WO1999023152A1 - Elektrisch leitfähiger füllstoff und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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Bernd Tiburtius
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Helmut Kahl
Bernd Tiburtius
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    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys

Definitions

  • the invention relates to an electrically conductive filler for a conductive plastic material according to the preamble of claim 1 and a method for its production.
  • a multi-part shielding seal which consists of an elastic support and a highly conductive cover layer and allows both prefabrication of housing parts with a seal before assembly and repeated opening of the housing after the first closing.
  • the inhomogeneity problems that arise due to the high specific weight of the metal particles providing the conductivity of the material are specifically to be countered.
  • the manufacture of the multi-component seal is complex.
  • EP-B-0 629 114 has therefore established itself in mass production, in which the conductive material in a pasty starting state is applied directly to a housing part by means of pressure from a needle or nozzle and adheres there whose surface is elastically solidified that
  • Shielding profile forms. Its profile shape is determined by the appropriate choice of cross-sectional shape and size and scanning speed of the needle or nozzle as well as by setting the material properties such as viscosity, Thixotropy and hardening or crosslinking speed predetermined.
  • the fillers used are, in particular, solid noble metal particles, for example made of silver, noble metal-coated particles with a base core, such as Ag or Pt-coated Cu or Ni particles, composites of base metals, such as Ni-coated Cu -Particles, or also precious metal-coated glass or ceramic particles.
  • a base core such as Ag or Pt-coated Cu or Ni particles
  • composites of base metals such as Ni-coated Cu -Particles
  • precious metal-coated glass or ceramic particles are, in particular, solid noble metal particles, for example made of silver, noble metal-coated particles with a base core, such as Ag or Pt-coated Cu or Ni particles, composites of base metals, such as Ni-coated Cu -Particles, or also precious metal-coated glass or ceramic particles.
  • the well-known fillers based on carbon do not meet today's requirements in terms of their conductivity.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an improved electrically conductive filler for plastics and a process for its production.
  • the object is achieved by a filler with the features specified in claim 1 or a method with the features of claim 10 or 12.
  • the invention includes the basic idea of forming the filler from gas-filled, hollow micro-bodies having an elastically deformable metal shell and having a low density.
  • the wall of the micro-hollow body is preferably two-layered, with an inner shell made of plastic, and essentially gas-tight, which together gives the desired high degree of elasticity, in particular elastic compressibility, of the filling body.
  • the wall can also consist exclusively of an essentially closed metal layer.
  • thermoplastic or thermosetting plastic compound filled with such a pourable filler - especially a conductive sealing compound or a conductive gap-filling adhesive or a conductive coating compound - has a relatively low metal content, a low density and a high elasticity and resilience and is suitable and suitable for all volume adaptability requirements is therefore excellent for many tasks in the field of electromagnetic shielding, but also beyond.
  • the micro hollow bodies advantageously have a diameter in the range between 5 ⁇ m and 100 ⁇ m, in particular between 15 ⁇ m and 50 ⁇ m, and in the simplest case an air filling under approximately normal or atmospheric pressure.
  • an air filling under approximately normal or atmospheric pressure.
  • the internal pressure as parameters which significantly influence the elasticity, can also deviate from normal pressure, in particular a moderate excess pressure.
  • the easiest to manufacture are the hollow bodies in approximately hollow spherical shape.
  • the admixture of a filler with this hollow body shape (according to metallic shear coating) to a matrix material results in a sealing material with isotropic mechanical and electrical properties.
  • the elongated micro-hollow bodies can be aligned due to the dynamic interface orientation effects, and subsequent consolidation on the base preserves this alignment.
  • the metallic shell preferably comprises the entire surface of the micro hollow body. It thus ensures their gas-tightness and makes them largely incompressible without significantly affecting the elasticity of the formula. It has an average thickness in the range between 0.1 ⁇ m and 5 ⁇ m, which is matched to the dimensions of the hollow micro-bodies in such a way that the effective density of the coated hollow micro-bodies is of the order of the density of a plastic matrix in which the conductive one Filler should be used.
  • the selection of the size of the micro-hollow bodies and the average shell thickness, which are coordinated with one another in this way in order to achieve a desired average density, takes place overall with the overarching goal of achieving a predetermined level of volume conductivity. It should be noted that the conductivity of the filler in a matrix is also significantly influenced by the structure of the coating (see below).
  • the metallic shell consists of at least two layers, only the outer layer being a noble metal layer.
  • the surface of the metallic coating is preferably rough or porous, up to strongly structured coatings with crystallite or dendritic or star-shaped, largely radially oriented extensions made of the coating material, which have an intimate connection with the matrix in a sealing compound and - via a regular one Interlocking of the adjacent hollow bodies in the matrix - ensure high volume conductivity even with a relatively low degree of filling.
  • Such a distinctive surface structure is advantageously achieved using vacuum coating processes, for example vapor deposition in a vacuum or in a sputtering process.
  • the conductive coating is formed in a cost-effective manner, preferably by means of an electroless and / or an electrolytic liquid-phase metallization process or electroplating process.
  • the formation of the leading Capable coating expediently comprises — in particular on plastic hollow micro-bodies — a first step of forming a first metallization layer in an electroless metallization process and a second step of forming a second metallization layer in an electrolytic metallization process.
  • the formation of the conductive coating is carried out by means of a gas phase metallization process, in particular vacuum evaporation or reactive sputtering.
  • At least one step of etching or pickling the surface of the micro-hollow bodies is preferably carried out before and / or after the formation of the conductive coating in order to roughen or porosize the surface.
  • Such treatment prior to metallization improves the adhesion of the metal layer or, in the case of certain thermoplastics, ensures adequate adhesion in the first place.
  • the pronounced surface structure can be achieved by suitably setting the process parameters, for example the HF voltage, the temperature of the sample holder and the material and transport gas composition and flow rates in a sputtering process, without any special pretreatment or aftertreatment being necessary.
  • a primary structure can be produced in the plastic surface, which then results in a secondary structure of the Ag layer which arises through suitable process control in the coating step advantageously superimposed, so that - based on the average particle diameter - large tip-to-tip distances can be achieved.
  • a filler gives a synthetic resin-based sealing material a sufficiently high conductivity even at a relatively low concentration and also has a particularly low tendency to sedimentation.
  • the filler consists of approximately cuboid thermoplastic hollow bodies (for example of one of the abovementioned polymers or polyimide) with “edges” in the range between 10 and 40 ⁇ m and a metallization of a Ni layer and an overlying porous one Ag layer with a total thickness of approx. 2 ⁇ m.
  • the Ni layer is applied after pickling the initial hollow bodies in a chromium-sulfuric acid bath, in a cleaning bath and precious metal activation in a Pd-containing activation bath without current, while the subsequent deposition of the Ag layer takes place electrolytically.
  • the hollow body fill is accommodated in an immersion drum with a correspondingly fine-meshed wall.
  • the hollow bodies consist exclusively of a Ni or NI / Ag metal shell with a wall thickness of 4 to 5 ⁇ m and are formed by applying a metal layer on plastic particles of a suitable diameter and then removing the plastic core by pyrolysis.

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Abstract

Elektrisch leitfähiger Füllstoff für ein leitfähiges Kunststoffmaterial, bestehend aus Teilchen mit einer hoch leitfähigen metallischen Hülle, wobei die Teilchen als gasgefüllte und druckelastische, insbesondere kompressible, Mikro-Hohlkörper ausgebildet sind.

Description

Elektrisch leitfähiger Füllstoff und Verfahren zu dessen
Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen elektrisch leitfähigen Füllstoff für ein leitfähiges Kunststoffmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Elektrisch leitfähige Dichtungsmaterialien auf Silicon- Basis mit leitfähiger Füllung zur Herstellung von Gehäusedichtungen mit elektromagnetischer Abschirmwirkung an Ort und Stelle ("mold-in-place gaskets" = MIPG bzw. "form-in place gaskets" = FIPG) sind bekannt. Sie wurden bis Anfang der neunziger Jahre insbesondere zum - verklebenden Abdichten der Einzelteile von Abschirmgehäusen oder zum Aufkleben vorgefertiger Abschirmdichtungen während der Gehäusemontage eingesetzt und in ihren Eigen- schaften entsprechend eingestellt. Zu entsprechenden Produkten wird auf das Datenblatt CS-723 "Conductive Caulking Systems" (1972) der Fa. Tecknit, USA, das Technical Bulletin 46 "CHO-BOND 1038" (1987) der Fa. Comerics, USA, sowie die DE-A-39 36 534 hingewiesen.
Aus der DE-A-39 34 845 ist eine mehrteilige Abschirmdichtung bekannt, die aus einem elastischen Träger und einer hoch leitfähigen Deckschicht besteht und sowohl eine Vorfertigung von Gehäuseteilen mit Dichtung vor der Montage als auch ein wiederholtes öffnen des Gehäuses nach dem erstmaligen Verschließen erlaubt. Mit diesem Aufbau soll speziell den Inhomogenitätsproblemen begegnet werden, die aufgrund des hohen spezifischen Gewichts der die Leitfähigkeit des Materials erbringenden Metallteilchen auftreten. Die Herstellung der mehrkomponentigen Dichtung ist aber aufwendig.
Es hat sich daher in der Massenproduktion das in der EP-B- 0 629 114 beschriebene Verfahren durchgesetzt, bei dem das leitfähige Material in einem pastösen Ausgangszustand derart mittels Druck aus einer Nadel oder Düse direkt auf ein Gehäuseteil aufgebracht wird und sich dort unter Anhaften an dessen Oberfläche elastisch verfestigt, daß sich
(formgeberfrei) ein zugleich leitfähiges und elastisches
Abschirmprofil ausbildet. Dessen Profilgestalt wird über die geeignete Wahl der Querschnittsform und -große und Ab- tastgeschwindigkeit der Nadel bzw. Düse sowie durch die Einstellung der Materialeigenschaften wie Viskosität, Thixotropie und Erhärtungs- bzw. Vernetzungsgeschwindig- keit vorbestimmt.
Als Füllstoffe werden bei bekannten hoch leitfähigen Dichtungsmassen insbesondere massive Edelmetallpartikel, etwa aus Silber, edelmetallbeschichtete Teilchen mit unedlem Kern, wie etwa Ag- oder Pt-beschichtete Cu- oder Ni-Teil- chen, Verbünde aus unedlen Metallen, wie etwa Ni- beschichtete Cu-Teilchen, oder auch edelmetallbeschichtete Glas- oder Keramikteilchen eingesetzt. Die ebenfalls be- kannten Füllstoffe auf Kohlenstoffbasis werden in ihrer Leitfähigkeit heutigen Anforderungen nicht gerecht.
Im Zuge des fortschreitenden Masseneinsatzes und der sinkenden Preise von elektronischen Geräten, die nur mit hochwirksamer Abschirmung sicher funktionieren, unterliegt die Herstellung von Abschirmgehäusen einem hohen Kostendruck, der unter anderem zur Suche nach kostengünstigen Füllstoffen zwingt, die leicht zu verarbeiten sind und die Herstellung von in ihren Eigenschaften variabel einstellbaren Dichtungsmaterialien erlauben sollen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten elektrisch leitfähigen Füllstoff für Kunststoffe und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe wird durch einen Füllstoff mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bzw. ein Verfahren mit den Merkma- len des Anspruchs 10 oder 12 gelöst.
Die Erfindung schließt den grundlegenden Gedanken ein, den Füllstoff aus gasgefüllten, eine elastisch deformierbare Metallhülle aufweisenden Mikro-Hohlkörpern mit geringer Dichte auszubilden. Die Wandung der Mikro-Hohlkörper ist bevorzugt zweischichtig, mit einer aus Kunststoff bestehenden inneren Hülle, und im wesentlichen gasdicht, was zusammen den erwünschten hohen Grad an Elastizität, insbesondere elastischer Kom- pressibilität, der Füllkörper ergibt. Alternativ zum Aufbau mit einer Kunststoff-Innenhülle kann die Wandung aber auch ausschließlich aus einer im wesentlichen geschlossenen Metallschicht bestehen.
Eine mit einem solchen schüttfähigen Füllstoff gefüllte thermo- oder duroplastischer Kunststoffmasse - speziell eine leitfähige Dichtungsmasse oder ein leitfähiger spaltfüllender Kleber oder eine leitfähige Beschichtungsmasse - hat bei auf alle Anforderungen anpaßbarer Volumenleitfähigkeit einen relativ geringen Metallgehalt, eine niedrige Dichte und eine hohe Elastizität und Rückstellkraft und eignet sich daher hervorragend für viele Aufgaben im Bereich der elektromagnetischen Abschirmungen, aber auch darüber hinaus.
Die Mikro-Hohlkörper haben vorteilhafterweise einen Durch- messer im Bereich zwischen 5 μm und 100 μm, insbesondere zwischen 15 μm und 50 μm, und im einfachsten Falle eine Luftfüllung unter annäherndem Normal- bzw. Atmosphärendruck. Es kann aber auch - je nach Herstellungsverfahren - ein anderes Füllgas vorhanden sein, etwa Stickstoff oder Kohlendioxid. Der Innendruck als die Elastizität wesentlich beeinflussender Parameter kann auch abweichend vom Normaldruck sein, insbesondere ein mäßiger Überdruck.
Am einfachsten herstellbar sind die Hohlkörper aus derzeitiger Sicht in annährender Hohlkugelform. Die Beimischung eines Füllstoffs mit dieser Hohlkörperform (nach metalli- scher Beschichtung) zu einem Matrix-Material ergibt ein -Dichtmaterial mit isotropen mechanischen und elektrischen Eigenschaften.
Hingegen ermöglicht ein Füllstoff, bei dem mindestens ein Teil der Mikro-Hohlkörper eine annähernd ellipsoidische, zylindrische oder prismatische Gestalt (darunter auch eine brikettartige Gestalt oder Flake-Form) aufweist, wobei die Länge der größten Hauptachse eines Ellipsoids mindestens das 1,5-fache der nächstgrößeren Hauptachse bzw. die Zy- linderhöhe mindestens das 1,5-fache des Radius bzw. die Höhe des Prismas mindestens das 1,5-fache der Länge von dessen größter Grundflächenseite beträgt, die Herstellung eines mechanisch und elektrisch anisotropen Dicht- und Abschirmmaterials. Speziell beim Austrag eines solchen Mate- rials aus einer Nadel oder Düse oder auch bei einem Rakel- Auftrag kann nämlich durch die dynamischen Grenzflächen- Orientierungseffekte eine Ausrichtung der länglichen Mikro-Hohlkörper erfolgen, und eine anschließende Verfestigung an der Unterlage konserviert diese Ausrichtung.
Die metallische Hülle (Metallschicht) umfaßt bevorzugt die gesamte Oberfläche der Mikro-Hohlkörper. Sie gewährleistet damit deren Gasdichtigkeit und macht sie weitgehend inkom- pressibel, ohne die Formelastizität wesentlich zu beeinträchtigen. Sie hat eine mittlere Dicke im Bereich zwi- sehen 0,1 μm und 5 μm, die auf die Abmessungen der MikroHohlkörper so abgestimmt ist, daß die effektive Dichte der beschichteten Mikro-Hohlkörper in der Größenordnung der Dichte einer Kunststoffmatrix ist, in der der leitfähige Füllstoff eingesetzt werden soll.
/.. Die in dieser Weise zur Realisierung einer gewünschten , mittleren Dichte aufeinander abgestimmte Auswahl der Größe der Mikro-Hohlkörper und der mittleren Hülldicke erfolgt insgesamt unter dem übergeordneten Ziel der Erreichung ei- nes vorbestimmten Niveaus von Volumenleitfähigkeit. Dabei ist zu beachten, daß die Leitfähigkeit des Füllstoffs in einer Matrix im übrigen auch wesentlich durch die Struktur der Beschichtung beeinflußt wird (siehe weiter unten) .
Besonders hohe Materialkosteneinsparungen sind bei einer Ausführung möglich, bei der die metallische Hülle aus mindestens zwei Schichten besteht, wobei nur die äußere eine Edelmetallschicht ist.
Die Oberfläche der metallischen Beschichtung ist bevorzugt rauh oder porös, bis hin zu stark strukturierten Beschich- tungen mit kristallitartigen bzw. dendritischen oder sternförmigen, weitgehend radial ausgerichteten Fortsätzen aus dem Beschichtungsmaterial, die eine innige Verbindung mit der Matrix in einer Dichtungsmasse und - über ein regelrechtes Miteinander-Verhaken der in der Matrix zueinan- der benachbarten Hohlkörper - eine hohe Volumenleitfähigkeit auch bei relativ niedrigem Füllungsgrad sichern.
Die Ausbildung einer derartigen ausgeprägten Oberflächenstruktur gelingt in vorteilhafter Weise mit Vakuumbe- schichtungsverfahren, etwa einer Bedampfung im Vakuum oder in einem Sputterverfahren.
Die leitfähige Beschichtung wird auf kostengünstige Weise, bevorzugt mittels eines stromlosen und/oder eines elektrolytischen Flüssigphasen-Metallisierungsverfahrens bzw. Galvanisierunsgverfahrens gebildet. Die Bildung der leit- fähigen Beschichtung umfaßt dabei - insbesondere auf aus Kunststoff bestehenden Mikro-Hohlkörpern - zweckmäßigerweise einen ersten Schritt der Bildung einer ersten Metallisierungsschicht in einem stromlosen Metallisierungsver- fahren und einen zweiten Schritt der Bildung einer zweiten Metallisierungsschicht in einem elektrolytischen Metallisierungsverfahren.
Alternativ zur Beschichtung im Metallisierungsbad wird die Bildung der leitfähigen Beschichtung mittels eines Gaspha- sen-Metallisierungsverfahrens, insbesondere einer Vakuum- Bedampfung oder eines reaktiven Sputterns, ausgeführt.
Vor allem bei der Flüsigphasen-Variante wird bevorzugt vor und/oder nach der Bildung der leitfähigen Beschichtung mindestens ein Schritt des Anätzens bzw. Beizens der Ober- fläche der Mikro-Hohlkörper ausgeführt, um die Oberfläche aufzurauhen bzw. zu porosieren. Eine solche Behandlung vor der Metallisierung verbessert die Haftung der Metallschicht bzw. gewährleistet bei bestimmten Thermoplast- Kunststoffen überhaupt erst eine ausreichende Haftung.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind im übrigen in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend im Rahmen der Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung näher dargestellt.
In einer ersten Ausführung besteht der Füllstoff aus Kunststoff-Hohlkugeln (etwa aus PVDC = Polyvinylidenchlo- rid, PTFE = Polytetrafluorethylen, Acrylnitril oder Polypropylen) mit einem mittleren Durchmesser von ca. 20 μm mit einer stark kristallartig strukturierten Ag- Beschichtung mit einer (aus dem Gewicht bzw. der Dichte abgeschätzten) mittleren Dicke zwischen ca. 300 nm und 1 - μm, die aus der Gasphase auf die in einem speziellen Schüttgut-Probenhalter aufgenommenen Hohlkugeln abgeschieden wurde. Die ausgeprägte Oberflächenstruktur läßt sich durch geeignete Einstellung der Verfahrensparameter, beispielsweise von HF-Spannung, Temperatur des Probenhalters und Material- und Transportgaszusammensetzung und flußraten in einem Sputterverfahren, erzielen, ohne daß eine besondere Vor- oder Nachbehandlung erforderlich wäre.
Allerdings läßt sich - in einer Modifikation der ersten Ausführung - durch Anätzen der Ausgangs-Hohlkugeln in einem an sich bekannten Chromschwefelsäure- oder Alkalihydroxid-Ätzbad eine Primärstruktur in der Kunststoffoberfläche erzeugen, der sich dann eine durch geeignete Prozeßführung im Beschichtungsschritt entstehende Sekundärstruktur der Ag-Schicht vorteilhaft überlagert, so daß - bezogen auf den mittleren Partikeldurchmesser - große Spitze-zu-Spitze-Abstände erzielbar sind. Ein derartiger Füllstoff verleiht einem Dichtungsmaterial auf Kunstharz- basis auch bei relativ geringer Konzentration eine ausreichend hohe Leitfähigkeit und hat zudem eine besonders geringe Sedimentationsneigung.
In einer zweiten Ausführung besteht der Füllstoff aus annähernd quaderförmigen Thermoplast-Hohlkörpern (z.B. aus einem der oben genannten Polymere oder Polyimid) mit "Kanten"längen im Bereich zwischen 10 und 40 μm und einer Metallisierung aus einer Ni-Schicht und einer darüberlie- genden porösen Ag-Schicht mit einer Gesamtdicke von ca. 2 μm. Die Aufbringung der Ni-Schicht erfolgt nach Beizen der Ausgangs-Hohlkörper in einem Chromschwefelsäurebad, Reini- gung in einem Reinigungsbad und Edelmetallaktivierung in einem Pd-haltigen Aktivierungsbad stromlos, während die anschließende Abscheidung der Ag-Schicht auf elektrolytischem Wege erfolgt. Die Hohlkörper-Schüttung ist dabei je- weils in einer Tauchtrommel mit entsprechend feinmaschiger Wandung aufgenommen.
In einer dritten Ausführung bestehen die Hohlkörper ausschließlich aus einer Ni- oder NI/Ag-Metallhülle mit einer Wandungsdicke von 4 bis 5 μm und sind durch Aufbringung einer Metallschicht auf Kunststoffteilchen geeigneten Durchmessers und anschließende Entfernung des Kunststoffkerns durch Pyrolyse gebildet.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbei- spiele. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung im Rahmen der anhängenden Ansprüche auch bei anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.
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Claims

Ansprüche
1. Elektrisch leitfähiger Füllstoff für ein leitfähiges Kunststoffmaterial, bestehend aus Teilchen mit einer hoch leitfähigen metallischen Hülle, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen als gasgefüllte und druckelastische, insbesondere kompressible, Mikro-Hohlkörper ausgebildet sind.
2. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikro-Hohlkörper eine Innenhülle aus Kunststoff aufweisen und im wesentlich gasdicht sind.
3. Füllstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikro-Hohlkörper einen Durchmesser im Bereich zwischen 5 μm und 100 μm, insbesondere zwischen 15 μm und 50 μm, haben.
4. Füllstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindetens eine Teilmenge der
Mikro-Hohlkörper annähernd hohlkugelförmig ist.
5. Füllstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Teilmenge der Mikro-Hohlkörper eine annähernd ellipsoidische, zylindri- sehe oder prismatische Gestalt aufweist, wobei die Länge der größten Hauptachse eines Ellipsoids mindestens das 1,5-fache der nächstgrößeren Hauptachse bzw. die Zylinder- höhe mindestens das 1,5-fache des Radius bzw. die Höhe des Prismas mindestens das 1,5-fache der Länge von dessen größter Grundflächenseite beträgt.
6. Füllstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle im wesentlichen die gesamte Oberfläche der Mikro-Hohlkörper bedeckt und insbesondere gasdicht einschließt.
7. Füllstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle aus min- destens zwei Schichten besteht.
8. Füllstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle eine rauhe Oberfläche, insbesondere mit einer im wesentlichen radial ausgerichteten Kristallitstruktur, hat.
9. Füllstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle eine mittlere Dicke im Bereich zwischen 0,1 μm und 5 μm hat, wobei die mittlere Dicke auf die Abmessungen der MikroHohlkörper so abgestimmt ist, daß die effektive Dichte der Mikro-Hohlkörper im Bereich zwischen 0,3 und 3 g/cm3 liegt.
10. Verfahren zur Herstellung eines Füllstoffs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der leitfähigen Hülle mittels eines strom- losen und/oder eines elektrolytischen Flüssigphasen- Metallisierungsverfahrens ausgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der leitfähigen Hülle einen ersten Schritt der Bildung einer ersten Metallisierungsschicht in einem stromlosen Metallisierungsverfahren und einen zweiten Schritt der Bildung einer zweiten Metallisierungsschicht in einem elektrolytischen Metallisierungsverfahren umfaßt.
12. Verfahren zur Herstellung eines Füllstoffs nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bildung der leitfähigen Hülle mittels eines Gasphasen- Metallisierungsverfahrens, insbesondere einer Vakuu - Bedampfung oder eines reaktiven Sputterns, ausgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder nach der Bildung der leitfähigen Beschichtung mindestens ein Schritt des Anätzens bzw. Beizens der Oberfläche der Mikro-Hohlkörper ausgeführt wird.
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PCT/DE1998/003267 1997-11-03 1998-11-03 Elektrisch leitfähiger füllstoff und verfahren zu dessen herstellung WO1999023152A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015047605A1 (en) 2013-09-24 2015-04-02 Henkel IP & Holding GmbH Pyrolized organic layers and conductive prepregs made therewith

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2207353C2 (ru) * 1997-11-03 2003-06-27 Хельмут КАЛЬ Электропроводящий синтетический материал и электропроводящий экранирующий профиль
CN104448562A (zh) * 2014-12-04 2015-03-25 苏州润佳工程塑料股份有限公司 一种包覆型导电粉体及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6096548A (ja) * 1983-10-31 1985-05-30 Nippon Chem Ind Co Ltd:The 導電性材料
WO1986003995A1 (en) * 1984-12-31 1986-07-17 Paper Applications International, Inc. Metal-coated hollow microspheres
JPH05140367A (ja) * 1991-11-22 1993-06-08 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 複合粒子、中空粒子とそれらの製造方法
WO1995022639A2 (de) * 1994-02-18 1995-08-24 Universität Karlsruhe Th Verfahren zur herstellung beschichteter polymerer mikropartikel
DE19518942A1 (de) * 1995-05-23 1996-11-28 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung von metallisierten Polymerpartikeln und nach dem Verfahren hergestelltes Polymermaterial

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6096548A (ja) * 1983-10-31 1985-05-30 Nippon Chem Ind Co Ltd:The 導電性材料
WO1986003995A1 (en) * 1984-12-31 1986-07-17 Paper Applications International, Inc. Metal-coated hollow microspheres
JPH05140367A (ja) * 1991-11-22 1993-06-08 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 複合粒子、中空粒子とそれらの製造方法
WO1995022639A2 (de) * 1994-02-18 1995-08-24 Universität Karlsruhe Th Verfahren zur herstellung beschichteter polymerer mikropartikel
DE19518942A1 (de) * 1995-05-23 1996-11-28 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung von metallisierten Polymerpartikeln und nach dem Verfahren hergestelltes Polymermaterial

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 8528, Derwent World Patents Index; Class A60, AN 85-167819, XP002099237 *
DATABASE WPI Section Ch Week 9327, Derwent World Patents Index; Class A35, AN 93-216948, XP002099236 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015047605A1 (en) 2013-09-24 2015-04-02 Henkel IP & Holding GmbH Pyrolized organic layers and conductive prepregs made therewith
EP3049246A1 (de) * 2013-09-24 2016-08-03 Henkel IP & Holding GmbH Pyrolisierte organische schichten und daraus hergestellte leitfähige prepregs
EP3049246A4 (de) * 2013-09-24 2017-03-29 Henkel IP & Holding GmbH Pyrolisierte organische schichten und daraus hergestellte leitfähige prepregs
US10308777B2 (en) 2013-09-24 2019-06-04 Henkel IP & Holding GmbH Pyrolized organic layers and conductive prepregs made therewith

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