-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kapselung einer
elektronischen Anordnung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 sowie die Verwendung einer Haftklebemasse zur Kapselung
einer elektronischen Anordnung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 5.
-
(Opto-)Elektronische
Anordnungen werden immer häufiger in kommerziellen Produkten
verwendet oder stehen kurz vor der Markteinführung. Derartige
Anordnungen umfassen anorganische oder organische elektronische
Strukturen, beispielsweise organische, metallorganische oder polymere
Halbleiter oder auch Kombinationen dieser. Diese Anordnungen und
Produkte sind je nach gewünschter Anwendung starr oder
flexibel ausgebildet, wobei eine zunehmende Nachfrage nach flexiblen
Anordnungen besteht. Die Herstellung derartiger Anordnungen erfolgt
beispielsweise durch Druckverfahren, wie Hochdruck, Tiefdruck, Siebdruck, Flachdruck
oder auch so genanntes „non impact printing”,
wie etwa Thermotransferdruck, Tintenstrahldruck oder Digitaldruck.
Vielfach werden aber auch auch Vakuumverfahren, wie z. B. Chemical
Vapor Deposition (CVD), Physical Vapor Deposition (PVD), plasmaunterstützte
chemische oder physikalische Depositionsverfahren (PECVD), Sputtern,
(Plasma-)Ätzen oder Bedampfung, verwendet, wobei die Strukturierung
in der Regel durch Masken erfolgt.
-
Als
Beispiele für bereits kommerzielle oder in ihrem Marktpotential
interessante (opto-)elektronische Anwendungen seien hier elektrophoretische
oder elektrochrome Aufbauten oder Displays, organische oder polymere
Leuchtdioden (OLEDs oder PLEDs) in Anzeige- und Display-Vorrichtungen
oder als Beleuchtung genannt, Elektrolumineszenzlampen, organische
Solarzellen, bevorzugt Farbstoff- oder Polymersolarzellen, anorganische
Solarzellen, bevorzugt Dünnschichtsolarzellen, insbesondere
auf der Basis von Silizium, Germanium, Kupfer, Indium und Selen,
organische Feldeffekt-Transistoren, organische Schaltelemente, organische optische
Verstärker, organische Laserdioden, organische oder anorganische
Sensoren oder auch organische- oder anorganischbasierte RFID-Transponder
angeführt.
-
Als
technische Herausforderung für die Realisierung ausreichender
Lebensdauer und Funktion von (opto-)elektronischen Anordnungen im
Bereich der anorganischen und/oder organischen (Opto-)Elektronik, ganz
besonders aber im Bereich der organischen (Opto-)Elektronik ist
ein Schutz der darin enthaltenen Komponenten vor Permeanten zu sehen.
Permeanten können eine Vielzahl von niedermolekularen organischen oder
anorganischen Verbindungen sein, insbesondere Wasserdampf und Sauerstoff.
-
Eine
Vielzahl von (opto-)elektronischen Anordnungen im Bereich der anorganischen
und/oder organischen (Opto-)Elektronik, ganz besonders bei Verwendung
von organischen Rohstoffen, ist sowohl gegen Wasserdampf als auch
gegen Sauerstoff empfindlich, wobei für viele Anordnungen
das Eindringen von Wasserdampf als größeres Problem
eingestuft wird. Während der Lebensdauer der elektronischen
Anordnung ist deshalb ein Schutz durch eine Verkapselung erforderlich,
da andernfalls die Leistung über den Anwendungszeitraum
nachlässt. So kann sich beispielsweise durch eine Oxidation
der Bestandteile etwa bei lichtemittierenden Anordnungen wie Elektrolumineszenz-Lampen
(EL-Lampen) oder organischen Leuchtdioden (OLED) die Leuchtkraft,
bei elektrophoretischen Displays (EP-Displays) der Kontrast oder
bei Solarzellen die Effizienz innerhalb kürzester Zeit
drastisch verringern.
-
Bei
der anorganischen und/oder organischen (Opto-)Elektronik, insbesondere
bei der organischen (Opto-)Elektronik, gibt es besonderen Bedarf
für flexible Klebelösungen, die eine Permeationsbarriere
für Permeanten, wie Sauerstoff und/oder Wasserdampf, darstellen.
Daneben gibt es eine Vielzahl von weiteren Anforderungen für
derartige (opto-)elektronische Anordnungen. Die flexiblen Klebelösungen
sollen daher nicht nur eine gute Haftung zwischen zwei Substraten
erzielen, sondern zusätzlich Eigenschaften wie hohe Scherfestigkeit
und Schälfestigkeit, chemische Beständigkeit,
Alterungsbeständigkeit, hohe Transparenz, einfache Prozessierbarkeit
sowie hohe Flexibilität und Biegsamkeit erfüllen.
-
Ein
nach dem Stand der Technik gängiger Ansatz ist deshalb,
die elektronische Anordnung zwischen zwei für Wasserdampf
und Sauerstoff undurchlässige Substrate zu legen. Anschließend
erfolgt dann eine Versiegelung an den Rändern. Für
unflexible Aufbauten werden Glas oder Metallsubstrate verwendet,
die eine hohe Permeationsbarriere bieten, aber sehr anfällig
für mechanische Belastungen sind. Ferner verursachen diese
Substrate eine relativ große Dicke der gesamten Anordnung.
Im Falle von Metallsubstraten besteht zudem keine Transparenz. Für
flexible Anordnungen hingegen kommen Flächensubstrate,
wie transparente oder nicht transparente Folien, zum Einsatz, die
mehrlagig ausgeführt sein können. Hierbei können
sowohl Kombinationen aus verschieden Polymeren, als auch anorganische
oder organische Schichten verwendet werden. Der Einsatz solcher
Flächensubstrate ermöglicht einen flexiblen, äußert
dünnen Aufbau. Dabei sind für die verschiedenen
Anwendungen unterschiedlichste Substrate, wie z. B. Folien, Gewebe,
Vliese und Papiere oder Kombinationen daraus möglich.
-
Um
eine möglichst gute Versiegelung zu erzielen werden spezielle
Barriereklebemassen verwendet. Eine gute Klebemasse für
die Versiegelung von (opto-)elektronischen Bauteilen weist eine
geringe Permeabilität gegen Sauerstoff und insbesondere
gegen Wasserdampf auf, hat eine ausreichende Haftung auf der Anordnung
und kann gut auf diese auffließen. Eine geringe Haftung
auf der Anordnung verringert die Barrierewirkung an der Grenzfläche,
wodurch ein Eintritt von Sauerstoff und Wasserdampf unabhängig
von den Eigenschaften der Klebmasse ermöglicht wird. Nur
wenn der Kontakt zwischen Masse und Substrat durchgängig
ist, sind die Masseeigenschaften der bestimmende Faktor für
die Barrierewirkung der Klebemasse.
-
Zur
Charakterisierung der Barrierewirkung werden üblicherweise
die Sauerstofftransmissionsrate OTR (Oxygen Transmission Rate) sowie
die Wasserdampftransmissionsrate WVTR (Water Vapor Transmission
Rate) angegeben. Die jeweilige Rate gibt dabei den flächen-
und zeitbezogenen Fluss von Sauerstoff bzw. Wasserdampf durch einen
Film unter spezifischen Bedingungen von Temperatur und Partialdruck
sowie ggf. weiterer Messbedingungen wie relativer Luftfeuchtigkeit
an. Je geringer diese Werte sind, desto besser ist das jeweilige
Material zur Kapselung geeignet. Die Angabe der Permeation basiert
dabei nicht allein auf den Werten für WVTR oder OTR sondern
beinhaltet immer auch eine Angabe zur mittleren Weglänge
der Permeation, wie z. B. die Dicke des Materials, oder eine Normalisierung
auf eine bestimmte Weglänge.
-
Die
Permeabilität P ist ein Maß für die Durchlässigkeit
eines Körpers für Gase und/oder Flüssigkeiten. Ein
niedriger P-Wert kennzeichnet eine gute Barrierewirkung. Die Permeabilität
P ist ein spezifischer Wert für ein definiertes Material
und einen definierten Permeanten unter stationären Bedingungen
bei bestimmter Permeationsweglänge, Partialdruck und Temperatur.
Die Permeabilität P ist das Produkt aus Diffusions-Term
D und Löslichkeits-Term S: P = D·S
-
Der
Löslichkeitsterm S beschreibt vorliegend die Affinität
der Barriereklebemasse zum Permeanten. Im Fall von Wasserdampf wird
beispielsweise ein geringer Wert für S von hydrophoben
Materialen erreicht. Der Diffusionsterm D ist ein Maß für
die Beweglichkeit des Permeanten im Barrierematerial und ist direkt
abhängig von Eigenschaften, wie der Molekülbeweglichkeit
oder dem freien Volumen. Oft werden bei stark vernetzten oder hochkristallinen
Materialen für D relativ niedrige Werte erreicht. Hochkristalline
Materialien sind jedoch in der Regel weniger transparent und eine
stärkere Vernetzung führt zu einer geringeren
Flexibilität. Die Permeabilität P steigt üblicherweise
mit einer Erhöhung der molekularen Beweglichkeit an, etwa
auch wenn die Temperatur erhöht oder der Glasübergangspunkt überschritten
wird.
-
Ansätze,
um die Barrierewirkung einer Klebemasse zu erhöhen, müssen
die beiden Parameter D und S insbesondere berücksichtigen,
im Hinblick auf den Einfluss auf die Durchlässigkeit von
Wasserdampf und Sauerstoff. Zusätzlich zu diesen chemischen
Eigenschaften müssen auch Auswirkungen physikalischer Einflüsse
auf die Permeabilität bedacht werden, insbesondere die
mittlere Permeationsweglänge und Grenzflächeneigenschaften
(Auffließverhalten der Klebemasse, Haftung). Die ideale
Barriereklebemasse weist geringe D-Werte und S-Werte bei sehr guter
Haftung auf dem Substrat auf.
-
Ein
geringer Löslichkeits-Term S ist meist unzureichend, um
gute Barriereeigenschaften zu erreichen. Ein klassisches Beispiel
dafür sind insbesondere Siloxan-Elastomere. Die Materialien
sind äußerst hydrophob (kleiner Löslichkeits-Term),
weisen aber durch ihre frei drehbare Si-O Bindung (großer
Diffusions-Term) eine vergleichsweise geringe Barrierewirkung gegen
Wasserdampf und Sauerstoff auf. Für eine gute Barrierewirkung
ist also eine gute Balance zwischen Löslichkeits-Term S
und Diffusions-Term D notwendig.
-
Hierfür
wurden bisher vor allem Flüssigklebstoffe und Adhäsive
auf Basis von Epoxiden verwendet (
WO 98/21 287 A1 ;
US 4,051,195 A ;
US 4,552,604 A ). Diese haben
durch eine starke Vernetzung einen geringen Diffusionsterm D. Ihr
Haupteinsatzgebiet sind Randverklebungen starrer Anordnungen, aber
auch mäßig flexible Anordnungen. Eine Aushärtung
erfolgt thermisch oder mittels UV-Strahlung. Eine vollflächige
Verklebung ist aufgrund des durch die Aushärtung auftreten
Schrumpfes kaum möglich, da es beim Aushärten
zu Spannungen zwischen Kleber und Substrat kommt, die wiederum zur
Delaminierung führen können.
-
Der
Einsatz dieser flüssigen Klebstoffe birgt eine Reihe von
Nachteilen. So können niedermolekulare Bestandteile (VOC – volatile
organic compound) die empfindlichen elektronischen Strukturen der
Anordnung schädigen und den Umgang in der Produktion erschweren.
Der Klebstoff muss aufwendig auf jeden einzelnen Bestandteil der
Anordnung aufgebracht werden. Die Anschaffung von teuren Dispensern
und Fixiereinrichtungen ist notwendig, um eine genaue Positionierung
zu gewährleisten. Die Art der Auftragung verhindert zudem einen
schnellen kontinuierlichen Prozess und auch durch den anschließend
erforderlichen Laminationsschritt kann durch die geringe Viskosität
das Erreichen einer definierten Schichtdicke und Verklebungsbreite
in engen Grenzen erschwert sein.
-
Des
Weiteren weisen solche hochvernetzten Klebstoffe nach dem Aushärten
nur noch eine geringe Flexibilitat auf. Der Einsatz von thermisch-vernetzenden
Systemen wird im niedrigen Temperaturbereich oder bei 2-Komponenten-Systemen
durch die Topfzeit begrenzt, also die Verarbeitungszeit bis eine
Vergelung stattgefunden hat. Im hohen Temperaturbereich und insbesondere
bei langen Reaktionszeiten begrenzen wiederum die empfindlichen
(opto-)elektronischen Strukturen die Verwendbarkeit derartiger Systeme – die
maximal anwendbaren Temperaturen bei (opto-)elektronischen Strukturen
liegen oft bei 60°C, da bereits ab dieser Temperatur eine
Vorschädigung eintreten kann. Insbesondere flexible Anordnungen,
die organische Elektronik enthalten und mit transparenten Polymerfolien
oder Verbunden aus Polymerfolien und anorganischen Schichten gekapselt
sind, setzen hier enge Grenzen. Dies gilt auch für Laminierschritte
unter großem Druck. Um eine verbesserte Haltbarkeit zu
erreichen, ist hier ein Verzicht auf einen temperaturbelastenden
Schritt und eine Laminierung unter geringerem Druck von Vorteil.
-
Alternativ
zu den thermisch härtbaren Flüssigklebstoffen
werden mittlerweile vielfach auch strahlenhärtende Klebstoffe
eingesetzt (
US
2004/0225025 A1 ). Die Verwendung von strahlenhärtenden
Klebstoffen vermeidet eine lange andauernde Wärmebelastung
der elektronischen Anordnung. Jedoch kommt es durch die Bestrahlung
zu einer kurzfristigen punktuellen Erhitzung der Anordnung, da neben
einer UV-Strahlung in der Regel auch ein sehr hoher Anteil an IR-Strahlung
emittiert wird. Weitere oben genannte Nachteile von Flüssigklebstoffen
wie VOC, Schrumpf, Delamination und geringe Flexibilität
bleiben ebenfalls erhalten. Probleme können durch zusätzliche
flüchtige Bestandteile oder Spaltprodukte aus den Photoinitiatoren
oder Sensitizern entstehen. Zudem muss die Anordnung durchlässig
für UV-Licht sein.
-
Da
Bestandteile insbesondere organischer Elektronik und viele der eingesetzten
Polymere häufig empfindlich gegen UV-Belastung sind, ist
ein länger andauernder Außeneinsatz nicht ohne
weitere zusätzliche Schutzmaßnahmen, etwa weitere
Deckfolien möglich. Diese können bei UV-härtenden
Klebesystemen erst nach der UV-Härtung aufgebracht werden,
was die Komplexität der Fertigung und die Dicke der Anordnung zusätzlich
erhöht.
-
Die
US 2006/0100299 A1 offenbart
ein UV-härtbares Haftklebeband zur Kapselung einer elektronischen
Anordnung. Das Haftklebeband umfasst eine Klebemasse auf Basis einer
Kombination eines Polymers mit einem Erweichungspunkt von größer
60°C, eines polymerisierbaren Epoxidharzes mit einem Erweichungspunkt
von unter 30°C und einem Photoinitiator. Bei den Polymeren
kann es sich um Polyurethan, Polyisobutylen, Polyacrylnitril, Polyvinylidenchlorid,
Poly(meth)acrylat oder Polyester, insbesondere aber um ein Acrylat handeln.
Des weiteren sind Klebharze, Weichmacher oder Füllstoffe
enthalten.
-
Acrylatmassen
haben eine sehr gute Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung
und verschiedenen Chemikalien, besitzen aber sehr unterschiedliche
Klebkräfte auf verschiedenen Untergründen. Während
die Klebkraft auf polaren Untergründen wie Glas oder Metall
sehr hoch ist, ist die Klebkraft auf unpolaren Untergründen wie
beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen eher gering. Hier besteht
die Gefahr der Diffusion an der Grenzfläche in besonderem
Maße. Zudem sind diese Massen sehr polar, was eine Diffusion
insbesondere von Wasserdampf, trotz nachträglicher Vernetzung,
begünstigt. Durch den Einsatz polymerisierbarer Epoxidharze wird
diese Tendenz weiter verstärkt.
-
Die
in
US 2006/0100299 genannte
Ausführung als Haftklebemasse hat den Vorteil einer einfachen
Applikation, leidet aber ebenfalls unter möglichen Spaltprodukten
durch die enthaltenen Photoinitiatoren, einer zwangsläufigen
UV-Durchlässigkeit des Aufbaus und einer Verringerung der
Flexibilität nach der Aushärtung. Zudem ist durch
den geringen Anteil an Epoxidharzen oder anderen Vernetzern, der
für eine Erhaltung der Haftklebrigkeit und insbesondere
der Kohäsion notwendig ist, eine nur sehr viel geringere
Vernetzungsdichte als mit Flüssigklebern erreichbar.
-
Haftklebebänder
benötigen in der Regel durch die relativ hochmolekularen
Polymere im Gegensatz zu Flüssigklebstoffen für
eine gute Benetzung und Haftung auf der Oberfläche eine
gewisse Zeit, ausreichenden Druck und eine gute Balance zwischen
viskosem Anteil und elastischen Anteil. Allgemein führt
das nachträgliche Vernetzen der Klebemassen zu einem Schrumpf
der Masse. Dies kann zu einer Verringerung der Haftung an der Grenzfläche
führen und wiederum die Permeabilität erhöhen.
-
Die
WO 2007/087281 A1 offenbart
ein transparentes flexibles Haftklebeband auf Basis von Polyisobutylen
(PIB) für elektronische Anwendungen, insbesondere OLED.
Dabei wird Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von mehr als
500.000 g/mol und ein hydriertes cyclisches Harz verwendet. Optional
ist der Einsatz eines photopolymerisierbaren Harzes und eines Photoinitiators
möglich.
-
Klebemassen
auf der Basis von Polyisobutylen weisen aufgrund ihrer geringen
Polarität eine gute Barriere gegen Wasserdampf auf, haben
aber selbst bei hohen Molekulargewichten eine relativ geringe Kohäsivität,
weshalb sie bei erhöhten Temperaturen häufig eine
geringe Scherfestigkeit aufweisen. Der Anteil an niedermolekularen
Bestandteilen kann nicht beliebig reduziert werden, da sonst die
Haftung deutlich verringert wird und die Grenzflächenpermeation
zunimmt. Bei Einsatz eines hohen Anteils an funktionellen Harzen,
der aufgrund der sehr geringen Kohäsion der Masse notwendig
ist, wird die Polarität der Masse wieder erhöht
und damit der Löslichkeits-Term vergrößert.
-
Demgegenüber
zeigt eine Haftklebemasse mit ausgeprägter Vernetzung zwar
gute Kohäsion, doch ist das Auffließverhalten
beeinträchtigt. Die Haftklebemasse kann sich nur unzureichend
an die Rauhigkeit einer Substratoberfläche anpassen, wodurch
die Permeation an der Grenzfläche erhöht ist.
Zudem kann eine Haftklebemasse mit ausgeprägter Vernetzung
nur in geringerem Maße Verformungsenergie, wie sie unter
Belastung auftritt, dissipieren. Durch beide Phänomene
wird die Klebkraft reduziert. Eine geringfügig vernetzte
Haftklebemasse kann dagegen zwar gut auf raue Oberflächen
auffließen und Verformungsenergie dissipieren, so dass
die Anforderungen an die Adhäsion erfüllt sein
können, jedoch widersteht die Haftklebemasse auf Grund einer
reduzierten Kohäsion nur unzureichend einer Belastung.
-
Aus
dem Stand der Technik ist zudem eine Haftklebemasse ohne Barriereeigenschaften
bekannt (
WO 03/065470
A1 ), die in einem elektronischen Aufbau als Transferklebemasse
verwendet wird. Die Klebemasse enthält einen funktionellen
Füllstoff, der mit Sauerstoff oder Wasserdampf innerhalb
des Aufbaus reagiert. Damit ist eine einfache Applikation eines
Scavengers innerhalb des Aufbaus möglich. Für
die Versiegelung des Aufbaus nach Außen wird ein weiteres
Adhäsiv mit geringer Durchlässigkeit verwendet.
-
Aus
dem Stand der Technik ist eine Klebemasse auf Basis von Vinylaromatenblockcopolymeren
beispielsweise aus der
US
4,985,499 A1 bekannt. Diese Schrift beschreibt verschiedene
vorteilhafte Zusammensetzungen der Klebemasse.
-
Ferner
ist aus dem Stand der Technik die Barrierewirkung von Blockcopolymeren
bekannt (
US 2002/0188053
A1 ). Hier werden Polymere auf dieser Basis für
die Versiegelung von elektrophoretischen Displays eingesetzt, indem
sie nach der Aufbringung mit einer Siegelschicht überzogen
und so fixiert werden.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Kapselung einer
elektronischen Anordnung gegen Permeanten, insbesondere Wasserdampf
und Sauerstoff, anzugeben, dass einfach durchführbar ist
und mit dem gleichzeitig eine gute Kapselung erzielt wird. Ferner
soll die Lebensdauer von (opto-)elektronischen Anordnungen durch
die Verwendung einer geeigneten, insbesondere flexiblen, Klebemasse
erhöht werden.
-
Die
vorliegende Erfindung löst das zuvor beschriebene Problem
durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Nebengeordnete
Lösungen beschreiben die Patentansprüche 5 und 19.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der
jeweiligen Unteransprüche.
-
Die
vorliegende Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis,
dass es trotz der zuvor beschriebenen Nachteile dennoch möglich
ist, eine Haftklebemasse zur Kapselung einer elektronischen Anordnung
zu verwenden, bei der die zuvor bzgl. Haftklebemassen beschriebenen
Nachteile nicht oder nur vermindert auftreten. Es hat sich nämlich
gezeigt, dass eine Haftklebemasse auf Basis von Vinylaromatenblockcopolymeren
zur Kapselung elektronischer Anordnungen besonders geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird entsprechend eine Haftklebemasse
aus Basis von Vinylaromatenblockcopolymeren bereitgestellt und auf
die zu kapselnden Bereiche der elektronischen Anordnung appliziert.
Da es sich bei der Klebemasse um eine Haftklebemasse handelt, ist
die Applikation besonders einfach, da keine Vorfixierung oder dgl.
erfolgen muss. Je nach Ausgestaltung der Haftklebemasse ist auch
keine nachfolgende Behandlung mehr erforderlich.
-
Im
Bereich der Klebstoffe zeichnen sich Haftklebemassen insbesondere
durch ihre permanente Klebrigkeit und Flexibilität aus.
Ein Material, das permanente Haftklebrigkeit aufweist, muss zu jedem
Zeitpunkt eine geeignete Kombination aus adhäsiven und
kohäsiven Eigenschaften aufweisen. Diese Charakteristik
unterscheidet die Haftklebemassen beispielsweise von reaktiven Klebstoffen,
die im nicht ausreagierten Zustand kaum Kohäsion bieten.
Für gute Haftungseigenschaften gilt es, Haftklebemassen
so einzustellen, dass eine optimale Balance aus adhäsiven
und kohäsiven Eigenschaften besteht.
-
Als
Kapselung wird vorliegend nicht nur ein vollumfänglicher
Einschluss mit der genannten Haftklebemasse bezeichnet sondern auch
bereits eine bereichsweise Applikation der Haftklebemasse auf den
zu kapselnden Bereichen der (opto-)elektronischen Anordnung, beispielsweise
eine einseitige Überdeckung oder eine Umrahmung einer elektronischen
Struktur.
-
Durch
die Auswahl der Bestandteile der Haftklebemasse und die dadurch
geringe Polarität resultierend aus einem unpolaren Block
des Vinylaromatenblockcopolymeren und dem daraus resultierenden
niedrigen Löslichkeits-Term (S) des Diffusionskoeffizienten
wird ein niedriges Durchtrittvermögen von Permeanten wie Wasserdampf
und Sauerstoff erreicht, insbesondere aber von Wasserdampf. Durch
die Bildung von zumindest zwei Domänen innerhalb des Blockcopolymers
erhält man zusätzlich eine sehr gute Kohäsion
und gleichzeitig verbesserte Barriereeigenschaften. Durch weitere
Komponenten, wie nachfolgend beschrieben, können je nach
Anforderungen der (opto-)elektronischen Anordnung, etwa durch eine
Vernetzungsreaktion die Eigenschaften vorteilhaft an die Anforderungen
angepasst werden.
-
Vorteil
der hier vorliegenden Erfindung ist also, im Vergleich zu anderen
Haftklebemassen, die Kombination aus sehr guten Barriereeigenschaften
gegenüber Sauerstoff und vor allem gegenüber Wasserdampf bei
gleichzeitiger guter Grenzflächenhaftung auf unterschiedlichen
Substraten, guten kohäsive Eigenschaften und, im Vergleich
zu Flüssigklebstoffen, eine sehr hohe Flexibilität
und eine einfache Applikation in der (opto-)elektronischen Anordnung
und bei/in der Kapselung. Je nach Ausführung der Haftklebemasse
bieten Klebemassen auf Basis von Vinylaromatenblockcopolymeren eine
gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Umwelteinflüssen.
Des Weiteren liegen in bestimmten Ausführungen auch transparente
Klebemassen vor, die in besonderer Weise für den Einsatz
in (opto-)elektronischen Anordnungen Anwendung finden können,
da eine Verminderung von einfallendem oder austretendem Licht sehr
gering gehalten wird.
-
Die
Haftklebemasse auf Basis von Vinylaromatenblockcopolymeren zeichnet
sich also, neben guter Verarbeitbarkeit und Beschichtbarkeit, durch
gute Produkteigenschaften in Bezug auf Adhäsion und Kohäsion aus
sowie durch eine gute Barrierewirkung gegenüber Sauerstoff
und eine sehr gute Barrierewirkung gegenüber Wasserdampf
aus, insbesondere im Vergleich zu Haftklebemassen auf Basis von
Acrylaten, Silikonen oder Vinylacetat. Eine derartige Haftklebemasse
kann auf einfache Weise in eine elektronische Anordnung integriert
werden, insbesondere auch in solche Anordnung, die hohe Flexibilität
erfordert. Weitere besonders vorteilhafte Eigenschaften der Haftklebemasse
sind ähnlich gute Haftung auf unterschiedlichen Substraten, hohe
Scherfestigkeit und hohe Flexibilität. Durch eine sehr
gute Haftung am Substrat wird zudem auch eine geringe Grenzflächenpermeation
erzielt. Durch die Verwendung der hier beschriebenen Formulierungen
für die Verkapselung von (opto-)elektronischen Strukturen
werden vorteilhafte Anordnungen gewonnen, die die oben genannten
Vorteile vereinen und den Verkapselungsprozess dadurch beschleunigen
und vereinfachen.
-
Da
in bestimmten Ausführungen der Haftklebemasse keine weiteren
thermischen Prozessschritte oder Bestrahlung notwendig sind, kein
Schrumpf durch eine Vernetzungsreaktion auftritt und die Haftklebemasse als
bahnförmiges Material oder in einer der elektronischen
Anordnung entsprechend angepassten Form vorliegt, kann die Masse
einfach und schnell unter geringem Druck in den Verkapselungsprozess
des (opto-)elektronischen Aufbaus integriert werden. Die üblicherweise
mit den vermiedenen Verarbeitungsschritten einhergehenden Nachteile,
wie thermische und mechanische Belastungen, können so minimiert
werden. Eine Verkapselung durch Lamination von zumindest Teilen
der (opto-)elektronischen Aufbauten mit einem flächigen Barrierematerial
(z. B. Glas, insbesondere Dünnglas, metalloxidbeschichteten
Folien, Metallfolien, Multilager-Substratmaterialien) ist mit sehr
guter Barrierewirkung in einem einfachen Rolle-zu-Rolle Prozess
möglich. Die Flexibilität des gesamten Aufbaus
hängt, neben der Flexibilität der Haftklebemasse
von weiteren Faktoren, wie Geometrie und Dicke der (opto-)elektronischen
Aufbauten bzw. der flächigen Barrierematerialien ab. Die hohe
Flexibilität der Haftklebemasse ermöglicht es
aber sehr dünne, biegsame und flexible (opto-)elektronische
Aufbauten zu realisieren. Unter dem benutzten Begriff ”biegsam” ist
die Eigenschaft zu verstehen, dass der Krümmung eines gebogenen
Gegenstands wie einer Trommel mit bestimmtem Radius, insbesondere
mit einem Radius von 1 mm, ohne Beschädigung gefolgt wird.
-
In
bevorzugter Ausgestaltung eines Verfahrens zur Kapselung einer elektronischen
Anordnung gegen Permeanten kann die Haftklebemasse in Form eines
Klebebandes bereitgestellt werden. Diese Darreichungsart erlaubt
eine besonders einfache und gleichmäßige Applikation
der Haftklebemasse.
-
Der
allgemeine Ausdruck „Klebeband” umfasst dabei
in einer Ausführungsform ein Trägermaterial, welches
ein- oder beidseitig mit einer Haftklebemasse versehen ist. Das
Trägermaterial umfasst alle flächigen Gebilde,
beispielsweise in zwei Dimensionen ausgedehnte Folien oder Folienabschnitte,
Bänder mit ausgedehnter Länge und begrenzter Breite,
Bandabschnitte, Stanzlinge Mehrschichtanordnungen und dergleichen. Dabei
sind für verschiedene Anwendungen unterschiedlichste Träger,
wie z. B. Folien, Gewebe, Vliese und Papiere mit den Klebmassen
kombinierbar. Des Weiteren umfasst der Ausdruck „Klebeband” auch
so genannte „Transferklebebänder”, d.
h. ein Klebeband ohne Träger. Bei einem Transferklebeband
ist die Klebemasse vielmehr vor der Applikation zwischen flexiblen
Linern, die mit einer Trennschicht versehen sind und/oder anti-adhäsive
Eigenschaften aufweisen, aufgebracht. Zur Applikation wird regelmäßig
zunächst ein Liner entfernt, die Klebemasse appliziert
und dann der zweite Liner entfernt. Die Haftklebemasse kann so direkt
zur Verbindung zweier Oberflächen in (opto-)elektronischen
Anordnungen verwendet werden.
-
Als
Trägermaterial eines Klebebandes werden vorliegend bevorzugt
Polymerfolien, Folienverbunde oder mit organischen und/oder anorganischen
Schichten versehene Folien oder Folienverbunde eingesetzt. Derartige
Folien/Folienverbunde können aus allen gängigen
zur Folienherstellung verwendeten Kunststoffen bestehen, beispielhaft
aber nicht einschränkend erwähnt seien:
Polyethylen,
Polypropylen – insbesondere das durch mono- oder biaxiale
Streckung erzeugte orientierte Polypropylen (OPP), Cyclische Olefin
Copolymere (COC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester – insbesondere
Polyethylenterephthalat (PET) und Poylethylennaphtalat (PEN), Ethylenvinylalkohol
(EVOH), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyvinylidenfluorid (PVDF),
Polyacrylnitril (PAN), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polyethersulfon
(PES) oder Polyimid (PI).
-
Der
Träger kann zudem mit organischen oder anorganischen Beschichtungen
oder Schichten kombiniert sein. Dies kann durch übliche
Verfahren, wie z. B. Lackieren, Drucken, Bedampfen, Sputtern, Co-Extrusion
oder Lamination geschehen. Beispielhaft, aber nicht einschränkend
erwähnt seien hier etwa Oxide oder Nitride des Siliciums
und des Aluminiums, Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Sol-Gel-Beschichtungen.
-
Besonders
bevorzugt sind diese Folien, insbesondere die Polymerfolien, transparent
und/oder mit einer Permeationsbarriere für Sauerstoff und
Wasserdampf versehen, wobei die Permeationsbarriere die Anforderungen
für den Verpackungsbereich übertrifft (WVTR < 10–1 g/(m2d); OTR < 10–1 cm3/(m2d bar)). Die Bestimmung der Permeabilität
für Sauerstoff (OTR) und Wasserdampf (WVTR) erfolgt nach DIN
53380 Teil 3 bzw. ASTM F-1249. Die Sauerstoffdurchlässigkeit
wird bei 23°C und einer relativen Feuchte von 50% gemessen. Die
Wasserdampfdurchlässigkeit wird bei 37,5°C und
einer relativen Feuchte von 90% bestimmt. Die Ergebnisse werden
auf eine Foliendicke von 50 μm normiert.
-
Je
nach Anforderungen der (opto-)elektronischen Anordnung können
in einer bestimmten Ausführung der Haftklebemasse die elastischen
und viskosen Eigenschaften, sowie die Barrierewirkung durch eine
(nachträgliche) Vernetzungsreaktion variiert werden. Dies
kann angepasst an die (opto-)elektronische Anordnung sowohl thermisch,
als auch durch elektromagnetische Strahlung, bevorzugt UV-Strahlung
stattfinden. Dabei bleibt aber die hohe Flexibilität der
Haftklebemasse erhalten. Weiter bevorzugt erfolgt die Vernetzung,
sofern erforderlich, vor der Applikation der Haftklebemasse auf
der elektronischen Anordnung. Eine für die Vernetzung ggf.
erforderliche Energiezufuhr, beispielsweise in Form von Wärme
oder durch UV-Bestrahlung oder dgl., kann so die elektronischen
Strukturen nicht beeinträchtigen.
-
Weiter
bevorzugt kommt eine Haftklebemasse zum Einsatz, die in bestimmten
Ausführungen im sichtbaren Licht des Spektrums (Wellenlängenbereich
von etwa 400 nm–800 nm) transparent ist. Die gewünschte Transparenz
lässt sich insbesondere durch die Verwendung farbloser
Klebharze erzielen. Eine derartige Haftklebemasse eignet sich somit
auch für einen vollflächigen Einsatz über
einer (opto-)elektronischen Struktur. Eine vollflächige
Verklebung bietet, bei einer etwa mittigen Anordnung der elektronischen
Struktur gegenüber einer Randversiegelung den Vorteil,
dass der Permeant durch gesamte Fläche diffundieren müsste,
bevor er die Struktur erreicht. Der Permeationsweg ist somit deutlich
erhöht. Die in dieser Ausführungsform verlängerten
Permeationswege im Vergleich zur Randversiegelung etwa durch Flüssigklebstoffe
wirken sich positiv auf die Gesamtbarriere aus, da der Permeationsweg
umgekehrt proportional zur Durchlässigkeit ist.
-
„Transparenz” bedeutet
dabei eine mittlere Transmission der Klebemasse im sichtbaren Bereich
des Lichts von mindestens 75%, bevorzugt höher als 90%.
Bei der Ausführung als Haftklebeband mit Träger
hängt die die maximale Transmission des gesamten Aufbaus
zudem von der Art des verwendeten Trägers und der Art des
Aufbaus ab.
-
Die
elektronischen Strukturen (opto-)elektronischer Anordnungen sind
oftmals anfällig gegenüber UV-Strahlung. Als besonders
vorteilhaft hat sich daher herausgestellt, wenn die Haftklebemasse
zudem UV-blockend ausgebildet ist. Unter dem Begriff „UV-blockend” wird
vorliegend ein mittlerer Transmissionsgrad von maximal 20%, vorzugsweise
von maximal 10%, weiter bevorzugt von maximal 1% im entsprechenden Wellenlängenbereich
bezeichnet. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Haftklebemasse
im Wellenlängenbereich von 320 nm bis 400 nm (UVA-Strahlung)
UV-blockend ausgebildet, vorzugsweise im Wellenlängenbereich
von 280 nm bis 400 nm (UVA- und UVB-Strahlung), weiter vorzugsweise
im Wellenlängenbereich von 190 nm bis 400 nm (UVA-, UVB-
und UVC-Strahlung).
-
Die
UV-blockende Wirkung der Haftklebemasse kann insbesondere durch
eine Zugabe von UV-Blockern oder geeigneten Füllstoffen
zur Haftklebemasse erzielt werden. Als UV-Blocker eignen sich beispielsweise
HALS (Hindert Armine Light Stabilizer) wie Tinuvin der Firma Ciba
oder Benzimidazolderivaten. Als Füllstoff ist besonders
Titandioxid geeignet, ganz besonders nanoskaliges Titandioxid, da
hierdurch eine Transparenz im sichtbaren Bereich beibehalten werden
kann.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung zeigt die Haftklebemasse
eine sehr gute Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse
und UV-Licht. Diese Beständigkeit kann insbesondere durch
Verwendung von hydrierten Elastomeren und/oder hydrierten Harzen
erzielt werden.
-
Als
Klebemassen finden bevorzugt solche auf Basis von Blockcopolymeren
enthaltend Polymerblöcke überwiegend gebildet
von Vinylaromaten (A-Blöcke), bevorzugt Styrol, und solche überwiegend
gebildet durch Polymerisation von 1,3-Dienen (B-Blöcke),
bevorzugt Butadien, Isopren oder einer Mischung aus beiden Monomeren,
Verwendung. Diese B-Blöcke weisen üblicherweise
eine geringe Polarität auf. Sowohl Homo- als auch Copolymerblöcke
sind als B-Blöcke bevorzugt nutzbar.
-
Die
aus den A- und B-Blöcken resultierenden Blockcopolymere
können gleiche oder unterschiedliche B-Blöcke
enthalten, die teilweise, selektiv oder vollständig hydriert
sein können. Die Blockcopolymere können lineare
A-B-A Strukturen aufweisen. Einsetzbar sind ebenfalls Blockcopolymere
von radialer Gestalt sowie sternförmige und lineare Multiblockcopolymere.
Als weitere Komponenten können A-B Zweiblockcopolymere vorhanden
sein. Sämtliche der vorgenannten Polymere können
alleine oder im Gemisch miteinander genutzt werden.
-
Anstelle
der bevorzugten Polystyrolblöcke können als Vinylaromaten
auch Polymerblöcke auf Basis anderer aromatenhaltiger Homo-
und Copolymere (bevorzugt C-8 bis C-12 Aromaten) mit Glasübergangstemperaturen
von über 75°C verwendet werden, wie z. B. α-methylstyrolhaltige
Aromatenblöcke. Weiterhin können auch gleiche
oder unterschiedliche A-Blöcke enthalten sein.
-
Verwendet
werden können auch Blockcopolymere, die neben den oben
beschriebenen Blöcken A und B zumindest einen weiteren
Block enthalten, wie z. B. A-B-C-Blockcoplymere.
-
Denkbar,
aber nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung
der oben genannten B-Blöcke mit A-Blöcken von
anderer chemischer Natur, die eine Glasübergangstemperatur
oberhalb der Raumtemperatur zeigen, wie zum Beispiel Polymethylmethacrylat.
-
Kommerziell
sind Vinylaromatenblockcopolymere zum Beispiel unter dem Namen Kraton
der Fa. Kraton, (Kraton D 1101 und 1102 als Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymere,
Kraton D 1107 oder 1163 als Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymere,
oder Kraton G 1652 als hydriertes Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer),
unter dem Namen Europrene der Fa. Polimeri Europa (Styrolblockcopolymere
mit Isopren, Butadien oder deren Hydrierungsprodukten) oder unter
dem Namen Septon der Fa. Kuraray (hydrierte Styrol-Isopren-styrol-Blockcopolymere)
bekannt. A-B-C-Vinylaromatenblockcopolymere sind z. B. unter dem
Namen SBM von der Fa. Arkema erhältlich.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Blockcopolymere
einen Polyvinylaromatanteil von 10 Gew.-% bis 35 Gew.-% auf.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Anteil
der Vinylaromatblockcopolymere in Summe bezogen auf die gesamte
Haftklebmasse mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.-%,
weiter bevorzugt mindestens 35 Gew.-%. Ein zu geringer Anteil an
Vinylaromatenblockcopolymere hat zur Folge, dass die Kohäsion
der Haftklebemasse relativ niedrig ist. Der maximale Anteil der
Vinylaromatblockcopolymere in Summe bezogen auf die gesamte Haftklebmasse
beträgt maximal 80 Gew.-%, bevorzugt maximal 65 Gew.-%,
ganz besonders bevorzugt maximal 60 Gew.-%. Ein zu hoher Anteil
an Vinylaromatenblockcopolymere hat wiederum zur Folge, dass die
Haftklebemasse kaum noch haftklebrig ist.
-
In
weiter bevorzugter Ausgestaltung weist die Haftklebemasse neben
dem mindestens einen Vinylaromatenblockcopolymer mindestens ein
Klebharz auf, um die Adhäsion in gewünschter Weise
zu erhöhen. Das Klebharz sollte mit dem Elastomerblock
der Blockcopolymere verträglich sein.
-
Als
Klebrigmacher können in der Haftklebemasse zum Beispiel
nicht hydrierte, partiell oder vollständig hydrierte Harze
auf Basis von Kolophonium und Kolophoniumderivaten, hydrierte Polymerisate
des Dicyclopentadiens, nicht hydrierte, partiell, selektiv oder
vollständig hydrierte Kohlenwasserstoffharze auf Basis
von C5-, C5/C9- oder C9-Monomerströmen, Polyterpenharze
auf Basis von α-Pinen und/oder ss-Pinen und/oder δ-Limonen,
hydrierte Polymerisate von bevorzugt reinen C8- und C9-Aromaten
eingesetzt werden. Vorgenannte Klebharze können sowohl
allein als auch im Gemisch eingesetzt werden. Dabei können
sowohl bei Raumtemperatur feste als auch flüssige Harze
zum Einsatz kommen. Um eine hohe Alterungs- und UV-Stabilität
zu gewährleisten sind hydrierte Harze mit einem Hydrierungsgrad
von mindestens 90%, vorzugsweise von mindestens 95%, bevorzugt.
-
Des
Weiteren sind unpolare Harze mit einem DACP-Wert (diacetone alcohol
cloud point) oberhalb von 30°C und einem MMAP-Wert (mixed
methylcylohexane aniline point) von größer 50°C,
insbesondere mit einem DACP-Wert oberhalb von 37°C und
einem MMAP-Wert größer 60°C bevorzugt.
Der DACP-Wert und der MMAP-Wert geben jeweils die Löslichkeit
in einem bestimmten Lösemittel an. Durch die Auswahl dieser
Bereiche wird eine besonders hohe Permeationsbarriere, insbesondere
gegen Wasserdampf, erreicht.
-
Weiter
bevorzugt sind Harze mit einer Erweichungstemperatur (Ring/Kugel)
von mehr als 95°C, insbesondere mehr als 100°C.
Durch diese Auswahl wird eine besonders hohe Permeationsbarriere,
insbesondere gegen Sauerstoff, erreicht.
-
Als
weitere Additive können typischerweise genutzt werden:
- • Plastifizierungsmittel, wie zum
Beispiel Weichmacheröle, oder niedermolekulare flüssige
Polymere, wie zum Beispiel niedermolekulare Polybutene
- • primäre Antioxidanzien, wie zum Beispiel
sterisch gehinderte Phenole
- • sekundäre Antioxidanzien, wie zum Beispiel
Phosphite oder Thioether
- • Prozessstabilisatoren, wie zum Beispiel C-Radikalfänger
- • Lichtschutzmittel, wie zum Beispiel UV-Absorber oder
sterisch gehinderte Amine Verarbeitungshilfsmittel
- • Endblockverstärkerharze sowie
- • gegebenenfalls weitere Polymere von bevorzugt elastomerer
Natur; entsprechend nutzbare Elastomere beinhalten unter anderem
solche auf Basis reiner Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel ungesättigte
Polydiene wie natürliches oder synthetisch erzeugtes Polyisopren
oder Polybutadien, chemisch im wesentlichen gesättigte
Elastomere wie zum Beispiel gesättigte Ethylen-Propylen-Copolymere, α-Olefincopolymere,
Polyisobutylen, Butylkautschuk, Ethylen-Propylenkautschuk, sowie
chemisch funktionalisierte Kohlenwasserstoffe wie zum Beispiel halogenhaltige,
acrylathaltige, allyl- oder vinyletherhaltige Polyolefine.
-
In
einer weiteren Ausführung werden die erfindungsgemäß eingesetzten
Haftklebemassen bevorzugt vor oder ggf. auch nach dem Auffließen
auf die Oberfläche vernetzt, wobei solche Vernetzungsgrade
angestrebt werden, die weiterhin eine hohe Flexibilität
und gute Haftung des Materials ermöglichen. Nach der Vernetzung
weist die Haftklebemasse bevorzugt eine Reißdehnung von
mindestens 20% auf. Eine derartige Reißdehnung ist besonders
bevorzugt im Hinblick auf eine möglichst flexible Ausgestaltung
der Haftklebemasse. Die Reißdehnung wird bestimmt bei einer
Dehngeschwindigkeit von 300 mm/min und einer Temperatur von 23°C.
-
In
einer bevorzugten Vorgehensweise wird die Haftklebemasse mit UV-Strahlung
oder Elektronenstrahlen vernetzt. Eine ausführliche Beschreibung
des Standes der Technik und die wichtigsten Verfahrensparameter
bezüglich der Vernetzung ist dem Fachmann beispielsweise
aus „Chemistry and Technology of UV and EB formulation
for Coatings, Inks and Paints" (Vol. 1, 1991, SITA, London) bekannt.
Zudem können auch andere Verfahren eingesetzt werden, die
hochenergetische Bestrahlung ermöglichen.
-
Zur
Verringerung der erforderlichen Strahlendosis können dem
viskoelastischen Material Vernetzer und/oder Promotoren zur Vernetzung
beigemischt werden, insbesondere durch UV-, Elektronenstrahlen- und/oder
thermisch anregbare Vernetzer und/oder Promotoren. Geeignete Vernetzer
für die Strahlenvernetzung sind Monomere oder Polymere
die beispielsweise folgende funktionelle Gruppen beinhalten: Acrylat
oder Methacrylat, Epoxid, Hydroxy, Carboxy, Vinyl, Vinylether, Oxetan,
Thiol, Acetoacetat, Isocyanate, Allyl oder allgemein ungesättigte
Verbindungen. Die eingesetzten Monomere oder Polymere können,
je nach den Anforderungen an den Vernetzungsgrad di- oder multifunktionell
sein.
-
In
einer weiteren bevorzugten Auslegung werden die Haftklebemassen
mit thermisch aktivierbaren Vernetzern vernetzt. Hierzu werden bevorzugt
Peroxide, Säure- oder Säureanhydride, Metallchelate,
bi- oder multifunktionelle Epoxide, bi- oder multifunktionelle Hydroxide
sowie bi- oder multifunktionelle Isocyanate beigemischt, wie sie
etwa für Säureanhydride in
EP 1311559 B1 beschrieben
werden.
-
Neben
den monomeren Vernetzern mit den beschriebenen funktionellen Gruppen
werden bevorzugt Vinylaromatenblockcopolymere eingesetzt, die mit
diesen vernetzenden Gruppen funktionalisiert sind. Es werden vorteilhaft
funktionalisierte Vinylaromatenblockcopolymere wie die Kraton FG-Serie
(etwa Kraton FG 1901 oder Kraton FG 1924), Asahi Tuftec M 1913 bzw.
Tuftec M 1943 oder Septon HG252 (SEEPS-OH) eingesetzt. Weitere bevorzugte
Blockcopolymere sind zum Beispiel unter dem Namen Epofriend A 1005,
A 1010 oder A 1020 der Firma Daicel erhältlich. Durch Zugabe
geeigneter Vernetzungsagentien (zum Beispiel mehrwertige Isocyanate,
Amine, Epoxide, Alkohole, Thiole, Phenole, Guanidine, Mercaptane
Carbonsäuren bzw. Säureanhydride) können
diese Blockcopolymere thermisch oder durch Strahlung vernetzt werden.
Auch eine Kombination von säure- oder säureanhydridmodifizierten
Vinylaromatenblockcopolymer (zum Beispiel Kraton FG-Serie) und einem
epoxidierten Vinylaromatenblockcopolymer (zum Beispiel Daicel Epofriend-Serie)
ist vorteilhaft nutzbar. Dadurch kann man eine Vernetzung ohne monomeren
Vernetzer bewerkstelligen, wodurch auch bei unvollständiger
Vernetzung keine monomeren Bestandteile übrig bleiben.
Eine Mischung der funktionalisierten Monomere oder Polymere ist
ebenfalls einsetzbar.
-
In
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält
die Haftklebemasse auch Füllstoffe, beispielhaft, aber
nicht einschränkend erwähnt seien Oxide, Hydroxide,
Carbonate, Nitride, Halogenide, Carbide oder gemischte Oxid-/Hydroxid-/Halogenidverbindungen
des Aluminiums, Siliciums, Zirkoniums, Titans, Zinns, Zinks, Eisens
oder der (Erd)alkalimetalle. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen
um Tonerden z. B. Aluminiumoxide, Boehmit, Bayerit, Gibbsit, Diaspor
und ähnliche. Ganz besonders geeignet sind Schichtsilicate
wie beispielsweise Bentonit, Montmorillonit, Hydrotalcit, Hectorit,
Kaolinit, Boehmit, Glimmer, Vermiculit oder deren Mischungen. Aber
auch Ruße oder weitere Modifikationen des Kohlenstoffs,
etwa Kohlenstoffnanoröhrchen können verwendet
werden.
-
Bevorzugt
werden als Füllstoffe der Haftklebmasse nanoskalige und/oder
transparente Füllstoffe verwendet. Als nanoskalig wird
ein Füllstoff vorliegend bezeichnet, wenn er in mindestens
einer Dimension eine maximale Ausdehnung von etwa 100 nm, bevorzugt
von etwa 10 nm, aufweist. Besonders bevorzugt werden solche in der
Masse transparente Füllstoffe mit plättchenförmiger
Kristallitstruktur und einem hohen Aspektverhältnis bei
homogener Verteilung verwendet. Die Füllstoffe mit plättchenartiger
Kristallitstruktur und Aspektverhältnissen weit über
100 haben in der Regel nur eine Dicke von einigen nm, die Länge
bzw. die Breite der Kristallite kann aber bis zu einigen μm
betragen. Derartige Füllstoffe werden ebenfalls als Nanopartikel
bezeichnet. Die partikuläre Ausgestaltung der Füllstoffe
mit kleinen Abmessungen ist zudem besonders vorteilhaft für
eine transparente Auslegung der Haftklebemasse.
-
Durch
den Aufbau labyrinthartiger Strukturen mithilfe der zuvor beschriebenen
Füllstoffe in der Klebstoffmatrix wird der Diffusionsweg
von zum Beispiel Sauerstoff und Wasserdampf derartig verlängert,
dass ihre Permeation durch die Klebstoffschicht hindurch vermindert
wird. Zur besseren Dispergierbarkeit dieser Füllstoffe
in der Bindemittelmatrix können diese Füllstoffe
mit organischen Verbindungen oberflächlich modifiziert: werden.
Der Einsatz derartiger Füllstoffe an sich ist beispielsweise
aus der
US 2007/0135552
A1 sowie der
WO
02/026908 A1 bekannt.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung der vorliegenden
Erfindung werden auch Füllstoffe, die mit Sauerstoff und/oder
Wasserdampf in besonderer Weise Wechselwirken können, eingesetzt.
In die (opto-)elektronische Anordnung eindringender Sauerstoff oder
Wasserdampf wird dann an diesen Füllstoffen chemisch oder
physikalisch gebunden. Diese Füllstoffe werden auch als „getter”, „scavenger”, „desiccants” oder „absorber” bezeichnet.
Solche Füllstoffe umfassen beispielhaft, aber nicht einschränkend:
oxidierbare Metalle, Halide, Salze, Silicate, Oxide, Hydroxide,
Sulfate, Sulfite, Carbonate von Metallen und Übergangsmetallen,
Perchlorate und aktivierten Kohlenstoff, einschließlich
seiner Modifikationen. Beispiele sind Cobaltchlorid, Calciumchlorid,
Calciumbromid, Lithiumchlorid, Zinkchlorid, Zinkbromid, Siliciumdioxid
(Silica Gel), Aluminiumoxid (aktiviertes Aluminium), Calciumsulfat,
Kupfersulfat, Natriumdithionit, Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Titandioxid,
Bentonit, Montmorillonit, Diatomenerde, Zeolithe und Oxide von (Erd)Alkalimetallen,
wie Bariumoxid, Calciumoxid, Eisenoxid und Magesiumoxid oder auch
Kohlenstoffnanoröhrchen. Desweiteren können auch
organische Absorber eingesetzt werden, beispielsweise Polyolefin-Copolymere,
Polyamid-Copolymere, PET-Copolyester oder weitere auf Hybridpolymeren
basierte Absorber, die meist in Kombination mit Katalysatoren wie
beispielsweise Cobalt verwendet werden. Weitere organische Absorber
sind etwa schwach vernetzte Polyacrylsäure, Ascorbate,
Glucose, Gallussäure oder ungesättigte Fette und Öle.
-
Um
eine möglichst gute Wirksamkeit der Füllstoffe
hinsichtlich der Barrierewirkung zu erzielen sollte ihr Anteil nicht
zu gering sein. Der Anteil beträgt vorzugsweise mindestens
5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 10 Gew.-% und ganz bevorzugt
mindestens 15 Gew.-%. Typischerweise wird ein möglichst
hoher Anteil von Füllstoffen eingesetzt, ohne dabei die
Klebkräfte der Haftklebemasse zu stark herabzusetzen oder
weitere Eigenschaften zu beeinträchtigen. Der Anteil beträgt
daher in einer Auslegung maximal 95 Gew.-%, bevorzugt maximal 70
Gew.-%, weiter bevorzugt maximal 50 Gew.-%.
-
Des
Weiteren ist eine möglichst feine Verteilung und möglichst
hohe Oberfläche der Füllstoffe vorteilhaft. Dies
ermöglicht einen höheren Wirkungsgrad und eine
höhere Beladungskapazität und wird insbesondere
mit nanoskaligen Füllstoffen erreicht.
-
Die
Herstellung und Verarbeitung der Haftklebemasse kann aus Lösung,
Dispersion sowie aus der Schmelze erfolgen. Bevorzugt erfolgt die
Herstellung und Verarbeitung aus Lösung oder aus der Schmelze. Besonders
bevorzugt ist die Fertigung der Klebmasse aus Lösung. Dabei
werden die Bestandteile der Haftklebemasse in einem geeigneten Lösungsmittel,
zum Beispiel Toluol oder Mischungen aus Benzin und Aceton, gelöst
und mit allgemein bekannten Verfahren auf den Träger aufgebracht.
Bei der Verarbeitung aus der Schmelze können dies Auftragsverfahren über
eine Düse oder einen Kalander sein. Bei Verfahren aus der
Lösung sind Beschichtungen mit Rakeln, Messern, Walzen
oder Düsen bekannt, um nur einige zu nennen.
-
Die
Haftklebemasse kann entweder zur vollflächigen Verklebung
von (opto-)elektronischen Anordnungen verwendet werden oder nach
entsprechender Konfektionierung können Stanzlinge, Rollen
oder sonstige Formkörper aus der Haftklebemasse oder dem
Haftklebeband hergestellt werden. Entsprechende Stanzlinge und Formkörper
der Haftklebemasse/des Haftklebebandes werden dann vorzugsweise auf
das zu verklebende Substrat aufgeklebt, etwa als Umrandungen oder
Begrenzung einer (opto-)elektronischen Anordnung. Die Wahl der Form
des Stanzlings oder des Formkörpers ist nicht eingeschränkt
und wird abhängig von der Art der (opto-)elektronischen
Anordnung gewählt. Die Möglichkeit der flächigen
Laminierung ist, im Vergleich zu Flüssigklebstoffen durch
die Erhöhung der Permeationsweglänge durch seitliches
Eindringen der Permeanten von Vorteil für die Barriereeigenschaften
der Masse, da die Permeationsweglänge sich umgekehrt proportional
auf die Permeation auswirkt.
-
Sofern
die Haftklebemasse in Form eines flächigen Gebildes mit
einem Träger bereitgestellt wird, ist bevorzugt, dass die
Dicke des Trägers bevorzugt im Bereich von etwa μm
1 bis etwa 350 μm liegt, weiter bevorzugt zwischen etwa
4 μm und etwa 250 μm und besonders bevorzugt zwischen
etwa 12 μm und etwa 150 μm. Die optimale Dicke
hängt von der (opto-)elektronischen Anordnung, der Endanwendung
und der Art der Ausführung der Haftklebemasse ab.
-
Weitere
Einzelheiten, Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
-
1 eine
erste (opto-)elektronische Anordnung in schematischer Darstellung,
-
2 eine
zweite (opto-)elektronische Anordnung in schematischer Darstellung,
-
3 eine
dritte (opto-)elektronische Anordnung in schematischer Darstellung.
-
1 zeigt
eine erste Ausgestaltung einer (opto-)elektronischen Anordnung 1.
Diese Anordnung 1 weist ein Substrat 2 auf, auf
dem eine elektronische Struktur 3 angeordnet ist. Das Substrat 2 selbst
ist als Barriere für Permeanten ausgebildet und bildet
damit einen Teil der Kapselung der elektronischen Struktur 3. Oberhalb
der elektronischen Struktur 3, vorliegend auch räumlich
von dieser beabstandet, ist eine weitere als Barriere ausgebildete
Abdeckung 4 angeordnet.
-
Um
die elektronische Struktur 3 auch zur Seite hin zu kapseln
und gleichzeitig die Abdeckung 4 mit der elektronischen
Anordnung 1 im Übrigen zu verbinden, ist eine Haftklebemasse 5 umlaufend
neben der elektronischen Struktur 3 auf dem Substrat 2 vorgesehen.
Die Haftklebemasse 5 verbindet die Abdeckung 4 mit
dem Substrat 2. Durch eine entsprechend dicke Ausgestaltung
ermöglicht die Haftklebemasse 5 zudem die Beabstandung
der Abdeckung 4 von der elektronischen Struktur 3.
-
Bei
der Haftklebemasse 5 handelt es sich um eine solche auf
Basis von Vinylaromatenblockcopolymeren wie sie vorstehend in allgemeiner
Form beschrieben wurde und nachfolgend in Ausführungsbeispielen
näher dargelegt ist. Die Haftklebemasse 5 übernimmt
vorliegend nicht nur die Funktion des Verbindens des Substrats 2 mit
der Abdeckung 4 sondern bildet zudem auch eine Barriereschicht
für Permeanten bereit, um so die elektronische Struktur 2 auch
von der Seite gegen Permeanten wie Wasserdampf und Sauerstoff zu
kapseln.
-
Die
Haftklebemasse 5 wird vorliegend zudem in Form eines Stanzlings
aus einem doppelseitigen Klebebandes bereitgestellt. Ein derartiger
Stanzling ermöglicht eine besonders einfache Applikation.
-
2 zeigt
eine alternative Ausgestaltung einer (opto-)elektronischen Anordnung 1.
Gezeigt ist wiederum eine elektronische Struktur 3, die
auf einem Substrat 2 angeordnet und durch das Substrat 2 von
unten gekapselt ist. Oberhalb und seitlich von der elektronischen
Struktur ist nun die Haftklebemasse 5 vollflächig angeordnet.
Die elektronische Struktur 3 wird somit an diesen Stellen
durch die Haftklebemasse 5 gekapselt. Auf die Haftklebemasse 5 ist
sodann eine Abdeckung 4 aufgebracht. Diese Abdeckung 4 muss
im Gegensatz zu der vorherigen Ausgestaltung nicht zwingend die
hohen Barriereanforderungen erfüllen, da die Barriere bereits
durch die Haftklebemasse bereitgestellt wird. Die Abdeckung 4 kann
beispielsweise lediglich eine mechanische Schutzfunktion wahrnehmen,
sie kann aber auch zusätzlich als Permeationsbarriere vorgesehen
sein.
-
3 zeigt
eine weitere alternative Ausgestaltung einer (opto-)elektronischen
Anordnung 1. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausgestaltungen
sind nun zwei Haftklebemassen 5a, b vorgesehen, die vorliegend identisch
ausgebildet sind. Die erste Haftklebemasse 5a ist vollflächig
auf dem Substrat 2 angeordnet. Auf der Haftklebemasse 5a ist
dann die elektronische Struktur 3 vorgesehen, die durch
die Haftklebemasse 5a fixiert wird. Der Verbund aus Haftklebemasse 5a und
elektronischer Struktur 3 wird dann mit der weiteren Haftklebemasse 5b vollflächig überdeckt,
so dass die elektronische Struktur 3 von allen Seiten durch
die Haftklebemassen 5a, b gekapselt ist. Oberhalb der Haftklebemasse 5b ist
dann wiederum die Abdeckung 4 vorgesehen.
-
In
dieser Ausgestaltung müssen somit weder das Substrat 2 noch
die Abdeckung 4 zwingend Barriereeigenschaften aufweisen.
Sie können aber dennoch vorgesehen sein, um die Permeation
von Permeanten zur elektronischen Struktur 3 weiter einzuschränken.
-
Insbesondere
im Hinblick auf die 2, 3 wird darauf
hingewiesen, dass es sich vorliegend um schematische Darstellungen
handelt. Aus den Darstellungen ist nicht ersichtlich, dass die Haftklebemasse 5 jeweils
mit einer homogenen Schichtdicke aufgetragen wird. Am Übergang
zur elektronischen Struktur bildet sich daher keine scharfe Kante,
wie es in der Darstellung scheint, sondern der Übergang
ist fließend und es können vielmehr kleine un-
oder gasgefüllte Bereiche verbleiben. Ggf. kann jedoch
auch eine Anpassung an den Untergrund erfolgen, insbesondere dann,
wenn die Applikation unter Vakuum durchgeführt wird. Zudem wird
die Haftklebemasse lokal unterschiedlich stark komprimiert, so dass
durch Fließprozesse ein gewisser Ausgleich der Höhendifferenz
an den Kantenstrukturen erfolgen kann. Auch die gezeigten Dimensionen
sind nicht maßstäblich, sondern dienen vielmehr
nur einer besseren Darstellung. Insbesondere die elektronische Struktur
selbst ist in der Regel relativ flach ausgebildet (oft weniger als
1 μm dick).
-
Die
Applikation der Haftklebemasse 5 erfolgt in allen gezeigten
Ausführungsbeispielen in Form eines Haftklebebandes. Dabei
kann es sich grundsätzlich um ein doppelseitiges Haftklebeband
mit einem Träger oder um ein Transferklebeband handeln.
Vorliegend ist eine Ausgestaltung als Transferklebeband gewählt.
-
Die
Dicke der Haftklebemasse, die entweder als Transferklebeband oder
auf einem flächigen Gebilde beschichtet vorliegt, beträgt
bevorzugt zwischen etwa 1 μm und etwa 150 μm,
weiter bevorzugt zwischen etwa 5 μm und etwa 75 μm
und besonders bevorzugt zwischen etwa 12 μm und 50 μm.
In den bevorzugten Dickenbereichen liegt ein guter Kompromiss zwischen
einer geringen Massendicke und dem daraus folgenden niedrigen Permeationsquerschnitt,
der die Permeation verringert, und einem genügend dicken
Massefilm zur Herstellung einer ausreichend haftenden Verbindung
vor. Die optimale Dicke hängt vom (opto-)elektronischen
Aufbau, der Endanwendung, der Art der Ausführung der Haftklebemasse
und gegebenenfalls dem flächigen Substrat ab.
-
Beispiele
-
Sofern
nicht anders angegeben, sind alle Mengenangaben in den nachfolgenden
Beispielen Gewichtsprozente bzw. Gewichtsteile bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
-
Prüfmethoden
-
Klebkraft
-
Die
Bestimmung der Klebkraft wurde wie folgt durchgeführt:
Als definierter Haftgrund wurde eine Stahlfläche, eine
Polyethylenterephthalat-(PET) und eine Polyethylen-Platte (PE) eingesetzt.
Das zu untersuchende verklebbare Flächenelement wurde auf
eine Breite von 20 mm und eine Länge von etwa 25 cm zugeschnitten,
mit einem Handhabungsabschnitt versehen und unmittelbar danach fünfmal
mit einer Stahlrolle von 4 kg bei einem Vorschub von 10 m/min auf
den jeweils gewählten Haftgrund aufgedrückt. Unmittelbar
im Anschluss daran wurde das zuvor verklebte Flächenelement
in einem Winkel von 180° bei Raumtemperatur und mit 300
mm/min vom Haftgrund mit einem Zugprüfungsgerät
(Firma Zwick) abgezogen und die hierfür benötigte
Kraft gemessen. Der Messwert (in N/cm) ergab sich als Mittelwert
aus drei Einzelmessungen.
-
Shear Adhesion Failure Temperature (SAFT)
-
Die
Bestimmung der SAFT wurde wie folgt durchgeführt: Als definierter
Haftgrund wurde eine polierte Stahlfläche eingesetzt. Das
zu untersuchende verklebbare Flächenelement wurde auf eine
Breite von 10 mm und eine Länge von etwa 5 cm zugeschnitten
und unmittelbar danach dreimal mit einer Stahlrolle von 2 kg bei einem
Vorschub von 10 m/min auf den jeweils gewählten Haftgrund
mit einer Fläche von 10 × 13 mm aufgedrückt.
Unmittelbar im Anschluss daran wurde das zuvor verklebte Flächenelement
in einem Winkel von 180° mit 0,5 N belastet und eine Temperaturrampe
von 9°C/min gefahren. Dabei wurde die Temperatur gemessen, bei
der die Probe eine Rutschstrecke von 1 mm zurückgelegt
hat. Der Messwert (in °C) ergibt sich als Mittelwert aus
zwei Einzelmessungen.
-
Transmission
-
Die
Transmission der Klebemasse wurde über das VIS-Spektrum
bestimmt. Die Aufnahmen des VIS-Spektrums wurden an einem UVIKON
923 der Firma Kontron durchgeführt. Der Wellenlängenbereich
des gemessenen Spektrums umfasst alle Frequenzen zwischen 800 nm
und 400 nm bei einer Auflösung von 1 nm. Dazu wurde die
Klebemasse auf einen PET-Träger aufgebracht und vor der
Messung wurde eine Leerkanalmessung des Trägers als Referenz über
den gesamten Wellenlängenbereich durchgeführt.
Für die Angabe des Ergebnisses wurden die Transmissionsmessungen
im angegebenen Bereich gemittelt.
-
Permeation
-
Die
Bestimmung der Permeabilität für Sauerstoff (OTR)
und Wasserdampf (WVTR) erfolgte nach DIN 53380 Teil 3 bzw. ASTM
F-1249. Die Haftklebemasse wurde dazu mit einer Schichtdicke
von 50 μm auf eine permeable Membran aufgebracht. Für
die Sauerstoffdurchlässigkeit wurde bei 23°C und
einer relativen Feuchte von 50% gemessen. Die Wasserdampfdurchlässigkeit
wurde bei 37,5°C und einer relativen Feuchte von 90% bestimmt.
-
Biegetest
-
Für
die Bestimmung der Flexibilität wurde die Klebemasse in
einer Schichtdicke von 50 μm zwischen zwei 23 μm
PET-Trägern beschichtet und auf einen Biegeradius von 1
mm bei einer Biegung von 180° geprüft. Bestanden
ist der Test, falls es nicht zum Bruch oder Ablösen der
Schicht kommt.
-
Lebensdauertest
-
Als
ein Maß für die Bestimmung der Lebensdauer eines
(opto-)elektronischen Aufbaus wurde ein Calciumtest herangezogen.
Dazu wird unter Stickstoffatmosphäre eine 20 × 20
mm2 große, dünne Calciumschicht auf
eine Glasplatte abgeschieden. Die Dicke der Calciumschicht liegt
bei etwa 100 nm. Für die Verkapselung der Calciumschicht
wird ein Klebeband mit einer PET-Barrierefolie als Trägermaterial
verwendet (WVTR = 8 × 10–2 g/m2·d und OTR = 6 × 10–2 cm3/m2·d·bar,
entsprechend nach ASTM F-1249 und DIN 53380
Teil 3 und oben genannten Bedingungen). Das Klebeband wird
mit einem allseitigen Rand von 5 mm über dem Calciumspiegel
appliziert, in dem es direkt auf der Glasplatte haftet.
-
Der
Test basiert auf der Reaktion von Calcium mit Wasserdampf und Sauerstoff,
wie sie beispielsweise von A.G. Erlat et. al. in „47th
Annual Technical Conference Proceedings-Society of Vacuum Coaters",
2004, Seiten 654–659, und von M. E. Gross
et al. in „46th Annual Technical Conference Proceedings-Society
of Vacuum Coaters", 2003, Seiten 89–92,
beschrieben sind. Dabei wird die Lichttransmission der Calciumschicht überwacht,
welche durch die Umwandlung in Calciumhydroxid und Calciumoxid zunimmt.
Das Erreichen von 90% der Transmission des Aufbaus ohne Calciumschicht
wird als Ende der Lebensdauer bezeichnet. Als Messbedingungen werden
23°C und 50% relative Luftfeuchte gewählt. Die
Muster wurden mit einer Schichtdicke der Haftklebemasse von 25 μm
vollflächig und blasenfrei verklebt.
-
Herstellung der Muster
-
Die
Haftklebemassen in Beispiel 1 bis 4 wurden aus Lösung hergestellt.
Dazu wurden die einzelnen Bestandteile in Toluol gelöst
(Feststoffanteil 40%) und auf eine unbehandelte PET-Folie beschichtet
und bei 120°C 15 Minuten lang getrocknet, so dass eine
Klebmasseschicht mit einem Flächengewicht von 50 g/m
2 entstand. Für den Permeationstest
wurden Muster in gleicher Weise erstellt, jedoch erfolgte die Beschichtung nicht
auf eine PET-Folie sondern auf ein mit 1,5 g/m
2 silikonisiertes
Trennpapier, so dass nach dem Transfer auf die permeable Membran
eine Messung an der puren Haftklebemasse vorgenommen werden konnte. Beispiel
1
| 100
Teile | Vector
4113 | SIS
mit 15% Blockpolystyrolgehalt der Firma Dexco Das SIS enthielt ca.
20% Zweiblockgehalt. |
| 100
Teile | Escorez
5600 | Hydriertes
KW-Harz (Kohlenwasserstoffharz) mit einem Erweichungspunkt von 100°C
der Firma Exxon |
| 25
Teile | Ondina
G 17 | Weißöl
aus 66% parafinischen und 34% naphtenischen Anteilen der Firma Shell |
Beisiel
2
| 100
Teile | Kraton
G 1657 | SEES
mit 13% Blockpolystyrolgehalt der Firma Kraton Das SEES enthielt
ca. 36% Zweiblockgehalt. |
| 100 Teile | Escorez 5600 | Hydriertes
KW-Harz mit einem Erweichungspunkt von 100°C der Firma
Exxon |
| 25
Teile | Ondina
G 17 | Weißöl
aus parafinischen und naphtenischen Anteilen der Firma Shell |
Beispiel
3
| 100
Teile | Tuftec
P 1500 | SBBS
mit 30% Blockpolystyrolgehalt der Firma Asahi Das SBBS enthielt
ca. 68% Zweiblockgehalt. |
| 100
Teile | Escorez
5600 | Hydriertes
KW-Harz mit einem Erweichungspunkt von 100°C der Firma
Exxon |
| 25
Teile | Ondina
G 17 | Weißöl
aus parafinischen und naphtenischen Anteilen der Firma Shell |
Beispiel
4
| 70
Teile | Tuftec
P 1500 | SBBS
mit 30% Blockpolystyrolgehalt der Firma Asahi Das SBBS enthielt
ca. 68% Zweiblockgehalt. |
| 30
Teile | Kraton
G 1657 | SEES
mit 13% Blockpolystyrolgehalt der Firma Kraton Das SEES enthielt
ca. 36% Zweiblockgehalt. |
| 100
Teile | Escorez
5600 | Hydriertes
KW-Harz mit einem Erweichungspunkt von 100°C der Firma
Exxon |
| 25
Teile | Ondina
G 17 | Weißöl
aus parafinischen und naphtenischen Anteilen der Firma Shell |
-
Vergleichsbeispiel V1
-
Es
wurde ein Acrylat mit der Zusammensetzung 78% EHA, 19% Stearylacrylat
und 3% Acrylsäure in Aceton und Benzin polymerisiert und
aus der Lösung auf einen unbehandelten PET-Träger
(bzw. für die Permeationsmessungen auf ein mit 1,5 g/m2 silikonisiertes Trennpapier) beschichtet,
bei 120°C für 15 min getrocknet und mit 0,2% Aluminiumchelat
bezogen auf den Anteil Acrylat vernetzt. Die Dicke der Klebeschicht
beträgt 50 μm.
-
Vergleichsbeispiel V2
-
Eine
Mischung aus 60% Levamelt 456 (Stylen-Vinylacetat) und 40% Foral
85 werden in Aceton gelöst und aus der Lösung
auf einen unbehandelten PET-Träger (bzw. für die
Permeationsmessungen auf ein mit 1,5 g/m2 silikonisiertes
Trennpapier) beschichtet und bei 120°C für 15
min getrocknet. Die Dicke der Klebeschicht beträgt 50 μm.
-
Vergleichsbeispiel V3
-
Die
kommerziell erhältliche Silikonhaftklebemasse Silgrip PSA
529 von GE Bayer Silikons wird mit Benzoylperoxid abgemischt und
aus der Lösung auf einen unbehandelten PET-Träger
(bzw. für die Permeationsmessungen auf ein mit 1,5 g/m2 silikonisiertes Trennpapier) beschichtet
und bei 120°C für 15 min getrocknet und vernetzt.
-
Die
Dicke der Klebeschicht beträgt 50 μm.
-
Vergleichsbeispiel V4
-
Ein
kommerziell erhältliches UV-härtendes Epoxid von
Epo-Tek OG142 wurde auf eine PET-Folie in einer Dicke von 50 μm
ausgestrichen und mit 160 W/cm mit einer Mitteldruck – Quecksilberdampflampe
bei einer Bahngeschwindigkeit von 10 m/min ausgehärtet.
Für die Bestimmung der Permeation wurde das Muster auf
silikonisiertes Trennpapier beschichtet und abgezogen.
-
Ergebnisse:
-
Zur
klebtechnischen Beurteilung der oben genannten Beispiele wurden
zunächst die Klebkraft, der SAFT-Test, Tack und der Test
auf Flexibilität durchgeführt.
| | Klebkraft
[N/cm] Stahl/PET/PE | SAFT
[°C] | Biegetest |
| Beispiel
1 | 10,7/9,5/7,4 | 120 | bestanden |
| Beispiel
2 | 4,2/3,9/3,6 | 110 | bestanden |
| Beispiel
3 | 7,3/6,2/5,7 | 98 | bestanden |
| Beispiel
4 | 6,5/6,3/5,7 | 105 | bestanden |
| V1 | 9,5/5,5/4,2 | 145 | bestanden |
| V2 | 5,5/3,5/0,9 | 75 | bestanden |
| V3 | 5,5/5,7/3,9 | 87 | bestanden |
| V4 | - | - | nicht
bestanden |
Tabelle
1
-
Wie
zu erkennen ist, konnten in den Beispielen 1 bis 4 hohe und auf
allen Untergründen ähnliche hohe Klebkräfte
und gute Beständigkeiten bei erhöhten Temperaturen
erreicht werden, die mit Haftklebemassen basierend auf einer anderen
chemischen Struktur (V1 bis V3) mindestens vergleichbar oder besser
sind. Der Vergleich zu V4 zeigt die hohe Flexibilität der
Haftklebemassen gegenüber hochvernetzenden Epoxiden.
-
Die
Ergebnisse der Permeations- und Transmissionsmessungen sind in Tabelle
2 zu finden.
| | WVTR
g/(m2·Tag) | OTR
g/m2·Tag·bar) | Transmission
[%] |
| Beispiel
1 | 42 | 4.230 | 89 |
| Beispiel
2 | 89 | 7.280 | 88 |
| Beispiel
3 | 33 | 8.500 | 91 |
| Beispiel
4 | 53 | 6.900 | 87 |
| V1 | 320 | 40.250 | 90 |
| V2 | > 1.000 | 62.000 | 92 |
| V3 | > 1.000 | 75.000 | 93 |
| V4 | 27 | 35 | 93 |
Tabelle
2
-
Wie
zu erkennen ist, ist die Permeabilität der Haftklebemassen
aus Beispiel 1 bis Beispiel 4 im Vergleich zu V1 bis V3 sehr viel
geringer und die Transmission im sichtbaren Bereich des Lichts ähnlich.
Die Wasserdampfpermeabilität des vernetzten Epoxides und
der Blockcopolymere ist ähnlich, die Sauerstoffdurchlässigkeit
liegt bei den Blockcopolymeren höher. Die Transmission
liegt für alle Beispiele in einem ähnlichen Bereich. Ergebnisse des Lebensdauertests:
| | Lebensdauer
[h] |
| Beispiel
3 | 320 |
| V2 | 22 |
| V3 | 12 |
Tabelle
3
-
Die
Lebensdauertests zeigen im Vergleich zu anderen Haftklebemassen
deutlich die sehr viel bessere Barrierewirkung und die daraus resultierende
Verlängerung der Lebensdauer des Messaufbaus.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 98/21287
A^1 [0014]
- - US 4051195 A [0014]
- - US 4552604 A [0014]
- - US 2004/0225025 A1 [0017]
- - US 2006/0100299 A1 [0019]
- - US 2006/0100299 [0021]
- - WO 2007/087281 A1 [0023]
- - WO 03/065470 A1 [0026]
- - US 4985499 A1 [0027]
- - US 2002/0188053 A1 [0028]
- - EP 1311559 B1 [0065]
- - US 2007/0135552 A1 [0069]
- - WO 02/026908 A1 [0069]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - DIN 53380
Teil 3 [0042]
- - ASTM F-1249 [0042]
- - „Chemistry and Technology of UV and EB formulation
for Coatings, Inks and Paints” (Vol. 1, 1991, SITA, London) [0063]
- - DIN 53380 Teil 3 [0094]
- - ASTM F-1249 [0094]
- - ASTM F-1249 [0096]
- - DIN 53380 Teil 3 [0096]
- - A.G. Erlat et. al. in „47th Annual Technical Conference
Proceedings-Society of Vacuum Coaters”, 2004, Seiten 654–659 [0097]
- - M. E. Gross et al. in „46th Annual Technical Conference
Proceedings-Society of Vacuum Coaters”, 2003, Seiten 89–92 [0097]