电路板组件的制作方法
【专利摘要】描述了一种电路板组件。该组件包括模块(2)，其包括具有第一和第二表面(8，9)的第一基板(7)、设置在第一基板的第一表面上的第一导电区域(11)、以及在第一导电区域中或在第一导电区域附近并在第一和第二表面之间穿过第一基板的孔(14)。该组件还包括电路板(3)，其包括具有第一和第二表面(5)的第二基板(4)、设置在第二基板的第一表面上的第二导电区域(6)。导电油墨(15)被设置在孔中和第一与第二基板之间。模块被安装于电路板并且被布置使得孔位于第二导电区域上方或在第二导电区域附近，并且导电油墨在第一和第二导电区域之间提供电连接。
【专利说明】电路板组件
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电路板组件。
【背景技术】
[0002]电子元件越来越多地被集成在印刷制品中，如书、海报和贺卡，以使印刷制品变的更具互动性。互动性印刷制品的示例在GB2464537A、W02004077286A、W02007035115A和DE19934312672A 中有描述。
[0003]通常，分立器件(如电容)和封装器件(如微控制器)被安装到印刷线路板，而印刷线路板被安装到或被插入到印刷制品中。
[0004]GB2453765A描述了当导电胶被用于将诸如发光二极管的器件附接至支撑在基板上的导电轨道时可能发生的问题。沉积在导电轨道上的导电胶的分离区域可能因毛细管作用被吸引到一起并且因而在轨道之间形成短路。GB2453765A还描述了对该问题的解决方案，即在轨道之间形成防止导电胶流动的物理屏障，如狭槽。
【发明内容】
[0005]本发明寻求利于将器件集成到制品中，如游戏机、书、贺卡、产品包装以及海报中。
[0006]根据本发明的第一方面，提供了一种电路板组件，包括:模块，包括具有相反的第一和第二表面的第一基板、设置在第一基板的第一表面上的第一导电区域、以及在第一导电区域中或在第一导电区域附近并在第一和第二表面之间穿过第一基板的孔；电路板，包括具有相反的第一和第二表面的第二基板、设置在第二基板的第一表面上的第二导电区域；以及设置在孔中和第一与第二基板之间的导电油墨或导电胶。模块被安装于电路板，并且被布置使得孔位于第二导电区域上方或在第二导电区域附近，并且导电油墨或导电胶在第一和第二导电区域之间提供电连接。
[0007]因此，液态导电油墨或导电胶可被用于与助于将模块(其中可包括器件)安装至电路板，例如，利用毛细管作用。
[0008]导电油墨可包括不导电粘合剂。导电油墨或胶可以是水基的。导电油墨或胶可以是溶剂型的。导电油墨可以为可固化的，例如利用紫外(UV)光。导电油墨或胶可采取糊状形式，即导电糊膏。
[0009]电路板组件可包括:设置在第一基板的第一表面上的多个第一导电区域；设置在第二基板的第一表面上的多个第二导电区域；在第一导电区域中或在第一导电区域附近并且在第一和第二表面之间穿过第一基板的多个孔，使得至少一些第一导电区域具有对应的孔；以及设置在至少一些孔中以及第一和第二基板之间的导电油墨或导电胶。具有导电油墨或导电胶的至少一些孔位于对应的第二导电区域上方或在对应的第二导电区域附近，并且导电油墨在第一和第二导电区域之间提供电连接。
[0010]第一导电区域可包括导电油墨、如银基、铜基或碳基导电油墨。导电油墨可以被印刷，例如，通过柔性版印刷。导电油墨可包括不导电粘合剂。导电油墨可以是水基的。导电油墨可以是溶剂型的。导电油墨可以是可固化的，例如利用紫外(UV)光。第一导电区域可包括导电箔。导电箔可以是被压印的。
[0011]第二导电区域可包括导电油墨、如银基、铜基或碳基导电油墨。导电油墨可以被印刷，例如，通过柔性版印刷。导电油墨可包括不导电粘合剂。导电油墨可以是水基的。导电油墨可以是溶剂型的。导电油墨可以是可固化的，例如利用紫外(UV)光。第一导电区域可包括导电箔。导电箔可以是被压印的。
[0012]第一基板和/或第二基板可以是柔性的。第一基板和/或第二基板可包括纸、卡片、硬纸板或其他类似的纤维基材料。纸或卡片可包括可成形的纸或卡片。第一基板和/或第二基板可被成形(或“模塑”)。例如，第一基板和/或第二基板可以是压花的。第一和/或第二柔性基板可包括塑料。例如，基板可包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。第一柔性基板可包括层压板，例如包括被一层塑料覆盖或夹在一层或两层塑料之间的纤维基材料层。通过使用纤维基材料，可使用较少的材料，这样可有利于环保。纤维基材料可包括再循环材料。第一基板和/或第二基板可以是刚性的。
[0013]孔可以被配置以促进毛细管作用。例如，孔可以具有Imm的最大直径或宽度。孔可以具有不小于50 μ m的直径或宽度。孔可被配置以接受大量的油墨或胶。例如，孔可具有Imm的最小直径或宽度。
[0014]模块可进一步包括安装在第一基板上的器件，例如，使用导电胶、油墨或带。器件可包括半导体管芯。器件可包括微控制器。
[0015]第二基板可支撑一个或多个电容式触摸开关，例如，以用于触摸板的指尖大小(例如具有0.2_2至2_2之间的面积)的触摸电极和/或触摸电极阵列的形式。因此，微控制器和其他器件可被直接安装或经由一个或多个其他基板安装，以形成增强的印刷品(如海报或贺卡)，用户可通过触摸对其提供输入。
[0016]电路板组件可包括印刷制品或印刷制品的一部分(如封面)。印刷制品可以是贺卡、海报、书、产品包装、销售点陈列广告、地图或小册子。
[0017]水基的导电油墨或胶可具有90至300厘泊(cP)之间的涂布粘度。紫外光固化的导电油墨或胶可具有大约250至600cP的涂布粘度。溶剂型导带油墨或胶可具有100至500cP之间的涂布粘度。
[0018]水基或溶剂型导带油墨可具有15%至80%体积的固体和/或高达95%重量的固体成分。紫外光固化的导电油墨实际上可被认为是100%体积或重量的固体成分。
[0019]导电油墨或胶，例如第一和/或第二接触焊盘和/或接合材料，可具有至少Iym或至少2μπι的厚度。导电油墨或胶可具有至少5 μ m或至少10 μ m的厚度。导电油墨或胶可具有不大于100 μ m或不大于50 μ m的厚度。导电油墨或胶可具有不大于20 μ m或不大于10 μ m的厚度。干的导电油墨，例如通过柔性版印刷涂布，可具有I和10 μ m之间的厚度。
[0020]根据本发明的第二方面，提供了一种制造电路板组件的方法，该方法包括:提供模块，该模块包括具有相反的第一和第二表面的第一基板、第一基板的第一表面上的第一导电区域、以及在第一导电区域中或在第一导电区域附近并在第一和第二表面之间穿过第一基板的孔；提供电路板，该电路板包括具有相反的第一和第~■表面的第~■基板和第~■基板的第一表面上的第二导电区域。该方法可包括在第二导电区域上和/或在第二导电区域附近添加一定量的液态导电油墨或导电胶。该方法可包括在第一基板的第二表面上在所述孔附近添加导电油墨或导电胶。该方法包括将第一和第二基板放置在一起以便在第一和第二导电区域之间形成导电路径。液态导电油墨的量足够多以形成导电路径。
[0021]根据本发明的第三个方面，提供了一种制造电路板组件的方法，该方法包括:提供模块，该模块包括具有相反的第一和第二表面的第一基板、第一基板的第一表面上的第一导电区域、以及在第一导电区域中或在第一导电区域附近并在第一和第二表面之间穿过第一基板的孔；并提供电路板，该电路板包括具有相反第一和第二表面的第二基板和第二基板的第一表面上的第二导电区域。该方法包括在孔中提供导电油墨或导电胶，并将第一和第二基板放置在一起。提供导电油墨或导电胶可在将第一和第二基板放置在一起之前或之后进行。提供导电油墨可包括将模块浸入导电油墨或导电胶中。
[0022]提供穿过第一基板的孔可在将第一导电区域提供在第一基板的第一表面上之前进行。
[0023]该方法可包括固化导电油墨或导电胶，例如，通过使导电油墨或导电胶干燥。
[0024]根据本发明的第四方面，提供了一种电路板组件，包括:电路板，包括具有相反的第一和第二表面的基板、设置在第一基板的第一表面上的导电区域、以及在导电区域中或在导电区域附近并在第一和第二表面之间穿过基板的孔；包括接触焊盘的器件；和设置在孔中和器件与基板之间的导电油墨或导电胶。器件被安装于电路板，并且被布置使得孔位于接触焊盘上方或在接触焊盘附近，并且导电油墨或导电胶在接触焊盘和导电区域之间提供电连接。
[0025]这有助于将器件，如半导体管芯或模块，接合到基板上。
[0026]基板可以是柔性的。基板可包括纸、卡片、硬纸板或其他类似的纤维基材料。基板可包括塑料。例如，基板可包括PET、PP或PEN。柔性基板可包括层压板，例如包括由一层塑料覆盖或夹在两层塑料之间的纤维基材料。
[0027]接触焊盘可以是接合焊盘。器件可包括多个接触焊盘，例如二十个或更多，并且基板上可以提供有对应的导电区域，例如接触焊盘或导电轨道。
[0028]导电区域可包括导电油墨、导电胶或导电箔。
[0029]基板可支撑一个或多个电容式触摸开关，例如，以用于触摸板的指尖大小(例如具有0.2_2至2_2之间的面积)的触摸电极和/或触摸电极阵列的形式。因此，微控制器和其他器件可被直接安装或经由一个或多个其他基板安装以形成增强的印刷品(如海报或贺卡)，用户可通过触摸对其提供输入。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为电路板组件的一部分的简化立体图；
[0031]图2为图1中所示电路板组件的截面图；
[0032]图3示出将模块安装于柔性电路板的第一方法；
[0033]图4示出将模块安装于柔性电路板的第二方法；以及
[0034]图5a和5b不出将模块安装于柔性电路板的第三方法。
【具体实施方式】
[0035]图1示出柔性电路板组件I的一部分。
[0036]也参照图1a和2，电路板组件I包括模块2和电路板3。电路板3包括具有表面5的柔性基板4，表面5支撑一组接触焊盘6 (在本文中也被称为“导电区域”)。基板4由绝缘材料形成，如卡片、纸或塑料。基板4可以采取一张卡片或纸的形式。基板4可以是层压板。在该示例中，只示出了两个接触焊盘6。然而，可以提供许多接触焊盘6，例如二十个或更多。
[0037]接触焊盘6包括导电油墨，如银基导电油墨，并且可以直接形成在电路板基板4上。接触焊盘6可以是被连接至一组导电轨道(未示出)的分离的焊盘。但是，接触焊盘6可以通过导电轨道的区段或端部来提供。在一些示例中，接触焊盘6可以由例如直接形成在电路板基板4上的金属箔来提供。接触焊盘6可以具有至少100 μ m的尺寸(如宽度和/或长度)。例如，接触焊盘6具有Imm和1mm之间的宽度。
[0038]模块2包括:柔性基板7,例如具有第一表面8和第二表面9的一张卡片或塑料；支撑在基板7的第一表面8上的器件10和一组接触焊盘11 (本文中也称为“导电区域”)。模块2可以包括覆盖上述器件的保护罩12。接触焊盘11包括导电油墨，如银基导电油墨，并且可以直接形成在模块基板7上。在一些示例中，接触焊盘11可以由金属箔来提供。接触焊盘11可以具有至少100 μ m的尺寸(例如宽度和/或长度)。例如，接触焊盘11具有Imm和1mm之间的宽度。
[0039]器件10包括一组端子13，如接合焊盘。通常，端子13具有约ΙΟΟμπι的尺寸。然而，端子13可以更大。在这个示例中，示出了简单的双端子器件10。然而，器件10可具有多个端子，例如二十个端子或更多。端子13被电连接至接触焊盘11。例如，每个端子13与相应的接触焊盘11完全或部分重叠并用导电胶、油墨或带来附接(未示出)。
[0040]合适的模块和制造这种模块的方法，在通过引用被并入本文的GB2472047A中有描述。然而，这些模块和工序通过在形成接触焊盘11之前或之后在基板中冲出孔14而被改变。
[0041]模块2在电路板3上，使得模块基板7介于器件10和电路板基板4之间。
[0042]每个接触焊盘11包括一个或多个孔14，孔14在表面8和表面9之间穿过模块基板7。每个孔14被填充有导电油墨或胶15，导电油墨或胶15到达(甚至可延伸到)模块接触焊盘11并填充模块2和电路板3之间的空间，以达到对应的电路板接触焊盘6。导电油墨15可包括不导电粘合剂，如聚醋酸乙烯酯(PVA)、硅酮或环氧树脂，以增加粘合力。
[0043]在模块基板7的第二表面9(或“底侧”)上可以形成另一组接触焊盘(未示出)。这可以用于增加接触面积，并且因此降低接触电阻。
[0044]导电油墨或胶15可以以若干种不同的方法之一被引入到电路板组件I中。
[0045]参照图1、图la、图2和图3，能够流动的液态导电油墨或胶15’能够在将模块2和电路板3放在一起之前被滴下、使用刀片(或“刮板”)涂布、或通过例如柔性版印刷、喷墨印刷、石版画印刷、丝网印刷或凹版印刷被印刷到电路板接触焊盘6上。一旦导电油墨或胶15’已被滴下、涂布或印刷到电路板接触焊盘6上，则模块2和电路板3被对齐并开始接触。
[0046]当导电油墨或胶15’接触到模块2的底侧9，其在模块2和电路板3之间被吸引或挤压并进入孔14中，在一些实施例中，油墨或胶15’可通过毛细管作用被吸引到孔中。在某些实施例中，导电油墨或胶15’可以被塞入孔14中。导电油墨或胶15’的量和粘度被选择，以使足够的导电油墨15’到达模块接触焊盘11。
[0047]另外地或替代地，导电油墨或胶15’可以被滴下、涂布或印刷在电路板接触焊盘6附近，例如在电路板接触焊盘6的几毫米内。在这种情况下，导电油墨或胶15’可被吸引或向侧方导向至电路板接触焊盘6上，并向上进入孔14中。这可在涂布导电油墨或胶15’时带来更大的自由度。
[0048]一个或多个狭槽(未示出)和/或屏障(未示出)可以如GB2453765A中所描述的被提供在电路板基板4中，以控制油墨或胶15’的不期望的流动并防止短路。
[0049]导电油墨或胶水15’例如通过使其干燥或通过使用红外或紫外辐射而被固化。
[0050](固化的)导电油墨或胶15提供电路板接触焊盘6和模块接触焊盘11之间的导电路径。导电油墨或胶15也可机械接合模块2和电路板3。然而，可以提供额外的粘合剂(其可以是不导电的)。
[0051]参照图1、图la、图2和图4，能够流动的液体导电油墨或胶15’能够在将模块2和电路基板3放在一起之前或之后被滴下、涂布或印刷到模块接触焊盘6上。
[0052]导电油墨或胶15’被吸引或引导进入孔14中。如果模块2和电路板3已经接触或足够接近使得模块2和电路板3之间的间隙被桥接，则导电油墨或胶15’可以继续被吸引到和/或扩散在接触焊盘6上。
[0053]如果模块2和电路板3未足够接近，则导电油墨或胶15’的薄膜或弯液面可以保持在模块2的底侧上，直至模块2和电路板3足够接近，在此情况下，导电油墨或胶水15’被吸引或引导到接触焊盘6上。
[0054]如GB2453765A中所描述的，一个或多个狭槽(未示出)可以被提供在电路板基板4中，例如，在接触焊盘5之间，以控制流动并防止不期望的短路。
[0055]涂布导电油墨或胶15’的两个方法涉及在模块2和/或电路板3的特定点或区域中滴下、涂布或印刷导电油墨15’。这可有助于控制油墨的使用量及其位置。然而，可以使用涂布导电油墨或胶水15’的其他方法。
[0056]参照图1、图la、图2、图5a，模块2被浸入液态导电油墨或胶的池16中。一旦模块2被移开，液态导电油墨或胶15’会在孔14中聚结，而多余的油墨可从模块2的其余部分流掉。
[0057]参照图1、图la、图2、图5b，模块2和电路板3被对准并接触，于是导电油墨或胶15’被吸在模块2和电路板3之间。
[0058]如果需要，可以在模块2和/或电路板3上形成合适的防油墨层或防胶层，以帮助定位导电油墨或胶15’。
[0059]通过毛细管作用的流动或粘性流动可通过调整油墨或胶的粘度和/或表面能而被促进。与孔的直径一起，具有合适的流动特性的油墨或胶可以通过常规实验来找到。
[0060]模块2和电路板组件I可以以基本相同的方式组装，例如，使用连续片式工艺或其他大容量工艺，其可以使用印刷和/或印染工艺(如在GB2472047A中所描述的)来执行。可以使用柔性版印刷工艺。可以使用抓放机器人。
[0061]模块2和电路板组件I (包括模块2)可在同一车间甚至在相同的生产线被组装。这可有助于简单地制造电路板组件I。
[0062]此外，相同或相似类型的材料可用于第一和第二基板，从而可有助于降低机械应力。
[0063]应当理解，可以对上文所述的实施例做出许多改变。
[0064]导电油墨无需用于接触焊盘和/或轨道。例如，可以使用脱金属薄膜，其中覆盖塑料薄膜(如PET)的一层金属(如铝)通过掩蔽并随后蚀刻被部分除去(即脱金属化)以尚开电极和轨道。
[0065]孔可以被提供在电路板中，并且例如半导体管芯或模块(无孔)的器件可以被安装在电路板上。导电油墨或胶以与前述方式相同或类似的方式被提供于电路板。
[0066]第一和/或第二基板无需是平的。基板可被成形(或“被模塑”)，例如被压花和/或被成型。因此，器件可以采取三维(即非平面)物体的形式，如计算机鼠标。基板可以由可成形的纸或卡片形成，如Billerud FibreForm(RTM)。
[0067]第一和/或第二基板可具有不同的轮廓形状。例如，基板无需具有直边缘，但可以具有弯曲边缘。第一和/或第二基板可包括狭槽，狭缝，孔(与基板的尺寸相比相对较小)和/或口(与基板的尺寸相比相对较大)。
【权利要求】
1.一种电路板组件,包括: 模块，包括具有第一和第二表面的第一基板、设置在所述第一基板的所述第一表面上的第一导电区域、以及在所述第一导电区域中或在所述第一导电区域附近并在所述第一和第二表面之间穿过所述第一基板的孔； 电路板，包括具有第一和第二表面的第二基板、设置在所述第二基板的所述第一面表上的第二导电区域；和 设置在所述孔中和所述第一与第二基板之间的导电油墨或导电胶； 其中所述模块被安装于所述电路板，并且被布置使得所述孔位于所述第二导电区域上方或在所述第二导电区域附近，并且所述导电油墨或导电胶在第一和第二导电区域之间提供电连接。
2.根据权利要求1所述的电路板组件，包括: 设置在所述第一基板的所述第一表面上的多个第一导电区域； 设置在所述第二基板的所述第一表面上的多个第二导电区域； 在所述第一导电区域中或在所述第一导电区域附近并在所述第一和第二表面之间穿过所述第一基板的多个孔，使得所述第一导电区域中的一些具有对应的孔； 设置在至少一些所述孔中和所述第一与第二基板之间的导电油墨或导电胶， 其中具有导电油墨的至少一些所述孔位于对应的第二导电区域上方或邻近对应的第二导电区域，并且所述导电油墨或导电胶在第一和第二导电区域之间提供电连接。
3.根据前述任一权利要求所述的电路板组件，其中所述第一导电区域包括导电油墨。
4.根据前述任一权利要求所述的电路板组件，其中所述第二导电区域包括导电油墨。
5.根据前述任一权利要求所述的电路板组件，其中所述第一基板是柔性的。
6.根据前述任一权利要求所述的电路板组件，其中所述第一基板包括纸、卡片、硬纸板和/或塑料。
7.根据前述任一权利要求所述的电路板组件，其中所述第二基板是柔性的。
8.根据前述任一权利要求所述的电路板组件，其中所述第二基板包括纸、卡片、硬纸板和/或塑料。
9.根据前述任一权利要求所述的电路板组件，其中所述孔具有Imm的最大宽度。
10.根据前述任一权利要求所述的电路板组件，进一步包括:安装于所述第一基板上的器件。
11.根据权利要求10所述的电路板组件，所述器件包括半导体管芯。
12.根据权利要求10或11所述的电路板组件，其中所述器件包括微控制器。
13.根据前述任一权利要求所述的电路板组件，其中所述电路板组件包括支撑印刷标记的印刷制品或印刷制品的一部分。
14.一种方法，包括: 提供模块，该模块包括具有第一和第二表面的第一基板、所述第一基板的所述第一表面上的第一导电区域、以及在所述第一导电区域中或在所述第一导电区域附近并在所述第一和第二表面之间穿过所述第一基板的孔； 提供电路板，该电路板包括具有第一和第二表面的第二基板和所述第二基板的所述第一表面上的第二导电区域； 在所述第二导电区域上和/或在所述第二导电区域附近添加一定量的液态导电油墨或导电胶和/或在所述第一基板的所述第二表面上在所述孔附近添加导电油墨；并且将所述第一和第二基板放置在一起，以在所述第一和第二导电区域之间形成导电路径， 其中所述液态导电油墨或导电胶的量足够多以形成所述导电路径。
15.一种方法，包括: 提供模块，该模块包括具有第一和第二表面的第一基板、所述第一基板的所述第一表面上的第一导电区域、以及在所述第一导电区域中或在所述第一导电区域附近并在所述第一和第二表面之间穿过所述第一基板的孔； 提供电路板，该电路板包括具有第一和第二表面的第二基板、所述第二基板的所述第一表面上的第二导电区域； 在所述孔中提供导电油墨或导电胶；并且 将所述第一和第二基板放置在一起。
16.根据权利要求15所述的方法，其中提供所述导电油墨或胶在将所述第一和第二基板放置在一起之后进行。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中提供所述导电油墨或导电胶在将所述第一和第二基板放置在一起之前进行。
18.根据权利要求17所述的方法，其中提供所述导电油墨或胶包括:将所述模块浸入所述导电油墨或导电胶中。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的电路板组件，其中提供穿过所述第一基板的所述孔在将所述第一导电区域提供在所述第一基板的所述第一表面上之前进行。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的电路板组件，进一步包括:固化所述导电油墨或导电胶。
21.根据权利要求20所述的方法，其中固化所述导电油墨包括使所述导电油墨或导电胶干燥。
22.—种电路板组件,包括: 电路板，包括具有相反的第一和第二表面的第一基板、设置在所述第一基板的所述第一表面上的导电区域、以及在所述导电区域中或在所述导电区域附近并在所述第一和第二表面之间穿过所述第一基板的孔； 器件，包括接触焊盘；和 设置在所述孔中和所述器件与所述基板之间的导电油墨和导电胶； 其中所述器件被安装于所述电路板，并且被布置使得所述孔位于所述接触焊盘上方或在所述接触焊盘附近，并且所述导电油墨或导电胶在接触焊盘和导电区域之间提供电连接。
【文档编号】H05K3/40GK104272883SQ201380023103
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年2月28日 优先权日:2012年3月2日
【发明者】凯特·斯通 申请人:诺瓦利亚公司