介电厚膜油墨制造技术

本发明专利技术公开了介电厚膜油墨。一种用于电子设备的导热厚膜介电油墨，其包含有机介质、玻璃粘合剂和具有分散在厚膜介电油墨混合物中各处的陶瓷颗粒的技术陶瓷粉末的混合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及厚膜油墨，并且更具体而言，涉及用于电子功率模块的厚膜介电油墨。
技术介绍
厚膜油墨通常用于电子工业中并且随着趋势朝着较小的电路发展而具有日益增加的重要性。厚膜电路通过通常包括使导体和介电油墨的若干个连续层沉积于基板上的重复的丝网印刷方法形成。厚膜电路被广泛用于汽车工业的电子设备中并且包括例如用于混合动力汽车的交流发电机、调节器(regulator)和功率逆变器的电子功率模块的设备。电子功率模块由于高水平的电流和电压而导致产生大量的热量，并因此要求材料具有高的热导率和扩散率，同时仍然在导热组件之间提供电绝缘性。直接接合铜（direct bonded copper）(DBC)基板由于其高水平的热导率而常用于功率模块中。 DBC基板由例如氧化铝或氮化硅的瓷砖和接合至或所述瓷砖的一侧或两侧的铜片材组成。顶部铜层可以预先形成或被蚀刻，以形成电路，而底部铜层仍然是实心片材。然后将所述DBC基板焊接到底板基板，其典型地由铝或其它导热金属制成，其用作散热器。虽然功率模块中的DBC基板提供必要水平的电绝缘和热导率，但是多个层增加了体积和复杂性。此外，由于促进接合点退化的高电流和高电压而导致将DBC基板连接至所述底板的焊点是潜在的失效位点。
技术实现思路
根据一个实施方案，提供了用于电子设备的导热厚膜介电油墨，其中所述厚膜介电油墨包含有机介质、玻璃粘合剂和技术陶瓷粉末的混合物，所述技术陶瓷粉末具有分散在厚膜介电油墨混合物中各处的陶瓷颗粒。根据另一个实施方案，提供了包括形成电子组件被布置在其上的电路的金属层、形成散热器的基板、和被插入所述金属层和所述基板之间的厚膜介电油墨层的电子设备，其中所述厚膜介电油墨层是导热的，但不导电的。根据另一个实施方案，提供了制造所述电子设备的方法，所述方法包括将厚膜导热介电油墨沉积覆盖基板的步骤，其中所述厚膜导热介电油墨包含有机介质、玻璃粘合剂和技术陶瓷粉末的混合物。所述方法进一步包括烧制所述厚膜导热介电油墨以形成至所述基板的接合物（bond）和将厚膜导热油墨迹线（trace）沉积于所述厚膜导热介电油墨上。因此，在此公开以下实施方案：方案1. 用于电子设备的导热厚膜介电油墨，所述厚膜介电油墨包含以下物质的混合物：有机介质；玻璃粘合剂；和技术陶瓷粉末，其具有分散在所述厚膜介电油墨混合物中各处的陶瓷颗粒。方案2. 方案1的导热厚膜介电油墨，其中所述技术陶瓷粉末以所述厚膜介电油墨重量的约4.0%-约22.0%的量存在。方案3. 方案2的导热厚膜介电油墨，其中所述技术陶瓷粉末是氮化铝、碳化硅、氧化铍、氮化硼或氮化硅。方案4. 方案1的导热厚膜介电油墨，其中所述有机介质以所述厚膜介电油墨重量的约14.0%-约32.0%的量存在。方案5. 方案4的导热厚膜介电油墨，其中所述有机介质包含2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、二乙二醇二丁基醚、十二烷醇、十三烷醇和乙基纤维素。方案6. 方案5的导热厚膜介电油墨，其中所述2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇以所述有机介质重量的约81.0%-约82.0%的量存在，所述二乙二醇二丁基醚以所述有机介质重量的约7.0%-约11.0%的量存在，所述十二烷醇以所述有机介质重量的约2.0%的量存在，所述十三烷醇以所述有机介质重量的约1.0%-约4.0%的量存在，并且所述乙基纤维素以所述有机介质重量的约3.0%-约6.5%的量存在。方案7. 方案1的导热厚膜介电油墨，其中所述玻璃粘合剂以所述厚膜介电油墨重量的约48.0%-约82.0%的量存在。方案8. 方案7的导热厚膜介电油墨，其中所述玻璃粘合剂包含氧化铅(II)、二氧化硅、三氧化硼和氧化铝。方案9. 方案8的导热厚膜介电油墨，其中所述氧化铅(II)以所述玻璃粘合剂重量的约65.0%-约67.5%的量存在，所述二氧化硅以所述玻璃粘合剂重量的约21.5%-约22.5%的量存在，所述三氧化硼以所述玻璃粘合剂重量的约8.0%-约9.0%的量存在，并且所述氧化铝以所述玻璃粘合剂重量的约2.0%-约3.0%的量存在。方案10. 用于混合动力汽车的功率逆变器，其包括：形成电子组件被布置在其上的电路的金属层；形成散热器的基板；和根据方案1的厚膜介电油墨层，其中所述厚膜导热介电油墨层被插入所述金属层和所述基板之间。方案11. 电子设备，其包括：形成电子组件被布置在其上的电路的金属层；形成散热器的基板；和被插入所述金属层和所述基板之间的厚膜介电油墨层，其中所述厚膜介电油墨层是导热的。方案12. 方案11的电子设备，其中所述厚膜导热介电油墨包含有机介质、玻璃粘合剂和技术陶瓷粉末。方案13. 方案12的电子设备，其中所述技术陶瓷粉末以所述厚膜介电油墨重量的约4.0%-约22.0%的量存在。方案14. 方案13的电子设备，其中所述技术陶瓷粉末是氮化铝、碳化硅、氧化铍、氮化硼或氮化硅。方案15. 方案11的电子设备，其中所述有机介质以所述厚膜介电油墨重量的约14.0%-约32.0%的量存在，并且包含2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、二乙二醇二丁基醚、十二烷醇、十三烷醇和乙基纤维素。方案16. 方案11的电子设备，其中所述玻璃粘合剂以所述厚膜介电油墨重量的约48.0%-约82.0%的量存在，并且包含氧化铅(II)、二氧化硅、三氧化硼和氧化铝。方案17. 方案11的电子设备，其中所述基板是含有铝、铜或不锈钢的导热金属基板，或替代地，所述基板是含有氧化铝、氮化硅、碳化硅或氮化铝的陶瓷基板。方案18. 方案11的电子设备，其中所述电子设备是电子功率模块。方案19. 制造电子设备的方法，所述方法包括以下步骤：将厚膜导热介电油墨沉积覆盖基板，其中所述厚膜导热介电油墨包含以下物质的混合物：有机介质；玻璃粘合剂；和技术陶瓷粉末；烧制所述厚膜导热介电油墨以形成至所述基板的接合物；和将厚膜导热油墨迹线沉积于所述厚膜导热介电油墨上。方案20. 根据方案19的制造电子设备的方法，其中所述技术陶瓷粉末是氮化铝、碳化硅、氧化铍、氮化硼或氮化硅并且以所述厚膜介电油墨重量的约4.0%-约22.0%的量存在，并且其中所述有机介质以所述厚膜介电油墨重量的约14.0%-约32.0%的量存在并且包含2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、二乙二醇二丁基醚、十二烷醇、十三烷醇和乙基纤维素，并且其中所述玻璃粘合剂以所述厚膜介电油墨重量的约48.0%-约82.0%的量存在并且包含氧化铅(II)、二氧化硅、三氧化硼和氧化铝。附图说明下文将结合所附的附图描述优选的示例性实施方案，其中相同的名称表示相同的元件，并且其中：图1图示说明了根据本专利技术的一个实施方案的示例性功率模块布置；和图2是图示说明制造根据本专利技术的一个实施方案的图1的功率模块的示例性方法的流程图。具体实施方式本文中所考虑的各种实施方案涉及用于电子设备的厚膜介电油墨，使用所述厚膜介电油墨制造电子设备的方法，以及由这样的方法制造的电子设备。本文的示例性实施方案提供了用于电子设备，并且具体而言是用于电子功率模块(例如，交流发电机、调节器和逆变器)中的厚膜介电油墨。电子功率模块为各种电子组件（其通常为被焊接或烧结至金属迹线上的功率半导体设备（即模具（die）））提供了物理容纳（containment）。一些功率模块包含单个二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电子设备的导热厚膜介电油墨，所述厚膜介电油墨包含以下物质的混合物：有机介质；玻璃粘合剂；和技术陶瓷粉末，其具有分散在所述厚膜介电油墨混合物中各处的陶瓷颗粒。

【技术特征摘要】
2015.04.07 US 14/6802001.用于电子设备的导热厚膜介电油墨，所述厚膜介电油墨包含以下物质的混合物：有机介质；玻璃粘合剂；和技术陶瓷粉末，其具有分散在所述厚膜介电油墨混合物中各处的陶瓷颗粒。2.权利要求1的导热厚膜介电油墨，其中所述技术陶瓷粉末以所述厚膜介电油墨重量的约4.0%-约22.0%的量存在。3.权利要求2的导热厚膜介电油墨，其中所述技术陶瓷粉末是氮化铝、碳化硅、氧化铍、氮化硼或氮化硅。4.权利要求1的导热厚膜介电油墨，其中所述有机介质以所述厚膜介电油墨重量的约14.0%-约32.0%的量存在。5.权利要求4的导热厚膜介电油墨，其中所述有机介质包含2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、二乙二醇二丁基醚、十二烷醇、十三烷醇和乙基纤维素。6.权利要求5的导热厚膜介电油墨，其中所述2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇以所述有机介质重量的约81.0%-约82.0%的量存在，所述二乙二醇二丁基醚以所述有机介质重量的约7.0%-约11.0%的量存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：LM阿尔鲍夫，DA史密斯，TJ古斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US