一种立体曲面电路及其生产方法与流程

1.本发明涉及三维立体曲面电路技术领域，具体涉及一种立体曲面电路及其生产方法。


背景技术：

2.三维立体电路是指通过在立体工件表面采用特殊的加工制程，制作出所需的图形与导线，将电子元器件直接焊接到工件曲面上，形成三维立体电路。目前市场上主流的三维立体电路加工方法主要有：
3.1、德国lpkf公司的laser direct structuring(激光直接成型)工艺，步骤为：注塑成型—激光活化—化学镀铜+化学镍金。缺点：需要在原材料中添加lds粒子，原材料成本较高。
4.2、日本sankyo kasei公司two shotmolding(两步注塑)工艺，步骤为：非电路部分注塑—电路部分注塑—化学镀铜+化学镍金。缺点：开发成本较高、工艺复杂。
5.3、日本松下的laser resist imaging(激光选择性去抗蚀剂)工艺，步骤为：工件注塑—化学镀铜—涂覆抗蚀剂—激光选择性去除抗蚀剂—蚀刻—表面处理(镍、金等)。缺点：工序成本和材料成本较高。
6.4、美国optomec公司的aj/aerosol jet(气溶胶态直接喷印)工艺，步骤为：工件注塑成型—喷印气溶涂料—用氙灯或激光或烘炉烧结。缺点：三维布局能力差，工艺复杂。
7.5、奥地利公司plasma innovations(等离子涂覆)工艺。该工艺用低温+微细+常压下的等离子涂覆导电材料方法，直写导电结构，阳极和阴极间的电弧产生等离子流，其能量将输入的铜颗粒熔化，喷到基材上，直接形成导电结构。缺点：线路粗糙，精度差、工艺复杂成本高。
8.因此，需要一种工艺简单、成本较低的立体曲面电路的生产方法，以提高曲面立体电路生产的批量化。


技术实现要素：

9.针对上述现有技术的缺点或不足，本发明要解决的技术问题是，基于上述问题，本发明提供了一种立体曲面电路的生产方法，采用的工艺步骤为：普通注塑—粗化电镀—激光镭雕—再次电镀。本工艺材料成本低，工艺简单，操作灵活，适合样件和批量生产，能够解决现有技术中存在的原材料成本较高、工艺复杂成本高等问题。
10.第一方面，本技术实施例提供一种立体曲面电路的生产方法，包括以下步骤：
11.s1、塑料注塑：选取热塑性塑料为基材，利用基材成型装置对塑料粒子进行成型处理，得到塑料成型件；
12.s2、去应力：将注塑好的塑料成型件进行通风和浸泡，干燥后，去除塑料成型件的内应力；
13.s3、脱脂去油：将塑料成型件放入化学除油剂中进行化学除油；
14.s4、表面粗化：对塑料成型件表面进行粗化，增加表面的粗糙度；
15.s5、沉钯解胶：利用胶体钯活化剂对塑料成型件进行胶体钯活化处理，然后进行解胶处理；
16.s6、化学镀镍i：对解胶后的塑料成型件进行化学镀镍处理；
17.s7、激光镭雕：对电镀镍的表层，采用激光镭雕处理，在塑料成型件表面形成可用的电镀区和无用的非电镀区；
18.s8、电镀薄铜：对镭雕后的塑料成型件，进行焦磷酸铜镀铜处理、硫酸盐镀铜处理；
19.s9、化学镀镍ii：对硫酸盐镀铜处理后的塑料成型件进行光亮镍处理；
20.s10、镀铬处理：对光亮镍处理后的塑料成型件进行镀铬处理；
21.s11、烘干成型：对镀铬后的塑料成型件进行烘干处理。
22.进一步的是，所述s1中的热塑性塑料可以为：abs、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龙、酚醛玻璃纤维增强塑料、聚苯乙烯等其中的一种或者数种的共聚、共混物，优选abs。
23.进一步的是，所述s2去应力的浸泡工序，采用溶度为15mol/l的冰乙酸溶液。
24.进一步的是，所述s3的化学除油剂采用碱性溶液。
25.进一步的是，所述s4的粗化处理，增加表层的粗糙程度和接触面积，以增加镀层与塑料之间的结合力。
26.进一步的是，所述s5的沉钯解胶工序由还原-清洗-沉钯-解胶工序组成。
27.进一步的是，所述s6的化学镀镍时的电流密度为3-5a/dm2，电压为1.5-2v，化学镀镍时温度为33-38℃，时间为7-10min。
28.第二方面，本技术实施例提供一种立体曲面电路，所述立体曲面电路采用上述立体曲面电路的生产方法生产。
29.第三方面，本技术实施例提供一种立体曲面电路，包括塑料层、镀镍层、薄铜层、镀镍层、镀铬层。
30.本发明的有益效果是：
31.1、使用本专利的生产方法制作立体曲面电路，能够提高后期金属走线的侧面平整度，提升整个器件的电路电气性能。
32.2、使用本专利的生产方法制作的立体曲面电路，避免了电镀后镀层发生疏松、起泡、开裂等现象，产品的表面耐用性得以延长，且具有优异的耐高温、耐腐蚀等综合性能。
33.3、本专利的生产方法使用的材料成本低，制备方法简单，可以实现大面积制备和工业化。
附图说明
34.图1是本发明立体曲面电路的生产方法工序图；
35.图2是本发明立体曲面电路的结构示意图。
具体实施方式
36.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
37.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变
换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
38.本发明提供一种立体曲面电路及其生产方法。本发明的曲面立体电路由塑料层、镀镍层、薄铜层、镀镍层、镀铬层组成。
39.立体曲面电路的生产实施过程：
40.s1：塑料注塑：选取热塑性塑料为基材进行融化，将熔融的塑料利用压力注进设置好的塑料制品模具中，冷却成型得到塑料件。热塑性塑料可以为：abs、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龙、酚醛玻璃纤维增强塑料、聚苯乙烯等其中的一种或者数种的共聚、共混物，优选abs。abs塑料是丙烯腈(a)、丁二烯(b)、苯乙烯(s)三种单体的三元共聚物。
41.s2：去应力：将注塑好的塑料件放置在通风处静止12-24小时，放置的环境温度应维持在15～35℃之间，以减少塑料饰板的内应力，当塑料件达到放置时间要求后，将塑料饰板放入溶度为15mol/l的冰乙酸浸泡池内浸泡，维持20分钟～30分钟。最后将塑料件取出，悬挂在暗室内进行阴干。
42.s3：脱脂去油：将去应力后的塑料件放置在除油槽中，除油剂主要成分包括20-30g/l的氢氧化钠溶液和30-40g/l的碳酸钠溶液和20-30g/l的磷酸钠溶液以及3-5g/l的阴离子聚丙烯酰胺，除油剂的温度应控制在50～60℃，时间控制在5-10分钟，除油完成后放入超声波清洗机进行清洗，最后采用100％自来水喷淋水洗，喷淋水洗时间为3-6分钟，直至表面未残留除油剂为止。
43.s4：表面粗化：将清洗干净的塑料饰板送入粗化槽进行粗化处理，并在粗化槽内倒入粗化液并浸没塑料饰板，粗化液的主要成分为390-410g/l的铬酸和380-420g/l的硫酸以及适量的雾化剂混合而成的溶液，水溶液依据工艺过程进行适当的调剂和添加。溶液的温度为65～75℃，粗化时间为8-15分钟，随后放入清洗槽内进行清洗。
44.s5：沉钯解胶：将粗化完成的塑料件放入还原槽内进行处理，并在还原槽内加入还原剂浸没塑料件，还原剂的主要成分为14-20ml/l的盐酸和0.3-0.5ml/l的水合联氨混合而成，还原温度与室温相同，还原时间为2-3分钟，随后放入清洗槽内进行清洗。然后将塑料件送入到含有钯活化液的钯活化槽中，钯活化液为含有钯离子的混合水溶液，钯离子12～30ppm、盐酸220～320ml/l、氯化亚锡2～6g/l。钯活化温度为26～32℃，钯活化时间为1～6min，随后再次送入清洗槽中清洗干净。最后入解胶槽内进行处理，并在解胶槽内加入解胶槽淹没塑料件，解胶液的主要成分为150-300g/l的盐酸，解胶温度为50-60℃，解胶时间为3-5分钟。
45.s6：化学镀镍：将沉钯解胶完成的塑料件放入电镀槽内进行处理，并在电镀槽内加入电镀镍液，电镀镍液的主要成分为硫酸镍25-32g/l，次磷酸钠10-16g/l，柠檬酸钠35-50g/l，氯化铵35-50g/l。电镀时的电流密度为3-5a/dm2，电压为1.5-2v，化学镀温度为33-38℃，时间为7-10min。
46.s7：激光镭雕：首先设置电路图纸，利用激光镭雕机在镀镍后的塑料件上，将不需要的电镀层部分去除。利用在激光镭雕机上精准定位，和抓拍产品的特征位置，激光镭雕机上的高速振镜扫描器进行位置调节，从而补偿定位上的偏差。激光的能量为15w-20w，激光的频率为40khz，激光的速度为2000-2500mm/s，激光的填充间距为0.04mm。最终在塑料件表面形成可用的电镀区和无用的非电镀区。
47.s8：电镀薄铜：将镭雕后的塑料件放入电镀槽内进行处理，并在电镀槽内加入电镀铜液，电镀铜液的主要成分为80-150g/l的硫酸铜、0.005-0.02g/l的醇硫基丙烷磺酸钠、15-30g/l的硫酸钠、60-80g/l的羟基亚乙基二膦酸、20-30g/l盐酸、30-50g/l的硫酸、40-60g/l的去离子水，ph值调节在6-8。电镀时的电流密度为1-2a/dm2，电镀时间为10-15分钟。
48.s9：化学镀镍：将电镀薄铜完成的塑料件放入电镀槽内进行处理，并在电镀槽内加入电镀镍液，电镀镍液的主要成分为硫酸镍25-32g/l，次磷酸钠10-16g/l，柠檬酸钠35-50g/l，氯化铵35-50g/l。电镀时的电流密度为3-5a/dm2，电压为1.5-2v，化学镀温度为33-38℃，时间为7-10min。
49.s10：镀铬处理：将镀镍完成的塑料件放入电镀槽内进行处理，并在电镀槽内加入电镀铬液，电镀铬液的主要成分为0-15g/l的硫酸铬，1-5g/l的乙酸，1～5g/l的硼酸，100-180g/l的硫酸钾，1-5g/l的乙烯基磺酸钠，0.5-1g/l的酒石酸钠，0.5-1g/l的氨基磺酸钾，用水和30％硫酸进行调节，溶液ph控制在2～3。电镀时的电流密度5-10a/dm2，电压为3.3-5.1v，电镀时间为5-10分钟。
50.s11：烘干成型：将电镀铬处理后的塑料件放入带有排风装置的烘箱中，设置烘干温度为50～60℃，时间为1～1.5h。
51.本发明专利中，在粗化处理、施镀过程中，选用特定的处理液、电镀液，增加了镀层与塑料之间的结合力，避免了电镀后镀层发生疏松、起泡、开裂等现象，使产品的表面耐用性得以延长，且具有优异的耐高温、耐腐蚀等综合性能。
52.在化学镀镍后的塑料件的表面进行激光镭射，将不需要保留的部分用激光镭雕的方式去除掉，这样在塑料件表面形成可用的电镀区和无用的非电镀区。接着我们再次电镀，电镀方法采用酸铜首先在塑料件表面的电镀区进行电镀薄铜处理，酸铜可以溶解化学镀镍过程中溢镀的镍，提高镍层的平整度，进而提高后期金属走线的侧面平整度，提升整个器件的电路电气性能。
53.这样在曲面的塑料上，制作有电气功能的导线、图形，并直接在壳体上安装元器件并使其电气互连，从而实现电路板的电气互连功能、支承元器件功能和塑料壳体的支撑、防护功能以及由机械实体与导电图形成结合而产生的屏蔽、天线等功能集成于一体，立体曲面电路。同时物材料成本低，制备方法简单，可以实现大面积制备和工业化。
54.以上内容仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。