CN111052875A - 伸缩性电路基板、以及使用其的贴片设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于电子用构件的电路基板。具体而言,涉及一种伸缩性电路基板,其包括:伸缩性基材;伸缩性布线;以及盘部,与上述伸缩性基材接触。
Description
技术领域
本发明涉及伸缩性电路基板、以及使用其的贴片设备。
背景技术
在电子领域,尤其在传感器、显示器、机器人用人工皮肤等各种用途中,对穿戴性、形状追随性的要求日益提高,需要能够配置在曲面、凹凸面等或者能够自由地变形的柔软的所谓的贴片设备(patch device)。针对这种需求,关于具有伸缩性的电子设备的研究正在进行中,其作为引领下一代的可伸缩电子技术而备受期待。
但是,为了使电子设备自由自在地变形,电子电路基板不仅需要伸缩性,而且对于施加于所安装的电子部件的变形应力也需要耐受性。因此,目前还研究了缓和施加于电子电路的应力集中、防止伸缩时布线部产生断线的方案。
例如,专利文献1报道了一种电子部件,其特征是具备由具有伸缩性的材料形成的基材和由杨氏模量大于上述基材的材料形成的岛部、并且上述岛部以从上述基材的一个主面露出的状态埋入上述基材的伸缩性基板,其中,在该伸缩性基板上形成有元件和/或布线。
另外,专利文献2报道了一种伸缩性布线基板,其具备:具有伸缩性的片状的伸缩性基材、形成在上述伸缩性基材的主面的至少一面侧的伸缩性的布线部、以及与上述布线部连接的外部端子,其中,通过具有指定结构的加强区域和伸缩区域,来能够缓和局部性应力集中、防止布线部的断线。
另一方面,已知利用焊料的接合进行电子部件与基材的连接是非常有效的。但是,使用焊料则需要具备能够耐受安装所必需的高温度范围的耐热性。
另外,为了防止连接于基材的电子部件产生脱落等不良,电子部件与基材之间经由焊料的密合性也很重要。
因此,为了缓和电子部件中的应力集中,在如上所述的伸缩性电路基板中使用各种树脂材料。但是,仅仅进行树脂材料的研究的情况下,有时难以与缓和上述应力集中一起来提高例如密合性、耐热性、耐化学药品性等耐久性。从而,以往的伸缩性布线基板有时也不得不使用焊料连接所必需的耐热性等不够充分的材料。
而且有如下担忧:材料的限制导致电路基板整体的设计变得非常复杂,其结果会引发生产成本的增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利公开公报特开2017-34038号
专利文献2:日本专利公开公报特开2014-162124号
发明内容
本发明鉴于上述问题而作出,其目的在于提供一种用现有焊料来可以安装通过使用现有设备能够生产的电子部件,并且密合性、耐热性等优异的伸缩性电路基板。
即,本发明一个方面涉及伸缩性电路基板,其包括:伸缩性基材;伸缩性布线;以及盘部,与上述伸缩性基材接触。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的伸缩性电路基板的概略剖视图。
图2是表示在本发明的伸缩性电路基板中,伸缩性布线与盘部之间的连接部的一些实施方式的概略剖视图。
图3是本发明的一实施方式的安装有电子部件的伸缩性电路基板的概略剖视图。
图4是表示在本发明的伸缩性电路基板的盘部中,连接部的一些实施方式的概略俯视图。
图5是表示本发明的另一实施方式的伸缩性电路基板的概略剖视图。
图6是表示本发明的又一实施方式的伸缩性电路基板的概略剖视图。
图7是表示本发明的再一实施方式的伸缩性电路基板的概略剖视图。
具体实施方式
到目前为止,在伸缩性电路基板的安装方法中,进行焊料安装来作为提高工艺性的通用性的方案的报告例几乎不存在。认为其原因在于:在伸缩性电路基板中,尝试了通过用于电路的材料的组合来缓和伸缩性基材中产生的、伸缩时的应力集中。因此,对于部件向电路基板的安装,提出了焊料安装以外的例如使用导电性粘合剂、粘接剂的方案等各种安装方法。
于是,本发明人们进行了深入研究,其结果,发现:通过使用经由焊料而连接于电子部件的盘、伸缩性基材、以及伸缩性布线,来可以提供伸缩性及生产率优异、并且用现有焊料来可以安装电子部件的伸缩性基板。本发明人们认为:若可以实现焊料安装,则伸缩性基板通过具备连接可靠性(connection reliability)优异的安装性,且具备优异的修理性、以及自对准性,来可以得到高生产率和优异的连接可靠性,而且,通过能够利用现有设备,来可以实现投资成本最小化,故此基于上述见解进一步反复进行研究,从而完成了本发明。
即,本发明一个方面涉及的伸缩性电路基板包括:伸缩性基材;伸缩性布线;以及与上述伸缩性基材接触的盘部。
认为:根据该构成,可以提供一种柔软且挠性的伸缩性电路基板,其设置有经由焊料而连接于电子部件等的上述盘部,通过利用伸缩性基材与盘部的密合性来兼顾优异的安装性和优异的伸展性。另外,通过使用该电路基板,可以提供能够追随任意的曲面、或应对显著的变形的电子设备(贴片设备)等。
另外,由于具有兼顾高的伸缩性、和安装性或密合性之特征而可以应用于光学领域、电子领域、粘接领域、医疗领域等各种技术领域中的现有设备,因此在产业利用上非常有利。
以下使用附图等具体地说明本发明的实施方式,但本发明并不限定于这些实施方式。
本实施方式的伸缩性电路基板(以下,在本说明书中也简称为“电路基板”),是主要用于电子用构件的伸缩性电路基板,如图1所示,包括伸缩性基材1、伸缩性布线3、以及与上述伸缩性基材1接触的盘部2。
本实施方式的电路基板是伸缩性优异、且安装性和密合性优异的电路基板。认为:通过如此地在伸缩性基材上形成伸缩性布线和至少一部分与基材直接接触的盘部,从而可以提供具有伸缩性、安装性和密合性优异的特性、柔软且挠性的、具有耐久性的电路基板。
在本实施方式中,安装性优异是指:能够用现有的焊料等使用回流焊炉、烙铁将电子部件和电路基板接合。
本实施方式中的伸缩性基材及伸缩性布线具有伸缩性,在此,“具有伸缩性的”是指能够弹性变形,更具体而言是指:具有10%程度以上的伸展性且25℃的室温下的拉伸模量为0.5MPa~0.5GPa。
本实施方式的电路基板是具有10%以上、优选为25%以上、更优选为50%、进一步优选为100%以上的伸展性且25℃的室温下的拉伸模量为0.5MPa~0.5GPa、优选为1MPa~300MPa、更优选为2MPa~200MPa、进一步优选为5MPa~100MPa的结构体。认为:若为具有上述范围的伸长性及室温下的拉伸模量的电路基板,则可以得到由于对变形为任意形状时的追随性高而对衣服等具有优异的追随性且不易被破坏、伸缩性优异的电路基板。
另一方面,关于电路基板的伸缩性而言,不需要特别地设定上限,但是,从伸展到限度以上时热塑性树脂会产生塑性变形而会损害原形状的观点出发,优选不超过500%。
作为可以用于本实施方式的伸缩性基材(以下,在本说明书中也简称为“基材”),可列举伸缩性的树脂基材,其具有10%以上、优选为25%以上、更优选为50%、进一步优选为100%以上的伸展性,并且25℃的室温下的拉伸模量为0.5MPa~0.5GPa、优选为1MPa~300MPa、更优选为2MPa~100MPa、进一步优选为2MPa~30MPa。另一方面,关于基材的伸缩性而言,不需要特别地设定上限,但是,从伸展到限度以上时会损害原形状的观点出发,优选不超过500%。
本实施方式的伸缩性基材由固化性树脂组合物或热塑性树脂组合物形成。上述固化性树脂组合物优选热分解温度(Td5)为140℃以上。作为上述固化性树脂组合物,优选为热固化性树脂组合物,在用现有的焊料等且使用回流焊炉、烙铁来接合电子部件和电路基板时的温度下具有充分的耐热性即可。另外,作为上述热塑性树脂,优选软化点或熔点为140℃以上、优选为160℃以上、更优选为180℃以上。认为:由此可以可靠地耐受焊料安装的加热温度。
作为可以用于本实施方式的伸缩性基材的上述固化性树脂组合物,可列举例如硅树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、氟橡胶;另一方面,作为热塑性树脂,可列举例如氨基甲酸酯树脂、各种橡胶、丙烯酸类树脂、烯烃系树脂、乙烯-丙烯-二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶。在作为可以用于本实施方式的伸缩性基材而使用的情况下,从耐受焊料安装温度的观点出发,特别优选使用固化性树脂组合物,更优选使用环氧树脂、氨基甲酸酯树脂、硅树脂,进一步优选使用环氧树脂。
作为可以用于本实施方式的伸缩性基材而使用的树脂组合物,可列举例如包含(A)聚轮烷、(B)热固化性树脂以及(C)固化剂的树脂组合物(例如国际公开WO2015/052853号小册子等中记载的树脂组合物)。
从与基材的粘接和耐热性优异的观点、以及通过组合填充材料而可以赋予例如低热膨胀、模量控制、热导电性、光反射性等功能的观点出发,优选使用热固化性树脂,更具体而言,可列举以环氧烷改性或包含具有碳数为2~5000的2价的有机基团为特征的环氧树脂、聚轮烷树脂、异氰酸酯树脂、多羟基树脂、氢化苯乙烯系弹性体树脂、丙烯酸酯共聚树脂等树脂。这些可以单独使用,也可以将两种以上组合而使用。另外,上述树脂基材在不抑制本发明的效果的范围内可以含有各种添加剂。
由于本实施方式的盘部经由焊料而安装电子部件,因此盘部在电路基板上的密合性(稳定性)是重要的。关于这一点而言,由于盘部与基材的密合性高于布线与基材的密合性,因此通过具有基材与盘部接触的部分而可以使密合性(稳定性)变得良好。即,本发明的实施方式还包括:安装有电子部件的上述的伸缩性电路基板。
本实施方式的盘部只要其至少一部分与上述伸缩性基材接触就没有特别限定,通常由焊料润湿性良好且作为良导体的材料形成,特别优选由铜箔等金属箔形成。焊料与基材不直接接合,可以经由该盘部将焊料设置在基材上。
关于本实施方式的电路基板中的盘部的形状、以及盘部的占有率等而言,只要是满足上述的电路基板就没有特别限定。若是安装电子部件为目的,则盘部的面积相对于电子部件的成为电极的部分的面积优选为10%~1000%的比率,若进一步考虑连接稳定性和与伸缩性布线连接为目的,则更优选50%~500%的比率。盘部的形状可以是例如图1所示那样的形状,也可以是图2(B)所示那样的形状。
本实施方式的盘部可以由例如图案化的金属箔或印刷后的包含金属粒子的导电性墨形成。更具体而言,为了形成盘部,例如可以使用带树脂的铜箔利用光刻法形成。带树脂的铜箔的制作方法没有特别限定,可以如下进行:通过涂布清漆等在铜箔上形成成为伸缩性基材的树脂层;或者,将伸缩性基材和铜箔通过基于加热压接等的加热成型而贴合;或者,在成为伸缩性基材的基材面与上述铜箔之间设置粘接层,从而贴合。这样的粘接层的厚度、材料没有特别限定,可以使用例如固化性树脂、粘合性高的树脂。上述粘接层的厚度优选为0.1μm~100μm,进一步优选为0.5μm~50μm,作为材料,优选使用丙烯酸类树脂、硅树脂、氟树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等固化性树脂。作为形成盘部的其它方法,可列举:印刷包含银、铜等金属粒子的导电性墨(纳米墨)并且通过利用光或热的烧结来形成金属层的方法;印刷能够进行焊料安装的导电性墨或糊剂的方法;通过蒸镀金属等而形成金属层的方法;通过电镀或化学镀形成金属层的方法等。
其次,作为可以用于本实施方式的伸缩性布线(以下,在本说明书中也简称为“布线”)的布线材料的种类,只要在不损害伸缩性基材的挠性的范围内就没有特别限定,具有5%以上、优选为10%以上、更优选为25%以上、进一步优选为50%、最优选为100%以上的伸展性,并且25℃的室温下的拉伸模量为0.5MPa~0.5GPa、优选为1MPa~300MPa、更优选为1MPa~100MPa、进一步优选为1MPa~10MPa。另一方面,关于布线的伸缩性而言,不需要特别地设定上限,但是伸展到限度以上时会损害原形状的观点出发,优选不超过500%。
本实施方式的伸缩性布线由固化性树脂组合物或热塑性树脂组合物形成。作为上述固化性树脂组合物(优选热固化性树脂组合物),只要在用现有的焊料等且使用回流焊炉、烙铁来接合电子部件和电路基板时的温度下具有充分的耐热性即可。另外,作为上述热塑性树脂,优选软化点或熔点为140℃以上、优选为160℃以上、更优选为180℃以上。认为:由此可以可靠地耐受焊料安装的加热温度。
作为可以用于本实施方式的伸缩性布线中包含的上述的固化性树脂组合物或热塑性树脂组合物,期望:在其为上述固化性树脂组合物的情况下,热分解温度(Td5)为140℃以上;在其为上述热塑性树脂组合物的情况下,软化点和熔点均为140℃以上、优选为160℃以上、更优选为180℃以上。认为:由此可以可靠地耐受焊料安装的加热温度。
作为可以用于本实施方式的伸缩性基材的上述固化性树脂组合物,可列举例如硅树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、氟橡胶;另一方面,作为热塑性树脂组合物,可列举例如氨基甲酸酯树脂、各种橡胶、丙烯酸类树脂、烯烃系树脂、乙烯-丙烯-二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶。在作为可以用于本实施方式的伸缩性基材而使用的情况下,从耐受焊料安装温度的观点出发,特优选使用热固化性树脂组合物,更优选使用环氧树脂、氨基甲酸酯树脂、硅树脂,进一步优选使用环氧树脂。
作为可以用于本实施方式的伸缩性布线的布线材料而使用的材料,可列举例如包含粘结剂树脂和导电性粒子的导电性树脂组合物等。由此,具有可以得到兼顾良好的导电性和伸缩性的伸缩性布线的优点。
作为可以用于本实施方式的伸缩性布线而使用的导电性树脂组合物的具体例,可列举例如包含树脂(A)、固化剂(B)以及导电性填料(C)的导电性树脂组合物,其中,所述树脂(A)的分子结构包含选自(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯以及丙烯腈中的至少1种作为构成要素,所述导电性填料(C)为扁平形状且厚度与面内长度方向的长厚比为10以上(例如日本特开2018-35286等中记载的导电性树脂组合物)。
作为上述导电性粒子的更具体例子,可列举银、覆盖有银的铜(包含铜的部分表面被银覆盖的构成)、铜、金、炭粒子、炭纳米管、导电性高分子、锡、铋、铟、镓等以及由这些金属的合金形成的粒子。优选列举组合伸缩性的环氧树脂、丙烯酸类树脂、氨基甲酸酯树脂、硅树脂、氟树脂、苯乙烯丁二烯共聚树脂和银粉、银片等而成的银糊剂、银墨等。
本实施方式的伸缩性布线的形成方法也没有特别限定,例如可以通过印刷法等来形成。具体而言,可以利用丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、胶版印刷等印刷方法将如上所述的包含粘结剂树脂和导电性粒子的导电性糊剂、液状的金属印刷涂布在上述基材上,形成具有期望的图案的布线。
在本实施方式的电路基板中,盘部、伸缩性基材、伸缩性布线各层的厚度没有特别限定,为了保持伸缩性与强度的平衡,例如,优选将盘部的厚度设为1~50μm、将伸缩性布线的厚度设为1μm~50μm、将伸缩性基材的厚度设为10μm~500μm左右。
另外,盘部、伸缩性基材、伸缩性布线各自的宽度没有特别限定,为了保持伸缩性与强度的平衡,例如,优选将盘部的宽度设为10~1000μm、伸缩性布线的宽度设为20~2000μm、伸缩性基材的宽度设为0.5~2cm左右。
如图1所示,本实施方式的电路基板具有部分4,其是盘部2与伸缩性基材1接触的部分,只要盘部2的至少一部分如此地与伸缩性基材1接触则对其形态没有特别限定。例如,可以如图2(A)所示那样,盘部1的整个背面与伸缩性基材1的表面接触,也可以如图2(C)所示那样,盘部2埋入伸缩性基材1。通过具有上述伸缩性基材与上述盘部接触的部分4,从而,在使用具有上述伸展率的伸缩性基材的伸缩性电路基板中,上述伸缩性基材与上述盘部显示优异的密合性,安装在伸缩性基材上的电子部件等的电路基板对本实施方式的伸缩性基材的伸长及复原能够显示出高追随性。也可以是在本实施方式的电路基板所具有的多个盘部中混杂有具有上述伸缩性基材与上述盘部接触的部分4的盘部和不具有上述部分4的盘部的伸缩性电路基板。上述不具有部分4的盘部例如是位于伸缩性布线上且不与伸缩性基材接触的盘部。
另外,如图1所示,盘部2优选在其周缘具有连接部5,所述连接部5连接有伸缩性布线3。认为:由此盘部在伸缩性基材上的稳定性进一步提高。本实施方式中所称的连接部是将盘部2和伸缩性布线3电连接的部分,可以采取各种形态。在本说明书中,为了方便而称为“连接部”,但是其也可以不是独立的构成要素,还可以如上述那样为盘部2的一部分,还可以为伸缩性布线3的一部分。连接部5的形态没有特别限定,可以如图2的(A)那样盘部2的侧面与伸缩性布线3的侧面连接,也可以如图2(B)所示那样盘部2的上表面与伸缩性布线3的下表面连接,也可以如图2(C)所示那样通过在盘部2上设置伸缩性布线3来形成连接部5。
优选在盘部2的上表面和/或侧面具有与伸缩性布线3的连接部5。认为:由此盘部2在伸缩性基材1上的稳定性进一步提高。
另外,如图5所示,盘部2可以具有2个以上的与伸缩性布线3的连接部5且盘部2的一部分连接在伸缩性布线3上。
这样的连接部5的形成方法没有特别限定,例如,可以通过平板印刷(lithography)、分配器印刷、丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、烧结之类的方法来进行盘的形成以及伸缩布线的印刷。
另外,使用图4的(A)来详细说明连接部5。本实施方式的连接部5是指盘部2与伸缩性布线3重叠的部分。通过具有这样的连接部5,在伸缩时或基材变形时也能够稳定地电连接。
优选该盘部的端部(周缘)以更大的表面积与上述伸缩性布线接触,例如优选连接部处的盘部的宽度比上述伸缩性布线3的宽度窄。由此可以使上述连接部处的盘部的端部与上述伸缩性布线的接触面积变大,具有可以提高电连接的可靠性的优点。如图4的(B)所示,若连接部5处的盘部2的宽度比布线3的宽度窄,则盘部2的宽度比布线3的宽度大,也能够得到上述效果。
另外,本实施方式的电路基板,可以还包括层叠在上述伸缩性基材上的第二绝缘层。在将上述伸缩性基材设为第一绝缘层时,第二绝缘层与第一绝缘层可以为相同构成,也可以为不同构成。此外,本实施方式的电路基板,在与上述伸缩性布线不同的层位置可以还包括第二导电层。在将上述伸缩性布线设为第一导电层时,第二导电层与第一导电层可以是相同的构成,也可以是不同的构成。即,本实施方式的电路基板可以在基板的表面和背面设置布线,或者也可以是多层的电路层叠而成的电路基板。由此可以大幅地缓解电路设计上的制约条件,另外有能够使电路构件小型化的优点。另外,上述第二导电层可以与上述伸缩性布线进行层间连接。导电层间的连接方式(导通方式)没有特别限定,可使用己知的方式、例如镀敷、导电性糊剂等进行连接。
本实施方式的安装有电子部件的电路基板例如可以如下得到:如图3的(A)所示,将设有垫部8的电子部件9,安装在与设于伸缩性基板1上的伸缩性布线3连接的盘部2上所设置的焊料部7上,从而得到。在此,焊料部的安装方法可以使用已知的方案,例如,可以通过利用金属掩模或柔性版的焊料印刷、利用回流焊炉等的加热、利用超声波等的局部加热来形成。
或者,不限于图3的(A)的方式,还可以通过如图3的(B)所示的方式设置盘部2、焊料部7、垫部8并在其上安装电子部件9。
作为可以用于本实施方式中的电子部件,没有特别限定,可列举例如晶体管、信号发射元件、发光元件、太阳能发电元件、二极管、开关元件、电容器、线圈、液晶、蓝牙(注册商标)等无线模块、加速度传感器以及湿度传感器、温度传感器之类的各种传感器、RFID等中使用的芯片部件等。
在本实施方式的电路基板中,另外从提高电路基板的可靠性的观点出发,优选为了保护基板免受来自外部的接触和滑动、绝缘、防水之类的目的而利用树脂等覆盖物保护电路的一部分或全部。
具体而言,电路基板具有保护层。例如图6所示,该保护层可以是用于保护电子部件9、布线3等的将树脂组合物设置在最表面而成的保护层10。
通过具有这样的保护层,有能够保护电路表面不受水分、摩擦影响、加强电路基材的优点。
此外,本实施方式的电路基板可以具有加强层。具体而言,如图6所示,可以使用片状的树脂在基材1的背面设置加强层11。即,加强层11可以是树脂片。或者,也可以如图7所示使用用于灌封用途的树脂组合物等设置加强层11,加强电子部件9与布线3的接合部。即,加强层11可以由树脂组合物形成。通过具有这样的加强层,可以更可靠地防止部件脱落等。
用于这样的上述保护层的树脂组合物具有10%以上、优选为25%以上、更优选为50%、进一步优选为100%以上的伸展性,并且25℃的室温下的拉伸模量为0.5MPa~0.5GPa、优选为1MPa~300MPa、更优选为10MPa~100MPa、进一步优选为10MPa~50MPa。作为可以用于本实施方式的保护层的树脂组合物,从为了能够保护电路表面不受水分、摩擦的影响、加强电路基材的观点出发,可以使用固化性树脂组合物、优选热固化性树脂组合物或热塑性树脂,可列举例如硅树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、氟橡胶;另一方面,作为热塑性树脂,可列举例如氨基甲酸酯树脂、各种橡胶、丙烯酸类树脂、烯烃系树脂、乙烯-丙烯-二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶。在作为可以用于本实施方式中的保护层而使用的情况下,特别优选使用烯烃树脂、丙烯酸类树脂、环氧树脂。
另外,用于上述加强层的树脂组合物具有10%以上、优选为25%以上、更优选为50%、进一步优选为100%以上的伸展性,并且25℃的室温下的拉伸模量为10MPa~8GPa、优选为100MPa~6GPa、更优选为500MPa~6GPa、进一步优选为500MPa~2GPa。此外,作为可以用于本实施方式的加强层的树脂组合物,从为了加强电子部件9与布线3的接合部、更可靠地防止部件脱落等观点出发,可以使用固化性树脂组合物,优选热固化性树脂组合物或热塑性树脂,作为上述固化性树脂组合物,可列举例如硅树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、氟橡胶;另一方面,作为热塑性树脂,可列举例如氨基甲酸酯树脂、各种橡胶、丙烯酸类树脂、烯烃系树脂、乙烯-丙烯-二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、聚苯乙烯树脂。在作为可以用于本实施方式中的加强层而使用的情况下,从加强的观点出发,特别优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、聚苯乙烯树脂、环氧树脂。
作为形成保护层、加强层的方案,可列举:利用喷涂的方法;用层压机贴合加工为片状的保护层或加强层的方法;利用模涂、喷墨、分配器、静电喷雾、蒸镀等涂布液状树脂的方案。这些方法可以是以往的方法,也可以是改进后的方法。
通过将保护层10、加强层11等设置在所安装的电子部件或其周边、电路整体,从而可以保护或加强部件接合部、电路本身。另外,通过如图6那样用保护层10覆盖电路表层,还能够提高对来自外界的摩耗的耐受性、防水性等,还能够防止部件脱落等。即,在本发明的伸缩性电路基板中,优选上述绝缘层中的至少一层是位于最表面的保护层。
(制造方法)
制造本实施方式的伸缩性电路基板的方法没有特别限定,例如可以通过以下方法来制造。
首先,通过平板印刷将伸缩性的带树脂的铜箔图案化,在伸缩性基材上形成铜箔盘。其次,在图案化的带盘的伸缩性基材上,通过丝网印刷形成伸缩性的银布线,从而可以在伸缩性基材上形成盘部和伸缩性布线。
更具体而言,例如,可以通过以下制法来制造。
·制造例1
<伸缩性布线部和盘的形成>
用丝网向铜箔(JTC-LP 18μm、三井金属制)的毛糙面印刷银糊剂(PE803、杜邦公司制),以100℃加热干燥30分钟,从而在铜箔上形成了电路。而且,用棒涂机在银糊剂印刷面上涂布树脂(SILPOT184、东丽道康宁公司制),以100℃进行30分钟固化,得到了在铜箔上形成有布线以及伸缩性基材的膜。
其后,在涂布树脂的面的相反面上层叠干膜抗蚀剂,通过光刻而显影,通过铜箔蚀刻而得到了形成有铜箔盘的电路基板。
<部件安装>
在得到的电路基板的铜箔盘部以金属掩模印刷膏状焊料,安装了电子部件(片电阻:1608、5025大小)。在设定为180℃的热板上进行了安装。
(制造例2)
<在伸缩性基材上形成盘>
首先,如下制作了伸缩性基材用的树脂。按照固体成分浓度达到40质量%的方式,将聚轮烷(高级软质材料公司(Advanced Softmaterials Inc.)制“A1000”)100质量份、环氧树脂(三菱化学制“JER1003”)75质量份、咪唑系固化促进剂(四国化成制“2E4MZ”、2-乙基-4-甲基咪唑)11质量份及交联剂:(异氰酸酯、DIC制“DN950”)45质量份添加到溶剂(甲乙酮)中,将各成分混合均匀(300rpm、30分钟),从而制备了树脂组合物。
其次,用棒涂机在铜箔(3ECVLP 18μm、三井金属制)的毛糙面上涂布了上述树脂组合物。以100℃、10分钟干燥掉溶剂,然后在170℃下花1小时使树脂固化,得到了带树脂的铜箔。树脂层的厚度为50μm。在铜箔面上层叠干膜抗蚀剂,通过光刻得到了形成有铜箔盘的树脂膜。
<电路的形成>
如下制备了伸缩性布线(银糊剂)。将作为树脂的环氧改性丙烯酸酯树脂“PMS-14-2”(Nagase ChemteX制、环氧当量:1852g/eq、分子量:100万、Tg:-35℃)10.0质量份、作为固化剂的胺系化合物:2官能聚醚胺“D2000”(Mitsubishi Chemical Fine制)2.7质量份、咪唑系固化促进剂:2-乙基-4-甲基咪唑“2E4MZ”(四国化成制)0.1质量份、作为导电性填料的银粉“Ag-XF-301”(比表面积2.0m2/g、振实密度0.56g/cm3、福田金属箔粉工业公司制)50.0质量份、作为表面活性剂的聚酯改性硅系表面调整剂:“BYK-370”(日本毕克化学公司(BYKJapan KK)制)0.5质量份、作为分散剂的嵌段共聚物型湿润分散剂“DISPERBYK-2155”(日本毕克化学公司制)0.2质量份、环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷“KBM-403”(信越有机硅制)0.2质量份添加到溶剂(环己酮、2.0质量份)中,用自转-公转式搅拌机(THINKY公司“ARV-310”、2000rpm-3分)搅拌而将各成分混合均匀,从而制备了导电性树脂组合物。
其后,按照与盘部分部分重叠的方式用丝网印刷上述银糊剂,在100℃的烘箱中干燥10分钟,然后用150℃的烘箱固化1小时,得到了伸缩性电路基板。
<部件安装>
通过与制造例1同样的方法安装了部件。
(制造例3)
<在伸缩性基材上形成盘>
用真空层压机(最高真空度0.1hPa、设定温度120℃、加压压力0.2Mpa、加压时间30分钟)向铜箔(3ECVLP 18μm、三井金属制)的毛糙面层压树脂膜(#3412、BEMIS公司制),得到了带树脂的铜箔。
在铜箔面上层压干膜抗蚀剂,得到了形成有光刻铜箔盘的树脂膜。
<电路的形成>
按照与盘部分部分重叠的方式用丝网印刷银糊剂(SSP1409、东洋纺公司制),在100℃的烘箱中干燥10分钟,然后在150℃的烘箱中固化1小时,得到了伸缩性电路基板。
<部件安装>
通过与制造例1同样的方法安装了部件。
(制造例4)
<在伸缩性基材上形成盘>
在经单面脱模处理的PET膜的脱模面上,用棒涂机涂布树脂(与制造例2相同),以100℃下10分钟干燥掉溶剂,然后以170℃下花1小时使树脂固化,得到了带树脂的PET膜。然后用盘形状的丝网版印刷银糊剂(CA-8590B、大研化学公司制),在100℃下干燥10分钟后,在150℃下固化1小时而形成了盘。
<电路的形成>
按照与盘部分部分重叠的方式用丝网印刷银糊剂(与制造例2相同),在100℃的烘箱中干燥10分钟,然后在150℃的烘箱中固化1小时,得到了伸缩性电路基板。
<部件安装>
通过与制造例1同样的方法安装了部件。
(制造例5)
通过与制造例1同样的方法得到了安装后的伸缩性电路基板。然后,通过喷雾方式从表面涂敷液状树脂(1B51NSLU、CHASE公司制)而形成覆盖物,再用设定为170℃左右的熨斗隔着膜(SHM107、Sheedom公司制)将基板背侧和聚酯材料的布进行了层叠。
(用途)
本实施方式的伸缩性电路基板具有兼顾高的伸缩性和安装性与密合性的特征,可以应用光学领域、电子领域、粘接领域、医疗领域等各种技术领域中的现有设备,因此在产业利用上非常有利。
特别是,其为维持充分的伸缩性且能够进行焊料安装的电路基板,因此非常适合作为用于例如贴片设备、可弯折的电子纸、有机EL显示器、可穿戴设备等中的电路基板。
特别是,为了用于医疗、运动等中的体征传感(vital sensing)等用途,作为附着在衣服等上的贴片设备有用。
在该情况下,优选本实施方式的电路基板中的电子部件至少具有与外部系统进行通信的功能和传感器功能。由此具有下述优点:可以在意识不到设备主体的情况下,通过外部系统确认设备的运行状况。或者,还优选包括通过来自外部系统的指示来驱动的系统。由此具有如下优点:可以由外部系统通过远程操作来进行设备动作的命令驱动。此外,也可以是具备具有上述全部功能的电子部件的设备。
本申请以2017年9月4日申请的美国临时申请62/553967为基础,其内容包含于本申请中。
为了表述本发明,上文中一边参照附图、具体例等一边通过上述实施方式对本发明进行了适当并充分的说明,但应该认识到本领域技术人员容易对上述实施方式进行变更和/或改良。因此,本领域技术人员实施的变形实施方式或改良实施方式,只要是没有脱离权利要求书中记载的权利要求的保护范围的水平,该变形实施方式或改良实施方式可解释为被包含在该权利要求的保护范围内。
产业上的可利用性
本发明在电子材料以及使用其的各种设备的相关技术领域中具有广泛的产业应用性。
Claims (16)
1.一种伸缩性电路基板,其特征在于包括:
伸缩性基材;
伸缩性布线;以及
盘部,与所述伸缩性基材接触。
2.根据权利要求1所述的伸缩性电路基板,其特征在于:
所述盘部由图案化的金属箔、或包含金属粒子的导电性墨的印刷物形成。
3.根据权利要求1或2所述的伸缩性电路基板,其特征在于:
所述盘部在其周缘具有连接所述伸缩性布线的连接部,
所述连接部的宽度比所述伸缩性布线的宽度窄。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的伸缩性电路基板,其特征在于:
所述伸缩性基材由热固化性树脂组合物形成。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的伸缩性电路基板,其特征在于:
所述伸缩性基材由软化点或熔点为140℃以上的热塑性树脂组合物形成。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的伸缩性电路基板,其特征在于:
所述伸缩性布线包含粘结剂树脂以及导电性粒子。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的伸缩性电路基板,其特征在于还包括:
第二绝缘层,层叠于所述伸缩性基材。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的伸缩性电路基板,其特征在于还包括:
第二导电层,在与所述伸缩性布线不同的层位置上。
9.根据权利要求8所述的伸缩性电路基板,其特征在于:
所述第二导电层与所述伸缩性布线进行了层间连接。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的伸缩性电路基板,其特征在于:
安装有电子部件。
11.根据权利要求7~10中任一项所述的伸缩性电路基板,其特征在于包括:
保护层。
12.根据权利要求10或11所述的伸缩性电路基板,其特征在于包括:
加强层。
13.根据权利要求12所述的伸缩性电路基板,其特征在于:
所述加强层为树脂组合物。
14.根据权利要求12所述的伸缩性电路基板,其特征在于:
所述加强层为树脂片。
15.一种贴片设备,其特征在于:
使用权利要求10~14中任一项所述的伸缩性电路基板,
所述电子部件至少具有与外部系统进行通信的功能、和传感器功能。
16.根据权利要求15所述的贴片设备,其特征在于包括:
系统,由来自外部系统的指示进行驱动。
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