TW201623515A - 導電性接著劑以及導電覆膜 - Google Patents
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Abstract
一種導電性接著劑,包括環氧樹脂、溶劑、潛在性硬化促進劑、平坦劑以及金屬粉,其中所述金屬粉包括70wt%至85wt%的第一導電粒子以及15wt%至30wt%的第二導電粒子,所述第二導電粒子的堆積密度為3.5g/cm3至8.0g/cm3且所述第二導電粒子的堆積密度大於所述第一導電粒子的堆積密度。
Description
本發明是有關於一種導電組成物,且特別是有關於一種導電性接著劑以及由其製得的導電覆膜。
由於含有銀等金屬粉末的導電膠具有良好的導電性,所以可廣泛應用在各種電子機器零件中,用以形成導體配線。近年來,因將上述導體配線應用於行動電話、遊戲機等的可移動終端、個人電腦的觸控螢幕面板等,導體配線的線寬/間隔已微型化至150μm/150μm,且對於形成所述導體配線的精確度的要求也更甚。
在習知技術中,可採用網版印刷法搭配雷射製程來製作微型化的導體配線。首先,進行網版印刷法,利用網版上的圖案將導電膠印刷至基板上;接著,進行雷射製程,以使印刷至基板上的導電膠形成所需的微型化導體配線。然而,習知的導電膠在透過網版印刷法於基板上所形成的圖案的表面粗糙度通常會大於1μm,亦即圖案的表面有深度上的落差並不平整,藉此使得在進行雷射製程後無法形成具有良好精確度的精細圖案。
因此,如何在滿足線寬/間隔微型化的前提下,改善形成導電配線的精確度不佳的問題,以達到目前業界的要求,實為目前此領域技術人員亟欲解決的問題之一。
本發明提供一種導電性接著劑,其能夠形成表面粗糙度小於1μm的導電覆膜,進而能夠形成精確度佳、導電性高的精細圖案。
本發明的導電性接著劑包括環氧樹脂、溶劑、平坦劑以及金屬粉,其中所述金屬粉包括70wt%至85wt%的第一導電粒子以及15wt%至30wt%的第二導電粒子,所述第二導電粒子的堆積密度為3.5g/cm3至8.0g/cm3且所述第二導電粒子的堆積密度大於所述第一導電粒子的堆積密度。
在本發明的一實施例中,上述的導電性接著劑更包括潛在性硬化促進劑。
在本發明的一實施例中,以上述的導電性接著劑的總重量計,環氧樹脂的含量為5wt%至15wt%,溶劑的含量為10wt%至25wt%,潛在性硬化促進劑的含量為0.1wt%至5wt%,平坦劑的含量為0.25wt%至5wt%以及金屬粉的含量為55wt%至80wt%。
在本發明的一實施例中,上述的第一導電粒子的堆積密度為1.0g/cm3至8.0g/cm3。
在本發明的一實施例中,上述的金屬粉的平均粒徑為0.5μm至4.0μm。
在本發明的一實施例中,上述的金屬粉為薄片狀金屬粉、球狀金屬粉或薄片狀金屬粉與球狀金屬粉的組合。
在本發明的一實施例中,上述的金屬粉的材質包括銀、銅或其合金。
在本發明的一實施例中,上述的環氧樹脂包括固態環氧樹脂、液態環氧樹脂或其組合。
在本發明的一實施例中,上述的固態環氧樹脂的環氧當量為1000g/eq至20000g/eq。
在本發明的一實施例中,上述的溶劑的沸點為140℃至220℃。
在本發明的一實施例中,上述的平坦劑包括矽氧油或丙烯酸系聚合物。
本發明的導電覆膜是由上述的導電接著劑所製得。
基於上述,本發明所提出的導電性接著劑含有組成特定的金屬粉,藉以改善導電性接著劑的印刷特性以形成表面粗糙度小於1μm的導電覆膜,從而透過雷射製程能夠形成具有高導電性的細線寬/間隔的精細圖案。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
在本文中,由「一數值至另一數值」表示的範圍,是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此,某一特定數值範圍的記載,涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍,如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。
為了製備出具有良好印刷特性,可透過雷射製程形成精確度佳且精細的圖案並具有高導電性等優點的導電性接著劑,本發明提出一種導電性接著劑,其可達到上述優點。另外,本發明所提出的導電性接著劑可塗佈在基板(例如陶瓷基板或玻璃基板)上以形成導電覆膜,並透過雷射製程形成導電圖案。舉例而言,在電子裝置中,所述導電圖案可作為導線。以下,特舉一實施方式作為本發明確實能夠據以實施的範例。
本實施方式的導電性接著劑包括環氧樹脂、溶劑、潛在性硬化促進劑、平坦劑以及金屬粉。以下,將對上述各種成分進行詳細說明。
環氧樹脂包括固態環氧樹脂、液態環氧樹脂或其組合。在本發明中,所使用的術語「固態」及「液態」意指室溫(25℃)下環氧樹脂的狀態。另外,在本實施方式中,以導電性接著劑的總重量計,所述環氧樹脂的含量為5wt%至15wt%,較佳為6wt%~12wt%。
所述固態環氧樹脂在室溫(25℃)下可為固態或者為接
近固體的狀態,並可包括一或多個官能基團。固態環氧樹脂的環氧當量例如是1000g/eq至20000g/eq。在本文中,所使用的「環氧當量」意指1當量的含環氧基的樹脂的公克數(g/eq),且為依據JIS K 7236規定的方法測定的值。另外,固態環氧樹脂的重量平均分子量例如是5000g/mol至65000g/mol。
本發明的固態環氧樹脂包括雙酚環氧樹脂、酚醛清漆環氧樹脂、鄰甲酚清漆環氧樹脂、多官能環氧樹脂、胺基環氧樹脂、含雜環的環氧樹脂、經取代的環氧樹脂、萘酚環氧樹脂及/或它們的衍生物,其中較佳為雙酚環氧樹脂。這些固態環氧樹脂可單獨使用或可以它們的兩種或更多種的混合物使用。
作為固態環氧樹脂,亦可使用各種市售產品。適合用作固態環氧樹脂的市售產品的實例包括:雙酚環氧樹脂,諸如YD-017H、YD-020、YD020-L、YD-014、YD-014ER、YD-013K、YD-019K、YD-019、YD-017R、YD-017、YD-012、YD-011H、YD-011S、YD-011、YDF-2004和YDF-2001(國都化學股份有限公司);BE504H和BE509(長春人造樹脂廠股份有限公司);JER4210、JER4250、JER4275和JER1256(日本環氧樹脂股份有限公司);酚醛清漆環氧樹脂,諸如EPIKOTE 152和EPIKOTE 154(三和合成股份有限公司);EPPN-201(日本化藥股份有限公司);DN-483(陶氏化學股份有限公司)以及YDPN-641、YDPN-638A80、YDPN-638、YDPN-637、YDPN-644和YDPN-631(國都化學股份有限公司);鄰甲酚清漆環氧樹脂,諸如YDCN-500-1P、YDCN-500-2P、YDCN-500-4P、YDCN-500-5P、YDCN-500-7P、YDCN-500-8P、YDCN-500-10P、YDCN-500-80P、
YDCN-500-80PCA60、YDCN-500-80PBC60、YDCN-500-90P和YDCN-500-90PA75(國都化學股份有限公司);EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1012、EOCN-1025和EOCN-1027(日本化藥股份有限公司);YDCN-701、YDCN-702、YDCN-703和YDCN-704(東都化成股份有限公司)以及EPICLON N-665-EXP(大日本油墨化學工業股份有限公司);雙酚清漆環氧樹脂,諸如KBPN-110、KBPN-120和KBPN-115(國都化學股份有限公司);多官能環氧樹脂,諸如EPON 1031S(三和合成股份有限公司);Araldite 0163(瑞士汽巴特殊化學品公司(汽巴精化有限公司));DENACOL EX-611、DENACOL EX-614、DENACOL EX-614B、DENACOL EX-622、DENACOL EX-512、DENACOL EX-521、DENACOL EX-421、DENACOL EX-411和DENACOL EX-321(長瀨化成股份有限公司)以及EP-5200R、KD-1012、EP-5100R、KD-1011、KDT-4400A70、KDT-4400、YH-434L、YH-434和YH-300(國都化學股份有限公司);胺基環氧樹脂,諸如EPIKOTE 604(三和合成股份有限公司)、YH-434(東都化成股份有限公司)、TETRAD-X和TETRAD-C(三菱瓦斯化學股份有限公司)以及ELM-120(住友化學股份有限公司);含雜環的環氧樹脂,諸如PT-810(汽巴特殊化學品);經取代的環氧樹脂,諸如ERL-4234、ERL-4299、ERL-4221和ERL-4206(UCC);以及萘酚環氧樹脂,諸如EPICLON HP-4032、EPICLON HP-4032D、EPICLON HP-4700和EPICLON 4701(大日本油墨化學工業股份有限公司)。這些固態環氧樹脂可單獨使用或可以它們的兩種或更多種的混合物使用。
所述液態環氧樹脂為室溫(25℃)下為液態的環氧樹脂。在一實施方式中,液態環氧樹脂可具有約-70℃至約0℃,較佳約-50℃至約-10℃的熔點(Tm)。另外,液態環氧樹脂的環氧當量例如是100g/eq至1500g/eq,較佳為150g/eq至800g/eq,而更佳為150g/eq至400g/eq。詳細而言,當液態環氧樹脂的環氧當量在上述的範圍內時,有助於確保在本發明的導電性接著劑固化後,可具有良好黏著性以及高耐熱性,並同時維持導電性接著劑的玻璃轉變溫度。
另外,液態環氧樹脂的重量平均分子量(Mw)例如是100g/mol至3000g/mol。詳細而言,當液態環氧樹脂的重量平均分子量在上述的範圍內時,可有助於確保使用本發明的導電性接著劑具有良好的流動性。
本發明的液態環氧樹脂可包括雙酚A環氧樹脂,例如NPEL-127E和NPEL-128E(南亞塑膠公司)等、雙酚F環氧樹脂、三或更多官能環氧樹脂、橡膠改性的環氧樹脂、胺基甲酸乙酯改性的環氧樹脂、丙烯酸類改性的環氧樹脂及/或光敏環氧樹脂,其中較佳為雙酚A環氧樹脂。這些液態環氧樹脂可單獨使用或可以它們的兩種或更多種的混合物使用。
為了獲得適當黏度的導電性接著劑,在一實施方式中,可單獨使用固態環氧樹脂並以溶劑調配其黏度;在另一實施方式中,亦可組合使用固態環氧樹脂、液態環氧樹脂及溶劑。當組合使用固態環氧樹脂與液態環氧樹脂時,固態環氧樹脂與液態環氧樹脂的重量比例例如是9/1至1/9。
作為本發明的溶劑,較佳為沸點在140℃至220℃範圍內的任何一種高沸點溶劑。詳細而言,當溶劑的沸點落入上述的範圍內時,可避免在調製導電性接著劑的過程中或是在網印過程中因揮發引起導電性接著劑的黏度驟增而造成印刷特性或操作性不佳的問題。另外,在本實施方式中,以導電性接著劑的總重量計,所述溶劑的含量為10wt%至25wt%,較佳為14wt%~22wt%。
另外,本發明的溶劑包括酮溶劑、醚溶劑及醋酸酯溶劑。這些溶劑可單獨使用,或可組合兩種或兩種以上使用。酮溶劑的特定實例可包括環己酮。醚溶劑的特定實例可包括乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單苯醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丙醚、乙二醇二丁醚、乙二醇二苯醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單乙醚、二甘醇單丙醚、二甘醇單丁醚、二甘醇單苯醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二丙醚、二甘醇二丁醚、二甘醇二苯以及丙二醇單甲醚。醋酸酯溶劑的特定實例包括乙二醇單醋酸酯、乙二醇單甲醚醋酸酯、乙二醇單乙醚醋酸酯、乙二醇單丙醚醋酸酯、乙二醇單丁醚醋酸酯(2-BXA)、乙二醇單苯醚醋酸酯、乙二醇二醋酸酯、二甘醇單甲基醋酸酯、二甘醇單乙基醚醋酸酯(DGMEA)、二甘醇單丁基醚醋酸酯、二甘醇二醋酸酯、丙二醇單甲基醚醋酸酯、以及丙二醇二醋酸酯。
另外,本發明的溶劑較佳是由二甘醇二甲醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單甲醚醋酸酯、乙二醇單乙醚醋酸酯、乙二醇單丁醚醋酸酯(2-BXA)、二甘醇單乙基醚醋酸酯(DGMEA)、丙二醇
單甲基醚醋酸酯、丙二醇二醋酸酯中選出的至少一者。
為了使導電性接著劑具平滑表面以提供良好印刷特性,可添加平坦劑來降低導電性接著劑的表面張力。在本實施方式中,以導電性接著劑的總重量計,所述平坦劑的含量為0.25wt%至5wt%,較佳為0.5wt%~4wt%。當平坦劑的添加量不足(例如:少於0.25wt%)時,降低導電性接著劑的表面張力的效果並不顯著;然而,若其添加量過多(例如:超過5wt%),將使得導電性接著劑的導電度下降。
在本實施方式中,平坦劑較佳包括矽氧油或丙烯酸系聚合物。具體而言,矽氧油的實例包括:二甲基矽氧油、苯基甲基矽氧油、烷基芳基改質的矽氧油、氟矽氧油、聚醚改質的矽氧油、脂肪酸酯改質的矽氧油、甲基氫矽氧油、含有矽烷醇基的矽氧油、含有烷氧基的矽氧油、含有酚基的矽氧油、甲基丙烯酸改質的矽氧油、胺基改質的矽氧油、羧酸改質的矽氧油、卡必醇改質的矽氧油、環氧基改質的矽氧油、巰基改質的矽氧油、氟改質的矽氧油、聚醚改質的矽氧油等。另外,作為平坦劑,亦可使用市售產品。具體而言,適合用作平坦劑的市售產品包括:SH200-100cs、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST83PA、ST80PA、ST97PA、ST86PA(Toray Dow Corning Silicon公司);BYK-302、BYK-307、BYK-320、BYK-330、BYK-333、BYK-359、BYK-392(日本BYK公司);L-1980N、L-1982N、L-1983N、L-1984N(楠本化成公司)等。
作為本發明的金屬粉,使用堆積密度為1g/cm3至8.0g/cm3,較佳為1.5g/cm3至7g/cm3,且平均粒徑為0.5μm至4μm的金屬粉。當金屬粉的堆積密度大於8g/cm3時,容易導致導電性接著劑的黏度降低而影響其印刷特性;以及當金屬粉的平均粒徑大於4μm時,導電覆膜的表面粗糙度(Ra)會超過1μm,藉此增加後續雷射製程的困難度,並且容易產生殘膜殘留於線路間而影響雷射製程的良率的問題。在本文中,此處,「表面粗糙度Ra」是指利用彩色3D雷射掃描顯微鏡VK-9700K(基恩斯(KEYENCE)公司製造)測定的值。
詳細而言,本發明的金屬粉包括70wt%至85wt%的第一導電粒子以及15wt%至30wt%的第二導電粒子,其中第二導電粒子的堆積密度為3.5g/cm3至8.0g/cm3且第二導電粒子的堆積密度大於第一導電粒子的堆積密度。也就是說,在第二導電粒子的堆積密度為3.5g/cm3至8.0g/cm3的前提下,第一導電粒子的堆積密度可以是1g/cm3至8.0g/cm3,只要第一導電粒子的堆積密度小於第二導電粒子的堆積密度即可。
在本實施方式中,以導電性接著劑的總重量計,所述金屬粉的含量為55wt%至80wt%,較佳為60wt%至75wt%。
在本實施方式中,金屬粉可為薄片狀金屬粉、球狀金屬粉、針狀金屬粉、鱗片狀金屬粉、板狀金屬粉、樹枝狀金屬粉、任何其它形狀的金屬粉或是前述不同形狀的金屬粉的組合。基於導電性、流動性的考量,金屬粉較佳為薄片狀金屬粉、球狀金屬粉或薄片狀金屬粉與球狀金屬粉的組合。
另外,在本實施方式中,金屬粉的材質例如是金、銀、銅、鉑、鋁、鎢、鎳、或前述金屬的合金。基於導電性的考量,金屬粉的材質較佳是銀、銅或其合金,更佳為銀或其合金。
作為金屬粉,可使用各種市售產品。適合用作薄片狀金屬粉的市售產品包括:AC-4048、P683-2、P668-2、P665-2、EA-0295、MB-5891、SA-0201、PUPT5071、AB-5894、AA-4703(美泰樂科技公司);SF-2J、12XJ(Ames Goldsmith公司)。適合用作球狀金屬粉的市售產品包括:AC-4048、K-0082P、K-1081P、K-1321P、K-1322P、K-1631P、K-2081P、P554-19、D-2466P、C-0083P、C-1284P、P582-2、P620-2、P620-7、P620-12、P554-3(美泰樂科技公司);AEP-1、P-0505(Ames Goldsmith公司)。
此外,本發明的導電性接著劑必要時可更包括添加劑。在本實施方式中,添加劑可包括搖變劑、矽烷偶合劑或其組合。然而,本發明並不以所揭露的內容為限。本領域具有通常知識者應理解,可根據實際上的需要而添加具有不同功用的添加劑,例如消泡劑等。
為了提高導電性接著劑於固化後之導電覆膜的硬度時,可添加潛在性硬化促進劑。本發明的潛在性硬化促進劑為在室溫(25℃)下於環氧樹脂中呈不溶的固態,且經由加熱溶解後,始具有作為硬化促進劑的功用的化合物。在本實施方式中,以所述導電性接著劑的總重量計,所述潛在性硬化促進劑的含量為0.1wt%至5wt%,較佳為0.3wt%至2wt%。當潛在性硬化促進劑的使用量小於0.1wt%時,導電覆膜的硬度提升程度不明顯。此外,當潛在性硬化促進劑的含量在5wt%以下時,可確保導電性接著劑
之儲存安定性。在一實施例中,潛在性硬化促進劑的含量為0wt%,即導電性接著劑亦可以不使用硬化促進劑。
另外,在本實施方式中,潛在性硬化促進劑包括胺基化合物潛在性硬化促進劑、改質胺基潛在性硬化促進劑及改質咪唑基潛在性硬化促進劑。具體而言,胺基化合物潛在性硬化促進劑的實例包括:芳族一級胺,例如二胺基二苯甲烷及二胺基二苯碸;咪唑,例如2-十七烷基咪唑、偏苯三酸1-氰乙基-2-十一烷基咪唑鎓、氯化1-十二烷基-2-甲基-3-苄基咪唑鎓2-苯基-4-甲基-5-羥甲基咪唑;三氟化硼-胺錯合物;雙氰胺衍生物,例如雙氰胺;有機酸醯肼,例如碳醯肼、丁二酸二醯肼、己二酸二醯肼、癸二酸二醯肼、十二烷二酸二醯肼及間苯二甲酸二醯肼;二胺基馬來腈及其衍生物;及三聚氰胺衍生物,例如三聚氰胺及二烯丙基三聚氰胺。
改質胺基潛在性硬化促進劑是藉由將胺化合物與環氧化合物、異氰酸鹽化合物或尿素化合物的固體反應產物精細粉末化而獲得。改質胺基潛在性硬化促進劑的代表性市售產品例如包括:Adeca EH-3615S、EH-3842、EH-4070S、EH-4357S(ADEKA公司);Ajicure MY-24(Ajinomoto公司);FujiCure FXE-1000、FXR-1030(Fuji Chemicals公司);Aradur 939(Huntsman Advanced Materials公司)等。
改質咪唑基潛在性硬化促進劑是透過將一般由咪唑化合物與環氧化合物進行加合反應所獲得的固體反應產物精細粉末化而獲得。改質咪唑基潛在性硬化促進劑的代表性市售產品包括:Adeca EH-3293S、EH-4344S(ADEKA公司);Ajicure PN-23
(Ajinomoto公司);Cureduct P-505(Shikoku Chemicals公司)或Sanmide LH-210(Air Products and Chemicals公司)。
為了調整導電性接著劑的搖變性或黏度,可添加搖變劑。進一步而言,透過添加搖變劑,還可適度控制導電性接著劑中金屬粉的粒子分佈。在本實施方式中,以環氧樹脂的總重量為100重量份計,所述搖變劑的含量為5重量份至20重量份。
另外,搖變劑可包括有機化合物的搖變劑或無機化合物的搖變劑。作為有機化合物的搖變劑,其特定實例包括乙基纖維素、羥丙基纖維素、丙烯酸樹脂、脂肪酸醯胺蠟、氧化聚乙烯、高分子聚酯之胺鹽、直鏈聚胺基醯胺與高分子酸聚酯的鹽、聚羧酸的醯胺溶液、烷基磺酸鹽、烷基烯丙基磺酸鹽、膠體系酯、聚酯樹脂、苯酚樹脂、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂以及其組合物。作為無機化合物的搖變劑,其特定實例包括硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、玻璃、矽藻土、氧化鈦、氧化鋯、二氧化矽、滑石、雲母、長石、高嶺石(高嶺土黏土)、葉蠟石(蠟石黏土)、絹雲母、膨潤土、膨潤石、蛭石類(蒙脫石、貝得石、囊脫石及皂石等)、有機膨潤土及有機蒙脫石等。
另外,作為搖變劑,亦可使用市售產品。作為有機化合物的搖變劑,其市售產品的實例包括:SELNY-HPC-H、HPC-M、HPC-L、HPC-SL及HPC-SSL(日本曹達股份有限公司);DIYANAL BR系列(三菱麗昂股份有限公司);Dispalone #6900-20X、Dispalone #4200、Dispalone KS-873N及Dispalone #1850(楠本化成股份有限公司);BYK-E405及BYK-E410(BYK Chem Japan公
司);Primal RW-12W(Rhom & Haas公司);以及A-S-AT-20S、A-S-AT-350F、A-S-AD-10A及A-S-AD-160(伊藤製油股份有限公司)等。作為無機化合物的搖變劑,其市售產品的實例包括:Crown Clay、Bages Clay #60、Bages Clay KF及Optiwhite(白石工業股份有限公司);Kaolin JP-100、NN Kaolin Clay、ST Kaolin Clay及Hardsil(土屋Kaolin工業股份有限公司);ASP-072、Satenton Plus、TRANSLINK 37及Highdrasdelami NCD(Enjel Hard股份有限公司);SY Kaolin、OS CLAY、HA CLAY及MC HARD CLAY(丸尾Calicum股份有限公司);Rusentite SWN、Rusentite SAN、Rusentite STN、Rusentite SEN及Rusentite SPN(Copchemical公司);Aerosil 300(Degussa公司);Smecton(Cunimina工業公司);Bengel、Bengel FW、S Ben、S Ben 74、Oruganite及Oruganite T(Hojun股份有限公司);穗高印、Oluben、250M、Benton 34及Benton38(Wilba Elis公司);以及Laponite、Laponite RD及Laponite RDS(日本Silica工業股份有限公司)等。
為了提升導電性接著劑對於基板的黏接性,可添加矽烷偶合劑,且以環氧樹脂的總重量為100重量份計,矽烷偶合劑的含量例如較佳是0.5重量份至25重量份,更佳為2重量份至15重量份。詳細而言,當以環氧樹脂的總重量為100重量份計,矽烷偶合劑的含量在0.5重量份以上時,導電性接著劑可具有較佳的密著性。當以環氧樹脂的總重量為100重量份計,矽烷偶合劑的含量在25重量份以下時,可確保導電性接著劑的非滲出性與黏接信賴性之間的平衡。
另外,矽烷偶合劑較佳包括三烷氧基矽烷化合物或甲基
二烷氧基矽烷化合物,且其特定實例包括γ-縮水甘油氧丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧丙基三乙氧基矽烷、γ-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-胺丙基三甲氧基矽烷、γ-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-胺乙基-γ-亞胺丙基甲基二甲氧基矽烷、N-胺乙基-γ-亞胺丙基三甲氧基矽烷、N-胺乙基-γ-亞胺丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-γ-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-氫硫丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-胺丙基三甲氧基矽烷、γ-氫硫丙基三甲氧基矽烷、異氰酸酯丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷等,其中較佳為γ-縮水甘油氧丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧丙基三乙氧基矽烷等。作為矽烷偶合劑,亦可使用市售產品,例如是KBM-403(日本信越化學工業公司)。
以下,藉由實施例來詳細說明本發明的導電性接著劑以及使用所述導電性接著劑形成的導電覆膜的特性。然而,下列實施例並非用以限制本發明。
製備實施例1至實施例4及比較例1至比較例7的導電性接著劑所使用的材料及儀器的資訊如下所示。
環氧樹脂:固態雙酚A環氧樹脂,產品名為JER-1256、生產公司為日本環氧樹脂股份有限公司、環氧當量為7000g/eq至8500g/eq、
分子量為約50000;以及固態雙酚A環氧樹脂,產品名為BE509、生產公司為長春人造樹脂廠股份有限公司、環氧當量為2300g/eq至3800g/eq。
溶劑:二甘醇單乙基醚醋酸酯(diethylene glycol monoethyl ether acetate),產品名為DGMEA、生產公司為Aldrich公司。
潛在性硬化促進劑:改質咪唑基潛在性硬化促進劑,產品名為EH-3293S、生產公司為ADEKA公司;以及改質胺基潛在性硬化促進劑,產品名為EH-3842、生產公司為ADEKA公司。
平坦劑:丙烯酸系聚合物,產品名為L-1984N、生產公司為楠本化成公司。
金屬粉:薄片狀銀粉,產品名為12XJ、生產公司為Ames Goldsmith公司、堆積密度為4.1g/cm3、比表面積為1.17m2/g、D10=0.7μm、D50=1.6μm、D90=4.7μm;薄片狀銀粉,產品名為SF-2J、生產公司為Ames Goldsmith公司、堆積密度為4.2g/cm3、比表面積為1.35m2/g、D10=0.6μm、D50=1.5μm、D90=3.0μm;薄片狀銀粉,產品名為P665-2、生產公司為美泰樂科技公司、堆積密度為3.9g/cm3、比表面積為1.55m2/g、D10=0.7μm、D50=1.0μm、D90=1.7μm;球狀銀粉,產品名為C-0083P、生產公司為美泰樂科技公
司、堆積密度為2.5g/cm3、比表面積為1.62m2/g、D10=0.5μm、D50=0.9μm、D90=1.6μm;以及球狀銀粉,產品名為P554-3、生產公司為美泰樂科技公司、堆積密度為2.6g/cm3、比表面積為1.5m2/g、D10=0.4μm、D50=0.7μm、D90=1.1μm。
矽烷偶合劑:γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基矽烷,產品名為KBM-403、生產公司為日本信越化學工業公司。
三滾輪機:型號為80E、製造公司為EXAKT。
在具備機械攪拌的反應裝置中,加入環氧樹脂、溶劑及矽烷偶合劑,於溶解均一化後,再依序加入潛在性硬化促進劑、平坦劑以及作為第一導電粒子的C-0083P、作為第一導電粒子的P554-3及作為第二導電粒子的P665-2。接著,將上述各物質攪拌後,再以三滾輪機進行均勻地分散。
實施例2至實施例4與實施例1的差異分別僅在於:C-0083P、P554-3與P665-2的添加量不相同,其詳細的添加量如表1所示。此外,實施例2至實施例4的導電性接著劑是以與製備實施例1的導電性接著劑相同的方式所製備。
實施例5與實施例1的差異僅在於導電性接著劑的組
成、用量不相同,其詳細的添加量如表1所示。此外,實施例5的導電性接著劑是以與製備實施例1的導電性接著劑相同的方式所製備。
比較例1與實施例1的差異分別僅在於:C-0083P、P554-3與P665-2的添加量不相同,其詳細的添加量如表1所示。此外,比較例1的導電性接著劑是以與製備實施例1的導電性接著劑相同的方式所製備。
比較例2與實施例1的差異在於:僅添加了C-0083P與P665-2,而未添加P554-3,其詳細的添加量如表1所示。此外,比較例2的導電性接著劑是以與製備實施例1的導電性接著劑相同的方式所製備。
比較例3與實施例1的差異在於:僅添加了C-0083P與P554-3,而未添加P665-2,其詳細的添加量如表1所示。此外,比較例3的導電性接著劑是以與製備實施例1的導電性接著劑相同的方式所製備。
比較例4與實施例1的差異在於:僅添加了P665-2與
P554-3,而未添加C-0083P,其詳細的添加量如表1所示。此外,比較例4的導電性接著劑是以與製備實施例1的導電性接著劑相同的方式所製備。
比較例5與實施例1的差異在於:僅添加了C-0083P,而未添加P665-2及P554-3,其詳細的添加量如表1所示。此外,比較例5的導電性接著劑是以與製備實施例1的導電性接著劑相同的方式所製備。
比較例6與實施例1的差異在於:添加了C-0083P及作為第二導電粒子的SF-2J,而未添加P665-2及P554-3,其詳細的添加量如表1所示。此外,比較例6的導電性接著劑是以與製備實施例1的導電性接著劑相同的方式所製備。
比較例7與實施例1的差異在於:添加了C-0083P及作為第二導電粒子的12XJ,而未添加P665-2及P554-3,其詳細的添加量如表1所示。此外,比較例7的導電性接著劑是以與製備實施例1的導電性接著劑相同的方式所製備。
將實施例1至實施例4的導電性接著劑以及比較例1至比較例7的導電性接著劑進行網版印刷,在玻璃基板上以網版印刷的方式形成具有8cm×2cm的塊狀圖案的膜層,以及具有300μm×8cm的線段圖案的膜層。接著,將玻璃基板置入170℃的烤爐中,乾燥3分鐘而獲得具有塊狀圖案的導電覆膜及具有線段圖案的導電覆膜。
以下,針對所列舉的各種性質分別對實施例1至實施例4的導電性接著劑及比較例1至比較例7的導電性接著劑,以及由實施例1至實施例4的導電性接著劑及比較例1至比較例7的導電性接著劑所製得的導電覆膜進行測試及評估,並且各測試的原理詳述於下文中,且各測試的結果顯示在表2中。
導電性接著劑的黏度(5.0rpm)是以Brookfield的CAP200+於室溫下,轉速為5.0rpm時進行量測。表中數值越高,表示導電性接著劑在進行網版印刷時,黏度(此時,黏度為靜態黏度)越大,即越不容易發生灘流。在業界中,靜態黏度的標準至少要大於30000mPas。
對上述具有8cm×2cm的塊狀圖案的導電覆膜的表面進行硬度測定。通常,導電性接著劑所形成的導電覆膜的鉛筆硬度規格較佳為大於等於B以上。
以棉簽蘸酒精潤濕試片的8cm×2cm塊狀圖案的表面3分鐘。之後,於200g的壓力下,往復擦拭20回,並接著確認表面有無明顯脫落。
依照JIS K5600的方法,在上述具有8cm×2cm的塊狀圖案的導電覆膜的表面上,以切刀切出10格(square)×10格個的100方格。之後,將3M公司製造的600膠帶黏貼於印刷表面上,並接著予以急遽地剝離,以殘留的方格數目進行評估。如果無脫落發生,則直接在表上註記PASS。
在25℃、濕度50%環境下,使用Loresta APMCP-T400測定器(三菱化學公司製造)來測定上述具有300μm×8cm的線段圖案的導電覆膜的表面電阻值。接著,藉由所測定的表面電阻值、及膜厚來計算體積電阻率。體積電阻率(Ω‧cm)=(表面電阻率:Ω/cm2)×(膜厚:cm)。
使用彩色3D雷射掃描顯微鏡VK-9700K(基恩斯(KEYENCE)公司製造)來測定上述8cm×2cm塊狀圖案上任意1個區域(量測面積280μm×200μm)的表面粗糙度的平均值。
由表2可知,本發明的實施例1至實施例5的導電性接著劑不但具有良好的黏度,還皆可形成表面粗糙度小於1μm(0.75μm~0.92μm)且具有良好的導電性、表面硬度的導電覆膜。如此一來,本發明的實施例1至實施例5的導電性接著劑透過雷射製程能夠形成具有高導電性的細線寬/間隔的精細圖案。此外,所形成的導電覆膜對於基板更具有良好的附著性及密著性。
相反地,由表2可知,比較例1至比較例7之沒有包括70wt%至85wt%的第一導電粒子以及15wt%至30wt%的第二導電粒子的導電性接著劑則皆無法形成具有良好表面粗糙度的導電覆膜,其中比較例3的導電性接著劑雖能形成表面粗糙度小於1μm的導電覆膜,但數值仍大於實施例1至實施例5的導電性接著劑。
綜上所述,本發明所提出的導電性接著劑包括堆積密度為3.5g/cm3至8.0g/cm3的第二導電粒子佔15wt%至30wt%以及堆積密度小於所述第二導電粒子的第一導電粒子佔70wt%至85wt%的金屬粉,藉此使得導電性接著劑可形成表面粗糙度小於1μm且導電性高的導電覆膜,從而透過雷射製程能夠形成具有高導電性的細線寬/間隔的精細圖案。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
Claims (12)
- 一種導電性接著劑,包括:環氧樹脂;溶劑;平坦劑;以及金屬粉,其中所述金屬粉包括70wt%至85wt%的第一導電粒子以及15wt%至30wt%的第二導電粒子,所述第二導電粒子的堆積密度為3.5g/cm3至8.0g/cm3且所述第二導電粒子的堆積密度大於所述第一導電粒子的堆積密度。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電性接著劑,更包括潛在性硬化促進劑。
- 如申請專利範圍第2項所述的導電性接著劑,其中以所述導電性接著劑的總重量計,所述環氧樹脂的含量為5wt%至15wt%,所述溶劑的含量為10wt%至25wt%,所述潛在性硬化促進劑的含量為0.1wt%至5wt%,所述平坦劑的含量為0.25wt%至5wt%以及所述金屬粉的含量為55wt%至80wt%。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電性接著劑,其中所述第一導電粒子的堆積密度為1.0g/cm3至8.0g/cm3。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電性接著劑,其中所述金屬粉的平均粒徑為0.5μm至4.0μm。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電性接著劑,其中所述金屬粉為薄片狀金屬粉、球狀金屬粉或薄片狀金屬粉與球狀金屬粉 的組合。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電性接著劑,其中所述金屬粉的材質包括銀、銅或其合金。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電性接著劑,其中所述環氧樹脂包括固態環氧樹脂、液態環氧樹脂或其組合。
- 如申請專利範圍第8項所述的導電性接著劑,其中所述固態環氧樹脂的環氧當量為1000g/eq至20000g/eq。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電性接著劑,其中所述溶劑的沸點為140℃至220℃。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電性接著劑,其中所述平坦劑包括矽氧油或丙烯酸系聚合物。
- 一種導電覆膜,其是由如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的導電性接著劑而製得。
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TWI761477B (zh) * | 2017-03-30 | 2022-04-21 | 日商太陽油墨製造股份有限公司 | 導電性接著劑、硬化物、電子零件及電子零件之製造方法 |
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