DE2134391B2

DE2134391B2 - Elektrophoretisch auf einem Metallteil niedergeschlagene Schicht und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2134391B2
Application number: DE2134391A
Authority: DE
Inventors: Donald Joseph Binghamton Lazzarini; Lewis Keating Apalachin Schultz
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-08-17
Filing date: 1971-07-09
Publication date: 1980-11-06
Also published as: US3892646A; FR2102285B1; CA943677A; DE2134391C3; FR2102285A1; DE2134391A1; JPS5235693B1; JPS474082A; GB1330918A

Description

A
-(CH₂J_n-C-

-B⁺

15

20

COOH

besitzt worin A eine niedere Alkylgruppe, X die Anzahl der Strukturen, damit ein Molekulargewich t von 200 000 bis 500000 erreicht wird, B ein Alkalimetall-Kation und η eine positive ganze Zahl, wobei das Verhältnis des Äthylens zum Carboxyl zwischen 4 und 6 liegt, bedeuten.

4. Verfahren zum Herstellen einer elektrophoretisch niedergeschlagenen Schicht insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, aui einer auf einem Substrat aufgebrachten Anordnung von Metallkontakten, welche eine langgestreckt«: Form haben und parallel zueinander und nahe beieinander auf dem Substrat liegen, dadurch gekennzeichnet daß das Substrat (1) in eine wäßrige; Suspension einer 40 bis 60 Gew.-% eines Polyäthylen und 60 bis 40 Gew.-% eines Epoxidesterpoly· mers enthaltenden Mischung getaucht wird und daß diejenigen Kontakte (2), welche mit der Schicht abgedeckt werden sollen, an eine Stromquelle angeschlossen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn· zeichnet, daß bei einer Spannung im Bereich zwischen 6J5 und 8,0 V gearbeitet wird. '

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom zwischen 55 und 6fi Sekunden lang aufrechterhalten wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die niedergeschlagene Schicht zwischen einer und zwei Stunden lang einer Temperatur im Bereich zwischen 102 und 140° C ausgesetzt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß eine Schicht von weniger als 0,018 mm Dicke hergestellt wird.

60

65

Die Erfindung betrifft eine elektrophoretisch auf einem Metallteil niedergeschlagene Schicht mit guter elektrischer Isolationsfähigkeit und hoher mechanischer Festigkeit sowie ein Verfahren zum Herstellen, insbesondere einer solchen elektrophoretisch niedergeschlagenen Schicht auf einer auf einem Substrat aufgebrachten Anordnung von Kontakten, welche eine langgestreckte Form haben und parallel zueinander und nahe beieinander auf dem Substrat liegen.

Das elektrophoretische Niederschlagen von Farben verschiedener Zusammensetzung ist bekannt Die so hergestellten Farbschichten weisen jedoch keine hohe elektrische Isolationsfähigkeit und mechanische Festigkeit auf. Es ist auch bekannt, elektrophoretisch aufgebrachte Schichten aus polymerem Latex, insbesondere aus Polytetrafluorethylen, herzustellen. Auch diese Schichten genügen nicht den Anforderungen, die an isolierende Schichten bei Mikroschaltkreisen gestellt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrophoretisch niedergeschlagene Schicht und ein Verfahren, insbesondere zur Herstellung einer solchen Schicht anzugeben, die besonders bei geringen Schichtdicken sowohl eine gute Isolation als auch eine hohe mechanische Festigkeit aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schicht der eingangs genannten Art mit dem Merkmal des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmaien des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 4 gelöst

Die geringen Abstände der Leiterzüge bei Mikroschaltkreisen lassen nur sehr geringe Dicken der Isolationsschicht zu. Die erfindungsgemäßen Schichten können Dicken von weniger als 0,018 mm aufweisen, wobei sie jedoch die an sie gestellten Forderungen voll erfüllen. Diese geringe Dicke wird benötigt, da die Abstände zwischen den zu beschichtenden Leiterzügen nur etwa 0,125 mm betragen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nur auf denjenigen Metallteilen eine Schicht niedergeschlagen, welche an die Stromquelle angeschlossen sind. Die sich ergebende Schicht von geringer Dicke weist ausgezeichnete isolierende Eigenschaften auf und ist sehr widerstandsfähig gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Ein solcher isolierender Belag kann beispielsweise besonders vorteilhaft bei flexiblen elektrischen Verbindungen angewendet werden, die gegen eine starre Oberflächo mit Drücken von mehr als 0,343 N/mm² gepreßt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Kontaktanordnung auf einer flexiblen Unterlage während des elektrophoretischen Niederschlagens,

F i g. 2a und 2b eine richtig aufgesetzte und eine versetzt aufgebrachte Kontaktanordnung auf einer starren Unterlage,

Fig.3 einen Schnitt durch eine Kontaktanordnung mit einer flexiblen und einer starren Unterlage, die gegeneinander gedrückt werden,

Fig.4 ein Diagramm für die Anpreßkraft zwischen den beiden Unterlagen in Abhängigkeit vom Epoxydesterpolymergehalt in dem elektrophoretischen Niederschlag für verschiedene Dicken des Niederschlags und

F i g. 5 ein Diagramm für die während des elektrophoretischen Niederschlagen verwendete Spannung in

Volt in Abhängigkeit von der Schichtdicke in Millimeter für eine bestimmte Zusammensetzung der Schicht

Bei einer bevorzugten Anwendung wird die Schicht nach der Erfindung zur Bildung eines, isolierenden Belages auf ausgewählten Teilen von elektrischen Verbindungen oder Schaltelementen, die sich auf einer flexiblen Unterlage aus Polyimid befinden, elektrophoretisch niedergeschlagen. Allgemein betrachtet kann die Schicht fiberall dort verwendet werden, wo ein isolierender Belag benötigt wird, der widerstandsfähig gegen Druck ist Er kann auf jedem flexiblen Leiterzug eines Mikroschaltkreises aufgebracht werden, der mit einer bestimmten Anpreßkraft gegen eine starre Oberfläche gedrückt wird. Auf der starren Oberfläche können sich ebenfalls metallische Leiterzüge befinden, auf die flexible Kontakte unter Druck aufgesetzt werden. Es empfiehlt sich dabei, die flexiblen Leiterzüge jeweils abwechselnd zu isolieren, damit bei einem versetzten Aufbringen der Kontakte keine Kurzschlüsse entstehen. Damit die freien Enden der isolierten Leiterzüge noch einen ausreichenden elektrischen Kontakt zu den Leiterzügen auf der starren Oberfläche besitzen, muß der isolierende Belag eine äußerst geringe Schichtdicke, vorzugsweise weniger als 0,018 mm, besitzen. Wegen dieser geringen Dicke muß der Belag eine hohe Isolationsfähigkeit aufweisen. Da weiterhin Drücke von 0,343 N/mm² und mehr zwischen den einzelnen Teilen der Kontaktanordnung auftreten, muß der isolierende Belag auch eine große mechanische Widerstandsfähigkeit haben, d.h. er darf durch die verwendeten Drücke nicht beschädigt werden.

In F i g. 1 ist eine flexible Unterlage 1 aus Polyimid gezeigt Die Leiterzüge, die mit einer elektrophoretisch aufgebrachten Schicht bedeckt sind, sind mit 2 und die Leiterzüge, die nicht mit einem isolierenden Belag versehen sind, mit 3 bezeichnet. Die Abstände zwischen den Leiterzügen 2 und 3 sind sehr gering; sie betragen etwa 0,125 mn. Bekannte Beschichtungstechniken, wie Sprühen, Seidenisolation, photolithographische Verfahren und ähnliches, können daher nicht angewendet werden.

Die beschichteten Leiterzüge 2 in F i g. 1 sind mit ihren oberen Enden 4 über eine Leitung 5 mit einer nicht gezeigten Stromquelle verbunden. Die Enden 4 sind mit einer Maske 6 bedeckt. Die nicht beschichteten Leiterzüge 3 sind nicht an die Leitung 5 angeschlossen. Die unteren Enden sowohl der Leiterzüge 2 als auch der Leiterzüge 3 befinden sich unter einer Maske 7.

Nach dem Eintauchen der Anordnung in F i g. 1 in eine Suspension, die eine Mischung aus einem Polyäthylen und einem Epoxydesterpolymer enthält, werden bei Fließen eines Stromes durch die Leitung 5 die Leiterzüge 2 elektrophoretisch beschichtet, während die Leiterzüge 3 unbedeckt bleiben.

Die F i g. 2a zeigt in der Draufsicht eine Kontaktanordnung auf einer nicht dargestellten flexiblen Unterlage, die auf Anschlußstellen auf einer ebenfalls nicht dargestellten starren Unterlage aufgesetzt ist. Dabei ist die Kontaktanordnung in ihrer Lage den Anschlußstellen gegenüber richtig aufgesetzt. Die Enden der Leiterzüge 8a auf der flexiblen Unterlage befinden sich dabei in der Mitte der Anschlußstellen 9a auf der starren Unterlage. Fig.2b zeigt die gleiche Anordnung wie F i g. 2a, jedoch ist die starre Unterlage etwas versetzt aufgebracht worden. Die Enden der Leiterzüge 8i> auf der flexiblen Unterlage befinden sich nicht mehr in der Mitte der Anschlußstellen 9b, sondern ragen teilweise über diese hinaus. Durch den rechten Leiterzug Sb werden zwei Anschlußstellen 9b auf der starren Unterlage kurzgeschlossen. Ein solcher Kurzschluß kann bereits bei einer Versetzung von nur 0,06 mm auftreten. Der Kurzschluß wird jedoch verhindert, wenn dei Leiterzug Sb mit Ausnahme seiner Enden isoliert wird.

Die Fig.3 zeigt eine Kontaktanordnung mit einer flexiblen Unterlage 10 und einer starren Unterlage 15 im Schnitt Die Unterlage 10 aus Polyimid trägt eine

ίο Lötschicht 11, auf der einzelne vergoldete Druckkontakte 12 angeordnet sind. Direkt unter diesen befinden sich vergoldete Druckkoniakte 13, die auf einer von der starren Unterlage 15 getragenen Lötschicht 14 angebracht sind. Einige ausgewählte Druckkontakte 12 sind mit einer isolierenden, elektrophoretischen Schicht 16 na-jh der Erfindung versehen. Durch einen von oben ausgeübten Druck auf eine Druckplatte 17 wird die flexible Unterlage 10 gegen die starre Unterlage 15 gedrückt Damit eine gute elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 12 und 13 hergestellt werden kann, dürfen die elektrophoretischen Schichten 16 nur eine sehr geringe Dicke besitzen. Sie müssen andererseits eine hohe Isolationsfähigkeit und eine mechanische Widerstandsfähigkeit aufweisen.

Die F i g. 4 zeigt die für eine Kontaktierung sowie für einen Durchbruch erforderliche Kraft in Abhängigkeit vom Gewichtsanteil des Epoxydesterpolymers in der aus diesem Stoff und einem Polyäthylenionomer bestehenden isolierenden Schicht bei zwei verschiede-

so nen Schichtdicken.

Die F i g. 5 stellt die Abhängigkeit der während des elektrophoretischen Niederschiagens verwendeten Spannung von der Schichtdicke dar, wobei eine Niederschlagszeit von 60 Sekunden gewählt wurde.

Γι Im folgenden wird die polymere Mischung, aus der die elektrophoretische Schicht besteht, näher betrachtet Wie bereits erwähnt sind die wesentlichen Anforderungen an diese Schicht eine hohe Isolationsfähigkeit und eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeitkeit. Die hohe Isolationsfähigkeit ist erforderlich, da die elektrophoretische Schicht sehr dünn sein muß und die hohe mechanische Festigkeit ist bedingt durch die verwendeten Drücke von mehr als 0,343 N/mm². Eine elektrophoretische Schicht, die aus einer wässerigen Mischung aus einem Polyäthylen und einem Epoxydesterpolymer gewonnen wird, erfüllt diese Bedingungen. Vorzugsweise ist das Polyäthylen ein Polyäthylenionomer. Das elektrophoretische Bad kann dabei durch Mischen zweier wässeriger Emulsionen der beiden genannten

Substanzen hergestellt werden.

Polyäthylenionomerharze sind über Ionen verbundene mit Säure modifizierte Äthyleninterpolymere. Schichten, die aus einer Polyäthylenionomer-Dispersion hergestellt werden, weisen eine höhere Widerstandsfä higkeit gegenüber Fetten, eine verbesserte Haftfähig keit und eine feinere Oberfläche auf als Schichten, die aus Polyäthylen hergestellt werden. Polyäthylenionomerschichten sind etwa in gleicher Weise feuchtigkeitsabweisend und haben angenähert den gleichen

Schmelzbereich wie Polyäthylen geringer Dichte.

Bei einer Verdunstung im Temperaturbereich von etwa 30 bis 80° C bilden Ionomer-Dispersionen einen kontinuierlichen Film. Die verwendete Temperatur hängt von der Zusammensetzung ab. Eine Erhöhung der Festigkeit erhält man, wenn der Film auf etwa 120°C oder höher erwärmt wird. Die Temperatur darf jedoch nicht so hoch gewählt werden, daß eine Zersetzung des Ionomers erfolgt.

Das Ionomer hat gewöhnlich die folgende Struktur:

-(CH₂),-C-

COOH

-B⁺

Hierin bedeuten A eine niedere Alkylgruppe, vorzugsweise — CHa, und B⁺ Kation, vorzugsweise ein Alkalimetall-Kation. Die Ziffer η kann sich mit der verwendeten niederen Alkylgruppe ändern, ergibt π jedoch vorzugsweise ein Polyäthylenionomer. Das Verhältnis des Äthylens zum Carboxyl liegt beim Polyäthylenionomer zwischen 4 und 6. X bedeutet die Anzahl der dargestellten Strukturen, damit ein gewünschtes Molekulargewicht erhalten wird. Dieses liegt im vorliegenden Fall zwischen 200 000 und 500 000.

Es wird angenommen, daß die Carboxyl-Gruppen und die Fähigkeit einer Verbindung über Ionen des Polyäthylenionomers die wesentlichen Ursachen für die erwähnten vorteilhaften Eigenschaften sind. Unter Verbindung über Ionen wird hierbei verstanden, daß diese sowohl Ionen- als auch Elektronenbindungen sein können, d.h. es sind positiv und negativ geladene Gruppen vorhanden, die nicht miteinander verbunden sind. Durch diesen polaren Charakter sind die jo Polyäthylenionomere in dieser Hinsicht einzigartig. Die »ionisierten« Carboxyl-Gruppen verbessern die Haftfähigkeit einer Mischung, die ein Polyäthylenionomer enthält, auf verschiedenen Unterlagen.

Polyäthylenionomer-Dispersionen, die für die Bildung j-> einer elektrophoretisch niedergeschlagenen Schicht nach der Erfindung verwendet werden können, sind Dispersionen in Wasser und können so benutzt werden, wie sie im Handel mit einem Feststoffgehalt von 33 bis 45% des Ionomergewichts erhältlich sind. Die thermoplastischen Polyäthylenionomere können, wenn dies gewünscht ist, infolge der Reaktionsfähigkeit des Carboxyls vernetzt sein. Durch das Carboxyl sind auch Möglichkeiten für weitere Reaktionen gegeben, die die grundliegenden Eigenschaften des Polyäthylenionomers für die verschiedenen Anwendungen modifizieren können.

Das Ionomer hat gewöhnlich ein Molekulargewicht im Bereich von 200 000 bis 500 000, einen Schmelzpunkt im Bereich von 85" C und 102⁰C und eine Dichte zwischen 0,92 und 037- Ein Beispiel hierfür ist ein im Handel erhältliches hergestelltes Produkt Dieses Produkt hat einen Feststoffgehalt von 33 bis 45% des Gesamtgewichts und mehr als 90% der Teilchen in der Dispersion sind kleiner als 0,2 um. Es hat die oben dargestellte Struktur, wobei A durch — CH3 und B durch Natrium ersetzt sind. Das Molekulargewicht liegt zwischen 200 000 und 500 000.

Das in der elektrophoretisch niedergeschlagenen Schicht zusammen mit einem Polyäthylen verwendete Epoxidesterpolymer ist ebenfalls bekannt Es basiert gewöhnlich auf der Reaktionsfähigkeit der Epoxidgruppe, die die folgende Struktur besitzt:

bS

Die Epoxidesterpolymere besitzen in der Regel die sich wiederholende Gruppe

(-0-C₆H₄

OH · CH₂),

CMe₂ · C₆H₄ ■ O · CH₂ · CH₂ · CH-

wot ji η zwischen 1 und 9 liegt. Diese Epoxidesterpolymere oder Harze sind bekannt und können nach dem folgenden zweistufigen Verfahren hergestellt werden. Sie besitzen vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als 10 000.

Schritt A

Das flüssige Epoxidharz, Bisphenol A, eine Fettsäure, Lithiumnaphtenat und Xylol werden in einen bewegten Autoklav gebracht der mit einem Kondensator, einer Wassersenke und einem Einlaß für inertes Gas versehen ist. Die Reaktion findet in einem inerten Gas statt. Das Gemisch wird schnell auf 200⁰C aufgeheizt, wo eine exothermische Reaktion stattfindet Ein Temperaturanstieg von 50 bis 6O⁰C erfolgt in etwa 5 bis 10 Minuten. Das Reaktionsgemisch wird auf 245°C gekühlt und bei dieser Temperatur etwa 30 Minuten gehalten. Dann werden zusätzlich Fettsäure und Triphenylphosphit hinzugefügt und eine Erhitzung auf 260⁰C vorgenommen. Es ist erforderlich, einen Teil des XyIoIs herauszudestillieren, damit man die Temperatur von 260⁰C erreicht. Die Temperatur wird bei 260° C für eine Stunde gehalten, wobei ein kräftiger Rückfluß des XyIoIs stattfindet Das Wasser wird währenddessen in die Wassersenke abgeführt Die Reaktionstemperatur wird dann auf 235° C gebracht und auf diesem Wert gehalten, bis eine Säurezahl von 12 bis 14 erreicht ist Das Epoxidester wird dann abgekühlt auf 175° C und herausgenommen oder auf 100° C abgekühlt und im gleichen Reaktor emulgiert In dem beschriebenen Prozeß werden die folgenden Anteile verwendet:

Komponente	Hare)	Gewicht (g)
Epoxidharz	Wasser)	136,38
Bisphenol A		79,62
Verfeinerte Tallölsäure (1%	Harz)	3,46
Lithiumnaphthenat (0,4% in		0,32
Xylol	8,77
Verfeinerte Tallölsäure (1%	194,40
Triphenylphosphit	0,82

C —

Schritt B

Das nach Schritt A hergestellte Epoxidester wird in einen Reaktor gebracht der mit einem Kondensator, einem Thermometer, einem zusätzlichen Trichter und einer Rührvorrichtung ausgerüstet ist Die Emulsionsbildung kann jedoch auch im gleichen Reaktor durchgeführt werden, in dem die Esterbildung stattgefunden hat Wenn das Ester in einen anderen Reaktor gebracht wird, sollte es durch Erhitzen auf 120° C verflüssigt werden. Dem Ester wird Morpholin zugegeben, dann wird das Gemisch auf 100° C erhitzt und für 10 Minuten gemischt Wasser wird bei schnellem Rühren nach dem folgenden Zeitplan zugeführt: 7% in 60 Minuten, 7% in 20 Minuten, 7% in 15 Minuten, 7% in 10 Minuten, 7% in 10 Minuten, die verbleibenden 65% in 30 Minuten. Während der Zugabe der ersten 35% des Wassers sollte die Temperatur nicht unter 90° C fallen; während der Zugabe des restlichen Wassers ist kein weiteres Heizen erforderlich. Die Emulsion wird stabilisiert durch

Zugabe von Äthanolamin und Äthylenglykol, die bei Raumtemperatur eingerührt werden.

Die folgenden Mengen wurden in Schrritt B verwendet:

Komponente	zusammen	Gewicht (μ)
Hpoxidcstcr aus Schritt Λ Morpholin Wasser	413,0 12.5 424,5
	849.0

Das Ergebnis aus Schritt B ist eine Epoxidesteremulsion. wie sie für die Schicht nach der forliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der beschriebene Vorgang zur Herstellung dieser Emulsion ist bekannt. Stabilisierende Stoffe wie Äthanolamin oder Äthylenglykol können hinzugefügt werden, wenn dies gewünscht ist. Eine eventuell erforderliche Verdünnung wird mit deionisiertem Wasser vorgenommen.

Es hat sich gezeigt, daß ein elektrophoretisches Bad. das aus einer Polyäthylenionomer-Emulsion und einer Epoxidester-Emulsion mit 60 bis 40 Gewichtsprozent Polyäthylen und 40 bis 60 Gewichtsprozent Epoxidesterpolymer (Gewichtsprozente bezogen auf den Feststoffgehalt) besteht, einen flexiblen elektrophoretischen Belag ergibt, der ausgezeichnete isolierende Eigenschaften aufweist, eine mechanische Festigkeit, um Drücken mit mehr als 0.343 N/mm² zu widerstehen. besitzt, ausgezeichnet auf metallischen Unterlagen haftet und. a!s wesentlichste Eigenschaft, in einer Dicke von weniger als 0.018 mm niedergeschlagen werden kann. Die besten Ergebnisse erhält man mit einer Mischung der beiden Substanzen von jeweils 50 Gewichtsprozent.

Die elektrophoretisch niedergeschlagene Schicht verliert ihre guten mechanischen und isolierenden Eigenschaften auch nicht durch den Einfluß von reinigenden Lösungsmitteln, die nach dem Löten von elektrischen Verbindungen verwendet werden. Solche Lösungsmittel dienen beispielsweise zum Entfernen von Resten des beim Löten verwendeten Flußmittels. Ein solches Lösungsmittel ist z. B. eine Lösung aus Freon und lsopropanol. Die elektrische Anordnung wird nach dem Löten gewöhnlich in ein solches Lösungsmittel getaucht, wobei diese für etwa 10 Minuten durch Ultraschall in Schwingungen versetzt wird.

Die elektrophoretisch aufgebrachte Schicht muß außerdem an ihren freiliegenden Enden kontaktiert werden können.

Eine Erhöhung des Anteils des Polyäthylenionomers in der Schicht ergibt eine leichtere Zusammendriickbarkeit, jedoch eine geringere mechanische Festigkeit und eine geringere Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmittein wie z. B. Freon/Isopropanol. Ein erhöhter Anteil des Epoxidesterpolymers in der Schicht dagegen verringert die Zusammendrückbarkeit der Schicht, vergrößert jedoch ihre mechanische Festigkeit und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmitteln. Innerhalb des genannten Bereiches von jeweils 40 bis 60 Gewichtsprozent der beiden Substanzen erhält man jedoch Schichten, die jeder Anforderung genügen.

Die beiden polymeren Komponenten werden vorzugsweise in einer wässerigen Suspension verwendet, wobei der Feststoff anteil 10 bis 65% des Gewichtes der gesamten Suspension betragen kann. Bevorzugt ist jedoch der Bereich von 40 bis 45 Gewichtsprozent. Dem

elektrophoretischen Bad können Zusätze beigegeben sein, die beispielsweise ein Schäumen verhindern sollen.

Die Suspension der beiden Polymere enthält gewöhnlich Teilchen mit einer durchschnittlichen Größe von etwa 0,15 μπ\ wobei der Bereich der Teilchengröße etwa zwischen 0,10 und 0,18 μΐη liegt. Es werden an die Suspension jedoch in bezug auf die Teilchengröße keine besonderen Bedingungen gestellt. Das elektrophoretische Bad kann einfach durch Mischen der Suspensionen der beiden Polymere hergestellt werden, wobei die erforderliche Menge Wasser hinzugefügt wird.

Das elektrophoretische Niederschlagen erfolgt in bekannter Weise. Es ist beispielsweise ein Behälter vorgesehen, der das elektrophoretische Bad aufnimmt und mit entsprechenden elektrischen Anschlüssen verseilen ist. Die zu beschichtende Anordnung wird über diese Anschlüsse mit einer äußeren Stromquelle verbunden und dann in das elektrophoretische Bad getaucht.

Der Niederschlagsvorgang ist ebenfalls bekannt. Durch die Entladung eines Hydroxylions wird in der Nähe der Anode der pH-Wert verändert, wodurch die negative Ladung der in der wässerigen Suspension enthaltenen polymeren Teilchen reduziert wird und die Teilchen ausgefällt werden und so den elektrophoretischen Belag bilden.

Der Niederschlag auf löslichen Anoden, die im Gegensatz zu den im vorliegenden Beispiel verwendeten unlöslichen Anoden verwendet werden, bewirkt eine Reaktion von geladenen Polymerteilchen mit Metallionen, die an der Anode oxydiert und zur Kathode transportiert werden. Dieser Vorgang kann als ionische Ausfällung bezeichnet werden.

Für die Herstellung einer elektrophoretisch niedergeschlagenen Schicht nach der Erfindung wird gewöhnlich eine Spannung von 6,5 bis 8,0 V für die Dauer von etwa 55 bis 65 Sekunden bei Raumtemperatur sind eine Spannung von 7.25 bis 7,75 V und eine Dauer von 55 bis 65 Sekunden. Die Temperatur ist für den Niederschlagsvorgang nicht von Bedeutung und es kann jeder Temperaturwert gewählt werden, der unterhalb der Verdampfungstemperatur des Bades liegt. Vorzugsweise wird die Raumtemperatur gewählt, da zusätzlich Heiz- oder Kühlmittel dann nicht erforderlich sind. Ebenso ist auch der Druck von untergeordneter Bedeutung, so daß der atmosphärische Druck verwendet werden sollte, um den Aufwand gering zu halten.

Nachdem die Schicht eine bevorzugte Dicke von etwa 0,013 bis 0,015 mm erreicht hat, wird das beschichtete Teil aus dem elektrophoretischen Bad genommen, gereinigt und zum Härten oder Verschmelzen der polymeren Mischung erwärmt, vorzugsweise für ein bis zwei Stunden bei 102 bis 140⁰C. Diese Werte sind nicht bindend; es muß lediglich darauf geachtet werden, daß nicht ein Temperaturwert überschritten wird, bei dem die Adhäsionskräfte verringert werden und daß die Temperatur ausreichend hoch ist, um ein Verschmelzen zu bewirken.

Im folgenden wird zur Erläuterung der Erfindung noch ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben. 50 g einer Polyäthylenionomer-Emulsion und 50 g einer Epoxidester-Emulsion, in welchen der Feststoffgehalt je 40 Gewichtsprozent betrug, wurden miteinander vermischt Eine Suspension wurde durch Verrühren bei Raumtemperatur hergestellt Die durchschnittliche Größe der polymeren Teilchen in dieser Suspension betrug 0,15 μτη. Die Mischung war homogen.
Eine Kontaktanordnung entsprechend der in Fig. 1

gezeigten sollte selektiv beschichtet werden. Die Leiterzüge der Kontaktanordnung bestanden aus mit Nickel-Gold plattiertem Kupfer. Sie befanden sich auf einer sehr flexiblen Unterlage aus einem Polyimid. Die Dicke des Kupfers der Leiterzüge betrug 0,018 mm und die der Nickel-Gold-Plattierung 0,0045 mm. Die Leiterzüge waren 0,13 bis 0,25 mm breit und die Entfernung der einzelnen Kontaktstellen untereinander betrug 0,08 bis 0,13 mm. Im elektrophoretischen Bad dienten die Nickel-Gold-Schichten als korrosionsfeste Anode.

Vor dem Einbringen in das elektrophoretische Bad wurden die Leiterzüge gereinigt bzw. entfettet durch Eintauchen in Chlorothene (1,1,1-Trichloräthan mit Inhibitorzusatz). Die Leiterzüge wurden dann an eine entsprechende Stromquelle angeschlossen. Ein druckempfindliches isolierband wurde dann auf die Teile der Leiterzüge aufgebracht, die nicht mit einer Schicht bedeckt werden sollten. Diese entsprechen den unter den Masken 6 und 7 gezeigten Teilen in Fig. 1. Das Haftmittel des Klebebandes war derart beschaffen, daß es beim späteren Abziehen des Bandes nicht an den Leiterflächen haftete. Weiterhin mußte beachtet werden, daß das Band nicht von der elektrophoretischen Suspension angegriffen wurde. Anschließend wurde die Kontaktanordnung in das elektrophoretische Bad gebracht und eine konstante Spannung von 7,5 V wurde für die Dauer von CO Sekunden angelegt. Darauf wurde die Kontaktanordnung wieder aus dem Bad herausgenommen, sorgfältig in deionisiertem Wasser gereinigt und in einem Ofen für etwa 2 Stunden bei 120⁰C zur Verschmelzung der polymeren Mischung gehalten. Nach der Verschmelzung erhielt man auf den vom Isolierband freigelassenen und an Spannung gelegten Teilen der Kontaktanordnung einen gleichförmigen Überzug. Dieser hatte eine Dicke von 0,015 mm und widerstand Drücken bis zu 1,4 N/mm², wobei seine ausgezeichnete Isolationsfähigkeit nicht beeinträchtigt wurde.

Die angegebenen Werte für die angelegte Spannung und die Dauer des Niederschlagsvorganges können auch geändert werden. Wenn jedoch die Spannung kleiner als 6,5 V ist, dann wird nicht nur die Niederschlagszeit vergrößert, um einen gleichmäßigen Belag zu erhalten, sondern die insgesamt erreichbare Schichtdicke kann auch zu gering sein, um eine für alle Anwendungen ausreichende Isolierung zu schaffen. Ist die angelegte Spannung dagegen größer als 8,0 V, dann > ergibt sich ein wesentlich dickerer, jedoch ungleichförmiger Belag. Bei diesem ist die Widerstandsfähigkeit gegenüber Druck erheblich vermindert und er ist auch zu dick, um eine sichere Kontaktierung an den freien Enden zu gewährleisten.

κι Die geringste mögliche Spannung liegt bei 0,5 V und die größte Spannung, die einen annehmbaren Belag ergibt, bei 8,0 V. Die obere Spannungsgrenze kann jedoch etwas verschoben werden je nach den Anforderungen, die an den Belag gestellt werden. Bei

i> einem Belag, an den höchste Ansprüche hinsichtlich der mechanischen und der elektrischen isolationsfestigkeit gestellt werden, muß jedoch der Spannungsbereich von 6,5 bis 8,0 V eingehalten werden, obwohl auch diejenigen Beläge, die bei anderen Spannungen erzeugt

j» werden, den bekannten Belägen noch überlegen sind.

Es wurde bereits erwähnt, daß die elektrophoretisch aufgebrachten Schichten nach der Erfindung eine Dicke von weniger als 0,018 mm besitzen. Sie sollten jedoch die Dicke von 0,012 mm nicht unterschreiten, da sonst

-'"> die Isolationsfestigkeit beeinträchtigt wird. Für geringere Anforderungen kann die Dicke natürlich auch unter diesem Wert liegen.

Allgemein kann festgestellt werden, daß eine geringere Spannung eine größere Niederschlagsdauer

i» erfordert und umgekehrt.

Anstelle eines Polyimids für die flexible Unterlage können auch andere Materialien, wie z. B. eine Epoxyd-Glas-Kombination, ein Polyestermaterial oder ein Polyamid-imidmaterial verwendet werden. Diese

r> sind gewöhnlich verkupfert. Auch für die Leiterzüge können andere Metalle verwendet werden, so z. B. Nickel, Nickel-Gold, Zinn, Kupfer oder Zinnbleilegierungen.
Die elektrophoretisch niedergeschlagene Schicht

·"· nach der Erfindung kann überall dort hergestellt werden, wo unabhängig von der speziellen Verwendung eine Schicht mit hoher mechanischer Festigkeit und guter elektrischer Isolationsfähigkeit benötigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrophoretisch auf einem Metallteil niedergeschlagene Schicht mit guter elektrischer Isolationsfähigkeit und hoher mechanischer Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial aus einer Mischung von 60 bis 40 Gew.-% Polyäthylen und 40 bis 60 Gew.-% Epoxidesterpolymer besteht

2. Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylen ein Polyätfeylenionomer ist

3. Schicht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Polyäthylenionomer die sich wiederholende Struktur