GEGENSTAND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden Metallstrukturen, vorzugsweise Leiterbahnstrukturen, mittels Laserlicht auf einem nichtleitenden Trägermaterial sowie die Verwendung einer Kombination aus wenigstens einer anorganischen Metall-Phosphat-Verbindung und einem Stabilisator in einem solchen Verfahren.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Aus der Literatur ist eine Vielzahl verschiedener Verfahren zur feinstrukturierenden Metallisierung von Oberflächen bekannt. Anwendung finden solche Verfahren beispielsweise bei der Herstellung von spritzgegossenen Schaltungsträgern, sogenannten "Moulded Interconnect Devices" (MID). Beim Aufbringen von elektrisch leitenden Metallstrukturen, insbesondere Leiterbahnstrukturen, auf ein Trägermaterial unterscheidet man zwischen Additivtechniken und Subtraktivtechniken. Bei der Additivtechnik wird das Leitermetall, in der Regel Kupfer, nur auf die erforderlichen Stellen wie Leiterzüge, Lötaugen etc. aufgebracht. Bei der Subtraktivtechnik wird hingegen die gesamte Oberfläche des Trägermaterials mit dem Leitermetall kaschiert und anschließend ein Atzresist aufgebracht. Der Atzresist wird dabei entweder bereits strukturiert aufgebracht, beispielsweise mittels Siebdruck, oder er wird vollflächig aufgebracht und anschließend z. B. durch Bestrahlung mittel Laserlicht strukturiert entfernt. Danach wird das darunter freigelegte Leitermetall, das nicht von dem Atzresist abgedeckt ist, weggeätzt, sodass die gewünschten Leiterbahnstrukturen zurückbleiben. Bei bekannten Additivtechniken werden zunächst alle nicht zu metallisierenden Bereiche mittels Siebdruck- oder Photomaske abdeckt, anschließend eine Haftvermittlungs- und Aktivierungsschicht auf die nicht abgedeckten Bereiche aufgebracht und danach eine außenstromlose Verkupferung durchführt.

Ein moderneres, aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften weit verbreitetes additives Verfahren zur Herstellung von Leiterbahnstrukturen ist die Laser-Direkt-Strukturierung (Laser Direct Structuring; LDS). Das Verfahren umfasst das Auf- oder Einbringen von nichtleitenden Metallkomplexen oder Metallsalzen, die bei Laserbestrahlung Metallisierungskeime freisetzen, auf oder in ein thermoplastisches Dielektrikum und anschließende Bestrahlung der gewünschten Strukturen mittels Laserlicht zur Initiierung der Metallkeimbildung. Nach anschließender chemischer Metallisierung können so feine, festhaftende Leiterbahnstrukturen erhalten werden. Die zu diesem Zweck im Stand der Technik beschriebenen Metallkomplexe weisen jedoch oftmals eine geringe Stabilität in den Verarbeitungsprozessen zur Herstellung der thermoplastischen Trägermaterialien, wie z.B. Extrusion oder Spritzguss, auf, was zu Ablagerungen auf den Metalloberflächen der Verarbeitungswerkzeuge führt. Die Anwendung der meist schwermetallhaltigen Komplexe ist zudem in den meisten Fällen von ökologischen und toxikologischen Bedenken begleitet. Weiterhin können die verwendeten Komplexe zu unerwünschten Nebenreaktionen in den verwendeten Materialien, wie beispielsweise Kunststoffabbau, führen oder sie besitzen eine starke Eigenfärbung, wodurch das Trägermaterial eine unerwünschte Färbung erhält.

EP 0 917 597 B1 betrifft beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung von Leiterbahnstrukturen, bei dem ein nichtleitender organischer Schwermetallkomplex, insbesondere ein Pd-haltiger Schwermetallkomplex, als Beschichtung auf ein nichtleitendes Trägermaterial aufgebracht wird. Im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstrukturen wird diese Komponente durch UV- Strahlung unter Freisetzung von Schwermetallkeimen aufgebrochen und anschließend chemisch reduktiv metallisiert. Das Trägermaterial für dieses Verfahren muss entweder per se eine mikroporöse Struktur aufweisen oder die Schwermetallkomponente muss mit Hilfe eines Bindemittels auf dem Trägermaterial fixiert werden. Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass im Laufe der UV-Bestrahlung keine ablativen Partikel auftreten, weshalb kein zusätzlicher Reinigungsschritt im Anschluss an die Bestrahlung erforderlich ist. Nachteilig sind jedoch die thermisch begrenzte Stabilität der organischen Komponente des Schwermetallkomplexes sowie aus ökologischer und toxikologischer Sicht die Verwendung von Schwermetallen. Zudem werden die Schwermetallkomplexe als Lösung in meist hochpolaren Lösungsmitteln auf die Oberfläche des porösen Trägermaterials aufgebracht, was einen langen Trocknungsprozess von in der Regel mehr als 10 h zur Folge hat, an den sich dann die Laserstrukturierung anschließt. Zudem sind die eingesetzten Lösungsmittel, bei Pd-haltigem Schwermetallkomplex beispielsweise Dimethylformamid, ebenfalls unter toxikologischen und ökologischen Gesichtspunkten nachteilig.

EP 1 191 127 B1 offenbart ein Verfahren zur selektiven Metallisierung von dielektrischen Materialien, bei dem das Dielektrikum mit einer Aktivierungsschicht aus leitendem Material haftfest belegt und durch Laserbestrahlung ohne Maske eine Strukturierung erhalten wird. Diese wird im Anschluss elektrolytisch oder stromlos metallisiert. Als leitende Materialien werden mit Pd- oder Cu-Keimen belegte leitende Polymere, Metallsulfide oder Metallpolysulfide eingesetzt. Wesentliche Nachteile dieses Verfahren sind die verhältnismäßig hohen Kosten der elektrisch leitfähigen Materialien, wie die leitfähigen Polymere, sowie die toxikologische und ökologische Bedenklichkeit der Schwermetallverbindungen. Außerdem können diese zu unerwünschten Abbau- und Nebenreaktionen im Dielektrikum führen. Weiterhin erfordert dieses sehr komplexe Verfahren eine Vielzahl von Aufarbeitungsschritten, beispielsweise Konditionierung, Katalysator- Fixierung, Removing, etc., mit aufwendig zu handhabenden Chemikalien, KMnC , H2O2, H2SO4, H3BO3. EP 1 274 288 B1 offenbart ein Verfahren, das als keimbildende Komponente nichtleitende, thermisch hochstabile Komplexe von Schwermetallen der d- und f-Blöcke nutzt, die auch nach der Laserstrukturierung im Umfeld der Leiterbahnstrukturen unverändert auf der Oberfläche des Trägermaterials verbleiben können. Diese sind auch nach Einwirkung der Löttemperaturen und in den für die Metallisierung eingesetzten sauren oder alkalischen Metallisierungsbädern stabil. Wesentliche Nachteile dieses Verfahrens sind die hohen Kosten der Übergangsmetallverbindungen und deren toxikologische und ökologische Bedenklichkeit sowie mögliche Nebenreaktionen durch die Übergangsmetallverbindungen im Laufe des Verarbeitungsprozesses.

AUFGABE

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden Metallstrukturen, vorzugsweise Leiterbahnstrukturen, auf einem nichtleitenden Trägermaterial bereitzustellen, welches insbesondere die Verwendung von Schwermetallkomplexen vermeidet oder zumindest reduziert und damit toxikologisch und ökologisch weniger bedenklich ist als bekannte Verfahren, keine oder weniger Ablagerungen auf den Verarbeitungswerkzeugen verursacht und vergleichsweise einfach und kostengünstig ist. BESCHREIBUNGS DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden Strukturen, vorzugsweise Leiterbahnstrukturen, mittels Laserlicht auf einem nichtleitenden Trägermaterial (LDS-Verfahren), dadurch gekennzeichnet, dass man

ein nichtleitendes Trägermaterial bereitstellt, welches darin fein verteilt oder gelöst wenigstens eine anorganische Metall-Phosphat-Verbindung und wenigstens einen

Stabilisator enthält, das Trägermaterial in Bereichen mittels Laserlicht bestrahlt unter Erzeugung der elektrisch leitenden Strukturen in den bestrahlten Bereichen, wobei die wenigstens eine anorganische Metall-Phosphat-Verbindung aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus

Kupferhydroxidphosphat der allgemeinen Formel Cu2(OH)P0 ₄ ,

kristallwasserfreiem Eisen(ll)-Orthophosphat der allgemeinen Formel Fe3(P0 ₄ )2 oder - kristallwasserfreiem Eisen(ll)-Metall-Orthophosphat, Eisen(ll)-Metall-Phosphonat,

Eisen(ll)-Metall-Pyrophosphat oder Eisen(ll)-Metall-Metaphosphat der allgemeinen Formel Fe _a Metb(PO _c )d, worin a eine Zahl von 1 bis 5 ist, b eine Zahl von >0 bis 5 ist, c eine Zahl von 2,5 bis 5 ist, d eine Zahl von 0,5 bis 3 ist und wobei Met ein oder mehrere Metalle repräsentiert, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, den Übergangsmetallen (d-Block), insbesondere Sc, Y, La, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Cu, Zn, Co, Ni, Ag, Au, den Metallen und Halbmetallen der dritten, vierten und fünften Hauptgruppe, insbesondere B, AI, Ga, In, Si, Sn, Sb, Bi, und den

Lanthanoiden, oder Kombinationen der vorgenannten Phosphate, wobei der wenigstens eine Stabilisator ausgewählt ist aus Verbindungen der Gruppe, bestehend aus Brönsted-Säuren und Lewis-Säuren, wobei eine Brönsted Säure als protonenübertragende Verbindung und eine Lewis Säure als nicht-protonenübertragende Elektronenmangelverbindung definiert ist.

Die mittels Laserbestrahlung erzeugten elektrisch leitenden Strukturen können elementares Metall, elektrisch leitendes Metalloxid, elektrisch leitender Kohlenstoff, elektrisch leitende Kohlenstoffverbindung oder eine Kombination aus vorgenanntem sein. Es wurde überraschend gefunden, dass durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Stabilisators in Kombination mit der wenigstens einen anorganischen Metall-Phosphat- Verbindung besonders günstige Reaktionsbedingungen für die Erzeugung elektrisch leitender Strukturen unter Lasereinwirkung geschaffen werden. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass der Stabilisator Zersetzungsreaktionen durch thermische und mechanische Einwirkung, die im Laufe der Prozessierung zu Metallablagerungen auf den Verarbeitungsgeräten (Extrusionsschnecke, Spritzgussform, etc.) führten können, verhindert oder zumindest reduziert.

Der Begriff Brönsted-Säure bezeichnet im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Verbindung, die als Protonendonator wirkt und an einen zweiten Reaktionspartner, die sogenannte Brönsted- Base, Protonen übertragen kann. Dabei ist die Brönsted-Säure als diejenige Verbindung definiert, deren pKs-Wert kleiner als derjenige des Reaktionspartners ist. Im erfindungsgemäßen Zusammenhang ist der pKs-Wert der Brönsted-Säure kleiner als der pKs-Wert des Wassers, welcher 14 beträgt. Der Begriff Lewis-Säure bezeichnet im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Verbindung, die als elektrophiler Elektronenpaarakzeptor wirkt und somit von einem zweiten Reaktionspartner, der sogenannten Lewis-Base, ein Elektronenpaar unter Ausbildung eines Addukts partiell oder vollständig erhält. Zu den Lewis-Säuren im Sinne der vorliegenden Erfindung zählen Verbindungen i) mit unvollständigem Elektronenoktett, wie: B(CH3)3, BF3, AICI3, FeC , ü) Metallkationen als Zentralatome in chemischen Komplexen, iii) Moleküle mit polarisierten Mehrfachbindungen, iv) Halogenide mit ungesättigter Koordination, wie beispielsweise SiCU oder PF5, v) andere Elektronenpaar-Akzeptoren, beispielsweise kondensierte Phosphate. Ein Trägermaterial im Sinne der vorliegenden Erfindung kann jedes organische oder anorganische Material umfassen, welches die Kombination aus Metall-Phosphat-Verbindung und Stabilisator des erfindungsgemäßen Verfahrens feinverteilt oder gelöst enthalten kann. Die Metall-Phosphat-Verbindung und der Stabilisator können dabei in einer Ausführungsform der Erfindung homogen im Trägermaterial verteilt sein. Dies hat herstellungstechnische Vorteile, denn eine homogene Verteilung ist mit Hilfe gängiger Verarbeitungsverfahren, wie Schmelze, Extrusion, Strangpressen etc., sehr leicht realisierbar. In einer der weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Metall-Phosphat-Verbindungen und der Stabilisator in bestimmten Bereichen des Trägermaterials höher konzentriert als in anderen Bereichen. In einer Ausführungsform sind die Metall-Phosphat- Verbindung und der Stabilisator an der Oberfläche des Trägermaterials, auf der die Metallstrukturen erzeugt werden, bis zu einer bestimmten Eindringtiefe von vorzugsweise 10 μιη bis 5 mm, weiter bevorzugt von 50 μιη bis 3 mm, besonders bevorzugt von 100 μιη bis 1 mm, höher konzentriert als in tiefer liegenden Bereichen. Eine gezielte Anreicherung im oberflächennahen Bereich des Trägermaterials kann zu verbesserten Materialeigenschaften sowie zu besseren Leiterbahnstrukturen führen, da die Metall-Phosphat- Verbindung gerade dort für die Erzeugung der elektrisch leitenden Strukturen benötigt wird. Zudem wird die Erzeugung von elektrisch leitendem Material in tieferen Bereichen im Inneren des Trägermaterials reduziert oder ganz verhindert und dadurch die strukturelle Integrität des Trägermaterials weniger nachteilig beeinflusst.

Die eingesetzten anorganischen Metall-Phosphat-Verbindungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind derart temperaturbeständig, dass sie im Verarbeitungsprozess und unter Einwirkung der Löttemperaturen, die bei der Bearbeitung von Leiterbahnstrukturen zur Anwendung kommen, stabil bleiben, das heißt in diesem Zusammenhang, dass sie bei den erhöhten Temperaturen nicht elektrisch leitend werden und sich nicht zersetzen. Sie verbleiben während des Herstellungsprozesses der Leiterstrukturen und auch danach unverändert im Trägermaterial und im Umfeld der Leiterbahnen. Ein zusätzlicher Verfahrensschritt, um diese Verbindungen zu entfernen, ist nicht notwendig. In bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist oder umfasst die verwendete wenigstens eine Metall-Phosphat-Verbindung kristallwasserfreies Eisen(ll)-Orthophosphat der allgemeinen Formel Fe3(P0 ₄ )2 und/oder kristallwasserfreies Eisen(ll)-Metall-Orthophosphat, Eisen(ll)-Metall- Phosphonat, Eisen(ll)-Metall-Pyrophosphat oder Eisen(ll)-Metall-Metaphosphat der allgemeinen Formel Fe _a Metb(PO _c )d. Diese Eisenverbindungen bieten eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber bisher in bekannten LDS-Verfahren eingesetzten Metallverbindungen. Sie sind wirtschaftlicher und kostengünstiger herstellbar, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten von Trägermaterialien mit elektrisch leitenden Strukturen, insbesondere Leiterplatten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auswirkt. Darüber hinaus besitzen sie eine hohe Absorption im nahen Infrarot (NIR)-Bereich, während sie nur eine schwache Absorption im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung aufweisen. Dadurch wird die Farbe des Trägermaterials nicht wesentlich beeinflusst, während sie gleichzeitig effizient mittels Laserlicht im NIR-Bereich aktiviert werden können. Es wird angenommen, dass die hohe Absorptionsfähigkeit im NIR-Bereich durch die Kristallstruktur der erfindungsgemäßen Verbindungen bedingt ist. Dadurch wird eine besonders hohe Ausbeute des eingestrahlten Laserlichts in Bezug auf die eingesetzte Masse an Metall-Phosphat-Verbindung erreicht. Diese Eigenschaften erlauben es, die Anteile dieser (und auch anderer) Zuschlagstoffen, die dem Trägermaterial zugesetzt werden, gering zu halten, um damit einhergehende nachteilige Einflüsse auf die Materialeigenschaften des Trägermaterials so gering wie möglich zu halten.

Die erfindungsgemäß als Stabilisator eingesetzten Brönsted-Säuren und/oder Lewis-Säuren sind zweckmäßigerweise unter solchen Säuren ausgewählt, die derart temperaturbeständig sind, dass sie im Verarbeitungsprozess und nach Einwirkung der Löttemperaturen stabil bleiben und sich unter diesen und anderen angewendeten Bedingungen nicht zersetzen.

Erfindungsgemäß als Stabilisator geeignete und bevorzugte Brönsted-Säuren umfassen Sauerstoffsäuren des Phosphors mit Phosphor in der Oxidationsstufe +V, +IV, +III, +II oder +l, Schwefelsäure, Salpetersäure, Flusssäure, Kieselsäure, aliphatischen und aromatischen Carbonsäuren und Salzen der vorgenannten Säuren. Vorzugsweise sind die Sauerstoffsäuren des Phosphors und deren Salze ausgewählt unter Phosphorsäure, Diphosphorsäure, Polyphosphoräuren, Hypodiphosphorsäure, Phosphonsäure, Diphosphonsäure, Hypodiphosphonsäure, Phosphinsäure und Salzen der vorgenannten Säuren. Die aliphatischen und aromatischen Carbonsäuren und deren Salze sind vorzugsweise ausgewählt unter Essigsäure, Ameisensäure, Oxalsäure, Phthalsäure, Sulfonsäuren, Benzoesäure und Salzen der vorgenannten Säuren. Vorteilhaft sind Säuren, die mit dem Trägermaterial gut mischbar sind, sich während der Einarbeitung des Stabilisators in das Trägermaterial nicht zersetzen und die Materialeigenschaften nicht oder nur gering beeinflussen.

Erfindungsgemäß als Stabilisator geeignete und bevorzugte Lewis-Säuren umfassen Natrium- Aluminium-Sulfat (SAS), Monocalciumphosphat-Monohydrat (MCPM), Dicalciumphosphat- Dihydrat (DCPD), Natrium-Aluminium-Phosphat (SALP), Calcium-Magnesium-Aluminium- Phosphat, Calciumpolyphosphat, Aluminiumchlorid, Bortrifluorid, Magnesiumpolyphosphat, Aluminiumhydroxid, Borsäure, Alkylborane, Aluminiumalkyle, Eisen(ll)-Salzen und Gemische der vorgenannten. Lewis Säuren haben gegenüber Brönsted-Säuren den Vorteil, dass sie während des Verarbeitungs- und Strukturierungsprozesses kein Wasser abspalten und freisetzen, welches zu Aufschäumen, Rissbildung oder Ablation des Trägermaterials oder zu Oxidationsreaktionen der Metall-Phosphat-Verbindung führen könnte. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Stabilisator eine Kombination aus wenigstens einer Brönsted-Säure und wenigstens einer Lewis-Säure. Eine solche Kombination hat den Vorteil, dass durch die in der Regel sehr hohe Stabilität der vielfältig verfügbaren Brönsted-Säuren sehr leicht vorteilhafte Bedingungen für die Erzeugung elektrisch leitender Strukturen und eine erhöhte Stabilität der Metall-Phosphat-Verbindung im Prozessierungsschritt erreicht werden kann. Gleichzeitig kann durch den Zusatz der wenigstens einen Lewis-Säure gegebenenfalls freiwerdendes Wasser, welches das Laserstrukturierungsergebnis negativ beeinflussen könnte, abgefangen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber den bekannten Verfahren nach dem Stand der Technik den Vorteil, dass auch ohne zusätzliche chemisch reduktive oder elektrolytische Metallabscheidung gute Leiterstrukturen erhalten werden können. Die Herstellung von Trägermaterialien mit elektrisch leitenden Strukturen kann dadurch wesentlich vereinfacht und kostengünstiger durchgeführt werden. Es können sehr schnell und wirtschaftlich individuelle Leiterbahnstrukturen auch auf komplexen Trägermaterialien hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet auch sehr flexible Produktionsmöglichkeiten und Änderungen der erzeugten Leiterbahnstrukturen, da Masken, wie Siebdruckmasken oder Photomasken, nicht erforderlich sind und zusätzliche Metallisierungsschritte je nach Anforderungen entfallen können. Auch auf den Einsatz von Resiststoffen kann verzichtet werden, wodurch zusätzliche Chemikalien und Prozessschritte in erheblichem Maße eingespart werden können. Komplexe und schwer handhabbare Ätz- und Strip-Schritte werden nicht benötigt. Bei der Laserstrukturierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Ausschussrate im Vergleich zu anderen Verfahren gering, wodurch erhebliche Kosten eingespart werden können. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an den mittels Laserlicht erzeugten elektrisch leitenden Strukturen chemisch reduktiv oder elektrolytisch Metall abgeschieden. Hierdurch kann die elektrische Leitfähigkeit der Strukturen weiter erhöht werden. Die chemisch reduktive Metallisierung kann mit Vorteil nasschemisch in einem Metallbad erfolgen, bevorzugt in einem Kupfer-, Nickel-, Silber- oder Goldbad, besonders bevorzugt in einem Kupferbad. Entsprechende Techniken und Verfahren hierfür sind dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt. Die chemisch reduktive Metallisierung hat den Vorteil gegenüber der elektrolytischen Metallisierung, dass bei diesem Verfahren die oftmals erforderlichen Hilfsleiter, die als Strombrücken zwischen isolierten Leiterbahnbereichen dienen, nicht erforderlich sind und, anders als bei der elektrolytischen Metallisierung, im Anschluss nicht in einem weiteren Prozessschritt, beispielsweise durch Laserbehandlung, wieder entfernt werden müssen.

Das Trägermaterial mit den darauf erzeugten elektrisch leitenden Strukturen eignet sich beispielsweise für die Verwendung als Leiterplatten für elektrische Schaltkreise. Die elektrisch leitenden Strukturen können auch als Antennenstrukturen ausgebildet sein, welche als Antennen für elektromagnetische Strahlung, beispielsweise in Mobilfunkgeräten, einsetzbar sind. In beiden Fällen können die erzeugten elektrisch leitenden Strukturen mit oder ohne zusätzliche chemisch reduktive oder elektrolytische Metallabscheidung eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das nichtleitende Trägermaterial die wenigstens eine anorganische Metall-Phosphat-Verbindung in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 45 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 0, 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung aus der Summe der Masse des nichtleitenden Trägermaterials und der zugesetzten Stoffe. Ein zu geringer Anteil sorgt für eine zu geringe Dichte an Metall-Phosphat- Verbindung, wodurch schlecht ausgebildete Leiterbahnen entstehen können, wohingegen ein zu hoher Anteil Metall-Phosphat-Verbindung zu einer Beeinträchtigung der Materialeigenschaften des nichtleitenden Trägermaterials führen kann. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das nichtleitende Trägermaterial den wenigstens einen Stabilisator in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 25 Gew.- %, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung aus der Summe der Masse des nichtleitenden Trägermaterials und der zugesetzten Stoffe. Ein zu geringer Anteil sorgt für eine zu geringe Dichte an Stabilisator, wodurch der positive Effekt des Stabilisators in Bezug auf die Ausbildung der Leiterstrukturen im Laserstrukturierungsvorgang und die Stabilität im Verarbeitungsprozess verringert werden können, wohingegen ein zu hoher Anteil an Stabilisator zu einer Beeinträchtigung der Materialeigenschaften des nichtleitenden Trägermaterials führen kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das nichtleitende Trägermaterial zusätzlich wenigstens einen Synergisten, welcher unter Metallphosphaten, Metalloxiden oder Gemischen davon ausgewählt ist. Vorzugsweise sind die Metallatome der Metallphosphate, Metalloxide oder Gemische davon aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Cu, Au, Ag, Pd, Pt, Fe, Zn, Sn, Ti, AI. Es wurde überraschend gefunden, dass der Synergist den Prozess der Metallkomplexzersetzung und der Metallabscheidung auf der Oberfläche des Trägermaterials unterstützt. Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß geeignete Synergisten aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Kupferphosphat, Trikupferdiphosphat, Kupferpyrophosphat, Zinnphosphat, Zinkphosphat, Titanoxid, Zinkoxid, Zinnoxid und Eisenoxid. Die eingesetzten Synergisten sind zweckmäßigerweise hinsichtlich ihrer Temperaturbeständigkeit so ausgewählt, dass sie im Verarbeitungsprozess und nach Einwirkung der Löttemperaturen stabil bleiben und sich in den für eine gegebenenfalls durchgeführte Metallisierung eingesetzten Bädern nicht zersetzen. Zweckmäßigerweise enthält das nichtleitende Trägermaterial den wenigstens einen Synergisten in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 15 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung aus der Summe der Masse des nichtleitenden Trägermaterials und der zugesetzten Stoffe. Ein zu geringer Anteil sorgt für eine zu geringe Dichte an Synergist, wodurch der positive Effekt des Synergisten in Bezug auf die Ausbildung der Leiterstrukturen im Laserstrukturierungsvorgang verringert werden kann, wohingegen ein zu hoher Anteil an Synergist zu einer Beeinträchtigung der Materialeigenschaften des nichtleitenden Trägermaterials führen kann.

Geeignete Mengen und ein geeignetes Verhältnis von Metall-Phosphat-Verbindung, Stabilisator und gegebenenfalls Synergist kann der Fachmann für ein gegebenes Trägermaterial in Kenntnis der Erfindung durch einfache Versuche ermitteln und werden u. a. von dem verwendeten Trägermaterial und der gewünschten Leiterbahnstrukturierung unter Berücksichtigung der anzuwendenden Verfahrensbedingungen und dem zu verwendenden Laser abhängen.

Das erfindungsgemäße nichtleitende Trägermaterial ist zweckmäßigerweise aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus thermoplastischen Kunststoffen, duroplastischen Kunststoffen, Elastomeren, Gläsern, Keramiken, natürlichen oder synthetischen Lacken, natürlichen oder synthetischen Harzen, Silikonen oder Kombinationen oder Mischungen davon. Bevorzugt ist das nichtleitende Trägermaterial ein thermoplastischer oder ein duroplastischer Kunstoff. Besonders bevorzugt ist das nichtleitende Trägermaterial aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Polyvinylbutyral (PVB), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polyester wie Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyphenylenoxid, Polyacetal, Polymethacrylat, Polyoxymethylen, Polyvinylacetal, Polystyrol, Acryl-Butadien-Styrol (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat (PC), Polyethersulfon, Polysulfonat, Polytetrafluoroethylen, Polyharnstoff, Formaldehydharz, Melaminharz, Polyetherketon, Polyvinylchlorid, Polylactid, Polysiloxan, Phenolharz, Epoxidharz, Poly(imid), Bismaleimid-Triazin, thermoplastischem Polyurethan, Copolymeren und/oder Mischungen der vorgenannten Polymere, z.B. PC/ABS-Copolymere.

Das nichtleitende Trägermaterial kann weitere Zusätze bzw. Zuschlagstoffe enthalten, beispielsweise Füllstoffe, wie Kieselsäure und/oder deren Derivate, Flammschutzmittel, Glasfasern, Prozesshilfsmittel, Farbpigmente usw., wobei diese Zuschlagstoffe so auszuwählen sind, dass sie die Materialeigenschaften des Trägermaterials und die erfindungsgemäße Herstellung von elektrisch leitenden Strukturen möglichst nicht nachteilig beeinflussen.

Das Einbringen von Metall-Phosphat-Verbindung, Stabilisator und gegebenenfalls Synergist sowie gegebenenfalls Zuschlagstoffen in ein Polymerträgermaterial kann mit Vorteil über einen sogenannten Masterbatch erfolgen. Ein Masterbatch in Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Polymermatrix in der Form von Granulat oder Pulver, welche die weiteren Stoffe in Konzentrationen enthält, die höher sind als in der Endanwendung. Der Masterbatch oder verschiedene Masterbatches werden zur Herstellung des erfindungsgemäßen Trägermaterials mit weiterem Polymermaterial ohne die im Masterbatch enthaltenen weiteren Stoffe in solchen Mengen bzw. Verhältnissen vereinigt, welche den gewünschten Konzentrationen der weiteren Stoffe im Endprodukt entsprechen. Masterbatches haben gegenüber dem Zusatz von verschiedenen Stoffen in Form von Pasten, Pulvern oder Flüssigkeiten den Vorteil, dass sie eine hohe Prozesssicherheit gewährleisten und sehr gut zu verarbeiten und zu dosieren sind.

Wenn das nichtleitende Trägermaterial ein Lack ist, kommen erfindungsgemäß beispielsweise Einkomponentenlacke (1 K-Lack) oder Zweikomponentenlacke (2K-Lack) in Betracht. Einkomponentenlacke (1 K-Lacke) enthalten Bindemittel als Dispersion in wässriger Lösung oder gelöst in organischem Lösemittel. Bei Zweikomponentenlacken (2K-Lacke) besteht das Bindemittel aus Harz und Härter. Diese werden getrennt gelagert und kurz vor dem Verarbeiten miteinander gemischt. Sie reagieren chemisch und härten (ohne Trocknung) aus. Manche 2K- Lacke enthalten keine Lösemittel. Bindemittel umfassen natürliche Harze und Öle (Ölfarbe), Pflanzenbestandteile (Chinalack, Japanlack), Ei (Eitempera), Gummi Arabicum (Aquarellfarbe), Kalk (Kalkfarbe), Leim (Leimfarbe), Teer oder Bitumen. Erfindungsgemäß geeignete Lacke umfassen Öllacke, Cellulosenitratlacke, Alkydharzlacke, Polyvinylesterlacke, wie Dispersionen aus Polyvinylacetat, Acrylharzlacke, wie Polayacrylatlacke und Polymethacrylatlacke, Silikonharzlacke, Epoxidharzlacke und Polyurethanlacke.

Das Laserlicht zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 12.000 nm haben. Bevorzugt ist eine Wellenlänge im Bereich von 700 nm bis 1500 nm, besonders bevorzugt 850 nm bis 1200 nm. Bevorzugt sind Nahinfrarot- Laser wie z.B NdYag-Laser, IR-Dioden-Laser, Vcsel-Laser und Excimer-Laser. Geeignet ist der Einsatz von Excimer Lasern, wie sie aus der Photolithographie bekannt sind. Geeignete Excimer- Laser sind ArF-, KrF-, XeCI-, XeF- und KrCI-Laser. Der Einsatz von Excimer-Lasern erlaubt die Ausbildung sehr scharfer Konturen der Strukturen. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines KrF-Excimerlasers mit einer Wellenlänge von 248 nm, insbesondere wenn das Trägermaterial ein thermoplastisches Polymermaterial ist. Der Laser erlaubt die Strukturierung ohne wesentliche Aufheizung und allenfalls unter minimalem Aufschmelzen des Materials im Einwirkbereich des Lasers. Darüber hinaus wird eine sehr hohe Begrenzungsschärfe erreicht.

Vorteilhaft ist auch der Einsatz von Nd:YAG-Lasern, wie sie aus der Medizintechnik bekannt sind. Besonders geeignet sind Nd:YAG-Laser mit Wellenlängen von 1064 nm, 946 nm, 532 nm oder 473 nm, wobei ein Nd:YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1064 nm besonders bevorzugt ist, da damit die Laserstrukturierung besonders schonend erfolgen kann und wenig Verkohlung oder ähnliche Abbaureaktionen des Trägermaterials auftreten.

Erfindungsgemäß geeignet sind auch VCSEL-Laser (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser). Dabei handelt es sich um Halbleiterlaser, speziell um Oberflächenemitter, bei denen das Licht senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt wird, im Gegensatz zum herkömmlichen Kantenemitter, bei dem das Licht an ein oder zwei Flanken des Chips austritt. Vorteile solcher Oberflächenemitter sind zum einen die geringen Herstellungskosten und der geringe Stromverbrauch. Zum anderen ist das Strahlungsprofil bei gleichzeitig geringerer Ausgangsleistung besser gegenüber Kantenemittern. Der VCSEL zeichnet sich dadurch aus, dass er monomodig verfügbar und die Wellenlänge abstimmbar ist. Dies ermöglicht es, gezielt die geeignete Wellenlänge auszuwählen, beispielsweise die Wellenlänge, bei der die erfindungsgemäß eingesetzte Metall-Phosphat-Verbindung die höchste Absorption aufweist, oder bei der störende Effekte der Laserbestrahlung besonders gering gehalten werden. Dadurch kann erfindungsgemäß ein sehr präzises Laserstrukturierungsergebnis erzielt werden.

Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung einer Kombination aus wenigstens einer anorganischen Metall-Phosphat-Verbindung und einem Stabilisator sowie gegebenenfalls wenigstens einem Synergisten, wie sie hierin beschrieben und definiert sind, zur Herstellung von elektrisch leitenden Strukturen, vorzugsweise Leiterbahnstrukturen, mittels Laserlicht auf einem nichtleitenden Trägermaterial.

Des Weiteren umfasst die Erfindung auch ein Trägermaterial mit elektrisch leitenden Strukturen, vorzugsweise Leiterbahnstrukturen, an dessen Oberfläche, wobei das Trägermaterial darin fein verteilt oder gelöst wenigstens eine anorganische Metall-Phosphat-Verbindung und wenigstens einen Stabilisator sowie gegebenenfalls wenigstens einen Synergisten enthält, wie sie hierin beschrieben und definiert sind.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen sowie von Herstellungsbeispielen für erfindungsgemäß als Metall-Phosphat-Verbindungen geeignetes kristallwasserfreies Eisen(ll)- Orthophosphat der allgemeinen Formel Fe3(P0 ₄ )2 und kristallwasserfreies Eisen(ll)-Metall- Orthophosphat, Eisen(ll)-Metall-Phosphonat, Eisen(ll)-Metall-Pyrophosphat oder Eisen(ll)-Metall- Metaphosphat der allgemeinen Formel Fe _a Metb(PO _c )d weiter erläutert. Die angefügten Figuren zeigen Röntgendiffraktogramme der nach den Herstellungsbeispielen hergestellten Metall- Phosphat-Verbindungen.

Figur 1 zeigt das Röntgendiffraktogramm von erfindungsgemäß nach Herstellungsbeispiel

1 hergestelltem kristallwasserfreiem Fe2P207. zeigt das Röntgendiffraktogramm von erfindungsgemäß nach Herstellungsbeispiel

2 hergestelltem Phasengemisch von kristallwasserfreiem Mgi,5Fei,5(P0 ₄ )2 und Fe ₃ (P0 ₄ ) ₂ .

zeigt das Röntgendiffraktogramm von erfindungsgemäß nach Herstellungsbeispiel

3 hergestelltem kristallwasserfreiem Fe3(P0 ₄ )2.

zeigt das Röntgendiffraktogramm von erfindungsgemäß nach Herstellungsbeispiel

4 hergestelltem kristallwasserfreiem KFe(P0 ₄ ).

zeigt das Röntgendiffraktogramm von erfindungsgemäß nach Herstellungsbeispiel

5 hergestelltem kristallwasserfreiem KFeo,9oZno,io(P0 ₄ ).

zeigt das Röntgendiffraktogramm von erfindungsgemäß nach Herstellungsbeispiel

6 hergestelltem kristallwasserfreiem KFeo,75Zno,25(P0 ₄ ).

zeigt das Röntgendiffraktogramm von erfindungsgemäß nach Herstellungsbeispiel

7 hergestelltem kristallwasserfreiem KFeo,75Mno,25(P0 ₄ ).

zeigt das Röntgendiffraktogramm von erfindungsgemäß nach Herstellungsbeispiel

8 hergestelltem kristallwasserfreiem BaFeP207.

BEISPIELE Röntgendiffraktometrie (XRD)

Von den gemäß den nachfolgenden Beispielen hergestellten Produkten wurden Röntgenbeugungsmessungen (XRD) an einem Diffraktometer des Typs D8 Advance A25 (Firma Bruker) unter Verwendung von CuKa-Strahlung durchgeführt. Die Produkte und deren Kristallstrukturen wurden anhand entsprechender Referenzdiffraktogramme (Powder Diffraction Files; PDF) der Datenbank des ICDD (International Centre for Diffraction Data), vormals JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards) identifiziert. Sofern für die hergestellten Produkte keine PDF-Karten zur Verfügung standen, wurden PDF-Karten isotyper Verbindungen (= Verbindungen vom gleichen Strukturtyp) verwendet.

Elementaranalyse

Zur Ermittlung und Bestätigung der Stöchiometrien der hergestellten Produkte wurden Elementaranalysen mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF) unter Verwendung des Spektrometers Axios FAST (Firma PANalytical) durchgeführt.

Herstellungsbeispiel 1 - kristallwasserfreies Fe2P2Ü7

Eine Suspension aus i) 35,5 kg Eisen(lll)-Oxidhydroxid [FeO(OH) bzw. Fe ₂ 0 ₃ 1 H ₂ 0],

ii) 16,5 kg 98%iger Phosphonsäure [H3PO3],

iii) 26,5 kg 75%iger Phosphorsäure [H3PO4] und

LM: 220 kg Wasser

wurde sprühgranuliert. Das so erhaltene Granulat wurde in einem Drehrohrofen bei einer mittleren Verweilzeit von 4 h unter Formiergasatmosphäre (5 Vol-% H2 in N2) bei 700°C temperaturbehandelt. Man erhielt ein fast farbloses bis zart rosafarbenes Produkt. Das Rontgendiffraktogramm (XRD) des Produkts ist in Figur 1 gezeigt. Das Produkt wurde anhand der PDF-Karte 01-072-1516 identifiziert.

Herstellungsbeispiel 2 - Phasengemisch aus kristallwasserfreiem Mgi,sFei,s(P04)2 und

Eine Suspension aus

i) 8,45 kg Eisen(lll)-Oxidhydroxid [FeO(OH) bzw. Fe ₂ 0 ₃ 1 H ₂ 0],

ü) 7,95 kg 98%iger Phosphonsäure [H3PO3],

iü) 19,6 kg Eisen(lll)-Phosphat-Dihydrat [FeP0 ₄ 2H ₂ 0],

iv) 8,43 kg Magnesiumcarbonat [MgCOs] und

LM: 160 kg Wasser

wurde sprühgranuliert. Das so erhaltene Granulat wurde in einem Drehrohrofen bei einer mittleren Verweilzeit von 3 h unter Formiergasatmosphäre (5 Vol-% H ₂ in N ₂ ) bei 750°C temperaturbehandelt. Man erhielt ein fast farbloses Produkt. Das Rontgendiffraktogramm (XRD) des Produkts ist in Figur 2 gezeigt. Das Produkt wurde als anhand der PDF-Karten als ein Phasengemisch aus einer Hauptphase Mgi,sFei,5(P0 ₄ ) ₂ (PDF-Karte 01-071-6793) und einer Nebenphase Fe ₃ (P0 ₄ ) ₂ (PDF-Karte 00-49-1087) identifiziert.

Herstellungsbeispiel 3 - kristallwasserfreies Fe3(P0 ₄ )2

Eine Suspension aus

i) 21 ,75 kg Eisen(lll)-Oxidhydroxid [FeO(OH) bzw. Fe ₂ 0 ₃ 1 H ₂ 0],

ii) 12,15 kg 98%iger Phosphonsäure [H3PO3],

iii) 10,3 kg Eisen(lll)-Phosphat-Dihydrat [FeP0 ₄ 2H ₂ 0] und

LM: 140 kg Wasser

wurde sprühgranuliert. Das so erhaltene Granulat wurde in einem Drehrohrofen bei einer mittleren Verweilzeit von 90 Minuten unter Formiergasatmosphäre (5 Vol-% H ₂ in N ₂ ) bei 750°C temperaturbehandelt. Man erhielt ein fast farbloses Produkt. Das Rontgendiffraktogramm (XRD) des Produkts ist in Figur 3 gezeigt. Das Produkt kristallisiert in der Graftonit-Struktur und wurde anhand der PDF-Karte 00-49-1087 identifiziert. Das Produkt wurde derart vermählen, dass 50 Gew.-% des Produkts eine Teilchengröße von weniger als 3 μιη hatten. Die Partikelgrößenverteilung des gemahlenen Produkts ist in Figur 9 gezeigt.

Herstellungsbeispiel 4 - Herstellung von kristallwasserfreies KFe(P0 ₄ )

Eine Suspension aus

i) 1 1 ,80 kg Eisen(lll)-Oxidhydroxid [FeO(OH) bzw. Fe ₂ 0 ₃ 1 H ₂ 0],

ii) 10,70 kg 98%iger Phosphonsäure [H ₃ P0 ₃ ],

iii) 24,8 kg Eisen(lll)-Phosphat-Dihydrat [FeP0 ₄ 2H ₂ 0]

IV) 29,8 kg 50%iger Kalilauge [KOH]

V) 1 ,0 kg 75%iger Phosphorsäure [H ₃ P0 ₄ ] und

LM: 1 10 kg Wasser

wurde sprühgranuliert. Das so erhaltene Granulat wurde in einem Drehrohrofen bei einer mittleren Verweilzeit von 3 h unter Formiergasatmosphäre (5 Vol-% H2 in N2) bei 650°C temperaturbehandelt. Man erhielt ein blass hellgrünes Produkt. Das Rontgendiffraktogramm (XRD) des Produkts ist in Figur 4 gezeigt. Das Produkt wurde anhand der PDF-Karte 01-076- 4615 identifiziert.

Herstellungsbeispiel 5 - kristallwasserfreies KFeo,9oZno,io(P0 ₄ )

Eine Suspension aus

i) 10,60 kg Eisen(lll)-Oxidhydroxid [FeO(OH) bzw. Fe ₂ 0 ₃ 1 H ₂ 0],

ii) 9,65 kg 98%iger Phosphonsäure [H ₃ P0 ₃ ],

iii) 22,30 kg Eisen(lll)-Phosphat-Dihydrat [FeP0 ₄ 2H ₂ 0]

IV) 2,15 kg Zinkoxid [ZnO]

IV) 29,8 kg 50%iger Kalilauge [KOH]

V) 4, 15 kg 75%iger Phosphorsäure [H ₃ P0 ₄ ] und

LM: 120 kg Wasser

wurde sprühgranuliert. Das so erhaltene Granulat wurde in einem Drehrohrofen bei einer mittleren Verweilzeit von 2 h unter Formiergasatmosphäre (5 Vol-% H ₂ in N ₂ ) bei 600°C temperaturbehandelt. Man erhielt ein hellgraues Produkt. Das Rontgendiffraktogramm (XRD) des Produkts ist in Figur 5 gezeigt. Bei dem Produkt handelt es sich um einen neuen Strukturtyp, der mit der KFe(P0 ₄ )-Struktur gemäß PDF-Karte 01-076-4615 eng verwandt zu sein scheint.

Herstellungsbeispiel 6 - kristallwasserfreies KFeo,75Zno,25(P0 ₄ )

Eine Suspension aus

i) 8,85 kg Eisen(lll)-Oxidhydroxid [FeO(OH) bzw. Fe ₂ 0 ₃ 1 H ₂ 0],

ii) 8,05 kg 98%iger Phosphonsäure [H ₃ P0 ₃ ], iii) 18,60 kg Eisen(lll)-Phosphat-Dihydrat [FeP0 ₄ 2H ₂ 0]

IV) 5,40 kg Zinkoxid [ZnO]

IV) 29,8 kg 50%iger Kalilauge [KOH]

V) 9,30 kg 75%iger Phosphorsäure [H ₃ P0 ₄ ] und

LM: 120 kg Wasser

wurde sprühgranuliert. Das so erhaltene Granulat wurde in einem Drehrohrofen bei einer mittleren Verweilzeit von 2 h unter Formiergasatmosphäre (5 Vol-% H ₂ in N2) bei 600°C temperaturbehandelt. Man erhielt ein hellgraues Produkt. Das Rontgendiffraktogramm (XRD) des Produkts ist in Figur 6 gezeigt. Das Produkt ist nicht aus der Literatur bekannt. Es kristallisiert isotyp zu KZn(P0 ₄ ) gemäß PDF-Karte 01-081-1034.

Herstellungsbeispiel 7 - kristallwasserfreies KFeo,75Mno,25(P0 ₄ )

Eine Suspension aus

i) 8,85 kg Eisen(lll)-Oxidhydroxid [FeO(OH) bzw. Fe ₂ 0 ₃ 1 H ₂ 0],

ii) 8,05 kg 98%iger Phosphonsäure [H3PO3],

iii) 18,60 kg Eisen(lll)-Phosphat-Dihydrat [FeP0 ₄ 2H ₂ 0]

IV) 8,85 kg Mangancarbonat-Hydrat [MnC0 ₃ H ₂ 0]

IV) 29,8 kg 50%iger Kalilauge [KOH]

V) 9,30 kg 75%iger Phosphorsäure [H ₃ P0 ₄ ] und

LM: 140 kg Wasser

wurde sprühgranuliert. Das so erhaltene Granulat wurde in einem Drehrohrofen bei einer mittleren Verweilzeit von 2 h unter Formiergasatmosphäre (5 Vol-% H2 in N2) bei 600°C temperaturbehandelt. Man erhielt ein hellgraues Produkt. Das Rontgendiffraktogramm (XRD) des Produkts ist in Figur 7 gezeigt. Das Produkt ist nicht aus der Literatur bekannt. Es kristallisiert isotyp zu KFe(P0 ₄ ) gemäß PDF-Karte 01-076-4615.

Herstellungsbeispiel 8 - kristallwasserfreies BaFeP2Ü7

Eine Suspension aus

i) 8,70 kg Eisen(lll)-Oxidhydroxid [FeO(OH) bzw. Fe ₂ 0 ₃ 1 H ₂ 0],

ii) 8,20 kg 98%iger Phosphonsäure [H3PO3],

iii) 19,05 kg Eisen(lll)-Phosphat-Dihydrat [FeP0 ₄ 2H ₂ 0]

IV) 63,09 kg Bariumhydroxid-Oktahydrat [Ba(OH) ₂ 8H ₂ 0]

V) 26,15 kg 75%iger Phosphorsäure [H ₃ P0 ₄ ] und

LM: 250 kg Wasser

wurde sprühgranuliert. Das so erhaltene Granulat wurde in einem Drehrohrofen bei einer mittleren Verweilzeit von 4 h unter Formiergasatmosphäre (5 Vol-% H ₂ in N ₂ ) bei 800°C temperaturbehandelt. Man erhielt ein hellgraues Produkt. Das Rontgendiffraktogramm (XRD) des Produkts ist in Figur 8 gezeigt. Das Produkt kristallisiert isotyp zu BaCoP207 gemäß PDF-Karte 01-084-1833.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.

Beispiel 1

1 kg Kupferhydroxidphosphat wurde mit 100 g Titandioxid in einem in einem Reaktor mit Wasser vorgelegt und 1 h gerührt. Die erhaltene Präparation wurde filtriert und bei ca. 120°C bis zu einem Wassergehalt von max. 0,5 Gew.-% getrocknet. Das erhaltene Pulver wurde mit 1 Gew.-% Dinatriumdihydrogenphosphat, Na2H2P207, trocken gemischt. 5 Gew.-% des Gemisches wurden mittels eines Extruders (Typ ZSK18 der Firma Coperion GmbH) in ein PC/ABS-Copolymer der Firma Sabic (LNP™COLORCOMP™ Compound NX05467) eingearbeitet. Anschließend wurde der Kunststoff mit Hilfe einer Spritzgussmaschine zu ca. 2 mm dicken Platten verarbeitet. Die Platten wurden mit einem Nd:YAG-Laser (Fa. Trumpf) mit einer Wellenlänge von 1064 nm bestrahlt und Strukturen erzeugt. Es fand eine gleichmäßige Metallabscheidung (Metallkeime) statt, die als Leiterbahnen oder Vorstufe von Leiterbahnen geeignet war.

Beispiel 2

Eisen(ll)-Magnesiumphosphat der Formel Fe2Mg(P04)2 wurde mit 1 Gew.-% Dinatriumdihydrogenphosphat, Na2H2P207, trocken gemischt. 5 Gew.-% des Gemisches wurden mittels eines Extruders (Typ ZSK18 der Firma Coperion GmbH) in ein Polyamid 6,6 (Ultramid™ der Firma BASF) eingearbeitet und ein Granulat hergestellt. Das Granulat wurde weiter zu Platten der Größe 3 cm x 4 cm x 3 mm verarbeitet. Die Platten wurden mit einem Nd:YAG-Laser (Fa. Trumpf) mit einer Wellenlänge von 1064 nm bestrahlt und elektrisch leitende Strukturen erzeugt.

Beispiel 3 (Vergleich)

3 Gew.-% Kupferhydroxidphosphat wurden mittels eines Extruders (Typ ZSK18 der Firma Coperion GmbH) in ein Polyamid 6,6 (Ultramid™ der Firma BASF) eingearbeitet. Die Extrusion wurde am oberen Ende des empfohlenen Temperaturbereichs bei 285°C durchgeführt. Dabei kam es zu einer unerwünschten Verfärbung des Kunststoffes. Der zunächst leicht grünliche Compound wechselte seine Farbe zu braun. Zudem wurde eine leichte aber unerwünschte Abscheidung von metallischem Kupfer auf der Welle des Extruders festgestellt. Beispiel 4

4 Gew.-% Kupferhydroxidphosphat und 2 Gew.-% Natrium-Aluminium-Sulfat (SAS) wurden mittels eines Extruders (Typ ZSK18 der Firma Coperion GmbH) in ein Polyamid 6,6 (Ultramid™ der Firma BASF) eingearbeitet und ein Granulat hergestellt. Die Extrusion wurde am oberen Ende des empfohlenen Temperaturbereichs bei 285°C durchgeführt. Das Granulat wurde weiter zu Platten der Größe 3 cm x 4 cm x 3 mm verarbeitet. Es kam zu keiner unerwünschten Verfärbung im Kunststoff und zu keiner Ablagerung von metallischem Kupfer auf der Welle des Extruders. Die Platten wurden mit einem Nd:YAG-Laser (Fa. Trumpf) mit einer Wellenlänge von 1064 nm bestrahlt und Strukturen erzeugt. Es fand eine gleichmäßige Bildung leitfähiger Strukturen statt, die als Leiterbahnen oder Vorstufe von Leiterbahnen geeignet waren.

Beispiel 5

40 Gew.-% Eisen(ll)-Orthophosphat Fe ₃ (P0 ₄ )2 und 1 Gew.-% Natrium-Aluminium-Sulfat (SAS) wurden mittels eines Extruders (Typ ZSK18 der Firma Coperion GmbH) bei ca. 190°C in ein

LDPE (Lupolen™ 1800 S der Firma LyondellBasell) eingearbeitet und ein Granulat hergestellt.

Das Granulat wurde weiter zu Platten der Größe 3 cm x 4 cm x 3 mm verarbeitet. Es kam zu einer leichten Graufärbung im Kunststoff, aber zu keiner Ablagerung auf der Welle des Extruders.

Die Platten wurden mit einem Nd:YAG-Laser (Fa. Trumpf) mit einer Wellenlänge von 1064 nm bestrahlt und Strukturen erzeugt. Es fand eine gleichmäßige Bildung leitfähiger Strukturen statt, die als Leiterbahnen oder Vorstufe von Leiterbahnen geeignet waren.