DE2938465C2

DE2938465C2 - Leitermasse

Info

Publication number: DE2938465C2
Application number: DE19792938465
Authority: DE
Inventors: Franz 8740 Bad Neustadt Griebel; Josef 8741 Schmalwasser Schäfer
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 1979-09-22
Filing date: 1979-09-22
Publication date: 1982-01-21
Also published as: DE2938465A1

Description

Die Erfindung geht von einer Leitermasse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.

Derartige Leitermassen werden bei der Dickschichttechnik zur Herstellung elektrisch leitender Strukturen, wie z. B. Leiterbahnen und dgl., verwendet, wobei die Leitermasse auf einen isolierenden Träger, bestehend aus z. B. Hartpapier, aus Glas oder aus Keramik, nach einem der bekannten Verfahren aufgebracht und ausgehärtet wird. Neben den Leiterbahnen sind oft noch andere gedruckte Bauelemente, wie z. B. Widerstände oder Kondensatoren, auf dem isolierenden Träger vorhanden. Die herkömmlichen Leitermassen enthalten in einem Bindemittel verteilte Edelmetalle, insbesondere Gold, Silber, Platin oder Palladium und deren Mischungen und Legierungen, da deren relativ inertes Verhalten ein Einbrennen bzw. Aushärten an der Luft gestattet. Durch die Beigabe der Edelmetallteilchen wird die Leitfähigkeit der Leitermasse beeinflußt, während das Bindemittel die Metallteilchen aneinander und an den isolierenden Träger binden soll.

Um die Haftfähigkeit und das Lötverhalten zu verbessern, ist die Verwendung einer Leitermasse bekannt (DE-AS 24 41207), die neben Silber- und Palladiumteilchen, die in einem Glaspulver dispergiert sind, noch ein Zusatzmittel in Form eines Nickeloxids in der Größenordnung von 1 bis 4 Gew.-% enthält. Edelmetallteilchen, Glaspulver und Zusatzmittel sind in einem Träger dispergiert, der eine inerte Flüssigkeit ist, wobei 90% der Teilchen die Größe von 5 μιη nicht überschreitet.

Als Flüssigkeit werden aliphatische Alkohole, Ester solcher Alkohole, Terpene und Lösungen von Harzen vorgeschlagen. Zur Förderung einer raschen Aushärtung der Leitermasse kann der Träger noch flüchtige Flüssigkeiten enthalten. Das Verhältnis von Träger zu Metallteilchen kann sehr verschieden gewählt werden. Zur Bildung einer Dispersion mit einer bestimmten Konsistenz wird man mit 0,5 bis 20 Gewichtsteilen Metallteilchen je Gewichtsteil Träger arbeiten. Die Leitermasse wird z. B. im Siebdruckverfahren auf den isolierenden Träger aufgebracht und bei einer Temperatür ausgehärtet, die unter dem Schmelzpunkt des eingesetzten Edelmetalls liegt Wählt man als Metallteilchen Pd/Ag-Teilchen, so liegt die Einbrenntemperatur typischerweise bei 750 bis 950° C bei einer Einwirkzeit von 5 bis 10 Minuten.

Es ist ferner eine Leitermasse bekannt (DE-OS 2810 427), die aus einem inerten flüssigen Medium besteht, in dem ein anorganisches Pulver, bestehend aus Edelmetallen, Kupferoxid und Glas, dispergiert ist Als Edelmetallteilchen hat man 75 bis 91 Gew.-% Ag/Pd gewählt, wobei das Mischverhältnis Ag zu Pd bei 2 :1 bis 15:1 liegt Das anorganische Bindemittel des Pulvers besteht aus einer Mischung von wismutfreiem Glas, Kupferoxid, Bleioxid und einem polynärem Oxid, das eine pyrochlor-verwandte Kristallstruktur aufweist Es sind in der Leitermasse mindestens 9 Gew.-% des anorganischen Bindemittels vorhanden, damit ein ausreichendes Haftvermögen erzielt wird. Das anorganische Pulver wird mit einem inerten, flüssigen Medium zu einer pastenartigen Masse vermischt, die in bekannter Weise mittels Siebdruckverfahrens auf einen isolierenden Träger aufgebracht wird. Beispiele für das Medium sind organische Flüssigkeiten, wie z. B. aliphatische Alkohole, Ester solcher Alkohole, Lösungen von Harzen, wie der von niederen Alkoholen abgeleiteten Polymethacrylate. Nach der Trocknung zur Entfernung des Mediums wird die Leitermasse ausgehärtet im Bereich von 750°C bis 930° C während 5 bis 30 Minuten im Maximum. Eine längere Aushärtzeit ermöglicht die Anwendung niedriger Temperaturen.

Das anorganische Bindemittel ist aus relativ kompliziert aufgebauten Bestandteilen zusammengesetzt.

Aus der DE-OS 15 90 294 ist eine Formmasse für elektrisch leitende Überzüge auf Brücken, Straßen usw. bekannt, die aus einem Gemisch eines wärmestabilen Latex und eines darin fein verteilten, calcimierten Erdölkokses besteht. Der Latex seinerseits setzt sich aus einem Mischpolymer von Styrol-Butadien mit Fumarsäure und Acrylsäure im Wasser zusammen. Aus der gleichen Veröffentlichung ist es bekannt, als Bindemittel

so für die Überzugsmasse ein Aminoharz zu verwenden, dem Graphit oder Ruß als leitende Teilchen beigemengt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leitermasse nach der eingangs genannten Art zu finden, die kostengünstiger herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Als isolierender Träger für die Leitermasse kann ein Substrat aus Hartpapier, Glas, Keramik oder Kunststoff, wie z. B. Polyäthylensulfon, Polyphenylensulfid oder Polimid, dienen. Die Leitermasse wird zur Herstellung von elektrisch leitenden Strukturen verwendet, die z. B. Leiterbahnen, Kontaktflächen oder dgl. sein können. Die Auftragung auf den Träger erfolgt beispielsweise mittels Siebdruck. Auch kann die Leitermasse im

II I I

Einzelfall mit Hilfe eines Pinsels aufgetragen werden, falls es sich um Nachbesserungsarbeiten handelt Insbesondere kann die Leitermasse beispielsweise dann Verwendung finden, wenn an den Träger eine Lötfahne mittels eines Nietes befestigt wird. Um den Obergangswiderstand zwischen Leiterbahn über den Niet zur Lötfahne zu verkleinern, kann man den Niet ganz mit der Leitermasse überdecken. Damit wird auch bei Temperaturschwankungen die Kontaktsicherheit wesentlich erhöht _]0

Die Leitermasse besteht aus einem Bindemittel, in dem fein verteilte, elektrisch leitende Metallteilchen dispergiert sind. Als Metallteilchen finden Silberteilchen Anwendung, deren Größe 15 μπι nicht übersteigen sollte. Der Anteil der Silberteilchen an der gesamten Mischung beträgt 50 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 58 Gew.-%. Die übrigen Bestandteile der Mischung sind das Bindemittel mit 30 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 35 Gew.-%, und ein Verdünnungsmittel mit 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 7 Gew.-%.

Das Bindemittel selbst besteht aus einer Mischung eines Aminoharzes mit einem Mischpolymerisat, wobei bezogen auf das Bindemittel der Anteil des Aminoharzes 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 27 Gew.-%, und der Anteil des Mischpolymerisates 50 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 73 Gew.-%, beträgt Als Aminoharz kann man ein nichtplastifiziertes hochreaktives Melamin-Formaldehydharz verwenden. Als Mischpolymerisat kann man ein epoxidharzmodifiziertes. Carboxylgruppen enthaltendes Acrylharz einsetzen.

Das Verdünnungsmittel sollte mögüchst so beschaffen sein, daß es mit dem Bindemittel beliebig verdünnbar ist, wodurch die Viskosität beliebig einstellbar ist Es kommt hier Toluol, Xylol, Aceton, Methyläthylketon, Äthylacetat Alkylglykol, Methylglykol, Butyiacetat oder Cyclohexanon in Frage.

Die Bestandteile der Leitermasse können in herkömmlicher Weise in einem Schnellmischer oder einer Kugelmühle vermischt werden, wobei lediglich zu beachten ist daß die Mischung nicht zu heiß wird, d. h. daß die Temperatur möglichst nur wenig über Zimmertemperatur liegt, um eine vorzeitige Aushärtung zu vermeiden.

Die Aufbringung der Leitermasse auf den isolierenden Träger erfolgt entweder im Siebdruckverfahren oder die Leitermasse kann — wie bereits erwähnt — mit einem Pinsel z. B. zu Ausbesserungsarbeiten auf lokale Stellen aufgetragen werden. Nach der Aufbringung wird die Leitermasse entweder an Luft und/oder im Ofen getrocknet Es ist eine Frage der zur Verfügung stehenden Zeit, für welche der Aushärtungsmöglichkeiten man sich entscheidet Während die Lufttrocknung sehr lange dauert, kann man die Leitermasse im Ofen bei einer Temperatur von 80° C in 20 Minuten aushärten. Nach dem Aushärten besitzt die Leitermasse einen Quadratwidei stand von kleiner 0,9 Ohm.

Claims

Patentansprüche:

1. Leitermasse zur Herstellung elektrisch leitender Strukturen auf einem isolierenden Träger, bestehend aus einem Bindemittel und darin fein verteilten, elektrisch ieitenden Metallteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einer Mischung eines Aminoharzes mit einem Mischpolymerisat und einem Verdünnungsmittel besteht

2. Leitermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aminoharz ein nichtplastifiziertes hochreaktives Melamin-Formaldehydharz ist

3. Leitermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat ein epoxidharzmodifiziertes, carboxylgruppenenthaltendes Acrylharz ist

4. Leitermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus 30 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 35 Gew.-°/o, Bindemittel, 50 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 58 Gew.-%, Silberpulver und 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 7 Gew.-°/o, Verdünnungsmittel besteht.

5. Leitermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Bindemittel aus 50 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 73 Gew.-%, Mischpolymerisat und 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 27 Gew.-%, Aminoharz besteht.

6. Leitermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdünnungsmittel Toluol, Xylol, Aceton, Methyläthylketon, Äthylacetat oder Äthylglykol ist.