DE2938465A1

DE2938465A1 - Leitermasse

Info

Publication number: DE2938465A1
Application number: DE19792938465
Authority: DE
Inventors: Franz 8740 Bad Neustadt Griebel; Josef 8741 Schmalwasser Schäfer
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 1979-09-22
Filing date: 1979-09-22
Publication date: 1981-04-02
Also published as: DE2938465C2

Description

Leitermasse
Die Erfindung geht von einer Leitermasse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 aus.
Derartige Leitermassen werden bei der Dickschichttechnik zur Herstellung elektrisch leitender Strukturen, wie z.B.
Leiterbahnen und dgl., verwendet, wobei die Leitermasse auf einen isolierenden Träger, bestehend aus z.B. Hartpapier, aus Glas oder aus Keramik, nach einem der bekannten Verfahren aufgebracht und ausgehärtet wird. Neben den Leiterbahnen 5 i sirld oft noch andere gedruckte Bauelemente, wie z.B.
Widerstände oder Kondensatoren, auf dem isolierenden Träger vorhanden. Die herkömmlichen Leitermassen enthalten in einem Bindemittel verteilte Edelmetalle, insbesondere Gold, Silber Platin oder Palladium und deren Mischungen und Legierungen, da deren relativ inertes Verhalten ein Einbrennen bzw. Aushärten an der luft gestattet. Durch <lie Beigabe der Edelmetallteilchen wird die e Leitfähigkeit der Leitermasse beeinflußt, während das Bindemittel die Metallteilchen aneinander und an den isolierenden Träger binden soll.
Um die Haftfähigkeit und das Lötverhalten zu verbessern, ist die Verwendung einer Leitermasse bekannt, die neben Silber- und l>ai ladiumteilchen, die in einem Glaspulver dispergiert sind, noch ein Zusatzmittel in Form eines Nickeloxids in der Größenordnung von 1 bis 4 Gew.% enthält. Edelmetallteilchen, Glaspulver und Zusatzmittel sind in einem Trager dispergiert. der eine inerte Fliissigkeit ist, wobei 9()% der Teilchen die Größe von 5µm nicht überschreitet.
Als Flüssigkeit werden aliphatische Alkohole, Ester solcher Alkohole, Terpene und Lösungen von Harzen vorgeschlagen.
Zur Förderung einer raschen Aushärtung der Leitermasse kann der Träger noch flüchtige Flüssigkeiten enthalten. Das Verhältnis von Trigger zu Metallteilchen kann sehr verschieden gewählt werden. Zur Bildung einer Dispersion mit einer bestimmte Konsistenz wird man mit (),5 bis 20 Gewichtsteilen Metallteilchen je Gewichtsteil Träger arbeiten. Die Leitermasse wird z.B. im Siebdruckverfahren auf den isolierenden Träger aufgebracht und bei einer Temperatur ausgehärtet, die unter dem Schmelzpunkt des eingesetzten Edelmetalles liegt. Wählt man als Metallteilchen Pd/Ag-Teilchen, so liegt die EirI)renntem!eratur typischerweise bei 750 bis 950°C bei einer Einwirkzeit von 5 bis 10 Minuten.
Es ist ferner eirie Leitermasse bekannt, die aus einem inerten fliissigen Medium besteht, in tlern ein anorganisches Pulver, bestehend aus Edelmetallen, Kupferoxid und Glas, dispergiert ist. Als Edelmetallteilchen hat man 75 bis 91 Gew.% Ag/Pd gewählt, wobei das Mischverhältnis Ag zu Pd bei 2:1 bis 15:1 liegt. Das anorganische Bindemittel des Pulvers besteht aus einer Mischung von wismutfreiem Glas, Kupferoxid, Bleioxid und einem polynärem Oxid, das eine pyrochlor-verwandte Kristallstruktur aufweist. Es sind in der Leitermasse mindestens 9 Gew .% des anorganischen Bindemittels vorhanden, damit ein ausreichendes Haftvermögen erzielt wird. Das anorganische Pulver wird mit einem inerten, flüssigen Medium zu einer pastenartigen Masse vermischt, die in bekannter Weise mittels Siebdruckverfahrens auf einen isolierenden Träger aufgebracht wird.
Beispiele für das Medium sind organische Flüssigkeiten, wie z.D. aliphatische Alkohole, Ester solcher Alkohole, Lösungen von Harzen, wie der von niederen Alkoholen abgeleitete Polymethacrylate. Nnch der Trocknung zur Entfernung des Mediums wird die Leitermasse ausgehärtet im Bereich von 75()O bis 930 0C während 5 bis 30 Minuten im Maximum. Eine längere Aushärtzeit ermöglicht die Anwen-<lung niedriger Temperaturen. Nachteilig ist, daß das anorganische Bindemittel sich aus relativ kompliziert aufgebauten Bestandteilen zusammensetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leitermasse nach der eingangs genannten Art zu finden, die kostengünstiger herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Als isolierender Träger fiir die Leitermasse kann ein Substrat aus Hartpapier, Glas, Keramik oder Kunststoff, wie z.B. Polynthylensulfon, Polyphenylensulfid {der Polimid, dienen. Die Leitermasse wird zur lierstellung von elektrisch leitenden Strukturen verwendet, die z.B. Leiterbahnen, Kontaktflächen oder dgl. sein können. Die Auftragung auf den Träger erfolgt beispielsweise mittels Siebdruck. Auch kann die Leitermasse im Einzelfall mit Hilfe eines Pinsels aufgetragen werden, falls es sich um Nachbesserungsarbeiten handelt. Insbesondere kann die Leitermasse beispielsweise dann Verwendung finden, wenn an den Träger eine Lötfahne mittels eines Nietes befestigt wird. Um den Übergangswiderstan<l zwischen Leiterbahn iiber den Niet zur Lötfahne zu verkleinern, kann man den Niet ganz mit der Leitermasse iiberdecken. Damit wird auch bei Temperatur schwankungen die Kontaktsicherheit wesentlich erhöht.
Die Leitermasse besteht aus einem Bindemittel, in dem fein verteilte, elektrisch leitende Metallteilchen dispergiert sind. Als Metallteilchen finden Silberteilchen Anwendung, deren Größe 15 µm nicht iibersteigen sollte.
Der Anteil der Silberteilchen an der gesamten Mischung beträgt 5 bis 6<) Gew.%, vorzugsweise 58 Gew.%. Die iibrigen Bestandteile der Mischung sind das Bindemittel mit 30 bis 40 Gew.%, vorzugsweise 35 Gew.%, und ein Verdünnungsmittel mit 5 bis 15 Gew.%, vorzugsweise 7 Gew.%, Das Birldemittel selbst hesteht aus einer Mischung eines Aminharzes mit einem Mischpolymerisat, wobei bezogen auf das Bindemittel der Anteil des Aminharzes 10 bis 50 Gew.%, vorzugsweise 27 Gew.%, und <ler Anteil des Mischpolymerisates 50 bis 90 Gew.%, vorzugsweise 73 Gew.%, beträgt.
Als Ami nharz kann man ein nichtplastifiziertes hochreakt ives Melamin-Formaldehyharz verwenden, wie es die Fa.
Hoechst unter der Bezeichnung Maprenal MF 590 vertreibt.
Als Mischpolymerisat kann man ein epoxidharzmodifiziertes, Carboxylgruppen enthaltendes Acrylharz einsetzen. Ein derartiges Acrylharz wäre z.B. Synthacryl SC 499 von der Fa.
Hoechst.
Das Verdünnungsmittel sollte möglichst so beschaffen sein, daß es mit dein Bindemittel beliebig verdiinnbar ist, wodurch die Viskosität beliebig einstellbar ist. Es kommt hier Tuluol, Xylol, Aceton, Methyläthylketon, Äthylacetat, AlkylglykoI, ,Methylglykol, Butylacetat oder Cyclohexanon in Frage.
Die Bestandteile der Leitermasse können in herkömlicher Weise in einem Schnell mischer oder einer Kugelmühle vermischt werden, wobei 1 lediglich zu beachten ist, <laß die Mischung nicht zu heiß wird, (l.h. daß die Temperatur möglichst nur wenig iiber Zimmertemperatur liegt, um eine vorzeitige Aushirtung zu vermeiden.
Die Aufbringung der Leitermasse auf den isolierenden Träger erfolgt entweder im Siebdruckverfahren oder die Leitermasse kann - wie bereits erwähnt - mit einem Pinsel z.B. zu Ausbesserungsarbeiten auf lokale Stellen aufgetragen werden.
Nach der Aufbringung wird die Leitermasse entweder an Luft und/oder im Ofen getrocknet. Es ist eine Frage der zur Verfiigurig stehenden Zeit, fiir welche der Aushärtungsmöglichkeiten man sich entscheidet. Während die Lufttrocknung sehr lange dauert, kann man die Leitermasse im Ofen bei einer Temperatur von 80°C in 2() Minuten aushärten. Nach dem Aushärten besitzt die Leitermasse einen Quadratwiderstand von kleiner 0,9 Ohm.

Claims

Leitermasse Leitermasse zur Herstellung elektrisch leitender Strukturen auf einem isolierenden Träger, bestehend aus einem Bindemittel und darin fein verteilten, elektrisch leitenden Metallteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einer Mischung eines Aminharzes mit einem Mischpolymerisat und einem Verdünnungsmittel besteht.
2. Leitermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aminharz ein nichtplastifiziertes hochreaktives Melamin-Formaldehydharz ist.
3. Leitermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat ein epoxidharzmodifiziertes, carboxylgruppenenthaltendes Acrylharz ist.
4. Leitermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus 30 bis 40 Gew.%, vorzugsweise 35 Gew.% Bindemittel, 50 bis 60 Gew.%, vorzugsweise 58 Gew.%, Silberpulver und 5 bis 15 Gew.%, vorzugsweise 7 Gew.%, Verdijnnungsmittel hesteht.
5. Leitermasse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus 5() bis 90 Gew.%, vorzugsweise 73 Gew.%, Mischpolymerisat und 10 bis 5() Gew.%, vorzugsweise 27 Gew.%, Aminharz besteht.
6. Leitermasse nach Anspruch 1, dadurch gekenrlzeichnet, dalS das Verdünnungsmittel Toluol, Xylol, Aceton, Methyläthyl keton, Äthylacetat oder Äthylglykol ist.