用于電子裝置的模塑和重疊模塑組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于電子裝置的模塑（molding)和重疊模塑（overmolding)組合物。 更具體地，本發(fā)明涉及用于在低壓下模塑和重疊模塑的組合物，從而使得這些組合物特別 適合與電子裝置一起使用。
【背景技術(shù)】
[0002] 模塑是通過(guò)將塑料或金屬材料液化到模腔中并將材料冷卻和硬化成空腔的結(jié)構(gòu) 來(lái)制造成形制品的制造方法。在重疊模塑中，可以將預(yù)先模塑的部件再插入新的模具中，以 在所述預(yù)先模塑的部件周?chē)纬尚碌哪Ｋ軐?，并且成為新制品的組成部分。重疊模塑可以 在不使用任何粘合劑或底漆的情況下將兩個(gè)不同的組件結(jié)合在一起。兩個(gè)不同的組件的這 種組合允許產(chǎn)生具有人體工程學(xué)舒適性和安撫顯示（appeasing display)的堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)產(chǎn) 品。
[0003] 典型的注塑在250°C或更高溫度下所需的壓力大于200巴，因?yàn)槟Ｋ懿牧暇哂懈?的粘度和高的軟化溫度。盡管堅(jiān)固的組件適合以較高的壓力注塑，但精密組件無(wú)法承受高 壓和高溫。典型的注塑方法的替代是低壓注塑。這兩種方法實(shí)質(zhì)上相同，只是低壓注塑需 要在0. 5-200巴和70 °C -240 °C進(jìn)行注射。
[0004] 照明或電子裝置包含易碎組件，因此，低壓注塑優(yōu)于傳統(tǒng)的高壓注塑。電子裝置包 含例如LED (發(fā)光二極管）、連接器、傳感器、電容器、微型開(kāi)關(guān)、印刷電路板、電纜束、轉(zhuǎn)發(fā)器 等的組件。LED是半導(dǎo)體二極管，其消耗很少的能量（例如，小于5伏的電壓或小于20毫安 的電流），但所發(fā)射光的亮度超過(guò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)更大的白熾燈泡發(fā)射的光的亮度。無(wú)論是燈類型或是 表面安裝裝置（SMD)類型，LED通常包含LED芯片，所述芯片由光學(xué)透明和熱穩(wěn)定的材料封 裝到用于適當(dāng)接線、安裝和運(yùn)行的裝置中。
[0005] 存在各種LED模塑和重疊模塑材料。W0 2010138221描述氨基甲酸酯、聚硅氧烷和 丙烯酸類的兩部分液體模塑系統(tǒng)。盡管所述兩部分液體系統(tǒng)的性能是可接受的，但液體形 式通常導(dǎo)致使用例如灌封（potting)或流延的特殊技術(shù)來(lái)制造聚硅氧烷主體以及延長(zhǎng)的 固化時(shí)間（例如超過(guò)幾個(gè)小時(shí)到幾天），從而導(dǎo)致較低的生產(chǎn)力。延長(zhǎng)的固化時(shí)間又可導(dǎo)致 尤其是用較厚的模具時(shí)缺乏表面均勻性，并且轉(zhuǎn)化成所得LED的低光學(xué)質(zhì)量。
[0006] 環(huán)氧樹(shù)脂也被廣泛地用作模塑和重疊模塑組合物。然而，環(huán)氧樹(shù)脂往往表現(xiàn)出較 差的光穩(wěn)定性，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒┞队谧贤猓║V)光或升高的熱條件（例如，超過(guò)（> )110°C的 溫度> 1000小時(shí)的時(shí)間）后隨著時(shí)間的推移而泛黃。泛黃又導(dǎo)致隨著時(shí)間的推移從LED 的光輸出降低。此外，固化通常進(jìn)行較長(zhǎng)的時(shí)間（例如，3小時(shí)），以最小化固化的環(huán)氧樹(shù)脂 的等分試樣（aliquot)內(nèi)的殘余應(yīng)力。"殘余應(yīng)力"是指在不施加外部負(fù)載（例如外加力或 熱梯度的位移）下存在于塊狀材料中的拉緊（tension)或壓縮。隨著LED材料內(nèi)的殘余應(yīng) 力增大，在LED的使用壽命中往往會(huì)發(fā)生不利效果，例如尺寸變化或開(kāi)裂。
[0007] 聚酰胺由于其低粘度而廣泛地用于低壓注塑。盡管非常適合作為模塑和重疊模塑 材料，但聚酰胺通常為琥珀色的，這對(duì)于光學(xué)應(yīng)用是不希望的。
[0008] 美國(guó)公開(kāi)第2011/0133245號(hào)教導(dǎo)用于LED封裝材料和重疊模塑應(yīng)用的氫化苯乙 烯/丁二烯三嵌段聚合物組合物；然而，所述組合物的粘度對(duì)于低壓注塑方法而言太高。
[0009] W0200954553A2教導(dǎo)丙烯酸嵌段共聚物具有出色的透明度、低色度和可用于光學(xué) 應(yīng)用的穩(wěn)定性。頒予Kato的美國(guó)專利第6894114號(hào)進(jìn)一步教導(dǎo)，丙烯酸嵌段共聚物可用于 模塑制品；然而，所述材料局限于傳統(tǒng)的高壓注塑方法。
[0010] 更通常地，將丙烯酸嵌段共聚物與增粘劑組合作為壓敏材料。壓敏材料表現(xiàn)出"強(qiáng) 烈且持久的粘性"或者在活化溫度下表現(xiàn)出粘性（可熱活化），并且在環(huán)境溫度下具有小 于3X 106達(dá)因/厘米2的模量值。頒予Everaerts等人的美國(guó)專利第6, 734, 256號(hào)教導(dǎo)使 用丙烯酸嵌段和大量的增粘劑（>28. 5%)以獲得可熱熔加工的粘合劑，例如壓敏粘合劑 (PSA)或可熱活化的粘合劑組合物。此外，頒予Everaerts等人的美國(guó)專利第7, 084, 209號(hào) 教導(dǎo)使用丙烯酸嵌段共聚物和大量的增粘劑用于壓敏粘合劑帶。
[0011] 本領(lǐng)域需要用于低壓注塑的非粘性模塑和重疊模塑組合物，其具有快速生產(chǎn)能力 和透明度，而不會(huì)損壞待重疊模塑的制品的精密電氣或電子組件。本發(fā)明滿足這種需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明涉及適合在制備電子裝置中用作在低壓下模塑或重疊模塑材料的組合物， 以及所得模塑和重疊模塑的裝置。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)方面涉及重疊模塑組合物，其包含：（1)[A]-[B]-[A]共聚物，其中 [A]是Tg大于約30°C的硬嵌段單體，并且[B]是Tg小于約20°C的軟嵌段單體，并且所述共 聚物包含大于35重量％的[A]單體，以及（2)增粘樹(shù)脂。所述重疊模塑組合物在210°C根 據(jù)ASTMD3236測(cè)量的粘度小于75,OOOcP，并且在25°C模量大于1X107達(dá)因/厘米2。
[0014] 本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及包含電子組件和重疊模塑組合物的制品。所述重疊模塑 組合物包含（1) [A]-[B]-[A]共聚物，其中[A]是Tg大于約30°C的硬嵌段單體，并且[B]是 Tg小于約20°C的軟嵌段單體，并且所述共聚物包含大于35重量％的[A]單體，（2)增粘樹(shù) 月旨，以及（3)約0.05-約5重量％的選自苯并三唑、三嗪和二苯甲酮的紫外線吸收劑。所述 重疊模塑組合物的根據(jù)ASTMD6090測(cè)量的軟化點(diǎn)大于135°C。
[0015] 本發(fā)明的再一個(gè)方面涉及在電子組件上形成重疊模塑件的方法，其包括：（a)制 備重疊模塑組合物，其包含：[A]-[B]-[A]共聚物，其中[A]是Tg大于約30°C的硬嵌段單 體，并且[B]是Tg小于約20°C的軟嵌段單體，并且所述共聚物包含大于35重量％的[A]單 體；增粘樹(shù)脂；以及0.05-約5重量％的選自苯并三唑、三嗪和二苯甲酮的紫外線吸收劑； (b)將所述重疊模塑組合物在小于150巴的壓力下施加在所述電子組件上；以及（c)冷卻 所述重疊模塑組合物。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本文引用的所有文件的全部?jī)?nèi)容都通過(guò)引用并入本文。
[0017] 除非另有說(shuō)明，否則重量百分比（重量％ )都是基于組合物的總重量的。
[0018] 術(shù)語(yǔ)"模塑"和"重疊模塑"可互換使用以表示單材料模塑或多材料模塑。
[0019] 本發(fā)明涉及適于重疊模塑精密組件的組合物，所述精密組件優(yōu)選電子組件，更優(yōu) 選要求高透明度的電子組件。
[0020] 所述重疊模塑組合物包含（1) [A]-[B]-[A]共聚物，其中[A]是Tg大于約30°C的 硬嵌段單體，并且[B]是Tg小于約20°C的軟嵌段單體，并且所述共聚物包含大于35重量％ 的[A]單體；以及⑵增粘樹(shù)脂。本發(fā)明的重疊模塑組合物表現(xiàn)出獨(dú)特的特征，從而使其可 用于電子組件的低壓模塑。例如高透射率、低色度、UV穩(wěn)定性和耐熱循環(huán)性的特征使得模 塑和重疊模塑組合物非常適合于包含易碎組件的照明或電子裝置。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施方案中，按重疊模塑組合物的重量計(jì)，嵌段共聚物組分以等于或大于 50 %的水平存在。
[0022] 如本文所用，丙烯酸類聚合物意欲包括含有至少一種丙烯酸或甲基丙烯酸烷 基酯單體的那些聚合物?？稍诒景l(fā)明的實(shí)踐中使用的嵌段共聚物通常是其中大于約35 重量％的聚合物包含至少2種硬嵌段的多嵌段聚合物。有用的嵌段共聚物的實(shí)例包括 式-A-B-A-和（-A-B-) n-Xm的那些。特別優(yōu)選式-[A1]-[B]-[A2]_的嵌段共聚物。在上述 代表性的式中，A、A1和A2各自表示通過(guò)差示掃描量熱法（DSC)所測(cè)定的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (Tg)大于約30°C，優(yōu)選大于80°C，最優(yōu)選大于110°C的聚合物嵌段，B表示通過(guò)DSC所測(cè)定 的Tg小于約20°C，優(yōu)選小于0°C，最優(yōu)選小于_20°C的聚合物嵌段，并且X表示多官能偶聯(lián) 劑，例如四氯化硅、二溴乙烷和亞磷酸三（壬基苯基）酯。
[0023] 丙烯酸類嵌段的Tg可通過(guò)以20°C /分鐘的加熱速率用5mg或更少的樣品進(jìn)行 的差示掃描量熱法〇)SC)測(cè)定。Tg計(jì)算為DSC熱容加熱曲線上對(duì)應(yīng)于玻璃化轉(zhuǎn)變的熱流 變化的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的中點(diǎn)。使用DSC來(lái)測(cè)定Tg在本領(lǐng)域熟知，并且由B. Cassel和 M. P. DiVito 在 "Use of DSC To Obtain Accurate Thermodynamic and Kinetic Data''， American Laboratory，1994 年 1 月，第 14-19 頁(yè)中以及由 B. Wunderlich 在 Thermal Analysis，Academic Press 公司，1990 年中描述。
[0024] 合適的A1和A2聚合物嵌段包括衍生自丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯單體的聚合物 或共聚物，所述丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯單體例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲 基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸 異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯和它們的組合。優(yōu)選的A1和A2聚合物嵌段 是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸 環(huán)己酯和它們的組合。
[0025] 合適的B聚合物嵌段包括衍生自丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯單體的聚合物或共 聚物，所述丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯單體例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、 丙烯酸異丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、 丙烯酸異戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙 烯酸癸酯和它們的組合。優(yōu)選的B聚合物嵌段是丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯 酸異辛酯和它們的組合。
[0026] 應(yīng)理解，硬嵌段和軟嵌段中可包含相同的丙烯酸類單體，并且在聚合物嵌段的制 備中可使用一種或多種其它可共聚單體。可共聚單體包括但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸、乙 烯基酯、乙烯基醚、苯乙烯單體，以及丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。其它共聚單體可以各嵌段 的不超過(guò)約25%，優(yōu)選小于10%的量存在，前提是它們不干擾冷卻后硬嵌段和軟嵌段之間 的干凈的相分離。
[0027] [A]單體按重量計(jì)以大于約35%，優(yōu)選大于45%的聚合物存