[发明专利]低烧制温度的铜组合物

说明书

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。