KR20140099215A - 저 연소 은 전도체 - Google Patents

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KR20140099215A
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KR1020140012225A
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버지니아 씨. 가르시아
메튜 스그리시아
마크 찰링스워스
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헤레우스 프레셔스 메탈즈 노스 아메리카 콘쇼호켄 엘엘씨
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys

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Abstract

본 발명은 알데하이드 수지 및 용매를 포함하는 유기 비히클 및 금속성 입자를 포함하는 전기전도성 페이스트를 제공한다. 본 발명은 또한 최소 약 1 ㎛ 및 약 4 ㎛ 이하의 평균 입자 크기 d50를 가지는 제1 금속성 입자, 최소 약 8 ㎛ 및 약 11.5 ㎛ 이하의 d50를 가지는 제2 금속성 입자, 및 최소 약 5 ㎛ 및 약 8 ㎛ 이하의 d50를 가지는 제3 금속성 입자로 이루어진 군에서 선택되는 최소 두 가지 유형의 금속성 입자를 포함하는 금속성 입자, 및 유기 비히클을 포함하는 전기전도성 페이스트를 제공한다. 본 발명은 투명 전도성 산화물 코팅 및 위에 언급된 전도성 페이스트를 상기 유리 기판에 도포하여 형성된 전도성 전극을 포함하는 유리 기판을 포함하는 물품, 및 그러한 물품을 제조하는 방법을 추가로 제공한다.

Description

저 연소 은 전도체 {LOW FIRING SILVER CONDUCTOR}
본 출원은 35 U.S.C. §119하에 2013년 2월 1일자 미국 특허 가출원 제61/759,769호를 우선권으로 주장하고, 이의 전체 개시는 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 출원은 유리 기판 상에 전극을 형성하기 위한 저 연소 온도 전기전도성 페이스트 조성물에 관한 것이다.
착색 유리(tinted glass)는 수십 년 동안 다양한 가정, 상용, 및 자동차 적용분야에 사용되었다. 착색 유리는 투명 유리창을 통과하는 적외선, 가시광선, 및 자외선 조사의 양을 감소시키는 것을 돕는다. 착색 창은 전형적으로 착색 필름을 표준적인 유리창에 도포하여 형성된다. 필름의 조성은 요망되는 유리의 흡광도, 유리판의 크기, 유리의 두께, 유리창의 구성, 또는 요망되는 유리창의 적용분야에 따라 변할 수 있다.
착색 창 기술에서 최근의 개선은 전환가능(switchable) 또는 "동적(dynamic)" 유리창의 개발이다. 구체적으로, 동적 유리 표면 상의 코팅은 저 전압이 인가될 때 고체-상태 반응을 겪는다. 전압은 코팅 내 반응을 야기하고, 이는 조립체를 어둡게 한다. 어두워진 상태는 유리가 태양으로부터의 열 및 빛을 흡수 및 반사할 수 있도록 한다. 전압이 제거될 때, 유리는 투명한 상태로 되돌아가고, 이는 태양광의 완전한 흡수를 허용한다.
투명 전도성 코팅은 전형적으로, 전기 전도를 용이하기 하기 위하여 유리의 표면에 도포된다. 더욱이, 전기전도성 페이스트로 형성된 전극은 전형적으로, 적층된 재료의 전기의 흐름을 용이하게 하기 위하여 유리의 주위에 프린팅 또는 디스펜싱된다. 예를 들어, 은 페이스트와 같은 전기전도성 페이스트가 전통적으로, 이러한 전도성 전극을 유리 기판 상에 제조하기 위하여 사용되었다. 전기전도성 페이스트는 금속성 입자, 유리 프리트(들), 및 유기 비히클을 전형적으로 포함한다. 전기전도성 페이스트가 유리에 프린팅 또는 디스펜싱되면, 이는 그 다음 전형적으로 고온에서 연소되어 결과적인 전극이 형성된다.
전기전도성 페이스트는 유리 기판에 잘 부착되어야 하고, 다른 성분의 안정성 및 무결성을 보장하도록 비교적 낮은 온도에서 연소될 수 있어야 한다. 연소 온도는 전형적으로 LED, 혼성 회로, 및 태양 전지 기술에서 사용되는 전기전도성 페이스트의 연소 온도(예를 들어, 800℃ 이상)보다 낮다 (예를 들어, 300-500℃). 그러한 낮은 연소 온도에서, 유리 기판에 대한 충분한 부착 및 저 저항률을 달성하기가 어렵다. 그러므로, 비교적 낮은 온도에서 최적의 전도성 특성을 가지고, 유리 기판에 잘 부착되며, 가공될 수 있는 전기전도성 페이스트가 요망된다.
본 발명의 하나의 관점은 약 400℃ 이하의 온도에서 연소될 수 있는, 저 저항률 및 유리 기판에 대한 충분한 부착을 달성하는 전기전도성 페이스트를 제공하는데 있다.
유리 기판은 투명 전도성 코팅을 포함할 수 있다. 한 적용분야에서, 페이스트 조성물은 낮은 전압의 전기가 통할 경우 착색되는 동적 창의 제조에 사용될 수 있다.
발명의 한 양태는 알데하이드 수지 및 용매를 포함하는 유기 비히클 및 금속성 입자를 포함하는 전기전도성 페이스트에 관한 것이다. 한 실시양태에 따르면, 알데하이드 수지는 요소 및 지방족 알데하이드의 축합 생성물이다. 또 다른 실시양태에 따르면, 알데하이드 수지는 전기전도성 페이스트의 약 5-50 wt %, 바람직하게는 전기전도성 페이스트의 10-20 wt %이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따르면, 금속성 입자는 대략 1-4 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 제1 금속성 입자, 대략 8-12 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 제2 금속성 입자, 및 대략 5-8 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 제3 금속성 입자로 이루어진 군에서 선택되는 최소 두 가지 유형의 금속성 입자를 포함한다.
본 발명은 또한 대략 1-4 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 제1 금속성 입자, 대략 8-11.5 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 제2 금속성 입자, 및 대략 5-8 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 제3 금속성 입자로 이루어진 군에서 선택되는 최소 두 가지 유형의 금속성 입자를 포함하는 금속성 입자, 및 유기 비히클을 포함하는 전기전도성 페이스트를 제공한다.
한 실시양태에 따르면, 금속성 입자는 전기전도성 페이스트의 약 30-95 wt %, 바람직하게는 전기전도성 페이스트의 약 40-80 wt %, 더욱 바람직하게는 전기전도성 페이스트의 약 55-75 wt %이다. 또 다른 실시양태에서 따르면, 제1 금속성 입자는 전기전도성 페이스트의 약 5-95 wt %, 바람직하게는 20-50 wt %, 가장 바람직하게는 30-40 wt %이다. 제2 금속성 입자는 전기전도성 페이스트의 약 5-95 wt %, 바람직하게는 전기전도성 페이스트의 10-40 wt %, 가장 바람직하게는 20-30 wt %이다. 마지막으로, 제3 금속성 입자는 전기전도성 페이스트의 약 5-95 wt %, 바람직하게는 전기전도성 페이스트의 0.1-20 wt %, 가장 바람직하게는 0.1-10 wt %이다.
또 다른 실시양태에 따르면, 금속성 입자는 은, 구리, 알루미늄, 아연, 팔라듐, 백금, 금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 레늄, 루테늄, 니켈, 납 및 이들 중 최소 둘의 혼합으로 이루어진 군에서 선택된다. 바람직하게는, 금속성 입자는 은이다.
또 다른 실시양태에 따르면, 전기전도성 페이스트는 유리 프리트(frit)를 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서 따르면, 유리 프리트는 200-350℃의 유리 전이 온도를 가진다. 또 다른 실시양태에 따르면, 유리 프리트는 전기전도성 페이스트의 1 wt % 미만, 바람직하게는 전기전도성 페이스트의 0.1-0.6 wt %이다.
한 실시양태에 따르면, 유기 비히클은 전기전도성 페이스트의 약 10-60 wt %, 바람직하게는 전기전도성 페이스트의 약 15-40 wt %이다. 또 다른 실시양태에 따르면, 전기전도성 페이스트는 요변제(thixotropic agent)를 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서 따르면, 요변제는 전기전도성 페이스트의 약 0.1-1 wt %이다.
본 발명은 본 발명의 전기전도성 페이스트를 상기 유리 기판에 도포하여 형성된 전기전도성 전극 및 투명 전도성 산화물 코팅을 포함하는 유리 기판을 포함하는 물품을 또한 제공한다. 또 다른 실시양태에 따르면, 투명 전도성 산화물 코팅은 산화 인듐 주석, 불소 도핑된 산화 주석, 및 도핑된 산화 아연으로 이루어진 군에서 선택된 군에서 선택된 재료로 형성된다.
본 발명은 투명 전도성 산화물 코팅을 포함하는 유리 기판을 제공하는 단계, 본 발명에 따른 전기전도성 페이스트를 상기 유리 기판에 도포하는 단계, 및 450℃의 피크 온도(peak temperature)에서 또는 그 아래에서, 바람직하게는 약 400℃ 이하에서 도포된 전기전도성 페이스트를 가지는 상기 유리 기판을 연소하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 물품 제조 방법을 또한 제공한다. 피크 온도에서의 체류 시간(dwell time)은 약 10 분 미만, 바람직하게는 약 3 - 5 분 동안이다.
본 발명의 다른 목적, 장점 및 두드러진 특성이, 첨부 도면과 함께 취해져 본 발명의 바람직한 실시양태를 개시하는 다음의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
본 발명에 따른 전기전도성 페이스트는 약 400℃ 이하의 온도에서 연소될 수 있는, 저 저항률 및 유리 기판에 대한 충분한 부착을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 대표적인 실시예에 따라 유리 기판에 형성된 전도성 전극의 대표적인 도면이다.
본 발명은 전기전도성 페이스트 조성물에 관한 것이다. 비록 그러한 적용에 제한되지는 않지만, 그러한 페이스트는 유리 기판에 전도성 전극을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 유리 기판은 투명 전도성 코팅을 포함할 수 있고, 이는 착색 창을 위한 동적 유리의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 적용을 위하여 요망되는 페이스트는 최선의 전기적 특성을 가지고 하부의 유리 기판에 잘 부착한다. 가장 중요하게는, 페이스트 LED 조립체, 혼성 회로, 및 태양 전지와 같은 다른 적용분야에서 사용되는 전기전도성 페이스트와 비교하여 (예를 들어, 800℃ 이상) 비교적 낮은 온도 (예를 들어, 300-500℃)에서 연소될 수 있어야 한다.
전기전도성 페이스트
발명의 한 양태는 금속성 입자 및 유기 비히클을 포함하는 전기전도성 페이스트이다. 전기전도성 페이스트는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 최소 30 wt%, 바람직하게는 최소 40 wt%, 가장 바람직하게는 최소 55 wt%의 금속성 입자를 포함할 수 있다. 동시에, 전기전도성 페이스트는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 약 95 wt% 이하, 바람직하게는 약 80 wt% 이하, 가장 바람직하게는 약 75 wt% 이하의 금속성 입자를 포함할 수 있다. 유기 비히클은 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 최소 10 wt%의 페이스트, 바람직하게는 최소 25 wt%의 페이스트를 이룬다. 동시에, 유기 비히클은 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 페이스트의 약 60 wt% 이하, 바람직하게는 페이스트의 약 40 wt% 이하이다.
금속성 입자
바람직한 금속성 입자는 금속성 전도도를 나타내거나 연소시 금속성 전도도를 나타내는 물질을 산출하는 것이다. 전기전도성 페이스트에 존재하는 금속성 입자는 전기전도성 페이스트가 연소시 소결될 때 형성되는 고체 전극이 전도성이도록 한다. 효과적인 소결에 유리하고 고 전도도 및 저 접촉 저항을 가지는 전극을 산출하는 금속성 입자가 바람직하다. 금속성 입자는 당해 분야에 공지이다. 바람직한 금속성 입자는 금속, 금속 수지산염, 금속 수지산염의 혼합, 최소 하나의 금속 및 금속 수지산염의 혼합, 최소 하나의 금속 및 최소 하나의 금속 수지산염의 혼합, 최소 하나의 금속 및 금속 수지산염의 혼합, 합금, 최소 둘의 금속의 혼합, 최소 둘의 합금의 혼합, 또는 최소 하나의 금속과 최소 하나의 합금의 혼합이다.
본 발명에 따른 금속성 입자로 사용될 수 있는 바람직한 금속은 은, 구리, 알루미늄, 아연, 팔라듐, 백금, 금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 레늄, 루테늄, 니켈, 납 및 이들 중 최소 둘의 혼합이다. 금속성 입자로 사용될 수 있는 바람직한 합금은 은, 구리, 알루미늄, 아연, 팔라듐, 백금, 금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 레늄, 루테늄, 니켈, 납의 목록에서 선택되는 최소 하나의 금속을 포함하는 합금, 또는 이러한 합금 중 둘 이상의 혼합이다.
본 발명에 따른 한 실시양태에서, 금속성 입자는 하나 이상의 상이한 금속 또는 합금으로 코팅된 금속 또는 합금, 예를 들어 은으로 코팅된 구리를 포함한다.
바람직한 구체예에서, 금속성 입자는 은을 포함한다. 금속성 입자는 원소 금속, 하나 이상의 금속 유도체, 또는 이들의 혼합으로 존재할 수 있다. 적절한 은 유도체에는, 예를 들어, 은 합금 및/또는 은 염, 예컨대 할로겐화은 (예를 들어, 염화은), 질산은, 아세트산은, 트리플루오로아세트산은, 오르토인산은, 은 머캅타이드, 카르복실산은 및 이들의 조합이 포함된다.
금속성 입자가 다양한 형태, 표면, 크기, 및 표면적 대 부피 비율을 나타낼 수 있음이 당해 분야에 공지이다. 다수의 형태가 당해 분야의 숙련가에게 공지이다. 일부 예에는, 구형, 각짐, 신장됨(봉 또는 바늘 유사) 및 평면(시트 형태)이 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 금속성 입자는 또한 상이한 형태의 입자의 조합으로 존재할 수 있다. 제조된 전극의 이로운 소결, 전기적 접촉, 부착 및 전기 전도도에 유리한 형태, 또는 형태의 조합을 가지는 금속성 입자가 바람직하다. 그러한 형태를 표면 성질을 고려하지 않고 특징을 규정하는 한 방법은 다음 파라미터: 길이, 폭 및 두께를 통한 것이다. 본 발명의 맥락에서, 입자의 길이는 양 끝점이 입자 내에 포함되는 가장 긴 공간 변위 벡터의 길이로 주어진다. 입자의 폭은 위에 정의된 길이 벡터에 수직인 양 끝점이 입자 내에 포함되는 가장 긴 공간 변위 벡터의 길이로 주어진다.
본 발명에 따른 한 실시양태에서, 가능한 한 균일한 형태(즉 길이, 폭 및 두께에 관한 비율이 가능한 한 1에 가깝고, 바람직하게는 모든 비율이 약 0.7 내지 약 1.5의 범위, 더욱 바람직하게는 약 0.8 내지 약 1.3의 범위, 가장 바람직하게는 약 0.9 내지 약 1.2의 범위에 있는 형태)를 가지는 금속성 입자가 바람직하다. 금속성 입자에 대하여 바람직한 형태의 예는 구 및 정육면체, 또는 이들의 조합, 또는 이들 중 하나 이상과 다른 형태의 조합이다. 본 발명에 따른 또 다른 실시양태에서, 저 균일성의 형태, 바람직하게는 길이, 폭 및 두께의 치수에 관한 비율 중 최소 하나가 약 1.5 위, 더욱 바람직하게는 약 3 위, 가장 바람직하게는 약 5 위인 형태를 가지는 금속성 입자가 바람직하다. 이 실시양태에 따른 바람직한 형태는 플레이크(flake) 형태, 봉(rod) 또는 바늘(needle) 형태, 또는 플레이크 형태, 봉 또는 바늘 형태와 다른 형태의 조합이다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 균일한 형태 및 덜 균일한 형태를 가지는 금속성 입자의 조합이 요망된다. 구체적으로, 나노 크기 입자를 포함할 수 있는 상이한 입자 크기를 가지는 구형 금속성 입자 및 플레이크-형태 금속성 입자의 조합이 바람직하다.
한 실시양태에 따르면, 금속성 입자는 은이다. 은 입자는 은 분말, 은 플레이크, 또는 수지산은의 형태일 수 있고, 또한 상이한 입자 크기의 분말 및 플레이크의 혼합 또는 배합, 또는 분말 및 플레이크의 배합의 혼합, 또는 분말, 플레이크, 및 수지산은의 혼합일 수 있다. 수지산염은 최소 약 10%, 바람직하게는 최소 약 20%, 및 약 50% 이하, 바람직하게는 약 38% 이하의 금속 함량을 가지는 분말 또는 용액의 형태일 수 있다. 한 실시양태에서, 은 입자는 상이한 크기, 형태, 또는 표면 특징의 최소 두 가지 유형의 은 입자의 혼합이다. 바람직한 구체예에서, 금속성 입자는 각각 상이한 입자 크기 및 표면 특징을 가지는 구형 은 입자, 플레이크-형태 은 입자, 또는 이들의 혼합의 조합을 포함할 수 있다.
금속성 입자의 다양한 표면 유형이 당해 분야에 공지이다. 효과적인 소결에 유리하고 제조된 전극의 이로운 전기 접촉 및 전도도를 야기하는 표면 유형이 본 발명에 따라 유리하다.
금속성 입자의 형태 및 표면의 특징을 규정하는 또 다른 방식은 이의 비표면적에 의한 것이다. 비표면적은 단위 질량, 고체 또는 벌크 부피, 또는 단면적당 재료의 총 표면적과 동등한 고체의 특성이다. 이는 질량으로 나눈 표면적(m2/g 또는 m2/kg의 단위를 가짐), 또는 부피로 나눈 표면적(m2/m3 또는 m-1의 단위)으로 정의된다. 입자의 비표면적에 대한 최저 값은 평활 표면을 가지는 구에 의하여 실현된다. 형태가 덜 균일하고 고르지 않을수록, 이의 비표면적이 더 커질 것이다.
비표면적(단위 질량당 표면적)은 당해 분야에 공지인 BET(Brunauer-Emmett-Teller) 방법으로 측정될 수 있다. 구체적으로, BET 측정은 DIN ISO 9277:1995에 따라 수행된다. SMART 방법(Sorption Method with Adaptive dosing Rate)에 따라 작동하는 Monosorb Model MS-22 기구(Quantachrome Instruments에 의하여 제조됨)가 측정에 사용된다. 대조 재료로서, 산화알루미늄(표면적 대조 재료 Cat. No. 2003로서 Quantachrome Instruments로부터 입수 가능)이 사용된다. 샘플이 분석을 위하여 내장된 탈기 스테이션에 준비된다. 유동 가스(30% N2 및 70% He)가 불순물을 쓸어내어, 흡착이 일어날 수 있는 깨끗한 표면을 생성한다. 샘플은 공급된 히팅 맨틀(heating mantle)로써 사용자-선택 가능 온도까지 가열될 수 있다. 디지털 온도 컨트롤 및 디스플레이가 기구 전면 패널에 장착된다. 탈기가 완료된 후, 샘플 셀이 분석 스테이션에 운반된다. 퀵 커넥트 피팅(Quick connect fittings)이 운반 동안 샘플 셀을 자동으로 밀봉하고, 이후 시스템이 활성화되어 분석이 시작된다. 냉각제로 채워진 듀어 플라스크가 수동으로 올려져, 샘플 셀이 잠기고 흡착을 야기한다. 기구는 흡착이 완료될 때(2-3 분)를 검출하여, 듀어 플라스크를 자동으로 낮추고, 내장된 고온-공기 취입기를 사용하여 샘플 셀을 실온으로 온화하게 가열한다. 그 결과, 탈착된 가스 신호가 디지털 계량기에 디스플레이되고 표면적이 전면 패널 디스플레이에 직접 나타난다. 전체 측정 (흡착 및 탈착) 사이클은 전형적으로 6분 미만을 필요로 한다. 상기 기법은 흡착 및 탈착이 진행됨에 따라 흡착질/비활성 담체 가스 혼합물의 농도 변화를 측정하기 위하여 고 민감성, 열 전도도 검출기를 사용한다. 탑재형(on-board) 전자 기기에 의하여 통합되고 보정과 비교시, 검출기가 흡착 또는 탈착된 가스의 부피를 제공한다. 흡착 측정을 위하여, 77K에서 0.162 nm2의 분자 단면적을 가지는 N2 5.0이 계산을 위하여 사용된다. 일-점 분석이 수행되고 내장된 마이크로프로세서가 선형성을 보장하며 자동으로 샘플의 BET 표면적을 m2/g로 계산한다.
본 발명에 따른 한 실시양태에서, 고 비표면적을 가지는 금속성 입자가 바람직하고, 바람직하게는 최소 2 m2/g, 더욱 바람직하게는 최소 3 m2/g, 가장 바람직하게는 최소 5 m2/g이다. 동시에, 비표면적은 바람직하게는 약 30 m2/g 이하, 바람직하게는 약 25 m2/g 이하, 가장 바람직하게는 약 20 m2/g 이하이다. 또 다른 실시양태에서, 저 비표면적을 가지는 금속성 입자가 바람직하고, 바람직하게는 최소 0.01 m2/g, 더욱 바람직하게는 최소 0.05 m2/g, 가장 바람직하게는 최소 0.1 m2/g이다. 동시에, 비표면적은 바람직하게는 약 5 m2/g 이하, 바람직하게는 약 4 m2/g 이하, 가장 바람직하게는 약 1 m2/g 이하이다. 한 실시양태에서, 최소 약 1 m2/g 및 약 2 m2/g 이하의 비표면적을 가지는 금속성 입자가 사용될 수 있다.
은 입자, 바람직하게는 (본 명세서에서 논의된) 여러 상이한 유형의 은 입자의 혼합이 사용될 경우, 은 입자의 비표면적은 바람직하게는 최소 1 m2/g 및 바람직하게는 약 3 m2/g 이하이다.
평균 입자 크기 d50 및 연관 값인, d10 및 d90은 당해 분야에 공지인 입자의 특징이다. 평균 입자 크기 d50는 입자의 누적 분포의 중앙값 입자 직경이다. 이는 분포 중 약 절반의 입자가 더 작고 분포 중 절반의 입자가 더 큰 크기이다. 입자 크기 d10은 분포 중 10%의 입자가 더 작은 입자 크기에 상응하고, 입자 크기 d90은 분포 중 90%의 입자가 더 작은 입자 크기에 상응한다.
평균 입자 크기 d50(및 연관 d10 및 d90)은 침강 기법을 이용하여 결정될 수 있고, 이는 액체에 부유된 상이한 크기의 입자의 침강 속도를 측정한다. 본 명세서에서 사용된 d50은 ISO 13317-3:2001에 따라 결정된다. 소프트웨어 SediGraph 5120와 함께 X-선 중력 기법에 따라 작동하는 SediGraph III 5120 기구(조지아, 노크로스의 Micromeritics Instrument Corp.에 의하여 제조됨)가 측정에 사용된다. 약 400 내지 600 mg의 샘플이 50 ml 유리 비커 내로 계량되고 40 ml의 Sedisperse P11(Micromeritics로부터 입수, 약 0.74 내지 0.76 g/cm3의 밀도 및 약 1.25 내지1.9 mPa·s의 점도를 가짐)이 부유 액체로서 첨가된다. 자석 교반 막대가 부유액에 첨가된다. 부유액이 교반 막대와 동시에 교반되는 동안 파워 레벨 2에서 8 분 동안 작동되는 초음파 프로브 Sonifer 250(Branson로부터 입수)를 사용하여 샘플이 분산된다. 이러한 사전-처리된 샘플이 기구에 놓이고 측정이 시작된다. 부유액의 온도가 기록되고 (전형적 범위 24℃ 내지 45℃) 이 온도에서 분산 용액에 대하여 측정된 점도의 계산 데이터를 위하여 사용된다. 샘플의 밀도 및 중량을 이용하여 (은에 대하여 10.5 g/cm3) 입자 크기 분포가 결정되고 d10, d50, 및 d90으로 주어진다.
금속성 입자의 평균 입자 직경 d50은 최소 1 ㎛인 것이 바람직하다. 동시에, 금속성 입자의 d50가 약 20 ㎛ 이하, 바람직하게는 약 15 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 약 12 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 약 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 가장 바람직한 실시양태에서, d50은 최소 1 ㎛ 및 바람직하게는 약 3 ㎛ 이하이다. 상이한 평균 크기의 금속성 입자의 혼합 또는 배합이 사용될 수 있음이 또한 발명 내에 있다. 한 실시양태에서, 최소 약 3 마이크론 및 약 11.5 마이크론 이하의 d50을 가지는 금속성 입자가 사용될 수 있다.
한 실시양태에서, 금속성 입자는 약 0.1 ㎛ 초과, 바람직하게는 약 0.5 ㎛ 초과, 더욱 바람직하게는 약 1 ㎛ 초과의 d10을 가진다. 한 실시양태에서, 금속성 입자는 약 50 ㎛ 미만, 바람직하게는 약 20 ㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 약 15 ㎛ 미만의 d90을 가진다. d90의 값은 d50의 값보다 작아서는 안된다.
한 실시양태에서, 전기전도성 페이스트는 하나 이상의 유형의 은 입자를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 최소 약 1 ㎛ 및 약 4 ㎛ 이하의 d50을 가지는 제1 은 입자가 사용될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 제1 은 입자는 약 2.5 ㎛의 d50을 가진다. 최소 약 8 ㎛ 및 약 12 ㎛ 이하의 d50을 가지는 제2 은 입자가 사용될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 제2 은 입자는 약 9 ㎛의 d50을 가진다. 최소 약 5 ㎛ 및 약 8 ㎛ 이하의 d50을 가지는 제3 은 입자가 사용될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 제3 은 입자는 약 6.5 ㎛의 d50을 가진다. 한 실시양태에서, 위에 언급된 은 입자 중 임의의 하나가 사용된다. 또 다른 실시양태에서, 위에 언급된 은 입자 중 임의의 둘이 사용된다. 또 다른 실시양태에서, 은 입자 셋 모두가 사용된다. 임의의 특정한 실시양태에 얽매이지 않고, 하나 이상의 유형의 상이한 크기 분포의 은 입자의 조합이 발명의 전기전도성 페이스트에 의하여 제조된 결과적인 은 전극의 전도도를 개선함이 관찰된다. 상이한 크기 분포의 은 입자가 더욱 압축적인 소결을 발생시켜, 비교적 낮은 고체 함량을 가지는 페이스트에 의하여 생성된 리드(lead)의 개선된 전도도를 허용하는 것으로 가정된다.
제1 유형의 은 입자의 양은 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 최소 약 5 wt%, 바람직하게는 최소 약 20 wt%, 가장 바람직하게는 최소 약 30 wt%이다. 동시에, 제1 은 입자의 양은 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 약 95 wt% 이하, 바람직하게는 약 50 wt% 이하, 가장 바람직하게는 약 40 wt% 이하이다. 제2 유형의 은 입자의 양은 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 최소 약 5 wt%, 바람직하게는 최소 약 10 wt%, 가장 바람직하게는 최소 약 20 wt%이다. 동시에, 제2 유형의 은 입자의 양은 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 약 95 wt% 이하, 바람직하게는 약 40 wt% 이하, 가장 바람직하게는 약 30 wt% 이하이다. 제3 유형의 은 입자의 양은 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 최소 약 5 wt%, 바람직하게는 최소 약 0.1 wt%이다. 동시에, 제3 유형의 은 입자의 양은 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 약 95 wt% 이하, 바람직하게는 약 20 wt% 이하, 가장 바람직하게는 약 10 wt% 이하이다. 은 입자는 바람직하게는 최소 약 2 g/cm3 및 약 5 g/cm3 이하의 탭 밀도(tap density)를 가진다. 탭 밀도는 DIN EN ISO 787-11에 따라 측정되었다.
한 실시양태에서, 금속성 입자는 상이한 크기, 형태, 또는 표면 특징을 가지는 최소 둘의 금속성 입자의 혼합일 수 있다.
금속성 입자는 표면 코팅과 함께 존재할 수 있다. 당해 분야에 공지이고, 발명의 맥락에서 적절한 것으로 간주되는 임의의 그러한 코팅이 금속성 입자에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 코팅은 더 우수한 입자 분산을 촉진하는 코팅이고, 이는 전기전도성 페이스트의 개선된 프린팅 및 소결 특징을 유발할 수 있다. 그러한 코팅이 존재할 경우, 코팅은 금속성 입자의 100% 총 중량을 기준으로 약 10 wt. % 이하, 바람직하게는 약 8 wt. % 이하, 가장 바람직하게는 약 5 wt. % 이하에 상응하는 것이 바람직하다.
유기 비히클
한 실시양태에 따르면, 전기전도성 페이스트는 유기 비히클을 추가로 포함한다. 유기 비히클은 바람직하게는 수지 및 용매를 포함한다. 수지에는 알데하이드 수지, 폴리케톤 수지, 폴리카르보네이트 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 검 로진, 수소화 로진의 에스테르, 발삼, 카르복실화 스타이렌-부타디엔, 및 이들의 조합이 포함될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 바람직한 유기 비히클은 알데하이드 수지 및 용매를 포함한다.
알데하이드 수지는 진한 알칼리 용액에 의하여 일어난 축합 반응에 의한 하나 이상의 지방족 알데하이드로부터 생성된 임의의 수지, 특히 임의의 알데하이드(예를 들어, 포름알데하이드 또는 퍼퓨랄)와 또 다른 물질(예를 들어, 페놀 또는 요소)의 상호작용에 의하여 만들어진 임의의 수지성 생성물이다. 요소 및 지방족 알데하이드의 축합 생성물인 알데하이드 수지가 바람직하다. 알데하이드 수지의 존재는 하부의 유리 기판에 대한 페이스트의 부착을 개선함에 있어서 바람직하다. 수지는 또한 현존하는 전기전도성 페이스트에서 사용된 수지와 비교하여 더 낮은 가공/연소 온도를 허용한다. 전기전도성 페이스트를 사용하는 특정 적용분야에서, 유리 기판은 투명 전도성 코팅으로 코팅된다. 투명 전도성 코팅을 가지는 유리 기판은 투명 전도성 코팅이 손상되지 않고 유지되도록 비교적 낮은 온도에서 가공되어야 한다. 전기전도성 페이스트는 전형적으로 최소 300℃, 바람직하게는 최소 375℃의 피크 온도에서 연소된다. 동시에, 전기전도성 페이스트는 바람직하게는 약 500℃ 이하, 바람직하게는 약 425℃ 이하의 피크 온도에서 연소된다.
한 실시양태에서, 전기전도성 페이스트는 바람직하게는 최소 약 5 wt% 알데하이드 수지, 더욱 바람직하게는 최소 약 10 wt% 알데하이드 수지를 포함한다. 동시에, 전기전도성 페이스트는 바람직하게는 약 50 wt% 이하 알데하이드 수지, 더욱 바람직하게는 약 20 wt% 이하 알데하이드 수지를 포함한다. 수지는 소정량의 용매에 사전-희석되어 수지/용매 용액의 최소 약 40%, 및 수지/용매 용액의 약 60% 이하의 최종 수지 농도가 형성될 수 있다. 대안으로, 수지가 페이스트 조성물에 직접 첨가될 수 있다.
유기 비히클은 몇 가지 예를 들어 전기전도성 페이스트의 점도, 프린팅성(printability), 접촉 특성 및 건조 속도 및 비율 개선을 비롯한 다수의 중요한 기능을 제공하는 용매를 또한 포함할 수 있다. 당해 분야의 숙련가에게 공지인 임의의 용매가 사용될 수 있다. 통상적인 용매에는 카르비톨, 테르핀올, 헥실 카르비톨, 텍사놀, 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 또는 디메틸아디페이트 또는 글리콜 에테르가 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 용매는 바람직하게는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 페이스트의 최소 약 10 wt%, 바람직하게는 최소 약 15 wt%를 이룬다. 동시에, 용매는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 바람직하게는 페이스트의 약 60 wt% 이하, 바람직하게는 약 40% wt% 이하를 이룬다. 용매는 위에 제시된 바와 같이 먼저 알데하이드 수지에 혼입된 다음 페이스트 혼합물에 첨가될 수 있거나, 페이스트에 직접 첨가될 수 있다.
또 다른 실시양태에 따르면, 유기 비히클은 계면활성제(들) 및/또는 요변제(들)를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 성분들은 전기전도성 페이스트 조성물의 개선된 점도, 프린팅성 및 접촉 특성에 기여한다. 당해 분야의 숙련가에게 공지인 임의의 계면활성제가 사용될 수 있다. 통상적인 계면활성제에는, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜, 벤조트리아졸, 폴리(에틸렌글리콜)아세트산, 라우르산, 올레산, 카프르산, 미리스트산, 리놀레산, 스테아르산, 팔미트산, 스테아레이트 염, 팔미테이트 염, 및 이들의 혼합이 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 당해 분야에 공지인 임의의 요변제가 사용될 수 있고, Thixatrol MAX(Elementis Specialties, Inc.에 의하여 제조됨)이 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 이러한 성분들은 용매 및/또는 용매/수지 혼합물에 혼입될 수 있거나, 페이스트 조성물에 직접 첨가될 수 있다. 요변제는 바람직하게는 전기전도성 페이스트의 최소 약 0.1 wt%, 바람직하게는 전기전도성 페이스트의 약 1 wt% 이하이다.
전기전도성 페이스트의 유기 비히클은 또한, 위에 언급된 유기 비히클 성분과 다르고, 이로운 점도, 소결, 전기 전도도, 및 유리 기판과의 접촉과 같은 전기전도성 페이스트의 유리한 특성에 기여하는 첨가제를 포함할 수 있다. 당해 분야에 공지이고, 발명의 맥락에서 적절한 것으로 간주되는 모든 첨가제가, 유기 비히클에서 첨가제로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 첨가제는 부착 촉진제, 점도 조절제, 안정화제, 무기 첨가제, 증점제, 유화제, 분산제 또는 pH 조절제이다. 이러한 첨가제는 페이스트에 직접 첨가될 수 있다.
유리 프리트
전기전도성 페이스트 조성물은 또한 유리 프리트 재료를 포함할 수 있다. 무연(lead-free) 또는 납-함유 유리 프리트가 사용될 수 있고, 납-붕산염 유리 프리트를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 유리 프리트는 연소 동안의 금속성 입자의 소결을 돕거나 가속하고, 유리 기판에 대한 연소된 필름의 부착을 개선하기 위하여 포함될 수 있다. 한 실시양태에 따르면, 유리 프리트는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 바람직하게는 페이스트의 약 5 wt% 이하, 더욱 바람직하게는 페이스트의 약 1 wt% 이하, 가장 바람직하게는 약 0.6 wt% 이하이다. 동시에, 유리 프리트는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 바람직하게는 페이스트의 최소 0.1 wt%이다.
유리 프리트는 바람직하게는 다른 유형의 전기전도성 페이스트에서 사용된 유리와 비교하여 상대적으로 낮은 유리 전이 온도(Tg)를 가진다. 재료의 Tg에서, 비정질 물질이 굳은 고체로부터 부분적으로 이동성인 과냉각 용융물로 변환된다. 유리 전이 온도가 델라웨어, 뉴캐슬의 TA Instruments-Waters LLC로부터 입수 가능한 SDT Q600 기구 및 상응하는 Universal Analysis 2000 소프트웨어를 이용하여 시차 주사 열량계법(Differential Scanning Calorimetry, DSC)에 의하여 결정될 수 있다. 약 20-30 mg의 양의 샘플이 약 0.01 mg의 정확도로써 샘플 팬에서 계량된다. 빈 대조 팬 및 샘플 팬이 기구에 놓이고, 오븐이 닫히고, 측정이 시작된다. 10℃/min의 가열 온도가 25℃의 출발 온도로부터 1000℃의 최종 온도에 이르기까지 이용된다. DSC 신호에서의 첫 번째 스텝이 위에 기술한 소프트웨어를 이용하여 유리 전이 온도 Tg로서 평가되고, 결정된 온셋(onset) 값이 Tg에 대한 온도로서 취해진다.
유리 프리트의 요망되는 Tg는 전형적으로 최소 약 200℃, 바람직하게는 최소 약 250℃, 가장 바람직하게는 최소 약 270℃이다. 동시에, 유리 프리트의 바람직한 Tg는 약 400℃ 이하, 바람직하게는 약 350℃ 이하, 가장 바람직하게는 약 330℃ 이하이다.
유리 프리트의 또 다른 중요한 특징은 유리 연화 온도이다. 유리 연화 온도는 유리 재료가 임의적인 유연성을 넘어서 연화되기 시작하는 온도, 또는 유리가 영구적 변형 없이 취급될 수 있는 최대 온도를 표지한다. 바람직한 유리 연화 온도는 최소 300℃, 바람직하게는 최소 330℃이다. 동시에, 유리 연화 온도는 약 500℃ 이하, 바람직하게는 약 400℃ 이하, 가장 바람직하게는 약 380℃ 이하이다.
유리 연화 온도는 본 명세서에 논의된 DSC 법에 따라 측정될 수 있다.
전기전도성 페이스트의 형성
전기전도성 페이스트 조성물을 형성하기 위하여, 금속성 입자 및 유기 비히클은 전기전도성 페이스트 조성물 제조를 위한 당해 분야의 임의의 공지 방법을 이용하여 조합된다. 제조 방법은 균질하게 분산된 페이스트를 생성하는 한 결정적이지 않다. 성분들은, 예를 들어 분산된 균일 페이스트를 제조하기 위하여, 예컨대 혼합기를 사용하여 혼합된 다음, 셋의 롤 밀(roll mill)에 통과될 수 있다.
유리 기판 상의 전기전도성 리드의 형성
유리 기판에 형성된 전도성 전극의 대표적인 도해가 도 1에 나타난다. 대표적인 조립체(100)는 유리 기판(110), 투명 전도성 산화물 코팅(120), 및 전도성 전극(130)을 포함한다. 유리 기판(110)은, 예를 들어, 실리카계 유리를 비롯한 임의의 유리 조성물로 형성될 수 있다. 이러한 기판(110)에, 하나 이상의 전도성 코팅(120)이 도포될 수 있다. 전도성 코팅은 전기적으로 전도성이고 전하를 운반할 수 있다. 전도성 코팅은 투명 전도성 산화물(TCO) 재료로 형성될 수 있다. 그러한 재료는 광학적으로 투명하고 전기적으로 전도성이기 때문에 이러한 적용분야에 대하여 당해 분야에 공지이다. 무기 투명 전도성 산화물 코팅은 산화 인듐 주석(ITO), 불소 도핑된 산화 주석(FTO), 또는 도핑된 산화 아연으로부터 형성될 수 있다. TCO는 당해 분야에 공지인 임의의 방법에 따라 유리 기판에 도포될 수 있고, 본 발명은 임의의 구체적인 도포 방법에 제한되지 않는다.
전도성 전극(130)은 발명의 전기전도성 페이스트를 사용하여 TCO-코팅된 유리 기판 상에 형성될 수 있다. 한 예에서, 페이스트는 전극을 만들기 위하여 유리 기판의 주위에 도포될 수 있다. 페이스트는 TCO-코팅된 유리에 전압을 인가하는 한 당해 분야에 공지인 임의의 패턴 또는 형태로 도포될 수 있다. 전기전도성 페이스트는 디스펜싱 (예를 들어, 주사기 디스펜싱), 스텐실링, 함침, 침지, 주입, 사출, 분사, 나이프 코팅, 커튼 코팅, 브러쉬 또는 프린팅, 또는 이들 중 최소 둘의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당해 분야에 공지인 임의의 방식으로 도포될 수 있고, 여기서 바람직한 기법은 주사기 디스펜싱, 잉크-젯 프린팅, 스크린 프린팅, 또는 스텐실 프린팅, 또는 이들 중 최소 둘의 조합이다. 바람직하게는, 페이스트는 주사기 디스펜싱에 의하여 도포된다. 스크린 프린팅 도포에서, 스크린이 최소 약 50 ㎛, 바람직하게는 최소 약 60 ㎛의 메쉬 구멍크기를 가지는 것이 바람직하다. 동시에, 스크린은 약 100 ㎛ 이하, 및 바람직하게는 약 80 ㎛ 이하의 메쉬 구멍크기를 가진다. 페이스트의 점도 및 유변학적 특성은 페이스트가 주어진 도포 방법(예를 들어, 디스펜싱, 스크린 프린팅, 등)에서 사용하기에 적절한 것이어야 한다.
도포된 전기전도성 페이스트는 전형적으로 최소 150℃ 및 약 200℃ 이하의 온도에서 먼저 건조된다. 한 실시양태에서, 도포된 페이스트는 최소 약 1 분, 바람직하게는 최소 약 5 분 동안 건조된다. 동시에, 페이스트는 바람직하게는 약 60 분 이하, 바람직하게는 약 30 분 이하, 더욱 바람직하게는 약 15 분 이하, 가장 바람직하게는 약 10 분 이하 동안 건조된다.
건조 단계 후, 도포된 페이스트가 연소된다. 본 발명에 따르면, 기판 연소를 위한 피크 온도는 450℃ 이하, 바람직하게는 약 400℃ 이하이다. 연소 단계는 바람직하게는 공기에서 또는 산소-포함 대기에서 수행된다. 전형적인 산업적 적용분야에서, 연소는 박스 연소로(box furnace), 맥동 연소로(oscillating furnace), 또는 컨베이어 벨트와 같은 컨베이어 장치가 구비된 연소로에서 수행된다. 피크 온도에서의 전체 연소 시간은 최소 약 3 분인 것이 바람직하다. 동시에, 피크 온도에서의 전체 연소 시간은 바람직하게는 약 10 분 이하, 더욱 바람직하게는 약 5 분 이하이다. 연소는 또한 고 수송 속도, 예를 들어, 약 20-30 in/min으로, 약 3-10 분의 피크 온도에서의 결과적인 체류 시간으로 수행될 수 있다. 다중 온도 영역, 예를 들어 3-11 영역이, 요망되는 열 프로파일을 제어하기 위하여 사용될 수 있다.
실시예
대표적인 페이스트가 약 69 wt% 금속성 입자, 약 30.8 wt% 유기 비히클, 및 약 300-350℃의 Tg를 가지는 유리 프리트를 포함하는 약 0.2 wt. % Pb-B로 제조되었다. 구체적으로, 금속성 입자는, 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로: (1) 약 3.5 μm의 d50, 약 1.3 m2/g의 SSA, 및 약 3.8 g/cc의 탭 밀도를 가지는 약 33.5 wt%의 제1 유형의 은 입자; (2) 약 9 ㎛의 d50, 약 1.75 m2/g의 SSA, 및 약 2.5 g/cc의 탭 밀도를 가지는 약 27 wt%의 제2 유형의 은 입자; 및 (3) 약 6.5 ㎛의 d50, 약 1.75 m2/g의 SSA, 및 약 3 g/cc의 탭 밀도를 가지는 약 8.5 wt%의 제3 유형의 은 입자로 이루어진다.
대표적인 페이스트의 유기 비히클 성분은 알데하이드 수지로 이루어졌다. 상용화되어 입수 가능한 알데하이드 수지, Laropal A 81(BASF Aktiengesellschaft로부터 입수 가능)가 사용되었다. 유기 비히클은 또한 테르핀올 용매로 이루어졌다. 알데하이드 수지가 사전-희석된 용액으로서 페이스트 조성물에 첨가되었다. 구체적으로, 한 배치에서, 수지가 테르핀올에 용해되었고, 또 다른 배치에서, 수지가 부틸 카르비톨 아세테이트(BCA) 용매에, 약 48%의 농도까지 용해되었다. 이러한 특정 실시예에서, 테르핀올-희석된 Laropal A 81은 전체 페이스트 조성물의 약 24 wt%로 제조되었고, BCA-희석된 Laropal A 81은 전체 페이스트 조성물의 약 3 wt%로 제조되었다.
상기 두 혼합물 이외에도, 유기 비히클은 약 0.5 wt%의 요변제 및 약 2.8 wt%의 추가적인 테르핀올 용매를 더욱 포함했고, 두 가지 모두 페이스트 조성물에 직접 첨가되었다.
대표적인 페이스트가 FTO/ITO 코팅을 가지는 유리 기판에 주사기 디스펜싱을 통하여 도포되었다. 습윤 페이스트 두께는 약 50-100 ㎛였다. 유리 기판 및 도포된 대표적인 페이스트는 약 400℃ 이하의 피크 온도에서, 약 400℃의 피크 온도에서 약 5 분의 체류 시간으로써 가공되었다. 결과적인 연소된 전극은 약 25-50 ㎛의 두께를 가졌다.
실시예 1에 따라 제조된 은 전극은 전기 및 부착 성능 시험을 거쳤다. 전기 시험은 Hewlett Packard Multimeter 시스템을 이용하여 수행되었다. 저항이 고정된 길이 및 폭의 개회로로써 측정되었다. 연소된 은 전극의 시트 저항을 계산하기 위하여, 측정된 저항에 전극 필름 두께를 곱하고 개회로의 길이 및 폭의 비율로 나누었다. 요망되는 시트 저항은 3 mΩ/□ 이하이고, 실시예 1의 은 전극은 약 2-3 mΩ/□(25 ㎛ 필름 두께에 대하여 보정됨)의 시트 저항을 가졌다.
부착 성능 시험은 Scotch Tape #8919를 사용하는 ASTM D3359 크로스 해치 테이프 시험을 이용하여 수행되었고, 여기서 연소된 전극이 산업 표준 크로스 해치 패턴에 따라 긁혔다. 크로스 해치 테이프 시험이 완료된 후, 페이스트 제거 퍼센트가 0 - 5의 척도로 평가되었고, 이 척도에 의하여 0 등급은 제거 없음을 나타내고 5 등급은 완전한 제거를 나타낸다. 실시예 1의 은 전극은 페이스트 제거를 나타내지 않는 0 등급이 되었다.
이들을 비롯한 본 발명의 다른 장점은 앞에 기술한 명세서로부터 당해 분야의 숙련가에게 명백할 것이다. 따라서, 변화 또는 변경이 광의의 발명의 개념에서 벗어나지 않고 위에 기술된 실시양태에 행해질 수 있음이 당해 분야의 숙련가에 의하여 인식될 것이다. 임의의 특정 실시양태의 구체적인 치수는 예시 목적으로만 기술된다. 그러므로 본 발명이 본 명세서에 기술된 특정 실시양태로 제한되지 않고, 본 발명의 범위 및 사상 내의 모든 변화 및 변경을 포함하도록 의도됨을 이해해야 한다.
100: 조립체 110: 유리 기판
120: 투명 전도성 산화물 130: 전도성 전극

Claims (20)

  1. 금속성 입자; 및
    알데하이드 수지 및 용매를 포함하는 유기 비히클;
    을 포함하는 전기전도성 페이스트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 알데하이드 수지는 요소 및 지방족 알데하이드의 축합 생성물인 전기전도성 페이스트.
  3. 청구항 1 내지 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알데하이드 수지는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 페이스트의 최소 약 5 wt%, 바람직하게는 페이스트의 최소 약 10 wt%, 및 페이스트의 약 20 wt% 이하인 전기전도성 페이스트.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속성 입자는 최소 약 1 ㎛ 및 약 4 ㎛ 이하의 평균 입자 크기 d50을 가지는 제1 금속성 입자, 최소 약 8 ㎛ 및 약 12 ㎛ 이하의 d50을 가지는 제2 금속성 입자, 및 최소 약 5 ㎛ 및 약 8 ㎛ 이하의 d50을 가지는 제3 금속성 입자로 이루어진 군에서 선택되는 최소 두 가지 유형의 금속성 입자를 포함하는 전기전도성 페이스트.
  5. 최소 약 1 ㎛ 및 약 4 ㎛ 이하의 평균 입자 크기 d50을 가지는 제1 금속성 입자, 최소 약 8 ㎛ 및 약 11.5 ㎛ 이하의 d50을 가지는 제2 금속성 입자, 및 최소 약 5 ㎛ 및 약 8 ㎛ 이하의 d50을 가지는 제3 금속성 입자로 이루어진 군에서 선택되는 최소 두 가지 유형의 금속성 입자를 포함하는 금속성 입자; 및
    유기 비히클;
    을 포함하는 전기 전도성 페이스트.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속성 입자는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 최소 30 wt%의 페이스트, 바람직하게는 최소 40 wt%, 가장 바람직하게는 최소 55 wt%, 및 약 95 wt% 이하, 바람직하게는 약 80 wt% 이하, 가장 바람직하게는 약 75 wt% 이하인 전기전도성 페이스트.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속성 입자는 금속성 플레이크, 금속성 분말, 또는 이들의 임의의 조합인 전기전도성 페이스트.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 금속성 입자는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 최소 약 5 wt%의 페이스트, 바람직하게는 최소 약 20 wt%, 가장 바람직하게는 최소 약 30 wt%, 및 약 95 wt% 이하, 바람직하게는 약 50 wt% 이하, 가장 바람직하게는 약 40 wt% 이하인 전기전도성 페이스트.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 금속성 입자는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 최소 약 5 wt%, 바람직하게는 최소 약 10 wt%, 가장 바람직하게는 최소 약 20 wt%, 및 약 95 wt% 이하, 바람직하게는 약 40 wt% 이하, 가장 바람직하게는 약 30 wt% 이하인 전기전도성 페이스트.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 금속성 입자는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 최소 약 5 wt%, 바람직하게는 최소 약 0.1 wt%, 및 약 95 wt% 이하, 바람직하게는 약 20 wt% 이하, 가장 바람직하게는 약 10 wt% 이하인 전기전도성 페이스트.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속성 입자는 은, 구리, 알루미늄, 아연, 팔라듐, 백금, 금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 레늄, 루테늄, 니켈, 납 및 이들 중 최소 둘의 혼합으로 이루어진 군, 바람직하게는 은에서 선택되는 전기전도성 페이스트.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 프리트를 추가로 포함하는 전기전도성 페이스트.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 프리트의 유리 전이 온도는 최소 약 200℃, 및 약 500℃ 이하, 바람직하게는 약 400℃ 이하, 가장 바람직하게는 약 350℃ 이하인 전기전도성 페이스트.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 프리트의 유리 연화 온도는 최소 약 300℃, 바람직하게는 최소 약 330℃, 및 약 500℃ 이하, 바람직하게는 약 400℃ 이하, 가장 바람직하게는 약 380℃ 이하인 전기전도성 페이스트.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 프리트는 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 페이스트의 최소 약 0.1 wt%, 및 페이스트의 약 5 wt% 이하, 바람직하게는 약 1 wt% 이하, 가장 바람직하게는 약 0.6 wt% 이하인 전기전도성 페이스트.
  16. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 비히클은 페이스트의 100% 총 중량을 기준으로 페이스트의 최소 약 10 wt%, 바람직하게는 최소 약 15 wt%, 및 약 60 wt% 이하, 바람직하게는 약 40 wt% 이하인 전기전도성 페이스트.
  17. 투명 전도성 산화물 코팅을 포함하는 유리 기판; 및
    전술한 청구항 중 어느 한 항에 따른 상기 전기전도성 페이스트를 상기 유리 기판에 도포하여 형성된 전도성 전극;
    을 포함하는 물품.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 투명 전도성 산화물 코팅은 산화 인듐 주석, 불소 도핑된 산화 주석, 및 도핑된 산화 아연으로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성되는 물품.
  19. 최소 하나의 표면에 투명 전도성 산화물 코팅을 포함하는 유리 기판을 제공하는 단계;
    청구항 1 내지 16에 따른 전기전도성 페이스트를 투명 전도성 산화물 코팅을 가지는 유리 기판의 표면에 도포하는 단계;
    전기전도성 페이스트를 가지는 유리 기판을 최소 약 150℃ 및 약 200℃ 이하의 온도에서 건조하는 단계; 및
    전기전도성 페이스트를 가지는 유리 기판을 약 450℃ 이하, 바람직하게는 약 400℃ 이하의 피크 온도에서 연소하는 단계;
    를 포함하는, 청구항 17 및 18에 따른 물품을 제조하는 방법:
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 유리 기판은 최소 1 분 및 바람직하게는 약 60 분 이하 동안 건조되고, 최소 3 분 및 바람직하게는 약 10 분 이하 동안 피크 온도에서 연소되는 방법.
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