專利名稱：一種基于大功率led芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大功率LED芯片貼裝等光電元器件制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著微電子工業(yè)的發(fā)展，尤其是在光電行業(yè)中，人們對(duì)光電元件要求越來越高，生產(chǎn)多采用流程化、標(biāo)準(zhǔn)化來進(jìn)行以降低成本，LED芯片的貼裝就由原來的焊接、流焊技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的生產(chǎn)線貼裝，大功率LED的出現(xiàn)，更是需求有新的要求的導(dǎo)體漿料與大功率LED 芯片的貼裝相匹配，開展新的導(dǎo)體漿料的研究也就勢(shì)在必行。一般來講，電子漿料的主要成分包括有功能相如金屬、貴金屬粉末等、無(wú)機(jī)粘結(jié)劑如玻璃粉末、氧化物粉末等、有機(jī)粘結(jié)劑、其它的溶劑和添加劑。通常，電子漿料中的功能相起導(dǎo)電作用，要具有很好的導(dǎo)電性能，一般由金屬粉末或貴金屬粉末來充當(dāng)，常用的金屬粉末有銅粉、鋁粉、鋅粉、鎳粉等，常用的貴金屬粉有金粉、銀粉、鉬粉、鈀粉等。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑起固定電子漿料到基材的作用，一般由氧化物粉末和玻璃粉末來充當(dāng)，但是這一成分在電子漿料的比重比較低，有的甚至沒有；有機(jī)粘結(jié)劑主要起使?jié){料具有一定的形狀、易于印刷或涂敷的作用，主要有高分子樹脂、小分子樹脂等來充當(dāng)，隨著化學(xué)工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步這部分在電子漿料中的作用越來越突出，改變有機(jī)粘結(jié)劑的成分就可以改變電子漿料的干燥、燒結(jié)性能。在現(xiàn)有的電子漿料領(lǐng)域里，銀系列導(dǎo)體漿料具有導(dǎo)電率高，性能穩(wěn)定，與基板結(jié)合強(qiáng)度大等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于集成電路、芯片貼裝、薄膜開關(guān)等電子元器件的生產(chǎn)。一般來講， 用于光電子領(lǐng)域的銀導(dǎo)體漿料又叫導(dǎo)電銀膠，主要有膠液基體、導(dǎo)電填料、固化劑、固化促進(jìn)劑、增韌劑和其它助劑組成，其中作為膠液基體的，有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、丙烯酸酯樹脂等。由于環(huán)氧樹脂的膠接性能優(yōu)良，使用方便，因此在導(dǎo)電膠中用得最為普遍。銀粉填充型導(dǎo)電膠中所用銀粉的種類、比例、粒度及形狀對(duì)導(dǎo)電膠的性能有很大影響。按照制造方法，銀粉可分為電解銀粉、化學(xué)還原銀粉、球磨銀粉和噴射銀粉等多種，目前用得較多的是電解銀粉和化學(xué)還原銀粉。銀粉的用量，通常為40-80%左右。如銀粉的用量過少，則膠接強(qiáng)度可得到保證，但導(dǎo)電性能下降；銀粉的用量過多，則導(dǎo)電性能增加，但膠接強(qiáng)度明顯下降，成本也相應(yīng)增高。但是，以往在LED芯片貼裝領(lǐng)域多用含氯素制成的導(dǎo)體漿料，隨著各種環(huán)保法規(guī)的實(shí)施，氯素成為了各國(guó)政府和環(huán)保組織禁止使用的物質(zhì)，電子漿料也同樣面臨諸如此類的問題需要解決，環(huán)保的問題不解決，就限制了導(dǎo)體漿料在民用產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展。另外，新近興起的大功率LED對(duì)貼裝大功率LED芯片用的銀導(dǎo)體漿料要求更高，以往在LED芯片貼裝領(lǐng)域用的導(dǎo)體漿料在用于貼裝大功率LED芯片時(shí)容易出現(xiàn)開裂、粘結(jié)不牢靠等因素，從而影響了大功率LED的最終效果。鑒于以上現(xiàn)有銀導(dǎo)體漿料存在的不足，開發(fā)出一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料并能替代現(xiàn)有的導(dǎo)體漿料就成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，該漿料導(dǎo)電性能好、附著力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、不易氧化，與大功率LED芯片、芯片基板有優(yōu)良的潤(rùn)濕性和相容性。另外，這種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料不含有氯素等有害元素，符合社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)保的要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，由質(zhì)量百分比為65 80%的超細(xì)銀粉、質(zhì)量百分比為2 7%納米銅粉、 質(zhì)量百分比5 12%有機(jī)樹脂、質(zhì)量百分比為5 8%溶劑和質(zhì)量百分比2 11%添加劑的原料制備而成。優(yōu)選的，所述的超細(xì)銀粉為粒徑為0. 1 5μπι的超細(xì)銀粉；所述納米銅粉為粒徑為0. 5 IOnm的納米銅粉。優(yōu)選的，所述有機(jī)樹脂為聚氨酯樹脂、聚丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂中的一種、或兩種、 或三種的組合。優(yōu)選的，所述溶劑為丁內(nèi)酯、乙二醇二乙酯、異丙醇中的一種、或兩種、或三種的組
口 O優(yōu)選的，所述添加劑為固化劑、消泡劑、表面活性劑，其重量百分比為0.2 5 0.5 3 0.01 7，其中固化劑為為二乙酰胺、三乙醇胺、丙二醇甲醚乙酰胺中的一種或幾種；消泡劑為十二烷基磺酸鈉、2-乙基-4-甲基咪唑、4，4_ 二氨基二苯甲烷中的一種或幾種；表面活性劑為二丙二醇甲醚醋酸酯、乳酸單甘油酯、丙三醇磷酸酯中的一種或幾種。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料的制備方法，其特征在于所述的制備方法按照以下步驟進(jìn)行1)首先按質(zhì)量百分比65 80%稱量粒徑為0. 1 5μπι的超細(xì)銀粉、按質(zhì)量百分比2 7%稱量粒徑為0. 5 IOnm的納米銅粉，混勻后待用；2)稱量質(zhì)量百分比為5 12%的有機(jī)樹脂、質(zhì)量百分比為5 8%的溶劑，在高速攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢?，混勻后冷卻至室溫待用；3)把步驟1)得到的超細(xì)銀粉和納米銅粉的混合物加入到步驟幻的有機(jī)樹脂和溶劑的混合物中，加入質(zhì)量百分比為2 11%的添加劑，把上述得到的初步的漿料用膠體磨進(jìn)行混合與粉碎，控制膠體磨的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行時(shí)間，直到細(xì)度小于5 μ m為止，得到漿料成品。從以上制備方法可以看出，上述的導(dǎo)體漿料及其制備過程的主要優(yōu)點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面1、上述的導(dǎo)體漿料主要以超細(xì)銀粉和納米銅粉為主，一方面是由于超細(xì)銀粉是一種技術(shù)比較成熟的金屬粉末，現(xiàn)在已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)，易被人們所接受；另一方面納米銅粉是新近比較優(yōu)異的納米材料，加入后優(yōu)化了超細(xì)銀粉的部分性能，制成的導(dǎo)體漿料導(dǎo)電性能優(yōu)良，比較符合大功率LED芯片貼裝對(duì)于高導(dǎo)電率的要求。2、結(jié)合以往的導(dǎo)體漿料的物理化學(xué)性能并對(duì)其進(jìn)行分析，加入了不含氯素等有害物質(zhì)的樹脂，漿料的潤(rùn)濕性、表面平滑性、相溶性、與大功率LED芯片、芯片基板的結(jié)合強(qiáng)度良好，可以完全替代現(xiàn)有的導(dǎo)體漿料用于大功率LED芯片貼裝的工業(yè)化生產(chǎn)制造領(lǐng)域。3、本發(fā)明中的溶劑和添加劑具有不同的沸點(diǎn)和揮發(fā)速度，它們按照一定比例配置在一起，使銀導(dǎo)體漿料在大功率LED芯片貼裝過程中逐次揮發(fā)，不宜形成氣孔、裂縫等缺陷，使導(dǎo)體漿料與大功率LED芯片、芯片基板連接牢靠，提高連接強(qiáng)度?？偠灾?，按照上述方法制備的導(dǎo)體漿料導(dǎo)電性能、接觸性能、連接性能優(yōu)良；本發(fā)明通過調(diào)整各種無(wú)機(jī)成分與有機(jī)成分的含量，可以與大功率LED芯片、芯片基板相適應(yīng)， 達(dá)到使產(chǎn)品性能更加優(yōu)良的效果，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，其具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準(zhǔn)備以下原料超細(xì)銀粉65%、納米銅粉5%、有機(jī)樹脂12%、溶劑8%和添加劑10% ；其中的超細(xì)銀粉為粒徑為0. 1 5 μ m的超細(xì)銀粉；納米銅粉為粒徑為0. 5 IOnm 的納米銅粉；有機(jī)樹脂為聚氨酯樹脂，溶劑為乙二醇二乙酯。上述添加劑為固化劑、消泡劑、 表面活性劑，其按重量百分比為5 0.5 2。其中固化劑為為三乙醇胺，消泡劑為十二烷基磺酸鈉，表面活性劑為二丙二醇甲醚醋酸酯。此種基于半導(dǎo)體芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料的制備方法如下1)首先按質(zhì)量百分比稱量粒徑為0. 1 5 μ m的超細(xì)銀粉和粒徑為0. 5 IOnm的納米銅粉，混勻后待用；2)按前述質(zhì)量百分比稱量有機(jī)樹脂和溶劑，在高速攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢?，混勻后冷卻至室溫待用；3)把前述的超細(xì)銀粉和納米銅粉的混合物加入到有機(jī)樹脂和溶劑的混合物中，加入添加劑，把上述得到的初步的漿料用膠體磨進(jìn)行混合與粉碎，控制膠體磨的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行時(shí)間，直到細(xì)度小于5 μ m為止得到漿料成品。實(shí)施例2:一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，其具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準(zhǔn)備以下原料超細(xì)銀粉70%、納米銅粉7%、有機(jī)樹脂10%、溶劑5%和添加劑8% ；其中超細(xì)銀粉為粒徑為0. 1 5 μ m的超細(xì)銀粉。納米銅粉為粒徑為0. 5 IOnm的納米銅粉，有機(jī)樹脂為聚丙烯酸樹脂，溶劑為異丙醇。上述添加劑為固化劑、消泡劑、表面活性劑，其按重量百分比為0.2 3 5。其中固化劑為為二乙酰胺，消泡劑為2-乙基-4-甲基咪唑，表面活性劑為乳酸單甘油酯。此種基于半導(dǎo)體芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料的制備方法如下1)首先按質(zhì)量百分比稱量粒徑為0. 1 5 μ m的超細(xì)銀粉和粒徑為0. 5 IOnm 的納米銅粉，混勻后待用；2)按前述質(zhì)量百分比稱量有機(jī)樹脂和溶劑，在高速攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢?，混勻后冷卻至室溫待用；3)把前述的超細(xì)銀粉和納米銅粉的混合物加入到有機(jī)樹脂和溶劑的混合物中，加入添加劑，把上述得到的初步的漿料用膠體磨進(jìn)行混合與粉碎，控制膠體磨的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行時(shí)間，直到細(xì)度小于5 μ m為止得到漿料成品。實(shí)施例3 一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，其具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準(zhǔn)備以下原料超細(xì)銀粉76%、納米銅粉2%、有機(jī)樹脂5%、溶劑6%和添加劑11% ；其中超細(xì)銀粉為粒徑為0. 1 5 μ m的超細(xì)銀粉。納米銅粉為粒徑為0. 5 IOnm 的納米銅粉，有機(jī)樹脂為環(huán)氧樹脂，溶劑為丁內(nèi)酯。上述添加劑為固化劑、消泡劑、表面活性劑，其按重量百分比為2 3 0.01。其中固化劑為為丙二醇甲醚乙酰胺，消泡劑為4，
4- 二氨基二苯甲烷，表面活性劑丙三醇磷酸酯。此種基于半導(dǎo)體芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料的制備方法如下1)首先按質(zhì)量百分比稱量粒徑為0. 1 5 μ m的超細(xì)銀粉和粒徑為0. 5 IOnm的納米銅粉，混勻后待用；2)按前述質(zhì)量百分比稱量有機(jī)樹脂和溶劑，在高速攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢?，混勻后冷卻至室溫待用；3)把前述的超細(xì)銀粉和納米銅粉的混合物加入到有機(jī)樹脂和溶劑的混合物中，加入添加劑，把上述得到的初步的漿料用膠體磨進(jìn)行混合與粉碎，控制膠體磨的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行時(shí)間，直到細(xì)度小于5 μ m為止得到漿料成品。實(shí)施例4 一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，其具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準(zhǔn)備以下原料超細(xì)銀粉80%、納米銅粉3%、有機(jī)樹脂10%、溶劑5%和添加劑2% ；超細(xì)銀粉為粒徑為0. 1 5 μ m的超細(xì)銀粉。納米銅粉為粒徑為0. 5 IOnm的納米銅粉，有機(jī)樹脂為聚丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂(按質(zhì)量比3 1混合)的混合物，溶劑為乙二醇二乙酯。上述添加劑為固化劑、消泡劑、表面活性劑，其按重量百分比為2 3 7。其中固化劑為為二乙酰胺和丙二醇甲醚乙酰胺(按質(zhì)量比2 1混合)的混合物，消泡劑為 2-乙基-4-甲基咪唑，表面活性劑為二丙二醇甲醚醋酸酯。此種基于半導(dǎo)體芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料的制備方法如下1)首先按質(zhì)量百分比稱量粒徑為0. 1 5 μ m的超細(xì)銀粉和粒徑為0. 5 IOnm的納米銅粉，混勻后待用；2)按前述質(zhì)量百分比稱量有機(jī)樹脂和溶劑，在高速攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢瑁靹蚝罄鋮s至室溫待用；3)把前述的超細(xì)銀粉和納米銅粉的混合物加入到有機(jī)樹脂和溶劑的混合物中， 加入添加劑，把上述得到的初步的漿料用膠體磨進(jìn)行混合與粉碎，控制膠體磨的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行時(shí)間，直到細(xì)度小于5 μ m為止得到漿料成品。
權(quán)利要求
1.一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，其特征在于由質(zhì)量百分比為 65 80%的超細(xì)銀粉、質(zhì)量百分比為2 7%納米銅粉、質(zhì)量百分比5 12%有機(jī)樹脂、質(zhì)量百分比為5 8%溶劑和質(zhì)量百分比2 11%添加劑的原料制備而成。
2.如權(quán)利要求1所述的基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，其特征在于 所述的超細(xì)銀粉為粒徑為0. 1 5 μ m的超細(xì)銀粉；所述納米銅粉為粒徑為0. 5 IOnm的納米銅粉。
3.如權(quán)利要求1所述的基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，其特征在于 所述有機(jī)樹脂為聚氨酯樹脂、聚丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂中的一種、或兩種、或三種的組合。
4.如權(quán)利要求1所述的基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，其特征在于 所述溶劑為丁內(nèi)酯、乙二醇二乙酯、異丙醇中的一種、兩種、或三種的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，其特征在于 所述添加劑為固化劑、消泡劑、表面活性劑，其重量百分比為0.2 5 0.5 3 0.01 7，其中固化劑為為二乙酰胺、三乙醇胺、丙二醇甲醚乙酰胺中的一種或幾種；消泡劑為十二烷基磺酸鈉、2-乙基-4-甲基咪唑、4，4_二氨基二苯甲烷中的一種或幾種；表面活性劑為二丙二醇甲醚醋酸酯、乳酸單甘油酯、丙三醇磷酸酯中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料的制備方法，其特征在于所述的制備方法按照以下步驟進(jìn)行1)首先按質(zhì)量百分比65 80%稱量粒徑為0.1 5μ m的超細(xì)銀粉、按質(zhì)量百分比 2 7%稱量粒徑為0. 5 IOnm的納米銅粉，混勻后待用；2)稱量質(zhì)量百分比為5 12%的有機(jī)樹脂、質(zhì)量百分比為5 8%的溶劑，在高速攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢瑁靹蚝罄鋮s至室溫待用；3)把步驟1)得到的超細(xì)銀粉和納米銅粉的混合物加入到步驟幻的有機(jī)樹脂和溶劑的混合物中，加入質(zhì)量百分比為2 11%的添加劑，把上述得到的初步的漿料用膠體磨進(jìn)行混合與粉碎，控制膠體磨的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行時(shí)間，直到細(xì)度小于5 μ m為止，得到漿料成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及大功率LED芯片貼裝等光電元器件制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料及其制備方法。基于大功率LED芯片貼裝用環(huán)保型銀導(dǎo)體漿料，其由質(zhì)量百分比為65～80％的超細(xì)銀粉、質(zhì)量百分比為2～7％納米銅粉、質(zhì)量百分比5～12％有機(jī)樹脂、質(zhì)量百分比為5～8％溶劑和質(zhì)量百分比2～11％添加劑的原料制備而成。依照本發(fā)明制備的漿料具有導(dǎo)電性能好、附著力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、不易氧化等優(yōu)點(diǎn)，并且與大功率LED芯片、芯片基板有優(yōu)良的潤(rùn)濕性和相容性。
文檔編號(hào)H01L33/62GK102262915SQ201110201219
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者張宇陽(yáng) 申請(qǐng)人:彩虹集團(tuán)公司