TWI555034B - 可焊接導電聚合物厚膜組成物 - Google Patents

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TWI555034B
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山森 夏貝希
史蒂芬 葛雷碧
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賀利氏貴金屬北美康舍霍肯有限責任公司
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Description

可焊接導電聚合物厚膜組成物
本發明係關於可焊接導電聚合物厚膜組成物。該等組成物尤其適用於低溫應用，且可與無鉛焊接技術相容。
導電聚合物厚膜(PTF)組成物變得愈加有利地適用於許多應用中之各種電子組件，該等應用包括但不限於低溫混合系統、LED應用、汽車應用、電力電子設備、低溫加熱器應用、天線或射頻應用，以及燃料電池。通常，此等PTF組成物係用於在各種基板上形成導電層。因為導電PTF組成物典型地不具有玻璃組分(用於類似應用中之習知厚膜材料具有玻璃組分)，所以其不需要習知厚膜材料之高點火溫度(例如，高於500℃)。許多導電PTF組成物皆可在約120℃與350℃之間的溫度下加以處理。因而，導電PTF組成物之使用減少處理時間，且因此減少與電子電路裝置之製造相關聯的製造成本。此外，導電PTF組成物可與需要較低處理溫度之各種基板一起使用。
導電PTF組成物之一個考慮點在於其難以焊接。可焊接的許多導電PTF組成物使用基於鉛的焊料，與無鉛焊料(例如，在約230℃與300℃之間)相比，該等基於鉛的焊料在相對低溫下(例如，在約200℃與270℃之間)焊接。然而，出於環境考慮，無鉛焊料為較佳的。由於導電PTF材料之組成，其處理溫度較低，且因此高溫無鉛焊料之使用係不利的，因為組成物材料中之導電組分(例如，銀)可發生浸出。當浸出發生時，剩餘聚合物材料不可焊接且留下不可使用的層。
國際專利公開案第WO2012/067705號教示可與基於鉛的焊料焊接之聚合物厚膜組成物。對可使用無鉛焊料直接焊接之導電PTF組成 物存在需要。因此，本發明之目標係提供適用於低溫應用之導電PTF組成物，該導電PTF組成物能夠耐受較高無鉛焊接溫度。
本發明提供能夠與無鉛焊料材料焊接之導電聚合物厚膜組 成物。導電聚合物厚膜組成物適用於各種低溫電子應用，但亦能夠耐受與無鉛焊料之使用相關聯的較高焊接溫度。
本發明係關於適用於無鉛焊接之導電聚合物厚膜組成物，該 導電聚合物厚膜組成物包含金屬粒子及包含至少一種酚醛樹脂及溶劑之有機媒劑。
本發明亦提供焊接至導電聚合物厚膜組成物之方法，該方法 包含以下步驟：將導電聚合物厚膜組成物塗覆於基板之至少一個表面，該聚合物厚膜組成物包含金屬粒子及包含至少一種酚醛樹脂及溶劑之有機媒劑；固化聚合物厚膜組成物以形成固化膜；以及使用無鉛焊料焊接至固化膜之暴露表面。
本發明亦提供物件，該物件包含具有至少一個表面之基板， 及塗覆於該基板之至少一個表面之固化聚合物厚膜，該固化聚合物厚膜由導電聚合物厚膜組成物形成，該導電聚合物厚膜組成物包含金屬粒子及包含至少一種酚醛樹脂及溶劑之有機媒劑。該物件視需要更包含焊接至該固化聚合物厚膜之無鉛焊料。
圖1為與對照聚合物厚膜圖案比較的、根據本發明之示範性實施例的示範性聚合物厚膜圖案之照片，該示範性聚合物厚膜圖案具有與其焊接之金屬。
本發明係關於可使用無鉛焊料焊接之導電聚合物厚膜(PTF)組成物。導電PTF組成物必須為充分導電的，以便其在電氣總成之各種組件之間運載電流。較佳地，導電PTF組成物包括有機媒劑及導電材料，諸如金屬粒子。有機媒劑較佳地包括至少一種酚醛樹脂。
有機媒劑
有機媒劑提供導電組分藉以塗覆於基板的介質。該有機媒劑賦予聚合物組成物所要黏度及流變性，該黏度及流變性允許組成物藉由已知塗覆方法塗覆於基板，從而形成各種所要圖案。用於導電PTF組成物之有機媒劑典型地包括至少一種樹脂及至少一種溶劑。有機媒劑亦可視需要包括其他添加劑。
較佳樹脂為有助於具有有利導電性、可印刷性及可焊接性之導電PTF組成物之形成的彼等樹脂。在較佳實施例中，樹脂為熱固性樹脂。較佳地，樹脂具有與低溫基板相容之固化溫度，該低溫基板如FR4基板(玻璃增強環氧樹脂積層體)。在較佳實施例中，樹脂具有不多於約200℃、較佳不多於約180℃且最佳不多於約160℃之固化溫度。
較佳地，有機媒劑包含至少一種酚醛樹脂，諸如，例如可商購自德克薩斯Addison的Durez Corporation之Varcum 29112。酚醛樹脂可包括但不限於可溶酚醛樹脂(resol)型酚醛樹脂、酚醛清漆(novolac)型酚醛樹脂、甲醛與苯酚之聚合物，及與甲酚及苯酚形成之聚合物。在不受任何具體理論約束的情況下，咸信酚醛樹脂部分地封裝金屬粒子，從而留下金屬粒子上能夠接受焊料之暴露區域。
以PTF組成物之100%總重量計，樹脂可以至少約0.1wt%，較佳至少約0.5wt%且最佳至少約1wt%之量存在。同時，以PTF組成物之100%總重量計，樹脂可以不多於約40wt%，較佳不多於約30wt%且最佳不多於約20wt%之量存在。在一個較佳實施例中，PTF組成物包含約10wt%之樹脂。
此項技術中已知的任何溶劑可用於PTF組成物。較佳溶劑包括但不限於極性或非極性、質子或非質子、芳族或非芳族化合物，且可為單醇、二醇、聚醇、單酯、二酯、聚酯、單醚、二醚、聚醚溶劑，其包含此等種類之官能基中的至少一或多種，視需要包含其他種類之官能基，較佳環狀基團、芳族基團、不飽和鍵、一或多個O原子由雜原子(諸如N原子)置換之醇基、一或多個O原子由雜原子(諸如N原子)置換之醚基、一或多個O原子由雜原子(諸如N原子)置換之酯基，以及上述溶劑中兩種或兩種以上者之混合物。在此情形下，較佳酯包括但不限於己二酸的二烷基酯，較佳 烷基成分包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳烷基或兩種不同的此類烷基之組合，較佳己二酸二甲酯，及兩種或兩種以上己二酸酯之混合物。在此情形下，較佳醚包括但不限於二醚，諸如乙二醇之二烷基醚及兩種二醚之混合物。乙烯之二烷基醚中的烷基成分可為例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及高碳烷基或兩種不同的此類烷基之組合。在此情形下，較佳醇包括但不限於一級醇、二級醇及三級醇，較佳三級醇，其中萜品醇及其衍生物為較佳的，或兩種或兩種以上醇之混合物。組合有多於一個官能基之較佳溶劑包括但不限於(i)2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯，常稱為醇酯-12(texanol)，及其衍生物；(ii)2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇，亦稱為卡必醇，其烷基衍生物，較佳甲基、乙基、丙基、丁基、戊基及己基卡必醇，較佳己基卡必醇或丁基卡必醇，及其乙酸酯衍生物，較佳丁基卡必醇乙酸酯；或(iii)上述溶劑中至少兩者之混合物。在較佳實施例中，使用丁基卡必醇乙酸酯。
在一個實施例中，以PTF組成物之100%總重量計，PTF組 成物包含至少約0.1wt%、較佳地至少約0.5wt%且最佳地至少約1wt%之溶劑。同時，以PTF組成物之100%總重量計，溶劑可以不多於約40wt%，較佳不多於約30wt%且最佳不多於約20wt%之量存在。在一個較佳實施例中，PTF組成物包含約10wt%之溶劑。
有機媒劑亦可包含一或多種添加劑。媒劑中之較佳添加劑為 與上述媒劑組分明顯不同且有助於導電PTF組成物之有利黏度及流變性的彼等添加劑。較佳添加劑包括但不限於黏度調節劑、穩定劑、無機添加劑、增稠劑、硬化劑、稀釋劑、乳化劑、分散劑、增塑劑、pH調節劑及前述添加劑中任何添加劑之任何組合。
根據一個實施例，有機媒劑可包含一或多種表面活性劑及/ 或觸變劑。此等組分有助於導電PTF組成物之改良黏度及可印刷性。此項技術中已知的且在本發明之情形中被認為合適的所有表面活性劑可用作有機媒劑中之表面活性劑。較佳表面活性劑包括但不限於基於直鏈、支鏈、芳族鏈、氟化鏈、矽氧烷鏈、聚醚鏈及其組合的彼等表面活性劑。較佳表面活性劑包括但不限於單鏈、雙鏈或多鏈表面活性劑。適合的表面活性劑包括但不限於非離子、陰離子、陽離子、兩親性或兩性離子化合物。較佳表面活性 劑包括但不限於聚合物表面活性劑或單體表面活性劑或其混合物。較佳表面活性劑可具有顏料親和基團，較佳為具有顏料親和基團之羥基官能羧酸酯(例如，DISPERBYK®-108，其由BYK USA,Inc.製造)、DISPERBYK®-110(其由BYK USA,Inc.製造)、具有顏料親和基團之丙烯酸酯共聚物(例如，DISPERBYK®-116，其由BYK USA,Inc.製造)、具有顏料親和基團之改性聚醚(例如，TEGO® DISPERS 655，其由Evonik Tego Chemie GmbH製造)，或具有高顏料親和力基團之其他表面活性劑(例如，TEGO® DISPERS 662 C，其由Evonik Tego Chemie GmbH製造)。其他較佳聚合物包括但不限於聚乙二醇及其衍生物，及烷基羧酸及其衍生物或鹽，或其混合物。較佳聚乙二醇衍生物為聚(乙二醇)乙酸。較佳烷基羧酸為具有完全飽和烷基鏈之彼等烷基羧酸，及具有單或多不飽和烷基鏈之彼等烷基羧酸，或其混合物。具有飽和烷基鏈之較佳羧酸為具有約8個至約20個碳原子範圍內之烷基鏈長度的彼等羧酸，較佳為C9H19COOH(癸酸)、C11H23COOH(月桂酸)、C13H27COOH(肉豆蔻酸)、C15H31COOH(棕櫚酸)、C17H35COOH(硬脂酸)，或其混合物。具有不飽和烷基鏈之較佳羧酸包括但不限於C18H34O2(油酸)及C18H32O2(亞油酸)。 較佳單體表面活性劑為苯并三唑及其衍生物。
以有機媒劑之100%總重量計，表面活性劑可以至少約0.01 wt%之量存在。同時，以有機媒劑之100%總重量計，表面活性劑較佳地以不多於約10wt%，較佳不多於約8wt%且最佳不多於約6wt%之量存在。
觸變劑防止PTF組成物在沉積於基板表面上時過量展佈， 從而有助於實現所要膜厚度。觸變劑亦誘導剪切致稀行為，從而產生改良可印刷性。可使用此項技術中已知的與另一組分相容之任何觸變劑，該另一組分包括溶劑及樹脂組分。較佳觸變劑包括但不限於羧酸衍生物，較佳脂肪酸衍生物或其組合。較佳脂肪酸衍生物包括但不限於飽和及不飽和脂肪酸，例如，C8-C20脂肪酸，諸如C9H19COOH(癸酸)、C11H23COOH(月桂酸)、C13H27COOH(肉豆蔻酸)、C15H31COOH(棕櫚酸)、C17H35COOH(硬脂酸)、C18H34O2(油酸)、C18H32O2(亞油酸)或其混合物。在此情形下，包括脂肪酸之較佳組合為蓖麻油。其他觸變劑包括但不限於Thixatrol® ST、Thixatrol® PLUS及Thixatrol® MAX(由Elementis Specialties,Inc.製造)。在較佳實施例 中，PTF組成物包含至少一種觸變劑，諸如可購自德克薩斯Austin的BYK Additives Inc.之BYK®-410(其含有1-甲基-2-吡咯啶酮及氯化鋰)。此等組分可與溶劑及/或溶劑/樹脂混合物合併，或其可直接添加至PTF組成物中。
以導電PTF組成物之100%總重量計，觸變劑較佳為導電 PTF組成物之至少約0.1wt%。同時，以導電PTF組成物之100%總重量計，觸變劑較佳不多於導電PTF組成物之約2wt%，較佳不多於約1.5wt%且最佳不多於約1wt%。
在一個實施例中，導電PTF組成物具有足以在基板上形成 厚膜層之黏度。除非另外指出，否則黏度係使用Brookfield® DV-III型可程式化流變儀來量測。確切言之，樣本係於6R實用杯中使用SC4-14錠子來量測，且在10RPM下於一分鐘之後獲得量測值。根據一個實施例，導電PTF組成物具有至少約10kcPs並較佳至少約30kcPs之黏度。同時，聚合物較佳地具有不多於約250kcPs且較佳不多於約200kcPs之黏度。
導電金屬粒子
PTF組成物更包含導電組分。導電組分可包含熟習該項技術者已知的任何導電粒子，諸如，例如導電金屬粒子。此項技術中已知的且在本發明之情形中被認為合適的所有金屬粒子可用作PTF組成物中之金屬粒子。較佳金屬粒子為展現高導電性且可使用基於鉛的焊料及/或無鉛焊料焊接之彼等金屬粒子。較佳金屬粒子為元素金屬、合金、金屬衍生物、至少兩種金屬之混合物、至少兩種合金之混合物，或至少一種金屬與至少一種合金之混合物。
在一個實施例中，金屬粒子包括以下至少一種：銀、金、鉑、鎳、銅、其合金及其任何組合。在較佳實施例中，金屬粒子包含銀。適合的銀衍生物包括例如銀合金及/或銀鹽，諸如鹵化銀(例如，氯化銀)、硝酸銀、乙酸銀、三氟乙酸銀、正磷酸銀及其組合。在一個實施例中，金屬粒子包含用一或多種不同金屬或合金包覆之金屬或合金，例如，用鋁包覆之銀粒子。
金屬粒子可呈現各種形狀、大小及塗層。此項技術中已知許多形狀。一些實例為球形、有角的、伸長的(棒狀或針狀)及平坦的(片狀、薄片)。金屬粒子亦可呈現為不同形狀之粒子(例如，球體及薄片)之組合。具有 一定形狀或數種形狀之組合的金屬粒子為較佳的，該等形狀有利於改良的導電性、可印刷性及可焊接性。用於表徵此等形狀而無需考慮粒子之表面性質的一種方式係經由以下參數表徵：長度、寬度及厚度。在本發明之情形下，粒子之長度由最長空間位移向量之長度得出，該空間位移向量之兩個端點均含在該粒子內。粒子之寬度由垂直於上文所定義的長度向量之最長空間位移向量之長度得出，該空間位移向量之兩個端點均含在該粒子內。粒子之厚度由垂直於上文所定義的長度向量及寬度向量兩者之最長空間位移向量之長度得出，該空間位移向量之兩個端點均含在該粒子內。
在一個實施例中，具有盡可能均勻形狀之金屬粒子為較佳的 (即，在形狀中，有關長度、寬度及厚度之比率盡可能接近1；較佳至少0.7、更佳至少0.8且最佳至少0.9，且較佳不多於約1.5、較佳不多於約1.3且最佳不多於約1.2)。在此實施例中用於金屬粒子之較佳形狀之實例為球體及立方體，或其組合，或其中一或多者與其他形狀之組合。在另一實施例中，具有低均勻性之形狀的金屬粒子為較佳的，較佳有關長度、寬度及厚度之尺寸之比率中的至少一個大於約1.5，更佳大於約3且最佳大於約5。根據此實施例之較佳形狀為薄片狀、棒狀或針狀，或薄片狀、棒狀或針狀與其他形狀之組合。
金屬粒子之另一相關特性為中值粒徑d50。中值粒徑d50為熟 習該項技術者熟知的粒子之特性。D50為中值直徑或粒度分佈之中間值。其為累積分佈中50%所處的粒子直徑之值。粒度分佈可經由雷射繞射、動態光散射、成像、電泳光散射或此項技術中已知之任何其他方法來量測。如本文所闡述，使用連接至帶有LA-910軟體程式之電腦的Horiba LA-910雷射繞射粒度分析器來測定金屬粒子之中值粒徑。金屬粒子之相對折射率選自LA-910手冊且被輸入至軟體程式中。用去離子水填充試驗箱以達儲槽上之恰當填充管線。然後藉由使用軟體程式中之循環及攪拌功能來循環溶液。一分鐘之後，排出溶液。對此操作重複一定附加時間來確保清除箱室之任何殘餘物質。然後用去離子水填充箱室第三次，且使箱室循環處理並攪拌一分鐘。藉由使用軟體中之空白功能來消除溶液中之任何背景粒子。然後開始超音波攪拌，且將金屬粒子緩慢添加至試驗箱中之溶液中，直至透射率條 柱處於軟體程式中之恰當區帶中。一旦透射率處於校正位準，即運行雷射繞射分析且量測金屬組分之粒度分佈，且以d50給出。
較佳的是，金屬粒子之中值粒徑d50為至少約0.1μm，且較 佳至少約0.5μm，且最佳至少約2.5μm。同時，d50較佳不多於約10μm、較佳不多於約8μm、更佳不多於約7μm且最佳不多於約5μm。
表徵金屬粒子之形狀及表面之另一方式係藉由其比表面積 表徵。比表面積為固體之性質，其等於每單位質量、實體或堆積體積或橫截面積的材料之總表面積。其係藉由表面積除以質量(單位為m2/g或m2/kg)或表面積除以體積(單位為m2/m3或m-1)來定義。粒子之比表面積之最小值由具有光滑表面之球體具體化。形狀愈不均勻且不平坦，其比表面積將愈大。
比表面積(每單位質量之表面積)可藉由此項技術中已知的 BET(Brunauer-Emmett-Teller)方法來量測。確切言之，BET量測係根據DIN ISO 9277：1995來進行。Monosorb MS-22型儀器(由Quantachrome Instruments製造)係用於量測，該儀器根據SMART方法(利用自適應配料率之吸附方法(Sorption Method with Adaptive dosing Rate))來操作。作為參考材料，使用氧化鋁(可作為表面積參考材料購自Quantachrome Instruments，目錄號2003)。 在內建式脫氣站中製備用於分析之樣本。流動氣體(30% N2及70% He)掃除雜質，從而產生清潔表面，吸附可在該清潔表面上發生。可利用所供應的加熱套將樣本加熱至使用者可選擇的溫度。數位溫度控制與顯示器安裝於儀器前面板上。脫氣完成之後，將樣本池轉移至分析站。快速連接配件在轉移期間自動地密封樣本池，且接著啟動系統以開始分析。手動地升高填充有冷卻劑之杜爾瓶(dewar flask)，將樣本池浸入並引起吸附。儀器偵測出吸附完成時(2-3分鐘)，自動地降低杜瓦瓶，且使用內建式熱空氣鼓風機將樣本池輕輕地加熱回室溫。因此，解吸氣體信號顯示於數位計上，且表面積直接呈現於前面板顯示器上。整個量測(吸附及解吸)循環典型地需要小於六分鐘。 該等技術使用高靈敏度、熱導率偵測器來在吸附及解吸進行時，量測被吸附物/惰性載氣之濃度變化。當由機載電子設備積分並與校準值比較時，偵測器提供所吸附或解吸氣體之體積。對於被吸附物量測而言，使用在77K下具有0.162nm2之分子橫截面積的N2 5.0來用於計算。執行單點分析，且內 建式微處理器確保線性並自動地計算樣本之BET表面積(m2/g)。
金屬粒子較佳地具有至少約0.01m2/g且較佳至少約0.2m2/g 之比表面積。同時，比表面積較佳不多於約10m2/g、更佳不多於約8m2/g、更佳不多於約6m2/g且最佳不多於約5m2/g。
金屬粒子之另一特性為敲緊密度，或在樣本之壓實之後粉末 的堆積密度。敲緊密度可使用可商購自德國Ludwigshafen am Rhein之J.Engelsmann AG之JEL Stampfvolumeter STAV 2003來量測。將預定量之金屬粒子稱重至100ml燒杯中。然後使用漏斗將粒子倒入量筒中，且將量筒放在敲緊機上。一旦開啟系統，單元即開始壓實且在3,001次循環時自動地關閉。自量筒獲取高體積讀數及低體積讀數，且計算平均值。接著將放入量筒中之金屬粒子之重量(公克數)除以平均體積來測定敲緊密度。
在較佳實施例中，金屬粒子之敲緊密度為至少約0.5g/cm3、 較佳至少約1g/cm3且最佳至少約1.5g/cm3。同時，敲緊密度較佳不多於約10g/cm3、較佳不多於約7g/cm3且最佳不多於約6g/cm3。在一個實施例中，使用具有不同敲緊密度(在以上範圍內)的兩種類型之金屬粒子。
在較佳實施例中，導電PTF組成物包括至少一種類型之銀 粒子。不同類型之銀粒子之混合物為更佳的。在一個較佳實施例中，導電PTF組成物包括至少一種銀粉末。在另一較佳實施例中，PTF組成物包括至少一種銀粉末及至少一種銀薄片。在不受任何具體理論約束的情況下，咸信銀粉末之存在改良PTF組成物之可焊接性，而銀薄片之存在改良PTF組成物之導電性。
根據一個實施例，銀粉末較佳地具有至少約2μm且不多於 約4μm之d50。在最佳實施例中，銀粉末具有至少2.5μm之d50。另外，銀粉末較佳地具有至少約0.1m2/g且不多於約0.5m2/g之比表面積。在最佳實施例中，銀粉末具有約0.3m2/g之比表面積。
就銀薄片而言，較佳d50為至少約2μm且不多於約4μm。 在最佳實施例中，銀薄片具有約3.5μm之d50。另外，銀薄片較佳地具有至少約1m2/g且不多於約3m2/g之比表面積。在最佳實施例中，銀薄片具有約2m2/g之比表面積。在不受任何具體理論約束的情況下，咸信對具有以 上提及特性之銀粉末及銀薄片的包括改良導電PTF組成物之可焊接性。
亦可包括有助於有利導電性、可印刷性及可焊接性之其他組 分。例如，金屬粒子可存在表面塗層。此項技術中已知的且在本發明之情形中被認為合適的任何此種塗層可用於金屬粒子上。較佳塗層為促進所得導電PTF組成物之黏著特性的彼等塗層。若存在此種塗層，則較佳的是，以金屬粒子之100%總重量計，塗層不多於約10wt%、較佳不多於約8wt%且最佳不多於約5wt%。在較佳實施例中，金屬粒子包括疏水性塗層。疏水性塗層可包含例如飽和或不飽和脂肪酸(例如，C12-C24脂肪酸)，諸如硬脂酸或油酸。
根據一個實施例，導電PTF組成物包含以PTF組成物之 100%總重量計至少約60wt%且較佳至少約70wt%之金屬粒子。同時，導電聚合物較佳包含以PTF組成物之100%總重量計不多於約95wt%且較佳不多於約90wt%之金屬粒子。在較佳實施例中，PTF組成物包括至少75wt%之金屬粒子且不多於約85wt%之金屬粒子。在使用至少一種銀粉末及至少一種銀薄片之組合的情況下，PTF組成物較佳地包括以PTF組成物之100%總重量計至少約50wt%且較佳至少約60wt%之銀粉末。同時，PTF組成物較佳地包括不多於約90wt%之銀粉末，且較佳不多於約80wt%之銀粉末。就銀薄片而言，PTF組成物較佳地包括以PTF組成物之100%總重量計至少約1wt%且較佳至少約3wt%之銀薄片。同時，PTF組成物較佳地包括不多於約30wt%之銀薄片，且較佳不多於約20wt%之銀薄片。
在較佳實施例中，PTF組成物包含(i)至少一種類型之銀粉末， 其具有至少2.5μm之中值粒徑d50，銀粉末粒子具有疏水性塗層；(ii)至少一種銀；以及(iii)有機媒劑，其包括至少一種酚醛樹脂。
形成導電PTF組成物
為形成導電PTF組成物，使用此項技術中已知的用於製備導電PTF組成物之任何方法來組合有機媒劑之組分。該方法較佳地產生均質分散組成物。在一個實施例中，將導電金屬粒子添加至有機媒劑，且根據此項技術中之任何已知方法來混合，諸如，例如利用混合器來混合，且接著較佳地研磨，例如穿過三輥磨機來研磨，從而形成均勻分散組成物。
焊接方法
本發明之導電PTF組成物適用於無鉛焊接技術，但亦還可用於基於鉛的焊接。
導電PTF組成物可使用任何已知的塗覆方法塗覆於基板之至少一個表面，該等塗覆方法諸如，例如網版印刷、刻版印刷、墨墊印刷(tampon printing)、由噴嘴分配、墨噴印刷、噴塗、輥對輥處理，諸如，例如，凹版印刷(gravure)、間接凹版印刷(off-set gravure)，及其任何組合。在較佳實施例中，PTF組成物經由網版印刷或刮刀方法塗覆於基板。PTF組成物可印刷在一個層或多個層中，以便形成具有所要厚度之導電層。聚合物組成物可多次印刷，據此，在印刷下一層之前乾燥每一個層。較佳地，固化厚膜具有至少約15微米、較佳至少約18微米且最佳至少約20微米之厚度。固化厚膜厚度取決於應用、基板及對組裝之要求。
可使用熟習該項技術者已知的且適用於任何具體電子應用之任何基板(諸如矽基板)。在一個實施例中，基板可由玻璃、陶瓷、聚合物、金屬或其任何組合形成。然而不限於此實施例，基板可為玻璃或鋁基板。在另一實施例中，基板可由聚對苯二甲酸乙二醇酯形成。適合的基板可基於諸如溫度限制條件或機械性質之因素來選擇。
一旦導電PTF組成物塗覆於基板，即較佳地進行加熱以便固化聚合物並形成固化厚膜。根據一個實施例，PTF組成物在至少約100℃、較佳至少約120℃且最佳至少約140℃之溫度下固化。同時，PTF組成物較佳地在不多於約200℃、較佳不多於約180℃且最佳不多於約160℃之溫度下固化。PTF組成物較佳地固化至少約5分鐘、較佳至少約10分鐘且最佳至少約15分鐘。同時，PTF組成物較佳地固化不多於約60分鐘、較佳不多於約50分鐘且最佳不多於約40分鐘。在一個較佳實施例中，PTF組成物在150℃下固化約30分鐘。
隨後可將電子組件直接焊接至固化厚膜之暴露表面。此項技術中已知的任何焊料材料可用作焊料，其包括但不限於錫、銅、銀、鉍、銦、鋅、銻及其合金。根據較佳實施例，使用無鉛焊料材料。如本文所使用，術語「無鉛」大體上涉及含有小於約0.5wt%鉛(例如，小於約0.1wt%鉛)之材 料。以此方式，諸如，例如引線、導線、帶材、片材或其任何組合之電子組件可直接焊接至厚膜層。諸如，例如芯片、電阻器、LED總成、電容器、天線、電氣汽車動力裝置、電池、燃料電池或其任何組合之其他電子組件亦可焊接至厚膜層。在一個實施例中，在至少230℃且不多於約250℃之溫度下執行焊接。
可量測黏著效能來判定電子組件(例如，引線)是否良好焊接至厚膜層。除非另外指出，否則PTF層之黏著效能係根據標準拉力試驗、使用可購自Zwick GmbH & Co.KG之Zwick Roell Z25試驗站機器來量測。為製備試樣，首先將試驗引線(由鍍有焊料之銅60/40錫形成)超音波清洗。將試驗焊盤(80密耳導電黏著焊盤)沉積在試塊上。然後將試塊放入夾具中，且插入焊料浸漬器之試驗臂中。將試驗焊盤浸入615 Flux中，且接著在230℃下浸入SAC305焊料(可購自魁北克Montreal之AIM Solder)中三秒，以便完全塗佈焊盤。在保持試驗引線垂直於80密耳焊盤時，添加焊絲且在約235℃之溫度下，使用焊烙鐵將焊料重新熔融在預鍍錫焊盤上。在保持試驗引線時，移除焊烙鐵，且一旦焊料重新固化，即釋放引線。然後使用適當溶劑清潔焊料接頭，較佳地將部件浸泡在溶劑中數分鐘，之後用軟刷輕輕地清潔接頭。
為執行拉力試驗，將每一個引線修整成約兩吋，且接著將試驗部件夾緊在Zwick試驗機之夾持件中。垂直於基板牽拉每一個引線，直至其與試驗焊盤分離。臂移動係設定於400mm/分鐘之恆定速度下，其中夾持件間隔為約1.5吋。將引線與試驗焊盤分離時之力作為拉力(牛頓)來提供。典型地，較佳約8牛頓或更大之拉力。
另外，固化聚合物厚膜之可焊接性亦可進行視覺評價。在此試驗中，首先將固化厚膜層浸入615 Flux中，且接著在235℃下浸入SAC305焊料之焊料浴中持續約五秒。然後視覺評估導電PTF組成物之40密耳焊盤之可焊接性，據此，當焊盤在幾乎沒有半浸潤(dewetting)的情況下完全覆蓋於焊料中時，觀察到良好的可焊接性。確切言之，在PTF層之頂部上顯示出發亮焊料層之焊盤展現良好的可焊接性，而顯示出無光澤、啞光灰表面之焊盤經歷金屬組分之浸出，從而留下未被焊接之表面。
為確保PTF層具有足夠的電氣效能，亦可進行標準電氣試 驗。首先，將PTF組成物在基板上印刷成100平方之蛇形圖案。在固化之後，利用可商購自加利福尼亞Santa Clara之Agilent Technologies,Inc.之Agilient 34401A 6½數位式萬用表來探測每一個PTF層(電極)。萬用表提供所印刷蛇形層之薄層電阻之值，且電阻率(導電率)為將印刷層之厚度由其長度及厚度進行正規化之計算值。
現在結合以下非限制性實例來描述本發明。
實例1
利用以下表1中列明之材料製備十種可焊接PTF組成物。組成物之每一者中的酚醛樹脂為可商購自德克薩斯Addison之Durez Corporation之Varcum 29112，且溶劑為可商購的丁基卡必醇乙酸酯。所有量皆以總PTF組成物之重量百分比來提供。每一種PTF組成物包括具有變化中值粒徑d50及比表面積(SSA)之銀粉末或銀薄片。
然後使用刮刀方法將每一種PTF組成物塗覆於FR4基板(玻璃增強環氧樹脂積層體)。將兩密耳膠帶施加在基板之兩側，留下FR4基板的約0.75吋之無阻礙表面區域。將少量PTF組成物添加在膠帶之間，且使用刀片將膠帶片之間的PTF組成物整平。然後移除膠帶，從而留下濕PTF 組成物之平滑兩密耳厚層。然後在150℃下，在箱型爐中使每一個基板固化約30分鐘。一旦固化，即將每一個部件浸入615 Flux中，且接著在235℃下浸入SAC305之焊料浴中持續五秒。然後視覺評估可焊接性，以便確保銀不自表面浸出且確保焊料為可接受的。每一個焊接部件之照片在圖1中示出。確切言之，在PTF層之頂部上顯示出發亮焊料層之部件展現良好的可焊接性。顯示出無光澤、啞光灰表面之部件經歷銀組分之浸出，從而留下未被焊接之表面。然後基於「+/-」標度來評估可焊接性之程度，據此，「-」表示較差可焊接性，「+」表示平均可焊接性，「++」表示良好可焊接性。結果列明於以下表2中。
實例2
利用以下表3中列明的起始材料製備導電PTF組成物。使用的組分如下：酚醛樹脂及溶劑#1與實例1中使用的相同；聚醯亞胺樹脂為可商購自馬薩諸塞Ward Hill之Alfa Aesar之14%聚醯亞胺樹脂、26% γ丁內酯及60%四氫噻吩碸之混合物；環氧樹脂為可商購自馬薩諸塞Billerica之Epoxy Technology,Inc.之Epo-Tek® H61-110未填充環氧樹脂；溶劑#2為γ丁內酯；硬化劑為氟化硼單乙胺；稀釋劑為可商購自新澤西Moorestown之Emerald Performance Materials之ErisysTM GE-21；且觸變膠(thixotrope)為可商購自德克薩斯Austin之BYK Additives,Inc.之BYK®-410。對照物係利用銀薄片及聚醯亞胺/環氧樹脂來調配，而所有示範性組成物係利用銀粉末及銀薄片以及酚醛樹脂之組合來調配。所有量皆以總PTF組成物之重量百分比來提供。
然後使用280篩網將此等PTF組成物中之每一者網版印刷 於FR4基板上，從而形成40密耳焊盤。在150℃下，在箱型爐中使PTF層固化約30分鐘。然後根據以上實例1中闡述的參數來製備用於肉眼檢查之試驗樣本。圖2及圖3中示出每一種焊接部件之照片。如圖可見，利用組成物P11、P12及P14製備的組件提供具有良好焊料接受度之焊接焊盤。如圖3所示，P15展現銀組分之幾乎完全浸出，從而留下整體不可使用的焊盤。將可焊接性計算為將具有完全(或接近完全)焊料接受度之焊盤數量除以焊盤總數(40)之百分比。可在看起來具有缺失焊接區域或變形區域的焊盤中看到不完全的焊料接受度。結果列明於以下表4中。
此等試驗樣本中之每一者(除P15外，其留有不可使用焊盤) 接著經歷根據本文闡述之參數的拉力試驗。拉力測試之結果列明於以下表4中。具有銀粉末、銀薄片以及酚醛樹脂之組合的示範性PTF組成物P14展現最好的黏著效能及最好的焊料接受度。
亦根據本文闡述的參數對示範性PTF組成物中之每一者執 行標準電氣試驗。結果列明於以下表4中。示範性PTF組成物P14展現極好導電率，且組成物P11及P13展現最低電阻。
根據前述說明書，本發明之此等及其他優點對於熟習該項技 術者將為明顯的。相應地，熟習該項技術者將認識到，在不脫離本發明之廣泛發明理念的情況下，可對上述實施例作出改變或修改。任何特定實施例之特定尺寸僅出於說明之目的來描述。因此，應理解本發明不限於本文所描述的特定實施例，而旨在包括在本發明之範疇及精神內的所有改變及修改。

Claims (17)

  1. 一種適用於無鉛焊接之導電聚合物厚膜組成物，該導電聚合物厚膜組成物包含：金屬粒子，該等金屬粒子包含以該導電聚合物厚膜組成物之100%總重量計50至90wt%銀粉末及1至30wt%銀薄片；及有機媒劑，該有機媒劑包含至少一種酚醛樹脂及溶劑。
  2. 如請求項1之導電聚合物厚膜組成物，其中該等金屬粒子具有至少約0.1μm且不多於約10μm之中值粒徑d50。
  3. 如請求項1或2之導電聚合物厚膜組成物，其中該等金屬粒子具有至少約0.01m2/g且不多於約10m2/g之比表面積。
  4. 如請求項1或2之導電聚合物厚膜組成物，其中該組成物包含以該組成物之100%總重量計至少約60wt%之金屬粒子，且不多於約95wt%之金屬粒子。
  5. 如請求項1或2之導電聚合物厚膜組成物，其中該銀粉末具有至少約2μm且不多於約4μm之中值粒徑d50，及至少約0.1m2/g且不多於約0.5m2/g之比表面積。
  6. 如請求項1或2項之導電聚合物厚膜組成物，其中該至少一種類型之銀薄片具有至少約2μm且不多於約4μm之中值粒徑d50，及至少約1m2/g且不多於約3m2/g之比表面積。
  7. 如請求項1或2之導電聚合物厚膜組成物，其中該組成物包含以該組成物之100%總重量計至少約60wt%之銀粉末，且不多於約80wt%之銀粉末。
  8. 如請求項1或2之導電聚合物厚膜組成物，其中該組成物包含以該組成物之100%總重量計至少約3wt%之銀薄片，且不多於約20wt%之銀薄片。
  9. 如請求項1或2之導電聚合物厚膜組成物，其中該組成物包含以該組成物之100%總重量計至少約0.1wt%之酚醛樹脂，且不多於約40wt%之酚醛樹脂。
  10. 如請求項1或2之導電聚合物厚膜組成物，其中該組成物包含以該組成物之100%總重量計至少約0.1wt%之溶劑，且不多於約40wt%之溶劑。
  11. 如請求項1或2之導電聚合物厚膜組成物，其中該有機媒劑進一步包含觸變劑。
  12. 一種焊接至導電聚合物之方法，該方法包含以下步驟：將導電聚合物厚膜組成物施加於基板之至少一個表面，該導電聚合物厚膜組成物包含：金屬粒子，該等金屬粒子包含以該導電聚合物厚膜組成物之100%總重量計50至90wt%銀粉末及1至30wt%銀薄片，及有機媒劑，該有機媒劑包含至少一種酚醛樹脂及溶劑；固化該聚合物厚膜組成物以形成固化膜；及使用無鉛焊料焊接至該固化膜之暴露表面。
  13. 如請求項12之方法，其中該固化係於至少100℃且不多於約200℃之溫度下執行。
  14. 如請求項12之方法，其中該焊接係於至少230℃且不多於約250℃之溫度下執行。
  15. 如請求項12或13之方法，其中該固化膜具有至少約15微米之厚度。
  16. 一種電子組件，該電子組件包含：基板，該基板具有至少一個表面；及固化聚合物膜，其經施加於該基板之該至少一個表面，該固化聚合物膜由導電聚合物厚膜組成物所形成，該導電聚合 物厚膜組成物包含：金屬粒子，該等金屬粒子包含以該導電聚合物厚膜組成物之100%總重量計50至90wt%銀粉末及1至30wt%銀薄片，及有機媒劑，該有機媒劑包含至少一種酚醛樹脂及溶劑。
  17. 一種適用於無鉛焊接之導電聚合物厚膜組成物，該導電聚合物厚膜組成物包含：金屬粒子；及有機媒劑，該有機媒劑包含至少一種酚醛樹脂及溶劑，其中該酚醛樹脂係以約10wt%之量存在於該組成物中。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3491082B1 (en) 2016-07-28 2022-03-30 National Research Council of Canada Copper ink and conductive solderable copper traces produced therefrom
US20180063967A1 (en) * 2016-08-26 2018-03-01 Tyco Electronics Corporation Interconnections Formed with Conductive Traces Applied onto Substrates Having Low Softening Temperatures
EP3296054B1 (de) * 2016-09-19 2020-12-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur herstellung eines mikrobearbeiteten werkstücks mittels laserabtrag
TW201842088A (zh) 2017-02-08 2018-12-01 加拿大國家研究委員會 可印刷分子油墨
TW201842087A (zh) 2017-02-08 2018-12-01 加拿大國家研究委員會 具改良之熱穩定性的分子油墨
WO2018146619A2 (en) 2017-02-08 2018-08-16 National Research Council Of Canada Silver molecular ink with low viscosity and low processing temperature
KR102115188B1 (ko) 2018-06-22 2020-05-26 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치
CN113932699A (zh) * 2021-09-23 2022-01-14 浦江荣达量具有限公司 一种数显卡尺容栅传感器制造工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201229160A (en) * 2010-11-17 2012-07-16 Du Pont Solderable polymer thick film silver electrode composition for use in thin-film photovoltaic cells and other applications

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5842651A (ja) * 1981-09-07 1983-03-12 Toshiba Corp 導電性ペ−スト
US4595606A (en) * 1984-07-18 1986-06-17 Rohm And Haas Company Solderable conductive compositions having high adhesive strength
JPS62164757A (ja) 1986-01-14 1987-07-21 Shinto Paint Co Ltd 導電性回路を形成する方法
US5068150A (en) * 1988-02-01 1991-11-26 Mitsui Kinzoku Kogyo Kabushiki Kaisha Copper powder for electroconductive paints and electroconductive paint compositions
JPH0753843B2 (ja) * 1988-07-05 1995-06-07 タツタ電線株式会社 半田付可能な導電塗料
JP2619289B2 (ja) * 1989-06-20 1997-06-11 三井金属鉱業株式会社 銅導電性組成物
JP2514516B2 (ja) * 1992-02-05 1996-07-10 タツタ電線株式会社 半田付け可能な導電性ペ―スト
JP4266840B2 (ja) 2004-01-29 2009-05-20 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール
US8128846B2 (en) * 2008-05-28 2012-03-06 E. I. Du Pont De Nemours And Company Silver composition for micro-deposition direct writing silver conductor lines on photovoltaic wafers
WO2012063747A1 (ja) * 2010-11-08 2012-05-18 ナミックス株式会社 金属粒子及びその製造方法
US8704087B2 (en) * 2011-06-01 2014-04-22 E I Du Pont De Nemours And Company Solderable polymer thick film conductive electrode composition for use in thin-film photovoltaic cells and other applications
US9023254B2 (en) * 2011-10-20 2015-05-05 E I Du Pont De Nemours And Company Thick film silver paste and its use in the manufacture of semiconductor devices
US8771554B2 (en) * 2011-10-20 2014-07-08 E I Du Pont De Nemours And Company Thick film silver paste containing Al2O3 and lead-tellurium—oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices
US20130160830A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 E.I. Du Pont De Nemours And Company Thick-film conductive paste composition
US8956557B2 (en) * 2012-01-24 2015-02-17 E I Du Pont De Nemours And Company Thick film silver paste containing copper and lead—tellurium—oxide and its use in the manufacture of semiconductor devices
US20130224905A1 (en) * 2012-02-27 2013-08-29 E I Du Pont De Nemours And Company Silver paste and use thereof in the production of solar cells
US20140018482A1 (en) * 2012-03-26 2014-01-16 E I Du Pont De Nemours And Company Polymer thick film solder alloy/metal conductor compositions
US9034417B2 (en) * 2012-08-20 2015-05-19 E I Du Pont De Nemours And Company Photonic sintering of polymer thick film conductor compositions
US9236161B2 (en) * 2012-09-06 2016-01-12 E I Du Pont De Nemours And Company Conductive paste composition and semiconductor devices made therewith
JP5859949B2 (ja) * 2012-09-27 2016-02-16 三ツ星ベルト株式会社 導電性組成物

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201229160A (en) * 2010-11-17 2012-07-16 Du Pont Solderable polymer thick film silver electrode composition for use in thin-film photovoltaic cells and other applications

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Publication number Publication date
EP2918371A1 (en) 2015-09-16
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JP6189886B2 (ja) 2017-08-30
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