CN102597323A - 用于防止或减少薄膜按键开关的交迭区域中的银迁移的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在底部电路层的上面和/或在后续电路层的下面使用碳层作为屏障以防止电路交迭部中的银迁移。

Description

用于防止或减少薄膜按键开关的交迭区域中的银迁移的方法
发明领域
本发明涉及通过如下方法来防止或减少薄膜按键开关的电路交迭区域处发生银迁移：使用碳层来包封银从而减少或防止银迁移。
发明背景
在薄膜按键开关的交迭区域中，极性相反的银导体通常由介电绝缘层隔开。随着时间的推移以及暴露于高温和湿度，在电路交迭区域处可能发生银迁移。以前，仅介电绝缘层已被用作极性相反的电路层之间的绝缘物，并且一直是用来防止这些电路层之间发生银迁移的唯一方法。这些方法未能用来充分地解决许多应用中的银迁移问题。
发明概述
本发明涉及形成薄膜按键开关的方法，包括：(a)用银组合物涂覆基材；(b)干燥或固化银组合物；(c)将介电组合物施用在银的上面；(d)干燥或固化介电组合物；(e)将银组合物的顶层施用在电介质的上面；以及(f)干燥或固化银组合物组合物以形成电路。本发明还涉及按此类方法生产的开关。
在另一方面，本发明涉及制造薄膜按键开关的方法，其中将一个或两个碳的区域涂覆在银电路层的上面和/或下面。这种形成薄膜按键开关的方法包括：(a)用底部银组合物涂覆基材；(b)干燥或固化银组合物；(c)将碳涂层施用在所述银组合物的顶部上；(d)干燥或固化碳组合物；(e)将介电组合物施用在所述碳的上面；(f)干燥或固化介电组合物；(g)将碳涂层施用在所述电介质上；(h)将银的顶层施用在所述碳的上面；以及(i)干燥或固化银组合物以形成电路。另一方面涉及按此类方法生产的开关。
另一方面涉及形成薄膜按键开关的方法，包括：(a)用底部银组合物涂覆基材；(b)干燥或固化银组合物；(c)将碳涂层施用在所述银组合物的顶部上；(d)干燥或固化所述碳组合物；(e)将介电组合物施用在所述碳的上面；(f)干燥或固化介电组合物；(g)将银的顶层放置在所述电介质上；以及(h)干燥银浆组合物以形成电路。
另一方面涉及形成薄膜按键开关的方法，包括：(a)用底部银组合物涂覆基材；(b)干燥或固化银组合物；(c)将介电组合物施用在所述银的上面；(d)干燥或固化介电组合物；(e)将碳涂层施用在所述介电组合物的顶部上；(f)干燥或固化碳组合物；(g)将银的顶层放置在所述碳上；以及(h)干燥银浆组合物以形成电路。另一方面涉及按此类方法生产的开关。
附图简述
图1示出了无碳涂层的现行实践的剖面图。这是比较图。
图2示出了图1中所示实施方案的顶视图。
图3示出了本发明的一个实施方案的剖面图，其具有位于顶部银的下面且紧邻电介质的碳印刷层，并且在碳的顶部上具有银。
图4示出了图3的顶视图。
图5示出了本发明的一个实施方案，其具有两个碳印刷层。
图6示出了图5的顶视图。
图7示出了本发明的一个实施方案，其中碳在底部银的顶部上且紧邻电介质。
图8示出了图7的顶视图。
发明详述
全世界有成百上千的薄膜按键开关制造商，并且存在成千上万的其中使用银的应用，并且其中如所述的那样，银迁移可能导致膜开关在应用中发生故障。本发明涉及使用银电路印刷层或图案、在银电路印刷层或层的顶部上或下面的碳套印层或层、以及银电路印刷层之间的介电绝缘层来构造薄膜按键开关的交迭，所述交迭消除或减少了电路交迭层处的银迁移。
碳长久以来在薄膜按键开关中被用作银电路上的重迭层或套印层以防止相同表面上的极性相反的相邻电路线之间发生银迁移。然而，其尚未被用来防止介电绝缘层之间的银迁移，所述介电绝缘层隔开极性相反的重叠或交迭电路层。
可在基材上使用厚膜导体组合物以形成薄膜按键开关。膜开关通过如下方式来形成：将银导体组合物施用到基材上；干燥或固化所述组合物；以相同方式施用后续电介质和银导体电路层以制造出电路；以及在电路两端施用电压。本发明涉及在安装在基材上的银导电层的顶部上或下面使用惰性碳层作为屏障。
可用于本文的厚导体组合物描述于US 6,939,484中，该专利以引用方式并入本文。本文也公开了形成薄膜按键开关的方法，包括(a)制备导体浆料组合物；(b)将导体浆料组合物施用到基材上；(c)干燥组合物以形成电路；以及随后(d)在(c)中形成的电路两端施加电压。在该常规方法中，不存在用以防止银迁移的碳涂层。
在电路比如上述的电路中，存在电路交迭区域，并且银迁移可能发生在这些交迭区域。本文所述的方法和装置通过如下方式来防止或减少迁移：通过印刷或其它方法在第一银电路层的顶部上和/或在绝缘层的顶部上且在顶部银导体层的下面沉积惰性碳包封层。也可在任何其它后续电路层的下面使用这种碳。
需要防止银迁移穿过薄膜按键开关中所用的介电绝缘层。本方法通过如下方式解决了银迁移穿过介电绝缘层的问题：通过印刷或某种其它方法在第一银电路层的顶部上以及在绝缘层的顶部上并且在其它后续的银电路层之间沉积惰性碳包封层。
简单的薄膜按键开关如下形成：(a)制备导体浆料组合物；(b)将导体浆料组合物施用到基材上；(c)干燥或固化所述组合物以形成电路；(d)制备介电浆料组合物；(e)将介电绝缘层施用到初始电路层的顶部上，干燥或固化介电组合物层；(f)如在以上b和c中那样在介电绝缘层的顶部上施用第二导体层；(g)在(c至f)中形成的电路两端施用电压。
在上述实施方案中，在缺乏碳的情况下，没有材料防止导体浆料中所用的银迁移穿过介电层。
在本发明中，碳防止银迁移。薄膜按键开关的一个实施方案如下所述。
本发明涉及形成薄膜按键开关的方法。在一个实施方案中，形成薄膜按键开关的方法包括：
(a)用银组合物涂覆基材；
(b)干燥或固化银组合物
(c)将介电组合物施用在银的上面
(d)干燥或固化介电组合物
(e)将银组合物的顶层施用在电介质的上面
(f)干燥或固化银组合物组合物以形成电路。
设想到按此类方法生产的开关。
下文示出了第二实施方案，其在银电路层的上面和/或下面具有一个或两个碳涂层区域：
形成薄膜按键开关的方法，包括：
(a)用底部银组合物涂覆基材；
(b)干燥或固化银组合物
(c)将碳涂层施用在所述银组合物的顶部上
(d)干燥或固化碳组合物
(e)将介电组合物施用在所述碳的上面
(f)干燥或固化介电组合物
(g)将碳涂层施用在所述电介质上
(h)将银的顶层施用在所述碳的上面
(i)干燥或固化银组合物以形成电路。
设想到按此类方法生产的开关。
第三实施方案如下所述：
形成薄膜按键开关的方法，包括：
(a)用底部银组合物涂覆基材；
(b)干燥或固化银组合物
(c)将碳涂层施用在所述银组合物的顶部上
(d)干燥或固化所述碳组合物
(e)将介电组合物施用在所述碳的上面
(f)干燥或固化介电组合物
(g)将银的顶层放置在所述电介质上
(h)干燥银浆组合物以形成电路。
第四实施方案如下所述：
形成薄膜按键开关的方法，包括：
(a)用底部银组合物涂覆基材；
(b)干燥或固化银组合物
(c)将介电组合物施用在所述银的上面
(d)干燥或固化介电组合物
(e)将碳涂层施用在所述介电组合物的顶部上
(f)干燥或固化碳组合物
(g)将银的顶层放置在所述碳上
(h)干燥银浆组合物以形成电路。
也设想到按此类方法生产的开关。
在以上实施方案中，可使用的基材包括但不限于：DuPont ST505、ST504聚酯膜、DuPont Kapton聚酰亚胺膜、聚碳酸酯膜、FR-4电路板。本领域的技术人员将会知道可用于本发明的其它基材。
在以上实施方案中，可使用的银导体组合物包括以下DuPont产品：Dupont 5000,5021,5025,5028,5029,5064,5069,5524,9169，PV428，PV410和PV412。本领域的技术人员将会知道可用于本发明的其它导电组合物。
在以上实施方案中，可使用的碳基导体组合物包括但不限于以下DuPont产品：DuPont 5069,7102,7105,8144和PV480。本领域的技术人员将会知道可用于本发明的其它导电组合物。
在以上实施方案中，可使用的介电组合物包括但不限于：DuPont 5018,5018A,5018G,3571和5036。本领域的技术人员将会知道可用于本发明的其它介电组合物。
在以上实施方案中，可使用的丝网包括但不限于：丝径范围为.7mil至1.3mil且网目数目在200–400丝/英寸范围内的不锈钢网目、和线径范围为1mil至2mil且网目数目在200-400线/英寸范围内的聚酯线网目。本领域的技术人员将会知道可用于本发明的其它丝网。
实施例
实施例1
步骤1：溶剂基或UV固化的含银导体组合物或浆料诸如DuPont 5025将被施用到聚酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯或其它柔性或刚性基材诸如DuPont-Tejin Films ST5055mil聚酯膜上以形成底部电路线或踪迹。这些电路线在宽度上通常为5–500mil。然后将该含银组合物在带式或盒式烘箱中以介于100C–250C之间的温度干燥0.5–45分钟，或在UV固化装置中以所需的波长固化所需的时间，从而形成底部电路层。
步骤2：溶剂基或UV固化的碳基导体组合物或浆料诸如DuPont 7102将通过使用各种各样网目数目和丝径或线径的不锈钢或聚酯丝网的丝网印刷或其它图案成形方法诸如喷墨或柔性版印刷被施用到上述银电路的交迭区域上以在底部电路线或踪迹上以如下方式形成叠印：使得其重叠银，从而覆盖其中将发生交迭电路的所期望的区域中的银。该碳基层在银层上提供惰性涂层，所述惰性涂层减少或防止银迁移。然后将该碳基组合物在带式或盒式烘箱中以介于100C–250C之间的温度干燥5-45分钟，或在UV固化装置中以所需的波长固化所需的时间。
步骤3：如上所述的溶剂基或UV固化的介电绝缘体组合物或浆料诸如DuPont 5018将通过使用各种各样网目数目和丝径或线径的不锈钢或聚酯丝网的丝网印刷或其它图案成形方法诸如喷墨或柔性版印刷被施用到聚酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯或其它柔性或刚性基材上的上述碳和银上以形成介电层。该电介质用作极性相反的交迭电路之间的绝缘层。然后将该介电组合物在带式或盒式烘箱中以介于100C250C之间的温度干燥5-45分钟，或在UV固化装置中以在所需的波长固化所需的时间。可重复该电介质沉积方法数次以增加总体介电层的厚度。
步骤4：如以上步骤2所述的溶剂基或UV固化的碳基导体组合物或浆料将通过丝网印刷或其它图案成形方法以如下方式被施用到上述电介质上：使得其重叠区域，所述区域中的银将被施用在下一个层中。该碳基层在后续银层下面提供惰性涂层，所述银层将被施用在所述碳的顶部上。然后将该碳基组合物在带式或盒式烘箱中以介于100C250C之间的温度干燥5-45分钟，或在UV固化装置中以所需的波长固化所需的时间。
步骤5：如以上步骤1所述的溶剂基或UV固化的含银导体组合物或浆料将通过丝网印刷或其它图案成形方法被施用到聚酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯或其它柔性或刚性基材上的上述碳上，包括顶部电路层。然后将该含银组合物在带式或盒式烘箱中以介于100C–250C之间的温度干燥5-45分钟，或在UV固化装置中以所需的波长固化所需的时间。
实施例2
如在以上步骤1-5（实施例1）中一样，但完全排除步骤2。
实施例3
如在以上步骤1-5（实施例1）中一样，但完全排除步骤4。

Claims (4)

1.形成薄膜按键开关的方法，包括：
(a)用银组合物涂覆底部基材并且干燥或固化所述银组合物
(b)将碳涂层施用在所述银组合物的顶部上并且干燥或固化所述碳涂层
(c)用介电组合物涂覆所述碳并且干燥或固化所述介电组合物
(d)将银浆组合物施用到所述电介质上并且干燥或固化所述银浆组合物以形成电路。
2.形成薄膜按键开关的方法，包括：
(a)用银组合物涂覆底部基材并且干燥或固化所述银组合物
(b)将介电组合物施用到所述银组合物上并且干燥或固化所述介电组合物
(c)将碳组合物施用到所述介电组合物上并且干燥或固化所述碳组合物
(d)向所述碳施用银浆组合物以形成电路。
3.形成薄膜按键开关的方法，包括：
(a)用银组合物涂覆底部基材并且干燥或固化所述银组合物
(b)将碳涂层施用在所述银组合物的顶部上并且干燥或固化所述碳涂层
(c)用介电组合物涂覆所述碳并且干燥或固化所述介电组合物
(d)将碳浆组合物施用到所述电介质上并且干燥或固化所述碳浆组合物
(e)将银浆组合物施用到所述碳上并且干燥或固化所述银浆组合物以形成电路。
4.权利要求1至3的方法，其中所述银为DuPont 5025，所述电介质为Dupont 5018并且所述碳为DuPont 8144。
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