CN1305356C - 配线基材及具备该配线基材的电气设备和开关装置 - Google Patents

Abstract

一种配线基材及具备该配线基材的电气设备和开关装置，该配线基材，在由通过脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材主体(7)上形成配线(8)，在该基材主体(7)的至少一部分该配线(8)的连接端子(9)以露出状态形成，同时在所述基材主体(7)上至少在所述连接端子(9)的露出的部分上，作为底层形成由加成聚合型底涂层(11)。根据本发明，可以提供即使在高温高湿环境下向配线或连接端子通电，被露出的配线部分或连接端子部分不会剥离，不会产生连接不良的结构的配线基板和具备其的电气设备和开关装置。

Description

配线基材及具备该配线基材的电气设备和开关装置

技术领域

本发明涉及一种在树脂制的基板等基材上形成有配线的配线基材，特别涉及一种即便在具有水分的环境下长时间使用，也不会出现配线部分或端子部分从底层的树脂剥离的现象的技术。

背景技术

为了适应电子设备的小型化和轻型化，促使搭载在电子设备上的各种印刷配线基板或柔性印刷配线基板进一步小型化和轻型化。并且，伴随这些配线基板的小型化，配线基板的端子部分的小型化也得到进一步发展，目前已使用端子部配线间距为0.5mm左右的窄间距的基板。在这种背景下，提出了一种以连接端子的高密度化为目的，错开端子间距间隔而达到高密度化的结构等(参照特开平6-13154号公报)。

在这种背景下，本发明者们进行了对具有窄间距结构端子部的配线基板研究开发，制造了多个窄间距结构的配线基板试样，并进行了以下的耐环境加速试验，即，将它们收容在耐环境试验装置中，在温度60℃、湿度90％的气氛下，外加直流电压3.2V，通电数百小时后放置，其结果，试验时间在250小时左右时，没有出现特别的问题，但超过250小时而持续进行500小时左右以上的耐环境加速试验的结果，发现了在窄间距结构的配线基板的连接端子部分中，连接部分的接触电阻开始增加，根据试样，有时会发生连接不良。

提供给上述耐环境加速试验的上述配线基板试样的结构是：在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制的细长柔性配线基板上通过丝网印刷法涂布形成多个银糊制的线状配线，在配线基板的端部上以0.5mm左右的窄间距形成连接端子，同时在连接端子以外的部分涂布抗蚀材料而形成保护层，在连接端子部分除去保护层，露出银制的连接端子和基板端部表面。

根据上述的耐环境加速试验结果，本发明者们分析了产生连接不良的原因，结果明确了：连接端子在连接端子部分、特别从作为负极侧连接端子的底层的PET制基板表面部分剥离，连接端子从基板表面浮出的事实。这种剥离现象可以通过以下进行说明的理由得到解释。

可以认为：在高温高湿的耐环境加速试验气氛中，在连接端子部的周围存在有大量水分。如果在高温高湿环境下存在大量水分，并且向露出的连接端子部分长时间通数V～最大5V左右的电，则端子部分周围的水发生电解，在连接端子部分的正极侧产生氢，在负极侧产生羟基。因此，由于羟基，负极侧的连接端子周围容易变成碱性，由此，PET制基板表层部分水解后溶解，其结果，成为连接端子的底层的部分与连接端子一同剥离。

本发明者在耐环境加速试验中测试了配线基板试样的负极侧连接端子部分的水分的PH，结果发现了PH甚至达到13～14的试样。

PET通常是由对苯二甲酸和乙二醇的脱水缩合而制得，因此认为有被水解的可能性，并且认为尤其在碱性、高温环境下会促进该水解反应。

另外，认为：不仅是PET制的柔性基板，而且苯酚树脂制基板或聚酰亚胺制基板或通过脱水缩合制得的其他各种基板，在高温高湿环境下也将发生同样的现象。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种配线基材以及具备该配线基材的电气设备和开关装置，该配线基材，在通过脱水缩合制造的基材上将配线或其连接端子以露出的方式设置的结构中，即便在高温高湿环境下通电，被露出的配线或连接端子也不会剥落，而不会产生连接不良。

本发明为了实现上述目的，提供一种配线基材，其特征在于：在由通过脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材主体上形成配线，在该基材主体的至少一部分上以露出状态形成该配线的连接端子，并且在与所述连接端子的至少成为露出状态的部分相对应的所述基材主体上，形成由加成聚合型高分子树脂构成的底涂层作为所述连接端子的底层，所述连接端子以外部分的配线和其周围部分的基材主体表面被保护层覆盖。

具有在由通过脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材主体上形成配线这种结构的配线基材，若在高温高湿环境下被通电，则在负极侧由于环境气氛中的水的电解而产生羟基，露出在基材表面侧的连接端子部分周围将成为碱性。但是，即便连接端子周围成为碱性的情况下，由于用加成聚合型的底涂层赖保护基材主体，所以基材主体不会被水解。因此，即便在高温高湿环境下长时间通电，连接端子也不会从基材主体剥离或分离。

为了达到上述的目的，本发明的特征在于，在由通过脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材主体上形成有配线，在所述基材主体中至少在所述配线以露出状态形成的部分上作为底层形成有加成聚合型的底涂层。

在由通过脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材主体上，配线以部分露出的状态形成的结构的配线基材中，若在高温高湿环境下通电，则在配线的负极侧由于环境气氛中的水的电解产生羟基，露出在基材表面侧的配线周围将成为碱性环境。但是，即便是露出状态配线的周围成为碱性，由于用加成聚合型的底涂层保护基材主体，所以基材主体不会发生水解。因此，在高温高湿环境下长时间通电，连接端子也不会从基材主体剥离或分离。

为了达到上述目的，本发明的特征在于，所述底涂层作为底层形成在所述连接端子的至少负极侧的端子或所述配线的至少负极侧的配线的形成部分上。

水的电解发生在连接端子或配线的负极侧，负极侧和其邻接部分的水被分解而容易成为碱性环境，所以有效的是，至少作为负极侧的连接端子或配线的底层而设置底涂层。

为了达到上述目的，本发明的特征在于，所述连接端子以外的所述配线和其周围部分的基材主体表面被保护层所覆盖。

连接端子以外部分的配线和其周围部分的基材主体表面被保护层所覆盖的结构中，被保护层所覆盖部分的配线或基材主体表面不会被分解或剥离。

作为本发明的所述基材主体，可以适用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、苯酚树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯中的任意物质。

只要是由这些材料构成的基材主体，由于制造时伴随脱水反应而制得，所以在高温高湿得碱性环境下，因通电而可能在负极侧发生水解反应，所以适用本发明是有效的。

本发明中，作为所述底涂层，可以选择使用由：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯丙烯三元共聚物(EPDM)这样的聚烯烃类树脂，聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯乙酸乙烯(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯(EAA)、乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸、离聚物、乙烯乙烯醇(ethylene vinyl alcohol)、聚丙烯腈这样的热塑性树脂，或者胺固化环氧树脂这样的环氧树脂，不饱和聚酯树脂，乙烯酯树脂，对苯二甲酸二烯丙基酯树脂这样的热固化型的高分子树脂形成的层。

只要是由这些树脂构成的底涂层，不会被水解，且由其底涂层保护基材主体，所以基材主体不会被水解。因此，即使在高温高湿环境下长时间通电，底涂层和基材主体不会发生分解或剥离的现象，露出状态的配线不会从基材主体剥离或分离。

本发明可以提供具备有在上述任意一项中记载的配线基材的电气设备或开关装置，只要是这些电气设备或开关装置，即使在高温高湿环境下通电适用，配线或连接端子不会从基板主体剥离或分离，可提供不会发生配线连接部分的连接不良现象的电气设备或开关装置。

附图说明

图1是具备本发明的实施方式1的配线基材的开关装置的俯视图。

图2是上述配线基材的主要部分剖视图。

图3是表示设有具备上述配线基材的开关装置的电气设备一例的立体图。

图4是本发明的实施方式2的配线基材的立体图。

图5是上述实施方式2的配线基材的主要部分剖视图。

图6是具备本发明的实施方式1的配线基材的传感器的俯视图。

图7是具备本发明的实施方式1的配线基材的开关装置的其他一例的俯视图。

图中：A、30-开关装置，B-电气设备，1-开关主体部，2-柔性印刷基板(挠性配线基材)，7、16-基板主体(基材主体)，8、15-配线，9、17-连接端子，10-保护层，11-底涂层，20-传感器(电气设备)

具体实施方式

图1是具备本发明实施方式1的配线基板的开关装置的俯视图。图2是上述开关装置的配线基板前端部分的主要部分剖视图。另外，在以下所有的附图中，为了看图的方便，表示时适当地改变了各构成要素的膜厚或尺寸比例等。此外，本发明当然并不限于以下的实施方式是不言而喻的。

图1是表示具备本发明实施方式1的配线基板的开关装置的图，本实施方式的开关装置A具备：开关主体部1和连接在该开关主体部1上的柔性印刷基板(挠性的配线基板)2。

在开关主体部1上设有主体基板3，在该主体基板3上设有滑动式的第1开关部5和第2开关部6，在所述主体基板3的背面侧设有与上述的开关部5、6的开关线路连接的细长的柔性印刷基板2。该柔性印刷基板2，例如为了在图3所示的数字摄像机等的电子设备B的内部电路上连接开关部5、6，而局部设置在电子设备B的外面。

所述柔性印刷基板2具有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制的细长的柔性基板主体(基材主体)7，并且在该基板主体7的表面部分上具有：通过丝网印刷法等印刷法涂布形成的多个配线8…；形成在基板主体7的宽度窄的前端部7a上并分别与这些配线8…的端部连接的连接端子9…。进而，覆盖上述的配线8…、连接端子9…的一部分和它们周围的基板主体7的表面，形成由抗蚀剂等耐水性材料形成的保护层10，在上述的基板主体7的前端部7a侧，在图2的剖面所示位置上形成底涂层11。

如图2所示，所述底涂层11通过丝网印刷法等涂布法形成为，覆盖基板主体7的前端部7a的表面部分和基板主体7的端部表面7b的靠近该前端部7a部分。另外，所述多个配线8…通过丝网印刷法等涂布法近似以等间距平行地形成至基板主体7的前端部7a附近部分，各配线8的前端部8a以规定的长度搭接在所述底涂层11的上方。另外，通过丝网印刷法等印刷法形成连接端子9，使该连接端子9分别搭在这些配线8的前端部8a上连接，同时位于上述底涂层11上。在该结构中，连接端子9具有以规定长度搭接在配线8的前端部8a上方的基端部9a，但其余部分直接形成在底涂层11的上方，底涂层11作为连接端子9的底层，覆盖基材主体7的表面。

另外，覆盖所述配线8、其前端部8a、该前端部8a上的连接端子9、靠近该前端部8a部分的连接端子9的中央部9b、和它们周围部分的基板主体表面，形成由抗蚀剂构成的保护层10。因此，所述连接端子9的前端部9c的部分露在所述基板主体7的前端部7a的表面侧，同时在被露出的前端部9c，作为其底层形成有底涂层11。

所述基板主体7在本实施方式中是由PET薄膜构成的，并且该PET是脱水聚合对苯二甲酸和乙二醇而制得。此外，基板主体7的构成材料并不限于PET，也可以是如聚酰亚胺、苯酚树脂等由脱水聚合制造的树脂构成的材料。

所述配线8由银、金、铜、铂或它们的合金等良导电性的金属材料构成，其中，适合利用通过丝网印刷法容易印刷在基板主体7上的银糊或银合金糊构成的材料。

所述连接端子9通常由与所述配线8的构成材料相同的材料构成，但在该实施方式中，优选使用比构成配线8的材料耐腐蚀性或耐迁移性好的材料。迁移(migration)，是指在以窄间距形成银等导电材料制配线的情况下，在相邻的配线之间由银离子的析出等方式产生银结晶生长，结晶生长使相邻的配线短路的现象，因此优先选择难以发生所述这种结晶生长的材料，例如Pd、Pt等贵金属或其合金等。但是，连接端子9的构成材料并不限于这些，可以选择被广泛通常使用的任意的端子用导电材料。

所述底涂层11优选由加成反应型的聚合物构成。可以选择使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯丙烯三元共聚物(EPDM)等聚烯烃系树脂，聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯乙酸乙烯(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯(EAA)、乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸、离聚物、乙烯乙烯醇(ethylene vinyl alcohol)、聚丙烯腈等热塑性树脂。

另外，作为其他的加成反应型聚合物的例子，可以选择利用热固型的高分子树脂，例如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂等。

在这些树脂中，作为底涂层11的构成材料优选的是，采用丝网印刷法容易涂布形成在基板主体7上、容易确保涂布精度、且难以水解的环氧树脂。环氧树脂是在双酚A型等环氧主剂中添加固化剂进行交联而成的，作为固化剂可以使用具有2个以上的反应性官能团的伯胺(RNH₃)、仲胺(R₂NH)、二羧酸及其酸酐等。

在采用丝网印刷法在基板主体7上涂布这些树脂时，若要使涂布状态膜的形成精度良好，则树脂需具有适合于印刷的粘度、并确保成膜的厚度等，为此，优选树脂的分子量为几百～几十万程度。从这一点上考虑，热固型高分子树脂，因在交联前的涂布阶段溶解在溶剂等中而使涂布容易进行，并且通过加热进行交联，使分子量增加，可成坚固涂膜，所以有利。

鉴于以上背景和交联后的涂膜可顺随具有柔性的基板主体7变形的情况，认为有必要使所述底涂层11的膜厚在1～15μm程度的范围内。

如前所述，在本实施方式的结构中，由于在多个连接端子9…和基板主体7之间设置了难水解的底涂层11，因此在于多个连接端子9…和其周围存在水分并向连接端子9…通电、使用的状态下，即使由于水的电分解产生羟基而处于强碱性环境，也不会出现成为连接端子9…的底层的底涂层11被分解或被溶解的情况，因此不会存在连接端子9…从基板主体7分离或剥离的情况。

因此，只要是具有该实施方式结构的开关装置A或电子设备B，即便在高温高湿环境下长时间通电后直接使用，也不会发生连接端子9…从基板主体7分离或剥离的情况，从而可以提供不会引起配线连接部分的连接不良的开关装置A或电子设备B。

在该实施方式中，在配线8的前端部侧设置了由与配线8的构成材料不同的材料构成的连接端子9，但也可以像图3和图4所示的结构那样，将配线15延长形成至基板主体(基材主体)16的前端部16a侧，将配线15的前端部15a用作连接端子17。

在该结构中，显然作为配线15的前端部15a的底层，设置了底涂层11。

图4和图5所示结构，是使一部分配线15从保护层10露出的结构，这种结构也可以抑制配线15的周围部分从基板主体16剥离或分离的现象。

另外，上述实施方式采用了全部的配线8被由抗蚀剂等耐水性材料形成的保护层10覆盖的结构，但也可以采用配线8没有被保护层10覆盖的结构。在这种情况下，在未被保护层10所覆盖的配线8的周围部分中，有可能在其底层侧的基板主体7的表面部分发生水解，所以在配线8形成部分的底层侧的所有部分上形成底涂层11。

还有，本发明的适用对象并不限于柔性配线基板，本发明也可适用于通过脱水聚合制造的厚的刚性基板，或者是非板状的其他形状基板，可广泛应用在实施配线的一般基材上。

图6表示连接、设置在传感器(电气设备)20上的本发明的柔性配线基板25，图7表示连接、设置在便携电话用的薄膜开关(开关装置)30上的本发明的柔性配线基板26。这些柔性配线基板25、26的结构与上述实施方式的柔性配线基板2的结构相同，只是外形不同。

当然如在这些例所示那样的任意的电气设备或开关装置均可适用本发明的柔性配线基板25、26，也能够将本发明广泛地适用在本说明书中进行说明以外的各种开关装置或电气设备中。

[实施例]

制造多个以下结构的柔性印刷基板：使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制的厚度为0.07mm的柔性基板，在该柔性基板上通过丝网印刷法涂布银糊并加热至150℃，烧制厚度为10μm、宽度为0.35mm的多个配线；在位于柔性基板端部的各配线的前端部侧，形成厚度为10μm的环氧树脂层，并在之上以0.5mm间距且与上述配线连接地形成由Pd构成的长度为4mm、厚度为0.01mm的连接端子。

然后，在这些柔性印刷基板的除连接端子部分以外的部分上涂布由聚氯乙烯树脂的抗蚀材料构成的保护层，制成50个柔性印刷基板试样。

在将这些柔性印刷基板试样的连接端子插入到与电源连接的连接器后向各配线通入3.2V电的状态下，装入到温度60℃、湿度90％条件的环境试验装置中，进行1000小时耐环境加速试验。

并且，为了进行比较，制造了多个没有形成上述环氧树脂层而其他部分相同的柔性印刷基板试样，进行同样的耐环境加速试验。

该试验的结果发现：具有环氧树脂底涂层的50个试样即便经过1000小时后通电性能完全没有变化，也没有接触电阻值的上升。相对于这些试样，没有形成底涂层的比较试样，虽然经过250小时后没有发现变化，但在250～500小时之间发现有10％试样的接触电阻发生变化，在500小时后60％试样中产生通电的不良。

由以上的试验结果可知，通过采用本发明的结构，可提供：露出在高温高湿环境下的连接端子部分即使由于长时间通电使用而长时间露出在碱性环境，也没有接触电阻的变化、通电状态也不发生变化的结构。

(发明效果)

根据以上详细描述的本发明，在由通过脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材主体的至少一部分上配线的一部分或连接端子以露出状态形成的结构中，至少作为露出状态的配线或连接端子部分的底层而形成了加成聚合型底涂层，所以在高温高湿环境下长时间通电的情况下，即便在负极侧由水的电解产生羟基而使被露出的配线或连接端子处于碱性环境，但因用加成聚合型的底涂层保护基材主体，所以基材主体不会部分发生水解，露出的配线或连接端子不会从基材主体剥离或分离。

因此，可提供：即使在高温高湿环境下长时间使用，也不会发生通电不良或接触不良的配线基材和开关装置或电气设备。

在本发明中，由于将底涂层作为底层而形成在上述连接端子或配线的至少负极侧的端子或配线的形成部分上，所以可以防止由于水的电解而容易变成碱性环境的负极侧连接端子或配线部分从基材主体剥离或分离的现象。

Claims (6)

1、一种配线基材，其特征在于：在由通过脱水缩合合成的高分子树脂构成的基材主体上形成配线，在该基材主体的至少一部分上以露出状态形成该配线的连接端子，并且在与所述连接端子的至少成为露出状态的部分相对应的所述基材主体上，形成由加成聚合型高分子树脂构成的底涂层作为所述连接端子的底层，

所述连接端子以外部分的配线和其周围部分的基材主体表面被保护层覆盖。

2、根据权利要求1所述的配线基材，其特征在于：所述底涂层作为底层形成在所述连接端子的至少负极侧的端子或所述配线的至少负极侧的配线的形成部分上。

3、根据权利要求1所述的配线基材，其特征在于，所述基材主体是由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、苯酚树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯中的任意一种构成的柔性基板或刚性基板。

4、根据权利要求1所述的配线基材，其特征在于：所述底涂层由聚烯烃系树脂、热塑性树脂、环氧树脂、或热固型高分子树脂中的任意一种构成，

所述聚烯烃系树脂是聚乙烯、聚丙烯、或乙烯丙烯三元共聚物，

所述热塑性树脂是聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、乙烯乙酸乙烯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸、离聚物、乙烯乙烯醇、或聚丙烯腈，

所述环氧树脂是胺固化环氧树脂，

所述热固型高分子树脂是不饱和聚酯树脂、乙烯酯树脂、或对苯二甲酸二烯丙基酯树脂。

5、一种电气设备，其特征在于：具备权利要求1所述的配线基材。

6、一种开关装置，其特征在于：具备权利要求1所述的配线基材。

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