TW202227563A

TW202227563A - 光敏性導電組成物

Info

Publication number: TW202227563A
Application number: TW109147192A
Authority: TW
Inventors: 陳軍互; 黃俊瑋; 曾立婷; 謝佳君
Original assignee: 國立中山大學
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2022-07-16
Also published as: TWI765508B

Abstract

一種光敏性導電組成物，包含導電性材料、溶劑、光敏劑、流平劑，及光聚合性組分。該光聚合性組分包括具有酸酯基及數量為4至10的伸乙氧基的反應單體、黏結劑及光起始劑。該酸酯基選自於丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基，該黏結劑與該反應單體的重量比值範圍為大於0.975且3.17以下。透過該反應單體並調整該黏結劑與該反應單體的重量比值，由本發明光敏性導電組成物所形成的導電線具有高解析度的優點，且該導電線的線寬與預定的線寬間差異小，致使外擴現象得以被降低而具有低外擴率的優點，從而減少相間隔的導電線因外擴現象導致互相連接而造成短路的問題。

Description

光敏性導電組成物

本發明是有關於一種導電組成物，特別是指一種光敏性導電組成物。

中華民國專利公開第201344704A號提供一種能夠用來形成低電阻且高解像化的導電電路的導電膏，且該導電膏包含導電性粉末、光聚合性單體、光聚合起始劑、有機黏合劑，及添加劑。該添加劑為硫代二羥乙酸或硫代二羥乙酸的衍生物。該光聚合性單體例如2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚胺甲酸乙酯二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷環氧乙烷變性三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯，或聚酯，且該聚酯是由多元酸與(甲基)丙烯酸羥烷酯反應所形成，而該多元酸選自酞酸、己二酸、馬來酸、伊康酸、琥珀酸、偏苯三甲酸，或對苯二甲酸。

雖該導電膏能夠用來形成高解像化及高密度化的導電電路，但該導電電路的線寬因有外擴現象產生，使得與預定的線寬差異大，致使相間隔的導電線因外擴現象導致導電線互相連接而造成短路。

因此，本發明的目的，即在提供一種能夠用來形成具有高解析度與低外擴率的導電線路的光敏性導電組成物。

於是，本發明光敏性導電組成物包含導電性材料、溶劑、光敏劑、流平劑，及光聚合性組分。該光聚合性組分包括反應單體、黏結劑，及光起始劑。該反應單體具有酸酯基及數量為4至10的伸乙氧基，且該酸酯基選自於丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基，且該反應單體不包含四乙氧化雙酚A二丙烯酸酯。該黏結劑與該反應單體的重量比值範圍為大於0.975且3.17以下。

本發明的功效在於：透過該反應單體並調整該黏結劑與該反應單體的重量比值，由本發明光敏性導電組成物所形成的導電線具有高解析度的優點，且該導電線的線寬與預定的線寬間差異小，致使外擴現象得以被降低而具有低外擴率的優點，從而減少相間隔的導電線因外擴現象導致互相連接而造成短路的問題發生。

以下將就本發明進行詳細說明。

＜光敏性導電組成物＞

該光敏性導電組成物包含導電性材料、溶劑、光敏劑、流平劑，及光聚合性組分。該光聚合性組分包括反應單體、黏結劑，及光起始劑。該反應單體具有酸酯基及數量為4至10的伸乙氧基，且該酸酯基選自於丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基，且該反應單體不包含四乙氧化雙酚A二丙烯酸酯。該黏結劑與該反應單體的重量比值範圍為大於0.975且3.17以下。

該導電性材料的型態並無特別的限制，例如為粉末狀。於本發明的一些實施態樣中，該導電性材料為金屬材料。該金屬材料可單獨一種使用或混合多種使用，且該金屬材料例如但不限於銀、金、鎳、鋁、銅、鉑、鈀、銠或鋨等。於本發明的一些實施態樣中，該金屬材料選自銀、金、鎳、鋁、銅、鉑、鈀、銠、鋨，或上述任意的組合。於本發明的具體例中，該金屬材料為銀粉末。

該溶劑可單獨一種使用或混合多種使用，且該溶劑例如但不限於丙二醇甲醚醋酸酯(2-Acetoxy-1-methoxypropane，簡稱PGMEA)、二乙二醇單己醚、二丙二醇丁醚、2-（2-羥基丙氧基）-1-丙醇，或1-[1-甲基-2-(2-丙烯基氧基)乙氧基]-2-丙醇等。於本發明的一些實施態樣中，該溶劑包括丙二醇甲醚醋酸酯及二乙二醇單己醚。

該光敏劑可單獨一種使用或混合多種使用，且該光敏劑例如但不限於N,N,N',N'-四乙基-4,4'-二胺基二苯甲酮(N,N,N',N'-tetraethyl-4,4'-diaminobenzophenone)、對二甲胺基苯甲酸乙酯(ethyl 4-dimethylaminobenzoate，以下簡稱EPD)、鄰苯甲醯苯甲酸甲酯(methyl o-benzoylbenzoate，以下簡稱OMB)、4-苯甲醯基-4’-甲二苯硫醚(4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide)、2,4-二乙基噻唑酮(2,4-diethyl-9H-thioxanthen-9-one)、苯乙酮、2-甲基蒽醌、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1,1-二氯苯乙酮、苄基二甲基縮酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎福啉基苯基)-丁-1-酮、氨基苯乙酮、安息香甲基醚、戊基-4-二甲基氨基苯甲酸酯、N,N-(二甲基氨基)乙基苯甲酸酯，或N,N-(二甲基氨基)異戊基苯甲酸酯等。於本發明的一些實施態樣中，該光敏劑選自N,N,N',N'-四乙基-4,4'-二胺基二苯甲酮、對二甲胺基苯甲酸乙酯、鄰苯甲醯苯甲酸甲酯、4-苯甲醯基-4’-甲二苯硫醚、2,4-二乙基噻唑酮、苯乙酮、2-甲基蒽醌、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1,1-二氯苯乙酮、苄基二甲基縮酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎福啉基苯基)-丁-1-酮、氨基苯乙酮、安息香甲基醚、戊基-4-二甲基氨基苯甲酸酯、N,N-(二甲基氨基)乙基苯甲酸酯、N,N-(二甲基氨基)異戊基苯甲酸酯，或上述任意的組合。於本發明的具體例中，該光敏劑為N,N,N',N'-四乙基-4,4'-二胺基二苯甲酮。

該流平劑可單獨一種使用或混合多種使用，且該流平劑例如但不限於氟系流平劑、聚氧乙烯醚類流平劑、磺酸鹽類流平劑，或矽氧烷類流平劑等。該氟系流平劑可單獨一種使用或混合多種使用，且該氟系流平劑例如但不限於含有聚四氟乙烯及聚氧乙烯的流平劑等。於本發明的一些實施態樣中，該流平劑選自氟系流平劑、聚氧乙烯醚類流平劑、磺酸鹽類流平劑、矽氧烷類流平劑，或上述任意的組合。

＜光聚合組分＞

於本發明的一些實施態樣中，該反應單體的酸酯基為甲基丙烯酸酯基。於本發明的一些實施態樣中，該反應單體的伸乙氧基數目為4。

該反應單體可單獨一種使用或混合多種使用，且該反應單體例如但不限於十乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯、四乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯，或四乙二醇二丙烯酸酯等。為使該感光導電漿在曝光過程中有較適當的收縮速率，以使該導電線路的表面得以較平整，於本發明的一些實施態樣中，該反應單體選自十乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯、四乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯，或上述任意的組合。於本發明的具體例中，該反應單體為十乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯，或四乙氧化雙酚A二丙烯酸酯。

該黏結劑可單獨一種使用或混合多種使用，且該黏結劑例如但不限於丙烯酸酯共聚物、酚醛環氧丙烯酸酯樹脂、甲基纖維素、乙基纖維素，或羥基甲基纖維素等。於本發明的一些實施態樣中，該黏結劑選自丙烯酸酯共聚物、酚醛環氧丙烯酸酯樹脂、甲基纖維素、乙基纖維素、羥基甲基纖維素，或上述任意的組合。為了使該光敏性導電組成物能夠形成具有較佳的解析度及較低的外擴率的導電線路，較佳地，該黏結劑與該反應單體的重量比值範圍為1.33至1.95。

該光起始劑可單獨一種使用或混合多種使用，且該光起始劑例如但不限於苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦[phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide]、2,4,6-三甲基甲醯基苯基膦酸乙酯(Ethyl Phenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinate，簡稱TPO-L)、苯乙酮二甲基縮酮、二苯酮、2,4-二甲基噻噸酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-嗎啉基丙-1-酮、(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-戊基氧化膦，或2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯氧化膦等。於本發明的一些實施態樣中，該光起始劑選自苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦、2,4,6-三甲基甲醯基苯基膦酸乙酯、苯乙酮二甲基縮酮、二苯酮、2,4-二甲基噻噸酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-嗎啉基丙-1-酮、(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-戊基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯氧化膦，或上述任意的組合。於本發明的具體例中，該光起始劑為苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦。

為使本發明光敏性導電組成物中的導電性材料能均勻分散於光敏性導電組成物中，於本發明的一些實施態樣中，該感光導電漿還包含分散劑。該分散劑可單獨一種使用或混合多種使用，且該分散劑例如但不限於聚醚類分散劑等。於本發明的一些實施態樣中，該分散劑為聚醚類分散劑。

本發明將就以下實施例作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

實施例1 光敏性導電組成物及導電線

利用一台混煉機，將28.08克的銀粉末、3.376克的丙烯酸酯共聚物(作為黏結劑；具體成分：由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯及苯乙烯進行聚合所形成)、2.52克的十乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯(作為反應單體)、3.376克的PGMEA(作為溶劑)、2.8克的二乙二醇單己醚(作為溶劑)、0.104克的苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦(作為光起始劑)、0.312克的N,N,N',N'-四乙基-4,4'-二胺基二苯甲酮(作為光敏劑)、0.32克的聚醚分散劑和0.008克的流平劑(具體成分：聚四氟乙烯及聚氧乙烯)混合均勻，形成漿狀光敏性導電組成物。將該光敏性導電組成物印刷於一低溫共燒陶瓷(Low temperature co-fire ceramic)基板上，並烘乾，以移除溶劑，而在該基板上形成一感光導電印刷層。接著，使用狹縫寬度為50μm的光柵覆蓋於該感光導電印刷層上，並以波長為365nm至420nm的光進行10秒至40秒的曝光處理，使被照射的該感光導電印刷層固化。然後，利用碳酸鈉水溶液對該感光導電印刷層進行顯影處理，使未被照射的該感光導電印刷層被沖洗掉，而在該基板上形成複數條導電線，最後，再利用純水沖洗該導電線，並烘乾。

實施例2~3及比較例1~5

實施例2~3及比較例1~5的製備步驟與該實施例1大致相同，差別主要在於：改變具有酸酯基及數量為4至10的伸乙氧基的反應單體的種類、溶劑用量或該黏結劑與該反應單體的重量比值。實施例2~3及比較例1~5的各成分用量整理如表1所示。

[評估項目]

最小線寬的量測：將實施例1至3、比較例1及比較例3至5的光敏性導電組成物印刷於一基板上，並烘乾，以移除溶劑，而在該基板上形成一感光導電印刷層。接著，使用具有10μm、15μm、20μm、25μm及30μm的狹縫寬度的光柵覆蓋於該感光導電印刷層上，並以波長為365nm至420nm的光進行10秒至40秒的曝光處理，使被照射的該感光導電印刷層固化。然後，利用碳酸鈉水溶液對該感光導電印刷層進行顯影處理，使未被照射的該感光導電印刷層被沖洗掉，而在該基板上形成複數條導電線，最後，再利用純水沖洗該導電線，並烘乾。將該等導電線置於光學顯微鏡下觀察，且量測存在的導電線的線寬，並記錄最小線寬。

外擴率的量測：將實施例1至3、比較例1及比較例3至5的導電線置於光學顯微鏡下進行拍攝，且量測該等導電線中的三條導電線的線寬，並計算出平均值。該外擴率為[(導電線的線寬平均值-50)/50]×100%。

表1

光敏性導電組成物	實施例	比較例
單位：克	1	2	3	1	2	3	4	5
銀粉	28.08	28.08	28.08	28.08	28.08	28.08	28.08	28.08
丙烯酸酯共聚物	3.376	3.376	3.691	3.376	4.01	3.061	2.746	3.376
反應單體	雙季戊四醇六丙烯酸酯	0	0	0	2.52	0	0	0	0
十乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯	2.52	0	0	0	1.26	0	0	0
四乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯	0	2.52	1.89	0	0	3.15	3.78	0
四乙氧化雙酚A二丙烯酸酯	0	0	0	0	0	0	0	2.52
伸乙氧基數目	10	4	4	0	10	4	4	4
酸酯基數目	2	2	2	6	2	2	2	2
PGMEA	3.376	3.376	3.691	3.376	4.01	3.061	2.746	3.376
二乙二醇單己醚	2.8	2.8	2.48	2.8	1.54	3.12	3.43	28
苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦	0.104	0.104	0.104	0.104	0.104	0.104	0.104	0.104
N,N,N',N'-四乙基-4,4'-二胺基二苯甲酮	0.312	0.312	0.312	0.312	0.312	0.312	0.312	0.312
聚醚分散劑	0.32	0.32	0.32	0.32	0.32	0.32	0.32	0.32
流平劑	0.008	0.008	0.008	0.008	0.008	0.008	0.008	0.008
黏結劑/單體	1.34	1.34	1.95	1.34	3.18	0.97	0.73	1.34
顯影時間	30	40	55	30	--	90	90	40
最小線寬(μm)	10~15	10~15	10~15	15~20	--	20~25	20~25	25~30
外擴率(%)	5	1	2	7	--	8	11	14
--：無法量測，因光敏性導電組成物的黏度過高。

參閱表1，在比較例2中，因該黏結劑與該反應單體的重量比值為3.18，使得該光敏性導電組成物的黏度過高而流動性不佳，致使無法印刷於基板上。由表1的最小線寬與外擴率的實驗數據可知，相較於使用雙季戊四醇六丙烯酸酯的反應單體的比較例1、相較於使用四乙氧化雙酚A二丙烯酸酯的反應單體的比較例5，或該黏結劑與該反應單體的重量比值為0.97及0.73的比較例3及比較例4的導電線，由本發明光敏性導電組成物所形成的導電線具有較小線寬與低外擴率，此表示本發明光敏性導電組成物確實能形成具有較高解析度的導電線，且該導電線的線寬與預定的線寬間差異小。

綜上所述，透過該具有酸酯基及數量為4至10的伸乙氧基的反應單體並調整該黏結劑與該反應單體的重量比值，由本發明光敏性導電組成物所形成的導電線具有高解析度的優點，且該導電線的線寬與預定的線寬間差異小，致使外擴現象得以被降低而具有低外擴率的優點，從而減少相間隔的導電線路因外擴現象導致導電線互相連接而造成短路的問題發生，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

Claims

一種光敏性導電組成物，包含：導電性材料；溶劑；光敏劑；流平劑；及光聚合性組分，包括反應單體，具有酸酯基及數量為4至10的伸乙氧基，且該酸酯基選自於丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基，且該反應單體不包含四乙氧化雙酚A二丙烯酸酯，黏結劑，與該反應單體的重量比值範圍為大於0.975且3.17以下，及光起始劑。
如請求項1所述的光敏性導電組成物，其中，該黏結劑與該反應單體的重量比例範圍為1.33至1.95。
如請求項1所述的光敏性導電組成物，其中，該反應單體選自於十乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯、四乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯，或上述任意的組合。
如請求項1所述的光敏性導電組成物，該反應單體的酸酯基為甲基丙烯酸酯基。
如請求項1所述的光敏性導電組成物，其中，該光敏劑選自N,N,N',N'-四乙基-4,4'-二胺基二苯甲酮、對二甲胺基苯甲酸乙酯、鄰苯甲醯苯甲酸甲酯、4-苯甲醯基-4’-甲二苯硫醚、2,4-二乙基噻唑酮、苯乙酮、2-甲基蒽醌、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1,1-二氯苯乙酮、苄基二甲基縮酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎福啉基苯基)-丁-1-酮、氨基苯乙酮、安息香甲基醚、戊基-4-二甲基氨基苯甲酸酯、N,N-(二甲基氨基)乙基苯甲酸酯、N,N-(二甲基氨基)異戊基苯甲酸酯，或上述任意的組合。
如請求項1所述的光敏性導電組成物，其中，該流平劑選自氟系流平劑、聚氧乙烯醚類流平劑、磺酸鹽類流平劑、矽氧烷類流平劑，或上述的任意組合。
如請求項1所述的光敏性導電組成物，其中，該導電性材料為金屬材料。
如請求項7所述的光敏性導電組成物，其中，該金屬材料選自於銀、金、鎳、鋁、銅、鉑、鈀、銠、鋨，或上述任意的組合。
如請求項1所述的光敏性導電組成物，其中，該黏結劑選自丙烯酸酯共聚物、酚醛環氧丙烯酸酯樹脂、甲基纖維素、乙基纖維素、羥基甲基纖維素，或上述任意的組合。
如請求項1所述的光敏性導電組成物，其中，該反應單體的伸乙氧基的數量為4。