TW202030277A - 介電質墨水組成物 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及可撓性及可拉伸之紫外線固化和熱固化的介電質墨水組成物，其可以熱成形或真空成形，可撓性墨水可以形成具有優異黏著性的可拉伸介電質。藉由絲網印刷或其類似物，介電質墨水組成物可以應用在電路板上，像是紙酚醛樹脂板、塑膠板(聚甲基丙烯酸甲脂、乙烯對苯二甲酸酯或其類似物)或玻璃環氧樹脂板，然後進行熱/紫外線固化，組成物適合使用在像是電容式觸控、模內成形、製造交叉絕緣層、以及製造電子電路和裝置等應用中。

Description

介電質墨水組成物
本申請主張2017年5月15日提交的美國臨時申請案號62/506095的權益，其標的藉由引用整體併入本文。
本發明涉及一種用於可拉伸電子表面的絲網印刷和可分配(dispensable)的介電質墨水組成物。
介電質材料(dielectric material)(又稱為“介電質”)是電絕緣器，其可藉由施加電場來極化，例如包含但不限於瓷器(porcelain)(陶瓷(ceramic))、雲母(mica)、玻璃、塑膠、以及各種金屬的氧化物。乾燥空氣也是一種優異的介電質，並且用於可變電容器和一些類型的傳輸線。蒸餾水是好的介電質，真空是特別有效的介電質。
介電質的一個重要特性是它可以在以熱量的形式消耗最小的能量的同時支持靜電場(electrostatic field)。介電質損耗越低(能量以熱量損失的比例)，介電質材料就越有效，另一個考慮因素是介電質常數(dielectric constant)，其代表物質能夠濃縮靜電線通量的程度。已知的是微波電路和特別是多層電路，可以由具有金屬塗層的低損耗介電質材料製成。
將裝飾片(decorated sheet)熱成形以產生三維裝飾品的方法在工業上也是眾所周知的，並且為了這方法已經配置了各種墨水。每個標的藉由引用整體併入本文的美國專利號6,956,098、美國專利號4,061,584、美國專利號8,767,378以及WO/2016/012753中，描述了高伸長率墨水可配置成對基板具有足夠的黏著性，像是聚碳酸酯(polycarbonate)、聚酯(polyesters)、丙烯酸(acrylics、以及其他的、並且可撓性使它們在熱成形過程期間不會破裂。這方法的優點是允許在透明塑膠基板的第二表面上進行背面印刷(reverse printing)，使與環境接觸的可見表面有對抓痕、磨損和風化的抵抗力。墨水可進一步印刷在這表面上並且背面填充熔融塑膠以製造封裝的電子裝置，這方法的應用包含汽車內部零件像是儀表板、家電控制面板、模具以及顯示器模具。還描述了用於產生裝飾和功能化熱成形及模內電子裝置(in-molded electronic device)的方法，像是在美國專利公開號2008/0257706、美國專利號4,592,961以及美國專利公開號2003/0121767中，模內電容開關及封裝顯示器的形成，其每個標的藉由引用整體併入本文。
介電質墨水在製造複雜的電子裝置中扮演關鍵部分，絕緣膜(或介電層)是可印刷的流體，其配置來與圖形第一下層，以及導電性第二下層相容。因為第二層導電性墨水可以僅部份地覆蓋第一層的整個印刷區域，第三印刷層必須與圖形印刷和乾燥層，以及後續印刷層的印刷和乾燥的導電性電路，和未印刷的基板相容。在許多區域中，絕緣層將與圖形印刷層、未印刷的基板，以及導電性印刷電路的基板直接接觸。
已經報導各種紫外線固化和熱固化介電質墨水，例如美國專利號8,659,158中描述了用於形成微流體噴射可印刷(micro-fluid jet printable)的介電質薄膜層的水性組成物，其標的藉由引用整體併入本文。然而該組成物無法拉伸，並且水的存在使系統與導電層不相容。
可拉伸互連(stretchable interconnects)的基本流程包含將介電質材料與例如橡膠狀彈性體的軟彈性材料混合。這方法有吸引力，因為它允許在軟基板上實現傳統的、高性能的電子元件。美國專利號4,425,263中揭露將硬性無機裝置集成到柔軟和兼容(compliant)的聚合物基板中的方法，其標的藉由引用整體併入本文。然而這些無機裝置在拉伸下將發生顯著的變化，其導致互連性能和可靠性變差。
美國專利號3,746,662中描述一種由低分子量液體環氧樹脂和硬化劑製成的墨水，其標的藉由引用整體併入本文，然而硬化劑(hardening agent)是片狀和堅硬的，並不適用於製造可撓性電路。美國專利號4,592,961中揭露為了增強介電質墨水的可撓性，將聚二氯乙烯聚合物(polyvinyl dichloride polymer)加到芳香族聚酯樹脂中(aromatic polyester resin)，然而介電質墨水在長期保存後易於形成凝膠。
同樣地，中國專利號105315788、美國專利號8,659,158、 WO2016014504、WO2014085473、美國專利號9,441,126以及日本專利號2016028165中描述了各種介電質墨水組成物，其每個標的藉由引用整體併入本文。通常地，介電質墨水和塗料使用與圖形層中使用類似的能量固化樹脂來配製。然而為了高度絕緣以滿足各種設備的要求範圍，選擇分散相以成為許多絕緣電子設備中的任何一種。
要達成可以製造包含多層圖形墨水、導電性電路、絕緣層的複雜的熱成形模內裝置像是顯示器、照明裝置、感測器及其類似物的各種電子元素在實行中很難實現。因此本領域仍需要裝飾性和功能性墨水及塗料，其可以在分層設計中一起使用，以製造裝飾性和功能性部分。
以印刷在裝飾層上的導電層為例，其由於下方裝飾層的干擾可以增加電阻。此外，許多這樣的墨水有效地(effectively)彼此不相容，各種印刷層彼此不充分地黏合，導致不穩定的電性或電子裝置。
例如，印刷在導電性墨水上的絕緣(介電質)墨水可能留下間隙或隨後剪切(shear)或剝離，導致所得到的電性、電子或光電裝置中的絕緣不足(inadequate insulation)。已知的紫外線固化墨水不適合用於完全使用印刷技術構造的功能性電子裝置。少數為此類應用的設計不是不具備全印刷光電裝置所需的光學清晰度，就是僅能用另一種紫外線固化墨水來複塗或套印，而不是熱固化墨水，最後相信沒有任何已知的墨水具有能力來承受嚴重的變形。
就現有技術的熱固化的介電質墨水而言，不相信任何已知的墨水，可以熱固化、可彎曲以及可拉伸。最近印刷技術使用柔軟以及廉價的聚合物基板，像是已經開發的聚對苯二甲酸(polyethylene terephthalate, PET)。由於基板的玻璃轉移溫度低，這些技術需要低的固化溫度(小於約150°C)。
本領域仍需要具有低加工溫度的組成物，以允許沉積到可撓性基板上並隨後熱處理，同時仍提供具有足夠的電性和機械性的特徵。同樣地，對高產量的持續需求，快速固化墨水是較佳的，並且提供能夠給予增強解析度控制的組成物是有利的。紫外線固化組成物通常不適合熱處理。因此在一些應用中，在基板預覆(precoated)和/或固化不足(undercured)下，熱固化介電質墨水是較佳的。在成形過程期間，組合得到最終固化(final curing)。另外，作為一個簡單過程，許多客戶希望在整個操作中使用空氣循環烘箱(air circulating oven)。
在一些情況下，由於介電質層與印刷電子電路的不相容，或由於在熱成形過程期間印刷電路不能在不破裂的情況下變形，在印刷導電性電路上的層狀介電質的熱成形系統將發生嚴重的破裂。
另一個困難是保持印刷電路中的電阻，其包含還允許變形而不破裂的黏著劑系統(binder system)。在許多情況下，黏著劑系統作為導電性分散相的絕緣體到這程度，雖然電路可以形成而不會破裂，但它在印刷和熱成形裝置中沒有足夠的導電性可以可靠地運行。
因此，需要開發在熱成形過程期間表現可撓性的印刷流體，其在熱成形後可以保持導電性/電阻率，與相鄰印刷層相容，並且具有優異的塗層間附著力。因此，還存在對一般墨水黏著劑或黏著介質的需求，其可以應用在導電性墨水和介電質墨水中，並且能夠提供導電性墨水和介電質墨水系統，此外，仍需要紫外線固化/熱固化的介電質墨水，其可以拉伸以有效地應用在線的連續性及彎曲性能是重要的模內應用或可拉伸電子設備中。介電質墨水應該還能產生致使絕緣層或製品，其表現顯著的光學通透性和相對低的表面粗度。
已知的介電質墨水通常也不適合於紫外線範圍中的選擇性結構和拉伸，例如根據需要，在模內應用和微電子中的印刷介電質。而且，已知的介電質墨水沒有表現對環境特徵的必要連續性，其對特定應用是必要的，像是成形。
在傳統的介電質墨水組成物中，一般樹脂如環氧樹脂是片狀和硬的，其在製造可拉伸互連中的用途有限，這些組成物在長時間儲存後也易於形成凝膠，例如在美國專利號3,746,662中所述。其他聚合物墨水具有非可撓性的缺點。因此，由介電質墨水製成的功能性電路易於破裂。
紫外線固化丙烯酸基配方也廣泛用於電子工業中。通常紫外線固化丙烯酸基配方用於塗層應用，並且藉由各種塗層技術來應用，聚醯胺(Polyamides)通常用作電子工業中的介電質材料，並且通常藉由薄膜層合或旋轉塗料液體聚醯胺來施用。
隨著對更小、可撓和可拉伸的更高效電性裝置的需求增加，紫外線固化技術和熱固化技術已變成有吸引力的。同時達到電性功能要求、高電阻、熱穩定性、對導電層的良好黏著力、處理成效以及彎曲和形成特性的期望準位是一項技術挑戰。
因此，本領域仍需要具有低加工溫度的組成物，以允許沉積到可撓性基板上並隨後熱/紫外線處理，並提供足夠的介電質和機械性能。如果組成物能提供改善的解析度控制也是有利的。
微電子電路通常使用昂貴的沉積、電鍍以及蝕刻技術來製造。這些技術通常需要顯著的投資和無塵室環境。元件的微小變化通常是耗時以及昂貴的，因此，通常會為了單個應用設置生產線。另外許多電子裝置可能需要多層次佈線或導體，以及多層次主動或被動裝置。在這種多層次結構中，可以在主動和被動的重疊層之間使用介電層。使用傳統的技術來準確安置和形成介電層通常是耗時並且需要專門設備。隨著電路變得更複雜並且需要更多級別的裝置，持續需要改進和成本效益的製造技術。
本發明的目的是提供可以產生介電質墨水組成物的複合介電質粉末或薄片，其係為高電阻率、在熱衝擊試驗後表現最小的電阻率變化，能通過濕度和直流電應用試驗，並且能夠改善裝置的熱性質和可靠性。
本發明的另一個目的是提供介電質墨水組成物來形成電子電路，其是高度可撓性並且可以印刷在經歷拉伸或彎曲10%應變的基板上，並且不犧牲介電質材料的物理性質。
本發明的又另一個目的是提供介電質墨水組成物來形成電路，其係為高電阻率、可以改善介電質材料之間的接觸機率、增加電子電路的絕緣性質、以及表現優異的遷移阻力(migration resistance)。
本發明的又另一個目的是提供相容的銀/碳套印組成物(overprint compositions)，其有高度電阻率並且具有優異的折皺性質(creasing properties)。
本發明的又另一個目的是提供適合形成精細電路的電子電路。
本發明的再另一個目的是提供製造具有高度介電質性質的可拉伸電子電路的方法，其在熱衝擊試驗和濕負荷試驗後變化最小。
與由傳統漿料形成的介電質圖案相比，本發明的又另一個目的生產比這些傳統墨水更密集之層的微結構，並且具有更低的電阻，即便其厚度相對較小或線的寬度較細。
本發明的又另一個目的是提供產生適合形成精細電路之電子電路的方法。
本發明的又另一個目的是提供介電質墨水組成物，其允許在非常低的溫度下熱處理，而無須使用高價的奈米級金屬顆粒。
因此藉由本文描述的發明實現本發明的這些和其他目的。
在一個實施例中，本發明描述可撓性介電質墨水組成物包含：
a) 介電質材料，其中介電質材料是粉末、薄片、或樹脂的形態；以及
b) 一個或多個有機黏著劑；以及
c) 一個或多個紫外線固化起始劑、熱固化起始劑、交聯劑和/或乾燥劑。
本發明涉及一般可撓性和可拉伸UV(紫外線)以及熱固化的介電質墨水組成物，並且還可以熱成形或真空成形。可撓性墨水可以形成具有優異附著性的可拉伸介電質塗層。藉由絲網印刷或其類似物，介電質墨水可以應用在電路板上，像是紙酚醛樹脂板、塑膠板(PMMA、PET或其類似物)或玻璃環氧樹脂板(paper-phenolic resin board)，然後進行加熱固化或UV(紫外線)固化。介電質墨水適合使用於像是電容式觸控或在模具中形成介電質墨水、交叉絕緣層、以及在製造的電子電路和裝置中的應用。
本發明一般涉及用於銀底印/套印、交叉接合絕緣層以及熱形成的紫外線固化和熱固化的墨水組成物，而沒有任何連續性中斷。本發明的組成物是可拉伸、可彎曲並且在室溫下穩定，本文描述的組成物係可以熱固化或紫外線固化，並且是單一系統(one-part system)。
本發明一般還涉及介電質材料，具體而言係為用於可撓性和可拉伸基板或薄膜的介電質可撓性糊劑或墨水。
本發明一般還涉及製造電子介電質墨水印刷熱成形裝置的方法。
在一個實施例中，本發明一般涉及絲網印刷介電質墨水組成物，其可用於製造銀/碳痕跡、交叉接合絕緣以及可拉伸電子設備，其包含分散在占重量70至20%的有機介質中的占10至80重量百分比的介電質材料。其中有機介質是單個或多個乙烯基單體/寡聚體和/或溶劑的溶液，其中樹脂與溶劑的重量比為0.5至1.5。
在一個實施例中，本發明一般涉及製造電容式觸控裝置的方法，其包含藉由過度印刷(over printing)施加到可撓性基板上的步驟，如上所述的組成物以及乾燥/固化印刷組成物，以從中去除溶劑。本發明一般還涉及作為該方法之產品形成的電容式觸控裝置和可拉伸電子裝置。
與現有的糊劑/墨水相比，本文描述的介電質墨水組成物提供更好的抗壓強度(CS)、直徑的抗拉強度(DTS)、以及抗折強度(FS)。
本發明一般還涉及用於形成介電質層的可撓性墨水。介電質層在可拉伸電子表面上形成介電質圖案，這些層還可以套印在已經印刷的導電層上。組成物可以拉伸至約130%、較佳地至約140%、更佳地至約150%，並且可熱成形/冷繪製。另外，該組成物是可彎曲的。
本發明一般涉及可撓性、絲網印刷或噴射印刷的介電質墨水組成物。如本文所述，本發明一般涉及可用於可拉伸電子表面、模內應用以及銀痕跡和交叉接合絕緣的介電質組成物。可拉伸電子設備的應用包含印刷電子、射頻辨識裝置(RFID)、生物醫學、模內電子設備、有機發光二極體(OLED)、發光二極體(LED)、加熱器、觸控面板、穿戴式裝置、電激發光器(electroluminescent)、智慧型包裝、以及太陽能電池。
除非上下文明確指示，否則如本文中所使用的“一個(a)“、“一個(an)”、以及“該(the)”同時代表單數和複數。
如本文使用，術語“約(about)”指的是可測值，像是參數、數量、時間長度等、並且意味著包含+/-15%或少於+/-15%的偏差、較佳地+/-10%或少於+/-10%的偏差、更佳地+/-5%或少於+/-5%的偏差、又更佳地+/-1%或少於+/-1%的偏差，並且更較佳地為特別列舉值的+/-0.1%或少於+/-0.1%的偏差，只要這些偏差適合在本文描述的發明中執行。此外還能理解修飾語“約”所指的值本身在本文中具體揭露。
如本文使用，空間相對術語，像是“在…之下”、“下方”、“低處”、“上方”、“上部”、“前部”、“背部”等，是用於描述一個元素或特徵與另一個元素或特徵的關係，以便於描述。進一步理解術語“前部”和“背部”不是意在限制，並且在適當的情況下可以交換。
如本文使用，術語“包含(comprises)”和/或“包含(comprising)”，指定載明的特徵、整體、步驟、操作、元素和/或元件的存在，但不排除存在或附加一個或多的其他特徵、整體、步驟、操作、元素、元件和/或其群組。
為了使用微流體噴射印刷裝置在基板上提供介電層，用於提供介電層的流體必須滿足某些基準。同樣地，致使介電層具有需求，其在基板上提供適合之介電層是重要的。這需求包含電性需求，例如介電質常數、電阻率、崩潰電壓(breakdown voltage)、耗散因子(dissipation factor)；流體需求，例如噴射可靠性、安定性、匣體材料相容性等；薄膜完整性需求；過程/環境需求，例如與後續處理環境的相容性；以及機械性/物理性/化學性需求。本發明滿足拉伸性和可形成性的所有這些和附加的需求。
在一個實施例中，本發明一般涉及可撓性介電質墨水，其包含：
a) 介電質材料，其中介電質材料是粉末、片狀、或樹脂的形式；
b) 一個或多個有機黏著劑；以及
c) 一個或多個紫外線固化起始劑、熱固化起始劑、交聯劑和/或乾燥劑。
更具體地，本發明與可撓性介電質墨水組成物有關，其透過藉由絲網印刷或其類似物在電路板，像是紙酚醛樹脂板、塑膠板(聚(甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸(PET)或其類似物)或玻璃環氧樹脂板上施加介電質墨水，，然後進行熱固化或紫外線固化，可以形成具有優異黏著力的可拉伸介電質塗層。本發明的墨水適合在像是電容式觸控，作為電路板佈線的導體，以及藉由塗覆或印刷和固化墨水來施加墨水以產生介電質塗層等應用中使用。
使用於本發明之介電質墨水組成物中適合的介電質化合物可能選自包含但不限於二氧化鈦、二氧化矽、燻製二氧化矽(fumed silica)、聚合物樹酯、聚醯胺蠟(polyamide waxes)、微粒化聚醯胺蠟、鈦酸鍶(strontium titanate)、滑石(滑石包含MgO«4SiO4 »H2 O)、黏土、以及一個或多個前述物質組合的群組。其他化合物包含特夫綸®(例如RT/duroid® 6002，產品可從Rogers Corp. Chandler, Ariz.獲得)、聚對二甲苯(Parylene  N)、一氯聚對二甲苯(monochloropolyparaxylene, Parylene C)、二氯聚對二甲苯(dichloropolyparaxylene, Parylene D)(全部可從Indianapolis特種塗料系統公司獲得)、以及全氟-對-亞二甲苯基(perfluoro-p-xylylene)(Union Carbide Corp的產品)，其與特夫綸相比具有更高的熱穩定性。適合的黏土包含但不限於高嶺石(kaolinite)、皂土(bentonite)、膨潤土(bentone)、伊萊石(illite)、白雲母(muscovite)、綠泥石(chlorite)、蒙脫石(montmorillonite)及其類似物，並且還可以包含黏土的聚合複合物。
在較佳實施例中，介電質化合物包含燻製二氧化矽、在約0.01%至約40%或從約0.02%至約25%的範圍內，較佳地在約0.5%至約30%的範圍內。二氧化矽包含處理後的二氧化矽，像是疏水性或親水性二氧化矽；以及黏土，像是高嶺石黏土、皂土、膨潤土、伊萊石、或白雲母、或綠泥石、或蒙脫石型黏土，以滑石為例，在約0.1%至約20%或從約1%至約68%的範圍內，較佳地在約5%至約15%的範圍內。有機黏土還可以使用在約0.1%至約52%或從約0.2%至約30%的範圍內，但較佳地在約5%至約35%的範圍內。
有機黏著劑可以選自包含(a)支鏈多元醇酯、(b)飽和或不飽和聚酯、(c)胺基樹脂、(d)衍生自乙二醇和二元酸的共聚酯、(e)聚胺酯和聚胺酯遙螯、(f)醇酸樹脂、以及上述一個或多個的組合。
對於由絕緣樹脂製成的可撓性以及可拉伸基板，在其上形成介電質圖案，具有盡可能低的熱固性或熱塑性固化/乾燥溫度的有機樹脂材料作為黏著劑，例如包含但不限於丙烯酸樹脂、胺甲酸乙酯樹脂(urethane resin)、聚酯樹脂、醇酸樹脂(alkyd resin)、醋酸乙烯酯樹脂(vinyl acetate resins)、苯乙烯樹脂(styrene resins)以及氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(vinyl chloride-vinyl acetate copolymers)；藉由用環氧基、酚基或其類似物部分地改良以上列舉的任何一種樹脂來獲得的改良樹脂；以及聚碳酸酯樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、三聚氰胺醇酸樹脂、以及其改良樹脂。這些樹脂可以單獨使用或組合使用，此外還可以使用矽氧樹脂。所用黏著劑的量一般為墨水的5至85重量百分比，較佳地為墨水的5至55重量百分比，黏著劑的介電質性質高於這範圍時可能變差，並且在低於這範圍時結合力可能變低。
在一些實施例中，樹脂可以是可固化單體、寡聚物、或聚合物有機樹脂。單體和/或寡聚物可以是不飽和聚酯、胺基樹脂(amino resin)(例如三聚氰胺樹脂(melamine resin))、環氧單體和/或寡聚物。例示性環氧單體和/或寡聚物包含但不限於液體環氧樹脂、液體環氧樹脂組合物以及溶液中的固體環氧樹脂。例如，環氧單體和/或寡聚物可以選自取代的(例如胺或羥基取代的)或未取代的環氧基，像是1,2-環氧丙烷(1,2-epoxypropane)、1,3-環氧丙烷(1,3-epoxypropane)、環氧丁烷(butylene oxide)、正己基環氧丙烷(n-hexyl propylene)或其類似物。市售的環氧單體和寡聚物例子包含Araldite DY 027(可從 Chemica Inc.,洛杉磯取得)、CAN、Cardula N-10 (可從 Vantlco Inc., Brewster, NY取得)、Epiclon EXA-830CRP (可從日本 DIC公司取得)、以及一個或多個上述的組合 。
較佳的黏著劑包含直鏈或支鏈的聚酯和不飽合聚酯。為了增加所需的可撓性及拉伸性，還使用支鏈聚酯或多元醇聚酯。傳統的聚酯傾向結晶化，因此共聚酯和與非晶型直鏈聚酯的組合是較佳的。典型地，用於本發明的聚酯樹脂是芳香族二羧酸(aromatic dicarboxylic acid)的聚縮(polycondensation)產物，像是間苯二甲酸(isophthalic)或對苯二甲酸，其用C取代2-4二羥基烷烴像是乙烯或丙二醇。聚(乙烯間苯二甲酸)( Poly(ethylene isophthalate))是較佳的，為了製作可撓性及可拉伸的印刷薄膜，能使用非結晶共聚酯像是己二酸酯(adipic acid)和新戊二醇(neopentyl glycol)、己二酸新戊二醇(adipic acid neopentyl glycol)以及1,6-己二醇(1,6-hexane diol)。還可以使用許多商業產品像是Dynapol系列酯類、DIC的多元醇聚酯系列共聚酯、三菱的Primaalloy、來自Toyobo化學品的Vylon、Setal 173 VS60以及來自Nuplex的Setal 168 SS80、Nippon hosei系列聚酯以及其類似物。典型地，用於本發明之有機介質的聚酯樹脂表現以下性質：比重在約1.0至約1.35的範圍內；黏度在約800至約50000 cPs的範圍內，彈性性質具有優異的薄膜形成特性，顏色，Gardner b，在約15至約30的範圍內；軟化點(R和B)小於100o C，以及溶解度，在酯或高沸點醚酯中可溶解的固體上限20%；水分最大0.3% ；顆粒大小，約1/8吋的立方體，其100%通過1/4吋的網篩；佔1%至約35%重量的聚酯樹脂融於非烴極性溶劑中(nonhydrocarbon polar solvent)。樹脂較佳地佔介質重量的約5%至25%。
為了取得更好的拉伸性、抗破裂性以及彎曲性，可以結合添加的彈性體和/或寡聚物，組成物的主要彈性體是具有羧基、羥基、或醯胺基的丙烯酸聚合物，或這些的混合物，以及較佳地具有重量平均分子量為25,000-5,00,000且玻璃轉移溫度為-20°C至+125°C。典型有用的丙烯酸聚合物包含甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、丙烯酸羥烷基酯、甲基丙烯酸羥烷基酯，並且可包含苯乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸。可以使用醯胺單體(Amide monomers)像是甲基丙烯酸胺(methacrylamide)和丙烯酸胺(acrylamide)；還可以使用環氧丙基單體(glycidyl monomers)像是丙烯酸環氧丙基(glycidyl acrylate)或甲基丙烯酸環氧丙基(glycidyl methacrylate)。還可以使用基於異戊二烯(Isoprene)的液體橡膠及其類似物。
為了進一步達到本發明組成物的柔軟性，使用異戊二烯基橡膠、聚丁烯、聚異丁烯、液態矽膠(例如來自Silicones Inc的GI1000)、封閉型聚異氰酸酯以及長鏈丙烯酸寡聚物和聚合物。較佳的丙烯酸聚合物是甲基丙烯酸烷基酯，其烷基中含有1至18個碳原子，丙烯酸烷基酯其在烷基中具有1至18個碳原子，以及在羥烷基中各自具有2至4個碳原子的丙烯酸羥烷基酯或甲基丙烯酸羥烷基酯。為形成有羥基含量為2至6重量百分比的丙烯酸聚合物，使用足夠量的上述丙烯酸羥烷基酯或丙烯酸甲酯，聚合物還可包含少量的乙烯性不飽合羧酸，像是丙烯酸、甲基丙烯酸、亞甲基丁二酸，其量為0.1至5重量百分比。可以用來準備丙烯酸聚合物的典型甲基丙烯酸烷基酯和丙烯酸酯是：甲基丙烯酸甲酯 (methyl methacrylate)、甲基丙烯酸乙酯(ethyl methacrylate)，甲基丙烯酸丁酯(butyl methacrylate)、甲基丙烯酸己酯(hexyl methacrylate)、甲基丙烯酸2-乙基己酯(2-ethylhexyl methacrylate)、甲基丙烯酸壬酯(nonyl methacrylate)、甲基丙烯酸月桂酯(lauryl methacrylate)、甲基丙烯酸十八酯(stearyl methacrylate)、甲基丙烯酸環己酯(cyclohexyl methacrylate)、甲基丙烯酸異癸酯(isodecyl methacrylate)、甲基丙烯酸丙酯(propyl methacrylate)、甲基丙烯酸苯酯(phenyl methacrylate)、甲基丙烯酸異莰酯(isobornyl methacrylate)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、丙烯酸乙酯(ethyl acrylate)、丙烯酸丙酯(propyl acrylate)、丙烯酸異丙酯(isopropyl acrylate)、丙烯酸丁酯(butyl acrylate)、丙烯酸異丁酯(isobutyl acrylate)、丙烯酸己酯(hexyl acrylate)、丙烯酸2-乙基己酯(2-ethylhexyl acrylate)、丙烯酸壬酯(nonyl acrylate)、丙烯酸月桂酯(lauryl acrylate)、丙烯酸十八酯(stearyl acrylate)、丙烯酸環己酯(cyclohexyl acrylate)、丙烯酸異癸酯(isodecyl acrylate)、丙烯酸苯酯(phenyl acrylate)、丙烯酸異莰酯(isobornyl acrylate)及其類似物。
本發明中所需的拉伸性可藉由本文進一步描述的各種聚酯、聚酯多元醇或丙烯酸酯和封閉型聚異氰酸酯樹酯來實現。
藉由本發明介紹兩種類型的可拉伸介電質墨水組成物，為熱固化墨水組成物和紫外線固化墨水組成物。
對於熱固化墨水組成物，該組成物可以交聯或乾燥(非交聯)。交聯化合物可以依序或同時添加。交聯可以以傳統的可分散的聚異氰酸酯交聯劑來完成。最佳的交聯表現需要在本發明的聚胺酯/丙烯酸酯/反應組成物中有相對高級之末端的一級胺基或二級胺基，並且一般使用的胺越多，在添加交聯劑後組成物的適用期(pot-life)將越可能下降。因此，較佳的交聯劑是那些在高溫下有反應性的，像是多官能的氮丙啶化合物(polyfunctional aziridine compounds)、異氰酸酯(isocyanates)、碳酸鋅銨(zinc ammonium carbonate)、碳酸鋯(zirconium carbonate)、多官能的碳二亞胺化合物(polyfunctional carbodiimide compounds)和/或環氧乙烷(較佳地為環氧)化合物。
替代的，交聯劑可以彼此組合來使用。還可以使用二丁烯錫二月桂酸類催化劑(dibutylene tin dilaureate type catalysts)來產生成功的配方。另一個有效的組成物包含具有三聚氰胺甲醛(melamine formaldehyde)的異氰酸酯(isocyanate) Bayhydur 3100(像是從Nuplex以商業獲得)。
取決於所需的性質，所有交聯劑的總量在於總配方的乾重量是較佳地是從約1%至約30%；更佳地從約2%至約25%，最佳地從約2%至約20%。任何一個交聯劑在於總配方的乾重量較佳地為從約1%至約25%；更佳地從約3%至約20%；最佳地從約4%至約15%；例如約5%。
需要將配方最佳化，因為不正確的量可能具有不利的影響。例如如果添加過量的交聯劑，後續殘留的未反應材料可能像塑化劑一樣導致塗層的電阻性質下降，以及影響材料的整體可印刷性。
有一個範圍的胺酯丙烯酸共聚物分散物中已經擁有內部交聯機制。例子是從UCB獲得的Ucecoat DW 5681和Ucecoat DW5150。這種交聯劑的其他例子包含三聚氰胺甲醛、多官能氮丙啶化合物、異氰酸酯、碳酸鋅銨、碳酸鋯、多官能碳二亞胺化合物、和/或環氧乙烷(較佳地為環氧)化合物：環氧乙烷、異氰酸酯、氮丙啶或碳二亞胺。這些固化劑還助於在固化後為組成物提供柔軟性。令人驚訝地，還發現最佳的配方在各種塑膠及金屬表面上產生非常好的黏著性。
固化劑或反應性成分可為來自氰酸酯單體和/或寡聚物的單體和/或寡聚物，氰酸酯可以包含本領域已知的各種適合的氰酸酯，其包含異氰酸酯。例如，適合的氰酸酯包含乙烯二異氰酸酯(ethylene diisocyanate)；1,4-四亞甲基二異氰酸酯(1,4-tetramethylene diisocyanate)；1,4和/或1,6-六亞甲基二異氰酸酯(1,4  and/or 1,6-hexamethylene diisocyanate)；1,12-十二烷二異氰酸酯(1,12-dodecane di isocyanate)；環丁烷-1,3-二異氰酸酯(cyclobutane-1,3-diisocyanate)；環己烷-1,3-和1,4-二異氰酸酯(cyclohexane-1,3- and 1,4-diisocyanate)和這些異構體的混合物；1-異氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-異氰酸根合甲基環己烷(1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl cyclohexane)；2,4-和2,6-六氫環二異氰酸酯(2,4-  and 2,6-hexahydrotolylene diisocyanate)和這些異構體的混合物；六氫-1,3-和/或1,4-亞苯基二異氰酸酯(hexahydro-1,3- and/or 1,4-phenylene diisocyanate)；過氫-2,4'-和/或4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯(perhydro-2,4′-和/或4,4′-diphenyl methane diisocyanate)；1,3-和1,4-亞苯基二異氰酸酯(1,3- and 1,4-phenylene diisocyanate)；2,4-和2,6-甲苯二異氰酸酯(2,4- and 2,6-toluene diisocyanate)和這些異構體的混合物；二苯基甲烷-2,4'-和/或4,4'-二異氰酸酯(diphenyl methane-2,4′- and/or 4,4′-diisocyanate)；亞萘基-1,5-二異氰酸(naphthylene-1,5-diisocyanate)；1,3-和1,4-亞二甲苯基二異氰酸酯(1,3- and 1,4-xylylene diisocyanat)，4,4'-亞甲基-雙(環己基異氰酸酯)( 4,4′-methylene-bis(cyclohexyl isocyanate))，4,4'-異丙基 - 雙(環己基異氰酸酯)( 4,4′-isopropyl-bis(cyclohexyl isocyanate))，1,4-環己基二異氰酸酯和3-異氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基環己基異氰酸酯(IPDI)(1,4-cyclohexyl diisocyanate and 3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate (IPDI))；2,4-和2,6-甲苯二異氰酸酯(2,4- and 2,6-toluene diisocyanate)；二苯甲烷二異氰酸酯(diphenylmethane diisocyanate)；六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate)；二環己基甲烷二異氰酸酯(dicyclohexylmethane diisocyanate)；異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate)；1-甲氧基-2,4-亞苯基二異氰酸酯(1-methyoxy-2,4-phenylene diisocyanate)；1-氯苯基-2,4-二異氰酸酯(1-chlorophenyl-2,4-di isocyanate)；對-(1-異氰酸根合乙基)-苯基異氰酸酯(p-(1-isocyanatoethyl)-phenyl isocyanate)；間-(3-異氰酸根合異丁基)-苯基異氰酸酯(m-(3-isocyanatobutyl)-phenyl isocyanate)和4-(2-異氰酸酯-環己基-甲基)-苯基異氰酸酯(4-(2-isocyanate-cyclohexyl-methyl)-phenyl isocyanate)，異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate)，甲苯二異氰酸酯(toluene diisocyanate)和其混合物。
在一些組成物中，可以不添加單獨的交聯劑，並且僅乾燥機制是較佳的。這些組成物使用非交聯樹脂。
對紫外線固化介電質墨水組成物，使用光起始劑。例如用於本發明中的光起始劑包含自由基起始劑光起始劑，像是安息香(benzoin)和其烷基醚、二苯甲酮和其衍生物、山酮(xanthone)、9-氧硫 [口山] [口星](thioxanthones)、氯化9-氧硫 [口山] [口星]、和苯乙酮衍生物、和鹵化、脂肪族和芳香族的多氯聯苯和聚苯是較佳的。
適合的光起始劑之其他例子包含但不限於Irgacure 184(1-羥基環己基苯基酮(1- hydroxycyclohexyl phenyl ketone))、Irgacure 907(2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉代丙-1-酮(2-methyl-l-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholino propan-1-one))、Irgacure 369(2-芐基-2-N,N-二甲胺基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮(2-benzyl-2-N,N-dimethylamino-l-(4-morpholinophenyl)-l-butanone))、Irgacure 500(50重量百分比的1-羥基環己基苯基酮(1-hydroxy cyclohexyl phenyl ketone)和50重量百分比的二苯甲酮之組合(benzophenone))、Irgacure 651(2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenone))、Irgacure 1700(25重量百分比的雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基-2,4-,4-三甲基戊基)氧化膦(bis(2,6-dimefhoxybenzoyl-2,4-,4-trimethyl pentyl) phosphine oxide)和75重量百分比的2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(2-hydroxy-2-methyl-l-phenyl-propan-l-one)之組合)、Irgacure 2020(BAPO(Irgacure819)加上α羥基酮的混合(alpha hydroxy ketone))、Darocur 1173(2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙烷(2-hydroxy-2-methyl-lphenyl-1 -propane))和Darocur 4265(50重量百分比的2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基-氧化膦(2,4,6-trimethylbenzoyldiphenyl-phosphine oxide)和50重量百分比的2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(2-hydroxy 2-methyl-1-phenyl-propan-l-one)的組合)(均可從Ciba-Geigy Corp. ,Tarrytown,NY商業獲得)；CYRACURE UVI-6974(混合三芳基锍六氟銻酸鹽)和CYRACURE UVI-6990(混合三芳基锍六氟銻酸鹽)(從Union Carbide Chemicals和Plastics Co.Inc. ,Danbury,CT市售獲得)；和Genocure CQ、Genocure BOK、和Genocure M.F(均從Rahn Radiation Curing市售獲得)。這些材料的一個或多個組合還能在本文中使用。
特別較佳的光起始劑之例子是混合Irgacure 500和Irgacure 2020，Darocur® 1173，Irgacure 184和Irgacure® 369也是較佳的。
基於預聚物的總重量，光起始劑較佳地以約0.1至約5重量百分比的量添加到預聚物中。Darocur® 1173以及 Irgacure® 369分別是由2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone)以及2-芐基-2-N,N-二甲基胺基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮(2-benzyl-2-N,N-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanone)所組成。因為預聚物是光聚合並且因此是選擇性地結構化，它能有利地用於生產目前通常的微電子多層電路。預聚物對於在介電質材料中產生用於通過接點的孔是必要的，或是它可以用於僅在某些區域中具有介電質材料的電路中。為增加儲存壽命，預聚物可以包含穩定劑以防止過早聚合，像是酚性抑制劑。
其他光敏劑包含1-和2-氯蒽醌(1- and 2-chloroanthraquinone)、2-甲基蒽醌(2-methylanthraquinone)、2-第三丁基蒽醌(2-tertiary butyl anthraquinone)、八甲基蒽醌(octamethylanthraquinone)、1-4-萘醌(1-4-naphthoquinone)、9-10-菲醌(9-10-phenanthrenequinone)、1-2-苯並蒽醌(1,2-benzanthraquinone)、2-3-苯並蒽醌(2-3-benzanthraquinone)、2-甲基-1,4-萘醌(2-methyl-1,4-naphthoquinone)、2-3-二氯萘醌(2-3-dichloronaphthoquinone)、1-4-二甲基蒽醌(1-4-dimethylanthraquinone)、2-3-二甲基蒽醌(2-3-dimethylanthraquinone)、2-苯基蒽醌(2-phenylanthraquinone)、2-3-二苯基蒽醌(2-3-diphenylanthraquinone)、蒽醌α磺酸的鈉鹽(sodium salts of anthraquinone alphasulfonic acid)、3-氯-2-甲基蒽醌(3-chloro-2-methylanthraquinone)及其類似物。其他也有用的光起始劑描述在美國專利號2,760,863中，其標的透過引用整體併入本文，並且包含鄰位酮基酮化合物(vicinal ketadonyl compounds)，像是聯乙醯苄基 (diacetyl benzyl) 及其類似物、α酮基醇，像是安息香、六甲基及其類似物、醯偶姻醚(acyloin ethers)，例如苯偶姻甲基和乙醚及其類似物、α-烴取代的芳香族醯偶姻，其包含α-甲基安息香、α-烯丙基安息香和α苯基安息香。還包含二醯基鹵代甲烷、其包含2-溴-1,3-二苯基-1,3-丙烷二酮(2-bromo-1,3-diphenyl-1,3-propane dione)；2,2-二溴-1,3-茚滿二酮(2,2-dibromo-1,3-indane dione)；2,2-二溴-1,3-二苯基-1,3-丙烷二酮(2,2-dibromo-1,3-diphenyl-1,3-propane dione)；2-溴-2-(苯基磺醯基苯乙酮)(2-bromo-2-(phenylsulfonyl acetal phenone))及其類似物，如美國專利號3,615,455中進一步的描述。
光起始劑較佳地存在於介電質組成物的約0.1至15重量百分比，更較佳地存在於介電質組成物之約1至10重量百分比的量，以及最較佳地在介電質組成物總重量之約3重量百分比的量。
在一實施例中，對於第一波長的光起始劑和對於第二波長的光起始劑可以包含在介電質墨水組成物中，例如介電質墨水組成物包含對於第一波長範圍約0.01至10重量百分比的第一光起始劑，以及對於第二波長範圍約0.05至10重量百分比的第二光起始劑。在這實施例中，第一波長可以在約300nm和約350nm之間，以及第二波長可以在約360nm和約400nm之間。
在一個較佳實施例中，本文描述的介電質墨水組成物可以包含溶劑，尤其是熱固化組成物。在調節黏度並添加適當的黏著劑後，這墨水可以用於各種印刷方法，像是凹版印刷、柔版印刷、絲網印刷、輪轉印刷、分散器印刷以及套版印刷。塗料的黏度在1cPs至70000cPs的範圍內，在絲網印刷的情況下，黏度在10000cPs至35000cPs的範圍內，較佳地在5000cPs至40000cPs的範圍內。
在一個較佳實施例中，介電質墨水組成物可進一步包含一個或多個高沸點和/或低沸點的溶劑，和/或一個或多個塑化劑，以助於更好的糊化配方，並且提供最終組成物更大的可撓性。“高沸點溶劑”是指具有在約110℃和約275℃之間的沸點的溶劑。“低沸點溶劑”是指具有低於約100°C的沸點的溶劑。
如果使用，溶劑可以是非烴極性溶劑，其必須能完全溶解黏著劑樹脂成分。此外溶劑必須有足夠的揮發性，其可以在低於可撓性基板的降解溫度下，從組成物中蒸發。適合的材料包含但不限於酯、醇和醚以及鹵素化芳香族。雖然像是二氯苯的鹵素化芳香族也適用於本發明，他們不是較佳的，因為健康危害可能與他們有關。
較佳的溶劑包含芳香族溶劑像是甲苯、異烷烴系列溶劑以及二甲苯、酮類像是環己酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮以及乙醛，酯像是乙酸丁酯、乙酸乙酯、卡必醇醋酸酯(carbitol acetate)、丙二醇甲基乙酸乙酯、2-乙氧基乙酸乙酯以及二元酸的酯，賽珞蘇(cellosolve)像是丁基賽珞蘇、乙基賽珞蘇，醇像是α-萜品醇、異丙醇和丁醇，酚類像是苯酚和氯酚，丁基卡必醇和醋酸像是丁基卡必醇醋酸酯。醚的例子包含乙二醇苯醚、dowanol系列溶劑、1,3-二氧戊環(1,3-dioxolane)、乙二醇醚乙酸酯以及卡必醇醋酸酯，這些溶劑可以單獨使用或組合使用。
頻繁使用的溶劑混合物以調節有機介質之溶劑成分的揮發性，一般來說，溶劑成分的沸點應不低於約150°C至250°C，在篩選期間溶劑從其中蒸發，具有沸點低於約150°C的溶劑傾向於使組成物過度濃縮 。這可能導致用於將材料圖案印刷到基板上的絲網堵塞。然而在此限制內，考慮到溶劑去除和/或製造的方法，將選擇溶劑的揮發性。例如當使用高速盤式製程(high-speed reel-to-reel procedure)時，必須在加工過期間非常快速地去除溶劑，因此必須使用較低沸點的溶劑，像是那些沸點為150°C至175°C的溶劑。另一方面，當使用較慢的製造程序時，可以使用揮發性較低的溶劑，像是那些沸點為175°C至220°C的溶劑。在任何一種情況下，通常藉由溫和地加熱印刷基板來加速溶劑的去除。典型地，當在盤式製程和90°C至120°C中使用更多的揮發性溶劑時，將基板在熱空氣烘箱中加熱至70°C至90°C，在半自動過程中使用揮發性較低的溶劑時， 溶劑典型地以約5至60重量百分比的量存在於組成物中，更佳地約10至40重量百分比。
適合的塑化劑包含己二酸基塑化劑、偏苯三酸酯、馬來酸、癸二酸酯、苯甲酸酯、環氧植物油、磺胺、有機磷、乙二醇、聚醚和各種環氧乙烷-環氧丙烷(EO/PO)共聚物。
較佳塑化劑的例子包含但不限於四氫糠醇(tetrahydrofurfurylalcohol)、鄰苯二甲酸雙(2-乙基己基)酯(DEHP)(bis(2-ethylhexyl) phthalate)、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)( diisononyl phthalate)、鄰苯二甲酸雙(正丁酯)(DnBP，DBP)(bis(n-butyl)phthalate)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBzP)(butyl benzyl phthalate)、鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)(diisodecyl phthalate)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DOP或DnOP)(di-n-octyl phthalate)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)(diethyl phthalate)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)(diisobutyl phthalate)、鄰苯二甲酸二正己酯(di-n-hexyl phthalate)、己二酸二甲酯(DMAD)(dimethyl adipate)、己二酸單甲酯(MMAD)(monomethyl adipate)、己二酸二辛酯(DOA)(dioctyl adipate)、偏苯三酸三甲酯(TMTM)(trimethyl trimellitate)、三(2-乙基己基)偏苯三酸酯(TEHTM-MG)(tri-(2-ethylhexyl) trimellitate)、三-(正辛基，正癸基)偏苯三酸酯(ATM)(tri-(n-octyl,n-decyl)trimellitate)、三 -(庚基，壬基)偏苯三酸酯(LTM)(tri-(heptyl,nonyl) trimellitate)、正辛基偏苯三酸酯(OTM)(n-octyl trimellitate)、馬來酸二丁酯(DBM)(dibutyl maleate)、馬來酸二異丁酯(DIBM)(diisobutyl maleate)、癸二酸二丁酯(DBS)(dibutyl sebacate)、N-乙基甲苯磺醯胺(鄰位和5對位異構體)(N-ethyl toluene sulfonamide (ortho and 5 para isomers))、N-(2-羥丙基)苯磺醯胺(HP BSA)(N-(2-hydroxypropyl)benzene sulfonamide)、N-(正丁基)苯磺醯胺(BBSA-NBBS)(N-(n-butyl) benzene sulfonamide)、磷酸三甲苯酯(TCP)(tricresyl phosphate)、磷酸三丁酯(TBP)(tributyl phosphate)、三甘醇二己酸酯(3G6, 3GH)(triethylene glycol dihexanoate)、四乙二醇二庚酸酯(4G7)(tetraethylene glycol diheptanoate)、硝基苯、二硫化碳和對水楊酸萘酯(P-naphthyl salicylate)、檸檬酸三乙酯(TEC)(triethyl citrate)、乙醯基檸檬酸三乙酯(ATEC)(acetyl triethyl citrate)、檸檬酸三丁酯(TBC)(tributyl citrate)、乙醯基檸檬酸三丁酯(ATBC)(acetyl tributyl citrate)、檸檬酸三辛酯(TOC)(trioctyl citrate)、乙醯基檸檬酸三丁酯(ATOC)(acetyl trioctyl citrate)、檸檬酸三己酯(THC)(trihexyl citrate)、檸檬酸乙醯基三己酯(ATHC)(acetyl trihexyl citrate)、丁醯基檸檬酸三己酯(BTHC，檸檬酸三己基鄰丁醯基)( butyryl trihexyl citrate (BTHC, trihexyl o-butyryl citrate))、檸檬酸三甲酯(TMC)(trimethyl citrate)、硝化甘油(NG)、丁三醇三硝酸酯(BTTN)( butanetriol trinitrate (BTTN))、metriol trinitrate (METN)、二甘醇二硝酸酯(DEGN)(diethylene glycol dinitrate)、雙(2,2-二硝基丙基)正式(BDNPF)(bis(2,2-dinitropropyl)formal)、雙(2,2-二硝基丙基)乙縮醛(BDNPA)(bis(2,2-dinitropropyl)acetal)、2,2,2-三硝基乙基-2-硝醯氧基乙基醚(TNEN)(2,2,2-Trinitroethyl 2-nitroxyethyl ether)、磺化萘甲醛基(sulfonated naphthalene formaldehyde based)15種材料、磺化三聚氰胺甲醛基(sulfonated  melamine formaldehyde based)材料、以及多羧酸醚(polycarboxylic ethers)、對苯二甲酸二辛酯2,5-二甲基-2,5己二醇(DOTP)(dioctyl terephthalate 2,5-dimethyl-2,5 hexanediol)。其他適合的塑化劑也是本領域具有通常知識者已知的，在較佳實施例中，配方中的塑化劑濃度不超過3重量百分比。
本發明的電介質墨水不僅可以應用在玻璃基板上，而且還可以應用在塑料基板上，像是聚醯胺，特別是在PET(乙烯對苯二甲酸酯)或PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯)上、聚醯胺或用作可撓性PCB基板的PC(聚碳酸酯)基板。
已經發現本發明的介電質墨水組成物可以有效地形成絲網印刷墨水。此墨水是高度可拉伸的，以及在適用聚合物基板上是相容的，其在大的且重複的拉伸下也可以保持連續性。墨水還適合三維印刷，本發明允許製造用於可拉伸電子表面的可撓性互連，這在以前是不可能的。
本文描述的介電質墨水或塗料組成物還可以包含著色劑，適合的著色劑包含但不限於有機或無機的色素和染料。染料包含但不限於偶氮染料(azo dyes)；恩菎染料(anthraquinone dyes)；[口山] [口星]染料(xanthene dyes)；吖[口井](azine dyes)染料；其組合及其類似物。有機色素可以是一種色素或色素的組合，像是例如黃色色素編號12、13、14、17、74、83、114、126、127、174、188；紅色色素編號2、22、23、48: 1、48:2、52、52: 1、53、57: 1、112、122、166、170、184、202、266、269；橘色色素編號5、16、34、36；藍色色素編號15、15:3、15:4；紫色色素編號3、23、27；和/或綠色色素編號7；其組合及其類似物。無機色素可為以下非限制色素之一：氧化鐵、二氧化鈦、氧化鉻、亞鐵氰化鐵銨(ferric ammonium ferrocyanides)、氧化鐵黑、黑色色素編號7和/或白色色素編號6和7；其組合及其類似物。還可以使用其他有機和無機色素和染料，以及實現所需顏色的組合，具有高耐熱性的著色劑是較佳的，還可以使用增亮劑。著色劑可以包含在組成物的範圍約0.01至約50重量百分比，例如著色劑可以存在於0.05至40重量百分比的量中，或從約1至約30重量百分比。介電層可以不包含著色劑或填充劑，其包含透明塗料或具有增亮劑的透明塗料或增亮劑的組合。
在本發明的較佳實施例中，所述組成物還包含：添加物(均染劑、消泡劑及其類似物)以及選自各種添加介電質材料的填充劑，例如矽顆粒、有機金屬、彈性體(例如共聚酯，PMMA)及其類似物。
介電質墨水或塗料還可以包含其他添加物，以促進塗料的流變性和可印刷性，介電質塗料可以包含添加物像是穩定劑和反應增強劑。組成物的稠度和流變性以具體的應用方法來調整，其可以包含絲網印刷、刷淨(brushing)、浸泡、擠壓、噴塗等。
在一個實施例中，本文描述的可撓性介電質墨水組成物藉由絲網印刷來應用，可以將墨水應用到惰性基板上，像是塑性的、氧化鋁、玻璃、陶瓷、瓷釉、瓷釉塗覆的玻璃或金屬基板，以形成圖案層。
在一個實施例中，醇溶型醋酸丁酸纖維素(alcohol soluble cellulose acetate butyrate)用作為流變控制劑，已經發現當使用本文描述的墨水組成物時，傳統的纖維素酯提供許多效益，包含改善硬度、改善銀片方向、高清晰度、高光澤、減少乾觸(dry-to-touch)時間、改善流動性和水平度、改善再溶解抗性、減少凹蝕(cratering)以及減少阻塞。
醋酸丁酸纖維素的分級例如伊士曼CAB系列成分，以下稱為CAB，其具有上述所有優點，CAB有丁醯基含量約45至50重量百分比、氫氧基含量約4至5重量百分比。此外醋酸鄰苯二甲酸纖維素(cellulose acetate phthalate)、乙基纖維素(ethyl cellulose)、羥丙基甲基纖維素(hydroxypropylmethyl cellulose)或三乙酸纖維素(cellulose triacetate)、肉荳蔻酸異丙酯(isopropyl myristate, "IPM")、辛酸/癸酸甘油三酯(caprylic/capric triglyceride)、油酸乙酯(ethyl oleate)、檸檬酸三乙酯(triethyl citrate)、鄰苯二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate)或苯甲酸芐酯(benzyl benzoate)；親水劑可以包含羥乙基纖維素(hydroxyethylcellulose,"HEC")、羥丙基纖維素(hydroxypropylcellulose)、羧甲基纖維素(carboxymethylcellulose)、聚乙二醇(polyethylene glycol)或聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)；還能用做流變改性劑。其他黏度調節劑包括但不限於甘油、乙二醇、穩定劑(stabilite)、烷基縮水甘油醚(alkyl glycidyl ethers)、乙基纖維素(ethyl cellulose)、羥丙基纖維素(hydroxypropyl cellulose)、甲基丙烯酸丁酯(butyl methacrylate)以及長石(feldspar)。在一個實施例中，添加0.1至20重量百分比的CAB至組成物中，為了更一致的流變性，0.5至8重量百分比的CAB是較佳的。
單體和/或寡聚體也可以存在於組成物中，例如矽烷單體和/或寡聚體可以作為黏著促進劑以及有助於拉伸特性，矽烷可以包含非官能矽烷和官能矽烷，其包含胺基官能、環氧官能、丙烯酸酯官能和其他官能矽烷，其是本領域已知的。適合的官能矽烷包含r-環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷(r-glycidoxypropyl-trimethoxysilane)、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷(γ-glycidoxypropyltriethoxysilane)、環氧丙氧丙基-甲基二乙氧基矽烷(glycidoxypropyl-methyldiethoxysilane)、縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(glycidoxypropyltrimethoxysilane)、縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷(glycidoxypropyltriethoxysilane)、縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷(glycidoxypropylmethyldimethoxysilane)、縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷(glycidoxypropylmethyldiethoxysilane)、5,6-環氧己基三乙氧基矽烷(5,6-epoxyhexyltriethoxysilane)、環氧環己基乙基三甲氧基矽烷(epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane)及其類似物。其他例示性官能矽烷包含三甲氧基甲矽烷基丙基二亞乙基三胺(trimethoxysilylpropyldiethylene-triamine)、N-甲基胺基丙基三甲氧基矽烷(N-methylaminopropyltrimethoxysilane)、胺基乙基胺基丙基甲基二甲氧基矽烷(aminoethylaminopropylmethyldimethoxysilane)、胺基乙基胺基丙基三甲氧基矽烷(aminoethylaminopropyltrimethoxysilane)、胺丙基甲基二甲氧基矽烷(aminopropylmethyldimethoxysilane)、胺丙基三甲氧基矽烷(aminopropyltrimethoxysilane)、胺基乙基胺基乙基胺基丙基-三甲氧基矽烷(aminoethylaminoethylaminopropyl-trimethoxysilane)、N-甲基胺基丙基三甲氧基矽烷(N-methylamino-propyltrimethoxysilane)、甲胺基丙基三甲氧基矽烷(methylaminopropyltrimethoxysilane)、胺丙基甲基二甲氧基矽烷(aminopropylmethyl-diethoxysilane)、胺丙基三乙氧基矽烷(aminopropyltriethoxysilane)、4-胺基甲基三乙氧基矽烷(4-aminobutyltriethoxysilane)、寡聚胺基烷基矽烷(oligomeric aminoalkylsilane)、間胺基苯基三甲氧基矽烷(m-aminophenyltrimethoxysilane)、苯基胺丙基三甲氧基矽烷(phenylaminopropyltrimethoxysilane)、胺基乙基胺基丙基三乙氧基矽烷(aminoethylaminopropyltriethoxysilane)、胺基乙基胺基異丁基甲基二甲氧基矽烷(aminoethylaminoisobutylmethyldmethoxysilane)及其類似物。其他適合的官能矽烷包含(3-丙烯醯氧基丙基)-三甲氧基矽烷((3-acryloxypropyl)-trimethoxysilane)、γ-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷(gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane)、γ-氫硫基-丙基三乙氧基矽烷(gamma-mercapto-propyltriethoxysilane)以及烯烴矽烷(olefinic silanes)，像是乙烯基三烷氧基矽烷(vinyltrialkoxysilane)、乙烯基三乙醯氧基矽烷(vinyltriacetoxysilane)、烷基乙烯基烷氧基矽烷(alkylvinyldialkoxysilane)、烷基三烷氧基矽烷(allyltrialkoxysilane)、己烯基三烷氧基矽烷(hexenyltrialkoxysilane)及其類似物。可以使用帶有矽基團的聚合物像是但不限於聚(甲基矽氧烷)、聚(二甲基矽氧烷)及其類似物。BYK307、BYK310、BYK311、六亞甲基二矽氧烷(hexamethylene disiloxane)及其類似物是較佳的。組成物中的典型濃度不應超過5%，在較佳實施例中濃度是在配方的範圍約0.1至3重量百分比之中。
本文描述的介電質墨水或塗料組成物還可以包含消泡劑，適合的消泡劑包含各種矽酮衍生物，以及可以包含其他羥基官能聚合物配方中的典型濃度不應超過5重量百分比， 在較佳實施例中，濃度是在配方的範圍約0.1至3重量百分比之中。
在奈米複合物的製備領域中，知道填充劑的添加顯著地提高了複合物的機械性質和拉伸性能。這裡採取了相似的方法。填充劑可以添加到組成物中以實現最終印刷介質線路的所需拉伸性和彎曲性能，填充劑的例示性例子包含介電質聚合物像是聚(茀)(poly(fluorenes))、聚苯乙烯(polystyrene)、聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)(poly(ethyl-co-vinyl acetate))及其類似物，無機的填充劑如石英、石墨烯、氧化石墨烯、石墨及其混合物。
填充劑可以直接添加或在溶液中添加。在較佳實施例中，作為分散體來添加填充劑，在不損失組成物的導電性下，與介電質組成物混合是重要的。因此填充劑的濃度扮演著重要作用。在一個實施例中，能添加填充劑的1至40重量百分比，較佳的濃度在介電質糊狀組成物中約為5至20重量百分比。在一個實施例中，使用聚苯胺分散體作為較佳填充劑，在另一個實施例中，石墨烯分散在介電質組成物中。
本文描述的介電質墨水組成物可用在製造用於各種應用之可噴射墨水的過程中，組成物可在低溫/低暴露時間下固化，以及在紙酚醛樹脂板、塑膠板(聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、乙烯對苯二甲酸酯(PET)或其類似物)和玻璃環氧樹脂板上具有優異的黏著力。
在一個實施例中，本文描述的組成物使用獨特的胺基和纖維素基的有機黏著劑，其允許至少拉伸至約130%，更較佳地至少約140%而沒有破裂。在一些實施例中，組成物可以至少拉伸至約130%，以及甚至約160%。使用檯鉗(bench vice)(來自McMaster的中型檯鉗)來執行拉伸試驗，並加熱塑性膜至高於玻璃轉移溫度(給予詳細的方法在下面例子中)，本文描述的組成物快速並且可以低溫固化。“快速”是指組成物可以在少於45分鐘內固化，較佳地少於30分鐘，以及更較佳地在少於20分鐘內，“低溫”是指溫度低於約100°C，更佳地低於約90°C，更佳地低於約80°C。例如介電質墨水組成物可以在熱系統中70°C下固化20分鐘，以及對紫外線固化系統在0.5 J/cm2 下固化20分鐘，因此這些墨水特別適合於固化能力有限的製造商。
這些介電質墨水組成物在種類中是最具可撓性的組成物，並且還是最可彎曲的，本文描述的組成物是絲網印刷、模板印刷、以及允許連續印刷而不會溢流(flood)，墨水組成物允許高產量，本文描述的組成物是熱成形/冷繪製以及可以模製成任何形狀/角度，組成物在所有模製形狀中具有優異的連續性並且允許高體積電阻，這些組成物與市售的銀痕跡相容，並可以用於製造交叉接面絕緣層。
這些墨水與通常可獲得的銀和碳墨水相容，墨水可以拉伸至130%，較佳地至140%，更佳地至約150%，並且不會損失電氣導通以及提供高體積電組(超過107 ohm-cm)。本發明的墨水可以任何深度或角度來熱成型/冷繪製而不損失線路連續性以及還具有快速和低固化溫度，還可能在沒有溢流情況下實現連續印刷。
本發明墨水提供改善電性性質和機械性質，並且在室溫下穩定，本發明墨水可用於容易地安裝元件(例如在LED的製造中)，以及可以印刷在任何具有優異黏著力的聚合物或其他基板上。本發明的組成物可以類似於已印刷墨水的方式處理
本發明的介電質墨水可用於製造高品質的IMD部分或IME部分，其包含相互相容層的印刷積材，其包括圖形層，導電層以及介電層。此外，這些層具有相似的伸長性質，以便在熱成形期間不會發生破裂和脫層。相反地，現有技術沒有提供可印刷流體的全面性系統，該系統可以在印刷的積材矩陣中一起工作，並由於功能層的相容性差以及熱成形和內模成形的其他材料需求，以允許形成這種複雜的裝置而不出錯。以本文描述的方法來製造介電質墨水組成物是與銀墨水和碳墨水完全相容的，其描述在美國專利公開號2014/0151607，其標的藉由引用整體併入本文，以及大多數市售的銀墨水和碳墨水。
本文描述的實施例提供用於形成介電層的改善組成物和技術，其可以熱噴射印刷到基板上。本文揭露之本發明組成物和方法的優點是該組成物具有增強的拉伸性質和成形性質，並且用該組成物形成的介電層具有改善的折皺性質和機械性質。
形成電子電路的方法不受任何特定限制；電路可以藉由已知方法形成，例如絲網印刷介電質墨水或使用電腦控制繪圖機。可以使用基板像是聚乙烯對苯二甲酸酯薄膜、聚醯亞胺薄膜、聚醯胺 - 醯亞胺薄膜、紙/酚分層、環氧/玻璃分層、聚醯亞胺/玻璃基板、以及相似的基板。在某些實施例中，藉由本方法產生的介電質特徵具有高體積電阻。可以使用介電質特徵作為銀痕跡或碳痕跡上的套印，以及交叉接面的保護。用語“電子裝置”指大型、微型和奈米級電子裝置，像是薄膜電晶體、有機發光二極體、RFID標籤、太陽能電池和其他電子裝置，其需要介電質元素或介電質元件。對上述的應用，介電質特徵可以是任何適合的厚度，例如厚度是從約5nm至約10 mm、從約10nm至約5mm、或從約50nm至約1mm。
在某些實施例中，介電質特徵是具有高電阻，可以藉由測量崩潰電壓來評估電阻，規定的組成物具有崩潰電壓在500V和1000V之間，組成物的可撓性能定義為印刷結構可以經受至少約150%的抗拉應力，而不破壞介電質痕跡的能力。在相似儀器的顯微鏡下，以50倍或小於50倍的放大倍率中可以觀察到破裂。同樣地，彎曲特性能定義為印刷線在高溫下經受最低10%的應變而沒有膜破裂的能力。一旦印刷，基板可以經受三維變形，並且墨水應能保持其連續性和其他物理性質而不會分層。印刷基板可以經受冷繪製、熱成形、射出成型和類似三維的變形活性以產生元件，像是用於觸控螢幕技術的三維元件。本發明的組成物可以承受這種操作，而不會失去像是連續性或黏著性的物理性質或發生線破裂。
參考以下非限制性例子以進一步說明本發明。 例子1：熱固化介電質墨水
準備用於本發明組成物的有機介質如下：15克的線性芳香族聚酯樹脂(Dynapol，從Evonik獲得)添加到170克的磁力攪動的卡必醇醋酸酯(沸點為230°C)和40克的Dowanol EPh乙二醇醚(從Dow Chemicals獲得)。還添加流變改性劑、樹脂和助黏劑到混合物中，混合物加熱至60°C並在這溫度下攪拌直到獲得澄清溶液(約4小時)，允許溶液緩慢冷卻至環境溫度。
以Brookfield RVT黏度計，5rpm， 5號紡錘上，測量在約12,000厘泊(在20°C)下的介電質墨水組成物在24小時室溫靜止後的黏度。通過0.50密耳絲網，將介電質墨水組成物印刷在100μm厚的電性級PET薄膜上。印刷部分在實驗室空氣循環烘箱120°C中乾燥10分鐘以​​形成介電質互連，測試電阻率、黏著力(使用如Scotch brand, #810的玻璃紙帶固體)、抗刮性以及拉伸性得到的印刷和乾燥的元素。
使用四點探針方法測量電阻率，測量介電質元件的電阻率，然後對自身內和對自身外摺疊以製造垂直於印刷線的摺痕，然後重新測量電阻率。
用開關元件在堅硬、平坦的表面上測量黏著力，並將2英寸長的Scotch品牌、＃810帶放置在大約1英寸的印刷導體圖案上。用手指施加平滑壓力以確保膠帶黏著劑與介電質元件的良好接合，然後向上移動剝回以及檢查導體轉移的證據。
用介電質元件在堅硬、平坦的表面上執行指甲刮痕試驗，在垂直於印刷導體圖案的中等壓力下，用指甲刮痕元件數次，以及檢查導體去除的證據。
使用檯鉗(來自McMaster的中型檯鉗)來執行伸展試驗，將印刷基板固定在檯鉗的兩端，以及標記待測區域，以及典型地標記約5cm長，使用氣槍在150°C下加熱測試區域並保持60秒。基於基板的玻璃化轉移溫度來選擇溫度，典型地，拉伸在高於基板的玻璃轉移溫度10°C下進行，將固定的印刷基板緩慢地拉伸至約7cm，亦即將原始長度的140%並且冷卻，並且在50倍率的顯微鏡下分析任何破裂。
觀察到的結果如下表1中所示。表1的數據表明介電質元件表現非常好的黏著力、可撓性、非常好的抗刮性、好的鉛筆硬度、以及在拉伸和彎曲之後可接受的電阻率。
相同的墨水是套印在適用的銀墨水上(SPS1501D，從Alpha Assembly Solutions,Inc獲得)，乾燥積材以及檢查如上所述的相似試驗。此外還使用標準設置來測量積材中25μm薄膜的崩潰電壓。在一些實驗中，介電質墨水可以在原始塑膠或圖形墨水上印刷，在這些情況中，銀墨水夾在兩個介電層之間。 表1：例子1的試驗結果
乾塗層厚度 微米 電阻率 (Ω/sq/mil) 玻璃紙帶黏著力 鉛筆硬度 140 %拉伸特性 崩潰電壓
25 >10,000 非常好 2 H 線沒有破裂 500 V
例子2：
藉由例子1中描述相同的製程獲得的介電質墨水，除了250重量部分(25重量百分比)的滑石粉末，其主要顆粒大小在約1μm至約20μm的範圍內，藉由混合和研磨機將平均直徑為2μm的主要顆粒混合和均勻分散，以及得到可拉伸和可形成的介電質墨水，這組成物還包含聚酯多元醇。 例子3：
藉由例子1中描述相同的製程獲得的介電質墨水，除了組成物不使用溶劑外。 例子4：
藉由例子1中描述相同的製程獲得的介電質墨水，除了包含的組成物封閉了胺基甲酸酯異氰酸酯以及多胺固化劑外。 例子5：
藉由例子2中描述相同的製程獲得的介電質墨水，除了組成物包含燻製二氧化矽顆粒外。 例子6：
藉由例子1中描述相同的製程獲得的介電質墨水，除了組成物包含丙烯酸寡聚物、多胺固化劑以及沒有溶劑外。 例子7：
藉由例子1中描述相同的製程獲得的介電質墨水，除了組成物包含雙官能環氧樹脂以及多胺固化劑外。 例子8：
藉由例子1中描述相同的製程獲得的介電質墨水，除了組成物包含雙官能環氧樹脂、固化促進劑，硬化劑以及多胺固化劑外。 例子9：紫外線固化介電質墨水組成物
準備紫外線固化介電質墨水組成物包含：
約20至80重量百分比之多官能的胺甲酸乙酯、環氧基、丙烯酸酯、乙烯基、乙烯醚和/或聚酯多元醇寡聚物；
約10至70重量百分比之多官能的胺甲酸乙酯、環氧基、丙烯酸酯、乙烯基、乙烯醚和/或聚酯多元醇寡聚物；以及
約1至40重量百分比之雙官能基胺甲酸乙酯、環氧基、丙烯酸酯、乙烯基、乙烯醚和/或聚酯多元醇寡聚物；
約1 至20重量 百分比的 另一個交聯劑, 其主要包含三聚氰胺樹脂或雙官能基 (交聯劑) 烷氧化丙烯酸酯或二丙烯酸酯；
約0.01至10重量百分比的第一光起始劑，其用於波長的第一範圍；
約0.05至10重量百分比的第二光起始劑，其用於波長的第二範圍；以及
約0.01至30重量百分比的流變改質劑、溶劑或潤濕或流動或均染的促進劑。 例子10：紫外線固化介電質墨水組成物
準備紫外線固化介電質墨水組成物作為溶劑型或無溶劑。
準備紫外線固化介電質墨水組成物包含：
約20至80重量百分比的雙官能丙烯酸酯寡聚物，其包含雙官能的脂肪族主鏈或芳香族主鏈。
約10至70重量百分比的單官能丙烯酸酯單體，其包含丙烯酸3,3,5-三甲基環己酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸酯。
約1至20重量百分比的交聯劑主要包含三聚氰胺樹脂或雙官能烷氧基化丙烯酸酯或二丙烯酸酯，
約0.01至10重量百分比的用於第一波長範圍之第一光起始劑，
約0.05至10重量百分比的用於第二波長範圍之第二光起始劑，以及
約0.01至10重量百分比的流變改質劑和潤濕、流動以及均染的促進劑。 例子11：
準備紫外線固化介電質墨水組成物作為溶劑型或無溶劑，準備包含例子9之所有成分的墨水組成物，除了其包含1至50重量百分比之沸點範圍為150°C至275°C的第一溶劑，以及1至50重量百分比之沸點範圍為100°C至200°C的第二溶劑外。 例子12：
藉由在例子9中按照相同的方法得到的介電質墨水，除了組成物包含封閉的聚胺酯異氰酸酯和胺樹脂作為主鏈外。 例子13：
藉由在例子9中按照相同的方法得到的介電質墨水，除了組成物包含滑石作為介電質填充劑顆粒。 例子14：
藉由在例子9中按照相同的方法得到的介電質墨水，除了組成物包含二氧化矽作為介電質填充劑顆粒。 例子15：
藉由在例子9中按照相同的方法得到的介電質墨水，除了組成物包含二氧化鈦作為介電質填充劑顆粒。 表2：例子2至例子15的試驗結果
例子 乾塗層厚度 微米 導電性墨水相容性 玻璃紙帶黏著力 鉛筆硬度 140 % 拉伸特性 熱成形 崩潰電壓(V)
2 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 1000
3 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 500
4 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 500
5 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 500
6 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 500
7 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 1000
8 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 1000
9 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 500
10 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 500
11 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 1000
12 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 1000
13 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 1000
14 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 1000
15 25 優良的 5B 2 H 沒有破裂 可能 1000
將墨水組成物印刷在聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)和PC基板上，以及在空氣循環烘箱中固化幾分鐘，或者在0.5 J/cm2 光度下紫外線固化。在一些例子中，印刷介電質組成物在適用的銀墨水(SPS1501D，從Alpha Assembly Solutions, Inc獲得)和/或碳墨水上並且固化。
這些實例子中的介電質墨水可以是模版印刷或絲網印刷。印刷組成物的獨特性質是其具有高產量並且可以印刷而不會溢流，介電質墨水還與許多市售的銀墨水具有非常好的相容性，它還具有與碳套印的相容性。
本文描述的實施例中，DEK印表機與1 mil絲網模板一起用於墨水的應用。對墨水進行完整的印刷評價。使用DEK03xi自動印刷來評估，所使用的其他參數給予在表3中。典型地，銀導電性墨水印刷在PET基板上、乾燥/固化，然後介電層是底印或套印並且固化，有時介電層是印刷在碳痕跡上。 表3：印刷參數
試驗載體 PET/PC薄膜
絲網 格狀絲網
絲網厚度 ~1至2 mil
網格/英吋 61/64 聚酯
最佳化的印刷窗口：進行許多實驗以最佳化印刷窗口，當以200 mm/sec的速度和8.5 kg的誘導壓力印刷時，最好的結果是獲得上述大小的網篩。在這條件下評估所有墨水。所拍攝圖像用於印刷的均勻性和清晰度。
模板/絲網壽命：為了決定墨水的模板壽命，在室溫25°C下連續揉合(kneaded)，週期性地進行布魯克非黏度測量，包含T-0(初始黏度)。此外樣品在T0和測試結束時印刷，以量化可印刷性，並且在一段時間內追蹤墨水表現的任何變化。
回應暫停：印刷油墨以及在網上保持開放兩小時，兩小時之後，再次評估開放墨水的印刷特性以執行回應暫停的試驗，該試驗很重要，因為它揭露了墨水流變學中的乾燥或其他變形。
連續印刷(沒有溢流)：執行試驗以決定每次印刷後墨水在孔徑中的乾燥效果，而沒有溢流墨水在模板上。為了進行該試驗，將罐中的墨水攪動30秒並且施加在模板上，印刷墨水在具有優化印刷參數的絲網上，每次印刷後連續多達10次印刷而不會溢流墨水，最終檢查墨水和印刷線有無任何印刷缺陷。
最佳的印刷參數為：印刷速度：200 mm/second、壓力：13.5 Kg、彈跳速度：0.5 mm/second、溢流水位：3.5 mm、印刷過程：印刷和印刷。
最佳化的印刷窗口：根據例子8對稠密的墨水連接進行印刷窗口的最佳化，以辨別最佳化的印刷窗口來實現無缺陷印刷。使用厚度小於1 mil的網篩，還進行對基準和其他墨水樣品的研究。
最佳化印刷窗口是在：
印刷速度：200 mm/Sec，
壓力：15Kg，
彈跳速度：0.5mm/Sec，
洪水位：3.5mm，
印刷過程：印刷和溢流。
如第1圖所示，例子8中所述的墨水組成物可以快速印刷，從而提供高產量。觀察到材料在固化後不緊密，因此孔徑高度是考慮墨水沉積厚度的重要因子，相信墨水不緊密的原因在於它是一種不具有收縮傾向的可固化組成物。
回應暫停：用從罐子中新鮮的墨水(亦即未揉合的墨水)印刷PET薄膜，以提供量化的“罐子外的表現(out of jar performance)”的方法。該試驗企圖藉由檢查印刷沉積物來獲取初始表現。回應暫停的試驗提供有關墨水如何以不同的暫停區間來回應印刷暫停的資訊，例子中描述的所有墨水都對暫停試驗產生良好的回應，在所有情況下，沒有觀察到橋接(bridge)或溢流，如第2圖所示，在所有情況下印刷清晰度為均勻和密集，其說明在60分鐘(T 60分鐘)和120分鐘(t 120分鐘)時，從罐子(T0)中出來的墨水仍是新鮮的。
連續印刷：執行試驗以評估每次印刷後墨水在孔徑中的乾燥效果，而沒有溢流墨水在模板上。該試驗很重要因為它可以直接指示產量以及材料的損失，本發明的墨水可以印刷10次而不會溢流，而所有商業墨水在該應用中嚴重地失敗。由於新穎的溶劑和黏著劑系統，本文描述的介電質墨水具有光滑的紋理，以及不具有任何孔隙的印刷結構，連續印刷的可能性也由於結合於墨水中的新穎溶劑和流變改質劑，第3圖描述第5圖中的介電質墨水之連續印刷表現。如第3圖所示，即使在第10次印刷後，稠密線中也沒有觀察到缺陷。
模板壽命：為了決定墨水的模版壽命，在25°C(室溫)下連續地揉合，每小時進行包含T0的Brookfield黏度測量，此外在T0和試驗結束時印刷樣品，以量化印刷性並且追蹤墨水在一段時間內的行為變化。當長時間保持打開或連續運行較長時間時，試驗提供墨水在模板上如何執行的指示。本文描述的所有墨水在試驗中示出優異的表現，表現至少4個小時的模板壽命，沒有觀察到印刷中的起泡或異常。印刷的墨水在基板上表現光滑的結構，以及模板壽命高達4小時，所有墨水在模板壽命的4個小時內表現良好，觀察到墨水沒有黏附到刮刀上，在整個4小時的揉合中有良好的滾動。
表4闡述本文描述的所有印刷墨水的比較，所有這些墨水在所有印刷試驗中都表現良好，相反地，現有技術的墨水在連續印刷中表現的並不令人滿意。 表4：所有墨水的印刷性能比較
試驗 本發明中墨水組成物的性質
印刷視窗最佳化 格狀絲網      速度: 200 mm/sec                               壓力: 13.5kg 印刷以及溢流
回應暫停  最多2小時
印刷而沒有溢流的次數 (擦拭頻率) ≥20
周圍溫度 模板壽命試驗 黏度表現 @ 0.5RPM ： 450% 增加 @ 5.0RPM ： 396% 增加
模板壽命 最多4小時
熱形成是個製程，其加熱平坦的熱塑性片材以及變形成所需的形狀。加熱通常藉由輻射電加熱器來完成，其位在約為125 mm(5英吋)距離之起始塑膠片的一側或兩側，充分地軟化片材所需的加熱循環期間取決於聚合物的厚度和顏色。完成形成步驟的方法可以分為三個基本類別：(1)真空熱形成，(2)壓力熱形成，以及(3)機械性熱形成。使用真空熱形成來研究線的連續性、熱成型物體和墨水的整體性能。使用特定的模具設計來熱形成印刷墨水和積材(基板+圖形墨水+介電質墨水+銀印痕+介電質墨水+阻隔墨水(可選的))。
一旦印刷，基板可以經受三維變形，以及墨水應可以保持其連續性和其他物理性質而不會分層。印刷基板可以經受冷繪製、熱形成以及相似的三維變形活性，以產生例如用於可拉伸電子表面的三維元件，重要的目的是形成可以承受這種操作而不損失像是電阻率或黏著力或線破裂之物理性質的墨水。在該研究中，墨水在空氣循環烘箱中120℃下固化10分鐘，或者在0.5 J/cm2 的功率下以紫外線固化。本研究使用各種基板，形成需要的特定基板以用於特定應用，雖然PET在工業中很常見，但有時還使用PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯)和PC(聚碳酸酯)，如表5中闡述，評估所有的三種基板。 表5：各種基板和其真空成形的性質
基材 來源 厚度 (µm) Tg (°C) 形成的容易
PET McMaster, USA 100 86 非常困難
APET  (真空可形成等級) Spearepet, India 200 80 容易
Hardcoat PET Autotype UK 1000 120 非常困難
PMMA Nudec, Spain 1500 109 容易
聚碳酸酯 (PC) (硬式塗覆) Autotype 1000 147 容易
如上所述，PET是廣泛使用的基板，該基板在約120℃至125℃下熱形成。為熱形成研究定制各種模具，本發明的所有的介電質墨水組成物在乙烯對苯二甲酸酯(PET)和聚碳酸酯(PC)基板上示出優異的結果。
第4圖描述使用例子5的墨水組成物之熱形成物體，第5圖描述使用導電性碳的熱形成物體，以及使用例子5的墨水組成物的介電質積材。第6圖描述根據本發明製造的模製熱形成物體，對於第4圖至第6圖中的所有熱形成物體，在顯微圖像中未觀察到破裂。此外，印刷線是連續的。
最後，還應理解，在以下申請專利範圍意指覆蓋本文描述之本發明的所有一般特徵和具體特徵，以及本發明的範圍之所有敘述由於措辭問題可能介於兩者之間。
為了更全面地理解本發明，參考以下結合附圖的描述，其中：
第1圖係繪示使用例8中描述的墨水之列印視窗最佳化。
第2圖係繪示在60分鐘的暫停(pause)和120分鐘的暫停之後，與沒有暫停的印刷比較。
第3圖係繪示使用例5中描述的墨水之連續印刷表現。
第4圖係繪示使用例5中墨水組成物之印刷熱成形物體。
第5圖係繪示使用導電性碳和介電質墨水積材的熱成形物體。
第6圖係繪示根據本發明製造的模製熱成形物體。

Claims (50)

  1. 一種可撓性介電質墨水組成物，其包含： 一介電質材料，其中該介電質材料係為粉末、片狀、或樹脂的形式，其中該介電質材料包含該墨水的約10至80重量百分比；一個或多個有機黏著劑，其中該黏著劑包含該墨水的約5至85重量百分比；以及 一個或多個紫外線固化起始劑、熱固化起始劑、交聯劑和/或乾燥劑， 其中該介電質墨水能拉伸到130%而不會破裂。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其中該介電質材料選自包含二氧化鈦、二氧化矽、燻製二氧化矽、聚合物樹酯、微粒化聚醯胺蠟、鈦酸鍶、滑石、黏土、一氯聚對二甲苯、二氯聚對二甲苯、全氟對二甲苯的群組，以及前述一個或多個的組合。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項中所述之可撓性介電質墨水組成物，其中該一個或多個有機黏著劑選自包含聚酯類、多胺類、丙烯酸酯、多元醇的群組，以及前述一個或多個的組合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其進一步包含添加的一彈性物或一寡聚物。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其進一步包含一個或多個異戊二烯基橡膠、聚丁烯、聚異丁烯、液態矽膠、封閉型聚異氰酸酯、或長鏈丙烯酸寡聚物或聚合物。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其進一步包含一溶劑，其有在約150°C和300°C之間的一沸點。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其包含該一個或多個紫外線固化起始劑，該一個或多個紫外線固化起始劑選自包含安息香和其烷基醚、二苯基酮和其衍生物、山酮、9-氧硫 [口山] [口星]、氯化9-氧硫 [口山] [口星]、苯乙酮衍生物、鹵化、脂肪族和芳香族的多氯聯苯和聚苯的群組，以及前述一個或多個的組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其包含該一個或多個熱固化起始劑，該一個或多個熱固化起始劑選自包含三聚氰胺樹脂、多官能的氮丙啶化合物、異氰酸酯、碳酸鋅銨、碳酸鋯、多官能的碳二亞胺化合物、環氧乙烷化合物的群組，以及前述一個或多個的組合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其進一步包含一個或多個一流變改質劑、一合成橡膠、一助黏劑、以及一填充劑。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之該可撓性介電質墨水組成物，其包含該填充劑，其選自包含介電質聚合物、無機填充劑的群組，以及前述一個或多個的組合。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之可撓性介電質墨水組成物，其中該填充劑係為一無機填充劑，其選自包含石英、石墨烯、氧化石墨烯、石墨的群組，以及前述一個或多個的組合。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之可撓性介電質墨水組成物，其中該填充劑係以分散劑的形式來添加。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之可撓性介電質墨水組成物，其中該組成物包含該流變改質劑，其中該流變改質劑係為一醇溶型醋酸丁酸纖維素。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之可撓性介電質墨水組成物，其中該組成物包含該助黏劑，其中該助黏劑係為一矽烷單體或寡聚物。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其中該組成物是係為交聯的。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其中該組成物是係為不交聯的。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其中該介電質墨水組成物能在一導電線或一碳線上套印。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其能分散以形成具有解析度為50微米或50微米以上的線。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其能製造一絕緣層或一交叉接面。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其係為可折皺的。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其係能連續印刷。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其能拉伸到140%而不會破裂。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其能拉伸到150%而不會破裂。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其在低於約100o C的溫度下可固化。
  25. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其在0.5 J/cm2 下以紫外線固化1至20分鐘。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其在約70°C至200°C之間的溫度下以熱固化1至20分鐘。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物，其包含： a.      約20至80重量百分比的一個或多個多官能的胺甲酸乙酯、環氧基、丙烯酸酯、乙烯基、乙烯醚或聚酯多元醇寡聚物； b.     約10至70重量百分比的一個或多個單官能的胺甲酸乙酯、環氧基、丙烯酸酯、乙烯基、乙烯醚或聚酯多元醇寡聚物；以及 c.      約1至40重量百分比的一個或多個雙官能性的胺甲酸乙酯、環氧基、丙烯酸酯、乙烯基、乙烯醚或聚酯多元醇寡聚物； d.     約1至20重量百分比的一添加交聯劑，該添加交聯劑包含三聚氰胺樹脂、二官能性烷氧化丙烯酸酯或二丙烯酸酯； e.      約0.01至10重量百分比的一第一光起始劑，其具有介於約300 nm及約350 nm之間的波長； f.       約0.05至10重量百分比的一第二光起始劑，其具有介於約360 nm及約400 nm之間的波長；以及 g.      約0.01至30重量百分比的一流變改質劑、一溶劑或潤濕或流動或均染的促進劑 其中該介電質墨水能拉伸到130%而不會破裂；以及 其中該介電質墨水係為紫外線固化型。
  28. 一種如申請專利範圍第1項所述的可撓性絲網印刷的介電質墨水組成物，其包含： 10至70重量百分比的一有機黏著劑樹脂； 其中該有機黏著劑包含單個或多個乙烯基的單體或寡聚物以及溶劑；以及其中樹脂與溶劑的重量比約為0.1至1.5；以及 其中該墨水係能為絲網印刷。
  29. 一種在基版上印刷介電質墨水圖案的方法，其包含以下步驟： a.      將如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物印刷在一基板上，其中該可撓性介電質墨水組成物藉由噴射列印、絲網印刷或模板印刷來印刷；以及 b.     固化或乾燥印刷後的該可撓性介電質墨水組成物 其中經印刷的該介電質墨水能拉伸到130%而不會破裂。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該基板選自包含紙酚醛樹脂板、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚碳酸酯、以及玻璃環氧樹脂板的群組。
  31. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該可撓性介電質墨水組成物在印刷在該基板上的一導電性墨水、一圖形墨水或一碳印痕上印刷。
  32. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中印刷的該可撓性介電質墨水組成物形成解析度為50微米或50微米以上的線。
  33. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中印刷的該可撓性介電質墨水組成物能拉伸到140%而不會破裂。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之方法，其中印刷的該可撓性介電質墨水組成物能拉伸到150%而不會破裂。
  35. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該可撓性介電質墨水組成物能在低於約100o C的溫度下固化。
  36. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該可撓性介電質墨水組成物在0.5 J/cm2 下以紫外線固化1至20分鐘。
  37. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該可撓性介電質墨水組成物在約70°C至200°C之間的溫度下以熱固化1至20分鐘。
  38. 一種熱成形如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水的方法，其包含以下步驟： a.      將如申請專利範圍第1項所述的該可撓性介電質墨水組成物印刷在一可撓性基板上，其中該組成物藉由噴射列印、絲網印刷或模板印刷來印刷； b.     固化或乾燥該印刷的該可撓性介電質墨水組成物； c.      加熱並使該可撓性基板變形，該可撓性介電質墨水組成物在其上印刷成一所需形狀 其中該可撓性介電質墨水能拉伸到130%而不會破裂。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之方法，其中印刷的該介電質墨水組成物保持其連續性而不分層。
  40. 如申請專利範圍第38項所述之方法，其中印刷的該可撓性介電質墨水組成物在步驟c之後，不會失去電阻率或黏著性或出現線破裂。
  41. 如申請專利範圍第38項所述之方法，其中該可撓性基板選自包含聚乙烯對苯二甲酸酯、聚碳酸酯、以及聚(甲基丙烯酸甲酯)。
  42. 一種形成如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物的方法，其包含以下步驟： a.      印刷一積材，該積材包含如申請專利範圍第1項所述的可撓性介電質墨水組成物之一第一層、一導電性墨水的一第二層、以及該可撓性介電質墨水組成物的一頂層，其中該可撓性介電質墨水以及該導電性墨水藉由噴射列印、絲網印刷或模板印刷來印刷； b.     固化或乾燥印刷的該介電質墨水以及該導電性墨水組成物；以及 c.      使該積材變形為一所需形狀。
  43. 如申請專利範圍第42項所述之方法，其中該形成可撓性介電質墨水的方法包含熱成形或真空成形，以及該所需形狀包含三維電路。
  44. 如申請專利範圍第42項所述之方法，其中該可撓性介電質墨水組成物的該第一層印刷在一可撓性基板上。
  45. 如申請專利範圍第42項所述之方法，其中該可撓性介電質墨水組成物的該第一層印刷在印刷在該基板上之該導電性墨水、圖形墨水、或碳印痕之上。
  46. 一種製造一電容式觸控元件的方法，其包含以下步驟： i)       將如申請專利範圍第1項所述之該可撓性介電質墨水組成物施加到一可撓性基板上；以及 ii)     對該可撓性介電質墨水組成物進行乾燥或固化中的至少一種。
  47. 如申請專利範圍第46項所述之方法，其中該可撓性基板選自包含聚乙烯對苯二甲酸酯、聚碳酸酯、以及聚(甲基丙烯酸甲酯)。
  48. 一種如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物在熱成形方法、冷延伸方法、形成3D物體的方法、絲網印刷、模板印刷、以及在LED製造中的用途。
  49. 一種如申請專利範圍第1項所述之可撓性介電質墨水組成物在印刷電子、RFID、生物醫學、模內電子、OLED照明、LED照明、加熱器、觸控面板、穿戴式裝置、電子發光裝置、智慧型封裝、以及太陽能電池中的用途。
  50. 如申請專利範圍第2項所述之可撓性介電質墨水組成物，其中該介電質材料為聚醯胺蠟、聚四氟乙烯、聚對二甲苯及其組合。
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