DE112017000497T5

DE112017000497T5 - Flexible Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Leiterplatte

Info

Publication number: DE112017000497T5
Application number: DE112017000497.7T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Tomooka
Original assignee: Sekisui Polymatech Co Ltd
Current assignee: Sekisui Polymatech Co Ltd
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-11-15
Also published as: JP6953018B2; CN108605412A; JPWO2017169421A1; CN114980553A; WO2017169421A1

Abstract

Es soll eine flexible Leiterplatte geschaffen werden, bei der ein Kurzschluss zwischen Elektroden auch dann wirksam verhindert wird, wenn eine größere Menge an leitfähigem Adhäsiv als beim Stand der Technik verwendet wird, und bei welcher die Festigkeit der Verbindung eines elektronischen Bauteils mit einer flexiblen Leiterfolie erhöht wird, und es soll ein Verfahren zur Herstellung der flexiblen Leiterplatte geschaffen werden.Eine flexible Leiterplatte 1 weist eine flexible Leiterfolie 9 und ein elektronisches Bauteil 2 auf, das eine Elektrode 3 aufweist, sodass das elektronische Bauteil 2 an der flexiblen Leiterfolie 9 angebracht ist. Die flexible Leiterfolie 9 weist einen aus einer Kunststofffolie gebildeten Grundkörper 4, eine Durchgangsbohrung 5 in dem Grundkörper 4 und eine leitfähige Schicht 7 auf, die die Durchgangsbohrung 5 und eine erste Oberfläche des Grundkörpers 4 abdeckt. Die Elektrode des elektronischen Bauteils erstreckt sich von einer Position benachbart zu einer zweiten Oberfläche des Grundkörpers 4 in die Durchgangsbohrung 5 und ist auf der leitfähigen Schicht 7 angeordnet. Die Durchgangsbohrung 5 nimmt ein leitfähiges Verbindungsteil 6 auf, das aus einem ausgehärteten, leitfähigen Adhäsiv gebildet ist.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine flexible Leiterplatte, die eine flexible Leiterfolie mit einem aus einer Kunststofffolie gebildeten Grundkörper und einem auf der flexiblen Leiterfolie angeordneten elektronischen Bauteil aufweist, und sie betrifft ein Verfahren zum Herstellen der flexiblen Leiterplatte.
Stand der Technik
Flexible Leiterplatten, die eine Flexibilität aufweisen, können mit einer geringen Kraft wiederholt deformiert werden und weisen das Vermögen zum Beibehalten der elektrischen Eigenschaften auf, wenn sie deformiert werden. Die flexiblen Leiterplatten werden in verschiedenen elektrischen Produkten eingesetzt.
Eine solche flexible Leiterplatte wird durch Montieren eines elektronischen Bauteils auf einer flexiblen Leiterfolie einschließlich eines aus einer Kunststofffolie gebildeten Grundkörpers hergestellt.
Zum Beispiel wird, wie in der Patentliteratur 1 beschrieben, ein elektronisches Bauteil auf einer flexiblen Leiterfolie auf eine solche Art und Weise montiert, dass ein leitfähiges Adhäsiv bzw. Klebemittel auf ein Leitungsmuster bzw. Schaltungsmuster aufgebracht wird, das auf der flexiblen Leiterfolie gebildet ist, und eine Spitze bzw. Leitung (Elektrode) des elektronischen Bauteils wird auf das leitfähige Adhäsiv gepresst, das auf dem Schaltungsmuster aufgebracht ist.
8 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines Beispiels einer solchen traditionellen flexiblen Leiterplatte 200. Die traditionelle flexible Leiterplatte 200 weist eine flexible Leiterfolie 90 mit einem aus einer Kunststofffolie gebildeten Grundkörper 40 und einer leitfähigen Schicht 70 auf, die als ein Schaltmuster dient und auf dem Grundkörper 40 angeordnet ist, und sie weist des Weiteren ein elektronisches Bauteil auf, das eine Elektrode 30 aufweist. Die flexible Leiterplatte 200 ist derart ausgebildet, dass die Elektrode 30 des elektronischen Bauteils mittels eines leitfähigen Verbindungsteils 60, das aus einem gehärteten, leitfähigen Adhäsiv gebildet ist, auf der leitfähigen Schicht 70 angebracht ist.
Zitierungsliste
Patentliteratur
PTL1: nicht geprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 07-170048
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem.
Nachteiligerweise kann bei der traditionellen flexiblen Leiterplatte 200 eine aus dem leitfähigen Adhäsiv gebildete Extrusion bzw. ein herausgedrückter Teil des Schaltungsmusters einen Kurzschluss zwischen benachbarten Elektroden 30 des elektronischen Bauteils verursachen. Es ist daher erforderlich, die Elektrode 30 mit einer solchen geringen Menge an leitfähigem Adhäsiv zu befestigen, dass das leitfähige Adhäsiv nicht extrudiert bzw. herausgedrückt wird.
Eine Verringerung der Menge des leitfähigen Adhäsivs führt zu einer nicht ausreichenden Festigkeit der Adhäsion an der Stelle der Adhäsion. Unter solchen Bedingungen tendiert das elektronische Bauteil dazu, von der flexiblen Leiterfolie getrennt zu werden, wenn die Folie gekrümmt ist oder einen Schlag erfährt.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben genannten Umstände gemacht worden und beabsichtigt, eine flexible Leiterplatte zur Verfügung zu stellen, in der ein Kurzschluss zwischen Elektroden auch dann wirksam verhindert wird, wenn eine größere Menge an leitfähigem Adhäsiv als beim Stand der Technik verwendet wird, und bei welcher die Festigkeit der Verbindung eines elektronischen Bauteils mit einer flexiblen Leiterfolie erhöht wird, und ein Verfahren zur Herstellung der flexiblen Leiterplatte zu schaffen.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine flexible Leiterplatte zur Verfügung, die eine flexible Leiterfolie und ein elektronisches Bauteil aufweist, das eine Elektrode aufweist, so dass das elektronische Bauteil auf der flexiblen Leiterfolie montiert ist. Die flexible Leiterfolie weist einen Grundkörper, der aus einer Kunststofffolie gebildet ist, eine Durchgangsbohrung in dem Grundkörper und eine leitfähige Schicht auf, welche die Durchgangsbohrung und eine erste Oberfläche des Grundkörpers abdeckt. Die leitfähige Schicht dient als ein Schaltungsmuster. Die Elektrode des elektronischen Bauteils erstreckt sich von einer Position benachbart zu einer zweiten Oberfläche des Grundkörpers in die Durchgangsbohrung und ist auf der leitfähigen Schicht angeordnet. Die Durchgangsbohrung nimmt ein leitfähiges Verbindungsteil auf, das aus einem ausgehärteten, leitfähigen Adhäsiv bzw. Klebemittel gebildet ist.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Durchgangsbohrung mit dem leitfähigen Adhäsiv gefüllt werden, so dass das leitfähige Adhäsiv in einer größeren Menge als beim Stand der Technik verwendet werden kann. Dies erhöht die Festigkeit (Verbindungsfestigkeit) der Befestigung des elektronischen Bauteils an der flexiblen Leiterfolie, wodurch verhindert wird, dass das elektronische Bauteil von der flexiblen Leiterfolie getrennt wird, wenn die flexible Leiterplatte deformiert wird. Des Weiteren wird, weil das leitfähige Adhäsiv in der Durchgangsbohrung aufgenommen oder gehalten ist, verhindert, dass das leitfähige Adhäsiv extrudiert bzw. hinausgedrückt wird. Dies verhindert auf wirksame Art und Weise einen Kurzschluss zwischen Elektroden.
Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die flexible Leiterplatte des Weiteren eine erste Schutzschicht aufweisen, die eine Oberfläche der leitfähigen Schicht gegenüberliegend zu dem Grundkörper abdeckt.
Bei einer solchen Ausführung kann, wenn eine sich durch die leitfähige Schicht erstreckende Bohrung während der Bildung der Durchgangsbohrung erzeugt wird, die Schutzschicht die Bohrung in der leitfähigen Schicht schließen.
Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die flexible Leiterplatte des Weiteren eine zweite Schutzschicht aufweisen, die eine Verbindung zwischen dem leitfähigen Verbindungsteil und der Elektrode abdeckt.
Eine solche Ausführung ermöglicht es, dass das leitfähige Verbindungsteil in hohem Maße wetterbeständig ist.
Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Durchgangsbohrung eine geneigte innere Oberfläche aufweisen, so dass sich die Durchgangsbohrung im Durchmesser in Richtung der leitfähigen Schicht graduell schrittweise verringert.
Eine solche Ausführung stellt eine größere Fläche der Adhäsion des leitfähigen Verbindungsteils an der inneren Oberfläche der Durchgangsbohrung sicher, wodurch die Verbindungsfestigkeit erhöht wird.
Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Durchgangsbohrung von einem Vorsprung umgeben sein.
Eine solche Ausführung ermöglicht es, dass die Menge des aufgebrachten leitfähigen Adhäsivs größer ist als bei einer Ausführung, bei der die Durchgangsbohrung nicht von einem Vorsprung umgeben ist, und erlaubt es, dass die Fläche der Verbindung zwischen der Elektrode und dem Grundkörper vergrößert wird, wodurch die Verbindungsfestigkeit erhöht wird.
Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die leitfähige Schicht ein Bindematerial und in dem Bindematerial verteilte leitfähige Partikel aufweisen und die leitfähigen Partikel können in einem Anteil von 85 Massen-% oder mehr und 96 Massen-% oder weniger vorhanden sein.
Falls die leitfähige Schicht dünn ist, ermöglicht eine solche Ausführung, dass die leitfähige Schicht verbleiben kann, ohne perforiert zu werden, während die Durchgangsbohrung in dem Grundkörper erzeugt wird. Des Weiteren stellt diese Ausführung sicher, dass das Bindematerial die leitfähigen Partikel festhält, wodurch verhindert wird, dass die leitfähige Schicht auf einfache Weise bzw. leicht gebrochen wird.
Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die leitfähige Schicht eine Dicke von 2 µm oder mehr oder 50 µm oder weniger aufweisen.
Eine solche Ausführung minimiert die Menge von leitfähiger Paste, die als ein Material für die leitfähige Schicht verwendet wird, verringert oder eliminiert eine Steigerung der Kosten und verhindert, dass die leitfähige Schicht während der Laserverarbeitung zusammen mit dem Grundkörper entfernt wird.
Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Grundkörper eine Dicke von 10 µm oder mehr und 200 µm oder weniger aufweisen.
Eine solche Ausführung stellt sicher, dass der Grundkörper eine ausreichende Festigkeit und Haltbarkeit aufweist und erlaubt es, dass der Grundkörper mit Erfolg mit einem Laser verarbeitet werden kann.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Leiterplatte zur Verfügung, die eine flexible Leiterfolie und ein elektronisches Bauteil mit einer auf der flexiblen Leiterfolie angebrachten Elektrode aufweist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Erzeugen einer leitfähigen Schicht auf einer ersten Oberfläche eines Grundkörpers, der aus einer Kunststofffolie gebildet ist; Bestrahlen einer zweiten Oberfläche des Grundkörpers mit Laserlicht, um eine Durchgangsbohrung in dem Grundkörper zu erzeugen und die leitfähige Schicht freizulegen; und Anordnen der Elektrode des elektronischen Bauteils auf der leitfähigen Schicht in der Durchgangsbohrung, Füllen der Durchgangsbohrung mit einem leitfähigen Adhäsiv bzw. Klebemittel und Aushärten des leitfähigen Adhäsivs.
Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine flexible Leiterplatte zur Verfügung stellen, in der eine größere Menge von leitfähigem Adhäsiv als beim Stand der Technik verwendet wird, um ein elektronisches Bauteil an einer leitfähigen Schicht zu befestigen, bei der die Festigkeit der Verbindung des elektronischen Bauteils mit einer flexiblen Leiterfolie erhöht wird, verhindert wird, dass das leitfähige Adhäsiv herausgedrückt wird und ein Kurzschluss zwischen benachbarten Elektroden dadurch auf wirksame Weise verhindert wird. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung von Laserlicht die Bildung einer Durchgangsbohrung, die eine komplexe Form aufweist oder in einem komplexen Muster angeordnete Durchgangsbohrungen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Kurzschluss zwischen benachbarten Elektroden auch bei der Verwendung einer größeren Menge des leitfähigen Adhäsivs als beim Stand der Technik auf wirksame Art und Weise verhindert werden, und die Festigkeit der Verbindung eines elektronischen Bauteils mit einer flexiblen Leiterfolie kann verbessert werden. Folglich kann eine flexible Leiterplatte, die eine geringere Wahrscheinlichkeit des Ablösens des elektronischen Bauteils als bei traditionellen Leiterplatten und eine hohe Haltbarkeit und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist, zur Verfügung gestellt werden.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Draufsicht einer flexiblen Leiterplatte gemäß einer ersten Ausführungsform.
[2] 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 1.
[3] 3 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils der flexiblen Leiterplatte, die einen ersten Schritt darstellt, der in einem Verfahren zur Herstellung der flexiblen Leiterplatte enthalten ist.
[4] 4 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils der flexiblen Leiterplatte, die einen zweiten Schritt darstellt, der in einem Verfahren zur Herstellung der flexiblen Leiterplatte enthalten ist.
[5] 5 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer flexiblen Leiterplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform.
[6] 6 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer flexiblen Leiterplatte gemäß einer dritten Ausführungsform.
[7] 7 5 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer flexiblen Leiterplatte gemäß einer vierten Ausführungsform.
[8] 8 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer traditionellen flexiblen Leiterplatte.

Beschreibung von Ausführungsformen
Flexible Leiterplatten gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform [Figuren 1 und 2]
Eine flexible Leiterplatte 1 gemäß einer ersten Ausführungsform weist eine flexible Leiterfolie 9 und ein elektronisches Bauteil 2 auf, das Leitungen 3 aufweist, die als Elektroden dienen, und zwar derart, dass das elektronische Bauteil 2 mittels leitfähiger Verbindungsteile 6 an der flexiblen Leiterfolie 9 angebracht ist. Die Angabe „leitfähiges Verbindungsteil 6“, wie sie hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein Teil, das aus einem ausgehärteten, leitfähigen Adhäsiv bzw. Klebemittel gebildet ist und die Leitungen 3 hält.
Die flexible Leiterfolie 9 weist einen Grundkörper 4, Durchgangsbohrungen 5 in dem Grundkörper 4 und eine leitfähige Schicht 7 auf, die die Durchgangsbohrungen 5 und eine erste Oberfläche des Grundkörpers 4 abdeckt und als ein Schaltungsmuster bzw. Leitmuster dient.
Der Grundkörper 4 ist aus einer Kunststofffolie gebildet. Die Kunststofffolie kann zum Beispiel aus Polyethylenterephthalat (PET)-Harz, Polyethylennaphthalat (PEN)-Harz, Polykarbonat (PC)-Harz, Polyimid (PI)-Harz, Methacryl (PMMA)-Harz, Polypropylen (PP)-Harz, Polyurethan (PU)-Harz, Polyamid (PA)-Harz, Polyethersulfon (PES)-Harz, Polyetheretherketon (PEEK)-Harz, Triacetylzellulose (TAC)-Harz oder Zykloolefinpolymer (COP) hergestellt sein. Unter den genannten Materialien ist Polyethylenterephthalat (PET)-Harz im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit mit einem Laser zu bevorzugen.
Für die Kunststofffolie kann jede Art von Grundier- bzw. Grundschicht zur Verbesserung der Adhäsion der leitfähigen Schicht und ein leitfähiges Adhäsiv, eine Oberflächenschutzschicht und eine Überzugsschicht zum Verhindern von zum Beispiel statischer Aufladung einer Oberflächenbehandlung mit einem organischen Polymer unterzogen werden und die sich ergebende Schicht kann verwendet werden.
Die Kunststofffolie weist eine Dicke von vorzugsweise 10 bis 200 µm auf. Eine Dicke von bis zu 200 µm stellt sicher, dass die flexible Leiterfolie eine ausreichende Festigkeit aufweist. Es besteht jedoch nur eine geringe Notwendigkeit zur Erhöhung der Festigkeit durch Verwendung einer Kunststofffolie mit einer Dicke von mehr als 200 µm. Des Weiteren führt eine Dicke von mehr als 200 µm nachteiligerweise zu einer Verringerung des Raums in einer Dickenrichtung der flexiblen Leiterfolie. Zusätzlich führt beim Verarbeiten mit einem Laser eine Dicke von mehr als 200 µm zu Schwierigkeiten bei der Einstellung der Laserleistung zum Entfernen der Kunststofffolie, während die leitfähige Schicht 7 verbleibt, weil eine Kunststofffolie, die eine solche Dicke aufweist, wesentlich dicker als die leitfähige Schicht ist, was zu einem späteren Zeitpunkt beschrieben wird. Des Weiteren kann eine Dicke von weniger als 10 µm zu einer schlechten Haltbarkeit des Grundkörpers 4 führen.
Die Durchgangsbohrungen 5 sind als ein Muster entsprechend der Anordnung der Leitungen 3 des zu montierenden elektronischen Bauteils 2 ausgeführt. Insbesondere weisen die Durchgangsbohrungen 5 eine größere äußere Form als die Leitung 3 auf und sind so angeordnet, dass der Grundkörper 4 zwischen benachbarten Leitungen 3 verbleibt. Der Grund dafür ist, dass die Verbindung der Durchgangsbohrungen 5 für die benachbarten Leitungen es dem leitfähigen Adhäsiv erlauben würde, durch die verbundenen Durchgangsbohrungen 5 zu fließen und dadurch einen Kurzschluss zwischen den benachbarten Leitungen 3 zu erzeugen.
Die Durchgangsbohrungen 5 sind so ausgeführt, dass eine innere Oberfläche von jeder Durchgangsbohrung 5 senkrecht zu der Oberfläche des Grundkörpers 4 ist. Des Weiteren weisen die ausgebildeten Durchgangsbohrungen 5 in der Draufsicht eine Ellipsenform auf.
Die Form der Durchgangsbohrungen 5 in der Draufsicht ist nicht auf eine Ellipse beschränkt. Die Durchgangsbohrungen 5 können jede Form aufweisen. Wenn die Durchgangsbohrung 5 jedoch eine rechteckige Form aufweist, kann es vorkommen, dass das leitfähige Adhäsiv die Ecken der inneren Oberfläche der rechteckigen Durchgangsbohrung nicht erreicht. Nachteiligerweise kann an jeder Ecke ein leerer Raum gebildet werden, was zu einer Verringerung der Verbindungsfestigkeit führt. Im Gegensatz zu einer rechteckigen Form erlauben eine kreisförmige Form, eine ovale Form und eine elliptische Form, dass die Durchgangsbohrung 5 keine Ecken in der inneren Oberfläche aufweist. Eine solche Form kann den oben genannten Nachteil ausräumen. Des Weiteren können, wenn ein Laser zur Erzeugung der Durchgangsbohrungen 5 verwendet wird, Durchgangsbohrungen 5 mit elliptischer Form einfacher verarbeitet werden als rechteckige Durchgangsbohrungen.
Zusätzlich ermöglicht die in der Draufsicht elliptische Form der Durchgangsbohrungen 5, dass der Abstand der Durchgangsbohrungen 5 kleiner ist als der Abstand von Durchgangsbohrungen 5, die in der Draufsicht eine kreisförmige Form aufweisen, und ermöglicht es somit, dass die Leitungen 3 des elektronischen Bauteils 2 mit einem geringen Abstand angeordnet sind, ohne mit der nächsten Leitung 3 kurzgeschlossen zu werden.
Die leitfähige Schicht 7 wird durch Aushärten einer leitfähigen Paste (leitfähige Beschichtungsflüssigkeit), die ein Bindemittel und in dem Bindemittel verteilte leitfähige Partikel aufweist, hergestellt. Die leitfähige Paste ermöglicht es, dass ein Leitmuster durch Drucken hergestellt wird. Dies ermöglicht es, dass eine flexible Leiterfolie, die bezüglich der Verkabelung eine hohe Flexibilität aufweist, mit geringen Kosten mittels einer geringeren Anzahl von Verarbeitungsschritten hergestellt wird als diejenigen, die für ein Leitungsmuster erforderlich sind, das durch Ätzen einer Kupferfolie hergestellt wird.
Für die leitfähigen Partikel können Metallpartikel verwendet werden. Spezifische Beispiele der Metallpartikel beinhalten Silberpartikel, Kupferpartikel, Aluminiumpartikel, Nickelpartikel und Partikel von Legierungen dieser Materialien. Metallpartikel, die mit Silber oder Gold beschichtet sind, können ebenfalls verwendet werden. Unter den genannten Partikeln werden Silberpartikel, die eine hohe Leitfähigkeit aufweisen, bevorzugt verwendet. Um die Durchgangsbohrungen 5 in dem Grundkörper 4 ohne Entfernen der leitfähigen Schicht 7 bei der Laserverarbeitung zu erzeugen, was zu einem späteren Zeitpunkt beschrieben wird, sind solche Metallpartikel zu bevorzugen. Im Gegensatz dazu ist es schwierig, leitfähige Partikel zu verwenden, die durch Beschichten von Kunststoffpartikeln mit Metall erhalten wurden, weil solche Partikel mit größerer Wahrscheinlichkeit von einem Laser entfernt werden.
Für das Bindemittel kann ein organisches Polymer verwendet werden. Spezifische Beispiele des organischen Polymers beinhalten Acryl-, Epoxid-, Polyester-, Polyurethan-, Phenol-, Melamin-, Silizium-, Polyamid-, Polyimid- und Polyvinylchlorid-Harze. Unter den genannten Harzen ist Polyester zu bevorzugen.
Die leitfähigen Partikel sind in dem Bindemittel verteilt. Wenn der Anteil der Masse der leitfähigen Partikel zu der Gesamtmasse der leitfähigen Schicht, welche die leitfähigen Partikel und das Bindemittel enthält, zunimmt, wird die Wahrscheinlichkeit, dass die leitfähige Schicht 7 entfernt wird, wenn die Durchgangsbohrungen 5 in dem Grundkörper 4 unter Verwendung eines Lasers erzeugt werden, geringer. Aus diesem Grund weist die leitfähige Schicht 7 die leitfähigen Partikel in einer Menge von vorzugsweise 85 Massen-% oder mehr, noch bevorzugter 88 Massen-% oder mehr, auf.
Ein Anteil von weniger als 85 Massen-% führt zu einer Schwierigkeit bei der Herstellung unter Verwendung eines Lasers. Wenn die leitfähige Schicht 7 dünn ist oder eine Dicke von 4 bis 20 µm aufweist, erlaubt ein Anteil von 85 Massen-% oder mehr, dass die leitfähige Schicht 7 nicht perforiert wird, wenn die Durchgangsbohrungen 5 in den Grundkörper 4 erzeugt werden. Ein Anteil von 88 Massen-% oder mehr ermöglicht eine vollständige Entfernung des Grundkörpers 4 unabhängig von der Dicke des Grundkörpers 4 und ermöglicht es, dass die leitfähige Schicht 7 teilweise verbleibt, ohne perforiert zu werden.
Die obere Grenze des Anteils der Masse der leitfähigen Partikel in der leitfähigen Schicht 7 beträgt ungefähr 96 Massen-%. Ein Anteil von mehr als 96 Massen-% führt zu einer Wahrscheinlichkeit, dass das Bindemittel die leitfähigen Partikel nicht halten kann und die leitfähige Schicht 7 kann leicht brechen.
Die leitfähige Schicht 7 kann eine Dicke von 2 bis 50 µm, vorzugsweise 4 bis 20 µm, aufweisen. Eine Dicke von weniger als 2 µm führt zu einer Wahrscheinlichkeit, dass die leitfähige Schicht 7 zusammen mit dem Grundkörper mittels eines Lasers bei der Laserverarbeitung entfernt wird. Eine Dicke von mehr als 50 µm führt zu einer Erhöhung der Menge der verwendeten leitfähigen Paste, was zu einer Erhöhung der Kosten führt. Eine Dicke von 4 µm oder mehr führt zu einer Erhöhung bezüglich des Bereichs der Bedingungen für die Laserleistung, wodurch die Herstellung vereinfacht wird. Eine Dicke von 20 µm oder weniger führt zu einer Verringerung des Unterschieds in der Höhe zwischen dem aus der leitfähigen Schicht 7 erzeugten Leitungsmuster und der Oberfläche des Grundkörpers 4, der die leitfähige Schicht 7 umgibt. Dies verringert oder eliminiert den Eintritt von Luftblasen in zum Beispiel eine Schutzschicht, wenn die Schutzschicht ebenfalls auf das Leitungsmuster aufgebracht wird.
Die leitfähige Schicht 7 kann durch Drucken des Leitungsmusters, das eine gewünschte Form aufweisen kann, mit einer leitfähigen Paste erzeugt werden. Die leitfähige Paste kann wie folgt erhalten werden: (1) durch Verteilen bzw. Auflösen der leitfähigen Partikel und des Bindemittels in einem Lösungsmittel; (2) durch Verteilen bzw. Auflösen der leitfähigen Partikel und einem Vorprodukt (ein Basisharz bzw. -kunststoff und ein Aushärtemittel) des Bindemittels in dem Lösungsmittel; oder (3) durch Verteilen der leitfähigen Partikel in einem flüssigen Vorprodukt des Bindemittels. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Bestandteilen kann die leitfähige Paste je nach Verwendung zum Beispiel ein Dispergiermittel, ein Antischaummittel, einen UV-Absorber und/oder ein Antioxidationsmittel aufweisen.
Das elektronische Bauteil 2 wird durch Anordnen der Leitungen 3 des elektronischen Bauteils 2 auf die leitfähige Schicht 7 in den Durchgangsbohrungen 5 an der flexiblen Leiterfolie 9 angebracht, wobei die Durchgangsbohrungen 5 mit dem leitfähigen Adhäsiv gefüllt werden und das leitfähige Adhäsiv ausgehärtet wird.
Das leitfähige Adhäsiv ist ein Adhäsiv bzw. Klebemittel bzw. Klebstoff, das bzw. der durch Verteilen von leitfähigen Partikeln in einem Bindemittel erhalten wird.
Für die in dem leitfähigen Adhäsiv enthaltenen leitfähigen Partikel können Metallpartikel verwendet werden. Spezifische Beispiele der Metallpartikel beinhalten Silberpartikel, Kupferpartikel, Aluminiumpartikel, Nickelpartikel und Partikel von Legierungen dieser Metalle. Metallpartikel, die mit Silber oder Gold beschichtet sind, können ebenfalls verwendet werden. Unter diesen Partikeln werden Silberpartikel, die eine hohe Leitfähigkeit und Wetterbeständigkeit aufweisen, bevorzugt verwendet.
Für das in dem leitfähigen Adhäsiv enthaltene Bindemittel kann ein organisches Polymer verwendet werden. Spezifische Beispiele des organischen Polymers beinhalten Acryl-, Epoxid-, Polyester-, Polyurethan-, Phenol-, Melamin-, Silizium-, Polyamid-, Polyimid- und Polyvinylchlorid-Harze bzw. -kunststoffe. Unter diesen Harzen wird vorzugsweise Epoxidharz verwendet. Die Verwendung von Epoxidharz verbessert die Adhäsion an den Leitungen 3 und dem Grundkörper 4.
Verfahren zur Herstellung der flexiblen Leiterplatte (Figuren 3 und 4)
Ein Verfahren zur Herstellung der flexiblen Leiterplatte 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird nun beschrieben.
Wie in 4 dargestellt, weist ein erster Schritt das Auftragen der leitfähigen Paste auf die erste Oberfläche des Grundkörpers 4 auf, um die leitfähige Schicht 7 zu bilden.
Beispiele der Art des Auftragens der leitfähigen Paste beinhalten Siebdrucken, Beschichten mit einem Rakelbeschichter und Beschichten mit einem Dispenser. Unter diesen Arten ist Siebdrucken besonders zu bevorzugen, weil dadurch ein relativ feines und komplexes Leitungsmuster kostengünstig erzeugt werden kann.
Wie in 5 dargestellt, beinhaltet ein zweiter Schritt das Aufbringen von Laserlicht auf eine zweite Oberfläche des Grundkörpers 4 gegenüberliegend der ersten Oberfläche, auf welcher die leitfähige Schicht 7 angeordnet ist, um die Durchgangsbohrungen 5 in dem Grundkörper 4 zu erzeugen, während die leitfähige Schicht 7 belassen wird. Folglich wird die leitfähige Schicht 7 in bzw. durch die Durchgangsbohrung 5 freigelegt.
Ein in dem zweiten Schritt bevorzugter Laser ist ein Kohlendioxidlaser. Falls ein Feststofflaser, wie zum Beispiel ein YAG-Laser oder ein Faserlaser, verwendet wird, wird die leitfähige Schicht 7 dazu tendieren, zusammen mit dem Grundkörper 4 entfernt zu werden. Es ist schwierig, unter Verwendung des Feststofflasers nur den Grundkörper 4 zu entfernen, während die leitfähige Schicht 7 belassen wird. Im Gegensatz dazu ermöglicht der Kohlendioxidlaser einen solchen Prozess des Perforierens des dicken Grundkörpers 4, während die dünne leitfähige Schicht 7 belassen wird.
Nach der Bestrahlung mit Laserlicht durch den Kohlendioxidlaser werden Laserlichtmarkierungen, die eine unterschiedliche Farbe von ihrer Umgebung aufweisen, in der leitfähigen Schicht 7 erzeugt. Eine solche unterschiedliche Farbmarkierung ist ein Bereich, dessen Farbe durch Ändern der leitfähigen Schicht 7 geändert worden ist, und wird erzeugt, wenn der Grundkörper 4 vollständig perforiert ist. Dadurch kann die Qualität des Grundkörpers 4, der durch den Kohlendioxidlaser bestrahlt wurde, durch Prüfen dieser Bereiche inspiziert werden.
Die Durchgangsbohrungen 5 können mit einer Schneidklinge anstatt eines Lasers erzeugt werden. Um viele Durchgangsbohrungen 5 in dem Grundkörper 4 zu erzeugen, ermöglicht die Schneidklinge eine gleichzeitige Erzeugung einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen 5. Es ist jedoch schwierig, Durchgangsbohrungen 5 zu erzeugen, die eine komplexe Form aufweisen oder in einem komplexen Muster angeordnet sind, wenn die Schneidklinge verwendet wird. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Verwendung eines Lasers die Erzeugung der Durchgangsbohrungen 5 mit einer komplexen Form oder in einem komplexen Muster.
Ein dritter Schritt beinhaltet das Anordnen der Leitungen 3 des elektronischen Bauteils 2 auf der leitfähigen Schicht 7 in den Durchgangsbohrungen 5, wobei die Durchgangsbohrungen 5 mit dem leitfähigen Adhäsiv gefüllt werden und das leitfähige Adhäsiv gehärtet wird. Die leitfähigen Verbindungsteile 6 werden auf die oben beschriebene Art und Weise erzeugt. Wie in den 1 und 2 dargestellt, wird das elektronische Bauteil 2 vollständig an der flexiblen Leiterfolie 9 angebracht.
In dem dritten Schritt werden die Leitungen 3 des elektronischen Bauteils 2, die in den Durchgangsbohrungen 5 angeordnet sind, mit dem leitfähigen Adhäsiv an dem Grundkörper 4 befestigt. Die Leitungen 3 des elektronischen Bauteils 2 können in die Durchgangsbohrungen 5 eingeführt werden und die Durchgangsbohrungen 5, welche die Leitungen 3 aufnehmen, können dann mit dem leitfähigen Adhäsiv gefüllt werden. Alternativ können die Durchgangsbohrungen 5 mit dem leitfähigen Adhäsiv gefüllt werden und die Leitungen 3 des elektronischen Bauteils 2 können dann in die Durchgangsbohrungen 5 eingeführt werden.
Zweite Ausführungsform (Fig. 5)
Eine flexible Leiterplatte 1' gemäß einer zweiten Ausführungsform weist zusätzlich zu den Bestandteilen der flexiblen Leiterplatte 1 gemäß der ersten Ausführungsform eine erste Schutzschicht 8 und eine zweite Schutzschicht 8' auf. Mit Ausnahme der Schutzschichten weist die flexible Leiterplatte 1' eine ähnliche Ausgestaltung zu derjenigen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform auf. Aus diesem Grund konzentriert sich die nachfolgende Beschreibung auf die erste Schutzschicht 8 und die zweite Schutzschicht 8', die den Unterschied zwischen den ersten und zweiten Ausführungsformen bilden.
Wie in 5 dargestellt, weist die flexible Leiterplatte 1' gemäß der vorliegenden Ausführungsform die erste Schutzschicht 8 auf einer Oberfläche der leitfähigen Schicht 7 gegenüberliegend des Grundkörpers 4 auf. Zusätzlich weist die flexible Leiterplatte 1' die zweite Schutzschicht 8' auf, welche Verbindungen bzw. Verbindungsstellen zwischen den leitfähigen Verbindungsteilen 6 und den Leitungen 3 abdeckt. Beispiele eines Materials für die erste Schutzschicht 8 und die zweite Schutzschicht 8' beinhalten auf Polyester, Vinylchlorid und Acrylurethan basierende Harze bzw. Kunststoffe.
Die erste Schutzschicht 8 wird auf der Oberfläche der leitfähigen Schicht 7 vor der Bildung der Durchgangsbohrungen 5 erzeugt. Wenn eine sich durch die leitfähige Schicht 7 erstreckende Bohrung während der Erzeugung der Durchgangsbohrungen 5 mit einem Laser erzeugt wird, kann die erste Schutzschicht 8 die Bohrung in der leitfähigen Schicht 7 verschließen. Des Weiteren ermöglicht die zweite Schutzschicht 8', welche die Verbindungen zwischen den leitfähigen Verbindungsteilen 6 und den Leitungen 3 abdeckt, dass die leitfähigen Verbindungsteile 6 in hohem Maße widerstandsfähig gegenüber Wetter sind. Insbesondere ist diese Anordnung, wenn ein Silber enthaltendes leitfähiges Adhäsiv verwendet wird, effektiv bei der Verhinderung von Silberkorrosion.
Dritte Ausführungsform (Fig. 6)
Eine flexible Leiterplatte 10 gemäß einer dritten Ausführungsform weist Durchgangsbohrungen 5' auf, die eine unterschiedliche Form von derjenigen bei der flexiblen Leiterplatte 1 gemäß der ersten Ausführungsform aufweisen. Mit Ausnahme der Form der Durchgangsbohrungen 5' weist die flexible Leiterplatte 10 einen Aufbau auf, der ähnlich zu demjenigen der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform ist. Aus diesem Grund konzentriert sich die nachfolgende Beschreibung auf die Durchgangsbohrungen 5', die unterschiedlich von denjenigen der ersten Ausführungsform sind.
Die Durchgangsbohrungen 5' der flexiblen Leiterplatte 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind kegelförmig bzw. sich verjüngend oder weisen eine geneigte innere Oberfläche auf, so dass sich die Durchgangsbohrung 5 graduell in Richtung der leitfähigen Schicht 7 verkleinert. Die sich verjüngenden Durchgangsbohrungen 5' können mittels eines Kohlendioxidlasers auf einfache Weise erzeugt werden.
Die Durchgangsbohrung 5' stellt einen größeren Bereich der Adhäsion ihrer inneren Oberfläche mit dem leitfähigen Verbindungsteil 6 sicher als die Durchgangsbohrung 5, die einen gleichförmigen Durchmesser aufweist, wie in 2 dargestellt. Dies erhöht des Weiteren die Verbindungsfestigkeit.
Anstatt des Kohlendioxidlasers kann eine Schneidklinge verwendet werden, um die Durchgangsbohrungen 5' zu bilden. In einem solchen Fall werden die Durchgangsbohrungen 5' in den Grundkörper 4 unter Verwendung der Schneidklinge gebildet und dann wird die leitfähige Schicht 7 erzeugt.
Vierte Ausführungsform (Fig. 7)
Im Gegensatz zu der flexiblen Leiterplatte 10 gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform weist eine flexible Leiterplatte 100 gemäß einer vierten Ausführungsform einen Vorsprung 51 auf, der jede Durchgangsbohrung 5' umgibt. Mit Ausnahme des Vorsprungs 51 weist die flexible Leiterplatte 100 einen ähnlichen Aufbau zu derjenigen der flexiblen Leiterplatte 10 gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform auf. Aus diesem Grund konzentriert sich die nachfolgende Beschreibung auf den Vorsprung 51, der den Unterschied zwischen der dritten und der vierten Ausführungsform bildet.
Der Vorsprung 51 ist eine ring- bzw. schleifenförmige Rippe bzw. Erhöhung, welche den Rand der Durchgangsbohrung 5' abdeckt. Der Vorsprung 51 ermöglicht es, dass die Durchgangsbohrung 5' mit einer größeren Menge an leitfähigem Adhäsiv als bei der Durchgangsbohrung 5' ohne den Vorsprung 51 gefüllt werden kann. Dies erhöht die Verbindungsfläche zwischen der Leitung 3 und dem Grundkörper 4, wodurch die Verbindungsfestigkeit weiter erhöht wird. Der Vorsprung 51 kann auf einfache Weise unter Verwendung eines Kohlendioxidlasers erzeugt werden.
Für die Durchgangsbohrungen 5 bei der ersten Ausführungsform kann der Vorsprung 51 in ähnlicher Weise für jede der Durchgangsbohrungen 5 gebildet werden. Diese Anordnung ermöglicht es auch, dass die Durchgangsbohrungen 5 mit einer größeren Menge an leitfähigem Adhäsiv gefüllt werden können. Dies vergrößert die Verbindungsfläche zwischen der Leitung 3 und dem Grundkörper 4, wodurch die Verbindungsfestigkeit weiter erhöht wird.
Modifikationen
Die Form der Elektrode ist nicht auf diejenige der Leitung 3 beschränkt, die als eine Elektrode eines elektronischen Bauteils mit kleinem Grundriss (Small-Outline Package / SOP) dient, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Das elektronische Bauteil kann flache Elektrodenpads, wie zum Beispiel Elektroden für einen LED-Chip, kugelförmigen Elektroden oder stiftförmige Elektroden aufweisen.
Ein solcher Aufbau ermöglicht es auch, dass die Durchgangsbohrungen 5 mit dem leitfähigen Adhäsiv gefüllt werden können und ermöglicht es, dass das leitfähige Adhäsiv in einer größeren Menge als beim Stand der Technik verwendet werden kann. Dies erhöht die Festigkeit der Verbindung des elektronischen Bauteils mit der flexiblen Leiterfolie, wodurch verhindert wird, dass sich das elektronische Bauteil von der flexiblen Leiterfolie löst, wenn die flexible Leiterplatte deformiert wird. Des Weiteren wird das leitfähige Adhäsiv in den Durchgangsbohrungen 5 aufgenommen oder gehalten, so dass verhindert wird, dass das leitfähige Adhäsiv extrudiert bzw. herausgepresst wird. Dies verhindert auf wirksame Art und Weise einen Kurzschluss zwischen den Elektroden.
Unter den oben beschriebenen Elektroden, das heißt der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Leitung, dem Elektrodenpad, der kugelförmigen Elektrode und der stiftförmigen Elektrode ist die Leitung oder die stiftförmige Elektrode zu bevorzugen, weil eine solche Elektrode tief in die Durchgangsbohrung eingeführt werden kann, um die Kontaktfläche zwischen der Elektrodenoberfläche und dem Adhäsiv zu erhöhen.
Bezugszeichenliste

1, 1', 10, 100, 200: flexible Leiterplatte
2: elektronisches Bauteil
3: Leitung (Elektrode)
4: Grundkörper
5, 5': Durchgangsbohrung
6: leitfähiges Verbindungsteil
7: leitfähige Schicht
8: erste Schutzschicht
8': zweite Schutzschicht
9: flexible Leiterfolie
51: Vorsprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 07170048 [0006]

Claims

Flexible Leiterplatte, welche Folgendes aufweist: eine flexible Leiterfolie; und ein elektronisches Bauteil, das eine Elektrode aufweist, wobei das elektronische Bauteile auf der flexiblen Leiterfolie montiert ist, wobei die flexible Leiterfolie Folgendes aufweist: einen Grundkörper, der aus einer Kunststofffolie gebildet ist, eine Durchgangsbohrung in dem Grundkörper, und eine leitfähige Schicht, die die Durchgangsbohrung und eine erste Oberfläche des Grundkörpers abdeckt, wobei die leitfähige Schicht als ein Schaltungsmuster dient; wobei die Elektrode des elektronischen Bauteils sich von einer Position benachbart zu einer zweiten Oberfläche des Grundkörpers in die Durchgangsbohrung erstreckt und auf der leitfähigen Schicht angeordnet ist, und wobei die Durchgangsbohrung ein leitfähiges Verbindungsteil, das aus einem ausgehärteten, leitfähigen Adhäsiv gebildet ist, aufnimmt.
Flexible Leiterplatte nach Anspruch 1, welche des Weiteren Folgendes aufweist: eine erste Schutzschicht, die eine Oberfläche der leitfähigen Schicht gegenüberliegend zu dem Grundkörper abdeckt.
Flexible Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, welche des Weiteren Folgendes aufweist: eine zweite Schutzschicht, die eine Verbindung zwischen dem leitfähigen Verbindungsteil und der Elektrode abdeckt.
Flexible Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Durchgangsbohrung eine schräge innere Oberfläche aufweist, so dass sich die Durchgangsbohrung graduell in Richtung der leitfähigen Schicht verkleinert.
Flexible Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Durchgangsbohrung von einem Vorsprung umgeben ist.
Flexible Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die leitfähige Schicht ein Bindemittel und in dem Bindemittel verteilte, leitfähige Partikel aufweist, und wobei die leitfähigen Partikel in einer Anteil von 85 Massen-% oder mehr und 96 Massen-% oder weniger enthalten sind.
Flexible Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die leitfähige Schicht eine Dicke von 2 µm oder mehr und 50 µm oder weniger aufweist.
Flexible Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Grundkörper eine Dicke von 10 µm oder mehr und 200 µm oder weniger aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer flexible Leiterplatte, die eine flexible Leiterfolie und ein elektronisches Bauteil, das eine Elektrode aufweist und auf der flexiblen Leiterfolie montiert ist, aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen einer leitfähigen Schicht auf einer ersten Oberfläche eines Grundkörpers, der aus einer Kunststofffolie gebildet ist; Bestrahlen einer zweiten Oberfläche des Grundkörpers mit Laserlicht, um eine Durchgangsbohrung in dem Grundkörper zu erzeugen und die leitfähige Schicht freizulegen; und Anordnen der Elektrode des elektronischen Bauteils auf der leitfähigen Schicht in der Durchgangsbohrung, Füllen der Durchgangsbohrung mit einem leitfähigen Adhäsiv und Aushärten des leitfähigen Adhäsivs.