ES2842213T3 - Métodos para transferir materiales eléctricamente conductores - Google Patents

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Abstract

Un metodo para transferir un material electricamente conductor a un sustrato, el metodo comprende: a) poner en contacto al menos una porcion del sustrato con el material electricamente conductor dispuesto sobre una pelicula portadora; y b) aplicar calor y presion al sustrato y la pelicula portadora durante un periodo de tiempo que varia de 1 a 40 segundos, a una temperatura que varia de 93,3 °C a 232,2 °C (200 °F a 450 °F), y a una presion que varia de 2,07x105 Pa a 8,27x105 Pa (30 a 120 psi), de manera que el material electricamente conductor se adhiera al sustrato.

Description

DESCRIPCIÓN
Métodos para transferir materiales eléctricamente conductores
Campo de la invención
La presente invención se refiere a métodos para formar una estructura en capas con material eléctricamente conductor, métodos para transferir material electrónicamente conductor y dispositivos con materiales electrónicamente conductores formados por tales métodos.
Antecedentes de la invención
Los circuitos, antenas, y otros elementos eléctricos son componentes importantes de la electrónica de consumo. Actualmente, estos componentes eléctricos se construyen sobre varios tipos de sustratos mediante el uso, por ejemplo, de estructuración directa por láser (LDS) y estampado con almohadilla. El LDS usa un rayo láser para grabar un patrón tal como un patrón de circuito o antena en un material termoplástico que está dopado con un aditivo metálico orgánico. Se forma una guía microscópicamente rugosa donde el rayo láser incide en el material termoplástico dopado. El material termoplástico grabado se somete entonces a un baño de cobre seguido de un revestimiento metálico. El LDS consume mucho tiempo y es costoso.
En el estampado con almohadilla, se graba un patrón en una placa que es subsecuentemente rellenada con material eléctricamente conductor. Luego se coloca una almohadilla sobre la placa con suficiente presión para transferir el material eléctricamente conductor a la almohadilla. Finalmente, la almohadilla se presiona sobre un sustrato lo que transfiere el material eléctricamente conductor al sustrato en la forma del patrón grabado. Este proceso se repite varias veces para transferir una cantidad suficiente de material eléctricamente conductor al sustrato.
También se han usado técnicas de transferencia térmica para fabricar materiales eléctricamente conductores. Sin embargo, estos métodos requieren múltiples etapas, tiempos de permanencia prolongados, altas temperaturas, y altas presiones para transferir material eléctricamente conductor. Además, estos métodos suelen usar materiales ambientalmente indeseables tales como compuestos orgánicos halogenados.
La patente de Estados Unidos núm. 4,775,439 describe un método de baja temperatura para formar un patrón de circuito sobre un sustrato de plástico que comprende aplicar una suspensión de solvente vaporizable, partículas metálicas y una pequeña cantidad de aglutinante en la forma del patrón de circuito a una capa removible, lo que vaporiza el solvente, lo que cubre el metal en polvo y el aglutinante con un adhesivo para mantener el metal en polvo y el portador en su lugar en la capa removible y laminar al sustrato de plástico con calor y presión, por ejemplo, 330 °F y 150 psi durante 5 minutos, para causar la compactación del polvo y la unión del polvo compactado al sustrato por el adhesivo, y la eliminación de la capa removible.
La patente de Estados Unidos núm. 3,703,603 se refiere a subelementos electrónicos, que se pueden unir de forma adhesiva al frotar a un miembro de base en forma de panel para constituir un ensamble de circuito impreso. Cada uno de los subelementos electrónicos se forma mediante la serigrafía de un compuesto básico que comprende partículas conductoras y un adhesivo curable en un patrón deseado sobre un portador con un recubrimiento desprendible tal como un papel de cera. Pueden proporcionarse capas de aislamiento adicionales para revestir el diseño del circuito formado por el compuesto básico.
La patente de Estados Unidos núm. 6,280,552 B1 se refiere a un método para aplicar un patrón de electrodo de borde a un panel de pantalla táctil que incluye imprimir un patrón de electrodo de borde en papel de calcomanía, opcionalmente aplicar una capa de recubrimiento sobre el patrón de electrodo, retirar el papel de calcomanía y transferir el patrón de electrodo de borde a un panel de pantalla táctil, por ejemplo, mediante el uso de una almohadilla o un rodillo calentado.
Por lo tanto, es conveniente proporcionar un método rápido, consistente, rentable y/o respetuoso con el medio ambiente para transferir materiales eléctricamente conductores a sustratos, y particularmente, sustratos usados con dispositivos de comunicación inalámbrica.
Resumen de la invención
La presente invención está dirigida a un método para transferir un material eléctricamente conductor a un sustrato. El método incluye: a) poner en contacto al menos una porción del sustrato con un material eléctricamente conductor dispuesto sobre una película portadora; y b) aplicar calor y presión al sustrato y a la película portadora durante un período de tiempo que varía de 1 a 40 segundos, a una temperatura que varía de 93,3 °C (200 °F) a 232,2 °C (450 °F), y a una presión que va desde 2,07x105 Pa hasta 8,27x105 Pa (30 a 120 psi), de manera que el material eléctricamente conductor se adhiera al sustrato.
También se describe en la presente descripción un método para formar una estructura en capas para una aplicación de estampado térmico que incluye: a) aplicar un recubrimiento desprendible a al menos una porción de una película portadora; b) aplicar material eléctricamente conductor en un patrón a la película portadora después de la aplicación del recubrimiento desprendible, en donde el material eléctricamente conductor se aplica encima de al menos una porción del recubrimiento desprendible; c) secar el material eléctricamente conductor durante un período de tiempo que varía de 1 a 180 segundos; d) aplicar un material dieléctrico sobre al menos una porción del material eléctricamente conductor, el recubrimiento desprendible o ambos; e) secar el material dieléctrico durante un período de tiempo que varía de 1 a 120 segundos; f) aplicar un adhesivo sobre al menos una porción de uno o más del material dieléctrico, el material eléctricamente conductor, y el recubrimiento desprendible; y g) secar el adhesivo durante un período de tiempo que varía de 1 a 120 segundos.
El método para transferir un material eléctricamente conductor a un sustrato puede incluir: a) formar una estructura en capas; b) poner en contacto al menos una porción del sustrato con la estructura en capas; y c) aplicar calor y presión al sustrato y a la estructura en capas durante un período de tiempo que varía de 1 a 40 segundos, a una temperatura que varía de 93,3 °C (200 °F) a 232,2 °C (450 °F), y a una presión que va desde 2,07x105 Pa hasta 8,27x105 Pa (30 a 120 psi), de manera que el material eléctricamente conductor se adhiera al sustrato. La etapa a) para formar la estructura en capas incluye: 1) aplicar un recubrimiento desprendible a al menos una porción de una película portadora; 2) aplicar material eléctricamente conductor en un patrón a la película portadora después de la aplicación del recubrimiento desprendible, en donde el material eléctricamente conductor se aplica encima de al menos una porción del recubrimiento desprendible; 3) secar el material eléctricamente conductor; 4) aplicar un adhesivo sobre al menos una porción del material eléctricamente conductor, recubrimiento desprendible, o ambos; y 5) secar el adhesivo. Además, la resistividad del material eléctricamente conductor puede disminuir y la conductividad del material eléctricamente conductor puede aumentar después de aplicar calor y presión.
Descripción de la invención
De acuerdo con la presente invención, un método para transferir material eléctricamente conductor a un sustrato incluye poner en contacto al menos una porción del sustrato con el material eléctricamente conductor dispuesto en una película portadora, y aplicar calor y presión de manera que el material eléctricamente conductor se adhiera a el sustrato. El material eléctricamente conductor transferido al sustrato puede ser cualquier material que sea capaz de conducir una corriente eléctrica, según se determina con un multímetro. De acuerdo con la presente invención, el material eléctricamente conductor incluye partículas metálicas electroconductoras. Los ejemplos no limitantes de partículas metálicas electroconductoras adecuadas incluyen partículas de níquel, hierro, cobre, zinc, cromo, cobalto, aluminio, plata, oro, iridio, platino, paladio, zirconio, estaño, y mezclas de los mismos. Las partículas metálicas electroconductoras también pueden incluir partículas de aleaciones de al menos dos de tales metales que presentan electroconductividad. Las partículas metálicas electroconductoras también pueden incluir partículas de aleaciones de al menos dos metales donde al menos uno presenta electroconductividad y al menos uno no. Las partículas metálicas pueden incluir, pero sin limitación, polvos, fibras, escamas, o sus combinaciones. El material eléctricamente conductor también puede comprender una o más sales metálicas, óxidos metálicos, coloides metálicos, y/u otros complejos metálicos. El material eléctricamente conductor también puede incluir carbono.
Además de las partículas metálicas electroconductoras, el material eléctricamente conductor también puede incluir un aglutinante. El aglutinante puede ser termoplástico o reticulable, tal como un aglutinante termoestable. El término "termoplástico" se refiere a polímeros que son capaces de ablandarse o fusionarse de forma reversible cuando se calientan y endurecen cuando se enfrían. El término "termoendurecible" se refiere a un polímero reticulado por calor, radiación actínica, y similares. Como se usa en la presente, el término "radiación actínica1' se refiere a radiación electromagnética que puede iniciar reacciones químicas. La radiación actínica incluye, pero no se limita a, luz visible, ultravioleta (UV), rayos X, y radiación gamma. Además, como se usa en la presente, el término “polímero” se refiere en sentido general a prepolímeros, oligómeros y tanto homopolímeros como copolímeros. El término “resina” se usa de forma intercambiable con “polímero".
Los ejemplos no limitantes de aglutinantes incluyen aglutinantes hechos con poliimidas, polímeros vinílicos, poliestirenos, polímeros acrílicos tales como poli((met)acrilato de metilo), poli((met)acrilato de butilo), y poli (acrilato de butilo), uretanos, poliésteres, poliéteres, cloruro de polivinilo, aglutinantes celulósicos que incluyen aglutinantes que contienen nitrocelulosa, y mezclas de los mismos.
El material eléctricamente conductor también puede incluir componentes adicionales que incluyen, pero no se limitan a, agentes de curado, agentes de dispersión, aditivos de control de flujo, agentes espesantes, plastificantes, colorantes y disolventes. El término "colorante" se refiere a cualquier sustancia que imparte color y/u otra opacidad y/u otro efecto visual a la composición. Los ejemplos no limitantes de colorantes incluyen pigmentos, tintes y tintes, así como también composiciones de efectos especiales. Los disolventes pueden incluir agua, disolventes orgánicos, y mezclas de los mismos.
El sustrato puede ser cualquier sustrato conocido en la técnica. El sustrato puede ser plano o no plano. Como se usa en la presente, el término "sustrato plano" se refiere a un sustrato que se extiende principalmente en dos dimensiones, mientras que el término "sustrato no plano" se refiere a un sustrato que no se encuentra esencialmente en un plano bidimensional y puede extenderse, por ejemplo, en una orientación tridimensional. Por ejemplo, el sustrato puede incluir una carcasa tridimensional curvada o en ángulo (no plana) de un teléfono móvil, consola de juegos, reproductor de DVD, ordenador, módem inalámbrico, y similares. El sustrato usado con la presente invención puede ser una carcasa de plástico moldeada preformada plana y/o no plana. El sustrato también puede estar hecho de una variedad de materiales. Los ejemplos no limitantes de sustratos incluyen sustratos hechos de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), estireno acrilonitrilo (SAN), poliestireno, polipropileno, polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), poliamidas, polisulfonas, polímeros fenólicos, acrílicos, polímeros vinílicos, vidrio, madera, uretanos, epoxis, poliésteres, y mezclas de los mismos. El proceso de la presente invención puede ser particularmente adecuado para materiales con bajas temperaturas de transición vítrea. Por ejemplo, el sustrato usado con el presente proceso puede tener una temperatura de transición vítrea de menos de 150 °C, menos de 130 °C, menos de 120 °C, menos de 110 °C, menos de 100 °C, o menos de 90 °C, tal como se determina mediante calorimetría diferencial de barrido.
Como se indicó, el método para transferir un material eléctricamente conductor a un sustrato incluye poner en contacto al menos una porción de un sustrato con material eléctricamente conductor que está dispuesto sobre una película portadora. La película portadora puede estar hecha de cualquier material que pueda resistir el calor y la presión de manera que se mantenga su función con los presentes métodos. Por ejemplo, la película portadora usada con los presentes métodos puede resistir el calor aplicado durante un proceso de estampado en caliente, de manera que la película portadora pueda transferir material eléctricamente conductor a un sustrato durante el proceso de estampado en caliente. La película portadora también puede ser flexible, lo que permite que entre en contacto con sustratos de diferentes dimensiones y formas. Los ejemplos no limitativos de películas portadoras adecuadas son películas producidas a partir de polietileno, tereftalato de polietileno (PET), polipropileno, poliésteres, poliimidas, policarbonatos, papel, papel impregnado, siliconas, fluoropolímeros, y copolímeros y mezclas de los mismos. Un ejemplo de una película de poliimida que puede usarse como película portadora se vende con el nombre comercial KAPTON®, que está disponible comercialmente en DuPont.
El material eléctricamente conductor se puede colocar sobre al menos una porción de la película portadora en un patrón o diseño que, cuando se adhiere a un sustrato, se puede conectar eléctricamente a un dispositivo electrónico por medio de un adhesivo conductor, almohadillas eléctricamente conductoras, pines con resorte, vías u otros métodos, lo que permite que se transmita una corriente eléctrica o señal al dispositivo electrónico. Por ejemplo, el material eléctricamente conductor puede disponerse sobre al menos una porción de la película portadora en un patrón que forma un circuito o antena. El material eléctricamente conductor también puede disponerse sobre al menos una porción de la película portadora para la formación de bobinas piezoeléctricas, electroluminiscentes, plano de tierra, y/o blindaje EMI/RFI. Cuando se acopla a un pin con resorte, por ejemplo, se puede realizar una conexión eléctrica de modo que el dispositivo pueda recibir o transmitir una corriente eléctrica o una señal a transmitir. El material eléctricamente conductor puede disponerse, por ejemplo, tal como en un patrón, mediante el uso de varios métodos de impresión. Los ejemplos no limitativos de métodos de impresión que pueden usarse para aplicar los materiales eléctricamente conductores a la película portadora incluyen impresión digital, impresión flexográfica, huecograbado, serigrafía, y similares. El material eléctricamente conductor también se puede aplicar mediante el uso de otros métodos que se conocen en la técnica.
También se pueden depositar uno o más materiales adicionales sobre la película portadora. Estos materiales adicionales pueden disponerse sobre el material eléctricamente conductor, debajo del material eléctricamente conductor, o ambos. Además, cuando se aplican uno o más materiales adicionales, los materiales adicionales se pueden aplicar en varios órdenes. El material o materiales adicionales también pueden disponerse selectivamente en un patrón sobre la parte superior de la película portadora, el material eléctricamente conductor, y/o entre sí. Cualquier combinación de materiales está incluida dentro del alcance de la presente invención. Como se usa en la presente, cuando un material se describe como depositado o aplicado sobre otro. Significa que no hay otro material entre ellos, a menos que se indique específicamente.
Por ejemplo, se puede aplicar un recubrimiento desprendible sobre al menos una porción de la película portadora en ciertos patrones o puede formar una capa sustancialmente continua sobre la superficie de la película portadora. El recubrimiento desprendible puede ser termoplástico. Alternativamente, el recubrimiento desprendible puede curarse mediante calor, radiación actínica, rayos de electrones (EB), y similares. Los ejemplos no limitantes de capas de liberación adecuadas incluyen recubrimientos hechos con polímeros acrílicos, siliconas curadas, fluoropolímeros, y mezclas de los mismos. La superficie o superficies del recubrimiento desprendible pueden ser brillantes, mate, o texturizadas en dependencia de los requisitos estéticos. El recubrimiento desprendible ayuda a separar la película portadora del material eléctricamente conductor y/o uno o más materiales adicionales. En consecuencia, el recubrimiento desprendible se aplica típicamente directamente a la película portadora, aunque la invención no se limita a ello.
Cuando se usa un recubrimiento desprendible, se puede aplicar un material dieléctrico sobre al menos una porción del recubrimiento desprendible. Alternativamente, si no se usa un recubrimiento desprendible, el material dieléctrico puede aplicarse directamente sobre la película portadora. El material dieléctrico se puede aplicar en cualquier patrón deseado. El material dieléctrico se puede aplicar mediante el uso de varios métodos de impresión. Los ejemplos no limitantes de métodos de impresión que pueden usarse para aplicar el material dieléctrico incluyen impresión digital, impresión flexográfica, huecograbado, serigrafía, y similares. El material dieléctrico puede aplicarse mediante el uso de varios otros métodos que se conocen en la técnica. El material dieléctrico puede ser cualquier material, tal como un polímero, que funcione como aislante eléctrico o que pueda ayudar a mantener un campo eléctrico con una mínima disipación de energía. El dieléctrico puede ser termoplástico. Alternativamente, el material dieléctrico se cura mediante calor, radiación actínica o rayos de electrones (EB). Los ejemplos no limitantes de materiales dieléctricos que son adecuados para su uso con la presente invención incluyen polímeros acrílicos, poliimidas, polietileno, polipropileno, polisulfonas, epoxis, cauchos, y mezclas de los mismos.
Cuando se aplica un recubrimiento desprendible y material dieléctrico a la película portadora antes que el material eléctricamente conductor, el material eléctricamente conductor se puede aplicar encima de al menos una porción del material dieléctrico, encima de al menos una porción del recubrimiento desprendible, o ambos. El material dieléctrico también se puede aplicar sobre al menos una porción de la película portadora. Alternativamente, cuando el material dieléctrico se aplica encima y/o adyacente al material eléctricamente conductor, el material dieléctrico puede aislar eléctricamente el material eléctricamente conductor y protegerlo de daños o contacto eléctrico involuntario.
Se puede aplicar un adhesivo sobre al menos una porción de uno o más del material eléctricamente conductor, el material dieléctrico, y el recubrimiento desprendible. El adhesivo se puede aplicar sustancialmente con el mismo patrón que el material eléctricamente conductor. De esta manera, se puede mejorar la adhesión del material eléctricamente conductor al sustrato. El adhesivo se puede aplicar mediante el uso de varios métodos que incluyen, pero no se limitan a, impresión digital, impresión flexográfica, huecograbado, serigrafía, y similares. Los tipos de adhesivos que pueden usarse dependerán del sustrato que recibirá el material eléctricamente conductor. Los ejemplos no limitantes de adhesivos incluyen polímeros acrílicos, epoxis, poliimidas, poliuretanos, poliésteres, y mezclas de los mismos.
También pueden usarse con la película portadora otros materiales además de cualquiera o todos los descritos anteriormente. Dichos materiales incluyen materiales decorativos y funcionales que pueden usarse con fines de identificación, etiquetado de productos, fines de seguridad, fines de protección, y similares. Por ejemplo, los materiales decorativos y funcionales pueden usarse para exhibir logotipos gráficos y/o en color, mostrar instrucciones de funcionamiento, contener códigos de barras, y similares. Los materiales decorativos y funcionales se pueden aplicar, tal como en un patrón, sobre al menos una porción de uno o más del recubrimiento desprendible, material dieléctrico, material eléctricamente conductor, y/o adhesivo.
Debe entenderse que los materiales descritos en la presente descripción pueden depositarse o aplicarse en cualquier orden. Por ejemplo, el material eléctricamente conductor, el recubrimiento desprendible, el material dieléctrico, el adhesivo, los materiales decorativos, y los materiales funcionales pueden depositarse o aplicarse a la película portadora en cualquier orden deseado. Además, cada material descrito en la presente descripción puede depositarse 0 aplicarse encima y/o adyacente a uno o más de los otros materiales.
Algunos o todos los materiales descritos en la presente descripción, incluidos, entre otros, el material eléctricamente conductor, la película portadora, el recubrimiento desprendible, el material dieléctrico, el adhesivo, los materiales decorativos, y/o los materiales funcionales, pueden estar sustancialmente libres, pueden ser esencialmente libres, y puede estar completamente libres de compuestos orgánicos halogenados. Como se usa en la presente, el término "halógeno" se refiere a los elementos halógenos, que incluyen flúor, cloro, bromo y yodo, y el término "compuestos orgánicos halogenados" se refiere a compuestos orgánicos que comprenden grupos halógenos tales como grupos de flúor, cloro, bromo y/o yodo. Además, el término "sustancialmente libre" tal como se usa en este contexto, significa que el material eléctricamente conductor contiene menos de 1000 partes por millón (ppm), "esencialmente libre" significa menos de 100 ppm y "completamente libre" significa menos de 20 partes por billón (ppb) de un compuesto orgánico halogenado. Además, el material eléctricamente conductor puede estar sustancialmente libre, puede estar esencialmente libre, y puede estar completamente libre de plata-cloruro de plata.
Cada uno de los materiales descritos anteriormente, incluido el material eléctricamente conductor, se puede aplicar como un proceso húmedo sobre húmedo. Alternativamente, cada uno de los materiales descritos anteriormente, incluido el material eléctricamente conductor, puede someterse a una etapa de secado después de haber sido depositado. Como se usa en la presente, la etapa de "secado" se refiere al período de tiempo que cada material o combinación de materiales se somete a una fuente de secado externa tal como, pero sin limitarse a, calor, radiación actínica, rayo de electrones, y similares. Las etapas de secado pueden ayudar a formar y, en algunos casos, curar los diversos materiales después de la deposición. Las etapas de secado también pueden eliminar parte o todo del disolvente que pueda estar presente. Dichos disolventes incluyen agua, disolventes orgánicos, y mezclas de los mismos.
Cada material puede someterse a la etapa de secado durante un período máximo de tiempo de 180 segundos, 150 segundos, 120 segundos, 110 segundos, 100 segundos, 90 segundos, 50 segundos, o 10 segundos. Cada material puede someterse a la etapa de secado durante un período mínimo de tiempo de 1 segundo, 20 segundos o 60 segundos. Como tal, cada material puede someterse a la etapa de secado durante un período de tiempo que varía de 1 a 180 segundos, o de 1 a 150 segundos, o de 1 a 120 segundos, o de 1 a 110 segundos, o de 1 a 100 segundos, o de 1 a 90 segundos. Cada material puede someterse a la etapa de secado durante un período de tiempo que varía de 60 a 90 segundos. Además, cada material puede someterse a una etapa de secado que varía de 1 a 10 segundos. Los cortos tiempos de secado de la presente invención permiten que cada material se disponga sobre la película portadora a una velocidad rápida, lo que permite de esta manera que los presentes métodos se produzcan a velocidades que se reducen en gran medida en comparación con otros métodos. Los tiempos de secado rápidos también permiten una rápida eliminación del disolvente, lo que evita problemas posteriores de separación entre capas durante el proceso de transferencia de estampado en caliente. Por ejemplo, los tiempos de secado rápido ayudan a evitar que la superficie de cada uno alcance un estado o estructura similar al vidrio, lo que a menudo resulta en fallas de intercohesión entre las capas de material. Como tal, los tiempos de secado rápidos pueden mejorar la unión entre dos capas.
La etapa de secado puede incluir calentar cada material después de su aplicación. La temperatura para calentar cada material dependerá de las propiedades químicas y físicas del material. De acuerdo con la presente invención, cada material se puede someter a calor con una temperatura máxima de 204,4 °C (400 °F), 176,7 °C (350 °F), 148,9 °C (300 °F), o 132,2 °C (270 °F). Cada material también puede someterse a calor con una temperatura mínima de 37,8 °C (100 °F), 48,9 °C (120 °F), 65,6 °C (150 °F), o 82,2 °C (180 °F). Además, cada material se puede someter a calor a una temperatura que varía de 37,8 °C (100 °F) a 176,7 °C (350 °F) o de 82,2 °C (180 °F) a 132,2 °C (270 °F).
Cuando los materiales se producen a partir de componentes curables por radiación actínica o curables por rayo de electrones, los materiales pueden exponerse a radiación actínica o rayos de electrones después de la deposición. Los materiales también pueden someterse a etapas de tratamiento adicionales para lograr otras propiedades deseadas tales como, pero no limitado a, calandrado.
Algunos o todos los materiales descritos anteriormente pueden aplicarse como un proceso húmedo sobre húmedo y luego someterse a una única etapa de secado. Por ejemplo, se puede aplicar un recubrimiento desprendible sobre una película portadora, se puede aplicar material eléctricamente conductor sobre al menos una porción del recubrimiento desprendible, se puede aplicar un adhesivo sobre al menos una porción del material eléctricamente conductor, recubrimiento desprendible o ambos, y luego el material eléctricamente conductor y el adhesivo se pueden secar juntos durante 1 a 180 segundos, 1 a 150 segundos, 1 a 120 segundos, 1 a 90 segundos, o cualquiera de los otros tiempos de secado descritos anteriormente.
Después de exponer los materiales a una fuente externa para promover el secado, el material o los materiales secos pueden exponerse a las condiciones ambientales antes de que se apliquen materiales adicionales. Durante este período de tiempo, el disolvente residual todavía presente después de la etapa de secado puede continuar disipándose del material o materiales.
De acuerdo con la presente invención, el material eléctricamente conductor, el recubrimiento desprendible, el material dieléctrico, el adhesivo, y/u otros materiales decorativos y funcionales pueden aplicarse a la película portadora para formar una estructura en capas. Se puede preparar una estructura en capas mediante un método de fabricación de una estructura en capas que comprende: 1) aplicar un recubrimiento desprendible a al menos una porción de una película portadora; 2) aplicar material eléctricamente conductor en un patrón a la película portadora después de la aplicación del recubrimiento desprendible, en donde el material eléctricamente conductor se aplica encima de al menos una porción del recubrimiento desprendible; 3) secar el material eléctricamente conductor; 4) aplicar un adhesivo sobre al menos una porción de uno o más del material eléctricamente conductor, el recubrimiento desprendible, o ambos; y 5) secar el adhesivo. El material eléctricamente conductor y el adhesivo se pueden secar después de aplicarlos de 1 a 180 segundos, de 1 a 150 segundos, de 1 a 120 segundos, de 1 a 90 segundos, o cualquiera de los otros tiempos de secado descritos anteriormente. Además, la estructura en capas también puede incluir materiales dieléctricos, decorativos y/o funcionales aplicados sobre al menos una porción de una o más de las capas de liberación, material eléctricamente conductor, adhesivo, y película portadora. Por ejemplo, se puede aplicar un material dieléctrico y/o un material decorativo encima de al menos una porción del recubrimiento desprendible y/o el material eléctricamente conductor. Los materiales dieléctricos, decorativos y funcionales pueden aplicarse en cualquier patrón deseado. Los materiales dieléctricos, decorativos y funcionales se pueden secar independientemente o juntos (opcionalmente con los otros materiales) después de ser aplicados, tal como de 1 a 180 segundos, de 1 a 150 segundos, de 1 a 120 segundos, de 1 a 90 segundos, o cualquiera de los otros tiempos de secado descritos anteriormente.
La estructura en capas se puede enrollar para su almacenamiento y/o envío. Por ejemplo, se puede formar una estructura en capas aplicando por separado y opcionalmente secando uno o más de un recubrimiento desprendible, material eléctricamente conductor, adhesivo, material dieléctrico, y material decorativo sobre una película portadora, y luego la estructura en capas se enrolla o reenrolla en un rollo. En consecuencia, se puede desear que al menos la superficie más exterior de los materiales aplicados a la película portadora sea libre de adhesión. La estructura en capas libre de adhesión se puede desenrollar posteriormente y usar en un proceso de estampado térmico para transferir materiales eléctricamente conductores a un sustrato. Por "libre de adhesión", se entiende que la estructura en capas se seca al tacto y se adhiere al sustrato cuando se ensaya de acuerdo con ASTM D3359-09 (versión editorial 2), método de ensayo B.
Después de aplicar el material eléctricamente conductor (y opcionalmente, otros materiales adicionales) sobre la película portadora, la película portadora se pone en contacto con un sustrato. El sustrato se puede asegurar en su lugar para evitar que el sustrato se mueva y luego la película portadora entra en contacto con el sustrato. A continuación, se aplican calor y presión al sustrato y a la película portadora, que incluye el material eléctricamente conductor y, opcionalmente, cualquiera de los otros materiales descritos en la presente descripción. Por ejemplo, una estructura en capas puede entrar en contacto con un sustrato que se asegura en su lugar o se fija. A continuación, se puede aplicar calor y presión a la estructura en capas y al sustrato. Se puede aplicar calor y presión con una prensa de estampado en caliente, tal como una prensa de estampado en caliente con ruedas de goma.
Se aplican calor y presión de manera que el material eléctricamente conductor se adhiera al sustrato. También se pueden adherir al sustrato uno o más de un adhesivo, material dieléctrico, recubrimiento desprendible, y material decorativo usado con la película portadora después de aplicar calor y presión. Por ejemplo, un material adhesivo, dieléctrico y un material conductor de la electricidad se pueden adherir al sustrato después de aplicar calor y presión.
El calor y la presión se aplican mediante estampado caliente (también conocida como estampado en caliente) de la película portadora, que incluye el material eléctricamente conductor y, opcionalmente, cualquiera de los otros materiales descritos anteriormente (como la estructura en capas), con el sustrato. Se puede aplicar calor a la película portadora (o estructura en capas) y al sustrato a una temperatura máxima de 232,2 °C (450 °F), 215,6 °C (420 °F), 204,4 °C (400 °F), o 193,3 °C (380 °F). También se puede aplicar calor a la película portadora (o estructura en capas) y al sustrato a una temperatura mínima de 93,3 °C (200 °F), 121,1 °C (250 °F), 148,9 °C (300 °F), 160 °C (320 °F), 171,1 °C (340 °F), o 176,7 °C (350 °F). Además, se puede aplicar calor a la película portadora (o estructura en capas) y al sustrato a una temperatura que varía de 93,3 °C (200 °F) a 232,2 °C (450 °F), o de 148,9 °C (300 °F) a 232,2 °C (450 °F), o de 160 °C (320 °F) a 215,6 °C (420 °F), o de 171,1 °C (340 °F) a 204,4 °C (400 °F). También se puede aplicar calor a la película portadora (o estructura en capas) y al sustrato a una temperatura que varía de 176,7 °C (350 °F) a 193,3 °C (380 °F).
La película portadora (o estructura en capas) y el sustrato se pueden presionar juntos a una presión máxima de 8,27x105 Pa (120 psi), 6,89x105 Pa (100 psi), o 5,52x105 Pa (80 psi). La película portadora (o estructura en capas) y el sustrato se pueden presionar juntos a una presión mínima de 2,07x105 Pa (30 psi), 2,76x105 Pa (40 psi), 3,45x105 Pa (50 psi), o 4,14x105 Pa (60 psi). La película portadora (o estructura en capas) y el sustrato se pueden presionar juntos a una presión que varía de 2,76x105 Pa hasta 8,27x105 Pa (40 a 120 psi), o desde 3,45x105 Pa hasta 6,89x105 Pa (50 a 100 psi). Además, la película portadora (o estructura en capas) y el sustrato se pueden presionar juntos a una presión que varía de 4,14x105 Pa hasta 5,52x105 Pa (60 a 80 psi).
Se puede aplicar calor y presión en un período de tiempo máximo de 40 segundos, 30 segundos, 20 segundos, 10 segundos, 5 segundos, o 3 segundos. También se puede aplicar calor y presión en un período de tiempo mínimo de 1 segundo, 3 segundos, o 5 segundos. Además, se puede aplicar calor y presión durante 1 a 40 segundos, tal como de 1 a 30 segundos, tal como de 1 a 20 segundos, o de 1 a 10 segundos. Además, se puede aplicar calor y presión de 1 a 5 segundos o de 1 a 3 segundos.
La transferencia de materiales eléctricamente conductores en períodos de tiempo tan cortos ayuda a aumentar la velocidad de producción de dispositivos electrónicos tales como los teléfonos móviles. Además, el bajo calor y presión aplicados durante el proceso de transferencia hace posible transferir materiales eléctricamente conductores a carcasas de plástico moldeado preformadas que pueden deformarse, fundirse y/o deformarse a altas temperaturas y/o presiones.
La resistividad del material eléctricamente conductor adherido al sustrato puede ser inferior a 20 miliohmios por cuadrado por 25,4 pm (mil), tal como menos de 15 miliohmios por cuadrado por 25,4 pm (mil). Además, el material eléctricamente conductor adherido al sustrato puede tener una resistividad de menos de 10 miliohmios por cuadrado por 25,4 pm (mil). La resistividad se puede determinar mediante el uso de diversas técnicas conocidas en la técnica. La resistividad descrita anteriormente se determinó al medir varias áreas en el material eléctricamente conductor con un multímetro, tal como un multímetro Fluke 189. La resistencia obtenida del multímetro se toma luego sobre una unidad cuadrada (por ejemplo, la unidad cuadrada del patrón conductor) y luego se normaliza a una altura de película de 25,4 pm (1 mil) (grosor de película seca) para obtener la resistividad por cuadrado por 25,4 pm (mil). Esto se denomina en la presente descripción "medición de resistividad". Además, como entienden los expertos en la técnica, la resistencia de un material está inversamente relacionada con la conductancia del material. Por tanto, a medida que disminuye la resistencia del material eléctricamente conductor, aumenta la conductancia del material eléctricamente conductor.
Después de adherirse al sustrato, el material eléctricamente conductor puede tener un grosor máximo de película seca de 50 pm (micras), 40 pm (micras), 30 pm (micras), 20 pm (micras), 10 pm (micras) o 4 pm (micras). Después de adherirse al sustrato, el material eléctricamente conductor puede tener un grosor mínimo de película seca de 1 pm (micra), 10 pm (micras) o 20 pm (micras). Además, después de adherirse al sustrato, el material eléctricamente conductor puede tener un grosor de película seca que varía de 1 a 50 pm (micras), tal como de 10 a 40 pm (micras), tal como de 20 a 40 pm (micras), o de 20 a 30 pm (micras). Además, después de adherirse al sustrato, el material eléctricamente conductor puede tener un grosor de película seca que varía de 1 a 10 pm (micras) o de 1 a 4 pm (micras).
Se encontró que los valores de resistividad/conductividad y los grosores de película seca de los materiales eléctricamente conductores se pueden reproducir de manera consistente mediante el uso de una sola aplicación de calor y presión de acuerdo con la presente invención. La notable reproducibilidad obtenida por los presentes métodos minimiza, si no elimina, las variaciones que pueden conducir a un importante descarte o desecho de sustratos con materiales eléctricamente conductores que se desvían o varían demasiado de las especificaciones o requisitos del producto.
De acuerdo con la presente invención, la resistencia/resistividad del material eléctricamente conductor disminuye típicamente después de aplicar calor y presión, de esta manera mejora la conductividad/conductividad del material eléctricamente conductor adherido al sustrato. En consecuencia, la resistencia/resistividad del material eléctricamente conductor puede reducirse y la conductividad/conductividad del material eléctricamente conductor puede mejorarse después de aplicar calor y presión de acuerdo con la presente invención. Por ejemplo, después de aplicar calor y presión de acuerdo con la presente invención, la resistencia/resistividad del material eléctricamente conductor se puede disminuir y la conductividad/conductividad del material eléctricamente conductor se puede aumentar en al menos 1 %, al menos 5 %, al menos 10 %, al menos 15 %, al menos 20 %, al menos 25 %, o al menos 30 %.
Opcionalmente, después de aplicar calor y presión, la película portadora puede retirarse y dejar el material eléctricamente conductor adherido al sustrato. La película portadora se quita fácil y rápidamente mediante desprendimiento de la película del sustrato.
Cuando la película portadora incluye un adhesivo, material dieléctrico, material eléctricamente conductor, y recubrimiento desprendible, la película portadora se puede quitar y dejar el material eléctricamente conductor y uno o más de los adhesivos, material dieléctrico, y recubrimiento desprendible adheridos al sustrato. El adhesivo, el material dieléctrico, el material conductor de la electricidad, y el recubrimiento desprendible se pueden dejar adheridos al sustrato después de retirar la película portadora. Alternativamente, el recubrimiento desprendible se puede quitar con la película portadora y dejar solo el adhesivo, el material dieléctrico, y el material eléctricamente conductor adheridos al sustrato. Cuando se usa un material decorativo, el material decorativo también se puede dejar adherido al sustrato después de retirar la película portadora.
El material eléctricamente conductor puede adherirse en un patrón sobre el sustrato y conectarse a un dispositivo electrónico por medio de adhesivos conductores, almohadillas eléctricamente conductoras, pines con resorte, vías, u otros métodos, lo que permite que una corriente eléctrica o señal se transmita al dispositivo electrónico. Por ejemplo, el material eléctricamente conductor puede formar un circuito o antena en el sustrato donde está conectado a un dispositivo electrónico. En consecuencia, los sustratos con materiales eléctricamente conductores formados en tales patrones pueden usarse en dispositivos de comunicación inalámbrica. Como tal, los métodos descritos en la presente descripción pueden usarse para formar una antena o múltiples antenas en un sustrato para un teléfono móvil. La antena o las antenas pueden formarse en el interior y/o el exterior de la carcasa o el recubrimiento del teléfono móvil.
Además, mediante el uso de los métodos descritos en la presente descripción, el material eléctricamente conductor se puede transferir a sustratos tanto planos como no planos, tales como sustratos de forma tridimensional. En consecuencia, los sustratos usados con los métodos para transferir material eléctricamente conductor descritos en la presente descripción no se limitan a sustratos de cualquier forma o tamaño particular.
La presente invención se ha descrito con referencia a detalles específicos de características particulares de la misma. No se pretende que tales detalles se consideren limitaciones del alcance de protección que se define en las reivindicaciones adjuntas.
A pesar de que los intervalos numéricos y parámetros son aproximaciones, los valores numéricos que se exponen en los ejemplos específicos se informan tan precisos como sea posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, contiene necesariamente determinados errores inherentes como resultado de la desviación estándar encontrada en sus respectivas mediciones de prueba.
Además, debe entenderse que cualquier intervalo numérico enumerado en la presente descripción pretende incluir todos los sub-intervalos incluidos en la misma. Por ejemplo, un intervalo de "1 a 10" pretende incluir todos los sub­ intervalos entre (y que incluyen) el valor mínimo enumerado de 1 y el valor máximo enumerado de 10, o sea, tener un valor mínimo igual a o mayor que 1 y un valor máximo de igual a o menor que 10.
Además, el uso del singular incluye el plural, y el plural abarca el singular, a menos que se indique específicamente de cualquier otra manera. Además, en esta solicitud, el uso de "o" significa "y/o" a menos que se indique específicamente de cualquier otra manera, aunque "y/o" pueda usarse explícitamente en determinados casos. Además, en esta solicitud, el uso de “un” o “uno" significa “al menos uno" a menos que se indique específicamente de cualquier otra manera. Por ejemplo, "un" material eléctricamente conductor, "una" película portadora, "un" recubrimiento desprendible, "un" material dieléctrico, "un" adhesivo, "un" material decorativo y "un" material funcional significa uno o más de un material eléctricamente conductor, uno o más de una película portadora, uno o más de un recubrimiento desprendible, uno o más de un material dieléctrico, uno o más de un adhesivo, uno o más de un material decorativo, y uno o más de un material funcional.
Ejemplos
Los siguientes Ejemplos se presentan para demostrar el cambio en resistividad y/o resistencia en materiales eléctricamente conductores después de aplicar calor y temperatura en períodos cortos de tiempo. La invención no debe considerarse limitada a los Ejemplos específicos que se presentan.
Ejemplo 1
Se extendió una composición a base de plata que comprendía escamas de plata dispersas en un aglutinante de vinilo sobre un tamiz de malla 280 recubierto con una emulsión Capillex CX (una película de fotoesténcil capilar verde disponible comercialmente en MacDermid Autotype) y que tenía una abertura de patrón de ensayo de un cuadrado de 4 por 4. La composición se presionó a través de las aberturas y sobre películas de tereftalato de polietileno (PET) de 127 gm (5 mil) mediante el uso de una cuchilla barredora de durómetro 70. Luego, la composición se secó en un horno durante 3 minutos a 266 °F (130 °C). El grosor de la película seca de la composición fue de entre 3 y 4 gm (micras), según lo determinado por un perfilómetro de superficie Surfcom. La resistencia se midió al colocar dos sondas multímetro Fluke 189 con una separación de 3-4 cm sobre la composición estampada. Los puntos de medición se marcaron para referencia posterior.
Luego se presionó un troquel calentado sobre cada muestra de película de PET durante 1-3 segundos a una presión de aproximadamente 5,52x105 Pa (80 psi). El troquel se calentó a 148,9 °C (300 °F), 176,7 °C (350 °F), y 204,4 °C (400 °F). Se prensaron dos muestras de película de PET a cada temperatura. La resistencia de las composiciones a base de plata se midió al colocar dos sondas multímetro Fluke 189 a 3-4 cm de distancia en los puntos previamente marcados de la composición con patrón. La resistividad de seis muestras de la composición a base de plata, antes y después del estampado térmico, se enumeran en las Tablas 1-3. Todas las muestras se prepararon con los mismos materiales descritos anteriormente.
Tabla 1
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Tabla 2
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Tabla 3
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Como se muestra en las Tablas 1-3, la resistividad de la composición a base de plata disminuyó en casi todas las muestras después de aplicar calor y presión durante 1-3 segundos. En consecuencia, la conductividad de la composición a base de plata mejoró después de aplicar calor y presión de acuerdo con los presentes métodos
Ejemplo 2
Se extendió una composición a base de plata que comprendía escamas de plata dispersas en un aglutinante de uretano sobre un tamiz de malla 280 recubierto con una emulsión Capillex CX y que tenía una abertura de patrón de ensayo de un cuadrado de 4 por 4. La composición se presionó a través de las aberturas y sobre películas de tereftalato de polietileno (PET) de 127 gm (5 mil) mediante el uso de una cuchilla barredora de durómetro 70. Luego, la composición se secó en un horno durante 3 minutos a 266 °F (130 °C). El grosor de la película seca de la composición fue de entre 5 y 6 gm (micras), según lo determinado por un perfilómetro de superficie Surfcom. La resistencia se midió al colocar dos sondas multímetro Fluke 189 con una separación de 3-4 cm sobre la composición estampada. Los puntos de medición se marcaron para referencia posterior.
Luego se presionó un troquel calentado sobre cada muestra de película de PET durante 1-3 segundos a una presión de aproximadamente 5,52x105 Pa (80 psi). El troquel se calentó a 148,9 °C (300 °F), 176,7 °C (350 °F), y 204,4 °C (400 °F). La resistencia de las composiciones a base de plata se midió al colocar dos sondas multímetro Fluke 189 a 3-4 cm de distancia en los puntos previamente marcados de la composición con patrón. La resistividad de seis muestras de la composición a base de plata, antes y después del estampado térmico, se enumeran en las Tablas 4­ 6. Las seis muestras se prepararon con los mismos materiales descritos anteriormente.
Tabla 4
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Tabla 5
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Tabla 6
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Como se muestra en las Tablas 4-6, y similar a los resultados obtenidos en el Ejemplo 1, la resistividad de la composición a base de plata disminuyó en casi todas las muestras después de aplicar calor y presión durante 1-3 segundos. En consecuencia, la conductividad de la composición a base de plata mejoró después de aplicar calor y presión de acuerdo con los presentes métodos.
Como se describió anteriormente, las composiciones a base de plata aplicadas a las películas portadoras de PET tenían un grosor de película seca que variaba entre 3 y 6 pm (micras). Se espera que la conductividad aumente aún más en películas más gruesas después de aplicar calor y presión de acuerdo con los métodos presentes.
Ejemplo 3
Se extendió una composición a base de plata que comprendía escamas de plata dispersas en un aglutinante de estireno butadieno sobre una pantalla de malla 230 recubierta con una emulsión Capillex CX y que tenía una abertura de patrón de ensayo de antena de frecuencia ultra alta (UHF) de seis con un tamaño aproximado de 12,7 cm por 12,7 cm (5 por 5 pulgadas). La composición a base de tinta se presionó a través de las aberturas y sobre películas de tereftalato de polietileno (PET) tratadas con silicona (recubrimiento de liberación) de 50,8 pm (2 mil) mediante el uso de una cuchilla barredora de durómetro 70. La composición a base de tinta se secó luego en un horno durante 3 minutos a 266 °F (130 °C). El grosor de película seca de la composición a base de plata estaba entre 6 y 8 pm (micras), según lo determinado por un perfilómetro de superficie Surfcom 130A. La resistencia se midió al colocar dos sondas de multímetro Fluke 189 a través del lazo de anillo UHF. Los puntos de medición se marcaron para referencia posterior.
A continuación, se aplicó una composición adhesiva sobre el patrón de antena UHF con el uso de una pantalla de malla de acero inoxidable 165 con un diámetro de hilo de 51 pm (micras), una emulsión sobre malla (EOM) de 5 pm (micras) y una abertura del patrón de ensayo de 15,2 cm por 15,2 cm (6 por 6 pulgadas). La composición adhesiva se presionó a través de la malla de acero inoxidable con una cuchilla barredora de durómetro 70. La capa adhesiva se dejó reposar durante 30 segundos y luego se secó en un horno durante 15 segundos a 120 °C (248 °F). El grosor de la película seca de la capa adhesiva fue de entre 30 y 35 pm (micras), según lo determinado por un micrómetro Mitutoyo.
La película de PET con el patrón de antena UHF a base de plata y la capa adhesiva se cortaron en tiras y se aplicaron a un sustrato acrílico de 2,8 mm mediante el uso de una prensa de estampado en caliente de rueda de caucho con durómetro 80 con una temperatura de rodillo de 195 °C (383 °F) y un tiempo de contacto de 2 segundos a una presión de 4,14x105 Pa (60 psi). A continuación, se retiró la película de PET del sustrato. La resistencia de las antenas transferidas a los sustratos acrílicos se midió al colocar dos sondas de multímetro Fluke 189 a través del lazo de anillo UHF en los puntos previamente marcados. La resistencia de dos tiras de muestra, antes y después del estampado térmico en un sustrato acrílico de 2,8 mm, se enumera en la Tabla 7.
Tabla 7
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Como se muestra en la Tabla 7, la resistencia de la composición a base de plata disminuyó en ambas muestras después de aplicar calor y presión durante 2 segundos. En consecuencia, la conductividad de la composición a base de plata mejoró después de aplicar calor y presión de acuerdo con los presentes métodos.
Ejemplo 4
Se extendió una composición a base de plata que comprendía escamas de plata dispersas en un aglutinante de estireno butadieno sobre una pantalla de malla 230 recubierta con una emulsión Capillex CX y que tenía una abertura de patrón de ensayo de antena de frecuencia ultra alta (UHF) de seis con un tamaño aproximado de 12,7 cm por 12,7 cm (5 por 5 pulgadas). La composición a base de tinta se presionó a través de las aberturas y sobre películas de tereftalato de polietileno (PET) tratadas con silicona de 50,8 gm (2 mil) mediante el uso de una cuchilla barredora de durómetro 70. La composición a base de tinta se secó luego en un horno durante 3 minutos a 266 °F (130 °C). El grosor de la película seca de la composición estaba entre 6 y 8 gm (micras), según lo determinado por un perfilómetro de superficie Surfcom 130A. La resistencia se midió al colocar dos sondas de multímetro Fluke 189 a través del lazo de anillo UHF. Los puntos de medición se marcaron para referencia posterior.
A continuación, se aplicó una capa dieléctrica sobre los patrones de antena UHF en una configuración de capa simple y doble. La capa dieléctrica se aplicó con un tamiz de malla de acero inoxidable 200 que tenía un diámetro de hilo de 41 gm (micras), un EOM de 5 gm (micras), y un patrón de corte cuadrado de 14 por 14 cm (5,5 por 5,5 pulgadas). Se dejó reposar la capa dieléctrica durante 30 segundos antes de calentarla en un horno a 120 °C (248 °F) durante 30 segundos. Algunas de las muestras con la capa dieléctrica única se apartaron, mientras que las muestras restantes se recubrieron con una segunda capa dieléctrica mediante el uso del mismo proceso de aplicación y perfil de curado. El grosor de la película seca de la capa dieléctrica única estaba entre 13 y 15 gm (micras), y el grosor de la película seca de la capa dieléctrica doble estaba entre 29 y 33 gm (micras), según lo determinado por un micrómetro Mitutoyo.
Después de aplicar la capa dieléctrica, se aplicó una composición adhesiva sobre las capas dieléctricas simple y doble con el uso de una pantalla de malla de acero inoxidable 165 con un diámetro de hilo de 51 gm (micras), un EOM de 5 gm (micras) y una abertura de patrón de ensayo de 15,2 cm por 15,2 cm (6 por 6 pulgadas). La composición adhesiva se presionó a través de la malla de acero inoxidable con una cuchilla barredora de durómetro 70. La capa adhesiva se dejó reposar durante 30 segundos y luego se secó en un horno durante 15 segundos a 120 °C (248 °F). El grosor de la película seca de la capa adhesiva fue de entre 30 y 35 gm (micras), según lo determinado por un micrómetro Mitutoyo.
Las películas de PET con el patrón de antena UHF a base de plata, la capa dieléctrica simple o doble, y la capa adhesiva se cortaron en tiras y se aplicaron a un sustrato acrílico de 2,8 mm mediante el uso de una prensa de estampado en caliente de rueda de caucho con durómetro 80 con una temperatura de rodillo de 195 °C (383 °F) y un tiempo de contacto de 2 segundos a una presión de 4,14x105 Pa (60 psi). A continuación, se retiró la película de PET del sustrato. La resistencia de las antenas transferidas a los sustratos acrílicos se midió al colocar dos sondas de multímetro Fluke 189 a través del lazo de anillo UHF en los puntos previamente marcados. La resistencia de dos tiras de muestra que tienen una sola capa dieléctrica, antes y después del estampado térmico a un sustrato acrílico de 2,8 mm, se enumeran en la Tabla 8. Además, la resistencia de dos tiras de muestra que tienen una doble capa dieléctrica, antes y después del estampado térmico a un sustrato acrílico de 2,8 mm, se enumeran en la Tabla 9.
Tabla 8
Figure imgf000012_0001
Tabla 9
Figure imgf000012_0002
Como se muestra en las Tablas 8 y 9, la resistencia de la composición a base de plata disminuyó en todas las muestras después de aplicar calor y presión durante 2 segundos. En consecuencia, la conductividad de la composición a base de plata mejoró después de aplicar calor y presión de acuerdo con los presentes métodos.
Ejemplo 5
Se extendió una composición a base de plata que comprendía escamas de plata dispersas en un aglutinante de estireno butadieno sobre una pantalla de malla 230 recubierta con una emulsión Capillex CX y que tenía una abertura de patrón de ensayo de antena de frecuencia ultra alta (UHF) de seis con un tamaño aproximado de 12,7 cm por 12,7 cm (5 por 5 pulgadas). La composición a base de tinta se presionó a través de las aberturas y sobre películas de tereftalato de polietileno (PET) tratadas con silicona de 50,8 pm (2 mil) mediante el uso de una cuchilla barredora de durómetro 70. La composición a base de tinta se secó luego en un horno durante 3 minutos a 266 °F (130 °C). El grosor de la película seca de la composición estaba entre 6 y 8 pm (micras), según lo determinado por un perfilómetro de superficie Surfcom 130A. La resistencia se midió al colocar dos sondas de multímetro Fluke 189 a través del lazo de anillo UHF. Los puntos de medición se marcaron para referencia posterior.
A continuación, se aplicó una capa dieléctrica sobre los patrones de antena UHF en una configuración de doble capa. La capa dieléctrica se aplicó con un tamiz de malla de acero inoxidable 200 que tenía un diámetro de hilo de 41 pm (micras), un EOM de 5 pm (micras), y un patrón de corte cuadrado de 14 por 14 cm (5,5 por 5,5 pulgadas). Se dejó reposar la capa dieléctrica durante 30 segundos antes de calentarla en un horno a 120 °C (248 °F) durante 30 segundos. Las muestras se recubrieron luego con una segunda capa dieléctrica mediante el uso del mismo proceso de aplicación y perfil de curado. El grosor de la película seca de la doble capa dieléctrica fue de entre 29 y 33 pm (micras), según lo determinado por un micrómetro Mitutoyo.
A continuación, se aplicó una capa gráfica súper opaca sobre el patrón de doble capa dieléctrica mediante el uso de una malla de acero inoxidable 325 que tenía un diámetro de 23 pm (micras) y una EOM de 5 pm (micras). Se dejó reposar la capa gráfica durante 30 segundos antes de calentarla en un horno a 120 °C (248 °F) durante 30 segundos.
Después de aplicar la capa gráfica, se aplicó una composición adhesiva sobre la capa gráfica con el uso de una pantalla de malla de acero inoxidable 165 con un diámetro de hilo de 51 pm (micras), un EOM de 5 pm (micras) y una abertura de patrón de ensayo de 15,2 cm por 15,2 cm (6 por 6 pulgadas). La composición adhesiva se presionó a través de la malla de acero inoxidable con una cuchilla barredora de durómetro 70. La capa adhesiva se dejó reposar durante 30 segundos y luego se secó en un horno durante 15 segundos a 120 °C (248 °F). El grosor de la película seca de la capa adhesiva fue de entre 30 y 35 pm (micras), según lo determinado por un micrómetro Mitutoyo.
Las películas de PET con el patrón de antena UHF a base de plata, la doble capa dieléctrica, la capa gráfica y la capa adhesiva se cortaron en tiras y se aplicaron a un sustrato acrílico de 2,8 mm mediante el uso de una prensa de estampado en caliente de rueda de caucho con durómetro 80 con una temperatura de rodillo de 195 °C (383 °F) y un tiempo de contacto de 2 segundos a una presión de 4,14x105 Pa (60 psi). A continuación, se retiró la película de PET del sustrato. La resistencia de las antenas transferidas a los sustratos acrílicos se midió al colocar dos sondas de multímetro Fluke 189 a través del lazo de anillo UHF en los puntos previamente marcados. La resistencia de dos tiras de muestra, antes y después del estampado térmico en un sustrato acrílico de 2,8 mm, se enumera en la Tabla 10.
Tabla 10
Figure imgf000013_0001
Como se muestra en la Tabla 10, la resistencia de la composición a base de plata disminuyó en ambas muestras después de aplicar calor y presión durante 2 segundos. En consecuencia, la conductividad de la composición a base de plata mejoró después de aplicar calor y presión de acuerdo con los presentes métodos.
Mientras que características particulares de esta invención se han descrito anteriormente para propósitos de ilustración, será evidente para los expertos en la técnica que pueden hacerse numerosas variaciones de los detalles de la presente invención sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones que se anexan.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un método para transferir un material eléctricamente conductor a un sustrato, el método comprende:
    a) poner en contacto al menos una porción del sustrato con el material eléctricamente conductor dispuesto sobre una película portadora; y
    b) aplicar calor y presión al sustrato y la película portadora durante un período de tiempo que varía de 1 a 40 segundos, a una temperatura que varía de 93,3 °C a 232,2 °C (200 °F a 450 °F), y a una presión que varía de 2,07x105 Pa a 8,27x105 Pa (30 a 120 psi), de manera que el material eléctricamente conductor se adhiera al sustrato.
  2. 2. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa a) comprende poner en contacto al menos una porción del sustrato con una estructura en capas formada por un método que comprende:
    i) aplicar un recubrimiento desprendible a al menos una porción de la película portadora;
    ii) aplicar el material eléctricamente conductor en un patrón a la película portadora después de la aplicación del recubrimiento desprendible, en donde el material eléctricamente conductor se aplica encima de al menos una porción del recubrimiento desprendible;
    iii) secar el material eléctricamente conductor;
    iv) aplicar un adhesivo sobre al menos una porción del material eléctricamente conductor, recubrimiento desprendible, o ambos; y
    v) secar el adhesivo.
  3. 3. El método de la reivindicación 2, que comprende además aplicar un material dieléctrico sobre al menos una porción de una o más de la película portadora, el recubrimiento desprendible y el material eléctricamente conductor, y luego secar el material dieléctrico, en donde el material eléctricamente conductor, el adhesivo y el material dieléctrico se secan durante un período de tiempo que varía de 1 a 180 segundos.
  4. 4. El método de la reivindicación 1 o 2, que comprende además c) retirar la película portadora del sustrato después de la etapa b).
  5. 5. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde la conductividad del material eléctricamente conductor aumenta después de aplicar calor y presión.
  6. 6. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde el material eléctricamente conductor adherido al sustrato tiene una resistividad de menos de 20 miliohmios por cuadrado por 25,4 pm (mil), según se determina al tomar la resistencia medida con un multímetro sobre una unidad cuadrada y normalizarla a una altura de película de 25,4 pm (1 mil), según se determina al tomar la resistencia medida con un multímetro sobre una unidad cuadrada y normalizarla a una altura de película de 25,4 pm (1 mil).
  7. 7. El método de la reivindicación 1, en donde el material eléctricamente conductor forma una antena sobre el sustrato.
  8. 8. El método de la reivindicación 1, en donde el material eléctricamente conductor
    (i) se aplica en un patrón sobre al menos una porción de la película portadora; o
    (ii) se aplica a la película portadora después de la aplicación de un material dieléctrico y un recubrimiento desprendible, y el material eléctricamente conductor se aplica en un patrón encima de al menos una porción del material dieléctrico, encima de al menos una porción del recubrimiento desprendible, o ambos; o (iii) comprende partículas eléctricamente conductoras que comprenden níquel, hierro, cobre, zinc, cromo, cobalto, aluminio, plata, oro, iridio, platino, paladio, zirconio, estaño, carbono, o mezclas de los mismos, el material eléctricamente conductor opcionalmente comprende además un aglutinante, en donde el aglutinante es preferentemente termoplástico; o
    (iv) está completamente libre de plata-cloruro de plata.
  9. 9. El método de la reivindicación 1, en donde la película portadora comprende además cualquiera de
    - un recubrimiento desprendible, un material dieléctrico y/o un adhesivo, cada uno de los cuales puede aplicarse sobre el material eléctricamente conductor, debajo del material eléctricamente conductor, o ambos;
    -(i) un adhesivo y (ii) un recubrimiento desprendible y/o un material dieléctrico, y en donde el adhesivo se aplica sobre al menos una porción del recubrimiento desprendible, el material dieléctrico y/o el material eléctricamente conductor;
    - un recubrimiento desprendible, un adhesivo y/o un material dieléctrico, y en donde se aplica un material decorativo sobre al menos una porción de uno o más de los materiales eléctricamente conductores, el recubrimiento desprendible, el adhesivo, el material dieléctrico y la película portadora;
    - un recubrimiento desprendible, un material dieléctrico y/o un adhesivo, y uno o más del recubrimiento desprendible, el material dieléctrico, el material eléctricamente conductor y el adhesivo están completamente libres de compuestos orgánicos halogenados.
  10. 10. El método de la reivindicación 1, en donde se aplica un recubrimiento desprendible a al menos una porción de la película portadora y se aplica un material dieléctrico a al menos una parte del recubrimiento desprendible.
  11. 11. El método de la reivindicación 1, en donde el sustrato
    - no es plano; o
    - tiene una temperatura de transición vítrea de menos de 150 °C.
  12. 12. El método de la reivindicación 1, en donde se aplican calor y presión al sustrato y la película portadora durante un período de tiempo que varía de 1 a 20 segundos, a una temperatura que varía de 148,9 °C (300 °F) a 232,2 °C (450 °F), y a una presión que varía de 2,76x105 Pa a 8,27x105 Pa (40 a 120 psi), de manera que el material eléctricamente conductor se adhiera al sustrato.
  13. 13. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la etapa a) comprende poner en contacto al menos una porción del sustrato con una estructura en capas formada por un método que comprende:
    i) aplicar un material para formar una capa de recubrimiento desprendible sobre al menos una porción de una película portadora;
    ii) aplicar un material dieléctrico sobre al menos una porción de la capa de recubrimiento desprendible para formar una capa de material dieléctrico;
    iii) secar la capa de material dieléctrico durante un período de tiempo que varía de 1 a 120 segundos; iv) aplicar un material eléctricamente conductor sobre al menos una porción de la capa de material dieléctrico para formar una capa de material eléctricamente conductor;
    v) secar la capa de material eléctricamente conductor durante un período de tiempo que varía de 1 a 180 segundos;
    vi) aplicar un adhesivo sobre al menos una porción de la capa de material eléctricamente conductor para formar una capa adhesiva; y
    vii) secar la capa adhesiva durante un período de tiempo que varía de 1 a 120 segundos.
  14. 14. El método de la reivindicación 13,
    - que comprende además aplicar un material decorativo sobre al menos una porción de una o más de la película portadora, el recubrimiento desprendible, el material dieléctrico y el material eléctricamente conductor, y secar el material decorativo durante un período de tiempo que varía de 1 a 120 segundos; o
    - en donde la estructura en capas se enrolla después de la etapa vii).
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