本發(fā)明涉及一種可伸縮電路基板及其制作方法，更詳細地，涉及一種具有超過柔性基板的柔軟性的能夠拉伸的伸縮性，并且，在發(fā)生較大變形時，如彎曲、扭曲等，也能夠保持機械特性和電學(xué)特性的可伸縮電路基板及其制作方法。

背景技術(shù)：

印刷電路基板(PCB)是印刷精細銅布線的板，其可插入半導(dǎo)體、電容器、電阻等各種部件，是將各部件之間相互連接的電子器件，起到減小電子設(shè)備的尺寸以及提高性能的作用。

印刷電路基板作為集成電路(IC)的載體，廣泛用于基本上不彎曲的平面電子元件。但是，人體和自然具有柔和的曲線形狀，因此不具有柔軟性的印刷電路基板的應(yīng)用會受到限制。

因此，為了將作為克服不彎曲的平面與柔和曲線間的不協(xié)調(diào)且用于集成不彎曲的平面與柔和曲線的新一代智能設(shè)備的可穿戴式設(shè)備實用化，積極開發(fā)了可彎曲且具有柔軟性的柔性基板。

現(xiàn)有的制作柔性基板的方法是在具有柔軟性的基板(substrate)表面蒸鍍金屬的方法。即，現(xiàn)有技術(shù)中，在如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅橡膠、丙烯酸橡膠等基板表面，以蒸汽狀態(tài)蒸鍍?nèi)缃?Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)等金屬，并在蒸鍍的金屬薄膜表面形成圖案，由此制作柔性電路基板。

然而，這樣制作的電路基板，雖然在彎曲變形的情況下能夠表現(xiàn)出穩(wěn)定的電學(xué)性質(zhì)，但是在發(fā)生10％以上的拉伸變形時，金屬圖案層會從柔性基板表面剝離，導(dǎo)致導(dǎo)電性能下降。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中，利用在聚合物中混合碳納米管(CNT)、碳 黑(CB)、石墨(graphite)等且賦予導(dǎo)電性的物質(zhì)來形成電路圖案，從而解決了金屬層與可伸縮基板之間的剝離問題。然而，這樣制作的可伸縮電路基板，雖然具有即使發(fā)生100％以上的拉伸變形的情況下也能夠表現(xiàn)出穩(wěn)定的電學(xué)性質(zhì)的優(yōu)點，但是存在導(dǎo)電性弱的問題。

近來，Wagner和Rogers等人已報道了基于波紋形狀的彎曲的圖案的各種可伸縮電子裝置。實現(xiàn)可伸縮電子裝置的所述可伸縮電子裝置需要形成波紋形狀的圖案，因此需要復(fù)雜的制作工藝。

與此相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)有韓國公開專利第10-2010-0123755號(可展開和折疊的電子裝置)、韓國公開專利第10-2014-0121325號(可伸縮電子電路及其制作方法)等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于提供一種在發(fā)生彎曲、拉伸變形的情況下也能夠保持機械及電學(xué)特性的可伸縮電路基板及其制作方法。

并且，本發(fā)明的目的在于提供一種制作工藝容易的可伸縮電路基板及其制作方法。

并且，本發(fā)明的目的在于提供一種容易進行圖案化的可伸縮電路基板及其制作方法。

(二)技術(shù)方案

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的可伸縮電路基板的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：(a)在晶片表面形成第一聚合物層；(b)在第一聚合物層表面涂覆金屬膜來形成圖案；(c)在圖案上鍍覆液態(tài)金屬；以及(d)去除晶片。此時，本發(fā)明的步驟(c)利用根據(jù)吸附表面的材料不同而具有不同濕潤性的液態(tài)金屬的性質(zhì)來進行鍍覆。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的步驟(a)中，可在晶片表面鍍覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)來形成第一聚合物層。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的步驟(b)中，可在第一聚合物層上涂覆金 屬，所述金屬選自由金(Au)、鉻(Cr)、銀(Ag)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、錫(Sn)、鐵(Fe)以及它們的組合組成的群。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的步驟(c)中使用的液態(tài)金屬可以是由鎵、銦以及錫構(gòu)成的鎵銦錫合金。

優(yōu)選地，本發(fā)明的步驟(c)可包括：利用酸(acid)溶液的蒸汽來還原液態(tài)金屬的氧化膜去除步驟；以及在執(zhí)行氧化膜去除步驟之后，將被還原的液態(tài)金屬鍍覆在圖案上的步驟。其中，被還原的液態(tài)金屬具有其在金屬材料表面上的濕潤性大于在聚合物上的濕潤性的特征。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的氧化膜去除步驟中，可利用鹽酸(HCL)、氫氟酸(HF)、硝酸(HNO₃)及硫酸(H₂SO₄)中的任意一種溶液的蒸汽來還原液態(tài)金屬。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的氧化膜去除步驟中，可利用具有15wt.％至40wt.％濃度范圍的酸(acid)溶液的蒸汽來還原液態(tài)金屬。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的步驟(c)中，在形成有圖案的金屬膜和未形成圖案的聚合物表面，可將液滴(droplet)形狀的液態(tài)金屬選擇性地滾壓(rolling)在所需的區(qū)域中而進行鍍覆。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的步驟(c)中，可將液態(tài)金屬滾壓5秒至30秒。

優(yōu)選地，本發(fā)明的步驟(b)可包括：涂覆步驟，在第一聚合物層表面涂覆金屬膜；以及圖案形成步驟，在執(zhí)行涂覆步驟之后，對金屬膜進行蝕刻，形成陽刻的圖案。

優(yōu)選地，本發(fā)明的涂覆步驟可包括以下步驟：在第一聚合物層表面涂覆鉻(Cr)而形成鉻層；以及在鉻層上涂覆金(Au)。

優(yōu)選地，在執(zhí)行本發(fā)明的步驟(c)之后，還可包括在涂覆的液態(tài)金屬表面形成第二聚合物層的步驟。

并且，本發(fā)明的可伸縮電路基板的制作方法，其另一個特征在于，包括以下步驟：(a)在晶片表面上涂覆金屬膜而形成圖案；以及(b)在圖案上鍍覆根據(jù)吸附表面的材料不同而具有不同濕潤性的液態(tài)金屬。

并且，本發(fā)明的可伸縮電路基板，其又一個特征在于，包括：聚合物基板；金屬膜，涂覆在基板表面，以形成電路圖圖案；以及液態(tài)金屬，其鍍覆在金屬膜表面，以使從外部施加的信號沿著圖案通電。此時，液態(tài)金屬可由鎵銦錫合金(Galinstan)來提供。

(三)有益效果

根據(jù)本發(fā)明，鍍覆有液態(tài)金屬的金屬圖案可確保聚合物基板所具有的程度的伸縮性，由此具有在施加彎曲、拉伸、扭曲等物理變形的情況下也能夠同時實現(xiàn)機械及電學(xué)性能的優(yōu)點。

并且，本發(fā)明提供一種可伸縮電路基板的制作方法，該制作方法包括將根據(jù)吸附表面的材料不同而具有不同濕潤性的液態(tài)金屬鍍覆在金屬圖案上的工藝，從而具有只需通過簡單的工藝能夠制作具有伸縮性的電路基板的優(yōu)點。

并且，本發(fā)明中，不僅聚合物基板，而且形成在基板表面的電路圖形狀的圖案也具有伸縮性，不會因物理變形而被剝離和斷裂，因此可適用于可穿戴觸覺式界面、可伸縮的太陽能電池陣列、可伸縮顯示器及可穿戴電子裝置等。

并且，本發(fā)明具有能夠在毫米/微米級的精細圖案上，利用液態(tài)金屬的選擇性的濕潤性來形成具有均勻的邊緣部分的電路圖案的優(yōu)點。

附圖說明

圖1a表示本發(fā)明的實施例的可伸縮電路基板。

圖1b表示本發(fā)明的實施例的可伸縮電路基板的拉伸的形態(tài)。

圖2是示出本發(fā)明的實施例的可伸縮電路基板的制作方法的框 圖。

圖3是表示本發(fā)明的實施例的可伸縮電路基板的制作工藝的概念圖。

圖4表示在金屬及非金屬表面被氧化的液態(tài)金屬與被還原的液態(tài)金屬之間的濕潤性差異。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例而形成的液態(tài)金屬圖案的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。

圖6是表示根據(jù)使用于去除液態(tài)金屬的氧化膜的酸溶液的濃度的液態(tài)金屬圖案的邊緣部分的均勻性的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。

圖7是表示根據(jù)在形成有金屬圖案的基板表面被還原的液態(tài)金屬的滾壓時間的液態(tài)金屬圖案的均勻性的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。

圖8表示對根據(jù)本發(fā)明的實施例來制作的液態(tài)金屬圖案和包括該圖案的可伸縮電路基板，施加彎曲、拉伸等變形時也能保持電路基板和電路圖案的機械特性。

圖9表示對包括根據(jù)本發(fā)明的實施例來制作的液態(tài)金屬線(metal wire)的可伸縮電路基板，施加彎曲、拉伸等變形時也能保持電學(xué)特性。

圖10表示包括根據(jù)本發(fā)明的實施例來制作的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板具有電學(xué)自恢復(fù)特性。

圖11表示對具備電阻器、電感器、電容器及發(fā)光二極管的本發(fā)明的可伸縮電路基板施加彎曲、扭曲、拉伸的變形也能保持電學(xué)特性。

圖12表示對包括與低通濾波器連接的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板施加彎曲、扭曲、拉伸的變形也能保持機械及電學(xué)特性。

附圖說明標(biāo)記

10：可伸縮電路基板

30：輸入單元

50：發(fā)光二極管(LED)

60：電容器(capacitor)

70：電阻器(resistor)

80：電感器(inductor)

101：聚合物基板

103：第二聚合物層

105：金屬膜

107：液態(tài)金屬

具體實施方式

以下，參照附圖中記載的內(nèi)容對本發(fā)明進行詳細的說明。本發(fā)明并不限定于例示的實施例。各圖中相同的附圖標(biāo)記表示執(zhí)行實質(zhì)上相同的功能的部件。

通過下面的說明能夠自然地理解或更加明確本發(fā)明的目的和效果，但是本發(fā)明的目的和效果并不限定于下面記載的目的和效果。

通過下面的詳細說明更加明確本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點。并且，在說明本發(fā)明時，如果認(rèn)為有關(guān)本發(fā)明的公知技術(shù)的具體說明有可能混淆本發(fā)明的要旨，則省略其詳細的說明。

圖1是示出本發(fā)明的實施例的可伸縮電路基板10的形態(tài)。圖1a表示連接有輸入電源及輸出元件的可伸縮電路基板，圖1b表示可伸縮電路基板受到拉伸力的作用而拉伸的形態(tài)。

參照圖1，可伸縮電路基板10通過從作為電源的輸入單元30接收電流來通電并輸出信號。在本實施例中，在可伸縮電路基板10上可包括作為確認(rèn)輸出的元件的發(fā)光二極管(LED)50。另外，在可伸縮電路基板10上還可包括作為驅(qū)動電路的附加部件的電子元件，如電容器(capacitor)60、電阻器(resistor)70、電感器(inductor)80等。

在本實施例中，可伸縮電路基板10可包括聚合物基板101、金 屬膜105、液態(tài)金屬107以及鍍覆在液態(tài)金屬107表面的聚合物層103。

在本實施例中，基板101可由聚合物材料制成。金屬膜105可以涂覆在聚合物基板101的表面，以形成電路圖的圖案。液態(tài)金屬107鍍覆在金屬膜105的表面，以便通過輸入單元30從外部施加的信號沿所述圖案通電。

所述液態(tài)金屬107可以是由鎵、銦、錫組成的合金的鎵銦錫合金(Galinstan)。鎵銦錫合金是由68.5wt.％的鎵(Ga)、21.5wt.％的銦(In)以及10wt.％的錫(Sn)組成的合金，具有低熔點(-19℃)、高沸點(1300℃)、高導(dǎo)電性(3.46×10⁶Sm^-1)、高導(dǎo)熱性(16.5Wm^-1K^-1)以及極低的蒸汽壓。

并且，鎵銦錫合金具有在空氣中容易被氧化而表面形成具有粘性的膠狀氧化膜的特性。這種液態(tài)金屬107的氧化膜可利用酸溶液的蒸汽來去除。

液態(tài)金屬107可以是利用酸溶液的蒸汽來去除表面所生成的氧化膜的鎵銦錫合金。已去除氧化膜的鎵銦錫合金在金屬材料表面的濕潤性大于在聚合物材料表面的濕潤性。

因鍍覆在金屬膜105表面的液態(tài)金屬107，涂覆在聚合物基板101表面的電路圖形狀的圖案也可確保聚合物基板101所具有的程度的伸縮性，因此，如圖1b所示，本發(fā)明的可伸縮電路基板，在彎曲、扭曲、拉伸的變形下也能夠保持機械性能和電學(xué)性能。

圖2是示出本發(fā)明的實施例的可伸縮電路基板10的制作方法的框圖。參照圖2，可伸縮電路基板10的制作方法可包括第一聚合物層形成步驟(S10)、圖案形成步驟(S30)、液態(tài)金屬鍍覆步驟(S50)以及晶片(wafer)去除步驟(S70)。

在第一聚合物層形成步驟(S10)中，在晶片(未示出)表面涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)可形成由聚合物基板構(gòu)成的第一聚合物 層101。具體地，在第一聚合物層形成步驟(S10)中，可通過將旋轉(zhuǎn)涂布機(spin coater)以800rpm的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)30秒，在具有500nm厚度的氧化硅層的硅片(Si wafer)上涂覆PDMS。然后，在加熱板上以80℃的溫度對涂覆有PDMS的晶片進行90分鐘的固化處理。

圖案形成步驟(S30)可包括金屬膜涂覆步驟(S301)和陽刻的圖案形成步驟(S303)。

在金屬膜涂覆步驟(S301)中，在第一聚合物層101表面涂覆金屬膜。金屬膜涂覆步驟(S301)可包括：在第一聚合物層表面涂覆鉻(Cr)形成鉻層的步驟；以及在鉻層上涂覆金(Au)的步驟。

優(yōu)選地，在金屬膜涂覆步驟(S301)中，利用后述的金屬鍍覆步驟(S50)中使用的液態(tài)金屬107中所包含的不會被酸蝕刻的金屬來進行涂覆。液態(tài)金屬107中所包含的不會被酸蝕刻的金屬有利于制作具有均勻的邊緣部分的金屬圖案。以本實施例為例，在金屬膜涂覆步驟(S301)中使用的金屬可以是金(Au)、鉻(Cr)、銀(Ag)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、錫(Sn)、鐵(Fe)以及這些金屬的組合，更優(yōu)選地，可以是金(Au)或金和鉻(Au/Cr)的組合。

在形成鉻層的步驟中，可使用電子束蒸鍍機(electron beam evaporator)在第一聚合物層形成步驟(S10)中涂覆于晶片表面的PDMS上涂覆10nm厚度的鉻(Cr)。

然后，在涂覆金的步驟中，可在涂覆有鉻(Cr)的表面依次涂覆100nm的金(Au)。通過如上所述的方式來涂覆的金和鉻(Au/Cr)層會起到用于以后鍍覆液態(tài)金屬107的籽晶層(seed layer)的作用。

圖案形成步驟(S30)中的陽刻的圖案形成步驟(S303)可通過一般的光刻(lithography)工藝來實現(xiàn)。即，對通過金屬膜涂覆步驟(S301)在第一聚合物層表面涂覆的金屬膜105進行蝕刻而形成陽刻的圖案。

液態(tài)金屬鍍覆步驟(S50)可包括液態(tài)金屬的氧化膜去除步驟(S501)和被還原的液態(tài)金屬鍍覆步驟(S503)。

液態(tài)金屬是指像汞或熔化金屬一樣，由金屬離子和自由電子生成的液體，其因活動的自由電子而具有良好的導(dǎo)電性質(zhì)。根據(jù)羅伯特森(Robertson)的溶解-擴散模型(dissolution-diffusion model)得知，這種液態(tài)金屬會誘導(dǎo)出在固體金屬上具有20°以下的接觸角的潤濕現(xiàn)象。

然而，對于一部分液態(tài)金屬，當(dāng)其吸附在固體金屬上時，可保持90°以上的大的接觸角。以本實施例為例，表現(xiàn)出這種動態(tài)現(xiàn)象的液態(tài)金屬107可以是鎵銦錫合金(Geratherm Medical AG，Germany)，其由商業(yè)上可以利用的鎵、銦、錫的合金(68.5％的Ga、21.5％的In、10％的Sn)來組成。

當(dāng)吸附在固體金屬上時保持90°以上的大的接觸角是因鎵銦錫合金107被氧化而在表面生成的氧化膜。鎵銦錫合金107因氧化膜而在固體金屬表面無法誘導(dǎo)潤濕現(xiàn)象，表現(xiàn)出有粘性的膠狀動態(tài)現(xiàn)象。被氧化的液態(tài)金屬107表面所生成的氧化膜可通過液態(tài)金屬的氧化膜去除步驟(S501)去除。

在氧化膜去除步驟(S501)中，可利用鹽酸(HCl)、氫氟酸(HF)、硝酸(HNO₃)以及硫酸(H₂SO₄)中的任意一種酸溶液的蒸汽來還原鎵銦錫合金。

用于去除液態(tài)金屬107表面的氧化膜的酸溶液的濃度非常重要。當(dāng)酸溶液的濃度低時，形成在液態(tài)金屬表面的氧化膜沒有被全部去除，因此難以產(chǎn)生將用作籽晶圖案層的金屬圖案完全潤濕的潤濕現(xiàn)象，相反，當(dāng)酸溶液的濃度高時，金屬圖案被蝕刻，因此難以形成具有均勻的邊緣部分的電路圖案。

由此，在本實施例中，為了尋找有效去除用作液態(tài)金屬的鎵銦錫合金的氧化膜的最佳鹽酸溶液的濃度，制備了37wt.％、25wt.％、 16wt.％.的鹽酸溶液，并將利用這些溶液去除氧化膜的鎵銦錫合金分別在形成有金屬圖案的第一聚合物層上滾壓5秒鐘，然后利用掃描電子顯微鏡(SEM)對鍍覆有所形成的液態(tài)金屬的圖案進行觀察。

結(jié)果，如圖6的(a)和(b)所示，能夠得知將通過37wt.％及25wt.％的鹽酸溶液去除氧化膜的鎵銦錫合金進行滾壓而形成的液態(tài)金屬圖案在金屬層上產(chǎn)生強烈的氧化反應(yīng)，從而損壞液態(tài)金屬圖案的邊緣部分。相反，將利用16wt.％的鹽酸溶液去除氧化膜的鎵銦錫合金進行滾壓而形成的液態(tài)金屬圖案可具有均勻的邊緣。因而，在本實施例中，利用16wt.％的鹽酸溶液去除鎵銦錫合金表面所生成的氧化膜，并將通過上述過程還原的鎵銦錫合金使用于形成液態(tài)金屬圖案。

在被還原的液態(tài)金屬鍍覆步驟(S503)中，在氧化膜去除步驟(S501)之后可將被還原的液態(tài)金屬107鍍覆在圖案上。以本實施例為例，在被還原的液態(tài)金屬鍍覆步驟(S503)中，可將通過酸溶液的蒸汽還原的鎵銦錫合金覆蓋(covering)在圖案形成步驟(S30)中形成有陽刻的金屬圖案的第一聚合物層表面，然后通過滾壓將液態(tài)金屬107鍍覆在圖案上。

如圖4所示，被還原的鎵銦錫合金根據(jù)吸附表面的材料不同而具有不同濕潤性。即，參照圖4，能夠確認(rèn)出當(dāng)鎵銦錫合金被氧化時，在作為聚合物基板101的PDMS層和Cu、Au、Zn的金屬層上均沒有發(fā)生潤濕現(xiàn)象，且以125°的接觸角與表面接觸，表現(xiàn)出膠狀動態(tài)現(xiàn)象(圖4的(a1)、(b1)、(c1)、(d1))。

相反，可確認(rèn)出被還原的鎵銦錫合金在PDMS層上表現(xiàn)出具有90°以上的接觸角的疏水性(圖4的(a2))，但在Cu、Au、Zn的金屬層上發(fā)生潤濕現(xiàn)象(圖4的(b2)、(c2)、(d2))。

在本實施例中，如果在形成有圖案的金屬膜105和未形成有圖案的聚合物基板101表面通過滾壓液滴(droplet)形狀的被還原的鎵銦錫合金而進行鍍覆，則被還原的鎵銦錫合金完全潤濕由金(Au)組 成的圖案部分。然后，從第一聚合物層上去除未形成有圖案的聚合物表面上殘留的鎵銦錫合金液滴，由此可形成液態(tài)金屬圖案。

將如上所述的本發(fā)明的工藝即利用根據(jù)吸附表面的材料不同而具有不同濕潤性的被還原的液態(tài)金屬的性質(zhì)來鍍覆液態(tài)金屬的工藝稱之為“選擇性液態(tài)金屬電鍍(SLIM，selective liquid-metal plating)”工藝。如圖5所示，通過本發(fā)明的SLIM工藝來形成的液態(tài)金屬圖案在10μm的分辨率下也具有均勻的邊緣。

同時，在本實施例中，被還原的鎵銦錫合金的滾壓時間會影響到在邊緣上形成均勻的圖案。因而，為了掌握形成具有均勻邊緣的圖案的有效的鎵銦錫合金液滴的滾壓時間而實施的試驗例如下。在形成有40μm、10μm、5μm的不同寬幅的金屬圖案的基板上，利用通過16wt.％的鹽酸溶液去除表面的氧化膜的鎵銦錫合金，并以5秒、30秒以及2分鐘的各種滾壓時間來處理被還原的鎵銦錫合金。

結(jié)果，如圖7所示，能夠得知對于具有10μm以上的寬幅的金屬圖案，被還原的鎵銦錫合金的最理想的滾壓時間為5秒。即，經(jīng)過5秒的滾壓時間后可能會發(fā)生被還原的鎵銦錫合金完全潤濕金屬圖案的潤濕現(xiàn)象，且可形成具有均勻的邊緣的液態(tài)金屬圖案。

根據(jù)圖7的(c1)至(c3)，當(dāng)金屬圖案的寬幅為5μm時，為了使被還原的鎵銦錫合金完全潤濕金屬圖案，所需的被還原的鎵銀錫合金的滾壓時間為30秒以上。

用于導(dǎo)電性圖案的5μm以下寬幅的圖案，在技術(shù)上難以形成均勻的邊緣，然而在本實施例中，只要是具有10μm寬幅的圖案就充分滿足可伸縮電路基板的適用條件，能夠廣泛應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的液態(tài)金屬鍍覆工藝的液態(tài)金屬圖案的形成方法。

然后，利用丙酮溶液沖洗包括鍍覆有液態(tài)金屬107的圖案的第一聚合物層的表面，在加熱板上以60℃的溫度固化10分鐘，并將丙酮溶液完全汽化。

本實施例的可伸縮電路基板的制造方法，在液態(tài)金屬鍍覆步驟(S50)之后，還可包括在鍍覆的液態(tài)金屬107表面形成第二聚合物層103的步驟。形成第二聚合物層103的步驟可理解為形成用于阻斷沿著基板101表面形成的圖案通電的電流的絕緣層。

形成第二聚合物層103的步驟，可在形成有液態(tài)金屬圖案的基板101表面涂覆聚合物溶液，并將基板101在加熱板上以80℃的溫度固化90分鐘，由此在基板101上形成第二聚合物層103。以本實施例為例，用于形成第二聚合物層103的聚合物溶液可使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

本實施例的可伸縮電路基板的制作方法，在形成第二聚合物層103的步驟之后，可執(zhí)行去除第一聚合物層形成步驟(S10)中使用的晶片的步驟(S70)。如果通過晶片去除步驟(S70)使基板103下部的晶片被去除，則在可伸縮電路基板10中基板單元只由聚合物材料構(gòu)成，因此可增強電路基板的伸縮性。

并且，本發(fā)明的另一個實施例的可伸縮電路基板10的制作方法，可包括以下步驟：在晶片表面涂覆金屬膜來形成圖案；以及鍍覆根據(jù)吸附表面的材料不同而具有不同濕潤性的液態(tài)金屬。

此時，與圖2的實施例不同，不會形成第一聚合物層，而是可在硅片表面直接涂覆金屬膜105來形成圖案，并在形成的圖案上鍍覆液態(tài)金屬107，制作可伸縮電路基板。

通過這種方式制作時，如果在硅片表面涂覆金(Au)層之前，以薄的薄膜形狀涂覆鉻(Cr)層，則涂覆在金(Au)層下部的鉻(Cr)層會起到增強金(Au)與晶片的氧化硅之間的蒸鍍能力的作用。

除所述差異之外，通過鍍覆液態(tài)金屬來制作可伸縮電路基板的過程與圖2所述的過程相同。

下面，參照圖8至圖12對根據(jù)本實施例來制作的液態(tài)金屬圖案及包括該液態(tài)金屬圖案的可伸縮電路基板的性能實驗例進行詳細的 說明。

實驗例1：可伸縮電路基板的機械特性分析

如圖8的(a)至(e)所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例，可將通過鍍覆具有毫米/微米級(milli/microscale)的分辨率的液態(tài)金屬107來形成的液態(tài)金屬圖案，以方形、線形以及文字形等各種形狀形成在聚合物基板101上。

在圖8的(f)及(g)中，制作出包括線形和方形的精細的液態(tài)金屬圖案的電路基板，并對該基板施加了基于彎曲(bending)的物理變形。結(jié)果，確認(rèn)出液態(tài)金屬圖案并未從基板上剝離或斷裂，而保持了機械物性。

并且，在圖8的(h)至(g)中，將包括液態(tài)金屬圖案的可伸縮電路基板沿對角線方向拉伸(off-axis stretching)時，同樣地，液態(tài)金屬圖案并未從基板上剝離或斷裂，而保持了機械物性。

試驗例2：可伸縮電路基板的電學(xué)特性分析

2-1.包括液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板的電學(xué)特性分析

為了確認(rèn)在對本發(fā)明的實施例的可伸縮電路基板施加拉伸、扭曲、彎曲等變形的情況下是否保持電學(xué)特性，制作了包括寬幅為10μm、長度為20mm的液態(tài)金屬線和寬幅為50μm、長度為20mm的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板，并測量將制作的可伸縮電路基板在原基板長度的基礎(chǔ)上拉伸(strain)100％的長度時的電阻(R)。

結(jié)果，如圖9所示，將包括10μm((a1)至(a3))的液態(tài)金屬線和50μm((b1)至(b3))的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板10在原基板長度的基礎(chǔ)上拉伸100％的長度時，其電阻分別增大13Ω和4Ω。

并且，能夠確認(rèn)出將拉伸的所述液態(tài)金屬線恢復(fù)至原狀時液態(tài)金屬線的電阻恢復(fù)到初始值。

另外，如圖9的(a3)和(b3)所示，能夠確認(rèn)出液態(tài)金屬表面產(chǎn)生了一些裂紋(crack)，這是由液態(tài)金屬的氧化層所導(dǎo)致的。這種 裂紋不會對可伸縮電路基板10的電學(xué)特性產(chǎn)生任何影響。因為，與液態(tài)金屬線的直徑相比，產(chǎn)生裂紋的氧化層相對很薄，因此，氧化層下面的液態(tài)金屬仍滿足電學(xué)特性及機械特性。

相反，如圖9的(c1)至(c3)所示，可以確認(rèn)，現(xiàn)有的包括金屬線的可伸縮電路基板，在原基板長度的基礎(chǔ)上拉伸100％長度時被斷開(disconnection)，而且即使將拉伸的所述液態(tài)金屬線重新恢復(fù)至原長度也還處于絕緣狀態(tài)。

由此可知，根據(jù)本發(fā)明的實施例來制作的包括液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板，即使通過拉伸變形和復(fù)原的伸縮作用下也能夠保持電學(xué)特性。

2-2.包括與輸出元件(LED)連接的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板的電學(xué)特性分析

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將液態(tài)金屬線與LED元件連接后，制作出包括這些的可伸縮電路基板，并確認(rèn)在施加各種物理變形之后是否保持電學(xué)特性。

結(jié)果，如圖9的(d1)至(d4)所示(供給3V的外部電壓)，即使施加180°的彎曲、180°的扭曲，或者在原電路基板的長度的基礎(chǔ)上再拉伸60％長度的物理變形時，LED元件也能夠發(fā)光，由此可知其保持穩(wěn)定的電學(xué)特性，通過圖9的(e)的圖表能夠確認(rèn)這些電壓-電流特性。

圖9的(f)表示將包括與元件連接的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板10在扭曲180°的狀態(tài)下進行拉伸時的標(biāo)準(zhǔn)化(normalized)的電阻(R＝R_a/R₀)。

其中，R_a表示在拉伸狀態(tài)下的電阻，R₀表示在進行拉伸之前的電阻。結(jié)果，如圖9的(f)的圖表所示，能夠確認(rèn)在扭曲180°的狀態(tài)下，即使以原長度的100％的長度進行拉伸時也能夠保持一定的電阻值。

圖9的(g)表示將包括與LED元件連接的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板在扭曲180°的狀態(tài)下，以原長度的60％的長度進行拉伸，并將此操作反復(fù)進行6000次時的電流-電壓特性。

結(jié)果，如圖表所示，可確認(rèn)在反復(fù)拉伸6000次時與反復(fù)拉伸100次、2000次、4000次時相同地保持電流-電壓特性，從而能夠得知包括本發(fā)明中制作的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板，在物理上反復(fù)進行大的變形和復(fù)原的伸縮作用下，也能夠保持與變形之前相同的電學(xué)特性。

實驗例3.確認(rèn)包括與LED元件連接的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板的自恢復(fù)特性

從圖10確認(rèn)本發(fā)明的包括液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板10的自恢復(fù)特性。即，在連接液態(tài)金屬線與LED元件之后，根據(jù)本發(fā)明的實施例來制作包括這些的可伸縮電路基板，然后用剪刀切斷金屬線而使其斷開，但是即使不施加物理力的情況下也能夠重新連接而自恢復(fù)電學(xué)特性，且從LED元件發(fā)光。

實驗例4.可伸縮電路基板的實用性及有效性分析

為了使本發(fā)明的實施例的包括液態(tài)金屬圖案(或金屬線)的可伸縮電路基板實用化，即使將其制作成與不具有柔軟性及伸縮性的現(xiàn)有的電子器件集成的電子元件封裝的形式也應(yīng)保持電學(xué)特性。

由此，制作出通過本發(fā)明的實施例來制作的可伸縮電路基板，以及包括發(fā)光二極管50、電容器60、電阻器70、電感器80或低通濾波器的可伸縮電路基板，并分析它們的機械及電學(xué)特性。

4-1.與發(fā)光二極管、電容器、電阻器以及電感器集成的可伸縮電路基板

將液態(tài)金屬線與發(fā)光二極管、電容器、電阻器以及電感器連接之后，制作出包括所述器件的可伸縮電路基板，并確認(rèn)在施加彎曲、扭曲、對角線方向的拉伸的物理變形時是否保持電學(xué)特性。

結(jié)果，如圖11所示，確認(rèn)到即使施加彎曲、扭曲、對角線方向的拉伸的變形，LED元件也能夠發(fā)出亮光，從而本發(fā)明的實施例的可伸縮電路基板可與現(xiàn)有的電子器件集成，廣泛應(yīng)用為具有伸縮性的電子元件。

4-2.與低通濾波器集成的可伸縮電路基板

如圖12所示，將本發(fā)明的實施例的液態(tài)金屬線連接到低通濾波器，然后制作出包括這些的可伸縮電路基板，并分析機械及電學(xué)特性。圖12的(a)表示包括與低通濾波器連接的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板的形狀，圖12的(b)表示(a)的電路圖。

為了確認(rèn)包括與低通濾波器連接的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板的機械特性，如圖12的(c)至(f)所示，施加彎曲(90°)、扭曲(90°)以及在原長度的基礎(chǔ)上拉伸30％的長度的物理變形，但是在這種大的變形情況下也能保持光學(xué)透明性。

并且，為了分析包括與低通濾波器連接的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板的電學(xué)特性，利用函數(shù)發(fā)生器(function generator)來產(chǎn)生波形，利用示波器(oscilloscope)測量輸出信號(V_out)，在此過程中施加拉伸(30％)的物理變形，從而在10kHz、0.1MHz及1MHz的頻率下測量未拉伸和拉伸條件下的濾波器的電壓并進行了比較。

結(jié)果，如圖12的(g1)至(g3)所示，在低頻率(10kHz)下，輸出波形與輸入波形基本相似，只有略微的差異，這是由電容器的充電導(dǎo)致的。在更高的頻率(1MHz)下，輸出電壓相對于輸入的方波形信號轉(zhuǎn)換為三角形的波形。在低通濾波器中波形的這種形狀是起因于依賴電容器頻率的電抗(reactance)。

通過圖12的(g1)至(g3)能夠確認(rèn)，在未拉伸條件(without stretching)和拉伸條件(stretching：30％)下的輸出波形一致，由此可知，在本實驗例中制作的包括與低通濾波器連接的液態(tài)金屬線的可伸縮電路基板，即使對其施加拉伸等物理變形的情況下也能夠保持穩(wěn) 定的電學(xué)性能。

以上通過典型的實施例對本發(fā)明進行了說明，但是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解，在不超出本發(fā)明的范疇的情況下能夠?qū)ι鲜龅膶嵤├M行各種變形。因此，本發(fā)明的權(quán)利要求范圍并不限定于上述實施例，而是根據(jù)權(quán)利要求書以及從權(quán)利要求書的等同概念導(dǎo)出的所有的變更或變形形態(tài)來決定。