CN206115108U - 一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，包括聚酰亚胺基膜、铜箔、聚酰亚胺覆盖膜、环氧树脂薄板和铜排针，该导线一方面以高导电纯铜为基材，以聚酰亚胺薄膜为绝缘承载体，突破了铜丝或银丝等金属导线的功能限制，另一方面对其暴露在玻璃边缘外部的部分采用了聚酰亚胺覆盖膜进行包覆，同时在柔性引出导线末端采用环氧树脂薄板加固焊接端，采用铜排针增强铜箔的焊接强度，在具备优良的导电性的同时，进一步减薄了厚度，大幅提高了导线的柔韧性和抗拉强度，电路稳定，结构轻巧，应用方便，节省安装空间，突破了一般焊接方式和粘接方式带来的不足，为薄膜电加热玻璃技术领域提供了一种新思路；本实用新型主要应用在液晶显示屏方面。

Description

一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线

技术领域

本实用新型属于电子功能材料技术、液晶显示屏加热技术领域，更具体而言，涉及一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线。

背景技术

液晶显示器件以其优异的特性：低压，微功耗，显示容纳量，长寿命，无辐射、尺寸设计范围宽、光学性好等特点，已成为各类计算机、仪器仪表最常用的显示器件。但液晶显示器件也存在着一些缺点，如受环境影响大，工作范围窄等。常温型的液晶显示器件工作温度一般在 0℃～40℃之间，宽温型也仅为-10℃～50℃，而在中国的东北及西北地区，冬天很容易达到零下30度的低温，人工的低温环境更低。在低温时，液晶显示器启动速度慢，出现鼠标拖尾现象，远远达不到使用要求，特别是在寒冷潮湿的环境中还会发生视屏结霜、结雾和停止工作的情况。

随着液晶显示产品的集成化、小型化和轻薄化，采用外置薄膜电加热玻璃加热法是解决液晶显示器低温显示方法的一种很好的方案，已广泛应用于液晶屏加热，该方案将薄膜电加热玻璃通过透明胶体与液晶显示屏粘接成一体，具有透光率高，电阻易调控、膜层均匀，升温速度快等优点。薄膜电加热玻璃是采用ITO等透明导电薄膜作为加热电阻膜， 沉积在玻璃基板表面上，同时在透明导电膜面的上下或左右两对应边用高导电材料形成线电极，并与外部电源连接，组成闭合电路，见图1。由于玻璃基板材料为热的不良导体，过高的加热功率产生的温度冲击有可能使液晶屏损坏，因此，液晶屏用薄膜电加热玻璃外加电源采用的大多是直流电源，功率在100W左右，电压在48V以下，通常为12V和24V，线电极之间的电阻为5Ω~50Ω之间。

为了实现薄膜电加热玻璃与直流电源的闭合电路，需要有导电性良好的金属引出导线将线电极与直流电源稳定可靠的连接，引出导线要求内阻低，抗振动性强，折弯性好；同时，薄膜电加热玻璃的加热面通常置于内面以确保薄膜电加热玻璃与外部的绝缘性，因此，需要薄膜电加热玻璃的引出导线与线电极连接部分的总厚度要尽量薄，以方便薄膜电加热玻璃与液晶显示屏的贴合工艺实施。目前，常用的方式是将金属导线、金属片或钳式引线一端直接焊接在线电极上，另一端与外界直流电源外引线焊接。

与线电极常采用两种方式焊接，一种是采用焊锡焊接，首先将高导电材料如银浆等，固化在ITO表面制成线电极，然后将金属片或钳式引线焊接在线电极的端部。该方式工艺简单，但焊接时金属片或钳式引线厚度、线电极厚度加上焊锡的厚度，厚度将大于0.5mm，会形成较大的焊点，而薄膜电加热玻璃与液晶显示屏的贴合工艺厚度在0.2mm左右，给贴合工艺的实施带来较大困难；同时，由于焊锡和玻璃之间接触角较大，抗振性较差，尤其当线电极是低温粘接而不是高温烧结在玻璃表面时，与玻璃的附着力约为0.5N/cm²，焊锡焊接时产生的较大应力可能导致焊点处线电极从玻璃表面脱落的现象。而且线电极采用高导电材料如导电银浆、导电胶等，有20-30%的树脂胶体，银微粒的直径为3-10μm，方阻为0.2~1Ω/□，涂覆结构通常不十分致密，端部接触电阻大，当通过较大电流时，会使该部位发热大，出现加热不均现象，严重的甚至损毁薄膜电加热玻璃。

另一种是粘接方式，即采用胶态的各向异性导电胶体在制备成线电极的同时将铜丝或银丝等金属导线胶粘于ITO表面，铜丝或银丝导电性极好，由于加热功率较小，铜丝或银丝直径通常较小，整体厚度小于0.2mm，是一种较好的方案。但直径很细的铜丝或银丝也带来了抗折弯性差，易折断的问题，而且对暴露在玻璃边缘以外部分的绝缘处理工艺较复杂，存在较大难度，外观不理想。

实用新型内容

为了克服现有技术中薄膜电加热玻璃的线电极与直流电源连接时存在的焊点厚度大、应力大、局部接触电阻大，以及金属导线柔韧性差，强度差，易折断、边缘绝缘处理难等问题，本实用新型提供了一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线。该导线一方面以高导电纯铜为基材，以聚酰亚胺薄膜为绝缘承载体，突破了铜丝或银丝等金属导线的功能限制，结构微型小巧、均匀平整，可采用粘接方式通过胶体态的银浆（胶）粘贴固化于ITO表面，工艺简单，平整光滑，无节点，克服了焊锡焊接方式的不足，使薄膜电加热玻璃的加热稳定性和使用可靠性能得到明显提高；另一方面对其暴露在玻璃边缘外部的部分采用了聚酰亚胺覆盖膜进行包覆，同时在柔性引出导线末端采用环氧树脂薄板加固焊接端，采用铜排针增强铜箔的焊接强度，本实用新型总厚度可至0.15mm，尺寸精确到0.1mm，电阻率小于10^-5Ω·m，可满足额定电流达到5.5A，绝缘电阻大于500MΩ，抗拉强度大于100MPa，弯曲半径大于1.0mm时挠曲性大于200次，温度范围：-55℃至100℃。在具备优良的导电性的同时，进一步减薄了厚度，大幅提高了导线的柔韧性和抗拉强度，电路稳定，结构轻巧，工艺简单，应用方便，节省安装空间，突破了一般焊接方式和粘接方式带来的不足，为薄膜电加热玻璃技术领域提供了一种新思路。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，包括挠性覆铜箔基材、聚酰亚胺覆盖膜、环氧树脂薄板和铜排针，所述挠性覆铜箔基材包括三部分，分别为导线部分、引出部分和增强部分，所述导线部分为粘接薄膜电加热玻璃的线电极部分，引出部分为线电极外延暴露在玻璃边缘外部的导线部分，增强部分为对引出部分末端的铜箔进行增强的部分，与直流电源外接引线连接，所述挠性覆铜箔基材由聚酰亚胺基膜、铜箔和环氧树脂胶构成，铜箔与聚酰亚胺基膜通过环氧树脂胶粘接，所述聚酰亚胺覆盖膜覆盖在引出部分的铜箔表面，对铜箔形成包覆体结构，所述铜排针与增强部分的铜箔连接，所述环氧树脂薄板叠粘在聚酰亚胺基膜及铜排针上。

所述铜箔采用压延铜箔片。

所述聚酰亚胺覆盖膜与聚酰亚胺基膜的材料相同，均采用聚酰亚胺薄膜。

所述聚酰亚胺覆盖膜的一边与铜排针一侧的聚酰亚胺基膜边缘齐平。

所述环氧树脂薄板与聚酰亚胺覆盖膜边缘叠合并叠粘在聚酰亚胺基膜及铜排针上。

所述环氧树脂薄板采用环氧树脂胶叠粘在聚酰亚胺基膜及铜排针上。

所述环氧树脂薄板为薄板结构的耐燃电子绝缘树脂材料。

所述铜排针与增强部分的铜箔有叠合，叠合处通过焊接连接。

所述铜排针中的铜含量不低于98%。

所述聚酰亚胺基膜与聚酰亚胺覆盖膜厚度均为0.025mm-0.1mm；铜箔厚度为0.035mm-0.1mm；环氧树脂胶厚度小于20μm；环氧树脂薄板厚度为0.2mm-0.4mm，铜排针厚度为0.1mm-0.2mm。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：

1）本实用新型的柔性引出导线采用了薄膜结构替代体积较大的线束导线，由末端增强部分焊接外引线取代了薄膜加热线电极内部焊接方式，厚度减少了近70%，仅为0.15mm左右，非常适用于使用空间有限制的情况，可以满足液晶屏小型化、轻量化、薄型化、高可靠的需要；

2）本实用新型的柔性引出导线中采用了压延铜箔条作为导线，不仅导电率高（1.5×10^-5Ω·m)，厚度薄（0.035~0.1mm），且厚度均匀性达到±0.004mm，宽度可调，温升较小，可承受额定电压48V、额定电流5.5A的加热电路，而且延展性好，可弯折，抗振性好，导电均匀，稳定可靠，是较理想的薄膜电加热玻璃的引出导线；

3）本实用新型的柔性引出导线采用了聚酰亚胺基膜-环氧树脂胶-压延铜箔三层挠性覆铜箔，同时具有了铜箔高导电性和聚酰亚胺薄膜良好的机械性能和绝缘性能的优势，可承受任意移动、弯曲、扭转而不至损坏，可靠性更高，由于挠性覆铜箔可连续成卷状供应，可实现自动化连续生产，加工简单快捷，产品一致性好；

4）本实用新型的柔性引出导线采用了材质和厚度相同的聚酰亚胺基膜、覆盖膜，使铜箔两面材料受力一致，力学性能是单面膜的2倍，大大提高其挠曲性；

5）本实用新型的柔性引出导线通过环氧树脂薄板、铜排针增强取得更高的机械稳定性，使焊接部分更加牢固；

6）本实用新型的聚酰亚胺膜是一种新型的耐高温半透明有机聚合物薄膜,它是目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料,具有优良的力学性能（拉伸强度≥200Mpa，断裂伸长率≥35%）；电绝缘性好（绝缘性≥500MΩ）；柔韧性好（半径≥1mm可任意挠曲上万次）；厚度薄（0.025mm~0.10mm）；以及很好的耐温性 (-269℃~280℃)、耐辐射和化学稳定性，与铜箔有着极好的粘合性；

7）本实用新型的环氧树脂类胶体，胶的厚度仅为0.20μm，剥离强度和柔软性更好，温度范围达到-55℃~100℃，受环境影响小，不分层，牢固度高；

综上所述，随着电子产品趋向更小更轻更薄，本实用新型的柔性引出导线为薄膜电加热玻璃的发展提供了新的思路，也为柔性线路的推广应用提出了新的方向。

附图说明

图1为现有薄膜电加热玻璃的电路图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的制作流程图；

图4为一次制作多个本实用新型的挠性覆铜箔基材示意图；

图5为图4与铜排针连接的示意图；

图6为聚酰亚胺覆盖膜压合于图5上的示意图；

图7为环氧树脂薄板压合于图6上的示意图；

图8为实施例1-3中的性能指标示意表。

图中：1为聚酰亚胺基膜、2为铜箔、3为聚酰亚胺覆盖膜、4为环氧树脂薄板、5为铜排针、Ⅰ为导线部分、Ⅱ为引出部分、Ⅲ为增强部分。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2，一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，柔性引出导线结构为长条形薄膜材料，包括导电材料与柔性绝缘体。具体结构分为三部分：

Ⅰ为导线部分；该部分为粘接薄膜电加热玻璃线电极的部分，采用将铜箔2粘接在聚酰亚胺基膜1表面的结构，其中铜箔2的作用是作为柔性引出导线的电路导线；聚酰亚胺底膜1的作用是作为铜箔2的支撑体，同时使铜箔2与外部绝缘，长度一般为50~600mm；

Ⅱ为引出部分；该部分为线电极外延暴露在玻璃边缘外部的导线部分，采用将聚酰亚胺覆盖膜3覆盖在铜箔2表面，对铜箔2形成包覆体的结构，起到保护铜箔2和绝缘的作用，同时具有柔韧、抗拉伸、可弯折、节省安装空间等特点，长度一般为20~100mm；

Ⅲ为增强部分；该部分为对引出部分末端的铜箔进行增强的部分，采用铜排针5焊接在铜箔2末端，然后由环氧树脂薄板4叠粘在聚酰亚胺基膜及铜排针上，起到加强聚酰亚胺薄膜的强度、提高焊接牢固性的作用，长度一般为4~5mm。

请参阅图3，为本实用新型的制作流程图；下面进行详细描述：

第1步、提供一种挠性覆铜箔基材；

本实用新型所述的挠性覆铜箔基材（FCCL）为聚酰亚胺基膜与铜箔及环氧树脂胶复合而成的三层型挠性覆铜箔。挠性覆铜箔基材呈卷状，长度范围在250mm~1000m，宽度范围为120mm~1300mm，常用的尺寸为600mm×900mm；

其中的聚酰亚胺基膜为薄膜结构，可以是聚酰亚胺薄膜，也可以是由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)在极强性溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)中经缩聚并流涎成膜,再经亚胺化而成的有机聚合物薄膜，具有良好的绝缘性、柔韧性和耐温性，与铜箔具有极佳的粘附性，在结构中起到支撑铜箔、电路绝缘和承力的作用。具体指标为：拉伸强度：纵向、横向≥100Mpa，断裂伸长率：纵向、横向≥35%，绝缘电阻≥500MΩ；聚酰亚胺基膜的厚度范围0.025mm~0.1mm，厚度均匀偏差为±10%；

其中的铜箔可以为压延铜薄片，纯度达到99.98%，电阻率1.5×10^-5Ω·m，具有良好的导电性，在结构中起到导电电路的作用；铜箔外表面均匀光洁，底表面进行黑化处理，增加表面粗糙度，提高其对胶粘剂与铜箔的粘合力。铜箔厚度0.035~0.1mm，可以为0.035mm、0.05mm、0.07mm等不同规格，厚度偏差为±0.005mm；

其中的环氧树脂胶，可以为改性的环氧树脂，柔软性好，拉伸模量较高，胶体厚度小于20μm，一般为12.5μm；

第2步、按成品中铜箔宽度要求将挠性覆铜箔基材腐蚀成为图4；

采用化学蚀刻等方法，按成品中铜箔宽度要求，将挠性覆铜箔中不要的铜箔部分予以去除，将铜箔刻蚀成一定宽度的长条形形状，铜箔条中心线间隔距离约大于引出部分的宽度；

第3步、提供一种铜排针；

本实用新型所述的铜排针为长方体结构的铜针，铜含量不低于98%，铜针长为：6~7mm，宽度为1.0~1.5mm，厚度为0.1~0.2mm，用于增强铜箔的焊接强度；

第4步、铜排钉焊接于图4成为图5；

采用冷焊、熔焊等方法将单根铜排钉焊接于图4的铜箔条的末端边缘，制备成图5，铜排针与铜箔条末端叠合部分长度为1~2mm；

第5步、提供一种聚酰亚胺覆盖膜；

本实用新型所述的聚酰亚胺覆盖膜与第1步中所用聚酰亚胺基膜的材料和厚度相同；聚酰亚胺覆盖膜的宽度为成品中引出部分Ⅱ的宽度；

第6步、聚酰亚胺覆盖膜压合于图5上成为图6；

将聚酰亚胺覆盖膜覆盖在图5的铜箔条表面，覆盖膜的一条底边与焊接铜排针一端的基膜边缘对齐，采用环氧树脂胶（片）真空层压方式，使聚酰亚胺覆盖膜与挠性覆铜箔基材均匀地粘接成为多层一体；

第7步、提供一种环氧树脂薄板；

本实用新型所述的环氧树脂薄板为薄板结构的耐燃电子绝缘树脂材料，如FR-4、FR-5复合环氧玻璃布层压板等，具有电绝缘性能稳定、平整度好、表面光滑、较高的机械性能，较好的耐热性和耐潮性，并有良好的机械加工性，用于对聚酰亚胺薄膜的末端焊接部分增强，与外接引线完成良好焊接；环氧树脂薄板厚度为0.2mm~0.4mm，宽度为6~7mm；

第8步、环氧树脂薄板与图6粘接成为图7；

将环氧树脂薄板对齐叠压在聚酰亚胺基膜边缘和铜排针表面，环氧树脂薄板与基膜边缘叠合部分宽度为2~3mm；同时采用环氧树脂胶，高温热压方式，使环氧树脂薄板与聚酰亚胺基膜、铜排针牢固地粘接成为一体；

第9步、图7激光裁切分成为成品；

采用激光裁切法将图7进行最后分切，形成最终成品结构。激光分切的尺寸精度可精确到0.1mm，无毛刺，无裂口。

上述步骤中采用化学刻蚀和激光裁切工艺，无缺口、断线、毛刺，结构精巧，性能稳定，可靠性更高，可根据薄膜电加热玻璃线电极的长短进行裁切，尺寸精确到0.1mm，可批量生产，任意裁切，使用方便。

下面引用具体的实施例来进一步描述：

实施例1：

本实施例的材料组成如下：

1）聚酰亚胺基膜-环氧树脂胶-铜箔三层挠性覆铜箔：其中铜箔为压延纯铜箔（RA），铜含量99.98%；环氧树脂胶为改性环氧树脂胶；聚酰亚胺基膜为均苯四酸类聚酰亚胺薄膜（PIA），薄膜呈黄色透明，相对密度1.39～1.45，玻璃化温度为280℃；

2）聚酰亚胺覆盖膜：与聚酰亚胺基膜相同；

3）环氧树脂薄板：FR-4复合环氧玻璃布层压板；

4）铜排针：铜含量99%，长方体针形结构；

本实施例的结构尺寸如下：

1）柔性引出导线总长度650mm：

其中导线部分长600mm，引出部分长45mm，末端增强部分长5mm；

2）柔性引出导线总宽度5mm：

其中铜箔条宽度为1.5mm，导线部分宽2.1mm，引出部分宽5mm，末端增强部分宽5mm；

3）柔性引出导线总厚度0.145mm；

其中导线部分厚度0.09mm，为三层挠性覆铜箔基材厚度，即聚酰亚胺基膜、铜箔、环氧树脂胶厚度之和，分别为0.04mm、0.035mm、0.015mm；

引出部分厚度0.145mm，为导线部分厚度、聚酰亚胺覆盖膜、环氧树脂胶厚度之和，分别为0.09mm、0.04mm、0.015mm；

末端增强部分厚度0.445mm；为引出部分厚度、环氧树脂薄板、铜排针厚度之和，分别为0.145mm、0.2mm、0.1mm；

本实施例的工艺如下：

1）采用化学蚀刻法，将600mm×900mm的三层挠性覆铜箔中的铜箔刻蚀成等间距3.5~4mm、宽1.5mm的长条形状，；

2）采用冷焊法将单根铜排针（7mm×1.5mm×0.1mm）焊接于铜箔条的末端，铜排针与铜箔条叠合2mm；

3）将聚酰亚胺覆盖膜裁切成宽45mm的长方形，长边对齐聚酰亚胺基膜边缘（铜排针端），采用环氧树脂胶片真空层压法，压合在挠性覆铜箔的铜箔条表面，成为多层一体结构。

4）将环氧树脂薄板裁切成宽7mm的长条形，长边叠压在聚酰亚胺基膜边缘（铜排针端），叠压宽度2mm，采用环氧树脂胶高温热压法，粘接在聚酰亚胺基膜边缘合铜排针表面，成为增强结构。

5）采用激光裁切法，分切成最终成品结构，尺寸精确到0.1mm。

实施例2：

与实施例1不同之处在于：

本实施例的结构尺寸中柔性引出导线总宽度为6.5mm：其中铜箔条宽度为3.0mm，导线部分宽3.6mm，引出部分宽6.5mm，末端增强部分宽6.5mm；

本实施例的工艺中采用化学蚀刻法，将600mm×900mm的三层挠性覆铜箔中的铜箔刻蚀成等间距3.5~4mm、宽3mm的长条形状；

实施例3：

与实施例1不同之处在于：本实施例的结构尺寸中铜箔厚度为0.07mm，柔性引出导线总厚度0.18mm；

上述3个实施例的性能指标如图8所示。

上面仅对本实用新型的较佳实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，其特征在于：包括挠性覆铜箔基材、聚酰亚胺覆盖膜（3）、环氧树脂薄板（4）和铜排针（5），所述挠性覆铜箔基材包括三部分，分别为导线部分（Ⅰ）、引出部分（Ⅱ）和增强部分（Ⅲ），所述导线部分（Ⅰ）为粘接薄膜电加热玻璃的线电极部分，引出部分（Ⅱ）为线电极外延暴露在玻璃边缘外部的导线部分，增强部分（Ⅲ）为对引出部分末端的铜箔进行增强的部分，与直流电源外接引线连接，所述挠性覆铜箔基材由聚酰亚胺基膜（1）、铜箔（2）和环氧树脂胶构成，铜箔（2）与聚酰亚胺基膜（1）通过环氧树脂胶粘接，所述聚酰亚胺覆盖膜（3）覆盖在引出部分的铜箔（2）表面，对铜箔（2）形成包覆体结构，所述铜排针（5）与增强部分的铜箔（2）连接，所述环氧树脂薄板（4）叠粘在聚酰亚胺基膜（1）及铜排针（5）上。

2.根据权利要求1所述的一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，其特征在于：所述铜箔（2）采用压延铜箔片。

3.根据权利要求1所述的一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，其特征在于：所述聚酰亚胺覆盖膜（3）与聚酰亚胺基膜（1）的材料相同，均采用聚酰亚胺薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，其特征在于：所述聚酰亚胺覆盖膜（3）的一边与铜排针（5）一侧的聚酰亚胺基膜（1）边缘齐平。

5.根据权利要求1所述的一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，其特征在于：所述环氧树脂薄板（4）与聚酰亚胺覆盖膜（3）边缘叠合并叠粘在聚酰亚胺基膜（1）及铜排针（5）上。

6.根据权利要求5所述的一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，其特征在于：所述环氧树脂薄板（4）采用环氧树脂胶叠粘在聚酰亚胺基膜（1）及铜排针（5）上。

7.根据权利要求1所述的一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，其特征在于：所述环氧树脂薄板（4）为薄板结构的耐燃电子绝缘树脂材料。

8.根据权利要求1所述的一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，其特征在于：所述铜排针（5）与增强部分的铜箔（2）有叠合，叠合处通过焊接连接。

9.根据权利要求1所述的一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，其特征在于：所述铜排针（5）中的铜含量不低于98%。

10.根据权利要求1所述的一种薄膜电加热玻璃的柔性引出导线，其特征在于：所述聚酰亚胺基膜（1）与聚酰亚胺覆盖膜（3）厚度均为0.025mm-0.1mm；铜箔（2）厚度为0.035mm-0.1mm；环氧树脂胶厚度小于20μm；环氧树脂薄板（4）厚度为0.2mm-0.4mm，铜排针（5）厚度为0.1mm-0.2mm。