203000. lajstromszámú szabadalom • Eljárás anizotrop villamos vezető anyag előállítására
1 HU 203000 B 2 A találmány a mikroelektronika, elektronika és elektrotechnika szakterületeire vonatkozik, különösen egy eljárásra anizotrop villamos vezetöanyag előállítására. Anizotrop villamos vezetöanyagokat vezetőszakaszok összekötésére alkalmaznak öszszekötendő lemezekhez és lapkákhoz. Ezek az anyagok nagy villamos vezetőképességű részecskékből álló láncokat tartalmaznak. Fontos, hogy ezeknek a láncoknak azonos villamos paramétereik legyenek, azaz azonos vezetőképességük, ami jó minőségű anizotrop villamos vezetóanyagot eredményez. Azonkívül ezeknek az anyagoknak elegendő rugalmasságúnknak kell lenniök nyomás hatása alatt, és elegendően nagy méretűeknek kell lenniük. Az anizotrop villamos vezetóanyagok tulajdonságai és méretei nagymértékben az előállítási eljárás függvényei. így pl- ismeretes egy eljárás anizotrop villamos vezetóanyagok előállítására, amely abból áll, hogy egy villamos szigetelőanyag kompozíciót, amely egy polimert (dielektrikum) és villamosán vezető részecskéket (mágneses részecskéket, pl. ferromágneses részecskéket) tartalmaz, mágneses térbe helyeznek (J. P. B. 60-32 285). Az elektromágnes vasmagjának sarkai által létrehozott geometriai konfiguráción belüli növelt mágneses térerósségű helyeken a polimer fóliában a mágneses részecskékből áramvezető láncok alakulnak ki. Ez az eljárás csak mágnesezhető részecskék alkalmazása esetén használható. Ezen eljárás alkalmazása esetén továbbá gyakorlatilag lehetetlen azonos paraméterű mágneses teret létrehozni a mágnes pólusainak közepén és a szélén; ennek következtében lehetetlen mindenütt azonos vilamos vezetőképességű láncokat létrehozni, ami azt eredményezi, hogy az előállított anyag villamosvezető-tulajdonságai nem lesznek megfelelők. Ennek az eljárásnak további hátránya a nagy energiaigény. Az előállított anyag méretei korlátozottak, mivel műszakilag lehetetlen olyan elektromágnest készíteni, amelynek pólussarui elég nagy méretűek és egyidejűleg a légrésben a térerősség a szükséges értéket eléri. Ismeretes egy eljárás anizotrop villamos vezetőanyag előállítására, amelynek során villamos teret alkalmaznak (Journal Appl. Phys., vol. 60., Nr. 4., 1968. Jones T. B., Kraybill, J. P.: Active Feedback-controlled Dielectrophoretic Levitation, p. 1247-1252). Az eljárás abban áll, hogy egy vezetőrészecskéket tartalmazó folyékony dielektrikumot (villamos szigetelőanyag-kompozíciót) üvegedénybe töltenek, amelyet két elektród közé helyeznek. Ezután az elektródokra feszültségkülönbséget kapcsolnak. Azáltal, hogy egy vezetőrészecske vagy ilyen részecskékből álló aggregátum függőleges helyzetét optikailag ellenőrzik és az elektródok közötti feszültségkülönbség nagyságát beállítják, a részecskék stabil lebegését érik el a folyékony dielektrikumban, ami éppen az anyag anizotrop struktúráját hozza létre. Ezzel az eljárással azonban nem lehet olyan anyagot előállítani, amely sok villamosán vezető részecskékből álló láncot tartalmaz, mert gyakorlatilag nem valósítható meg a lebegő láncok elrendeződéseinek egyidejű folyamatos szabályozása. Ezenkívül csak a villamos tér jelenléte biztosítja az előállítandó anyag anizotrop szerkezetének fenntartását, ami az ezen eljárással előállított anyag alkalmazását nagymértékben korlátozza. A találmány céljául tűztük ki olyan eljárás kifejlesztését anizotrop villamos vezetőanyag előállítására, amely lehetővé teszi nagy villamos vezetőképességű, kielégítő rugalmasságú és elég nagy méretű anyag előállítását. A feladatot úgy oldjuk meg, hogy olyan eljárást ajánlunk anizotrop villamos vezetőanyag előállítására, amelynek során egy kompozíciót, amely vezetórészecskéket tartalmazó dielektrikumból áll, két elektród közé helyezünk, amely elektródokra feszültségkülönbséget kapcsolunk, és amely eljárás során a találmány szerint az elektródok és a kompozíció közé egy-egy villamos szigetelő fóliát helyezünk el olyan vastagsággal, amely megakadályozza, hogy a rákapcsolt feszültségkülönbség hatására a villamosán vezető részecskék az elektródokkal érintkezésbe jussanak, úgy, hogy a fölső és az alsó elektród sávjainak szélessége legalább háromszorosa az említett villamos szigetelő fóliák közötti távolságnak, továbbá, hogy az előállítandó villamos vezetóanyagot kikeményítjük. Dielektrikumként különböző anyagokat alkalmazhatunk, pl. paraffint, dielektrikumot képező polimereket, amelyek képesek a kikeményedésre. Vezetőrészecskékként bármilyen villamosán vezető részecskéket alkalmazhatunk. Ilyenek lehetnek különböző fémrészecskék, pl. vörösréz, vas, sárgaréz, titán, nikkel stb., továbbá olyan nemfém részecskék, amelyek fémréteggel vannak bevonva, pl. vörösrézzel bevont üvegszemcsék. Villamos szigetelő fóliaként bármilyen fólia alkalmazható, amely pl. nagyfeszültségű berendezésekben használatos. Ilyenek lehetnek pl. a polietiléntereftalát, ill. politetrafluoretilén fóliák. Mint előbb már említettük, az egyes elektródsávok szélessége legalább háromszorosa a szigetelőfóliák közötti távolságnak. Ez eltérő villamos térerősséget hoz létre az előállítandó anyagban az elektródok közelében, ill. azokon a helyeken, amelyek távolabb vannak az elektródoktól, ami a villamos vezetőrészecskékböl álló láncok képződése közben a távolabbi vezetőrészecskéknek az elektródokhoz vonzását eredményezi. Abból a célból, hogy a villamosán vezető láncok képződésé-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
