CN114360773A - 一种抗氧化柔性导电薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于导电薄膜领域，具体涉及一种抗氧化柔性导电薄膜及其制备方法，包括金属导电层和柔性基底，所述金属导电层与柔性基底之间通过胶粘层连接，还包括导电防氧化层，所述导电防氧化层覆盖于金属导电层表面；所述抗氧化柔性导电薄膜通过蚀刻导电图案、防氧化层印刷等步骤所制得。本发明使用铝、碳结合的方式来替换原有贵金属银，大大降低生产成本，以碳系导电油墨作为防氧化层覆盖金属导电图案，能够有效防止金属氧化，延长使用寿命，同时能够获得更好的导电性。
Description
技术领域
本发明属于导电薄膜领域，具体涉及一种抗氧化柔性导电薄膜及其制备方法。
背景技术
键盘是用于操作设备运行的一种指令和数据输入装置，也指经过系统安排操作一台机器或设备的一组功能键如打字机或电脑键盘。键盘表面的按键很多，为了能够传递各个按键的电信号，因此需要较为柔软的电路，导电薄膜是一种具有导电功能的薄膜。现有技术使用的按键导电薄膜通常的是使用丝网印刷银导电浆料来形成导电图案。通常使用两层导电薄膜中间间隔一层绝缘薄膜，当向下按压时，上下导电薄膜电路导通从而产生控制信号以执行相应的控制功能。这种导电薄膜通常采用低温银浆的方式进行，但是随着使用时间的增加，银产生氧化，其性能大幅度下降并最终造成导电网络不畅。同时，银作为贵金属的一种，其高昂价格使得导电薄膜的成本居高不下。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种抗氧化柔性导电薄膜及其制备方法，使用铝、碳结合的方式来替换原有贵金属银，大大降低生产成本，以碳系导电油墨作为防氧化层覆盖金属导电图案，能够有效防止金属氧化，延长使用寿命，同时能够获得更好的导电性。
本发明所提供的方案如下：
一种抗氧化柔性导电薄膜，包括金属导电层和柔性基底，所述金属导电层与柔性基底之间通过胶粘层连接，还包括导电防氧化层，所述导电防氧化层涂覆于金属导电层表面。
其中，所述金属导电层设有导电图案，形成电路，所述导电防氧化层与所述导电图案相契合，并且通常情况下，导电防氧化层的图案尺寸略大于导电图案的尺寸，以保证导电防氧化层能够将导电图案完全覆盖。
与现有技术不同的是，本发明的金属导电层采用铝箔、铜箔或铜铝合金箔中的一种或几种，优选采用铝箔。铝的导电性虽然弱于银，但是却明显优于以树脂为基体的导电银浆，并且铝的价格远远低于导电银浆，本发明以铝作为金属导电层，能够有效降低导电薄膜的生产成本。
不同于现有技术的导电银浆丝网印刷的方式，本发明所采用的铝箔使用蚀刻的方式进行导电图案的绘制，一般可以采用化学蚀刻或激光蚀刻，均可以达到绘制导电图案效果。相对于印刷来说，由于印刷过程中可能存在印刷不均匀的问题，使导电图案产生断路，蚀刻的方式能够更好的保证所形成的导电图案厚度均一，不会产生断路。
本发明选取了含银量为35%的低温固化银浆印刷在PET薄膜上制作成为具有导电电路的导电薄膜，经过使用方阻仪测试量，其方块电阻在0.17~0.43Ω/□之间；选取了6.3um的铝箔通过激光蚀刻的工艺制作成和银浆印制电路相同的薄膜电路，使用方阻仪进行测试，其方块电阻在0.0034-0.0039Ω/□之间，可以明显的看出银浆印制电路的电阻是铝箔蚀刻铝箔电路电阻的50甚至100倍，显然更低的电阻可以增加电流、信号的反应时间。
然而，铝箔在空气中容易氧化，产生氧化层，影响导电性能。本申请对于铝箔导电电路进行一个连续的通电实验，在连续通电的过程中，使用方阻仪对铝表层的方阻进行测量，发现其是一个持续上升的过程，这主要是因为在铝通电工作的过程中，在表面形成了氧化层，而氧化铝的阻隔降低了铝材料表面的导电性，经过使用方阻仪进行测量，在连续通电15天的实验中，铝表面的方阻测试从原0.004Ω/□上升到了0.05Ω/□，在连续通电2个月的实验中，铝表面的方阻测试从原0.004Ω/□上升到了0.23Ω/□，显然的这已经和银印制电路的方块电阻相同了，而这种持续的上升仍然在继续。而随着这种上升，其表面接触电阻的性能逐渐不能满足产品导电的需求和要求。
为了解决铝箔的氧化问题，本发明采用在铝箔电路表面覆盖导电氧化层进行防氧化保护的方式。本发明所述的导电防氧化层作用是将金属导电层所形成的导电图案完全覆盖，避免导电图案与氧气接触，防止金属氧化，影响使用。本发明采用碳系导电油墨作为导电防氧化层，碳系导电油墨由于不含金属，不会产生氧化问题，有效保护金属导电图案，同时也借助导电性能较好的铝通过隧道效应构建了良好的导电通路。
上述碳系导电油墨的制备方法一般为：
使用丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或者几种制备载体，使用丙酮、丁酮、二价酸酯、二甲苯等溶剂中的一种或者几种作为溶剂，将石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或者几种掺入制作好的载体中，然后加入分散剂、流平剂、消泡剂、增塑剂的一种或者几种制备成为碳系导电油墨。可以采用丝印或者凹印的方式套印在所述的导电图案表面。如上所述，印制碳系导电油墨图案的尺寸略大于金属导电图案的尺寸，印制图案的厚度略大于金属导电图案的厚度，这样制备好的导电油墨可以将金属导电图案进行完全包裹。
其中，本发明所使用的胶粘层为聚氨酯、环氧树脂、聚酯、聚烯烃、丙烯酸、热熔胶中的一种或几种的组合。
对上述涂覆了碳系导电油墨的铝箔电路进行通电实验，经过使用方阻仪测量，其方块电阻在0.0039~0.0042Ω/□之间，虽然相对于单纯铝箔电路本身电阻有一定的上升，但是微乎其微的变化很好的证明了碳系导电墨/铝基导电层的性能要远远优于现在普遍使用的银系和贵金属系的印制导电电路，而成本较低的铝和碳材料同样可以大幅度的降低材料成本。
同时，对上述涂覆了碳系导电油墨的铝箔电路进行连续通电实验，使用方阻仪对铝表层的方阻进行测量，在连续通电15天的实验中，铝表面的方阻测试从原0.0042Ω/□下降到0.0040Ω/□，在连续通电2个月的实验中，其表面方阻仍然是0.0040Ω/□，这说明碳系导电墨在最初和铝在通电情况下形成了“隧道效应”产生了轻微的降低，然后就一直持续并且稳定，可以看出，碳系导电墨的抗氧化性能极好的保护了铝电路防止其氧化。
本发明还包括上述抗氧化柔性导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属导电层与柔性基底使用胶粘层进行粘接；
S2：将金属导电层通过化学蚀刻或激光蚀刻的方法绘制出导电图案；
S3：在S2所蚀刻出的导电图案上印刷导电防氧化层，使导电防氧化层完全覆盖导电图案，得到所述导电薄膜。
其中，所述的化学蚀刻方法为：
S1：在金属导电层上使用抗蚀刻油墨绘制导电图案；
S2：使用蚀刻液进行蚀刻，去除未被抗蚀刻油墨覆盖的金属导电层，以优选的铝箔为例，一般选用含Fe3 +、AL3 +、Fe2 +离子的盐酸蚀刻液进行蚀刻；
S3：使用丙酮清洗剂对抗蚀刻油墨进行清洗，得到所述导电图案。
本发明所提供的抗氧化柔性导电薄膜可用于制作薄膜键盘、薄膜按键开关等设备的导电膜，具体是：
将两张所述的抗氧化柔性导电薄膜镜像设置，使两张抗氧化柔性导电薄膜的导电图案一侧相对，在中间复合一层绝缘层，压合后即可得到导电膜。
其中，在上述两张抗氧化柔性导电薄膜的导电图案的绘制时，使相对的导电图案能够镜像对应。
使用本发明所提供的抗氧化柔性导电薄膜所制备的导电膜，相对于传统银浆工艺，具有更好的导电性、更好的抗氧化性和更低的成本。
与现有技术相比，本发明优点是：
1、使用铝、碳结合的方式来替换原有贵金属银，大大降低生产成本；
2、以铝、碳结合的方式解决了单纯的铝箔导电薄膜的氧化问题，延长使用寿命；
3、蚀刻的方式绘制导电图案，解决了过去印刷导电层不均匀容易断路的问题。
附图说明
图1是本申请导电薄膜的结构分层示意图（未具体显示导电图案）。
图2是使用本申请导电薄膜所制得的键盘导电膜的结构分层示意图（未具体显示导电图案）。
图中，1、导电油墨，2、铝箔，3、胶粘层，4、PET薄膜，5、绝缘层。
具体实施方式
下面是结合实施例对本发明进一步说明。
实施例中所使用的原料如非特殊说明，均为市购。
1、碳系导电油墨1的制备：
取32wt%氯醋树脂加入40 wt%的二价酸酯进行搅拌直到完全溶解，然后加入8 wt%的丙烯酸树脂继续进行搅拌直至完全溶解，加入2 wt%的分散剂进行搅拌直至完全溶解，加入1 wt%的流平剂、0.5 wt%的消泡剂进行搅拌直至完全溶解，加入1.5 wt%的增塑剂进行搅拌直至完全溶解，加入8 wt%炭黑、6 wt%石墨、0.5 wt%石墨烯、0.5 wt%碳纳米管进行搅拌，全部搅拌均匀后使用三辊机进行分散制备成为碳系导电墨。
2、抗氧化柔性导电薄膜的制备
S1：将厚度为5um的铝箔2和厚度为50um的PET薄膜4使用聚氨酯胶黏剂（即胶粘层3）进行复合，制作成铝箔和PET的复合薄膜。
S2：在复合薄膜的铝箔2上面使用抗蚀刻油墨印制蚀刻图案，然后用含Fe3 +、AL3 +、Fe2 +离子的盐酸蚀刻液蚀刻去除不需要的铝，在覆铝薄膜上形成预先设定的由铝箔构建的导电图案；或者使用激光蚀刻的工艺蚀刻出导电图案。
S3：使用丙酮清洗剂将铝箔2表面的防蚀刻油墨进行清洗，确保铝箔2表面洁净。
S4：将制备好的导电油墨1使用丝印、凹印的方式与蚀刻好的铝箔图案进行套印，即可制得所述抗氧化柔性导电薄膜。其中印制图案的尺寸略大于铝箔电路图案的尺寸，印制图案的厚度略大于铝箔电路图案的厚度，这样制备好的导电油墨可以将铝导电图案进行完全包裹。
3、键盘导电膜的制备
按照上述方式制备2张导电图案镜像对应的导电薄膜，将2张导电薄膜的导电图案相对，在2张薄膜之间设置一层有冲孔的绝缘膜5，将上述导电薄膜和绝缘膜5压紧复合后即可制得键盘导电膜。
根据不同的应用需求，绘制相对应的导电图案形成不同需求的电路即可应用于其他薄膜设备。
Claims (10)
1.一种抗氧化柔性导电薄膜，包括金属导电层和柔性基底，所述金属导电层与柔性基底之间通过胶粘层连接，其特征在于，还包括导电防氧化层，所述导电防氧化层覆盖于金属导电层表面。
2.根据权利要求1所述一种抗氧化柔性导电薄膜，其特征在于，所述金属导电层设有导电图案，所述导电防氧化层与所述导电图案相契合；
所述导电防氧化层可覆盖导电图案。
3.根据权利要求2所述一种抗氧化柔性导电薄膜，其特征在于，所述金属导电层为铝箔、铜箔或铜铝合金箔中的一种。
4.根据权利要求2所述一种抗氧化柔性导电薄膜，其特征在于，所述导电图案为所述金属导电层经蚀刻所得。
5.根据权利要求1或2所述一种抗氧化柔性导电薄膜，其特征在于，所述导电防氧化层为碳系导电油墨。
6.根据权利要求1所述一种抗氧化柔性导电薄膜，其特征在于，所述胶粘层为聚氨酯、环氧树脂、聚酯、聚烯烃、丙烯酸、热熔胶中的一种或几种的组合。
7.一种权利要求1所述抗氧化柔性导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将金属导电层与柔性基底使用胶粘层进行粘接；
S2：将金属导电层蚀刻为导电图案；
S3：在S2所蚀刻出的导电图案上印刷导电防氧化层，使导电防氧化层完全覆盖导电图案，得到所述导电薄膜。
8.根据权利要求7所述一种抗氧化柔性导电薄膜的制备方法，其特征在于，S2所述导电图案的蚀刻的方法为化学蚀刻，包括以下步骤：
S1：在金属导电层上使用抗蚀刻油墨绘制导电图案；
S2：使用蚀刻液进行蚀刻，去除未被抗蚀刻油墨覆盖的金属导电层；
S3：使用丙酮清洗剂对抗蚀刻油墨进行清洗，得到所述导电图案。
9.根据权利要求7所述一种抗氧化柔性导电薄膜的制备方法，其特征在于，S2所述导电图案的蚀刻的方法为激光蚀刻。
10.一种应用权利要求2所述抗氧化柔性导电薄膜的键盘膜，其特征在于，还包括绝缘层，所述绝缘层两侧镜像设置所述导电薄膜，使两侧的导电薄膜的导电图案朝向绝缘层；
两侧导电薄膜的导电图案镜像配合。
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Citations (6)
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2022
- 2022-02-15 CN CN202210135189.XA patent/CN114360773A/zh active Pending
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