DE102009045061A1

DE102009045061A1 - Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturierten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Träger

Info

Publication number: DE102009045061A1
Application number: DE200910045061
Authority: DE
Inventors: Xiao Steimle; Itamar Michael Malkowsky; Jürgen Kaczun; Andreas Fischer
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-03-31

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturierten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Träger, die Schritte enthaltend (a) Auftragen einer strukturierten oder vollflächigen Basisschicht auf den Träger mit Hilfe einer Dispersion, die elektrisch leitfähige Partikel mindestens eines ersten Metalls in einem Matrixmaterial enthält; (b) zumindest teilweises Aushärten und/oder Trocknen des Matrixmaterials; (c) zumindest teilweises Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel durch zumindest teilweises Aufbrechen der ausgehärteten und/oder getrockneten Matrix; (d) Ausbilden einer Metallschicht auf der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht durch stromlose Abscheidung mindestens eines zweiten Metalls aus einer flüssigen Phase, die entsprechende Ionen des mindestens zweiten Metalls enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase weiterhin eine ionische Flüssigkeit aus Anionen und Kationen enthält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturierten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Träger.
Die Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturierten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Träger ist im Stand der Technik bekannt.
Derzeit werden strukturierte Metallschichten auf einem Trägerkörper zum Beispiel dadurch hergestellt, dass zunächst eine strukturierte Haftschicht auf dem Trägerkörper aufgebracht wird. An dieser strukturierten Haftschicht wird eine Metallfolie oder ein Metallpulver fixiert. Alternativ ist es auch bekannt, eine Metallfolie oder eine Metallschicht ganzflächig auf einen Trägerkörper aus einem Kunststoffmaterial 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 bzw. des Metallpulvers. Ein derartiges Verfahren ist zum Beispiel in DE-A 101 45 749 beschrieben.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Strukturen auf einem Träger ist aus WO-A 2004/049771 bekannt. Hierbei wird zunächst eine Oberfläche des Trägers zumindest teilweise mit leitfähigen Partikeln bedeckt. Daran anschließend wird eine Passivierungsschicht auf die durch die leitfähigen Partikel gebildete Partikelschicht aufgebracht. Die Passivierungsschicht ist als Negativbild der leitfähigen Struktur ausgebildet. Abschließend wird in den Bereichen, die nicht durch die Passivierungsschicht bedeckt sind, die leitfähige Struktur ausgebildet. Die leitfähige Struktur wirkt zum Beispiel durch stromlose und/oder galvanische Beschichtung.
In WO-A 2007/144322 werden ebenfalls Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Oberflächen auf einem Träger offenbart. Hierbei umfasst das Verfahren die Schritte des Auftragens einer Basisschicht, die elektrisch leitfähige Partikel in einem Matrixmaterial enthält, das Aushärten und/oder Trocknen des Matrixmaterials, und das zumindest teilweise Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel und das Ausbilden einer Metallschicht mit Hilfe einer stromlosen und/oder galvanischen Beschichtung.
Bei der Abscheidung der Metallschicht wird üblicherweise eine wässrige Lösung verwendet. Dies hat jedoch den Nachteil, dass wasserbasierte Elektrolyte aufgrund der Flüchtigkeit des Wassers während des Abscheideprozesses zu Variationen in der Elektrolytkonzentration auftreten und dass verbleibendes Wasser auf der Oberfläche der leitfähigen Partikel in die anschließende Metallabscheidung bzw. die Festigkeit des abgeschiedenen Metalls auf der Oberfläche negativ beeinträchtigen kann.
Es besteht daher ein Bedarf an alternativen Verfahren, die die vorgenannten Nachteile zumindest teilweise nicht aufweisen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung liegt somit darin, solche Verfahren zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturierten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Träger die Schritte enthaltend

(a) Auftragen einer strukturierten oder vollflächigen Basisschicht auf den Träger mit Hilfe einer Dispersion, die elektrisch leitfähige Partikel mindestens eines ersten Metalls in einem Matrixmaterial enthält;
(b) zumindest teilweises Aushärten und/oder Trocknen des Matrixmaterials;
(c) zumindest teilweises Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel durch zumindest teilweises Aufbrechen der ausgehärteten und/oder getrockneten Matrix;
(d) Ausbilden einer Metallschicht auf der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht durch stromlose Abscheidung mindestens eines zweiten Metalls aus einer flüssigen Phase, die entsprechende Ionen des mindestens zweiten Metalls enthält,

Es hat sich gezeigt, dass durch Verwendung einer ionischen Flüssigkeit, welche einen vernachlässigbaren Dampfdruck aufweist, da diese als so genannte „Salzschmelze” vorliegt, eine in ihrer Haftfestigkeit verbesserte Beschichtung ermöglicht.
Dem Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturierten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Träger kann ein weiterer Verfahrensschritt (e) folgen, der eine galvanische Abscheidung des mindestens zweiten oder eines weiteren Metalls auf zumindest einem Teil der in Schritt (d) gebildeten Metallschicht enthält.
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 × 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), Polyaryletherketone (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, Polyethylennaphthalat (PEN), Polymethylmethacrylat, Polyethylendioxythiophene, phenolharzbeschichtetes Aramidpapier, Polytetrafluorethylen (PTFE), Melaminharze, Silikonharze, Fluorharze, Allylierter Polyphenylen-ether (APPE), Polyetherimide (PEI), Polyphenylenoxide (PPO), Polypropylene (PP), Polyethylene (PE), Polysulfone (PSU), Polyethersulfone (PES), Polyarylamide (PAA), Polyvinylchloride (PVC), Polystyrole (PS), Acrylnitrilbutadienstyrole (ABS), Acrylnitrilstyrolacrylate (ASA), Styrolacrylnitrile (SAN) sowie Mischungen (Elends) 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.
Prinzipiell können auch alle nachfolgend unter dem Matrixmaterial aufgeführten Polymere eingesetzt werden. Geeignet sind auch andere ebenso in der Leiterplattenindustrie übliche Substrate.
Weiterhin sind geeignete Substrate Verbundwerkstoffe, schaumartige Polymere, Styropor^®, 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 Träger die strukturierte oder vollflächige Basisschicht mit einer Dispersion, die elektrisch leitfähige Partikel in einem Matrixmaterial enthält, aufgetragen. Die elektrisch leitfähigen Partikel können Partikel mit beliebiger Geometrie aus jedem beliebigen elektrisch leitfähigen Material, aus Mischungen verschiedener elektrisch leitfähiger Materialien oder auch aus Mischungen von elektrisch leitfähigen und nicht leitfähigen Materialien bestehen, solange aufgrund ihrer elektrochemischen Potenziale eine stromlose Abscheidung in Schritt (d) möglich ist.
Bevorzugt handelt es sich bei dem mindestens ersten Metall um ein solches, das zumindest eines der Metalle Eisen, Aluminium, Zink oder Mangan enthält. Bevorzugt ist Eisen. Insbesondere ist Carbonyleisen-Pulver als elektrisch leitfähige Partikel geeignet.
Vorzugsweise besitzen die elektrisch leitfähigen 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 des elektrisch leitfähigen Partikels kann zumindest teilweise mit einer Beschichtung (”Coating”) versehen sein. Geeignete Coatings können anorganischer (zum Beispiel SiO₂, Phosphate) oder organischer Natur sein. Das mindestens erste Metall des elektrisch leitfähigen Partikels kann auch als Beschichtung vorhanden sein. Ebenfalls kann das mindestens erste Metall in teilweise oxidierter Form vorliegen.
Sollen zwei oder mehr unterschiedliche Metalle die elektrisch leitfähigen Partikel bilden, so kann dies durch eine Mischung dieser Metalle oder Legierungen erfolgen. In Mischungen sind auch zusätzlich zu einem oder mehreren der oben genannten Metalle Silber, Kupfer, Gold, Blei und/oder Zinn möglich.
Neben der Auswahl der elektrisch leitfähigen Partikel hat die Form der elektrisch leitfähigen 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 elektrisch leitfähigen Partikel kann beispielsweise nadelförmig, 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.
Elektrisch leitfähige Partikel mit verschiedenen Teilchenformen sind kommerziell erhältlich. Aus Gründen der Leitfähigkeit kann die Dispersion auch kohlenstoffhaltige Verbindungen, wie Ruß (”conductive black”), CNT (”carbon nanotubes”) und/oder Graphen, enthalten.
Wenn Mischungen von elektrisch leitfähigen Partikeln verwendet werden, können die einzelnen Mischungspartner auch unterschiedliche Teilchenformen und/oder Teilchengrößen besitzen. Es können auch Mischungen von nur einer Sorte elektrisch leitfähiger Partikel mit unterschiedlichen Teilchengrößen und/oder Teilchenformen eingesetzt werden.
Wie bereits oben ausgeführt, können die elektrisch leitfähigen Partikel 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 Verdösen einer Metallschmelze, insbesondere in Kühlmedien, beispielsweise Gasen oder Wasser. Bevorzugt sind das Gas- und Wasserverdüsen 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 Ullman'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.
Plättchenförmige elektrisch leitfähige Partikel können durch optimierte Bedingungen im Herstellprozess kontrolliert werden oder im Nachhinein durch mechanische Behandlung beispielsweise durch Behandlung in einer Rührwerkskugelmühle erhalten werden.
Bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Beschichtung liegt der Anteil an elektrisch leitfähigen Partikeln im Bereich von 20 bis 98 Gew.-%. Ein bevorzugter Bereich des Anteils der elektrisch leitfähigen Partikel liegt bei 30 bis 95 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Beschichtung.
Als Matrixmaterial eignen sich zum Beispiel Bindemittel mit pigmentaffiner Ankergruppe, natürliche und synthetische Polymere und deren Derivate, Naturharze sowie synthetische Harze und deren Derivate, Naturkautschuk, synthetischer Kautschuk, Proteine, Cellulosederivate, trocknende und nicht trocknende Öle und dergleichen. Diese können – müssen jedoch nicht – chemisch oder physikalisch härtend, beispielsweise luftaushärtend, strahlungshärtend oder temperaturhärtend, sein. Bevorzugt werden Matrixmaterialien eingesetzt, die chemisch labil gegenüber Lewis-Säuren sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter ”chemisch labil” die Eigenschaft des Matrixmaterials verstanden, die es ermöglicht, dass ein Freilegen der Partikel auf chemischem Weg gemäß Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist, ohne dass die Matrix selbst in ihrer Integrität beschädigt wird. Insofern ist der Begriff ”chemisch labil” auf die Oberfläche des Matrixmaterials bezogen. Hier ist ein Angreifen der Oberfläche in der Regel bis zu einer Tiefe unter 1 μm ausreichend.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Matrixmaterial um ein Polymer oder Polymergemisch.
Bevorzugte Polymere als Matrixmaterial sind ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol); ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat); acrylierte Acrylate; Alkydharze; Alkylvinylacetate; Alkylenvinylacetat-Copolymere, insbesondere Methylenvinylacetat, Ethylenvinylacetat, Butylenvinylacetat; Alkylenvinylchlorid-Copolymere; Aminoharze; Aldehyd- und Ketonharze; Cellulose und Cellulosederivate, insbesondere Hydroxyalkylcellulose, Celluloseester, wie -Acetate, -Propionate, -Butyrate, Carboxyalkylcellulosen, Cellulosenitrat; 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; MABS (transparentes ABS mit Acrylat-Einheiten enthaltend); Melaminharze, Maleinsäureanhydridcopolymerisate; Methacrylate; Naturkautschuk; synthetischer Kautschuk; Chlorkautschuk; Naturharze; Kollophoniumharze; Schellack; Phenolharze; Polyester; Polyesterharze, wie Phenylesterharze; Polysulfone; Polyethersulfone; Polyamide; Polyimide; Polyaniline; Polypyrrole; Polybutylenterephthalat (PBT); Polycarbonat (zum Beispiel Makrolon^® der Bayer AG); Polyesteracrylate; Polyetheracrylate; Polyethylen; Polyethylenthiophene; Polyethylennaphthalate; Polyethylenterephthalat (PET); Polyethylenterephthalat-Glykol (PETG); Polypropylen; Polymethylmethacrylat (PMMA); Polyphenylenoxid (PPO); Polystyrole (PS), Polytetrafluorethylen (PTFE); Polytetrahydrofuran; Polyether (zum Beispiel Polyethylenglykol, Polypropylenglykol), Polyvinylverbindungen, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC), PVC-Copolymere, PVdC, Polyvinylacetat sowie deren Copolymere, gegebenenfalls teilhydrolysierter Polyvinylalkohol, Polyvinylacetale, Polyvinylacetate, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylether, Polyvinylacrylate und -methacrylate in Lösung und als Dispersion sowie deren Copolymere, Polyacrylsäureester und Polystyrolcopolymere; Polystyrol (schlagfest oder nicht schlagfest modifiziert); Polyurethane, unvernetzte beziehungsweise mit Isocyanaten vernetzt; Polyurethanacrylate; Styrol-Acryl-Copolymere; Styrol-Butadien-Blockcopolymere (zum Beispiel Styroflex^® oder Styrolux^® der BASF AG, K-Resin^TM der CPC); Proteine, wie zum Beispiel Casein; SIS; Triazin-Harz, Bismaleimid-Triazin-Harz (BT), Cyanatester-Harz (CE), Allylierter Polyphenylen-äther (APPE). Weiterhin können Mischungen zweier oder mehrerer Polymere das Matrixmaterial bilden.
Besonders bevorzugte Polymere als Matrixmaterial sind Acrylate, Acrylatharze, Cellulosederivate, 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, Polyvinylacetate, Polystyrole, Polystyrol-copolymere, Polystyrolacrylate, Styrol-Butadien-Blockcopolymere, Alkylenvinylacetate und Vinylchlorid-Copolymere, Polyamide sowie deren Copolymere.
Bei der Herstellung von Leiterplatten werden als Matrixmaterial für die Dispersion bevorzugt 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, Polyimide, Melaminharze und Aminoharze, Polyurethane, Polyester sowie Cellulosederivate eingesetzt.
Bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Beschichtung beträgt der Anteil der organischen Bindemittelkomponente 0,01 bis 60 Gew.-%. Vorzugsweise liegt der Anteil bei 0,1 bis 45 Gew.-%, mehr bevorzugt bei 0,5 bis 35 Gew.-%.
Um die die elektrisch leitfähigen Partikel und das Matrixmaterial enthaltende Dispersion auf den Träger applizieren zu können, kann der Dispersion weiterhin ein Lösemittel oder ein Lösemittelgemisch zugegeben sein, um die für das jeweilige Applikationsverfahren geeignete Viskosität der Dispersion einzustellen. Geeignete Lösemittel sind zum Beispiel aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel n-Octan, Cyclohexan, Toluol, Xylol), Alkohole (zum Beispiel Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol, 2-Butanol, Amylalkohol), mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Alkylester (zum Beispiel Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Isobutylacetat, Isopropylacetat, 3-Methylbutanol), Alkoxyalkohole (zum Beispiel Methoxypropanol, Methoxybutanol, Ethoxypropanol), Alkylbenzole (zum Beispiel Ethylbenzol, Isopropylbenzol), Butylglykol, Butyldiglykol, Alkylglykolacetate (zum Beispiel Butylglykolacetat, Butyldiglykolacetat), Diacetonalkohol, Diglykoldialkylether, Diglykolmonoalkylether, Dipropylenglykoldialkylether, Dipropylenglykolmonoalkylether, Diglykolalkyletheracetate, Dipropylenglykolalkyletheracetate, Dioxan, Dipropylenglykol und -ether, Diethylenglykol und -ether, DBE (dibasic Ester), Ether (zum Beispiel Diethylether, Tetrahydrofuran), Ethylenchlorid, Ethylenglykol, Ethylenglykolacetat, Ethylenglykoldimethylester, Kresol, Lactone (zum Beispiel Butyrolacton), Ketone (zum Beispiel Aceton, 2-Butanon, Cyclohexanon, Methylethylketon (MEK), Methylisobutylketon (MIBK)), Methyldiglykol, Methylenchlorid, Methylenglykol, Methylglykolacetat, Methylphenol (ortho-, meta-, para-Kresol), Pyrrolidone (zum Beispiel N-Methyl-2-pyrrolidon), Propylenglykol, Propylencarbonat, Tetrachlorkohlenstoff, Toluol, Trimethylolpropan (TMP), aromatische Kohlenwasserstoffe und Gemische, aliphatische Kohlenwasserstoffe und Gemische, alkoholische Monoterpene (wie zum Beispiel Terpineol), Wasser sowie Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Lösemittel.
Bevorzugte Lösemittel 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 Ethylacetat, Butylacetat, Butylglykolacetat, Butyldiglykolacetat, Diglykolalkyletheracetate, Dipropylenglykolalkyletheracetate, DBE), Ether (zum Beispiel Tetrahydrofuran), mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Ketone (zum Beispiel Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon), Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel Cyclohexan, Ethylbenzol, Toluol, Xylol), N-Methyl-2-pyrrolidon, Wasser sowie Mischungen davon.
Bei flüssigen Matrixmaterialien (z. B. 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.
Die Dispersion kann weiterhin eine Dispergiermittelkomponente enthalten. Diese besteht aus einem oder mehreren Dispergiermitteln.
Grundsätzlich sind alle dem Fachmann für die Anwendung in Dispersionen bekannten und im Stand der Technik beschriebenen Dispergiermittel geeignet. Bevorzugte Dispergiermittel sind Tenside oder Tensidgemische, beispielsweise anionische, kationische, amphotere oder nichtionische Tenside.
Kationische und anionische Tenside sind beispielsweise in "Encyclopedia of Polymer Science and Technology", J. Wiley & Sons (1966), Band 5, Seiten 816 bis 818, und in "Emulsion Polymerisation and Emulsion Polymers", Herausgeber P. Lovell und M. EI-Asser, Verlag Wiley & Sons (1997), Seiten 224–226, beschrieben.
Beispiele für anionische Tenside sind Alkalisalze von organischen Carbonsäuren mit Kettenlängen von 8 bis 30 C-Atomen, vorzugsweise 12 bis 18 C-Atomen. Diese werden im Allgemeinen als Seifen bezeichnet. In der Regel werden Sie als Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsalze eingesetzt. Zudem können Alkylsulfate und Alkyl- oder Alkylarylsulfonate mit 8 bis 30 C-Atomen, bevorzugt 12 bis 18 C-Atomen als anionische Tenside eingesetzt werden. Besonders geeignete Verbindungen sind Alkalidodecylsulfate, zum Beispiel Natriumdodecylsulfat oder Kaliumdodecylsulfat, und Alkalisalze von C₁₂-C₁₆-Paraffinsulfonsäuren. Weiterhin sind Natriumdodecylbenzolsulfonat und Natriumdioctylsulfonsuccinat geeignet.
Beispiele geeigneter kationischer Tenside sind Salze von Aminen oder Diaminen, quartäre Ammoniumsalze, wie zum Beispiel Hexadecyltrimethylammoniumbromid sowie Salze von langkettigen substituierten cyclischen Aminen, wie Pyridin, Morpholin, Piperidin. Insbesondere werden quartäre Ammoniumsalze, wie zum Beispiel Hexadecyltrimethylammoniumbromid von Trialkylaminen eingesetzt. Die Alkylreste weisen darin vorzugsweise 1 bis 20 C-Atome auf.
Insbesondere können erfindungsgemäß nichtionische Tenside als Dispergiermittelkomponente eingesetzt werden. Nichtionische Tenside werden beispielsweise in CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995, Stichwort "Nichtionische Tenside" beschrieben.
Geeignete nichtionische Tenside sind beispielsweise polyethylenoxid- oder polypropylenoxidbasierte Stoffe, wie Pluronic^® oder Tetronic^® der BASF Aktiengesellschaft.
Die Verwendung von Polymeren als Dispergiermittel ist ebenfalls möglich.
Das Dispergiermittel kann bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion im Bereich von 0,01 bis 50 Gew.-% eingesetzt werden. Vorzugsweise beträgt der Anteil 0,1 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 10 Gew.-%.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Dispersion eine Füllstoffkomponente enthalten. Diese kann aus einem oder mehreren Füllstoffen bestehen. So kann die Füllstoffkomponente der metallisierbaren Masse faser-, schicht- oder teilchenförmige Füllstoffe oder deren Mischungen enthalten. Dabei handelt es sich vorzugsweise um kommerziell erhältliche Produkte, wie beispielsweise Kohlenstoff und mineralische Füllstoffe.
Weiterhin können Füll- oder Verstärkungsstoffe, wie Glaspulver, Mineralfasern, Whisker, Aluminiumhydroxid, Metalloxide wie Aluminiumoxid oder Eisenoxid, Glimmer, Quarzmehl, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Titandioxid oder Wollastonit eingesetzt werden.
Weiterhin sind weitere Additive, wie Thixotropiermittel, zum Beispiel Kieselsäure, Silikate, wie zum Beispiel Aerosile oder Bentonite oder organische Thixotropiemittel und Verdicker, wie zum Beispiel Polyacrylsäure, Polyurethane, hydriertes Rizinusöl, Farbstoffe, Fettsäuren, Fettsäureamide, Weichmacher, Netzmittel, Entschäumer, Gleitmittel, Trockenstoffe, Vernetzer, Photoinitiatoren, Komplexbildner, Wachse, Pigmente, leitfähige Polymerpartikel, einsetzbar.
Der Anteil der Füllstoffkomponente bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Beschichtung beträgt vorzugsweise 0,01 bis 50 Gew.-%. Weiterhin bevorzugt sind 0,1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt sind 0,3 bis 20 Gew.-%.
Weiterhin können Verarbeitungshilfsmittel und Stabilisatoren wie UV-Stabilisatoren, Schmiermittel, Korrosionsinhibitoren und Flammschutzmittel in der erfindungsgemäßen Dispersion vorliegen. Üblicherweise beträgt deren Anteil bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion 0,01 bis 5 Gew.-%. Vorzugsweise liegt der Anteil bei 0,05 bis 3 Gew.-%.
Nach dem Auftragen der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht auf den Träger erfolgt in Schritt (b) ein zumindest teilweises Aushärten und/oder Trocknen des Matrixmaterials. Wie dies im Einzelnen erfolgt, hängt u. a. von der in Schritt (a) verwendeten Dispersion ab. Verfahren hierzu sind dem Fachmann bekannt. Nach Schritt (b) befinden sich die Partikel zum größten Teil innerhalb der Matrix, so dass noch keine durchgängige elektrisch leitfähige Oberfläche erzeugt wurde. Zur Erzeugung der durchgängigen elektrisch leitfähigen Oberfläche ist es erforderlich, die auf den Träger aufgetragene strukturierte oder vollflächige Basisschicht mit einem elektrisch leitfähigen Material zu beschichten. Diese Beschichtung erfolgt durch eine stromlose und gegebenenfalls eine zusätzliche galvanische Metallisierung.
Demzufolge erfolgt zunächst als Schritt (b) das Trocknen bzw. Aushärten der strukturierten oder vollflächigen Oberfläche nach üblichen Methoden. So kann das Matrixmaterial zum Beispiel auf chemischem Wege, zum Beispiel durch eine Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation des Matrixmaterials, ausgehärtet werden, beispielsweise durch UV-Strahlung, Elektronenstrahlung, Mikrowellenstrahlung, IR-Strahlung oder Temperatur, oder auf rein physikalischem Weg durch Verdampfen des Lösemittels getrocknet werden. Auch eine Kombination der Trocknung auf physikalischem und chemischem Wege ist möglich.
Nach dem zumindest teilweisen Trocknen bzw. Aushärten werden erfindungsgemäß die in der Dispersion enthaltenen elektrisch leitfähigen Partikel in Schritt (c) zumindest teilweise freigelegt, um bereits elektrisch leitfähige Keimstellen zu erhalten, an denen sich bei der nachfolgenden stromlosen 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.
In Schritt (c) erfolgt somit ein zumindest teilweises Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel durch zumindest teilweises Aufbrechen der ausgehärteten und/oder getrockneten Matrix.
Ein Vorteil, die Partikel vor der stromlosen Metallisierung freizulegen ist, dass durch das Freilegen der Partikel ein um etwa 5 bis 10 Gew.-% geringerer Anteil an elektrisch leitfähigen Partikeln in der Beschichtung 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 elektrisch leitfähigen Partikel kann sowohl mechanisch, zum Beispiel durch abbürsten, schleifen, fräsen, sandstrahlen oder bestrahlen 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 Chemikalie bzw. 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 bzw. kann mittels geeigneten Reagenzien die chemische Struktur des Matrixmaterials zumindest zum Teil zerstört werden, wodurch die elektrisch leitfähigen Partikel freigelegt werden. Auch Reagenzien, die das Matrixmaterial aufquellen lassen, sind für das Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel geeignet. Durch das Aufquellen entstehen Hohlräume in der die abzuscheidenden Metallionen aus der Elektrolytlösung eindringen können, wodurch eine größere Anzahl an elektrisch leitfähigen Partikeln metallisiert werden können. Die Haftung, die Homogenität und die Durchgängigkeit der anschließend stromlos abgeschiedenen Metallschicht ist deutlich besser als bei den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren. Durch die höhere Anzahl an freiliegenden elektrisch leitfähigen 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 elektrisch leitfähigen 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, Iodwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Pyridiniumdichromat, Chromsäure-Pyridin-Komplex, Chromsäureanhydrid, Chrom(VI)oxid, Periodsäure, Bleitetraacetat, Chinon, Methylchinon, Anthrachinon, Brom, Chlor, Fluor, Eisen(III)-Salzlösungen, Disulfatlösungen, Natriumpercarbonat, Salze der Oxohalogensäuren, wie zum Beispiel Chlorate oder Bromate oder Iodate, Salze der Halogenpersäuren, wie zum Beispiel Natriumperiodat oder Natriumperchlorat, Natriumperborat, Dichromate, wie zum Beispiel Natriumdichromat, Salze der Perschwefelsäure wie Kaliumperoxodisulfat, Kaliumperoxomonosulfat, Pyridiniumchlorochromat, Salze der Hypohalogensäuren, 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-Iodoxybenzoesäure, 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, Triacetoxiperiodinan, 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 Iodate, Salze der Halogenpersäuren, wie zum Beispiel Natriumperiodat oder Natriumperchlorat, Tetrabutylammonium Peroxidisulfat, Chinone, Eisen(III)-Salzlösungen, Vanadiumpentoxid, Pyridiniumdichromat, Chlorwasserstoffsäure, Brom, Chlor, Dichromate.
Besonders bevorzugt sind Kaliumpermanganat, Kaliummanganat, Natriumpermanganat, Natriummanganat, Wasserstoffperoxid und seine Addukte, Perborate, Percarbonate, Persulfate, Peroxodisulfate, Natriumhypochlorid und Perchlorate.
Zum Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel in einem Matrixmaterial, welches zum Beispiel Esterstrukturen, wie Polyesterharze, Polyesteracrylate, 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 Salpetersäure. 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 elektrisch leitfähigen 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 Xylol, Toluol, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Aceton, Methylethylketon (MEK), Methylisobutylketon (MIBK), Diethylenglykolmonobutylether. Optional kann zur Verbesserung des Lösungsverhaltens die Temperatur während des Lösungsvorgangs erhöht werden.
Besonders bevorzugt erfolgt die zumindest teilweise Freilegung mit Hilfe einer ionischen Flüssigkeit.
Weiterhin ist es auch möglich, die elektrisch leitfähigen 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 Kohlendioxid. Durch ein solches mechanisches Verfahren wird jeweils die oberste Schicht der ausgehärteten aufgedruckten strukturierten Basisschicht abgetragen. Hierdurch werden die im Matrixmaterial enthaltenen elektrisch leitfähigen Partikel freigelegt.
Wenn die elektrisch leitfähigen 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 elektrisch leitfähigen Partikeln chemisch zu entfernen, sind zum Beispiel Säuren, wie konzentrierte oder verdünnte Schwefelsäure oder konzentrierte oder verdünnte Salzsäure, Zitronensäure, Phosphorsäure, Amidosulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure. Auch Lewis-Säuren können eingesetzt werden. Hier sind beispielsweise auch ionische Flüssigkeiten verwendbar, sofern diese Anionen als Lewis-Säuren enthalten.
Geeignete mechanische Verfahren zur Entfernung der Oxidschicht von den elektrisch leitfähigen Partikeln sind im Allgemeinen die gleichen wie die mechanischen Verfahren zum Freilegen der Partikel.
Damit die Dispersion, die auf den Träger aufgetragen wird, fest auf dem Träger haftet, wird dieser in einer bevorzugten Ausführungsform vor dem Auftragen der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht durch ein trockenes Verfahren, ein nasschemisches Verfahren und/oder ein mechanisches Verfahren gereinigt. Durch das nasschemische und das mechanische Verfahren ist es insbesondere auch möglich, die Oberfläche des Trägers anzurauen, damit die Dispersion; besser auf diesem haftet. Als nasschemisches Verfahren eignet sich insbesondere das Spülen des Trägers mit sauren oder alkalischen Reagenzien oder mit geeigneten Lösungsmitteln. Auch Wasser in Verbindung mit Ultraschall kann eingesetzt werden. Geeignete saure oder alkalische Reagenzien sind zum Beispiel Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpetersäure, Phosphorsäure bzw. Natronlauge, Kalilauge oder Carbonate, wie Kaliumcarbonat. Geeignete Lösungsmittel sind die gleichen, wie sie auch in der Dispersion zum Auftragen der Basisschicht enthalten sein können. Bevorzugte Lösungsmittel sind Alkohole, Ketone und Kohlenwasserstoffe, wobei diese in Abhängigkeit vom Trägermaterial auszuwählen sind. Auch die Oxidationsmittel, die schon bei der Aktivierung genannt wurden, können verwendet werden.
Mechanische Verfahren, mit denen sich der Träger vor dem Auftragen der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht reinigen lässt, sind im Allgemeinen die gleichen wie sie auch zum Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel und zum Entfernen der Oxidschicht der Partikel eingesetzt werden können.
Zum Entfernen von Staub und anderen Partikeln, die die Haftung der Dispersion auf dem Träger beeinflussen können, sowie zur Aufrauung der Oberfläche eignen sich insbesondere trockene Reinigungsverfahren. Diese sind zum Beispiel die Entstaubung mittels Bürsten und/oder deionisierter Luft, Corona-Entladung oder Niederdruck-Plasma sowie die Partikelentfernung mittels Rollen und/oder Walzen, die mit einer Klebeschicht versehen sind.
Durch Corona Entladung und Niederdruck-Plasma wird die Oberflächenspannung des Substrates wählbar erhöht, die Substratoberfläche von organischen Resten gereinigt und damit sowohl die Benetzung mit der Dispersion als auch die Haftung der Dispersion verbessert.
Vorzugsweise wird die strukturierte oder vollflächige Basisschicht mit der Dispersion durch ein beliebiges Druckverfahren auf den Träger aufgedruckt. Das Druckverfahren, mit dem die strukturierte Oberfläche aufgedruckt wird, ist zum Beispiel ein Rollen- oder ein Bogendruckverfahren, wie zum Beispiel Siebdruck, Tiefdruck, Flexodruck, Buchdruck, Tampondruck, Tintenstrahldruck, das Lasersonic-Verfahren^® wie in DE 10051850 beschrieben oder Offset-Druck. Es ist jedoch auch jedes weitere, dem Fachmann bekannte Druckverfahren einsetzbar. Auch ist es möglich, die Oberfläche durch ein anderes übliches und allgemein bekanntes Beschichtungsverfahren aufzutragen. Derartige Beschichtungsverfahren sind zum Beispiel Gießen, Streichen, Kakeln, Bepinseln, Sprühen, Tauchen, Walzen, Bepudern, Wirbelschicht oder ähnliches. Die durch das Aufdrucken oder das Beschichtungsverfahren erzeugte Schichtdicke der strukturierten oder vollflächigen Oberfläche variiert vorzugsweise zwischen 0,01 und 50 μm, weiterhin bevorzugt zwischen 0,05 und 25 μm und insbesondere bevorzugt zwischen 0,1 und 15 μm. Die Schichten können sowohl vollflächig als auch strukturiert aufgebracht werden.
Abhängig vom Druckverfahren lassen sich unterschiedlich feine Strukturen aufdrucken.
Vorzugsweise wird die Dispersion in einem Vorlagebehälter vor dem Auftragen auf den Träger gerührt oder umgepumpt. Durch das Rühren und/oder Umpumpen wird eine mögliche Sedimentation der in der Dispersion enthaltenen Partikel verhindert. Weiterhin ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn die Dispersion im Vorlagebehälter temperiert wird. Hierdurch lässt sich ein verbessertes Druckbild der Basisschicht auf dem Träger erzielen, da durch das Temperieren eine konstante Viskosität eingestellt werden kann. Die Temperierung ist insbesondere dann erforderlich, wenn sich die Dispersion zum Beispiel durch das Rühren und/oder das Umpumpen aufgrund des Energieeintrages des Rührers oder der Pumpe erwärmt und sich dadurch deren Viskosität ändert.
Zur Erhöhung der Flexiblität und aus Kostengründen sind im Falle einer Druckapplikation digitale Druckverfahren, zum Beispiel Tintenstrahldruck, LaserSonic^® besonders geeignet. Bei diesen Verfahren entfallen im Allgemeinen die Kosten für die Herstellung von Druckschablonen, zum Beispiel Druckwalzen oder Siebe, sowie deren ständiger Wechsel, wenn mehrere verschiedene Strukturen hintereinander gedruckt werden müssen. Bei den digitalen Druckverfahren kann sofort, ohne Umrüst- und Stillstandszeiten auf ein neues Design umgestellt werden.
Neben dem einseitigen Auftragen der Dispersion auf den Träger ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, den Träger an seiner Ober- und seiner Unterseite mit einer elektrisch leitfähigen strukturierten oder vollflächigen Basisschicht zu versehen. Mit Hilfe von Durchkontaktierungen lassen sich die strukturierten oder vollflächigen elektrisch leitfähigen Basisschichten auf der Oberseite und der Unterseite des Trägers miteinander elektrisch verbinden. Für die Durchkontaktierung wird zum Beispiel eine Wandung einer Bohrung im Träger mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche versehen. Um die Durchkontaktierung herzustellen, ist es zum Beispiel möglich, im Träger Bohrungen auszubilden, an deren Wandung beim Drucken der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht die Dispersion, die die elektrisch leitfähigen Partikel enthält, aufgetragen wird. Bei einem ausreichend dünnen Träger ist es nicht erforderlich, die Wandung der Bohrung mit der Dispersion zu beschichten, da sich bei der stromlosen Beschichtung bei einer ausreichend langen Beschichtungszeit auch innerhalb der Bohrung eine Metallschicht 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 Ober- und Unterseite des Trägers entsteht. Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Metallisierung von Bohrungen und/oder Sacklöchern eingesetzt werden.
Um eine mechanisch stabile strukturierte oder vollflächige Basisschicht auf dem Träger zu erhalten, ist es bevorzugt, dass die Dispersion, mit der die strukturierte oder vollflächige Basisschicht auf den Träger aufgetragen wird, nach dem Auftragen zumindest teilweise aushärtet. In Abhängigkeit vom Matrixmaterial erfolgt das Aushärten wie oben beschrieben zum Beispiel durch die Einwirkung von Wärme, Licht (UV/Vis) und/oder Strahlung, zum Beispiel Infrarotstrahlung, Elektronenstrahlung, Gammastrahlung, Röntgenstrahlung, Mikrowellen. Zum Auslösen der Härtungsreaktion muss gegebenenfalls ein geeigneter Aktivator zugesetzt werden. Auch kann die Aushärtung durch Kombination verschiedener Verfahren erreicht werden, zum Beispiel durch Kombination 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. Nach dem zumindest teilweisen Aushärten werden – wie oben bereits beschrieben – in einer bevorzugten Variante die elektrisch leitfähigen Partikel zumindest teilweise freigelegt. Um die durchgängige elektrisch leitfähige Oberfläche zu erzeugen, wird nach dem Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel mindestens eine Metallschicht auf der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht durch stromlose 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 Beschichtung eingesetzt werden. Gleiches gilt für eine mögliche anschließende galvanische Abscheidung in Schritt (e). Zunächst erfolgt jedoch in Schritt (b) das Ausbilden einer Metallschicht auf der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht durch stromlose Abscheidung mindestens eines zweiten Metalls aus einer flüssigen Phase, die entsprechende Ionen des mindestens zweiten Metalls enthalten, wobei die flüssige Phase weiterhin eine ionische Flüssigkeit aus Anionen und Kationen enthält.
Hierdurch wird die elektrisch leitfähige Oberfläche erzeugt.
Übliche mindestens zweite Metalle, die durch stromlose Beschichtung auf elektrisch leitenden Oberflächen abgeschieden werden, sind zum Beispiel zumindestens eines der Metalle Kupfer, Silber, Gold, Platin, Palladium, Chrom, Rhodium, Iridium oder Zink. Bevorzugt sind Kupfer oder Silber, insbesondere Kupfer.
Die stromlose Abscheidung als solche geschieht nach im Stand der Technik bekannten Verfahren.
Gegebenenfalls erfolgt in Schritt (e) eine zusätzliche galvanische Abscheidung des mindestens zweiten oder eines weiteren Metalls auf zumindest einem Teil der in Schritt (d) gebildeten Metallschicht.
Die galvanische Abscheidung kann nach bekannten Methoden erfolgen. Hierbei kommt üblicherweise eine Elektrolytlösung in Betracht.
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 Beschichtung der elektrisch leitfähigen strukturierten oder vollflächigen Oberfläche auf dem Träger kann der Träger zunächst dem Bad mit der Elektrolyt-Lösung zugeführt werden. Der Träger wird dann durch das Bad gefördert, wobei die in der zuvor aufgetragenen strukturierten oder vollflächigen Basisschicht enthaltenen elektrisch leitfähigen Partikel mit der stromlos abgeschiedenen Schicht mit mindestens einer Kathode kontaktiert werden. Hierbei ist jede übliche, dem Fachmann bekannte, geeignete Kathode einsetzbar. Solange die Kathode die strukturierte oder vollflächige Oberfläche kontaktiert, werden Metallionen aus der Elektrolytlösung unter Ausbildung einer Metallschicht auf der Oberfläche abgeschieden.
Eine geeignete Vorrichtung, in der die strukturierte oder vollflächige elektrisch leitfähige Basisschicht galvanisch beschichtet wird, umfasst im Allgemeinen mindestens ein Bad, eine Anode und eine Kathode, wobei das Bad eine mindestens ein Metallsalz enthaltende Elektrolytlösung enthält. Aus der Elektrolytlösung werden Metallionen an elektrisch leitenden. Oberflächen des Substrates unter Bildung einer Metallschicht abgeschieden. Die mindestens eine Kathode wird hierzu mit der zu beschichtenden Basisschicht des Substrates in Kontakt gebracht, während das Substrat durch das Bad gefördert wird.
Zur galvanischen Beschichtung sind hierbei alle dem Fachmann bekannten Galvanikverfahren geeignet. Derartige Galvanikverfahren sind zum Beispiel solche, bei denen die Kathode durch eine oder mehrere Walzen gebildet wird, die das zu beschichtende Material kontaktieren. Auch können die Kathoden in Form segmentierter Walzen ausgebildet sein, bei denen jeweils zumindest das Segment der Walze, das mit dem zu beschichtenden Substrat in Verbindung steht, kathodisch geschaltet ist. Um auf der Walze abgeschiedenes Metall wieder zu entfernen, ist es bei segmentierten Walzen möglich, die Segmente, die nicht die zu beschichtende Basisschicht kontaktieren, anodisch zu schalten, wodurch das darauf abgeschiedene Metall wieder in die Elektrolytlösung abgeschieden wird.
In einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Kathode mindestens ein Band mit mindestens einem elektrisch leitenden Abschnitt, welches um mindestens zwei rotierbare Wellen geführt ist. Die Wellen sind mit einem geeigneten, auf das jeweilige Substrat abgestimmten Querschnitt ausgeführt. Bevorzugt sind die Wellen zylinderförmig ausgebildet und können zum Beispiel mit Nuten versehen sein, in denen das mindestens eine Band läuft. Zur elektrischen Kontaktierung des Bandes ist bevorzugt mindestens eine der Wellen kathodisch geschaltet, wobei die Welle so ausgeführt ist, dass der Strom von der Oberfläche der Welle an das Band übertragen wird. Wenn die Wellen mit Nuten versehen sind, in denen das mindestens eine Band läuft, kann das Substrat gleichzeitig über die Wellen und das Band kontaktiert werden. Es können aber auch nur die Nuten elektrisch leitfähig sein und die Bereiche der Wellen zwischen den Nuten aus einem isolierenden Material gefertigt sein, um zu vermeiden, dass das Substrat auch über die Wellen elektrisch kontaktiert wird. Die Stromversorgung der Wellen erfolgt zum Beispiel über Schleifringe, es ist aber auch jede geeignete andere Vorrichtung einsetzbar, mit der Strom auf rotierende Wellen übertragen werden kann
Dadurch, dass die Kathode mindestens ein Band mit mindestens einem elektrisch leitenden Abschnitt umfasst, können auch Substrate mit kurzen elektrisch leitfähigen Strukturen, vor allem gesehen in Transportrichtung des Substrates, mit einer ausreichend dicken Beschichtung versehen werden. Dies ist möglich, da durch die Gestaltung der Kathode als Band auch kurze elektrisch leitfähige Strukturen eine längere Zeit mit der Kathode in Kontakt stehen.
Um auch die Bereiche der elektrisch leitfähigen Struktur zu beschichten, auf denen die als Band gestaltete Kathode zur Kontaktierung aufliegt, sind vorzugsweise mindestens zwei Bänder versetzt hintereinander angeordnet. Die Anordnung ist dabei im Allgemeinen so, dass das hinter dem ersten Band versetzt angeordnete zweite Band die elektrisch leitfähige Struktur in dem Bereich kontaktiert, auf dem während der Kontaktierung mit dem ersten Band das Metall abgeschieden wurde. Eine größere Dicke der Beschichtung kann dadurch erzielt werden, dass mehr als zwei Bänder hintereinander gestaltet werden.
Ein, in Transportrichtung gesehen, kürzerer Aufbau kann dadurch erzielt werden, dass jeweils aufeinander folgende, versetzt angeordnete Bänder über mindestens eine gemeinsame Welle geführt werden.
Das mindestens eine Band kann zum Beispiel auch eine Netzstruktur aufweisen, damit jeweils nur kleine Bereiche der zu beschichtenden elektrisch leitfähigen Strukturen auf dem Substrat von dem Band abgedeckt werden. Die Beschichtung erfolgt jeweils in den Löchern des Netzes. Um die elektrisch leitfähigen Strukturen auch in den Bereichen zu beschichten, in denen das Netz aufliegt, ist es auch für den Fall, dass die Bänder in Form einer Netzstruktur ausgebildet sind, vorteilhaft, jeweils mindestens zwei Bänder versetzt hintereinander anzuordnen.
Auch ist es möglich, dass das mindestens eine Band abwechselnd leitende und nicht leitende Abschnitte umfasst. In diesem Fall ist es möglich, das Band zusätzlich um mindestens eine anodisch geschaltete Welle zu führen, wobei darauf zu achten ist, dass die Länge der leitenden Abschnitte kleiner ist als der Abschnitt zwischen einer kathodisch und einer benachbarten anodisch geschalteten Welle. Auf diese Weise werden die Bereiche des Bandes, die mit dem beschichteten Substrat in Kontakt stehen, kathodisch geschaltet, und die Bereiche des Bandes, die nicht mit dem Substrat in Kontakt stehen, anodisch. Vorteil dieser Schaltung ist, dass Metall, welches sich während der kathodischen Schaltung des Bandes auf dem Band abscheidet, während der anodischen Schaltung wieder entfernt wird. Um das gesamte Metall, welches auf das Band abgeschieden wurde, während dieses kathodisch geschaltet war, zu entfernen, ist der anodisch geschaltete Bereich vorzugsweise länger oder zumindest gleich lang wie der kathodisch geschaltete Bereich. Dies kann einerseits dadurch erreicht werden, dass die anodisch geschaltete Welle einen größeren Durchmesser aufweist als die kathodisch geschaltete Welle, andererseits ist es auch möglich, bei gleichem oder kleinerem Durchmesser der anodisch geschalteten Wellen, hiervon mindestens genauso viele vorzusehen wie kathodisch geschaltete Wellen, wobei der Abstand der kathodisch geschalteten Wellen und der Abstand der anodisch geschalteten Wellen vorzugsweise gleich groß ist.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Kathode anstelle der Bänder mindestens zwei auf jeweils einer Welle rotierbar gelagerte Scheiben umfasst, wobei die Scheiben ineinander kämmen. Auch hierdurch wird es ermöglicht, dass kurze elektrisch leitfähige Strukturen, vor allem gesehen in Transportrichtung des Substrates, mit einer ausreichend dicken und homogenen Beschichtung versehen werden können. Die Scheiben sind im Allgemeinen in einem auf das jeweilige Substrat abgestimmten Querschnitt ausgeführt. Bevorzugt weisen die Scheiben einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Wellen können jeden beliebigen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise sind die Wellen jedoch zylinderförmig ausgebildet.
Um Strukturen beschichten zu können, die breiter sind als zwei nebeneinander liegende Scheiben, werden abhängig von der Breite des Substrates auf jeder Welle mehrere Scheiben nebeneinander angeordnet. Zwischen den einzelnen Scheiben wird jeweils ein ausreichender Abstand vorgesehen, in welchen die Scheiben der nachfolgenden Welle eingreifen können. In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der Abstand zwischen zwei Scheiben auf einer Welle mindestens der Breite einer Scheibe. Hierdurch wird ermöglicht, dass in den Abstand zwischen zwei Scheiben auf einer Welle eine Scheibe einer weiteren Welle eingreifen kann.
Die Stromzufuhr der Scheiben erfolgt zum Beispiel über die Welle. Hierdurch ist es zum Beispiel möglich, die Welle außerhalb des Bades mit einer Spannungsquelle zu verbinden. Diese Verbindung erfolgt im Allgemeinen über einen Schleifring. Es ist jedoch auch jede andere Verbindung möglich, mit der eine Spannungsübertragung von einer stationären Spannungsquelle auf ein rotierendes Element übertragen wird. Neben der Spannungsversorgung über die Quelle ist es auch möglich, die Kontaktscheiben über ihren Außenumfang mit Strom zu versorgen. So können zum Beispiel Schleifkontakte, wie Bürsten, mit den Kontaktscheiben auf der dem Substrat abgewandten Seite in Kontakt stehen.
Um die Scheiben zum Beispiel über die Wellen mit Strom zu versorgen, sind die Wellen und die Scheiben vorzugsweise zumindest zum Teil aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt. Daneben ist es jedoch auch möglich, die Wellen aus einem elektrisch isolierenden Material zu fertigen und die Stromzufuhr zu den einzelnen Scheiben, zum Beispiel durch elektrische Leiter, wie zum Beispiel Drähte, zu realisieren. In diesem Fall werden dann die einzelnen Drähte jeweils mit den Kontaktscheiben verbunden, so dass die Kontaktscheiben mit Spannung versorgt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Scheiben über den Umfang verteilt einzelne, elektrisch voneinander isolierte Abschnitte auf. Vorzugsweise sind die elektrisch voneinander isolierten Abschnitte sowohl kathodisch als auch anodisch schaltbar. Hierdurch ist es möglich, dass ein Abschnitt, welcher mit dem Substrat in Kontakt steht, kathodisch geschaltet wird, und sobald dieser nicht mehr mit dem Substrat in Kontakt steht, anodisch geschaltet wird. Hierdurch wird während der kathodischen Schaltung auf dem Abschnitt abgeschiedenes Metall während der anodischen Schaltung wieder entfernt. Die Spannungsversorgung der einzelnen Segmente erfolgt im Allgemeinen über die Welle.
Neben der Entfernung des auf der Welle und den Scheiben, bzw. den Bändern, abgeschiedenen Metalls durch Umpolen der Wellen bzw. Bänder sind auch andere Reinigungsvarianten, zum Beispiel eine chemische oder mechanische Abreinigung, möglich.
Das Material, aus welchem die elektrisch leitenden Teile der Scheiben bzw. der Bänder ausgeführt sind, ist vorzugsweise ein elektrisch leitendes Material, welches beim Betrieb der Vorrichtung nicht in die Elektrolyt-Lösung übergeht. Geeignete Materialien sind zum Beispiel Metalle, Graphit, leitfähige Polymere, wie Polythiophene oder Metall/Kunststoff-Verbundwerkstoffe. Bevorzugte Materialien sind Edelstahl und/oder Titan.
Auch ist es möglich, mehrere Bäder mit unterschiedlichen Elektrolytlösungen hintereinander zu schalten, um auf diese Weise mehrere unterschiedliche Metalle auf die zu beschichtende Basisschicht abzuscheiden. Weiterhin ist es auch möglich, zunächst stromlos und danach elektrolytisch Metall auf der Basisschicht abzuscheiden. Dabei können durch die stromlose und die elektrolytische Abscheidung unterschiedliche Metalle oder auch das gleiche Metall abgeschieden werden.
Die Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung kann weiterhin mit einer Vorrichtung, mit der das Substrat gedreht werden kann, ausgestattet sein. Die Drehachse der Vorrichtung, mit der das Substrat gedreht werden kann, ist dabei senkrecht zu der zu beschichtenden Oberfläche des Substrates angeordnet. Durch das Drehen werden elektrisch leitfähige Strukturen, die zunächst, in Transportrichtung des Substrates gesehen, breit und kurz sind, so ausgerichtet, dass diese nach dem Drehen in Transportrichtung gesehen schmal und lang sind.
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 erfindungsgemäße Vorrichtungen in mindestens einem Bad hintereinander geschaltet werden.
Um ein gleichzeitiges Beschichten der Ober- und Unterseite Basisschicht zu ermöglichen, können zum Beispiel jeweils zwei Walzen oder zwei Wellen mit den daran montierten Scheiben oder zwei Bänder so angeordnet sein, dass das zu beschichtende Substrat zwischen diesen hindurchgeführt werden kann.
Wenn flexible Folien beschichtet werden sollen, deren Länge die Länge des Bades übersteigt – sogenannte Endlosfolien, die zunächst von einer Rolle abgewickelt, durch die Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung geführt und danach wieder aufgewickelt werden – kann diese zum Beispiel auch zick-zack-förmig oder in Form einer Mäander um mehrere Vorrichtungen zur galvanischen Beschichtung, die dann zum Beispiel auch übereinander oder nebeneinander angeordnet sein können, durch das Bad geleitet werden.
Die Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung kann je nach Bedarf mit jeder dem Fachmann bekannten Zusatzvorrichtung ausgerüstet werden. Solche Zusatzvorrichtungen sind zum Beispiel Pumpen, Filter, Zufuhreinrichtungen für Chemikalien, Auf- und Abrolleinrichtungen usw.
Zur Verkürzung der Wartungsintervalle können alle dem Fachmann bekannten Pflegemethoden der Elektrolytlösung eingesetzt werden. Solche Pflegemethoden sind zum Beispiel auch Systeme, bei denen sich die Elektrolytlösung selbst regeneriert.
Die Vorrichtung kann zum Beispiel auch in dem aus Werner Jillek, Gustl Keller, Handbuch der Leiterplattentechnik, Eugen G. Leuze Verlag, Band 4, Seiten 192, 260, 349, 351, 352, 359 bekannten Pulsverfahren betrieben werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturierten 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 Multilager-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 obenstehend für den Träger genannten Materialien, auf denen elektrisch leitfähige Strukturen aufgedruckt sind. Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von RFID-Antennen, Transponderantennen oder anderen Antennenstrukturen, Chipkartenmodulen, Flachkabeln, Sitzheizungen, Folienleitern, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- bzw. Plasmabildschirmen, Kondensatoren, Folienkondensatoren, Widerständen, Konvektoren, elektrischen Sicherungen oder zur Herstellung von galvanisch beschichteten Produkten in beliebiger Form, wie zum Beispiel ein- oder zweiseitig metallkaschierte Polymerträger mit definierter Schichtdicke, 3D-Moulded Interconnect Devices oder auch zur Herstellung von dekorativen oder funktionalen Oberflächen auf Produkten, die zum Beispiel zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, zur Wärmeleitung oder als Verpackung verwendet werden. Weiterhin ist auch die Herstellung von Kontaktstellen bzw. Kontakt-Pads oder Verdrahtungen auf einem integrierten elektronischen Bauelement möglich.
Weiterhin ist die Herstellung von Antennen mit Kontakten für organische Elektronikbauteile sowie von Beschichtungen auf Oberflächen, bestehend aus elektrisch nicht leitfähigem Material zur elektromagnetischen Abschirmung, möglich.
Eine Verwendung ist weiterhin im Bereich der Flowfields von Bipolarplatten zur Anwendung in Brennstoffzellen möglich.
Weiterhin ist die Herstellung einer vollflächigen oder strukturierten elektrisch leitfähigen Schicht zur anschließenden Dekormetallisierung von Formteilen aus dem oben erwähnten elektrisch nicht leitfähigen Substrat möglich.
Die Anwendungsbreite des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine kostengünstige Herstellung von metallisierten, selbst nicht leitenden Substraten, insbesondere für die Verwendung als Schalter und Sensoren, Gasbarrieren oder Dekorteile, insbesondere Dekorteile für Kraftfahrzeug-, 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 dünnen Metallfolien oder ein- oder zweiseitig kaschierten Polymerträgern, metallisierten Kunststoffoberflächen, wie zum Beispiel Zierstreifen oder Außenspiegeln, 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 Ober- und Unterseite 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 magnetisierbarer Funktionsteile, wie Magnettafeln, Magnetspiele, magnetische Flächen bei zum Beispiel Kühlschranktüren. Außerdem finden sie Anwendung in Bereichen, in denen 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 hergestellte Produkte als Leiterplatte, RFID-Antenne, Transponderantenne, Sitzheizung, Flachkabel, kontaktlose Chipkarten, dünne Metallfolien oder ein- oder zweiseitig kaschierten Polymerträger, Folienleiter, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- bzw. Plasmabildschirmen oder als dekorative Anwendung wie zum Beispiel für Verpackungsmaterialien dient.
Nach der stromlosen und optionalen galvanischen Beschichtung kann das Substrat gemäß allen dem Fachmann bekannten Schritten weiterverarbeitet werden. So können zum Beispiel vorhandene Elektrolytreste durch Spülen vom Substrat entfernt werden und/oder das Substrat kann getrocknet werden.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass auch bei Verwendung von Materialien für die elektrisch leitfähigen Partikel, die leicht oxidieren, eine ausreichende Beschichtung möglich ist.
Geeignete ionische Flüssigkeiten für die flüssige Phase sowie deren Herstellung sind beispielsweise aus DE-A 10 2005 017 733 bekannt.
Allgemein bevorzugt sind hierbei ionische Flüssigkeiten, welche Kationen aufweisen, die ausgewählt sind aus den Verbindungen der Formeln (IVa) bis (IVw):

sowie Oligomere, die diese Strukturen enthalten.
Weitere geeignete Kationen sind Verbindungen der allgemeinen Formel (IVx) und (IVy)
sowie Oligomere, die diese Struktur enthalten.
In den oben genannten Formeln (IVa) bis (IVy) stehen

• der Rest R für Wasserstoff, einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen; und
• die Reste R¹ bis R⁹ unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine Sulfo-Gruppe oder einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste R¹ bis R⁹, welche in den oben genannten Formeln (IV) an ein Kohlenstoffatom (und nicht an ein Heteroatom) gebunden sind, zusätzlich auch für Halogen oder eine funktionelle Gruppe stehen können; oder
• zwei benachbarte Reste aus der Reihe R¹ bis R⁹ zusammen auch für einen zweibindigen, Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen.

Als Heteroatome kommen bei der Definition der Reste R und R¹ bis R⁹ prinzipiell alle Heteroatome in Frage, welche in der Lage sind, formell eine -CH₂-, eine -CH=, eine -C≡ oder eine =C=-Gruppe zu ersetzen. Enthält der Kohlenstoff enthaltende Rest Heteroatome, so sind Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor und Silizium bevorzugt. Als bevorzugte Gruppen seien insbesondere -O-, -S-, -SO-, -SO₂-, -NR'-, -N=, -PR'-, -PR'₂ und -SiR'₂- genannt, wobei es sich bei den Resten R' um den verbleibenden Teil des Kohlenstoff enthaltenden Rests handelt. Die Reste R¹ bis R⁹ können dabei in den Fällen, in denen diese in den oben genannten Formeln (IV) an ein Kohlenstoffatom (und nicht an ein Heteroatom) gebunden sind, auch direkt über das Heteroatom gebunden sein.
Als funktionelle Gruppen kommen prinzipiell alle funktionellen Gruppen in Frage, welche an ein Kohlenstoffatom oder ein Heteroatom gebunden sein können. Als geeignete Beispiele seien -OH (Hydroxy), =O (insbesondere als Carbonylgruppe), -NH₂ (Amino), =NH (Imino), -COOH (Carboxy), -CONH₂ (Carboxamid), -SO₃H (Sulfo) und -CN (Cyano) genannt. Fuktionelle Gruppen und Heteroatome können auch direkt benachbart sein, so dass auch Kombinationen aus mehreren benachbarten Atomen, wie etwa -O-(Ether), -S- (Thioether), -COO- (Ester), -CONH- (sekundäres Amid) oder -CONR'(tertiäres Amid), mit umfasst sind, beispielsweise Di-(C₁-C₄-Alkyl)-amino, C₁-C₄-Alkyloxycarbonyl oder C₁-C₄-Alkyloxy.
Als Halogene seien Fluor, Chlor, Brom und Iod genannt.
Bevorzugt steht der Rest R für

• unverzweigtes oder verzweigtes, unsubstituiertes oder ein bis mehrfach mit Hydroxy, Halogen, Phenyl, Cyano, C₁- bis C₆-Alkoxycarbonyl und/oder Sulfonsäure substituiertes C₁- bis C₁₈-Alkyl mit insgesamt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl-1-propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2-Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2-Dimethyl1-propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2-pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1-Tetradecyl, 1-Hexadecyl, 1-Octadecyl, 2-Hydroxyethyl, Benzyl, 3-Phenylpropyl, 2-Cyanoethyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n-Butoxy-carbonyl)-ethyl, Trifluormethyl, Difluormethyl, Fluormethyl, Pentafluorethyl; Heptafluorpropyl, Heptafluorisopropyl, Nonafluorbutyl, Nonafluorisobutyl, Undecylfluorpentyl, Undecylfluorisopentyl, 6-Hydroxyhexyl und Propylsulfonsäure;
• Glykole, Butylenglykole und deren Oligomere mit 1 bis 100 Einheiten und einem Wasserstoff oder einem C₁- bis C₈-Alkyl als Endgruppe, wie beispielsweise R^AO-(CHR^B-CH₂-O)_n-CHR^B-CH₂- oder R^AO-(CH₂CH₂CH₂CH₂O)_n-CH₂CH₂CH₂CH₂O- mit R^A und R^B bevorzugt Wasserstoff, Methyl oder Ethyl und n bevorzugt 0 bis 3, insbesondere 3-Oxabutyl, 3-Oxapentyl, 3,6-Dioxaheptyl, 3,6-Dioxaoctyl, 3,6,9-Trioxadecyl, 3,6,9-Trioxaundecyl, 3,6,9,12-Tetraoxatridecyl und 3,6,9,12-Tetraoxatetradecyl;
• Vinyl; und N,N-Di-C₁- bis C₆-alkyl-amino, wie beispielsweise N,N-Dimethylamino und N,N-Diethylamino.

Besonders bevorzugt steht der Rest R für unverzweigtes und unsubstituiertes C₁- bis C₁₈-Alkyl, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Decyl, 1-Dodecyl, 1-Tetradecyl, 1-Hexadecyl, 1-Octadecyl, insbesondere für Methyl, Ethyl, 1-Butyl und 1-Octyl sowie für CH₃O-(CH₂CH₂O)_n-CH₂CH₂- und CH₃CH₂O-(CH₂CH₂O)n-CH₂CH₂- mit n gleich 0 bis 3.
Bevorzugt stehen die Reste R¹ bis R⁹ unabhängig voneinander für

• Wasserstoff;
• Halogen;
• eine funktionelle Gruppe;
• gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C₁-C₁₈-Alkyl;
• gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C₂-C₁₈-Alkenyl;
• gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C₆-C₁₂-Aryl;
• gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C₅-C₁₂-Cycloalkyl;
• gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C₅-C₁₂-Cycloalkenyl; oder
• einen gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus bedeuten; oder

• einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring.

Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertem C₁- bis C₁₈-Alkyl handelt es sich bevorzugt um Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl-1-propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2-Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl,_, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2-Dimethyl-1-propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2-pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl, Heptyl, Octyl, 2-Etylhexyl, 2,4,4-Trimethylpentyl, 1,1,3,3-Tetramethylbutyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1-Tridecyl, 1-Tetradecyl, 1-Pentadecyl, 1-Hexadecyl, 1-Heptadecyl, 1-Octadecyl, Cyclopentylmethyl, 2-Cyclopentylethyl, 3-Cyclopentylpropyl, Cyclohexylmethyl, 2-Cyclohexylethyl, 3-Cyclohexylpropyl, Benzyl (Phenylmethyl), Diphenylmethyl (Benzhydryl), Triphenylmethyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, 3-Phenylpropyl, α,α-Dimethylbenzyl, p-Tolylmethyl, 1-(p-Butylphenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p-Methoxybenzyl, m-Ethoxybenzyl, 2-Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonylethyl, 2-Ethoxycarbonylethyl, 2-Butoxycarbonylpropyl, 1,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, Methoxy, Ethoxy, Formyl, 1,3-Dioxolan-2-yl, 1,3-Dioxan-2-yl, 2-Methyl-1,3-dioxolan-2-yl, 4-Methyl-1,3-dioxolan-2-yl, 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl, 3-Hydroxypropyl, 4-Hydroxybutyl, 6-Hydroxyhexyl, 2-Aminoethyl, 2-Aminopropyl, 3-Aminopropyl, 4-Aminobutyl, 6-Aminohexyl, 2-Methylaminoethyl, 2-Methylaminopropyl, 3-Methylaminopropyl, 4-Methylaminobutyl, 6-Methylaminohexyl, 2-Dimethylaminoethyl, 2-Dimethylaminopropyl, 3-Dimethylaminopropyl, 4-Dimethylaminobutyl, 6-Dimethylaminohexyl, 2-Hydroxy-2,2-dimethylethyl, 2-Phenoxyethyl, 2-Phenoxypropyl, 3-Phenoxypropyl, 4-Phenoxybutyl, 6-Phenoxyhexyl, 2-Methoxyethyl, 2-Methoxypropyl, 3-Methoxypropyl, 4-Methoxybutyl, 6-Methoxyhexyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Ethoxypropyl, 3-Ethoxypropyl, 4-Ethoxybutyl, 6-Ethoxyhexyl, Acetyl, C_nF_2(n-a)+(1-b)H_2a+b mit n gleich 1 bis 30, 0 ≤ a ≤ n und b = 0 oder 1 (beispielsweise CF₃, C₂F₅, CH₂CH₂-C_(n-2)F_2(n-2)+1, C₆F₁₃, C₈F₁₇, C₁₀F₂₁, C₇₂F₂₅), Chlormethyl, 2-Chlorethyl, Trichlormethyl, 1,1-Dimethyl-2-chlorethyl, Methoxymethyl, 2-Butoxyethyl, Diethoxymethyl, Diethoxyethyl, 2-Isopropoxyethyl, 2-Butoxypropyl, 2-Octyloxyethyl, 2-Methoxyisopropyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n-Butoxycarbonyl)-ethyl, Butylthiomethyl, 2-Dodecylthioethyl, 2-Phenylthioethyl, 5-Hydroxy-3-oxa-pentyl, 8-Hydroxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Hydroxy-3,6,9-trioxaundecyl, 7-Hydroxy-4-oxa-heptyl, 11-Hydroxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Hydroxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Hydroxy-5-oxa-nonyl, 14-Hydroxy-5,10-dioxa-tetradecyl, 5-Methoxy-3-oxa-pentyl, 8-Methoxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Methoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Methoxy-4-oxa-heptyl, 11-Methoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Methoxy-4,8,12-trioxapentadecyl, 9-Methoxy-5-oxa-nonyl, 14-Methoxy-5,10-dioxa-tetradecyl, 5-Ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Ethoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Ethoxy-4-oxaheptyl, 11-Ethoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Ethoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxa-nonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxa-tetradecyl.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C₂- bis C₁₈-Alkenyl handelt es sich bevorzugt um Vinyl, 2-Propenyl, 3-Butenyl, cis-2-Butenyl, trans-2-Butenyl oder C_nF_2(n-a)-(1-b)H_2a-b mit n ≤ 30, 0 ≤ a ≤ n und b = 0 oder 1.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C₆- bis C₁₂-Aryl handelt es sich bevorzugt um Phenyl, Tolyl, Xylyl, α-Naphthyl, β-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Trichlorphenyl, Difuorphenyl, Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl, Diethylphenyl, iso-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Methoxyphenyl, Dimethoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Hexyloxyphenyl, Methylnaphthyl, Isopropylnaphthyl, Chlornaphthyl, Ethoxynaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl, 2,6-Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2-Nitrophenyl, 4-Nitrophenyl, 2,4-Dinitrophenyl, 2,6-Dinitrophenyl, 4-Dimethylaminophenyl, 4-Acetylphenyl, Methoxyethylphenyl, Ethoxymethylphenyl, Methylthiophenyl, Isopropylthiophenyl oder tert.-Butylthiophenyl oder C₆F_(5-a)H_a mit 0 ≤ a ≤ 5.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C₅- bis C₁₂-Cycloalkyl handelt es sich bevorzugt um Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclopentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, Methoxycyclohexyl, Dimethoxycyclohexyl, Diethoxycyclohexyl, Butylthiocyclohexyl, Chlorcyclohexyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl, C_nF_2(n-a)-(1-b)H_2a-b mit n ≤ 30, 0 ≤ a ≤ n und b = 0 oder 1 sowie ein gesättigtes oder ungesättigtes bicyclisches System wie z. B. Norbornyl oder Norbornenyl.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C₅- bis C₁₂-Cycloalkenyl handelt es sich bevorzugt um 3-Cyclopentenyl, 2-Cyclohexenyl, 3-Cyclohexenyl, 2,5-Cyclohexadienyl oder C_nF_{2(n-a)-3(1-b)}H_2a-3b mit n ≤ 30, 0 ≤ a ≤ n und b = 0 oder 1.
Bei einen gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus handelt es sich bevorzugt um Furyl, Thiophenyl, Pyrryl, Pyridyl, Indolyl, Benzoxazolyl, Dioxolyl, Dioxyl, Benzimidazolyl, Benzthiazoiyl, Dimethylpyridyl, Methylchinolyl, Dimethylpyrryl, Methoxyfuryl, Dimethoxypyridyl oder Difluorpyridyl.
Bilden zwei benachbarte Reste gemeinsam einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring, so handelt es sich bevorzugt um 1,3-Propylen, 1,4-Butylen, 1,5-Pentylen, 2-Oxa-1,3-propylen, 1-Oxa-1,3-propylen, 2-Oxa-1,3-propylen, 1-Oxa-1,3-propenylen, 3-Oxa-1,5-Pentylen, 1-Aza-1,3-propenylen, 1-C₁-C₄-Alkyl-1-aza-1,3-propenylen, 1,4-Buta-1,3-dienylen, 1-Aza-1,4-buta-1,3-dienylen oder 2-Aza-1,4-buta-1,3-dienylen.
Enthalten die oben genannten Reste Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen, so ist die Anzahl der Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder Iminogruppen nicht beschränkt. In der Regel beträgt sie nicht mehr als 5 in dem Rest, bevorzugt nicht mehr als 4 und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3.
Enthalten die oben genannten Reste Heteroatome, so befinden sich zwischen zwei Heteroatomen in der Regel mindestens ein Kohlenstoffatom, bevorzugt mindestens zwei Kohlenstoffatome.
Besonders bevorzugt stehen die Reste R¹ bis R⁹ unabhängig voneinander für

• Wasserstoff;
• unverzweigtes oder verzweigtes, unsubstituiertes oder ein bis mehrfach mit Hydroxy, Halogen, Phenyl, Cyano, C₁- bis C₆-Alkoxycarbonyl und/oder Sulfonsäure substituiertes C₁- bis C₁₈-Alkyl mit insgesamt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl-1-propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2-Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2-Dimethyl-1-propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2-pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1-Tetradecyl, 1-Hexadecyl, 1-Octadecyl, 2-Hydroxyethyl, Benzyl, 3-Phenylpropyl, 2-Cyanoethyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n-Butoxy-carbonyl)-ethyl, Trifluormethyl, Difluormethyl, Fluormethyl, Pentafluorethyl, Heptafluorpropyl, Heptafluorisopropyl, Nonafluorbutyl, Nonafluorisobutyl, Undecylfluorpentyl, Undecylfluorisopentyl, 6-Hydroxyhexyl und Propylsulfonsäure;
• Glykole, Butylenglykole und deren Oligomere mit 1 bis 100 Einheiten und einem Wasserstoff oder einem C₁- bis C₈-Alkyl als Endgruppe, wie beispielsweise R^AO-(CHR^B-CH₂-O)_n-CHR^B-CH₂- oder R^AO-(CH₂CH₂CH₂CH₂O)_nCH₂CH₂CH₂CH₂O- mit R^A und R^B bevorzugt Wasserstoff, Methyl oder Ethyl und n bevorzugt 0 bis 3, insbesondere 3-Oxabutyl, 3-Oxapentyl, 3,6-Dioxaheptyl, 3,6-Dioxaoctyl, 3,6,9-Trioxadecyl, 3,6,9-Trioxaundecyl, 3,6,9,12-Tetraoxatridecyl und 3,6,9,12-Tetraoxatetradecyl;
• Vinyl; und
• N,N-Di-C₁- bis C₆-alkyl-amino, wie beispielsweise N,N-Dimethylamino und N,N-Diethylamino.

Ganz besonders bevorzugt stehen die Reste R¹ bis R⁹ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder C₁- bis C₁₈-Alkyl, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, für Phenyl, für 2-Hydroxyethyl, für 2-Cyanoethyl, für 2-(Methoxycarbonyl)ethyl, für 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, für 2-(n-Butoxycarbonyl)ethyl, für N,N-Dimethylamino, für N,N-Diethylamino, für Chlor sowie für CH₃O-(CH₂CH₂O)_n-CH₂CH₂- und CH₃CH₂O-(CH₂CH₂O)_n-CH₂CH₂- mit n gleich 0 bis 3.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyridiniumionen (IVa) solche ein, bei denen

• einer der Reste R¹ bis R⁵ Methyl, Ethyl oder Chlor ist und die verbleibenden Reste R¹ bis R⁵ Wasserstoff sind;
• R³ Dimethylamino ist und die verbleibenden Reste R¹, R², R⁴ und R⁵ Wasserstoff sind;
• alle Reste R¹ bis R⁵ Wasserstoff sind;
• R² Carboxy oder Carboxamid ist und die verbleibenden Reste R¹, R², R⁴ und R⁵ Wasserstoff sind; oder
• R¹ und R² oder R² und R³ 1,4-Buta-1,3-dienylen ist und die verbleibenden Reste R¹, R², R⁴ und R⁵ Wasserstoff sind;

• R¹ bis R⁵ Wasserstoff sind; oder
• einer der Reste R¹ bis R⁵ Methyl oder Ethyl ist und die verbleibenden Reste R¹ bis R⁵ Wasserstoff sind.

Als ganz besonders bevorzugte Pyridiniumionen (IVa) seien genannt 1-Methylpyridinium, 1-Ethylpyridinium, 1-(1-Butyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)pyridinium, 1-(1-Octyl)-pyridinium, 1-(1-Hexyl)-pyridinium, 1-(1-Octyl)-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-pyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-pyridinium, 1,2-Dimethylpyridinium, 1-Ethyl-2-methylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Octyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-methylpyridinium, 1-Methyl-2-ethylpyridinium, 1,2-Diethylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Octyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-ethylpyridinium, 1,2-Dimethyl-5-ethyl-pyridinium, 1,5-Diethyl-2-methyl-pyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium und 1-(1-Octyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium und 1-(1-Hexadecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyridaziniumionen (IVb) solche ein, bei denen

• R¹ bis R⁴ Wasserstoff sind; oder
• einer der Reste R¹ bis R⁴ Methyl oder Ethyl ist und die verbleibenden Reste R¹ bis R⁴ Wasserstoff sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrimidiniumionen (IVc) solche ein, bei denen

• R Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R² bis R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind; oder
• R¹ Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R² und R⁴ Methyl sind und R³ Wasserstoff ist.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyraziniumionen (IVd) solche ein, bei denen

• R¹ Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R² bis R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind;
• R¹ Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R² und R⁴ Methyl sind und R³ Wasserstoff ist;
• R¹ bis R⁴ Methyl sind; oder
• R¹ bis R⁴ Methyl Wasserstoff sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliumionen (IVe) solche ein, bei denen

• R¹ Wasserstoff, Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 1-Octyl, 2-Hydroxyethyl oder 2-Cyanoethyl und R² bis R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind.

Als ganz besonders bevorzugte Imidazoliumionen (IVe) seien genannt 1-Methylimidazolium, 1-Ethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-imidazolium, 1-(1-Octyl)-imidazolium, 1-(1-Dodecyl)-imidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-imidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-imidazolium, 1,3-Dimethylimidazolium, 1-Ethyl-3-methylimidazolium, 1-(1-Butyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Butyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-methyl-imidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-butyl-imidazolium, 1-(1-Octyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Octyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Octyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-octylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-octylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-octylimidazolium, 1,2-Dimethylimidazolium, 1,2,3-Trimethylimidazolium, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1-(1-Hexyl)-2,3-dimethyl-imidazolium, 1-(1-Octyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1,4-Dimethylimidazolium, 1,3,4-Trimethylimidazolium, 1,4-Dimethyl-3-ethylimidazolium, 3-butylimidazolium, 1,4-Dimethyl-3-octylimidazolium, 1,4,5-Trimethylimidazolium, 1,3,4,5-Tetramethylimidazolium, 1,4,5-Trimethyl-3-ethylimidazolium, 1,4,5-Trimethyl-3-butylimidazolium und 1,4,5-Trimethyl-3-octylimidazolium.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrazoliumionen (IVf), (IVg) beziehungsweise (IVg') solche ein, bei denen

• R¹ Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R² bis R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrazoliumionen (IVh) solche ein, bei denen

• R¹ bis R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als 1-Pyrazoliniumionen (IVi) solche ein, bei denen

• unabhängig voneinander R¹ bis R⁶ Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als 2-Pyrazoliniumionen (IVj) beziehungsweise (IVj') solche ein, bei denen

• R¹ Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R² bis R⁶ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als 3-Pyrazoliniumionen (IVk) beziehungsweise (IVk') solche ein, bei denen

• R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R³ bis R⁶ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliniumionen (IVI) solche ein, bei denen

• R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder Phenyl sind, R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliniumionen (IVm) beziehungsweise (IVm') solche ein, bei denen

• R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R³ bis R⁶ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliniumionen (IVn) beziehungsweise (IVn') solche ein, bei denen

• R¹ bis R³ unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R⁴ bis R⁶ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Thiazoliumionen (IVo) beziehungsweise (IVo') sowie als Oxazoliumionen (IVp) solche ein, bei denen

• R¹ Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R² und R³ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als 1,2,4-Triazoliumionen (IVq), (IVq') beziehungsweise (IVq'') solche ein, bei denen

• R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R³ Wasserstoff, Methyl oder Phenyl ist.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als 1,2,3-Triazoliumionen (IVr), (IVr') beziehungsweise (IVr'') solche ein, bei denen

• R¹ Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R² und R³ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind, oder R² und R³ zusammen 1,4-Buta-1,3-dienylen ist.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrrolidiniumionen (IVs) solche ein, bei denen

• R¹ Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R² bis R⁹ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazolidiniumionen (IVt) solche ein, bei denen

• R¹ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R² und R³ sowie R⁵ bis R⁸ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.

Ganz besonders bevorzugt setzt man als Ammoniumionen (IVu) solche ein, bei denen

• R¹ bis R³ unabhängig voneinander C₁- bis C₁₈-Alkyl sind; oder
• R¹ und R² zusammen 1,5-Pentylen oder 3-Oxa-1,5-pentylen sind und R³ C₁-C₁₈-Alkyl, 2-Hydroxyethyl oder 2-Cyanoethyl ist.

Als ganz besonders bevorzugte Ammoniumionen (IVu) seien genannt Methyl-tri-(1-butyl)-ammonium, N,N-Dimethylpiperidinium und N,N-Dimethylmorpholinium.
Beispiele für die tertiären Amine, von denen sich die quatären Ammoniumionen der allgemeinen Formel (IVu) durch Quaternisierung mit den genannten Resten R ableiten, sind Diethyl-n-butylamin, Diethyl-tert-butylamin, Diethyl-n-pentylamin, Diethylhexylamin, Diethyloctylamin, Diethyl-(2-ethylhexyl)-amin, Di-n-propylbutylamin, Di-n-propyl-n-pentylamin, Di-n-propylhexylamin, Di-n-propyloctylamin, Di-n-propyl-(2-ethylhexyl)-amin, Di-isopropylethylamin, Di-iso-propyl-n-propylamin, Di-isopropyl-butylamin, Di-isopropylpentylamin, Di-iso-propylhexylamin, Di-isopropyloctylamin, Di-iso-propyl-(2-ethylhexyl)-amin, Di-n-butylethylamin, Di-n-butyl-n-propylamin, Di-n-butyl-n-pentylamin, Di-n-butylhexylamin, Di-n-butyloctylamin, Di-n-butyl-(2-ethylhexyl)-amin, N-n-Butylpyrrolidin, N-sek-Butylpyrrodidin, N-tert-Butylpyrrolidin, N-n-Pentylpyrrolidin, N,N-Dimethylcyclohexylamin, N,N-Diethylcyclohexylamin, N,N-Di-n-butylcyclohexylamin, N-n-Propylpiperidin, N-iso-Propylpiperidin, N-n-Butyl-piperidin, N-sek-Butylpiperidin, N-tert-Butylpiperidin, N-n-Pentylpiperidin, N-n-Butylmorpholin, N-sek-Butylmorpholin, N-tert-Butylmorpholin, N-n-Pentylmorpholin, N-Benzyl-N-ethylanilin, N-Benzyl-N-n-propylanilin, N-Benzyl-N-iso-propylanilin, N-Benzyl-N-n-butylanilin, N,N-Dimethyl-p-toluidin, N,N-Diethyl-p-toluidin, N,N-Di-n-butyl-p-toluidin, Diethylbenzylamin, Di-n-propylbenzylamin, Di-n-butylbenzylamin, Diethylphenylamin, Di-n-Propylphenylamin und Di-n-Butylphenylamin.
Bevorzugte tertiäre Amine (IVu) sind Di-iso-propylethylamin, Diethyl-tert-butylamin, Diiso-propylbutylamin, Di-n-butyl-n-pentylamin, N,N-Di-n-butylcyclohexylamin sowie tertiäre Amine aus Pentylisomeren.
Besonders bevorzugte tertiäre Amine sind Di-n-butyl-n-pentylamin und tertiäre Amine aus Pentylisomeren. Ein weiteres bevorzugtes tertiäres Amin, das drei identische Reste aufweist, ist Triallylamin.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Guanidiniumionen (IVv) solche ein, bei denen

• R¹ bis R⁵ Methyl sind.

Als ganz besonders bevorzugtes Guanidiniumion (IVv) sei genannt N,N,N',N',N'',N''-Hexamethylguanidinium.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Choliniumionen (IVw) solche ein, bei denen

• R¹ und R² unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder 1-Octyl sind und R³ Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, -SO₂OH oder -PO(OH)₂ ist;
• R¹ Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder 1-Octyl ist, R² eine -CH₂-CH₂-OR⁴-Gruppe ist und R³ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, -SO₂OH oder -PO(OH)₂ sind; oder
• R¹ eine -CH₂-CH₂-OR⁴-Gruppe ist, R² eine -CH₂-CH₂-OR⁵-Gruppe ist und R³ bis R⁵ unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, -SO₂OH oder -PO(OH)₂ sind.

Besonders bevorzugte Choliniumionen (IVw) sind solche, bei denen R³ ausgewählt ist aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, 5-Methoxy-3-oxa-pentyl, 8-Methoxy-3,6-dioxaoctyl, 11-Methoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Methoxy-4-oxa-heptyl, 11-Methoxy-4,8-dioxaundecyl, 15-Methoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Methoxy-5-oxa-nonyl, 14-Methoxy-5,10-oxa-tetradecyl, 5-Ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Ethoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Ethoxy-4-oxa-heptyl, 11-Ethoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Ethoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxa-nonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxa-tetradecyl.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Phosphoniumionen (IVx) solche ein, bei denen

• R¹ bis R³ unabhängig voneinander C₁-C₁₈-Alkyl, insbesondere Butyl, Isobutyl, 1-Hexyl oder 1-Octyl sind.

Unter den vorstehend genannten heterocyclischen Kationen sind die Pyridiniumionen, Pyrazolinium-, Pyrazoliumionen und die Imidazolinium- sowie die Imidazoliumionen bevorzugt. Weiterhin sind Ammoniumionen bevorzugt.
Insbesondere bevorzugt sind 1-Methylpyridinium, 1-Ethylpyridinium, 1-(1-Butyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)pyridinium, 1-(1-Octyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)-pyridinium, 1-(1-Octyl)-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-pyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-pyridinium, 1,2-Dimethylpyridinium, 1-Ethyl-2-methylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Octyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-methylpyridinium, 1-Methyl-2-ethylpyridinium, 1,2-Diethylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Octyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-ethylpyridinium, 1,2-Dimethyl-5-ethyl-pyridinium, 1,5-Diethyl-2-methyl-pyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Octyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-Methylimidazolium, 1-Ethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-imidazolium, 1-(1-Octyl)-imidazolium, 1-(1-Dodecyl)-imidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-imidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-imidazolium, 1,3-Dimethylimidazolium, 1-Ethyl-3-methylimidazolium, 1-(1-Butyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-methyl-imidazolium, 1-(1-Octyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-methylimidazolium, 1,2-Dimethylimidazolium, 1,2, 3-Trimethylimidazolium, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1-(1-Hexyl)-2,3-dmethyl-imidazolium und 1-(1-Octyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1,4-Dimethylimidazolium, 1,3,4-Trimethylimidazolium, 1,4-Dimethyl-3-ethylimidazolium, 3-Butylimidazolium, 1,4-Dimethyl-3-octylimidazolium, 1,4,5-Trimethylimidazolium, 1,3,4,5-Tetramethylimidazolium, 1,4,5-Trimethyl-3-ethylimidazolium, 1,4,5-Trimethyl-3-butylimidazolium und 1,4,5-Trimethyl-3-octylimidazolium.
Bei den in den Formeln (IIIa) bis (IIIj) genannten Metallkationen [M¹]⁺, [M²]⁺ [M³]⁺ [M⁴]²⁺ und [M⁵]³⁺ handelt es sich im Allgemeinen um Metallkationen der 1., 2., 6., 7., 8., 9., 10., 11., 12. und 13. Gruppe des Periodensystems. Geeignete Metallkationen sind beispielsweise Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Cr³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Ag⁺, Zn²⁺ und Al³⁺
Als Anionen sind prinzipiell alle Anionen einsetzbar, sofern AlCl₄ ^– und Al₂Cl₇ ^– überwiegend vorhanden sind.
Das Anion [Y]^n– der ionischen Flüssigkeit ist beispielsweise ausgewählt aus

• der Gruppe der Halogenide und halogenhaltigen Verbindungen der Formel: F^–, Cr^–, Br^–, I^–, BF₄ ^–, PF₆ ^–, Al₃Cl₁₀ ^–, AlBr₄ ^–, FeCl₄ ^–, BCl₄ ^–, SbF₆ ^–, AsF₆ ^–, ZnCl₃ ^–, SnCl₃ ^–, CuCl₂ ^–, CF₃SO₃ ^–, (CF₃SO₃)₂N^-, CF₃CO₂ ^–, CCl₃CO₂ ^–, CN^–, SCN^–, OCN
• der Gruppe der Sulfate, Sulfite und Sulfonate der allgemeinen Formel: SO₄ ^2–, HSO₄ ^–, SO₃ ^2–, HSO₃ ^–, R^aOSO₃ ^–, R^aSO₃ ^–; vorteilhafterweise SO₄ ^2–, SO₃ ^2–; R^aOSO₃ ^–; R^aSO₃ ^–
• der Gruppe der Phosphate der allgemeinen Formel PO₄ ^3–, HPO₄ ^2–, H₂PO₄ ^–, R^aPO₄ ^2–, HR^aPO₄ ^–, R^aR^bPO₄ ^–; vorteilhafterweise PO₄ ^3–; R^aPO₄ ² R^aR^bPO₄ ^–
• der Gruppe der Phosphonate und Phosphinate der allgemeinen Formel: R^aHPO₃ ^–, R^aR^bPO₂ ^–, R^aR^bPO₃ ^–; vorteilhafterweise R^aR^bPO₂ ^–; R^aR^bPO₃ ^–
• der Gruppe der Phosphite der allgemeinen Formel: PO₃ ^3–, HPO₃ ^2–, H₂PO₃ ^–, R^aPO₃ ^2–, R^aHPO₃ ^–, R^aR^bPO₃ ^–; vorteilhafterweise PO₃ ^3–; R^aPO₃ ² R^aR^bPO₃ ^–
• der Gruppe der Phosphonite und Phosphinite der allgemeinen Formel: R^aR^bPO₂ ^–, R^aHPO₂ ^–, R^aR^bPO^–, R^aHPO^–; vorteilhafterweise R^aR^bPO₂ ^–; R^aR^bPO^–
• der Gruppe der Carbonsäuren der allgemeinen Formel: R^aCOO^–
• der Gruppe der Borste der allgemeinen Formel: BO₃ ^3–, HBO₃ ^2–, H₂BO₃ ^–, R^aR^bBO₃ ^–, R^aHBO₃, R^aBO₃ ^2–, B(OR^a)(OR^b)(OR^c)(OR^d) B(HSO₄)^–, B(R^aSO₄)^– vorteilhafterweise BO₃ ^3–; R^aR^bBO₃ ^–; R^aBO₃ ² B(OR^a)(OR^b)(OR^c)(OR^d)^–, B(R^aSO₄)^–
• der Gruppe der Boronate der allgemeinen Formel: R^aBO₂ ^2–, R^aR^bBO^–
• der Gruppe der Carbonate und Kohlensäureester der allgemeinen Formel: HCO₃ ^–, CO₃ ^2–, R^aCO₃ ^–; vorteilhafterweise CO₃ ^2–, R^aCO₃ ^–
• der Gruppe der Silikate und Kieselsäuresäureester der allgemeinen Formel: SiO₄ ^4–, HSiO₄ ^3–, H₂SiO₄ ^2–, H₃SiO₄ ^–, R^aSiO₄ ^3–, R^aR^bSiO₄ ^2–, R^aR^bR^cSiO₄ ^–, HR^aSiO₄ ^2–, H₂R^aSiO₄ ^–, HR^aR^bSiO₄ ^–, vorteilhafterweise SiO₄ ^4–, R^aSiO₄ ^3–, R^aR^bSiO₄ ^2–, R^aR^bR^cSiO₄
• der Gruppe der Alkyl- bzw. Arylsilan-Salze der allgemeinen Formel: R^aSiO₃ ^3–, R^aR^bSiO₂ ^2–, R^aR^bR^cSiO^–, R^aR^bR^cSiO₃ ^–, R^aR^bR^cSiO₂ ^–, R^aR^bSiO₃ ^2–
• der Gruppe der Carbonsäureimide, Bis(sulfonyl)imide und Sulfonylimide der allgemeinen Formel:
• der Gruppe der Methide der allgemeinen Formel:
• der Gruppe der Alkoxide und Aryloxide der allgemeinen Formeln: R^aO^–;
• der Gruppe der Halometallate der allgemeinen Formel [M_qHal_r]^s–, wobei M für ein Metall und Hal für Fluor, Chlor, Brom oder Iod steht, q und r ganze positive Zahlen sind und die Stöchiometrie des Komplexes angeben und s eine ganze positive Zahl ist und die Ladung des Komplexes angibt;
• der Gruppe der Sulfide, Hydrogensulfide, Polysulfide, Hydrogenpolysulfide und Thiolate der allgemeinen Formeln: S^2–, HS^–, [S_v]^2–, [HS_v]^–, [R^aS] wobei v eine ganze positive Zahl von 2 bis 10 ist; vorteilhafterweise S^2–, [S_v]^2–, [R^aS]^–
• der Gruppe der komplexen Metallionen wie Fe(CN)₆ ^3–, Fe(CN)₆ ^4–, MnO₄ ^–, Fe(CO)₄ ^–.

Darin bedeuten R^a, R^b, R^c und R^d unabhängig voneinander jeweils Wasserstoff, C₁-C₃₀-Alkyl, gegebenenfalls durch ein oder mehrere nicht-benachbarte Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C₂-C₁₈-Alkyl, C₆-C₁₄-Aryl, C₅-C₁₂-Cycloalkyl oder einen fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus, wobei zwei von ihnen gemeinsam einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere unsubstituierte oder substituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring bilden können, wobei die genannten Reste jeweils zusätzlich durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiert sein können. Vorteilhafterweise sind R^a, R^b, R^c und R^d verschieden von Wasserstoff.
Darin sind gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C₁-C₁₈-Alkyl beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert.-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, 2-Ethylhexyl, 2,4,4-Trimethylpentyl, Decyl, Dodecyl, Tetradecyl, Hetadecyl, Octadecyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1,1-Dimethylbutyl, 1,1,3,3-Tetramethylbutyl, Benzyl, 1-Phenylethyl, α,α-Dimethylbenzyl, Benzhydryl, p-Tolylmethyl, 1-(p-Butylphenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p-Methoxybenzyl, m-Ethoxybenzyl, 2-Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonethyl, 2-Ethoxycarbonylethyl, 2-Butoxycarbonylpropyl, 1,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, 2-Methoxyethyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Butoxyethyl, Diethoxymethyl, Diethoxyethyl, 1,3-Dioxolan-2-yl, 1,3-Dioxan-2-yl, 2-Methyl-1,3-dioxolan-2-yl, 4-Methyl-1,3-dioxolan-2-yl, 2-Isopropoxyethyl, 2-Butoxypropyl, 2-Octyloxyethyl, Chlormethyl, Trichlormethyl, Trifluormethyl, 1,1-Dimethyl-2-chlorethyl, 2-Methoxyisopropyl, 2-Ethoxyethyl, Butylthiomethyl, 2-Dodecylthioethyl, 2-Phenlythioethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl, 3-Hydroxypropyl, 4-Hydroxybutyl, 6-Hydroxyhexyl, 2-Aminoethyl, 2-Aminopropyl, 4-Aminobutyl, 6-Aminohexyl, 2-Methylaminoethyl, 2-Methylaminopropyl, 3-Methylaminopropyl, 4-Methylaminobutyl, 6-Methylaminohexyl, 2-Dimethylaminoethyl, 2-Dimethylaminopropyl, 3-Dimethylaminopropyl, 4-Dimethylaminobutyl, 6-Dimethylaminohexyl, 2-Hydroxy-2,2-dimethylethyl, 2-Phenoxyethyl, 2-Phenoxypropyl, 3-Phenoxypropyl, 4-Phenoxybutyl, 6-Phenoxyhexyl, 2-Methoxyethyl, 2-Methoxypropyl, 3-Methoxypropyl, 4-Methoxybutyl, 6-Methoxyhexyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Ethoxypropyl, 3-Ethoxypropyl, 4-Ethoxybutyl oder 6-Ethoxyhexyl.
Gegebenenfalls durch ein oder mehrere nicht-benachbarte Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C₂-C₁₈-Alkyl sind beispielsweise 5-Hydroxy-3-oxapentyl, 8-Hydroxy-3,6-dioxaoctyl, 11-Hydroxy-3,6,9-tioxaundecyl, 7-Hydroxy-4-oxaheptyl, 11-Hydroxy-4,8-dioxaundecyl, 15-Hydroxy-4,8,12-trioxapentadecyl, 9-Hydroxy-5-oxanonyl, 14-Hydroxy-5,10-oxatetradecyl, 5-Methoxy-3-oxapentyl, 8-Methoxy-3,6-dioxaoctyl, 11-Methoxy-3,6,9-trioxaundecyl, 7-Methoxy-4-oxaheptyl, 11-Methoxy-4,8-dioxaundecyl, 15-Methoxy-4,8,12-trioxapentadecyl, 9-Methoxy-5-oxanonyl, 14-Methoxy-5,10-oxatetradecyl, 5-Ethoxy-3-oxapentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxaoctyl, 11-Ethoxy-3,6,9-trioxaundecyl, 7-Ethoxy-4-oxaheptyl, 11-Ethoxy-4,8-dioxaundecyl, 15-Ethoxy-4,8,12-trioxapentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxanonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxatetradecyl.
Bilden zwei Reste einen Ring, so können diese Reste gemeinsam beispielsweise als anellierter Baustein 1,3-Propylen, 1,4-Butylen, 2-Oxa-1,3-propylen, 1-Oxa-1,3-propylen, 2-Oxa-1,3-propenylen, 1-Aza-1,3-propenylen, 1-C₁-C₄-Alkyl-1-aza-1,3-propenylen, 1,4-Buta-1,3-dienylen, 1-Aza-1,4-buta-1,3-dienylen oder 2-Aza-1,4-buta-1,3-dienylen bedeuten.
Die Anzahl der nicht-benachbarten Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder Iminogruppen ist grundsätzlich nicht beschränkt, bzw. beschränkt sich automatisch durch die Größe des Rests oder des Ringbausteins. In der Regel beträgt sie nicht mehr als 5 in dem jeweiligen Rest, bevorzugt nicht mehr als 4 oder ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3. Weiterhin befinden sich zwischen zwei Heteroatomen in der Regel mindestens ein, bevorzugt mindestens zwei Kohlenstoffatom(e).
Substituierte und unsubstituierte Iminogruppen können beispielsweise Imino-, Methylimino-, iso-Propylimino, n-Butylimino oder tert-Butylimino sein.
Unter dem Begriff „funktionelle Gruppen” sind beispielsweise die folgenden zu verstehen: Carboxy, Carboxamid, Hydroxy, Di-(C₁-C₄-Alkyl)-amino, C₁-C₄-Alkyloxycarbonyl, Cyano oder C₁-C₄-Alkoxy. Dabei ist C₁ bis C₄-Alkyl Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl oder tert.-Butyl.
Gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C₆-C₁₄-Aryl sind beispielsweise Phenyl, Tolyl, Xylyl, α-Naphthyl, β-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Trichlorphenyl, Difuorphenyl, Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl, Diethylphenyl, iso-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Methoxyphenyl, Dimethoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Hexyloxyphenyl, Methylnaphthyl, Isopropylnaphthyl, Chlornaphthyl, Ethoxynaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl, 2,6-Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2- oder 4-Nitrophenyl, 2,4- oder 2,6-Dinitrophenyl, 4-Dimethylaminophenyl, 4-Acetylphenyl, Methoxyethylphenyl oder Ethoxymethylphenyl.
Gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C₅-C₁₂-Cycloalkyl sind beispielsweise Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclopentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, Methoxycyclohexyl, Dimethoxycyclohexyl, Diethoxycyclohexyl, Butylthiocyclohexyl, Chlorcyclohexyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl sowie ein gesättigtes oder ungesättigtes bicyclisches System wie Norbornyl oder Norbornenyl.
Ein fünf- bis sechsgliedriger, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisender Heterocyclus ist beispielsweise Furyl, Thiophenyl, Pyryl, Pyridyl, Indolyl, Benzoxazolyl, Dioxolyl, Dioxyl, Benzimidazolyl, Benzthiazolyl, Dimethylpyridyl, Methylchinolyl, Dimethylpyryl, Methoxifuryl, Dimethoxipyridyl, Diflourpyridyl, Methylthiophenyl, Isopropylthiophenyl oder tert.-Butylthiophenyl.
Bevorzugte Anionen sind ausgewählt aus der Gruppe der Halogenide und halogenhaltigen Verbindungen, der Gruppe der Carbonsäuren, der Gruppe der Sulfate, Sulfite und Sulfonate sowie der Gruppe der Phosphate.
Bevorzugte Anionen sind Chlorid, Bromid, Iodid, SCN^–, OCN^–, CN^–, Acetat, C₁-C₄ Alkylsulfate, R^a-COO^–, R^aSO₃ ^–, R^aR^bPO₄ ^–, Methansulfonate, Tosylat, C₁-C₄ Dialkylphosphate, Hydrogensulfat oder Tetrachloraluminat.
Besonders bevorzugt werden Dialkylimidazoliumkationen eingesetzt, bei denen die beiden Alkylgruppen gleich oder verschieden, verzweigt oder unverzweigt, mit einer oder mehreren Phenylgruppen substituiert oder unsubstituiert sein können und 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen.
Insbesondere bevorzugt sind Benzylmethylimidazolium, Hexylmethylimidazolium, Butylmethylimidazolium, Ethylmethylimidazolium.
Als Anionen sind insbesondere bevorzugt Tetrachloraluminat und Heptachlordialuminat.
Ganz besonders bevorzugt weist die ionische Flüssigkeit eine Formel KaCl × AlCl₃ auf, wobei Ka eines der oben erwähnten Imidazoliumkationen und x einen Wert von 0,9 bis 2, vorteilhafterweise von 1,4 bis 1,7, insbesondere 1,5 aufweist.
Die in Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturierten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Träger erhaltene Metallschicht weist vorzugsweise eine Dicke von 1 μm bis 50 μm auf. Weiterhin bevorzugt beträgt die Dicke 2 bis 10 μm.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Matrixmaterial chemisch labil gegenüber einer Lewis-Säure. Dabei ist weiterhin insbesondere bevorzugt, wenn die ionische Flüssigkeit mindestens ein Anion enthält, das ebenfalls eine Lewis-Säure darstellt.
Dies ermöglicht es, dass das zumindest teilweise Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel gemäß Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturierten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Träger durch eine ionische Flüssigkeit erfolgt.
Hieraus ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass die Schritte (c) und (d) in einem Arbeitsschritt erfolgen können.
Beispiele
Beispiel 1
a) Herstellung eines primär beschichteten Substrats
Zunächst wird eine Primärbeschichtung basierend auf einer Mischung von Eisenpartikeln und einem Epoxyharz auf einem Standard FR-4-Substrat (Typ Isola 104i) hergestellt.
Dabei werden 90 Gewichtsteile Carbonyleisenpulverpartikel vom Typ EQ (BASF SE), 4,1 Teile DEN 431 (Epoxyharz, Dow Chemicals), 5,9 Teile DEH 87 (Polybisphenol A, Dow Chemicals) und 20 Teile Butylglykol in einem Hochgeschwindigkeitsrührer gemischt. Als Aushärtungskatalysator werden weiterhin 0,2 Teile 2-Phenylimidazol (Grolman) hinzugefügt. Die Dispersion wird auf dem Substrat beschichtet und partiell für 10 Minuten bei 80°C gehärtet. Die erhaltene Beschichtung weist eine Dicke von 9 bis 10 μm auf.
b) Herstellung einer kupferhaltigen ionischen Flüssigkeit
1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIMCI) wird auf 100°C erhitzt und hierzu werden vorsichtig 1,5 Mol AlCl₃ unter Rühren hinzugegeben, so dass eine homogene schwach gelbe Lösung erhalten wird. Diese wird auf Raumtemperatur abgekühlt, ohne dass die flüssige Phase fest wird. Danach wird in der so erhaltenen ionischen Flüssigkeit 0,1 Gew.-% in Form von Kupfer(I)chlorid zugegeben, so dass eine braune Flüssigkeit erhalten wird.
c) Erzeugen einer Kupferschicht durch stromlose Abscheidung
Das in Schritt a) hergestellte Substrat wird in die ionische Flüssigkeit, welche in Schritt b) hergestellt wurde, für 1,5 Stunden eingetaucht, wobei sich eine glänzende Kupferschicht bildet. Der elektrische Widerstand der Kupferschicht beträgt etwa 1 Ohm/sq.
d) Galvanische Abscheidung einer Kupferschicht
Um eine Kupferschicht von einer Dicke von insgesamt ca. 20 μm zu erzeugen, wird das bereits mit Kupfer beschichtete Substrat einer konventionellen galvanischen Abscheidung unter Verwendung kommerziell erhältlichen Kupfersulfats in einem Abscheidungsbad (Cuprasid TP, Atotech) erzeugt.
Das so erhaltene beschichtete Substrat wird in einer Heißpresse für 1 Stunde bei 190°C und 25 bar gehalten, um die Beschichtung vollständig auszuhärten. Nach Abkühlen ergibt sich eine Abschälfestigkeit der Kupferschicht in Höhe von 0,45 N/mm.
Vergleichsbeispiel 2
Elektroabscheidung einer Kupferschicht aus wässriger Lösung
Das in Schritt a) von Beispiel 1 hergestellte Substrat wird in eine wässrig-saure Kupfersulfatlösung (210 g/l CuSO₄·5H₂O, 50 g/l H₂SO₄) für 3 Minuten bei Raumtemperatur eingetaucht. Der elektrische Widerstand der Kupferschicht beträgt etwa 1 Ohm/sq. Anschließend wird Schritt d) aus Beispiel 1 durchgeführt. Es ergibt sich eine Abschälfestigkeit von 0,1 N/mm.
Es zeigt sich, dass in Beispiel 1 aufgrund der aluminiumhaltigen Anionen der ionischen Flüssigkeit zum einen die Beschichtung der Eisenpartikel zumindest teilweise derart gelöst werden kann, dass eine Kupferabscheidung mit Hilfe eines Zementationsprozesses erfolgen kann.
Darüber hinaus zeigt sich, dass die Zementation in Gegenwart der ionischen Flüssigkeit zu guten Abschälwerten führt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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WO 2004/049771 A [0004]
WO 2007/144322 A [0005]
DE 10051850 [0071]
DE 102005017733 A [0120]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

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”Emulsion Polymerisation and Emulsion Polymers”, Herausgeber P. Lovell und M. EI-Asser, Verlag Wiley & Sons (1997), Seiten 224–226 [0040]
CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995, Stichwort ”Nichtionische Tenside” [0043]
Werner Jillek, Gustl Keller, Handbuch der Leiterplattentechnik. Eugen G. Leuze Verlag, 2003, Band 4, Seiten 332–352 [0082]
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Claims

Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, strukturierten oder vollflächigen Oberflächen auf einem Träger die Schritte enthaltend (a) Auftragen einer strukturierten oder vollflächigen Basisschicht auf den Träger mit Hilfe einer Dispersion, die elektrisch leitfähige Partikel mindestens eines ersten Metalls in einem Matrixmaterial enthält; (b) zumindest teilweises Aushärten und/oder Trocknen des Matrixmaterials; (c) zumindest teilweises Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel durch zumindest teilweises Aufbrechen der ausgehärteten und/oder getrockneten Matrix; (d) Ausbilden einer Metallschicht auf der strukturierten oder vollflächigen Basisschicht durch stromlose Abscheidung mindestens eines zweiten Metalls aus einer flüssigen Phase, die entsprechende Ionen des mindestens zweiten Metalls enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase weiterhin eine ionische Flüssigkeit aus Anionen und Kationen enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, den weiteren Verfahrensschritt enthaltend (e) galvanische Abscheidung des mindestens zweiten oder eines weiteren Metalls auf zumindest einem Teil der in Schritt (d) gebildeten Metallschicht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Metall mindestens eines der Metalle Eisen, Aluminium, Zink oder Mangan enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens zweite Metall ein Metall ausgewählt aus der Gruppe der Metalle bestehend aus Kupfer, Silber, Gold, Platin, Palladium, Chrom, Rhodium, Iridium und Zink enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kationen der ionischen Flüssigkeit mindestens ein Kation enthält, welches ausgewählt ist aus der Gruppe der Kationen bestehend aus

und Oligomere, die diese Struktur enthalten, wobei in den oben genannten Formeln (IVa) bis (IVy) • der Rest R für Wasserstoff, einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht; und • die Reste R¹ bis R⁹ unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine Sulfo-Gruppe oder einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste R¹ bis R⁹, welche in den oben genannten Formeln (IV) an ein Kohlenstoffatom (und nicht an ein Heteroatom) gebunden sind, zusätzlich auch für Halogen oder eine funktionelle Gruppe stehen können, stehen oder zwei benachbarte Reste aus der Reihe R¹ bis R⁹ zusammen auch für einen zweibindigen, Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen stehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit als Anionen Tetrachloraluminat und Heptachlordialuminat enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht in Schritt (d) eine Dicke von 1 μm bis 50 μm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial chemisch labil gegenüber Lewis-Säuren ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit mindestens ein Anion enthält, das eine Lewis-Säure darstellt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest teilweise Freilegen in Schritt (c) zumindest teilweise durch die ionische Flüssigkeit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (c) und Schritt (d) in einem Arbeitsschritt erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion kohlenstoffhaltige Verbindungen aufweist.