快速导电聚合物银制造技术

提供导电膏剂以在基板上形成导电迹线。导电膏剂包括载体和导电材料。该载体包括树脂、增塑剂和树脂溶解于其中的溶剂。在施加到基板之后，通过从膏剂蒸发溶剂在环境温度固化导电膏剂，由此在基板上形成导电迹线。导电迹线不需要固化剂，并且在施加到基板的几分钟内达到低电阻率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】快速导电聚合物银领域本主题涉及聚合物导电膏剂、导电迹线和相关方法。背景已知包含银片(silverflake)的导电膏剂用于在基板上形成导电迹线。这些材料与很多种基板和设备是相容的，并且最常用于RFID应用或其他电子设备。各种导电膏剂制剂包含玻璃料(glassfrit)。这些玻璃料导电膏剂在已被施加到基板上之后必然需要烧制步骤以从膏剂中除去任何挥发性组分并且以烧结玻璃料。因此，这些导电迹线的生产必然需要特定的加热设备，例如烧制炉(firingoven)、退火炉或窑炉，并且由于烧结玻璃料所需的步骤而导致较长的生产时间。此外，这些膏剂通常导致刚性的导电迹线，刚性的导电迹线易于由于弯曲而损坏或劣化。其他类型的导电膏剂制剂被称为聚合物导电膏剂，其通常包括重负载有导电材料的可固化聚合物。将聚合物导电膏剂施加到基板上，并使聚合物通过辐射(例如紫外线)固化、催化固化或在升高的温度热固化。这样的工艺必然需要一定的时间段来完成聚合物的固化，并且因此延迟包括这样的导电迹线的完整电路获得完整功能的时间并因此延迟包括这样的电路的电子设备的编程或使用。催化固化的膏剂制剂由于向膏剂中加入固化催化剂而具有有限的适用期，并且因此要求在膏剂固化之前的一定的时间段内使用整个批次，否则将会导致该批次中未使用的部分的浪费。热固化工艺必然需要不受升高的温度不利影响的基板，并且因此限制了可用于这些应用中的基板的类型。因此，存在对解决了先前制剂的缺点的改进的导电膏剂制剂的需求。概述在本组合物、方法和组件中解决了与先前已知的体系相关的困难和缺点。对能够在非常短的时间段内实现导电性的聚合物银导体存在日益增长的需求。还需要这些材料在不需要加热该材料，即在环境温度固化，并且所得到的膜是高度柔性的。本专利技术由以下的聚合物导电膏剂组成：所述合物导电膏剂容易施加到基板，在环境温度实现快速的导电性，并且通过蒸发固化工艺产生具有高度塑化的树脂体系的柔性的导电迹线。本导电膏剂不需要固化剂，即用辐射(例如紫外光)照射膏剂，将固化催化剂引入组合物中，或使膏剂经历高于环境温度的升高的温度。在一个实施方案中，形成导电迹线的方法不包括使用固化剂来固化膏剂。在一个方面中，本主题提供了不含铅、镉和邻苯二甲酸盐(phthalate)的导电膏剂。该膏剂包含约5wt％-35wt％的粘合剂体系、约60wt％-90wt％的导电材料和约0.05wt％-0.15wt％的消泡剂。粘合剂体系包含聚合物树脂、增塑剂和溶剂。聚合物树脂溶解在溶剂中。聚合物树脂的量与增塑剂的量的重量比率是约1.25至约1.75。在将导电膏剂施加到相关的基板上之后的前5分钟内，溶剂在环境温度以约0.5wt％-1wt％的速率蒸发。在环境温度，该导电膏剂在从施加该导电膏剂到基板的1分钟内在预定的图案上实现小于1.00×104欧姆(Ω)的电阻，并且在从施加该导电膏剂到基板的5分钟内在预定的图案上实现小于1欧姆的电阻，由此形成柔性的导电迹线。在另一方面中，本主题提供形成导电迹线的方法。该方法包括提供包含约5wt％-35wt％的粘合剂体系、约60wt％-90wt％的导电材料和约0.05wt％-0.15wt％的消泡剂的导电膏剂。该粘合剂体系包含聚合物树脂和溶解于溶剂中的增塑剂。聚合物树脂的量与增塑剂的量的重量比率是约1.25至约1.75。该方法包括以预定的图案将导电膏剂施加到基板，并且通过允许溶剂从导电膏剂蒸发在环境温度固化导电膏剂，从而在基板上形成柔性的导电迹线。在将导电膏剂施加到基板上之后的前5分钟内，溶剂在环境温度以约0.5wt％-1wt％的速率蒸发。在环境温度，该柔性的导电迹线在从施加到基板的1分钟内在预定的图案上实现小于1.00×104欧姆(Ω)的电阻，并且在从施加到基板的5分钟内在预定的图案上实现小于1欧姆的电阻。如将会意识到的，本文描述的主题能够具有其他和不同的实施方案，并且其若干细节能够在多种方面进行修改，所有这些都不偏离要求保护的主题。相应地，附图和描述被认为是说明性的而不是限制性的。附图简述图1是根据本主题的示例性导电膏剂的电阻的记录的数据相对于时间的图；图2是根据本主题的示例性导电膏剂的电阻的记录的数据相对于时间的图；图3是根据本主题的示例性导电膏剂的蒸发速率的记录的数据相对于时间的图；图4是根据本主题的示例性导电膏剂和比较的示例性导电膏剂的粘度上曲线的记录的数据相对于时间的图；图5是根据本主题的示例性导电膏剂和比较的示例性导电膏剂的粘度下曲线的记录的数据相对于时间的图；图6是根据本主题的已经在已经弯曲的基板上固化的导电材料的层的照片；图7是根据本主题的已经在已经弯曲的基板上固化的另一种导电材料的层的照片；图8是根据本主题的已经在已经弯曲的基板上固化的还另一种导电材料的层的照片；图9是已经在已经弯曲的基板上固化的没有增塑剂的导电材料的层的照片；图10是根据本主题的示例性导电膏剂和比较实施例的电阻的记录的数据相对于时间的图；并且图11是根据本主题的示例性导电膏剂的粘度上曲线和下曲线的记录的数据相对于时间的图；具体实施方式本文描述的主题提供了用于在环境温度形成导电迹线的导电膏剂体系。该体系不需要固化剂(即辐射、催化剂、热)、导电膏剂的烧结或特殊的储存或运输要求。该体系提供了延长的储存期限和适用期，并且符合REACH和ROHS法规。本主题涉及用于形成导电迹线的导电膏剂组合物和制剂。专利技术的导电膏剂包含导电材料和载体，包括溶解在溶剂中的热塑性聚合物连同大量的增塑剂。可以将消泡剂和胶凝剂加入到制剂中，该制剂以预定的图案施加到基板。在将膏剂施加到基板之后，通过蒸发溶剂来固化热塑性聚合物，这导致具有低电阻率的柔性的导电迹线。在若干实施方案中，溶剂的蒸发在环境温度(例如室温，约23℃)完成。调整溶剂的量和蒸发速率以允许导电膏剂快速发展成导电迹线。快速固化的导电膏剂在固化后提供导电迹线，该导电迹线当被用于电子设备中的电子电路时获得几乎即刻的导电性。本专利技术提供了包括这样的导电迹线的电气/电力/电子设备，并且在这样的设备中，允许在设备组装不久之后的电子设备识别，立即编程利用该电子电路的电子设备，减少这样的电子设备的生产时间以及这样的设备的生产量的相应增加。本专利技术的某些方面提供了使用本文所述的导电膏剂形成的最终导电迹线，该导电迹线是柔性的并且能够承受经历弯曲、扭曲和挠曲，同时仍保持导电性。这样的导电迹线是柔性的，因为当本专利技术的膏剂通过丝网印刷以35μm-100μm的涂层厚度被施加并且固化至具有0.35mm的厚度的黄铜片材时，并且当黄铜该片材弯曲时，导电迹线在100倍放大倍数下观察时没有呈现应力开裂。在一个实施方案中，如通过ASTMD790-59T测量的，导电迹线具有约1-4×103psi的弹性模量。这些柔性的导电迹线的一个应用是用于无线交易和身份验证的双重接口(DualInterface)或“Combi”卡。根据本专利技术，提供了用于在基板上形成电导体图案或电路的方法。该方法包括以下的步骤：在基板上施加预定图案的本专利技术的导电膏剂，以及在环境温度(例如约23℃)固化导电膏剂。已经发现，由本工艺形成的导体相对于现有的导电聚合物膏剂提供了实质性的改进。在其他类型的导电膏剂中存在的前述缺点几乎不存在，并且本专利技术的工艺适用于在各种各样的基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不含铅、镉和邻苯二甲酸盐的导电膏剂，包含60wt％‑90wt％的包括银颗粒的导电材料以及10wt％‑30wt％的粘合剂体系，其中100wt％的所述粘合剂体系包含：10wt％‑20wt％的热塑性聚合物树脂，所述热塑性聚合物树脂包括聚乙烯醇缩丁醛，5wt％‑20wt％的增塑剂，所述增塑剂包括三乙二醇双(2‑乙基己酸酯)，以及60wt％‑85wt％的溶剂，其中所述热塑性聚合物树脂溶解在所述溶剂中，其中热塑性聚合物树脂的量与增塑剂的量的重量比率是1.25至1.75，并且其中当将所述导电膏剂施加到相关的基板上时，0.5wt％‑1wt％的所述溶剂在5分钟内在环境温度从所述导电膏剂蒸发。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.24 US 62/312,7561.一种不含铅、镉和邻苯二甲酸盐的导电膏剂，包含60wt％-90wt％的包括银颗粒的导电材料以及10wt％-30wt％的粘合剂体系，其中100wt％的所述粘合剂体系包含：10wt％-20wt％的热塑性聚合物树脂，所述热塑性聚合物树脂包括聚乙烯醇缩丁醛，5wt％-20wt％的增塑剂，所述增塑剂包括三乙二醇双(2-乙基己酸酯)，以及60wt％-85wt％的溶剂，其中所述热塑性聚合物树脂溶解在所述溶剂中，其中热塑性聚合物树脂的量与增塑剂的量的重量比率是1.25至1.75，并且其中当将所述导电膏剂施加到相关的基板上时，0.5wt％-1wt％的所述溶剂在5分钟内在环境温度从所述导电膏剂蒸发。2.根据权利要求1所述的导电膏剂，还包含0.5wt％-1.5wt％的触变剂。3.根据权利要求1所述的导电膏剂，还包含0.05wt％-0.15wt％的消泡剂。4.根据权利要求1所述的导电膏剂，还包含0.05wt％-1wt％的胶凝剂。5.根据权利要求4所述的导电膏剂，其中所述胶凝剂包括二亚苄基山梨糖醇。6.根据权利要求1所述的导电膏剂，其中所述溶剂包括异丙醇和变性乙醇的混合物。7.根据权利要求1所述的导电膏剂，其中所述溶剂是第一溶剂和第二溶剂的混合物，所述第一溶剂具有的蒸发速率小于乙酸正丁酯在25℃的蒸发速率的0.5倍，所述第二溶剂具有的蒸发速率大于乙酸正丁酯在25℃的蒸发速率的2倍。8.根据权利要求7所述的导电膏剂，其中所述第一溶剂是二乙二醇正丁醚，并且所述第二溶剂是异丙醇。9.根据权利要求1所述的导电膏剂，其中所述溶剂是正丁醇。10.一种在基板上形成柔性的导电迹线的方法，所述方法包括：(a)提供不含铅、镉和邻苯二甲酸盐的导电膏剂，所述导电膏剂包含60wt％-90wt％的导电材料以及10wt％-30wt％的粘合剂体系，其中100wt％的所述粘合剂体系包含10wt％-20wt％的热塑性聚合物树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：小G·爱德华·格雷迪，本·E·克鲁兹，
申请(专利权)人：福禄公司，
类型：发明
国别省市：美国,US