[发明专利]柔性印刷电路的制造方法及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及烧结技术，属于材料烧结新技术领域，尤其涉及一种柔性印刷电路的制造方法及其制造装置。

背景技术

在电子行业中，随着现代消费电子及小型化仪器设备的快速发展，柔性印刷电路（FPCB）由于其重量轻、厚度薄、体积小、密度高、可挠性等优点，越来越多的应用于手机、笔记本电脑、数码相机、液晶显示屏等电子产品中。并且，其使用的数量在也不断的增加。在传统的手机中大约需要3～5片，在智能型手机中大幅提升到7～10片，而苹果推出的iPAD等产品更是高达15片之多。根据台湾电路板协会（Taiwan Printed circuit Association; TPCA）及日本电子回路工业会(Japan Electronics Packaging Circuits Association；JPCA)最新公布的统计数据显示，目前的柔性印刷电路（FPCB）的市场成长率达百分之二十几，并且其市场规模不断扩大。相关的软板厂商也受益于市场需求，其业绩也不断攀升。

但是，目前的柔性印刷电路（FPCB）的生产和制造一般采用在聚酰亚胺基底上覆铜箔，通过胶合层将基底与铜箔粘合，然后进行光刻、腐蚀、后处理等工艺进行电子线路的制造。其工艺流程复杂、生产成本大、需要刻蚀等工艺对环境污染大。

而随着现代纳米技术的不断发展和应用，采用纳米颗粒的导电墨水进行柔性印刷电路制造的研究也不断开展和报道。纳米颗粒的导电墨水是将金属纳米颗粒均匀的分散在溶液中，如银、铜等金属颗粒。在这些颗粒外部包裹着聚合物、分散剂等物质防止颗粒的聚集，同时墨水的固含量、粘度等性能指标能根据具体的工艺要求进行调整。因此，这种溶液化的纳米颗粒墨水能采用喷墨打印、凹版印刷、凸版印刷、丝网印刷、柔板印刷、转移印刷及气溶胶打印等各种印刷工艺进行图形化制造，从而避免了光刻腐蚀等传统复杂工艺。图形化后的导电墨水由于金属纳米颗粒外部包裹有聚合物，没有导电性，需要通过相应的烧结技术将颗粒间的聚合物、分散剂等溶剂去除，并使纳米颗粒相互融合形成导电的图形化金属薄膜。

导电墨水中的金属颗粒由于其尺寸小到纳米量级，具有较大的比表面积，其融化温度大大降低到150～300℃，而块状金属的融化温度一般需要上千度。因此，采用纳米颗粒的导电墨水能通过较低的烧结温度，使金属颗粒相互融合形成金属导电薄膜。目前，已发展了多种纳米导电墨水的烧结技术，如对流烘箱、热台、电流烧结技术、微波烧结技术、加压烧结技术、激光烧结技术和氙灯烧结技术等等。其中对流烘箱和热台是最常用的方法，它是将图形化后的导电墨水进行半小时左右的烘烤，温度一般需要200℃左右，因此，其对基底材料有250℃以上的耐温要求，且效率不高。电流烧结技术是一种接触式烧结技术，其方法是在导电图形的两端加上直流或交流的大电流，由导电墨水的电阻性产生的热量来进行烧结，该方法只适合于非常简单且具有电极接触点的图形。微波烧结技术是利用微波与纳米颗粒相互作用，使墨水中分子震荡产生的热量来进行烧结，但这需要相应的大功率微波仪器，而且不能在工业生产流水线上直接进行。加压烧结技术也是一种长时加温烧结技术，一般是在模具中给被烧结材料一定的压力，经过加温烧结及降温后形成致密的结构。激光烧结技术是利用激光的高能量将材料中的溶剂气化，纳米颗粒融化结合形成导电图形，但是利用激光烧结需要精密调节激光的功率、光斑大小及烧结速度等，并且由于激光的光斑很小，一个图形的烧结需要较长的时间，不适合于大面积、大批量的工业化生产。氙灯烧结技术是采用大功率脉冲氙灯照射材料，使材料瞬间加热而不损伤基底材料，根据研究表明脉冲氙灯能使纳米导电墨水的瞬间温度达到上千度，而传导到基底的温度不超过100℃。但是由于脉冲氙灯的瞬间加热使墨水中的溶剂快速挥发，使烧结后的材料形成一种多孔形状，影响了烧结后形成的金属薄膜的导电性和致密度。