TWI634004B - 覆蓋膜結構 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種覆蓋膜結構，包括軟性基材層、阻水層以及黏著層。軟性基材層具有第一表面，阻水層設置於軟性基材層之第一表面的一側，黏著層設置於軟性基材層之第一表面的一側，且阻水層位於軟性基材層與黏著層之間。
Description
本發明係關於一種覆蓋膜結構，尤指一種可改善阻水氣功能的覆蓋膜結構。
現今可攜式電子裝置中，為了達到輕薄短小及組裝方便等要求，通常會使用軟性印刷電路板(flexible print circuit，FPC)，其電連接於不同的電子元件以提供訊號傳輸以及運算功能，一般而言，軟性印刷電路板是將軟性絕緣的覆蓋膜貼附於具有導電線路之軟性銅箔基板(flexible copper clad laminate，FCCL)所形成，以保護導電線路與填充線路間的空間。然而，由於一般軟性銅箔基板與覆蓋膜並無阻水氣功能，因此水氣會慢慢滲入，並對水氣敏感的線路、元件或裝置造成損壞或壽命減短，而在習知技術中，如欲以有機材料實現阻水氣功能，一般常使用熱塑性材料例如聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或乙烯/乙烯醇共聚物(EVOH)作為防水材料，但由於熱塑性材料的耐熱性不佳，因此會於焊接的過程中因變形或表面外觀受損而影響防水功能，故不利於使用，另外，雖然提出了利用填充無機填充物於黏著層中或是另增加緻密的無機非金屬結構（例如氧化矽、氧化鋁或氮化矽）以提升阻水氣效果，但由於填充無機填充物於黏著層中僅是延長水氣通過黏著層的路徑，故所提升的阻水氣效果有限，此外，增加緻密的無機非金屬結構還會大幅提升覆蓋膜的製作成本。由上述可知，軟性印刷電路板須被提供更優良、便宜且耐熱的阻水氣結構。
本發明之目的在於提供一種具有阻水層之耐熱型的覆蓋膜結構，以解決上述現有技術的問題與缺失。
本發明之一實施例提供一種覆蓋膜結構，包括軟性基材層、阻水層以及黏著層。軟性基材層具有第一表面，阻水層設置於軟性基材層之第一表面的一側，黏著層設置於軟性基材層之第一表面的該側，且阻水層位於軟性基材層與黏著層之間。
本發明之覆蓋膜結構由於設置有耐熱的阻水層，因此可降低水氣對於覆蓋膜結構的滲透率，並於受熱或焊接時不會對阻水層造成破壞，進而使本發明的覆蓋膜結構可同時達到阻擋水氣與耐熱的功效。
為使熟悉本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之覆蓋膜結構的較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。需注意的是，本發明之保護範圍當以後附之申請專利範圍所界定者為準，而非以揭露於下文之實施例為限。因此，在不違背本發明之發明精神和範圍之狀況下，當可對下述實施例作變化與修飾。此外，為了簡潔與清晰起見，相同或類似之元件或裝置係以相同之元件符號表示，且部分習知的結構和製程細節將不會被揭露於下文中。需注意的是，圖式係以說明為目的，並未完全依照原尺寸繪製。
請參考第1圖，第1圖繪示本發明第一實施例之覆蓋膜結構的剖面示意圖。如第1圖所示，本實施例的覆蓋膜結構100包括軟性基材層110、阻水層120以及黏著層130，軟性基材層110具有第一表面112，阻水層120設置於軟性基材層110之第一表面112的一側，而黏著層130與阻水層120設置於軟性基材層110之第一表面112的同一側，其中阻水層120位於軟性基材層110與黏著層130之間。根據本實施例，軟性基材層110之厚度可為約5微米(um)至約200微米，阻水層120之厚度可為約0.5微米至約50微米，黏著層130之厚度可為約0.5微米至約50微米，但不以此為限。
軟性基材層110係為軟性且絕緣的聚合物膜，用以支撐覆蓋膜結構100，並用來保護覆蓋膜結構100所覆蓋的電子元件或導電線路。軟性基材層110之材料可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)、聚2,6-□二甲酸乙二酯(poly 2,6-naphthalic acid second grade two ester, PEN)、聚亞醯胺(polyimide, PI)或液晶聚合物(liquid crystal polymer, LCP)。
阻水層120係用以阻擋水氣，以減少水氣滲透過覆蓋膜結構100的現象，進而保護覆蓋膜結構100所覆蓋的電子元件（例如電子零件、感測器等）或導電線路受到水氣的影響與破壞。為了防止阻水層120在焊接時遭到高溫（約260℃）的破壞，阻水層120之材料係選用具有耐熱且防水性質的物質，以達到耐熱與阻水氣的效果，本發明之阻水層120包括金屬材料、有機材料或上述材料之疊層，而阻水層120較佳為選用金屬材料，其中，金屬材料可包括金、銀、銅、鐵、鎳、鋁或其合金，有機材料可包括氟碳樹脂(fluorocarbon resin)、矽氧樹脂(silicone resin)、壓克力樹脂(acrylic resin)或環氧樹脂(epoxy resin)。另外，阻水層120較佳為全面性的膜層，完整覆蓋軟性基材層110的第一表面112，以降低阻水層120的製作難度與成本，並達到一致性的阻水效果。
黏著層130係用以黏接覆蓋膜結構100與欲保護的電子元件或導電線路，詳細而言，黏著層130可具有第二表面132與第三表面134，第二表面132位於黏著層130相同於阻水層120之一側，用以連接黏著層130與阻水層120，而第三表面134位於相反於阻水層120之一側，用以黏接欲保護的電子元件或導電線路。黏著層130之材料可包括熱固化樹脂或感壓樹脂，例如環氧樹脂、聚氨酯(polyurethane, PU)、壓克力樹脂、聚亞醯胺、氟碳樹脂或矽氧樹脂，但不以此為限。
本實施例之覆蓋膜結構100的製作方法如下說明，但以下方法僅為示例性說明，並不限於以以下方法製作。
首先，提供一軟性基材層110，可利用塗佈或淋膜的方式自行製作，或是直接購買符合厚度及材料需求的軟性基材層110，接著，依據阻水層120的材料，對應利用塗佈、濺鍍、物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沈積(CVD)等方式將阻水層120製作於軟性基材層110的第一表面112的一側，最後，再將黏著層130透過塗佈或其他適合的方式形成於阻水層120上，使阻水層120位於黏著層130與軟性基材層110之間，以完成本實施例之覆蓋膜結構100的製作。
除此之外，本發明另提供一種本實施例之覆蓋膜結構100的製作方法。首先，提供一阻水層120，其中阻水層120可透過購買的方式直接購得符合厚度及耐熱防水需求的材料層，亦即包含前文所提及之阻水層120材料之材料層，接著，利用塗佈或淋膜的方式將軟性基材層110製作於阻水層120的一側，最後，再將黏著層130透過塗佈的方式形成於阻水層120的另一側上，使阻水層120位於黏著層130與軟性基材層110之間，以完成本實施例之覆蓋膜結構100的製作。
另外，也可根據上述的製作流程，以卷對卷(roll-to-roll)的方式製作本實施例之覆蓋膜結構100，以利於大量生產。
藉由本發明之覆蓋膜結構100中設置有耐熱的阻水層120，可降低水氣對於覆蓋膜結構100的滲透率，當覆蓋膜結構100應用於電路板、封裝結構或其他裝置中，即使遇到受熱或焊接製程，阻水層120也不易被破壞，進而使本發明的覆蓋膜結構100可同時達到阻擋水氣與耐熱的功效，並且，由於本發明之覆蓋膜結構100的製程簡易，且不需大幅更改傳統覆蓋膜的製程與所使用的材料，因此本發明之覆蓋膜結構100成本低廉，並具有可撓性。
請參考第2圖，第2圖繪示本發明第一實施例之覆蓋膜結構與電子元件黏接的剖面示意圖。如第2圖所示，本實施例之覆蓋膜結構100利用黏著層130黏接覆蓋欲保護封裝的電子元件（例如電子零件、感測器、IC晶片等）或電路元件層（例如包含導電線路的可撓式電路板）。第2圖所繪的電子元件E係以IC晶片為例，但不以此為限。具體而言，黏著層130以相反於阻水層120之一側的第三表面134接觸電子元件E後，以黏著層130的感壓黏著或是熱固化黏著的特性，將電子元件E黏接於黏著層130的第三表面134，亦即，黏著層130的第三表面134係用以黏接電子元件E。另外，於黏接於電子元件E之前，可將本實施例之覆蓋膜結構100根據使用者的需求而裁剪至所需的大小，使覆蓋膜結構100可更加彈性地使用。
藉由本實施例之覆蓋膜結構100中設置有耐熱的阻水層120，並同時以覆蓋膜結構100覆蓋電子元件E，可使得電子元件E中的電子元件以及導電線路可同時受到覆蓋膜結構100的保護並且減少由覆蓋膜結構100一側滲透的水氣，以達到減緩水氣所造成的損壞以及增加電子元件與導電線路壽命的功效，並且，覆蓋膜結構100中的阻水層120也不會因為受熱或焊接而造成膜層的破壞，以致於影響阻水效果。
本發明之覆蓋膜結構並不以上述實施例為限，第3圖繪示本發明第二實施例之覆蓋膜結構的剖面示意圖。如第3圖所示，本實施例之覆蓋膜結構200與第一實施例之間的差異在於本實施例之覆蓋膜結構200另包括底接著層(primer)210，而底接著層210設置於軟性基材層110與阻水層120之間，藉以提高軟性基材層110與阻水層120之間的黏著性與接合穩定性。為了達到上述目的，底接著層210的材料可包括環氧樹脂、聚胺脂、壓克力樹脂、聚亞醯胺、氟碳樹脂、矽氧樹脂、無電解鎳(electroless nickel)或鎳鉻合金(nichrome)。在本實施例中，藉由本發明之覆蓋膜結構200中設置有耐熱的阻水層120，可降低水氣對於覆蓋膜結構200的滲透率，並於受熱或焊接時不會對阻水層120造成破壞，進而使本發明的覆蓋膜結構200可同時達到阻擋水氣與耐熱的功效，此外，再透過底接著層210的設置，可以使底接著層210的兩側分別與阻水層120以及軟性基材層110結合良好，而增加介面之間的結合力，進而提升結構的可靠度。
為了使本領域的通常知識者得據以實施本發明，下文將進一步詳細描述本發明之覆蓋膜結構的各實施例以及各對照實施例，並針對各實施例以及比較例進行測試，以進一步驗證覆蓋膜結構之特性，並將測試的結果顯示於表1中。需注意的是，以下實施例僅為例示性，不應以其限制性地解釋本發明，亦即，在不逾越本發明範疇之情況下，可適當地改變各實施例中所採用之材料、材料之用量及比率以及處理流程等。
其中，表1中的實施例1～3的覆蓋膜結構具有如第1圖所示的第一實施例之結構，實施例4～6的覆蓋膜結構具有如第3圖所示的第二實施例之結構，比較例1的覆蓋膜結構則利用填充無機填充物於黏著層中作為阻水結構，因此不具如本發明所述的阻水層。此外，實施例1～4與比較例1的覆蓋膜結構的總厚度為約50微米，使得可在相等厚度的條件下比較各實施例與比較例之間的阻水效果。特別說明的是，在實施例2中，一種可行的方式，是自行將聚醯胺酸(Polyamic Acid)塗佈於阻水層（銅）上，再以高溫環化而得軟性基材層（聚亞醯胺）；類似的方式，也可實施於實施例3中，亦即將聚醯胺酸(Polyamic Acid)塗佈於阻水層（鋁）上，再以高溫環化而得軟性基材層（聚亞醯胺）。
以下說明各實施例和比較例中之各膜層厚度及其所使用的材料與來源資訊，而在沒有特別指明的情況下，本發明採用的材料為常規材料。
實施例1
軟性基材層：聚亞醯胺(PI)，厚度為約12微米。
阻水層：矽氧樹脂（SCR-1016，購自信越矽利光），厚度為約13微米。
黏著層：厚度為約25微米。
實施例2
軟性基材層：聚亞醯胺(PI)，厚度為約13微米。
阻水層：銅（購自三井金屬），厚度為約12微米。
黏著層：厚度為約25微米。
實施例3
軟性基材層：聚亞醯胺(PI)，厚度為約10微米。
阻水層：鋁（JIS H4160 A1N30H-H18，購自中鋼鋁業），厚度為約15微米。
黏著層：厚度為約25微米。
實施例4
軟性基材層：聚亞醯胺(PI)，厚度為約7微米。
底接著層：環氧樹脂，厚度為約10微米。
阻水層：銅（購自日本電解），厚度為約6微米。
黏著層：厚度為約25微米。
實施例5
軟性基材層：聚亞醯胺(PI)，厚度為約12微米。
底接著層：無電解鎳（購自柏彌蘭金屬化研究股份有限公司），厚度為約0.2微米。
阻水層：銅（電鍍銅，購自柏彌蘭金屬化研究股份有限公司），厚度為約2微米。
黏著層：厚度為約25微米。
實施例6
軟性基材層：聚亞醯胺(PI)，厚度為約12微米。
底接著層：無電解鎳（購自柏彌蘭金屬化研究股份有限公司），厚度為約0.2微米。
阻水層：銅（電鍍銅，購自柏彌蘭金屬化研究股份有限公司），厚度為約2微米。
黏著層：厚度為約10微米。
比較例1
比較例1的覆蓋膜結構利用填充無機填充物於黏著層中作為阻水結構，因此不具如本發明所述的阻水層，其中軟性基材層係為聚亞醯胺（PI，購自達邁科技股份有限公司），無機填充物係為氫氧化鋁，軟性基材層與黏著層皆為約25微米。
下文將詳細描述針對前述覆蓋膜結構的實施例與比較例的各種物性測定方法，且測定的結果顯示於表1中。各測定項目係包括：水氣穿透率(water vapor transmission rate)、剝離強度(peel strength)、耐熱性(thermal resistance)以及彎曲性(flexibility)的測定。
〈水氣穿透率的測定〉
以水氣透過率試驗機（廠牌型號：MOCON Permatran-W□ Model 3/61）對覆蓋膜結構測試水氣穿透率，在遵守等壓法原理且溫度為40℃的條件下，將覆蓋膜結構的一側提供相對濕度為100%RH的水氣流，另一側則提供乾燥的氮氣流，並對流經覆蓋膜結構的氮氣流量測其水氣量，以測定水氣由覆蓋膜結構的高濕度一側滲透到低濕度一側的穿透率。
〈剝離強度的測定〉
按照ASTM D3359方法對覆蓋膜結構測試剝離強度，首先，先將覆蓋膜結構於160℃的狀態下硬化其黏著層1小時，接著，將覆蓋膜結構置於一穩定底座上，並利用刀具對覆蓋膜結構之黏著層的表面分別於橫向與縱向劃割11條長度為約20毫米、間距為約1毫米的平行切口，以在覆蓋膜結構的表面形成網狀百格，接著將膠帶（選自3M牌的600測試膠帶）緊貼在黏著層表面的網狀百格上，而當黏貼約60秒至約120秒後，以180度的夾角迅速撕起膠帶，並檢查網狀百格是否剝離。以下為剝離強度的判斷等級。
5B：切口完全平滑，網狀百格無任何脫落現象。
4B：切口交叉處的結構有少許脫落，少於5%的區域受到影響。
3B：網狀百格中有沿著切口邊緣以及位於切口交叉處的少許剝落，有5%～15%的區域受到影響。
2B：網狀百格中有沿著切口邊緣的剝落以及部份格子的部份剝落，有15%～35%的區域受到影響。
1B：網狀百格中有沿著切口邊緣的帶狀剝落以及部份格子的整體剝落，有35%～60%的區域受到影響。
0B：剝落現象比1B更差。
〈耐熱性的測定〉
按照IPC-TM-650 2.6.8.1方法對覆蓋膜結構測試耐熱性，將覆蓋膜結構裁成2英吋×2英吋的樣品後，使其浮置於300°C的熔融銲錫的表面且持續10秒，而在重複實行三次後，觀察覆蓋膜結構是否有碳化、表面樹脂耗損、軟化分層、起泡或織紋顯露。
〈彎曲性的測定〉
將覆蓋膜結構彎曲並環繞一直徑為10毫米的圓棒180度後，再將覆蓋膜結構攤開並觀察是否有裂痕、變色或摺痕等不良現象。
表1 本發明實施例與比較例的覆蓋膜結構與測定結果
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 比較例1 </td><td> 實施例1 </td><td> 實施例2 </td><td> 實施例3 </td></tr><tr><td> 軟性基材層厚度(um) </td><td> 25 </td><td> 12 </td><td> 13 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> 軟性基材層材料 </td><td> 聚亞醯胺 </td><td> 聚亞醯胺 </td><td> 聚亞醯胺 </td><td> 聚亞醯胺 </td></tr><tr><td> 底接著層厚度(um) </td><td> / </td><td> / </td><td> / </td><td> / </td></tr><tr><td> 底接著層材料 </td><td> / </td><td> / </td><td> / </td><td> / </td></tr><tr><td> 阻水層厚度(um) </td><td> / </td><td> 13 </td><td> 12 </td><td> 15 </td></tr><tr><td> 阻水層材料 </td><td> / </td><td> 矽氧樹脂 </td><td> 銅 </td><td> 鋁 </td></tr><tr><td> 黏著層厚度(um) </td><td> 25 </td><td> 25 </td><td> 25 </td><td> 25 </td></tr><tr><td> 總厚度(um) </td><td> 50 </td><td> 50 </td><td> 50 </td><td> 50 </td></tr></TBODY></TABLE>
根據表1的測試結果，各實施例的剝離強度、耐熱性以及彎曲性的測定都符合規範且效果良好。而在水氣穿透率的測定部分，實施例1係利用矽氧樹脂作為阻水層，其水氣穿透率略佳於比較例1的水氣穿透率，因此實施例1之覆蓋膜結構之阻水層確實具有阻水氣效果，並更具有耐熱性。實施例2與實施例3分別利用銅與鋁等金屬材料作為阻水層，其水氣穿透率可降低至小於0.1g/m2‧day，遠低於比較例1的水氣穿透率，因此當阻水層選用金屬材料時，會有較佳的阻水氣效果。實施例4除了以金屬銅作為阻水層之外，還另增加底接著層，因此，其水氣穿透率不只遠低於比較例1的水氣穿透率，在結構上的可靠度也因底接著層的設置而提升。實施例5與實施例6除了以金屬銅作為阻水層並增設底接著層之外，還同時縮減了覆蓋膜結構的總厚度，而其水氣穿透率仍遠低於比較例1的水氣穿透率，因此，實施例5與實施例6在縮減覆蓋膜結構的總厚度的條件下，仍可維持阻水氣特性佳與結構可靠度佳的優勢。
綜上所述，本發明之覆蓋膜結構由於設置有耐熱的阻水層，因此可降低水氣對於覆蓋膜結構的滲透率，並於受熱或焊接時不會對阻水層造成破壞，進而使本發明的覆蓋膜結構可同時達到阻擋水氣與耐熱的功效，並且，由於本發明之覆蓋膜結構的製程簡易，且不需大幅更改傳統覆蓋膜的製程與所使用的材料，因此本發明之覆蓋膜結構成本低廉，並具有可撓性。而若電子元件或導電線路被覆蓋膜結構所覆蓋時，可使其同時受到覆蓋膜結構的保護並且減少由覆蓋膜結構一側滲透的水氣，以達到減緩水氣所造成的損壞以及增加電子元件與導電線路壽命的功效。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化
與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200‧‧‧覆蓋膜結構
110‧‧‧軟性基材層
112‧‧‧第一表面
120‧‧‧阻水層
130‧‧‧黏著層
132‧‧‧第二表面
134‧‧‧第三表面
210‧‧‧底接著層
E‧‧‧電子元件
第1圖繪示本發明第一實施例之覆蓋膜結構的剖面示意圖。 第2圖繪示本發明第一實施例之覆蓋膜結構與電子元件黏接的剖面示意圖。 第3圖繪示本發明第二實施例之覆蓋膜結構的剖面示意圖。
Claims (11)
- 一種覆蓋膜結構，包括： 一軟性基材層，具有一第一表面； 一阻水層，設置於該軟性基材層之該第一表面的一側；以及 一黏著層，設置於該軟性基材層之該第一表面的該側，且該阻水層位於該軟性基材層與該黏著層之間。
- 如請求項1所述之覆蓋膜結構，其中該阻水層包括金屬材料或有機材料。
- 如請求項2所述之覆蓋膜結構，其中該金屬材料包括金、銀、銅、鐵、鎳、鋁或其合金。
- 如請求項2所述之覆蓋膜結構，其中該有機材料包括氟碳樹脂(fluorocarbon resin)、矽氧樹脂(silicone resin)、壓克力樹脂(acrylic resin)或環氧樹脂(epoxy resin)。
- 如請求項1所述之覆蓋膜結構，其中該阻水層係為全面性的膜層，完整覆蓋該軟性基材層的該第一表面。
- 如請求項1所述之覆蓋膜結構，其中該阻水層之厚度為約0.5微米(um)至約50微米(um)。
- 如請求項1所述之覆蓋膜結構，其中該軟性基材層的材料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)、聚2,6-□二甲酸乙二酯(poly 2,6-naphthalic acid second grade two ester, PEN)、聚亞醯胺(polyimide, PI)或液晶聚合物(liquid crystal polymer, LCP)。
- 如請求項1所述之覆蓋膜結構，其中該黏著層的材料包括環氧樹脂、聚氨酯(polyurethane, PU)、壓克力樹脂、聚亞醯胺、氟碳樹脂或矽氧樹脂。
- 如請求項1所述之覆蓋膜結構，另包括一底接著層(primer)，設置於該軟性基材層與該阻水層之間。
- 如請求項9所述之覆蓋膜結構，其中該底接著層的材料包括環氧樹脂、聚胺脂、壓克力樹脂、聚亞醯胺、氟碳樹脂、矽氧樹脂、無電解鎳或鎳鉻合金。
- 如請求項1所述之覆蓋膜結構，其中該黏著層相反於該阻水層之一側用以黏接一電子元件或一導電線路。
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