195673. lajstromszámú szabadalom • Eljárás lakkbázisú, többszörösen forrasztható vezetőfestékek előállítására
1 195 673 2 A találmány tárgya eljárás lakkbázisű, többszörösen forrasztható vezetőfestékek előállítására. Ismert tény, hogy a híradástechnikai iparban széles körben alkalmazzák a hordozó felületére kb. 800 °C-on felvitt forrasztható vezetőrétegeket a keramikus kondenzátorok fegyverzeteinek kialakítására vagy vastagréteg áramkörök huzalozására. Napjainkban a híradástechnikai célokra használható műanyagok hó'álíósága általában jóval alacsonyabb, ebbe! kifolyólag ez a módszer a magas hőmérséklet miatt nem alkalmas a forrasztható vezetőretegek kialakítására szerves hordozón. A-műanyagok felületén létrehozott vezető réteg kialakítására fejlesztették ki az ún, vezet »festékeket. Ezeknek a vezetőfestékeknek az előállítása során a vezető anyagot,pl. e/üsport szerves kötőanyagban oszlatják el. A feldolgozás során a vezetőiesteket a műanyag felületére ecse telessel, szórással, szitanyom tatással stfc. viszik fel. A vezetőtestékek elterjedésének a legfőbb oka az volt, hogy a passzív elektronikus alkatrészeknél, pl. az ellenállásoknál, az ellenállásrcteg és a mechanikusan hozzáerősített fémkivezetők között: még gondos gyártás esetén is bizonytalan kontaktusok keletkeznek. A bizony tálán kontaktusok miatt nagy elektromos zaj, ellenállás változás, hőmérsékleti együttható (Tk) és feszültségtényező romlás következik be. A bizonytalan kontaktusok kiküszöbölése céljából alkalmazzák a vezetőfestékeket olyan módon, bogy az ellenállások, potentiometer pályák végeit vonják be vezetőfestékkel cs a bevont felületekre erősítik fel a fémkivezetőket. Ízzen vezetőfestékek előnye, hogy műanyag hordozókon is alkalmazhatók, hátrányuk viszont az, hogy nem forraszthatok. Ilyen vezetőfestéket ismcrUt pl. a 76 47 028 Jp, számú „Electrically conductive coating compositions” tárgyú japán szabadalmi leírás. A fenti hátrány kiküszöbölése céljából forrasztható vezetőrétegek kialakítására kémiai módszereket fejlesztettek ki. Ennek során a műanyagok felületére kémiai úton fémréteget választanak le. Ilyen technológiát ismertet az Elektronics Vol. 53, No. 15., Ezen módszert ma már pl. széles körben alkalmazzák a nyomtatott huzalozást! áramkörök gyártásánál. Mivel azonban a vezetőrétegek kémiai úton történő kialakítása csak több lépésben lehetséges, szükségessé vált egy viszonylag egyszerű módszerrel feldolgozható, alacsony hőmérsékleten beégethető forrasztható vezetőfesték kifejlesztése is. Ezen vezető festék kifejlesztéséről is alkalmazásáról az utóbbi néhány évben több közlemény jelent meg. Többek között forrasztható ve/etőfestékat hozott forgalomba az USA-beli ESL vállalat, a Német Szövetségi Köztársaságban pedig a DFC.USSA ecg. Az alacsony hőmérsékleten beégethető forrasztható vezetőfestckckkel szemben támasztott követelmények a következők: a) a felvitt vezetőfesték 200 °C alatt kikeményedjen b) a bevont felületek mártóónozással ónozhatok legyenek c) több forrasztási műveletet viseljenek el károsodás nélkül d) jó elektromos vezetőképességgel rendelkezzenek e) nyomtatott huzalozás kialakítása esetében szakadásmentes réteget képezzenek f) a felvitt réteg mechanikai szilárdsága megfelelő legyen. A jelenleg beszerezhető alacsony hőmérsékleten beégethető forrasztható vezetőfestékek a fenti követelményeket még hiánytalanul nem teljesítik. Ennek egyik oka, hogy a vezetőfestékekben alkalmazott szerves kötőanyag minősége nem eléggé egyenletes. Alacsony hőmérsékleten beégethető és 230 °C-on forrasztható vezetőfestékek készítésére történtek már más erőfeszítések is. így pl. ilyen vezetőfestékekre vonatkozik a 77.107.03b sz. „Electrically conductive and sol de rablc materials” című japán szabadalmi leírás is. Ezen leírás szerint fmomszemcsés ezüstport egy hármas kötőanyag keverékkel alakítanak vezetőképes festékké. E keverék epoxigyantából, izocianát prepolimerből és laurinsavból áll és abban az epoxigyanta mennyisége a döntő. A hármas keverékre azért van szükség, mert az izocianát prepolimerek nagy részének a forrasztást egyébként elősegítő és ahhoz szükséges bomlása már 150°C alatt lejátszódik, így tiszta i/ocianát prepolimer kötőanyag alkalmazása esetében a felvitt ve/.etőrétcg 200 "C körüli hőmérsékleten nem forrasztható, ami viszont alapvető követelmény. Ezt a japán leírás szerinti megoldás csak ügy tudja biztosítani, hogy az izocianát prepolimerhez epoxigyantát kever, ami viszont a forraszthatóságot nagyban lerontja. Ezt kívánja azután 1 aurinsav adagolásával ellensúlyozni, amely nélkül a vezető festék nem volna 230°C-on forrasztható. E hármas keverék alkalmazhatóságához, a három komponens mennyisége közötti egyensúly biztosítása lényeges, egyrészt a szilárdság, másrészt a forraszthatóság miatt, amely egyensúly azonban mind a készítésnél, mind a raktározásnál, illetve a felhasználásnál is felbomolhat. Így pl. az alkalmazandó epoxigyanta mennyisége erősen függ az izocianát prcpolimerizátum mindenkori móltömegétől, amely pl. raktározás folyamán is változhat. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása volt, amely mindezen hátrányokat kiküszöböli és amellyel egyetlen kötőanyag segítségével oly lakkbázisú., forrasztható vezetőlesték állítható elő, amely egyfelál 200 °C fölötti hőmérsékleten forrasztható, több forrasztási műveletet elviseljen károsodás nélkül és a korábban felsorolt többi kritériumnak is eleget tegyen. felismertük az.l, hogy c kitűzött cél elérhető, ha a lakkbázisú forrasztható vezetőfesték (ilmképző anyagaként olyan lakkot alkalmazunk, melynek bomlása ugyan már mintegy 180 °C körül elindul, de csak ennél jóval magasabb, mintegy 350 °C körüli hőmérsékleten válik teljessé, így az a kívánt 230 °C körüli használatos forrasztási hőmérsékleten már olyan állapotban van, hogy a forrasztás létrehozható, de ugyanakkor olyan körülmények jönnek léire, hogy az. az összekötni kívánt kontaktusokról nem folyik le és ezáltal a magas végbomlási hőmérséklet miatt az ilyen vezetőfesték több forrasztási műveletet is elvisel károsodás nélkül. Azt is felismertük, hogy e lakként olyan aromás dii/.ocianátnak OH csoportot tartalmazó aromás vegyülettel alkotott prepuiimerizátumát kell használnunk, amelynek átlag móltömege 500 5000 és amely egy aromás oldószerrel együtt alkotja a lakkot. A vezető képes festék előállítására a fémporon (Ag, Cu, Ni stb.) és e lakkon kívül más anyagot nem szükséges használnunk, de alkalmazhatunk még egy szerves ofdós/.e ft h igílók én t. A találmány szerinti eljárás lakkbázisú,-többszörösen forrasztható vezetőfestékek előállítására vezető fémporból, filmképző izocianát tartalmú anyagból és szerves 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
