DE112004001768B4

DE112004001768B4 - Gemischtes leitendes Pulver und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE112004001768B4
Application number: DE112004001768.8T
Authority: DE
Inventors: Hideji Kuwajima
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2019-11-21
Anticipated expiration: 2024-09-23
Also published as: JP2012253031A; JPWO2005031760A1; US20070164260A1; US7790063B2; US8029701B2; DE112004001768T5; KR20060073642A; WO2005031760A1; JP2010021145A; JP5146419B2; KR100719993B1; JP4677900B2; JP5516672B2; US20100323198A1

Abstract

Gemischtes leitendes Pulver, aufweisend im wesentlichen monodisperse leitende schuppenähnliche Teilchen (A1) und leitende, im wesentlichen kugelförmige Teilchen (B1), wobei die kugelförmigen Teilchen (B1) durchschnittliche Teilchendurchmesser von 0,3 bis 3,0 µm und die schuppenförmigen Teilchen (A1) den 2- bis 50-fachen Teilchendurchmesser der kugelförmigen Teilchen sowie ein Seitenverhältnis von 1,5 bis 10 aufweisen, und das Pulvergemisch eine relative Packungsdichte von mind. 68% aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hoch gepacktes, gemischtes leitendes Pulver, ein Verfahren zu Erzeugung desselben, sowie dessen Verwendung.
STAND DER TECHNIK
Auf dem Gebiet der elektronischen Materialien werden die Bildung von Verdrahtungsschichten (leitenden Schichten), die Bildung von leitenden Kreisläufen und die Bildung von Elektroden und ähnlichen alle unter Verwendung leitender Pasten, die die leitenden Pulver enthalten, durchgeführt. Weiterhin werden leitende Pasten auch als leitende oder wärmeleitende Klebstoffe zur Bindung elektronischer Komponenten aneinander verwendet. Eine leitende Paste wird hergestellt, indem Bindemittel, organische Harze und, falls nötig, andere Additive zu einem leitenden Pulver, enthaltend ein Silberpulver, Kupferpulver, Aluminiumpulver, Palladiumpulver oder pulverförmige Legierungen davon, zugefügt werden und dann Vermischung zu einer pastenähnlichen Konsistenz.
Eine leitende Paste benötigt ein hohes Niveau einer Leitfähigkeit, was bedeutet, dass die Mischmenge des leitenden Pulvers hoch sein muss, jedoch sollte die Paste auch ein Niveau einer Fließfähigkeit und eine niedrige Viskosität zeigen, die eine einfache Produktion und Verwendung der Paste ermöglichen. Wenn z.B. eine leitende Paste verwendet wird, um einen Durchlass zu füllen, um eine Verbindung zwischen Schichten zu bewirken, muss, da ein hohes Niveau einer Leitfähigkeit nötig ist, obwohl das Loch klein ist, so viel leitende Paste wie möglich in das Loch gepackt werden damit das Loch ohne Leerräume gefüllt werden kann. Es ergibt sich jedoch das Problem, dass wenn die Zumischmenge des leitenden Pulvers erhöht wird, um die Leitfähigkeit zu erhöhen, die Viskosität der leitenden Paste steigt, was zu einer Verschlechterung der Lochfülleigenschaften führt.
Die Gesamtmenge des Bindemittels, die einer leitenden Paste notwendig ist, steht mit der Packungsdichte (dem Packungsverhältnis) des gemischten leitenden Pulvers in Beziehung. Anders ausgedrückt wird in den Fällen, bei denen die Packungsdichte des leitenden Pulvers niedrig ist (das Leerraumverhältnis ist hoch) zunächst eine große Menge Bindemittel benötigt, um die Leerräume zwischen den Teilchen in dem leitenden Pulver zu füllen und dann muss eine zusätzliche Menge Bindemittel zugefügt werden, um eine günstige Fließfähigkeit und eine niedrige Viskosität sicherzustellen.
Wenn die Packungsdichte des leitenden Pulvers niedrig ist, dann wird das Pulver schließlich mit einer großen Menge Bindemittel verdünnt, was bedeutet, dass die Menge des leitenden Pulvers in der leitenden Paste nicht angehoben werden kann.
Demgegenüber ist in den Fällen, in denen die Packungsdichte des leitenden Pulvers hoch ist (das Leerraumverhältnis ist klein) die Menge des Bindemittels, die notwendig ist um die Leerräume zwischen den Teilchen in dem leitenden Pulver zu füllen, klein, was bedeutet, dass eine leitende Paste mit hoher Leitungskraft und einem hohen Niveau einer Leitfähigkeit erhalten werden kann.
Um die Packungsdichte eines Pulvers anzuheben, sollten theoretisch kugelförmige Teilchen mit gleicher Größe, worin die Teilchengrößen-Verteilungskurve einen einzelnen Peak zeigt, verwendet werden und außerdem sollten große und kleine kugelförmige Teilchen kombiniert werden, so dass die Lücken zwischen den großen Teilchen durch die kleinen Teilchen gefüllt werden (siehe Powder Technology Handbook, erste Ausgabe, erster Druck, Februar 1986 (S. 101 bis 107), herausgegeben von The Society of Powder Technology, Japan, veröffentlicht von Nikkan Kogyo Shimbun, Ltd.).
In den kommerziell zur Verfügung stehenden leitenden Pulvern ist es jedoch so, dass je kleiner die Teilchengröße ist, desto stärker die Teilchen aneinander aggregieren und selbst wenn große und kleine Teilchen miteinander kombiniert werden, kann eine Packungsdichte, die theoretisch möglich erscheint, nicht erreicht werden. Die relative Packungsdichte für ein Silberpulver mit einem Teilchendurchmesser von 5 bis 20 µm liegt beispielsweise bei höchstens 60 %, während sie für ein Silberpulver mit einem Teilchendurchmesser von ungefähr 1 µm bei höchstens 50 % liegt und selbst wenn diese Pulver einfach kombiniert und miteinander vermischt werden, ist die erreichte relative Packungsdichte immer noch nicht höher als ungefähr 60 %.
Aus der WO 03/019 998 A1 sind Metallpulvergemische bekannt, die kugelförmige Teilchen und schuppen- oder flockenförmige Teilchen aufweisen. Dieses Dokument offenbart jedoch keine durchschnittlichen Partikel-Durchmesser und relativen Verpackungsdichten wie in der gegenwärtigen Erfindung vorgestellt.
Ebenfalls offenbaren die JP H07 - 14 425 A und JP 2001 - 297 627 A jeweils eine leitende Paste, bzw. ein leitendes Material, wobei jedoch keine speziellen Partikeldurchmesser bzw. relativen Verpackungsdichten im Pulvergemisch angegeben werden, wie gegenwärtig offenbart.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gemischtes leitendes Pulver mit der Art einer hohen Packungsdichte bereitzustellen, die konventionell nicht erreichbar war, ein Verfahren zur Erzeugung desselben, eine leitende Paste, umfassend eine Vielzahl leitender Pulver mit einer hohen Packungsdichte und ein Verfahren zur Erzeugung derselben.
Die folgenden Aspekte definieren die Erfindung:

1. Gemischtes leitendes Pulver, umfassend im wesentlichen monodisperse leitende schuppenähnliche Teilchen (A1) und leitende, im wesentlichen kugelförmige Teilchen (B1)wobei die kugelförmigen Teilchen (B1) durchschnittliche Teilchendurchmesser von 0,3 bis 3,0 µm und die schuppenförmigen Teilchen (A1) den 2- bis 50-fachen Teilchendurchmesser der kugelförmigen Teilchen sowie ein Seitenverhältnis von 1,5 bis 10 aufweisen, und das Pulvergemisch eine relative Packungsdichte von mind. 68% aufweist.
2. Gemischtes leitendes Pulver gemäß Aspekt 1, wobei die schuppenähnlichen Teilchen (A1) ein schuppenähnliches, an Fettsäure angehaftetes, silberbeschichtetes Kupferpulver sind, umfassend ein silberbeschichtetes Kupferpulver, das einer Oberflächenglättung unterzogen wurde und worin eine Oberfläche des Kupferpulvers teilweise mit Silber und mit einer Silber-Kupfer-Legierung beschichtet ist, worin eine Gesamtmenge des Silbers 3 bis 30 Gew.% relativ zum Kupfer beträgt und eine Menge der Fettsäure, äquivalent zu 0,02 bis 1,0 Gew.% relativ zu dem silberbeschichteten Kupferpulver an eine Oberfläche des Pulvers anhaftet.
3. Verfahren zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß Aspekt 2, wobei die schuppenähnlichen Teilchen (A1) schuppenähnliche, an Fettsäure angehaftete, silberbeschichtetes Kupferpulver sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Beschichtung einer Oberfläche eines Kupferpulvers mit einer Menge Silber, äquivalent zu 3 bis 30 Gew.% relativ zu dem Kupferpulver;
- - Anhaftung einer Menge von Fettsäure, äquivalent zu 0,02 bis 1,0 Gew.% relativ zu einem erhaltenen silberbeschichteten Kupferpulver an eine Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers;
- - Durchführung einer Glättungsbehandlung der Silberbeschichtung und
- - Umwandlung des silberbeschichteten Kupferpulvers in eine schuppenähnliche Form.
4. Gemischtes leitendes Pulver gemäß Aspekt 2, wobei die schuppenähnlichen Teilchen (A1) schuppenähnliche, an Fettsäure angehaftete, silberbeschichtete Kupferpulver sind, erhältlich durch ein Verfahren, umfassend die folgenden Schritte:
- - Beschichtung einer Oberfläche eines Kupferpulvers mit einer Menge Silber, äquivalent zu 3 bis 30 Gew.% relativ zu dem Kupferpulver;
- - Anhaftung einer Menge von Fettsäure, äquivalent zu 0,02 bis 1,0 Gew.% relativ zu einem erhaltenen silberbeschichteten Kupferpulver an eine Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers;
- - Durchführung einer Glättungsbehandlung der Silberbeschichtung und
- - Umwandlung des silberbeschichteten Kupferpulvers in eine schuppenähnliche Form.
5. Verfahren zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß einem der Aspekte 1 bis 2, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Herstellung der Teilchen (A1) und (B1), wobei die Schuppenähnlichen Teilchen gemäß Aspekt 3 erzeugt werden, und
- - Vermischen derselben, so dass ein Aufschlag der Teilchen (A1) auf die Teilchen (B1) dazu führt, dass die aggregierten Teilchen (B1) desaggregieren, was es den Teilchen (A1) und (B1) ermöglicht sich zu dispergieren und zu vermischen.
6. Verwendung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß einem der Aspekte 1, 2 oder 4 und eines Harzbindemittels zur Herstellung einer leitenden Paste.
7. Verwendung eines gemischten leitenden Pulvers, erzeugt durch das Verfahren gemäß Aspekt 3 oder 5 und eines Harzbindemittels zur Herstellung einer leitenden Paste.

Figurenliste

[1] 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine schematische Repräsentation eines Durchlasses und Leitungsplanoberflächen darstellt, verbunden durch eine leitende Paste.
[2] 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine schematische Repräsentation einer Ausführungsform eines Blatts mit angehafteter Folie darstellt.
[3] 3 ist eine Reihe von Querschnittsansichten, die eine schematische Repräsentation einer Ausführungsform eines Sicherungsverfahrens darstellt unter Verwendung eines Blatts mit angehafteter Folie, worin 3 (A) bis 3 (C) die verschiedenen Schritte darstellen.
[4] 4 ist eine Aufsicht, die ein Testmuster, gebildet auf einer Polyimidfolie, darstellt.

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
GEMISCHTES LEITENDES PULVER
Ein gemischtes leitendes Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein neues leitendes Pulver, das höher gepackt ist als konventionelle Pulver mit einer relativen Packungsdichte von mindestens 68 %. Diese relative Packungsdichte ist vorzugsweise so hoch wie möglich und beinhaltet dementsprechend Pulver mit Dichten von mindestens 68 und weniger als 100 %. Die relative Packungsdichte beträgt vorzugsweise mindestens 70 % und noch bevorzugter 71 % oder mehr. Andererseits beträgt die relative Packungsdichte im Hinblick auf eine einfache Produktion vorzugsweise nicht mehr als 85 und noch bevorzugter 80 % oder weniger. Wenn die relative Packungsdichte weniger als 68 % beträgt, dann steigt in denjenigen Fällen, in denen das Mischverhältnis des gemischten leitenden Pulvers in einer leitenden Paste angehoben wird, die Viskosität der leitenden Paste, was zu einer Verschlechterung von Verarbeitungsfaktoren führt, wie z.B. dem Befüllen und den Anwendungseigenschaften, während demgegenüber in den Fällen, in denen das Zumischverhältnis des gemischten leitenden Pulvers gering ist, das Erreichen zufriedenstellender Niveaus einer Leitfähigkeit, Wärmeleitung und Verlässlichkeit schwierig werden.
Je höher die relative Packungsdichte des gemischtes leitenden Pulvers, desto mehr kann Volumen des Harzbindemittels (auch einfach bezeichnet als Bindemittel), das bei der Bildung der Paste verwendet wird, reduziert werden, was es ermöglicht, dass eine Pastenbildung mit einer geringeren Menge Bindemittel erreicht wird. Weiterhin ist die Viskosität direkt nach Beginn des Mischens immer noch gering, wenn das gemischte leitende Pulver mit dem Bindemittel vermischt wird, was bedeutet, dass ein einheitliches Vermischen einfach durchgeführt werden kann. Wenn ein lösungsmittelfreies Harzbindemittel und ein hoch gepacktes gemischtes leitendes Pulver mit einer relativen Packungsdichte von 74 % beispielsweise verwendet werden, ist bei der Pastenbildung ein einheitliches Mischen möglich, selbst wenn das leitenden Pulver dem Bindemittel mit einem Zumischverhältnis von 92 Gew.% zugefügt wird. Wenn jedoch ein gemischtes leitendes Pulver mit einer relativen Packungsdichte von 63 % verwendet wird, und dasselbe Mischverhältnis dem Bindemittel zugefügt wird, dann ist die Menge des Bindemittels unzureichend, was zu einer Bildung einer trockenen Mischung anstelle einer Paste führt und ein einheitliches Mischen unmöglich macht.
So kann eine leitende Paste mit einem hohen Mischerverhältnis von leitendem Pulver nur dann stabil und einfach erzeugt werden, wenn ein hoch gepacktes, gemischtes, leitendes Pulver, wie z.B. das der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Weiterhin kann unter Verwendung dieser leitenden Paste mit hohem Mischverhältnis von leitendem Pulver ein Blatt mit einem hohen Niveau einer Leitfähigkeit und Wärmeleitung hergestellt werden.
Die relative Packungsdichte ist der Wert der Packungsdichte, geteilt durch die tatsächliche Teilchendichte, ausgedrückt als Prozentsatz. In der vorliegenden Erfindung wird die Rütteldichte (tap density), berechnet aus dem Volumen und der Masse einer Probe, folgend auf 1.000 Rüttelwiederholungen (tapping repetitions) mit einem Schlag (stroke) von 25 mm unter Verwendung einer Rütteldichtemessvorrichtung als Packungsdichte verwendet und der Wert, berechnet durch Division dieses Werts durch die tatsächliche Dichte oder theoretische Dichte der Teilchen, wird als relative Packungsdichte verwendet.
Ein hohes Packverhältnis, angezeigt durch eine relative Packungsdichte von mindestens 68 %, kann erreicht werden, indem im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen (A1) und im wesentlichen kugelförmige Teilchen (B1) kombiniert werden, wie im Detail definiert in den Ansprüchen. Weiterhin kann dies in einem Vergleichsaspekt auch erreicht werden, indem im wesentlichen monodisperse, im wesentlichen kugelförmige Teilchen (A2) und im wesentlichen kugelförmige Teilchen (B2) mit einem kleineren Teilchendurchmesser als demjenigen der im wesentlichen kugelförmigen Teilchen (A2) kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung werden im wesentlichen kugelförmige Teilchen manchmal einfach als kugelförmige Teilchen bezeichnet und von den im wesentlichen kugelförmigen Teilchen (A2, B2) werden die Teilchen mit großem Durchmesser manchmal als große Teilchen (A2) und die Teilchen mit kleinem Durchmesser als kleine Teilchen (B2) bezeichnet. Im folgenden bezieht sich die Beschreibung der Teilchen (A2) und (B2) jeweils auf einen Vergleichsaspekt. Hier kann das gemischte leitende Pulver andere leitende Pulver zusätzlich zu den schuppenähnliche Teilchen (A1) und den kugelförmigen Teilchen (B1) enthalten. Das gemischte leitende Pulver kann z.B. kugelförmige Teilchen mit einem noch kleineren Teilchendurchmesser als demjenigen der kugelförmigen Teilchen (B1) enthalten. Auf ähnliche Weise kann das gemischte leitende Pulver andere leitende Pulver zusätzlich zu den großen Teilchen (A2) und den kleinen Teilchen (B2) enthalten. Das gemischte leitende Pulver kann z.B. kugelförmige Teilchen enthalten, mit einem noch kleineren Teilchendurchmesser als demjenigen der kleinen Teilchen (B2).
In der vorliegenden Erfindung betrifft der Ausdruck „im wesentlichen monodispers“ einen Zustand, worin die Mehrheit der aggregierten Teilchen desaggregiert sind (und fast vollständig monodispers sind) und insbesondere einen Zustand, worin vorzugsweise mindestens 80 % und noch bevorzugter 90 % oder mehr der Teilchen monodispers sind. Selbst wenn ein Teil der kugelförmigen Teilchen (B1) und der kleinen Teilchen (B2) sich in dem gemischten leitenden Pulver in einer Aggregatform befinden, kann immer noch eine relative Packungsdichte von mindestens 68 % erhalten werden, was bedeutet, dass die kugelförmigen Teilchen (B1) und die kleinen Teilchen (B2) nicht notwenigerweise im wesentlichen monodispers sein müssen.
In der vorliegenden Erfindung betrifft der Ausdruck „im wesentlichen kugelförmige Teilchen“ Teilchen, die als im wesentlichen kugelförmig angesehen werden können und beinhaltet Teilchencluster und Aggregate davon. Das Seitenverhältnis der Teilchen beträgt vorzugsweise mindestens 1,0, aber weniger als 1,5, noch bevorzugter 1,0 bis 1,3 und besonders bevorzugt 1,0 bis 1,1.
Das Seitenverhältnis ist das Verhältnis zwischen der Haupt- und der Nebenachse der Teilchen (Hauptachse/Nebenachse). In der vorliegenden Erfindung kann das Seitenverhältnis aus dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser und dem spezifischen Oberflächenbereich berechnet werden. Anders ausgedrückt wird angenommen, dass die Teilchen scheibenförmige Teilchen mit einem Radius r, einer Dicke t und einer Dichte d sind und Oberflächenbereich und Gewicht pro Teilchen werden berechnet. Darauffolgend wird die Zahl der Teilchen pro 1 g berechnet und der spezifische Oberflächenbereich ist der Wert des Oberflächenbereichs pro Teilchen, multipliziert mit der Anzahl der Teilchen. Da dieser spezifische Oberflächenbereich durch eine numerische Formel repräsentiert wird, die t beinhaltet, kann der Wert für t berechnet werden, indem die numerische Formel mit dem gemessenen spezifischen Oberflächenbereich gleich gemacht wird. Das Seitenverhältnis wird aus dieser berechneten Dicke t und dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser berechnet.
Hier wird der Oberflächenbereich pro Teilchen durch 2pr² + 2prt repräsentiert und das Gewicht pro Teilchen wird durch pr²td repräsentiert. Im Fall von schuppenähnlichen Teilchen von Silber mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 2 m²/g, einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 6 µm und einer Dichte von 10,5 g/cm³ wird die Dicke t der Teilchen beispielsweise als 0,1 µm berechnet und das Seitenverhältnis wird 60. Im Fall von schuppenähnlichen Teilchen von Silber mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 15,8 µm und einem spezifischen Oberflächenbereich von 0,09 m²/g wird die Dicke weiterhin als 2,9 µm berechnet und das Seitenverhältnis wird 5,4.
Der durchschnittliche Teilchendurchmesser von Teilchen kann mit einem Laserstreu-Teilchengrößenverteilungs-Analysator gemessen werden. Der spezifische Oberflächenbereich kann mit einem BET-spezifischen Oberflächenbereichs-Messapparat gemessen werden.
In denjenigen Fällen, in denen die Teilchen nicht als alleiniges Pulver existieren, sondern stattdessen in einem Harz dispergiert sind, kann das Seitenverhältnis unter Verwendung eines Verfahrens erhalten werden, das die Messung des Querschnitts folgend auf eine Harzeinbettung involviert. Bei diesem Verfahren werden die Teilchen vollständig in ein niedrig viskoses härtbares Harz gemischt, man lässt die Mischung stehen, lässt die Teilchen sich absetzen und das Harz härten, das so erhaltene gehärtete Produkt wird in Vertikalrichtung geschnitten, die Formen der Teilchen, die an der Schnittfläche sichtbar sind werden vergrößert und unter einem-Mikroskop untersucht, das Hauptachsen/Nebenachsen-Verhältnis wird individuell für mindestens 100 Teilchen bestimmt und der Durchschnittwert dieser Verhältnisse wird als Seitenverhältnis verwendet.
Die oben erwähnte Nebenachse wird für ein Teilchen, das in der oben erwähnten Schnittfläche sichtbar ist, bestimmt, indem Kombinationen von zwei Parallellinien gewählt werden, die beide die Außenseite des Teilchens kontaktieren, wobei das Teilchen dazwischen gelagert ist und von diesen Kombinationen betrifft die Nebenachse die Entfernung zwischen den beiden parallelen Linien mit der engsten Lücke dazwischen. Demgegenüber wird die Hauptachse aus zwei parallelen Linien bestimmt, die senkrecht zu den für die Bestimmung der Nebenachse verwendeten parallelen Linien verlaufen und von den Kombinationen von zwei parallelen Linien, die die Außenseite des Teilchens kontaktieren, betrifft sie die Entfernung zwischen den beiden parallelen Linien mit der größten Lücke dazwischen. Das durch diese vier Linien gebildete Rechteck ist von einer Größe, die exakt dem Teilcheninneren entspricht.
Das Seitenverhältnis der oben erwähnten schuppenähnlichen Teilchen (A1) liegt vorzugsweise bei 1,5 bis 10. Unter der Voraussetzung, dass das Seitenverhältnis in diesen Bereich fällt, ist der Kontakt zwischen den Teilchen günstig und ein hohes Niveau einer Thixotropie wird bei der Bildung einer Paste erhalten. Dieses Seitenverhältnis liegt noch bevorzugter bei 2 bis 8. Wenn das Seitenverhältnis weniger als 1,5 ist, kann es schwierig werden, die Teilchen schuppenähnlich zu nennen und im Fall von schuppenähnlichen Teilchen mit einem großen durchschnittlichen Teilchendurchmesser vermindert sich die Orientierung, was bedeutet, dass eine Paste, die diese Teilchen beinhaltet, Reduktionen in der Wärmeleitung, der Leitfähigkeit und der Opazitätsfestigkeit in ebener Richtung erleiden kann. Demgegenüber kann die Viskosität bei der Pastenbildung ansteigen, wenn das Seitenverhältnis 10 überschreitet.
Vom Standpunkt des Erreichens eines Packens auf hohem Niveau und einer günstigen Viskosität und Fließfähigkeit bei der Pastenbildung sind die durchschnittlichen Teilchendurchmesser der schuppenähnlichen Teilchen (A1) und der Teilchen (A2) mit größerem Teilchendurchmesser unter den beiden Arten von kugelförmigen Teilchen mit unterschiedlichem Teilchendurchmesser (A2, B2)
2- bis 50-mal, sogar noch bevorzugter 3- bis 25-mal und noch bevorzugter 5- bis 25-mal und besonders bevorzugt 10- bis 25-mal so groß wie die durchschnittlichen Teilchendurchmesser der im wesentlichen kugelförmigen Teilchen (B1) und der Teilchen (B2) mit dem kleineren Teilchendurchmesser unter den zwei Arten von kugelförmigen Teilchen mit unterschiedlichem Teilchendurchmesser (A2, B2).
Spezifisch liegt der durchschnittlichen Teilchendurchmesser der schuppenähnlichen Teilchen (A1) und der großen Teilchen (A2) vorzugsweise bei 3 bis 25 µm, wobei Werte von 5 bis 18 µm besonders wünschenswert sind.
In der vorliegenden Erfindung betrifft der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen den durchschnittlichen Wert des Teilchendurchmessers (den primären Teilchendurchmesser) von jedem Teilchen, das als Teilchen betrachtet wird, wenn es in einer Mikroskopfotografie betrachtet wird. In dieser Beschreibung kann der durchschnittliche Teilchendurchmesser auch als primärer Teilchendurchmesser bezeichnet werden. Dieser durchschnittliche Teilchendurchmesser (primärer Teilchendurchmesser) kann mit einem Laserstreu-Teilchengrößenverteilungs-Analysator gemessen werden.
Um eine günstige Teilchen-Desaggregation und eine Packung auf hohem Niveau sicherzustellen, sind die durchschnittlichen Teilchendurchmesser der im wesentlichen kugelförmigen Teilchen (B1) und der Teilchen (B2) von kleinerem Teilchendurchmesser unter den beiden Arten der kugelförmigen Teilchen mit unterschiedlichem Teilchendurchmesser (A2, B2), 0,3 bis 3,0 µm. Unter der Voraussetzung, dass der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen (B1) und der kleinen Teilchen (B2) in diesen Bereich fällt, ist der Kontakt zwischen den Teilchen günstig und ein hohes Niveau einer Thixotropie kann bei der Bildung der Paste erhalten werden. Die durchschnittlichen Teilchendurchmesser der Teilchen (B1) und der kleinen Teilchen (B2) sind noch günstiger 0,5 bis 2,5 µm und liegen besonders bevorzugt bei 0,8 bis 2,0 µm.
Von einem Standpunkt des Erhalts eines Packens auf hohem Niveau liegt das Zumischverhältnis in dem gemischten leitenden Pulver zwischen den schuppenähnlichen Teilchen (A1) und den im wesentlichen kugelförmigen Teilchen (B1) und das Zumischverhältnis zwischen den Teilchen (A2) mit größerem Teilchendurchmesser und den Teilchen (B2) mit kleinerem Teilchendurchmesser, angegeben als volumetrische Verhältnisse (A1):(B1) bzw. (A2):(B2), vorzugsweise in einem Bereich von 95:5 bis 55:45, noch bevorzugter bei 85:15 bis 55:45 und besonders bevorzugt bei 80:20 bis 60:40.
In der vorliegenden Erfindung können die leitenden Teilchen entweder ein Pulver eines einzelnen Metalls, wie z.B. ein Goldpulver, Silberpulver, Kupferpulver, Aluminiumpulver oder Palladiumpulver verwenden oder ein Pulver einer Legierung dieser Metalle. Von diesen wird die Verwendung von Silberpulver bevorzugt, da dies eine sehr günstige Leitfähigkeit anbietet.
Weiterhin ist die Verwendung von beschichteten Metallpulvern, wie z.B. Kupfer, das mit Silber oberflächenbehandelt wurde, ebenfalls wünschenswert und von solchen beschichteten Pulvern wird die Verwendung eines mit Silber beschichteten Kupferpulvers bevorzugt.
In dem Fall beispielsweise, in dem eine leitenden Paste, enthaltend Silberpulver zur Bildung eines elektrischen Kreislaufs oder einer Elektrode verwendet wird, wenn ein elektrisches Feld unter einer Atmosphäre bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit angelegt wird, ist bekannt, dass eine Abscheidung von Silber, als Migration bekannt, an dem elektrischen Kreislauf oder der Elektrode stattfindet, was zu einem Kurzschluss zwischen den Elektroden oder den Drähten führen kann. Demgegenüber, wenn ein silberbeschichtetes Kupferpulver und bevorzugt ein silberbeschichtetes Kupferpulver, das einer Oberflächen-Glättungsbehandlung unterzogen wurde, verwendet wird, kann die Migration besser kontrolliert werden und eine preisgünstige leitende Paste kann bereitgestellt werden, anstelle einer Verwendung von teurem Silberpulver. Um die Migrationskontrollwirkung zu maximieren, wird in diesem Fall die Oberfläche des Kupferpulvers vorzugsweise nur teilweise mit Silber beschichtet, wodurch etwas Kupfer exponiert bleibt, anstatt die gesamte Oberfläche einheitlich zu beschichten. Zusätzlich, wenn Kupferpulver als leitendes Pulver verwendet wird, ist die Oberfläche der Bildung eines Oxidfilms ausgesetzt, während durch die Verwendung eines Kupferpulvers, das mit Silber beschichtet ist, die Oxidation der Kupferpulveroberfläche inhibiert werden kann, was bedeutet, dass eine sehr zuverlässige leitende Paste bereitgestellt werden kann.
Zusätzlich wird ein silberbeschichtetes Kupferpulver, das teilweise mit Silber und einer Legierung aus Silber und Kupfer beschichtet wurde als silberbeschichtetes Kupferpulver verwendet. In solchen Fällen liegt, im Hinblick auf Leitfähigkeit und Kosten, die Gesamtmenge an Silber (einschließlich jedes Silbers innerhalb den Silber-Kupfer-Legierungsbereichen)
bei 3 bis 30 Gew.%, noch bevorzugter bei 5 bis 22 Gew.% und besonders bevorzugt bei 7,5 bis 22 Gew.%, relativ zu dem Kupfer des Kernmaterials. Alternativ ist bei Ansicht unter einem Mikroskop mindestens 90 % aber weniger als 100 % der Oberfläche des Kupfers vorzugsweise mit Silber und einer Silber-Kupfer-Legierung beschichtet, wobei Werte von mindestens 95, aber weniger als 100 % noch wünschenswert sind.
Es gibt keine besonderen Begrenzung im Hinblick auf das zur Beschichtung der Oberfläche des Kupferpulvers mit Silber verwendete Verfahren und geeignete Verfahren beinhalten ein Versatzplattieren, Elektroplattieren und elektrofreies Plattieren. Eine Beschichtung durch Versatzplattierung wird bevorzugt, da dies eine ausgezeichnete adhäsive Festigkeit zwischen Kupferpulver und Silber und preisgünstigere Betriebskosten bereitstellt.
Der Oberflächenzustand des silberbeschichteten Kupferpulvers, das eine einfache Silberplattierung durchlaufen hat, beinhaltet eine große Zahl von Korngrenzen des abgelagerten Silbers, was bedeutet, dass die Oberfläche unregelmäßig und nicht glatt ist. Die Existenz dieser Oberflächenunregelmäßigkeiten neigt dazu einen Anstieg der Viskosität bei der Pastenbildung auszulösen und führt dazu, dass die Teilchen zu einer Aggregation während der Plattierungsbehandlung oder dem Trockenschritt neigen und im Ergebnis ist die relative Packungsdichte nicht hoch und liegt in der Regel bei weniger als 60 typischerweise weniger als 55 %. Wenn dementsprechend das silberbeschichtete Kupferpulver desaggregiert ist und die Oberfläche in einer Mischvorrichtung geglättet wird, die Dispersionskügelchen, wie Zirkoniumdioxidkügelchen, Glaskügelchen oder Aluminiumoxidkügelchen verwendet, kann die relative Packungsdichte auf 60 bis 65 % angehoben werden und die Verwendung eines solchen Pulvers ermöglicht ein gemischtes leitendes Pulver mit einem sogar noch höherem Packungsverhältnis, was wünschenswert ist.
Als spezifisches Beispiel kann das silberbeschichtete Kupferpulver zwischen eine Keramik- oder Hartmetallwalze und die Wandoberfläche eines Mischbehälters platziert werden und die Energie der wiederholten Kollisionen der Walze gegen die Wandoberfläche wird dann verwendet, um die Silberbeschichtung zu glätten. Wenn diese Kollisionsenergie groß ist durchläuft das Kupferpulver des Kernmaterials eine Deformation und es kann ein schuppenähnliches silberbeschichtetes Pulver (unten beschrieben) erhalten werden.
Diese Glättungsbehandlung stellt auch zusätzliche Vorteile bereit. Die Glättungsbehandlung führt nämlich zu einer dramatischen Verbesserung der Anhäsionsfestigkeit zwischen der Silberplattierungsschicht und dem Kupferpulver des Kernmaterials, so dass selbst wenn eine Dispersion oder ein Vermischen unter Verwendung einer Dreiwalzenmühle oder einer Steinmühle durchgeführt werden, eine Ablösung der Silberplattierungsschicht unwahrscheinlich ist. Demgegenüber neigt in dem Fall, in dem ein silberbeschichtetes Kupferpulver keine Glättungsbehandlung durchlaufen hat und wenn die Behandlungszeit der Dispersion und der Mischbehandlung, die mit einer Dreiwalzenmühle oder einer Steinmühle durchgeführt werden, sehr lang ist, die Silberbeschichtungsschicht zu einem Ablösen und die Färbung des silberbeschichteten Kupferpulvers neigt dazu sich zu einer rötlich-braunen Farbe zu verändern.
Zusätzlich durchläuft, wie unten beschrieben, durch Durchführung dieser Glättungsbehandlung ein Teil des Silbers eine Legierung, was zu einer dramatischen Verbesserung der Migrationsresistenz des silberbeschichteten Kupferpulvers führt.
Durch Durchführung einer Glättungsbehandlung der Silberbeschichtung wird die Silberplattierungsschicht an der Oberfläche geglättet und ein Teil der Schicht bildet eine Silber-Kupfer-Legierungsschicht am Oberflächenbereich des Kernkupferpulvers, was bedeutet, dass ein Teil des Kupfers an der Oberfläche durch Bildung der Silber-Kupfer-Legierung exponiert ist. Anders ausgedrückt beinhaltet das auf der Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers vorliegende Kupfer sowohl einen Kupferteil des Kernmaterials, der nicht mit Silber beschichtet wurde und einen Kupferteil, der eine Legierung durchlaufen hat. Die Färbung dieses Legierungsbereichs ist von einer metallischen Farbe die Silber ähnelt, mit einer leicht rötlich-braunen Schattierung und das exponierte Kupfer kann mit dem nackten Auge nicht gesehen werden. Wenn die Teilchen jedoch mit Salzwasser kontaktiert werden, verändert sich die Farbe zu einer grünlich-blauen Farbe, was bestätigt, dass Kupfer an der Oberfläche der Teilchen exponiert ist.
Verfahren, die auf einem Aufschlag beruhen, wie z.B. die oben beschriebene Glättungsbehandlung sind die bevorzugten Verfahren zur Umwandlung eines Teils der Silberplattierungsschicht in eine Silber-Kupfer-Legierung.
Falls nötig, kann auch eine Fettsäure an entweder die Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers angehaftet werden oder verwendet werden, um einen Teil der Oberfläche zu beschichten, so dass das Pulver als Fettsäure angehaftetes, silberbeschichtetes Kupferpulver verwendet wird. Wenn die Menge dieser Fettsäure zu groß ist besteht die Gefahr, dass die Teilchen dazu neigen, über die Fettsäure zu aggregieren und daher liegt die Menge in einem Bereich von 0,02 bis 1,0 Gew.%, noch bevorzugter bei 0,02 bis 0,5 Gew.% und besonders bevorzugt bei 0,02 bis 0,3 Gew.% relativ zu dem silberbeschichteten Kupferpulver. Es wird angenommen, dass die Fettsäure zufällig an die Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers anhaftet, einschließlich den Silberanteilen, den Silber-Kupfer-Legierungsanteilen und den unbeschichteten Kupferanteilen und eine weitere Beschichtung auf einem Teil der Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers bereitstellt.
Beispiele für die Fettsäure beinhalten gesättigte Fettsäuren, wie z.B. Stearinsäure, Laurinsäure, Kaprinsäure und Palmitinsäure oder ungesättigte Fettsäuren, wie z.B. Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure und Sorbinsäure.
Wenn ein Teil der Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers mit einer Fettsäure beschichtet wird, können die folgenden Vorteile erreicht werden. In denjenigen Fällen, in denen ein Kupferpulver einer Silberplattierung unterzogen wird, muss nämlich ein darauffolgender Trockenschritt verwendet werden, um die Feuchtigkeit, enthalten in dem Kupferpulver, zu trocknen, wenn jedoch diese Feuchtigkeit direkt getrocknet wird, dann ist aufgrund der Tatsache, dass Wasser eine große latente Verdampfungswärme aufweist, eine große Zeitspanne für den Trockenprozess notwendig und es besteht die Gefahr, dass sich die Teilchen des leitenden Pulvers aggregieren. Wenn das Wasser jedoch zunächst mit einem hydrophilen organischen Lösungsmittel, wie z.B. Alkohol oder Aceton substituiert wird und dieses organische Lösungsmittel dann getrocknet wird, ist der Trockenprozess deutlich einfacher und die Aggregation zwischen den leitenden Pulverteilchen vermindert sich ebenfalls. Dementsprechend kann durch Lösung einer Fettsäure in diesem organischen Lösungsmittel und Zufügen des organischen Lösungsmittels zu dem silberbeschichteten Kupferpulver, so dass eine Menge der Fettsäure, die in den oben beschriebenen Bereich fällt, sich einheitlich an die Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers anhaftet, das Trocknen des silberbeschichteten Kupferpulvers vereinfacht werden, eine Aggregation in dem silberbeschichteten Kupferpulver kann leicht desaggregieren und ein gemischtes leitendes Pulver mit einer hohen Packungsdichte kann ohne Reduktion der Haftfestigkeit erhalten werden. Zusätzlich kann durch Adhäsion einer Fettsäure an das Pulver ein gemischtes leitendes Pulver erhalten werden, das sich einfacher mit dem Harzbindemittel befeuchten lässt.
Aus der obigen Beschreibung wird klar, dass die Verwendung eines Fettsäure-angehafteten, silberbeschichteten Kupferpulvers (C1) als silberbeschichtetes Kupferpulver, umfassend ein silberbeschichtetes Kupferpulver, das einer Oberflächenglättung unterzogen wurde und worin die Oberfläche des Kupferpulvers teilweise mit Silber und einer Silber-Kupfer-Legierung beschichtet ist, worin die Gesamtmenge an Silber 3 bis 30 Gew.% relativ zum Kupfer beträgt und eine Menge von Fettsäure äquivalent zu 0,02 bis 1,0 Gew.% relativ zu dem silberbeschichteten Kupferpulver an die Oberfläche des Pulvers angehaftet ist, besonders wünschenswert ist.
Alternativ wird auch die Verwendung eines Fettsäure-angehafteten, silberbeschichteten Kupferpulvers (C2) bevorzugt, erzeugt unter Verwendung eines Verfahrens, das die Schritte der Beschichtung der Oberfläche eines Kupferpulvers mit einer Menge von Silber äquivalent zu 3 bis 30 Gew.% relativ zu dem Kupferpulver; Anhaftung einer Menge von Fettsäure, äquivalent zu 0,02 bis 1,0 Gew.% relativ zu dem erhaltenen silberbeschichteten Kupferpulver an die Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers und Durchführung einer Glättungsbehandlung der Silberbeschichtung umfasst. Dieses Verfahren muss nur jeden der obigen Schritte beinhalten und die Abfolge der Schritte innerhalb des Verfahrens ist nicht auf die oben beschriebene Sequenz begrenzt. Z.B. kann durch Anhaftung der Fettsäure an die Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers und dann Durchführung einer Glättungsbehandlung an dem Silber jedes aggregierte Teilchen desaggregiert werden und eine neuerliche Aggregation kann verhindert werden, was bedeutet, dass die Glättungsoperation problemlos durchgeführt werden kann.
Fettsäure-angehaftete, silberbeschichtete Kupferpulver (C1, C2), wie die oben beschriebenen, können in günstiger Weise als vorher erwähnte schuppenähnliche Teilchen (A1) oder vorher erwähnte Teilchen (A2) mit größerem Teilchendurchmesser verwendet werden. Wenn sie als schuppenähnliche Teilchen (A1) verwendet werden können die Teilchen durch ein Verfahren erhalten werden, das einen zusätzlichen Schritt zur Umwandlung des silberbeschichteten Kupferpulvers in eine schuppenähnliche Form beinhaltet. Diese Schuppenbildungsbehandlung für die Silberbeschichtung kann beispielsweise unter Verwendung einer Mischvorrichtung sowie z.B. einer Kugelmühle, enthaltend Dispersionskugeln, wie z.B. Zirkoniumdioxidkugeln, durchgeführt werden. Dieser Schuppenbildungsschritt wird vorzugsweise nach Adhäsion der Fettsäure durchgeführt und eine Durchführung der Behandlung zur gleichen Zeit wie die Silberglättungsbehandlung reduziert die Anzahl der Schritte und ist effizienter. Die Schuppenbildungsbehandlung kann natürlich auch als separater Schritt folgend auf die Silberglättungsbehandlung durchgeführt werden.
Wenn ein Fettsäure-angehaftetes, silberbeschichtetes Kupferpulver (C1,C2) für die vorher erwähnten großen Teilchen (A2) verwendet wird, kann das Pulver unter Verwendung von im wesentlichen kugelförmigen Kupferpulver als Kernmaterial erzeugt werden. In einem solchen Fall liegt im Hinblick auf die Verarbeitungseigenschaften, wie Druck, Ausgabe- und Befülleigenschaften wie auch Kosten, der durchschnittliche Teilchendurchmesser des im wesentlichen kugelförmigen Fettsäure-angehafteten, silberbeschichteten Kupferpulvers vorzugsweise bei 3 bis 17 µm und noch bevorzugter bei 5 bis 17 µm.
In denjenigen Fällen, in denen ein Fettsäure-angehaftetes, silberbeschichtetes Kupferpulver (C1, C2) als entweder schuppenähnliche Teilchen (A1) oder große Teilchen (A2) verwendet wird, sind im Hinblick auf die Unterdrückung eines Anstiegs der Viskosität und einer Sicherstellung günstiger Fließfähigkeit, die vorher erwähnten kugelförmigen Teilchen (B1) und kleinen Teilchen (B2) vorzugsweise im wesentlichen kugelförmige oder aggregierte Silberpulver. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Silberpulvers (B1) oder (B2) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1/50 bis 1/2 des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des Fettsäure-angehafteten, silberbeschichteten Kupferpulvers (C1, C2).
Ein hoch gepacktes, gemischtes leitendes Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung jedes geeigneten Produktionsverfahrens erzeugt werden. Obwohl das Pulver bsp. einfach unter Verwendung eines Verfahrens zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß der vorliegenden Erfindung, wie unten beschrieben, einfach erzeugt werden kann, ist die vorliegende Erfindung auf diese Verfahren nicht begrenzt.
Anders ausgedrückt, kann durch Kombination der vorher erwähnten schuppenähnlichen Teilchen (A1) und der kugelförmigen Teilchen (B1) oder durch Kombination der vorher erwähnten Teilchen (A2) mit größerem Teilchendurchmesser und der Teilchen (B2) mit kleinerem Teilchendurchmesser eine relative Packungsdichte der vorliegendenden Erfindung erreicht werden und geeignete Mischbedingungen (einschließlich der Art der Mischvorrichtung, der Mischzeit, der Rotationsgeschwindigkeit und der Größe und des Grads der Befüllung des Mischbehälters) können gemäß Faktoren, wie Mischverhältnissen der beiden Komponenten, dem Verhältnis zwischen den beiden durchschnittlichen Teilchendurchmessern, der Teilchengrößenverteilung von jeder Teilchenkomponente und dem Grad und der Festigkeit der Aggregation der Rohmaterialteilchen, gewählt werden.
VERFAHREN ZUR ERZEUGUNG EINES GEMISCHTES LEITENDEN PULVERS
Ein Verfahren zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst allgemein die Schritte der Herstellung von im wesentlichen monodispersen leitenden Teilchen (A) und aggregierten leitenden Teilchen (B) und Vermischen der Teilchen (A) und (B), so dass der Aufschlag der Teilchen (A) auf die Teilchen (B) dazu führt, dass die aggregierten Teilchen (B) desaggregieren, was es den Teilchen (A) und (B) ermöglicht, sich zu dispergieren und zu vermischen. In der folgenden Beschreibung werden die Teilchen (B), die aggregiert sind, als aggregierte Teilchen (B) bezeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die Ansprüche im Detail definiert.
Bei kommerziell erhältlichen leitenden Pulvern ist es je kleiner der Teilchendurchmesser wird, desto wahrscheinlicher, dass ein Teil der Teilchen aggregiert und kleine Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von ungefähr 0,3 bis 2 µm sind in der Regel stark aggregiert und die Durchführung einer Dispersion, um diese Aggregate zufriedenstellend zu desaggregieren, benötigt enorme Bemühungen und ist sehr schwierig. Normalerweise wird die Dispersion von feinen Teilchen in einer Mischvorrichtung unter Verwendung von Dispersionskügelchen aus Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid oder Glas oder ähnlichem durchgeführt, mit einem Durchmesser von ungefähr 0,5 mm, wenn jedoch diese Arten von Kügelchen verwendet werden, führt dann im Fall eines weichen Metalls, wie z.B. Silber, die Kollisionsenergie der Kügelchen anstatt dass die aggregierten Teilchen desaggregieren zur Deformation der Teilchen in eine schuppenähnliche Form und es besteht die Gefahr, dass keine adäquate Desaggregation erreicht werden kann. Zusätzlich, wenn diese Teilchen in eine schuppenähnliche Form deformieren besteht die Gefahr, dass die kräftige Energie der Kügelchen dazu führen wird, dass die schuppenähnlichen Teilchen sich zu einzelnen Einheiten integrieren, was das Desaggregationsproblem sogar noch schwieriger werden lässt. Wenn die Desaggregation nicht adäquat ist, kann kein gemischtes Pulver mit einem hohen Packungsverhältnis erhalten werden.
In denjenigen Fällen, in denen Dispersionskugeln verwendet werden, können, selbst wenn kleine Kugeln mit einem Durchmesser von weniger als 0,2 mm verwendet werden, die Teilchen immer noch einer Deformation unterliegen. Wenn zusätzlich Kugeln von diesem Typ mit kleinem Durchmesser verwendet werden, kann die Durchführung des Trennens der Kugeln und der Teilchen des leitenden Pulvers sehr schwierig werden und selbst in einer Sieboperation kollidieren die Kugeln und die leitenden Pulverteilchen miteinander, was dazu führt, dass die Teilchen sich deformieren oder zerkleinert werden.
Demgegenüber werden gemäß dem vorher erwähnten Verfahren zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß der vorliegenden Erfindung anstelle einer Verwendung von konventionellen Kugeln, um einen Aufschlag zu verleihen, die aggregierten Teilchen (B) dadurch desaggregiert, dass die substantiell monodispersen Teilchen (A) zu einer Kollision mit den aggregierten Teilchen (B) gebracht werden, wodurch ein Aufschlag ausgelöst wird, während die Teilchen (A) und die aggregierten Teilchen (B) miteinander vermischt werden und selbst wenn die aggregierten Teilchen (B) aus einem weichen Material sind, kann dementsprechend eine Deformation unterdrückt und eine zufriedenstellende Desaggregation einfach erreicht werden. In diesem Fall sind die aggregierten Teilchen (B) auch zusätzlichen Aufschlägen außer dem Aufschlag der Teilchen (A) ausgesetzt, wie z.B. Aufschlägen zwischen aggregierten Teilchen (B) und Aufschlägen mit den Wandoberflächen und auf ähnliche Weise sind die Teilchen (A) einer Vielzahl von Interteilchenaufschlägen und Wandoberflächenaufschlägen ausgesetzt.
Die Teilchen (A) sind größere Teilchen und die Teilchen (B) sind kleinere Teilchen und durch Desaggregation von Aggregaten der kleinen Teilchen mit größeren Teilchen kann ein Typ einer günstigen Dispersion, der konventionell nicht erreichbar war, einfach erzeugt werden.
Ein Vergleich der Kollisionsenergien für einen Fall, worin Dispersionskugeln für eine Dessaggregation der Teilchen (B) verwendet werden, und einen Fall, worin schuppenähnliche Teilchen (A1) als Teilchen (A) verwendet werden ergibt das Folgende. Die Kollisionsenergie ist proportional zu der Masse des kollidierenden Teilchens. Wenn beispielsweise der Durchmesser der Dispersionskugeln 0,2 mm beträt und der durchschnittliche Teilchendurchmesser der schuppenähnlichen Teilchen 0,02 mm mit einem Seitenverhältnis von 5, dann ist das volumetrische Verhältnis zwischen einer Dispersionskugel und einem schuppenähnlichen Teilchen ungefähr 3.000. Dementsprechend ist die Kollisionsenergie, aufgenommen von einem Teilchen (B) im Fall einer Kollision mit einer Dispersionskugel mindestens 1.000-mal größer als die für eine Kollision mit einem schuppenähnlichen Teilchen, selbst wenn man eine Differenz in der spezifischen Dichte mit einbezieht.
Konventionelle Vorrichtungen, wie Kugelmühlen, Pochmühlen, V-Mischvorrichtungen und Schwingmühlen können als Mischvorrichtung in dem Mischverfahren verwendet werden und die vorher erwähnten Teilchen (A) und aggregierten Teilchen (B), die als Rohmaterialien fungieren, werden in die Mischvorrichtung platziert und in ihrer Rohmaterialpulverform vermischt. Dies ermöglicht es, dass die Aggregate der Teilchen (B) desaggregiert werden, während eine Deformation beider Arten von Teilchen unterdrückt wird.
Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen (A) beträgt das 2- bis 50-fache, noch bevorzugter das 3- bis 25-fache und besonders bevorzugt das 5- bis 25-fache des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der Teilchen (B). Unter Einbeziehung der Energie, die angewandt werden muss um eine Desaggregation zu bewirken, ist dieser Wert mindestens 2-fach, während bei Betrachtung der Viskosität und Fließfähigkeit, die sich ergeben, wenn das erzeugte gemischte leitende Pulver zur Bildung einer Paste verwendet wird, der Wert weniger als das 50-fache beträgt.
Die Teilchen (A) sind die schuppenähnlichen Teilchen (A1) von größerem Teilchendurchmesser, die in den vorher erwähnten gemischten leichten Pulvern gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Teilchen (B) sind im wesentlichen kugelförmige Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 bis 3,0 µm. Zusätzlich sind die Teilchen (B) die im wesentlichen kugelförmigen Teilchen (B1) mit kleinerem Teilchendurchmesser, die in den vorher erwähnten gemischten leitenden Pulvern gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die relative Packungsdichte eines gemäß dieses Herstellungsverfahrens erhaltenen gemischten leitenden Pulvers beträgt mindestens 68 %. Anders ausgedrückt, kann unter Verwendung dieses Verfahrens ein hohes Packungsverhältnis eines gemischten leitenden Pulvers mit einer relativen Packungsdichte von mindestens 68 % einfach erzeugt werden.
LEITENDE PASTE
Eine leitende Paste, wie durch Verwendung des gemischten leitenden Pulvers gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten, umfasst ein vorher genanntes gemischtes leitendes Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung oder ein gemischtes leitendes Pulver, erhalten unter Verwendung eines vorher erwähnten Verfahrens zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Harzbindemittel und es handelt sich um eine Paste, die ein hohes Niveau einer Leitfähigkeit und eine gute Fließfähigkeit zeigt.
Zusätzlich kann ein gemischtes leitendes Pulver mit einer relativen Packungsdichte von mindestens 68 % und umfassend 60 bis 96 Gew.% eines im wesentlichen kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers, das einer Oberflächenglättung unterzogen wurde und 4 bis 40 Gew.% Silberpulver als gemischtes leitendes Pulvers verwendet werden. Die Mischverhältnisse der beiden Komponenten werden vorzugsweise in diesen Bereichen gewählt und zwar im Hinblick auf die resultierende Migrationsresistenz und die Packungsdichte und sie liegen bei 60 bis 85 Gew.% für das silberbeschichtete Kupferpulver und 15 bis 40 Gew.% für das Silberpulver werden sogar noch mehr bevorzugt, wobei Bereiche von 65 bis 80 Gew.% für das silberbeschichtete Kupferpulver und 35 bis 20 Gew.% für das Silberpulver besonders bevorzugt werden.
Hier ist das im wesentlichen silberbeschichtete Kupferpulver, das einer Oberflächenglättung unterzogen wurde, vorzugsweise ein im wesentlichen kugelförmiges, wie vorstehend erwähntes Fettsäure-angehaftetes silberbeschichtetes Kupferpulver (C1), wobei eine Menge von Fettsäure, äquivalent zu 0,02 bis 1,0 Gew.% relativ zu dem silberbeschichteten Kupferpulver an die Oberfläche eines silberbeschichteten Kupferpulvers angehaftet ist, worin die Oberfläche des Kupferpulvers teilweise mit Silber und einer Silber-Kupfer-Legierung beschichtet ist und die Gesamtmenge von Silber liegt bei 3 bis 30 Gew.% relativ zu dem Kupfer.
Alternativ ist das im wesentlichen kugelförmige silberbeschichtete Kupferpulver, das eine Oberflächenglättung durchlaufen hat, vorzugsweise ein im wesentlichen kugelförmiges, wie vorher erwähntes Fettsäure-angehaftetes, silberbeschichtetes Kupferpulver (C2), erhalten durch ein Verfahren umfassend die Schritte der Beschichtung der Oberfläche eines im wesentlichen kugelförmigen Kupferpulvers mit einer Menge an Silber, äquivalent zu 3 bis 30 Gew.% relativ zu dem Kupferpulver; Anhaftung einer Menge an Fettsäuren, äquivalent zu 0,02 bis 1,0 Gew.% relativ zu dem erhaltenen silberbeschichteten Kupferpulver an die Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers und Durchführung einer Glättungsbehandlung der Silberbeschichtung (obwohl es im Hinblick auf die Reihenfolge, in der diese Schritte durchgeführt werden, keine besonderen Begrenzungen gibt).
Durch Verwendung eines Fettsäure-angehafteten, silberbeschichteten Kupferpulvers (C1, C2) kann eine leitende Paste bereitgestellt werden, die preisgünstiger ist und eine bessere Migrationsresistenz als eine Silberpaste zeigt und eine überlegene Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit gegenüber einer Kupferpaste zeigt. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser dieses Fettsäure-angehafteten, silberbeschichteten Kupferpulvers beträgt vorzugsweise 3 bis 17 µm.
Die Form des Silberpulvers in dem gemischten leitenden Pulver ist vorzugsweise im wesentlichen kugelförmig oder eine Aggregatform und der durchschnittliche Teilchendurchmesser ist vorzugsweise 1/50 bis 1/2 des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des vorher erwähnten Fettsäure-angehafteten, silberbeschichteten Kupferpulvers. Hier bezieht sich ein Silberpulveraggregat auf die Rohform, erzeugt, wenn die Silberteilchen einfach durch Reduktion abgelagert werden.
Zusätzliche Details, die das Fettsäure-angehaftete, silberbeschichtete Kupferpulver (C1, C2) betreffen, wurden bereits oben beschrieben.
Das Verfahren zur Dispersion und zum Vermischen des silberbeschichteten Kupferpulvers und des Silberpulvers kann ein Verfahren sein, dass entweder die Rotation oder die Vibrationsenergie einer Vorrichtung, wie z.B. einer Kugelmühle, Pochmühle, einer V-Mischvorrichtung oder einer Schüttelmühle verwendet auf ähnliche Weise wie oben beschrieben für die Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers. Das silberbeschichtete Kupferpulver wird vorzugsweise als Dispersionsmedium verwendet, so dass die aggregierten feinen Teilchen des Silberpulvers eine Desaggregation und Dispersion zum selben Zeitpunkt durchlaufen, jedoch gibt es keine besonderen Begrenzungen im Hinblick auf verwendeten Apparat oder Verfahren.
Ein Harzbindemittel (Bindemittel) ist ein Bindemittel, das ein Harz umfasst. Falls nötig, kann das Bindemittel eine Harzzusammensetzung sein, die zugesetzte Additive oder Lösungsmittel enthält und es gibt keine besonderen Begrenzungen im Hinblick auf die Zusammensetzung des Bindemittels. Im Fall einer Zusammensetzung befinden sich die zugemischten Komponenten vorzugsweise in einem einheitlich vermischten Zustand. Das Harz selbst kann auch als Bindemittel bezeichnet werden.
Irgendeines von etlichen thermohärtbaren Harzen und thermoplastischen Harzen und ähnliche können als Harze verwendet werden und falls nötig werden diese Harze in Kombination mit Additiven, wie Härtemitteln, Kupplungsmitteln und anti-schaumbildenden oder Lösungsmitteln verwendet. In denjenigen Fällen, in denen ein thermohärtendes Harz, wie z.B. ein Epoxyharz, Phenolharz, Polyamidharz oder Polyamidimidharz, verwendet wird, wird außerdem ein Flexibilität verleihendes Mittel, wie z.B. Monoepoxid oder Polyethylenglycol, verwendet, um die Viskosität zu erniedrigen.
Das Phenolharz kann konventionelle Harze, wie z.B. Novolac- und Resolharze verwenden. Im Fall von resolartigen Phenolharzen stellt die Verwendung eines Harzes, worin die Methylolgruppen mit einem Alkohol zur Bildung von Alkoxygruppen verethert wurden, eine stabilere Viskosität in den Fällen bereit, in denen das gemischte leitende Pulver ein beschichtetes Kupferpulver beinhaltet, worin die aktive Kupferoberfläche exponiert ist und ist daher eines der bevorzugten Bindemittel.
Das Epoxyharz verwendet vorzugsweise ein Harz, das bei Raumtemperatur flüssig ist. Epoxyharze, die bei Raumtemperatur kristallisieren, können an einem Kristallisieren durch Vermischen mit einem flüssigen Epoxyharz gehindert werden. Epoxyharze, die bei Raumtemperatur flüssig sind beinhalten Harze, die bei Raumtemperatur fest sind, die jedoch durch Vermischen mit einem Epoxyharz, das bei Raumtemperatur flüssig ist, in eine flüssige Form, die bei Raumtemperatur stabil ist, umgewandelt werden. Hier bedeutet Raumtemperatur eine Temperatur von ungefähr 25°C.
Das Epoxyharz kann konventionelle Materialien verwenden und jede Verbindung, die mindestens 2 Epoxygruppen im Molekül enthält und dazu in der Lage ist eine dreidimensionale Struktur zu bilden, ist geeignet. Spezifische Beispiele beinhalten aliphatische Epoxyharze, wie z.B. Bisphenol A, Bisphenol AD, Bisphenol F, Novolak-Harze, Polyglycidylether, erhalten durch Reaktion zwischen Cresol-Novolaks und Epichlorhydrin, Dihydroxynaphthalindiglycidylether, Butandioldiglycidylether, und Neopentylglycoldiglycidylether, heterocyclische Epoxyharze, wie z.B. Diglycidylhydantoin und alicyclische Epoxyharze, wie z.B. Vinylcyclohexendioxid, Dicylopentadiendioxid und alicyclisches Diepoxyadipat. Diese Epoxyharze können entweder allein oder in Mischungen von zwei oder mehr unterschiedlichen Harzen verwendet werden.
Beispiele für Härtemittel für Epoxyharze beinhalten Amine, wie z.B. Methandiamin, Isophorondiamin, Metaphenylendiamin, Diaminodiphenylmethan, Diaminodiphenylsulfon und Methylendianilin; Säureanhydride, wie z.B. Phthalsäureanhydrid, Trimellithsäureanhydrid, Pyromellithsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid und Tetrahydrophthalsäureanhydrid; auf Verbindungen basierende Härtemittel, wie z.B. Imidazol und Dicyandiamid und auf Harz basierende Härtemittel, wie z.B. Polyamidharze und Harnstoffharze. Falls nötig, können diese Härtemittel in Kombination mit einem Härtemittel verwendet werden, wie z.B. einem latenten Aminhärtemittel und andere Verbindungen, wie tertiäre Amine, Imidazole, Triphenylphosphin und Tetraphenylphosphenylborat, die als Härtungsbeschleuniger für Epoxy- und Phenolharze wohl bekannt sind, können ebenfalls zugefügt werden.
Im Hinblick auf den Glasübergangspunkt (Tg) des gehärteten Produkts der leitenden Paste liegt die Menge dieser Härtemittel vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 30 Gew.-Teilen und noch bevorzugter bei 1 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des Epoxyharzes.
Falls nötig, kann das Harzbindemittel auch eine Flexibilität verleihendes Mittel enthalten. Das Flexibilität verleihende Mittel kann ein konventionelles Material verwenden und geeignete Beispiele beinhalten Monoepoxide, die nur eine einzelne Epoxygruppe in jedem Molekül enthalten, einschließlich typischen Monoepoxiden, wie z.B. n-Butylglycidylether, Versaticsäureglycidylether, Styroloxid, Ethylhexylglycidylether, Phenylglycidyleter, Cresylglycidylether und Butylphenylglycidylether. Diese Flexibilität verleihende Mittel können entweder allein oder als Mischungen von zwei oder mehr unterschiedlichen Verbindungen verwendet werden.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Materialien können auch andere Materialien, wie thixotrope Mittel, Kupplungsmittel, Anti-Schaumbildner, Pulveroberflächenbehandlungsmittel und eine Sedimentation verhindernde Mittel, mit dem Harzbindemittel, falls nötig, vermischt werden. Die Menge dieser Additive, die wie benötigt zugefügt werden, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 bis 1 Gew.% und noch bevorzugter bei 0,03 bis 0,5 Gew.% relativ zu der leitenden Paste.
Im Fall einer typischen leitenden Paste, die zum Füllen von Löchern verwendet wird, wird, da die Erzeugung von Leerräumen in den Durchlässen nicht wünschenswert ist, entweder ein lösungsmittelfreies Harz oder ein Niedrig-Lösungsmittelharz, worin die Menge an Lösungsmittel in der Paste auf nicht mehr als 2 Gew.% reduziert wurde, vorzugsweise für diese Art der Anwendung verwendet. Anders ausgedrückt liegt der Lösungsmittelgehalt der leitenden Paste vorzugsweise bei nicht mehr als 2 Gew.%. Spezifisch wird vorzugsweise ein Epoxyharz als lösungsmittelfreies Harz verwendet.
Leitende Pasten, die ein Lösungsmittel enthalten, zeigen eine größere Abnahme im Volumen als leitende Pasten, die kein Lösungsmittel enthalten, äquivalent zu dem Lösungsmittelgehalt, wenn die Paste durch Druck aufgebracht und durch Wärmebehandlung gehärtet wird. Weiterhin zeigen im Fall eines Wärmebehandlungsverfahrens leitende Pasten, die ein Lösungsmittel enthalten, einen großen temporären Abfall der Viskosität der leitenden Paste, was dazu führt, dass das leitende Pulver, das in der leitenden Paste enthalten ist, in der leitenden Schicht sehr kompakt wird.
Aus diesen Gründen kann im Fall einer Paste, die zur Bildung eines blattähnlichen oder linearen Kreislaufs auf der Oberfläche eines Substrats, parallel zur Oberfläche eines Substrats verwendet wird, eine leitende Paste, die ein Lösungsmittel enthält, es ermöglichen, dass eine bessere Leitfähigkeit erreicht wird, mit einer geringeren Variation der Leitfähigkeit als eine Paste, die kein Lösungsmittel enthält, vorausgesetzt, dass das Trocknen des Lösungsmittels graduell durchgeführt wird. Anders ausgedrückt, enthält in einigen Fällen eine leitende Paste zur Bildung eines Kreislaufs vorzugsweise ein Lösungsmittel, da die Beinhaltung des Lösungsmittels die Leitfähigkeit verbessern und die Leitfähigkeit verbessern und die Variation der Leitfähigkeit reduzieren kann.
Das für die Herstellung der leitenden Paste verwendete Lösungsmittel ist vorzugsweise ein Lösungsmittel, das eine große temporäre Reduktion der Viskosität der leitenden Paste während der Wärmebehandlung erzeugt und wenn die Verdampfungsrate von Butylacetat als 100 angenommen wird, dann werden Lösungsmittel, deren Verdampfungsrate größer als 0 aber nicht mehr als 28 ist, bevorzugt und Lösungsmittel mit einem Siedepunkt, der in einen Bereich von 150 bis 260°C fällt, werden bevorzugt. Spezifische Beispiele beinhalten Dipropylenglycolmethylether, Dipropylenglycolethylether, Dipropylenglycolbutylether, Dipropylenglycolisopropylmethylether, Dipropylenglycolisopropylethylether, Tripropylenglycolmethylether, Propylenglycol-tert-butylether, Propylenglycolethyletheracetat, Ethylenglycolethyletheracetat, Ethylenglcolbutylether, Diethylenglycolmethylether, Triethylenglycolmethylether, Diethylenglycolethylether, Ethylenglycolbutylether, Diethylenglycolbutylether, 3-Methyl-3-methoxybutanol, 2-Methyl-3-methoxybutylether, Ethyllactat und Butyllactat.
Im Hinblick auf die Leitfähigkeit liegt das Mischverhältnis des gemischten leitenden Pulvers, relativ zu der festen Fraktion einer leitenden Paste, die die Arten von Komponenten, wie oben beschrieben, enthält vorzugsweise bei 85 Gew.% und unter Einbezug der Viskosität der erzeugten Paste liegt es vorzugsweise bei nicht mehr als 96 Gew.%. Dementsprechend beträgt das Mischverhältnis des Harzbindemittels vorzugsweise 4 bis 15 Gew.%. Pasten, worin das gemischte leitende Pulver 90 bis 96 Gew.% ausmacht und das Harzbindemittel 4 bis 10 Gew.% ausmacht, werden besonders bevorzugt und Pasten, worin das gemischte leitende Pulver 92 bis 96 Gew.% und das Harzbindemittel 4 bis 8 Gew.% ausmachen, sind noch wünschenswerter. Wenn die Viskosität der Paste zu hoch wird, dann können sich adhäsive Festigkeit und Festigkeit der leitenden Paste vermindern, was zu einem Rückgang der Zuverlässigkeit führen kann.
Wenn die Packungsdichte des leitenden Pulvers zu niedrig ist, dann ergibt sich eine trockene Mischung mit einer extrem hohen Viskosität, selbst wenn ein Versuch unternommen wird, eine Paste mit einem hohen Gehalt an leitendem Pulver erzeugen, was die Bildung einer Paste unmöglich macht, während gemäß der vorliegenden Erfindung eine Paste erzeugt werden kann, die einen hohen Anteil an leitendem Pulver von mindestens 85 Gew.% und sogar 90 Gew.% oder mehr enthält, da ein gemischtes leitendes Pulver mit einem hohen Packungsverhältnis verwendet wird.
Es gibt keine besonderen Begrenzungen für das zur Bildung einer Paste unter Verwendung des gemischten leitenden Pulvers und des Harzbindemittels verwendete Verfahren und entweder eine Rührmischvorrichtung, wie z.B. ein automatischer Mörser, eine Steinmühle oder eine Platenmischvorrichtung oder eine Drei-Walzenmühle oder eine Mischvorrichtung, worin ein Behälter umgedreht wird, während er um seine Achse rotiert und wodurch die Materialien innerhalb des Behälters gemischt und entschäumt werden, können verwendet werden und eine geeignete Kombination dieser Vorrichtungen kann ebenfalls verwendet werden, um die Komponenten zu dispergieren und zu vermischen. Ein Beispiel ist ein Verfahren, worin ein Rührmischer verwendet wird, um die Komponenten im wesentlichen zu vermischen und die Dispersion unter Verwendung einer Drei-Walzenmühle vervollständigt wird. Wenn jedoch eine Paste mit einem hohen Packungsverhältnis, die mindestens 92 Gew.% eines gemischten leitenden Pulvers enthält, unter Verwendung einer Drei-Walzenmühle verarbeitet wird, dann werden, selbst wenn die Drei-Walzenmühlen Lücke zwischen etwa 12 und 100 µm liegt, die hochgepackten Teilchen durch die Drei-Walzenmühlen komprimiert, was zu einer Teilchendeformation und Integration von großen und kleinen Teilchen führt, wodurch sich die Gefahr eines Anstiegs der Viskosität der Paste erhöht und es wird dementsprechend, wenn eine Paste mit einem hohen Packungsverhältnis hergestellt wird, eine Steinmühle anstelle einer Drei-Walzenmühle bevorzugt.
Es gibt keine Begrenzungen auf die Anwendungen der leitenden Paste, jedoch da es sich um eine Paste handelt, die ein leitendes Pulver mit hoher Packungsdichte enthält, kann sie in besonders günstiger Weise auf dem Gebiet elektronischer Materialien verwendet werden, in denjenigen Situationen, die eine gute Leitfähigkeit und Wärmeleitung benötigen. Insbesondere kann die leitende Paste in günstiger Weise für die Bildung von Verdrahtungsschichten (Leitungsschichten), elektrischen (leitenden) Kreisläufen oder Elektroden in Verdrahtungsplatten oder elektronischen Komponenten oder als leitender Haftstoff, wärmeleitender Haftstoff, leitendes Blattmaterial oder wärmeleitendes Blattmaterial verwendet werden.
Ein Beispiel für ein Verfahren zur Bildung eines leitenden Kreislaufs unter Verwendung einer leitenden Paste wird unten dargestellt. Wie in 1 dargestellt, kann eine leitende Schicht 1 gebildet werden, indem die leitende Paste auf die Oberfläche eines Basismaterials (Substrat) 3 aufgebracht wird, wobei die Paste verwendet wird, um den Durchlass 4 zu füllen. In 1 ist Nummer 2 eine Kupferfolie und Nummer 5 ist eine Isolierschicht.
Wenn diese Art einer einen Durchlass füllenden leitenden Paste verwendet wird, um einen Durchlass zu füllen, um dadurch eine Verbindung zwischen Schichten zu erreichen, muss, und dabei ein hohes Niveau einer Leitfähigkeit benötigt wird, obwohl das Loch klein ist, muss die hoch leitende Paste in das Loch ohne Lehrräume gepackt werden. Da eine leitende Paste der vorliegenden Erfindung ein leitendes Pulver mit hoher Packungsdichte enthält, und immer noch geeignete Niveaus einer Viskosität und Fließfähigkeit zeigt, können beide Anforderungen an günstige Packungseigenschaften in das Loch und eine gute Leitfähigkeit erfüllt werden.
In denjenigen Fällen, in denen eine leitende Paste als leitender Haftstoff verwendet wird, wird eine automatische Vorrichtung verwendet, um einen Spritzgusszylinder zu drücken, wodurch eine gewünschte Menge des leitenden Haftstoffs einer gewünschten Stellung zugeführt wird und darauffolgend Haftstoff in eine andere Stellung gebracht wird, jedoch entwickelt in solchen Fällen, falls nicht die thixotropen Eigenschaften des leitenden Haftstoffs gut sind, die Paste Ziehfäden, die zu Schwierigkeiten als Ergebnis dessen führen können, dass der leitende Haftstoff in Kontakt mit nicht-erwünschten Stellungen kommt. Da eine leitende Paste der vorliegenden Erfindung ein hoch gepacktes, gemischtes leitendes Pulver umfasst, das auch ein feines Pulver (kleine Teilchen) beinhaltet, sind die thixotropen Eigenschaften hoch, was bedeutet, dass die Zufuhr der Paste in günstiger Weise durchgeführt werden kann.
In denjenigen Fällen, in denen eine leitende Paste als wärmeleitender Haftstoff zur Verbindung von Komponenten verwendet wird, für die eine Wärmestrahlung benötigt wird, hat sich konventionell der Nachteil ergeben, dass obwohl die Wärmeleitung in Penetrationsrichtung durch die Schicht hoch ist, die Wärmeleitung in der ebenen Richtung entweder hoch oder niedrig sein kann und dazu neigt zu variieren, da die Packungsdichte der leitenden Pulver niedrig war. Demgegenüber kann, da die leitende Paste der vorliegenden Erfindung ein leitendes Pulver mit hohem Packungsverhältnis enthält, eine Isotropie erreicht werden, was bedeutet, dass diese Art von Variabilität verhindert werden kann.
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER LEITENDEN PASTE
Ein Verfahren zur Herstellung einer leitenden Paste gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer leitenden Paste, umfassend eine Vielzahl leitender Pulver und umfasst den Schritt der Herstellung eines gemischten leitenden Pulvers, worin eine Vielzahl leitender Pulver miteinander im wesentlichen einheitlich vermischt sind und Vermischen des gemischten leitenden Pulvers und eines Harzbindemittels. Bei diesem Verfahren ist die benötigte Zeit für die Vermischung kurz und eine Vielzahl leitender Pulver kann in einfacher und simpler Form in eine Paste umgewandelt werden.
Anders ausgedrückt ist bei der Herstellung einer leitenden Paste, umfassend eine Vielzahl leitender Pulver, anstelle der Vermischung von jedem der leitenden Pulver X und Y sequenziell in das Harzbindemittel, wie bei konventionellen Verfahren, ein charakteristisches Merkmal dieses Verfahrens, dass zunächst eine trockene Mischung der leitenden Pulver X und Y hergestellt wird und diese Mischung dann mit dem Harzbindemittel vermischt wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben sichergestellt, dass durch einen ersten Schritt eines Vermischens der gewünschten Teilchen in im wesentlichen einheitlicher Form und dann Vermischen der resultierenden Mischung mit dem Harzbindemittel die Schäden, die den Teilchen durch externe Kräfte aus der Mischvorrichtung während des Mischverfahrens mit dem Harzbindemittel zugefügt werden, auf ein Minimum begrenzt werden können, was bedeutet, dass eine Paste mit guter Reproduzierbarkeit in kurzer Zeitspanne und einfach hergestellt werden kann.
Das verwendete gemischte leitende Pulver hat eine relative Packungsdichte von mindestens 68 % und ist entweder das vorher erwähnte gemischte leitende Pulver der vorliegenden Erfindung oder ein gemischtes leitendes Pulver, erhalten unter Verwendung des vorstehenden Verfahrens, zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Gehalt des gemischten leitenden Pulvers in der erzeugten leitenden Paste liegt vorzugsweise bei 85 bis 96 Gew.%.
Unter Einbezug der Arbeitsfähigkeit während der Trocken- und Härteschritte beträgt der Lösungsmittelgehalt in der erzeugten leitenden Paste vorzugsweise nicht mehr als 2 Gew.%. Es ist unwahrscheinlich, dass eine leitende Paste mit einem solch niedrigen Lösungsmittelgehalt an Beschränkungen im Trockenschritt leidet und sie ist dementsprechend besonders zum Befüllen von Stellen wie Durchlässen geeignet.
Für die Dispersion und das Vermischen kann der Typ eines vorher erwähnten konventionellen Mischers, verwendet für die Bildung einer Paste eines gemischten leitenden Pulvers und ein Harzbindemittel verwendet werden. Auf dieselbe Weise wie oben beschrieben kann auch eine Kombination einer Vielzahl von Vorrichtungen verwendet werden, um Dispersion und Mischen zu erreichen. Jedoch kann selbst in diesen Fällen unter Verwendung eines gemischten leitenden Pulvers, worin die leitenden Pulver einheitlich dispergiert wurden, die Behandlungszeit signifikant im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, bei dem eine Vielzahl unterschiedlicher leitender Pulver dem Bindemittel zugefügt und dann sequentiell dispergiert werden.
BLATT
Ein Blatt gemäß eines Referenzaspekts ist eines, das ein gemischtes leitendes Pulver mit einer relativen Packungsdichte von mindestens 68 % und ein Harzbindemittel umfasst, wobei das Mischverhältnis des gemischten leitenden Pulvers bei 85 bis 96 Gew.% liegt. Da dieses Blatt ein hohes Mischverhältnis eines hoch gepackten gemischten leitenden Pulvers umfasst, zeigt es ausgezeichnete Niveaus einer Leitfähigkeit und Wärmeleitung und da der Kontakt zwischen den Teilchen in der ebenen Richtung ebenfalls gut ist, sind die Leitfähigkeit und Wärmeleitung ebenfalls in ebener Richtung ausgezeichnet. Dementsprechend kann ein Blatt gemäß der vorliegenden Beschreibung in günstiger Weise als leitendes Blatt oder wärmeleitendes Blatt oder ähnliches verwendet werden.
Das gemischte leitende Pulver in dem Blatt ist entweder vorzugsweise das vorher erwähnte gemischte leitende Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung oder ein gemischtes leitendes Pulver, erhalten unter Verwendung des vorstehendes Verfahrens zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein Blatt gemäß der vorliegenden Beschreibung ist auch vorzugsweise ein Blatt, erzeugt unter Verwendung der vorstehenden leitenden Paste gemäß der vorliegenden Erfindung.
Im Hinblick auf eine einfache Verarbeitung und unter der Betrachtung, dass dünnere Filme eine überlegene Wärmeleitung bereitstellen, liegt die Dicke des Blatts vorzugsweise bei 15 bis 100 µm und noch bevorzugter bei 15 bis 50 µm.
Das für das Harzbindemittel verwendete Harz wird vorzugsweise gemäß der beabsichtigten Verwendung des Blatts gewählt. In dem Fall z.B., in dem folgend auf die einheitliche Vermischung mit dem gemischten leitenden Pulver das Harz halb gehärtet wird und daraufhin verwendet wird, um zwei Komponenten miteinander zu verbinden und dann erwärmt wird, um den Harzaushärteprozess abzuschließen, wird ein thermohärtbares Harz, wie z.B. ein Epoxyharz, vorzugsweise in Kombination mit einem Härtemittel verwendet. Wenn weiterhin ein Harz, das zu einem gummiähnlichen Zustand gehärtet werden kann, verwendet wird, dann kann in den Fällen, in denen die Kontaktflächen der miteinander zu verbindenden Komponenten nicht flach sind, ein Blatt auf die Kontaktflächen der Komponenten platziert werden und die beiden Komponenten werden dann fest miteinander verpresst, um dadurch die Kontakteffizienz an beiden Flächen zu verbessern. Wenn weiterhin ein Silikongummi als Bindemittel verwendet wird, dann kann das Blatt, da das Gummi eine Adhärenz an flache Oberflächen zeigt, einfacher entfernt werden, als wenn ein thermohärtbares Harz als Bindemittel verwendet wird, was die Arbeitsschritte im Fall eines Ersatzes von Komponenten erleichtert. Das Harzbindemittel ist vorzugsweise lösungsmittelfrei, obwohl ein Harzbindemittel mit reduzierter Viskosität, das ein Lösungsmittel enthält, auch verwendet und das Lösungsmittel dann getrocknet und folgend auf die Anwendung entfernt werden kann.
Beispiele für das Harz beinhalten thermohärtbare Harze, wie Epoxyharze und Polyesterharze, wie auch lösungsmittelfreie Silikonharze, auf Lösungsmittel basierende Nitrilgummis und Acrylonitrilgummis. Falls nötig, kann das Harzbindemittel auch Additive, wie Entschäumungsmittel und Kupplungsmittel enthalten. Andere Details, betreffend das Harzbindemittel, sind wie oben beschrieben.
Von diesen wird die Verwendung eines lösungsmittelfreien oder im wesentlichen lösungsmittelfreien Silikonharzes bevorzugt, das es möglich macht, dass das Blatt biegbar ist und eine gute Adhäsion an flache Oberflächen zeigt, was bedeutet, dass das Blatt eine gute Verarbeitungsfähigkeit anbietet. Zusätzlich kann durch Verwendung eines Silikonharzes eine temporäre Bindung von Komponenten unter Verwendung des Blattes erreicht werden, was bedeutet, dass wenn eine gebundene Komponente einen Austausch benötigt, die Reparaturoperation einfach durchführbar ist.
Hier bedeutet jedoch die Bezugnahme auf ein Harz, das im wesentlichen lösungsmittelfrei ist, dass das Harz eine gering genügende Menge an Lösungsmittel enthält, das folgend auf das Aufbringen der Paste auf einen Film ein Schritt zur Entfernung des Lösungsmittels nicht nötig ist.
Dieses Blatt kann z.B. einfach durch Aufbringen einer Paste, umfassend ein gemischtes leitendes Pulver und ein Harzbindemittel, auf ein gewünschtes Substrat erzeugt werden, das eine günstige Freisetzungsfähigkeit zeigt, Trocknen der Paste, falls nötig, um irgendein in der Paste enthaltenes Lösungsmittel zu entfernen und dann Halbhärten oder Härten des Harzes, falls nötig. Spezifisch kann ein Blatt in günstiger Weise unter Verwendung des Verfahrens zur Erzeugung eines Blatts mit angehafteter Folie, wie unten beschrieben, erzeugt werden.
BLATT MIT ANGEHAFTETER FOLIE
Ein Blatt mit angehafteter Folie gemäß der vorliegenden Beschreibung umfasst das vorstehende Blatt gemäß der vorliegenden Beschreibung und eine freisetzbare Folie, die an mindestens eine Oberfläche des Blatts laminiert ist und die in günstiger Weise als folienverbackenes Wärmeleitungsblatt oder ähnliches verwendbar ist.
Spezifisch umfasst, wie schematisch in der Querschnittsansicht in 2 dargestellt, ein Blatt mit angehafteter Folie 10, ein Blatt 11 und eine freisetzbare Folie 12, die an eine Oberfläche des Blatts laminiert ist.
Obwohl dies in der Figur nicht dargestellt ist, kann dieses Blatt mit angehafteter Folie auch eine vielschichtige Struktur von 3 oder mehr Schichten sein, die andere laminierte Schichten enthält. Z.B. können freisetzbare Folien (Freisetzungsfolien) 12 an beide Oberflächen des Blatts 11 laminiert sein, was eine 3-schichtige Struktur bildet. Andere Schichten als die Freisetzungsfolien können auch verwendet werden und es kann z.B. eine adhäsive Schicht, enthaltend ein thermohärtbares Epoxyharz als Bindemittel, an ein Blatt laminiert werden, das ein Silikongummi als Bindemittel enthält, um die Adhäsionsfestigkeit zu verbessern.
Die freisetzbare Folie 12 ist eine Folie die als Basismaterial verwendet werden kann, wenn ein sehr dünnes Blatt verarbeitet wird und es gibt keine besonderen Begrenzungen im Hinblick auf das Material der Folie, unter der Voraussetzung, dass es ein Blatt unterstützen kann, gebildet aus einer Paste, umfassend ein gemischtes leitendes Pulver und ein Harzbindemittel, wie z.B. ein Blatt, gebildet durch Härten der Paste auf gummiähnliche Konsistenz und auch in der Lage ist von dem Blatt abgelöst zu werden, sobald das Blatt an das Zielobjekt befestigt wurde.
Die Dicke der freisetzbaren Folie 12 muss nur sehr dünn sein und unter Betrachtung von Faktoren, wie z.B. einer einfachen Entfernung, wird es bevorzugt, dass sie bei 15 bis 30 µm liegt. Die Glätte der Freisetzungsfolie sollte ausreichend sein, dass die Oberfläche des Blatts folgend die Entfernung der Freisetzungsfolie von dem hergestellten Blatt mit anhaftender Folie in zufriedenstellender Weise an die Komponente gebunden werden kann, die einer Wärmebestrahlung oder ähnlichem bedarf.
VERFAHREN ZUR ERZEUGUNG EINES BLATTS MIT ANGEHAFTETER FOLIE
Ein Verfahren zur Erzeugung eines Blatts mit angehafteter Folie gemäß der vorliegenden Beschreibung umfasst die Schritte der Herstellung eines gemischten leitenden Pulvers mit einer Verpackungsdichte von mindestens 68 %; Vermischen des gemischten leitenden Pulvers mit einem Harzbindemittel zur Herstellung einer Paste die 85 bis 96 Gew.% des gemischten leitenden Pulvers umfasst und Aufbringen der Paste auf eine freisetzbare Folie zur Bildung einer Schicht.
Falls nötig, kann der Prozess entweder einen oder beide der folgenden Schritte beinhalten: nämlich einen Schritt zur Entfernung des Lösungsmittels, enthalten in der Paste, folgend auf das Aufbringen der Paste und Bildung eines Grün-Blatts und einen Schritt zum Härten oder Halbhärten des Harzes in der Paste. Falls nötig, kann folgend auf die Bildung des Grün-Blatts eine andere Freisetzungsfolie an das Blatt zur Bildung einer dreischichtigen Struktur laminiert werden.
Entweder das vorstehende gemischte leitende Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung oder ein gemischtes leitendes Pulver, erhalten unter Verwendung des vorstehenden Verfahrens zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß der vorliegenden Erfindung kann in günstiger Weise als gemischtes leitendes Pulver verwendet werden.
Alternativ ist auch ein Prozess, worin die vorstehende leitende Paste, erhalten gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine freisetzbare Folie zur Bildung eines Blatts mit angehafteter Folie aufgebracht wird, ein bevorzugtes Verfahren.
Wie oben in bezug auf das Blatt beschrieben, ist das Harzbindemittel vorzugsweise ein im wesentlichen freies Silikonharz.
Spezifisch kann die Paste, die auf die Oberfläche der freisetzbaren Folie aufgebracht wird, beispielsweise durch einheitliches Vermischen vorbestimmter Mengen eines Silikonharzes, eines Härtemittels und eines gemischten leitenden Pulvers mit einer relativen Packungsdichte von mindestens 68 % hergestellt werden. Das Mischverfahren kann jedes Verfahren sein, das die vermischten Komponenten einheitlich vermischen kann. Typischerweise kann eine Rührvorrichtung, eine Steinmühle oder ein Mörser oder ähnliches verwendet werden. Dies betrifft auch diejenigen Fälle, in denen ein auf Lösungsmittel basierendes Gummi als Harzbindemittel verwendet wird.
Das Verfahren zum Aufbringen der Paste kann jedes Verfahren sein, das eine einheitliche Beschichtung erreichen kann und typischerweise werden eine Blatt- oder Stangenbeschichtung verwendet. Es gibt keine besonderen Begrenzungen im Hinblick auf das Erhitzungsverfahren, das für das Trockenen und das Entfernen der Lösungsmittels verwendet wird, oder das Härten oder Halbhärten des Harzes und geeignete Verfahren beinhalten nicht nur Heißlufterwärmung, sondern in den Fällen, in denen ein lösungsmittelfreies Bindemittel verwendet wird, auch Verfahren, worin folgend auf das Aufwinden auf eine Rolle, die Rolle in einen Hitzeofen platziert wird. In denjenigen Fällen, in denen für ein lösungsmittelfreies Silikonharz ein Aushärten nötig ist, wird eine Erhitzungstemperatur von 80 bis 120°C bevorzugt.
SICHERUNGSVERFAHREN UNTER VERWENDUNG EINES BLATTS MIT ANGEHAFTETER FOLIE
Ein Sicherungsverfahren unter Verwendung eines Blatt mit angehafteter Folie gemäß der vorliegenden Beschreibung verwendet das vorstehende Blatt mit angehafteten Folien, worin Freisetzungsfolien auf beide Oberflächen des Blatts laminiert sind und umfasst die Schritte des Ausstanzens eines Blattes mit angehafteten Folien, Entfernen der Folie von nur einer Oberfläche des ausgestanzten Blatts mit angehafteten Folien und Bindung der exponierten Blattoberfläche an die Oberfläche einer Komponente und Entfernung der Folie von der anderen Oberfläche und Bindung einer anderen Komponente an die exponierte Blattoberfläche, wodurch das Blatt zwischen den beiden Komponenten zwischengelagert wird.
Eine Ausführungsform dieses Sicherungsverfahrens wird unten unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Zunächst wird ein Blatt mit angehafteten Folien 10, umfassend Freisetzungsfolien 12, 12, laminiert an beide Oberflächen, hergestellt und dann wird eine Düse oder ähnliches verwendet, um das Blatt in die gewünschte Form auszustanzen. 3(A) zeigt eine Querschnittsansicht des ausgestanzten Blatts 10. Obwohl dies in der Figur nicht dargestellt ist, kann, wenn (streifenähnliche) Vorsprünge um die Peripherie des Blattes mit angehafteten Folien 10 vorgesehen sind, die Entfernung der Freisetzungsfolien, sobald sie an das Blatt angehaftet sind, einfach durch Verwendung dieser Streifen durchgeführt werden.
Als nächstes wird, wie dargestellt in 3(B), die Freisetzungsfolie 12 von nur einer Oberfläche des ausgestanzten Blattes mit angehafteten Folien 10 entfernt und die exponierte Oberfläche des Blatts 11 wird an eine Komponente 20 gebunden. Die Bindung der Komponente kann entweder durchgeführt werden, wenn die Freisetzungsfolie entfernt ist oder kann durchgeführt werden, sobald die Freisetzungsfolie vollständig entfernt wurde. Die Komponente kann jede Komponente sein, die entweder einer Wärmestrahlung oder einer Leitfähigkeit bedarf. Insbesondere kann das Blatt zur Bindung einer wärmeerzeugenden elektronischen Komponente, wie z.B. eines Thyristors und einer Wärmestrahlkomponente (Bestrahlungslamellen), auf die die wärmeerzeugende elektronische Komponente angebracht ist, verwendet werden.
Darauffolgend wird, wie dargestellt in 3(C), das Freisetzungsblatt 12 von der anderen Oberfläche entfernt und eine andere Komponente 21 wird auf die so exponierte Oberfläche des Blatts 11 angebunden, wodurch das Blatt 11 zwischen den beiden Komponenten 20 und 21 angeordnet wird.
BEISPIELE
Es folgt eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung, basierend auf einer Reihe von Beispielen. In den folgenden Beispielen wurde der durchschnittliche Teilchendurchmesser unter Verwendung eines Mastersizer (hergestellt von Malvern Instruments Ltd.) gemessen. Die Rütteldichte wurde unter Verwendung einer Rütteldichte-Messvorrichtung (Modell KYT-1000, hergestellt von Seishin Enterprise Co., Ltd.) gemessen. Falls nicht anders festgehalten, wurden Teilchendicke und Seitenverhältniswerte aus dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser und dem spezifischen Oberflächenbereich und die relative Teilchenpackungsdichte aus der Rütteldichte berechnet. Die in den folgenden Beispielen verwendeten kugelförmigen Teilchen betreffen im wesentlichen kugelförmige Teilchen. Der Leitblattwiderstand wurde unter Verwendung einer Widerstandsmessvorrichtung gemessen. Die Pastenviskosität wurde unter Verwendung eines HVT-Typ- oder RVT-Typ-Viskometers, hergestellt von Brookfield Engineering Laboratories gemessen und der thixotrope Index wurde aus dem Viskositätsverhältnis berechnet, das eine 10-fache Differenz in der Scherrate ergab.
Falls nicht anders festgehalten, wurden ein V-Mischer mit einer inneren Kapazität von 2 1, eine Kugelmühle mit einem Innendurchmesser von 200 mm und einer Länge von 200 mm, eine Pochmühle mit einer inneren Kapazität von 2 1 und ein Planetenmischer mit einer inneren Kapazität von 2 1 verwendet. Falls nicht anders festgehalten, wurde das Vermischen der leitenden Pulver ohne Verwendung von Kugeln durchgeführt, durch Verwendung einer Interpartikelkollision, um eine Desaggregation irgendwelcher aggregierten Teilchen und Vermischen der unterschiedlichen Teilchen zu erreichen.
BEISPIEL 1
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 15 µm, einem spezifischen Oberflächenbereich von 0,11 m²/g, einer relativen Packungsdichte von 63 %, einer Teilchendicke von 2,3 µm und einem Seitenverhältnis von 6,7 wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch einen primären Teilchendurchmesser von 1,1 µm, ein Seitenverhältnis von 1,2 und eine relative Packungsdichte von 54 % aufwies, wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 14.
60 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 40 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 96 Stunden in einem V-Mischer vermischt, wodurch sowohl eine Desaggregation der kugelförmigen Teilchen als auch einer einheitliche Dispersion beider Teilchen erreicht wurde, was zu einem gemischten leitenden Pulver führte. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 60:40, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,76 g/cm³ und die relative Packungsdichte 74 %.
BEISPIEL 2
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 23 µm, einem spezifischen Oberflächenbereich von 0,09 m²/g, einer relativen Packungsdichte von 57 %, einer Teilchendicke von 2,6 µm und einem Seitenverhältnis von 8,9 wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch mit einem primären Teilchendurchmesser von 1,0 µm, einem Seitenverhältnis von 1,1 und einer relativen Packungsdichte von 50 %, wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 23.
55 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 45 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden 96 Stunden unter Verwendung eines V-Mischers dispergiert, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen lag 55:45, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,55 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 72 %.
BEISPIEL 3
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 9 µm, einem spezifischen Oberflächenbereich von 0,12 m²/g, einer relativen Packungsdichte von 62 %, einer Teilchendicke von 2,5 µm und einem Seitenverhältnis von 3,7 wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch einen primären Teilchendurchmesser von 1,3 µm, ein Seitenverhältnis von 1,0 und eine relative Packungsdichte von 57 % aufwies, wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 7.
80 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 20 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 60 Stunden in einer Kugelmühle vermischt, wodurch sowohl eine Desaggregation der kugelförmigen Teilchen als auch einer einheitliche Dispersion beider Teilchen erreicht wurde, was zu einem gemischten leitenden Pulver führte. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 80:20, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,34 g/cm³ und die relative Packungsdichte 70 %.
BEISPIEL 4
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 17 µm, einem spezifischen Oberflächenbereich von 0,11 m²/g, einer relativen Packungsdichte von 59 %, einer Teilchendicke von 2,2 µm und einem Seitenverhältnis von 7,8 wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch einen primären Teilchendurchmesser von 0,8 µm, ein Seitenverhältnis von 1,1 und eine relative Packungsdichte von 45 % aufwies, wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 21.
80 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 20 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 36 Stunden in einer Pochmühle vermischt, wodurch sowohl eine Desaggregation der kugelförmigen Teilchen als auch einer einheitliche Dispersion beider Teilchen erreicht wurde, was zu einem gemischten leitenden Pulver führte. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 80:20, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,24 g/cm³ und die relative Packungsdichte 69 %.
BEISPIEL 5
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 16 µm, einem spezifischen Oberflächenbereich von 0,09 m²/g, einer relativen Packungsdichte von 63 %, einer Teilchendicke von 2,9 µm und einem Seitenverhältnis von 5,6 wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch einen primären Teilchendurchmesser von 1,0 µm, ein Seitenverhältnis von 1,1 und eine relative Packungsdichte von 48 % aufwies, wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 16.
70 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 30 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 96 Stunden in einem V-Mischer vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 70:30, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,78 g/cm³ und die relative Packungsdichte 74 %.
BEISPIEL 6
70 Gew.-Teile der schuppenähnlichen Teilchen, wie verwendet in Beispiel 5, wurden verwendet und als kugelförmige Teilchen wurden 20 Gew.-Teile des kugelförmigen Silberpulvers verwendet in Beispiel 4 und 10 Gew.-Teile des kugelförmigen Silberpulvers, verwendet in Beispiel 5, verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen betrug 20 für das in Beispiel 4 verwendete kugelförmige Silberpulver und 16 für das in Beispiel 5 verwendete kugelförmige Silberpulver.
Die obigen Teilchen wurden für 20 Stunden unter Verwendung einer Kugelmühle dispergiert, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 70:30, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,80 g/cm³ und die relative Packungsdichte 74 %.
BEISPIEL 7
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 16 µm, einem spezifischen Oberflächenbereich von 0,08 m²/g, einer relativen Packungsdichte von 63 %, einer Teilchendicke von 3,4 µm und einem Seitenverhältnis von 4,6 wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Als kugelförmige Teilchen wurde das kugelförmige Silberpulver gemäß Beispiel 5 verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei 16.
70 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 30 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 96 Stunden in einem V-Mischer vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 70:30, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,97 g/cm³ und die relative Packungsdichte 76 %.
BEISPIEL 8
Die schuppenähnlichen Teilchen, wie verwendet in Beispiel 7, wurden als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch einen primären Teilchendurchmesser von 0,7 µm, ein Seitenverhältnis von 1,1 und eine relative Packungsdichte von 45 % aufwies, wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 23.
70 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 30 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 96 Stunden in einem V-Mischer vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 70:30, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,34 g/cm³ und die relative Packungsdichte 70 %.
BEISPIEL 9
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 18 µm, einem spezifischen Oberflächenbereich von 0,06 m²/g, einer relativen Packungsdichte von 64 %, einer Teilchendicke von 4,9 µm und einem Seitenverhältnis von 3,7 wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch einen primären Teilchendurchmesser von 1,0 µm, ein Seitenverhältnis von 1,1 und eine relative Packungsdichte von 53 % aufwies, wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 18.
65 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 35 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 96 Stunden in einem V-Mischer vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 65:35, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 8,08 g/cm³ und die relative Packungsdichte 77 %.
BEISPIEL 10
Das in Beispiel 5 verwendete schuppenähnliche Silberpulver und das in Beispiel 2 verwendete kugelförmige Silberpulver wurde verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen betrug 16.
95 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 5 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 120 Stunden in einem V-Mischer vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 95:5, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,32 g/cm³ und die relative Packungsdichte 70 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
40 Gew.-Teile des in Beispiel 5 verwendeten schuppenähnlichen Silberpulvers und 60 Gew.-Teile des in Beispiel 5 verwendeten kugelförmigen Silberpulvers wurden 96 Stunden unter Verwendung eines V-Mischers dispergiert, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei 40:60, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 6,82 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 65 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
20 Gew.-Teile des in Beispiel 5 verwendeten schuppenähnlichen Silberpulvers und 80 Gew.-Teile des in Beispiel 5 verwendeten kugelförmigen Silberpulvers wurden 96 Stunden unter Verwendung eines V-Mischers dispergiert, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei 20:80, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 5,95 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 57 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10 µm, einem spezifischen Oberflächenbereich von 1,0 m²/g, einer relativen Packungsdichte von 41 %, einer Teilchendicke von 0,2 µm und einem Seitenverhältnis von 51 wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Das kugelförmige Silberpulver gemäß Beispiel 5 wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei 10.
70 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 30 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 36 Stunden in einer Pochmühle vermischt, was zu einem gemischten leitenden Pulver führte. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 70:30, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 4,72 g/cm³ und die relative Packungsdichte 45 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
Die schuppenähnlichen Teile gemäß Beispiel 4 wurden als schuppenähnliche Teilchen verwendet. Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch mit einem primären Teilchendurchmesser von 5,0 µm, einem Seitenverhältnis von 1,1 und einer relativen Packungsdichte von 52 % wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei 3,4.
65 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 35 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 96 Stunden in einem V-Mischer vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 65:35, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 6,08 g/cm³ und die relative Packungsdichte 58 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 5
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 7 µm, einem spezifischen Oberflächenbereich von 0,7 m²/g, einer relativen Packungsdichte von 43 %, einer Teilchendicke von 0,3 µm und einem Seitenverhältnis von 24 wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Das kugelförmige Silberpulver, verwendet wie in Beispiel 5, wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen Teilchen und kugelförmigen Teilchen lag bei 7.
60 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 40 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 60 Stunden in einer Kugelmühle vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 60:40, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 5,25 g/cm³ und die relative Packungsdichte 50 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 6
Die schuppenähnlichen Teile gemäß Beispiel 1 wurden als schuppenähnliche Teilchen verwendet. Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch mit einem primären Teilchendurchmesser von 2,5 µm, einem Seitenverhältnis von 1,1 und einer relativen Packungsdichte von 52 % wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei 6.
60 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 40 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden miteinander für 36 Stunden in einer Pochmühle vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und den kugelförmigen Teilchen betrug 60:40, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 6,4 g/cm³ und die relative Packungsdichte 61 %.
BINDEMITTELHERSTELLUNG
10 Gew.-Teile eines Alkoxygruppen-haltigen resolartigen Phenolharzes (Versuchsprodukt, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., Zahl der Kohlenstoffatome in den Alkoxygruppen: 4, Alkoxylierungsrate: 65 %, gewichtsgemitteltes Molekulargewicht: 1.200), 60 Gew.-Teile eines Bisphenol F Epoxyharzes mit einer Epoxyäquivalenz von 100 g/Äq (Produktname: Epomik R110, hergestellt von Mitsui Chemicals, Ind.), 25 Gew.-Teile eines Monoepoxids (Produktname: Glycirol ED-509, hergestellt von Asahi Denka Co., Ltd.) und 5 Gew.-Teile 2-Phenyl-4-methylimidazol (Produktname: Curezol 2P4MZ, hergestellt von Shikoku Chemicals Corp.) wurden einheitlich miteinander vermischt, was ein Bindemittel ergab.
VERMISCHEN MIT DEM BINDEMITTEL - PASTENBILDUNG 1
Zu getrennten 9 g-Probe des oben erhaltenen Bindemittels wurden 91 g von jedem der oben in den Beispielen 1 bis 10 und Vergleichsbeispielen 1 bis 6 erhaltenen gemischten Pulver zugefügt und jede Probe wurde vermischt und die Umwandlung in einen pastenähnlichen Zustand wurde beobachtet.
Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die Proben, die die gemischten leitenden Pulver verwendeten, die in den Beispielen 1, 5 und 6 erhalten wurden, einheitlich mischbar waren und einfach in eine Paste gebildet werden konnten. Die so erhaltenen Pasten wurden jeweils als 1A, 5A und 6A bezeichnet. Die Proben, die das gemischte leitende Pulver verwendeten, das in den Beispielen 2, 3, 4, 7 und 9 erhalten wurde, zeigten einen gewissen Anstieg der Viskosität, konnten jedoch immer noch einheitlich zur Bildung einer Paste vermischt werden. Die Proben, die das gemischte leitende Pulver gemäß den Beispielen 8 und 10 verwendeten, ließen sich nur sehr schwer einheitlich vermischen, bildeten jedoch schließlich eine Paste.
Die Proben jedoch, die das gemischte leitende Pulver der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 verwendeten, ließen sich nicht einheitlich vermischen und bildeten in jedem Fall eine trockene Mischung.
MISCHUNG MIT BINDEMITTEL - PASTENBILDUNG 2
Zu getrennten 5 g-Proben des oben erhaltenen Bindemittels wurden 2,0 g Ethylcarbitol als Lösungsmittel und dann 95 g von jedem der gemischten leitenden Pulver, erhalten in den obigen Beispielen 1 bis 10 und Vergleichsbeispielen 1 bis 6 zugefügt und jede Probe wurde dann vermischt.
Im Ergebnis wurde festgestellt, dass die Proben, die die gemischten leitenden Pulver gemäß den Beispielen 1, 5, 6, 7 und 9 verwendeten, sich einheitlich mischen und einfach in eine Paste bilden ließen. Von den so erhaltenen Pasten wurden diejenigen, die die gemischten leitenden Pulver der Beispiel 1, 5 und 6 verwendeten, 1B, 5B bzw. 6B genannt.
Die Proben, die die gemischten leitenden Pulver gemäß den Beispielen 2, 3, 4, 8 und 10 verwendeten, zeigten einen gewissen Anstieg der Viskosität, ließen sich jedoch immer noch zur Bildung einer Paste einheitlich vermischen.
Demgegenüber ließen sich die Proben, die die gemischten leitenden Pulver gemäß den Vergleichsbeispielen 1 und 2 verwendeten nur sehr schwer einheitlich mischen, ließen sich jedoch durch Zugabe von weiteren 2 g Lösungsmittel schließlich einheitlich vermischen. Die Proben, die die gemischten leitenden Pulver der Vergleichsbeispiele 3, 4, 5 und 6 verwendeten, ließen sich nicht einheitlich mischen und bildeten im jeden Fall eine trockene Mischung und selbst unter Zugabe von weiteren 2 g Losungsmittel war immer noch eine einheitliche Mischung unmöglich.
MESSUNG DER THERMISCHEN LEITFÄHIGKEIT
Von den mit den obigen Pastenbildungsarbeitsschritten 1 und 2 erhaltenen Pasten wurden diejenigen der Beispiele 1, 5 und 6 von beiden Reihen, die eine einfache Vermischung mit dem Bindemittel zeigten, insgesamt 6 Pasten (1A, 1B, 5A, 5B, 6A und 6B) jeweils unter Verwendung eines Backapplikators auf die Oberfläche eines Polyimidfilms mit einer Dicke von 0,05 mm, der einer Oberflächenbehandlung mit einem Freisetzungsmittel unterzogen worden war, aufgebracht, so dass ein streifenähnliches Blatt mit einer Breite von 50 mm und einer Länge von 100 mm gebildet wurde.
Darauf wurde die Temperatur mit einer Rate von 2°C/min auf 160°C angehoben, bei 160°C 30 Minuten gehalten, weiter mit einer Rate von 5°C/min auf 185°C angehoben und dann 30 Minuten bei 185°C gehalten, wodurch die Paste getrocknet und gehärtet wurde.
Die thermische Leitfähigkeit der so erhaltenen blattähnlichen gehärteten Produkte wurde gemessen. Die Resultate waren 1A: 22 W/m·K, 1B: 28 W/m·K, 5A: 25 W/m-K, 5B: 32 W/m·K, 6A: 26 W/m·K und 6B: 31 W/m·K. Jedes dieser Resultate repräsentiert eine thermische Leitfähigkeit äquivalent zu ungefähr 15 bis 20 % von derjenigen von Kupfer oder Silber, was ausreichend hoch ist.
BEISPIEL 11
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10 µm, einem Seitenverhältnis von 1,0 und einer relativen Packungsdichte von 62 % wurde als im wesentlichen monodisperse kugelförmige Teilchen (die großen Teilchen) verwendet. Silberpulver mit einem primären Teilchendurchmesser von 1,1 µm, einem Seitenverhältnis von 1,1 und einer relativen Packungsdichte von 55 % wurde als aggregierte kugelförmige Teilchen (die kleinen Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen großen und kleinen Teilchen lag bei ungefähr 9.
58 Gew.-Teile der obigen großen Teilchen und 42 Gew.-Teile der kleinen Teilchen wurden miteinander für 120 Stunden in einem V-Mischer vermischt, wodurch sowohl eine Desaggregation der aggregierten kleinen Teilchen als auch einer einheitliche Dispersion beider Teilchen erreicht wurde und ein gemischtes leitendes Pulver erhalten wurde. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 58:42, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,75 g/cm³ und die relative Packungsdichte 74 %.
BEISPIEL 12
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 11 µm, einem Seitenverhältnis von 1,0 und einer relativen Packungsdichte von 63 % wurde als im wesentlichen monodisperse kugelförmige Teilchen (die großen Teilchen) verwendet. Das in Beispiel 5 verwendete kugelförmige Silberpulver wurde als aggregierte kugelförmige Teilchen (die kleinen Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen großen und kleinen Teilchen lag bei ungefähr 11.
57 Gew.-Teile der obigen großen Teilchen und 43 Gew.-Teile der kleinen Teilchen wurden miteinander für 180 Stunden in einem V-Mischer vermischt, und ein gemischtes leitendes Pulver wurde erhalten. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 57:43, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,84 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 75 %.
BEISPIEL 13
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 12 µm, einem Seitenverhältnis von 1,0 und einer relativen Packungsdichte von 64 % wurde als im wesentlichen monodisperse kugelförmige Teilchen (die großen Teilchen) verwendet. Silberpulver mit einem primären Teilchendurchmesser von 0,9 µm, einem Seitenverhältnis von 1,0 und einer relativen Packungsdichte von 55 % wurde als aggregierte kugelförmige Teilchen (die kleinen Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen großen und kleinen Teilchen lag bei ungefähr 13.
79 Gew.-Teile der obigen großen Teilchen und 21 Gew.-Teile der kleinen Teilchen wurden miteinander für 180 Stunden in einer Kugelmühle vermischt, wodurch sowohl eine Desaggregation der aggregierten kleinen Teilchen als auch einer einheitliche Dispersion beider Teilchen erreicht wurde und ein gemischtes leitendes Pulver wurde erhalten. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 79:21, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,63 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 73 %.
BEISPIEL 14
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 9 µm, einem Seitenverhältnis von 1,0 und einer relativen Packungsdichte von 61 % wurde als im wesentlichen monodisperse kugelförmige Teilchen (die großen Teilchen) verwendet. Das in Beispiel 4 verwendete kugelförmige Silberpulver wurde als aggregierte kugelförmige Teilchen (die kleinen Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen großen und kleinen Teilchen lag bei ungefähr 11.
76 Gew.-Teile der obigen großen Teilchen und 24 Gew.-Teile der kleinen Teilchen wurden miteinander für 250 Stunden in einem V-Mischer vermischt, wodurch sowohl eine Desaggregation der aggregierten kleinen Teilchen als auch einer einheitliche Dispersion beider Teilchen erreicht wurde und ein gemischtes leitendes Pulver wurde erhalten. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 76:24, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,57 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 72 %.
BEISPIEL 15
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 12 µm, einem Seitenverhältnis von 1,0 und einer relativen Packungsdichte von 63 % wurde als im wesentlichen monodisperse kugelförmige Teilchen (die großen Teilchen) verwendet. Silberpulver mit einem primären Teilchendurchmesser von 1,0 µm, einem Seitenverhältnis von 1,1 und einer relativen Packungsdichte von 52 % wurde als aggregierte kugelförmige Teilchen (die kleinen Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen großen und kleinen Teilchen lag bei ungefähr 12.
68 Gew.-Teile der obigen großen Teilchen und 32 Gew.-Teile der kleinen Teilchen wurden miteinander für 240 Stunden in einem V-Mischer vermischt, und ein gemischtes leitendes Pulver wurde erhalten. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 68:32, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,87 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 75 %.
BEISPIEL 16
Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 6 µm, einem Seitenverhältnis von 1,0 und einer relativen Packungsdichte von 62 % wurde als im wesentlichen monodisperse kugelförmige Teilchen (die großen Teilchen) verwendet. Das in Beispiel 15 verwendete aggregierte kugelförmige Silberpulver wurde als aggregierte kugelförmige Teilchen (die kleinen Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen großen und kleinen Teilchen lag bei ungefähr 6.
75 Gew.-Teile der obigen großen Teilchen und 25 Gew.-Teile der kleinen Teilchen wurden miteinander für 264 Stunden in einem V-Mischer vermischt, und ein gemischtes leitendes Pulver wurde erhalten. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 75:25, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,42 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 71 %.
BEISPIEL 17
Die in Beispiel 16 verwendeten großen Teilchen wurden als im wesentlichen monodisperse kugelförmige Teilchen (große Teilchen) verwendet. Silberpulver mit einem primären Teilchendurchmesser von 0,8 µm, einem Seitenverhältnis von 1,1 und einer relativen Packungsdichte von 48 % wurde als aggregierte kugelförmige Teilchen (die kleinen Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen großen und kleinen Teilchen lag bei ungefähr 7,5.
73 Gew.-Teile der obigen großen Teilchen und 27 Gew.-Teile der kleinen Teilchen wurden miteinander für 180 Stunden in einem V-Mischer vermischt, und ein gemischtes leitendes Pulver wurde erhalten. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 73:27, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,41 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 71 %.
BEISPIEL 18
Die in Beispiel 16 verwendeten großen Teilchen wurden als im wesentlichen monodisperse kugelförmige Teilchen (große Teilchen) verwendet. Die in Beispiel 17 verwendeten kleinen Teilchen wurden als aggregierte kugelförmige Teilchen (kleine Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen großen und kleinen Teilchen lag bei ungefähr 7,5.
61 Gew.-Teile der obigen großen Teilchen und 39 Gew.-Teile der kleinen Teilchen wurden miteinander für 180 Stunden in einem V-Mischer vermischt, und ein gemischtes leitendes Pulver wurde erhalten. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 61:39, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,26 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 69 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 7
61 Gew.-Teile der in Beispiel 11 verwendeten großen Teilchen und 39 Gew.-Teile der in Beispiel 11 verwendeten kleinen Teilchen wurden in einem V-Mischer für 0,05 Stunden vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 61:39, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 6,37 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 61 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 8
28 Gew.-Teile der in Beispiel 12 verwendeten großen Teilchen und 72 Gew.-Teile der in Beispiel 12 verwendeten kleinen Teilchen wurden in einem V-Mischer für 0,1 Stunden vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 28:72, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 5,68 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 54 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 9
33 Gew.-Teile der in Beispiel 16 verwendeten großen Teilchen und 67 Gew.-Teile der in Beispiel 16 verwendeten kleinen Teilchen wurden in einem V-Mischer für 1 Stunde vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 33:37, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 5,62 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 54 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 10
58 Gew.-Teile der in Beispiel 16 verwendeten großen Teilchen und 42 Gew.-Teile der in Beispiel 16 verwendeten kleinen Teilchen wurden in einem V-Mischer für 0,1 Stunden vermischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 58:42, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 5,84 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 56 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 11
93 g der in Beispiel 16 verwendeten großen Teilchen, 207 g der in Beispiel 12 verwendeten kleinen Teilchen und 2 kg Zirkoniumdioxidkugeln mit einem Durchmesser von 0,2 mm wurden in eine Kugelmühle mit einer inneren Kapazität von 2 1 platziert und 2 Stunden rotiert und gemischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 31:69, die Rutteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 5,90 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 56 %.
BINDEMITTELHERSTELLUNG UND PASTENBILDUNG
55 Gew.-Teile des vorher erwähnten Bisphenol F-Epoxyharzes (Produktname: Epomik R110), 40 Gew.-Teile des vorher erwähnten Monoepoxids (Produktname: Glycirol ED-509) und 5 Gew.-Teile des vorher erwähnten 2-Phenyl-4-methylimidazol (Produktname: Curezol 2P4MZ) wurden einheitlich vermischt, was ein Bindemittel ergab.
Zu separaten 9 g Proben der so erhaltenen Bindemittel wurde 91 g von jedem der in den obigen Beispielen 11 bis 18 und Vergleichsbeispielen 7 bis 11 erhaltenen gemischten leitenden Pulver zugefügt und vermischt.
Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die Proben, die die gemischten leitenden Pulver der Beispiele 11 bis 18 verwendeten sich einheitlich vermischen ließen und eine Paste bildeten. Demgegenüber bildeten die gemischten leitenden Pulver der Vergleichsbeispiele 7 bis 11 keine Pasten, d.h., sie ließen sich nicht einheitlich vermischen und bildeten trockene Klumpen mit extrem hoher Viskosität.
BEISPIEL 19
Das in Beispiel 1 verwendete schuppenähnliche Silberpulver wurde als im wesentlichen monodisperse Teilchen (große Teilchen) verwendet. Das in Beispiel 11 verwendete kugelförmige Silberpulver wurde als aggregierte Teilchen (kleine Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichem Silberpulver und kugelförmigem Silberpulver lag bei ungefähr 14.
60 Gew.-Teile des obigen schuppenähnlichen Silberpulvers und 40 Gew.-Teile des kugelförmigen Silberpulvers wurden miteinander für 96 Stunden in einem V-Mischer vermischt, und ein gemischtes leitendes Pulver wurde erhalten. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem schuppenähnlichen Silberpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 60:40, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,76 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 74 %.
BEISPIEL 20
Das in Beispiel 2 verwendete schuppenähnliche Silberpulver wurde als im wesentlichen monodisperse Teilchen (große Teilchen) verwendet. Das in Beispiel 5 verwendete kugelförmige Silberpulver wurde als aggregierte Teilchen (kleine Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichem Silberpulver und kugelförmigem Silberpulver lag bei ungefähr 23.
55 Gew.-Teile des obigen schuppenähnlichen Silberpulvers und 45 Gew.-Teile des kugelförmigen Silberpulvers wurden miteinander für 196 Stunden in einem V-Mischer vermischt, und ein gemischtes leitendes Pulver wurde erhalten. Das volumetrische Verhältnis zwischen den großen und den kleinen Teilchen lag bei 55:45, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,55 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 72 %.
BEISPIEL 21
Ein kugelförmiges silberbeschichtetes Kupferpulver (Produktname: GB05K, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., durchschnittlicher Teilchendurchmesser: 5,5 µm, Seitenverhältnis: 1,0, relative Packungsdichte: 64 %) wurde als im wesentlichen monodisperse Teilchen (große Teilchen) verwendet. Dieses silberbeschichtete Kupferpulver umfasst ein Kupferpulver, beschichtet mit 20 Gew.% Silber relativ zum Kupferpulver, worin sowohl ein Teil des Kupferpulvers als auch eine Silber-Kupfer-Legierung exponiert sind, die Fettsäure Stearinsäure ist an die Oberfläche des Pulvers in einer Menge äquivalent zu 0,1 Gew.% relativ zu dem silberbeschichteten Kupferpulver angehaftet (beschichtet) und die Silberbeschichtung wurde dann einer Glättungsbehandlung unter Verwendung einer Kugelmühle unterzogen, so dass das Pulver im wesentlichen desaggregiert ist. Das in Beispiel 5 verwendete kugelförmige Silberpulver wurde als aggregierte Teilchen (kleine Teilchen) verwendet.
680 g des obigen kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers und 320 g kugelförmiges Silberpulver wurden abgewogen und dann in eine Kugelmühle mit einer inneren Kapazität von 3 1 platziert und 100 Stunden rotiert, wodurch sowohl Desaggregation der aggregierten Teilchen als auch einheitliche Dispersion beider Teilchen erreicht wurde und sich ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 71:29, die Rutteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 6,75 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 70 %.
In diesem Beispiel wurde das Seitenverhältnis wie folgt gemessen. 8 g eines Basisharzes (Nr. 10-8130) und 2 g Härtemittel (Nr. 10-8132) von einem niedrig-viskosen Epoxyharz (hergestellt von Buehler Ltd.) wurden miteinander vermischt, 2 g des gemischten leitenden Pulvers wurde dann zugefügt und vollständig dispergiert und folgend auf ein Vakuumentschäumen bei 25°C ließ man die Probe 10 Stunden bei 25°C stehen, wodurch sich die Teilchen absetzten und das Harz aushärtete. Darauffolgend wurde das so erhaltene gehärtete Produkt in Vertikalrichtung geschnitten, die Schnittfläche wurde 1.000-fach unter einem Mikroskop vergrößert, das Hauptachsen/Nebenachsenverhältnis wurde für 150 individuelle Teilchen, die von der Schnittfläche her sichtbar waren, bestimmt und der Durchschnittswert dieser Verhältnisse wurde als Seitenverhältnis verwendet. Die Nebenachse ist die Absetzrichtung und die Hauptachse ist die Richtung senkrecht zur Absetzrichtung.
Beispiel 22
Ein kugelförmiges silberbeschichtetes Kupferpulver (Produktname: GB10K, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., durchschnittlicher Teilchendurchmesser: 11,8 µm, Seitenverhältnis: 1,0, relative Packungsdichte: 64 %) wurde als im wesentlichen monodisperse Teilchen (große Teilchen) verwendet. Dieses silberbeschichtete Kupferpulver umfasst ein Kupferpulver, beschichtet mit 20 Gew.% Silber relativ zum Kupferpulver, worin sowohl ein Teil des Kupferpulvers als auch eine Silber-Kupfer-Legierung exponiert sind, die Fettsäure Stearinsäure ist an die Oberfläche des Pulvers in einer Menge äquivalent zu 0,1 Gew.% relativ zu dem silberbeschichteten Kupferpulver angehaftet (beschichtet) und die Silberbeschichtung wurde dann einer Glättungsbehandlung unter Verwendung einer Kugelmühle unterzogen, so dass das Pulver im wesentlichen desaggregiert ist. Das in Beispiel 5 verwendete kugelförmige Silberpulver wurde als aggregierte Teilchen (kleine Teilchen) verwendet.
700 g des obigen kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers und 320 g des kugelförmigen Silberpulvers wurden abgewogen und dann in eine Kugelmühle auf dieselbe Weise wie in Beispiel 21 vermischt (obwohl die Mischzeit 200 Stunden betrug), wodurch sich ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 71:29, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,21g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 75 %.
BEISPIEL 23
Ein schuppenähnliches silberbeschichtetes Kupferpulver (Produktname: MA10G, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., durchschnittlicher Teilchendurchmesser: 13 µm, Seitenverhältnis: 0,07 m²/g, relative Packungsdichte: 64 %, Teilchendicke: 3,5 µm, Seitenverhältnis: 2,8) wurde als im wesentlichen monodisperse Teilchen (große Teilchen) verwendet. Dieses schuppenähnliche MA-Pulver umfasst ein Kupferpulver, beschichtet mit 20 Gew.% Silber relativ zum Kupferpulver, worin sowohl ein Teil des Kupferpulvers als auch eine Silber-Kupfer-Legierung exponiert sind, wobei die Fettsäure Stearinsäure an die Oberfläche des Pulvers in einer Menge äquivalent zu 0,1 Gew.% relativ zu dem silberbeschichteten Kupferpulver angehaftet ist (beschichtet ist) und die Silberbeschichtung einer Glättungsbehandlung und einer Schuppenbildungsbehandlung unter Verwendung einer Kugel unterzogen wird, so dass das Pulver im wesentlichen desaggregiert ist. Ein kugelförmiges Silberpulver mit einem primären Teilchendurchmesser von 1,1 µm, einem Seitenverhältnis von 1,0 und einer relativen Packungsdichte von 46 % wurde als aggregierte kugelförmige Teilchen (kleine Teilchen) verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichem MA-Pulver und kugelförmigem Silberpulver betrug 12.
65 Gew.-Teile des obigen schuppenähnlichen MA-Pulvers und 35 Gew.-Teile des kugelförmigen Silberpulvers wurden für 250 Stunden unter Verwendung eines V-Mischers gemischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem schuppenähnlichen MA-Pulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 68:32, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,05 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 75 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 12
60 Gew.-Teile des schuppenähnlichen Silberpulvers und 40 Gew.-Teile des kugelförmigen Silberpulvers, beide gemäß Beispiel 19 wurden in einen Planetenmischer platziert und 2 Minuten vermischt, was ein leitendes gemischtes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem schuppenähnlichen Silberpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 60:40, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 6,15 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 59 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 13
55 Gew.-Teile des schuppenähnlichen Silberpulvers und 45 Gew.-Teile des kugelförmigen Silberpulvers, beide gemäß Beispiel 20 wurden in einen Planetenmischer platziert und 2 Minuten vermischt, was ein leitendes gemischtes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem schuppenähnlichen Silberpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 55:45, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 5,79 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 55 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 14
680 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB05K) und 320 g kugelförmiges Silberpulver gemäß Beispiel 21 wurden in einen Planetenmischer platziert und 2 Minuten vermischt, was ein leitendes gemischtes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 71:29, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 5,41 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 56 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 15
670 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB10K) und 330 g kugelförmiges Silberpulver gemäß Beispiel 22 wurden in einen Planetenmischer platziert und 2 Minuten vermischt, was ein leitendes gemischtes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 70:30, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 5,79 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 60 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 16
65 Gew.-Teile des schuppenähnlichen MA-Pulvers (Produktname: MA10G) und 35 Gew.-Teile des kugelförmigen Silberpulver, beide gemäß Beispiel 23, wurden in einen Planetenmischer platziert und 2 Minuten vermischt, was ein leitendes gemischtes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 68:32, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 5,71 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 59 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 17
60 Gew.-Teile des schuppenähnlichen Silberpulvers und 40 Gew.-Teile des kugelförmigen Silberpulvers, beide gemäß Beispiel 19, und 2 kg Zirkoniumdioxidkügelchen mit einem Durchmesser von 0,2 mm wurden in eine Kugelmühle mit einer inneren Kapazität von 3 1 platziert und 1 Stunde rotiert und gemischt, was ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem schuppenähnlichen Pulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 60:40, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 5,63 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 54 %. In diesem Experiment wurden die Zirkoniumdioxidkügelchen und das gemischte leitende Pulver durch Sieben getrennt, jedoch war die Abtrennung schwierig und benötigte etliche Zeit.
Bei einem Vergleich der gemischten leitenden Pulver gemäß dem Beispiel 19 bis 23 und der gemischten leitenden Pulver gemäß den Vergleichsbeispielen 12 bis 17 wurde es deutlich, dass während die gemischten leitenden Pulver der Beispiele 19 bis 23 relative Packungsdichten von 70 bis 75 % zeigten, die gemischten leitenden Pulver gemäß den Vergleichsbeispielen 12 bis 17 relative Packungsdichten aufwiesen, die auf 54 bis 60 % begrenzt waren. Zusätzlich zeigte das gemischte leitende Pulver gemäß Vergleichsbeispiel 17, wobei das Vermischen und die Dispersion unter Verwendung feiner Zirkoniumdioxidkügelchen mit einem Durchmesser von 0,2 mm durchgeführt wurde, eine relative Packungsdichte nach 1-stündiger Behandlung von 56 % und eine relative Packungsdichte nach 2-stündiger Behandlung von nur 54 %, was einen, wenn auch leichten Abfall, der relativen Packungsdichte über den Zeitverlauf anzeigt.
BEISPIEL 24
680 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB05K), wie verwendet in Beispiel 21, und 320 g kugelförmiges Silberpulver, dass aggregierte Teilchen enthielt, jedoch einen primären Teilchendurchmesser von 1,4 µm, ein Seitenverhältnis von 1,1 und eine relative Packungsdichte von 58 % aufwies, wurden abgewogen und dann in eine Kugelmühle mit einer inneren Kapazität von 3 l platziert und 100 Stunden rotiert, wodurch sowohl eine Desaggregation der aggregierten Teilchen als auch eine einheitliche Dispersion beider Teilchen erreicht wurde und es ergab sich ein gemischtes leitendes Pulver. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 71:29, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 6,84 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 71 %.
38 Gew.-Teile des vorher erwähnten Alkoxygruppen-haltigen resolartigen Phenolharzes (dasselbe Versuchsprodukt wie oben beschrieben, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.), 57 Gew.-Teile des vorher erwähnten Bisphenol F-Epoxyharzes (Produktname: Epomik R110) und 5 Gew.-Teile des vorher erwähnten 2-Phenyl-4-methylimidazol (Produktname: Curezol 2P4MZ) wurden einheitlich vermischt, um ein Bindemittel zu ergeben.
Zu 40 g des so erhaltenen Bindemittels wurden 460 g des oben erhaltenen gemischten leitenden Pulvers und 15 g Ethylcarbitol als Lösungsmittel zugefügt und die Mischung wurde dann gemischt und einheitlich 3 Minuten in einer Steinmühle vom Rührtyp dispergiert und dann für 5 Minuten in einer Dreiwalzenmühlen, wodurch sich eine leitende Paste ergab. Die Viskosität der erhaltenen Paste bei 25°C war 490 dPa·s und der thixotrope Index 5.
TESTSUBSTRATPRAPARATION UND BEWERTUNG VON EIGENSCHAFTEN
Als nächstes wurde unter Verwendung der so erhaltenen leitenden Paste ein Testmuster 7 (Kreislaufbreite 0,7 mm, Kreislauflänge 135 mm), wie dargestellt in 4, auf einen Polyimidfilm 6 gedruckt und das Substrat wurde dann in einen Trockner platziert, die Temperatur auf 170°C angehoben und zwar über eine Zeitspanne von 13 Minuten und eine Wärmebehandlung wurde für 1 Stunde bei 170°C durchgeführt, wodurch sich ein Testsubstrat ergab.
Die Messung des Blattwiderstands des Leiters für das so erhaltene Testsubstrat ergab ein Ergebnis von 0,086 m²kgs^-3A^-2 sq. Unter Verwendung dieses Testsubstrats wurden Verlässlichkeitstests durchgeführt, einschließlich eines 4.000-stündigen konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstests und 3.000 Zyklen eines thermischen Schocktests (Gasphase) und die Ergebnisse zeigten Variationen in dem Kreislaufwiderstand von 8,7 bzw. 8,2 %. Der konstante Temperatur- und Feuchtigkeitstest involvierte eine Lagerung bei 85°C und einer relativen Feuchtigkeit von 85 %, während jeder Zyklus des thermischen Schocktests (Gasphase) eine Lagerung bei -65°C für 30 Minuten und dann bei 125°C für 30 Minuten involvierte (dies trifft auch unten zu).
In einer getrennten Präparation wurde die erhaltene leitende Paste zum Druck von kammförmigen Elektroden auf ein Glassubstrat mit einer Dicke von 1,0 mm verwendet mit einer Distanz zwischen sich gegenüberliegenden Elektroden bei 2,0 mm und eine Wärmebehandlung und ein Härten wurden dann unter denselben Bedingungen wie oben beschrieben durchgeführt, wodurch ein Migrationsresistenz-Testsubstrat gebildet wurde.
Die Migrationsresistenz dieses Testsubstrats wurde unter Verwendung eines Wassertropfverfahrens getestet (dies trifft auch unten zu). Anders ausgedrückt wurde das Filterpapier auf die Elektroden des Testsubstrats platziert und folgend auf ein Tropfen von destilliertem Wasser auf das Filterpapier, um es zu befeuchten, wurde eine 20 V Gittervorspannung über die Elektroden angelegt und der Kurzschlussstrom wurde gemessen. Die Messung der Zeit, bis der Kurzschlussstrom 50 mA annahm (hiernach wird dies als Kurzschlusszeit bezeichnet) ergab ein Ergebnis von 9 Minuten und 20 Sekunden, was ein ausgezeichnetes Ergebnis ist und war mehr als das 20-fache der 26 Sekunden für eine Silberpaste, die Silberpulver als leitendes Pulver verwendete (hiernach wird diese Paste als Vergleichssilberpaste bezeichnet).
BEISPIEL 25
680 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB05K), wie verwendet in Beispiel 21, und 400 g kugelförmiges Silberpulver, dass aggregierte Teilchen enthielt, jedoch einen primären Teilchendurchmesser von 0,95 µm, ein Seitenverhältnis von 1,1 und eine relative Packungsdichte von 51 % aufwies und unter Verwendung derselben Kugelmühle wie in Beispiel 24 wurde 180 Stunden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 24 gemischt und es ergab sich ein gemischtes leitendes Pulver. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 63:37, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 6,82 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 70 %.
Unter Verwendung des so erhaltenen gemischten leitenden Pulvers wurde eine leitende Paste auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt. Die Viskosität der so erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 510 dPa·s und der thixotrope Index 5.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 82 mΩ/sq., Variationen der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 8,5 bzw. 8,3 % und eine Kurzschlusszeit von 8 Minuten und 50 Sekunden (mehr als das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
BEISPIEL 26
770 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB05K), wie verwendet in Beispiel 21, und 230 g kugelförmiges Silberpulver, dass aggregierte Teilchen enthielt, jedoch einen primären Teilchendurchmesser von 1,3 µm, ein Seitenverhältnis von 1,1 und eine relative Packungsdichte von 56 % aufwies, wurden abgewogen und unter Verwendung derselben Kugelmühle wie in Beispiel 24 wurde 200 Stunden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 24 gemischt und es ergab sich ein gemischtes leitendes Pulver. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 79:21, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 6,86 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 72 %.
Unter Verwendung des so erhaltenen gemischten leitenden Pulvers wurde eine leitende Paste auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt. Die Viskosität der so erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 340 dPa·s und der thixotrope Index 5.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 81 mQ/sq., Variationen der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 7,5 bzw. 7,3 % und eine Kurzschlusszeit von 9 Minuten und 20 Sekunden (mehr als das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
BEISPIEL 27
650 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB10K), wie verwendet in Beispiel 22, und 350 g kugelförmiges Silberpulver gemäß Beispiel 24 und unter Verwendung derselben Kugelmühle wie in Beispiel 24 wurde 200 Stunden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 24 gemischt und es ergab sich ein gemischtes leitendes Pulver. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 68:32, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,25 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 75 %.
Unter Verwendung des so erhaltenen gemischten leitenden Pulvers wurde eine leitende Paste auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt. Die Viskosität der so erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 290 dPa·s und der thixotrope Index 5.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 52 mΩ/sq., Variationen der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 4,5 bzw. 4,3 % und eine Kurzschlusszeit von 9 Minuten und 40 Sekunden (mehr als das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
BEISPIEL 28
700 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB10K), wie verwendet in Beispiel 22, und 300 g kugelförmiges Silberpulver gemäß Beispiel 25 wurden abgewogen und unter Verwendung derselben Kugelmühle wie in Beispiel 24 wurde 200 Stunden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 24 gemischt und es ergab sich ein gemischtes leitendes Pulver. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 73:27, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 7,19 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 75 %.
50 Gew.-Teile eines Bisphenol AD-Epoxyharzes (Produktname: Epomik R710, hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.), 50 Gew.-Teile eines Bisphenol F-Epoxyharzes (Produktname: Epiclon EXA830CRP, hergstellt von Dainippon Ink and Chemicals, Incorporated), 50 Gew.-Teile des vorher erwähnten Monoepoxids (Produktname: ED-509) und 30 Gew.-Teile des vorher erwähnten 3-Phenyl-4-methyl-imidazols (Produktname: Curezol 2P4MZ) wurden einheitlich vermischt und ergaben ein Bindemittel.
Zu 25 g des so erhaltenen Bindemittels wurden 475 g des oben erhaltenen gemischten leitenden Pulvers graduell zugefügt und die Mischung wurde dann gemischt und einheitlich 5 Minuten in einer Steinmühle vom Rührtyp dispergiert, wodurch sich eine leitende Paste ergab. Die Viskosität der erhaltenen Paste bei 25°C war 1.200 dPa·s und der thixotrope Index 5.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 35 mQ/sq., Variationen der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 2,5 bzw. 1,8 % und eine Kurzschlusszeit von 8 Minuten und 50 Sekunden (mehr als das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
VERGLEICHSBEISPIEL 18
540 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB05K), wie verwendet in Beispiel 21, und 60 g kugelförmiges Silberpulver gemäß Beispiel 24 wurden abgewogen und unter Verwendung derselben Kugelmühle wie in Beispiel 24 wurde 100 Stunden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 24 gemischt und es ergab sich ein gemischtes leitendes Pulver. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 91:9, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 6,13 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 66 %.
Unter Verwendung des so erhaltenen gemischten leitenden Pulvers wurde eine leitende Paste auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt. Die Viskosität der so erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 710 dPa·s und der thixotrope Index 4,7.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 130 mΩ/sq. und Variationen in der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 46,3 bzw. 44,8 %, die signifikant höhere Werte als die bei den Beispielen 24 bis 28 beobachteten waren. Die Kurzschlusszeit war 11 Minuten und 20 Sekunden (mehr als das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
VERGLEICHSBEISPIEL 19
300 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB05K), wie verwendet in Beispiel 21, und 700 g kugelförmiges Silberpulver gemäß Beispiel 26 wurden abgewogen und unter Verwendung derselben Kugelmühle wie in Beispiel 24 wurde 100 Stunden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 24 gemischt und es ergab sich ein gemischtes leitendes Pulver. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 33:67, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 6,13 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 61 %.
Unter Verwendung des so erhaltenen gemischten leitenden Pulvers wurde eine leitende Paste auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt. Die Viskosität der so erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 930 dPa·s und der thixotrope Index 4,5.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 65 mΩ/sq. und Variationen in der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 4,9 bzw. 5,2 %. Die Kurzschlusszeit war 4 Minuten und 20 Sekunden (das 10-fache der Vergleichssilberpaste), was weniger als die Hälfte des Werte war, der in jedem der Beispiele beobachtet wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 20
400 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB05K), wie verwendet in Beispiel 21, und 600 g kugelförmiges Silberpulver gemäß Beispiel 25 wurden abgewogen und unter Verwendung derselben Kugelmühle wie in Beispiel 24 wurde 200 Stunden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 24 gemischt und es ergab sich ein gemischtes leitendes Pulver. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und dem kugelförmigen Silberpulver lag bei 43:57, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers bei 6,43 g/cm³ und die relative Packungsdichte bei 65 %.
Unter Verwendung des so erhaltenen gemischten leitenden Pulvers wurde eine leitende Paste auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt. Die Viskosität der so erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 790 dPa·s und der thixotrope Index 5,1.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 80 mΩ/sq. und Variationen in der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 5,6 bzw. 5,1 %. Die Kurzschlusszeit betrug 5 Minuten und 20 Sekunden (ungefähr das 12-fache der Vergleichssilberpaste), was kürzer war als bei allen Beispielen.
BEISPIEL 29
Das schuppenähnliche Silberpulver gemäß Beispiel 1 wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch einen primären Teilchendurchmesser von 1,1 µm, ein Seitenverhältnis von 1,1 und eine relative Packungsdichte von 53 % aufwies, wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen Teilchen und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 14.
60 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 40 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden für 270 Stunden in einem V-Mischer miteinander vermischt, durch sowohl eine Desaggregation der kugelförmigen Teilchen als auch eine einheitliche Dispersion beider Teilchen erreicht wurden und sich ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen und den kugelförmigen Teilchen betrug 60:40, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 8,12 g/cm³ und die relative Packungsdichte 77 %.
Zu 25 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 28 wurden graduell 475 g des oben erhaltenen gemischten leitenden Pulvers zugefügt und die Mischung wurde dann auf dieselbe Weise wie in Beispiel 28 vermischt und dispergiert, wodurch sich eine leitende Paste ergab. Dis Viskosität der erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 1.150 dPa·s und der thixotrope Index 5,0.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 34 mΩ/sq., Variationen in der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 0,8 bzw. 0,6 % und die Kurzschlusszeit betrug 10 Minuten und 20 Sekunden (ungefähr das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
Weiterhin wurde folgend auf einen Druck eines Testmusters die Temperatur über eine Zeitspanne von 5 Minuten unter Verwendung eines Ferninfrarottrockners auf 190°C angehoben und die Wärmebehandlung wurde dann durch Halten der Temperatur bei 190°C für 10 Minuten durchgeführt, wodurch ein Testsubstrat gebildet wurde. Der Blattwiderstand dieses Testsubstrats lag bei 27 mΩ/sq. und die Variationen in der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) lagen bei 0,4 bzw. 0,5 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 21
Zu 25 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 28 wurden 285 g der in Beispiel 29 verwendeten schuppenähnlichen Teilchen zugefügt und 190 g der in Beispiel 29 verwendeten aggregierten kugelförmigen Teilchen und die Mischung wurde dann unter Verwendung einer Steinmühle vom Rührtyp vermischt und dispergiert, jedoch war die Viskosität hoch und ein einheitliches Mischen unmöglich. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei 60:40, genau wie in Beispiel 29.
BEISPIEL 30
Das schuppenähnliche Silberpulver gemäß Beispiel 3, wurde als im wesentlichen monodisperse schuppenähnliche Teilchen verwendet. Die kugelförmigen Teilchen gemäß Beispiel 29 wurden als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 8. 80 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 20 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden für 160 Stunden in einer Kugelmühle miteinander vermischt, wodurch sich ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen und den kugelförmigen Teilchen betrug 80:20, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,67 g/cm³ und die relative Packungsdichte 73 %.
Zu 30 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 28 wurden graduell 470 g des oben erhaltenen gemischten leitenden Pulvers zugefügt und die Mischung wurde dann auf dieselbe Weise wie in Beispiel 28 vermischt und dispergiert, wodurch sich eine leitende Paste ergab. Dis Viskosität der erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 960 dPa·s und der thixotrope Index 5,0.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 36 mΩ/sq., Variationen in der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 0,9 bzw. 0,7 % und die Kurzschlusszeit betrug 11 Minuten und 30 Sekunden (ungefähr das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
VERGLEICHSBEISPIEL 22
Zu 30 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 28 wurden 376 g der in Beispiel 30 verwendeten schuppenähnlichen Teilchen zugefügt und 94 g der in Beispiel 29 verwendeten aggregierten kugelförmigen Teilchen und die Mischung wurde dann unter Verwendung einer Steinmühle vom Rührtyp vermischt und dispergiert, jedoch war die Viskosität hoch und ein einheitliches Mischen unmöglich. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei 80:20, genau wie in Beispiel 30.
BEISPIEL 31
750 Gew.-Teile des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers (Produktname: GB05K), wie verwendet in Beispiel 21, und 250 Gew.-Teile der aggregierten kugelförmigen Teilchen gemäß Beispiel 4, wurden 200 Stunden in einer Pochmühle mit einer inneren Kapazität von 4 1 vermischt, wodurch sich ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und den kugelförmigen Teilchen betrug 77:23, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 6,78 g/cm³ und die relative Packungsdichte 71 %.
Zu 35 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 28 wurden graduell 465 g des oben erhaltenen gemischten leitenden Pulvers zugefügt und die Mischung wurde dann auf dieselbe Weise wie in Beispiel 28 vermischt und dispergiert, wodurch sich eine leitende Paste ergab. Dis Viskosität der erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 1.030 dPa·s und der thixotrope Index 4,9.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 38 mΩ/sq., Variationen in der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 0,8 bzw. 1,1 % und die Kurzschlusszeit betrug 9 Minuten und 40 Sekunden (ungefähr das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
Weiterhin wurde ein Versuch gemacht, Durchlässe mit einem Durchmesser von 0,2 mm, gebildet in einem doppelseitig mit Kupfer ausgekleideten Laminat mit einer Dicke von 0,4 mm, durch Druck der leitenden Paste zu befüllen und dieses Befüllen konnte erreicht werden.
VERGLEICHSBEISPIEL 23
Zu 35 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 28 wurden 348,75 g der schuppenähnlichen Teilchen gemäß Beispiel 31 und 116,25 g der aggregierten kugelförmigen Teilchen gemäß Beispiel 31 zugefügt und die Mischung wurde dann unter Verwendung einer Steinmühle vom Rührtyp gemischt und dispergiert, jedoch war die Viskosität hoch und ein einheitliches Mischen unmöglich. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen lag bei 77:23, genau wie in Beispiel 31.
BEISPIEL 32
Das kugelförmige silberbeschichtete Kupferpulver (Produktname: GB10K) gemäß Beispiel 22, wurde als im wesentlichen monodisperse Teilchen verwendet. Ein kugelförmiges Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch mit einem primären Teilchendurchmesser von 1,1 µm, einem Seitenverhältnis von 1,1 und einer relativen Packungsdichte von 50 % wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 10.
700 Gew.-Teile des obigen kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers und 300 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden 200 Stunden in einer Kugelmühle mit einer inneren Kapazität von 4 1 vermischt, wodurch sich ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und den kugelförmigen Teilchen betrug 73:27, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,21 g/cm³ und die relative Packungsdichte 75 %.
Zu 25 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 28 wurden graduell 475 g des oben erhaltenen gemischten leitenden Pulvers zugefügt und die Mischung wurde dann auf dieselbe Weise wie in Beispiel 28 vermischt und dispergiert, wodurch sich eine leitende Paste ergab. Dis Viskosität der erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 1.030 dPa·s und der thixotrope Index 4,9.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 32 mΩ/sq., Variationen in der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 0,7 bzw. 0,6 % und die Kurzschlusszeit betrug 8 Minuten und 50 Sekunden (mehr als das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
Weiterhin wurde ein Versuch gemacht, Durchlässe mit einem Durchmesser von 0,2 mm, gebildet in einem doppelseitig mit Kupfer ausgekleideten Laminat mit einer Dicke von 0,4 mm, durch Druck der leitenden Paste zu befüllen und dieses Befüllen konnte erreicht werden.
VERGLEICHSBEISPIEL 24
Zu 25 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 28 wurden 332,5 g des kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulvers gemäß Beispiel 32 und 142,5 g der aggregierten kugelförmigen Teilchen gemäß Beispiel 32 zugefügt und die Mischung wurde dann unter Verwendung einer Steinmühle vom Rührtyp gemischt und dispergiert, jedoch war die Viskosität hoch und ein einheitliches Mischen unmöglich. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem kugelförmigen silberbeschichteten Kupferpulver und kugelförmigen Teilchen lag bei 73:27, genau wie in Beispiel 32.
BEISPIEL 33
Das schuppenähnliche MA-Pulver (Produktname: MA10G), verwendet in Beispiel 23, wurde als im wesentlichen monodisperse Teilchen verwendet. Ein Silberpulver, das aggregierte Teilchen enthielt, jedoch mit einem primären Teilchendurchmesser von 1,1 µm, einem Seitenverhältnis von 1,2 und einer relativen Packungsdichte von 56 % wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichem MA-Pulver und kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 13.
700 Gew.-Teile des obigen schuppenähnlichen MA-Pulvers und 300 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden 350 Stunden in einer Kugelmühle mit einer inneren Kapazität von 3 1 vermischt, wodurch sich ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem schuppenähnlichen MA-Pulver und den kugelförmigen Teilchen betrug 73:27, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,30 g/cm³ und die relative Packungsdichte 76 %.
Zu 25 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 28 wurden graduell 475 g des oben erhaltenen gemischten leitenden Pulvers zugefügt und die Mischung wurde dann auf dieselbe Weise wie in Beispiel 28 vermischt und dispergiert, wodurch sich eine leitende Paste ergab. Dis Viskosität der erhaltenen leitenden Paste bei 25°C betrug 1.090 dPa·s und der thixotrope Index 5,0.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 31 mΩ/sq., Variationen in der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 0,6 bzw. 0,8 % und die Kurzschlusszeit betrug 9 Minuten und 30 Sekunden (mehr als das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
VERGLEICHSBEISPIEL 25
Zu 25 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 28 wurden 332,5 g des schuppenähnlichen MA-Pulvers (Produktname: MA10G), gemäß Beispiel 33 und 142,5 g der aggregierten kugelförmigen Teilchen gemäß Beispiel 33 zugefügt und die Mischung wurde dann unter Verwendung einer Steinmühle vom Rührtyp gemischt und dispergiert, jedoch war die Viskosität hoch und ein einheitliches Mischen unmöglich. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen Teilchen und kugelförmigen Teilchen lag bei 73:27, genau wie in Beispiel 33.
BEISPIEL 34
Das schuppenähnliche MA-Pulver (Produktname: MA10G), wie verwendet in Beispiel 23, wurde als im wesentlichen monodisperse Teilchen verwendet. Das kugelförmige Silberpulver, verwendet in Beispiel 23, wurde als kugelförmige Teilchen verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen dem schuppenähnlichen MA-Pulver und den kugelförmigen Teilchen lag bei ungefähr 12.
65 Gew.-Teile des obigen schuppenähnlichen MA-Pulvers und 35 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden 320 Stunden in einem V-Mischer vermischt, wodurch sich ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem schuppenähnlichen MA-Pulver und den kugelförmigen Teilchen betrug 68:32, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,25 g/cm³ und die relative Packungsdichte 75 %.
Zu 20 g des wie in Beispiel 24 erhaltenen Bindemittels wurden 480 g des oben erhaltenen gemischten leitenden Pulvers und 15 g Ethylcarbitol als Lösungsmittel zugefügt und die Mischung wurde dann wie in Beispiel 24 gemischt und dispergiert, wodurch sich eine leitende Paste ergab. Die Viskosität der erhaltenen leitenden Paste bei 25°C war 980 dPa·s und der thixotrope Index 5.
Unter Verwendung dieser leitenden Paste wurden Testsubstrate auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 hergestellt und die verschiedenen Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 24 bewertet. Die Ergebnisse ergaben einen Blattwiderstand von 29 mΩ/sq., Variationen in der Kreislaufresistenz folgend auf den konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitstest und den thermischen Schocktest (Gasphase) von 0,5 bzw. 0,6 % und die Kurzschlusszeit betrug 10 Minuten und 20 Sekunden (mehr als das 20-fache der Vergleichssilberpaste).
VERGLEICHSBEISPIEL 26
Zu 20 g desselben Bindemittels wie in Beispiel 24 wurden 312 g des schuppenähnlichen MA-Pulvers (Produktname: MA10G), gemäß Beispiel 34 und 168 g der aggregierten kugelförmigen Teilchen gemäß Beispiel 34 zugefügt und die Mischung wurde dann unter Verwendung einer Steinmühle vom Rührtyp gemischt und dispergiert, jedoch war die Viskosität hoch und ein einheitliches Mischen unmöglich. Das volumetrische Verhältnis zwischen dem schuppenähnlichen MA-Pulver und kugelförmigen Teilchen lag bei 68:32, genau wie in Beispiel 34.
BEISPIEL 35
Das schuppenähnliche Silberpulver gemäß Beispiel 1 und das kugelförmige Silberpulver gemäß Beispiel 5 wurden verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen betrug 15.
60 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 40 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden 96 Stunden in einem V-Mischer vermischt, wodurch sich ein gemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen und den kugelförmigen Teilchen betrug 60:40, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,75 g/cm³ und die relative Packungsdichte 74 %.
3 Gew.-Teile Dibutylzinn (Reagens) wurden zu 100 Gew.-Teilen Silikonharz (Produktname: Ecosil CN, hergestellt von Emerson & Cumming, Inc.) zugefügt und einheitlich vermischt, wodurch ein Bindemittel gebildet wurde. 92 Gew.-Teile des oben erhaltenen gemischten leitenden Pulvers und 8 Gew.-Teile des so erhaltenen Bindemittels wurden in einem Mörser vermischt und 2 Minuten unter Verwendung einer Dreiwalzenmühle dispergiert, wodurch sich eine leitende Paste ergab.
Als nächstes wurde die oben erhaltene leitende Paste mit einer Dicke von 0,15 mm auf eine Polyethylenterephthalat (PET)-Folie mit einer Dicke von 19 µm, die einer Oberflächenbehandlung mit einem Freisetzungsmittel unterzogen worden war, aufgebracht. Zusätzlich wurde eine weitere PET-Folie, identisch zu der obigen, oben auf die Pastenschicht zur Verhinderung eines Lufteinschlusses laminiert. Diese laminierte Struktur wurde dann in einen Alterungsofen für 4 Stunden bei 80°C platziert, wodurch ein wärmeleitendes Blatt mit angehafteten PET-Folien erhalten wurde, worin die PET-Folien an beide Oberflächen eines wärmeleitenden Blatts mit einer Dicke von 0,15 mm laminiert waren (hiernach bezeichnet als wärmeleitendes Blatt mit angehafteten Folien). Darauffolgend wurden die Folien von beiden Oberflächen entfernt und eine Messung der thermischen Leitfähigkeit in Penetrationsrichtung durch die Schicht unter Verwendung eines Laser-Flash-Verfahrens ergab ein Ergebnis von 13 W/m·K.
Das wärmeleitende Blatt mit angehafteten Folien, wie oben erhalten, wurde in eine 2 cm quadratische Form ausgestanzt, worin ein 1 mm quadratischer nach außen gerichteter Vorsprung an einem Eckbereich gebildet wurde, die PET-Folie wurde von einer Oberfläche abgelöst, das wärmeleitende Blatt wurde auf die Oberfläche einer 2 cm quadratischen Aluminiumplatte mit einer Dicke von 3 mm gepresst und die verbleibende PET-Folie wurde dann von der anderen Oberfläche abgelöst. Der Vorsprung wurde während des Ablösens gegriffen, was es ermöglichte, dass das Ablösen einfach durchführbar war. Darauffolgend wurde eine Platte aus rostfreiem Stahl auf das wärmeleitende Blatt gepresst und die Struktur, wie sie war, in einen Schraubstock eingeklemmt und selbst wenn sie aus dem Schraubstoff entfernt wurde, blieben die beiden Platten aneinander als einzelne integrierte Struktur gebunden. Wenn ein Schaber mit einer sich verjüngenden Kante dann in die Ecke des wärmeleitenden Blatts, zwischengelagert zwischen den Aluminium- und den Platten aus rostfreiem Stahl, gezwängt wurde, wurde das wärmeleitende Blatt beschädigt, jedoch konnten sich Aluminiumplatte und Platte aus rostfreiem Stahl einfach trennen.
BEISPIEL 36
Das schuppenähnliche Silberpulver gemäß Bespiel 3 und das kugelförmige Silberpulver (kleine Teilchen) gemäß Beispiel 11 wurden verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen betrug 15.
80 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 20 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden 80 Stunden in einer Kugelmühle gemischt, wodurch sich eingemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen und den kugelförmigen Teilchen betrug 80:20, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,65 g/cm³ und die relative Packungsdichte 73 %.
91,5 Gew.-Teile des so erhaltenen gemischten leitenden Pulvers und 8,5 Gew.-Teile des in Beispiel 35 erhaltenen Bindemittels wurden dann auf dieselbe Weise wie in Beispiel 35 vermischt und dispergiert, wodurch sich eine leitende Paste ergab.
Unter Verwendung der so erhaltenen leitenden Paste wurde ein wärmeleitendes Blatt mit angehafteten Folien auf dieselbe Weise wie in Beispiel 35 hergestellt, umfassend PET-Folien, laminiert auf beide Oberflächen eines wärmeleitenden Blatts mit einer Dicke von 0,15 mm. Darauffolgend wurden die PET-Folien von beiden Oberflächen entfernt und die Messung der thermischen Leitfähigkeit in Penetrationsrichtung durch die Schicht unter Verwendung eines Laser-Flash-Verfahrens ergab ein Ergebnis von 8,7 W/m·K. Weiterhin wurde das wärmeleitende Blatt, erzeugt durch Entfernung der PET-Folien von dem wärmeleitenden Blatt mit angehafteten Folien zwischen eine Platte aus Aluminium und eine Platte aus rostfreiem Stahl auf dieselbe Weise wie in Beispiel 35 zwischengelagert und konnte einer einzelne integrierte Struktur erzeugen.
BEISPIEL 37
Das schuppenähnliche Silberpulver gemäß Bespiel 5 und das kugelförmige Silberpulver (kleine Teilchen) gemäß Beispiel 11 wurden verwendet. Das Teilchendurchmesserverhältnis zwischen schuppenähnlichen und kugelförmigen Teilchen betrug 15.
75 Gew.-Teile der obigen schuppenähnlichen Teilchen und 25 Gew.-Teile der kugelförmigen Teilchen wurden 120 Stunden in einem V-Mischer vermischt, wodurch sich eingemischtes leitendes Pulver ergab. Das volumetrische Verhältnis zwischen den schuppenähnlichen und den kugelförmigen Teilchen betrug 75:25, die Rütteldichte des gemischten leitenden Pulvers 7,81 g/cm³ und die relative Packungsdichte 74 %.
92,3 Gew.-Teile des so erhaltenen gemischten leitenden Pulvers und 7,7 Gew.-Teile des in Beispiel 35 erhaltenen Bindemittels wurden dann auf dieselbe Weise wie in Beispiel 35 vermischt und dispergiert, wodurch sich eine leitende Paste ergab.
Unter Verwendung der so erhaltenen leitenden Paste wurde ein wärmeleitendes Blatt mit angehafteten Folien auf dieselbe Weise wie in Beispiel 35 hergestellt, umfassend PET-Folien, laminiert auf beide Oberflächen eines wärmeleitenden Blatts mit einer Dicke von 0,15 mm. Darauffolgend wurden die PET-Folien von beiden Oberflächen entfernt und die Messung der thermischen Leitfähigkeit in Penetrationsrichtung durch die Schicht unter Verwendung eines Laser-Flash-Verfahrens ergab ein Ergebnis von 14 W/m·K. Weiterhin wurde das wärmeleitende Blatt, erzeugt durch Entfernung der PET-Folien von dem wärmeleitenden Blatt mit angehafteten Folien zwischen eine Platte aus Aluminium und eine Platte aus rostfreiem Stahl auf dieselbe Weise wie in Beispiel 35 zwischengelagert und konnte einer einzelne integrierte Struktur erzeugen.
VERGLEICHSBEISPIEL 27
90 Gew.-Teile des gemischten leitenden Pulvers gemäß Vergleichsbeispiel 3 und 10 Gew.-Teile des in Beispiel 35 erhaltenen Bindemittels wurden in einem Mörser vermischt, konnten jedoch nicht in Pastenform umgewandelt werden und blieben eine trockene Mischung.
VERGLEICHSBEISPIEL 28
90 Gew.-Teile des gemischten leitenden Pulvers gemäß Vergleichsbeispiel 6 und 10 Gew.-Teile des Bindemittels, wie erhalten in Beispiel 35, wurden in einem Mörser vermischt, ließen sich jedoch nicht in Pastenform umwandeln und blieben eine trockene Mischung.

Claims

Gemischtes leitendes Pulver, aufweisend im wesentlichen monodisperse leitende schuppenähnliche Teilchen (A1) und leitende, im wesentlichen kugelförmige Teilchen (B1), wobei die kugelförmigen Teilchen (B1) durchschnittliche Teilchendurchmesser von 0,3 bis 3,0 µm und die schuppenförmigen Teilchen (A1) den 2- bis 50-fachen Teilchendurchmesser der kugelförmigen Teilchen sowie ein Seitenverhältnis von 1,5 bis 10 aufweisen, und das Pulvergemisch eine relative Packungsdichte von mind. 68% aufweist.
Gemischtes leitendes Pulver gemäß Anspruch 1, wobei die schuppenähnlichen Teilchen (A1) ein schuppenähnliches, an Fettsäure angehaftetes, silberbeschichtetes Kupferpulver sind, aufweisend ein silberbeschichtetes Kupferpulver, das einer Oberflächenglättung unterzogen wurde und worin eine Oberfläche des Kupferpulvers teilweise mit Silber und mit einer Silber-Kupfer-Legierung beschichtet ist, worin eine Gesamtmenge des Silbers 3 bis 30 Gew.% relativ zum Kupfer beträgt und eine Menge der Fettsäure, äquivalent zu 0,02 bis 1,0 Gew.% relativ zu dem silberbeschichteten Kupferpulver an eine Oberfläche des Pulvers anhaftet.
Verfahren zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß Anspruch 2, wobei die schuppenähnlichen Teilchen (A1) schuppenähnliches, an Fettsäure angehaftetes, silberbeschichtetes Kupferpulver sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Beschichtung einer Oberfläche eines Kupferpulvers mit einer Menge Silber, äquivalent zu 3 bis 30 Gew.% relativ zu dem Kupferpulver; - Anhaftung einer Menge von Fettsäure, äquivalent zu 0,02 bis 1,0 Gew.% relativ zu einem erhaltenen silberbeschichteten Kupferpulver an eine Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers; - Durchführung einer Glättungsbehandlung der Silberbeschichtung und - Umwandlung des silberbeschichteten Kupferpulvers in eine schuppenähnliche Form.
Gemischtes leitendes Pulver gemäß Anspruch 2, wobei die schuppenähnlichen Teilchen (A1) schuppenähnliches, an Fettsäure angehaftetes, silberbeschichtetes Kupferpulver sind, erhältlich durch ein Verfahren, umfassend die folgenden Schritte: - Beschichtung einer Oberfläche eines Kupferpulvers mit einer Menge Silber, äquivalent zu 3 bis 30 Gew.% relativ zu dem Kupferpulver; - Anhaftung einer Menge von Fettsäure, äquivalent zu 0,02 bis 1,0 Gew.% relativ zu einem erhaltenen silberbeschichteten Kupferpulver an eine Oberfläche des silberbeschichteten Kupferpulvers; - Durchführung einer Glättungsbehandlung der Silberbeschichtung und - Umwandlung des silberbeschichteten Kupferpulvers in eine schuppenähnliche Form.
Verfahren zur Erzeugung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Herstellung der Teilchen (A1) und (B1), wobei die Schuppenähnlichen Teilchen gemäß Anspruch 3 erzeugt werden, und - Vermischen derselben, so dass ein Aufschlag der Teilchen (A1) auf die Teilchen (B1) dazu führt, dass die aggregierten Teilchen (B1) desaggregieren, was es den Teilchen (A1) und (B1) ermöglicht sich zu dispergieren und zu vermischen.
Verwendung eines gemischten leitenden Pulvers gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 und eines Harzbindemittels zur Herstellung einer leitenden Paste.
Verwendung eines gemischten leitenden Pulvers, erzeugt durch das Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 5 und eines Harzbindemittels zur Herstellung einer leitenden Paste.