用于可热成形电路的导热电介质的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有导热性的聚合物厚膜可热成形电介质组合物。由组合物制成的电 介质可用于多种电应用中以保护电元件，并且尤其用于在电容式开关中提供导热性。
【背景技术】
[0002] 长久以来，电介质已被用于保护电元件。它们也已被用作隔离层。虽然它们已在这 些类型的应用中使用多年，但在热成形程序期间将电介质用作热导体并不常见。这在使用 高导电性银并且必须防止热在电路中积聚的可热成形电容电路中尤其重要。热可对电路的 性能具有有害影响，常常导致不希望的电阻变化。本发明的目的之一是减轻该问题并制备 其中可控制产生的热的可热成形电容构造。
【发明内容】
[0003] 本发明涉及聚合物厚膜导热的可热成形电介质组合物，其包含：
[0004] (a) 10-35重量％的第一有机介质，所述第一有机介质包含溶解于50-90重量％的 第一有机溶剂中的10-50重量％的聚氨酯树脂，其中所述聚氨酯树脂和所述第一有机溶剂 的重量百分比是基于所述第一有机介质的总重量计的；
[0005] (b) 10-35重量％的第二有机介质，所述第二有机介质包含溶解于50-90重量％的 Λ-Λ- -? 弟一
[0006] (c)有机溶剂中的10-50重量％的热塑性苯氧基树脂，其中所述热塑性苯氧基树脂 和所述第二有机溶剂的重量百分比是基于所述第二有机介质的总重量计的；
[0007] (d)2-20重量％的双丙酮醇，其中所述重量百分比是基于所述组合物的总重量计 的；以及
[0008] (e) 1-70重量％的导热粉末；
[0009] 其中所述第一有机介质、所述第二有机介质、所述双丙酮醇和所述导热粉末的重 量百分比是基于所述组合物的总重量计的。
[0010] 本发明还涉及使用导热的可热成形电介质以在可热成形电容电路中形成保护层 和/或绝缘层。
【具体实施方式】
[0011] 本发明涉及用于热成形电路中的聚合物厚膜导热的可热成形电介质组合物。
[0012] 常用于聚合物厚膜可热成形电容电路中的基板是聚碳酸酯（PC) WC通常为优选 的，因为其可容易地热成形。然而，PC对沉积在其上的层中使用的溶剂非常敏感。不适当的 溶剂能够并且将造成PC基板中的裂缝或裂纹。
[0013] 聚合物厚膜(PTF)导热的可热成形电介质组合物由下列物质构成：（i)包含两种溶 解于相同或不同有机溶剂中的聚合物树脂的两种有机介质，（ii)双丙酮醇有机溶剂和 (iii)导热粉末。另外，可将粉末和印刷助剂添加到组合物。
[0014] 在一个实施例中，聚合物厚膜导热的可热成形电介质组合物还可被描述为包含聚 氨酯树脂、热塑性苯氧基树脂、双丙酮醇和导热粉末，所述导热粉末选自氮化硼、氮化铝和 氧化铝。
[0015] 有机介质
[0016] 第一有机介质由溶解于第一有机溶剂中的聚氨酯树脂构成。聚氨酯树脂必须实现 对电元件（例如沉积在其上的银层）以及聚氨酯树脂在其上沉积的下面的基板两者的良好 粘附性。聚氨酯树脂还必须提供用于热成形的弹性。其必须与电元件的性能相容并且不会 不利地影响电元件的性能。
[0017] 在一个实施例中，聚氨酯树脂占所述第一有机介质总重量的10-50重量％并且第 一有机溶剂占所述第一有机介质总重量的50-90重量％。在另一个实施例中，聚氨酯树脂占 所述第一有机介质总重量的25-45重量％并且第一有机溶剂占所述第一有机介质总重量的 55-75重量％。在另一个实施例中，聚氨酯树脂占所述第一有机介质总重量的15-25重量％ 并且第一有机溶剂占所述第一有机介质总重量的75-85重量％。在一个实施例中，聚氨酯树 脂为聚氨酯弹性体。在另一个实施例中，聚氨酯树脂为基于聚酯的共聚物。
[0018] 第二有机介质由溶解于第二有机溶剂中的苯氧基树脂构成，所述第二有机溶剂可 与第一有机溶剂相同。也可以使用不同的溶剂。苯氧基树脂增加组合物的耐高温能力，这有 助于该电介质用作焊接掩膜(如果需要的话），并且还改善透湿性。也就是说，其帮助阻止水 分穿过组合物的过程。在一个实施例中，苯氧基树脂占所述第二有机介质总重量的10-50重 量％并且第二有机溶剂占所述第二有机介质总重量的50-90重量％。在另一个实施例中，苯 氧基树脂占所述第二有机介质总重量的20-35重量％并且第二有机溶剂占所述第二有机介 质总重量的65-80重量％。
[0019] 在一个实施例中，每种介质基于所述组合物的总重量计为10-35重量％。在另一个 实施例中，每种介质基于所述组合物的总重量计为15-30重量％。
[0020] 虽然制备两种单独的有机介质是优选的，但如果对两种介质使用相同的溶剂，则 可以使用等价于上述两种有机介质的单一有机介质。
[0021] 通常通过机械混合向有机溶剂加入聚合物树脂以形成所述介质。适用于聚合物厚 膜组合物的有机介质中的溶剂是本领域技术人员已知的，并且包括乙酸酯和萜烯，诸如卡 必醇乙酸酯和α-萜品醇或β-萜品醇，或它们与其它溶剂的混合物，所述其它溶剂诸如煤油、 邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇和高沸点醇以及醇酯。此外，可 以包含挥发性液体，以促进在施用于基板上之后快速硬化。在本发明的许多实施例中，可以 使用溶剂诸如乙二醇醚、酮、酯和相似沸点（在180°C至250°C的范围内）的其它溶剂、以及它 们的混合物。配制这些溶剂和其他溶剂的各种组合，以达到所需的粘度和挥发性要求。所用 溶剂必须使树脂溶解。
[0022] 双丙酮醇有机溶剂
[0023] 聚合物厚膜导热的可热成形电介质组合物还包含有机溶剂双丙酮醇。这种特定溶 剂已显示与PC相容并且不会造成基板的任何可感知的裂纹。在一个实施例中，双丙酮醇基 于所述组合物的总重量计为2-20重量％。在另一个实施例中，双丙酮醇基于所述组合物的 总重量计，占所述总重量的3-10重量％，并且在另一个实施例中，双丙酮醇基于所述组合物 的总重量计为4-6重量％。
[0024] 导热粉末
[0025] 导热粉末包括此类粉末。在一个实施例中，导热粉末的量占整体组合物总重量的 1-70%。在另一个实施例中，导热粉末占整体组合物总重量的20-60重量％，并且在另一个 实施例中，导热粉末占整体组合物总重量的40-55重量％。优选将导热粉末的粒度保持在1-10微米的范围内以便避免任何裂纹问题。
[0026] 附加粉末
[0027] 可将各种粉末添加到PTF防潮层电介质组合物以改善粘附性、改变流变特性并增 加低剪切粘度从而改善印刷适性。一种此类粉末是热解法二氧化硅，已发现其显著改善抗 透湿性。
[0028] PTF导热的可热成形电介质组合物的施用
[0029]通常将也称为"衆料"的PTF导热的可热成形电介质组合物沉积在一定程度上对气 体和水分不可渗透的基板上，诸如聚碳酸酯。基板也可为由塑性片材与沉积在其上的任选 的金属或电介质层的组合构成的复合材料片材。在其它构造中，导热的可热成形电介质可 沉积在现有的银/电介质构造之上。
[0030] 通常通过丝网印刷进行PTF导热的可热成形电介质组合物的沉积，但也可使用其 它沉积技术，诸如孔版印刷、注射式滴涂或涂覆技术。在使用丝网印刷的情况下，筛网的目 尺寸控制沉积的厚膜厚度。
[0031] -般来讲，厚膜组合物包含向组合物赋予适当电功能性质的功能相。功能相包含 分散于有机介质中的电功能粉末，所述有机介质充当功能相的载体。一般来讲，焙烧组合物 以烧尽有机介质的聚合物和溶剂二者并赋予电功能性质。然而，就聚合物厚膜而言，有机介 质的聚合物部分在干燥后作为组合物的整体部分保留。
[0032] 可在除去所有溶剂所必需的时间和温度下加工PTF导热的可热成形电介质组合 物。例如，通常通过暴露于130°C的热下10-15分钟来干燥沉积的厚膜。
[0033] 电容电路构造
[0034] 所用的底部基板通常为10密耳厚的聚碳酸酯。按照上述条件印刷并干燥防潮层电 介质，例如如US 8,785,799中所述。