(57)【要約】本発明は、ウレタン樹脂と、熱可塑性フェノキシ樹脂と、白色反射粉末とを含むポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物に関する。この組成物から製造された誘電体を様々な電子用途において使用して電気素子を保護し、そして特に、ＬＥＤを備える３Ｄ回路内の光を反射することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）１５〜５０ｗｔ％の第１の有機媒体であって、前記第１の有機媒体は、５０〜９０ｗｔ％の第１の有機溶剤に溶解された１０〜５０ｗｔ％のウレタン樹脂を含み、前記ウレタン樹脂および前記第１の有機溶剤の重量パーセントが前記第１の有機媒体の全重量に基づいている、第１の有機媒体と、
（ｂ）１５〜５０ｗｔ％の第２の有機媒体であって、前記第２の有機媒体は、５０〜９０ｗｔ％の第２の有機溶剤に溶解された１０〜５０ｗｔ％の熱可塑性フェノキシ樹脂を含み、前記熱可塑性フェノキシ樹脂および前記第２の有機溶剤の重量パーセントが前記第２の有機媒体の全重量に基づいている、第２の有機媒体と、
（ｃ）白色反射粉末１〜７０ｗｔ％と
を含む、ポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物であって、
前記第１の有機媒体、前記第２の有機媒体および前記白色反射粉末の重量パーセントが前記組成物の全重量に基づいている、ポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物。
【請求項２】
前記ウレタン樹脂がウレタンエラストマーまたはポリエステル系コポリマーであり、および前記白色反射粉末が、二酸化チタン、チタン酸バリウム、アルミナ、またはそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物。
【請求項３】
（ａ）１５〜４０ｗｔ％の第１の有機媒体であって、前記第１の有機媒体は、７５〜８５ｗｔ％の第１の有機溶剤に溶解された１５〜２５ｗｔ％のウレタン樹脂を含み、前記ウレタン樹脂および前記第１の有機溶剤の重量パーセントが前記第１の有機媒体の全重量に基づいている、第１の有機媒体と、
（ｂ）１５〜４０ｗｔ％の第２の有機媒体であって、前記第２の有機媒体は、６５〜８０ｗｔ％の第２の有機溶剤に溶解された２０〜３５ｗｔ％の熱可塑性フェノキシ樹脂を含み、前記熱可塑性フェノキシ樹脂および前記第２の有機溶剤の重量パーセントが前記第２の有機媒体の全重量に基づいている、第２の有機媒体と、
（ｃ）白色反射粉末２０〜６０ｗｔ％と
を含む、ポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物であって、
前記第１の有機媒体、前記第２の有機媒体および前記白色反射粉末の重量パーセントが前記組成物の全重量に基づいている、請求項１に記載のポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物。
【請求項４】
（ａ）ウレタン樹脂と、
（ｂ）熱可塑性フェノキシ樹脂と、
（ｃ）白色反射粉末とを含む、ポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物。
【請求項５】
前記熱可塑性ウレタン樹脂がウレタンエラストマーまたはポリエステル系コポリマーであり、前記白色反射粉末が、二酸化チタン、チタン酸バリウム、アルミナ、またはそれらの混合物からなる群から選択される、請求項７に記載のポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物。
【請求項６】
基材と請求項１に記載のポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物から形成されたポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体とを含む回路であって、前記回路がポリイミド系基材上に製造され、前記ウレタン樹脂および前記熱可塑性フェノキシ樹脂が、前記ポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体の不可欠な部分として存在する、回路。
【請求項７】
はんだマスクとして使用される、請求項６に記載の回路。
【請求項８】
ＬＥＤ照明を備える、請求項６に記載の回路。
【請求項９】
請求項１に記載のポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物から形成されたポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体を含む容量性スイッチ回路であって、前記ウレタン樹脂および前記熱可塑性フェノキシ樹脂が、前記ポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体の不可欠な部分として存在し、前記回路が熱成形されている、容量性スイッチ回路。
【請求項１０】
続いて射出成形法に供せられている、請求項９に記載の容量性スイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物に関する。この組成物から製造された誘電体を様々な電子用途において使用して電気素子を保護し、そして特に、ＬＥＤ照明を最大にする反射率を提供することができる。
【背景技術】
【０００２】
誘電体は長い間、電気素子を保護するために使用されている。また、誘電体は絶縁層としても使用されている。誘電体はこれらのタイプの用途において何年もの間使用されているが、反射要素としての誘電体の使用は一般的でない。これは、反射能によって利用可能な輝度を最大にすることが望まれるＬＥＤ照明を備える回路において特に重要である。さらに、ＬＥＤが付着される基礎基材が曲げられて非平面的に造形される必要があるますます多くの回路部品が開発されている。このように、白色反射誘電体はまた、可撓性でなければならず、すなわち、それはクラッキングを生じずに９０度の曲げに耐えなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的の１つは、この問題を軽減することおよびＬＥＤから発生される光を最大にすることができる可撓性反射構造物を製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、
（ａ）５０〜９０ｗｔ％の第１の有機溶剤に溶解された１０〜５０ｗｔ％のウレタン樹脂を含む第１の有機媒体１５〜５０ｗｔ％であって、ウレタン樹脂および第１の有機溶剤の重量パーセントが第１の有機媒体の全重量に基づいている、第１の有機媒体１５〜５０ｗｔ％と、
（ｂ）５０〜９０ｗｔ％の第２の有機溶剤に溶解された１０〜５０ｗｔ％の熱可塑性フェノキシ樹脂を含む第２の有機媒体１５〜５０ｗｔ％であって、熱可塑性
（ｃ）フェノキシ樹脂および第２の有機溶剤の重量パーセントが第２の有機媒体の全重量に基づいている、第２の有機媒体１５〜５０ｗｔ％と、
（ｄ）白色反射粉末１〜７０ｗｔ％とを含む、ポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物に関し、
第１の有機媒体、第２の有機媒体および白色反射粉末の重量パーセントが組成物の全重量に基づいている。
【０００５】
本発明はさらに、白色反射可撓性誘電体を使用して電気回路内に保護および／または絶縁層を形成することに関する。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明は、電気回路に使用するためのポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物に関する。
【０００７】
ここで考えられるタイプの回路に一般的に使用される基材は通常、ポリイミドまたはＤｕＰｏｎｔ（商標）ＣｏｏＬａｍ（登録商標）（本件特許出願人）などのポリイミド積層体構造物である。高輝度ＬＥＤが存在している時にＤｕＰｏｎｔ（商標）ＣｏｏＬａｍ（登録商標）が熱伝導性のために使用される。さらに、ＤｕＰｏｎｔ（商標）ＣｏｏＬａｍ（登録商標）３Ｄ（本件特許出願人）が、非平面的である回路のために使用される。
【０００８】
また、ポリマー厚膜白色反射可撓性誘電体組成物は、熱成形電気回路、例えば、容量性スイッチ回路において使用することができる。ポリマー厚膜熱成形可能容量性回路において一般的に使用される基材は、ポリカーボネート（ＰＣ）である。ＰＣは、容易に熱成形され得るので一般的に好ましい。しかしながら、ＰＣは、それの上に堆積される層に使用される溶剤に非常に影響されやすい。不適当な溶剤は、ＰＣ基材にクラッキングまたはクレージングを生じさせ得るおよび生じさせるであろう。３次元容量性回路を製造する間、熱成形工程の後に、最終工程はしばしば、ポリカーボネートなどの樹脂を使用して射出成形によって完成回路が形成される成形工程である。このプロセスはイン・モールディングとも称され、より高い温度を必要とする。選択される樹脂に応じて、これらの温度は典型的に、１０〜３０秒間にわたって２５０℃を超える。このようにＰＴＦ組成物に使用される樹脂の選択は重要である。本ＰＴＦ組成物に使用される樹脂の組合せは金型内プロセスに耐え、完全に機能回路部品を製造することが示されているのに対して、ＰＴＦ組成物に典型的に使用される大抵の樹脂はそうではない。
【０００９】
ポリマー厚膜（ＰＴＦ）白色反射可撓性誘電体組成物は、（ｉ）第１の有機溶剤および第２の有機溶剤それぞれに溶解される２つのポリマー樹脂を含む２つの有機媒体、ならびに（ｉｉ）白色反射粉末からなる。さらに、粉末および印刷助剤を添加して組成物を改良してもよい。本明細書において重量パーセントはｗｔ％と記載される。
【００１０】
有機媒体
第１の有機媒体は、第１の有機溶剤に溶解されたウレタンエラストマー樹脂からなる。ウレタン樹脂は、下地基材に対する良い接着性を達成するのに役立たなければならない。また、ウレタンエラストマーは、回路の必要とされる曲げのための可撓性を提供しなければならない。それは電気素子の性能に適合しなければならず、悪影響を与えてならない。
【００１１】
一実施形態においてウレタン樹脂は第１の有機媒体の全重量の１０〜５０ｗｔ％であり、第１の有機溶剤は５０〜９０ｗｔ％である。別の実施形態においてウレタン樹脂は第１の有機媒体の全重量の２５〜４５ｗｔ％であり、第１の有機溶剤は５５〜７５ｗｔ％である。さらに別の実施形態においてウレタン樹脂は第１の有機媒体の全重量の１５〜２５ｗｔ％であり、第１の有機溶剤は７５〜８５ｗｔ％である。一実施形態においてウレタン樹脂はウレタンエラストマーである。別の実施形態においてウレタン樹脂はポリエステル系コポリマーである。
【００１２】
第２の有機媒体は、第１の有機溶剤と同じであってもよい第２の有機溶剤に溶解されたフェノキシ樹脂から構成される。また、異なった溶剤を使用してもよい。フェノキシ樹脂は、必要とされる場合この誘電体をはんだマスクとして使用するのを助ける高い温度能力を組成物に付加し、そしてまた、透湿性を改良する。すなわち、それは組成物中に湿気が進行するのを妨げるのに役立つ。一実施形態においてフェノキシ樹脂は第２の有機媒体の全重量の１０〜５０ｗｔ％であり、第２の有機溶剤は５０〜９０ｗｔ％である。別の実施形態においてフェノキシ樹脂は第２の有機媒体の全重量の２０〜３５ｗｔ％であり、第２の有機溶剤は６５〜８０ｗｔ％である。
【００１３】
一実施形態において、各々の媒体は、組成物の全重量に基づいて１５〜５０ｗｔ％である。別の実施形態において、各々の媒体は、組成物の全重量に基づいて１５〜４０ｗｔ％である。さらに別の実施形態において、第１の有機媒体は、組成物の全重量に基づいて１５〜２５ｗｔ％であり、第２の有機媒体は２５〜４５ｗｔ％である。
【００１４】
２つの別個の有機媒体の調製が好ましいが、同じ溶剤が両方の媒体のために使用される場合、上に記載された２つの有機媒体に相当する単一有機媒体を用いてもよい。
【００１５】
典型的にポリマー樹脂を機械混合によって有機溶剤に添加して媒体を形成する。ポリマー厚膜組成物に使用するために適した溶剤は当業者によって認識され、酢酸塩およびカルビトールアセテートおよびアルファ−またはベータ−テルピネオールなどのテルペンまたはそれらとケロシン、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシレングリコールおよび高沸点アルコールおよびアルコールエステルなどの他の溶剤との混合物などが含まれる。さらに、基材上に適用後の急速な硬化を促進するための揮発性液体が含有されてもよい。本発明の多くの実施形態において、グリコールエーテル、ケトン、エステルなどの溶剤および同様な沸点（１８０℃〜２５０℃の範囲）のその他の溶剤、ならびにそれらの混合物を用いてもよい。所望の粘度および揮発度要件を得るためにこれらとその他の溶剤との様々な組合せが調合される。使用される溶剤は、樹脂を可溶化しなければならない。
【００１６】
白色反射粉末
白色反射粉末は、二酸化チタン、チタン酸バリウム、アルミナ、またはそれらの混合物などの粉末を含有する。一実施形態において、白色反射粉末の量は、全組成物の全重量の１〜７０％である。別の実施形態において白色反射粉末は全組成物の全重量の２０〜６０ｗｔ％であり、さらに別の実施形態において白色反射粉末は全組成物の全重量の３０〜５５ｗｔ％である。一実施形態において粉末は二酸化チタンである。あらゆるクラッキング問題を避けるために反射粉末の粒度を０．３〜５ミクロンの範囲に維持することが好ましい。
【００１７】
付加的な粉末
様々な粉末をＰＴＦ誘電体組成物に添加して接着性を改良し、レオロジーを変え、低剪断粘度を増加させ、それによって印刷適性を改良してもよい。１つのこのような粉末はヒュームドシリカであり耐透湿性をかなり改良することが見出された。
【００１８】
ＰＴＦ白色反射可撓性誘電体組成物の適用
「ペースト」とも称される、ＰＴＦ白色反射可撓性誘電体組成物は典型的に、ガスおよび湿気に対してある程度不浸透性である、ポリイミドまたはＤｕＰｏｎｔ（商標）ＣｏｏＬａｍ（登録商標）３Ｄなどのポリイミドの積層体などの基材上に堆積される。他の構造物において、白色反射可撓性誘電体は既存の銀／誘電体構造物の上に堆積されてもよい。
【００１９】
ＰＴＦ白色反射可撓性誘電体組成物の堆積は典型的にスクリーン印刷によって行なわれるが、スクリーン印刷、ステンシル印刷、シリンジ分注またはコーティング技術などの他の堆積技術を利用することができる。スクリーン印刷の場合、スクリーンメッシュの大きさが、堆積された厚膜の厚さを制御する。
【００２０】
一般的に、厚膜組成物は、適切な機能性を組成物に与える機能相を含む。機能相は、機能相のためのキャリアとして作用する有機媒体中に分散された機能性粉末を含む。一般的に、組成物を焼成してポリマーと有機媒体の溶剤との両方を燃焼消失させ、電気的機能性を付与する。しかしながら、ポリマー厚膜の場合、有機媒体のポリマー部分は、乾燥後に組成物の一体部分のまま存在する。
【００２１】
ＰＴＦ白色反射可撓性誘電体組成物は、全ての溶剤を除去するために必要な時間および温度で加工される。例えば、堆積された厚膜は、典型的に１０〜１５分間にわたって１３０℃の熱暴露によって乾燥される。
【００２２】
回路構造物
追加の加工工程ははんだ付け温度への暴露を必要とするので、使用される基材は典型的にポリイミド系である。上記の条件の通りに白色反射可撓性誘電体を印刷し、乾燥させた。いくつかの層を印刷して乾燥させることができる。ユニット全体の曲げを含んでもよい後続の工程は、９０度もの曲げが必要とされる３Ｄ回路の製造において典型的である。一実施形態において、回路はんだマスクとして使用される。
【実施例】
【００２３】
実施例および比較実験
実施例１
ＰＴＦ白色反射可撓性誘電体組成物を以下の方法で調製した。２０．０ｗｔ％のＤｅｓｍｏｃｏｌｌ  ５４０ポリウレタン（Ｂａｙｅｒ  ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ  ＬＬＣ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）を８０．０ｗｔ％の二塩基性エステル（ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｏ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）有機溶剤と混合することによって第１の有機媒体を調製した。樹脂の分子量は約４０，０００であった。この混合物を１〜２時間にわたって９０℃に加熱して、全ての樹脂を溶解した。２７．０ｗｔ％のＰＫＨＨ（フェノキシ）樹脂（ＩｎＣｈｅｍ  Ｃｏｒｐ．）を７３．０ｗｔ％の二塩基性エステルに添加し、上記のように加熱することによって第２の有機媒体を調製した。上記の重量パーセントは、それぞれ、各々の媒体の全重量に基づいている。全ての以下の重量パーセントは、ＰＴＦ白色反射可撓性誘電体組成物の全重量に基づいている。次に、４０．０ｗｔ％の二酸化チタン粉末（本件特許出願人）を白色反射粉末として添加し、全組成物を混合した。次に、組成物を１５０ｐｓｉで２サイクルの間、三本ロールミルに供した。
【００２４】
組成物は、組成物の全重量に基づいて、以下の通りであった。
２５．０ｗｔ％  第１の有機媒体
３５．０ｗｔ％  第２の有機媒体
４０．０ｗｔ％  二酸化チタン粉末
【００２５】
次に、回路を以下の通りに製造した：ＤｕＰｏｎｔ（商標）ＣｏｏＬａｍ（登録商標）３Ｄ基材上に、上に記載されたように調製された白色反射可撓性誘電体組成物のブランケットプリントが、２００ステンレス鋼スクリーンを用いて印刷され、１０分間にわたって１３０℃で乾燥された。次に、組成物の第２のプリントを印刷し、乾燥させた。加工品が検査され、下地基材のクレージングまたは変形の形跡は見られなかった。次に、回路を９０度の曲げに供し、クラッキング／接着性について試験した。クラッキングの可視的な兆候は検出されず、曲げの前と後の接着性は優れていた（ＡＳＴＭテープ試験で５Ｂ）。反射能は９０％に測定された。
【００２６】
比較実験Ａ
実施例１に記載されたのと全く同様に回路を製造した。唯一の違いは、白色反射可撓性誘電体組成物が使用されないことだった。代わりに、標準ＰＴＦ誘電体、ＤｕＰｏｎｔ  ５０３６（本件特許出願人）を使用した。ここで、クラッキングおよび接着性の低下が９０度の曲げの後に観察された。さらに、反射能はたった３０％であった。
【国際調査報告】
2016528346.tif 000002
2016528346.tif 000003
2016528346.tif 000004