CN112133476A - 导电基材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电基材，包括：并排的多个导电元件；和覆盖多个导电元件至少一侧的绝缘层，绝缘层包含绝缘纤维和分布于绝缘纤维之间的空隙。本发明还公开了导电基材的一种制造方法，包括：提供并排的多个导电元件和熔喷装置，向两个熔喷装置提供绝缘材料，使其喷射出熔融状的绝缘纤维，熔喷装置喷射熔融状的绝缘纤维来堆叠成型绝缘层，熔融的绝缘纤维在多个导电元件之间的间隙相互熔接或与预先固定导电元件的一绝缘基层相互熔接，多个导电元件被绝缘层所覆盖形成导电基材。

Description

导电基材及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及一种导电基材及其制造方法，尤指一种包括绝缘纤维的导电基材及其制造方法。
【背景技术】
习知的软排线(Flexible Flat Cable)包括并排的多条铜线和包裹多条所述铜线的绝缘层，绝缘层是由PET等常用的绝缘材料制成的连续的致密的薄膜，一般采用层压工艺制作软排线，以垂直于铜线的并排方向的方向作为压合方向，将多条铜线放置在两层绝缘层之间，再将其压合，使得绝缘层贴覆在多条所述铜线上，形成所述软排线。为减小绝缘层对于铜线中所述传输信号，尤其是高频信号的影响，业界在寻求降低绝缘层介电系数和介电损耗的方法，常见的方法包括应用(相比于常用材料)介电系数更低的物质；或将常用材料与介电系数更低的材料相混合，以降低混合材料的介电系数。
仅就目前已知的材料而言，介电系数更低的物质往往不能满足其他性能要求，以PTFE为例，其介电系数足够低，但由于其自身具备显著的不粘性而难以直接固定在铜线上，限制了其作为绝缘层的应用。而将介电系数更低的材料混入常用材料制成混合材料，混合材料的整体介电系数降低，并能在较大程度上保留原常用材料的其他性能，是一种折中的方案。
目前已有将空气混入常用材料中的尝试，之所以选用空气，原因在于空气易得，且其介电系数很低。如中国专利申请CN201911148544.1所示，将空气包在中空的玻璃微珠中，再将玻璃微珠混入绝缘材料中，得到介电系数更低的混合材料。这种方案工艺复杂，且玻璃微珠容易损坏。另外，也有直接在绝缘层上直接形成空隙的方案，如中国专利申请CN201580020580.3所示，其先将绝缘材料熔喷形成的绝缘纤维制成一种非织造绝缘层，再将非织造绝缘层压合在导体上，制成软排线。在这种方案中，在层压之前，绝缘纤维已冷却固化，且由于绝缘纤维随机分布，其中的绝缘层与导体、另一绝缘层的接触面积较小，因此非织造绝缘层的结合力较弱。
因此，有必要设计一种改良的导电基材及其制造方法，以克服上述问题。
【发明内容】
针对背景技术所面临的问题，本发明提供了一种绝缘层的绝缘纤维在熔融状态下相互接合且绝缘纤维之间具有空隙的导电基材及其制造方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
一种导电基材，其特征在于，包括：并排的多个导电元件；和覆盖多个所述导电元件至少一侧的绝缘层，所述绝缘层包含绝缘纤维和分布于绝缘纤维之间的空隙。
进一步地，多个所述导电元件在左右方向上并排设置，多个所述导电元件的上、下相对两侧分别覆盖有所述绝缘层，且上、下两侧的所述绝缘层的绝缘纤维在每一所述导电元件的左右两侧相互熔接。
进一步地，包括致密的一绝缘基层，多个所述导电元件在左右方向上并排设置，多个所述导电元件排布于所述绝缘层和所述绝缘基层之间，所述绝缘层的绝缘纤维在每一所述导电元件的左右两侧熔接于所述绝缘基层。
进一步地，绝缘纤维熔接于所述导电元件的表面。
进一步地，绝缘纤维通过粘着剂附着在所述导电元件。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：分布于绝缘纤维之间的空隙可以收容空气，进而降低整个绝缘层的介电系数，有利于减少所述导电元件在传输信号过程中的损耗。
一种导电基材的制造方法，其特征在于：提供并排的多个导电元件和两个熔喷装置，令多个所述导电元件从两个所述熔喷装置之间穿过；向两个所述熔喷装置提供绝缘材料，使其喷射出熔融状的绝缘纤维；在多个所述导电元件的相对两侧，两个所述熔喷装置喷射熔融状的绝缘纤维来堆叠成型绝缘层，从多个所述导电元件相对两侧喷射的绝缘纤维在多个所述导电元件之间的间隙相互熔接，所述绝缘层的绝缘纤维之间分布有空隙，多个所述导电元件被所述绝缘层所覆盖形成导电基材。
进一步地，所述熔喷装置喷射的熔融状的绝缘纤维，部分直接附着于多个所述导电元件上。
进一步地，以多个所述导电元件的延伸方向作为其进料方向，在所述进料方向上，两个所述熔喷装置的喷射方向相互错开。
进一步地，其中一个所述熔喷装置喷射的绝缘纤维先喷射在一传送载带上，再接合于多个所述导电元件的一侧，另一个所述熔喷装置喷射的绝缘纤维直接喷射于多个所述导电元件的另一侧。
进一步地，两个所述熔喷装置的喷射方向相互垂直。
进一步地，令覆盖有所述绝缘层的多个所述导电元件经过辊轴挤压，以调整所述绝缘层的厚度和所述空隙的含量。
进一步地，喷射绝缘纤维之前，令粘着剂覆盖多个所述导电元件。
进一步地，喷射绝缘纤维之前，对多个所述导电元件进行预热，以延长绝缘纤维在接触多个所述导电元件后冷却至固化所需的时间。
进一步地，调试所述熔喷装置，以使喷射出的绝缘纤维的长度大于相邻的两个所述导电元件之间的间隙。
进一步地，调试所述熔喷装置，以使喷射出的绝缘纤维的长度大于所述导电元件在并排方向上的宽度。
进一步地，在多个所述导电元件并排方向的外侧，两个所述熔喷装置喷射熔融状的绝缘纤维相互熔接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过熔融的绝缘纤维在冷却固化之前，在多个所述导电元件的相对两侧相互堆叠熔接，形成绝缘层，用以承载所述导电元件，相对于现有技术，结合力较强，且节约了层压工序；通过上述方法获得的所述导电基材，绝缘纤维之间的空隙可以收容空气，进而降低整个所述绝缘层的介电系数，有利于减少所述导电元件在传输信号过程中的损耗。
一种导电基材的制造方法，其特征在于：提供由致密的绝缘材料形成的一绝缘基层，所述绝缘基层的表面排布有并排的多个导电元件；提供一熔喷装置及绝缘材料，令所述绝缘基层经过所述熔喷装置；并令所述绝缘材料经过所述熔喷装置，以向所述绝缘基层喷射出熔融状的绝缘纤维，熔融状的绝缘纤维在所述绝缘基层的一侧相互堆叠熔接，并通过多个所述导电元件之间的间隙熔接于所述绝缘基层，形成覆盖多个所述导电元件的一绝缘层,所述绝缘层的绝缘纤维之间分布有空隙。
进一步地，在喷射绝缘纤维前，在多个所述导电元件的表面涂布粘着剂。
进一步地，在多个所述导电元件并排方向的外侧，所述熔喷装置喷射熔融状的绝缘纤维与所述绝缘基层相互熔接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过熔融的绝缘纤维在冷却固化之前，在多个所述导电元件的一侧与所述绝缘基层相互熔接，形成的绝缘层与所述绝缘基层共同承载所述导电元件，相对于现有技术，结合力较强，且节约了层压工序；通过上述方法获得的所述导电基材，绝缘纤维之间的空隙可以收容空气，进而降低整个所述绝缘层的介电系数，有利于减少所述导电元件在传输信号过程中的损耗。
【附图说明】
图1为本发明的导电基材的一种制造方法的示意图；
图2为图1中向多个导电元件喷射熔融的绝缘纤维的另一视角的局部示意图；
图3为图2中绝缘纤维在多个导电元件的两侧堆叠形成一定厚度的绝缘层的示意图；
图4为本发明的导电基材另一种制造方法的示意图；
图5为图4的侧视图；
图6为向带有多个导电元件的绝缘基层喷射熔融的绝缘纤维的示意图；
图7为图6中绝缘纤维向绝缘基层上堆叠形成一定厚度的绝缘层的示意图。
具体实施方式的附图标号说明：
导电基材100 导电元件1 绝缘层2 绝缘纤维3
熔接点4 空隙5 绝缘基层6 熔喷装置200
传送载带300 辊轴400
【具体实施方式】
为便于更好的理解本发明的目的、结构、特征以及功效等，现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明所谓的导电基材100，包括软排线(FFC)、柔性电路板(FPC)、硬质印刷电路板(PCB)等具备一定长度导电线路的板状电子器材，其包括至少在一个平面内并排的多个导电元件1，例如铜导线、蚀刻铜层等，作为传输电信号的线路，其中相邻的两个所述导电元件1具有一间隙。所述导电基材100还包括覆盖多个所述导电元件1的绝缘层2，所述绝缘层2由大量绝缘纤维3随机堆叠组成，绝缘纤维3之间相互熔接形成熔接点4并分布有大量的空隙5，空隙5中包含空气。为方便后文叙述说明，多个所述导电元件1的并排方向定义为第一方向，在多个所述导电元件1所排布的平面上，定义垂直于所述第一方向的第二方向，和同时垂直于所述第一方向和所述第二方向的一第三方向，在本发明中，所述第一方向为左右方向，且向右的方向定义为X轴的正方向，所述第二方向为前后方向，且向前的方向定义为Y轴的正方向，所述第三方向为上下方向，且向上的方向定义为Z轴的正方向。
所谓“熔接”即指所述绝缘纤维3在熔融状态下相互熔融接合，并保持至冷却固化。
在所述导电基材100的其中一个实施例中，在所述第三方向上，多个所述导电元件1相对两侧分别覆盖有所述绝缘层2，即多个所述导电元件1夹在两层所述绝缘层2之间。分别位于两层所述绝缘层2中的绝缘纤维3，一部分通过多个所述导电元件1之间的间隙相互熔接，另一部分在多个所述导电元件1第一方向上的两侧相互熔接，还有小部分的绝缘纤维3熔接在所述导电元件1的表面。
如图1至图3所示，为制造所述导电基材100的一种制造方法的图解。
如图1和图2所示，提供左右并排的多个所述导电元件1和上、下相对的两个熔喷装置200，以所述第二方向(即前后方向)作为多个所述导电元件1的进料方向，两个所述熔喷装置200在所述第三方向上正对且间隔设置，多个所述导电元件1沿所述第二方向(即前后方向)从两个所述熔喷装置200之间穿过。所选用的多个所述导电元件1的间距范围可为0.5-2.54mm，厚度范围可为0.10-1.0μm，具体的数值取决于终端产品的具体性能要求。在本实施例中，选用间距为0.5mm，厚度为0.12μm的多条铜丝作为多个所述导电元件1。
如图1和图2所示，向两个所述熔喷装置200提供绝缘材料，使其喷射出熔融状的绝缘纤维3。输入绝缘材料进而喷射出熔融状的绝缘纤维3的具体技术手段是一种被称为“熔喷”的现有技术。简而言之，其中绝缘材料可以选用常见的高分子聚合物颗粒，如LCP(液晶聚合物)颗粒，LCP材料的介电系数在3左右，所述熔喷装置200将这些绝缘材料颗粒加热至熔融状态的流体，对LCP颗粒而言加热至310℃以上，再令流体通过多个细孔形成细丝，再混入一定量的加压热空气流，让气流拉伸及剪切这些细丝以降低其直径，形成更细的纤维状，然后气流携带这些绝缘纤维3从所述熔喷装置200的喷嘴喷射出来，且喷射出来的这些绝缘纤维3保持熔融状态。可通过调节空气流速、温度、细孔的孔径、气流流过路径的长度等参数来控制产出的绝缘纤维3的直径和长度。根据现有技术，绝缘纤维3的直径范围可在0.5-5μm之间，本实施例选用直径0.5μm，长度为1.5mm的绝缘纤维3，由于客观存在的误差，实际数值会有所浮动。
如图1和图3所示，在所述第三方向上，在多个所述导电元件1的相对两侧，两个所述熔喷装置200喷射熔融状的绝缘纤维3来堆叠成型绝缘层2，所述绝缘层2的厚度H1是可调整的，调整的范围为0.05-0.15mm。绝缘纤维3会在气流的带动下向多个所述导电元件1随机飘落，其中部分绝缘纤维3会直接附着所述导电元件1上，另一部分绝缘纤维3则会熔接在其他的绝缘纤维3上，绝缘纤维3之间相互结合的位置形成熔接点4，进而在所述第三方向上堆叠形成一定厚度的绝缘层2。所述绝缘层2的厚度可通过所述导电元件1的进料速度和气流速度来控制。在本实施例，所述绝缘层2的厚度为100μm。由于绝缘纤维3相互随机熔接，绝缘纤维3之间分布有空隙5。而分别位于两层所述绝缘层2中的绝缘纤维3，一部分通过多个所述导电元件1之间的间隙相互熔接，另一部分在多个所述导电元件1第一方向上的两外侧(即左右方向的外侧)相互熔接，多个所述导电元件1被所述绝缘层2所覆盖形成所述导电基材100。
为使绝缘纤维3更容易地附着在多个所述导电元件1上，可通过调试所述熔喷装置200，使得喷射出的绝缘纤维3的长度大于相邻的两个所述导电元件1之间的间隙，也大于所述导电元件1在所述第一方向(即左右方向)上的宽度。另外，在喷射绝缘纤维3之前，对多个所述导电元件1进行预热，以延长绝缘纤维3在接触多个所述导电元件1后冷却至固化所需的时间，进而使先附着的绝缘纤维3更容易熔接后续堆叠的绝缘纤维3。而对于一些粘度较低而难以直接附着在所述导电元件1上的绝缘材料，可在喷射绝缘纤维3之前，令粘着剂覆盖多个所述导电元件1，如此，可通过粘着剂将绝缘纤维3与所述导电元件1粘在一起。
为避免两个所述熔喷装置200所吹出的气流相互干扰，在其他实施例中，可令两个所述熔喷装置200的喷射方向在所述第二方向(即进料方向)上相互错开。
如图4和图5所示，为制造所述导电基材100的另一种制造方法的图解。其与前一种制造方法的区别主要在于：其中一个所述熔喷装置200喷射的绝缘纤维3先在所述第二方向上喷射在一传送载带300上，先堆叠形成一绝缘层2，所述绝缘层2再接合于多个所述导电元件1的一侧，另一个所述熔喷装置200喷射的绝缘纤维3在所述第三方向上直接喷射于多个所述导电元件1的另一侧，形成另一绝缘层2。这一实施例中，两个所述熔喷装置200的喷射方向相互垂直，相对于前一实施例的优点在于，完全避免了两个所述熔喷装置200的气流相互干扰。
如图4和图5所示，可令覆盖有所述绝缘层2的多个所述导电元件1经过一对辊轴400挤压，以将所述绝缘层2的厚度从原来的H1调整到H2，H1>H2，如此，获得所需的所述绝缘层2的厚度和所述空隙5的含量。
如图6和图7所示，在所述导电基材100的另一个实施例中，包括由致密的绝缘材料形成的一绝缘基层6，在所述绝缘基层6的表面排布并排的多个导电元件1，在所述第三方向上，所述绝缘层2覆盖多个所述导电元件1和所述绝缘基层6，所述绝缘层2的绝缘纤维3熔接于所述绝缘基层6。绝缘层2的绝缘纤维3之间分布有空隙5，而所述绝缘基层6不具有空隙5。另外，在本实施例中，选用所述绝缘基层6的绝缘材料与所述绝缘层2的绝缘材料相同，以使所述绝缘层2的绝缘纤维3更容易熔接在所述绝缘基层6，当然在其他实施例中，所述绝缘基层6选用的绝缘材料与所述绝缘层2选用的绝缘材料不相同。
如图6和图7所示，为制造带有致密的所述绝缘基层6的所述导电基材100的制造方法的图解。
如图6所示，提供由致密的绝缘材料形成的一绝缘基层6，所述绝缘基层6的表面排布有并排的多个导电元件1，多个所述导电元件1和所述绝缘基层6可通过习知的层压工艺预先相互固定，又或者多个所述导电元件1可通过习知的蚀刻成型工艺预先成型在所述绝缘基层6上，同样多个所述导电元件1在第一方向上并排。
如图6和图7所示，提供一熔喷装置200及绝缘材料，令所述绝缘基层6经过所述熔喷装置200，并令绝缘材料经过所述熔喷装置200，以向所述绝缘基层6喷射出熔融状的绝缘纤维3，熔融状的绝缘纤维3在所述绝缘基层6的上方(即沿所述第三方向)相互堆叠熔接，并通过多个所述导电元件1之间的间隙熔接于所述绝缘基层6，形成覆盖多个所述导电元件1的一绝缘层2,所述绝缘层2的绝缘纤维3之间分布有空隙5。
如图7所示，一部分绝缘纤维3在多个所述导电元件1第一方向上的两外侧(即左右方向的外侧)与所述绝缘基层6熔接。
对于一些粘度较低而难以直接附着在所述导电元件1上的绝缘材料，可在喷射绝缘纤维3之前，令粘着剂覆盖多个所述导电元件1，以增加所述绝缘层2对所述绝缘基层6的结合力。
综上所述，本发明具备如下有益效果：
1、在一些实施例中，通过熔融的绝缘纤维3在冷却固化之前，在多个所述导电元件1的相对两侧相互堆叠熔接，形成绝缘层2用以承载所述导电元件1，相对于现有技术，结合力较强，且节约了层压工序；另外所述绝缘层2的绝缘纤维3之间包含了大量的空隙5，这些空隙5用以收容空气，降低了所述绝缘层2的总体介电系数，有利于减少所述导电元件在传输信号过程中的损耗。
2、在一些实施例中，通过熔融的绝缘纤维3在冷却固化之前，在多个所述导电元件1的一侧与预先固定有所述导电元件1的所述绝缘基层6相互熔接，形成的绝缘层2与所述绝缘基层6共同承载所述导电元件1，相对于现有技术，结合力较强，且节约了层压工序；另外所述绝缘层2的绝缘纤维3之间包含了大量的空隙5，这些空隙5用以收容空气，降低了所述绝缘层2的总体介电系数，有利于减少所述导电元件在传输信号过程中的损耗。
以上详细说明仅为本发明之较佳实施例的说明，非因此局限本发明的专利范围，所以，凡运用本创作说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的专利范围内。

Claims (19)

1.一种导电基材，其特征在于，包括：并排的多个导电元件；和覆盖多个所述导电元件至少一侧的绝缘层，所述绝缘层包含绝缘纤维和分布于绝缘纤维之间的空隙。
2.如权利要求1所述的导电基材，其特征在于：多个所述导电元件在左右方向上并排设置，多个所述导电元件的上、下相对两侧分别覆盖有所述绝缘层，且上、下两侧的所述绝缘层的绝缘纤维在每一所述导电元件的左右两侧相互熔接。
3.如权利要求1所述的导电基材，其特征在于：进一步包括致密的一绝缘基层，多个所述导电元件在左右方向上并排设置，多个所述导电元件排布于所述绝缘层和所述绝缘基层之间，所述绝缘层的绝缘纤维在每一所述导电元件的左右两侧熔接于所述绝缘基层。
4.如权利要求1所述的导电基材，其特征在于：绝缘纤维熔接于所述导电元件的表面。
5.如权利要求1所述的导电基材，其特征在于：绝缘纤维通过粘着剂附着在所述导电元件。
6.一种导电基材的制造方法，其特征在于：
提供并排的多个导电元件和两个熔喷装置，令多个所述导电元件从两个所述熔喷装置之间穿过；
向两个所述熔喷装置提供绝缘材料，使其喷射出熔融状的绝缘纤维；
在多个所述导电元件的相对两侧，两个所述熔喷装置喷射熔融状的绝缘纤维来堆叠成型绝缘层，从多个所述导电元件相对两侧喷射的绝缘纤维在多个所述导电元件之间的间隙相互熔接，所述绝缘层的绝缘纤维之间分布有空隙，多个所述导电元件被所述绝缘层所覆盖形成导电基材。
7.如权利要求6所述的导电基材的制造方法，其特征在于：所述熔喷装置喷射的熔融状的绝缘纤维，部分直接附着于多个所述导电元件上。
8.如权利要求7所述的导电基材的制造方法，其特征在于：以多个所述导电元件的延伸方向作为其进料方向，在所述进料方向上，两个所述熔喷装置的喷射方向相互错开。
9.如权利要求6所述的导电基材的制造方法，其特征在于：其中一个所述熔喷装置喷射的绝缘纤维先喷射在一传送载带上，再接合于多个所述导电元件的一侧，另一个所述熔喷装置喷射的绝缘纤维直接喷射于多个所述导电元件的另一侧。
10.如权利要求9所述的导电基材的制造方法，其特征在于：两个所述熔喷装置的喷射方向相互垂直。
11.如权利要求6所述的导电基材的制造方法，其特征在于：令覆盖有所述绝缘层的多个所述导电元件经过辊轴挤压，以调整所述绝缘层的厚度和所述空隙的含量。
12.如权利要求6所述的导电基材的制造方法，其特征在于：喷射绝缘纤维之前，令粘着剂覆盖多个所述导电元件。
13.如权利要求6所述的导电基材的制造方法，其特征在于：喷射绝缘纤维之前，对多个所述导电元件进行预热，以延长绝缘纤维在接触多个所述导电元件后冷却至固化所需的时间。
14.如权利要求6所述的导电基材的制造方法，其特征在于：调试所述熔喷装置，以使喷射出的绝缘纤维的长度大于相邻的两个所述导电元件之间的间隙。
15.如权利要求6所述的导电基材的制造方法，其特征在于：调试所述熔喷装置，以使喷射出的绝缘纤维的长度大于所述导电元件在并排方向上的宽度。
16.如权利要求6所述的导电基材的制造方法，其特征在于：在多个所述导电元件并排方向的外侧，两个所述熔喷装置喷射熔融状的绝缘纤维相互熔接。
17.一种导电基材的制造方法，其特征在于：
提供由致密的绝缘材料形成的一绝缘基层，所述绝缘基层的表面排布有并排的多个导电元件；
提供一熔喷装置及绝缘材料，令所述绝缘基层经过所述熔喷装置；
并令所述绝缘材料经过所述熔喷装置，以向所述绝缘基层喷射出熔融状的绝缘纤维，熔融状的绝缘纤维在所述绝缘基层的一侧相互堆叠熔接，并通过多个所述导电元件之间的间隙熔接于所述绝缘基层，形成覆盖多个所述导电元件的一绝缘层,所述绝缘层的绝缘纤维之间分布有空隙。
18.如权利要求17所述的导电基材的制造方法，其特征在于：在喷射绝缘纤维前，在多个所述导电元件的表面涂布粘着剂。
19.如权利要求17所述的导电基材的制造方法，其特征在于：在多个所述导电元件并排方向的外侧，所述熔喷装置喷射熔融状的绝缘纤维与所述绝缘基层相互熔接。
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