TW201000215A - Coextrusion ink chemistry for improved feature definition - Google Patents

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201000215 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致關於共擠壓材料帶，如可用於標記功能性 材料（如導體或陶瓷）之相當細微之線或結構，具有相當 高之縱橫比，及可用於此共擠壓材料帶之材料。更具體而 言在具體實施例中，本發明關於一種共擠壓印墨系統，其 形成一種在無降伏應力及高黏度之第一印墨與第二印墨的 界面處具有明確降伏應力或高黏度之材料、或一種亦無降 伏應力及高黏度之消耗性材料。 【先前技術】 2007年10月29日提出之共同讓渡美國專利申請案第 1 1/9 26,405號揭示一種帶擠壓用消耗性原料。此帶包含消 耗性擠壓物與高縱橫比功能性材料，其中消耗性原料包含 一種有機聚合物、一種溶劑、及一或多種選用添加劑。消 耗性原料在小於約10秒^之剪切速率具有大於約100 Pa之 降伏強度或大於約1 o4 CP之黏度，以使帶維持結構整體性 〇 2 005年11月17日提出之共同讓渡美國專利申請案第 1 1 /282,8 82號，現爲美國專利公告第2007 -0 1 1 08 3 6 A1號， 揭示一種用於在基板上擠壓/分配材料之裝置’其包含：外 殼；至少兩條被外殼包圍之通道，此至少兩條通道利於材 料之流動；至少一個連結各通道以將材料進料至各通道中 之入口；及用於共擠壓/分配材料以產生具相當高縱橫比 之相當細微特點的出口。亦揭示一種太陽能電池結構’其 包含：基板；在基板上之至少一條格線；圍繞各格線之分 201000215 離局部透明撐體結構；及在所得分離局部透明撐體結構與 基板上形成之層。 2 00 5年11月17日提出之共同讓渡美國專利申請案第 11/282,829號，現爲美國專利公告第2〇〇7_〇1〇8229 ai號’ 揭示一種用於擠壓/分配複合材料之方法，其包含：將第一 材料之第一通道中，將用於 料進料至位於第一通道之至 第一材料之流動與第二材料 中第二材料圍繞第一材料； 造至少一種複合材料：及將 體。 共同讓渡美國專利申請案第 基板上形成多個緊密間隔高 法包含：配置相鄰基板表面 第一共擠壓頭之第一出口孔 線’及第二共擠壓頭之第二 平行之第二線；將第一與第 板移動，同時濟壓格線材料 二出口孔口，使得自各第一 材料形成結合高縱橫比格線 孔口擠壓之該消耗性材料形 線結構之相反側的結合第一 第一該出口孔口與第二該出 得自第一共擠壓頭擠壓之第 自第二共擠壓頭擠壓之第二

材料進料至用於擠壓/分配第一 維持第一材料之形狀的第二材 少一側的一或多個通道中；將 之流動合倂成爲單一流動，其 將此單一流動塗布於基板以製 經分配複合材料後處理形成固 2006年1 1月1日提出之 11/555,479號揭示一種用於在 縱橫比格線結構之方法，此方 之第一與第二共擠壓頭，使得 口界定按第一方向延伸之第一 出口孔口界定與第一線分離且 二共擠壓頭按第二方向相對基 與消耗性材料通過各第一與第 與第二出口孔口擠壓之該格線 結構，及自各第一與第二出口 成各配置於該結合高縱橫比格 與第二消耗性材料部分，其中 口孔口係以交錯排列配置，使 一該高縱橫比格線結構配置於 201000215 與第三該高縱橫比格線結構之間。 傳統擠壓方法將單型材料棒通過印刷頭推入及/或拉 出以製造桿、軌、营、或其他類似結構。各種應用利用此 能力。例如擠壓可用於食品加工應用以製造義大利麵、穀 類、點心等。 然而習知擠壓技術受限。例如習知技術無法以經濟成 本得到相當局縱橫比、細微特徵（例如小於5微米）多子匕 性（例如0 _ 0 1毫米RM S )結構。因此習知擠壓一般不用於 製造利用闻縱橫比細微特徵多孔性結構增加效率與電功$ 產生之電化學（例如燃料）、太陽能、及/或其他型式電池 用導電性接點及/或通道。 通常共擠壓爲擠壓二或更多種不同材料通過印刷頭模 以製造共擠壓結構之方法。例如將第一與第二印墨之濟壓 流動合倂成單一流動，其中第二印墨圍繞第一印墨。然後 將單一流動塗布於基板以製造至少一種複合材料。共濟壓 可用於例如製造用於太陽能或燃料電池之高縱橫比、微米 程度大小結構。 不幸地，共擠壓方法遭受許多缺點。特別是在共擠壓 兩種不同材料時可能在其界面處混合。此混合爲不希望的 ’因爲其降低印刷解析度且亦降低印刷結構之縱橫比。此 外除非共擠壓結構具有充分高降伏應力或黏度，共擠壓結 構可能無法達成高縱橫比，使得在處理所需時程中，此共 擠壓結構在例如重力之影響下不陷落。充分高降伏應力確 保對於低於此限度之應力，印墨表現如同固體而非液體而 造成維持其形狀。具充分大黏度之印墨亦維持其形狀，其 201000215 條件爲相較於黏性釋放之時程，印刷與後處理（例如乾燥 、燃燒等）間之時程短。 爲了克服此缺點，其可使用具有高降伏應力或非常高 黏度之印墨。高降伏應力或高黏度降低兩種印墨間之混合 且可得高總縱橫比，但是不幸地引起更多缺點。具有高降 伏應力或高黏度之印墨隨其流經共擠壓裝置之流體通道經 歷高壓力下降。此材料因此通常需要高壓操作。然而希望 共擠壓裝置爲低壓操作，因爲共擠壓裝置之印刷頭可有較 大範圍之構造技術，及在操作期間降低印刷頭之磨損量。 此外呈現高降伏應力及/或高黏度之印墨可能較具任意低 剪切應力之印墨更易阻塞印刷頭。 因此此技藝需要一種共擠壓系統，其包含具有低降伏 應力値或低黏度之印墨，及排除印墨混合或印刷頭阻塞而 可得高縱橫比共擠壓結構。 【發明内容】 本發明藉由提供改良之印墨組而解決這些及其他需求 ，其中第一印墨與第二印墨或消耗性材料之一（均實質上 無降伏應力及高黏度）形成一種在其界面處具有明確降伏 應力或具有高黏度之材料。 在具體實施例中，本發明提供一種印墨組，其包含實 質上無降伏應力與高黏度之第一印墨；第二印墨或消耗性 材料之一，第二印墨或消耗性材料之一實質上無降伏應力 與高黏度；其中第一印墨與第二印墨或消耗性材料之一的 局部混合造成在第一印墨與第二印墨或消耗性材料之一的 界面處形成具有明確降伏應力或高黏度之材料。 201000215 在其他具體實施例中，本發明提供一種印刷基板，其 包含基板；及位於基板上之顆粒；其中顆粒包含實質上無 降伏應力與高黏度之第一印墨、及第二印墨或消耗性材料 之一，第二印墨或消耗性材料之一實質上無降伏應力與高 黏度；其中第一印墨位於第一顆粒區域，及第二印墨或消 耗性材料之一位於相鄰第二顆粒區域；及此顆粒進一步在 第一印墨與第二印墨或消耗性材料之一間包含一種具有明 確降伏應力或高黏度的材料。 【實施方式】 本發明不限於在此所述之特定具體實施例，而且熟悉 此技藝者可基於本發明變更一些成分與方法。在此使用之 術語僅爲了敘述特定具體實施例之目的，而且不意圖爲限 制性。 在本說明書及以下之申請專利範圍中，單數形式（如 一種）包括複數形式，除非內容明確地另有指示。此外可 參考以下定義之許多名詞： 名詞「縱橫比」指例如結構之厚度與結構之寬度的比 較，其中取結構之厚度或高度作爲正交基板之尺寸。此比 例可示爲比例（如厚度：寬度）或數字（如厚度除以寬度 )。因此在指稱厚度或高度爲100微米及寬度爲50微米之 導電性金屬線時，縱橫比可示爲2 : 1或2.0。 名詞「降伏應力」已知爲將一種材料永久地（塑性地 )變形所需之應力量。對於黏彈性材料，降伏應力通常爲 流體之最初流動抗性的測度。 名詞「實質上無降伏應力」指例如降伏應力小於約1 〇〇 201000215 巴斯卡（Pa)之材料。 名詞「明確降伏應力」指例如降伏應力大於約1 〇 〇 P a 之材料。 名詞「高黏度」指例如零剪切黏度大於約5 0 P a * s之材 料。因而片語「實質上無高黏度」指零剪切黏度小於約50 Pa*s之材料。 在此使用之名詞「印墨」係定義成一種包括材料於溶 劑介質中之組成物，其用於標記基板。在例如基板上之標 記爲結構時，印墨可充塡包含固體顆粒之功能性材料。印 墨亦可不充塡，無固體顆粒，但是含其他功能性材料，如 金屬有機化合物、溶解鹽、或經如乾燥'熱處理、分解、 昇華、或熱解之方式形成固體的其他材料。 茲提供一種改良之共擠壓印墨組，其包含實質上無降 伏應力與高黏度之第一印墨；及實質上無降伏應力與高黏 度之第二印墨或實質上無降伏應力與高黏度之消耗性材料 之一；其中第一印墨與第二印墨或消耗性材料之一的局部 混合造成在第一印墨與第二印墨或消耗性材料之界面處形 成具有明確降伏應力或高黏度之材料。 依方法之最終目的而定，第一印墨可包含任何合適之 印墨材料，只要印墨實質上無降伏應力與高黏度。例如第 一印墨可包含充塡在處理後形成共濟壓結構之固體顆粒的 功能性印墨。 在具體實施例中，在第一印墨爲功能性印墨時，其可 使用任何合適之功能性印墨。如共濟壓方法對特定應用之 需求，通常功能性印墨可含包含例如金屬、陶瓷、聚合物 201000215 、半導體等之固體顆粒。例如在目的爲在基板上形成導電 線時，第一印墨可包含導電性印墨。在另一個實例中，在 目的爲在基板上形成陶瓷線時，第一印墨可包括陶瓷材料 ，使得在燃燒功能性材料之擠壓帶時，結果爲陶瓷線之圖 案。以類似方式，第一印墨可包含光阻材料，使得在燃燒 功能性材料之擠壓帶時，結果爲所需高縱橫比之光阻線圖 案。在又進一步具體實施例中，第一印墨可包括半導體摻 雜材料，如可自功能性材料移動至底下半導體基板中之材 料。這些與其他功能性材料之組成物對熟悉此技藝者爲顯 而易知。 特別地，在第一印墨爲導電性印墨時，例如任何合適 之導電性印墨均可用於具體實施例，包括此技藝此知之廣 泛範圍的導電性印墨，特別是對於形成用於太陽能電池應 用之導電線。此導電性印墨通常包含金屬顆粒、電子玻璃 、與有機成分，其中有機成分可包括例如溶劑、組合塑性 劑/溶劑材料、有機聚合物、膠凝劑等。通常第一印墨可爲 任何已知之導電性印墨，只要其無降伏應力或高黏度，而 且含形成具有明確降伏應力或高黏度之材料所需成分。 有機成分通常爲聚合黏合劑於有機溶劑（亦稱爲有機 介質）中之溶液。有機介質之主要目的爲以可快速地塗布 於陶瓷、矽或其他基板之形式，作爲組成物之細微分割固 體分散用媒液。因此有機介質通常爲其中可按一定程度之 安定性分散固體，及其中流變性質係使得其對分散液提供 良好之塗布性質者。通常聚合黏合劑作爲黏性劑，所以印 墨可僅含定量不造成高黏度之聚合黏合劑。 -10 - 201000215 關於這些標準，廣泛範圍之聚合物及溶劑可作爲主要 分散介質。大部分厚膜組成物用分散介質一般爲樹脂於溶 劑中之溶液，經常亦含一或多種搖變劑、膠凝劑、塑性劑 、共溶劑、濕潤劑等。溶劑通常在約1 3 0至約3 5 0 °C之範圍 內沸騰。然而膠凝劑通常因促進網路形成而造成印墨具有 降伏應力，所以印墨可僅含膠凝劑之存在不造成印墨具有 降伏應力的程度之膠凝劑。 合適溶劑包括酮、礦油精、孟烯醇、酞酸之酯（如酞 酸二丁酯）、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇、脂族二酯（如 己二酸與癸二酸之乙酯與丁酯）、及高沸醇與醇酯。亦可 使用水溶性溶劑系統。 印墨組成物中有機介質對固體顆粒之比例可大幅改變 且依塗布分散液之方式及所使用有機介質之種類而定。通 常爲了得到良好之覆蓋率，分散液互補地含40-90重量％之 固體與6 0 -1 0重量％之有機介質。例如具體實施例之組成物 可含45-65重量％之無機固體與55-35重量％之有機介質， 其中無機固體之重量包括金屬與玻璃材料之重量。通常固 體顆粒可包含印墨總體積之至少約20%。 當然其可調整印墨組成物之含量（如固體顆粒或所使 用溶劑之含量）以調整印墨組成物之流變性質。印墨具有 使得其實質上無降伏應力與高黏度’即具有小於約1 〇 〇 p a 之降伏應力與小於約5 0 P a * s之零剪切黏度的組成物。實質 上無降伏應力與高黏度造成印墨組成物可容易地通過擠壓 印刷頭而無需大量正負壓力。形成實質上無降伏應力與高 黏度之印墨組成物可藉此技藝已知之標準方法完成。例如 -11 - 201000215 無闻黏度之印墨組成物可藉由降低特定材料中有機聚合物 之分子量及/或負載，及藉由降低可能存在之任何塑性劑的 分子量而完成。無降伏應力之印墨組成物可藉由使膠凝劑 之使用最少或排除，藉由使用濕潤或溶解全部印墨組成物 之溶劑’藉由添加分散劑，藉由調整溶劑P H使得其內全部 顆粒與聚合物具有類似之靜電電荷，及藉促進印墨內固體 顆粒或聚合物分子間之互斥交互作用的任何其他方法而完 成。 其次在具體實施例中，本發明之改良共擠壓印墨可包 含亦實質上無降伏應力與高黏度之第二印墨。第二印墨通 常具有以上關於第一印墨揭示之組成物。具體而言，第二 印墨可與第一印墨相同’或者如所需爲不同之組成物。在 具體實施例中，第一與第二印墨可實質上相同但包含不同 之功能性顆粒。例如在第一印墨爲包含導電性顆粒之導電 性印墨時，第二印墨亦可爲導電性印墨但包含不同型式之 導電性顆粒。在另一個具體實施例中，特定燃料電池電極 包括親水性與疏水性材料之交叉梳狀指。這些材料可爲例 如多孔性碳與多孔性聚四氟乙烯（PTFE，週知爲Teflon ) 。此結構因此可由含碳顆粒與之第一印墨與含PTFE顆粒之 第二印墨形成。然而如以下所討論，關於其中形成具有明 確降伏應力或高黏度之材料的成分，第二印墨之組成物與 第一印墨之組成物不同。 在其他具體實施例中’本發明之改良共擠壓印墨組可 包含第二印墨之消耗性材料。如美國專利申請案第 1 1 /926,405號所揭示’消耗性材料爲一種在處理共擠壓結 -12- 201000215 構期間去除而實質上不標記基板之材料。消耗性材料亦實 質上無降伏應力與高黏度。 在具體實施例中，消耗性材料希望具有一些或全部以 下性質：（1)其完全或實質上不包括任何塡料材料；（2)其 在共擠壓組成物之燃燒或燒結期間完全燃燒，使得消耗性 原料自基板完全或實質上去除；及（3)其具有完全或實質 上符合與其共擠壓之第一印墨組成物的流變性質之流變性 質，如黏度等。 f 通常消耗性材料可實質上爲如以上詳述之第一印墨的 相同組成物’除了自消耗性材料排除固體顆粒。即消耗性 材料可相當於，而且在具體實施例中具有如功能性印墨組 成物之有機成分的相同成分。然而爲了達成第一印墨之黏 度與其他流變性質的所需相似性，有機成分之比例不同。 因此例如消耗性原料可通常包含有機成分，其中有機成分 可包括例如溶劑、組合塑性劑/溶劑材料、有機聚合物、黏 度調節劑或累積劑、膠凝劑、搖變劑等。當然如關於第一 ' ； 印墨所討論，消耗性原料應僅含例如這些成分之存在不造 成明確降伏應力或高黏度之程度的黏性劑或膠凝劑。可用 於形成印墨組成物之有機成分，因此可形成消耗性原料之 基礎的全部這些材料等如以上所討論。然而關於其中形成 具有明確降伏應力或高黏度之材料的成分，如以上所討論 ’消耗性材料之組成物與第一印墨之組成物不同。 如所述’具體實施例中之消耗性材料可爲如印墨組成 物之有機成分的實質上相同組成物，或者其可爲不同組成 物。在使用相同組成物時，消耗性原料之性質可如所需調 -13- 201000215 整例如至接近或等於印墨組成物本身之性質。其通常希望 爲密切符合之流變性質，如降伏應力或黏度’使得可更易 以兩種組成物進行擠壓或共擠壓方法。在必要時可藉此技 藝已知之數種方式調整流變性質，如降伏強度或黏度。例 如消耗性原料之黏度可藉由調整（適當地增加或降低）有 機聚合物之重量百分比含量，藉由調整有機聚合物之分子 量，及加入或調整增稠劑之含量等而調整。消耗性原料之 降伏強度可藉由調整膠凝劑之量，藉由增加膠凝成分之體 ( 積比例，或藉促進消耗性印墨之顆粒或聚合物分子間吸引 性交互作用的任何其他方法而調整。此調整可例如藉固定 實驗完成而密切符合印墨組成物或其他功能性材料之性質 〇 在具體實施例中，消耗性原料與印墨組成物之一或多 種流變性質可密切符合或實質上相同。由於共擠壓方法涉 及「混合」（即具有延伸性與剪切成分）之流動，符合剪 切與延伸性流變性質爲合適的。此外由於此流動涉及變動 ' 數個級數之局部剪切與變形速率，其應考量符合「弱流」 與「強流」性質。最後，擠壓爲自由表面流動，所以亦應 考量表面性質。因此例如符合可關於剪切與延伸黏度（完 全相關剪切與延伸速率）、損失與儲存模數、一級與二級 正常應力係數（完全相關剪切速率）、彈性流動鬆弛時間 、流動稠度指數（其爲冪次律流體流體之係數）、流動行 爲指數（其爲冪次律流體流體之指數）、降伏應力、表面 張力等。在具體實施例中，消耗性原料與印墨組成物之至 少剪切黏度與降伏強度，而且希望爲一或多種性質密切符 -14- 201000215 合或實質上相同。在其他具體實施例中’消耗性原料 墨組成物之至少兩種、至少三種、或至少四或更多種 性質密切符合。 第一與第二印墨或消耗性材料進一步包含使得在 面處形成具有明確降伏應力或高黏度之材料的成分。 擠壓方法期間兩者於界面處接觸時，具有明確降伏應 高黏度之材料在第一印墨與第二印墨或消耗性材料之 成薄層。其可使用各種化學或物理反應形成具有明確 應力或高黏度之材料，只要成分在形成材料前無降伏 與高黏度。 例如在具體實施例中，具有明確降伏應力或高黏 材料可經聚合反應形成。在此具體實施例中，第一印 含例如聚合反應所需之單體。第二印墨或消耗性材料 含觸媒或交聯劑，或者其可含聚合反應所需之第二單 觸媒或交聯劑。例如第一印墨可含有機溶劑、功能性 (如Teflon)之顆粒、及光聚合單體（如三甲基丙院 烯酸酯（TMPTA))，而第二印墨可含有機溶劑、及光 用引發劑（如二乙氧基苯乙酮（D ΕΑΡ))。共擠壓後5 曝光聚合兩種印墨之界面，在此單體與光引發劑均存 在其他具體實施例中，具有明確降伏應力或高黏 材料可經膠凝形成。膠凝可經各種已知膠凝方法完成 括經使用交聯劑在顆粒間形成化學鍵、或經產生顆粒 吸引力。在膠凝經化學鍵結完成時，第一印墨可含例 何各種已知膠凝劑，而二印墨或消耗性材料可包括交 ，或反之。常用膠凝劑包括例如蠟、矽（矽膠）酸、 與印 上述 其界 在共 力或 間形 降伏 應力 度之 墨可 則可 體及 材料 三丙 聚合 :UV 在。 度之 ，包 間之 如任 聯劑 發煙 -15- 201000215 矽石、合成聚合物、或生物聚合物（如半乳甘露聚醣、纖 維素聚合物、及其他多醣）。交聯劑可包含例如脂肪酸皂 、金屬離子、金屬鹽或錯合物、帶電聚電解質、或含硼、 鋁、矽、銻、锆、鎂、或鈦之金屬烷氧化物。 在特定具體實施例中，由於固體顆粒間之靜電吸引而 可能發生膠凝或黏度增加。在此具體實施例中，存在於第 一印墨之固體顆粒具有第一淨靜電荷，而第二印墨含具有 相反電荷之固體顆粒，或者消耗性材料包括具有相反淨靜 電荷之成分。在此具體實施例中，具有明確降伏應力或高 黏度之材料的厚度特別爲自我限制。厚度因爲固體顆粒具 有不良之擴散力，使得第一印墨與第二印墨間之交互作用 實質上不延伸超過第一印墨與第二印墨或消耗性材料之界 面的緊鄰而自我限制。例如如果第一印墨係由塗聚（丙烯 酸）鈦酸鋇顆粒於p Η 9之水性溶劑中組成，及消耗性印墨 含Ρ Η 9之聚乙二亞胺分子’則在帶負電氧化鋁顆粒混合帶 正電聚乙二亞胺分子時，界面黏合及/或膠凝。 具有明確降伏應力或高黏度之材料（「此材料」）呈 現各種使其適合用於共擠壓系統之物理特性。例如此材料 在第一印墨與第二印墨或消耗性材料間形成使得兩種起初 共擠壓成分間之進一步混合不可行。換言之，具有明確降 伏應力或筒黏度之材料係作爲擴散屏障體。以此方式實皙 上防止兩種共擠壓成分之不欲混合。 此材料可具有明確降伏應力，因爲此材料具有至少約 1 0 0 P a之降伏應力値。在具體實施例中，此材料具有大於 約1,000 Pa之降伏應力値。或者此材料可具有高黏度，因 -16- 201000215 爲零剪切黏度大於約50Pa*s。在具體實 度可大於約100 Pa*s。 共擠壓印墨組可以任何合適或所需 多種塗布裝置可用於將印墨組塗布於基 擠壓裝置將印墨組塗布於基板，因爲此 可靠地及均勻地塗布於基板，第一印墨 性材料之一沿其邊界相互緊密接觸而形 力或高黏度之材料。合適之共擠壓裝置 ( 利公告第 2007-0110836 A1 、 2007_ 2007 -0 1 077 7 3 A1號，及美國專利申請 1 1 /5 5 5,47 9、1 1 /5 5 5,5 1 2、1 1 /5 55,496、舆 在如此塗布時，印墨組成物形成印 可用以藉由形成細微導電或陶瓷線而形 如燃料）、太陽能、及/或其他型式電池 通常印刷基板包含基板及基板上之共擠 共擠壓顆粒包含第一印墨、第二印墨或 、; 及位於第一印墨與第二印墨或消耗性材 確降伏應力或高黏度之材料。 在具體實施例中’印刷基板之顆粒 少部分地嵌入第二印墨或消耗性材料內 。第二印墨或消耗性材料希望爲塗布於 側。當然第二印墨或消耗性材料亦可塗 及/或視情況地在第一印墨下方。此印墨 一步處理後最終變成例如導電線。 在藉共濟壓裝置塗布時，印墨結構 施例中，零剪切黏 方式塗布於基板。 板。其希望使用共 裝置可使兩種材料 與第二印墨或消耗 成具有明確降伏應 揭示於例如美國專 -0108229 A1 、與 案第 1 1 /3 36,7 1 4 ' Η 1 /609,825 號。 刷基板。印刷基板 成例如電化學（例 用接點及/或通道。 壓印刷顆粒，其中 消耗性材料之一、 料之一間的具有明 包含由第一印墨至 而形成之印墨結構 第一印墨之一或兩 布於第一印墨上， 結構在如燃燒之進 可具有所需之高縱 -17- 201000215 橫比。例如以10-20微米之典型燃燒厚度及1 00-200微米之 寬度’塗布印墨組成物之習知網版印刷技術適合提供約〇.! 至約0 · 2之縱橫比。然而如以上所討論在藉共擠壓塗布時 ’印墨組可提供具有更高縱橫比之印墨結構。 此較高縱橫比可如存在具有明確降伏應力或高黏度之 材料的結果而得。具有明確降伏應力或高黏度之材料在可 藉乾燥及/或燃燒固定其形狀之前共擠壓時，對抗可能造成 結構變形之各種力而維持印墨結構之機械尺寸。在本發明 之印墨組中，在第一印墨實質上無降伏應力或高黏度時， 此變形可能造成不欲之印墨結構。 例如無如存在具有明確降伏應力或高黏度之材料，則 在將結構乾燥或燃燒之前，重力使印墨結構陷落成印墨坑 ’而非共擠壓之所需印墨結構形狀。其乃因爲第一印墨實 質上無降伏應力或高黏度，所以易因幾乎任何施力變形而 發生。然而在本發明中，具有明確降伏應力或高黏度之材 料支撐印墨結構之形狀對抗此力。在印刷結構與其經乾燥 及燃燒後處理間之時間，降伏應力爲至少1 00 Pa之材料在 此力之典型量下不變形，及高黏度材料在此力之典型量下 不顯著地變形。此力可包括例如不僅重力，亦及表面張力 、乾燥力與濕潤力。 印墨結構可具有約0.2或更大，或約0.3或更大，或約 0.4或更大之最小縱橫比，及至多約1，至多約2 ’或至多 約5之最大縱橫比。雖然亦可達成更高之縱橫比’因爲較 無益，大於約2或約3之縱橫比在如太陽能電池之許多應 用中趨於降低報酬，而且特徵可變成更脆弱或更難以處理 -18- 201000215 。在具體實施例中，未燃燒狀態之縱橫比可爲例如約〇 2 至約10，如約0.3至約5、或約〇·4或約〇·5至約丨戌約2 或約3。 同樣地，雖然了解在燒結期間結構收縮，在具體胃_ 例中，燃燒後結構可具有約0.2或更大或約〇·3或更女 . 八魂約 0.4或更大之最小縱橫比，及至多約1、至多約2、至多糸勺 3、或至多約5之最大縱橫比。在具體實施例中，燃燒，結_ 可具有更高之縱橫比，如大於約10或大於約20,雖然其& 如太陽能電池之許多應用中趨於降低報酬。在具體胃 中，燃燒狀態之縱橫比可爲例如約0.2或約〇.3或約〇 4 g 約1或約2，如約0 · 3至約3或約0 ‘ 4或約〇. 5至約2。 在具體實施例中，未燃燒狀態之印墨結構可具有·乾J J 〇 至約1 00微米之寬度，如約1 0至約90微米或約1 〇至約7 5 微米，及約2 5至約2 5 0微米之高度，如約2 5至約1 〇 〇。例| 如寬度可爲約10至約25微米，約25至約50微米，約50 至約75微米等，及高度可爲約25至約50微米，約50至 約75微米，約75至約100微米，約100至約150微米等 〇 第1圖顯示依照本發明之共擠壓印刷系統的一個具體 實施例。共擠壓顆粒105被共擠壓至基板101上。第一印 墨104之兩側被消耗性材料1 〇2圍繞。在第一印墨1 〇4與 消耗性材料1 02之界面處形成具有明確降伏應力或高黏度 之材料103。此具有明確降伏應力或高黏度之材料之存在造 成由第一印墨104形成之結構106具有高縱橫比，因爲其 在重力下不陷落。 -19- 201000215 第2圖顯示共擠壓本發明印墨組之方法中的共擠壓印 刷頭。第一印墨1 04之兩側被消耗性材料1 02圍繞。在第 一印墨1 〇4與消耗性材料1 〇2之界面處形成具有明確降伏 應力或高黏度之材料1 0 3。以此方式可將兩種材料共擠壓而 實質上不混合。 本發明之印墨組組成物可用於需要高縱橫比導電金屬 線之各種應用。例如特定應用包括形成太陽能電池製造用 導電線之用途、形成電漿顯示面板中屏障肋（像素分隔體 ( )之用途、形成厚膜加熱器之組件、形成燃料電池應用之 組件等。本發明之印墨組組成物對這些應用等可用於形成 高縱橫比線及高導電度線。 本發明之組成物及方法的一個特別有利用途因此爲太 陽能電池製造。 本發明參考以下實例而詳述，但是本發明不應視爲受 其限制。在以下實例中，所示之全部「份」均爲重量比， 除非另有指示。 V 第一印墨含二乙二醇丁基醚作爲有機溶劑、PTFE之功 能性材料、及三甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA)單體。消耗 性材料含二乙二醇丁基醚作爲有機溶劑、及二乙氧基苯乙 酮（DEAP)光聚合引發劑。將兩種流體在共擠壓裝置中組合 而製造包含第一印墨至少部分地嵌入第一印墨或消耗性材 料內之印刷顆粒’而且此顆粒接受UV曝光以將兩種印墨 之界面聚合。觀察到包含第一印墨之所得結構維持高50微 米及寬50微米之尺寸’而且未經歷陷落。 【圖式簡單說明】 -20- 201000215 第1圖顯示依照本發明之共擠壓印刷系統的一個具體 實施例。 第2圖顯示共擠壓本發明印墨組之方法中的共擠壓印 刷頭。 【主要元件符號說明】 101 基 板 102 消 耗 性 材 料 103 具 有 明 確 降伏應力或高黏度之材料 104 第 印 墨 105 共 擠 壓 顆 粒 106 結 構 -21 -

Claims (1)

1. 201000215 七、申請專利範圍： 1 . 一種共擠壓印墨組，其包含： 實質上無降伏應力與高黏度之第一印墨； 第二印墨或消耗性材料之一，第二印墨或消耗性材料 之一實質上無降伏應力與高黏度： 其中第一印墨與第二印墨或消耗性材料之一的局部混 合造成在第一印墨與第二印墨或消耗性材料之一的界面 處形成具有明確降伏應力或高黏度之材料。 (' 2 . —種共擠壓印刷系統，其包含： 基板；及 位於基板上之顆粒； 其中顆粒包含實質上無降伏應力與高黏度之第一印 墨、及第二印墨或消耗性材料之一，第二印墨或消耗性 材料之一實質上無降伏應力與高黏度； 其中第一印墨位於第一顆粒區域，及第二印墨或消耗 性材料之一位於相鄰第二顆粒區域；及 I,^ 此顆粒進一步在第一印墨與第二印墨或消耗性材料之 一間包含一種具有明確降伏應力或高黏度的材料。 -22-