DE2205038B2 - Elektrisch leitender film - Google Patents

Elektrisch leitender film

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DE2205038B2 DE19722205038 DE2205038A DE2205038B2 DE 2205038 B2 DE2205038 B2 DE 2205038B2 DE 19722205038 DE19722205038 DE 19722205038 DE 2205038 A DE2205038 A DE 2205038A DE 2205038 B2 DE2205038 B2 DE 2205038B2
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Description

Winkels, wie es in »Shadow Casting and Surface Re-
plication« des Kap. 13 im Buch ,Vacuum Deposition
f Thm Films« von L. Holland, I960, beschrie-
Das schuppenförmioe Metallpulver gemäß der vor liesenden Erfindung erfüllt vorzugsweise die folgende ^"setzprüfung: Eine Glasschüssel von 100 mm Durchmesser und 30 mm Tiefe wird mit Butylalkohol .efüllt. 0,5 g Metallpulver läßt man auf die Oberfläche des Butylalkchols durch ein Sieb mit einer ichten Maschenweite von 0,044 mm fallen. Das Meallpulver teilt sich in zwei Gruppen von Teilchen: die eine schwimmt auf der Oberfläche des Butylaikohols und die andere setzt sich auf dem Boden der Glasschüssel ab. Das schwimmende Pulver wird nach ciner Ruhezeit von 1 min durch Dekantierung in einen Becher abeefüllt und getrocknet. Das Gewichtsverhältnis von schwimmendem Pul- er zu abgesetztem Pulver wird hierin später als Schwimmverhältnis be-' "lehnet. Em bevorzugtes Metallpulver in Schuppenionn hat ein Schwin.mverhaltnis von mehr alsöO" ,
Das dendritförm.ge Metallpulver macnt üen leitenden Film mechanisch fester und thermisch besser V
einem dünnen fe^äurefilm ^
obengenannte f.Sch™!jSVer besteht aus soge-
elektrolytische Ablagerung erhalten wird, die
Elektrochemie gut bekannt ι . tförmi2e Me-
Das «huppenformige uwd das de _
tallpulver «rdenm einem^ ^ Wämie
Sie«,, der hergesielk^rd indem rf auf.
aushärtendes Bindern, teJ in ^e™ ^„-^Πβη. Die gelöst wird um eine lei ende^asw " Ver.
Dispersion kann nach >rgefeinem = Dreiwaizenfahren erzielt werden « ^B- m ^ der
mühle oder einer.^u?^u U o^ise eemaß dem Auf-,5 leuenden Paste λ"^ ^01^^^ dem AufbringungsbnngungsverfaheneingesttUt ühverfahren, das
verfahrer.handelt.* sich.um da. *p ^ ^
Tauchverfahren, dasjBuna«*scmu ^ ^
druckverfahren. Zum «"*>£' ■ ■ viskosi-
so druckverfahren e.ne leitende Paste mit
tat von 500 b. .OO^Po,^ Zusammen-
Die ^r Hc.s^uri e ^ bcnötmte leisetzung des fertigen lut nto in auf_
,ent dendritförmiger Metallteilchen. D.e Zusammen-,et/uiv des leitenden Films besteht aus 10 bis 50 Yolumprozcnl des in der Wärme aushärtenden Binde-I11JtIdS und 50 bis 90 Volumprozent insgesamt des schuppcnförmigcn und des dcndri.förm.gen Metall-
PUD^evo,ugten Meta.le für die schuppcnförmigcn Teilchen sind im wesentlichen Kupfer und Silber Die bevorzugten Metalle für die dcndnt orm.gen Teilchen sind im wesentlichen Kupfer und Eisen. E.ne Kombination von schuppcnlörmigcm Silberpulver und den-Jritförmigem Kupferpulver erzeugt einen leitenden Film mit überragender elektrischer Lctfahigke.t. mechanischer Festigkeit und Stabilität.
Das in der Wärme aushärtende Bindemittel bes„ht im wesentlichen aus einem Harz, aus der urappc. ü... von Phenol-, Xylol-. Harnstoff-, Epoxy- und moditiziertem Phenolharz cebildct wird.
Das schuppenförmigc Metallpulver kann mit irecndciner geeigneten und ^rhandcncn ZerWe^erungsmaschine hergestellt wurden, wie z. B. mit einer Kugelmühle, einem Stampfwerk oder einer \ lora-,ionsmühle. Die Wahl der Type der Zerklc.ncrungsge
geformt. Di«. D uke_des it
dem gewünschten Zweck im
ocmäß der vorliegenden Erlincfncr gedruckten Schaltung mit ^" werden. Die genannte
leitende Paste wird >
JA Die" aufgetragene leip>p ^ u Temperatur auslcndc I as Md dann aushärtcndcn
d . ο mJufl η ^^ t_ D,c
in der irecndcinern geeigneten
tesdieien wie es dem Fachmann auf ^n ist Die ausgehärtete leitende f^^^Xn Schaltungsmuster bildet i_astt mit αατι ^
einen leitenden Film.
Beispiel 1
ischL.s Silberpulver mit einer durch-SA1 TcHchcnoröße von 10 Mikron wird 50 s^Jnl 1^ ^J^^ Stearinsäure vermischt und einem Stampfwerk und anschliemühle 5 Taue lang mit einem 5 Gewichtsprozent Stearinsäure
w^ren
K-tisches Kupferpulver als Ausgangsmatenal verwenda w.rd. Schuppcnförmiges Silberpulver wird vorzuesweise mit einer Kugelmühle hergestellt, und dabei wfrd elektrolytisches Silberpulver als Ausgangsrnn-erial venvendet. Für die Herstellung der sehuppcnrormigcn Mctallteilchen ist es wichtig, daß 1 bis 20 Gcwichtsprozent eincr Fettsäure, wie Stear.nsai.ro ,u Jem Metallpulver in der Zerkleinerungsmaschine hinzuececbcn werden. Die Fettsäure verhindert daß die Metallteilchcn in der Zerkleinerungsmaschine oxydieren und aneinanderkleben. Außerdem erzeugt ehe Fettsäure ein schuppcnförmiges Metallpulver, das mit
, Stund
ten
p0
r
gewaschene Pulver wird c getrocknet. Das so erhal- J{ ciner dünncn Schicht Djc Existcnz eincr dünnen ^^ nach folgendem Verfahren aMnsaure silbcrpulver werden mit
^n rm k< chendem Alkohol in einem Rückfluß-™ ccm kof en^m A chen inigt. Dcr
^ond!j"^th^aSoi h^cincn Säurewert von 3,0, gekocl te Meth> lalko ä c in dcm Melhyl-
was de Ex.«
alkohol beweis.
Die Silberpulverteilchen sind schuppenförmig mit einem flachen Durchmesser von etwa 3 Mikron und einer Dicke von 0.03 Mikron, die mit der genannten Elektronen-Mikrophotographie bestimmt wird. Das Schwimmverhältnis dieses Silberpulvers l>eträgt 75 Gewichtsprozent.
Dendritförmiges Kupferpulver wird nach einem elektrolytischen Ablagerungsverfahren erhalten und hat einen Durchmesser von etwa 12 Mikron. Die Mischungsverhältnisse von schuppenförmigem Silberpulver und dendritförmigem Kupferpulver werden in der Tabelle 1 angegeben.
Das Silberpulver und das Kupferpulver werden gut in einem Träger dispergiert. der 40 Gewichtsprozent Phenolharz als in der Wärme aushärtendes Bindemittel und 60 Gewichtsprozent Carbilol enthält, indem eine Dreiwalzenmühle verwendet wird. Die so erhaltene leitende Paste hai ein Volumenverhältnis von 20° 0 Phenolharz und 80° 0 Silberund Kupferpulver, nachdem das Carbitol verdampft ist. Die leitende Paste wird auf eine Epoxyharzplatte durch ein Drucksieb mit einer lichten Maschenweite von 0.095 mm aufgetragen und 2 Stunden lang bei 160 C ausgehärtet. Die ausgehärtete Paste bildet einen leitenden Film mit einer Dicke von 25 Mikron. Die Oberfläche des leitenden Films besteht in erster Linie aus Silberpulver und hat ein silbriges Aussehen. Der spezifische elektrische Oberflächenwiderstand und die Haftfestigkeit der leitenden Filme an der Epoxyharzplatte werden in der Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
35
M ischungsverhältnis
(Gewichtsprozent)
Silber ] Kupfer		 90
65
60		 Spezifischer
Oberflächen-
Widerstand
(Ohm/Quadrat)		 Haftfestig
keit
(kg/cm=)
10
35
40		 0.5
0.3
0.2		 7.5
6.0
4,5
5 Gewichtsprozent Stearinsäure vermischt und 10 Stunden lang in einem Stampfwerk und anschließend 5 Tage lang in einer Kugelmühle bei weiterem Zusatz von 5 Gewichtsprozent Stearinsäure pulverisiert.
Dendritförmiges Eisenpulver wird nach dem elektrolytischen Ablagerungsverfahren gewonnen und hat eine Teilchengröße von etwa 10 Mikron im Durchmesser. Die Pulver werden mit einem Mischungsverhältnis von 35 Gewichtsprozent Silberpulver in Schuppenform und 65 Gewichtsprozent Eisenpulver in Dendritform vermischt.
Das Silberpulver und das Eisenpulver werden gut in einem Träger, der 40 Gewichtsprozent Phenolharz als in der Wärme aushärtendes Bindemittel und 60 Gewichtsprozent Carbitol enthält, unter Verwendung einer Drciwalzenmühle dispergiert. Die Menge des Trägers relativ zur Gesamtmenge von Silberund Eisenpulver wird so gewählt, daß leitende Filme gebildet werden, die verschiedene Verhältnisse von Silber- und Eisenpulver gegenüber dem Phenolharz aufweisen, nachdem das Carbitol verdampft ist. Diese Volumenverhältnissc werden in der Tabelle 2 gezeigt.
Die leitende Paste wird mit einem Sieb mit der lichten Maschenweite von 0.095 mm auf eine Epoxyharzplatte aufgetragen und 2 Stunden lang bei l(>0 C ausgehärtet. Die ausgehärtete Paste bildet einen leitenden Film mit einer Dicke von 25 Mikron. Die Oberfläche des leitenden Films besteht in erster Linie aus Silberpulver in Schuppenform und hat ein silbriges Aussehen. Der spezifische elektrische Oberflächenwiderstand und die Haftfestigkeit der leitenden Filme an der Epoxyharzplatte werden in djr Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2 Beispiel 2
Elektrolytisches Siiberpuivei mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 15 Mikron wird mit
Volumenverhältnis ο) Silber
und		 Spezifischer HaftfcMii:-
(0/ Eisenpulver Oberflächen
widerstand		 keil
Phenolharz 90
70 0,4 5.4
10 50 0.6 7.5
30 O.S 10.5
50
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Leitender Film mit Metallpulver in Dispersion in einem in der Wärme aushärtenden Harz, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver aus einem dendritförmigen und einem schuppenförmigen Metallpulver besteht, wobei das schuppenförmige Metallpulver in der Oberschicht des leitenden Films dichter verteilt ist.
2. Leitender Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schuppenförmige Metallpulver ein Schwimmverhäitnis von mehr als 600O aufweist.
3. Leitender Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schuppenförmige Metallpulver Schuppen mit einem Durchmesser der flachen Oberfläche zwischen 1 und 10 Mikron und einer Dicke zwischen 0,01 und 0,1 Mikron besitzt und das dendritförmige Metallpulver Teilchen mit einer Größe von 10 bis 15 Mikron aufweist.
4. Leitender Film nach Anspruch 3. dadurch geker.^/eichnet. daß das schuppenförmige Metallpulver in einer Menge von 10 bis 60 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des Metallpulvers und das dendritförmige Metallpulver in einer Menge von 40 bis 90 Gewichtsprozent der Gesamtmenge des Metallpulvers enthalten ist.
5. Leitender Film nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Film eine Zusammensetzung aufweist, die im wesentlichen 10 bis 50 Volumprozent eines in der Wärme aushärtenden Bindemittels und 50 bis 90 Volumprozent insgesamt des Metallpulver^ in Schuppenform und Dendritform enthält.
6. Leitender Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall des schuppenförmigen Metallpulver eines aus der von Kupfer und Silber gebildeten Gruppe ist.
7. Leitender Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall des dendritförmigen Metallpulvers eines aus der von Kupfer und Eisen gebildeten Gruppe ist.
8. Leitender Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle der schuppen- und dendritförmigen Metallpulver Silber bzw. Kupfer sind.
Zusammenfassung
Es wird ein elektrisch leitender Film zur Verwendung bei gedruckten Schaltungen u. dgl. beschrieben. Der Film besitzt ein in der Wärme aushärtendes Bindemittel, welches Metallpulver in Schuppenform und Metallpulver in Dendritform in Dispersion enthält. Das Metallpulver in Schuppenform ist in der Schicht an der Oberfläche fern vom Träger, auf den der Film aufgebracht ist, dichter verteilt als in der Schicht des Films, die an der Trägeroberfläche liegt.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen elektrisch leitenden Film mit Metallpulver in Dispersion in einem in der Wärme aushärtenden Harz.
Es sind verschiedene elektrisch leitende Filme bekannt, die ein feinverteiltcs Metallpulver in Dispersion in einem organischen Bindemittel enthalten. Zum Beispiel ist Silberfarbe, bei der Silberpulver in einem Träger dispergiert ist, der ein organisches Bindemittel enthält, im Handel erhältlich und bildet einen elektrisch leitenden Film nach dem Härten, ßei dieser Silberfarbe ist die Haftung des elektrisch leitenden Films an einer Unterlage um so besser, je größer die Menge des organischen Bindemittels ist, aber desto schlechter ist die Oberflächenleitfähigkeit des Films. Je größer andererseits die Menge des Süberpulvers ist, desto größer ist zwar die Oberflächenleitfähigkeit, desto schlechter ist aber auch die Haftung an der Unterlage.
Die deutsche Auslegeschrift 1 078 656 offenbart beispielsweise einen elektrisch leitenden Film, der ein feinverteiltes Metallpulver in Dispersion in einem organischen Bindemittel enthält. Dieser leitende Film zeigt jedoch nicht sowohl eine hohe Oberflächenleitfähigkeit als auch eine hohe Haftfestigkeit an der Unterlage.
Die deutsche Auslegeschrift 1 226 232 erwähnt ein Klebemittel, in dem Silberflocken und ultrafeines Silber in einer Emailleschmelze und nicht in einem organischen Bindemittel eingebettet sind.
Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines elektrisch leitenden Films, bei dem Metallpulver in einem organischen Bindemittel dispcrg'ert ist. wobei der leitende Film sowohl durch eine hohe Oberflächenleitfähigkeit als auch eine gute Haftung an einer Trägerplatte gekennzeichnet ist.
Diese Aufgabe wird mit einem leitenden Film gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst, der Metallpulver in Schuppenform und Metallpulver in Dendritform in Dispersion in einem organischen Bindemittel enthält, wobei das Metallpulver in Schuppenform in der Oberschicht des leitenden Films dichter verteilt ist.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Figur näher erläutert, die eine stark vergrößerte Schnittansicht eines leitenden Films gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen isolierenden Träger, wie z. B. ein mit Phenol-, Epoxy-, Melamin-, Harnstoff oder modifiziertem Phenolharz imprägniertes Papier- oder Glasfaserblatt. Fin leitender Film S haftet fest an dem isolierenden Träger 1 und enthält Metallschuppenteilchen 2 sowie Metallteilchen in Dendritform 3 in Dispersion in einem in der Wärme aushärtenden Bindemittel 4.
Dieser leitende Film 5 hat insofern eine besondere Form, als die schuppenförmigen Metallteilchen 2 in einer Oberschicht des leitenden Films 5 dichter verteilt sind und dendritförmige Metallteilchen gleichförmig in dem leitenden Film 5 verteilt sind.
Das schuppenförmige Metallpulver hat jeweils einen Durchmesser von 1 bis 10 Mikron und eine Dicke von 0,01 bis 0,1 Mikron.
Der Durchmesser der flachen Oberfläche wird mit Elektronen-Mikrophotographien nach den bekannten Verfahren gemessen. Die Dicke wird gemessen mit Elektronen-Mikrophotographien, die nach dem herkömmlichen Schattenverfahren erhalten werden, bei dem Chrom oder Kohlenstoff unter einem schrägen Winkel auf eine Pulverprobe aufgedampft und auf deren Oberfläche abgelagert wird. Nach diesem Verfahren verbleibt ein Teil der Pulverprobe, auf dem kein Chrom oder Kohlenstoff abgelagert ist. Die Elektronen-Mikrophotographien offenbaren einen weißen Abschnitt. Die Dicke wird berechnet aus der Länge des weißen Abschnittes und der Größe des
DE2205038A 1971-02-03 1972-01-31 Elektrisch leitender Film Expired DE2205038C3 (de)

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DE2205038A1 DE2205038A1 (de) 1972-08-24
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DE2205038C3 DE2205038C3 (de) 1978-05-24

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