[發明專利]低燒制溫度的銅組合物

在審

• 申請號: 201310409520.3
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103680677A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: S·沙赫巴茨;M·查令斯沃斯;S·格拉貝;R·皮爾森
• 申請（專利權）人: 赫勞斯貴金屬北美康舍霍肯有限責任公司
• 主分類號: H01B1/16
• 分類號: H01B1/16;H01B1/22;H01L33/62
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 彭飛;林柏楠

相關申請

本申請要求于2012年9月10日提交的美國臨時申請號61/699,008的權益，所述申請以引用的方式并入本文。

發明領域

本申請涉及一種特別在LED技術中使用的用于在介電層上形成導電引線的低燒制溫度的銅導電漿料組合物。更具體地說，所述漿料組合物可用于發光二極管系統的制造，借此本發明的漿料被沉積到介電層上，所述介電層被沉積到導熱襯底(例如鋁金屬或鋁合金)上，從而形成導電引線。本發明還涉及一種在富氮氣氛中燒制銅漿料、介電層以及熱襯底組件的方法。

發明背景

發光二極管(LED)是用在各種各樣的應用中的半導體光源，所述應用包括(僅舉幾例)普通照明、街道照明以及汽車照明。LED通過電致發光效應發光，借此材料(通常為半導體)中的電子和空穴重組，從而導致電子以光子或光的形式發出能量。LED優于白熾光源，因為它們消耗更少的能量、具有更長的壽命、發出更強的光輸出并且尺寸更小。

維持LED長壽命的一個影響因素為溫度調節。使大功率LED經受更高的結溫(有時可達150℃)，會導致對材料的應力。因此，LED性能是隨溫度而變的。構造LED組裝件以便調節其溫度的一種方式是使用熱襯底。現今制造的大多數大功率/高亮度(HP/HB)的LED電路是基于金屬芯印刷電路板(MCPCB)技術。MCPCB系統由充當電路層的銅箔、聚合物介電層以及充當熱襯底的鋁抑或銅基層組成。鋁或銅襯底具有極好的導熱性并提供遠離電路系統的熱耗散。所述聚合物介電層使銅箔與熱襯底電絕緣，同時還具有良好的導熱性以允許熱被傳遞至熱襯底。

MCPCB系統通常使用減成法來制造，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蝕刻以產生所需的電圖案，從而形成電路層。這種方法可能是昂貴的，因為它是勞動密集型的并且在銅蝕刻過程中存在大量的材料浪費。

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量的導電組分。它還優選引起高導電性的密集燒制的引線的形成。用于電路系統的材料優選能夠在低于約610℃的溫度下進行加工，因為鋁襯底在高于620℃的溫度下開始變形。此外，電路系統應良好地粘附至介電層。最后，理想的LED系統優選在各種各樣的環境條件(包括汽車和室外使用)下表現良好。

發明概述

本發明涉及一種包含銅組分、玻璃粉、以及有機媒介物的導電漿料。根據一個實施方案，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、并且甚至更優選約0.15m²/g至0.35m²/g的比表面積。根據另一個優選實施方案，所述第二銅粒子具有約0.5m²/g至1.5m²/g、更優選約0.9m²/g至1.3m²/g的比表面積。

根據一個實施方案，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。根據一個實施方案，所述第一銅粒子為所述漿料的約60wt.%至80wt.%，并且所述第二銅粒子可達所述漿料的約20wt.%。根據優選實施方案，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10wt.%。

根據本發明的另一個實施方案，所述玻璃粉包含大致上無鉛的氧化物。根據一個實施方案，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1wt.%至10wt.%。

所述有機媒介物可包含粘合劑和有機溶劑。根據一個實施方案，所述有機媒介物包含丙烯酸粘合劑和texanol。所述有機媒介物可為所述漿料的約10wt.%至30wt.%。

根據本發明的另一個實施方案，所述漿料進一步包含氧化銅。所述氧化銅可為所述漿料的約0.5wt.%至3wt.%。

本發明還涉及一種導電漿料，其包含約60wt.%至95wt.%的銅粒子、包含硼-鋅-鋇氧化物的玻璃粉、以及有機媒介物。