷面平整。

在前述步驟S3中，通過對(duì)支撐膜進(jìn)行鉆孔等處理，可以在支撐膜上形成對(duì)位標(biāo)記等，使支撐膜與導(dǎo)電碳膜電路可對(duì)位貼合，提高貼合精度，降低施工難度。

在前述步驟S4中，在導(dǎo)電碳膜電路與覆蓋膜貼合完畢后，可以先采用5Mpa壓力壓合，然后在120℃固化30s，將支撐膜與覆蓋膜完全粘合在一起。

在前述步驟S5中，可以在金手指或需要特殊工藝(如焊接)的部位通過電鍍、原子層沉積、磁控濺射等方式沉積鎳和/或金等金屬。

在前述步驟S6中，可以采用印字符、裁剪、電測(cè)及沖切工藝等，將預(yù)制好的非金屬柔性電路板按照?qǐng)D紙進(jìn)行標(biāo)識(shí)、加工，得到最終產(chǎn)品。

本發(fā)明利用碳材料優(yōu)異的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，由碳材料制得的導(dǎo)電碳膜經(jīng)模切形成的導(dǎo)電碳膜線路經(jīng)雙面絕緣處理得到新型的非金屬柔性線路板，其具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、可撓性及化學(xué)穩(wěn)定性，能拓寬柔性線路板產(chǎn)品在極端的化學(xué)環(huán)境條件下的應(yīng)用范圍；而且，本發(fā)明非金屬柔性線路板產(chǎn)品的制作方法簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本低，可實(shí)現(xiàn)非金屬柔性線路板的批量生產(chǎn)。

應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。