WO2008055867A1 - Verfahren zur herstellung von strukturierten, elektrisch leitfähigen oberflächen - Google Patents

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WO2008055867A1 PCT/EP2007/061873 EP2007061873W WO2008055867A1 WO 2008055867 A1 WO2008055867 A1 WO 2008055867A1 EP 2007061873 W EP2007061873 W EP 2007061873W WO 2008055867 A1 WO2008055867 A1 WO 2008055867A1
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adhesive layer
transfer medium
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Rene Lochtman
Jürgen Kaczun
Norbert Schneider
Jürgen PFISTER
Norbert Wagner
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BASF SE
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Definitions

  • the invention relates to a method for the production of structured and / or full-surface, electrically conductive surfaces on an electrically non-conductive support.
  • the method according to the invention is suitable, for example, for producing conductor tracks on printed circuit boards, RFI D antennas, transponder antennas or other antenna structures, chip card modules, flat cables, seat heaters, film conductors, printed conductors in solar cells or in LCD or plasma picture screens or galvanically coated products in any desired form. Also, the method is suitable for the production of decorative or functional surfaces on products that can be used to shield electromagnetic radiation, for heat conduction or as packaging.
  • a structured or full-surface adhesive layer is first applied to the electrically nonconductive carrier to produce such structured or full-surface, electrically conductive surfaces.
  • a metal foil or a metal powder is fixed.
  • a metal foil or a metal layer over the entire surface on a carrier body made of a Kunststoffmate- rial applied and pressed by means of a structured, heated punch against the carrier body and to fix it by its subsequent curing.
  • the structuring of the metal layer takes place by mechanical removal of the regions of the metal foil or of the metal powder which are not connected to the adhesive layer or to the carrier body.
  • Such a method is described for example in DE-A 101 45 749.
  • EP-A 0 130 462 it is known to apply a layer of a thermosetting resin with metal particles contained therein, wherein at least a part of the particles consist of a noble metal, structured on a transfer surface. Subsequently, the transfer medium with the side on which the resin and the metal particles Kel containing layer is applied, brought into contact with a carrier body. In this case, either an adhesive layer is applied to the layer containing the metal particles or to the carrier body such that the layer containing the metal particles is transferred to the carrier body by the transfer medium in the form of the structured surface to be produced.
  • a disadvantage of the method is the size of the metal particles used in the range of 150 to 420 .mu.m, which do not allow to produce very fine conductor track structures, that is, conductor tracks smaller than 100 .mu.m.
  • the proposed method requires a significant proportion of an expensive precious metal such as silver.
  • Another disadvantage is the use of a high metal filled ink that is very difficult to print at high resolution.
  • an unnecessary amount of metal is transferred because the entire metal-filled ink layer is transferred from the intermediate carrier to the substrate, although only a thin metal layer is needed on the surface in the further process.
  • a further disadvantage of the method is that before the transfer of the structured metal-containing layer, an additional compacting step is required before the transfer of the metal layer to the substrate, in order to achieve sufficient conductivity for the subsequent galvanization.
  • the object of the present invention is to provide a process which does not have the disadvantages of the processes known from the prior art.
  • the object is achieved by a method for producing structured and / or full-area, electrically conductive surfaces on an electrically nonconductive support, which comprises the following steps:
  • a carrier to which the electrically conductive, structured or full-surface surface is applied for example, rigid or flexible carrier are suitable.
  • the carrier is not electrically conductive. This means that the specific resistance is more than 10 9 ohm x cm.
  • Suitable carriers are, for example, reinforced or unreinforced polymers, as are commonly used for printed circuit boards.
  • Suitable polymers are epoxy resins, or modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, aramid-reinforced or glass-fiber reinforced or paper-reinforced epoxy resins (for example FR4), glass fiber reinforced plastics, liquid cristal polymers (LCP), polyphenylene sulfides (PPS), polyoxymethylenes (POM), polyaryl ether ketones (PAEK), polyether ether ketones (PEEK), polyamides (PA), polycarbonates (PC), polybutylene terephthalates (PBT), polyethylene terephthalates (PET), polyimides (PI) , Polyimide resins, cyanate esters, bismaleimide-triazine resins, nylon, vinyl ester resins, polyesters, polyester resins, polyamides, polyanilines, phenolic resins, polypyrroles, polyethylene naphthalate (PEN), polymethyl methacrylate
  • suitable substrates composites, foam-like polymers, Styropor® ®, styrodur ®, polyurethanes (PU), ceramic surfaces, textiles, paperboard, cardboard, paper, polymer coated paper, wood, mineral materials, silicon, glass, plant tissue and animal tissue.
  • the carrier can be both rigid and flexible.
  • an adhesive layer which has the shape of the structured or full-surface base layer is applied to the electrically nonconductive support.
  • Suitable materials for the adhesive layer are, for example, natural and synthetic polymers and their derivatives, natural resins and synthetic resins and their derivatives, natural rubber, synthetic rubber, proteins, and the like, as long as they adhere to the support material. These can, but do not have to be, chemically or physically curing, for example air-hardening, radiation-curing or temperature-curing.
  • the material for the adhesive layer is a polymer or polymer blend.
  • Preferred polymers as material for the adhesive layer are acrylated acrylates; Alkyd resins; Alkylvinylacetate; Alkylene vinyl acetate copolymers, in particular methylene vinyl acetate, ethylene vinyl acetate, butylene vinyl acetate; Alkylenvinylchlorid copolymers; Amino resins; Aldehyde and ketone resins; epoxy acrylates; epoxy resins; modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, vinyl ethers, ethylene-acrylic acid copolymers; Hydrocarbon resins; Melamine resins, maleic anhydride copolymers; Methacrylate; Natural rubber; synthetic rubber; Chlorinated rubber; Natural resins; Collophone resins; Phenol resins; Polyester; Polyester resins, such as
  • Particularly preferred polymers as material for the adhesive layer are acrylates, acrylate resins, methacrylates, methacrylate resins, melamine and amino resins, polyalkylenes, polyimides, epoxy resins, modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated Epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, vinyl ethers, and phenolic resins, polyurethanes, polyesters, polyvinyl acetals, polyvinyl acetates, polystyrene copolymers, polystyrene acrylates, styrene-butadiene block copolymers, styrene-isoprene block copolymers, alkylene vinyl acetates and vinyl chloride copolymers, polyamides and their copolymers ,
  • the material used for the adhesive layer is preferably thermally or radiation-curing resins, for example modified epoxy resins, such as bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, cyanate esters, vinyl ethers, phenolic resins, melamine resins and amino resins, polyurethanes, and polyesters used.
  • modified epoxy resins such as bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, cyanate esters, vinyl ethers, phenolic resins, melamine resins and amino resins, polyurethanes, and polyesters used.
  • this may furthermore be added to a solvent or a solvent mixture in order to adjust the viscosity suitable for the respective application method.
  • Suitable solvents are, for example, aliphatic and aromatic hydrocarbons (for example n-octane, cyclohexane, toluene, xylene), alcohols (for example methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, amyl alcohol), polyhydric alcohols, such as glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, alkyl esters (for example methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, isopropyl acetate, 3-methylbutanol), alkoxy alcohols (for example methoxypropanol, methoxybutanol, ethoxypropanol), alkylbenzenes (cf.
  • aliphatic and aromatic hydrocarbons for example n-octane,
  • Preferred solvents are alcohols (for example ethanol, 1-propanol, 2-propanol, butanol), alkoxyalcohols (for example methoxypropanol, ethoxypropanol, butylglycol, butyldiglycol), butyrolactone, diglycol dialkyl ethers, diglycol monoalkyl ethers, dipropylene glycol dialkyl ethers, dipropylene glycol monoalkyl ethers, esters (for example ethyl acetate , Butyl acetate, butyl glycol acetate, butyl diglycol acetate, diglycol alkyl ether acetates, dipropylene glycol alkyl ether acetates, DBE), ethers (for example tetrahydrofuran), polyhydric alcohols such as glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, ketones (for example,
  • alkoxy alcohols for example, ethoxypropanol, butylglycol, butyldiglycol, and polyhydric alcohols, such as glycerol, esters, for example, butyldiglycol acetate, butylglycol acetate, methoxypropylacetate, dipropylene glycol methyl ether acetates, water, cyclohexanone, butyrolactone, N Methyl pyrrolidone, DBE and mixtures thereof as a solvent is particularly preferred.
  • alkoxy alcohols for example, ethoxypropanol, butylglycol, butyldiglycol, and polyhydric alcohols, such as glycerol, esters, for example, butyldiglycol acetate, butylglycol acetate, methoxypropylacetate, dipropylene glycol methyl ether acetates, water, cyclohexanone, butyrolactone, N Methy
  • liquid materials for the adhesive layer for example liquid epoxy resins, acrylate esters
  • the respective viscosity can alternatively also be adjusted via the temperature during application or via a combination of solvent and temperature.
  • electrolessly and / or electrolytically coatable particles are transferred from a transfer medium to the adhesive layer, wherein the electrolessly and / or electrolytically coatable particles are applied as a layer, preferably as a monolayer, on the transfer medium.
  • a monolayer of electrolessly and / or electrolytically coatable particles is that only at the surface of the adhesive layer of the target substrate is there a thin layer of electrolessly and / or electrolytically coatable particles. Also, a monolayer is more economical because less currentless and / or electrodepositable material is consumed. Also, adhesion of these particles to the adhesive layer is better because each transferred particle is directly associated with the adhesive.
  • Suitable as a transfer medium is any rigid or flexible support on which the electrolessly and / or electrolytically coatable particles can be applied. Suitable materials for the transfer medium are, for example, metals, glass, ceramics, plastics or any composite materials.
  • electrolessly and / or electrolytically coatable particles with a small amount of a binder and optionally further additives, such as, for example, dispersing aids and leveling agents, corrosion inhibitors, etc., are dispersed in a solvent and applied to the transfer medium, for example with a pressure medium. , Casting, rolling, doctor blade or spraying applied.
  • the binders used are preferably the same materials as for the later adhesive layer.
  • the amount and type of binder with which the electrolessly and / or electrolytically coatable particles adhere to the transfer medium is chosen so that the electroless and / or electroplated particles adhere only weakly on the transfer medium.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles adhere more strongly to the adhesive layer of the carrier after transfer than to the transfer medium so that the transfer medium can be removed without electrolessly and / or electrolytically coatable particles together with the transfer medium from the adhesive layer of the carrier be removed.
  • the transfer medium used is at least one endless belt, which runs around at least two shafts, or at least one roller.
  • the dispersion of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles and the binder is applied to the endless belt or the roller, for example by means of a pressure, casting, rolling, doctoring or spraying method.
  • the dry film thickness of the applied dispersion is chosen such that it corresponds approximately to the diameter of the electrically conductive particles. This ensures that only a monolayer of particles is applied to the transfer medium.
  • the layer thickness is greater than the particle diameter, the cohesion of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles is so low due to the small amount of binder within the particle layer that only a monolayer of particles is transferred during the subsequent transfer of the transfer layer to the substrate.
  • the endless belt or the roller After application and at least partial drying of the dispersion, the endless belt or the roller is brought into contact with the electrically nonconductive support on which the structured or full-surface adhesive layer is applied, preferably via a calender roller. Preferably moves Here, the electrically non-conductive carrier at the same speed as the endless belt or the roller. During contact of the electrically nonconductive carrier with the adhesive layer applied thereon with the endless belt or the roller to which the binder with the electrolessly and / or electrically coatable particles are applied, the electrolessly and / or electrolytically coatable particles of the endless belt or the roller transferred to the electrically non-conductive carrier.
  • the endless belt or rollers can also be used for transporting the carrier, however, an additional transport system can also be used.
  • the transfer can be carried out either on one side or on several sides, whereby the two sides are carried out either successively by the same or by several systems or the transfer takes place at the same time, for example at the top and bottom.
  • the residues of the at least partially dried dispersion of, for example, binders and electrolessly and / or electrolytically coatable particles still adhering to the transfer medium are cleaned off from the transfer medium.
  • the cleaning can be done, for example, magnetically, mechanically or by washing.
  • a scraper is passed over the transfer medium, which scrapes off residues of the at least partially dried dispersion from the transfer medium.
  • the scraped-off residues of the dispersion can subsequently be recycled, for example, directly or after purification and / or separation of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles as starting materials for the dispersion preparation.
  • the washing can be carried out, for example, with a solvent in which the binder dissolves. Suitable for this purpose are all solvents which are described above, but preferably the solvent of the dispersion, whereby, for example, the residues of the dispersion can be recycled.
  • a binder is chosen which is compatible or miscible with the adhesive on the non-conductive support, or can react with it during curing.
  • the application of the dispersion of electrolessly and / or electrolytically coatable particles, binders and / or solvents to the transfer medium takes place, for example, by a continuous coating, for example by printing, casting, rolling, knife coating or spraying.
  • a rigid carrier as a transfer medium. If a rigid carrier is used as transfer medium, the dispersion with the electrolessly and / or electrolytically coatable particles is first applied to this and then the rigid carrier is brought into contact with the electrically non-conductive carrier with a defined contact pressure.
  • the rigid support serving as the transfer medium and the electrically non-conductive support are separated, wherein the electrolessly and / or electrolytically coatable particles adhere to the adhesive layer on the electrically nonconductive support.
  • a rigid support as a transfer medium, it is necessary, after transferring the electrolessly and / or electrolytically coatable particles not transferred to the electrically non-conductive support particles and the adhesive layer, before this new adhesive and electroless and / or galvanic coatable Particles is coated.
  • the coating of the rigid carrier as a transfer medium is carried out as well as in the endless belt or the roller, for example by printing, casting, rolling, knife coating or spraying.
  • the transfer medium is a film which is already coated with a layer, preferably a monolayer, of electrolessly and / or electrolytically coatable particles and is unwound from a supply of film. It is also possible that the film is initially not coated and the electroless and / or electroplated particles are applied to the film after unwinding. The application of the particles may, for example, as described above for endless belt, roller or rigid carrier, be carried out as a dispersion. After transferring the electrolessly and / or electrolytically coatable particles to the electrically non-conductive carrier, the film is collected, for example by winding, and then disposed of.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles adhere to the transfer medium with the aid of magnetic force.
  • the transfer medium it is possible for the transfer medium to be made of a magnetic material, on the other hand it is also possible to guide the transfer medium past a magnet, for example a permanent magnet or an electromagnet, whereby the electrolessly and / or electrolytically coatable magnetic particles on the transfer medium being held.
  • the magnetic force is chosen so that the particles adhere to the adhesive layer on contact with the adhesive layer on the electrically non-conductive support and detach from the transfer medium.
  • a dispersion of electroless and / or electroplated magnetic particles in a solvent but without the addition of a polymeric binder is applied to a magnetic, rigid or flexible support, such as a magnetic film.
  • the coating can be done, for example, by printing, casting, rolling, knife coating or spraying. After evaporation of the solvent to obtain a layer of the particles, which adheres by magnetic force on the magnetic carrier.
  • the dry layer thickness of the applied dispersion is chosen such that it corresponds approximately to the diameter of the electrolessly and / or electrolytically coatable magnetic particles.
  • the magnetic transfer layer is brought into contact with the adhesive layer on the electrically non-conductive support.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles adhere to the adhesive layer.
  • the particle layer on the magnetic carrier is not cohesively held together by a binder, only a monolayer of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles can be transferred to the adhesive layer on the electrically nonconductive carrier.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles still adhering to the magnetic carrier after the coating of the adhesive layer are removed from the carrier surface, for example, by means of a magnet subjected to an alternating field or by switching off and / or removing an electromagnet. The electroless and / or electrolytically coatable particles can then be reused.
  • the transfer medium is a magnetic roller. Inside the magnet roller, at least one magnet is picked up which does not move while the roller rotates around the magnets. It can also be installed two or more magnets, for example, the magnetic fields differ in strength.
  • the first of the magnets accommodated in the roller is, for example, an occupation magnet.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetisable particles are attracted by the coating magnets and thus adhere to the roll surface. Depending on the strength of the set magnetic field, you can achieve that only about a monolayer of particles is transferred to the roller.
  • optical monitoring it is possible, for example, to check, as required, whether the electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetisable particles rest on the roller surface as a monolayer.
  • optical monitoring for example, a laser optics is suitable.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetizable particles adhering to the roll surface with the aid of the coating magnet are not electrically generated on the further rotation of the roll, possibly also by a downstream transfer magnet which produces a weaker magnetic field than the charge magnet delivered conductive carrier.
  • the electrically nonconductive support with the support thereon is brought adhesive layer led to the roll surface along.
  • the particle layer on the roller is not cohesively held together by a binder, only a monolayer of the electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetizable particles can be transferred to the adhesive layer on the electrically nonconductive support.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetisable particles which are still adhering to the magnetic roller after the coating of the adhesive layer are removed from the roller surface or by a doctor, for example with the aid of a magnet subjected to an alternating field.
  • the recovered electroless and / or electrodepositable particles can be recycled, for example, as a starting material.
  • the cleaning can also be carried out by rinsing with a solvent, preferably the same solvent used to apply the electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetizable particles.
  • a solvent preferably the same solvent used to apply the electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetizable particles.
  • the solvent is taken directly from the reservoir and, in fact, after the previously electrolessly and / or galvanically coatable, magnetic or magnetizable particles have been separated, for example by a filter in a Umpump Vietnamese.
  • it is also possible to use new solvents for the cleaning in which case the mixture of electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetizable particles and solvents then being able to be added to the reservoir as starting material. Any missing quantities of electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetizable particles or solvents can be added if necessary to adjust the desired mixture.
  • At least one transfer magnet is followed by at least one transfer magnet.
  • the transmission magnet has a smaller magnetic field than the occupation magnet, so that the electrolessly and / or electrically coatable, magnetic or magnetisable particles are more easily released from the roll surface to the adhesive layer on the electrically nonconductive support.
  • the magnetic roll preferably immersed in a reservoir in which the electroless and / or electrodepositable, magnetic or magnetizable particles or a dispersion the particles are contained in a solvent.
  • the magnetic roller is mounted on the fly, for example, so that it does not rest on the bottom of the reservoir.
  • the mixture of at least electroless and / or galvanically coatable particles and solvent in the reservoir is kept in motion, for example by stirring or by pumping.
  • particles may optionally be removed by means of a magnetic cleaning of the electrically non-conductive support.
  • the magnetic cleaning takes place, for example, with the aid of a fleece, which orbits a magnet. Due to the magnetic force of the magnet, the unwanted particles settle on the fleece and are thus removed from the electrically non-conductive carrier.
  • electrolessly and / or electrolytically coatable particles after transfer from the transfer medium to the electrically nonconductive support, to be moved by the action of an external force to the side of the base layer facing away from the electrically nonconductive support.
  • the external force with which the electrolessly and / or electrolytically coatable particles are either moved in the direction of the transfer medium or on the side of the base layer facing away from the electrically nonconductive support is, for example, gravity or a magnetic force.
  • the force with which the electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetizable particles are moved is preferably a magnetic force. Since the magnitude of the magnetic force can be adjusted, it can be ensured hereby that in fact all electrolessly and / or electrolytically coatable, magnetic or magnetizable particles are moved either in the direction of the transfer medium or on the side of the base layer facing away from the electrically nonconductive support ,
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles may be particles of any geometry from any electrolessly and / or electrolytically coatable material, from mixtures of different electrolessly and / or electrolytically coatable materials or else from mixtures of electrolessly and / or electrolytically coatable and non-electroless and / or galvanically coatable materials.
  • Suitable electroless and / or electrodepositable materials are, for example, carbon, for example carbon black, graphite, carbon nanotubes, electrically conductive metal complexes, conductive organic compounds or conductive polymers or metals, preferably zinc, nickel, copper, tin, cobalt, manganese, iron, magnesium - sium, lead, chromium, bismuth, silver, gold, aluminum, titanium, palladium, platinum, tantalum and alloys thereof or metal mixtures containing at least one of these metals.
  • suitable alloys are CuZn, CuSn, CuNi, SnPb, SnBi, SnCo, NiPb, ZnFe, ZnNi, ZnCo and ZnMn.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles are aluminum, iron, copper, nickel, zinc, carbon and mixtures thereof.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles preferably have an average particle diameter of from 0.001 to 100 ⁇ m, preferably from 0.005 to 50 ⁇ m and particularly preferably from 0.01 to 10 ⁇ m.
  • the average particle diameter can be determined by means of laser diffraction measurement, for example on a Microtrac X100 device.
  • the distribution of the particle diameter depends on their production method. Typically, the diameter distribution has only one maximum, but several maxima are also possible.
  • the surface of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles can at least partially be provided with a coating ("coating").
  • Suitable coatings may be inorganic (for example SiC> 2 , phosphates) or organic in nature.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles may also be coated with a metal or metal oxide.
  • the metal may be in partially oxidized form.
  • electrolessly and / or electrolytically coatable particles are to be used, this can be done by mixing these types. It is particularly preferred if the varieties are selected from the group consisting of aluminum, iron, copper, nickel, zinc and carbon.
  • the electroless and / or electrodepositable particles may also include a first metal and a second metal in which the second metal is in the form of an alloy (with the first metal or one or more other metals) or which is electroless and / or electroplated coatable particles contain two different alloys.
  • the material from which the electrolessly and / or electrolytically coatable particles are formed is magnetizable or magnetizable.
  • Suitable materials are, for example, metals such as iron, nickel, cobalt or alloys such as NiFe, NiCuCo, AINiCo, SmCo.
  • Electroless and / or electroplaceable particles can be added to the dispersion in the form of their powders.
  • Such powders for example metal powders, are common commercial products or can be easily prepared by known methods, such as by electrolytic deposition or chemical reduction from solutions of metal salts or by reduction of an oxidic powder, for example by hydrogen, by spraying or atomizing a molten metal, especially in cooling media , for example, gases or water. Preference is given to the gas and water jets and the reduction of metal oxides.
  • Metal powder of the preferred Grain size can also be produced by grinding coarser metal powder. For this purpose, for example, a ball mill is suitable.
  • the carbonyl iron powder process for producing carbonyl iron powder is preferred. This is done by thermal decomposition of iron pentacarbonyl. This is described, for example, in Lijman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A14, page 599.
  • the decomposition of the iron pentacarbonyl can be carried out, for example, at elevated temperatures and elevated pressures in a heatable decomposer comprising a tube made of a refractory material such as quartz glass or V2A steel in a preferably vertical position, that of a heating device, for example consisting of heating baths, heating wires or surrounded by a heating medium flows through the heating jacket.
  • the carbonyl iron powder is coated.
  • the coating reduces the adhesion of the carbonyl iron powder to the transfer medium. Also, no dust is formed. By reducing the adhesion, the coated carbonyl iron powder can be removed without residue. This is especially important if the carbonyl iron powder is held on the transfer medium by means of a magnet.
  • the coating may be inorganic and / or organic. In the case of organic coatings, polymers are preferred.
  • Suitable polymers are, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyamides, polytetrafluoroethylene, polyesters, polyethers, polystyrene, styrene-butadiene block copolymers (for example Styroflex® or Styrolux® from BASF) and silicone polymers.
  • polyolefins such as polyethylene and polypropylene
  • polyamides polytetrafluoroethylene
  • polyesters for example Styroflex® or Styrolux® from BASF
  • silicone polymers for example Styroflex® or Styrolux® from BASF
  • silicone polymers for example, silicone polymers.
  • Polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene are preferred.
  • metal oxides such as iron oxides, phosphates and silicates are preferred.
  • the shape of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles has an influence on the properties of the dispersion after a coating.
  • the shape of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles may be, for example, acicular, cylindrical, plate-shaped or spherical. These particle shapes represent idealized shapes, wherein the actual shape, for example due to production, may vary more or less strongly therefrom.
  • drop-shaped particles in the context of the present invention are a real deviation of the idealized spherical shape.
  • Electroless and / or electroplated particles with different particle shapes are commercially available. If mixtures of electrolessly and / or electrolytically coatable particles are used, the individual mixing partners can also have different particle shapes and / or particle sizes. It is also possible to use mixtures of only one type of electrolessly and / or electrolytically coatable particles having different particle sizes and / or particle shapes. In the case of different particle shapes and / or particle sizes, the metals aluminum, iron, copper, nickel and zinc and carbon are also preferred. In the case of different particle shapes, the combination of platelets and spheres is preferred.
  • the adhesive layer with the electrolessly and / or electrolytically coatable particles adhering thereto be at least partially dried and / or at least partially cured after application.
  • the curing and / or drying takes place, for example, by the action of heat, light (UV) and / or radiation, for example infrared radiation, electron radiation, gamma radiation, X-radiation, microwaves.
  • a suitable activator or hardener must be added.
  • the curing of the combination of different methods can also be achieved, for example by combining UV radiation and heat.
  • UV radiation can initially only harden the layer so that the formed structures no longer flow apart. Thereafter, the layer can be cured by exposure to heat. The heat can be done directly after the UV-curing and / or after the galvanic metallization.
  • the proportion of electrolessly and / or electrolytically coatable particles in the base layer is preferably in the range of 75 to 99.9 wt .-%, particularly preferably in the range of 85 to 99.9 wt .-%.
  • At least one metal layer is formed on the structured or full-surface base layer by electroless and / or galvanic coating.
  • the coating can be carried out by any method known to those skilled in the art. Also, any conventional metal coating can be applied by the method of coating.
  • the composition of the electrolyte solution used for the coating depends on which metal the electrically conductive structures are to be coated on the substrate. In principle, all metals which are nobler or equally noble as the most noble metal of the dispersion can be used for electroless and / or electroplating.
  • Typical metals which are deposited by electroless and / or electroplating on electrically conductive surfaces are for example, gold, nickel, palladium, platinum, silver, tin, copper or chromium.
  • the thicknesses of the one or more deposited layers are within the usual range known to the person skilled in the art and are not essential to the invention.
  • Suitable electrolyte solutions which can be used to coat electrically conductive structures are those skilled in the art, for example, Werner Jillek, Gustl Keller, Manual of printed circuit board technology. Eugen G. Leuze Verlag, 2003, Volume 4, pages 332-352 known.
  • the layer thickness of the metal layer deposited on the electrically conductive structure by the method according to the invention depends on the contact time, which results from the passage speed of the substrate through the device and the number of cathodes positioned behind one another, and the current intensity with which the device is operated.
  • a higher contact time can be achieved, for example, by connecting several galvanic coating devices in series in at least one bath.
  • the electrically non-conductive carrier at its top and its underside with a currentless and / or galvanic coatable structured and / or full-surface base layer can be electrically connected to one another on the upper side and the underside of the carrier.
  • the via it is possible, for example, before or after the electroless and / or galvanic coating to form bores in the carrier, on the wall of which a conductive layer is applied by methods known to those skilled in the art.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles contained in the dispersion are at least partially exposed in order to obtain already electrolessly and / or electrolytically coatable nucleation sites at which the following electroless and / or galvanic metallization can deposit the metal ions to form a metal layer.
  • the particles consist of materials which oxidize easily, it may additionally be necessary to at least partially remove the oxide layer beforehand.
  • the removal of the oxide layer can already take place simultaneously with the onset of metallization without an additional process step is required.
  • An advantage that the particles must be exposed before the electroless and / or galvanic metallization is that the exposure of the particles must contain an approximately 5 to 10% by weight lower proportion of electrolessly and / or electrolytically coatable particles in the coating To obtain a continuous electrically conductive surface, as is the case when the particles are not exposed. Further advantages are the homogeneity and consistency of the coatings produced and the high process reliability.
  • the exposure of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles can either mechanically, for example by brushing, grinding, milling, sand blasting or irradiation with supercritical carbon dioxide, physically, for example by heating, laser, UV light, corona or plasma discharge, or done chemically.
  • a suitable chemical or chemical mixture for the matrix material.
  • the matrix material can be at least partially dissolved and washed down by a solvent on the surface or can be at least partially destroyed by means of suitable reagents, the chemical structure of the matrix material, whereby the electrolessly and / or galvanically coatable particles be exposed.
  • Reagents that swell the matrix material are also suitable for exposing the electrolessly and / or electrolytically coatable particles.
  • swelling arise cavities in which the deposited metal ions can penetrate from the electrolyte solution, creating a larger Number of electroless and / or electrodepositable particles can be metallized.
  • the adhesion, the homogeneity and the continuity of the subsequently electrolessly and / or electrodeposited metal layer are significantly better than in the methods described in the prior art.
  • the process speed during metallization is also considerably higher, whereby additional cost advantages can be achieved.
  • the electroless and / or electrodepositable particles are preferably exposed to an oxidizing agent.
  • the oxidizing agent breaks up bonds in the matrix material, which allows the binder to be peeled off and thereby expose the particles.
  • Suitable oxidizing agents are, for example, manganates such as potassium permanganate, potassium manganate, sodium permanganate, sodium manganate, hydrogen peroxide, oxygen, oxygen in the presence of catalysts such as manganese, molybdenum, bismuth, tungsten and cobalt salts, ozone, vanadium pentoxide, selenium dioxide, Ammonium polysulfide solution, sulfur in the presence of ammonia or amines, manganese dioxide, potassium ferrate, dichromate / sulfuric acid, chromic acid in sulfuric acid or in acetic acid or in acetic anhydride, nitric acid, hydroiodic acid, hydrobromic acid, pyridinium dichromate, chromic acid-pyridine complex, chromic anhydride, chromium ( VI) oxide, periodic acid, lead tetraacetate, quinone, methylquinone, anthraquinone, bromine, chlorine, fluorine, iron (III) salt solutions
  • manganates such as potassium permanganate, potassium manganate, sodium permanganate; Sodium manganate, hydrogen peroxide, N-methyl-morpholine-N- oxide, percarbonates, for example sodium or potassium percarbonate, perborates, for example sodium or potassium perborate; Persulfates, for example sodium or potassium persulfate; Sodium, potassium and ammonium peroxodis and monosulfates, sodium hypochlorite, urea-hydrogen peroxide adducts, salts of oxohalogenic acids, such as, for example, chlorates or bromates or iodates, salts of halogenated acids, for example sodium periodate or sodium perchlorate, tetrabutylammonium peroxydisulfate, quinones , Iron (III) salt solutions, vanadium pentoxide, pyridinium dichromate, hydrochloric acid, bromine, chlorine, dichromate.
  • Iron (III) salt solutions vanadium pen
  • potassium permanganate potassium manganate, sodium permanganate, sodium manganate, hydrogen peroxide and its adducts
  • perborates percarbonates, persulfates, peroxodisulfates, sodium hypochlorite and perchlorates.
  • acidic or alkaline chemicals and / or chemical mixtures are, for example, concentrated or dilute acids, such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid or nitric acid. Also organic acids, such as formic acid or acetic acid, may be suitable depending on the matrix material.
  • Suitable alkaline chemicals and / or chemical mixtures are, for example, bases, such as sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, ammonium hydroxide or carbonates, for example sodium carbonate or potassium carbonate.
  • bases such as sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, ammonium hydroxide or carbonates, for example sodium carbonate or potassium carbonate.
  • the temperature may be increased during the process.
  • Solvents can also be used to expose the electrolessly and / or electrolytically coatable particles in the matrix material.
  • the solvent must be matched to the matrix material as the matrix material must dissolve in the solvent or swell through the solvent. If a solvent is used in which the matrix material dissolves, the base layer is only brought into contact with the solvent for a short time, so that the upper layer of the matrix material is dissolved and thereby becomes detached.
  • Preferred solvents are xylene, toluene, halogenated hydrocarbons, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), diethylene glycol monobutyl ether.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • diethylene glycol monobutyl ether diethylene glycol monobutyl ether.
  • the temperature during the dissolution process can be increased.
  • Suitable mechanical processes include, for example, brushing, grinding, polishing with an abrasive or pressure blasting with a jet of water, sandblasting or blasting with supercritical carbon. dioxide.
  • a suitable abrasive is, for example, pumice.
  • the water jet preferably contains small solid particles, for example pumice flour (Al 2 O 3 ) having an average particle size distribution of 40 to 120 ⁇ m, preferably 60 to 80 ⁇ m, and quartz flour (SiO 2 ) with a particle size> 3 ⁇ m.
  • the oxide layer is at least partially removed.
  • the removal of the oxide layer can take place, for example, chemically and / or mechanically.
  • Suitable substances with which the base layer can be treated to chemically remove an oxide layer from the electroless and / or electrodepositable particles are, for example, acids such as concentrated or dilute sulfuric acid or concentrated or dilute hydrochloric acid, citric acid, phosphoric acid, amidosulfonic acid, formic acid , Acetic acid.
  • Suitable mechanical methods for removing the oxide layer from the electroless and / or electrodepositable particles are generally the same as the mechanical methods of exposing the particles.
  • the process according to the invention for the production of electrically conductive, structured or full surface surfaces on a support can be operated in a continuous, partially continuous or discontinuous manner. It is also possible that only individual steps of the process are carried out continuously while other steps are carried out discontinuously.
  • the inventive method is suitable for example for the production of printed conductors on printed circuit boards.
  • printed circuit boards are, for example, those with multilayer inner and outer layers, micro-via, chip-on-board, flexible and rigid printed circuit boards, and are incorporated, for example, in products such as computers, telephones, televisions, automotive electrical components, keyboards, Radios, video, CD, CD-ROM and DVD players, game consoles, measuring and control devices, sensors, electrical kitchen appliances, electric toys, etc.
  • electrically conductive structures can be coated on flexible circuit carriers.
  • Such flexible circuit carriers are, for example, plastic films made of the materials mentioned above for the carrier, on which electrically conductive structures are printed.
  • the method according to the invention is suitable for the production of RFI D antennas, transponder antennas or other antenna structures, chip card modules, flat cables, seat heaters, foil conductors, printed conductors in solar cells or in LCD or plasma picture screens, capacitors, film capacitors, resistors, convectors or electrical fuses.
  • two or three-dimensional molded interconnect devices can also be produced by the method according to the invention.
  • antennas with contacts for organic electronic components as well as coatings on surfaces consisting of electrically non-conductive material for electromagnetic shielding (shielding) is also possible.
  • a use is further possible in the field of flowfields of bipolar plates for use in fuel cells.
  • the scope of the method according to the invention enables a cost-effective production of metallized, even non-conductive substrates, in particular for use as switches and sensors, absorbers for electromagnetic radiation or gas barriers or decorative parts, especially decorative parts for motor vehicles, sanitary, toy, household and office space and packaging as well as foils. Also in the field of security printing for bills, credit cards, identity papers, etc., the invention may find application. Textiles can be electrically and magnetically functionalized using the method according to the invention (antennas, transmitters, RFID and transponder antennas, sensors, heating elements, anti-static (also for plastics), shielding, etc.).
  • the inventive method can also be used for the metallization of holes, vias, blind holes, etc., for example, in printed circuit boards, RFID antennas or transponder antennas, flat cables, foil conductors with the aim of a through-connection of the upper and lower PCB side. This also applies if other substrates are used.
  • the metallized articles produced according to the invention - insofar as they comprise magnetizable metals - are used in areas of magnetizable functional parts, such as magnetic boards, magnetic games, magnetic surfaces, for example in the case of refrigerator doors. In addition, they find application in areas in which a good thermal conductivity is advantageous, for example in films for seat heaters, underfloor heating and insulation materials.
  • Preferred uses of the surfaces metallized according to the invention are those in which the products thus produced are printed circuit boards, RFI D antennas, transponder antennas, seat heating, flat cables, contactless chip cards, thin metal foils or polymer carriers coated on one or two sides, foil conductors, conductor tracks in solar cells or in LCD or plasma screens or as a decorative application such as for packaging materials.
  • An advantage of the method according to the invention is that a sufficient coating is possible even when using materials for the electrolessly and / or electrolytically coatable particles which easily oxidize.
  • FIGS. 1.1 and 1.2 show the transfer of electrolessly and / or electrolytically coatable particles to an electrically nonconductive support provided with an adhesive layer in a first embodiment
  • FIG. 2 shows the transfer of electrolessly and / or electrolytically coatable particles onto an electrically nonconductive support provided with an adhesive layer in a second embodiment
  • FIG. 3 shows an electrically non-conductive carrier with a base layer applied thereon
  • FIGS. 4.1 to 4.3 the application of electrolessly and / or electrolytically coatable particles to an electrically nonconductive support provided with an adhesive layer in a third embodiment
  • FIG. 5 shows the application of electrolessly and / or electrolytically coatable particles to an electrically nonconductive support provided with an adhesive layer in a fourth embodiment
  • FIGS. 1.1 and 1.2 the application of electrolessly and / or electrolytically coatable particles to an electrically non-conductive carrier provided with an adhesive layer is shown in a first embodiment.
  • an adhesive layer 3 is applied on an electrically non-conductive support 1.
  • the adhesive layer 3 has the structure of the electrically conductive surface which is to be produced.
  • a layer 7 which contains electrolessly and / or electrolytically coatable particles is applied to a transfer medium 5, wherein the electrolessly and / or electrolytically coatable particles are preferably contained in the layer 7 as a monolayer.
  • the electrically nonconductive support 1 with the adhesive layer 3 and the transfer medium 5 are brought into contact with the layer 7 containing the electrolessly and / or electrolytically coatable particles in such a way that the layer 7 containing the electrolessly and / or electrolytically coatable particles contacts the adhesive layer 3.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles are transferred from the layer 7 to the adhesive layer 3.
  • the adhesion forces of the adhesive layer 3 are greater than those of the layer 7.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles can adhere to the layer 7 with the aid of a polymer layer that has not fully cured and / or dried. It is also possible for the electrolessly and / or electrolytically coatable particles to adhere to the transfer medium 5 as a layer 7 by magnetic force.
  • the electrically nonconductive support and the transfer medium 5 are pressed against one another, wherein the electrically nonconductive support 1 and the transfer medium 5 are aligned that the adhesive layer 3 and the electrolessly and / or electrolytically coatable particles Assign layer 7 to each other.
  • the movement of the carrier 1 and the transfer medium 5 is shown towards each other.
  • the adhesive of the adhesive layer 3 hardens and / or dried.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles from the layer 7 are bonded to the adhesive layer 3.
  • FIG. 1.2 shows the method step in which, after transferring the layer 7 containing the electrolessly and / or electrolytically coatable particles to the adhesive layer 3 of the electrically nonconductive carrier 1, the transfer medium 5 is lifted off the electrically nonconductive carrier.
  • the movement of the electrically non-conductive support 1 and the transfer medium 5 is shown by the arrows 13 and 15.
  • FIG. 1.2 it can be seen that at the positions where the adhesive layer 3 is applied to the electrically non-conductive carrier 1, the layer 7 has been detached from the transfer medium 5 and adheres to the adhesive layer 3.
  • a base layer is produced on the electrically nonconductive support 1, which contains electrolessly and / or electrolytically coatable particles and can be electrolessly and / or electroplated.
  • FIG. 2 the method step in which electrolessly and / or electrolytically coatable particles are transferred from a transfer medium to the electrically nonconductive carrier is shown in a second embodiment.
  • the transfer medium 5 is designed as an endless belt 15.
  • the endless belt 15 rotates two shafts 17, 19. In order for the endless belt 15 to move, at least one of the shafts 17, 19 is driven. However, it is also possible that both shafts 17, 19 are driven.
  • the endless belt 15 rotates two shafts 17, 19, it is also possible that instead of the endless belt 15, which rotates the shafts 17, 19 a single shaft is provided, which acts as a transfer medium. Likewise, several individual waves can be arranged one behind the other. Furthermore, it is also possible that instead of two shafts 17, 19 an arbitrarily large number of waves is used, which circulates the endless belt 15.
  • the endless belt 15 is brought into contact with the layer 7 with the adhesive layer 3 on the electrically non-conductive support 1.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles are transferred from the layer 7 to the adhesive layer 3.
  • the endless belt 15 moves at the same speed as the electrically non-conductive carrier 1.
  • the movement of the endless belt 15 is represented by an arrow 21 and the movement of the electrically non-conductive carrier 1 by an arrow 23.
  • the removal of the endless belt 15 with the layer 7 applied thereon, which contains the electrolessly and / or electrolytically coatable particles, takes place in that the endless belt 15 is deflected via the shaft 19, while the electrically non-conductive carrier 1 continues, for example The same direction is moved as during the contact with the endless belt 15.
  • the layer 7, the currentless and / or galvanic contains coatable particles.
  • the adhesive layer 3 receives a surface which can be electrolessly and / or electroplated.
  • the still adhering to the endless belt 15 parts of the layer 7 are removed from the endless belt 15. This is done, for example, with the aid of a doctor blade 25 which brushes over the endless belt 15.
  • any other device known to a person skilled in the art with which a layer 7 can be removed from the endless belt 15 is also suitable.
  • the removal of the remainders of the layer 7 from the endless belt is necessary, so that when the layer 7 is applied to the endless belt again only one layer 7 is formed which preferably contains the electrolessly and / or electrolytically coatable particles as a monolayer. If the remainders of the layer 7 are not removed from the endless belt 15 after detachment from the electrically nonconductive support 1, then the remainders of the previous circulation could be superimposed by the re-applied layer 7, thus producing a multilayer, uneven layer, which generates the currentless and / or or galvanically coatable particles.
  • FIG. 3 shows an electrically nonconductive carrier with a base layer formed thereon.
  • the adhesive layer 3 is applied to the electrically non-conductive support 1, which has the structure of the electrically conductive surface to be generated.
  • a layer 33 which contains the electrolessly and / or electrolytically coatable particles, adheres to the adhesive layer 3.
  • This layer has the same structure as the adhesive layer.
  • the adhesive layer 3 and the layer 33 adhering thereto, which de-energize and / or galvanically coatable particles together form a base layer 31.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles in the layer 33 are preferably accommodated in such a way that they adhere to the electrically non-conductive carrier 1 remote side of the base layer 31 are located.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles are preferably contained in the base layer 31 such that they are visible on the surface 35 of the base layer 31.
  • electrolessly and / or electrolytically coatable particles are not visible or only to a small extent visible, it is possible to expose them.
  • the exposure can be done, for example, mechanically, physically or chemically
  • FIGS. 4.1 to 4.3 show the method for applying the electrolessly and / or electrolytically coatable particles to the electrically non-conductive carrier in a third embodiment.
  • electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 are first applied to the transfer medium 5 as a layer, preferably as a monolayer.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 are held in a reservoir 43 from which they are supplied to the transfer medium 5.
  • the particles 41 can be applied to the transfer medium by means of printing, pouring, doctoring or spraying methods.
  • a magnet 45 is arranged on the side of the transfer medium 5 remote from the electrolessly and / or electrolytically coatable particulate 41.
  • the magnet may be both a permanent magnet and an electromagnet.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 are held on the transfer medium 5.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 it is necessary for the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 to be formed from a magnetic or magnetizable material.
  • FIG. 4.2 shows the point in time shortly before the electrically nonconductive carrier 1 with the adhesive layer 3 applied thereto is brought into contact with the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 on the transfer medium 5.
  • the magnetic force of the magnet 45 is selected such that it is smaller than the adhesive force of the adhesive layer 3.
  • the adhesive of the adhesive layer 3 after contact with the electroless and / or galva- Firstly at least partially curing and / or at least partially drying the electrically coatable particles 41 before the electrically nonconductive support 1 together with the adhesive layer 3 and the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 adhering thereto is lifted off the transfer medium 5.
  • FIG. 4.3 shows the time point shortly after lifting off the electrically nonconductive carrier 1 with the adhesive layer 3 applied thereon and adhering electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 from the transfer medium 5.
  • the transfer medium 5 may, for example, be designed as a plate which is brought into contact with the electrically nonconductive support 1 or, as shown in FIG. 2, as an endless belt.
  • the transfer medium 5 is embodied as an endless belt, the magnet 45 is preferably arranged between the shafts 17, 19, which circumscribe the endless belt 15.
  • FIG. 1 A fourth embodiment in which the electrolessly and / or electrolytically coatable particles are held on the transfer medium by means of magnetic force is shown in FIG.
  • the transfer medium 5 is designed in the form of a hollow shaft 51. Inside the hollow shaft 51, an occupation magnet 53 and transmission magnet 55 are accommodated. With the help of the loading magnet 53, the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 are attracted to the hollow shaft 51 and adhere to this. Due to the magnetic field of the transmission magnet 55, the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 are held on the hollow shaft 51.
  • the magnetic force of the transmission magnet 55 is, however, chosen so that the electroless and / or electrodepositable particles 41, which come into contact with the adhesive layer 3 on the electrically non-conductive support 1, adhere to the adhesive layer 3 and not due to the strong magnetic force of the transfer magnet 55 are removed again from the adhesive layer 3 and continue to adhere to the hollow shaft 51.
  • the embodiment as shown in Figure 5, with loading magnet 53 and transmission magnet 55, it is also possible to provide only one magnet or more than two magnets.
  • the magnetic force in the area of the transfer of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 from the hollow shaft 51 to the adhesive layer 3 on the electrically nonconductive support 1 is smaller than the adhesion force of the adhesive layer 3
  • the contact of the electroless and / or electroplated particles 41 adhering to the hollow shaft 51 with the adhesive layer 3 on the electrically nonconductive support 1 further on the hollow shaft 51 adhering electroless and / or electrodepositable particles 41 are preferably before re-covering the hollow shaft 51st initially removed from the hollow shaft 51. This is done, for example, with the aid of a coil 57 which has an alternating field. is shaped. Through the alternating field 57, the hollow shaft 51 is demagnetized.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 previously adhering to the hollow shaft 51 are detached from the hollow shaft 51.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles adhering to the hollow shaft 51 can also be removed by a squeegee or by gravity.
  • the hollow shaft 51 immersed in the embodiment shown in Figure 5 in a reservoir 59, in which the electrolessly and / or electroplated particles 41 are added. With the help of the loading magnet 53, the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 are attracted to the hollow shaft 51 from the reservoir 59.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 can be present both as a powder or as a dispersion in the reservoir. In the case of a dispersion, it is preferred if the dispersion is stirred and tempered in the reservoir. After being occupied by the coating magnet 53 and before the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 are transferred to the adhesive layer 3, the volatile constituents of the dispersion can be removed, for example, at least partially by a drying step, which is not shown in FIG.
  • the coverage of the hollow shaft 51 with the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 can be optically controlled, for example, by means of a laser optics, which is not shown in FIG. Due to the strength of the applied magnetic field, the layer thickness of the particles can be adjusted so that only a single particle layer is transferred.
  • FIG. 5 shows a magnetic cleaning.
  • a hollow shaft 61 provided with a fleece circumscribes a magnet 63.
  • the magnet 63 attracts electrolessly and / or electrolytically coatable particles which do not adhere to the adhesive layer 3 and subsequently remove them with the aid of the fleece of the hollow shaft 61.
  • a hollow shaft 51 with internal magnets 53, 55, 57 it is also possible to manufacture the hollow shaft 51 from a magnetic material or to cover it with a magnetic film on which the electrolessly and / or galvanically coated adhere to the particles. After transfer to the adhesive layer 3 of the electrically non-conductive support 1, such a hollow shaft 51 is preferably cleaned mechanically, for example with a doctor blade.
  • FIGS. 6.1 to 6.3 show the method step for the transfer of electrolessly and / or electrolytically coatable particles to the electrically non-conductive carrier in a fifth embodiment.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 are first applied as a dispersion 71 to the transfer medium 5 to form a layer 73.
  • the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 contained in the dispersion 71 are moved in the direction of the transfer medium 5 by means of a magnet 75.
  • a layer of the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 forms, wherein the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 contact the transfer medium 5.
  • the electrically non-conductive carrier 1 is brought into contact with the layer 73 with the adhesive layer 3 applied thereon.
  • This step is shown in Figure 6.2.
  • the layer 73 and / or the adhesive layer 3 need not be at least partially cured and / or at least partially dried become.
  • the layer 73 with the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 is transferred only at the positions to the electrically nonconductive support 1 on which the adhesive layer 3 is located, it is necessary that the adhesion of the layer 73 to the electroless and / or electrolytically coatable particles 41 on the transfer medium 5 is smaller than the adhesion of the layer 73 with the electroless and / or electrodepositable particles 41 on the adhesive layer 3.
  • the adhesive layer 3 with the layer 73 adhering thereto and the electrolessly and / or electrically coatable particle 41 are at least partially cured and / or at least partially dried. Because the electrolessly and / or electroplated particles 41 are According to the invention, the electrolessly and / or electrolytically coatable particles 41 are located after the transfer of the layer 73 with the electrolessly and / or electrolytically coatable particles in the direction of the transfer medium 5 with the aid of the magnetic force of the magnet 75 41 on the adhesive layer 3 of the electrically non-conductive support 1 on the side facing away from the electrically non-conductive support 1 side of the base layer 31.
  • the electroless and / or electrodepositable particles 41 can thus easily electrolessly and / or galvanically coated with a metal layer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von strukturierten, elektrisch leitfähigen Oberflächen auf einem elektrisch nicht leitfähigen Träger (1), welches folgende Schritte umfasst: (a) Auftragen einer Klebstoffschicht (3) auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger (1), wobei die Klebstoffschicht (3) die Struktur der elektrisch leitfähigen Oberfläche aufweist, (b) Übertragen von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln (41) von einem Transfermedium (5) auf die Klebstoffschicht (3), wobei die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel (41) als Schicht auf dem Transfermedium (5) aufgebracht sind, (c) Entfernen des Transfermediums (5), (d) Zumindest teilweise Trocknen und/oder zumindest teilweise Aushärten des Klebstoffes der Klebstoffschicht (3), wodurch die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel (41) an die Klebstoffschicht (3) gebunden werden und so eine Basisschicht (31) ausbilden, (e) Aufbringen einer Metallschicht auf die mittels der Klebstoffschicht (3) auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger (1) haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel (41) durch stromloses und/oder galvanisches Beschichten.

Description

Verfahren zur Herstellung von strukturierten, elektrisch leitfähigen Oberflächen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von strukturierten und/oder vollflächigen, elektrisch leitfähigen Oberflächen auf einem elektrisch nicht leitfähigen Träger.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Beispiel, um Leiterbahnen auf Leiterplatten, RFI D-Antennen, Transponderantennen oder andere Antennenstrukturen, Chipkartenmodule, Flachkabel, Sitzheizungen, Folienleiter, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- oder Plasmabildschirmen oder galvanisch beschichtete Produkte in beliebiger Form herzustellen. Auch eignet sich das Verfahren zur Herstellung von dekorativen oder funktionalen Oberflächen auf Produkten, die zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, zur Wärmeleitung oder als Verpackung verwendet werden können.
Im Allgemeinen wird zur Herstellung derartiger strukturierter oder vollflächiger, elektrisch leitfähiger Oberflächen zunächst eine strukturierte oder vollflächige Haftschicht auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger aufgebracht. An dieser Haftschicht wird eine Metallfolie oder ein Metallpulver fixiert. Alternativ ist es auch bekannt, eine Metallfolie oder eine Metallschicht ganzflächig auf einen Trägerkörper aus einem Kunststoffmate- rial aufzubringen und mit Hilfe eines strukturierten, erhitzten Stempels gegen den Trägerkörper zu pressen und durch dessen anschließendes Aushärten zu fixieren. Die Strukturierung der Metallschicht erfolgt durch mechanisches Abtragen der nicht mit der Haftschicht oder mit dem Trägerkörper verbundenen Bereiche der Metallfolie beziehungsweise des Metallpulvers. Ein derartiges Verfahren ist zum Beispiel in DE-A 101 45 749 beschrieben. Nachteil dieses Verfahrens ist es, dass nach dem Aufbringen der Basisschicht eine große Menge an Material wieder abgetragen werden muss, welches zudem zum Teil nicht wiederverwertet werden kann. Im Falle der Metallfolie ist es nicht möglich, scharfe Kanten zu generieren, da die Folie nicht entsprechend übertragen werden kann. Diese scharfe Kanten werden jedoch zum Beispiel zur Herstellung von Leiterbahnen für zum Beispiel Leiterplatten oder RFID-Antennen gebraucht. Eine nicht sauber getrennte Folie würde zum Beispiel Kurzschlüsse verursachen. Im Falle des mechanischen Entfernens des überschüssigen Metallpulvers beziehungsweise der überschüssigen Folie können Leiterbahnstrukturen wiederum ebenfalls zum Teil entfernt werden, wodurch diese Leiterbahnen nicht mehr funktionsfähig sind.
Aus EP-A 0 130 462 ist es bekannt, eine Schicht aus einem wärmehärtenden Harz mit darin enthaltenen Metallpartikeln, wobei mindestens ein Teil der Partikel aus einem Edelmetall bestehen, strukturiert auf eine Transferoberfläche aufzutragen. Anschließend wird das Transfermedium mit der Seite, auf der die das Harz und die Metallparti- kel enthaltende Schicht aufgebracht ist, mit einem Trägerkörper in Kontakt gebracht. Dabei ist entweder auf der die Metallpartikel enthaltende Schicht oder auf den Trägerkörper eine Klebstoffschicht derart aufgetragen, dass die Metallpartikel enthaltende Schicht von dem Transfermedium in Form der herzustellenden strukturierten Oberflä- che auf den Trägerkörper übertragen wird.
Ein Nachteil des Verfahrens ist die Größe der verwendeten Metallpartikel im Bereich von 150 bis 420 μm, die es nicht ermöglichen, feinste Leiterbahnstrukturen, das heißt Leiterbahnstrukturen kleiner als 100 μm, zu erzeugen. Außerdem benötigt das vorge- schlagene Verfahren einen signifikanten Anteil eines teuren Edelmetalls wie Silber. Eine weiterer Nachteil ist die Verwendung einer hoch metallgefüllten Druckfarbe, die sehr schwierig mit hoher Auflösung zu verdrucken ist. Außerdem wird dabei unnötig viel Metall übertragen, da die gesamte metallgefüllte Druckfarbenschicht vom Zwischenträger auf das Substrat übertragen wird, obwohl im weiteren Prozess nur eine dünne Metallschicht an der Oberfläche benötigt wird. Bei der Übertragung der strukturierten metallhaltigen Druckfarbe vom Zwischenträger auf das Substrat besteht die Gefahr, dass dünne Leiterbahnstrukturen nicht mit übertragen werden und es deshalb zu Fehlstellen in der Leiterbahn kommt. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens ist, dass vor der Übertragung der strukturierten metallhaltigen Schicht ein zusätzlicher Kompak- tierungsschritt vor der Übertragung der Metallschicht auf das Substrat benötigt wird, um eine ausreichende Leitfähigkeit für die anschließende Galvanisierung zu erzielen.
Zudem führ die beschriebene chemische Metallisierung zu hohen Verweilzeiten in der Galvanik und somit zu geringer Produktivität und gleichzeitig zu hohen Kosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht aufweist.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von strukturierten und/oder vollflächigen, elektrisch leitfähigen Oberflächen auf einem elektrisch nicht leitfähigen Träger, welches folgende Schritte umfasst:
(a) Auftragen einer Klebstoffschicht auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger, wobei die Klebstoffschicht die Struktur der elektrisch leitfähigen Oberfläche aufweist,
(b) Übertragen von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln von einem Transfermedium auf die Klebstoffschicht, wobei die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel als Schicht, bevorzugt als Monolage, auf dem Transfermedium aufgebracht sind,
(c) Entfernen des Transfermediums, (d) zumindest teilweises Trocknen und/oder zumindest teilweises Aushärten des Klebstoffes der Klebstoffschicht, wodurch die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel an die Klebstoffschicht gebunden werden und so eine Ba- sisschicht ausbilden,
(e) Aufbringen einer Metallschicht auf die mittels der Klebstoffschicht auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel durch stromloses und/oder galvanisches Beschichten.
Als Träger, auf den die elektrisch leitfähige, strukturierte oder vollflächige Oberfläche aufgebracht wird, eignen sich zum Beispiel starre oder flexible Träger. Bevorzugt ist der Träger nicht elektrisch leitend. Das bedeutet, dass der spezifische Widerstand mehr als 109 Ohm x cm beträgt. Geeignete Träger sind zum Beispiel verstärkte oder unverstärkte Polymere, wie sie üblicherweise für Leiterplatten eingesetzt werden. Geeignete Polymere sind Epoxidharze, oder modifizierte Epoxidharze, zum Beispiel bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak- Harze, bromierte Epoxidharze, aramidverstärkte oder glasfaserverstärkte oder papierverstärkte Epoxidharze (zum Beispiel FR4), glasfaserverstärkte Kunststoffe, Liquid Cristal-Polymere (LCP), Polyphenylensulfide (PPS), Polyoxymethylene (POM), Polya- ryletherketone (PAEK), Polyetheretherketone (PEEK), Polyamide (PA), Polycarbonate (PC), Polybutylenterephthalate (PBT), Polyethylenterephthalate (PET), Polyimide (PI), Polyimidharze, Cyanatester, Bismaleimid-Triazin-Harze, Nylon, Vinylesterharze, Polyester, Polyesterharze, Polyamide, Polyaniline, Phenolharze, Polypyrrole, Polyethylen- naphthalat (PEN) , Polymethylmethacrylat, Polyethylendioxythiophene, phenolharzbe- schichtetes Aramidpapier, Polytetrafluorethylen (PTFE), Melaminharze, Silikonharze, Fluorharze, Allylierter Polyphenylen-ether (APPE), Polyetherimide (PEI), Polypheny- lenoxide (PPO), Polypropylene (PP), Polyethylene (PE), Polysulfone (PSU), Polyether- sulfone (PES), Polyarylamide (PAA), Polyvinylchloride (PVC), Polystyrole (PS), Acryl- nitrilbutadienstyrole (ABS), Acrylnitrilstyrolacrylate (ASA), Styrolacrylnitrile (SAN) sowie Mischungen (Blends) zweier oder mehrerer der oben genannten Polymere, welche in verschiedensten Formen vorliegen können. Die Substrate können für den Fachmann bekannte Additive wie beispielsweise Flammschutzmittel aufweisen.
Geeignet sind auch andere in der Leiterplattenindustrie übliche Substrate.
Weiterhin sind geeignete Substrate Verbundwerkstoffe, schaumartige Polymere, Sty- ropor®, Styrodur®, Polyurethane (PU), keramische Oberflächen, Textilien, Pappe, Karton, Papier, polymerbeschichtetes Papier, Holz, mineralische Materialien, Silizium, Glas, Pflanzengewebe sowie Tiergewebe. Der Träger kann dabei sowohl starr als auch flexibel sein.
In einem ersten Schritt wird auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger eine Klebstoffschicht aufgetragen, die die Form der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht aufweist.
Als Material für die Klebstoffschicht eignen sich zum Beispiel natürliche und synthetische Polymere und deren Derivate, Naturharze sowie synthetische Harze und deren Derivate, Naturkautschuk, synthetischer Kautschuk, Proteine, und dergleichen, sofern sie auf dem Trägermaterial haften. Diese können - müssen jedoch nicht - chemisch oder physikalisch härtend, beispielsweise luftaushärtend, strahlungshärtend oder tem- peraturh artend, sein.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material für die Klebstoffschicht um ein Polymer oder Polymergemisch.
Bevorzugte Polymere als Material für die Klebstoffschicht sind acrylierte Acrylate; Al- kydharze; Alkylvinylacetate; Alkylenvinylacetat-Copolymere, insbesondere Methylenvi- nylacetat, Ethylenvinylacetat, Butylenvinylacetat; Alkylenvinylchlorid-Copolymere; Ami- noharze; Aldehyd- und Ketonharze; Epoxyacrylate; Epoxidharze; modifizierte Epoxidharze, zum Beispiel bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F- Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, cycloaliphatische Epoxidharze; aliphatische Epoxidharze, Glycidether, Vinylether, Ethylenacrylsäurecopolymere; Kohlenwasserstoffharze; Melaminharze, Maleinsäureanhydridcopolymerisate; Methacryla- te; Naturkautschuk; synthetischer Kautschuk; Chlorkautschuk; Naturharze; Kollophoni- umharze; Phenolharze; Polyester; Polyesterharze, wie Phenylesterharze; Polysulfone; Polyethersulfone; Polyamide; Polybutadiene; Polycarbonate; Polyesteracrylate; Polye- theracrylate; Polyethylen; Polyethylennaphthalate; Polyethylenterephthalat (PET); Po- lyethylenterephthalat-Glykol (PETG); Polypropylen; Polymethylmethacrylat (PMMA); Polyphenylenoxid (PPO); Polystyrole (PS); Polytetrahydrofuran; Polyether (zum Beispiel Polyethylenglykol, Polypropylenglykol), Polyvinylverbindungen, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC), PVC-Copolymere, PVdC, Polyvinylacetat sowie deren Copolyme- re, gegebenenfalls teilhydrolysierter Polyvinylalkohol, Polyvinylacetale, Polyvinylaceta- te, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylether, Polyvinylacrylate und -methacrylate in Lösung und als Dispersion sowie deren Copolymere, Polyacrylsäureester und Polystyrolcopo- lymere; Polyurethane, unvernetzte beziehungsweise mit Isocyanaten vernetzt; Polyu- rethanacrylate; Styrol-Acryl-Copolymere; Styrol-Butadien-Blockcopolymere (zum Beispiel Styroflex® oder Styrolux® der BASF AG, K-Resin™ der CPC); Proteine, wie zum Beispiel Casein; Styrol-Isopren-Blockcopolymere; Triazin-Harz, Bismaleimid-Triazin- Harz (BT), Cyanatester-Harz (CE) , Alliierter Polyphenylen-ether (APPE). Weiterhin können Mischungen zweier oder mehrerer Polymere das Material für die Klebstoffschicht bilden.
Besonders bevorzugte Polymere als Material für die Klebstoffschicht sind Acrylate, Acrylatharze, Methacrylate, Methacrylatharze, Melamin und Aminoharze, Polyalkylene, Polyimide, Epoxidharze, modifizierte Epoxidharze, zum Beispiel bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, cycloaliphatische Epoxidharze; aliphatische Epoxidharze, Glycidether, Vinylether, und Phenolharze, Polyurethane, Polyester, Polyvinylacetale, Polyvinylace- täte, Polystyrol-copolymere, Polystyrolacrylate, Styrol-Butadien-Blockcopolymere, Sty- rol-lsopren-Blockcopolymere, Alkylenvinylacetate und Vinylchlorid-Copolymere, Polyamide sowie deren Copolymere.
Bei der Herstellung von Leiterplatten werden als Material für die Klebstoffschicht be- vorzugt thermisch oder Strahlungshärtende Harze, zum Beispiel modifizierte Epoxidharze, wie bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, cycloaliphatische Epoxidharze; aliphatische Epoxidharze, Glycidether, Cyanatester, Vinylether, Phenolharze, Melaminharze und Aminoharze, Polyurethane, sowie Polyester eingesetzt.
Um das Material für die Klebstoffschicht auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger applizieren zu können, kann diesem weiterhin ein Lösungsmittel oder ein Lösemittelgemisch zugegeben sein, um die für das jeweilige Applikationsverfahren geeignete Viskosität einzustellen.
Geeignete Lösungsmittel sind zum Beispiel aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel n-Octan, Cyclohexan, Toluol, XyIoI), Alkohole (zum Beispiel Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol, 2-Butanol, Amylalkohol), mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Alky- lester (zum Beispiel Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Isobutylace- tat, Isopropylacetat, 3-Methylbutanol), Alkoxyalkohole (zum Beispiel Methoxypropanol, Methoxybutanol, Ethoxypropanol), Alkylbenzole (zum Beispiel Ethylbenzol, Isopropyl- benzol), Butylglykol, Butyldiglykol, Alkylglykolacetate (zum Beispiel Methoxypropylace- tat, Butylglykolacetat, Butyldiglykolacetat), Diacetonalkohol, Diglykoldialkylether, Digly- kolmonoalkylether, Dipropylenglykoldialkylether, Dipropylenglykolmonoalkylether, Diglykolalkyletheracetate, Dipropylenglykolalkyletheracetate, Dioxan, Dipropylenglykol und -ether , Diethylenglykol und -ether, DBE (dibasic Ester), Ether (zum Beispiel Diethylether, Tetrahydrofuran), Ethylenchlorid, Ethylenglykol, Ethylenglykolacetat, E- thylenglykoldimethylester, Kresol, Lactone (zum Beispiel Butyrolacton), Ketone (zum Beispiel Aceton, 2-Butanon, Cyclohexanon, Methylethylketon (MEK), Methylisobutylke- ton (MIBK)), Methyldiglykol, Methylenchlorid, Methylenglykol, Methylglykolacetat, Me- thylphenol (ortho-, meta-, para-Kresol), Pyrrolidone (zum Beispiel N-Methyl-2- pyrrolidon), Propylenglykol, Propylencarbonat, Tetrachlorkohlenstoff, Toluol, Trimethy- lolpropan (TMP), aromatische Kohlenwasserstoffe und Gemische, aliphatische Kohlenwasserstoffe und Gemische, alkoholische Monoterpene (wie zum Beispiel Terpine- ol), Wasser sowie Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Lösungsmittel.
Bevorzugte Lösungsmittel sind Alkohole (zum Beispiel Ethanol, 1-Propanol, 2- Propanol, Butanol), Alkoxyalhohole (zum Beispiel Methoxypropanol, Ethoxypropanol, Butylglykol, Butyldiglykol), Butyrolacton, Diglykoldialkylether, Diglykolmonoalkylether, Dipropylenglykoldialkylether, Dipropylenglykolmonoalkylether, Ester (zum Beispiel E- thylacetat, Butylacetat, Butylglykolacetat, Butyldiglykolacetat, Diglykolalkyletheracetate, Dipropylenglykolalkyletheracetate, DBE), Ether (zum Beispiel Tetrahydrofuran), mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Ketone (zum Beispiel Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon), Kohlen- Wasserstoffe (zum Beispiel Cyclohexan, Ethylbenzol, Toluol, XyIoI), N-Methyl-2- pyrrolidon, Wasser sowie Mischungen davon.
Wenn die Klebstoffschicht mit einem InkJet-Verfahren auf den Träger aufgebracht wird, sind Alkoxyalkohole, zum Beispiel Ethoxypropanol, Butylglykol, Butyldiglykol, und mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ester, zum Beispiel Butyldiglykolacetat, Butylglykolacetat, Methoxypropylacetat, Dipropylenglykolmethyletheracetate, Wasser, Cyclohexanon, Butyrolacton, N-Methyl-Pyrrolidon, DBE sowie Mischungen davon als Lösungsmittel besonders bevorzugt.
Bei flüssigen Materialien für die Klebstoffschicht (zum Beispiel flüssige Epoxidharze, Acrylatester) kann die jeweilige Viskosität alternativ auch über die Temperatur bei der Applikation eingestellt werden, oder über eine Kombination aus Lösungsmittel und Temperatur.
In einem zweiten Schritt werden stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel von einem Transfermedium auf die Klebstoffschicht übertragen, wobei die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel als Schicht, bevorzugt als Monolage auf dem Transfermedium aufgebracht sind.
Der Vorteil einer Monolage der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel ist, dass sich nur an der Oberfläche der Kleberschicht des Zielsubstrates eine dünne Schicht aus stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln befindet. Auch ist eine Monolage wirtschaftlicher, da weniger stromlos und/oder galvanisch beschichtbares Material verbraucht wird. Ebenfalls ist Haftung dieser Partikel auf der Kleberschicht besser, da jedes transferierte Partikel direkt mit dem Kleber in Verbindung steht. Als Transfermedium eignet sich jeder starre oder flexible Träger, auf welchem die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel appliziert werden können. Als Materialien für das Transfermedium eignen sich zum Beispiel Metalle, Glas, Keramik, Kunststoffe oder beliebige Verbundwerkstoffe.
In einer ersten Ausführungsform werden stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel mit einer geringen Menge eines Bindemittels und gegebenenfalls weiteren Additiven, wie zum Beispiel Dispergierhilfsmittel und Verlaufshilfsmittel, Korrosionsinhibitoren usw., in einem Lösungsmittel dispergiert und auf das Transfermedium zum Bei- spiel mit einem Druck-, Gieß-, Walz-, Rakel- oder Sprühverfahren aufgetragen. Als Bindemittel werden vorzugsweise die gleichen Materialien eingesetzt wie für die spätere Klebstoffschicht.
Damit sich die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel nach dem Über- tragen auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger leicht vom Transfermedium ablösen lassen, ist die Bindemittelmenge und der -typ, mit dem die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel an dem Transfermedium haften, so gewählt, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel nur schwach auf dem Transfermedium haften. Dadurch haften die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Par- tikel nach dem Übertragen stärker auf der Klebstoffschicht des Trägers als am Transfermedium, so dass das Transfermedium entfernt werden kann, ohne dass stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel mitsamt dem Transfermedium von der Klebstoffschicht des Trägers entfernt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Transfermedium zumindest ein Endlosband, welches mindestens zwei Wellen umläuft, oder zumindest eine Walze eingesetzt. Auf das Endlosband beziehungsweise die Walze wird die Dispersion aus den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln und dem Bindemittel zum Beispiel mit einem Druck-, Gieß, Walz-, Rakel oder Sprühverfahren aufgetragen. Die Tro- ckenschichtdicke der aufgetragenen Dispersion wird so gewählt, dass sie in etwa dem Durchmesser der el. leitfähigen Partikel entspricht. Damit erreicht man, dass nur eine Monolage an Partikeln auf dem Transfermedium aufgetragen wird. Selbst wenn die Schichtdicke größer als der Partikeldurchmesser ist, ist durch die geringe Bindemittelmenge innerhalb der Partikelschicht die Kohäsion der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel so gering, dass beim anschließenden Übertragen der Transferschicht auf das Substrat nur eine Monolage an Partikeln übertragen wird.
Nach dem Auftragen und zumindest teilweisen Trocknen der Dispersion wird das Endlosband beziehungsweise die Walze mit dem elektrisch nicht leitfähigen Träger, auf dem die strukturierte beziehungsweise vollflächige Klebstoffschicht aufgetragen ist, bevorzugt über eine Kalanderwalze, in Kontakt gebracht. Vorzugsweise bewegt sich hierbei der elektrisch nicht leitfähige Träger mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Endlosband beziehungsweise die Walze. Während des Kontaktes des elektrisch nicht leitfähigen Trägers mit der darauf aufgetragenen Klebstoffschicht mit dem Endlosband beziehungsweise der Walze, auf die das Bindemittel mit den stromlos und/oder galva- nisch beschichtbaren Partikeln aufgetragen sind, werden die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel vom Endlosband beziehungsweise der Walze auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger übertragen. Das Endlosband beziehungsweise die Walzen können auch Transportmittel für den Träger benutzt werden, es kann jedoch auch ein zusätzliches Transportsystem benutzt werden.
Der Transfer kann sowohl einseitig als auch mehrseitig durchgeführt werden, wobei die beiden Seiten entweder nacheinander durch die gleiche oder durch mehrere Anlagen durchgeführt werden beziehungsweise der Transfer gleichzeitig zum Beispiel an Ober- und Unterseite erfolgt.
Nachdem Transfermedium und elektrisch nicht leitfähiger Träger wieder getrennt worden sind, werden die noch am Transfermedium haftenden Reste der zumindest teilweise getrockneten Dispersion aus zum Beispiel Bindemittel und stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln vom Transfermedium abgereinigt. Die Reinigung kann dabei zum Beispiel magnetisch, mechanisch oder durch Waschen erfolgen.
Zur mechanischen Abreinigung wird zum Beispiel ein Schaber über das Transfermedium geführt, welches Reste der zumindest teilweise getrockneten Dispersion vom Transfermedium abschabt. Die abgeschabten Reste der Dispersion können anschlie- ßend zum Beispiel direkt oder nach Reinigung und/oder Abtrennung der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel als Ausgangsmaterialien für die Dispersionsherstellung wiederverwertet werden. Das Waschen kann zum Beispiel mit einem Lösungsmittel erfolgen, in welchem sich das Bindemittel löst. Geeignet sind hierfür alle Lösungsmittel, die vorstehend beschrieben werden, aber bevorzugt das Lösungsmittel der Dispersion, wodurch zum Beispiel die Reste der Dispersion wiederverwertet werden können. Bevorzugt wird ein Bindemittel gewählt, das kompatibel beziehungsweise mischbar mit dem Klebstoff auf dem nicht leitfähigen Träger ist, oder mit diesem bei der Aushärtung reagieren kann.
Der Auftrag der Dispersion aus stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln, Bindemittel und/oder Lösungsmittel auf das Transfermedium erfolgt zum Beispiel durch eine kontinuierliche Beschichtung, zum Beispiel durch Drucken, Gießen, Walzen, Rakeln oder Sprühen. Alternativ zum Endlosband oder zur Walze ist es auch möglich, einen starren Träger als Transfermedium vorzusehen. Wenn ein starrer Träger als Transfermedium eingesetzt wird, wird auf diesem zunächst die Dispersion mit den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln aufgebracht und anschließend wird der starre Träger mit dem elektrisch nicht leitfähigen Träger mit einem definierten Anpressdruck in Kontakt gebracht. Nach dem Übertragen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel werden der als Transfermedium dienende starre Träger und der elektrisch nicht leitfähigen Träger getrennt, wobei die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel auf der Klebstoffschicht auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger haften bleiben. Auch bei Einsatz eines starren Trägers als Transfermedium ist es erforderlich, nach dem Übertragen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel die nicht auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger übertragenen Partikel und die Klebstoffschicht abzureinigen, bevor dieser neu mit Klebstoff und stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln beschichtet wird. Das Beschichten des starren Trägers als Transfermedium erfolgt ebenso wie bei dem Endlosband beziehungsweise der Walze zum Beispiel durch Bedrucken, Gießen, Walzen, Rakeln oder Sprühen.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Transfermedium eine Folie ist, die bereits mit einer Schicht, bevorzugt einer Monolage, an stromlos und/oder galvanisch beschicht- baren Partikeln beschichtet ist und von einem Folienvorrat abgewickelt wird. Auch ist es möglich, dass die Folie zunächst nicht beschichtet ist und die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel nach dem Abwickeln auf die Folie aufgetragen werden. Das Auftragen der Partikel kann zum Beispiel, wie vorstehend für Endlosband, Walze oder starren Träger beschrieben, als Dispersion erfolgen. Nach dem Übertragen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger wird die Folie gesammelt, zum Beispiel durch aufwickeln, und anschließend entsorgt.
In einer weiteren Ausführungsform haften die stromlos und/oder galvanisch beschicht- baren Partikel mit Hilfe von Magnetkraft am Transfermedium. Hierbei ist es einerseits möglich, dass das Transfermedium aus einem magnetischen Material gefertigt ist, andererseits ist es auch möglich, das Transfermedium an einem Magneten, zum Beispiel einem Permanentmagneten beziehungsweise einem Elektromagneten, entlangzuführen, wodurch die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren magnetischen Partikel am Transfermedium gehalten werden.
Die Magnetkraft wird dabei so gewählt, dass die Partikel bei Kontakt mit der Klebstoffschicht auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger an der Klebstoffschicht haften bleiben und sich vom Transfermedium lösen. In einer Ausführungsform wird eine Dispersion stromlos und/oder galvanisch beschichtbarer, magnetischer Partikel in einem Lösungsmittel, aber ohne Zusatz eines polymeren Bindemittels auf einen magnetischen, starren oder flexiblen Träger aufgetragen, wie zum Beispiel einer Magnetfolie. Die Beschichtung kann dabei zum Beispiel durch Bedrucken, Gießen, Walzen, Rakeln oder Sprühen erfolgen. Nach Verdunstung des Lösungsmittels erhält man eine Schicht der Partikel, die mittels Magnetkraft auf dem magnetischen Träger haftet. Die Trockenschichtdicke der aufgetragenen Dispersion wird so gewählt, dass sie in etwa dem Durchmesser der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen Partikel entspricht. Danach wird die magnetische Transferschicht mit der Klebstoffschicht auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger in Kontakt gebracht. Dabei haften die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel auf der Klebstoffschicht. Da bei dieser Ausführungsform die Partikelschicht auf dem magnetischen Träger nicht durch ein Bindemittel kohäsiv zusammengehalten wird, kann nur eine Monolage der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel auf die Klebstoffschicht auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger übertragen werden. Im weiteren Verlauf werden die nach der Beschichtung der Klebstoffschicht noch an dem Magnetträger haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel zum Beispiel mit Hilfe eines mit einem Wechselfeld beaufschlagten Magneten beziehungsweise durch Ausschalten und/oder Entfernen eines Elektromagneten von der Träger- Oberfläche entfernt. Die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel können anschließend wieder verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Transfermedium eine Magnetwalze. Im Inneren der Magnetwalze ist mindestens ein Magnet aufgenommen, der sich nicht bewegt, während die Walze um die Magnete rotiert. Es können auch zwei oder mehrere Magnete eingebaut werden, wobei sich zum Beispiel die Magnetfelder in der Stärke unterscheiden. Der erste der in der Walze aufgenommenen Magnete ist zum Beispiel ein Belegungsmagnet. Die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikel werden von den Belegungsmagneten an- gezogen und haften so an der Walzenoberfläche. Je nach Stärke des eingestellten Magnetfeldes kann man erreichen, das etwa nur eine Monolage der Partikel auf die Walze übertragen wird. Mit Hilfe einer optischen Überwachung kann zum Beispiel bei Bedarf kontrolliert werden, ob die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikel als Monolage auf der Walzen- Oberfläche aufliegen. Als optische Überwachung eignet sich zum Beispiel eine Laseroptik. Die mit Hilfe des Belegungsmagneten an der Walzenoberfläche haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikel werden bei der weiteren Rotation der Walze, eventuell auch durch einen nachgeschalteten Übertragungsmagneten der ein schwächeres Magnetfeld erzeugt als der Belegungsmagnet, an eine Klebstoffschicht auf einem elektrisch nicht leitfähigen Träger abgegeben. Hierzu wird der elektrisch nicht leitfähige Träger mit der darauf auf- gebrachten Klebstoffschicht an der Walzenoberfläche entlang geführt. Da bei dieser Ausführungsform die Partikelschicht auf der Walze nicht durch ein Bindemittel kohäsiv zusammengehalten wird, kann nur eine Monolage der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikel auf die Klebstoffschicht auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger übertragen werden. Im weiteren Verlauf werden die nach der Beschichtung der Klebstoffschicht noch an der Magnetwalze haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikel zum Beispiel mit Hilfe eines mit einem Wechselfeld beaufschlagten Magneten von der Walzenoberfläche beziehungsweise durch einen Rakel entfernt. Die zurückgewonnenen stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel können zum Beispiel als Ausgangsmaterial wiederverwertet werden. Die Abreinigung kann auch durch Spülen mit einem Lösungsmittel, bevorzugt dem gleichen Lösungsmittel, welches zum Auftragen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikel verwendet wird, erfolgen. In einer Ausführungsform wird das Lösungsmittel direkt aus dem Vorratsbehälter genommen und zwar nachdem vorher die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikel zum Beispiel durch einem Filter in einem Umpumpkreis abgetrennt wurden. Alternativ kann für die Reinigung auch neues Lösungsmittel verwendet werden, wobei die dann anfallende Mischung aus stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikeln und Lösungsmittel wiederum als Ausgangsmaterial dem Vorratsbehälter zugefügt werden können. Eventuell fehlende Mengen an stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikel beziehungsweise Lösungsmittel können bei Bedarf zur Einstellung der gewünschten Mischung ergänzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dem zumindest einen Belegungsmagneten zumindest ein Übertragungsmagnet nachgeschaltet. Der Übertragungsmagnet hat ein kleineres Magnetfeld als der Belegungsmagnet, so dass die stromlos und/oder galva- nisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikel leichter von der Walzenoberfläche an die Klebstoffschicht auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger abgegeben werden. Damit die Walzenoberfläche jeweils im Bereich des Belegungsmagneten mit stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikeln beschichtet wird, taucht die Magnetwalze vorzugsweise in einen Vorratsbehälter ein, in dem die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierbaren Partikel oder eine Dispersion aus den Partikeln in einem Lösungsmittel enthalten sind. Hierzu ist die Magnetwalze zum Beispiel fliegend gelagert, damit diese nicht auf dem Boden des Vorratsbehälters aufliegt. Bevorzugt wird die Mischung aus zumindest stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln und Lösungsmittel im Vorratsbehälter in Bewegung gehalten, zum Beispiel durch Rühren beziehungsweise durch Umpumpen. Falls sich Partikel in einer zweiten Lage oder zwischen zwei eng benachbarten Klebstoffflächen abgesetzt haben, können diese gegebenenfalls mit Hilfe einer magnetischen Abreinigung vom elektrisch nicht leitfähigen Träger entfernt werden. Die magne- tische Abreinigung erfolgt dabei zum Beispiel mit Hilfe eines Vlieses, welches einen Magneten umläuft. Durch die Magnetkraft des Magneten setzen sich die unerwünschten Partikel auf dem Vlies ab und werden so von dem elektrisch nicht leitfähigen Träger entfernt.
Es ist auch möglich, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel nach dem Übertragen von dem Transfermedium auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger durch Einwirken einer äußeren Kraft an die dem elektrisch nicht leitfähigen Träger abgewandte Seite der Basisschicht bewegt werden.
Die äußere Kraft, mit der die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel entweder in Richtung des Transfermediums bewegt werden oder auf die dem elektrisch nicht leitfähigen Träger abgewandte Seite der Basisschicht, ist zum Beispiel die Schwerkraft oder eine Magnetkraft. Bevorzugt ist die Kraft, mit der die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierba- ren Partikel bewegt werden, eine Magnetkraft. Da sich die Größe der Magnetkraft einstellen lässt, kann hiermit gewährleistet werden, dass tatsächlich alle stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren, magnetischen beziehungsweise magnetisierba- ren Partikel entweder in Richtung des Transfermediums oder aber auf die dem elektrisch nicht leitfähigen Träger abgewandte Seite der Basisschicht bewegt werden.
Die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel können Partikel mit beliebiger Geometrie aus jedem beliebigen stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Material, aus Mischungen verschiedener stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Materialien oder auch aus Mischungen von stromlos und/oder galvanisch beschichtba- ren und nicht stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Materialien bestehen. Geeignete stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Materialien sind zum Beispiel Kohlenstoff, beispielsweise als Ruß, Graphit, Kohlenstoffnanoröhrchen, elektrisch leitfähige Metallkomplexe, leitfähige organische Verbindungen oder leitfähige Polymere oder Metalle, vorzugsweise Zink, Nickel, Kupfer, Zinn, Kobalt, Mangan, Eisen, Magne- sium, Blei, Chrom, Wismut, Silber, Gold, Aluminium, Titan, Palladium, Platin, Tantal sowie Legierungen hiervon oder Metallgemische, die mindestens eines dieser Metalle enthalten. Geeignete Legierungen sind beispielsweise CuZn, CuSn, CuNi, SnPb, SnBi, SnCo, NiPb, ZnFe, ZnNi, ZnCo und ZnMn. Insbesondere bevorzugt als Material für die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel sind Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel, Zink, Kohlenstoff sowie deren Mischungen. Vorzugsweise besitzen die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 100 μm, bevorzugt von 0,005 bis 50 μm und insbesondere bevorzugt von 0,01 bis 10 μm. Der mittlere Teilchendurchmesser kann mittels Laserbeugungsmessung beispielsweise an einem Gerät Microtrac X100 ermittelt werden. Die Verteilung der Teilchendurchmesser hängt von deren Herstellverfahren ab. Typischerweise weist die Durchmesserverteilung nur ein Maximum auf, mehrere Maxima sind jedoch auch möglich.
Die Oberfläche der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel kann zumin- dest teilweise mit einer Beschichtung ("Coating") versehen sein. Geeignete Coatings können anorganischer (zum Beispiel SiC>2, Phosphate) oder organischer Natur sein. Selbstverständlich können die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel auch mit einem Metall oder Metalloxid beschichtet sein. Ebenfalls kann das Metall in teilweise oxidierter Form vorliegen.
Sollen zwei oder mehr unterschiedliche Sorten stromlos und/oder galvanisch beschichtbarer Partikel eingesetzt werden, so kann dies durch eine Mischung dieser Sorten erfolgen. Insbesondere bevorzugt ist es, wenn die Sorten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel, Zink und Kohlenstoff.
Die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel können jedoch auch ein erstes Metall und ein zweites Metall enthalten, bei dem das zweite Metall in Form einer Legierung (mit dem ersten Metall oder einem oder mehreren anderen Metallen) vorliegt, oder die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthalten zwei unterschiedliche Legierungen.
Wenn die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel mit Hilfe von Magnetkraft am Transfermedium haften, ist es notwendig, dass das Material, aus welchem die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel gebildet sind, magnetisch bezie- hungsweise magnetisierbar ist. Geeignete Materialien sind zum Beispiel Metalle wie Eisen, Nickel, Cobalt oder Legierungen wie NiFe, NiCuCo, AINiCo, SmCo.
Stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel können in Form ihrer Pulver der Dispersion zugefügt werden. Derartige Pulver, zum Beispiel Metallpulver, sind gängige Handelswaren oder können mittels bekannter Verfahren leicht hergestellt werden, etwa durch elektrolytische Abscheidung oder chemische Reduktion aus Lösungen von Metallsalzen oder durch Reduktion eines oxidischen Pulvers beispielsweise mittels Wasserstoff, durch Versprühen oder Verdüsen einer Metallschmelze, insbesondere in Kühlmedien, beispielsweise Gasen oder Wasser. Bevorzugt sind das Gas- und Was- serverdüsen sowie die Reduktion von Metalloxiden. Metallpulver der bevorzugten Korngröße können auch durch Vermahlung gröberer Metallpulver hergestellt werden. Hierzu eignet sich zum Beispiel eine Kugelmühle.
Im Falle des Eisens ist neben dem Gas- und Wasserverdüsen der Carbonyleisen- Pulver-Prozess zur Herstellung von Carbonyleisen-Pulver bevorzugt. Dieser erfolgt durch thermische Zersetzung von Eisenpentacarbonyl. Dies wird beispielsweise in LJII- man's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A14, Seite 599, beschrieben. Die Zersetzung des Eisenpentacarbonyls kann beispielsweise bei erhöhten Temperaturen und erhöhten Drücken in einem beheizbaren Zersetzer erfolgen, der ein Rohr aus einem hitzebeständigen Material wie Quarzglas oder V2A-Stahl in vorzugsweise vertikaler Position umfasst, das von einer Heizeinrichtung, beispielsweise bestehend aus Heizbädern, Heizdrähten oder aus einem von einem Heizmedium durchströmten Heizmantel umgeben ist.
Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn das Carbonyleisenpulver beschichtet ist. Durch die Beschichtung wird die Haftung des Carbonyleisenpulvers am Transfermedium reduziert. Auch bildet sich kein Staub. Durch die Reduzierung der Haftung ist das beschichtete Carbonyleisenpulver rückstandsfrei entfernbar. Dies ist insbesondere wichtig, wenn das Carbonyleisenpulver mit Hilfe eines Magneten am Transfermedium gehalten wird. Die Beschichtung kann anorganisch und/oder organisch sein. Im Falle organischer Beschichtungen sind Polymere bevorzugt. Geeignete Polymere sind zum Beispiel Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen, Polyamide, Polytetrafluorethy- len, Polyester, Polyether, Polystyrol, Styrol-Butadien-Blockcopolymere (zum Bespiel Styroflex® oder Styrolux® der BASF) und Silikonpolymere. Bevorzugt sind Polyethy- len, Polypropylen, Polytatrafluorethylen. Im Falle anorganischer Beschichtung sind Metalloxide, wie Eisenoxide, Phosphate und Silikate bevorzugt.
Neben der Auswahl der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel hat die Form der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel einen Einfluss auf die Eigenschaften der Dispersion nach einer Beschichtung. Im Hinblick auf die Form sind zahlreiche dem Fachmann bekannte Varianten möglich. Die Form der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel kann beispielsweise nadeiförmig, zylindrisch, plattenförmig oder kugelförmig sein. Diese Teilchenformen stellen idealisierte Formen dar, wobei die tatsächliche Form, beispielsweise herstellungsbedingt, mehr oder weniger stark hiervon abweichen kann. So sind beispielsweise tropfenförmige Teilchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine reale Abweichung der idealisierten Kugelform.
Stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel mit verschiedenen Teilchenfor- men sind kommerziell erhältlich. Wenn Mischungen von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln verwendet werden, können die einzelnen Mischungspartner auch unterschiedliche Teilchenformen und/oder Teilchengrößen besitzen. Es können auch Mischungen von nur einer Sorte stromlos und/oder galvanisch beschichtbarer Partikel mit unterschiedlichen Teilchengrößen und/oder Teilchenformen eingesetzt werden. Im Falle unterschiedlicher Teilchenformen und/oder Teilchengrößen sind ebenfalls die Metalle Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel und Zink sowie Kohlenstoff bevorzugt. Im Falle unterschiedlicher Teilchenformen ist die Kombination aus Plättchen und Kugeln bevorzugt.
Um eine mechanisch stabile strukturierte oder vollflächige Basisschicht auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger zu erhalten, ist es bevorzugt, dass die Klebstoffschicht mit den daran haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln nach dem Auftragen zumindest teilweise getrocknet und/oder zumindest teilweise ausgehärtet wird. In Abhängig vom Material für die Klebstoffschicht erfolgt das Aushärten und/oder Trocknen zum Beispiel durch die Einwirkung von Wärme, Licht (UV) und/oder Strahlung, zum Beispiel Infrarotstrahlung, Elektronenstrahlung, Gammastrahlung, Röntgenstrahlung, Mikrowellen. Zum Auslösen der Härtungsreaktion muss gegebenenfalls ein geeigneter Aktivator oder Härter zugesetzt werden. Auch kann die Aushärtung der Kombination verschiedener Verfahren erreicht werden, zum Beispiel durch Kombinati- on von UV-Strahlung und Wärme. Die Kombination der Härtungsverfahren kann gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden. So kann zum Beispiel durch UV- Strahlung die Schicht zunächst nur angehärtet werden, so dass die gebildeten Strukturen nicht mehr auseinander fließen. Danach kann durch Wärmeeinwirkung die Schicht ausgehärtet werden. Die Wärmeeinwirkung kann dabei direkt nach der UV-Härtung und/oder nach der galvanischen Metallisierung erfolgen.
Der Anteil der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel in der Basisschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 75 bis 99,9 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 85 bis 99,9 Gew.-%.
Um die durchgängige elektrisch leitfähige Oberfläche zu erzeugen, wird mindestens eine Metallschicht auf der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht durch stromlose und/oder galvanische Beschichtung ausgebildet. Die Beschichtung kann dabei mit jedem dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Auch kann mit dem Verfahren zur Beschichtung jede übliche Metallbeschichtung aufgebracht werden. Dabei ist die Zusammensetzung der Elektrolytlösung, die zur Beschichtung verwendet wird, davon abhängig, mit welchem Metall die elektrisch leitfähigen Strukturen auf dem Substrat beschichtet werden sollen. Prinzipiell können alle Metalle, die edler oder gleich edel wie das unedelste Metall der Dispersion sind, für die stromlose und/oder galvanische Beschichtung eingesetzt werden. Übliche Metalle, die durch stromlose und/oder galvanische Beschichtung auf elektrisch leitenden Oberflächen abgeschieden werden, sind zum Beispiel Gold, Nickel, Palladium, Platin, Silber, Zinn, Kupfer oder Chrom. Die Dicken der einen oder mehreren abgeschiedenen Schichten liegen im üblichen, dem Fachmann bekannten Bereich und sind nicht erfindungswesentlich.
Geeignete Elektrolyt-Lösungen, die zur Beschichtung von elektrisch leitfähigen Strukturen eingesetzt werden können, sind dem Fachmann zum Beispiel aus Werner Jillek, Gustl Keller, Handbuch der Leiterplattentechnik. Eugen G. Leuze Verlag, 2003, Band 4, Seiten 332-352, bekannt.
Zur galvanischen Beschichtung sind hierbei alle dem Fachmann bekannten Galvanikverfahren geeignet.
Es ist möglich, mehrere Bäder mit unterschiedlichen Elektrolytlösungen hintereinander zu schalten, um auf diese Weise mehrere unterschiedliche Metalle auf die zu beschich- tende Basisschicht abzuscheiden. Weiterhin ist es auch möglich, zunächst stromlos und danach galvanisch Metall auf der Basisschicht abzuscheiden. Dabei können durch die stromlose und die elektrolytische Abscheidung unterschiedliche Metalle oder auch das gleiche Metall abgeschieden werden.
Die Schichtdicke der auf der elektrisch leitfähigen Struktur durch das erfindungsgemäße Verfahren abgeschiedenen Metallschicht ist abhängig von der Kontaktzeit, die sich aus Durchlaufgeschwindigkeit des Substrates durch die Vorrichtung und die Anzahl der hintereinander positionierten Kathoden ergibt, sowie der Stromstärke, mit der die Vorrichtung betrieben wird. Eine höhere Kontaktzeit kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass mehrere Vorrichtungen zur galvanischen Beschichtung in mindestens einem Bad hintereinander geschaltet werden.
Neben dem einseitigen Auftragen der Klebstoffschicht mit den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, den elektrisch nicht leitfähigen Träger an seiner Ober- und seiner Unterseite mit einer stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren strukturierten und/oder vollflächigen Basisschicht zu versehen. Mit Hilfe von Durchkontaktierungen lassen sich die strukturierten oder vollflächigen stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Basisschichten auf der Oberseite und der Unter- seite des Trägers miteinander elektrisch verbinden. Um die Durchkontaktierung herzustellen, ist es zum Beispiel möglich, vor oder nach der stromlosen und/oder galvanischen Beschichtung, im Träger Bohrungen auszubilden, an deren Wandung mit dem Fachmann bekannten Verfahren eine leitfähige Schicht aufgebracht wird. Bei einem ausreichend dünnen Träger ist es nicht erforderlich, die Wandung der Bohrung separat zu beschichten, da sich bei der stromlosen und/oder galvanischen Beschichtung bei einer ausreichend langen Beschichtungszeit auch innerhalb der Bohrung eine Metall- schient ausbildet, indem die von der Ober- und Unterseite des Trägers in die Bohrung hineinwachsenden Metallschichten zusammenwachsen, wodurch die elektrische Verbindung der elektrisch leitfähigen strukturierten oder vollflächigen Oberflächen der O- ber- und Unterseite des Trägers entsteht. Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Metallisierung von zum Beispiel Bohrungen und/oder Sacklöchern eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform werden erfindungsgemäß nach dem zumindest teilweisen Trocknen beziehungsweise Aushärten die in der Dispersion enthaltenen stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel zumindest teilweise freigelegt, um bereits stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Keimstellen zu erhalten, an denen sich bei der nachfolgenden stromlosen und/oder galvanischen Metallisierung die Metallionen unter Ausbildung einer Metallschicht abscheiden können. Wenn die Partikel aus Materialien bestehen, die leicht oxidieren, ist es gegebenenfalls zusätzlich erforderlich, die Oxidschicht vorher zumindest teilweise zu entfernen. Je nach Durchführung des Verfahrens, zum Beispiel bei der Verwendung von sauren Elektrolytlösungen, kann die Entfernung der Oxidschicht bereits gleichzeitig mit der einsetzenden Metallisierung stattfinden ohne dass ein zusätzlicher Prozessschritt erforderlich ist.
Ein Vorteil, die Partikel vor der stromlosen und/oder galvanischen Metallisierung freizulegen ist, dass durch das Freilegen der Partikel ein um etwa 5 bis 10 Gew.-% geringerer Anteil an stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln in der Beschich- tung enthalten sein muss, um eine durchgängige elektrisch leitfähige Oberfläche zu erhalten, als dies der Fall ist, wenn die Partikel nicht freigelegt werden. Weitere Vorteile sind die Homogenität und Durchgängigkeit der erzeugten Beschichtungen und die hohe Prozesssicherheit.
Das Freilegen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel kann sowohl mechanisch, zum Beispiel durch abbürsten, schleifen, fräsen, sandstrahlen oder be- strahlen mit überkritischem Kohlendioxid, physikalisch, zum Beispiel durch Erwärmen, Laser, UV-Licht, Corona oder Plasmaentladung, oder chemisch erfolgen. Im Falle eines chemischen Freilegens wird bevorzugt eine zum Matrixmaterial passende Chemi- kalie beziehungsweise Chemikalienmischung eingesetzt. Im Falle eines chemischen Freilegens, kann entweder das Matrixmaterial zum Beispiel durch ein Lösungsmittel an der Oberfläche zumindest zum Teil gelöst und heruntergespült werden beziehungsweise kann mittels geeigneten Reagenzien die chemische Struktur des Matrixmaterials zumindest zum Teil zerstört werden, wodurch die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel freigelegt werden. Auch Reagenzien, die das Matrixmaterial aufquellen lassen, sind für das Freilegen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel geeignet. Durch das Aufquellen entstehen Hohlräume in der die abzuscheidenden Metallionen aus der Elektrolytlösung eindringen können, wodurch eine größere Anzahl an stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln metallisiert werden können. Die Haftung, die Homogenität und die Durchgängigkeit der anschließend stromlos und/oder galvanisch abgeschiedene Metallschicht ist deutlich besser als bei den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren. Durch die höhere Anzahl an frei- liegenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln ist ebenfalls die Prozessgeschwindigkeit bei der Metallisierung wesentlich höher, wodurch zusätzliche Kostenvorteile erzielt werden können.
Wenn das Matrixmaterial zum Beispiel ein Epoxidharz, ein modifiziertes Epoxidharz, ein Epoxy-Novolak, ein Polyacrylsäureester, ABS, ein Styrol-Butadien-Copolymer oder ein Polyether ist, erfolgt das Freilegen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel vorzugsweise mit einem Oxidationsmittel. Durch das Oxidationsmittel werden Bindungen des Matrixmaterials aufgebrochen, wodurch das Bindemittel abgelöst werden kann und dadurch die Partikel freigelegt werden. Geeignete Oxidationsmittel sind zum Beispiel Manganate, wie zum Beispiel Kaliumpermanganat, Kaliummanganat, Natriumpermanganat, Natriummanganat, Wasserstoffperoxid, Sauerstoff, Sauerstoff in Gegenwart von Katalysatoren wie zum Beispiel Mangan-, Molybdän-, Bismut-, Wolfram- und Cobaltsalzen, Ozon, Vanadiumpentoxid, Selendioxid, Ammoniumpolysulfid- Lösung, Schwefel in Gegenwart von Ammoniak oder Aminen, Braunstein, Kaliumferrat, Dichromat/Schwefelsäure, Chromsäure in Schwefelsäure oder in Essigsäure oder in Acetanhydrid, Salpetersäure, lodwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Pyridinium- dichromat, Chromsäure-Pyridin-Komplex, Chromsäureanhydrid, Chrom(VI)oxid, Periodsäure, Bleitetraacetat, Chinon, Methylchinon, Anthrachinon, Brom, Chlor, Fluor, Ei- sen(lll)-Salzlösungen, Disulfatlösungen, Natriumpercarbonat, Salze der Oxohalogen- säuren, wie zum Beispiel Chlorate oder Bromate oder lodate, Salze der Halogenpersäuren, wie zum Beispiel Natriumperiodat oder Natriumperchlorat, Natriumperborat, Dichromate, wie zum Beispiel Natriumdichromat, Salze der Perschwefelsäure wie KaIi- umperoxodisulfat, Kaliumperoxomonosulfat, Pyridiniumchlorochromat, Salze der Hy- pohalogensäuren, zum Beispiel Natriumhypochlorid, Dimethylsulfoxid in Gegenwart von elektrophilen Reagenzien, tert-Butylhydroperoxid, 3-Chlorpenbenzoesäure, 2,2- Dimethylpropanal, Des-Martin-Periodinan, Oxalylchlorid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid- Addukt, Harnstoffperoxid, 2-lodoxybenzoesäure, Kaliumperoxomonosulfat, m- Chlorperbenzoesäure, N-Methylmorpholin-N-oxid, 2-Methylprop-2-yl-hydroperoxid, Peressigsäure, Pivaldehyd, Osmiumtetraoxid, Oxone, Ruthenium (III)- und (IV)-Salzen, Sauerstoff in Gegenwart von 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyl-N-oxid, Triacetoxiperiodi- nan, Trifluorperessigsäure, Trimethylacetaldehyd, Ammoniumnitrat. Optional kann zur Verbesserung des Freilegungsprozesses die Temperatur während des Prozesses erhöht werden.
Bevorzugt sind Manganate, wie zum Beispiel Kaliumpermanganat, Kaliummanganat, Natriumpermanganat; Natriummanganat, Wasserstoffperoxid, N-Methyl-morpholin-N- oxid, Percarbonate, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumpercarbonat, Perborate, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumperborat; Persulfate, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumpersulfat; Natrium-, Kalium- und Ammoniumperoxodi- und -monosulfate, Natriumhypochlorid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid-Addukte, Salze der Oxohalogensäuren, wie zum Beispiel Chlorate oder Bromate oder lodate, Salze der Halogenpersäuren, wie zum Beispiel Natriumperiodat oder Natriumperchlorat, Tetrabutylammonium Peroxidi- sulfat, Chinone, Eisen(lll)-Salzlösungen, Vanadiumpentoxid, Pyridiniumdichromat, Chlorwasserstoffsäure, Brom, Chlor, Dichromate.
Besonders bevorzugt sind Kaliumpermanganat, Kaliummanganat, Natriumpermanga- nat, Natriummanganat, Wasserstoffperoxid und seine Addukte, Perborate, Percarbonate, Persulfate, Peroxodisulfate, Natriumhypochlorid und Perchlorate.
Zum Freilegen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel in einem Mat- rixmaterial, welches zum Beispiel Esterstrukturen, wie Polyesterharze, Polyesteracryla- te, Polyetheracrylate, Polyesterurethane, enthält, ist es bevorzugt, zum Beispiel saure oder alkalische Chemikalien und/oder Chemikalienmischungen einzusetzen. Bevorzugte saure Chemikalien und/oder Chemikalienmischungen sind zum Beispiel konzentrierte oder verdünnte Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salpe- tersäure. Auch organische Säuren, wie Ameisensäure oder Essigsäure, können je nach Matrixmaterial geeignet sein. Geeignete alkalische Chemikalien und/oder Chemikalienmischungen sind zum Beispiel Basen, wie Natronlauge, Kalilauge, Ammoniumhydroxid oder Carbonate, zum Beispiel Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat. Optional kann zur Verbesserung des Freilegungsprozesses die Temperatur während des Prozesses erhöht werden.
Auch Lösungsmittel können zur Freilegung der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel im Matrixmaterial eingesetzt werden. Das Lösungsmittel muss auf das Matrixmaterial abgestimmt sein, da sich das Matrixmaterial im Lösungsmittel lösen oder durch das Lösungsmittel anquellen muss. Wenn ein Lösungsmittel eingesetzt wird, in dem sich das Matrixmaterial löst, wird die Basisschicht nur kurze Zeit mit dem Lösungsmittel in Kontakt gebracht, damit die obere Schicht des Matrixmaterials angelöst wird und sich dabei ablöst. Bevorzugte Lösungsmittel sind XyIoI, Toluol, halo- genierte Kohlenwasserstoffe, Aceton, Methylethylketon (MEK), Methylisobutylketon (MIBK), Diethylenglykolmonobutylether. Optional kann zur Verbesserung des Lösungsverhaltens die Temperatur während des Lösungsvorgangs erhöht werden.
Weiterhin ist es auch möglich, die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel durch ein mechanisches Verfahren freizulegen. Geeignete mechanische Verfahren sind zum Beispiel Bürsten, Schleifen, Polieren mit einem Schleifmittel oder Druckstrahlen mit einem Wasserstrahl, Sandstrahlen oder Abstrahlen mit überkritischem Kohlen- dioxid. Durch ein solches mechanisches Verfahren wird jeweils die oberste Schicht der ausgehärteten aufgedruckten strukturierten Basisschicht abgetragen. Hierdurch werden die im Matrixmaterial enthaltenen stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel freigelegt.
Als Schleifmittel für das Polieren können alle dem Fachmann bekannten Schleifmittel verwendet werden. Ein geeignetes Schleifmittel ist zum Beispiel Bimsmehl. Um durch das Druckstrahlen mit dem Wasserstrahl die oberste Schicht der ausgehärteten Dispersion abzutragen, enthält der Wasserstrahl vorzugsweise kleine Feststoffpartikel, zum Beispiel Bimsmehl (AI2O3) mit einer mittleren Korngrößenverteilung von 40 bis 120 μm, vorzugsweise von 60 bis 80 μm, sowie Quarzmehl (SiO2) mit einer Korngröße > 3 μm.
Wenn die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel ein Material enthalten, welches leicht oxidieren kann, wird in einer bevorzugten Verfahrensvariante vor dem Ausbilden der Metallschicht auf der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht die Oxidschicht zumindest teilweise entfernt. Das Entfernen der Oxidschicht kann dabei zum Beispiel chemisch und/oder mechanisch erfolgen. Geeignete Substanzen, mit denen die Basisschicht behandelt werden kann, um eine Oxidschicht von den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln chemisch zu entfernen, sind zum Beispiel Säuren, wie konzentrierte oder verdünnte Schwefelsäure oder konzentrierte oder verdünnte Salzsäure, Zitronensäure, Phosphorsäure, Amidosulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure.
Geeignete mechanische Verfahren zur Entfernung der Oxidschicht von den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln sind im Allgemeinen die gleichen wie die mechanischen Verfahren zum Freilegen der Partikel.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturier- ten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Träger lässt sich in kontinuierlicher, teilkontinuierlicher oder diskontinuierlicher Fahrweise betreiben. Auch ist es möglich, dass nur einzelne Schritte des Verfahrens kontinuierlich durchgeführt werden, während andere Schritte diskontinuierlich durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Beispiel zur Herstellung von Leiterbahnen auf Leiterplatten. Derartige Leiterplatten sind zum Beispiel solche mit Multilayer-Innen- und -Außenlagen, Micro-via, Chip-on-board, flexible und starre Leiterplatten, und werden zum Beispiel eingebaut in Produkte, wie Rechner, Telefone, Fernseher, elektrische Automobilbauteile, Tastaturen, Radios, Video-, CD-, CD-ROM und DVD-Player, Spielkonsolen, Mess- und Regelgeräte, Sensoren, elektrische Küchengeräte, elektrische Spielzeuge usw. Auch können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren elektrisch leitfähige Strukturen auf flexiblen Schaltungsträgern beschichtet werden. Solche flexiblen Schaltungsträger sind zum Beispiel Kunststofffolien aus den oben stehend für den Träger genannten Materialien, auf denen elektrisch leitfähige Strukturen aufgedruckt sind. Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von RFI D-Antennen, Transponderantennen oder anderen Antennenstrukturen, Chipkartenmodulen, Flachkabeln, Sitzheizungen, Folienleitern, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- beziehungsweise Plasmabildschirmen, Kondensatoren, Folienkondensatoren, Widerstän- den, Konvektoren oder elektrischen Sicherungen. Weiterhin lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Beispiel auch zwei oder dreidimensionale Molded In- terconnect Devices herstellen.
Auch ist die Herstellung von Antennen mit Kontakten für organische Elektronikbauteile sowie von Beschichtungen auf Oberflächen bestehend aus elektrisch nicht leitfähigem Material zur elektromagnetischen Abschirmung (Shielding) möglich.
Eine Verwendung ist weiterhin im Bereich der Flowfields von Bipolarplatten zur Anwendung in Brennstoffzellen möglich.
Die Anwendungsbreite des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine kostengünstige Herstellung von metallisierten, selbst nicht leitenden Substraten, insbesondere für die Verwendung als Schalter und Sensoren, Absorber für elektromagnetische Strahlung oder Gasbarrieren oder Dekorteile, insbesondere Dekorteile für Kraftfahr- zeug-, Sanitär-, Spielzeug-, Haushalts- und Bürobereich und Verpackungen sowie Folien. Auch im Bereich Sicherheitsdruck für Geldscheine, Kreditkarten, Ausweispapiere usw. kann die Erfindung Anwendung finden. Textilien können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens elektrisch und magnetisch funktionalisiert werden (Antennen, Sender, RFID- und Transponderantennen, Sensoren, Heizelemente, Antistatik (auch für Kunststoffe), Abschirmungen usw.).
Weiterhin ist die Herstellung von Kontaktstellen beziehungsweise Kontakt-Pads oder Verdrahtungen auf einem integrierten elektrischen Bauelement möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls für die Metallisierung von Löchern, Vias, Sacklöchern usw., zum Beispiel bei Leiterplatten, RFID-Antennen oder Transponderantennen, Flachkabeln, Folienleitern mit dem Ziel einer Durchkontaktierung der oberen und unteren Leiterplattenseite verwendet werden. Dies gilt auch, wenn andere Substrate verwendet werden. Weiterhin finden die erfindungsgemäß hergestellten metallisierten Gegenstände - sofern sie magnetisierbare Metalle umfassen - Anwendung in Bereichen magnetisier- barer Funktionsteile, wie Magnettafeln, Magnetspielen, magnetischen Flächen, zum Beispiel bei Kühlschranktüren. Außerdem finden sie Anwendung in Bereichen, in de- nen eine gute thermische Leitfähigkeit vorteilhaft ist, beispielsweise in Folien für Sitzheizungen, Fußbodenheizungen sowie Isolierungsmaterialien.
Bevorzugte Verwendungen der erfindungsgemäß metallisierten Oberflächen sind solche, bei denen die so hergestellten Produkte als Leiterplatte, RFI D-Antenne, Transpon- derantenne, Sitzheizung, Flachkabel, kontaktlose Chipkarten, dünne Metallfolien oder ein- oder zweiseitig kaschierte Polymerträger, Folienleiter, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- beziehungsweise Plasmabildschirmen oder als dekorative Anwendung wie zum Beispiel für Verpackungsmaterialien verwendet werden.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass auch bei Verwendung von Materialien für die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel, die leicht oxi- dieren, eine ausreichende Beschichtung möglich ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Die Fi- guren zeigen exemplarisch immer nur eine mögliche Ausführungsform. Außer in den aufgeführten Ausführungsformen kann die Erfindung natürlich auch noch in weiteren Ausführungen oder in Kombination dieser Ausführungsformen umgesetzt werden.
Es zeigen:
Figuren 1.1 und 1.2 das Übertragen von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln auf einen mit einer Klebstoffschicht versehenen elektrisch nicht leitfähigen Träger in einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 das Übertragen von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln auf einen mit einer Klebstoffschicht versehenen elektrisch nicht leitfähigen Träger in einer zweiten Ausführungsform,
Figur 3 einen elektrisch nicht leitfähigen Träger mit darauf aufgebrachter Basisschicht,
Figuren 4.1 bis 4.3 das Auftragen von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln auf einen mit einer Klebstoffschicht versehenen elektrisch nicht leitfähigen Träger in einer dritten Ausführungsform, Figur 5 das Auftragen von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln auf einen mit einer Klebstoffschicht versehenen elektrisch nicht leitfähigen Träger in einer vierten Ausführungsform,
Figuren 6.1 bis 6.3 das Auftragen von elektrisch nicht leitfähigen Partikeln auf einen mit einer Klebstoffschicht versehenen elektrisch nicht leitfähigen Träger in einer fünften Ausführungsform.
In den Figuren 1.1 und 1.2 ist das Auftragen von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln auf einen mit einer Klebstoffschicht versehenen elektrisch nicht leitfähigen Träger in einer ersten Ausführungsform dargestellt.
Auf einen elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 wird eine Klebstoffschicht 3 aufgetragen. Die Klebstoffschicht 3 weist dabei die Struktur der elektrisch leitfähigen Oberfläche, die erzeugt werden soll, auf. Weiterhin wird auf ein Transfermedium 5 eine Schicht 7 aufgetragen, die stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel enthält, wobei die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel in der Schicht 7 bevorzugt als Monolage enthalten sind. Um eine elektrisch leitfähige Oberfläche auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 zu erhalten, werden der elektrisch nicht leitfähige Träger 1 mit der Klebstoffschicht 3 und das Transfermedium 5 mit der die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltenden Schicht 7 derart miteinander in Kontakt gebracht, dass die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthal- tende Schicht 7 die Klebstoffschicht 3 kontaktiert. Durch das Kontaktieren der die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltenden Schicht 7 mit der Klebstoffschicht 3, werden die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel aus der Schicht 7 an die Klebstoffschicht 3 übertragen. Hierzu ist es erforderlich, dass die Adhäsionskräfte der Klebstoffschicht 3 größer sind als die der Schicht 7.
Die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel können in der Schicht 7 mit Hilfe einer nicht vollständig ausgehärteten und/oder getrockneten Polymerschicht haften. Auch ist es möglich, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel als Schicht 7 durch Magnetkraft am Transfermedium 5 haften.
Um die Klebstoffschicht 3 mit der die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltenden Schicht 7 in Kontakt zu bringen, werden der elektrisch nicht leitfähige Träger und das Transfermedium 5 gegeneinander gepresst, wobei der elektrisch nicht leitfähige Träger 1 und das Transfermedium 5 so ausgerichtet sind, dass die Klebstoffschicht 3 und die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltende Schicht 7 einander zuweisen. Mit den Pfeilen 9 und 11 ist die Bewegung des Trägers 1 beziehungsweise des Transfermediums 5 aufeinander zu dargestellt.
Während der elektrisch nicht leitfähige Träger 1 und das Transfermedium 5 gegenein- ander gepresst werden, ist es möglich, dass der Klebstoff der Klebstoffschicht 3 aushärtet und/oder getrocknet wird. Hierdurch werden die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel aus der Schicht 7 an die Klebstoffschicht 3 gebunden. Es ist jedoch auch möglich, das Transfermedium 5 vor dem Aushärten des Klebstoffs der Klebstoffschicht 3 vom elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 abzuheben. In diesem Fall ist es notwendig, dass die Adhäsion der Klebstoffschicht 3 auch in nicht ausgehärtetem Zustand größer ist als die Adhäsionskraft am Transfermedium 5.
In Figur 1.2 ist der Verfahrensschritt dargestellt, in dem nach dem Übertragen der die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthaltenden Schicht 7 an die Klebstoffschicht 3 des elektrisch nicht leitfähigen Trägers 1 das Transfermedium 5 vom elektrisch nicht leitfähigen Träger abgehoben wird. Die Bewegung des elektrisch nicht leitfähigen Trägers 1 und des Transfermediums 5 ist mit den Pfeilen 13 und 15 dargestellt. In Figur 1.2 ist zu erkennen, dass an den Positionen, an denen die Klebstoffschicht 3 auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 aufgebracht ist, die Schicht 7 vom Transfermedium 5 abgelöst wurde und an der Klebstoffschicht 3 haftet. Hierdurch wird auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 eine Basisschicht erzeugt, die stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel enthält und stromlos und/oder galvanisch beschichtet werden kann.
In Figur 2 ist der Verfahrensschritt, bei dem stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel von einem Transfermedium auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger übertragen werden in einer zweiten Ausführungsform dargestellt.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist das Transfermedium 5 als Endlos- band 15 ausgeführt. In der hier dargestellten Ausführungsform umläuft das Endlosband 15 zwei Wellen 17, 19. Damit sich das Endlosband 15 bewegt, ist mindestens eine der Wellen 17, 19 angetrieben. Es ist jedoch auch möglich, dass beide Wellen 17, 19 angetrieben sind. Neben der hier dargestellten Ausführungsform, bei der das Endlosband 15 zwei Wellen 17, 19 umläuft, ist es auch möglich, dass anstelle des Endlosbandes 15, welches die Wellen 17, 19 umläuft eine einzelne Welle vorgesehen ist, die als Transfermedium wirkt. Ebenso können mehrer Einzelwellen hintereinander angeordnet sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass anstelle von zwei Wellen 17, 19 eine beliebig große Anzahl an Wellen eingesetzt wird, die das Endlosband 15 umläuft.
Um die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel auf die Klebstoffschicht 3 des elektrisch nicht leitfähigen Trägers 1 zu übertragen wird die Schicht 7, die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel bevorzugt als Monolage enthält, an zumindest einer Stelle auf das Endlosband aufgetragen. Nach dem Auftragen der Schicht 7, die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthält, wird das Endlosband 15 mit der Schicht 7 mit der Klebstoffschicht 3 auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 in Kontakt gebracht.
Hierbei werden die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel aus der Schicht 7 an die Klebstoffschicht 3 übertragen. Hierbei bewegt sich vorzugsweise das Endlosband 15 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der elektrisch nicht leitfähige Trä- ger 1. Die Bewegung des Endlosbandes 15 ist mit einem Pfeil 21 und die Bewegung des elektrisch nicht leitfähigen Trägers 1 mit einem Pfeil 23 dargestellt. Das Entfernen des Endlosbandes 15 mit der darauf aufgetragenen Schicht 7, die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthält, erfolgt dadurch, dass das Endlosband 15 über die Welle 19 umgelenkt wird, während der elektrisch nicht leitfähige Trä- ger 1 zum Beispiel weiter in die gleiche Richtung bewegt wird wie während des Kontaktes mit dem Endlosband 15. Nach dem Ablösen des Endlosbandes 15 vom elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 haftet an den Positionen, an denen die Klebstoffschicht 3 aufgebracht ist, die Schicht 7, die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthält. Hierdurch erhält die Klebstoffschicht 3 eine Oberfläche, die stromlos und/oder galvanisch beschichtet werden kann. Nach dem Abheben des Endlosbandes 15 vom elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 werden die noch am Endlosband 15 haftenden Teile der Schicht 7 vom Endlosband 15 entfernt. Dies erfolgt zum Beispiel mit Hilfe eines Rakels 25, der über das Endlosband 15 streift. Es ist aber auch jede andere, dem Fachmann bekannte Vorrichtung geeignet, mit der sich eine Schicht 7 vom Endlosband 15 entfernen lässt. Das Entfernen der Reste der Schicht 7 vom Endlosband ist erforderlich, damit beim erneuten Auftragen der Schicht 7 auf das Endlosband wieder nur eine Schicht 7 ausgebildet wird, die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel bevorzugt als Monolage enthält. Wenn die Reste der Schicht 7 nach dem Ablösen vom elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 nicht vom Endlosband 15 entfernt werden, so könnte durch die erneut aufgetragene Schicht 7 die Reste des vorherigen Umlaufes überlagern und so eine mehrlagige, unebene Schicht entstehen, die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthält.
In Figur 3 ist ein elektrisch nicht leitfähiger Träger mit einer darauf ausgebildeten Ba- sisschicht dargestellt.
Hierzu ist auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 die Klebstoffschicht 3 aufgetragen, die die Struktur der zu erzeugenden elektrisch leitfähigen Oberfläche aufweist. Auf der Klebstoffschicht 3 haftet eine Schicht 33, die die stromlos und/oder galvanisch be- schichtbaren Partikel enthält. Diese Schicht weist die gleiche Struktur auf wie die Klebstoffschicht. Die Klebstoffschicht 3 und die darauf haftende Schicht 33, die die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel enthält, bilden gemeinsam eine Basisschicht 31. Damit die Basisschicht 31 stromlos und/oder galvanisch beschichtet werden kann, sind die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel in der Schicht 33 vorzugsweise so aufgenommen, dass sich diese an der dem elektrisch nicht leitfä- higen Träger 1 entfernten Seite der Basisschicht 31 befinden. Vorzugsweise sind die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel so in der Basisschicht 31 enthalten, dass diese an der Oberfläche 35 der Basisschicht 31 sichtbar sind.
Wenn die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel nicht oder nur zu ei- nem geringen Teil sichtbar sind, ist es möglich diese freizulegen. Das Freilegen kann zum Beispiel mechanisch, physikalisch oder chemisch erfolgen
In den Figuren 4.1 bis 4.3 ist das Verfahren zum Auftragen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger in einer drit- ten Ausführungsform dargestellt.
Bei dem in den Figuren 4.1 bis 4.3 dargestellten Verfahren werden zunächst stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel 41 als Schicht, bevorzugt als Monolage auf das Transfermedium 5 aufgetragen. Hierzu sind die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 in einem Vorratsbehälter 43 gehalten, aus welchem diese dem Transfermedium 5 zugeführt werden. Alternativ können die Partikel 41 mittels Druck-, Gieß-, Rakel- oder Sprühverfahren auf dem Transfermedium aufgetragen werden. Damit die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 am Transfermedium 5 haften ist auf der den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Parti- kein 41 abgewandten Seite des Transfermediums 5 ein Magnet 45 angeordnet. Der Magnet kann sowohl ein Permanentmagnet als auch ein Elektromagnet sein. Durch die Magnetkraft des Magneten 45 werden die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 am Transfermedium 5 gehalten. Hierzu ist es erforderlich, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material ausgebildet sind.
Nach dem Auftragen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 auf das Transfermedium 5 wird dieses mit dem mit der Klebstoffschicht 3 versehenen e- lektrisch nicht leitfähigen Träger 1 in Kontakt gebracht. Figur 4.2 zeigt den Zeitpunkt, kurz bevor der elektrisch nicht leitfähige Träger 1 mit der darauf applizierten Klebstoffschicht 3 mit den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln 41 auf dem Transfermedium 5 in Kontakt gebracht wird. Damit sich die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 , die mit der Klebstoffschicht 3 in Kontakt kommen, vom Transfermedium 5 lösen, ist die Magnetkraft des Magneten 45 so gewählt, dass diese kleiner ist als die Adhäsionskraft der Klebstoffschicht 3. Auch ist es möglich, den Klebstoff der Klebstoffschicht 3 nach dem Kontakt mit den stromlos und/oder galva- nisch beschichtbaren Partikeln 41 zunächst zumindest teilweise auszuhärten und/oder zumindest teilweise zu trocknen, bevor der elektrisch nicht leitfähige Träger 1 mitsamt der Klebstoffschicht 3 und den daran haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln 41 vom Transfermedium 5 abgehoben wird. Figur 4.3 zeigt den Zeitpunkt, kurz nach dem Abheben des elektrisch nicht leitfähigen Trägers 1 mit der darauf applizierten Klebstoffschicht 3 und haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln 41 vom Transfermedium 5.
Das Transfermedium 5 kann bei der in den Figuren 4.1 bis 4.3 dargestellten Ausfüh- rungsform zum Beispiel als Platte ausgeführt sein, die mit dem elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 in Kontakt gebracht wird, oder wie in Figur 2 dargestellt als Endlosband. Wenn das Transfermedium 5 als Endlosband ausgeführt ist, so ist der Magnet 45 vorzugsweise zwischen den Wellen 17, 19 angeordnet, die das Endlosband 15 umläuft.
Eine vierte Ausführungsform, bei der die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel mit Hilfe von Magnetkraft am Transfermedium gehalten werden, ist in Figur 5 dargestellt.
Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform ist das Transfermedium 5 in Form einer Hohlwelle 51 ausgebildet. Im Inneren der Hohlwelle 51 sind ein Belegungsmagnet 53 und Übertragungsmagnet 55 aufgenommen. Mit Hilfe des Belegungsmagneten 53 werden die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 an die Hohlwelle 51 angezogen und haften an dieser. Durch das Magnetfeld des Übertragungsmagneten 55 werden die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Parti- kel 41 an der Hohlwelle 51 gehalten. Die Magnetkraft des Übertragungsmagneten 55 ist dabei jedoch so gewählt, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 , die mit der Klebstoffschicht 3 auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 in Kontakt kommen, an der Klebstoffschicht 3 haften bleiben und nicht aufgrund der starken Magnetkraft des Übertragungsmagneten 55 wieder von der Klebstoffschicht 3 ent- fernt werden und weiter an der Hohlwelle 51 haften bleiben. Anstelle der Ausführungsform, wie sie in Figur 5 dargestellt ist, mit Belegungsmagnet 53 und Übertragungsmagnet 55 ist es auch möglich, nur einen Magneten oder auch mehr als zwei Magneten vorzusehen. Hierbei ist jeweils nur darauf zu achten, dass die Magnetkraft im Bereich der Übertragung der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 von der Hohlwelle 51 an die Klebstoffschicht 3 auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 kleiner ist als die Adhäsionskraft der Klebstoffschicht 3. Die nach dem Kontakt der auf der Hohlwelle 51 haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 mit der Klebstoffschicht 3 auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 weiter an der Hohlwelle 51 haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 werden vorzugsweise vor dem erneuten Belegen der Hohlwelle 51 zunächst von der Hohlwelle 51 entfernt. Dies erfolgt zum Beispiel mit Hilfe einer Spule 57, der ein Wechselfeld auf- geprägt wird. Durch das Wechselfeld 57 wird die Hohlwelle 51 entmagnetisiert. Hierdurch lösen sich die vorher an der Hohlwelle 51 haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 von der Hohlwelle 51 ab. Alternativ können die an der Hohlwelle 51 haftenden stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel auch durch ein Rakel oder durch die Schwerkraft entfernt werden.
Um die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 an die Hohlwelle 51 zu übertragen, taucht die Hohlwelle 51 in der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform in einen Vorratsbehälter 59, in dem die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 aufgenommen sind. Mit Hilfe des Belegungsmagneten 53 werden die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 aus dem Vorratsbehälter 59 an die Hohlwelle 51 angezogen.
Die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 können sowohl als Pulver oder als Dispersion im Vorratsbehälter vorliegen. In Falle einer Dispersion ist es bevorzugt, wenn die Dispersion im Vorratsbehälter gerührt und temperiert wird. Nach der Belegung durch den Belegungsmagneten 53 und vor der Übertragung der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 auf die Klebstoffschicht 3 können die flüchtigen Bestandteile der Dispersion zum Beispiel zumindest teilweise durch einem Trockenschritt, der in Figur 5 nicht dargestellt ist, entfernt werden.
Die Belegung der Hohlwelle 51 mit den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln 41 lässt sich zum Beispiel mit Hilfe einer Laseroptik, die in Figur 5 nicht dargestellt ist, optisch kontrollieren. Durch die Stärke des angelegten Magnetfeldes lässt sich die Schichtdicke der Partikel so einstellen, dass nur eine einzige Partikellage übertragen wird.
Nach dem Auftragen der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 auf die Klebstoffschicht 3 des elektrisch nicht leitfähigen Trägers 1 ist es - wie in Figur 5 dargestellt - möglich, Partikel, die am elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 in Bereichen haften, in denen keine Klebstoffschicht 3 aufgetragen ist, mit Hilfe einer mechanischen oder magnetischen Abreinigung oder durch Spülen mit einer geeigneten Flüssigkeit zu entfernen. In Figur 5 ist eine magnetische Abreinigung dargestellt. Bei dieser umläuft eine mit einem Vlies versehene Hohlwelle 61 einen Magneten 63. Durch den Magneten 63 werden stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel, die nicht an der Klebstoffschicht 3 haften angezogen und anschließend mit Hilfe des Vlieses der Hohlwelle 61 entfernt.
Neben dem Einsatz einer Hohlwelle 51 mit innenliegenden Magneten 53, 55, 57 ist es auch möglich, die Hohlwelle 51 aus einem magnetischen Material zu fertigen oder mit einer Magnetfolie zu bedecken, an der die stromlos und/oder galvanisch beschichtba- ren Partikel haften. Nach dem Übertragen auf die Klebstoffschicht 3 des elektrisch nicht leitfähigen Trägers 1 wird eine solche Hohlwelle 51 vorzugsweise mechanisch, zum Beispiel mit einem Rakel abgereinigt.
In den Figuren 6.1 bis 6.3 ist der Verfahrensschritt zur Übertragung von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger in einer fünften Ausführungsform dargestellt.
Hierbei werden zunächst die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 als Dispersion 71 unter Ausbildung einer Schicht 73 auf das Transfermedium 5 aufgetragen. Die in der Dispersion 71 enthaltenen stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 werden mit Hilfe eines Magneten 75 in Richtung des Transfermediums 5 bewegt. Hierdurch bildet sich eine Schicht der stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 aus, wobei die stromlos und/oder galvanisch beschichtba- ren Partikel 41 das Transfermedium 5 berühren.
In einem zweiten Schritt wird der elektrisch nicht leitfähige Träger 1 mit der darauf applizierten Klebstoffschicht 3 mit der Schicht 73 in Kontakt gebracht. Dieser Schritt ist in Figur 6.2 dargestellt. Bevor die Schicht 73, die die stromlos und/oder galvanisch be- schichtbaren Partikel 41 enthält, mit der Klebstoffschicht 3 in Kontakt gebracht wird, kann muss jedoch nicht die Schicht 73 und/oder die Klebstoffschicht 3 zumindest teilweise ausgehärtet und/oder zumindest teilweise getrocknet werden. Damit die Schicht 73 mit den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln 41 nur an den Positionen an den elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 übertragen wird, an denen sich die Klebstoffschicht 3 befindet, ist es notwendig, dass die Haftung der Schicht 73 mit den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln 41 am Transfermedium 5 kleiner ist als die Haftung der Schicht 73 mit den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln 41 an der Klebstoffschicht 3. Dies führt dazu, dass beim Entfernen des Transfermediums 5, wie in Figur 6.3 dargestellt, an den Stellen, an denen eine Kleb- stoffschicht 3 am elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 aufgetragen ist die Schicht 73 mit den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln 41 an der Klebstoffschicht 3 haften bleibt und an den Positionen, an denen keine Klebstoffschicht 3 am elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 appliziert ist, die Schicht 73 mit den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln 41 auf dem Transfermedium 5 zurückbleibt. Auf diese Weise wird eine Basisschicht 31 erzeugt, die die gleiche Struktur aufweist, wie die zuvor auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 aufgetragene Klebstoffschicht 3.
Nach dem Entfernen des Transfermediums 5 wird die Klebstoffschicht 3 mit der daran haftenden Schicht 73 und den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Parti- kein 41 zumindest teilweise ausgehärtet und/oder zumindest teilweise getrocknet. Dadurch dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 beim Auftra- gen der Schicht 73 auf das Transfermedium 5 mit Hilfe der Magnetkraft des Magneten 75 in Richtung des Transfermediums 5 bewegt wurden, befinden sich erfindungsgemäß die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 nach dem Übertragen der Schicht 73 mit den stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln 41 auf die Klebstoffschicht 3 des elektrisch nicht leitfähigen Trägers 1 an der dem elektrisch nicht leitfähigen Träger 1 abgewandten Seite der Basisschicht 31. Die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel 41 können somit leicht stromlos und/oder galvanisch mit einer Metallschicht beschichtet werden.
Bezugszeichenliste
1 elektrisch nicht leitfähiger Träger
3 Klebstoffschicht
5 Transfermedium
7 Schicht
9 Bewegung des Trägers 1
1 1 Bewegung des Transfermediums 5
15 Endlosband
17 Welle
19 Welle
21 Bewegung des Endlosbandes
23 Bewegung des Trägers 1
25 Rakel
31 Basisschicht 33 stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel enthaltende Schicht
35 Oberfläche der Basisschicht 31
41 stromlos und/oder galvanisch beschichtbare Partikel
43 Vorratsbehälter 45 Magnet
51 Hohlwelle
53 Belegungsmagnet
55 Übertragungsmagnet 57 Spule
59 Vorratsbehälter
61 mit Vlies versehene Hohlwelle
63 Magnet
71 Polymer
73 Polymerschicht
75 Magnet

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von strukturierten oder vollflächigen, elektrisch leitfähigen Oberflächen auf einem elektrisch nicht leitfähigen Träger (1 ), welches fol- gende Schritte umfasst:
(a) Auftragen einer Klebstoffschicht (3) auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger (1 ), wobei die Klebstoffschicht (3) die Struktur der elektrisch leitfähigen Oberfläche aufweist,
(b) Übertragen von stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln (41 ) von einem Transfermedium (5) auf die Klebstoffschicht (3), wobei die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel (41 ) als Schicht auf dem Transfermedium (5) aufgebracht sind,
(c) Entfernen des Transfermediums (5),
(d) Zumindest teilweise Trocknen und/oder zumindest teilweise Aushärten des Klebstoffes der Klebstoffschicht (3), wodurch die stromlos und/oder galva- nisch beschichtbaren Partikel (41 ) an die Klebstoffschicht (3) gebunden werden und so eine Basisschicht (31 ) ausbilden,
(e) Aufbringen einer Metallschicht auf die mittels der Klebstoffschicht (3) auf dem elektrisch nicht leitfähigen Träger (1 ) haftenden stromlos und/oder gal- vanisch beschichtbaren Partikel (41 ) durch stromloses und/oder galvanisches Beschichten.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel (41 ) mit einem Bindemittel (71 ) an dem Transfermedium (5) befestigt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Basisschicht (31 ) zu 75 bis 99,9 Gew.-% aus stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikeln (41 ) enthalten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel (41 ) magnetisch sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel (41 ) durch Magnetkraft an dem Transfermedium (5) haften.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel (41 ) nach dem Übertragen von dem Transfermedium (5) auf den elektrisch nicht leitfähigen Träger (1 ) durch Einwirken einer äußeren Kraft an die dem elektrisch nicht leitfähigen Träger (1 ) abgewandte Seite der Basisschicht (31 ) bewegt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kraft eine Magnetkraft ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel (41 ) Fe, Zn, Cu, Ni, AI,
Kohlenstoff oder Mischungen daraus enthalten.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stromlos und/oder galvanisch beschichtbaren Partikel (41 ) Carbonyleisenpulver sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Carbonyleisenpulver mit einer anorganischen und/oder organischen Schicht beschichtet ist.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, das die Beschichtung des Carbonyleisenpulvers aus Polyethylen, Polypropylen oder Polytetrafluorethy- len enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht (3) auf dem Träger (1 ) und/oder die Schicht stromlos und/oder galvanisch beschichtbarer Partikel auf dem Transfermedium (5) durch ein Druck-, Gieß-, Walz-, Tauch- oder Sprühverfahren aufgetragen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierten, elektrisch leitfähigen Oberflächen auf der Oberseite und auf der Unterseite des elektrisch nicht leitfähigen Trägers (1 ) aufgebracht werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierten, elektrisch leitfähigen Oberflächen auf der Oberseite und der Unterseite des elekt- risch nicht leitfähigen Trägers (1 ) durch mindestens eine Durchkontaktierung miteinander verbunden werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchkon- taktierung eine Wandung der mindestens einen Bohrung im elektrisch nicht leitfähigen Träger durch die stromlose und/oder galvanische Beschichtung mit einer Metallschicht versehen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, aus dem der elektrisch nicht leitende Träger (1 ) hergestellt ist, ein harzgetränktes Gewebe, das zu Platten oder Rollen verpresst ist, oder eine Kunststofffolie ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Herstellung von Leiterbahnen auf Leiterplatten, RFID-Antennen, Transponderantennen oder anderen Antennenstrukturen, Chipkartenmodulen, Flachkabeln, Sitzheizungen, Folienleitern, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- beziehungsweise Plasmabildschirmen oder zur Herstellung von galvanisch beschichteten Produkten in beliebiger Form.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Herstellung von dekorativen oder funktionalen Oberflächen auf Produkten, die zur Abschirmung von elektro- magnetischer Strahlung, zur Wärmeleitung oder als Verpackung verwendet werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Herstellung von dünnen Metallfolien oder ein- oder zweiseitig metallkaschierten Polymerträgern.
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