PT1193757E - Partículas metálicas condutoras, partículas metálicas compósitas condutoras e produtos aplicados que as utilizam - Google Patents

Partículas metálicas condutoras, partículas metálicas compósitas condutoras e produtos aplicados que as utilizam Download PDF

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PT1193757E
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PT
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conductive
metal particles
layer
particles
composite metal
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PT01123036T
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Terukazu Kokubo
Naoki Yanadori
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Jsr Corp
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Publication date
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Description

ΕΡ 1 193 757/ΡΤ DESCRIÇÃO “Partículas metálicas condutoras, partículas metálicas compósitas condutoras e produtos aplicados que as utilizam"
Campo do invento 0 presente invento refere-se partículas metálicas compósitas condutoras e a produtos aplicados utilizando estas partículas metálicas.
Descrição da arte anterior
No domínio eléctrico e electrónico, materiais condutores contendo partículas condutoras num material orgânico de isolamento têm até aqui sido amplamente utilizados com o fim de se conseguir uma ligação eléctrica entre os circuitos e uma ligação eléctrica entre os circuitos num circuito.
Ao montar componentes electrónicos em placas de circuitos integrados com semicondutores ou outros do género, por exemplo, são utilizados a montagem em superfície e COB (pastilha em placa) com o fim de montar componentes electrónicos numa placa de circuitos impressos com uma alta densidade. Em tal método de montagem, é utilizado um adesivo condutor sob a forma de pasta ou filme, que contém partículas condutoras (ver Pedidos de Patente Japonesa em consulta pública Nos. 84716/1985, 231889/1988, 259766/1992 e 75250/1993, etc.). É utilizada uma folha anisotropicamente condutora contendo partículas condutoras num elastómero como conector para se conseguir a ligação eléctrica entre os circuitos, por exemplo, uma placa de circuitos impressos e um portador de pastilhas sem condutores externos, um painel de cristais líquidos ou outros do género. Além disto, na inspecção eléctrica de um circuito, tal como uma placa de circuitos impressos ou um circuito integrado de semicondutores, é interposta uma folha anisotropicamente condutora entre uma região de eléctrodo para inspecção de uma placa de circuito para inspecção de modo a conseguir uma ligação eléctrica entre os eléctrodos a serem inspeccionados formados numa 2 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ superfície de um circuito a ser inspeccionado e eléctrodos para inspecção formados na superfície da placa de circuitos para inspecção.
Como folhas anisotropicamente condutoras, têm até agora sido conhecidas folhas com várias estruturas. Por exemplo, são conhecidas as obtidas dispersando uniformemente partículas metálicas num elastómero (ver Pedido de Patente Japonesa em consulta pública No. 93393/1976), as obtidas por distribuição não uniforme das partículas de um material magnético condutor num elastómero para formar muitas partes que formam percursos condutores que se prolongam na direcção da espessura desta e uma parte isolante para os isolar mutuamente (ver Pedido de Patente Japonesa em consulta pública No. 147772/1978, etc.) e aquelas com uma diferença de nível definido entre a superfície de uma parte que forma percursos condutores e uma parte isolante (ver Pedido de Patente Japonesa em consulta pública No. 250906/1986, etc.).
Além disto, em placas de circuitos impressos dos dois lados em que se formam camadas de circuitos em ambos os lados de uma camada isolante e em placas de circuitos impressos em multicamadas, em que uma pluralidade de camadas de isolamento e uma pluralidade de camadas de circuitos são alternadamente laminadas, materiais condutores colunares com partículas condutoras contidas numa resina curável têm sido utilizados em anos recentes, em vez de orifícios metalizados de contacto (orifícios de passagem) como meios de fazer a ligação eléctrica entre as camadas de circuitos (ver Pedido de Patente Japonesa em consulta pública No. 255982/1986 e 256687/1998, etc.). Uma vez que um tal material condutor pode ser formado colocando uma composição de pasta condutora, em que estão dispersas partículas condutoras numa resina termoendurecida líquida, dentro de orifícios de contacto vazados numa camada de isolamento e sujeitando a composição de pasta condutora a um tratamento de cura, pode ser conseguida ligação eléctrica entre as camadas de circuitos através de passos simples e, além disso, podem ser proporcionadas placas de circuitos com alta fiabilidade de ligação porque não são utilizados produtos químicos, tal como uma solução de metalização. 3 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Em tais materiais condutores, tal como descritos atrás, partículas metálicas compósitas obtidas metalizando as superfícies das partículas de um metal, por exemplo, níquel, cobre ou outros do género com ouro de alta condutividade e quimicamente estável, são preferencialmente utilizadas como partículas condutoras.
Tais partículas condutoras são requeridas para proporcionar materiais condutores possuindo uma condutividade estável, especificamente para proporcionar materiais condutores que tenham uma elevada condutividade e que tenham uma elevada reprodutibilidade desta. Em consequência, partículas condutoras cujo diâmetro de partícula médio e distribuição do diâmetro de partículas esteja dentro das respectivas gamas particulares são utilizadas na produção de materiais condutores.
Contudo, verificou-se que a mera utilização de partículas condutoras cujo diâmetro de partícula médio e distribuição do diâmetro de partículas esteja dentro das respectivas gamas particulares falha no acto de proporcionar qualquer material condutor possuindo uma condutividade estável. 0 documento US-A-5882802 descreve um processo para preparar partículas de metais não nobres electricamente condutoras com um revestimento de metal nobre. Os pós utilizados como substratos têm uma área superficial de 15 a 750 ft2/lb. As partículas do pó devem ter uma dimensão mínima de 0,5 μιη. O documento US-A-5584908 descreve um pó metálico de níquel micronizado e o processo para a sua preparação. O pó metálico de níquel micronizado tem um teor de níquel superior a 99%, em que as partículas metálicas têm uma configuração geralmente esferoidal. As dimensões de partícula pré-seleccionadas do pó metálico de níquel estão na gama de 0,3 a 2,0 pm. O teor de tais traços de impurezas indesejadas, tais como ferro, cobalto, alumínio, carbono, enxofre e oxigénio foi grandemente reduzido, sendo o pó metálico de níquel caracterizado por possuir um teor de ferro inferior a 100 ppm. 4
ΕΡ 1 193 757/PT
Sumário do invento 0 presente invento foi feito com base nas circunstâncias precedentes e um objecto do presente invento consiste em proporcionar uma folha condutora que tenha uma alta condutividade e uma alta reprodutividade.
Um outro objecto do presente invento é o de proporcionar uma estrutura de ligação condutora através da qual se possa conseguir uma ligação eléctrica de alta condutividade e alta reprodutibilidade.
Outro objecto do presente invento é o de proporcionar um dispositivo de inspecção eléctrica para circuitos, através da qual se possa conseguir uma ligação eléctrica de alta condutividade e alta reprodutibilidade num circuito que é alvo da inspecção.
De acordo com o presente invento é proporcionada uma folha condutora compreendendo partículas metálicas compósitas condutoras numa substância polimérica orgânica, tal como definido na reivindicação 1.
De acordo com o presente invento é ainda proporcionada uma estrutura de ligação condutora ligada através da folha condutora acima descrita.
De acordo com o presente invento, é ainda proporcionado um dispositivo de inspecção eléctrica para circuitos, compreendendo a folha condutora descrita acima, em que a ligação eléctrica aos eléctrodos a serem inspeccionados de um circuito a ser inspeccionado é conseguida através da folha condutora.
Concretizações preferidas são definidas nas sub-reivindicações.
Breve descrição dos desenhos
Os anteriores e outros objectivos, características e vantagens do presente invento tornar-se-ão evidentes a partir da descrição seguinte das reivindicações em anexo, tomadas em conjunção com os desenhos em anexo, em que: 5 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ A Fig. 1 é uma vista em corte que ilustra a construção de um dispositivo para medir um valor R de resistência eléctrica; A Fig. 2 é uma vista em corte que ilustra a construção de um exemplo de uma folha anisotropicamente condutora de acordo com o presente invento; A FIG. 3 é uma vista em corte que ilustra um molde utilizado para produzir a folha anisotropicamente condutora mostrada na Fig. 2; A Fig. 4 é uma vista em corte que ilustra um estado em que uma camada de material de formação de folha composta por uma composição de pasta condutora tomou forma no molde mostrado na Fig. 3; A Fig. 5 é uma vista em corte que ilustra um estado em que um campo magnético foi aplicado à camada de material de formação de folha na direcção da espessura desta; A Fig. 6 é uma vista em corte que ilustra a construção e um exemplo de uma placa de circuitos de acordo com o presente invento; A Fig. 7 é uma vista em corte que ilustra um segundo material de formação de camada de isolamento para formar uma segunda camada de isolamento na placa de circuitos mostrada na Fig. 6; A Fig. 8 é uma vista em corte que ilustra um estado em que os orifícios de contacto foram formados no segundo material de formação de camada de isolamento; A Fig. 9 é uma vista em corte que ilustra um estado em que uma camada de material de formação de parte de curto-circuito foi formada em cada um dos orifícios de contacto no segundo material de formação de camada de isolamento; A Fig. 10 é uma vista em corte que ilustra um estado em que uma pelicula metálica foi laminada em cada lado do segundo material de formação da camada de isolamento; 6 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ A Fig. 11 é uma vista em corte que ilustra um estado em que camadas de material de formação da parte de curto-circuito e o segundo material de formação da camada de isolamento foram sujeitos a tratamento por calor ao mesmo tempo que se aplica um campo magnético às camadas de formação da parte de curto-circuito; A Fig. 12 é uma vista em corte que ilustra um estado em que foram formadas uma segunda camada de isolamento e uma segunda camada de partes de curto-circuito; A Fig. 13 é uma vista em corte que ilustra um estado em que foi formada uma camada de resistência sobre cada camada metálica fina; A Fig. 14 é uma vista em corte que ilustra um estado em que foram formadas uma primeira camada de circuitos interior e uma segunda camada de circuitos interior para formar uma base intermédia;
As Figs. 15A e 15B são vistas em corte que ilustram a construção de um material intermédio para uma primeira camada de isolamento e a construção de um material intermédio para uma terceira camada de isolamento, respectivamente; A Fig. 16 é uma vista em corte que ilustra um estado em que uma película metálica, o material intermédio para a primeira camada de isolamento, a base intermédia, o material intermédio para a terceira camada de isolamento e uma película metálica foram laminados por esta ordem; A Fig. 17 é uma vista em corte que ilustra um estado em que foram formadas a primeira camada de isolamento, a terceira camada de isolamento, a primeira intercamada de partes de curto-circuito e a terceira camada de partes de curto-circuito; A Fig. 18 é uma vista em corte que ilustra um estado em que se formou uma camada de resistência sobre cada camada metálica fina; 7 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ A Fig. 19 é uma vista em corte que ilustra um estado em que se formaram uma camada de circuitos no lado superior e uma camada de circuitos no lado inferior; A Fig. 20 é uma vista em corte que ilustra a construção de um exemplo de uma estrutura de ligação condutora de acordo com o presente invento; A Fig. 21 é uma vista em corte que ilustra a construção de outro exemplo de uma estrutura de ligação condutora de acordo com o presente invento; A Fig. 22 é uma vista em corte que ilustra a construção das partes principais de um exemplo de um dispositivo de inspecção eléctrico para circuitos de acordo com o presente invento.
Descrição detalhada de concretizações preferidas
As concretizações do presente invento serão aqui a seguir descritas em detalhe.
Partículas metálicas condutoras
As partículas metálicas condutoras de acordo com o presente invento são as que possuem um diâmetro de partículas médio numérico de 5 a 100 pm, preferencialmente 10 a 50 pm, particularmente preferencialmente 10 a 40 pm. No presente invento, o diâmetro de partículas médio numérico das partículas metálicas condutoras significa um valor medido através de um método de dispersão de difracção de luz laser.
Quando o diâmetro de partículas médio numérico é de, pelo menos, 5 pm, a folha anisotropicamente condutora resultante é facilmente deformada nas suas partes condutoras quando a folha anisotropicamente condutora é formada com tais partículas metálicas condutoras. Quando uma estrutura de ligação condutora se forma com tais partículas metálicas condutoras, a ligação eléctrica da estrutura de ligação condutora resultante torna-se fácil. Quando o diâmetro de partículas médio é, no máximo, de 100 pm, por outro lado, as partes condutoras finas numa folha anisotropicamente 8
ΕΡ 1 193 757/PT condutora são facilmente formadas, quando a folha anisotropicamente condutora é formada com tais partículas metálicas condutoras. Quando se forma uma estrutura de ligação condutora com tais partículas metálicas condutoras, a ligação eléctrica da estrutura de ligação condutora torna-se estável, e a reprodutibilidade desta torna-se boa.
As partículas metálicas condutoras de acordo com o presente invento são as que têm uma área superficial específica BET de Ο,ΟΙχΙΟ3 a 0,7xl03 m2/kg, preferencialmente 0,02xl03 a 0,5xl03 m2/kg, particularmente preferencialmente 0,05χ103 a 0,4χ103 m2/kg.
Quando a área superficial BET é de, pelo menos, Ο,ΟΙχΙΟ3 m2/kg, a área capaz de ser metalizada de tais partículas metálicas condutoras é suficientemente grande. Por isso, a quantidade necessária de metalização pode ser certamente realizada sobre tais partículas metálicas condutoras e, deste modo, podem ser obtidas partículas possuindo uma alta condutividade. Adicionalmente, pode ser conseguida uma condutividade estável e elevada porque a área de contacto entre as partículas é suficientemente grande. Quando a área superficial específica BET é, no máximo, de 0,7xl03 m2/kg, por outro lado, tais partículas metálicas condutoras não se tornam frágeis e, deste modo, estas não são destruídas quando uma tensão física é aplicada a estas e a estável e elevada condutividade destas é mantida.
As partículas metálicas condutoras de acordo com o presente invento são as que possuem um teor de enxofre elementar de, no máximo, 0,1% em massa, preferencialmente no máximo 0,05% em massa, particularmente preferencialmente, no máximo 0,01% em massa.
As partículas metálicas condutoras de acordo com o presente invento são aquelas que possuem um teor de oxigénio elementar de, no máximo, 0,5% em massa, preferencialmente no máximo 0,1% em massa, particularmente preferencialmente, no máximo 0,05% em massa.
As partículas metálicas condutoras de acordo com o presente invento são aquelas que possuem um teor de carbono 9 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ elementar de, no máximo, 0,1% em massa, preferencialmente no máximo 0,08% em massa, particularmente preferencialmente, no máximo 0,05% em massa.
No presente invento, o teor de enxofre elementar, teor de oxigénio elementar e o teor de carbono elementar nas partículas metálicas condutoras significa os valores respectivos obtidos dissolvendo uma amostra de partículas numa solução aquosa de ácido nítrico e sujeitando esta solução a espectroscopia de emissão atómica por plasma acoplado indutivamente (ICP-AES).
Quando tais condições, tais como descritas atrás, são satisfeitas, o teor de impurezas em tais partículas metálicas condutoras é extremamente pequeno. Deste modo, a quantidade de elementos de impureza presentes sobre as superfícies destas é também pequena e, deste modo, uma quantidade estável de metalização pode ser certamente efectuada. Adicionalmente, a camada de revestimento pela metalização está raramente separada. Como resultado, uma alta condutividade pode ser certamente conseguida.
Uma vez que o enxofre elementar pode tornar-se um veneno do catalisador num tratamento de cura na produção de um material condutor deste, ou na sua utilização, o tratamento de cura pode, certamente, ser conduzido na produção ou utilização do material condutor quando o teor de enxofre elementar é, no máximo, de 0,1% em massa.
Nas partículas metálicas condutoras de acordo com o presente invento, o coeficiente de variação do diâmetro das partículas é, no máximo de 50%, mais preferencialmente no máximo 40%, ainda mais preferencialmente no máximo 30%, particularmente preferencialmente no máximo 20%.
No presente invento, o coeficiente de variação do diâmetro das partículas é um valor determinado de acordo com a expressão: (o/Dn)xl00, em que σ é um valor do desvio padrão do diâmetro das partículas e Dn é um diâmetro de partícula médio numérico das partículas. 10
ΕΡ 1 193 757/PT
Quando o coeficiente de variação do diâmetro das partículas é de no máximo 50%, o grau de desigualdade do diâmetro das partículas é baixo. Em consequência, quando uma folha anisotropicamente condutora é formada com tais partículas metálicas condutoras, pode ser proporcionada uma folha anisotropicamente condutora com uma estreita dispersão de condutividade nas partes condutoras.
Como material metálico para formar as partículas condutoras de acordo com o presente, pode ser utilizado ferro, níquel, cobalto, ou cobre ou partículas de resina revestidas com um tal metal ou outros do género. Os que têm uma magnetização de saturação de, pelo menos, 0,1 Wb/m2 podem ser preferencialmente utilizados. A magnetização de saturação deste é, mais preferencialmente, pelo menos 0,3 Wb/m2, particularmente preferencialmente 0,5 Wb/m2. Como exemplos específicos do material, podem ser mencionados o ferro, níquel, cobalto e ligas.
Quando a magnetização de saturação é de, pelo menos, 0,1 Wb/m2, tais partículas metálicas condutoras podem ser certamente movidas pela acção de um campo magnético para formar uma cadeia de partículas metálicas condutoras na produção ou utilização de vários materiais condutores contendo partículas metálicas condutoras. Não é imposta uma limitação particular em relação à forma específica das partículas metálicas condutoras de acordo com o presente invento. Como partículas de uma forma preferida, podem ser mencionadas as que possuem uma forma composta pelas partículas secundárias obtidas ligando integralmente uma pluralidade de partículas esféricas primárias umas às outras.
Tais partículas metálicas condutoras podem ser obtidas formando partículas a partir de um material metálico de acordo com um método conhecido de per se na arte ou partículas metálicas comercialmente disponíveis, sujeitando as partículas a um tratamento de classificação e selecção de partículas satisfazendo as condições atrás descritas em relação à área superficial específica BET, teor de enxofre elementar, teor de oxigénio elementar e teor de carbono elementar. 11 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ Ο tratamento de classificação das partículas pode ser realizado através de, por exemplo, um classificador, tal como um classificador de ar ou um classificador sónico.
Condições específicas do tratamento de classificação são adequadamente ajustadas de acordo com o diâmetro de partícula médio numérico pretendido das partículas metálicas condutoras, do tipo de classificador e outros do género.
De acordo com as partículas metálicas condutoras descritas atrás, uma quantidade suficiente de metalização pode ser realizada nas superfícies das partículas porque a área superficial específica BET destas é de Ο,ΟΙχΙΟ3 a 0,7xl03 m2/kg. Uma vez que o teor das impurezas, tais como enxofre, oxigénio e carbono, é baixo, a propriedade de adesão a um metal pela metalização é elevada. De acordo com isto, podem ser proporcionados vários materiais condutores possuindo uma elevada condutividade metalizando as superfícies destes com um metal altamente condutor.
Partículas metálicas compósitas condutoras
As partículas metálicas compósitas condutoras de acordo com o presente invento são obtidas revestindo as superfícies das partículas metálicas condutoras descritas atrás com um metal altamente condutor. 0 termo "metal altamente condutor", tal como aqui utilizado, significa um metal que possui uma condutividade eléctrica de, pelo menos, 5xl06 Q_1m_1 a 0°C.
Como tal metal altamente condutor, pode ser utilizado ouro, prata, ródio, platina, crómio e outros do género. Entre estes, é preferencialmente utilizado ouro por ser quimicamente estável e ter uma elevada condutividade eléctrica.
Nas partículas metálicas compósitas condutoras de acordo com o presente invento, a espessura t da camada de revestimento do metal altamente condutor, que é calculada de acordo com a expressão numérica seguinte é de, pelo menos, 10 nm, mais preferencialmente 10 a 100 nm: 12 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ t = [1/(Sw.p)] X [Ν/(1-Ν)] em que t é a espessura (m) da camada de revestimento do metal altamente condutor, Sw é a área superficial especifica BET (m2/g) das partículas metálicas condutoras, p é a massa volúmica (kg/m3) do metal altamente condutor e N é uma taxa de revestimento (uma razão do peso da camada de revestimento de metal altamente condutor em relação ao peso das partículas metálicas compósitas condutoras) da camada de revestimento de metal altamente condutor. A expressão numérica anterior é obtida da seguinte maneira. (a) Sendo o peso das partículas metálicas condutoras Mp (kg) , a área superficial S (m2) das partículas metálicas condutoras é determinada através da equação: S = Sw.Mp (1) (b) Sendo o peso do metal altamente condutor m (kg), o volume V (m3) da camada de revestimento é determinado através da equação: V = m/p (2) (c) Supondo que a espessura da camada de revestimento é uniforme ao longo de toda a superfície das partículas compósitas condutoras, t = V/S. Quando as equações (1) e (2) são substituídas nesta equação, a espessura t da camada de revestimento é determinada pela equação: t = (m/p)/(Sw.Mp) = m/(Sw.p.Mp) (3) (d) uma vez que a taxa de revestimento N da camada de revestimento do metal altamente condutor é uma razão do peso da camada de revestimento em relação ao peso das partículas metálicas compósitas condutoras, a taxa de revestimento N é determinado pela equação: (4) N = m/ (Mp + m) 13 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ (e) Quando ο numerador e o denominador no lado direito desta equação são divididos por Mp, obtém-se N = (m/Mp)/(l + m/Mp) . Quando ambos os lados são multiplicados por (1 + m/Mp) , obtém-se N(1 + m/Mp) = m/Mp ou N + N(m/Mp) = m/Mp. Quando N(m/Mp) é deslocado para o lado direito, obtém-se N = m/Mp - N(m/Mp)(1-N). Quando ambos os lados são divididos por (1-N), obtém-se N(l-N) = m/Mp.
Deste modo, o peso Mp de partículas metálicas condutoras é determinado pela equação:
Mp = m/ [N/ (1-N) ] = m(1-N) /N (5) (f) Quando a equação (5) é substituída na equação (3), obtém-se t = 1/[Sw.p.(1-N)/N] = [1/(Sw.p)] x [N/(1-N)]
Quando a espessura t da camada de revestimento é de, pelo menos, 10 nm, a condutividade de tais partículas metálicas compósitas condutoras torna-se elevada. Quando é formada uma folha condutora ou uma estrutura de ligação condutora com tais partículas metálicas compósitas condutoras, a separação da camada de revestimento devida a mudanças de temperatura ou a pressurização para baixar a condutividade é diminuída. Por isso, são preferidas as tais partículas metálicas compósitas condutoras. A taxa de revestimento do metal altamente condutor nas partículas metálicas compósitas condutoras de acordo com o presente invento é, preferencialmente, 0,5 a 50% em massa, mais preferencialmente 1 a 40% em massa, ainda mais preferencialmente 3 a 30% em massa, particularmente preferencialmente 4 a 30% em massa. Quando o metal de alta condutividade para revestir é ouro, a taxa de revestimento é, preferencialmente, 2,5 a 30% em massa, mais preferencialmente 3 a 30% em massa, ainda mais preferencialmente 3,5 a 30% em massa. 0 teor de metal de alta condutividade em cada porção de camada superficial das partículas metálicas compósitas condutoras de acordo com o presente invento é, preferencialmente, pelo menos 50% em massa. 14 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ Ο termo "porção de camada superficial", tal como aqui utilizado, significa uma porção da superfície exterior com a profundidade de 10 nm em cada uma das partículas metálicas compósitas condutoras. O teor do metal altamente condutor nesta porção de camada superficial pode ser medido por espectroscopia fotoelectrónica de raios X [espectroscopia electrónica para análise química (ESCA)].
Quando este teor é de pelo menos 50% em massa, a condutividade de tais partículas metálicas compósitas condutoras torna-se elevada. Quando uma folha condutora ou uma estrutura de ligação condutora é formada com tais partículas metálicas compósitas condutoras, a separação da camada de revestimento devida a alterações de temperatura ou a pressurização para baixar a condutividade é diminuída. Por isso, as tais partículas metálicas compósitas condutoras são preferidas. A área superficial específica BET das partículas metálicas compósitas condutoras de acordo com o presente invento é, preferencialmente, de Ο,ΟΙχΙΟ3 a 0,7xl03 m2/kg.
Quando a área superficial específica BET é de, pelo menos, Ο,ΟΙχΙΟ3 m2/kg, a área superficial da camada de revestimento é suficientemente grande, de modo a que seja formada a camada de revestimento em que o peso total do metal altamente condutor seja grande. Deste modo, podem ser obtidas partículas com elevada condutividade. Adicionalmente, pode ser conseguida uma condutividade alta e estável porque a área de contacto entre as partículas é suficientemente grande. Quando a área superficial específica BET é no máximo de 0,7xl03 m2/kg, por outro lado, as tais partículas metálicas condutoras não se tornam frágeis e, deste modo, não são destruídas quando é aplicada uma tensão física às mesmas, e é mantida a condutividade estável e elevada.
Quando são utilizadas as partículas metálicas condutoras cuja magnetização de saturação é de, pelo menos, 0,1 Wb/m2 nas partículas metálicas compósitas condutoras do presente invento, o valor R de resistência eléctrica das partículas metálicas compósitas condutoras, tal como medido da maneira seguinte é, preferencialmente, no máximo 1 Ω, mais 15 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ preferencialmente, no máximo 0,5 Ω, particularmente preferencialmente, no máximo 0,1 Q.
Valor R de resistência eléctrica
Uma composição em pasta é preparada amassando 6 g de partículas metálicas compósitas condutoras com 8 g de borracha líquida, a composição em pasta é disposta entre um par de eléctrodos tendo cada um diâmetro de 1 mm e dispostos de modo a ficar oposto um ao outro com uma distância de 0,5 mm, um campo magnético de 0,3 T é aplicado a este par de eléctrodos e o par de eléctrodos é deixado em repouso neste estado até que o valor de resistência eléctrica entre o par de eléctrodos estabilizasse, medindo assim um valor de resistência eléctrica nesta altura.
Especificamente, o valor R de resistência eléctrica é medido da maneira seguinte. A Fig. 1 ilustra um dispositivo para medir um valor R de resistência eléctrica em que é formada uma câmara S de amostra, e a célula é construída com um membro 2 de parede lateral cilíndrica e um par de membros 3 de tampa possuindo cada um orifício 3H que os atravessa no seu centro. O número 4 de referência designa um par de magnetos condutores possuindo cada um uma parte 5 de eléctrodo que está numa forma projectada da superfície deste e ajustado ao orifício 3H no membro 3 de tampa. Cada magneto é fixado ao membro 3 de tampa num estado em que a parte 5 do eléctrodo é ajustada no orifício 3H no membro 3 de tampa. O número 6 de referência indica um medidor da resistência eléctrica que está ligado a cada um dos pares de magnetos 4. A câmara S de amostra da célula 1 tem a forma de um disco possuindo um diâmetro L de 3 mm e uma espessura d de 0,5 mm e o diâmetro interno do orifício 3H no membro 3 de tampa, i.e. o diâmetro r da parte 5 do eléctrodo do magneto 4 é de 1 mm. A composição de pasta descrita atrás vai encher uma câmara S de amostra da célula 1 e é medido um valor de resistência eléctrica entre os eléctrodos 5 dos magnetos 4 através de um medidor 6 de resistência eléctrica enquanto se aplica um campo magnético paralelo de 0,3 T entre os 16 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ eléctrodos 5 dos magnetos 4 na direcção da espessura da câmara S de amostra. Como resultado, as partículas metálicas compósitas condutoras dispersas na composição de pasta são agregadas entre os eléctrodos 5 dos magnetos 4 através da operação do campo magnético paralelo e orientadas para ficarem dispostas na direcção da espessura. Com o movimento das partículas metálicas compósitas condutoras o valor de resistência eléctrico entre os eléctrodos 5 dos magnetos 4 baixa e fica num estado estabilizado, medindo deste modo um valor de resistência eléctrica nesta altura. 0 tempo desde o tempo em que o campo magnético paralelo foi aplicado à composição de pasta até ao tempo em que o valor da resistência eléctrica entre os eléctrodos 5 dos magnetos 4 atingiu o estado estabilizado, varia de acordo com o tipo de partículas metálicas compósitas condutoras. Contudo, é geralmente medido um valor de resistência eléctrica após terem passado 500 segundos desde a aplicação do campo magnético paralelo à composição de pasta como sendo o valor R de resistência eléctrica.
Quando o valor R de resistência eléctrica é, no máximo, de 1 Ω, pode ser seguramente obtido um material condutor possuindo uma elevada condutividade. 0 teor de água nas partículas metálicas compósitas condutoras é, preferencialmente, no máximo de 5% em massa, mais preferencialmente, no máximo 3% em massa, ainda mais preferencialmente, no máximo 2% em massa, particularmente preferencialmente, no máximo 1% em massa. A utilização das partículas metálicas compósitas condutoras satisfazendo tais conduções pode evitar ou inibir a ocorrência de bolhas num tratamento de cura na produção de um material condutor a partir destas ou na utilização destas.
As partículas metálicas compósitas condutoras de acordo com o presente invento podem ser aquelas cujas superfícies foram tratadas com um agente de ligação, tal como um agente de ligação de silano. Ao tratar as superfícies das partículas metálicas compósitas condutoras com o agente de ligação, a propriedade de adesão das partículas metálicas compósitas condutoras em relação a substâncias poliméricas orgânicas é melhorada, de modo a que podem ser proporcionados materiais condutores com elevada durabilidade. 17
ΕΡ 1 193 757/PT A quantidade de agente de ligação utilizado é adequadamente seleccionada dentro de limites que não afectem a condutividade das partículas metálicas compósitas condutoras. Contudo, é preferencialmente uma quantidade tal que a taxa de revestimento (proporção de área revestida do agente de ligação em relação à área superficial das partículas condutoras a revestir) do agente de ligação nas superfícies das partículas metálicas compósitas condutoras atinge pelo menos 5% em massa, mais preferencialmente, 7 a 100% em massa, ainda mais preferencialmente, 10 a 100% em massa, particularmente preferencialmente, 20 a 100% em massa.
As partículas metálicas compósitas condutoras de acordo com o presente invento são obtidas da maneira seguinte.
As superfícies das partículas metálicas condutoras são primeiramente tratadas com um ácido e então lavadas com, por exemplo, água purificada, com o que as impurezas, tais como sujidade, matéria estranha e filmes oxidados presentes nas superfícies das partículas metálicas condutoras são removidos. Depois disto, as superfícies das partículas metálicas condutoras são revestidas com um metal altamente condutor.
Como exemplos do ácido utilizado para tratar as superfícies das partículas, pode ser mencionado o ácido clorídrico.
Como método para revestir as superfícies das partículas metálicas condutoras com o metal altamente condutor, pode ser utilizada através de metalização química, metalização electroquímica ou outros do género. Contudo, o método não está limitado a estes métodos. É descrito um processo para a produção de partículas metálicas compósitas condutoras através de metalização química ou metalização electroquímica. As partículas metálicas condutoras sujeitas ao tratamento com ácido e ao tratamento de lavagem são primeiramente adicionadas à solução de metalização para preparar uma mistura, e realiza-se metalização química ou metalização electroquímica nas partículas metálicas condutoras enquanto se agita a mistura. 18 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
As partículas na mistura são então removidas da solução de metalização. Depois disto as partículas removidas são sujeitas a um tratamento de lavagem com, por exemplo, água purificada, obtendo-se assim partículas metálicas compósitas condutoras com as superfícies das partículas metálicas condutoras revestidas com o metal altamente condutor.
Alternativamente, pode ser realizada uma metalização com primário nas superfícies das partículas metálicas condutoras para formar uma camada de primário metálico e uma camada de metalização composta pelo metal altamente condutor pode ser então formada sobre a superfície da camada de primário metálico. Não é imposta uma limitação particular ao processo de formação da camada de primário metálico à camada de metalização aplicada sobre este. Contudo, é preferível formar a camada de primário metálico sobre as superfícies das partículas metálicas condutoras através de metalização química e então formada a camada de metalização composta por metal altamente condutor sobre a superfície da camada de primário metálico através de metalização electroquímica. Não é imposta uma limitação particular em relação à solução de metalização utilizada na metalização química ou na metalização electroquímica, e vários tipos de solução de metalização comercialmente disponíveis podem ser utilizados.
Uma vez que podem ser produzidas partículas metálicas compósitas condutoras possuindo um grande diâmetro de partícula devido à agregação das partículas metálicas condutoras por revestimento das superfícies das partículas com o metal altamente condutor, as partículas metálicas compósitas condutoras resultantes são preferencialmente classificadas como necessário. Através de um tratamento de classificação, as partículas metálicas compósitas condutoras possuindo o esperado diâmetro de partícula podem ser seguramente obtidas.
Como exemplos de um classificador utilizado para realizar o tratamento de classificação, podem ser mencionados os exemplificados como classificadores utilizados no tratamento de classificação das partículas metálicas condutoras. 19 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
De acordo com tais partículas metálicas compósitas condutoras, tal como descritas atrás, podem ser proporcionados vários tipos de materiais condutores possuindo alta condutividade porque estes são obtidos por revestimento das superfícies das partículas metálicas condutoras com o metal altamente condutor.
Composição de pasta condutora A composição de pasta condutora de acordo com o presente invento compreende as partículas metálicas condutoras atrás descritas e/ou as partículas metálicas compósitas condutoras atrás descritas (daqui para a frente, estas partículas podem ser também referidas genericamente como "partículas condutoras específicas"), preferencialmente as partículas metálicas compósitas condutoras num veículo líquido isolante. Não é imposta qualquer limitação particular em relação ao veículo líquido isolante de modo a que este se torne sólido através do tratamento de cura, tratamento de secagem ou outros do género, e podem ser utilizados vários veículos, Como tal veículo, pode ser utilizada uma resina de cura líquida, uma borracha líquida, ou uma resina termoplástica ou elastómero termoplástico dissolvido num solvente adequado.
Como exemplos específicos de resina curável, podem ser mencionadas resinas epóxi, resinas de uretano, resinas fenólicas, resinas acrílicas, resinas de silicone e resinas de bismaleimidotriazina.
Como exemplos específicos da borracha líquida, podem ser mencionadas a borracha de silicone líquida e a borracha de uretano líquida.
Como exemplos específicos de resina termoplástica, podem ser mencionadas resinas acrílicas mencionadas, resinas de copolímero de etileno-acetato de vinilo, resinas de estireno e resinas de copolímero em bloco de estireno-butadieno.
Uma proporção das partículas condutoras específicas na composição em pasta condutora varia de acordo com a tipo de veículo utilizado, a aplicação em utilização da composição em 20 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ pasta condutora, etc. Contudo, é de geralmente 20 a 100 partes em massa, preferencialmente 30 a 80 partes em massa por 100 partes em massa do veículo.
De acordo com uma tal composição em pasta condutora descrita atrás, é conseguida uma alta condutividade e uma elevada reprodutibilidade dado que a condutividade é conseguida porque estão presentes partículas condutoras específicas. A composição em pasta condutora pode ser, preferencialmente, utilizada como adesivo condutor para se conseguir uma ligação eléctrica entre os vários dispositivos do circuito, um material para formar folhas ou filmes condutores, um material para formar condutores em placas de circuitos, um adesivo anisotropicamente condutor utilizado na produção de painéis de cristais líquidos e outros, ou outros do género.
Folha condutora A folha condutora de acordo com o presente invento compreende as partículas metálicas condutoras atrás descritas e/ou as partículas metálicas compósitas condutoras atrás descritas, preferencialmente, as partículas metálicas compósitas condutoras numa substância polimérica orgânica. Não é imposta qualquer limitação particular à substância polimérica orgânica utilizada para formar a folha condutora e podem ser utilizadas várias substâncias, por exemplo, resinas termoplásticas, resinas de cura por calor ou por radiação, elastómeros termoplásticos, borrachas curáveis.
Exemplos específicos da resina termoplástica utilizada na formação da folha condutora incluem resinas olefínicas, tais como resinas de polietileno, resinas de polipropileno e resinas de polibuteno; resinas de estireno, tais como resinas de poliestireno, resinas de copolímero de estireno-acrilonitrilo, resinas de copolímero de estireno-butadieno e resinas de terpolímero de estireno-butadieno-acrilonitrilo; resinas acrílicas, tais como resinas de poli(acrilato de metilo) e resinas de poli(metacrilato de metilo) ; resinas de 21
ΕΡ 1 193 757/PT poliéster, tais como resinas de poli(tereftalato de etileno) e resinas de poli(tereftalato de butileno); resinas de policarbonato; resinas de poliuretano; resinas de poliamida e resinas de fluorocarbonetos.
Exemplos específicos de resinas com cura por calor ou por radiação utilizadas na formação da folha condutora incluem resinas epóxi, resinas fenólicas, resinas de poliimida, resinas de poliuretano, resinas melamínicas e resinas de ureia. Entre estas, são preferidas as resinas epóxi Exemplos destas incluem as resinas epóxi do tipo bisfenol A, resinas epóxi do tipo bisfenol F, resinas epóxi do tipo novolac (cresol), resinas epóxi do tipo bisfenol halogenado, resinas epóxi do tipo resorcina, resinas epóxi do tipo tetra-hidroxifeniletano, resinas epóxi do tipo poliálcool-poliglicol, resinas epóxi do tipo triéter glicerol, resinas epóxi do tipo poliolefina e resinas epóxi obtidas de óleo de soja epoxidado, dióxido de ciclopentadieno, dióxido de vinilciclo-hexano ou outros do género. Entre estas as mais preferidas são a resinas epóxi do tipo bisfenol A, resinas epóxi do tipo bisfenol F e resinas epóxi do tipo novolac (cresol).
Como matérias-primas utilizadas para se obterem as resinas epóxi, podem ser utilizados compostos epóxi de baixo peso molecular, tais como éter de álcool glicidílico misto Ci2_Ci3, éter glicidílico do 2-et il-hexilglicol, éter diglicidílico de etilenoglicol, éter diglicidílico de dietilenoglicol, éter diglicidílico de dietilenoglicol, éter diglicidílico de polietilenoglicol, éter diglicidílico de propilenoglicol, éter diglicidílico de tripropilenoglicol, éter diglicidílico de polipropilenoglicol, éter diglicidílico de neopentilglicol, éter diglicidílico de 1,6-hexanodiol, éter diglicidílico de glicerol, éter triglicidílico de trimetilolpropano, éter diglicidílico de bisfenol A hidrogenado e éter diglicidílico de 2,2-dibromoneopentilglicol. Entre estes, são preferidos o éter diglicidílico de neopentilglicol, éter diglicidílico de 1,6-hexanodiol, éter diglicidílico de glicerol e éter triglicidílico de trimetilolpropano. 22 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Exemplos específicos do elastómero termoplástico utilizado na formação da folha condutora incluem elastómeros termoplásticos do tipo poliestireno, elastómeros termoplásticos do tipo poliolefina, elastómeros termoplásticos do tipo poli(cloreto de vinilo), elastómeros termoplásticos do tipo poliéster, elastómeros termoplásticos do tipo poliuretano, elastómeros termoplásticos do tipo poliamida e elastómeros termoplásticos do tipo polímero contendo flúor.
Exemplos específicos da borracha curável utilizada na formação da folha condutora incluem borrachas de dienos conjugados, tais como a borracha de polibutadieno, borracha natural, borracha de poliisopreno, borracha de copolímero de estireno-butadieno e borracha de copolímero de acrilonitrilo-butadieno e produtos hidrogenados destes; borrachas de copolímeros em bloco, tais como borracha de terpolímero em bloco estireno-butadieno-dieno e borracha de copolímero em bloco de estireno-isopreno, e produtos hidrogenados destes; e cloropreno, borracha de uretano, borracha de poliéster, borracha de epicloridrina, borracha de silicone, borracha de copolímero de etileno-propileno e borracha de terpolímero de etileno-propileno-dieno. A folha condutora de acordo com o presente invento pode ser guer uma folha isotropicamente condutora gue apresenta uma condutividade em ambas as direcções da espessura e na direcção do plano desta ou uma folha anisotropicamente condutora apresentando apenas uma condutividade na direcção da espessura.
Quando se forma uma folha anisotropicamente condutora, esta pode ser quer uma folha que apresenta condutividade na direcção da espessura num estado não pressurizado quer uma folha que apresenta condutividade na direcção da espessura num estado pressurizado. Além disto, a folha pode ser quer do tipo designado por disperso que apresenta condutividade na direcção da espessura ao longo de toda a superfície desta, quer do tipo designado por distribuição não uniforme em que uma pluralidade de partes condutoras se prolonga na direcção da espessura ficas dispostas num estado mutuamente isolado através de uma parte ou partes isolantes. Quando se forma uma 23 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ folha anisotropicamente condutora do tipo da distribuição não uniforme, a superfície desta pode ser plana ou formada num estado em que as superfícies das partes condutoras são projectadas para foram das superfícies da parte isolante. Um exemplo em que se forma uma folha anisotropicamente condutora será aqui descrito a sequir. A Fiq. 2 é uma vista em corte que ilustra a construção de um exemplo de uma folha anisotropicamente condutora de acordo com o presente invento. Na folha 10 anisotropicamente condutora, as partículas P condutoras específicas estão contidas num material base composto por uma substância polimérica elástica num estado orientado de modo a estarem dispostas na direcção da espessura da folha 10 anisotropicamente condutora. Os percursos condutores são formados pelas respectivas cadeias das partículas P condutoras específicas. Numa concretização ilustrada, a folha anisotropicamente condutora é composta por uma pluralidade de partes 11 condutoras em coluna, cada uma com as partículas P condutoras específicas muito juntas na direcção da espessura da folha, e a parte 12 isolante em que as partículas P condutoras específicas não estão presentes de todo ou só estão escassamente presentes e que isolam estas partes 11 condutoras mutualmente. As partes 11 condutoras estão dispostas ao lonqo da direcção plana da folha de acordo com um padrão correspondente a um padrão de eléctrodos a serem liqados, por exemplo, eléctrodos a serem inspeccionados de um circuito, que é um alvo de inspecção, por exemplo, e a parte 12 isolante é formada de modo a envolver cada uma destas partes condutoras 11.
Nesta concretização, cada uma das partes 11 condutoras é formada num estado projectado da superfície da parte 12 de isolamento.
Na folha anisotropicamente condutora atrás descrita, a espessura da parte 12 isolante é, preferencialmente, 0,05 a 2 mm, particularmente 0,1 a 1 mm. A altura projectada de cada uma das partes 11 condutoras a partir da superfície da parte 12 de isolamento é, preferencialmente 0,5 a 100%, mais preferencialmente 1 a 80%, 24
ΕΡ 1 193 757/PT particularmente preferencialmente, 5 a 50% da espessura da parte 12 de isolamento. Especificamente, a altura projectada é, preferencialmente, 0,01 a 0,3 mm, mais preferencialmente 0,02 a 0,2 mm, particularmente preferencialmente, 0,03 a 0,1 mm. O diâmetro de cada uma das partes 11 condutoras é, preferencialmente, 0,05 a 1 mm, particularmente 0,1 a 0,5 mm. A substância polimérica elástica que faz o material base da folha 10 anisotropicamente condutora é, preferencialmente, borracha liquida curada. Como tal borracha liquida, pode ser utilizada borracha de silicone liquida, borracha de poliuretano liquida ou outros do género. Entre estas, é preferida a borracha de silicone liquida. A borracha de silicone liquida tem, preferencialmente, uma viscosidade não superior a 105 poises, tal como medido com um cisalhamento de 1CT1 s e pode ser de qualquer tipo de condensação, tipo de adição e as que possuem um grupo vinilo ou grupo hidroxilo. Exemplos específicos destas podem ser as mencionadas borracha de dimetilsilicone, borracha de metilvinilsilicone e borracha de metilfenilvinilsilicone.
Entre estas, a borracha de silicone líquida contendo um grupo vinilo (dimetil-polisiloxano contendo um grupo vinilo) é geralmente obtida sujeitando dimetildiclorosilano ou dimetildialcoxisilano a hidrólise e reacção de condensação na presença de dimetilvinilclorosilano ou dimetilvinil-alcoxisilano e então fraccionamento do produto da reacção através de, por exemplo, dissolução-precipitação repetida. A borracha de silicone líquida possuindo grupos vinilo em ambas as extremidades é obtida sujeitando um siloxano líquido, tal como octametilciclotetrasiloxano a polimerização aniónica na presença de um catalisador, utilizando, por exemplo, dimetildivinilsiloxano como terminador de polimerização e seleccionando adequadamente outras condições reaccionais (por exemplo, quantidades de siloxano líquido e terminador de polimerização). Como catalisador da polimerização aniónica pode ser utilizada uma base, tal como o hidróxido de tetrametilamónio ou hidróxido de n-butil-fosfónio ou uma solução de silanolato destes. A reacção é realizada a uma temperatura de, por exemplo, 80 a 130°C. 25 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Por outro lado, a borracha de silicone líquida contendo um grupo hidroxilo (dimetil-polisiloxano contendo grupo hidroxilo) é, geralmente, obtida sujeitando dimetil-diclorosilano ou dimetildialcoxisilano a hidrólise e reacção de condensação na presença de dimetil-hidroclorosilano ou dimetil-hidroalcoxisilano e então fraccionamento do produto da reacção através de, por exemplo, dissolução-precipitação repetida.
Esta é também obtida sujeitando um siloxano cíclico a polimerização aniónica na presença de um catalisador, utilizando, por exemplo, dimetil-hidroclorosilano, metildi-hidroclorosilano ou dimetil-hidroalcoxisilano como terminador de polimerização e seleccionando, adequadamente, outras condições reaccionais (por exemplo, quantidades do siloxano cíclico e o terminador de polimerização). Como catalisador da polimerização aniónica, pode ser utilizada uma base, tal como hidróxido de tetrametilamónio ou hidróxido de n-butilfosfónio ou uma solução de silanolato destes. A reacção é realizada a uma temperatura de, por exemplo, 80 a 130°C.
Uma tal substância polimérica elástica tem, preferencialmente, um peso molecular Mw (peso molecular médio em massa determinado em termos de poliestireno padrão) de 10000 a 40000. A substância polimérica elástica tem também, preferencialmente, um índice de distribuição do peso molecular (uma razão de Mw/Mn do peso molecular médio em massa Mw, tal como determinado em termos de poliestireno padrão em relação ao peso molecular médio numérico Mn, tal como determinado em termos de poliestireno padrão) de no máximo de 2 do ponto de vista da resistência ao calor da folha anisotropicamente condutora resultante.
No que foi apresentado atrás, um catalisador de cura do material que forma a substância polimérica pode estar contido no material que forma a folha para se obter a folha anisotropicamente condutora. Como tal catalisador de cura, pode ser utilizado um peróxido orgânico, um composto azo de ácido gordo, um catalisador de hidrosililação ou outros do género. 26 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Exemplo específico do peróxido orgânico utilizado como catalisador de cura inclui peróxido de benzoílo, peróxido de bisdiciclobenzoílo, peróxido de dicumilo e peróxido de di-terc-butilo.
Exemplos específicos do composto azo de ácido gordo utilizado como catalisador de cura incluem azobisisobutironitrilo.
Exemplos específicos destes podem ser utilizados como catalisador para a reacção de hidrosililação incluem catalisadores conhecidos publicamente, tais como o ácido cloroplatínico e sais deste, complexos de siloxano contendo um grupo insaturado de platina, complexos de vinilsiloxano-platina, complexos de 1,3-diviniltetrametildisiloxano-platina, complexos de triorganofosfina ou triorganofosfito e platina, quelatos de acetilacetato de platina e complexos cíclicos de dieno-platina. A quantidade do catalisador de cura utilizada é adequadamente seleccionada tendo em vista o tipo de material de formação da substância polimérica, o tipo do catalisador de cura e outras condições de tratamentos de cura. Contudo, é geralmente de 3 a 15 partes em massa por 100 partes em massa do material de formação da substância polimérica.
No material de formação de folha pode estar contida uma carga inorgânica geral, tal como sílica em pó, sílica coloidal, aerogel de sílica ou alumina, como necessário. Ao conter uma tal carga inorgânica, a propriedade tixotrópica do material de formação de folha é assegurada, a viscosidade deste torna-se elevada, a estabilidade da dispersão das partículas condutoras específicas é aumentada e, para além disso, a resistência da folha anisotropicamente condutora resultante é aumentada. Não é imposta uma limitação particular em relação à quantidade de uma tal carga inorgânica utilizada. Contudo, a utilização de uma grande quantidade não é preferida porque a orientação das partículas condutoras específicas provocada pelo campo magnético não pode ser completamente conseguida. 27 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ A viscosidade do material de formaçao de folha está, preferencialmente, na gama de 100000 a 1000000 cP a 25°C.
As partículas P condutoras específicas estão preferencialmente contidas nas partes 11 condutoras numa proporção de 5 a 60%, mais preferencialmente 8 a 50%, particularmente preferencialmente 10 a 40% em termos de fracção em volume. Quando esta proporção é de, pelo menos, 5%, partes 11 condutoras com um valor de resistência eléctrica suficientemente pequeno são facilmente obtidas. Quando a proporção é de no máximo 60%, por outro lado, as partes 11 condutoras resultantes são difíceis de se tornarem frágeis, de modo a que a elasticidade requerida das partes condutoras é facilmente conseguida. A resistência eléctrica das partes 11 condutoras na direcção da espessura é, preferencialmente, no máximo, de 100 mQ num estado em que as partes 11 condutoras estão pressurizadas sob uma carga de 10 a 20 gf na direcção da espessura.
Uma tal folha 10 anisotropicamente condutora pode ser produzida, por exemplo, da maneira seguinte. A Fig. 3 é uma vista em corte que ilustra a construção de um exemplo de um molde utilizado na produção de uma folha anisotropicamente condutora de acordo com o presente invento. Este molde é assim construído de modo a que uma placa de compressão 50 superior e uma placa de compressão 55 inferior que formam um par estão dispostas de forma oposta uma em relação à outra e espaçadas através de um espaçador 54 da estrutura. É definida uma cavidade no molde entre a superfície inferior da placa de compressão 50 superior e a superfície superior da placa de compressão 55.
Na placa de compressão 50, as porções 52 da camada ferromagnética são formadas de acordo com um padrão antipodal em relação ao padrão de disposição das partes 11 condutoras da folha 10 anisotropicamente condutora pretendida na superfície superior de uma placa 51 base, e a porção 53 de camada não magnética possuindo uma espessura superior à das porções 52 de camada ferromagnética é formada noutra área diferente das porções 52 de camada ferromagnética. 28 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Na placa de compressão 55 inferior, por outro lado, as porções 57 da camada ferromagnética são formadas de acordo com o mesmo padrão que o padrão de disposição das partes 11 condutoras da folha 10 anisotropicamente condutora na superfície superior de uma placa 56 base e a porção 58 de camada não magnética possuindo uma espessura superior à das porções 57 de camada ferromagnética é formada noutra área diferente das porções 57 de camada ferromagnética.
Como material de formação das placas 51, 56 base em ambas a placa de compressão 50 superior e a placa de compressão 55 inferior, pode ser utilizado um metal ferromagnético, tal como ferro, liga de ferro-níquel, liga de ferro-cobalto, níquel ou cobalto, um metal não magnético, tal como alumínio, cerâmico ou outros do género. Contudo, é preferencialmente utilizado o metal ferromagnético. As placas 51, 56 base têm, preferencialmente, uma espessura de 0,1 a 50 mm e são preferencialmente, lisas nas suas superfícies e sujeitas a um tratamento de desengorduramento químico ou tratamento de polimento mecânico.
Como material de formação das porções 52, 57 de camada ferromagnética na placa de compressão 50 superior e na placa de compressão 55 inferior, pode ser utilizado um metal ferromagnético, tal como ferro, liga de ferro-níquel, liga de ferro-cobalto, níquel ou cobalto. As porções 52, 57 têm, preferencialmente, cada uma espessura de 10 pm. Se a espessura for inferior a 10 pm, é difícil aplicar um campo magnético possuindo uma distribuição de intensidade suficiente para um camada de material de formação de folha a ser formada no molde. Como resultado, é difícil juntar as partículas condutoras específicas com uma elevada densidade em porções de camada de material de formação de folha e assim uma folha possuindo uma boa condutividade anisotrópica pode não ser proporcionada nalguns casos.
Como material de formação de porções 53, 58 de camada não magnética em ambas as placas de compressão 50 superior e placa de compressão 55 inferior, pode ser utilizado um metal não magnético, tal como cobre, uma substância polimérica possuindo um resistência ao calor ou outros do género. Contudo, uma substância polimérica curada por radiação pode 29 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ ser, preferencialmente, utilizada dado que as porções 53, 58 de camada não magnética se podem formar facilmente através de uma técnica de fotolitografia. Como material para isso pode ser utilizado, por exemplo, um fotorresistente tal como um filme resistente seco do tipo acrílico, um resistente líquido do tipo epóxi ou um resistente líquido do tipo poliimida. A espessura das porções 53, 58 de camada não magnética é pré-ajustada de acordo com a espessura das porções 52, 57 da camada magnética e a altura projectada das partes 11 condutoras da folha 10 anisotropicamente condutora pretendida. A folha 10 anisotropicamente condutora é produzida utilizando o molde atrás descrito da maneira seguinte.
Um material de formação de folha composto por uma composição de pasta condutora em que as partículas P condutoras específicas apresentam magnetismo são dispersas num material de formação de substância polimérica é primeiramente preparado e o material de formação de folha vai preencher a cavidade do molde, tal como ilustrado na Fig. 4, formando assim uma camada 10A de material de formação de folha.
Um par de electromagnetos, por exemplo, é então disposto na superfície superior da placa 51 base na placa de compressão 50 superior e na superfície inferior da placa 56 base na placa de compressão 55 inferior, e os electromagnetos são accionados, aplicando deste modo um campo magnético paralelo possuindo uma distribuição de intensidade, i.e. um campo magnético paralelo tendo uma intensidade superior em porções entre as porções 52 de material ferromagnético na placa de compressão 50 superior e as suas correspondentes porções 57 de material ferromagnético na placa de compressão 55 inferior, à camada 10A do material de formação de folha na direcção da espessura deste. Como resultado, na camada 10A do material de formação de folha, as partículas P condutoras específicas dispersas na camada 10A do material de formação de folha são juntas nas porções 11A para se tornarem partes condutoras, que estão localizadas entre as porções 52 de material ferromagnético na placa de compressão 50 superior e as suas correspondentes porções 57 de material ferromagnético 30 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ na placa de compressão 55 inferior, tal como ilustrado na Fig. 5 e, ao mesmo tempo, orientadas de modo a estarem dispostas na direcção da espessura da camada 10A do material de formação de folha.
Neste estado, a camada 10A do material de formação de folha é sujeita a um tratamento de cura, produzindo assim uma folha 10 anisotropicamente condutora compreendendo partes 11 condutoras dispostas entre as porções 52 de material ferromagnético na placa de compressão 50 e as suas correspondentes porções 57 de material ferromagnético na placa de compressão 55 inferior, em que as partículas P condutoras específicas estão proximamente colocadas na substância polimérica elástica e a parte 12 isolante composta pela substância polimérica elástica, em que as partículas P condutoras específicas não estão presentes de todo ou só estão escassamente presentes.
No processo atrás descrito, o tratamento de cura da camada 10A do material de formação de folha pode ser realizado no estado em que o campo magnético paralelo é aplicado. Contudo, o tratamento pode ser também realizado após parar a aplicação do campo magnético paralelo. A intensidade do campo magnético paralelo aplicado à camada 10A do material de formação de folha tem preferivelmente uma intensidade que atinge de 0,1 a 2 T em média.
Como meio para aplicar o campo magnético paralelo à camada 10A do material de formação de folha, podem ser também utilizados magnetos permanentes em vez de electromagnetos. Como tais magnetos permanentes, são preferidos os que são compostos por alunico (liga de Fe-Al-Ni-Co), ferrite ou outros do género em que se atinge a intensidade do campo magnético paralelo dentro da gama anterior. O tratamento de cura da camada 10A do material de formação de folha é adequadamente seleccionado de acordo com o material utilizado. Contudo, o tratamento é geralmente realizado através de um tratamento por calor. A temperatura de aquecimento específica e o tempo de aquecimento são 31
ΕΡ 1 193 757/PT adequadamente seleccionados tendo em vista o tipo de borracha de silicone liquida do tipo adição ou outros do género que formam a camada 10A do material de formação de folha, o tempo requerido para o movimento das partículas condutoras e similares.
Uma vez que tal folha 10 anisotropicamente condutora anterior tem as partes 11 condutoras contendo as partículas P condutoras específicas, é conseguida uma elevada condutividade nas partes 11 condutoras e, para além disso, uma elevada reprodutibilidade no que respeita a atingir-se a sua condutividade.
Uma tal folha 10 anisotropicamente condutora é adequada para utilização como conector para se conseguir uma ligação eléctrica entre, por exemplo, uma placa de circuito impresso e um portador de pastilhas sem condutores externos, um painel de cristais líquidos ou outros do género nos domínios dos computadores electrónicos, relógios digitais electrónicos, câmaras electrónicas e teclados de computadores ou em dispositivos de inspecção eléctrica de circuitos, tais como as placas de circuitos impressos, dispositivos de circuitos integrados semi-condutores e pastilhas na superfície dos quais foi formado um certo número de circuitos integrados, como um conector para se conseguir uma ligação eléctrica entre os eléctrodos a serem inspeccionados formados na superfície de um dispositivo de circuito, que é um alvo de inspecção e eléctrodos para inspecção formados sobre a superfície de uma placa de circuitos para inspecção.
Placa de circuitos A placa de circuitos de acordo com o presente invento compreende um condutor contendo as partículas metálicas condutoras descritas atrás e/ou as partículas metálicas compósitas condutoras descritas atrás. A Fig. 6 é uma vista em corte que ilustra a construção das partes principais num exemplo de uma placa de circuitos de acordo com o presente invento. Esta placa de circuitos é uma placa de circuitos impressos multi-camada e é construída laminando uma primeira camada 20 de isolamento, uma segunda 32 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ camada 30 de isolamento e uma terceira camada 40 de isolamento nesta ordem. Na superfície superior da primeira camada 20 de isolamento, é formada uma camada 21 superior de circuitos e é formada uma camada 42 inferior de circuitos na superfície inferior da terceira camada 40 de isolamento. Uma primeira camada 26 interior de circuitos é formada entre a primeira camada 20 de isolamento e a segunda camada 30 de isolamento, e uma segunda camada 36 interior de circuitos é formada entre a segunda camada 30 de isolamento e a terceira camada 40 de isolamento. A primeira intercamada de partes de curto circuito 25, a segunda intercamada de partes de curto circuito 35 e a terceira intercamada de partes de curto circuito 45 são proporcionadas na primeira camada 20 de isolamento, na segunda camada 30 de isolamento e na terceira camada 40 de isolamento, respectivamente, de modo a prolongar-se nas suas direcções da espessura. A camada 21 superior de circuitos está electricamente ligada à primeira camada 26 interior de circuitos através da primeira intercamada de partes de curto circuito 25, a primeira camada 26 interna de circuitos está electricamente ligada à segunda camada 36 interior de circuitos através da segunda intercamada de partes de curto circuito 35 e a segunda camada 36 interior de circuitos está electricamente ligada à camada 41 inferior de circuitos através da terceira intercamada de partes de curto circuito 45.
Como material para formar cada uma da primeira camada 20 de isolamento, da segunda camada 30 de isolamento e da terceira camada 40 de isolamento, é preferencialmente utilizado um material de resina de isolamento com elevada resistência ao calor. Exemplos específicos destes incluem resinas epóxi reforçadas com fibras de vidro, resinas de poliimida reforçadas com fibra de vidro, resinas fenólicas reforçadas com fibras de vidro, resinas de bismaleimidotriazina reforçadas com fibras de vidro resinas de aramida reforçadas com fibras de vidro. A primeira intercamada de partes de curto circuito 25, a segunda intercamada de partes de curto circuito 35 e a terceira intercamada de partes de curto circuito 45 são, cada 33 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ uma, formadas por um condutor contendo as partículas P condutoras específicas numa substância polimérica orgânica num estado orientado de modo a estar disposto na direcção da espessura da camada de isolamento referente.
Como substância polimérica orgânica para formar cada uma da intercamada de partes de curto circuito 25, segunda intercamada de partes de curto circuito 35 e terceira intercamada de partes de curto circuito 45, pode ser utilizada uma resina termoendurecível, tal como uma resina epóxi, resina de poliimida, resina fenólica, resina de bismaleimidotriazina ou um produto curado de borracha líquida, tal como uma borracha de silicone ou uma borracha de uretano.
Em cada uma da primeira intercamada de partes de curto circuito 25, segunda intercamada de partes de curto circuito 35 e terceira intercamada de partes de curto circuito 45, as partículas P condutoras específicas estão, preferencialmente, contidas numa proporção de 30 a 60%, mais preferencialmente 35 a 50% em termos de fracção em volume. Se esta proporção for inferior a 30%, uma qualquer intercamada de parte de curto circuito com uma resistência eléctrica suficientemente baixa pode não ser obtida nalguns casos. Se esta proporção exceder 60%, por outro lado, as partes de curto circuito resultantes tornam-se frágeis, de modo a que podem não ser conseguidas a necessária resistência e durabilidade nalguns casos. A placa de circuitos descrita atrás pode ser produzida da maneira seguinte.
Tal como ilustrado na Fig. 7, é proporcionado um segundo material 30A de formação de camada de isolamento (material para formar a segunda camada 30 de isolamento) sob a forma de uma folha composta por um material de resina termoendurecível num estado semi-curado. Tal como ilustrado na Fig. 8, os orifícios de contacto 35H que passam através e na direcção da espessura do segundo material 30A de formação de camada de isolamento são vazados em porções do segundo material 30A de formação de camada de isolamento em que vai ser formada a segunda intercamada de partes de curto circuito. 34
ΕΡ 1 193 757/PT
Após um material de formação de curto circuito composto por uma composição de pasta condutora com as partículas P condutoras específicas que apresentam magnetismo contido num material de resina termoendurecível líquida vai então encher cada um dos orifícios de contacto 35H vazados no segundo material 30A de formação de camada de isolamento, o material de formação de curto circuito é sujeito a um tratamento por calor, formando assim uma camada de material 35A de formação de parte de curto circuito em cada um dos orifícios de contacto 35H no segundo material 30A de formação de camada de isolamento, tal como ilustrado na Fig. 9. Esta camada de material 35A de formação de parte de curto circuito está num estado em que a forma da camada de material 35A de formação de parte de curto circuito é mantida, e foi semi-curada numa extensão de forma que as partículas P condutoras específicas possam ser movidas na camada de material 35A de formação de parte de curto circuito.
Como meio para fazer os orifícios de contacto 35H no segundo material 30A de formação de camada de isolamento no processo anterior, pode ser utilizado um meio de processamento por laser, um meio de furação, um meio de puncionamento ou outros do género.
Como meio para encher com material de formação de curto circuito os orifícios de contacto 35H no segundo material 30A de formação da camada de isolamento, pode ser utilizado um método de impressão, tal como estampagem, impressão em rolo ou outros do género. 0 tratamento com calor do material de formação de curto circuito é realizado sob condições em que a cura do segundo material 30A de formação da camada de isolamento não progrida. Condições específicas do tratamento com calor são adequadamente ajustadas de acordo com os tipos de segundo material 30A de formação da camada de isolamento e do material de formação de curto circuito. Contudo, em geral, a temperatura de aquecimento é de 80 a 100 °C e o tempo de aquecimento é de 20 a 60 minutos.
Após serem proporcionadas películas metálicas 26B e 36B compostas, por exemplo, por cobre nas superfícies superior e 35 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ inferior do segundo material 30A de formação da camada de isolamento, tal como ilustrado na Fig. 10, o segundo material 30A de formação da camada de isolamento e a camada 35A de formação de curto circuito são sujeitos a um tratamento com calor enquanto se aplica um campo magnético paralelo à camada 35A de formação de curto circuito na direcção da espessura num estado em que a película 26B metálica, o segundo material 30A de formação da camada de isolamento e a película 36B metálica foram pressurizados na direcção da espessura, comprimindo assim o segundo material 30A de formação da camada de isolamento e a camada 35A de formação de curto circuito na direcção da espessura.
Mais especificamente, tal como ilustrado na Fig. 11, as placas 60 e 65 de pólo magnético compostas por um material ferromagnético estão dispostas na superfície superior da película 26B metálica e a superfície inferior da película 36B metálica, respectivamente, e um par de electromagnetos 61 e 66 estão ainda dispostos na superfície superior da placa 60 de pólo magnético e a superfície inferior da placa 65 de pólo magnético, respectivamente. Os electromagnetos 61, 66 são operados num estado em que a película 26B metálica, o segundo material 30A de formação da camada de isolamento e a película 36B metálica estão pressurizadas na direcção da espessura, aplicando, deste modo, um campo magnético paralelo à camada 35A de formação de curto circuito na direcção da espessura e, ao mesmo tempo, sujeitando o segundo material 30A de formação da camada de isolamento e a camada 35A de formação de curto circuito a um tratamento com calor.
Como material ferromagnético que constitui as placas 60, 65 de pólo magnético, podem ser utilizados ferro, níquel, cobalto ou uma liga destes.
As condições de pressurização para a película 26B metálica, o segundo material 30A de formação da camada de isolamento e a folha 36B metálica são geralmente de 5 a 50 kg/cm2. A intensidade do campo magnético paralelo aplicado à camada 35A de formação de curto circuito é preferencialmente 0,1 a 2 T em média. Como meio para aplicar o campo magnético 36 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ paralelo, podem ser também utilizados magnetos permanentes em vez de electromagnetos. Como magnetos permanentes, são preferidos os que são compostos por alunico (liga de Fe-Al-Ni-Co), ferrite ou outros do género em que seja atingida a intensidade do campo magnético paralelo dentro da gama anterior.
As condições para o tratamento por calor são adequadamente seleccionadas de acordo com os tipos do segundo material 30A de formação da camada de isolamento e o material de formação de curto circuito. Contudo, em geral, a temperatura de aquecimento é de 150 a 180°C e o tempo de aquecimento é de 1 a 4 horas.
Tal como descrito atrás, o campo magnético paralelo é aplicado à camada 35A de material de formação de curto circuito na direcção da espessura, com o que as partículas P condutoras específicas dispersas na camada 35A de material de formação de curto circuito fiquem orientadas de modo a estarem dispostas na direcção da espessura da camada 35A de material de formação de curto circuito e o segundo material 3 0A de formação da camada de isolamento e a camada 35A de material de formação de curto circuito são curadas pelo tratamento com calor, com o que a segunda camada 30 de isolamento e a segunda intercamada de partes 35 de curto circuito são formadas, tal como ilustrado na Fig. 12 e, além disso, as películas metálicas 26B e 36B são integralmente fixadas na superfície superior e na superfície inferior da segunda camada 30 de isolamento, respectivamente, obtendo-se assim um laminado em que uma camada 26A fina de metal, a segunda camada 3 0 de isolamento e uma camada 36A fina de metal foram laminadas umas nas outras nesta ordem.
Tal como ilustrado na Fig. 13, as camadas 33 e 34 resistentes são formadas sobre as camadas 26A e 36A de metal proporcionadas sobre as superfícies superior e inferior da segunda camada 30 de isolamento, respectivamente, de modo a cobrir as porções que se tornarão uma primeira camada de circuitos internos e uma segunda camada de circuitos internos, e as porções expostas das camadas 26A e 36A de metal finas são removidas por um tratamento de ataque químico, formando-se assim uma primeira camada 26 de 37 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ circuitos interior e uma segunda camada 36 de circuitos interior entre a segunda camada 30 de isolamento e as camadas 33, 34 resistentes, respectivamente. Deste modo, é formada uma base 7 intermédia possuindo a primeira camada 26 de circuitos interna e a segunda camada 36 de circuitos interna em ambas as superfícies da segunda camada 30 de isolamento. Depois disto, as camadas 33, 34 resistentes são removidas das superfícies da primeira camada 26 de circuitos interna e da segunda camada 36 de circuitos interna.
Por outro lado, tal como ilustrado nas Figs. 15A e 15B, são formados um material 8 intermédio para uma primeira camada de isolamento (ilustrada na Fig. 15A) com uma camada 25A de material de parte de curto circuito formada em cada um dos orifícios de contacto 25H vazados numa primeira camada de formação de camada de isolamento (material para formar uma primeira camada de isolamento) 20A com a forma de uma folha composta por um material de resina termoendurecível num estado semi-curado e um material 9 intermédio para uma terceira camada de isolamento (ilustrada na Fig. 15B) com uma camada 45A de material de formação de curto circuito formada em cada um dos orifícios de contacto 25H vazados numa terceira camada de formação de camada de isolamento (material para formar uma primeira camada de isolamento) 40A com a forma de uma folha composta por um material de resina termoendurecível num estado semi-curado. Pode ser realizado um processo para formar as camadas 25A, 45A de material de formação de curto circuito no primeiro material 20A de formação de camada de isolamento e no terceiro material 40A de formação de camada de isolamento, de acordo com o processo para formar a camada 35A de material de formação da parte de curto circuito no segundo material 30A de formação da camada de isolamento.
Tal como ilustrado na Fig. 16, o material 8 intermédio para a primeira camada de isolamento é disposto sobre a superfície superior da base 7 intermédia, e uma película 21B metálica é ainda disposta sobre a superfície superior do material 8 intermédio para a primeira camada de isolamento e, para além disso, o material 9 intermédio para a terceira camada de isolamento é disposta sobre a superfície inferior da base 7 intermédia e uma película 41B metálica é ainda 38 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ disposta na superfície inferior do material 9 intermédio para a terceira camada de isolamento. 0 primeiro material 20A de formação de camada de isolamento, o terceiro material 40A de formação de camada de isolamento, a camada 25A de material de formação de curto circuito e a camada 45A de material de formação de curto circuito são sujeitas a um tratamento de calor ao mesmo tempo que se aplica um campo magnético paralelo à camada 25A de material de formação de curto circuito e à camada 45A de material de formação de curto circuito na direcção da espessura desta num estado em que a película 21B metálica, o material 8 intermédio para a primeira camada de isolamento, a base 7 intermédia, o material 9 intermédio para a terceira camada de isolamento e a película 41B metálica são pressurizados na direcção da espessura, formando assim uma primeira camada 20 de isolamento, uma camada 40 de isolamento, uma primeira parte 45 de intercamada de curto circuito, tal como ilustrado na Fig. 17. Além disso, a primeira camada 20 de isolamento e a terceira camada 40 de isolamento estão integralmente fixadas na superfície superior e na superfície inferior da segunda camada 30 de isolamento, e além disso a película 21B metálica está integralmente fixada na superfície superior da primeira camada 20 de isolamento e a película 41B metálica está integralmente fixada na superfície inferior da terceira camada 40 de isolamento, obtendo-se assim um laminado em que uma fina camada 21A metálica, a primeira camada 20 de isolamento, a segunda camada 30 de isolamento, a terceira camada 40 de isolamento e uma camada 41A fina metálica são laminadas umas sobre as outras por esta ordem a partir de cima.
Tal como ilustrado na Fig. 18, as camadas 22 e 42 resistentes são formadas sobre as camadas 21A e 41A metálicas proporcionadas sobre a superfície superior da primeira camada 20 de isolamento e a superfície inferior da terceira camada 40 de isolamento, respectivamente, de modo a cobrir porções que se venham a tornar uma camada de circuitos no lado superior e uma camada de circuitos no lado inferior, e porções expostas das camadas 21A e 41A metálicas finas são removidas através de um tratamento de ataque químico, formando-se assim uma camada 21 de circuitos no lado superior 39 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ entre a primeira camada 20 de isolamento e a camada 22 resistente, e uma camada 41 de circuitos no lado inferior entre a terceira camada 40 de isolamento e a camada 42 resistente, tal como ilustrado na Fig. 19. Depois disto, as camadas 22 e 42 resistentes são removidas obtendo-se assim um placa de circuitos com a construção mostrada na Fig. 6.
De acordo com uma tal placa de circuitos, é conseguida uma elevada condutividade na primeira intercamada 25 das partes de curto circuito, na segunda intercamada 35 de partes do curto circuito e na terceira intercamada 45 das partes de curto circuito, uma vez que tal intercamada de partes de curto circuito contém as partículas P condutoras específicas e uma elevada reprodutibilidade de modo a que seja conseguida a condutividade desta. Deste modo, é conseguida uma elevada fiabilidade de ligação.
Uma vez que as partículas P condutoras específicas estejam contidas num estado orientado de modo a estar dispostas na direcção da espessura de cada camada de isolamento, forma-se um percurso condutor através de uma cadeia das partículas P condutoras específicas em cada intercamada de parte de curto circuito. Como resultado, é conseguida ainda uma maior condutividade.
Na formação de cada uma das primeira intercamada 25 de partes de curto circuito, segunda intercamada 35 de partes de curto circuito, e terceira intercamada 45 de partes de curto circuito, a fotolitografia é inútil porque é utilizado o material de formação do curto circuito composto pela composição de pasta condutora. Por isso, a primeira intercamada 25 de partes de curto circuito, a segunda intercamada 35 de partes de curto circuito, e a terceira intercamada 45 de partes de curto circuito podem ser formadas através de um processo simples e, além disso, é ainda conseguida uma maior fiabilidade de ligação porque não é utilizado qualquer produto químico.
Adicionalmente, as partículas condutoras que apresentam magnetismo são utilizadas como partículas P condutoras específicas que constituem cada parte de curto circuito, com o que as partículas P condutoras específicas podem ser 40 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ facilmente orientadas de modo a ficarem dispostas na direcção da espessura de cada camada de isolamento aplicando um campo magnético às camadas 25A, 35A e 45A de material de formação de curto circuito.
Além disso, os respectivos materiais de formação da camada de isolamento e as camadas de material de formação da parte de curto circuito são sujeitas a um tratamento de calor ao mesmo tempo que se aplica um campo magnético às respectivas camadas de formação de parte de curto circuito sob pressão, com o que as partículas P condutoras específicas podem ser certamente orientadas como estando dispostas na direcção da espessura de cada camada de isolamento relacionada.
No presente invento, é utilizada uma resina termoendurecível ou uma borracha com um baixo módulo de elasticidade como substância polimérica orgânica que forma a intercamada de partes de curto circuito, originando assim o efeito seguinte. Nomeadamente, quando é construída uma placa de circuitos impressos multicamadas, em que são laminadas camadas de isolamento de material diferente umas das outras, a tensão provocada na intercamada de partes de curto circuito devida a uma diferença do coeficiente de expansão térmica entre os materiais que formam as respectivas camadas de isolamento pode ser relaxada pela força elástica da intercamada de partes de curto circuito.
Uma tal placa de circuitos é adequada para utilização como uma placa de circuitos para componentes electrónicos para formar um componente electrónico, tal como um portador de pastilha ou MCM, uma placa de circuitos para montar em componentes electrónicos, tal como um painel de ligações principal, ou um adaptador utilizado em dispositivos inspecção de circuitos eléctricos.
Estrutura de ligação condutora A Fig. 20 é uma vista em corte ilustrando a construção de um exemplo de uma estrutura de ligação condutora de acordo com o presente invento. Nesta estrutura de ligação condutora, um componente 71 electrónico é fixado numa placa 73 de 41 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ circuitos através de um membro 70 de ligação formado pela composição de pasta condutora descrita atrás, e os eléctrodos 72 do componente 71 electrónico estão electricamente ligados aos eléctrodos 74 da placa 73 de circuito através do membro 70 de ligação. Não é imposta qualquer limitação particular ao componente 71 electrónico e podem ser utilizados vários componentes electrónicos. Exemplos destes incluem as partes activas compostas cada uma por dispositivos semi-condutores, tais como transístores, díodos, relés, interruptores, pastilhas IC ou pastilhas LSI ou conjuntos destes, e MCM (modos de pastilhas múltiplos); componentes passivos, tais como resistências, condensadores, osciladores de quartzo, altifalantes, microfones, transformadores (bobinas) e indutores; e painéis de visualização, tais como painéis de visualização de cristais líquidos do tipo TFT, painéis de visualização de cristais líquidos do tipo STN, painéis de visualização de plasma e painéis electroluminescentes.
Como placa 73 de circuitos, pode ser utilizada qualquer uma de várias estruturas, tais como placas de circuitos impressos num único lado, placas de circuitos impressos em ambos os lados e placas de circuitos impressos em multicamadas. A placa 73 de circuitos pode ser qualquer uma de uma placa flexível, uma placa rígida e uma placa flexível-rígida composta por uma combinação destas.
Como material para formar a placa flexível, pode ser utilizada poliimida, poliamida, poliéster, polissulfona ou outros do género.
Como material para formar a placa rígida pode ser utilizado um material de resina compósita, tal como resina epóxi reforçada com fibra de vidro, resina fenólica reforçada com fibra de vidro, resina de poliimida reforçada com fibra de vidro ou resina de bismaleimidotriazina reforçada com fibra de vidro ou um material cerâmico, tal como dióxido de silício ou alumina.
Exemplos de materiais para os eléctrodos 72 no componente 71 electrónico e para os eléctrodos 74 na placa 73 de 42 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ circuitos, incluem ouro, prata, cobre, níquel, paládio, carbono, alumínio e ITO.
As espessuras dos eléctrodos 72 no componente 71 electrónico e dos eléctrodos 74 na placa 73 de circuitos são, preferencialmente, 0,1 a 100 pm.
As larguras dos eléctrodos 72 no componente 71 electrónico e dos eléctrodos 74 na placa 73 de circuitos são, cada um, preferencialmente, de 1 a 500 pm.
Uma tal estrutura de ligação condutora pode ser fabricada por revestimento da superfície ou das superfícies de um ou ambos os componentes 71 electrónicos e da placa 73 de circuitos com a composição de pasta condutora descrita atrás, a disposição do componente 71 electrónico sobre a superfície da placa 73 de circuitos num estado alinhado e então sujeitando a composição de pasta condutora a um tratamento de cura ou um tratamento de secagem ou formando a composição de pasta condutora num filme, estando o filme num estado semi-curado e então dispondo este filme entre o componente 71 electrónico e a placa 73 de circuito para conduzir a um tratamento de cura.
Quando as partículas condutoras que apresentam magnetismo são utilizadas como partículas condutoras específicas, as partículas condutoras específicas podem ser orientadas de modo a serem dispostas na direcção da espessura aplicando um campo magnético à composição de pasta condutora na direcção da espessura antes de realizar um tratamento de cura ou um tratamento de secagem da composição de pasta condutora ou quando se realiza tal tratamento, com o que a ligação eléctrica pode ser conseguida com maior condutividade. A Fig. 21 é uma vista em corte que ilustra a construção de outro exemplo da estrutura de ligação condutora de acordo com o presente invento. Nesta estrutura de ligação condutora, um componente 71 electrónico é disposto sobre uma placa 73 de circuitos com uma folha 10 anisotropicamente condutora interposta, por exemplo, com a construção mostrada na Fig. 2. A folha 10 anisotropicamente condutora é fixada através de um membro 75 de fixação num estado sob pressurização através de 43 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ e entre ο componente 71 electrónico e a placa 73 de circuito. Os eléctrodos 72 no componente 71 electrónico estão electricamente ligados aos eléctrodos 74 na placa 73 de circuitos através das partes 11 condutoras na folha 10 anisotropicamente condutora.
De acordo com uma tal estrutura de ligação condutora, tal como descrita atrás, o componente 71 electrónico é ligado à placa 73 de circuitos através do membro 70 de ligação formado pela composição de pasta condutora, ou através da folha 10 anisotropicamente condutora, tal como descrito atrás. Em consequência, uma ligação eléctrica com alta condutividade e reprodutibilidade pode ser conseguida entre o componente 71 electrónico e a placa 73 de circuitos.
Dispositivo de inspecção eléctrico de circuitos A Fig. 22 é uma vista em corte que ilustra a construção das partes principais de um exemplo de dispositivo de inspecção eléctrico para circuitos de acordo com o presente invento.
Na Fig. 22, o número de referência 80 indica um adaptador composto por uma placa de circuito impressa. Os eléctrodos 81 para inspecção estão dispostos sobre a superfície (superfície superior na Fig. 22) do adaptador 80 de acordo com um padrão que corresponde aos eléctrodos 77 a serem inspeccionados num circuito 76 a ser inspeccionado. Este adaptador 80 é proporcionado com uma pluralidade de contactos 83 de posicionamento que se prolongam perpendicularmente em relação à superfície do adaptador 80. O número 15 de referência indica um conector sob a forma de uma folha, que é construído com uma folha 10 anisotropicamente condutora com a estrutura mostrada na Fig. 2 e um suporte 16 do tipo caixilho para suportar a parte periférica da folha 10 anisotropicamente condutora. Os orifícios 17 de posicionamento são formados correspondentemente aos contactos 83 de posicionamento no suporte 16. Este conector 15 está disposto sobre a superfície do adaptador 80 num estado posicionado por inserção nos contactos de posicionamento através dos orifícios 17 de posicionamento no suporte 16. 44
ΕΡ 1 193 757/PT Ο número de referência 85 designa uma placa de suporte para suportar o circuito 76 a ser inspeccionado. Uma abertura 86, em que o circuito 76 a ser inspeccionado é disposto, é definida no centro deste e orifícios 87 de posicionamento são formados em correspondência com os contactos 83 de posicionamento nas porções periféricas deste. Esta placa 85 de suporte está disposta acima do conector 15 do tipo folha num estado posicionado inserindo de forma deslizável os contactos 83 de posicionamento através dos orifícios 87 de posicionamento.
Exemplos do circuito 76 a ser inspeccionado, que é um alvo de inspecção, incluem bolachas, pastilhas semi-condutoras, conjuntos, tais como BGA e CSP, módulos tais como MCM e placas de circuitos, tais como placas de circuitos impressos só de um lado, placas de circuitos impressos dos dois lados e placas de circuitos impressos em multi-camadas.
Num tal dispositivo de inspecção eléctrica, o circuito 76 a ser inspeccionado é fixado na abertura 86 no membro 85 de suporte e o circuito a ser inspeccionado é movido numa direcção (direcção descendente na Fig. 22) ficando próximo do conector 15, de modo a chegar-se a um estado em que a folha 10 anisotropicamente condutora no conector 15 é pressurizada através de e entre o circuito 76 a ser inspeccionado e o adaptador. Como resultado, a ligação eléctrica entre os eléctrodos 77 a serem inspeccionados no circuito 76 a ser inspeccionado e os eléctrodos 81 para inspecção no adaptador 80 é conseguida através dos componentes 11 condutores na folha 10 anisotropicamente condutora.
Neste estado, ou num estado em que a temperatura ambiental foi elevada até uma temperatura pré-determinada, por exemplo, 150°C, com o fim de desenvolver efeitos latentes do circuito 76 a ser inspeccionado, é realizada a requerida inspecção eléctrica do circuito 76 a ser inspeccionado.
De acordo com um tal dispositivo de inspecção eléctrica de circuitos, tal como descrito atrás, pode ser conseguida uma ligação eléctrica com alta condutividade e reprodutibilidade ao circuito 76 a ser inspeccionado porque o dispositivo tem a folha 10 anisotropicamente condutora. Em 45 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ consequência, pode ser efectuada uma inspecção eléctrica com alta fiabilidade. 0 presente invento irá, daqui para a frente, ser descrito especificamente pelos exemplos seguintes. Contudo, o presente invento não está limitado a estes exemplos.
Preparação das partículas metálicas condutoras (A)
Partículas de níquel comercialmente disponíveis (produto da Westaim Co., "FC1000") foram utilizadas para preparar Partículas Metálicas Condutoras (A) de acordo com o presente invento da maneira de se segue.
Um classificador de ar "Turboclassifier TC-15N" (produzido pela Nissei Engineering Co., Ltd) foi utilizado para classificar 2 kg de partículas de níquel sob condições de densidade de 8,9, um caudal de ar de 2,5 m3/min, uma velocidade do rotor de 2250 rpm, um ponto de classificação de 15 pm e uma velocidade de alimentação das partículas de níquel de 50 g/min, recolhendo assim 1,1 kg de partículas de níquel e as 1,1 kg de partículas de níquel foram ainda classificadas sob condições de densidade de 8,9, um caudal de ar de 2,5 m3/min, uma velocidade do rotor de 3750 rpm, um ponto de classificação de 7 pm e uma velocidade de alimentação das partículas de níquel de 50 g/min para recolher 0,8 kg de partículas de níquel.
Um classificador sónico "SW-20AT Model" (produzido pela Tsutsui Rikagaku Kiki K.K.) foi então utilizado para classificar ainda 500 g de partículas de níquel classificadas pelo classificador de ar. Especificamente, 4 peneiros, possuindo cada um diâmetro de 200 mm e tendo respectivamente diâmetros de abertura de 32 pm, 20 pm, 12,5 pm e 8 pm foram sobrepostos um em cima do outro, por esta ordem, a partir de cima. Cada um dos peneiros foi carregado com 10 g de bolas cerâmicas possuindo um diâmetro de 2 mm, e 20 g das partículas de níquel foram colocadas no peneiro superior (diâmetro de abertura: 32 pm) para as classificar sob condições de 112 Hz durante 15 minutos e de 224 Hz durante 15 minutos, recolhendo assim as partículas de níquel capturadas no peneiro inferior (diâmetro de abertura: 8 pm). Este 46 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ processo foi realizado repetidamente 25 vezes no total, preparando assim 10 g das Partículas Metálicas Condutoras (A) de acordo com o presente invento.
As Partículas Metálicas Condutoras (A) assim obtidas têm um diâmetro de partícula médio numérico de 10 μιη, um coeficiente de variação do diâmetro de partícula de 10%, uma área superficial específica BET de 0,5xl03 m2/kg, um teor de enxofre elementar de 0,05% em massa, um teor de oxigénio elementar de 0,02% em massa, um teor de carbono elementar de 0,03% em massa e uma magnetização de saturação de 0,6 Wb/m2.
Preparação das partículas metálicas condutoras (B) a (G)
As Partículas Metálicas Condutoras (B) a (G) foram preparadas da mesma maneira que na preparação das Partículas Metálicas Condutoras (A) excepto que as condições do classificador de ar e do classificador sónico foram alteradas.
Partículas metálicas condutoras (B) (Invento)
Partículas metálicas condutoras compostas de níquel possuindo um diâmetro de partícula média em número de 65 pm, um coeficiente de variação do diâmetro da partícula de 40%, uma área superficial específica BET de 0,03xl03 m2/kg, um teor de enxofre elementar de 0,08% em massa, um teor de oxigénio elementar de 0,02% em massa, um teor de carbono elementar de 0,05% em massa e uma magnetização de saturação de 0,6 Wb/m2.
Partículas metálicas condutoras (C) (Comparativo)
Partículas metálicas condutoras compostas de níquel possuindo um diâmetro de partícula média em número de 120 pm, um coeficiente de variação do diâmetro da partícula de 48%, uma área superficial específica BET de 0,02xl03 m2/kg, um teor de enxofre elementar de 0,07% em massa, um teor de oxigénio elementar de 0,2% em massa, um teor de carbono elementar de 0,04% em massa e uma magnetização de saturação de 0,6 Wb/m2. 47 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Partículas metálicas condutoras (D) (Comparativo)
Partículas metálicas condutoras compostas de níquel possuindo um diâmetro de partícula média em número de 4 pm, um coeficiente de variação do diâmetro da partícula de 7%, uma área superficial específica BET de 0,7xl03 m2/kg, um teor de enxofre elementar de 0,03% em massa, um teor de oxigénio elementar de 0,1% em massa, um teor de carbono elementar de 0,03% em massa e uma magnetização de saturação de 0,6 Wb/m2.
Partículas metálicas condutoras (E) (Comparativo)
Partículas metálicas condutoras compostas de níquel possuindo um diâmetro de partícula média em número de 5 pm, um coeficiente de variação do diâmetro da partícula de 47%, uma área superficial específica BET de 0,9xl03 m2/kg, um teor de enxofre elementar de 0,07% em massa, um teor de oxigénio elementar de 0,2% em massa, um teor de carbono elementar de 0,04% em massa e uma magnetização de saturação de 0,6 Wb/m2.
Partículas metálicas condutoras (F) (Comparativo)
Partículas metálicas condutoras compostas de níquel possuindo um diâmetro de partícula média em número de 73 pm, um coeficiente de variação do diâmetro da partícula de 58%, uma área superficial específica BET de 0,05xl03 m2/kg, um teor de enxofre elementar de 0,1% em massa, um teor de oxigénio elementar de 0,6% em massa, um teor de carbono elementar de 0,12% em massa e uma magnetização de saturação de 0,6 Wb/m2.
Partículas metálicas condutoras (G) (Comparativo)
Partículas metálicas condutoras compostas de níquel possuindo um diâmetro de partícula média em número de 48 pm, um coeficiente de variação do diâmetro da partícula de 32%, uma área superficial específica BET de Ο,ΟδχΙΟ3 m2/kg, um teor de enxofre elementar de 0,14% em massa, um teor de oxigénio elementar de 0,8% em massa, um teor de carbono elementar de 0,13% em massa e uma magnetização de saturação de 0,6 Wb/m2. 48 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Preparaçao das partículas metálicas condutoras (al)
Para um recipiente de tratamento de um dispositivo de metalização em pó, foram deitadas 100 g de Partículas Condutoras Metálicas (A) e foi adicionado 2 1 de ácido clorídrico 0,32N. A mistura resultante foi agitada para se obter uma lama contendo partículas condutoras metálicas (A). Esta lama foi agitada a temperatura normal durante 30 minutos, conduzindo assim a um tratamento ácido das partículas condutoras metálicas (A) . Depois disto, a lama assim tratada foi deixada em repouso durante 1 minuto para precipitarem as partículas condutoras metálicas (A) , e o sobrenadante foi removido. Às partículas condutoras metálicas (A) sujeitas a tratamento ácido, foi adicionado 2 1 de água purificada e a mistura foi agitada durante 2 minutos. A mistura foi então deixada a repousar durante 1 minuto para precipitarem as partículas condutoras metálicas (A) e o sobrenadante foi removido. Este processo foi realizado repetidamente duas vezes, conduzindo assim a um tratamento de lavagem das partículas condutoras metálicas (A). Às partículas condutoras metálicas (A) sujeitas ao tratamento ácido, foi adicionado 2 1 de uma solução de metalização contendo ouro numa proporção de 20 g/1. A temperatura do recipiente de tratamento foi elevada a 90°C e agitou-se, preparando-se assim uma lama. Enguanto se agitava a lama neste estado, as partículas condutoras metálicas (A) foram sujeitas a metalização com ouro. Depois disto, a lama foi deixada em repouso enquanto arrefecia, precipitando assim as partículas e o sobrenadante foi removido para se prepararem as partículas metálicas compósitas condutoras (al) de acordo com o presente invento. Às partículas metálicas compósitas condutoras (al) assim obtidas, foi adicionado 2 1 de água purificada e a mistura foi agitada a temperatura normal durante 2 minutos. Depois disto, a mistura foi deixada em repouso durante 1 minuto para precipitar as partículas metálicas compósitas condutoras (al) e o sobrenadante foi removido. Este processo foi realizado repetidamente ainda duas vezes, e foi adicionado 2 1 de água 49 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ purificada a 90°C às partículas, e a mistura foi agitada. A lama resultante foi filtrada em filtro de papel para recolher as partículas metálicas compósitas condutoras (al). As partículas metálicas compósitas condutoras (al) assim obtidas foram secas num secador ajustado para 90°C.
As partículas metálicas compósitas condutoras (al) assim obtidas tinham um diâmetro de partícula médio numérico de 15 μιη, uma área superficial específica BET de 0,2xl03 m2/kg, uma espessura t da camada de revestimento de 89 nm, um teor de ouro na porção da camada da superfície de 82% em massa e um valor R de resistência eléctrica R de 0,03 Ω.
Preparação das partículas metálicas condutoras (a2)
As partículas metálicas condutoras (a2) para referência foram preparadas da mesma maneira que na preparação das partículas metálicas condutoras (al) excepto que o teor de ouro na solução de metalização foi alterada para 5 g/1.
As partículas metálicas condutoras (a2) assim obtidas tinham um diâmetro de partícula médio numérico de 12 pm, uma área superficial específica BET de 0,4xl03 m2/kg, uma espessura t da camada de revestimento de 8 nm, um teor de ouro na porção da camada da superfície de 38% em massa e um valor R de resistência eléctrica R de 5 Q.
Preparação das partículas metálicas compósitas condutoras (bl) e (b2)
As partículas metálicas compósitas condutoras (bl) e (b2) foram preparadas da mesma maneira que na preparação das partículas metálicas compósitas condutoras (al) excepto que foram utilizadas as partículas metálicas condutoras (B) em vez das partículas metálicas condutoras (A) e o teor de ouro na solução de metalização foi alterada.
Partículas metálicas compósitas condutoras (bl) (Invento)
Partículas metálicas compósitas condutoras possuindo um diâmetro de partícula médio numérico de 72 pm, uma área superficial específica BET de 0,02xl03 m2/kg, uma espessura t 50 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ da camada de revestimento de 65 nm, um teor de ouro na porção da camada da superfície de 66% em massa e um valor R de resistência eléctrica R de 0,1 Ω.
Partículas metálicas compósitas condutoras (b2) (Referência)
Partículas metálicas compósitas condutoras possuindo um diâmetro de partícula médio numérico de 130 pm, uma área superficial específica BET de 0,009xl03 m2/kg, uma espessura t da camada de revestimento de 57 nm, um teor de ouro na porção da camada da superfície de 63% em massa e um valor R de resistência eléctrica R de 1,1 Ω.
Preparação das partículas metálicas compósitas condutoras (cl)
As partículas metálicas compósitas condutoras (cl) seguintes foram preparadas da mesma maneira que na preparação partículas metálicas compósitas condutoras (al) excepto que foram utilizadas partículas metálicas condutoras (C) em vez das partículas metálicas condutoras (A) e o teor de ouro na solução de metalização foi alterado.
Partículas metálicas compósitas condutoras (cl) (Comparativo)
Partículas metálicas compósitas condutoras possuindo um diâmetro de partícula médio numérico de 12 7 pm, uma área superficial específica BET de Ο,ΟΙχΙΟ3 m2/kg, uma espessura t da camada de revestimento de 52 nm, um teor de ouro na porção da camada da superfície de 57% em massa e um valor R de resistência eléctrica R de 0,3 Ω.
Preparação das partículas metálicas compósitas condutoras (dl)
As partículas metálicas compósitas condutoras (dl) seguintes foram preparadas da mesma maneira que na preparação partículas metálicas compósitas condutoras (al) excepto que foram utilizadas partículas metálicas condutoras (D) em vez das partículas metálicas condutoras (A) e o teor de ouro na solução de metalização foi alterado. 51
ΕΡ 1 193 757/PT
Partículas metálicas compósitas_condutoras_(dl) (Comparativo)
Partículas metálicas compósitas condutoras possuindo um diâmetro de partícula médio numérico de 6 ym, uma área superficial específica BET de Ο,βχΙΟ3 m2/kg, uma espessura t da camada de revestimento de 37 nm, um teor de ouro na porção da camada da superfície de 33% em massa e um valor R de resistência eléctrica R de 2 Q.
Preparação das partículas metálicas compósitas condutoras (el)
As partículas metálicas compósitas condutoras (el) seguintes foram preparadas da mesma maneira gue na preparação partículas metálicas compósitas condutoras (al) excepto gue foram utilizadas partículas metálicas condutoras (E) em vez das partículas metálicas condutoras (A) e o teor de ouro na solução de metalização foi alterado.
Partículas metálicas compósitas condutoras_(el) (Comparativo)
Partículas metálicas compósitas condutoras possuindo um diâmetro de partícula médio numérico de 6 pm, uma área superficial específica BET de Ο,δχΙΟ3 m2/kg, uma espessura t da camada de revestimento de 77 nm, um teor de ouro na porção da camada da superfície de 69% em massa e um valor R de resistência eléctrica R de 0,5 Ω.
Preparação das partículas metálicas compósitas condutoras (el)
As partículas metálicas compósitas condutoras (fl) seguintes foram preparadas da mesma maneira que na preparação partículas metálicas compósitas condutoras (al) excepto que foram utilizadas partículas metálicas condutoras (F) em vez das partículas metálicas condutoras (A) e o teor de ouro na solução de metalização foi alterado. 52 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Partículas metálicas compósitas condutoras_(f1) (Comparativo)
Partículas metálicas compósitas condutoras possuindo um diâmetro de partícula médio numérico de 79 pm, uma área superficial específica BET de Ο,ΟβχΙΟ3 m2/kg, uma espessura t da camada de revestimento de 74 nm, um teor de ouro na porção da camada da superfície de 6 7% em massa e um valor R de resistência eléctrica R de 0,8 Q.
Preparação das partículas metálicas compósitas condutoras (ql)
As partículas metálicas compósitas condutoras (gl) seguintes foram preparadas da mesma maneira que na preparação partículas metálicas compósitas condutoras (al) excepto que foram utilizadas partículas metálicas condutoras (G) em vez das partículas metálicas condutoras (A) e o teor de ouro na solução de metalização foi alterado.
Partículas metálicas_compósitas_condutoras_(gl) (Comparativo)
Partículas metálicas compósitas condutoras possuindo um diâmetro de partícula médio numérico de 53 pm, uma área superficial específica BET de 0,05xl03 m2/kg, uma espessura t da camada de revestimento de 75 nm, um teor de ouro na porção da camada da superfície de 82% em massa e um valor R de resistência eléctrica R de 0,4 Ω.
As propriedades das partículas metálicas compósitas condutoras preparadas e as propriedades das partículas metálicas condutoras utilizadas na preparação das partículas metálicas compósitas condutoras são mostradas colectivamente na Tabela 1. 53 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Tabela 1
Propriedades das Partículas Metálicas Condutoras utilizadas Propriedades das Partículas Metálicas Compósitas Condutor a s Tipo Diâmetro de partícula médio numérico (μπα) Coeficiente de variação do diâmetro da partícula (%) Área superficial específica BET (m2/g) Teor do Elemento Magnetização de saturação (Wb/m2) Diâmetro de partícula médio numérico (ym) Área superficial específica BET (m2/g) Espessura da camada de revestimento (nm) Teor de ouro na porção de camada de superfície (%) Valor de resistência eléctrica R (Ω) Partículas Metálicas Compósitas Condutoras Enxofre Oxigénio Carbono Invento (al) 10 10 0,5xl03 0,05 0,02 0,03 0,6 15 0,2x103 89 82 0,03 (bl) 65 40 0,03xl03 0, 08 0,2 0, 05 0,6 72 0, 02x103 65 66 0,1 Referência (a2) 10 10 0,5x103 0, 05 0, 02 0, 03 0,6 12 0,4x103 8 38 5 (b2) 65 40 0, 03x103 0, 08 0,2 0, 05 0,6 130 0, 009xl03 57 63 1,1 Comparativo (cl) 120 48 0, 02x103 0, 07 0,2 0, 04 0,6 127 0, 01x1o3 52 57 0,3 (dl) 4 7 0,7x103 0, 03 0,1 0, 03 0,6 6 0,6x103 37 33 2 (el) 5 47 0,9x103 0, 07 0,2 0, 04 0,6 6 0,8x103 77 69 0,5 (fi) 74 58 0,05x103 0,1 0,6 0,12 0,6 79 0, 06x103 74 67 0, 8 (gl) 48 32 0,08x103 0,14 0,8 0,13 0,6 53 0,05x1O3 75 82 0,4
Preparaçao da composição de pasta condutora
Exemplo de Preparaçao 1 0 Líquido A e o Líquido B da borracha de silicone líquida do tipo adição "KE1950-40" (produto da Shin-Etsu Chemical Co. Ltd) foram misturados um com o outro em proporções iguais (em termos de peso) e 100 partes em peso de Partículas Metálicas Compósitas Condutoras (al) foram então adicionadas a 100 partes em peso desta mistura. A mistura resultante foi sujeita a um tratamento de remoção de espuma por redução da pressão, preparando, deste modo, uma Composição de Pasta Condutora (1) de acordo com o presente invento.
Em relação à borracha de silicone líquida do tipo adição "KE1950-40", as viscosidades (tal como determinadas através de um viscosímetro de Brookfield) do Líquido A e do Líquido B a 23°C são ambas de 4800 P, a deformação permanente à compressão (JIS K 6249) a 150°C do produto curado é de 20%, a dureza A do durómetro (JIS K 6249) a 23°C é de 42 e a resistência à tracção (JIS K 6249, tipo crescente) é de 35,6 kgf/cm.
Exemplo de preparação 2 A composição de pasta condutora (2) de acordo com o presente invento foi preparada da mesma maneira que no Exemplo de preparação 1 excepto que foram utilizadas as partículas metálicas compósitas condutoras (bl) em vez das partículas metálicas compósitas condutoras (al). 54
ΕΡ 1 193 757/PT
Exemplo de preparação comparativo 1
Uma composição de pasta condutora (3) comparativa foi preparada da mesma maneira que no Exemplo de Preparação 1 excepto que foram utilizadas as partículas metálicas compósitas condutoras (cl) em vez das partículas metálicas compósitas condutoras (al).
Exemplo de preparação comparativo 2
Uma composição de pasta condutora (4) comparativa foi preparada da mesma maneira que no Exemplo de preparação 1 excepto que foram utilizadas as partículas metálicas compósitas condutoras (dl) em vez das partículas metálicas compósitas condutoras (al).
Exemplo de preparação comparativo 3
Uma composição de pasta condutora (5) comparativa foi preparada da mesma maneira que no Exemplo de preparação 1 excepto que foram utilizadas as partículas metálicas compósitas condutoras (el) em vez das partículas metálicas compósitas condutoras (al).
Exemplo de preparação comparativo 4
Uma composição de pasta condutora (6) comparativa foi preparada da mesma maneira que no Exemplo de preparação 1 excepto que foram utilizadas as partículas metálicas compósitas condutoras (fl) em vez das partículas metálicas compósitas condutoras (al).
Exemplo de preparação comparativo 5
Uma composição de pasta condutora (7) comparativa foi preparada da mesma maneira que no Exemplo de preparação 1 excepto que foram utilizadas as partículas metálicas compósitas condutoras (gl) em vez das partículas metálicas compósitas condutoras (al). 55 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Exemplo de preparaçao de referência 1
Uma composição de pasta condutora (8) de referência foi preparada da mesma maneira que no Exemplo de preparação 1 excepto que foram utilizadas as partículas metálicas compósitas condutoras (a2) em vez das partículas metálicas compósitas condutoras (al).
Exemplo de preparação de referência 2
Uma composição de pasta condutora (9) de referência foi preparada da mesma maneira que no Exemplo de preparação 1 excepto que foram utilizadas as partículas metálicas compósitas condutoras (b2) em vez das partículas metálicas compósitas condutoras (al).
Avaliação da composição de pasta condutora
As composições de pasta condutora (1) a (9) de acordo com os Exemplos de preparação 1 e 2, Exemplos de preparação
Comparativos 1 a 5 e Exemplos de preparação de referência 1 e 2 foram avaliados da maneira seguinte.
Foi proporcionada uma placa de circuitos possuindo uma região de eléctrodo condutor, em que 240 eléctrodos condutores lineares tendo cada um uma largura de 0,15 mm e compostos por cobre foram dispostos em paralelo uns em relação aos outros com um passo de 0,25 mm (abertura: 0,1 mm) e uma amostra de pasta condutora foi revestir a região dos eléctrodos condutores da placa de circuitos através de estampagem, formando assim uma camada de revestimento possuindo uma largura de 1,0 mm e uma espessura de cerca de 0,3 mm e estendendo-se numa direcção perpendicular em relação à direcção em que se estendem os eléctrodos condutores. Enquanto se aplica um campo magnético paralelo à camada de revestimento na direcção da espessura, a camada de revestimento foi sujeita a um tratamento de cura sob condições de 150°C e 1 hora, formando-se assim um membro de ligação anisotropicamente condutor proporcionado integralmente na região do eléctrodo condutor da placa de circuitos. 56 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Uma placa plana, em cuja totalidade da superfície se formou um eléctrodo comum de uma camada metalizada com ouro, foi disposta no membro de ligação, e esta placa plana foi prensada através de uma prato de prensagem ligado a uma célula de carga. Neste estado, foram medidas as resistências eléctricas entre os eléctrodos condutores da placa de circuitos e o eléctrodo comum da placa plana para se encontrar um valor máximo, um valor mínimo e o valor médio destas.
Além disso, a placa plana foi prensada repetidamente com um ciclo de 1 Hz sob um ambiente de 25°C de temperatura e 30% de humidade relativa, medindo-se assim as resistências eléctricas entre os eléctrodos condutores da placa de circuitos e o eléctrodo comum da placa plana após se prensar 10 000 vezes para se encontrar o valor médio destas.
Os resultados são mostrados na Tabela 2.
Tabela 2
Tipo de Partículas Metálicas Compósitas Condutoras Resistência eléctrica (Ω) Inicial Após prensagem 10000 vezes Valor médio Valor máximo Valor mínimo Valor médio Invento Composição de Pasta Condutora (1) (al) 0,500 0,869 0, 120 0,988 Composição de Pasta Condutora (2) (bl) 0,642 0,996 0,251 1,322 Comparativo Composição de Pasta Condutora (3) (cl) 1,820 3,045 0, 159 9,233 Composição de Pasta Condutora (4) (dl) 2,880 3,208 0,370 25,247 Composição de Pasta Condutora (5) (el) 2,149 2,562 0,275 15,946 Composição de Pasta Condutora (5) (fl) 0,651 1,022 0,184 23,219 Composição de Pasta Condutora (7) (gl) 0,678 0,963 0,165 38,716 Referência Composição de Pasta Condutora (8) (a2) 20,392 33,667 9,339 300,551 Composição de Pasta Condutora (9) (b2) 2,500 4, 859 0,271 20,118
Produção de folha anisotropicamente condutora
Um molde para produção de folhas anisotropicamente condutoras foi produzido sob as condições seguintes de acordo com a construção mostrada basicamente na Fig. 3, excepto que 57 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ foi proporcionado um espaço para a disposição de um suporte numa cavidade.
Placa base: material; ferro, espessura; 8 mm
Camada ferromagnética: material; níquel, espessura; 0,1 mm, diâmetro; 0,25 mm, passo (distância do centro); 0,5 mm
Camada de material não magnético; resina sensível à radiação, espessura; 0,15 mm,
Espessura do espaçador; 0,3 mm
Exemplo de produção 1
Um suporte tipo moldura para uma folha anisotropicamente condutora composta por aço inox e disposta no espaço para disposição dentro do suporte dentro da cavidade do molde. A composição de pasta condutora (1) foi então encher a cavidade do molde e sujeita a um tratamento de remoção de espuma através de redução da pressão, formando assim uma camada de composição condutora no molde.
Enquanto se aplica um campo magnético paralelo de 6000 G à camada de composição condutora na direcção da espessura através de electromagnetos, a camada de composição condutora foi sujeita a um tratamento de cura sob condições de 100°C, durante 1 hora. Após remover do molde, foi realizado um tratamento pós-cura sob condições de 200°C, durante 4 horas, produzindo-se assim uma folha anisotropicamente condutora (1) equipada com suporte de acordo com o presente invento, que tem uma pluralidade de partes condutoras prolongando-se cada uma na direcção da espessura da folha e com a parte isolante a isolar mutuamente estas partes condutoras. A folha anisotropicamente condutora (1) assim obtida foi de modo a que as partes condutoras possuindo cada uma um diâmetro externo de 0,25 mm estavam dispostas em 16 linhas e dezasseis filas com um passo de 0,5 mm. A espessura da parte isolante era de 0,3 mm, a espessura de cada uma das partes condutoras era de 0,4 mm e as partes condutoras foram formadas num estado projectado (cada altura projectada: 0,05 mm) a partir de ambas as superfícies da parte isolante. 58
ΕΡ 1 193 757/PT
Exemplo de produção 2
Uma folha anisotropicamente condutora equipada com suporte (2) de acordo com o presente invento foi produzida da mesma maneira que no Exemplo de produção 1 excepto que foi utilizada a composição de pasta condutora (2) em vez da composição de pasta condutora (1).
Exemplo de produção comparativo 1
Uma folha anisotropicamente condutora equipada com suporte (3) comparativa foi produzida da mesma maneira que no Exemplo de produção 1 excepto que foi utilizada a composição de pasta condutora (3) em vez da composição de pasta condutora (1).
Exemplo de produção comparativo 2
Uma folha anisotropicamente condutora equipada com suporte (4) comparativa foi produzida da mesma maneira que no Exemplo de produção 1 excepto que foi utilizada a composição de pasta condutora (4) em vez da composição de pasta condutora (1).
Exemplo de produção comparativo 3
Uma folha anisotropicamente condutora equipada com suporte (5) comparativa foi produzida da mesma maneira que no Exemplo de produção 1 excepto que foi utilizada a composição de pasta condutora (5) em vez da composição de pasta condutora (1).
Exemplo de produção comparativo 4
Uma folha anisotropicamente condutora equipada com suporte (6) comparativa foi produzida da mesma maneira que no Exemplo de produção 1 excepto que foi utilizada a composição de pasta condutora (6) em vez da composição de pasta condutora (1). 59 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Exemplo de Produção Comparativo 5
Uma folha anisotropicamente condutora equipada com suporte (7) comparativa foi produzida da mesma maneira que no Exemplo de produção 1 excepto que foi utilizada a composição de pasta condutora (7) em vez da composição de pasta condutora (1).
Exemplo de produção de referência 1
Uma folha anisotropicamente condutora equipada com suporte (8) de referência foi produzida da mesma maneira que no Exemplo de produção 1 excepto que foi utilizada a composição de pasta condutora (8) em vez da composição de pasta condutora (1).
Exemplo de produção de referência 2
Uma folha anisotropicamente condutora equipada com suporte (9) de referência foi produzida da mesma maneira que no Exemplo de produção 1 excepto que foi utilizada a composição de pasta condutora (8) em vez da composição de pasta condutora (1).
Avaliação da composição de pasta condutora)
As folhas anisotropicamente condutoras (1) a (9) de acordo com os Exemplos de produção 1 e 2, Exemplos de produção comparativos 1 a 5 e Exemplos de produção de referência 1 e 2 foram avaliados da maneira seguinte. (i) Uma amostra de folha anisotropicamente condutora foi disposta e fixada numa placa de circuitos impressos possuindo eléctrodos tendo cada um diâmetro de 0,25 mm e dispostos em 16 linhas e 16 filas de acordo com as posições do ponto de estrutura com um passo de 0,5 mm correspondendo às partes condutoras na amostra de folha anisotropicamente condutora, de tal modo que as partes condutoras fiquem localizadas nos seus eléctrodos correspondentes. Uma placa plana, em toda a superfície da qual se formou um eléctrodo comum de uma camada de ouro, foi disposta na folha anisotropicamente condutora. Esta placa plana foi prensada com uma carga e 3,5 kgf através 60 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ de um prato de prensagem ligado a uma célula de carga. Neste estado, foram medidas as resistências eléctricas (resistências eléctricas das partes condutoras na folha anisotropicamente condutora) entre os eléctrodos da placa de circuitos impressos e o eléctrodo comum da placa plana para se encontrar o valor máximo, o valor mínimo e o valor médio.
Além disso a placa plana foi prensada repetidamente com um ciclo de 1 Hz sob um ambiente de 25°C de temperatura e 30% de humidade relativa, medindo-se as resistências eléctricas entre os eléctrodos da placa de circuitos impressos e o eléctrodo comum da placa plana após prensagem 10 000 vezes para se encontrar o valor médio.
Os resultados são mostrados na Tabela 3. (ii) Uma amostra de folha anisotropicamente condutora foi disposta e fixada numa placa de circuitos impressos possuindo eléctrodos tendo cada um diâmetro de 0,25 mm e dispostos em 16 linhas e 16 filas de acordo com as posições do ponto de estrutura com um passo de 0,5 mm correspondendo às partes condutoras na amostra de folha anisotropicamente condutora, de tal modo que as partes condutoras fiquem localizadas nos seus eléctrodos correspondentes. Uma placa plana, em toda a superfície da qual se formou um eléctrodo comum de uma camada de ouro, foi disposta na folha anisotropicamente condutora. Esta placa plana foi prensada através de um prato de prensagem ligado a uma célula de carga, comprimindo e deformando as partes condutoras na folha anisotropicamente condutora de modo a provocar compressões de 5%, 10%, 15% e 20%. Nos respectivos estados, foram medidas as resistências eléctricas (resistências eléctricas das partes condutoras na folha anisotropicamente condutora) entre os eléctrodos da placa de circuitos impressos e o eléctrodo comum da placa plana para se encontrar o valor médio.
Os resultados são mostrados na Tabela 4. 61 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Tabela 3
Tipo de Partículas Metálicas Compósitas Condutoras Resistência eléctrica (Ω) Inicial Após prensagem 10000 vezes Valor médio Valor máximo Valor minimo Valor médio Invento Folha anisotr opícamente Condutora (1) (al) 0, 169 0,235 0,040 0,208 Folha anisotr opícamente Condutora (2) (bl) 0,175 0,332 0,081 0,400 Comparativo Folha anisotropícamente Condutora (3) (cl) 0, 455 0,823 0, 050 3,411 Folha anisotropícamente Condutora (4) (dl) 0,800 1,034 0,101 10,471 Folha anisotropícamente Condutora (5) (el) 0,614 0, 732 0,090 8,543 Folha anisotropícamente Condutora (6) (fl) 0,173 0,300 0,050 15,424 Folha anisotr opícamente Condutora (7) (gi) 0, 185 0,301 0,045 23,154 Referência Folha anisotropícamente Condutora (8) (a2) 6,374 10,521 3,113 123,551 Folha anisotropícamente Condutora (9) (b2) 0, 733 1,324 0,090 6,338
Tabela 4
Tipo de Partículas Metálicas Compósitas Condutoras Valor Médio da Resistência eléctrica (Ω) Compressão 5% Compressão 10% Compressão 15% Compressão 20% Invento Folha anisotropícamente Condutora (1) (al) 0, 185 0, 175 0,173 0, 169 Folha anisotropícamente Condutora (2) (bl) 0,385 0,203 0, 181 0,177 Comparativo Folha anisotropícamente Condutora (3) (cl) 1,976 1,151 0, 736 0,478 Folha anisotropícamente Condutora (4) (dl) 5,267 2,839 1,307 0,811 Folha anisotropícamente Condutora (5) (el) 3,875 1,815 0,934 0,623 Folha anisotropícamente Condutora (6) (fl) 6,541 2,012 0, 714 0,179 Folha anisotropícamente Condutora (7) (gi) 9, 131 3, 747 1,002 0, 191 Referência Folha anisotropícamente Condutora (8) (a2) 31,070 21,570 10,260 6,472 Folha anisotropícamente Condutora (9) (b2) 3,504 1,432 0,938 0,801 62 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
Efeito do invento
Tal como descrito atrás, de acordo com as partículas metálicas condutoras e as partículas metálicas compósitas condutoras do presente invento, podem ser proporcionados materiais condutores possuindo uma condutividade estável.
As composições de pasta condutora de acordo com o presente invento possuem uma elevada condutividade e têm uma elevada reprodutibilidade porque contêm as partículas metálicas condutoras e/ou as partículas metálicas compósitas condutoras atrás descritas.
As placas de circuitos de acordo com o presente invento possuem uma elevada condutividade e têm uma elevada reprodutibilidade porque contêm as partículas metálicas condutoras e/ou as partículas metálicas compósitas condutoras atrás descritas.
As placas de circuitos de acordo com o presente invento têm uma elevada condutividade entre as camadas de circuitos e têm uma elevada reprodutibilidade porque têm um condutor contendo as partículas metálicas condutoras e/ou as partículas metálicas compósitas condutoras atrás descritas.
De acordo com as estruturas de ligação condutoras do presente invento, ligação eléctrica com alta condutividade e reprodutibilidade pode ser conseguida porque estas estão ligadas através da composição de pasta condutora ou através da folha condutora atrás descrita.
De acordo com o dispositivo de inspecção eléctrica do presente invento para circuitos, uma ligação eléctrica com alta condutividade e reprodutibilidade pode ser conseguida para um circuito que é alvo de inspecção porque o dispositivo tem a folha condutora descrita atrás. São descritas e proporcionadas partículas metálicas condutoras e partículas metálicas compósitas condutoras através das quais podem ser proporcionados materiais condutores possuindo uma condutividade estável e serem aplicados produtos destes. 63 ΕΡ 1 193 757/ΡΤ
As partículas metálicas condutoras têm um diâmetro de partícula médio numérico de 5 a 100 pm, uma área superficial específica BET de Ο,ΟΙχΙΟ3 a 0,7xl03 m2/kg, um teor de enxofre elementar de no máximo 0,1% em massa, um teor de oxigénio elementar de no máximo 0,5% em massa e um teor de carbono elementar de no máximo 0,1% em massa. As partículas metálicas compósitas condutoras são obtidas por revestimentos das superfícies das partículas metálicas condutoras com um metal altamente condutor.
Lisboa, 2009-02-09

Claims (7)

  1. ΕΡ 1 193 757/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1. Folha anisotropicamente condutora que compreende partículas metálicas compósitas condutoras numa substância polimérica orgânica, caracterizada por as partículas metálicas compósitas condutoras serem obtidas por revestimento das superfícies das partículas metálicas condutoras com um metal altamente condutor, em que as partículas metálicas condutoras possuem um diâmetro de partícula médio numérico de 5 a 100 μιη, uma área superficial específica BET de Ο,ΟΙχΙΟ3 a 0 ,7xl03 m2/kg, um teor de enxofre elementar de no máximo o, 1% em massa, um teor de oxigénio elementar de no máximo 0, 5% em massa e um teor de carbono elementar de no máximo o, 1% em massa, e o coeficiente de variação do diâmetro das partículas das partículas metálicas condutoras é no máximo de 50% e a espessura t da camada de revestimento de metal altamente condutor, que é calculada de acordo com a expressão numérica seguinte, é de pelo menos 10 nm: t = [1/(Sw.p)] x [N/(1-N)] em que t é a espessura (nm) da camada de revestimento do metal altamente condutor, Sw é a área superficial específica BET (m2/g) das partículas metálicas condutoras, p é a massa volúmica (kg/m3) do metal altamente condutor e N é a razão do peso da camada de revestimento de metal altamente condutor em para o peso das partículas metálicas compósitas condutoras.
  2. 2. Folha anisotropicamente condutora de acordo com a reivindicação 1, em que o metal altamente condutor é ouro.
  3. 3. Folha anisotropicamente condutora de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, em que o teor do metal altamente condutor em cada porção da camada da superfície das partículas metálicas compósitas condutoras é de pelo menos 50% em massa, em que a porção da camada da superfície significa uma porção da superfície exterior até uma profundidade de 10 nm em cada uma das partículas metálicas compósitas condutoras.
  4. 4. Folha anisotropicamente condutora de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a área ΕΡ 1 193 757/ΡΤ 2/2 superficial especifica ΒΕΤ das partículas metálicas compósitas condutoras é de Ο,ΟΙχΙΟ3 a 0,7xl03 m2/kg.
  5. 5. Folha anisotropicamente condutora de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que as partículas metálicas compósitas são obtidas por revestimento das superfícies das partículas metálicas condutoras cuja η magnetização de saturação é de pelo menos 0,1 Wb/m com o metal altamente condutor, e o valor R de resistência eléctrica medido do modo seguinte é de no máximo 1 Ω: Valor da resistência eléctrica: Uma composição em pasta é preparada amassando 0,6 g de partículas metálicas compósitas condutoras com 0,8 g de borracha líquida, a composição em pasta é disposta entre um par de eléctrodos tendo cada um diâmetro de 1 mm e de modo a ficarem opostos entre si com uma distância de 0,5 mm, um campo magnético de 0,3 T é aplicado a este par de eléctrodos e o par de eléctrodos é deixado em repouso neste estado até que o valor de resistência eléctrica entre o par de eléctrodos estabilize, medindo assim um valor de resistência eléctrica nesta altura.
  6. 6. Estrutura de ligação condutora ligada através da folha anisotropicamente condutora de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5.
  7. 7. Dispositivo de inspecção eléctrica para circuitos, que compreende a folha anisotropicamente condutora de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que a ligação eléctrica aos eléctrodos a serem inspeccionados de um circuito a ser inspeccionado é conseguida através da folha anisotropicamente condutora. Lisboa, 2009-02-09
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