DE3151512C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3151512C2 DE3151512C2 DE3151512A DE3151512A DE3151512C2 DE 3151512 C2 DE3151512 C2 DE 3151512C2 DE 3151512 A DE3151512 A DE 3151512A DE 3151512 A DE3151512 A DE 3151512A DE 3151512 C2 DE3151512 C2 DE 3151512C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- metal
- conductor
- electrically conductive
- polymer
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
- H05K3/24—Reinforcing the conductive pattern
- H05K3/245—Reinforcing conductive patterns made by printing techniques or by other techniques for applying conductive pastes, inks or powders; Reinforcing other conductive patterns by such techniques
- H05K3/246—Reinforcing conductive paste, ink or powder patterns by other methods, e.g. by plating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
- H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
- H05K1/095—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/03—Conductive materials
- H05K2201/032—Materials
- H05K2201/0326—Inorganic, non-metallic conductor, e.g. indium-tin oxide [ITO]
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/03—Conductive materials
- H05K2201/0332—Structure of the conductor
- H05K2201/0335—Layered conductors or foils
- H05K2201/0347—Overplating, e.g. for reinforcing conductors or bumps; Plating over filled vias
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
- H05K3/24—Reinforcing the conductive pattern
- H05K3/244—Finish plating of conductors, especially of copper conductors, e.g. for pads or lands
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Multi-Conductor Connections (AREA)
- Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
- Combinations Of Printed Boards (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
Es sind viele Arten von elektronischen Geräten bekannt,
in denen die verschiedenen elektrischen Bauelemente durch
Leiter miteinander verbunden sind. Die Verbindungsleiter
werden in einer Vielfalt von Prozessen hergestellt, wie
beispielsweise gebrannte Dickfilmleitersysteme, Polymer
leiter und Druckschaltungs- oder Printplatten.
Bei gebrannten Dickfilmleitern wird ein Gemisch aus einem
leitenden Metallpulver, einem Keramik- oder Glasbindemit
tel und einem geeigneten Träger mittels Siebdruck auf ein
Substrat aufgebracht. Das Leitermuster auf dem Substrat
wird dann bei einer relativ hohen Temperatur gebrannt,
die typischerweise zwischen 650 und 900°C liegt. Wenn
die Temperatur auf die Brenntemperatur ansteigt, wird der
Träger verdampft, und das Metall und das Bindemittel blei
ben zurück. Bei der Brenntemperatur kommt es in größerem
oder kleinerem Ausmaß zum Sintern des Metalls, wobei das
Bindemittel für das Haftvermögen zwischen dem gebildeten Me
tallfilm und dem Substrat sorgt.
Bei gebrannten Dickfilmleitern werden herkömmlicherweise
Edelmetalle benutzt, wie Gold, Silber, Platin und Palladium.
Kürzlich sind diese Edelmetalle im Preis stark gestiegen,
und neue Leitersysteme, bei denen Kupfer, Nickel und Alu
minium benutzt werden, kommen in den Handel. Die Kosten
der Edelmetallsysteme sind zu hoch, wenn ein billiges
Leitersystem erwünscht ist. Die neueren Metallsysteme
sind nicht nennenswert billiger, und zwar wegen der spe
ziellen chemischen Zusammensetzung, die erforderlich ist,
um die Oxidation des Metalls während des Brennprozesses
zu verhindern. Darüber hinaus sind diese Systeme sehr
schwierig zu löten, wenn das herkömmliche Zinn/Blei-Lot
benutzt wird, und die hohen Brenntemperaturen, die bei
der Fertigung erforderlich sind, schließen die Verwendung
von billigen Substratmaterialien aus. Einige der Nickel
systeme können auf Kronglas bei Temperaturen gebrannt
werden, die gerade unterhalb des Schmelzpunktes des Gla
ses liegen, wobei aber die sich ergebende elektrische
Leitfähigkeit des Leiters relativ gering ist.
Der Ausdruck "Polymerleiter" ist in Wirklichkeit eine un
passende Bezeichnung, da das Polymer tatsächlich kein Lei
ter ist. Das Polymer wird vielmehr stark mit einem lei
tenden Metall versetzt und mittels Siebdruck auf ein Sub
strat aufgebracht. Der Vorteil dieses Systems besteht da
rin, daß das Polymer entweder katalytisch oder thermisch
bei Temperaturen vernetzt werden kann, die von Raumtempe
ratur bis etwa 125°C erreichen. Als Ergebnis dieser so
genannten "Kaltverarbeitung" ist es möglich, sehr wenig
kostende Substrate zu benutzen, wie beispielsweise Mylar
folien (Polyethylenterephthalat). Der Mechanismus, durch
den die elektrische Leitfähigkeit erzielt wird, beruht
völlig auf dem Kontakt zwischen den einzelnen metallischen
Teilchen. Es hat sich gezeigt, daß die einzigen Metalle
die dem Polymer zugesetzt werden können und eine akzeptab
le elektrische Leitfähigkeit ergeben, die Edelmetalle,
wie Gold und Silber, sind. Alle anderen üblichen elektrisch leiten
den Metalle oxidieren mit der Zeit, wodurch die elektri
sche Leitfähigkeit zwischen den Teilchen verringert wird.
In Polymerleitersystemen ist überwiegend Silber gewählt
worden, die Silbersysteme sind aber im allgemeinen nicht
lötbar, weil das Silber durch das Bleizinnlot herausge
löst wird. Wenn der Preis des Silbers etwa $10-11 pro
28,35 g ($10-11 per ounce) beträgt, sind diese Leitersy
steme mit anderen Systemen konkurrenzfähig, falls sie auf
sehr wenig kostenden Substraten, wie beispielsweise dün
nen Mylarfolien, benutzt werden. Wenn jedoch der Silber
preis höher ist, sind die Systeme mit Druckschaltungsplat
ten nicht konkurrenzfähig.
Die Techniken, die benutzt worden sind, um Druckschaltungs
platten herzustellen, können in additive und subtraktive
Technologien unterteilt werden. Bei beiden Technologien
ist der Ausgangspunkt ein Substrat, das von Phenolharzen
bis mit Glas verstärkten Epoxidharzen, auf die eine Kup
ferfolie aufgeklebt ist, weitgehend variieren kann. Bei
der additiven Technologie ist die Kupferfolie sehr dünn,
üblicherweise in der Größenordnung von etwa 5,08 µm (200
microinches). Ein Abdecklack wird als Muster so aufge
bracht, daß das Kupfer nur dort freiliegt, wo die Leiter
erwünscht sind, und die Platte wird dann galvanisch über
zogen, um Kupferleiter mit einer Dicke von etwa 25,4 µm
(1 mil) bilden. Der Überzugsabdecklack wird abgestreift, und
das Kupfer wird geätzt. In Bereichen, wo der Leiter nicht
erwünscht ist, ist das Kupfer nur etwa 5,08 µm (200 micro
inches) dick, so daß durch das Ätzen dieses Kupfer schnell
entfernt wird, während ein 25,4 µm (1 mil) dicker Leiter
zurückbleibt. Bei der subtraktiven Technologie liegt die
Ausgangsdicke der Kupferfolie üblicherweise zwischen
25,4 µm (1 mil) und 50,8 µm (2 mils). Ein Ätzabdecklack
wird überall dort aufgebracht, wo die Leiter erwünscht
sind, die Platte wird geätzt und der Abdecklack wird dann
entfernt. Der Abdecklack verhindert das Ätzen dort, wo
die Leiter erwünscht sind, so daß Leiterbahnen zurückblei
ben.
Sowohl die additive als auch die subtraktive Technologie
zur Herstellung von Druckschaltungsplatten erfordert das
Aufbringen einer Kupferfolie auf dem gesamten Substrat,
das Aufbringen und Entfernen eines Abdecklacks, das Ätzen
der Druckschaltungsplatte, das Bohren von Löchern für das
Einsetzen von Bauelementen, und, in einem Fall, den zu
sätzlichen Schritt des galvanischen Überziehens. Ein Vor
teil dieser Technologie besteht jedoch darin, daß die
sich ergebenden Schaltungsplatten relativ leicht gelötet
werden können.
Der bemerkenswerteste Nachteil der Druckschaltungsplatten
technologie besteht darin, daß eine beträchtliche Anzahl
von Bearbeitungsschritten notwendig ist und daß das ein
großes Ausmaß an zugeordneter Ausrüstung erfordert. Da
rüberhinaus beschränkt sich die Auswahl der Substratmate
rialien auf eines derjenigen, die für Schaltungsplatten
materialien zur Verfügung stehen. Die Anzahl der Prozeß
schritte und die Ausrüstung führen zu relativ hohen Ver
arbeitungskosten, und die Beschränkung der Substratmate
rialien eliminiert die Möglichkeit, ein dekoratives oder
konstruktives Teil zu verwenden, das in dem Gerät als
Substrat erforderlich sein kann. Die typischen Kosten für
verarbeitete Druckschaltungsplatten reichen von $0,03 bis
$1,00 pro 6,5 cm² (square inch), was von der Qualität der
Platte abhängig ist, ob diese ein- oder doppelseitig ist
und ob überzogene Durchgangslöcher benutzt werden.
Das Schaffen von zuverlässigen elektrischen Anschlüssen
an einigen Substraten hat besondere Schwierigkeiten be
reitet. Ein System, das ein ständiges Problem darstellt,
sind Flüssigkristallzellen, bei denen die Verbindung mit
mehreren Zinnoxidleitermustern hergestellt werden muß,
die auf einer Glasoberfläche gebildet sind. Diese Verbin
dung wird üblicherweise durch mechanische Vorrichtungen
hergestellt, beispielsweise durch Druckkontakte, aber
solche Druckkontakte mit Zinnoxidmustern auf Glas brin
gen Probleme mit sich. Der Kontakt muß extrem nachgiebig
sein, weil das Glas im wesentlichen nicht nachgiebig ist,
und das wird zu einem größeren Faktor, wenn die Anzahl
der erforderlichen Verbindungen zunimmt. Das Problem wird
durch die Tatsache kompliziert, daß die meisten Materia
lien keinen guten ohmschen Kontakt mit Zinnoxidmustern
auf Glas bilden und daß darüber hinaus keine Möglichkeit
besteht, den Kontakt zu kennzeichnen, weil das Zinnoxidmu
ster effektiv keine Höhe hat, mit der es sich über die
Glasoberfläche erhebt. Wenn das Glas verkratzt wird, wird
weiter auch der Zinnoxidleiter verkratzt und es kommt zu
einer Stromkreisunterbrechung. Schließlich ist es in vie
len Anlagen erwünscht, die Flüssigkristallzelle bündig
mit der Oberfläche zu befestigen, und in solchen Anlagen
besteht kein Raum für einen komplexen Verbinder.
Die bekannten Techniken sind für das Herstellen von elek
trischen Leiterverbindungen mit solchen schwierig anzu
schließenden Substraten nicht besonders geeignet. Bei
spielsweise bringen die herkömmlichen Dickfilmtechniken
mehrere zusätzliche Probleme mit sich, weil der erforder
liche Brennschritt die Temperatur bis nahe an den Schmelz
punkt des Glases erhöht, wodurch dieses dazu tendiert,
sich zu verwinden, was in der Flüssigkristalltechnologie
äußerst unerwünscht ist. Das Brennen tendiert außerdem
zur Bildung eines Oxidfilms auf dem Zinnoxid, was einen
Regenbogeneffekt ergibt, der in einer Anzeigezelle eben
falls unerwünscht ist.
Gemäß der Erfindung wird eine elektrische Leiterverbin
dung mit einem ersten elektrischen Leiter hergestellt,
auf welchem eine Verbindungsformation hergestellt wird.
Die Formation enthält ein vernetztes Polymer, das eine
feinverteilte erste metallische Masse, ein
zweites Metall und ein elektrisch leitendes Pulver enthält,
und darauf eine durchgehende Schicht des zweiten Metalls,
wobei sich das zweite Metall in der Spannungsreihe unter
dem ersten Metall befindet, und sowohl das vernetzte Po
lymer als auch die durchgehende Schicht sind elektrisch
leitend und in elektrischem Kontakt. Die durchgehende Lei
terschicht wird hergestellt, indem zuerst das vernetzte
Polymer, welches das feinverteilte Metall und das elek
trisch leitende Pulver enthält, auf ein gewünschtes Sub
strat aufgebracht wird, und indem anschließend dieses
Polymer mit einem Salz des zweiten Metalls kontaktiert
wird. Ein zweiter Leiter wird an der durchgehenden Schicht
befestigt, beispielsweise durch Löten oder ähnliche Ope
rationen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be
schrieben.
Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch eine Flüs
sigkristallanzeigezelle, die gemäß der Erfindung mit ei
nem biegsamen elektrischen Kabel verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet in seiner brei
testen Form das Herstellen einer gewünschten elektrisch
leitenden Formation auf einem Substrat derart, daß eine
lötbare Verbindung desselben mit einem Draht außerhalb
des Substrats erleichtert wird. Die elektrisch leitende
Formation wird mit Hilfe eines ein elektrisch leitendes
Pulver enthaltenden, vernetzten Polymers hergestellt, das
einer Niederschlagsreaktion ausgesetzt wird. Das Verfah
ren eignet sich insbesondere für die Anwendung von Sieb
drucktechniken zum Herstellen der Leiterformationen auf
den Substraten, obgleich sich die Erfindung nicht darauf
beschränkt. Weitere Arten von Druck- und Aufbringtechni
ken können benutzt werden, wozu das Flexo-, Schablonen-,
Tief- und Offsetdrucken gehören, ohne daß darunter eine
Beschränkung zu verstehen ist.
Das Substrat, auf dem die elektrisch leitenden Formatio
nen gebildet werden, unterliegt keiner Beschränkung, und
jeder Isolator, an dem die Metalldruckpaste haften kann,
ist verwendbar. Es können daher die üblichen Druckschal
tungssubstrate benutzt werden, ebenso wie mit Glas ver
setzte Polyester, Phenolharzplatten, Polystyrol und dgl.
Von besonderem Interesse als Substrate für die Verwendung
bei der Erfindung sind Glas und Stahl, die mit einem Iso
lator, wie beispielsweise Porzellan oder Epoxidharz, be
deckt sind. Die letztgenannten Materialien werden häufig
als konstruktive oder dekorative Elemente in vielen Kon
struktionen benutzt, und das direkte Aufbringen von elek
tronischen Bauelementen auf dieselben ergibt Vorteile hin
sichtlich einer einfachen Fertigung, wesentlichen Kon
struktionsteilen und Kosten. Wenn das Substrat eine Flüs
sigkristallanzeigezelle ist, wird das Substrat aus Glas
bestehen, auf dem mehrere Zinnoxidleitersysteme durch her
kömmliche Flüssigkristallzellenfertigungstechniken gebil
det worden sind.
Die Metalldruckpasten bei der Erfindung sind eine Kombi
nation aus einer feinverteilten metallischen Pulvermasse
mit einem Polymer, dessen Viskosität und Fließeigenschaf
ten durch das Zusetzen eines Lösungsmittels kontrolliert
werden. Das Metall kann irgendein Metall sein, welches in
der Druckpaste und dem vernetzten Polymer stabil ist, in
feinverteilter Form erzielt werden kann und sich in der
Spannungsreihe der Metalle oberhalb des bei der Nieder
schlagsreaktion benutzten Metalles befindet. Wegen seiner
Verfügbarkeit und seines niedrigen Preises ist das bevor
zugte Metall Eisen. Das Metallpulver hat im allgemeinen
eine Teilchengröße von weniger als 50 µm und vorzugswei
se von 3 bis etwa 25 µm und am bevorzugtesten von weni
ger als 10 µm. Wenn die Druckpaste durch Siebdruck aufge
bracht wird, müssen die Metallteilchen eine derartige Grö
ße haben, daß sie durch das Sieb hindurchgehen.
Das elektrisch leitende Pulver ist irgendein pulverisier
tes Material, welches dem Polymer zugesetzt werden kann,
ohne die Metalldruckpaste nachteilig zu beeinflussen. Die
Metalldruckpaste wird üblicherweise das meiste, wenn nicht
sämtliches, Zinnoxid auf wenigstens einem Teil der Ober
fläche des Glases in Flüssigkristallanzeigezellen bedecken,
und es muß deshalb eine gewisse elektrische Leitung zwi
schen dem darunterliegenden Zinnoxid und der elektrisch
leitenden benachbarten Schicht geben, die auf der Metall
druckpaste zu bilden ist. In einigen Fällen und unter ei
nigen Bedingungen kann das feinverteilte Metall die ge
wünschte elektrische Leitfähigkeit ergeben um aber eine
universelle Verbindung zu erzielen und die Zuverlässig
keit zu verbessern, sollte das elektrisch leitende Pulver
benutzt werden. Das elektrisch leitende Pulver kann ein
elektrisch leitendes Metall sein, das an der unten be
schriebenen Niederschlagsreaktion beteiligt ist oder nicht.
Es kann beispielsweise Silberpulver benutzt werden, das
erhöht aber die Kosten der Verbindungsmetalldruckpaste.
Das bevorzugte elektrisch leitende Pulver ist braunes Wolf
ramoxid. Materialien, wie Kohlenstoff, können ebenfalls
benutzt werden, sie können aber einen höheren spezifi
schen Widerstand ergeben. Es sei jedoch angemerkt, daß
selbst Materialien mit einem hohen spezifischen Widerstand
pro Quadrat bei der Erfindung mit Vorteil benutzt werden
können, und zwar wegen der vorkommenden körperlichen Ab
messungen, d. h. als Ergebnis von geometrischen Überle
gungen. Beispielsweise ist die Verbindung mit Flüssig
kristallanzeigezellen etwa 25,4 µm (1 mil) dick und hat
typischerweise eine Querschnittsfläche von 1270 µm (50
mils) mal 2540 µm (100 mils). Der spezifische Widerstand
kann durch folgende Gleichung berechnet werden
R = p(l/A) (1)
wobei p der spezifische Widerstand in Ohm × 25,4 mm (ohm
inch), l die Weglänge in Millimeter (inches) und A der
Querschnitt in 645,2 mm² (square inches) ist. Daher gilt
für eine typische Flüssigkristallanzeigeverbindung
oder R = p(0,001/0,1 × 0,05) = p(0,2)
wohingegen bei der Berechnung von Ohm pro Quadrat (ohms
per square) für einen typischen Dickfilmleiter mit einer
Dicke von 25,4 µm (1 mil) der Widerstand pro Quadrat be
trägt
Es sei angemerkt, daß für einen bestimmten spezifischen
Widerstand p das vorstehend angegebene geometrische Bei
spiel eine Verringerung im Widerstand um den Faktor 1/200
ergibt.
Die Teilchengröße des elektrisch leitenden Pulvers be
stimmt sich nach denselben Überlegungen, die oben mit Be
zug auf das feinverteilte Metallpulver beschrieben sind.
Die Polymere, die in der Druckpaste benutzt werden, sind
irgendein vernetzbares Material oder Gemisch desselben,
das einen Grad an Haftvermögen an dem benutzten Subtrat
und an dem darin dispergierten feinverteilten Metallpul
ver zeigt. Zu den typischen Polymeren, die benutzt werden
können, gehören die Homopolymere und Copolymere von ethy
lenischen ungesättigten aliphatischen, alizyklischen und
aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Polyethylen, Poly
propylen, Polybuten, Ethylenpropylencopolymere, Copolymere
von Ethylen oder Propylen mit anderen Olefinen, Polybuta
dien, Polyisopren, Polystyrol und Polymere von Penten,
Hexen, Hepten, Bicyclo(2,2,1)-2-hepten, Methylstyrol
und dgl. Weitere Polymere, die benutzt werden können,
sind Polyinden, Polymere von Acrylatestern und Polymere
von Methacrylatestern, Acrylat- und Methacrylatharze, wie
Ethylacrylat, n-Butylmethacrylat, Ixobutylmethacrylat,
Ethylmethacrylat und Methylmethacrylat; Alkydharze; Cel
lulosederivate, wie Celluloseacetat, Celluloseacetatbuty
rat, Cellulosenitrat, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellu
lose, Methylcellulose und Natriumcarboxymethylcellulose;
Epoxidharze; Kohlenwasserstoffharze aus Erdöl, Isobuty
lenharze; Isocyanatharze (Polyurethane); Melaminharze,
wie Melamin-Formaldehyd-Harze und Melamin-Harnstoff-Formal
dehyd-Harze; Ölsäureharze; Polyamidpolymere, wie Polyami
de und Polyamid-Epoxid-Polyester; Polyesterharze, wie un
gesättigte Polyester von zweibasischen Säuren und Dihy
droxyverbindungen; Polyesterelastomer- und Resorcinharze,
wie Resorcin-formaldehyd, Resorcin-furfural, Resorcin
phenol-formaldehyd und Resorcin-Harnstoff; Elastomere,
wie beispielsweise Naturkautschuk, Altgummi, chlorierter
Kautschuk, Butadienstyrolkautschuk und Butylkautschuk,
Neoprenkautschuk, Polysulfid-, Vinylacetat- und Vinylal
kohol-acetat-Copolymere, Polyvinylalkohol, Polyvinylchlo
rid, Polyvinylpyrollidon und Polyvinylidenchlorid, Poly
carbonate, Pfropfcopolymere von Polymeren ungesättigter
Kohlenwasserstoffe und von ungesättigten Monomeren, wie Pfropf
copolymere von Polybutadien, Styrol und Acrylnitril,
die üblicherweise als ABS-Harze bezeichnet werden, Poly
amide und dgl.
Die Polymere und Druckpasten nach der Erfindung können
verschiedene andere Materialien enthalten, wie Füllstof
fe, z. B. Glasfasern, Glaspulver, Glasperlen, Asbest, mi
neralische Füllstoffe, Holzmehl und andere pflanzliche
Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente, Wachse, Stabilisatoren,
Schmierstoffe, Vernetzungskatalysatoren, wie Peroxide,
Photosensibilisatoren und Amine, Polymerisationsinhibi
toren und dgl. Vorzugsweise, was aber nicht wesentlich
ist, wird ein Polymer benutzt, das einen beträchtlichen
Grad an Volumenschrumpfung beim Vernetzen zeigt.
Die Mengen an feinverteiltem Metall und Polymer werden so
eingestellt, daß das Metallpulver und das elektrisch lei
tende Pulver etwa 60-80 Vol.-% des Gemisches nach dem
Vernetzen ausmachen. Vorzugsweise beträgt der Pulverbe
standteil etwa 70 Vol.-%. Es ist erwünscht, daß eine be
trächtliche Menge der Metallteilchen Teil der Oberfläche
der vernetzten Druckpaste ist, um die anschließende Nie
derschlagsreaktion zu erleichtern. Die Menge an leiten
dem Pulver ist so ausreichend, um die Polymerschicht nach
dem Vernetzen elektrisch leitend zu machen, und beträgt
üblicherweise etwa 40-60 Gew.-% und vorzugsweise etwa
45-55 Gew.-%, und zwar auf der Basis des kombinierten
Gewichtes des feinverteilten Metalles und des elektrisch
leitenden Pulvers.
Ein Lösungsmittel wird in der Rezeptur der Druckpaste benutzt, um die
Viskosität und die Fließeigenschaften für den gewünschten
Drucktyp einzustellen. Im allgemeinen sollte das Lösungs
mittel in einer Menge benutzt werden, die ausreicht, da
mit die Druckpaste eine Viskosität von 15 000-200 000 mPas
(15 000-200 000 cps) bei Raumtemperatur und vorzugsweise
von etwa 50 000-150 000 mPas (50 000-150 000 cps) hat.
Geeignete Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel können ali
phatisch oder aromatisch sein und üblicherweise bis zu
etwa 30 Kohlenstoffatome enthalten. Sie umfassen die Koh
lenwasserstoffe, Ether und Thioether, Carbonylverbindun
gen, wie Ester und Ketone, Stickstoff enthaltende Verbin
dungen, wie Amide, Amine, Nitrile und Nitroverbindungen,
Alkohole, Phenole, Mercaptane und Halogen enthaltende Ver
bindungen. Beispiele sind Alkohole, wie Methanol, Ethanol,
Propanol, Benzylalkohol, Cyclohexanol, Ethylenglykol, Gly
cerin und dgl., aromatische Materialien, wie Benzol, To
luol, Xylol, Ethylbenzol, Naphtalin, Tetralin und dgl.,
Ether, wie Methylether, Ethylether, Propylether, Methyl-
tert-butyl-ether, und dgl., Alkane, wie Methan, Ethan,
Propan und dgl., Dimethylsulfoxid, Butylformiat, Me
thylacetat, Ethylacetat, Formamid, Dimethylformamid,
Acetamid, Aceton, Nitrobenzol, Monochlorbenzol, Aceto
phenon, Tetrahydrofuran, Chloroform, Tetrachlorkohlen
stoff, Trichlorethylen, Ethylbromid, Phenol, Mercapto
phenol, und dgl. Darüber hinaus können reaktionsfähige
Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel, wie Triallyliso
cyanurat, bei Bedarf benutzt werden. Es wird bevorzugt,
ein Lösungsmittel zu verwenden, das bei Raumtemperatur
relativ schwerflüchtig ist, so daß die Viskosität und
die Fließeigenschaften der Druckpaste während des Auf
bringens auf das Substrat ausreichend sind, und das bei
der Vernetzungstemperatur des Polymers oder bei anderen
Temperaturen oberhalb der Aufbringtemperatur leichtflüch
tig ist. Die Carbitolreihen von Lösungsmitteln und insbe
sondere Butylcarbitol (Diethylenglykolmonobutylether) hat
sich als besonders geeignet erwiesen.
Die Druckpaste wird auf das Substrat aufgebracht, um auf
diesem die gewünschten Leitermuster zu erzielen. Beispiels
weise kann die Standardtechnologie zum Aufbringen von ge
druckten Schaltungen benutzt werden. Jede Temperatur, die
kein vorzeitiges Vernetzen der Druckpaste verursacht und
bei der die Viskosität und die Fließeigenschaften der
Druckpaste für die Aufbringtechnik geeignet sind, kann
benutzt werden. Es wird bevorzugt, obwohl es nicht not
wendig ist, wenigstens einen Teil des Lösungsmittels nach
dem Aufbringen der Druckpaste auf das Substrat und vor
dem Vernetzen zu verdampfen zu gestatten. Der Verdampfungs
vorgang legt zusätzliches Metallpulver frei und vergrö
ßert das Verhältnis von Pulvern zu Polymer, so daß ein
Ausgleich zwischen ausreichend Metall, um eine Basis für
den elektrisch leitenden Film, der darauf herzustellen
ist, und zu wenig Polymer, um als Bindemittel zum Festhal
ten der Metallteilchen zu wirken, zu schaffen. Vorzugs
weise erfolgt das Trocknen 0,1-1 h, vorzugsweise etwa
0,25-0,5 h, bei einer Temperatur von etwa 70-150°C und
vorzugsweise bei etwa 110-130°C.
In dem nächsten Schritt des hier beschriebenen Verfahrens
wird das Druckpastenpolymer durch die zweckmäßigste Me
thode vernetzt oder polymerisiert. Wenn ein Autokataly
sator zugesetzt worden ist, wird das Polymer ohne zu
sätzliche Initiierung selbst vernetzen. In dem Fall von
UV-Licht-Initiatoren können die die Leitermuster tragen
den Substrate unter einer hochintensiven UV-Quelle hin
durchgeführt werden, die bewirkt, daß die Initiatoren die
Vernetzungsreaktion beginnen. Gegenwärtig wird bevorzugt,
ein termisches Vernetzungssystem zu benutzen, welches ak
tiviert wird, indem es Temperaturen von etwa 140-200°C,
vorzugsweise etwa 150-180°C, für eine Zeit von 0,1-1 h,
vorzugsweise von 0,15-0,5 h, ausgesetzt wird. Als Ergeb
nis dieses Schrittes werden eng verdichtetes Metall
pulver und elektrisch leitendes Pulver, die mit dem Sub
strat durch das vernetzte Polymer verbunden sind, erzielt.
Wegen des hohen Prozentsatzes an Metall und elektrisch
leitendem Pulver und wegen der Schrumpfung des gewählten
Polymers wird das so erhaltene Muster eine elektrische
Leitfähigkeit aufgrund des körperlichen Kontakts zwi
schen den elektrisch leitenden Pulverteilchen haben. Bei
Flüssigkristallanzeigezellen ist ein Reihenwiderstand
von 200 Ohm akzeptabel. Das läßt sich (durch Verwendung
der Gleichungen 1, 2, und 3) als 200 000 Ohm/Quadratzoll
(ohms/square) ausdrücken, wenn die oben beschriebenen ty
pischen Abmessungen und Dicken angenommen werden.
Das mit der Druckpaste versehene Substrat wird einer
Niederschlagsreaktion ausgesetzt, bei welcher etwas von
dem Metall des Pulvers durch ein Metall ersetzt wird,
welches sich in der Spannungs- oder Aktivitätsreihe wei
ter unten befindet, d. h. welches edler ist. Bei diesem
Schritt wird vorteilhafter Gebrauch von dem bekannten
chemischen Verhalten von Metallen gemacht, gemäß welchem
jedes Metall jedes nachfolgende, weniger aktive Metall
aus einer wässerigen Lösung eines seiner Salze verdrängen
wird. Bei der Erfindung hat es sich jedoch gezeigt, daß,
während das Pulvermetall in Lösung geht, eine Menge an
mehr Edelmetall auf der Oberfläche über die Menge hinaus
abgeschieden wird, die einen Eins zu Eins-Austausch mit
dem Pulvermetall ergeben würde. Das zusätzliche Metall schlägt
sich aus der Lösung auf den Teilchen sowohl des ursprünglichen als
auch des auf diesem zunächst niedergeschlagenen Metalls nieder,
die durch das Polymer auf dem Substrat
haften, um dadurch sämtliche Metallteilchen an der Oberfläche mit
einander zu verbinden und so einen durchgehenden Film
von elektrisch leitendem Metall über dem gedruckten Lei
termuster zu bilden. Es hat sich gezeigt, daß mehrere
2,54 µm (hundred microinches) an Leitermaterial aus
einer Lösung in einer Zeitspanne von 5 min aufgebaut
werden können.
Das Niederschlagsreaktionsmittel ist eine Lösung, vorzugs
weise eine anorganische und am bevorzugtesten eine wässe
rige Lösung eines Metallsalzes. Das Kation des Metallsal
zes ist irgendein edleres oder elektropositiveres Metall
als das Metall des feinverteilten Pulvers, d. h. es liegt
in der Spannungsreihe unter dem Metallpulver und ist elek
trisch leitend. Irgendein Anion kann benutzt werden, das
relativ inert ist, d. h. das Verfahren nicht nachteilig be
einflußt und lösliche Salze sowohl mit dem Kationmetall
als auch dem Pulvermetall bildet. Zu den typischen Sal
zen gehören Kupfernitrat, Kupferacetat, Kupferfluorborat,
Kaliumgoldcyanid, Nickelsulfat, Nickelchlorid, Nickel
sulfamat, Kaliumsilbercyanid, Silberchlorid und dgl. Das
gegenwärtig bevorzugte Metallsalz ist Kupfersulfat. Die
Konzentration des Metallsalzes in der Lösung kann von
0,1 m zur Sättigungskonzentration reichen, beträgt
vorzugsweise aber etwa 0,5-2,0 m. Unter etwa 0,5 m sind
die Niederschlagsgeschwindigkeiten übermäßig langsam, und
über molaren Konzentrationen von 2,0 m gibt es keine Ver
besserung in der Niederschlagsgeschwindigkeit. Am bevor
zugtesten ist das Metallsalz in einer Konzentration von
etwa 1 m vorhanden.
Wenn Kupfersulfat als edleres Metall benutzt wird, wird
eine Kupferschicht mit neuem unoxidiertem Kupfer gebil
det, das leicht gelötet werden kann. Wenn eine weitere
Verbesserung erwünscht ist oder wenn das Löten der Schal
tungen für eine beträchtliche Zeitspanne verzögert wird,
kann das gebildete Leitermuster in eine Zinnüberzugslö
sung getaucht werden, so daß sich das Zinn auf dem Kupfer
niederschlägt. Zinn und Kupfer liegen in der Spannungs
reihe sehr nahe beieinander, und die normale Niederschlags
reaktion wird bewirken, daß das Kupfer auf dem Zinn nie
dergeschlagen wird. Durch Zusetzen von geeigneten kom
plexbildenden Ionen wird sich jedoch das Zinn auf dem
Kupfer niederschlagen. Das mit Zinn überzogene Kupfer,
das so gebildet wird, kann sehr leicht gelötet werden
und kann für Zeitspannen von einem Monat oder mehr be
lassen werden, und trotzdem kann weiterhin eine gute
Lötung erzielt werden. Geeignete Zinnüberzugslösungen
sind zum Überziehen von Kupfer im Handel erhältlich, wie
beispielsweise die Coppertech Electroless Tin Plating
Solution (Lösung zum stromlosen Verzinnen) ST-210 oder
ST-240. Die Niederschlagsreaktion kann bei jeder geeig
neten Temperatur ausgeführt werden, erhöhte Temperaturen
werden aber im allgemeinen bevorzugt, um die Reaktions
geschwindigkeit zu erhöhen. Daher kann jede Temperatur
ab der Umgebungstemperatur bis zu etwa 100°C benutzt
werden, obgleich die Temperatur vorzugsweise etwa 45-60°C
beträgt. Im allgemeinen ist die Niederschlagsreaktion
in etwa 2-20 min oder mehr und vorzugsweise in etwa 5 min
abgeschlossen.
Es gibt Fälle, in denen das Haftvermögen des neu aufgebrach
ten Lösungsmetalls an der Pulvermetalloberfläche ge
ringer als gewünscht sein kann. Beispielsweise ist das
Haftvermögen im allgemeinen ausreichend, wenn der Be
reich ein elektrisch leitender Weg sein soll, ein er
höhtes Haftvermögen ist aber erwünscht, wenn Verbindun
gen oder eine Befestigung erfolgen sollen. Der Grund
dafür ist, daß das Metallpulver an der Oberfläche des
vernetzten Leiterdruckpastenmusters mit einer Verun
reinigung überzogen werden kann, wie beispielsweise
Oxiden oder Ölen, die ein gutes Haftvermögen verhin
dern. Darüber hinaus können Teile des polymeren Binde
mittels dem Pulvermetall überlagert sein und das richti
ge Haftvermögen behindern. In diesen Fällen kann das
Haftvermögen verbessert werden, indem die Oberfläche der
Pulvermetallteilchen abgeschliffen wird, und zwar entwe
der vor oder gleichzeitig mit der Berührung mit der Nie
derschlagslösung. Im Falle der Gleichzeitigkeit wird die
Niederschlagsreaktion auf den Metallteilchen unmittelbar
mit dem Niederschlag in den Bereichen beginnen, wo die
Verunreinigung nicht an den Metallteilchen haftet. Das
Abschleifen wird diejenigen Bereiche lösen, wo sich
schlecht haftendes Metall oder eine Verunreinigung oder
beide befinden, so daß eine saubere Oberfläche zurück
bleibt, und die Niederschlagsreaktion wird dann auf den
gerade gereinigten Oberflächen beginnen. Im allgemeinen
kann jeder nichtreaktionsfähige Feststoff, wie beispiels
weise Talcum, als Schleifmittel benutzt werden. Pulve
risiertes Aluminiumoxid und feiner Meeressand sind mit
Erfolg benutzt worden. Ein besonders vorteilhaftes
Schleifmittel ist wasserfreies Kupfersulfat. Wenn eine
Menge an wasserfreiem Kupfersulfat benutzt wird, die
diejenige übersteigt, welche zur Sättigung erforderlich
ist, wird der Überschuß eine Naßaufschlämmung bilden,
die als Schleifmittel benutzt werden kann und die zu
sätzliche Eigenschaft hat, Kupferionen für das Er
setzen und Überziehen der Metallteilchen zu liefern.
Statt dessen kann eine Aufschlämmung aus dem Schleif
mittel und der Metallsalzlösung auf das Leiterdruckpasten
muster aufgesprüht werden. Es sei angemerkt, daß der
Schleifvorgang nicht kontinuierlich zu sein braucht,
weil die gewünschte Niederschlagung kontinuierlich mit
dem zunehmend über dem Substrat stattfindenden Schleif
vorgang erfolgen kann. Dieser Vorgang würde für mechani
sche Reibsysteme, wie beispielsweise Rollen, repräsen
tativ sein. Darüber hinaus braucht es zu keinem Verlust an
Material zu kommen, mit Ausnahme desjenigen, mit dem das
Substrat überzogen wird, d. h. die Schleifmittel- und Me
tallionenlösung, die auf das Substrat gesprüht oder ge
rieben wird, kann zurückgewonnen und wiederverwendet wer
den.
Vorzugsweise wird Zink als Pulvermetall benutzt, weil es
sehr wenig kostet und weil es leicht mit einfachen Kupfer
salzlösungen reagiert. Leider reagiert das Zink zu kräftig,
was zu einem sehr porösen und schwammigen Kupferfilm
führt. Weiter gibt es bei einigen Fabrikationssystemen,
bei denen Eisenpulver benutzt wird, ein Feuchtigkeitsan
fälligkeitsproblem, weil das Eisen zum Rosten neigt. Diese
Probleme können in großem Ausmaß vermieden werden, indem
ein Gemisch aus pulverisierten Metallen benutzt wird.
Ein bevorzugtes Pulvermetallgemisch enthält etwa 20-45% Zink, vor
zugsweise etwa 25%, und 55-80% Nickel, vorzugsweise etwa 75%, wo
bei die Anteile beider Metalle zusammen 100% ergeben. Diese Kombina
tion weist einen hohen Grad an elektrischer Leitfähigkeit vor dem Nie
derschlagsreaktionsschritt auf und hat gewisse Vorteile hinsichtlich der
Verringerung der Geschwindigkeit der Reaktion mit dem
Zink, weil eine vergrößerte elektrisch leitende Oberflä
che der Metallsalzlösung dargeboten wird, während ein
relativ kleinerer Anteil dieser Fläche das ziemlich re
aktionsfähige Zinkpulver ist. Als Ergebnis dessen wird
ein elektrisch leitender Überzug hoher Qualität gebildet,
der einen sehr hohen Grad an Haftvermögen hat, obgleich
die Reaktion Zink und Kupfer umfaßt, die in der Span
nungsreihe der Metalle ziemlich weit auseinanderliegen.
Das Vorhandensein des Nickels reduziert diese kräftige
Reaktion. Das sich ergebende Leitersystem hat außerdem
den Vorteil, daß es in Gegenwart von hochgradiger Feuch
tigkeit stabil ist. Wenn Eisen als reaktionsfähiges Me
tall benutzt wird, tendiert es zum Rosten und zum Bilden
eines unansehnlichen Niederschlags auf der Oberfläche
des Leiters und in Bereichen unmittelbar neben dem Lei
ter auf dem Substrat. Bei einen geringen Abstand aufwei
senden Leitern kann der Widerstand zwischen den Leitern
tatsächlich verringert werden. In dem Nickel-Zink-System
rostet das Zink nicht, und es wird sehr wenig an Korrosi
onsprodukt selbst in Umgebungen mit sehr hoher Feuchtig
keit gebildet. Es hat sich weiter gezeigt, daß durch Er
höhen der Temperaturen, bei denen die Niederschlagsreak
tion ausgeführt wird, auf etwa 65°C und durch Zusetzen
einer geringen Menge an Salpetersäure zu der Kupfersul
fatlösung ein verbesserter Überzug erzielt werden kann,
der sich hauptsächlich in einem verringerten spezifischen
Widerstand des Leiters äußert. Es wird angenommen, daß die
Salpetersäure die passivierte Oberfläche des Nickels rei
nigt und diesem gestattet, an der Niederschlagsreaktion
teilzunehmen, statt lediglich überzogen zu werden.
Eine weitere gemischte Metallpulvermischung enthält etwa
20-35% Kupferpulver, vorzugsweise etwa 25-30%, etwa
15-30% Zinnpulver, vorzugsweise etwa 20-25%, etwa 10-25%
Aluminiumpulver, vorzugsweise etwa 15-20%, und etwa
25-40% Eisenpulver, vorzugsweise etwa 30-35%. Ein ver
bessertes Haftvermögen sowie eine erhöhte elektrische
Leitfähigkeit können auch erzielt werden, indem ein Sub
strat, auf das eine solche Kombination von Metallpulvern
als Druckpaste aufgetragen ist, vorher in eine Alkalilö
sung, wie beispielsweise Natriumhydroxid, getaucht wird.
Die Lauge greift die Oberfläche des polymeren Bindemittels
an und legt mehr Metallteilchen an der Oberfläche frei
und sensibilisiert das Aluminium. Wenn die vernetzte Druck
paste in eine acidische Kupfersulfatlösung getaucht wird,
erfolgt ein gewisses Überziehen auch auf dem Aluminium,
und zwar aufgrund einer elektrochemischen Reaktion, bevor
die Säure das Aluminium anodisiert und passiviert. An
diesem Punkt werden das Eisen und in viel geringerem Aus
maß das Zinn in der Kupfersulfatlösung gelöst, um Eisen-
oder Zinnsulfat zu bilden, während das Kupfer das gesamte
freiliegende Metall an der Oberfläche des Polymers über
zieht. Die elektrische Leitfähigkeit kann in der obigen
Kombination verändert werden, indem der Prozentsatz an
Eisen vergrößert und der der anderen Metalle im Verhält
nis dazu verkleinert wird. Die Menge an Zinn kann verrin
gert werden, dadurch wird aber auch die Lötbarkeit des
sich ergebenden Leiters verringert. Das Verringern der
Menge an Kupfer und das Vergrößern der Menge an Aluminium
oder der Gesamtmenge der anderen Materialien in der ver
netzten Druckpaste wird zur Verringerung des Haftvermö
gens der Druckpaste an dem Substrat führen.
Die Anwendung der Erfindung bei einem flexiblen Kabelan
schluß an einer Flüssigkristallzelle ist in der einzi
gen Figur gezeigt. Die Flüssigkristallzelle 1 enthält
eine Flüssigkristallschicht 1 a zwischen einer unteren
Glasschicht 2 und einer Deckglasschicht 3, die an ihren
Umfangsrändern mit einem geeigneten Dichtmittel 4 ver
schlossen sind. Die Innenoberfläche 2 a der unteren Glas
schicht 2 trägt ein Zinnoxidleitermuster 5. Die Innen
oberfläche 3 a der Deckglasschicht 3 wird typischerweise
ein Leitermuster tragen, das sich im allgemeinen von dem
Muster auf der unteren Schicht unterscheidet, und es
wird im allgemeinen innen mit Leitungen verbunden sein,
die Teil des Musters auf der unteren Schicht sind. Des
halb können sämtliche Zellenverbindungen mit Anschluß
flecken in dem Muster auf der unteren Schicht herge
stellt werden. Eine Metalldruckpaste 6 nach der Erfin
dung ist durch herkömmliche Siebdrucktechniken auf die
Zinnoxidschicht 5 gedruckt und anschließend vernetzt
worden. Eine durchgehende Kupferschicht 7 ist auf der ver
netzten Polymerschicht 6 durch die oben beschriebene Nie
derschlagsreaktion hergestellt worden. In der Figur be
rührt die durchgehende Kupferschicht 7 die Zinnoxidschicht
5, weil die Polymerschicht 6 nicht die gesamte freilie
gende Oberfläche der Zinnoxidschicht 5 bedeckt. In anderen
Konstruktionen kann die Metalldruckpaste 6 die gesamte
freiliegende Oberfläche der Zinnoxidschicht 5 bedecken.
Die Kupferschicht 7 ist lötbar und ist in der Figur
mittels eines herkömmlichen Zinn/Blei-Lots 8 an die
Kupferschicht 9 eines flexiblen Kabels angelötet ge
zeigt.
Zum weiteren Veranschaulichen der Erfindung sind im fol
genden verschiedene Beispiele angegeben. Diese Beispiele
werden selbstverständlich nur zum weiteren Veranschauli
chen der Erfindung angegeben, ohne daß sich die Erfindung
darauf beschränkt. Sämtliche Teile und Prozentsätze sind
Gewichtsteile und -prozentsätze, und sämtliche Temperatu
ren sind in der Beschreibung und in den Ansprüchen Tempe
raturen in Grad Celsius, wenn nichts anderes angegeben
ist.
Eine Metalldruckpaste wurde hergestellt, indem 43 g brau
nes Wolframoxid mit einer Teilchengröße bis zu 44 µm
(-325 mesh), 20 g Zink mit einer Teilchengröße bis zu
44 µm (-325 mesh), 10 g Nickel mit einer Teilchengröße
bis zu 44 µm (-325 mesh), 10,8 g eines im Handel er
hältlichen Polyesterharzes und 7,2 g Diethylenglykol
monobutylether vermischt wurden. Die sich ergebende
Druckpaste wurde dann auf die Oberfläche einer Glas
platte aufgebracht, die ein elektrisch leitendes Zinn
oxidmuster trug, und bei etwa 150°C während 0,5 h ver
netzt. Die sich ergebende Glasplatte wurde dann
für 5 min in eine 1 molare wässerige Lösung von Kupfer
sulfatpentahydrat eingetaucht.
Ein flexibles Kupferkabel wurde an die geschaffene durch
gehende Kupferschicht angelötet, und für das Haft
vermögen wurden etwa 690 N/cm² (1000 pounds per square
inch) ermittelt. Der Widerstand der Verbindung mit dem
elektrisch leitenden Glas war so niedrig, daß er nicht
gemessen werden konnte.
Eine Metalldruckpaste wurde hergestellt, indem 21 g
Zinkpulver (bis zu 44 µm oder -325 mesh), 63 g Nickel
pulver (bis zu 44 µm oder -325 mesh), 8 g Epon-828-
Epoxidharz und ein Vernetzungsmittel und 8 g Ethylen
glykolmonobutylether-Lösungsmittel vermischt wurden.
Die Druckpaste wurde auf ein mit Zinnoxid überzogenes
Glassubstrat gedruckt. Die Druckpaste wurde während
10 min bei 150°C getrocknet und dann während 20 min
bei 180°C vernetzt. Das Substrat wurde dann für 5 min
in die Kupfersulfatlösung des Beispiels 1 getaucht.
Drähte wurden an die gebildete durchgehende Kupferschicht
angelötet. Es ergab sich ein Haftvermögen von mehr als
690 N/cm² (1000 pounds per square inch). Der Widerstand
der Verbindungen war so niedrig, daß er nicht gemessen
werden konnte. Es sei angemerkt, daß die elektrische Leit
fähigkeit der Nickel/Zink-Metallpulver ausreicht, um ein
Leiten von der durchgehenden Schicht zu der Zinnoxidschicht
auf dem Glas zu ergeben, und ein gesondertes elektrisch
leitendes Pulver wird in dem Polymer nicht benötigt und
tatsächlich auch nicht benutzt.
Claims (35)
1. Elektrische Leiterverbindung, gekennzeichnet durch
einen ersten Leiter (5), durch eine Formation (6) aus
einem vernetzten Polymer, das eine feinzerteilte erste
metallische Masse und ein zweites Metall enthält, wo
bei die Formation in elektrischem Kontakt mit dem ersten
Leiter angeordnet ist, und durch eine durchgehende
Schicht (7) des zweiten Metalls, wobei das zweite Me
tall sich in der Spannungsreihe unter dem ersten Me
tall befindet und wobei die Formation und die durch
gehende Schicht elektrisch leitend und in elektrischem
Kontakt sind.
2. Verbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen zweiten Leiter (9), von welchem ein Teil wenig
stens mit der durchgehenden Schicht (7) in elektri
schem Kontakt ist.
3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die durchgehende Schicht (7) an den zweiten Leiter
(9) angelötet ist.
4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der erste Leiter (5) auf aus
gewählten Teilen eines Substrats (2) angeordnet ist.
5. Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat (2) Glas ist und daß der erste Leiter (5)
ein Zinnoxidleitermuster auf einer Fläche (2 a) des Sub
strats (2) ist.
6. Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste metallische Masse Nickel und Zink enthält,
daß das zweite Metall Kupfer ist und daß das elektrisch
leitende Pulver Wolframoxid ist.
7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste metallische Masse etwa 20-45% Zink und
etwa 55-80% Nickel enthält, bevor das Polymer vernetzt
wird.
8. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zink etwa 25% und das Nickel etwa 75% ausmacht.
9. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polymer ein Polyester ist.
10. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die feinverteilte erste metallische
Masse eine Teilchengröße von weniger als etwa 50 µm hat
11. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß die feinverteilte erste me
tallische Masse elektrisch leitend ist.
12. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Formation (6) weiter ein elektrisch leitendes
Pulver enthält.
13. Verbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste metallische Masse elektrisch nichtleitend
ist.
14. Verbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrisch leitende Pulver braunes Wolframoxid
ist und daß das zweite Metall Kupfer ist.
15. Verbindung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polymer ein Polyester ist.
16. Verbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste metallische Verbindung Eisen enthält.
17. Verbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste metallische Masse Nickel und Zink enthält.
18. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Leiterver
bindung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Schaffen eines ersten Leitermusters;
Aufbringen einer Metalldruckpaste, die ein vernetzbares Polymer, eine feinverteilte erste metallische Masse und ein Lösungsmittel enthält, auf ausgewählte Bereiche des Musters;
wenigstens teilweises Vernetzen der Metalldruckpaste;
Inberührungbringen des sich ergebenden Substrats mit einer Lösung eines Salzes eines zweiten Metalls, welch letzteres in der Spannungsreihe unter dem ersten Metall der fein verteilten Masse ist und dessen Anion lösliche Salze mit dem Kation des ersten Metalls bildet, um eine durchgehen de Schicht des zweiten Metalls darauf zu bilden; und
Befestigen eines zweiten Leiters an wenigstens der durch gehenden Schicht.
Schaffen eines ersten Leitermusters;
Aufbringen einer Metalldruckpaste, die ein vernetzbares Polymer, eine feinverteilte erste metallische Masse und ein Lösungsmittel enthält, auf ausgewählte Bereiche des Musters;
wenigstens teilweises Vernetzen der Metalldruckpaste;
Inberührungbringen des sich ergebenden Substrats mit einer Lösung eines Salzes eines zweiten Metalls, welch letzteres in der Spannungsreihe unter dem ersten Metall der fein verteilten Masse ist und dessen Anion lösliche Salze mit dem Kation des ersten Metalls bildet, um eine durchgehen de Schicht des zweiten Metalls darauf zu bilden; und
Befestigen eines zweiten Leiters an wenigstens der durch gehenden Schicht.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metalldruckpaste weiter ein leitendes Pulver ent
hält.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Metall eine Teilchengröße von weniger als
etwa 50 µm hat.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrisch leitende Pulver in einer Menge vorhan
den ist, die ausreicht, um eine elektrische Leitfähig
keit von etwa 200 Kilosiemens/Zoll² (Kohm per square)
der Druckpaste nach dem Vernetzen zu schaffen.
22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Metall und das elektrisch leitende Pulver
in einer Menge vorhanden sind, die ausreicht, um etwa
60-80 Vol.-% der Druckpaste nach dem Vernetzen auszumachen.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrisch leitende Pulver etwa 45-55 Gew.-% aus
macht.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallsalzlösung eine etwa 0,5-2,0 molare anor
ganische Lösung des Metallsalzes ist.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallsalzlösung eine etwa 1 molare wässerige
Lösung ist.
26. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrisch leitende Pulver braunes Wolframoxid
ist und daß das zweite Metall Kupfer ist.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polymer ein vernetzbarer Polyester ist.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste metallische Masse Eisen enthält.
29. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste metallische Masse Nickel und Zink enthält.
30. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Leitermuster auf einem Substrat angebracht
ist.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat Glas ist.
32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekenn
zeichnet, daß der erste Leiter Zinnoxid ist.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metalldruckpaste so aufgebracht wird, daß sie
das Zinnoxid in wenigstens einem Punkt berührt.
34. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polymer ein Polyester ist, daß die erste me
tallische Masse etwa 25% Zink und etwa 75% Nickel ent
hält, daß das elektrisch leitende Pulver Wolframoxid ist
und daß die Metallsalzlösung wässeriges Kupfersulfat ist.
35. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Leiter an die durchgehende Schicht ange
lötet wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/220,331 US4362903A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Electrical conductor interconnect providing solderable connections to hard-to-contact substrates, such as liquid crystal cells |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3151512A1 DE3151512A1 (de) | 1982-07-08 |
DE3151512C2 true DE3151512C2 (de) | 1990-09-06 |
Family
ID=22823138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813151512 Granted DE3151512A1 (de) | 1980-12-29 | 1981-12-24 | "elektrische leiterverbindung und verfahren zu ihrer herstellung" |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4362903A (de) |
JP (1) | JPS57134872A (de) |
DE (1) | DE3151512A1 (de) |
GB (1) | GB2090475B (de) |
MX (1) | MX154729A (de) |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57161882A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-05 | Hitachi Ltd | Display body panel |
US4435047A (en) * | 1981-09-16 | 1984-03-06 | Manchester R & D Partnership | Encapsulated liquid crystal and method |
DE3138373A1 (de) * | 1981-09-26 | 1983-04-07 | Vdo Adolf Schindling Ag, 6000 Frankfurt | Elektrooptisches anzeigeelement sowie verfahren zum herstellen elektrooptischer anzeigeelemente |
WO1983002538A1 (en) * | 1982-01-04 | 1983-07-21 | Gen Electric | Electroplated augmentative replacement processed conductors and manufacture thereof |
US4516836A (en) * | 1982-09-20 | 1985-05-14 | Crystaloid Electronics Company | Conductor for use in electro-optical displays |
EP0110382A3 (de) * | 1982-12-01 | 1987-01-07 | Asahi Glass Company Ltd. | Anzeigevorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung und Abziehbild zur Herstellung eines Anzeigepaneelendstücks |
US4610510A (en) * | 1983-06-13 | 1986-09-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display cell having stepped substrate ends and method for manufacture thereof |
JPS60501132A (ja) * | 1983-08-17 | 1985-07-18 | クリスタルビジヨン・インコ−ポレイテツド | 液晶表示装置 |
GB2172438A (en) * | 1985-03-16 | 1986-09-17 | Marconi Electronic Devices | Printed circuits |
GB2172436B (en) * | 1985-03-16 | 1989-06-21 | Marconi Electronic Devices | Electrical circuit |
GB2172437A (en) * | 1985-03-16 | 1986-09-17 | Marconi Electronic Devices | Printed circuits |
GB2172439B (en) * | 1985-03-16 | 1989-06-21 | Marconi Electronic Devices | Electrical circuit |
US4725478A (en) * | 1985-09-04 | 1988-02-16 | W. R. Grace & Co. | Heat-miniaturizable printed circuit board |
US4906071A (en) * | 1987-03-31 | 1990-03-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Liquid crystal display device and video projector incorporating same with particular driving circuit connection scheme |
US4917466A (en) * | 1987-08-13 | 1990-04-17 | Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. | Method for electrically connecting IC chips, a resinous bump-forming composition used therein and a liquid-crystal display unit electrically connected thereby |
JPH0291360U (de) * | 1988-12-29 | 1990-07-19 | ||
US4999460A (en) * | 1989-08-10 | 1991-03-12 | Casio Computer Co., Ltd. | Conductive connecting structure |
US5180888A (en) * | 1989-08-10 | 1993-01-19 | Casio Computer Co., Ltd. | Conductive bonding agent and a conductive connecting method |
US5123986A (en) * | 1989-08-10 | 1992-06-23 | Casio Computer Co., Ltd. | Conductive connecting method |
DE4033430A1 (de) * | 1990-10-20 | 1992-04-23 | Licentia Gmbh | Verfahren zum herstellen eines lotmittelauftrags |
US5168387A (en) * | 1990-12-11 | 1992-12-01 | Central Glass Company, Limited | Variable light transmittance device |
KR0163981B1 (ko) * | 1993-06-29 | 1999-01-15 | 사또오 아키오 | 필름제 액정셀 봉지용 수지조성물 |
DE19825451A1 (de) * | 1998-06-06 | 1999-12-09 | Ego Elektro Geraetebau Gmbh | Keramischer Träger mit einer elektrischen Schaltung und mit einer Anschlußvorrichtung |
US7236151B2 (en) * | 2004-01-28 | 2007-06-26 | Kent Displays Incorporated | Liquid crystal display |
WO2005081779A2 (en) | 2004-02-19 | 2005-09-09 | Kent Displays Incorporated | Staked display with shared electrode addressing |
US8199086B2 (en) * | 2004-01-28 | 2012-06-12 | Kent Displays Incorporated | Stacked color photodisplay |
US7796103B2 (en) * | 2004-01-28 | 2010-09-14 | Kent Displays Incorporated | Drapable liquid crystal transfer display films |
US20100157180A1 (en) * | 2004-01-28 | 2010-06-24 | Kent Displays Incorporated | Liquid crystal display |
CN100513158C (zh) * | 2004-01-28 | 2009-07-15 | 肯特显示器公司 | 液晶显示膜 |
US7214881B2 (en) * | 2004-04-01 | 2007-05-08 | Delphi Technologies, Inc. | High temperature electrical connection |
US7791700B2 (en) | 2005-09-16 | 2010-09-07 | Kent Displays Incorporated | Liquid crystal display on a printed circuit board |
US7910822B1 (en) | 2005-10-17 | 2011-03-22 | Solaria Corporation | Fabrication process for photovoltaic cell |
US8227688B1 (en) | 2005-10-17 | 2012-07-24 | Solaria Corporation | Method and resulting structure for assembling photovoltaic regions onto lead frame members for integration on concentrating elements for solar cells |
US7910392B2 (en) | 2007-04-02 | 2011-03-22 | Solaria Corporation | Method and system for assembling a solar cell package |
US8119902B2 (en) | 2007-05-21 | 2012-02-21 | Solaria Corporation | Concentrating module and method of manufacture for photovoltaic strips |
US7419377B1 (en) * | 2007-08-20 | 2008-09-02 | Solaria Corporation | Electrical coupling device and method for solar cells |
US7910035B2 (en) | 2007-12-12 | 2011-03-22 | Solaria Corporation | Method and system for manufacturing integrated molded concentrator photovoltaic device |
US20090260862A1 (en) * | 2008-04-16 | 2009-10-22 | Andrew Yaung | Circuit modification device for printed circuit boards |
KR20120099330A (ko) * | 2008-11-14 | 2012-09-10 | 어플라이드 나노테크 홀딩스, 인크. | 태양 전지 제조를 위한 잉크 및 페이스트 |
JP2014509944A (ja) | 2011-02-04 | 2014-04-24 | アンタヤ・テクノロジーズ・コープ | 無鉛はんだ組成物 |
WO2012150452A1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-11-08 | Pilkington Group Limited | Glazing with a soldered connector |
USD699176S1 (en) | 2011-06-02 | 2014-02-11 | Solaria Corporation | Fastener for solar modules |
DE102011086546A1 (de) * | 2011-11-17 | 2013-05-23 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Anordnung aus einem optoelektronischen bauelement und einer leiterplatte |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1301186B (de) * | 1963-09-19 | 1969-08-14 | Basf Ag | Verfahren zur Metallisierung von Oberflaechen von Kunststoff-Gegenstaenden |
DE2240781B2 (de) * | 1971-08-18 | 1979-05-10 | Dai Nippon Toryo K.K., Osaka (Japan) | FlussigkristallzeUe |
GB1433130A (en) * | 1972-11-09 | 1976-04-22 | Secr Defence | Substituted biphenyl and polyphenyl compounds and liquid crystal materials and devices containing them |
JPS5133175U (de) * | 1974-09-02 | 1976-03-11 | ||
JPS5180967A (ja) * | 1975-01-14 | 1976-07-15 | Nippon Kokuen Kogyo Kk | Purintokibannoseizohoho |
FI783935A (fi) * | 1978-12-20 | 1980-06-21 | Outokumpu Oy | Foerfarande foer belaeggning med metall av ett material som icke leder elektricitet |
-
1980
- 1980-12-29 US US06/220,331 patent/US4362903A/en not_active Expired - Fee Related
-
1981
- 1981-11-11 GB GB8134019A patent/GB2090475B/en not_active Expired
- 1981-12-16 MX MX190685A patent/MX154729A/es unknown
- 1981-12-24 DE DE19813151512 patent/DE3151512A1/de active Granted
-
1982
- 1982-01-04 JP JP57000019A patent/JPS57134872A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57134872A (en) | 1982-08-20 |
GB2090475B (en) | 1984-12-19 |
DE3151512A1 (de) | 1982-07-08 |
GB2090475A (en) | 1982-07-07 |
US4362903A (en) | 1982-12-07 |
MX154729A (es) | 1987-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3151512C2 (de) | ||
DE60130199T2 (de) | Verfahren zur bildung einer hochfrequenzantenne aus leitfähigen tinten | |
DE2728465C2 (de) | Gedruckte Schaltung | |
DE4292563C1 (de) | Verfahren zur Metallisierung von Substraten unter Verwendung einer Verarmungsreaktions-Metalloxid-Reduzierung | |
DE3786600T2 (de) | Mehrschichtige gedruckte schaltung und verfahren zu ihrer herstellung. | |
DE3635800C2 (de) | ||
DE1490061B1 (de) | Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungen | |
DE69025500T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines kupferkaschierten Laminats | |
DE2741417B2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Grundplatte für eine gedruckte Schaltung | |
DE102005038392B4 (de) | Verfahren zum Herstellen von Muster bildenden Kupferstrukturen auf einem Trägersubstrat | |
DE3112216A1 (de) | Kupferfolie fuer eine gedruckte schaltung und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE3700910A1 (de) | Verfahren zum aufbau elektrischer schaltungen auf einer grundplatte | |
DE3543924A1 (de) | Flexibles schaltungssubstrat mit elektrisch leitfaehiger klebeschicht und seine herstellung | |
DE3700912C2 (de) | ||
DE3151262A1 (de) | "mehrere schichten aufweisendes, auf einem substrat haftend befestigtes leitermuster und verfahren zu seiner herstellung | |
DE3631632C2 (de) | ||
DE3008434C2 (de) | ||
DE3008143A1 (de) | Verfahren zur herstellen von gedruckten leiterplatten mit lochungen, deren wandungen metallisiert sind | |
DE2251829A1 (de) | Verfahren zur herstellung metallisierter platten | |
DE10064629A1 (de) | Verfahren zum Verbinden von Leiterplatten | |
DE3045280T1 (de) | ||
DE3006117C2 (de) | Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten mit mindestens zwei Leiterzugebenen | |
DE2838982B2 (de) | Verfahren zum Herstellen von Mehrebenen-Leiterplatten | |
DE2160284A1 (de) | Elektroplattierverfahren | |
DE4402413C2 (de) | Verfahren zum Elektroplattieren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: H01R 4/00 |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: AMETEK AEROSPACE PRODUCTS, INC. (N.D.GES.D.STAATES |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |