(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）（ｉ）３０から７５モル％のＳｉＯ２、
（ｉｉ）５から２５モル％のＴｉＯ２、
（ｉｉｉ）Ｌｉ２Ｏを必須とし、且つ５から４０モル％の（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏ）と、
（ｉｖ）０．１から１５モル％の（Ｐ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｖ２Ｏ５）、
を含むガラス成分、
（ｂ）有機ビヒクル、と
（ｃ）溶媒、
を含む、アルミニウム基材に配するための誘電体組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の誘電体組成物であって、さらに熱伝導性向上剤を含む、誘電体組成物。
【請求項３】
請求項２に記載の誘電体組成物であって、前記熱伝導性向上剤が、窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、ケイ素、窒化アルミニウム、金属結合ダイヤモンド粉末、樹脂結合ダイヤモンド粉末、多結晶ダイヤモンド粉末、及び天然ダイヤモンド粉末からなる群より選択される、誘電体組成物。
【請求項４】
請求項１に記載の誘電体組成物であって、前記ガラス粉末が、
（ａ）３５から７０モル％のＳｉＯ２、
（ｂ）５から１５モル％のＴｉＯ２、
（ｃ）Ｌｉ２Ｏを必須とし、且つ１１から３７モル％の（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏ）、と
（ｄ）１から１０モル％の（Ｐ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｖ２Ｏ５）、
を含む、誘電体組成物。
【請求項５】
請求項４に記載の誘電体組成物であって、前記ガラス粉末が、
（ａ）０．１から１０モル％のＢｉ２Ｏ３、
（ｂ）０．１から１５モル％のＢ２Ｏ３、と
（ｃ）０．１から１２モル％のＺｎＯ、
からなる群より選択される少なくとも一つをさらに含む、誘電体組成物。
【請求項６】
請求項１に記載の誘電体組成物であって、前記ガラス粉末が、
（ａ）４２から７０モル％のＳｉＯ２、
（ｂ）５から１４モル％のＴｉＯ２、
（ｃ）Ｌｉ２Ｏを必須とし、且つ１５から３０モル％の（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏ）、と
（ｄ）２から８モル％の（Ｐ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｖ２Ｏ５）、
を含む、誘電体組成物。
【請求項７】
請求項６に記載の誘電体組成物であって、前記ガラス粉末が、
（ａ）２から８モル％のＢｉ２Ｏ３、
（ｂ）０．１から５モル％のＢ２Ｏ３、と
（ｃ）０．１から５モル％のＺｎＯ、
からなる群より選択される少なくとも一つをさらに含む、誘電体組成物。
【請求項８】
請求項１に記載の誘電体組成物であって、前記ガラス粉末が、
（ａ）４２から６０モル％のＳｉＯ２、
（ｂ）８から１４モル％のＴｉＯ２、
（ｃ）２から７モル％のＬｉ２Ｏ、
（ｄ）１０から１５モル％のＮａ２Ｏ、
（ｅ）４から７モル％のＫ２Ｏ、
（ｆ）０．１から１モル％のＰ２Ｏ５、と
（ｇ）１から７モル％のＶ２Ｏ５、
を含む、誘電体組成物。
【請求項９】
請求項８に記載の誘電体組成物であって、前記ガラス粉末が、
（ａ）３から７モル％のＢｉ２Ｏ３、
（ｂ）１から４モル％のＢ２Ｏ３、
（ｃ）２から４モル％のＺｎＯ、と
（ｄ）０．１から１モル％のＮｂ２Ｏ５、
からなる群より選択される少なくとも一つをさらに含む、誘電体組成物。
【請求項１０】
請求項１に記載の誘電体組成物であって、前記ガラス粉末が、
（ａ）５０から６８モル％のＳｉＯ２、
（ｂ）９から１３モル％のＴｉＯ２、
（ｃ）２から７モル％のＬｉ２Ｏ、
（ｄ）９から１５モル％のＮａ２Ｏ、
（ｅ）４から８モル％のＫ２Ｏ、
（ｆ）０．２から１．１モル％のＰ２Ｏ５、と
（ｇ）１．５から７モル％のＶ２Ｏ５、
を含む、誘電体組成物。
【請求項１１】
請求項１０に記載の誘電体組成物であって、前記ガラス粉末が、
（ａ）２から８モル％のＢｉ２Ｏ３、
（ｂ）１から３モル％のＢ２Ｏ３、
（ｃ）１から４モル％のＺｎＯ、と
（ｄ）０．１から１．５モル％のＮｂ２Ｏ５、
からなる群より選択される少なくとも一つをさらに含む、誘電体組成物。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の誘電体組成物であって、前記ガラス成分が、粒子径Ｄ５０が０．１〜１０μｍ、及び粒子径Ｄ９５が０．１〜１５μｍであるガラスフリット粒子を含む、誘電体組成物。
【請求項１３】
（ａ）アルミニウム基材、
（ｂ）前記アルミニウム基材の少なくとも一部の上に請求項１〜１２のいずれかに記載の誘電体組成物の層を二層、
（ｃ）導電トレース、と
（ｄ）電力回路、
を含む電子装置であって、
前記誘電体組成物が、前記アルミニウム基材と前記導電トレースとを少なくとも電気的に分離、又は物理的に分離するように、前記基材、前記誘電体組成物及び前記導電トレースが配置され、
前記電力回路が前記導電トレースのみと接触する、
電子装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電子装置であって、前記アルミニウム基材が、ＡＬ １０５０、ＡＬ１０６０、ＡＬ １１００、ＡＬ ２０２４、ＡＬ ３００３、ＡＬ ３８０、ＡＬ ３８４、ＡＬ ５０５２、ＡＬ ５１４、ＡＬ ６０６１、及びＡＬ ６０６３、からなる群より選択される、電子装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の電子装置であって、前記導電トレースが、銅、アルミニウム、銀、白金及びパラジウムからなる群より選択される少なくとも一つの金属を含む、電子装置。
【請求項１６】
アルミニウム基材上に誘電体層を形成する方法であって、
（ａ）アルミニウム基材上に請求項１〜１２のいずれかに記載の誘電体組成物の層を二層塗布する工程、と
（ｂ）前記基材上で二層の誘電体層を形成するように前記二層の誘電体組成物を焼成する工程、
を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記焼成工程が、４００℃から６６０℃の温度で行われる、方法。
【請求項１８】
電子装置を製造する方法であって、
（ａ）アルミニウム基材を提供する工程、
（ｂ）請求項１〜１２のいずれかに記載の誘電体組成物の層を二層、前記アルミニウム基材に塗布する工程、
（ｃ）アセンブリを形成するように、前記二層の誘電体組成物に導電体ペーストの層を少なくとも一層塗布する工程、
（ｄ）前記誘電体と前記導電ペーストを焼結するように前記アセンブリを４００〜６６０℃で焼成する工程、と
（ｅ）前記導電体ペーストの少なくとも一層と電気的に接触するように電力回路を配置する工程、
を含む方法。
【請求項１９】
真空絶縁ガラス、太陽電池コンタクト、太陽電池、太陽電池モジュール、有機ＰＶ装置、プラズマディスプレイ装置、ナノ結晶ディスプレイ、エレクトロクロミック装置、エレクトロクロミック材料系、センサ、懸濁粒子装置、マイクロブラインド、液晶装置、スマートウィンドウ、スイッチャブルウィンドウ、スマートガラス、ｅ−ガラス、量子ドット装置、熱電装置、電池、発光ダイオード、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ、電界放出ディスプレイ、有機発光ダイオード、液晶ディスプレイ、デジタル光処理、Ｆｅｒｒｏ液晶ディスプレイ、干渉変調器ディスプレイ、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ、量子ドットエレクトロルミネッセンスディスプレイ、時分割光学シャッター、Ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ  Ｐｉｘｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ、液晶レーザー、Ｌａｓｅｒ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ、有機発光トランジスタ、及びこれらの組み合わせ、からなる群より選択される電子装置であって、
請求項１〜１２のいずれかに記載の誘電体組成物の層を二層、含む、電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ用及び高電力回路用のアルミニウム合金基材に使用するための高熱伝導性誘電体材料系又は高熱伝導性誘電体組成物を提供する。本発明は当該誘電体組成物を有する電子装置を提供する。また、本発明は、当該誘電体組成物及び電子装置の製造方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム及びその合金で作られた基材に塗布される、電気絶縁性が良好であり、且つ優れた熱伝導性を有する無機系誘電体の提供に関して、継続的な関心が持たれている。このような基材は、高ワット数で動作する間、及び／又はこれらの誘電体でコーティングされた金属基材の上に置かれた回路へ高電流を伝導する間、冷涼に保つために、装置／誘電体インターフェースから熱を取り除く良いヒートシンクとして作用できる。前記金属基材は、自動車用電子機器、次世代の照明、テレビ、高出力電子機器、ＯＬＥＤ、及び太陽光線を利用した用途において使用される高輝度、高出力ＬＥＤのための基材などの、電子応用のための基材である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既知の系に関連する難点や欠点は、本発明によって克服される。
【０００４】
比較的低い温度での流動及び焼結の処理（アルミニウム及びその合金において、典型的には６６０℃以下）が行われているが、高い温度（２００から３００℃まで）で使用するための無機（ガラス又はガラス−セラミック又はセラミック）系の誘電体系が必要とされる。その他の望まれる特性の中で、これらのガラス又はガラス−セラミック系誘電体は、アルミニウム及びその合金の溶融を避けるために必要な低い流動温度を提供する。一般的に、ガラスは比較的低い熱伝導性と高い絶縁抵抗を有する。したがって、（良好な放熱のために）熱伝導性を高めると同時に、（電気絶縁性のために）高い絶縁破壊電圧（breakdown voltage）及び絶縁抵抗を保持することが課題である。
【０００５】
熱伝導性を向上させためのこれらのガラス系誘電体に金属粒子を取り込ませる試みは、電気絶縁性を損なう結果となりうる。したがって、この研究は、ガラス系無機誘電体における、高い熱伝導性とより高い絶縁抵抗（言い換えれば、より高い絶縁破壊電圧）を達成するために行われた。
【０００６】
本発明の実施形態は、焼成時に、アルミニウム基材上に誘電体層を形成する際に使用されるガラス成分を含むペーストである。
【０００７】
ガラス成分は、（ｉ）アルカリ酸化物リッチガラス（alkali oxide rich glass）、及び（ｉｉ）ビスマス酸化物リッチガラス（bismuth oxide rich glass）、からなる群より選択される少なくとも一つのガラスを含む。
【０００８】
本発明の実施形態は、（ａ）（ｉ）約３０から約７５モル％のＳｉＯ２、（ｉｉ）約５から約２５モル％のＴｉＯ２、（ｉｉｉ）ＬｉＯ２を必須とし、且つ約５から約４０モル％の（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏ）、と（ｉｖ）約０．１から約１５モル％の（Ｐ２Ｏ５＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｖ２Ｏ５）、を含むガラス成分、（ｂ）有機ビヒクル、と（ｃ）溶媒、を含む、アルミニウム基材に配するための誘電体組成物である。この実施形態及びその他の実施形態の誘電体組成物は、さらに熱伝導性向上剤を含んでもよい。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、（ａ）アルミニウム基材、（ｂ）前記アルミニウム基材の少なくとも一部に配置された、本明細書に開示されるいずれかの誘電体組成物の少なくとも一つの層、（ｃ）銅、アルミニウム、銀、白金及びパラジウムからなる群より選択される少なくとも一つを含む導電トレース、と（ｄ）電力回路、を備え、前記誘電体組成物がアルミニウム基材と導電トレースを少なくとも電気的又は物理的に分離するように、前記基材、誘電体組成物及び導電トレースが配置され、前記電力回路が導電トレースのみと接する、電子装置である。
【００１０】
本発明の別の実施形態はアルミニウム基材上に誘電体層を形成する方法であり、当該方法は、（ａ）アルミニウム基材上に誘電体組成物を塗布する工程、と（ｂ）前記基材上で誘電体層を形成するように前記基材を焼成する工程、を含む。誘電体組成物は、本明細書に開示されるいずれかのものである。多層の誘電体ペーストが、焼成の前に塗布されてもよい。焼成は、約４００から約６６０℃の温度で行われてもよい。
【００１１】
本発明の実施形態は電子装置を製造する方法であって、当該方法は、（ａ）アルミニウム基材を提供する工程、（ｂ）本明細書に開示されるいずれかの誘電体組成物の少なくとも一つの層を前記アルミニウム基材に塗布する工程、（ｃ）アセンブリを形成するように、前記の誘電体組成物の少なくとも一つの層に導電ペーストを少なくとも一層、塗布する工程、（ｄ）前記誘電体と導電ペーストが焼結するように、前記アセンブリを４００〜６６０℃で焼成する工程、と（ｅ）導電ペーストの少なくとも一つの層と電気的に接触するように電力回路を配置する工程、を含む。
【００１２】
本発明の実施形態は、真空絶縁ガラス、太陽電池コンタクト、太陽電池、太陽電池モジュール、有機ＰＶ装置、プラズマディスプレイ装置、ナノ結晶ディスプレイ、エレクトロクロミック装置、エレクトロクロミック材料系、センサ、懸濁粒子装置、マイクロブラインド（micro-blind）、液晶装置、スマートウィンドウ、スイッチャブルウィンドウ（switchable window）、スマートガラス、ｅ−ガラス、量子ドット装置、熱電装置、電池、発光ダイオード（ＬＥＤ）、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（ＳＥＤ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、デジタル光処理（ＤＬＰ）、Ｆｅｒｒｏ液晶ディスプレイ（ＦＬＤ）、干渉変調器ディスプレイ（ＩＭＯＤ）、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＴＤＥＬ）、量子ドットエレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＱＤＬＥＤ）、時分割光学シャッター（ＴＭＯＳ）、Ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ  Ｐｉｘｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ（ＴＰＤ）、液晶レーザー（ＬＣＬ）、Ｌａｓｅｒ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ（ＬＰＤ）、有機発光トランジスタ（ＯＬＥＴ）、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される電子装置であって、本明細書に開示される誘電体組成物の少なくとも一つの層を含む電子装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、多数の用途において使用できる、電気的絶縁であって、低温で焼成可能なガラス系誘電体組成物を提供する。本発明の特定の種類において、組成物は無溶媒である。本発明は、本発明の組成物を使用して、導電性の膜、回路、トレース、及びコンタクトなどを形成する方法も提供する。本発明は、本発明の組成物と方法を使用して形成される装置、製品及び／又はコーティングされた基材を含む。
【００１５】
比較的低温の流動及び焼結の処理（アルミニウム及びその合金において、典型的に＜６６０℃）が行われているが、高い温度（２００から３００℃まで）で使用するための無機（ガラス又はガラス−セラミック又はセラミック）系の誘電体系が求められる。これらのガラス又はガラス−セラミック系誘電体は、アルミニウム合金が溶融しないために必要な低い流動温度を提供する。一般的に、ガラスは比較的低い熱伝導性と高い絶縁抵抗を有する。したがって、（良好な放熱のために）熱伝導性を向上させながら、（電気絶縁性のために）高い絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）と絶縁抵抗を保持することは、課題である。
【００１６】
本発明の誘電体ペーストを用いた装置は、次のように組み立てられる。
【００１７】
図１に示されるように、以下の表１にあるようなアルミニウム合金から作ることができるアルミニウム基材１１０が提供される。本明細書に開示されるいずれかのガラス組成物を含む誘電体ペーストの少なくとも一つの層（１２０、１３０）が、基材１１０の少なくとも一面に塗布される。導電ペースト１４０が、誘電体ペースト層の上に選択的に塗布される。アセンブリは、誘電体と導電ペーストが焼結するのに十分な温度で焼成される。最後に、電子装置、又は、例えばＬＥＤなどの電力回路１５０が、導電ペースト１４０と接触するように置かれる。各層は、別々に印刷され焼成される。しかしながら、複数の層を同時に共焼成することも想定される。
【００１８】
本発明者らは、新しい無機誘電体を開発した。それらは、（ａ）４００〜６６０℃（厚膜焼成プロファイルを用いたピーク温度）で、アルミニウム及びその合金の上に塗布し焼結でき、（ｂ）電流導電経路を提供するため、銅、アルミニウム又は銀厚膜の導電トレースを一番上に有してもよく、（ｃ）誘電体層の厚さ、導電体の長さ、及び層の数に応じて、７５０ｖ／ｍｉｌ以上の絶縁破壊電圧を提供することができ、（ｄ）１．０から５．０Ｗ／ｍ−Ｋの熱伝導性を有することができ、（ｅ）３５０℃の使用温度を有することができ、そして（ｆ）電気絶縁性を失うことなく、１，０００時間以上にわたる８５℃／８５％ＲＨの試験に場合によって合格することができる。
【００１９】
本発明の主成分である基材、ガラス組成物及び有機ビヒクルを以下に示す。
【００２０】
アルミニウム基材
基材用のアルミニウム及びその合金の使用は、誘電体ペーストが合金の固相線よりも低い温度で焼成しなければいけないことを要求する。あらゆるアルミニウム合金が適する。適切なアルミニウム合金の例として、ＡＬ １０５０、ＡＬ １０６０、ＡＬ １１００、ＡＬ ２０２４、ＡＬ ３００３、ＡＬ ３８０、ＡＬ ３８４、ＡＬ ５０５２、ＡＬ ５１４、ＡＬ ６０６１、及びＡＬ ６０６３が挙げられ、これらは個別でも、表１に示されるいずれかの組み合せであってもよい。アルミニウム合金の固相線に応じて、焼成温度は４００から６６０℃の範囲であってもよく、純アルミニウムの溶融点は６６４℃である。焼成温度は、４５０〜６１０℃がより好ましく、４８０〜６００℃が最も好ましい。
【００２１】
【表１】
0006345239.tif 000002
【００２２】
ガラス組成物
誘電体層を形成するための誘電体組成物（ペースト状）は、有機ビヒクルを一つ以上のガラス組成物と混同することで得ることができる。誘電体材料におけるガラス組成物（ガラスフリット）の適切な割合は、焼成後に所望の誘電体層組成物が得られるように決定される。本明細書で有用なガラスフリットの粒子径Ｄ５０は、約０．１から約１０ミクロンであって、好ましくは約３から８ミクロン、より好ましくは約３から５ミクロン、代わりにより好ましくは約５から８ミクロンである。別の実施形態において、粒子径Ｄ５０は０．１〜２ミクロンであり、好ましくは０．１〜１ミクロンである。別の粒子パラメータはＤ９５であり、１５ミクロン以下、好ましくは１２ミクロン以下、より好ましくは１０ミクロン以下、最も好ましくは５ミクロン以下である。最大の粒子径Ｄｍａｘは、５０ミクロン以下、好ましくは３０ミクロン以下、より好ましくは２５ミクロン以下、さらにより好ましくは２０ミクロン以下、さらにより好ましくは１５ミクロン以下、最も好ましくは１０ミクロン以下である。前述の「以下」で示された範囲は、それぞれの場合によって、下限が０．０１ミクロン、０．１ミクロン又は１ミクロンで制約されてもよい。例えば、１００ミクロンより小さい、８０ミクロンより小さい、６０ミクロンより小さい、５０ミクロンより小さい、４０ミクロンより小さい、３０ミクロンより小さい、２０ミクロンより小さい、１０ミクロンより小さい、５ミクロンより小さい、などのより小さい粒子径は、より薄い誘電体層の製造を可能にする。より薄い誘電体層は熱伝導を向上させる。
【００２３】
表２は、本発明において有用ないくつかの重要なガラス組成物を広く挙げている。「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏ  ５−４０」という記載は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、及び／又はＣｓ２Ｏがいずれかの組み合わせで、ガラス組成物全体の５から４０モル％で存在することを意味する。
【００２４】
【表２】
0006345239.tif 000003
【００２５】
表２は、そこに記載されたいずれの範囲を追加で開示しているものとして読み取ることができ、代わりの下限は０．１又は１モル％である。ＴｉＯ２の範囲が５〜２５モル％であることが、列Ａから理解できる。表の中の異なる列の値が組み合わされてもよく、特定の実施形態は与えられた列の値の全てではないが、そのいくつかの値を含んでもよい。その他の実施形態は、表から全てではないがいくつかの成分（酸化物）を特定してもよい。例えば、一つの実施形態は表２から二つの値を含んでもよい（同じ列にある値であっても、そうでなくてもよい）。いずれかの表のいずれかのガラスフリットは、さらに（ａ）約０．１から約１０モル％のＢｉ２Ｏ３、（ｂ）約０．１から約１５モル％のＢ２Ｏ３、及び（ｃ）約０．１から約１２モル％のＺｎＯ、からなる群より選択される少なくとも一つを含んでもよい。このような組み合わせのすべてが、本明細書で考慮される。
【００２６】
次のガラス組成物も適する。
【００２７】
【表３】
0006345239.tif 000004
【００２８】
フエロ社（オハイオ州、クリーブランド）から市販されている、ＥＧ ２８７１、ＥＧ ２９３４、ＥＧ ２９６４、ＥＧ ３０４６、ＥＧ ３６００、ＥＧ ３６０８、ＧＬ ４３１７などのガラスが適する。
【００２９】
有機ビヒクル
有機ビヒクルは、有機溶媒の中の結合剤、又は水の中の結合剤である。本明細書で使用される結合剤は重要でなく、溶媒と組み合わせた、エチルセルロース、ポリビニルブタノール、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、及びこれらの組み合わせなどの従来の結合剤が適する。有機溶媒も重要ではなく、特定の用途の方法（印刷又はシート加工）に従って、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン、エタノール、ジエチレングリコールブチルエーテル；２，２，４−トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート（登録商標：Ｔｅｘａｎｏｌ）；αテルピネオール；βテルピネオール；ガンマテルピネオール；トリデシルアルコール；ジエチレングリコールエチルエーテル（登録商標：Ｃａｒｂｉｔｏｌ）、ジエチレングリコールブチルエーテル（登録商標：Ｂｕｔｙｌ  Ｃａｒｂｉｔｏｌ）、プロピレングリコール；及びこれらの混合物、などの従来の有機溶媒から選択されてもよい。登録商標：Ｔｅｘａｎｏｌで販売されている製品は、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（テネシー州、キングスポート）より市販されている。また、登録商標：Ｄｏｗａｎｏｌ及びＣａｒｂｉｔｏｌで販売されている製品は、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（ミシガン州、ミッドランド）より市販されている。代わりに、結合剤は、水と組み合わせたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）から選択されてもよい。また、フエロ社から市販されているビヒクルで、製品番号ＥＲ２７５０、ＥＲ２７６１、ＥＲ２７６６、ＥＲ２７６９など、及びこれらの組み合わせが適する。
【００３０】
ペーストの有機ビヒクル含有量は、特に制限されない。多くの場合、ペーストは約１から５重量％の結合剤と、約１０から５０重量％の有機溶媒と、その残余である（誘電体層のための）誘電体成分を含有する。望まれれば、各誘電体組成物は、例えば分散剤、可塑剤、及びチキソトロピック添加剤などのその他の添加剤を約１０重量％まで含有してもよい。
【００３１】
導電体は、当該技術において既知のものであってよく、本明細書に組み込まれる米国特許第７，１７６，１５２号公報において開示されているものも含む。これらの導電体は、６６０℃以下で焼成することができる。
【００３２】
焼成
誘電体ペーストは、６６０℃より低い温度、又は約５００℃から約６６０℃、好ましくは５６０〜６２０℃、より好ましくは５７０〜６００℃の温度で、空気中で焼成される。本願の誘電体組成物は、誘電体が完全に溶融、焼結するのに６６０℃より高い温度を必要としない。焼成温度は、高密度化を促進するため、約１０〜３０分間保持される。焼成温度傾斜は、典型的には毎分５℃であるが、１°、２°、１０°、１５°又は２０°などの、その他の傾斜率（摂氏／毎分）が使用できる。ペーストは、典型的なベルト炉で焼成できる。ベルト炉は、それぞれが異なる温度を有する２〜１５の区画を有してもよい。
【００３３】
基材用のアルミニウム及びその合金は、誘電体ペーストが合金の固相線よりも低い温度で焼成しなければいけないことを要求する。これらのアルミニウム合金は、表１に示されるいずれのものでもよい。アルミニウム合金の固相線に応じて、焼成温度は４００から６６０℃の範囲であってもよく、純アルミニウムの溶融点は６６４℃である。焼成温度は、４５０〜６１０℃がより好ましく、４８０〜６００℃が最も好ましい。
【００３４】
このような低い焼成温度のため、高鉛ガラス又は高ビスマスガラス又は高アルカリガラスのいずれかが使用できる。特定の用途において、鉛は避けるべきである。鉛含有量の高いガラス、及びビスマス含有量の高いガラスは、酸化アルカリの含有量が制御されている限り（ゼロを含む）、高い絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を有するが、アルミニウムとの膨張の不一致は高くなる。膨張を高めるためにアルカリ含有量を増やした場合、電気特性が損なわれてしまう。
【００３５】
本発明者らは、様々なガラス組成物とその混合物について研究し、ガラス単体、及び酸化物添加剤と一緒にしたガラスについても研究した。ガラス成分の望ましい組成範囲又は組成式が、表２及び表３において示される。一方で、表４に規定される誘電体ペーストは、６６０℃より低い温度で焼成でき、電気絶縁性を損なうことなく、１，０００時間にわたる８５℃／８５％ＲＨの試験を合格するだけでなく電気的な必要条件を有するような、容認できる誘電体を提供する。
【００３６】
本発明の実施に関連し、ガラス成分は、単一ガラス、ガラスの混合物、又はガラスと無機酸化物の添加剤の混合物を含んでもよい。例えば、表２及び表３におけるガラス成分は、ガラスと結晶性添加剤だけでなく複層ガラスを含んでもよい。例えば、ガラス成分は、ビスマス酸化物を豊富に含むガラスを有することができる。また、結晶性添加剤とともに、又は結晶性添加剤なしでアルカリを豊富に含む別のガラスを有することができ、前記結晶性添加剤として、石英、鱗珪石、クリストバル石などの鉱物形、又は市販され周知のｍｉｎｕｓｉｌなどのグレードなどのシリカ；ケイ酸亜鉛（ウィレマイト）などのケイ酸塩、又はチタン酸亜鉛又はチタン酸ビスマスなどのチタン酸塩などが挙げられる。
【００３７】
いくつかの用途において、鉛（Ｐｂ）含有ガラスを避けることが望まれるが、２５〜７５モル％のＰｂＯと３０モル％より少ないＢ２Ｏ３含有量を含む組成物を有する低融点鉛ガラスを、５４０℃より低い焼成温度を得るために加えることができる。よって、それらは本発明に使用することができる。
【００３８】
これらのガラス成分に加えて、最終的な誘電体ペーストは、典型的に１〜２Ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導性（Ｋ）を有する熱伝導性向上添加剤（熱伝導性向上剤）を任意で含んでもよい。これは、典型的なガラスの熱伝導性が約０．５Ｗ／ｍ−Ｋであることと対照的である。好ましい実施形態における添加剤の熱伝導性は、Ｋ≧３０（窒化ホウ素など）であり、好ましくはＫ≧５０（炭化ホウ素）、より好ましくはＫ≧８０（炭化ケイ素）、さらにより好ましくはＫ≧１４９（ケイ素）である。Ｋ≧１５０〜２００（窒化アルミニウム）である場合がさらに好ましく、最も好ましくは５００Ｗ／ｍ−Ｋまでの熱伝導性を有するダイヤモンド粉末を添加することである。前記ダイヤモンド粉末の例として、ニュー・ジャージー州  ０８１０９、ペンサクケン所在のＡｄｖａｎｃｅｄ  Ａｂｒａｓｉｖｅｓ社製の金属結合ダイヤモンド粉末（metal bonded diamond powder／ＭＤＰ）、樹脂結合ダイヤモンド粉末（resin bonded diamond powder／ＲＤＰ）、多結晶ダイヤモンド粉末（polycrystalline diamond powder／ＰＤＰ）、又は天然ダイヤモンド粉末（natural diamond powder／ＮＤＰ）などが挙げられる。この段落に記載した添加剤は、本発明において有用である。アルミニウム基材上のこれらの誘電体の上に導電回路素子を有する場合、誘電体組成物の電気特性を損なうため、金属粉末は避けるべきである。
【００３９】
実施例。
【００４０】
表４は、アルミニウムＬＥＤ基材用の誘電体としてテストされた、本発明の重要な誘電体組成物の一覧である。これらの誘電体ペーストは、標準の厚膜焼成プロファイルにおけるピーク温度５８０〜６００℃で、ＡＬ３００３基材上に印刷され焼成された。焼成は、ワトキンスジョンソン社製のベルト炉１２−ｚｏｎｅで、毎分３．６”（９．１ｃｍ）のベルト速度で行われた。ビヒクルは、フエロ社より市販されているエチルセルロース系ビヒクルの組み合わせを用いた。アルミニウム基材上の誘電体層の順序は、図１と表５に示される。焼成後、これらの誘電体の熱伝導性は、レーザーフラッシュ法  ＡＳＴＭ  Ｅ１４６１を用いて測定された。表５にその結果が示される。
【００４１】
【表４】
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【００４２】
【表５】
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【００４３】
本発明の実施形態は、真空絶縁ガラス、太陽電池コンタクト、太陽電池、太陽電池モジュール、有機ＰＶ装置、プラズマディスプレイ装置、ナノ結晶ディスプレイ、エレクトロクロミック装置、エレクトロクロミック材料系、センサ、懸濁粒子装置、マイクロブラインド（micro-blind）、液晶装置、スマートウィンドウ、スイッチャブルウィンドウ（switchable window）、スマートガラス、ｅ−ガラス、量子ドット装置、熱電装置、電池、発光ダイオード（ＬＥＤ）、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（ＳＥＤ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、デジタル光処理（ＤＬＰ）、Ｆｅｒｒｏ液晶ディスプレイ（ＦＬＤ）、干渉変調器ディスプレイ（ＩＭＯＤ）、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＴＤＥＬ）、量子ドットエレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＱＤＬＥＤ）、時分割光学シャッター（ＴＭＯＳ）、Ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ  Ｐｉｘｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ（ＴＰＤ）、液晶レーザー（ＬＣＬ）、Ｌａｓｅｒ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ（ＬＰＤ）、有機発光トランジスタ（ＯＬＥＴ）、及びこれらの組み合わせ、からなる群より選択される電子装置であって、本明細書に開示される誘電体組成物の層を少なくとも一つ含む電子装置である。
【００４４】
多くの他の利点は、本技法のさらなる適用及び発展によって疑いなく明らかになるであろう。本明細書に記載された全ての特許、出願、基準及び論文は、その全体が参照によってここに援用される。
【００４５】
以上説明したように、本主題により、これまでの装置に関わる多くの問題が解決される。しかしながら、本主題の本質を説明するために本明細書で説明し、図示してきた詳細事項、材料、及び組成を様々に変更することは、添付された特許請求の範囲に示されているような、特許請求される主題の原理及び範囲から逸脱せずとも当業者によってなされ得ることが理解されよう。
【図１】
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