专利名称：具有全部颜色性能的激光直接结构化材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及热塑性组合物，尤其涉及能够用于激光直接结构化方法的热塑性组合物。本发明还涉及制造这些组合物以及包含这些组合物的制品的方法。
背景技术：
电气元件可以作为带有所需印刷导体的注塑设备(模制注射设备，moldedinjection device) (MID)而提供，即，当在MID技术中制造时使用不同的方法,例如,掩蔽方法，双组分注射模制(注塑，注射成型，injectionmolding)接着电镀(或无电镀(化学镀,electroless plating)),这是因为对于一些情况,将化学镀用于双组分注射模制。与由玻璃纤维增强的塑料等制成的常规电路板相比，以这种方式制造的MID元件是三维模制的部件，其具有集成的印刷导体设计，并且还可以有电子或机电部件。使用这种类型的MID元件，即使元件仅具有印刷的导体并且用于代替电气或电子器件中的常规布线，节约空间，使相关的器件(设备)制造得更小，并通过减少组件数和接触步骤而降低制造成本。这些MID设备大量用于手机，PDA和笔记本电脑应用中。冲压金属(stamp metal)、柔性印刷电路板(FPCB)安装和双射成型法(two-shotmolding method)是制备MID的三种现有技术。然而，冲压和FPCB安装方法在图案几何形状中具有局限性，而且模具(tooling)昂贵，并且还改变RF图案，导致高花费且耗时地改进模具。已经将双射成型(双组分注射模制)工艺用于生产具有真实三维结构的3D-MID。可以利用随后的化学腐蚀、化学表面活化和选择性金属涂覆来形成天线。该方法涉及到高初始成本，并且仅对于大生产数目而言是经济上可行的。双射成型也不是环境友好的方法。所有这些方法都是基于模具的技术，它们具有有限的灵活性、长开发周期，困难的设计原型(prototype),昂贵的设计变化，以及有限的小型化。因此，利 用激光直接结构化(激光直接成型，LDS)方法形成MID越来越流行。在LDS方法中，计算机控制的激光束在MID上移动从而活化要设置导电通路的位置上的塑料表面。利用激光直接结构化方法，可以获得较小的导电通路宽度(如150微米以下)。此夕卜，导电通路之间的间隔也可以较小。因此，由该方法形成的MID节约了最终用途应用中的空间和重量。激光直接结构化的另一个优点是它的灵活性。如果改变电路设计，仅仅是对控制激光的计算机进行重新编程的问题。另外，现有技术中实质上是暗色的LDS添加剂的使用阻止了根据所需对组合物进行着色的能力。目前用于LDS材料的添加剂通常是基于尖晶石的金属氧化物(如铜铬氧化物)、有机金属络合物例如钯/含钯的重金属复合物或铜复合物，基于这些添加剂存在一些限制。所使用的基于尖晶石的金属氧化物仅能提供黑色，这限制了 LDS技术在很多领域的应用，如外罩天线，其通常要求所用材料应当是可着色的且颜色丰富的。另外，对于有机金属复合物，要求相对较高的装载以获得足够致密的晶核形成，用于当经激光辐射活化时的快速金属化，这不利地影响材料的机械性能。因此，提供一种具有良好镀覆性能同时仍然保持良好机械性能的LDS材料将是有利的。提供一种由于组合物提供良好机械性能的能力而能够用于各种应用的LDS材料组合物也是有利的。提供一种能够用于激光直接结构化方法的热塑性组合物也将是有利的。提供一种能够被着色的LDS材料组合物也将是有利的。
发明内容
本发明提供了一种能够用于激光直接结构化方法中的有颜色的热塑性组合物。本发明的组合物包括热塑性基础树脂、激光直接结构化添加剂、以及可选的着色剂。组合物可以用于多种应用例如个人电脑、笔记本电脑和便携式电脑、手机天线和其他这类通信设备、医疗应用、RFID应用、以及汽车应用。因此，在一方面，本发明提供了一种热塑性组合物，包括:按重量计从75至99.5%的热塑性基础树脂和按重量计从0.5至25%的金属氧化物涂覆的填料；其中，该热塑性组合物在利用激光活化后能够被镀覆；其中，该组合物具有由ASTM 2244测定的从40至85的L*值；其中，该组合物具有由ASTM 2244测定的从-1至_5的a*值；并且其中该组合物具有由ASTM 2244测定的从_5至20的b*值。在另一方面，本发明提供了一种形成热塑性组合物的方法，包括在挤出机中混合按重量计从75至99.5%的热塑性基础树脂和按重量计从0.5至25%的金属氧化物涂覆的填料的步骤；其中，该热塑性组合物在利用激光活化后能够被镀覆；其中，该组合物具有由ASTM 2244测定的从40至85的L*值；其中，该组合物具有由ASTM 2244测定的从-1至_5的a*值；并且其中，该组合物具有由ASTM 2244测定的从_5至20的b*值。仍然在另一方面，本发明提供了一种热塑性组合物，其包括按重量计从70至99.4%的热塑性基础树脂；按重量计从0.5至20%的金属氧化物涂覆的填料；以及按重量计0.1至10%的至少一种染料、颜料、着色剂、或包括前述中至少一种的组合；其中，该热塑性组合物在利用激光活化后能够被镀覆；其中，该热塑性组合物具有通过由ASTM 2244测定的从28至94的L*值、由ASTM 2244测定的从-50至52的a*值和由ASTM 2244测定的从-40至80的b*值所限定·的颜色空间(色空间，color space)。还在另一方面，本发明提供了一种形成热塑性组合物的方法，包括在挤出机中混合按重量计从70至99.4%的热塑性基础树脂、按重量计从0.5至20%的金属氧化物涂覆的填料以及按重量计0.1至10%的至少一种染料、颜料、着色剂或包括前述的至少一种的组合的步骤；其中，该热塑性组合物在利用激光活化后能够被镀覆；其中，该热塑性组合物具有通过由ASTM 2244测定的从28至94的L*值、由ASTM 2244测定的从-50至52的a*值；以及由ASTM 2244测定的从-40至80的b*值所限定的颜色空间。仍然在另一方面，本发明提供了一种制造的制品，包括:模制制品，在其上具有导电通路(conductive path)以及金属层,镀覆在该导电通路上；其中，根据IPC-TM-650测量，金属层具有0.3N / mm以上的剥离强度；进一步地其中，模制制品由组合物形成，该组合物基本由以下组成:按重量计从75至99.5%的热塑性基础树脂；以及按重量计从0.5至25 %的填料，该填料选自金属氧化物、金属氧化物涂覆的填料、或它们的组合；其中，该组合物具有由ASTM 2244测定的从40至85的L*值；其中，该组合物具有由ASTM 2244测定的从-1至-5的a*值；并且其中，该组合物具有由ASTM 2244测定的从_5至20的b*值。还在另一方面，本发明提供了一种制造的制品，包括:模制制品，在其上具有导电通路以及金属层，镀覆在导电通路上；其中，根据IPC-TM-650测量，该金属层具有0.3N /mm以上的剥离强度；进一步地其中，该模制制品由组合物形成，该组合物基本由以下组成:按重量计从70至99.4%的热塑性基础树脂，按重量计从0.5至20%的金属氧化物涂覆的填料以及按重量计0.1至10%的至少一种染料、颜料、着色剂或包括前述至少一种的组合；其中，该热塑性组合物具有通过由ASTM 2244测定的从28至94的L*值，由ASTM 2244测定的从-50至52的a*值；以及由ASTM 2244测定的从-40至80的b*值限定的颜色空间。仍然在另一方面，本发明提供了一种形成制品的方法，包括以下步骤:由组合物模制制品；利用激光在该模制制品上形成导电通路；以及在该导电通路上镀覆铜层；其中，根据IPC-TM-650测量，铜层具有0.3N / mm以上的剥离强度；进一步地其中，组合物基本由以下组成:按重量计从75至99.5%的热塑性基础树脂以及按重量计从0.5至25%的填料，该填料选自金属氧化物、金属氧化物涂覆的填料、或它们的组合；其中，该组合物具有由ASTM2244测定的从40至85的L*值；其中，该组合物具有由ASTM 2244测定的从-1至_5的a*值；并且其中，该组合物具有由ASTM2244测定的从_5至20的b*值。还在另一方面，本发明提供了一种形成制品的方法，包括以下步骤，由组合物模制制品；利用激光在该模制制品上形成导电通路；以及在该导电通路上镀覆铜层；其中，根据IPC-TM-650测量，该铜层具有0.3N / mm以上的剥离强度；进一步地其中，该组合物基本由以下组成:按重量计从70至99.4%的热塑性基础树脂；按重量计从0.5至20%的金属氧化物涂覆的填料；以及按重量计从0.1至10%的至少一种染料、颜料、着色剂或包括前述至少一种的组合；其中，该热塑性组合物具有通过由ASTM 2244测定的从28至94的L*值，由ASTM 2244测定的从-50至52的a*值；以及由ASTM 2244测定的从-40至80的b*值限定的色彩空间。
具体实施例方式在以下说明书和实施例中更具体地描述本发明，目的仅在于举例说明，这是因为对于本领域技术人员而言其中许多修改和变型将是显而易见的。在说明书和权利要求中所使用的，术语“包括〃可以包括“由…组成”和“基本由…组成”的实施方式。本文中披露的所有范围都包含端点并且是可独立结合的。本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值；它们不是十分精确地包含接近这些范围和/或值的值。如本文中所使用的，近似语言可用于修饰任何定量表达，定量表达可以变化而不导致它所涉及的基本功能的改变。因此，在一些情况下，一个或多个术语，如“约"和“基本上”所修饰的值可以不限于特定的精确值。至少在一些情况下，近似语言可以与测量该值的仪器的精度相应。本发明提供了一种能够用于激光直接结构化方法的可着色的热塑性组合物。该组合物包括热塑性树脂、作为激光直接结构化添加剂的金属氧化物涂覆的填料以及可选的着色剂。没有使用激光直接结构化添加剂的热塑性组合物的颜色是黑色的(暗色的，dark),因而阻止了组合物的着色。然而，必需大量使用同样没有使用激光直接结构化添加剂的热塑性组合物，因而损害了机械性能。因此，本发明通过使用以金属氧化物涂覆的基底作为激光直接结构化添加剂的组合物是可着色的且同时保持机械性能。具体地 ，本发明提供了一种新的激光直接结构化组合物以及由该组合物制成的制品，然后将其用于激光直接结构化方法中。该方法在制品上形成导电通路，然后用金属如铜来镀覆。与现有技术的材料相比，本发明的组合物使用不同的激光直接结构化添加剂。这些添加剂仍然能够使得铜层能够镀覆在在激光直接结构化方法中形成的路径上。然而，与现有技术的LDS添加剂不同，这些添加剂能够使得组合物可以被着色，不同于现有技术的材料，它们颜色太深以至于不能被着色。因此，本发明提供的组合物和制品可以是更浅的天然颜色，或者在一个可替代的实施方式中，可以包含少量的颜料使得能够产生宽系列的颜色同时仍然提供优异的镀覆性能。这种可着色的能力对于使用现有技术的LDS添加剂的现有技术的LDS组合物而言是独特的。因此，在一个方面，本发明的热塑性组合物使用热塑性树脂作为组合物的基础。可以用于本发明的热塑性树脂的实例包括但不限于:聚碳酸酯或聚碳酸酯/丙烯腈一丁二烯一苯乙烯树脂共混物 ’聚(亚芳基醚)树脂如聚苯醚树脂、尼龙基树脂例如聚邻苯二甲酰胺树脂，或包括前述树脂中至少一种的组合。因此，在一个实施方式中，热塑性组合物使用聚碳酸酯基树脂。聚碳酸酯基树脂可以选自聚碳酸酯或者包括聚碳酸酯的树脂混合物。因此，在一个实施方式中，聚碳酸酯可以用作在组合物中的基础树脂(基体树脂，base resin)。包含芳香碳酸酯链单元的聚碳酸酯包括具有式(I)的结构单元的组合物:
权利要求
1.一种热塑性组合物，基本由以下组成: a)按重量计75至99.5%的热塑性基础树脂；以及 b)按重量计0.5至25%的填料，所述填料选自金属氧化物、金属氧化物涂覆的填料、或它们的组合； 其中，所述热塑性组合物在利用激光活化后能够被镀覆； 其中，所述组合物具有由ASTM 2244测定的40至85的L*值，其中，所述组合物具有由ASTM 2244测定的-1至_5的a*值，并且其中，所述组合物具有由ASTM 2244测定的_5至20的b*值。
2.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中，所述金属氧化物选自氧化锡、含铜的金属氧化物、含锌的金属氧化物、含锡的金属氧化物、含镁的金属氧化物、含铝的金属氧化物、含金的金属氧化物、含银的金属氧化物、或包括前述金属氧化物中至少一种的组合。
3.一种热塑性组合物,基本由以下组成: a)按重量计70至99.4%的热塑性基础树脂； b)按重量计0.5至20%的金属氧化物涂覆的填料；以及 c)按重量计0.1至10%的至少一种染料、颜料、着色剂、或包括前述至少一种的组合； 其中，所述热塑性组合物在利用激光活化后能够被镀覆； 其中，所述热塑性组合物具有通过由ASTM 2244测定的28至94的L*值，由ASTM 2244测定的-50至52的a*值；和由ASTM 2244测定的-40至80的b*值所限定的颜色空间。·
4.根据权利要求3所述的热塑性组合物，其中，所述热塑性组合物具有通过由ASTM2244测定的从30至91的L*值所限定的颜色空间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的热塑性组合物，其中，所述热塑性基础树脂选自聚碳酸酯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂共混物 ’聚(亚芳基醚)树脂、尼龙基树脂、聚邻苯二甲酰胺树脂、聚苯醚树脂、或包括前述树脂中至少一种的组合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的热塑性组合物，其中，所述金属氧化物涂覆的填料包括选自以下的金属氧化物涂层:锑掺杂的氧化锡、含铜的金属氧化物、含锌的金属氧化物、含锡的金属氧化物、含镁的金属氧化物、含铝的金属氧化物、含金的金属氧化物、含银的金属氧化物、或包括前述金属氧化物中至少一种的组合。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的热塑性组合物，其中，所述金属氧化物涂覆的填料包括选自以下的基底:云母、二氧化硅、或包括前述基底中至少一种的组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的热塑性组合物，其中，所述金属氧化物选自含锌的金属氧化物、含锡的金属氧化物、含铝的金属氧化物、或包括前述金属氧化物中至少一种的组合。
9.一种制造的制品，包括: 模制制品，在其上具有导电通路； 金属层，镀覆在所述导电通路上； 其中，根据IPC-TM-650测量，所述金属层具有0.3N / mm以上的剥离强度； 进一步地其中，所述模制制品由权利要求1-8中任一项所述的组合物形成。
10.根据权利要求9所述的制品，其中，所述制品选自电脑、手机、通信设备、医疗应用、RFID应用、或汽车应用。
11.根据权利要求9-10中任一项所述的制品，其中，所述金属层包括铜层。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的制品，其中，根据IPC-TM-650测量，所述金属层具有0.7N / mm以上的剥离强度。
13.一种形成制品的方法，包括以下步骤: 由权利要求1-8中任一项所述的组合物模制制品； 利用激光在模制的所述制品上形成导电通路；以及 在所述导电通路上镀覆铜层； 其中，根据IPC-TM -650测量，所述铜层具有0.3N / mm以上的剥离强度。
全文摘要
热塑性组合物，能够用于激光直接结构化方法(laser direct structuring process)中以提高增强的镀覆性能和良好的机械性能。组合物包含热塑性基础树脂、激光直接结构化添加剂和矿物填料。这些组合物可以用于多种应用，例如个人电脑、笔记本电脑和便携式电脑、手机天线和其他这类通信设备、医疗应用、RFID应用、以及汽车应用。
文档编号C08K3/22GK103249572SQ201180051064
公开日2013年8月14日 申请日期2011年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者纪强, 姜思光, 孟季茹, 邹湘坪, 吴彤 申请人:沙特基础创新塑料Ip私人有限责任公司