可拉伸和不可拉伸基材上的柔性且耐久性印刷电路制造技术

本发明专利技术涉及包括印刷电路(650)和可拉伸或不可拉伸基材(610)的柔性导电制品(600)。在一些实施方式中，基材在其两侧上均具有印刷电路。印刷电路中包含多孔合成聚合物膜(660)和导电迹线(670)以及非导电区域(640)。导电迹线被吸入或以其他方式并入多孔合成聚合物膜中。在一些实施方式中，合成聚合物膜是微孔的。印刷电路可以通过粘合点(620)不连续地结合到可拉伸或不可拉伸基材。印刷电路可以集成到服装中，例如智能服装或其他可穿戴技术。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可拉伸和不可拉伸基材上的柔性且耐久性印刷电路
本公开一般涉及印刷电路，更具体地，涉及结合到可拉伸或不可拉伸基材的柔性且耐久性印刷电路，以形成导电制品。
技术介绍
传统上，柔性电路是建立在诸如Mylar或之类的刚性材料上。尽管与传统的铜和玻璃纤维电路板相比，这些材料被认为具有柔性，但它们的柔性却无法与纺织品或皮媲美。将柔性电路结合到衣服和/或其他佩戴在皮肤上的装置中受到该刚度的限制。实际上，许多现有的电路材料太硬而不能集成到纺织品中，并且也不能保持持久的可靠性，特别是在使用中以及在洗涤或其他清洁方案中弯曲时。在这方面，已经开发出许多薄且可拉伸的导电油墨。这些油墨通常直接印刷在纺织品上，并且能够保持纺织品的柔性，可拉伸性和手感。然而，它们遭受明显的耐久性和电连接性问题。例如，当纺织品被拉伸时，纺织品纤维束相对于彼此显著移动。导电油墨不能承受弥合纺织纤维束之间的间隙所需的伸长，从而导致断裂和开路。相同的可拉伸导电油墨已印刷到聚氨酯膜上，然后热粘合到拉伸纺织品上。与直接印刷到纺织品上相比，这导致电路更耐用，但是所得层压件的拉伸度明显小于原始纺织品。在其他现有技术中，导电油墨已经被夹在绝缘油墨之间，然后被热层压到纺织品上。但是，绝缘油墨的薄涂层不能有效地支撑导电油墨。增加绝缘油墨的厚度可以提高耐久性，但是会大大降低纺织品的可拉伸性。尽管柔性电路取得了进步，但是仍然需要用于从服装到医疗诊断和治疗设备以及许多其他合适的最终应用的各种应用的耐久且有效的柔性电路系统。
技术实现思路
本公开涉及一种具有高柔性和耐久性的导电制品，其包括结合到基材的印刷电路。印刷电路包括多孔的合成聚合物膜和至少一条导电迹线，并且可以不连续地或连续地结合到基材。基材可以是可拉伸或不可拉伸的基材，例如可拉伸的纺织品，可拉伸的织物，可拉伸的层压件，可拉伸的纤维，可拉伸的非织造材料或可拉伸的膜。在示例性实施方式中，可拉伸基材是可拉伸纺织品或可拉伸织物。可以将导电迹线吸入或以其他方式引入孔中并穿过多孔合成聚合物膜的厚度。导电迹线包括导电颗粒的连续网络，并且可以具有导电图案或电路的形式。在示例性实施方式中，非导电区域位于导电迹线旁边。在一些实施方式中，可以在导电迹线上施加绝缘外涂层，以帮助保护导电迹线不受外部因素的影响。在至少一个示例性实施方式中，合成聚合物膜是膨胀含氟聚合物膜，例如膨胀聚四氟乙烯膜。如通过洗涤耐久性测试方法所确定的，导电制品的洗涤耐久性为至少10次洗涤循环。而且，导电制品有利的是柔性的，如通过川端测试方法确定的，柔度值小于0.1克力-cm2/cm。附图说明包括附图以提供对本公开的进一步理解，附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了实施方式，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。图1是根据至少一个实施方式的多孔膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜(膜1)的扫描电子显微镜(SEM)图像；图2是根据至少一个实施方式的多孔膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜(膜2)的SEM图像；图3是在根据至少一个实施方式的实施例5中使用的多孔聚乙烯膜的SEM图像；图4是在根据至少一个实施方式的示例中使用的示例性导电迹线的布置和尺寸的图示；图5是根据至少一个实施方式的在实施例1中测试的几种材料的应变对载荷和应变对电阻的图示。图6A是根据至少一个实施方式的具有以凹版图案以粘合点形式施加的粘合剂的基材的示意图；图6B是根据至少一个实施方式的具有非导电区域的导电制品的示意图，所述非导电区域位于与吸收的导电迹线相邻的位置；图6C是根据至少一个实施方式的在基材的每一侧上含有印刷电路的导电制品的示意图；图7是根据至少一个实施方式的在其中吸收有导电迹线的膨胀聚四氟乙烯膜的一部分的扫描电子显微图(SEM)；图8A是根据至少一个实施方式的在使用激光千分尺时，在激光千分尺源和激光千分尺接收器之间对齐的金属圆筒的示意图，该金属圆筒用于测量合成聚合物膜的厚度；和图8B是根据至少一个实施方式使用激光千分尺测量合成聚合物膜的厚度时，覆盖在图8A所示的金属圆筒的表面上的单层膜的示意图，该单层膜没有重叠且没有褶皱。具体实施方式本领域的技术人员应理解，可通过构造用于执行目标功能的任何数量的方法和设备来实现本公开内容的各个方面。还应注意，本文参考的附图不一定是按比例绘制，而是有可能放大以说明本公开的各个方面，就此而言，附图不应视为限制性的。应当理解，术语“导电性迹线”，“导电迹线”和“迹线”在本文中可以互换使用。术语“膜”和“薄膜”在本文中可以互换使用。如本文所用，术语“合成聚合物膜”是指包括多孔合成聚合物膜或微孔合成聚合物膜。本专利技术涉及包括印刷电路和可拉伸或不可拉伸基材的柔性导电制品。印刷电路包含导电迹线。可以将导电迹线吸入或以其他方式引入孔中并穿过多孔合成聚合物膜的厚度。在一些实施方式中，合成聚合物膜是微孔的。印刷电路可以不连续地结合到可拉伸或不可拉伸基材。在替代实施方式中，印刷电路连续地结合到基材。印刷电路可以集成到服装中，例如智能服装或其他可穿戴技术。如上所述，导电制品包括印刷电路，该印刷电路包括至少一条导电迹线和多孔合成聚合物膜。如本文所用，术语“导电迹线”旨在描述能够传导电子从中通过的连续线或连续路径。在示例性实施方式中，非导电区域位于导电迹线旁边。在一些实施方式中，可使用导电油墨将导电迹线沉积在合成聚合物膜内。如本文所用，术语“导电油墨”是指在载液(例如溶剂)中掺入导电颗粒的材料。在一些实施方式中，导电颗粒包括银，金，铜或铂颗粒。合适的导电油墨的非限制性示例包括2108-IPA(Nanogap公司，加利福尼亚州里士满)，UTDAgPA(UTDots公司，伊利诺伊州香槟市)，UTDAg60X(UTDots公司，伊利诺伊州香槟市)。形成导电迹线的其他导电材料的非限制性示例包括导电金属颗粒或纳米颗粒(例如，银，金，铜和铂)，其他导电材料(例如石墨或炭黑)的颗粒或纳米颗粒)，导电纳米管，导电金属薄片，导电聚合物及其组合。如本文所用，术语“纳米颗粒”旨在描述在导电颗粒的至少一个维度上具有1.0nm至100nm的尺寸的颗粒。导电迹线可以呈导电图案的形式，其可以用于形成电流可以流过的电路。该图案可以创建开放路径，例如图4中例示的平行线。在一些实施方式中，电子部件(例如，表面安装电子部件)可以电耦合(例如粘附)到导电迹线图案以创建电路。在一些实施方式中，电子部件(例如，包含例如处理器、电池和/或发送器的电子模块)可以电耦合(例如粘附)到导电迹线图案以创建电路。导电迹线可以被配置为与电阻器、电容器、发光二极管(LED)、集成电路、传感器、电源以及数据发送器和接收器耦合。此外，例如，导电迹线可用于向用户或用户的医生传输信息，例如用户的心率或血液中的氧饱和度。如上所述，导电迹线位于合成聚合物膜内。合适的多孔合成聚合物膜的非限制性示例包括膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，氟化乙烯丙烯(FEP)，全氟烷氧基烷烃(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高柔性和耐久性的导电制品，其包含：/n印刷电路，其包括：/n多孔合成聚合物膜；和/n至少一条导电迹线，所述导电迹线位于多孔合成聚合物膜内；和/n结合到所述印刷电路的基材。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180508 US 62/668,4531.一种具有高柔性和耐久性的导电制品，其包含：
印刷电路，其包括：
多孔合成聚合物膜；和
至少一条导电迹线，所述导电迹线位于多孔合成聚合物膜内；和
结合到所述印刷电路的基材。


2.如权利要求1所述的导电制品，其中，所述多孔合成聚合物膜是微孔合成聚合物膜。


3.如权利要求1或2所述的导电制品，其中，所述基材是可拉伸基材或不可拉伸基材。


4.如权利要求1-3中任一项所述的导电制品，其中，可拉伸基材包括选自以下的至少一种：可拉伸纺织品，可拉伸织物，可拉伸非织造材料和可拉伸膜。


5.如权利要求1-4中任一项所述的导电制品，其中，可拉伸基材是可拉伸纺织品或可拉伸织物。


6.如权利要求1-5中任一项所述的导电制品，其中，可拉伸基材包括可拉伸层压件或可拉伸纤维。


7.如权利要求1-6中任一项所述的导电制品，其中，所述多孔合成聚合物膜选自膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，氟化乙烯丙烯(FEP)，全氟烷氧基烷烃(PFA)，聚酯砜(PES)，聚对二甲苯(ePPX)，多孔超高分子量聚乙烯(eUHMWPE)，多孔乙烯四氟乙烯(eETFE)和多孔聚乳酸(ePLLA)。


8.如权利要求1-7中任一项所述的导电制品，其中，所述合成聚合物膜是膨胀含氟聚合物膜。


9.如权利要求1-8中任一项所述的导电制品，其中，所述合成聚合物膜是膨胀聚四氟乙烯膜。


10.如权利要求1-9中任一项所述的导电制品，其中，导电迹线沿着多孔合成聚合物膜的厚度填充孔。


11.如权利要求1-10中任一项所述的导电制品，其中，导电迹线选自导电金...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·埃德蒙森，P·D·加斯乐，J·J·斯凯夫，S·J·泽罗，
申请(专利权)人：WL戈尔及同仁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US