JPWO2020031114A5

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Publication number: JPWO2020031114A5
Application number: JP2021506534A
Authority: JP
Publication date: 2022-08-10
Anticipated expiration: 2039-08-07

Description

ここで、図面を参照して本出願をより詳細に説明する。
図１は、本出願の低温分子インク（ＮＲＣ－８４８Ａ３ａ）から生成された、プリントされ焼結されたトレースの３次元プロフィロメータ画像と、結果的に生じる断面を示していて、その断面は、インクで達成することができる線幅及び線間隔（Ｌ／Ｓ）を強調する。図２は、低温分子インク（ＮＲＣ－８４８Ａ３ａ）から生成された、プリントされ焼結されたトレースの別の３次元プロフィロメータ画像と、結果的に生じる断面を示していて、その断面は、インクで達成することができる線幅及び線間隔（Ｌ／Ｓ）をさらに強調する。図３は、（１）異なる温度で処理された本出願の別のインク（ＮＲＣ－８４９Ａ１）から生成された約５１２μｍの線幅を有する導電性銀トレース（上）、及び（２）異なる温度で処理された本出願の別のインク（ＮＲＣ－８５０Ａ）から生成された約４４４μｍの線幅を有する導電性銀トレース（下）についての、シート抵抗値（ｍΩ／□／ミル）対温度（℃）のグラフを示す。図４は、（１）１２０℃で５分間熱焼結されており、チキソトロピー剤がインクに含まれず、且つインクが高湿度（＞５０％）でプリントされた場合のトレース形状に対する効果を実証しているインクＮＲＣ－８４９Ａ１（左画像）、及び（２）１２０℃で５分間熱焼結されており、チキソトロピー剤がインクに含まれ、且つインクが高湿度（＞５０％）でプリントされた場合のトレース形状に対する効果を実証しているインクＮＲＣ－８５０Ａ１（右画像）、から生成されたスクリーンプリントトレースを示す。図５は、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ－Ｇ）基板上にプリントされ、７５℃で乾燥され、台形形状上に熱成形され、１５Ｊ／ｃｍ^２のエネルギーで光焼結されて、インクを銀トレースに変換するインクＮＲＣ－８５０Ａ２のトレースの上面図を示す。図６は、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ－Ｇ）基板上にプリントされ、７５℃で乾燥され、１２０℃で焼結されてインクを銀トレースに変換し、続いてドーム及び半円筒形状上に熱成形されたインクＮＲＣ－８５０Ａ３のトレースの上面図を示す。図７は、インクＮＲＣ－８５０Ａ及びＤｕｐｏｎｔのＰＥ８７３インクからプリントされた銀線の正規化抵抗を印加された歪みの関数として示していて、そこでは、線はオゾン処理されたポリエステルポリウレタン（ＡｍｅｒｉｃａｎＰｏｌｙｆｉｌｍＶＬＭ－４００１）上にプリントされている。図８は、インクＮＲＣ－８５０Ａ及びＤｕｐｏｎｔのＰＥ８７３インクからプリントされた銀線の正規化抵抗を印加された歪みの関数として示していて、そこでは、線はポリウレタンソフトシームテープ（ＢｅｍｉｓＳＴ６０４）上にプリントされている。図９は、（１）インクＮＲＣ－８５０Ａをポリウレタン上にプリントするために使用された蛇行パターン（上）、及びインクＮＲＣ－８５０Ａを使用してプリントされた銀線に対する印加された歪みの関数としての正規化抵抗（下）を示していて、そこでは、線はオゾン処理されたポリエステルポリウレタン（ＡｍｅｒｉｃａｎＰｏｌｙｆｉｌｍＶＬＭ－４００１）上にプリントされている。「予歪みされた」サンプルでは、ポリウレタン基板は、インクが基板上に堆積されたときに線の方向に１０％延伸されている。図１０は、本出願の実施形態による２つの片面がオーバーモールドされたプリント電子部品の概略図である。図１１は、本出願の一実施形態による両面がオーバーモールドされたプリント電子部品の概略図である。図１２は、本出願の一実施形態による両面がオーバーモールドされたプリント電子部品の概略図（上面図：左、断面：右）であり、ベンティング及びゲーティング機能の統合を示している。図１３は、熱成形の非存在下で同じ処理を受けるトレースと比較して、ＤＹＭＡＸフラッドランプシステムを用いたＵＶ処理後に熱成形された３Ｄ線形トレース（青色の円及び青色の傾向線；上側の傾向線を参照）、及びＵＶコンベアシステム（緑色の円及び緑色の傾向線；下側の傾向線を参照）についての、抵抗対線幅のプロットであり、そこでは、ＤＹＭＡＸフラッドランプシステムで処理したサンプルは赤色の円として示され、ＵＶコンベアシステムについてのサンプルは黄色の円として示される。図１４は、高さ１ｃｍのドーム形状上に熱成形された線形トレースの写真（ａ）、及び「ａ」パネルの右上角まで黄色の長方形で強調された３つの最も幅の広いトレースの拡大である。熱成形のみによって生成されたトレースは亀裂が入る（ｂｉ－ｉｉｉ）が、ＤＹＭＡＸフラッドランプシステム（ｃｉ－ｉｉｉ）及びＵＶコンベアシステム（ｄｉ－ｉｉｉ）からのＵＶ光で処理されたトレースは亀裂がはるかに入りにくいことに留意されたい。図１５は、シュウ酸銀系分子インクのＳＥＭ画像であり、そこでスクリーンプリントインクはＤＹＭＡＸフラッドライトシステム（ａ）又はＵＶコンベアシステム（ｂ）を用いてＵＶ光処理されて、銀ナノ粒子の形成を開始する。ＵＶ処理後、トレースは熱成形されて、相互接続された銀ナノ粒子を含む導電性銀フィルムを生成する。ＤＹＭＡＸフラッドライトシステムを用いた処理後に生成されたトレースは、ＵＶコンベアシステム（ｄ）で処理されたトレースで生成されたものよりもわずかに大きい粒子を有し、凝集が少ない（ｃ）。図１６は、熱成形され、ＭＰＲ１２１静電容量式タッチセンサブレイクアウトを有するＡｒｄｕｉｎｏＭｉｃｒｏに取り付けられた、熱成形された静電容量式タッチＨＭＩ回路の線形トレースの写真（ａ）、及び導電性銀エポキシを使用して回路の表面に取り付けられた３つのＬＥＤの照明の例（ｂ）である。図１７は、ＵＶ処理を用いない直接型熱焼結から生成された熱成形されたトレースのＳＥＭ画像である。より大きな銀ナノ粒子が存在する場所に空隙及び亀裂が存在し、ナノ粒子がより小さい領域は均一であることに留意されたい。図１８は、本出願の一実施形態による両面がオーバーモールドされたプリント電子部品の概略図である。

オーバーモールドされたプリントされた電子部品１０では、任意選択で、導電性トレース１４を調製するために使用される低温分子インクなどのインクの複数の層を、誘電体インク層２０を調製するために使用される誘電体インク上に適用することができる。あるいは、低温分子インクなどのインクの１つの層を使用することができる。片面オーバーモールドされたプリントされた電子部品１０では、インク層は典型的には重なり合っており、例えば、装飾インク層１８は、照明のための窓を除いて基板１２の表面の大部分を覆い、誘電インク層２０は、基板１２の表面を部分的に覆う。図１０を参照すると、限定はしないが、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）及び超音波センサなどの電気構成要素２２が、本出願の方法における熱成形の前に導電性接着剤を使用して、基板１２に任意選択で結合される。ガラス繊維強化層２４もまた任意であり、例えば、オーバーモールドされたプリント電子部品１０の剛性を増加させながら重量を減少させるために使用されてもよい。図１０はまた、例えば、最終的なオーバーモールドされたプリント電子部品１０の耐引掻性を増加させるために適用されることもできる、基板１２の第２の側に結合された任意の紫外線（ＵＶ）ハードコート層（２６）を示す。本出願の方法では、ＵＶ硬化は、基板１２の熱成形後に完了する。本出願のいくつかの実施形態では、オーバーモールド樹脂１６は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のいずれかであり得る。本出願の他の実施形態では、オーバーモールド樹脂１６は熱硬化性樹脂である。オーバーモールド樹脂１６は、任意選択で、発泡されるか、又はガラス微小球を含む。あるいは、オーバーモールド樹脂１６は純樹脂である。場合によっては、着色オーバーモールド樹脂１６が望ましい。例えば、照明機能が基板１２に直接結合される場合である。あるいは、２つのスキンが使用される場合、透明又は不透明な樹脂は、オーバーモールドされたプリント電子部品１０を通して光透過を可能にする。

Claims

オーバーモールドされたプリント電子部品を製造する方法であって、
基板上に分子インクを堆積させて、前記基板の第１の表面上に前記インクの非導電性トレースを形成することと、
前記基板上の前記インクの前記非導電性トレースを焼結して、前記基板の前記第１の表面上に導電性銀トレースを形成することと、
前記基板の前記第１の表面上の前記導電性銀トレース上にオーバーモールド樹脂又はその前駆体を射出することと、
前記オーバーモールド樹脂を硬化させるか、又はその前駆体を硬化させて、前記オーバーモールドされたプリント電子部品を得ることと、
を含む方法。
前記方法は、前記分子インクを堆積させた後であって、且つ前記非導電性トレースを焼結する前に、前記基板を熱成形して成形基板を得ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記方法は、前記非導電性トレースを焼結した後であって、且つ前記オーバーモールド樹脂又はその前駆体を射出する前に、前記基板を熱成形して成形基板を得ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記方法は、前記基板を熱成形する前に、１つ以上の電子部品を前記基板の前記第１の表面に結合することをさらに含み、前記１つ以上の電子部品が、ダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）、集積配線コネクタ、基本電気ハードウェア、集積チップ、抵抗器、コンデンサ、トランジスタ、及び超音波センサから選択される、請求項２又は３に記載の方法。
前記方法は、前記基板を熱成形した後であって、且つ前記オーバーモールド樹脂又はその前記前駆体を射出する前に、前記基板の前記第１の表面上にガラス繊維強化層を導入することをさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
前記方法は、前記分子インクを堆積させる前に、前記基板の前記第１の表面上に１つ以上の装飾インクを堆積させることをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
前記方法は、前記分子インクを堆積させる前に、又は前記分子インクを堆積させた後であって、且つ前記非導電性トレースを焼結する前、又は任意選択で前記基板を熱成形する前に、前記基板の前記第１の表面上に誘電体インクを堆積させることをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
前記方法は、前記基板上への前記分子インクの堆積を繰り返して、導電性銀トレースの複数の層を得ることを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
前記方法は、前記基板を熱成形した後に、前記基板の第２の表面に紫外線硬化性ハードコートを適用することをさらに含む、請求項２から８のいずれか一項に記載の方法。
前記基板が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、非晶質ポリエチレンテレフタレート（ＡＰＥＴ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ－Ｇ：ｇｌｙｃｏｌｍｏｄｉｆｉｅｄｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ：ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、シリコーン膜（ｓｉｌｉｃｏｎｅｍｅｍｂｒａｎｅ）、ポリカーボネート－アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ：ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ－ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅｂｕｔａｄｉｅｎｅｓｔｙｒｅｎｅ）ブレンド、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ：ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅｂｕｔａｄｉｅｎｅｓｔｙｒｅｎｅ）、熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ：ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｏｌｅｆｉｎｓ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ：ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ：ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ポリプロピレンポリベンジルイソシアネート（ＰＰＩ：ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｐｏｌｙｂｅｎｚｙｌｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ）を含み、前記基板は好ましくはポリカーボネートである、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
前記分子インクは、
カルボン酸銀（ｓｉｌｖｅｒｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）、好ましくはシュウ酸銀（ｓｉｌｖｅｒｏｘａｌａｔｅ）および／または、
有機アミン化合物（ｏｒｇａｎｉｃａｍｉｎｅｃｏｍｐｏｕｎｄ）、好ましくはアミノ－２－プロパノール（ａｍｉｎｏ－２－ｐｒｏｐａｎｏｌ）および／または、
有機ポリマーバインダー（ｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｂｉｎｄｅｒ）、好ましくはヒドロキシエチルセルロース（ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）および／または、
表面張力調整剤、好ましくはグリコール酸（ｇｌｙｃｏｌｉｃａｃｉｄ）もしくは乳酸（ｌａｃｔｉｃａｃｉｄ）および／または、
溶剤、好ましくはジプロピレングリコールメチルエーテル（ｄｉｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ）を、含み、
前記オーバーモールド樹脂が熱可塑性樹脂であり、
前記オーバーモールド樹脂の前記前駆体が、熱硬化性樹脂の前駆体である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
前記焼結が、光焼結、熱焼結又はＵＶ焼結を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
前記分子インク又は導電性トレースインクが、カルボン酸銀（ｓｉｌｖｅｒｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）又はカルボン酸銅（ｃｏｐｐｅｒｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）及び有機アミン化合物（ｏｒｇａｎｉｃａｍｉｎｅｃｏｍｐｏｕｎｄ）を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
前記カルボン酸銀がＣ_１～１０アルカノエート（Ｃ_１～１０ａｌｋａｎｏａｔｅ）であるか、又は前記カルボン酸銅がＣ_１～１２アルカノエート（Ｃ_１～１２ａｌｋａｎｏａｔｅ）である、請求項１３に記載の方法。
前記非導電性トレースが、焼結又は硬化の前に広帯域ＵＶ光で処理される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
オーバーモールドされたプリント電子部品であって、
基板の第１の表面に結合された導電性トレースと、
前記基板の前記第１の表面に結合された前記導電性トレース上にオーバーモールドされた熱硬化性樹脂と、
を含むプリント電子部品。
前記導電性トレースが、低温分子インクから製造された導電性銀トレースであり、前記分子インクは、カルボン酸銀（ｓｉｌｖｅｒｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）、有機アミン化合物（ｏｒｇａｎｉｃａｍｉｎｅｃｏｍｐｏｕｎｄ）、有機ポリマーバインダー（ｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｂｉｎｄｅｒ）、表面張力調整剤、および、溶剤を含む、請求項１６に記載のオーバーモールドされたプリント電子部品。