DE102013016772A1

DE102013016772A1 - Laminieren von Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzungen

Info

Publication number: DE102013016772A1
Application number: DE102013016772.8A
Authority: DE
Inventors: Jay Robert Dorfman; LARRY Alan BIDWELL; Michael J. Champ; John C. Crumpton
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: Du Pont China Ltd Wilmington Us
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2014-04-10
Also published as: US8696860B1; JP2014078716A; JP6247069B2; US20140099499A1; CN103722864A; CN103722864B

Abstract

Diese Erfindung bietet ein Verfahren zum Verwenden einer Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung zum Bilden eines elektrischen Leiters in einer elektrischen Schaltung, wobei bei dem Verfahren die abgesetzte Dickfilm-Leiterzusammensetzung Laminieren unterworfen wird. Die Erfindung bietet auch ein Verfahren zum Reduzieren des Widerstands eines elektrischen Leiters, der aus einer Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung gebildet ist, wobei das Verfahren den Schritt des Unterwerfens des elektrischen Leiters Laminieren umfasst. Die Erfindung bietet des Weiteren Vorrichtungen, die elektrische Leiter enthalten, die durch diese Verfahren hergestellt werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung ist auf das Laminieren von Polymerdickfilm-(PTF-)Leiterzusammensetzungen zur Verwendung bei vielen verschiedenen Anwendungen gerichtet. In einer Ausführungsform wird die PTF-Leiterzusammensetzung als siebgedruckter Leiter auf einem Substrat, wie beispielsweise Polyester, verwendet. Der PTF-Leiter funktioniert als Elektrode. Diese Zusammensetzung kann noch weiter für irgendeine andere Anwendung, wo Leitfähigkeit (geringe Resistivität) erforderlich ist, verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung ist auf eine Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung zur Verwendung in elektronischen Vorrichtungen gerichtet. PTF-Silberleiter finden in elektronischen Schaltungen als Leiter der Wahl aufgrund ihrer niedrigen Resistivität (< 50 Milliohm/Quadrat) und der Funktionssicherheit von Silber ziemlich weitverbreitete Anwendung. Jedoch hat sich der Preis von Silber in den letzten Jahren auf mehr als $ 30/Feinunze verdreifacht und seine Verwendung in Schaltungen wird daher recht teuer. Es wird nach Alternativen zu Silber bei geringen Kompromissen bezüglich der elektrischen Eigenschaften, jedoch unter Erzielung reduzierter Kosten, gesucht. Es ist Zweck dieser Erfindung, eine derartige Alternative bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung bietet ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Leiters in einer elektrischen Schaltung, umfassend:

a) das Bereitstellen eines Substrats;
b) das Bereitstellen einer Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Polymerdickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung, einer Polymerdickfilm-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzung und Mischungen davon;
c) das Aufbringen der Dickfilm-Leiterzusammensetzung auf das Substrat; und
d) das Unterwerfern der Dickfilm-Leiterzusammensetzung dem Laminieren unter Temperatur und/oder Druck.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren des Weiteren einen Schritt des Trocknens der Dickfilm-Leiterzusammensetzung, wobei der Schritt auf den Schritt (c) hin aber vor Schritt (d) durchgeführt wird. Die Zusammensetzung kann während einer Zeitspanne und bei einer Temperatur, die zum Entfernen des gesamten Lösungsmittels erforderlich sind, verarbeitet werden. Des Weiteren reduziert das Laminieren nach dem Trocknen die Resistivität um 50–70%.
In einer Ausführungsform ist die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung eine Polymerdickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung umfassend:

(a) 65 bis 95 Gew.-% Lötlegierungspulver, das aus Zinn, Silber und Kupfer besteht und eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,2 bis 1,3 m²/g aufweist; dispergiert in
(b) 5 bis 35 Gew.-% organischem Medium umfassend
(i) ein Vinylcopolymerharz von Vinylidenchlorid und Acrylnitril, gelöst in
(2) organischem Lösungsmittel umfassend einen zweibasischen Ester;

In einer anderen Ausführungsform ist die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung eine Polymerdickfilm-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzung umfassend:

(a) 35 bis 94 Gew.-% Lötlegierungspulver ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (i) einem Zinn-, Silber- und Kupferlegierungspulver, (ii) einem Zinn- und Bismutlegierungspulver und (iii) Mischungen davon, wobei das Legierungspulver aus Teilchen besteht, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,2 to 1,3 m²/g aufweisen;
(b) 1 bis 30 Gew.-% Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium und Mischungen davon, wobei das Metall aus Teilchen besteht, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,1 bis 2,3 m²/g aufweisen; und
(c) 5 bis 35 Gew.-% organisches Medium umfassend:
(1) ein Harz, das ein Vinylcopolymerharz von Vinylidenchlorid und Acrylnitril oder ein Phenoxyharz ist; gelöst in
(2) organischem Lösungsmittel, das einen zweibasischen Ester oder Glykolether umfasst;

Die Erfindung bietet auch eine elektrische Vorrichtung umfassend einen elektrischen Leiter, der durch irgendeine der Ausführungsformen des oben beschriebenen Verfahrens gebildet wird.
Die Erfindung bietet des Weiteren ein Verfahren zum Reduzieren des Widerstands eines elektrischen Leiters, der aus einer Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung gebildet ist, wobei das Verfahren den Schritt des Unterwerfens des elektrischen Leiters dem Laminieren umfasst. Sie bietet auch eine elektrische Vorrichtung umfassend einen derartigen elektrischen Leiter.
Genau Beschreibung der Erfindung
Im Allgemeinen umfasst eine Dickfilmzusammensetzung eine funktionelle Phase, die der Zusammensetzung geeignete elektrische funktionelle Eigenschaften verleiht. Die funktionelle Phase umfasst elektrisch funktionelle Pulver, die in einem organischen Medium dispergiert sind, das als Träger für die funktionelle Phase wirkt. Im Allgemeinen wird die Zusammensetzung in der Dickfilmtechnik gebrannt, um die organischen Substanzen herauszubrennen und die elektrischen funktionellen Eigenschaften zu verleihen. Jedoch verbleiben im Falle von Polymerdickfilmen die organischen Substanzen als integraler Teil der Zusammensetzung nach dem Trocknen. „Organische Substanzen”, wie hier verwendet, umfassen Polymer-, Harz- oder Bindemittelkomponenten einer Dickfilmzusammensetzung. Diese Ausdrücke können austauschbar benutzt werden und sie bedeuten alle dasselbe.
In einer Ausführungsform ist die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung eine Polymerdickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung umfassend ein SAC-(Zinn-, Silber-, Kupfer-)Legierungspulver, das in einem organischen Medium dispergiert ist, das ein Polymerharz und ein Lösungsmittel umfasst.
In einer anderen Ausführungsform ist die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung eine Polymerdickfilm-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzung umfassend ein SAC-Legierungspulver, ein Sn/Bi-Legierungspulver oder eine Mischung von beiden und ein Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium und Mischungen davon, wobei das Lötlegierungspulver und das Metall in einem organischen Medium dispergiert sind, das ein Polymerharz und ein Lösungsmittel umfasst.
Zusammenfassend sind die Hauptkomponenten der Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzungen Leiterpulver, die in einem organischen Medium dispergiert sind, das aus Polymerharz und Lösungsmittel besteht. Die in zwei Ausführungsformen verwendeten Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzungen werden unten besprochen.
Dickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzungs-Ausführungsform
A. Leiterpulver
Das elektrisch funktionelle Pulver in der Dickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung ist ein Lötlegierungsleiterpulver, das Zinn, Silber und Kupfer enthält und als SAC-Legierung bekannt ist, wobei Zinn die größte Komponente ist, d. h. mehr als 90 Gew.-% beträgt.
Der Teilchendurchmesser und die -gestalt, die bei dem Lötlegierungspulver verwendet werden, sind besonders wichtig und müssen für das Anwendungsverfahren geeignet sein. In einer Ausführungsform sind die Teilchen kugelförmig. In einer anderen Ausführungsform sind die Teilchen flockenförmig. Die Teilchengrößenverteilung der Lötlegierungsteilchen ist ebenfalls mit Bezug auf die Wirksamkeit der Erfindung kritisch. In einem praktischen Fall liegt die Teilchengröße im Bereich von 1 bis 100 μm. In einer Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Teilchengröße 2 bis 18 μm. Außerdem liegt das Verhältnis von Oberflächenbereich/Gewicht der Lötlegierungsteilchen im Bereich von 0,2–1,3 m²/g.
Des Weiteren ist bekannt, dass geringe Mengen eines oder mehrerer anderer Metalle den Lötlegierungs-Leiterzusammensetzungen zugegeben werden können, um die Eigenschaften des Leiters zu verbessern. Einige Beispiele derartiger Metalle umfassen: Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Aluminium, Platin, Palladium, Molybdän, Wolfram, Tantal, Zinn, Indium, Lanthan, Gadolinium, Bor, Ruthenium, Kobalt, Titan, Yttrium, Europium, Gallium, Schwefel, Zink, Silicium, Magnesium, Barium, Cer, Strontium, Blei, Antimon, leitfähigen Kohlenstoff und Kombinationen davon und andere, die im Stand der Technik der Dickfilmzusammensetzungen üblich sind. Das/die zusätzlichen Metalle) kann/können bis zu etwa 1,0 Gewichtsprozent der gesamten Zusammensetzung umfassen.
Eine organische Säure kann als Reduktionsmittel für die Lötlegierung zum Reduzieren irgendwelcher Oxidation der Lötlegierungsoberfläche verwendet werden.
B. Organisches Medium
Das Lötlegierungspulver wird typischerweise mit einem organischen Medium (Vehikel) durch mechanisches Mischen zum Bilden einer pastenähnlichen Zusammensetzung, die „Paste” genannt wird und eine geeignete Konsistenz und Rheologie zum Drucken aufweist, gemischt. Das organische Medium muss eines sein, in dem die Feststoffe mit einem ausreichenden Grad an Stabilität dispergierbar sind. Die rheologischen Eigenschaften des organischen Mediums müssen derart sein, dass sie der Zusammensetzung gute Anwendungseigenschaften verleihen. Derartige Eigenschaften umfassen: Dispersion von Feststoffen mit einem ausreichenden Grad an Stabilität, gute Anwendung der Zusammensetzung, geeignete Viskosität, Thixotropie, geeignete Benetzbarkeit des Substrats und der Feststoffe, gute Trocknungsrate und getrocknete Filmstärke, die ausreicht, um schlechter Handhabung zu widerstehen.
Das organische Medium umfasst eine Lösung von Polymer in organischem Lösungsmittel/organischen Lösungsmitteln. Das organische Medium ist im Stand der Technik nicht gebräuchlich und verleiht der Zusammensetzung einzigartige Eigenschaften.
Das bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete Harz ist ein Vinylcopolymer von Vinylidenchlorid und Acrylnitril, das eine hohe Gewichtsbeladung des Lötlegierungspulvers gestattet und so dazu beiträgt, eine gute Haftung an Substraten und eine geringe Resistivität (hohe Leitfähigkeit), beides kritische Eigenschaften für Leiter in elektronischen Schaltungen, zu erreichen. Außerdem scheint das Polymer als selbstfließende Komponente in Pasten zu wirken, so dass kein externes Reduktionsmittel erforderlich ist.
Eine umfangreiche Reihe verschiedener inerter Flüssigkeiten kann als Lösungsmittel in dem organischen Medium verwendet werden. Die am häufigsten verwendeten Lösungsmittel, die in Dickfilmzusammensetzungen anzutreffen sind, sind Ethylacetat und Terpene wie beispielsweise alpha- oder beta-Terpineol oder Mischungen davon mit anderen Lösungsmitteln wie Petroleum, Dibutylphthalat, Butylcarbitol, Butylcarbitolacetat, Hexylenglykol und hochsiedende Alkohole und Alkoholester. Außerdem können flüchtige Flüssigkeiten zum Unterstützen des schnellen Härtens nach dem Aufbringen auf das Substrat in das Vehikel eingearbeitet werden. In vielen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Lösungsmittel, wie beispielsweise Glykolether, Ketone, Ester und andere Lösungsmittel gleicher Siedepunkte (im Bereich von 180°C bis 250°C) und Mischungen davon verwendet werden. In einer Ausführungsform basiert das organische Medium auf zweibasischen Estern und C-11-Ketonlösungsmittel. Verschiedene Kombinationen dieser und anderer Lösungsmittel werden formuliert, um die erwünschte Viskosität zu erreichen und die Flüchtigkeitserfordernisse zu befriedigen.
Dickfilm-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzung-Ausführungsform
A. Leiterpulver
Das elektrisch funktionelle Pulver in den Dickfilm-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzungen ist (1) Lötlegierungsleiterpulver ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zinn-, Silber- und Kupferlegierungspulvern, die als SAC-Legierungen bekannt sind, wobei Zinn der höchste Prozentsatz, d. h. mehr als 90 Gew.-% ist, Sn/Bi-Legierungspulvern mit mindestens 40 Gew.-% Zinn und Mischungen davon und (2) Metallpulver/-flocken ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium oder Mischungen davon.
Der Teilchendurchmesser und die -gestalt, die sowohl für die Lötlegierungspulver als auch reines Metall verwendet werden, sind besonders wichtig und müssen für das Anwendungsverfahren geeignet sein. Die Teilchengrößenverteilung sowohl der Lötlegierungsteilchen als auch von reinem Metall ist ebenfalls bezüglich der Wirksamkeit der Erfindung kritisch. Im praktischen Fall liegt die Teilchengröße im Bereich von 1 bis 100 μm. In einer Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Teilchengröße sowohl der Lötlegierung als auch des Metalls 2 bis 18 μm. Außerdem liegt das Verhältnis von Oberflächenbereich/Gewicht der Lötlegierungsteilchen im Bereich von 0,2–1,3 m²/g, während dasjenige des Metalls 0,1–2,3 m²/g beträgt. Obwohl Silber und Kupfer die beiden bevorzugten Metallteilchen sind, ist diese Ausführungsform nicht auf diese beiden Metalle beschränkt und andere, wie beispielsweise Gold und Aluminium, könnten verwendet werden.
Eine organische Säure kann als Reduktionsmittel für die Lötlegierung zum Reduzieren irgendwelcher Oxidation der Lötlegierungsoberfläche verwendet werden, obwohl sie hier nicht erforderlich ist.
B. Organisches Medium
Die Pulver werden typischerweise mit einem organischen Medium (Vehikel) durch mechanisches Mischen zum Bilden einer pastenähnlichen Zusammensetzung, die „Paste” genannt wird und eine geeignete Konsistenz und Rheologie zum Drucken aufweist, gemischt. Das organische Medium muss eines sein, in dem die Feststoffe mit einem ausreichenden Grad an Stabilität dispergierbar sind. Die rheologischen Eigenschaften des organischen Mediums müssen derart sein, dass sie der Zusammensetzung gute Anwendungseigenschaften verleihen. Derartige Eigenschaften umfassen: Dispersion von Feststoffen mit einem ausreichenden Grad an Stabilität, gute Anwendung der Zusammensetzung, geeignete Viskosität, Thixotropie, geeignete Benetzbarkeit des Substrats und der Feststoffe, gute Trocknungsrate und getrocknete Filmstärke, die ausreicht, um schlechter Handhabung zu widerstehen.
Das organische Medium umfasst eine Lösung von Polymer in organischem Lösungsmittel/organischen Lösungsmitteln. Das organische Medium ist im Stand der Technik nicht gebräuchlich und verleiht der Zusammensetzung einzigartige Eigenschaften.
Das Polymerharz der vorliegenden Ausführungsform ist besonders wichtig. Das Harz der Wahl, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Vinylcopolymer von Vinylidenchlorid und Acrylnitril, das eine hohe Gewichtsbeladung des Lötlegierungspulvers gestattet und so dazu beiträgt, eine gute Haftung an Substraten und eine geringe Resistivität (hohe Leitfähigkeit), beides kritische Eigenschaften für Leiter in elektronischen Schaltungen, zu erreichen. Außerdem scheint dieses Polymer als selbstfließende Komponente in den Pasten zu wirken, so dass kein externes Reduktionsmittel erforderlich ist. Alternativ kann auch ein Phenoxyharz in einigen Rezepturen verwendet werden, aber nur, wenn Silber das hinzugegebene Metall ist.
Eine umfangreiche Reihe verschiedener inerter Flüssigkeiten kann als Lösungsmittel in dem organischen Medium verwendet werden. Die am häufigsten verwendeten Lösungsmittel, die in Dickfilmzusammensetzungen anzutreffen sind, sind Ethylacetat und Terpene wie beispielsweise alpha- oder beta-Terpineol oder Mischungen davon mit anderen Lösungsmitteln wie Petroleum, Dibutylphthalat, Butylcarbitol, Butylcarbitolacetat, Hexylenglykol und hochsiedende Alkohole und Alkoholester. Außerdem können flüchtige Flüssigkeiten zum Unterstützen des schnellen Härtens nach dem Aufbringen auf das Substrat in das Vehikel eingearbeitet werden. In vielen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Lösungsmittel, wie beispielsweise Glykolether, Ketone, Ester und andere Lösungsmittel gleicher Siedepunkte (im Bereich von 180°C bis 250°C) und Mischungen davon verwendet werden. In einer Ausführungsform basiert das organische Medium auf zweibasischen Estern und C-11-Keton. Verschiedene Kombinationen dieser und anderer Lösungsmittel werden formuliert, um die erwünschte Viskosität zu erreichen und die Flüchtigkeitserfordernisse zu befriedigen.
Anwendung von Dickfilmen
Die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzungen, die auch als „Pasten” bekannt sind, werden typischerweise auf einem Substrat, z. B. Polyester, abgesetzt, das im Wesentlichen für Gase und Feuchtigkeit undurchlässig ist. Das Substrat kann auch eine Platte aus flexiblem Material sein. Ein Beispiel ist ein undurchlässiger Kunststoff, wie beispielsweise ein Verbundstoffmaterial, das aus einer Kombination einer Kunststoffplatte mit wahlweisen metallischen oder dielektrischen Schichten, die darauf abgesetzt sind, hergestellt ist. Das Substrat muss so sein, dass es der Verarbeitungstemperatur von 140°C widersteht. In einer Ausführungsform kann das Substrat aus Schichten mit metallisierter Lötlegierungspaste aufgebaut werden.
Das Absetzen der Polymerdickfilm-Lötlegierungs-/Metallzusammensetzungen wird bevorzugt durch Siebdruck durchgeführt, obwohl andere Absetztechniken wie beispielsweise Matrizendruck, Abgeben aus einer Spritze oder Beschichtungstechniken angewendet werden können. Im Falle des Siebdrucks reguliert die Siebmaschengröße die Dicke des abgesetzten Dickfilms.
Laminieren
Laminieren ist die Technik des Herstellens eines Materials in mehreren Schichten, so dass das Verbundstoffmaterial verbesserte Festigkeit, Stabilität, besseres Aussehen oder andere Eigenschaften durch Verwendung verschiedener Materialien erhält. Ein Laminat wird gewöhnlich permanent durch Wärme, Druck, Schweißen oder Klebstoffe zusammengebaut. In einer Ausführungsform wird eine Kombination von Wärme und Druck verwendet. Bei Walzenlaminatoren werden typischerweise zwei Walzen für das Durchführen des Laminiervorgangs verwendet, wobei eine Walze oben und die andere Walze unten liegt. Diese Walzen werden auf Metallstangen geschoben, die als Dorne bekannt sind und dann in die Maschine eingegeben und hindurchgeführt werden. Verschiedene Temperaturen, Druckeinstellungen können angewendet werden. Das Laminieren der abgesetzten Dickfilm-Leiterzusammensetzung liefert Leiter geringer Resistivität, d. h. die bei nur 15 Milliohm/Quadrat liegen kann.
In einer Ausführungsform wird vor dem Laminieren die abgesetzte Dickfilm-Leiterzusammensetzung durch Aussetzen an Wärme bei niedrigen Temperaturen, typischerweise 10–15 min lang bei 140°C, getrocknet. Dies wird bei einer anfänglichen Trocknungstemperatur von etwa 80°C unter der Liquidustemperatur von 217°C einer der Lötlegierungen (SAC305) erreicht.
Die vorliegende Erfindung wird in weiteren Einzelheiten durch Angabe typischer Beispiele besprochen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird jedoch in keiner Weise durch diese praktischen Beispiele eingeschränkt.
Beispiel und Vergleichsversuch
Vergleichsversuch A
Eine PTF-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzung wurde durch Mischen von Lötlegierungspulver SAC305 (AMTECH, SMT International LLC, Deep River, CN) mit einer durchschnittlichen kugelförmigen Teilchengröße von 10 μm (der Bereich lag innerhalb von 5–15 μm) und Silberflocke mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5 Mikron mit einem organischen Medium, das aus einem Copolymer von Vinylidenchlorid und Acrylnitrilharz (Saran^WZ F-310-Harz, Dow Chemical Co., Midland, MI) bestand, hergestellt. Das Molekulargewicht des Harzes betrug etwa 25.000. Ein Lösungsmittel wurde zum vollständigen Lösen des Harzes vor Zugabe des Lötlegierungspulvers verwendet. Das Lösungsmittel war eine Mischung von 50/50 von zweibasischen Estern (DuPont, Wilmington, DE) und Eastman^WZ C-11-Ketonlösungsmittel (Eastman Chemical, Kingsport, TN).
Die Zusammensetzung der PTF-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzung ist unten aufgeführt:
58,25% SAC305-Lötlegierungspulver – (96,5% Sn, 3% Ag, 0,5% Cu)
9,71 organisches Medium (19,5% Harz/80,5% Lösungsmittel)
29,12 Silberflocke (durchschnittliche Größe 5 Mikron)
0,92 Carbitolacetat
2,00 Zweibasische Ester
Diese Zusammensetzung wurde 10 Minuten lang in einer Mischvorrichtung vom Thinky-Typ gemischt. Die Zusammensetzung wurde zum Siebdrucken eines Musters auf Glas verwendet. Unter Anwendung eines Edelstahlsiebs von 280 Maschen wurde eine Reihe von Linien gedruckt und die Lötlegierungspaste wurde 10 min lang bei 140°C in einem Umluftkastenofen getrocknet. Die Resistivität wurde dann als 35 Milliohm/Quadrat bei einer Dicke von 30 Mikron gemessen.
Beispiel 1
Dieselbe PTF-Lötlegierungs-/Metallzusammsensetzung wurde im Wesentlichen hergestellt und wie im Vergleichsversuch A beschrieben gedruckt, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung nach dem Trocknen Laminieren unterworfen wurde. Alle anderen Eigenschaften der Rezeptur, die Lötlegierungspulververteilung und das darauffolgende Verarbeiten, waren dieselben wie im Vergleichsversuch A.
Das Laminieren wurde auf einem Laminator vom Uniaxial-Typ durchgeführt. Die Temperatur wurde bei 70°C gehalten und der Druck wurde zwischen 1000 und 30000 Pfund variiert. Die Resistivität dieser Zusammensetzung variierte zwischen 15 und 20 Milliohm/Quadrat, was wesentlich geringer ist als die 35 Milliohm/Quadrat, die durch ausschließlich Ofentrocknen im Vergleichsversuch A erhalten worden sind. Es ist offensichtlich, dass das Laminieren eine vorteilhafte Wirkung auf die Resistivität der Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung ausübt.

Claims

Verfahren zum Bilden eines elektrischen Leiters in einer elektrischen Schaltung, umfassend: a) das Bereitstellen eines Substrats; b) das Bereitstellen einer Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Polymerdickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung, einer Polymerdickfilm-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzung und Mischungen davon; c) das Aufbringen der Dickfilm-Leiterzusammensetzung auf das Substrat; d) das wahlweise Trocknen der Dickfilm-Leiterzusammensetzung; und e) das Unterwerfern der Dickfilm-Leiterzusammensetzung dem Laminieren zum Bilden des elektrischen Leiters.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung eine Polymerdickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung ist umfassend: (a) 65 bis 95 Gew.-% Lötlegierungspulver, das aus Zinn, Silber und Kupfer besteht und eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,2 bis 1,3 m²/g aufweist; dispergiert in (b) 5 bis 35 Gew.-% organischem Medium umfassend (i) ein Vinylcopolymerharz von Vinylidenchlorid und Acrylnitril, gelöst in (2) organischem Lösungsmittel umfassend einen zweibasischen Ester; wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Polymerdickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung basieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung eine Polymerdickfilm-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzung ist umfassend: (a) 35 bis 94 Gew.-% Lötlegierungspulver ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (i) einem Zinn-, Silber- und Kupferlegierungspulver, (ii) einem Zinn- und Bismutlegierungspulver und (iii) Mischungen davon, wobei das Legierungspulver aus Teilchen besteht, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,2 to 1,3 m²/g aufweisen; (b) 1 bis 30 Gew.-% Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium und Mischungen davon, wobei das Metall aus Teilchen besteht, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,1 bis 2,3 m²/g aufweisen; und (c) 5 bis 35 Gew.-% organisches Medium umfassend: (1) ein Harz, das ein Vinylcopolymerharz von Vinylidenchlorid und Acrylnitril oder ein Phenoxyharz ist; gelöst in (2) organischem Lösungsmittel, das einen zweibasischen Ester oder Glykolether umfasst; mit der Maßgabe, dass, wenn das Harz ein Phenoxyharz ist, das Metall Silber ist; wobei das Lötlegierungspulver und das Metall in dem organischen Medium dispergiert sind und wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung basieren.
Verfahren zum Reduzieren des Widerstands eines elektrischen Leiters, der aus einer Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung gebildet ist, wobei das Verfahren den Schritt des Unterwerfens des elektrischen Leiters dem Laminieren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung eine Polymerdickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung ist umfassend: (a) 65 bis 95 Gew.-% Lötlegierungspulver, das aus Zinn, Silber und Kupfer besteht und eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,2 bis 1,3 m²/g aufweist; dispergiert in (b) 5 bis 35 Gew.-% organischem Medium umfassend (i) ein Vinylcopolymerharz von Vinylidenchlorid und Acrylnitril, gelöst in (2) organischem Lösungsmittel umfassend einen zweibasischen Ester; wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Polymerdickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung basieren.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung eine Polymerdickfilm-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzung ist umfassend: (a) 35 bis 94 Gew.-% Lötlegierungspulver ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (i) einem Zinn-, Silber- und Kupferlegierungspulver, (ii) einem Zinn- und Bismutlegierungspulver und (iii) Mischungen davon, wobei das Legierungspulver aus Teilchen besteht, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,2 to 1,3 m²/g aufweisen; (b) 1 bis 30 Gew.-% Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium und Mischungen davon, wobei das Metall aus Teilchen besteht, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,1 bis 2,3 m²/g aufweisen; und (c) 5 bis 35 Gew.-% organisches Medium umfassend: (1) ein Harz, das ein Vinylcopolymerharz von Vinylidenchlorid und Acrylnitril oder ein Phenoxyharz ist; gelöst in (2) organischem Lösungsmittel, das einen zweibasischen Ester oder Glykolether umfasst; mit der Maßgabe, dass, wenn das Harz ein Phenoxyharz ist, das Metall Silber ist; wobei das Lötlegierungspulver und das Metall in dem organischen Medium dispergiert sind und wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung basieren.
Elektrische Vorrichtung umfassend einen elektrischen Leiter, der aus einer Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung gebildet ist, wobei der elektrische Leiter dem Laminieren unterworfen worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung eine Polymerdickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung ist umfassend: (a) 65 bis 95 Gew.-% Lötlegierungspulver, das aus Zinn, Silber und Kupfer besteht und eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,2 bis 1,3 m²/g aufweist; dispergiert in (b) 5 bis 35 Gew.-% organischem Medium umfassend (i) ein Vinylcopolymerharz von Vinylidenchlorid und Acrylnitril, gelöst in (2) organischem Lösungsmittel umfassend einen zweibasischen Ester; wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Polymerdickfilm-Lötlegierungs-Leiterzusammensetzung basieren.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung eine Polymerdickfilm-Lötlegierungs-/Metallleiterzusammensetzung ist umfassend: (a) 35 bis 94 Gew.-% Lötlegierungspulver ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (i) einem Zinn-, Silber- und Kupferlegierungspulver, (ii) einem Zinn- und Bismutlegierungspulver und (iii) Mischungen davon, wobei das Legierungspulver aus Teilchen besteht, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,2 to 1,3 m²/g aufweisen; (b) 1 bis 30 Gew.-% Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium und Mischungen davon, wobei das Metall aus Teilchen besteht, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 18 μm und ein Verhältnis von Oberflächenbereich/Masse im Bereich von 0,1 bis 2,3 m²/g aufweisen; und (c) 5 bis 35 Gew.-% organisches Medium umfassend: (1) ein Harz, das ein Vinylcopolymerharz von Vinylidenchlorid und Acrylnitril oder ein Phenoxyharz ist; gelöst in (2) organischem Lösungsmittel, das einen zweibasischen Ester oder Glykolether umfasst; mit der Maßgabe, dass, wenn das Harz ein Phenoxyharz ist, das Metall Silber ist; wobei das Lötlegierungspulver und das Metall in dem organischen Medium dispergiert sind und wobei die Gew.-% auf dem Gesamtgewicht der Polymerdickfilm-Leiterzusammensetzung basieren.