[发明专利]可热成型的导电油墨和涂料以及用于制造热成型设备的方法

说明书

提供了可热成型的油墨和涂料，比如导电油墨和涂料。这些油墨和涂料可以用于印刷电子热成型设备。这些导电油墨和涂料适合用作印刷有多层油墨和/或涂料(印刷叠层阵列)的印刷电子设备的一个或多个印刷层。还提供了使用可热成型的油墨和涂料制造印刷电子设备的方法。

本申请要求2014年10月14日提交的美国临时申请号62/063,643的优先权，其由此以其全部并入本文。

技术领域

本发明涉及适合于印刷和热成型电子设备的可热成型的油墨和涂料。热成型可以是任何合适的工艺，比如真空热成型或模内成型(in-molding)(例如模内装饰设备(IMD)或模内电子设备(IME)。印刷电子热成型设备可以用于应用比如，例如，汽车控制台、电气用具交互面板、电容和电阻开关设备、屏蔽设备、射频识别设备、发光组件和许多其它应用。提供了可以用于印刷电子热成型设备的可热成型的导电油墨和涂料。这些导电油墨和涂料适合用作印刷有多层油墨或涂料(印刷叠层阵列(printed stacked array))的印刷电子设备的一个或多个印刷层。本发明还涉及制造电子印刷热成型设备的方法。

背景技术

热成型装饰板材(sheet)以生产三维装饰制品的工艺是工业中熟知的，并且已经配制油墨用于此工艺。例如，可以配制高伸长率(elongation)油墨以具有对基底——比如聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸类树脂等——的足够的粘合，并具有柔性，使得它们不在热成型工艺期间破裂。此工艺的优势包括允许在透明塑料基底的第二表面上的反转印刷，使得与环境接触的可视表面具有耐划伤性、耐磨性和耐风化性。可印刷的导电油墨可以被进一步印刷在此表面上并且用熔融塑料回填以产生封装的电子设备。此工艺的应用包括汽车内部零件比如仪器面板、电气用具控制面板、模制品(molding)和显示模制品。也已经描述了用于生产装饰的和功能化的热成型和模内成型(in-molded)的电子设备的方法，比如形成模内成型电容开关和封装的显示器。然而，在实际应用中，难以实现形成复杂的电子设备，其取决于印刷图形、电子轨迹(electronic trace)和绝缘层的成功分层。所需要的是一组相容的可印刷层，其包括图形油墨(graphic ink)、导电油墨和绝缘或介电涂料，当其用于形成复杂的功能性电子设备时是立刻相容的、粘合的和耐久的。

已经描述了可热成型的油墨。参见例如，US 2010/0215918；GB 2359556；和US2014/0037941。这样的可热成型的油墨包括图形油墨和导电油墨。

也已经描述了可热成型的电子设备和用于生产这些设备的方法。参见，例如，US8,514,454；US 2012/0314348；US 8,477,506；WO 2011/076717；US 7,486,280；和US 2011/0095090。这样的设备包括模内成型电容开关和触控面板、控制面板组件、用于设备中的热成型零件和模内成型RFID设备。

现有技术描述了用于热成型和模内成型的多种装饰油墨，并且还描述了可热成型的导电油墨的情况。然而，产生复杂的热成型的模内成型设备——其由图形油墨、导电电路和绝缘层的多个层，以及多种电子元件比如显示器、灯光设备(lighting)、传感器等构成——的能力已经证明在实践中难以实现。本发明的配制的导电油墨可以用于产生高质量IMD或IME零件，其包含相互相容的层——其包括图形层、导电层和介电层——的印刷叠层(printed stack)。此外，层具有类似的伸长性质，使得在热成型工艺期间不会发生破裂和脱层。

已经认识到具有电容开关元件的模内电子设备而不是机械有线设备的商业优势。然而，现有技术还没有提供可印刷的流体的综合系统，所述流体可以在印刷叠层阵列一起作用，以允许形成这样的复杂的设备而不由于功能层的差的相容性以及热成型和模内成型的其它材料要求而失败。