TWI611741B - 轉移導電材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示轉移導電材料至基板之方法。該等方法包括：a)使該基板之至少一部分與佈置於載體膜上之導電材料接觸；及b)於介於200℉至450℉範圍內之溫度下及於介於30psi至150psi範圍內之壓力下施加熱及壓力至該基板及載體膜達介於1至40秒範圍內之時間段，使得該導電材料黏附至該基板。亦揭示形成層狀結構之方法。

Description

轉移導電材料的方法 相關申請案之交叉參考
本申請案主張2013年11月1日提出申請之美國臨時申請案第61/898,671號之權利，其全部內容皆以引用方式併入本文中。
本發明係關於利用導電材料形成層狀結構之方法、轉移導電材料之方法及具有藉由該等方法形成之導電材料的裝置。
電路、天線及其他電元件係消費類電子產品之重要組件。目前，該等電組件係使用(例如)雷射直接結構化(LDS)及移印構築於各種類型之基板上。LDS使用雷射束以向經有機金屬添加劑摻雜之熱塑性材料中蝕刻圖案(例如電路或天線圖案)。形成微觀粗糙軌道，其中雷射束擊中經摻雜熱塑性材料。隨後蝕刻熱塑性材料經受銅浴，之後金屬鍍敷。LDS極為耗時且昂貴。
在移印中，向隨後填充有導電材料之板中蝕刻圖案。隨後在足夠壓力下將襯墊放置於板上以轉移導電材料至襯墊。最後，將襯墊壓製於基板上，從而轉移導電材料至呈蝕刻圖案形狀之基板。重複此過程若干次以轉移足夠量之導電材料至基板上。
熱轉移技術亦已用於製造導電材料。然而，該等方法需要多個步驟、長駐留時間、高溫及高壓以轉移導電材料。另外，該等方法通 常使用環境上不合意之材料，例如鹵化有機化合物。
因此，期望提供快速、一致、成本有效及/或環境友好之轉移導電材料至基板且具體而言用於無線通信裝置之基板之方法。
本發明係關於轉移導電材料至基板之方法。該方法包括：a)使該基板之至少一部分與佈置於載體膜上之導電材料接觸；及b)於介於200℉至450℉範圍內之溫度下及於介於30psi至150psi範圍內之壓力下施加熱及壓力至該基板及載體膜達介於1至40秒範圍內之時間段，使得該導電材料黏附至該基板。
本發明亦係關於形成用於熱衝壓應用之層狀結構的方法，其包括：a)施加離型塗層至載體膜之至少一部分；b)在施加離型塗層後，將導電材料以圖案施加至載體膜，其中在離型塗層之至少一部分之頂部上施加導電材料；c)將導電材料乾燥介於1至180秒範圍內之時間段；d)在導電材料、離型塗層或二者之至少一部分上施加介電材料；e)將介電材料乾燥介於1至120秒範圍內之時間段；f)在介電材料、導電材料及離型塗層之一或多者之至少一部分上施加黏著劑；及g)將黏著劑乾燥介於1至120秒範圍內之時間段。
本發明進一步係關於轉移導電材料至基板之方法。該方法包括：a)形成層狀結構；b)使基板之至少一部分與層狀結構接觸；及c)於介於200℉至450℉範圍內之溫度下及於介於30psi至150psi範圍內之壓力下施加熱及壓力至基板及層狀結構達介於1至40秒範圍內之時間段，使得導電材料黏附至基板。形成層狀結構之步驟a)包括：1)施加離型塗層至載體膜之至少一部分；2)在施加離型塗層後，將導電材料以圖案施加至載體膜，其中在離型塗層之至少一部分之頂部上施加導電材料；3)乾燥導電材料；4)在導電材料、離型塗層或二者之至少一部分上施加黏著劑；及5)乾燥黏著劑。此外，在施加熱及 壓力後，導電材料之電阻率可降低且導電材料之導電率可增加。
根據本發明，轉移導電材料至基板之方法可包括使基板之至少一部分與佈置於載體膜上之導電材料接觸，及施加熱及壓力，使得導電材料黏附至基板。轉移至基板之導電材料可為任何能夠傳導電流之材料，如利用萬用表所測定。根據本發明，導電材料包括導電金屬粒子。適宜導電金屬粒子之非限制性實例包括鎳、鐵、銅、鋅、鉻、鈷、鋁、銀、金、銥、鉑、鈀、鋯、錫及其混合物之粒子。導電金屬粒子亦可包括該等金屬中之至少二者之合金之粒子，其呈現導電性。導電金屬粒子亦可包括至少兩種金屬之合金之粒子，其中至少一種呈現導電性且至少一種不呈現導電性。金屬粒子可包括(但不限於)粉末、纖維、小片或其組合。導電材料亦可包含一或多種金屬鹽、金屬氧化物、金屬膠體及/或其他金屬錯合物。導電材料亦可包括碳。
除導電金屬粒子外，導電材料亦可包括黏合劑。黏合劑可為熱塑性或可交聯(例如熱固性)黏合劑。術語「熱塑性」係指能夠在加熱時可逆軟化或融合且在冷卻時硬化之聚合物。術語「熱固性」係指因熱、光化輻射及諸如此類交聯之聚合物。本文所用術語「光化輻射」係指可起始化學反應之電磁輻射。光化輻射包括(但不限於)可見光、紫外(UV)、X射線及γ輻射。此外，本文所用術語「聚合物」係指預聚物、寡聚物及均聚物及共聚物二者。術語「樹脂」可與「聚合物」互換使用。
黏合劑之非限制性實例包括利用以下物質製得之黏合劑：聚醯亞胺、乙烯基聚合物、聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物(例如聚((甲基)丙烯酸甲酯)、聚((甲基)丙烯酸丁酯)及聚(丙烯酸丁酯))、胺基甲酸酯、 聚酯、聚醚、聚氯乙烯、纖維質黏合劑(包括含有硝酸纖維素之黏合劑)及其混合物。
導電材料亦可包括包括但不限於以下之其他組份：固化劑、分散劑、流動控制添加劑、增稠劑、增塑劑、著色劑及溶劑。術語「著色劑」係指任何賦予組合物顏色及/或其他不透明性及/或其他視覺效應的物質。著色劑之非限制性實例包括顏料、染料及色調以及特別效應組合物。溶劑可包括水、有機溶劑及其混合物。
基板可為業內已知之任何基板。基板可為平面的或非平面的。本文所用術語「平面基板」係指主要在兩個維度上延伸之基板，而術語「非平面基板」係指基本上不位於二維平面上且可(例如)在三維定向上延伸之基板。舉例而言，基板可包括行動電話、遊戲控制台、DVD播放器、電腦、無線數據機及諸如此類之三維彎曲或成角度(非平面)之外殼。用於本發明之基板可為平面及/或非平面預形成模製塑膠外殼。基板亦可自多種材料製得。基板之非限制性實例包括由以下物質製得之基板：丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、聚苯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚醯胺、聚碸、酚類聚合物、丙烯酸系、乙烯基聚合物、玻璃、木頭、胺基甲酸酯、環氧樹脂、聚酯及其混合物。本發明之製程可尤其適於具有低玻璃轉化溫度之材料。舉例而言，用於本發明製程之基板之玻璃轉化溫度可為小於150℃、小於130℃、小於120℃、小於110℃、小於100℃或小於90℃，例如藉由差示掃描量熱法所測定。
如所指示，轉移導電材料至基板之方法可包括使基板之至少一部分與佈置於載體膜上之導電材料接觸。載體膜可由任何可耐受熱及壓力使得保留關於本發明方法之功能的材料製得。舉例而言，用於本發明方法之載體膜可耐受在熱衝壓製程期間施加之熱，使得在熱衝壓 製程期間，載體膜可轉移導電材料至基板。載體膜亦可具有撓性，使得其與不同尺寸及形狀之基板接觸。適宜載體膜之非限制性實例係自聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯、聚酯、聚醯亞胺、聚碳酸酯、紙、浸漬紙、聚矽氧、氟聚合物及其共聚物及混合物產生之膜。可用作載體膜之聚醯亞胺膜之實例係以商品名KAPTON®(其可自DuPont購得)銷售。
導電材料可以在黏附至基板時可藉助導電黏著劑、導電襯墊、單針彈簧連接器(pogo-pin)、導孔或其他方法電連接至電子裝置、由此容許電流或信號傳輸至電子裝置之圖案或設計佈置於載體膜之至少一部分上。舉例而言，導電材料可以形成電路或天線之圖案佈置於載體膜之至少一部分上。導電材料亦可佈置於載體膜之至少一部分上用於形成壓電線圈、電致發光、接地平面及/或EMI/RFI屏蔽。在偶合至單針彈簧連接器時，例如，可製備電連接，以使可由裝置接收或傳輸欲傳輸之電流或信號。可用各種印刷方法(例如以圖案)佈置導電材料。可用於施加導電材料至載體膜之印刷方法之非限制性實例包括數位印刷、柔版印刷、凹版印刷、絲網印刷及諸如此類。亦可使用業內已知之各種其他方法施加導電材料。
亦可在載體膜上沈積一或多種額外材料。該等額外材料可佈置於導電材料之上、導電材料之下或二者。此外，在施加一或多種額外材料時，可以各種次序施加額外材料。該(等)額外材料亦可以圖案選擇性佈置於載體膜、導電材料及/或彼此之頂部上。材料之任何組合皆涵蓋於本發明之範疇內。如本文所用，在一種材料闡述為沈積或施加於另一材料上時，此意指其之間無其他材料，除非另外指明。
舉例而言，離型塗層可以某些圖案施加於載體膜之至少一部分上或其可在載體膜之表面上形成實質上連續之層。離型塗層可為熱塑性。或者，可經由熱、光化輻射、電子束(EB)及諸如此類固化離型塗 層。適宜離型塗層之非限制性實例包括利用丙烯酸系聚合物、固化聚矽氧、氟聚合物及其混合物製得之塗層。端視美學要求而定，離型塗層之該(等)表面可有光澤、無光澤或紋理化。離型塗層有助於自導電材料及/或一或多種額外材料分離載體膜。因此，離型塗層通常直接施加至載體膜，但本發明並不限於此。
在使用離型塗層時，介電材料可施加於離型塗層之至少一部分上。或者，若不使用離型塗層，則介電材料可直接施加於載體膜上。可以任何期望圖案施加介電材料。可使用各種印刷方法施加介電材料。可用於施加介電材料之印刷方法之非限制性實例包括數位印刷、柔版印刷、凹版印刷、絲網印刷及諸如此類。可使用業內已知之各種其他方法施加介電材料。介電材料可為用作電絕緣體或可有助於以最小功率耗損維持電場的任何材料(例如聚合物)。電解質可為熱塑性。或者，經由熱、光化輻射或電子束(EB)固化介電材料。適用於本發明之介電材料之非限制性實例包括丙烯酸系聚合物、聚醯亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚碸、環氧樹脂、橡膠及其混合物。
在離型塗層及介電材料在導電材料之前施加至載體膜時，導電材料可施加於介電材料之至少一部分之頂部上、離型塗層之至少一部分之頂部上或二者。介電材料亦可施加於載體膜之至少一部分上。或者，在介電材料施加於導電材料之頂部上及/或毗鄰該導電材料施加時，介電材料可電絕緣導電材料且保護其免於損害或無意電接觸。
黏著劑可施加於導電材料、介電材料及離型塗層之一或多者之至少一部分上。黏著劑可以與導電材料相同之圖案施加。以此方式，可增強導電材料至基板之黏著。可使用各種方法(包括但不限於數位印刷、柔版印刷、凹版印刷、絲網印刷及諸如此類)施加黏著劑。可使用之黏著劑之類型將取決於將接收導電材料之基板。黏著劑之非限制性實例包括丙烯酸系聚合物、環氧樹脂、聚醯亞胺、聚胺基甲酸 酯、聚酯及其混合物。
除彼等上述者中之任一者或全部外的其他材料亦可與載體膜一起使用。該等材料包括可用於鑑別目的、產品標籤、安全目的、保護目的及諸如此類之裝飾及功能材料。舉例而言，裝飾及功能材料可用於呈現彩色及/或圖形標識、顯示器操作說明書，含有條形碼及諸如此類。裝飾及功能材料可以(例如)圖案施加於離型塗層、介電材料、導電材料及/或黏著劑中之一或多者之至少一部分上。
應理解，本文所述材料可以任何次序沈積或施加。舉例而言，導電材料、離型塗層、介電材料、黏著劑、裝飾材料及功能材料可以任何期望次序沈積或施加至載體膜。此外，本文所述每一材料皆可沈積於其他材料中之一或多者之頂部上或毗鄰該等材料施加。
本文所述材料(包括但不限於導電材料、載體膜、離型塗層、介電材料、黏著劑、裝飾材料及/或功能材料)中之一些或全部可實質上不含、可基本上不含且可完全不含鹵化有機化合物。本文所用術語「鹵素」係指鹵素元素，其包括氟、氯、溴及碘，且術語「鹵化有機化合物」係指包含鹵素基團(例如氟、氯、溴及/或碘基團)之有機化合物。此外，如此上下文中使用之「實質上不含」意指導電材料含有小於1000百萬份數(ppm)，「基本上不含」意指小於100ppm，且「完全不含」意指小於20十億份數(ppb)之鹵化有機化合物。另外，導電材料可實質上不含、可基本上不含且可完全不含銀-氯化銀。
上述材料(包括導電材料)中之每一者皆可作為濕疊濕製程施加。或者，上述材料(包括導電材料)中之每一者皆可在沈積後經受乾燥步驟。如本文所用，「乾燥」步驟係指每一材料或材料之組合經受外部乾燥來源(例如但不限於熱、光化輻射、電子束及諸如此類)的時間段。在沈積後，乾燥步驟可有助於形成且在某些情況下固化各種材料。乾燥步驟亦可移除一些或所有可存在之溶劑。該等溶劑包括水、 有機溶劑及其混合物。
每一材料皆可經受乾燥步驟達180秒、150秒、120秒、110秒、100秒、90秒、50秒或10秒之最大時間段。每一材料皆可經受乾燥步驟達1秒、20秒或60秒之最小時間段。因此，每一材料皆可經受乾燥步驟達介於1至180秒、或1至150秒、或1至120秒、或1至110秒、或1至100秒或1至90秒範圍內之時間段。每一材料皆可經受乾燥步驟達介於60至90秒範圍內之時間段。此外，每一材料皆可經受乾燥步驟1至10秒。本發明之短的乾燥時間容許每一材料以快速率佈置於載體膜上，藉此容許以在與其他方法相比時大大降低之速度發生本發明方法。快速乾燥時間亦容許快速溶劑移除，此防止熱衝壓轉移製程期間之後續層間分離問題。舉例而言，快速乾燥時間有助於防止每一表面免於獲得玻璃樣狀態或結構，其經常引起材料之層之間相互黏結失敗。因此，快速乾燥時間可改良兩層之間之結合。
乾燥步驟可包括在施加每一材料後對其進行加熱。加熱每一材料之溫度將取決於材料之化學及物理性質。根據本發明，每一材料皆可經受400℉、350℉、300℉或270℉之最大溫度之熱。每一材料亦可經受100℉、120℉、150℉或180℉之最小溫度之熱。此外，每一材料可經受介於100℉至350℉或180℉至270℉範圍內之溫度下之熱。
在材料係自光化輻射可固化或電子束可固化組份產生時，可在沈積後將材料暴露於光化輻射或電子束。材料亦可經受額外處理步驟以達成其他期望性質(例如但不限於壓延)。
上述材料之一些或全部可作為濕疊濕製程施加且隨後經受單一乾燥步驟。舉例而言，可在載體膜上施加離型塗層，可在離型塗層之至少一部分上施加導電材料，可在導電材料、離型塗層或二者之至少一部分上施加黏著劑，且隨後可將導電材料及黏著劑一起乾燥(例如)1至180秒、1至150秒、1至120秒、1至90秒或前文所述其他乾燥時間 中之任一者。
在將材料暴露於外部來源以促進乾燥後，可將該(等)經乾燥材料暴露於環境條件，之後施加額外材料。在此時間段期間，乾燥步驟後仍存在之殘餘溶劑可繼續自該(等)材料散逸。
根據本發明，可將導電材料、離型塗層、介電材料、黏著劑及/或其他裝飾及功能材料施加至載體膜以形成層狀結構。因此，本發明進一步係關於製備層狀結構之方法，其包含：1)施加離型塗層至載體膜之至少一部分；2)在施加離型塗層後，將導電材料以圖案施加至載體膜，其中將導電材料施加於離型塗層之至少一部分之頂部上；3)乾燥導電材料；4)在導電材料、離型塗層或二者中之一或多者之至少一部分上施加黏著劑；及5)乾燥黏著劑。導電材料及黏著劑可在施加後乾燥(例如)1至180秒、1至150秒、1至120秒、1至90秒或前文所述其他乾燥時間中之任一者。另外，層狀結構亦可包括施加於離型塗層、導電材料、黏著劑及載體膜中之一或多者之至少一部分上之介電、裝飾及/或功能材料。舉例而言，介電材料及/或裝飾材料可施加於離型塗層及/或導電材料之至少一部分之頂部上。介電、裝飾及功能材料可以任何期望圖案施加。介電、裝飾及功能材料在施加後可獨立地或一起(視情況與其他材料)乾燥(例如)1至180秒、1至150秒、1至120秒、1至90秒或前文所述其他乾燥時間中之任一者。
可將層狀結構輥壓用於儲存及/或運輸。舉例而言，層狀結構可藉由單獨地施加離型塗層、導電材料、黏著劑、介電材料及裝飾材料中之一或多者至載體膜上並視情況對其進行乾燥來形成，且隨後將層狀結構捲曲或重新捲曲成捲。因此，可期望至少施加至載體膜之材料之最外表面無黏性。輥壓無黏性層狀結構可稍後解開且用於熱衝壓製程以轉移導電材料至基板。「無黏性」意指在根據ASTM D3359-09(編輯版本2)之測試方法B測試時，層狀結構乾燥至摸起來乾燥且黏附 至基板。
在施加導電材料(及視情況其他額外材料)至載體膜上後，載體膜與基板接觸。可將基板固定就位以防止基板移動且隨後使載體膜與基板接觸。隨後可施加熱及壓力至基板及載體膜，其包括導電材料及視情況本文所述其他材料中之任一者。舉例而言，可使層狀結構與固定就位或經夾持之基板接觸。隨後可施加熱及壓力至層狀結構及基板。熱及壓力可利用熱衝壓壓機(例如橡膠輪熱衝壓壓機)施加。
施加熱及壓力，使得導電材料黏附至基板。亦可在施加熱及壓力後將與載體膜一起使用之黏著劑、介電材料、離型塗層及裝飾材料中之一或多者黏附至基板。舉例而言，可在施加熱及壓力後將黏著劑、介電材料及導電材料黏附至基板。
藉由熱衝壓(hot stamping，亦稱作熱衝壓(heat stamping))施加熱及壓力至載體膜(其包括導電材料及視情況上述其他材料中之任一者(例如，層狀結構))與基板。可於450℉、420℉、400℉或380℉之最大溫度下施加熱至載體膜(或層狀結構)及基板。亦可於200℉、250℉、300℉、320℉、340℉或350℉之最小溫度下施加熱至載體膜(或層狀結構)及基板。此外，可於介於200℉至450℉、或300℉至450℉、或320℉至420℉或340℉至400℉範圍內之溫度下施加熱至載體膜(或層狀結構)及基板。亦可於介於350℉至380℉範圍內之溫度下施加熱至載體膜(或層狀結構)及基板。
可於180psi、150psi、120psi、100psi或80psi之最大壓力下將載體膜(或層狀結構)及基板壓製在一起。可於30psi、40psi、50psi或60psi之最小壓力下將載體膜(或層狀結構)及基板壓製在一起。可於介於30psi至150psi(例如40psi至120psi或50psi至100psi)範圍內之壓力下壓製載體膜(或層狀結構)及基板。此外，可於介於60psi至80psi範圍內之壓力下將載體膜(或層狀結構)及基板壓製在一起。
熱及壓力可施加60秒、50秒、40秒、30秒、20秒、10秒、5秒或3秒之最大時間段。熱及壓力亦可施加1秒、3秒或5秒之最小時間段。此外，熱及壓力可施加1至40秒，例如1至30秒，例如1至20秒或1至10秒。另外，熱及壓力可施加1至5秒或1至3秒。
該等短時間段下之轉移導電材料有助於增加電子裝置(例如行動電話)之產生速率。另外，在轉移過程期間施加之低熱及壓力使得可轉移導電材料至預形成模製塑膠外殼，其可在高溫及/或壓力下變形、熔融及/或翹曲。
黏附至基板之導電材料之電阻率可小於20毫歐姆/平方/密爾，例如小於15毫歐姆/平方/密爾。此外，黏附至基板之導電材料可具有小於10毫歐姆/平方/密爾之電阻率。可使用業內已知之各種技術測定電阻率。可藉由利用萬用表(例如Fluke 189萬用表)量測導電材料上之不同面積來測定上述電阻率。隨後在平方單位(例如，導電圖案之平方單位)內取自萬用表獲得之電阻且隨後將其正規化至1密爾之膜高度(乾燥膜厚度)以獲得電阻率/平方/密爾。此在本文中稱作「電阻率量測」。此外，如由彼等熟習此項技術者瞭解，材料之電阻與材料之導電性逆相關。因此，隨著導電材料之電阻減少，導電材料之導電性增加。
在黏附至基板後，導電材料可具有50微米、40微米、30微米、20微米、10微米或4微米之最大乾燥膜厚度。在黏附至基板後，導電材料可具有1微米、10微米或20微米之最小乾燥膜厚度。此外，在黏附至基板後，導電材料可具有介於1至50微米(例如10至40微米，例如20至40微米或20至30微米)範圍內之乾燥膜厚度。另外，在黏附至基板後，導電材料可具有介於1至10微米或1至4微米範圍內之乾燥膜厚度。
發現可根據本發明使用熱及壓力之單一施加持續再現導電材料 之電阻率/導電率值及乾燥膜厚度。藉由本發明方法獲得之顯著重現性最小化，(若不消除)可導致具有與產品說明書或要求偏離或與其相差過大之導電材料的基板明顯廢棄或丟棄之變化。
根據本發明，在施加熱及壓力後，導電材料之電阻/電阻率降低，藉此改良黏附至基板之導電材料之導電性/導電率。因此，在根據本發明施加熱及壓力後，導電材料之電阻/電阻率可降低且可改良導電材料之導電性/導電率。舉例而言，在根據本發明施加熱及壓力後，導電材料之電阻/電阻率可降低且導電材料之導電性/導電率可增加至少1%、至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%或至少30%。
視情況在施加熱及壓力後，可移除載體膜，從而使得導電材料黏附至基板。藉由自基板剝離膜容易且快速地移除載體膜。
在載體膜包括黏著劑、介電材料、導電材料及離型塗層後，可移除載體膜，從而使得導電材料與黏著劑、介電材料及離型塗層中之一或多者黏附至基板。在移除載體膜後，可使得黏著劑、介電材料、導電材料及離型塗層皆黏附至基板。或者，離型塗層可與載體膜一起移除，從而僅黏著劑、介電材料及導電材料黏附至基板。在使用裝飾材料時，在移除載體膜後，亦可使得裝飾材料黏附至基板。
導電材料可以圖案藉助黏著劑、導電襯墊、單針彈簧連接器、導孔或其他方法黏附至基板上且連接至電子裝置，由此容許電流或信號傳輸至電子裝置。舉例而言，導電材料可在基板上形成電路或天線，其中其連接至電子裝置。因此，具有以該等圖案形成之導電材料的基板可用於無線通信裝置中。因此，本文所述方法可用於在基板上形成天線或多個天線用於行動電話。該(等)天線可在行動電話之外殼或罩之內部及/或外部上形成。
另外，藉由使用本文所述方法，可將導電材料轉移至平面及非 平面基板(例如3維形狀之基板)二者。因此，與本文所述轉移導電材料之方法一起使用之基板並不限於任何特定形狀或大小之基板。
本發明進一步包括以下條款之標的物。
條款1：一種轉移導電材料至基板之方法，該方法包括：a)使該基板之至少一部分與佈置於載體膜上之該導電材料接觸；及b)於介於200℉至450℉範圍內之溫度下及於介於30psi至150psi範圍內之壓力下施加熱及壓力至該基板及載體膜達介於1至40秒範圍內之時間段，使得該導電材料黏附至該基板。
條款2：如條款1之方法，其進一步包括c)在步驟b)後自該基板移除該載體膜。
條款3：如條款1至2中任一項之方法，其中將該導電材料以圖案施加於該載體膜之至少一部分上。
條款4：如條款1至3中任一項之方法，其中該載體膜進一步包括離型塗層、介電材料及/或黏著劑，其各自可施加於該導電材料之上、該導電材料之下或二者。
條款5：如條款1至4中任一項之方法，其中離型塗層施加至該載體膜之至少一部分，且介電材料施加至該離型塗層之至少一部分。
條款6：如條款1至4中任一項之方法，其中在施加介電材料及離型塗層後，將該導電材料施加至該載體膜，且將該導電材料以圖案施加於該介電材料之至少一部分之頂部上、該離型塗層之至少一部分之頂部上或二者。
條款7：如條款1至4中任一項之方法，其中該載體膜進一步包含(i)黏著劑及(ii)離型塗層及/或介電材料，且其中該黏著劑施加於該離型塗層、介電材料及/或該導電材料之至少一部分上。
條款8：如條款1至4中任一項之方法，其中該載體膜進一步包含離型塗層、黏著劑及/或介電材料，且其中將裝飾材料施加於該導電 材料、該離型塗層、該黏著劑、該介電材料及該載體膜中之一或多者之至少一部分上。
條款9：如條款1至8中任一項之方法，其中該離型塗層、該介電材料、該導電材料及該黏著劑中之一或多者完全不含鹵化有機化合物。
條款10：如條款1至9中任一項之方法，其中該導電材料包含含有鎳、鐵、銅、鋅、鉻、鈷、鋁、銀、金、銥、鉑、鈀、鋯、錫、碳或其混合物之導電粒子。
條款11：如條款1至10中任一項之方法，其中該導電材料包括黏合劑。
條款12：如條款11之方法，其中該黏合劑係熱塑性的。
條款13：如條款1至12中任一項之方法，其中該導電材料完全不含銀-氯化銀。
條款14：如條款1至13中任一項之方法，其中該導電材料在該基板上形成天線。
條款15：如條款1至14中任一項之方法，其中該基板係非平面的。
條款16：如條款1至15中任一項之方法，其中該基板具有小於150℃之玻璃轉化溫度。
條款17：如條款1至16中任一項之方法，其中黏附至該基板之該導電材料具有小於20毫歐姆/平方/密爾之電阻率，如藉由電阻率量測所測定。
條款18：如條款1至17中任一項之方法，其中在施加熱及壓力後，該導電材料之導電率。
條款19：如條款1至18中任一項之方法，其中於介於300℉至450℉範圍內之溫度下及於介於40psi至120psi範圍內之壓力下施加熱 及壓力至該基板及載體膜達介於1至20秒範圍內之時間段，使得該導電材料黏附至該基板。
條款20：一種行動電話，其包含自如條款1至19中任一項之方法製備之天線。
條款21：一種形成用於熱衝壓應用之層狀結構的方法，其包括：a)施加離型塗層至載體膜之至少一部分；b)在施加該離型塗層後，將導電材料以圖案施加至該載體膜，其中將該導電材料施加於該離型塗層之至少一部分之頂部上；c)將該導電材料乾燥介於1至180秒範圍內之時間段；d)在該導電材料、離型塗層或二者之至少一部分上施加介電材料；e)將該介電材料乾燥介於1至120秒範圍內之時間段；f)在該介電材料、該導電材料及離型塗層中之一或多者之至少一部分上施加黏著劑；及g)將該黏著劑乾燥介於1至120秒範圍內之時間段。
條款22：如條款21之方法，其進一步包括在該等載體膜、離型塗層、介電材料及導電材料中之一或多者之至少一部分上施加裝飾材料，及將該裝飾材料乾燥介於1至120秒範圍內之時間段。
條款23：如條款21至22中任一項之方法，其中在步驟g)後輥壓該層狀結構。
條款24：一種方法轉移導電材料之基板之方法。該方法可包括a)自包含以下之方法形成層狀結構：i)施加離型塗層至載體膜之至少一部分；ii)在施加該離型塗層後，將導電材料以圖案施加至該載體膜，其中將該導電材料施加於該離型塗層之至少一部分之頂部上；iii)乾燥該導電材料；iv)在該導電材料、離型塗層或二者之至少一部分上施加黏著劑；及v)乾燥該黏著劑。該方法可進一步包括：b)使該基板之至少一部分與該層狀結構接觸；及c)於介於200℉至450℉範圍內之溫度下及於介於30psi至150psi範圍內之壓力下施加熱 及壓力至該基板及層狀結構達介於1至40秒範圍內之時間段，使得該導電材料黏附至該基板，其中在施加熱及壓力後，該導電材料之導電率增加。
條款25：如條款24之方法，其進一步包含d)在步驟c)後自該基板移除該載體膜。
條款26：如條款24至25中任一項之方法，其中黏附至該基板之該導電材料具有小於20毫歐姆/平方/密爾之電阻率，如藉由電阻率量測所測定。
條款27：如條款24至26中任一項之方法，其進一步包括在該等載體膜、離型塗層及導電材料中之一或多者之至少一部分上施加介電材料，及隨後乾燥該介電材料，其中將該等導電材料、黏著劑及介電材料乾燥介於1至180秒範圍內之時間段。
本發明已參照其特定特徵之具體細節加以闡述。並不意欲將該等細節視為對本發明範疇之限制，除非其包括於隨附申請專利範圍中且在其包括於隨附申請專利範圍中之範圍內。
此外，應理解，本發明可採取各種替代變化及步驟順序，其中明顯與所規定相反之情況除外。此外，除在任何操作實例或其中另有說明之情況，在說明書及申請專利範圍中表示(例如)所用成份之量的所有數值在所有情況下皆應理解為經術語「約」修飾。因此，除非說明與此相反，否則以下說明書及隨附申請專利範圍中所闡述之數值參數皆為可端視由本發明欲達成之期望性質而有所變化的近似值。最低限度地，且並非試圖限制申請專利範圍之範疇之等效項之原則的應用，每一數值參數均應至少根據所報告有效位的數量且藉由施用普通舍入技術來解釋。
儘管闡述本發明寬範疇之數值範圍及參數係近似值，但在具體實例中所闡述之數值應儘可能準確地報告。然而，任一數值固有地含 有必然由其各別測試量測中發現之標准偏差引起之某些誤差。
亦應瞭解，本文所述任一數值範圍皆意欲包括其中所包含之所有子範圍。舉例而言，「1至10」之範圍意欲包括所有介於(且包括)所述最小值1與所述最大值10之間之子範圍，亦即，最小值等於或大於1且最大值等於或小於10。
另外，除非另有特別說明，否則使用單數包括複數且複數涵蓋單數。另外，除非另有明確說明，否則在本申請案中使用「或」意指「及/或」，即使在某些情形下可明確使用「及/或」。此外，除非另有特別說明，否則在本申請案中，使用「一」(「a」或「an」)意指「至少一」。舉例而言，「一」導電材料、「一」載體膜、「一」離型塗層、「一」介電材料、「一」黏著劑、「一」裝飾材料及「一」功能材料意指一或多種導電材料、一或多種載體膜、一或多種離型塗層、一或多種介電材料、一或多種黏著劑、一或多種裝飾材料及一或多種功能材料。
實例
提供以下實例以證實在施加熱及溫度短時間段後導電材料之電阻率及/或電阻的變化。本發明不應理解為限制所提供之具體實例。
實例1
將包含分散於乙烯基黏合劑之銀小片的基於銀之組合物鋪展於280目篩網上，該篩網經Capillex CX乳液(自MacDermid Autotype購得之綠色毛細管感光膜片)塗佈且具有4×4平方之測試圖案開口。使用70 Durometer刮刀將組合物壓縮穿過開口並至5密爾聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜上。隨後將組合物於266℉(130℃)下在爐中乾燥3分鐘。組合物之乾燥膜厚度介於3微米與4微米之間，如藉由Surfcom表面輪廓儀所測定。藉由在圖案化組合物上間隔3-4cm放置兩個Fluke 189萬用表探針量測電阻。標記量測點用於稍後參考。
隨後於約80psi之壓力下將加熱模具壓製至每一PET膜試樣上達1至3秒。將模具加熱至300℉、350℉及400℉。於每一溫度下壓製兩種PET膜試樣。藉由在圖案化組合物之先前標記點上間隔3-4cm放置兩個Fluke 189萬用表探針量測基於銀之組合物之電阻。熱衝壓之前及之後之基於銀之組合物之六種試樣的電阻率列舉於表1至3中。所有試樣皆係自上述相同材料製得。
Figure TWI611741BD00001
Figure TWI611741BD00002
Figure TWI611741BD00003
如表1至3中所示，在施加熱及壓力1至3秒後，在幾乎所有試樣中基於銀之組合物之電阻率皆降低。因此，在根據本發明方法施加熱及壓力後，基於銀之組合物之導電率改良。
實例2
將包含分散於胺基甲酸酯黏合劑之銀小片的基於銀之組合物鋪展於280目篩網上，該篩網經Capillex CX乳液塗佈且具有4×4平方之測試圖案開口。使用70 Durometer刮刀將組合物壓縮穿過開口並至5密爾聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜上。隨後將組合物於266℉(130℃)下在爐中乾燥3分鐘。組合物之乾燥膜厚度介於5微米與6微米之間，如藉由Surfcom表面輪廓儀所測定。藉由在圖案化組合物上間隔3-4cm放置兩個Fluke 189萬用表探針量測電阻。標記量測點用於稍後參考。
隨後於約80psi之壓力下將加熱模具壓製至每一PET膜試樣上達1至3秒。將模具加熱至300℉、350℉及400℉。藉由在圖案化組合物之先前標記點上間隔3-4cm放置兩個Fluke 189萬用表探針量測基於銀之組合物之電阻。熱衝壓之前及之後之基於銀之組合物之六種試樣的電阻率列舉於表4至6中。所有六種試樣皆係自上述相同材料製得。
Figure TWI611741BD00004
Figure TWI611741BD00005
Figure TWI611741BD00006
如表4至6中所示且類似於實例1中獲得之結果，在施加熱及壓力1至3秒後，在幾乎所有試樣中基於銀之組合物之電阻率皆降低。因此，在根據本發明方法施加熱及壓力後，基於銀之組合物之導電率改良。
如上文所述，施加至PET載體膜之基於銀之組合物具有介於3微米與6微米之間之乾燥膜厚度。預計在根據本發明方法施加熱及壓力後，導電率在較厚膜中可甚至進一步增加。
實例3
將包含分散於苯乙烯丁二烯黏合劑之銀小片的基於銀之組合物鋪展於230目篩網上，該篩網經Capillex CX乳液塗佈且具有近似大小為5×5英吋之六以上超高頻(UHF)天線測試圖案開口。使用70 Durometer刮刀將基於油墨之組合物壓縮穿過開口並至2密爾矽(離型塗層)處理之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜上。隨後將基於油墨之組合物於266℉(130℃)下在爐中乾燥3分鐘。基於銀之組合物之乾燥膜厚度介於6微米與8微米之間，如藉由Surfcom 130A表面輪廓儀所測定。藉由橫跨UHF環圈放置兩個Fluke 189萬用表探針量測電阻。標記量測點用於稍後參考。
接下來，利用具有51微米之螺紋直徑、5微米之乳液對篩(EOM)及6×6英吋之測試圖案開口的165不銹鋼篩網在UHF天線圖案上施加黏著劑組合物。利用70 Durometer刮刀將黏著劑組合物壓縮穿過不銹 鋼網。使黏著劑層靜置30秒且隨後於120℃(248℉)下在爐中乾燥15秒。黏著劑層之乾燥膜厚度介於30微米與35微米之間，如藉由Mitutoyo測微計所測定。
將具有基於銀之UHF天線圖案及黏著劑層之PET膜切成條且以195℃(383℉)之輥溫度及2秒之接觸時間於60psi之壓力下使用80 Durometer橡膠輪熱衝壓壓機施加至2.8mm丙烯酸系基板。隨後自基板移除PET膜。藉由橫跨UHF環圈在先前標記之點上放置兩個Fluke 189萬用表探針量測轉移至丙烯酸系基板上之天線之電阻。熱衝壓至2.8mm丙烯酸系基板之前及之後之兩種試樣條之電阻列舉於表7中。
Figure TWI611741BD00007
如表7中所示，在施加熱及壓力2秒後，兩種試樣中基於銀之組合物之電阻皆減少。因此，在根據本發明方法施加熱及壓力後，基於銀之組合物之導電率改良。
實例4
將包含分散於苯乙烯丁二烯黏合劑之銀小片的基於銀之組合物鋪展於230目篩網上，該篩網經Capillex CX乳液塗佈且具有近似大小為5×5英吋之六以上超高頻(UHF)天線測試圖案開口。使用70 Durometer刮刀將基於油墨之組合物壓縮穿過開口並至2密爾矽處理之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜上。隨後將基於油墨之組合物於266℉(130℃)下在爐中乾燥3分鐘。組合物之乾燥膜厚度介於6微米與8微米 之間，如藉由Surfcom 130A表面輪廓儀所測定。藉由橫跨UHF環圈放置兩個Fluke 189萬用表探針量測電阻。標記量測點用於稍後參考。
接下來，以單一及雙重層構形在UHF天線圖案中施加介電層。利用具有41微米之螺紋直徑、5微米之EOM及5.5×5.5平方英吋切出圖案之200不銹鋼篩網施加介電層。使介電層靜置30秒，之後於120℃(248℉)下在爐中加熱30秒。將具有單一介電層之一些試樣放置在一邊，同時採用相同施加製程及固化曲線用第二介電層過塗佈剩餘試樣。單一介電層之乾燥膜厚度介於13微米與15微米之間，且雙重介電層之乾燥膜厚度介於29微米與33微米之間，如藉由Mitutoyo測微計測定。
在施加介電層後，利用具有51微米之螺紋直徑、5微米之EOM及6×6英吋之測試圖案開口的165不銹鋼篩網在單一及雙重介電層上施加黏著劑組合物。利用70 Durometer刮刀將黏著劑組合物壓縮穿過不銹鋼網。使黏著劑層靜置30秒且隨後於120℃(248℉)下在爐中乾燥15秒。黏著劑層之乾燥膜厚度介於30微米與35微米之間，如藉由Mitutoyo測微計所測定。
將具有基於銀之UHF天線圖案、單一或雙重介電層及黏著劑層之PET膜切成條且以195℃(383℉)之輥溫度及2秒之接觸時間於60psi之壓力下使用80 Durometer橡膠輪熱衝壓壓機施加至2.8mm丙烯酸系基板。隨後自基板移除PET膜。藉由橫跨UHF環圈在先前標記之點上放置兩個Fluke 189萬用表探針量測轉移至丙烯酸系基板上之天線之電阻。熱衝壓至2.8mm丙烯酸系基板之前及之後之具有單一介電層之兩種試樣條之電阻列舉於表8中。另外，熱衝壓至2.8mm丙烯酸系基板之前及之後之具有雙重介電層之兩種試樣條之電阻列舉於表9中。
Figure TWI611741BD00008
Figure TWI611741BD00009
如表8及9中所示，在施加熱及壓力2秒後，所有試樣中基於銀之組合物之電阻皆減少。因此，在根據本發明方法施加熱及壓力後，基於銀之組合物之導電率改良。
實例5
將包含分散於苯乙烯丁二烯黏合劑之銀小片的基於銀之組合物鋪展於230目篩網上，該篩網經Capillex CX乳液塗佈且具有近似大小為5×5英吋之六以上超高頻(UHF)天線測試圖案開口。使用70 Durometer刮刀將基於油墨之組合物壓縮穿過開口並至2密爾矽處理之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜上。隨後將基於油墨之組合物於266℉(130℃)下在爐中乾燥3分鐘。組合物之乾燥膜厚度介於6微米與8微米之間，如藉由Surfcom 130A表面輪廓儀所測定。藉由橫跨UHF環圈放置兩個Fluke 189萬用表探針量測電阻。標記量測點用於稍後參考。
接下來，以雙重層構形在UHF天線圖案中施加介電層。利用具有41微米之螺紋直徑、5微米之EOM及5.5×5.5平方英吋切出圖案之200不銹鋼篩網施加介電層。使介電層靜置30秒，之後於120℃(248℉)下在爐中加熱30秒。隨後採用相同施加製程及固化曲線用第二介電層過塗佈剩餘試樣。雙重介電層之乾燥膜厚度介於29微米與33微米之間，如藉由Mitutoyo測微計測定。
隨後使用具有23微米直徑及5微米之EOM之325不銹鋼網在雙重介電層圖案上施加超不透光層。使圖形層靜置30秒，之後於120℃(248℉)下在爐中加熱30秒。
在施加圖形層後，利用具有51微米之螺紋直徑、5微米之EOM及6×6英吋之測試圖案開口的165不銹鋼篩網在圖形層上施加黏著劑組合物。利用70 Durometer刮刀將黏著劑組合物壓縮穿過不銹鋼網。使黏著劑層靜置30秒且隨後於120℃(248℉)下在爐中乾燥15秒。黏著劑層之乾燥膜厚度介於30微米與35微米之間，如藉由Mitutoyo測微計所測定。
將具有基於銀之UHF天線圖案、雙重介電層、圖形層及黏著劑層之PET膜切成條且以195℃(383℉)之輥溫度及2秒之接觸時間於60psi之壓力下使用80 Durometer橡膠輪熱衝壓壓機施加至2.8mm丙烯酸系基板。隨後自基板移除PET膜。藉由橫跨UHF環圈在先前標記之點上放置兩個Fluke 189萬用表探針量測轉移至丙烯酸系基板上之天線之電阻。熱衝壓至2.8mm丙烯酸系基板之前及之後之兩種試樣條之電阻列舉於表10中。
Figure TWI611741BD00010
如表10中所示，在施加熱及壓力2秒後，兩種試樣中基於銀之組合物之電阻皆減少。因此，在根據本發明方法施加熱及壓力後，基於銀之組合物之導電率改良。
儘管上文已出於說明之目的闡述本發明之特定實施例，但對彼等熟習此項技術者顯然將可對本發明細節作出多種改變，而不背離如隨附申請專利範圍中所定義之本發明。

Claims (24)

  1. 一種轉移導電材料至基板之方法，該方法包含：a)使該基板之至少一部分與佈置於載體膜上之該導電材料接觸；及b)於介於200℉至450℉範圍內之溫度下及於介於30psi至150psi範圍內之壓力下施加熱及壓力至該基板及載體膜達介於1至40秒範圍內之時間段，使得該導電材料黏附至該基板，其中黏附至該基板之該導電材料具有小於20毫歐姆/平方/密爾之電阻率，如藉由電阻率量測所測定。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含c)在步驟b)後自該基板移除該載體膜。
  3. 如請求項1之方法，其中該導電材料以圖案施加於該載體膜之至少一部分上。
  4. 如請求項1之方法，其中該載體膜進一步包含離型塗層、介電材料及/或黏著劑，其各自可施加於該導電材料之上、該導電材料之下或二者。
  5. 如請求項1之方法，其中離型塗層施加至該載體膜之至少一部分，且介電材料施加至該離型塗層之至少一部分。
  6. 如請求項1之方法，其中在施加介電材料及離型塗層後，將該導電材料施加至該載體膜，且將該導電材料以圖案施加於該介電材料之至少一部分之頂部上、該離型塗層之至少一部分之頂部上或二者。
  7. 如請求項1之方法，其中該載體膜進一步包含(i)黏著劑及(ii)離型塗層及/或介電材料，且其中該黏著劑施加於該離型塗層、該介電材料及/或該導電材料之至少一部分上。
  8. 如請求項1之方法，其中該載體膜進一步包含離型塗層、黏著劑及/或介電材料，且其中將裝飾材料施加於該導電材料、該離型塗層、該黏著劑、該介電材料及該載體膜中之一或多者之至少一部分上。
  9. 如請求項1之方法，其中該載體膜進一步包含離型塗層、介電材料及/或黏著劑，且該離型塗層、該介電材料、該導電材料及該黏著劑中之一或多者完全不含鹵化有機化合物。
  10. 如請求項1之方法，其中該導電材料包含含有鎳、鐵、銅、鋅、鉻、鈷、鋁、銀、金、銥、鉑、鈀、鋯、錫、碳或其混合物之導電粒子。
  11. 如請求項10之方法，其中該導電材料進一步包含黏合劑。
  12. 如請求項11之方法，其中該黏合劑係熱塑性的。
  13. 如請求項1之方法，其中該導電材料完全不含銀-氯化銀。
  14. 如請求項1之方法，其中該導電材料在該基板上形成天線。
  15. 如請求項1之方法，其中該基板係非平面的。
  16. 如請求項1之方法，其中該基板具有小於150℃之玻璃轉化溫度。
  17. 如請求項1之方法，其中在施加熱及壓力後，該導電材料之導電率增加。
  18. 如請求項1之方法，其中於介於300℉至450℉範圍內之溫度下及於介於40psi至120psi範圍內之壓力下施加熱及壓力至該基板及載體膜達介於1至20秒範圍內之時間段，使得該導電材料黏附至該基板。
  19. 一種行動電話，其包含自如請求項1之方法製備之天線。
  20. 一種形成用於熱衝壓應用之層狀結構的方法，其包含：a)施加離型塗層至載體膜之至少一部分； b)在施加該離型塗層後，將導電材料以圖案施加至該載體膜，其中該導電材料施加於該離型塗層之至少一部分之頂部上；c)將該導電材料乾燥介於1至180秒範圍內之時間段；d)在該導電材料、該離型塗層或二者之至少一部分上施加介電材料；e)將該介電材料乾燥介於1至120秒範圍內之時間段；f)在該介電材料、該導電材料及該離型塗層中之一或多者之至少一部分上施加黏著劑；g)將該黏著劑乾燥介於1至120秒範圍內之時間段；及h)輥壓該層狀結構。
  21. 如請求項20之方法，其進一步包含在該載體膜、離型塗層、介電材料及導電材料中之一或多者之至少一部分上施加裝飾材料，及將該裝飾材料乾燥介於1至120秒範圍內之時間段。
  22. 一種轉移導電材料至基板之方法，該方法包含：a)自包含以下之方法形成層狀結構：i)施加離型塗層至載體膜之至少一部分；ii)在施加該離型塗層後，將導電材料以圖案施加至該載體膜，其中該導電材料施加於該離型塗層之至少一部分之頂部上；iii)乾燥該導電材料；iv)在該導電材料、離型塗層或二者之至少一部分上施加黏著劑；及v)乾燥該黏著劑，b)使該基板之至少一部分與該層狀結構接觸；及c)於介於200℉至450℉範圍內之溫度下及於介於30psi至150 psi範圍內之壓力下施加熱及壓力至該基板及層狀結構達介於1至40秒範圍內之時間段，使得該導電材料黏附至該基板，其中黏附至該基板之該導電材料具有小於20毫歐姆/平方/密爾之電阻率，如藉由電阻率量測所測定，其中在施加熱及壓力後，該導電材料之導電率增加。
  23. 如請求項22之方法，其進一步包含d)在步驟c)後自該基板移除該載體膜。
  24. 如請求項22之方法，其進一步包含在該載體膜、離型塗層及導電材料中之一或多者之至少一部分上施加介電材料，及隨後乾燥該介電材料，其中將該導電材料、黏著劑及介電材料乾燥介於1至180秒範圍內之時間段。
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