电连接部件及其制造方法 本发明涉及电连接部件，例如将插接板或电路板相互电气连接的连接部件，还涉及在例如扁平电缆和电路板等软性印刷插接板上或电路板上用于端子、电极互联的各向异性导电部件及其制造方法。
迄今为止，现有技术中将插接板相互电气连接的连接部件，例如一般具有所要求的机构/组件，用于机械的固定连接器与插接板并且维持用于建立该连接的与组件连接的板。带有这样的机械连接装置的常规连接部件，在结构上相当复杂，结果导致这样的缺点，即妨碍了实现最小化，并且不结实。在于1995年8月18日公开的日本专利说明书JP 7-220846中，通过粘结一个金属薄膜到一个绝缘弹性材料上和在该金属薄膜内激光加工通道制造连接部件，然后将其垂直于通道加工方向弯曲成U形，使弹性材料面向内部，为此要求采用激光在连接部件上逐一加工出每个通道，这使加工工艺变得麻烦和不方便。
另一方面，采用常规的制造软性印刷电路板(FPC)的工艺，例如，该工艺包括在一个衬底(基膜)上形成所要求的导线图形，接着在该导线图形上覆盖一个盖板，以保护和绝缘后者。但是这需要采用专用的胶粘剂将该盖板粘结到所述衬底上，并且还包括实现胶粘的附加步骤。
本发明地目的是提供一种电连接部件，它易于制造，以及制造这种电连接部件的方法。
本发明的另一个目的是提供一种结构简单的电连接部件，能够减小尺寸和厚度，以及制造这种电连接部件的方法。
根据本发明的一个方案，在一个带有突起的模子上形成一层金属薄膜，所述突起的形状与所要形成的导线图形的形状是互补的，在覆盖突起的金属薄膜上涂敷一个粘附(或粘性的)材料或胶粘材料形成的转移层，接着将转移层从模子上剥离，使覆盖突起的金属薄膜转变到该转移层上，从而形成转移层上的导线图形。
所述的转移层可以施加在衬底的一个侧表面上。这里所用的术语“粘附材料”是指能够将两个物体这样粘结在一起，在它们的粘结表面处，两个物体可以逐渐剥离开；这里所用的术语“胶粘材料”是指能够将两个物体这样粘结在一起，在它们的粘结表面处，两个物体很难剥离开。
在一个可替换的实施例中，所述的金属薄膜可以是多层的，它的第一层与模子是弱粘结关系。
根据本发明实现的电连接部件包括一个衬底，衬底上带有粘附材料或胶粘材料的转移层，并且在该转移层上提供一个导线图形。这个导线图形是这样形成的，在具有与导线图形对应的突起的模子上形成金属薄膜，通过转移层将衬底粘附到涂敷在突起上的金属薄膜上，接着将衬底与模子剥离开，于是使突起上的金属薄膜转移到转移层上，从而在其上形成导线图形。
根据本发明用于将插接板相互电气连接的电连接部件是一个连接部件，它包括一个布线元件(wiring element)，由一个在其一侧表面上涂覆有粘附材料或胶粘材料的转移层的衬底和具有在所述转移层上形成多个平行导体线的一个导线图形构成。该导线图形是这样形成的，在一个带有与导体线阵列相对应的脊形突起的模子上形成一个金属薄膜，将衬底的转移层一面粘附到覆盖在所述突起上的金属薄膜上，接着将衬底从模子上剥离开，于是在突起上的金属薄膜转移到转移层上，从而在其上形成导线图形，其中，导线图形的导体线与相应的连接两插接板的布线相对接触连接，于是建立这些布线之间的连接，所述衬底被压到两个插接板上，使转移层的在相邻导体线之间的部分被粘附到(或粘结到)这两个插接板的表面上，形成一个机械的粘结。
在又一个实施例中，布线元件沿着一条折叠线可以折叠成两个，这条折叠线是沿着与面向外侧的导线图形的导线图形导体线布置的方向(横向)延伸，形成一个用作电气连接部件的连接部件。在这种情况下，最好将布线元件向后折180°，并且在布线元件的折叠腿之间塞入一个隔板或挡板，使布线元件可以固定在该挡板上。
在另一个实施例中，一个用作电气连接部件的连接部件包括两个根据本发明构成的布线元件，借助于这两个布线元件的转移层相互对应连接，这两个布线元件与相应的布线元件的一半的导线图形相互粘结在一起，而相关元件的另一半的衬底的与形成相应导线图形的一侧相对的该侧上固定有隔板。
根据本发明用作电气连接部件的软性印刷插接板包括覆盖在根据本发明的布线元件的表面上的盖板，在该布线元件上形成所述的导线图形，所述盖板通过转移层粘结在所述连接器件上。
根据本发明用作电气连接部件的各向异性导电部件包括根据本发明具有由若干以预定的间距相互平行布置的导体线构成的一个导线图形的布线元件，这样形成的布线元件能够根据导体线的长度切割成条状，多个条依次相互叠放，沿垂直方向相互对齐，并且沿叠放的方向被压叠在一起，从而叠放形成一个组件。
制造根据本发明用作电气连接部件的各向异性导电部件的方法，包括以下步骤：提供一个模子，具有在其表面以格栅形图案形成的多个槽和多个突起，每个突起从所述槽环绕的每个矩形凸起部分的顶部伸出；在带有突起的模子上形成金属薄膜；提供一个在其一例上带有分离层的粘附材料或胶粘材料的转移层，并且将模子上的突起深入并穿过该转移层，直到与分离层的接合面为止，从而使金属薄膜的这些部分覆盖住突起的侧表面和矩形凸起部分的表面，与粘附材料或胶粘材料紧密接触；使所述转移层和分离层共同与模子分离；然后从所述转移层除去分离层，制成一个各向异性的导电部件，其上具有多个通过粘附材料或胶粘材料渗入和保持的导线图形。
图1是说明根据本发明的制造电气连接器件的方法的工艺步骤实施例顺序的示意图；
图2是如图1所示的模子11的立体图；
图3是采用图1的方法制造的根据本发明的用作电气连接部件的接线元件的一个实施例的立体图；
图4A是说明根据本发明的用作电气连接部件的电连接部件的一个实施例的立体图；
图4B和4C是说明插接板通过图4A所示的电连接部件相互如何连接的立体图；
图5A是说明根据本发明的用作电气连接部件的连接部件的又一个实施例的立体图；
图5B是插接板通过图5A所示的连接部件相互如何连接的侧视图；
图6A是说明根据本发明的用作电气连接部件的连接部件的又一个实施例的立体图；
图6B和6C是说明插接板通过图6A所示的连接部件相互如何连接的立体图；
图7是说明根据本发明的用作电气连接部件的软性印刷插接板的一个实施例的立体图；
图8A是采用根据本发明的方法制成连接部件座的又一个实施例的立体图；
图8B是说明通过图8A所示的座切割的条相互堆叠的立体图；
图8C是说明根据本发明的用作电气连接部件的各向异性导电部件的一个实施例的立体图；
图9是说明根据本发明的制造电气连接部件的方法的又一工艺步骤实施例顺序的示意图；
图10是如图9所示的模子11的一部分的立体图；
图11是说明根据本发明的用作电气连接部件的各向异性的导电部件的另一个实施例的立体图。
图1说明了根据本发明的制造电气连接部件的方法的工艺步骤实施例的顺序，这些步骤具体描述如下。
(1)提供一个模子11。在模子11的表面上形成与一个导线图形相应的多个突起12，如图中实施例所示，该突起12包括多个以预定间隔排列的凸脊，如图2所示。不过，所述的凸脊之间的间隔并不要求必须是等距的布置。
(2)首先，在模子11上采用蒸汽淀积、溅射淀积或电镀(化学镀或电解镀)形成一个对于模子具有相对弱的粘合性能(或弱粘附力)的金属薄膜，以提供一个第一层13。
(3)下一步是在第一层13上形成一个主导电层14，它是一薄膜，具有一个能够在其上形成导线图形的预定的厚度。这个薄膜利用蒸汽淀积、溅射淀积或电镀(化学镀或电解镀)形成，从而提供一个由第一层13和主导电层14构成的双层复合金属薄膜15。
(4)下一步，提供一个衬底17，该衬底17的一侧表面上涂敷粘附材料的转移层16。衬底17用其上的转移层16朝向模子11定位，并且转移层16继而与突起12上的金属薄膜15紧密的接触。
(5)将转移层16和衬底17一起从模子11上剥离开。于是在突起12上的现在粘合到转移层16上的金属薄膜15，从与模子11的接合面处与模子11剥离开。
(6)也就是说，在突起12上的金属薄膜15被转移和粘合到转移层16上。由此理解制成一个布线元件19，它包括衬底17和转移到所述转移层16上的金属薄膜15形成的导线图形18。图3表示出如此制成的布线元件板19的整体构造。
在形成如上所述的导线图形的方法中，金、锡或碳与模子11的粘附程度不如与主导电层14的粘附程度强，它们可以用作形成第一层13的材料，同时，镍或铜可以用作形成主导电层14的材料。形成主导电层14的镍或铜提供导线图形18，后者具有所需的机械强度，而且根据需要可以提供导电性能。第一层13仅允许金属薄膜15与模子11在交界之处剥离，所述的金属薄膜可以非常薄，其厚度甚至可达0.005μm。但是，如果第一层13是金薄层，则有助于增强导线图形18的导电性能，第一层的厚度范围为0.05μm。从机械强度的观点考虑，主导电层14在厚度上要大于3μm。
可以采用各种材料制造模子11，例如玻璃，硅，不锈钢和氟塑料。如果模子11是用氟塑料制成，则它与金属薄膜的粘附程度特别弱，于是一个镍或铜的主导电层14可以直接在模子11上形成，无需插入金的或锡的第一层13，而且主导电层14也容易在交界面处从模子11上除去，通过对玻璃、硅或不锈钢制成的模子11的表面进行氟塑处理，或者对硅制成的模子11的表面进行氧化处理，也可以省略第一层13。
现在谈谈在模子11上的突起12的形成。这种突起12如图所示如果是为凸脊形状，则可利用切割锯在其表面上凿沟很容易按预定间隔布置的阵列形成，例如，根据突起12的外形和尺寸，也可以通过蚀刻工艺实现。例如，当导线图形18是由微小尺寸的导体线和导体线相互间以微小间距布置形成时，采用这种方法能够制成硅模11和通过干式蚀刻利用一个掩膜制成多个突起12。采用切割锯加工，能够允许突起12之间的间距微小到100μm；采用干式蚀刻方法加工，能够允许突起12之间的间距微小到1μm。这里应当注意的是，沟的深度应该大于金属薄膜15所需的厚度。
衬底17的材料既可以是软性衬底，如聚酰亚胺树脂等类似物，也可以是刚性衬底，如玻璃、环氧树脂等类似物，选用何种材料取决于布线元件19的实际要求。
如果维持粘性的粘附材料的转移层16如图所示设置在衬底17的一侧表面上，所述粘附材料可由经过一个预定时间周期之后凝固的粘附材料的转移层16代替。
根据实际应用情况的要求，主导电层14可以由金制成，在这种情况中，金属薄膜15将由一个金的单层形成。此外，为了确保导线图形18能够对称垂直校准，以及防止由镍或铜制成的主导电层14发生氧化，需要在主导电层14上额外形成与所述的第一层13相同的金属薄膜，在这种情况下，金属薄膜15将是金/镍/金的三层结构。
图4说明采用导线图形形成前面所述的加工工艺(以下称为“转移方法”)如何制成一个布线元件，所述布线元件用作为电气连接部件的连接部件。如图4A所示，连接部件21包括导线图形18，它由多个相互之间以预定间隔平行排列在涂敷于衬底17的一个侧表面上的粘附材料的转移层16上的多个导体线构成。
用于连接两个插接板22的电连接部件21如图4B所示。两个插接板22端与端对齐，使在端部的布线23相互逐行连接，并且连接部件21压接触在两插接板22上，使连接部件21上的导线图形18相对定位于相应布线23上以形成接触，如图4C所示。这种压接使这两个插接板22上的布线23相互之间电气连接，以及加压连接部件21的导线图形18到转移层16中，从而在导线图形18之间的转移层16的这些部分被粘附到两个插接板22的相对应表面部分，于是如图所示在连接部件21和两个插接板22之间形成机械粘合。通过所述的转移层16发生粘合的程度可以这样确定，即考虑导线图形18和布线23的厚度，选择转移层16的厚度。
转移层16在导线图形18压入时发生弹性变形，因而能够粘附到所述的两个插接板22的表面上，于是转移层的弹性恢复力作为负载考虑以促使导线图形18与布线23的接触，从而能够在导线图形18和布线23之间实现很好的电连接。
这种连接部件21的结构不需要使用将该连接部件机械固定在两个插接板22上的专用分立的部件(配件)，而是通过采用转移层16即可实现，转移层16的使用，不仅可以利用粘性的转移形成导线图形18，而且对插接板22的相互连接起到了机械固定作用。因此，本发明的电连接部件21结构简单，而且具有扁平的很低的外轮廓。此外，通过选择合适的形成转移的粘合材料，转移层16能够做到可以替换(可拆卸的)，也就是说，使用一种粘附材料形成转移层16能够提供所需的永久性连接。
图5是根据本发明用于电连接部件的连接部件的又一个实施例。其中，布线元件19上的导线图形18包括多个采用如上所述的转移方法形成的导体线阵列，布线元件19以导线图形18面朝外沿着导体线排列方向延伸的一个折叠线弯折180°，并且将一个薄板式的隔板或挡板24嵌入在该元件的折叠腿之间，由此构成一个连接部件25，如图5A所示。折叠的曲率半径例如数量级可以是0.2mm。
在如图所示的实施例中，衬底17例如可以是聚酰亚胺树脂等类似物制成的易于弯折的薄膜形式，在其一个侧表面上具有转移层16，在转移层上形成的导体线阵列构成一个导线图形18。
布线元件19通过所述的挡板24保持在它的折叠位置，该折叠的布线元件19的相互面对的内部例如采用粘附剂固定到该挡板上。
薄板式的挡板24由玻璃薄板或环氧树脂片等类似材料的薄板制成，当然挡板也可以用弹性材料例如橡胶制成。
这种连接部件25设计成放入两个相互连接的插接板22之间，如图5B所示，从而将两个插接板22连接在一起，这两个插接板的布线表面是相互对面放置的。
由此可见，这种连接部件的连接的建立是通过将连接部件25嵌入和压放在两个插接板22之间实现的，两个插接板22的布线23与导线图形18相互面对接触，由此建立了所需的机械和电气连接，这种连接效果与如图4所示的电连接部件21是相同的。
图6是连接部件的另一个实施例，用于连接两个布线表面朝内(并不必须相互面对布置关系)的插接板的电连接部件，在此实施例中，如图6A所示，一对布线元件19中的每一个具有导线图形18，导线图形包括多个采用如上所述的转移方法形成的导体线阵列，布线元件19用相应元件19的一半导线图形，按导体线长度方向安置于相互相对接触的位置上并通过粘附在一起的两个布线元件的转移层粘合到一起，其压接结果是衬底17的背对一半的转移层外部的衬底的那些部分被相互推进，而对应插接板19的另一半的衬底17具有与形成导线图形18的面相反的一面上安装的隔板26。
与如图5所示的连接部件21类似，连接部件27如图6B所示被嵌入两个插接板22之间，其中这两个布线元件19的另一半上暴露的导线图形18与要连接的对应的插接板22的布线23相互对面布置，而通过两个插接板22的各相反板面使两个隔板26压上，以使导线图形18和布线23相互压接触，如图6C所示，从而建立了在要被连接的布线23之间的电气连接，同时转移层16被粘附到插接板22的板面上，形成了机械粘合。采用这种连接部件，相互连接的插接板22通过由相应于两个隔板26之间分隔的间距相互分隔开，无需相互相对布置。
图7是根据本发明用作电气连接部件的软性印刷电路板的一个实施例，在这个实施例中，软性印刷插接板29由具有包括多个采用如上所述的转移方法形成的导体线的导线图形18的布线元件19，和涂敷在布线元件19的导线图形侧表面上的盖板28构成。
根据这个实施例，通过将盖板28放置在导线图形18上，并且通过压和滚动在盖板28上的滚轮将导线图形18压入所述的转移层16内，使盖板28可以固定到布线元件19上，从而将转移层16粘合到盖板28上。因此应当理解的是，在该例中，盖板28能够与布线元件19粘合，无需再在导线图形18上施加粘附剂使盖板28粘合到其上。
衬底17和盖板28例如可以采用聚酰亚胺薄膜制成。
在此实施例中，布线元件19的一个端部没有被盖板28所覆盖，因而如图所示导线图形18和转移层16的这个端部是暴露的，从而在这个端部上，布线元件19可以便于与一个其他电气元件例如另一个布线元件等类似物实现机械和电气双重连接。
可是，在实际应用中，这种接合要求取决于转移层的粘合特性，粘附的(粘性的)材料可以用粘合剂替代。
图8所示的本发明的一个实施例中，转移层16具有形成在其上的导线图形，该转移层没有衬底，尤其是在这个实施例中，形成一个用作电气连接部件的各向异性导电部件，其中采用的连接部件座31包含具有导线图形18的转移层16，该导线图形18由多个以阵列形式形成的导体线构成，如图8A所示，座31通过形成一个由在一个片状的转移层16上以预定间距平行布置的多个导体线构成的导线图形制成，然后将该座31横向切割成多个等长度的长条32，如图8A中虚线所示，即正交于导体线长度的方向。
片状的转移层16的材料类似于双面胶带，例如内含所要求数量的纤维，如玻璃纤维。
将这些长条32一个又一个的叠放，如图8B所示，将已经叠放的长条32沿着叠放方向压实叠集在一起，从而使长条32的粘合材料16与导线图形18嵌合集成成如图8C所示的单一组件，以形成一个各向异性导电部件33。
各向异性导电部件33上具有以阵列形式形成多重导线图形18的各向异性导电性能，并且可以实现两个电极之间的相互连接，因此一个整体组件的导线图形18的相对端面与两个电极相接触，由此这些电极不仅通过那些只与各向异性导电部件33接触的部分实现电气连接，而且由于转移层16的胶粘附着到电极上，从而也能够实现相互间的机械连接。
由图8A所示的实施例可见，衬底17是不必要的，当然衬底17在如图5和6所示的电连接部件中也是可以省略的。
现在，将说明制造各向异性导电部件的形成根据本发明的导线图形的方法(转移方法)的又一个实施例。
图9是制造这种各向异性导电部件的工艺过程的步骤，下面将描述每个步骤。
(1)提供一个模子34。在本实施例中，模子34具有一个如图10所示的模压表面，包括排列成网格状的多个槽35和多个突起37，每个突起一般从槽35环绕形成的矩形凸起部分36的顶部中心处伸出。
(2)下一步在模子34的模压表面上形成金属薄膜15，如图所示的简化的金属薄膜15是一个单层薄膜，它可以是如图1所示的包含第一层和主导电层的金属薄膜15。而且，应当注意的是，在本实施例中，金属薄膜不仅覆盖在模子34的水平表面上，而且还覆盖在其垂直表面上。为此金属薄膜15的材料和模子34的材料可以选用如图1所示的材料。
(3)粘附材料的转移层19具有分离层(隔板)38，它包括提供在其一个表面上的双面胶带。在它的另一个与模子34相对的表面上，模子34的突起37深入和穿过转移层16，直到突起37的顶端顶靠在分离层38上，从而金属薄膜15的一部分覆盖在突起37的侧面上，并且矩形凸起部分36的表面也与转移层16紧密接触。
(4)接着，将转移层16与分离层38一起从模子上剥离，粘附到突起37的侧边部分(也包括顶面)和矩形凸起部分36的表面的金属薄膜15的部分与模子34从交界处剥离开。
(5)最后，将分离层38从转移层16上移，制成一个各向异性导电部件41，其上形成的导线图形39是由多个深入转移层16和由转移层16夹持的导体39构成的。尤其是如图9(4),(5)所示，每个导体包括一个管状部分，是由围绕通过转移层16所形成的相应的一个通孔的内圆周表面粘附形成的，密闭所述管状部分的一端(底端)的一封闭件，以及从管状部分的另一端(顶端)连续延伸并且粘合到转移层16的一个侧面的一个边缘部分。应当注意的是，转移层16是含有纤维例如玻璃纤维的一种，如图8所示。
图11是如上所述方法制成的各向异性导电部件41的结构。其中导线图形39包括多个导体，这些导体以直通导体形式按网格图形排列陷入和夹持在转移层16中。
应注意如同各向异性导电部件33一样，由于转移层16与电极是粘合的，各向异性导电部件41的构形也为实现机械连接和电气连接提供了方便和有效性。
如上所述，本发明允许在转移层上容易地形成导线图形，或者采用迄今为止仍为困难的转移方法包括将形成在模子上的金属薄膜在交界处与模子剥离开步骤所形成的粘附层。
应当注意，在转移层上形成的导线图形对转移层的选材上并没有特殊的局限性，这是因为转移层在制造期间并不会遭受高温或化学的作用。当然，转移层的材料的种类可以根据实际需要选择。
根据本发明的方法，如果模子已经制成，就可以批量形成相应于模子构形的导线图形，而且具有高的精度。此外，本发明的方法制成的导线图形可以具有特别窄小或细微尺寸的导体线以及具有非常紧凑间隔的导体线。而且，通过控制金属薄膜的制造工艺，易于使形成在模子上的金属薄膜特别薄，于是能够很成功地制成非常薄的金属薄膜。
采用本发明的制造导线图形的方法所制成的连接器结构简单和紧凑，而且连接器的外形高度很低，这是由于例如利用粘附材料作为与相对放置的插接板实现机械耦连装置。
此外，采用本发明的制造导线图形的方法制成的软性印刷插接板能够将盖板直接粘合到插接板上，无需象现有技术那样使用额外的胶粘剂并且通过转移层能够灵活地实现相互对置的布线元件的连接。
还有，本发明的方法通过使金属薄膜深入转移层，将在模子上形成的金属薄膜粘合转移到一个层状的转移层上，能够制造出一个具有多个由转移层定位的直通导体的各向异性导电部件。