CN113365423A

CN113365423A - 电连接部件、电连接部件的生产方法及配线结构

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Publication number: CN113365423A
Application number: CN202110148300.4A
Authority: CN
Inventors: 佐藤隼也; 三井亮介; 山林芳昭; 田中敦史
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2021-09-07
Also published as: US11406014B2; TW202135610A; JP2021138088A; US11570893B2; US20210282264A1; JP7424868B2; TWI774225B; US20220264744A1

Abstract

一种电连接部件、电连接部件的生产方法及配线结构，该电连接部件在挠性的基材(21)上配置粘接剂层(22)，其中，在粘接剂层(22)上设置导体图案(24)而构成，在粘接剂层(22)上形成由含有弹性体组合物的墨固化而成的弹性体图案(23)，并在弹性体图案(23)上形成含有导体颗粒的墨固化而形成的所述导体图案(24)，弹性体图案(23)的纵向弹性模量比粘接剂层(22)的纵向弹性模量大。

Description

电连接部件、电连接部件的生产方法及配线结构

技术领域

本发明涉及一种电连接部件以及生产电连接部件的方法，还涉及一种配线结构。

背景技术

薄膜型的电连接部件被熟知，图1表示了作为这种电连接部件的现有例的专利文献1(日本特许第4519011号公报)中记载的电连接部件的结构。

该电连接部件10具备：由具有挠性及绝缘性的薄膜构成的基材11、配置在基材11上的粘接剂或由粘接剂构成的介质层12、在介质层12上以图案状配置的增强膜13、13’、以及配置在增强膜13、13’上并与增强膜13和13’固结的导电体14和14’。

当电连接部件10被压向连接对象物时，介质层12与连接对象物粘接或粘贴而机械地固定，导电体14、14’经由介质层12的弹力而被压向连接对象物的配线(导体部分)从而获得电连接。

增强膜13、13’是用于提高导电体14、14’的可靠性而设置的，即，即使介质层12发生变形，但由于导电体14、14’固定在难以延伸的增强膜13、13’上，因此导电体14、14’难以断裂。

该电连接部件10由以下所示的工序制造。

(1)通过在作为增强膜的薄膜材料15上溅射形成金属薄膜，接着在金属薄膜上通过电镀使金属薄膜加厚之后，通过蚀刻处理金属薄膜形成配线图案形状，接着在配线图案上实施电镀加工形成图2A所示的含有导电体14、14’的配线图案16。

(2)接着，通过激光对未形成配线图案16的薄膜材料15的露出部分进行开孔加工，形成如图2B所示的孔17。

(3)然后，将经过开孔加工的薄膜材料15与配置在基材11上的介质层12进行固定，并切断不需要的部分。

由此，获得图1所示的电连接部件10。

如上所述，传统的薄膜型的电连接部件10通过溅射以及电镀等成膜工序及蚀刻工序形成配线图案16，再经过利用激光的开孔加工以及切断加工制造，因此不易制造，量产性以及与设计对应的定制性较差。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种作为薄膜型电连接部件，易于制造、量产性、定制性优良、而且抗弯曲、可靠性优良的电连接部件及生产电连接部件的方法，还提供一种具备这些特征的配线结构。

根据本发明，电连接部件中所含有的弹性体图案和导体图案通过印刷形成。

根据本发明，与经过溅射、电镀、蚀刻、甚至激光加工等工序制造的现有的薄膜型的电连接部件不同，电连接部件是通过印刷制造的，因此能够易于制造，且能够实现优良的量产性和定制性。

另外，由于在弯曲时施加在导体图案上的应力通过弹性体图案得到缓和，因此能够抑制因应力而增大导体图案的电阻值、进而断裂等现象，从而能够获得抗弯曲性优良、可靠性优良的电连接部件。

进而，根据本发明，能够实现易于制造且抗弯曲性优良的挠性配线板的配线结构。

附图说明

图1是表示电连接部件的现有例的立体图。

图2A是用于说明图1所示的电连接部件的制造方法的图。

图2B是用于说明图1所示的电连接部件的制造方法的图。

图3是表示本发明的电连接部件的一实施例的立体图。

图4是表示改变了弹性体图案的纵向弹性模量时的弯曲测试结果的图。

图5A是用于说明本发明的生产电连接部件的方法的工序图。

图5B是用于说明图5A所示工序的一部分变更例的工序图。

图6A是表示在弯曲试验中使用的样品A的层结构的图。

图6B是表示在弯曲试验中使用的样品B的层结构的图。

图6C是表示在弯曲试验中使用的样品C的层结构的图。

图6D是表示在弯曲试验中使用的样品D的层结构的图。

图7是表示图6A～6D所示的各样品的弯曲试验结果的图。

图8A是表示在本发明的配线结构的一实施例中使用的第一层结构的图。

图8B是表示在本发明的配线结构的一实施例中使用的第二层结构的图。

图9是表示本发明的配线结构的一实施例的图。

图10A是表示在本发明的配线结构的其他实施例中使用的第一层结构的图。

图10B是表示在本发明的配线结构的其他实施例中使用的第二层结构的图。

图11是表示本发明的配线结构的其他实施例的图。

附图标记说明

10：电连接部件

11：基材

12：介质层

13、13’：增强膜

14、14’：导体

15：薄膜材料

16：配线图案

17：孔

20：电连接部件

21：基材

22：粘接剂层

23：弹性体图案

23’：墨的图案

24：导体图案

24’：墨的图案

25：弹性体层

26：粘接剂层

27：基材

28：胶膜(blanket)

30：第一层结构

31：基材

32：第一粘接剂层

33：弹性体图案

34：导体图案

40：第二层结构

41：基材

42：第二粘接剂层

43：弹性体层

50：配线结构

60：第一层结构

61：基材

62：第一粘接剂层

63：第一弹性体图案

64：第一导体图案

70：第二层结构

71：基材

72：第二粘接剂层

73：第二弹性体图案

74：第二导体图案

80：配线结构

81：配线部

具体实施方式

图3表示了本发明的电连接部件的一实施例的结构，在本示例中，电连接部件20由基材21、配置在整个基材21上的粘接剂层22、排列形成在粘接剂层22上的多个弹性体图案23、以及分别形成于上述弹性体图案23上的导体图案24。

在该示例中，弹性体图案23和导体图案24的宽度以及长度相等，并具有相同的图案形状，上述弹性体图案23和导体图案24的排列间距以及数量根据应连接的配线基材等连接对象物的配线而确定。

在上述结构中，基材21是具有挠性的薄膜基材。作为薄膜基材的材料，例如可以使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PI(聚酰亚胺)等。

粘接剂层22通过按压产生弹性变形而与连接对象物粘接，承担与连接对象物的机械结合，并且，其弹性复原力作为使导体图案24与连接对象物的配线压接的方向的负荷而发挥作用，构成粘接剂层22的粘接剂一定含有压敏胶粘合剂(即粘合剂)，例如含有热固化型、UV照射固化型等其他类型的粘合剂。作为该粘接剂，例如可以例举：聚酯类、聚氨酯类、丙烯酸类、环氧类、酚类、硅酮类、聚烯烃类、聚酰亚胺类、乙烯类、天然高分子类的聚合物等。上述聚合物可以单独使用，也可以合并使用。

另外，为了提高粘性和机械特性，也可以在上述聚合物中混合使用例如聚酯类、聚氨酯类、丙烯酸类、环氧类、酚类、硅酮类、聚烯烃类、聚酰亚胺类、乙烯类的单体、低聚物。

弹性体图案23是用于例如在电连接部件20弯曲时降低施加在导体图案24上的应力而设置的，弹性体图案23和导体图案24在该示例中均通过印刷而形成。

导体图案24的印刷例如使用含有金颗粒、银颗粒、铜颗粒等导体颗粒的墨进行，通过使墨加热固化而形成导体图案24。

如上所述，弹性体图案23降低了在电连接部件20被弯曲时施加到导体图案24上的应力，换言之，伴随着基材21的弯曲而粘接剂层22进行伸缩，其发挥使导体图案24不易受到该粘接剂层22的伸缩的影响的作用。因此，介于粘接剂层22和导体图案24之间的弹性体图案23的纵向弹性模量E₂比粘接剂层22的纵向弹性模量E₁大。纵向弹性模量也称为杨氏模量。

使用形成弹性体的含有弹性体组合物的墨进行上述弹性体图案23的印刷，通过加热固化墨来形成含有弹性体的弹性体图案23。作为弹性体可以使用：硅橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸橡胶、苯乙烯橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶等。

弹性体图案23的纵向弹性模量E₂比粘接剂层22的纵向弹性模量E₁大(根据材料通常为0.01～1MPa)，这里，准备了弹性体图案23的纵向弹性模量E₂不同的样品，并对进行的弯曲试验的结果进行说明。

样品具有与图3所示的电连接部件20相同的层结构，并且准备了纵向弹性模量E₂为1MPa、10MPa、100MPa、1000Mpa以及1500MPa的5种类型的样品。粘接剂层22的每一个样品的纵向弹性模量E₁均为0.1MPa。导体图案24使用含有银颗粒的墨形成。各层的层厚：基材21为0.025mm，粘接剂层22为0.050mm，弹性体图案23为0.010mm，导体图案24为0.010mm。

在弯曲测试中，以将导体图案24作为外侧并使导体图案24折返的方式，将样品反复180°折弯(弯曲)，并且检查伴随弯曲次数的导体图案24的电阻值的变化。弯曲部形成半径(外径的1/2)3mm的圆弧形状。

图4的图表示该弯曲试验的结果，由弯曲引起的导体图案24的电阻值的变化(增大)表示为变化率。

从图4可以看出，随着弹性体图案23的纵向弹性模量E₂的增大，电阻值的变化变大。例如，若设置了1000次180°弯曲且电阻值变化率为20％以下的基准，则在弹性体图案23的纵向弹性模量E₂为1500MPa的情况下不满足该基准，可以说纵向弹性模量E₂优选为1000MPa以下。这是因为，当纵向弹性模量E₂变得过大时，随着弯曲次数的增加，弹性体图案23本身会引起断裂产生、进化，这会诱发导体图案24的断裂产生、进化从而发生导电性能的下降。另外，从图4中可以看出，如果纵向弹性模量E₂为1MPa的样品的电阻值变化最小，由此纵向弹性模量E₂是粘接剂层22的纵向弹性模量E₁的10倍左右，则可以充分获得应力缓和的效果。

接着，参照图5A，按工序顺序说明上述电连接部件20的生产方法。

弹性体图案23和导体图案24均通过胶版印刷形成。另外，在下述的工序1和1’以及工序2和2’中利用的印版均可以是丝网印版、凹印版或者其他的印刷版。换言之，在这些工序中进行的印刷可以是丝网印刷、凹版印刷，也可以是其他种类的印刷。

(工序1)

从印版向胶膜28印刷含有导体颗粒的墨的图案，并进行加热固化而形成导体图案24。

(工序2)

在胶膜28上的导体图案24上重叠地从印板印刷含有弹性体组合物的墨的图案，并进行加热固化而形成弹性体图案23。

(工序3-1)～(工序3-3)

以使弹性体图案23位于粘接剂层22的正上方的方式，将导体图案24和弹性体图案23从胶膜28转印到配置在挠性基材21上的粘接剂层22上。

通过以上的工序，完成电连接部件20。

另外，根据所使用的墨的种类、固化条件等，也可以将上述工序1和2设为下述的工序1’、2’、2”(参照图5B)。

(工序1’)

从印版向胶膜28印刷含有导体颗粒的墨的图案24’。

(工序2’)

在胶膜28上的含有导体颗粒的墨的图案24’上重叠地从印版印刷含有弹性体组合物的墨的图案23’。

(工序2”)

同时加热固化含有导体颗粒的墨的图案24’和含有弹性体组合物的墨的图案23’，从而形成导体图案24和弹性体图案23。

以上说明了根据本实施例的电连接部件和生产电连接部件的方法，但是根据本实施例，导体图案24和弹性体图案23均是通过印刷而形成的，因此易于制造，具有优良的量产性和定制性。

另外，在电连接部件20被弯曲时施加到导体图案24上的应力通过介于粘接剂层22和导体图案24之间的弹性体图案23而得到缓和，能够抑制导体图案24的电阻值的增大以及完全的断裂现象的发生，因此具有优良的抗弯曲性和良好的可靠性。

这样，通过配置纵向弹性模量E₂比粘接剂层22的纵向弹性模量E₁大的弹性体(弹性体图案23)，能够缓和弯曲时施加到导体图案24上的应力，提高导体图案24的抗弯曲性，但对在由弹性体夹持导体图案24的层结构的情况下抗弯曲性是否进一步提高，进行弯曲试验后调查的结果做以下说明。

图6A～6D表示在该弯曲试验中使用的样品A～D的层结构，对与图3所示的电连接部件20的层结构的各部分对应的部分赋予相同的符号。

作为比较，样品A从图3的层结构中删除了弹性体图案23。样品B具有图3的层结构。样品C在图3的层结构中，在导体图案24上，使用与用于弹性体图案23的印刷形成的墨相同的墨形成的弹性体层25位于样品的整个面上，通过按压使粘接剂层22粘贴在弹性体层25上。

样品D是在样品C的弹性体层25上与粘接剂层22相同的粘接剂的粘接剂层26、基材27所在的层结构，形成粘接剂层26和弹性体层25的基材27以弹性体层25为下并从样品B的上方按压配置构成。另外，弹性体图案23和弹性体层25的纵向弹性模量均为500MPa。

各层的层厚：基材21为0.025mm，粘接剂层22为0.050mm，弹性体图案23为0.010mm，导体图案24为0.010mm，弹性体层25为0.010mm，粘接剂层26为0.050mm，基材27为0.025mm。

弯曲试验和上述弯曲试验同样进行。图7的图表示该弯曲试验的结果，从图可知，由弹性体夹持导体图案24的样品C比样品B具有更高的抗弯曲性，样品D比样品C具有更高的抗弯曲性。这是由于在样品D中，由于导体图案24位于截面的中央，所以即使弯曲，压缩应力和拉伸应力基本上不施加到导体图案24上。

接着，参照图8A、图8B和图9对本实施例的挠性配线板的配线结构进行说明。

图9表示了本发明的配线结构的一实施例，图8A和图8B分别表示了构成图9所示配线结构的第一层结构和第二层结构。

如图8A所示，第一层结构30在第一挠性基材31上配置第一粘接剂层32，在第一粘接剂层32上形成由含有弹性体组合物的墨固化而成的弹性体图案33，在弹性体图案33上形成由含有导体颗粒的墨固化而成的导体图案34。

如图8B所示，第二层结构40在第二挠性基材41上配置第二粘接剂层42，在第二粘接剂层42上配置由含有弹性体组合物的墨固化而成的弹性体层43。

上述第一层结构30和第二层结构40以形成有导体图案34的面与配置有弹性体层43的面相对的方式而相互重叠。第一层结构30和第二层结构40通过使第一粘接剂层32的未形成弹性体图案33和导体图案34的表面与弹性体层43的表面相互粘贴而机械地结合、一体化，从而构成图9所示的配线结构50。

另外，配线结构50的制造也可以通过分别制作第一层结构30和第二层结构40之后再相互粘贴的方法，另外例如也可以通过在配置在基材31上的第一粘接剂层32上转印弹性体图案33、导体图案34以及弹性体层43，并在基材41上粘贴配置有第二粘接剂层42的结构的方法。

该配线结构50具有进行上述弯曲试验的样品D的层结构，因此具有优良的抗弯曲性。另外，第一粘接剂层32和第二粘接剂层42由相同的粘接剂形成，弹性体图案33和弹性体层43的纵向弹性模量比上述第一粘接剂层32和第二粘接剂层42的纵向弹性模量大。

接着，参照图10A、图10B和图11对本发明的挠性配线板的配线结构的其他实施例进行说明。

图10A和图10B表示第一层结构和第二层结构，且由上述第一层结构和第二层结构构成图11所示的配线结构。

如图10A所示，第一层结构60在第一挠性基材61上配置第一粘接剂层62，在第一粘接剂层62上形成由含有弹性体组合物的墨固化而成的第一弹性体图案63，在第一弹性体图案63上形成由含有导体颗粒的墨固化而成的第一导体图案64。

如图10B所示，第二层结构70在第二挠性基材71上配置第二粘接剂层72，在第二粘接剂层72上形成由含有弹性体组合物的墨固化而成的第二弹性体图案73，在第二弹性体图案7上形成由含有导体颗粒的墨固化而成的第二导体图案74。

在该示例中，第一层结构60具有与图10A所示的第一层结构30相同的构成，并且第二层结构70具有与第一层结构60相同的构成。

上述第一层结构60和第二层结构70以形成有第一导体图案64的面与形成有第二导体图案74的面相对的方式而相互重叠。由此，第一导体图案64与第二导体图案74相重合，直接相对地接触而构成配线部81。

第一层结构60和第二层结构70通过使第一粘接剂层62的未形成有第一弹性体图案63、第一导体图案64的表面与第二粘接剂层72的未形成有第二弹性体图案73、第二导体图案74的表面相互粘贴而机械地结合、一体化，从而构成图11所示的配线结构80。

另外，配线结构80的制造可以通过分别制作第一层结构60和第二层结构70之后再相互粘贴的方法，另外例如也可以通过在配置在基材61上的第一粘接剂层62上转印第一弹性体图案63、第一导体图案64、第二导体图案74及第二弹性体图案73，并在基材71上粘贴配置有第二粘接剂层72的结构的方法。

上述第一粘接剂层62和第二粘接剂层72通过按压产生弹性变形而粘贴，其弹性复原力作为使第一导体图案64和第二导体图案74压接的方向上的负荷而发挥功能，因此能够获得良好的第一导体图案64与第二导体图案74之间的压接状态，即电耦合状态，因此，能够构成低电阻的配线部81。另外，第一弹性体图案63和第二弹性体图案73的纵向弹性模量比第一粘接剂层62和第二粘接剂层72的纵向弹性模量大。

如图11所示，配线结构80的截面为上下对称结构，配线部81位于截面的中央，因此，除了配线部81的低电阻之外，在该示例中，也具有与图9所示的配线结构50同样优良的抗弯曲性。

以上，对各种实施例进行了说明，但导体图案例如也可以使用导电性的可拉伸糊剂印刷形成。在这种情况下，即使是可拉伸的导体图案，对弯曲的承受性也有限，因此，通过设置弹性体图案，能够进一步提高抗弯曲性。另外，在导体图案不使用上述导电性的可拉伸糊剂，且弹性体图案具有与导体图案相同的图案形状的情况下，也可以构成为通过使弹性体图案使用具有导电性的、即导电性的可拉伸糊剂印刷形成，与没有该弹性体图案的情况相比，抗弯曲性更大，并且比配线更低电阻化。

Claims

1.一种电连接部件，在挠性的基材上配置粘接剂层，在所述粘接剂层上设置导体图案而构成，其特征在于，

在所述粘接剂层上形成由含有弹性体组合物的墨固化而成的弹性体图案，

在所述弹性体图案上形成由含有导体颗粒的墨固化而成的所述导体图案，

所述弹性体图案的纵向弹性模量比所述粘接剂层的纵向弹性模量大。

2.如权利要求1所述的电连接部件，其特征在于，

所述弹性体图案和所述导体图案具有相同的图案形状。

3.如权利要求1或2所述的电连接部件，其特征在于，

所述弹性体图案的纵向弹性模量为1000MPa以下。

4.一种电连接部件的生产方法，生产权利要求1～3中任一项所述的电连接部件，其特征在于，包含：

在胶膜上印刷含有导体颗粒的墨的图案，并加热固化而形成所述导体图案的工序；

在所述胶膜上的所述导体图案上重叠地印刷含有弹性体组合物的墨的图案，并加热固化而形成所述弹性体图案的工序；

以使所述弹性体图案位于所述粘接剂层的正上方的方式，将所述导体图案以及所述弹性体图案从所述胶膜转印到配置在所述挠性基材上的所述粘接剂层上的工序。

5.一种电连接部件的生产方法，生产权利要求1～3中任一项所述的电连接部件，其特征在于，包含：

在胶膜上印刷含有导体颗粒的墨的图案的工序；

在所述胶膜上的含有所述导体颗粒的墨的图案上重叠地印刷含有弹性体组合物的墨的图案的工序；

对含有所述导体颗粒的墨的图案以及含有所述弹性体组合物的墨的图案同时加热固化，从而形成所述导体图案以及所述弹性体图案的工序；

6.一种配线结构，为挠性配线板的配线结构，其特征在于，

具有第一层结构和第二层结构以使形成有导体图案的面与配置有弹性体层的面相对的方式而相互重叠的结构，

所述第一层结构在第一挠性基材上配置第一粘接剂层，在所述第一粘接剂层上形成由含有弹性体组合物的墨固化而成的弹性体图案，在所述弹性体图案上形成由含有导体颗粒的墨固化而成的所述导体图案，

所述第二层结构在第二挠性基材上配置第二粘接剂层，在所述第二粘接剂层上配置由含有弹性体组合物的墨固化而成的所述弹性体层，

所述弹性体图案的纵向弹性模量比所述第一粘接剂层的纵向弹性模量大，所述弹性体层的纵向弹性模量比所述第二粘接剂层的纵向弹性模量大，

所述第一层结构和所述第二层结构，以所述第一粘接剂层的未形成所述弹性体图案或所述导体图案的表面的至少一部分与所述弹性体层的表面的一部分相互粘贴的方式机械地结合。

7.一种配线结构，为挠性配线板的配线结构，其特征在于，

具有第一层结构和第二层结构以使形成有第一导体图案的面与形成有第二导体图案的面相对的方式而相互重叠的结构，

所述第一层结构在第一挠性基材上配置第一粘接剂层，在所述第一粘接剂层上形成由含有弹性体组合物的墨固化而成的第一弹性体图案，在所述第一弹性体图案上形成由含有导体颗粒的墨固化而成的所述第一导体图案，

所述第二层结构在第二挠性基材上配置第二粘接剂层，在所述第二粘接剂层上形成由含有弹性体组合物的墨固化而成的第二弹性体图案，在所述第二弹性体图案上形成由含有导体颗粒的墨固化而成的所述第二导体图案，

所述第一弹性体图案的纵向弹性模量比所述第一粘接剂层的纵向弹性模量大，所述第二弹性体图案的纵向弹性模量比所述第二粘接剂层的纵向弹性模量大，

所述第二导体图案具有与所述第一导体图案相重合的图案形状，所述第一导体图案与所述第二导体图案直接相对地接触而构成配线部，

所述第一层结构和所述第二层结构，以所述第一粘接剂层的未形成所述第一弹性体图案或所述第一导体图案的表面的至少一部分与所述第二粘接剂层的未形成所述第二弹性体图案或所述第二导体图案的表面的一部分相互粘贴的方式机械地结合。