Электропроводящая композиция

 

1. ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ КОМПОЗШЩЯ , включающая эпоксидную смолу, отвердитель, высокодисперсный металл , отличающая с я тем, что, с целью увеличения срока жизни, снижения стоимости при сохранении , высокой электропроводности, упрощения технологии использования и .улучшения условий труда, она дополнительно содержит олеиновую кислоту и растворитель , в качестве отвердителя содержит фенолформальдегидную смолу, а в качестве высокодисперсного металла дендритное высокодисперсное железо и сферический высокодисперсный никель при следующем содержании компонентов , мас.%: Эпоксидная смола 2,7-15 Фенолформальде3 ,0-15 гидная смола Дендритное высоко0 ,4-59,5 дисперсное железо Сферический высоко0 ,3-75,0 дисперсный никель 0,008-0,242 Олеиновая кислота Остальное Растворитель 2.Композиция по п.1, о т л и чающаяся тем, что, в качестве растворителя она содержит смесь этилцеллозольва, бутилового спирта, ацетона и ксилола при следующих соотношениях компонентов, мас;%: 30-40 Этилцеллозольв 25-30 Бутиловый спирт 25-30 Ацетон (Л 5-10 Ксилол 3.Композиция по п.1, отличающая ся тем, что в качестве растворителя она содержит смесь этилцеллозольва, бензилового спирта и ксилола при следующих соотношениях компонентов, мас.%: 45-55 Этилцеллозольв 35-40 Бензиловьй спирт 10-15 Ксилол 00 4.Композиция по п.1, от л и 4 4 чающаяся тем, что, в качестве растворителя она содержит смесь этилцеллозольва и бензилового спирта при следующих соотношениях компонентов , мас.%: Этилцеллозольв 20-40 Бензиловый спирт 60-80

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 А (19) (11) (Я)4 Н 01 В 1 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2,7-15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3473518/24-07 (22) 23.07.82 (46) 07.03.87. Бюл, У 9 (72) Ю.И.Химченко, Л.С.Радкевич, Л.Н.Дегтярева, В.Л.Бормотов, Н.Ф.Мирошин и С.Н.Брайнина (53) 621.315 (088.8) (56) Пат. Японии Ф 55-45594, кл. Н О1 В 1/00, 1980.

Пат. Японии Ф 55-45592, кл. Н 01 В 1/00, 1980.

Пат. Японии Ф 55-45593, кл. H 01 В 1/00, 1980.

Пат. США У 3746662 кл.252-513, 1973. (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая эпоксидную смолу, отвердитель, высокодисперсный металл, отличающаяся тем, что, с целью увеличения срока жизни, снижения стоимости при сохранении высокой электропроводности, упрощения технологии использования и .улучшения условий труда, она дополнительно содержит олеиновую кислоту и растворитель, в качестве отвердителя содержит фенолформальдегндную смолу, а в качестве высокодисперсного металла— дендритное высокодисперсное железо и сферический высокодисперсный никель при следующем содержании компонентов, мас.%:

Эпоксидная смола

Фенолформальдегидная смола 3,0-15

Дендритное высокодисперсное железо 0,4-59,5

Сферический высокодисперсный никель 0,3-75,0

Олеиновая кислота 0,008-0,242

Растворитель Остальное

2. Композиция по п.1, .о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, в качестве растворителя она содержит смесь . этилцеллозольва, бутилового спирта, ацетона и ксилола при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Этилцеллозольв 30-40

Бутиловый спирт 25-30 O

Ацетон 25-30

Ксилол 5-10

3. Композиция по и.!, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что в качестве растворителя она содержит смесь этилцеллозольва, бенэилового спирта и ксилола при следующих соотношениях . компонентов, мас.%:

Этилцеллозольв 45-55

Бенэиловый спирт 35-40

Ксилол 10-15

4. Композиция по п,1, о т л и— ч а ю ща я с я тем, что, в качестве растворителя она содержит смесь этнлцеллозольва и бенэилового спирта при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Этилцеллозольв 20-40

Бензиловый спирт 60-80 электропроводящего наполнителя-серебра, отличающиеся между собой содержанием и природой отвердителей, катализаторов. Ю

В композиции используют в качестве отвердителя эндиковый ангидрид и ангидрид пирромеллитовой кислоты: катализатор — соль кобальта нафтеновой кислоты, а также полифинилглицидиловый эфир.

В качестве электропроводящей фазы — порошок серебра, Состав композиции отличается от вышеуказанной тем, что в качестве от- 20 вердитепя она содержит ангидрид тримеллитовой кислоты при отсутствии катализатора и полифенилглицидилового эфира.

Композиция включает компоненты композиции за исключением катализаь тора и дополнительно содержит аминный комплекс.

Указанные композиции обладают высоким удельным объемным электр .чес30

-4 ким сопротивлением (порядка 10 Ом см)

v. применяются в электрических приборах

Однако необходимо отметить, что 35 композиции-аналоги имеют существенный недостаток, а именно: высокую стоимость из-за использования дефицитного драгоценного металла— серебра, количество которого во всех композициях одинаково и равно

70 вес ч.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является электропроводящая композиция для

I теплопроводящих покрытий.

Известная композиция состоит из эпоксидной смолы с вязкостью при

25 С<10 П, частиц нерастворенного в эпоксидной смоле полимера, который может реагировать с эпоксидной смолой при ее отверждении (сополимера этилена с виниловым спиртом или винилацетата и метакриловой кислоты и др,), тонкоизмельченного металла

Ag, Cu А1, покрытого серебром никеля с величиной частиц <30 мкм и-от.вердителя-дицианамида, отверждается

1 10984

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в

1 частности прн изготовлении печатных плат, электрических соединителей идр.

Известны электропроводящие покрытия на основе эпоксидной смолы и

41 2 () при температуре 175 С в течение 30 мин и имеет срок хранения 1 мес, .

Недостатком известной композиции является высокая стоимость за счет применения в качестве наполнителей драгоценного дефицитного металла (серебра) или посеребренных иорошков в количестве до 70 мас.Ж, малая продолжительность жизни композиции (до 1 мес.), что делает ее применение неудобным, нетехнологичным, так как . в этом случае количество композиции, которое изготавливается, должно быть обязательно израсходовано в укаэанный срок. Неизрасходованная композиция сшивается и не может быть использована по назначению по истечении указанного срока хранения. Следует отметить что использование в известной композиции двух типов отвердителей (сополимер этилена с виниловым спиртом и дицианамид, последний из которых весьма токсичен) требует особых мер безопасности при работе с композицией, т,е. необходимы специальные вытяжные шкафы. !

Целью предлагаемого изобретения является увеличение срока жизни композиции, снижение ее стоимости при сохранении высокой электропроводности, упрощение технологии использования и улучшение условий труда.

Поставленная цель достигается тем, что электропроводящая композиция, вклювающая эпоксидную смолу, отвердитель, высокодисперсный металл, дополнительно содержит олеиновую кислоту и растворитель, а в качестве отвердителя содержит фенолформальдегидную смолу, в качестве высокодисперсного металла — дендритное высокодисперсное железо и сферический высокодисперсный никель при следующем содержании компонентов, мас.%:

Эпоксидная смола 2,7-15,0

Фенолформальдегидная смола 3,0-15,0

Сферический высокодисперсный никель 0,3-75,0

Дендридное высокодисперсное железо 0,4-59,2

Олеиновая кислота 0,008-0,242

Растворитель Остальное

Б качестве растворителя композиция содержит смесь этилцеллозольва, бутилового спирта, ацетона и ксило1098441 4 ла при следующих соотношениях ком-

<понентов, мас.%:

Этилцеллозольв 30-40

Бутиловый спирт 25-30

Ацетон. 25-30

Ксилол 5-10

В .качестве растворителя может использоваться смесь этилцеллозольва, бензнлового спирта, ксилола при следующих соотношениях компонентов, мас,%:

Этилцеллозольв 45-55

Бензиловый спирт 35-40

Ксилол 10-15 а также смесь этилцеллозольва и бензилового спирта при следующих соотношениях, мас.%:

Этилцеллозольв 20-40

Бензиловый спирт 60-80

Функцию растворителя может выполнять также любое вещество, выбранное иэ группы: этилцеллоэольв, ксилол, бутиловый спирт,.бензиловый спирт.

Отличительной особенностью предлагаемой композиции является совместное введение высокодисперсных порошков никеля и железа сферической и дендритной формы соответственно. Введение в композицию порошков, отличающихся между собой размерами и формой частиц, приводит к высокой плотности упаковки металлического наполнителя в объеме полимера, а взаимодействие порошков с остальными компонентами создает максимальное количество электрических контактов и, как следствие, высокую электропроводность композиции.

Технология приготовления металлополимерной композиции. Фенолформальдегидную смолу растворяют в одном из растворителей, например в бутнловом спирте. Затем в раствор добавляют эпоксидную смолу и перемешивают до полного растворения компонентов. В полученный раствор полимеров вводят предварительно смешанные порошки высокодисперсных никеля и железа и перемешивают.

Пример. 400 r фенолформальдегидиой смолы растворяют в 17 г бутилового спирта, В полученный раствор добавляют 4,00 г эпоксидной смолы и смесь перемешивают до полного растворения компонентов.

В полученный раствор полимеров добавляют предварительно приготовленную смесь порошков, состоящую

25 из 74,6 r сферического высокодисперсного никеля и 0,4 r высокодис- персного дендритного железа, и все компоненты перемешивают.

После нанесения полученной металлополимерной пасты на подложку (например, стеклотекстолит) и термообработки ее удельное электрическое сопротивление, которое было измерено омметром цифровым Щ34, составило

0,007 Ом ° см.

Идентичным способом было нанесено покрытие из приведенной композиции (см. пример) после выдержки 6мес.

Удельное объемное электрическое сопротивление составило 0,008 Ом ° см, т.е. электросопротивление остается на одном уровне.

Для обоснования граничных пределов компонентов предлагаемой металлополимерной композиции были получены различные составы по описанной выше технологии.

Зависимость электрического сопротивления от состава компонентов, их количества приведена в таблице. Как видно из данных таблицы, нижние пределы по никелю и железу обусловлены тем, что при их меньшем содержании в композиции не будет образовываться цепочечная структура, обеспечивающая достаточную электропроводность композиции, а введение высокодисперсных никеля и железа выше максимальных пределов не увеличивает электропроводность композиции и ухудшает механические свойства композиции, увеличивая ее хрупкость, рыхлость. Оптищ мальное количество железа 0,4 мас.%, никеля 74,6 час.%. Нижний предел по олеиновой кислоте составляет

0,008 мас.%,òàê как меньшее количество добавляемой олеиновой кислоты не, будет обеспечивать образование за-. щитной пленки на частицах железа, которая предохраняет ее от окисления.

Верхний предел обусловлен тем, что увеличение содержания олеиновой кисgg лоты будет уменьшать электропроводность композиции, Количество растворителей, необходимая вязкость полученной композиции корректируются в зависимости от ее применения (электропроводящие клеи, печатные платы и др.) различным содержанием растворителей в граничных пределах. Граничные значения эпоксидной и фенолформальдегидной

5 1 смол выбраны из условия соответствия количествам, обычно применяемым в металлополимерных композициях.

Как видно из приведенных данных, предлагаемая композиция позволяет увеличить срок годности композиции в 6 раз, понизить стоимость ее в

20-50 раз. При этом следует отметить что она позволяет откабаться от применения драгоценного дефицитного серебра, количество которого достигает

098441 Ь в известной композиции 70 мас.Ж, причем величина удельного объемного сонротивления композиции имеет тот же порядок, что и известная композиция, т,е. качество полученного покрытия соответствует мировым стандартам.

Технология нанесения композиции простая, что характеризуется приведенным примером, при этом значительно улуч1О шают условия труда, так как предлагаемая композиция не содержит токсичных компонентов.

1098441

1 О

1 Э

1 X

1 О

1I л

Оъ

Ю ь л ь

СО ь

° I

Q Х ць

A л л

Ю

D л ь

Э

Е

Э Ol..t ох! х х

Xmg {

Ф m I лл

D л

1 о о х

1

И о о

Э о х

IC о а

Ю ь

Ю ь л л ь

Ю и

С 3

Ю л

CV

Ю

Ю

° \

Ю ь ь л ь

I I

1

1

Ю

Ю л и

I у

Я и

I CQ !0 в ь и л л (»Ъ СЧ ь ь л

I и

1 о

I g о

D л

° \ л

1 !

1

1 ! —

I о

m I Х>Х

I» 1 0l Б

v.1 mm ь

<Ч л

Ch

1 I!

ЛЯ

t о

1 Э ь о ь л л л an ь и л

О 1 ь л

00 л л

Ch С Ъ

CV ь

< 3 л

СЧ

1 о х х

Ц ь

I о

Ц

О

m х 6

mxI0Q

D ь л

С Ъ

M ь л ь и ь

D л

an ь л

1 а

1» Э

v o х х

rZ v

1 о

Х о

0А

00 л

CV л л

Ю л О а

Э

1» Ф

О 2

Ы х й(v о

Х о

О

3 ь л

° \! 4

1

1,:

1 i

1 Х

Э С»

X э х аде

О»0Х

1 о х

Ю ь л

С Ъ

0О

° \

С 3 ь л

1

l( х т! о

М (Т

I о

v х

Щ а0

Ж ь ь

С ) 0Са л (Ч ь

° \ л

1 о

И

X о

1

1 !

1

ЬЯ

Щ

X л х х х о х

X о

Х

f х

0I хо х

X о

Э

I X

» 1

1 — — 4

eat;0!v I

l ь ю

Ю л л сч 1

an 0Q Г

О .4

I л л л

С Ъ С4

00 О л

I 1 -Ф

С Ъ ь ь ь о л л

Ch 1

° — < ь.ь ь о ь о л л л

О Ch Ь

С" ) С Ъ CV

to, 1098441 ! v х

I I

К I ф) ° 1 с:о

Э

Х Э Э

О ж

I I I сЪ с0 о л ь о о о

СО л

О сЪ О О в о е

О сЪ О . о о о

aI л а о о о с Ъ

Оъ о о

A о

1 I 1.1

2

fя Ж 1 ! а СОО

I I

I I:

Э I 0 . 1, 1 hC х 1!

Р 1. о

m I Х >Б.t» 1

& 1 с1 л ф 1:

v! ха ! ШЦО сЕ ЭОИ

1--1

1 1

О д 1. сЧ с Ъ с Ъ . с ) an иЪ л л о о о о л л

С0 сЧ ° сЧ л

° 1

О0 сЧ о о сЧ с Ъ

ФЬ л

Ф 00 сЧ сЧ

C)

Ch

A ссЪ

I cV

О с с

I о

1 ц v

Ф Х а0 а х 1ОЪ

»3

О л о б с Ъ сЧ л о

1 о

I о у Рд

l а. о

Э N

1 Э Э мои х х э

K о

° Ь

ОЪ

an сЪ ж х х о

X

I

О

Х о у

1

Р A

Q Ц

>» Э

» х х

t(v x сч

Ю ссЪ

1 м с 5 с«Ф

У. Q с 1»

dцео

О ОхX

° с! Ц Г С! иЪ

1 !

». х

Э х

° О! (» о х е

О

Е

Щ aaI х ссЪ ссЪ л

О

Е о

Ц и

П

I

I

X

О

Э о х

Э

Ц

Q ж

1 о !

Ъ»

L о

Э

О

О

М

О х х х и о! v

РЪ

I е

1 V

Э! Е

I 1 1 о о сЧ (1

» о о о о о

° i а Ю о о о о о

О1

l I еь о

00 с ) с»Ъ о

Ю л

С Ъ 1 1 с Ъ

CV O с Ъ

1 I I 1 с Ъ О сЧ

CV о — о сч

Ю Ф Ю ° Ф о о о о

О сЪ ао

О сСЪ О л Ю ф\ Ю

00 00 сЧ РЪ

О О сЪ О О сЪ сЪ сЪ л л ° I а л

О 00 О О сЧ!

I о о о

o - î. о

° в М ° I Ю л л л ф о о

О. л л Ю л л л л л съ сч о ссЪ r сО О 1