KR20180024270A - Ag paste composition and method of screen printing using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 페이스트 조성물 및 이를 이용한 스크린 인쇄방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 Ag 페이스트 조성물 및 이를 이용한 스크린 인쇄방법에 관한 것이다. The present invention relates to a paste composition and a screen printing method using the paste composition, and more particularly, to an Ag paste composition and a screen printing method using the same.
최근 다양한 분야에서 전극을 형성하기 위한 Ag 페이스트 조성물의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 Ag 페이스트 조성물에서 요구되는 사항으로는 소성 수축율 제어, 점착력 향상, 신뢰성 보전 등이 있으며, 나아가, 양산 체제 전환에 반드시 요구되는 원가 절감의 문제가 대두되고 있다. Recently, development of an Ag paste composition for forming an electrode in various fields has been actively progressed. The requirements for such an Ag paste composition include control of plastic shrinkage ratio, improvement of cohesion and reliability, and furthermore, a problem of cost reduction which is indispensable for conversion into a mass production system is emerging.
관련 선행기술로는 대한민국 특허출원번호 제10-2011-0114172호(2011.11.03 출원, 발명의 명칭 : 은 페이스트 조성물 및 이를 이용한 전극)가 있다.Korean Prior Art Patent Application No. 10-2011-0114172 (filed on November 11, 2011, entitled "Silver paste composition and electrode using the same") relates to the related art.
본 발명은 은의 함량을 낮추어 제조 원가를 절감하면서도 대등한 성능을 구현할 수 있는 Ag 페이스트 조성물 및 이를 이용한 스크린 인쇄방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.It is an object of the present invention to provide an Ag paste composition and a screen printing method using the Ag paste composition which can achieve a comparable performance while lowering the production cost by lowering the silver content. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 의한 Ag 페이스트 조성물을 제공한다. 상기 Ag 페이스트 조성물은 평균입자크기가 5.5 내지 9 ㎛이고, 무정형이거나 플레이크(flake) 형상을 가지는, 49 내지 51 중량%의 Ag 분말; 및 380 내지 400℃의 유리전이온도(Tc)를 가지는 9 내지 12 중량%의 글래스;를 포함한다. An Ag paste composition according to one aspect of the present invention is provided. The Ag paste composition has an average particle size of 5.5 to 9 탆, an amorphous or flake shape, 49 to 51% by weight of Ag powder; And 9 to 12 wt% of glass having a glass transition temperature (Tc) of 380 to 400 캜.
상기 Ag 페이스트 조성물은 8 내지 10 중량%의 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose); 및 27 내지 31 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate);를 더 포함할 수 있다. The Ag paste composition comprises 8 to 10% by weight of ethyl cellulose; And 27 to 31% by weight of butyl carbitol acetate.
상기 Ag 페이스트 조성물은 0.1 중량% 미만(단, 0 중량% 초과)의 산화방지제를 더 포함할 수 있다. The Ag paste composition may further comprise less than 0.1% by weight (however, more than 0% by weight) of an antioxidant.
상기 Ag 페이스트 조성물에서, 상기 글래스는 비스무스(Bi)를 함유할 수 있다. In the Ag paste composition, the glass may contain bismuth (Bi).
본 발명의 다른 관점에 의한 Ag 페이스트 조성물을 이용한 스크린 인쇄방법을 제공한다. 상기 Ag 페이스트 조성물을 이용한 스크린 인쇄방법은 평균입자크기가 5.5 내지 9 ㎛이고, 무정형이거나 플레이크(flake) 형상을 가지는, 49 내지 51 중량%의 Ag 분말과 평균입자크기가 1.3 내지 1.7 ㎛이고, 380 내지 400℃의 유리전이온도(Tc)를 가지는 9 내지 12 중량%의 글래스 프릿(glass frit)이 혼합된 Ag 페이스트 조성물을 준비하는 제 1 단계; 상기 Ag 페이스트 조성물을 스크린 프린팅하여 도포하는 제 2 단계; 도포된 상기 Ag 페이스트 조성물을 800 내지 900℃ 범위에서 열처리하는 제 3 단계;를 포함한다. A screen printing method using an Ag paste composition according to another aspect of the present invention is provided. The screen printing method using the Ag paste composition has an Ag powder with an average particle size of 5.5 to 9 탆, an amorphous form or a flake shape, an Ag powder having an average particle size of 1.3 to 1.7 탆, A first step of preparing an Ag paste composition in which 9 to 12 wt% glass frit having a glass transition temperature (Tc) of 400 DEG C is mixed; A second step of applying the Ag paste composition by screen printing; And a third step of subjecting the applied Ag paste composition to a heat treatment at 800 to 900 캜.
상기 Ag 페이스트 조성물을 이용한 스크린 인쇄방법의 상기 제 1 단계에서 상기 Ag 페이스트 조성물은 8 내지 10 중량%의 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose); 및 27 내지 31 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate);를 더 포함할 수 있다. In the first step of the screen printing method using the Ag paste composition, the Ag paste composition contains 8 to 10% by weight of ethyl cellulose; And 27 to 31% by weight of butyl carbitol acetate.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 은의 함량을 낮추어 제조 원가를 절감하면서도 대등한 성능을 구현할 수 있는 Ag 페이스트 조성물 및 이를 이용한 스크린 인쇄방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention as described above, it is possible to provide an Ag paste composition and a screen printing method using the Ag paste composition that can achieve a comparable performance while reducing manufacturing cost by lowering silver content. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물을 형성하기 위하여 제공되는 Ag 분말의 저배율 사진(a) 및 고배율 사진(b)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물을 형성하기 위하여 제공되는 글래스 프릿의 저배율 사진(a) 및 고배율 사진(b)이다. 1 is a low magnification photograph (a) and a high magnification photograph (b) of Ag powder provided for forming an Ag paste composition according to an embodiment of the present invention.
2 is a low magnification photograph (a) and a high magnification photograph (b) of a glass frit provided to form an Ag paste composition according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 적어도 일부의 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, at least some of the components may be exaggerated or reduced in size for convenience of explanation. Like numbers refer to like elements throughout the drawings.
Ag 페이스트 조성물은 Ag 분말을 필러(filler)로 적용하여 적절한 작업성이 부여되는 특수 도료의 일종으로 이해될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물은 평균입자크기가 5.5 내지 9 ㎛이고, 무정형이거나 플레이크(flake) 형상을 가지는, 49 내지 51 중량%의 Ag 분말; 및 380 내지 400℃의 유리전이온도(Tc)를 가지는 9 내지 12 중량%의 글래스;를 포함한다. The Ag paste composition can be understood as a kind of special paint which is applied with Ag powder as a filler to impart appropriate workability. An Ag paste composition according to an embodiment of the present invention is a silver paste composition having an average particle size of 5.5 to 9 占 퐉, 49 to 51% by weight of an Ag powder having an amorphous or flake shape; And 9 to 12 wt% of glass having a glass transition temperature (Tc) of 380 to 400 캜.
본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물을 구성하는 Ag 분말은 통상 일반적으로 적용하는 열에 의한 반응 제어가 용이한 구형의 1 내지 2 ㎛ 크기의 분말이 아니라, 무정형이거나 플레이크(flake) 형상을 가지며 평균입자크기가 5.5 내지 9 ㎛(예를 들어, 약 7 ㎛)인 Ag 분말이다. 이에 따르면, 인쇄 작업 시 두꺼운 인쇄 두께 구현이 가능하다. 평균입자크기가 9 ㎛를 초과하는 경우 소성 공정 후 공극이 다량 발생하여 저항의 상승이 유발될 수 있다. The Ag powder constituting the Ag paste composition according to an embodiment of the present invention is not a powder having a size of 1 to 2 탆 which is generally spherical and easy to control the reaction by heat applied thereto but is generally amorphous or has a flake shape And an average particle size of 5.5 to 9 탆 (for example, about 7 탆). Accordingly, it is possible to realize a thick printing thickness in a printing operation. If the average particle size exceeds 9 탆, a large amount of pores may be generated after the firing process, which may lead to an increase in resistance.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물을 구성하는 Ag 분말의 함량은 Ag 페이스트 조성물을 전체 중량으로 할 때 45 내지 55 중량%의 범위를 가질 수 있다. Ag 분말의 함량은, 엄격하게는, 49 내지 51 중량%의 범위를 가질 수 있으며, 더욱 엄격하게는, 49 내지 50 중량%의 범위(단, 50 중량% 제외)를 가질 수도 있다. 종래의 Ag 페이스트 조성물에서 Ag 분말의 함량이 대략 65 중량% 이상이었다는 점을 고려하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물에서 Ag의 비중은 종래의 조성물보다 약 15 중량% 정도 낮아진 것이며, 이에 따라 제조 원가의 절감을 구현할 수 있다. In addition, the content of Ag powder constituting the Ag paste composition according to an embodiment of the present invention may range from 45 to 55% by weight based on the total weight of the Ag paste composition. The content of the Ag powder may be strictly in the range of 49 to 51% by weight, and more strictly in the range of 49 to 50% by weight (exclusive of 50% by weight). Considering that the content of Ag powder in the conventional Ag paste composition is about 65 wt% or more, the specific gravity of Ag in the Ag paste composition according to one embodiment of the present invention is lowered by about 15 wt% Thus, the manufacturing cost can be reduced.
본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물은 상술한 바와 같이 Ag 분말의 평균입자크기가 상대적으로 크고 분말형상이 무정형이거나 플레이크(flake) 형상이므로 열 반응 제어가 용이하지 않을 수 있는 바, 이를 보완하기 위하여 저온 용융 글래스 프릿(glass frit)을 배합하는 구성을 제공한다. As described above, the Ag paste composition according to one embodiment of the present invention may not easily control the thermal reaction because the average particle size of the Ag powder is relatively large and the powder shape is amorphous or flake shape. And a low-temperature melting glass frit is blended in order to obtain a low-temperature melting glass frit.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물은 평균입자크기가 1.3 내지 1.7 ㎛이고, 380 내지 400℃의 유리전이온도(Tc)를 가지는 9 내지 12 중량%의 글래스 프릿(glass frit)을 제공한다. 여기에서, 글래스 프릿은 Bi 계열의 화합물을 포함할 수 있으며, 볼밀 등으로 미세 분쇄되어 평균입자크기가 1.3 내지 1.7 ㎛의 범위를 가질 수 있다. 글래스 프릿의 함량이 9중량% 미만인 경우 소성 공정 후 Ag 배선층과 기판 간의 밀착력이 떨어질 수 있으며, 12중량% 초과인 경우 저항이 높아져 소자의 효율이 저하될 수 있다. That is, the Ag paste composition according to an embodiment of the present invention may be prepared by mixing 9 to 12 wt% glass frit having an average particle size of 1.3 to 1.7 탆 and a glass transition temperature (Tc) of 380 to 400 캜 to provide. Here, the glass frit may contain a Bi-based compound and may be finely ground with a ball mill or the like to have an average particle size in the range of 1.3 to 1.7 탆. If the content of the glass frit is less than 9 wt%, adhesion between the Ag wiring layer and the substrate may be lowered after the firing process. If the content is more than 12 wt%, the resistance may increase and the efficiency of the device may deteriorate.
종래의 Ag 페이스트 조성물을 구현하기 위하여 제공되는 글래스 프릿의 유리전이온도가 500℃ 이상인 점을 고려하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물을 구현하기 위하여 제공되는 글래스 프릿은 저융점 특성을 가진다고 이해할 수 있다. Considering that the glass transition temperature of the glass frit provided to realize the conventional Ag paste composition is 500 ° C or higher, the glass frit provided for realizing the Ag paste composition according to one embodiment of the present invention has a low melting point characteristic Can be understood as having.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물은 유기 비히클로서 8 내지 10 중량%의 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose); 및 27 내지 31 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate);를 더 포함할 수 있다. 유기 비히클은 Ag 페이스트 조성물의 인쇄에 적합한 점도 및 유변학적 특성을 부여하기 위한 성분으로서, 유기 용매에 고분자 수지와 필요에 따라 각종 첨가제를 용해시킨 용액일 수 있다. 그리고, 0.1 중량% 미만(단, 0 중량% 초과)의 산화방지제를 더 포함할 수도 있다. 상술한 유기 비히클의 함량 범위에서 Ag 페이스트 조성물에 최적의 유동성을 부여할 수 있다. Further, the Ag paste composition according to an embodiment of the present invention may contain 8 to 10% by weight of ethyl cellulose as an organic vehicle; And 27 to 31% by weight of butyl carbitol acetate. The organic vehicle is a component for imparting viscosity and rheological properties suitable for printing of the Ag paste composition, and may be a solution in which a polymer resin and various additives are dissolved in an organic solvent. And may further contain less than 0.1% by weight (however, more than 0% by weight) of an antioxidant. The optimum fluidity can be imparted to the Ag paste composition within the above range of the content of the organic vehicle.
상술한 특징을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물은 제조 단가를 저감하면서도 고형분 함량을 보전하고 인쇄두께를 보전하며, Ag 감량분에 대한 저항을 보전하고 리칭 품질을 유지하며 저유전율, 밀착력, 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 유리한 효과를 기대할 수 있다. The Ag paste composition according to an embodiment of the present invention having the above-described characteristics can reduce the manufacturing cost, maintain the solid content, maintain the printing thickness, maintain the resistance to the Ag weight loss, It is possible to expect an advantageous effect that adhesion and reliability can be improved.
상술한 Ag 페이스트 조성물은, 예를 들어, 다양한 소자에서 전극을 형성하기 위하여 제공될 수 있다. The above-described Ag paste composition can be provided, for example, to form electrodes in various devices.
예를 들어, 최근 들어 급속하게 보급되고 있는 태양전지는 차세대 에너지원으로서 클린 에너지인 태양 에너지를 직접 전기로 변환하는 전자 소자로서, 실리콘 웨이퍼 기판의 후면 측에 후면 Ag 전극을 구비할 수 있는 바, 후면 Ag 전극은 상술한 Ag 페이스트 조성물을 실리콘 기판 위에 스크린 인쇄 등에 의해 도포하고 건조한 후 소성함으로써 형성될 수 있다. For example, solar cells, which are rapidly spreading in recent years, are electronic devices that convert solar energy, which is a clean energy source, into direct electricity as a next-generation energy source, and may have a rear Ag electrode on the rear side of a silicon wafer substrate. The rear Ag electrode can be formed by applying the above-described Ag paste composition onto a silicon substrate by screen printing or the like, drying it, and then firing it.
본 발명의 다른 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물을 이용한 스크린 인쇄방법은 상술한 Ag 페이스트 조성물을 준비하는 제 1 단계; 상기 Ag 페이스트 조성물을 스크린 프린팅하여 도포하는 제 2 단계; 및 도포된 상기 Ag 페이스트 조성물을 800 내지 900℃ 범위에서 열처리하는 제 3 단계;를 포함할 수 있다. A screen printing method using an Ag paste composition according to another embodiment of the present invention includes a first step of preparing the above-described Ag paste composition; A second step of applying the Ag paste composition by screen printing; And a third step of subjecting the applied Ag paste composition to a heat treatment in a temperature range of 800 to 900 占 폚.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물을 형성하기 위하여 제공되는 Ag 분말의 저배율 사진(a) 및 고배율 사진(b)이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물을 형성하기 위하여 제공되는 글래스 프릿의 저배율 사진(a) 및 고배율 사진(b)이다. FIG. 1 is a low magnification photograph (a) and a high magnification photograph (b) of Ag powder provided for forming an Ag paste composition according to an embodiment of the present invention. (A) and a high magnification photograph (b) of the glass frit provided to form the glass frit.
본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 페이스트 조성물은 평균입자크기가 5.5 내지 9 ㎛이고, 플레이크(flake) 형상을 가지는, 49 내지 51 중량%의 Ag 분말; 및 380 내지 400℃의 유리전이온도(Tc)를 가지는 9 내지 12 중량%의 글래스; 8 내지 10 중량%의 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose); 및 27 내지 31 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate); 및 0.1 중량% 미만(단, 0 중량% 초과)의 산화방지제로 이루어질 수 있다. An Ag paste composition according to an embodiment of the present invention includes 49 to 51% by weight of an Ag powder having an average particle size of 5.5 to 9 탆 and a flake shape; And 9 to 12 wt% of glass having a glass transition temperature (Tc) of 380 to 400 캜; 8 to 10% by weight ethyl cellulose; And 27 to 31% by weight of butyl carbitol acetate; And less than 0.1% by weight (however, more than 0% by weight) of an antioxidant.
도 1을 참조하면, Ag 분말의 탭 밀도(Tap density)는 2.6 내지 4.0 g/cc이며, 표면적은 1.0 내지 1.5 m2/g이며, 평균입자크기가 5.5 내지 9 ㎛이며, 분말의 형상이 플레이크 형상임을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 1, the Ag powder has a tap density of 2.6 to 4.0 g / cc, a surface area of 1.0 to 1.5 m 2 / g, an average particle size of 5.5 to 9 탆, Shape can be confirmed.
도 2를 참조하면, 글래스 프릿의 수분 함량은 0.2 중량% 이하이며, 평균입자크기가 1.3 내지 1.7 ㎛임을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, it can be confirmed that the glass frit has a water content of 0.2 wt% or less and an average particle size of 1.3 to 1.7 μm.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (7)
380 내지 400℃의 유리전이온도(Tc)를 가지는 9 내지 12 중량%의 글래스;
를 포함하는, Ag 페이스트 조성물.49 to 51% by weight of an Ag powder having an average particle size of 5.5 to 9 占 퐉 and an amorphous or flake shape; And
9 to 12 wt% of glass having a glass transition temperature (Tc) of 380 to 400 캜;
≪ / RTI >
8 내지 10 중량%의 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose); 및
27 내지 31 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate);
를 더 포함하는, Ag 페이스트 조성물.The method according to claim 1,
8 to 10% by weight ethyl cellulose; And
27 to 31% by weight of butyl carbitol acetate;
Further comprising an Ag paste composition.
0.1 중량% 미만(단, 0 중량% 초과)의 산화방지제를 더 포함하는, Ag 페이스트 조성물.3. The method of claim 2,
And further comprising less than 0.1% by weight (but greater than 0% by weight) of an antioxidant.
상기 글래스는 비스무스(Bi)를 함유하는 것을 특징으로 하는, Ag 페이스트 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the glass contains bismuth (Bi).
상기 Ag 페이스트 조성물을 스크린 프린팅하여 도포하는 제 2 단계;
도포된 상기 Ag 페이스트 조성물을 800 내지 900℃ 범위에서 열처리하는 제 3 단계;
를 포함하는, Ag 페이스트 조성물을 이용한 스크린 인쇄방법.49 to 51% by weight of an Ag powder having an average particle size of 5.5 to 9 占 퐉 and an amorphous or flake shape, an average particle size of 1.3 to 1.7 占 퐉, a glass transition temperature (Tc) of 380 to 400 占 폚, A silver paste composition comprising 9 to 12% by weight of glass frit;
A second step of applying the Ag paste composition by screen printing;
A third step of heat-treating the applied Ag paste composition in a temperature range of 800 to 900 캜;
≪ / RTI > wherein the Ag paste composition is applied to a screen printing process.
상기 제 1 단계에서 상기 Ag 페이스트 조성물은 8 내지 10 중량%의 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose); 및 27 내지 31 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate);를 더 포함하는, Ag 페이스트 조성물을 이용한 스크린 인쇄방법.
The method according to claim 6,
In the first step, the Ag paste composition contains 8 to 10% by weight of ethyl cellulose; And 27 to 31% by weight of butyl carbitol acetate. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
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| KR1020160110151A KR20180024270A (en) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | Ag paste composition and method of screen printing using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20180024270A (en) |
-
2016
- 2016-08-29 KR KR1020160110151A patent/KR20180024270A/en not_active Application Discontinuation
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