一种电路材料的贴合方法及所形成的材料与流程

文档序号:26187866发布日期:2021-08-06 18:39阅读:124来源:国知局

本申请涉及电路板领域,更具体地说,它涉及一种路材料的贴合方法及所形成的材料。



背景技术:

柔性电路(fpc)是以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制成的一种具有高度可靠性,绝佳曲挠性的印刷电路,通过在可弯曲的轻薄塑料片上,嵌入电路设计,使在窄小和有限空间中堆嵌大量精密元件,从而形成可弯曲的挠性电路。

柔性电路因其特性被广泛应用在手机触摸屏中,随着人们对“薄”手机和性能的要求越来越高,在设计过程中,尽可能节省手机内各元件的占用空间,在柔性电路的结构中,组成的材料是绝缘薄膜、导体和粘结剂,绝缘薄膜形成了电路的电解质基板层,导体形成导电金属层,粘接剂将铜膜粘接至电解质基板层上,粘结剂形成的粘结层使导电金属层形成的电路不易从电解质基板层脱落。

针对上述相关技术,发明认为在柔性电路中由于粘结层的存在,使电路材料的厚度较厚,应用在手机触摸屏上占用的空间较大,影响“薄”手机的进一步推广应用,因此,还有改善的空间。



技术实现要素:

为了减小柔性电路材料的厚度,本申请提供一种电路材料的贴合方法及所形成的材料。

第一方面,本申请提供一种电路材料的贴合方法,采用如下的技术方案:

一种电路材料的贴合方法,包括以下步骤:

步骤1),加热导电金属层:铺平导电金属层并在加热区加热至260-500℃。

步骤2),冷却电解质基板层:铺平电解质基板层并在冷却区使温度保持在10-50℃。

步骤3),在负压或一个大气压的压力条件下,将导电金属层和电解质基板层贴合,持续冷却电解质基板层,保持电解质基板层贴合期间的温度为10-50℃,贴合时间0.5-0.8s,获得电路材料。

所述电解质基层板是厚度为45-65μm的pet薄膜,所述导电金属层的厚度为35-50μm。

优选的,所述步骤1)中加热温度为300-350℃。

通过采用上述技术方案,由于贴合过程中导电金属层的温度达到了260-500℃,使得pet薄膜达到了熔融温度而表面熔融,熔融后的pet薄膜具有粘性,使得导电金属层粘结在电解质基层板上,使得导电金属层能够与电解质基层板瞬间贴合,使得导电金属层与电解质基层板粘结牢固,在贴合过程中保持电解质基板层贴合期间的温度为10-50℃,使得贴合时电解质基层板不易因高温而大幅度变形收缩,使得制造出的电路材料的粘结力更牢,由于在制造过程中没有粘结剂的参与,直接将导电金属层粘结在电解质基层板上,选择厚度为45-65μm的pet薄膜,使得导电金属层加热熔融pet薄膜表面的过程中不易使pet薄膜融破,也由于导电金属层在粘结在pet薄膜之前会熔融pet薄膜,使得熔融粘结后的电路材料的厚度小于pet薄膜和导电金属层厚度的总和,从而得到厚度在0.06-0.09mm的电路材料,与现有的手机电路材料厚度基本在0.10-0.20mm左右的厚度相比会更薄,从而使得使用直接熔融贴合方式制备的电路材料在手机触摸屏中能够很好地运用。

优选的,所述导电金属层与电解质基层板贴合的一面的表面粗糙度为0.2-0.4μm。

通过采用上述技术方案,由于采用表面粗糙度为0.2-0.4μm的导电金属层,增加了与电解质基层板之间的接触面积,从而使得两个电路基层之间的粘结更牢固。

优选的,所述导电金属层与电解质基层板在加热前进行光亮清洗。

通过采用上述技术方案,使得导电金属层与电解质基板层的贴合面上的氧化层、油污被打磨掉,使得两个电路基层不易因氧化层、油污形成隔离,减少后工序过程中在隔离区域的脱落情况,从而使得两个电路基层之间的粘结更牢固。

优选的,所述pet薄膜的制备包括以下步骤:

s01,pet:将对苯二甲酸、乙二醇、二氧化锗、三羟甲基乙烷混合均匀,在0.32-0.35mpa、235-245℃的条件下反应3-4h,之后降温至210-220℃,继续反应0.4-0.5h,然后抽真空至0.012-0.015mpa,升温至290-310℃,继续反应1-2h,最后过滤、模头拉条、水冷却、切粒、脱水,获得pet母粒。

s02,熔融挤出:干燥pet母粒至含水率小于50ppm,然后加热pet母粒至270-290℃挤出,过滤,铸片,获得pet膜片。

s03,预热pet膜片至60-70℃后进行拉伸,所述拉伸倍数为3-3.6倍,获得拉伸pet膜片。

s04,牵引收卷:拉伸pet膜片牵引至表面张力为0.43-0.45kn,然后电晕处理至表面张力为0.5-0.52kn,根据要求的长度进行切割收卷,获得pet薄膜。

所述对苯二甲酸、乙二醇、三羟甲基乙烷的摩尔比为1:1.2-1.6:0.048-0.096,所述二氧化锗的用量占对苯二甲酸、乙二醇和三羟甲基乙烷总质量的1.8-2.6%。

优选的,所述对苯二甲酸、乙二醇、三羟甲基乙烷的摩尔比为:1:1.42-1.44:0.064-0.070。

通过采用上述技术方案,由于在制备pet薄膜过程中使用改性剂三羟甲基乙烷在催化剂二氧化锗的催化下对苯二甲酸进行改性,由于三羟甲基乙烷的引入,形成的支链结构使得pet大分子链的对称性下降,使得分子链的刚性得以增强,使得分子间缠结作用变大、分子间滑移很困难,使得电解质基层板在高温贴合的过程中变形卷翘程度较小,进而使得两个基层粘结处粘结均匀,从而提高了电路材料基层之间的粘结力。

优选的,所述s01中对苯二甲酸、乙二醇、二氧化锗、三羟甲基乙烷混合过程中通入氮气,所述氮气的流速为10-15m/s。

通过采用上述技术方案,减少加料过程中氧气的进入,减少了共混过程中副反应的发生,使得pet母粒保持较好的性能,使得电解质基层板变形卷翘程度较小,进而使得两个基层粘结处粘结均匀,从而提高了电解质基层板与导电金属层之间的粘结力。

优选的,所述s02中与pet母粒一起加入的还有占pet母粒总质量1.4-1.6%的二氧化硅。

通过采用上述技术方案,由于二氧化硅的加入,增加了pet薄膜表面微观上的粗糙度,使得收卷时薄膜之间可以容纳少量的空气,使得pet薄膜不易黏连,使得pet薄膜在使用时不易被撕破,减少了生产电路材料的成本,而且由于pet薄膜表面较为粗糙,增加了与导电金属层的接触面积,从而进一步增加了与两者之间的粘结力。

第二方面,本申请提供一种电路材料,采用如下的技术方案:

一种电路材料,采用上述方法加工而成。

通过采用上述技术方案,由于使用高温贴合的方式将导电金属层和电解质基层板粘结,取消了使用粘结剂,使得制备出的电路材料的厚度得以降低,从而使得柔性电路材料在“薄”手机中得以更好的应用。

综上所述,本申请具有以下有益效果:

1、由于本申请采用导电金属层高温与电解质基层板瞬间贴合,使得电路材料制造过程中没有粘结剂的参与,使得电路材料的厚度较薄,从而在手机触摸屏中得以很好地运用。

2、本申请中优选采用改性剂三羟甲基乙烷在催化剂二氧化锗的催化下对苯二甲酸进行改性获得的pet薄膜,使得电解质基层板在高温贴合的过程中的变形卷翘程度较小,进而使得两个基层粘结处粘结均匀,从而提高了电路材料基层之间的粘结力。

3、本申请优先采用占pet母粒总质量1.4-1.6%的二氧化硅一起加热熔融,使得pet薄膜在使用时不易被撕破,从而减少了电路材料的生产成本。

具体实施方式

制备例的原料如下:

对苯二甲酸选用深圳市福田区宝胜高分子材料经营部出售的牌号为z6018的对苯二甲酸。

三羟甲基乙烷选用江阴博华化工有限公司日本三菱瓦斯牌三羟甲基乙烷。

二氧化硅选用如皋市飞达化工厂出售的365型二氧化硅。

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

pet薄膜的制备例

制备例1-6

制备例1-6公开一种pet薄膜,由表1的组分制备而成,单位:g。

表1

制备例1、2、5、6的pet薄膜的制备方法为:

s01,将对苯二甲酸、乙二醇、二氧化锗、三羟甲基乙烷加入熔融缩聚反应釜中混合均匀,调节反应釜的压力0.32mpa、235℃的条件下反应3h,之后降温至210℃,继续反应0.4h,然后抽真空至0.012mpa,升温至290℃,继续反应1h后经过过滤器过滤,接着用衣架式t型模头拉条、通过装有冷却水的冷却转鼓冷却,用切粒脱水干燥一体机进行切粒、脱水,获得pet母粒。

s02,熔融挤出:将pet母粒加入干燥机中,干燥至含水率30ppm,然后将pet母粒加入熔融挤出机中,升温至270℃后挤出,过滤,铸片,获得pet膜片。

s03,拉伸:将pet膜片卷绕在拉伸机组的拉伸辊上,调节拉伸辊的温度为60℃后对pet膜片预热,设置拉伸倍数为3倍进行拉伸,拉伸后定型,获得拉伸pet膜片。

s04,牵引收卷:将拉伸pet膜片放置在牵引机的牵引辊上进行牵引,牵引至pet膜片表面张力为0.43kn,然后通过电晕处理机对牵引后的pet膜片进行电晕处理,使pet膜片的表面张力为0.5kn,最后在切割收卷机上进行切割收卷,获得厚度为45μm的pet薄膜。

制备例3-4的pet薄膜的制备方法为:

s01,将对苯二甲酸、乙二醇、二氧化锗、三羟甲基乙烷加入熔融缩聚反应釜中混合均匀,调节反应釜的压力0.35mpa、245℃的条件下反应4h,之后降温至220℃,继续反应0.5h,然后抽真空至0.015mpa,升温至310℃,继续反应2h后经过过滤器过滤,接着用衣架式t型模头拉条、通过装有冷却水的冷却转鼓冷却,用切粒脱水干燥一体机进行切粒、脱水,获得pet母粒。

s02,熔融挤出:将pet母粒加入干燥机中,干燥至含水率50ppm,然后将pet母粒加入熔融挤出机中,升温至290℃挤出,过滤,铸片,获得pet膜片。

s03,拉伸:将pet膜片卷绕在拉伸机组的拉伸辊上,调节拉伸辊的温度为70℃对pet膜片预热,设置拉伸倍数为3.6倍进行拉伸,拉伸后定型,获得拉伸pet膜片。

s04,牵引收卷:

将拉伸pet膜片放置在牵引机的牵引辊上进行牵引,牵引至pet膜片表面张力为0.45kn,然后通过电晕处理机对牵引后的pet膜片进行电晕处理,使pet膜片的表面张力为0.52kn,最后在切割收卷机上进行切割收卷,获得厚度为65μm的pet薄膜。

制备例7

本制备例公开一种pet薄膜,与制备例2的区别在于:

s01中对苯二甲酸、乙二醇、二氧化锗、三羟甲基乙烷混合过程中向缩聚反应釜中通入氮气,氮气的流速为10m/s。

制备例8

本制备例公开一种pet薄膜,与制备例2的区别在于:

s01对苯二甲酸、乙二醇、二氧化锗、三羟甲基乙烷混合过程中向缩聚反应釜中通入氮气,氮气的流速为15m/s。

实施例

实施例1

本实施例公开一种电路材料,由以下步骤制备而成:

步骤1),加热导电金属层:将导电金属层铺平固定在贴合机的下压板的贴合区,升温下压板使导电金属层的温度为260℃。

步骤2),冷却电解质基板层:将电解质基板层铺平在上压板靠近下压板的一面,使电解质基层板固定在上压板上与导电金属层正对的位置,冷却上压板至10℃。

步骤3),调整贴合机的压力为负压,持续冷却上压板使电解质基层板在贴合期间的温度为10℃,设定贴合时间为0.8s,按下开关,上下压板贴合,获得厚度为0.06mm的电路材料。

导电金属层为市售厚度为35μm、表面粗糙度为0.1μm的铜膜,电解质基层板为市售厚度为45μm的pet薄膜。

实施例2

本实施例公开一种电路材料,与实施例1的区别在于:

导电金属层为市售厚度为50μm、表面粗糙度为0.1μm的铜膜,电解质基层板为市售厚度为65μm的pet薄膜,获得厚度为0.09mm的电路材料。

实施例3

本实施例公开一种电路材料,与实施例1的区别在于:

步骤1)中加热导电金属层至300℃。

实施例4

本实施例公开一种电路材料,与实施例1的区别在于:

步骤1)中加热导电金属层至350℃。

实施例5

本实施例公开一种电路材料,与实施例1的区别仅在于:

步骤1)中加热导电金属层至500℃。

步骤2)中冷却电解质基板层至50℃。

步骤3)中设定贴合时间为0.5s。

实施例6-13

实施例6-13公开一种电路材料,与实施例4的区别在于:

实施例6-13的电解质基层板分别为制备例1-8制备的pet薄膜,。

实施例14

本实施例公开一种电路材料,与实施例4的区别在于:

导电金属层为市售的表面粗糙度为0.2μm、厚度为35μm的铜膜。

实施例15

本实施例公开一种电路材料,与实施例4的区别在于:

导电金属层的表面粗糙度为0.4μm、厚度为35μm的铜膜。

实施例16

本实施例公开一种电路材料,与实施例4的区别在于:

步骤1)中导电金属层与电解质基层板贴合的一面在加热前放置在装有光亮清洗剂的清洗池中进行光亮清洗,静置5min。

光亮清洗剂为市售的铜亮清洗剂。

实施例17

本实施例公开一种电路材料,与实施例8的区别在于:

导电金属层的表面粗糙度为0.4μm、厚度为50μm的铜膜。

步骤1)中导电金属层与电解质基层板在加热前放置在装有光亮清洗剂的清洗池中进行光亮清洗,静置10min。

对比例

对比例1

市售的0.2mm厚的单面软性电路板。

性能检测试验

剥离实验

选择测试机器:采用示值误差不超过1%的带记录仪的hy-0580剥离试验机,试样的破坏负荷应在试验机示值范围的15%-85%之间。剥离试验机带有合适的油浴,温度范围在室温到350℃之间可调,控温精度为±2%。

准备试样:取实施例1-17中制备的电路材料,切取成长度为(75±1)mm、宽度为(50±1)mm、厚度为原板厚、边缘整齐的试样85块,随机分为17组,切取对比例1的单面软性电路板同样尺寸5个。

测试:将试样一端的铜膜从pet薄膜上剥开约10mm,然后把试样夹持剥离机的试样架上,用试样夹夹住剥开的铜膜,夹样品时铜膜与pet薄膜垂直,并把剥开的铜膜整个宽度夹住。启动剥离机均匀施加拉力,拉力方向与基材平面保持垂直,允许偏差为±5°,使铜膜以(50±5)mm/min的恒定速度进行剥离。记录剥离长度不小于25mm过程中的最小剥离力、单位宽度所需的最小的负荷为剥离强度,结果用平均最小负荷(n/mm)表示,详细数据见表2。

表2

根据表2中实施例1-5与对比例1的数据对比可得,实施例1-5的剥离强度略小于对比例1,说明通过导电金属层高温直接与电解质基层板直接贴合制备的电路材料的粘结力虽然略小于常规使用粘结剂粘结的电路材料,但实施例1-5的厚度在0.06-0.09mm,而对比例1厚度为0.2mm,可见,由于没有粘结剂形成的粘结层的存在而减少了电路材料的厚度,使得电路材料能够在“薄”手机的触摸屏中更好地应用。

根据表2中实施例1-5的数据相互对比可得,实施例3、4的剥离强度大于实施例1、5,说明导电金属层的加热温度为300-350℃时,电路材料的两个基层之间的粘结更加牢固,从而使得导电金属层更不易剥落。

根据表2中实施例6-9与实施例4的数据对比可得,实施例6-9的剥离强度均远大于实施例4,说明电解质基层板使用三羟甲基乙烷改性后的pet薄膜两个基层之间的粘结力更强,由于三羟甲基乙烷的引入,使得分子链的刚性得以增强,使得分子滑移很困难,使得电解质基层板在高温贴合的过程中变形卷翘程度较小,进而使得两个基层粘结处粘结均匀,提高了电路材料基层之间的粘结力,从而使得电路材料能够在“薄”手机的触摸屏中得以更好地应用。

根据表2中实施例10与实施例8的数据对比可得,实施例10的比例强度大于实施例8,说明在共混熔融时加入二氧化硅增加了pet薄膜的粗糙度,增加了与导电金属层的接触面积,从而进一步增加了两个基层之间的粘结力。

根据表2中实施例12、13与实施例8数据对比可得,实施例12、13的剥离强度大于实施例7,说明在加料前通入氮气能够减少共混熔融过程中氧气的参与,使得制备出的pet薄膜物性更好,使得电解质基层板变形卷翘程度较小,进而使得电解质基层板与导电金属层粘结处粘结均匀,从而提高了电路材料两个基层之间的粘结力。

根据表2中实施例14、15与实施例4数据对比可得,实施例14、15的剥离强度大于实施例4,说明导电金属层的表面粗糙度为0.2-0.4μm时,增加了导电金属层与电解质基层板之间的粘结面积,从而使得电路材料的两个基层粘结更牢固。

根据表2中实施例16与实施例4数据对比可得,实施例16的剥离强度大于实施例4,说明得对导电金属层加热前进行清洗,使得表面的氧化层、油污被打磨掉,使得两个基层不易因氧化层、油污而脱落,从而使得两个电路基层之间的粘结更牢固。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

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