EP2478752A1 - Substrat für elektronische schaltungen - Google Patents

Substrat für elektronische schaltungen

Info

Publication number
EP2478752A1
EP2478752A1 EP10754717A EP10754717A EP2478752A1 EP 2478752 A1 EP2478752 A1 EP 2478752A1 EP 10754717 A EP10754717 A EP 10754717A EP 10754717 A EP10754717 A EP 10754717A EP 2478752 A1 EP2478752 A1 EP 2478752A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
base material
microporous layer
printing
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10754717A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Schmidt
Kirsten Barth-Gremmel
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.)
Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH
Original Assignee
Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH filed Critical Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH
Publication of EP2478752A1 publication Critical patent/EP2478752A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/52—Macromolecular coatings
    • B41M5/5218—Macromolecular coatings characterised by inorganic additives, e.g. pigments, clays
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1208—Pretreatment of the circuit board, e.g. modifying wetting properties; Patterning by using affinity patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/502—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording characterised by structural details, e.g. multilayer materials
    • B41M5/506—Intermediate layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/52—Macromolecular coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/52—Macromolecular coatings
    • B41M5/5254—Macromolecular coatings characterised by the use of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. vinyl polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00—Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0386—Paper sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0393—Flexible materials
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0104—Properties and characteristics in general
    • H05K2201/0116—Porous, e.g. foam
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0137—Materials
    • H05K2201/0175—Inorganic, non-metallic layer, e.g. resist or dielectric for printed capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0206—Materials
    • H05K2201/0209—Inorganic, non-metallic particles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0275—Fibers and reinforcement materials
    • H05K2201/0284—Paper, e.g. as reinforcement
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/05—Flexible printed circuits [FPCs]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0104—Tools for processing; Objects used during processing for patterning or coating
    • H05K2203/013—Inkjet printing, e.g. for printing insulating material or resist
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1241—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by ink-jet printing or drawing by dispensing
    • H05K3/125—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by ink-jet printing or drawing by dispensing by ink-jet printing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/901—Printed circuit
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249978—Voids specified as micro
    • Y10T428/249979—Specified thickness of void-containing component [absolute or relative] or numerical cell dimension

Definitions

  • the invention relates to a support material for the printing of electronic circuits by means of the Inkj et printing method with electrically conductive inks.
  • An essential step in the production of electronic devices and circuits is the production of conductive connections between the components. These connections must follow a predetermined structure to effect the intended functionality of the assembly or device.
  • conductive materials usually metals or carbon (graphite).
  • Particularly suitable for cost-effective mass production are printing processes with which the circuits are produced by applying printing inks containing the conductive materials to sheet-like electrically insulating, preferably flexible carrier materials in one working step.
  • the Inkj et printing technology can be used for the production of electronic circuits. It makes it possible to apply electrically conductive structures on insulating carrier materials or to conductively bond already applied components, whereby, in contrast to other printing techniques such as screen printing, no printing form has to be produced beforehand and thus easy and cost-effective small quantities or even individual pieces can be produced. Such applications are described, for example, in the article by John B. Blum, "Printed Circuit Design and Manufacture" of Oct. 1, 2007.
  • Metal or carbon-containing preparations in which the electrically conductive material is present in the form of particles are usually used as printing inks.
  • these particles must be very finely divided, usually less than 1 / im, in order to prevent clogging
  • Prevent pressure nozzles and sedimentation of the conductive particles in the low-viscosity ink In order to stabilize the particles against agglomeration and sedimentation, additives must also be added to these inks, for example surface-active substances or protective colloids. Frequently preferred are inks containing finely divided silver metal. Inks of this type are available, for example, from the companies ANP (Advanced Nano Products) in Korea under the designations DGP and DGH, from the company Harima Chemcials Inc., Japan under the designation NPS and from Cabot Corporation, USA under the
  • Designation CCI-300 available.
  • the particle size of the silver particles in these inks is in the range of 5 nm to several 100 nm.
  • Support materials such as glass or ceramic preferably flexible films of polymers, in particular of polyesters used.
  • the solvent contained in the ink dries, and in the printed layer the non-volatile additives remain adjacent to the silver particles.
  • the additives electrically insulate, the conductivity of the printed structures is so low. For this reason, as described in the data sheets of the ink manufacturers and in the article by John B.
  • US Pat. No. 3,652,332 A describes the use of porous carrier materials, in particular of coated offset printing paper, for printing conductive structures.
  • the high-pressure method is used for this purpose.
  • the printing inks described for producing the conductive structures are carbon black or silver flake printing inks Particle sizes well above 1 ⁇ , which are unsuitable for the inkjet printing process.
  • the teaching of this patent is that the printing medium must have a certain absorbency in order to be able to produce homogeneous printing surfaces with reproducible electrical conductivity.
  • the support materials described in the patent preferably conventional alumina pigment-coated graphic papers, do not meet the specific requirements of ink-jet conductive ink-containing inks because of their coarse and irregular pore structure and low porosity. In addition, their high surface roughness prevents the pressure of fine high-resolution structures.
  • US 2009/0087548 A1 describes a method in which a metal ink is applied to a carrier material with a porous layer.
  • the porous layer prevents bleeding of the printed structures, allowing very fine
  • the object of this invention is to provide a support material for the printing of electronic circuits using printing inks which contains electrically conductive particles having a mean particle size of less than 1 ⁇ m. It should have a high electrical conductivity of the printed
  • This support material is intended to be suitable in particular for inkjet printing with raetall- or carbon (graphite) -containing inks and enable the high-resolution printing of fine structures.
  • the invention further provides a method for producing an electrically conductive structure on the carrier material described above.
  • the invention is finally a printed
  • the microporous layer has an average pore size in the range of 5 nm to 50 nm.
  • the surface of the microporous layer has an average roughness of less than 1 ⁇ , measured as a roughness in accordance with DIN 4768.
  • the outer microporous layer may be present as a polymer foam, prepared for example by a sol-gel process.
  • Such microporous layers are described, for example, in WO 2007/065841 Al.
  • the outer microporous layer contains fine inorganic and / or organic pigment particles and a hydrophilic binder.
  • suitable pigments of the image recording layer are aluminum oxide, aluminum hydroxide, aluminum oxide hydroxide, aluminum oxide hydrate, silicon dioxide, magnesium hydroxide, kaolin, titanium dioxide, zinc oxide, zinc hydroxide, calcium silicate, magnesium silicate, calcium carbonate, magnesium carbonate and barium sulfate.
  • the amount of the pigment in the microporous layer may be 40 to 95% by weight, preferably 60 to 90% by weight, based on the weight of the dried layer.
  • the particle size of the pigment of the microporous layer is preferably less than 1000 nm, but in particular 50 to 500 nm.
  • the mean particle size of the primary component is preferably less than 100 nm, in particular less than 50 nm.
  • the microporous layer contains a water-soluble and / or water-dispersible binder.
  • Suitable binders are, for example, polyvinyl alcohol, fully or partially saponified, cationically modified polyvinyl alcohol. Silyl-containing polyvinyl alcohol, acetal-containing polyvinyl alcohol, gelatin, polyvinylpyrrolidone, starch, carboxymethylcellulose, polyethylene glycol, styrene /
  • Butadiene latex and styrene / acrylate late Fully or partially saponified polyvinyl alcohols are particularly preferred.
  • the amount of the binder may be 60 to 5 wt .-%, preferably 50 to 10 wt .-%, but in particular 35 to 8 wt .-%, based on the weight of the dried layer amount.
  • the microporous layer may contain conventional additives and auxiliaries such as crosslinking agents, ionic and / or nonionic surfactants, particle fixing agents such as polyammonium compounds, UV absorbers, antioxidants and other light stability and gas resistance improving agents as well as other auxiliaries.
  • auxiliaries such as crosslinking agents, ionic and / or nonionic surfactants, particle fixing agents such as polyammonium compounds, UV absorbers, antioxidants and other light stability and gas resistance improving agents as well as other auxiliaries.
  • the application weight of the microporous layer may be 1 to 60 g / m 2 , preferably 5 to 40 g / m 2 , particularly preferably 10 to 30 g / m 2 .
  • the microporous layer may be single-layered or multi-layered.
  • the base material used for the substrate over which the microporous layer is disposed may be a rigid one plate-like material such as glass or a plastic. But preferred is a flexible base material such as a plastic film, fleece or paper. In a particularly preferred embodiment, the base material is a base paper.
  • the term base paper is understood to mean an uncoated or surface-sized paper.
  • sizing agents such as alkylene dimers, fatty acids and / or fatty acid salts, epoxidized fatty acid amides, alkenyl or alkyl succinic anhydride, wet strength agents such as polyamine-polyamide-epichlorohydrin, dry strength agents such as anionic, cationic or amphoteric polyamides, optical brighteners, pigments, dyes, Defoamers and other known in the paper industry tools may contain.
  • the base paper can be surface-sized. Examples of suitable sizing agents are polyvinyl alcohol or oxidized starch.
  • the base paper can be produced on a Fourdrinier or a Yankee paper machine (cylinder paper machine).
  • the weight per unit area of the base paper may be 50 to 250 g / m 2 , in particular 50 to 150 g / m 2 .
  • the raw paper can be used in uncompacted or compacted form (smoothed).
  • Particularly suitable are base papers having a density of 0.8 to 1.05 g / cm 3 , in particular 0.95 to 1.02 g / cm 3 .
  • fillers for example, kaolins, calcium carbonate in its natural form, such as limestone, marble or dolomite stone, precipitated calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate, titanium dioxide, talc, silica, alumina and mixtures thereof can be used in the base paper.
  • at least one further layer which contains a hydrophilic binder can be arranged between the base paper and the microporous layer.
  • film-forming starches such as thermally modified starches, in particular
  • Corn starches or hydroxypropylated starches are used, the Brookfield viscosities ranging from 50 to 600 mPas (25% solution 50 ° C./100 rpm), in particular 100 to 400 mPas, preferably 200 to 300 mPas, lie.
  • the Brookfield viscosity is measured according to ISO 2555.
  • the binder does not contain a synthetic latex. The absence of a synthetic binder makes it possible to recycle waste materials without prior treatment.
  • At least one pigment is contained in the further layer containing a hydrophilic binder.
  • the pigment may be selected from the group of metal oxides, silicates, carbonates, sulfides and sulfates. Particularly suitable are pigments such as kaolins, talc, calcium carbonate and / or barium sulfate.
  • a pigment having a narrow particle size distribution in which at least 70% of the pigment particles have a size of less than ⁇ .
  • the proportion of the pigment with the narrow particle size distribution of the total amount of pigment should be at least 5% by weight, in particular from 10 to 90% by weight. Particularly good results can be achieved with a proportion of 30 to 80 wt .-% of the total pigment.
  • a pigment having a narrow particle size distribution also comprises pigments having a particle size distribution in which at least about 70% by weight of the pigment particles have a size of less than about 1 ⁇ m and at 40 to 80% by weight of these pigment particles the difference between the particle size
  • Pigment with the largest grain size (diameter) and the pigment of the smallest grain size is less than about 0.4 ⁇ .
  • a calcium carbonate with a d 50% of about 0.7 ⁇ proved to be particularly advantageous.
  • a pigment mixture consisting of the abovementioned calcium carbonate and kaolin can be used.
  • the quantitative ratio of calcium carbonate / kaolin is preferably 30:70 to 70:30.
  • the amount ratio of binder / pigment in the layer may be 0.1 to 2.5, preferably 0.2 to 1.5, but especially about 0.9 to 1.3.
  • the layer containing a hydrophilic binder may preferably contain other polymers such as polyamide copolymers and / or polyvinylamine copolymers.
  • the polymer can be used in an amount of 0.4 to 5 wt .-%, based on the mass of the pigment. According to a preferred embodiment, the amount of this polymer is 0.5 to 1.5% by weight.
  • the layer containing the hydrophilic binder can be arranged directly on the front side of the base paper or on the backside of the base paper. It can be applied as a single layer or as a multilayer to the base paper.
  • the coating composition can be used with all in papermaking customary application units are applied inline or offline, wherein the amount is selected such that after drying the application weight per layer at most 20 g / m 2 , in particular 8 to 17 g / m 2 , or according to a particularly preferred embodiment 2 to 6 g / m 2 is.
  • This further layer can be further smoothed by mechanical methods such as calendering or ferrotyping, but it can also be applied by the cast coating method.
  • the base material is a base paper provided on the front side or the rear side with at least one polymer layer.
  • the front side refers to the side of the base paper on which the conductive structure is printed.
  • the front and rear polymer layers may contain the same polymer.
  • the polymers used in the polymer layers of the front and the back are different.
  • the polymer layer disposed on at least one side of the base paper preferably contains a polymer having a water vapor permeability of at most 150 g / m 2 ⁇ 24 h at a layer thickness of 30 ⁇ , measured at 40 ° C and 90% relative humidity.
  • the polymer is preferably a thermoplastic polymer.
  • Suitable thermoplastic polymers include, for example Polyolefins, in particular low density polyethylene
  • LDPE low density polyethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • (Meth) acrylic acid ester copolymers vinyl polymers such as polyvinyl butyral, polyamides, polyesters, polyacetals and / or polycarbonates can be used.
  • vinyl polymers such as polyvinyl butyral, polyamides, polyesters, polyacetals and / or polycarbonates.
  • the back side of the base paper is coated with a polyolefin, in particular polyethylene.
  • a polyolefin in particular polyethylene.
  • Particularly preferred is a polyethylene mixture of LDPE and HDPE, wherein the quantitative ratio LD / HD 9: 1 to 1: 9, in particular 3: 7 to 7: 3.
  • the polymer layers may further contain white pigments, such as titanium dioxide, as well as other auxiliaries, such as optical brighteners, dyes and dispersing agents.
  • white pigments such as titanium dioxide
  • auxiliaries such as optical brighteners, dyes and dispersing agents.
  • the coating weight of the polymer layers on the front and back may be 5 to 50 g / m 2 , preferably 20 to 50 g / m 2 or more preferably 30 to 50 g / m.
  • further layers such as protective layers or gloss-improving layers can be applied to the outer microporous layer which is provided for printing with conductive particles by the inkjet printing method.
  • the coating weight of such layers is preferably less than 1 g / m 2 .
  • a eucalyptus pulp was used.
  • the pulp was ground as an approximately 5% aqueous suspension (thick matter) with the aid of a refiner to a freeness of 36 ° SR.
  • the mean fiber length was 0.64 mm.
  • the concentration of pulp fibers in the thin material was 1% by weight, based on the mass of the pulp suspension.
  • Additives such as a neutral sizing agent alkyl ketene dimer (AKD) in an amount of 0.48% by weight, wet strength agent polyamine-polyamide-epichlorohydrin resin (Kymene °) in an amount of 0.36% by weight and a natural CaC0 were added to the thin material 3 in an amount of 10 wt .-%.
  • the quantities are based on the pulp mass.
  • the thinness whose pH was adjusted to about 7.5, was brought from the headbox onto the wire of the paper machine, followed by sheet formation by dewatering the web in the wire section of the paper machine. In the press section further dewatering of the paper web took place on one
  • the base paper is coated on the front side and the backside with a coating consisting of a styrene-acrylate binder and a pigment mixture of calcium carbonate and kaolin with a coating weight of 30 g / m 2 (front side) and 20 g / m 2
  • the front of the base paper was coated with a synthetic resin mixture of 100% by weight of a low density polyethylene
  • the coating was carried out in a laminator at an extrusion speed of 250 m / min.
  • the front side of the carrier material was additionally treated with a corona discharge and coated with a solution of polyvinyl alcohol (Mowiol 04-98 from Kurarai) in water with a dry layer thickness of 100 mg / m 2 as an adhesive layer and dried.
  • Example carrier AI (invention)
  • the sample of carrier A was treated with a coating composition having a total solids content of 23%, consisting of 80 parts Boeh- pyro- self-owned alumina pigment having pigment (Disperal HP14 Sasol), 10 parts (Aeroxide ® Alu C from Evonik Degussa), 8 parts of polyvinyl alcohol (Mowiol ® 40-88 Kurarai company) and 2 parts of boric acid coated and dried.
  • the dry layer application was 20 g / m 2 , the average pore size of the layer, measured by mercury porosimetry, 30 nm.
  • Sample carrier B was coated and dried in the same way as sample support material AI with a microporous layer.
  • the dry layer application was 30 g / m 2 , the mean pore size of the layer, measured with mercury porosimetry, 30 nm.
  • a commercially available polyester film (Mylar ®) with a thickness of 125 was corona-treated ⁇ , then coated with a microporous layer, and then dried.
  • the dry weight was 30 g / m 2 , the average pore size of the layer, measured by mercury porosimetry, 30 nm.
  • the support materials A, B, Al, Bl, Cl and a commercially available polyester film were silver ink type "NPS" Harima Chemcials, Inc., Japan, with a inkjet printer DMP-2800 Fa. Fujifilm DIMATIX ® In the process, 25 mm long and 2 mm wide silver printed conductors were printed prepared at a distance of 25 mm and dried at room temperature for 1 hour.
  • the materials according to the invention have a low electrical resistance of the printed conductor tracks exhibit a high insulation resistance between the tracks and allow good print quality.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

Trägermaterialien für den Druck elektrisch leitfähiger Strukturen mittels Inkjet-Druck mit Tinten, die leitfähige Partikel enthalten, führen ohne thermische Nachbehandlung zu niedrigen Widerständen der gedruckten Strukturen, wenn sie als äußere Schicht eine mikroporöse Schicht mit einer mittleren Porengröße von kleiner als 100 nm enthalten.

Description

SUBSTRAT FÜR ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN TECHNISCHES FELD AUF DAS SICH DIE ERFINDUNG BEZIEHT
Die Erfindung betrifft ein Trägermaterial für den Druck von elektronischen Schaltungen mittels des Inkj et-Druckverfahrens mit elektrisch leitfähigen Tinten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein wesentlicher Schritt bei der Produktion elektronischer Geräte und Schaltungen ist die Herstellung von leitfähigen Verbindungen der Bauteile untereinander. Diese Verbindungen müssen einer vorgegebenen Struktur folgen, um die beabsichtigte Funktionalität der Baugruppe oder des Gerätes zu bewirken. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, solche Strukturen aus leitfähigen Materialien, üblicherweise aus Metallen oder aus Kohlenstoff (Graphit) herzustellen. Für die kostengünstige Massenproduktion eignen sich besonders Druckverfahren, mit denen die Schaltungen durch Aufbringen von Druckfarben, die die leitfähigen Materialien enthalten, auf flächige elektrisch isolierende, vorzugsweise flexible Trägermaterialien in einem Arbeitsschritt erzeugt werden.
Für die Herstellung von elektronischen Schaltungen kann die Inkj et-Drucktechnologie eingesetzt werden. Sie ermöglicht es, auf isolierenden Trägermaterialien elektrisch leitfähige Strukturen aufzubringen oder bereits aufgebrachte Bauteile leitfähig zu verbinden, wobei im Gegensatz zu anderen Drucktechniken wie dem Siebdruck vorab keine Druckform hergestellt werden muss und somit einfach und kostengünstig Serien mit kleinen Stückzahlen oder auch Einzelstücke hergestellt werden können. Solche Anwendungen sind zum Beispiel in dem Artikel von John B. Blum, „Printed Circuit Design and Manufacture" vom 1. Oktober 2007 beschrieben.
Als Drucktinten werden dabei üblicherweise metall- oder kohlenstoffhaltige Zubereitungen verwendet, in denen das elektrisch leitfähige Material in Form von Partikeln vorliegt. Für den Inkjet-Druck müssen diese Partikel sehr feinteilig, übli- cherweise kleiner als 1 /im, sein, um ein Verstopfen der
Druckdüsen und ein Sedimentieren der leitfähigen Partikel in der niedrigviskosen Tinte zu verhindern. Zur Stabilisierung der Partikel gegen Agglomeration und Sedimentation müssen diesen Tinten ferner Additive wie zum Beispiel oberflächenak- tive Substanzen oder Schutzkolloide zugesetzt werden. Häufig bevorzugt werden Tinten, die feinverteiltes Silbermetall enthalten. Tinten dieser Art sind zum Beispiel von den Firmen ANP (Advanced Nano Products) in Korea unter der Bezeichnung DGP und DGH, von der Firma Harima Chemcials Inc., Japan unter der Bezeichung NPS und von Cabot Corporation, USA unter der
Bezeichnung CCI-300 erhältlich. Die Teilchengröße der Silberpartikel liegt in diesen Tinten im Bereich von 5 nm bis einige 100 nm . Als zu bedruckende Trägermaterialien werden neben starren
Trägermaterialienen wie Glas oder Keramik vorzugweise flexible Folien aus Polymeren, insbesondere aus Polyestern verwendet. Nach dem Inkjet-Druck auf solche Trägermaterialien trocknet das in der Tinte enthaltene Lösungsmittel ein, und in der gedruckten Schicht verbleiben die nicht flüchtigen Additive neben den Silberpartikeln. Da die Additive elektrisch isolieren, ist die Leitfähigkeit der so gedruckten Strukturen gering. Aus diesem Grund ist, wie in den Datenblättern der Tintenherstellern und in dem Artikel von John B. Blum, „Printed Circuit Design and Manufacture" vom 1. Oktober 2007 beschrieben, eine thermische Nachbehandlung bei Temperaturen von mindestens 100°C bis über 400°C notwendig, um eine metallische Leitfähigkeit der gedruckten Strukturen zu erzielen. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen ist die benötigte Zeit für diese notwendige thermische Nachbehandlung lang, üblicherweise länger als 1 Stunde. Werden höhere Temperaturen zur Verkürzung der Behandlungszeit angewendet, ist dagegen die Verwendung der kostengünstigen und leicht handhabbaren flexiblen Folien aus thermoplastischen Polymeren als Trägermaterial nicht möglich, da die Beständigkeit solcher Folien bei den hohen erforderlichen Temperaturen nicht ausreichend ist und diese sich verformen.
Werner Zapka et al . beschreiben in dem Artikel, „Low Tempera- ture Chemical Post-Treatment of Inkjet Printed Nano-Particle Silver Inks" (NIP24 and Digital Fabrication 2008 Final Pro- gram and Proceedings, Seite 907) einen Prozess, bei dem die gedruckten Strukturen nach dem Trocknen mit einer Salzlösung behandelt werden. Diese Salzlösung muss allerdings nach der Anwendung wieder durch Waschen entfernt werden, was ein mehrstufiges Verfahren mit anschließender erneuter Trocknung dar- stellt.
Die US 3 652 332 A beschreibt die Verwendung poröser Trägermaterialien, insbesondere von gestrichenem Offsettdruck- Papier für den Druck leitfähiger Strukturen beschrieben. Als Druckverfahren wird hierfür das Hochdruck-Verfahren verwendet. Die beschriebenen Druckfarben zum Erzeugen der leitfähigen Strukturen sind Ruß- oder Silberflocken-Druckfarben mit Partikelgrößen deutlich oberhalb 1 μτ , die für das Inkjet- Druckverfahren ungeeignet sind. Die Lehre dieses Patents ist, dass das Druckmedium eine gewisse Saugfähigkeit aufweisen muss, um homogene Druckflächen mit reproduzierbarer elektri- scher Leitfähigkeit erzeugen zu können. Die in dem Patent beschriebenen Trägermaterialien, vorzugsweise herkömmliche mit Tonerde -Pigment gestrichene grafische Papiere, genügen wegen ihrer groben und unregelmäßigen Porenstruktur und ihrer geringen Porosität jedoch nicht den speziellen Anforderungen des Inkj et-Drucks mit dünnflüssigen, leitfähige Partikel enthaltenen Tinten. Zudem verhindert ihre hohe Oberflächen- Rauigkeit den Druck feiner hochaufgelöster Strukturen.
In der US 2009/0087548 AI ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Metalltinte auf ein Trägermaterial mit einer porösen Schicht aufgebracht wird. Die poröse Schicht verhindert ein Verlaufen der gedruckten Strukturen, so dass sehr feine
Strukturen erhalten werden. Die Metallpartikel dringen bei diesem Verfahren in die poröse Schicht ein, die poröse
Schicht wird in der nachfolgenden thermischen Behandlung entfernt. Auch wenn mit diesem Verfahren sehr hochaufgelöste Strukturen gedruckt werden können, ist ein nachfolgender zusätzlicher Prozessschritt zum Entfernen der porösen Schicht notwendig. Dieser Prozessschritt beinhaltet zudem die Anwen- dung hoher Temperaturen von 300°C, was die Anwendung dieser Erfindung bei den bevorzugten flexiblen Trägermaterialien verhindert . ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe dieser Erfindung ist, ein Trägermaterial für den Druck elektronischer Schaltungen unter Verwendung von Druck- tinten, die elektrisch leitfähige Partikel mit einer mittleren Partikelgröße von unter 1 μτη enthält, bereitzustellen. Es soll eine hohe elektrische Leitfähigkeit der gedruckten
Strukturen auch ohne thermische Nachbehandlung des bedruckten Materials ermöglicht werden. Dieses Trägermaterial soll ins- besondere für den Inkjet-Druck mit raetall- oder kohlenstoff- (graphit- ) haltigen Tinten geeignet sein und den hochaufgelösten Druck feiner Strukturen ermöglichen.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass auf die thermische Nachbehandlung von mit Inkjet gedruckten Strukturen aus leitfähigen Partikeln verzichtet werden kann, wenn das Trägermaterial eine äußere mikroporöse Schicht enthält, die eine mittlere Porengröße von weniger als 100 nm aufweist. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Erzeugen einer elektrisch leitfähigen Struktur auf dem zuvor beschriebenen Trägermaterial .
Gegenstand der Erfindung ist schließlich eine gedruckte
Schaltung, hergestellt durch Bedrucken des zuvor beschriebenen Trägermaterials mit einer elektrisch leitfähige Teilchen enthaltenden Drucktinte durch das Inkj et-Druckverfahren . BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die mikroporöse Schicht eine mittlere Porengröße im Bereich von 5 nm bis 50 nm auf.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Oberfläche der mikroporösen Schicht eine mittlere Rauigkeit von kleiner als 1 μτα aufweist, gemessen als Rz- ert nach DIN 4768.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann die äußere mikroporöse Schicht als Polymerschaum vorliegen, hergestellt beispielsweise durch ein Sol-Gel-Verfahren. Solche mikroporösen Schichten sind zum Beispiel in WO 2007/065841 AI beschrieben.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die äußere mikroporöse Schicht feine anorganische und/oder organische Pigmentpartikel und ein hydrophiles Bin- demittel. Erfindungsgemäß geeignete Pigmente der Bildaufzeichnungsschicht sind beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxidhydroxid, Aluminiumoxid-Hydrat , Si- liciumdioxid, Magnesiumhydroxid, Kaolin, Titandioxid, Zinkoxid, Zinkhydroxid, Calciumsilikat , Magnesiumsilikat, Calci- umcarbonat, Magnesiumcarbonat und Bariumsulfat. Die Menge des Pigments in der mikroporösen Schicht kann 40 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der getrockneten Schicht, betragen. Die Teilchengröße des Pigments der mikroporösen Schicht beträgt vorzugsweise weniger als 1000 nm, insbesondere jedoch 50 bis 500 nm. Die mittlere Teilchengröße der primären Teil- chen beträgt vorzugsweise weniger als 100 nm, insbesondere weniger als 50 nm.
Die mikroporöse Schicht enthält ein wasserlösliches und/oder wasserdispergierbares Bindemittel. Geeignete Bindemittel sind beispielsweise Polyvinylalkohol , vollständig oder teilweise verseift, kationisch modifizierter Polyvinylalkohol. Si- lylgruppen aufweisender Polyvinylalkohol, Acetalgruppen aufweisender Polyvinylalkohol, Gelatine, Polyvinylpyrrolidon, Stärke, Carboxymethylcellulose , Polyethylenglykol , Styrol/
Butadien-Latex und Styrol/Acrylat-Late . Besonders bevorzugt sind voll- oder teilweise verseifte Polyvinylalkohole . Die Menge des Bindemittels kann 60 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 10 Gew.-%, insbesondere jedoch 35 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der getrockneten Schicht, betragen.
Die mikroporöse Schicht kann übliche Additive und Hilfsmittel enthalten wie Vernetzungsmittel, ionische und/oder nichtionische oberflächenaktive Substanzen, partikelfixierende Mittel wie Polyammoniumverbindungen, UV-Absorber, Antioxidationsmit- tel und andere Lichtstablität- und Gasresistenz verbessernde Mittel sowie andere Hilfsmittel.
Das Auftragsgewicht der mikroporösen Schicht kann 1 bis 60 g/m2 , vorzugsweise 5 bis 40 g/m2 , besonders bevorzugt 10 bis 30 g/m2, betragen.
Die mikroporöse Schicht kann einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sein.
Das für das Trägermaterial verwendete Basismaterial, über dem die mikroporöse Schicht angeordnet ist, kann ein starres plattenförmiges Material wie Glas oder ein Kunststoff sein. Bevorzugt wird aber ein flexibles Basismaterial wie eine Kunststofffolie , Vlies oder Papier. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Basis- material ein Rohpapier. Für die Zwecke der Erfindung versteht man unter dem Begriff Rohpapier ein unbeschichtetes oder oberflächengeleimtes Papier. Ein Rohpapier kann neben Zellstofffasern, Leimungsmittel wie Alkylkentendimere , Fettsäuren und/oder Fettsäuresalze, epoxydierte Fettsäureamide , Alkenyl- oder Alkylbernsteinsäureanhydrid, Nassfestmittel wie Polya- min-Polyamid-Epichlorhydrin, Trockenfestmittel wie anionische, kationische oder amphotere Polyamide, optische Aufheller, Pigmente, Farbstoffe, Entschäumer und weitere in der Pa- pierindustrie bekannte Hilfsmittel enthalten kann. Das Rohpapier kann oberflächengeleimt sein. Hierzu geeignete Leimmittel sind beispielsweise Polyvinylalkohol oder oxydierte Stärke. Das Rohpapier kann auf einer- Fourdrinier- oder einer Yankee-Papiermaschine (Zylinder-Papiermaschine) hergestellt wer- den. Das Flächengewicht des Rohpapiers kann 50 bis 250 g/m2 , insbesondere 50 bis 150 g/m2, betragen. Das Rohpapier kann in unverdichteter oder verdichteter Form (geglättet) eingesetzt werden. Besonders gut geeignet sind Rohpapiere mit einer Dichte von 0,8 bis 1,05 g/cm3 , insbesondere 0,95 bis 1,02 g/cm3.
Als Füllstoff können beispielsweise Kaoline, Calciumcarbonat in seiner natürlichen Form wie Kalkstein, Marmor oder Dolomitstein, gefälltes Calciumcarbonat, Calciumsulfat , Barium- sulfat, Titaniumdioxid, Talkum, Silica, Aluminiumoxid und deren Gemische im Rohpapier eingesetzt werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zwischen dem Rohpapier und der mikroporösen Schicht mindestens eine weitere Schicht angeordnet sein, die ein hydrophiles Bindemittel enthält. Besonders geeignet sind hierzu filmbildende Stärken wie thermisch modifizierte Stärken, insbesondere
Maisstärken oder hydroxypropylierte Stärken. In einer bevorzugten Form der Erfindung werden niedrigviskose Stärke - Lösungen eingesetzt, wobei die Brookfield-Viskositäten, in einem Bereich von 50 bis 600 mPas (25%ige Lösung 50°C/100 Upm) , insbesondere 100 bis 400 mPas, vorzugsweise 200 bis 300 mPas, liegen. Die Brookf ield-Viskosität wird gemäß ISO 2555 gemessen. Vorzugsweise enthält das Bindemittel keinen synthetischen Latex. Durch das Fehlen eines synthetischen Bindemittels wird die Wiederverwertung von Stoffabfällen ohne vorhe - rige Aufbereitung ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in der ein hydrophiles Bindemittel enthaltenden weiteren Schicht mindestens ein Pigment enthalten. Das Pigment kann aus der Gruppe der Metalloxide, Silikate, Carbonate, Sulfide und Sulfate ausgewählt sein. Besonders gut geeignet sind Pigmente wie Kaoline, Talkum, Calciumcarbonat und/oder Bariumsulfat.
Besonders bevorzugt ist ein Pigment mit einer engen Korn- größenverteilung, bei der mindestens 70% der Pigmentpartikeln eine Größe von kleiner als Ιμτα aufweisen. Um den erfindungsgemäßen Effekt zu erreichen, soll der Anteil des Pigments mit der engen Korngrößenverteilung an der gesamten Pigmentmenge mindestens 5 Gew.-% betragen, insbesondere 10 bis 90 Gew.-%. Besonders gute Ergebnisse sind mit einem Anteil von 30 bis 80 Gew.-% des Gesamtpigments zu erreichen. Ein Pigment mit einer engen Korngrößenverteilung umfasst erfindungsgemäß auch Pigmente mit einer Korngrößenverteilung, bei der mindestens etwa 70 Gew.-% der Pigmentpartikel eine Größe von kleiner als etwa 1 μιη aufweist und bei 40 bis 80 Gew.-% dieser Pigmentpartikeln die Differenz zwischen dem
Pigment mit der größten Korngröße (Durchmesser) und dem Pigment der kleinsten Korngröße kleiner als etwa 0,4 μτα ist. Als besonders vorteilhaft erwies sich ein Calciumcarbonat mit einem d50%- ert von etwa 0,7 μτα .
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann eine Pigmentmischung eingesetzt werden, die aus dem oben genannten Calciumcarbonat und Kaolin besteht. Das Mengenverhältnis Cal- ciumcarbonat/Kaolin beträgt vorzugsweise 30:70 bis 70:30.
Das Mengenverhältnis Bindemittel/Pigment in der Schicht kann 0,1 bis 2,5, vorzugsweise 0,2 bis 1,5, insbesondere jedoch etwa 0,9 bis 1,3 betragen. Die ein hydrophiles Bindemittel enthaltende Schicht kann vorzugsweise weitere Polymere enthalten wie Polyamidcopolymere und/oder Polyvinylamin-Copolymere . Das Polymer kann in einer Menge von 0,4 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Pigments, eingesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh- rungsform beträgt die Menge dieses Polymers 0,5 bis 1,5 Gew. - % .
Die das hydrophile Bindemittel enthaltende Schicht kann direkt auf der Vorderseite des Rohpapiers oder auf der Rücksei - te des Rohpapiers angeordnet sein. Sie kann als Einzelschicht oder mehrschichtig auf das Rohpapier aufgetragen werden. Die Beschichtungsmasse kann mit allen in der Papierherstellung üblichen Auftragsaggregaten inline oder offline aufgebracht werden, wobei die Menge so gewählt wird, dass nach dem Trocknen das Auftragsgewicht pro Schicht höchstens 20 g/m2 , insbesondere 8 bis 17 g/m2 , oder gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform 2 bis 6 g/m2 beträgt.
Diese weitere Schicht kann weiter mit mechanischen Verfahren wie Kalandrieren oder Ferrotyping geglättet werden, sie kann aber auch mit dem Gussstreichverfahren (cast coating) aufge- bracht werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Basismaterial ein auf Vorderseite oder der Rückseite mit mindestens einer Polymerschicht versehenes Rohpapier. Da- bei ist unter der Vorderseite diejenige Seite des Rohpapiers zu verstehen, auf die die leitfähige Struktur aufgedruckt wird .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Polymer- schichten der Vorder- und der Rückseite dasselbe Polymer enthalten. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die in den Polymerschichten der Vorder- und der Rückseite verwendeten Polymere unterschiedlich. Die auf mindestens einer Seite des Rohpapiers angeordnete Polymerschicht enthält vorzugsweise ein Polymer mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit von höchstens 150 g/m2 ■ 24 h bei einer Schichtdicke von 30 ηα, gemessen bei 40°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit.
Das Polymer ist vorzugsweise ein thermoplastisches Polymer. Geeignete thermoplastische Polymere umfassen beispielsweise Polyolefine, insbesondere Polyethylen niedriger Dichte
(LDPE) , Polyethylen hoher Dichte (HDPE) , Ethylen/a-Olefin-
Copolymere (LLDPE) , Polypropylen, Polyisobutylen, Polymethyl- penten und deren Gemische. Aber auch andere thermoplastische Polymere wie (Meth) acrylsäureester-Homopolymere ,
(Meth) acrylsäureester-Copolymere , Vinylpolymere wie Polyvi- nylbutyral, Polyamide, Polyester, Polyacetale und/oder Poly- carbonate können verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die
Vorderseite des Rohpapiers mit einer Polymerschicht beschichtet, die mindestens 50 Gew.-%, insbesondere 80 Gew.-% eines Polyethylens niedriger Dichte mit einer Dichte von 0,910 bis 0,930 g/cm3 und einem Schmelzindex von 1 bis 20 g/10 min, be- zogen auf die Polymerschicht, enthält.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Rückseite des Rohpapiers mit einem Polyolefin, insbesondere Polyethylen, beschichtet. Besonders bevorzugt wird ein Polyethylengemisch aus LDPE und HDPE, wobei das Mengenverhältnis LD/HD 9:1 bis 1:9, insbesondere 3:7 bis 7:3 beträgt .
Die Polymerschichten können ferner Weißpigmente wie Titandi- oxid sowie weitere Hilfsstoffe wie optische Aufheller, Farbstoffe und Dispergierhilfsmittel enthalten.
Das Auftragsgewicht der Polymerschichten auf der Vorderseite und Rückseite kann jeweils 5 bis 50 g/m2 betragen, bevorzugt 20 bis 50 g/m2 oder besonders bevorzugt 30 bis 50 g/m . In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können auf die äußere mikroporöse Schicht, die für die Bedruckung mit leitfähigen Partikeln mit dem Inkj et-Druckverfahren vorgesehen ist, weitere Schichten wie Schutzschichten oder glanzverbes- sernde Schichten aufgetragen werden. Das Auftragsgewicht solcher Schichten ist vorzugsweise kleiner als 1 g/m2.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung . Beispiele
Herstellung des Rohpapiers
Zur Herstellung des Rohpapiers wurde ein Eukalyptus-Zellstoff eingesetzt. Zur Mahlung wurde der Zellstoff als etwa 5 %ige wässrige Suspension (Dickstoff) mit Hilfe eines Refiners auf einen Mahlgrad von 36 °SR gemahlen. Die mittlere Faserlänge betrug 0,64 mm. Die Konzentration der Zellstofffasern im Dünnstoff betrug 1 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Zell- stoffSuspension . Dem Dünnstoff wurden Zusatzstoffe zugesetzt wie ein neutrales Leimungsmittel Alkylketendimer (AKD) in einer Menge von 0,48 Gew.-%, Nassfestmittel Polyamin-Polyamid- Epichlorhydrinharz (Kymene°) in einer Menge von 0,36 Gew. -% und ein natürliches CaC03 in einer Menge von 10 Gew.-%. Die Mengenangaben beziehen sich auf die Zellstoffmasse . Der Dünnstoff, dessen pH-Wert auf etwa 7,5 eingestellt wurde, wurde vom Stoffauf lauf auf das Sieb der Papiermaschine gebracht, worauf die Blattbildung unter Entwässerung der Bahn in der Siebpartie der Papiermaschine erfolgte. In der Pressenpartie erfolgte die weitere Entwässerung der Papierbahn auf einen
Wassergehalt von 60 Gew.-%, bezogen auf das Bahngewicht. Die weitere Trocknung erfolgte in der Trockenpartie der Papiermaschine mit beheizten Trockenzylindern. Es entstand ein Rohpapier mit einem Flächengewicht von 160 g/m2 und einer Feuchte von etwa 7%.
Beispielträger A (Vergleich)
Das Rohpapier wird auf der Vorderseite und der Rückseite mit einer Streichmasse, bestehend aus einem Styrolacrylat-Binder und einer Pigmentmischung aus Calciumcarbonat und Kaolin mit einem Auftragsgewicht von 30 g/m2 (Vorderseite) und 20 g/m2
(Rückseite) gestrichen, getrocknet und anschließend mit einem Kalander geglättet.
Beispielträger B (Vergleich)
Die Vorderseite des Rohpapiers wurde mit einem Kunstharzgemisch aus 100 Gew.% eines Polyethylens niedriger Dichte
(LDPE, 0,923 g/cm3) mit einem Auftragsgewicht von etwa 20 g/m2 im Laminator bei einer Geschwindigkeit von etwa 250 m/min beschichtet.
Die Rückseite des Rohpapiers wurde mit einem Kunstharzgemisch aus 100 Gew.% eines Polyethylens niedriger Dichte (LDPE, d=0,923 g/m2) mit einem Auftragsgewicht von 20 g/m2 beschichtet. Die Beschichtung erfolgte in einem Laminator bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 250 m/min.
Die Vorderseite des Trägermaterials wurde zusätzlich mit einer Coronaentladung behandelt und mit einer Lösung von Poly- vinylalkohol (Mowiol 04-98 der Firma Kurarai) in Wasser mit einer Trockenschichtdicke von 100 mg/m2 als Haftschicht beschichtet und getrocknet. Beispielträger AI (Erfindung)
Der Beispielträger A wurde mit einer Streichmasse mit einem Gesamtfeststoffgehalt von 23%, bestehend aus 80 Teilen Boeh- mit-Pigment (Disperal HP14 der Firma Sasol) , 10 Teilen pyro- genem Aluminiumoxid- Pigment (Aeroxide® Alu C der Firma Evonik Degussa) , 8 Teilen Polyvinylalkohol (Mowiol® 40-88 der Firma Kurarai) und 2 Teilen Borsäure, beschichtet und getrocknet. Der Trockenschichtauftrag betrug 20 g/m2 , die mittlere Porengröße der Schicht, gemessen mit Quecksilberporositometrie , 30 nm.
Beispielträger Bl (Erfindung)
Der Beispielträger B wurde in gleicher Weise wir das Beispielträgermaterial AI mit einer mikroporösen Schicht verse- hen und getrocknet. Der Trockenschichtauftrag betrug 30 g/m2, die mittlere Porengröße der Schicht, gemessen mit Quecksilberporositometrie, 30 nm.
Beispielträger Cl (Erfindung)
In der gleichen Weise wie für den Beispielträger AI wurde ein im Handel erhältlicher Polyesterfilm (Mylar®) mit einer Dicke von 125 μτ coronabehandelt , anschließend mit einer mikroporösen Schicht beschichtet und dann getrocknet. Das Trockengewicht betrug 30 g/m2, die mittlere Porengröße der Schicht, gemessen durch Quecksilberporosimetrie , 30 nm.
Prüfung der Bedruckungseigenschaften
Die Trägermaterialien A, B, AI, Bl, Cl sowie eine im Handel erhältliche Polyesterfolie (Mylar®) wurden mit Silbertinte Typ „NPS" der Firma Harima Chemcials, Inc., Japan, mit einem Inkjetdrucker DMP-2800 der Fa. Fujifilm DIMATIX® bedruckt. Dabei wurden 25 mm lange und 2 mm breiten Silber-Leiterbahnen im Abstand von 25 mm hergestellt und bei Raumtemperatur 1 Stunde lang getrocknet.
Mit einem elektrischen Vielfachmessgerät GDM-8251A, Herstel- 1er GWINSTEK, Taiwan, wurde bei 23 °C und 50% relativer Feuchte der elektrische Widerstand der elektrische Widerstand der gedruckten Silberleiterbahnen gemessen, ebenso der elektrische Widerstand zwischen zwei nebeneinander liegenden gedruckte Leiterbahnen . Außerdem wurde die Druckqualität, ins- besondere die Gleichmäßigkeit und Kantenschärfe des Drucks, unter Zuhilfenahme eines Mikroskops DPM-100 der Firma Fibro Systems AB, Schweden, visuell bewertet.
Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle zusammengefasst .
) Druckqualität : -: unzureichend, O befriedigend, + gut
Es zeigt sich, dass die erfindungsgemäßen Materialien einen niedrigen elektrischen Widerstand der gedruckten Leiterbahnen aufweisen, einen hohen Isolationswiderstand zwischen den Leiterbahnen zeigen und eine gute Druckqualität ermöglichen.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wie sie hier beschrieben wurden, dienen ausschließlich der Beschreibung der Erfindung und sollen diesen nicht beschränken. Vielfältige Modifikationen sind denkbar, ohne den Geist der Erfindung und den hier definierten und in den folgenden Patentansprüchen definierten Schutzumfang zu verlassen.

Claims

PATEN ANSPRÜCHE
1. Trägermaterial für den Druck von elektronischen Schaltun- gen mittels des Inkj et -Druckverfahrens mit elektrisch leitfähigen Tinten umfassend ein Basismaterial und eine mindestens auf einer Seite des Basismaterials angeordnete äußere mikroporöse Schicht, wobei die mikroporöse Schicht Poren mit einer mittleren Porengröße kleiner als 100 nm aufweist.
2. Trägermaterial nach Anspruch 1, worin die mittlere Porengröße der Schicht in einem Bereich von 5 nm bis 50 nm liegt.
3. Trägermaterial nach Anspruch 1 oder 2, worin die Oberflä- che der mikroporösen Schicht eine Rauhigkeit von kleiner als
1 μνα aufweist, gemessen als Rz-Wert nach DIN 4768.
4. Trägermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , worin die mikroporöse Schicht ein anorganisches Pigment und ein hydrophiles Bindemittel enthält.
5. Trägermaterial nach Anspruch 4 , worin das anorganische Pigment Siliciumoxid, Aluminiumoxid oder Alumniumoxidhydrat ist .
6. Trägermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die mikroporöse Schicht als Schaum vorliegt.
7. Trägermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin dass das Basismaterial ein Rohpapier ist.
8. Trägermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin zwischen dem Basismaterial und der mikroporösen Schicht mindestens eine weitere Schicht angeordnet ist.
9. Trägermaterial nach Anspruch 8, worin die weitere Schicht ein hydrophiles Bindemittel und ein anorganisches Pigment enthält.
10. Trägermaterial nach Anspruch 8, worin die weitere
Schicht eine Polyolefinschicht ist.
11. Trägermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin das Basismaterial eine Polymerfolie ist.
12. Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einem Träger, umfassend das Bereitstellen eines Basismaterials und das Bedrucken des Basismaterials mit einer elektrisch leitfähigen Tinte durch das Inkjet- Druckverfahren, worin auf dem Basismaterial eine mikroporöse Schicht mit einer mittleren Porengröße kleiner 100 nm angeordnet ist.
13. Gedruckte Schaltung, umfassend ein Trägermaterial aus einem Basismaterial und einer auf dem Basismaterial angeord- neten mikroporösen Schicht, wobei die mikroporöse Schicht
Poren einer mittleren Porengröße kleiner 100 nm aufweist und die gedruckte Schaltung durch Bedrucken des Trägermaterials mit einer elektrisch leitfähige Teilchen enthaltenden Drucktinte durch das Inkjet-Druckverfahren erzeugt ist.
EP10754717A 2009-09-14 2010-09-09 Substrat für elektronische schaltungen Withdrawn EP2478752A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009041095 2009-09-14
US24288709P 2009-09-16 2009-09-16
PCT/EP2010/063222 WO2011029865A1 (de) 2009-09-14 2010-09-09 Substrat für elektronische schaltungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2478752A1 true EP2478752A1 (de) 2012-07-25

Family

ID=43217097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10754717A Withdrawn EP2478752A1 (de) 2009-09-14 2010-09-09 Substrat für elektronische schaltungen

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8815375B2 (de)
EP (1) EP2478752A1 (de)
JP (1) JP2013504864A (de)
KR (1) KR20120083885A (de)
CN (1) CN102668731A (de)
WO (1) WO2011029865A1 (de)
ZA (1) ZA201201845B (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5793425B2 (ja) * 2009-12-14 2015-10-14 株式会社ダイセル 多孔質層を有する積層体、及びそれを用いた機能性積層体
DE202014003058U1 (de) * 2014-04-10 2014-05-06 Schoeller Technocell Gmbh & Co. Kg Verbundkörper mit einer dekorativen Oberfläche, einer elektrisch leitfähigen Struktur und einer elektronischen Schaltung
EP3205190B1 (de) 2014-10-10 2020-07-29 The Diller Corporation Dekorative mehrschichtige belagsmaterialien mit eingebetteten leitfähigen materialien, feste oberflächen daraus, verfahren zur herstellung solcher belagsmaterialien und verwendungen dafür
JP6373204B2 (ja) * 2015-02-24 2018-08-15 北越コーポレーション株式会社 電子回路作成用シート
EP3187322A1 (de) 2015-12-31 2017-07-05 Arjo Wiggins Fine Papers Limited Verwendung von gedruckter elektronik auf papier zum einbetten einer schaltung in kunststoffformteile
FR3071855B1 (fr) * 2017-10-04 2021-02-19 Inst Polytechnique Grenoble Procede de fabrication d'un support flexible cellulosique fonctionnel, installation pour la mise en œuvre de ce procede

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3652332A (en) 1970-07-06 1972-03-28 American Can Co Manufacture of printed circuits
JPH0797696B2 (ja) * 1986-07-05 1995-10-18 株式会社豊田自動織機製作所 ハイブリツドｉｃ基板と回路パタ−ン形成方法
JPH06199034A (ja) * 1992-12-28 1994-07-19 Asahi Glass Co Ltd 記録用シート
JP3451757B2 (ja) * 1994-11-18 2003-09-29 旭硝子株式会社 インクジェット方式ラベルライター用テープ
JP2001267725A (ja) * 2000-03-16 2001-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd セラミック厚膜印刷回路基板の製造方法
WO2002007984A2 (en) * 2000-07-21 2002-01-31 Skc America, Inc. Microporous ink jet recording material
CN1238202C (zh) * 2000-10-24 2006-01-25 三菱制纸株式会社 喷墨用记录材料
JP4042497B2 (ja) 2002-04-15 2008-02-06 セイコーエプソン株式会社 導電膜パターンの形成方法、配線基板、電子デバイス、電子機器、並びに非接触型カード媒体
JP4687107B2 (ja) * 2002-09-25 2011-05-25 コニカミノルタホールディングス株式会社 電気回路、薄膜トランジスタ、電気回路の製造方法及び薄膜トランジスタの製造方法
JP4916653B2 (ja) * 2003-10-28 2012-04-18 株式会社半導体エネルギー研究所 配線基板の作製方法及び半導体装置の作製方法
US8263983B2 (en) * 2003-10-28 2012-09-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Wiring substrate and semiconductor device
JP2006181954A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Daio Paper Corp インクジェット記録用紙
JP5030511B2 (ja) * 2005-09-20 2012-09-19 株式会社きもと 基板用形成材料及び回路基板の製造方法
DE102005059321A1 (de) * 2005-12-09 2007-06-28 Basf Ag Papiere für Ink-Jet
JP2007290367A (ja) * 2006-03-31 2007-11-08 Canon Inc インクジェット記録媒体及びその製造方法並びにインクジェット記録方法
JP5118824B2 (ja) * 2006-06-22 2013-01-16 三菱製紙株式会社 導電性発現方法
EP1926357A3 (de) * 2006-11-21 2009-09-30 Ricoh Company, Ltd. Herstellungsvorrichtung für ein Funktionsgerät und damit hergestelltes Funktionsgerät
JP2008149311A (ja) * 2006-11-21 2008-07-03 Ricoh Co Ltd 電子部品製造装置、パターン配線シート、電子デバイスシートおよびシート
JP2008133336A (ja) * 2006-11-28 2008-06-12 Chisso Corp インクジェット用インクおよび当該インクにより得られる硬化膜形成方法
JP4845214B2 (ja) * 2007-05-11 2011-12-28 宇部日東化成株式会社 導電回路形成用基板、その製造方法、導電回路基板およびその製造方法
JP5231884B2 (ja) * 2007-07-04 2013-07-10 宇部日東化成株式会社 多孔質膜、多孔質膜形成用塗工液、積層基板および配線材料
JP2009088460A (ja) 2007-09-28 2009-04-23 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 回路パターン形成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011029865A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
ZA201201845B (en) 2013-08-28
KR20120083885A (ko) 2012-07-26
JP2013504864A (ja) 2013-02-07
US20120234585A1 (en) 2012-09-20
US8815375B2 (en) 2014-08-26
CN102668731A (zh) 2012-09-12
WO2011029865A1 (de) 2011-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60314608T3 (de) Zusammensetzung zur oberflächenbehandlung von papier
WO2011029865A1 (de) Substrat für elektronische schaltungen
DE60316583T2 (de) Beschichtetes druckblatt und sein herstellungsverfahren
EP3323624B1 (de) Haftendes mikroporöses transfermaterial
EP2861429B1 (de) Empfangsschicht für digitale druckverfahren mit nanofibrillierter cellulose
EP3302991A2 (de) Transfer-material für den sublimationsdruck
WO2020224800A1 (de) Elektrisch leitendes papiergefüge, verfahren zum herstellen desselben und verwendung
EP2657772A1 (de) Aufzeichnungsmaterial für elektrofotografische Druckverfahren
EP4136291B1 (de) Elektrisch leitfähiges papier
EP2076398B1 (de) Ink-jet-aufzeichnungsmaterial mit perforierter rückseitenkunstharzschicht
EP2506078B1 (de) Aufzeichnungsmaterial für elektrofotografische Druckverfahren
EP2431809B1 (de) Aufzeichnungsmaterial für elektrofotografische Druckverfahren
EP3028866B1 (de) Aufzeichnungsmaterial für thermische Druckverfahren
TW200912091A (en) Substrate for printed polymer electronics
DE69909344T2 (de) Aluminiumoxidhydratpulver für die Herstellung einer Farbstoffempfangsschicht, die bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren verwendet wird
EP3167118B1 (de) Basismaterial für tapeten
DE10256493B4 (de) Thermisch aktivierbare Beschichtungszusammensetzung
EP4053333B1 (de) Transfermaterial für den sublimationsdruck basierend auf papier als träger mit sperrfunktion gegenüber tinten
KR20230154060A (ko) 전자파 노이즈 억제 시트 및 그 제조방법
EP2428840A1 (de) Trägermaterial für doppelseitiges Silberhalogenid-Fotopapier
EP1738918A1 (de) Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial
JPH0774470A (ja) セラミック多層配線基板製造用セパレーターシート

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20120223

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20160330

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20161011