CN118574908A - 导电图案及其方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了一种导电组件及其方法。该导电组件包括具有主表面的剥离衬垫、根据预定形状跨该主表面的一部分延伸的导电层、设置在该剥离衬垫和该导电层之间的压敏粘合剂层。该压敏粘合剂层能够与该导电层相互共延。绝缘层设置在该导电层和该剥离衬垫上，使得该导电层和该压敏粘合剂层被捕获在该绝缘层和该剥离衬垫的该主表面之间。所提供的组件能够维持电流以在分层复合结构中载送信号或分配电力。

Description

导电图案及其方法
技术领域
本发明提供了导电组件及其制造和使用方法。此类制品和组件可结合到主要车辆结构中。
背景技术
现代车辆比以往任何时候都更加电气化。电气化使得在减少温室气体排放和噪音的同时改善性能成为可能。电动汽车的出现表明了与使用电力为车辆供电相关联的许多可能性和有益效果。此外，与汽车领域的同类产品一样，飞机也随着系统和监控功能的日益完善而日趋电气化。
这些有益效果伴随着它们自身独特的技术挑战。电线可能很重。此外，每条电线必须与周围环境绝缘，以实现电隔离、腐蚀防护和人员安全。每条电线必须足够坚固，以在飞机的撞击和振动环境中支撑其自身的重量。可能需要沿着电线的长度以相对短的间隔支撑电线，以避免磨损和其他破坏性因素。根据应用，可能需要将电线相对于其他电线和各种电场源小心地定位，以避免电磁干扰和耦合。
发明内容
本文提供了能够将导体嵌入层状复合结构(诸如纤维增强塑料复合材料)内的导电组件。嵌入的导体能够载送电流以传输信号或分配电力。它们可用于在层状材料内形成导电条或带。这些导电带可以嵌入纤维增强塑料复合材料内，由此导体完全由复合材料支撑，需要最少或不需要额外的绝缘，消除了用夹具或支架进行支撑的需要，并避免磨损和与流体接触。
此外，航空航天工业中的纤维增强塑料复合材料零件越来越多地使用自动手段而不是手动铺设来制造，以降低制造成本、改善质量并提高生产率。有利的是，所提供的解决方案可以与这些自动制造方法兼容的构型将导体嵌入纤维增强复合材料中。
所提供的导电组件和方法使得能够处理用于柔性电路的长(例如，具有超过1米的长度)导体图案，所述柔性电路可用作带状线束、天线、电磁屏蔽或需要长导电元件的任何地方。这些类型的电路使用细长的导电元件。在材料的整个加工过程中，必须将这些元件控制到精确的相对位置，以获得适当的电气性能。压敏粘合剂在切割、层合和封装期间将导体固定在衬垫上，并且压敏粘合剂从衬垫剥离，以允许在剥离操作中容易地移除不需要的部分或废料部分。
在第一方面，提供了一种导电组件。所述导电组件包括：剥离衬垫，所述剥离衬垫具有主表面；导电层，所述导电层根据预定形状跨所述主表面的一部分延伸；压敏粘合剂层，所述压敏粘合剂层设置在所述剥离衬垫和所述导电层之间，所述压敏粘合剂层与所述导电层相互共延；以及绝缘层，所述绝缘层设置在所述导电层和所述剥离衬垫上，其中所述导电层和所述压敏粘合剂层被捕获在所述绝缘层和所述剥离衬垫的所述主表面之间。
在第二方面，提供了一种使用导电组件的方法，所述方法包括：从所述压敏粘合剂层移除所述剥离衬垫；将所述压敏粘合剂层粘附到基板；以及将所述导电层连接到电路。
在第三方面，提供了一种制备导电组件的方法，所述方法包括：将所述压敏粘合剂设置在所述导电层和所述剥离衬垫之间；选择性地移除所述导电层的预定区域和下方的所述压敏粘合剂层的区域，同时保留下方的所述剥离衬垫的区域，以获得在所述剥离衬垫的连续主表面上延伸的所述导电层的不连续形状；以及在所述不连续形状和所述剥离衬垫的所述连续主表面的暴露部分两者上设置绝缘层，以将所述导电层和所述压敏粘合剂层捕获在所述绝缘层和所述剥离衬垫的所述连续主表面之间。
附图说明
图1和图2为根据两个示例性实施方案的导电组件的侧剖视图。
图3为朝其底部表面观看的图2的组件的局部平面图。
图4为根据另一示例性实施方案的导电组件的侧剖视图。
图5-图7分别示出了用于制造导电组件的示例性方法中的第一阶段、第二阶段和第三阶段。
图8为根据另一示例性实施方案的根据图5-图7中所述的方法制造的导电组件的局部平面图。
在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可设计出落入本公开原理的范围和实质内的许多其他修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。
定义
如本文所用：
“环境条件”意指在25℃和101.3kPa的压力处；
除非另外指明，否则“平均”意指数均；
“导电的”意指电传导的；
“连续的”意指沿着给定层跨单个统一区域延伸(打孔的片材可为连续的)；
“固化”是指暴露于呈任何形式的辐射、加热，或允许其经历导致硬化或粘度增加的物理或化学反应；
“不连续的”意指沿着给定层跨多个分立区域延伸，其中这些分立区域彼此间隔开；
“聚合物”是指具有至少一个重复单元的分子，并且可包括共聚物；
“大小”是指给定对象或表面的最长尺寸；
“基本上”意指显著程度，如至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、或99.999％、或100％的量；并且
“厚度”意指一层或多层制品的相对两侧之间的距离。
具体实施方式
如本文所用，术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本文所述的实施方案。然而，在相同的情况或其他情况下，其他实施方案也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案是不可用的，且并非旨在将其他实施方案排除在本发明范围之外。
如本文和所附权利要求中所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个/一种”和“该/所述”包括复数对象。因此，举例来说，提及“一个/一种”或“该/所述”部件可包括本领域技术人员已知的一个或多个部件或其等价物。另外，术语“和/或”意指所列元件中的一个或全部或者所列元件中的任何两个或更多个的组合。
值得注意的是，术语“包括”及其变型在出现在所附说明书中时不具有限制性含义。此外，“一个”、“一种”、“该/所述”、“至少一个”及“一个或多个”在本文中可互换使用。本文可使用相对术语诸如左、右、向前、向后、顶部、底部、侧、上部、下部、水平、竖直等，并且如果是这样，则它们来自在附图中所观察的视角。然而，这些术语仅用于简化描述，而并非以任何方式限制本发明的范围。
贯穿本说明书的对“一个实施方案”、“某些实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”的引用，意指结合实施方案描述的具体特征、结构、材料或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书的多处出现的短语，诸如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”，不是必须指本发明的相同实施方案。在适用的情况下，商品名以全部大写的字母列出。
本公开涉及能够在柔性电路中使用的导体图案。此类柔性电路可以在线束、天线、电磁屏蔽或其中可以有利地使用长导电元件的任何应用中实现。复合材料制品包括多个层。
根据一个示例性实施方案的导电组件在图1中示出并且在下文中由数字100来表示。在该视图中，组件100为连续带的形式，其中组件100的各层以横截面示出并沿着带的纵向轴线观察。
组件100由多个层组成，包括导电层102、粘合剂层104和剥离衬垫106。在优选的实施方案中，粘合剂层104为压敏粘合剂层。如图所示，导电层102和粘合剂层104相互共延，使得这些层的周边具有基本上相同的形状和尺寸。如图1进一步所示，剥离衬垫106具有主表面107，其中导电层102和粘合剂层104共同地在小于剥离衬垫106的整个主表面107上延伸。
粘合剂层104的厚度不受限制，并且可为2微米至300微米、5微米至200微米、30微米至130微米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于2微米、3微米、4微米、5微米、7微米、10微米、12微米、15微米、17微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、150微米、170微米、200微米、250微米或300微米。
任选地，导电层102和粘合剂层104为不连续的层，而剥离衬垫106为连续层。基于所需的应用，导电层102和粘合剂层104可根据预定形状跨主表面107的一部分延伸。预定形状不需要特别限制，但可包括例如直线图案，诸如条纹、几何形状、曲线、螺旋图案以及它们的组合。
绝缘层108在导电层102、粘合剂层104和剥离衬垫106上延伸。由于主表面107延伸超出预定形状的周边，导电层102和粘合剂层104被捕获在绝缘层108和剥离衬垫106的主表面107之间，其中粘合剂层104和剥离衬垫106之间的界面与绝缘层108和剥离衬垫106之间的界面共面。任选地，导电层102可根据多个预定形状跨主表面107延伸，其中多个预定形状为不连续的。
在本实施方案中，导电层102和粘合剂层104基本上封装在绝缘层108和剥离衬垫106的主表面107之间。另选地，绝缘层108可沿着小于导电层102和/或粘合剂层104的整个周边延伸，诸如沿着导电层102和/或粘合剂层104的至多99％、至多97％、至多95％，或小于、等于或大于50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或100％的周边延伸。
为了提供其绝缘功能并充分密封导电层102使其与外部环境隔离，绝缘层108的厚度优选显著大于导电层102和粘合剂层104的组合厚度。绝缘层108的厚度可为8微米至1050微米、15微米至700微米、140微米至500微米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、15微米、17微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、170微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1000微米或1050微米。
图2示出了结合有单独的导电层的另选的组件200。组件200包括连续的剥离衬垫206以及设置在其上的第一导电层202和粘合剂层204。类似于组件100，导电层202和粘合剂层204相互共延，并且绝缘层208在这两层上延伸，使得导电层202和粘合剂层204完全嵌入组件200内。在所描绘的实施方案中，组件200还包括设置在绝缘层208上并与第一导电层202间隔开的第二导电层210。
任选地并且如图所示，第二导电层210为不连续层。此处，第二导电层210由三个分立的、平行的导电带组成，但任何数量的连续和不连续的其他构型也是可能的。第二导电层210部分地嵌入绝缘层208中，使得仅第二导电层210的顶部表面212沿着组件200的顶部主表面暴露。为了便于组件200的处理和存储，顶表面212和组件200的顶部主表面可为共面的。
图3示出了组件200的仰视图。在该图示中可见的是绝缘层208的底部主表面和粘合剂层204的共面暴露表面。组件200表示连续的可粘结带，允许由最终用户方便地制造、存储和分配。粘合剂层204和相应的导电层202共享外周边缘203，其中绝缘层208直接接触导电层202和粘合剂层204两者的外周边缘203。
有利的是，组件200的连续形式可使其能够在航空航天工业内的紧急自动带铺设(“ATL”)和自动纤维铺放(“AFP”)制造操作中展开。
图4示出了导电组件300的另一实施方案。如图所示，通过使用第二粘合剂层314将组件200粘结到第二剥离衬垫316来获得组件300。组件300在移除剥离衬垫时具有设置在其主表面的每个主表面上的粘合剂，从而使其适用于制造多层构造。
导电层
导电层102可由多种导电材料中的任一种导电材料制成。合适的导电材料本质上可为整体的。整体材料包括例如铜、铝、钛、银、金、锡、镍或合金或它们的组合的金属层。金属导体可从连续金属箔获得。金属箔可为未打孔的或打孔的以减轻重量。
打孔的金属箔(也称为多孔箔)可通过任何已知的方法来制备，包括膨胀、打孔、切割、钻孔或电镀。膨胀金属箔例如通过切割金属箔，并且然后横向或纵向拉伸以形成交错的二维打孔阵列来制备。多孔箔不必以规则重复的孔图案为特征。
可用的金属层的面密度可为0.02gsm至1000gsm、4gsm至500gsm、4gsm至350gsm，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于0.02gsm、0.05gsm、0.1gsm、0.2gsm、0.5gsm、0.7gsm、1gsm、2gsm、5gsm、7gsm、10gsm、15gsm、20gsm、25gsm、30gsm、35gsm、40gsm、45gsm、50gsm、60gsm、70gsm、80gsm、90gsm、100gsm、150gsm、200gsm、250gsm、300gsm、350gsm、400gsm、450gsm、500gsm、600gsm、700gsm、800gsm、900gsm或1000gsm。
另选地，导电层102可通过将导电颗粒分散在基体树脂中来制备。导电颗粒可为球体、短纤维或薄片的形式。通常不导电的基体树脂可由聚合物树脂组成，包括热固性或热塑性树脂。常见的热固性树脂为环氧树脂，但也可使用基于乙烯基酯的树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺或氰酸酯。用于这些树脂的固化剂是本领域已知的，并且可结合到聚合物树脂中。
可用的热塑性树脂包括聚氨酯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)；六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的三元共聚物(HTE)；聚醚酰亚胺；聚醚醚酮(PEEK)；聚醚酮酮(PEKK)以及它们的组合。
导电颗粒或片材不受特别限制，并且可由碳、玻璃和/或尼龙的导电颗粒或片材构成。合适的片材包括导电纤维的纸或编织物。碳纤维本身是弱导电的。可通过用导电金属(通常为银、金、锡、铜、镍或它们的合金)涂覆来使非导电颗粒和片材导电。这些非导电颗粒和片材的示例包括金属化玻璃或金属化尼龙。如果需要，可将导电纤维和颗粒都结合到同一导电层中。
基体树脂优选地以足以沿着导电层的长度赋予显著导电性的量装载有导电颗粒或片材。相对于导电层102的总重量，基体树脂中的导电颗粒或片材的装载量可为3重量％至50重量％、3重量％至35重量％、5重量％至15重量％，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于3重量％、5重量％、7重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％或50重量％。
作为另外一种选择，导电层102可具有混合构造，其中将诸如打孔的金属箔或未打孔的金属箔的整体导体与包含导电颗粒或片材的基体树脂组合使用。
导电层可被制成平坦且相当薄的以保持层的柔韧性，同时保持其载送电流的能力，其电流损耗或信号清晰度损失与周围的纤维增强复合材料相比要少得多。根据应用的具体情况和导电层的其他尺寸，导电层的平均厚度可为4微米至350微米、6微米至250微米、8微米至150微米，或者在一些实施方案中为4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、17微米、20微米、22微米、25微米、27微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、150微米、200微米、300微米或350微米。
绝缘层
在各种实施方案中，绝缘层为可固化树脂的反应产物。可用的可固化树脂可包括能够化学反应形成交联网络的一部分的大分子单体或低聚物。可固化树脂可为聚硫化物、聚硫醚、1,3-二烯、有机硅、氟碳化合物、含氟弹性体、含氟有机硅、环氧树脂、马来酰亚胺、聚氰酸酯、聚氨酯前体或它们的任何混合物或共聚物。以下更详细地描述特定的树脂。
聚硫醚在其主链结构中包含硫醚键(即-S-)。多硫化物在其主链结构中包括二硫键(即-S-S-)。多硫醇可含有具有多于一个硫醇基的亚烷基、亚芳基、烷基亚芳基、芳基亚烷基或亚烷基芳基亚烷基。任何亚烷基、烷基亚芳基、芳基亚烷基或亚烷基芳基亚烷基可任选地被一个或多个醚(即-O-)、硫醚(即-S-)或胺(即-NR1-)基团中断并任选地含有取代的烷氧基或羟基。有用的单体多硫醇可以是二硫醇或含有三个硫醇基团、四个硫醇基团或多于四个硫醇基团的多硫醇。
在一些实施方案中，多硫醇是亚烷基二硫醇。示例性二硫醇包括1,2-乙二硫醇、1,2-丙二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,3-丁二硫醇、1,4-丁二硫醇、2,3-丁二硫醇、1,3-戊二硫醇、1,5-戊二硫醇、1,6-己二硫醇、1,3-二巯基-3-甲基丁烷、二戊烯二硫醇、乙基环己基二硫醇(ECHDT)、二巯基二乙基硫化物、甲基取代的二巯基二乙基硫化物、二甲基取代的二巯基二乙基硫化物、二巯基二氧杂辛烷、1,5-二巯基-3-氧杂戊烷及它们的混合物。具有多于两个硫醇基团的多硫醇包括丙烷-1,2,3-三硫醇；1,2-双[(2-巯基乙基)硫代]-3-巯基丙烷；四(7-巯基-2,5-二硫代庚基)甲烷；以及三聚硫氰酸。这些物质中的任何一种或者与上述多硫醇中的任何一种的组合也是可能的。
聚硫醚可以例如通过在自由基条件下使二硫醇与二烯、二炔、二乙烯基醚、二烯丙基醚、烯炔或这些的组合反应来制备。可用于制造聚硫醚的试剂包括上文列出的任何二硫醇、二烯、二炔、二乙烯基醚、二烯丙基醚和烯炔。可用的聚硫醚的示例描述于例如美国专利4,366,307(Singh等人)、4,609,762(Morris等人)、5,225,472(Cameron等人)、5,912,319(Zook等人)、5,959,071(DeMoss等人)、6,172,179(Zook等人)和6,509,418(Zook等人)中。
在一些实施方案中，聚硫醚由式I表示：
HS-R3-[S-(CH2)2-O[-R4-O-]m-(CH2)2-S-R3-]n-SH(I)，其中每个R3和R4独立地为可以为直链或支链的C2-6亚烷基、C6-8亚环烷基、C6-10烷基亚环烷基、-[(CH2-)p-X-]q-(-CH2-)r，其中至少一个-CH2-任选地被甲基基团取代，X为选自O、S和-NR5-中的一个，R5代表氢或甲基，m为0至10的数，n为1至60的数，p为2至6的数，q为1至5的数，并且r为2至10的数。
可使用具有多于两个硫醇基团的聚硫醚。以下结合至少部分固化本文公开的组合物描述的任何固化剂和方法也可用于制备聚硫醚。在一些实施方案中，将下文描述的热自由基引发剂与二硫醇和二烯烃、二炔烃、二乙烯基醚、二烯丙基醚、烯炔或这些的组合相组合，并将所得混合物加热以提供聚硫醚。
可制备聚硫醚，例如通过将二硫醇和二环氧化物反应，该反应也可通过在室温下搅拌进行，任选地在叔胺催化剂(例如1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO))存在下进行。可用的二硫醇包括上述物质中的任一种。可用的环氧化物可为具有两个环氧化物基团的那些中的任一种。
在一些实施方案中，二环氧化物为双酚二缩水甘油醚，其中双酚(即，-O-C6H5-CH2-C6H5-O-)可为未取代的(例如，双酚F)，或者苯基环或亚甲基基团中的任一者可被卤素(例如，氟、氯、溴、碘)、甲基、三氟甲基或羟基甲基取代。由二硫醇和二环氧化物制备的聚硫醚具有侧链羟基，并且可具有由式II表示的结构重复单元：
-S-R3-S-CH2-CH(OH)-CH2-O-C6H5-CH2-C6H5-O-CH2-CH(OH)-CH2-S-R3-S-(II)，其中R3如上所定义，并且双酚单元(即，-O-C6H5-CH2-C6H5-O-)可为未取代的(例如，双酚F)，或者苯基环或亚甲基基团中的任一者可被卤素(例如，氟、氯、溴、碘)、甲基、三氟甲基或羟基甲基取代。
聚硫化物可通过冷凝具有二-(2-氯乙基)形式的钠聚硫化物来制备，由此提供具有两个末端硫醇基团的直链聚硫化物。具有三个或更多个硫醇基团的支链聚硫化物可在反应混合物中使用三氯丙烷制备。可用的多硫化物的示例在例如美国专利2,466,963(Ferguson等人)、2,789,958(Fettes等人)、4,165,425(Bertozzi)、和5,610,243(Vietti等人)中描述。聚硫化物可以商品名“THIOKOL”和“LP”从日本浦安市东丽精细化工有限公司(Toray Fine Chemicals Co.,Ltd.,Urayasu,Japan)商购获得，并且以等级“LP-2”、“LP-2C”(支链)、“LP-3”、“LP-33”以及“LP-541”例示。
聚硫醚和聚硫化物可具有各种可用的分子量。在一些实施方案中，聚硫醚和多硫化物具有至少500g/mol、至少750g/mol、至少1000g/mol、至少1500g/mol、或至少2000g/mol的数均分子量。在一些实施方案中，聚硫醚和多硫化物具有至多20,000g/mol、至多15,000g/mol、至多10,000g/mol、至多7500g/mol、或至多5000g/mol的数均分子量。
其他可固化树脂也可用于可流动密封剂。例如，也可使用1,3-二烯的聚合物。这些包括衍生自异戊二烯和丁二烯的可固化树脂，以及它们的共聚物，例如丁二烯-丙烯腈、丁二烯-苯乙烯和异戊二烯异丁烯。1,3-二烯及其衍生物的固化产物可用于各种商业上有用的弹性体材料。
可固化树脂也可基于有机硅树脂。有机硅树脂的特征在于其特征-(Si-O)-重复单元，并且可固化形成弹性的交联网络。低聚有机硅的固化可使用任何已知的方法进行，包括加成聚合、缩聚、过氧化物聚合和肟聚合。
加成聚合可涉及硅烷和乙烯基基团的反应。在该反应中，形成乙基(CH2-CH2)，没有任何副产物。在该反应中，通常混合两种单独的组分以催化聚合物：含有氢化物-和乙烯基官能的硅氧烷聚合物的基础组分，以及含有铂络合物的固化剂组分。当混合时，氢化物-和乙烯基-官能的硅氧烷聚合物可反应以在它们之间产生乙基桥。
当一种或多种交联剂水解，然后逐渐与有机硅树脂或其他交联剂上的可水解基团反应以产生交联网络时，可发生通常由合适的酸或碱催化的缩聚。交联剂包括烷氧基、乙酰氧基或肟硅烷，例如用于烷氧基固化体系的甲基三甲氧基硅烷和用于乙酰氧基固化体系的甲基三乙酰氧基硅烷。任选地，添加额外的缩合催化剂以完全固化硅橡胶体系并获得无粘性的表面。有机钛酸盐催化剂如四烷氧基钛酸盐或螯合钛酸盐用于烷氧基固化体系。锡催化剂如二月桂酸二丁基锡(DBTDL)可用于肟和乙酰氧基固化体系。
另选地，含有乙烯基的有机硅树脂也可在固化剂如有机过氧化物的帮助下使用自由基聚合途径固化。通常，这些固化反应在升高的温度下发生，因此可用于挤出或注塑应用。已知用于此目的的过氧化物包括过氧化二枯基和过氧化二氯苯甲酰。
可固化树脂还可包括任何已知的含氟聚合物树脂，例如全氟弹性体。在一些实施方案中，含氟聚合物树脂使用过氧化物和活性助剂固化。在其他实施方案中，含氟聚合物树脂通过腈基的催化反应固化。
例如，含氟聚合物可以是含有腈基的全氟弹性体。如例如美国专利5,527,861(Logothetis)中所公开的，含有足量腈基的全氟弹性体可用作交联全氟弹性体的固化部位。可通过使用含腈固化部位单体引入腈基，由此在聚合期间将腈基引入聚合物中。合适的聚合物描述于例如美国专利4,281,092(Breazeale)中。
另选地，可固化树脂可包括一种或多种环氧树脂。环氧树脂是本领域已知的，并且包括含有一个或多个环氧基团的化合物或化合物的混合物。此类化合物可以是饱和或不饱和的、脂肪族的、脂环族的、芳族的或杂环的，或可以包括它们的组合。在一些实施方案中，可固化树脂包括含有多于一个环氧基团的化合物(例如，聚环氧化物)。
聚环氧化物可包括脂族或芳族聚环氧化物。芳族聚环氧化物可用于例如高温应用。芳族聚环氧化物是含有至少一个芳环结构(例如苯环)和多于一个环氧基团的化合物如多元酚的多缩水甘油醚(例如，双酚A衍生物树脂、环氧甲酚-酚醛树脂、双酚F衍生物树脂、环氧苯酚-酚醛树脂)、芳族羧酸的缩水甘油酯和芳香胺的缩水甘油胺。芳族聚环氧化物可以是多元酚的聚缩水甘油醚。芳族聚环氧化物可包括芳香族羧酸的缩水甘油酯，例如邻苯二甲酸二缩水甘油酯、间苯二甲酸二缩水甘油酯、偏苯三酸三缩水甘油酯、以及苯均四酸四缩水甘油酯，以及它们的混合物；N-缩水甘油基氨基苯，例如N,N-二缩水甘油基苯胺、双(N,N-二缩水甘油基-4-氨基苯基)甲烷、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基)苯和N,N-二缩水甘油基-4-氧化缩水甘油苯胺以及它们的混合物；以及多元酚的聚缩水甘油基衍生物，例如2,2-二-[4-(2,3-环氧丙氧基)苯基]丙烷；多元酚的聚缩水甘油醚，诸如四(4-羟基苯基)乙烷、焦性儿茶酚、间苯二酚、对苯二酚、4,4’-二羟基二苯基甲烷、4,4’-二羟基二苯基二甲基甲烷、4,4’-二羟基-3,3’-二甲基二苯基甲烷、4,4’-二羟基二苯基甲基甲烷、4,4’-二羟基二苯基环己烷、4,4’-二羟基-3,3’-二甲基二苯基丙烷、4,4’-二羟基二苯砜和三-(4-羟基苯基)甲烷；酚醛的聚缩水甘油醚(在酸催化剂的存在下一元酚或多元酚与醛类的反应产物)；以及它们的混合物。多元酚的聚缩水甘油醚可以是具有侧链的碳环基团的双酚的二环氧甘油醚，如2,2-双[4-(2,3-环氧丙氧基)苯基]降莰基、2,2-双[4-(2,3-环氧丙氧基)苯基]十氢-1,4,5,8-二甲基萘、或9,9-双[4-(2,3-环氧丙氧基)苯基]芴。
脂族聚环氧化合物可包括3’,4’-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯、3,4-环氧环己基环氧乙烷、2-(3’,4’-环氧环己基)-5,1”-螺-3”,4”-环氧环己烷-1,3-二噁烷、双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、亚麻油酸二聚体的二缩水甘油酯、1,4-双(2,3-环氧丙氧基)丁烷、4-(1,2-环氧乙基)-1,2-环氧环己烷、2,2-双(3,4-环氧环己基)丙烷、脂族多元醇如甘油或氢化4,4’-二羟基二苯基-二甲基甲烷的聚缩水甘油醚以及它们的混合物。
另选地，可固化树脂可包括一种或多种马来酰亚胺树脂。马来酰亚胺树脂可包括双马来酰亚胺、聚马来酰亚胺或聚氨基双马来酰亚胺，如N,N’-双马来酰亚胺。N,N’-双马来酰亚胺可为1,2-乙二胺、1,6-己二胺、三甲基-1,6-己二胺、1,4-苯二胺、4,4’-亚甲基双苯胺、2-甲基-1,4-苯二胺、3,3’-亚甲基双苯胺、3,3’-磺酰基双苯胺、4,4’-磺酰基双苯胺、3,3’-氧基双苯胺、4,4’-氧基双苯胺、4,4’-亚甲基双环己胺、1,3-苯二甲胺、1,4-苯二甲胺、4,4’-环己烷双苯胺的N,N’-双马来酰亚胺以及它们的混合物。
与双马来酰亚胺一起使用的共反应物可包括各种不饱和有机化合物中的任一种，诸如具有多不饱和(例如烯键、炔键或同时具有这两者)的那些不饱和有机化合物。示例包括丙烯酸和酰胺以及它们的酯衍生物，如丙烯酸、甲基丙酸烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和异丁烯酸甲脂；二氰基乙烯；四氰基乙烯；烯丙醇；2,2’-二烯丙基双酚A；2,2’-二丙烯基双酚A；邻苯二甲酸二烯丙酯；异氰尿酸三烯丙酯；氰尿酸三烯丙酯；N-乙烯基-2-吡咯烷酮；N-乙烯基己内酰胺；二甲基丙烯酸乙二醇酯；二甲基丙烯酸二甘醇酯；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；季戊四醇四甲基丙烯酸酯；4-烯丙基-2-甲氧基苯酚；偏苯三酸三烯丙酯、二乙烯苯；丙烯酸双环戊二烯酯；丙烯酸二环戊二烯氧基乙酯；1,4-丁二醇二乙烯基醚；1,4-二羟基-2-丁烯；苯乙烯；α-甲基苯乙烯；氯苯乙烯；4-乙烯联苯；4-甲基苯乙烯；叔丁基苯乙烯；以及苯基乙烯基醚。可使用包括双马来酰亚胺与双(烯基苯酚)组合的树脂，例如4,4’-双马来酰亚胺二苯基甲烷和o,o’-二烯丙基双酚A。
另选地，可固化树脂可包括一种或多种聚氰酸酯树脂。示例性聚氰酸酯树脂包括1,2-二氰酰基苯、1,3-二氰酰基苯、1,4-二氰酰基苯、2,2’-二氰酰基二苯甲烷、3,3’-二氰酰基二苯甲烷、4,4’-二氰酰基二苯甲烷和由双酚A、双酚F或双酚S制备的二氰酸酯树脂。可使用三官能度和更高官能度氰酸酯树脂。为了提高衍生自聚氰酸酯的反应产物的柔性，这些树脂可与其他树脂如环氧树脂共混或共聚。
作为另一种选择，可固化树脂可含有一种或多种聚氨酯前体树脂。聚氨酯前体树脂包括多元醇或每分子含有两个或更多个羟基的长柔性聚合物链段。这些多元醇可与多异氰酸酯如脂族异氰酸酯或芳族异氰酸酯反应，以在共价键合的聚合物网络中形成氨基甲酸酯键。
在一些实施方案中，多异氰酸酯组分含有三个或更多个异氰酸酯基团，因此当与二官能多元醇(或二醇)反应时能够使可流动密封剂交联。在一些实施方案中，多元醇组分含有三个或更多个羟基基团，以便当与双官能多异氰酸酯(或二异氰酸酯)反应时能够使可流动密封剂交联。多元醇和多异氰酸酯组分两者还可具有三个或更多个其相应的上述官能团。出于本公开的目的，多元醇或异氰酸酯可广义地解释为适用于可流动密封剂的可固化树脂。
有用的多元醇可具有30g/mol至3000g/mol范围内的数均分子量。任选地，使用两种或更多种多元醇的混合物。示例性混合物可包括一种或多种二醇，其用作增链剂，以及一种或多种官能度大于3的三醇和/或多元醇，其用作交联剂。可用于可固化树脂的多元醇可包括聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚亚烷基和聚醚、或它们的组合。
聚氨酯前体树脂的其他方面描述于例如美国专利5,082,147(Jacobs)和6,709,748(Ho等人)中。
制造和使用方法
图5示出了制造不连续导电组件的示例性方法的工艺流程图。在各种实施方案中，不连续导电组件可为由一系列复制的子组件组成的图案化组件。复制的子组件中的每个子组件可包括一个或多个导电层，每个导电层具有其自己的预定形状。
在步骤550中，通过使用粘合剂层504将导电层502粘附到剥离衬垫506来提供粘结组件520。在该阶段，粘合剂层504、导电层502和剥离衬垫506中的每一者都为连续层。粘合剂层504、导电层502和剥离衬垫506可为共延层，并且使用例如连续的卷对卷制造工艺彼此层合。
步骤552示出了选择性地移除导电层502和粘合剂层504的某些区域以获得经转换的导电层502’和经转换的粘合剂层504’。经转换的导电层502’为不连续的，并且如图所示表现为彼此间隔开的多个导电岛。这些岛优选地具有基于特定应用的需要的相应的预定形状。也选择性地移除下方的压敏粘合剂层的相应区域。然而，剥离衬垫506保持未修改，从而提供在剥离衬垫506的连续主表面上延伸的经转换的导电层502’的多个不连续形状。
用于选择性地移除导电层502和粘合剂层504的部分的工艺可使用多种技术中的任一者来实施，包括激光蚀刻、机械钻孔、机械铣削和水射流切割。特别优选的是快速、准确并且可实现对所移除材料深度的精确控制的移除技术。在图5所示的示例中，在转换过程中移除的粘合剂层504的深度小于粘合剂层504的厚度。另选地，移除的深度可等于上述厚度。只要剥离衬垫506保持连续，就可允许剥离衬垫506的一小部分被移除。
在一个优选的实施方案中，导电层502和粘合剂层504被移除的部分表示所需导电图案的所需形状的轮廓。换句话将，被移除的部分在分层组件的主表面上限定了在经转换的导电层502’的所需部分和经转换的导电层502’的不需要的部分之间划界的线。经转换的导电层502’的不需要的部分对于最终应用而言是不需要的，因此通常被称为废料部分。
在步骤554中，经转换的导电层502’的废料部分和下方的粘合剂层504’的对应部分然后被共同地从剥离衬垫506上剥离，仅留下经转换的导电层502’的所需部分和下方的粘合剂层504’的对应部分。如图5所示，剥离衬垫406上的剩余层为切除的导电层502”和切除的粘合剂层504”。尽管在图中未示出，但是少量的粘合剂层504’可能残留在剥离衬垫406上的切除的粘合剂层504”的所需部分之间的间隙中。这种残留粘合剂的量通常是微不足道的。
图6示出了图5的工艺流程图的延续部分。在步骤556中，提供导电层510。任选地并且如图所示，导电层510为多孔层并且可由前述导电材料中的任一种导电材料制成。在步骤558中，将导电层510层合到牺牲载体层518，该牺牲载体层用于防止施加到导电层510的顶部主表面的可流动材料(诸如可固化密封剂树脂)挤出到导电层510的底部主表面之外。
载体层518通常为连续层或层的组合，每个层可由任何合适的材料制成。此类材料通常包括可商购获得的用于预掩模应用的纸和聚合物膜组合物。合适的聚合物树脂包括热塑性树脂。可用的热塑性树脂包括聚氨酯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)；六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的三元共聚物(HTE)；聚醚酰亚胺；聚醚醚酮(PEEK)；聚醚酮酮(PEKK)以及它们的组合。如果热塑性树脂不能自然地粘附到导电层510，则可提供额外的压敏粘合剂层(如所描绘的，其将是整个载体层518的一部分)。
在步骤560中，然后在步骤554(在图5中)和步骤558中制成的组件之间提供可流动密封剂507。所得的半成品粘结组件520将可流动密封剂507设置在切除的导电层502”的不连续形状和剥离衬垫506的暴露部分之间，以将切除的导电层”和切除的压敏粘合剂层504”捕获在可流动密封剂507和剥离衬垫506的连续主表面之间。
图7示出了图6的工艺流程图的延续部分。在步骤562中，使半成品组件520经受足以使可流动密封剂507固化或以其他方式使其硬化的条件，从而提供绝缘层508。此类条件不需要特别限制。在一些实施方案中，可流动密封剂507的固化包括通过传导、辐射或对流施加热量。另选地，可通过暴露于光化辐射如紫外线或可见光来实现固化。如果剥离衬垫506对于辐射的光谱输出是透明的，则光化辐射可传输通过剥离衬垫506以固化可流动密封剂507。
在接下来的步骤564中，从导电层510移除载体层518。在最终的步骤566中，然后沿着如图所示的竖直切割线522纵向切开半成品组件520，以提供具有所需宽度的成品组件524。如图所示，切开的子组件的边缘件是不完美的，并且可被丢弃。然后可将成品组件524连续地缠绕到辊上用于储存和运输。
所提供的导电组件可通过从压敏粘合剂层移除剥离衬垫，将压敏粘合剂层粘附到基板并将导电层连接到电路来使用。该电路可包括电源，该电源通过组件的导电层传输电流。除了在配电应用中使用外，导电层还可用作天线，以传输信息或产生电磁场，或者用作法拉第笼(Faraday cage)的一部分以屏蔽内部组件免受静电场影响。
基板本身可为压敏粘合剂。在期望增加导电组件中的层数或将导电组件附接到结构的表面的情况下，该应用可能是有用的。在导电层沿着粘合带或胶带的长度纵向排列的情况下，有利的是一层一层地构建以沿着不同方向且沿着组件的主表面上的重叠路径输送电流。
图8以平面图示出了成品导电组件524。如图所示，导电层510呈现为与绝缘密封剂507共享暴露的主表面的连续的多孔层。在该图中固化的绝缘密封剂507沿着暴露的主表面为不连续的，但整体上为连续层，如前面的图中所示。在这些层的下面为导电层502和粘合剂层504，如虚线所示。这种分层构造允许导电层502、510在空间上分离，同时使得电流能够沿着贯穿组件524的分离的、独立的路径维持。
以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。

Claims (15)

1.一种导电组件，所述导电组件包括：
剥离衬垫，所述剥离衬垫具有主表面；
导电层，所述导电层根据预定形状跨所述主表面的一部分延伸；
压敏粘合剂层，所述压敏粘合剂层设置在所述剥离衬垫和所述导电层之间，所述压敏粘合剂层与所述导电层相互共延；以及
绝缘层，所述绝缘层设置在所述导电层和所述剥离衬垫上，其中所述导电层和所述压敏粘合剂层被捕获在所述绝缘层和所述剥离衬垫的所述主表面之间。
2.根据权利要求1所述的导电组件，其中所述导电层和所述压敏粘合剂层基本上被封装在所述绝缘层和所述剥离衬垫的所述主表面之间。
3.根据权利要求1或2所述的导电组件，其中所述压敏粘合剂层和所述剥离衬垫之间的界面与所述绝缘层和所述剥离衬垫之间的界面共面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的导电组件，其中所述导电层根据多个预定形状跨所述主表面延伸，所述多个预定形状为不连续的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的导电组件，其中所述导电层和所述压敏粘合剂层具有外周边缘，并且其中所述绝缘层直接接触所述导电层和所述压敏粘合剂层两者的所述外周边缘。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的导电组件，其中所述导电层包含铜、金、银、锡、铝、钢或合金或它们的组合。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的导电组件，其中所述绝缘层包含环氧树脂、聚氨酯、有机硅、含氟弹性体、多硫化物、聚硫醚或它们的组合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的导电组件，其中所述导电层为第一导电层，并且所述导电组件还包括设置在所述绝缘层上并与所述第一导电层间隔开的第二导电层。
9.根据权利要求8所述的导电组件，其中所述第二导电层和所述绝缘层各自具有暴露的主表面，并且进一步地，其中所述第二导电层和所述绝缘层的所述暴露的主表面彼此共面。
10.根据权利要求9所述的导电组件，所述导电组件还包括载体层，所述载体层设置在所述第二导电层和所述绝缘层的所述暴露的主表面上并粘结到所述暴露的主表面。
11.根据权利要求10所述的导电组件，其中所述载体层包括纸和/或聚合物膜。
12.一种使用根据权利要求1至11中任一项所述的导电组件的方法，所述方法包括：
从所述压敏粘合剂层移除所述剥离衬垫；
将所述压敏粘合剂层粘附到基板；以及
将所述导电层连接到电路。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述基板包含压敏粘合剂。
14.一种制造导电组件的方法，所述方法包括：
将压敏粘合剂层设置在导电层和剥离衬垫之间；
选择性地移除所述导电层的预定区域和下方的所述压敏粘合剂层的区域，同时保留下方的所述剥离衬垫的区域，以获得在所述剥离衬垫的连续主表面上延伸的所述导电层的不连续形状；以及
在所述不连续形状和所述剥离衬垫的所述连续主表面的暴露部分两者上设置绝缘层，以将所述导电层和所述压敏粘合剂层捕获在所述绝缘层和所述剥离衬垫的所述连续主表面之间。
15.根据权利要求14所述的方法，其中选择性地移除所述导电层的区域包括：
从所述导电层和所述压敏粘合剂层的至少一部分选择性地移除所述不连续形状的轮廓，以将所述导电层的所需部分与所述导电层的废料部分分离；
剥离所述导电层的所述废料部分和下方的压敏粘合剂层，同时将所述导电层的所述所需部分和下方的压敏粘合剂层保留在所述剥离衬垫的所述连续主表面上。
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