TWI595059B

TWI595059B - High conductive tape and its preparation method

Info

Publication number: TWI595059B
Application number: TW105128713A
Authority: TW
Inventors: Jiang Jiang; jin-yi Zhou; you-jia Chen
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2017-08-11
Also published as: TW201811960A

Description

高導電性膠帶及其製備方法

本發明係有關一種高導電性膠帶及其製備方法，尤指一種增加與導電被粘貼物直接接觸的無機物導電層，且無機物導電層具有通孔陣列，而致使粘貼膠層有部分導電粒子隨著粘貼膠進入通孔陣列內之設計者。

按，隨著消費電子行業的發展，消費電子產品越來越呈現出小型化、輕量化、薄型化的特點，在這種趨勢下，電子產品的集成度越來越高、體積越來越小、功率越來越強；因此，高功率、高集成度、應用空間狹小的趨勢，正為消費電子產品帶來了一系列的導電、輻射干擾等問題；然而，傳統的導電連接方案，如金屬簧片、電線電纜連線、連接器等，因為體積較大，需要空間較多，無法滿足消費電子產品輕量化與使用在狹小空間中的需求。

次按，導電膠帶因為重量輕、厚度薄、具備一定的粘接能力以及相應的導電性能，被廣泛的應用在消費電子產業中，來實現電子產品內部靜電接地與電磁遮罩的需要；不過，由於導電膠帶的導電的方式為導電顆粒混合在非導電的壓敏膠中，而當非導電的壓敏膠與被導電物粘接後，藉由導電顆粒與被導電物的接觸和導電顆粒間的電流隧道效應實現；然而，習知的導電膠帶由於表面的導電顆粒與被導電物間的接觸概率出現隨機性，致使習知導電膠帶的導電性能不穩定，並隨著使用(粘接)面積的減小(集成度高)導致可以有效導電的導電顆粒存在概率降低，制約了習知導電膠帶在高集成度、高功率消費電子產品中的使用。

本發明之主要目的，係欲解決先前技術導電性能不穩定之問題，而具有導電性能穩定提升之功效。

本發明之另一目的，則具有製備快捷之功效。

為達上述功效，本發明高導電性膠帶之結構特徵，係依序層疊一離型保護層、一無機物導電層、一粘貼膠層以及一導電基材層，該粘貼膠層於粘貼膠中混含有複數個導電粒子，並令該無機物導電層具有通孔陣列，而致使部分導電粒子隨著粘貼膠進入該通孔陣列內。

此外，該無機物導電層為金、銀、錫、銅、鎳、氧化銦錫或氧化錫銻使用真空鍍或化學鍍形成於該離型保護層表面，厚度為2-6微米。該粘貼膠層為聚丙烯酸酯壓敏膠層，厚度為20-60微米，該導電粒子為導電顆粒或/及導電纖維。該導電顆粒選自純鎳粉、鎳包石墨粉體、鎳包雲母粉體、銀粉、鍍銀雲母、鍍銀空心微球、石墨粉體、石墨烯或導電炭黑；該導電纖維選自奈米銀線、石墨纖維、石墨烯纖維、碳纖維、鍍銀玻璃纖維、鎳包碳纖維或鍍銀碳纖維。該導電基材層為純金屬箔、金屬顆粒、金屬微米線、金屬奈米線、石墨烯或具有金屬鍍層的多孔纖維材料之任一或組合，厚度為10-200微米。該通孔陣列為圓形通孔陣列、橢圓形通孔陣列、菱形通孔陣列、方形通孔陣列或星形通孔陣列。該離型保護層為表面塗佈離型劑的PET膜或表面塗佈離型劑的紙材，厚度為30-150微米。

再者，本發明之高導電性膠帶製備方法，係包括下列步驟：步驟一：在離型保護層表面鍍上無機物導電材料，而在離型保護層表面構成具有通孔陣列的無機物導電層；步驟二：在暫時離型保護層表面塗佈混含有複數個導電粒子的粘貼膠，再通過烘烤驅逐粘貼膠中的溶劑後，致使粘貼膠固化於暫時離型保護層表面形成粘貼膠層，然後於粘貼膠層相對暫時離型保護層的另一表面貼合導電基材層；以及步驟三：卸載步驟二製品中的暫時離型保護層，然後將粘貼膠層相對暫時導電基材層的另一表面與步驟一製成附有離型保護層的無機物導電層貼合。

另者，無機物導電層使用真空鍍或化學鍍製作。離型保護層相對無機物導電層的接觸面預先塗佈離型劑，暫時離型保護層相對粘貼膠層的接觸面預先塗佈離型劑。

藉此，由於本發明較習知導電膠帶增加了與導電被粘貼物直接接觸的無機物導電層，且該無機物導電層具有通孔陣列，而致使該粘貼膠層有部分導電粒子隨著粘貼膠進入該通孔陣列內，導電粒子與導電被粘貼物由原本的平面接觸型態，通過該無機物導電層進化成立體接觸型態。

首先，請參閱［圖1〕～［圖3〕所示，本發明之高導電性膠帶係依序層疊包括有：一離型保護層10，可為表面塗佈離型劑的PET膜或表面塗佈離型劑的紙材，厚度為30-150微米；一無機物導電層20，該無機物導電層為金、銀、錫、銅、鎳、氧化銦錫或氧化錫銻於該離型保護層10表面使用真空鍍或化學鍍所形成且具有通孔陣列21，厚度為2-6微米，該通孔陣列21可為圓形通孔陣列(如［圖3〕所示)、橢圓形通孔陣列、菱形通孔陣列、方形通孔陣列(如［圖2〕所示)或星形通孔陣列；一粘貼膠層30，於粘貼膠中混含有複數個導電粒子31，部分導電粒子31隨著粘貼膠進入該通孔陣列21內，而該粘貼膠層30可為聚丙烯酸酯壓敏膠層，厚度為20-60微米，該導電粒子31可為選自純鎳粉、鎳包石墨粉體、鎳包雲母粉體、銀粉、鍍銀雲母、鍍銀空心微球、石墨粉體、石墨烯或導電炭黑之導電顆粒或/及選自奈米銀線、石墨纖維、石墨烯纖維、碳纖維、鍍銀玻璃纖維、鎳包碳纖維或鍍銀碳纖維之導電纖維；以及一導電基材層40，可為純金屬箔、金屬顆粒、金屬微米線、金屬奈米線、石墨烯或具有金屬鍍層的多孔纖維材料之任一或組合，厚度為10-200微米。

以下結合具體實施例對本發明進行進一步的詳細描述，但本發明要求保護的範圍並不侷限於實施例所表述的範圍，實施例所涉及的比例均為重量百分比，採用的導電基材、高分子丙烯酸樹脂、溶劑、固化劑、導電顆粒、導電纖維、無機物導電材料以及離型保護材料除了提及的材料外，還可以是其他可應用的材料。

實施例1 步驟一：使用氧化銦錫做為真空鍍用靶材，通過磁控濺射的真空鍍方式，鍍在表面附有離型矽油(離型力為8-12g)而厚度75微米的PET膜表面，鍍層厚度為4微米，再依照［圖2〕線徑為200微米與方形通孔為1毫米×1毫米的陣列紋路，使用酸溶液濕法刻蝕工藝對鍍層表面進行蝕刻，蝕刻完畢後則於離型PET膜附著具有通孔陣列的無機物導電層。步驟二：以高分子丙烯酸樹脂為主體加入乙酸乙酯、異氰酸酯硬化劑與複數個導電顆粒構成混合物，重量百分比是：高分子丙烯酸樹脂30%-40%，乙酸乙酯44%-54%，異氰酸酯硬化劑0.5%-1%，導電顆粒5%-15%，以1000轉/分鐘速度攪拌30分鐘，製成含有複數個導電顆粒的聚丙烯酸酯壓敏膠混合物，再將該混合物塗佈30微米的厚度在厚度75微米表面附有離型矽油的暫時PET離型膜，以8m/min的速度送入烤箱，烘烤完畢後含有複數個導電顆粒的聚丙烯酸酯壓敏膠混合物固化於暫時離型保護層表面形成聚丙烯酸酯壓敏膠層，然後於聚丙烯酸酯壓敏膠層貼合厚度35微米的銅箔基材(導電基材層)。步驟三：卸載步驟二製品中的暫時離型保護層，然後將聚丙烯酸酯壓敏膠層相對銅箔基材的另一表面與步驟一製成附有離型保護層的無機物導電層貼合，即構成本實施例之高導電性膠帶。

使用萬用電表測試實施例1與習知高導電性膠帶(不含無機物導電層)的電阻值，測試結果如下： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0001"><TBODY><tr><td> </td><td> 表面電阻(歐姆) </td></tr><tr><td> </td><td> 樣品1 </td><td> 樣品2 </td><td> 樣品3 </td><td> 平均 </td></tr><tr><td> 實施例1 </td><td> 0.5 </td><td> 0.4 </td><td> 0.5 </td><td> 0.5 </td></tr><tr><td> 習知導電膠帶 </td><td> 超過萬用電表最大量測值 </td><td> 超過萬用電表最大量測值 </td><td> 超過萬用電表最大量測值 </td><td> 超過萬用電表最大量測值 </td></tr></TBODY></TABLE>依照ASTM D3330標準測試實施例1與習知導電膠帶(不含無機物導電層)執行180度剝離，測試結果如下 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 剝離力（gf/inch） </td></tr><tr><td> </td><td> 樣品1 </td><td> 樣品2 </td><td> 樣品3 </td><td> 均值 </td></tr><tr><td> 實施例1 </td><td> 803 </td><td> 843 </td><td> 765 </td><td> 803 </td></tr><tr><td> 習知導電膠帶 </td><td> 1312 </td><td> 1360 </td><td> 1285 </td><td> 1319 </td></tr></TBODY></TABLE>測試結果：實施例1在保證粘貼強度足夠的同時，有效的改善了高導電性膠帶表面的導電特性。

實施例2 步驟一：使用金做為真空鍍用靶材，通過磁控濺射的真空鍍方式，鍍在表面附有離型矽油(離型力為8-12g)而厚度75微米的PET膜表面，鍍層厚度為5微米，再依照［圖3〕圓孔直徑為3毫米與圓孔間距為500微米的陣列紋路，使用酸溶液濕法刻蝕工藝對鍍層表面進行蝕刻，蝕刻完畢後則於離型PET膜附著具有通孔陣列的無機物導電層。步驟二：以高分子丙烯酸樹脂為主體加入乙酸乙酯、異氰酸酯硬化劑與複數個導電顆粒構成混合物，重量百分比是：高分子丙烯酸樹脂30%-40%，乙酸乙酯44%-54%，異氰酸酯硬化劑0.5%-1%，導電顆粒5%-15%，以1000轉/分鐘速度攪拌30分鐘，製成含有複數個導電顆粒的聚丙烯酸酯壓敏膠混合物，再將該混合物塗佈30微米的厚度在厚度75微米表面附有離型矽油的暫時PET離型膜，以8m/min的速度送入烤箱，烘烤完畢後含有複數個導電顆粒的聚丙烯酸酯壓敏膠混合物固化於暫時離型保護層表面形成聚丙烯酸酯壓敏膠層，然後於聚丙烯酸酯壓敏膠層貼合厚度55微米的鍍鎳導電紡布(導電基材層)。步驟三：卸載步驟二製品中的暫時離型保護層，然後將聚丙烯酸酯壓敏膠層相對鍍鎳導電紡布的另一表面與步驟一製成附有離型保護層的無機物導電層貼合，即構成本實施例之高導電性膠帶。

使用萬用電表測試實施例2與習知導電膠帶(不含無機物導電層)的電阻值，測試結果如下： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0002"><TBODY><tr><td> </td><td> 表面電阻(歐姆) </td></tr><tr><td> </td><td> 樣品1 </td><td> 樣品2 </td><td> 樣品3 </td><td> 平均 </td></tr><tr><td> 實施例2 </td><td> 0.2 </td><td> 0.2 </td><td> 0.2 </td><td> 0.2 </td></tr><tr><td> 習知導電膠帶 </td><td> 超過萬用電表最大量測值 </td><td> 超過萬用電表最大量測值 </td><td> 超過萬用電表最大量測值 </td><td> 超過萬用電表最大量測值 </td></tr></TBODY></TABLE>依照ASTM D3330標準測試實施例1與習知導電膠帶(不含無機物導電層)執行180度剝離，測試結果如下 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 剝離力（gf/inch） </td></tr><tr><td> </td><td> 樣品1 </td><td> 樣品2 </td><td> 樣品3 </td><td> 均值 </td></tr><tr><td> 實施例2 </td><td> 911 </td><td> 962 </td><td> 76 </td><td> 949 </td></tr><tr><td> 習知導電膠帶 </td><td> 1312 </td><td> 1360 </td><td> 1285 </td><td> 1319 </td></tr></TBODY></TABLE>測試結果：實施例2在保證粘貼強度足夠的同時，有效的改善了高導電性膠帶表面的導電特性。

基於如是之構成，經由前述兩個實施例可說明本發明只要三個步驟即可快速製備完成，當將本發明粘貼在需要導電連接的導電被粘貼物時，由於本發明較習知導電膠帶增加了與導電被粘貼物直接接觸的無機物導電層20，且該無機物導電層20具有通孔陣列21，而致使該粘貼膠層30有部分導電粒子31隨著粘貼膠進入該通孔陣列21內，導電粒子31與導電被粘貼物由原本的平面接觸型態，通過該無機物導電層20進化成立體接觸型態，提升了導電粒子31和導電被粘物間的總接觸(直接接觸+通過該無機物導電層20間接接觸)面積；是以，本發明具有導電性能穩定提升且製備快捷之功效。

綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

10‧‧‧離型保護層
20‧‧‧無機物導電層
21‧‧‧通孔陣列
30‧‧‧粘貼膠層
31‧‧‧導電粒子
40‧‧‧導電基材層

［圖1〕係本發明之結構剖示圖。［圖2〕係本發明之無機物導電層之方形通孔陣列示意圖。［圖3〕係本發明之無機物導電層之圓形通孔陣列示意圖。

10‧‧‧離型保護層

20‧‧‧無機物導電層

21‧‧‧通孔陣列

30‧‧‧粘貼膠層

31‧‧‧導電粒子

40‧‧‧導電基材層

Claims

一種高導電性膠帶，係依序層疊一離型保護層、一無機物導電層、一粘貼膠層以及一導電基材層，該粘貼膠層於粘貼膠中混含有複數個導電粒子，並令該無機物導電層具有通孔陣列，而致使部分導電粒子隨著粘貼膠進入該通孔陣列內。
如申請專利範圍第1項所述之高導電性膠帶，其中，該無機物導電層為金、銀、錫、銅、鎳、氧化銦錫或氧化錫銻使用真空鍍或化學鍍形成於該離型保護層表面，厚度為2-6微米。
如申請專利範圍第1或2項所述之高導電性膠帶，其中，該粘貼膠層為聚丙烯酸酯壓敏膠層，厚度為20-60微米，該導電粒子為導電顆粒或/及導電纖維。
如申請專利範圍第3項所述之高導電性膠帶，其中，該導電顆粒選自純鎳粉、鎳包石墨粉體、鎳包雲母粉體、銀粉、鍍銀雲母、鍍銀空心微球、石墨粉體、石墨烯或導電炭黑；該導電纖維選自奈米銀線、石墨纖維、石墨烯纖維、碳纖維、鍍銀玻璃纖維、鎳包碳纖維或鍍銀碳纖維。
如申請專利範圍第4項所述之高導電性膠帶，其中，該導電基材層為純金屬箔、金屬顆粒、金屬微米線、金屬奈米線、石墨烯或具有金屬鍍層的多孔纖維材料之任一或組合，厚度為10-200微米。
如申請專利範圍第4項所述之高導電性膠帶，其中，該通孔陣列為圓形通孔陣列、橢圓形通孔陣列、菱形通孔陣列、方形通孔陣列或星形通孔陣列。
如申請專利範圍第4項所述之高導電性膠帶，其中，該離型保護層為表面塗佈離型劑的PET膜或表面塗佈離型劑的紙材，厚度為30-150微米。
一種如申請專利範圍第1項所述高導電性膠帶之製備方法，係包括下列步驟：步驟一：在離型保護層表面鍍上無機物導電材料，而在離型保護層表面構成具有通孔陣列的無機物導電層；步驟二：在暫時離型保護層表面塗佈混含有複數個導電粒子的粘貼膠，再通過烘烤驅逐粘貼膠中的溶劑後，致使粘貼膠固化於暫時離型保護層表面形成粘貼膠層，然後於粘貼膠層相對暫時離型保護層的另一表面貼合導電基材層；以及步驟三：卸載步驟二製品中的暫時離型保護層，然後將粘貼膠層相對暫時導電基材層的另一表面與步驟一製成附有離型保護層的無機物導電層貼合。
如申請專利範圍第8項所述之高導電性膠帶製備方法，其中，無機物導電層使用真空鍍或化學鍍製作。
如申請專利範圍第8或9項所述之高導電性膠帶製備方法，其中，離型保護層相對無機物導電層的接觸面預先塗佈離型劑，暫時離型保護層相對粘貼膠層的接觸面預先塗佈離型劑。