导线图案形成方法、指纹感测电路板及其制作方法与流程

本发明关于一种导线图案形成方法、指纹感测电路板及其制作方法，并且特别地，本发明关于一种能简易地形成导线图案的方法，以及应用此方法制作出的指纹感测电路板。

背景技术：

在各种不同的电子设备中，电路板乃是不可获缺的一部分。不论是何种型态的电路板，都布设有导线于其上，以对设置在电路板上的各种电子元件进行电性连接。随着电子设备功能要求日益复杂，电路板上的电子元件以及线路也越来越密集。

一般的电路板制作首先会进行布线，亦即在基板上布设用来电性连接各电子元件或外部电路的导线。导线的布设通常经过下列步骤：于基板上涂布金属层、涂布光阻层于金属层上、对光阻层进行曝光及显影、对其上具有显影后的光阻层图案的金属层进行蚀刻而形成导线图案、以及去除剩余光阻(脱模)等步骤。如上所述，传统电路板的导线制作除了步骤繁琐造成生产成本上升之外，所使用的各种化学药液(例如光阻剂、显影剂、蚀刻液等)对于环境皆有不同程度上的污染问题。

另一方面，近年来由于通讯及网络的发达，人与人之间的信息交流的方式从面对面为主转变为网络沟通，并且商业交易的型态也持续地改变，信用卡、金融卡以及电子钱包等日益普及。虽然以计算机和网络为媒介的电子信息传输方式相当便利，但相对地第三者也很容易取得重要的个人数据，例如，个人账户及密码等。因此，如何防止重要数据被盗取，乃是身处于信息化社会中不可轻忽的一环。特别是已成为现代人生活中不可或缺的行动装置，例如智能型手机、平板计算机、笔记型计算机等，更有赖数据防护功能的提升来防止数据外泄的问题。

目前不论是固定式电子装置或是行动通讯装置，均可利用生物辨识方式来对装置本身进行加密，换言之，利用个人的身体上的特征辨识使用者是否为装置所有人或者是被允许的装置操作者。习知的生物辨识方式有指纹辨识、声纹辨识、虹膜辨识及视网膜辨识等，其中，基于安全舒适及辨识效率的综合考虑，指纹辨识成为生物辨识的主流。

上述的指纹辨识方法可透过指纹感测电路及芯片来达成。于先前技术中，指纹感测电路板的其中一种形式是在基板的两相对表面的对应位置上设置互相垂直的导线群，两互相垂直的导线群会形成网格状的感测电路。指纹感测电路板的两侧的导线群，于先前技术中也是透过如同前述的微影蚀刻方式形成于基板上。因此，感测电路的形成同样需经涂布、曝光、显影、蚀刻等工艺，也会产生前述的工艺繁琐及环境污染等问题。

基于上述问题，有必要研发一种能简易地形成导线图案于基板上的方法，以降低电路板(包含指纹感测电路板)的生产成本及所带来的环境污染。

技术实现要素：

本发明的一范畴在于提供一种导线图案形成方法，根据本发明的一具体实施例，导线图案形成方法包含了以下步骤：涂布液态的胶层于基板的导线图案预定位置之上；接着布设多个导电粒子于液态的胶层上；最后，对液态的胶层进行固化工艺，使得液态的胶层由液态转变为半固态，再进一步转变为固态，进而在基板的导线图案预定位置上形成导线图案。

本发明的另一范畴在于提供一种指纹感测电路板，根据本发明的另一具体实施例，指纹感测电路板包含基板、第一胶体导线图案及第二胶体导线图案。基板上具有相对的第一表面与第二表面，并且第一表面与第二表面上分别具有互相对应的第一线路设置区与第二线路设置区。第一胶体导线图案沿着第一方向设置在第一线路设置区中，而第二胶体导线图案则沿着垂直于第一方向的第二方向设置在第二线路设置区中，并且第一胶体导线图案及第二胶体导线图案内包含多个导电粒子。

本发明的另一范畴在于提供一种指纹感测电路板的制作方法，根据本发明的另一具体实施例，指纹感测电路板的制作方法包含下列步骤：提供具有相对 的第一表面与第二表面的基板，第一表面与第二表面上分别具有对应的第一线路设置区及第二线路设置区；于第一线路设置区上，沿第一方向涂布液态胶层以形成第一胶体线路层；于第二线路设置区上，沿着垂直于第一方向的第二方向涂布液态胶层以形成第二胶体线路层；布设多个导电粒子于第一胶体线路层及第二胶体线路层上；最后，对液态胶层的第一胶体线路层及第二胶体线路层进行固化工艺，使得液态胶层由液态转变为半固态，再进一步转变为固态，进而形成第一胶体导线图案与第二胶体导线图案。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述以及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1A至图1E绘示根据本发明的多个具体实施例的导线图案形成方法的流程示意图。

图2A绘示根据本发明的一具体实施例的指纹感测电路板的侧视图。

图2B绘示图2A的指纹感测电路板的俯视图。

图3A至图3H绘示根据本发明的多个具体实施例的指纹感测电路板的制作方法的流程示意图。

符号说明

20：基板

200：导线图案预定位置

22：导线图案

22a：胶层

24：导电粒子

3：指纹感测电路板

30：基板

300：第一表面

302：第二表面

3000：第一线路设置区

3020：第二线路设置区

32：第一胶体导线图案

34：第二胶体导线图案

36：绝缘保护层

38：电子元件

40：基板

400：第一表面

402：第二表面

4000：第一线路设置区

4020：第二线路设置区

42a：第一胶体线路层

42：第一胶体导线图案

44a：第二胶体线路层

44：第二胶体导线图案

46：导电粒子

48：绝缘保护层

5：导电粒子

M1、M2：模具

具体实施方式

请参阅图1A至图1C，图1A至图1C绘示根据本发明的一具体实施例的导线图案形成方法的流程示意图。根据一具体实施例，导线图案形成方法包含下列步骤：涂布液态的胶层22a于基板20的导线图案预定位置200上，如图1A所示；布设多个导电粒子24于液态的胶层22a上，如图1B所示；以及，对液态的胶层22a进行固化工艺，使液态的胶层22a由液态转变为半固态再进一步转变成固态，以于导线图案预定位置200之上形成导线图案22，如图1C所示。

于图1A中，液态的胶层22a可采用例如网版印刷或喷墨打印等印刷方式形成于导线图案预定位置200上。于图1B中，导电粒子24可以喷洒的方式布设在液态的胶层22a上。于实务中，喷洒于液态的胶层22a上的导电粒子24 会慢慢地渗入液态的胶层22a中。于实务中，导电粒子24的材料可选自石墨、碳黑、纳米碳管、纳米碳球或碳纤维，或者金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、钼(Mo)、锡(Sn)、钽(Ta)、镁(Mg)、钨(W)或上述金属的合金，也可选自上列各种材料的任意组合。

液态的胶层22a内部包含多个导电粒子24而具有导电的功能，经由图1C中的固化工艺转变为固态后即形成固体的导线图案22。为使所形成的导线图案22的各导线能具有更均匀的导电性，可在上述具体实施例的导线图案形成方法的固化步骤中再进一步地加工。请参阅图1D以及图1E，图1D至图1E绘示根据本发明的另一具体实施例的导线图案形成方法的流程示意图。于本具体实施例中，导线图案形成方法仍包含如图1A及图1B所示的涂布液态的胶层22a于基板20以及布设多个导电粒子24于液态的胶层22a上的步骤，接着，于图1C所示的液态的胶层22a固化工艺中，液态的胶层22a由液态转变为半固态。

接着，如图1D所示，对半固态的胶层22a施加压力，使得导电粒子24深入并均匀分布于半固态的胶层22a中；以及，于图1E中，对受压后的半固态的胶层22a进一步进行固化工艺，使其转变为固态的胶层，即形成导线图案22。于图1D中，对半固态的胶层22a施加压力的步骤可透过模具M1朝基板20施力，以对半固态的胶层22a垂直施压。于图1B中喷洒在液态的胶层22a表面的多个导电粒子24，经过施压后，会更进一步地被压入半固态的胶层22a中，同时均匀地分布于半固态的胶层22a内。更甚者，导电粒子24受压而在胶层22a内形成紧密连接的导电结构，更有利于电性传导。须注意的是，图1C、图1D以及图1E并不限定于分段式的步骤，亦即，固化工艺并不需中途停止并待施压完成后再继续进行固化，而是可以不间断地进行固化程序直至胶层22a转变为固态为止，并当胶层22a转为半固态时同时进行固化工艺及施压。

综上所述，本发明的导线图案形成方法利用半导体工艺或IC封装中常用的胶体，配合分布于胶体中的导电粒子，可简易地在各种基板上形成各种电路结构。因此，省去了涂布、曝光、显影、蚀刻等繁杂的微影蚀刻工艺步骤，并可避免前述工艺中使用的化学药液对环境造成污染。

请参阅图2A及图2B，图2A绘示根据本发明的一具体实施例的指纹感测电路板3的侧视图，图2B绘示图2A的指纹感测电路板3的俯视图。如图2A 及图2B所示，指纹感测电路板3包含基板30、第一胶体导线图案32及第二胶体导线图案34。基板30分别具有相对的第一表面300及第二表面302，其上分别具有互相对应的第一线路设置区3000与第二线路设置区3020。基板30于实务中可为高介电材料，例如陶瓷基板，或可为可挠性基板。

第一胶体导线图案32可为沿着第一方向设置在第一线路设置区3000内的多个导线。第二胶体导线图案34可为沿着第二方向设置在第二线路设置区3020内的多个导线，其中，第一方向与第二方向互相垂直。第一胶体导线图案32与第二胶体导线图案34的各导线内包含多个导电粒子5，因此，第一胶体导线图案32与第二胶体导线图案34的导线在基板30相对表面上对应形成网格状的指纹感测线路，可供使用者直接或间接地以手指接触而感测其指纹。

于图2A中，指纹感测电路板3进一步包含绝缘保护层36，至少局部地覆盖在第一胶体导线图案32及第二胶体导线图案34之上以提供指纹感测线路保护效果。此外，指纹感测电路板3还可包含其它电子元件38，例如：芯片、封装体、被动元件等。举例而言，当电子元件38为芯片时，可将芯片电性连接至第一胶体导线图案32及第二胶体导线图案34，以接收指纹感测线路的感测信号并据以计算感测结果。

上述指纹感测电路板可进一步连接到另一个印刷电路板或软性电路板上，构成指纹辨识系统，以利用辨识结果达成特定功能，例如进出管制、登入各种电子装置或系统等。此外，根据另一具体实施例，感测电路板可直接整合于另一电路板，不需使用额外基板。例如，将前述第一胶体导线图案32及第二胶体导线图案34、芯片及外部电路同时设置在软性电路板上，换言之，此处的软性电路板即为前述具体实施例中的基板30。于实务中，第一胶体导线图案32及第二胶体导线图案34可沿互相垂直的第一方向及第二方向，分别设置在软性电路板的同一表面的两对应区域之上，接着折迭软性电路板，使得两对应区域背靠背地迭合，进而形成前述的网格状的指纹感测线路。

于先前各具体实施例中，第一胶体导线图案32及第二胶体导线图案34内分别包含有多个导电粒子5，并形成多条导线于基板30的两个相对表面300、302。导电粒子5的材料可选自石墨、碳黑、纳米碳管、纳米碳球或碳纤维，或者金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、钼(Mo)、 锡(Sn)、钽(Ta)、镁(Mg)、钨(W)或上述金属的合金，也可选自上列各种材料的任意组合。

请参阅图3A至图3E，图3A至图3E绘示根据本发明的一具体实施例的指纹感测电路板的制作方法的流程示意图。图3A至图3E的制作方法可以制作出如图2A及图2B的指纹感测电路板3。以下对本具体实施例的指纹感测电路板的制作方法进行说明。

本具体实施例的指纹感测电路板的制作方法包含下列步骤：如图3A所示，提供基板40，其中基板40具有相对的第一表面400及第二表面402，且第一表面400具有第一线路设置区4000，第二表面402具有对应第一线路设置区4000的第二线路设置区4020；如图3B所示，于第一线路设置区4000上，沿第一方向涂布液态的胶层而形成第一胶体线路层42a；如图3C所示，于第二线路设置区4020上，沿第二方向涂布液态的胶层而形成第二胶体线路层44a，且第二方向与第一方向是互相垂直的；如图3D所示，布设多个导电粒子46于第一胶体线路层42a以及第二胶体线路层44a上；以及，如图3E所示，对液态胶层的第一胶体线路层42a以及第二胶体线路层44a进行固化工艺，使包含导电粒子46的液态胶层由液态转变为半固态，并进一步转变为固态，以分别形成第一胶体导线图案42及第二胶体导线图案44，第一胶体导线图案42与第二胶体导线图案44可参照图2A及图2B的第一胶体导线图案32及第二胶体导线图案34。本具体实施例的方法，于第一线路设置区4000及第二线路设置区4020中形成的第一胶体导线图案42及第二胶体导线图案44可对应构成网格状的指纹感测线路，以供使用者直接或间接以手指接触来感测其指纹。

同样地，于图3B及图3C中，液态的胶层可采用例如网版印刷或喷墨打印等印刷方式形成于第一线路设置区4000及第二线路设置区4020上。在图3D中，可藉由喷洒的方式将导电粒子46布设在第一胶体线路层42a与第二胶体线路层44a上。而导电粒子46的材料可选自石墨、碳黑、纳米碳管、纳米碳球或碳纤维，或者金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、钼(Mo)、锡(Sn)、钽(Ta)、镁(Mg)、钨(W)或上述金属的合金，也可选自上列各种材料的任意组合。

请参阅图3F及图3G，图3F以及图3G绘示根据本发明的另一具体实施 例的指纹感测电路板的制作方法的流程示意图。于本具体实施例中，指纹感测电路板的制作方法仍包含如图3A至图3D所示的于基板上涂布液态的胶层以及布设多个导电粒子46于液态胶层的步骤，接着，于图3E所示的液态胶体的固化工艺中，第一胶体线路层42a以及第二胶体线路层44a的液态胶体由液态转变为半固态。

接着，如图3F所示，以模具M2对半固态的胶层施加压力，使得第一胶体线路层42a以及第二胶体线路层44a平坦化，并使导电粒子46深入并均匀分布于两者之中；以及，如图3G所示，对受压后的第一胶体线路层42a以及第二胶体线路层44a的半固态胶层进一步进行固化工艺，使其转变为固态的胶层而形成第一胶体导线图案42及第二胶体导线图案44。本具体实施例的方法所制作出的指纹感测电路板的指纹感测电路具有均匀的导电性。

请参阅图3H，图3H绘示根据本发明的另一具体实施例的指纹感测电路板的制作方法的流程示意图。于本具体实施例中，指纹感测电路板的制作方法仍包含如图3A至图3E的流程步骤，并且当执行完这些步骤获得具有第一胶体导线图案42及第二胶体导线图案44的指纹感测电路后，进一步包含如图3H所示的步骤：形成绝缘保护层48于基板40上，并分别至少局部覆盖第一胶体导线图案42及第二胶体导线图案44。此步骤所形成的绝缘保护层48可参照图2A的绝缘保护层36，其可用以提供指纹感测线路保护效果。

综上所述，本发明的导线图案形成方法可在基板上简易地形成电路结构，除了省去传统以微影蚀刻工艺制作导线图案时的繁琐制作过程之外，也可避免前述工艺中使用的化学药液会对环境造成污染破坏的问题。此外，本发明的导线图案形成方法可用以形成指纹感测电路板上的感测电路，其以内含导电粒子的胶体作为导线图案，步骤简单且减少对环境有害的化学药液的使用，可有效降低指纹感测电路板的生产成本。

藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。