导电胶组合物与电极的形成方法技术

本发明专利技术提供了一种导电胶组合物，其包括：100重量份的铜粉；40至150重量份的银粉；0.1至3重量份的碳材；1至5重量份的玻璃粉；以及5至15重量份的粘合剂。上述导电胶组合物可施加至基板上，再在一般大气下高温烧结该导电胶组合物，从而在该基板上形成电极。

【技术实现步骤摘要】
导电胶组合物与电极的形成方法
本专利技术涉及导电胶组合物，更特别关于其应用。
技术介绍
导电胶是以粘合剂(如树脂)与导电填充物(如金属)所制成的复合材料，常见于电子产业中。它的特点是兼具导电性(来自金属)与粘合性及粘度(来自树脂)，且可根据加工需求调整上述性质。导电胶的导电性取决于填充导电金属粉体的种类、形状、及大小。若导电填充物彼此接触的点越多，便可增加导电性。一般导电胶具有高含量(>75wt％)的导电填充物，在有机树脂粘合剂内的导电填充物即相互连结，经由热压接着或硬化后可形成网状连结并与上下电极接触，从而形成电流及信号传导途径。导电胶是电子组件封装、电极和互联的关键材料，主要分为高温锻烧型，与低温固化型两大类。锻烧型导电胶主要用在太阳能电池等产业。固化型导电胶则广泛的应用在印刷电路以及电子封装等产业。其中铜粉是一种良好的导电填充物。然而，铜于200℃以上的高温下容易氧化，为了对其进行锻烧来形成电极，需要于氮气等惰性气氛环境下进行锻烧的特殊步骤来避免铜氧化。综上所述，目前亟需新的导电胶组合物以降低铜胶易氧化等问题。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供一种导电胶组合物，其包括：100重量份的铜粉；40至150重量份的银粉；0.1至3重量份的碳材；1至5重量份的玻璃粉；以及5至15重量份的粘合剂。本专利技术一种实施方式提供一种电极的形成方法，其包括：将上述导电胶组合物施加至基板上；以及在一般大气下高温烧结导电胶组合物，从而在该基板上形成电极。具体实施方式本专利技术提供的导电胶组合物包含100重量份的铜粉、约40至150重量份的银粉、约0.1至3重量份的碳粉、约1至5重量份的玻璃粉、和约5至15重量份的粘合剂。上述导电胶组合物中的碳粉在高温锻烧时，可抑制铜的氧化现象并还原氧化铜，从而形成电阻率低的电极。在本专利技术的一种实施方式中，铜粉的粒径约为1μm至10μm。若铜粉的粒径过大，则印刷时有塞版的疑虑且印刷后的图案不够细致。若铜粉的粒径过小，则因比表面积较大导致氧化的程度增加。此外，铜粉粒径大于银粉粒径。若银粉粒径大于或等于铜粉粒径，则银粉无法有效的包覆于铜粉的表面，达到阻绝氧化的效果。在本专利技术一种实施方式中，银粉的粒径约为0.1μm至2μm。若银粉的粒径过大，则银粉包覆于铜粉的表面效果不佳。若银粉的粒径过小，则银粉容易产生聚集而不易分散。此外，若银粉的比例过高，则会大幅增加导电胶的成本。若银粉的比例过低，则无法使高温烧结后形成的电极具有足够的导电率。在本专利技术一种实施方式中，碳粉可为石墨烯、活性碳、碳纳米管、人造石墨、或天然石墨。在本专利技术一种实施方式中，碳粉的比表面积约为200m2/g至1000m2/g。若碳粉的比表面积过低，则无法有效抑制高温烧结时的铜氧化现象。此外，若碳粉的比例过高，将降低烧结后形成的电极的导电率。若碳粉的比例过低，则无法有效抑制高温烧结时的铜氧化现象。在本专利技术一种实施方式中，玻璃粉的软化点小于或等于600℃，且结晶化起始温度超过600℃。上述玻璃粉可为购自冈本硝子的BBG-3或VBP。在本专利技术一种实施方式中，粘合剂包含环氧树脂与硬化剂。举例来说，环氧树脂可为含双酚的环氧树脂、邻-甲酚酚醛清漆环氧树脂、脂环族环氧树脂、或其他环氧树脂。举例来说，含双酚的环氧树脂可为购自Shell公司的EPON828、购自DIC公司的H-4032D、或购自DIC公司的EXA-830LVP；邻-甲酚酚醛清漆环氧树脂可为购自长春化工的CNE202；脂环族环氧树脂可为购自U.C.公司的ERL4221E或ERL4206、购自CVC公司的EPALLOYTM5200、或购自CVC公司的EPALLOYTM5001，其他环氧树脂，例如为购自CVC公司的GS120、或购自CVC公司的GE20。硬化剂可为胺类硬化剂或酸酐类硬化剂。胺类硬化剂如购自Huntsman的D230、D400、D2000、或其组合，酸酐类硬化剂如购自Lonza的MHHPA-MW、MTHPA、NMA、或其组合、或阳离子型硬化剂如购自三新化工的SI-45、SI-60、SI-B2A、SI-B3、SI-B3A、或其组合，或其组合。在本专利技术一种实施方式中，粘合剂可进一步包含反应促进剂。反应促进剂可降低环氧树脂硬化反应的温度，比如购自SAN-APRO的SA102、购自TCI的2E4MZ、或购自Aldrich的TMAH。在另一种实施方式中，上述导电胶组合物可进一步添加溶剂、增稠剂、分散剂、触变剂、消泡剂、或其组合，以改良导电胶的加工性。在本专利技术一种实施方式中，将上述导电胶组合物施加至基板上，再在一般大气下高温烧结该导电胶组合物，从而在基板上形成电极。在本专利技术一种实施方式中，基板可为陶瓷基板或硅晶圆等耐高温烧结的基板，且高温烧结的温度为约500℃至900℃，或约600℃至900℃，或约700℃至900℃。经上述高温烧结后可形成高导电率(低电阻)的电极，适用于太阳能电池的表面电极或其他耐高温制程的组件。由于碳粉可抑制铜的氧化现象及还原氧化铜，因此上述高温烧结制程可在一般大气下操作，可不需要在惰性气体或还原气氛下操作，可简化制程。为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出实施例作详细说明如下：实施例1取16.76gEPON828、52.6gERL4221E、57.92gMHHPA-MW以及0.694g四甲基氢氧化铵(TMAH)，混合形成粘合剂A。取70g铜粉(购自DOWA，平均粒径10μm)、30g银粉(购自Ferro，平均粒径为2.0μm)、5g玻璃粉(购自冈本硝子，平均粒径3.0μm)、0.1g石墨烯(制备方法请参考H.A.Becerill,J.Mao,Z.Liu,R.M.Stoltenberg,Z.Bao,andY.Chen,ACSNano2,463(2008)，比表面积约为500m2/g)、与15g实施例1的粘合剂A高速搅拌后，再研磨分散形成导电胶。将导电胶网版印刷于多晶硅基材上后，置于800℃烘箱烧结30分钟从而形成电极，其附着力为5B，且其体积电阻率如表1所示。实施例2与实施例1类似，差别在于石墨烯的添加量增加至0.5g。其余铜粉、银粉、玻璃粉、及粘合剂的用量，以及混合、研磨分散、印刷、与烧结形成电极等步骤均同实施例1。最后形成的电极的附着力为5B，其体积电阻率如表1所示。实施例3与实施例1类似，差别在于使用的铜粉粒径为4.7μm(购自FukudaCu-HWQ)、银粉的粒径为0.8μm(购自DOWAAG-2-1C)以及0.1g石墨烯改为0.1g碳纳米管(购自SeedchemCompanyPty.,Ltd.的MWCNT，其比表面积约为200m2/g)。其余铜粉、银粉、玻璃粉、及粘合剂的用量，以及混合、研磨分散、印刷、与烧结形成电极等步骤均同实施例1。最后形成的电极的附着力为5B，其体积电阻率如表1所示。实施例4与实施例1类似，差别在于使用的铜粉粒径为4.7μm(购自FukudaCu-HWQ)、银粉粒径为0.8μm(购自DOWAAG-2-1C)以及0.1g石墨烯改为0.5g碳纳米管(购自SeedchemCompanyPty.,Ltd.的MWCNT，其比表面积约为200m2/g)。其余铜粉、银粉、玻璃粉、及粘合剂的用量，以及混合、研磨分散、印刷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电胶组合物，其包括：100重量份的铜粉；40至150重量份的银粉；0.1至3重量份的碳粉；1至5重量份的玻璃粉；以及5至15重量份的粘合剂。

【技术特征摘要】
2013.12.17 TW 1021465381.一种导电胶组合物，其包括：100重量份的铜粉；40至150重量份的银粉；0.1至3重量份的碳粉；1至5重量份的玻璃粉；以及5至15重量份的粘合剂，其中该铜粉的粒径大于该银粉的粒径，该铜粉的粒径为1μm至10μm，该银粉的粒径为0.1μm至2μm，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱俊毅，邱国展，萧暐翰，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71