導電複合材料的製作方法
2023-07-31 17:53:01 1
專利名稱：導電複合材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於製造EMI/RFI屏蔽墊等部件的導電材料。
背景技術：
用金屬合金，如金屬磷酸鹽和鈹銅製造EMI/RFI屏蔽墊是眾所周知的方法，鈹銅合金更是廣為應用。這些合金比較昂貴。不僅如此，據職業安全與健康管理委員會(Occupational Safty and Health Administration)於1999年9月2日出版的《危險信息公報》報導，接觸鈹據稱會導致慢性鈹疾病(CBD)，這種疾病危害肺功能，並且常常致命。因此很有可能發生的情況是，使用含鈹的合金即便不被禁止，也將最終受到嚴格限制。
將金屬箔粘合到聚合物基底上，形成複合物，再由此複合物製造EMI/RFI墊，也是已知的方法。儘管這些複合物比上述金屬合金便宜，但經驗表明，在形成墊的過程中，或者在隨後對墊進行反覆撓曲的過程中，金屬箔容易發生褶皺、開裂，或者從聚合物基底上脫落。
本發明的目標是提供一種改進的導電複合材料，克服現有複合物的缺陷，與金屬合金相比不貴，易於形成墊和其他類似的EMI/RFI屏蔽部件。
發明概述根據本發明，先形成第一層和第二層聚合物膜，兩層膜都具柔韌性，都有上下表面，其中第二層膜在不低於其玻璃化轉變溫度的溫度下可加熱成形。再在第一層膜的上表面上施加柔韌的導電層，通過膠粘劑中間層將第一層膜的下表面粘附到第二層膜的上表面上。所述膠粘劑中間層具有彈性，在此複合材料發生彎曲時，足以適應按上述方法粘附在一起的兩個膜之間的相對運動。在複合材料發生彎曲時，上述第一層和第二層膜之間的相對運動能夠保護導電層不發生褶皺、開裂或從第一層膜的上表面上脫落。
除了可加熱成形外，所述第二層膜還可以具有回彈性。所述複合物可再含幾層膜，並且可以在與施加了第一導電層的表面相背的面上施加第二個彈性導電層。
現在將結合附圖敘述本發明的上述及其他特徵和目標。
附圖簡述
圖1是本發明導電多層複合物一個實例的截面圖，不言而喻，此圖經過了很大的放大，即為了便於說明，對各部件相對尺寸作了誇大。
圖2是圖1所示複合物的分解圖。
圖3所示為該複合物經熱成形後，形成彎曲構形的情況。
圖4是圖3中圈出部分的放大圖。
圖5是其外形與基底形狀相一致的複合物的示意圖。
圖6所示為具有回彈力的複合物連接兩個彼此隔開的可移動部件。
圖7所示為兩面都加有導電層的另一個複合物實例。
圖8所示為測定本發明複合物性能的測試過程。
優選實施方式詳述圖1和圖2所示本發明導電多層複合物的實例記作10。所述複合物包含第一層和第二層柔韌性聚合物膜12、14。膜12有上下表面12a和12b，膜14有上下表面14a和14b。膜14在不低於其玻璃化轉變溫度的溫度下可加熱成形。
將柔韌的導電層16施加到膜12的上表面12a上，用一膠粘劑中間層18將膜12的下表面12b粘附到膜14的上表面14a上。
導電層16選自銅、鋁、鎳、錫、銀、金、黑色金屬及其合金。所述導電層以箔的形式可以藉助膠粘劑(未示出)粘附到膜12的上表面12a上，或者它也可以包含通過已知技術施塗的塗層，所述技術如電鍍、非電極沉積、真空沉積、等離子體沉積、濺射沉積等。所有情況下，層16宜較薄，厚度不宜超過20密耳，而且要牢牢地固定在上膜表面12a上。膜12對導電層16起支撐和穩定作用，因此可以阻止導電層發生褶皺、開裂或從膜表面12a上脫落。
膜12、14的聚合材料可選自聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚氨酯、聚乙烯碸、聚丁烯及衍生物，聚碳酸酯、聚苯乙烯(及包含苯乙烯的共聚物)、聚乙烯(線形)、聚乙基乙烯酮(polyethyethyleneketone)、聚丙烯酸酯(包括甲基丙烯酸酯)、剛性PVC(及其共聚物)。膜14的體積彈性模量宜高於膜12。
夾層18的膠粘劑具有壓敏性，商品例子有V-402、V-23、V-106、V-95、V-98、V-156和Densil，它們全都可以購自FLEXcon，Inc.，Spencer，Massachusetts，U.S.A。這些膠粘劑在-50℃-150℃的溫度下表現出彈性。
複合物10可以加熱到等於或高於膜14的玻璃化轉變溫度的高溫下，然後彎曲並形成(例如)圖3中10』所示的構形，接著冷卻到低於膜14的玻璃化轉變溫度的溫度下，以保持形成的構形。由於成形而使複合物發生的彎曲會引起膜12和14的相對位移，這反映在圖4所示邊緣偏移量「x」上。膠粘劑中間層18的彈性足以適應兩層膜之間的相對移動，無論是在開始的成形過程中還是在隨後對複合物反覆彎曲成形的過程中，其結果是，固定在膜12的上表面12a上的導電層16受到的應力達到最小。
複合物10可以加熱形成各種形狀。例如，如圖5所示，可以使複合物形成手機外殼20那樣的基底形狀，從而起到為用戶屏蔽手機產生的RFI的作用。
如圖6所示，當第二層膜14由同時具有熱成形性和回彈性的聚合物(例如聚酯)組成時，複合物10』可以用作EMI/RFI屏蔽墊，在部件22和24的間隙中起橋梁作用，其中部件22和24可彼此拉近拉遠。墊通過彈性彎曲對部件22和24的相對移動作出響應，此時膠粘劑中間層18的彈性再次適應了第一層和第二層膜12和14之間的相對移動。
在圖7所示另一個實施方式中，可在第三層膜28上加第二個導電層26，這第三層膜可通過第二個膠粘劑中間層30粘附到第二層膜14的下表面14b上，第二個膠粘劑中間層30也具有足夠彈性，以適應複合物在用於(例如)開關等時發生彎曲引起的第二層和第三層膜之間的相對移動。
實施例1導電多層複合物的製備方法是先用熱固性膠粘劑(ITW PerformancePolymers，Riviera Beach，Florida銷售部提供的Devcon 5 minute Epoxy)將0.7密耳銅箔粘附到1.0密耳厚的「第一層」聚酯膜上表面，然後用壓敏膠粘劑(FLEXcon V-402)將第一層膜的下表面粘附到4.0密耳厚的「第二層」聚酯膜上表面上。
接著加熱所得複合物，形成圖3和6所示半圓形截面10』，內徑0.75英寸，具體方法是將複合物圍繞緊貼加熱到250°F的圓柱形支撐體上，保持此狀態60秒，這樣來進行彎曲，然後冷卻到室溫。
如圖8所示，接下來將這樣形成的複合物10』支撐在一平面S上，反覆彎曲到接近平坦狀態，如10』中虛線所示。通過反覆施加和撤去向下的力，且間隔1秒鐘，進行循環彎曲。循環100次後，銅箔保持光滑，仍牢牢地粘附在下面的膜上，而且沒有褶皺或開裂的跡象。
實施例2在1.0密耳厚的第一層聚酯膜的上表面上真空沉積一層1.5-2.0微米厚的鋁，用壓敏膠粘劑(FLEXcon V-402)將第一層膜的下表面粘附到4.0密耳厚的「第二層」聚酯膜上表面。然後按照實施例1所述程序，將所得複合物加熱成形，並進行測試。100次循環測試之後，鋁保持光滑，牢牢地粘附在下面的膜上，而且沒有褶皺或開裂的跡象。
比較例1用熱固性膠粘劑將0.7密耳銅箔粘附到4.0密耳厚的聚酯膜上表面。熱固性膠粘劑、銅箔和膜與實施例1所採用的相同。然後對所得複合物進行加熱成形，並進行循環測試，過程也跟實施例1所述相同。循環測試僅僅5次之後，銅箔即出現嚴重開裂。
比較例2用壓敏膠粘劑(V-402)代替熱固性膠粘劑製備比較例1中的複合物。對所得複合物進行加熱成形，並進行循環測試，過程也跟實施例1所述相同。循環測試僅僅2次之後，銅箔即出現裂縫和「剝離」(從下面的膜上脫開)，循環測試約20次之後，不斷出現的裂縫導致箔開始裂開。
比較例3在塗敷了矽樹脂的聚酯載體膜表面上真空沉積1.5-2.0微米厚的鋁。然後將沉積鋁從載體膜上轉移到4.0密耳聚酯膜表面，並用壓敏膠粘劑(FLEXconV-402)粘好。按照實施例1所述程序，對複合物進行加熱成形和測試。循環測試10次之後，觀察到金屬開裂。
從以上所述可以看出，在金屬層16和載體膜14之間嵌入膜12和膠粘劑中間層18，再加上膠粘劑中間層的彈性，有利於穩定和保護金屬層免受複合物反覆彎曲引起的損傷。
權利要求
1.導電多層複合物，它包括第一層和第二層聚合物膜，兩層膜都具有柔韌性，都有上下表面，其中第二層膜在不低於其玻璃化轉變溫度的溫度下可加熱成形；在第一層膜的上表面施加柔韌的導電層；通過膠粘劑中間層將第一層膜的下表面粘附到第二層膜的上表面上，所述膠粘劑中間層具有彈性，在複合材料發生彎曲時，足以適應按上述方法粘附在一起的兩個膜之間的相對運動。
2.權利要求1所述的複合物，其特徵在於所述第二層膜具有回彈性。
3.權利要求2所述的複合物，其特徵在於所述膠粘劑中間層在約-50℃-150℃的溫度呈現彈性。
4.權利要求1或2所述的複合物，其特徵在於所述導電層是層金屬箔，所述金屬箔通過第二種膠粘劑粘附在所述第一層膜的上表面。
5.權利要求1或2所述的複合物，其特徵在於所述膠粘劑中間層具有壓敏性。
6.權利要求2所述的複合物，其特徵在於所述第二層膜的體積彈性模量高於所述第一層膜。
7.權利要求1或2所述的複合物，其特徵在於它還包括第三層柔韌性聚合物膜，所述膜通過第二膠粘劑中間層粘附在所述第二層膜的下表面上。
8.權利要求2或7所述的複合物，其特徵在於它還包括第二柔韌性導電層，所述導電層加在所述複合物與加有所述第一導電層的表面相背的面上。
9.權利要求1或2所述的複合物，其特徵在於導電層選自銅、鋁、鎳、錫、銀、金、黑色金屬及其合金。
10.權利要求1或2所述的複合物，其特徵在於所述導電層的厚度不超過約20密耳。
11.權利要求1或2所述的複合物，其特徵在於所述第一層和第二層膜的聚合物材料聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚氨酯、聚乙烯碸、聚丁烯及衍生物，聚碳酸酯、聚苯乙烯及包含苯乙烯的共聚物、聚乙烯(線形)、聚乙基乙烯酮、聚丙烯酸酯包括甲基丙烯酸酯，和剛性PVC及其共聚物。
12.權利要求1或2所述的複合物，其特徵在於所述導電層與所述第一層膜的上表面通過界面固定。
13.製備導電多層複合物的方法，所述方法包括a)提供第一層和第二層聚合物膜，兩層膜都具柔韌性，都有上下表面，其中第二層膜在不低於其玻璃化轉變溫度的溫度下可加熱成形；b)在所述第一層膜的上表面施加柔韌的導電層；c)通過膠粘劑中間層將第一層膜的下表面粘附到第二層膜的上表面上，所述膠粘劑中間層具有彈性，在複合材料發生彎曲時，足以適應按上述方法粘附在一起的兩個膜之間的相對運動。
14.製備成形的導電部件的方法，所述方法包括a)用下述方法製備導電多層複合物i)提供第一層和第二層聚合物膜，兩層膜都具柔韌性，都有上下表面，其中第二層膜在不低於其玻璃化轉變溫度的溫度下可加熱成形；ii)在所述第一層膜的上表面施加一柔韌的導電層；iii)通過膠粘劑中間層將第一層膜的下表面粘附到第二層膜的上表面上，所述膠粘劑中間層具有彈性，在複合材料發生彎曲時，足以適應按上述方法粘附在一起的兩個膜之間的相對運動。b)將所述複合物加熱到至少所述第二層膜的玻璃化轉變溫度的溫度；c)對加熱的複合物進行成形，形成選定的形狀；d)冷卻所得成形的複合物至低於上述升到的溫度以下。
15.權利要求13或14所述的方法，其特徵在於所述第二層膜具有柔韌性。
全文摘要
一種導電多層複合物，它包括第一層和第二層聚合物膜，兩層膜都具柔韌性，都有上下表面，其中第二層膜在不低於其玻璃化轉變溫度的溫度下可加熱成形。在第一層膜的上表面施加柔韌的導電層，並通過膠粘劑中間層將第一層膜的下表面粘附到第二層膜的上表面上。所述膠粘劑中間層具有彈性，在複合材料發生彎曲時，足以適應按上述方法粘附在一起的兩個膜之間的相對運動。
文檔編號B32B27/08GK1538910SQ02815589
公開日2004年10月20日 申請日期2002年8月5日 優先權日2001年8月9日
發明者D·P·西加爾, I·E·西爾頓, S·A·菲爾斯邦德, J·R·佩納斯, D P 西加爾, 佩納斯, 菲爾斯邦德, 西爾頓 申請人:弗萊康股份有限公司