低燒制溫度的銅組合物的制作方法
【專利摘要】一種導(dǎo)電漿料，其包含比表面積為約0.15m2/g至1.0m2/g的第一銅粒子、比表面積為約0.5m2/g至2.5m2/g的第二銅粒子、玻璃粉以及有機(jī)媒介物。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述第一銅粒子為所述漿料的約60wt.%至80wt.%，而所述第二銅粒子的含量可達(dá)所述漿料的約20wt.%。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述玻璃粉為無(wú)鉛的并且為所述漿料的約1wt.%至10wt.%。優(yōu)選地，所述玻璃粉包含硼-鋅-鋇氧化物玻璃粉。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述漿料進(jìn)一步包含氧化銅。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及一種導(dǎo)電漿料，其包含約60wt.%至95wt.%的銅組分、硼-鋅-鋇氧化物玻璃粉、以及有機(jī)媒介物。
【專利說(shuō)明】低燒制溫度的銅組合物
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年9月10日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/699，008的權(quán)益，所述申請(qǐng)以引用的方式并入本文。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本申請(qǐng)涉及一種特別在LED技術(shù)中使用的用于在介電層上形成導(dǎo)電引線的低燒制溫度的銅導(dǎo)電漿料組合物。更具體地說(shuō)，所述漿料組合物可用于發(fā)光二極管系統(tǒng)的制造，借此本發(fā)明的漿料被沉積到介電層上，所述介電層被沉積到導(dǎo)熱襯底(例如鋁金屬或鋁合金)上，從而形成導(dǎo)電引線。本發(fā)明還涉及一種在富氮?dú)夥罩袩沏~漿料、介電層以及熱襯底組件的方法。
_4] 發(fā)明背景
[0005]發(fā)光二極管(LED)是用在各種各樣的應(yīng)用中的半導(dǎo)體光源，所述應(yīng)用包括(僅舉幾例)普通照明、街道照明以及汽車照明。LED通過(guò)電致發(fā)光效應(yīng)發(fā)光，借此材料(通常為半導(dǎo)體)中的電子和空穴重組，從而導(dǎo)致電子以光子或光的形式發(fā)出能量。LED優(yōu)于白熾光源，因?yàn)樗鼈兿母俚哪芰?、具有更長(zhǎng)的壽命、發(fā)出更強(qiáng)的光輸出并且尺寸更小。
[0006]維持LED長(zhǎng)壽命的一個(gè)影響因素為溫度調(diào)節(jié)。使大功率LED經(jīng)受更高的結(jié)溫(有時(shí)可達(dá)150°C )，會(huì)導(dǎo)致對(duì)材料的應(yīng)力。因此，LED性能是隨溫度而變的。構(gòu)造LED組裝件以便調(diào)節(jié)其溫度的一種方式是使用熱襯底。現(xiàn)今制造的大多數(shù)大功率/高亮度(HP/HB)的LED電路是基于金屬芯印刷電路板(MCPCB)技術(shù)。MCPCB系統(tǒng)由充當(dāng)電路層的銅箔、聚合物介電層以及充當(dāng)熱襯底的鋁抑或銅基層組成。鋁或銅襯底具有極好的導(dǎo)熱性并提供遠(yuǎn)離電路系統(tǒng)的熱耗散。所述聚合物介電層使銅箔與熱襯底電絕緣，同時(shí)還具有良好的導(dǎo)熱性以允許熱被傳遞至熱襯底。
[0007]MCPCB系統(tǒng)通常使用減成法來(lái)制造，借此銅箔、介電層以及熱襯底被層壓到一起，并且然后銅箔被化學(xué)蝕刻以產(chǎn)生所需的電圖案，從而形成電路層。這種方法可能是昂貴的，因?yàn)樗莿趧?dòng)密集型的并且在銅蝕刻過(guò)程中存在大量的材料浪費(fèi)。
[0008]因此，需要易于制造、具有最佳熱耗散特性并且減少了由電引線的形成所引起的材料浪費(fèi)量的導(dǎo)電組分。它還優(yōu)選引起高導(dǎo)電性的密集燒制的引線的形成。用于電路系統(tǒng)的材料優(yōu)選能夠在低于約610°C的溫度下進(jìn)行加工，因?yàn)殇X襯底在高于620°C的溫度下開(kāi)始變形。此外，電路系統(tǒng)應(yīng)良好地粘附至介電層。最后，理想的LED系統(tǒng)優(yōu)選在各種各樣的環(huán)境條件(包括汽車和室外使用)下表現(xiàn)良好。
[0009]發(fā)明概沭
[0010]本發(fā)明涉及一種包含銅組分、玻璃粉、以及有機(jī)媒介物的導(dǎo)電漿料。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述銅組分包含具有不同表面積的兩種類型的銅粒子。優(yōu)選地，所述銅組分包含比表面積為約0.15m2/g至1.0m2/g的第一銅粒子和比表面積為約0.5m2/g至2.5m2/g的第二銅粒子。更優(yōu)選地，所述第一銅粒子具有約0.15m2/g至0.5m2/g、并且甚至更優(yōu)選約0.15m2/g至0.35m2/g的比表面積。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述第二銅粒子具有約0.5m2/g至1.5m2/g、更優(yōu)選約0.9m2/g至1.3m2/g的比表面積。
[0011]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述第一銅粒子具有小于2微米的平均粒徑，并且所述第二銅粒子具有約2.5微米至4.7微米的平均粒徑。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述第一銅粒子為所述衆(zhòng)料的約60wt.%至80wt.%,并且所述第二銅粒子可達(dá)所述衆(zhòng)料的約20wt.%。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，所述第一銅粒子為所述漿料的約70wt.%，并且所述第二銅粒子為所述漿料的約IOwt.%。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述玻璃粉包含大致上無(wú)鉛的氧化物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述玻璃粉包含硼-鋅-鋇氧化物。所述玻璃粉可為所述漿料的約Iwt.%至IOwt.%。
[0013]所述有機(jī)媒介物可包含粘合劑和有機(jī)溶劑。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述有機(jī)媒介物包含丙烯酸粘合劑和texanol。所述有機(jī)媒介物可為所述衆(zhòng)料的約IOwt.%至30wt.%。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述漿料進(jìn)一步包含氧化銅。所述氧化銅可為所述楽料的約0.5wt.%至3wt.%。
[0015]本發(fā)明還涉及一種導(dǎo)電漿料，其包含約60wt.%至95wt.%的銅粒子、包含硼-鋅-鋇氧化物的玻璃粉、以及有機(jī)媒介物。
[0016]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述玻璃粉為所述衆(zhòng)料的約Iwt.%至5wt.%。所述有機(jī)媒介物可包含粘合劑和有機(jī)溶劑。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述有機(jī)媒介物包含丙烯酸粘合劑和texanol。所述有機(jī)媒介物可為所述衆(zhòng)料的約Iwt.%至20wt.%。在另一個(gè)實(shí)施方案中,所述衆(zhòng)料進(jìn)一步包含氧化銅。所述氧化銅可為所述衆(zhòng)料的約0.5wt.%至3wt.%。
[0017]本發(fā)明還涉及一種形成導(dǎo)電電路的方法，所述方法包括以下步驟:將導(dǎo)電漿料沉積以形成用于導(dǎo)電引線的圖案，其中所述導(dǎo)電漿料包含銅組分、以及玻璃粉和有機(jī)媒介物，所述銅組分包含比表面積為0.15m2/g至1.0m2/g的第一銅粒子和比表面積為0.5m2/g至
2.5m2/g的第二銅粒子(如上所述的那些)。然后例如通過(guò)使所述導(dǎo)電引線優(yōu)選在氮?dú)夥罩薪?jīng)受約540°C至610°C的峰值溫度而將其燒制。所述氮?dú)夥湛砂?，例如約0.5ppm至20ppm的氧。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述溫度被保持在峰值溫度下約8至10分鐘。
[0018]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述氮?dú)夥瞻sIppm至IOppm的氧。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述氮?dú)夥瞻s2ppm至3ppm的氧。
[0019]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，將所述導(dǎo)電引線經(jīng)約25至28分鐘從室溫加熱至約540°C至610°C的峰值溫度，保持在峰值溫度下8至10分鐘，并且經(jīng)約14至16分鐘冷卻至室溫。
[0020]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述第一銅粒子具有約0.15m2/g至0.5m2/g、優(yōu)選約
0.15m2/g至0.35m2/g的比表面積。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述第二銅粒子具有約0.5m2/g至1.5m2/g、優(yōu)選約0.9m2/g至1.3m2/g的比表面積。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一銅粒子具有小于2微米的平均粒徑。在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述第二銅粒子具有約2.5微米至
4.7微米的平均粒徑。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述第一銅粒子為所述漿料的約60wt.%至80wt.%,優(yōu)選為所述衆(zhòng)料的約70wt.%。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述第二銅粒子可達(dá)所述衆(zhòng)料的約20wt.%,優(yōu)選為所述衆(zhòng)料的約IOwt.%。
[0021]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述玻璃粉包含大致上無(wú)鉛的氧化物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述玻璃粉包含硼-鋅-鋇氧化物。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述玻璃粉為所述漿料的約Iwt.% 至 IOwt.%。[0022]所述有機(jī)媒介物可包含粘合劑和有機(jī)溶劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述有機(jī)媒介物包含丙烯酸粘合劑和texanol。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述有機(jī)媒介物為所述衆(zhòng)料的約IOwt.% 至 30wt.%。
[0023]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述漿料進(jìn)一步包含氧化銅。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述氧化銅為所述衆(zhòng)料的約0.5wt.%至3wt.%。
[0024]本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)以及顯著特點(diǎn)將從以下詳述變得明顯，所述詳述連同附圖公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
[0025]示例性實(shí)施方案的詳述
[0026]本發(fā)明針對(duì)一種低燒制溫度的銅導(dǎo)電漿料組合物。雖不限于這樣的應(yīng)用，這樣一種漿料可用于形成LED組件中的導(dǎo)電引線。這種應(yīng)用所需的漿料具有最佳的電特性并且良好地粘附至下層襯底(介電層)。通常，所述導(dǎo)電漿料組合物包含導(dǎo)電組分、玻璃粉以及有機(jī)媒介物。此外，所述導(dǎo)電漿料組合物還可包含氧化物添加劑。
[0027]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供了一種低燒制溫度的銅導(dǎo)電漿料，其包含銅組分、玻璃粉以及有機(jī)媒介物。所述導(dǎo)電漿料還可包含氧化銅添加劑。
[0028]銅鉬分
[0029]本發(fā)明的銅組分為導(dǎo)電漿料提供了導(dǎo)電性。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述銅組分包含具有不同表面積的兩種基本的銅粒子。與僅使用一種類型的銅粒子相反，使用具有不同表面積的兩種銅粒子改進(jìn)了燒制的導(dǎo)電引線的密度，這進(jìn)而改進(jìn)了導(dǎo)電性。如果引線不夠致密，使得它們?cè)谄湮⒔Y(jié)構(gòu)中具有縫隙，那么將阻礙通過(guò)引線的電流。
[0030]優(yōu)選地，所述銅組分包含比表面積為約0.15m2/g至1.0m2/g的第一銅粒子以及比表面積為約0.5m2/g至2.5m2/g的第二銅粒子。更優(yōu)選地，所述第一銅粒子具有約0.15m2/g至0.5m2/g的比表面積，并且所述第二銅粒子具有約0.5m2/g至1.5m2/g的比表面積。最優(yōu)選地，所述第一銅粒子具有約0.15m2/g至0.35m2/g的比表面積，并且所述第二銅粒子具有約0.9m2/g至1.3m2/g的比表面積。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述第一銅粒子與所述第二銅粒子的比表面積之間的差異可為至少0.4m2/g(例如，至少0.5m2g、0.6m2g、0.7m2g或0.8m2g)。測(cè)量比表面積的方法在本領(lǐng)域中是已知的。如本文所陳述的，所有的表面積測(cè)量使用BET(Brunauer-Emmett-Teller)法經(jīng)由 Monosorb MS-22 分析儀(由 Florida 的 BoyntonBeach 的 Quantachrome Instruments 公司制造)來(lái)執(zhí)行。
[0031]表征所述銅粒子的另一種方法是通過(guò)它們的粒徑分布(D5tl)。D5tl為直徑中值或粒徑分布的中值。它是在累積分布中50%處的粒子直徑的值。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述第一銅粒子可具有小于2微米的平均粒徑(D5tl)，并且所述第二銅粒子可具有約2.5微米至4.7微米的平均粒徑(D5tl)。粒徑分布可經(jīng)由激光衍射、動(dòng)態(tài)光散射、成像、電泳光散射或本領(lǐng)域中已知的任何其它方法來(lái)測(cè)量。本文所描述的所有粒徑測(cè)量(D5tl)使用X射線/沉降法經(jīng)由 SediGraph III 粒徑分析儀(由 Georgia 的 Norcross 的 Micromeritics Instrument 公司制造)來(lái)執(zhí)行。
[0032]優(yōu)選地，所述漿料包含基于所述漿料的總重量而言為約60wt.%至80wt.%的第一銅粒子以及量可達(dá)約20wt.%的第二銅粒子。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述漿料包含約70wt.%的所述第一銅粒子以及約IOwt.%的所述第二銅粒子。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述低燒制溫度的銅導(dǎo)電漿料包含為所述漿料的約60wt.%至95wt.%的銅組分、玻璃粉以及有機(jī)媒介物。
[0033]玻璃粉
[0034]所述玻璃粉促進(jìn)導(dǎo)電漿料良好粘附至下層襯底的能力。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述玻璃粉為所述漿料 的約Iwt.%至IOwt.%，并且優(yōu)選為無(wú)鉛的，即沒(méi)有任何有意添加的鉛或鉛化合物并且不具有超過(guò)痕量的鉛。優(yōu)選地，所述玻璃粉為所述漿料的約Iwt.%至5wt.%。
[0035]所述玻璃粉可大致上為非晶相的，或其可部分結(jié)合結(jié)晶相或化合物。無(wú)鉛的玻璃粉可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種各樣的氧化物或化合物。例如，可使用硅、硼、鋁、鉍、鋅、鈦、鋇或鉻的氧化物或化合物。其它玻璃基質(zhì)成形劑或玻璃改性劑，如氧化鍺、氧化釩、氧化鶴、氧化鑰、氧化銀、氧化錫、氧化銦、其它堿金屬和堿土金屬(如K、Rb、Cs和Be、Ca、Sr、以及Ba)的化合物、稀土氧化物(如La2O3和氧化鈰)也可以是玻璃組合物的部分。
[0036]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，使用了硼-鋇-鋅氧化物玻璃。如本文所更充分地陳述的，發(fā)現(xiàn)所述硼-鋇-鋅氧化物玻璃粉具有最佳粘附特性，優(yōu)選具有以下摩爾比:約30mol%至6 Omo I % 的 B2O3 ;約 2 Omo I % 至 40mol% 的 BaO ；以及約 I Omo I % 至 40mol% 的 ZnO0 所述氧化物可以以其各自的氧化物形式來(lái)組合；或者可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的在燒制溫度下將產(chǎn)生所提及的氧化物的任何硼、鋇或鋅化合物(例如，B203、B2O,H3BO3>BaO, Ba(OH)2, ZnO、以及 Zn (OH)2)。
[0037]本文所描述的B2O3-BaO-ZnO玻璃粉可通過(guò)本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何方法制成，所述方法包括但不限于:將適當(dāng)量的單獨(dú)成分的粉末混合；將所述粉末混合物在空氣中或在含氧氣氛中加熱以形成熔化物；對(duì)所述熔化物進(jìn)行淬火；對(duì)所淬火的材料進(jìn)行研磨并球磨并且篩選所磨碎的材料以提供具有所需粒徑的粉末。例如，可將粉末形式的玻璃粉組分在V形梳狀攪拌器中混合到一起。然后可將所述混合物加熱至約800°C至1200°C (取決于材料)，持續(xù)約30至40分鐘。然后可以對(duì)玻璃進(jìn)行淬火，從而呈現(xiàn)砂狀一致性。然后可以如在球磨機(jī)或噴磨機(jī)中對(duì)這種粗玻璃粉末進(jìn)行研磨，直到產(chǎn)生精細(xì)的粉末為止。通常，將玻璃粉粉末研磨至平均粒徑為0.01 ii m至10 ii m、優(yōu)選0.1 y m至5 y m。
[0038]有機(jī)媒介物
[0039]在本發(fā)明的背景下優(yōu)選的有機(jī)媒介物為基于一種或多種溶劑(優(yōu)選有機(jī)溶劑)的溶液、乳液或分散液，所述溶劑確保導(dǎo)電漿料的成分以溶解的、乳化的或分散的形式存在。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述有機(jī)媒介物可為所述漿料的約IOwt.%至30被.％。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述有機(jī)媒介物可為所述漿料的約Iwt.%至20wt.%。
[0040]在一個(gè)實(shí)施方案中，所述有機(jī)媒介物可包含粘合劑和溶劑。適合的粘合劑包括但不限于:纖維素、酚醛樹(shù)脂、或丙烯酸樹(shù)脂。適合的溶劑包括但不限于:卡必醇、萜品醇、己基卡必醇、texanol、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、或己二酸二甲酯或乙二醇醚。在優(yōu)選實(shí)施方案中，所述有機(jī)媒介物包含粘合劑和溶劑，所述粘合劑和溶劑在低氧含量環(huán)境?10ppm O2)中具有低的燃盡溫度(約350°C或更低)，以便減少焦渣的存在。具體地說(shuō)，在燒制所述漿料過(guò)程中，丙烯酸樹(shù)脂和texanol溶劑具有最佳的潔凈燃燒。有機(jī)媒介物還可包括本領(lǐng)域中已知的表面活性劑和觸變劑(thixatropic agent)。適合的表面活性劑包括但不限于:聚環(huán)氧乙烷、聚乙二醇、苯并三唑、聚(乙二醇)乙酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蘧酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸、硬脂酸鹽、棕櫚酸鹽及其混合物。
[0041]氧化物添加劑[0042]所述導(dǎo)電漿料組合物還可包含氧化物添加劑以幫助粘附力。所述氧化物添加劑優(yōu)選以粉末的形式存在。所述氧化物的粉末可為所述漿料的約0.5wt.%至3wt.%。優(yōu)選地，所述氧化物粉末為任何形式的氧化銅，包括但不限于CuO和Cu20。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述氧化銅可在所述漿料中作為與所述玻璃粉分開(kāi)的獨(dú)特且單獨(dú)的組分存在。
[0043]制備所述導(dǎo)電漿料
[0044]所述導(dǎo)電漿料組合物可通過(guò)本領(lǐng)域已知的用于制備漿料組合物的任何方法來(lái)制備。制備的方法不是關(guān)鍵的，只要其產(chǎn)生均勻分散的漿料。作為舉例而無(wú)限制，然后可將所述漿料組分混合(如用混合機(jī))，然后穿過(guò)三輥式磨機(jī)以制成分散的均勻的漿料。然后可將所述漿料沉積(例如，絲網(wǎng)印刷)到襯底上以形成導(dǎo)電引線。
[0045]形成LED纟目件
[0046]在示例性應(yīng)用中，銅漿料組合物可用來(lái)在金屬襯底上形成LED組件。為了制造LED組件，將一個(gè)或多個(gè)介電玻璃材料層絲網(wǎng)印刷到下層襯底上，所述襯底優(yōu)選為鋁或鋁合金，這是由于其最佳的導(dǎo)熱性。所述介電材料優(yōu)選具有最佳的導(dǎo)熱性，同時(shí)提供電絕緣(優(yōu)選具有高的擊穿電壓)。此外，所述介電材料優(yōu)選具有與導(dǎo)熱襯底類似的熱膨脹系數(shù)，以防止在燒制過(guò)程中彎曲或翹曲。最后，當(dāng)使用鋁襯底時(shí)，優(yōu)選在低于610°C的溫度下對(duì)所述介電材料進(jìn)行燒結(jié)，因?yàn)楦哂谶@個(gè)溫度時(shí)招會(huì)熔化。作為舉例而無(wú)限制，Heraeus PreciousMetals North America Conshohocken LLC 出售的 Celcion? IP6075 介電衆(zhòng)料符合所有這些要求。
[0047]在一個(gè)實(shí)施方案中，帶有介電層的襯底首先在550°C下在空氣中燒制。燒制后,介電層的最終厚度可為約40微米至60微米。然后例如使用280目、0.5密耳乳液不銹鋼絲網(wǎng)將銅導(dǎo)電漿料絲網(wǎng)印刷到頂部介電層的表面上，并且所述銅導(dǎo)電漿料優(yōu)選具有38微米至42微米的濕厚度。印刷圖案對(duì)LED應(yīng)用類型是特定的，并且不限于任何特定配置。將所述銅導(dǎo)電漿料在125°C下干燥十分鐘，并且然后根據(jù)設(shè)定的燒制曲線對(duì)完整組件進(jìn)行燒制。
[0048]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，在氮?dú)夥罩懈鶕?jù)特定曲線對(duì)所述組件進(jìn)行燒制。如果在氧過(guò)多的環(huán)境中對(duì)銅導(dǎo)電漿料進(jìn)行燒制，則銅組分可能開(kāi)始氧化。然而，為了促進(jìn)所述漿料中的有機(jī)粘合劑燃盡，優(yōu)選最低水平的氧。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在爐氣氛中存在約
0.5ppm至20ppm的氧。更優(yōu)選地，在爐氣氛中存在約Ippm至IOppm的氧，并且最優(yōu)選地，存在約2ppm至3ppm的氧?？梢栽诩s540°C至610°C (差異為10°C )的峰值溫度下進(jìn)行燒制，其中優(yōu)選將所述組件保持在峰值溫度下8至10分鐘。圖1描繪了適當(dāng)?shù)臒魄€。
[0049]為了形成完整的LED組件，將一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管焊接至由所述銅漿料形成的導(dǎo)電引線或焊盤。可使用本領(lǐng)域已知的任何焊接方法。
實(shí)施例
[0050]實(shí)施例1
[0051]對(duì)兩種銅粉末的組合進(jìn)行測(cè)試以確定在600°C的燒制曲線下表面積對(duì)導(dǎo)電性能和粘附力的影響。制備了具有不同量的兩種銅粉末的示例性漿料制劑。使用了表面積為約
1.2m2/g的高表面積(SA)銅粉末以及表面積為約0.34m2/g的低表面積(SA)銅粉末。所述示例性漿料還包含3wt.%的B2O3-BaO-ZnO玻璃粉，以及有機(jī)媒介物和3wt.%的氧化銅添加劑(與所述玻璃粉分開(kāi))。[0052]然后將示例性漿料印刷到介電涂覆的鋁襯底上并且使用如本文所描述的焊線拉力測(cè)試對(duì)粘附強(qiáng)度和焊料接收率進(jìn)行評(píng)估。當(dāng)?shù)扔诨虼笥诩s41bf時(shí)，平均粘附力或“拉力”在行業(yè)中被認(rèn)為是令人滿意的。>95%的焊料接收率在行業(yè)中被認(rèn)為是令人滿意的。還測(cè)量了薄層電阻，或橫跨每個(gè)印刷的漿料的平面所測(cè)量的電阻，以測(cè)量導(dǎo)電性。通常，薄層電阻越高，導(dǎo)電性越低。用于涂覆招襯底的介電材料為由Heraeus Precious Metals NorthAmerica Conshohocken LLC出售的Celcion? IP6075介電玻璃衆(zhòng)料。所述不例性衆(zhòng)料組合物和測(cè)試結(jié)果在表1中列出。
[0053]表1.具有高表面積銅粉末和低表面積銅粉末的示例性漿料的電性能和粘附性能
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電漿料，其包含: 銅組分，其包含比表面積為約0.15m2/g至1.0m2/g的第一銅粒子和比表面積為約0.5m2/g至2.5m2/g的第二銅粒子； 玻璃粉；以及 有機(jī)媒介物。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電漿料，其中所述第一銅粒子具有約0.15m2/g至0.5m2/g、優(yōu)選約0.15m2/g至0.35m2/g的比表面積。
3.如權(quán)利要求1至2所述的導(dǎo)電漿料，其中所述第二銅粒子具有約0.5m2/g至1.5m2/g、優(yōu)選約0.9m2/g至1.3m2/g的比表面積。
4.如權(quán)利要求1至3所述的導(dǎo)電漿料，其中所述第一銅粒子的比表面積與所述第二銅粒子的比表面積之間的差異為至少0.4m2/g。
5.如權(quán)利要求1至4所述的導(dǎo)電漿料，其中所述第一銅粒子具有小于2微米的平均粒徑。
6.如權(quán)利要求1至5所述的導(dǎo)電漿料，其中所述第二銅粒子具有約2.5微米至4.7微米的平均粒徑。
7.如權(quán)利要求1至6所述的導(dǎo)電漿料，其中所述第一銅粒子為所述漿料的約60wt.%至80wt.%,優(yōu)選為所述衆(zhòng)料的約70wt.%。
8.如權(quán)利要求1至7所述的導(dǎo)電漿料，其中所述第二銅粒子的含量可達(dá)所述漿料的約20wt.%,優(yōu)選為所述衆(zhòng)料的約IOwt.%。
9.如權(quán)利要求1至8所述的`導(dǎo)電漿料，其中所述玻璃粉包含大致上無(wú)鉛的氧化物。
10.如權(quán)利要求1至9所述的導(dǎo)電漿料，其中所述玻璃粉包含硼-鋅-鋇氧化物。
11.如權(quán)利要求1至10所述的導(dǎo)電漿料，其中所述玻璃粉為所述漿料的約Iwt.%至IOwt.%。
12.如權(quán)利要求1至11所述的導(dǎo)電漿料，其中所述有機(jī)媒介物包含粘合劑和有機(jī)溶劑。
13.如權(quán)利要求1至12所述的導(dǎo)電漿料，其中所述有機(jī)媒介物包含丙烯酸粘合劑和texanolo
14.如權(quán)利要求1至13所述的導(dǎo)電漿料，其中所述有機(jī)媒介物為所述漿料的約IOwt.%至 30wt.%。
15.如權(quán)利要求1至14所述的導(dǎo)電漿料，其進(jìn)一步包含氧化銅。
16.如權(quán)利要求1至15所述的導(dǎo)電漿料，其中所述氧化銅為所述漿料的約0.5wt.%至3wt.%。
17.一種導(dǎo)電漿料，其包含: 60wt.%至95wt.%的銅粒子； 包含硼-鋅-鋇氧化物的玻璃粉；以及 有機(jī)媒介物。
18.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)電衆(zhòng)料,其中所述玻璃粉為所述衆(zhòng)料的約Iwt.%至5wt.%。
19.如權(quán)利要求17至18所述的導(dǎo)電漿料，其中所述有機(jī)媒介物包含粘合劑和有機(jī)溶劑。
20.如權(quán)利要求17至19所述的導(dǎo)電漿料，其中所述有機(jī)媒介物包含丙烯酸粘合劑和texanolo
21.如權(quán)利要求17至20所述的導(dǎo)電漿料，其中所述有機(jī)媒介物為所述漿料的約Iwt.%至 20wt.%。
22.如權(quán)利要求17至21所述的導(dǎo)電漿料，其進(jìn)一步包含氧化銅。
23.如權(quán)利要求17至22所述的導(dǎo)電漿料，其中所述氧化銅為所述漿料的約0.5wt.%至3wt.%。
24.一種形成導(dǎo)電電路的方法，其包括以下步驟: 將導(dǎo)電漿料沉積以形成用于導(dǎo)電引線的圖案，其中所述導(dǎo)電漿料包含銅組分、玻璃粉以及有機(jī)媒介物，所述銅組分包含比表面積為0.15m2/g至1.0m2/g的第一銅粒子和比表面積為約0.5m2/g至2.5m2/g的第二銅粒子； 使所述導(dǎo)電引線在氮?dú)夥罩薪?jīng)受約540°C至610°C的峰值溫度，所述氮?dú)夥瞻s0.5ppm 至 20ppm 的氧； 將溫度保持在峰值溫度下約8至10分鐘。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述氮?dú)夥瞻sIppm至IOppm的氧。
26.根據(jù)權(quán)利要求24至25所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述氮?dú)夥瞻s2ppm至3ppm的氧。
27.根據(jù)權(quán)利要求24至26所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中將所述導(dǎo)電引線經(jīng)約25至28分鐘從室溫加熱至約540°C至610°C的峰值溫度、保持在所述峰值溫度下8至10分鐘、并且經(jīng)14至16分鐘冷卻回室溫。
28.根據(jù)權(quán)利要求24至27所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述第一銅粒子具有約0.15m2/g 至 0.5m2/g、優(yōu)選約 0.15m2/g 至 0.35m2/g 的比表面積。
29.根據(jù)權(quán)利要求24至28所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述第二銅粒子具有約0.5m2/g至1.5m2/g、優(yōu)選約0.9m2/g至1.3m2/g的比表面積。
30.根據(jù)權(quán)利要求24至29所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中第一銅粒子具有小于2微米的平均粒徑。
31.根據(jù)權(quán)利要求24至30所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中第二銅粒子具有約2.5微米至4.7微米的平均粒徑。
32.根據(jù)權(quán)利要求24至31所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述第一銅粒子為所述漿料的約60wt.%至80wt.%,優(yōu)選為所述衆(zhòng)料的約70wt.%。
33.根據(jù)權(quán)利要求24至32所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述第二銅粒子的含量為可達(dá)所述衆(zhòng)料的約20wt.%,優(yōu)選為所述衆(zhòng)料的約IOwt.%。
34.根據(jù)權(quán)利要求24至33所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述玻璃粉包含大致上無(wú)鉛的氧化物。
35.根據(jù)權(quán)利要求24至34所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述玻璃粉包含硼-鋒-鋇氧化物。
36.根據(jù)權(quán)利要求24至35所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述玻璃粉為所述漿料的約 Iwt.% 至 IOwt.%。
37.根據(jù)權(quán)利要求24至36所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述有機(jī)媒介物包含粘合劑和有機(jī)溶劑。
38.根據(jù)權(quán)利要求24至37所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述有機(jī)媒介物包含丙烯酸粘合劑和texanol。
39.根據(jù)權(quán)利要求24至38所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述有機(jī)媒介物為所述漿料的約 IOwt.% 至 30wt.%。
40.根據(jù)權(quán)利要求24至39所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述導(dǎo)電漿料進(jìn)一步包含氧化銅。
41.根據(jù)權(quán)利要求24至40所述的形成導(dǎo)電電路的方法，其中所述氧化銅為所述漿料的約 0.5wt.% 至 3wt.%。
【文檔編號(hào)】H01L33/62GK103680677SQ201310409520
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月10日
【發(fā)明者】S·沙赫巴茨, M·查令斯沃斯, S·格拉貝, R·皮爾森 申請(qǐng)人:赫勞斯貴金屬北美康舍霍肯有限責(zé)任公司