在模内电子（IME）部件的制造中使用的组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种在模内电子(IME)部件的制造中使用的组合物，该组合物含有粘结剂，该粘结剂包含：包含三聚氰胺甲醛的交联剂、包含羟基的热塑性树脂和溶剂。羟基的热塑性树脂和溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在模内电子(IME)部件的制造中使用的组合物
[0001]本专利技术涉及在模内电子(IME)部件的制造中使用的组合物、制造该组合物的方法、制造模内电子(IME)部件的方法以及模内电子(IME)部件。
[0002]对于下一代汽车、白色家电或消费电子器件应用的发展，高度可靠、稳健、轻质、装饰性和三维(3D)形状的人机介接电子器件的发展是高度需要的。
[0003]薄膜嵌入模塑(FIM)是一种已知过程，其用于在模塑过程期间将图形、标签和部件整合到塑料部件。它呈模内装饰(IMD)或模内贴标(IML)的形式。FIM过程使得人们能够在二维(2D)中将单个装饰性塑料部件创建成弯曲且具有复杂形状的3D设计，这些设计耐用且轻质，可用于多种应用。在典型FIM过程中，热塑性膜的装饰(颜色和透光率)和表面功能(划痕、抗反射、防眩光、光泽、无光、防指纹等)根据应用需要进行设计，并且被整合以产生稳健、具有复杂形状和装饰性的塑料部件。这种技术对于生产汽车、手持式电子设备和消费产品的装饰性部件是众所周知的，同时若干新近示例示出了与电子器件功能整合的努力。制备此类结构的方式中的一种方式是通过注塑丝网印刷和/或热成形的导电和介电油墨印刷的电子电路。
[0004]期望产生能够执行电子器件功能的3D注塑的轻质塑料结构。这些结构可通过以下步骤来产生：在柔性聚合物基板(诸如例如聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))上丝网印刷互连电路；将电子部件附接/组装到这些丝网印刷电路；热成形以产生此类电子器件的3D结构，随后通过注塑将液体树脂浇注到热成形结构的背面，以产生稳健且坚固的塑料结构。这种结构可被设计成执行电容式和电阻式触摸开关应用，用于无线或蓝牙连接、控制音量或光强度以及许多此类应用。这些注塑电子器件结构被称为模内电子器件(IME)或注塑结构电子器件(IMSE)或塑料电子器件或表面电子器件。
[0005]IME技术由整合若干电子器件和塑料制造工艺步骤组成：电子油墨(导电油墨和介电油墨)的丝网印刷、电子油墨的干燥或固化、使用电子粘合剂的部件附接或电子组装、热成形和修整以产生弯曲或3D结构，以及通过注塑用熔融树脂回填这些弯曲或3D结构。图1描绘了IME的通用制造工艺步骤的示意图。在图1中，示意性地表示了四个宽泛的制造加工步骤。在A(丝网印刷和干燥)处，示出了2D丝网印刷的互连器的示意图：10表示可热成形的PC或PET基板，20表示丝网印刷的导电互连件，30表示丝网印刷的电绝缘电介质层。在B(电子部件组装(SMT部件、LED等))处，示出了附接有电子部件、LED等的2D电子电路的示意图；40、50和60表示不同的SMT部件或LED。在C(热成形[真空或高气压和温度(140℃至210℃)])处，示出了热成形的3D电子电路(70)的示意图。在D(注塑[温度(170℃至330℃)])处，示出了注塑(填充有注塑树脂)热成形的3D电子电路(80)的示意图。
[0006]电子器件功能可以与FIM结构整合在两膜叠堆或单膜叠堆中。在两膜叠堆中，通过丝网印刷导电或介电油墨单独地制备电子器件油墨印刷的塑料层，其在注塑步骤期间进一步与图形油墨涂覆的装饰性塑料整合。单层膜结构中的装饰性和电子功能两者可以按顺序方式制造，首先丝网印刷图形油墨层，然后丝网印刷电子油墨(导电和介电油墨)，以及使用导电或非导电粘合剂附接部件，然后将整个叠堆进一步热成形并背面注塑。塑料基板通常是PC或PET，并且注塑树脂通常选自聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯腈丁
二烯苯乙烯(ABS)、聚丙烯(PP)、聚酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚苯乙烯(PS)和热塑性聚氨酯(TPU)等。
[0007]典型聚合物厚膜油墨(诸如银、碳等，以及UV/可热固化介电油墨)和导电粘合剂用于在PC和PET基板上构造柔性电路。尽管这些油墨是高度柔性的，但是这些油墨不能被热成形，因为它们在热成形时显示出不连续性和开裂，因此不能用于IME器件制造。
[0008]由于IME器件的制造需要整合不同的加工条件、丝网印刷、部件组装、热成形、修整和注塑，因此需要解决若干挑战以开发全功能且可靠的IME结构。这些步骤中的每个步骤的材料属性以及加工条件和参数可进一步影响IME器件在不同阶段的性能。
[0009]例如，为了实现叠堆的优异热成形性能；所有油墨(图形油墨层和电子油墨层)和基板需要高度相互相容并且具有类似的热稳定性和模量属性。此外，油墨和基板的此类相互相容性和热稳定性显著地有助于注塑过程的成功，这决定了此类IME结构的总体稳定性和可靠性。
[0010]因此，以下问题与在IME部件的制造中使用的组合物有关：
[0011]丝网印刷和干燥：
[0012]电子油墨材料的关键要求中的一项是其丝网印刷适性。例如，丝网印刷良好限定的宽度、厚度和孔隙度受控的导电迹线对于构造高性能互连件以构建电路、触摸开关、照明设备和其他类似设备是极其重要的。相似地，印刷均匀、无针孔的薄绝缘或包封膜对于构造多层电路是重要的，该多层电路通常充当交越电介质。沉积物结构的变化可显著地影响IME的电气功能和类似结构的性能，因此将增大制造过程中的废品率。相似地，为了将电子部件组装到这种互连结构上，需要精确分配、喷射、模版印刷、浇注导电和非导电粘合剂、包封材料。
[0013]控制这些制剂的流变特性和粘度是最重要的特征中的一者，并且是沉积此类无缺陷导电迹线和非导电层的原因。有效干燥和固化这些丝网印刷的材料对于使热成形和注塑过程期间的缺陷最小化是至关重要的，从而将增大总体IME过程的产率。另外，任何印刷和干燥缺陷也可分别影响3D结构电子器件或IME部件的电气和可靠性性能。
[0014]优化制剂以具有适当且相容的化学性质将是期望的，以实现快速且完全的干燥，还在印刷的同时具有较长的丝网寿命，并且提供注塑期间的其他功能要求，诸如导电性、拉伸性和稳定性。较长的丝网寿命连同这些组合物的贮存稳定性对于工业适用性和可制造性是重要的。
[0015]相容性：
[0016]介电和导电材料的相互相容性连同与不同柔性聚合物基板、装饰性油墨、粘合剂、包封材料和注塑树脂的相容性是制造IME和类似结构的另一个最重要方面。最常见的是，这些材料的化学功能是它们的相容性的原因，而完美的匹配是制造稳健且高性能的IME和类似结构的关键，然而，不相容的材料将导致有缺陷且不可靠的电子器件。不相容材料集合生成若干错误，诸如在下面层上沉积另一个新层的下面层的蚀刻、溶解和分层。
[0017]电气属性：
[0018]导电电子材料应具有期望的导电性，以构造能够具有切换、照明和触摸功能的电子器件。此外，较高的电导率对于构造能够高电流载流以执行无线信号处理、蓝牙连接和超高频感测功能的结构而言是期望的。根据选择用于制造IME和类似结构的大多数柔性基板
的稳定性阈值，此类导电电子材料的处理需要严格地低于150℃。此类导电材料还需要在热成形过程之前和之后保持电路径而不显著改变其电导率。同样重要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在模内电子(IME)部件的制造中使用的组合物，所述组合物含有粘结剂，所述粘结剂包含：包含三聚氰胺甲醛的交联剂，包含羟基的热塑性树脂，和溶剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述三聚氰胺甲醛包括六甲氧基甲基三聚氰胺。3.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中所述交联剂还包含异氰酸酯和/或多异氰酸酯和/或封端多异氰酸酯。4.根据任一前述权利要求所述的组合物，其中所述热塑性树脂包含聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚乙烯酯树脂、苯氧基树脂和酮树脂中的一者或多者。5.根据权利要求4所述的组合物，其中所述热塑性树脂包含聚氨酯树脂、聚酯树脂和苯氧基树脂。6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述热塑性树脂包含：基于所述热塑性树脂的总重量，20重量％至60重量％的聚氨酯树脂，优选地35重量％至47重量％的聚氨酯树脂，5重量％至30重量％的聚酯树脂，优选地13重量％至19重量％的聚酯树脂，和20重量％至60重量％的苯氧基树脂，优选地34重量％至51重量％的苯氧基树脂。7.根据任一前述权利要求所述的组合物，其中所述热塑性树脂：包含均聚物和共聚物和/或三元共聚物；并且/或者具有小于100℃的玻璃化转变温度；并且/或者具有1000g/mol至100000g/mol的重均分子量；并且/或者具有小于100℃的软化点；并且/或者具有大于20mgKOH/g的羟基含量(OH数)。8.根据任一前述权利要求所述的组合物，所述组合物包含：基于交联剂和热塑性树脂的总量，1重量％至40重量％的所述交联剂，优选地7重量％至24重量％的所述交联剂，和60重量％至99重量％的所述热塑性树脂，优选地76重量％至93重量％的所述热塑性树脂。9.根据任一前述权利要求所述的组合物，其中所述溶剂包含乙二醇醚乙酸酯、乙二醇醚、酯、酮、醇和烃中的一者或多者。10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述溶剂包含：基于所述溶剂的总重量，高达95重量％的乙二醇醚乙酸酯，优选地高达85重量％的乙二醇醚乙酸酯，和/或高达95重量％的乙二醇醚，优选地高达85重量％的乙二醇醚，和/或高达15％的酯，优选地高达5重量％的酯，和/或高达40重量％的酮，优选地高达32重量％的酮，和/或高达80重量％的醇，优选地高达70重量％的醇，和/或高达30重量％的烃，优选地高达22重量％的烃。11.根据任一前述权利要求所述的组合物，其中所述粘结剂还包含：
热固性树脂，所述热固性树脂优选地包含丙烯酸类树脂和环氧树脂中的一者或两者；和固化催化剂，所述固化催化剂用于固化所述热固性树脂，优选地用于热固化所述热固性树脂和/或用于UV固化所述热固性树脂。12.根据任一前述权利要求所述的组合物，其中所述粘结剂还包含一种或多种功能性添加剂，所述功能性添加剂优选地选自表面活性剂、流变改性剂、分散剂、消泡剂、防粘剂、助滑添加剂、防流挂剂、流平剂、表面活化剂、表面张力降低剂、增粘剂、防结皮剂、消光剂、着色剂、染料、颜料和润湿剂中的一者或多者。13.根据任一前述权利要求所述的组合物，其中所述粘结剂包含：0.5重量％至12重量％的所述交联剂，优选地1.5重量％至7.7重量％的所述交联剂；10重量％至40重量％的所述热塑性树脂，优选地11重量％至30.4重量％的所述热塑性树脂；和40重量％至85重量％的溶剂，优选地46.7重量％至78.8重量％的溶剂；任选地：0.1重量％至30重量％的热固性树脂和0.1重量％至3重量％的用于固化所述热固性树脂的固化催化剂，优选地1重量％至10重量％的热固性树脂和0.1重量％至1重量％的用于固化所述热固性树脂的固化催化剂；和/或0.1重量％至20重量％的功能性添加剂，优选地1.7重量％至17重量％的功能性添加剂。14.根据任一前述权利要求所述的组合物，所述组合物还包含导电颗粒。15.根据权利要求14所述的组合物，其中所述导电颗粒：包含一种或多种金属颗粒，所述一种或多种金属颗粒优选地选自银颗粒、铜颗粒、黄铜颗粒、镍颗粒、金颗粒、铂颗粒、钯颗粒、金属合金颗粒、镀银的铜颗粒、镀银的黄铜颗粒、银
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镍合金颗粒和银
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铜合金颗粒中的一者或多者；并且/或者包含碳颗粒，所述碳颗粒优选地选自石墨颗粒、石墨薄片、碳黑颗粒、石墨烯薄片、石墨烯颗粒和碳纳米管中的一者或多者；并且/或者表现出1.25μm至7μm的平均粒度(d50)、2g/cc至4g/cc的振实密度、0.3m2/g至2.1m2/g的表面积和0.06重量％至1.3重量％的有机物含量中的一者或多者；并且/或者呈薄片、球体、不规则形状的颗粒、纳米粉末和纳米线中的一者或多者的形式。16.根据权利要求14或权利要求15所述的组合物，所述组合物包含：30重量％至85重量％的粘结剂，优选地40.1重量％至80.9重量％的粘结剂，和15重量％至70重量％的导电颗粒，优选地19.1重量％至59.9重量％的导电颗粒。17.根据权利要求14至16中任一项所述的组合物，所述组合物包含：30重量％至85重量％的粘结剂，优选地40.1重量％至80.9重量％的粘结剂，和15重量％至70重量％的导电颗粒，优选地19.1重量％至59.9重量％的导电颗粒，并且其中所述粘结剂包含：0.2重量％至6重量％的交联剂，优选地0.7重量％至3.3重量％的交联剂，1重量％至7.5重量％的聚氨酯树脂，优选地1.7重量％至4.5重量％的聚氨酯树脂，0.1重量％至5.5重量％的聚酯树脂，优选地0.7重量％至1.8重量％的聚酯树脂，1重量％至7.5重量％的苯氧基树脂，优选地2.5重量％至6.6重量％的苯氧基树脂，
0重量％至10重量％的热固性树脂，优选地0重量％至5.7重量％的热固性树脂，0重量％至1重量％的固化催化剂，优选地0重量％至0.6重量％的固化催化剂，0.2重量％至10重量％的功能性添加剂，优选地2.6重量％至7.4重量％的功能性添加剂，0重量％至60重量％的乙二醇醚乙酸酯，优选地4.3重量％至43.2重量％的乙二醇醚乙酸酯，0重量％至40重量％的乙二醇醚，优选地0重量％至24.1重量％的乙二醇醚，0重量％至5重量％的酯，优选地0重量％至1.7重量％的酯，和0重量％至30重量％的酮，优选地0重量％至20.5重量％的酮。18.根据权利要求14至17中任一项所述的组合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔马利亚，
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：