[发明专利]可焊接导电聚合物厚膜组合物

说明书

技术领域

本发明涉及可焊接导电聚合物厚膜组合物。所述组合物尤其适用于低温应用，并且可与无铅焊接技术相容。

背景技术

导电聚合物厚膜(PTF)组合物变得越来越有利地适用于许多应用中的各种电子部件，所述应用包括但不限于低温混合系统、LED应用、汽车应用、电力电子设备、低温加热器应用、天线或射频应用，以及燃料电池。通常，这些PTF组合物是用于在各种衬底上形成导电层。因为导电PTF组合物典型地不具有玻璃组分(用于类似应用中的常规厚膜材料具有玻璃组分)，所以它们不需要常规厚膜材料的高点火温度(例如，高于500℃)。许多导电PTF组合物都可在约120℃与350℃之间的温度下加以处理。因而，导电PTF组合物的使用减少处理时间，并且因此减少与电子电路装置的制造相关联的制造成本。此外，导电PTF组合物可与需要较低处理温度的各种衬底一起使用。

导电PTF组合物的一个问题在于它们难以焊接。可焊接的许多导电PTF组合物使用基于铅的焊料，与无铅焊料(例如，在约230℃与300℃之间)相比，所述基于铅的焊料在相对低温下(例如，在约200℃与270℃之间)焊接。然而，出于环境考虑，无铅焊料是优选的。由于导电PTF材料的组成，它们的处理温度较低，并且因此高温无铅焊料的使用是不利的，因为组合物材料中的导电组分(例如，银)可能发生浸出。当浸出发生时，剩余聚合物材料不可焊接并且留下不可使用的层。

国际专利公布第WO2012/067705号教导可与基于铅的焊料焊接的聚合物厚膜组合物。对可使用无铅焊料直接焊接的导电PTF组合物存在需要。因此，本发明的目标是提供适用于低温应用的导电PTF组合物，所述导电PTF组合物能够承受较高无铅焊接温度。

发明内容

本发明提供能够与无铅焊料材料焊接的导电聚合物厚膜组合物。导电聚合物厚膜组合物适用于各种低温电子应用，但也能够承受与无铅焊料的使用相关联的较高焊接温度。

本发明涉及适用于无铅焊接的导电聚合物厚膜组合物，所述导电聚合物厚膜组合物包含金属颗粒和包含至少一种酚醛树脂和溶剂的有机媒介物。

本发明也提供焊接至导电聚合物厚膜组合物的方法，所述方法包括以下步骤：将导电聚合物厚膜组合物涂覆于衬底的至少一个表面，所述聚合物厚膜组合物包含金属颗粒和包含至少一种酚醛树脂和溶剂的有机媒介物；固化聚合物厚膜组合物以形成固化膜；以及使用无铅焊料焊接至固化膜的暴露表面。

本发明也提供物品，所述物品包括具有至少一个表面的衬底，和涂覆于所述衬底的至少一个表面的固化聚合物厚膜，所述固化聚合物厚膜由导电聚合物厚膜组合物形成，所述导电聚合物厚膜组合物包含金属颗粒和包含至少一种酚醛树脂和溶剂的有机媒介物。所述物品任选地还包括焊接至所述固化聚合物厚膜的无铅焊料。

附图说明

图1是与对照聚合物厚膜图案比较的、根据本发明的示例性实施方案的示例性聚合物厚膜图案的照片，所述示例性聚合物厚膜图案具有与其焊接的金属。

具体实施方式

本发明涉及可使用无铅焊料焊接的导电聚合物厚膜(PTF)组合物。导电PTF组合物必须是充分导电的，以便它们在电气组件的各种部件之间运送电流。优选地，导电PTF组合物包含有机媒介物和导电材料，如金属颗粒。有机媒介物优选地包含至少一种酚醛树脂。

有机媒介物

有机媒介物提供导电组分借以涂覆于衬底的介质。所述有机媒介物赋予聚合物组合物所需粘度和流变性，所述粘度和流变性允许组合物通过已知的涂覆方法涂覆于衬底，从而形成各种所需图案。用于导电PTF组合物的有机媒介物典型地包含至少一种树脂和至少一种溶剂。有机媒介物也可任选地包含其它添加剂。

优选的树脂是有助于具有有利导电性、可印刷性和可焊接性的导电PTF组合物的形成的那些树脂。在优选实施方案中，树脂是热固性树脂。优选地，树脂具有与低温衬底相容的固化温度，所述低温衬底如FR4衬底(玻璃增强环氧树脂层合物)。在优选实施方案中，树脂具有不超过约200℃、优选不超过约180℃并且最优选不超过约160℃的固化温度。