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WO2006134086A1 - Conductive paste for producing an electric strip conductor and method for producing the electric strip conductor while using the conductive paste - Google Patents

Conductive paste for producing an electric strip conductor and method for producing the electric strip conductor while using the conductive paste Download PDF

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Publication number
WO2006134086A1
WO2006134086A1 PCT/EP2006/063090 EP2006063090W WO2006134086A1 WO 2006134086 A1 WO2006134086 A1 WO 2006134086A1 EP 2006063090 W EP2006063090 W EP 2006063090W WO 2006134086 A1 WO2006134086 A1 WO 2006134086A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor
strip conductor
siloxane
conductive paste
producing
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2006/063090
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Steffen Walter
Niels Van Der Laag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2006134086A1 publication Critical patent/WO2006134086A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H05K1/095Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/14Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/16Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0266Marks, test patterns or identification means
    • H05K1/0268Marks, test patterns or identification means for electrical inspection or testing

Definitions

  • the invention relates to a conductor paste for producing an electrical conductor track, comprising a solid-state dispersion with powder particles of at least one electrically conductive solid.
  • a method for producing the electrical conductor using the conductor paste is specified.
  • a paste is a dispersion of liquid to doughy consistency.
  • the dispersion consists of at least two phases (components). In a continuous phase (dispersing agent) at least one further phase (dispersed phase, dispersant) is finely divided.
  • the dispersion is a solid state dispersion with a more or less liquid dispersant and a dispersant with powder particles of a solid.
  • a so-called dispersant is used.
  • the dispersant facilitates the dispersion of the
  • Powder particles in the dispersant for example, by lowering the interfacial tension between the two components of the solid state dispersion. This increases the wettability of the powder particles with the dispersing agent.
  • the dispersant acts as a physical binder between the two phases of the solid state dispersion.
  • the dispersant can also function as a chemical binder. In this case, the dispersion is achieved by forming chemical bonds between constituents of the two phases. It is also possible that the
  • Dispersion has multiple dispersants or binders.
  • the dispersion has a dispersant and / or binder system.
  • the component is, for example, a heat shield of a combustion chamber of a gas turbine.
  • a fossil fuel is burned in the combustion chamber of the gas turbine.
  • a temperature of up to 1500 ° C is reached. This gives rise to corrosive gases that can attack the combustion chamber.
  • the combustion chamber is lined with a variety of so-called ceramic heat shields.
  • a heat shield is a component made of a component material which has a very good temperature and corrosion resistance.
  • the component material is, for example, a ceramic material in the form of mullite. Due to a porous structure with a large number of microcracks, the ceramic material shows a very good thermal shock behavior. A very large temperature variation, which occurs for example when interrupting the combustion process in the combustion chamber of the gas turbine, is compensated, without the heat shield is destroyed. However, a mechanical overload of the heat shield can lead to a degradation of the heat shield. It can be a crack
  • Micro crack in the heat shield.
  • Such a crack forms in particular at the edge of the heat shield.
  • the crack may spread in the direction of the center of the heat shield.
  • the crack does not adversely affect the functionality of the heat shield up to a certain length and can therefore be tolerated. But if the crack exceeds a certain length, the functionality of the heat shield is no longer guaranteed.
  • Replacement of the heat shield is required to avoid breakage of the heat shield caused by the crack during operation of the gas turbine. This is where DE 102 23 985 A1 begins. It is shown how the formation of a crack can be detected and a length of an existing crack can be determined by means of a suitable control device.
  • An essential part of the control device is an electrical conductor track.
  • the trace is applied to the back of the heat shield, which faces away from an interior of the combustion chamber.
  • a crack occurring on the back of the heat shield leads to a crack of the conductor track.
  • the track is severed.
  • an electrical property of the conductor track changes. For example, the DC resistance and the impedance of the conductor increases.
  • the control device is designed so that the electrical property of the conductor can be queried. Will a change in the electrical
  • the conductor material (interconnect material) used for the conductor track of the control device must have certain properties.
  • the conductor material must be electrically conductive.
  • the conductor material must be brittle, so that a degradation of the heat shield also leads to a degradation of the conductor path. In addition, these properties may change only insignificantly under thermal stress.
  • the object of the present invention is therefore to specify a conductor paste which is suitable for producing an electrical conductor track.
  • the electrical and mechanical properties of the resulting conductor track should be adjustable within wide ranges.
  • a conductor paste for producing an electrical conductor track is specified, comprising a solid-state dispersion with powder particles of at least one electrically conductive solid.
  • the conductor paste is characterized in that the solid-state dispersion has at least one crosslinkable siloxane.
  • a method for producing a conductor track on a carrier body using the conductor paste is also specified with the following method steps: a) applying the conductor paste to a surface of the carrier body and b) generating the conductor track, with crosslinking of the siloxane being carried out.
  • the powder particles of the electrically conductive solid form the dispersant of the solid state suspension.
  • the siloxane acts as a dispersant and / or as a dispersant.
  • the siloxane acts as a chemical binder for the powder particles of the electrically conductive solid.
  • the solid dispersion may contain further constituents, for example further dispersants, further dispersants or further (chemical or physical) binders. These further constituents are, for example, terpinol or ethyl cellulose.
  • the siloxane is an organosilicon compound.
  • the siloxane may be present as a monomer and / or as an oligomer.
  • the siloxane is a polysiloxane
  • the siloxane is present as a polymer. It is also conceivable that the siloxane is monomeric, oligomeric and polymeric.
  • the siloxane has organic side chains, for example ethyl or phenyl groups. It has been found that a siloxane with methyl groups and in particular a polysiloxane with methyl groups as side chains are particularly good suitable is. In a particular embodiment, therefore, the polysiloxane is methylpolysiloxane. The side chains of this polysiloxane are formed by methyl groups.
  • the silicone is crosslinkable. This means that the siloxane is a (poly) condensation reaction and / or
  • the siloxane has one or more reactive functional groups which are available for a condensation reaction and / or polymerization reaction.
  • a reactive functional group is, for example, an OH group.
  • MTES methyltriethoxysilane
  • PTES phenyltriethoxysilane
  • TEOS tetraethoxysilane
  • the crosslinking of the siloxane is initiated in a known manner.
  • a crosslinking agent is added.
  • a temperature increase It is carried out during the crosslinking, a temperature treatment.
  • the conductor paste is dried after application to the carrier body at 200 ° C. By drying at this temperature, curing or crosslinking of the siloxane takes place.
  • inorganic constituents consisting of silicon-oxygen-silicon chains (Si-O-Si) and organic side chains (for example methyl, ethyl or phenyl groups) are present.
  • the solid state dispersion can have only one type of siloxane. This forms a condensation and / or polymerization, which is composed only of this one type of siloxane. In particular, it is also possible that various types of monomeric, oligomeric and / or polymeric siloxanes are present. Also, other organometallic or non-organometallic, condensable and / or polymerizable constituents may be present. By Crosslinking produces co-condensation and / or copolymerization products.
  • the electrical conductor By crosslinking the siloxane, the electrical conductor can be produced directly. It forms an electrical conductor with a composite material of crosslinked siloxane and the powder particles of the electrically conductive solid.
  • a solids content of the electrically conductive solid is selected according to the solid state dispersion.
  • a temperature treatment is carried out during and / or after the crosslinking of the siloxane.
  • the crosslinking of the siloxane can be influenced. This concerns, for example, a crosslinking rate and a degree of crosslinking.
  • the temperature treatment can also lead to a chemical reaction of the siloxane and / or the crosslinked siloxane.
  • a ceramizing or sintering of the crosslinked or crosslinking siloxane takes place during the temperature treatment. For example, in a first
  • Temperature treatment step at a lower temperature carried out the crosslinking of the siloxane.
  • the result is a solid precursor (precursor) of the conductor.
  • a second temperature treatment step (above 500 ° C) it comes to ceramization.
  • the crosslinked siloxane is converted into a ceramic material.
  • Reaction comes, in which the powder particles of the electrically conductive solid are involved.
  • a chemical reaction is, for example, a reaction of Solid of the powder particle with components of the crosslinked siloxane, an intermediate of the ceramic material, the resulting ceramic material or an atmosphere in the presence of which the reaction is carried out.
  • the electrically conductive solid in the form of the powder particles is essentially chemically inert. The electrical conductivity of the solid is maintained during the conversion of the siloxane into the ceramic material.
  • the conversion into the ceramic material can be carried out at a temperature above 600 ° C, for example at a temperature in the range of 600 ° C to 1500 ° C.
  • the temperature treatment is carried out at a temperature of less than 600 ° C and in particular at a temperature in the range of 500 ° C - 600 ° C.
  • the pyrolysis is carried out in the presence of argon (argon atmosphere).
  • silicon-oxygen-silicon chains are formed, which are connected to one another via carbon atoms (Si-O-Si-C-Si-O-Si chains).
  • Si-O-Si silicon-oxygen-silicon chains
  • Si-O-Si silicon-oxygen-silicon chains
  • the organic components are expelled in the presence of oxygen.
  • Pyrolysis or ceramization produces a conductor material in the form of a ceramic composite material.
  • the composite material has the ceramic material obtained by the pyrolysis of the siloxane and the powder particles of the electrically conductive solid.
  • the choice of siloxane, the conditions under which the crosslinking and the ceramization are carried out, the nature of the electrically conductive solid and the proportions of the substances involved in the conductor paste, can be used Properties of the conductor material of the resulting connection line can be adjusted in a wide range.
  • the electrically conductive solid is a ceramic material.
  • a brittle conductor material is obtained.
  • the solid has at least one metal.
  • cermet metal ceramics
  • the resulting particle composite consists of at least two phases. One of the phases is metallic, the other one is ceramic.
  • a conductor paste with a metal as an electrically conductive solid is the preferred starting point for adapting the properties of the conductor material to corresponding requirements for the electrical conductor. For example, by increasing a proportion of siloxane and the resulting higher proportion of silica brittleness of the conductor material can be increased. By increasing the proportion of the metal powder, however, the electrical conductivity of the conductor material can be increased. At the same time, the brittleness of the conductor material is lowered with the increased proportion of metal powder.
  • any metal is conceivable, for example, chromium, iron, copper, nickel or silver. Alloys are just as possible as mixtures of powder particles of different metals.
  • the choice of metal depends on different points of view.
  • the chemical reactivity of the metal plays a role.
  • copper is used when pyrolyzed under an argon atmosphere, that is, in the absence of oxygen. In the presence of oxygen, oxidation of the copper would occur.
  • the melting point of the metal A metal is chosen whose melting point is above the pyrolysis temperature of the conductor paste. The metal remains in the ceramizing Mass distributed homogeneously. It flows during the
  • silver is used as the metal. It is characterized by a relatively high oxidation resistance.
  • the metal is aluminum.
  • the powder particles are made of pure aluminum or an aluminum alloy. Pure aluminum is characterized by a relatively high electrical conductivity. By forming a passivation layer, pure aluminum is relatively inert even in the presence of oxygen.
  • the combination of powder particles of aluminum and of crosslinkable methylpolysiloxane has proved to be advantageous. Methyl polysiloxane acts as an efficient binder for aluminum powder particles.
  • the pyrolysis of the methylpolysiloxane can be carried out below 600 ° C. in the
  • the melting point of aluminum is about 660 ° C.
  • the powder particles of the conductor paste have a mean particle diameter dso selected from the range from 1.0 ⁇ m to 50.0 ⁇ m inclusive and in particular from the range from 10.0 ⁇ m to 30 ⁇ m inclusive.
  • dso mean particle diameter selected from the range from 1.0 ⁇ m to 50.0 ⁇ m inclusive and in particular from the range from 10.0 ⁇ m to 30 ⁇ m inclusive.
  • Such particle diameter lead to a homogeneous and easy to process conductor paste.
  • the electrical conductivity of the resulting conductor material is very easily adjustable with these particle diameters. Larger or smaller particle diameters are also conceivable.
  • the conductor paste can be used to produce any desired electrical conductor on any carrier body (component).
  • Conductor prepared a conductor track of a control device for detecting a degradation of the carrier body.
  • the heat shield of a combustion chamber of a gas turbine is used as the carrier body or component.
  • Powder particles from the electrically conductive solid achieves the necessary electrical conductivity of the conductor material.
  • the invention provides the following essential advantages:
  • an electrical conductor can be made of a conductor material with a variety of properties.
  • composition of the conductor paste can be matched to the carrier body. In addition to physical properties, this also concerns a chemical compatibility (non-reactivity) between the
  • a temperature treatment (sintering temperature) of less than 600 ° C undergoes the carrier body on which the conductor paste is applied, a relatively low thermal stress during the transfer of the conductor paste in the conductor track.
  • a viscosity of the paste can be adjusted for the desired processing.
  • a conductor paste for producing an electrical conductor 11 made of a brittle conductor material has a solid state dispersion.
  • the solid-state dispersion contains as essential components a crosslinkable methylpolysiloxane and powder particles of aluminum.
  • the average particle diameter dso of the aluminum powder particles is about 30 ⁇ m.
  • further constituents are present which act as dispersants and / or binders. These ingredients are terpinol and ethyl cellulose.
  • 10 g of the conductor paste are prepared as follows: In a (dry) beaker, 6.77 g of aluminum powder, 3.33 g of methylpolysiloxane (solid silicone resin) are mixed. To the resulting mixture terpinol is added dropwise with stirring. Terpinol acts as a dispersant. It is obtained a homogeneous mixture. Thereafter, a mixture of terpinol and ethylcellulose is added. With the help of this mixture, a desired for the subsequent processing of the conductor paste viscosity is set.
  • the conductor paste is used to produce an electrical conductor 11 on a carrier body 10.
  • the carrier body 10 is a component in the form of a ceramic heat shield of a combustion chamber of a gas turbine.
  • the conductor paste is applied in a structured manner in the form of the conductor track 11 to be produced on a surface 111 of the rear side of the heat shield.
  • the structured application takes place in an injection molding process. Alternatively, the structured application is carried out with the aid of a mask. After application becomes a first
  • Temperature treatment step performed at about 200 ° C. This leads to crosslinking or condensation of the methylpolysiloxane.
  • the first temperature treatment step takes about 90 minutes.
  • a second temperature treatment step is carried out at 600 ° C.
  • the second temperature treatment step is carried out in the presence of oxygen and takes about 30 minutes. This leads to the pyrolysis of the conductor paste. There is a kind of sintering. This forms the trace with the brittle conductor material.
  • the conductor material is a particle composite in which powdered aluminum is embedded in a ceramic network of silicon dioxide.
  • Temperature treatment step creates a solid and intimate contact between the conductor 11 and the heat shield 10 by sintering.
  • the brittle trace 11 made on the backside of the heat shield 10 is used as part of a control device for detecting a crack 102 of the heat shield 10. Due to the brittleness of the conductor track 11 and due to the firm contact between the component 10 and the conductor track 11, a crack 102 propagating in the heat shield 10 leads to a crack 112 in the conductor track 11. Due to the crack 112 in the conductor track 11, an electrical property changes the trace 11. The change in the electrical property of the trace is detected by means of the control device.
  • silver and a silver-palladium alloy is used instead of the aluminum.

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Abstract

The invention relates to a conductive paste for producing an electric strip conductor (11), comprising a solid matter dispersion with powder particles of at least one electrically conductive solid substance. The conductive paste is characterized in that the solid matter dispersion has at least one cross-linkable siloxane. The invention also relates to a method for producing a strip conductor on a supporting body (10) while using the conductive paste, comprising the following method steps: a) applying the conductive paste to a surface (101) of the supporting body, and; b) creating the strip conductor during which the siloxane is cross-linked. The cross-linkable siloxane is, in particular, methylpolysiloxane. The electrically conductive solid substance is preferably aluminum. The strip conductor is obtained by pyrolyzing the conductive paste. From the conductive paste, a conductive material with a ceramic skeletal structure comprised of silicon dioxide is formed into which aluminum particles are embedded. The conductive paste is preferably used in order to produce a strip conductor of a checking device for detecting a degradation of a ceramic component and, in particular, of a ceramic heat shield of a combustor of a gas turbine. The brittle strip conductor and the heat shield are placed next to another so that a degradation (102) of the heat shield leads to a degradation (112) of the strip conductor. The degradation of the strip conductor leads to a change in the electrical property of the strip conductor that is detected via the checking device.

Description

Beschreibungdescription

Leiterpaste zum Herstellen einer elektrischen Leiterbahn und Herstellverfahren der elektrischen Leiterbahn unter Verwendung der LeiterpasteConductor paste for producing an electrical conductor and manufacturing method of the electrical conductor using the conductor paste

Die Erfindung betrifft eine Leiterpaste zum Herstellen einer elektrischen Leiterbahn, aufweisend eine Festkörperdispersion mit Pulverpartikeln mindestens eines elektrisch leitfähigen Feststoffs. Daneben wird ein Verfahren zum Herstellen der elektrischen Leiterbahn unter Verwendung der Leiterpaste angegeben.The invention relates to a conductor paste for producing an electrical conductor track, comprising a solid-state dispersion with powder particles of at least one electrically conductive solid. In addition, a method for producing the electrical conductor using the conductor paste is specified.

Eine Paste ist eine Dispersion von flüssiger bis teigartiger Konsistenz. Die Dispersion besteht aus mindestens zwei Phasen (Komponenten) . In einer kontinuierlichen Phase (Dispersionsmittel) ist mindestens eine weitere Phase (dispergierte Phase, Dispergens) fein verteilt. Im vorliegenden Fall ist die Dispersion eine Festkörperdispersion mit einem mehr oder weniger flüssigen Dispersionsmittel und einem Dispergens mit Pulverpartikeln eines Feststoffs. Um eine feine Verteilung des Dispergens im Dispersionsmittel zu erreichen, wird ein so genanntes Dispergiermittel (Dispergator) eingesetzt. Das Dispergiermittel erleichtert das Dispergieren derA paste is a dispersion of liquid to doughy consistency. The dispersion consists of at least two phases (components). In a continuous phase (dispersing agent) at least one further phase (dispersed phase, dispersant) is finely divided. In the present case, the dispersion is a solid state dispersion with a more or less liquid dispersant and a dispersant with powder particles of a solid. In order to achieve a fine distribution of the dispersant in the dispersant, a so-called dispersant (dispersant) is used. The dispersant facilitates the dispersion of the

Pulverpartikel im Dispersionsmittel beispielsweise durch Erniedrigung der Grenzflächenspannung zwischen den beiden Komponenten der Festkörperdispersion. Dadurch wird de Benetzbarkeit der Pulverpartikel mit dem Dispersionsmittel erhöht. Der Dispergator fungiert als physikalisches Bindemittel zwischen den beiden Phasen der Festkörperdispersion. Der Dispergator kann auch als chemisches Bindemittel fungieren. Dabei wird das Dispergieren durch Bildung chemischer Bindungen zwischen Bestandteilen der beiden Phasen erreicht. Es ist auch möglich, dass diePowder particles in the dispersant, for example, by lowering the interfacial tension between the two components of the solid state dispersion. This increases the wettability of the powder particles with the dispersing agent. The dispersant acts as a physical binder between the two phases of the solid state dispersion. The dispersant can also function as a chemical binder. In this case, the dispersion is achieved by forming chemical bonds between constituents of the two phases. It is also possible that the

Dispersion mehrere Dispergatoren bzw. Bindemittel aufweist. Die Dispersion verfügt über ein Dispergator- und/oder BindemittelSystem. Aus der DE 102 23 985 Al ist eine Anordnung aus einem Bauteil und mindestens einer Kontrollvorrichtung zum Erfassen einer Degradation des Bauteils bekannt. Das Bauteil ist beispielsweise ein Hitzeschild einer Brennkammer einer Gasturbine. In der Brennkammer der Gasturbine wird ein fossiler Brennstoff verbrannt. Bei der Verbrennung wird eine Temperatur von bis zu 1500° C erreicht. Dabei treten korrosive Gase auf, die die Brennkammer angreifen können. Zum Schutz vor den hohen Temperaturen und vor einem Angriff korrosiver Gase ist die Brennkammer mit einer Vielzahl von so genannten keramischen Hitzeschildern ausgekleidet.Dispersion has multiple dispersants or binders. The dispersion has a dispersant and / or binder system. From DE 102 23 985 Al an arrangement of a component and at least one control device for detecting a degradation of the component is known. The component is, for example, a heat shield of a combustion chamber of a gas turbine. In the combustion chamber of the gas turbine, a fossil fuel is burned. During combustion, a temperature of up to 1500 ° C is reached. This gives rise to corrosive gases that can attack the combustion chamber. To protect against the high temperatures and against attack of corrosive gases, the combustion chamber is lined with a variety of so-called ceramic heat shields.

Ein Hitzeschild ist ein Bauteil aus einem Bauteilmaterial, das eine sehr gute Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit aufweist. Das Bauteilmaterial ist beispielsweise ein keramisches Material in Form von Mullit. Aufgrund einer porösen Struktur mit einer Vielzahl von Mikrorissen zeigt das keramische Material ein sehr gutes Thermoschockverhalten. Eine sehr starke Temperaturschwankung, die beispielsweise beim Unterbrechen des Verbrennungsprozesses in der Brennkammer der Gasturbine auftritt, wird ausgeglichen, ohne dass das Hitzeschild zerstört wird. Allerdings kann es bei einer mechanischen Überlastung des Hitzeschildes zu einer Degradation des Hitzeschildes kommen. Es kann sich ein RissA heat shield is a component made of a component material which has a very good temperature and corrosion resistance. The component material is, for example, a ceramic material in the form of mullite. Due to a porous structure with a large number of microcracks, the ceramic material shows a very good thermal shock behavior. A very large temperature variation, which occurs for example when interrupting the combustion process in the combustion chamber of the gas turbine, is compensated, without the heat shield is destroyed. However, a mechanical overload of the heat shield can lead to a degradation of the heat shield. It can be a crack

(Makroriss) im Hitzeschild bilden. Ein derartiger Riss bildet sich dabei insbesondere am Rand des Hitzeschildes. Im Betrieb kann es zu einer Ausbreitung des Risses in Richtung Mitte des Hitzeschildes kommen. Der Riss wirkt sich dabei bis zu einer bestimmten Länge nicht nachteilig auf die Funktionsfähigkeit des Hitzeschildes aus und kann deshalb toleriert werden. Überschreitet der Riss aber eine bestimmte Länge, so ist die Funktionsfähigkeit des Hitzeschildes nicht mehr gewährleistet. Ein Austausch des Hitzeschildes ist erforderlich, um einen durch den Riss verursachten Bruch des Hitzeschildes während des Betriebs der Gasturbine zu vermeiden . Hier setzt die DE 102 23 985 Al an. Es wird aufgezeigt, wie die Bildung eines Risses erfasst und eine Länge eines vorhandenen Risses mit Hilfe einer geeigneten Kontrollvorrichtung bestimmt werden kann. Wesentlicher Bestandteil der Kontrollvorrichtung ist eine elektrische Leiterbahn. Die Leiterbahn ist auf der Rückseite des Hitzeschildes aufgetragen, die einem Innenraum der Brennkammer abgekehrt ist. Ein auf der Rückseite des Hitzeschildes auftretender Riss führt zu einem Riss der Leiterbahn. Die Leiterbahn wird durchtrennt. Dadurch ändert sich eine elektrische Eigenschaft der Leiterbahn. Beispielsweise erhöht sich der Gleichstromwiderstand und die Impedanz der Leiterbahn. Die Kontrollvorrichtung ist derart ausgelegt, dass die elektrische Eigenschaft der Leiterbahn abgefragt werden kann. Wird eine Änderung der elektrischen(Macro crack) in the heat shield. Such a crack forms in particular at the edge of the heat shield. During operation, the crack may spread in the direction of the center of the heat shield. The crack does not adversely affect the functionality of the heat shield up to a certain length and can therefore be tolerated. But if the crack exceeds a certain length, the functionality of the heat shield is no longer guaranteed. Replacement of the heat shield is required to avoid breakage of the heat shield caused by the crack during operation of the gas turbine. This is where DE 102 23 985 A1 begins. It is shown how the formation of a crack can be detected and a length of an existing crack can be determined by means of a suitable control device. An essential part of the control device is an electrical conductor track. The trace is applied to the back of the heat shield, which faces away from an interior of the combustion chamber. A crack occurring on the back of the heat shield leads to a crack of the conductor track. The track is severed. As a result, an electrical property of the conductor track changes. For example, the DC resistance and the impedance of the conductor increases. The control device is designed so that the electrical property of the conductor can be queried. Will a change in the electrical

Eigenschaft der Leiterbahn festgestellt, wird auf die Bildung eines Risses bzw. auf das Wachsen eines vorhandenen Risses des Hitzeschildes geschlossen. Das Hitzeschild muss ausgetauscht werden.Property of the conductor track is closed on the formation of a crack or on the growth of an existing crack of the heat shield. The heat shield must be replaced.

Ausgehend von dem beschriebenen Szenario muss der für die Leiterbahn der Kontrollvorrichtung verwendete Leiterwerkstoff (Leiterbahnmaterial) bestimmte Eigenschaften aufweisen. Der Leiterwerkstoff muss elektrisch leitfähig sein. Gleichzeitig muss der Leiterwerkstoff spröde sein, damit eine Degradation des Hitzeschildes auch eine Degradation der Leiterbahn nach sich zieht. Darüber hinaus dürfen sich diese Eigenschaften unter thermischer Belastung nur unwesentlich ändern.Based on the described scenario, the conductor material (interconnect material) used for the conductor track of the control device must have certain properties. The conductor material must be electrically conductive. At the same time, the conductor material must be brittle, so that a degradation of the heat shield also leads to a degradation of the conductor path. In addition, these properties may change only insignificantly under thermal stress.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Leiterpaste anzugeben, die für das Herstellen einer elektrischen Leiterbahn geeignet ist. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der resultierenden Leiterbahn sollen dabei in weiten Bereichen einstellbar sein. Insbesondere soll mit Hilfe der Leiterpaste eine elektrische Leiterbahn hergestellt werden können, die in der beschriebenen Kontrollvorrichtung eingesetzt wird. Zur Lösung der Aufgabe wird eine Leiterpaste zum Herstellen einer elektrischen Leiterbahn angegeben, aufweisend eine Festkörperdispersion mit Pulverpartikeln mindestens eines elektrisch leitfähigen Feststoffs. Die Leiterpaste ist dadurch gekennzeichnet, dass die Festkörperdispersion mindestens ein vernetzbares Siloxan aufweist.The object of the present invention is therefore to specify a conductor paste which is suitable for producing an electrical conductor track. The electrical and mechanical properties of the resulting conductor track should be adjustable within wide ranges. In particular, it should be possible with the help of the conductor paste an electrical conductor can be produced, which is used in the described control device. To achieve the object, a conductor paste for producing an electrical conductor track is specified, comprising a solid-state dispersion with powder particles of at least one electrically conductive solid. The conductor paste is characterized in that the solid-state dispersion has at least one crosslinkable siloxane.

Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterbahn auf einem Trägerkörper unter Verwendung der Leiterpaste mit folgenden Verfahrensschritten angegeben: a) Auftragen der Leiterpaste auf einer Oberfläche des Trägerkörpers und b) Erzeugen der Leiterbahn, wobei ein Vernetzen des Siloxans durchgeführt wird.To achieve the object, a method for producing a conductor track on a carrier body using the conductor paste is also specified with the following method steps: a) applying the conductor paste to a surface of the carrier body and b) generating the conductor track, with crosslinking of the siloxane being carried out.

Die Pulverpartikel des elektrisch leitfähigen Feststoffs bilden das Dispergens der Festkörperdispension. Das Siloxan fungiert als Dispersionsmittel und/oder als Dispergator. Insbesondere fungiert das Siloxan als chemisches Bindemittel für die Pulverpartikel des elektrisch leitfähigen Feststoffs. Neben dem Siloxan und den Pulverpartikeln des elektrisch leitfähigen Feststoffs kann die Feststoffdispersion weitere Bestandteile aufweisen, beispielsweise weitere Dispersionsmittel, weitere Dispergatoren bzw. weitere (chemische oder physikalische) Bindemittel. Diese weiteren Bestandteile sind beispielsweise Terpinol oder Ethyl- Cellulose .The powder particles of the electrically conductive solid form the dispersant of the solid state suspension. The siloxane acts as a dispersant and / or as a dispersant. In particular, the siloxane acts as a chemical binder for the powder particles of the electrically conductive solid. In addition to the siloxane and the powder particles of the electrically conductive solid, the solid dispersion may contain further constituents, for example further dispersants, further dispersants or further (chemical or physical) binders. These further constituents are, for example, terpinol or ethyl cellulose.

Das Siloxan ist eine siliziumorganische Verbindung. Das Siloxan kann als Monomer und/oder als Oligomer vorliegen. Insbesondere ist das Siloxan ein PolysiloxanThe siloxane is an organosilicon compound. The siloxane may be present as a monomer and / or as an oligomer. In particular, the siloxane is a polysiloxane

(Polyorganosiloxan, Silikon) . Das Siloxan liegt als Polymer vor. Denkbar ist auch, dass das Siloxan monomer, oligomer und polymer vorliegt.(Polyorganosiloxane, silicone). The siloxane is present as a polymer. It is also conceivable that the siloxane is monomeric, oligomeric and polymeric.

Das Siloxan weist organische Seitenketten auf, beispielsweise Ethyl- oder Phenylgruppen. Es hat sich herausgestellt, dass ein Siloxan mit Methlygruppen und insbesondere ein Polysiloxan mit Methylgruppen als Seitenketten besonders gut geeignet ist. In einer besonderen Ausgestaltung ist daher das Polysiloxan Methylpolysiloxan. Die Seitenketten dieses Polysiloxan werden von Methylgruppen gebildet.The siloxane has organic side chains, for example ethyl or phenyl groups. It has been found that a siloxane with methyl groups and in particular a polysiloxane with methyl groups as side chains are particularly good suitable is. In a particular embodiment, therefore, the polysiloxane is methylpolysiloxane. The side chains of this polysiloxane are formed by methyl groups.

Das Silikon ist vernetzbar. Dies bedeutet, dass das Siloxan eine (PoIy-) Kondensationsreaktion und/oderThe silicone is crosslinkable. This means that the siloxane is a (poly) condensation reaction and / or

Polymerisationsreaktion eingehen kann. Dazu weist das Siloxan eine oder mehrere reaktive funktionelle Gruppen auf, die für eine Kondensationsreaktion und/oder Polymerisationsreaktion zur Verfügung stehen. Eine reaktive funktionelle Gruppe ist beispielsweise eine OH-Gruppe. Mit oder ohne einem Vernetzungsmittel, beispielsweise Methyltriethoxysilan (MTES) , Phenyltriethoxysilan (PTES) oder Tetraethoxysilan (TEOS), kommt es zur Kondensationsreaktion. Es findet ein Vernetzen des Siloxans statt. Es bildet sich ein polymeres Netzwerk des Siloxans .Polymerization reaction can go. For this purpose, the siloxane has one or more reactive functional groups which are available for a condensation reaction and / or polymerization reaction. A reactive functional group is, for example, an OH group. With or without a crosslinking agent, for example methyltriethoxysilane (MTES), phenyltriethoxysilane (PTES) or tetraethoxysilane (TEOS), the condensation reaction occurs. There is a crosslinking of the siloxane instead. It forms a polymeric network of siloxane.

Das Vernetzen des Siloxans wird auf bekannte Weise initiiert. Beispielsweise wird ein Vernetzungsmittel zugegeben. Denkbar ist auch eine Temperaturerhöhung. Es wird während des Vernetzens eine Temperaturbehandlung durchgeführt. Beispielsweise wird die Leiterpaste nach dem Auftragen auf den Trägerkörper bei 200° C getrocknet. Durch das Trocknen bei dieser Temperatur findet ein Aushärten bzw. das Vernetzen des Siloxans statt. Im vernetzten Zustand liegen anorganische Bestandteile bestehend aus Silizium-Sauerstoff-Silizium- Ketten (Si-O-Si) und organische Seitenketten (z.B. Methyl-, Ethyl- oder Phenyl-Gruppen) vor.The crosslinking of the siloxane is initiated in a known manner. For example, a crosslinking agent is added. Also conceivable is a temperature increase. It is carried out during the crosslinking, a temperature treatment. For example, the conductor paste is dried after application to the carrier body at 200 ° C. By drying at this temperature, curing or crosslinking of the siloxane takes place. In the crosslinked state, inorganic constituents consisting of silicon-oxygen-silicon chains (Si-O-Si) and organic side chains (for example methyl, ethyl or phenyl groups) are present.

Die Festkörperdispersion kann nur eine Art Siloxan aufweisen. Dabei bildet sich ein Kondensations- und/oder Polymerisationsprodukt, das lediglich aus dieser einen Art Siloxan aufgebaut ist. Insbesondere ist es auch möglich, dass verschiedene Arten von monomeren, oligomeren und/oder polymeren Siloxanen vorhanden sind. Auch können andere metallorganische oder nicht-metallorganische, kondensierbare und/oder polymerisierbare Bestandteile vorhanden sein. Durch das Vernetzen entstehen Co-Kondensations- und/oder Co- Polymerisationsprodukte .The solid state dispersion can have only one type of siloxane. This forms a condensation and / or polymerization, which is composed only of this one type of siloxane. In particular, it is also possible that various types of monomeric, oligomeric and / or polymeric siloxanes are present. Also, other organometallic or non-organometallic, condensable and / or polymerizable constituents may be present. By Crosslinking produces co-condensation and / or copolymerization products.

Durch das Vernetzen des Siloxans kann die elektrische Leiterbahn direkt hergestellt werden. Es bildet sich eine elektrische Leiterbahn mit einem Verbundwerkstoff aus vernetztem Siloxan und den Pulverpartikeln aus dem elektrisch leitfähigen Feststoff. Dazu ist ein Feststoffanteil des elektrisch leitfähigen Feststoffs an der Festkörperdispersion entsprechend gewählt.By crosslinking the siloxane, the electrical conductor can be produced directly. It forms an electrical conductor with a composite material of crosslinked siloxane and the powder particles of the electrically conductive solid. For this purpose, a solids content of the electrically conductive solid is selected according to the solid state dispersion.

Vorzugsweise wird während und/oder nach dem Vernetzen des Siloxans eine Temperaturbehandlung durchgeführt. Durch die Temperaturbehandlung kann, wie oben beschrieben, das Vernetzen des Siloxans beeinflusst werden. Dies betrifft beispielsweise eine Vernetzungsgeschwindigkeit und ein Vernetzungsgrad. Die Temperaturbehandlung kann aber auch zu einer chemischen Reaktion des Siloxans und/oder des vernetzten Siloxans führen. In einer besonderen Ausgestaltung findet während der Temperaturbehandlung ein Keramisieren bzw. Sintern des vernetzten bzw. sich vernetzenden Siloxans statt. Beispielsweise wird in einem erstenPreferably, a temperature treatment is carried out during and / or after the crosslinking of the siloxane. By the temperature treatment, as described above, the crosslinking of the siloxane can be influenced. This concerns, for example, a crosslinking rate and a degree of crosslinking. The temperature treatment can also lead to a chemical reaction of the siloxane and / or the crosslinked siloxane. In a particular embodiment, a ceramizing or sintering of the crosslinked or crosslinking siloxane takes place during the temperature treatment. For example, in a first

Temperaturbehandlungsschritt bei einer niedrigeren Temperatur (z.B. bis 200° C) die Vernetzung des Siloxans durchgeführt. Es entsteht ein fester Vorläufer (Precursor) der Leiterbahn. Bei einem zweiten Temperaturbehandlungsschritt (über 500° C) kommt es zur Keramisierung. Das vernetzte Siloxan wird in einen keramischen Werkstoff überführt. Es findet eine Art Sinterung statt. Aus der Leiterpaste mit der Festkörperdispersion bildet sich mittelbar über den Precursor ein Verbundwerkstoff mit einem keramischen Werkstoff mit Siliziumdioxid und den Pulverpartikeln des elektrisch leitfähigen Feststoffs. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dafür zu sorgen, dass es bei der Überführung des Siloxans in den keramischen Werkstoff zu nahezu keiner chemischenTemperature treatment step at a lower temperature (for example, up to 200 ° C) carried out the crosslinking of the siloxane. The result is a solid precursor (precursor) of the conductor. In a second temperature treatment step (above 500 ° C) it comes to ceramization. The crosslinked siloxane is converted into a ceramic material. There is a kind of sintering. From the conductor paste with the solid-state dispersion, a composite material with a ceramic material with silicon dioxide and the powder particles of the electrically conductive solid forms indirectly via the precursor. It is particularly advantageous to ensure that when transferring the siloxane in the ceramic material to almost no chemical

Reaktion kommt, an der die Pulverpartikel des elektrisch leitfähigen Feststoffs beteiligt sind. Eine derartige chemische Reaktion ist beispielsweise eine Reaktion des Feststoffs des Pulverpartikel mit Bestandteilen des vernetzten Siloxans, einer Zwischenstufe des keramische Werkstoffs, des resultierenden keramischen Werkstoffs oder einer Atmosphäre, in deren Gegenwart die Umsetzung durchgeführt wird. Der elektrisch leitfähige Feststoff in Form der Pulverpartikel ist im Wesentlichen chemisch inert. Die elektrische Leitfähigkeit des Feststoffs bleibt während der Überführung des Siloxans in den keramischen Werkstoff erhalten.Reaction comes, in which the powder particles of the electrically conductive solid are involved. Such a chemical reaction is, for example, a reaction of Solid of the powder particle with components of the crosslinked siloxane, an intermediate of the ceramic material, the resulting ceramic material or an atmosphere in the presence of which the reaction is carried out. The electrically conductive solid in the form of the powder particles is essentially chemically inert. The electrical conductivity of the solid is maintained during the conversion of the siloxane into the ceramic material.

Die Überführung in den keramischen Werkstoff kann bei einer Temperatur über 600° C, beispielsweise bei einer Temperatur aus dem Bereich von 600° C bis 1500° C erfolgen. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Temperaturbehandlung bei einer Temperatur von unter 600° C und insbesondere bei einer Temperatur aus dem Bereich von 500° C - 600° C durchgeführt. Während der Temperaturbehandlung wird das polymere Netzwerk des Siloxans zersetzt und über thermische Zwischenstufen von amorphen bis hin zu kristallinen Phasen neu strukturiert. Je nach Pyrolyseatmosphäre werden dabei unterschiedlicheThe conversion into the ceramic material can be carried out at a temperature above 600 ° C, for example at a temperature in the range of 600 ° C to 1500 ° C. In a preferred embodiment, the temperature treatment is carried out at a temperature of less than 600 ° C and in particular at a temperature in the range of 500 ° C - 600 ° C. During the temperature treatment, the polymeric network of the siloxane is decomposed and restructured via thermal intermediates from amorphous to crystalline phases. Depending on the pyrolysis atmosphere different

Zwischenstufen durchlaufen. Beispielsweise wird die Pyrolyse in Gegenwart von Argon (Argonatmosphäre) durchgeführt. Dabei bilden sich Silizium-Sauerstoff-Silizium-Ketten, die über Kohlenstoffatome miteinander verbunden sind (Si-O-Si-C-Si-O- Si-Ketten) . In Gegenwart von Luftsauerstoff bilden sich dagegen nur Silizium-Sauerstoff-Silizium (Si-O-Si) -Ketten. Die organischen Bestandteile werden in Gegenwart von Sauerstoff ausgetrieben .Go through intermediate stages. For example, the pyrolysis is carried out in the presence of argon (argon atmosphere). In this process, silicon-oxygen-silicon chains are formed, which are connected to one another via carbon atoms (Si-O-Si-C-Si-O-Si chains). In the presence of atmospheric oxygen, however, only silicon-oxygen-silicon (Si-O-Si) chains form. The organic components are expelled in the presence of oxygen.

Durch die Pyrolyse bzw. durch das Keramisieren entsteht ein Leiterwerkstoff in Form eines keramischen Verbundwerkstoffs. Der Verbundwerkstoff weist den durch die Pyrolyse des Siloxans erhaltenen keramischen Werkstoff und die Pulverpartikel des elektrisch leitfähigen Feststoffs auf. Durch die Wahl des Siloxans, der Bedingungen, unter denen die Vernetzung und die Keramisierung durchgeführt werden, die Art des elektrisch leitfähigen Feststoffs und Anteile der beteiligten Stoffe an der Leiterpaste können die Eigenschaften des Leiterwerkstoffs der resultierenden Verbindungsleitung in einem weiten Bereich eingestellt werden.Pyrolysis or ceramization produces a conductor material in the form of a ceramic composite material. The composite material has the ceramic material obtained by the pyrolysis of the siloxane and the powder particles of the electrically conductive solid. The choice of siloxane, the conditions under which the crosslinking and the ceramization are carried out, the nature of the electrically conductive solid and the proportions of the substances involved in the conductor paste, can be used Properties of the conductor material of the resulting connection line can be adjusted in a wide range.

Beispielsweise ist der elektrisch leitfähige Feststoff ein keramischer Werkstoff. Dadurch wird ein spröder Leiterwerkstoff erhalten. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Feststoff mindestens ein Metall auf. Bei der Pyrolyse entsteht ein so genanntes Cermet (Metallkeramik) . Der resultierende Teilchenverbund besteht aus mindestens zwei Phasen. Eine der Phasen ist metallisch, die andere ist keramisch.For example, the electrically conductive solid is a ceramic material. As a result, a brittle conductor material is obtained. In a preferred embodiment, the solid has at least one metal. During pyrolysis, a so-called cermet (metal ceramics) is created. The resulting particle composite consists of at least two phases. One of the phases is metallic, the other one is ceramic.

Eine Leiterpaste mit einem Metall als elektrisch leitfähigem Feststoff ist der bevorzugte Ausgangspunkt, um die Eigenschaften des Leiterwerkstoffs an entsprechende Anforderungen an die elektrische Leiterbahn anzupassen. So kann beispielsweise durch Erhöhung eines Anteils an Siloxan und des daraus resultierenden höheren Anteils an Siliziumdioxid eine Sprödigkeit des Leiterwerkstoffs erhöht werden. Durch Erhöhung des Anteils des Metallpulvers kann dagegen die elektrische Leitfähigkeit des Leiterwerkstoffs erhöht werden. Gleichzeitig wird mit dem erhöhten Anteil an Metallpulver die Sprödigkeit des Leiterwerkstoffs erniedrigt.A conductor paste with a metal as an electrically conductive solid is the preferred starting point for adapting the properties of the conductor material to corresponding requirements for the electrical conductor. For example, by increasing a proportion of siloxane and the resulting higher proportion of silica brittleness of the conductor material can be increased. By increasing the proportion of the metal powder, however, the electrical conductivity of the conductor material can be increased. At the same time, the brittleness of the conductor material is lowered with the increased proportion of metal powder.

Als elektrisch leitfähiger Feststoff ist ein beliebiges Metall denkbar, beispielsweise Chrom, Eisen, Kupfer, Nickel oder Silber. Legierungen sind genauso möglich wie Mischungen von Pulverpartikeln unterschiedlicher Metalle. Die Auswahl des Metalls richtet sich nach verschiedenen Gesichtspunkten. Neben der elektrischen Leitfähigkeit spielt die chemische Reaktivität des Metalls eine Rolle. So wird beispielsweise Kupfer dann verwendet, wenn unter Argonatmosphäre pyrolisiert wird, also in Abwesenheit von Sauerstoff. In Gegenwart von Sauerstoff käme es zur Oxidation des Kupfers . Ebenso wird auf den Schmelzpunkt des Metalls geachtet. Es wird ein Metall gewählt, dessen Schmelzpunkt über der Pyrolysetemperatur der Leiterpaste liegt. Das Metall bleibt in der keramisierenden Masse homogen verteilt. Es fließt während desAs an electrically conductive solid any metal is conceivable, for example, chromium, iron, copper, nickel or silver. Alloys are just as possible as mixtures of powder particles of different metals. The choice of metal depends on different points of view. In addition to the electrical conductivity, the chemical reactivity of the metal plays a role. For example, copper is used when pyrolyzed under an argon atmosphere, that is, in the absence of oxygen. In the presence of oxygen, oxidation of the copper would occur. Likewise attention is paid to the melting point of the metal. A metal is chosen whose melting point is above the pyrolysis temperature of the conductor paste. The metal remains in the ceramizing Mass distributed homogeneously. It flows during the

Pyrolyseprozesses nicht aus der keramisierenden Masse. Ebenso kommt es nicht aufgrund des Fließens zu Inhomogenitäten (örtlich unterschiedliche Anteile an Metall und keramischem Werkstoff) in der resultierenden Leiterbahn.Pyrolysis process not from the ceramizing mass. Likewise, inhomogeneities (locally different proportions of metal and ceramic material) do not occur in the resulting printed circuit due to the flow.

In einer besonderen Ausgestaltung wird als Metall Silber verwendet. Es zeichnet sich durch eine relativ hohe Oxidationsbeständigkeit aus . Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist das Metall Aluminium. Die Pulverpartikel bestehen aus reinem Aluminium oder aus einer Aluminium- Legierung. Reines Aluminium zeichnet sich durch eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit aus. Durch Ausbilden einer Passivierungsschicht ist reines Aluminium auch in Gegenwart von Sauerstoff relativ reaktionsträge. Insbesondere die Kombination von Pulverpartikeln aus Aluminium und von vernetzbarem Methylpolysiloxan hat sich als vorteilhaft erwiesen. Methylpolysiloxan wirkt als effizientes Bindemittel für Pulverpartikel aus Aluminium. Zudem kann die Pyrolyse des Methylpolysiloxans unter 600° C durchgeführt werden. ImIn a particular embodiment, silver is used as the metal. It is characterized by a relatively high oxidation resistance. According to a particular embodiment, the metal is aluminum. The powder particles are made of pure aluminum or an aluminum alloy. Pure aluminum is characterized by a relatively high electrical conductivity. By forming a passivation layer, pure aluminum is relatively inert even in the presence of oxygen. In particular, the combination of powder particles of aluminum and of crosslinkable methylpolysiloxane has proved to be advantageous. Methyl polysiloxane acts as an efficient binder for aluminum powder particles. In addition, the pyrolysis of the methylpolysiloxane can be carried out below 600 ° C. in the

Vergleich dazu liegt der Schmelzpunkt des Aluminiums bei etwa 660° C.In comparison, the melting point of aluminum is about 660 ° C.

Die Pulverpartikel der Leiterpaste weisen gemäß einer besonderen Ausgestaltung einen aus dem Bereich von einschließlich 1,0 μm bis einschließlich 50,0 μm und insbesondere einen aus dem Bereich von einschließlich 10,0 μm bis einschließlich 30 μm ausgewählten mittleren Partikeldurchmesser dso auf. Derartige Partikeldurchmesser führen zu einer homogenen und gut verarbeitbaren Leiterpaste. Gleichzeitig ist mit diesen Partikeldurchmessern die elektrische Leitfähigkeit des resultierenden Leiterwerkstoffs sehr gut einstellbar. Größere oder kleinere Partikeldurchmesser sind aber auch denkbar.According to a particular embodiment, the powder particles of the conductor paste have a mean particle diameter dso selected from the range from 1.0 μm to 50.0 μm inclusive and in particular from the range from 10.0 μm to 30 μm inclusive. Such particle diameter lead to a homogeneous and easy to process conductor paste. At the same time, the electrical conductivity of the resulting conductor material is very easily adjustable with these particle diameters. Larger or smaller particle diameters are also conceivable.

Die Leiterpaste kann zum Herstellen einer beliebigen elektrischen Leiterbahn auf einem beliebigen Trägerkörper (Bauteil) verwendet werden. Insbesondere wird mit Hilfe der Leiterpaste eine Leiterbahn einer Kontrollvorrichtung zum Erfassen einer Degradation des Trägerkörpers hergestellt. In einer besonderen Ausgestaltung wird als Trägerkörper bzw. Bauteil das Hitzeschild einer Brennkammer einer Gasturbine verwendet. Durch Variation der Bestandteile der Paste und der Umsetzungs- bzw. Pyrolysebedingungen können die Eigenschaften des Leiterwerkstoffs an die Eigenschaften des Bauteilwerkstoffs angepasst werden. Diese Eigenschaften sind beispielsweise ein Temperaturausdehnungskoeffizient oder eine Sprödigkeit bzw. Bruchzähigkeit. Gleichzeitig wird mit denThe conductor paste can be used to produce any desired electrical conductor on any carrier body (component). In particular, with the help of Conductor prepared a conductor track of a control device for detecting a degradation of the carrier body. In a particular embodiment, the heat shield of a combustion chamber of a gas turbine is used as the carrier body or component. By varying the constituents of the paste and the reaction or pyrolysis conditions, the properties of the conductor material can be adapted to the properties of the component material. These properties are, for example, a coefficient of thermal expansion or brittleness or fracture toughness. At the same time with the

Pulverpartikeln aus dem elektrisch leitfähigem Feststoff die notwendige elektrische Leitfähigkeit des Leiterwerkstoffs erzielt .Powder particles from the electrically conductive solid achieves the necessary electrical conductivity of the conductor material.

Zusammenfassend ergeben sich mit der Erfindung folgende wesentlichen Vorteile:In summary, the invention provides the following essential advantages:

- Mit der Leiterpaste kann eine elektrische Leiterbahn aus einem Leiterwerkstoff mit unterschiedlichsten Eigenschaften hergestellt werden.- With the conductor paste, an electrical conductor can be made of a conductor material with a variety of properties.

Die Zusammensetzung der Leiterpaste kann auf den Trägerkörper hin abgestimmt werden. Dies betrifft neben physikalischen Eigenschaften auch eine chemische Verträglichkeit (Nichtreaktivität) zwischen derThe composition of the conductor paste can be matched to the carrier body. In addition to physical properties, this also concerns a chemical compatibility (non-reactivity) between the

Leiterpaste und dem Trägermaterial des Trägerkörpers .Conductor paste and the carrier material of the carrier body.

Insbesondere bei einer Temperaturbehandlung (Sintertemperatur) von unter 600° C erfährt der Trägerkörper, auf dem die Leiterpaste aufgebracht ist, eine relativ geringe thermische Belastung während der Überführung der Leiterpaste in die Leiterbahn.In particular, at a temperature treatment (sintering temperature) of less than 600 ° C undergoes the carrier body on which the conductor paste is applied, a relatively low thermal stress during the transfer of the conductor paste in the conductor track.

Darüber hinaus kann eine Viskosität der Paste für die gewünschte Verarbeitung angepasst werden.In addition, a viscosity of the paste can be adjusted for the desired processing.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Figur wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Die Figur ist schematisch und stellt keine maßstabsgetreue Abbildung dar.Reference to an embodiment and the accompanying figure, the invention will be described in more detail below. The figure is schematic and does not represent a true to scale illustration.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird eine Leiterpaste zum Herstellen einer elektrischen Leiterbahn 11 aus einem spröden Leiterwerkstoff bereitgestellt. Die Leiterpaste weist eine Festkörperdispersion auf. Die Festkörperdispersion enthält als wesentliche Komponenten ein vernetzbares Methylpolysiloxan und Pulverpartikel aus Aluminium. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser dso der Pulverpartikel aus Aluminium beträgt etwa 30 μm. Neben diesen beiden Komponenten sind weitere Bestandteile vorhanden, die als Dispergatoren und/oder Bindemittel fungieren. Diese Bestandteile sind Terpinol und Ethyl-Cellulose .According to the exemplary embodiment, a conductor paste for producing an electrical conductor 11 made of a brittle conductor material is provided. The conductor paste has a solid state dispersion. The solid-state dispersion contains as essential components a crosslinkable methylpolysiloxane and powder particles of aluminum. The average particle diameter dso of the aluminum powder particles is about 30 μm. In addition to these two components, further constituents are present which act as dispersants and / or binders. These ingredients are terpinol and ethyl cellulose.

10 g der Leiterpaste werden wie folgt hergestellt: In einem (trockenen) Becherglas werden 6,77 g Aluminiumpulver, 3,33 g Methylpolysiloxan (Silikon-Festharz) gemischt. Zu der entstandenen Mischung wird unter Rühren Terpinol tropfenweise zugegeben. Terpinol fungiert als Dispergator. Es wird eine homogene Mischung erhalten. Danach wird eine Mischung aus Terpinol und Ethylcellulose beigemengt. Mit Hilfe der dieser Mischung wird eine für die spätere Verarbeitung der Leiterpaste gewünschte Viskosität eingestellt.10 g of the conductor paste are prepared as follows: In a (dry) beaker, 6.77 g of aluminum powder, 3.33 g of methylpolysiloxane (solid silicone resin) are mixed. To the resulting mixture terpinol is added dropwise with stirring. Terpinol acts as a dispersant. It is obtained a homogeneous mixture. Thereafter, a mixture of terpinol and ethylcellulose is added. With the help of this mixture, a desired for the subsequent processing of the conductor paste viscosity is set.

Die Leiterpaste wird dazu verwendet, eine elektrische Leiterbahn 11 auf einem Trägerkörper 10 herzustellen. Der Trägerkörper 10 ist ein Bauteil in Form eines keramischen Hitzeschildes einer Brennkammer einer Gasturbine.The conductor paste is used to produce an electrical conductor 11 on a carrier body 10. The carrier body 10 is a component in the form of a ceramic heat shield of a combustion chamber of a gas turbine.

Zum Herstellen der Leiterbahn 11 wird auf einer Oberfläche 111 der Rückseite des Hitzeschildes die Leiterpaste strukturiert in Form der herzustellenden Leiterbahn 11 aufgetragen. Das strukturierte Auftragen erfolgt in einem Spritzgussverfahren. Alternativ erfolgt das strukturierte Auftragen unter Zuhilfenahme einer Maske. Nach dem Auftragen wird ein ersterTo produce the conductor track 11, the conductor paste is applied in a structured manner in the form of the conductor track 11 to be produced on a surface 111 of the rear side of the heat shield. The structured application takes place in an injection molding process. Alternatively, the structured application is carried out with the aid of a mask. After application becomes a first

Temperaturbehandlungsschritt bei etwa 200° C durchgeführt. Dabei kommt es zur Vernetzung bzw. Kondensation des Methylpolysiloxans . Der erste Temperaturbehandlungsschritt dauert etwa 90 min.Temperature treatment step performed at about 200 ° C. This leads to crosslinking or condensation of the methylpolysiloxane. The first temperature treatment step takes about 90 minutes.

Nach der Vernetzung des Methylpolysiloxans wird ein zweiter Temperaturbehandlungsschritt bei 600° C durchgeführt. Der zweite Temperaturbehandlungsschritt wird in Gegenwart von Sauerstoff durchgeführt und dauert etwa 30 min. Dabei kommt es zur Pyrolyse der Leiterpaste. Es findet eine Art Sinterung statt. Dabei bildet sich die Leiterbahn mit dem spröden Leiterwerkstoff. Der Leiterwerkstoff ist ein Teilchenverbund, bei dem pulverförmiges Aluminium in ein keramisches Netzwerk aus Siliziumdioxid eingebettet ist. Bei diesem zweitenAfter crosslinking the methylpolysiloxane, a second temperature treatment step is carried out at 600 ° C. The second temperature treatment step is carried out in the presence of oxygen and takes about 30 minutes. This leads to the pyrolysis of the conductor paste. There is a kind of sintering. This forms the trace with the brittle conductor material. The conductor material is a particle composite in which powdered aluminum is embedded in a ceramic network of silicon dioxide. In this second

Temperaturbehandlungsschritt entsteht durch das Sintern ein fester und inniger Kontakt zwischen der Leiterbahn 11 und dem Hitzeschild 10.Temperature treatment step creates a solid and intimate contact between the conductor 11 and the heat shield 10 by sintering.

Die auf der Rückseite des Hitzeschildes 10 hergestellte, spröde Leiterbahn 11 wird als Bestandteil einer Kontrollvorrichtung zum Erfassen eines Risses 102 des Hitzeschildes 10 verwendet. Ein sich im Hitzeschild 10 ausbreitender Riss 102 führt aufgrund der Sprödigkeit der Leiterbahn 11 und aufgrund des festen Kontakts zwischen dem Bauteil 10 und der Leiterbahn 11 zu einem Riss 112 in der Leiterbahn 11. Aufgrund des Risses 112 in der Leiterbahn 11 ändert sich eine elektrische Eigenschaft der Leiterbahn 11. Die Änderung der elektrischen Eigenschaft der Leiterbahn wird mit Hilfe der Kontrollvorrichtung erfasst.The brittle trace 11 made on the backside of the heat shield 10 is used as part of a control device for detecting a crack 102 of the heat shield 10. Due to the brittleness of the conductor track 11 and due to the firm contact between the component 10 and the conductor track 11, a crack 102 propagating in the heat shield 10 leads to a crack 112 in the conductor track 11. Due to the crack 112 in the conductor track 11, an electrical property changes the trace 11. The change in the electrical property of the trace is detected by means of the control device.

In Varianten des Ausführungsbeispiels wird anstelle des Aluminiums Silber und eine Silber-Palladiumlegierung verwendet . In variants of the embodiment, silver and a silver-palladium alloy is used instead of the aluminum.

Claims

Patentansprüche claims 1. Leiterpaste zum Herstellen einer elektrischen Leiterbahn1. Conductor paste for producing an electrical conductor (11) , aufweisend eine Festkörperdispersion mit Pulverpartikeln mindestens eines elektrisch leitfähigen Feststoffs, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkörperdispersion mindestens ein vernetzbares Siloxan aufweist.(11), comprising a solid-state dispersion with powder particles of at least one electrically conductive solid, characterized in that the solid-state dispersion comprises at least one crosslinkable siloxane. 2. Leiterpaste nach Anspruch 1, wobei das vernetzbare Siloxan ein Polysiloxan ist.2. Conductor paste according to claim 1, wherein the crosslinkable siloxane is a polysiloxane. 3. Leiterpaste nach Anspruch 2, wobei das Polysiloxan Methylpolysiloxan ist.The conductor paste of claim 2, wherein the polysiloxane is methylpolysiloxane. 4. Leiterpaste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der elektrisch leitende Feststoff mindestens ein Metall aufweist .4. Conductor paste according to one of claims 1 to 3, wherein the electrically conductive solid comprises at least one metal. 5. Leiterpaste nach Anspruch 4, wobei das Metall Aluminium oder Silber ist.5. Conductor paste according to claim 4, wherein the metal is aluminum or silver. 6. Leiterpaste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Pulverpartikel einen aus dem Bereich von einschließlich 1,0 μm bis einschließlich 50,0 μm ausgewählten mittleren Partikeldurchmesser dso aufweisen.The conductor paste according to any one of claims 1 to 5, wherein the powder particles have a mean particle diameter d 50 selected from the range of 1.0 μm to 50.0 μm inclusive. 7. Leiterpaste nach Anspruch 6, wobei der mittlere Partikeldurchmesser aus dem Bereich von einschließlich 10 μm bis einschließlich 30 μm ausgewählt ist.7. The conductive paste according to claim 6, wherein the average particle diameter is selected from the range of 10 μm to 30 μm inclusive. 8. Verfahren zum Herstellen einer Leiterbahn auf einem Trägerkörper unter Verwendung der Leiterpaste nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit folgenden Verfahrensschritten: a) Auftragen der Leiterpaste auf einer Oberfläche (101) des8. A method for producing a conductor track on a carrier body using the conductor paste according to one of claims 1 to 7 with the following method steps: a) applying the conductor paste on a surface (101) of the Trägerkörpers (10) und b) Erzeugen der Leiterbahn (11), wobei ein Vernetzen des Siloxans durchgeführt wird. Carrier body (10) and b) generating the conductor track (11), wherein a crosslinking of the siloxane is performed. 9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei während und/oder nach dem Vernetzen eine Temperaturbehandlung durchgeführt wird.9. The method of claim 8, wherein during and / or after crosslinking, a temperature treatment is carried out. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei während der Temperaturbehandlung ein Keramisieren des vernetzen Siloxans stattfindet.10. The method of claim 9, wherein a ceramizing of the crosslinked siloxane takes place during the temperature treatment. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die11. The method according to claim 9 or 10, wherein the Temperaturbehandlung bei einer Temperatur von unter 600' C durchgeführt wird.Temperature treatment is carried out at a temperature of less than 600 'C. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei eine Leiterbahn (11) einer Kontrollvorrichtung zum Erfassen einer Degradation (102) des Trägerkörpers (10) hergestellt wird.12. The method according to any one of claims 8 to 11, wherein a conductor track (11) of a control device for detecting a degradation (102) of the carrier body (10) is produced. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei als Trägerkörper ein Hitzeschild einer Brennkammer einer13. The method according to any one of claims 8 to 12, wherein the carrier body is a heat shield of a combustion chamber of a Gasturbine verwendet wird. Gas turbine is used.
PCT/EP2006/063090 2005-06-17 2006-06-12 Conductive paste for producing an electric strip conductor and method for producing the electric strip conductor while using the conductive paste Ceased WO2006134086A1 (en)

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DE200510028250 DE102005028250A1 (en) 2005-06-17 2005-06-17 Conductor paste for producing an electrical conductor and method of manufacturing the electrical conductor using the conductor paste
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