[发明专利]基于弹性衬底的可拉伸电路板的制备方法及可拉伸电路板

说明书

本发明提供的一种基于弹性衬底的可拉伸电路板的制备方法及可拉伸电路板，包括如下步骤：步骤1，在模具中制备衬底；步骤2，在所述衬底的表面溅射金属种子层；步骤3，在所述金属种子层的表面旋涂光刻胶，在所述光刻胶上光刻电路版图；步骤4，在所述光刻胶上经光刻的部分制作金属电路和焊盘；步骤5，去除所述光刻胶，蚀刻所述金属种子层；步骤6，在所述金属电路和焊盘上焊接电子元器件；步骤7，旋涂保护层，并固化；步骤8，将制备好的电路板从所述模具中剥离，完成制备。本发明的有益效果如下：1、取消了聚酰亚胺层，简化了工艺流程，且能够很好的克服金属导线裂纹和断路问题，仅需要单次溅射、光刻、电镀和刻蚀工艺，成品率高。

技术领域

本发明涉及一种基于弹性衬底的可拉伸电路板及其制备方法。利用该方法制备的可拉伸电路板用于连接传感器、微处理器、电源等IC芯片及其他分立元器件，可作为电源线和信号线使用。这类可拉伸电路系统可用作数据测量、数据处理、动作反馈或图像显示等，可用于医疗、工业和消费品等领域，属于可穿戴式设备领域。

背景技术

鉴于现有的硬质印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)等刚性电子设备不适合长时间佩戴、无法与皮肤褶皱处紧密结合导致测量结果误差大等缺点。而使用柔性可拉伸材料衬底制备的电子设备能够更好的贴合人体皮肤表面获得更高的测量精度的同时，降低了长时间佩戴不适度，改善佩戴者的生活质量，逐步受到了科研人员的重视。随着材料科学和微纳米制造技术的进步，使得制造柔性可拉伸电路成为可能。但是金属与可拉伸材料的热膨胀系数极为不同，直接在弹性可拉伸材料表面(如聚二甲基硅氧烷)制作金属电路，会出现金属电路出现裂纹或是断路等问题，严重影响电路的健壮性、可靠性和实用性。因此，目前大多数科研人员在金属电路与可拉伸电路之间增加一层聚酰亚胺(polyimide，PI)层来减少裂纹和断路等问题，这不仅增加了工艺复杂度和生产成本，并且会降低电路的拉伸性能。

目前，已报到了多种不同结构和不同方法实现的弹性电路。如X.Huang在AdvancedFunctional Materials，2014，24(25):3846-3854中介绍了一种超薄的、可像纹身一样纹到人体皮肤表面的、用于无线测量皮肤应变参数和电介质的可拉伸传感设备。该方法采用了聚二甲基硅氧烷作为弹性可拉伸衬底，然后旋涂一层厚度为1μm的聚酰亚胺以降低制作铜互连电路时出现裂纹的可能性。作者设计的可拉伸设备一共包含一层聚二甲基硅氧烷衬底、二层铜互连电路层和三层聚酰亚胺层，加工工艺复杂，存在成品率低、成本高的问题。由于聚酰亚胺只是一种柔性材料，其拉伸性能有限，因此，聚酰亚胺层会降低该设备的可拉伸性能。F.Bossuyt等人在IEEE Transcations on Components，Packaging andManufacturing Technology，2013，3(2):229-235上发表了一种可大面积应用的可拉伸电子技术的制造和机械系能测试方法。文中使用光敏型聚酰亚胺作为铜互连电路的支撑层，然后再利用聚二甲基硅氧烷作为电路的衬底以及保护层，构成一种柔性电路三明治结构。此加工方法仍旧使用了拉伸性能不佳的聚酰亚胺材料，导致电路存在拉伸性能有限的问题。且在聚酰亚胺层进行图形化时，增加了光刻工艺，很大程度上会造成制造成本的上升。S.Xu等人在Science，344(6179):70-74中针对皮肤特性创新性的提出了一种将传感器、电路和射频(RF)等集成于微流体芯片中的装配方法。该装配方法使用结构化的聚二甲基硅氧烷将IC芯片(传感器、MCU、RF)、电路和分立元件包裹于微流体中，并在聚二甲基硅氧烷微流体中注入防止互连电路短路的电介质液，保证了系统工作的稳定性和拉伸性能。但是这种方法存在制造工艺复杂和难以批量化的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种工艺简单、成品率高，电路拉伸性能良好、稳定性高的基于弹性衬底的可拉伸电路板的制备方法及可拉伸电路板。

为解决上述技术问题，本发明提供的基于弹性衬底的可拉伸电路板的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，在模具中制备衬底；