TWI808719B

TWI808719B - 具有彈性的軟性電路板及應用其的彈性體

Info

Publication number: TWI808719B
Application number: TW111113841A
Authority: TW
Inventors: 陳世榮; 邱欽明
Original assignee: 台灣軟電股份有限公司
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2023-07-11
Also published as: TW202341833A

Abstract

本發明提供一種具有彈性的軟性電路板，包括有載體基材以及銅箔層。該載體基材包括有第一焊墊區、第二焊墊區以及導線槽。該銅箔層位於該載體基材上，包括有第一焊墊、第二焊墊以及導電線。該導線槽兩端分別連接該第一焊墊區以及該第二焊墊區，且該導線槽以連續波形形狀往第一方向延伸，且具有第一長度。該導電線兩端分別連接該第一焊墊以及該第二焊墊，該導電線沿該導線槽設置，且位於該導線槽中。藉由上述，該具有彈性的軟性電路板受外力而往兩端拉伸，使得該導線槽具有第二長度，以及在該外力移除後，該導線槽恢復為該第一長度。

Description

具有彈性的軟性電路板及應用其的彈性體

本發明是有關於一種彈性體，且特別是有關於一種具有彈性的軟性電路板及應用此電路板的彈性體。

軟性電路板(Flexible Printed Circuit,FPC)已經廣泛應用在各類電子產品中，支撐著與連接電子元件的作用，具有柔性的特點，其可撓曲性及可三度空間配線等特性，在科技化電子產品強調輕薄短小、可撓曲性的發展驅勢下，目前已被廣泛應用於電腦及其週邊設備、通訊產品以及消費性電子產品等等。

其對可靠性提出了較高的要求，現有技術中的軟性電路板除了與電子元件連接的焊墊還有從焊墊處延伸而出的引線，所述引線往往會佔據較大的空間使得軟性電路板的佈線面積過大，不利於輕薄化。

一般之軟性印刷電路板只具有柔軟可曲折之功能，不具有延伸性，導致使用於需繞曲伸縮之設備上時，無法配合該設備之伸縮，只能將電路板之長度加長，來避免因伸縮而拉斷電路板之電路，如此，電路板增長造成該設備之體積需配合增長之電路板而加大，無法縮小體積，不符合輕薄短小之要求。

若將該電路板應用在如：電子人工關節等產品時，使用者仍無法進行多方向的繞曲伸縮之動作，在使用及應用上仍有其缺點。因此，如何更進一步令軟性印刷電路板具有多方向延伸性，是為亟待業界解決之課題。

因此，本發明之目的，在於提供一種可與彈性織物相互結合，除同時具有延展性且可多方向性延伸的具有彈性的軟性電路板。本發明提供一種具有彈性的軟性電路板，用以連接一第一電路板及一第二電路板，該具有彈性的軟性電路板包括有：一載體基材以及一銅箔層。

該載體基材，包括有：一第一焊墊區、一第二焊墊區以及一導線槽。該第一焊墊區與該第一電路板電性連接，該第二焊墊區與該第二電路板電性連接，以及該導線槽之兩端分別連接該第一焊墊區以及該第二焊墊區，該導線槽以一連續波形形狀往一第一方向延伸，且具有一第一長度。

該銅箔層位於該載體基材上，該銅箔層包括有：一第一焊墊、一第二焊墊以及一導電線。該第一焊墊位於該第一焊墊區上，該第二焊墊位於該第二焊墊區上，以及該導電線，該導電線之兩端分別連接該第一焊墊以及該第二焊墊，該導電線沿該導線槽延伸方向設置，且位於該導線槽中。

其中，該具有彈性的軟性電路板受一外力而往該導線槽之兩端拉伸，同時該連續波形被該外力拉伸，使得該導線槽具有一第二長度，該第二長度大於該第一長度，以及在該外力移除後，該導線槽恢復為該第一長度。

在本發明的一實施例中，進一步地，該載體基材的材質為熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer,TPE)或熱塑性聚胺酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)之基材，或是該載體基材為聚醯亞胺薄膜(polyimide,PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)。

在本發明的一實施例中，進一步地，該波形形狀為正弦波形狀。

在本發明的一實施例中，進一步地，該第一焊墊包括有複數個第一子焊墊、該第二焊墊包括有複數個第二子焊墊，以及該導電線包括有複數條子導電線，每一該子導電線兩端分別連接該第一子焊墊以及該第二子焊墊，同時，複數條該子導電線以一第二方向等距離排列於該導線槽中，該第一方向與該第二方向相互垂直。

在本發明的一實施例中，進一步地，複數個該具有彈性的軟性電路板進行結合，以該第一焊墊區或該第二焊墊區為中心進行連結，使得每兩相鄰之該具有彈性的軟性電路板，其各自兩端的連線之間具有一夾角，並呈現放射形狀外型，連結位於多個方向上的電路板。

更進一步地，於本實施例中，當該第一焊墊區或該第二焊墊區為一n邊形外形為示範例，但不以此為限，且該些夾角的總和為360度。

進一步地，於一實施例中，該載體基材更包括有一第三焊墊區，位於該第一焊墊以及該第二焊墊之間，該銅箔層更包括有一第三焊墊，設置於該第三焊墊區，使得該導線槽之分別連接該第一焊墊區與該第三焊墊，以及該第二焊墊區與該第三焊墊，且該導電線沿該導線槽延伸方向設置，同時，位於該導線槽中。

此外，本發明提供一種彈性體，應用所述之具有彈性的軟性電路板，該彈性體包括有：一彈性織物以及一具有彈性的軟性電路板。

該具有彈性的軟性電路板，包括有：一載體基材以及一銅箔層。該載體基材藉由一作業工法結合於該彈性織物上，該載體基材包括有：一第一焊墊區、一第二焊墊區以及一導線區。該導線區具有一導線槽，該導線槽以一波形形狀沿一第一方向延伸，且具有一第一長度，該導線槽之兩端分別連接該第一焊墊區以及該第二焊墊區。

該銅箔層，位於該載體基材上，該銅箔層包括有：一第一焊墊、一第二焊墊以及一導電線。該第一焊墊位於該第一焊墊區，該第二焊墊位於該第二焊墊區，以及該導電線之兩端分別連接該第一焊墊以及該第二焊墊，該導電線沿該導線槽延伸方向設置，且位於該導線槽中。

在本發明的一實施例中，進一步地，該彈性織物為鬆緊帶、彈性針織布或是彈性纖維半成品。

在本發明的一實施例中，進一步地，當該載體基材的材質為熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer,TPE)或熱塑性聚胺酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)之基材時，該作業工法為一熱壓合工法，將該導線區與該彈性織物進行壓合，且該壓合溫度範圍為100℃~180℃，時間為3分鐘~5分鐘之間。

另外，當該載體基材為聚醯亞胺薄膜(polyimide film，PI film)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)之基材時，且該作業工法為一編織工法，將該導線區與該彈性織物進行交錯編織結合。

經由上述，本發明之優點為除了達到與彈性織物相互結合，同時具有延展性且可多方向性延伸外，也解決習知所述引線往往會佔據較大的空間使得軟性電路板的佈線面積過大，不利於輕薄化的問題。

1:具有彈性的軟性電路板

2:載體基材

21:第一焊墊區

22:第二焊墊區

23:導線槽

24:第三焊墊區

231:波形形狀

3:銅箔層

31:第一焊墊

311:第一子焊墊

32:第二焊墊

321:第二子焊墊

33:導電線

331:子導電線

34:第三焊墊

4:外力

5:彈性體

6:彈性織物

91:第一方向

92:第二方向

L1:第一長度

L2:第二長度

A:第一電路板

B:第二電路板

C:電路板

θ:夾角

圖1係本發明具有彈性的軟性電路板之簡易示意圖。

圖2係本發明具有彈性的軟性電路板之簡易分解示意圖。

圖3係本發明具有彈性的軟性電路板外力拉伸示意圖。

圖4係本發明具有彈性的軟性電路板另一實施例之結構示意圖。

圖5係本發明具有彈性的軟性電路板又一實施例之結構示意圖。

圖6係本發明具有彈性的軟性電路板再一實施例之結構示意圖。

圖7係本發明彈性織物之立體示意圖。

為利貴審查委員暸解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主局僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關條解讀、侷限本發明於實際實施上的申請專利範圍，合先敘明。

煩請請參閱圖1以及圖2，本發明提供一種具有彈性的軟性電路板1，用以連接一第一電路板A及一第二電路板B，該具有彈性的軟性電路板1包括有一載體基材2以及一銅箔層3。

需要說明的是，本發明之具有彈性的軟性電路板1，是屬於單面單層或雙面單層之具有彈性的軟性電路板1，也就是說，該銅箔層設置於該載體基材之一側面上或兩相互對立之側面上。

該載體基材2包括有一第一焊墊區21、一第二焊墊區22以及一導線槽23。該第一焊墊區21與該第一電路板A電性連接，該第二焊墊區22與該第二電路板B電性連接。該導線槽23之兩端分別連接該第一焊墊區21以及該第二焊墊區22，該導線槽23以連續一波形形狀231往一第一方向91延伸，於本實施例中是以該波形形狀231為正弦波形狀，且具有一第一長度L1。

於本實施例中，該載體基材2的材質為熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer,TPE)或熱塑性聚胺酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)之基材，另外，該彈性基材2亦可為聚醯亞胺薄膜(polyimide film，PI film)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)，但不以此為限。

採用熱塑性彈性體或是塑性聚胺酯是因為其在常溫下具有彈性體特性，而高溫下又可以塑化變形之高分子材料。相較傳統製程，可更為快速的加工方式製造成品。

也就是說，熱塑性彈性體在常溫下，具有高伸長率、高回彈率、低壓縮永久變形率、及低脆化溫度等特性，而一般的塑膠在受到應力之後則會產生永久變形或斷裂。

該銅箔層3位於該載體基材2上，該銅箔層3包括有一第一焊墊31、一第二焊墊32以及一導電線33。該第一焊墊31位於該第一焊墊區21上，該第二焊墊32位於該第二焊墊區22上，以及該導電線33之兩端分別連接該第一焊墊31以及該第二焊墊32，該導電線33沿該導線槽23延伸方向設置，且位於該導線槽23中。

需要另外說明的是，於本實施例中，該銅箔層3可於一次性的蝕刻製作流程中成形製作完成，且銅本身就具有較佳延展性，而銅箔在材料上區分為壓延銅(RolledAnneal Copper Foil)及電解銅(Electrodeposited Copper Foil)，於本實施例中是使用壓延銅，其機械特性較佳，有撓折性要求時，較佳者為選用壓延銅。另外，於厚度上則區分為1/3盎司(oz)、1/2盎司(oz)、1盎司(oz)、2盎司(oz)等，於本實施例中，較佳厚度為使用1/2盎司(oz)。

其中，該具有彈性的軟性電路板1受一外力4而往該導線槽23之兩端拉伸，同時該波形形狀231被該外力拉伸，使得該導線槽23具有一第二長度L2(如圖3所示)，該第二長度L2大於該第一長度L1，以及在該外力4移除後，該導線槽23恢復為該第一長度L1。

煩請請參閱圖4，該第一焊墊31包括有複數個第一子焊墊311、該第二焊墊32包括有複數個第二子焊墊321，以及該導電線33包括有複數條子導電線331，需要說明的是於本實施例中，是以四條子導電線為例進行說明，但不以此為限，每一該子導電線331兩端分別連接該第一子焊墊311以及該第二子焊墊321，同時，複數條該子導電線331以一第二方向92等距離排列於該導線槽23中，該第一方向91與該第二方向92相互垂直。

煩請請參閱圖5，複數個該具有彈性的軟性電路板1進行結合，以該第一焊墊區21或該第二焊墊區22為中心進行連結，使得每兩相鄰之該具有彈性的軟性電路板1，其各自兩端之連線具有一夾角θ，該些夾角θ的總和為360度，並呈現放射形狀外型，連結位於多個方向上的電路板C。

另外，於實施例中，當該第一焊墊區21或該第二焊墊區22為一正n邊形外型為例，則θ=360(度)/n，θ：夾角，n：邊數，於本實施例中，以正四邊形為例進行說明，但不以此為限，因此，其夾角θ為90度。

煩請附加請參閱圖6，於本發明之一實施例中，該載體基材2更包括有一第三焊墊區24，位於該第一焊墊以及該第二焊墊之間，該銅箔層3更包括有一第三焊墊34，設置於該第三焊墊區24，使得該導線槽23分別連接該第一焊墊區21與該第三焊墊區24，以及該第二焊墊區22與該第三焊墊34，且該導電線33沿該導線槽23延伸方向設置，同時位於該導線槽23中。

經由上述，可將該具有彈性的軟性電路板藉由該第三焊墊區與一第三電路板進行電訊連接，使得該第三電路板藉由該具有彈性的軟性電路板接收電訊後，進行相對應的功能輸出。

也就是說，藉由該第三焊墊區24以及該第三焊墊34，使得該第三電路板可以再接收更多其他額外裝置之訊號，增加該具有彈性的軟性電路板1的使用性以及擴增性外，另外，該銅箔層3也可於一次性的蝕刻製作流程中成形製作完成。

煩請附加請參閱圖7，此外，發明提供一種彈性體5，應用所述之具有彈性的軟性電路板1，該彈性體5包括有一彈性織物6以及一具有彈性的軟性電路板1。

該具有彈性的軟性電路板1，包括有一載體基材2以及一銅箔層3。

該載體基材2藉由一作業工法結合於該彈性織物6上，該載體基材2包括有一第一焊墊區21、一第二焊墊區22以及一導線槽23。該導線槽23 以一波形形狀231沿一第一方向91延伸，且具有一第一長度L1，該導線槽23之兩端分別連接該第一焊墊區21以及該第二焊墊區22。

該銅箔層3位於該載體基材2上，該銅箔層3包括有一第一焊墊31、一第二焊墊32以及一導電線33。該第一焊墊31位於該第一焊墊區21，該第二焊墊32位於該第二焊墊區22，該導電線33之兩端分別連接該第一焊墊31以及該第二焊墊32，該導電線33沿該導線槽23延伸方向設置，且位於該導線槽23中。

需要說明的是，該彈性織物為鬆緊帶、彈性針織布或是彈性纖維半成品。當該載體基材的材質為熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer,TPE)或熱塑性聚胺酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)之基材時，該作業工法為一熱壓合工法，且該壓合溫度範圍為100℃~180℃，時間為3分鐘~5分鐘之間。

當該彈性基材為無膠基材之聚醯亞胺薄膜(polyimide film，PI film)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)時，該作業工法為一編織工法，將該導線區與該彈性織物進行交錯編織結合。

另外，本發明提供該彈性體之製作方法，應用於單面單層或雙面單層之具有彈性的軟性電路板1，其簡易流程步驟如下：

1.依據需求進行一線路佈線。

2.依據該線路佈線的外型進行一排版。

3.依據該排版的尺寸裁切一銅箔及一載體基材。

4.將該銅箔以及該載體基材進行一熱壓合工法，該熱壓合溫度範圍為100℃~180℃，時間為3分鐘~5分鐘之間。

5.根據該路線佈線對熱壓合後之該銅箔進行一導電線之製作。於本實施例中之此步驟中，該銅箔層可於一次性的蝕刻製作流程中成形製作完成。

6.將該導電線進行導體絕緣層製作。

7.進行表面處理。於本實施例中之此步驟中，進行該銅箔的表面處理，用以準備進行下一步驟，例如：清絕緣、防腐、退火、清潔等，但不依此為限。

8.進行表面貼焊製作(SMT)。

9.進行電氣測試。該步驟為用以測試是否符合所需之電氣規格，例如：電阻值、電路導通與否等，但不限於此。

10.進行沖切外型。

11.與一載體體進行一作業工法結合。

12.進行電氣測試。

13.檢查及包裝。

上述中步驟11中，當該載體基材的材質為熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer,TPE)或熱塑性聚胺酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)之基材，該作業工法為一熱壓合工法，將該導線區與該彈性織物進行壓合，且該壓合溫度範圍為100℃~180℃，時間為3分鐘~5分鐘之間。

當該載體基材為聚醯亞胺薄膜(polyimide film，PI film)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)，該作業工法為一編織工法，將該導線區與該彈性織物進行交錯編織結合，例如，將該彈性織物之彈性纖維與該導線區進行鉤針編織(Intarsia Knitting)，使得該載體基材與該彈性織物進行織造構成。

綜上所述，將具有彈性的軟性電路板應用在需要具備伸縮功能的彈性織物中，藉由該導線槽具有該波形形狀，搭配選用熱塑性彈性體材質，使得該具有彈性的軟性電路板可以隨著彈性織物的伸長及縮回而適度地改變長度，因此能夠有效防止該具有彈性的軟性電路板的延伸端會受到結構而發生折痕而損換電路結構的情況。所以，能夠有效延長電子裝置的使用壽命。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而己，當不能以此限定本發明實施之範圖，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。