热熔导体膏组合物制造技术

本发明专利技术提供了一种热熔导体膏组合物，其包括分散于热塑性聚合物系统内的导体颗粒和玻璃颗粒。本发明专利技术热熔导体膏组合物在室温下为固体，但在约３５℃到约９０℃的温度下熔化形成流动的液体，可经筛网印制应用到硅基片上。热熔导体膏组合物尤其适于光电池的制备。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了一种热熔导体膏组合物，尤其适用于制作光电池的电导电路。
技术介绍
用于电子材料市场的传统导体膏在室温下成液体状态。这样的膏典型地由分散于液体媒介中的导体粉或薄片组成。这样的膏通过传统的筛网印制术、块印制、挤压、配制或其它传统的、众所周知的应用方法，应用到硅基片。使用这种传统导体膏的一个问题在于，在使用附加的电子材料膏以前和/或任何附加工艺用于这样的材料之前，这种膏必须进行强制干燥，尤其在烘箱内。强制干燥过程需要时间和能量，而且会导致挥发性有机物的释放。进一步地，在干燥过程中组分的重复处理会导致组分破坏。Magrini et al.在美国专利第4,243,710号公开了一个热塑性电极墨，用来制造陶器多层电容器。按照Magrini et al.的技术，热塑性电极墨的组合物包括精细磨碎的三重(银/铂/钯或铂/钯/金)或二重(银/钯)金属粉，分散于热塑性媒介中，其在室温下为固体。当把温度加热到100°F到250°F时，Margrini et al的热塑性电极墨组合物熔化形成流动墨，可经筛网印制术应用到非传导性的陶片，不经过干燥步骤而被压制形成多层电容器。使用如Magrini et al.所公开的热塑性电极墨组合物要比制造多层陶器电容器具有更大的优势。不幸的是，然而，Magrini et al.公开的电极墨组合物不能充分地黏附到特定的基片上，如单晶硅和多晶硅(以下简称“硅”)，其被广泛地用来制作光电池及其类似产品。而且，这样的热熔电极墨组合物不满足在这种应用中必需的的电力要求。
技术实现思路
本专利技术提供一个导体组合物，其在室温下(约25℃)为固体，但在从约35℃到约90℃的时候形成流动的液体，通过筛网印制术用于硅基片上。本专利技术的组合物在使用时不必强制干燥，因为它能迅速固体化并经过印制黏附到基片上。固体化筛网印制电路能抵抗剧烈的局部处理而不会与基片分离或凹下去或断裂。随后电子材料膏层可立即直接应用到固体化的筛网印制电路上。本专利技术的热熔导体膏组合物包括导体颗粒和玻璃颗粒分散于热塑性聚合体系统中。导体颗粒优选包括银或铝，并以粉状和/或薄片状存在。玻璃颗粒优选包括一种或更多玻璃料，其具有如下重量组成从约60％到90％的氧化铅(PbO)、最多约30％氧化硅(SiO2)、最多约15％的氧化硼(B2O3)、最多约10％的氧化铝(Al2O3)、最多约10％的氧化锆(ZrO2)、最多约5％的氧化磷(P2O5)、最多约5％的氧化钌(RuO2)。热塑性聚合物系统优选包括由约50％到约90％重量的一种或更多脂肪醇，约5％到约20％重量的一种或更多纤维醚，以及选用最多约10％重量的木松香和/或大豆卵磷脂所构成的混合物。这个组合物还优选包括至少约0.01％到最多约5％重量的一个或更多C12或更高的饱和脂肪酸。本专利技术上述及其它特性会在下文中得到更详尽的描述，尤其在权利要求中阐述，以下将详细地阐述本专利技术的特定具体实施例，这些用于说明但仅显示了本专利技术原则的几个方面。具体实施例本专利技术的热熔导体膏组合物包括分散于热塑性聚合物系统中的导体颗粒和玻璃颗粒。导体颗粒优选包括银或铝，但是其它材料如铜和非传导性材料也可使用。传导性颗粒可以是粉状和/或薄片状。也可使用含银的合金。组合物导体颗粒填装量优选基于组合物所有组分总重量的50％到90％重量。在本专利技术热熔导体膏组合物中使用的导体颗粒优选具有小的平均颗粒尺寸，优选小于5μm，如果组合物通过筛网印制而使用，这一点尤为重要。更优选的是，导体颗粒具有一个双峰颗粒大小分布，其有助于改进填充因而改进膏里的导体颗粒的密度。在本专利技术优选实施例中，导体颗粒的主要部分(也就是超过50％重量的)具有小于2.5μm的D50，以及导体颗粒的一小部分具有一个大于2.5μm小于5.0μm的D50。用于热熔导体膏组合物的玻璃颗粒优选由一种或更多玻璃料组成。当导体颗粒包含银并且膏的组合物用于硅基片上时，玻璃颗粒优选由下列重量组成的物质构成从约60％到约95％的氧化铅(PbO)、最多约30％的氧化硅、最多约15％的氧化硼、最多约10％的氧化铝、最多约10％的氧化锆、最多约5％的氧化磷以及最多约5％的氧化钌。更好地是，玻璃颗粒优选具有下列重量组成的组合物从约75％到约92％的氧化铅(PbO)，从约10％到约20％的氧化硅(SiO2)，最多约7％的氧化硼(B2O3)、最多约5％的氧化铝(Al2O3)、最多约6％的氧化锆(ZrO2)、最多约3％的氧化磷(P2O5)以及最多约3％的氧化钌(RuO2)。在本专利技术的最优选实施例中，玻璃料的重量组成为81.16％的氧化铅，10.72％的氧化硅，4.11％的氧化硼，2.81％的氧化铝，1.20％的氧化锆(下文Ferro EG09014)。如果导体颗粒包括铝，那么玻璃颗粒的组成就不是关键。在有些情况下，用精细磨碎的硅当做玻璃颗粒也是可行的。玻璃颗粒有助于将导体结合到基片上。要用所需最小的量的玻璃颗粒来获得好的黏合。根据组合物总重量而定，填装量小于约50％，优选小于约20％，更优选小于约10％就可以了。导体颗粒和玻璃颗粒分散于热塑性聚合物系统中，其在25℃下为固体，在低于70℃时熔化。热塑性聚合物系统的组成本身并不是关键，并且各种热熔聚合物系统都可以使用，包括如Magrini et al.美国专利No.4,243,710公开的热塑性媒介，其因而作为参考文件而合并。优选的，热塑性聚合物系统包括至少一个C14或更高的直链伯醇。更优选地，热塑性聚合物系统包括两种或更多不同的从C14到C20的直链伯醇的混合物。适合的酒精可以由如ALFOL商品指定的CONDEA Vista而获得。更进一步地，热塑性聚合物系统还优选包括一种或更多纤维素醚。本专利技术使用的纤维素醚优选是乙基纤维素。加到热塑性聚合物系统可选择性成分包括部分氢化的松香、大豆卵磷脂和各种表面活性剂。申请人发现，当组合物存在至少0.01％重量的一种或更多C12或更高的饱和脂肪酸时，导体颗粒易于凝结成团，类似于松软干酪，此时温度保持在高于热塑性聚合物熔点。使用少量(典型的是小于5％重量，基于组合物的总重量)的一种或更多C12或更高的饱和脂肪酸阻止银或铝颗粒的凝结并不确定地延长热熔导体膏组合物温度控制寿命。用于本专利技术的饱和脂肪酸优选异硬脂酸，但是也可以使用其它的酸如油酸。在一项优选实施例中，热熔导体膏组合物包括约40％到约80％重量的混合物，该混合物为重量上占主要部分的是D50小于2.5μm的银薄片和在重量上占次要部分的D50大于2.5μm但小于5.0μm的银薄片；以及约10％到约50％重量的玻璃粉，包括至少一种玻璃料，其含有约75％到约92％重量的氧化铅，从约10％到约20％的氧化硅、从约0％到约7％的氧化硼、最多约5％的氧化铝、最多约6％的氧化锆、最多约3％的氧化磷及最多约3％的氧化钌所组成，分散于热塑性聚合物系统，其包括一种或混合物含有两种或更多不同的C16到C18的直链伯醇、乙基纤维素、部分氢化松香和大豆卵磷脂。所述组合物还包括至少0.01％重量的异硬脂酸。优选的C16到C18的直链伯醇分别是十六(烷)醇和十八烷醇。在本专利技术的另一个优选实施例中，热熔导体膏组合物包括从约50％到约90％重量的铝粉，平均颗粒小于5.5μm；和约10％到约50本文档来自技高网...

【技术保护点】
热熔导体膏组合物包括约５０％到约９０％重量的实质上含有银或铝的导体颗粒，以及最多５０％重量的分散于热塑性聚合物系统的玻璃颗粒，其在２５℃下为固体，在约３５℃到约９０℃的温度范围内熔化。

【技术特征摘要】
US 2001-11-27 09/995,4181.热熔导体膏组合物包括约50％到约90％重量的实质上含有银或铝的导体颗粒，以及最多50％重量的分散于热塑性聚合物系统的玻璃颗粒，其在25℃下为固体，在约35℃到约90℃的温度范围内熔化。2.如权利要求1所述的热熔导体膏组合物，其还包括至少0.01％重量的一个或更多C12或更高的饱和脂肪酸。3.如权利要求1所述的热熔导体膏组合物，其中，所述玻璃颗粒包括至少一种玻璃料，其包括重量约60％到约95％的氧化铅、最多约30％的氧化硅、最多约15％的氧化硼、最多约10％的氧化铝、最多约10％的氧化锆、最多约5％的氧化磷及最多约5％的氧化钌。4.如权利要求1所述的热熔导体膏组合物，其中，所述导体颗粒有一个双峰颗粒大小分布。5.如权利要求1所述的热熔导体膏组合物，其中，所述导体颗粒的主要部分包括小于约5.0μm的D50的薄片。6.如权利要求3所述的热熔导体膏组合物，其中，所述玻璃料包括重量约75％到约92％的氧化铅、约10％到约20％的氧化硅、最多约7％的氧化硼、最多约5％的氧化铝、最多约6％的氧化锆、最多约3％的氧化磷及最多约3％的氧化钌。7.如权利要求1所述的热熔导体膏组合物，其中，所述热塑性聚合物系统包括至少一个C14或更高的直链伯醇。8.如权利要求7所述的热熔导体膏组合物，其中，所述热塑性聚合物系统包括两个或更多的C14到C20的直链伯醇的混合物。9.如权利要求7所述的热熔导体膏组合物，其中，所述热塑性聚合物系统还包括一种或更多纤维素醚。10.如权利要求9所述的热熔导体膏组合物，其中，所述纤维素醚包括乙基纤维素。11.如权利要求2所述的热熔导体膏组合物，其中，所述C12或更高的饱和脂肪酸包括异硬脂酸。12.如权利要求1所述的热熔导体膏组合物，其中，所述导体颗粒包括在重量上占主要成份D50小于2.5μm的银薄片和在重量上占次要成份的D50大于2.5μm的薄片的混合物，其中，所述的玻璃颗粒包括玻璃料，其含有重量约75％到约92％的氧化铅，约10％到约20％的氧化硅、最多约7％的氧化硼、最多约5％的氧化铝、最多约6％的氧化锆、最多约3％的氧化磷及最多约3％的氧化钌，其中，所述的热塑性聚合物系统包括含有两个或更多不同的C16到C18的直链...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂娜H迈克威克尔，阿齐兹S谢克，肯尼斯A马戈罗尼，托德K威廉姆斯，路易斯C托兰蒂诺，
申请(专利权)人：克里斯蒂娜H迈克威克尔，阿齐兹S谢克，肯尼斯A马戈罗尼，托德K威廉姆斯，路易斯C托兰蒂诺，
类型：发明
国别省市：US[美国]