可印刷的氧化铝油墨制剂制造技术

本发明专利技术涉及可印刷油墨的用途，用以形成Al2O3涂层或混合的Al2O3-杂化物层，并涉及形成这些层的相应方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可印刷的氧化铝油墨制剂本专利技术涉及可印刷油墨的用途，用以形成Al2O3涂层或混合的Al2O3杂化层，以及形成这些层的相应方法。由于其多方面的使用可能性，基于溶胶-凝胶的层的合成在工业生产中获得越来越多的意义。因此，可以借助溶胶-凝胶技术来构建或实现以下功能层或表面精整和改性：●防反射涂层，例如光学组件等的；●防腐蚀涂层，例如钢等的；●耐刮涂层；●表面密封；●表面的疏水化或亲水化；●膜和膜材料的合成；●用于催化应用的载体材料的合成；●烧结陶瓷和烧结陶瓷部件的前体；●具有以下特定用途的电子和微电子组件的介电层，其中所希望功能之一的形成可以与特定的热处理(例如在O2-、N2-、O2/N2-和/或氮氢混合气流(Formiergasstrom)中)相关，然而也不必有关：○在制造集成电路中的旋涂玻璃(“SoG”)；○在制造集成电路中在单个金属化平面之间的介电缓冲层(“多孔MSQ”)；○用于印刷电路的、一般可印刷的电子器件和具体可印刷的有机电子器件的可印刷介电层；○用于电子开关和电路的可印刷介电层；●扩散阻挡层(WO2009/118083A2)；○通常用于半导体的；○特定用于硅的并且在此特别是用于硅晶片的，并且在此特别是用于制备晶体硅太阳能电池的那些；●用于结合入掺杂剂(例如B、Ga、P、As等)的基质，用于有针对性地全表面和/或局部地掺杂○通常的半导体；○具体的硅和在此特别是用于硅晶片，和在此特别是用于制备晶体硅太阳能电池的那些；●通常的半导体表面和特别是硅的电子钝化；这些列表仅仅描述了多样化应用可能性的缩影。大多数文献已知的溶胶-凝胶法基于硅及其烷氧基化物(硅氧烷)的使用，可以通过其有针对性的水解和缩合来非常容易地合成具有不同性质的网络以及由此可得的涂层，并且可以制备光滑或多孔的膜以及其中嵌入颗粒的膜。对于特别是在太阳能领域的应用而言，基于溶胶-凝胶的层满足了特别的要求。在可被用于制备这些层的组合物的配制中也需要考虑这些。特别地，油墨特别适合于制备所需要的薄层。然而，对油墨组合物也提出了特殊的要求，从而使要制备的层通过合成和使用的离析物得到希望的基本性能：一方面，要选择具有对于应用而言有利的性质(例如无毒性至低毒性或者令人满意的表面润湿性等)的适合的溶剂。此外，在糊中不应当包含具有腐蚀作用的阴离子(Cl-或NO3-等)，因为这可能会大大限制糊的应用可能性。相应的糊可能例如腐蚀使用的印刷和沉积器件，但随后也会不希望地促进腐蚀，例如在连接设有这些层的太阳能电池时焊接接触部的腐蚀，因此这导致了晶体硅太阳能模块的有限的长期稳定性。从文献中已知除根据Yoldas提到的水性油墨之外还有用于经离子和空间稳定的油墨的许多实例[1-3]。等人[1]和Felde等人[2]描述了在硅晶片或者钻石上通过空间阴离子稳定的溶胶均匀地形成膜。Nass等人[3]研究在仅用乙酰丙酮稳定的溶胶(无HNO3)中出现沉淀。此外，这显示了可以通过在铝的醇盐的醇溶液中使用乙酰乙酸乙酯来控制调节水解，并且不会出现形成沉淀的溶胶老化和凝胶化。[1]N.J.P.Cronin，Y.Yao，A.P.Tomsia，SolarEnergyMaterial&SolarCells59(1999)355-366[2]B.Felde，A.Mehner，J.Kohlscheen，R.Glabe，F.HoffmannandP.Mayr，DiamondandRelatedMaterials，10(2001)，515-518[3]R.Nass，H.Schmidt，Journalofnon-crystallineSolids，121(1990)，329-333除了弃用具有稳定化和腐蚀作用的离子之外，油墨首先应该适合用作扩散屏障，并且可以形成致密的、即对于每种情况下付诸使用的掺杂剂隔绝扩散的层。此外，油墨还应当可以在较长时间内储存稳定，以可以将其应用从油墨的合成中分离开来。在未经离子稳定的油墨中，在文献中大多报道了导致多孔层的经稳定的颗粒的低长期稳定性或形成。只有具有乙酰乙酸乙酯或三乙醇胺的溶胶在维持小颗粒尺寸的情况下显示出足够高的长期稳定性。另一方面，溶胶可以在不加水的情况下作为长期稳定溶胶而合成。Gonzales-Pena等人[4]以及Tadanaga等人[6]显示了，利用三乙醇胺改性的ASB具有高水解稳定性。此外，他们被从凝胶结构以及溶液中的研究得到结论，可通过良好稳定的较少分支的颗粒形成密实的层。Mizushima等人[5]和Tadanaga等人[6]还研究了用乙酰乙酸乙酯改性的ASB凝胶的水解和结构。用乙酰乙酸乙酯改性的凝胶显示出在特定条件下大于1000小时的长期稳定性，然而在水含量稍高的情况下显示出有时小于1小时的非常低的稳定性，因此在标准条件下可以将它们划分为中等稳定的。然而，因为醇溶胶仅具有平庸的涂层性能，因此优选含有二醇醚的溶胶作为溶剂。Bahlawane[8]描述了例如氧化铝溶胶在二乙二醇单乙醚中的合成(但是是在无水条件下)，因为否则可能会产生沉淀。在室温条件(空气湿度)下的稳定性也许可以通过相对疏水的介质来解释。[4-8][4]V.Gonzales-Pena，C.Marquez-Alvarez，I.Diaz，M.Grande，T.Blasco，J.Perez-Pariente，MicroporousandMesoporousMaterials80(2005)173-182[5]Y.Mizushima，M.Hori，M.SaskiJournalofMaterialResearch，8(1993)，2109-2111[6]K.Tadanaga，S.Ito，T.Minami，N.Tohge，JournalofSol-GelScienceandTechnology，3(1994)，5-10[7]K.Tadanaga，S.Ito，T.Minami，N.Tohge，JournalofNon-CrystallineSolids，201(1996)，231-236[8]N.Bahlawane，ThinSolidFilms，396(2001)，126-130前述且希望的性质也适用于所谓的杂化溶胶。杂化溶胶是指由不同前体构成并且可以导致形成网络的溶胶。如还在实例中显示的，通常情况下这里也通常使用烷氧化物。然而所有的铝的有机化合物，或者当涂层应由不同金属氧化物的混合物制备时，在水存在下在酸性条件下(尤其在pH值在4-5的范围内的情况下)可以转化为相应的金属氧化物的相应金属有机化合物都是适合的。可以考虑二元混合物作为杂化材料，所述二元混合物由Al2O3与例如硼、镓、硅、锗、锌、锡、磷、钛、锆、钇、镍、钴、铁、铈、铌、砷、铅等的氧化物、氢氧化物和烷氧化物组成。形成基于长期稳定的、未经离子稳定的层的不渗透且密实的层的有限性能也适用于这些。此外，基于上述元素的氧化物和烷氧化物的三元和四元混合物的水解也是可能的。[9-10][9]F.Babonneau，L.Coury，J.Livage，JournalofNon-CrystallineSolids，121(1990)，153-157[10]G.Zhao，N.Tohge，MaterialsResearchBulletin，33(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.08 EP 11001920.5;2011.09.06 EP 11007207.11.可印刷的经空间稳定的油墨的用途，用以形成不渗透的均匀的Al2O3-涂层或混合的Al2O3杂化物层作为扩散屏障和用于电子或电气的钝化，其中a)使用油墨，其中按如此的彼此比例调节形成层的组分，使得固含量为0.5重量％至10重量％，b)所用的油墨是通过与至少一种疏水性组分，选自乙酰丙酮、二羟基苯甲酸和三羟基苯甲酸的至少一种亲水性组分和与至少一种螯合物形成剂混合而被空间稳定的，和c)向所述油墨中以1：1至1：9的水对前体的摩尔比加入水以水解所含有的烷氧化物；以及其中所述油墨包含选自1,3-环己二酮和水杨酸的至少一种疏水性组分，和选自乙酰丙酮、二羟基苯甲酸和三羟基苯甲酸的至少一种亲水性化合物，螯合物形成剂；所述油墨包含溶剂，所述溶剂选自低沸点的醇，和至少一种高沸点的二醇醚，以及任选地极性溶剂，其选自丙酮、DMSO、环丁砜和乙酸乙酯或类似的极性溶剂，所述类似的极性溶剂选自：·脂肪族饱和及不饱和的一元至多元的官能化和非官能化的醇·乙二醇醚和缩合的乙二醇醚以及丙二醇醚和缩合的丙二醇醚和它们的支化同系物·1,4-二烷、1,3-二烷、乙酰丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙基甲基酮、二乙基酮。2.根据权利要求1的油墨的用途，其特征在于，使用油墨，其中按如此的彼此比例调节形成层的组分，使得固含量为1重量％至6重量％。3.根据权利要求1的油墨的用途，其特征在于，向所述油墨中以1：1.5至1：2.5的水对前体的摩尔比加入水以水解所含有的烷氧化物。4.根据权利要求1的油墨的用途，其特征在于，所述油墨包含用于形成Al2O3和用于形成一种或多种元素的氧化物的前体，所述元素的氧化物选自硼、镓、硅、锗、锌、锡、磷、钛、锆、钇、镍、钴、铁、铈、铌、砷和铅的氧化物，其中所述油墨通过将相应的前体引入到油墨中而得到。5.根据权利要求1至4任一项的油墨的用途，其特征在于，所述螯合物形成剂为乙二胺四乙酸(EDTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DETPA)、次氨基三乙酸(NTA)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTPA)和二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DETPPA)。6.根据权利要求1至4任一项的油墨的用途，其特征在于，所述低沸点的醇选自乙醇和异丙醇，和所述高沸点的二醇醚选自二乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚和二乙二醇单丁基醚或它们的混合物。7.根据权利要求1至4任一项的油墨的用途，其特征在于，所述油墨具有4-5的酸性pH值，并且包含一种或多种有机酸作为酸，所述酸导致无残留物的干燥。8.根据权利要求1至4任一项的油墨的用途，用于制备扩散屏障、印刷的电介质、电子和电气的钝化、防反射涂层、抗磨损的机械保护层、抗氧化或酸作用的化学保护层。9.根据权利要求1至4任一项的油墨的用途，用于制备含有简单和聚合的硼氧化物和磷氧化物以及其烷氧化物用于区域和局部掺杂半导体的杂化材料。10.根据权利要求9...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·科勒，O·多尔，W·斯托库姆，S·巴特，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：
国别省市：