專利名稱：：用于柔性電路的阻燃覆蓋涂層的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明整體涉及阻燃覆蓋涂層領域。特別是本發(fā)明涉及用于柔性電路的阻燃覆蓋涂層。
背景技術：
：柔性電路由于所得產(chǎn)品的厚度和尺寸顯著減小而廣泛用于消費者電子器件領域。特別是，柔性電路目前用于構造多種消費品的磁盤驅動器和平板顯示器，所述消費品包括例如電視顯示器、電腦顯示器和移動電話顯示器。隨著電子技術的不斷進步，消費者對于更薄和更小型的電子產(chǎn)品越來越感興趣。在電視、計算機和電話顯示器構造中使用柔性電路可大體上減小面板的厚度和重量，從而提供更緊湊型的產(chǎn)當在消費者電子器件中使用電子組件時，必須注意防止產(chǎn)品著火或短路。因此，為了保證消費者的安全，所有消費者電子器件的電子組件必須通過美國保險商實驗室(UnderwritersLaboratories(UL))注冊，美國保險商實驗室提供防火測試和批準程序。另外，為了防止電子組件的燃燒和短路，柔性電路應在相對苛刻環(huán)境，如85%相對濕度和85攝氏度(。C)環(huán)境中保持其電阻。為了滿足這些要求，柔性電路通常用保護性覆蓋涂層覆蓋，以保護柔性電路免受外部環(huán)境因素的損害。柔性電路上的覆蓋涂層有利地具有阻燃性且不透過水分，從而在暴露于高濕度或高溫環(huán)境時保護柔性電路。這防止產(chǎn)品的電子組件著火或短路。雖然一些現(xiàn)有的當前覆蓋涂層組合物能夠通過阻燃測試，但大多數(shù)不能在高濕度和高溫條件下通過電偏壓測試。這是因為覆蓋涂層趨于從環(huán)境中吸收水分，使電阻隨時間破壞。所用的當前覆蓋涂層組合物的實例為環(huán)氧基覆蓋涂層。環(huán)氧基覆蓋涂層通常必須使用鹵素，例如溴化的阻燃劑，才能夠通過阻燃測試，并且通常根本不能通過電阻測試，因此不能用于保護消費者電子器件中的柔性電路。另外，當前的覆蓋涂層組合物通常包括至少一種可對環(huán)境不利的化學鹵素。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個實施例為用于阻燃電路覆蓋涂層的組合物，所述組合物包含次膦酸鹽和氨基甲酸酯阻焊層。在本發(fā)明的另一個實施例中，柔性電路包括基底和阻燃覆蓋涂層，所述覆蓋涂層包含氨基甲酸酯與次膦酸鹽的混合物。在本發(fā)明的另一個實施例中，用阻燃覆蓋涂層形成柔性電路的方法包括(1)將次膦酸鹽與氨基甲酸酯阻焊層混合以形成用于覆蓋涂層的組合物，(2)將組合物涂覆到柔性電路上，并且(3)使涂覆的柔性電路固化。以下具體實施方式中將詳細闡述本申請的這些和其他方面。然而，在任何情況下，以上概述都不應被理解為是對受權利要求書保護的主題的限制，該主題僅受所附權利要求的限定，在專利申請過程中可以對其進行修改。附圖為在柔性電路上由本發(fā)明組合物得到的覆蓋涂層的橫截面圖。盡管附圖闡明了本發(fā)明的實施例，但正如論述中所指出的那樣，還可以想到其他的實施例。在所有情況下，本公開內(nèi)容是示例性地而非限制性地介紹本發(fā)明。應該理解，本領域內(nèi)的技術人員可以設計出各種其他修改形式和實施例，這些修改形式和實施例均屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并符合本發(fā)明原理的精神。各圖可能未按比例繪制。具體實施方式唯一附圖為用于示例性柔性電路12的本發(fā)明的覆蓋涂層10的橫截面圖。覆蓋涂層10包括單層或多層次膦酸鹽組合物，該組合物具有阻燃性，并且在苛刻環(huán)境中長期保持電偏壓。覆蓋涂層10的高阻燃和高電阻性能使覆蓋涂層10和柔性電路12耐用，并且能夠經(jīng)受高濕度和高溫。覆蓋涂層10的另一個優(yōu)點是柔性電路12上涂層的厚度減小。另外，所述組合物也可通過傳統(tǒng)涂覆方法容易地施加到柔性電路12上。因此，所得的柔性電路12保持消費者電子器件構造中所需的電阻和阻燃性，從而提高覆蓋涂層10所保護的柔性電路12的耐久性。這些特性使覆蓋涂層10的組合物尤其理想地適用于在構造消費者電子器件的電子組件時保護柔性電路。雖然參照涂覆柔性電路來討論覆蓋涂層10，但覆蓋涂層10也可涂覆其中在高溫和高濕度環(huán)境中阻燃和電阻為所需特性的任何電子組件。覆蓋涂層10的組合物包括次膦酸鹽和氨基甲酸酯阻焊層。除非另外指明，本文所有的濃度均以重量百分比來表示。組合物中的合適的組分濃度基于所述組合物的總組分重量為約10%至約30%的次膦酸鹽和約70%至約90%的氨基甲酸酯阻焊層。組合物中的特別合適的組分濃度基于所述組合物的總組分重量為約15%至約25%的次膦酸鹽和75%至約85%的氨基甲酸酯阻焊層。本領域內(nèi)的技術人員將會知道獲得可比的所制造制品的物理特性所需的適用組分濃度范圍。所述次膦酸鹽由下式表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中R1和R2相同或不同，并且各自為直鏈或支鏈的CrC6烷基和/或芳基；M為Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na禾口/或K;并且n為1至4。合適的次膦酸鹽的實例包括不含鹵素的有機次膦酸鹽。合適的市售次膦酸鹽的實例包括但不限于可得自美國北卡羅萊納州的夏洛特的科萊恩公司(ClariantCorporation,Charlotte,NC)的商品名為EXOLITOP930、EXOLIT935禾卩EXOLITOP1230的那些產(chǎn)品。合適的次膦酸鹽的示例組合物包括多元醇混合物、聚丙二醇、多異氰酸酯和次膦酸鹽。合適的市售氨基甲酸酯阻焊層的實例包括但不限于可得自日本川崎市味之素精細技術股份有限公司(AjinomotoFineTechnologyCompany,Incorporated,Kawasaki-Shi，Japan)的商品名為AR7100SolderMask的產(chǎn)品，和可得自日本東京太陽油墨制造有限公司(TaiyoInkManufacturingCompany，Limited，Tokyo，Japan)的商品名為ThermalCurableSolderMaskTF-200TR6368/MK-20S的產(chǎn)品。覆蓋涂層10的組合物還可按照單獨要求所需的不同濃度包括附加的物質。例如，組合物還可包括顏料、硬化劑、流動促進劑、粘度調(diào)節(jié)劑、以及它們的組合。覆蓋涂層10的組合物具有阻燃性，同時保持電阻。組合物的阻燃性根據(jù)以下在說明書的實例部分提供的可燃性測試來測定。用本發(fā)明的組合物涂覆的樣品的阻燃性的實例是在樣品暴露于火焰10秒后，樣品經(jīng)相當量的時間不再繼續(xù)燃燒。樣品以后再次暴露于火焰另外10秒，經(jīng)相當量的時間仍不燃燒。另外，樣品不燃燒到保持樣品的夾具，或者不點燃位于樣品下的棉花。由于覆蓋涂層10具有阻燃性，因此用組合物涂覆的柔性電路12阻止點燃和燃燒。用組合物涂覆的柔性電路12因此能夠經(jīng)受髙溫。覆蓋涂層10的組合物也在苛刻環(huán)境中長期保持電阻。這可通過使用覆蓋涂層10的組合物中的次膦酸鹽實現(xiàn)。與當前使用的覆蓋涂層相比，次膦酸鹽在苛刻環(huán)境中保持覆蓋涂層10的電阻。組合物的電阻允許被所述組合物涂覆的柔性電路暴露于高溫和高濕度而不損壞柔性電路。覆蓋涂層10的組合物的電阻根據(jù)以下在說明書的實例部分提供的電偏壓測試來測定。電阻等于或高于大約1E+9Q是組合物具有良好電阻的實例。覆蓋涂層10的電阻增加用覆蓋涂層10涂覆的柔性電路12的耐久性。由于組合物在暴露于高濕度和高溫時保持電阻，因此由覆蓋涂層10保護的柔性電路12可長期經(jīng)受苛刻的環(huán)境條件。可使用混合和涂覆工藝來制備覆蓋涂層10。覆蓋涂層10的樣品通過以下方法制備以按阻焊層的固體重量計約10%至約20%的比率將次膦酸鹽加入到氨基甲酸酯阻焊層中。將混合物充分混合?；旌虾?，將組合物施用到柔性電路12上以在干燥時得到介于大約20微米和大約40微米之間的最終薄膜厚度。最終薄膜厚度在干燥時優(yōu)選介于大約25微米和大約35微米之間。然后使涂覆的物質在烘箱中在介于約IO(TC和約200°C之間的溫度下固化約1小時。涂覆的物質優(yōu)選在大約150°C固化。本發(fā)明的至少一個實施例提供可在任何需要阻燃和電偏壓的制品的表面上使用的覆蓋涂層的組合物。盡管本發(fā)明結合用于消費者電子器件的柔性電路描述了覆蓋涂層的示例性實施例，但應當理解，所述覆蓋涂層可適用于任何類型的材料或物質。本發(fā)明更具體地描述于以下實例中，所述實例僅為說明性的，因為本發(fā)明范圍內(nèi)的許多修改形式和變化對于本領域內(nèi)的技術人員將是顯而易見的。除非另外指明，以下實例中報告的所有份數(shù)、百分比和比率均按重量計，并且實例中所用的所有試劑均得自或可得自下述化學品供應商，或可由常規(guī)技術合成。所用材料EXOLIT930:不含鹵素的有機次膦酸鹽，可得自美國得克薩斯州夏洛特NC的科萊恩公司(ClariantCorporation,CharlotteNC，TX)。EXOLIT1230:不含鹵素的有機次膦酸鹽，可得自科萊恩公司(ClariantCorporation)。AR7100SolderMask:氨基甲酸酯阻焊層，可得自日本川崎市味之素精細技術股份有限公司(AjinomotoFineTechnologyCompany,Incorporated,Kawasaki陽Shi，Japan)。使用以下測試方法來表征實例中制備的膜美國保險商實驗室UL94V0阻燃性測試(UnderwritersLaboratoriesUL94V0FlammabilitvResistanceTest)本測試為制品在點燃后熄滅或蔓延火焰趨勢的測量。首先用覆蓋涂層涂覆制品，并將制品切成1/2英寸X5英寸的片。將制品在50%濕度和23°C的溫度下預處理至少48小時。根據(jù)美國標準測試方法(AmericanStandardTestMethods)(ASTM)D5207-97調(diào)節(jié)氣體燃燒器和火焰。將制品以豎直方式定向和夾緊，并經(jīng)受火焰10秒。然后撤回火焰，并記錄第一燃燒時間。在燃燒停止后，施加火焰另外10秒。再次撤回火焰，并記錄第二燃燒時間。記錄的另外數(shù)據(jù)包括第二次施加后的殘熾，無論制品是否燃燒到夾具，也無論制品是否掉下燃燒顆粒將位于制品下的棉花點燃。穩(wěn)態(tài)溫度濕度偏壓壽命測試(SteadyStateTemperatureHumidityBiasLifeTest)(JEDEC/EIAA101-B)本測試是用本發(fā)明的組合物涂覆的制品的電阻的測量。在施加覆蓋涂層之前，將樣品在超聲清潔器中清潔30秒。然后將制品放在無絨薄頁紙上，并用經(jīng)過濾的壓縮空氣干燥。清潔后，將制品用覆蓋涂層組合物涂覆至大約50微米的薄膜厚度。然后將制品置于85%濕度和85°C溫度的環(huán)境中。在此環(huán)境中，對制品施加連續(xù)的90伏特電壓，并測量制品正偏壓區(qū)域和負偏壓區(qū)域之間的電流。低電流表明高電阻值。電阻值為約1E+9的制品被認為具有極佳電阻。如果電流超過0.01毫安，則切斷對制品的電壓，并認為該制品未通過測試。實例1-8實例1、3、5和7是本發(fā)明的組合物，其施加到聚酰胺薄膜上的EXOLIT930和AR7100SolderMask的組分濃度(以重量百分比計)在表1中提供。實例2、4、6和8也是本發(fā)明的組合物，其施加到聚酰胺薄膜上的EXOLIT1230和AR7100SolderMask的組分濃度(以重量百分比計)也在表1中提供。實例1用混合和涂覆工藝來制備。覆蓋涂層的樣品通過以下方法制備以按阻焊層的固體重量計約15%的比率將次膦酸鹽加入到氨基甲酸酯阻焊層中。隨后將混合物充分混合?；旌虾?，將組合物施用到聚酰胺薄膜上以在干燥時得到介于大約20微米和大約40微米之間的最終薄膜厚度。然后使涂覆的物質在烘箱中在大約150°C的溫度下固化約1小時。實例2-8用與以上對實例1討論相同的方法制備，不同的是EXOLIT930和EXOLIT1230的濃度改變。聚酰胺薄膜的厚度和最終薄膜厚度也有變化。測試用實例1-8組合物涂覆的制品的可燃性。表1提供實例1-8的組合物濃度、燃燒時間、殘熾時間，無論制品是否燃燒到夾具，也無論制品是否將棉花點燃，根據(jù)以上討論的方法進行分析。實例EXOLIT類型，重量％聚酰胺厚度，mm第一燃燒時間，秒第二燃燒時間，秒殘熾，秒燃燒到夾具點燃棉花vo測試115%EXOLIT9304000否否通過215%EXOLIT12304000否否通過320%EXOLIT9302200否否通過420%EXOLIT12302000否否通過520%EXOLIT9304000否否通過620%EXOLIT12304200否否通過715%EXOLIT9302燃盡N/A0是否未通過815%EXOLIT12302燃盡N/A0是否未通過在表1中提供的數(shù)據(jù)示出將次膦酸鹽(如EXOLIT903或EXOLIT1230)加入到制品的涂層組合物中所呈現(xiàn)的阻燃性，如實例1-8所述。實例1-6的制品在經(jīng)過10秒火焰后呈現(xiàn)最低至沒有燃燒時間，并且沒有殘熾。另外，實例1-6的制品未燃燒到在可燃性測試期間使它們保持定位的夾具，并且沒有滴下燃燒顆粒將制品下面放置的棉花點燃。實例7和8的制品與實例1和2的制品的唯一區(qū)別分別是聚酰胺薄膜的厚度。實例7和8的組合物涂覆到具有2毫米厚度的聚酰胺薄膜上。相反，實例1和2的組合物涂覆到具有4毫米厚度的聚酰胺薄膜上。盡管實例1和2的制品都通過了VO可燃性測試，但實例7和8的制品在置于火焰下10秒后燃盡。實例7和8的制品也燃燒到保持制品的夾具。相反，實例1和2的制品在暴露于火焰后未燃燒，未呈現(xiàn)殘熾，未燃燒到夾具，也未將棉花點燃。實例7和8的制品在暴露于火焰10秒后的燃燒情況可能是由于較薄制品趨于比較厚制品更易燃燒。實例7和8的制品與實例3和4的制品的唯一區(qū)別分別是涂層組合物中次膦酸鹽的重量百分比。實例7和8的制品用包含15重量％次膦酸鹽的組合物涂覆。相反，實例3和4的制品用包含20重量％次膦酸鹽的組合物涂覆。從表1中可見，盡管實例3和4的組合物都通過了VO可燃性測試，但實例7和8的組合物未通過VO可燃性測試。因此，加入更多的次膦酸鹽增加了涂層組合物的阻燃性。實例5和6的制品與實例7和8的制品在兩個方面不同。首先，實例5和6的組合物涂覆在較厚的聚酰胺薄膜上。其次，實例5和6的組合物也包含更大量的次膦酸鹽。與實例1、2、3和4的制品一樣，實例5和6的制品在暴露于火焰10秒后也沒有燃燒。實例5和6的制品也未呈現(xiàn)殘熾、燃燒到夾具、或者將位于各實例下的棉花點燃。實例9至12實例9和10是本發(fā)明的組合物，其施加到聚酰胺薄膜上的EXOLIT930禾nAR7100SolderMask的組分濃度(以重量百分比計)在表2中提供。實例11和12也是本發(fā)明的組合物，其施加到聚酰胺薄膜上的EXOLIT1230和AR7100SolderMask的組分濃度(以重量百分比計)也在表2中提供。實例9-12用與以上對實例1所述相同的方法制備。測試用實例9-12組合物涂覆的制品的電偏壓。表2提供實例9-12的組合物濃度和電阻，根據(jù)以上討論的方法分析。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>在表2中提供的數(shù)據(jù)示出由用本發(fā)明的組合物涂覆的制品顯示的電偏壓或不導電性。在經(jīng)受穩(wěn)態(tài)溫度濕度偏壓壽命測試后，用實例9-12組合物涂覆的制品呈現(xiàn)優(yōu)良的電阻。特別是，在1014小時后，實例9具有9.51E+9Q電阻，實例10具有4.04E+10Q電阻，實例ii具有2.28E+10Q電阻，而實例12具有3.8E+9Q電阻。從表2中可見，用包含次膦酸鹽的實例9-12的組合物涂覆的制品在高溫和高濕度環(huán)境中呈現(xiàn)電阻性。本發(fā)明的覆蓋涂層組合物具有阻燃性，并且在高溫和高濕度條件下呈現(xiàn)高電阻率而不使用任何化學鹵素。覆蓋涂層也可具有減小的厚度，并且很容易通過傳統(tǒng)涂覆方法施加，使其理想應用于消費者電子器件領域，尤其用于柔性電路。盡管已經(jīng)結合優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，但是本領域內(nèi)的熟練工人將認識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以進行形式和細節(jié)的修改。權利要求1.一種阻燃電路覆蓋涂層組合物，包含次膦酸鹽；和氨基甲酸酯阻焊層。2.根據(jù)權利要求1所述的組合物，其中所述次膦酸鹽占所述組合物重量的約10重量％至約30重量％。3.根據(jù)權利要求2所述的組合物，其中所述次膦酸鹽占所述組合物重量的約15重量％至約25重量％。4.根據(jù)權利要求1所述的組合物，其中所述次膦酸鹽不含鹵素。5.根據(jù)權利要求1所述的組合物，其中所述次膦酸鹽包括多元醇混合物；聚丙二醇；多異氰酸酯；和次膦酸鹽。6.根據(jù)權利要求1所述的組合物，其中所述氨基甲酸酯阻焊層占所述組合物重量的約70重量％至約90重量％。7.—種柔性電路，包括基底；和阻燃覆蓋涂層，其包括氨基甲酸酯阻焊層與次膦酸鹽的混合物。8.根據(jù)權利要求7所述的電路，其中所述次膦酸鹽占所述覆蓋涂層重量的約10重量％至約30重量％。9.根據(jù)權利要求8所述的電路，其中所述次膦酸鹽占所述覆蓋涂層的約15重量％至約25重量％。10.根據(jù)權利要求7所述的電路，其中所述基底為聚酰胺基底。11.根據(jù)權利要求7所述的電路，其中所述次膦酸鹽包括多元醇混合物；聚丙二醇；多異氰酸酯；和次膦酸鹽。12.根據(jù)權利要求7所述的電路，其中所述覆蓋涂層具有介于約25微米至約30微米之間的厚度。13.—種用阻燃覆蓋涂層形成柔性電路的方法，所述方法包括將次膦酸鹽與氨基甲酸酯阻焊層混合以形成用于所述覆蓋涂層的組合物；將所述組合物涂覆到所述柔性電路上；并且使所述涂覆的柔性電路固化。14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中涂覆所述組合物包括將所述柔性電路涂覆至約20微米至約40微米的厚度。15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中涂覆所述組合物包括將所述柔性電路涂覆至約25微米至約30微米的厚度。16.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中使所述涂覆的柔性電路固化包括在約100°C至約20(TC的溫度下加熱所述涂覆的柔性電路。17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中使所述涂覆的柔性電路固化包括在約150°C的溫度下加熱所述涂覆的柔性電路。18.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中使所述涂覆的柔性電路固化包括固化所述涂覆的柔性電路半小時至2小時之間的時間。19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中使所述涂覆的柔性電路固化包括使所述涂覆的柔性電路固化1小時。20.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中將所述次膦酸鹽與氨基甲酸酯阻焊層混合形成組合物包括形成包含約10重量％至約30重量％的次膦酸鹽的組合物。21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中將所述次膦酸鹽與氨基甲酸酯阻焊層混合形成組合物包括形成包含約15重量％至約25重量％的次膦酸鹽的組合物。全文摘要本發(fā)明公開了一種阻燃電路覆蓋涂層組合物，該組合物包括次膦酸鹽和氨基甲酸酯阻焊層。所述組合物可用作柔性電路的覆蓋涂層。文檔編號C08L43/02GK101395235SQ200780008167公開日2009年3月25日申請日期2007年2月5日優(yōu)先權日2006年2月10日發(fā)明者卞裕美,盧道隆申請人:3M創(chuàng)新有限公司