复合缓冲结构 |
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| 申请号 | CN201080032785.0 | 申请日 | 2010-07-23 | 公开(公告)号 | CN102470645A | 公开(公告)日 | 2012-05-23 |
| 申请人 | 美国圣戈班性能塑料公司; | 发明人 | C·E·恩斯; F·M·凯瑟; M·莫琳; M·西诺夫斯基; D·H·威廉姆斯; | ||||
| 摘要 | 本披露是针对一种复合式缓冲结构，该缓冲结构包括一个具有第一主表面的氟 聚合物 层以及 覆盖 该氟聚合物层的主表面的一个聚合物层。该复合结构具有，其中该复合结构可以经受在至少约330℃至约400℃的 温度 以及约3MPa至约5MPa的压 力 下的 热压 持续至少约15个周期。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种复合式缓冲结构，包括： |
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| 说明书全文 | 复合缓冲结构技术领域[0001] 本披露总体上涉及一种复合式缓冲结构以及一种用于制造此类结构的方法。 背景技术[0002] 在LCD电子产品的构造中，必须将一个电路的电子部件粘附到一个显示屏的电子部件上。为了完成这件事，在两组电子部件之间使用一个热活化的各向异性的导电薄膜(ACF)。将电路粘结到显示屏电子部件上典型地使用一个热密封过程使用热压(即热力和压力)来完成以活化该ACF。 [0003] 在该热密封过程中，电子部件需要被保护以免受到钢制工具头部所引起的粉碎或划痕并且非平面性需要进行调节。同时，工具头部需要被保护免于可能从该电子部件之间暴露的区域粘附到该工具头部上的ACF。传统地，保护的模式是来自片削的PTFE(2密尔或6密尔)、硅氧烷片材、PTFE涂覆的织物(2.0密尔)或PTFE、硅氧烷以及一种金属片材的组合。这些材料是处于连续的材料卷的形式从而使得该片材可以向前转位从而在该热密封区域内提供一个新的区域。这些材料已产生了有关以下项的问题：粘附到电子部件上或者在很少数目的周期(例如小于10个周期)之后失效。 [0004] 随着LCD电视的尺寸以及经济压力的增加，已经对提供一种复合材料产生了兴趣，该材料被用作使电子部件得到对于工具头部的缓冲、沿着电子部件的全长使压力均匀，并且使之与该ACF脱离。期望的是一种缓冲产品具有在多个热密封周期下保持其特性的能力，从而减小每个周期的成本。 [0005] 因此，将令人希望的是提供一种改进的缓冲材料连同用于制造这样一种缓冲材料的方法。发明内容 [0006] 在一个实施方案中，提供了一种复合式缓冲结构。该复合式缓冲结构包括一个具有第一主表面的氟聚合物层以及覆盖该氟聚合物层的主表面的一个聚合物层。该复合结构可以经受在至少约330℃至约400℃的温度以及约3MPa至约5MPa的压力下的热压持续至少约15个周期。 [0007] 在另一个示例性实施方案中，提供了一种复合式缓冲结构。该复合结构包括一个具有第一主表面的氟聚合物层以及覆盖该氟聚合物层的主表面的一个聚合物层。该聚合物层包括一种热传导性的填充剂，其存在的量值是高达该聚合物层的总重量的按重量计约75％。该复合结构可以经受在至少约330℃至约400℃的温度以及约3MPa至约5MPa的压力下的热压持续至少约15个周期。 附图说明 [0008] 通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。 [0009] 图1包括一个示例性的复合缓冲结构的图示。 具体实施方式[0010] 在一个具体的实施方案中，一种复合式缓冲结构包括具有一个主表面的一种氟聚合物。该复合结构进一步包括覆盖在该氟聚合物层的主表面上的一个聚合物层。在一个实施方案中，可以将该氟聚合物层直接置于该聚合物层的主表面上并且与其直接接触，而没有任何一个或多个插入层。在一个实施方案中，该复合缓冲结构被置于直接与一个热压机的热压板接触。典型地，该热压机被用来将一个夹在电子部件的两个相对的层之间的各向异性的导电薄膜(ACF)进行热密封。在一个示例性实施方案中，该复合式缓冲结构向该电子部件提供了与该热密封压板的缓冲作用。此外，该复合式缓冲结构在该热密封过程中提供了将来自该热密封压板的压力在这些电子部件上均匀。 [0011] 用于形成该氟聚合物层的一种示例性氟聚合物包括由一种单体形成的一种均聚物、共聚物、三聚物、或聚合物共混物，该单体是例如四氟乙烯、六氟丙烯、氯三氟乙烯、三氟乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯、全氟丙基乙烯基醚、全氟甲基乙烯基醚、或它们的任何组合。例如，该氟聚合物是聚四氟乙烯(PTFE)。示例性的氟聚合物膜可以是流延、片削、或挤出的。一种聚四氟乙烯是从SGPPL可商购的。 [0012] 另外的示例性的氟聚合物包括一种氟化的乙烯丙烯共聚物(FEP)；四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚的一种共聚物(PFA)；四氟乙烯和全氟甲基乙烯基醚的一种共聚物(MFA)；乙烯和四氟乙烯的一种共聚物(ETFE)；乙烯和氯三氟乙烯的一种共聚物(ECTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)；一种包括四氟乙烯、六氟丙稀、以及偏二氟乙烯的三聚物(THV)，或它们的任何共混物或任何掺混物。例如，该氟聚合物可以包括FEP。在一个另外的实例中，该氟聚合物可以包括四氟乙烯与全氟丙基乙烯基醚的共聚物(PFA)。在一个示例性实施方案中，该氟聚合物可以是通过辐射(如电子束)可交联的一种聚合物。一种示例性的可交联的氟聚合物可以包括ETFE、THV、PVDF、或它们的任何组合。 [0013] 在一个实施方案中，可以将该氟聚合物层进行处理以改进氟聚合物层对它所直接接触的层的粘附作用。在一个实施方案中，该处理可以包括表面处理、化学处理、钠蚀刻、使用底漆、或它们的任何组合。在一个实施方案中，该处理可以包括化学处理、例如钠萘表面处理或钠氨表面处理。在一个实施方案中，该处理可以包括电晕处理、UV处理、电子束处理、火焰处理、抗擦伤处理(scuffing)、或它们的任何组合。 [0014] 典型地，该氟聚合物层具有约0.1密尔至约3.0密尔的厚度。例如，该氟聚合物层可能具有约0.15密尔至约0.30密尔的厚度。在一个实施方案中，该氟聚合物层可以具有约2.0密尔至3.0密尔的厚度。 [0015] 该聚合物层覆盖了该氟聚合物层。在一个实施方案中，该聚合物层直接接触该氟聚合物层。该聚合物层包括聚合材料，如热塑性塑料以及热固性材料。一种示例性的聚合材料可以包括硅氧烷。在一个实施方案中，该聚合材料包括硅氧烷，这种硅氧烷聚合物可以包括聚烷基硅氧烷类，如由一种前体形成的硅氧烷聚合物，该前体是如二甲基硅氧烷、二乙基硅氧烷、二丙基硅氧烷、甲基乙基硅氧烷、甲基丙基硅氧烷、或它们的组合。在一个实施方案中，该硅氧烷是高稠度天然橡胶(HCR)。一种示例性的硅氧烷是液体硅橡胶(LSR)，例如一种可交联的液体硅橡胶。可商购的可交联的液体硅橡胶是一种两部分的液体硅橡胶。该硅氧烷可以是催化的，例如铂催化的、过氧化物催化的、或它们的组合。此类液体硅橡胶可以是从例如瓦克公司和道康宁公司(Wacker and Dow Corning)可得的。另外的聚合材料可以包括酚醛树脂类、环氧树脂类或它们的任何组合。考虑到了任何适合于缓冲、均匀以及热压条件的聚合物材料。 [0016] 在一个实施方案中，该聚合物层可以包括一种导热性填充剂。在一个具体实施方案中，该导热性填充剂存在的量值是按该聚合物层的总重量计大于约20％，例如大于约25％，例如大于约30％，例如大于约40％，例如大于约50％，例如大于约60％，或甚至高达约75％。可以考虑改进穿过该聚合物层的电导率的任何导热性填充剂。该导热性填充剂优选地选自多种具有根据ASTM D1530测量的在约0.5与1000.0瓦特/米-K之间的体积导热率的材料。适当的导热性填充剂的例子包括但不限于氮化硼、氧化铝(氧化铝(alumina))、氮化铝、氧化镁、氧化锌、氧化铍、碳化硅、镍粉、铜片、石墨粉、粉末的金刚石、氧化铁、碳黑、以及它们的混合物。在一个实施方案中，该导热性填充剂是：氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化铁、碳黑或它们的组合。在一个具体实施方案中，该导热性填充剂的粒径、粒径分布、以及填充剂负载量(在该聚合物层中的浓度)被选择为使得填充最大化并且由此产生最有效的热导率。例如，该导热性填充剂的粒径可以是在约2微米与约100微米之间。在一个具体实施方案中，该导热性填充剂的加入可以排除对于一个滑动层的需要。在一个实施方案中，该聚合物层是基本上不含任何氧化硅的，即在该聚合物层中不存在氧化硅。 [0017] 典型地，该聚合物层具有至少大约5.0密尔的厚度。例如，该聚合物层可以具有约7.0密尔到约25.0密尔的厚度，如约7.0密尔到约9.0密尔。 [0018] 在一个实施方案中，还可以使用一个增强层。可以将增强层置于该复合结构内的任何位置来为该结构提供增强作用。例如，该增强层可以与该聚合物层接触。在一个实施方案中，该增强层可以覆盖该聚合物层的主表面。在一个实施方案中，该增强层可以实质性地包埋在该聚合物层中。如在此使用的“实质性地包埋的”是指一种增强层，其中该增强层的总表面积的至少25％、如至少约50％、或甚至100％包埋在该聚合物层中。在一个实施方案中，该聚合物层的至少大约25％、甚至大约50％、甚至大约100％直接与该氟聚合物层相接触。该增强层可以是提高该复合结构的增强特性的任何材料。例如，该增强层可以包括天然纤维、合成纤维、或它们的组合。在一个实施方案中，这些纤维可以处于一种针织物、铺设纱网(laid scrim)、编织物、织造或非织造织物的形式。示例性的增强物纤维包括玻璃、芳族聚酰胺类、以及类似物。在一个实施方案中，该增强纤维是玻璃纤维，例如纺织的玻璃纤维。该增强层可以具有小于约5.0密尔的厚度，如小于约2.0密尔，或甚至小于约1.0密尔。 [0019] 任选地，该复合结构进一步包括置于该聚合物层上的滑动层。在一个实施方案中，该滑动层具有防静电的特性。一个示例性的滑动层改进了该复合结构的释放特性(release properties)，即，不会粘到该热密封压机的工具头部上。在一个具体的实施方案中，该滑动层降低了该复合结构的摩擦系数。例如，该滑动层减少了复合结构在其被拉动通过该热压机设备时的阻力。典型地，该滑动层可以是最外层，即，与该热压过程中的热压板接触的表层涂层。在一个实施方案中，该滑动层覆盖该聚合物层而没有任何插入层。例如，当不使用增强层时，该滑动层可以与该聚合物层直接接触。在一个实施方案中，当存在一个增强层时，该滑动层可以覆盖该增强层以及该聚合物层。 [0020] 可以考虑具有滑动特性的任何热塑性或热固性材料。一种示例性的热塑性或热固性材料可以包括硅氧烷。在一个实施方案中，该聚合材料包括硅氧烷，这种硅氧烷聚合物可以包括聚烷基硅氧烷类，如由一种前体形成的硅氧烷聚合物，该前体是如二甲基硅氧烷、二乙基硅氧烷、二丙基硅氧烷、甲基乙基硅氧烷、甲基丙基硅氧烷、或它们的组合物。一种示例性材料包括液体硅橡胶(LSR)，例如一种防静电的可交联的液体硅橡胶。可商购的可交联的液体硅橡胶是一种两部分的液体硅橡胶组合物，例如Dow 3715表层涂层。该硅氧烷可以是催化的，例如铂催化的、过氧化物催化的、或它们的组合。其他的液体硅橡胶可以是从瓦克公司可得的。另外的滑动材料可以包括酚醛树脂类、环氧树脂类或它们的任何组合。典型地，该滑动层具有小于1.0密尔的厚度，如约0.1密尔至约1.0密尔。 [0021] 在一个实施方案中，使该滑动层是防静电的。可以使用任何合理的添加剂从而与不包括该添加剂的材料相比增加该滑动层的特性。增加防静电特性的添加剂包括例如胺类(季铵及其他)、碳黑、醚类、金属、碳以及石墨纤维，无机填充剂，例如锑锡氧化物、铟锡氧化物、碳化硅、锡锑、灰色锡石、氧化锌晶须、铝粉、铜粉、金粉、钼粉、镍粉、银粉、金属涂覆的实心及空心玻璃球、导电聚合物例如聚乙二醇，以及它们的组合。典型地，该添加剂以对该滑动层提供防静电特性有效的量值存在。在一个实施方案中，该填充剂可以按该材料的总重量的按重量计高达4％、例如高达10％的量值加入。 [0022] 该复合结构的层可以拥有其他针对预期用途的特性。例如，这些层中任一个都可以包含填充剂、矿物填充剂、金属填充剂、稳定剂、添加剂、加工助剂、着色剂或者它们的任何组合，从而改变该聚合物层的外观或其他物理特性。 [0023] 在图1中展示了一个复合缓冲结构100的示例性实施方案。这种复合结构包括具有一个主表面104的氟聚合物层102。一个聚合物层106覆盖了氟聚合物层102的主表面104。如图1中所示，该聚合物层106可以直接接触该氟聚合物层102。在一个实施方案中，该复合结构100可以包含与该聚合物层106接触的一个任选的增强层108。如以下： [0024] 图1中所示，该增强层108可以置于该聚合物层106上。在一个实施方案中，该复合结构100可以包括一个置于该增强层108上的任选的滑动层110。 [0025] 在一个实施方案中，该复合结构可以是通过一种方法形成的，该方法包括提供一个氟聚合物层。典型地，该氟聚合物层可以通过任何合理的方法挤出、流延、或片削。提供该氟聚合物层可以或可以不包括一个载体结构。在一个具体实施方案中，将该氟聚合物流延或涂覆到一个载体结构上。一旦该复合结构形成之后，将示例性的载体结构从该氟聚合物层移除而没有任何对复合结构的物理损害。一种典型的载体结构可以是一个聚酰亚胺薄膜。该载体结构典型地具有3密尔至约5密尔的厚度。一旦提供了该氟聚合物层，则可以使它经受任何合理的表面处理。在一个具体实施方案中，对该氟聚合物进行化学蚀刻，例如钠萘蚀刻。 [0026] 该方法进一步包括提供聚合物层。在一个实施方案中，该聚合物层覆盖该氟聚合物层并且与其直接接触而没有任何一个或多个插入层。聚合物层的应用典型地取决于所使用的材料。例如，可以对该聚合物层进行处理。聚合物层的处理、特别是热塑性塑料的处理，可以包括流延、涂覆、挤出或片削。例如，该复合结构可以是通过类似于传统的薄膜涂覆方法的一种方法形成的。在一个实施方案中，涂覆方法包括但不限于挤出涂覆、辊式刮刀涂覆以及逆转辊式涂覆的头部。考虑到了任何合理的涂覆方法。在一个实施方案中，该聚合物层可以是一种溶剂化的热塑性或热固性材料。典型的是将该溶剂化的热塑性或热固性材料在一个涂布器上进行加工，该涂布器为该材料的干燥(挥发溶剂)以及任何固化提供了足够的时间以及温度。 [0027] 在一个实施方案中，该复合结构可以包括一个增强层。增强层的布置方法取决于增强层的以及它直接接触的那些层的材料。可以考虑任何适合的方法。在一个实施方案中，该增强层可以被放置在该聚合物层上。在另一个实施方案中，可以在提供该聚合物层之前将该增强层置于该氟聚合物层与该聚合物层之间。在又一个实施方案中，可以在聚合物层内提供一个增强层，例如一种可商购的材料可以包括实质性包埋在该聚合物层内的一个增强层。 [0028] 在一个实施方案中，该复合结构可以包括一个滑动层。可以使用任何合理的方法以将该滑动层置于该复合结构上。该方法典型地取决于对于该滑动层所使用的具体材料。例如，该滑动层可以被流延、涂覆、挤出、熔融、或层叠。在一个具体的实施方案中，该滑动层可以例如通过凹版涂覆进行涂覆。当涂覆时，该滑动层可以被干燥并且固化。 [0029] 形成该复合结构的最终步骤可以包括时将复合结构从载体上(当使用载体时)剥离。该复合结构可以根据考虑到的任何尺寸进行修剪。在一个具体实施方案中，该复合结构可以高达1.5米宽。 [0030] 一旦形成，以上披露的复合缓冲材料的具体实施方案有利的是呈现出所希望的特性。例如，这些复合层具有均匀的厚度以及压缩变形。此外，这些复合层的材料典型地被选择为使得它们具有类似的热膨胀系数。所希望的特性可以包括防静电特性、热阻以及一个区域在热密封条件下可以经受的周期数目。一个周期被定义为在热及压力下一次并且在一个“停止”位置中一次。典型地，该热压机的每项具体时间可以在生产厂家与所制造的零件之间变化。在一个示例性实施方案中，一个总周期可以是热压机与电子部件接触约5秒至约15秒，其中该热密封压板处于约330℃至约400℃的温度以及约3.0MPa至约5.0MPa的压力下。该热压机然后可以停止例如约1秒至约5秒。在一个实施方案中，平均的总周期时间是约20秒。在一个具体实施方案中，该复合结构可以经受至少约15个周期，例如大于约30个周期，例如大于约40个周期，或甚至大于约80个周期，而没有不利地影响其缓冲以及释放特性的特性或其他物理变化。根据一个实施方案，该结构经受上述的热周期的能力基于视觉检查来确定，更确切地说，不通过用于检测结构的物理退化的放大辅助而进行的视觉检测。 [0031] 在一个实施方案中，该复合结构在该热压周期过程中具有所希望的热阻。例如，该热阻是如根据ASTM E-1530测量的约0.85W/mK至约1.15W/mK。在一个实施方案中，该复合结构在热压周期过程中可以经受低的压缩变形。 [0032] 对于用于电子部件的热密封方法的缓冲/均匀化，该复合材料具有所希望的从工具头部(即，热压板、电子部件以及各向异性的导电膜(ACF))释放的特性。具体地，该复合结构的滑动层与该热密封压机的热压板直接接触。在另一个实施方案中，当该滑动层不存在时，该聚合物层可以与该热压板直接接触中。典型地，一个热压板是一种材料，例如陶瓷或金属，例如碳钢。该复合结构具有对热压板释放的特性，即不会粘连。具体地说，与该热压板直接接触的复合结构的层，即该滑动层或聚合物层具有释放特性，这些特性是在约330℃至约400℃的温度在3MPa至约5MPa的压力下经受多个热压周期。此外，当该复合结构与任何电子部件以及各向异性的导电膜(ACF)接触时，它具有所希望的释放特性并且经过多个温度和压力的周期也并不粘连。例如，该氟聚合物层可以与有待粘合的电子部件直接接触。具体地，与该电子部件接触的氟聚合物层具有释放特性，这些特性经受在该氟聚合物层与电子部件之间的粘合线处的温度，即在3MPa至约5MPa之间的压力下约175℃至约200℃的粘合线温度。 [0033] 该复合结构的任何另外的应用包括，例如：当如以上提及的防静电特性、热阻和/或缓冲特性是所希望时的使用。该复合结构还可以拥有对于所考虑的任何具体应用而言所希望的其他特性。 [0034] 实例 [0035] 实例1 [0036] 在一种支持材料上生产了一个示例性的样品。首先，将一个PTFE薄膜以约0.25密尔熔融流延到一个聚酰亚胺薄膜(约3密尔至5密尔)上，后者被用作一个载体。这使用标准的PTFE浸涂法完成。对该PTFE流延在聚酰亚胺载体上的薄膜使用钠萘蚀刻进行化学蚀刻。 [0037] 然后将仍在该载体上的蚀刻的薄膜用一种液体硅橡胶以约7.0密尔至约25.0密尔的厚度进行涂覆，进行干燥(若必要的话)并且固化。该液体硅橡胶作为一种具有70的肖氏硬度计硬度的两部分的、铂固化的LSR可得。然后将该复合材料(仍然与该载体一起)用一个防静电的/滑动涂层进行涂覆，该涂层包括具有不大于约1.0密尔的厚度的Dow 3715表层涂层。然后将该复合材料(仍然与载体一起)通过将该聚酰亚胺载体从该复合材料上剥离而进行转变。然后将该复合材料根据尺寸进行修剪。 [0038] 实例2 [0039] 使用玻璃纤维增强来生产一种示例性的复合材料。例如，对于这种支持的形式而言，可交联的液体硅橡胶(LSR)的涂层可以采取几种形式。在一个第一形式中，将一种玻璃纤维织物在流延该PTFE/载体薄膜的同时送料穿过该涂覆头部从而使得该玻璃纤维织物与该流延的PTFE紧密接触。然后通过到达该烘箱该膜片路径的几何形状而驱动该液体硅橡胶穿过该玻璃纤维织物。在一个实施方案中，该玻璃纤维织物实质性地包埋在这种可交联的液体硅橡胶中。该烘箱处于足以将该液体硅橡胶干燥并且固化的温度以及线速度下。然后将该液体硅橡胶的一个另外的挂胶涂层置于该固化的硅氧烷之上以消除该织物所给予的任何纹理。最终处理步骤与实例1中的复合材料类似。 [0040] 在另一个实施方案中，该复合材料中的玻璃纤维织物的放置可以通过将约1.0密尔至约7.0密尔的一个硅氧烷薄涂层进行涂覆并且固化而控制。然后将该玻璃纤维织物送至该固化的硅氧烷之上并且将一个第二量值的硅氧烷施加到该织物之上。然后将该第二硅氧烷涂层干燥并且固化。在这个实施方案中，该织物可以处于离开该复合材料的流延PTFE侧变化的厚度距离。 [0041] 实例3 [0042] 一种第三示例性样品是一个蚀刻的PTFE织物(由爱尔兰基尔拉什市(Kilrush)SGPPL公司提供)的薄膜。所有的步骤与以上相同，没有使用载体。例如，然后将该蚀刻的薄膜用一种具有70的肖氏硬度计硬度的两部分的、铂固化的LSR进行涂覆，进行干燥(若必要的话)并且固化。然后将该复合材料用一个防静电的滑动涂层进行涂覆，该涂层包括具有不大于约1.0密尔的厚度的Dow 3715表层涂层。 [0043] 三个样品均显示出了在约370℃的温度下在约5.0MPa压力下的热密封压力过程中对热压板以及电子部件的释放特性。该热压机以及复合式缓冲结构处于与该电子部件接触的状态持续约15秒，其中停止时间为约5秒。这三个样品可以经受至少15个周期。实例2的增强的样品可以经受大于80个周期。 [0044] 以上披露的主题应当被认为是说明性的、而非限制性的，并且所附权利要求是旨在涵盖落在本发明的真正范围内的所有此类变更、增强以及其他实施方案。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围应由对以下权利要求和它们的等效物可容许的最宽解释来确定，并且不应受以上的详细的说明的约束或限制。 |
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