TW201836447A

TW201836447A - 具擴充功能之薄膜線路結構

Info

Publication number: TW201836447A
Application number: TW106109929A
Authority: TW
Inventors: 陳柏安; 張賢燦
Original assignee: 致伸科技股份有限公司
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2018-10-01
Also published as: US10251264B2; US20180279470A1

Abstract

本發明為一種具擴充功能之薄膜線路結構，該結構包含：一基板、一下線路層以及一覆蓋層。該基板具有一第一區域與相鄰於該第一區域的至少一第二區域。該下線路層是以印刷方式形成於該第一區域上，該下線路層採用可導電之一第一材料。該覆蓋層是以電鍍方式形成於該下線路層所露出的部份表面上，該覆蓋層採用可導電之一第二材料。其中，於該至少一第二區域上提供以焊接方式分別形成出相應的一擴充線路並電連接至該覆蓋層，每一該擴充線路分別提供相應的一擴充組件進行電連接。

Description

具擴充功能之薄膜線路結構

本發明為一種具擴充功能之薄膜線路結構，尤其是有關於一種在線路的結構上採用另一導電材料進行電鍍而能降低其線路的阻抗值，進而可直接於其線路上做應用擴充之薄膜線路結構。

在許多電子裝置或操作設備上都設置有操作介面或按鍵面板，且為了達到與裝置一體化、不易受損及具裝飾性等目的，此類介面或面板的設計是以薄型化的方向來發展。雖然傳統的印刷電路板(PCB)有不錯的表現，但因其材質較剛硬與厚度較大，同時也無法達成薄型化及能符合於各種曲面上之多樣化設置要求，所以採用薄膜線路或薄膜開關(Membrane Switch)之結構已是目前業界最廣泛運用與最佳的解決技術方案。

目前的薄膜技術有許多種類，其中常見的一種是以聚酯(聚鄰苯二甲酸乙二醇酯)薄膜(Potyester，簡稱PET)為基材所製成的線路板。聚酯薄膜具有絕緣、耐熱、抗折及高回彈等特性，使所製成的線路板可呈現出軟性或可做撓動彎曲，類似於習知的軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit，簡稱FPC)。其次，此類薄膜線路的結構是在聚酯基材上以導電銀漿進行指定的電路圖案印刷，從而使其線路可進行導電。

根據所應用的裝置的不同，以薄膜開關方式所設置的操作介面或按鍵的結構亦有不同的型式。以鍵盤來說，由於其上具有相當多的按鍵，使得其內部的線路設計會相對複雜，通常在板材尺寸空間有限的情況下需要設計成繞行較遠的線路分佈(layout)方式才能連接至指定的位置。除了按鍵以外，所應用的鍵盤還可包括有具發光功能的指示元件或背光元件，而這是視對裝置所設計的應用功能而定。

承上，薄膜線路可採用跨接方式，例如跨越上下兩層的連接來分佈出較複雜的線路型態。兩層的線路層都可採用相同的導電銀漿做印刷，並且在上下兩線路層之間以一絕緣隔離層加以分隔，該絕緣隔離層並形成有穿孔以提供上下兩線路層加以穿過與相互電連接(即跳線(Jumper))。當然，薄膜開關還更包括提供操作用的操作介面面板層與提供結合用的膠層。換句話說，薄膜線路結構是一種以具有彈性的導電材料與絕緣材料所組成的多層平面型線路板。

以現行電路設計的技術可知，線路分佈的愈長，其形成的阻抗值將相對地增加，進而影響所應用之裝置的表現。舉例來說，位於較遠位置上的按鍵在提供按壓操作上的反應時間將可能變長，特別是在做跨接之處(即跳線)，會形成出較明顯的阻抗差；或者例如是在一發光二極體(LED)燈條上位於最端點處的一發光二極體單元，其功率及亮度的表現將可能較其他位置上的發光二極體單元的表現有所下降。

目前技術是利用透過對銀漿材料所形成的線路之厚度及其中所含銀之成份、比例進行控制，從而來調整分佈上所呈現的阻抗值。然而，此一阻抗值控制技術所能調整的程度是有限的。就實際的發光二極體(LED)燈條之一測試案例來說，以習知手段所能控制的阻抗值約在120±30歐姆(Ω)左右，雖然此值相對地已屬偏低，但此一結果仍有相當大的改善空間。

本發明之目的在於提出一種具擴充功能之薄膜線路結構。該薄膜線路結構在線路的結構上採用電鍍另一導電材料的方式以有效地降低導線內的阻抗程度、提升其導電性，進而使得這些線路因此具有可直接於其上做其他線路擴充或電連接其他組件的功能。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

1、1’‧‧‧薄膜線路結構

10、15‧‧‧基板

11‧‧‧下線路層

12‧‧‧覆蓋層

131、132、133‧‧‧擴充線路

14‧‧‧傳輸介面

16‧‧‧上線路層

17‧‧‧絕緣隔離層

171、172‧‧‧穿孔

21‧‧‧第一區域

221、222、223‧‧‧第二區域

31、32、33‧‧‧擴充組件

第1圖，為本發明之第一實施例所提出的一薄膜線路結構1的橫向剖視圖。

第2圖，為本發明之第一實施例所提出的該薄膜線路結構1應用於一鍵盤模組上的平面仰視圖。

第3圖，為本發明之第二實施例所提出的一薄膜線路結構1’的橫向剖視圖。

第4圖，為第3圖中的該薄膜線路結構1’的線路結合示意之橫向剖視圖。

以下係提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中之圖式係省略不必要或以通常技術即可完成之元件，以清楚顯示本發明之技術特點。

現以一第一實施例進行本發明之實施說明。請同時參見第1圖與第2圖，其中第1圖為本實施例所提出的一薄膜線路結構1的橫向剖視圖；第2圖為該薄膜線路結構1應用於一鍵盤模組上的平面仰視圖。於此實施例中，該薄膜線路結構1是以一種單層板(single layer)的方式進行說明，也就是其只有單一層的底部走線設計；但須注意的是本發明的概念並不限於此，也就是本發明亦可為一種多層線路結構，或一般常見的具有上下兩層走線設計的類型。

如第1圖所示，該薄膜線路結構1主要包含有一基板10、一下線路層11及一覆蓋層12。於此實施例中，該基板10採用軟性之聚酯薄膜(PET)為基材，該下線路層11採用可導電之一第一材料，例如銀，而該覆蓋層12採用可導電之一第二材料，該第二材料為導電金屬，例如銅。在結構的分佈上，該下線路層11是以印刷方式根據指定的電路圖案形成於該基板10之表面上，而該覆蓋層12則是以電鍍方式形成於該下線路層11上。

詳細來說，由於在使用第一材料(即導電銀漿)的該下線路層11之上形成了使用第二材料(即銅)的該覆蓋層12，使得相互接觸的該下線路層11與該覆蓋層12之間會相互產生作用；也就是第二材料(即銅)的導電性促使該下線路層11之材料的銀分子之間的間隙能在導電之後被填補，進而能有效地增加該下線路層11(即導電銀漿)的導電性。換句話說，作為主要線路分佈(layout)的該下線路層11在被該覆蓋層12所覆蓋的部份的阻抗值將會相對地降低。

承上所述，藉由此一電鍍銅於線路上的結構設計，本案將能有效地改善習知技術對於線路分佈上所呈現的阻抗值其調整程度是有限的既有問題。而本案的其一特徵在於，該覆蓋層12是僅形成於該下線路層11所露出的部份表面上(未顯示於第1圖中)，也就是該覆蓋層12並非全面整層地對該下線路層11的所有分佈範圍進行覆蓋，而是只形成於指定的區域或是需要具有低阻抗的位置上，其他不需要較低阻抗的線路部份則仍是單以導電銀漿進行印刷，也就是不被該覆蓋層12所覆蓋。

該下線路層11被該覆蓋層12所覆蓋的部份是呈現出如第1圖所示的在該下線路層11的側面與頂面皆被覆蓋。如此，該下線路層11與該覆蓋層12接觸的部份所呈現的阻抗值將小於該下線路層11未與該覆蓋層12接觸的部份所呈現的阻抗值，從而使得這些與該覆蓋層12接觸的位置便具有提供再進一步擴充線路的功能(因為具有低阻抗條件)。也由於該覆蓋層12是以銅進行電鍍而形成，使得於其上進行的線路擴充即能簡單地以焊接方式(例如低溫焊接)便可以完成。

於此實施例中，該薄膜線路結構1是以設置於一鍵盤模組中進行說明。雖然在第2圖的示意中並未顯示相關的按鍵元件，但可以理解的是按鍵元件可作為一操作介面面板層並貼合於該下線路層11(即單層板型式者)或該覆蓋層12之上而完成組裝。如第2圖所示，該基板10在提供該下線路層11做印刷的表面具有一第一區域21與多個第二區域221、222、223，該些第二區域221、222、223相鄰於該第一區域21。詳細來說，該下線路層11是形成於該第一區域21上，且該下線路層11的尺寸約就是該第一區域21的範圍。

承上所述，雖然在第2圖的示意中並未顯示該覆蓋層12的詳細分佈情形，但可以理解的是該覆蓋層12是分佈在部份的該下線路層11之上，所以該覆蓋層12的分佈範圍不會超過該第一區域21。此外，在第2圖的示意中是以三個第二區域221、222、223的設計進行舉例說明，但其概念並不限於此，而是可根據擴充需求(例如所擴充的組件的大小與其數目等)做其他規劃；也就是本發明可僅設計一個或其他數目的第二區域。另一方面，由於本實施例的該薄膜線路結構1是應用於鍵盤模組中之設置，因此其中的該第一區域21的尺寸將相對地於該基板10上佔了較大部份的空間。

再者，本實施例的該薄膜線路結構1所應用的該鍵盤模組亦可再與其他功能模組做結合，例如以發光二極體(LED)燈條做設置的一背光模組，且此一背光模組可採用對所有按鍵之整體提供光源，或是分別對各個按鍵提供光源，使得該鍵盤模組能與該背光模組組合成一背光鍵盤。

本實施例的該薄膜線路結構1所應用的鍵盤裝置(即薄膜鍵盤)可為一般筆記型電腦所配置的鍵盤模組，或是搭配平板電腦的擴充鍵盤。由此可知，為了應用上的需求，無論是為筆記型電腦所配置的鍵盤還是為平板電腦所擴充的鍵盤，所使用的該薄膜線路結構1其硬體的尺寸與厚度的製造設計是相對地需要較為薄型化的條件。另一方面，這類的鍵盤其上的功能除了按鍵之外，還可能包含有其他功能單元。

是以，於各個第二區域221、222、223上可提供以焊接方式而分別形成出一擴充線路131、132、133並電連接至該覆蓋層12，且各個擴充線路131、132、133分別提供相應的一擴充組件31、32、33進行電連接。所述的擴充組件可為一天線、一充電迴路、一觸控式介面、一指紋辨識組件或一聲音輸出組件(即喇叭)。

於此實施例中，在第2圖中之中央的一擴充線路131所電連接的擴充組件31是一觸控式介面，該觸控式介面是設置在其中的一第二區域221的旁邊。其次，在左右兩側的各一擴充線路132、133所電連接的擴充組件32、33則分別是一聲音輸出組件，也就是左、右喇叭，該些聲音輸出組件是分別設置在其中的另兩第二區域222、223的旁邊。

承上所述，可知該些擴充線路131、132、133可直接以較短的佈線長度來完成與上述的多種擴充組件31、32、33的電連接。又因為該下線路層11或該覆蓋層12是對應著以標準按鍵的格式作設置，因此所在的該第一區域21的尺寸是相對較大的；也就是該第一區域21的長度或寬度也較大，使得諸如兩聲音輸出組件(即擴充組件32、33)所對應的兩擴充線路132、133 能不必繞行過長的佈線距離即可完成電連接。

能夠達成此種與鍵盤模組之線路整合為一體的原因在於形成該覆蓋層12後的低阻抗性，使得該覆蓋層12的周圍只要有線路可伸出的空間都可再擴充與配置出所需的應用組件。上述的該些第二區域221、222、223是以位在該第一區域21的一側之方式做說明；可以理解的是，本發明的概念並不限於此，而是還可將此類區域形成在該第一區域21的其他側向上。

另一方面，以該薄膜線路結構1所應用的鍵盤裝置(即薄膜鍵盤)為一般筆記型電腦的鍵盤模組或平板電腦的擴充鍵盤來說，該薄膜線路結構1還包含一傳輸介面14，用以提供對該薄膜線路結構1所應用的一電子裝置(即筆記型電腦或平板電腦)進行訊號傳輸。於此實施例中，如第2圖所示，該傳輸介面14係位於相鄰於該第一區域21的位置上並電連接於該下線路層11，而從相反於該些第二區域221、222、223之方向上呈現伸出。於此實施例中，該傳輸介面14於所電連接的該下線路層11之位置上並未形成該覆蓋層12。

須注意的是，在第2圖中的該傳輸介面14與該些擴充組件31、32、33是以設置於該基板10上的方式做示意，但本發明的概念並不限於此；也就是可將該傳輸介面14與該些擴充組件31、32、33形成於該基板10以外的空間，例如形成於所應用的鍵盤裝置的機殼上並與該基板10分開。在這樣的實施方式之下，可將該些擴充線路131、132、133進一步以一軟排線或軟性印刷電路板(FPC)之型式拉出，並在所需的位置上分別與該些擴充組件31、32、33完成電連接。而在一般的薄膜線路或薄膜開關之結構中，上述的該傳輸介面14更常見的是以一引出線路的方式做設置。

本發明還可根據上述的第一實施例作進一步的變化設計。舉例來說，可設計該薄膜線路結構為具有上下兩層走線的兩層平面型線路板。一般來說，單層板(即只有下層走線)的線路分佈方式的設計難度會較多層式的來得高，除非所需的線路是較為簡單或分佈密度較低的，或是允許以繞遠路方式來完成佈線。因此，採用跳線與上下兩層的跨接設計通常能為線路的分佈設計節省許多難度。

請參見第3圖，為本發明之第二實施例所提出的一薄膜線路結構1’的橫向剖視圖。和上述的第一實施例的差異在於，此實施例的該薄膜線路結構1’除了該下線路層11與該覆蓋層12外，為了能有效地設計較複雜的線路分佈(layout)而形成出兩層之線路結構；也就是於該覆蓋層12與該下線路層11上還形成了一絕緣隔離層17，並於該絕緣隔離層17上形成有一上線路層16。

根據上述的第一實施例可知，由於該覆蓋層12是形成於該下線路層11所露出的部份表面上，因此要形成兩層之線路結構須在該覆蓋層12上與未被該覆蓋層12所覆蓋的該下線路層11之表面上設置該絕緣隔離層17，以隔離上下的線路。於此實施例中，該上線路層16亦採用相同的該第一材料，例如銀，以搭配該下線路層11來完成指定的線路分佈。

請參見第4圖，為第3圖中的該薄膜線路結構1’的線路結合示意之橫向剖視圖。根據目前技術可知，兩層之線路結構的形成步驟可先將下線路板與上線路板分開製作，之後再將兩者作結合。詳細來說，如第4圖所示，此實施例的該薄膜線路結構1’還包含另一基板15，而該上線路層16亦採以印刷方式形成於該另一基板15上。其次，該絕緣隔離層17形成有多個相應的穿孔171、172，以提供該上線路層16與該下線路層11加以穿過與相互電連接。

承上所述，第4圖的示意是以於該下線路層11之上未形成有該覆蓋層12的位置進行舉例說明；可以理解的是若跨接的位置是發生在有該覆蓋層12形成的位置上時，此處的該覆蓋層12亦將配合該絕緣隔離層17而形成有多個相應的穿孔，以完成上、下線路的電連接。其次，第4圖的示意是以兩個穿孔171、172進行舉例說明；但可以理解的是其穿孔的數目是根據該上線路層16與該下線路層11所構成的線路分佈樣式而定，也就是所設置的穿孔之數目可為至少一個。但一般來說在較複雜的兩層線路分佈型態中會有許多跳線的跨接設計，使得這類的穿孔之設置數目也會相應地增多。

此外，於該基板10、該絕緣隔離層17與該另一基板15之間將採以貼合方式完成結合固定。詳細來說，在該絕緣隔離層17形成該些穿孔171、172的地方，該上線路層16與該下線路層11必形成有提供連接結合的線路端點，且這些端點是呈現出上、下位置對應。於此實施例中，於該上線路層16與該下線路層11之間是採以直接壓合方式而經由該些穿孔171、172完成電連接。或者，於其他的實施方式中亦能另以可導電之一至多個穿越線路經由所述穿孔來完成電連接。

綜上所述，就設計線路分佈的技術來說，如何能以最短的線路途徑來達成指定的訊號傳輸以及如何能有效地利用板材的空間來完成所需的分佈樣式，一直都是重要的研發工作。然而，本發明首先在線路的結構上採用電鍍另一導電材料的方式以有效地降低導線內的阻抗程度、提升其導電性，進而使得這些線路因此具有可直接於其上做其他線路擴充或電連接其他組件的功能。

如此，於同一裝置上做整合或搭配運用其他的組件時就能利用主要板材上的既有線路來直接進行電連接與擴充，進而也就不須要設置繞行較遠之線路分佈或是使用額外的板材，這樣不但能減少線路設計的困難度，也能節省生產成本。是故，本發明能有效解決先前技術中所提出之相關問題，而能成功地達到本案發展之主要目的。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種具擴充功能之薄膜線路結構，該結構包含：一基板，具有一第一區域與相鄰於該第一區域的至少一第二區域；一下線路層，以印刷方式形成於該第一區域上，該下線路層採用可導電之一第一材料；以及一覆蓋層，以電鍍方式形成於該下線路層所露出的部份表面上，該覆蓋層採用可導電之一第二材料；其中，於該至少一第二區域上提供以焊接方式分別形成出相應的一擴充線路並電連接至該覆蓋層，每一該擴充線路分別提供相應的一擴充組件進行電連接。
如申請專利範圍第1項所述之具擴充功能之薄膜線路結構，其中該基板採用聚酯薄膜(PET)為基材，且該薄膜線路結構可設置於一鍵盤模組中。
如申請專利範圍第1項所述之具擴充功能之薄膜線路結構，其中該第一材料為銀，該第二材料為導電金屬。
如申請專利範圍第1項所述之具擴充功能之薄膜線路結構，其中該結構還包含：一絕緣隔離層，形成於該覆蓋層與該下線路層上；以及一上線路層，形成於該絕緣隔離層上，該上線路層採用該第一材料；其中，該絕緣隔離層形成有至少一穿孔，以提供該上線路層與該下線路層加以穿過與相互電連接。
如申請專利範圍第4項所述之具擴充功能之薄膜線路結構，其中該結構還包含另一基板，而該上線路層以印刷方式形成於該另一基板上，且於該基板、該絕緣隔離層與該另一基板之間以貼合方式完成結合固定。
如申請專利範圍第4項所述之具擴充功能之薄膜線路結構，其中於該上線路層與該下線路層之間另以可導電之至少一穿越線路或以壓合方式而經由該至少一穿孔完成電連接。
如申請專利範圍第1項所述之具擴充功能之薄膜線路結構，其中該擴充組件為一天線、一充電迴路、一觸控式介面、一指紋辨識組件或一聲音輸出組件。
如申請專利範圍第1項所述之具擴充功能之薄膜線路結構，其中該下線路層與該覆蓋層接觸的部份所呈現的阻抗值小於該下線路層未與該覆蓋層接觸的部份所呈現的阻抗值。
如申請專利範圍第1項所述之具擴充功能之薄膜線路結構，其中該結構還包含一傳輸介面，該傳輸介面電連接於該下線路層，並用以提供對該結構所應用的一電子裝置進行訊號傳輸。
如申請專利範圍第9項所述之具擴充功能之薄膜線路結構，其中該傳輸介面係位於相鄰於該第一區域的位置上。