本發(fā)明屬于延性電路的制作領(lǐng)域，具體涉及用卷對卷方法來制作延性電路。

背景技術(shù)：

延性電子可概括為是將有機(jī)/無機(jī)材料電子器件制作在可延性塑料或薄金屬基板上的新興電子技術(shù)，以其獨特的質(zhì)量輕、厚度薄、具有延展性等特點，在信息、能源、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，如柔性電子顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管oled、印刷rfid、薄膜太陽能電池板、仿生電子皮膚、智能可穿戴設(shè)備等。延性電子技術(shù)有可能帶來一場電子技術(shù)革命，引起全世界的廣泛關(guān)注并得到了迅速發(fā)展。美國《科學(xué)》雜志將有機(jī)電子技術(shù)進(jìn)展列為2000年世界十大科技成果之一，與人類基因組草圖、生物克隆技術(shù)等重大發(fā)現(xiàn)并列。

與傳統(tǒng)ic技術(shù)一樣，制造工藝和裝備也是柔性/延性電子技術(shù)發(fā)展的主要驅(qū)動力。延性電路是在柔性電路柔性的基礎(chǔ)上，再增加了可延展的特性，但在制作工藝上，兩者具有很大的區(qū)別，主要是前者對材料的要求更高。

申請?zhí)枮?01510638404.8的中國專利申請公開了一種制作延性電路板的制作方法，其是通過先將感光樹脂層形成在可移除的輔助基底上，選擇性移除感光樹脂形成特定的溝槽，然后在槽內(nèi)填充導(dǎo)電金屬平齊感光樹脂表面，最后移除基底后形成嵌入感光樹脂的延性電路板。

申請?zhí)枮?01310090363.4的中國專利申請公開了一種制作延性電路互聯(lián)結(jié)構(gòu)的工藝，其是先利用靜電紡絲在硅片上直寫出一級波紋圖案，然后轉(zhuǎn)印到預(yù)拉伸的彈性襯底上，彈性襯底恢復(fù)自然狀態(tài)后，形成二級波紋結(jié)構(gòu)的圖案。

總體來說，這些制作柔性/延性電路的方法都側(cè)重于對電路性能的改進(jìn)，當(dāng)面對大規(guī)模制作時，在加工效率這方面都存在較大缺陷，而且并沒有對制作延性電路整體的全部加工工藝進(jìn)行集成和一體化，效率方面更加受到限制。

因此，需要開發(fā)一種新型的延性電路制作方法，要求其能在大規(guī)模制作時候，具有較大的加工效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種結(jié)合卷對卷的制造延性電路的方法，其目的在于，通過將制作延性電路的工藝與卷對卷運動平臺相結(jié)合，使生產(chǎn)延性電路的效率得到極大地提高。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種延性電路制作方法，采用“卷對卷”工藝，具體包括如下步驟：

s1：將導(dǎo)電層和第一輔助基底層層合形成一體后制成卷材，將該卷材的一端作為初始進(jìn)料放卷端，放卷后展開設(shè)定長度，

s2：在展開設(shè)定長度的卷材導(dǎo)電層上進(jìn)行圖案化，制備所需的電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)行圖案化的方法包括機(jī)械對輥擦除、模切、生物蝕刻、化學(xué)蝕刻或者激光圖案化，

s3：將設(shè)置有基底的第一彈性體層作為進(jìn)料端，送入對輥間，通過對輥壓合和粘力差，將電路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到第一彈性體層表面，再將第一輔助基底層作為廢料收卷去除，

s4：將用第二輔助基底層承載的芯片輸送到電路結(jié)構(gòu)的相應(yīng)位置處，使芯片和第一彈性體表面的電路結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)，采用對輥壓合，將芯片與電路結(jié)構(gòu)組裝在一起，再將第二輔助基底層作為廢料收卷去除，獲得延性電路層半成品，

s5：將設(shè)置有第三輔助基底的第二彈性體層作為進(jìn)料端，送入相應(yīng)對輥間，通過對輥壓合和粘力差，將第二彈性體層轉(zhuǎn)印至延性電路層半成品表面，第二彈性體層用于延性電路層半成品的封裝層，完成封裝后，再將第三輔助基底作為廢料收卷去除，獲得延性電路。

上述過程只是一種典型的最基本的工藝流程，根據(jù)具體的延性電路結(jié)構(gòu)需求可以將原料放卷和廢料收卷過程、圖案化過程、轉(zhuǎn)印過程等進(jìn)行組合，類似于電路的串聯(lián)和并聯(lián)等組合，比如若要制作多層電路層，則需要進(jìn)行多次圖案化、電路層間的中間彈性體層的轉(zhuǎn)印、電路層間連接導(dǎo)體的轉(zhuǎn)印等步驟。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電層選自導(dǎo)電金屬薄膜和非金屬材質(zhì)的導(dǎo)電薄膜，所述導(dǎo)電金屬薄膜包括銅箔、鋁箔、金箔、銀箔以及鐵薄膜，所述非金屬材質(zhì)的導(dǎo)電薄膜包括硅材薄膜、導(dǎo)電聚合物薄膜、導(dǎo)電陶瓷以及導(dǎo)電水凝膠。原則上只要可以作為導(dǎo)體的材料均可，導(dǎo)電薄膜的厚度為20微米以下較優(yōu)。

進(jìn)一步的，所述第一、第二彈性體層可以是硅膠，比如常見的有聚二甲基硅氧烷(pdms)或者己二酸丁二醇酯與對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(ecoflex)等，其具有較好的延展性、斷裂伸長性等特點，也可以是熱塑性聚氨酯(tpu)或者水凝膠等彈性體橡膠，所述彈性體層的厚度則根據(jù)所制作延性電路的具體用途確定即可。

進(jìn)一步的，所述輔助基底層的表面可以增加一層粘結(jié)膠層，這是為了便于固定被承載物以及滿足轉(zhuǎn)印過程的粘力差的需求。

進(jìn)一步的，為了保護(hù)芯片及彈性體在進(jìn)入該工序前不受其他物體的碰撞等物理影響及保證性能可靠性，也可以在相應(yīng)卷材的芯片或彈性體表面再增加一層保護(hù)層，即該卷材由輔助基底層、芯片/彈性體、保護(hù)層三層組成，在進(jìn)入相應(yīng)工序前再增加一個剝離裝置將保護(hù)層去掉；也可以將芯片或彈性體直接通過機(jī)械臂等方式拾取放置到輔助基底上傳送過來，從而避免進(jìn)入卷材內(nèi)部而被相鄰層的輔助基底碰撞影響。同理，在工藝最后，為保護(hù)封裝好的延性電路整體，也可以在其表面加一層類似的保護(hù)層再進(jìn)入收卷環(huán)節(jié)，或者直接通過機(jī)械臂等方式拾取并放置到成品收集裝置。

進(jìn)一步的，所述輔助基底、基底或者保護(hù)層可以是聚對苯二甲酸類塑料(pet)、聚碳酸酯(pc)、聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、聚丙烯(pp)等薄膜。實質(zhì)上，也不限于上述塑料薄膜，只要是具有一定的強度，能夠承載被承載物，在實際工作中不發(fā)生變形的薄膜材料即可。

進(jìn)一步的，所述步驟s4中，芯片和電路間的具體組裝方式并不限定，比如采用導(dǎo)電膠連接或者焊接方式均可，工藝中則增加相應(yīng)步驟，如在電路結(jié)構(gòu)的芯片安裝位置上預(yù)先施加導(dǎo)電膠或焊膏等輔助物質(zhì)。

進(jìn)一步的，還包括步驟s6，步驟s6為：對封裝好的延性電路整體進(jìn)行后處理，最后收卷。所述步驟s6中的后處理可以是對延性電路整體的進(jìn)一步強化，比如提高封裝的可靠性和電路的穩(wěn)定性，其他操作可以是直接將制作好的成品進(jìn)行二次加工，比如將其固定在所需目標(biāo)物體的二維表面或者三維表面。

進(jìn)一步的，在整個工藝的適當(dāng)步驟，如導(dǎo)電層和輔助基底層的層合、轉(zhuǎn)印的進(jìn)行、輔助基底層的分離、芯片的組裝、保護(hù)層的剝離和層合等處，可以加入加熱或冷卻裝置以輔助工藝的順利進(jìn)行。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

將延性電路制作的全部工藝，包括基底層的放置、導(dǎo)電層的制作、導(dǎo)電層和基底層的粘合、芯片的安裝、成品的收集等工藝步驟采用“卷對卷”的設(shè)計構(gòu)思整合為一體，實現(xiàn)了延性電路制作的自動化，并且充分利用卷對卷方式的優(yōu)點，實現(xiàn)延性電路制作的高效率。

附圖說明

圖1是按照本發(fā)明方法實施例完成延性電路制作的放卷及層合的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是按照本發(fā)明方法實施例完成延性電路制作時的對延性電路整體加保護(hù)層及最后收卷的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3的(a)、(b)是本發(fā)明實施例中兩種不同的轉(zhuǎn)印方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是按照本發(fā)明方法實施例完成延性電路制作時一套完整的流程示意圖。

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

100表示放料輥，200表示對輥，300表示收料輥，400表示輔助輥，500表示分離輥，600表示圖案化裝置；a為圖案化后的導(dǎo)電層，b為彈性體層，c為芯片，d、e分別為第一、第二半成品，f為封裝好的延性電路整體。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1是按照本發(fā)明方法實施例完成延性電路制作的放卷及層合的結(jié)構(gòu)示意圖，其中：兩根放料輥100分別對導(dǎo)電層和輔助基底層進(jìn)行放料，對輥200完成二者的層合。

圖2是按照本發(fā)明方法實施例完成延性電路制作時的對延性電路整體加保護(hù)層及最后收卷的結(jié)構(gòu)示意圖，即輸送過來的封裝好的延性電路整體法，首先利用對輥200對其加一層表面的保護(hù)層，保證其在收卷后能不受其他基底的影響，之后再進(jìn)行成品卷材的收卷。

圖3的(a)、(b)是本發(fā)明實施例中兩種不同的轉(zhuǎn)印方式結(jié)構(gòu)示意圖，兩種方式都是運用對輥機(jī)構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)印，但是圖3中(a)圖代表轉(zhuǎn)印前后，主體的基底發(fā)生改變，圖3中(b)圖代表轉(zhuǎn)印前后，主體的基底沒有改變，兩種方式都對輔助基底都進(jìn)行了回收，如圖3中收料輥300用于對輔助基底進(jìn)行回收。

在實際工程實踐中，可根據(jù)具體的轉(zhuǎn)印效果的需求，從被轉(zhuǎn)印物和轉(zhuǎn)印的受體開始接觸到轉(zhuǎn)印結(jié)束二者的分離，可以調(diào)整這段接觸長度或者在中間增加對輥來提高轉(zhuǎn)印的效果。如圖3中(a)圖中接觸長度是從對輥200到分離輥500，圖3中(b)圖中則只在對輥200處接觸，也可以在圖3中(a)圖中對輥200和分離輥500之間再增加對輥來輔助轉(zhuǎn)印。

結(jié)合以上收放卷以及轉(zhuǎn)印方式，本發(fā)明方法提出一種利用卷對卷實現(xiàn)延性電路制作的完整流程示意圖如圖4所示，其包括以下步驟：

s1：將做成卷材的導(dǎo)電層和第一輔助基底層分別通過兩根放料輥100進(jìn)行放卷，并通過層合機(jī)構(gòu)200進(jìn)行層合；

s2：對導(dǎo)電層進(jìn)行圖案化，即通過圖案化的方法，如機(jī)械對輥擦除、模切、化學(xué)蝕刻、生物蝕刻、激光等方式對導(dǎo)電層選擇性地制作圖案，得到所需的導(dǎo)電層a；

s3：將制作好的導(dǎo)電層a轉(zhuǎn)印到帶有基底的第一彈性體層b上，即先利用放料輥100對用基底層承載的第一彈性體層b進(jìn)行放卷，通過粘力差，將導(dǎo)電層a轉(zhuǎn)印到第一彈性體層b表面，得到第一半成品d，再將第一輔助基底層作為廢料通過收料輥300收卷；

s4：電路芯片的組裝，即先利用放料輥100對用第二輔助基底層承載的芯片c輸送到第一彈性體層b表面的導(dǎo)電層a的相應(yīng)位置附近，再輔以譬如機(jī)器視覺等方式進(jìn)行對準(zhǔn)組裝，得到第二半成品e，再將第二輔助基底層作為廢料通過收料輥300收卷；

s5：延性電路的封裝，即先利用放料輥100對用第三輔助基底層承載的第二彈性體層b進(jìn)行放料，再次通過轉(zhuǎn)印的方式，將第二彈性體層b作為安裝好芯片的延性電路半成品的頂層，完成封裝，得到延性電路整體f，再將第三輔助基底層作為廢料通過收料輥300收卷；

s6：對封裝好的延性電路整體f進(jìn)行后處理和其他操作，最后通過收料輥300進(jìn)行最終收卷。

上述過程只是一種典型的最基本流程，只是為了說明如何將圖1-圖3的方式進(jìn)行工藝連接。

在實際工程實踐中，可根據(jù)具體的延性電路結(jié)構(gòu)需求將原料放卷和廢料收卷過程、圖案化過程、轉(zhuǎn)印過程等進(jìn)行組合，類似于電路的串聯(lián)和并聯(lián)等組合，比如若要制作多層電路層，則需要多次圖案化、電路層間的中間彈性體層的轉(zhuǎn)印、電路層間連接導(dǎo)體的轉(zhuǎn)印等步驟。

另外，圖4中也省略了一些比如牽引輥、糾偏結(jié)構(gòu)、張力測量和控制等實際卷對卷工藝中必要的裝置。

進(jìn)一步的，所述步驟s4中，芯片和電路間的具體組裝方式并不限定，比如采用導(dǎo)電膠連接或者焊接方式均可，工藝中則增加相應(yīng)步驟，如在電路結(jié)構(gòu)的芯片安裝位置上預(yù)先施加導(dǎo)電膠或焊膏等輔助物質(zhì)。

進(jìn)一步的，所述步驟s6中的后處理可以是對延性電路整體的進(jìn)一步強化，比如提高封裝的可靠性和電路的穩(wěn)定性，其他操作可以是直接將制作好的成品進(jìn)行二次加工，比如將其固定在所需目標(biāo)物體的二維表面或者三維表面。

具體的，所述導(dǎo)電層選自導(dǎo)電金屬薄膜和非金屬材質(zhì)的導(dǎo)電薄膜，所述導(dǎo)電金屬薄膜包括銅箔、鋁箔、金箔、銀箔以及鐵薄膜，所述非金屬材質(zhì)的導(dǎo)電薄膜包括硅材薄膜、導(dǎo)電聚合物薄膜、導(dǎo)電陶瓷以及導(dǎo)電水凝膠。原則上只要可以作為導(dǎo)體的材料均可，導(dǎo)電薄膜的厚度為20微米以下較優(yōu)。原則上只要可以作為導(dǎo)體的材料均可。

所述彈性體層可以是硅膠，比如常見的有聚二甲基硅氧烷(pdms)或者己二酸丁二醇酯與對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(ecoflex)等，具有較好的延展性、斷裂伸長性等特點，也可以是熱塑性聚氨酯(tpu)或者水凝膠等彈性體橡膠，所述彈性體層的厚度則根據(jù)所制作延性電路的具體用途確定即可；

所述輔助基底/基底/保護(hù)層可以是聚對苯二甲酸類塑料(pet)、聚碳酸酯(pc)、聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、聚丙烯(pp)等薄膜，實質(zhì)上，也不限于上述塑料薄膜，只要是具有一定的強度，能夠承載被承載物，在實際工作中不發(fā)生變形的薄膜材料即可,對于和導(dǎo)電層接觸的還需要有絕緣特性。

本發(fā)明中，主要是利用轉(zhuǎn)印來實現(xiàn)目標(biāo)物體從一個物體表面轉(zhuǎn)移到另一個物體表面的過程。轉(zhuǎn)印是當(dāng)一個目標(biāo)物體同時和兩個物體接觸再分開時，由于目標(biāo)物體和兩側(cè)物體間的粘力大小存在差異，會傾向粘附于粘力較大一側(cè)物體上的一種工藝。本發(fā)明方法中，為了便于固定被承載物以及滿足不同轉(zhuǎn)印過程中粘力差的需求，所述輔助基底層的表面可以增加具有特定大小粘力的粘結(jié)膠層。

本發(fā)明中，為了保護(hù)芯片及彈性體在進(jìn)入該工序前不受其他物體的碰撞等物理影響及保證性能可靠性，可以在相應(yīng)卷材的芯片或彈性體表面再增加一層保護(hù)層，即該卷材由輔助基底層、芯片/彈性體、保護(hù)層三層組成。在進(jìn)入相應(yīng)工序前再增加一個剝離裝置將保護(hù)層去掉。也可以將芯片或彈性體直接通過機(jī)械臂等方式拾取放置到輔助基底上傳送過來，從而避免進(jìn)入卷材內(nèi)部而被相鄰層的輔助基底碰撞影響。同理，在工藝最后，為保護(hù)封裝好的延性電路整體，也可以在其表面加一層類似的保護(hù)層再進(jìn)入收卷環(huán)節(jié)，如圖2中的放料輥100即是提供一層保護(hù)層來保護(hù)最終的電路，或者直接通過機(jī)械臂等方式拾取并放置到成品收集裝置。

本發(fā)明中，在整個工藝的適當(dāng)位置，如導(dǎo)電層和輔助基底層的層合、轉(zhuǎn)印的進(jìn)行、輔助基底層的分離、芯片的組裝、保護(hù)層的剝離和層合等處，可以加入加熱或冷卻裝置以輔助工藝的順利進(jìn)行。

本發(fā)明中的“卷對卷運動平臺”包括多對主動或者被動輥筒，或者說包括多對對輥，卷對卷英文名是rolltoroll，國內(nèi)一般簡稱r2r，主要是針對薄膜類材料加工的裝置，通過輥筒的主動或被動轉(zhuǎn)動，來實現(xiàn)對材料的一種高效、低成本的加工方式。有學(xué)者(sukangbae,hyeongkeunkim,youngbinlee,etal.roll-to-rollproductionof30-inchgraphenefilmsfortransparentelectrodes[j].naturenanotechnology,2010,5:5574–578.)利用這種方式來制作石墨烯電極，也有學(xué)者(krebsfc,gevorgyansa,alstrupj.aroll-to-rollprocesstoflexiblepolymersolarcells:modelstudies,manufactureandoperationalstabilitystudies[j].journalofmaterialschemistry,2009,19(30):5442-5451.)用來制作太陽能電池。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。