可低溫燒成的用於形成電極或配線的糊劑組合物的製作方法
2023-05-18 02:24:06
專利名稱：可低溫燒成的用於形成電極或配線的糊劑組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及可低溫燒成的用於形成電極或配線的糊劑組合物，特別是可以進行低溫燒成且具有優異的電阻率特性和優異的穩定性，從而可以在太陽能電池、RFID(無線電頻率識別，Radio Frequency Identification)或PCB (印刷電路板，Printed Circuit Board) 的電極或配線的形成中有用地使用的熱固性糊劑組合物、以及利用其的電極或配線形成方法。
背景技術：
以往的用於形成電極或配線的糊劑組合物是將導電性粉末、環氧系粘合劑、固化劑和溶劑等混合而製造。將這種以往的糊劑組合物加熱固化時生成氨基甲酸酯化合物，生成的氨基甲酸酯化合物是導電性粉末，主要存在大大降低所使用的Ag粒子的密合性和熔接性的問題。另外，這種以往的糊劑組合物由於緩慢的固化速度，從而引起線寬的寬展現象，難以實現高解析度的電極圖案(參照韓國專利公開第10-2006-0049996號和第10-2008-0024444號、以及日本專利公開第2005-268239號、第2006-48149號和第2007-224191號)。為此，目前正在努力開發通過篩選與導電性粉末一起使用的粘合劑和聚合弓I發劑等有機物的種類，從而不降低導電性粉末的粘接力的同時具有高固化度以及優異的穩定性的用於形成電極或配線的糊劑組合物。
發明內容
技術課題因此，本發明的目的在於提供與以往的用於形成電極或配線的糊劑組合物相比可在低溫中進行燒成並具有優異的固化度、電阻率特性和穩定性，從而在電極或配線的形成中有用地使用的熱固性糊劑組合物、以及利用其的電極或配線形成方法。課題的解決方法為了達到上述目的，本發明提供一種用於形成電極或配線的糊劑組合物，其包括a)導電性粉末；b)纖維素系粘合劑；c)丙烯酸酯系單體；d)自由基聚合引發劑；以及e)溶劑。另外，本發明提供一種電極或配線形成方法，包括將上述糊劑組合物塗布於基材上並進行乾燥和燒成。另外，本發明提供一種電子元件或光學元件，包括利用上述電極或配線形成方法形成的電極或配線。
發明效果本發明的用於形成電極或配線的糊劑組合物，①由於印刷特性優異，所以能夠實現高解析度的電極圖案。②流變特性優異，所以能實現高的長徑比(aspect ratio) 0③由於固化度優異，在低溫以下)也能獲得優異的電阻率特性。④粘度變化少，保存穩定性優異。⑤可以無關基板材質(聚合物、玻璃、金屬、陶瓷等)而顯示高粘接力，從而可以適用於廣泛的應用領域(太陽能電池、RFID、PCB等)。
具體實施例方式根據本發明的用於形成電極或配線的糊劑組合物的特徵是含有a)導電性粉末、 b)纖維素系粘合劑、c)丙烯酸酯系單體、d)自由基聚合引發劑和e)溶劑作為必要成分，由於反應溫度為80-150°C，所以在常溫下不會自發性地進行固化，在80°C以下保存時沒有變質的危險，可以進行150-400°C中的低溫燒成。本發明的組合物可以優選含有a)導電性粉末30 90重量％、b)纖維素系粘合劑1 30重量％、c)丙烯酸酯系單體1 30重量％、d)自由基聚合弓丨發劑0. 01 10重量％和e)餘量的溶劑。在本發明中，上述a)導電性粉末可以使用用於形成電極或配線的通常的金屬粉末或金屬粉體(powder)，作為最具代表性的導電性粉末可以舉出銀(Ag)粉末。用於本發明的導電性粉末可以使用平均粒徑為0. 05 10 μ m的粉末，可以優選使用0. 1 5μπι的粉末。另外，可以將2種以上的導電性粉末混合使用，此時，可以將具有納米粒徑為 0. 05 1 μ m的粉末和微米粒徑為1 10 μ m的平均粒徑的粉末的2種以上混合使用。導電性粉末的形狀可以使用球形、非球形或板狀(片狀)，也可以將它們的2種以上混合使用。在本發明中，作為上述b)纖維素系粘合劑的具體例子，可以使用選自甲基纖維素、乙基纖維素、丙基纖維素、硝基纖維素、乙酸纖維素、丙酸纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基羥丙基纖維素以及它們的混合物中的纖維素系粘合劑，可以優選使用乙基纖維素。在本發明中，作為上述C)丙烯酸酯系單體的具體例子，可以使用甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、乙基縮水甘油醚甲基丙烯酸酯、丙基縮水甘油醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸2 或4-溴代苄酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸異壬酯、丙烯酸乙基異戊酯、丁基縮水甘油醚甲基丙烯酸酯、苯基縮水甘油醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸三環癸酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2 或4-甲氧基苯酯、甲基丙烯酸2或4-甲氧基苄酯、甲基丙烯酸2或4-乙氧基苯酯、甲基丙烯酸2或4-乙氧基苄酯、甲基丙烯酸2或4-氯代苯酯、甲基丙烯酸2或4氯代苄酯、甲基丙烯酸2或4-溴代苯酯、作為多官能單體的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、1，3_ 丁二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、1， 6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基三甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、二三羥甲基丙烷四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯或它們的混合物，可以優選地使用三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯。在本發明中，上述d)自由基聚合引發劑優選使用在自由基聚合反應中使用的過氧化物系化合物。作為這樣的過氧化物系引發劑的具體例子，可以舉出二月桂醯過氧化物、 二苯甲醯過氧化物、叔丁基過氧化新癸酸酯、叔戊基過氧化新戊酸酯、二 O-乙基己基)過氧化二碳酸酯、二(3-甲氧基丁基)過氧化二碳酸酯、3-羥基-1，1-二甲基丁基過氧化新癸酸酯、二(3，5，5_三甲基己醯基)過氧化物、叔戊基過氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基異丙基單過氧化碳酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己基碳酸酯、二苯甲醯過氧化物、叔戊基O-乙基己基)單過氧化碳酸酯、叔丁基過氧化物、四丁基過氧化物、叔丁基過氧化異丙基碳酸酯、叔丁基過氧化苯甲酸酯、1，1，3，3_四甲基丁基過氧化新癸酸酯、過氧化二異丙苯、二癸醯基過氧化物或它們的混合物，可以優選使用叔丁基過氧化物、四丁基過氧化物、二苯甲醯過氧化物、叔丁基過氧化苯甲酸酯、叔丁基過氧化新癸酸酯。另外，根據本發明的用於形成電極或配線的糊劑組合物，除了上述的必要成分以外，還可以根據需要進一步含有通常可以含在用於形成電極或配線的糊劑中的添加劑。作為這樣的添加劑的例子，可以舉出增塑劑、增粘劑、穩定劑、分散劑、脫泡劑和表面活性劑等，各個添加劑可以按照本發明的糊劑的0.01 10重量％的量使用。將上述導電性粉末、纖維素系粘合劑、丙烯酸酯系單體、自由基聚合引發劑以及任意的添加劑在上述的使用量範圍內與溶劑一起利用混合機或三輥混煉機等均勻地混合而製造本發明的糊劑組合物。本發明的糊劑組合物可以以達到特定粘度的量含有溶劑，優選使用Brookfield HBT粘度計，用#51軸在常溫(溫度25°C)下以剪切速率3. Shec—1條件測定時，可以具有 1 300Pa · S的粘度。作為上述溶劑，可以使用萜品醇、丁基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇、乙二醇、乙二醇單丁醚、乙二醇單丁醚乙酸酯、丁二醇單甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇單甲醚丙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚丙酸酯、 乙醚丙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、二甲基氨基甲醛、甲乙酮、Y-丁內酯、乳酸乙酯、2，2， 4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯(Texanol酯醇)、甲苯、1-甲氧基-2-丙醇或它們的混合物等。另外，本發明提供將上述糊劑組合物塗布於基材上並進行乾燥和燒成來形成電極或配線的方法。上述電極或配線可以是太陽能電池、RFID或PCB的電極或配線，根據本發明的太陽能電池、RFID或PCB除了使用根據本發明的糊劑組合物形成電極或配線以外，可以利用通常的材料和方法來製造。由本發明的糊劑組合物形成的上述電極或配線可以具有3 50 μ m的厚度。另外， 例如，太陽能電池的情況下，上述基材可以是塗布整面電極(例:Ag電極)並乾燥的Si基板。上述塗布可以利用網版印刷法來進行，上述乾燥可以在60-150°C進行3 30分鐘，另外，燒成可以在150-400°C進行5 60分鐘。另外，可以同時進行乾燥和燒成，在100_400°C 的低溫中進行5 60分鐘。如上所述，本發明的用於形成電極或配線的糊劑組合物具有如下優點
①高解析度(high resolution)由於糊劑的流變特性優異，所以容易實現80 μ m 以下的高解析度圖案。②高長徑比(aspect ratio)印刷時篩網網眼通過性優異，可以實現高長徑比的圖案，在高解析度下也能獲得優異的線性電阻特性。③在400°C以下的低溫固化中電阻特性也優異即使用少量的粘合劑+單體+聚合引發劑，其固化度也優異，電阻率特性優異。④保存穩定性優異在常溫下固化反應被抑制，在25 40°C條件下粘度變化少。⑤由於具有高固化度，與膜、透明導電層、矽、玻璃等用於電子材料的所有基板的粘接力優異，在太陽能電池、RFID、PCB等廣泛的應用領域中可以有效地適用。以下，為了有助於本發明的理解，提出優選實施例，但下述實施例僅是例示本發明，本發明的範圍並不限於下述實施例。實施例實施例1 3、以及比較例1和2將下述表1中記載的成分，使用相應量，用三輥混煉機進行混合，從而製造目標糊劑組合物。接著，對製造的糊劑組合物測定電阻率、粘度變化、解析度、長徑比、基板附著力和燒成後的強度等，並將物性測定結果也表示在表1中。表 權利要求
1.一種用於形成電極或配線的糊劑組合物，其特徵在於，含有a)導電性粉末；b)纖維素系粘合劑；c)丙烯酸酯系單體；d)自由基聚合引發劑；以及e)溶劑。
2.根據權利要求1所述的用於形成電極或配線的糊劑組合物，其中，含有a)導電性粉末30 90重量％；b)纖維素系粘合劑1 30重量％；c)丙烯酸酯系單體1 30重量％；d)自由基聚合引發劑0.01 10重量％；以及e)餘量的溶劑。
3.根據權利要求1所述的用於形成電極或配線的糊劑組合物，其中，所述導電性粉末為銀(Ag)粉末。
4.根據權利要求1所述的用於形成電極或配線的糊劑組合物，其中，所述導電性粉末具有0. 05 10 μ m的平均粒徑。
5.根據權利要求1所述的用於形成電極或配線的糊劑組合物，其中，所述纖維素系粘合劑選自由甲基纖維素、乙基纖維素、丙基纖維素、硝基纖維素、乙酸纖維素、丙酸纖維素、 羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基羥丙基纖維素以及它們中的2種以上的混合物組成的組。
6.根據權利要求1所述的用於形成電極或配線的糊劑組合物，其中，所述丙烯酸酯系單體選自由三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、乙基縮水甘油醚甲基丙烯酸酯、丙基縮水甘油醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸2或4-溴代苄酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸異壬酯、丙烯酸乙基異戊酯、丁基縮水甘油醚甲基丙烯酸酯、苯基縮水甘油醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸三環癸酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2或4-甲氧基苯酯、甲基丙烯酸2或 4-甲氧基苄酯、甲基丙烯酸2或4-乙氧基苯酯、甲基丙烯酸2或4-乙氧基苄酯、甲基丙烯酸2或4-氯代苯酯、甲基丙烯酸2或4氯代苄酯、甲基丙烯酸2或4-溴代苯酯、作為多官能單體的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、1，3_ 丁二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、1，6_己二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基三甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、二三羥甲基丙烷四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯以及它們的混合物組成的組中的1種以上。
7.根據權利要求1所述的用於形成電極或配線的糊劑組合物，其中，所述自由基聚合引發劑是選自由叔丁基過氧化物、四丁基過氧化物、二月桂醯過氧化物、二苯甲醯過氧化物、叔丁基過氧化新癸酸酯、叔戊基過氧化新戊酸酯、二 O-乙基己基)過氧化二碳酸酯、 二(3-甲氧基丁基)過氧化二碳酸酯、3-羥基-1，1-二甲基丁基過氧化新癸酸酯、二(3， 5，5-三甲基己醯基)過氧化物、叔戊基過氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基異丙基單過氧化碳酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己基碳酸酯、二苯甲醯過氧化物、叔戊基(2-乙基己基)單過氧化碳酸酯、叔丁基過氧化物、四丁基過氧化物、叔丁基過氧化異丙基碳酸酯、叔丁基過氧化苯甲酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基過氧化新癸酸酯、過氧化二異丙苯、二癸醯基過氧化物以及它們的混合物組成的組的過氧化物系化合物。
8.根據權利要求1所述的用於形成電極或配線的糊劑組合物，其中，所述組合物以 0. 01 10重量％的量進一步含有增塑劑、增粘劑、穩定劑、分散劑、脫泡劑、表面活性劑或它們的混合物。
9.根據權利要求1所述的用於形成電極或配線的糊劑組合物，其中，所述糊劑的粘度在常溫(25°C )中進行測定時具有1 300Pa · S的粘度。
10.一種電極或配線形成方法，其特徵在於，包括將權利要求1 9中任一項所述的糊劑組合物塗布於基材上並進行乾燥和燒成的工序。
11.根據權利要求10所述的電極或配線形成方法，其中，所述燒成在150-400°c範圍進行。
12.根據權利要求10所述的電極或配線形成方法，其中，所述電極或配線具有3 50 μ m的厚度。
13.根據權利要求10所述的電極或配線形成方法，其中，所述電極或配線為太陽能電池、RFID (無線電頻率識別)或PCB (印刷電路板)的電極或配線。
14.一種電子元件或光學元件，其特徵在於，包括利用權利要求10 13中任一項所述的電極或配線形成方法形成的電極或配線。
15.根據權利要求14所述的電子元件或光學元件，其中，所述電子元件或光學元件為太陽能電池、RFID (無線電頻率識別)或PCB (印刷電路板)。
全文摘要
本發明涉及一種用於形成電極或配線的糊劑組合物。含有a)導電性粉末、b)纖維素系粘合劑、c)丙烯酸酯系單體、d)自由基聚合引發劑和e)溶劑的本發明的用於形成電極或配線的糊劑組合物與以往的糊劑組合物相比，可以在低溫中進行燒成，並具有優異的固化度、電阻率特性和穩定性，可以有用地用於太陽能電池、RFID(無線電頻率識別)或PCB(印刷電路板)的電極或配線的形成。
文檔編號H01L31/042GK102388421SQ201080015781
公開日2012年3月21日 申請日期2010年3月30日 優先權日2009年4月1日
發明者鄭美惠, 鄭鏞埈, 高旼秀, 黃建鎬 申請人:株式會社東進世美肯