CN100347794C - 柔性扁平电缆及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及柔性扁平电缆及其制造方法。该柔性扁平电缆是通过按在两端处剥露包括多个锡合金镀覆导体的导体单元的方式利用绝缘基材覆盖该导体单元来制备出的。所述制造方法包括以下步骤：制备导体单元，该导体单元包括这些锡合金镀覆导体和位于这些锡合金镀覆导体之间的绝缘体；在与锡合金镀覆层的熔点对应的温度下，对所制备的导体单元进行热处理；以及按在两端处剥露该导体单元的方式，以绝缘基材来覆盖经热处理的导体单元。

Description

柔性扁平电缆及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于连接在印刷电路板之间的柔性扁平电缆(FFC)。
背景技术
FFC用于连接在各种电子器件的印刷电路板之间。一侧剥露导体型FFC是本领域公知的。在这种一侧剥露导体型FFC中，以特定距离为间隔排布了多个导体，并在相邻导体之间放置了绝缘体，由此形成导体单元。随后，利用绝缘片来层压该导体单元的前后表面，然后，在两端处剥露该导体单元，并将加固带粘贴在其中一个表面上。
为了拥有更好的连接性能，在该导体的表面上进行金属镀覆。过去使用铅焊作为镀覆材料。然而，由于铅是有毒物质，所以无铅锡合金镀覆变得日益普遍。但是，这种无铅锡合金镀覆存在会产生晶须(whisker)的问题。
晶须是生成在镀覆表面上的须状结晶产物。晶须的生成是不希望的；这是因为晶须会导致导体短路。多种原因可以导致晶须的生成。例如，镀覆导体中的机械残余应力，或者镀覆表面与金属颗粒和/或湿度的反应所导致的化学腐蚀，都可能导致晶须的生成。
图1是制造传统FFC的方法的流程图。在步骤S1中，对导体材料进行压延，在经压延的导体材料上镀覆锡合金。在步骤S2中，使电流流经该导体材料，以对其进行热处理。该热处理抑制了晶须的生成。由于热处理，锡合金镀覆层重新结晶。在步骤S3中，在导体材料上形成多条狭缝(slit)，由此形成以预定间隔排布的多个导体。在步骤S4中，将绝缘带粘合在这些导体上，使得相邻导体之间存在绝缘带，然后将加固带粘合在两个端面之一上，由此形成了包括导体和绝缘带在内的导体单元。在步骤S5中，将绝缘片热粘合在该导体单元的前后表面上，由此将导体单元和绝缘片层压在一起。在步骤S6中，对FFC进行封装和运送。
日本特开2001-43743号公报公开了一种不同的方法。由锡铜合金镀覆柱状导体构成导体，该锡铜合金镀覆柱状导体具有位于导体束外周的锡铜合金镀覆层，所述锡铜合金镀覆层包括0.1至5.0重量百分比的铜，以及剩余重量百分比的锡和不可避免的杂质。这种导体抑制了晶须的生成，并提高了焊料的浸湿性。
在参照图1所说明的方法中，导体加工(步骤S3)和绝缘带的粘合(步骤S4)是在进行了热处理(步骤S2)之后进行的。导体加工(步骤S3)和绝缘带的粘合(步骤S4)包括诸如以下的处理：狭缝形成、切割以及对导体单元施加外部应力的挤压。该外部应力生成了晶须。
在日本特开2001-43743号公报所公开的方法中，导体材料的镀覆是复杂而且麻烦的处理。此外，该方法还需要执行导体加工(步骤S2)和绝缘带的粘合(步骤S4)。因为导体加工(步骤S2)和绝缘带的粘合(步骤S4)对导体单元施加了应力，所以总会生成晶须。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较少晶须的柔性扁平电缆。
根据本发明的一个方面，提供了一种柔性扁平电缆的制造方法，该柔性扁平电缆是通过按在两端处剥露包括多个锡合金镀覆导体的导体单元的方式利用绝缘基材来覆盖该导体单元而制备的，所述制造方法包括以下步骤：制备所述导体单元，该导体单元包括多个锡合金镀覆导体和位于这些锡合金镀覆导体之间的绝缘体；在与锡合金镀覆层的熔点对应的温度下，对所制备的导体单元进行热处理；以及按在两端处剥露经热处理的导体单元的方式，以绝缘基材覆盖该导体单元。
根据本发明的另一方面，通过以下步骤来制备柔性扁平电缆：执行制备导体单元的导体单元处理，所述导体单元包括多个锡合金镀覆导体和位于这些锡合金镀覆导体之间的绝缘体；以及执行覆盖处理，即按在两端处剥露该导体单元的方式，利用绝缘基材来覆盖该导体单元。通过在所述导体单元处理和所述覆盖处理之间对该导体单元进行热处理，来制备该导体单元。
通过以下结合附图的对于本发明的详细说明，本发明的其它目的、特征以及优点将得到具体阐述或者会变得明了。
附图说明
图1是传统FFC的制造方法的流程图；
图2A是FFC的外部结构的顶视图；
图2B是该FFC沿图2A的线A-A的剖视图；
图3是根据本发明实施例的制造FFC的方法的流程图；
图4的示意图用于说明传统FFC与根据本发明的FFC在生成晶须方面的比较。
具体实施方式
下面将参照附图来详细说明本发明的示例性实施例。本发明并不局限于这些实施例。
根据本发明，热处理(退火)是在导体加工和绝缘带的粘合之后并且层压之前执行的。在180℃至250℃的温度下执行该热处理，这一温度对应于锡合金镀覆层的熔点。在以下说明中，锡合金镀覆表示仅用锡或者锡合金来执行镀覆。
如果仅在导体加工和绝缘带的粘合之前执行该热处理，则这些步骤期间施加在导体单元上的外部应力会促进晶须的生成。不能在制造出FFC之后或层压步骤之后对作为覆盖FFC的导体单元的绝缘基材的绝缘片进行热处理，这是因为，该绝缘片通常具有低抗热性(例如，额定温度为80至110℃)
相反，在本发明中，由于热处理(退火)是在导体加工和绝缘带的粘合之后，以及层压之前执行的，所以并没有外部应力作用在该导体单元上，从而较之传统FFC生成了较少的晶须。
通常，在导体加工步骤的前一阶段对导体材料进行压延。将锡合金镀覆在经压延的导体材料上，然后对该导体组件进行加热。因此，在这种情况下，如果像本发明那样，恰在层压步骤之前执行热处理，则会在FFC的整个处理中执行两次热处理。当执行两次热处理时，较之按照传统技术的晶粒，锡合金镀覆表面上的晶粒变得更加微小。因此，抑制晶须的效果得以增强。
以下以一侧剥露导体型FFC作为示例来说明本发明的实施例。图2A是根据本发明的一侧剥露导体型FFC的顶视图，而图2B是沿图2A中所示的线A-A的剖视图。
如图2A和2B中所示，该FFC包括镀覆导体单元1、覆盖了该镀覆导体单元1的两个绝缘片(绝缘基材)4和4′，以及加固带5。
导电单元1包括以特定距离布置的多个导体(导线)2，以及相邻导体之间的绝缘体3。导体2是通过在导电材料上镀覆锡合金而制成的。导体单元1夹在绝缘片4和4′之间。可以用聚脂树脂来制备绝缘片4和4′。导体单元1的前表面的一部分是裸露的，即该部分没有被绝缘片覆盖。加固带5与导体单元1的后表面的一部分以及绝缘片4′的一部分相粘合。换句话说，仅在FFC的两端的前表面上设置了导体束。
图3是制造图2所示的FFC的方法的流程图。通常由导体制造商来执行步骤S100和S110。在步骤S100中，对导体材料进行压延，并在经压延的导体材料上镀覆锡合金。在步骤S110中，将镀锡的导体材料加热至约200℃。执行该热处理，以抑制晶须的生成。通过该热处理，锡合金镀覆层被重结晶。该热处理可以是退火，或者可以是通过使电流流至导体组件而进行加热。导体制造商制造出镀锡导体材料并将该镀锡导体材料卷绕成辊状。随后将这些成辊的导体材料交付给FFC制造商。
由FFC制造商来执行步骤S120至S160。在步骤S120中对导体进行处理。换句话说，对这些成辊的镀锡导体材料进行切割，以获得具有所需FFC长度的导体板，然后在该导体板上形成多个狭缝，以制备出具有多个以预定间隔布置的导体的导体单元。该导体单元为梳状。由于各个狭缝都是从一端延伸到另一端紧前面，所以导体未被分割开。
在步骤S130中，使用粘合剂将绝缘带粘合到形成有狭缝的导体单元上，由此在导体2之间提供了绝缘体3。切割并移除该导体单元的没有形成狭缝的另一端。将加固带5粘合在该导体单元的两端的背面上。在图2所示的FFC中，由于加固带5覆盖了绝缘片4的一端，所以当在层压步骤之后执行粘合加固带5的步骤时，可以更容易地制造出FFC。当形成了绝缘片4以覆盖加固带5的一端时，在层压步骤之前执行粘合加固层5的步骤。这样，就形成了由导体2和绝缘体3构成的该导体单元(镀覆导体单元)。
在步骤S140中，通过在180℃至250℃下进行预定时间的退火，对该镀覆导体单元进行热处理。结果，锡合金镀覆表面上的晶粒变得更加微小，由此增强了抑制晶须生成的效果。
在步骤S150中，在100℃或更低温度下，将作为绝缘基材的绝缘片4和4′热缩到经热处理的镀覆导体单元的前后表面上，由此将镀覆导体单元夹在(层压)在绝缘片4和4′之间。在此情况下，用绝缘基材4来覆盖导体单元，使得在一表面上露出导体单元，该表面与在镀覆导体单元的两端处粘合加固带5的表面相对。当在层压步骤之后要对加固带5进行粘合时，对绝缘片4和4′进行层压，使得在镀覆导体单元的两端处的前后面上都露出导体单元，此后在镀覆导体单元的两端处将加固带5粘合到一个表面上。对由此制造出的FFC进行运送(步骤S160)。
图4的示意图用于说明传统FFC与根据本实施例的FFC在晶须的生成方面的区别。在该实验中，具有经锡合金镀覆的50极(pole)导体的三个FFC通过预定连接器接合在一起。通过电子显微镜对十个接触点进行随机观察，检查是否出现晶须。晶须可以分为两类：晶须A和晶须B。晶须A是长度不小于50微米的晶须，而晶须B是长度不大于50微米的晶须。
在传统FFC中发现了两个晶须A和19个晶须B。另一方面，在根据本实施例的FFC中没有发现晶须A，并仅发现了一个晶须B。这样，在传统FFC中发现了21个晶须，而在根据本实施例的FFC中仅发现了一个晶须。因此，晶须减少了95％。换句话说，较之根据传统技术制造出的FFC，根据本实施例的FFC所生成的晶须的数量极少。可以认为通过再退火来抑制晶须的生成的效果非常好。
如上所述，根据本实施例，在导体加工步骤之前和即将开始层压步骤之前总共执行两次热处理。即将开始层压步骤之前，在180℃至250℃的温度下执行该热处理，这一温度对应于锡合金镀覆层的熔点。因此，较之仅在导体加工步骤之前进行热处理的传统技术，根据本实施例的技术在锡合金镀覆表面上提供了更微小的晶粒，这增强了抑制晶须生成的效果。此外，根据本实施例，由于热处理是在即将进行层压步骤之前执行的，而层压步骤之后不再进行对导体单元施加强应力的步骤，所以热处理所产生的抑制晶须生成的效果并未减弱。结果，较之根据传统技术的减少，可以显著减少晶须的生成。
尽管在本实施例中将本发明应用于一侧剥离导体型FFC，但是本发明还可以应用于一侧剥除了前表面而另一侧剥除了后表面的一种FFC。
尽管为了完全和清晰的公开而针对特定实施例说明了本发明，但是所附权利要求并不因此受到限定，而应该认为它是本领域技术人员可以想到的完全落入此处所基本教导的范围内的所有变型和另选结构。

Claims (6)

1、一种柔性扁平电缆的制造方法，该柔性扁平电缆是通过按在两端处剥露包括多个锡合金镀覆导体的导体单元的方式，利用绝缘基材覆盖所述导体单元来制备出的，所述制造方法包括以下步骤：
导体单元处理步骤，在该导体单元处理步骤中，制备所述导体单元，该导体单元包括所述多个锡合金镀覆导体和位于所述锡合金镀覆导体之间的绝缘体；
退火步骤，在该退火步骤中，在与锡合金镀覆层的熔点对应的温度下对所制备的导体单元进行热处理；以及
覆盖处理步骤，在该覆盖处理步骤中，按在两端处剥露经过热处理的导体单元的表面的方式，以所述绝缘基材覆盖所述导体单元。
2、根据权利要求1所述的制造方法，其中
所述锡合金镀覆层的熔点是180℃至250℃。
3、根据权利要求1或2所述的制造方法，其中
所述覆盖处理步骤包括以下步骤：利用所述绝缘基材在其额定温度下的热缩来以所述绝缘基材覆盖所述导体单元。
4、根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述导体单元处理步骤包括以下步骤：对锡合金镀覆导体材料进行热处理，并使用经热处理的锡合金镀覆导体材料来制备所述导体单元。
5、根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述绝缘基材的额定温度是100℃或更低。
6、一种通过执行根据权利要求1所述的制造方法而制备的柔性扁平电缆。
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