CN101421648A - 光电混载薄膜以及收放了它的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有高耐屈曲性的光电混载薄膜。具体地说，本发明涉及具有光波导薄膜以及在所述光波导薄膜上的导电布线薄膜的光电混载薄膜，所述光电混载薄膜在其两端部之间具有所述导电布线薄膜和所述光波导薄膜未被固定的隔离部，在该隔离部，所述光波导薄膜具有沿长度方向延伸的狭缝，并且该狭缝贯穿所述光波导薄膜。

Description

光电混载薄膜以及收放了它的电子设备

技术领域

本发明涉及由光波导薄膜和导电布线薄膜组成的光电混载薄膜。

背景技术

在手机等中，可挠性导电布线板(也称为‘导电布线薄膜’)跨过用铰链结合的两个部位配置而使用。在该铰链部，导电布线薄膜以与铰链的粗细相应的曲率半径卷在铰链轴等上配置。

但是，最近，对该铰链的旋转机构采用扭曲旋转等而变得复杂。即，由于导电布线薄膜在更严格的条件下屈曲，从而会有原来的导电布线不能忍耐在屈曲时产生的应力而破损等问题。

为了对应该问题，专利文献1中公布了在导电布线薄膜的应力集中部设置贯穿薄膜的狭缝的方法。然而，需要在极狭小的导电布线间的空间(例如0.1mm或其以下)中设置狭缝，加工上有困难。

另外，还提出了把导电布线薄膜做成复杂的形状的方法。但是，薄膜的面积变大，成本增加，或难以收放到电子设备等中。

但是把电传输变换成光传输的话，每根的传输速度提高，能够减少传输根数。结果，由于能够极大地减小布线薄膜的宽度，从而在严格的条件下屈曲也能够减少在薄膜上产生的应力。

作为进行光传输的部件已知的有光波导。在光波导中，使用具有光传播损失小、传输带宽广的特征的石英玻璃或多成分玻璃等无机材料。最近，由加工性和低成本性优良的高分子类材料组成的光波导引人注目。作为高分子光波导薄膜，提出了以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯之类透明性优良的高分子材料为芯，以比该芯材料折射率更低的高分子材料为包层材料的芯-包层结构组成的平板型光波导。此外，还提出了使用了耐热性和透明性优良的高分子材料即聚酰亚胺的低损耗平板型光波导(专利文献2)。这些光波导薄膜由于具有柔软性，从而被期待作为代替导电布线薄膜的材料。

在把光波导用于电子设备的场合，多数场合为了供电等而需要导电布线，从而需要光布线和导电布线。该场合，较好是使用光布线和导电布线为一体的挠性光电混载基板(也称为“光电混载薄膜”)。这是因为它有可能节省空间、薄型及小型化、以及提高组装作业性。

然而，即使在使用了光电混载薄膜的场合，伴随着电子设备的高性能化，导电布线数量变多。因此，薄膜的宽度变大而不能对应严厉的屈曲。因此，考虑在导电布线薄膜上设置狭缝或把薄膜的形状做得复杂，但如上所述并不是有效的解决办法。

即，期望成为直线等简单的形状，与此同时，在严厉的条件下屈曲也不破损，具有高耐屈曲性的光电混载薄膜。

专利文献1：特开2005-57259号公报

专利文献2：专利第2813713号

发明内容

发明所要解决的问题

根据以上，本发明以提供具有高耐屈曲性的光电混载薄膜为目的。

解决问题的方法

本发明者仔细探讨，结果发现，在屈曲或扭曲的部分隔离的光电混载薄膜中，通过在光波导薄膜上设置狭缝，能够提高薄膜的耐屈曲性，完成了本发明。

即，上述课题通过以下的本发明的光电混载薄膜以及收放了它的电子设备得以解决。

(1)一种光电混载薄膜，具有光波导薄膜以及在所述光电导薄膜上的导电布线薄膜，所述光电混载薄膜在其长度方向的两端部之间具有未固定所述导电布线薄膜和所述光波导薄膜的隔离部，在该隔离部，所述光波导薄膜具有沿长度方向延伸的狭缝，并且该狭缝贯通所述光波导薄膜。

(2)根据(1)所述的光电混载薄膜，在所述隔离部中的导电布线薄膜的长度方向的长度比在所述隔离部中的光波导薄膜的长度方向的长度更长。

(3)根据(1)或(2)所述的光电混载薄膜，所述狭缝横贯所述光波导薄膜的长度方向的两端而设置。

(4)一种收放有(1)～(3)任何一项所述的光电混载薄膜的电子设备，所述光电混载薄膜能在所述隔离部被屈曲或扭曲。

发明效果

根据本发明，能够提供具有高耐屈曲性的光电混载薄膜。

附图说明

图1A是表示本发明的光电混载薄膜的一个例子的立体图。

图1B是从相反侧观察图1A的光电混载薄膜的立体图。

图2是表示本发明的光电混载薄膜的制造方法的一个例子的图。

图3是表示扭曲试验的图。

图4是表示本发明的光电混载薄膜的制造方法的一个例子的图。

具体实施方式

1.关于光电混载薄膜

本发明的光电混载薄膜是具有光波导薄膜以及在所述光波导薄膜上的导电布线薄膜的光电混载薄膜，其特征在于，所述光电混载薄膜在其长度方向的两端部之间具有隔离部，在该隔离部，所述光波导薄膜具有狭缝，并且该狭缝贯穿上述光波导薄膜。

所谓光波导薄膜是指具有芯、包层，在芯中传播光的薄膜状的器件。所谓芯是指在光波导中主要传播光的高折射率的部分，所谓包层是指折射率比芯低的部分。光波导薄膜为了具有柔软性较好是用高分子材料形成。形成光波导薄膜的高分子材料并不限定，但其中较好是聚酰亚胺。

所谓导电布线薄膜是指在用高分子材料构成的绝缘体薄膜上具有导电层的部件。形成绝缘体薄膜的高分子材料并不特别限定，其中较好是聚酰亚胺。通常在导电布线薄膜的导电层上形成有导电布线图案，但也包含仅导电层设在绝缘体薄膜面上的构造。所谓导电布线图案是指导电布线回路，所谓图形刻蚀是指形成回路。导电层可以用铜等金属等设置，导电布线图案可以通过刻蚀金属等来设置。此外，也可以使用在导电胶等树脂中填充有导电体的物质来设置导电层以及导电布线图案。导电布线薄膜在单面或双面上有导电层即可。此外，在多层导电布线薄膜的场合，在内表面有导电层亦可。

图1表示本发明的光电混载薄膜的第一方式。在图1A中，1是光波导薄膜，2是在该光波导薄膜上层叠的导电布线薄膜，两者在两端部用粘接剂3固定。4是没有被固定的隔离部。光波导薄膜1具备在长度方向延伸的芯和包层(都未图示)。

所谓固定是指把光波导薄膜和导电布线薄膜紧紧地粘贴在一起来固定。固定的方法包括施加超声波或热来使两者融化固定的方法、用夹子等夹具机械地固定两者的方法、使两者嵌合来机械地固定的方法、用粘接剂使两者粘接的方法。

图1B是从背面侧所见的图1A的光电混载薄膜的立体图。在光波导薄膜1上沿长度方向设有贯穿光波导薄膜的狭缝5。

本发明的光电混载薄膜的形状并不特别限定，但较好是长度方向的长度为50～200mm，宽度为1～30mm。更好是长度方向的长度为80～150mm，宽度为1.5～3mm或7～15mm。在隔离部的光波导薄膜的厚度较好是10～200μm，更好是20～100μm。在隔离部的导电布线薄膜的厚度较好是20～80μm，更好是20～50μm。在本发明中，‘～’包含其两端的值。

本发明的光电混载薄膜由于具有隔离部，从而在光电混载薄膜屈曲或扭曲时，能够减小在该薄膜上产生的应力。结果，提高了对屈曲或扭曲的耐性。

所谓隔离部是指上述导电布线薄膜和上述光波导薄膜没有被固定的部分。光电混载薄膜在两端多固定有光波导薄膜和导电布线薄膜，在两端以外的部分两者被固定亦可。特别优选在光波导的光波导薄膜输入输出部或其附近两者被固定。在光波导薄膜输入输出部附近，在导电布线薄膜侧多搭载有光电转化元件等，这是因为光输入输出部和上述转化元件需要以高的位置精度配置。隔离部在光电混载薄膜的两端部之间的话，其位置并不特别限定。如后所述，本发明的光电混载薄膜在收放在电子设备中的状态下，其一部分有时会屈曲或扭曲。因此，在收放在电子设备等时能够屈曲或扭曲的位置，较好是存在有光电混载薄膜隔离部的一部分。即，收放在电子设备等中的光电混载薄膜在能够屈曲或扭曲的位置，较好是导电布线薄膜和光波导薄膜隔离开。隔离部在长度方向的长度与光电混载薄膜的形状有关，但较好是5～150mm。

对固定导电布线薄膜和光波导薄膜较好是如上所述使用粘接剂。在本发明中所用的粘接剂可以使用众所周知的粘接剂。例中包含环氧系粘接剂。

本发明的光电混载薄膜在上述隔离部中，在光电混载薄膜上设有狭缝。通过该狭缝和上述隔离部的协同效果，能够减小光电混载薄膜屈曲或扭曲时在薄膜产生的应力。即，高耐屈曲性极其优秀。

所谓狭缝是切槽，狭缝设置成贯穿光波导薄膜。狭缝的宽度较好是10～100μm。狭缝设置一个以上即可，但在光电混载薄膜的宽度大的场合，较好是设有多个。

狭缝可以仅在隔离部形成，也可以横贯光电混载薄膜的两端(长度方向整体)而形成。在光波导薄膜形成有2个以上芯的场合，优选在相邻的2根芯之间、横贯光电混载薄膜的两端设置狭缝。这是因为能够减少在芯中传导的光传播到别的芯，即所谓的串扰。

本发明的光电混载薄膜较好是在隔离部，导电布线薄膜2比光波导薄膜1在长度方向上更长。这是因为，导电布线薄膜2松弛，易于使光电混载薄膜屈曲。此外，在隔离部，导电布线薄膜2在长度方向的长度比光波导薄膜1的长度方向长度更长的话，薄膜被屈曲而在薄膜产生应力的场合，该应力集中在光波导薄膜1上。此时，光波导薄膜1如上所述，由于设置有狭缝，从而能够缓和应力，能够提高薄膜的耐屈曲性。在隔离部的导电布线薄膜与光波导薄膜的长度之差较好是0.1～5mm。

光波导薄膜的狭缝的形状可以是在平坦地静置光波导薄膜的状态下具有曲线部的形状，但在隔离部较好是直线状。这是因为，狭缝为曲线的场合，在屈曲光电混载薄膜时，被狭缝划分的光波导薄膜彼此之间有可能干涉。

再有，在隔离部，芯也较好是在长度方向直线状地形成。这是因为，芯为直线时，由于在屈曲或扭曲时没有应力集中点，能够进一步减少在芯上承担的负担。

2.关于光电混载薄膜的制造方法

其次，图2所示的是本发明的光电混载薄膜的制造方法的一个例子。首先，准备具有芯10和包层11的光波导薄膜1。其次，在光波导薄膜1的表面，在隔离部以外的部分涂敷粘接剂3(图2A)。涂敷粘接剂的工序并不特别限定，较好是在光波导薄膜1表面做成隔离部的部分用别的薄膜等进行覆盖并涂敷。

接下来准备由铜图案21施以导电布线的导电布线薄膜2，用热压印把导电布线薄膜2和光波导薄膜1粘接起来(图2B)。在压印时，使导电布线2松弛而重合，仅粘接的地方加压和加热的话，就得到导电布线薄膜2松弛的光电混载薄膜。

此外，在导电布线薄膜2的热膨胀系数比光波导薄膜1更小时，即使不使导电布线薄膜2松弛来设置，让两者重合对全体热压印的话，也能够形成热膨胀系数小的导电布线薄膜2松弛的光电混载薄膜。

在这样所得到的光电混载薄膜的光波导薄膜1上设置狭缝5。狭缝的设置方法并不特别限定，较好是使用切割锯。例如，使光波导薄膜1在上来设置切割装置。把切割刀片调整到能够仅切断光波导薄膜1的高度进行切削加工的话，就能够设置贯穿光波导薄膜1的狭缝5。狭缝5可以横贯光波导薄膜1长度方向的两端，也可以仅在隔离部设置。图2表示狭缝5横贯长度方向两端设置的光电混载薄膜。图2C是从端面所见的光电混载薄膜的剖视图，图2D是在隔离部切断光电混载薄膜时的剖视图。

光电混载薄膜也可以是预先制造大面积的光电混载薄膜，在其之上如上所述设置狭缝，接着通过切割锯或模具外形加工等，切出所希望的大小来制造。

此外，光电混载薄膜也可以是把多种元件安装到导电布线薄膜2上，再用连接器与外部基板连接。

光电混载薄膜的导电布线薄膜和光波导薄膜在端部固定的场合，能够通过把该端部插入连接器连接部来与连接器连接。此外，在端部没有被固定的场合，通过把端部放入连接器连接部，能够使导电布线薄膜和光波导薄膜固定，同时与连接器连接。

本发明的光电混载薄膜用于以手机为主的电子设备。收放在电子设备中的光电混载薄膜在其隔离部能够屈曲或扭曲。所谓能够屈曲，是指电子设备被使用时收放在内部的光电混载薄膜能够成为折弯的状态。所谓能够扭曲是指电子设备被使用时，收放在内部的光电混载薄膜能够成为扭转的状态。所谓扭曲，是屈曲的一种方式，也把扭曲称为扭转屈曲。本发明的光电混载薄膜由于具有优良的高耐屈曲性，从而适合于在手机等的铰链部的轴上卷起来用的场合等。

实施例

(扭曲试验)

扭曲试验是如图3所示那样把样品的两端固定在固定夹具70、71上，通过将其一端以样品为旋转轴反复扭曲旋转来进行。扭曲角度设为在从铅直正上方观察样品时，顺时针、反时针旋转180度。通过试验，以样品72断裂前的次数为耐扭曲次数。固定夹具间的距离a为10mm，扭曲处的样品的宽度为2.5mm。

(滑动屈曲试验)

滑动屈曲试验是使用基于JIS C 5016 8.6(耐屈曲性)的装置，在刀片间隔4mm、滑动速度500rpm、冲程30mm来进行的。通过本试验测定了光电混载薄膜断裂前的次数。

(实施例1：图4中所示的光电混载薄膜)

在5英寸硅晶圆上旋涂上2，2双(3，4-二羧基苯基六氟丙烷二酐)(6FDA)和2，2-双(三氟甲基)-4，4’-二氨基联苯(TFDB)的聚酰胺溶液(日立化成公司制的OPI-N1005)，热处理后得到20μm厚的包层13。

其次，在该薄膜上旋涂上6FDA和TFDB以及6FDA和4，4’-二氨基二苯醚(ODA)的共聚聚酰胺酸溶液(日立化成公司制的OPI-N3405)，热处理后得到80μm厚的芯层12。

再在之上涂上6FDA/TFDB的聚酰胺溶液(日立化成公司制的OPI-N1005)使之热处理后为7μm厚，热处理后得到包层14。然后，把层叠有这些聚酰亚胺薄膜的硅晶圆浸在氟酸水溶液中，从硅晶圆上剥离薄膜。这样，制造了按包层13、芯层12、包层14的顺序层叠的由聚酰亚胺组成的三层薄膜8(光电混载薄膜前驱体)(图4A)。其次，把该三层薄膜8切成100mm×100mm见方。

用涂敷器将环氧树脂系粘接剂(三井化学公司制エポツクス(注册商标)-AH357)以使其干燥后为15μm的方式涂敷在比100mm×100mm大的脱模处理完的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)上。把涂敷过的膜在100℃暂时干燥10分钟，在上述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜之上制作了100mm×100mm的粘接剂薄膜。用切刀把该薄膜中央部的40mm×100mm的量，连聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜一起切取。用粘接层压装置把切取中央部分的上述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜层叠在上述三层薄膜8之上。此时，作成在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上成膜的粘接层与上述三层薄膜8的厚的包层13接触，并且，作成使粘接薄膜最外侧的长边与上述三层薄膜8的边重合。接着，剥离聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，在上述三层薄膜8之上设置粘接层3(图4B)。

其次，把12.5μm的聚酰亚胺薄膜22做成基底薄膜，准备好具备覆盖薄膜23和铜图案21的100mm×100mm的导电布线薄膜2。把该导电布线薄膜2和设置了上述粘接层的三层薄膜8在160℃、约2MPa热压印粘接(图4C)，得到层叠体。然后，把该层叠体冷却到室温，得到中央的约40mm×100mm部分隔离的层叠薄膜。所得到的层叠薄膜向导电布线薄膜2侧凸出弯曲。由此可知，导电布线薄膜2侧在隔离部比三层薄膜8更长。并且，握住层叠薄膜的两端轻轻地向上下垂直方向拉伸时，导电布线薄膜2松弛。

把所得到的100mm×100mm的层叠薄膜以三层薄膜8在上的方式放置到切割锯上，在三层薄膜8上形成用于形成狭缝和芯的槽。本实施例的场合，槽被设置成与层叠薄膜的隔离部(40mm×100mm)的短方向平行。首先，切割刀片贯穿三层薄膜8的包层14和芯层12，以在包层13内停住的条件，形成2条直线状的槽61、62。同样地，在稍稍离开槽62的地方再设置2条直线状的槽63、64，在被槽61和槽62夹住的部分、以及槽63和槽64夹住的部分形成对光进行导波的芯10。在本例中，由于使用刀片宽度为30μm的切割刀片，通过使槽61和槽62的间隔、以及槽63和槽64的间隔为130μm，能够形成被两槽夹住的约100μm宽的芯10。这样，能够把三层薄膜做成芯图形刻蚀了的光波导薄膜，可形成挠性光电混载基板。

其次，在从槽62离开130μm的地方，通过切割而在光波导薄膜1上与上述槽62平行地形成狭缝5。使切割刀片一直到达包层13和粘接剂层3的界面。这样，形成了贯穿光波导薄膜1的狭缝5。

把形成了狭缝5的上述薄膜，通过切割加工，切断成宽2.5mm以及长90mm的尺寸，得到在长度方向具有40mm长的隔离部的光电混载薄膜。此时，狭缝5大致为宽度的中心。图4D表示从单片化的光电混载薄膜的端面所见的图，图4E表示在隔离部切断的剖视图。如图所示，狭缝5设置成贯穿光波导薄膜。

在该光电混载薄膜的隔离部中的导电布线薄膜2和光波导薄膜1的长度方向的长度之差为0.5mm。用该薄膜进行扭曲试验，耐久次数为10万次。此外，进行没有扭曲的滑动屈曲试验，确认耐5万次。

(实施例2)

与实施例1同样地，准备100mm×100mm的三层薄膜8。在与导电布线薄膜2层叠之前，用切割刀片从三层薄膜8的包层14侧与实施例1同样地形成4个槽。槽设置成其底部在包层13内。为了形成芯，相邻的2个槽的间隔做成130μm，被两个槽夹住的芯10的宽度约为100μm。这样，形成光波导薄膜1。

在光波导薄膜1中央的40mm×100mm区域以外的部分粘贴粘接胶带(索尼化学公司制T4100)。在本例中，使未粘贴粘接胶带的区域的短方向(40mm)和上述槽平行。在室温下，以导电布线薄膜2不松弛的方式将其贴合在该粘接胶带之上。把这样得到的层叠物放置到切割锯上，在离开形成芯用的槽130μm的地方沿着芯形成贯穿光波导薄膜的狭缝5。

把形成了狭缝5的光电混载薄膜通过切割加工切出2.5mm宽、90mm长的形状，得到具备狭缝的单片化的光电混载薄膜。此时狭缝5大致为宽度的中心。

进行了该光电混载薄膜的扭曲试验，耐久次数为5万次。

(实施例3)

与实施例2同样地，准备好具备槽的100mm×100mm的光波导薄膜1。在该薄膜1中央的80mm×100mm区域以外的部分粘贴粘接胶带。在室温下，以导电布线薄膜2松弛的方式将其贴合在光波导薄膜1之上，得到光电混载薄膜。此时，光电混载薄膜的隔离部(80mm×100mm)在短方向上的导电布线薄膜2的长度比光波导薄膜1的长度要长2mm。接着，与实施例2同样地，在光电混载薄膜上设置狭缝，得到单片化成2.5mm宽、90mm长的光电混载薄膜。此时狭缝5大致为宽度的中心。

用该薄膜进行了扭曲试验，结果耐久次数为17万次以上。此外，进行了不伴随扭曲的滑动屈曲试验，结果确认使导电布线薄膜在外侧，可耐5万次的次数。

(比较例1)

与实施例1同样地，得到在隔离部导电布线薄膜2松弛的层叠薄膜。把所得到的层叠薄膜以三层薄膜8在上面的方式设置在切割锯上，与实施例1同样地形成用于形成芯的槽。其次，通过切割加工，切出2.5mm宽、90mm长的形状，得到单片化的光电混载薄膜。所得到的光电混载薄膜尽管导电布线薄膜2在隔离部松弛，但在光波导薄膜上没有设置狭缝。

进行了该光电混载薄膜的扭曲试验，耐久次数为5千次。

(比较例2)

与实施例2同样地得到具有隔离部的光电混载薄膜。其次，通过切割加工，切出2.5mm宽、90mm长的形状，得到单片化的光电混载薄膜。所得到的光电混载薄膜尽管导电布线薄膜2在隔离部松弛，但在光波导薄膜上没有设置狭缝。

进行了该光电混载薄膜的扭曲试验，耐久次数为5千次。此外，使用该光电混载薄膜进行没有扭曲的滑动屈曲试验，确认耐5万次屈曲。

产业上利用的可能性

本发明的光电混载薄膜用于需要光布线的电子设备。特别地，由于具有优良的高耐屈曲性，从而对在狭窄的空间屈曲并扭曲而收放的电子设备等中有用。

本申请主张基于2006年5月12日申请的申请编号JP2006-134495的优先权。在该申请说明书以及附图中记载的内容都在本申请书中被援用。

符号说明：

1—光电混载薄膜；10—芯；11—包层；2—导电布线薄膜；21—铜图案；22—聚酰亚胺薄膜；23—覆盖薄膜；3—粘接剂；4—隔离部；5—狭缝；61—槽；62—槽；63—槽；64—槽；70—固定夹具；71—固定夹具；72—样品；8—三层薄膜。

Claims (4)

1.一种光电混载薄膜，具有光波导薄膜以及在所述光电导薄膜上的导电布线薄膜，其特征在于，

所述光电混载薄膜在其长度方向的两端部之间具有所述导电布线薄膜和所述光波导薄膜未被固定的隔离部，在该隔离部，所述光波导薄膜具有沿长度方向延伸的狭缝，并且该狭缝贯通所述光波导薄膜。

2.根据权利要求1所述的光电混载薄膜，其特征在于，

在所述隔离部中的导电布线薄膜的长度方向的长度比在所述隔离部中的光波导薄膜的长度方向的长度更长。

3.根据权利要求1所述的光电混载薄膜，其特征在于，

所述狭缝横贯所述光波导薄膜的长度方向的两端而设置。

4.一种电子设备，收放有权利要求1所述的光电混载薄膜，其特征在于，

所述光电混载薄膜能在所述隔离部被屈曲或扭曲。

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