CN101547553A - 柔性印刷电路板和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种柔性印刷电路板及电子设备。根据一个实施例，将多个导电膏填充开口(CH)设置在覆盖层(30)中以对准导电图部分(21)，以及通过在多个导电膏填充开口(CH)中填充导电膏形成多个导电部分(41)以将金属层(40)导电地连接至导电图部分(21)。

Description

柔性印刷电路板和电子设备
技术领域
本发明的一个实施例涉及一种配置为传输高频信号的柔性印刷电路板，以及涉及一种电子设备。
背景技术
柔性印刷电路板常被用于信息处理设备；柔性印刷电路板能够在弯曲的条件下被安装在信息处理设备的壳体内，并提供高度的可配置度。随着增加的信息处理设备的处理速度以及增加的设备中的电路密度，考虑到从微波(UHF)带至厘米波(SHF)带，以及进一步从厘米波带至毫米波(EHF)带的变化，即使对于安装在设备的壳体内的柔性印刷电路板，也存在对用于考虑传输损耗的高频带信号的印刷电路系统的传输线形成技术的需求。
对于具有较低信号传输率的电路，往往使用单端传输线。为了以至少几百MHz的高频带传输信号，经常使用传输线，通过该传输线基于减低的信号电压与差分传输方案的结合来传输信号。
具有基于差分传输方案的传输线的传统的柔性印刷电路板包括涂覆有导电膏(举例来说，银膏)以便形成具有额定量阻抗的差分信号传输通路的接地(GND)层。在基于差分传输方案的信号传输通路上传输的信号越来越地多地使用高频带。因此存在形成与毫米波带适应的信号传输线的需要。如果通过其传输这样的高频带信号(举例来说，大约几百Mbps的信号)的传输线由包括如上所述的导电膏以及由铜制成的印制电路层的接地层形成，则传输损耗增加。
在公知的柔性印刷电路板中用于接地层的导电膏具有大约100至50μΩ·cm的体积电阻率。导电膏的电阻(接地侧的电阻)可能引起对于高频信号的在传输端的信号传输损耗。然而，以基于差分信号传输的电流信号传输率，举例来说，对于串行ATA(SATA-1；1.5Gbps)，形成作为普通电路工作的信号传输通路。然而，对于具有较高信号传输率的串行ATA-2(SATA-2；3Gbps)或者更快的信号传输，信号传输损耗与频带一致地进一步增加。这妨碍正常信号传输的保障。
因此，已经做出努力以构建使用代替上述导电膏的具有更低体积电阻率的金属纳米膏(nanopaste)(举例来说，银纳米膏)的接地层。然而，通过从湿的纳米膏挥发溶剂来形成金属膜。因此，为了均匀地填充电流覆盖层开口(举例来说，具有大约0.8至1mm的孔径)需要涂布大量的膏(至大约40至50nm的厚度)。涂布的大量的纳米膏可能改变成品厚度。结果是，当纳米膏干燥和成形后，当纳米膏收缩时很可能出现裂纹(当成品厚度超过10微米时裂纹很可能出现)。
作为构建如上所述的高频传输线的柔性印刷电路技术，一种柔性印刷电路板结构是为人熟知的，该柔性印刷电路包括屏蔽层，每一个屏蔽层都包括导电粘合剂以及金属箔，并被设置在信号层的相反表面中对应的一个表面上，每一个屏蔽层都被连接至具有导电粘合剂的接地电路，举例来说，如日本专利申请公开公报No.8-125380所示。然而，具有在相反的表面上的屏蔽层的柔性印刷电路板结构较厚因此不适合用于包含限定通路的构造的规范。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够避免沿着其传输高频带信号的传输线中可能的传输损耗的柔性印刷电路板和电子设备。
一般说来，根据本发明的一个实施例，提供有一种柔性印刷电路板，包括：基底层，形成在所述基底层上的信号层，覆盖所述信号层的覆盖层，设置在所述信号层中的导电图部分，形成在所述覆盖层上的金属层，形成在金属层上的保护层，设置在所述覆盖层中以对准所述导电图部分的多个导电膏填充开口，以及通过在所述多个导电膏填充开口中填充导电膏而形成以将所述金属层导电连接至所述导电图部分的多个导电部分。
本发明的其他目的和优点将在下面的说明中阐明，并且部分内容在说明书中是显而易见的，或可通过实施本发明获悉。本发明的目的及优点可通过下文具体指出的手段和组合来实现和获得。
附图说明
结合在说明书中并构成说明书一部分的附图用于说明本发明的具体实施方式，并与上述总体说明和下述实施方式的详细说明一起对本发明的原理进行说明。
图1是显示根据本发明的第一实施例的柔性印刷电路板的基本部份的构造的示范性侧视剖面图；
图2是显示根据本发明的第一实施例的柔性印刷电路板的基本部份的构造的示范性平面图；
图3是显示柔性印刷电路板的部分的示范性放大平面图；
图4是显示制造根据本发明的第一实施例的柔性印刷电路板的步骤A的示范性侧视剖面图；
图5是显示制造根据本发明的第一实施例的柔性印刷电路板的步骤B的示范性侧视剖面图；
图6是显示制造根据本发明的第一实施例的柔性印刷电路板的步骤C的示范性侧视剖面图；
图7是显示制造根据本发明的第一实施例的柔性印刷电路板的步骤D的示范性侧视剖面图；
图8是显示根据本发明的第二实施例的便携式计算机的外观的示范性立体图；
图9是显示根据本发明的第二实施例的便携式计算机的主体，其中键盘从主体移除的状态的示范性立体图；
图10是合并进根据本发明的第二实施例的便携式计算机中的硬盘驱动器以及保持硬盘驱动器的外壳的斜向上观察的示范性立体图；
图11是设置在根据本发明的第二实施例的便携式计算机中的硬盘驱动器和支撑硬盘驱动器的外壳的斜向下观察的示范性立体图；
图12是图解柔性印刷电路板如何被排布在根据本发明的第二实施例的便携式计算机中的示范性侧视图；以及
图13是显示根据本发明的第二实施例的便携式计算机的主体的部分，其中键盘，硬盘驱动器和外壳从主体移除的状态的示范性立体图。
具体实施方式
在下文将参考附图描述根据本发明的各种实施例。
<第一实施例>
图1是显示根据本发明的第一实施例的柔性印刷电路板的基本部分的侧视剖面图。图2是显示柔性印刷电路板的构造的平面图。图3是显示图2中显示的柔性印刷电路板的部分的放大平面图。图1的侧视剖面图是沿图3中所示的I-I线获得的。图3是图2中所示的构造的部分1s的放大图。
如图1所示，根据第一实施例的柔性印刷电路板1A包括基底层10，形成在基底层10上的信号层20，覆盖信号层20的覆盖层30，形成在覆盖层30上的金属层40，以及形成在金属层40上的保护层50，设置在信号层20中的导电图部分21，在对应于覆盖层30中的导电图部分21的表面部分中、每一个都以点的形式成形的由开口制成的多个导电膏填充开口CH，以及每一个都包括填充在导电膏填充开口CH中以将金属层40导电连接至导电图部分21的多个导电部分41。
在上述构造中，导电图部分21由形成用于DC电源的电流通路的接地线构成。将信息处理元件的传输端连接在一起的连接信号传输线22a和22b在信号层20中以其中接地线21沿着信号传输线22a和22b延伸的布图(pattern layout)形成。金属层40形成用于信号传输线22a和22b的接地层。
在图1所示的构造中，如上所述，基底层10包括基底层聚酰亚胺11以及基底层粘合剂12。基底层粘合剂12的表面与信号层20的图案形成表面对应以形成具有铜图案的迹线层(trace layer)。
信号层20包括形成在用作绝缘基底的基底层10的基底层粘合剂12上的导电图部分21和信号传输线22a和22b。导电图部分21构成对DC电源形成电流通路的接地线。如图2中所示，在其中接地线21沿着信号传输线22a和22b延伸的布图中，接地线21与信号传输线22a和22b一起向传输端延伸。在本实施方式中，在基底层10(基底层粘合剂12的表面)上将信号传输线22a和22b布置为两根平行迹线(铜图案)，以基于差分传输方案(即，差分信号传输通路)形成信号传输通路。在图3所示的布图中，接地线21被设置在差分信号传输线22a和22b的每一个相对侧以便以离开差分信号传输线22a和22b给定距离地沿着差分信号传输线22a和22b延伸。信号层20具有这样的布图，在其中除接地线21和差分信号传输线22a和22b之外，有多个包括差不多彼此平行的单端型传输线的多个传输线布图。
如图3所示，将多个导电部分41以预定间隔设置在接地线21上，其中通过在相应的导电膏填充开口CH中填充导电膏形成多个导电部分41的每一个，导电膏填充开口CH形成在覆盖层30作为开口。导电部分41利用固态柱状导体将接地线21和金属层40导电地连接在一起。如图1所示，导电部分41封闭形成在覆盖层30中的导电膏填充开口CH以在覆盖层30中的覆盖层聚酰亚胺31的部分上形成平坦凸缘部分41f。金属层40将覆盖层30和凸缘部分41f一起覆盖。
覆盖层30包括覆盖层聚酰亚胺31和覆盖层粘合剂32。覆盖层30涂覆有金属层40，而金属层40涂覆有保护层34。
金属层40为形成在信号层20中的信号传输线22a和22b形成接地层和电磁屏蔽层。金属层40包括低体积电阻率(大约几μΩ·cm)的银纳米膏制成的金属膜42。金属膜42形成在覆盖层30的表面上以具有至多10μm的膜厚度。
形成在导电部分41的顶部的凸缘部分41f以点的形式被凸出地设置在覆盖层30的表面上。金属膜42是薄膜，具有至多10μm的膜厚度并具有平坦表面，被形成在覆盖层30的表面上以致由凸缘部分41f覆盖金属膜42的部分形成更薄的膜。
保护层50包括外涂层34。保护层50覆盖使用银纳米膏形成的金属层40的上表面和侧面。
如上所述，将导电膏填充在覆盖层30中形成的导电膏填充开口CH中以形成将接地线21和金属层40导电地连接在一起的导电部分41。因此，能够容易地使至多10μm的膜厚度的金属膜42形成在金属层40中，以及使用具有低体积电阻率的银纳米膏形成金属膜42并使其承受差分信号传输线22a和22b上减少的传输损耗。使用银纳米膏形成的金属膜42，构成为差分信号传输线22a和22b在传输线22a和22b的整体长度上提供低电阻的接地图案，以形成减小传输损耗的接地层。
如此，能够提供单面屏蔽结构的柔性印刷电路板1A，其可适当地应用于，举例来说符合诸如串行ATA-2(SATA2；3Gbps)和串行ATA-3(SATA-3；6Gbps)的串行ATA标准或其他等效的标准或者更快的信号传输。此外，能够提供被适当地应用于狭窄间隙(对应于除去组件安装区的整体空间的狭窄间隙部分)的单面屏蔽结构的柔性印刷电路板1A。
另外，能够使形成金属层40的涂布的纳米膏的数量最小化。如此能够提高制造产率，并减小的膜厚度能够妨碍接地层开裂，允许柔韧性提高。用于金属膜42的纳米膏不限于银纳米膏，而可以是低体积电阻率的任何纳米膏，举例来说，由银纳米颗粒混合金纳米颗粒制成的纳米膏。
图4至图7显示在柔性印刷电路板1A中形成导电部分41的处理。将参照图4到图7并且也参照图1到图3说明该处理。
如图1到图3所示，根据设计的布图，将接地线21的图案和差分信号传输线22a和22b形成在信号层20中，该信号层20设置在包括基底聚酰亚胺11和基底层胶合剂12的基底层10上。基于布图，在包括覆盖层聚酰亚胺31和覆盖层粘合剂32的覆盖层30中以预定的间隔与接地线21对准设置多个导电膏填充开口CH。通过用激光束，钻等切割覆盖层30的部分来设置导电膏填充开口CH。
在图4中所示的步骤A中，将包括覆盖层聚酰亚胺31和覆盖层粘合剂32的覆盖层30形成在包括基底聚酰亚胺11和基底层胶合剂12的基底层10上。具体地说，将基底层10的基底层胶合剂12接合至覆盖层30的覆盖层粘合剂32，以将信号层20插入基底层10和覆盖层30之间。在基底层10上形成的覆盖层30中，在信号层20中形成的接地线21的图案表面从覆盖层30中钻出的导电膏填充开口CH被部分地暴露。
在图5中显示的步骤B中，将导电膏Pa填充进导电膏填充开口CH中，从其处接地线21的图案表面被部分地暴露，借此在导电膏填充开口CH中形成导电部分41。具体地说，使用丝网印刷方法来将确定数量的导电膏Pa填充进导电膏填充开口CH中以致导电膏从覆盖层聚酰亚胺31立起，借此形成包括覆盖层聚酰亚胺31的部分上的扁平凸缘41f的导电部分41。各种导电膏可应用作为可应用的导电膏Pa。导电膏Pa可以是银膏、金银膏、银粉和银纳米颗粒掺合制成的混合膏等。
在图6所示的步骤C中，将包括金属膜42的金属层40形成在导电部分41和覆盖层30上。具体地说，通过丝网印刷方法或者喷墨方法将银纳米膏Pb涂覆在覆盖层30的覆盖层聚酰亚胺31上。然后通过干燥和硬化对银纳米膏Pb进行处理，以将至多10μm厚度的金属膜42形成在覆盖层30的覆盖层聚酰亚胺31上。
使用银纳米膏Pb形成的金属膜42构成接地层，该接地层形成用于设置在信号层20中的差分信号传输线22a和22b的接地图案。
在图7所示的步骤D中，形成在覆盖层30的覆盖层聚酰亚胺31上的金属膜42的表面和端部涂覆有包括外涂层34的保护层50。
通过上述步骤，形成固态柱状的导电部分41，其以点的形式在多个位置将接地线21和金属层40导电地连接在一起。
在上述步骤中，通过银纳米膏的涂覆形成被导电连接至导电部分41的薄金属膜42。作为替代，可以通过溅射镀膜或者金属箔与粘合剂的接合，使用，举例来说诸如铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、铝(Al)或者镍(Ni)的金属，或者这些金属中任意的合金作为材料(靶)，来形成金属膜42。
<第二实施例>
图8至图13显示根据本发明的第二实施例的电子设备的构造，该电子设备包括作为组件的根据如上所述的本发明的第一实施例的柔性印刷电路板1A。
图8至图13显示的电子设备实现使用图1到图7所示的柔性印刷电路板1A，并基于串行ATA-2(SATA-2)在母板和硬盘驱动器(HDD)之间传输信号的便携式计算机。
图8显示笔记本型便携式计算机100。便携式计算机100包括主体102和显示单元103。
如图8所示，主体102包括能够安置在书桌上的第一壳体110。第一壳体110被成形为平坦盒形并包括掌托111和第一壳体110的顶表面上的键盘安装部分112。掌托111在第一壳体110的前半部沿着第一壳体110的宽度方向延伸。键盘安装部分112位于掌托111后面。键盘113安装在键盘安装部分112内。
第一壳体110包括位于第一壳体110的后部并在宽度方向上彼此分离的一对显示支撑部分114a和114b。
显示单元103包括第二壳体120以及，举例来说，作为显示装置的液晶显示装置121。第二壳体120形成为平坦盒形，并且液晶显示装置121的显示屏121a在显示开口122中暴露。
第二壳体120包括一对支架部分123a和123b。支架部分123a和123b经由绞链(未显示)可枢轴移动地支撑在第一壳体110的显示支撑部分114a和114b中。枢轴移动机构允许显示单元103在闭合位置和开启位置之间枢轴移动，闭合位置是显示单元103从上方覆盖掌托111和键盘113的位置，开启位置是显示单元103直立以暴露掌托111和键盘113的位置。
如图9、12和13所示，在主体102的键盘安装部分112中，键盘113的安装位置下面形成空间S以便将硬盘驱动器151和母板170并排容纳在空间S中。
将母板170和硬盘驱动器151安装在主体102中的空间S中。硬盘驱动器151和母板170经由传输线对以符合串行ATA-2的通信速度的差分信号执行数据读和写访问。
如图10和图11所示，通过扣紧机构(未显示)将保持在外壳160中的硬盘驱动器151安装在主体102中的空间S中。在图12中，支撑硬盘驱动器151的外壳160被省略。利用扣紧机构(未显示)将母板170与硬盘驱动器151并排安装在主体102的空间中。
将控制该系统和用于CPU的周边电路的CPU安装在母板170上。举例来说，安装在用于CPU的周边电路内的南桥IC 175；南桥IC 175构成硬盘驱动器151连接至其以形成电路的I/O集线器。将连接器170(包括，举例来说，引线插入型的压接端子)安装在母板170上；连接器170将硬盘驱动器151连接至南桥IC 175以形成电路。
硬盘驱动器151包括构成外部连接接口机构的连接器(在此实例中，连接器插座)152。
将硬盘驱动器151的连接器(连接器插座)152，经由图1到图7中所示的柔性印刷电路板1A，连接至安装在母板170上的连接器(包括引线插入型的压接端子)171以形成电路。
在第二实施例中，柔性印刷电路板1A将硬盘驱动器151的外部连接接口连接至作为信息处理元件的传输端的母板170的I/O连接接口以形成电路。硬盘驱动器151的外部连接接口是连接器(连接器插座)152。母板170的I/O连接接口是连接到南桥IC 175以形成电路的连接器(包括引线插入型的压接端子)171。
应用于第二实施例的柔性印刷电路板1A提供从第一壳体110的一个侧部到壳体的大致中心的迹线长度。柔性印刷电路板1A位于第一壳体110内的空间S中以及硬盘151和母板170之间，以沿着硬盘驱动器151的背面延伸，并通过形成在硬盘驱动器151后面并用作安装通路的狭窄空间(对应于除去组件安装区域的整体空间的狭窄间隙)。
柔性印刷电路板1A包括位于连接方向的一端并耦接至硬盘驱动器151的连接器(连接器插座)152的连接器(连接器插头)153。柔性印刷电路板1A还包括位于连接方向上的一端并适当地附接于安装在母板170上的连接器(包括引线插入型的压接端子)171的连接引线端子部分172。
将柔性印刷电路板1A安装在安装通路中以致设置在连接方向上的柔性印刷电路板1A的一端的连接器(连接器插头)153被耦接至硬盘驱动器151的连接器(连接器插座)152，并且以致设置在连接方向上的柔性印刷电路板1A的另一端的连接引线端子172被适当地附接(压力接合)至安装在母板170上的连接器(包括引线插入型的压接端子)171。
经由柔性印刷电路板1A，在硬盘驱动器151和安装在母板170上的南桥IC175之间执行符合串行ATA-2规范的读和写数据的高速传输。
如图1所示，该柔性印刷电路板1A包括基底层10，形成在基底层10上的信号层20，覆盖信号层20的覆盖层30，形成在覆盖层30上的金属层40，形成在金属层40上的保护层50，设置在信号层20中的导电图部分21，在覆盖层30中对应于导电图部分21的表面部分中，每一个都以点的形式成形的由开口制成的多个导电膏填充开口CH，以及每一个都包括填充在导电膏填充开口CH中以将金属层40导电连接至导电图部分21的多个导电部分41。导电图部分21构成形成用于DC电源的电流通路的接地线。在信号层20中以其中接地线21沿着信号传输线22a和22b延伸到布图形成将信息处理元件的传输端连接在一起的信号传输线22a和22b。金属层40形成用于信号传输线22a和22b的接地层。
如上所述，将导电膏填充在覆盖层30中形成的导电膏填充开口CH中以形成将接地线21和金属层40导电地连接在一起的导电部分41。因此，能够容易地使至多10μm的膜厚度的金属膜42形成在金属层40中，以及使用具有低体积电阻率的银纳米膏形成金属膜42并使其承受差分信号传输线22a和22b上减少的传输损耗。使用银纳米膏形成的金属膜42，构成为差分信号传输线22a和22b在传输线22a和22b的整体长度上提供低电阻的接地图案以形成传输损耗减小的接地层。如此，经由柔性印刷电路板1A，在硬盘驱动器151和安装在母板170上的南桥IC175之间执行符合串行ATA-2规范的读和写数据的高速传输。此外，能够提供被适当地应用于狭窄空间(对应于除去组件安装区的整体空间的狭窄的间隙部分)的单面屏蔽结构的柔性印刷电路板1A。这有助于减少设备的尺寸和重量。
如已经描述过的，本发明的实施例能够避免沿其传输高频带信号的信号传输线中的可能的传输损耗。
其他的优点和改进对本领域技术人员来说是容易想到的。因此，本发明就较宽的方面而言，并不局限于这里显示和描述的具体细节和典型实施例。因此，在不脱离所附的权利要求及其等同概念所定义的总的发明构思的宗旨和范围的情况下，可进行各种改进。

Claims (9)

1.一种柔性印刷电路板，其特征在于，包括：
基底层；
信号层，形成在所述基底层上；
覆盖层，覆盖所述信号层；
导电图部分，设置在所述信号层中；
金属层，形成在所述覆盖层上；
保护层，形成在所述金属层上；
多个导电膏填充开口，设置在所述覆盖层中以对准所述导电图部分；以及
多个导电部分，通过在所述多个导电膏填充开口中填充导电膏而形成，以将所述金属层导电地连接至所述导电图部分。
2.如权利要求1所述的柔性印刷电路板，其特征在于，所述导电图部分构成接地线，所述接地线形成用于DC电源的电流通路，以及所述多个导电部分将所述金属层导电地连接至所述接地线。
3.如权利要求2所述的柔性印刷电路板，其特征在于，所述导电部分的每一个都封闭所述导电膏填充开口以形成平坦的凸缘部分，以及所述金属层将所述覆盖层与所述凸缘部分一起覆盖。
4.如权利要求3所述的柔性印刷电路板，其特征在于，所述金属层包括使用银纳米膏形成并具有至多10μm的膜厚度的金属膜。
5.如权利要求4所述的柔性印刷电路板，其特征在于，所述金属膜形成用于形成在所述信号层中的信号传输线的接地层。
6.如权利要求5所述的柔性印刷电路板，其特征在于，所述信号传输线被配置为以符合串行ATA标准的通信速度传输高频信号。
7.如权利要求6所述的柔性印刷电路板，其特征在于，在所述信号层中以布图形成所述信号传输线，在所述布图中所述接地线沿着所述信号传输线延伸。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
主体；
多个信息处理元件，包括用于高频信号的传输端；以及
柔性印刷电路板，所述柔性印刷电路板在所述信息处理元件的所述传输端之间形成信号传输线，
所述柔性印刷电路板包括：
基底层；
信号层，形成在所述基底层上；
覆盖层，覆盖所述信号层；
导电图部分，设置在所述信号层中；
金属层，形成在所述覆盖层上；
多个导电膏填充开口，设置在所述覆盖层中以对准所述导电图部分；以及
多个导电部分，通过在所述多个导电膏填充开口中填充导电膏形成以将所述金属层导电地连接至所述导电图部分，
所述导电图部分构成接地线，所述接地线形成用于DC电源的电流通路，在所述信号层中以布图形成将信息处理元件的传输端连接在一起的信号传输线，在所述布图中所述接地线沿着所述信号传输线延伸，以及所述金属层形成用于所述信号传输线的接地层。
9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述信息处理元件的每一个都是配置为以符合串行ATA标准的通信速度传输高频信号的电路组件。
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