BRPI0708208A2

BRPI0708208A2 - fita eletricamente condutora termicamente imprimìvel e método

Info

Publication number: BRPI0708208A2
Application number: BRPI0708208-8A
Authority: BR
Inventors: Stephen Drews; Richard A Padilla
Original assignee: Illinois Tool Works
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2011-05-17
Also published as: KR20080103994A; EP1994810A1; WO2007108946A1; CN101395974B; US20070218378A1; CN101395974A; JP2009530813A; JP5113149B2

Abstract

FITA ELETRICAMENTE CONDUTORA TERMICAMENTE IMPRIMIVEL E MéTODO Uma fita eletricamente condutora termicamente transferível inclui uma tela de transporte tendo primeiro e segundo lados e uma camada eletricamente condutora disposta no primeiro lado da tela transportadora. Uma parte da camada eletricamente condutora é seletivamente transferível para um objeto associado para formar um circuito eletricamentecondutor no mesmo. Um método para fazer e usar a fita é também descrito.

Description

"FITA ELETRICAMENTE CONDUTORA TERMICAMENTE IMPRIMÍVEL EMÉTODO"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção é direcionada a uma fita condutora transferível e um métodopara fazer um caminho condutor. Mais particularmente, a presente invenção é direcionada auma fita condutora que é termicamente aplicada ou impressa em um substrato.

Existem muitos processos conhecidos para fabricar circuito. Tal processo que éparticularmente útil na fabricação circuito flexível ou dobrável, é um método de seritipia. Talcircuito é encontrado em, por exemplo, painel de instrumentos de automóvel, painéis decontrole de instrumentos, painéis de luz traseira de aeronave, computadores e similares. Ocircuito é impresso em um substrato flexível tal como um filme de poliéster.

O processo de seritipia, no entanto, pode ser bastante complexo. Primeiro, uma telaé fabricada para obter o circuito desejado particular, produzindo um negativo fotográfico docircuito. Uma armação é feita e a seda é estirada sobre a armação. Um foto resist (negativo)é aplicado na seda, e a tela é exposta ao negativo. A tela é então desdobrada para produziruma "figura" do circuito na tela.

Um painel é então fabricado usando um substrato que pode aceitar tintas de im-pressão de tela, tal como poliéster, e misturando e aplicando tintas condutoras. Tipicamente,as tintas são aplicadas em camadas. Depois que a tinta é aplicada, a tela é curada par en-durecer ou secar a tinta no substrato.

Embora o processo de seritipia funcione para fornecer circuito flexível, existem in-convenientes. Um inconveniente, em geral, para realizar seritipia é o uso produtos químicosinflamáveis e tóxicos. Os produtos químicos presentemente conhecidos e usados para fabri-car as telas são voláteis e em alguns casos, nocivos. Em adição, os resíduos químicos quesão gerados exigem descarte. Dependendo dos tipos de tintas e/ou produtos químicos, podeser exigida manipulação especial para descarte. É também um processo relativamente dis-pendioso.

Além do mais, existe flexibilidade limitada (em desenho) usando processos de seri-tipia. A criação de protótipos é difícil e, uma vez que a tela é feita, não pode ser facilmentemudada, se pode ser de algum modo.

Métodos alternativos para fabricar circuitos condutores usaram tecnologias de im-pressão de jato de tinta, no entanto, em tal tecnologia, a tinta é formulada com nanopartícu-las condutoras, e então impressas com uma impressora de jato de tinta modificada. Os cir-cuitos impressos são sinterizados (tratados por calor) ara fundir completamente as partícu-las condutoras na tinta para obter um caminho condutor para criar o circuito. Inconvenientesdeste método são o alto custo das nanopartículas condutoras, a dificuldade em formularuma tinta esguichável com propriedades finais desejadas, aspectos de desenho especiaisque são exigidos para a impressora de jato de tinta manipular a tinta condutora e a etapa desinterização adicional exigida para o circuito "impresso" obter a condutividade desejada.

Conseqüentemente, existe uma necessidade de um circuito eletricamente flexívelque é formado por um processo de não seritipia ou processo de não jato de tinta. Deseja-velmente, tal processo permite flexibilidade em desenho de circuito. Mais desejavelmente,em tal processo, o circuito é formado usando um método aplicado na fita. Mais desejavel-mente ainda, o processo é um processo de impressão térmica em que o circuito é facilmentedesenhado e criado usando ferramentas de desenho de circuito auxiliado por computador etransferido para um objeto usando processos de transferência térmica conhecidos.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Uma fita eletricamente condutora termicamente transferível inclui uma tela detransporte tendo primeiro e segundo lados e uma camada eletricamente condutora dispostasno primeiro lado da tela transportadora. Uma parte da camada eletricamente condutora étransferível para um objeto associado para formar um circuito eletricamente condutor nomesmo.

Para facilitar a liberação da camada condutora da tela, um revestimento de libera-ção está disposto no primeiro lado da tela transportadora entre a tela transportadora e a ca-mada eletricamente condutora. Uma camada adesiva está disposta na camada eletricamen-te condutora para fornecer adesão entre a parte da camada eletricamente condutora que etransferida para o objeto associado e o objeto associado.

A fita presente e o método para fazer e usar a fita, evitam o tempo e despesa doprocesso seritipia. O método presente forma o circuito usando uma fita aplicada no processode transferência térmica. Usar o processo presente, um circuito elétrico é facilmente dese-nhado, criado e transferido para um objeto, e vantajosamente um objeto flexível tal como umfilme de poliéster, usando ferramentas de desenho de circuito auxiliadas por computador etecnologias de impressão e transferência térmica.

Estes e outros aspectos e vantagens da presente invenção serão evidentes a partirda descrição detalhada seguinte e desenhos em conjunto com as reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS

Os benefícios e vantagens da presente invenção se tornarão mais facilmente evi-dentes para aqueles versados na técnica relevante depois de rever a descrição detalhadaseguinte e desenhos anexos, em que:

a Figura 1 é uma vista plana de um circuito flexível exemplar formado de acordocom os princípios da presente invenção;

a Figura 2 é uma vista em seção transversal de uma parte do circuito da Figura 1tomada ao longo da linha 2-2 da Figura 1; e

a Figura 3 é uma ilustração em perspectiva de uma fita eletricamente condutoratermicamente imprimível de acordo com os princípios da presente invenção;

a Figura 4 é uma vista em seção transversal da fita tomada ao longo da linha 4-4 daFigura 3; e

a Figura 5 é um diagrama de fluxo ilustrando um método exemplar para fabricar ocircuito flexível da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Enquanto a presente invenção é suscetível de modalidade em várias formas, émostrada nas figuras e de agora em diante será descrita uma modalidade presentementepreferida com o entendimento que a presente descrição deve ser considerada um exemploda invenção e não pretende limitar a invenção à modalidade específica ilustrada.

Deve ser ainda entendido que o título desta seção deste relatório, a saber, "Descri-ção Detalhada da Invenção" refere-se a uma exigência do Escritório de Patente dos EstadosUnidos, e não implica, nem deve ser pretendido limitar o assunto descrito aqui.

A presente invenção permite a fabricação de circuitos flexíveis usando processosde transferência térmica. Vantajosamente, a presente invenção elimina a necessidade deprocessos de seritipia dispendiosos, e seus inconvenientes resultantes.

Referindo-se à Figura 1, é mostrado um circuito flexível exemplar 10 formado deacordo com os princípios da presente invenção. O circuito 10 é formado em um filme ousubstrato de base flexível 12, tal como milar, acrílico, filme de poliéster, filme de vinil, papel,papelão ou qualquer substrato imprimível. Será apreciado que o substrato não precisa serum meio flexível, isto é, pode ser um meio rígido; no entanto, as vantagens da presente in-venção são bem apreciadas em um ambiente de substrato flexível 12. Tais circuitos flexíveispodem, por exemplo, ser usados em painel de instrumentos de automóveis, painéis de con-trole de instrumentos, painéis de lanterna traseira de aeronave, computadores e similares.

Uma seção transversal do circuito flexível 10 é ilustrada na Figura 2. O substrato 12suporte e fornece estrutura para o material eletricamente condutor 14. O material condutor14 é mantido no substrato 12 por um adesivo 16. Um revestimento protetor opcional 18 podeser aplicado sobre o material condutor 14 (camada).

Uma seção transversal de um filme 20 para uso em transferir termicamente o mate-rial condutor 14 (camada) para o substrato 12 como ilustrado na Figura 4. Em uma formapresente, o filme 20 é formado como uma fita R como visto na Figura 3. Referindo-se àsFiguras 3 e 4, o filme formado em fita 20 inclui uma tela de transporte 22 e um revestimentode liberação 24 formado na tela de transporte 22. Uma camada condutora 26 é aplicada norevestimento de liberação 24 e uma camada adesiva 28 é aplicada na camada condutora26. Um forro 30 pode ser aplicado no lado oposto da tela 22 (ver Figura 3) para facilitar atransferência térmica da tela 22. O forro 30 pode ser formulado para permitir maior aplicaçãode calor (para transferência térmica) através da tela 22. Aqueles versados na técnica reco-nhecerão que quando aplicada ao substrato de circuito flexível 12, a camada adesiva 28(forma o adesivo 16 que) adere à camada eletricamente condutora 26 (para formar o mate-rial condutor 14) no substrato 12. O revestimento de liberação 24 pode permanecer no filmede transferência térmica 20 (isto é com o transportador 22) subseqüente à transferência.

A tela de transporte 22 pode ser formada de qualquer um de uma ampla variedadede materiais. Um material conhecido para uso em telas de impressão térmica 22 (transpor-tadores) é um filme de poliéster. Em processos de impressão térmica comumente usados,um filme de poliéster de cerca de 4 a cerca de 20 mícrons é usado. O lado de trás da tela 22pode ser tratado, como com o forro 30, para proteger o filme 22 como é usado em um pro-cesso de transferência térmica.

O revestimento de liberação 24 é formulado para responde ao calor aplicado na teladurante o processo de transferência térmica para "liberar" as camadas subseqüentes 26, 28.

Um tipo de revestimento de liberação 24 que libera com as camadas subseqüentes 26, 28(transfere com as camadas condutora e adesiva) é um polímero termoplástico solúvel emálcali que é removido da camada condutora (a partir do circuito flexível) depois da transfe-rência. Remover o revestimento de liberação 24 reduz a probabilidade de interferência coma camada condutora. O revestimento de liberação 24 reduz a probabilidade de interferênciacom a camada condutora. O revestimento de liberação 24 pode ser removido com uma so-lução alcalina tal como uma mistura de água e amônia. Outros materiais, que podem serusados que transferem com a camada condutora 26, incluem várias ceras tais como parafi-na, microcristalina ou polietileno glicol. Modificadores tais como agentes de encadeamentocruzado ou agentes de acoplamento podem ser adicionados à camada de liberação paraaperfeiçoar o desempenho de impressão.

Alternativamente, o revestimento de liberação 24 pode ser dói tipo que permanecena tela 22 e não se transfere com as camadas subseqüentes 26, 28. Estes tipos de revesti-mentos incluem, por exemplo, materiais à base de silicone de encadeamento cruzado e si-milares. Modificadores podem ser incluídos para facilitar a liberação das camadas subse-qüentes 26, 28.

A camada eletricamente condutora 26 é aplicada na tela 22, sobre o revestimentode liberação 24. A camada 26 pode ser formada de uma ampla variedade de metais, taiscomo alumínio, cobre, prata, ouro, platina, molibdênio, tungstênio, titânio, tântalo, germânio,silício e materiais contendo silício, óxido de índio-estanho (ITO), óxido de alumínio-estanho(ATO), óxido de alumínio-zinco (AZO), carbono, níquel e similar. A camada condutora 26pode ser aplicada usando processos tais como pulverização, revestimento, depósito de va-por de íon, metalização a vácuo, revestimento de borrifação e similares. Aqueles versadosna técnica reconhecerão os vários métodos pelos quais a camada condutora 26 pode seraplicada a ou embutida dentro do filme. É também considerado que o material condutor émisturado com (por exemplo, formulado dentro) de um revestimento tal como uma resina,que é aplicada na tela 22. Em tais casos, o revestimento pode ser formulado para liberar dotransportador quando impresso, sem a necessidade de uma camada de liberação (tal comoa camada 24). Opcionalmente, a camada adesiva 28 pode ser aplicada no substrato 12,criando um substrato receptivo à impressão, eliminando assim a necessidade de uma ca-mada adesiva aplicada na fita R.

O adesivo 16 (aplicado como camada 28) fornece a adesão necessária entre o ma-terial condutor 14 e o substrato de circuito 12 para assegurar boa ligação do material condu-tor 14. Um adesivo preferido 16 (aplicado sobre a camada condutora 26, como a camada

adesiva 28) é uma resina termoplástica, tal como acrílico de cloreto de vinil, resina de poliés-ter ou de poliolefina clorada ou misturas das mesmas, e é sensível (por exemplo, amolece efunde) nas temperaturas de transferência desejadas. Agentes de acoplamento tais comosilanos podem ser adicionados à camada adesiva 28 para promover adesão de materialcondutor 14 no substrato 12.

Um método 110 para fabricar o circuito flexível 10 é ilustrado no diagrama de fluxoda Figura 5. O método 110 inclui as etapas de fornecer um substrato 112, fornecendo umafita eletricamente condutora termicamente imprimível 114 tendo uma camada eletricamentecondutora na mesma, e transferindo uma parte da camada eletricamente condutora em umsubstrato flexível 116. A parte transferida define um circuito elétrico desejado ou parte de umcircuito elétrico 10.

Se necessário, qualquer material de revestimento de liberação restante é removido118 do agora formado circuito elétrico ou parte de um circuito elétrico 10. Um revestimentoprotetor opcional (por exemplo um sobre revestimento) pode ser aplicado 120 no circuitoelétrico transferido 10.

Uma das vantagens da presente invenção é que, quando usada em conjunto comas ferramentas de desenho de circuito presentemente disponíveis, os circuitos podem serdesenhados, protótipos criados e testados, em muito menos tempo e com muito menos es-forço que as aplicações de seritipia previamente usadas. Por exemplo, usando ferramentasde desenho de circuito CAD, um circuito pode ser desenhado, e pode entrar um comando deimpressão, com a fita eletricamente condutora termicamente imprimível e substrato em umaimpressora, o circuito pode ser impresso e testado. Ajustes e/ou mudanças podem ser feitasem um desenho e circuitos de protótipo subseqüentes impressos. Uma vez que um desenhofinal é feito, os escoamentos de produção do circuito podem ser feitos usando os métodos etecnologia de impressão térmica ou transferência.

Todas as patentes referidas aqui, são incorporadas aqui por referência, se ou nãoespecificamente feita dentro do texto desta descrição.

Na descrição presente, as palavras "um" ou "uma" devem ser tomadas para incluir osingular e o plural. Inversamente, qualquer referência a vários itens deve, onde apropriado,incluir o singular.

A partir do precedente, será observado que numerosas modificações e variaçõespodem ser efetuadas sem se afastar dói verdadeiro espírito e escopo dos novos conceitosda presente invenção. Deve ser entendido que nenhuma limitação com relação às modali-dades específicas ilustradas pretende ou deve ser inferida. A descrição pretende cobrir to-das as tais modificações na medida em que se encontrem dentro do escopo das reivindicações.

Claims

1. Fita eletricamente condutora termicamente transferível, CARACTERIZADA pelofato de que compreende:uma tela de transporte tendo primeiro e segundo lados;uma camada eletricamente condutora disposta no primeiro lado da tela transportadora,em que uma parte da camada eletricamente condutora é seletivamente transferívelpara um objeto associado para formar um circuito eletricamente condutor no mesmo.

2. Fita eletricamente condutora termicamente transferível, de acordo com a reivindi-cação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que inclui um revestimento de liberação dispostono primeiro lado da tela transportadora entre a tela transportadora e a camada eletricamentecondutora.

3. Fita eletricamente condutora termicamente transferível, de acordo com a reivindi-cação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o revestimento de liberação transfere, pelomenos em parte, com a parte da camada eletricamente condutora para ρ objeto.

4. Fita eletricamente condutora termicamente transferível, de acordo com a reivindi-cação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o revestimento de liberação permanece com atela transportadora seguindo a transferência da parte da camada eletricamente condutorapara o objeto.

5. Fita eletricamente condutora termicamente transferível, de acordo com a reivindi-cação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que inclui uma camada adesiva disposta na cama-da eletricamente condutora para fornecer adesão entre a parte da camada eletricamentecondutora que é transferida para o objeto associado e o objeto associado.

6. Fita eletricamente condutora termicamente transferível, de acordo com a reivindi-cação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a camada eletricamente condutora é formadade um ou mais de alumínio, cobre, prata, ouro, platina, molibdênio, tungstênio, titânio, tânta-lo, germânio, silício e materiais contendo silício, oxido de índio-estanho (ITO), óxido de alu-mínio-estanho (ATO), óxido de alumínio-zinco (AZO), carbono e níquel.

7. Fita eletricamente condutora termicamente transferível, de acordo com a reivindi-cação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a tela transportadora é formada de um materi-al polimérico.

8. Fita eletricamente condutora termicamente transferível, de acordo com a reivindi-cação 7, CARACTERIZADA pelo fato de que o material polimérico da tela transportadora époliéster.

9. Método para fazer uma fita eletricamente condutora termicamente transferível,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:fornecer uma tela transportadora tendo um revestimento de liberação em uma su-perfície da mesma;aplicar uma camada eletricamente condutora no revestimento de liberação; eaplicar uma camada adesiva na camada eletricamente condutora,em que uma parte da camada eletricamente condutora e a camada adesiva se so-brepondo à camada eletricamente condutora são transferíveis em um objeto associado paraformar um circuito eletricamente condutor no mesmo.

10. Método para fazer uma fita, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que inclui a etapa de aplicar a camada eletricamente con-dutora por metalização a vácuo.

11. Método para fazer uma fita, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que inclui a etapa de aplicar a camada eletricamente con-dutora por deposição de vapor de íon.

12. Método para fazer uma fita, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que inclui a etapa de aplicar a camada eletricamente con-dutora por revestimento de borrifação.

13. Método para fazer uma fita, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que a camada eletricamente condutora é formada a partirde um ou mais de alumínio, cobre, prata, ouro, platina, molibdênio, tungstênio, titânio, tânta-lo, germânio, silício e materiais contendo silício, óxido de índio-estanho (ITO), óxido de alu-mínio-estanho (ATO), óxido de alumínio-zinco (AZO), carbono e níquel.

14. Método para fazer um circuito elétrico em um substrato flexível,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:fornecer uma fita eletricamente condutora termicamente transferível tendo uma telade transporte tendo um primeiro e segundo lados, um revestimento de liberação no primeirolado da tela transportadora, uma camada eletricamente condutora disposta no revestimentode liberação e uma camada adesiva disposta na camada eletricamente condutora;fornecer um substrato flexível;contatar a fita condutora, na camada adesiva com o substrato flexível; etransferir termicamente uma parte selecionada da camada eletricamente condutorae a camada adesiva se sobrepondo à parte selecionada para o substrato flexível e liberar aparte selecionada da tela transportadora.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de queinclui a etapa de separar a tela transportadora do substrato flexível.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de queinclui a etapa de remover qualquer revestimento de liberação da parte selecionada depoisque é transferida para o substrato flexível.