DD270612A1 - Verfahren zur herstellung von emulsionen unterschiedlicher leitfaehigkeit - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zur Herstellung von Emulsioen unterschiedlicher elektrischer Leitfaehigkeit findet Anwendung auf dem Gebiet der Elektrotechnik/Elektronik, insbesondere fuer die Herstellung von Kontaktschichten, Widerstandsschichten, Leitklebern, Aetzresists und Korrosionsschutzschichten. Die erfindungsgemaesse Loesung besteht darin, dass als Bindemittel fuer Emulsionen Erdoel- und/oder Kohlebitumen und/oder bitumenaehnliche Stoffe mit einem Anteil von 15...95 Ma.-% und leitende oder halbleitende Fuellstoffe verwendet werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Emulsionen unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit zur Anwendung auf dem Gebiet der Elektrotechnik/Elektronik vorzugsweise als Kontaktschicht. Weitere Anwendungen sind als Widerstandsschicht, Leitkleber, Ätzresist für die Halbleitertechnologie oder Korrosionsschutzschicht möglich.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Als Bindemittel für elektrisch leitfähige Emulsionen und daraus hergestellte Dickschichten in der Elektrotechnik/Elektronik wurden bisher hauptsächlich zwei Stoffgruppen eingesetzt:

1. Polymerisierende organische Substanzen (verschiedene Latexarbeiten, Kunstharze, Silikonkautschuke u. a.) (DE-OS H 01B 1/04 530772 und radio fernsehen elektronik, 36 [1987] Nr. 8, S.487-488)

2. Silikatbindemittel (RINT, Handbuch für HF- und Elektrotechnik Bd. 1, S.539,12. Auflage, Verlag Hüthig und Pflaum München, Heidelberg)

Die Schichtherstellung erfolgt dabei durcn bekannte Verfahren wie Siebdruck, Anrollen, Tauchen, Spritzen, wobei fast immer ein anschließender Aushärte-, Sinter- bzw. Einbrennvorgang erforderlich ist.

Zur Erzielung einer guten elektrischen Leitfähigkeit ist es erforderlich, daß sich die eingelagerten Füllstoffteilchen berühren (Brückenbildung). Bei polymerisierenden Bindemitteln kommt es häufig zum vollständigen Umhüllen der eingelagerten leitfähigen Füllstoffteilchen und zur Zerstörung der Brückenstruktur, so daß es nur unter Anwendung von Edelmetallen oder speziell aktivierten Füllstoffen möglich ist, relativ niedrige spezifische Widerstände zu erreichen (DD-WP 124212).

Die Aushärtetemperaturen liegen v< >r allem bei Silikatbindemitteln sehr hoch (1000⁰C und darüber); bei manchen Kunstharzen bis etwa 200⁰C, was besondere Anforderungen an die WärmebeständigkeU der Substanz stellt.

Oftmals sind die Aushärtevorgänge irreversibel, wodurch eine nachträgliche Korrektur, Reparatur bzw. Beseitigung von Schichtdefekten nicht möglich ist.

Eine gute Haftfestigkeit ist nur bei bestimmten Kombinationen von Schicht/Substrat gegeben.

Polymerisierende organische Substanzen, die durch Polykondensation aushärten (Polyester, Polyamide, Polyimide, Silikonkautschuk), spalten während dieses Vorganges niedermolekulare Verbindungen (Wasser, Ammoniak, Essig- und andere organische Säuren) ab, die auf die Umgebung korrosiv einwirken können.

Bitumen weist einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10'³... 10^1s Ohm χ cm auf und ist in der Elektrotechnik bisher nur als ausgezeichneter Isolator (Anwendung zur Hochspannungsisolation, als isolierende Vergußmasse für Bauelemente, Kabel und Batterien) bekannt und als solcher verwendet worden.

Ziel der c. findung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, Emulsionen unterschiedlicher Lettfähigkeit unter Verwendung bekannter Füllstoffe und Dispersionsmittel kostengünstig bereitzustellen, wobei eine breite Anwendung der Emulsionen erreicht werden soll.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Emulsionen unterschiedlicher Leitfähigkeit zu entwickeln, die vielseitig anwendbar sind, sich mit geringem Aufwand herstellen lassen und deren elektrische Leitfähigkeit leicht in weiten Grenzen einstallbar .Jt. Erfindungsgemrß wird die Aufgabe gelöst, indem als Bindemittel Erdöl- und/oder Kohlebitumen und/oder bitumenähnliche Stoffe mit einem Anteil von 15...95Ma.-% und leitende oder halbleitende Füllstoffe verwendet werden. Dieser Füllstoffzusatz modifiziert die Eigenschaften des Bitumens derart, daß seine ausgezeichnete Klebefähr¹"^» und Haftfestigkeit auf allen Substratmaterialion erhalten bleibt, die elektrische Leitfähigkeit sich aber so verbessert, daß aus der Emulsion hergestellte Dickschichten z. B. a!s Kontakt- oder Leiterwerkstoff verwendbar sind.

Die erhaltenen Schichten sind im Gegensatz zu z. B. silberhaltigen Kontaktwerkstoffon beständig gegen korrosive Umgebungseinflüsse (z.B. Feuchte, SO₂) und bilden keine festen schlechter leitenden Fremdschichten durch Reaktion mit der Umgebungsatmosphäre.

Durch Zusatz eines geeigneten selbstflüchtigen Dispersionsmittels läßt siiih die zur Schichtherstellung erforderliche Viskosität einstellen. Die Neuentwicklung eines speziellen Beschichtungsverfahren? Ist nicht erforderlich, alle bekannten Herstellungsverfahren für Dickschichten sind ohne weiteres anwendbar.

Die Aushärtetemperatur liegt unterhalb von 100⁰C bis herab zu Zimmertemperatur, d. h., auch an die Temperaturbeständigkeit der Substratmaterialien werden keine besonderen Anforderungen gestellt, und der Energieaufwand kann gegenüber herkömmlichen Bindemitteln bedeutend verringert werden. Die Aushärtung selbst erfolgt nicht durch Polymerisation, sondern lediglich durch einen physikalischen Trocknungsvorgang, bei dem die Brückenstruktur des Füllstoffes nicht zerstört wird. Schichtfehler und beim Einsatz entstandene Beschädigungen der Schicht lassen sich durch Wiederholung des Beschichtungsprozesses beseitigen. Ebenso ist es durch Einsatz des Dispersionsmittels möglich, die Schicht ohne Beschädigung des Substrates und ohne Wärmeeinwirkung wieder zu entfernen.

Ausfflhrungsbelsplet Die Erfindung wird an folgendem Ausführungsbeispiel näher erleutert.

Als Ausgangsstoffe kamen Heißbitumen und Elektrographit (EII) zur Anwendung. Das Heißbitumen wurde in Benzin (Kp. '!00-140⁰C) gelöst, so daß die Lösung eine Dichte von 0,759g/ml aufwies. Danach erfolgte eine Zusetzung von 70Ma.-% Kohlenstoff. Je nach Feinheit des benutzten Siebes wird durch Zugabe von Benzin die Viskosität der Paste eingestellt. Es wurde eine 400 mm² große Fläche auf einem Hartpapiersubstrat bedruckt und anschließend bei 8O⁰C 30 Minuten ausgehärtet. Die entstandene Schicht wies einen spezifischen Widerstand von 0,5 Ohm x cm auf. Der Kontaktwiderstand wurde bei einer Kontaktkraft von 10OcN zu 100 mOhm gemessen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Emulsionen unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeiten unter Verwendung von Bindemitteln, Füllstoffen und/oder Dispersionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Erdöl· und/oder Kohlebitumen und/oder bitumähnliche Stoffe mit einem Anteil von 15Ma.-% bis 95Ma.-% und leitende oder halbleitende Füllstoffe verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dispersionsmittel zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Bitumen verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Graphit, Kohle oder Ruß verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion als Kontaktschicht, Widerstandsschicht, Leitkleber, Korrosionsschutzschicht oderÄtzresist verwendet wird.