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1、(10)申请公布号 CN 103680677 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103680677 A (21)申请号 201310409520.3 (22)申请日 2013.09.10 61/699,008 2012.09.10 US H01B 1/16(2006.01) H01B 1/22(2006.01) H01L 33/62(2010.01) (71)申请人 赫劳斯贵金属北美康舍霍肯有限责 任公司 地址 美国宾夕法尼亚州 (72)发明人 S沙赫巴茨 M查令斯沃斯 S格拉贝 R皮尔森 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 彭飞 林柏楠 (54)。
2、 发明名称 低烧制温度的铜组合物 (57) 摘要 一种导电浆料， 其包含比表面积为约 0.15m2/ g 至 1.0m2/g 的第一铜粒子、 比表面积为约 0.5m2/ g 至 2.5m2/g 的第二铜粒子、 玻璃粉以及有机媒介 物。 根据本发明的另一个实施方案， 所述第一铜粒 子为所述浆料的约60wt.%至80wt.%， 而所述第二 铜粒子的含量可达所述浆料的约 20wt.%。根据另 一个实施方案， 所述玻璃粉为无铅的并且为所述 浆料的约1wt.%至10wt.%。 优选地， 所述玻璃粉包 含硼 - 锌 - 钡氧化物玻璃粉。根据另一个实施方 案， 所述浆料进一步包含氧化铜。 本发明的另一个 实。
3、施方案涉及一种导电浆料， 其包含约 60wt.% 至 95wt.% 的铜组分、 硼 - 锌 - 钡氧化物玻璃粉、 以及 有机媒介物。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 10 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书10页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103680677 A CN 103680677 A 1/3 页 2 1. 一种导电浆料， 其包含 ： 铜组分， 其包含比表面积为约 0.15m2/g 至 1.0m2/g 的第一铜粒子和比表面积为约 0.5m2/g 至 2.5m2/g 的第二铜。
4、粒子 ； 玻璃粉 ； 以及 有机媒介物。 2.如权利要求1所述的导电浆料， 其中所述第一铜粒子具有约0.15m2/g至0.5m2/g、 优 选约 0.15m2/g 至 0.35m2/g 的比表面积。 3. 如权利要求 1 至 2 所述的导电浆料， 其中所述第二铜粒子具有约 0.5m2/g 至 1.5m2/ g、 优选约 0.9m2/g 至 1.3m2/g 的比表面积。 4. 如权利要求 1 至 3 所述的导电浆料， 其中所述第一铜粒子的比表面积与所述第二铜 粒子的比表面积之间的差异为至少 0.4m2/g。 5. 如权利要求 1 至 4 所述的导电浆料， 其中所述第一铜粒子具有小于 2 微米的平。
5、均粒 径。 6. 如权利要求 1 至 5 所述的导电浆料， 其中所述第二铜粒子具有约 2.5 微米至 4.7 微 米的平均粒径。 7.如权利要求1至6所述的导电浆料， 其中所述第一铜粒子为所述浆料的约60wt.%至 80wt.%， 优选为所述浆料的约 70wt.%。 8. 如权利要求 1 至 7 所述的导电浆料， 其中所述第二铜粒子的含量可达所述浆料的约 20wt.%， 优选为所述浆料的约 10wt.%。 9. 如权利要求 1 至 8 所述的导电浆料， 其中所述玻璃粉包含大致上无铅的氧化物。 10. 如权利要求 1 至 9 所述的导电浆料， 其中所述玻璃粉包含硼 - 锌 - 钡氧化物。 11.。
6、 如权利要求 1 至 10 所述的导电浆料， 其中所述玻璃粉为所述浆料的约 1wt.% 至 10wt.%。 12.如权利要求1至11所述的导电浆料， 其中所述有机媒介物包含粘合剂和有机溶剂。 13. 如权利要求 1 至 12 所述的导电浆料， 其中所述有机媒介物包含丙烯酸粘合剂和 texanol。 14. 如权利要求 1 至 13 所述的导电浆料， 其中所述有机媒介物为所述浆料的约 10wt.% 至 30wt.%。 15. 如权利要求 1 至 14 所述的导电浆料， 其进一步包含氧化铜。 16. 如权利要求 1 至 15 所述的导电浆料， 其中所述氧化铜为所述浆料的约 0.5wt.% 至 3w。
7、t.%。 17. 一种导电浆料， 其包含 ： 60wt.% 至 95wt.% 的铜粒子 ； 包含硼 - 锌 - 钡氧化物的玻璃粉 ； 以及 有机媒介物。 18. 如权利要求 17 所述的导电浆料， 其中所述玻璃粉为所述浆料的约 1wt.% 至 5wt.%。 19. 如权利要求 17 至 18 所述的导电浆料， 其中所述有机媒介物包含粘合剂和有机溶 剂。 20. 如权利要求 17 至 19 所述的导电浆料， 其中所述有机媒介物包含丙烯酸粘合剂和 权 利 要 求 书 CN 103680677 A 2 2/3 页 3 texanol。 21. 如权利要求 17 至 20 所述的导电浆料， 其中所述有。
8、机媒介物为所述浆料的约 1wt.% 至 20wt.%。 22. 如权利要求 17 至 21 所述的导电浆料， 其进一步包含氧化铜。 23.如权利要求17至22所述的导电浆料， 其中所述氧化铜为所述浆料的约0.5wt.%至 3wt.%。 24. 一种形成导电电路的方法， 其包括以下步骤 ： 将导电浆料沉积以形成用于导电引线的图案， 其中所述导电浆料包含铜组分、 玻璃粉 以及有机媒介物， 所述铜组分包含比表面积为 0.15m2/g 至 1.0m2/g 的第一铜粒子和比表面 积为约 0.5m2/g 至 2.5m2/g 的第二铜粒子 ； 使所述导电引线在氮气氛中经受约 540至 610的峰值温度， 所。
9、述氮气氛包含约 0.5ppm 至 20ppm 的氧 ； 将温度保持在峰值温度下约 8 至 10 分钟。 25. 根据权利要求 24 所述的形成导电电路的方法， 其中所述氮气氛包含约 1ppm 至 10ppm 的氧。 26. 根据权利要求 24 至 25 所述的形成导电电路的方法， 其中所述氮气氛包含约 2ppm 至 3ppm 的氧。 27. 根据权利要求 24 至 26 所述的形成导电电路的方法， 其中将所述导电引线经约 25 至28分钟从室温加热至约540至610的峰值温度、 保持在所述峰值温度下8至10分钟、 并且经 14 至 16 分钟冷却回室温。 28. 根据权利要求 24 至 27 。
10、所述的形成导电电路的方法， 其中所述第一铜粒子具有约 0.15m2/g 至 0.5m2/g、 优选约 0.15m2/g 至 0.35m2/g 的比表面积。 29. 根据权利要求 24 至 28 所述的形成导电电路的方法， 其中所述第二铜粒子具有约 0.5m2/g 至 1.5m2/g、 优选约 0.9m2/g 至 1.3m2/g 的比表面积。 30.根据权利要求24至29所述的形成导电电路的方法， 其中第一铜粒子具有小于2微 米的平均粒径。 31.根据权利要求24至30所述的形成导电电路的方法， 其中第二铜粒子具有约2.5微 米至 4.7 微米的平均粒径。 32.根据权利要求24至31所述的形成。
11、导电电路的方法， 其中所述第一铜粒子为所述浆 料的约 60wt.% 至 80wt.%， 优选为所述浆料的约 70wt.%。 33.根据权利要求24至32所述的形成导电电路的方法， 其中所述第二铜粒子的含量为 可达所述浆料的约 20wt.%， 优选为所述浆料的约 10wt.%。 34.根据权利要求24至33所述的形成导电电路的方法， 其中所述玻璃粉包含大致上无 铅的氧化物。 35. 根据权利要求 24 至 34 所述的形成导电电路的方法， 其中所述玻璃粉包含 硼 - 锌 - 钡氧化物。 36.根据权利要求24至35所述的形成导电电路的方法， 其中所述玻璃粉为所述浆料的 约 1wt.% 至 10w。
12、t.%。 37.根据权利要求24至36所述的形成导电电路的方法， 其中所述有机媒介物包含粘合 权 利 要 求 书 CN 103680677 A 3 3/3 页 4 剂和有机溶剂。 38.根据权利要求24至37所述的形成导电电路的方法， 其中所述有机媒介物包含丙烯 酸粘合剂和 texanol。 39.根据权利要求24至38所述的形成导电电路的方法， 其中所述有机媒介物为所述浆 料的约 10wt.% 至 30wt.%。 40.根据权利要求24至39所述的形成导电电路的方法， 其中所述导电浆料进一步包含 氧化铜。 41.根据权利要求24至40所述的形成导电电路的方法， 其中所述氧化铜为所述浆料的 约。
13、 0.5wt.% 至 3wt.%。 权 利 要 求 书 CN 103680677 A 4 1/10 页 5 低烧制温度的铜组合物 0001 相关申请 0002 本申请要求于 2012 年 9 月 10 日提交的美国临时申请号 61/699,008 的权益， 所述 申请以引用的方式并入本文。 发明领域 0003 本申请涉及一种特别在 LED 技术中使用的用于在介电层上形成导电引线的低烧 制温度的铜导电浆料组合物。 更具体地说， 所述浆料组合物可用于发光二极管系统的制造， 借此本发明的浆料被沉积到介电层上， 所述介电层被沉积到导热衬底 ( 例如铝金属或铝合 金 ) 上， 从而形成导电引线。本发明还。
14、涉及一种在富氮气氛中烧制铜浆料、 介电层以及热衬 底组件的方法。 0004 发明背景 0005 发光二极管 (LED) 是用在各种各样的应用中的半导体光源， 所述应用包括 ( 仅举 几例 ) 普通照明、 街道照明以及汽车照明。LED 通过电致发光效应发光， 借此材料 ( 通常为 半导体)中的电子和空穴重组， 从而导致电子以光子或光的形式发出能量。 LED优于白炽光 源， 因为它们消耗更少的能量、 具有更长的寿命、 发出更强的光输出并且尺寸更小。 0006 维持 LED 长寿命的一个影响因素为温度调节。使大功率 LED 经受更高的结温 ( 有 时可达 150 )， 会导致对材料的应力。因此， L。
15、ED 性能是随温度而变的。构造 LED 组装件 以便调节其温度的一种方式是使用热衬底。现今制造的大多数大功率 / 高亮度 (HP/HB) 的 LED 电路是基于金属芯印刷电路板 (MCPCB) 技术。MCPCB 系统由充当电路层的铜箔、 聚合物 介电层以及充当热衬底的铝抑或铜基层组成。 铝或铜衬底具有极好的导热性并提供远离电 路系统的热耗散。所述聚合物介电层使铜箔与热衬底电绝缘， 同时还具有良好的导热性以 允许热被传递至热衬底。 0007 MCPCB 系统通常使用减成法来制造， 借此铜箔、 介电层以及热衬底被层压到一起， 并且然后铜箔被化学蚀刻以产生所需的电图案， 从而形成电路层。 这种方法可。
16、能是昂贵的， 因为它是劳动密集型的并且在铜蚀刻过程中存在大量的材料浪费。 0008 因此， 需要易于制造、 具有最佳热耗散特性并且减少了由电引线的形成所引起的 材料浪费量的导电组分。它还优选引起高导电性的密集烧制的引线的形成。用于电路系统 的材料优选能够在低于约 610的温度下进行加工， 因为铝衬底在高于 620的温度下开 始变形。此外， 电路系统应良好地粘附至介电层。最后， 理想的 LED 系统优选在各种各样的 环境条件 ( 包括汽车和室外使用 ) 下表现良好。 0009 发明概述 0010 本发明涉及一种包含铜组分、 玻璃粉、 以及有机媒介物的导电浆料。 根据一个实施 方案， 所述铜组分包。
17、含具有不同表面积的两种类型的铜粒子。 优选地， 所述铜组分包含比表 面积为约 0.15m2/g 至 1.0m2/g 的第一铜粒子和比表面积为约 0.5m2/g 至 2.5m2/g 的第二铜 粒子。更优选地， 所述第一铜粒子具有约 0.15m2/g 至 0.5m2/g、 并且甚至更优选约 0.15m2/ g 至 0.35m2/g 的比表面积。根据另一个优选实施方案， 所述第二铜粒子具有约 0.5m2/g 至 说 明 书 CN 103680677 A 5 2/10 页 6 1.5m2/g、 更优选约 0.9m2/g 至 1.3m2/g 的比表面积。 0011 根据一个实施方案， 所述第一铜粒子具有。
18、小于 2 微米的平均粒径， 并且所述第二 铜粒子具有约 2.5 微米至 4.7 微米的平均粒径。根据一个实施方案， 所述第一铜粒子为所 述浆料的约 60wt.% 至 80wt.%， 并且所述第二铜粒子可达所述浆料的约 20wt.%。根据优选 实施方案， 所述第一铜粒子为所述浆料的约 70wt.%， 并且所述第二铜粒子为所述浆料的约 10wt.%。 0012 根据本发明的另一个实施方案， 所述玻璃粉包含大致上无铅的氧化物。根据一个 实施方案， 所述玻璃粉包含硼 - 锌 - 钡氧化物。所述玻璃粉可为所述浆料的约 1wt.% 至 10wt.%。 0013 所述有机媒介物可包含粘合剂和有机溶剂。根据一。
19、个实施方案， 所述有机媒介物 包含丙烯酸粘合剂和 texanol。所述有机媒介物可为所述浆料的约 10wt.% 至 30wt.%。 0014 根据本发明的另一个实施方案， 所述浆料进一步包含氧化铜。所述氧化铜可为所 述浆料的约 0.5wt.% 至 3wt.%。 0015 本发明还涉及一种导电浆料， 其包含约 60wt.% 至 95wt.% 的铜粒子、 包含 硼 - 锌 - 钡氧化物的玻璃粉、 以及有机媒介物。 0016 根据一个实施方案， 所述玻璃粉为所述浆料的约 1wt.% 至 5wt.%。所述有机媒介 物可包含粘合剂和有机溶剂。根据一个实施方案， 所述有机媒介物包含丙烯酸粘合剂和 texa。
20、nol。所述有机媒介物可为所述浆料的约 1wt.% 至 20wt.%。在另一个实施方案中， 所述 浆料进一步包含氧化铜。所述氧化铜可为所述浆料的约 0.5wt.% 至 3wt.%。 0017 本发明还涉及一种形成导电电路的方法， 所述方法包括以下步骤 ： 将导电浆料沉 积以形成用于导电引线的图案， 其中所述导电浆料包含铜组分、 以及玻璃粉和有机媒介物， 所述铜组分包含比表面积为 0.15m2/g 至 1.0m2/g 的第一铜粒子和比表面积为 0.5m2/g 至 2.5m2/g 的第二铜粒子 ( 如上所述的那些 )。然后例如通过使所述导电引线优选在氮气氛 中经受约 540至 610的峰值温度而将。
21、其烧制。所述氮气氛可包含氧， 例如约 0.5ppm 至 20ppm 的氧。在一个实施方案中， 所述温度被保持在峰值温度下约 8 至 10 分钟。 0018 根据一个实施方案， 所述氮气氛包含约1ppm至10ppm的氧。 在另一个实施方案中， 所述氮气氛包含约 2ppm 至 3ppm 的氧。 0019 根据一个实施方案， 将所述导电引线经约 25 至 28 分钟从室温加热至约 540至 610的峰值温度， 保持在峰值温度下 8 至 10 分钟， 并且经约 14 至 16 分钟冷却至室温。 0020 根据另一个实施方案， 所述第一铜粒子具有约 0.15m2/g 至 0.5m2/g、 优选约 0.1。
22、5m2/g 至 0.35m2/g 的比表面积。在另一个实施方案中， 所述第二铜粒子具有约 0.5m2/g 至 1.5m2/g、 优选约 0.9m2/g 至 1.3m2/g 的比表面积。在另一个实施方案中， 所述第一铜粒 子具有小于 2 微米的平均粒径。在又一个实施方案中， 所述第二铜粒子具有约 2.5 微米至 4.7 微米的平均粒径。根据另一个实施方案， 所述第一铜粒子为所述浆料的约 60wt.% 至 80wt.%， 优选为所述浆料的约70wt.%。 在另一个实施方案中， 所述第二铜粒子可达所述浆料 的约 20wt.%， 优选为所述浆料的约 10wt.%。 0021 根据另一个实施方案， 所述。
23、玻璃粉包含大致上无铅的氧化物。在另一个实施方案 中， 所述玻璃粉包含硼 - 锌 - 钡氧化物。在一个实施方案中， 所述玻璃粉为所述浆料的约 1wt.% 至 10wt.%。 说 明 书 CN 103680677 A 6 3/10 页 7 0022 所述有机媒介物可包含粘合剂和有机溶剂。在一个实施方案中， 所述有机媒介 物包含丙烯酸粘合剂和 texanol。在另一个实施方案中， 所述有机媒介物为所述浆料的约 10wt.% 至 30wt.%。 0023 根据另一个实施方案， 所述浆料进一步包含氧化铜。 在一个实施方案中， 所述氧化 铜为所述浆料的约 0.5wt.% 至 3wt.%。 0024 本发明。
24、的其它目的、 优点以及显著特点将从以下详述变得明显， 所述详述连同附 图公开了本发明的优选实施方案。 0025 示例性实施方案的详述 0026 本发明针对一种低烧制温度的铜导电浆料组合物。虽不限于这样的应用， 这样一 种浆料可用于形成 LED 组件中的导电引线。这种应用所需的浆料具有最佳的电特性并且良 好地粘附至下层衬底 ( 介电层 )。通常， 所述导电浆料组合物包含导电组分、 玻璃粉以及有 机媒介物。此外， 所述导电浆料组合物还可包含氧化物添加剂。 0027 根据一个实施方案， 本发明提供了一种低烧制温度的铜导电浆料， 其包含铜组分、 玻璃粉以及有机媒介物。所述导电浆料还可包含氧化铜添加剂。。
25、 0028 铜组分 0029 本发明的铜组分为导电浆料提供了导电性。根据一个实施方案， 所述铜组分包含 具有不同表面积的两种基本的铜粒子。与仅使用一种类型的铜粒子相反， 使用具有不同表 面积的两种铜粒子改进了烧制的导电引线的密度， 这进而改进了导电性。如果引线不够致 密， 使得它们在其微结构中具有缝隙， 那么将阻碍通过引线的电流。 0030 优选地， 所述铜组分包含比表面积为约 0.15m2/g 至 1.0m2/g 的第一铜粒子以及比 表面积为约 0.5m2/g 至 2.5m2/g 的第二铜粒子。更优选地， 所述第一铜粒子具有约 0.15m2/ g 至 0.5m2/g 的比表面积， 并且所述第。
26、二铜粒子具有约 0.5m2/g 至 1.5m2/g 的比表面积。最 优选地， 所述第一铜粒子具有约 0.15m2/g 至 0.35m2/g 的比表面积， 并且所述第二铜粒子具 有约 0.9m2/g 至 1.3m2/g 的比表面积。根据一个实施方案， 所述第一铜粒子与所述第二铜粒 子的比表面积之间的差异可为至少 0.4m2/g( 例如， 至少 0.5m2g、 0.6m2g、 0.7m2g 或 0.8m2g)。 测量比表面积的方法在本领域中是已知的。如本文所陈述的， 所有的表面积测量使用 BET(Brunauer-Emmett-Teller) 法经由 Monosorb MS-22 分析仪 ( 由 。
27、Florida 的 Boynton Beach 的 Quantachrome Instruments 公司制造 ) 来执行。 0031 表征所述铜粒子的另一种方法是通过它们的粒径分布 (D50)。D50为直径中值或粒 径分布的中值。它是在累积分布中 50% 处的粒子直径的值。根据一个实施方案， 所述第一 铜粒子可具有小于 2 微米的平均粒径 (D50)， 并且所述第二铜粒子可具有约 2.5 微米至 4.7 微米的平均粒径 (D50)。粒径分布可经由激光衍射、 动态光散射、 成像、 电泳光散射或本领域 中已知的任何其它方法来测量。本文所描述的所有粒径测量 (D50) 使用 X 射线 / 沉降法经。
28、 由 SediGraph III 粒径分析仪 ( 由 Georgia 的 Norcross 的 Micromeritics Instrument 公 司制造 ) 来执行。 0032 优选地， 所述浆料包含基于所述浆料的总重量而言为约 60wt.% 至 80wt.% 的第 一铜粒子以及量可达约 20wt.% 的第二铜粒子。在一个优选实施方案中， 所述浆料包含约 70wt.%的所述第一铜粒子以及约10wt.%的所述第二铜粒子。 根据本发明的一个实施方案， 所述低烧制温度的铜导电浆料包含为所述浆料的约 60wt.% 至 95wt.% 的铜组分、 玻璃粉以 说 明 书 CN 103680677 A 7。
29、 4/10 页 8 及有机媒介物。 0033 玻璃粉 0034 所述玻璃粉促进导电浆料良好粘附至下层衬底的能力。根据一个实施方案， 所述 玻璃粉为所述浆料的约 1wt.% 至 10wt.%， 并且优选为无铅的， 即没有任何有意添加的铅或 铅化合物并且不具有超过痕量的铅。优选地， 所述玻璃粉为所述浆料的约 1wt.% 至 5wt.%。 0035 所述玻璃粉可大致上为非晶相的， 或其可部分结合结晶相或化合物。无铅的玻璃 粉可包括本领域技术人员已知的各种各样的氧化物或化合物。例如， 可使用硅、 硼、 铝、 铋、 锌、 钛、 钡或铬的氧化物或化合物。其它玻璃基质成形剂或玻璃改性剂， 如氧化锗、 氧化钒。
30、、 氧化钨、 氧化钼、 氧化铌、 氧化锡、 氧化铟、 其它碱金属和碱土金属 ( 如 K、 Rb、 Cs 和 Be、 Ca、 Sr、 以及 Ba) 的化合物、 稀土氧化物 ( 如 La2O3和氧化铈 ) 也可以是玻璃组合物的部分。 0036 根据优选实施方案， 使用了硼 - 钡 - 锌氧化物玻璃。如本文所更充分地陈述的， 发现所述硼 - 钡 - 锌氧化物玻璃粉具有最佳粘附特性， 优选具有以下摩尔比 ： 约 30mol% 至 60mol% 的 B2O3； 约 20mol% 至 40mol% 的 BaO ； 以及约 10mol% 至 40mol% 的 ZnO。所述氧化物 可以以其各自的氧化物形式来组。
31、合 ； 或者可以使用本领域技术人员已知的在烧制温度下将 产生所提及的氧化物的任何硼、 钡或锌化合物 ( 例如， B2O3、 B2O、 H3BO3、 BaO、 Ba(OH)2、 ZnO、 以 及 Zn(OH)2)。 0037 本文所描述的 B2O3-BaO-ZnO 玻璃粉可通过本领域的技术人员已知的任何方法制 成， 所述方法包括但不限于 ： 将适当量的单独成分的粉末混合 ； 将所述粉末混合物在空气 中或在含氧气氛中加热以形成熔化物 ； 对所述熔化物进行淬火 ； 对所淬火的材料进行研磨 并球磨并且筛选所磨碎的材料以提供具有所需粒径的粉末。例如， 可将粉末形式的玻璃粉 组分在 V 形梳状搅拌器中混合。
32、到一起。然后可将所述混合物加热至约 800至 1200 ( 取 决于材料 )， 持续约 30 至 40 分钟。然后可以对玻璃进行淬火， 从而呈现砂状一致性。然后 可以如在球磨机或喷磨机中对这种粗玻璃粉末进行研磨， 直到产生精细的粉末为止。 通常， 将玻璃粉粉末研磨至平均粒径为 0.01m 至 10m、 优选 0.1m 至 5m。 0038 有机媒介物 0039 在本发明的背景下优选的有机媒介物为基于一种或多种溶剂(优选有机溶剂)的 溶液、 乳液或分散液， 所述溶剂确保导电浆料的成分以溶解的、 乳化的或分散的形式存在。 根据一个实施方案， 所述有机媒介物可为所述浆料的约10wt.%至30wt.%。
33、。 根据另一个实施 方案， 所述有机媒介物可为所述浆料的约 1wt.% 至 20wt.%。 0040 在一个实施方案中， 所述有机媒介物可包含粘合剂和溶剂。适合的粘合剂包括 但不限于 ： 纤维素、 酚醛树脂、 或丙烯酸树脂。适合的溶剂包括但不限于 ： 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 优选实施方案中， 所述有机媒介物包含粘合剂和溶剂， 所述粘合剂和溶剂在低氧含量环境 (95% 的焊料接收率在行业中被认为是令人满意的。还测 量了薄层电阻， 或横跨每个印刷的浆料的平面所测量的电阻， 以测量导电性。通常， 薄层电 阻越。
34、高， 导电性越低。用于涂覆铝衬底的介电材料为由 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC 出售的 CelcionTM IP6075 介电玻璃浆料。所述示例性浆料组 合物和测试结果在表 1 中列出。 0053 表 1. 具有高表面积铜粉末和低表面积铜粉末的示例性浆料的电性能和粘附性能 0054 0055 在此处示出的具体实施例中 ( 无限制 )， 示例浆料 1 和示例浆料 2 在 600的烧制 温度下产生了令人满意的粘附力 ( 高于 4lbf) 和焊料接收率 (95%)。示例浆料 1 不含有高 表面积铜粉末， 而示例浆料 2 含。
35、有约 10wt.% 的高表面积铜粉末和约 71wt.% 的低表面积铜 粉末。在示例浆料 2 展示出令人满意的粘附力的同时， 它还具有比示例浆料 1 更低的薄层 电阻， 因此展示出更好的电性能。 0056 实施例 2 0057 还制备了具有不同类型和量的玻璃粉以及不同量的 CuO 或 Cu2O 添加剂的示例浆 料， 以确定玻璃粉和添加剂所具有的对导电浆料的粘附性能的影响。组合物和这些组分的 量在以下表 2 中列出。每种示例性浆料包含两种类型的铜粒子， 一种具有约 0.15m2/g 至 0.5m2/g 的低表面积， 并且另一种具有约 1.0m2/g 至 1.4m2/g 的高表面积。每种浆料包含占 。
36、所述浆料 100% 总重量的约 71wt.% 的低表面积铜粉末和 10wt.% 的高表面积铜粉末。 0058 如在实施例 1 中， 还使用焊线拉力测试对这些浆料进行了评估， 以确定对粘附力 和焊料接收率的影响。如本文更充分描述的， 还测试了热循环之后的粘附力。结果在以下 表 2 中列出。 0059 表 2. 玻璃粉和氧化物组合物对粘附力的影响 说 明 书 CN 103680677 A 10 7/10 页 11 0060 0061 0062 如表2所概述的， 示例性浆料5展示出最佳的平均粘附力和热循环后的粘附力。 因 此， 使用锡-铜-银(SAC305)焊料用浆料5来测试所烧制的铜膜的焊料接收率。
37、和浸出阻力、 以及与下层衬底和介电膜的粘附力。所有的焊料性能测试使用 Robotic Process Systems 公司自动可焊性测试仪型号 202TL 来进行。这种型号的测试参数在以下表 3 中列出。首 说 明 书 CN 103680677 A 11 8/10 页 12 先将试块夹入衬底支座。然后将所述试块浸渍在助熔剂 (flux)( 其防止焊点处的氧化 ) 中 设定的深度处持续规定的时间， 其中在助熔剂浸渍与浸没于熔化的焊料合金之间有五秒延 迟。然后根据所正进行的测试， 将所述试块浸没在熔化的焊料合金中规定的深度处并持续 一定的时间。在停留时间过去后， 将所述试块从所述熔化的焊料合金中提。
38、起、 允许冷却、 并 且然后用丙酮清洗。 0063 表 3.Robotic Process Systems 公司自动可焊性测试仪测试参数 0064 0065 在 50 倍放大的显微镜下通过目测来测定焊料接收率。浸出阻力通过用焊接后的 面积除以焊接前的面积来计算， 焊盘尺寸已在焊接过程中在浸渍之前与之后进行了测量。 结果在以下表 4 和表 5 中列出。正如可见的， 焊料接收率高于 95%。浸出阻力较低， 其中在 头两次浸渍之后展示出小于5%的浸出阻力， 并且在第三次浸渍之后展示出小于10%的浸出 阻力。在使用锡 - 铜 - 银焊料合金 ( 无铅 ) 的三次 5 秒的浸渍之后， 小于 10% 面积。
39、损失的 浸出阻力在行业中被认为是令人满意的。 0066 表 4. 示例性铜浆料的焊料接收率 0067 焊料接收率测试焊料接收率结果 可焊性15 秒浸入焊浴后 95% 的焊料覆盖 0068 表 5. 示例性铜浆料的焊料浸出阻力 0069 焊料浸出阻力测试条件焊料浸出阻力测试结果 15 秒浸入 SAC305 焊料5% 的铜导体面积损失 25 秒浸入 SAC305 焊料5% 的铜导体面积损失 35 秒浸入 SAC305 焊料10% 的铜导体面积损失 0070 为了测定粘附力， 进行焊线拉力测试。 在这个具体的测试中， 将引线定位在被布置 在试块上的 8080 密耳的导体焊盘之上。将试块放置在固定件中。
40、以将引线保持在适当的 位置， 并且然后插入焊料浸渍件的测试臂中。根据表 3 所列出的参数将试块浸没在助熔剂 中， 并且然后用丙酮清洗， 并且允许风干最少六个小时。 将钩状物切除并且使用机械夹具将 电线弯曲至90角以使弯曲角度的任何改变最小化。 在对试块进行风干最少六小时后测定 初始粘附力。将剩余的试块分为三组， 并且根据下面的温度曲线之一对每组进行处理 ： (1) 说 明 书 CN 103680677 A 12 9/10 页 13 在 150的盒式烘箱中加热 1,000 小时 ； (2) 在 85% 相对湿度下的 85的盒式烘箱中加热 1,000 小时 ； 或 (3) 经受 -55 /+150。
41、下的热循环， 进行 1,000 个循环。在测试粘附力之 前， 允许那些经受热循环的试块 ( 子集 3) 变为室温并平衡。 0071 引线拉力测试用来测定在焊接后从印刷的导体焊盘牵拉单独引线所需的力。 将每 个引线修整为两英寸 ( 平的 )， 并且然后将部分夹入 Zwick Z2.5 拉力测试机的夹具中。垂 直于衬底牵拉每个引线， 直到它从印刷的导体焊盘分离。将臂移动设定为 0.5 英寸 / 分的 恒速。将夹具分离设定为 1.25 英寸。在设定的时间增量下被加热至 150的试块的拉力测 试结果在以下表6中列出。 在设定的时间增量下在85%的相对湿度下加热至85的试块的 拉力测试结果在以下表 7 。
42、中列出。经受 -55 /+150下的热循环的试块的拉力测试结果 在以下表 8 中列出。每个测试的断裂模式还在表 6 至表 8 中列出。如果高于阈值拉力， 可 能出现三种类型的断裂模式。电线可能从焊盘 (WP) 拉离、 介电层可能经历断裂 (DF)、 或铜 导体焊盘本身可能从电介质脱离 (PF)。 0072 表 6. 导电浆料与焊料之间的粘附力 ： 150老化 0073 时间粘附力 (lbs) 断裂模式 0 小时 ( 不加热 ) 4.3WP 48 小时5.7WP/DF 96 小时5.0DF 144 小时5.0DF 250 小时5.4DF 500 小时4.4DF 1,000 小时3.0DF 007。
43、4 表 7. 导电浆料与焊料之间的粘附力 ： 85 /85%RH 0075 时间粘附力 (lbs) 断裂模式 0 小时 ( 不加热 )4.8WP 48 小时5.3WP/DF 96 小时3.5WP/DF 144 小时4.9DF 250 小时5.6DF 说 明 书 CN 103680677 A 13 10/10 页 14 500 小时6.0DF 1,000 小时4.7DF 0076 表 8. 导电浆料与焊料之间的粘附力 ： -55 /+150热循环 0077 循环次数 粘附力 (lbs)断裂模式 505.66WP/DF 1003.92DF 2004.50DF 3004.89DF 4004.52DF。
44、 5003.98WP/DF 6002.53WP/DF 7003.99WP/DF 8004.89WP/DF 9004.44WP/DF 1,0002.85WP/DF 0078 如表 6 至表 8 所示， 没有一个测试中的铜焊盘从下层介电衬底脱离。所有测试展 示出令人满意的粘附水平， 并且断裂模式限于下层电介质断裂、 电线从引线拉离或两者的 组合。铜导电焊盘没有断裂并且显示出极好的到介电层的粘附力。 0079 通过前述说明书， 本发明的这些和其它优点对于本领域的技术人员将变得明显。 相应地， 本领域技术人员将认识到， 在不背离本发明的广泛发明理念的情况下， 可对上述实 施方案作出变化或修改。任何具体实施方案的特定尺寸仅出于说明的目的来描述。因此， 应理解本发明不限于本文所描述的具体实施方案， 而是旨在包括在本发明的范围和精神内 的所有变化和修改。 说 明 书 CN 103680677 A 14 1/1 页 15 图 1 说 明 书 附 图 CN 103680677 A 15 。