CN101572992A - 连续的双面柔性印刷线路板及led灯带 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双面柔性印刷线路板，包括两层线路层和夹在所述两层线路层之间的绝缘膜层，在两层线路层之间设有一个或多个导电连通的通孔，其中，所述双面柔性印刷线路板具有连续的长度。本发明还涉及采用这种连续的双面柔性印刷线路板的LED灯带。本发明的连续的双面柔性印刷线路板克服了现有双面柔性印刷线路板片在长度方面的局限性，使得在制作采用这种连续柔性印刷线路板的LED灯带时，不再需要对较短长度的柔性印刷线路板进行拼接，因此提高了生产效率和产品的可靠性，大大降低了产品出现故障的几率。此外，由于不需要进行线路板拼接，因此还降低了人工成本。本发明还提供了采用这种连续双面柔性印刷线路板的LED灯带。

Description

连续的双面柔性印刷线路板及LED灯带

技术领域

本发明涉及柔性印刷线路板(FPC)领域，具体涉及整卷生产的连续的双面柔性印刷线路板。本发明还涉及采用这种连续的双面柔性印刷线路板的LED灯带。

背景技术

近年来，柔性印刷线路板的应用越来越广泛，例如，特别是可用来制作LED灯带，制作LED美耐灯、大型天线线路板、霓虹灯等等。在现有的双面柔性印刷线路板中，受到现有双面柔性印刷线路板的加工设备、生长工艺周期、加工技术、成本等因素的限制，单件双面柔性印刷线路板成品的连续延伸长度通常至多达到1米左右，一般为长度在0.5米左右的柔性印刷线路板条。

然而，对于柔性印刷线路板的部分终端应用领域，例如LED灯带而言，一般需要LED灯带的长度比较长，例如在5-10米左右，30米-50米，在某些应用中需要在50米以上，在100米以上，甚至达到200米左右，这就意味着柔性印刷线路板的线路延续长度至少也应当达到这样的长度要求。但是，对于大型灯带等所需的长线路板，现有的双面柔性印刷线路板产品不能达到这样的长度要求，限制了长线路板的设计。

正如以上所述，由于现有双面柔性印刷线路板片在长度方面的局限性，因此在制作例如带有连续柔性印刷线路板的LED灯带产品时，就需要对现有的较短长度的柔性印刷线路板进行机械拼连和可能的线路拼连。这不仅会导致生长工艺长，生产效率不高，而且更重要的是，会造成线路连接的可靠度降低，从而大大提高发生故障的几率。此外，还会导致人工成本大大增加。

因此，需要一种比现有的双面柔性印刷线路板更可靠的双面柔性印刷线路板设计，以避免现有技术中出现的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续的双面柔性印刷线路板，通过大大增加现有双面柔性印刷线路板的长度，来达到实现其连续性的目的，从而克服了如上所述的现有技术的不足，从而克服了现有生产设备和技术的局限性，解决了现有双面柔性印刷线路板的单次最大生产长度过短的不足，并解决了应用这种连续双面柔性印刷线路板的终端产品(例如LED灯带)目前存在的技术瓶颈，从而大大提高了生产效率和产品可靠性，节省了加工时间，降低了制造成本。

根据本发明，提供了一种双面柔性印刷线路板，包括两层线路层和夹在所述两层线路层之间的绝缘膜层，在所述两层线路层之间设有一个或多个导电连通的通孔，其中，所述双面柔性印刷线路板具有连续的长度。

根据一个优选实施例，所述通孔的内壁设有导电层。

根据另外一个优选实施例，所述双面柔性印刷线路板的长度为1-300米。

根据另一优选实施例，所述双面柔性印刷线路板的长度为300米以上。

根据另一优选实施例，所述导电层的材料为石墨、铜、钯、镍、铝、金、银和锡的其中任何一种或者它们的任意组合，并且所述线路层的材料为铜。

根据另一优选实施例，在双面柔性印刷线路板上还设有一排或多排定位孔。

根据另一优选实施例，在每个所述线路层的外侧还设有防焊薄膜。

本发明还提供了一种连续的LED灯带，包括LED以及根据如上所述的连续的双面柔性印刷线路板，其中，所述LED装配在所述连续的双面柔性印刷线路板上。

根据另一优选实施例，所述LED以焊接或者表面贴装的方式装配在所述连续的双面柔性印刷线路板上。

根据另一优选实施例，所述LED灯带的长度为1-300米。

根据另一优选实施例，所述LED灯带的长度为300米以上。

在以下对附图和具体实施方式的描述中，将阐述本发明的一个或多个实施例的细节。从这些描述、附图以及权利要求中，可以清楚本发明的其它特征、目的和优点。

附图说明

图1是本发明的连续的双面柔性印刷线路板的原材料卷的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的本发明的连续的双面柔性印刷线路板的成品卷的示意图；

图3是未加工的连续的双面柔性印刷线路板的材料卷的局部截面图，显示了未进行导电化处理的通孔；

图4是加工成形的连续的双面柔性印刷线路板的成品卷的局部截面图，显示了已进行导电化处理的通孔；并且

图5是根据本发明另一实施例的本发明的连续的双面柔性印刷线路板的成品卷的图片。

具体实施方式

在详细描述本发明的具体实施方式之前，对本发明的用语“连续”进行定义，在本发明中，用语“连续”指的是单件双面柔性印刷线路板的长度在1米以上。其中，比较优选的长度包括1-300米，例如，1-200米，1-100米，1-50米，1-25米，5-15米，15-30米，30-50米，50-100米，100-150米，150-200米，200-300米，当然300米以上的长度也是可行的，例如300-500米。此外，用语“双面柔性印刷线路板”指的是在该柔性印刷线路板的两面都设有线路。

作为一种优选实施例，本发明的双面柔性印刷线路板上的线路可以是一次成形的不间断线路。

下面结合附图和实施例对本发明的连续的双面柔性印刷线路板的制造工艺和构造作进一步的详细说明。

如图1所示，显示了本发明的连续的双面柔性印刷线路板的原材料卷，也称为覆铜板的卷材(FCCL)。参见图3和图4，在这种连续的双面柔性印刷的结构中，一般性的构造是三层，即，两层线路层5(最常见的是采用铜箔，在本实施例中又称为覆铜层5)，以及夹在这两层线路层5之间的绝缘膜层6。绝缘膜层6形成了柔性电路的基础层。

作为一种备选的连续的双面柔性印刷线路板的设计，也可以在最外层的导电线路层上覆盖上防护性绝缘油墨，通常叫防焊油墨(Soldmask)，以使电路与潮湿相隔绝，防止焊接短路，并且能够降低在挠曲期间的应力，如下文中所述。

另外还有一种材料有时也被应用于其中一种柔性电路的设计之中，它就是覆盖膜(CLV)，它是在柔性印刷线路板上涂覆粘接剂而形成。覆盖膜提供了环境防护和电子绝缘功能。

绝缘膜层的材料有许多种，其中最为常用的是聚酰亚胺和聚酯材料。目前在美国所有柔性电路制造商中，接近80％使用聚酰亚胺薄膜材料，另外约20％采用了聚酯薄膜材料。聚酰亚胺材料具有非易燃性，几何尺寸稳定，具有较高的抗拉强度，并且具有承受焊接温度的能力，聚酯，也称为聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)，其物理性能类似于聚酰亚胺，具有较低的介电常数，吸收的潮湿很小，但是不耐高温。聚酯在低温应用场合呈现出刚性。尽管如此，它们还是适合于使用在诸如电话和其它无需暴露在恶劣环境中的产品上。聚酰亚胺绝缘膜通常与聚酰亚胺或者丙烯酸粘接剂或环氧粘接剂相结合，聚酯绝缘材料一般是与聚酯粘接剂相结合。与具有相同特性的材料相结合的优点，在焊接好了以后，或者经多次层压循环操作以后，能够具有尺寸的稳定性。对于粘接剂，其它的重要特性是较低的介电常数、较高的绝缘阻值、高的玻璃转化温度(Tg)和低的吸潮率。

覆盖膜(CLV)和防焊油墨两者之间的主要差异在于所使用的应用方式，覆盖膜(CLV)是用叠合然后再压合的工艺完成的。防焊油墨的覆盖涂覆所采用的筛网印刷技术。铜箔一般适合于在柔性电路之中用作线路层5，它可以采用电沉积(ED)、锻制或者镀制的方式。铜箔是具有柔顺性的材料，可以被制成许多种厚度和宽度。锻制的铜箔除了具有柔韧性以外，还具有硬质平滑的特点，它适合于应用在要求动态挠曲的场合之中。

在下文中，将针对常见的用于LED灯带的三层构造的连续双面柔性印刷线路板，结合图1-图4来描述本发明。

在本发明的连续的双面柔性印刷线路板的原材料卷中，在其两侧各带有一排定位孔1，该定位孔1可以由原材料卷的供应商提供，也可以在初始的加工工艺中制成。原材料卷优选是三层构造，即两层线路层(即覆铜层)5以及夹在这两层线路层之间的绝缘膜层6。

为了清楚起见，下文中将就采用铜箔的线路层5，并结合连续的双面柔性印刷线路板的生产工艺来描述如何制造本发明的连续的双面柔性印刷线路板。

根据一个典型的实施例，连续双面柔性印刷线路板的生产工艺流程整个可包括如下工序(不限于所示的顺序)：

取整卷双面材料；成孔；黑孔化；镀铜；贴干膜；曝光；显影；蚀刻；退膜；贴膜(或称贴覆盖膜CLV)；压膜；固化；表面处理；字符标识；测试；分切

成孔

首先，进行覆铜板原材料卷10上的各种孔(包含定位孔1、元件孔、过线孔等)的成形。当然，本领域技术人员可以理解，在一些情形下，由供应商提供的覆铜板原材料卷10上本身带有定位孔，因此在这种情形下就可省略定位孔的成形工序。

用普通线路板钻孔机来钻出覆铜板卷的孔时，先拿一卷材料，卷材长度在一米以上，置于普通线路板钻孔机的后面自制专用板架上。沿头拉动板料至钻机台面上固定。开始钻第一段同时钻出板里的所有孔，包括钻出为了第二段准确定位的定位孔。接着钻第二段时，用第一段所钻出的定位孔定位，以此类推，钻n+1段时用n段钻出的定位孔定位。此过程也可以用模具冲孔方法，也是冲n+1段时用冲n段冲出的定位孔定位。也可以用激光钻孔的方式钻n+1段孔时，用钻n段钻出的定位孔定位。

另外也可采取先所将卷材料两边整卷生产的定位孔做出来，然后通过这些定位孔，一段一段的钻板内的孔或者冲孔。

孔导电化

随后，为了实现最终双面柔性印刷铜线路的线路的导通，需要使通孔3导电化。导电化工序包括黑孔化工序和化学镀铜工序。黑孔化是使通孔3的内壁覆上一层石墨导电层。对通孔3的初步导电化加工也可以采用化学镀铜的方式。在一个实施例中，黑孔化吸附的加工步骤例如可采用宏德水平黑孔线来实现。其具体工艺步骤包括，将钻好孔的卷料在黑孔线前放于自制专用卷料架上，放料进入黑孔线，进行黑孔化，最后再进行微蚀、烘干、收卷，即可完成孔内导电化的制作。

以上的黑孔化一般是附一层石墨，但是也可以吸附一层钯等其它导电物质。

另外孔导电化也可采取传统的PTH化学镀铜的过程完成，即通过所谓的化学沉铜工艺，用化学反应方式沉积一层金属铜在孔壁起到导电化的目的，此过程需要在制作前把钻好孔的卷料要绕起来(不能重叠)，然后按照常规的PTH制作即可完成。

图3是待进行导电化加工的带通孔3的双面柔性印刷铜线路的截面图，从图中可以看到，此时通孔3由于绝缘膜层的存在，而在两层线路层之间没有实现导电连通。图4是已经进行了导电化的带通孔3的双面柔性印刷铜线路的截面图，从图中可以看到，由于导电层4的存在，在两层线路层之间实现了导电连通。如上所述，导电层4的成分例如可以是石墨或铜，当然，也可以是其它的导电材料，例如钯、镍、铝、金、银、锡等等。

镀铜

在初步导电化加工工序之后，为了进一步改善两层线路层之间的导电能力和可靠性，必须对通孔进行镀铜加厚。在该加厚工序中，为了进一步改善通孔3的导电能力，优选在通孔3内进行导电层4的电镀加厚，例如电镀上铜。该工艺的目的是让孔内的导电层通过电镀增厚孔壁的导电层。例如，我们可采用自主研发的连续镀铜线。一头进板一头出板就完成了镀铜全过程。此过程也可以采用市售的现有水平连续镀铜线或者垂直的连续镀铜线来完成。也可以采用相应长度的手动镀铜槽完成镀铜。

贴干膜

可以采用普通的贴干膜机进行。将自制的放板架调整好转动轴与干膜压模轴平行。放板进入贴干膜机与干膜两边对准，在正常条件下开机即可完成贴膜。以上过程是为了在板料上形成一层感光层。另外，也可以用液态的感光油墨涂布在板面上同时塞孔来实现。

再一可选的方法就是，直接印刷线路油墨至板上，而直接形成线路图形抗蚀层。在印刷的同时塞孔，从而使孔抗蚀。此方法可省去后面的曝光、显影工艺流程。

图形转移工序

之后，进行线路图形转移工序(patterning)。该工序例如可在ROLL-TO-ROLL整卷曝光机设备来进行。这种线路图形转移工序包括曝光、显影、蚀刻、退膜工序。例如，一种典型的图形转移工艺步骤是采用单面整卷曝光机实现，具体如下所述：

1)在菲林的两边装上定位钉，然后再固定到曝光机台面上；

2)在覆铜板的表面贴上含感光材料层的干膜或者湿膜；

3)在含有干膜或者湿膜的覆铜板的表面与菲林对位；

4)使用菲林上定位钉定位，定位钉插在覆铜板上对应的定位孔中；

5)对有菲林的一段覆铜板进行曝光；

6)在拉动覆铜板之前，使定位孔与定位钉脱离，然后再拉动覆铜板；

7)卷动覆铜板至下一段覆铜板对准菲林，使定位孔插在覆铜板上的定位孔中，控制覆铜板和菲林之间的定位精度，促使曝光的前后两段线路图像的交接处对位准确；

8)以此类推，将整卷覆铜板一段一段地曝光；

9)对设在整卷覆铜板表面进行显影蚀刻、退膜使之成为线路板。

显然，在本发明中，由于需要制作连续的双面柔性印刷线路板，因此需要在原材料卷的两面都进行线路图形转移工序。由于这一图形转移工艺是采取单面曝光进行的，因此在曝光完成后，必须采取以上同样的方法曝光双面柔性印刷线路板的第二面。

图2是本发明一个实施例的连续的双面柔性印刷线路板的成品卷的示意图，显示了已加工出线路2、通孔(即焊点)3的双面柔性印刷线路板10’。

图5是根据本发明另一实施例的连续的双面柔性印刷线路板的成品卷10”的一段的图片，详细显示了根据本发明实施例的连续双面柔性印刷线路板的成品卷的形状和构造。

作为另一种备选方案，可采用双面整卷曝光机来进行曝光，具体如下：

先将两张菲林互相对准后，固定在曝光机台面上，菲林一面上有与板对应的定位孔并安装有定位钉。

曝光时，把有感光层的板料对应的定位孔放入定位钉上，合上曝光机，抽气曝光，即完成一段。下一段用同样方法。这样，即可完成一段一段的曝光作业，并实现两段交接点都曝光，而无错位。

以上曝光作业也可以采用光学靶点对位方式来代替采用定位孔-定位钉的定位方式。

显影，蚀刻，退膜可采用荣华科创DES线来进行。

贴膜(或称贴覆盖膜)

接下来，可进行贴覆盖膜或者印防焊油墨。贴覆盖膜是例如在板表面贴上一层防焊薄膜，以保护线路。

取覆盖膜钻出或者冲出相对应的孔。然后一段一段地对准并贴在线路板上，两段覆盖膜之间存适当的重叠交界。

如上所述，此过程也可采取用印刷防焊油墨代替覆盖膜的方式来实现线路保护。

压膜

压膜是采用比昂的快压机，一段一段的分段压合，然后收成卷即成。也可以采用辊轴压膜的方式。

固化

固化是将压膜后的板在烤箱里成卷加热固化。

固化后，根据不同的应用场合和产品要求，还可以选择性地进行表面处理工序和字符标识工序。

表面处理

表面处理工序的目的是使焊点容易焊锡。

可选的表面处理工序包括：

1)OSP；

2)化学镀镍金；

3)化学镀锡；

4)化学镀银；

5)电镀镍金；

6)电镀锡；和

7)电镀银。

表面处理的助焊处理工序是使焊点不易氧化，防止在焊点部位焊接元器件时，出现焊接质量不好的情形。例如可采用宏德OSP水平线来进行加工，进行除油、微蚀、抗氧化，即可完成OSP处理作业。

通断测试

可利用科汇龙测试机进行线路通断测试。例如，采用传统的科汇龙测试机，利用板上的定位孔定位，一段一段测试即可完成。也可以采用AOI(自动光学检查)一段一段检查开路和短路。

字符标识工序

字符标识工序是，在柔性印刷线路板上根据需要标上图形、文字、字符等，以便于后续的装配和使用等等。例如，可以标上柔性印刷线路板产品的型号、电极的正负号、元器件标识符等等。字符标识工序例如可以通过常用的丝网印刷来实现。例如，字符标识工序可通过丝网分段印刷，然后过UV机固化即可。也可以采用丝网印刷热固性油墨，然后用烘道式烤箱进行固化。也可以采用滚轴印刷方式，然后进行UV固化或者烘道式固化。

分切工序

最后，进行本发明的连续的双面柔性印刷线路板的分切工序。例如，可采用模具分切或者激光切割的方法，或者采用圆刀滚轮式分条机分切。由于在以上工序中，通常在一连续的原材料卷上并行地制作了多条双面柔性印刷线路板，因此需要进行分切工序以形成单条的连续双面柔性印刷线路板。分切是用分切机分切成形的。为了加工出连续的双面柔性印刷线路板，例如在一实施例中，采取用板上的定位孔一段一段地进行分切加工，从而实现将连续的双面柔性印刷线路板分切成单条。

尽管以上已经结合附图描述了本发明的连续的双面柔性印刷线路板的实施例，但是很显然，本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明精神和实质的前提下，可以对以上工序进行各种顺序变动、添加或者删减。例如，可以取消防焊处理、助焊处理和字符标识工序中的一种或多种，或者甚至取消其全部。字符标识工序也可以是选择性的，可以省略掉。此外，本领域技术人员可以理解，如果在一连续的原材料卷上仅仅制作了一件双面柔性印刷线路板产品，那么就不再需要进行分切工序。

综上所述，根据如上所述的连续的双面柔性印刷线路板的生产工艺，就可以生产出连续的双面柔性印刷线路板。这种连续的双面柔性印刷线路板理论上可以达到无限长度，而这是现有的双面柔性印刷线路板生产工艺所不能达到的。根据不同的应用场合，根据本发明生产出的连续的双面柔性印刷线路板的优选长度例如在5-10米左右，30米-50米，在某些应用中需要在50米以上，在100米以上，甚至达到200米左右。这也意味着，可以实现同样长度的采用这种FPC的灯带产品，从而克服了现有的采用柔性印刷线路板的LED灯带产品的长度较短的局限性，不再需要对柔性印刷线路板进行机械拼连和线路拼连，从而克服了生长周期长，生产效率不高，产品可靠度降低的缺陷，并且还因此而降低了进行拼连所花费的人工成本。

根据本发明的连续的双面柔性印刷线路板，就可以制作采用这种连续的双面柔性印刷线路板的连续LED灯带，从而适应要求LED灯带的长度较长的应用场合。正如以上所述，目前的LED灯带的柔性印刷线路板由于长度较短而需要进行机械拼接和例如进一步进行线路拼接，而导致工序时间长、人工成本高、可靠性降低等问题。采用本发明的LED灯带由于其柔性印刷线路板连续不间断的特点，而克服了以上缺陷，从而能够提供装配周期短、成本低廉、可靠性高的连续LED灯带。显然，LED灯带上的LED可以采用市面上常见的各色LED，并且也可以装配白光LED、大功率LED、大功率白光LED等等。对于本领域技术人员而言，在灯带上装配LED的方式可以是各种各样的。例如，根据LED型号的不同，对于插脚型LED，可以采用直接插入柔性印刷线路板上的相应元件孔内的方式，采用锡焊的方式焊接在柔性印刷线路板的相应焊点上，等等。对于表面贴装型LED而言，还可以采用表面贴装的方式，等等。所有的这些技术方案都属于本发明的保护范围。

上文已经介绍了本发明的一个或多个实施例。然而应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种修改。例如当本发明实施为对现有单面的柔性印刷线路板或者分段的双面柔性印刷线路板条重新设计时，无论是出于必要还是出于便利起见，都可保留现有柔性印刷线路板的各种细节。另外，除了主要应用于LED灯带之外，本发明的构思还可应用在任何其它采用柔性印刷线路板的产品上。因此，其它的实施例也都属于所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种双面柔性印刷线路板，包括两层线路层和夹在所述两层线路层之间的绝缘膜层，在所述两层线路层之间设有一个或多个导电连通的通孔，其中，所述双面柔性印刷线路板具有连续的长度。

2.根据权利要求1所述的双面柔性印刷线路板，其特征在于，所述通孔的内壁设有导电层。

3.根据上述权利要求中任一项所述的双面柔性印刷线路板，其特征在于，所述双面柔性印刷线路板的长度为1-300米。

4.根据上述权利要求中任一项所述的双面柔性印刷线路板，其特征在于，所述双面柔性印刷线路板的长度为300米以上。

5.根据上述权利要求中任一项所述的双面柔性印刷线路板，其特征在于，所述导电层的材料为石墨、铜、钯、镍、铝、金、银和锡的其中任何一种或者它们的任意组合，并且所述线路层的材料为铜。

6.根据上述权利要求中任一项所述的双面柔性印刷线路板，其特征在于，在双面柔性印刷线路板上还设有一排或多排定位孔。

7.根据上述权利要求中任一项所述的双面柔性印刷线路板，其特征在于，在每个所述线路层的外侧还设有防焊薄膜。

8.一种连续的LED灯带，包括LED以及根据以上权利要求中任一项所述的连续的双面柔性印刷线路板，其中，所述LED装配在所述连续的双面柔性印刷线路板上。

9.根据权利要求8所述的LED灯带，其特征在于，所述LED以焊接或者表面贴装的方式装配在所述连续的双面柔性印刷线路板上。

10.根据上述权利要求中任一项所述的LED灯带，其特征在于，所述LED灯带的长度为1-300米或者300米以上。

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