包含柔性印刷电路板的加热器及其制造方法

文档序号:53396 发布日期:2021-09-28 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 包含柔性印刷电路板的加热器及其制造方法 (Heater including flexible printed circuit board and method of manufacturing the same ) 是由 青山隼辅 木谷健治 于 2021-02-07 设计创作,主要内容包括:本发明提供包含柔性印刷电路板的加热器及其制造方法。加热器包括:柔性印刷电路板,包含基膜和设置于所述基膜的一面的金属箔;加热器电路部,由所述金属箔形成,因通电而发热;以及热传导箔部,由所述金属箔形成在离开所述加热器电路部的位置,维持非通电状态。(The invention provides a heater including a flexible printed circuit board and a method of manufacturing the same. The heater includes: a flexible printed circuit board including a base film and a metal foil disposed on one side of the base film; a heater circuit portion formed of the metal foil and generating heat by energization; and a heat conductive foil portion formed of the metal foil at a position apart from the heater circuit portion and maintaining a non-energized state.)

包含柔性印刷电路板的加热器及其制造方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2020年3月26日向日本特许厅提交的日本专利申请2020-056295号的优先权,并其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明的一个方式涉及包含柔性印刷电路板的加热器及其制造方法。

背景技术

以往,为了加热汽车的前玻璃等,使用薄膜状加热器。近年来,高级驾驶辅助系统(ADAS)的开发一直在进步。为了检测用的相机的镜头和前玻璃的防雾,薄膜状加热器的必要性增加。以下,参照图7的(a)~7的(c)和图8的(a)~8的(c),对以往示例的薄膜状加热器及其制造方法进行说明。图7的(a)~7的(c)和图8的(a)~8的(c)是以往示例的薄膜状加热器的制造工序图。

首先,使用因通电而发热的材料,形成加热器线510(参照图7的(a))。可以采用镍-铬合金、SUS、铝、铂、铁和镍等的合金或纯金属作为加热器线510的材料。接着,在加热器线510的双面分别设置第一绝缘膜521和第二绝缘膜522。第一绝缘膜521和第二绝缘膜522利用设置在它们之间的粘接剂层523,以将加热器线510夹在中间的状态粘合(参照图7的(b))。然后,利用粘接剂层532,将用于使加热温度的分布均匀化的均热板531粘贴到第二绝缘膜522的表面(参照图7的(c))。此外,图7的(a)是加热器线510的平面图。图7的(b)和图7的(c)以示意性截面图表示了制造加热器的过程中形成的中间制品。

接着,将电子元件530以能够电连接于加热器线510的状态安装在第一绝缘膜521的表面侧(参照图8的(a))。在图示的例子中,表示了仅安装一个电子元件530的情况。有时也安装多个电子元件。此外,作为电子元件530的一个例子,可以列举温度熔断器。然后,利用铆接法或者焊接等各种方法,将线束540以能够电连接于加热器线510的状态安装于加热器线510(参照图8的(b))。并且,将连接器550借助压线柱(未图示)以能够电连接于线束540的端部的状态安装于线束540的端部。该连接器550与具备电源和控制装置的装置连接,所述电源用于对加热器线510通电,所述控制装置用于进行温度控制。利用以上的制造工序,得到了加热器500。此外,图8的(a)和图8的(b)是制造加热器的过程中形成的中间制品的平面图。图8的(c)是作为成品的加热器500的平面图。

在利用以上的制造工序得到的加热器500的制造方法中,需要粘贴均热板531的工序和安装线束540的工序,因此制造工序数多。此外,粘接剂层523、第二绝缘膜522和粘接剂层532介于加热器线510与均热板531之间。因此,加热器线510与均热板531之间的热传导性低。另外,还担心均热板531相对于第二绝缘膜522的粘贴状态缺乏可靠性。

此外,作为本发明的现有技术文献,可以列举日本专利第5038921号公报、日本实开平5-64624号公报和德国专利申请公开第102010052472号说明书。

发明内容

本发明的一个目的在于提供能够削减制造工序数的包含柔性印刷电路板的加热器及其制造方法。

本发明的方式中采用了以下构造。

即,本发明的一个方式的加热器包括:柔性印刷电路板,包含基膜和设置于所述基膜的一面的金属箔;加热器电路部,由所述金属箔形成,因通电而发热;以及热传导箔部,由所述金属箔形成在离开所述加热器电路部的位置,维持非通电状态。

按照所述方式,由金属箔形成热传导箔部。因此,不需要另外安装均热板之类的用于热传导的部件的工序。另外,在基膜的一面设置有加热器电路部和热传导箔部。因此,能够提高从加热器电路部到热传导箔部的热传导性。

另外,本发明的其他方式的加热器包括:柔性印刷电路板,包含基膜和设置于所述基膜的一面的金属箔;加热器电路部,由所述金属箔形成,包含加热器线;以及连结部,由所述金属箔形成,使相邻的所述加热器线的部分短路,所述加热器电路部具有:发热部,因通电而产生的发热量高;以及热传导箔部,尽管因通电而产生的发热量低,但是发挥传热功能。

在该方式中,也是由金属箔形成具有发热部和热传导箔部的加热器电路部。因此,不需要另外安装均热板之类的用于热传导的部件的工序。另外,在基膜的一面设置有发热部和热传导箔部。因此,能够提高从发热部到热传导箔部的热传导性。

所述加热器电路部也可以包含以等间隔曲折行进且线宽恒定的加热器线。

另外,所述方式的加热器也可以还包括通电部,所述通电部由所述金属箔形成,用于对所述加热器电路部通电。

由此,也不需要以往的安装线束的工序。

另外,所述方式的加热器也可以还包括:覆盖膜,覆盖所述金属箔的表面;至少一个电子元件,以能够电连接于所述金属箔的状态设置于所述覆盖膜的表面侧;以及连接器,以能够电连接于所述通电部的状态设置。

另外,本发明的一个方式的包含柔性印刷电路板的加热器的制造方法具有如下步骤:通过对包含基膜和设置于所述基膜的一面的金属箔的原材料进行蚀刻,从而由所述金属箔的一部分形成因通电而发热的加热器电路部和维持非通电状态的热传导箔部;以及在所述蚀刻之后,在所述金属箔的表面设置覆盖所述表面的覆盖膜。

按照所述方式,利用蚀刻工序,形成加热器电路部和热传导箔部。因此,能够减少制造工序数。

另外,本发明其他方式的包含柔性印刷电路板的加热器的制造方法具有如下步骤:通过对包含基膜和设置于所述基膜的一面的金属箔的原材料进行蚀刻,从而由所述金属箔的一部分形成包含加热器线的加热器电路部和使相邻的加热器线的部分短路的连结部;以及在所述蚀刻之后,在所述金属箔的表面设置覆盖所述表面的覆盖膜。

按照所述方式,利用蚀刻工序,形成加热器电路部和连结部。因此,能够减少制造工序数。

也可以是进行所述蚀刻的步骤包含如下步骤:由所述金属箔的一部分形成用于对所述加热器电路部通电的通电部。

由此,利用蚀刻工序,还形成通电部。因此,能够进一步减少制造工序数。

所述方式的制造方法也可以还具有如下步骤:在设置所述覆盖膜之后,利用回流焊设置至少一个电子元件和连接器,所述至少一个电子元件以能够电连接于所述金属箔的状态设置于所述覆盖膜的表面侧,所述连接器以能够电连接于所述通电部的状态设置。

由此,在回流焊工序中,能够进行电子元件的安装和连接器的安装。因此,能够进一步削减制造工序数。

此外,能够尽可能地组合使用所述各构造。

如上所述,按照本发明的方式,能够削减制造工序数。

附图说明

图1的(a)和图1的(b)是使用本发明实施例1的柔性印刷电路板的加热器的制造工序图。

图2的(a)和图2的(b)是使用本发明实施例1的柔性印刷电路板的加热器的制造工序图。

图3的(a)和图3的(b)是使用本发明实施例1的柔性印刷电路板的加热器的制造工序图。

图4的(a)和图4的(b)是使用本发明实施例1的柔性印刷电路板的加热器的制造工序图。

图5的(a)和图5的(b)是使用本发明实施例1的柔性印刷电路板的加热器的制造工序图。

图6是表示本发明实施例2的加热器电路部的平面图。

图7的(a)~图7的(c)是以往示例的薄膜状加热器的制造工序图。

图8的(a)~图8的(c)是以往示例的薄膜状加热器的制造工序图。

具体实施方式

在下面的详细说明中,出于说明的目的,为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解,提出了许多具体的细节。然而,显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下,为了简化制图,示意性地示出了公知的结构和装置。

以下参照附图,根据实施例对用于实施本发明技术的方式进行例示性的详细说明。但是,只要没有特别的特定记载,则本发明的技术范围并非仅限定于该实施例中记载的组成部件的尺寸、材质、形状、以及它们的相对布置等。

(实施例)

参照图1~图5,对本发明实施例1的包含柔性印刷电路板的加热器及其制造方法进行说明。图1~图5是本发明实施例1的包含柔性印刷电路板的加热器的制造工序图。此外,本实施例的加热器10能够适用于对检测用的相机的镜头和前玻璃进行加热。另外,本实施例的加热器10不仅可以是用于加热构成汽车的各种部件的加热器,也能够适用于汽车以外的各种装置。本实施例的加热器10具有柔性,能够向各方向弯曲。因此,加热器10能够相对于弯曲的部分沿着弯曲面粘贴,以及能够在如此粘贴的状态下使用。

(加热器)

尤其是参照图5的(a)和图5的(b),对本实施例的包含柔性印刷电路板的加热器的构造进行说明。图5的(a)和图5的(b)表示了作为成品的加热器10。此外,图5的(a)是加热器10的平面图。图5的(b)是加热器10的示意性截面图(相当于图5的(a)中的EE截面图)。

本实施例的加热器10大致具备用于对加热对象部进行加热的加热部250、电气布线部260、设置于加热部250的电子元件310、以及设置在电气布线部260的端部的连接器320。在图示的例中,表示了一个电子元件310。有时也根据加热器10的用途,设置多个电子元件。作为电子元件310的具体例子,可以列举用于进行温度控制的热敏电阻、PTC元件等芯片元件、温度熔断器等。另外,为了与具备电源和控制装置的装置(未图示)连接而设置有连接器320,所述电源用于对加热器电路部121通电,所述控制装置用于进行温度控制。

下面,对加热器10中的加热部250和电气布线部260的内部构造进行说明。本实施例的加热器10包括:基膜110;以及因通电而发热的加热器电路部121、通电部122、123和热传导箔部125、126,设置在基膜110的一面(参照图2的(a)和图2的(b))。即,加热器10还包含由金属箔120形成的通电部122、123,所述通电部122、123用于对加热器电路部121通电。加热器电路部121构成为通过经由通电部122、123被供给来自与连接器320连接的装置(未图示)的电力而发热。

另外,以维持非通电状态的方式设置多个热传导箔部125、126。这些热传导箔部125、126构成为通过形成在离开加热器电路部121的位置,从而经由通电部122、123供给的电力不通过。即,热传导箔部125、126构成为尽管不通电,但是发挥传热功能。由此,通过使加热器电路部121发热,热传导箔部125、126也传递热量。其结果,设置有加热器电路部121和热传导箔部125、126的区域整体被均匀地加热。此外,所述加热部250相当于设置这些加热器电路部121和热传导箔部125、126的区域部分。另外,所述电气布线部260相当于设置通电部122、123的区域部分。

并且,加热器10也具备覆盖膜211。覆盖膜211覆盖金属箔120的表面,即,覆盖加热器电路部121、通电部122、123和热传导箔部125、126的表面。该覆盖膜211利用粘接剂层212粘贴于基膜110,以便将加热器电路部121、通电部122、123和热传导箔部125、126夹在中间。该覆盖膜211设置有开口部211a、211b,所述开口部211a、211b用于露出加热器电路部121的一部分和通电部122、123的一部分。并且,所述电子元件310以能够电连接于加热器电路部121的状态设置在覆盖膜211的表面侧。该电子元件310连接于加热器电路部121的从开口部211a露出的部分。另外,上述连接器320也以能够电连接于通电部122、123的状态设置。该连接器320也连接于通电部122、123的从开口部211b露出的部分。

(包含柔性印刷电路板的加热器的制造方法)

按照制造工序的顺序,对包含柔性印刷电路板的加热器的制造方法进行说明。

[原材料]

图1的(a)和图1的(b)表示用于制造本实施例的加热器10的原材料100。图1的(a)是表示原材料100的一部分的平面图。图1的(b)是原材料100的示意性截面图(图1的(a)中的AA截面图)。

该原材料100是市售的,通常被称为覆铜层压板。该原材料100构成为包含基膜110和设置在基膜110的一面的金属箔120。基膜110由绝缘性的具有柔性的树脂材料(例如,聚酰亚胺或聚萘二甲酸乙二醇酯)构成。另外,金属箔120由铜箔构成。如此构成的原材料100具有柔性,能够向各方向弯曲。

[蚀刻工序]

使用光刻法等方法,对原材料100的一面形成抗蚀图案(成为掩膜的部分),所述抗蚀图案用于形成加热器电路部121、通电部122、123和热传导箔部125、126。然后,通过进行蚀刻,去除不需要的铜箔,形成加热器电路部121、通电部122、123和热传导箔部125、126。即,由金属箔120的一部分形成加热器电路部121、通电部122、123和热传导箔部125、126。此外,利用蚀刻,大致同时形成这些加热器电路部121、通电部122、123和热传导箔部125、126。图2的(a)和图2的(b)表示蚀刻工序为止的工序中形成的第一中间制品100X。图2的(a)是第一中间制品100X的平面图。图2的(b)是第一中间制品100X的截面图(图2的(a)中的BB截面图)。

在本实施例中,由金属箔120形成的加热器电路部121包含加热器线。加热器电路部121中的加热器线被设置成线宽恒定。另外,加热器电路部121包含等间隔曲折行进且线宽恒定的加热器线。即,加热器电路部121构成为加热器线等间隔曲折行进的区域(曲折行进区域121X)设置至少1列(参照图2的(a))。此外,在本实施例中,设置了4列的曲折行进区域121X。但是,加热器电路部121的图案当然不限定于图示的例子。此外,作为用于形成抗蚀图案的方法,不限定于光刻法,能够采用各种公知技术。

[层叠工序]

在蚀刻工序之后,设置覆盖金属箔120(相当于加热器电路部121、通电部122、123和热传导箔部125、126)的表面的覆盖膜211。覆盖膜211利用粘接剂层212粘贴于基膜110,以便将加热器电路部121、通电部122、123和热传导箔部125、126夹在中间。覆盖膜211也与基膜110相同,由绝缘性的具有柔性的树脂材料构成。此外,如上所述,覆盖膜211设置有开口部211a、211b。

图3的(a)和图3的(b)表示层叠工序为止的工序中形成的第二中间制品200。图3的(a)是第二中间制品200的平面图。图3的(b)是第二中间制品200的截面图(图3的(a)中的CC截面图)。用于设置覆盖膜211的层叠方法采用各种公知技术即可,所以省略其说明。此外,第二中间制品200相当于包含基膜110和设置于基膜110的一面的金属箔120的柔性印刷电路板。

[回流焊工序(安装工序)]

在设置覆盖膜211、即层叠工序之后,利用回流焊对作为第二中间制品200的柔性印刷电路板安装电子元件310和连接器320。首先,经由开口部211a、211b对金属箔120(相当于加热器电路部121和通电部122、123)的露出部分进行镀金处理或者水溶性预焊剂处理等表面处理。然后,通过在回流焊炉内进行焊接,从而安装各种部件。即,在本实施例中,利用回流焊,电子元件310经由开口部211a连接于加热器电路部121,并且连接器320经由开口部211b连接于通电部122、123。因此,能够在一个工序中大致同时进行电子元件310的安装和连接器320的安装。图4的(a)和图4的(b)表示回流焊工序为止的工序中形成的第二中间制品200。图4的(a)是第二中间制品200的平面图。图4的(b)是第二中间制品200的截面图(图4的(a)中的DD截面图)。

[切割工序]

在回流焊工序之后,通过以冲压外形的方式切割第二中间制品200,如上述图5的(a)和图5的(b)所示,得到作为成品的加热器10。此外,能够由一个原材料100制造出多个加热器10。

(本实施例的包含柔性印刷电路板的加热器及其制造方法的优点)

按照本实施例的包含柔性印刷电路板的加热器10及其制造方法,能够由金属箔120形成热传导箔部125、126。因此,不需要另外安装均热板之类的用于热传导的部件的工序。即,利用蚀刻工序,能够大致同时形成加热器电路部121和热传导箔部125、126。因此,能够减少制造工序数。另外,在基膜110的一面设置加热器电路部121和热传导箔部125、126。因此,能够提高从加热器电路部121到热传导箔部125、126的热传导性。并且,热传导箔部125、126由作为原材料100的一部分的金属箔120形成,所述金属箔120处于预先粘贴于基膜110的状态。因此,也减少了热传导箔部125、126从基膜110剥离的可能性。

另外,用于对加热器电路部121通电的通电部122、123由金属箔120形成。即,利用蚀刻工序,大致同时形成加热器电路部121和通电部122、123。因此,不需要以往那样的安装线束的工序。因此,能够减少部件数量和制造工序数。

并且,在本实施例中,能够在回流焊工序中进行电子元件310的安装和连接器320的安装。因此,能够进一步削减制造工序数。此外,在本实施例所示的构造中,多个热传导箔部125、126配置在加热部250的整个区域,使得加热部250整体的温度分布变得均匀。关于这一点,通过改变多个热传导箔部125、126的配置图案,从而能够控制加热部250的温度分布。因此,在根据使用环境所要求的加热温度随着加热部250的部位的不同而不同的情况下,适当地变更多个热传导箔部125、126的配置图案即可。

(实施例2)

图6表示本发明的实施例2。在本实施例中,加热器电路部的构造与上述实施例1不同。其他构造和作用与实施例1相同。对于相同的组成部分赋予相同的附图标记,并省略其说明。

图6是表示本发明实施例2的加热器电路部的平面图。此外,为了便于说明,图6中表示了第一中间制品(蚀刻工序后的制品)。在本实施例所采用的构造中,在加热器电路部121中的曲折行进区域121X设置有连结部127,所述连结部127使多个相邻的加热器线的部分分别短路。

通过在蚀刻工序中对所述原材料100进行蚀刻,从而利用金属箔120的一部分,与加热器电路部121一起形成使相邻的加热器线的部分短路的所述连结部127。由此,在加热器电路部121中,设置有因通电而产生的发热量高的发热部,以及尽管因通电而产生的发热量低,但是发挥传热功能的热传导箔部121Y。热传导箔部121Y例如是加热器电路部121的曲折行进区域121X中的包含连结部127的部分。

此外,在热传导箔部121Y中,尽管稍微流过电流,但是几乎不会因通电而发热。另外,加热器电路部121中的除了多个热传导箔部121Y以外的部分相当于所述发热部。如果采用以上构造,则可以使设置有多个热传导箔部121Y的区域附近的加热温度相比于其他区域的加热温度同样地降低。这样,利用热传导箔部121Y的配置构造,能够进行加热产生的温度分布的控制。因此,在根据使用环境所要求的加热温度随着加热器电路部121的部位的不同而不同的情况下,优选采用这样的构造。

在本实施例中,加热器电路部的构造以外的构造与所述实施例1相同。当然,在本实施例中也能够得到与所述实施例1相同的效果。

另外,本发明的实施方式也可以是以下的第一至第五加热器,以及使用第一至第四柔性印刷电路板的加热器的制造方法。

第一加热器是使用在基膜的一面具备金属箔的柔性印刷电路板的加热器,其特征在于,由所述金属箔形成加热器电路部和热传导箔部,所述加热器电路部因通电而发热,所述热传导箔部设置在离开所述加热器电路部的位置且维持非通电状态。

第二加热器是使用在基膜的一面具备金属箔的柔性印刷电路板的加热器,其特征在于,由所述金属箔形成利用加热器线而构成的加热器电路部,并且由所述金属箔形成使相邻的加热器线的部分短路的连结部,由此在所述加热器电路部中设置有发热部和热传导箔部,所述发热部因通电而发热的发热量高,所述热传导箔部尽管因通电而发热的发热量低,但是发挥传热功能。

第三加热器在第一或第二加热器的基础上,其特征在于,所述加热器电路部构成为使线宽恒定的加热器线以等间隔曲折行进。

第四加热器在第一至第三加热器中的任意一个加热器的基础上,其特征在于,由所述金属箔形成用于对所述加热器电路部通电的通电部。

第五加热器在第四加热器的基础上,其特征在于,包括:覆盖膜,覆盖所述金属箔的表面;至少一个电子元件,配置在所述覆盖膜的表面侧,并且以能够电连接于所述金属箔的状态设置;以及连接器,以能够电连接于所述通电部的状态设置。

使用柔性印刷电路板的加热器的第一制造方法的特征在于,具有:蚀刻工序,通过对在基膜的一面具备金属箔的原材料进行蚀刻,从而由所述金属箔的一部分形成因通电而发热的加热器电路部和维持非通电状态的热传导箔部;以及层叠工序,在所述蚀刻工序之后,设置覆盖所述金属箔的表面的覆盖膜。

使用柔性印刷电路板的加热器的第二制造方法的特征在于,具有:蚀刻工序,通过对在基膜的一面具备金属箔的原材料进行蚀刻,从而由所述金属箔的一部分形成利用加热器线而构成的加热器电路部和使相邻的加热器线的部分短路的连结部;以及层叠工序,在所述蚀刻工序之后,设置覆盖所述金属箔的表面的覆盖膜。

使用柔性印刷电路板的加热器的第三制造方法在使用柔性印刷电路板的加热器的第一或第二制造方法的基础上,其特征在于,在所述蚀刻工序中,由所述金属箔的一部分形成对所述加热器电路部通电的通电部。

使用柔性印刷电路板的加热器的第四制造方法在使用柔性印刷电路板的加热器的第三制造方法的基础上,其特征在于,具有回流焊工序,在所述层叠工序之后,利用回流焊设置至少一个电子元件和连接器,所述至少一个电子元件配置在所述覆盖膜的表面侧,并且以能够电连接于所述金属箔的状态设置,所述连接器以能够电连接于所述通电部的状态设置。

出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导,许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明,但应当理解的是,权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说,将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。

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