用于形成可焊接的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜导体的方法技术

本发明专利技术是针对一种用于形成可焊接的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜导体的方法，其中通过在280℃至320℃的温度下加热来固化包含导电金属、聚酰亚胺和有机溶剂的糊料组合物。本发明专利技术还提供了一种电气装置，该电气装置含有通过本发明专利技术的方法形成的可焊接的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜导体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成可焊接的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜导体的方法
本专利技术是针对一种用于形成可焊接的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜(PTF)导体的方法。
技术介绍
一般来讲，厚膜组合物包含赋予该组合物适当的电功能特性的功能相。该功能相包含分散在含有聚合物的有机溶剂中的电功能粉末。这些组合物将典型地含有粘合剂，例如玻璃料。烧制此种组合物以烧尽聚合物和溶剂并赋予电功能特性。然而，在聚合物厚膜的情况下，聚合物在干燥后仍作为组合物的组成部分并且仅去除溶剂。加工要求可以包括热处理，诸如如聚合物厚膜
的技术人员已知的固化。许多PTF组合物仅在最高达约200℃时是稳定的并且因此它们不适用于焊接，因为这是在200℃至260℃的温度下完成的。进一步地，许多当前的PTF电极组合物不能很好地与焊料润湿并且在焊接之后不具有良好的与基底的粘附性。因此，本专利技术的主要目的是生产一种可以用于形成焊接后粘附在下面基底上的可焊接导体的PTF糊料组合物，以及一种用于形成此种导体的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于形成可焊接的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜导体的方法，该方法包括以下步骤：(i)提供基底；(ii)制备糊料组合物，该糊料组合物包含：(a)60wt％-95wt％的导电金属粉末；(b)2wt％-6wt％的聚酰亚胺聚合物；以及(c)有机溶剂，其中wt％是基于该糊料组合物的总重量，该导电金属粉末分散在该有机溶剂中并且该聚酰亚胺聚合物溶解在该有机溶剂中，并且该导电金属粉末的重量与该聚酰亚胺聚合物的重量的比率是在13与40之间；(iii)将该糊料组合物以所希望的图案施加到该基底上；并且(iv)通过在280℃至320℃的温度下加热至少30分钟来固化步骤(iii)中施加的该糊料组合物，其前提是如果该导电金属粉末的重量与该聚酰亚胺聚合物的重量的比率大于30，则固化可以通过在250℃至320℃的温度下加热至少30分钟来完成。在一个实施例中，在步骤(iii)之后但在步骤(iv)之前，将在步骤(iii)中施加的该糊料组合物通过在足以去除该有机溶剂的温度下加热而干燥。在实施例中，该聚酰亚胺聚合物由式I表示：其中X是C(CH3)2，O，S(O)2，C(CF3)2，O-Ph-C(CH3)2-Ph-O，O-Ph-O-或C(CH3)2、O、S(O)2、C(CF3)2、O-Ph-C(CH3)2-Ph-O、O-Ph-O-中的两种或更多种的混合物；其中Y是选自下组的二胺组分或二胺组分的混合物，该组由以下各项组成：间苯二胺(MPD)、3,4’-二氨基二苯醚(3,4’-ODA)、4,4’-二氨基-2,2’-双(三氟甲基)联苯(TFMB)、3,3’-二氨基二苯砜(3,3’-DDS)、4,4’-(六氟异亚丙基)双(2-氨基苯酚)(6F-AP)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、9,9-双(4-氨基苯基)芴(FDA)；2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺(DAM)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]六氟丙烷(HFBAPP)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4氨基苯基)六氟丙烷(双-A-AF)、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-[1,3-亚苯基双(1-甲基-亚乙基)]、以及双苯胺(双苯胺-M)，其前提是：i.如果X是O，那么Y不是间苯二胺(MPD)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)和3,4’-二氨基二苯醚(3,4’-ODA)；BAPP、APB-133、或双苯胺-M；ii.如果X是S(O)2，那么Y不是3,3’-二氨基二苯砜(3,3’-DDS)；iii.如果X是C(CF3)2，那么Y不是间苯二胺(MPD)、双-(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜(BAPS)、9,9-双(4-氨基苯基)芴(FDA)、或3,3’-二氨基二苯砜(3,3’-DDS)；并且iv.如果X是O-Ph-C(CH3)2-Ph-O或O-Ph-O-，那么Y不是间苯二胺(MPD)、FDA、3,4’-ODA、DAM、BAPP、APB-133、或双苯胺-M。本专利技术还提供了一种电气装置，该电气装置含有使用本专利技术的方法形成的可焊接的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜导体。附图说明图1说明了在对比实验和实例中使用的蛇形丝网印刷的糊料图案。具体实施方式本专利技术的方法涉及一种用于形成该可焊接的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜(PTF)导体的糊料组合物。该糊料组合物典型地用于形成可焊接的电导体并由此提供电气连接。当在指示的温度下固化时，所得导体示出了良好的焊料润湿性以及良好的与基底的粘附性。该基于聚酰亚胺的聚合物厚膜糊料组合物的主要组分是导电金属粉末、聚酰亚胺聚合物和有机溶剂，A.导电金属本专利技术的聚合物厚膜组合物中的导电金属粉末是导电金属颗粒的粉末。在一个实施例中，该导电金属选自下组，该组由以下各项组成：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni以及其混合物。在一个实施例中，导电颗粒可以包括银(Ag)。在另一个实施例中，导电颗粒可以例如包括以下项中的一项或多项：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni、Ag-Pd和Pt-Au。在另一个实施例中，导电颗粒可以包括以下项中的一项或多项：(1)Al、Cu、Au、Ag、Pd和Pt；(2)Al、Cu、Au、Ag、Pd和Pt的合金；以及(3)其混合物。在还另一个实施例中，导电颗粒可以包括涂覆有另一种金属的上述金属之一，例如涂覆Ag的Cu、涂覆Ag的Ni。实施例可以含有上述任何的混合物。当金属为银时，其可以是呈银金属、银合金或其混合物的形式。银也可以是呈氧化银(Ag2O)，银盐如AgCl、AgNO3、AgOOCCH3(乙酸银)、AgOOCF3(三氟乙酸银)、正磷酸银(Ag3PO4)或其混合物的形式。也可使用与其他厚膜糊料组分相容的其他形式的银。导电金属源可以是呈薄片形式、球形形式、颗粒形式、结晶形式、其他不规则形式以及它们的混合物。为了在最终导电结构中获得高导电率，通常优选使导电金属的浓度尽可能地高，同时保持糊料组合物的与加工或最终用途有关的其他所需特征。在一个实施例中，该导电金属是该聚合物厚膜糊料组合物的从约60wt％至约95wt％。在另一个实施例中，该导电金属的来源是该厚膜糊料组合物的固体组分的从约70wt％至约90wt％。如在此所用，重量百分比写为wt％。在一个实施例中，该导电金属是银并且该银是该聚合物厚膜糊料组合物的从约60wt％至约95wt％。在另一个实施例中，该银是该厚膜糊料组合物的固体组分的从约70wt％至约90wt％。导电金属的粒度不受任何特定限制。在实施例中，平均粒度可以小于10微米。在一方面，例如，平均粒度可为0.1至5微米。如在此所用，“粒度”意思是指“平均粒度”；“平均粒度”是指50％体积分布尺寸。50％体积分布尺寸可表示为d50。体积分布尺寸可通过本领域的技术人员所理解的许多方法来确定，这些方法包括但不限于使用Microtrac粒度分析仪(蒙哥马利维尔，宾夕法尼亚州(Montgomeryville,PA))的激光衍射和分散方法。还可采用激光散射，例如，使用从堀场仪器公司(HoribaInstrumentsI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成可焊接的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜导体的方法，该方法包括以下步骤：(j)提供基底；(ii)制备糊料组合物，该糊料组合物包含：(a)60wt％‑95wt％的导电金属粉末；(b)2wt％‑6wt％的聚酰亚胺聚合物；以及(c)有机溶剂，其中wt％是基于所述糊料组合物的总重量，所述导电金属粉末分散在所述有机溶剂中并且所述聚酰亚胺聚合物溶解在所述有机溶剂中，并且所述导电金属粉末与所述聚酰亚胺的比率是在13与40之间；(iii)将所述糊料组合物以所希望的图案施加到所述基底上；并且(iv)通过在280℃至320℃的温度下加热至少30分钟来固化步骤(iii)中施加的该糊料组合物，其前提是如果该导电金属粉末的重量与该聚酰亚胺聚合物的重量的比率大于30，则固化可以通过在250℃至320℃的温度下加热至少30分钟来完成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.12 US 14/824,1881.一种用于形成可焊接的基于聚酰亚胺的聚合物厚膜导体的方法，该方法包括以下步骤：(j)提供基底；(ii)制备糊料组合物，该糊料组合物包含：(a)60wt％-95wt％的导电金属粉末；(b)2wt％-6wt％的聚酰亚胺聚合物；以及(c)有机溶剂，其中wt％是基于所述糊料组合物的总重量，所述导电金属粉末分散在所述有机溶剂中并且所述聚酰亚胺聚合物溶解在所述有机溶剂中，并且所述导电金属粉末与所述聚酰亚胺的比率是在13与40之间；(iii)将所述糊料组合物以所希望的图案施加到所述基底上；并且(iv)通过在280℃至320℃的温度下加热至少30分钟来固化步骤(iii)中施加的该糊料组合物，其前提是如果该导电金属粉末的重量与该聚酰亚胺聚合物的重量的比率大于30，则固化可以通过在250℃至320℃的温度下加热至少30分钟来完成。2.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(iii)之后但在步骤(iv)之前，将在步骤(iii)中施加的所述糊料组合物通过在足以去除所述有机溶剂的温度下加热而干燥。3.如权利要求1所述的方法，所述糊料组合物包含：75wt％-90wt％的导电金属粉末。4.如权利要求1所述的方法，其中所述导电金属选自下组，该组由以下各项组成：Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni，Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni的合金，涂覆有Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni中一种的Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni中的一种，以及其混合物。5.如权利要求1所述的方法，其中所述导电金属是Ag。6.如权利要求1所述的方法，其中步骤(iv)中的所述加热时间是至少1小时。7.如权利要求1所述的方法，其中所述聚酰亚胺聚合物由式I表示：其中X是C(CH3)2，O，S(O)2，C(CF3)2，O-Ph-C(CH3)2-Ph-O，O-Ph-O-或C(CH3)2、O、S(O)2、C(CF3)2、O-Ph-C(CH3)2-Ph-O、O-Ph-O...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世起，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国,US