EP2108239A1 - Verfahren zur herstellung von elektrisch leitfähigen oberflächen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von elektrisch leitfähigen oberflächen

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EP2108239A1
EP2108239A1 EP07858029A EP07858029A EP2108239A1 EP 2108239 A1 EP2108239 A1 EP 2108239A1 EP 07858029 A EP07858029 A EP 07858029A EP 07858029 A EP07858029 A EP 07858029A EP 2108239 A1 EP2108239 A1 EP 2108239A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dispersion
substrate
laser
base layer
particles
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07858029A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rene Lochtman
Jürgen Kaczun
Norbert Wagner
Jürgen PFISTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP07858029A priority Critical patent/EP2108239A1/de
Publication of EP2108239A1 publication Critical patent/EP2108239A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05K2203/10—Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/107—Using laser light

Definitions

  • the invention relates to a method for producing electrically conductive surfaces on a non-conductive substrate.
  • the method according to the invention is suitable, for example, for conductor tracks on printed circuit boards, RFI D antennas, transponder antennas or other antenna structures, chip card modules, flat cables, seat heaters, foil conductors, conductor tracks in solar cells or in LCD or plasma picture screens, 3D Molded Interconnect Devices, integrated circuits, resistive, capacitive or inductive elements, diodes, transistors, sensors, actuators, optical components, receiver / transmitter devices, decorative or functional surfaces on products used to shield electromagnetic radiation, for heat conduction or as packaging, thin metal foils or a - or produce two-sided laminated polymer support. Also can be produced in any form with the method galvanically coated products.
  • a method for producing electrically conductive surfaces on a substrate is known, for example, from US-B 6,177,151.
  • electrically conductive particles which are contained in a matrix material are transferred from a carrier to the substrate.
  • the transmission takes place by irradiation with a laser.
  • the laser volatilizes the matrix material so that the transfer material is transferred to the substrate.
  • the transfer material and the matrix material initially form a solid coating on the support. If the melting point of the matrix material is below the ambient temperature, it is described to freeze the carrier with the matrix material in order to solidify the matrix material.
  • WO 99/44402 likewise discloses a method for producing electrically conductive surfaces on a substrate.
  • a carrier on which the coating material is applied, is brought into contact with a substrate or in the vicinity of the substrate.
  • a laser beam melts the coating material and transfers the molten material to the substrate.
  • a high energy input is necessary so that the entire coating material is melted.
  • the object of the invention is to provide an alternative method by which electrically conductive, structured or full-surface surfaces can be produced on a carrier, wherein these surfaces are homogeneous and continuously electrically conductive.
  • the object is achieved by a method for producing electrically conductive surfaces on an electrically nonconductive substrate, which comprises the following steps:
  • a substrate to which the electrically conductive surface is applied for example, rigid or flexible substrates are suitable.
  • the substrate is not electrically conductive. This means that the specific resistance is more than 10 9 ohm x cm.
  • Suitable substrates are, for example, reinforced or unreinforced polymers, as are commonly used for printed circuit boards.
  • Suitable polymers are epoxy resins, or modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, aramid-reinforced or glass-fiber reinforced or paper-reinforced epoxy resins (for example FR4), glass fiber reinforced plastics, liquid cristal polymers (LCP), polyphenylene sulfides (PPS), polyoxymethylenes (POM), polyaryletherketones (PAEK), polyetheretherketones (PEEK), polyamides (PA), polycarbonates (PC), polybutylene terephthalates (PBT), polyethylene terephthalates (PET), polyimides (PI) , Polyimide resins, cyanoester, bismaleimide-triazine resins, nylon, vinyl ester resins, polyesters, polyester resins, polyanilines, phenolic resins, polypyrroles, polyethylene naphthalate (PEN), polymethyl methacrylate, polyethylene di
  • suitable substrates composites foam-like polymers, Styropor® ®, styrodur ®, polyurethanes (PU), ceramic surfaces, textiles, paperboard, cardboard, paper, polymer coated paper, wood, mineral materials, silicon, glass, plant tissue and animal tissue.
  • suitable substrates composites foam-like polymers, Styropor® ®, styrodur ®, polyurethanes (PU), ceramic surfaces, textiles, paperboard, cardboard, paper, polymer coated paper, wood, mineral materials, silicon, glass, plant tissue and animal tissue.
  • a dispersion containing electroless and / or electrodepositable particles is transferred from a carrier to the substrate.
  • the transfer takes place by irradiation of the dispersion on the support with a laser.
  • the dispersion Before the dispersion is transferred with the electrolessly and / or electrolytically coatable particles contained therein, this is preferably applied over the entire surface of the carrier. Alternatively, it is of course also possible that the dispersion structured on the carrier is applied. However, a full-surface application of the dispersion is preferred.
  • Suitable carriers are all transparent to the respective laser radiation materials, such as plastic or glass.
  • plastic or glass For example, when using IR lasers, polyolefin films, PET films, polyimide films, polyamide films, PEN films, polystyrene films, or glass can be used.
  • the carrier can be both rigid and flexible. Furthermore, the carrier can be in the form of a tube or endless foil, sleeve or flat carrier.
  • Suitable laser beam sources for generating the laser beam are commercially available. In principle, all laser beam sources can be used. Such laser beam sources are, for example, pulsed or continuous gas, solid-state, diode or excimer lasers. These can be used in each case if the respective carrier is transparent to the laser radiation, and the dispersion containing the electrolessly and / or electrolytically coatable particles and applied to the carrier, the laser radiation is sufficiently absorbed by conversion of light into heat energy create a cavitation bubble in the base layer.
  • IR lasers for example Nd-YAG lasers, Yb: YAG lasers, fiber or diode lasers. These are inexpensive and available with high performance. Particularly preferred are continuous (cw) IR lasers. Depending on the absorption behavior of the dispersion, which contains the electrolessly and / or electrolytically coatable particles, however, it is also possible to use lasers with wavelengths in the visible or in the UV frequency range. For example, Ar lasers, HeNe lasers, frequency-multiplied IR solid-state lasers or excimer lasers such as ArF lasers, KrF lasers, XeCI lasers or XeF lasers are suitable for this purpose.
  • Ar lasers, HeNe lasers, frequency-multiplied IR solid-state lasers or excimer lasers such as ArF lasers, KrF lasers, XeCI lasers or XeF lasers are suitable for this purpose.
  • the focal diameter of the laser beam is in the range between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m.
  • the desired parts of the dispersion applied to the support and containing the electrolessly and / or electrolytically coatable particles are transferred onto the substrate by means of a laser focused on the dispersion.
  • the laser beam and / or the carrier and / or the substrate can be moved.
  • the laser beam can for Example be moved by a known to the expert optics with rotating mirrors.
  • the support may, for example, be in the form of a rotating endless film, which is continuously coated with the dispersions containing the electrolessly and / or electrolytically coatable particles.
  • the substrate can be moved, for example, by means of an XY table or as an endless film with unwinding and winding device.
  • An advantage of the method according to the invention is that, for example, in addition to two-dimensional and three-dimensional electronic circuit carriers, for example, 3D-Molded interconnect devices can be produced. It is also possible to provide the interior of device housings with tracks with extremely fine structure. For example, in the manufacture of three-dimensional objects, each surface can be processed sequentially by either placing the article in the correct position or by controlling the laser beam accordingly.
  • the dispersion transferred from the support to the substrate generally contains electroless and / or electrodepositable particles in a matrix material.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles may be particles of any desired geometry of any electrically conductive material, of mixtures of different electrically conductive materials or of mixtures of electrically conductive and non-conductive materials.
  • Suitable electrically conductive materials are, for example, carbon, such as carbon black, graphite, graphene or carbon nanotubes, electrically conductive metal complexes, conductive organic compounds or conductive polymers or metals.
  • suitable alloys are CuZn, CuSn, CuNi, SnPb, SnBi, SnCo, NiPb, ZnFe, ZnNi, ZnCo and ZnMn.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles preferably have an average particle diameter of from 0.001 to 100 ⁇ m, preferably from 0.005 to 50 ⁇ m and particularly preferably from 0.01 to 10 ⁇ m.
  • the average particle diameter can be determined by means of laser diffraction measurement, for example on a Microtrac X100 device.
  • the distribution of the particle diameter depends on their production method. Typically, the diameter distribution has only one maximum, but several maxima are also possible.
  • the surface of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles can at least partially be provided with a coating ("coating") may be inorganic or organic in nature.
  • Inorganic coatings are, for example, SiO 2 , phosphates or phosphides.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles may also be coated with a metal or metal oxide.
  • the metal may be in partially oxidized form.
  • the metals are selected from the group consisting of aluminum, iron, copper, nickel and zinc.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles may also contain a first metal and a second metal, wherein the second metal is in the form of an alloy with the first metal or one or more other metals, or contain the electrolessly and / or electrolytically coatable particles two different alloys.
  • the shape of the particles has an influence on the properties of the dispersion after coating.
  • the shape of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles may be, for example, acicular, cylindrical, platelet-shaped or spherical. These particle shapes represent idealized shapes, wherein the actual shape, for example due to production, may vary more or less strongly therefrom.
  • drop-shaped particles in the context of the present invention are a real deviation of the idealized spherical shape.
  • Electroless and / or electroplated particles having various particle shapes are commercially available.
  • the individual mixing partners can also have different particle shapes and / or particle sizes. It is also possible to use mixtures of only one type of electrolessly and / or electrolytically coatable particles having different particle sizes and / or particle shapes. In the case of different particle shapes and / or particle sizes, the metals aluminum, iron, copper, nickel and zinc as well as carbon are likewise preferred.
  • mixtures of spherical particles with platelet particles are preferred.
  • spherical carbonyl iron powder particles with flake-promoting iron and / or copper particles and / or carbon particles of other geometries are preferred.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles in the form of their powders can be added to the dispersion.
  • Such powders for example metal powders
  • Such powders are common commercial products and can be easily prepared by known methods, for example by electrolytic deposition or chemical reduction from solutions of metal salts or by reduction of an oxidic powder, for example by means of hydrogen, by spraying or atomizing a molten metal, in particular Cooling media, such as gases or water. Preference is given to the gas and water atomization and the reduction of metal oxides.
  • Metal powders of the preferred grain size can also be made by grinding coarser metal powders. For this purpose, for example, a ball mill is suitable.
  • the carbonyl iron powder process for producing carbonyl iron powder is preferred. This is done by thermal decomposition of iron pentacarbonyl. This is described, for example, in LJ Iimann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A14, page 599.
  • the decomposition of the iron pentacarbonyl can be carried out, for example, at elevated temperatures and elevated pressures in a heatable decomposer comprising a tube made of a refractory material such as quartz glass or V2A steel in a preferably vertical position, that of a heater, for example consisting of heating baths, heating wires or a Surrounded by a heating medium heating jacket is surrounded.
  • Carbonyl nickel powder can also be prepared by a similar method.
  • Platelet-shaped electrolessly and / or electrolytically coatable particles can be controlled by optimized conditions in the production process or subsequently obtained by mechanical treatment, for example by treatment in a stirred ball mill.
  • the proportion of electrolessly and / or electrolytically coatable particles is in the range from 20 to 98% by weight.
  • a preferred range of the proportion of electrolessly and / or electrolytically coatable particles is from 30 to 95% by weight, based on the total weight of the dried coating.
  • Suitable matrix materials are, for example, binders with pigment-affine anchoring groups, natural and synthetic polymers and their derivatives, natural resins and synthetic resins and their derivatives, natural rubber, synthetic rubber, proteins. ne, cellulose derivatives, drying and non-drying oils and the like. These can - but need not - be chemically or physically curing, for example air-hardening, radiation-curing or temperature-curing.
  • the matrix material is a polymer or polymer mixture.
  • Preferred polymers as the matrix material are ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene); ASA (acrylonitrile-styrene-acrylate); acrylated acrylates; alkyd resins; Alkylvinylacetate; Alkylenvi- nylacetat copolymers, in particular methylene vinyl acetate, ethylene vinyl acetate, butylene vinyl acetate; Alkylenvinylchlorid copolymers; amino resins; Aldehyde and ketone resins; Cellulose and cellulose derivatives, in particular hydroxyalkylcellulose, cellulose esters, such as acetates, propionates, butyrates, carboxyalkylcelluloses, cellulose nitrate; Epoxy acrylates; epoxy resins; modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic
  • Particularly preferred polymers as matrix material are acrylates, acrylate resins, cellulose derivatives, methacrylates, methacrylate resins, melamine and amino resins, polyalkylenes, Polyimides, epoxy resins, modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, vinyl ethers, and phenolic resins, polyurethanes, polyesters, polyvinyl acetals, polyvinyl acetates, polystyrenes, polystyrene copolymers, polystyrene acrylates, styrene-butadiene block copolymers, alkylene vinyl acetates and vinyl chloride copolymers, polyamides and their copolymers.
  • the matrix material for the dispersion is preferably thermally or radiation-curing resins, for example modified epoxy resins, such as bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, cyanate esters, vinyl ethers, phenolic resins, polyimides, melamine resins and amino resins, polyurethanes, polyesters and cellulose derivatives.
  • modified epoxy resins such as bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, cyanate esters, vinyl ethers, phenolic resins, polyimides, melamine resins and amino resins, polyurethanes, polyesters and cellulose derivatives.
  • the proportion of the organic binder component is from 0.01 to 60% by weight.
  • the proportion is 0.1 to 45 wt .-%, more preferably 0.5 to 35 wt .-%.
  • the dispersion may furthermore be admixed with a solvent or a solvent mixture in order to adjust the viscosity of the dispersion which is suitable for the respective application method.
  • Suitable solvents are, for example, aliphatic and aromatic hydrocarbons (for example n-octane, cyclohexane, toluene, xylene), alcohols (for example methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, amyl alcohol), polyhydric alcohols, such as glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, alkyl esters (for example methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, isopropyl acetate, 3-methylbutanol), alkoxy alcohols (for example methoxypropanol, methoxybutanol, ethoxypropanol), alkylbenzenes (cf.
  • aliphatic and aromatic hydrocarbons for example n-octane,
  • Preferred solvents are alcohols (for example ethanol, 1-propanol, 2-propanol, butanol), alkoxyalcohols (for example methoxypropanol, ethoxypropanol, butylglycol, butyldiglycol), butyrolactone, diglycol dialkyl ethers, diglycol monoalkyl ethers, dipropylene glycol dialkyl ethers, dipropylene glycol monoalkyl ethers, esters (for example ethyl acetate , Butyl acetate, butyl glycol acetate, butyl diglycol acetate, diglycol alkyl ether acetates, dipropylene glycol alkyl ether acetates, DBE, propylene glycol methyl ether acetate), ethers (for example tetrahydrofuran), polyhydric alcohols such as glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, neopen
  • liquid matrix materials for example liquid epoxy resins, acrylate esters
  • the respective viscosity can alternatively also be adjusted via the temperature during application, or via a combination of solvent and temperature.
  • the dispersion may further contain a dispersant component. This consists of one or more dispersants.
  • dispersants known to the person skilled in the art for use in dispersions and described in the prior art are suitable.
  • Preferred dispersants are surfactants or surfactant mixtures, for example anionic, cationic, amphoteric or nonionic surfactants.
  • Cationic and anionic surfactants are described, for example, in “Encyclopedia of Polymer Science and Technology”, J. Wiley & Sons (1966), Vol. 5, pp. 816-818, and in “Emulsion Polymerization and Emulsification Polymers", editors P. Lovell and M. El-Asser, published by Wiley & Sons (1997), pages 224 to 226.
  • the dispersant may be used in the range of 0.01 to 50% by weight based on the total weight of the dispersion.
  • the proportion is 0.1 to 25 wt .-%, particularly preferably 0.2 to 10 wt .-%.
  • the dispersion of the invention may contain a filler component.
  • the filler component of the metallizable mass may contain fibrous, layered or particulate fillers. containing their mixtures. These are preferably commercially available products, such as mineral fillers.
  • fillers or reinforcing materials such as glass powder, mineral fibers, whiskers, aluminum hydroxide, metal oxides such as alumina or iron oxide, mica, quartz powder, calcium carbonate, barium sulfate, titanium dioxide or wollastonite can be used.
  • thixotropic agents for example silicic acid, silicates, such as aerosils or bentonites or thixotropic agents and thickeners, for example polyacrylic acid, polyurethanes, hydrogenated castor oil, dyes, fatty acids, fatty acid amides, plasticizers, wetting agents, defoamers, lubricants , Driers, crosslinkers, photoinitiators, complexing agents, waxes, pigments, conductive polymer particles, can be used.
  • thixotropic agents for example silicic acid, silicates, such as aerosils or bentonites or thixotropic agents and thickeners, for example polyacrylic acid, polyurethanes, hydrogenated castor oil, dyes, fatty acids, fatty acid amides, plasticizers, wetting agents, defoamers, lubricants , Driers, crosslinkers, photoinitiators, complexing agents, waxes, pigments, conductive polymer particles, can be used.
  • the proportion of the filler and additive component based on the total weight of the dry coating is preferably 0.01 to 50 wt .-%. Further preferred are 0.1 to 30 wt .-%, particularly preferably 0.3 to 20 wt .-%.
  • processing aids and stabilizers such as UV stabilizers, lubricants, corrosion inhibitors and flame retardants can be present in the dispersion according to the invention.
  • their proportion based on the total weight of the dispersion 0.01 to 5 wt .-%.
  • the proportion is 0.05 to 3 wt .-%.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles in the dispersion on the support itself do not sufficiently absorb the energy of the energy source, for example the laser, absorbers can be added to the dispersion.
  • the absorbent is either added to the dispersion or it is attached between the carrier and the dispersion, an additional separate absorption layer containing the absorbent. In the latter case, the energy is absorbed locally in the absorption layer and transferred to the dispersion by conduction.
  • Suitable absorbents for laser radiation have a high absorption in the range of the laser wavelength.
  • absorbers are suitable which have a high absorption in the near infrared as well as in the longer wave VIS range of the electromagnetic spectrum.
  • Such absorbents are particularly suitable for absorbing the radiation of high-performance solid-state lasers, for example play Nd-Y AG lasers and IR diode lasers.
  • suitable absorbents for the laser radiation are highly absorbing dyes in the infrared spectral range, for example phthalocyanines, naphthalocyanines, cyanines, quinones, metal complex dyes, such as dithiolenes or photochromic dyes.
  • suitable absorbents are inorganic pigments, in particular intensively colored inorganic pigments such as chromium oxides, iron oxides, iron oxide hydrates or carbon in the form of, for example, carbon black, graphite, graphene or carbon nanotubes.
  • Particularly suitable as absorbers for laser radiation are finely divided carbon species and finely divided lanthanum hexaboride (LaB 6 ).
  • 0.005 to 20% by weight of absorbent based on the weight of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles, is used in the dispersion.
  • the amount of absorbent added is chosen by the person skilled in the art, depending on the respectively desired properties of the dispersion layer.
  • the skilled person will further take into account that the added absorbents not only affect the speed and efficiency of the dispersion of the dispersion by the laser, but also other properties such as the adhesion of the dispersion on the support, the curing or the electroless and / or galvanic coatability of the base layer.
  • the absorption layer In the case of a separate absorption layer this consists in the best case of the absorbent and a thermally stable, optionally crosslinked, material, so that it is not decomposed itself under the action of the laser light.
  • the absorption layer In order to effect an effective conversion of light energy into heat energy and to achieve poor heat conduction into the base layer, the absorption layer should be applied as thinly as possible and the absorption medium should be present in the highest possible concentration, without negatively affecting the layer properties, for example adhesion to the support to influence. Suitable concentrations of the absorbent in the absorption layer are at least 25 to 95 wt .-%, preferably 50 to 85 wt .-%.
  • the energy needed to transfer the portion of the dispersions containing the electroless and / or electrodepositable particles may be either on the dispersion coated side, depending on the laser used and / or the material from which the support is made on the dispersion be applied opposite side. If necessary, a combination of both process variants can be used.
  • the transfer of the components of the dispersion from the support to the substrate can be carried out both on one side and on both sides.
  • the two sides can be coated simultaneously with the dispersion in succession or, for example, by using two laser sources and two carriers coated with the dispersion, also from both sides.
  • the dispersion is applied to the support before transferring the dispersion from the support to the substrate.
  • the application is carried out, for example, by a coating method known to the person skilled in the art.
  • coating methods include, for example, casting such as curtain coating, roll coating, brushing, knife coating, brushing, spraying, dipping or the like.
  • the dispersion containing the electrolessly and / or electrolytically coatable particles is printed on the carrier by any printing process.
  • the printing process by which the dispersion is printed is, for example, a roll or sheet-fed printing process, for example screen printing, gravure printing, flexographic printing, letterpress printing, pad printing, inkjet printing, offset printing or magnetographic printing processes.
  • the dispersion is not completely dried on the support and / or cured, but transferred to the substrate in a wet state.
  • the dispersion is stirred and / or recirculated in a receiver tank prior to application to the support.
  • it is preferred for adjusting the viscosity of the dispersion if the feed tank, in which the dispersion is contained, can be tempered.
  • the carrier is designed as an endless belt transparent to the respective laser radiation, which is moved, for example, by means of internal transport rollers.
  • the carrier it is also possible to carry out the carrier as a cylinder, wherein the cylinder can be moved via inner transport rollers or is driven directly.
  • the coating of the carrier with the The dispersion containing electrolessly and / or electrolytically coatable particles is then carried out, for example, by a method known to the person skilled in the art, for example with a roller or a roller system from a storage container in which the dispersion is located. By rotation of the roller or the roller system, the dispersion is absorbed and applied to the carrier. By moving the carrier past the coating roller, a full-surface dispersion layer is applied to the carrier.
  • the laser beam source is arranged inside the endless belt or the cylinder.
  • the laser beam is focused onto the dispersion layer and strikes the dispersion through the transparent carrier and, at the point where it encounters the dispersion, transfers the dispersion to the substrate.
  • Such a commissioned work is described for example in DE-A 37 02 643.
  • the transfer of the dispersion takes place, for example, in that the dispersion is at least partially evaporated by the energy of the laser beam and the dispersion is transferred by the resulting gas bubble.
  • the dispersion not transferred from the support to the substrate can be reused in a next coating step.
  • the layer thickness of the base layer which is transferred to the substrate by means of the transfer by the laser, preferably varies in the range between 0.01 and 50 ⁇ m, more preferably between 0.05 and 30 ⁇ m and particularly preferably between 0.1 and 20 ⁇ m.
  • the base layer can be applied both over the entire surface as well as structured.
  • a structured application of the dispersion to the carrier is advantageous if certain structures are to be produced in large quantities and the structured application reduces the amount of dispersion which has to be applied to the carrier. This makes it possible to achieve a more cost-effective production.
  • the dispersion with which the structured or full-surface base layer is applied to the substrate cures at least partially after application.
  • the curing takes place, for example, by the action of heat, light (UVA / is) and / or radiation, for example infrared radiation, electron radiation, gamma radiation, X-radiation, microwaves.
  • a suitable activator must be added to trigger the curing reaction.
  • Curing can also be achieved by combining various methods, for example by combining UV radiation and heat. The combination of the curing processes can be carried out simultaneously or sequentially.
  • the layer first only be hardened, so that the structures formed no longer flow apart. Thereafter, the layer can be cured by exposure to heat. The heat can be done directly after the UV-curing and / or after the galvanic metallization. After the at least partial drying and / or curing of the structure transferred by laser energy to the target substrate, in a preferred variant, the electrically conductive particles can be at least partially exposed. In order to produce the continuously electrically conductive surface on the substrate, after exposing the electrically conductive particles, at least one metal layer is formed on the structured or full-surface base layer by electroless and / or galvanic coating. The coating can be carried out by any method known to those skilled in the art.
  • any conventional metal coating can be applied by the method of coating.
  • the composition of the electrolyte solution used for the coating depends on which metal the base layer is to be coated on the substrate.
  • all metals that are nobler or the same as the least noble metal of the dispersion can be used for electroless and / or galvanic coating.
  • Typical metals which are deposited by electroless and / or electroplating on electrically conductive surfaces are, for example, gold, nickel, palladium, platinum, silver, tin, copper or chromium.
  • the thicknesses of the one or more deposited layers are in the usual ranges known to those skilled in the art.
  • Suitable electrolyte solutions which can be used for coating electrically conductive structures are known to the person skilled in the art, for example, from Werner Jillek, Gustl Keller, Handbuch der Porterplattentechnik, Eugen G. Leuze Verlag, 2003, Vol. 4, pages 332 to 252.
  • the electrolessly and / or electrically coatable particles are for the most part within the matrix, so that no continuous electrically conductive surface has yet been produced it is necessary to coat the structured or full-surface base layer applied to the substrate with an electrically conductive material. This is generally done by an electroless and / or electroplated coating.
  • the matrix material can be cured by chemical means, for example by polymerization, polyaddition or polycondensation of the matrix material are, for example, by UV radiation, electron radiation, microwave radiation, IR radiation or temperature, or dried by purely physical means by evaporation of the solvent. A combination of drying by physical and chemical means is possible.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles contained in the dispersion can be at least partially exposed in order to obtain already electroless and / or electrolytically coatable nucleation sites at which the following electroless and / or galvanic coating can deposit the metal ions to form a metal layer.
  • the particles consist of materials which oxidize easily, it may additionally be necessary to at least partially remove the oxide layer beforehand.
  • the removal of the oxide layer can already take place simultaneously with the onset of metallization, without the need for an additional process step.
  • the exposure of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles can be effected both mechanically, for example by brushing, grinding, milling, sandblasting or supercritical carbon dioxide irradiation, physically, for example by heating, laser, UV light, corona discharge or plasma discharge, or chemically.
  • a chemical exposure it is preferable to use a suitable chemical or chemical mixture for the matrix material.
  • the matrix material for example by a solvent on the surface at least partially dissolved and washed down or can be destroyed by means of suitable reagents, the chemical structure of the matrix material, at least in part, whereby the electroless and / or galvanically coatable particles are exposed.
  • Reagents that swell the matrix material are also suitable for exposing the electrolessly and / or electrolytically coatable particles.
  • swelling arise cavities in which the deposited metal ions can penetrate from the electrolyte solution, whereby a larger number of electroless and / or electrodepositable particles can be metallized.
  • the adhesion, the homogeneity and the continuity of the subsequently electrolessly and / or electrodeposited metal layer is significantly better than in the case of the processes described in the prior art. Due to the higher number of exposed electrically conductive particles, the process speed in the metallization is also significantly higher, whereby additional cost advantages can be achieved.
  • the matrix material is, for example, an epoxy resin, a modified epoxy resin, an epoxy novolac, a polyacrylic acid ester, ABS, a styrene-butadiene copolymer or a polyether
  • the release of the currentless and / or electroplated coating takes place.
  • ren particles preferably with an oxidizing agent. The oxidizing agent breaks up bonds in the matrix material, which allows the binder to be peeled off and thereby expose the particles.
  • Suitable oxidizing agents are, for example, manganates such as potassium permanganate, potassium manganate, sodium permanganate, sodium manganate, hydrogen peroxide, oxygen, oxygen in the presence of catalysts such as manganese, molybdenum, bismuth, tungsten and cobalt salts, ozone, vanadium pentoxide, selenium dioxide, Ammonium polysulfide solution, sulfur in the presence of ammonia or amines, manganese dioxide, potassium ferrate, dichromate / sulfuric acid, chromic acid in sulfuric acid or in acetic acid or in acetic anhydride, nitric acid, hydroiodic acid, hydrobromic acid, pyridinium dichromate, chromic acid-pyridine complex, chromic anhydride, chromium ( VI) oxide, periodic acid, lead tetraacetate, quinone, methylquinone, anthraquinone, bromine, chlorine, fluorine, iron (III) salt solutions
  • manganates such as potassium permanganate, potassium manganate, sodium permanganate; Sodium manganate, hydrogen peroxide, N-methyl-morpholine N-oxide, percarbonates, for example sodium or potassium percarbonate, perborates, for example sodium or potassium perborate; Persulfates, for example sodium or potassium persulfate; Sodium, potassium and ammonium peroxodis and monosulfates, sodium hypochlorite, urea-hydrogen peroxide adducts, salts of oxohalogenic acids, such as, for example, chlorates or bromates or iodates, salts of halogenated acids, for example sodium periodate or sodium perchlorate, tetrabutylammonium peroxydisulfate, quinones , Iron (III) salt solutions, vanadium pentoxide, pyridinium dichromate, hydrochloric acid, bromine, chlorine, dichromate.
  • Iron (III) salt solutions vanadium pen
  • potassium permanganate potassium manganate, sodium permanganate, sodium manganate, hydrogen peroxide and its adducts
  • perborates percarbonates, persulfates, peroxodisulfates, sodium hypochlorite and perchlorates.
  • acidic or alkaline chemicals and / or chemical mixtures are, for example, concentrated or dilute acids, such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid or nitric acid. Also organic acids, such as formic acid or acetic acid, may be suitable depending on the matrix material.
  • Suitable alkaline chemicals and / or chemical mixtures are, for example, bases, such as sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, ammonium hydroxide or carbonates, for example sodium carbonate or potassium carbonate.
  • bases such as sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, ammonium hydroxide or carbonates, for example sodium carbonate or potassium carbonate.
  • the temperature may be increased during the process.
  • Solvents can also be used to expose the electrolessly and / or electrolytically coatable particles in the matrix material.
  • the solvent must be matched to the matrix material as the matrix material must dissolve in the solvent or swell through the solvent. If a solvent is used in which the matrix material dissolves, the base layer is only brought into contact with the solvent for a short time, so that the upper layer of the matrix material is dissolved and thereby becomes detached.
  • Preferred solvents are xylene, toluene, halogenated hydrocarbons, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), diethylene glycol monobutyl ether.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • diethylene glycol monobutyl ether diethylene glycol monobutyl ether.
  • the temperature during the dissolution process can be increased.
  • Suitable mechanical methods include, for example, brushing, grinding, abrasive polishing, or jet blasting, blasting, or supercritical carbon dioxide blasting.
  • a suitable abrasive is, for example, pumice.
  • the water jet preferably contains small solid particles, for example, pumice (Al 2 ⁇ 3 ) having an average particle size distribution of 40 to 120 .mu.m, preferably from 60 to 80 .mu.m, and quartz powder (SiO 2 ) with a particle size> 3 microns.
  • the oxide layer is at least partially removed.
  • the removal of the oxide layer can take place, for example, chemically and / or mechanically.
  • Suitable substances with which the base layer can be treated to chemically remove an oxide layer from the electroless and / or electrodepositable particles are, for example, acids such as concentrated or dilute sulfuric acid or concentrated or dilute hydrochloric acid, citric acid, phosphoric acid, amidosulfonic acid, formic acid , Acetic acid.
  • Suitable mechanical methods for removing the oxide layer from the electroless and / or electrodepositable particles are generally the same as the mechanical methods of exposing the particles.
  • the dispersion applied to the substrate is cleaned by a dry process, a wet chemical process and / or a mechanical process.
  • a wet-chemical method is particularly suitable rinsing the substrate with acidic or alkaline reagents or with suitable solvents. Also water in conjunction with ultrasound can be used.
  • Suitable acidic or alkaline reagents are, for example, hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid, phosphoric acid or sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution or carbonates, such as potassium carbonate.
  • Suitable solvents are the same as they may be included in the dispersion for applying the base layer. Preferred solvents are alcohols, ketones and hydrocarbons, which are to be selected depending on the substrate material. Also, the oxidizing agents that have already been mentioned in the activation, can be used. Alternatively, prior to transfer of the dispersion by the laser, an additional suitable adhesion layer known to those skilled in the art, a so-called primer, can be applied to the substrate using a coating process known to those skilled in the art.
  • Mechanical methods of cleaning the substrate prior to applying the structured or full-surface base layer are generally the same as can also be used to expose the electrolessly and / or electrolytically coatable particles and to remove the oxide layer of the particles.
  • dry cleaning processes are particularly suitable. These are, for example, the dedusting by means of brushing and / or deionized air, corona discharge or low-pressure plasma and the removal of particles by means of rollers and / or rollers, which are provided with an adhesive layer.
  • the surface tension of the substrate is selectably increased, the substrate surface is cleaned of organic residues and thus improves both the wetting with the dispersion and the adhesion of the dispersion
  • the substrate may be provided with an additional adhesive or adhesive layer by methods known to those skilled in the art, if required, prior to the transfer of the base layer.
  • the substrate at its top and bottom with an electrically conductive structured or full-surface surface.
  • the structured or full-surface electrically conductive surfaces on the upper side and the underside of the carrier can be electrically connected to one another.
  • a wall of a bore in the carrier is provided with an electrically conductive surface.
  • the bore can be made for example by slitting, punching or laser drilling.
  • the electrically conductive structured or full surface on the substrate For coating the electrically conductive structured or full surface on the substrate, this is first supplied to the bath with the electrolyte solution. The substrate is then conveyed through the bath, wherein the electrically conductive particles contained in the previously applied structured or full-surface base layer are contacted with at least one cathode in the case of a galvanic coating. Any customary suitable cathode known to those skilled in the art can be used here. As long as the cathode contacts the structured or solid surface, metal ions are deposited from the electrolyte solution to form a metal layer on the surface. For the contacting, it is also possible to provide auxiliary lines which are connected to the base layer. The contacting with the cathode then takes place via the auxiliary line.
  • the base layer itself such as. B. in the use of carbonyl iron powder as a currentless and / or galvanically coatable particles, is not sufficiently conductive, the necessary conductivity for the galvanic coating is achieved by this electroless deposited layer.
  • a suitable device in which the patterned or full-surface electrically conductive base layer is electroplated on the substrate generally comprises at least a bath, an anode and a cathode, wherein the bath contains an electrolyte solution containing at least one metal salt. From the electrolytic solution, metal ions are deposited on electrically conductive surfaces of the substrate to form a metal layer.
  • the at least one cathode is brought into contact with the base layer of the substrate to be coated or with an auxiliary line, which is in contact with the base layer of the substrate to be coated, while the substrate is conveyed through the bath.
  • the Kunststoffels When contacting leads are used for electroplating, they are generally produced in the same way as the base coat.
  • the Kunststoffleitersslinien are also preferably at least partially dried and / or cured. After curing, it is also possible for the contacting aids to expose the electroless and / or galva- nisch coatable particles take place.
  • the Kunststofftechniksslinien serve, for example, that even short, isolated from each other interconnects can be easily contacted.
  • the contacting auxiliary lines are removed again after electroless and / or galvanic metallization. The removal can be done for example by laser ablation, ie by removal with a laser.
  • the device for galvanic coating can, for example, be equipped with a device with which the substrate can be rotated.
  • the axis of rotation of the device, with which the substrate can be rotated is arranged perpendicular to the surface of the substrate to be coated.
  • the layer thickness of the metal layer deposited on the electrolessly and / or electrolytically coatable base layer by the method according to the invention is dependent on the contact time, which results from the passage speed of the substrate through the device and the number of cathodes positioned behind one another, and the current intensity with which the device is operated.
  • a higher contact time can be achieved, for example, by connecting several devices according to the invention in series in at least one bath.
  • two contacting rollers can be arranged so that the substrate to be coated can be passed between them while being contacted from above and below, whereby metal can be deposited on both sides ,
  • endless films which are initially unwound from a roll, passed through the device for electroplating and then wound up again - this can, for example, even zigzag or in the form of a meander around several devices for galvanic coating, which may then be arranged, for example, one above the other or next to one another, through the bath.
  • the galvanic coating device may be equipped with any additional device known to those skilled in the art as needed.
  • additional devices are, for example, pumps, filters, feeders for chemicals, winding and unwinding devices, etc.
  • All methods of care of the electrolyte solution known to those skilled in the art can be used. Such care methods are, for example, systems in which the electrolyte solution regenerates itself.
  • the device according to the invention can also be operated, for example, in the pulse method known from Werner Jillek, Gustl Keller, Handbuch der Porterplattentechnik, Eugen G. Leutz Verlag, Volume 4, pages 192, 260, 349, 351, 352, 359.
  • the substrate can be processed further in accordance with all steps known to the person skilled in the art. For example, existing electrolyte residues can be removed from the substrate by rinsing and / or the substrate can be dried.
  • the process according to the invention for the production of electrically conductive structured or full surface surfaces on a substrate can be operated in a continuous, partially continuous or discontinuous manner. It is also possible that only individual steps of the process are carried out continuously while other steps are carried out discontinuously.
  • a structured or full-surface insulation layer can be applied by a printing method as described above.
  • a structured or full-surface insulation layer can be applied by a printing method as described above.
  • the inventive method is suitable for example for the production of printed conductors on printed circuit boards.
  • printed circuit boards are, for example, those with multi-layer internal and external layers, micro-via-chip-on-board, flexible and rigid printed circuit boards. These are incorporated, for example, in products such as computers, telephones, televisions, automotive electrical components, keyboards, radios, video, CD, CD-ROM and DVD players, game consoles, measuring and control devices, sensors, electrical kitchen appliances, electric toys etc. It is also possible with the method according to the invention to produce electrically conductive structures on flexible circuit carriers.
  • Such flexible circuit carriers are, for example, plastic films made of the above materials mentioned for the substrate, on which electrically conductive structures are mounted.
  • the method according to the invention is suitable for the production of RFI D antennas, transponder antennas or other antenna structures, chip card modules, flat cables, seat heaters, foil conductors, conductor tracks in solar cells or in LCD or.
  • the production of contact points or contact pads or wiring on an integrated electronic component is possible.
  • antennas with contacts for organic electronic components as well as coatings on surfaces, consisting of electrically non-conductive material for electromagnetic shielding, possible.
  • a use is further possible in the field of flowfields of bipolar plates for use in fuel cells.
  • the fields of application of the method according to the invention enable a cost-effective production of metallized, even non-conductive substrates, in particular for use as switches and sensors, gas barriers or decorative parts, in particular decorative parts for motor vehicles, plumbing, toys, household and office use and packaging as well as slides. Also in the field of security printing for bills, credit cards, identity papers, etc., the invention can be applied. Textiles can be electrically and magnetically treated with the aid of the method according to the invention. functionalized (antennas, transmitters, RFID and transponder antennas, sensors, heating elements, antistatic (also for plastics), shielding, etc.).
  • the method according to the invention can also be used for the metallization of holes, vias, blind holes, etc., for example in printed circuit boards, RFID antennas or transponder antennas, flat cables, foil conductors with the aim of a through-connection of the top and bottom. This also applies if other substrates are used.
  • the metallized articles produced according to the invention insofar as they comprise magnetizable metals - are used in areas of magnetizable functional parts, such as magnetic boards. In addition, they find application in areas where a good thermal conductivity is advantageous, for example in films for seat heaters, as well as insulation materials.
  • Preferred uses of the metallized surfaces according to the invention are those in which the products thus produced are printed circuit boards, RFI D antennas, transponder antennas, seat heating, flat cables, contactless chip cards, 3D-molded interconnect devices, thin metal foils or one or two-sided laminated polymer supports, film conductors, Conductor tracks in solar cells or in LCD or plasma screens, integrated circuits, resistive, capacitive or inductive elements, diodes, transistors, sensors, actuators, optical components, receiver-transmitting devices or as a decorative application such as for packaging materials used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Oberflächen auf einem elektrisch nicht leitfähigen Substrat, folgende Schritte umfassend: a) Übertragen einer stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel enthaltenden Dispersion von einem Träger auf das Substrat durch Bestrahlung des Trägers mit einem Laser, b) zumindest teilweises Trocknen und/oder Aushärten der auf das Substrat übertragenen Dispersion zur Bildung einer Basisschicht, c) stromloses und/oder galvanisches Beschichten der Basisschicht.

Description

Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Oberflächen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Oberflächen auf einem nicht leitfähigen Substrat.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Beispiel, um Leiterbahnen auf Leiterplatten, RFI D-Antennen, Transponderantennen oder andere Antennenstrukturen, Chipkartenmodule, Flachkabel, Sitzheizungen, Folienleiter, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- bzw. Plasmabildschirmen, 3D Molded Interconnect Devices, integrierte Schaltkreise, resistive, kapazitive oder induktive Elemente, Dioden, Transistoren, Sensoren, Aktuatoren, optische Bauelemente, Empfänger/Sendereinrichtungen, dekorative oder funktionale Oberflächen auf Produkten, die zur Abschirmung von elektromagneti- scher Strahlung, zur Wärmeleitung oder als Verpackung verwendet werden, dünne Metallfolien oder ein- oder zweiseitig kaschierte Polymerträger herzustellen. Auch können mit dem Verfahren galvanisch beschichtete Produkte in beliebiger Form hergestellt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Oberflächen auf einem Substrat ist zum Beispiel aus US-B 6,177,151 bekannt. Hierbei werden elektrisch leitfähige Partikel, die in einem Matrixmaterial enthalten sind, von einem Träger auf das Substrat ü- bertragen. Die Übertragung erfolgt dabei durch Bestrahlung mit einem Laser. Durch den Laser wird das Matrixmaterial verflüchtigt, so dass das Transfermaterial auf das Substrat übertragen wird. Das Transfermaterial und das Matrixmaterial bilden dabei zunächst eine feste Beschichtung auf dem Träger. Wenn der Schmelzpunkt des Matrixmaterials unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, wird beschrieben, den Träger mit dem Matrixmaterial zu gefrieren, damit das Matrixmaterial fest wird.
Aus WO 99/44402 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger O- berflächen auf einem Substrat bekannt. Hierbei wird ein Träger, auf welchen das Be- schichtungsmaterial aufgetragen ist, mit einem Substrat in Kontakt oder in die Nähe des Substrates gebracht. Durch einen Laserstrahl wird das Beschichtungsmaterial geschmolzen und das geschmolzene Material auf das Substrat übertragen. Hierbei ist ein hoher Energieeintrag notwendig, damit das gesamte Beschichtungsmaterial aufgeschmolzen wird.
Nachteil beider Verfahren ist, dass die so erzeugten Strukturen auf dem Substrat keine durchgängige elektrisch leitfähige Oberfläche aufweisen. Zur Erzeugung von elektrisch leitfähigen Strukturen ist es somit notwendig, eine große Menge an elektrisch leitfähi- gern Material zu übertragen oder eine entsprechend große Schichtdicke zu wählen, damit eine durchgängige elektrisch leitende Struktur entsteht.
Eine Vorrichtung, um ein Substrat zu bedrucken ist zum Beispiel in DE-A 37 02 643 beschrieben. Hierbei wird Tinte oder Druckfarbe auf ein um mehrere Walzen laufendes
Farbband aufgetragen. Mit Hilfe eines Lasers wird die Tinte oder Druckfarbe erwärmt.
Dabei entsteht eine Gasblase, die sich fortlaufend vergrößert und dann unter ihrem
Druck platzt. Dabei wird ein Tintentröpfchen gegen das Substrat geschleudert. Eine elektrisch leitfähige Oberfläche lässt sich durch dieses Verfahren jedoch nicht erzeu- gen.
Weitere Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren sind die schlechte Haftung sowie die fehlende Homogenität und Durchgängigkeit der übertragenen Schicht. Dies ist im Allgemeinen darauf zurückzuführen, dass die übertragenen Materialien, die die Leiterbahnen erzeugen sollen, Unterbrechungen oder Kurzschlüsse in deren Leiterbahnstruktur aufweisen. Die Einbettung in Matrixmaterial ist vor allem bei Einsatz von sehr kleinen Partikeln (Partikel im Mikro- bis Nanometerbereich) problematisch. Durch eine vorhandene Oxidschicht auf den elektrisch leitfähigen Partikeln wird dieser Effekt sogar noch verstärkt. Die Ausbildung einer homogenen durchgängi- gen Metallbeschichtung ist daher nur sehr schwer oder überhaupt nicht realisierbar, wodurch die Prozesssicherheit nicht gegeben ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren bereitzustellen, durch welches elektrisch leitfähige, strukturierte oder vollflächige Oberflächen auf einem Träger her- gestellt werden können, wobei diese Oberflächen homogen und durchgehend elektrisch leitfähig sind.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Oberflächen auf einem elektrisch nicht leitfähigen Substrat, welches folgende Schritte umfasst:
a) Übertragen einer stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltenden Dispersion von einem Träger auf das Substrat durch Bestrahlung mit einem Laser,
b) zumindest teilweises Trocknen und/oder Aushärten der auf das Substrat übertragenen Dispersion zur Bildung einer Basisschicht,
c) stromloses und/oder galvanisches Beschichten der Basisschicht. Als Substrat, auf das die elektrisch leitfähige Oberfläche aufgebracht wird, eignen sich zum Beispiel starre oder flexible Substrate. Bevorzugt ist das Substrat nicht elektrisch leitend. Das bedeutet, dass der spezifische Widerstand mehr als 109 Ohm x cm beträgt. Geeignete Substrate sind zum Beispiel verstärkte oder unverstärkte Polymere, wie sie üblicherweise für Leiterplatten eingesetzt werden. Geeignete Polymere sind Epoxidharze, oder modifizierte Epoxidharze, zum Beispiel bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, aramidverstärkte oder glasfaserverstärkte oder papierverstärkte Epoxidharze (zum Beispiel FR4), glasfaserverstärkte Kunststoffe, Liquid Cristal-Polymere (LCP), Polyphenylensulfide (PPS), Polyoxymethylene (POM), Polyaryletherketone (PAEK), Polyetheretherketone (PEEK), Polyamide (PA), Polycarbonate (PC), Polybutylente- rephthalate (PBT), Polyethylenterephthalate (PET), Polyimide (PI), Polyimidharze, Cy- anatester, Bismaleimid-Triazin-Harze, Nylon, Vinylesterharze, Polyester, Polyesterharze, Polyaniline, Phenolharze, Polypyrrole, Polyethylennaphthalat (PEN) , Polymethyl- methacrylat, Polyethylendioxythiophene, phenolharzbeschichtetes Aramidpapier, PoIy- tetrafluorethylen (PTFE), Melaminharze, Silikonharze, Fluorharze, Allylierter Polyphe- nylen-ether (APPE), Polyetherimide (PEI), Polyphenylenoxide (PPO), Polypropylene (PP), Polyethylene (PE), Polysulfone (PSU), Polyethersulfone (PES), Polyarylamide (PAA), Polyvinylchloride (PVC), Polystyrole (PS), Acrylnitrilbutadienstyrole (ABS), Ac- rylnitrilstyrolacrylate (ASA), Styrolacrylnitrile (SAN) sowie Mischungen (Blends) zweier oder mehrerer der oben genannten Polymere, welche in verschiedensten Formen vorliegen können. Die Substrate können für den Fachmann bekannte Additive wie beispielsweise Flammschutzmittel aufweisen.
Prinzipiell können auch alle nachfolgend unter dem Matrixmaterial aufgeführten Polymere eingesetzt werden. Geeignet sind auch andere ebenso in der Leiterplattenindustrie übliche Substrate.
Weiterhin sind geeignete Substrate Verbundwerkstoffe, schaumartige Polymere, Sty- ropor®, Styrodur®, Polyurethane (PU), keramische Oberflächen, Textilien, Pappe, Karton, Papier, polymerbeschichtetes Papier, Holz, mineralische Materialien, Silizium, Glas, Pflanzengewebe sowie Tiergewebe.
In einem ersten Schritt wird eine Dispersion, die stromlos und/oder galvanisch be- schichtbare Partikel enthält, von einem Träger auf das Substrat übertragen. Das Übertragen erfolgt dabei durch Bestrahlung der Dispersion auf dem Träger mit einem Laser.
Bevor die Dispersion mit den darin enthaltenen stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln übertragen wird, ist diese vorzugsweise vollflächig auf dem Trä- ger aufgetragen. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, dass die Dispersion strukturiert auf den Träger aufgetragen ist. Bevorzugt ist jedoch ein vollflächiger Auftrag der Dispersion.
Als Träger eignen sich alle für die jeweilige Laserstrahlung transparenten Materialien, zum Beispiel Kunststoff oder Glas. So können zum Beispiel bei der Verwendung von IR-Lasern Polyolefinfolien, PET-Folien, Polyimidfolien, Polyamidfolien, PEN-Folien, Polystyrolfolien, oder Glas verwendet werden.
Der Träger kann sowohl starr als auch flexibel sein. Weiterhin kann der Träger als Schlauch oder Endlosfolie, Hülse oder als flacher Träger vorliegen.
Geeignete Laserstrahlquellen zur Erzeugung des Laserstrahls sind kommerziell verfügbar. Es können prinzipiell alle Laserstrahlquellen genutzt werden. Derartige Laserstrahlquellen sind zum Beispiel gepulste oder kontinuierliche Gas-, Festkörper-, Dio- den- oder Excimer-Laser. Diese können jeweils eingesetzt werden, sofern der jeweilige Träger für die Laserstrahlung transparent ist, und die Dispersion, die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthält und auf dem Träger aufgebracht ist, die Laserstrahlung ausreichend absorbiert, um durch Umwandlung von Licht- in Wärmeenergie eine Kavitationsblase in der Basisschicht zu erzeugen.
Bevorzugt als Laserquelle werden gepulste oder kontinuierliche (cw) IR-Laser, zum Beispiel Nd-YAG-Laser, Yb:YAG-Laser, Faser- oder Diodenlaser verwendet. Diese sind kostengünstig und mit hoher Leistung verfügbar. Besonders bevorzugt sind kontinuierliche (cw) IR-Laser. In Abhängigkeit vom Absorptionsverhalten der Dispersion, die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthält, können aber auch Laser mit Wellenlängen im sichtbaren oder im UV-Frequenzbereich eingesetzt werden. Hierzu eignen sich zum Beispiel Ar-Laser, HeNe-Laser, frequenzvervielfachte IR- Festkörperlaser oder Excimer-Laser, wie ArF-Laser, KrF-Laser, XeCI-Laser oder XeF- Laser. In Abhängigkeit von der Laserstrahlquelle, der Laserleistung und der verwende- ten Optik und Modulatoren liegt der Focusdurchmesser des Laserstrahls im Bereich zwischen 1 μm und 100 μm. Zur Erzeugung der Struktur der Oberfläche ist es auch möglich, im Strahlengang des Lasers eine Maske anzuordnen oder ein dem Fachmann bekanntes Abbildungsverfahren anzuwenden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die gewünschten Teile der auf den Träger aufgetragenen und die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltende Dispersion mittels eines auf die Dispersion fokussierten Lasers auf das Substrat transferiert.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können der Laserstrahl und/oder der Träger und/oder das Substrat bewegt werden. Der Laserstrahl kann zum Beispiel durch eine dem Fachmann bekannte Optik mit sich drehenden Spiegeln bewegt werden. Der Träger kann zum Beispiel als sich drehende Endlosfolie, die kontinuierlich mit der die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltenden Dispersionen beschichtet wird, ausgeführt sein. Das Substrat lässt sich zum Beispiel mittels eines XY-Tisches oder als Endlosfolie mit Ab- und Aufwickelvorrichtung bewegen.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass zum Beispiel neben zweidimensionalen auch dreidimensionale elektronische Schaltungsträger, zum Beispiel 3D-Molded Interconnect Devices hergestellt werden können. Auch ist es möglich, das Innere von Gerätegehäusen mit Leiterbahnen mit äußerst feiner Struktur zu versehen. Bei der Herstellung von dreidimensionalen Gegenständen kann zum Beispiel jede Fläche nacheinander bearbeitet werden, indem entweder der Gegenstand jeweils in die richtige Position gebracht wird oder aber der Laserstrahl entsprechend gesteuert wird.
Die Dispersion, die vom Träger auf das Substrat übertragen wird, enthält im Allgemeinen stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel in einem Matrixmaterial. Die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel können Partikel mit beliebiger Geometrie aus jedem beliebigen elektrisch leitfähigen Material, aus Mischungen ver- schiedener elektrisch leitfähiger Materialien oder auch aus Mischungen von elektrisch leitfähigen und nicht leitfähigen Materialien sein. Geeignete elektrisch leitfähige Materialien sind zum Beispiel Kohlenstoff, wie Ruß, Graphit, Graphene oder Kohlenstoffnano- röhrchen, elektrisch leitfähige Metallkomplexe, leitfähige organische Verbindungen oder leitfähige Polymere oder Metalle. Bevorzugt sind Zink, Nickel, Kupfer, Zinn, Ko- balt, Mangan, Eisen, Magnesium, Blei, Chrom, Bismuth, Silber, Gold, Aluminium, Titan, Palladium, Platin, Tantal, sowie Legierungen hiervon oder Metallgemische, die mindestens eines dieser Metalle enthalten. Geeignete Legierungen sind beispielsweise CuZn, CuSn, CuNi, SnPb, SnBi, SnCo, NiPb, ZnFe, ZnNi, ZnCo und ZnMn. Insbesondere bevorzugt sind Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel, Silber, Zink, Zinn, Kohlenstoff sowie deren Mischungen.
Vorzugweise besitzen die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 100 μm, bevorzugt von 0,005 bis 50 μm und insbesondere bevorzugt von 0,01 bis 10 μm. Der mittlere Teilchendurchmesser kann mittels Laserbeugungsmessung beispielsweise an einem Gerät Microtrac X100 ermittelt werden. Die Verteilung der Teilchendurchmesser hängt von deren Herstellverfahren ab. Typischerweise weist die Durchmesserverteilung nur ein Maximum auf, mehrere Maxima sind jedoch auch möglich.
Die Oberfläche der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel kann zumindest teilweise mit einer Beschichtung („Coating") versehen sein. Geeignete Coatings können anorganischer oder organischer Natur sein. Anorganische Coatings sind zum Beispiel SiO2, Phosphate oder Phosphide. Selbstverständlich können die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel auch mit einem Metall oder Metalloxid beschichtet sein. Ebenfalls kann das Metall in teilweise oxidierter Form vorliegen.
Sollen zwei oder mehr unterschiedliche Metalle die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel bilden, so kann dies durch eine Mischung dieser Metalle erfolgen. Insbesondere bevorzugt ist es, wenn die Metalle ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel und Zink.
Die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel können jedoch auch ein erstes Metall und ein zweites Metall enthalten, wobei das zweite Metall in Form einer Legierung mit dem ersten Metall oder einem oder mehreren anderen Metallen vorliegt, oder die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthalten zwei unter- schiedliche Legierungen.
Neben der Auswahl der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel hat die Form der Partikel einen Einfluss auf die Eigenschaften der Dispersion nach einer Be- schichtung. Im Hinblick auf die Form sind zahlreiche, dem Fachmann bekannte Varian- ten möglich. Die Form der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel kann beispielsweise nadeiförmig, zylindrisch, plättchenförmig oder kugelförmig sein. Diese Teilchenformen stellen idealisierte Formen dar, wobei die tatsächliche Form, beispielsweise herstellungsbedingt, mehr oder weniger stark hiervon abweichen kann. So sind beispielsweise tropfenförmige Teilchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine reale Abweichung der idealisierten Kugelform.
Stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel mit verschiedenen Teilchenformen sind kommerziell erhältlich.
Wenn Mischungen von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln verwendet werden, können die einzelnen Mischungspartner auch unterschiedliche Teilchenformen und/oder Teilchengrößen besitzen. Es können auch Mischungen von nur einer Sorte stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln mit unterschiedlichen Teilchengrößen und/oder Teilchenformen eingesetzt werden. Im Falle unter- schiedlicher Teilchenformen und/oder Teilchengrößen sind ebenfalls die Metalle Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel und Zink sowie Kohlenstoff bevorzugt.
Wenn Mischungen von Teilchenformen eingesetzt werden, sind Mischungen von kugelförmigen Partikeln mit plättchenförmigen Partikeln bevorzugt. In einer Ausführungs- form werden zum Beispiel kugelförmige Carbonyleisenpulverpartikel mit plättchenför- migen Eisen- und/oder Kupferpartikeln und/oder Kohlenstoffpartikeln anderer Geometrien eingesetzt.
Wie bereits oben ausgeführt, können die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel in Form ihrer Pulver der Dispersion zugefügt werden. Derartige Pulver, zum Beispiel Metallpulver, sind gängige Handelswaren und können mittels bekannter Verfahren leicht hergestellt werden, etwa durch elektrolytische Abscheidung oder chemische Reduktion aus Lösungen von Metallsalzen oder durch Reduktion eines oxidischen Pulvers, beispielsweise mittels Wasserstoff, durch Versprühen oder Verdüsen einer Metallschmelze, insbesondere in Kühlmedien, beispielsweise Gasen oder Wasser. Bevorzugt sind das Gas- und Wasserverdüsen sowie die Reduktion von Metalloxiden. Metallpulver der bevorzugten Korngröße können auch durch Vermahlung gröberer Metallpulver hergestellt werden. Hierzu eignet sich zum Beispiel eine Kugelmühle.
Im Falle des Eisens ist neben dem Gas- und Wasserverdüsen der Carbonyleisen- Pulver-Prozess zur Herstellung von Carbonyleisen-Pulver bevorzugt. Dieser erfolgt durch thermische Zersetzung von Eisenpentacarbonyl. Dies wird beispielsweise in LJII- mann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A14, Seite 599, beschrieben. Die Zersetzung des Eisenpentacarbonyls kann beispielsweise bei erhöhten Temperaturen und erhöhten Drücken in einem beheizbaren Zersetzer erfolgen, der ein Rohr aus einem hitzebeständigen Material wie Quarzglas oder V2A-Stahl in vorzugsweise vertikaler Position umfasst, das von einer Heizeinrichtung, beispielsweise bestehend aus Heizbädern, Heizdrähten oder einem von einem Heizmedium durchströmten Heizmantel umgeben ist.
Nach einem ähnlichen Verfahren kann auch Carbonylnickel-Pulver hergestellt werden.
Plättchenförmige stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel können durch optimierte Bedingungen im Herstellprozess kontrolliert werden oder im Nachhinein durch mechanische Behandlung, beispielsweise durch Behandlung in einer Rührwerkskugelmühle, erhalten werden.
Bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Beschichtung liegt der Anteil an stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln im Bereich von 20 bis 98 Gew.- %. Ein bevorzugter Bereich des Anteils der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel liegt bei 30 bis 95 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Beschichtung.
Als Matrixmaterial eignen sich zum Beispiel Bindemittel mit pigmentaffiner Ankergrup- pe, natürliche und synthetische Polymere und deren Derivate, Naturharze sowie synthetische Harze und deren Derivate, Naturkautschuk, synthetischer Kautschuk, Protei- ne, Cellulosederivate, trocknende und nicht trocknende Öle und dergleichen. Diese können - müssen jedoch nicht - chemisch oder physikalisch härtend, beispielsweise luftaushärtend, strahlungshärtend oder temperaturhärtend, sein.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Matrixmaterial um ein Polymer oder Polymergemisch.
Bevorzugte Polymere als Matrixmaterial sind ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol); ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat); acrylierte Acrylate; Alkydharze; Alkylvinylacetate; Alkylenvi- nylacetat-Copolymere, insbesondere Methylenvinylacetat, Ethylenvinylacetat, Butylen- vinylacetat; Alkylenvinylchlorid-Copolymere; Aminoharze; Aldehyd- und Ketonharze; Cellulose und Cellulosederivate, insbesondere Hydroxyalkylcellulose, Celluloseester, wie -Acetate, -Propionate, -Butyrate, Carboxyalkylcellulosen, Cellulosenitrat; Epoxyac- rylate; Epoxidharze; modifizierte Epoxidharze, zum Beispiel bifunktionelle oder poly- funktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, cycloaliphatische Epoxidharze; aliphatische Epoxidharze, Glycidether, Vinylether, Ethylenacrylsäurecopolymere; Kohlenwasserstoffharze; MABS (transparentes ABS mit Acrylat-Einheiten enthaltend); Melaminharze, Maleinsäureanhydridcopo- lymerisate; Methacrylate; Naturkautschuk; synthetischer Kautschuk; Chlorkautschuk; Naturharze; Kollophoniumharze; Schellack; Phenolharze; Polyester; Polyesterharze, wie Phenylesterharze; Polysulfone; Polyethersulfone; Polyamide; Polyimide; Polyanili- ne; Polypyrrole; Polybutylenterephthalat (PBT); Polycarbonat (zum Beispiel Makrolon® der Bayer AG); Polyesteracrylate; Polyetheracrylate; Polyethylen; Polyethylenthiophe- ne; Polyethylennaphthalate; Polyethylenterephthalat (PET); Polyethylenterephthalat- Glykol (PETG); Polypropylen; Polymethylmethacrylat (PMMA); Polyphenylenoxid (PPO); Polystyrole (PS), Polytetrafluorethylen (PTFE); Polytetrahydrofuran; Polyether (zum Beispiel Polyethylenglykol, Polypropylenglykol), Polyvinylverbindungen, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC), PVC-Copolymere, PVdC, Polyvinylacetat sowie deren Copolymere, gegebenenfalls teilhydrolysierter Polyvinylalkohol, Polyvinylacetale, PoIy- vinylacetate, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylether, Polyvinylacrylate und -methacrylate in Lösung und als Dispersion sowie deren Copolymere, Polyacrylsäureester und Polysty- rolcopolymere; Polystyrol (schlagfest oder nicht schlagfest modifiziert); Polyurethane, unvernetzte beziehungsweise mit Isocyanaten vernetzt; Polyurethanacrylate; Styrol- Acryl-Copolymere; Styrol-Butadien-Blockcopolymere (zum Beispiel Styroflex® oder Styrolux® der BASF AG, K-Resin™ der CPC); Proteine, wie zum Beispiel Casein; SIS; Triazin-Harz, Bismaleimid-Triazin-Harz (BT), Cyanatester-Harz (CE), Allylierter Po- lyphenylen-ether (APPE). Weiterhin können Mischungen zweier oder mehrerer Polymere das Matrixmaterial bilden.
Besonders bevorzugte Polymere als Matrixmaterial sind Acrylate, Acrylatharze, Cellulosederivate, Methacrylate, Methacrylatharze, Melamin und Aminoharze, Polyalkylene, Polyimide, Epoxidharze, modifizierte Epoxidharze, zum Beispiel bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, cycloaliphatische Epoxidharze; aliphatische Epoxidharze, Glycidether, Vinylether, und Phenolharze, Polyurethane, Polyester, Polyvinylacetale, Polyvinylace- täte, Polystyrole, Polystyrol-Copolymere, Polystyrolacrylate, Styrol-Butadien- Blockcopolymere, Alkylenvinylacetate und Vinylchlorid-Copolymere, Polyamide sowie deren Copolymere.
Bei der Herstellung von Leiterplatten werden als Matrixmaterial für die Dispersion be- vorzugt thermisch oder Strahlungshärtende Harze, zum Beispiel modifizierte Epoxidharze, wie bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, cycloaliphatische Epoxidharze; aliphatische Epoxidharze, Glycidether, Cyanatester, Vinylether, Phenolharze, Polyimide, MeI- aminharze und Aminoharze, Polyurethane, Polyester sowie Cellulosederivate einge- setzt.
Bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Beschichtung beträgt der Anteil der organischen Bindemittelkomponente 0,01 bis 60 Gew.-%. Vorzugsweise liegt der Anteil bei 0,1 bis 45 Gew.-%, mehr bevorzugt bei 0,5 bis 35 Gew.-%.
Um die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel und das Matrixmaterial enthaltende Dispersion auf den Träger applizieren zu können, kann der Dispersion weiterhin ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch zugegeben sein, um die für das jeweilige Applikationsverfahren geeignete Viskosität der Dispersion einzustellen. Geeignete Lösungsmittel sind zum Beispiel aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel n-Octan, Cyclohexan, Toluol, XyIoI), Alkohole (zum Beispiel Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol, 2-Butanol, Amylalkohol), mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Alky- lester (zum Beispiel Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Isobutylace- tat, Isopropylacetat, 3-Methylbutanol), Alkoxyalkohole (zum Beispiel Methoxypropanol, Methoxybutanol, Ethoxypropanol), Alkylbenzole (zum Beispiel Ethylbenzol, Isopro- pylbenzol), Butylglykol, Butyldiglykol, Alkylglykolacetate (zum Beispiel Butylglykolace- tat, Butyldiglykolacetat, Propylenglykolmethyletheracetat), Diacetonalkohol, Diglykoldi- alkylether, Diglykolmonoalkylether, Dipropylenglykoldialkylether, Dipropylenglykolmo- noalkylether, Diglykolalkyletheracetate, Dipropylenglykolalkyletheracetate, Dioxan, Dipropylenglykol und -ether, Diethylenglykol und -ether, DBE (dibasic Ester), Ether (zum Beispiel Diethylether, Tetrahydrofuran), Ethylenchlorid, Ethylenglykol, Ethylengly- kolacetat, Ethylenglykoldimethylester, Kresol, Lactone (zum Beispiel Butyrolacton), Ketone (zum Beispiel Aceton, 2-Butanon, Cyclohexanon, Methylethylketon (MEK), Me- thylisobutylketon (MIBK)), Methyldiglykol, Methylenchlorid, Methylenglykol, Methylgly- kolacetat, Methylphenol (ortho-, meta-, para-Kresol), Pyrrolidone (zum Beispiel N- Methyl-2-pyrrolidon), Propylenglykol, Propylencarbonat, Tetrachlorkohlenstoff, Toluol, Trimethylolpropan (TMP), aromatische Kohlenwasserstoffe und Gemische, aliphatische Kohlenwasserstoffe und Gemische, alkoholische Monoterpene (wie zum Beispiel Ter- pineol), Wasser sowie Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Lösemittel.
Bevorzugte Lösemittel sind Alkohole (zum Beispiel Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, Butanol), Alkoxyalhohole (zum Beispiel Methoxypropanol, Ethoxypropanol, Butylglykol, Butyldiglykol), Butyrolacton, Diglykoldialkylether, Diglykolmonoalkylether, Dipropy- lenglykoldialkylether, Dipropylenglykolmonoalkylether, Ester (zum Beispiel Ethylacetat, Butylacetat, Butylglykolacetat, Butyldiglykolacetat, Diglykolalkyletheracetate, Dipropy- lenglykolalkyletheracetate, DBE, Propylenglykolmethyletheracetat), Ether (zum Beispiel Tetrahydrofuran), mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Ketone (zum Beispiel Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon), Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel Cyclohexan, Ethylbenzol, Toluol, XyIoI), N-Methyl-2-pyrrolidon, Wasser sowie Mischungen davon.
Bei flüssigen Matrixmaterialien (zum Beispiel flüssige Epoxidharze, Acrylatester) kann die jeweilige Viskosität alternativ auch über die Temperatur bei der Applikation eingestellt werden, oder über eine Kombination aus Lösungsmittel und Temperatur.
Die Dispersion kann weiterhin eine Dispergiermittelkomponente enthalten. Diese besteht aus einem oder mehreren Dispergiermitteln.
Grundsätzlich sind alle dem Fachmann für die Anwendung in Dispersionen bekannten und im Stand der Technik beschriebenen Dispergiermittel geeignet. Bevorzugte Dispergiermittel sind Tenside oder Tensidgemische, beispielsweise anionische, kationische, amphotere oder nicht ionische Tenside. Kationische und anionische Tenside sind beispielsweise in „Encyclopedia of Polymer Science and Technology", J. Wiley & Sons (1966), Band 5, Seiten 816 bis 818, und in „Emulsion Polymerisation and Emulsi- on Polymers", Herausgeber P. Lovell und M. El-Asser, Verlag Wiley & Sons (1997), Seiten 224 bis 226, beschrieben. Es ist aber auch die Verwendung von dem Fachmann bekannten Polymeren mit pigmentaffinen Ankergruppen als Dispergiermittel möglich.
Das Dispergiermittel kann bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion im Bereich von 0,01 bis 50 Gew.-% eingesetzt werden. Vorzugsweise beträgt der Anteil 0,1 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 10 Gew.-%.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Dispersion eine Füllstoffkomponente enthalten.
Diese kann aus einem oder mehreren Füllstoffen bestehen. So kann die Füllstoffkom- ponente der metallisierbaren Masse faser-, schicht- oder teilchenförmige Füllstoffe o- der deren Mischungen enthalten. Dabei handelt es sich vorzugsweise um kommerziell erhältliche Produkte, wie beispielsweise mineralische Füllstoffe.
Weiterhin können Füll- oder Verstärkungsstoffe, wie Glaspulver, Mineralfasern, Whisker, Aluminiumhydroxid, Metalloxide wie Aluminiumoxid oder Eisenoxid, Glimmer, Quarzmehl, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Titandioxid oder Wollastonit eingesetzt werden.
Weiterhin sind weitere Additive wie Thixotropiermittel, zum Beispiel Kieselsäure, Silika- te, wie zum Beispiel Aerosile oder Bentonite oder organische Thixotropiermittel und Verdicker, wie zum Beispiel Polyacrylsäure, Polyurethane, hydriertes Rizinusöl, Farbstoffe, Fettsäuren, Fettsäureamide, Weichmacher, Netzmittel, Entschäumer, Gleitmittel, Trockenstoffe, Vernetzer, Photoinitiatoren, Komplexbildner, Wachse, Pigmente, leitfähige Polymerpartikel, einsetzbar.
Der Anteil der Füllstoff- und Additivkomponente bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Beschichtung beträgt vorzugsweise 0,01 bis 50 Gew.-%. Weiterhin bevorzugt sind 0,1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt sind 0,3 bis 20 Gew.-%.
Weiterhin können Verarbeitungshilfsmittel und Stabilisatoren wie UV-Stabilisatoren, Schmiermittel, Korrosionsinhibitoren und Flammschutzmittel in der erfindungsgemäßen Dispersion vorliegen. Üblicherweise beträgt deren Anteil bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion 0,01 bis 5 Gew.-%. Vorzugsweise liegt der Anteil bei 0,05 bis 3 Gew.-%.
Falls die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel in der Dispersion auf dem Träger selbst die Energie der Energiequelle, zum Beispiel des Lasers, nicht ausreichend absorbieren, können Absorptionsmittel der Dispersion zugesetzt werden. Je nach verwendeter Laserstrahlquelle kann es notwendig sein, unterschiedliche Absorp- tionsmittel oder auch Gemische aus Absorptionsmitteln, welche die Laserstrahlung effektiv absorbieren, auszuwählen. Dabei wird das Absorptionsmittel entweder der Dispersion zugesetzt oder es wird zwischen den Träger und die Dispersion eine zusätzliche separate Absorptionsschicht angebracht, die das Absorptionsmittel enthält. Im letzteren Fall wird die Energie lokal in der Absorptionsschicht absorbiert und auf die Dis- persion durch Wärmeleitung übertragen.
Geeignete Absorptionsmittel für Laserstrahlung weisen eine hohe Absorption im Bereich der Laserwellenlänge auf. Insbesondere sind Absorptionsmittel geeignet, die eine hohe Absorption im nahen Infrarot- sowie im längerwelligen VIS-Bereich des elektro- magnetischen Spektrums aufweisen. Derartige Absorptionsmittel eignen sich insbesondere zur Absorption der Strahlung von leistungsstarken Festkörperlasern, zum Bei- spiel Nd-Y AG-Lasern sowie von IR-Diodenlasern. Beispiele für geeignete Absorptionsmittel für die Laserstrahlung sind im infraroten Spektralbereich stark absorbierende Farbstoffe zum Beispiel Phthalocyanine, Naphthalocyanine, Cyanine, Chinone, Metall- Komplex-Farbstoffe, wie Dithiolene oder photochrome Farbstoffe.
Weiterhin sind geeignete Absorptionsmittel anorganische Pigmente, insbesondere intensiv gefärbte anorganische Pigmente wie Chromoxide, Eisenoxide, Eisenoxidhydrate oder Kohlenstoff in Form von beispielsweise Ruß, Graphit, Graphene oder Koh- lenstoffnanoröhrchen.
Besonders geeignet als Absorptionsmittel für Laserstrahlung sind feinteilige Kohlenstoffsorten und feinteiliges Lanthanhexaborid (LaB6).
Im Allgemeinen werden 0,005 bis 20 Gew.-% Absorptionsmittel bezogen auf das Ge- wicht der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel in der Dispersion eingesetzt. Bevorzugt werden 0,01 bis 15 Gew.-% Absorptionsmittel und besonders bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-% Absorptionsmittel jeweils bezogen auf das Gewicht der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel in der Dispersion eingesetzt.
Die Menge des zugesetzten Absorptionsmittels wird vom Fachmann je nach den jeweils gewünschten Eigenschaften der Dispersionsschicht gewählt. In diesem Zusammenhang wird der Fachmann weiterhin berücksichtigen, dass die zugesetzten Absorptionsmittel nicht nur die Geschwindigkeit und Effizienz des Transfers der Dispersion durch den Laser beeinflussen, sondern auch andere Eigenschaften wie beispielsweise die Haftung der Dispersion auf dem Träger, die Aushärtung oder die stromlose und/oder galvanische Beschichtbarkeit der Basisschicht.
Im Falle einer separaten Absorptionsschicht besteht diese im günstigsten Fall aus dem Absorptionsmittel und einem thermisch stabilen, gegebenenfalls vernetzten, Material, so dass diese unter Einwirkung des Laserlichts nicht selbst zersetzt wird. Um eine effektive Umwandlung von Licht- in Wärmeenergie zu bewirken und eine schlechte Wärmeleitung in die Basisschicht zu erreichen, sollte die Absorptionsschicht möglichst dünn aufgetragen werden und das Absorptionsmittel in möglichst hoher Konzentration vorliegen, ohne die Schichteigenschaften, zum Beispiel die Haftung zum Träger nega- tiv zu beeinflussen. Geeignete Konzentrationen des Absorptionsmittels in der Absorptionsschicht sind dabei mindestens 25 bis 95 Gew.-%, bevorzugt sind 50 bis 85 Gew.-%.
Die Energie, die zum Transfer des Teils der die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltenden Dispersionen benötigt wird, kann in Abhängigkeit vom eingesetzten Laser und/oder des Materials, aus dem der Träger hergestellt ist, entweder auf der mit der Dispersion beschichteten Seite oder auf der der Dispersion gegenüberliegenden Seite aufgebracht werden. Bei Bedarf kann auch eine Kombination beider Verfahrensvarianten eingesetzt werden.
Die Übertragung der Anteile der Dispersion vom Träger auf das Substrat kann sowohl einseitig als auch zweiseitig durchgeführt werden. Die beiden Seiten können dabei bei der Übertragung nacheinander oder zum Beispiel durch Einsatz von zwei Laserquellen und zwei mit der Dispersion beschichteten Trägern auch von beiden Seiten gleichzeitig mit der Dispersion beschichtet werden.
Um die Produktivität zu erhöhen ist es möglich, mehr als eine Laserquelle einzusetzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor dem Übertragen der Dispersion vom Träger auf das Substrat die Dispersion auf den Träger aufgetragen. Das Auftragen erfolgt zum Beispiel durch ein dem Fachmann be- kanntes Beschichtungsverfahren. Derartige Beschichtungsverfahren sind zum Beispiel Gießen, wie Vorhanggießen, Walzenbeschichten, Streichen, Rakeln, Bepinseln, Sprühen, Tauchen oder ähnliches. Alternativ wird die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltende Dispersion durch ein beliebiges Druckverfahren auf den Träger aufgedruckt. Das Druckverfahren, mit dem die Dispersion aufgedruckt wird, ist zum Beispiel ein Rollen- oder Bogendruckverfahren, zum Beispiel Siebdruck, Tiefdruck, Flexodruck, Buchdruck, Tampondruck, Tintenstrahldruck, Offsetdruck oder magnetografische Druckverfahren. Es ist jedoch auch jedes weitere, dem Fachmann bekannte Druckverfahren einsetzbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Dispersion auf dem Träger nicht vollständig getrocknet und/oder ausgehärtet, sondern in nassem Zustand auf das Substrat übertragen. Dies ermöglicht es, zum Beispiel ein kontinuierlich betriebenes Druckwerk einzusetzen, bei dem die Dispersion auf dem Träger ständig erneuert werden kann. Mit dieser Prozessführung lässt sich eine sehr hohe Produktivität erzielen. Druckwerke, die kontinuierlich eingefärbt werden, sind dem Fachmann zum Beispiel aus DE-A 37 02 643 bekannt. Um zu vermeiden, dass Partikel aus der Dispersion sedimen- tieren ist es bevorzugt, wenn die Dispersion in einem Vorlagebehälter vor dem Auftragen auf dem Träger gerührt und/oder umgepumpt wird. Weiterhin ist es zur Einstellung der Viskosität der Dispersion bevorzugt, wenn der Vorlagebehälter, in dem die Disper- sion enthalten ist, temperiert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger als ein für die jeweilige Laserstrahlung transparentes Endlosband ausgeführt, welches zum Beispiel mit innen liegenden Transportwalzen bewegt wird. Alternativ ist es auch möglich, den Träger als Zylinder auszuführen, wobei der Zylinder über innen liegende Transportwalzen bewegt werden kann oder direkt angetrieben ist. Die Beschichtung des Trägers mit der die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltenden Dispersion erfolgt dann zum Beispiel durch ein dem Fachmann bekanntes Verfahren, zum Beispiel mit einer Walze oder einem Walzensystem aus einem Vorratsbehälter heraus, in dem sich die Dispersion befindet. Durch Rotation der Walze oder des Walzensystems wird die Dispersion aufgenommen und auf den Träger aufgetragen. Durch Bewegung des Trägers an der Beschichtungswalze vorbei wird eine vollflächige Dispersionsschicht auf den Träger aufgebracht. Um die Dispersion auf das Substrat zu übertragen ist im Inneren des Endlosbandes oder des Zylinders die Laserstrahlquelle angeordnet. Zum Übertragen der Dispersion wird der Laserstrahl auf die Dispersionsschicht fokussiert und trifft durch den für diesen transparenten Träger hindurch auf die Dispersion und überträgt an der Stelle, an der er auf die Dispersion trifft, die Dispersion auf das Substrat. Ein derartiges Auftragswerk ist zum Beispiel in DE-A 37 02 643 beschrieben. Das Ü- bertragen der Dispersion erfolgt zum Beispiel dadurch, dass durch die Energie des Laserstrahls die Dispersion zumindest teilweise verdampft und durch die entstehende Gasblase die Dispersion übertragen wird. Die nicht vom Träger auf das Substrat übertragene Dispersion kann in einem nächsten Beschichtungsschritt wiederverwendet werden.
Die Schichtdicke der Basisschicht, die mittels des Übertrags durch den Laser auf das Substrat übertragen wird, variiert vorzugsweise im Bereich zwischen 0,01 und 50 μm, weiterhin bevorzugt zwischen 0,05 und 30 μm und insbesondere bevorzugt zwischen 0,1 und 20 μm. Die Basisschicht kann sowohl vollflächig als auch strukturiert aufgebracht werden.
Ein strukturierter Auftrag der Dispersion auf den Träger ist dann vorteilhaft, wenn bestimmte Strukturen in hohen Stückzahlen hergestellt werden sollen und durch den strukturierten Auftrag die Menge an Dispersion, die auf dem Träger aufgebracht werden muss, verringert wird. Hierdurch lässt sich eine kostengünstigere Produktion erzielen.
Um eine mechanisch stabile, strukturierte oder vollflächige Basisschicht auf dem Substrat zu erhalten, ist es bevorzugt, dass die Dispersion, mit der die strukturierte oder vollflächige Basisschicht auf das Substrat aufgetragen wird, nach dem Auftragen zumindest teilweise aushärtet. In Abhängigkeit vom Matrixmaterial erfolgt das Aushärten zum Beispiel durch die Einwirkung von Wärme, Licht (UVA/is) und/oder Strahlung, zum Beispiel Infrarotstrahlung, Elektronenstrahlung, Gammastrahlung, Röntgenstrahlung, Mikrowellen. Zum Auslösen der Härtungsreaktion muss gegebenenfalls ein geeigneter Aktivator zugesetzt werden. Auch kann die Aushärtung durch Kombination verschiedener Verfahren erreicht werden, zum Beispiel durch Kombination von UV-Strahlung und Wärme. Die Kombination der Härtungsverfahren kann gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden. So kann zum Beispiel durch UV-Strahlung die Schicht zunächst nur angehärtet werden, so dass die gebildeten Strukturen nicht mehr auseinander fließen. Danach kann durch Wärmeeinwirkung die Schicht ausgehärtet werden. Die Wärmeeinwirkung kann dabei direkt nach der UV-Härtung und/oder nach der galvanischen Metallisierung erfolgen. Nach dem zumindest teilweisen Trocknen und/oder Aushärten der durch Laserenergie übertragenen Struktur auf das Zielsubstrat können in einer bevorzugten Variante die elektrisch leitfähigen Partikel zumindest teilweise freigelegt werden. Um die durchgängig elektrisch leitfähige Oberfläche auf dem Substrat zu erzeugen, wird nach dem Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel mindestens eine Metallschicht auf der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht durch stromlose und/oder galvanische Beschichtung ausgebildet. Die Beschichtung kann dabei mit jedem, dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Auch kann mit dem Verfahren zur Beschichtung jede übliche Metallbeschichtung aufgebracht werden. Dabei ist die Zusammensetzung der Elektrolytlösung, die zur Beschichtung verwendet wird, davon abhängig, mit welchem Metall die Basisschicht auf dem Substrat beschichtet werden soll. Prinzipiell können alle Metalle, die edler oder gleichedel wie das unedelste Metall der Dispersion sind, für die stromlose und/galvanische Beschichtung eingesetzt werden. Übliche Metalle, die durch stromlose und/oder galvanische Beschichtung auf e- lektrisch leitenden Oberflächen abgeschieden werden, sind zum Beispiel Gold, Nickel, Palladium, Platin, Silber, Zinn, Kupfer oder Chrom. Die Dicken der einen oder mehre- ren abgeschiedenen Schichten liegen in üblichen, dem Fachmann bekannten Bereichen.
Geeignete Elektrolyt-Lösungen, die zur Beschichtung von elektrisch leitfähigen Strukturen eingesetzt werden können, sind dem Fachmann zum Beispiel aus Werner Jillek, Gustl Keller, Handbuch der Leiterplattentechnik, Eugen G. Leuze Verlag, 2003, Band 4, Seiten 332 bis 252, bekannt.
Da sich nach dem Übertragen der Dispersion auf das Substrat und dem zumindest teilweisen Trocknen bzw. Aushärten des Matrixmaterials die stromlos und/oder galva- nisch beschichtbaren Partikel zum größten Teil innerhalb der Matrix befinden, so dass noch keine durchgängige elektrisch leitfähige Oberfläche erzeugt wurde, ist es notwendig, die auf das Substrat aufgetragene strukturierte oder vollflächige Basisschicht mit einem elektrisch leitfähigen Material zu beschichten. Dies erfolgt im Allgemeinen durch eine stromlose und/oder galvanische Beschichtung.
Um die strukturierte oder vollflächige Basisschicht auf dem Substrat stromlos und/oder galvanisch beschichten zu können, ist es zunächst erforderlich, die Basisschicht zumindest teilweise zu trocknen bzw. auszuhärten. Das Trocknen bzw. Aushärten der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht erfolgt nach üblichen Methoden. So kann das Matrixmaterial zum Beispiel auf chemischem Wege, zum Beispiel durch eine Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation des Matrixmaterials, ausgehärtet werden, beispielsweise durch UV-Strahlung, Elektronenstrahlung, Mikrowellenstrahlung, IR-Strahlung oder Temperatur, oder auf rein physikalischem Weg durch Verdampfen des Lösemittels getrocknet werden. Auch eine Kombination der Trocknung auf physikalischem und chemischem Wege ist möglich.
Nach dem zumindest teilweisen Trocknen bzw. Aushärten können erfindungsgemäß die in der Dispersion enthaltenen stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel zumindest teilweise frei gelegt werden, um bereits stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Keimstellen zu erhalten, an denen sich bei der nachfolgenden stromlosen und/oder galvanischen Beschichtung die Metallionen unter Ausbildung einer Metallschicht abscheiden können. Wenn die Partikel aus Materialien bestehen, die leicht oxi- dieren, ist es gegebenenfalls zusätzlich erforderlich, die Oxidschicht vorher zumindest teilweise zu entfernen. Je nach Durchführung des Verfahrens, zum Beispiel bei der Verwendung von sauren Elektrolytlösungen, kann die Entfernung der Oxidschicht be- reits gleichzeitig mit der einsetzenden Metallisierung stattfinden, ohne dass ein zusätzlicher Prozessschritt erforderlich ist.
Das Freilegen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel kann sowohl mechanisch, zum Beispiel durch Abbürsten, Schleifen, Fräsen, Sandstrahlen oder Be- strahlen mit überkritischem Kohlendioxid, physikalisch, zum Beispiel durch Erwärmen, Laser, UV-Licht, Corona- oder Plasmaentladung, oder chemisch erfolgen. Im Falle eines chemischen Freilegens wird bevorzugt eine zum Matrixmaterial passende Chemi- kalie bzw. Chemikalienmischung eingesetzt. Im Falle eines chemischen Freilegens kann entweder das Matrixmaterial, zum Beispiel durch ein Lösungsmittel an der Ober- fläche zumindest zum Teil gelöst und heruntergespült werden bzw. kann mittels geeigneten Reagentien die chemische Struktur des Matrixmaterials zumindest zum Teil zerstört werden, wodurch die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel freigelegt werden. Auch Reagentien, die das Matrixmaterial aufquellen lassen, sind für das Freilegen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel geeignet. Durch das Aufquellen entstehen Hohlräume in der die abzuscheidenden Metallionen aus der Elektrolytlösung eindringen können, wodurch eine größere Anzahl an stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln metallisiert werden kann. Die Haftung, die Homogenität und die Durchgängigkeit der anschließend stromlos und/oder galvanisch abgeschiedenen Metallschicht ist deutlich besser als bei den im Stand der Tech- nik beschriebenen Verfahren. Durch die höhere Anzahl an freiliegenden elektrisch leitfähigen Partikeln ist ebenfalls die Prozessgeschwindigkeit bei der Metallisierung wesentlich höher, wodurch zusätzliche Kostenvorteile erzielt werden können.
Wenn das Matrixmaterial zum Beispiel ein Epoxidharz, ein modifiziertes Epoxidharz, ein Epoxy-Novolak, ein Polyacrylsäureester, ABS, ein Styrol-Butadien-Copolymer oder ein Polyether ist, erfolgt das Freilegen der stromlos und/oder galvanisch beschichtba- ren Partikel vorzugsweise mit einem Oxidationsmittel. Durch das Oxidationsmittel werden Bindungen des Matrixmaterials aufgebrochen, wodurch das Bindemittel abgelöst werden kann und dadurch die Partikel freigelegt werden. Geeignete Oxidationsmittel sind zum Beispiel Manganate, wie zum Beispiel Kaliumpermanganat, Kaliummanganat, Natriumpermanganat, Natriummanganat, Wasserstoffperoxid, Sauerstoff, Sauerstoff in Gegenwart von Katalysatoren wie zum Beispiel Mangan-, Molybdän-, Bismut-, Wolfram- und Cobaltsalzen, Ozon, Vanadiumpentoxid, Selendioxid, Ammoniumpolysulfid- Lösung, Schwefel in Gegenwart von Ammoniak oder Aminen, Braunstein, Kaliumferrat, Dichromat/Schwefelsäure, Chromsäure in Schwefelsäure oder in Essigsäure oder in Acetanhydrid, Salpetersäure, lodwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Pyridinium- dichromat, Chromsäure-Pyridin-Komplex, Chromsäureanhydrid, Chrom(VI)oxid, Periodsäure, Bleitetraacetat, Chinon, Methylchinon, Anthrachinon, Brom, Chlor, Fluor, Ei- sen(lll)-Salzlösungen, Disulfatlösungen, Natriumpercarbonat, Salze der Oxohalogen- säuren, wie zum Beispiel Chlorate oder Bromate oder lodate, Salze der Halogenper- säuren, wie zum Beispiel Natriumperiodat oder Natriumperchlorat, Natriumperborat, Dichromate, wie zum Beispiel Natriumdichromat, Salze der Perschwefelsäure wie KaIi- umperoxodisulfat, Kaliumperoxomonosulfat, Pyridiniumchlorochromat, Salze der Hy- pohalogensäuren, zum Beispiel Natriumhypochlorid, Dimethylsulfoxid in Gegenwart von elektrophilen Reagenzien, tert-Butylhydroperoxid, 3-Chlorperbenzoesäure, 2,2- Dimethylpropanal, Des-Martin-Periodinan, Oxalylchlorid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid- Addukt, Harnstoffperoxid, 2-lodoxybenzoesäure, Kaliumperoxomonosulfat, m- Chlorperbenzoesäure, N-Methylmorpholin-N-oxid, 2-Methylprop-2-yl-hydroperoxid, Peressigsäure, Pivaldehyd, Osmiumtetraoxid, Oxone, Ruthenium (III)- und (IV)-Salzen, Sauerstoff in Gegenwart von 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyl-N-oxid, Triacetoxiperiodi- nan, Trifluorperessigsäure, Trimethylacetaldehyd, Ammoniumnitrat. Optional kann zur Verbesserung des Freilegungsprozesses die Temperatur während des Prozesses erhöht werden.
Bevorzugt sind Manganate, wie zum Beispiel Kaliumpermanganat, Kaliummanganat, Natriumpermanganat; Natriummanganat, Wasserstoffperoxid, N-Methyl-morpholin-N- oxid, Percarbonate, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumpercarbonat, Perborate, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumperborat; Persulfate, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumpersulfat; Natrium-, Kalium- und Ammoniumperoxodi- und -monosulfate, Natriumhypochlorid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid-Addukte, Salze der Oxohalogensäuren, wie zum Beispiel Chlorate oder Bromate oder lodate, Salze der Halogenpersäuren, wie zum Beispiel Natriumperiodat oder Natriumperchlorat, Tetrabutylammonium Peroxidi- sulfat, Chinone, Eisen(lll)-Salzlösungen, Vanadiumpentoxid, Pyridiniumdichromat, Chlorwasserstoffsäure, Brom, Chlor, Dichromate. Besonders bevorzugt sind Kaliumpermanganat, Kaliummanganat, Natriumpermanga- nat, Natriummanganat, Wasserstoffperoxid und seine Addukte, Perborate, Percarbona- te, Persulfate, Peroxodisulfate, Natriumhypochlorid und Perchlorate.
Zum Freilegen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel in einem Matrixmaterial, welches zum Beispiel Esterstrukturen, wie Polyesterharze, Polyesteracryla- te, Polyetheracrylate, Polyesterurethane, enthält, ist es bevorzugt, zum Beispiel saure oder alkalische Chemikalien und/oder Chemikalienmischungen einzusetzen. Bevorzugte saure Chemikalien und/oder Chemikalienmischungen sind zum Beispiel konzentrier- te oder verdünnte Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure. Auch organische Säuren, wie Ameisensäure oder Essigsäure, können je nach Matrixmaterial geeignet sein. Geeignete alkalische Chemikalien und/oder Chemikalienmischungen sind zum Beispiel Basen, wie Natronlauge, Kalilauge, Ammoniumhydroxid oder Carbonate, zum Beispiel Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat. Optio- nal kann zur Verbesserung des Freilegungsprozesses die Temperatur während des Prozesses erhöht werden.
Auch Lösungsmittel können zur Freilegung der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel im Matrixmaterial eingesetzt werden. Das Lösungsmittel muss auf das Matrixmaterial abgestimmt sein, da sich das Matrixmaterial im Lösungsmittel lösen oder durch das Lösungsmittel anquellen muss. Wenn ein Lösungsmittel eingesetzt wird, in dem sich das Matrixmaterial löst, wird die Basisschicht nur kurze Zeit mit dem Lösungsmittel in Kontakt gebracht, damit die obere Schicht des Matrixmaterials angelöst wird und sich dabei ablöst. Bevorzugte Lösungsmittel sind XyIoI, Toluol, halo- genierte Kohlenwasserstoffe, Aceton, Methylethylketon (MEK), Methylisobutylketon (MIBK), Diethylenglykolmonobutylether. Optional kann zur Verbesserung des Lösungsverhaltens die Temperatur während des Lösungsvorgangs erhöht werden.
Weiterhin ist es auch möglich, die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Parti- kel durch ein mechanisches Verfahren freizulegen. Geeignete mechanische Verfahren sind zum Beispiel Bürsten, Schleifen, Polieren mit einem Schleifmittel oder Druckstrahlen mit einem Wasserstrahl, Sandstrahlen oder Abstrahlen mit überkritischem Kohlendioxid. Durch ein solches mechanisches Verfahren wird jeweils die oberste Schicht der ausgehärteten aufgedruckten strukturierten Basisschicht abgetragen. Hierdurch wer- den die im Matrixmaterial enthaltenen stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel freigelegt.
Als Schleifmittel für das Polieren können alle dem Fachmann bekannten Schleifmittel verwendet werden. Ein geeignetes Schleifmittel ist zum Beispiel Bimsmehl. Um durch das Druckstrahlen mit dem Wasserstrahl die oberste Schicht der ausgehärteten Dispersion abzutragen, enthält der Wasserstrahl vorzugsweise kleine Feststoffpartikel, zum Beispiel Bimsmehl (Al2θ3) mit einer mittleren Korngrößenverteilung von 40 bis 120 μm, vorzugsweise von 60 bis 80 μm, sowie Quarzmehl (SiO2) mit einer Korngröße > 3 μm.
Wenn die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel ein Material enthalten, welches leicht oxidieren kann, wird in einer bevorzugten Verfahrensvariante vor dem Ausbilden der Metallschicht auf der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht die Oxidschicht zumindest teilweise entfernt. Das Entfernen der Oxidschicht kann dabei zum Beispiel chemisch und/oder mechanisch erfolgen. Geeignete Substanzen, mit denen die Basisschicht behandelt werden kann, um eine Oxidschicht von den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln chemisch zu entfernen, sind zum Beispiel Säuren, wie konzentrierte oder verdünnte Schwefelsäure oder konzentrierte oder verdünnte Salzsäure, Zitronensäure, Phosphorsäure, Amidosulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure.
Geeignete mechanische Verfahren zur Entfernung der Oxidschicht von den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel sind im Allgemeinen die gleichen wie die mechanischen Verfahren zum Freilegen der Partikel.
Damit die Dispersion, die auf das Substrat aufgetragen wird, fest auf dem Substrat haftet, wird dieses in einer bevorzugten Ausführungsform vor dem Auftragen der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht durch ein trockenes Verfahren, ein nasschemisches Verfahren und/oder ein mechanisches Verfahren gereinigt. Durch das nasschemische und das mechanische Verfahren ist es insbesondere auch möglich, die Oberfläche des Substrates anzurauen, damit die Dispersion besser auf diesem haftet. Als nasschemisches Verfahren eignet sich insbesondere das Spülen des Substrates mit sauren oder alkalischen Reagenzien oder mit geeigneten Lösungsmitteln. Auch Wasser in Verbindung mit Ultraschall kann eingesetzt werden. Geeignete saure oder alkalische Reagenzien sind zum Beispiel Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpetersäu- re, Phosphorsäure bzw. Natronlauge, Kalilauge oder Carbonate, wie Kaliumcarbonat. Geeignete Lösungsmittel sind die gleichen, wie sie auch in der Dispersion zum Auftragen der Basisschicht enthalten sein können. Bevorzugte Lösungsmittel sind Alkohole, Ketone und Kohlenwasserstoffe, wobei diese in Abhängigkeit vom Substratmaterial auszuwählen sind. Auch die Oxidationsmittel, die schon bei der Aktivierung genannt wurden, können verwendet werden. Alternativ kann auf dem Substrat vor dem Übertragen der Dispersion durch den Laser eine dem Fachmann bekannte zusätzliche geeignete Haftschicht, ein so genannter Primer, mit einem dem Fachmann bekannten Beschichtungsverfahren aufgebracht werden.
Mechanische Verfahren, mit denen sich das Substrat vor dem Auftragen der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht reinigen lässt, sind im Allgemeinen die gleichen wie sie auch zum Freilegen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel und zum Entfernen der Oxidschicht der Partikel eingesetzt werden können.
Zum Entfernen von Staub und anderen Partikeln, die die Haftung der Dispersion auf dem Substrat beeinflussen können, sowie zur Aufrauung der Oberfläche eignen sich insbesondere trockene Reinigungsverfahren. Diese sind zum Beispiel die Entstaubung mittels Bürsten und/oder deionisierter Luft, Corona-Entladung oder Niederdruck- Plasma sowie die Partikelentfernung mittels Rollen und/oder Walzen, die mit einer Klebeschicht versehen sind.
Durch Corona-Entladung und Niederdruck-Plasma wird die Oberflächenspannung des Substrates wählbar erhöht, die Substratoberfläche von organischen Resten gereinigt und damit sowohl die Benetzung mit der Dispersion als auch die Haftung der Dispersion verbessert
Zur Verbesserung der Haftung der aufgebrachten Basisschicht auf dem Substrat kann bei Bedarf vor der Übertragung der Basisschicht das Substrat nach dem Fachmann bekannten Verfahren mit einer zusätzlichen Haft- oder Kleberschicht versehen werden.
Neben der einseitigen Beschichtung des Substrates ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, das Substrat an seiner Ober- und seiner Unterseite mit einer elektrisch leitfähigen strukturierten oder vollflächigen Oberfläche zu versehen. Mit Hilfe von Durchkontaktierungen lassen sich die strukturierten oder vollflächigen elektrisch leitfähigen Oberflächen auf der Oberseite und der Unterseite des Trägers miteinander elektrisch verbinden. Für die Durchkontaktierung wird zum Beispiel eine Wandung einer Bohrung im Träger mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche versehen. Um die Durchkontaktierung herzustellen, ist es zum Beispiel möglich, im Substrat Bohrungen auszubilden, auf deren Wandung sich beim Übertragen ebenfalls Dispersionen, die die stromlos und/oder galvanischen Partikel enthält, absetzt. Bei einem ausreichend dün- nen Substrat, zum Beispiel einer dünnen PET-Folie, ist es nicht erforderlich, die Wandungen der Bohrungen mit der Dispersion zu beschichten, da sich bei der stromlosen und/oder galvanischen Beschichtung bei einer ausreichend langen Beschichtungszeit auch innerhalb der Bohrung eine Metallschicht ausbildet, in dem die von der Ober- und Unterseite des Trägers in die Bohrung hineinwachsenden Metallschichten zusammen- wachsen. Hierdurch entsteht die elektrische Verbindung der elektrisch leitfähigen strukturierten oder vollflächigen Oberflächen der Ober- und Unterseite des Substrates. Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren können jedoch auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung von Bohrungen und/oder Sacklöchern sowie deren Metallisierung eingesetzt werden. Im Falle von dünnen Trägern kann die Bohrung zum Beispiel durch Schlitzen, Stanzen oder durch Laserbohren hergestellt werden.
Zur Beschichtung der elektrisch leitfähigen strukturierten oder vollflächigen Oberfläche auf dem Substrat wird dieses zunächst dem Bad mit der Elektrolyt-Lösung zugeführt. Das Substrat wird dann durch das Bad gefördert, wobei die in der zuvor aufgetragenen strukturierten oder vollflächigen Basisschicht enthaltenen elektrisch leitfähigen Partikel im Falle einer galvanischen Beschichtung mit mindestens einer Kathode kontaktiert werden. Hierbei ist jede übliche, dem Fachmann bekannte, geeignete Kathode ein- setzbar. Solange die Kathode die strukturierte oder vollflächige Oberfläche kontaktiert, werden Metallionen aus der Elektrolytlösung unter Ausbildung einer Metallschicht auf der Oberfläche abgeschieden. Für die Kontaktierung ist es auch möglich, Hilfslinien vorzusehen, die mit der Basisschicht verbunden sind. Die Kontaktierung mit der Kathode erfolgt dann über die Hilfslinie.
Üblicherweise bildet sich beim Eintauchen in die Elektrolytlösung sofort durch stromlose Abscheidung eine dünne Schicht auf der Basisschicht aus.
Wenn die Basisschicht selbst, wie z. B. bei der Verwendung von Carbonyleisenpulver als stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel, nicht ausreichend leitfähig ist, wird durch diese stromlos abgeschiedene Schicht die notwendige Leitfähigkeit für die galvanische Beschichtung erzielt.
Eine geeignete Vorrichtung, in der die strukturierte oder vollflächige elektrisch leitfähige Basisschicht auf dem Substrat galvanisch beschichtet wird, umfasst im Allgemeinen mindestens ein Bad, eine Anode und eine Kathode, wobei das Bad eine mindestens ein Metallsalz enthaltende Elektrolytlösung enthält. Aus der Elektrolytlösung werden Metallionen an elektrisch leitenden Oberflächen des Substrates unter Bildung einer Metallschicht abgeschieden. Die mindestens eine Kathode wird hierzu mit der zu be- schichtenden Basisschicht des Substrates oder mit einer Hilfslinie, die mit der zu beschichtenden Basisschicht des Substrates in Kontakt steht, in Kontakt gebracht, während das Substrat durch das Bad gefördert wird.
Zur galvanischen Beschichtung sind hierbei alle dem Fachmann bekannten Galvanik- verfahren geeignet.
Wenn zur galvanischen Beschichtung Kontaktierungshilfslinien verwendet werden, werden diese im Allgemeinen auf die gleiche Weise erzeugt wie die Basisschicht. Die Kontaktierungshilfslinien werden ebenfalls vorzugsweise zumindest teilweise getrock- net und/oder ausgehärtet. Nach dem Aushärten kann für die Kontaktierungshilfslinien ebenfalls ein Freilegen der an der Oberfläche enthaltenen stromlos und/oder galva- nisch beschichtbaren Partikel erfolgen. Die Kontaktierungshilfslinien dienen zum Beispiel dazu, dass auch kurze, isoliert voneinander liegende Leiterbahnen einfach kontaktiert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Kontaktierungshilfslinien nach der stromlosen und/oder galvanischen Metallisierung wieder ent- fernt. Das Entfernen kann zum Beispiel durch Laserablation, d. h. durch Abtrag mit einem Laser, erfolgen.
Um eine größere Schichtdicke zu erreichen kann die Vorrichtung zur galvanischen Be- schichtung zum Beispiel mit einer Vorrichtung, mit der das Substrat gedreht werden kann, ausgestattet sein. Die Drehachse der Vorrichtung, mit der das Substrat gedreht werden kann, ist dabei senkrecht zu der zu beschichtenden Oberfläche des Substrates angeordnet. Durch das Drehen werden elektrisch leitfähige Strukturen, die zunächst, in Transportrichtung des Substrates gesehen, breit und kurz sind, so ausgerichtet, dass diese nach dem Drehen in Transportrichtung gesehen schmal und lang sind.
Die Schichtdicke der auf der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Basisschicht durch das erfindungsgemäße Verfahren abgeschiedenen Metallschicht ist abhängig von der Kontaktzeit, die sich aus Durchlaufgeschwindigkeit des Substrates durch die Vorrichtung und die Anzahl der hintereinander positionierten Kathoden ergibt, sowie der Stromstärke, mit der die Vorrichtung betrieben wird. Eine höhere Kontaktzeit kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen in mindestens einem Bad hintereinander geschaltet werden.
Um ein gleichzeitiges Beschichten der Ober- und Unterseite zu ermöglichen, können zum Beispiel jeweils zwei Kontaktierungswalzen so angeordnet sein, dass das zu beschichtende Substrat zwischen diesen hindurchgeführt werden kann und dabei gleichzeitig von oben und unten kontaktiert wird, wodurch sich an beiden Seiten Metall abscheiden kann.
Wenn flexible Folien beschichtet werden sollen, deren Länge die Länge des Bades übersteigt, so genannte Endlosfolien, die zunächst von einer Rolle abgewickelt, durch die Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung geführt und danach wieder aufgewickelt werden - kann diese zum Beispiel auch zick-zack-förmig oder in Form einer Mäander um mehrere Vorrichtungen zur galvanischen Beschichtung, die dann zum Bei- spiel auch übereinander oder nebeneinander angeordnet sein können, durch das Bad geleitet werden.
Die Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung kann je nach Bedarf mit jeder dem Fachmann bekannten Zusatzvorrichtung ausgerüstet werden. Solche Zusatzvorrich- tungen sind zum Beispiel Pumpen, Filter, Zufuhreinrichtungen für Chemikalien, Auf- und Abrolleinrichtungen usw. Zur Verkürzung der Wartungsintervalle können alle dem Fachmann bekannten Pflegemethoden der Elektrolytlösung eingesetzt werden. Solche Pflegemethoden sind zum Beispiel auch Systeme, bei denen sich die Elektrolytlösung selbst regeneriert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum Beispiel auch in dem aus Werner Jillek, Gustl Keller, Handbuch der Leiterplattentechnik, Eugen G. Leutz Verlag, Band 4, Seiten 192, 260, 349, 351 , 352, 359 bekannten Pulsverfahren betrieben werden.
Nach der galvanischen Beschichtung kann das Substrat gemäß allen dem Fachmann bekannten Schritten weiter verarbeitet werden. So können zum Beispiel vorhandene Elektrolytreste durch Spülen vom Substrat entfernt werden und/oder das Substrat kann getrocknet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen strukturierten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Substrat lässt sich in kontinuierlicher, teilkontinuierlicher oder diskontinuierlicher Fahrweise betreiben. Auch ist es möglich, dass nur einzelne Schritte des Verfahrens kontinuierlich durchgeführt werden, während andere Schritte diskontinuierlich durchgeführt werden.
Neben der Herstellung von einer strukturierten Oberfläche ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, nacheinander mehrere Schichten auf das Substrat zu übertragen. So kann zum Beispiel nach der Durchführung des Verfahrens zur Herstellung der ersten strukturierten Oberfläche durch ein Druckverfahren wie oben be- schrieben eine strukturierte oder vollflächige Isolationsschicht aufgetragen werden. Hierdurch lässt sich zum Beispiel eine Isolatorbrücke über einer Leiterbahn erzeugen, auf die bei einer erneuten Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine weitere Leiterbahn aufgebracht werden kann, so dass durch die Isolationsschicht nur an vorgegebenen Punkten, an denen die untere strukturierte Oberfläche nicht von Isolati- onsmaterial bedeckt ist, ein elektrischer Kontakt zwischen übereinander verlaufenden Leiterbahnen möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Beispiel zur Herstellung von Leiterbahnen auf Leiterplatten. Derartige Leiterplatten sind zum Beispiel solche mit Multilay- er-lnnen- und -Außenlagen, Micro-via-chip-on-board, flexible und starre Leiterplatten. Diese werden zum Beispiel eingebaut in Produkte wie Rechner, Telefone, Fernseher, elektrische Automobilbauteile, Tastaturen, Radios, Video-, CD-, CD-ROM- und DVD- Player, Spielkonsolen, Mess- und Regelgeräte, Sensoren, elektrische Küchengeräte, elektrische Spielzeuge usw. Auch können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren elektrisch leitfähige Strukturen auf flexiblen Schaltungsträgern hergestellt werden. Solche flexiblen Schaltungsträger sind zum Beispiel Kunststofffolien aus den obenstehenden für das Substrat genannten Materialien, auf denen elektrisch leitfähige Strukturen angebracht sind. Weiterhin eig- net sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von RFI D-Antennen, Transponderantennen oder anderen Antennenstrukturen, Chipkartenmodulen, Flachkabeln, Sitzheizungen, Folienleitern, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD-bzw. Plasmabildschirmen, Kondensatoren, Folienkondensatoren, Widerständen, Konvektoren, elektrischen Sicherungen oder zur Herstellung von galvanisch beschichteten Pro- dukten in beliebiger Form, zum Beispiel ein- oder zweiseitig metallkaschierte Polymerträger mit definierter Schichtdicke, 3D-molded interconnect Devices oder auch zur Herstellung von dekorativen oder funktionalen Oberflächen auf Produkten, die zum Beispiel zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, zur Wärmeleitung oder als Verpackung verwendet werden. Weiterhin ist auch die Herstellung von Kontaktstellen bzw. Kontakt-Pads oder Verdrahtungen auf einem integrierten elektronischen Bauelement möglich.
Ebenso ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Herstellung von integrierten Schaltkreisen, resistiven, kapazitiven oder induktiven Elementen, Dioden, Transistoren, Sensoren, Aktuatoren, optischen Bauelementen und Empfänger/Sendeeinrichtungen möglich.
Weiterhin ist auch die Herstellung von Antennen mit Kontakten für organische Elektronikbauteile sowie von Beschichtungen auf Oberflächen, bestehend aus elektrisch nicht leitfähigem Material zur elektromagnetischen Abschirmung, möglich.
Eine Verwendung ist weiterhin im Bereich der Flowfields von Bipolarplatten zur Anwendung in Brennstoffzellen möglich.
Weiterhin ist die Herstellung einer vollflächigen oder strukturierten elektrisch leitfähigen Schicht zur anschließenden Dekormetallisierung von Formteilen aus dem oben erwähnten elektrisch nicht leitfähigen Substrat möglich.
Die Anwendungsbereiche des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine kosten- günstige Herstellung von metallisierten, selbst nicht leitenden Substraten, insbesondere für die Verwendung als Schalter und Sensoren, Gasbarrieren oder Dekorteile, insbesondere Dekorteile für Kraftfahrzeug-, Sanitär-, Spielzeug-, Haushalts- und Bürobereich und Verpackungen sowie Folien. Auch im Bereich Sicherheitsdruck für Geldscheine, Kreditkarten, Ausweisepapiere usw. kann die Erfindung Anwendung finden. Textilien können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens elektrisch und magne- tisch funktionalisiert werden (Antennen, Sender, RFID- und Transponderantennen, Sensoren, Heizelemente, Antistatik (auch für Kunststoffe), Abschirmungen usw.).
Weiterhin ist die Herstellung von dünnen Metallfolien oder ein- oder zweiseitig ka- schierten Polymerträgern oder metallisierten Kunststoffoberflächen möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls für die Metallisierung von Löchern, Vias, Sacklöchern usw. zum Beispiel bei Leiterplatten, RFID-Antennen oder Transponderantennen, Flachkabeln, Folienleitern mit dem Ziel einer Durchkontaktierung der Ober- und Unterseite verwendet werden. Dies gilt auch, wenn andere Substrate verwendet werden. Weiterhin finden die erfindungsgemäß hergestellten metallisierten Gegenstände - sofern sie magnetisierbare Metalle umfassen - Anwendung in Bereichen magnetisierbarer Funktionsteile, wie Magnettafeln. Außerdem finden sie Anwendung in Bereichen, in denen eine gute thermische Leitfähigkeit vorteilhaft ist, beispielsweise in Folien für Sitzheizungen, sowie Isolierungsmaterialien.
Bevorzugte Verwendungen der erfindungsgemäßen metallisierten Oberflächen sind solche, bei denen die so hergestellten Produkte als Leiterplatte, RFI D-Antenne, Transponderantenne, Sitzheizung, Flachkabel, kontaktlose Chipkarten, 3D-molded Interconnect Devices, dünne Metallfolien oder ein- oder zweiseitig kaschierten Polymerträgern, Folienleitern, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- bzw. Plasmabildschirmen, integrierte Schaltkreise, resistive, kapazitive oder induktive Elemente, Dioden, Transistoren, Sensoren, Aktuatoren, optische Bauelemente, Empfänger-Sende- Einrichtungen oder als dekorative Anwendung wie zum Beispiel für Verpackungsmate- rialien dient.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Oberflächen auf einem elektrisch nicht leitfähigen Substrat, folgende Schritte umfassend:
a) Übertragen einer stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel enthaltenden Dispersion von einem Träger auf das Substrat durch Bestrahlung des Trägers mit einem Laser,
b) zumindest teilweises Trocknen und/oder Aushärten der auf das Substrat übertragenen Dispersion zur Bildung einer Basisschicht,
c) stromloses und/oder galvanisches Beschichten der Basisschicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Übertragen in Schritt a) die Dispersion auf den Träger aufgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen der Dispersion auf den Träger durch ein Beschichtungsverfahren, insbesondere durch ein Druck-, Gieß-, Walz- oder Sprühverfahren, erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion in einem Vorlagebehälter vor dem Auftragen auf den Träger gerührt und/oder umgepumpt und/oder temperiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem zumindest teilweisen Trocknen und/oder Aushärten in Schritt b) die an der Oberfläche der Basisschicht enthaltenen Partikel freigelegt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Freilegen der an der Oberfläche der Basisschicht enthaltenen Partikel durch Abtragen von Matrixmaterial der Basisschicht erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Freilegen der an der Oberfläche der Basisschicht enthaltenen Partikel chemisch, physikalisch oder mechanisch erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge im Bereich von 150 bis 10600 nm, bevorzugt im Bereich von 600 bis 10600 nm erzeugt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein Festkörperlaser, ein Faserlaser, ein Diodenlaser, ein Gas-Laser oder ein Excimer-Laser ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel mindestens ein Metall und/oder Kohlenstoff enthalten.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Eisen, Nickel, Silber, Zink, Zinn und Kupfer.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel Carbonyleisenpulver ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel unterschiedliche Teilchen- geometrien aufweisen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion ein Absorptionsmittel enthält.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel Kohlenstoff oder Lanthanhexaborid ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor der stromlosen und/oder galvanischen Beschichtung der Basisschicht eine gegebenenfalls vorhandene Oxidschicht von den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln entfernt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat vor dem Übertragen der Dispersion in Schritt a) durch ein trocke- nes, ein nasschemisches und/oder ein mechanischen Verfahren gereinigt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion auf die Oberseite und die Unterseite des Substrates zur Bildung der Basisschicht aufgetragen wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschichten auf der Oberseite und der Unterseite des Substrates durch eine Durchkontaktie- rung miteinander verbunden sind.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht für die galvanische Beschichtung mit Kontaktierungshilfslinien verbunden ist, die mit einer Kathode elektrisch leitend verbunden werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein für die verwendete Laserstrahlung durchlässiger starrer oder flexibler Kunststoff oder Glas ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 zur Herstellung von Leiterbahnen auf Leiterplatten, RFI D-Antennen, Transponderantennen oder anderen Anten- nenstrukturen, Chipkartenmodulen, Flachkabeln, Sitzheizungen, Folienleitern,
Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- bzw. Plasmabildschirmen, 3D Moulded Interconnect Devices, integrierten Schaltkreisen, resistiven, kapazitiven oder induktiven Elementen, Dioden, Transistoren, Sensoren, Aktuatoren, optischen Bauelementen, Empfänger/Sendeeinrichtungen, dekorativen oder funktionalen Oberflächen auf Produkten, die zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, zur Wärmeleitung oder als Verpackung verwendet werden, dünnen Metallfolien oder ein- oder zweiseitig kaschierten Polymerträgern, oder zur Herstellung von galvanisch beschichteten Produkten in beliebiger Form.
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