CN103680677A - 低烧制温度的铜组合物 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

低烧制温度的铜组合物
相关申请
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
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。
发明背景
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。
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，LED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。
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。
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。
发明概述
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1.5m2/g、更优选约0.9m2/g至1.3m2/g的比表面积。
根据一个实施方案，所述第一铜粒子具有小于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.%。
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.%。
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texanol。所述有机媒介物可为所述浆料的约10wt.%至30wt.%。
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.%。
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。
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texanol。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.%。
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。
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。
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。
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0.15m2/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.%。
根据另一个实施方案，所述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.%。
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.%。
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.%。
本发明的其它目的、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。
示例性实施方案的详述
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。
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。
铜组分
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。
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MonosorbMS-22分析仪(由Florida的Boynton Beach的QuantachromeInstruments公司制造)来执行。
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/沉降法经由SediGraph III粒径分析仪(由Georgia的Norcross的Micromeritics Instrument公司制造)来执行。
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、玻璃粉以及有机媒介物。
玻璃粉
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.%。
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、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。
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)。
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0.01μm至10μm、优选0.1μm至5μm。
有机媒介物
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.%。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.%。
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(<10ppm O2)中具有低的燃尽温度(约350℃或更低)，以便减少焦渣的存在。具体地说，在烧制所述浆料过程中，丙烯酸树脂和texanol溶剂具有最佳的洁净燃烧。有机媒介物还可包括本领域中已知的表面活性剂和触变剂(thixatropic agent)。适合的表面活性剂包括但不限于：聚环氧乙烷、聚乙二醇、苯并三唑、聚(乙二醇)乙酸、月桂酸、油酸、癸酸、肉豆蔻酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈酸、硬脂酸盐、棕榈酸盐及其混合物。
氧化物添加剂
所述导电浆料组合物还可包含氧化物添加剂以帮助粘附力。所述氧化物添加剂优选以粉末的形式存在。所述氧化物的粉末可为所述浆料的约0.5wt.%至3wt.%。优选地，所述氧化物粉末为任何形式的氧化铜，包括但不限于CuO和Cu2O。根据一个实施方案，所述氧化铜可在所述浆料中作为与所述玻璃粉分开的独特且单独的组分存在。
制备所述导电浆料
所述导电浆料组合物可通过本领域已知的用于制备浆料组合物的任何方法来制备。制备的方法不是关键的，只要其产生均匀分散的浆料。作为举例而无限制，然后可将所述浆料组分混合(如用混合机)，然后穿过三辊式磨机以制成分散的均匀的浆料。然后可将所述浆料沉积(例如，丝网印刷)到衬底上以形成导电引线。
形成LED组件
在示例性应用中，铜浆料组合物可用来在金属衬底上形成LED组件。为了制造LED组件，将一个或多个介电玻璃材料层丝网印刷到下层衬底上，所述衬底优选为铝或铝合金，这是由于其最佳的导热性。所述介电材料优选具有最佳的导热性，同时提供电绝缘(优选具有高的击穿电压)。此外，所述介电材料优选具有与导热衬底类似的热膨胀系数，以防止在烧制过程中弯曲或翘曲。最后，当使用铝衬底时，优选在低于610℃的温度下对所述介电材料进行烧结，因为高于这个温度时铝会熔化。作为举例而无限制，Heraeus Precious MetalsNorth America Conshohocken LLC出售的CelcionTM IP6075介电浆料符合所有这些要求。
在一个实施方案中，带有介电层的衬底首先在550℃下在空气中烧制。烧制后，介电层的最终厚度可为约40微米至60微米。然后例如使用280目、0.5密耳乳液不锈钢丝网将铜导电浆料丝网印刷到顶部介电层的表面上，并且所述铜导电浆料优选具有38微米至42微米的湿厚度。印刷图案对LED应用类型是特定的，并且不限于任何特定配置。将所述铜导电浆料在125℃下干燥十分钟，并且然后根据设定的烧制曲线对完整组件进行烧制。
根据另一个实施方案，在氮气氛中根据特定曲线对所述组件进行烧制。如果在氧过多的环境中对铜导电浆料进行烧制，则铜组分可能开始氧化。然而，为了促进所述浆料中的有机粘合剂燃尽，优选最低水平的氧。根据本发明的优选实施方案，在炉气氛中存在约0.5ppm至20ppm的氧。更优选地，在炉气氛中存在约1ppm至10ppm的氧，并且最优选地，存在约2ppm至3ppm的氧。可以在约540℃至610℃(差异为10℃)的峰值温度下进行烧制，其中优选将所述组件保持在峰值温度下8至10分钟。图1描绘了适当的烧制曲线。
为了形成完整的LED组件，将一个或多个发光二极管焊接至由所述铜浆料形成的导电引线或焊盘。可使用本领域已知的任何焊接方法。
实施例
实施例1
对两种铜粉末的组合进行测试以确定在600℃的烧制曲线下表面积对导电性能和粘附力的影响。制备了具有不同量的两种铜粉末的示例性浆料制剂。使用了表面积为约1.2m2/g的高表面积(SA)铜粉末以及表面积为约0.34m2/g的低表面积(SA)铜粉末。所述示例性浆料还包含3wt.%的B2O3-BaO-ZnO玻璃粉，以及有机媒介物和3wt.%的氧化铜添加剂(与所述玻璃粉分开)。
然后将示例性浆料印刷到介电涂覆的铝衬底上并且使用如本文所描述的焊线拉力测试对粘附强度和焊料接收率进行评估。当等于或大于约4lbf时，平均粘附力或“拉力”在行业中被认为是令人满意的。>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。
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
Figure BDA0000379904490000101
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。
实施例2
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。
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。
表2.玻璃粉和氧化物组合物——对粘附力的影响
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起、允许冷却、并且然后用丙酮清洗。
表3.Robotic Process Systems公司自动可焊性测试仪——测试参数
Figure BDA0000379904490000131
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%面积损失的浸出阻力在行业中被认为是令人满意的。
表4.示例性铜浆料的焊料接收率
焊料接收率测试 焊料接收率结果
可焊性 1×5秒浸入焊浴后>95%的焊料覆盖
表5.示例性铜浆料的焊料浸出阻力
焊料浸出阻力测试条件 焊料浸出阻力测试结果
1×5秒浸入SAC305焊料 <5%的铜导体面积损失
2×5秒浸入SAC305焊料 <5%的铜导体面积损失
3×5秒浸入SAC305焊料 <10%的铜导体面积损失
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80×80密耳的导体焊盘之上。将试块放置在固定件中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)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℃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。
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)。
表6.导电浆料与焊料之间的粘附力：150℃老化
时间 粘附力(lbs) 断裂模式
0小时(不加热) 4.3 WP
48小时 5.7 WP/DF
96小时 5.0 DF
144小时 5.0 DF
250小时 5.4 DF
500小时 4.4 DF
1,000小时 3.0 DF
表7.导电浆料与焊料之间的粘附力：85℃/85%RH
时间 粘附力(lbs) 断裂模式
0小时(不加热) 4.8 WP
48小时 5.3 WP/DF
96小时 3.5 WP/DF
144小时 4.9 DF
250小时 5.6 DF
500小时 6.0 DF
1,000小时 4.7 DF
表8.导电浆料与焊料之间的粘附力：-55℃/+150℃热循环
循环次数 粘附力(lbs) 断裂模式
50 5.66 WP/DF
100 3.92 DF
200 4.50 DF
300 4.89 DF
400 4.52 DF
500 3.98 WP/DF
600 2.53 WP/DF
700 3.99 WP/DF
800 4.89 WP/DF
900 4.44 WP/DF
1,000 2.85 WP/DF
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。
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。

Claims (41)

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.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3wt.%。
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texanol。
21.如权利要求17至20所述的导电浆料，其中所述有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10wt.%。
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0.5wt.%至3wt.%。
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