[发明专利]聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于多种不同应用中的聚合物厚膜(PTF)焊料合金/金属导体组合物。在一个实施例中，PTF焊料合金/金属组合物被用作在薄膜基底例如ITO溅镀玻璃上的丝网印刷导体。PTF焊料合金/金属用作栅极。该组合物还可用于任何其它需要导电性（低电阻率）的应用。 

背景技术

本发明涉及用于电子装置中的聚合物厚膜焊料合金/金属组合物。由于其低电阻率（<50毫欧/平方）和可靠性，PTF银导体在电子电路中作为被选导体是十分普遍的。然而，近年来，银的价格已升至原来的三倍，约超过$30/金衡制盎司，并且因此变得太昂贵而不适合在电路中使用。一直在寻找几乎不减弱电特性但降低成本的银的供选择的替代方案。本发明的目的是提供此类供选择的替代方案。 

发明内容

本发明提供聚合物厚膜导体组合物，所述组合物包含： 

(a)35重量%至94重量%的焊料合金粉末，所述合金粉末选自(i)锡、银和铜合金粉末；(ii)锡和铋合金粉末；以及(iii)它们的混合物，该合金粉末由具有2至18mm的平均粒度和在0.20至1.3m²/g范围内的表面积/质量比的颗粒组成； 

(b)1重量%至30重量%的金属，该金属选自银、铜、金、铝以及它们的混合物，该金属由具有2至18mm的平均粒度和在0.10至2.3m²/g范围内的表面积/质量比的颗粒组成；以及 

(c)5重量%至35重量%有机介质，所述有机介质包含： 

(1)树脂，所述树脂为偏二氯乙烯和丙烯腈的乙烯基共聚物树脂或苯氧基树脂，所述树脂溶解于 

(2)有机溶剂，所述有机溶剂包含二元酯或乙二醇醚； 

条件是当树脂为苯氧基树脂时，金属为银；其中所述焊料合金粉末和金属分散于有机介质中，并且其中所述重量%是基于聚合物厚膜导体组合物的总重量计的。 

可在除去所有溶剂所必需的时间和温度下加工组合物。 

本发明还涉及使用此类组合物在电路上形成电极的方法，并且涉及由此类方法和组合物形成的制品。 

具体实施方式

一般来讲，厚膜组合物包含赋予组合物适当电功能性质的功能相。功能相包含分散于有机介质中的电功能粉，所述有机介质充当功能相的载体。一般来讲，在厚膜技术中，焙烧组合物以烧尽有机物并赋予电功能性质。然而，在使用聚合物厚膜的情况下，有机物在干燥后仍作为组合物的整体部分。如本文所用，“有机物”包括厚膜组合物的聚合物、树脂或粘合剂组分。这些术语可互换使用，它们均表示相同事物。 

在一个实施例中，所述聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物使用SAC（锡、银、铜）合金粉末和银薄片。在另一个实施例中，所述组合物使用具有球形颗粒的SAC合金粉末和银粉。在另一个实施例中，所述组合物使用SAC合金粉末和铜薄片。在另一个实施例中，所述组合物使用SAC合金和Sn/Bi合金粉末与银薄片的组合。 

概括地说，聚合物厚膜焊料合金/金属导体组合物的主要组分是分散于有机介质中的导体粉末，所述有机介质由聚合物树脂和溶剂构成。本文下面开始讨论各个组分。 

A.导体粉末

本发明厚膜组合物中的电功能性粉末为(1)包含锡、银和铜的焊料合金导体粉末，称为SAC合金，其中锡占最大百分比，即大于90重量%，或含有至少40重量%锡的Sn/Bi合金粉末，以及(2)银、铜、金、铝或它们的混合物的金属粉末/薄片。 

焊料合金粉末和纯金属所使用的粒径和形状特别重要并且必须适用于应用方法。焊料合金颗粒和纯金属两者的粒度分布对于组合物的效果而言 也是关键的。从实际角度看，粒度在1-100μm的范围内。在一个实施例中，焊料合金颗粒和金属颗粒两者的平均粒度为2至18mm。此外，焊料合金颗粒的表面积/重量比在0.20至1.3m²/g的范围内，而金属颗粒的表面积/重量比为0.10至2.3m²/g。在一个实施例中，所述金属为银和/或铜。在另一个实施例中，所述金属为银。 

在一个实施例中，PTF组合物包含35重量%至94重量%焊料合金粉末和1重量%至30重量%金属，其中所述重量%是基于聚合物厚膜导体组合物的总重量计的。在另一个实施例中，PTF组合物包含60重量%至75重量%焊料合金粉末和15重量%至30重量%金属。在该实施例中，金属为组合物中焊料合金粉末和金属的总量的1/6至1/3。 

有机酸可被用作焊料合金的还原剂，以还原焊料合金表面的任何氧化。