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CN104395143A - 聚合物厚膜装置 - Google Patents

聚合物厚膜装置 Download PDF

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CN104395143A
CN104395143A CN201380026956.2A CN201380026956A CN104395143A CN 104395143 A CN104395143 A CN 104395143A CN 201380026956 A CN201380026956 A CN 201380026956A CN 104395143 A CN104395143 A CN 104395143A
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CN
China
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ptf
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adhesive phase
adhesive
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Application number
CN201380026956.2A
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D·沙巴赫
R·贝纳
A·舒马克
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Original Assignee
IEE International Electronics and Engineering SA
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Publication date
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Abstract

一种PTF(聚合物厚膜)装置(10)，包括：基底(22、32)；施加于所述基底上的功能PTF层(24、34)；和施加于所述PTF层上的保护性覆盖层(25、35)，所述保护性覆盖层是粘合带，该粘合带包括支承层(27、37)和粘合剂层(26、36)，所述支承层涂有所述粘合剂层(26、36)，所述粘合剂层(26、36)的厚度是所述PTF层(24、34)印刷厚度的10％到100％。所述PTF层是碳油墨层、银油墨层、石墨油墨层、碳-银油墨层、碳-石墨油墨层、石墨-银油墨层、或者碳-石墨-银油墨层或PTC(正温度系数)层。该PTF装置能够用做电加热器，如汽车座椅的加热器。

Description

聚合物厚膜装置
技术领域
本发明主要涉及导电PTF(聚合物厚膜)层，特别是提高这些层的温度及使用期限稳定性。
背景技术
事实上，根据所使用的材料类型和设计，所有基于聚合物的电路，包括传感器、加热系统、人机交互界面(HMIs)，其电阻都会或多或少地响应于如在存储、运输和/或使用中所产生的温度的变化。
例如，沉积在聚合物膜上或者与一个或多个聚合物膜和/或粘结膜/层形成夹层结构的电子聚合物电路更容易感受到由于温度引起的驰豫过程和不同材料组分(如功能层与层合附加层和/或基底、纺织物、无纺布等)之间的机械作用而产生的电阻的变化。
但是，一般对所有汽车中使用的或者HMI输入装置中的传感器/加热器来说，不管施加或者不施加额外的最高达到100％相对湿度的气候应力(stress)，在-40℃到110℃的范围内，整个使用期限期间对于给定功能的温度的稳定性都有标准规范的要求。根据该应用/功能，温度的影响能够通过硬件、软件、设计和/或后加工进行补偿。虽然这些方法对于特定的应用通常是直接及非常有用的补救，但是对于需要在整个使用周期中电功能特性需要具有很高的可再现性及可重复性、或者设计自由度被降低、或者只是因为这些方法成本太高的应用中，这些方法就不太适合了。
特别是在基于PTF的PTC(正温度系数)加热器装置的情况中，加热器夹层结构的不同组分/层之间的机械作用对其电阻和PTC效应的温度和使用期限稳定性产生了巨大的影响。有一个现象可以对此做出解释，即随着温度增加，电阻的明显的、通常是激烈的非线性增加伴随着PTF树脂的体积变化。
在几乎所有类型的电子装置(如加热器和/或传感器系统)中，在PTF层顶部必须层合、电烙或者印刷有覆盖层以使其免于受到环境的影响，如潮湿、有毒气体、机械的或者电化学的损坏等。目前，在包括PTF层的基底上层合双面粘膜与任何种类的纺织层是一种可以在整体使用期限中满足上述需求的强力保护方法，同时也是一种非常合算的加工方法。由于PTF电层(特别是具有PTC功能的)和带状材料的材料特性，系统每次暴露在较高的温度中时，长期的机械松弛过程会引起蠕动/漂移效应。这种松弛过程将持续，直到整个系统达到机械应力平衡的稳定状态。通过在半成品的部件(如具有或不具有层合带状层的包括PTC层的基底)中临时的热量存储、热层合以和/或电气装置组装完成后的热量存储，可以显著提高早期的稳定性。在某些情况下，甚至所谓的试车过程是必须的，即在给定的时间操作系统。所有这些稳定性过程都要耗费时间(通常持续若干小时)，并且在就后勤、装置等而言的生产水平上是成本巨大的。
但是，目前这些对稳定性的不具有吸引力的努力还必须被接受，否则的话，产品将存在在使用期限内性能变差(如，在PTC层中，由于电阻的增加而导致加热能力的损失)以至最终不能满足性能要求的风险。
技术问题
本发明的目的是克服或者至少减少上述问题。
发明内容
本发明提出，通过对保护性粘合剂层的适当布置减少对PTF层电阻的冲击。
根据本发明的一个方面，PTF(聚合物厚膜)装置包括基底、施用(印刷，如丝网印刷)在该基底上的功能PTF层、施用(如层合)在PTF层上的保护性覆盖层。该保护性覆盖层包括粘合剂层，其厚度是PTF层印刷厚度的10％到100％，优选是10％到30％。该保护性覆盖层是包括涂有粘合剂层的支承层的粘合带。
优选地，支承层的厚度不超过12微米。优选地，粘合剂层的厚度不超过12微米。进一步优选的是，支承层的厚度在3-10微米的范围内，粘合剂层的厚度在3-10微米的范围内。更进一步优选的是，支承层的厚度在3-7微米的范围内，粘合剂层的厚度在3-7微米的范围内。最优选地，支承层的厚度为5微米，粘合剂层的厚度也为5微米。至于基底，其厚度优选在50微米到500微米的范围内。
本发明人的优点在于，意识到如果将粘合剂层的厚度在指定的范围内，则能够实现更加稳定的PTF层的电特性(特别是电阻)。同样值得指出的是，相比于现有技术的PTF装置而言，该粘合剂层的厚度大大减少。通过施加粘合剂，所选择的结构大大减少了PTF层的渗透，反之亦然。因此，由这些渗透及环境影响如温度变化或者湿度变化所引起的层状结构中的导电PTF层和其它层之间的机械应力会明显减少。
该保护性覆盖层可以是包括具有涂有粘合剂层的第一侧和涂有另一个粘合剂层的第二侧的支承层的双面粘合带。在这种情况下，支承层和粘合剂层的厚度优选均不超过12微米。另外一个粘合剂层优选包括不超过300g/m2的粘合剂。
优选地，基底或者支承层包括以下至少一种：PUR(聚氨酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PEI(聚醚酰亚胺)、PE(聚乙烯)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PES(聚醚砜)、PS(聚苯乙烯)、PEEK(聚醚醚酮)、PI(聚酰亚胺)、PP(聚丙烯)、无纺布、纺织品和编织品。
优选地，粘合剂层和/或另一个粘合剂层包括以下至少一种：丙烯酸、改性丙烯酸、热熔粘合剂、橡胶粘合剂及有机硅树脂。
PTF层可以是PTC(正温度系数)层。PTC材料是一种比电阻随温度增加而增加的材料。温度系数是指每单位的温度增加所引起的电阻的增加。具有PTC特性的加热部件能够自动调整其发射出的热量。当因此引起的电流穿过加热部件时，加热部件的温度升高。由于电阻增加，电流减小，直到达到平衡。
本发明另一个优选的方面涉及一种用上述PTF装置做为加热部件的电加热器。
值得一提的是，如果PTF层是图案化的，那么粘合剂层不仅直接接触PTF层，而且局部地直接接触下面的基底，则保护性覆盖层将在某种程度上自身顺应图案，造成保护性覆盖层的局部不平坦。由此得出结论：PTF层的任何图案化不会使粘合剂层的厚度有明显的变化。因此，即使存在图案化的PTF层，粘合剂层的厚度也是确定的。
还应当注意的是，对于PTF层，也可以用其它技术(如，电流沉积法、PVD、溅射法、蒸发等)将其施加在基底上。例如，基底除了支承PTF层外，还支承将PTF层电连接到电路的一条或多条连接线(所谓的母线)。连接线由任一种高传导材料(如铜、银、镍、铜/银等)通过电流沉积或者PVD制成。但是，这种连接线也被认为是PTF层(如，由PTF银油墨、PTF铜油墨、PTF铜/银油墨等制得)。
附图说明
下面结合附图，对多个非限制性实施例进行详细的说明，本发明的更多细节和优点会更清楚，其中：
图1是本发明第一优选实施方案的PTF装置的示意截面图；
图2是本发明第二优选实施方案的PTF装置的示意截面图；
图3是本发明第三优选实施方案的PTF装置的示意截面图；
具体实施方式
图1示意性地描述了本发明优选实施方案的PTF装置10。PTF装置10包括基底12，如由PUR、PET、PEN、PEI、PE、ABS、PES、PS、PEEK、PI、PP、无纺布、纺织品或编织品制成。
基底12支承PTF印刷板14，其印刷厚度优选在4微米到25微米的范围内。如，PTF层14可以是碳油墨层、银油墨层、石墨油墨层、碳-银油墨层、碳-石墨油墨层、石墨-银油墨层、或者碳-石墨-银油墨层。根据本申请，PTF层14可以具有正温度系数(即，电阻随着温度的增加而增加)。
粘合剂层16(优选选自丙烯酸类、改性丙烯酸类、热熔粘合剂、橡胶粘合剂及有机硅树脂)施加在PTF层14上。粘合剂层(转移带)的厚度是PTF层14的厚度的10％到100％，更优选是10％到30％。
图2示意性地描述了本发明第二优选实施例的PTF装置20。PTF装置20包括基底22，如由PUR、PET、PEN、PEI、PE、ABS、PES、PS、PEEK、PI、PP、无纺布、纺织品或编织品制成。
基底22支承PTF印刷板24，其印刷厚度优选是在4微米到25微米的范围内。如，PTF层24可以是碳油墨层、银油墨层、石墨油墨层、碳-银油墨层、碳-石墨油墨层、石墨-银油墨层、或者碳-石墨-银油墨层。根据本申请，PTF层24可以具有正温度系数。
单面粘合带25布置在PTF层24上。粘合带25包括支承膜或片27(如由PUR、PET、PEN、PEI、PE、ABS、PES、PS、PEEK、PI、PP、无纺布、纺织品或编织品制成)，其支承粘合剂层26(优选选自丙烯酸类、改性丙烯酸类、热熔粘合剂、橡胶粘合剂及有机硅树脂)，该粘合剂层26与PTF层24接触(在PTF层24中的间隙的情况下，与基底22接触)。粘合剂层26的厚度是PTF层24厚度的10％到100％，更优选是10％到30％。支承膜或片27的厚度小于或等于10微米。
图3示意性地描述了本发明第三优选实施方案的PTF装置30。PTF装置30包括基底32，如由PUR、PET、PEN、PEI、PE、ABS、PES、PS、PEEK、PI、PP、无纺布、纺织品或编织品制成。
基底32支承PTF印刷板34，其印刷厚度优选是在4微米到25微米的范围内。如，PTF层34可以是碳油墨层，银油墨层、石墨油墨层、碳-银油墨层、碳-石墨油墨层、石墨-银油墨层、或者碳-石墨-银油墨层。根据本申请，PTF层34可以具有正温度系数。
双面粘合带35布置在PTF层34上。粘合带35包括支承膜或片37(如由PUR、PET、PEN、PEI、PE、ABS、PES、PS、PEEK、PI、PP、无纺布、纺织品或编织品制成)，在其第一侧，其支承第一粘合剂层36，该粘合剂层36与PTF层34接触(在PTF层34中的间隙的情况下，与基底32接触)；在其第二侧是第二粘合剂层38。粘合剂层36、38优选选自丙烯酸类、改性丙烯酸类、热熔粘合剂、橡胶粘合剂及有机硅树脂。粘合剂层36、38由相同或不同材料制成。第一粘合剂层36的厚度是PTF层34的厚度的10％到100％(更优选是10％到30％)。支承膜或片37第二侧上的粘合剂的量优选小于300g/m2。支承膜或片37的厚度小于或等于10微米。
显然，本发明的层状结构提高了PTF层的稳定性，并且不影响其使用期限内的性能。如果PTF装置用于加热器的(欧姆的)加热部件，如座椅加热器的话，本发明会特别有用。
虽然已经详细描述了具体实施方案，但是，根据本发明公开的内容的全部教导而对细节进行各种修正和替换，对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，公开的具体布置仅仅是为了描述，而不是限制本发明的范围，本发明的范围由附加的权利要求书的整个范围以及任一或全部等效方案限定。
附图标记说明：
10 PTF装置
12 基底
14 PTF层
16 粘合剂层
20 PTF装置
22 基底
24 PTF层
25 单面粘合带
26 粘合剂层
27 支承膜或片
30 PTF装置
32 基底
34 PTF层
35 双面粘合带
36 第一粘合剂层
37 支承膜或片
38 第二粘合剂层

Claims (15)

1.一种PTF装置(10、20、30)，包括：
基底(12、22、32)；
施加于所述基底(12、22、32)上的功能PTF层(14、24、34)，所述PTF层(14、24、34)具有印刷厚度；
施加于所述PTF层上的保护性覆盖层，所述保护性覆盖层是粘合带，所述粘合带包括支承层和粘合剂层(16、26、36)，所述支承层涂有所述粘合剂层(16、26、36)，所述粘合剂层(16、26、36)的厚度是所述PTF层(14、24、34)印刷厚度的10％到100％。
2.如权利要求1所述的PTF装置(10、20、30)，其中所述粘合剂层(16、26、36)的厚度是所述PTF层(14、24、34)印刷厚度的10％到30％。
3.如权利要求1所述的PTF装置(10、20、30)，其中所述基底(12、22、32)包含PUR、PET、PEN、PEI、PE、ABS、PES、PS、PEEK、PI、PP、无纺布、纺织品或编织品中的至少一种。
4.如权利要求1或2或3所述的PTF装置(10、20、30)，其中所述粘合剂层(16、26、36)包含丙烯酸类、改性丙烯酸类、热熔粘合剂、橡胶粘合剂及有机硅树脂中的至少一种。
5.如权利要求1-4中任一所述的PTF装置(20、30)，其中所述支承层(27、37)的厚度不超过12微米。
6.如权利要求5所述的PTF装置(20、30)，其中所述粘合剂层(16、26、36)的厚度是3-12微米。
7.如权利要求1-4中任一所述的PTF装置(20、30)，其中所述支承层(27、37)的厚度不超过10微米。
8.如权利要求1-7中任一所述的PTF装置(30)，其中所述粘合带是双面粘合带(35)，其中，所述支承层的第一侧涂有所述粘合剂层(36)，并且所述支承层的第二侧涂有另一个粘合剂层(38)，所述支承层(37)的厚度不超过10微米。
9.如权利要求7或8所述的PTF装置(30)，其中所述粘合剂层(16、26、36)的厚度是3-10微米。
10.如权利要求8或9所述的PTF装置(30)，其中所述另一个粘合剂层(38)包含不超过300g/m2的粘合剂。
11.如权利要求8或9或10所述的PTF装置(30)，其中所述另一个粘合剂层(38)包含丙烯酸类、改性丙烯酸类、热熔粘合剂、橡胶粘合剂及有机硅树脂中的至少一种。
12.如权利要求8-11中任一所述的PTF装置(20、30)，其中所述支承层(27、37)包含PET、PEN、PEI、PE、ABS、PES、PS、PEEK、PI、PP、无纺布、纺织品或编织品中的至少一种。
13.如权利要求1-12中任一所述的PTF装置(10、20、30)，其中所述PTF层(14、24、34)是碳油墨层，银油墨层、石墨油墨层、碳-银油墨层、碳-石墨油墨层、石墨-银油墨层、或者碳-石墨-银油墨层。
14.如权利要求1-13中任一所述的PTF装置(10、20、30)，其中所述PTF层是PTC层。
15.一种电加热器，包括作为如权利要求14所述的PTF装置(10、20、30)设置的加热部件。
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