DE2536361A1 - Elektrisch leitender klebstoff - Google Patents

Elektrisch leitender klebstoff

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DE2536361A1 DE19752536361 DE2536361A DE2536361A1 DE 2536361 A1 DE2536361 A1 DE 2536361A1 DE 19752536361 DE19752536361 DE 19752536361 DE 2536361 A DE2536361 A DE 2536361A DE 2536361 A1 DE2536361 A1 DE 2536361A1
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Description

Anmelder; Kabushiki Kaisha Seicosha, Tokyo, Japan
Elektrisch leitender Klebstoff
Die Erfindung betrifft einen elektrisch leitenden Klebstoff gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Bei elektrischen Schaltungen mit Zuführungsdrähten, beispielsweise bei einer Verbindung von Großserien-integrierten Schaltungen bzw. integrierten Schaltungen mit großen Maßstäben (LSI) mit Druckplatten bzw. Schaltplatten, bei der Verbindung von externen Anschlüssen von verschiedenen Vorrichtungen mit Flachkabeln sowie insbesondere bei einer Anordnung von Anschlüssen in sehr geringen Abständen voneinander, muß sorgfältig darauf geachtet werden, ob die Anschlüsse durch Löten oder durch Verwendung eines elektrisch leitenden Klebstoffs durchgeführt werden sollen. Bei den herkömmlichen Verfahren benötigt man daher für die Betätigung der Anschlüsse viel Zeit und Mühe, so daß die Herstellungskosten der hierdurch erzeugten Produkte sehr hoch werden. Es ist somit schwierig, qualitätvolle Produkte in großen Serien zu niedrigen Kosten herzustellen.
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Bei allen bisher auf diesem Anwendungsgebiet verwendeten leitenden Klebstoffen sind elektrisch leitende Teilchen mit einem derartig großen Mischungsverhältnis eingebettet, daß der leitende Klebstoff in jede Richtung leitend ist. Der Anteil des Klebstoffgrundmate rials, wie beispielsweise eines Klebstoffs auf einer Epoxydbasis wird hierdurch vermindert, was zu Problemen der Klebefestigkeit führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten leitenden Klebstoff zu schaffen, dem diese Nachteile nicht mehr anhaften. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Wesentliche Merkmale der Erfindung sind in der Schaffung eines elektrisch leitenden Klebstoffs zu sehen, der ein nichtleitendes Grundmaterial enthält und bei dem elektrisch leitende Teilchen derart in das nichtleitende Grundmaterial eingebettet sind, daß sich die Teilchen untereinander insgesamt nicht berühren.
Mit der Erfindung wird somit ein Klebstoff geschaffen, der eine elektrische Leitfähigkeit zwischen zwei einander gegenüberliegenden Teilen aufweist, der jedoch keine elektrische Leitfähigkeit in Querrichtung zeigt.
Mit der Erfindung wird des weiteren ein elektrisch leitender Klebstoff geschaffen, der einander gegenüberstehende Teile sicher und mit hoher Wirksamkeit elektrisch leitend miteinander verbinden läßt.
Mit der Erfindung wird schließlich ein blatt- bzw. bogenartiger bzw. plattenartiger elektrisch leitender Klebstoff geschaffen, der eine elektrische Leitfähigkeit zwischen einander gegenüberstehenden Teilen liefert, jedoch keine elektrische Leitfähigkeit in Querrichtung zeigt.
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Mit der Erfindung -wird somit ein elektrisch leitender Klebstoff geschaffen, dem elektrisch leitende Teilchen in einer nichtleitenden Basis bzw. einem nichtleitenden Grundmaterial mit e inem derartigen Mischungsverhältnis eingebettet werden, daß die leitenden Teilchen einander nicht berühren. Wenn dieser Klebstoff zwischen einander gegenüberstehenden Elektrodenflächen aufgebracht wird, liefert er eine elektrische Leitfähigkeit zwischen den einander gegenüberliegenden Elektrodenflächen, wobei er jedoch in Querrichtung ein Isolierverhalten aufrechterhält.
Die beiliegende Zeichnung dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Fig. lzeigt eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung von einer Ausführungsform, bei der ein Beispiel des erfindungsgemäßen Klebstoffs für eine Verbindung eines Flachkabels mit einer Druckplatte verwendet ist.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch die Klebeverbindung.
Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Schnitt von einer weiteren Ausführungsform, bei der ein anderes Beispiel des erfindungsgemäßen Klebstoffs zur Herstellung einer elektrischen Verbindung verwendet ist.
Fig. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein anderes Beispiel des erfindungsgemäßen Klebers für eine elektrische Verbindung verwendet ist.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Klebstoffs als Flachmaterial in aufgewickeltem Zustand.
Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 5 dargestellten flachmaterialartigen Klebstoffs.
Fig. 7 zeigt in perspektivischer auseinandergeaogener Darstellung eine Ausführungsform, bei der eine Druckplatte mit
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einer integrierten Schaltung unter Verwendung des flachmaterialartigen erfindungsgemäßen Klebstoffs verbunden wird.
Der erfindungsgemäße Klebstoff enthält eine nichtleitende Basis bzw. ein nichtleitendes Grundmaterial und elektrisch leitende Teilchen, die in dem nichtleitenden Grundmaterial eingebettet bzw. enthalten sind. Als leitende Teilchen können beispielsweise Kohlenstoffpulver, SiC-Pulver und Metallpulver wie beispielsweise Pulver von reduziertem Ag, Au-Pulver, Pd/Ag-PuIvex, Ni-PuIver und In-Pulver verwendet werden. Vorzugsweise haben die leitenden Teilchen im wesentlichen die gleiche spanische Gestalt und den gleichen Durchmesser. Die obere Grenze für die Beimischung der leitenden Teilchen beträgt 60 Vol. %. Wenn das Mischungsverhältnis der leitenden Teilchen unter 60 Vol. % liegt und das Material für eine Verbindung von zwei einander gegenüberliegenden Teilen verwendet werden soll, tritt eine elektrische Leitfähigkeit lediglich in Richtung der beiden gegenüberliegenden Flächen auf, während die gesamte Anordnung in Querrichtung elektrisch nichtleitend ist. Das in der vorliegenden Beschreibung erwähnte Mischungsverhältnis bezieht sich auf das nichtleitende Grundmaterial im verfestigten Zustand. Falls ein nichtleitender Klebstoff derart ausgebildet ist, daß ein Lösungsmittel oder ähnliches beim Erhärten verdampft wird, wird das Verhältnis für die Bexmischung der leitenden Teilchen, basierend auf dem erhärteten nichtleitenden Grundmaterial, bestimmt, wobei dieses Mischungsverhältnis unter 60 Gewichtsprozent auf der Basis des Gesamtvolumens im festen Zustand eingestellt ist. Wenn der Anteil der leitenden Teilchen bei ungefähr 30 Vol. % liegt, beginnt im allgemeinen der Wert für den elektrischen Widerstand in Querrichtung abzusinken. Wenn die Menge der leitenden Teilchen ungefähr 60 Vol. % beträgt, wird auch in Querrichtung eine wesentliche Leitfähigkeit festgestellt. Diese Tendenz ändert sich in gewissem Maße inAbhängigkeit von der Gestalt der leitenden Teilchen, die jeweils verwendet werden. Das Mischungsverhältnis für die leiten-
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den Teilchen wird daher vorzugsweise unter ca. 30 Vol. % gehalten.
Zwecks Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit zwischen einander gegenüberstehenden Teilen oder dem Isoliervermögen in Querrichtung können isolierende Teilchen oder elektrisch leitende Teilchen mit einer schuppenartigen Gestalt in das nichtleitende Grundmaterial gemeinsam mit den vorstehend erwähnten leitenden Teilchen eingebettet werden.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele, bei denen der elektrisch leitende Klebstoff für elektrische Verbindungen verwendet wird, näher beschrieben werden.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Druckplatte bzw. Schaltplatte 1, die mit einem Flachkabel 2 mittels des erfindungsgemäßen Klebstoffes verbunden wird. Ein Endbereich der Druckplatte 1 ist als Anschlußbereich 3 ausgebildet, an dem Anschlüsse 4a einer gedruckten Schaltung 4 angeordnet sind. Entsprechende Anschlüsse 5a eines blatt- bzw. bogenartigen Leiters 5 sind auf dem Flachkabel
2 ausgebildet. Ein pastöser elektrisch leitender Klebstoff 6 gemäß der Erfindung wird als dünner Überzug auf dem Anschlußbereich
3 der Druckplatte 1 aufgebracht. Das Flachkabel 2 wird dann auf die Druckplatte 1 aufgelegt, wonach die Anordnung unter Druckanwendung verklebt wird. Durch Aushärten des elektrisch leitenden Klebstoffs 6 wird die Druckplatte 1 mit dem Flachkabel 2 in einem Zustand verklebt, der in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 2 bedeutet das Bezugszeichen 7 das nichtleitende Grundmaterial des elektrisch leitenden Klebstoffs 6. Mit dem Bezugszeichen 8 sind elektrisch leitende Teilchen bezeichnet, die in dem Grundmaterial 7
eingebettet sind. Man erkennt aus Fig. 2, daß die Anschlüsse 4a und 5a elektrisch miteinander über die leitenden Teilchen 8 verbunden sind, daß jedoch kein Kurzschluß zwischen benachbarten Anschlüssen besteht. Vorstehend war bereits erwähnt worden, daß das kritische Mischungsverhältnis für die leitenden Teilchen zwecks Erzielung einer wesentlichen Nichtleitfähigkeit in Querrichtung bei ungefähr 60 Vol. % liegt, und daß die leitenden Teilchen 8
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in einer Menge in dem Grundmaterial eingebettet sind, die unter dem kritischen Mischungsverhältnis liegt. Das Mischungsverhältnis der leitenden Teilchen 8 wird innerhalb dieses Bereiches geeignet festgelegt, wobei der jeweilige Wert von der Gestalt und Größe der leitenden Teilchen 8 abhängt, sowie von der Breite und dem Abstand, den die Anschlüsse 4a und 5a haben. Das Mischungsverhältnis wird kurz gesagt innerhalb des obigen Bereichs derart festgelegt, daß zumindest ein elektrisch leitendes Teilchen zwischen einander gegenüberstehenden Teilchen liegt, so daß diese miteinander verbunden werden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind elektrisch leitende feine Teilchen 9 gemeinsam mit elektrischeitenden Teilchen 8 in dem nichtleitenden Grundmaterial eingebettet, so daß die Leitfähigkeit in vertikaler Richtung stark verbessert wird. Vorzugsweise haben die elektrisch leitenden feinen Teilchen 9 eine schuppenartige Gestalt, wobei sie eine Dicke von einigen aufweisen. Das Material, welches die leitenden feinen Teilchen
9 bildet, wird geeignet aus den gleichen Material^ ausgewählt, die
vorstehend für die elektrisch leitenden Teilchen 8 angegeben wurden. Die Größe der elektrisch leitenden feinen Teilchen wird geeignet in Abhängigkeit von dem Durchmesser der leitenden Teilchen 8 und dem Abstand zwischen den miteinander zu verbindenden einander gegenüberliegenden Teilen festgelegt. Die Größe der feinen leitenden Teilchen 9 wird im allgemeinen bevorzugt derart festgelegt, daß sie ungefähr 1/10 des Durchmessers der elektrisch leitenden Teilchen 8 ist. Die leitenden feinen Teilchen 9 können in einer Menge von bis zu 30 Vol. % zugegeben bzw. eingebettet werden, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß keine Leitfähigkeit in Querrichtung auftritt.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform werden isolierende Teilchen 10 gemeinsam mit den elektrisch leitenden Teilchen 8 eingebettet, wodurch das Isolationsverhalten bzw. die fehlende Leitfähigkeit in Querrichtung verbessert wird. Als isolierende Teilchen 10 werden Metalloxidpulver wie Al2O3-PuIver.
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Yo0-3-Pulver und SiO^-Pulver, anorganische Pulver wie MgF „-Pulver, CaCO3-Pulver und Glaspulver sowie organische Pulver wie Kunststoffpulver verwendet. Die isolierenden Teilchen 10 sind vorzugsweise kleiner als der Durchmesser der elektrisch leitenden Teilchen 9. Das Mischungsverhältnis der isolierenden Teilchen 10 wird in Abhängigkeit von dem erwünschten Isolationswiderstand bestimmt. Das Einbetten bzw. das Eingeben der isolierenden Teilchen 10 wird im allgemeinen mit einem derartigen Mischungsverhältnis bevorzugt, daß die isolierenden Teilchen 10 zwischen den leitenden Teilchen 8 vorhanden sind, um zu verhindern, daß die leitenden Teilchen 8 einander berühren.
Eine Ausführungsform, bei welcher der erfindungsgemäße elektrisch leitende Klebstoff in Form eines Flachmaterials, d.h. eines blatt- bzw. bogenförmigen Materials verwendet wird, soll im folgenden beschrieben werden.
Fig. 6 zeigt, daß der flachmaterialartige leitende Klebstoff 106 ein nichtleitendes Grundmaterial 107 sowie elektrisch leitende Teilchen 108 enthält, die voneinander durch das Grundmaterial 107 getrennt sind. Der Klebstoff ist in eine flachmaterial-, d.h. bogen- oder blattförmige Form gebracht, wobei er eine Dicke aufweist, die wesentlich gleich dem Durchmesser der leitenden Teilchen 108 ist. Dieser flachmaterialartige Klebstoff 106 kann zu einer Rolle aufgewickelt werden, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Bei der Herstellung des flachmaterxalartxgen Klebstoffs 106 wird als nichtleitendes Grundmaterial 107 ein Material verwendet, das elektrisch isoliert und unter Wärmeeinwirkung schmilzt, beispielsweise ein Aufschmelzklebstoff oder ein thermoplastisches Harz. Als spezielle Beispiele für ein derartiges Material seien Pol-yäthylen^terephthalat (Myler) , Polyäthylenfluorid (Teflon), ein Acrylharz und Polyamid (Nylon) genannt.
Eine Ausführungsform, bei der der flachmaterialartige elektrisch leitende Klebstoff verwendet wird, soll nun näher beschrieben werden.
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Eine Ausführungsform, bei der der flachmaterialartige elektrisch leitende Klebstoff in eine Form gebracht wird, die von dem beabsichtigten Verwendungszweck abhängt, wird nun unter Bezugnahme auf die Verbindung einer Druckplatte bzw. einer Schaltplatte mit einer LSI-integrierten Schaltung beschrieben.
Man erkennt aus Fig. 7 die integrierte Schaltung 11 mit Anschlüssen 12 und die Schaltplatte 13 mit darauf gedruckten Anschlüssen 14, die mit den Anschlüssen 12 der integrierten Schaltung 11 verbunden werden sollen. Ein Stückchen des flachmaterialartigenleitenden Klebstoffs 106 ist derart ausgestanzt, daß es eine Innenöffnung aufweist, welche dem Rand der gedruckten Schaltung entspricht. Dieses ausgestanzte Stück des flachmaterialartigen leitenden Klebstoffe 106 wird in die vorgeschriebene Lage auf die Schaltplatte 13 aufgebracht. Anschließend wird die integrierte Schaltung 11 so daraufgelegt, daß die Anschlüsse 12 in derselben über die entsprechenden Leiter 14 zu liegen kommen. In dieser Lage wird das nichtleitende Grundmaterial 107 mittels einer geeigneten Einrichtung unter Hitze- und Druckeinwirkung geschmolzen. Nach dem Erhärten des nichtleitenden Grundmaterials 107 erhält man die erwünschte Verbindung zwischen der Schaltplatte 13 und derintegrierten Schaltung 11. Es ergibt sich somit eine mechanische Verbindung zwischen den einander gegenüberliegenden Leitern 14 und den Anschlüssen 12 durch das nichtleitende Grundmaterial 107, wobei gleichzeitig die Leiter 14 und die Anschlüsse 12 durch die elektrisch leitenden Teilchen 108 elektrisch miteinander verbunden sind. Da die leitenden Teilchen 108 nicht miteinander in Beihrung stehen, besteht selbstverständlich kein Kurzschluß zwischen den Anschlüssen.
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Claims (5)

  1. 2 5 3 6 3 G Ί
    -9- 7. August 1975
    S-3776
    Patentansprüche
    X J Elektrisch leitender Klebstoff, dadurch gekennzeichnet, daß in einem elektrisch nichtleitenden Grundmaterial (7, 107) elektrisch leitende Teilchen (8, 108) derart eingelagert sind, daß sich diese nicht berühren.
  2. 2. Elektrisch leitender Klebstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusätzliche elektrischleitende Teilchen (9), deren Größe kleiner ist als diejenige der elektrisch leitenden Teilchen (8) .
  3. 3. Elektrisch leitender Klebstoff nach Anspruch 1 oder 2, g e kennze ichnet durch isolierende Teilchen (10) , die kleiner sind als die elektrisch leitenden Teilchen (8).
  4. 4. Elektrisch leitender Klebstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennze ichnet durch eine flachmaterxalartige Formgebung (Fig.
  5. 5, Fig. 6)1
    9/0783
DE19752536361 1974-08-14 1975-08-14 Elektrisch leitender klebstoff Granted DE2536361A1 (de)

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