电介质油墨组合物制造技术

技术编号:23410517 阅读:66 留言:0更新日期:2020-02-22 18:08
本发明专利技术涉及可热或真空形成的柔性的和可拉伸的可紫外线固化和可热固化的电介质油墨组合物。柔性油墨可形成具有优异粘附性的可拉伸电介质涂层。可通过丝网印刷等,随后加热/UV固化,将电介质油墨组合物施加在电路板上,诸如纸‑酚醛树脂板、塑料板(PMMA、PET等)或玻璃‑环氧树脂板。所述组合物适用于在应用诸如电容式触摸件、模内成形、在绝缘层上形成交叉以及制造电子电路和器件中使用。

Dielectric ink composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电介质油墨组合物相关申请的交叉引用本专利申请要求2017年5月15日提交的美国临时申请序列号62/506,095的权益,其主题全文以引用方式并入本文。
本专利技术涉及用于可拉伸电子表面的可丝网印刷和可分配的电介质油墨组合物。
技术介绍
电介质材料(换句话讲称为“电介质”)是能够被施加的电场极化的电绝缘体。示例包括但不限于瓷器(陶瓷)、云母、玻璃、塑料、以及各种金属的氧化物。干燥空气也是一种优异的电介质,并且用于可变电容器和某些类型的传输线。蒸馏水是一种公允的电介质。真空是非常有效的电介质。电介质的一个重要特性是其在耗散热量形式的极小能量的同时支撑静电场的能力。电介质损耗越低(作为热损失的能量的比例)越低,电介质材料就越有效。另一个考虑因素是电介质常数,物质集中静电流线的程度。具体地,可由设置有金属涂层的低损耗电介质材料制成的微波电路和多层电路是已知的。热成形装饰片材以制备三维装饰制品的方法也是本领域熟知的,并且已为该方法配制各种油墨。美国专利号6,956,098,美国专利号4,061,584,美国专利号8,767,378和WO/2016/012753,这些专利中的每个的主题以引用方式全文并入本文,描述了可被配制成对基底(诸如聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸类等)具有足够粘附力以及柔韧性的高伸长率油墨,使得它们在热成形过程中不开裂。该方法的优点是允许在透明塑料基底的第二表面上进行反向印刷,使得与环境接触的可见表面具有耐刮擦性、耐磨性和耐候性。油墨还可印刷在该表面上并背面填充有熔融塑料以形成封装的电子器件。用于该方法的应用包括机动车内部部件,诸如仪器面板、器具控制面板、模塑件和显示模塑件。还描述了制备装饰的和官能化的热成形的和模内的电子器件的方法,诸如美国专利公开号2008/0257706、美国专利公开号4,592,961和美国专利公开号2003/0121767中形成模内电容式开关和封装显示器,其中的每个的主题以引用方式全文并入本文。电介质油墨在制造复杂电子器件中起关键作用。绝缘(或电介质层)为被配制成与第一图形下层相容以及与导电的第二下层相容的可印刷流体。由于第二层导电油墨可仅部分覆盖第一层的整个印刷区域,因此第三印刷层必须与图形印刷层和干燥层以及后续印刷层的印刷和干燥导电电路以及未印刷基底相容。在许多区域中,绝缘层将与图形印刷层和未印刷基底以及导电印刷电路的基底直接接触。已报道了各种可紫外线固化和可热固化的电介质油墨。例如,美国专利号8,659,158(其主题全文以引用方式并入本文)描述了用于形成微流体喷射可印刷电介质膜层的含水组合物。然而,该组合物是不可拉伸的,并且水的存在使得体系与导电层不相容。用于可拉伸互连件的基本方法涉及将高电介质材料与软弹性材料诸如橡胶类弹性体共混。这种方法是有吸引力的,因为它允许在软基底上实施常规的高性能电子部件。美国专利号4,425,263(其主题以引用方式全文并入本文)公开了制造集成到柔软且适形的聚合物基底中的刚性无机器件的此类方法。然而,这些无机器件在拉伸下经历显著变化,导致互连性能和可靠性差。美国专利号3,746,662(其主题全文以引用方式并入本文)描述了由低分子量液体环氧树脂和硬化剂制成的油墨。然而,硬化剂是薄片状和坚硬的,并且其不适用于制造柔性电路。美国专利号4,592,961公开了为了提高电介质油墨的柔韧性,将聚二氯乙烯聚合物加入到芳族聚酯树脂中。然而,电介质油墨在长时间保持储存后易于形成凝胶。相似地,CN105315788,美国专利号8,659,158,WO2016014504,WO2014085473,美国专利号9,441,126和JP2016028165(其中的每个的主题以引用方式全文并入本文),描述了多种电介质油墨组合物。通常,使用与图形层中所用的类似的可能量固化的树脂来配制电介质油墨或涂层。然而,为了高度绝缘以满足各种器件的要求范围,选择分散相作为多种绝缘电子器件中的任一种。在实践中难以实现形成包括多层图形油墨、导电电路、绝缘层以及各种电子元件(诸如显示器、照明、传感器等)的复杂热成形模内器件的能力。因此,本领域中仍然需要装饰性和功能性油墨和涂层的体系,其可在分层设计中一起使用以形成装饰性和功能性部件。例如,印刷在装饰性层之上的导电层可由于下面的装饰层的干涉而具有增加的电阻。此外,许多此类油墨彼此有效地不相容,其中各种印刷层不充分粘附到彼此,从而导致不稳定的电气或电子器件。例如,印刷在导电油墨之上的绝缘(电介质)油墨可留下间隙或随后剪切或剥离,从而导致所得的电气器件、电子器件或光电器件中的绝缘不足。已知的可紫外线固化的油墨不适于在完全使用印刷技术构造的功能性电子器件中使用。为这种类型的应用设计的少数不具有完全印刷的光电器件所需的光学透明度,或者只能用另一种可紫外线固化油墨而不是可热固化油墨包覆或套印。最后,据信任何已知的油墨均不具有耐受严重形成的能力。就所关注的现有技术的可热固化的电介质油墨而言,据信不存在任何已知的可热固化、可折皱和可拉伸的油墨。近来,已开发出使用柔性且廉价的聚合物基底(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))的印刷技术。由于基底的低玻璃化转变温度,这些技术要求固化温度低(小于约150℃)。本领域仍需要这样的组合物,其具有低加工温度以允许沉积到柔性基底上并随后进行热处理,同时仍提供具有足够的电特性和机械特性的特征。类似地,随着对高通量的持续需求,优选快速固化油墨,并且有利的是提供能够提供增强的分辨率控制的组合物。可紫外线固化组合物通常不适用于热处理。因此,在其中基底为预涂和/或未固化的一些应用中,可热固化的电介质油墨是优选的。在成形过程中,组件得到最终固化。此外,作为一种简化方法,许多客户希望在整个操作中使用空气循环烘箱。在一些情况下,由于电介质层与印刷电子电路不相容,或由于印刷电路在热成形过程中不能变形而不会开裂,因此印刷的导电电路之上的层状电介质热成形体系发生严重开裂。另一个困难是在印刷电路中保持电阻,所述印刷电路包含也允许变形而不开裂的粘结剂体系。在许多情况下,粘结剂体系充当导电分散相的绝缘体,其为这样的程度,使得虽然电路可在不开裂的情况下形成,但其不具有足够的导电性以在印刷的和热成形的装置中可靠地起作用。因此,期望开发可印刷流体,所述可印刷流体在热成形期间表现出柔韧性,这可在热成形之后保持导电性/电阻率,与相邻的印刷层相容,并且具有优异的层间粘附。因此,还需要一种可用于导电油墨和电介质油墨两者并且能够提供导电油墨和电介质油墨体系的通用油墨粘结剂或粘结介质。此外,仍然需要可紫外线固化/可热固化的电介质油墨,其可被拉伸并有效地用于模内应用或可拉伸电子器件中,其中线连续性和弯曲特性是重要的。电介质油墨还应当能够产生表现出显著光学透明性和相对低表面粗糙度的所得绝缘层或制造制品。已知的电介质油墨通常也不适用于根据需要在紫外线范围内的选择性结构化和拉伸,例如在模内应用中以及微电子中的印刷电介质中。另外,已知的电介质油墨不表现出特定应用(诸如形成)所需的对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性电介质油墨组合物,包含:/n电介质材料,其中所述电介质材料为粉末、薄片或树脂的形式;以及/n一种或多种或者多种有机粘结剂;以及/n一种或多种可紫外线固化的引发剂、可热固化的引发剂、交联剂和/或干燥剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170515 US 62/506,0951.一种柔性电介质油墨组合物,包含:
电介质材料,其中所述电介质材料为粉末、薄片或树脂的形式;以及
一种或多种或者多种有机粘结剂;以及
一种或多种可紫外线固化的引发剂、可热固化的引发剂、交联剂和/或干燥剂。


2.根据权利要求1所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述电介质材料选自:二氧化钛、二氧化硅、热解法二氧化硅、聚合物树脂、聚酰胺蜡、微粉化的聚酰胺蜡、钛酸锶、滑石、粘土、聚四氟乙烯、聚对二甲苯、单氯聚对二甲苯、二氯聚对二甲苯、全氟对苯二甲基、以及上述物质中的一种或多种的组合。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述一种或多种有机粘结剂选自:聚酯、聚胺、聚氨酯、丙烯酸酯、多元醇以及上述物质中的一种或多种的组合。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的柔性电介质油墨组合物,还包含附加的弹性体或低聚物。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的柔性电介质油墨组合物,还包含以下物质中的一种或多种:基于异戊二烯的橡胶、聚丁烯、聚异丁烯、液态有机硅、封端的多异氰酸酯、或长链丙烯酸低聚物或聚合物。


6.根据上述权利要求中任一项所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述组合物还包含沸点介于约150℃和300℃之间的溶剂。


7.根据权利要求1所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述组合物包含一种或多种可紫外线固化的引发剂,所述一种或多种可紫外线固化的引发剂选自:苯偶姻及其烷基醚、二苯甲酮及其衍生物、呫吨酮、噻吨酮、氯化噻吨酮、苯乙酮衍生物、卤代、脂族和芳族的多氯化联苯和聚苯、以及上述物质中的一种或多种的组合。


8.根据权利要求1所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述组合物包含一种或多种可热固化的引发剂,所述一种或多种可热固化的引发剂选自:三聚氰胺树脂、多官能氮丙啶化合物、异氰酸酯、碳酸锌铵、碳酸锆、多官能碳二亚胺化合物、环氧乙烷化合物、以及上述物质中的一种或多种的组合。


9.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述组合物还包含以下中的一种或多种:流变改性剂、弹性体、粘附促进剂和填料。


10.根据权利要求9所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述组合物包含填料,所述填料选自电介质聚合物、无机填料、以及上述物质中的一种或多种的组合。


11.根据权利要求10所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述填料为无机填料,所述无机填料选自石英、石墨烯、石墨烯氧化物、石墨以及上述物质中的一种或多种的组合。


12.根据权利要求10或11所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述填料以分散体的形式加入。


13.根据权利要求9所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述组合物包含流变改性剂,其中所述流变改性剂为醇溶性乙酸丁酸纤维素。


14.根据权利要求9所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述组合物包含粘附促进剂,其中所述粘附促进剂为硅烷单体或低聚物。


15.根据权利要求1所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述组合物是可交联的。


16.根据权利要求1所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述组合物是不可交联的。


17.根据前述权利要求中任一项所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述电介质油墨组合物能够被套印在导电线或碳线上。


18.根据任一前述权利要求所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述电介质油墨能够被分配以形成具有50微米或更大分辨率的线。


19.根据前述权利要求中任一项所述的电介质油墨组合物,其中所述电介质油墨能够形成绝缘层或交叉结点。


20.根据前述权利要求中任一项所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述电介质油墨是可折皱的。


21.根据前述权利要求中任一项所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述电介质油墨能够具有高通量。


22.根据任意前述权利要求所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述电介质油墨能够拉伸多达130%而不开裂。


23.根据权利要求22所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述电介质油墨能够拉伸多达140%而不开裂。


24.根据权利要求23所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述电介质油墨能够拉伸多达150%而不开裂。


25.根据前述权利要求中任一项所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述组合物在低温下是可固化的。


26.根据权利要求1所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述柔性电介质油墨组合物能够在0.5J/cm2下紫外线固化1-20分钟。


27.根据权利要求1所述的柔性电介质油墨组合物,其中所述柔性电介质油墨组合物在介于约70℃至200℃之间的温度下能够热固化1至20分钟。


28.一种可紫外线固化的柔性电介质油墨组合物,包含:
a.约20重量%至80重量%的以下物质中的一种或多种:多官能氨基甲酸酯、环氧化物、丙烯酸酯、乙烯基、乙烯基醚或聚酯多元醇低聚物;
b.约10重量%至70重量%的以下物质中的一种或多种:单官能氨基甲酸酯、环氧化物、丙烯酸酯、乙烯基、乙烯基醚或聚酯多元醇低聚物;以及
...

【专利技术属性】
技术研发人员:那拉哈里·普贾里贾亚普拉卡什·桑达拉默尔希苏利·萨卡尔拉温德拉·M·巴特卡尔
申请(专利权)人:阿尔法装配解决方案公司
类型:发明
国别省市:美国;US

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1