KR20230079428A - 인몰드 전자(ime) 컴포넌트의 제조에 사용하기 위한 조성물 - Google Patents

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니르말야 쿠마르 차키
체탄 프라빈산드라 샤
바와 싱
라훌 라우트
바수키 스리니바스 카우시크
란지트 판데르
니베디타 나가라잔
산디시 엠 쿠마르
아누브하브 루스토기
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알파 어셈블리 솔루션스 인크.
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Abstract

멜라민 포름알데히드를 포함하는 가교결합제, 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지 및 용매를 포함하는 결합제를 함유하는 인몰드 전자(IME: in-mould electronic) 컴포넌트 제조에서의 사용을 위한 조성물.

Description

인몰드 전자(IME) 컴포넌트의 제조에 사용하기 위한 조성물
본 발명은 인몰드 전자(IME: in-mould electronic) 컴포넌트의 제조에 사용하기 위한 조성물, 이 조성물의 제조 방법, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트의 제조 방법 및 인몰드 전자(IME) 컴포넌트에 관한 것이다.
매우 신뢰성이 높고, 견고하며, 가볍고, 장식적이며, 3차원(3D) 형상인 인간-기계 인터페이스 전자 디바이스의 개발은 차세대 자동차, 백색 가전 또는 소비자 전자 제품 적용의 개발을 위해 그 수요가 높다.
필름 인서트 성형(FIM)은 성형 공정 중에 그래픽, 라벨링 및 컴포넌트를 플라스틱 부품에 통합하는 것으로 알려진 공정이다. 이것은 인몰드 데코레이팅(IMD) 또는 인몰드 라벨링(IML)의 한 형태이다. FIM 공정은 단일의 장식 플라스틱 부품을 2차원(2D)에서 곡선형의 복잡한 형상의 3D 디자인으로 만들 수 있게 하며, 이는 내구성이 뛰어나고 가벼워서 복수의 응용 분야에 사용할 수 있다. 일반적인 FIM 공정에서, 열가소성 필름의 장식(색상 및 광투과율) 및 표면 기능(스크래치, 반사 방지, 눈부심 방지, 광택, 무광택, 자국-방지 등)은 적용 필요성에 따라 설계되며 통합되어 견고하고 복잡한 형상의 장식용 플라스틱 부품을 생성한다. [배경기술]
이 기술은 자동차, 핸드헬드 전자 디바이스 및 소비재용 장식 부품을 생성하는 것으로 잘 알려져 있으며, 최근 몇 가지 예는 전자 기능과 통합하려는 노력을 보여준다. 이러한 구조물을 제조하는 방법 중 하나는 스크린-인쇄된 및/또는 열성형된 전도성 및 유전성 잉크 인쇄된 전자 회로의 사출 성형에 의한다.
전자 기능을 수행할 수 있는 3D 사출 성형된 경량 플라스틱 구조물을 생성하고자 하는 요구가 있다. 이러한 구조물은, 예를 들어 폴리카보네이트(PC) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 가요성 중합체 기재에 상호연결 회로를 스크린 인쇄하고; 이러한 스크린-인쇄된 회로에 전자 컴포넌트를 부착/조립하고; 열성형하여 이러한 전자 디바이스의 3D 구조물을 생성한 다음, 열성형된 구조물의 후면에 사출 성형을 통해 액상 수지를 부어 견고하고 고체인 플라스틱 구조물을 생성함으로써 제조될 수 있다. 이러한 구조물은 용량식(capacitive) 및 저항식(resistive) 터치 스위치 적용, 무선 또는 블루투스 연결, 볼륨 또는 광도(light intensity) 제어, 및 많은 그러한 적용을 수행하도록 설계될 수 있다. 이러한 사출 성형된 전자 구조물은 인-몰드 일렉트로닉스(IME: In-Mold Electronics) 또는 사출 성형된 구조 일렉트로닉스(IMSE: Injection Molded Structural Electronics) 또는 플라스트로닉스(Plastronics) 또는 표면 일렉트로닉스(Surface Electronics)로 지칭된다.
IME 기술은, 전자 잉크(전도성 및 유전성 잉크)의 스크린 인쇄, 전자 잉크의 건조 또는 경화, 전자 접착제를 사용한 컴포넌트 부착 또는 전자 조립, 곡선형 또는 3D 구조물 생성을 위한 열성형 및 트리밍, 및 사출 성형에 의한 용융 수지를 사용하는 이러한 곡선형 또는 3D 구조물의 후면 충전(back filling)을 비롯한 여러 전자 및 플라스틱 제조 공정 단계의 통합으로 구성된다. 도 1은 IME의 일반 제조 공정 단계를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1에는 4단계의 광범위한 제조 공정 단계가 개략적으로 도시되어 있다. A(스크린 인쇄 및 건조)에는 2D 스크린-인쇄된 상호 연결부의 개략도가 표시되어 있으며, 여기서 10은 열성형가능 PC 또는 PET 기재를 나타내고, 20은 스크린-인쇄된 전기 전도성 상호 연결부를 나타내고, 30은 스크린-인쇄된 전기 절연성 유전 층을 나타낸다. B(전자 컴포넌트 조립체(SMT 컴포넌트, LED 등))에는 전자 컴포넌트인 LED 등이 부착된 2D 전자 회로의 개략도가 도시되어 있으며, 여기서 40, 50 및 60은 다른 SMT 컴포넌트 또는 LED를 나타낸다. C(열성형 [진공 또는 높은 공기압 및 온도(140-210℃)])에는 열성형된 3D 전자 회로(70)의 개략도가 도시되어 있다. D(사출 성형 [온도(170-330℃)])에는 사출 성형되고(사출 성형 수지로 충전되고) 열성형된 3D 전자 회로(80)의 개략도가 도시되어 있다.
전자 기능은 2-필름 또는 단일 필름 스택으로 FIM 구조물과 통합될 수 있다. 2-필름 스택에서, 전자 잉크 인쇄된 플라스틱 층은 전도성 또는 유전성 잉크의 스크린 인쇄에 의해 별도로 제조되며, 이들은 사출 성형 단계 중에 그래픽 잉크 코팅된 장식된 플라스틱과 추가로 통합된다. 단일 층 필름 구조물에서의 장식 및 전자 기능은 순차적인 방식으로 제작할 수 있는데, 이는, 그래픽 잉크 층의 첫 번째 스크린 인쇄를 시작으로 연이은 전자 잉크(전도성 및 유전성 잉크)의 스크린 인쇄, 및 전도성 또는 비전도성 접착제를 사용한 컴포넌트 부착에 의하며, 이어서 전체 스택은 추가로 열성형되고 후면 사출 성형된다. 플라스틱 기재는 전형적으로 PC 또는 PET이고, 사출 성형 수지는 전형적으로 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스테르, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리스티렌(PS) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU) 등 중에서 선택된다.
일반적인 중합체 후막(thick film) 잉크(예를 들어, 은, 탄소 등, 및 UV/열경화성 유전성 잉크) 및 전도성 접착제가 PC 및 PET 기재에 가요성 회로를 구성하는 데 사용된다. 그러나, 이러한 잉크는 높은 가요성이기는 하지만 열성형 중에 불연속성 및 균열이 나타나므로 열성형될 수 없으며, 따라서 IME 디바이스 제작에 사용될 수 없다.
IME 디바이스의 제작은 상이한 공정 조건, 스크린 인쇄, 컴포넌트 조립, 열성형, 트리밍 및 사출 성형의 통합을 필요로 하기 때문에, 완전히 기능적이고 신뢰할 수 있는 IME 구조물을 개발하기 위해서는 해결해야 할 몇 가지 과제가 있다. 이러한 각 단계의 재료 특성 및 공정 조건과 매개변수는 다른 단계들에서 IME 디바이스의 성능에 추가로 영향을 미칠 수 있다.
예를 들어, 스택의 우수한 열성형 성능을 달성하기 위해서는, 모든 잉크(그래픽 잉크 층 및 전자 잉크 층)와 기재가 높은 상호 상용성을 갖고 유사한 열 안정성 및 모듈러스 특성을 가질 필요가 있다. 또한, 잉크와 기재의 이러한 상호 상용성 및 열 안정성은 이러한 IME 구조물의 전반적인 안정성과 신뢰성을 제어하는 사출 성형 공정의 성공에 유의미하게 기여한다.
따라서, 하기 과제가 IME 컴포넌트의 제조에 사용하기 위한 조성물과 관련이 있다.
스크린 인쇄 및 건조:
전자 잉크 재료의 주요 요건 중 하나는 이의 스크린 인쇄 능력이다. 예를 들어, 잘 정의된 폭, 두께 및 다공성 제어된 전도성 트레이스의 스크린 인쇄는 회로, 터치 스위치, 조명 디바이스 및 기타 유사한 디바이스를 구축하기 위한 고성능 상호 연결부를 구성하는 데 매우 중요하다. 유사하게, 균일하고 핀홀이 없는 얇은 절연 또는 봉지(encapsulation) 필름의 인쇄는, 종종 교차 유전체로서 작용하는 다층 회로를 구성하는 데 중요하다. 침착 구조물의 편차는 IME의 전기적 기능 및 유사한 구조물 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있으므로 제조 중 거부율(rejection rate)을 증가시킨다. 유사하게, 정밀 분배, 분사, 스텐실 인쇄, 전도성 및 비전도성 접착제의 캐스팅(casting), 봉지재가 이러한 상호 연결 구조물 상으로 전자 컴포넌트를 조립하는 데 필요하다.
이들 제형의 레올로지 및 점도 제어는 가장 중요한 특징 중 하나이며, 이러한 결함이 없는 전도성 트레이스와 비전도성 층을 침착시키는 원인이 된다. 이러한 스크린-인쇄된 재료의 효율적인 건조 및 경화는 열성형 및 사출 성형 공정 중 결함을 최소화하여 이로써 전체 IME 공정의 수율을 높이는 데 중요하다. 추가적으로, 임의의 인쇄 및 건조 결함은 3D 구조 전자기기 또는 IME 부품의 전기 및 신뢰성 성능에 여러 가지 영향을 미칠 수도 있다.
빠르고 완전한 건조를 달성하면서도 인쇄하는 동안 더 긴 스크린 수명을 유지하고 전기 전도성, 연신성(stretchability) 및 사출 성형 중 안정성과 같은 기타 기능적 요건을 제공하기 위해서는 적절하고 상용 가능한 화학물질을 사용한 제형 최적화가 바람직할 것이다. 이러한 조성물의 저장 안정성과 함께 더 긴 스크린 수명은 산업적 적용 가능성 및 제조 가능성에 있어서 중요하다.
상용성:
상이한 가요성 중합체 기재, 장식용 잉크, 접착제, 봉지재 및 사출 성형 수지와의 상용성과 함께 유전성 및 전도성 재료의 상호 상용성은 IME 및 유사 구조물의 제조에서 가장 중요한 또 다른 측면 중 하나이다. 대부분의 경우 이러한 재료의 화학적 기능이 상용성에 관여되어 있으며, 견고하고 고성능인 IME 및 유사한 구조물 제조를 위해서는 완벽히 매칭시키는 것이 중요하지만, 비-상용성 재료는 결함이 있고 신뢰할 수 없는 전자 디바이스를 초래할 것이다. 상용성이 없는 재료 세트는, 또 다른 새 층이 상부에 침착되는 아래 층의 몇 가지 결함, 예컨대 에칭, 용해 및 박리를 초래한다.
전기적 특성:
전도성 전자 재료는, 스위칭, 조명 및 터치 기능이 가능한 전자 디바이스를 구성하기 위해서는 바람직한 전기 전도도를 가져야 한다. 또한, 무선 신호 처리, 블루투스 연결, 초고주파 센싱 기능을 수행하기 위한 고전류 전달이 가능한 구조물을 구성하기 위해서는 더 높은 전기 전도도가 바람직하다. 이러한 전도성 전자 재료의 공정처리는, IME 및 유사한 구조물의 제조를 위해 선택되는 대부분의 유연한 기재의 안정성 역치(threshold)에 따라, 엄격하게 150℃ 미만일 필요가 있다. 이러한 전도성 재료는 또한, 열성형 공정 전과 후에, 전기 전도도를 유의미하게 변경하지 않고 전기적 경로를 유지해야 한다. 고전류 전기 디바이스의 효과적인 절연을 위해서는 유전 특성을 제어하는 것도 또한 중요하다. 추가적으로, 이러한 전기 전도체 및 유전체는 사출 성형 공정 조건을 견딜 수 있는 충분한 열 안정성을 가져야 한다. 전기적 특성과 열성형 및 사출 성형 안정성과 같은 기타 기능적 요건의 균형을 맞추기 위해서는 고성능 전도성 및 비전도성 중합체 복합재를 조제할 필요가 있다.
전자 컴포넌트의 조립:
수동부품(passive), LED와 같은 전자 컴포넌트를 조립하기 위한 일반적인 선택은 전도성 및 비전도성 접착제를 사용하는 것이며, 이들은 또한 열성형 및 사출 성형 공정 단계를 견딜 필요가 있다. 전도성 및 비전도성 접착제 조성물이 또한 개시되어 있으며, 이는 수동부품, LED, QFP, QFN 및 유사한 다른 컴포넌트를 조립하기 위해 스텐실 인쇄되거나 분배될 수 있다.
열성형성:
IME 및 유사한 구조물을 구성하기 위해서는 가요성 중합체 기재에 전자 재료를 침착시켜 스크린 인쇄에 의해 2D 인쇄 전자기기 구조를 만든 다음 열성형 공정에 의해 3D 형태로 전환시키는 것이 필요하다. 기존의 인쇄 회로 기판 기술로는 불가능했던 3D 형태의 새로운 디자인과 패턴을 만들기 위해 다양한 기재에 기능성 재료를 열성형하는 공정이 개시된다. 이것은 유리 전이/연화 온도 초과에서 기재를 연화시키기 위해 열을 이용하는 공정이며, 이 온도는 기재마다 다양하다. 연화된 플라스틱에 높은 진공 또는 압력이 또한 적용되며, 열성형 공정 중에 특정 크기와 형상이 주어진다. 열성형 공정의 시간 및 온도, 도구 설계, 즉 도구의 깊이 또는 높이, 진공 압력 등과 같은 몇 가지 다른 공정처리 조건을 최적화해야 매우 우수한 3D 부품을 얻을 수 있다. 도전 과제는 고성능 중합체 복합재를 설계하는 것이며, 이것은 스크린 인쇄될 수 있고, 스크린-인쇄된 트레이스(폭 및 두께)의 전기적 특성은 열성형 변형율(strain) 및 공정 조건의 함수로서 예측 가능성 제어가 될 수 있다.
추가적으로, 이것은 열성형 전과 후의 미적 외관, 열성형 전과 후의 위에서 언급한 기재에 대한 매우 우수한 접착성(즉, 열성형 시 잉크 박리가 발생하지 않아야 함), 특히 열성형 동안의 다층 복합 구조물용 유전성 잉크와 같은 다른 잉크와의 상호 상용성(즉, 스택 상용성), 가요성 및 신율을 가져, 열성형 중 균열(즉, 열성형 중 재료 특성의 거동) 등을 나타내지 않도록 해야 한다. 추가적으로, 전자 회로의 임프린트(고스팅)와 같은 여러 가지 다른 미적 결함을 피할 수 있어야 하며, 이는 종종 설계 매개변수, 열성형 공정 조건 및 금형 선택의 부적절한 선택의 조합에서 기재 또는 그래픽 잉크 코팅된 기재와 전도성 및 유전성 잉크의 비상용성으로 인해 발생한다.
사출 성형 중의 안정성:
스크린 인쇄되고 열성형된 가요성 전자 구조물은 사출 성형되어 구조적 안정성, 강성(rigidity) 및 신뢰성 요건을 제공한다. IME 및 유사 구조물의 성능 요건을 기반으로 PC, ABS, ABS-PC 블렌드, 폴리에스터, PP 및 TPU와 같은 다양한 수지가 사용된다. 더 높은 가공 온도와 사출 압력은 고온 사출 성형 수지의 유동에 직면해야 하는 스크린 인쇄 회로에 있어서 매우 가혹하다. 따라서, 전자 재료의 핵심 요건 중 하나는, 구조적 변형 및 파괴에 저항하기 위한 유입 사출 성형 수지와의 상용성 및 하부 기재에 대한 고온 접착성뿐 아니라 열 안정성이다. 종종 사출 성형 중 스크린-인쇄된 특징부의 이러한 변형 및 파괴를 "잉크 워시-오프(ink wash-off)"라고 한다. 잉크 워시-오프는 IME 디바이스의 제조 수율을 낮출 수 있는 중요한 요인이다. 추가적으로, 사출 성형 전과 후의 저항 변화도 최소화되어야 한다. 재료 조성과 함께 회로 설계가 사출 성형 중 잉크 워시-오프를 방지하는 데 중요하다.
신뢰성:
일반적인 IME 디바이스는 85℃/85 RH, 열 노화, 열 순환, 조명 시험 등과 같은 여러 환경 시험을 통과해야 한다. IME 및 유사 구조물의 신뢰성은 최종적으로 위에서 언급한 모든 요인들의 정확성 및 모든 재료, 기재 및 컴포넌트의 상용성에 따라 달라진다. 상용성이 높은 전자 재료를 조제하고 최적화하기 위해 서로 다른 상용가능한 원료를 선택하는 데는 깊이 있는 지식과 반복시행이 필요하다. 적절한 무기 충전제, 중합체 수지, 용매 및 기능성 첨가제의 비율을 선택하고 최적화하는 것은 IME 및 유사 구조물의 제조를 위한 그러한 전자 조성물을 최적화하는 데 있어서 중요하다.
본 발명은 종래 기술과 연관된 문제들 중 적어도 일부를 해결하거나 적어도, 그에 대한 상업적으로 허용가능한 대안적인 해결책을 제공하고자 한다.
제1 양태에서, 본 발명은 인몰드 전자(IME) 컴포넌트의 제조에 사용하기 위한 조성물을 제공하며, 조성물은 하기를 포함하는 결합제를 함유한다:
멜라민 포름알데히드를 포함하는 가교결합제,
히드록실기를 포함하는 열가소성 수지, 및
용매.
본원에 정의된 바와 같은 각각의 양태 또는 실시형태는, 반대로 명확하게 표시되지 않는 한, 임의의 다른 양태(들) 또는 실시형태(들)와 조합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 유리한 것으로 표시된 임의의 특징은 바람직하거나 유리한 것으로 표시된 임의의 다른 특징과 조합될 수 있다.
본 발명자들은 놀랍게도, 상기 조성물이 예를 들어 전도성 잉크 또는 유전성 잉크와 같은 IME 컴포넌트의 제조에 사용하기에 특히 적합하고, 기존 IME 컴포넌트와 비교하여 전자 적용에 대해 더 우수한 견고성, 환경적 내구성/견뢰성, 기계적 가요성 및 향상된 작동 수명을 갖는 IME 컴포넌트를 제조할 수 있게 함을 발견했다.
하기에 더 상세히 논의되는 바와 같이, 상기 조성물은 전도성 입자 및 비전도성 입자와 같은 고체 입자를 포함할 수 있다. 결합제는 조성물의 이들 성분을 함께 "결합"시키는 역할을 한다. 조성물이 고체 입자를 포함하는 경우, 결합제는 임의의 불가피한 불순물과 함께 조성물의 나머지 부분을 형성할 수 있다. 조성물이 고체 입자를 함유하지 않는 경우, 결합제는 임의의 불가피한 불순물과 함께 전체 조성물을 구성할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "멜라민 포름알데히드"는, 2개의 단량체, 즉 멜라민 및 포름알데히드의 축합 생성물로부터 유도된 복수의 히드록실기로 종결된 멜라민 고리를 갖는 수지를 포함할 수 있다. 멜라민 포름알데히드는 때때로 "멜라민 포름알데히드 수지", "멜라민 수지" 또는 간단히 "멜라민"이라고 지칭된다.
본원에서 사용되는 용어 "열가소성 수지"는, 특정 승온에서 유연(pliable)하거나 성형 가능하고 냉각 시 고화되는 가소성 중합체 재료를 포괄할 수 있다.
본원에서 사용된 "컴포넌트"라는 용어는, 예를 들면 전자 컴포넌트의 일부 또는 전자 컴포넌트 전체를 포괄할 수 있다.
일반적인 IME 제조 방법 중에 전도성 잉크 또는 유전성 잉크와 같은 조성물이 열성형 가능한 기재 상에 인쇄된다. 열성형 전에, 상기 조성물은 전형적으로 최대 150℃, 예를 들어 50 내지 120℃의 승온에서 일정 시간 동안 건조되어 조성물로부터 용매를 제거한다. 이론에 얽매임이 없이, 본 발명의 조성물의 열 가열 시, 예를 들어 이러한 전형적인 건조 온도 및 시간 사용시, 멜라민 수지는 열가소성 수지의 히드록실기와 반응하여 "질소-탄소-산소" 연결된 중합체 네트워크를 형성할 수 있는 것으로 고려된다.
유리하게는, 일단 이러한 조건에서 건조되면, 본 발명의 결합제는 두 가지 상반된 특성을 나타낼 수 있다. IME 디바이스의 정상 작동 온도(예를 들어, 약 -20℃ 내지 +50℃)에서 결합제는 열경화성 수지처럼 작용하여 예외적인 강도, 응집력 및 층간 접착성 및 합리적인 연신성을 나타낼 수 있다. 그러나 열성형 중에 사용되는 더 높은 온도에서, 상기 결합제는 넥킹(necking), 파손 또는 박리 없이 3D 구조로 쉽게 열성형될 수 있는 열가소성 재료로 변환될 수 있다.
이론에 얽매임이 없이, 이러한 상반된 특성은 멜라민 포름알데히드를 포함하는 가교결합제를 히드록실기 함유 수지와 함께 사용함으로써 도출된 것일 수 있다고 생각된다. 특히, 열가소성 및 열경화성 특성의 이러한 유리한 균형은 부분적(즉, 전체는 아님) 가교결합의 발생에 의해 달성되는 것으로 여겨진다. 이는 아마도, 기존의 IME 방법에 사용되는 가교결합제와 비교할 때, 멜라민 포름알데히드는 상대적으로 "느린" 가교결합제이고 전형적인 IME 제조 방법에 사용된 건조 온도와 건조 시간으로 인해 부분적인 가교만 발생하기 때문일 것이다.
전형적인 IME 제조 공정 동안, 최종 컴포넌트, 예를 들어 전도성 잉크, 유전성 잉크, 전도성 접착제, 비전도성 접착제, 봉지재, 배리어 층 등을 형성하기 위해 복수의 열성형 조성물이 사용된다. 유리하게는, 본 발명의 조성물이 공통 플랫폼으로 사용될 때 이들 재료의 상용성이 개선될 수 있다. 이들 재료 각각이 물론 상이한 종(예를 들어, 전도성 입자, 비전도성 입자 등)을 포함할 수 있지만, 공통 결합제의 사용은 재료간(예를 들어, 잉크간) 상용성을 보장할 수 있다. 그 결과, 예를 들어 상이한 재료 층의 박리 문제가 감소될 수 있다.
상기 조성물은 종래의 그래픽 잉크-코팅된 기재와 상용성이며, 이는 고기능 IME 구조 및 디바이스를 구성하기 위한 바람직한 기준이다.
상기 조성물을 이용하여 구성되는 가요성 전자 회로는 우수한 전기적 성능을 나타낼 수 있다.
상기 조성물은 IME 제조 방법에서 전형적으로 사용되는 사출 성형 수지와 매우 상용성일 수 있다.
상기 조성물의 사용은 또한 종래의 IME 방법에서 사용되는 조성물과 비교하여 잉크 워시-오프의 발생을 감소시킬 수 있다.
상기 조성물을 사용하여 제조된 열성형되고 사출 성형된 구조물은 우수한 환경적 신뢰성 특징을 나타내며, 따라서 자동차, 소비자 가전 및 백색 가전 응용 분야의 IME 적용에 특히 적합하다.
유리하게는, 상기 조성물은 정상 저장 및 주위 온도에서 안정할 수 있다. 역시, 이론에 얽매임이 없이, 이는, 그러한 온도에서 멜라민 포름알데히드에 의한 임의의 가교결합이 실질적으로 없기 때문인 것으로 생각된다.
멜라민 포름알데히드는 바람직하게는 헥사메톡시메틸 멜라민을 포함한다. 헥사메톡시메틸 멜라민은 특히 적합한 가교결합제다. 또한, 헥사메톡시메틸 멜라민은 지방족 탄화수소를 제외한 대부분의 일반적인 유기 용매에 용해된다.
적합한 상업적 멜라민 포름알데히드 수지는 예를 들어 Maprenal BF 891/77SNB, Maprenal MF 600/55BIB, Maprenal MF 650/55IB, Maprenal MF 800/55IB, CYMEL 370, CYMEL 373 및 CYMEL 380을 포함한다. Maprenal MF 600/55BIB는 이미노형의 고반응성 이소부틸화 멜라민-포름알데히드 수지이다.
가교결합제는 유리하게는 이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트 및/또는 차단된 폴리이소시아네이트를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 종은 기존의 IME 제조 방법에 사용된 건조 조건 하에서 가교도를 증가시킬 수 있다. 이것은, 조성물이 증가된 "열경화성" 특성을 갖도록 요구될 때 유리할 수 있다. "차단된" 또는 "차폐된" 이소시아네이트는, 보호된 이소시아네이트를 함유하는 이소시아네이트를 포함할 수 있다. 이소시아네이트 작용기는 전형적으로 차단제의 사용을 통해 차폐되어, 상온에서는 불활성으로 보이지만 승온에서는 반응성 이소시아네이트 작용기를 생성하는 화합물을 생성한다.
적합한 이소시아네이트, 폴리이소시아네이트 및 차단된 폴리이소시아네이트는 예를 들어 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), Desmodur BL 3175A, Desmodur BL 3272 MPA, Desmodur BL 1100/1 및 Vestanat B 1358A(Evonik)를 포함한다. 이들은 단독으로 또는 멜라민 포름알데히드 수지 조합물로 사용될 수 있다. VESTANAT B 1358A는 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 기반의 MEKO(메틸-에테르-케톤-옥심) 차단 지환족 폴리이소시아네이트를 포함한다.
열가소성 수지는 바람직하게는 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리비닐 에스테르 수지, 페녹시 수지 및 케톤 수지, 즉 히드록실기 함유 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리비닐 에스테르 수지, 페녹시 수지 및/또는 케톤 수지 중 하나 이상을 포함한다. 이러한 수지는 본 발명에 사용하기에 특히 적합하고, 전형적인 IME 제조 방법의 건조 조건 하에서 멜라민 포름알데히드와 반응하여 원하는 가교결합도를 제공한다.
이들 열가소성 수지는 단독으로 또는 다른 열가소성 수지와 조합되어 사용될 수 있다.
폴리우레탄 수지는 예를 들어 히드록시 말단 폴리올, 히드록시 말단 폴리(에틸렌 옥사이드), 히드록시 말단 폴리(디메틸실록산) 또는 트리메틸올프로판 에톡실레이트와 메틸벤질 이소시아네이트, (트리메틸실릴) 이소시아네이트, 1-나프틸 이소시아네이트, 3-(트리에톡시실릴) 프로필 이소시아네이트, 페닐 이소시아네이트, 알릴 이소시아네이트, 부틸 이소시아네이트, 헥실 이소시아네이트, 시클로헥실 이소시아네이트, 푸르푸릴 이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, m-자일릴렌 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실렌 디이소시아네이트, 폴리(프로필렌 글리콜), 또는 톨릴렌 2,4-디-이소시아네이트의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 폴리우레탄 수지는 열가소성 폴리우레탄, 예를 들어 Pearlstick 5701, Pearlstick 5703, Pearlstick 5707과 같은 Pearlstick 시리즈 폴리우레탄, ESTANE FS M92B4P와 같은 Estane 시리즈 폴리우레탄, Desmocoll 540/4, Desmocoll 400과 같은 Desmocoll 시리즈 폴리우레탄, Desmomelt 540/3, Desmomelt 540/4와 같은 Desmomelt 시리즈 폴리우레탄 중 하나 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 페녹시 수지는, 바람직하게는 폴리에스테르 또는 폴리아크릴레이트 또는 폴리우레탄 화합물을 함유하는 열가소성 비스페놀-A 기반 폴리에테르이다. 폴리에스테르 또는 폴리아크릴레이트 또는 폴리우레탄을 함유하는 적합한 페녹시 수지의 예는 상표명 LEN-HB, PKHW-35, PKHH, PKHA, PKHM-301 및 PKHS-40으로 입수가능한 페녹시 수지를 포함한다. 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트 수지 및/또는 폴리우레탄 수지는 폴리올, 히드록실, 아민, 카르복실산, 아미드 및 지방족 사슬 중 하나 이상을 함유할 수 있다. 페녹시 수지는 폴리에스테르 또는 폴리아크릴레이트 또는 폴리우레탄 또는 폴리에테르 또는 폴리아미드 백본을 포함한다.
열가소성 수지는 바람직하게는 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지 및 페녹시 수지를 포함한다. 보다 바람직하게는, 열가소성 수지는 열가소성 수지의 총 중량을 기준으로 하기를 포함한다:
20 내지 60 중량%의 폴리우레탄 수지, 바람직하게는 35 내지 47 중량%의 폴리우레탄 수지,
5 내지 30 중량%의 폴리에스테르 수지, 바람직하게는 13 내지 19 중량%의 폴리에스테르 수지, 및
20 내지 60 중량%의 페녹시 수지, 바람직하게는 34 내지 51 중량%의 페녹시 수지.
이러한 열가소성 수지는, 특히 상기 언급된 양으로, 멜라민 포름알데히드와의 원하는 가교결합도를 얻기에 특히 적합하다. 특히 언급된 양의 폴리우레탄 수지(들)의 존재는 바람직한 가요성 수준을 갖는 건조된 조성물을 제공할 수 있다. 특히 언급된 양의 폴리에스테르 수지(들)의 존재는 건조된 조성물에 원하는 정도의 가요성을 제공할 수 있고, 또한 기재에 대한 접착성을 촉진할 수 있다. 특히 언급된 양의 페녹시 수지(들)의 존재는 기재에 대한 접착을 촉진할 수 있다. 특히 언급된 양의 이들 3가지 수지의 조합은 기재에 대한 높은 가요성 및 높은 접착성의 바람직한 조합을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 열가소성 수지는
단독중합체, 공중합체 및/또는 삼원공중합체를 포함하고; 그리고/또는
100℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖고; 그리고/또는
1000 내지 100000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖고; 그리고/또는
100℃ 미만의 연화점을 갖고; 그리고/또는
20 mgKOH/g 초과의 히드록실 함량(OH가)을 갖는다.
바람직한 실시형태에서, 조성물은 가교결합제와 열가소성 수지의 총량을 기준으로 하기를 포함한다:
1 내지 40 중량%의 가교결합제, 바람직하게는 7 내지 24 중량%의 가교결합제, 및
60 내지 99 중량%의 열가소성 수지, 바람직하게는 76 내지 93 중량%의 열가소성 수지.
이러한 양은 종래의 IME 제조 방법의 건조 조건 하에서 원하는 가교 수준을 제공하는 데 도움이 될 수 있다.
용매는 바람직하게는 글리콜 에테르 아세테이트, 글리콜 에테르, 에스테르, 케톤, 알코올 및 탄화수소 중 하나 이상을 포함한다. 이러한 용매는 본 발명에 사용하기에 특히 적합할 수 있다. 이러한 용매는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 이러한 용매는 열가소성 수지 및/또는 가교결합제를 용해시키는 데 특히 적합할 수 있으며, 기재 및 조성물 내의 임의의 기능성 충전제 및/또는 첨가제와 특히 상용성일 수 있다. 이러한 용매는 극성, 용매 특성(한센(Hansen) 용해도 매개변수), 기재와의 상용성, 독성 및 기타 물리적 특성, 예컨대 비등점 및 인화점의 유리한 조합을 가질 수 있다. 이러한 용매는 조성물의 저장 안정성, 건조 프로파일, (예를 들어, 스크린 인쇄 동안 스크린 상에서) 가공 중 건조 안정성, 및 기재 및 다른 인쇄된 잉크 층(예를 들어, 그래픽 잉크 또는 전자 잉크 층)과의 반응성을 개선할 수 있다. 이러한 용매는, 저장 시 안정하고 또한 성능 요건을 만족시키는 균질한 조성물을 생성할 수 있다. 용매의 비제한적 예는 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 벤질 알코올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,3-부탄 디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산 디올, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 페닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노-n-부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 테르피네올, 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 글리콜 에테르 아세테이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아세테이트, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 2-부톡시에틸 아세테이트, 카르비톨 아세테이트, 프로필렌 카르보네이트 부틸 카르비톨, 부틸 셀로솔브, 헵탄, 헥산, 시클로헥산, 벤젠, 크실렌, Cyrene, 이염기성 에스테르, 이소포론, C11-케톤 및 톨루엔을 포함한다.
바람직하게는 용매는 용매의 총 중량을 기준으로 하기를 포함한다:
최대 95 중량%의 글리콜 에테르 아세테이트, 바람직하게는 최대 85 중량%의 글리콜 에테르 아세테이트, 및/또는
최대 95 중량%의 글리콜 에테르, 바람직하게는 최대 85 중량%의 글리콜 에테르(예를 들어, 1-85 중량%), 및/또는
최대 15%의 에스테르, 바람직하게는 최대 5 중량%의 에스테르(예를 들어, 1-5 중량/%), 및/또는
최대 40 중량%의 케톤, 바람직하게는 최대 32 중량%의 케톤(예를 들어, 1-32 중량%) 및/또는
최대 80 중량%의 알코올, 바람직하게는 최대 70 중량%의 알코올(예를 들어, 1-70 중량%), 및/또는
최대 30 중량%의 탄화수소, 바람직하게는 최대 22 중량%의 탄화수소(예를 들어, 1-22 중량%).
그러한 양은 전술한 이점을 제공하는 데 특히 적합할 수 있다.
결합제는 바람직하게는 하기를 추가로 포함할 수 있다:
바람직하게는 아크릴 수지 및 에폭시 수지 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 열경화성 수지; 및
열경화성 수지를 경화시키기 위한, 바람직하게는 열경화성 수지를 열경화시키기 위한, 그리고/또는 열경화성 수지를 UV 경화시키기 위한, 경화 촉매.
열경화성 수지 및 경화 촉매의 존재는 3차원 열경화성 네트워크를 형성하는 역할을 할 수 있다. 이는 건조된 조성물이 더 많은 "열경화성" 특성을 가질 필요가 있을 때 유리할 수 있다. 열경화성 수지는 바람직하게는 아크릴 수지 및 에폭시 수지 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하며, 열경화제 및/또는 UV 경화제를 사용하여 경화될 수 있다.
열경화성 수지는 예를 들어 폴리에스테르 또는 폴리아크릴레이트 또는 폴리에테르 또는 폴리우레탄 또는 폴리아미드 백본을 함유할 수 있다. 열경화성 수지는 에폭시를 갖는 단량체, 이량체, 삼량체, 사량체, 펜타 또는 육량체 및 올리고머, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에테르 및 아크릴 백본의 상이한 조합을 함유할 수 있다.
에폭시 수지의 예는 비스페놀-A형 에폭시, 4-비닐-1-시클로헥센 1,2-에폭사이드, 3,4-에폭시 시클로헥실 메틸-3',4'-에폭시 시클로헥센 카르복실레이트, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜 에테르, 트리글리시딜 이소시아누레이트, 에폭시 실록산, 에폭시 실란 및 페놀 노볼락 에폭시를 포함한다. 에폭시 수지는, EPON 862, DYCK-CH, JER 828, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르(DER 731), 오르토-크레실 글리시딜 에테르(DER 723) 및 C12-C14 알킬 글리시딜 에테르(DER 721) 중 하나 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 하나 이상의 경화제가 존재할 수 있으며, 이러한 경화제는 아민 예컨대 부틸 아민, N,N-디에틸 아미노 에탄올 또는 아미노 에탄올, 산 예컨대 올레산, 아디프산 또는 글루타르산, 또는 무수물 예컨대 숙신산 무수물, 프탈산 무수물 및 말레산 무수물일 수 있다. 에폭시 아크릴레이트도 또한 사용될 수 있다. (메트)아크릴레이트는, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 비스페놀-A 에폭시, 4-비닐-1-시클로헥센 1,2-에폭사이드, 3,4-에폭시 시클로헥실 메틸-3',4'-에폭시 시클로헥센 카르복실레이트, 트리메틸올프로판 트리글리시딜 에테르, 트리글리시딜 이소시아누레이트, 에폭시 실록산, 에폭시 실란, 페놀 노볼락 에폭시의 메타크릴산에 의한 개환 반응에 의해 생성된다. 에폭시 아크릴레이트는 예를 들어 비제한적으로 Ebecryl 3503, Ebecryl 3201, Photomer 3005, Photomer 3316, Ebecryl 3411, 및 Ebecryl 3500과 같은 하나 이상의 에폭시 백본 기반 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 우레탄 아크릴레이트, 메타크릴레이트-말단 폴리우레탄 및 히드록시 에틸 메타크릴레이트로 개질된 이소시아네이트와 같은 폴리우레탄 아크릴레이트가 또한 사용될 수 있다. 우레탄 아크릴레이트는 예를 들어 비제한적으로 SUO2371, SUO-300, SUO-7620, Photomer 6891, SUO S3000, Ebecryl 8413, Ebecryl 230, Ebecryl 4833, Ebecryl 8411, Ebecryl 270, Ebecryl 8804, Photomer-6628과 같은 하나 이상의 우레탄 백본 기반 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 지방산 개질된 펜타에리트리톨 아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 및 메타크릴화 단당류와 같은 폴리에스테르 아크릴레이트가 또한 사용될 수 있다. 폴리(에틸렌 글리콜) 메틸 에테르 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 디메타크릴레이트와 같은 폴리에테르 아크릴레이트가 또한 사용될 수 있다. 폴리에스테르 아크릴레이트는 예를 들어 비제한적으로 Photomer-4006, Ebecryl 450, Photomer 5429 및 Ebecryl 812와 같은 하나 이상의 폴리에스테르 백본 기반 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 단량체 아크릴레이트의 비제한적 예는 메타크릴산, 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트, 이소보린일 아크릴레이트, 테트라히드로푸푸릴(tetrahydrofufuryl) 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 메틸 에테르 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트 및 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 이량체 아크릴레이트의 비제한적 예는 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-비스(아크릴로일옥시)헥산, 비스페놀 A-에톡실레이트 디메타크릴레이트 및 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트 1,3-부탄디올 디아크릴레이트와 같은 이량체 메타크릴레이트를 포함한다.
삼량체 아크릴레이트의 비제한적 예는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 및 1,3,5-트리아크릴로일헥사히드로-1,3,5-트리아진과 같은 삼량체 메타크릴레이트를 포함한다. 사량체 아크릴레이트의 비제한적 예는 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 디(트리메틸올프로판) 테트라아크릴레이트를 포함한다.
오량체 또는 육량체 아크릴레이트의 비제한적 예는 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 헥사-아크릴레이트를 포함한다. 실록산 아크릴레이트는 예를 들어 비제한적으로 BYK-UV3570, BYK-UV3575, BYK-UV3535, BYK-UV3530, BYK-UV3505, BYK-UV3500, Ebecryl 350, Ebecryl 1360 및 SUO-S3000와 같은 하나 이상의 실록산 백본 기반 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 지방족 아크릴레이트는 예를 들어 비제한적으로 Ebecryl 1300, SAP-M3905, Ebecryl 525 및 SAP-7700HT40과 같은 하나 이상의 탄화수소 백본 기반 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다.
결합제는, 바람직하게는 계면활성제, 레올로지 조절제, 분산제, 소포제, 점착방지제, 슬립 첨가제, 새깅(sag) 방지제, 레벨링제, 표면 활성제, 표면 장력 감소제, 접착 촉진제, 스키닝(skinning) 방지제, 소광제(matting agent), 착색제, 염료, 안료 및 습윤제 중 하나 이상으로부터 바람직하게 선택되는, 하나 이상의 기능성 첨가제를 추가로 포함한다. 소포제는 결합제로부터 거품을 제거할 수 있고, 점착방지제는 결합제로부터 점착성을 제거할 수 있다. 계면활성제는 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 계면활성제를 포함할 수 있다. 비제한적인 예는 상표명 SPAN-80, SPAN-20, Tween-80, Triton-X-100, Sorbitan, IGEPAL-CA-630, Nonidet P-40, 세틸 알코올, FS-3100, FS-2800, FS-2900, FS-230, FS-30, BYK-UV3500/UV3505/077/UV3530, FS-34, Modaf low 2100, Omnistab LS 292, Omnivad-1116 및 Additol LED 01로 입수가능한 계면활성제를 포함한다. 레올로지 조절제는 제형의 유변학적 특징을 제어하는 유기 또는 무기 첨가제이다. 이들은 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다. 적합한 레올로지 조절제의 예에는 상표명 THIXIN-R, Crayvallac-Super, Brij 35, 58, L4, O20, S100, 93, C10, O10, L23, O10, S10 및 S20로 입수가능한 것들이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 기능성 첨가제는 또한 착색제, 염료 및 안료가 될 수도 있다. 착색제, 염료 및 안료의 비제한적 예는 안트라퀴논 염료, 아조 염료, 아크리딘 염료, 시아닌 염료, 디아조늄 염료, 니트로 염료, 니트로소 염료, 퀴논 염료, 크산텐 염료, 플루오렌 염료 및 로다민 염료를 포함한다. 산화방지제 및 억제제의 비제한적 예는 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀, 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸, 부틸히드록시톨루엔, 3,5-디-tert-4-부틸히드록시톨루엔, Omnistab IC, Omnistab In 515/516, 히드로퀴논 및 페노티아진을 포함한다.
본원에 언급된 요소들에 더하여, 조성물 및 결합제는 불가피한 불순물을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 존재하는 경우 이러한 불가피한 불순물은 전형적으로 조성물 또는 결합제의 최대 1 중량%, 보다 전형적으로 최대 0.5 중량%, 훨씬 더 전형적으로 최대 0.1 중량%, 훨씬 더 전형적으로 최대 0.05 중량%의 양으로 존재한다.
바람직한 실시형태에서, 결합제는 하기를 포함한다:
0.5 내지 12 중량%의 가교결합제, 바람직하게는 1.5 내지 7.7 중량%의 가교결합제;
10 내지 40 중량%의 열가소성 수지, 바람직하게는 11 내지 30.4 중량%의 열가소성 수지; 및
40 내지 85 중량%의 용매, 바람직하게는 46.7 내지 78.8 중량%의 용매;
선택적으로,
0.1 내지 30 중량%의 열경화성 수지 및 0.1 내지 3 중량%의 열경화성 수지 경화용 경화 촉매, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 열경화성 수지 및 0.1 내지 1 중량%의 열경화성 수지 경화용 경화 촉매; 및/또는
0.1 내지 20 중량%의 기능성 첨가제, 바람직하게는 1.7 내지 17 중량%의 기능성 첨가제.
이러한 결합제는 상기 기재된 이점을 갖는 조성물을 제공하는 데 특히 적합하다.
바람직하게는, 결합제는 하기를 낮은 수준으로 포함한다:
이온성 물질 (보다 바람직하게는 실질적으로 이온성 물질을 함유하지 않음); 및/또는
유리 할로겐 (보다 바람직하게는 실질적으로 유리 할로겐을 함유하지 않음); 및/또는
의도적으로 첨가된 할로겐(보다 바람직하게는 의도적으로 첨가된 할로겐이 없음).
바람직한 실시형태에서, 조성물은 전도성 입자, 즉 전기 전도성 입자를 추가로 포함한다. 이것은, 조성물이 예를 들어 전도성 잉크 또는 전도성 접착제로서 사용될 수 있게 할 수 있다.
전도성 입자는 바람직하게는 금속 입자를 포함하고, 더욱 바람직하게는 은 입자, 구리 입자, 황동 입자, 니켈 입자, 금 입자, 백금 입자, 팔라듐 입자, 금속 합금 입자, 은-코팅된 구리 입자, 은-코팅된 황동 입자, 은-니켈 합금 입자 및 은-구리 합금 입자 중 하나 이상으로부터 선택된다. 이러한 입자는 전도성 잉크 또는 전도성 접착제에 사용하기에 특히 적합하다.
대안적으로 또는 부가적으로, 전도성 입자는 바람직하게는 비금속 입자를 포함하고, 보다 바람직하게는 탄소 입자, 바람직하게는 흑연 입자, 흑연 플레이크, 카본 블랙 입자, 그래핀 입자 및 탄소 나노튜브 중 하나 이상으로부터 선택되는 탄소 입자를 포함한다. 이러한 입자는 전도성 잉크 또는 전도성 접착제에 사용하기에 특히 적합하다. 그래핀의 사용은 조성물의 기계적, 가요성 및 배리어 특성을 개선할 수 있다. 그래핀의 고유한 기계적, 가요성 및 배리어 특성의 조합은 유연하고 기계적으로 견고하며 내마모성 및 내부식성인 탄소 층을 제조하는 데 매우 유용할 수 있으며, 이로써 IME 및 유사 구조물의 작동 수명을 향상시킬 수 있다. 추가적으로, 금속 잉크에 그래핀을 혼입시키면 적당한 전기 전도도를 갖는 고성능 저비용 금속 잉크를 개발할 수 있다.
전도성 입자는 바람직하게는 평균 입자 크기(d50)가 0.5 내지 30 μm, 더 바람직하게는 1 내지 20 μm, 더욱 더 바람직하게는 1.25 내지 7 μm이다. 입자 크기는 예를 들어 SEM, TEM, 레이저 산란 입자 크기 분석기 또는 동적 광산란 방법을 사용하여 결정될 수 있다. 이러한 입자 크기 분포는 바람직한 패킹 밀도, 표적 점도를 위한 입자간 상호 작용 및 전기적 특성을 제공할 수 있다. 특정 평균 입자 크기는 최종 적용 분야, 예를 들어 미세 라인 인쇄, 열성형 응용 분야, e-텍스타일 등 및 공정처리 기술에 따라 달라질 수 있다.
전도성 입자는 바람직하게는 1 내지 5 g/cc, 보다 바람직하게는 1.5 내지 4 g/cc의 탭 밀도를 갖는다. 탭 밀도는 종래의 탭 밀도 테스터를 사용하여 결정될 수 있다. 탭 밀도가 높을수록 전기 전도도에 대한 침투 역치(percolation threshold)가 높아진다. 탭 밀도가 더 낮으면 가공이 더 어려워질 수 있으며 조성물 점도 및 레올로지에 악영향을 미칠 수 있다.
전도성 입자는 바람직하게는 0.3 내지 2.1 m2/g 또는 0.5 내지 5 m2/g의 표면적을 갖는다. 이것은 전자 적용에 더 적합하게 만들 수 있다. 이는 또한 바람직한 레올로지 및 점도를 갖는 조성물을 제공하는 데 도움이 될 수 있다. 표면적이 클수록 점도가 커진다. 따라서, 조성물이 전도성 접착제로 사용되는 경우 표면적이 클수록 더 유리하고, 반면에 조성물이 전도성 잉크로 사용되는 경우 표면적이 낮을수록 더 유리할 수 있다. 표면적은 예를 들어 가스 흡착 BET 방법을 사용하여 결정될 수 있다.
전도성 입자는 바람직하게는 0.06 내지 1.3 중량% 또는 0.01 내지 3 중량%의 유기물 함량을 갖는다. 유기물은 유기 코팅 또는 캡핑제로 작용할 수 있다. 유기 코팅은 사슬 길이가 다를 수 있으며, 포화 또는 불포화 지방산 또는 에스테르, 또는 글리세롤 기반 유도체 또는 아민 또는 아미드 또는 인산염 또는 티올을 포함할 수 있다. 유기 코팅은, 전도성 입자가 단일상으로 유지되도록 중합체와 상호작용하는 것을 도울 수 있다. 유기물 함량은 예를 들어 중량분석법에 의해 결정될 수 있다. 충전제 입자(금속 또는 금속 산화물) 상의 유기물 함량은 열처리(200-700℃) 후 중량 손실로 계산된다.
전도성 입자는 바람직하게는 플레이크, 구(sphere), 불규칙한 형상의 입자, 나노 분말 및 나노와이어 중 하나 이상의 형태이다. 보다 바람직하게는 전도성 입자는 플레이크 형태이다. 구와 비교하여 플레이크는 결합제 및 인접 입자와의 상호 작용 경향이 더 클 수 있다. 이러한 특징은 기재에 대한 더 나은 접착성을 달성하고 전기 전도도에 대한 침투 역치를 제공하는 데 도움이 될 수 있다.
바람직하게는, 전도성 입자는 하기를 낮은 수준으로 포함한다:
이온성 물질(보다 바람직하게는 실질적으로 이온성 물질을 함유하지 않음); 및/또는
유리 할로겐(보다 바람직하게는 실질적으로 유리 할로겐을 함유하지 않음); 및/또는
의도적으로 첨가된 할로겐(보다 바람직하게는 의도적으로 첨가된 할로겐이 없음).
전술한 전도성 충전제 이외에, 조성물은 바람직하게는 나노 크기의 은 입자 또는 유기 은 화합물(AgMOC, 예컨대 은 네오데카노에이트 및 은 2-에틸헥사노에이트)을 추가로 포함할 수 있다. 이들은 조성물의 전기 전도도를 추가로 향상시킬 수 있다.
전도성 충전제는 하기를 포함할 수 있다:
전도성 금속 나노와이어(예를 들어, 은, 구리, 금, 팔라듐, 백금, 은-구리 합금, 니켈, 구리-니켈, 은-코팅된 구리, 니켈 코팅 구리); 및/또는
전도성 탄소 나노튜브 및 탄소 나노섬유(예를 들어, 전도성 또는 반도체성 단일벽 탄소 나노튜브, 전도성 또는 반도체성 다중벽 탄소 나노튜브, 전도성 또는 반도체성 탄소 나노섬유 등); 및/또는
전도성 중합체(예를 들어, 폴리아닐린, PEDOT:PSS, 폴리티오펜 등); 및/또는
전도성 그래핀 플레이크.
이러한 전도성 충전제는 투명 전도성 필름, 인쇄된 저항성 히터, 투명 히터 및 투명 가요성 회로 소자를 제조하는 데 특히 적합할 수 있다. 본 발명은 또한 이러한 물체를 제조하기 위한 이러한 전도성 충전제의 용도를 제공한다.
조성물은 바람직하게는 하기를 포함한다:
30 내지 85 중량%의 결합제, 바람직하게는 40.1 내지 80.9 중량%의 결합제, 및
15 내지 70 중량%의 전도성 입자, 바람직하게는 19.1 내지 59.9 중량%의 전도성 입자.
이러한 양은 전술한 결합제의 이점과 함께 유리한 수준의 전도도를 제공할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 조성물은
30 내지 85 중량%의 결합제, 바람직하게는 40.1 내지 80.9 중량%의 결합제, 및
15 내지 70 중량%의 전도성 입자, 바람직하게는 19.1 내지 59.9 중량%의 전도성 입자
를 포함하고, 이때 결합제는 하기를 포함한다:
0.2 내지 6 중량%의 가교결합제, 바람직하게는 0.7 내지 3.3 중량%의 가교결합제,
1 내지 7.5 중량%의 폴리우레탄 수지, 바람직하게는 1.7 내지 4.5 중량%의 폴리우레탄 수지,
0.1 내지 5.5 중량%의 폴리에스테르 수지, 바람직하게는 0.7 내지 1.8 중량%의 폴리에스테르 수지,
1 내지 7.5 중량%의 페녹시 수지, 바람직하게는 2.5 내지 6.6 중량%의 페녹시 수지,
0 내지 10 중량%의 열경화성 수지, 바람직하게는 0 내지 5.7 중량%의 열경화성 수지(예를 들어, 0.1-5.7 중량%),
0 내지 1 중량%의 경화 촉매, 바람직하게는 0 내지 0.6 중량%의 경화 촉매(예를 들어, 0.1-0.6 중량%),
0.2 내지 10 중량%의 기능성 첨가제, 바람직하게는 2.6 내지 7.4 중량%의 기능성 첨가제,
0 내지 60 중량%의 글리콜 에테르 아세테이트, 바람직하게는 4.3. 내지 43.2 글리콜 에테르 아세테이트,
0 내지 40 중량%의 글리콜 에테르, 바람직하게는 0 내지 24.1 중량%의 글리콜 에테르(예를 들어, 1-24.1 중량%),
0 내지 5 중량%의 에스테르, 바람직하게는 0 내지 1.7 중량%의 에스테르(예를 들어, 0.1-1.7 중량%), 및
0 내지 30 중량%의 케톤, 바람직하게는 0 내지 20.5 중량%의 케톤(예를 들어, 1 내지 20.5 중량%).
바람직한 실시형태에서, 조성물은 전도성 잉크의 형태이다. 달리 말하면, 본 발명은 본원에 기술된 조성물을 포함하는 전도성 잉크를 제공한다. 전도성 잉크는 가요성 및 성형성 전기 회로, 상호 연결부, 컴포넌트 및 부품 부착, 비아-필(via-fill) 등을 만드는 데 유리하게 사용될 수 있다. 전도성 잉크는 열적 연결에도 사용할 수 있다. 전도성 잉크는 PC 및 PET와 같은 다양한 중합체 기재 상에 전자 상호접속 회로를 생성하기 위해 예를 들어 스크린, 스텐실, 그라비어 및 플렉소그래픽 기술을 사용하여 인쇄하기에 적합한 점도 및 레올로지를 나타낼 수 있다. 열 건조 및/또는 경화될 때, 이러한 잉크를 사용하여 생성된 상호 연결 라인, 패턴 형상 및/또는 특징부(예를 들어, 트레이스 폭, 패드 폭 등)는 > 100 μm으로 제어될 수 있으며, < 100 Ω/□/mil(다양한 탄소 입자가 전도성 충전제로만 사용되는 경우) 또는 <100 mΩ/□/mil(다양한 금속 입자 및/또는 플레이크가 전도성 충전제로 사용되는 경우)의 우수한 표면 저항을 보유하며, 가요성 전자 회로 제조에 적합한 접착성(ASTM 표준에 따를 때, > 3B)을 갖는다. 이러한 잉크를 사용하여 생성된 이러한 상호 연결 회로는 우수한 열성형성을 가질 수 있고, 사출 성형 잉크 워시-오프시에 안정적이어서 IME 제조에 적합하다.
바람직한 실시형태에서, 조성물은 전도성 접착제의 형태이다. 달리 말하면, 본 발명은 본원에 기술된 조성물을 포함하는 전도성 접착제를 제공한다. 전도성 접착제는, 다양한 중합체 기재, 예를 들어 PC와 PET 상에서 이전에 개시된 전도성 잉크에 의해 생성된 회로를 상호 연결하기 위해 다양한 컴포넌트, 패키지 및 LED를 조립하기 위한 인쇄(스크린 및 스텐실), 분배, 분사 및 마이크로 분배 기술에 적합한 점성 및 레올로지 특징을 나타낼 수 있다. 일단 열 건조 또는 경화되면, 이러한 상호 연결 라인과 패턴 형상 및 특징은 > 50 μm로 제어될 수 있으며, < 100 Ω/□/mil(다양한 탄소 입자가 전도성 충전제로만 사용되는 경우) 또는 <100 mΩ /□/mil(다양한 금속 입자 및/또는 플레이크가 전도성 충전제로 사용되는 경우)의 우수한 표면 저항을 보유하며, 가요성 전자 회로 제조에 적합한 접착성(ASTM 표준에 따를 때, > 3B)을 가질 수 있다. 이러한 전도성 접착제를 사용하여 생성된 조립 컴포넌트 및 패키지는 다이-전단(die-shear) 결과에서 알 수 있듯이 높은 기계적 안정성을 보일 수 있다. 이러한 전도성 접착제를 사용하여 제조된 회로는 우수한 열성형성을 가질 수 있고, 사출 성형 잉크 워시-오프시에 안정적일 수 있고, 따라서 IME 제조에 적합하다.
바람직한 실시형태에서, 조성물은 비전도성 입자를 추가로 포함한다. 이러한 조성물은 예를 들어 가요성 및 성형성 전기 회로, 상호접속부, 컴포넌트 및 부품 부착, 및 비아-필을 제조하는 데 사용될 수 있다. 이러한 조성물은 기계적 및 열적 연결에 사용될 수 있다.
비전도성 입자는 바람직하게는, 셀룰로오스, 왁스(예를 들어, BYK의 Ceraflour 991, Ceraflour 929 및 Ceraflour 920), 중합체 마이크로입자, 비전도성 탄소 입자 및 그래핀 옥사이드 중 하나 이상으로부터 선택되는 유기 비전도성 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
대안적으로 또는 부가적으로, 비전도성 입자는 바람직하게는 운모, 실리카(SiO2), 발연 실리카, 활석, 이산화티타늄(TiO2), 알루미나, 티탄산바륨(BaTiO3), 산화아연(ZnO) 및 질화붕소(BN) 중 하나 이상으로부터 선택되는 무기 비전도성 입자를 포함하는 것이 바람직하며, 이때 선택적으로 무기 비전도성 입자는 서브미크론 내지 미크론 크기(예를 들어, 5 내지 50000 nm, 바람직하게는 10 내지 30000 nm)이다.
유기 비전도성 입자는 조성물의 균질성은 증가시킬 수 있지만 무기 비전도성 입자에 비해 유전 강도가 더 낮을 수 있다. 무기 비전도성 입자는 유전 강도를 증가시킬 수는 있지만 유기 비전도성 입자에 비해 균질성 감소를 초래할 수 있다. 따라서, 예를 들어 카르복실산, 아민 또는 알코올과 같은 작용기로 비전도성 입자를 작용화하여 이 입자가 중합체 시스템과의 상호작용을 통해 매우 잘 분산되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 유기 코팅은 사슬 길이가 다를 수 있으며, 포화 또는 불포화 지방산 또는 에스테르, 또는 글리세롤 기반 유도체 또는 아민 또는 아미드 또는 인산염 또는 티올을 포함할 수 있다. 이는 또한, 조성물의 장기 저장 안정성을 개선하는 데 도움이 될 수도 있다.
비전도성 입자는 바람직하게는 1 내지 30 μm 또는 10 μm 이하의 평균 입자 크기(d50)를 나타낸다. 매우 작은 입자 크기 분포의 비율이 높을수록 점도가 증가하여 가공을 어렵게 만들고, 반면에 매우 큰 입자 크기 분포의 비율이 높을수록 점도가 낮아져 슬럼핑(slumping) 문제를 발생시킨다.
비전도성 입자는 플레이크 및/또는 구 및/또는 불규칙한 형상의 입자의 형태일 수 있다. 바람직하게는, 비전도성 입자는 플레이크 및/또는 불규칙한 형상의 입자 형태이다. 이는 구와 비교할 때 플레이크 및 불규칙한 형상의 입자가 기재에 대한 접착성이 향상될 수 있고 열성형 공정 중 박리 경향이 감소할 수 있기 때문이다.
비전도성 입자는 바람직하게는 낮은 이온 함량, 바람직하게는 실질적으로 0의 함량을 갖는다.
바람직하게는, 비전도성 입자는 하기를 낮은 수준으로 포함한다:
이온성 물질(보다 바람직하게는 실질적으로 이온성 물질을 함유하지 않음); 및/또는
유리 할로겐(보다 바람직하게는 실질적으로 유리 할로겐을 함유하지 않음); 및/또는
의도적으로 첨가된 할로겐(보다 바람직하게는 의도적으로 첨가된 할로겐이 없음).
조성물은 바람직하게는 하기를 포함한다:
0 내지 50 중량%의 비전도성 입자, 바람직하게는 2 내지 45 중량%의 비전도성 입자, 및
50 내지 100 중량%의 결합제, 바람직하게는 55 내지 98 중량%의 결합제.
이러한 양은 전술한 결합제의 이점과 함께 유리한 수준의 유전 특성을 제공할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 조성물은
40 내지 100 중량%의 결합제, 바람직하게는 50 내지 98 중량%의 결합제, 및
0 내지 60 중량%의 비전도성 입자, 바람직하게는 2 내지 50 중량%의 비전도성 입자
를 포함하고, 결합제는 하기를 포함한다:
0.5 내지 10 중량%의 가교결합제, 바람직하게는 1.9 내지 6.1 중량%의 가교결합제,
2 내지 12 중량%의 폴리우레탄 수지, 바람직하게는 4.8 내지 8.4 중량%의 폴리우레탄 수지,
0.5 내지 10 중량%의 폴리에스테르 수지, 바람직하게는 1.9 내지 5.3 중량%의 폴리에스테르 수지,
2 내지 18 중량%의 페녹시 수지, 바람직하게는 4.5 내지 12.4 중량%의 페녹시 수지,
0 내지 30 중량%의 열경화성 수지, 바람직하게는 0 내지 19.6 중량%의 열경화성 수지(예를 들어, 1 내지 19.6 중량%),
0 내지 3 중량%의 경화 촉매, 바람직하게는 0 내지 2 중량%의 경화 촉매(예를 들어, 0.1 내지 2 중량%),
0.3 내지 17 중량% 기능성 첨가제, 바람직하게는 1.4 내지 12.5 중량% 기능성 첨가제,
0 내지 60 중량%의 글리콜 에테르 아세테이트, 바람직하게는 4.9 내지 41.7 중량%의 글리콜 에테르 아세테이트,
0 내지 60 중량%의 글리콜 에테르, 바람직하게는 0 내지 43.8 중량%의 글리콜 에테르(예를 들어, 1 내지 43.8 중량%),
0 내지 30 중량%의 케톤, 바람직하게는 0 내지 19.9 중량%의 케톤(예를 들어, 1 내지 19.9 중량%),
0 내지 50 중량%의 알코올, 바람직하게는 0 내지 35.5 중량%의 알코올(예를 들어, 1 내지 35.5 중량%), 및
0 내지 20 중량%의 탄화수소, 바람직하게는 0 내지 13.3 중량%의 탄화수소(예를 들어, 1 내지 13.3 중량%).
바람직한 실시형태에서, 조성물은 유전성 잉크의 형태이다. 달리 말하면, 본 발명은 본원에 기술된 조성물을 포함하는 유전성 잉크를 제공한다.
바람직한 실시형태에서, 조성물은 비전도성 접착제의 형태이다. 달리 말하면, 본 발명은 본원에 기술된 조성물을 포함하는 비전도성 잉크를 제공한다.
바람직한 실시형태에서, 조성물은 봉지재의 형태이다. 달리 말하면, 본 발명은 본원에 기술된 조성물을 포함하는 봉지재를 제공한다.
일단 건조되면, 유전성 잉크의 결합제, 비전도성 접착제 및 봉지재는 우수한 유전 특성을 가질 수 있으며, 매우 가요성이고 적당한 연신성을 가질 수 있으며, 다른 잉크 재료(예를 들어, 은 및 탄소) 및 기재와 우수한 접착성 및 상용성을 가질 수 있고, 내후성(습기, 가스, 화학물질)이 우수할 수 있다. 유전성 잉크, 비전도성 접착제 및 봉지재는 우수한 열성형성을 가질 수 있고 사출 성형 잉크 워시-오프 시에 안정적일 수 있으므로 IME 제조에 적합할 수 있다. 유전성 잉크, 비전도성 접착제 및 봉지재의 점도 및 레올로지는, PC 및 PET와 같은 다양한 중합체 기재 상에서 전도성 상호 연결 회로를 보호하기 위한 절연층을 생성하기 위해, 예를 들어 스크린, 스텐실, 그라비어 또는 플렉소그래픽 기술; 분무; 분배; 및 분사 기술을 사용하는 인쇄에 적합할 수 있다. 일단 열 건조 또는 경화되면, 유전체 코팅 두께는 > 1 μm로 제어될 수 있으며, 우수한 절연 파괴 전압(>100 V)을 가질 수 있고, 가요성 전자 회로 제조에 적합한 접착성(ASTM 표준에 따를 때, > 3B)을 가질 수 있다. 봉지용 코팅층은 습기 및 가스와 같은 환경으로부터 전도성 회로를 보호할 수 있다.
조성물은 바람직하게는 착색제 및/또는 염료 및/또는 안료를 추가로 포함할 수 있고, 그래픽 잉크의 형태일 수 있다. 달리 말하면, 본 발명은 본원에 기술된 조성물을 포함하는 그래픽 잉크를 제공한다. 염료 및/또는 안료는 위에서 논의된 기능성 첨가제의 일부를 형성할 수 있다.
추가 양태에서, 본 발명은 본원에 기재된 조성물을 제조하는 방법을 제공하며, 방법은 하기 단계를 포함한다:
용매를 제공하는 단계,
히드록실기를 갖는 열가소성 수지를 제공하는 단계,
열가소성 수지를 50 내지 100℃, 바람직하게는 70 내지 100℃의 온도에서 용매에 용해시키는 단계,
용액을 실온으로 냉각시키는 단계,
선택적으로, 기능성 첨가제, 열경화성 수지, 열경화성 수지 경화용 경화 촉매, 전도성 입자 및 비전도성 입자 중 하나 이상을 냉각된 용액에 첨가하는 단계.
제1 양태의 이점 및 바람직하게는 특징이 이 양태에도 동일하게 적용된다.
추가 양태에서, 본 발명은 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법을 제공하며, 방법은
블랭크를 제조하는 단계; 및
블랭크를 열성형하는 단계
를 포함하고, 이때 블랭크를 제조하는 단계는, 열성형 가능한 기재 상에 하나 이상의 구조물을 형성하는 단계를 포함하며, 각 구조물은 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 형성된다:
본원에 기술된 바와 같은 조성물을 열성형 가능한 기재 상에 배치하는 단계, 및
20 내지 150℃의 온도에서 1 내지 30분 동안 조성물을 건조하는 단계.
본원에서 사용되는 "열성형"이라는 용어는, 플라스틱 시트를 유연하게 될 수 있는 성형 온도로 가열하고, 금형에서 특정 형상으로 성형하고, 트리밍하여 사용가능한 제품을 생성하는 제조 공정을 포함할 수 있다. 시트는 전형적으로 오븐에서 충분히 높은 온도로 가열되어 금형 내에 또는 금형 상에 연신되고 완성된 형상으로 냉각된다. 이의 단순화된 버전은 진공 성형이다. 열성형 중에 압력이 가해질 수 있다. 열성형은 고압 열성형을 포함할 수 있다.
조성물을 건조하는 단계는 20 내지 150℃, 바람직하게는 30 내지 130℃의 온도에서 0.5 내지 60분 동안, 바람직하게는 1 내지 30분 동안 수행된다.
바람직하게는 2개 이상의 구조물이 형성된다. 본원에 개시된 바와 같은 조성물의 사용은 하나 이상의 구조물, 예를 들어 다층 스택 내의 하나 이상의 층이 서로 상용가능하게 되는 것을 보장한다.
하나 이상의 구조물은 바람직하게는 전도성 층, 와이어, 유전 층, 봉지 층, 그래픽 층 및 배리어 층으로부터 선택된다.
하나 이상의 구조물은 바람직하게는 다층 스택을 포함한다.
하나 이상의 구조물은 바람직하게는 인쇄 회로 기판을 포함한다.
조성물을 배치하는 단계는 바람직하게는 조성물을 인쇄하는 단계, 보다 바람직하게는 조성물을 스크린 인쇄하는 단계를 포함한다.
기재는 바람직하게는 폴리카보네이트(PC) 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함한다. 본원에 기술된 바와 같은 조성물은 이러한 재료와 상용성이 있고 이와 강한 접착을 형성한다. 이러한 재료는 또한 유리한 열성형 특성을 나타낸다.
열성형은 바람직하게는 140℃ 내지 210℃의 온도에서 수행된다. 이러한 온도는 열성형에 특히 적합하며, 본원에 기재된 조성물은 이러한 온도에서 안정적일 수 있다. 열성형은 진공 열성형을 포함할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 진공 열성형은 0.25 MPa 내지 0.4 MPa의 압력에서 수행된다. 또 다른 바람직한 실시형태에서, 고압 열성형은 6 MPa 내지 12 MPa 범위의 압력에서 수행된다.
바람직하게는, 방법은 전도성 접착제 또는 비-전도성 접착제를 사용하여 블랭크에 하나 이상의 전자 디바이스를 부착하는 단계를 추가로 포함하며, 이때 전도성 접착제는 본원에 기술된 조성물이며, 부착하는 단계는 열성형 전 및/또는 후에 수행된다.
바람직하게는, 방법은, 열성형 후에, 사출 성형을 사용하여 기재에 수지 층을 적용하는 단계를 추가로 포함하며, 바람직하게는 수지는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리프로필렌 (PP), 폴리에스테르, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리스티렌(PS) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU) 중 하나 이상을 포함한다. 다른 유사한 수지도 또한 사용될 수 있다. 이러한 수지 층은 최종 IME 컴포넌트에 유리한 기계적 및/또는 미적 특성을 제공할 수 있다.
사출 성형은 바람직하게는 170 내지 330℃의 온도에서 수행된다. 이러한 온도는 사출 성형에 특히 적합하며, 본원에 기재된 조성물은 이러한 온도에서 안정적일 수 있다.
인몰드 전자(IME) 컴포넌트는 바람직하게는 용량식 터치 스위치 또는 저항식 터치 스위치를 포함한다. 이러한 용량식 터치 스위치 및 저항식 터치 스위치는, 종래의 용량식 터치 스위치 및 저항식 터치 스위치와 비교하여, 향상된 성능 및/또는 신뢰성을 나타낼 수 있다.
인몰드 전자(IME) 컴포넌트는 바람직하게는 디스플레이, 조명/램프, 센서, 표시기 및 햅틱(haptic)/터치 피드백 디바이스 중 하나 이상을 포함한다.
인몰드 전자(IME) 컴포넌트는 바람직하게는 투명 전도성 필름, 인쇄된 저항성 히터, 투명 저항성 히터, 투명 용량식 터치 기반 디바이스 및 투명 가요성 회로 소자 중 하나 이상을 포함한다. 이러한 경우, 바람직하게는 조성물은 전도성 충전제를 포함하며, 이는, 전술한 바와 같이, 전도성 금속 나노와이어 및/또는 전도성 탄소 나노튜브 및 탄소 나노섬유; 및/또는 전도성 중합체; 및/또는 전도성 그래핀 플레이크를 포함할 수 있는다.
추가 양태에서, 본 발명은 본원에 기술된 방법에 따라 제조된 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제공한다. 기존의 IME 컴포넌트와 비교하여, IME 컴포넌트는 향상된 성능 및/또는 안정성을 나타낼 수 있다.
추가 양태에서, 본 발명은 본원에 기술된 조성물을 포함하는 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제공한다. 주지하듯이, 조성물은 적어도 부분적인 가교결합을 겪을 것이다. 기존의 IME 컴포넌트와 비교하여, IME 컴포넌트는 향상된 성능 및/또는 안정성을 나타낼 수 있다.
인몰드 전자(IME) 컴포넌트는 바람직하게는 용량식 터치 스위치 또는 저항식 터치 스위치를 포함한다. 종래의 용량식 터치 스위치 및 저항식 터치 스위치와 비교하여, 이러한 용량식 터치 스위치 및 저항식 터치 스위치는 향상된 성능 및/또는 신뢰성을 나타낼 수 있다.
인몰드 전자(IME) 컴포넌트는 바람직하게는 디스플레이, 조명/램프, 센서, 인디케이터 및 햅틱/터치 피드백 디바이스 중 하나 이상을 포함한다. 종래의 디스플레이, 조명/램프, 센서, 인디케이터, 및 햅틱/터치 피드백 디바이스에 비해, 이러한 디스플레이, 조명/램프, 센서, 인디케이터 및 햅틱/터치 피드백 디바이스는 향상된 성능 및/또는 신뢰성을 나타낼 수 있다.
인몰드 전자(IME) 컴포넌트는 바람직하게는 투명 전도성 필름, 인쇄된 저항성 히터, 투명 저항성 히터, 투명 용량식 터치 기반 디바이스 및 투명 가요성 회로 소자 중 하나 이상을 포함한다. 그러한 경우, 바람직하게는 조성물은 전도성 충전제를 포함하며, 이는, 전술한 바와 같이, 전도성, 금속 나노와이어 및/또는 전도성 탄소 나노튜브 및 탄소 나노섬유; 및/또는 전도성 중합체; 및/또는 전도성 그래핀 플레이크를 포함할 수 있다.
본 발명은 이제 하기 번호가 매겨진 항목을 참조하여 추가로 설명될 것이다:
1. 하기를 포함하는 결합제 조성물:
히드록실기를 포함하는 열가소성 수지;
가교결합제; 및
용매.
2. 임의의 이전 항목에 있어서, 전자 조립체용 조성물에 사용하기 위한 결합제 조성물.
3. 항목 1 또는 항목 2에 있어서, 하기를 포함하는 결합제 조성물:
5 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 내지 45 중량%, 더 바람직하게는 10 내지 40 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 15 내지 30 중량%의 열가소성 수지;
0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 1 내지 4 중량%의 가교결합제; 및
45 내지 85 중량%, 바람직하게는 50 내지 80 중량%, 보다 바람직하게는 55 내지 75 중량%의 용매.
4. 임의의 이전 항목에 있어서, 열가소성 수지가 하기 중 하나 이상을 나타내는, 결합제 조성물:
100℃ 초과의 유리 전이 온도(바람직하게는 DSC를 사용하여 측정됨),
1000 - 100000 g/mol 범위의 분자량(바람직하게는 점도 기술을 사용하여 측정됨),
100℃ 초과의 연화점(바람직하게는 ASTM-D1525에 따라 측정됨), 및
20 mgKOH/g 초과의 히드록시 함량(OH가)(바람직하게는 ASTM E222-17에 따라 측정됨).
5. 임의의 이전 항목에 있어서, 열가소성 수지가 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리비닐 에스테르 수지, 페녹시 수지 및 케톤 수지 중 하나 이상을 포함하는, 결합제 조성물.
6. 항목 5에 있어서, 하기를 포함하는 결합제 조성물:
1 내지 50 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 폴리우레탄 수지, 및/또는
1 내지 30 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 폴리에스테르 수지, 및/또는
1 내지 30 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 폴리아크릴레이트 수지, 및/또는
1 내지 30 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 폴리비닐 에스테르 수지, 및/또는
1 내지 30 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 페녹시 수지, 및/또는
1 내지 30 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 케톤 수지,
바람직하게는 열가소성 수지의 총량은 50 중량%, 더 바람직하게는 45 중량%, 더욱 더 바람직하게는 40 중량%를 초과하지 않는다.
7. 항목 5에 있어서, 열가소성 수지가 하기를 포함하는, 결합제 조성물:
1 내지 50 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 폴리우레탄 수지, 및/또는
1 내지 30 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 폴리에스테르 수지, 및/또는
1 내지 30 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 폴리아크릴레이트 수지, 및/또는
1 내지 30 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 폴리비닐 에스테르 수지, 및/또는
1 내지 30 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 페녹시 수지, 및/또는
1 내지 30 중량% (바람직하게는 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20 중량%)의 케톤 수지.
8. 임의의 이전 항목에 있어서, 히드록실기를 포함하는 적어도 2개의 열가소성 수지를 포함하는 결합제 조성물.
9. 임의의 이전 항목에 있어서, 가교결합제가 멜라민 수지, 아미노 수지, 폴리아민 수지, 이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 중 하나 이상으로부터 선택되고, 바람직하게는 멜라민 수지인, 결합제 조성물.
10. 임의의 이전 항목에 있어서, 용매가 알코올, 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에스테르, 에스테르 및/또는 케톤 용매 및/또는 탄화수소 중 하나 이상으로부터 선택되는, 결합제 조성물.
11. 항목 8에 있어서, 하기를 포함하는 결합제 조성물:
1 내지 55 중량%의 알코올 용매, 및/또는
1 내지 50 중량%의 글리콜 용매, 및/또는
1 내지 15 중량%의 글리콜 에테르 용매, 및/또는
1 내지 60 중량%의 글리콜 에스테르 용매, 및/또는
1 내지 75 중량%의 에스테르 용매, 및/또는
1 내지 25 중량%의 케톤 용매, 및/또는
1 내지 30 중량%의 탄화수소 용매,
바람직하게는 알코올 용매, 글리콜 용매, 글리콜 에테르 용매, 글리콜 에스테르 용매, 에스테르 용매, 케톤 용매 및 탄화수소 용매의 총량은 85 중량% 이하이다.
12. 항목 8에 있어서, 용매는 하기를 포함하는, 결합제 조성물:
1 내지 55 중량%의 알코올 용매, 및/또는
1 내지 50 중량%의 글리콜 용매, 및/또는
1 내지 15 중량%의 글리콜 에테르 용매, 및/또는
1 내지 60 중량%의 글리콜 에스테르 용매, 및/또는
1 내지 75 중량%의 에스테르 용매, 및/또는
1 내지 25 중량%의 케톤 용매, 및/또는
1 내지 30 중량%의 탄화수소 용매.
13. 임의의 이전 항목에 있어서, 하기를 추가로 포함하는 결합제 조성물:
아크릴레이트 수지와 하나 이상의 경화제; 및/또는
에폭시 수지와 하나 이상의 경화제.
14. 항목 13에 있어서, 0.05 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%의 경화제와,
0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 아크릴레이트 수지; 및 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 에폭시 수지 중 하나 또는 둘 모두
를 포함하는 결합제 조성물.
15. 임의의 이전 항목에 있어서, 결합제 조성물이 열성형성인, 결합제 조성물.
16. 임의의 이전 항목에 있어서, 결합제 조성물이 열경화성인, 결합제 조성물.
17. 임의의 이전 항목에 있어서, 열가소성 수지가 가교결합제와 질소-탄소 결합을 형성할 수 있는, 결합제 조성물.
18. 하기를 포함하는 전자 조립체용 조성물:
임의의 이전 항목의 결합제 조성물, 및
충전제 입자.
19. 항목 18에 있어서, 하기를 포함하는 전자 조립체용 조성물:
30 내지 99 중량%, 바람직하게는 30 내지 98 중량%의 결합제 조성물(대안적으로 30 내지 55 중량%, 바람직하게는 30 내지 50 중량%의 결합제 조성물); 및
1 내지 40 중량%, 바람직하게는 2 내지 40 중량% 또는 5 내지 40 중량%의 충전제 입자, 전형적으로 비-전도성 충전제 입자 (대안적으로 45 내지 70 중량%, 바람직하게는 50 내지 70 중량%의 전도성 충전제 입자).
20. 항목 18 또는 항목 19에 있어서, 충전제 입자가 금속 또는 비금속(전형적으로 전도성 충전제)과 같은 충전제 또는 금속 산화물 또는 비금속 또는 유기 중합체 재료(전형적으로 비전도성 충전제)와 같은 충전제를 포함하는, 전자 조립체용 조성물.
21. 항목 18 내지 항목 20 중 어느 하나의 항목에 있어서, 충전제 입자(전형적으로 전도성 충전제 입자)가 은, 은 합금, 구리, 구리 합금(예를 들어, CuNi, CuZn 및 CuNiZn), 은-코팅된 구리, 은-코팅된 구리 합금, 그래핀, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 흑연, 은-코팅된 그래핀 및 은-코팅된 흑연 중 하나 이상을 포함하는, 전자 조립체용 조성물.
22. 항목 18 내지 항목 21 중 어느 하나의 항목에 있어서, 충전제 입자(전형적으로 비전도성 충전제 입자)가 셀룰로오스, 왁스, 중합체, 운모, 실리카, 활석, 알루미나, 티탄산바륨, 탄소 입자(전형적으로 비전도성 탄소 입자), 그래핀 옥사이드 및 질화붕소 중 하나 이상을 포함하는, 전자 조립체용 조성물.
23. 항목 18 내지 항목 22 중 어느 하나의 항목에 있어서, 충전제 입자가, 바람직하게는 SEM 및/또는 레이저 산란 입자 크기 분석기를 사용하여 측정될 때, D50이 1 내지 30 μm, 바람직하게는 2 내지 20 μm인, 전자 조립체용 조성물.
24. 항목 18 내지 항목 23 중 어느 하나의 항목에 있어서, 적어도 일부의 충전제 입자, 바람직하게는 실질적으로 모든 충전제 입자가 플레이크-유사 형상을 가지며, 바람직하게는 입자의 최장 치수 대 입자의 최단 치수의 비는 1 초과, 더 바람직하게는 2 초과, 더욱 더 바람직하게는 2 내지 10인, 전자 조립체용 조성물.
25. 항목 18 내지 항목 24 중 어느 하나의 항목에 있어서, 충전제 입자의 탭(tap) 밀도가 1 내지 5인, 전자 조립체용 조성물.
26. 항목 18 내지 항목 25 중 어느 하나의 항목에 있어서, 충전제 입자가 캡핑제로 캡핑된, 전자 조립체용 조성물.
27. 항목 18 내지 항목 26 중 어느 하나의 항목에 있어서, 충전제 입자의 표면적이 0.5 내지 5 m2/g인, 전자 조립체용 조성물.
28. 항목 18 내지 항목 27 중 어느 하나의 항목에 있어서, 금속성 잉크, 비금속성 잉크 또는 전도성 접착제 형태인, 전자 조립체용 조성물.
29. 항목 18 내지 항목 28 중 어느 하나의 항목에 있어서, 유전성 잉크, 비전도성 잉크 또는 비전도성 접착제 또는 봉지재의 형태인, 전자 조립체용 조성물.
30. 항목 18 내지 항목 29 중 어느 하나의 항목에 있어서, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 중합체 기재 상에 인쇄되고/되거나 곡선형, 2.5D 및 3D 구조물을 형성하도록 열성형된, 전자 조립체용 조성물.
31. 항목 18 내지 항목 30 중 어느 하나의 항목에 있어서, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 적합한 중합체 기재 상에 인쇄되고, 곡선형, 2.5D 및 3D 구조물을 형성하도록 열성형되고, 인몰드 전자(IME) 및 유사 구조물을 형성하도록 사출 성형된, 전자 조립체용 조성물.
32. 항목 18 내지 항목 31 중 어느 하나의 항목에 있어서, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 중합체 기재 상에 적용되어 있는 적합한 그래픽 잉크 또는 장식용 잉크 상에 인쇄될 수 있고, 곡선형, 2.5D 및 3D 구조물을 형성하도록 열성형될 수 있는, 전자 조립체용 조성물.
33. 항목 18 내지 항목 32 중 어느 하나의 항목에 있어서, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 중합체 기재 상에 적용되어 있는 적합한 그래픽 잉크 또는 장식용 잉크 상에 인쇄되고, 곡선형, 2.5D 및 3D 구조물을 형성하도록 열성형될 수 있고, 인몰드 전자(IME) 및 유사 구조물을 형성하도록 사출 성형될 수 있는, 전자 조립체용 조성물.
34. 항목 18 내지 항목 33 중 어느 하나의 항목에 있어서, 서로 상용성이 있고, 충분한 접착성을 가지며, 열성형 가능하고, 사출 성형 동안 잉크 워시-오프에 대한 내성이 있는, 전자 조립체용 조성물.
35. 항목 18 내지 항목 34 중 어느 하나의 항목의 전자 조립체용 조성물의, 인몰드 전자 구조물(IME)의 제조에서의 용도.
36. 인몰드 전자 구조물(IME)을 제조하는 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법:
중합체 기재와 전자 컴포넌트 사이에 항목 18 내지 항목 34 중 어느 하나의 항목의 전자 조립체용 조성물을 제공하여 전자 구조물을 형성하는 단계,
구조물을 열성형하여 열성형된 구조물을 형성하는 단계, 및
열성형된 구조물을 사출 성형하는 단계.
37. 항목 36에 있어서, 열성형은 140 내지 180℃의 온도에서 수행되는, 방법.
38. 항목 36 또는 항목 37에 있어서, 사출 성형은 200 내지 330℃의 온도에서 수행되는, 방법.
39. 항목 36 내지 항목 38 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중합체 기재가
가요성이고, 그리고/또는
폴리카보네이트(PC) 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하고, 그리고/또는
그 표면에 그래픽 잉크를 갖는, 방법.
40. 항목 36 내지 항목 39 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중합체 기재가 하기 중 하나 이상으로 코팅되는, 방법:
잉크(바람직하게는 그래픽 또는 장식용 잉크),
비전도성 층(바람직하게는 비전도성 잉크로부터 형성됨),
유전 층, 및
전도성 잉크로(또는 전도성 잉크로부터) 형성된 회로 형태의 외층.
41. 항목 36 내지 항목 40 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중합체 기재와 전자 컴포넌트 사이에 조성물을 제공하여 구조물을 형성하는 단계가 조성물을 스크린 인쇄하는 단계 및/또는 조성물을 건조 또는 경화시키는 단계를 포함하는, 방법.
42. 항목 36 내지 항목 41 중 어느 하나의 항목에 있어서, 인몰드 전자기기 구조물이 곡선형, 2.5D 또는 3D인, 방법.
43. 하기를 포함하는 결합제 조성물:
히드록실기를 포함하는 열가소성 수지;
가교결합제; 및
용매; 및/또는
아크릴레이트 수지와 하나 이상의 경화제; 및/또는
에폭시 수지와 하나 이상의 경화제.
44. 임의의 이전 항목에 있어서, 전자 조립체용 조성물에 사용하기 위한 결합제 조성물.
45. 항목 43 또는 항목 44에 있어서, 하기를 포함하는 결합제 조성물:
5 내지 45 중량%, 바람직하게는 10 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 15 내지 30 중량%의 열가소성 수지;
0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 1 내지 4 중량%의 가교결합제; 및
0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 아크릴레이트 수지; 및/또는
0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 에폭시 수지; 및
0.05 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%의 경화제; 및
45 내지 85 중량%, 바람직하게는 50 내지 80 중량%, 보다 바람직하게는 55 내지 75 중량%의 용매.
46. 임의의 이전 항목에 있어서, 열가소성 수지가 하기 중 하나 이상을 나타내는, 결합제 조성물:
100℃ 초과의 유리 전이 온도,
1000 - 100000 g/mol 범위의 분자량,
100℃ 초과의 연화점, 및
20 mgKOH/g 초과의 히드록시 함량(OH가).
47. 임의의 이전 항목에 있어서, 열가소성 수지가 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리비닐 에스테르 수지, 페녹시 수지 및 케톤 수지 중 하나 이상을 포함하는, 결합제 조성물.
48. 항목 43 내지 항목 47 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하기를 포함하는 결합제 조성물:
1 내지 50 중량%의 폴리우레탄 수지, 및/또는
1 내지 30 중량%의 폴리에스테르 수지, 및/또는
1 내지 30 중량%의 폴리아크릴레이트 수지, 및/또는
1 내지 30 중량%의 폴리비닐 에스테르 수지, 및/또는
1 내지 30 중량%의 페녹시 수지, 및/또는
1 내지 30 중량%의 케톤 수지, 및/또는
1 내지 75 중량%의 아크릴레이트 수지, 및/또는
1 내지 75 중량%의 에폭시 수지.
49. 임의의 이전 항목에 있어서, 가교결합제가 멜라민 수지, 아미노 수지, 폴리아민 수지, 이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 중 하나 이상으로부터 선택되고, 바람직하게는 멜라민 수지인, 결합제 조성물.
50. 임의의 이전 항목에 있어서, 경화제가 열 경화 개시제 및/또는 UV 경화 개시제 중 하나 이상으로부터 선택되는, 결합제 조성물.
51. 임의의 이전 항목에 있어서, 용매가 알코올, 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에스테르, 에스테르 및/또는 케톤 용매 및/또는 탄화수소 중 하나 이상으로부터 선택되는, 결합제 조성물.
52. 항목 51에 있어서, 하기를 포함하는 결합제 조성물:
1 내지 50 중량%의 알코올 용매, 및/또는
1 내지 50 중량%의 글리콜 용매, 및/또는
1 내지 15 중량%의 글리콜 에테르 용매, 및/또는
1 내지 60 중량%의 글리콜 에스테르 용매, 및/또는
1 내지 75 중량%의 에스테르 용매, 및/또는
1 내지 25 중량%의 케톤, 및/또는
1 내지 30 중량%의 탄화수소 용매.
53. 임의의 이전 항목에 있어서, 결합제 조성물이 열 경화성인, 결합제 조성물.
54. 임의의 이전 항목에 있어서, 결합제 조성물이 UV 경화성인, 결합제 조성물.
55. 임의의 이전 항목에 있어서, 결합제 조성물이 열성형성인, 결합제 조성물.
56. 임의의 이전 항목에 있어서, 열가소성 수지가 가교결합제와 질소-탄소 결합을 형성할 수 있는, 결합제 조성물.
57. 하기를 포함하는 전자 조립체용 조성물:
항목 43 내지 항목 56 중 어느 하나의 항목의 결합제 조성물, 및
충전제 입자.
58. 항목 57에 있어서, 하기를 포함하는 조성물:
30 내지 99 중량%, 바람직하게는 30 내지 99 중량%의 결합제 조성물; 및
45 내지 70 중량%, 바람직하게는 50 내지 70 중량%의 전도성 충전제 입자, 또는 1 내지 40 중량%, 바람직하게는 2 내지 40 중량% 또는 5 내지 40 중량%의 비-전도성 충전제 입자.
59. 항목 57 또는 항목 58에 있어서, 충전제 입자는 금속 또는 비금속과 같은 전도성 재료 또는 금속 산화물 또는 비금속 또는 유기 중합체 재료와 같은 비전도성 재료를 포함하는, 조성물.
60. 항목 57 내지 항목 59 중 어느 하나의 항목에 있어서, 전도성 충전제 입자는 은, 은 합금, 구리, 구리 합금(예를 들어, CuNi, CuZn 및 CuNiZn), 은-코팅된 구리, 은-코팅된 구리 합금, 그래핀, 흑연, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 은-코팅된 그래핀 및 은-코팅된 흑연 중 하나 이상을 포함하는, 조성물.
61. 항목 57 내지 항목 60 중 어느 하나의 항목에 있어서, 비전도성 충전제 입자는 셀룰로오스, 왁스, 중합체, 운모, 실리카, 활석, 알루미나, 티탄산바륨, 비전도성 탄소 입자, 그래핀 옥사이드 및 질화붕소 중 하나 이상을 포함하는, 조성물.
62. 항목 57 내지 항목 61 중 어느 하나의 항목에 있어서, 충전제 입자는, 바람직하게는 SEM 및/또는 레이저 산란 입자 크기 분석기를 사용하여 측정될 때, D50이 1 내지 30 μm, 바람직하게는 2 내지 20 μm인, 조성물.
63. 항목 57 내지 항목 62 중 어느 하나의 항목에 있어서, 적어도 일부의 충전제 입자, 바람직하게는 실질적으로 모든 충전제 입자가 플레이크-유사 형상을 가지며, 바람직하게는 입자의 최장 치수 대 입자의 최단 치수의 비는 1초과, 더 바람직하게는 2초과, 더욱 더 바람직하게는 2 내지 10인, 조성물
64. 항목 57 내지 항목 63 중 어느 하나의 항목에 있어서, 충전제 입자가 1 내지 5의 탭 밀도를 갖는, 조성물.
65. 항목 57 내지 항목 64 중 어느 하나의 항목에 있어서, 충전제 입자가 캡핑제로 캡핑된, 조성물.
66. 항목 57 내지 항목 65 중 어느 하나의 항목에 있어서, 충전제 입자가 0.5 내지 5 m2/g의 표면적을 갖는, 조성물.
67. 항목 57 내지 항목 66 중 어느 하나의 항목에 있어서, 금속성 잉크, 비금속성 잉크 또는 전도성 접착제의 형태인 조성물.
68. 항목 57 내지 항목 67 중 어느 하나의 항목에 있어서, 유전성 잉크, 비전도성 잉크 또는 비전도성 접착제 또는 봉지재 형태인 조성물.
69. 항목 57 내지 항목 67 중 어느 하나의 항목의 조성물의, 인몰드 전자 구조물(IME)의 제조에 있어서의 용도.
70. 인몰드 전자 구조물(IME)을 제조하는 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법:
중합체 기재와 전자 컴포넌트 사이에 항목 57 내지 항목 68 중 어느 하나의 항목의 조성물을 제공하여 구조물을 형성하는 단계,
구조물을 열성형하여 열성형된 구조물을 형성하는 단계, 및
열성형된 구조물을 사출 성형하는 단계.
71. 항목 70에 있어서, 열성형이 140 내지 180℃의 온도에서 수행되는, 방법.
72. 항목 70 또는 항목 71에 있어서, 사출 성형이 200 내지 330℃의 온도에서 수행되는, 방법.
73. 항목 70 내지 항목 72 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중합체 기재가
가요성이고/이거나,
폴리카보네이트(PC) 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는, 방법.
74. 항목 70 내지 항목 73 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중합체 기재와 전자 컴포넌트 사이에 조성물을 제공하여 구조물을 형성하는 단계가 조성물을 스크린 인쇄하는 단계 및/또는 조성물을 건조 또는 경화시키는 단계를 포함하는, 방법.
75. 그래픽 또는 장식용 잉크로 코팅되거나 코팅되지 않고 비전도성 또는 유전성 층으로 코팅된 후 전도성 잉크 적용에 의하여 회로를 형성한 중합체 기재를 포함하는 전자 구조물로서, 전자 컴포넌트가 전도성 접착제를 사용하여 부착되고; 구조물이 열성형되고; 그리고/또는 구조물이 사출 성형되어 부품을 생성하는, 전자 구조물.
76. 항목 75의 전자 구조물을 제조하는 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법:
그래픽 또는 장식용 잉크로 코팅되거나 코팅되지 않은 중합체 기재 상에 항목 13 내지 항목 23 또는 항목 44 내지 항목 54 중 어느 하나의 항목의 비전도성 또는 유전성 잉크 조성물을 제공하는 단계; 및
비-전도성 잉크 코팅된 중합체 기재 상에 항목 13 내지 항목 23 또는 항목 44 내지 항목 54 중 어느 하나의 항목의 전도성 잉크 조성물을 스크린 인쇄하는 단계; 및
항목 13 내지 항목 23 및 항목 44 내지 항목 54 중 어느 하나의 항목의 적합한 전도성 및 비전도성 접착제를 사용하여 부착되는 전자 컴포넌트를 배치하여 전자 구조물을 형성하는 단계;
구조물을 열성형하여 열성형된 구조물을 형성하는 단계, 및
열성형된 구조물을 사출 성형하는 단계.
77. 항목 76에 있어서, 열성형이 140 내지 180℃의 온도에서 수행되는, 방법.
78. 항목 76 또는 항목 77에 있어서, 사출 성형이 200 내지 330℃의 온도에서 수행되는, 방법.
79. 항목 76 내지 항목 78 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중합체 기재는
가요성이고/이거나,
폴리카보네이트(PC) 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는, 방법.
80. 항목 76 내지 항목 79 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중합체 기재는
가요성이고/이거나,
그래픽 잉크 코팅된 폴리카보네이트(PC) 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는, 방법.
81. 항목 76 내지 항목 80 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중합체 기재와 전자 컴포넌트 사이에 조성물을 제공하여 구조물을 형성하는 단계가 조성물을 스크린 인쇄하는 단계 및/또는 조성물을 건조 또는 경화시키는 단계를 포함하는, 방법.
82. 항목 36 내지 항목 42 또는 항목 70 내지 항목 81 중 어느 하나의 항목의 방법에 따라 제조된, 인몰드 전자 구조물(IME).
본 발명은 이제 하기의 비제한적인 도면들과 관련하여 설명될 것이다.
도 1은 인몰드 전자 구조물(IME)의 일반적인 제조 공정 단계를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 서로 다른 재료를 갖는 열성형 가능한 PC 기재의 잉크 스택인 스크린-인쇄된 은 층//유전 층//그래픽 층 코팅된 열성형 가능한 PC 기재의 스택(90)의 개략도, 및 블랙 그래픽 잉크 코팅된 열성형 가능한 PC 기재(100) 상에 실시예 1(은 잉크) 및 실시예 47(유전성 잉크)을 사용하여 제조된 실제 샘플(이는 열성형시 구조물(110, 120 및 130)을 생성함)의 이미지를 도시한다.
도 3은 (a) 및 (b)에서 각각 열성형 전과 후의 '원뿔 성형성 시험 절차'에 따른 일반적인 열성형가능 시험 샘플의 대표적인 광학 이미지를 도시하고; (c) 및 (d)에서 은 잉크(실시예 1, 실시예 2, 실시예 10 및 실시예 11)를 사용하여 제조된 1000 μm 라인 폭의 전도성 은 회로 트레이스의 각각 열성형 전과 후의 전기 저항 변화를 % 변형율의 함수로서 도시한다.
도 4는 (a) 및 (b)에서 '원뿔 성형성 시험 절차'에 따라 다양한 PC 기재에서 은 잉크(실시예 10)를 사용하여 제조한 1000 μm 라인 폭의 전도성 은 회로 트레이스의 열성형 전과 후의 전기 저항 변화를 % 변형율의 함수로 각각 도시한다. 도 4의 (c)는 도 4의 (b)에 도시된 시험 샘플에 대한 0, 30, 37 및 46% 변형율에서 1000 μm 라인 폭의 전도성 은 회로 트레이스의 현미경 이미지를 도시한다.
도 5는 (a) 및 (b)에서 각각 열성형 전과 후의 '원뿔 성형성 시험 절차'에 따라 열성형가능 시험 샘플인 유전성 및 은 잉크를 사용하여 제조된 전형적인 "2중 스택"의 대표적인 광학 이미지를 도시하고; (c) 및 (d)에서 유전성 잉크(실시예 33 및 35) 상에 인쇄된 은 잉크(실시예 1), 유전성 잉크(실시예 33 및 35) 상에 인쇄된 은 잉크 (실시예 10), 및 유전성 잉크(실시예 35) 상에 인쇄된 은 잉크(실시예 11)의 라인 폭 1000 μm의 전도성 은 회로 트레이스의 각각 열성형 전과 후의 전기 저항 변화를 도시한다.
도 6은 (a) 및 (b)에서 각각 열성형 전과 후의 '원뿔 성형성 시험 절차'에 따라 열성형가능 시험 샘플인 유전성 및 은 잉크를 사용하여 제조된 전형적인 "3중 스택"의 대표적인 광학 이미지를 도시하고; (c) 및 (d)에서 은 잉크(실시예 10)의 1000 μm 라인 폭의 전도성 회로 트레이스의 전기 저항 변화를 도시하며, 여기서 배리어 유전 층 및 보호층은 실시예 35 또는 실시예 47 또는 이들의 조합으로 선택되었다.
도 7은 성형 가능한 전도성 은 회로 트레이스(실시예 10) 상에 SMD 컴포넌트를 부착하기 위한 열성형 가능한 전도성 접착제 조성물(실시예 7)의 대표적인 적용을 도시한다: (a) 분배된 도트 (습식 침착물)의 현미경 이미지; (b & c) 각각, 성형 가능한 전도성 은 회로 트레이스(실시예 10) 상의 SMD 1206 칩 및 SMD 1206 LED의 습식 조립체의 현미경 이미지; (d & e) 열 경화 및 건조된 (b)와 (c)의 현미경 이미지.
도 8은 '원뿔 성형성 시험 절차'에 따른 전형적인 열성형성 시험 샘플의 열성형 전(a)과 열성형 후(b)의 대표적인 광학 이미지를 각각 도시한다. 성형가능한 전도성 은 회로 트레이스(실시예 10) 상에 SMD 1206 칩 및 SMD 1206 LED를 부착하는 데 열성형 가능한 전도성 접착제(실시예 7)가 사용되었다. 열성형 실험 전(a)과 후(b)의 인쇄된 전도성 트랙의 점등된 LED는 회로 구조물의 연속성 및 상응하는 변형 위치를 나타낸다.
도 9는 스크린-인쇄된 은 층 // 열성형 가능한 PC 기재의 대표적인 스택(140)을 나타내며, 이는 사출 성형 시 구조물(150)을 생성한다.
도 10은 기능성 3D 전자 디바이스의 대표적인 설계 및 구성을 도시한다: (a) 및 (b)는 핸드헬드 유형의 이미지이고, (c) 및 (d)는 터치 스위칭 적용을 수행할 수 있는 콘솔 유형의 시연품(demonstrator)이며, 이들은 실시예 1의 스크린 인쇄 및 건조에 이어 실시예 1을 사용하여 LED를 부착한 다음 전체 스택을 열성형하여 제조되었다.
도 11은 (a)에서 스위치가 꺼진 상태에서 일반적인 비행기 콘솔 패널의 프로토타입으로 볼 수 있는 완전한 기능을 갖춘 대표적인 IME 디바이스를 도시하고, (b)에서 그러한 IME 시연품의 용량식 터치 스위칭 적용을 설명한다.
본 발명은 이제 하기의 비제한적인 실시예들과 관련하여 설명될 것이다.
실시예에 사용된 다양한 (전도성 및 비전도성) 충전제의 주요 속성은 아래 표 1에 제시되어 있다.
[표 1]
Figure pct00001
전도성 잉크 및 조성물의 실시예
열가소성 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 및 히드록실 작용기를 갖는 페녹시 수지의 혼합물을 70-100℃에서 상이한 범주의 용매 혼합물에 용해시켜 여러 조성물을 제조하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 계면활성제, 레올로지 조절제, 분산제, 소포제 및 습윤제를 함유하는 기능성 첨가제 패키지를 첨가하였다. 이어서, 반응성 가교결합제 및/또는 기타 아크릴 또는 에폭시 경화제를 상기 중합체 수지 혼합물과 잘 혼합하였다. 상기 조성물을, 전도성 잉크, 코팅 및 접착제 조성물의 제조를 위해, 여러 상이한 전도성 입자와 추가로 혼합하였다. 오비탈 믹서를 사용(1000rpm, 1분, 3회의 사이클)하여 전도성 입자를 혼합하였다. 특정 조성물을 또한 몇 분 동안 3-롤 밀에서 밀링하여 균질한 페이스트를 얻었다.
하기 실시예 1 내지 실시예 14 및 실시예 19 내지 실시예 26은 열경화성 수지 없이 제조된 전도성 조성물이다. 실시예 15 내지 실시예 18은 열경화성 수지 및 상응하는 경화 촉매를 사용하여 제조된 전도성 조성물이다.
실시예 1
Figure pct00002
53.2 중량%의 은 플레이크와 46.8 중량%의 중합체 용액을 오비탈 믹서를 사용하여 1000rpm에서 1분간 3회의 사이클 동안 함께 혼합하여 균질한 페이스트를 얻었다. 페이스트의 점도는 4000-7000 cP 범위인 것으로 나타났으며, 이는 스크린 인쇄에 적합하다.
실시예 2 내지 실시예 26
상기 실시예 1에 기술된 공정에 따라 하기 표 2 내지 표 6에 명시된 성분을 갖는 조성물을 제조하였다.
[표 2]
Figure pct00003
[표 3]
Figure pct00004
[표 4]
Figure pct00005
[표 5]
Figure pct00006
[표 6]
Figure pct00007
비전도성 잉크 및 조성물의 실시예:
열가소성 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 및 히드록실 작용기를 갖는 페녹시 수지의 혼합물을 70-100℃에서 상이한 범주의 용매 혼합물에 용해시켜 여러 조성물을 제조하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 계면활성제, 레올로지 조절제, 분산제, 소포제 및 습윤제를 함유하는 기능성 첨가제 패키지를 첨가하였다. 이어서 반응성 가교결합제 및/또는 기타 아크릴 또는 에폭시 경화제를 상기 중합체 수지 혼합물과 잘 혼합하였다. 조성물을, 전도성 잉크, 코팅 및 접착제 조성물의 제조를 위해, 여러 상이한 전도성 입자와 추가로 혼합하였다. 오비탈 믹서를 사용(1000 rpm, 1분, 3회의 사이클)하여 전도성 입자를 혼합하였다. 특정 조성물을 또한 몇 분 동안 3-롤 밀에서 밀링하여 균질한 페이스트를 얻었다.
하기 실시예 27 내지 실시예 36 및 실시예 41 내지 실시예 61은 열경화성 수지 없이 제조된 전도성 조성물이다. 실시예 37 내지 실시예 40은 열경화성 수지 및 상응하는 경화 촉매를 사용하여 제조된 전도성 조성물이다.
실시예 27
Figure pct00008
30.1 중량%의 활석 및 유기 충전제 혼합물과 69.9 중량%의 중합체 용액을 오비탈 믹서를 사용하여 1000 rpm에서 1분간 3회의 사이클 동안 함께 혼합하여 균질한 페이스트를 얻었다. 페이스트의 점도는 11000-15000 cP 범위인 것으로 나타났으며, 이는 스크린 인쇄에 적합하다.
실시예 28 내지 실시예 61
상기 실시예 27에 기술된 공정에 따라 하기 표 7 내지 표 11에 명시된 성분을 갖는 조성물을 제조하였다.
[표 7]
Figure pct00009
[표 8]
Figure pct00010
[표 9]
Figure pct00011
[표 10]
Figure pct00012
[표 11]
Figure pct00013
열성형 및 사출 성형 성능: 3D 전자기기의 구성:
상기 개시된 전도성 및 유전체 조성물을, 스크린 인쇄, 전기적 성능, 상이한 잉크 및 기재(PC 및 PET) 사이의 상용성에 대해 철저하게 특성분석하고 시험하였고, 상이한 가속화된 환경 시험 조건 하에서 접착성 및 안정성에 대해 시험하였다. 이들 잉크에 대해 또한 열 안정성, 열성형 및 사출 성형 안정성에 대해 추가로 시험하였다.
예를 들어, 하기 표 12는 실시예 1 내지 실시예 26에 기재된 바와 같은 전도성 조성물의 다양한 특징 및 시험 성능 속성을 요약한다.
[표 12]
Figure pct00014
추가로, 하기 표 13은 실시예 27 내지 실시예 61에 기술된 바와 같은 비전도성 조성물의 다양한 특성 및 시험 성능 속성을 요약한다.
[표 13]
Figure pct00015
상이한 가요성 중합체 기재, 장식용 잉크, 접착제, 봉지재 및 사출 성형 수지와의 상용성과 함께 전도성 및 비전도성 재료의 상호 상용성은 IME 및 유사 구조물의 제조에 있어서 중요한 측면이다.
습식 은 잉크 조성물의 다양한 PC 기재와의 상용성
습식 은 잉크 조성물은 다양한 PC 기재와 상용성이 매우 높다. 습식 은 잉크(실시예 1, 17, 23 및 25)와 PC 필름 기재(Makrafol DE1.4)의 상용성을 조사했으며, 제트 건조기를 사용하여 건조하기 전에, 상이한 시간 간격(즉, 0분, 1, 2, 3, 5 및 15분)으로 습식 은 잉크의 스크린 인쇄 패턴(1000 μm 라인)의 현미경 이미지를 캡처하였다. 이러한 결과는 은 잉크와 PC 기재의 매우 우수한 상용성을 나타낸다.
은 잉크 및 유전성 잉크 조성물의 상호 상용성 및 다양한 초기(nascent) 및 그래픽 코팅된 PET 및 PC 기재와의 상용성
개시된 은 잉크 및 유전성 잉크 조성물은 매우 상호 상용성이며, 다양한 초기 및 그래픽 코팅된 PET 및 PC 기재와 상용성이다. 건조된 은 및 유전성 잉크의 다양한 중합체 필름 기재(PC, PET 및 그래픽 코팅된 PC 필름 기재)와의 상용성을 입증하기 위해 접착성 시험(ASTM F1842-09에 따라 시험)을 수행하였다. 하기 표 14는 다양한 초기 PET(MacDermid Autotype AHU5, CT5 및 HT5), 초기 PC(Makrafol DE1.4), 및 그래픽 잉크 인쇄된 PC(MacDermid Autotype XFG2502L-HTR952) 필름 기재에 대한 은 잉크(실시예 2) 및 유전성 잉크(실시예 33 및 34)의 대표적인 접착성 시험 결과를 요약한 것이다. 표 4는 또한, 다양한 초기 PET(MacDermid Autotype AhU5, CT5 및 HT5), 초기 PC(Makrafol DE1.4), 및 그래픽 잉크 인쇄된 PC(MacDermid Autotype XFG2502L-HTR952) 필름 기재 상에 코팅된 유전성 잉크(실시예 33 및 34)에 대한 은 잉크(실시예 2)의 대표적인 접착성 시험 결과를 요약한 것이다.
[표 14]
Figure pct00016
접착성 시험은 또한 다음에 대해 수행되었다.
Figure pct00017
초기 PC(Makrafol DE1.4) 상에 인쇄된 은 잉크(실시예 1),
Figure pct00018
초기 PC(Makrafol DE1.4) 상에 코팅된 유전성 잉크(실시예 32) 상에 인쇄된 은 잉크(실시예 1),
Figure pct00019
그래픽 잉크 인쇄된 PC(MacDermid Autotype XFG2502L-HTR952) 상에 인쇄된 은 잉크(실시예 1),
Figure pct00020
그래픽 잉크 인쇄된 PC(MacDermid Autotype XFG2502L-HTR952) 상에 코팅된 유전성 잉크(실시예 32) 상에 인쇄된 은 잉크(실시예 1),
Figure pct00021
초기 PC(Makrafol DE1.4) 상의 유전성 잉크(실시예 32),
Figure pct00022
PC(MacDermid Autotype XFG2502L-HTR952) 상에 인쇄된 그래픽 잉크(실시예 32),
Figure pct00023
초기 PC(Makrafol DE1.4) 상의 은 잉크(실시예 10)/유전성 잉크(실시예 53)/은 잉크(실시예 10)의 다층 스택,
Figure pct00024
초기 PC(Makrafol DE1.4) 상의 은 잉크(실시예 10)/유전성 잉크(실시예 54)/은 잉크(실시예 10)의 다층 스택.
이 모든 샘플은 ASTM F1842-09에 따른 5B의 접착성 시험 결과를 보여준다.
가속화된 환경 시험
개시된 은 잉크 및 유전성 잉크 조성물은 JEDEC 22-A101(환경 시험, 85℃/85 RH) 및 IEC 60068-2-2(열 노화 시험/ 건열 시험)에 따라 상이한 가속화된 환경 시험 조건에서 시험될 때 매우 견고하고 안정적이다. 일반적인 시험 구조물은, 초기 PC상에 스크린 인쇄하고 제트 건조로 건조하여 제조한 전도성 은 회로 트레이스의 500 μm 라인으로 구성되었다. 이 라인의 전기 저항은 85℃/85 RH 또는 110℃에서 100-1000시간 동안 노출되기 전과 후에 측정되었다. 또한, 유전성 잉크 // 은 잉크 // 유전성 잉크 샘플 스택도 제조하였고, 전도성 은 회로 트레이스의 전기 저항을 측정했다. 추가로, 이들 샘플을 85℃/85 RH 또는 110℃에서 100-1000시간 동안 노출시킨 후 ASTM F1842-09에 따라 이들 잉크의 접착성을 시험하였다.
표 5는, 초기 PC(Makrafol DE1.4) 상의 은 잉크(실시예 10) 및 유전성 잉크 (실시예 47) // 은 잉크(실시예 10) //유전성 잉크(실시예 47)의 스택을 사용하여 제조된 대표적인 시험 구조물의 85℃/85 RH 또는 110℃에 100시간 동안 노출된 후의 전기 저항의 변화율(% ΔR, 식 1에 따라 계산됨)을 요약한 것이다.
전기 저항의 변화율(%ΔR) = [노출후 저항 - 노출전 저항 / 노출전 저항]
(식 1)
환경 시험 조건에 노출된 후 상기 신뢰성 시험 구조물의 접착성 시험이 ASTM F1842-09에 따라 수행되었으며, 그 결과는 표 15에 요약되어 있다.
[표 15]
Figure pct00025
스크린-인쇄된 은 층//유전 층//그래픽 층 코팅된 열성형 가능한 PC 기재의 스택
도 2는 대표적인 스크린-인쇄된 은 층//유전 층//그래픽 층 코팅된 열성형 가능한 PC 기재(MacDermid Autotype Xtraform PC)의 스택(90), 및 블랙 그래픽 잉크 코팅된 열성형 가능한 PC 기재 상의 실시예 1(은 잉크) 및 실시예 47(유전성 잉크)을 사용하여 제조된 샘플(이는 열성형 시 구조물 110, 120 및 130을 생성함)의 이미지를 도시한다. 이러한 구조물에 인쇄된 상호연결 라인은 전기적으로 연결되며, 열성형 후 유의미한 저항 변화를 나타내지 않는다. 열성형 공정의 경우, 도 2에 도시된 스크린-인쇄된 샘플(100)뿐만아니라 컴포넌트 장착된 샘플이 30-35초 동안 170 ± 2℃의 온도에 노출되었다. 인쇄된 트레이스는 열성형 공정 중에 히터와 대면하였다. 열에 노출되면, 인쇄된 기재는 연화되고, 4 Bar의 진공 압력에서 10-15초 동안 성형 툴(tool) 위에 위치되어, 도 2에서 110, 120 및 130으로 도시된 바와 같은 3D 열성형된 기재를 얻었다. 도 2에 도시된 이미지 100, 110, 120 및 130은 실시예 1에 해당한다. 유사하게, 실시예 2, 실시예 4, 실시예 33, 실시예 34, 실시예 35 및 실시예 42의 인쇄 구조물도 PC 및 PET 기재 상에서 상이한 조합으로 열성형 성능에 대해 시험하였고 열성형 가능한 것으로 밝혀졌다.
전도성 및 비전도성 조성물의 핵심 속성 중 하나는 열성형성이다. 이는 IME 및 유사한 적용에 특히 중요하다. 3D 회로/디바이스로 형성된 2D 회로 트레이스의 열성형성을 평가하기 위해 원뿔 구조 시험 비히클이 사용되었다. 트레이스의 열성형 속성을 결정하기 위해 '원뿔 성형성 시험 절차'라고 하는 자체 개발 절차를 사용했다. 이 절차에서는 일련의 회로 트레이스의 전도도가 평평한 중합체 기재 상에서 측정된다. 성형 후, 다른 고장(failure) 메커니즘과 함께 전기 저항의 변화를 사용하여 열성형성 정도를 평가한다. 이 시험 구조물은 150 μm, 300 μm, 500 μm 및 1000 μm 라인 폭의 직선 트레이스를 갖는다. 이러한 평평한 라인 구조물은, 포지티브 또는 네거티브가 될 수 있는 원통형 원뿔 형상으로 열성형된다. 열성형 중에 다양한 트레이스가 0 내지 58% 범위로 연신을 겪는다. 기재로부터 파단 또는 박리되지 않고 바람직하게는 전기 저항 변화가 낮은 상태에서 연신될 열성형성을 결정하는 주요 성능 지표(metric).
은 잉크의 열성형 속성
은 잉크의 열성형 속성은 이전에 기술한 '원뿔 성형성 시험 절차'에 따라 평가되었다. 일반적인 공정에서, 은 잉크가 열성형 가능한 중합체 기재(예를 들어, PC 또는 PET) 상에 인쇄되었으며, 열성형 공정 전과 후에 전도성 시험 회로의 전기 저항을 측정하여 다양한 % 변형율에서의 저항의 변화를 기록했다. 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 각각 열성형 가능한 PC 기재(Makrafol DE1.4) 상에서의 열성형 전과 후의 일반적인 시험 샘플의 대표적인 이미지를 도시한다. 성형 후, 다른 고장 메커니즘과 함께 전기 저항의 변화를 사용하여 열성형성 정도를 평가한다. 예를 들어, 도 3의 (c) 및 도 3의 (d)는, 각각 열성형 전과 후의, 은 잉크(실시예 1, 실시예 2, 실시예 10 및 실시예 11)의 1000 μm 라인 폭의 전도성 은 회로 트레이스의 전기 저항 변화를 보여준다. 열성형 전(도 3의 (c))과 열성형 후(도 3의(d))의 저항은 각각 % 변형율 위치(%strain location)와 % 변형율의 함수로 플롯팅된다. 열성형 중에 회로 라인/트레이스는 원뿔 형상으로 형성된다. 결과적으로, 회로 라인 트레이스가 연신된다.
다양한 PC 기재와 은 잉크의 상용성 및 열성형 속성
다양한 PC 기재에 대한 은 잉크의 상용성 및 열성형 속성은 앞서 설명한 '원뿔 성형성 시험 절차'에 따라 평가되었다. 일반적인 공정에서, 은 잉크가 상이한 유형의 열성형 가능한 PC 기재(Makrafol DE1.4와 같은 DE, MacDermid Autotype XFG250 M HCL V3과 같은 V3, MacDermid Autotype XFG250 2L과 같은 2L 기재)뿐 아니라 그래픽 잉크 코팅된 PC 기재(MacDermid Autotype XFG2502L-HTR952와 같은 GCPC) 상에 인쇄되었다. 그래픽 잉크 코팅된 PC 기재(GCPC)는 약한 전도성인 것으로 밝혀졌기 때문에, 단락을 방지하기 위해, 은 잉크를 인쇄하기 전에 유전성 잉크(실시예 33)의 층을 인쇄했다. 열성형 공정 전과 후에 은 전도성 시험 회로의 전기 저항을 측정하여 다양한 % 변형율에서의 저항의 변화를 기록하였다. 성형 후, 다른 고장 메커니즘과 함께 전기 저항의 변화를 사용하여 열성형성 정도를 평가한다. 예를 들어, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는, 각각 열성형 전과 후의, 다양한 PC 기재 상의 은 잉크(실시예 10)의 1000 μm 라인 폭의 전도성 은 회로 트레이스의 전기 저항의 변화를 보여준다. 열성형 전(도 4의(a))과 열성형 후(도 4의 (b))의 저항은 각각 % 변형율 위치와 % 변형율의 함수로 플롯팅된다. 열성형 중에, 회로 라인/트레이스는 원뿔 형상으로 형성된다. 결과적으로, 회로 라인 트레이스가 연신된다. 도 4의 (c)는 다양한 PC 기재 상의 은 잉크(실시예 10)의 30, 37 및 46% 변형율에서의 1000 μm 라인 폭의 전도성 은 회로 트레이스의 현미경 이미지를 보여주며, 40% 변형율 미만에서 매우 최소한의 변형(distortion)이 나타났다.
2-스택 유전성 및 은 잉크의 상용성 및 열성형 속성
2-스택 유전성 및 은 잉크의 상용성 및 열성형 속성은 이전에 설명한 '원뿔 성형성 시험 절차'에 따라 평가되었다. 열성형 가능한 중합체 기재(예를 들어, PC 또는 PET)에 유전성 잉크층(배리어 유전성 층)을 먼저 인쇄한 후 전도성 은 회로
트레이스를 인쇄하여 전형적인 2-스택 회로 어셈블리를 제조했다. 열성형 공정 전과 후에 은 전도성 시험 회로의 전기 저항을 측정하여 다양한 % 변형율에서의 저항의 변화를 기록했다. 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 각각 열성형 전과 후의 일반적인 시험 샘플의 대표적인 이미지를 보여준다. 성형 후, 다른 고장 메커니즘과 함께 전기 저항의 변화를 사용하여 열성형성 정도를 평가한다. 예를 들어, 도 5의 (c) 및 도 5의 (d)는, 각각 열성형 전 및 후의, 유전성 잉크(실시예 33 및 35) 상에 인쇄된 은 잉크(실시예 1), 유전성 잉크(실시예 33 및 35) 상에 인쇄된 은 잉크(실시예 10), 및 유전성 잉크(실시예 35) 상에 인쇄된 은 잉크(실시예 11)의 라인 폭 1000 μm의 전도성 은 회로 트레이스의 전기 저항 변화를 보여준다. 열성형 전(도 5의 (c))과 열성형 후(도 5의 (d))의 저항은 각각 % 변형율 위치와 % 변형율의 함수로 플롯팅된다. 열성형 중에, 회로 라인/트레이스는 원뿔 형상으로 형성된다. 결과적으로, 회로 라인 트레이스가 연신된다.
3-스택 유전성 및 은 잉크의 상용성 및 열성형 속성
3-스택 유전성 및 은 잉크의 상용성 및 열성형 속성은 이전에 설명한 '원뿔 성형성 시험 절차'에 따라 평가되었다. 열성형 가능한 중합체 기재(예를 들어, PC 또는 PET)에 유전성 잉크층(배리어 유전 층)을 먼저 인쇄하고, 다음으로 전도성 은 회로 트레이스를 인쇄한 다음, 또 다른 유전성 잉크층(보호 층)을 인쇄하여 전형적인 3-스택 회로 어셈블리를 제조했다. 열성형 공정 전과 후에 전도성 은 시험 회로의 전기 저항을 측정하여 다양한 % 변형율에서의 저항의 변화를 기록했다. 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)는 각각 열성형 전과 후의 일반적인 시험 샘플의 대표적인 이미지를 보여준다. 성형 후, 다른 고장 메커니즘과 함께 전기 저항의 변화를 사용하여 열성형성 정도를 평가한다. 예를 들어, 도 6의 (c) 및 도 6의 (d)는 은 잉크(실시예 10)의 1000 μm 라인 폭의 전도성 회로 트레이스의 전기 저항 변화를 보여주며, 여기서 배리어 유전 층 및 보호 층은 실시예 35 또는 실시예 47 또는 이들의 조합물로 선택되었다. 열성형 전(도 6의 (c))과 열성형 후(도 6의 (d))의 저항은 각각 % 변형율 위치와 % 변형율의 함수로 플롯팅된다. 열성형 중에 회로 라인/트레이스는 원뿔 형상으로 형성된다. 결과적으로, 회로 라인 트레이스가 연신된다.
다양한 SMD 컴포넌트를 부착하기 위한 전도성 접착제로 사용되는 열성형 가능한 전도성 조성물
실시예 1 내지 실시예 26에 개시된 열성형 가능한 전도성 조성물은 또한, 다양한 SMD 구성요소, LED 등을 열성형 가능한 전도성 은 잉크 회로 트레이스에 부착하기 위한 전도성 접착제로서 사용될 수 있다. 이러한 제형의 점도는 이러한 전도성 접착제를 분배 또는 스텐실 인쇄에 의해 배치하도록 최적화할 수 있다. 은 잉크 및 기재와 상기 열성형 가능한 전도성 접착제의 상용성은 IME 구조를 제작하는 데 있어서 매우 중요하다. 도 7은 성형가능한 전도성 은 회로 트레이스(실시예 10) 상에 SMD 컴포넌트를 부착하기 위한 열성형 가능한 전도성 접착제 조성물(실시예 7)의 대표적인 적용을 도시한다. 예를 들어, 도 7의 (a)는 실시예 7의 650-700 μm 직경(습윤 침착물)의 분배된 도트의 현미경 이미지를 도시한다. 도 7의 (b) 및 도 7의 (c)는 성형가능한 전도성 은 회로 트레이스(실시예 10) 상의 각각 SMD 1206 칩 및 SMD 1206 LED의 습윤 어셈블리의 현미경 이미지를 보여준다. 도 7의 (d) 및 도 7의 (e)는 각각 도 7의 (b) 및 도 7의 (c)로부터 열경화 및 건조되어 형성된 것을 나타낸다.
대표적인 전도성 회로 구조물의 열성형 속성
성형성 PC 기재(Makrafol DE1.4와 같은 DE) 상의 은 잉크(실시예 10) 상에 전도성 접착제(실시예 7)를 사용하여 컴포넌트(예를 들어, SMD 1206 칩 또는 SMD 1206 LED)가 부착되는 대표적인 전도성 회로 구조물의 열성형 속성을 이전에 설명한 '원뿔 성형성 시험 절차'에 따라 평가하였다. 열성형 가능한 중합체 기재(DE) 상에 은 잉크(실시예 10) 전도성 회로 트레이스를 먼저 인쇄하고, 다음으로 실시예 7을 분배하고, 이어서 SMD 1206 칩 및 SMD 1206 LED의 컴포넌트를 부착함으로써 전형적인 조립체를 제조하였다. 이러한 전도성 회로 구조물의 전기적 연속성은 열성형 전과 후에 전류를 공급하여 확인하였다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b는 전류를 적용하기 전과 후의 인쇄된 전도성 트랙의 LED를 도시한다. 특히, 회로 구조물의 연속성을 나타내는 점등된 LED 및 상응하는 변형 위치가 또한 도 8a 및 도 8b에 표시되어 있다. 이들 결과는, 열성형가능 회로 조립체의 구성을 위한 전도성 접착제로서의 실시예 7의 사용의 적합성을 나타낸다.
대표적인 스크린-인쇄된 은 층/열성형 가능한 PC 기재의 스택
도 9는 스크린-인쇄된 은 층 // 열성형 가능한 PC 기재의 대표적인 스택(140)을 나타내며, 이는 사출 성형 시 구조물(150)을 생성한다. 사출 성형은 중심 게이트를 사용하여 사출 성형기에서 수행되었다. 공동(cavity) 치수는 100 mm x 80 mm였다. 사출 성형은 두께 2-3 mm의 평평한 형상으로 수행되었으며, 부품의 최대 중량은 대략값이었다. 실시예 10을 은 잉크로서 초기 PC 기재(Makrofol DE1.4)에 사용하여 구조물 140을 제조하였으며, 이 구조물은 PC 수지로 사출 성형되어 구조물 150을 생성하였다. 유사하게, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 4, 실시예 33, 실시예 34, 실시예 35 및 실시예 42가 인쇄된 구조물도 PC, ABS 등과 같은 다양한 사출 성형 수지와의 상이한 조합으로 사출 성형 성능에 대해 시험되었으며, 사출 성형 중에 안정적인 것으로 나타났다.
대표적인 기능성 3D 전자 디바이스
도 10은 대표적인 기능성 3D 전자 디바이스의 설계 및 구성을 도시한다. 이 디바이스는 실시예 1의 스크린 인쇄 및 건조에 이어 실시예 1을 사용하여 LED를 부착한 다음 전체 스택을 열성형하여 제조되었다. 도 10의 (a) 및 (b)는 핸드헬드 유형의 이미지이고, (c) 및 (d)는 터치 스위칭 적용을 수행할 수 있는 콘솔(console) 유형의 시연품이다. 상기 공정은 실시예 1의 제1 인쇄 후 건조를 수반하였다. 제2 단계에서는 실시예 7의 스텐실 인쇄 및 LED 배치 후 건조가 수반되었다. 버튼 셀을 통해 전력을 제공하여 LED를 점등했다.
대표적인 완전 기능성 IME 디바이스
도 11은 일반적인 비행기 콘솔 패널의 프로토타입으로 볼 수 있는 대표적인 완전 기능성 IME 디바이스의 구성을 보여준다. 도 11의 (a)와 도 11의 (b)는 각각 스위치가 꺼진 상태와 스위치가 켜진 상태의 IME 디바이스의 광학 이미지이다. 도 11의 (b)는 이러한 IME 시연품의 용량식 터치 스위칭 적용을 보여준다. 이 디바이스는 스크린 인쇄, 열 건조, 분배, SMT 컴포넌트 조립, 고압 열성형, 레이저 절단, 사출 성형(PC 수지)과 같은 다단계 공정으로 제조되었으며, 다양한 상용 그래픽 잉크(예를 들어, Proell) 및 은 잉크(실시예 10), 유전성 잉크(실시예 47), 전도성 접착제(실시예 7) 및 다양한 MacDermid Autotype Xtraform PC 기재를 사용했다. 이러한 IME 디바이스는, 장식용 그래픽 잉크(흑백)의 첫 번째 여러 층이 인쇄되고 건조되어 단일 필름 구조물로서 구성되었다. 이어서, 은 및 유전성 잉크를 사용하여 전도성 전자 회로층을 인쇄하고, 건조하고, 전도성 접착제를 사용하여 LED를 조립했다. 이 전체 스택을 추가로 열성형하고, 원하는 형상에 따라 트리밍하기 위해 레이저 절단하고, PC 수지로 후면 사출 성형했다. 도 11의 (b)에서는 버튼 셀을 통해 전원을 공급하여 LED를 점등했다.
전술한 상세한 설명은 설명 및 예시로서 제공되었으며, 첨부된 청구범위의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본원에 예시된 현재 바람직한 실시형태에서의 다수의 변형들이 당업자에게 명백할 것이며, 첨부된 청구범위 및 그의 균등물의 범위 내에 있다.

Claims (44)

  1. 인몰드 전자(IME: in-mould electronic) 컴포넌트의 제조에 사용하기 위한 조성물로서, 하기를 포함하는 결합제를 함유하는 조성물:
    멜라민 포름알데히드를 포함하는 가교결합제,
    히드록실기를 포함하는 열가소성 수지, 및
    용매.
  2. 제1항에 있어서, 상기 멜라민 포름알데히드가 헥사메톡시메틸 멜라민을 포함하는, 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가교결합제가 이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트 및/또는 차단된 폴리이소시아네이트를 추가로 포함하는, 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리비닐에스테르 수지, 페녹시 수지 및 케톤 수지 중 하나 이상을 포함하는, 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리우레탄 수지, 폴리 에스테르 수지 및 페녹시 수지를 포함하는, 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 열가소성 수지의 총 중량을 기준으로 하기를 포함하는, 조성물:
    20 내지 60 중량%의 폴리우레탄 수지, 바람직하게는 35 내지 47 중량%의 폴리우레탄 수지,
    5 내지 30 중량%의 폴리에스테르 수지, 바람직하게는 13 내지 19 중량%의 폴리에스테르 수지, 및
    20 내지 60 중량%의 페녹시 수지, 바람직하게는 34 내지 51 중량%의 페녹시 수지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지가
    단독중합체, 공중합체 및/또는 삼원공중합체를 포함하고; 그리고/또는
    100℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖고; 그리고/또는
    1000 내지 100000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖고; 그리고/또는
    100℃ 미만의 연화점을 갖고; 그리고/또는
    20 mgKOH/g 초과의 히드록실기 함량(OH가)을 갖는, 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 가교결합제와 열가소성 수지의 총량을 기준으로 하기를 포함하는 조성물:
    1 내지 40 중량%의 가교결합제, 바람직하게는 7 내지 24 중량%의 가교결합제, 및
    60 내지 99 중량%의 열가소성 수지, 바람직하게는 76 내지 93 중량%의 열가소성 수지.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매가 글리콜 에테르 아세테이트, 글리콜 에테르, 에스테르, 케톤, 알코올 및 탄화수소 중 하나 이상을 포함하는, 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 용매가 용매의 총 중량을 기준으로 하기를 포함하는, 조성물:
    최대 95 중량%의 글리콜 에테르 아세테이트, 바람직하게는 최대 85 중량%의 글리콜 에테르 아세테이트, 및/또는
    최대 95 중량%의 글리콜 에테르, 바람직하게는 최대 85 중량%의 글리콜 에테르, 및/또는
    최대 15 중량%의 에스테르, 바람직하게는 최대 5 중량%의 에스테르, 및/또는
    최대 40 중량%의 케톤, 바람직하게는 최대 32 중량%의 케톤, 및/또는
    최대 80 중량%의 알코올, 바람직하게는 최대 70 중량%의 알코올, 및/또는
    최대 30 중량%의 탄화수소, 바람직하게는 최대 22 중량%의 탄화수소.
  11. 제1항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제가 추가로 하기를 포함하는, 조성물:
    바람직하게는 아크릴 수지 및 에폭시 수지 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 열경화성 수지; 및
    상기 열경화성 수지를 경화시키기 위한, 바람직하게는 상기 열경화성 수지를 열경화시키기 위한, 그리고/또는 상기 열경화성 수지를 UV 경화시키기 위한, 경화 촉매.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제가, 바람직하게는 계면활성제, 레올로지 조절제, 분산제, 소포제, 점착방지제(de-tackifier), 슬립 첨가제, 새깅(sag) 방지제, 레벨링제, 표면 활성제, 표면 장력 감소제, 접착 촉진제, 스키닝(skinning) 방지제, 소광제(matting agent), 착색제, 염료, 안료 및 습윤제 중 하나 이상으로부터 선택되는, 하나 이상의 기능성 첨가제를 추가로 포함하는, 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제가 하기를 포함하는, 조성물:
    0.5 내지 12 중량%의 가교결합제, 바람직하게는 1.5 내지 7.7 중량%의 가교결합제;
    10 내지 40 중량%의 열가소성 수지, 바람직하게는 11 내지 30.4 중량%의 열가소성 수지; 및
    40 내지 85 중량%의 용매, 바람직하게는 46.7 내지 78.8 중량%의 용매;
    선택적으로,
    0.1 내지 30 중량%의 열경화성 수지 및 0.1 내지 3 중량%의 열경화성 수지 경화용 경화 촉매, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 열경화성 수지 및 0.1 내지 1 중량%의 열경화성 수지 경화용 경화 촉매; 및/또는
    0.1 내지 20 중량%의 기능성 첨가제, 바람직하게는 1.7 내지 17 중량%의 기능성 첨가제.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 전도성 입자를 추가로 포함하는 조성물.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 전도성 입자가
    바람직하게는 은 입자, 구리 입자, 황동 입자, 니켈 입자, 금 입자, 백금 입자, 팔라듐 입자, 금속 합금 입자, 은-코팅된 구리 입자, 은-코팅된 황동 입자, 은-니켈 합금 입자 및 은-구리 합금 입자 중 하나 이상으로부터 선택되는, 하나 이상의 금속 입자를 포함하고; 그리고/또는
    바람직하게는 흑연 입자, 흑연 플레이크, 카본 블랙 입자, 그래핀 플레이크, 그래핀 입자 및 탄소 나노튜브 중 하나 이상으로부터 선택되는, 탄소 입자를 포함하고; 그리고/또는
    1.25 내지7 μm의 평균 입자 크기(d50), 2 내지 4 g/cc의 탭(tap) 밀도, 0.3 내지 2.1 m2/g의 표면적, 및 0.06 내지 1.3 중량%의 유기물 함량 중 하나 이상을 나타내고; 그리고/또는
    플레이크, 구, 불규칙한 형상의 입자, 나노 분말 및 나노 와이어 중 하나 이상의 형태인, 조성물.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 하기를 포함하는 조성물:
    30 내지 85 중량%의 결합제, 바람직하게는 40.1 내지 80.9 중량%의 결합제, 및
    15 내지 70 중량%의 전도성 입자, 바람직하게는 19.1 내지 59.9 중량%의 전도성 입자.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    30 내지 85 중량%의 결합제, 바람직하게는 40.1 내지 80.9 중량%의 결합제, 및
    15 내지 70 중량%의 전도성 입자, 바람직하게는 19.1 내지 59.9 중량%의 전도성 입자를 포함하며,
    상기 결합제는 하기를 포함하는, 조성물:
    0.2 내지 6 중량%의 가교결합제, 바람직하게는 0.7 내지 3.3 중량%의 가교결합제,
    1 내지 7.5 중량%의 폴리우레탄 수지, 바람직하게는 1.7 내지 4.5 중량%의 폴리우레탄 수지,
    0.1 내지 5.5 중량%의 폴리에스테르 수지, 바람직하게는 0.7 내지 1.8 중량%의 폴리에스테르 수지,
    1 내지 7.5 중량%의 페녹시 수지, 바람직하게는 2.5 내지 6.6 중량%의 페녹시 수지,
    0 내지 10 중량%의 열경화성 수지, 바람직하게는 0 내지 5.7 중량%의 열경화성 수지,
    0 내지 1 중량%의 경화 촉매, 바람직하게는 0 내지 0.6 중량%의 경화 촉매,
    0.2 내지 10 중량%의 기능성 첨가제, 바람직하게는 2.6 내지 7.4 중량%의 기능성 첨가제,
    0 내지 60 중량%의 글리콜 에테르 아세테이트, 바람직하게는 4.3 내지 43.2 중량%의 글리콜 에테르 아세테이트,
    0 내지 40 중량%의 글리콜 에테르, 바람직하게는 0 내지 24.1 중량%의 글리콜 에테르,
    0 내지 5 중량%의 에스테르, 바람직하게는 0 내지 1.7 중량%의 에스테르, 및
    0 내지 30 중량%의 케톤, 바람직하게는 0 내지 20.5 중량%의 케톤.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 전도성 잉크 형태인 조성물.
  19. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 전도성 접착제 형태인 조성물.
  20. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 비전도성 입자를 추가로 포함하는 조성물.
  21. 제20항에 있어서, 상기 비전도성 입자가
    바람직하게는 셀룰로오스, 왁스, 중합체 미세입자, 비전도성 탄소 입자 및 그래핀 옥사이드 중 하나 이상으로부터 선택된, 유기 비전도성 입자를 포함하고; 그리고/또는
    바람직하게는 운모, 실리카(SiO2), 발연 실리카, 활석, 이산화티타늄(TiO2), 알루미나, 티탄산바륨(BaTiO3), 산화아연(ZnO) 및 질화붕소(BN) 중 하나 이상으로부터 선택되는 무기 비전도성 입자를 포함하고 - 선택적으로, 상기 무기 비전도성 입자는 서브미크론 및 미크론 크기임 -; 그리고/또는
    10 μm 이하의 평균 입자 크기(d50)를 나타내는, 조성물.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 하기를 포함하는 조성물:
    0 내지 50 중량%의 비전도성 입자, 바람직하게는 2 내지 45 중량%의 비전도성 입자, 및
    50 내지 100 중량%의 결합제, 바람직하게는 55 내지 98 중량%의 결합제.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    40 내지 100 중량%의 결합제, 바람직하게는 50 내지 98 중량%의 결합제, 및
    0 내지 60 중량%의 비전도성 입자, 바람직하게는 2 내지 50 중량%의 비전도성 입자를 포함하며,
    상기 결합제는 하기를 포함하는, 조성물:
    0.5 내지 10 중량%의 가교결합제, 바람직하게는 1.9 내지 6.1 중량%의 가교결합제,
    2 내지 12 중량%의 폴리우레탄 수지, 바람직하게는 4.8 내지 8.4 중량%의 폴리우레탄 수지,
    0.5 내지 10 중량%의 폴리에스테르 수지, 바람직하게는 1.9 내지 5.3 중량%의 폴리에스테르 수지,
    2 내지 18 중량%의 페녹시 수지, 바람직하게는 4.5 내지 12.4 중량%의 페녹시 수지,
    0 내지 30 중량%의 열경화성 수지, 바람직하게는 0 내지 19.6 중량%의 열경화성 수지,
    0 내지 3 중량%의 경화 촉매, 바람직하게는 0 내지 2 중량%의 경화 촉매,
    0.3 내지 17 중량%의 기능성 첨가제, 바람직하게는 1.4 내지 12.5 중량%의 기능성 첨가제,
    0 내지 41.7 중량% 글리콜 에테르 아세테이트, 바람직하게는 4.9 내지 41.7 중량% 글리콜 에테르 아세테이트,
    0 내지 60 중량%의 글리콜 에테르, 바람직하게는 0 내지 43.8 중량%의 글리콜 에테르,
    0 내지 30 중량%의 케톤, 바람직하게는 0 내지 19.9 중량%의 케톤,
    0 내지 50 중량%의 알코올, 바람직하게는 0 내지 35.5 중량%의 알코올, 및
    0 내지 20 중량%의 탄화수소, 바람직하게는 0 내지 13.3 중량%의 탄화수소.
  24. 제1항 내지 제13항 및 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 유전성 잉크 형태인 조성물.
  25. 제1항 내지 제13항 및 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 비전도성 접착제 형태인 조성물.
  26. 제1항 내지 제13항 및 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 봉지재 형태인 조성물.
  27. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 착색제 및/또는 염료 및/또는 안료를 추가로 포함하고 그래픽 잉크 형태인 조성물.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항의 조성물을 제조하는 방법으로서,
    용매를 제공하는 단계,
    히드록실기를 갖는 열가소성 수지를 제공하는 단계,
    상기 열가소성 수지를 50 내지 100℃, 바람직하게는 70 내지 100℃의 온도에서 상기 용매에 용해시키는 단계,
    용액을 실온으로 냉각시키는 단계,
    선택적으로, 기능성 첨가제, 열경화성 수지, 상기 열경화성 수지 경화용 경화 촉매, 전도성 입자 및 비전도성 입자 중 하나 이상을 상기 냉각된 용액에 첨가하는 단계를 포함하는, 조성물을 제조하는 방법.
  29. 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법으로서,
    블랭크(blank)를 제조하는 단계; 및
    상기 블랭크를 열성형하는 단계를 포함하며,
    상기 블랭크를 제조하는 단계는 열성형 가능한 기재 상에 하나 이상의 구조물을 형성하는 단계를 포함하며, 각 구조물은 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 형성되는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법:
    열성형 가능한 기재 상에 제 1 항 내지 제27항 중 어느 한 항의 조성물을 배치하는 단계, 및
    상기 조성물을 20 내지 150℃의 온도에서 0.5 내지 60분 동안 건조하는 단계.
  30. 제29항에 있어서, 상기 하나 이상의 구조물이 전도성 층, 전도성 트랙 층, 접착제 부착 층, 유전 층, 봉지 층, 그래픽 층 및 배리어 층으로부터 선택되는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 하나 이상의 구조물이 다층 스택을 포함하는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  32. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 구조물이 인쇄 회로 기판을 포함하는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  33. 제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물을 배치하는 단계는 상기 조성물을 인쇄하는 단계, 바람직하게는 상기 조성물을 스크린 인쇄하는 단계를 포함하는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  34. 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재가 폴리카보네이트(PC) 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  35. 제29항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열성형하는 단계는 140℃ 내지 210℃의 온도 및/또는 0.25 MPa 내지 0.4 MPa의 압력 및/또는 6 MPa 내지 12 MPa 범위의 압력에서 수행되는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  36. 제29항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 전도성 접착제 또는 비전도성 접착제를 사용하여 하나 이상의 전자 디바이스를 상기 블랭크에 부착하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 전도성 접착제는 제19항에 따른 조성물이고, 상기 비-전도성 접착제는 제25항에 따른 조성물이며, 상기 부착하는 단계는 열성형 단계 이전 그리고/또는 이후에 수행되는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  37. 제29항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 열성형 단계 이후에, 사출 성형을 사용하여 상기 기재에 수지 층을 적용하는 단계를 추가로 포함하고, 바람직하게는 상기 수지는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스테르, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리스티렌(PS) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU) 중 하나 이상을 포함하는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  38. 제29항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사출성형은 170 내지 330℃의 온도에서 수행되는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  39. 제29항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인몰드 전자(IME) 컴포넌트는 용량식(capacitive) 터치 스위치, 저항식(resistive) 터치 스위치 또는 용량식 터치 센서를 포함하는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  40. 제29항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인몰드 전자(IME) 컴포넌트는 디스플레이, 조명/램프, 센서, 인디케이터 및 햅틱(haptic)/터치 피드백 디바이스 중 하나 이상을 포함하는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트를 제조하는 방법.
  41. 제29항 내지 제40항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트.
  42. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트.
  43. 제40항 또는 제41항에 있어서, 용량식 터치 스위치 또는 저항식 터치 스위치를 포함하는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트.
  44. 제41항 또는 제42항에 있어서, 디스플레이, 조명/램프, 센서, 인디케이터 및 햅틱/터치 피드백 디바이스 중 하나 이상을 포함하는, 인몰드 전자(IME) 컴포넌트.
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