NL8100286A - Geleidend bekledingspreparaat. - Google Patents

Description

«- ^ 4

Br/lh/1 _.

Geleidend bekledingspreparaat.

De uitvinding heeft betrekking op het maken van geleidende verbindingen en op een daarbij te gebruiken preparaat .

Bij het maken van gedrukte bedradingen wordt 5 vaak gebruik gemaakt van elektrolytisch bladkoper, dat door persen op een gelamineerde plaat uit fenolhars of epoxyhars ·' ’ wordt aangebracht. Nadat het koper op de plaat van de eigenlijke bedrading is afgeschermd door een antioxidatie-inkt, wordt het koper daarbuiten weggeetst met ijzer(III)chloride 10 en weggesmolten, waarna de antioxidatie-inkt wordt verwijderd ter vrijmaking van de bedrading.

Bij deze etsmethode is een grote hoeveelheid koper nodig omdat het gehele oppervlak van de gelamineerde plaat eerst met bladkoper moet worden bedekt, terwijl de 15 gehele methode vele stappen omvat die nogal tijd kosten. Daardoor is de bekende produktiemethode nogal kostbaar.

Het is ook bekend om een bedrading te vormen door opsinteren van een geleidende bekleding uit zilver of palladium, maar door de hoge kosten van een dergelijk metaal 20 wordt de praktische toepassing daarvan in elektronische instrumenten praktisch verhinderd.

In de ter inzage gelegde Japanse octrooiaanvrage 51-93394 is een methode beschreven, waarbij een mengsel van koperpoeder en kunsthars als geleidende bekleding wordt 25 opgebracht en dan door verhitting wordt vastgehecht. Door de verhitting geraakt het koperpoeder echter geoxideerd, zodat een grote weerstand tegen de elektrische stroom ontstaat en solderen moeilijk wordt.

De uitvinding beoogt de genoemde nadelen te onder-30 vangen en een werkwijze voor het maken van een gedrukte bedrading te verschaffen, waarbij de produktiekosten en de materiaalkosten sterk zijn verminderd. Tevens beoogt zij een geleidend bekledingspreparaat te verschaffen dat na opbrengen een uitstekend geleidingsvermogen vertoont en daar- '8100286 * * -2- door praktisch toepasbaar is.

De2e doeleinden kunnen volgens de uitvinding . worden bereikt door gebruik van een mengsel van koperpoeder en kunsthars, met daarnaast een toevoegsel uit anthraceen 5 of een anthraceenderivaat.

De uitvinding verschaft dan ook in de eerste plaats een geleidend bekledingspreparaat dat in hoofdzaak bestaat uit een mengsel van 70-85 gew.% koperpoeder en 30-15 gew.% fenolhars, epoxyhars, polyesterhars en/of xyleenhars, 10 met daarnaast een toevoegsel uit anthraceen, anthraceen-" ’ carbonzuur, anthranilzuur en/of anthrazine.

Daarnaast verschaft de uitvinding een werkwijze voor het maken van een gedrukte bedrading, welke gekenmerkt is doordat men een isolerende plaat op de platen waar de 15 bedrading moet komen bedekt met een zojuist genoemd preparaatr en de plaat dan enige tijd verhit ter vorming van een samenhangende eri hechtende bedrading.

Thans zullen eerst nog enkele achtergronden worden belicht.

20 Wil een geleidend bekledingspreparaat praktisch toepasbaar zijn, dan dient de uit dit preparaat gevormde —3 film een elektrische weerstand van circa 1 x 10 Jlcra te hebben. Tevens dient deze film bestand te zijn tegen vocht, dat wil zeggen in een vochtige atmosfeer slechts een minimale 25 beschadiging te vertonen, en op soorgelijke wijze als zilver bestand te zijn tegen temperaturen boven en onder 20°C.

Wordt een eenvoudig mengsel van koperpoeder met £enolhars opgebracht, verhit en gedroogd, dan wordt het koperpoeder door de verhitting geoxideerd en verkrijgt het een 30 elektrische weerstand van 1 x IQ3 Jlcm of meer.

Het geleidingsvermogen van de geleidende bekleding wordt in het algemeen veroorzaakt doordat de metaal-deeltjes in de bekleding in onderling kontakt met elkaar geleidende banen vormen. Aangezien de buitenoppervlakken 35 van de metaaldeeltjes echter altijd door oxiden zijn bedekt die een hoge elektrische weerstand leveren, zal een dergelijke bekleding niet voor praktisch gebruik geschikt zijn. Zilver vormt een' uitzondering omdat dit slechts weinig ' 8100286 1 » -3- geoxideerd wordt en daardoor geen verhoging van de weerstand oplevert. De andere metalen zoals koperpoeder en dergelijke vormen in de lucht onmiddellijk een film van oxiden aan het deeltjesoppervlak. Het is daarom van belang om bij het vormen 5 van de geleidende film uit koperdeeltjes en kunsthars de oxiden uit te schakelen ten einde de elektrische weerstand te verminderen. Hiertoe is het nodig om eerst de aanwezige oxiden op het koperpoeder te verwijderen en later, tijdens het verhitten of tijdens het gebruik, te verhinderen dat 10 nieuw gevormde oxiden toch een hoge weerstand opleveren.

Bij voortgezet onderzoek is nu gebleken dat dit doel kan worden bereikt door gebruik van een mengsel van koperpoeder en kunsthars met een speciaal toevoegsel van anthraceen of derivaten daarvan.

15 Als koperpoeder kan het type ACP-020 of ACP-03Q

van aanvraagster worden gebruikt.

Als kunsthars kan fenolhars, epoxyhars, polyester-hars of xyleenhars worden gebruikt.

Als toevoegsel kan anthaceen of een derivaat 20 daarvan dienen. Vooral anthraceen en anthraceencarbonzuur geven een uitstekend effekt terwijl ook anthazine en anthra- nilzuur goed bruikbaar zijn. Daarentegen is benzoëzuur praktisch onbruikbaar, omdat het een elektrische weerstand “2 van 1 x 10 jlcm geeft, die tienmaal zo groot is als de 25 weerstand verkregen met anthraceen of derivaten.

Het bekledingspreparaat bestaat in hoofdzaak uit een vloeibaar mengsel van 70-85 gew.% koperpoeder, 15-30 gew.% fenolhars, epoxyhars, polyesterhars, xyleenhars en een kleine hoeveelheid (0,2-5 gew.% en bij voorkeur 0,23-1,6 30 gew.%)van het genoemde 'toevoegsel.

Voor het maken van een gedrukte bedrading is het voldoende om dit preparaat door zeefdruk op een isolerende plaat van fenolhars of dergelijke aan te brengen enwel alleen op de plaatsen waar de bedrading moet komen, en dan 35 de plaat enige tijd te verhitten ter verkrijging van een samenhangende bedrading. Gewoonlijk is hiervoor 4 uren bij 150°C nodig.

Tijdens de verhitting zal het toevoegsel een 8100286 * *· -4- reaktie aangaan met de oxiden rond de koperdeeltjes, waarna de verkregen verbindingen wegsmelten en in de mede aanwezige hars worden opgenomen. Hierdoor stijgt het elektrische geleidingsvermogen, terwijl de weggesmolten verbinding tege-5 lijkertijd het doordringen van water en zuurstof in de hars tegengaat.

Zo zal anthraceencarbonzuur als volgt reageren met het geoxideerde koper dat rond de koperdeeltjes aanwezig is of gevormd wordt: 10 CuO + 2Cl4H9COOH (Cl4H9COO)2Cu + H20, " " onder vorming van het koper (I) zout van anthraceencarbonzuur. Dankzij deze chemische reaktie in de opgebrachte film, die door de mede aanwezige hars van de atmosfeer wordt afgesloten, wórden de koperdeeltjes aan hun buitenoppervlak van geoxideer-15 de stoffen bevrijd en komen de metaaloppervlakken vrij, die daarna in köntakt met elkaar een geleidende baan met minimale elektrische weerstand kunnen vormen.

Het gevormde koperzout van anthraceencarbonzuur wordt door smelten gelijkmatig over de mede aanwezige hars 20 verdeeld en heeft geen nadelige invloed op de vorming van de film door harden of op het onderlinge kontakt van de koperdeeltjes. Bovendien zal bij goede vermenging van deze koperverbinding met de hars het doordringen van water en zuurstof in de hars worden verminderd en de weerstand tegen 25 vocht en zuurstof worden verhoogd.

Verwezen wordt thans naar de'tekening, die bij wijze van voorbeeld wordt gegeven.

Figuur 1 is een tabel diè de proef resultaten met een groot aantal toevoegsels weergeeft.

30 ' Figuur 2 is een grafiek voor de elektrische weer- standswaarden uit figuur 1.

Figuur 3 toont een monster voor het bepalen van de proefresultaten van figuur 2.

Figuur 4 is een grafiek die de bestandheid tegen 35 vocht voor een uitvoeringsvorm van de uitvinding weergeeft.

Figuur 5 toont het monster voor het bepalen van de proefresultaten van figuur 4.

Figuur 6 is een grafiek die de variatie van de 8100286 -5- w * elektrische weerstand met de temperatuur voor de eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding weergeeft.

Figuur 7 is een grafiek die het verband tussen de hoeveelheid toevoegsel en de elektrische weerstand, voor 5 een uitvoeringsvorm weergeeft.

Proefondervindelijk kon worden aangetoond dat de meest doeltreffende hoeveelheid toevoegsel tussen 0,23-1,6 gew.% ligt. Dit blijkt uit figuur 7.

In figuur 7 is de toegevoegde hoeveelhéid anthra-10 ceen of derivaat de horizontale as, en de elektrische weer-.. - stand van de bekleding met een filmdikte van 40 pm op de vertikale as afgezet. Daaruit blijkt dat de bekleding bij 0,23-1,6 gew.% anthraceen of derivaat een konstant e weerstand van 1 x 10 Jlcm heeft, hetgeen een buitengewoon gunstig resul-15 taat is. Bij 0,2 gew.% toevoegsel is de weerstand 1,3 x 10 Jtcm, en bij 5 gew.% toevoegsel is de weerstand 2 x 10’"3Jlcm; ook deze hoeveelheden zijn derhalve nog praktisch bruikbaar. Beneden 0,2 gew.% en boven 5 gew.% treedt echter een snelle stijging van de weerstand op, bijvoorbeeld 1 x 10 ^&cm voor 20 0,1 gew.% en voor 8 gew.% toevoegsel, hetgeen ongeschikt is voor praktische toepassing. Dit effekt treedt ook op bij de andere toevoegsels zoals anthranilzuur en anthrazine. .

Aannemende dat het toevoegsel een reaktie aangaat met de oxiden rond de koperdeeltjes en de gevormde verbin-25 dingen dan in de omringende hars trekken, blijkt de minimum hoeveelheid van 0,2 gew.% toevoegsel nodig te zijn om een reaktie met de oxiden aan te gaan. Meer dan 5 gew.% toevoegsel blijkt duidelijk een nadelige invloed te hébben, waarschijnlijk doordat de 'eigenschappen van de aanwezige hars 30 achteruitgaan, waardoor de geleidingsvermogen daalt.

"3

De elektrische weer stand van de 1 x 10 Jlcra, die bij een filmdikte van 40 pm met het preparaat volgens de' uitvinding verkregen kan worden, is slechts 1/1.000.000 van de weerstand van een film zonder enig toevoegsel. Dit blijkt 35 uit figuur 1 en 2. Wat betreft de bestandheid tegen vocht, blijkt de weerstand iets te stijgen maar blijft zij onveranderd na circa 504 uren. Later wordt geen verandering of beschadiging waargenomen, zoals blijkt uit figuur 4.

8 1 00 28 6 -6- u— *

Wat betreft de bestandheid tegen temperaturen, blijkt de veranderingssnelheid van de weerstand goed te zijn. Deze snelheid is ongeveer de helft van die van een zilver-bekleding beneden normale temperatuur en vrijwel gelijk aan 5 die van een zilverbekleding boven normale temperatuur. Volgens figuur 6 kan de bekleding volgens de uitvinding zich bij de normale temperatuur van 60°C goed meten met een zilverbekleding.

Uit het bovenstaande volgt dat het bekledings-10 preparaat volgens de uitvinding goed geschikt is voor prak-'· ’ tische toepassing en dat de produktiekosten van een gedrukte bedrading sterk worden verlaagd.

Figuur 1 geeft het resultaat van vergelijkende proeven, waarbij steeds een bepaald preparaat door zeefdruk 15 op een isolerende plaat van fenolhars tot een filmdikte van 40 um werd aangebracht en daarna 4 uren op 150°C werd verhit. De plaat was 1 cm lang en 1 cm breed. In de tabel zijn de verkregen weerstandswaarden voor een mengsel van koperpoeder en fenolhars met of zonder toevoegsel weergegeven. Alleen de 20 proeven met de monsters 7-10 vallen onder de uitvinding. Een nadère uitwerking vindt men in figuur 2 en 3.

Figuur 4 geeft de resultaten van een proef met een gedrukte bedrading volgens de eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding. Bij de proef wordt het preparaat aangebracht 25 op een isolerende plaat van 1 cm lèngte en 3 cm breedte.

Beide einden van de plaat worden bedekt met zilverpolen zoals blijkt uit figuur 5, waarna de plaat in een ruimte van 42°C + 2°C met 90-95% relatieve vochtigheid wordt geplaatst en de variatie van de elektrische weerstand bij verloop van tijd 30 wordt gemeten. Volgens figuur 4 is deze weerstand 0,5Jlgedurende 0-72 uur, 0,595$. na 216 uren, 0,0Sil na 360 uren, 0,0605 jt na 504 uren,· en blijft zij verder ongewijzigd. De verkregen film is onder dergelijke zware omstandigheden derhalve uitstekend bestand tegen vocht. Met de andere toevoegsels vol-35 gens de uitvinding worden soortgelijke resultaten behaald.

Figuur 6 geeft de verandering van de weerstand bij andere temperaturen, gemeten aan de eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding met behulp van een genormaliseerde 8100286 > -7- »__- ' methode. De weerstand van een gedrukte schakeling uit een preparaat volgens de uitvinding is weergegeven door een getrokken lijn en vertoont beneden 20°C een geschikte variatie, die de helft is van de variatie voor een zilverbekleding 5 (gebroken lijn). Bij temperaturen boven 20°C is de weerstand van de film volgens de uitvinding eveneens uitstekend en kan zij zich meten met die van een zilverbekleding. Vooral nabij 60°C (de bovengrens van de praktische toepassing) is de weerstandsvariatie vrijwel gelijk aan die van zilver.

10 Met een streepstippellijn is de weerstandsvariatie voor een - ’ koolstoflaag aangegeven.

Bij bovengenoemde proeven is steeds fenolhars als kunsthars gebruikt, maar hetzelfde effekt wordt verkregen met andere harssoorten zoals epoxyhars, polyesterhars 15 en xyleenhars.

Volgens figuur 7 is de voorkeurshoeveelheid van het toevoegsel 0,23-1,6 gew.%, maar voor praktisch gebruik is 0,2-5 gew.% toevoegsel ook geschikt.

8 i 00 28 6

Claims (5)

1. Geleidend bekledingspreparaat, in hoofdzaak bestaande uit een mengsel van 70-85 gew.% koperpoeder en 30-15 gew.% fenolhars, epoxyhars, polyesterhars en/of xyleen-hars, met daarnaast een toevoegsel uit anthraceen of een 5 anthraceenderivaat.

2. Preparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het toevoegsel bestaat uit anthraceen, anthraceencarbon-zuur, anthranilzuur en/of anthrazine.

3. Preparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, 10' dat het mengsel 0,2-5 gew.% en bij voorkeur 0,23-1,6 gew.% van het toevoegsel bevat.

4. Werkwijze voor het maken van een gedrukte bedrading, met het kenmerk, dat men een isolerende plaat op de plaatsen waar de bedrading moet komen bedekt met een pre- 15 paraat volgens conclusie 1-3, en de plaat enige tijd verhit ter vorming van een samenhagende en hechtende bedrading.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de plaat na het aanbrengen van het preparaat 4 uren op 15Ö°C wordt verhit. 8100286