[发明专利]用于氮化铝衬底的厚膜印刷铜浆料

说明书

本发明提供一种导电浆料，其包含50wt.％至90wt.％的铜粒子、0.5wt.％至10wt.％的玻璃粉、0.1wt.％至5wt.％的粘附促进剂以及5wt.％至20wt.％的有机媒介物，所述粘附促进剂是选自由以下组成的组的成员中的至少一种：氧化亚铜、氧化钛、氧化锆、树脂酸硼、树脂酸锆、无定形硼、磷酸锂、氧化铋、氧化铝以及氧化锌。还提供一种物品，其包含氮化铝衬底和本发明的导电浆料。还提供一种用于形成导电电路的方法。

技术领域

本申请涉及适用于氮化铝衬底的厚膜印刷(thick print)铜导电浆料组合物。本文所描述的铜导电浆料组合物是可镀的并且适合用于引线接合。它们对下伏氮化铝衬底具有极佳的粘附力。虽然不局限于这些应用，但是本文所描述的铜导电浆料组合物可在高温、高电压和/或高电流强度的电子应用中(例如在电动车辆中)使用。

背景

近年来，对于在高温环境下使用的电路板、尤其是对于高功率应用，一直需要采用氮化铝(AlN)衬底。由于AlN衬底极佳的特性，包括高热导率(130Wm^-1K^-1至200Wm^-1K^-1)和低热膨胀系数(CTE)(4ppmK^-1至4.5ppmK^-1)，它们一直是有希望的候选物。高热导率和低CTE的组合给予氮化铝良好的抗热震性。此外，氮化铝具有超过铝和氧化铍的抗弯强度，表现出使其能够易于加工的低硬度，并且在氧化环境中超过900℃的温度下以及还原环境中高达1600℃的温度下是稳定的。

尽管有氮化铝的希望，但是由于缺乏充分粘附到氮化铝或含氮化铝衬底的相容厚膜浆料组合物，所以在这些材料上涂覆厚膜受到严重限制。为了将金属导体粘附到氮化铝衬底，通常使用通过在金属和衬底之间形成的薄反应层(氧化物膜)来粘附所述导体的厚膜技术，所述薄反应层是通过将原子形式的金属引入到陶瓷衬底的表面，使得化学活性极高的金属与存在于衬底表面的过量氧键合而形成。

因此，需要表现出高稳定性以及对下伏氮化铝衬底极佳的粘附特 性的新型金属导电浆料组合物。

概述

本发明提供一种导电浆料组合物，其在涂覆到氮化铝衬底时表现出极佳的粘附特性。

本发明提供一种导电浆料，其包含50wt.％至90wt.％的铜粒子、0.5wt.％至10wt.％的玻璃粉、0.1wt.％至5wt.％的粘附促进剂以及5wt.％至20wt.％的有机媒介物，所述粘附促进剂是选自由以下组成的组的成员中的至少一种：氧化亚铜、氧化钛、氧化锆、树脂酸硼、树脂酸锆、无定形硼、磷酸锂、氧化铋、氧化铝以及氧化锌。

根据本发明的一个方面，所述铜粒子包含以下中的至少一种：具有约2.0μm至2.9μm的中值粒径(d₅₀)的第一铜粒子、具有约3.0μm至3.9μm的中值粒径(d₅₀)的第二铜粒子，或具有约4.0μm至4.9μm的中值粒径(d₅₀)的第三铜粒子。

根据本发明的优选实施方案，所述第一铜粒子具有约2.5μm的中值粒径(d₅₀)。根据本发明的另一个优选实施方案，所述第二铜粒子具有约3.5μm的中值粒径(d₅₀)。根据本发明的另外一个优选实施方案，所述第三铜粒子具有约4.5μm的中值粒径(d₅₀)。

根据本发明的优选实施方案，所述第一铜粒子具有约0.25m²/g至0.50m²/g的比表面积。根据本发明的另一个优选实施方案，所述第二铜粒子具有约0.25m²/g至0.75m²/g的比表面积。根据本发明的另外一个优选实施方案，所述第三铜粒子具有约0.25m²/g至0.50m²/g的比表面积。