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用于铝基板的介电糊剂制造技术

技术编号:14914188 阅读:11 留言:0更新日期:2017-03-30 03:34
高导热性介电材料系统或糊剂在用于LED和高功率电路应用的铝合金基板上是有用的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了在用于LED和高功率电路应用的铝合金基板上使用的高导热性介电材料系统或糊剂。
技术介绍
对提供待施用到由铝及其合金制成的基板上的具有好的电绝缘性而又具有优异的导热性的无机基电介质持续有兴趣。这样的基板在高瓦特下工作和/或传导高电流通过铺设在涂布这些电介质的用于电子应用的金属基板(如用于在汽车电子设备中使用的高亮度高功率LED、下一代照明、电视、高功率电子设备、OLED和太阳能应用的基板)顶部的电路时,这样的基板可以用作好的散热片,以将设备/电介质界面的热带走,从而保持该设备/电介质界面冷却。
技术实现思路
在本专利技术中克服了与已知系统相关的困难和缺陷。虽然用于相对较低温度的流动和烧结应用(对于铝及其合金,通常为660℃或更低),但是对于高使用温度(高达200~300℃),需要无机(玻璃或玻璃-陶瓷或陶瓷)基介电系统。在其他希望的性质中,这些玻璃或玻璃-陶瓷基电介质提供避免熔化铝及其合金所需要的低流动温度。通常,玻璃具有相对较低的导热性和高的绝缘电阻。因此,在保持高击穿电压和绝缘电阻(为了电绝缘)的同时提高导热性(为了好的散热性)是一种挑战。为了将金属颗粒掺入这些玻璃基电介质中以提高导热性所作的任何尝试都可能导致电绝缘损失。因此,进行了该研究以探索在玻璃基无机电介质中实现高导热性和更高的绝缘电阻(或者,换句话而言,更高的击穿电压)。本专利技术的一种实施方式为一种包含玻璃组分的糊剂,用于在烧制时在铝基板上形成介电层。玻璃组分包含至少一种选自由如下组成的组的玻璃:(i)富含碱金属氧化物的玻璃;和(ii)富含氧化铋的玻璃。本专利技术的一种实施方式为一种介电组合物,包含:(a)玻璃组分,包含(i)约30至约75摩尔%的SiO2,(ii)约5至约25摩尔%的TiO2,(iii)约5至约40摩尔%的(Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O),和(iv)约0.1至约15摩尔%的(P2O5+Nb2O5+V2O5);(b)有机载体,和(c)溶剂。本文中该实施方式或任何其它实施方式的介电组合物可以进一步包含导热性增强剂。本专利技术的另一种实施方式为一种电子装置,包含:(a)铝基板;(b)至少一层本文公开的任何介电组合物,其设置在所述铝基板的至少一部分上;(c)导电线路(conductivetrace),包含至少一种选自由铜、铝、银、铂和钯组成的组的金属;和(d)电源电路,其中所述基板、介电组合物和导电线路被设置为使得所述介电组合物将所述铝基板和所述导电线路进行电分离和物理分离中的至少一种,并且其中所述电源电路仅接触所述导电线路。本专利技术的另一种实施方式为一种在铝基板上形成介电层的方法,包括以下步骤:(a)将介电组合物糊剂涂覆到铝基板上,以及(b)烧制所述基板,以在所述基板上形成介电层。所述介电组合物为本文公开的任何介电组合物。可以在烧制前涂覆多层介电糊剂。烧制可以在约400至约660℃的温度下进行。本专利技术的一种实施方式为一种制造电子装置的方法,包括:(a)提供铝基板,(b)在所述铝基板上涂覆至少一层本文公开的任何介电组合物,(c)在所述至少一层介电组合物上涂覆至少一层导电糊剂,以形成组合件,(d)在400-660℃下烧制所述组合件以烧结所述电介质和导电糊剂,以及(e)将电源电路配置为与所述至少一层导电糊剂电接触。本专利技术的一种实施方式为一种电子装置,选自由如下组成的组:真空绝缘玻璃,太阳能电池触点、太阳能电池、太阳能电池组件、有机PV装置、等离子体显示装置、纳米晶体显示器、电致变色装置、电致变色材料系统、传感器、悬浮颗粒装置、微型百叶窗(micro-blind)、液晶装置、智能窗、可切换型窗、智能玻璃、电子玻璃(eglass)、量子点装置、热电装置、电池、发光二极管(LED)、表面传导电子发射显示器(SED)、场发射显示器(FED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器(LCD)、数字光处理(DLP)、铁电液晶显示器(Ferro-liquiddisplay,FLD)、干涉调制器显示器(IMOD)、厚膜介电电致发光显示器(TDEL)、量子点电致发光显示器(QDLED)、时序多工光学快门(timemultiplexedopticalshutters,TMOS)、伸缩像素显示器(telescopicpixeldisplay,TPD)、液晶激光器(LCL)、激光荧光体显示器(LPD)、有机发光晶体管(OLET)及其组合,所述电子装置包含至少一层本文公开的任何介电组合物。附图说明图1是本专利技术的优选实施方式的剖视图。具体实施方式本专利技术提供一种可用在许多应用中的电绝缘的低温可烧制的玻璃基介电组合物。在本专利技术的某些形式中,所述组合物不含溶剂。本专利技术还提供了使用本专利技术的组合物形成导电膜、电路、线路、触点等的方法。本专利技术包括使用本专利技术的组合物和方法形成的装置、产品和/或经涂布的基板。虽然用于相对较低温度的流动和烧结应用(对于铝及其合金,通常为<660℃),但是对于高使用温度(高达200~300℃),需要无机(玻璃或玻璃-陶瓷或陶瓷)基介电系统。其中,玻璃或玻璃-陶瓷基电介质提供不熔化铝合金所需要的低流动温度。通常,玻璃具有相对较低的导热性和高的绝缘电阻。因此,在保持高击穿电压(BDV)和绝缘电阻(为了电绝缘)的同时提高导热性(为了好的散热性)是一种挑战。使用本专利技术的介电糊剂的装置按如下进行制造。如图1中所示,提供可以由铝合金(如下表1中的那些)制成的铝基板110。在基板110的至少一侧上,施加至少一层(120,130)包含本文的任何玻璃组合物的介电糊剂。在该介电糊剂层上选择性地施加导电糊剂140。在足以烧结电介质和导电糊剂的温度下,烧制组合件。最后,将150表示的电源电路如电子装置或LED(例如)置于与导电糊剂140接触。独立地印刷并烧制每层。然而,也设想同时共烧制多层。本专利技术人已经开发出了新的无机电介质,该无机电介质:(a)可以被施加到铝及其合金上并在其上于400-660℃(使用厚膜烧制谱的峰值温度)下烧结;(b)可以在顶部具有铜、铝或银厚膜的导电线路,以提供电流传导路径;(c)可以根据介电层厚度、导体长度和层的数量提供750V/mil或更高的击穿电压;(d)可以具有高达1.0至5.0W/m-K的热导率;(e)可以具有高达350℃的使用温度;以及(f)在某些情况下,可以通过在85℃/85%RH下持续1000小时或更高的测试,而没有失去电绝本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种介电组合物,包含:a.玻璃组分,包含i.约30至约75摩尔%的SiO2,ii.约5至约25摩尔%的TiO2,iii.约5至约40摩尔%的(Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O),和iv.约0.1至约15摩尔%的(P2O5+Nb2O5+V2O5),b.有机载体,和c.溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.28 US 61/896,1871.一种介电组合物,包含:
a.玻璃组分,包含
i.约30至约75摩尔%的SiO2,
ii.约5至约25摩尔%的TiO2,
iii.约5至约40摩尔%的(Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O),和
iv.约0.1至约15摩尔%的(P2O5+Nb2O5+V2O5),
b.有机载体,和
c.溶剂。
2.根据权利要求1所述的介电组合物,进一步包含导热性增强剂。
3.根据权利要求1所述的介电组合物,其中所述导热性增强剂选自由如
下组成的组:氮化硼、碳化硼、碳化硅、硅、氮化铝、金属粘结的金刚石粉、
树脂粘结的金刚石粉、多晶金刚石粉和天然金刚石粉。
4.根据权利要求1所述的介电组合物,其中所述玻璃粉包含:
a.约35至约70摩尔%的SiO2,
b.约1至约15摩尔%的TiO2,
c.约11至约37摩尔%的(Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O),和
d.约1至约10摩尔%的(P2O5+Nb2O5+V2O5)。
5.根据权利要求4所述的介电组合物,其中所述玻璃粉进一步包含至少
一种选自由如下组成的组:
a.约0.1至约10摩尔%的Bi2O3,
b.约0.1至约15摩尔%的B2O3,和
c.约0.1至约12摩尔%的ZnO。
6.根据权利要求1所述的介电组合物,包含:
a.约42至约70摩尔%的SiO2,
b.约5至约14摩尔%的TiO2,
c.约15至约30摩尔%的(Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O),和
d.约2至约8摩尔%的(P2O5+Nb2O5+V2O5)。
7.根据权利要求6所述的介电组合物,其中所述玻璃粉进一步包含至少
一种选自由如下组成的组:
a.约2至约8摩尔%的Bi2O3,
b.约0.1至约5摩尔%的B2O3,和
c.约0.1至约5摩尔%的ZnO。
8.根据权利要求1所述的介电组合物,包含:
a.约42至约60摩尔%的SiO2,
b.约8至约14摩尔%的TiO2,
c.约2至约7摩尔%的Li2O,
d.约10至约15摩尔%的Na2O,
e.约4至约7摩尔%的K2O,
f.约0.1至约1摩尔%的P2O5,和
g.约1至约7摩尔%的V2O5。
9.根据权利要求8所述的介电组合物,其中所述玻璃粉进一步包含至少
一种选自由如下组成的组:
a.约3至约7摩尔%的Bi2O3,
b.约1至约4摩尔%的B2O3,
c.约2至约4摩尔%的ZnO,和
d.约0.1至约1摩尔%的Nb2O5。
10.根据权利要求1所述的介电组合物,包含:
a.约50至约68摩尔%的SiO2,
b.约9至约13摩尔%的TiO2,
c.约2至约7摩尔%的Li2O,
d.约9至约15摩尔%的Na2O,
e.约4至约8摩尔%的K2O,

【专利技术属性】
技术研发人员:斯里尼瓦桑·斯里德哈兰奥维尔·W·布朗乔治·E·格雷迪
申请(专利权)人:费罗公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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