CN113677053A - 加热器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供加热器及其制造方法。所述加热器由表面具有金属箔的基膜和电阻元件构成，所述金属箔形成通过通电发热的加热器电路部，所述加热器电路部与所述电阻元件串联连接。

Description

加热器及其制造方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2020年5月15日向日本特许厅提交的日本专利申请2020-085822号的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及加热器及其制造方法。

背景技术

以往，为了加热汽车的前挡风玻璃等，使用薄膜状加热器。近年来，正在开发高级驾驶辅助系统(ADAS)。并且，为了检测用的照相机的镜头或者前挡风玻璃防雾，薄膜状加热器的必要性增加了。另外，照相机小型化也正在推进。因此，也需要加热器小型化。伴随于此，需要推进用于加热器的布线的细线化。其结果，难以将因布线的尺寸公差产生的加热温度波动收到允许范围内。

另外，通常的薄膜状加热器存在制造工序数多等问题。以下，参照图10A、图10B、图11A、图11B以及图11C对通常的薄膜状加热器及其制造方法进行说明。图10A、图10B、图11A、图11B以及图11C是通常的薄膜状加热器的制造工序图。

首先，使用通过通电发热的材料，形成加热线510(参照图10A)。作为加热线510采用的材料能够列举镍-铬合金、SUS、铝、白金、铁以及镍等合金以及纯金属。接着，在加热线510的两个面上分别设置第一绝缘薄膜521和第二绝缘薄膜522。夹着加热线510的第一绝缘薄膜521以及第二绝缘薄膜522通过设置在这些薄膜之间的粘着剂层523粘合(参照图10B)。此外，图10A表示加热线510的俯视图。图10B示意地表示制造加热器的过程中的中间制品的断面图。

接着，在第一绝缘薄膜521的表面安装电子元件530，使其与加热线510电连接(参照图11A)。在图示的例子中，表示只安装了一个电子元件530的绝缘薄膜。但是，可以安装多个电子元件。此外，作为电子元件530的一个例子，能够例举温度保险丝。然后，通过铆接法或者焊接等各种方法，将导线线束540与加热线510电连接(参照图11B)。并且，连接器550借助压接销(未图示)与导线线束540的端部电连接。该连接器550与具备用于对加热线510进行通电的电源、或者用于进行温度控制的控制装置的装置相连接。通过以上的制造工序，得到加热器500。此外，图11A以及11B是制造加热器的过程中的中间制品的俯视图。图11C是成品亦即加热器500的俯视图。在通过以上的制造工序得到加热器500时，与安装电子元件530的工序不同，需要安装导线线束540的工序和安装连接器550的工序。因此，包含多个制造工序。

发明内容

本发明的目的在于，提供能够抑制加热温度波动并且能够削减制造工序数的含有柔性印刷布线板的加热器及其制造方法。

在本发明中，为了解决上述问题，采用了以下方法。

即，本发明的加热器由表面具有金属箔的基膜和电阻元件构成，所述金属箔形成通过通电发热的加热器电路部，所述加热器电路部与所述电阻元件串联连接。

按照本发明，电阻元件与加热器电路部串联连接。因此，对加热器整体施加的电压被加热器电路部和电阻元件分压。其结果，加热器电路部以及电阻元件分别被施加电压。并且，当构成加热器电路部的布线的尺寸在尺寸公差内比基准值细时，施加到加热器电路部上的电压值也升高加热器电路部的电阻值比基准值高的量。由此，能够抑制因比基准值细的布线而导致电流值减少。与此相对，当构成加热器电路部的布线的尺寸在尺寸公差内比基准值粗时，施加到加热器电路部上的电压值也降低加热器电路部的电阻值比基准值低的量。由此，能够抑制因比基准值粗的布线而导致电流值增大。

另外，本发明的含有柔性印刷布线板的加热器的制造方法依次包括蚀刻工序、层叠工序以及回流焊工序，所述蚀刻工序包括对表面具有金属箔的基膜的蚀刻，通过所述蚀刻，形成由所述金属箔的一部分构成的通过通电发热的加热器电路部、以及对所述加热器电路部通电的通电部，在所述层叠工序中，设置覆盖所述金属箔的表面的覆盖膜，在所述回流焊工序中，通过回流焊接，设置与所述加热器电路部串联连接的电阻元件以及与所述通电部电连接的连接器。

按照本发明，通过蚀刻工序形成加热器电路部和通电部。因此，能够减少制造工序数。另外，能够在回流焊工序中进行电阻元件的安装和连接器的安装。因此，能够进一步削减制造工序数。

如上所述，按照本实施方式，能够抑制加热温度波动以及削减制造工序数。

附图说明

图1A以及图1B是本实施方式的加热器以及参考例的加热器的电路图。

图2A以及图2B是表示本实施方式的加热器以及参考例的加热器中的、电压值随时间变化的曲线图。

图3A以及图3B是表示本实施方式的加热器以及参考例的加热器中的、电流值随时间变化的曲线图。

图4A以及图4B是表示本实施方式的加热器以及参考例的加热器中的、温度随时间变化的曲线图。

图5A以及图5B是本实施方式的含有柔性印刷布线板的加热器的制造工序图。

图6A以及图6B是本实施方式的含有柔性印刷布线板的加热器的制造工序图。

图7A以及图7B是本实施方式的含有柔性印刷布线板的加热器的制造工序图。

图8是本实施方式的含有柔性印刷布线板的加热器的制造工序图。

图9A、图9B以及图9C是本实施方式的含有柔性印刷布线板的加热器的制造工序图。

图10A以及图10B是通常的薄膜状加热器的制造工序图。

图11A以及图11B以及图11C是通常的薄膜状加热器的制造工序图。

具体实施方式

在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。

以下参照附图，例示性地详细说明该实施方式。但是，只要没有特定的记载，该实施方式中记载的组成部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等并不仅限定于本实施方式的范围。

(实施方式)

参照图1A～图9C，对本实施方式的含有柔性印刷布线板的加热器及其制造方法进行说明。此外，本实施方式的加热器10能够适用于加热检测用照相机的镜头或者前挡风玻璃。另外，本实施方式的加热器10不只是用于加热构成汽车的各种部件，也能够应用于汽车以外的各种装置。本实施方式的加热器10具有柔性。因此，可以使加热器10向各个方向弯曲。因此，即使对于弯曲的部分，加热器10也能够沿着弯曲面粘贴、使用。

(加热器)

参照图1A以及图1B，对本实施方式的含有柔性印刷布线板的加热器的大致构成进行说明。图1A是简略地表示与电源相连接的本实施方式的含有柔性印刷布线板的加热器的电路图。图1B是简略地表示与电源相连接的参考例的含有柔性印刷布线板的加热器的电路图。

本实施方式的加热器10包括：加热器电路部121，通过通电发热；和电阻元件(本实施方式中为贴片电阻310)，与加热器电路部121串联连接。由电源400对这样构成的加热器10施加电压(定电压)。并且，加热器电路部121发热。图1B所示的参考例的加热器10X也包含通过通电发热的加热器电路部121。该参考例的加热器10X只在不包含电阻元件方面与本实施方式的加热器不同。这样构成的参考例的加热器10X也由电源400施加电压(定电压)。并且，加热器电路部121发热。

(本实施方式的加热器的优点)

一般来说，在各种制品中，由于包含原材料以及制造工序的各种影响，各部分尺寸会产生偏差。因此，对各部分的尺寸，针对目标设计值，设定尺寸公差。包含背景技术中说明的由合金构成的加热线的加热器具有比较的大的尺寸。因此，尺寸公差对加热温度的影响较小。与此相对，含有柔性印刷布线板的加热器的布线，由铜箔等金属箔构成。因此，能够使构成加热器电路部121的布线细线化。另一方面，如果实现细线化，则尺寸公差对加热温度的影响变大。因此，在本实施方式的加热器10中，如上所述，采用包括与加热器电路部121串联连接的电阻元件(贴片电阻310)的构成。由此，能够抑制因构成加热器电路部121的布线的尺寸公差产生的加热温度的波动。以下，对能够抑制加热温度波动的理由进行说明。

当电源400的电压为E[V]，加热器电路部121的电阻值为R1[Ω]，电阻元件(贴片电阻310)的电阻值为R2[Ω]时，施加到加热器电路部121上的电压(分压)V1和施加到电阻元件上的电压(分压)V2具有如下关系。

V1＝(R1÷(R1+R2))×E[V]

V2＝(R2÷(R1+R2))×E[V]

其中，当构成加热器电路部121的布线的尺寸在尺寸公差内比基准值细时，施加到加热器电路部121上的电压值V1也升高加热器电路部121的电阻值R1比基准值高的量。由此，能够抑制因布线的尺寸比基准值细而产生的电流值减少。与此相对，当构成加热器电路部121的布线的尺寸在尺寸公差内比基准值粗时，则施加到加热器电路部121上的电压值V1也降低加热器电路部121的电阻值R1比基准值低的量。由此，能够抑制因布线尺寸比基准值粗而导致的电流值增大。因此，能够抑制因构成加热器电路部121的布线的尺寸公差产生的加热温度的波动。

关于这一点，进一步参照图2～图4，更详细地进行说明。图2A以及图2B是表示对加热器施加电压后加热器电路部的电压值随经过时间的变化的曲线图。图2A表示本实施方式的加热器的情况。图2B表示所述参考例的情况。图3A以及图3B是表示对加热器施加电压后加热器电路部的电流值随经过时间的变化的曲线图。图3A表示本实施方式的加热器的情况。图3B表示所述参考例的情况。图4A以及图4B是表示对加热器施加电压后加热器电路部的温度随经过时间的变化的曲线图。图4A表示本实施方式的加热器的情况。图4B表示所述参考例的情况。

图2A中的曲线Lvma表示加热器电路部121中的布线具有基准值尺寸的情况。曲线Lvta表示该布线在尺寸公差内最细的情况。曲线Lvha表示该布线在尺寸公差内最粗的情况。图2B中曲线Lvmb表示加热器电路部121中的布线具有基准值尺寸的情况。曲线Lvtb表示该布线在尺寸公差内最细的情况。曲线Lvhb表示该布线在尺寸公差内最粗的情况。

如参考例所示，当未设置电阻元件时，电源400的电压直接施加到加热器电路部121上。因此，不论布线尺寸如何都施加相同的电压。与此相对，本实施方式的加热器10的情况下，通过设置电阻元件，加热器电路部121中的布线越细，施加到加热器电路部121上的电压越大。

图3A中的曲线Lima表示加热器电路部121中的布线具有基准值尺寸的情况。曲线Lita表示该布线在尺寸公差内最细的情况。曲线Liha表示该布线在尺寸公差内最粗的情况。图3B中曲线Limb表示加热器电路部121中的布线具有基准值尺寸的情况。曲线Litb表示该布线在尺寸公差内最细的情况。曲线Lihb表示该布线在尺寸公差内最粗的情况。

对于参考例的情况，如上所述，施加给加热器电路部121的电压，不论布线尺寸如何都施加相同的电压。因此，布线越粗电阻值越小。其结果，电流量增大。并且，布线的粗细程度不同产生的电流值的波动也增大。另外，由于通过通电发热，随温度升高，电阻值增高。因此，距通电开始规定时间的期间，电流值逐渐地降低后，电流值变为一定。在参考例中，布线粗时，电流值的变化显著。与此相对，在本实施方式的加热器10的情况中，也是布线越粗，电流值越大。但是，布线越细，施加的电压越大。因此，因布线的粗细程度不同产生的电流值的波动减小。另外，也能够抑制通电初期的电流值的变化。

图4A中的曲线Ltma表示加热器电路部121中的布线具有基准值尺寸的情况。曲线Ltta表示该布线在尺寸公差内最细的情况。曲线Ltha表示该布线在尺寸公差内最粗的情况。图4B中曲线Ltmb表示加热器电路部121中的布线具有基准值尺寸的情况。曲线Lttb表示该布线在尺寸公差内最细的情况。曲线Lthb表示该布线在尺寸公差内最粗的情况。

对于参考例的情况，不论布线的尺寸如何，对加热器电路部121施加的电压都相同。并且，布线越粗，电流量越大。因此，由于布线的尺寸公差产生的加热器电路部121的温度波动增大。与此相对，在本实施方式的加热器10的情况下，布线越细，施加到加热器电路部121上电压越大。并且，电流量变小。另一方面，布线越粗，对加热器电路部121施加的电压越小。并且，电流量变大。由此，如图4A所示，能够减小因布线的尺寸公差导致的温度的波动。如上所述，按照本实施例的加热器10，能够抑制因构成加热器电路部121的布线的尺寸公差而导致的加热温度的波动。另外，在本实施方式的加热器10的情况下，由于根据布线的粗细程度控制施加电压不同，所以能够抑制伴随加热器电路部121的温度升高产生电阻值升高而导致的加热温度的降低。

(本实施方式的含有柔性印刷布线板的加热器的制造方法)

参照图5A～图9B，按照制造工序的顺序，对含有柔性印刷布线板的加热器的制造方法进行说明。

【原材料】

图5A以及5B表示为了制造本实施方式的加热器10使用的原材料100。图5A是表示原材料100的一部分的俯视图。图5B是原材料100的示意剖面图(图1中的AA剖面图)。

该原材料100是市售的、通常称为覆铜板。该原材料100由其表面具有金属箔120的基膜110构成。基膜110由绝缘的具有柔性的树脂材料(例如，聚酰亚胺或者聚萘二甲酸乙二醇酯)构成。另外，金属箔120由铜箔构成。由于这样构成的原材料100具有柔性，所以能够向各种方向弯曲。

【蚀刻工序】

使用光刻技术等方法，形成用于在原材料100的一面上形成加热器电路部121以及通电部122、123的抗蚀剂图案(成为掩膜的部分)。然后，进行蚀刻。由此，去除不需要的铜箔。这样，形成加热器电路部121以及通电部122、123。即，由金属箔120的一部分形成加热器电路部121以及通电部122、123。此外，这些加热器电路部121以及通电部122、123通过蚀刻几乎同时形成。图6A以及6B表示进行蚀刻工序后的第一中间制品100X。图6A是第一中间制品100X的俯视图。图6B是第一中间制品100X的剖面图(图6A中的BB剖面图)。

在本实施方式中，加热器电路部121中的加热线的线宽设定为一定。另外，加热器电路部121至少设置1列加热线按等间隔蜿蜒行进的区域(参照图6A)。此外，在本实施方式中，设置了4列蜿蜒行进区域。但是，不用说加热器电路部121的图案不限定于图示的例子。此外，用于形成抗蚀剂图案的方法，并不限定于光刻技术。能够采用各种公知技术。

【层叠工序】

在蚀刻工序后，设置覆盖金属箔120(加热器电路部121以及通电部122、123)的表面的覆盖膜211。覆盖膜211通过粘着剂层212以夹着加热器电路部121以及通电部122、123的方式，粘合在基膜110上。覆盖膜211也与基膜110同样，由绝缘的具有柔性的树脂材料构成。此外，覆盖膜211上设置有开口部211a、211b。

图7A以及图7B表示进行层叠工序后的第二中间制品200。图7A是第二中间制品200的俯视图。图7B是第二中间制品200的剖面图(图7A中的CC剖面图)。关于用于设置覆盖膜211的层叠方法，采用各种公知技术即可。因此，省略其说明。此外，第二中间制品200相当于柔性印刷布线板。

【回流焊工序(安装工序)】

在层叠工序后，对第二中间制品200即柔性印刷布线板安装贴片电阻310以及连接器320。首先，对经由开口部211a、211b、金属箔120(相当于通电部122、123)露出的部分进行镀金处理或者水溶性预焊剂处理等表面处理。然后，在回流焊炉内进行焊接。由此，进行各种部件的安装。即，在本实施方式中，贴片电阻310经由开口部211a，通过回流焊接，连接到通电部122上。并且，连接器320经由开口部211b，与通电部122、123连接(能够电连接地连接)。因此，在一个工序中，几乎同时地进行贴片电阻310的安装和连接器320的安装。图8表示进行回流焊工序后的第二中间制品200。图8是该中间制品的俯视图。此外，在本实施方式中，在回流焊工序中，以安装贴片电阻310以及连接器320的情况为例进行了说明，但也可以同时安装其他电子元件。例如，可以在加热器电路部121上安装表面安装型的温度熔断器。

【切割工序】

在回流焊工序后，通过切割冲压出外形，如图9A、图9B以及图9C所示，得到成品的加热器10。此外，能够由一个原材料100制造多个加热器10。图9A是成品的加热器10的俯视图。图9B是图9A中的DD剖面图。同样，图9C是图9A中的EE剖面图。已经参照图1A对本实施方式的加热器的大致构成进行了说明。以下，对加热器10的构成更详细地进行说明。

本实施例中加热器10由用于对加热对象部进行加热的加热部250、电气布线部260、贴片电阻310以及设置在电气布线部260的端部的连接器320构成。为了与用于对加热器电路部121进行通电的电源400相连接，设置连接器320。此外，电源400一般具备用于进行各种控制的装置。

下面，对加热器10中的加热部250以及电气布线部260的内部构成进行说明。本实施方式的加热器10具备基膜110、设置在基膜110的一面上的加热器电路部121以及通电部122、123(也参照图6A)。加热器电路部121通过与连接器320相连接的电源400，经由通电部122、123通电而发热。

此外，上述的加热部250相当于设置有加热器电路部121的区域。另外，上述的电气布线部260相当于设置有通电部122、123的区域。

这样，在本实施方式的加热器10中，通过设置在基膜110的表面上的金属箔120形成通过通电而发热的加热器电路部121。另外，在本实施方式的加热器10中，具备贴片电阻310，作为与加热器电路部121串联的电阻元件。

(含有本实施方式的柔性印刷布线板的加热器的制造方法的优点)

按照含有本实施方式的柔性印刷布线板的加热器10及其制造方法，通过蚀刻工序，形成加热器电路部121和通电部122、123。由此，能够减少制造工序数。因此，不需要以往那样的安装导线线束的工序。因此，减少了零件数量。与此同时，能够减少制造工序数。另外，在回流焊工序中，能够进行贴片电阻310的安装和连接器320的安装。因此，能够进一步削减制造工序数。

(其他)

上述实施方式中说明的加热器包含只在基膜110的一面上具备金属箔120的柔性印刷布线板。但是，在本实施方式中，也能够适用在基膜的双面上具备金属箔的柔性印刷布线板。此时，也能够在其双面上设置加热器电路部。或者，也能够只在它们中的一面上设置加热器电路部，而使其另一面具有不同的功能。另外，在上述实施方式中，提及贴片电阻作为电阻元件。但是，本实施方式中的电阻元件不限定于贴片电阻。能够采用轴向型电阻器等各种电阻器。

出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。

Claims (2)

1.一种加热器，其特征在于，

由表面具有金属箔的基膜和电阻元件构成，

所述金属箔形成通过通电发热的加热器电路部，

所述加热器电路部与所述电阻元件串联连接。

2.一种加热器的制造方法，其特征在于，

依次包含蚀刻工序、层叠工序和回流焊工序，

所述蚀刻工序包括对表面具有金属箔的基膜的蚀刻，通过所述蚀刻，形成由所述金属箔的一部分构成的通过通电发热的加热器电路部、以及对所述加热器电路部通电的通电部，

在所述层叠工序中，设置覆盖所述金属箔的表面的覆盖膜，

在所述回流焊工序中，通过回流焊接，设置与所述加热器电路部串联连接的电阻元件、和能够与所述通电部电连接的连接器。

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