專利名稱：柔性電路及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在其下方表面具有單層保護(hù)涂層的TAB電路以及制成這種TAB電路的工藝方法。
按需噴墨噴墨打印機(jī)利用熱能在一充墨腔室中產(chǎn)生氣泡而噴出小液滴。熱能產(chǎn)生器或加熱元件(通常是一電阻器)位于靠近排放孔的加熱器片上的腔室中。在打印機(jī)打印頭中提供有許多腔室，其中每一個(gè)都帶有一加熱件。打印頭一般包括加熱器片和上面形成有許多排放小孔的一小孔板。打印頭形成噴墨打印盒的一部分，所述噴墨打印盒也包括一充墨容器。
電阻器被一打印機(jī)能量供應(yīng)電路提供的能量脈沖逐個(gè)訪問。將每一能量脈沖加到這些電阻器中的一個(gè)上從而瞬間氣化與該電阻器接觸的墨來形成噴射黑滴的氣泡。一柔性電路用來為所述能量脈沖從打印機(jī)供能電路傳輸?shù)酱蛴☆^提供一通路。該柔性電路包括一個(gè)柔性基體和許多在該基體上設(shè)置的路徑。所述路徑具有從該柔性基體上延伸出來的端部分。該延伸部分與在打印頭上的連接墊片相配合。通常，設(shè)置有一第一排配合連接墊片和路徑部分以及一相對(duì)的第二排配合連接墊片和路徑部分。
授予Childers et al的美國專利No.5442386講授了在柔性電路的背側(cè)加上三層保護(hù)結(jié)構(gòu)以便密封和隔離在所述電路上的路徑，使該路徑的密封部分避免墨短路。所述保護(hù)結(jié)構(gòu)包括外粘接層和中間聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)層。相信通過抽吸作用，墨可以穿過置于PET層和柔性基體之間的粘接層，到達(dá)所述的路徑。墨將進(jìn)入并穿過所述粘接層的外緣部分。
希望增加TAB線路的可靠性和降低生產(chǎn)制造TAB線路的成本。
本發(fā)明涉及一種在其下方表面具有單層保護(hù)涂層的TAB電路以及一種形成這種TAB線路的工藝方法。所述TAB電路包括具有第一和第二表面的電路基體，在第一表面上形成的傳導(dǎo)路徑，以及所述路徑和基體第一表面部分的單層保護(hù)涂層覆蓋部分。優(yōu)選地，該涂層包括一種熱固性樹脂，例如環(huán)氧樹脂。也可使用聚氨基甲酸乙酯、丙烯酸酯和類似材料。可通過通常的絲網(wǎng)印刷工藝或一種噴涂工藝來涂敷這種涂層。


圖1是具有按本發(fā)明形成的一柔性電路的噴墨打印盒的部分透視圖；圖2是在兩個(gè)不同級(jí)別的小孔板部分移去后的與該小孔板配合的一加熱器片部分的示圖；圖3是打印頭、柔性電路一部分、以及圖1所示的充墨容器部分的放大圖；圖4是按本發(fā)明構(gòu)成的TAB電路部分的頂視圖；以及圖5是沿圖4中的線5-5截取的剖視圖。
現(xiàn)在看圖1，圖1中示出一具有按本發(fā)明形成的一個(gè)柔性電路30的噴墨打印盒10。該打印盒10適合于在噴墨打印機(jī)(未示出)中使用。該打印盒10包括一充墨容器12，一粘接固定到所述容器12上的打印頭20，以及一柔性電路30。
打印頭20包括帶有許多電阻加熱元件24的加熱器片22，見圖2。打印頭20進(jìn)一步包括一小孔板26，該板26有許多延伸穿過它的開口28，這些開口28構(gòu)成許多小孔28a，墨滴穿過該小孔28a而被噴出，如圖3所示。板26的部分26a和加熱器片22的部分22a構(gòu)成許多氣泡腔室29。由容器12供應(yīng)的墨穿過供墨通道29a流入氣泡腔室29中。
電壓脈沖逐一地訪問電阻加熱元件24。將每個(gè)電壓脈沖加到加熱元件24上來瞬時(shí)氣化與加熱元件24接觸的墨，從而在腔體29內(nèi)形成一氣泡，加熱元件24放置在該腔體29內(nèi)。氣泡的作用是排出腔室29內(nèi)的墨，即通過與腔室29有關(guān)的氣泡腔室小孔28a將墨滴噴射出去。
如圖3所示，柔性電路30為電壓脈沖從打印機(jī)供能電路(未示出)傳輸?shù)皆O(shè)置在打印頭20上的連接墊片20a提供一通路。如圖2所示，導(dǎo)線24a從連接墊片20a向加熱件24延伸。
所述柔性電路30包括一帶有許多在其第一表面32a形成的傳導(dǎo)路徑34的柔性基體32，如圖5所示。如圖3所示，該路徑34包括第一部分34a和第二部分34b。第一部分34a在基體第一表面32a上形成。如圖4所示，第二部分34b延伸超出在基體32上沖壓成形的或用其方法形成的打印頭接收開口33的邊緣。第二部分34b構(gòu)成束導(dǎo)線。
按照本發(fā)明，單層涂層40在整個(gè)第一路徑部分34a上和基體第一表面32a的整個(gè)暴露部分32b上形成，以便密封在基體32和涂層40之間的第一路徑部分34a從而防止墨到達(dá)第一路徑部分34a。墨能夠引起相鄰路徑部分的電短路且能引起路徑材料的腐蝕。
優(yōu)選地，涂層40包括一種樹脂材料。一般地，這種樹脂材料包括從環(huán)氧樹脂、紫外線固化聚氨基甲酸酯、紫外線固化丙烯酸酯和其它類似材料中選擇出的一種熱固性樹脂材料。紫外線固化聚氨基甲酸酯的一種樣品在Emerson & Cumming股份有限公司有售，其產(chǎn)品名稱為“Uniset”級(jí)UV-7000。更優(yōu)選地，涂層40包括一種如酚醛清漆環(huán)氧樹脂、雙酚環(huán)氧樹脂、苯酚環(huán)氧樹脂以及它們的混合物的環(huán)氧樹脂。其它的可與環(huán)氧樹脂或樹脂類結(jié)合的化合物或成分包括一種填料材料，例如一種無機(jī)氧化硅填料，一種象酞菁綠這樣的顏料以及一種象硅型防沫劑這樣的防沫劑。優(yōu)選地，環(huán)氧樹脂或樹脂類以及其它成分與一種如乙二醇醚、芳烴和它們的混和物的溶劑相結(jié)合以便形成一種環(huán)氧樹脂油墨。
在應(yīng)用之前，所述環(huán)氧樹脂墨與一種象改性芳香胺咪唑這樣的固化劑(也稱作一種活化劑)結(jié)合來形成一種涂敷處理物質(zhì)，優(yōu)選地，在改性芳香胺咪唑與油墨結(jié)合之前，將一種象乙二醇醚溶劑這樣的溶劑加到該改性芳香胺咪唑中。例如，一種固化劑混合物可被這樣制備，即包括占整個(gè)固化劑混合物重量50％的改性芳香胺咪唑和50％的乙二醇醚溶劑。環(huán)氧樹脂油墨最好與固化劑混合物結(jié)合，按重量比100份的油墨比6份的固化劑混合物這樣的比例，其中固化劑混合物包括所述溶劑。
可通過通常的絲網(wǎng)印刷工藝方法或噴涂工藝方法來施加所述涂敷處理。所述絲網(wǎng)印刷工藝包括提供一卷其上帶有許多組金屬路徑34的柔性基體材料，將該卷材料從第一卷軸(未示出)展開，移動(dòng)穿過一普通的絲網(wǎng)印刷站(未示出)，以便將一涂敷處理層施加在每組金屬路徑上，以及在該涂敷處理層被完全硬化或固化之前，將該帶涂層的基體材料繞在第二個(gè)卷軸上。當(dāng)帶涂層卷材被繞在第二個(gè)卷軸上之前在其上提供一通常的中間層。優(yōu)選地，該中間層僅沿所述卷材的外邊緣接觸所述卷材，以便不接觸上述的涂層處理層。中間層用來將帶涂層卷材的重疊部分相互間隔開。然后將其上繞有所述帶涂層卷材的第二卷軸置于被加熱到約140℃的燒烤爐中約50分鐘，用來氣化在涂層處理層中和/或樹脂的有效固化中的溶劑。
在絲網(wǎng)印刷過程中，所述卷材在一其上覆蓋有一罩(未示出)的絲網(wǎng)(未示出)下移動(dòng)。該罩有一個(gè)或多個(gè)(最好為四個(gè))在其中形成的涂敷圖案。一普通刮片(未示出)在所述罩和絲網(wǎng)上移動(dòng)以便迫使所述涂層處理物質(zhì)穿過該罩和絲網(wǎng)且加在卷材上。最好是，這種工藝過程是這種脈動(dòng)進(jìn)行的，即在絲網(wǎng)印刷中卷材是靜止的。
當(dāng)溶劑已被蒸發(fā)、環(huán)氧樹脂已基本硬化后，在第一路徑部分34a上的涂層40的厚度約為5微米到約30微米，最好是約20微米。在基體32的暴露部分32b上的涂層厚度約為35微米到約50微米，最好是約40微米。
如果采用一種紫外線硬化樹脂，則帶涂層卷材在紫外線輻射源下通過，以在將帶涂層卷材繞到第二卷上之前引起樹脂的固化。當(dāng)使用紫外線固化樹脂時(shí)因?yàn)橥ǔ２徊捎萌軇?，所以一般不需要加熱步驟。
如果代替所述絲網(wǎng)印刷工作臺(tái)而提供一噴涂工作臺(tái)，仍然要提供一罩，且利用一普通的噴射裝置將所述涂敷處理物質(zhì)噴涂在卷材的暴露部分上。
優(yōu)選地，柔性電路30被這樣固定到容器12上，即，涂層40面向該容器12。
通過一種通常的帶自動(dòng)連接(TAB)連接工藝將延伸的第二路徑部分34b與連接墊片20a配合。優(yōu)選地，在將打印頭20或柔性電路30固定到容器12上之前進(jìn)行所述的TAB連接工藝過程。一般地，有一已配合的連接墊片20a和第二路徑34b的第一排35a，以及一相對(duì)的已配合的連接墊片20a和第二路徑部分34b的第二排35b，如圖3所示。
容器12可由聚苯醚形成，這種聚苯醚在General Electric Company有售，商標(biāo)為“NORYL SE-1”。柔性基體32最好由聚合材料制成，例如E.I.Dupont de Nemours & Co.出售的商標(biāo)為“KAPTON”的聚酰亞胺材料。在所描述的實(shí)施方案中，金屬路徑34是一種鍍金銅路徑。形成容器12、基體32和金屬路徑34的具體材料在這里僅為了說明目的而提到。因此，在本發(fā)明中，形成這些元件的材料并不打算限于這些在這里已披露的具體材料。
小孔板26可由一柔性聚合材料制成，通過一粘接劑(未示出)將這種柔性聚合材料粘接到加熱器片22上?？尚纬尚】装?6的聚合材料的例子以及用于將板26固定到加熱器片22上的粘接劑在序列號(hào)為No.08/519906，題目為“形成一噴墨打印頭噴嘴結(jié)構(gòu)的方法”，由TonyaH.Jackson et al.1995年8月28日提交的(代理號(hào)No.LE9-95-024)普通轉(zhuǎn)讓美國專利申請(qǐng)中列出，其公開的內(nèi)容在這里引用以供參考。如其中提到的，板26可由聚合物材料制成，例如，聚酰亞胺、聚酯、碳氟化合物聚合物，或者聚碳酸酯，其厚度最好約為15到約200微米。市場上可買到的板材的例子包括El.Dupont de Nemours & Co.有售的一種聚酰亞胺材料其商標(biāo)為“KAPTON”以及Ube(日本)有售的商標(biāo)為“UPILEX”的一種聚酰亞胺材料。粘接劑可包括任何B-階熱固樹脂，包括酚醛樹脂、間苯二酚樹脂、尿素樹脂、環(huán)氧樹脂、亞乙基脲樹脂、呋喃樹脂、聚氨基甲酸乙酯以及硅酮樹脂。其它合適的粘接材料包括高分子熱塑性塑料或熱熔材料，例如乙烯-乙烯基乙酸酯、乙烯乙基丙烯酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯以及聚氨基甲酸乙酯?？筛鼡Q地，小孔板26可包括一金屬板。
如一種熱固化環(huán)氧基聚合物這樣的模具連接粘接劑(未示出)被施加到容器12的打印頭接收部分上(未示出)，以便將打印頭20固定到所述容器12上。一種獨(dú)立式壓力敏感粘接劑薄膜(未示出)可用來將柔性電路30固定到容器12上。有關(guān)打印頭20和柔性電路30被固定到聚合物容器12上的方法的更詳細(xì)的論述可在由Singh et al 1997年3月27日提交的(代理號(hào)No.LE9-97-038)，題目為“將一柔性電路連接到一聚合物容器上以及在柔性電路部分上和其它元件上用一種密封劑材料形成一阻擋層的工藝方法”的普通轉(zhuǎn)讓、共同未結(jié)案的美國專利申請(qǐng)08/827,140中找到，其公開的內(nèi)容在這里引用以供參考。
當(dāng)打印頭20和柔性電路30已安裝到容器12上后但在所述模具連接粘接劑被固化之前，將液體密封劑材料60滴加到配合的連接墊片20a和延伸的第二路徑部分34b上的兩排35a和35b的每一排上。這種液體密封劑材料最好通過一根分散針(未示出)來分散。這種分散針可具有一橢圓形橫截面，如在上面提到的題目為“將一柔性電路連接到一聚合物容器上以及在柔性電路部分上和其它元件上用一種密封劑材料形成一阻擋層的工藝方法”的專利申請(qǐng)中陳述的那樣。
密封劑材料60在排35a上形成第一阻擋層60a，在排35b上形成第二阻擋層60b。這種密封劑材料60可包括任何聚合物材料，當(dāng)這種聚合物材料已基本硬化或固化后，它能在配合連接墊片20a和延伸的第二路徑部分34b的兩排35a和35b的每一排上形成一種有效的機(jī)械和化學(xué)阻擋層。阻擋層60a和60b保護(hù)所述連接墊片20a免受由于其暴露在墨中而引起的腐蝕，在所描述的實(shí)施方案中，連接墊片20a是由鋁制成的。所述密封劑材料60可包括任何通用的密封劑材料，例如氨基甲酸乙酯丙烯酸酯材料，這種材料在Emerson & Cumming股份有限公司有售，商標(biāo)為“UNISET UV-9000”。
當(dāng)已將密封劑材料60的液滴施加于配合的連接墊片20a和延伸的第二部分34b上的兩排35a和35b后，密封劑材料60被固化或使其硬化。此后，通過將盒10放置在一溫度保持在約110℃的已加熱的烤爐中約45分鐘，模具連接粘接劑被固化。
下面提供的實(shí)施例用來說明本發(fā)明并便于對(duì)本發(fā)明的理解。這一實(shí)施例并不想限制本發(fā)明的范圍。
將一種從Asahi Chemical Research Laboratory Company,Ltd買到的商品名為CCR-232GF NO.6 Epoxy的環(huán)氧樹脂油墨與一種固化劑相結(jié)合形成一種涂敷處理物質(zhì)。
該油墨包括占油墨總重量4％的酚醛清漆環(huán)氧樹脂；31％的雙酚環(huán)氧樹脂；18％的苯酚環(huán)氧樹脂；19％的無機(jī)氧化硅填料；2％的酞青綠；1％的硅型防沫劑；12.5％的乙二醇醚；以及12.5％的芳烴。所述墨的固體百分率為75％。將這種油墨與固化劑混合物按100份比6份的墨與固化劑混合物的重量比例結(jié)合起來形成一種涂敷處理物質(zhì)。例如，1品脫的油墨與0.06品脫的固化劑混合物結(jié)合起來。所述固化劑混合物包含有占固化劑混合物總重量50％的改性芳香胺咪唑和50％的乙二醇醚溶劑。在應(yīng)用之前，將這種涂敷處理劑在室溫下放置約五小時(shí)，使得氣泡從所述涂敷處理物質(zhì)中出來且一旦環(huán)氧樹脂已固化減少涂層的卷曲至最低。
通過上面已討論的絲網(wǎng)印刷工藝將所述涂敷處理物質(zhì)涂敷到其上具有許多組金屬路徑34的一卷柔性基材上。將其上卷繞有帶涂層卷材的第二卷軸放置在一被加熱到約140℃溫度下的烤爐中約50分鐘，使得所述溶劑被蒸發(fā)。當(dāng)所述溶劑已被蒸發(fā)且所述環(huán)氧樹脂已基本固化后，在第一路徑部分34a位置上的涂層40的厚度約20微米。在基體32暴露部分32b位置上的涂層40的厚度約為40微米。
權(quán)利要求
1.一種柔性電路包括一具有第一和第二表面的電路基體；在所述第一表面上形成的傳導(dǎo)路徑；以及所述路徑和所述基體的第一表面部分的單層樹脂材料涂層覆蓋部分，所述基體部分和所述涂層密封所述的路徑部分，以便防止墨觸及所述路徑部分。
2.一種如權(quán)利要求1所述的柔性電路，其特征在于，所述樹脂材料包括一種熱固性樹脂材料。
3.一種如權(quán)利要求2所述的柔性電路，其特征在于所述熱固性樹脂材料包括一種環(huán)氧樹脂。
4.一種如權(quán)利要求2所述的柔性電路，其特征在于所述熱固性樹脂材料選自環(huán)氧樹脂、聚氨基甲酸乙酯和丙烯酸酯。
5.一種如權(quán)利要求1所述的柔性電路，其特征在于所述路徑包括第一和第二部分，所述第一部分在所述電路基體上形成并構(gòu)成所述的被覆蓋部分，所述第二部分延伸超出所述電路基體的一邊緣。
6.一種柔性電路包括具有第一和第二表面的一電路基體；在所述第一表面上形成的傳導(dǎo)路徑；以及所述路徑和所述基體的第一表面部分的單層樹脂材料涂層覆蓋部分，所述涂層的厚度大于或等于約20微米，所述基體和所述涂層密封所述路徑部分以便防止墨觸及所述路徑部分。
7.一種如權(quán)利要求6所述的柔性電路，其特征在于所述樹脂材料包括一種熱固性樹脂。
8.一種如權(quán)利要求7所述的柔性電路，其特征在于所述熱固性樹脂包括一種環(huán)氧樹脂。
9.一種如權(quán)利要求7所述的柔性電路，其特征在于所述熱固性樹脂選自環(huán)氧樹脂、聚氨基甲酸乙酯和丙烯酸酯。
10.一種如權(quán)利要求6所述的柔性電路，其特征在于所述路徑包括第一和第二部分，所述第一部分在所述電路基體上形成并構(gòu)成所述的被覆蓋部分，所述第二部分延伸超出所述電路基體的一邊緣。
11.一種形成柔性電路的工藝方法包括下列步驟提供一個(gè)具有第一和第二表面的電路基體；在所述第一表面上形成傳導(dǎo)路徑；以及在所述路徑和所述基體的第一表面部分上形成一單層樹脂材料涂層，所述基體和所述涂層密封所述路徑部分以便防止墨觸及所述路徑部分。
12.一種如權(quán)利要求11所述的工藝方法，其特征在于形成一單層樹脂材料涂層的所述步驟包括下列步驟將一種環(huán)氧樹脂，一種固化劑和一種溶劑結(jié)合起來以便形成一種熱固性樹脂涂敷處理物質(zhì)，以及將所述的涂敷處理物質(zhì)涂敷到所述路徑部分和所述基體的所述第一表面部分上。
13.一種如權(quán)利要求12所述的工藝方法，其特征在于所述溶劑包括一種乙醇醚。
14.一種如權(quán)利要求12所述的工藝方法，其特征在于，所述固化劑包括一種改性芳香胺咪唑。
15.一種如權(quán)利要求12所述的工藝方法，其特征在于所述的涂敷步驟包括將所述涂敷處理物質(zhì)絲網(wǎng)印刷到所述路徑部分上和所述基體的第一表面部分上的步驟。
16.一種如權(quán)利要求12所述的工藝方法，其特征在于所述的涂敷步驟包括將所述涂敷處理物質(zhì)噴射到所述路徑部分上和所述基體的所述第一表面部分上的步驟。
17.一種如權(quán)利要求11所述的工藝方法，其特征在于，在所述第一表面上形成傳導(dǎo)路徑的所述步驟包括形成具有第一和第二部分的路徑的步驟，所述第一部分在所述電路基體上形成并構(gòu)成所述被覆蓋部分，所述第二部分延伸超出所述電路基體的一個(gè)邊緣。
18.一種形成柔性電路的工藝方法，包括下列步驟提供一具有第一和第二表面的電路基體；在所述第一表面上形成傳導(dǎo)路徑；以及在所述路徑部分上和所述基體的第一表面部分上形成一單層樹脂材料涂層，所述涂層的厚度大于或等于約20微米，所述基體和所述涂層密封所述路徑部分以便防止墨觸及所述路徑部分。
19.一種如權(quán)利要求18所述的工藝方法，其特征在于，形成一單層樹脂材料涂層的所述步驟包括下列步驟將一種環(huán)氧樹脂、一種固化劑和一種溶劑混合起來以便形成一熱固性樹脂涂敷處理物質(zhì)；以及將所述的涂敷處理物質(zhì)涂敷到所述路徑部分和所述基體的所述第一表面部分上。
20.一種如權(quán)利要求19所述的工藝方法，其特征在于所述溶劑包括一種乙二醇醚。
21.一種如權(quán)利要求19所述的工藝方法，其特征在于所述固化劑包括一種改性芳香胺咪唑。
22.一種如權(quán)利要求19所述的工藝方法，其特征在于，所述的涂敷步驟包括將所述涂敷處理物質(zhì)絲網(wǎng)印刷到所述路徑部分和所述基體的所述第一表面部分上的步驟。
23.一種如權(quán)利要求19所述的工藝方法，其特征在于，所述的涂敷步驟包括將所述涂敷處理物質(zhì)噴射到所述路徑部分和所述基體的所述第一表面部分上的步驟。
24.一種如權(quán)利要求18所述的工藝方法，其特征在于，在所述第一表面上形成傳導(dǎo)路徑的所述步驟包括形成具有第一和第二部分的路徑的步驟，所述第一部分在所述電路基體上形成并構(gòu)成所述的被覆蓋部分，所述第二部分延伸超出所述電路基體的一邊緣。
25.一種如權(quán)利要求18所述的工藝方法，其特征在于，所述樹脂材料選自環(huán)氧樹脂、聚氨基甲酸乙酯和丙烯酸酯。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在其下表面具有一單層保護(hù)涂層的TAB電路。也提供了一種形成這種TAB電路的工藝方法。所述的TAB電路包括一具有第一和第二表面的電路基體,在所述第一表面上形成的傳導(dǎo)路徑,以及一所述路徑和基體的第一表面部分的單一一層保護(hù)涂層覆蓋部分。該涂層包括一種樹脂,例如一種環(huán)氧樹脂。也可使用聚氨基甲酸乙酯、丙烯酸酯和類似物質(zhì)。通過一種通常的絲網(wǎng)印刷工藝方法和噴涂工藝方法來涂敷所述涂層。
文檔編號(hào)H05K1/00GK1213156SQ9811722
公開日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1998年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月11日
發(fā)明者C·L·小德克斯特, T·R·沃格爾 申請(qǐng)人:萊克斯馬克國際公司