DE2247876C3 - Metallisierungsmasse - Google Patents

Description

rungen an Linienauflösung leicht zu genügen vermögen,

aber auch eine verminderte Klebrigkeit im Interesse 65 a) 1 bis 30 Gewichtsprozent langkettigem, gesättigeiner leichten Übertragbarkeit auf die Unterlage wäh- tem Polymeren des Rizinusöls,

rend des Drückens zeigen. b) 65 bis 95 Gewichtsprozent flüchtigem, organi-

Vom Standpunkt des Handhabungsverhaltens aus schem Lösungsmittel und

^C) fecund⁵ ^o^SÄ^ ^B£i^et~ ^Chen' ^{Wenn geWÜnScht}' ^auch anorganischem Bindemit-SoxyäthySJose, ^y °^{Se 0}^ ^Athylhy" ^O ^^i?*. ^tal.oxide (wie RuO₂, VO₂, PdO,

-ⁿen all die beim Drucken elektrischer Teile, wie Leiter,

gebildet. ♦ ,„ · , 5 Widerstände oder Thermistoren, eingesetzten Metalle

In besonders bevorzugter Weise enthält der Träger Verwendung finden; zu dem anorganischen Bindemit-

2,5 bis 7 Gewichtsprozent an (a) 80 b.s 92 Gewichts- teln können z. B. Glasfritten, Bariumtitanat oder Wis-

prozent an (b) und 6 bis 12 Gewichtsprozent an (c), und mutoxid gehören

in optimaler Weise 2,8 bis 6 Gewichtsprozent an (a), Das Verhältnis von anorganischen Feststoffen zum

83 bis 89 Gewichtsprozent an (b) und 7 bis 11 Gewichts- ₁₀ Träger kann im Bereich von 1: 20 bis 20:1 liegen; nor-

prozent an (c), wobei (b) insbesondere Terpineol ist. malerweise liegt es im Bereich von 2:1 bis 5:1.

Als Metalloxid, das m dem Trager dispergiert sein Der Träaer gemäß der Erfindung enthält
kann, eignet sich üeispielsweise Bi₂O₃. Typischerweise

beträgt der Gehalt der Gesamtmasse an anorganischem a) Rizinusölpolymeres

Bindemittel weniger als 10%. _{15 b) organ}i_schcs Lösungsmittel und

In der Zeicimung zeigt _{c) organ}j_sches Bindemittel,

F i g. 1 in graphischer Ferranti-Shirley-Darstellung

die Schergeschwindigkeit als Funktion der Schubspan- vorzugsweise in den obengenannten Anteilen,

nung für eine Masse gemäß der Erfindung (nach Bei- Die wesentliche Komponente der erfindungsgemäßen

spiel 3) und ₂₀ Metallisierungsmasse ist die Komponente (a), ein ge-

F i g. 2 eine entsprechende Darstellung für Ver- sättigtes Polymeres des Rizinusöls. Dieses Material ist

gleichsversuch B (nicht gemäß der Erfindung) die die als Dispersion von Polymerem in einer Reihe von Lö-

stärkere Hysterese bei B erläutert. sungsmitteln, einschließlich Terpentinölersatz (PoIy-

Der Zusammenhang zwischen den in der Zeichnung merfeststoffgehalt etwa 30%) verfügbar. Das Polymere dargestellten Werten und den experimentellen Werten ₂₅ ist hier als gesättigtes Polymeres des Rizinusöls beergibt sich aus folgendem: Wenn die Viskosität mit 2, zeichnet, da es bei Anwendung von Infrarot- oder die Schergeschwindigkeit mit 100 und die Schubspan- KMR-Melhoden keine Anzeichen für Ungesättigtheit nung mit 200 in der Zeichnung multipliziert werden, ergibt,
ergeben sich die experimentellen Werte. Die zweite Komponente der erfindungsgemäßen Me-

Erfindungsgemäße siebdruckfähige Metallisierungs- _3o tallisierungsmasse ist ein organisches Lösungsmittel massen ergeben eine ausgezeichnete Linienauflösung oder eine Lösungsmittelmischung (b). Zu bevorzugten auf Grund von 1. verminderter Klebrigkeit, die zu einer Lösungsmitteln gehören Terpine, Terpene oder Kohleichten Druckmasse-Übertragung auf die Unterlage lenwasserstofflösungsmittel oder deren Mischungen, führt, 2. gelenktem Fließen bei geringen Scherge- Optimale Lösungsmittel sind /?-Terpineol oder dessen schwindigkeiten und 3. starker Pseudoplastizität der ₃₅ Mischungen mit aliphatischen Kohlenwasserstofflö-Masse. Die Bezeichnung dieser Massen als stark pseu- sungsmitteln mit einem Siedepunkt im Bereich von doplaslisch soll besagen, daß die Massen bei Scherbe- 271 bis 313°C.

anspruchung auf ein Maximum von 1760 Sek. ' einen Die dritte Komponente der erfindungsgemäßen Me-

Thixotropindex von unter 6 · 10^e dyn/cm · Sek. zeigen. tallisierungsmasse ist organisches Bindemittel (c). Der

Der Begriff des »Thixotropindex« in der hiei ge- 40 Träger für teilchenförmiges Edelmetall umfaßt ein tembrauchten Bedeutung dient der Bestimmung der stark poräres Bindemittel für die anorganischen Teilchen, pseudoplastischen Träger gemäß der Erfindung. Dieser das in der Lösungsmittelmischung löslich sein muß und Index ist eine Funktion sowohl der Zeit als auch der das während des Brennens sich sauber verflüchtigt oder Schergeschwindigkeit und wird ermittelt, indem man ausbrennt. Darüber hinaus unterstützt das Bindemittel die Fläche mißt, die zwischen den auf- u.id den abstei- 45 die Ausbildung der für den Siebdruck benötigten Visgenden Kurven einer graphischen Aufzeichnung der kosität des Trägers und bindet die Metallpulverteilchen Schergeschwindigkeit als Funktion der Schubspannung an sich selbst und an die keramische Dielektrikumliegt (bzw. von diesen Kurven umschlossen wird), wo- platte. Das üblichste Bindemittel für Träger von Siebbei diese Bestimmung mit dem Ferranti-Shirley-Visko- druckmassen ist Athylcellulose, die in verschiedenen simetersystem darstellt, welches automatisch die Scher- 50 Molekulargewichtsbereichen verfügbar ist; ein ähnligeschwindigkeit zwischen Null und einem vorgegebe- ches Material ist Äthylhydroxyäthylcellulose.
nen Maximalwert und wieder zurück auf Null variiert, Bevorzugte Träger für die Zwecke der Erfindung entwobei die vorliegendem Bestimmungen mit 1760 Sek. ^l halten
als Maximalwert durchgeführt worden sind.

Die Melallisierungsmassen gemäß der Erfindung _{55 a) gesättigtes} Polymeres von Rizinusöl,

sind, wie nachfolgend gezeigt, pseudoplastisch, da die _{b) ß}._{Terpineol oder} eine Mischung desselben mit ali-

Aufwarts- und Abwarts-Kurven der Viskosimeterauf- Jbatischen Kohlenwasserstoffen und

zeichnungen im wesentlichen identisch sind, während ■> Athvlcellulose
Zusammensetzungen, in denen der Träger nach USA.-

Patentschrift 3 536 508 eingesetzt wird, thixotroper 60

sind, wie die Hysterese der Aufwärts- und Abwärts- Die obigen Trägerzusammensetzungen sind herstell-Kurven der Visicosimcteraufzeichnung zeigt. Das Sy- bar, indem man Bindemittel und Rizinusölpolymeres stern der Erfindung ergibt eine Lenkung des Fließens, zu der Lösungsmittelmischung unter Rühren der letzerhöht aber die Viskosität des Systems nicht wesentlich. teren hinzufügt und dann weiter bei 50 bis 150⁰C rührt,

Die Massen gemäß der Erfindung enthalten anorga- 65 bis die Feststoffe vollständig gelöst sind,

nische Feststoffe in einem Träger dispergiert. Die anor- Alle Teil-, Prozent- und Anteilangaben in den folgenganischen Feststoffe sind feinteilig (Durchmesser den Beispielen wie auch dem sonstigen Text beziehen 44 Mikron oder darunter) und werden von Metallteil- sich auf das Gewicht.

Beispiele 1 bis 5

Die Metallisisierungsmassen dieser Beispiele wurden jeweils nach Mischwalzmethoden aus feinteiligen (einen Durchmesser von 44 Mikron oder darunter aufweisenden) anorganischen Stoffen und Trägern gemäß Tabelle I zubereitet und zur Erzielung des gewünschten, elektrischen Bauteils unter Einsatz eines Siebes Nr. 325 auf 96% Al₂O₃ enthaltende Unterlagen aufgedruckt und gebrannt. Jede der Massen erwies sich als zur Auflösung von mindestens 7₈-mm-Zwischenräumen befäliigt. In den Beispielen wurde ein Produkt aus 30% gesättigtem polymerem Rizinusöl und 70% Lösungsmittel (Terpentinölersatz bzw. Lackbenzin) eingesetzt.

Die Bestimmung der Viskosität der Massen nach Beispiel 1 bis 5 ergab im Beispiel 1 250 000 cP und Beispiel 5 335 00OcP (jeweils Brookfield-Viskosimeter HBF, Spindel Nr. 6 bei 10 U/Min.) und im Beispiel 2 240 00OcP, Beispiel 3 343 00OcP und Beispiel 4 ίο 360 000 cP (jeweils Brookfield-Viskosimeter HBT mit Becher und Spindel bei 10 U/Min.).

Tabelle I Metallisiermasse

Gehalt der Masse (°/o) an

Beispiel
3

Pd

Ag

Au

Pt

Bi₂O₃

Glasfritte A*)

Glasfritte B*)

Träger (%, auf Träger bezogen)

(Produkt aus gesättigtem polymeren

Rizinusöl + Lösungsmittel)

(Rizinusölpolymeres)

/?-Terpineol

Aliphatischer Kohlenwasserstoff

(273 bis 313°C)

(Gesamtlösungsmittel)

Xthylcellulose

(88,9) 7,8 2,6

56,1

15,3

5,0

6,0

15

20
(6)
34,8

34,9

(83,7)

10,3

18,9
48,7

13,2
3,05

16,2

12,3

(3,7)

56,0

23,9

(88,5)

7,8

22
40

90
2,3

26,7

9,4
(2,8)
79,8

(86,4)
10,8

12,8
51,3

12,8

3,1
20

10

(3,)
81,8

(88,8)
8,2

·) Glasfritte A enthielt: 50,6% CdO, 13,3% B₁O₃, 12,1% SiO,, 0,7% Al₁O₁ und 23,3% Na₈O. Glasfritte B enthielt: 45,3%PbO_; 4,9% B₂O₃, 37,5% SiO₁, 9,8% CaO und 4,3% Al₁O₃.

Tabelle II
Metallisiermasse

Beispiel 2

Vergleichsversuch A

Beispiel 3

Vergleichsversuch B
Beispiel 5

Thixotropindex dyn/cm · Sek.

2,44 11,5 · 1,20 9,84· 5,56·

10^e 10» 10« 10« 10«

Die Theologischen Eigenschaften von Massen nach verschiedenen Beispielen wurden mit verschiedenen Massen verglichen, die den Träger nach der USA.-Patentschrift 3 536 508 enthielten. Unter Einsatz des oben beschriebenen Ferranti-Shirley-Viskosimeters und unter Anwendung der Standardfederkonstante, des kleinen Kegels, einer 120-Sek.-Abtastung, einer Skalenanzeige von 100 der Schalterstellung X2 und eine einer Temperatur von 25° C wurde die Schergeschwindigkeit als Funktion der Schubspannung aufgetragen, Werte des Thixotropindex (1760 Sek."¹), die bei verschiedenen Proben gemäß der Erfindung und verschiedenen Massen mit dem Träger nach der USA.-Patentschrift 3 536 508 erhalten worden sind, nennt die vorstehende Tabelle.

Vergleichsversuch A erfolgte mit den Feststoffen nach Beispiel 2, dem Feststoff-Träger-Verhältnis vom Beispiel 2 und einem Träger nach der USA.-Patentschrift 3 536 508 wie folgt: 9,1 % thermoplastisches hydriertes Wurzelharz, 9,1 % Äthylhydroxyäthylcellulose, 9,1 % hydriertes Rizinusöl, 36,3 % /J-Terpineol, 18,2% Leuchtöl mit Kp. 198 bis 230⁰C und 18,2% Leuchtöl mit Kp. 240 bis 268°C.

Vergleichsversuch B erfnlgte mit den Feststoffen vom Beispiel 3, dem Feststoff-Träger-Verhältnis^ vom

Beispiel 3 und einem Träger aus 5,9% Äthylcellulose, 9,4% thermoplastisches hydriertes Wurzelharz, 39,4%0-Terpineol, 40% Leuchtöl mit Kp. 274 bis 313°C und 5,9% hydriertem Rizinusöl.
Die F i g. 1 und 2 zeigen graphische Ferranti-Shirley-Aufzeichnungen für Beispiel 3 bzw. Vergleichsversuch B und erläutern die bei der letztgenannten Masse beobachtete Hysterese.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

ι 2 ist diejenige Druckmasse ideal, die während des Sieb-Patentansprüche: prozesses eine geringe Viskosität hat. Eine geringe Vis- _ c 11 1-r.cJtät erlaubt daß die Masse ständig in den Rakelar-

1. Für den Aufdruck metallhalfger Paste au Un- ^^^fließen kann. Eine geringe Viskositerlagen geeignete Metalhs.erungsmasse, enthakend £tsb™Mz*^ _{kann aber auch} der Linienauflösung feme Metallteilchen, d.e m einem inerten, flüssigen 5 ^ der Jrucl^ ^^ ^ ^ ^.^ _somU ^

1 rager aus pseudoplastisches oder thixotropes System, das eine

(a) einem Viskositätsmittel, J₁₀I₁₆ Ruhe-Viskosität besitzt, aber bei den Scherge-

(b) organischem Lösungsmittel und schwindigkeiten, die die Rakel während des Siebdrucks

(c) organischem Bindemittel _{io ero}jbt, eine beträchtliche Viskositätsverminderung ,. . . . , , r π j· „; ,»„.,„ 7f>iVt Dem Prinzip nach würde dies eine gute Handha-

tS^^&äStSS^^S^^ S ST-uch ein gutes Linienauf.ösungsvermögen

Äst^iniief £ la^gkXi ÄS ^ststand daher Bedarf ar, e^em R-d^chen

Polymeres des Rizinusöls ist. 15 System, das eine hohe Viskosität besitzt aber bei den

2 Masse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schergeschwindigkciten welche die Rakel wahrend des

einen Gehalt des Trägers von Siebdrucks ergibt, dünnflüssiger wird. Die erfindungs-

»idgcb gemäßen Metallisierungsmassen erfüllen, wie weiter

a) 1 bis 30 Gewichtsprozent an Polymeren des _{unten geze},g_{t wer}den wird, diese Bedingungen und sind Rizinusöls, „_{q den aus der} USA.-Patentschrift 3 536 508 bekannten

b) 65 bis 95 Gewichtsprozent an flüchtigem, or- * _Massen überlegen. Der technische Fortschritt gegenganischem Lösungsmittel und _{über d}j_esen bekannten Massen wird in den Vergleichs-

c) 4 bis 15 Gewichtsprozent an organischem Bin- _versuc},_en nach den Ausführungsbeispielen herausgedemittel aus der Gruppe Athylcellulose und _{stem Es efgibt sjch) daß die er}findungsgemäße Metal-Athylhydroxyäthylcellulose. .. ij_si_erungsmasse im Gegensatz zu der bekannten Masse

3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet ' frei von unerwünschten Hystereseeffekten ist, eine besdurch einen Gehalt an /S-Terpineol als organischem sere Lenkung des Fließens ergibt, und daß die AufLösungsmittel wärts- und Abwärts-Kurven der Viskosimeter-Auf-

4. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge- zeichnungen im wesentlichen identisch sind,
kennzeichnet durch einen Gehalt an Mischungen 30 Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 471 713 sind von^-Terpineolund Kohlenwasserstofflösungsmit- Farben für Massen zur Herstellung von gedruckten teln als organischem Lösungsmittel. Mustern bekannt. Die Eigenart dieser bekannten Farbe

soll sein, daß sie die Maßbestandigkeit des Druckes während der Entfernung des Trägers, d. h. während die 35 feuchte Farbe getrocknet wird, aufrechterhält. Das beanspruchte Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß

Die Erfindung betrifft Metallisierungsmassen, die der Druckfarbe eine verdampfbare Festsubstanz zugesich zum Aufdrucken von metallhaltigen Pasten auf setzt wird. Als solche Festsubstanz werden gewisse or-Unterlagen eignen. ganische Säuren, wie Terephthalsäure und Furancar-

Nach dem Aufbringen der Massen auf Unterlagen 40 bonsäure, und gewisse mehrkernige Kohlenwasservor dem Brenner lassen sich daraus elektrische und stoffe, wie Naphthalin, sowie gewisse Chinone, wie elektronische Elemente, wie Schaltelemente, herstellen. 2-Methyl-anthrachinon, empfohlen. Auch Ammonium-Derartige Massen stellen Dispersionen verschiedener verbindungen werden genannt.

Stoffe (z. B. Metalle, wenn gewünscht, auch anorgani- Diese sublimierbaren organischen Feststoffe gemäß

sehe Bindemittel, wie Glasfritten oder Bi₂O₃) in einem 45 der deutschen Offenlegungsschrift 1 471 713 haben inerten, flüssigen »Träger« dar. Zu solchen Trägern ge- nichts mit den in den erfindungsgemäßen Metallisiehören die in der USA.-Patentschrift 3 536 508 beschrie- rungsmassen enthaltenen, hydrierten Rizinusölpolymebenen. Diese Massen bzw. Stoffzusammensetzungen ren zu tun.

können auch als Druckfarben bzw. -massen bezeichnet Gegenstand der Erfindung ist eine für den Aufdruck

werden und sind nach herkömmlichen Sieb- oder 50 metallhaltiger Paste auf Unterlagen geeignete Metalli-Schablonendrucktechniken auftragbar. sierungsmasse, enthaltend feine Metallteilchen, die in

In der Miniaturschaltungsindustrie besteht ein einem inerten, flüssigen Träger aus
Grundbedarf an Druckmassen für die Aufbringung _{(a) einem} Viskositätsmittel,
dicker Filme mit guten Linienauflöseeigenschaften und _{(b) organisc}hem Lösungsmittel und
leichter Handhabbarkeit. Zur Bildung von Feinlinien- 55 _(c) organischem Bindemittel
Druckmassen greift man häufig dazu, die Viskosität

des Systems durch erhöhten Polymergehalt oder höher- dispergiert sind, und gegebenenfalls dispergierte anormolekulares Polymeres zu steigern. Solche viskosen ganische Bindemittel, Glasfritten oder Metalloxide, die Pasten lassen sich aber auf Grund ihrer Klebrig- bzw. dadurch gekennzeichnet ist, daß das Viskositätsmittel Zähigkeit während des Druckprozesses allgemein nicht 60 ein langkettiges, gesättigtes Polymeres des Rizinusöls gut übertragen. Es besteht ein ausgesprochener Bedarf ist. Die Massen haben einen Thixotropindex, bestimmt an Trägersystemen, welche die Formulierung von Mi- bei bis zu 1760 Sek."¹, von unter 6 · 10* dyn/cm · Sek. niaturschaltungs-Massen erlauben, die den Anforde- Vorzugsweise wird der Träger von