[发明专利]柔性复合材料、其制造方法及其用途

说明书

本发明涉及可用于柔性电子器件领域的柔性复合材料，尤其可用于制造柔性电子电路、柔性印刷电路板、柔性显示器（例如柔性LCD显示器或柔性OLED显示器）、柔性发光元件（例如柔性LED或柔性OLED）、柔性发电机或蓄能器（如柔性太阳能电池或柔性蓄电池）或柔性扁平电缆。

柔性电子器件，也称为柔性电路，是通过在柔性聚合物基板上安装电子器件来组装电子电路的技术。在此，例如使用耐高温聚合物的箔或透明聚合物的箔。此外，柔性电路可以是已经通过成像工艺，例如通过丝网印刷或通过喷墨印刷向其施加印刷电路，如银-、铜-、铝-或铂-迹线的箔。柔性电子电路可以使用与用于刚性印刷电路板相同的结构元件来制造，并可以在生产过程中调节为所需形状或可以在使用过程中弯曲。这些柔性印刷电路（FPC）可以使用光刻技术来制造。在柔性箔上制造电路或制造柔性扁平电缆（FFC）的一种替代途径是在两层塑料箔如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）之间层压非常薄的金属条。为此，这些PET层涂有在层压过程中活化的热固性粘合剂。FPC和FFC对于许多应用表现出一系列优点：

·可制造固定安装的电子组件，其中需要三维（inAchsen）电连接，例如在照像机中

·可产生电连接，其中该组件必须在预期使用过程中表现出柔性，例如在移动电话中

·可在组件之间构造电连接，以取代更重和更庞大的电缆线束，例如在汽车、轮船、飞机、火箭或卫星中，以及

·可在其中板厚度或空间原因（Platzgründe）是决定因素的环境中产生电连接。

柔性电路容易受到来自环境的化学侵袭。例如，氧或水蒸气会对微电子电路的寿命产生不利影响。这尤其是在这些电路用在化学腐蚀性环境中时成立。始终尝试将电子电路与环境隔离，以确保它们的稳定性和更长的功能性。对此的一个实例是将集成电路封装在树脂中。在柔性电路的情况下，这样的方法将对产品的柔性产生不利影响。已经尝试使用薄玻璃箔来包封柔性电路。这里的缺点在于，在许多情况中这些玻璃箔的柔性不足。在弯曲层压材料时，尤其在不同曲率下，这些产品常常失效，玻璃箔开裂并丧失其原始的功能。

具有潜在的巨大用户利益的其它领域是柔性透明显示器、柔性透明发光元件或柔性光伏元件。可以赋予这些元件应用所需的任何形状，并允许设计师开辟全新的应用领域。因此，可以以这种方式打破通信设备如智能电话迄今为止所采用的条形形状。此外，还有可能以完全新的形状制造需要阻隔和/或耐候性涂层的部件。包含塑料的部件通常可比玻璃部件更简单地成型。可以以全新的形状制造玻璃-塑料复合材料部件。特别在汽车制造中，柔性显示器或发光元件可以无缝整合在内部空间设计的形式语言中。这样的柔性显示器和发光元件或光伏元件可以以节约空间的方式使用和运输，例如以卷曲形式。这些元件中使用的电子器件对水和氧气敏感，因此必须被保护。这可以通过用塑料箔封装来实现。但是，迄今尚未已知对氧和水蒸气具有足够高的阻隔功能同时又是极其柔性的并能够在使用中任意折叠或塑形而不因此丧失其功能的塑料箔。

令人惊讶地，现在已经发现具有塑料箔的配备有阻隔层的复合材料不具有已知解决方案的缺点，并且非常适合作为用于柔性电子器件的阻隔箔。

这种复合材料是热稳定的，显示出对氧和水蒸气的极高的阻隔效果，耐受湿气，可以均匀地施加或层压，具有光滑表面，表现出优异的层间粘附性，是柔性和防刮的，并且可以是透明的。

本发明涉及柔性复合材料，其包含给定上表面和下表面的塑料箔，以及对气体和液体，特别是对氧和水蒸气的至少一个介电阻隔层，其通过等离子体增强热气相沉积直接施加到至少一个表面上并包含无机层气相沉积材料。

介电层在不同基板表面上的等离子体增强热气相沉积原则上是已知的。这种工艺的实例描述在WO2011/009444A1、WO2010/009719A1和WO2011/035783A1中。在这些文献中并未描述塑料箔与介电层的组合。特别令人惊讶的是，柔性塑料箔与气相沉积的介电层形成了极其牢固附着的组合，这种组合既没有削弱初始箔的柔性，也没有削弱其在柔性电子器件的生产与使用中的应用。就氧和水蒸气而言，用本发明的复合材料能够实现对封闭的产品，尤其是柔性电子产品如柔性电子电路、柔性印刷电路板、柔性显示器、柔性发光元件、柔性发电机或蓄能器或柔性扁平电缆的非常好的保护。