TWI409985B

TWI409985B - 排線

Info

Publication number: TWI409985B
Application number: TW098100419A
Authority: TW
Inventors: Hiroshi Takamatsu; Takeo Kimura
Original assignee: Sony Chemicals & Information Device Corp
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2013-09-21
Also published as: US8440911B2; TW200941818A; US20110100673A1; JP2009170291A; WO2009090927A1; KR20100102662A; JP5213106B2; KR101160497B1

Description

排線

本發明是有關於一種排線，作為配設於各種電子機器製品內部之各種元件之中繼線路使用。

一直以來，個人電腦、薄型電視、印表機、掃描器等各種電子機器製品中，作為其內部配設之各種元件之中繼線路，大多使用排線。排線係使用所謂蝕刻法製造之軟性印刷電路基板(Flexible Print Circuit)類型，然而有高價，且製造基礎設備之方便上只能做出線路長1000mm以下之現狀，對大型化加速之薄型電視之對應有困難。

因此，取代軟性印刷電路基板類型之排線，使用所謂積層壓板法製造之軟性排線備受注目。軟性排線係由其優良之可撓性而可使用於可動部，與軟性印刷電路基板類型比較之製造成本較便宜，製品單價也較便宜之觀點，適用於寬廣之領域。

然而，軟性排線係習知未對特性阻抗等電氣特性要求。因此，軟性排線係例如第11圖所示，將中心導體101由既定之接著層102附著之聚對苯二甲二乙酯(Polyethylene terephthalate，PET)等之基材薄膜103從兩側夾裝，由積層壓板只將兩側之基材薄膜103接著，可滿足必要之方法。

對此，近年來，隨著薄型電視等實現畫質高精細化之各種電子機器製品開發，出現對信號傳送之高速化要求。又，其他電子機器製品中，也進入數位化，信號傳送之高速化為必要不可或缺之技術課題，特性阻抗、透過損失、眼狀圖開口率、非必要輻射(Electromagnetic Interference；以下稱為EMI)等，擔任信號傳送之信號強度方案之重要性急速升高。

為達到信號傳送之高速化，特性阻抗之控制為必須。近年來，控制特性阻抗之阻抗控制線路之市場供給開始，然而其性能向上自不待言，價格便宜也受期待。

在此，作為阻抗控制線路，例如第12圖所示，將中心導體201之周圍以誘電體202被覆，其周圍又以外部導體203被覆，最外層以既定之外被204絕緣被覆而形成同軸電纜。該同軸電纜係定位於高頻率特性之高消費模組，價格甚高。又，將複數同軸線配列之連接器附加支援器使用，線路長度偏離容易發生，由此起因而招致信號之傳播延遲。同軸電纜中，為抑制該線路長度之偏離而有製造上困難，必須全數檢查，因而招致製造成本之高漲化。因此，近年來，從低成本化之觀點，作為同軸電纜代替品之排線之阻抗控制線路備受注目。

作為排線之阻抗控制線路，係例如第13圖所示，在構成傳送路線之導體301及誘電體302之一面將接地303定位之微波傳輸帶構造，與例如第14圖所示，在構成傳送路線之導體401及誘電體402之兩面將接地403定位之傳輸帶構造。該微波傳輸帶構造及傳輸帶構造之阻抗控制線路，已經在市場導入，特別是微波傳輸帶構造，係在一部分薄型電視採用。

又，排線之阻抗控制線路中，為解決上述非必要輻射之問題，將雜訊之發生源由金屬之防護層封入而防止雜訊之洩漏。設置如此防護層之阻抗控制線路之相關技術，係記載於例如日本特許文獻1至日本特許文獻7等，藉由導電性接著劑將金屬箔貼附於外被作為防護材料之提案。

又，日本特許文獻8係揭示一種防護線路，在熱可撓性絕緣板之一面側將金屬箔附著之防護膠帶，在金屬箔外側兩折，並在線路外周面卷裝。

特許文獻1：日本特開2006-286318號公報

特許文獻2：日本特開2005-339833號公報

特許文獻3：日本特開2005-109160號公報

特許文獻4：日本特開2005-93367號公報

特許文獻5：日本特開2004-31141號公報

特許文獻6：日本特開2003-229695號公報

特許文獻7：日本特開平10-145080號公報

特許文獻8：日本特開昭60-254583號公報

然而，上述接地303只在傳送路線之一面設置之微波傳輸帶構造之阻抗控制線路，不能期待在與該接地303設置之面對向之面之輻射抑制。因此，微波傳輸帶構造之阻抗控制線路中，針對該輻射問題，在商品安裝上，產生對該種線路之採用旁觀之情況。

對此，傳輸帶構造之阻抗控制線路中，由兩面之接地403均作為防護層作用，得到輻射抑制適當之構造，但為在兩面設置作為外部導體之接地403而有招致線路厚度增加之問題，作為外部導體大多使用厚度未滿1μm之金屬蒸鍍層。然而，該傳輸帶構造之阻抗控制線路中，可進行特性阻抗之控制，但因金屬蒸鍍層之薄而使透過特性之劣化抑制困難。在此，傳輸帶構造之阻抗控制線路中，取代金屬蒸鍍層，使用金屬箔作為外部導體，達到透過特性之改善。然而，該傳輸帶構造之阻抗控制線路中，考慮到導體損失之影響，外部導體之厚度也必須要有數μm，因此也有可撓性與耐彎曲性大幅降低之問題。近年來，為滿足嚴格之電氣特性，線路厚度增加，可撓性與耐彎曲性也降低之傾向進行，使安裝於電子機器內部之配線無法進行軟化之問題現實化。

本發明係鑑於上述實情，其目的在於提供一種排線，由傳輸帶構造不損失優良之電氣特性，且可實現優良之可撓性及耐彎曲性，可提升成本表現。

本案發明人係為由既存之防護材料維持電氣特性，且提升可撓性與耐彎曲性，獨自發現由將使用習知單一種類金屬構成之防護材料之金屬層，利用具有導電性之柔軟素材而形成，電性恰如一體化之一層金屬層之功能，而達成本發明。

亦即，為達成上述目的之本發明之排線，係包括線路本體，包括以既定之間距配列之複數導體；接地層，設於該線路本體；以及防護材料，被覆該線路本體之表面而設置；其中該防護材料係具有在複數層金屬層之間藉由第一導電性接著層介裝而形成之金屬材料，最外層金屬層中之一層金屬層係與該接地層導通。

本發明之排線中，形成防護材料之金屬材料，係使用由柔軟之素材形成之第一導電性接著層與金屬層，藉由第一導電性接著層含有之導電性粒子，使該第一導電性接著層與金屬層電性接續。亦即，本發明之排線中，電性恰如一體化之一層金屬層之功能而形成金屬材料。

又，本發明之排線中，金屬層雖薄，仍可達到第一導電性接著層之電氣特性之維持，又，金屬材料全體之厚度雖厚，仍可由柔軟之素材形成之第一導電性接著層提升可撓性與耐彎曲性。

又，本發明之排線，係更包括具有與該線路本體之傳送路寬大略同寬，且作為從兩側夾裝該線路本體而設置之絕緣材料之空氣含有層；其中該空氣含有層係使用與該線路本體之傳送路寬大略同寬而切斷之不織布而構成；該防護層係被覆該空氣含有層之表面，且該線路本體兩端之端子部與該接地層導通而設置。

如此，本發明之排線，由使用作為絕緣材料功能之空氣含有層之不織布，與使用樹脂製絕緣材料之場合比較，可達成線路厚度之薄型化，可實現優良之可撓性與耐彎曲性。又，本發明之排線中，由導體之寬度及厚度與不織布之厚度變化，可任意調整誘電率，進行特性阻抗之控制。

本發明係由傳輸帶構造不損失優良之電氣特性，且可實現優良之可撓性及耐彎曲性之排線，可使用便宜之材料以既存之製程製造。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下請參照圖式，詳細說明本發明適用之具體實施例。

該實施例係作為在各種電子機器製品內部配設之各種元件之中繼線路而使用之軟性排線(Flexible Flat Cable；FFC)。特別是，該軟性排線係利用導電性接著劑形成擬似之一層金屬層，維持線路自體之可撓性與耐彎曲性，可實現與使用習知之金屬箔防護之排線同等之電氣特性。

又，以下所稱之金屬層，係指金屬箔與金屬蒸鍍層兩種之用語。

如第1圖平面圖，以及如第2圖之沿著第1圖中A-A之剖面圖所示，軟性排線1係包括以複數導體11以既定之間距平行配列之狀態，將該等導體11由以既定之接著層附著之第一絕緣材料12與第二絕緣材料13從兩側夾裝而施行積層壓板加工所構成之線路本體10。亦即，該線路本體10係作為傳輸帶構造之線路而構成。導體11係可使用施加例如錫鍍表面處理之軟銅製之物體。又，作為第一絕緣材料12與第二絕緣材料13，可分別使用在含有空孔之聚對苯二甲二乙酯形成之低誘電材料將既定之絕緣性接著層積層。又，作為絕緣性接著層，可使用環氧樹脂、丙烯樹脂、密胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚亞醯胺樹脂等結合樹脂，特別是，從接著強度與入手容易之觀點，使用環氧樹脂或丙烯樹脂較佳。

又，軟性排線1中，在線路本體10兩端之端子部設置有構成接地層之第一接地箔14及第二接地箔15。第一接地箔14及第二接地箔15，係分別例如第3圖所示，將金屬層20與丙烯系接著層21積層而構成，在丙烯系接著層21之下層提供貼著狀態之剝離紙22。又，作為金屬層20，金、銀、銅、鉛、其他良好導電性之金屬均可使用，特別是從電氣特性與入手容易之觀點，使用銅或鋁較佳。又，使用於丙烯系接著層21之甲基丙烯，可將單官能甲基丙烯、雙官能甲基丙烯、三官能基以上之多官能甲基丙烯等單獨或將兩種以上混合使用均可。該第一接地箔14及第二接地箔15，係分別藉由將剝離紙22剝離而顯露之丙烯系接著層21，從第一絕緣材料12與第二絕緣材料13之端部貼著於線路本體10之端子部。

又，軟性排線1中，將第一絕緣材料12與第二絕緣材料13之表面分別被覆，設有第一防護材料16與第二防護材料17。該第一防護材料16與第二防護材料17，係分別例如第4圖所示，將在導電性接著層31之兩面形成金屬層32、33之金屬材料，與基材薄膜之聚對苯二甲二乙酯薄膜34積層，又，與聚對苯二甲二乙酯薄膜34對向之面設有導電性接著層35。該第一防護材料16與第二防護材料17之金屬層32、33中之一層金屬層，係分別藉由導電性接著層35，與第一接地箔14及第二接地箔15導通而貼著。如此，第一防護材料16與第二防護材料17也作為接地之功能。又，作為導電性接著層31、35，可使用環氧樹脂、丙烯樹脂、密胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚亞醯胺樹脂等結合樹脂，特別是，從接著強度與入手容易之觀點，使用環氧樹脂或丙烯樹脂較佳。

如此結構之軟性排線1中，作為金屬材料30，使用形成導電性接著層31之兩面之金屬層之材料。換言之，第一防護材料16與第二防護材料17係分別具有在兩層金屬層32、33之間介裝導電性接著層31而形成之金屬材料30。

在此，導電性接著層31係使用異方性導電接著薄膜(Anisotropic Conductive Film；ACF)或異方性導電接著膏(Anisotropic Conductive Paste；ACP)等。這些異方性導電接著劑，係在結合樹脂中散布細微之導電性粒子作為素材，透過加壓及加熱，具有接著機能，且藉由導電性粒子而在厚度方向具有電性接續機能，而在與厚度方向垂直之方向具有絕緣機能。從電氣特性之觀點，導電性接著層31係使用厚度10μm～50μm較佳。

又，金屬層32、33係例如在導電性接著層31之兩面貼附之銅等金屬箔，在導電性接著層31之兩面蒸鍍之銀等金屬蒸鍍層，或是在導電性接著層31之兩面以金屬鍍上之金屬鍍層而形成。又，作為金屬層32、33，金、銀、銅、鉛、其他良好導電性之金屬均可使用，特別是從電氣特性與入手容易之觀點，使用銀較佳。又，從電氣特性之觀點或耐蝕性之觀點，金屬箔，金屬蒸鍍層，或金屬鍍層之種類中，使用金屬箔之金屬層32、33較佳。又，從電氣特性之觀點，金屬層32、33之厚度為0.05μm～0.5μm較佳。

如此之導電性接著層31與金屬層32、33形成之金屬材料30，藉由導電性接著層31含有之導電性粒子，將該導電性接著層31與金屬層32、33電性接續。亦即，軟性排線1中，形成電性恰如一體化之一層金屬層之功能之金屬材料30。

又，軟性排線1中，由使用金屬材料30而形成第一防護材料16與第二防護材料17，與使用習知只由金屬蒸鍍層作為防護層之防護材料比較，導電性接著層31之厚度比可較厚，可改善透過特性。又，軟性排線1中，金屬材料30之一部分係為樹脂與導電性粒子作為素材之導電性接著層31，即使該金屬材料30之厚度增厚，也可實現優良之可撓性與耐彎曲性。

亦即，軟性排線1，可控制特性阻抗自不待言，透過損失，眼狀圖開口率，非必要輻射(Electromagnetic Interference；以下稱為EMI)等，傳輸帶構造之優良電氣特性也無損，可實現優良之可撓性與耐彎曲性。又，軟性排線1，由使用導電性接著層31而形成金屬材料30，可便宜製造，可提升成本表現。又，軟性排線1，與既存之製程相同，可由熱積層壓板製造，由可使用便宜材料以既存之製程製造，可以既存之設備便宜製造。又，軟性排線1中，可由熱積層壓板製造而可長尺寸化，可實現高步留率。

如此之軟性排線1，例如進行高精細圖像傳送要求之筆記型個人電腦或薄型電視等，適用於信號高速傳送要求之各種電子機器製品極為適當。

又，本發明並不限定於上述之實施例。

例如，上述實施例中，係使用在導電性接著層之兩面形成金屬層之金屬材料而說明，然而，本發明也可使用由導電性接著層與金屬層交互積層，在複數層金屬層之間將導電性接著層介裝而形成之金屬材料，最外層金屬層中之一層金屬層係與第一接地箔及第二接地箔導通。然而，考慮電性之作為一層金屬層功能之目的，從電氣特性之觀點，金屬層為兩層之形態，亦即與上述金屬材料30相同之結構最佳。

又，上述實施例中，作為第一絕緣材料及第二絕緣材料，係以使用在含有空孔之聚對苯二甲二乙酯形成之低誘電材料將既定之絕緣性接著層積層而說明，然而，本發明也可由在傳送路線及誘電體設置空氣含有層，任意調整誘電率，而進行特性阻抗之控制。以下以如此之軟性排線之具體例，用第5圖及第6圖說明。

軟性排線40中，在線路本體10之兩側，由具有作為與該線路本體之傳送路寬大略同寬之空氣含有層之第一不織布41與第二不織布42夾裝。該第一不織布41與第二不織布42係分別以雙面膠等既定之兩面接著層43、44貼合之狀態，與線路本體10之傳送路寬大略同寬而切斷而提供，藉由該兩面接著層43、44在該線路本體10貼著而作為絕緣材料之功能。又，作為該第一不織布41與第二不織布42，可使用不易燃劑浸泡之纖維素、聚酯、聚醯胺、聚亞醯胺等纖維材料，特別是從耐熱性與不易燃性之觀點，使用不易燃劑浸泡之纖維素系或芳香族聚醯胺之材料較佳。

第一接地箔14及第二接地箔15，係分別藉由將剝離紙22剝離而顯露之丙烯系接著層21，從第一不織布41及第二不織布42之端部貼著於線路本體10之端子部。又，本發明提案之第一防護材料16及第二防護材料17，係分別被覆第一不織布41及第二不織布42各自之表面而設置。

如此之軟性排線40，係由使用作為絕緣材料之第一不織布41及第二不織布42，與軟性排線1比較可使線路厚度薄型化，可實現較優良之可撓性。

又，軟性排線40係不使用樹脂製之絕緣材料，而使用第一不織布41及第二不織布42，可大幅提升對彎曲時所受之應力之耐性。

又，軟性排線40係由導體11之寬度及厚度以及第一不織布41及第二不織布42之厚度變化，可任意調整誘電率，進行特性阻抗之控制，傳輸帶構造之優良電氣特性也無損。

又，軟性排線40係使用第一不織布41及第二不織布42，耐熱性優良，具有實用上之不易燃性，可對應於安裝該軟性排線40之電子機器之電路之高密度化而使發熱量增大之起因而起火之問題。

又，軟性排線40，與既存之製程相同，可由熱積層壓板製造。習知使用作為絕緣材料之樹脂之場合，由於該特性使熱積層壓板製造困難，必須進行熱壓著。該熱壓著係由於單片作業，對生產性及成本影響，有無法沿續市場要求等問題。對此，軟性排線40，可由熱積層壓板製造，可達到生產性提升及製造成本低廉化。

因此，本發明可在不脫離其旨趣之範圍適當變更。

[實施例]

以下以適用本發明之軟性排線之具體實施例，根據實驗結果做說明。

本案發明人係將上述導體11，第一絕緣材料12及第二絕緣材料13，第一接地箔14及第二接地箔15，以及第一防護材料16與第二防護材料17，使用如次表1所示之方法，作為實施例而製作如第7圖所示之軟性排線。

具體而言，該軟性排線中，導體11係使用寬0.25mm×厚0.040mm，由錫鍍施加表面處理之軟銅製之物體，以0.5mm之間距平行配列。又，作為第一絕緣材料12及第二絕緣材料13，係分別使用在厚度23μm之含有空孔之聚對苯二甲二乙酯形成之低誘電材料將厚度41μm之絕緣性接著層積層，而形成總厚度64μm之索尼化學&資訊設備社製之絕緣材料「F2100」。又，作為第一接地箔14及第二接地箔15，係分別如先前之第3圖所示，使用將厚度30μm之鋁形成之金屬層20與厚度10μm之丙烯系接著層積層，而形成總厚度40μm之索尼化學&資訊設備社製之絕緣材料「AL7080」。又，作為第一防護材料16與第二防護材料17，係分別如先前之第4圖所示，使用將在厚度20μm之導電性接著層31之兩面將作為金屬層32、33厚度0.1μm之銀層蒸鍍形成之金屬材料30，與厚度9μm之聚對苯二甲二乙酯薄膜34積層，又，與聚對苯二甲二乙酯薄膜34對向之面設置有厚度20μm之導電性接著層35，而形成總厚度49.2μm之防護材料。又，使用這些方法準備之材料，製作腳數為21，線路長度為1000mm之軟性排線。

又，本案發明人在上表1所示之方法中，將第一防護材料與第二防護材料之方法，以作為現在市場上導入之同樣之防護材料之軟性排線，作為比較例製作。

作為第一比較例製作之軟性排線，只使用金屬箔作為防護層，如次表2所示，作為第一防護材料與第二防護材料，使用在厚度12μm之銅箔設置厚度20μm之導電性接著層之總厚度32μm之防護材料。又，作為第二比較例製作之軟性排線，只使用金屬蒸鍍層作為防護層，如次表3所示，使用在厚度9μm之聚對苯二甲二乙酯薄膜蒸鍍厚度0.1μm之銀層之銀蒸鍍防護材料，設置厚度20μm之導電性接著層之總厚度29.1μm之防護材料。

本案發明人係使用作為實施例製作之軟性排線，由所謂TDR(Time Domain Reflectometry)法對差動阻抗測定。又，TDR法係可測定1MHz乃至30GHz之高頻帶域之電磁波，將其波形在時間軸上表示之手法。目標之差動阻抗係100Ω±10%。其測定結果如第8圖所示。

又，使用作為實施例製作之軟性排線，與作為比較例製作之軟性排線，測定所謂透過特性(S21)與眼狀圖。眼狀圖係在開始時間Tr：100ps，資料陣列：1Gbps之場合測定。透過特性(S21)之測定結果係如第9圖所示，眼狀圖之測定結果係如第10圖所示。

如第8圖所示，對作為實施例製作之軟性排線輸入兩系統之信號chI、ch2時之差動阻抗Zdiff係為94Ω，確認滿足目標之100Ω±10%。又，如第9圖所示，作為實施例製作之軟性排線之透過特性(S21)，在1GHz之信號之場合確認為-10dB/m，與比較例製作之軟性排線比較得到毫不遜色之結果。又，-10dB/m之透過特性(S21)之值，係與HDMI(High Definition Multimedia Interface)之透過特性(S21)之目標值相同。又，如第10圖所示，眼狀圖呈現良好之開口，確認沒有電氣特性之損失。

綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1、40．．．軟性排線

10．．．線路本體

11．．．導體

12．．．第一絕緣材料

13．．．第二絕緣材料

14．．．第一接地箔

15．．．第二接地箔

16．．．第一防護材料

17．．．第二防護材料

20．．．金屬層

21．．．丙烯系接著層

22．．．剝離紙

30．．．金屬材料

31、35．．．導電性接著層

32、33．．．金屬層

34．．．聚對苯二甲二乙酯薄膜

41．．．第一不織布

42．．．第二不織布

43、44．．．兩面接著層

第1圖係說明本發明之實施例所示之軟性排線結構之平面圖。

第2圖係說明本發明之實施例所示之軟性排線結構之剖面圖，沿著第1圖中A-A之剖面圖。

第3圖係說明本發明之實施例所示之軟性排線所設之第一接地箔及第二接地箔結構之剖面圖。

第4圖係說明本發明之實施例所示之排線所設之第一防護材料及第二防護材料結構之剖面圖。

第5圖係說明本發明之實施例所示之軟性排線之另一結構之平面圖。

第6圖係說明本發明之實施例所示之軟性排線之另一結構之剖面圖，沿著第5圖中A-A之剖面圖。

第7圖係說明本發明之實施例製作之排線結構之平面圖。

第8圖係使用第7圖所示之軟性排線對差動阻抗之測定結果之說明圖。

第9圖係使用第7圖所示之軟性排線與比較例製作之軟性排線對透過特性(S21)之測定結果之說明圖。

第10圖係使用第7圖所示之軟性排線與比較例製作之軟性排線對眼狀圖之測定結果之說明圖。

第11圖係說明習知軟性排線結構之剖面圖。

第12圖係同軸電纜之結構之說明圖。

第13圖係說明微波傳輸帶構造之軟性排線結構之剖面圖。

第14圖係說明傳輸帶構造之軟性排線結構之剖面圖。