[发明专利]用于电子器件的带绝缘线的铰链

说明书

发明领域

本发明涉及由铰链(hinge)固定的含氟聚合物绝缘线(insulated wire)，其随着铰链的折叠(fold)和展开(unfold)可以反复折叠， 而线上的绝缘体不产生裂纹。

相关领域描述

为了用笔记本电脑进行无线通讯，这些电脑配置有多条天线。天 线各自包含细线，所述细线用通常称作PFA的四氟乙烯/-全氟(烷基乙 烯基醚)共聚物绝缘。天线位于电脑的屏幕显示器部分中，并焊接在电 脑键盘部分的电路板中。通过连接两个电脑部分的铰链，天线实现从 屏幕显示器部分到键盘部分的通讯。天线必须满足电学要求以及使用 要求。对于使用要求，天线必须能承受笔记本电脑开合时的反复折叠， 而且具有焊接耐受性。至少一家笔记本电脑生产商测试了天线的折叠 与展开，发现在出现故障(产生裂纹)前，PFA绝缘体可以承受至少 约25,000个循环。根据ASTM D 4565-99(2004年重新核准)，焊接 中使用的锡炉(solder pot)温度约为320℃，而且焊接时间可以长达 十秒钟或者更长，根据线的大小和将线焊至哪种末端而定。末端如果 已经焊好，将线焊到这种末端会延长完成天线焊接的时间。在将线绝 缘体与相邻的线焊点接触的过程中，线绝缘体必须不熔融，而且不会 收缩而脱离焊点。这样的收缩脱离会产生暴露在外的、不绝缘的导体， 可能导致天线的电路故障。PFA满足电学要求，而且有足够长的抗挠 寿命来承受笔记本的使用。PFA还具有非常高的熔融温度，约为 305℃，其在焊接过程中足以抵抗收缩。

问题是要增加笔记本电脑中天线的数量来跟上无线通讯的要求， 而且PFA绝缘线形成天线的成本对于电脑生产商来说太多了。生产商 期望使用同时满足电学和使用的要求的、更便宜的天线绝缘体。四氟 乙烯/六氟丙烯(HFP)共聚物，常称作FEP，比PFA更便宜，而且已 知能满足作为天线用途的电学要求，但是熔融温度比PFA低得多，而 且抗挠寿命更短。在研究中使用FEP从而产生了本发明的实验发现， FEP表现出差的焊接耐受性，这显然是因为它比熔融的焊料低得多的 熔融温度，约为250-255℃。当FEP绝缘体熔融时，其流动离开热源， 即后退离开热源，留下未绝缘的、暴露在外的线，导致电路故障。这 些实验还发现，当聚合物聚合成较低分子量，以获得相当高的挤出线 涂覆速率(这是使用FEP作为天线的绝缘体时为了实现经济性所必需 的)时，抗挠寿命显著下降。这种FEP不能承受笔记本电脑的反复折 叠，即这种FEP的绝缘体会产生裂纹。在笔记本电脑生产商折叠测试 中，绝缘体产生裂纹之前，用这种FEP绝缘的天线的开合次数少于 10,000个循环。

仍然存在这样的问题：如何提供PFA绝缘天线的性能，但成本更 低。

发明总述

本发明通过提供如下物质的组合解决这个问题：能打开(open) 和闭合的铰链，所述打开能在铰链中形成至少90°的角度，和由所述 铰链固定的绝缘线，以便当所述铰链闭合时绝缘线折叠，和以便当所 述铰链打开时绝缘线展开，所述线上的绝缘体包含含氟聚合物，其熔 点为260至290℃，MIT抗挠寿命至少约为15,000个循环。这种含氟 聚合物满足天线绝缘体的电学和使用要求。已经发现，在8mil(0.2 mm)厚的膜上测试时表现出这样的MIT抗挠寿命的含氟聚合物，当 根据笔记本电脑生产商测试而作为绝缘线进行测试时，也可以表现出 超过20,000个循环的抗挠寿命，其中所述绝缘线是微同轴电缆，由约 30号(gauge)(0.25mm直径)铜线、厚约10mil(0.25mm)的聚 合物绝缘体、金属编织层和薄的含氟聚合物护套组成。折叠测试中出 现的故障是聚合物绝缘体产生裂纹。