[发明专利]三维弯曲基板叠层

说明书

技术领域

本发明涉及柔性或刚性材料的叠层，并且尤其涉及将材料层压到弯曲刚性基板上。

背景技术

常规的层压工艺(lamination process)适合将基本平坦/平面的材料层压在基本平坦/平面的基板上。举例来说，在电子设备领域中，有很多种常规方法是将平面印刷电路板层压在平面基板上，例如另一个平面印刷电路板，以便形成单个层压的电路板。但是，当基板实际上是弯曲的时候，这些常规技术未必行得通。

发明内容

如果将柔性材料层压到弯曲基板上，那么将会提出几个难题，在将所述处理应用于电子设备领域的时候尤其如此。例如，与刚性的平坦材料之间封堵气泡相比，避免在柔性材料与弯曲基板之间在层压过程中封堵气泡的难度相对较大。举例来说，在一些电子工程应用中，叠层必须满足对封堵的气泡数量和/或大小加以限制的严格的质量需求。如果叠层具有过多被封堵的气泡，或者如果气泡过大，那么通常会将所述叠层当作次品报废，由此导致时间和金钱的损失。即使可以将用在有缺陷的叠层中的粘合剂返工来减少被封堵的气泡，这个重新层压的处理仍旧会导致时间损失。此外，在一些电子设备的叠层中使用的材料有可能较易于损坏。而这限制了可以在层压过程中施加的最大压力。

在本发明的一个实施例中，一种叠层系统包括基体和上部。基体包括一个下部支架。所述上部包括上部支架和控制电路。所述下部支架包括下部接触表面，其被放置成与基板的非层压表面例如基板的非层压表面接触。上部支架包括上部接触表面，其被放置成与柔性材料的非层压表面例如柔性材料的非层压表面接触。下部支架和上部支架中的每一个都可以被安装到一个运动块(motion block)上。下部和上部运动块可以向支架提供从单轴运动到全关节运动(articulated motion)的不同类型的运动，这取决于特定叠层系统的需求。在下文中将对所公开的叠层系统的不同实施例进行描述。

在层压处理过程中，层压表面(lamination surface)是在其间用粘合材料粘合在一起的。可以使用不同类型的粘合剂，包括压敏粘合剂(PSA)、可重用PSA、热塑膜、热固膜、热固化液体(thermal cure liquid)(单成分或多成分)、紫外线(UV)固化液体、以及在室温固化的多成分粘合剂。所述一种或多种粘合剂可以施加于基板、柔性材料或是所有这二者。此外，所述一种或多种粘合剂可以作为一个或多个薄片和/或一个或多个液体粘合剂区来施加。由于使层压表面接触，因此上部接触表面的施力区域和下部接触表面的施力区域会施加相反的力，以便在上部和下部施力区域之间的压力区中将基板和柔性材料压在一起。处于压力区中的基板和柔性材料部分被压在一起并用粘合材料层压。下部支架和上部支架之一或是这二者可以被加热，以便改善粘合剂的特性。此外，也可以在室温或室温以下进行层压处理。

在另一个实施例中，下部支架是用玻璃或金属之类的刚性材料制成的基体夹具(base chuck)。下部支架具有下部接触表面，所述表面的形状与弯曲基板的非层压表面相符。上部支架是用橡胶之类的顺应材料(compliant material)制成的真空夹具(vacuum chuck)。上部支架具有一个带有真空孔(未显示)的上部接触表面，以便将柔性印刷电路板(PCB)的非层压表面保持在上部接触表面上的恰当位置。因此，柔性PCB会被迫变成上部接触表面的形状。在一个实施例中，与下部接触表面相比，上部接触表面初始即具有较高的曲率。

在层压处理中的早先阶段，上部支架沿着z轴方向朝向下部支架移动，由此造成柔性PCB的层压表面最初在单个点上接触弯曲基板的层压表面，从而使分别在上部接触表面与下部接触表面的施力区域之间的压力区中将层压表面压在一起。随着层压处理的继续，上部支架在z方向上朝着下部支架进一步按压。增大的压力导致压力区的大小变得更大。

在层压处理的结束部分，在将上部支架沿着z方向朝着下部支架进一步移动之后，由于上部支架是用顺应材料制成的，因此所述运动导致上部支架变形。现在，PCB的层压表面与弯曲基板的层压表面之间的接触区域要比其在层压处理的早先阶段中更大。而较大的接触区域则会导致分别在上部接触表面与下部接触表面的较大施力区域之间的较大压力区中将层压表面相互按压。在该实施例中，所述处理将会继续进行，直至压力区扩大到覆盖整个层压表面。