DE2546568A1

DE2546568A1 - Elektrisch leitfaehiger klebstoff

Info

Publication number: DE2546568A1
Application number: DE19752546568
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Sass
Original assignee: TED Bildplatten AG AEG Telefunken Teldec
Current assignee: TED Bildplatten AG AEG Telefunken Teldec
Priority date: 1975-10-17
Filing date: 1975-10-17
Publication date: 1977-04-21
Also published as: JPS5250330A

Description

TED Bildplatten Aktiengesellschaft AEG-Telefunken-Teldec

CH-6301 Zug/Schweiz Bahnhofstraße 28, Postfach

Berlin, den 9. Okt. 1975

PT/TFR-B/Wn-zg

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Elektrisch leitfähmger Klebstoff

Die Erfindung betrifft einen elektrisch leitfähigen Klebstoff, der im ausgehärteten Zustand Epoxidharz und elektrisch leitfähige Partikel enthält, sowie dessen Verwendung für eine Klebstelle eines Druckabtasters.

Eine solche Verwendung ist bereits in der deutschen Auslegeschrift Kr. 2 164 423 beschrieben, wo auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Druckabtasters angegeben ist. Weitere Einzelheiten zur Druckabtastung sind in den deutschen Patentschriften Nr. 1 574 489 und 2 025 032 beschrieben.

Ein elektrisch leitfähiger Klebstoff hat die Aufgabe, sowohl dine mechanische als auch eine elektrische Verbindung herzustellen. Da Klebstoffe auf Epoxidharzbasis im Handel sind, braucht auf deren Zusammensetzung nicht näher eingegangen werden. Es sei nur soviel erwähnt, daß sie im unausgehärteten Zustand unvernetztes Epoxidharz (das sich als Klebstoff eignet) mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht in der Größenordnung

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von ca. 1000 enthalten, damit eine ausreichende Klebewirkung erzielt wird. Zur Erzielung der gewünschten Leitfähigkeit wird man eine geeignete Kombination von Epoxidharzkleber und leitfähigen Partikeln in geeigneter Korngröße und Menge durch Versuche ermitteln, wie es in der Praxis seit langem geschieht. Die elektrische Leitfähigkeit der Klebeverbindung kann unter anderem dadurch erhöht werden, daß die Menge der in dem Klebstoff enthaltenen leitfähigen Partikel erhöht wird. Dies hat aber eine Herabsetzung der mechanischen Festigkeit der Verbindung zur Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es, auf anderem Wege eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit zu bewirken.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Klebstoff einen Weichmacher, vorzugsweise Polysulfid-Liquid-Polymer enthält. Von demjenigen Klebstoffanteil des ausgehärteten Klebstoffes, der die leitfähigen Partikel nicht enthält, können 4 bis 15 Gewichtsprozent, insbesondere 5 bis 12 Gewichtsprozent Weichmacher sein, Als Weichmacher eignet sich insbesondere ein solcher, der mit den übrigen noch unausgehärteten Klebstoffbestandteilen mitreagiert, d.h. chemische Bindungen eingeht.

Als leitfähige Partikel eignen sich insbesondere Feingoldpulverpartikel. Für sehr kleine Klebestellen, wie sie bei Druckabtastern auftreten, hat sich hierbei eine dentritische Kornstruktur und durchschnittliche Kornlängen von 5 - 10 /um bewährt. Das Gewicht der Goldpartikel sollte das i^'-fache des restlichen Klebstoffanteiles des ausgehärteten Klebstoffes nicht unterschreiten und das 20-fache nicht überschreiten. Bevorzugt wird ein 1,875- bis I5r5-facher Gewichtsanteil.

Anhand der Zeichnung werd die erfindungsgemäße Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Stoffes und seine Ausführungsformen erläutert. Die Zeichnung zeigt stark vergrößert das

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vordere Ende eines Druckabtasters für die Abtastung einer Bildplatte 1, von der ebenfalls nur ein Stück dargestellt ist. Der Abtaster gleitet mit einem Diamantführungskörper 3 in Rillen 2 der Bildplatte 1. Der Führungskörper 3 ist an einen piezoelektrischen Druckwandler 4 angeklebt, der seinerseits durch eine Klebstoffschicht an einem Dämpfungskörper 5 befestigt ist. Dieser wiederum wird von einem Halteröhrchen 6 getragen. Das Halteröhrchen 6 ist elektrisch leitfähig und mit elektrischem Erdpotential verbunden. Es bildet zusammen mit dem Dämpfungskörper 5 und den Klebstoffschichten 7 und 8 eine elektrische Zuleitung zu einer der Elektroden des Druckwandlers 4-, die sich zwischen dem Druckwandler 4 und dem Dämpfungskörper 5 befindet. Die andere Elektrode liegt an der Unterseite des Druckwandlers 4·, dort wo der Führungskörper 3 aufgeklebt ist. Die Klebstoffschicht 9 dient aber nicht nar zur Befestigung des Führungskörpers 3 an dem Druckwandler 4-, sondern auch zur elektrisch leitfähigen Befestigung des Golddrahtes 10 an der unteren Elektrode des Druckwandlers M-.

Aus dem soeben Gesagten ergibt sich, daß alle Klebstoffschichten 7, 8 und 9 elektrisch leitfähig sein, aber auch eine ausreichend große mechanische Festigkeit gewährleisten müssen. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Klebstoffes ist dies der Fall.

Um die Herstellung des sehr kleinen Druckabtasters zu erleichtern, ist es von Vorteil, daß der erfindungsgemäße Klebstoff vor dem Aushärten einige nützliche Eigenschaften hat. Er ist

nämlich durch Zugabe von Lösungsmitteln verdünnbar, so daß er sich in dünnsten Schichten auftragen läßt. Außerdem läßt sich seine Aushärtzeit durch Temperaturerhöhung verkürzen. Allerdings sollte die Aushärttemperatur nicht über 220° C gewählt werden mit Rücksicht auf die Temperaturempfindlichkeit der Bauteile des Abtasters, insbesondere des Druckwandlers M-.

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Die Klebstoffschicht kann mittels einer Streichnadel, Auftragrolle oder im Siebdruck aufgetragen werden.

Im einzelnen geschieht die Herstellung des Klebstoffes und seine Anwendung wie folgt:

Zunächst wird eine sogenannte Epoxidharzlösung hergestellt, indem bei Raumtemperatur festes, noch nicht ausgehärtetes, d.h. unvernetztes Epoxidharz (ohne Härter), das sich als Klebstoff eignet, in einem ersten Lösungsmittel aufgelöst wird, so daß sich eine dickflüssige Epoxidharzlösung mit einer Viskosität von ca. 5 x ΙΟ·⁷ cps ergibt. Das erste Lösungsmittel kann beispielsweise folgende Zusammensetzung haben: ca. 55 Gewichtsteile Methylglykol, ca. 25 Gewichtsteile Diacetonalkohol, ca. 15 Gewichtsteile Aceton, ca. 5 Gewichtsteile Toluol. In 100 Gewichtsteilen dieses durch Mischung der genannten Bestandteile entstandenen Lösungsmittels werden ca. Gewichtsteile des noch unvernetzten Epoxidharzes gelöst, damit die Epoxidharzlösung entsteht.

Als nächstes wird eine sogenannte Härterlösung hergestellt, indem ungefähr 12 Gewichtsprozent (bezogen auf die fertige Härterlösung) von einem dicyandiamid!sehen Härter in einem zweiten Lösungsmittel aufgelöst werden, so daß sich eine Härterlösung mit einer niedrigen Viskosität von ca. 5 cps ergibt. Als zweites Lösungsmittel kann im einfachsten Fall das erste Lösungsmittel mit der oben angegebenen Zusammensetzung verwendet werden. Auf Jeden Fall muß aber sichergestellt sein, daß beide Lösungsmittel sich problemlos miteinander mischen lassen.

Als dritter Verfahrensschritt wird 1 Teil Epoxidharzlösung mit 0,36 Teilen Härterlösung gemischt. Die auf diese Weise erhaltene Mischung wird als Klebstoffgrundansatz bezeichnet, dessen Viskosität ca. 6.000 cps beträgt.

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Diesem Klebstoffgrundansatz werden zwischen 5 und 10 Gewichtsprozent (bezogen auf den Klebstoffgrundansatz) Polysulfid-Liquid-Polymere als Weichmacher zugesetzt. Das Ergebnis dieser Zusetzung wird als Komplettansatz bezeichnet.

Einem Gewichtsteil vom Komplettansatz werden schließlich noch ungefähr 1,2 bis 9 Gewichtsteile, insbesondere 5,33 Gewichtsteile Feingoldpulver zugegeben, das eine dendritische Kornstruktur hat und bei dem die Korngrößen vorwiegend 5-10 /um betragen.

Nach dem guten Untermischen des Feingoldpulvers liegt ein elektrisch leitfähiger Klebstoff in flüssiger und unausgehärteter Form vor, dessen Viskosität durch eine Zugabe von einem Diacetonalkohol-Aceton-Gemisch erniedrigt werden kann.

Nach dem Auftragen auf die Klebstoffstellen kann der Klebstoff unter erhöhter Temperatur von 120° bis 220 C ausgehärtet werden, wobei die Aushärtzeiten empirisch ermittelt werden können.

Nach dem Aushärten enthält der Klebstoff lediglich noch das Epoxidharz und den Härter im ausgehärteten Zustand sowie ca. 9/10 des ursprünglichen Weichmacher-, insbesondere Polysulfid-Liquid-Polymer-Anteiles, der jedoch inzwischen ebenfalls ausgehärtet ist. (Beim Ansetzen des Klebstoffes müssen daher ca. 1i % mehr noch nicht ausgehärteter Weichmacher zugegeben werden, als in Anspruch 5 angegeben.)

Am ausgehärteten Klebstoff läßt sich die überraschende Eigenschaft feststellen, daß sich die durch Zugabe des Feingoldpulvers erreichte elektrische Leitfähigkeit des Klebstoffes durch die Zugabe des Weichmachers um etwa eine Zehnerpotenz verbessert hat gegenüber einem Klebstoff ohne Weichmacher. Möglicherweise beruht diese Verbesserung der Leitfähigkeit auf einer verbesserten Homogenisierung des noch flüssigen Klebstoffgemisches durch den Weichmacher. Deshalb sollte ein Weichmacher verwendet werden, der sich in dem flüssigen Klebstoffgemisch gleichmässig verteilt und auch beim Aushärten gleichmäßig verteilt bleibt, sowie das Aushärten des Epoxidharzes nicht wesentlich behindert.

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Wenn auf eine Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit verzichtet wird, kann statt dessen wegen der Leitfähigkeitsverbesserung durch den Weichmacher eine geringere Menge von Feingoldpulver verwendet werden als ohne Weichmacher. Bei der oben angegebenen Menge ergibt sich eine elektrische Leitfähigkeit des ausgehärteten Klebstoffes in der Größenordnung von mindestens 10~^-n.cm.

Ferner hat sich herausgestellt, daß der ausgehärtete!Klebstoff durch den chemischen Einbau des Polysulfid-Polymers als Weichmacher elastischer geworden ist. So ist eine Abnahme der Yickershärte des ausgehärteten Komplettansatzes von ca. 16 Hv fkp/mm^auf etwa 0,8 bis 0,4 Hv Γkp/mm²^ feststellbar.

Schließlich hat sich gezeigt, daß sich der Klebstoff im flüssigen Zustand an den zu klebenden Teilen während des Aushärtens nicht nennenswert hochzieht. Dies ist besonders wichtig bei Mikro-Klebestellen. Beispielsweise wäre es bei dem in der Zeichnung dargestellten Abtaster sehr unangenehm, wenn sich Klebstoffspuren von der Klebstoffschicht 9 am Druckwandler 4 hochziehen und von der Klebstoffschicht 8 herunterziehen wurden, weil dies zu einem Kurzschluß zwischen den beiden Elektroden des Druckwandlers 4 führen könnte.

Als unvernetzter Epoxidharz hat sich derjenige als geeignet erwisen, der in dem Gemisch enthalten ist, das von der Firma Oiba unter dem Namen AZ 15 vertrieben wird. Dieses Gemisch kann auch unmittelbar als die oben genannte Epoxidharzlösung verwendet werden. Entsprechendes trifft für die Härterlösung und das Produkt HZ 15 der genannten Firma zu.

Schließlich soll nicht unerwähnt bleiben, daß das Feingoldpulver auch durch andere leitfähige Partikel ersetzt werden kann, seien es metallische oder organische Leitpartikel, wobei die gewichtsmäßige Zugabe der metallischen Leitpartikel

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bis auf das 1,2-fache des sogenannten Komplettansatzes reduziert werden kann. Eine Erhöhung der metallischen Leitpartikelzugabe verursacht in der Regel nur schlechtere Kohäsions- und auch Adhäsionskräfte. Bei der oben angegebenen Korngröße und Kernart sollte aber nicht mehr als die 9-fache Menge Feingoldpulver dem Komplettansatz zugesetzt werden.

Als Lösungsmittel haben sich insbesondere solche bewährt, die während der reagierenden Phase des Klebstoffes, d.h. während der chemischen Reaktion zwischen dem noch unvernetzten Epoxidharz und dem Härter nicht an der Reaktion teilnehmen, sondern durch Verdunstung oder Verdampfung ausgetrieben werden und nur zu einem kleinen Teil durch die hochmolekulare Struktur des entstehenden vernetzten Epoxidharzes in diesem festgehalten werden.

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Claims

B II 75/6 Patentansprüch

1)' Elektrisch leitfähiger Klebstoff, der im ausgehärteten Zustand Epoxidharz und elektrisch leitfähige Partikel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Weichmacher enthält.

2) Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher mitreagierend ist.

3) Klebstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Weichmacher bezüglich der anderen Klebstoffbestandteile homogenisierend ist.

4-) Klebstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher Polysulfid-Liquid-Polymer ist.

5) Klebstoff nach einem der vorangehenden. Ansprüche, dadurch

nachdem Ausharrten

gekennzeichnet, daß der Weichmache rant eil/ 4- -bis 15 Gewichtsprozent von demjenigen Klebstoffanteil des ausgehärteten Klebstoffes beträgt, der die Partikel nicht enthält.

6) Klebstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel leingoldpulverpartikel sind.

7) Klebstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Feingoldpulver dendritische Kornstruktur und vorwiegend 5 bis 10 /UM Kornlängen hat.

8) Klebstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht der Gold-Partikel das 1,5-bis 20-fache des restlichen Klebstoffanteiles des ausgehärteten Klebstoffes beträgt.

9) Verwendung des Klebstoffes nach einem der vorangehenden Ansprüche für eine Klebstelle (Klebstoffschichten 7, 8, 9) eines Druikabtasters.

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