KR20080053926A - 폴리에스터 플렉스 회로 구조 및 잉크 제트 프린팅에이용되는 잉크 내성 플렉스 회로용 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크 제트 프린터에 이용되는 플렉스 회로에 관한 것으로, 특히 잉크 제트 프린트 용 플렉스 회로는 다수의 도체를 지지하는 폴리에스터 재료 층을 포함하며, 이 폴리에스터 재료는 폴리미드(PI) 재료 보다 낮은 흡수율과 낮은 습기 및 잉크 흡수를 갖는 잉크 환경에서 이용하기에 적절한 재료이다. 폴리에스터 층은 도체의 잉크 소팅 실패, 접착 파괴, 잉크와 도체의 직접 접촉으로 인한 부식 실패, 및 어느 재료가 잉크와 직접 반응함으로써 품질 저하로 인한 재료 품질 저하의 문제를 방지하기 위해 낮은 흡수성과 습기 및 잉크 흡수를 갖는다.

바람직하기로는, 폴리에스터 재료는 폴리에틸렌 나트타레이트(PEN)이다. 폴리에스터 베이스 층은 접착력이 약한 회로 및 접착제를 기반으로 한 회로 및 하나의 금속 및 두 개의 금속 층 회로 모두를 많은 주요 플렉스 회로 구조에 이용하는데 적절하다.

또한, 본 발명은 다른 슬라이스 보다 영역당 강한 적절한 포리머 재료 층을 이용하여 회로의 연속 태브 자동 본딩(TAB) 스타일 스티립에서 향상된 스플라이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

플렉스 회로

Description

폴리에스터 플렉스 회로 구조 및 잉크 제트 프린팅에 이용되는 잉크 내성 플렉스 회로용 제조 방법{POLYESTER FLEX CIRCUIT CONSTRUCTIONS AND FABRICATION METHODS FOR INK-RESISTANT FLEX CIRCUITS USED IN INK JET PRINTING}

이 출원은 폴리에틸렌 나트라레이트(PEN) 플렉스 회로 구조와 잉크 제트 프린팅에 이용되는 잉크 내성 플렉스 회로용 제조 방법이라는 제목의 일련 번호 60/712,362( 2005년 8월 29일)을 갖는 미국 잠정 출원의 향유를 청구한다.

본 발명은 잉크 재트 프린트용 카트리지에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 도체의 잉크 쇼팅 실패, 접착 파괴, 잉크와 도체간의 직접 접촉으로 인한 부식 실패, 어느 재료가 분해되거나 잉크와의 반응으로 야기 될 수 있는 재료 분해 실패를 방지하도록 저 잉크 침투율 및 저 습기 및 흡수성을 갖는 폴리에터재 층, 바람직하기로는 폴리에틸렌 나프타레이트(PEN)를 함유하는 플렉스 회로에 관한 것이다.

잉크재 프린팅을 할 수 있게 하고 전전 상호 접속용 플렉스 회로를 포함하는 프린터 상에서 조립된 서브 컴퍼넌트 또는 장치를 프린트 헤드 또는 잉크 카트리지라고 하고, 후자의 명칭, 즉 잉크 카트리지는 프린트 헤드 또는 카트리지와 관련되어 있다. 프린트 헤드 또는 카트리지에 이용되는 회로는 폴리미드(PI) 유전체 막 플럭스 접착성 도체로 정의되는 폴리미드를 기반으로한 회로 테이프(지금부터, PI 플렉스 회로하고 한다)에 전적으로 의존한다.

PI 플렉스 회로는 다음 주요 응용 요건, 즉 밴딩(설치 응용에 대한 플렉스), 다이 부착 (예를 들어, 와이어 본딩-볼(ball); 봉합(stitch) 및 웨지 본딩(wage bonding), 초음파, 열 초음파 본딩, 전도 접착 본딩(conductive adhesive bonding), TAB 또는 테이프 본딩); 카트리지에 대한 접착성 부착(예를 들어, 적층, 고온 경화); 고온 처리에서의 고 치수적 안정성; 및 화학적 불활성도, 잉크와의 양립성을 만족하도록 일차적으로 이용된다.

프린트 헤드 환경에 대한 현재 상업상 이용가능한 PI 플렉스 회로는 설정된 수용가능한 유연한 기판으로, PI에 의존한다. PI가 선택된 이유는 유연성, 후측 엑세스를 위한 화학적으로 패턴되는 능력, 정교한 피치 구조, 및 기타 디자인 요건 및 프린트 헤드 환경에 대한 처리온도 및 라이프 타임에 걸쳐 견딜 수 있는 능력을 포함하기 때문이다.

플레스 회로 제조 중, PI 기판은 상당히 짧은 기간(초-분)에서 긴 기간(시간) 사이에 어떠한 곳에서도 100 내지 160C의 영향을 받는다(발명의 상세한 설명 아래의 테이블 1의 비교정보의 PI 칼럼 참고. 주의: 땜냅 역류는 통상 고려되지 않지만, 단기간 동한 예로서 고온처리를 기재).

잉크 제트 프린팅 동작 동안, 집적회로(IC)는 100C주위 또는 이상의 잉크를 증발하는데 요구되는 중간 국부적 온도에 도달하게 되어서, 제조 중 상당히 높은 온도를 받는다. PI는 유리 천이 온도가 350-380이고 동작 온도가 200C(발명의 상세한 설명 아래의 테이블 2의 비교 정보 참조)이기 때문에 프린트 헤드 환경에 이용 할 수 있다고 여겨진다. 그러나, 대략 100C이하의 Tg를 갖는 폴리머는 수용가능하지 않은 것으로 간주한다.

프린트 헤드 환경에서 이용하기 위해 플렉스 회로를 토대로 상술한 채택 가능성을 토대로 상술한 기타 인자가 프린트 헤드에 적합한 플렉스 회로의 또 다른 개발에 중요하게 되었다.

성능면과 재조성을 개선하기 위해, IC, 접착제, 코팅 금속 도체를 기판에 부착하는 많은 여러 기술이 개발되어 오고 있다.

도체의 바람직한 성능을 얻는 시도에서, 특히, 전도성 금속 트레이스에 대한 액체 링크의 효과가 최근 알려지게 되었다. 도체는 스페이스 면에서 더 얇고 더 좁아지고 있다.

미국 특허 제 5,442, 386(이하 '386 특허라함)는 금속 도체의 잉크 쇼팅을 방지하는 프린트 헤드 또는 카트리지 어셈블리 구조를 개시하고 있다. 이 특허는 회로의 전도성 금속 부분과 잉크와의 상호 작용을 방지하는 구조와 방법을 제공한다.

이는 금속 도체와 PI층을 일차적으로 포함하는데, 이 PI 층은 Kapton(등록 상포_ 또는 Upilex(등록 상표) 막을 포함하며, 이 막들은 금속 도체의 한쪽이 직접 잉크 상호 작용에 대해 보호되도록 하는 층을 제공하는 폴리머 재료이다. ' 386특허의 도 5 및 6은 잉크 탈출을 방지하기 위해 고온 재료 처리 동안, 제조된 플렉스 회로와의 접착 및 코팅의 여러 형태의 부착 또는 인터패이스를 예시한다. 도 5의 상부는 플렉스 회로 서브 어셈블리로,(이 플렉스 회로 서브 어셈블리에는 이미 접 착제 함유 층(67)이 이미 부착되어 있다) 접착제 함유 층(67)이 부착되어 있는 것으로 도시되어 있다.

도 6에 도시된 프린트 헤드 구조에 도 5에 도시된 저부에 포함된 또 다른 접착제(90)를 부착함으로써 이 플렉스 서브 어셈블리를 더 조립한다.

'386특허는 금속 도체에 대한 잉크 노출의 잠재적인 효과를 인지하여 한 측에서 도체를 보호하는 PI층의 중요성을 개시하고 있다.

특히, PI 층(58)은 잉크 카트리지 동작을 기초로하여 잉크 노출의 가장 많은 방향(도 5 및 도 6에 예시되어 있듯이, PI층(58)위로부터)도체를 보호한다.

(최소한으로 층(58) 및 (72)를 포함하는) '386 특허 플렉스 회로는 접착제가 없는(쿠퍼 트레이스를 유지하기 위해 접착제 없이 직접 금속화되고 스퍼터링하는 2개의 층)PI 플렉스 회로로 간주 된다.

접착제가 없는 플렉스는 St. Paul, MN 소재의 3M회사가 공급하는 공통으로 사용되는 상업상 형태의 플렉스 테이프이고 이 3M회사는 '386 특허의 플렉스 공급자의 예로 등록된 유일한 회사이다.

이것은 접착제를 기반으로 하는 또는 3-층 PI 플렉스 회로와는 대조적이다. 이 회로에서, 금속 회로 층이 PI 유전체에 부착되어 있고 이 금속 회로 층과 PI 유전체사이에 접착층을 가진다.

'386 특허에서, PI에 형성된 금속 트레이스는 잉크 환경과 대면하는 한 측에 형성된 플렉스 회로의 절연 PI 막 층과 프린트 헤드 카트리지가 설치된 플렉스 회로의 타측에 형성된 "절연체 막"(커버 층(67)에 의해 전적으로 보호된다. "절연체 막"의 바람직한 실시 예는 복잡한 3개의 층 구조(층(67은 도 13a-d에서 층(158, 154 및 156과 동일)로 설명되어 있는데, 이 3층 구조는 도체(72)의 대부분을 커버하도록 플렉스 회로에 적층되어 있다. 이 3 층 구조는(도체와 플렉스 회로의 기판 부분에 접착되는)접착제, 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET), 폴리에스터 층(중간 충); 및 또 다른 접착제(프린트 카트리지의 주요 본체에 부착하는)를 구비하는 것으로 설명되어 있다.

구멍과 같은 구성은 도체 트레이스를 스팬(spanning)을 허락하여 IC 밴딩에 부분적으로 노출되도록 PI 층(58)) ('386특허에 기재된 예시적인 공정은 레이저 절삭)에 패턴되고 3층 절연체 막(67)(펀칭 패턴 방법이 설명되어 있다)을 통해 패턴되어 있다.

IC 본딩 후, 절연 코팅(예를 들어, 접착 비드, 접착제, 엔갭슐런트 비드)으로, 금속 도체의 나머지 보호되지 않은 영역의 엔캡슐레이션은 도체 부분에서 흐F를 수 있는 잉크의 회로와의 직접적인 접촉을 방지하는데 이용된다.

중요한 "절연막" (또는 커버 층)의 특성은 '386 특허에서, 재료 처리의 용이화, PI 테이프에 대한 접착, 프린트 헤드 카트리지에 대한 접착 및 잉크로부터 도체의 유체 밀봉으로 요약된다.

PET 층은 3층 절연체 막이 '386 특허에서 바람직한 실시 예인 이유는 다음과 같은 특성을 있기 때문이다. 다시 말해, 3층 절연막은 3층 구조의 두 개의 접착제와 비교하여 구조적 통합성이 양호하여 공정이 용이하며(예를 들어, 펀칭 패터링 방법이 용이하여 공정이 용이하며) 본딩 작업 중 고온에서 접착제가 연성이 될 수 있는 동안 구조적 통합성을 유지하고; 공정 중 큰 구멍이나 공간이 형성 또는 전개되지않는다. 핫 멜트와 같은 기타 재료가 구멍 구멍을 형성하는 경우, 잉크가 구멍을 통해 흘러 도체에 도달할 수 있고; 중간 온도에 견디는 능력을 갖는다(핫 멜트에 대한 또 다른 접착).

'386 특허에서와 같은 플렉스 회로에 개별적으로 조립된 3층 절연막을 갖는 것외에, 도체 위에 접착 커버 코팅 또는 커버 층을 갖는 플렉스 회로는 (커버층은 도 13b-d에서 층(158), 접착제 및 154 구조적 구멍이 없는 층이 기능적으로 대체한다)조립을 위해 공급될 수 있다. 개별 접착제 (층(156))을 이용하여 이 접착제를 조립체의 기타 층에 접착된다.

적절한 커버 코팅 재료의 하나의 예는 보호 코팅 및 잉크 카트리지 용 그의 액체이용을 설명하는 일복 공개 특허 출원 제 헤이10(1998)-158582의 내용이다.

접착제를 기반으로 하는 PI을 기반으로 하는 TAB형 회로(tape-automatic bonding tape 3)를 느슨한 공차의 프린터 플렉스 회로 설계에 적합하다.

일반적인 TAB 공정에서, 접착제 및 PI는 금속 다이의 이용 또는 기타 방법에 의해 함께 패턴 된 다음, 접착제 측에 대한 금속(통상적으로, 동)의 적층 후, 금속이(화학적 에칭에 의해) 패턴 된다.

여러 가능한 잉크 재료의 이용은 이온 파운드(고, 중 및 저 pH는 일본 코코쿠 특허 제 3097771호, 미국특허 제4,853,037, 4,791,165 및 4,169,438, 유럽 특허 제 259001 및 미국특허 제 4,694,302, 5,286,286, 5,169,438, 5,223, 026, 5,429,860, 5,439,517, 5,421,871,5,370,730, 5,165,968,, 5,000,786 및 4,990,186 호)와 같은 용매의 이용을 포함하는 잉크 제트 이용을 위해 개발되었다.

이러한 잉크 내의 용매는 플렉스 회로 기재와 절연체 막 용 재료의 선택을 엄격히 제한하는데, 그러한 이유는 기재(base material)가 잉크에 의해 용해되지 않을 수 있기 때문이다.

프린트 헤드의 긴 수명을 얻기 위해서는 잉크가 도체 트레이스와 상호작용하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

잉크 재료를 개재하는 참조 특허 목록이 일본 공개 특허 출원(일버 저널(A)코카이 출원 제 헤이10[1998]-158582)에 기재되어 있다.

'386 특허에서, 잉크 "쇼팅" 기기는 상세히 설명되지 않았지만, 잉크의 이온 또는 구성이 다른 전위로 두 개의 인접한 도체 사이에 존재하면, 이 이온이 전도성 매체로 될 수 있어서, 도체 사이에서 바람직하지 않은 전류 레벨이 흐르게 되어 전자 이동, 소위 음이온 피라멘트 성장, CAF, 또는 수지상 결정 성장을 야기하게 된다. CAF의 신뢰성 문제는 습기 강하가 있는 플렉스 또는 하드보드 회로, IC패키지 또는 조립체에 중요하다는 것을 알게 되었다.

습기가 존재하면, 구동력은 도체 사이의 전압 차와 인접한 도체 사이의 영역에서의 이온의 농축으로 증가하는 것으로 알려져 있다. 습기의 존재는 유체 잉크와 유사한 문제가 되는 것이 틀림없다.

'386 특허는 더 높은 전압 레벨, 고속, 및 디-멀티플렉싱 회로 설계로 인해, 도체가 수행하는 고 전원, 저 전류 제어 신호가 이용되어 프린트 헤드의 동작 시의 쇼팅의 감속효과보다 더 엄격하다.

잉크의 공격적인 화학적인 특성에 의해, 도체의 잉크 쇼팅 실패; 접착 파괴(금속 회로 트래이스 대 PI, 절연체 대 PI, 및 트레이스 대 절연체); 플렉스 회로 기재 또는 기타 재료에 의해 커버 되지 않은 경우 잉크와 도체의 직접 접촉으로 인한 부식 실패; 잉크에 의한 용해 또는 잉크와의 작용에 의한 어느 재료를 용해하는 경우 야기될 수 있는 용해 실패를 야기할 수 있다.

이들 잠재적인 실패는 잉크 재트 헤드의 동작 중 어느 때라도 발생할 수 있다.

선행 기술의 단점은 프린트 헤드 환경에서 이용가능한 플렉스 회로에 대한 적절한 기판 재료를 온도 제한뿐 아니라, 피괴 메카니즘(부식, 전자 침투, CAF, 잉크 작용 및 부식 손실)을 보호하도록 하는 본 발명에 의해 극복된다.

특히, 낮은 습기 및 잉크 흡수와 투과율은 잉크 카트리지 응용에 이용되는 플렉스 회로 및 플렉스 회로 어셈블리이 플렉스 회로 베이스 재료, 커버 층 및 커버 코트의 중요한 특성이다.

이러한 각각의 특성은 도체 부근의 잉크의 농도를 낮추도록 선택할 수 있다.

플렉스 회로 절연체 및 베이스 재료로, PI가 연 내성의 크기 때문에, 프린트 헤드 이용에 수용가능한 것으로 고려되었다. 그러나, PI의 높은 흡수성(아마도, 이온이 잉크 수용액 및 극성 용매에 존재)은 물의 높은 흡수성에 의해 야기될 수 있는 불량한 잉크 친화성의 적층을 갖는다.

어느 폴리에스터, 예를 들어 PET는 흡수성과 투과성에 관해 PI와 비교하여 우수하지만, 열특성( 상세한 설명의 표 1의 비교 정보 참조)이 제한된다. 본 발명에 따라, 폴리에틸렌 나프타레이트(PEN), 특별한 폴리에스터는 양호한 잉크 흡수 트레이스 필 접착, 낮은 습기 및 기타 향상된 잉크 내성을 제공하고, PI 보다 저렴하기 때문에, 플렉스 회로의 베이스 절연체로 이용하는 것이 바람직하다. 또한, PEN은 잉크카트리지 어셈블리에 요구되는 현재 개발된 폴리에스터 중에서 우수한 치수 안정성과 높은 온도 안정성을 유일하게 갖는다.

다른 방법으로 제조된 PEN을 토대로 한 플렉스 회로는 프린터 헤드 이용에 적절하다. 낮은 습기 및 잉크 투과율 및 흡수가 중요하기 때문에, 본 발명은 PI 베이스 회로 재료를 덮는 "절연" 또는 "시일링" 재료와는 달리, PEN 재료 베이스를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 유사한 재료 특성으로 알려지거나 개방될 수 있는 PEN 또는 기타 폴리에스터는 대부분의 PI보다 잉크의 이용을 보다 양호하게 방지하고, 낮은 습기 흡수를 갖기 때문에 잉크 이용 환경에서 플렉스 호로 베이스 재료로 PI 대신 이용된다. 커버 층은 플렉스 회로의 베이스 재료보다 다른 기능을 갖는다.

베이스 재료가 잉크와 마주하여 직접 접촉하기 때문에, 이 베이스 재료가 커버층 또는 커버 코트보다 잉크 내성 및 낮은 잉크 투과율과 흡수 특성을 갖는 것이 더 중요하다(도 6에서 층(58) 참조). 그러나, 커버 층은 유사한 특성을 갖는 것이 바람직할 수 있다.

커버 층은 다른 접착제 및 코팅과 접촉하게 제공되어 있기 때문에, 잉크와는 직접 접촉하지 않고, 프린트 헤드 어셈블리의 내측에 위치하고 있다.

본 발명은 투과율과 습기 흡수가 PI보다 낮은 잉크 환경에 이용하기 적절한 폴리에스터 베이스 층(바람직하기로는 PEN1을 이용하고, 많은 주요 플렉스 회로 구조 형태(접착성이 약한 회로 및 (TAB 형 회로를 포함) 접착제를 토대로 한 회로)와 하나의 금속 층 및 두 개의 금속 층 회로를 포함))에 이용하기에 적절하다.

본 발명의 일 태양은 잉크 제트 프린트 용 플렉스 회로에 있어서,

상기 플렉스 회로는 기판의 제 1 측의 적어도 일부를 따라 접착된 다수의 금속 도체를 지지하는 폴리에스터 재료 층을 포함하는 가요성 기판을 구비하며, 폴리에스터 재료는 PI 재료보다 잉크 흡수율과 습기 흡수가 낮은 잉크 환경에 이용하기에 적절한 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로를 제공하는 것이다.

바람직하기로는, 기판의 폴리에스터 재료는 PEN을 포함한다.

또 다른 실시 예는 하나 이상의 도체에 대한 엑세스를 제공하기 위해 PEN 층을 통해 제공된 하나 이상의 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로를 제공하는 것이다.

또 다른 실시 예는 다수의 금속 도체를 갖는 PEN 기판 층의 제 1 측에 부착된 금속 엑세스 패드를 더 포함하며, 이 금속 엑세스 패드는 PEN 기판 층을 통해 패턴된 구멍을 통해 PEN 기판 층의 제 2 측으로부터 엑세스 가능하고, 또한 하나 이상의 금속 도체가 PEN 기판 층을 통해 다른 구멍을 경유하여 PEN 기판 층의 제 2측으로부터 엑세스 가능한 것을 특징으로 하는 플렉스 회로를 제공하는 것이다.

또 다른 실시 예는 PEN 기판 층의 제 2 측의 적어도 일부를 따라 부착되어, PEN 기판 층을 통해 연장한 금속 비아를 통해 PEN 기판 층의 제 1 측 상의 하나 이상의 금속 도체에 전기적으로 연결된 하나 이상의 금속 도체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로를 제공하는 것이다.

또 다른 실시 예는 PEN 기판 층과 하나 이상의 금속 도체를 함께 부착하기 위해 이 PEN 기판 층과 하나 이상의 금속 도체 사이에 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로를 제공하는 것이다.

하나 이상의 금속 도체는 접착제 없이 적절한 폴리에스터 기판 층에 접착될 수 있다.

본 발명의 제 2 태양은 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법에 있어서,

폴리에스터 재료 층을 포함하는 가요성 기판을 제공하는 단계와;

다수의 금속 도체를 기판의 하나의 면에 접착하는 단계를 구비하며,

상기 폴리에스터 재료는 PI 재료보다 투과율 과 습기 흡수가 낮은 잉크 환경에 이용하는데 적절한 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법을 제공하는 것이다.

바람직하기로는, 기판의 폴리에스터 재료는 PEN을 포함한다.

또 다른 실시 예는 하나 이상의 도체에 대한 엑세스를 제공하기 위해 PEN 층을 통해 하나 이상의 구멍을 패터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법을 제공하는 것이다.

또 다른 실시 예는 금속 엑세스 패드를 다수의 금속 도체와 함께 PEN 기판 층의 제 1 측에 부착하는 단계를 더 포함하며, 이 금속 엑세스 패드는 PEN 기판 층을 통해 패턴 된 제 1 구멍을 통해 PEN 기판 층의 제 2 측으로부터 엑세스 가능하며,

또한, 하나 이상의 금속 도체가 제 2 구멍을 경유하여 PEN 기판 층의 제 2 측으로부터 엑세스 가능하도록 PEN 기판 층을 통해 제 2 구멍을 패턴 하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법을 제공하는 것이다.

또 다른 실시 예는 폴리에스터 기판 층의 제 2 측의 적어도 일부를 따라 하나 이상의 금속 도체를 부착하여, 폴리에스터 기판 층의 제 1 측 상의 하나 이상의 금속 도체를 전기적으로 연결하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법을 제공하는 것이다.

또 다른 실시 예는 폴리에스터 기판 층과 접착층의 적층을 제공하는 단계와, 이 적 층을 통해 하나 이상의 엑세스 구멍을 제공하도록 이 적층을 패터링 하는 단계와, 접착층을 경유하여 금속 층을 폴리에스터 기판에 접착하는 단계와, 그리고 다수의 금속 도체를 만들기 위해 금속 층을 패터링하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법을 제공하는 것이다.

또 다른 실시 예는 폴리에스터 기판 층과 하나 이상의 금속 도체를 함께 접착하기 위해 이 폴리에스터 기판 층과 하나 이상의 금속 도체 사이에 접착층을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법을 제공하는 것이다.

하나 이상의 금속 도체는 접착층 없이 적절한 폴리에스터 층에 접착될 수 있다.

본 발명의 제 3 태양은 IC에 전기적으로 연결된 플렉스 회로와,

프린터 및 잉크 카트리지를 포함하는 잉크 제트 프린터용 프린트 헤드에 있어서,

플렉스 회로는 기판의 적어도 일부를 따라 부착된 다수의 금속 도체를 지지하는 폴리에스터 재료 층을 포함하는 가용성 기판을 구비하며, 이 폴리에스터 재료는 폴리이미드 재료보다 투과율과 습기 흡수가 낮은 환경에 이용하기에 적합한 재료를 구비한 것을 특징으로 하는 프린트 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 4 태양은 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법에 있어서,

연결되지 않은 다수의 플렉스 회로를 제공하는 단계와,

각각의 연결되지 않은 플렉스 회로는 열가소성 폴리머 재료 층을 포함하는 가요성 기판을 갖으며, 이 열가소성 폴리머 재료는 폴리이미드 재료보다 잉크 투과율과 습기 흡수가 낮은 잉크 환경에서 이용하기 적합하며;

제 1 및 제 2 플렉스 회로를 함께 중첩시켜서 제 1 플렉스 회로를 제 2 플렉스 회로에 대해 슬라이싱하는 단계와;

제 1 및 제 2 플렉스 회로를 직렬로 열적으로 본드하기에 충분한 열과 압력을 가하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법을 제공하는 것이다.

더 바람직하기로는, 기판의 열가소성 폴리머 재료는 PEN을 포함한다. 또 다른 실시 예에서, 제 1 플렉스 회로는 열가소성 폴리머 재료 기판 층을 갖는 하나 이상의 부가적인 플렉스 회로와 공통으로 결합되어 있다.

본 발명의 제 5 태양은 다수의 연결되지 않은 플렉스 회로를 제공하는 단계와, 각각이 폴리머 재료 층을 포함하는 가요성 기판을 지니며, 상기 폴리머 재료는 잉크 환경에 이용하기에 적절하며, 그리고 각각의 플렉스 회로는 기판의 하나의 면에 접착된 다수의 금속 도체를 더 갖으며; 제 1 및 제 2 플렉스 회로의 적어도 일부를 함께 중첩함으로써 제 2 플렉스 회로에 대한 하나의 플렉스 회로를 스플라이싱하는 단계와; 그리고 제 1 및 제 2 플렉스 회로를 직렬로 함께 열 본드하기에 충분한 열 및 압력을 가하는 단계를 포함하고 그리고 제 1 및 제 2 플렉스 회로를 함께 열 본드 하기 전에 제 1 플렉스 회로와 제 2 플렉스 회로사이의 중첩 부분상의 접착제를 포함하는 스트립을 끼우는 단계를 포함한다.

도 1은 1ML 접착제를 기반으로 한 PEN 구조의 투시도.

도 2는 2ML접착제를 기반으로한 PEN구조의 투시도.

도 3은 PEN 회로의 테이프의 "거의 보지지 않는 " 스플라이스의 투시도.

도 4는 좁은 필름 스트립의 부가를 갖는 도 4의 "거의 보이지 않는 "스플라이스의 같은 투시도.

도 5는 1/4 인치 폭 회로 트레이스에 가해진 샘플 PEN 및 PI에 대한 0-8주 동안 60C에서 고 pH(>8)로 유지된 백분율 필 강도의 막대 그래프.

도 6은 1/4 인치 폭 회로 트레이스에 가해진 샘플 PEN 및 PI에 대한 0-8주 동안 60C에서 고 pH(<7)로 유지된 백분율 필 강도의 막대 그래프.

본 발명은 물건과 방법에 관한 것으로, 접착제를 기반으로 하거나 접착제가 없는 플레스 회로 구조에 관한 것으로, 이 구조는 폴리에스터 기층, 즉 폴리에틸렌나프타레이트(PEN)에 접착한 도체를 포함한다. 본 발명은 PEN 폴리머, 또는 후술되어 있듯이, 유사한 투과성 및 흡수성을 갖고, 바람직하기로는 크기가 안정적인 플렉스 회로에 적절한 저열 감소를 갖는 공지되거나 개방된 폴리에스터를 토대로 한다. 다음 설명은 일반적으로 본 발명에 의한 바람직한 특성을 갖는 적절한 폴리에스터로 PEN의 이용에 관한 것이지만, 또한 적절할 수 있는 기타 폴리에스터가 공지되거나 개발될 수 있다는 것이 고려될 수 있다.

예를 들어, 폴리에틸레 테래프타레이트(PEN)은 잉크 환경(습기 및 잉크 투과성 및 흡수성)에 적절한 유사한 특성을 지니지만, 열적으로는 안정하지 않다. 그러나, 어느 저온 응용인 경우, PET는 효과적으로 기능 한다. 더구나, 유사한 저 또는 고온 응용에 이용할 수 있고 또는 개발된 열적 안정을 바람직한 잉크 환경 특성을 갖는 기타 PET 층 또는 기타 폴리에스터가 공지될 수 있고 개발될 수 있다.

PEN은 PI보다 매우 저렵하다(접착제가 없는 PEN은 접착제가 없는 PN보다 저렴하고, 접착제을 기반으로 하는 PEN은 접착제를 기반으로 하는 PI보다 저렵하다).

본 발명에 의한 플렉스 회로 구조는 PEN/접착제 또는 PEN에 강력하게 접착되는 절연체 또는 커버재료로 코팅될 수 있다.

절연체는 건식 막(예를 들어, 커버 코트, 잉크 또는 커버 층, 비 진공 또는 진공을 기반으로 한 관통 적층), 인쇄용 액체 스크린(liquid screen printable), 또는 슬롯 다이 또는 코팅된 절연체일 수 있다. PEN을 기반으로 한 플렉스 회로는 '386특허(이들 특허에서는 열등한 PI을 기반으로 하는 플렉스 회로가 이용된다)의 구조에서 설명한 것과 같은 잉크 카트리지의 기타 부품과 조립 고정될 수 있다.

도 1에 도시되어 있듯이, 접착제를 기반으로 하는 또는 3층 플렉스 회로는 금속회로가 접착층에 의해 PEN에 부착된다는 것을 의미한다. 도 1에 도시되어 있듯이, 접착제를 기반으로 하는 플렉스 회로는 패턴된 금속 회로 층(10), 이 금속회로 층(10)에 인접한 접착 층(20), 이 접착층(20)에 인접하여 금속 회로 층(10) 반대에 위치하는 PEN 층(30)을 갖는다.

접착제가 없는 또는 2 층 플렉스 회로는 금속 기판이 접착제 없이 PEN에 직접 접촉하여 부착한다는 것을 의미하는 것으로, 이는 '306 특허에서 설명한 접착제가 없는 PI 플렉스 회로의 구조와 유사하지만, 다른 점은 PEN재료가 잉크 재트 프린트 헤드의 우수한 성능을 위해 기층으로 이용된다는 점이다. 잉크 재트 프린트 헤드에 적절한 회로는 제거되거나 빈 유전체 영역에 걸쳐서 확대한 전조제 트레이스를 성취하도록 PEN 및 접착제를 패터링함으로써 제조되는 것과 같은 전측 및 후측 건조제 엑세스를 모두 포함한다.

본 발명에 의한 플렉스 회로의 예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1은 금속 회로 층(10)과 후측 엑세스 단자(40)를 갖는 제 1 금속층(1"ML")구조를 도시한다. 도 2는 플렉스 회로의 상면에 형성된 하나의 금속 회로 층(10)과, 플렉스 회로의 하면에 형성된 제 2 패턴 된 금속 회로층(70)(층(50)의 하면에서 점선(70)으 로 표시)을 갖는 2-금속 층("2ML")구조를 도시한다.

두 개의 금속 회로 층은 전도성 금속 바이어스와 접속되어 있고 이 전도성 금속 바이어스( 층(20, 30, 50))를 통해 연장한 점선(60)으로 나타내어 있다)는 제 1 금속 회로 층(10)을 제 2 금속 회로(70)에 접속하는 역할을 한다. 2ML 접착제가 없는 PEN 구조는 도체가 PEN과 직접 접촉하기 때문에 중간의 PEN 층(30)의 양측에 두 개의 접착층(도 2에서 20 및 50)을 포함하지 않을 수 있다.

각각의 경우에, 이 구조의 금속 표면은 기타 접착 가능한 귀금속으로 전적으로 또는 부분적으로 금도금되거나 마무리할 수 있으며, 이 금속은 후 IC 부착용 패턴화하여 지지되지 않은 트레이스 수단, 전기 접촉을 위한 후측 엑세스 단자 및 패턴 된 금속구조의 전면, 후면 및 측을 포함할 수 있다.

접착제를 기반으로 하는 PEN 실시 예(금속/접착제/PEN)에서, 패턴 되지 않은 금속/접착제/PEN적층 원료 롤(roll) 또는 시이트의 금속 층은 포토마스크 및 한세트의 공정 단계(포토레지스트를 기반으로 하는 재료; 필름 또는 액체 코트의 적층, 노츨, 전개 및 에칭 후 제거의 응용)에 의해 화학적으로 에칭되어 다수의 트레이스를 제조한다. 적층 원료는 발명의 배경에서 설명했듯이, 적층 원료는 잉크 재트 프린팅의 거친 잉크 환경과 플렉스 회로 제조 및 조립체 제조 공정 단계에 대해 재료 및 인터패이스의 잔존을 위해 선택되는 것이 바람직하다.

따라서, 금속 포일 접착제 선택은 잉크에 노출된 후 적층 시, 금속 접착의 최대화를 포함하는 예에서 설명한 것과 같은 시험을 기반으로 하는 것이 바람직하다.

임계 접착, 바리어(barrier) 및 안정화 온도의 3개의 모두를 갖는 쿠퍼 포일은 모든 3개의 처리(예 2, 3 및 5)를 갖는 다른 포일의 성공적인 시험을 기반으로, 잉크 재트 프린팅 용용 시에 PEN을 기반으로 한 플렉스 회로에 적용하는 것이 바람직하다. 접착 처리는 접착성 쿠퍼 본드의 강도를 증대시키고 (a) 표면적을 추가하는 노듈(nodule) 또는 마이크로 거칠기 처리 및 (b) 화학적 접착을 향사시키는 실렌 결합제와 같은 접착 조 촉매 처리를 포함할 수 있다.

바리어 처리는 잉크 프린팅 환경과 유사한 습성 및 고온 환경에서 신뢰성을 증대시키는( 잉크 구성은 물과 같이 천연적으로 구성되고 대부분은 물을 기반으로 한다) 통상적으로, 공지된 형태의 황동 및 아연 처리(예를 들어 120nm 두께까지)를 포함한다. 안정화 처리는 부식을 방지하고 통산 산화물, 크롬 또는 크롬 합금(예에서, Cr은 +3 원자가 상태이고 통상적으로, 두께는 10nm이하이다)의 이용을 포함한다.

접착제인 경우, 잉크 구성요소와 같은 극성 컴파운드 인) 하이 잉크(high ink) 및 습기 내성은 바람직한 특성으로 알려져 있다. 더구나, PI 접착성이 약한 플렉스 회로에 접착된 커버 도료에 대한 잉크 내성 시험(1000시간 동안 잉크 부분의 60C 소킹의 설명에 대한 예 3 참조)을 토대로, 접착성 재료 명 타입 L(에폭시, 2002년 5월, IPC Spec 4204 참조)은 접착성을 기반으로 하는 PEN 적층에 이용되듯이, M(아크릴) 및 P(부틸 페놀) 모두보다 성능이 우수하다. PEN 및 PI를 기반으로 하는 재료의 필 강도(peel strength)의 보유력을 측정하는 시험을 설명했지만, 커버 코트 잉크 내성 시험에서, 다른 커버 코트 화학 성질로 코팅된 PI 플렉스 회로 커버는 다른 커버 코트의 박리에 관한 순서를 나타낸다. 즉 아크릴-및 부틸 페놀을 토대로하는 커버 코트는 에폭시를 기반으로 하는 코트보다 매우 신속하게 박리하였다.

에폭시를 기반으로 한 코트의 어느 것은 1000시간 후 잔존한다.

예 2, 3 및 5에 상세한 결과는 개량된 에폭시 및 폴리에스터 에폭시 브랜드를 포함하는 여러 접착제 화학 성질을 갖는 PEN적층을 나타내는 것으로, 잉크 내성을 향상시킨 다른 시험에서 성공적으로 행해졌다.

더구나, 상업상 이용가능한 포일 및 적층을 갖는 PEN 회로제조를 토대로, (미국 아리조나 챈들러 소재의 고울드 일렉트로닉 아이 엔 씨로부터 입수 가능한 아연-크롬 층을 갖는 JTC Flex(등록 상표) 실렌 처리된, 마이크로 거칠기 처리된 표면; 미국 미네소타, 노쓰 필드 소재의 몰택 플렉시블 서키트 아엔씨의 실다렌 테크놀리지 테리얼 디비젼에서 입수 가능한)접착제용 폴리에스터-에폭시 브랜드를 이용하는 PEN 적층 G1910 및 G1965 및 스보와 온도 노풀 후, 고 금속 필 강도와 필강도 보유력를 갖는 (영국 버크시레 소재의 GTS 플렉시블 버테니얼 엘티디에서 입수가능한) PEN 층 GTS 5670을 갖는( 미국 버지니아 홉웰소재의 듀폰 테이진 필름 유에스 리미티드 파트너 샵에서 입수 가능한) PEN기재 포일에 대한 듀폰-테이진 Q83(등록상표), (a) 유사한 마이크로 거칠기 처리, 실렌 결합 또는 기타 접착 촉진 처리, 아연-크롬 바리어 및 안정화처리를 갖는 기타 포일 및 (b) 타입 L 및 N 접착제가 바람직하다고 더 간주되었다.

그러나, 본 발명은 상술한 하나 이상의 공정을 갖는 형태의 포일처럼 특정 코일 및 적층으로 제한하지 않고, 다른 명칭을 갖는 접착제가 PEN을 기반으로 하는 플렉스 회로 제트 프린트 응용에서 적절할 수 있다.

또한, 쿠퍼 코일을 갖는 접착 적층이 PEN 또는 유사 폴리에스터를 기반으로한 재료의 연질 온도를 제한할지라도, 타입 R 및 Y를 포함하는 기타 IPC 접착제 명칭( IPC Spec 4204, 2006년 5월)이 제한 없이 수용가능하다.

PEN의 하나의 소스로 만들어진 회로(미국 버지니아 홉웰 소재의 듀폰 테이진 필름 유에쓰 리미티드 파트너샵으로부터 입수 가능한 PEN)는 치수 안정성을 향상시키기 위해 필름으로 형성된 후 어닐되는 데, 이는 미국 미네소타조쓰필드 소재의 셀다힐 테크놀리지, 몰택 프렉시블 서키트 아엔씨로부터 얻을 수 있다. 상업상 이용가능한 PEN필름의 또 다른 예는 에쓰케이 코 엘티디로부터 산업상 이용가능한 Skynex( 등록 상표)NX10L필름이다. 이들 모두는 PI( 예 1 참조)에 비교하여 동일한 낮은 투과율과 습기 흡수를 갖는다는 것을 알았다.

그러나, 본 발명은 시험한 PEN 필름 소오스 및 PEN 적층 제조자로 제한 하지 않는다.

예를 들어, 필름이 플렉스 회로에 대한 공차( 밞직하기로는 +/-0.3%보다 양호)를 유지하도록 충분한 치수 안정성을 성취하는 경우, PEN 생 필름(raw material)이 기타 방법에 의해 만들어져 적층 될 수 있고 여러 수단(예를 들어, 블로우 성장, 튜블러 필름 압출 성장)의해 형성될 수 있다는 것이 고려된다.

후측 엑세스 구성을 제조하기 위해, PEN 층 및 접착제는 레이저 절삭, 화학적 에칭, 플라즈마 에칭(예를 들어, 산소-산소-CF4 가스 혼합물), 화학적 및 /또는 전기 화학적 클리닝 및 기계적 절단 또는 스탭핑 동작(금속재료 이용; 예 4참조)과 같은 방법으로 성공적으로 패턴 될 수 있다.

동일한 패터링 위치에서 PEN과 접착층 순서대로의 레이저 절삭은 1ML 설계에서는 지지도지 않은 금속 도체(도 1 및 예 4 참조) 및 2ML 설계에서는 소형 비아 구멍(via hole)(도 2 참조, 원료 적층에서 금속, 접착제, PEN, 접착제 및 금속의 연속 층이 레이저 절삭되어 크린되는 경우)용 후측 엑세스 및 공간 유전체 영역 모두를 만드는 바람직한 방법이다.

그러나, 접착제는 PEN, 금속 또는 그 자체와 한 쌍이 될 수 있고 이 층은 공정에서 적절한 시간에 끼워지는 접착제 적층 단계에 의해 함께 또는 개별적으로 패턴될 수 있다. 예를 들어, 1ML 설계인 경우, PEN 접착제가 먼저 패턴 된 다음 금속에(적층에 의해) 부착된다. 금속이 상술한 TAB 공정에 의해 패턴 될 수 있지만, 이 공정에서는 PEN이 PI를 대신한다. 레이저 및 플라즈마에 의해 불완전하게 제거될 수 있는 접착성 부산물을 제거하기 위해, 화학적 클리닝, 마이크로 에칭(예를 들어, 황을 기반으로 또는 산을 기반으로 하는 용매를 갖음)기술이 공지되어 있는데, 이 기술은 표면 마무리( 예를 들어 금 도금) 전에 행지는 것이 바람직하다.

접착제가 없는 PEN 구성인 경우에, PEN의 녹는점 부근에서 진공 증착 기술 또는 고온 쿠퍼 포일 적층에 의해 직접적인 금속화가 성취된다. 다음, 금속은 포토레지스트를 이용하여 애디티브 공정, 새미 애디티브 공정 또는 서브 트잭티브 공정에 의해 패턴 될 수 있다.

이러한 절차는 생산시 접착성이 약한 PI를 만들때 PI를 금속화하는데 효과적 이라고 알려져 있기 때문에, 금속의 스퍼터링은 PEN 또는 기타 적절한 폴리에스터 재료를 금속화하는데 효과적인 방식으로 특히 고려된다. 그러나, 증착 및 기타 진공 기술이 가능하고 사용될 수 있는 것으로 기대된다.

표 4는 본 발명에 의해 이용가능하고 유사한 포일 적층을 할 수 있는 능력을 제안하는 어느 포일 적층의 예를 더 예시한다.

고유한 저가의 새미 애디티브를 기반으로하거나, 서브트랙티브를 기반으로 하는 공정 흐름은 PEN을 직 간접으로 접착제(미국 버지니아 홉웰 소재의 듀본 테이진 필름 유에쓰 리미티드 파트너샵)과 얇은 쿠퍼 포일에 적층함으로써 원료로부터 진행할 수 있다.

상기 얇은 쿠포 코일은 수 마이크론(예를 들어,1-5마이크론)과 적층 후 분리 될 수 있는 두꺼운 회생 쿠퍼 층 상이에 분리가능한 인터패이스를 갖는다.

하나의 특정 예로서, 단일측(4 마이크론 또는 35 마이크론 쿠퍼/PEN에서, 35 마이크론이 통상 이용가능한 포일이다) 또는 이증 측 재료(1-4마이크론/PEN/1-4 마이크론 쿠퍼 또는 36 마이크론 쿠퍼/PEN/1-4 마이크론 쿠퍼)가 1ML 및2ML 구조 각각에 대하여 유일하게 만들어질 수 있다(도 1 및 도 2 참조).

반대로, PI를 갖는 상업상 원료(미국 데레웨이 월밍톤 소재의 EI, 여Pont de Nemours and company로부터 상업상 수득할 수 있는 Kapton( 등록 상표 H 필름)는 진금-금속화 또는 PIfmf 금속 코일에 캐스팅(casting)함으로써 생성된다. 캐스트 PI 공정과 유사하게 PEN 또는 기타 월료는 잉크 재트 프린팅에 이용가능한 1ML 플렉스 회로는 서퀴트(circuitizing)하기 위해 용매 또는 기타 수단(예를 들어 캐스 팅) PEN으로 부터 폴리에스터(PEN/금속 기판)의 생존 원으로 용착(deposit)함으로써 생성될 수 있다.

진공을 기반으로 하거나 적층을 기반으로 하는 공정의 경우에, 타이 코트(tie coat) 또는 타이 층이 화학 수단에 의해 제거될 수 있다. 스퍼터링의 경우, 크롬 타이 코트가( 아래의 예에서 알 수 있듯이) 이용될 수 있지만, NiCr, 모넬(model) 기타 스터터링된 타이코드를 고려할 수 있는데, 이는 잉크에 대한 내부식성이 더 양호할 수 있다.

접착제가 없는 PEN 회로를 만들기 위한 적층을 기반으로 한 공정의 경우, (접착제를 기반으로 하는 PEN에 관해 설명했듯이) 접착제를 갖는 쿠포 코일, 바리어 및 안정화 처리는 접착제를 기반으로 하는 PEN 응용에서 바람직하듯이, 상술한 동일한 이유로 내습성 및 잉크 내성에 바람직하다.

따라서, 마이크로 거칠기 처리, 실렌 결합 또는 기타 접착 촉진 처리, (스비 환경에서 신뢰성을 위한) 아연-크롬 바리어 및 (고울드 일렉트로닉스 아엔씨로부터 상업상 이용가능한 JTC Flex(등록상표)포일에 이해 제공되는 것과 같은) 안정화(산화방지)처리를 한 바람직한 포일이 (미국 버지니아 홉웰 소재의 듀본 테이진 필름 유에쓰 리미티드 파트너샵으로 부터 상업상 이용가능한 듀폰-테이진 R86(등록상표)필름과 같은 기타 폴리에스터 필름 또는 치수적으로 안정한 PEN과 바람직하게 결합하여 잉크 노출후 효과적인 금속 필 강도와 필 강도 보유를 성취한다.

접착성을 기반으로 하는 PEN을 설명하는 상술한 동일한 패터링 방법 및 결합이 (예를 들어, 레이저 절삭, 플라즈마 에싱, 화학적 클리닝, 및 기계적 패터링을 따라 PEN 에 이용될 수 있음은 물론, PEN 재료의 화학적 제거가 예시되어 있다.

접착성을 기반으로 하는 구조에 대하여, 레이저 절삭은 2ML 설계 영역을 보호하기 위해 작은 (예들 들어, 25-75 마이크론 직경) 바아 구멍을 만드는 증명되고 바람직한 방법이지만, 비아에 대한 접착성이 약한 PEN 상의 큰 구멍의 제거(예를 들어, 펀칭)를 생각할 수 있다.

PEN과 접착제 모두의 화학적 성질이 두 개의 다른 재료를 에칭할 필요가 있기 때문에, 이론적 반을 속도에서 PEN의 화학적 에칭은 후측 금속(바람직하거나 가능한 포토레지스트 마스크와 관련하여 화학 반응체에 노출된 마스크되지 않은 영역에서의 PEN 폴리머 체인이 제어되지 않은 틈에 의해 성취될 수 있다.

1ML 접착제가 없는 PEN 구조는 정면 측은 회로를 위해 패턴 되고 후측은 회생금속 마스크로 패턴하면서 이중 측 금속화 원료로 제조될 수 있다.

알콜 분해에 의해 폴리에스터의 상호 변경 반응 패턴이 되지만, 알콜에 의해서는 상호 변경되지만 산성기에 의해서는 상호 변경되지 않기 때문에, PEN은 끓는 점(소위 개량된 단순 알콜)을 증가시키지만, -COOH 산성기를 증가시키지 않도록 단일 작용 OH기 및 기타 작용기(들)를 갖는 대부분의 비휘발성, 수용성 유기물을 갖는 가용성의 단일 나프타레이트-에스터 조각으로 언지프(unzipped) 되는 것으로 믿어 진다(참조: P.J. Flory. "Chapter3, condebsation Polymerization, " in Principal of Polymer Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, NY, pp. 69-105).

개량된 단순 알콜(예를 들어, 모노 에탄놀 아민(MEA))은 중간 끓는 점을 갖 도록 선택되어야, 이론적 반작용 속도가 성취되는 끓는 점 주위에서 공정 하는 동안, 제거되지 않는다(따라서, MEA, 개량된 알콜은 에탄놀 또는 프로팬놀 이상인 것이 바람직하다). 더 큰 알콜(예를 들어, 부탄올 및 펜타놀)은 더 높은 끓는 점을 갖지만, 그 자신과 수용액에서의 대응하는 나프타레이트 에스터 산물이 용해도가 낙기 때문에, 바람직하지 않다.

다기능 알콜(또는 글리콜)은 또한 폴리머를 언지프(unzip)할 수 있고 더 많은 방응체 ON 기와 물에서의 더 큰 용해도의 장점을 가지지만, 바람직하지 않은 사이드(side) 중합 반응을 받는다. 틈 작용(celerage reaction)의 나프타 레이트-에스터 산물의 용해도는 개량된 단순 알콜의 선택에 또한 중요하다.

화학적 에치 속도는 정상적인 부의 전화를 얻기 위해 탄소-산소 이중 결합의 구성 특성과 카보닐 산호 원자의 능력에 의존하는 폴리에스터 산성-염기로 촉진되는 트랜스-에스터리피케이션 메카니즘과 일치하는 염기성 용매(예들 들어, NaOH 또는 KOH) 또는 산성 용매(황산계 기타)에서의 촉매에서 유용한 레벨까지 증가할 수 있다(참조: M.P.Stevens, "Chapter" 10: Polyster" in Polymer Chemistry: An Introduction, Addsion-Wesely, Reading, Mass, pp.251-275).

높은 PEN 에치 속도는 MEA/KOH 및MEA/NaOH의 어느 농도를 갖는 높은 염기성 용매에서 성취될 수 있고, 알콕시화물 아니온의 형성에 의해 알콜의 친 핵성을 아마 증가할 수 있기 때문에, 염기성 촉매만의 트렌스에스티피케이션의 "스테번" 참조), MEA 또는 기타 개량된 단순한 알콜의 산성 촉매는 카보닐 산소를 배위하여 카보닐 탄소의 친 전자 특성을 향상시킨다.

잘 한정된 각이진 PEN 측벽을 생성하는 바람직한 PEN 화학 제거 방법은 PEN 패터링 제거 단계에 이용될 수 있는 금속 마스크를 형성하기 위해 이중벽 금속 커버링 PEN을 이용하여 후측 금속 패터링을 이용하는 회로 처리 기술을 토대로 할 수 있다.

먼저, 정면 측 회로와 후 측 마스크 패턴이 포토레지스트 방법을 이용하여 동시에 에칭될 수 있다. 전면 측 회로는 후 측 마스크 패턴을 토대로 PEN의 패턴 제거 동안 포토레지스트의 블링킷 노출로부터 보호될 수 있다. 후 측 금속 두께는 얇은 것이 바람직하고 이용되는 금속화 방법은 비용이 저렴한 방법이어서, 희생 금속을 제거하는 에칭 단계의 비용과 전체 공정 비용을 최소화한다.

PEN에 대한 얇은 금속 포일의 적층은 얇은 분리가능한 쿠퍼 코일을 사용하여 효과적으로 성취할 수있고(( 미국 일리노이즈 이스트 알톤에 소재하는) 올인 코오퍼레이션 브레스 디비죤스와, 얇은 포일 부분의 적층 후 인터패이스를 분리한 후 현재 PI에 이용하는 제 2측 진공 금속화 공정보다 저렴할 것으로 기대된다(예를 들어, 25마이크론, 쿠퍼/타이코트/PI/타이코트/4마이크론 쿠퍼 접착성이 약한 원료).

제한된 제조 방법, PEN의 우수한 잉크 내성 또는 기타 폴리에스터를 기반으로한 플렉스 회로 대 PI를 기반으로 한 플렉스 회로에 관한 설명이 아래의 예에 나타나 있다. 아래의 표 1은 잉크 제트 프린팅에 이용가능한 플렉스 회로를 만들기 위한 온도의 접착성에 관한 PET 및 PEN-PI를 포함하는 폴리에스터의 비교를 나타낸다. 현재 이용가능한 것으로, PET가 일차적으로, 제조의 노출 시간 때문에 통상 수용가능성이 덜할지라도, PEN은 투과성과 흡수성 (후술)에 대해 PI보다 상당히 양 호하면서, PI비교에서 예시되어 있듯이, 온도 노출에 대해 상당한 수용가능성을 갖는다.

저온처리를 포함하는 향상 되거나 다른 제조 단계의 출현으로, PET는 또한 (후술 되어 있듯이)PI와 비교하여 우수한 투과성과 흡수 특성을 가진 플렉스 회로를 공정 하는데 수용가능하다.

마찬가지로, 기타 폴리에스터가 잉크 프린트 재트 응용과 비교하여 우수한 투과성 및 흡수 특성을 갖는 처리 및 환경 이용애 대한 효과적인 특성을 갖는 것으로 공지 및 개발될 수 있다.

표 1 선택 유전체의 물리적 특성을 기반으로 한 회로에 대한 공통 열 추출 및 회로 유전체에 기대되는 수용 가능성

(땜납 노출 전과 후에 유지되는 힘의 비율)필 보류력에 대한 최소 충격으로 단기간 땜납 플로우트 테스트(solder float test)를 통과하기 위한 PEN을 기반으로 한 회로의 능력은 열처리에 대한 PET보다 PEN의 우수성과 더불어, PI와 유사한 PEN의 적합성을 예시한다.

더구나, 이러한 능력은 플렉스 회로의 연속 이용, 동작온도(160C)이상은 프 린터 플렉스 회로 조립 중 중간 기간(수초에서 적어도 10초) 제조 온도 환경에 대한 많은 쇼트를 생존시키는 PEN의 적합성을 증명한다.

예를 들어, PEN을 기반으로 한 플렉스 회로의 이용은 극단적인 IC접착/본딩 처리 상태(극단적인 본딩 온도는 IC 부착을 위한 발명의 배경에서 상술한 잠재적으로 이용가능한 많은 방법의 지. 하만의 잡지에서 300C이상으로 보고되고 있다(Wire Bonding in microelectronics: Material, Process, Reliability and Yield, McGraw, New York, 2nd ed, 1997).

이와 같이 극단 온도 기술은 많은 것 중에서 비 극단 온도를 선택함으로써 방지될 수 있다. IC 접착 단계의 요구로, 염기 재료는 지지되지 않은 트레이스를 통한 간접적인 전도를 제외하고 열원과 통상적으로 접촉하지 않고, 에너지 펄스가 통상 쇼트(short)되어 (마이크로 초에서 밀리 초) 염기 재료 자체가 실제 본딩 온도보다 매우 낮은 온도에 통상 도달한다. 따라서, PEN에 비교하여 PI의 높은 온도 저항은 불필요한 특성이고, PEN을 기반으로 한 회로 또는 기타 고온 내성 폴리에스터(시험했듯이, PET보다 높은 저항을 갖는 폴리에스터이지만)는 현재 열처리 단계에 견딜 수 있는 충분한 온도 저항을 갖는다.

표 2는 PET, PEN 및 PI의 물리적 특성의 비교를 나타낸다.

이들 특성은 아래의 예와 관계하여, 특히 예1과 관계하여 이용가능하다.

이 표는 PEN의 물 흡수율이 PI PI보다 매우 낮다는 것을 보여준다. 부가적으로, PET의 물 흡수성은 PEN의 물 흡수성에 근접하는데, 이는 PET와 같은 기타 폴리에스터가 본 발명의 플렉스 회로의 재료에 적절하다는 것을 보여준다.

표 2 플렉스 유전체의 물리적 특성의 비교

본 발명에 따라서, 처리량(절삭 속도) 미적 요구를 증가시키기 위해 염료 접착제를 접착성을 기반으로 하는 PEN을 이용할 수 있다. 레이저의 파장에 대응하는 색을 갖는 염료 접착제는 레이저 절삭 공정을 더 효율적으로 하여 재료를 신속하게 제거한다. 아래의 예에서, 염료가 이용되는 하나 이상의 형태의 접착제에 첨가되고, 잉크 내성 시험 중 접착제의 성능에 악영향을 주지 않는다.

예 2, 3 및 5에 예시된 정보로부터 접착제 내의 염료의 이용은 잉크 제트 프린터 응용에 대해 플렉스 회로에 이용하는 것이 적절하다고 믿어진다.

(미국 워밍톤 델라웨어의 이 아이, 듀폰디 네머러스 및 컴패니로부터 상업상 이용가능한) 선행기술의 상표명 Kapton(등록 상표 E-Film)과 (일본 소재의 유베 필름 엘티디로부터 상업상 이용가능한)Upliex(등록상표 필름을 갖는)선행기술의 접착성이 약한 또는 접착성이 있는 플렉스 회로에 이용되는 PI와는 달리, PEN은 열경화성 재료인 PI와는 달리, 열가소성이다. 따라서, 압력으로 국부 가열할 때, PEN과 기타 유사한 열가소성 폴리에스터는 그 자체와 결합되거나 용접될 수 있어 릴 포 멧(reel format)에서 강력한 스플라이스(splics)를 만든다.

스플라이싱(splicing)은 릴에서는 양호한 부분만을 함께 결합하거나 큰 릴에서는 부분의 짧은 일부(예를 들어, 릴 스트립으로 부터의 패널의 절단)를 접착하도록 결합 회로를 절단, 분리 해낸 후 이용가능하다.

PI 및 PEN 회로의 모두는 개별 접착제와 테이프와 함께 접착될 수 있지만, PEN 회로는 PEN의 용융점 이상으로 가열하여 PEN 과 PEN 을 결합시키므로써 외부 재료의 이용, 코스트 및 처리 없이 매우 간단히 접착할 수 있다.

기존의 스플라이스 방법과 비교하여, 용융 접합은 눈으로는 거의 볼 수 없고(스플라이스가 존재하는 경우를 알 필요가 있으면 확대 검사가 있을 수 있다) 단위면적 당 저 강력하여 회로 영역의 낭비를 감소시키고 회로의 공급자와 고객(핸들러)에 장점을 제공한다. 이 가열된 스플라이스의 장점은 프린터 플렉스 회로 응용의 범위로 제한되지 않고, PEN 또는 유사한 열가소성 폴리머 또는 폴리에스터 재료로 제조된 모든 회로에 적용할 수 있다.

TBA(Tab Automated Bonding) 및 릴 대 릴(reel to reel)을 스플라이스 하는데 이용되는 본 발명은 비 접착제 폴리머 필름 지지 재료에 의해 역류 된 접착제의 금속 피복(overlay)를 구성하는 접착 패치(patch)의 형성과 관련한다. 충분한 본딩 강도의 경우, 강한 접착 본드를 제공하여 릴을 여러 스트레스(예를 들어, 지속되는 단기간의 높은 충격, 사이클링 스트레스, 온도 스트레스)에 노출시키는 제조시 수동 공정을 생존시키기 위해, 부분 상의 충분한 부가적인 패치가 흔히 요구된다. 따라서, 이 형태의 패치는 릴 상의 결합 부분 위에 연장할 수 있어서 이 접합 분을 제거하여 스플라이싱 절차의 부분으로 "결합"부분으로 될 인접한 부분을 양호하게 한다.

반대로, " 거의 보이지 않는" ( near-invisible )스플라이스(도 3)는 작은 영역을 요구하고 부가 재료를 요구하지 않고 양호한 부분의 파괴를 제거할 수 있어서, 슬라이스를 만들 수 있다.

폭이 0.375-0.750인치의 통상적인 테이프 스플라이스와 비교하여, 유사 및 충분한 강도의 스플라이스가 거의 폭이. 040인치의 영역에서 이루어질 수 있다. 스플라이스의 강도 요건에 따라 다소의 영역을 이용할 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 회로(100)의 TAB 연속 스타일 스트립을 도시한 것으로, 하나의 개별 회로(200)는 이 스트립에 스플라이스 하게 유지되어 있다. 성공적인 용접 스플라이스 조인트가 300으로 도시되어 있으며, 이 스플라이스 조인트가 역효과 없이 인접한 회로(100) 사이에 완전히 포함되어 있다.

스플라이스는 결합이 발생하는 테이프 함유 회로의 부분에 통상 형성된다.

테이퍼 패치를 이용하는 선행기술의 스플라이싱 기술에 있어서, 회로의 결합 부분은 절단 및 제거하는 반면, 각각의 단에서 일부의 결합 부분을 테이프 패치와 결합되도록 한다.

이 방법은 이용될 결합 부분을 스트립의 접합 개수로 남긴다. 어느 경우에, 양호한 부분이 결합 부분 내에 산재되는 경우, 제조자는 결합부분을 갖는 양호한 부분을 잘라내어 슬라이스의 수를 감소시킨다. 본 발명의 거의 보이지 않는 스플라이스 기술은 어느 상술 된 부분을 야기하지 않아 제거 또는 파괴할 양호한 부분이 요구도지 않기 때문에 높은 생산율을 야기한다.

선행 기술을 이용하여 릴 대 릴 및 TAB 제품을 생산할 때, 제조자는 다수의 결함을 릴에 남겨서 슬라이스의 수를 줄인다.

"거의 보이지 않는 "슬라이싱으로, 릴은 슬라이스의 수에 관계 없이 10%의 양호한 부분으로 만들어져 소비자에게 재료 길이 당 정확한 수의 양호한 부분을 제공한다.

릴 대 릴 및 TAB 제품을 만드는 데에는 회로 제조에 요구되는 많은 단계를 거쳐서 재료의 긴 롤(roll)를 처리하는 고가의 특별한 장비를 필요로 한다.

패널 형상으로 회로를 제조하는 제조자는 장비가 고가라는 것을 알 수 있고 연속 릴 형식으로 전달될 제품을 요구하는 고객에 공급할 수 없을 것이다. "거의 보이지 않는" 스플라이스의 또 다른 장점은 기제 원료의 길이가 제조될 최종 TAB 또는 릴 대 릴 제품의 길이에 베어링을 가지지 않는다는 것이다. 회로는 제품의 연속 길이를 형성하도록 함께 결합할 수 있는, 개별 부분이나 개별 쇼트 부분을 포함하는 패널 형식으로 제조될 수 있다.

결합 동작은 생산 공정의 최종 단계에서 장비의 단일 피이스 상에서 이루 질 수 있어 필 대 필 및 TAB 시장에 진입하도록 제조자에 대한 장비를 감소시킨다.

이들은 릴 대 릴 장비만을 이용하는 제조자 보다 비용, 생산량 및 기타 장점을 제공한다. 더구나, 도 4에서 상세히 예시되어 있듯이, 접착제 스트립의 이용은 이 스플라이싱 방법의 이점을 다른 형태의 플렉스 회로에 확장시키는데, 이 플렉스 회로는 PI와 PEB으로 제조된 플렉스 회로를 포함한다.

압력 민감 테이프 접착의 기능에 기초하여, 우리는 PEN 대 PEN 또는 유사 열가소성 폴리머 또는 폴리에스터로 알려진 강도 이상의 부가적인 강도를 요구하는 슬라이스가 조인트에서 PEN 또 필름 사이에 끼워진 제 3 소자의 부가로 더 강력해 질수 있다는데 의문을 가지고 있다. 제 3층은 압력 민감 접착제의 좁은 필름 스트림(도 4에서 400으로 표시), 핫 멜트 또는 가열 재유동 접착제 또는 필름을 함께 접착하는데 적절한 여러 기타 본딩 기술 중 하나 일 수 있다.

이 형태의 개량된 스플라이스 조인트의 설계는 "거의 보이지 않는" 스플라이스의 좁게 용접된 스플라이스 조인트가 허여되는 작은 영역에서의 충분한 강도의 전에 설명한 모든 이점을 가진다고 기대된다. 그리고, 비열가소성 회로 재료(폴리미드)로 확장될 수 있다.

예

1. 폴리미드(PI), 폴리에틸렌 테래프타레이트(PET) 및폴리에틸렌 나프타레이트(PEN)가재 필름을 통한 잉크의 확산

통상적으로 잉크 재트 프린트에 이용되는 잉크는 용매, 색소, 염료 및/또는 물의 혼합물로 구성된 극성 액체이다. 잉크 재트 프린트용의 본 발명의 바람직한 플렉스 회로 기판은 잉크가 필름을 통해 금속 도선 부근에 흐르는 것을 방지하도록 낮은 응크 투과율을 갖는 것으로 기대된다. 잉크의 화학적 구성은 폭넓게 변화하는 다른 기판 재료를 통한 투과율을 갖는다. 잉크 투과율은 경험적으로 측정될 수 있거나, 아래의 표 3에 예시되어 있듯이, 공지된 물과 산소 투과성 및 흡수 값으로부터 측정될 수 있다.

표 3은 3개의 재료가 기판의 투과율과 관련되어 있기 때문에, 이 3개의 재료의 중요한 물리적 특성을 비교한다.

표 3 잉크 투과성과 흡수성에 관계하는 PI, PET 및 PEN의 기판 특성

기판에서의 물과 같은 극성 물질의 흡수는 의심되는 특성 및 기판 내측의 기타 구성 물질(잉크)의 협동의 용이성에 관한 이해를 돕는 모델을 제공할 수 있다. 이는 또한 기판을 통한 극성 물질의 이송의 용이성을 예측할 수 있을 것이다.

산소 투과율은 다른 기판을 통한 작은 가스 분자의 일반 확산을 분류하는데 이용할 수 있는 공통 게이지(common gage)이다. 이것은 다른 기판을 통한 잉크구성 성분과 같은 큰 분자의 투과율을 이론적으로 추정할 때 가치 있는 도움이 될 수 있다.

표 3에서 알 수 있듯이, PEN 및 PET, 다른 폴리에스터의 산소 투과율 값은 통상 PI의 투과율 값 이하이다. PH가 중성(7pH)로부터 멀리 이동하기 때문에, pH 차이는 반응도를 증가할 수 있다는 것이 이해된다. 이는 pH는 가염기에서 화학적 에칭으로 되는 경향이 있는 것으로, 알려져 있다( 예를 들어, Kapton E는 HOH 및NaOH에서 높은 에치 속도를 갖는 것으로 알려져 있다. 즉, 이러한 에칭 가능한 PI는 14에 근접하는 pH를 갖는 잉크에 대해 높은 투과율과 반응성을 갖 을 것이다. 한편, 폴리에서튼 강 염기 용매로 화학적으로 에칭되지 않는 것으로 알려져 있다. 이와같이, PEN 및 PET와 같은 폴리에스터는 다른 pH값의 잉크에 걸쳐 PI보다 투과율의 기대 값에 대한 낮은 가변성을 갖는다.

(고 및 중/조 pH의 범위의) 두 개의 대표적인 잉크의 투과율은 60degC에서 중량 손실 곡선을 감지함으로써 치수적으로 안정한 플렉스 회로로 제조하기에 안정한 여러 PEN, PI 및 기판 기층 필름을 통해 추정된다. 약 60deg C의 온도에서 장시간(주) 동안 다른 pH르 갖는 잉크에 대한 노출은 프린트 헤드 환경에서의 고장을 가속시킨데 이용되는 일반적인 시험 절차이다(앞에서 설명한 일보 특허 헤이 120(1998)-158582).

이들 투과율 시험을 위해, 잉크는 6cm 직경의 원형 구멍을 갖는 금속 컵에 위치되는데, 이 원형 구멍은 여러 제조자에 의해 PT, PET 또는 PEN 50 마이크론의 두꺼운 "막" 필름으로 밀봉되어 있다. 중량 손실은 24-150 시난, 최고 870 시간 또는 1000시간 상의 시간 간격에 대하여 감지된다.

선형 회귀(linear regression)를 통해 높은 상관 계수(모든 경우에 99.5% 이 상)가 얻어지는데, 이 선형 회귀는 각각의 필름 경험에 대한 최고 최적의 경사를 결정하는데 이용되어, 이 경사가 다른 필름 형태에 대하여 평균 된다.

시험 된 PEN 필름과 하나의 PEN필름 대부분 PI 보다 낮은 잉크 투과율을 일관성 있게 PI 필름보다 잉크 이성에 대해 우수하거나 적어도 대략 등가의 저항으 나타낸다. 따라서, 잉크가 대부분의 PI통하는 것처럼 PEN, PET 또는 유사한 폴리에스터를 통해 신속하게 확산 될 수 없기 때문에, 투과율이 낮은 PEN 및 기타 폴리에스터는 잉크 제트 프린터 카트리지에 양호한 특성을 제공한다.

표 4 PEN, PI 및 PET 필름을 통한 다른 pH의 대표적인 잉크이 투과율

위의 표 1에서 PEN는 미국 버지니아 홈웰 소재의 튜폰-테이진 필름 유에쓰 리미트디 파트너샵으로부터 상업상 이용가능한 Teonex(R) Q 83(등록 상표 필름)을 포함한다. PEN 2는 코리아 서울 소재의 에쓰 케이 씨로부터 상업상 이용가능한 Skynex(R)10L필름을 포함한다. PI 1은 미국 델라웨어 웨밍톤 소재의 이 아이 듀폰 데 네모스로부터 이용가능한 Kapton(R) 200HN(등록상표) 필름을 포함한다.

PI3는 일본 칸네카 하이 택 머티리얼 잉크로부터 상업상 이용가능한 Apical(R) 200NP(등록상표)필름을 포함한다. 그리고 PET1은 코리아 서울의 에쓰 케이 씨코 엘 티 티 디로 부터 상업상 이용가능한 Skyrol(R)AH82L를 포함한다.

표에 등록된 pH잉크는 미국 위스콘신, 버러의 빅 시스템 잉크로부터 상업상 이용능한 약 8.56의 pH를 갖는 Encad K208163-4GS이다.

낮은 pH 잉크는 위스콘신 버러의 빅 시스템으로부터 상업상 이용가능한 약 8.6의 pH를 갖는 Encad Y208163-GS 잉크이다.

표 4에 나타난 특성은 표 3에 나타난 특성을 토대로 3개의 필름 형태 사이에 순위가 정해진 기대된 잉크 투과율과 일치한다. 특히 PEN은 습기 가스 투과율 값에 의해 제한되어 있듯이, 대부분의 폴리미드 보다 흡수가 낮은 크기의 전체 정도의 반(1/2)으로 나타났다.

PET 필름은 기대된 투과율( 투과율 21-26에 대한 투과율 약 10)보다 낮은 투과율을 갖는 다른 것이 시험 되었는데, 이는 PET가 잉크 제트 프린터 회로 베이스 기판 필름에 효과적이라는 것을 의미한다.

금속의 접착, 접착성 및 적층 구성요소 및 PEN 및 PI에 대한 커버 코드 접착 특성에 대한 습기 흡수효과가 아래의 예 2 및 3에 설명되어 있다.

2. 대표적인 잉크 노출시 폴리에틸렌 나프타레이트(PEN) 대 폴리미드(PI)에 대한 금속의 접착 유지.

위의 예 1에서 지지 되듯이, PEN 및 기타 폴리에스터는 다수의 PI보다 대표적인 잉크에 대해 투과율이 약한 것으로 알려져 있다.

과도한 투과율은 가용성 회로 응용에서 금속 접착에 해로울 수 있다. 잉크가 농축 레벨에 따라 금속 대 폴리머 인터패이스에 확산 되자마자, 금속을 직접 침투하거나 금속 대 폴리머 본드를 약화시키고 깨뜨리거나(잉크 특성 및 쇼팅 및 기타 파고 메카니즘에 관한 위의 배경 분야에서 설명했듯이) 수지상 결정 성장을 야기할 수 있다. 따라서, 투과율이 낮은 기판 재료를 이용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 사간에 걸쳐 높은 접착 보유력을 갖기 때문이다. 그러나, 낮은 농도에서라도, 잉크가 기판을 통해 확산 한 후, 접착할 때, 금속 대 기판 본드의 잉크 내성을 보강하는 것이 바람직하다.

따라서, 예 2의 목적은 1 운스 쿠퍼 두께(대부분 프린터 플렉스 설계에 이용)를 갖는 다른 형태의 PEN 및PI 플렉스 시험 회로 상에서 다른 잉크 및 다른 잉크 노출 시간에 대한 금속 대 기판 본드의 내성을 측정하는 것이다. PEN 및 PI 회로에 대한 금속 접착의 습기 흡수 특성(예 1에서 언급)의 효과가 또한 이 예에서 설명되어 있다.

두 개의 현대적인 회로 설계용 베어회로(bare circuit)는 두 개의 다른 방법을 이용하여 접착 보유를 측정하도록 제조된다. 제 1 방법에서, 1/4 인치(6,35mm)의 폭이 넓은 쿠퍼 트레이스가 PEN과 PI적층으로 부터 패턴되고, 기판으로부터 트레이스의 90도 필 강도가 잉크 노풀 시간의 계수로 직접 측정된다.

제 2 방법에서, 작은 폭(75-100마이크폰) 쿠퍼 트레이스가 같은 PEN 및 PI 적층으로부터 패턴 되고, 회로는 잉크 노출 시간의 계수로서 박리를 위해 검색된다.

제 1 방법은 베이스 필름 재료로부터 직접 금속의 접착(필 강도)보유력을 측정하는 장점이 있지만, 제 2 방법은 최종 제품이 50-100 마이크론의 최소 트래이스 폭 크기를 통상 갖기 때문에, 대표적인 제품 설계를 갖는 시험회로의 장점을 갖는다.

회로 설계에서, 회로 쿠퍼 온 폴리머(copper-on-polymer) "적층"으로부터 포토레지스트 마스킹 방법(접착, 노풀, 레지스트 마스크의 수용성 전개, 에칭 후 스트립핑)에서의 수용성 에칭에 의해 트레이스를 형성한다. "적층"이라는 용어는 적층 또는 스퍼터링/도금 동작을 이용한 쿠퍼 용착인 접착성을 기반으로 하는 재료와 접착성이 없는 재료 모두를 포함한다. 상이한 회로 및 재료 형태로 만들어진 샘플은 최초 접착을 위해 시험 된 필이다. 효과적인 샘플이 60℃, 예 1에서 잉크 노출에 관한 파괴를 촉진시키는데 이용되는 동일한 표준 온도의 오븐에서 대표적인 잉크(예 1에서 이용하는 것과 같은 잉크가 다른 pH값을 갖는다)로 채워 진 유리병에 위치된다. 샘플이 최대 1000시간 동안 거의 주 단위 간격으로 유리병으로부터 제거되어 시간이 경과 함에 따라 접촉 보유를 위해 시험 된다.

1/4 인치 트래이스 회로의 경우, 필 힘 대 시간이 PEN 또는 PI 측면이 저만 휠(German wheel) 아래로 부착된 기판을 "Chatillon)" 필 시험 설비대 위에 장착된 100파운드 로드 셀로 측정되는 반면, (필 힘이 감지되기 전에 짧은 시간에 분리된) 금속 트레이스는 크로스바(crossbar)에 연결된 그립(grip)에 유지되고 2 in/min 크 로스 헤드속도(crosshead speed)로 개별적으로 당겨진다. 달리 지적은 하지 않았지만, 파손 형태는 쿠퍼 접착 인터패이스 또는 접착제를 기반으로 한 인터패이스의 접착, 파손 또는 접착제를 기반으로 하는 회로의 접착 또는 베이스 필름 층 어느 하나이상의 접착 파손 또는 접착성이 약한 회로의 타이 층(tie layer) 또는 베이스 필름 층 중 어느 하나에서의 접착 파손이다(예를 들어, 본드 접착제에서). 베이스 재료와 저만 휠 사이의 파손 형태가 관찰되는데, 이러한 파손 형태는 상술한 파손 보다 매우 낮은 필 시험 값을 나타내어 이 파손형태가 진정한 재료를 기반으로 하는 필 강도를 나태지 않기 때문에 수용되지 않으므로, 이 분석에 포함되지 않는다.

파인 라인 회로(fine-lined circuit)의 경우, 회로 재료 세트 당 3개의 샘플이 이용되고, 이들 샘플은 추가적인 잉크노출과 재검을 위해 잉크에 다시 위치하는데, 이는 비 파괴 시험이다. 트레이스(또는 예 3에서 커버-코팅된 회로에 대한 커버 코트)가 검사중 폴리머 기판으로부터 완전히 박리될 때, 파인 라인 회로가 파괴된 것으로 간주 된다.

모든 경우에, 샘플은 잉크로부터 제거되고 검사 또는 필 시험 전에 약 20deg C에서 이온화물로 세정 된다. 필 시험, 즉 파괴 시험인 경우, 샘플은 잉크 노출 상대의 각각의 주 동안 이용되고 파괴 형태가 시험 후 필 샘플에 대헤 검증된다.

도 5는 1/4인치 폭의 회로 트레이스에 적용된 PEN 및 PI이 샘플에 대한 0-8주에서 60 C에서 고 pH(>8) 잉크에 유지되는 백분율 필 강도의 결과를 도시한 막대 그래프이다.

도 6은 1/4 인치 폭의 회로 트레이스에 적용된 PEN 및 PI의 샘플에 대한 0-8 주에서 60C에서 중/저 pH(<7)로 유지된 백분율 필 강도의 결과를 도시한 막대 그래프이다.

도 5에서, 접착 유지력이 PEN-1 적층을 제외하고 0주 필 강도에 대해 형성되어 있고, 이 경우에, 0-6주에 대한 값은 100%포인트를 형성하기 위해 평균 되었다.

도 6에서는 미싱 값(missing value)이 있다. 샘플은 주단위로 미싱된 간격에서 택해지지만, 양호한 측정이 야기되지 않는다.

상술했듯이, 양 동면에서 100% 이상의 분석에 관계하는 자료는 시험 공정 및 시스템에서 잡음으로 되는 경향이 있다.

1/4 인치 폭 트레이스(도 5 및 6)의 접착은 좁은 트레이스(도 5 및 도 6참조)의 접착보다 덜 민감하다. 1/4 인치 트레이스를 갖는 회로의 경우, 접착제가 없는 PI회로와 접착성의 PEN 회로는 80-100%(파괴 필 기술의 고유 잡음으로 간주 됨)만 변하는 6 주 후 필 유지를 갖는 필 강도(도 5 및 도 6 참조)의 동일한 비율로 유지된다.

그러나, 상세한 트레이스를 갖는 회로의 경우, PI 회로의 파괴 시간은 고 pH이크에 노출로 PEN 회로의 파괴 시간 보다 통상 짧다(8주 이상 대 1 및 2 주).

요약하면, 이 결과에 의하면, 많은 여러 PEN 을 토대로 한 회로는 장시간의 잉크 노출 상태는 다른 PEN 필름 원료 원 및 또는 제조자, 다른 PEN 적층 제조자, 개량된 에폭시 및 폴리에스터-에폭시 브랜드를 포함하지만, 이들로 제한 않는 다른 접착제 공식화, 적층의 접착 부에 대한 염료 및 플레임(flame) 억제제의 포함 또는 불포함을 포함한다.

더구나, 도 5 및 도 6의 비교에 의하면, pH는 베이스 재료가 다른 요인에 관계 없이, PEN 재료를 포함하는 회로 트레이스에 거의 영향을 주지 않아 프린트 헤드 플렉스 회로에 이용하는데 바람직하다.

표 5 및 6은 각각의 형태의 필름의 3개의 샘플을 시험한 결과를 나타낸다.

100%로부터 파괴의 백분율은 파괴된 3개의 샘플의 백분율에 영향을 준다. 3개의 파괴 백분율(33, 67, 및 100%) 중 하나가 발생할 때, 주 단위의 파괴시간이 제공된다.

표 5 및 6에서 알 수 있듯이, PEN은 시험 된 pH범위를 따라 약간의 변화를 나타내고 고 및 저 pH의 잉크와의 응용이 일관성 있게 양호하게 수행된다.

PEN 변경이 PI 보다 양호하지 않지만, 일관 되게 수행되지만, 저 pH 잉크 노출에서 PI와 PEN의 성능 사이의 천이가 그다지 크지 않다.

고 pH 잉크에 노출될 때, PEN은 PEN 변경에 대해 PI보다 양호하게 수행된다.

표 5. 50 deg C에서 고 pH(pH>8)에서의 베이스 회로의 생존

표 6. 60 deg에서 중/저 pH(7이하 또는 7과 같은 pH))에서의 베아 회로의 생존

도 5 및 도 6과 표 5 및 표 6의 재료 원이 아래에 제공되어 있다. PI 1은 접착성제가 없는 PI이고, 특히, 미국 데라웨어 웰밍톤의 컴파니 및 이 아이 튜폰 데 네머어스로부터 상업상 이용가능한 Kapton-E 필름이다. 이 필름은 크롬으로 스퍼터링된 타이 층에 걸쳐 스퍼터링된 쿠퍼를 포함하여 미국특허 제 4,863,803호에 따라 35 마이크론 두께까지 전기도금 했다.

PEN-1은 염료 및 플레임 지연제를 모두를 가진 폴리에스터-에폭시 접착제로, 이 접착제 위에, 물택 플렉스블 서키트 잉크, 쉴데시 테크노리지컬 머티리얼 디비젼( 노쓰필드, 미네소타)는 0.7 미리의 두꺼운 A477 접착제 (소위 "폴리에스터-에 폭시-1"이라고 함)을 갖는 lozCu포일을 1 미리 두꺼운 PEN 필름을 적층 했다.

PEN-2는 염료는 가지지만, 플레임 지연제가 없는 폴리에스터-에폭시 접착제를 포함하며, 이 접착제위에, 물택 플렉시블 회로, 잉크, 쉴다힐 테크노리지컬 머티리얼 디비젼(노쓰 필드 미네소타)은 0.7미리 두께의 A523 접착제를 갖는 lozCuz 코일을 1 미리 두께의 필름 막을 적층 했다.

폴리에스터-에폭시 브랜드 접착제는 ("폴리에스터-에폭시-2")로, 표에서 확인된 것 위보다 다른 수식화이다.

PEN-3는 염료는 없지만 플레임 지연제를 갖는 폴리에스터-에폭시 접착제를 포함하며, 이 접착제 위해, 물택 플랙시블 서키트 잉크. 쉴다휠 테크놀리지 머티리얼 디비젼(노쓰 필름 미네소타)은 0.7 미리 두께 A 478을 갖는 lozCu 포일을 1 미리 두께 PEN 필름( 소위, G1910)을 적층 했다.

폴리에스터-에폭시 브랜드 접착제는 위의 다른 쉬다힐에 협체된 어느 것보다 상이한 수식화이다. (따라서 "폴리에스터-에폭시-3"으로 표에서 확인된다).

PEN-4는 염료와 플레임 지연제가 없는 폴리에스터-에폭시 접착제를 포함한다.

물택 플렉시블 서키트 잉크 쉬다흴 테크노리지컬 머티리얼 디비젼(노쓰 필드 미네소타)는 A0.7 미리 두께의 A523 접착제를 갖는 lozCu 코일을 1 미리 두께의 PEN 필름에 적층 했다.

폴리에스터-에포기 브랜드 접착제는 어느 다른 접착제 보다 상이한 수식화이다(따라서 "폴리에스터-에폭시-2"로 표에서 확인된다).

PEN-5는 위에 등록된 쉴다휠 적층보다 다른 화학적 성질을 갖는 개량된 에폭시 접착제를 포함했다. 염료는 없지만, 플레이 지연제가 적층에 첨가되었다. 이것은( 영국 베크시레, 지티에쓰 플렉시블 엘티디로부터 얻을 수 있는) GTS5670이1 미리 두께 접착제를 갖는 lozCu 코일을 적층한 것과 같은 적층이다.

이들 두 개의 적층 제조자가 동일할지라도, 접착제 및 Cu 코일의 상한 모양과 특성은 물택 플렉시블 서키트 잉크 쉬다휠 테크놀리지 머티리얼 디비젼 및 지 티 에쓰 플렉시블 머티리얼 엘 티 디에 의해 제조된 적층과 다른 원료 제료 원을 나타낸다.

타이완 카오쌍 소재의 엔티 디 타이 플렉스블 사이언티픽 컴파니로부터 얻을 수 있는 PEN 6은 물택 플렉시블 서키트 잉크 쉴다힐 테크니컬 머티리얼 디비젼에 의해 만들어진 PEN 베이스 필름과 같은 형상을 하지만, (이마치 시티 프리펙쳐 저펜으로부터 얻을 수 있는) 다른 쿠퍼 포일 및 다른 에폭시 화학 성질(지 띠 에쓰 플렉시블 머티리얼 엘티 디 에 의해 제조된 적층에 포함된 개량된 에폭시보다 다른 형상과 특성을 갖는 개량된 에폭시)를 갖는 Teonex PEN 필름(미국 버지니아 홉힐 소재의 듀폰 테이진 필름유에쓰 리미티트 파트너샵으로 부터 얻을 수 있는 Dufont-Teijin Film)Teonex Q 3(등록상표)를 이용한다.

베어 PEN 회로(베어 회로는 환경에 노출된 금속 트레이스를 갖고 커버 층 또는 커버 코트로 코트로 노출되지 않는다)의 우수한 접착성이 약한 회로보다 접착제를 기반으로 하는 재료 사이의 물리적 화학적 본딩 차이로 인해 큰 잠재적인 접착 보유력이 적어도 부분적으로 공헌한다.

접착성을 기반으로 한 시스템의 경우, 접착 보유 힘은 잉크 성분의 침입을 억제하도록 접착제와 인터패이스의 능력에 의존할 것이다. 베이스 기판 재료를 통해 흡수되는 습기를 포함하는 어떤 잉크 성분은 접착제를 잠재적으로 침입한다.

중요한 것으로, 접착제 또는 베이스 재료를 팽창하는 흡수된 습기 또는 잉크 용매의 어느 부분으로 인해 접착성 기판 또는 접착성 금속 인터패이스 모두 또는 그 중 하나가 약화 될 수 있어서, 적층 된 금속 기판에서 스트레스가 발생한다.

계면 본드 또는 접착제의 내부 벌크(bulk)구조에서의 본드는 잉크 성분에 의한 침입에 민감할 수 있다. 이러한 이유 때문에, 상이한 베이스 재료와 관련하여 이용되는 다른 접착 시스템은 다른 시스템에 비해 양호한 신뢰성을 갖 을 것이다.

접착제에 대한 쿠퍼 코일 접착은 Zn-Cr과 같은 표면 인터패이스 처리 및 쿠퍼 거칠기에 영향을 받을 수 있다.

본딩 및 Zn-Cr 코팅에 대한 큰 표면적은 쿠퍼 갈바니(galvanic)로 인해 향상되기 때문에, 큰 쿠퍼 거칠기 또는 "토쓰(tooth)"가 부드러운 쿠퍼 보다 더 신뢰 될 것이라 기대된다.

시험 된 접착성을 기반으로 하는 PEN 회로의 모두는 접착제, 바리아 및 안정화 처리를 갖는 원료에 쿠퍼 코일을 갖기 때문에, 본 발명에서 바람직하다.

그러나, 다른 현재 또는 미래에 개발되는 접착제, 바리아 및 안정화 처리가 또한 고려될 수 있다.

시험에서 긴 생존 때문에, 개량된 에폭시 및 폴리에스터 에폭시 브랜드 화학 성질을 갖는 접착제는 충분한 역할을 하는 것으로 기대된다.

접착제를 기반으로 하는 시스템과는 달리, 접착력이 약한 재료를 Cu-타이 코트 기판 적층을 갖는다.

접착제가 없는 재료는 쿠퍼-타이 코트(크롬, 모델링) 결합이 갈비니 부식(예를 들어 크롬이 쿠퍼 보다 더 불활성)에 민감하기 때문에 접착 보유력이 좋은 것으로 기대되지만, 잉크 제트 응용에서는 충분한 것으로 기대된다.

3. 폴리미드(PI)와 폴리에틸렌 나프타레이트 (PEN) 베이스 재료로된 커버 코 트된 회로 비교

예 2에서 설명한 프린터 플레스 제품 설계의 대표적인 금속 트레이스를 갖는 파인 라인 베어 회로(fine-lined bare circuit)는 두 개의 대표적인 커버 코트로 코트된 커버이고, 예 1 및 예 2에서처럼, 1000시간 동안 60deg C의 동일한 가수 잉크 환경에 노출된다.

상이한 재료 형태, 절차 및 파괴 기준(커버 코드의 박리를 포함)이 예 2에 설명되어 있다.

커버 코트 재료, 처리 상태 및 잉크 성능 요약이 표 7-9에 등록되어 있다.

또한, 표 7-9는 3개의 샘플에 대한 파괴의 3개의 백분율 중 하나의 파괴가 시험된 주(week) 단위의 파괴 시간을 나타낸다.

알 수 있듯이, PEN 필름 베이스 회로는 PI 필름을 토대한 회로 많 큼 수명이 상당히 지속 되고, 대부분의 경우 그보다 더 길다.

고 pH 잉크의 경우, 에폭시 아크릴 수지 재료#1로 코팅된 커버인 모든 5PEN 재료로 만들어진 최초에는 유사하게 코팅된 PI를 기반으로 하는 회로 커버보다 수 명이 더 길며(표 7 참조), 에폭시 수지를 기반으로 하는 재료 #2로 코팅된 커버인 5PEN 재료 중 4로 만들어진 회로는 유사하게 코팅된 PIrlqksdmfh 하는 회로 보다 수명이 더 길었다(표8 참조).

중/저pH 잉크의 경우, 모든 PEN 및 PI 회로는 파괴 없이 시료의 7주간을 수명을 유지했다.

표7. 60deg C-커버 코트 1에서 고 pH(pH>8) 잉크에서의 커버 코팅된 회로의 생존

표8. 60 deg C-커버 코트 2에서 고 pH(pH>8) 잉크에서의 커버-코팅된 회로 생존

표 9. 60 deg C-커버코트 1 또는 커버 코트 2 중에서 중/저 pH(pH<7)에서의 커버 코팅된 회로 생존

커버 코트 1 또는 커버 코트 2

커버 코드 1은 에폭시-아크릴 수지 화학적 성질을 기반으로 하고 공급자 표준 공개 권고(미국 네바다 카손 시티의 타요 아메리카 잉크)에 따라 스크린 프린트되어 경화된 TF200FR2이다.

커버 코트 2는 커버 코트를 기반으로 하고 공급자의 표준 공지 권고(일본 토오쿄의 니폰 폴리택)에 따라 스크린 프린트되고 경화된 NPR-5 에폭시-아크릴 수지를 토대로 한 커버 코트이다.

위의 표 7-9의 결과에 의하면, PEN은 응용재료의 양호한 선택이다. 이용되는 PEN 형태에 무관하게 양호하다. PEN 은 PI 만큼 향호하고, 대부분의 경우에 PEN은 이 응용에서 PI 보다 양호하다.

4. 모든 요구되는 특징적 잉크 제트 프린트 플렉스 회로 설계 구성으로 제조될 PEN 회로의 능력

파인 라인 회로 외에, 특징, 즉 프린터 카트리지 회로 설계의 모든 특징을 갖는 예 2, 3 및 5 , ML1 및 2ML PEN 회로의 잉크 성능을 평가하기 위해 이용되는 커버 코팅된 시험회로가 여러 PEN 염기 필름 적층 재료(PEN1-PEN6)를 사용하여 성공적으로 제조되었다.

1 ML 제조 방법은 예 2에서 설명한 같은 방식으로 성취되는 부의 포토레지스트를 사용하여 쿠퍼의 서브트랙트 에칭(subtractive eatching)을 포함했다. 단말 접속을 위해 후 측 금속 구성에 엑세스 하고 스판 도체 구성(spanning conductor feature)를 만들도록 PEN 및 접착제의 패턴 제거가 레이저 절삭에 의해 해해진다. 레이저 잔류물의 클리닝은 산소 또는 산소/CF4 플라즈마, 화학적 및/또는 잔해질(케소우드와 애노드)클리닝의 결합에 의해 성취된다. 모두 쿠퍼는 전기 분해금으로 도금하는 것이 바람직하다. 커버 코트는 스크린 프린팅 공정에 의해 바람직하게 적층되지만, 포토이미지러블 커버 코트(photoimagaable cover coat)가 성공적으로 적용된다.

정면-측면 금속 회로 구성에 대한 후측 엑세스가 요구될 때, 다음 레이저 절삭(성공적으로 이용되는 UV 및 CO2형) 기타 방법이 후 도금 (전해질 금속)을 위해 충분히 금속을 세정하도록 결합하여 이용될 수 있다.

프론트-사이드 금속 회로 구성에 대한 후측 엑세스가 다음 레이저 절삭(성공적으로 이용되는 UV 및 CO2)형)이 요구될 때, 다음 방법을 후 도금(전해질 금)을 위해 금속을 충분하게 세정하도록 이용될 수 있다. 이 방법은 플라즈마(O2 및 O2/CF4 방법), 황산을 토대로 하는 마미크로 택 배쓰(sulfuric-acid based microtech bath)(예를 들어, 퍼술패이트(persulfat), 퍼옥시 숲퍼릭(peroxy-sulfuric) 및 전해질 클리닝(예를 들어ㅡ 소듐(sodium 및 포타슘 하이드로시데(potassium hydroxide)를 토대로 한 클리너)의 결합이다.

2개의 금속(2ML) 접착성을 기반으로 한 PEN 회로는 금속 층과 절연 구조를 패터링하기 위해 상술한 1ML 공정 단계와 결합하여 측벽 회로 층 엑세스에 대한 전면측의 30-50 마이크론 직경 비아를 레이저 드릴링함으로써 만들어진다.

접착제가 없는 PEN 자체는 접착성이 약한 PEN 회로 구조에 이용하기 위해 비아, 측벽 엑세스 패드 스판닝 도체 구조를 형성하도록 절삭 또는 에칭된다.

화학적 에치 속도는 상이한 염기 용매(NaOH 및 KOH)의 여러 모노 애탄놀 아민 용매 농도에 대한 가열 노출 후, 중량 손실을 측정함으로써 12 마이크론/분 만큼 높게 되도록 50 및 78마이크론 두께 PEN 필름에 의해 결정된다.

언지핑 메카니즘(unzipping mechanism) (즉 폴리머의 화학적 결함을 파괴하는 메커니즘)이 PEN과 PN이 다르지만, 상술했듯이, KOH 와 NaOH가 이 현대의 마스킹 접근 방법으로 PI 플렉스 회로의 수용가능한 측벽 프로화일을 갖는 화학적 에칭(유사한 에치 속도에서 등방성 에치)PI 패턴이기 때문에, 상술했듯이 공정의 금속 마스킹을 이용하는 것은 수용가능한 PEN 측벽 프로화일을 생성한다는 것을 발견했다.

약 1bs/in 접착 값을 갖는 다일렉트 PEN 금속화(스퍼터링되고 전기 분해 도 금된) 된 접착제가 없는 PEN 재료(참고, PEN1-PEN4 적층 설명)에 의해 제공된 접착제를 기반으로 한 적층에 대한 옵션으로 미국 미네소타 노쓰 필드 소재의 쉴다 흴 테크놀리지 마티리얼 디비젼, 물택 플렉시블 서키트 잉크로부터 상업상 이용가능하다. 또한, 작은 금속화 프레스로 발생하기 때문에 오린 코오퍼레이션 브레스 디비젼(미국 일리노지즈 이스트 알톤 소재)상업상 이용가능한 쿠퍼 포일에 대한 PEN의 적층에 의한 아일렉트 PEN 금속 화는 유사한 레벨의 접착력을 제공한다.

5. THB 및바이어스된 전자 침투 시험

확장된 제품 수명에 걸쳐 발생하는 큰 전자 침투 파괴 가능성을 시험하기 위해 제표 대표 최소, 75마이로미터(공칭) 트레이스 폭과 스페이스를 갖는 회로 샘플은 (이 트레이스는 서로 평행하게 지향) 상이한 베이스 가요성 필름, 약 접착성이 약한 그리고 접착성을 기반으로 한 상이한 접착형 기구대(예 2에 설명한 것과 유사)위에서 제조되어 가속 시험 환경에서 시험하였다.

회로는 예 3에서 설명한 대응 공정과 동일한 두개의 재료로 피복된 커버이다. 모든 기타 트레이스가 일측을 따라 큰(5mm 제곱) 단자 패드에 함께 접속되어 있고 인접한 모든 다른 세트의 트레이스가 타 측을 따라 서로 전기적으로 연결되고, 또 다른 큰 단자 패드에 연결되어 있다. 두 개의 패드가 외부 DC전원에 연결된 와이어에 접속되어 인접한 트레이스를 교호적으로 바이어스하는 반면, 회로가 두 개의 개별 공정: 다시 말해, 표준 가속 온도 습도 바이어스(THB) 스트레스 환경과 바이어스 잉크 환경에 노출된다. 참고로, 일본 특허(특허 저널(A) 코카이 출원 제 헤이 10[1998]-158582))는 시험 결과가 바이어스된 잉크 침입 시험의 생존 시간에 상관하고(THB 시험과 유사하지만) 850/85%RH 대신, 액체 잉크의 침입이 시용 된다: 5-19.25 볼트 범위, 144-162 시간 시험기간 범위, 여기서 회로 코팅 재료 당 2개의 샘플이 평가된다). 접착성이 약한 PI 회로 상에서 다른 커버 코트 재료를 시험하기 위해 사용되는 500-1000시간 동안의 유사한 THB 시험을 설명한다.

이 연구와는 달리, THB JEDEC(85%/RH/10볼트/1000시간, 참조 EIA/JESD 표준 시험 방법 A-101-B "정상 상태 온도 습기 바이어스 수명 시험" 1997년 4월, 적층 재료 형 당 5개의 회로가 평가되었다) 및 바이어스된 잉크 침입(60deg C/326시간/5볼트의 상태, 적층 재료형 당 2개 회로가 평가된다)은 수명시간에 걸쳐 가속된 제품의 잉크의 환경 노출에 가깝게 하는데 이용된다.

상이한 회로 자료 형태를 갖는 수집된 결과는 응용에 근접한 환경에서의 전기 성능에 관한 재료 간의 상대비료를 허락하여(회로는 습기가 아니라, 액체 잉크에 노출된다) THB 시험이 제공하는 재료 간의 상대 비교를 고려했다.

THB 건조 상태(바이어스/환경 노출시간이 완료된 후, 후 스트레스 저항을 판독하기 직전)은 공기에서 48시간(A-101-B 시험 방법 설명)이지만, 바이어스된 잉크 칩입 건조 상태는 105deg C에서 3시간 이어서 탈출한 흡수된 액체 잉크 이용 및 비 이온 휘발성(물 및 기타 휘발성 잉크 성분) 기회만큼 제공된다.

잉크의 바이어스 시험을 수행하는 것은 컴퓨터 및 기타 전기 제품의 진정 회로가 시간적으로만 가속되느 바이어스(1.8볼 트 이상)와 온도-습기(예들 들어, deg C 85% 상대 습도)를 갖는 CAF 성장(흔히, 수지상 형성이라고 함)을 감지하기 위해 표준 시험 방법을 바이어스하는 것으로 했다. 수지상 인접 트레이스를 콤 디자 인(comb design)의 어떤 점에서 연결하도록 형성되지 않는 한, THB 시험에서, 건조 기간( 약 48시간)은 회로를 최초 정상 상태 환경으로 역으로 복귀하도록 한다.

베이스 기판 및 커버 코트 재료에 고유한 절연 저항은 가속된 THB 시험 환경에 대한 습기에 따라 감소하여 건조기간은 후 스트레스 저항 판독을 위해 회로를 동일한 정상 상태환경 조건으로 복귀시켜서 초기 저항값과 최종 저항값 사이의 최선의 비교를 제공한다.

인접 도체 영역에 흡수된 잉크의 모든 구성 성분(바이어스된 잉크 침입 시험에 반대지만, 고유한)는 예를 들어, 비휘발성이 낮지만, 건조절차에 의해 효과적으로 제거되지 않는다. 이들 구성 성분은 후 건조 절연 저항을 낮추는데 기여한다.

건조 상태 절차는 회로를 시험 전에 액체 잉크에 흡수하기 전에 경험한 정상 상태 환경의 건조로 복귀시키지만, 샘플이 처음에 가능했던 같은 상태f의 스트레스된 샘플의 복귀와, 후 건조 및 전 스트레스 절연 저항값은 엄격하게 행해지지 않는다.

THB 및 바이어스된 이크 침입 시험에 있어서, 약 10E13 옴에 에 정확하고 이 옴에 민감한 전기 저항계가 60초 동안 일정 바이어스의 50 볼트에서 회로의 초기 및 후 건조 절연 저항값을 측정하는데 이용되었다.

바이어스된 잉크 침입과 THB 시험을 위한 파괴기준은 다음과 같이 설정된다.

개별 콤 회로가 초기 저항(낮은 옴이 쇼트 또는 금속 브리지를 나타낼 수 있다)보다 매우 낮은 후 스트레스에 노출되면, 이들 회로는 양 시험에서 파괴되지만, 회로가 (1) 바이어스된 이크 침입 시험에 대해 10E64 또는 10E6 옴 이상의 높은 후 스트레스 저항값에 존재하거나, (2) THB 시험의 경우 전 스트레스 판독보다 낮은, 높은 또는 1 크기 내의 유사한 저항에 존재하면, 회로는 성공적으로 시험을 통과한다.

THB 시험의 경우, 모든 재료 형태로 만들어진 모든 회로가 통가 했는데, 통과 이유는 이미 높은 (10E9 옴 이상)초기 저항(표 10 및 11 참조)의 크기보다 결코 낮지 않고 대부분 최초 저항보다 높다.

상이한 접착 화학 성질(3개의 다른 폴리에스터-에폭시 브랜드 및 2개의 다른 개량된 에폭시)를 갖으며, 염료 또는 플레임 지연제를 포함하거나 포함하지 않는 ( 잠재적으로, 2PEN 베이스 필름 원 및 3개 층 제조자 만큼의) 많은 제조자에 의해 제조된 모든 PEN 회로는 대표적인 커버 코트(#1 또는 #2)가 이동되는 지에 관계 없이 접착성이 약한 PI 회로는 물론 동등하게 행해진다.

표 10. 커버 코트 1을 갖는 PI 및 PEN을 기반으로 한 회로에 대한 THB 결과

표 11. 커버코트를 갖는 PI 및 PEN 을 기반으로 한 회로에 대한 THB 결과

바이어스된 잉크 침입시험의 경우, 모든 재료 형태로 만들어진 회로는 통과했다(참조. 커버 코트 1을 갖는 회로에 대한 표 2 및 커버 코트 2를 갖는 회로 대한 표 13). 이러한 이유는 후 스트레스 저항 기준이 만족 되었고 전기 쇼트 또는 금속이 후 스트레스 광학 마이크로스코프 검사 동안 발견되지 않았기 때문이다.

표 12. 커버 코트 1을 갖는 PI 및PEN 을 토대로 한 회로에 대한 바이어스된 잉크 침입 결과

표 13. 커버 코트 2를 갖는 PI 및 PEN을 토대로 한 회로에 대한 바이어스된 잉크 침입 결과

상기 자료는 입상 쇼트의 증거 없이 이 두 개의 바이어스 상태에서 여러 접착제 및 쿠퍼 오일 형태 접착성이 약한 PI를 기반으로 한 회로를 갖는 많은 PEN 접착 시스템의 등가 성능의 시험을 나타낸다.

더구나, PI 보다 PEN의 낮은 PEN의 잉크 투과율과 습기 흡수가 PI로부터 PEN 회로가 우수한 것으로 믿어진다.

6. "거의 보이지 않는" 스플라이스 강도의 시험

열가소성 플리머 잴 플렉스 회로의 "거의 보이지 않는 " 스플라이스의 평가는 스플라이스의 두 개의 변이를 포함한다.

하나의 변위는 .040 인치까지 24mm를 따라 두개의 회로를 단대 단(end-to end)로 중첩하고 " 용접된" PEN 조인트를 형성하도록 중첩 영역에 열과 압력을 가하도록 구성하였다.

제 2 변위는 .04인치까지 24mm 폭을 따라 조인트에서 두개의 회로 사이의 열가소성 접착제의 스트립으로 두 개의 회로를 단대 단으로 중첩하도록 구성하였다.

다음, 열과 압력이 접착제를 역류하여 두 개의 회로를 함께 접착하기 위해 중첩 영역에 가해진다. 모든 경우에, 조인트는 "거의 보이지 않고" 그 부분의 기능 영역으로 연장하지 않는다.

접착제가 없고 접착제가 있는 스플라이스 조인트의 24mm 회로 장력 시험은 크로스바에 앵커 된 그립에 유지된 기판 부착 PEN 회를 가는 "Chatillon 필 시험대에 설치된 10kg 하중 셀로 측정하였다.

28 접착성이 약한 샘플이 시험되었고 46 접착제 샘플이 시험 되었다.

개별 회로는 조인트가 파괴될 때까지 2in/min 크로스헤드 속도로 끌어당겼다. 기록된 값은 인치 당 힘의 파운드에서 파괴점에서 성취된 힘의 최대 파운드이다. 시험 된 여러 샘플의 경우 (평균 최대힘(16f/in)은 접착성이 약한 샘플에 대해 서는 0.22이었고, 부가된 접착제를 갖는 샘플의 경우에는 14.1178이었다.

시험 된 샘플은 열가소성 폴리머가 상술했듯이, 스플리이스될 수 있다는 것을 알 수 있듯이, 스플라이싱을 위해 적절한 열가소성 폴리머로 PEN 베이스 층을 포함했다.

"거의 보이지 않는" 스플라이스의 변위는 회로제조에서 제조 가능한 레벨로 수행했다. 여기서, 이 레벨은 인치당 2 파운드를 통상 초과하지 않았다.

시험 되었듯이, "거의 보이지 않는 스플라이스"는 재료의 .40인치 넓은 스트립을 점유했다.

이 좁은 스트립에 의해 스플라이스는 인접 부분사이에 낭비 영역이 형성되고 기타 슬라이스 방법에 비교하여 100% 부분 수득율(part yield)이 허여되었다. 그런 대, 이 기타 스플라이스 방법은 압력 감지 테이프를 이용한 부트 조인트(butt joint)가 있는데, 이 부트 조인트는 통상적으로 큰 영역을 커버할 수 있고 씰 제어 회로 영역에 연장하여 다른 결함이 발견되지 않아도 그 부분을 고철 부분으로 만든다. 접착제가 없는 스플라이스는 스플라이스를 만들기 위해 어떠한 부가적인 재료를 요구하지 않는다는 장점을 지니므로, 부가적인 재료는 베이스 PEN 재료처럼, 회로 제조 공정과 양립하지 않는다. 열가소성 접착제 스플라이스는 강력한 조인트를 제공하고 큰 힘을 요구하는 응용에 이용된다.

Claims (29)

1. 잉크 제트 프린트 용 플렉스 회로에 있어서,

   상기 플렉스 회로는 기판의 제 1 측의 적어도 일부를 따라 접착된 다수의 금속도체를 지지하는 폴리에스터 재료 층을 포함하는 가요성 기판을 구비하며, 폴리스터 재료는 폴리이미드 재료보다 잉크 투과율과 습기 흡수가 낮은 잉크 환경에 이용하기에 적절한 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로.
2. 제 1항에 있어서,

   기판의 폴리에스터 재료는 PEN을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로.
3. 제 2항에 있어서,

   하나 이상의 도체에 대한 엑세스를 제공하기 위해 PEN 층을 통해 제공된 하나 이상의 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로.
4. 제 3항에 있어서,

   다수의 금속 도체를 갖는 PEN 기판 층의 제 1 측에 부착된 금속 엑세스 패드 를 더 포함하며, 이 금속 엑세스 패드는 PEN 기판 층을 통해 패턴 된 구멍을 통해 PEN 기판 층의 제 2 측으로부터 엑세스 가능하고, 또한 하나 이상의 금속 도체가 PEN 기판 층을 통해 다른 구멍을 경유하여 PEN 기판 층의 제 2 측으로부터 엑세스 가능한 것을 특징으로 하는 플렉스 회로.
5. 제 3항에 있어서,

   PEN 기판 층의 제 2 측의 적어도 일부를 따라 부착되어, PEN 기판 층을 통해 연장한 금속 비아를 통해 PEN 기판 층의 제 1 측 상의 하나 이상의 금속 도체에 전기적으로 연결된 하나 이상의 금속 도체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로.
6. 제 2항, 제 4항 또는 제 5항 중 어느 하나에 있어서,

   PEN 기판 층과 하나 이상의 금속 도체를 함께 부착하기 위해 이 PEN 기판 층과 하나 이상의 금속 도체 사이에 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로.
7. 제 2항, 제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   하나 이상의 금속 도체는 접착층 없이 PEN 기판 층에 접착되는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로.
8. 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법에 있어서,

   폴리에스터 재료 층을 포함하는 가요성 기판을 제공하는 단계와;

   다수의 금속 도체를 기판의 하나의 면에 접착하는 단계를 구비하며,

   상기 폴리에스터 재료는 폴리미드 재료보다 투과율과 습기 흡수가 낮은 잉크 환경에 이용하는데 적절한 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법.
9. 기판의 폴리에스터 재료는 PEN을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 회로 제조 방법.
10. 제 8항에 있어서,

    하나 이상의 도체에 대한 엑세스를 제공하기 위해 PEN 층을 통해 하나 이상의 구멍을 패터링 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법.
11. 제 10항에 있어서,

    금속 엑세스 패드를 다수의 금속 도체와 함께 PEN 기판 층의 제 1 측에 부착하는 단계를 더 포함하며, 이 금속 엑세스 패드는 PEN 기판 층을 통해 패턴된 제 1 구멍을 통해 PEN 기판 층의 제 2 측으로부터 엑세스 가능하며,

    또한, 하나 이상의 금속 도체가 제 2 구멍을 경유하여 PEN 기판 층의 제 2 측으로부터 엑세스 가능하도록 PEN 기판 층을 통해 제 2 구멍을 패턴 하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법.
12. 제 10항에 있어서,

    PEN 기판 층의 제 2 측의 적어도 일부를 따라 하나 이상의 금속 도체를 부착하여, PEN 기판 층의 제 1 측 상의 하나 이상의 금속 도체를 전기적으로 연결하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법.
13. 제 10에 있어서,

    PEN 기판 층과 접착층의 적층을 제공하는 단계와, 이 적층을 통해 하나 이상의 엑세스 구멍을 제공하도록 이 적층을 패터링 하는 단계와, 접착층을 경유하여 금속 층을 PEN 기판에 접착하는 단계와, 그리고 다수의 금속 도체를 만들기 위해 금속층을 패터링 하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법.
14. 제 9항, 제 11항 또는 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

    PEN 기판 층과 하나 이상의 금속 도체를 함께 접착하기 위해 이 PEN 기판 층과 하나 이상의 금속 도체 사이에 접착층을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법.
15. 제 9항, 제 11항 또는 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

    하나 이상의 금속 도체는 접착층 없이 PEN 기판 층에 접착된 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린트용 플렉스 회로 제조 방법.
16. IC에 전기적으로 연결된 플렉스 회로와,

    프린터 및 잉크 카트리지를 포함하는 잉크 제트 프린터용 프린트 헤드에 있어서,

    플렉스 회로는 기판의 적어도 일부를 따라 부착된 다수의 금속 도체를 지지하는 폴리에스터 재료 층을 포함하는 가용성 기판을 구비하며, 이 폴리에스터 재료 는 폴리이미드 재료보다 투과율과 습기 흡수가 낮은 환경에 이용하기에 적합한 재료를 구비한 것을 특징으로 하는 프린트 헤드.
17. 제 16항에 있어서,

    기판의 폴리에스터 재료는 PEN을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트 헤드.
18. 제 17항에 있어서,

    하나 이상의 도체에 대한 엑세스를 제공하기 위해 PEN 층을 통해 제공된 하나 이상의 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트 헤드.
19. 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법에 있어서,

    연결되지 않은 다수의 플렉스 회로를 제공하는 단계와,

    각각의 연결되지 않은 플렉스 회로는 열가소성 폴리머 재료 층을 포함하는 가요성 기판을 갖으며, 이 열가소성 폴리머 재료는 폴리이미드 재료보다 잉크 투과율과 습기 흡수가 낮은 잉크 환경에서 이용하기 적합하며;

    제 1 및 제 2 플렉스 회로를 함께 중첩시키므로써 제 1 플렉스 회로를 제 2 플렉스 회로에 대해 슬라이싱하는 단계와;

    제 1 및 제 2 플렉스 회로를 직렬로 열적으로 본드하기에 충분한 열과 압력을 가하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법.
20. 제 19항에 있어서,

    기판의 열가소성 폴리머 재료는 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법.
21. 제 19항에 있어서,

    기판의 열가소성 폴리머 재료는 PEN을 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법.
22. 제 19항에 있어서,

    제 1 플렉스 회로와 제 2 플렉스 회로를 함께 열적으로 본드 하기 위해 제 1 플렉스 회로와 제 2 플렉스 회로 사이의 중첩 부분에 접착제를 포함하는 스트립을 끼우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법.
23. 제 19항에 있어서,

    제1 플렉스 회로는 열가소성 폴리머 재료 기판을 갖는 하나 이상의 부가적인 플렉스 회로와 공통으로 결합 되어 있는 것을 특징으로 하는 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법.
24. 제 23항에 있어서,

    기판의 열가소성 폴리머 재료는 폴리에스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법.
25. 제 23항에 있어서,

    기판의 열가소성 폴리머 재료는 PEN을 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법.
26. 다수의 플레스 회로를 직렬로 결합하는 방법에 있어서,

    연결되지 않은 다수의 플렉스 회로를 제공하는 단계와,

    이 플렉스 회로는 폴리머 재료 층을 포함하는 가요성 기판을 갖으며, 각각의 플렉스 회로는 기판의 일면에 부착된 금속 도체의 패턴을 더 포함하며;

    하나의 플렉스 회로의 금속 도체의 패턴 외 측의 가용성 기판의 에지 부분을 또 다른 플렉스 히로의 금속 도체의 패턴의 외측의 가요성 기판의 에지 부와 중첩시키는 단계와;

    제 1 플렉스 회로와 제 2 플렉스 회로 사이의 중첩된 영역 내에 열활성 접착제를 포함하는 스트립을 위치시키는 단계와;

    제 1 플렉스 회로와 제 2 플렉스 회로를 함께 직렬로 열적으로 본드하기에 충분한 열과 압력을 가하므로써 제 2 플렉스 회로에 대해 제 1 플렉스 회로를 슬라이싱하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 다수의 플레스 회로를 직렬로 결합하는 방법.
27. 제 26항에 있어서,

    폴리머 재료 층은 열가소성 폴리머를 포함하고, 슬라이싱하는 단계는 열 활성 접착제와 함께 가요성 층을 열적으로 본드 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 플레스 회로를 직렬로 결합하는 방법.
28. 제 28항에 있어서,

    폴리머 재료 층은 PEN을 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법.
29. 제 28항에 있어서,

    폴리머 재료층은 PEN을 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 플렉스 회로를 직렬로 결합하는 방법.

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