适用于印刷电子元件的电路板的制作方法

本发明涉及一种适用于印刷电子元件的电路板，特别是一种电子元件及线路层皆由印刷方式所制成且具有散热层的电路板。

背景技术：

随着未来消费型电子产品可挠化与薄型化的潮流发展，陆续有制造商尝试将可挠式材料应用于制造电路板的基板，并且尝试缩小电子元件的体积。

然而，常见的可挠式材料的热导率往往过低，以此材料制造而成的可挠式基板热导率也过低。当缩小体积后的电子元件叠设于可挠式基板后，小型化的电子元件在工作时所产生的热量不易被可挠式基板带走。如此一来，小型化的电子元件在高功率状态下的大量热量会聚集在电子元件周围，造成电子元件所在位置周围的可挠基板温度升高。高温使得可挠基板发生变形，造成叠设于可挠基板的电子元件或线路层跟着翘曲而损坏，连带使得整块电路板皆无法使用。当散热不良的问题更加严重时，甚至会造成可挠基板烧毁的问题。

技术实现要素：

本发明在于提供一种适用于印刷电子元件的电路板，借以解决可挠基板的散热性不佳，使得叠设于可挠基板上的小型化电子元件所产生的热量不易被可挠基板带走，进而造成整块电路板损坏而无法使用甚至是烧毁的问题。

本发明的一实施例所公开的适用于印刷电子元件的电路板，包括一可挠基板、至少一印刷电子元件、一线路层、一保护层以及至少一散热层。印刷电子元件叠设于可挠基板。线路层叠设于可挠基板，线路层电性连接印刷电子元件，且线路层与印刷电子元件皆位于可挠基板的同一侧。保护层叠设于印刷电子元件及线路层，使印刷电子元件及线路层位于可挠基板与保护层之间。散热层叠设于保护层并且散热层与线路层分别位于保护层的相对两侧，或散热层叠设于可挠基板并且散热层与线路层分别位于可挠基板的相对两侧。其中，印刷电子元件及线路层皆由印刷方式所制造而成。

根据上述本发明所公开的适用于印刷电子元件的电路板，通过散热层的设置，使得印刷电子元件在工作时所产生的热量会通过散热层传导而被带走，进而确保可挠基板以及印刷电子元件维持在可正常工作的温度范围。如此一来，薄型化且可挠的电路板，仍可设置高功率的印刷电子元件并正常作用，以增加薄型化且可挠的电路板的适用性。

以上关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电路板的侧面图。

图2为本发明第二实施例的电路板的侧面图。

图3为本发明第三实施例的电路板的侧面图。

其中，附图标记：

10a、10b、10c电路板

100a、100b、100c可挠基板

200a、200b、200c印刷电子元件

300a、300b、300c线路层

400a、400c保护层

500a、500b、500c散热层

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域的技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及附图，本领域的技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

以下将说明有关本发明的第一实施例，首先请参阅图1。图1为本发明第一实施例的电路板的侧面图。

本发明第一实施例的电路板10a包括一可挠基板100a、至少一印刷电子元件200a、一线路层300a、一保护层400a以及一散热层500a。于本发明第一实施例中，可挠基板100a的厚度为750微米(μm)以下，但不以此为限。于本发明其他实施例中，可挠基板的厚度可为30μm至500μm，使得可挠基板维持较佳的结构强度并具有较佳的弯折效果，其中可挠基板的厚度例如为50μm、100μm、150μm或是其他让可挠基板能够维持适度可挠性的厚度。于本发明第一实施例中，可挠基板100a的热导率例如为0.4瓦/(米·开尔文)(w/m·k)以下，但不以此为限。于本发明其他实施例中，可挠基板的热导率为0.1～0.4w/m·k。于本发明第一实施例中，可挠基板100a的材料例如为pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pe(聚乙烯)、pp(聚丙烯)或达fr4等级的环氧树脂，但不以此为限。于本发明其他实施例中，可挠基板的材料也可为其他有可挠性的高分子材料。

印刷电子元件200a叠设于可挠基板100a。印刷电子元件200a的厚度可为1000μm以下，例如为8μm、20μm、80μm、200μm或800μm，以符合电路板10a的薄型化的需求。于本发明第一实施例中，印刷电子元件200a例如为电容、电阻或电感，但不以此为限。于本发明其他实施例中，印刷电子元件也可为其他电子元件。于本发明第一实施例中，印刷电子元件200a由导电油墨以印刷方式所制造而成。导电油墨例如为导电银浆、导电铜浆、导电铝浆或导电高分子材料，其中导电高分子材料包括pedot(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))，但不以此为限。于本发明其他实施例中，构成印刷电子元件的导电油墨可为包括金、银、铜、铝、铂、其合金、其他金属或其他合金的粉末的油性油墨。

于本发明第一实施例中，印刷电子元件200a采用印刷形式所制造而成，印刷形式例如为网版印刷、凹版印刷、凸版印刷或喷墨印刷。以印刷形式制造印刷电子元件200a能省去于可挠基板100a额外组装印刷电子元件200a的工时，进而能提升生产电路板10a的效率。于本发明第一实施例中，导电油墨以液态的形式被印刷在可挠基板100a上，待导电油墨中例如为挥发溶剂的液态成分经干燥而被移除后，留下的固态成分则形成印刷电子元件200a。导电油墨的干燥方式为以例如摄氏60至80度的温度对印刷于可挠基板100a上的导电油墨进行烘烤，烘烤的时间长度为例如5至15分钟，但不以此为限。于本发明其他实施例中，可以为例如不会造成可挠基板变形的烘烤温度或烘烤时间进行烘烤，或是仅将导电油墨自然干燥。

线路层300a叠设于可挠基板100a，线路层300a电性连接印刷电子元件200a，并且线路层300a与印刷电子元件200a皆位于可挠基板100a的同一侧。于本发明第一实施例中，线路层300a由导电油墨以印刷方式所制造而成。导电油墨例如为导电银浆、导电铜浆、导电铝浆或导电高分子材料，其中导电高分子材料包括pedot(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))，但不以此为限。于本发明其他实施例中，构成印刷电子元件的导电油墨可为包括金、银、铜、铝、铂、其合金、其他金属或其他合金的粉末的油性油墨。于本发明第一实施例中，线路层300a采用印刷形式所制造而成，印刷形式例如为网版印刷、凹版印刷、凸版印刷或喷墨印刷。以印刷形式制造线路层300a能相比较于电镀形式制造线路层节省工时与降低对环境的污染，进而能降低生产电路板10a的总成本。于本发明第一实施例中，导电油墨以液态的形式被印刷在可挠基板100a上，待导电油墨中例如为挥发溶剂的液态成分经干燥而被移除后，留下的固态成分则形成线路层300a。导电油墨的干燥方式为以例如摄氏60至80度的温度对印刷于可挠基板100a上的导电油墨进行烘烤，烘烤的时间长度为例如5至15分钟，但不以此为限。于本发明其他实施例中，可以为例如不会造成可挠基板变形的烘烤温度或烘烤时间进行烘烤，或是仅将导电油墨自然干燥。

保护层400a以例如印刷、喷涂、淋涂、贴合、镀膜、溅镀、电镀或化学镀方式叠设于印刷电子元件200a及线路层300a，使印刷电子元件200a及线路层300a位于可挠基板100a与保护层400a之间。于本发明第一实施例中，保护层400a的材料例如为环氧树脂或压克力，但不以此为限。保护层400a通过例如为电热炉或红外线照射的热源并以例如为低温烘烤的方式干燥且固化。于本发明其他实施例中，为了在制造过程中加速固化保护层，保护层的材料可还包括紫外光固化材料。此紫外光固化材料可做为加速固化反应的起始剂，换句话说，保护层的材料例如为含有紫外光固化材料的环氧树脂或具有紫外光固化材料的压克力。保护层400a包覆印刷电子元件200a及线路层300a并提供印刷电子元件200a及线路层300a稳定的环境，并借此提升印刷电子元件200a的耐候性。通过保护层400a的设置，使得印刷电子元件200a在摄氏65度、相对湿度95％以及经过72小时后的条件下，印刷电子元件200a的电阻变化率仍能维持在5％以内。如此一来，采用印刷电子元件200a且设有保护层400a的电路板10a便可以扩大其适用的环境条件。

散热层500a以例如印刷、喷涂、淋涂、贴合、镀膜、溅镀、电镀或化学镀方式叠设于保护层400a并且散热层500a与线路层300a分别位于保护层400a的相对两侧。也就是，散热层500a叠设于保护层400a远离线路层300a的一侧。散热层500a的厚度为1μm以上。散热层500a的材料例如为金属氧化物、陶瓷、石墨烯、二氧化硅、硅胶或聚合物(polymer)，其中金属氧化物例如为氧化锌或氧化锰。散热层500a通过例如为摄氏80度的温度烘烤并且烘烤时间为10分钟的方式，使得散热层500a中的液态成分蒸发，留下的固态成分则附着于保护层400a。散热层500a的热导率大于可挠基板100a的热导率，因此能较有效地传导印刷电子元件200a所产生的热量。印刷电子元件200a所产生的热量通过保护层400a传导至散热层500a进行散热，使这些热量平均分散不过度集中在印刷电子元件200a周围，进而确保可挠基板100a以及印刷电子元件200a维持在可正常工作的温度范围。于本发明第一实施例中，散热层500a为单层结构，但不以此为限。于本发明其他实施例中，散热层可为双层结构，例如一层为金属层而另一层为胶层，金属层通过胶层贴合于保护层远离线路层的一侧。于本发明其他实施例中，散热层例如为铜胶带，可方便且快速地将散热层贴合于保护层远离线路层的一侧。

前述的散热层500a的热导率大于可挠基板100a的热导率，也就是散热层500a的热导率为超过0.4w/m·k。当散热层500a的热导率仅稍微超过0.4w/m·k时，为了确保散热层500a的散热能力可满足最大功率达500毫瓦(mw)的常用电子元件的散热需求，散热层500a的面积需为印刷电子元件200a的面积的1.875倍以上。其中，在散热层500a的热导率仅稍微超过0.4w/m·k的情况时，a.散热层500a的面积、b.印刷电子元件200a的面积与c.印刷电子元件200a的最大功率的关系如下表所示。此外从下表中也可得知d.散热层500a的面积对印刷电子元件200a的面积的比值。

由上表可得知，若是电路板10a未设置散热层500a，即上表第一项，选用的c.印刷电子元件200a的最大功率仅能达到322mw，不符合c.印刷电子元件200a的最大功率需达500mw的需求。若是电路板10a设置散热层500a，则可从上表得知，当a.散热层500a的面积越大时，选用的c.印刷电子元件200a的最大功率也可越高。但若是d.散热层500a的面积对印刷电子元件200a的面积的比值未满1.875倍时，例如上表第二项，c.印刷电子元件200a的最大功率仅为400mw，无法满足500mw以上的需求。若是d.散热层500a的面积对印刷电子元件200a的面积的比值达到100倍时，即上表最后一项，散热层500a的散热能力可满足最大功率达1428mw的印刷电子元件200a。

上述实施例的散热层500a叠设于保护层400a并且散热层500a与线路层300a分别位于保护层400a的相对两侧，但不以此为限。接下来请参阅图2，图2为本发明第二实施例的电路板的侧面图。以下仅针对本发明第二实施例与本发明第一实施例中不同的部分进行说明，其余相同的部分将被省略。于本发明第二实施例中，电路板10b的散热层500b叠设于可挠基板100b并且散热层500b与线路层300b分别位于可挠基板100b的相对两侧。也就是，散热层500b叠设于可挠基板100b远离线路层300b的一侧。印刷电子元件200b所产生的热量通过可挠基板100b而传导至散热层500b进行散热。

上述实施例的散热层500a叠设于保护层400a并且散热层500a与线路层300a分别位于保护层400a的相对两侧，或是散热层500b叠设于可挠基板100b并且散热层500b与线路层300b分别位于可挠基板100b的相对两侧，但不以此为限。接下来请参阅图3，图3为本发明第三实施例的电路板的侧面图。以下仅针对本发明第三实施例与本发明第一实施例中不同的部分进行说明，其余相同的部分将被省略。于本发明第三实施例中，电路板10c的散热层500c的数量为两个。两个散热层500c分别叠设于保护层400c以及可挠基板100c并且散热层500c与线路层300c分别位于保护层400c的相对两侧。换句话说，两个散热层500c分别叠设于保护层400c远离线路层300c的一侧以及可挠基板100c远离线路层300c的一侧。或是，电路板10c的最外相对两侧皆为散热层500c。由于印刷电子元件200c所产生的热量可通过保护层400c以及可挠基板100c两个方向传递至最外两侧的散热层500c，散热的效果较佳。

根据上述实施例的电路板，为了解决电路板可挠化与薄型化后反而衍生电路板散热不佳问题，配置散热层于电路板的最外层。若散热层的热导率仅稍微超过0.4w/m·k且散热层要满足常用电子元件500mw的散热需求，散热层的面积需为印刷电子元件的面积的1.875倍以上。如此一来，散热层便能够有效地平均分散印刷电子元件工作时所产生的热量。散热层的设置使得这些热量不过度集中在印刷电子元件上，进而确保可挠基板以及印刷电子元件维持在可正常工作的温度范围。如此一来，使用的印刷电子元件的最大功率便可达到500mw以上，即为一般使用电子元件时的最低要求标准以上，以配合电路板的各种使用情况，增加电路板的适用性。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。