TWI448521B - 導電漿料 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種導電漿料，特別是有關於一種具有良好製程性、黏著性及導電性之導電漿料。
現有之導電漿料主要以樹脂為黏結劑(binder)，以導電金屬為填充劑(filler)所構成。若導電金屬彼此接觸點越多，便可增加導電粒子彼此之間的電子通路，導電性亦會增加。然而，導電金屬與樹脂的物性差異大，製成配方後往往有下列問題：(1)製程性差，網版堵塞，不易清洗常需汰換，(2)漿料灘流，(3)導電性不佳，以及(4)黏著性不佳。
本發明之一實施例，提供一種導電漿料，包括：一導電粉體；以及一樹脂組成物，其中該樹脂組成物包括一聚酯丙烯酸酯寡聚物(polyester acrylate oligomer)、一羥烷基丙烯酸酯(hydroxyalkyl acrylate,HAA)與一聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)或聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)衍生物。
該導電粉體包括金、銀、鋁、銅、鎳、鉑、碳黑或其組合。該導電粉體包括片狀、粒狀或其組合。該導電粉體與該樹脂組成物之重量比為40~85：15~60。
該聚酯丙烯酸酯寡聚物具有下列化學式：(m=1~5)或(R1
~R6
獨立地為-CH=CH2
或-CH2
CH2
N((CH2
)n
OH)2
(n=1~15)，其中R1
~R6
至少之一為-CH2
CH2
N((CH2
)n
OH)2
)。
該羥烷基丙烯酸酯(HAA)具有下列化學式：
，其中x為1~4。
該聚乙烯吡咯烷酮(PVP)衍生物具有下列化學式：
，其中R為-OH或-COOH，y為50~5,000。
該聚乙烯吡咯烷酮(PVP)衍生物之分子量介於55,000~1,500,000。
該聚酯丙烯酸酯寡聚物、該羥烷基丙烯酸酯(HAA)與該聚乙烯吡咯烷酮(PVP)衍生物之重量比為15~70：10~60：3~40。
本發明導電漿料更包括一光起始劑、一光增感劑、一活性稀釋劑或其組合。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，作詳細說明如下：
本發明之一實施例，提供一種導電漿料，包括：一導電粉體，以及一樹脂組成物。上述樹脂組成物包括一聚酯丙烯酸酯寡聚物(polyester acrylate oligomer)、一羥烷基丙烯酸酯(hydroxyalkyl acrylate,HAA)與一聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)或聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)衍生物。
上述導電粉體可包括金、銀、鋁、銅、鎳、鉑、碳黑或其組合，而其形狀可包括片狀、粒狀或其組合。上述導電粉體與樹脂組成物之重量比為40~85：15~60。
上述聚酯丙烯酸酯寡聚物可具有下列化學式：(m=1~5)或(R1
~R6
獨立地為-CH=CH2
或-CH2
CH2
N((CH2
)n
OH)2
(n=1~15)，R1
~R6
至少之一為-CH2
CH2
N((CH2
)n
OH)2
)，黏度約為5,000~20,000cps。
上述羥烷基丙烯酸酯(HAA)可具有下列化學式：
，化學式中，x可為1~4。
上述聚乙烯吡咯烷酮(PVP)衍生物可具有下列化學式：
，化學式中，R可為-OH或-COOH，y可為50~5,000。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)衍生物之分子量介於55,000~1,500,000。
上述聚酯丙烯酸酯寡聚物、羥烷基丙烯酸酯(HAA)與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)衍生物之重量比為15~70：10~60：3~40。
本發明導電漿料可更包括一光起始劑、一光增感劑、一活性稀釋劑或其組合。
上述光起始劑可包括2-苯甲基-2-(二甲基胺基)-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone)、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦(phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide)、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦(2,4,6-trimethylbenzoyldiphenyl phosphine oxide,TPO)或其組合。
上述光增感劑可包括2-異丙基硫雜蔥酮(2-isopropylthioxanthone)、4,4'-(四乙基二胺基)二苯甲酮(4,4'-(tetraethyldiamino)benzophenone)或其組合。
上述活性稀釋劑可包括丙烯酸、丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或其組合。
上述光起始劑、光增感劑與活性稀釋劑之重量比為0.1~10：0.1~10：0.1~10。
本發明光可硬化型(photo-curable)導電漿料不但可以醇類清洗(溶解)，且該調配而成的導電漿料因添加適量PVP調整印製特性後，經由網版印刷(screen printing)塗佈於基板上可形成高解析度之圖案化電極。而配方中的導電金屬粉體與感光樹脂也因相容性與反應性佳，致印製成之金屬電極亦具有相當優異的導電性與黏著性。
此外，本發明導電漿料可應用作為觸控面板、顯示器、小型電子元件接合及可撓曲性元件等電子產品用之導電材料。
首先，將寡聚物223、羥乙基丙烯酸酯(hydroxyethyl acrylate,HEA)、PVP(Mw~55,000)、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦(光起始劑819)、4,4'-(四乙基二胺基)二苯甲酮(光增感劑EMK)以不同重量比攪拌混合。之後，加入銀片(或再加入鋁粒)，以三滾筒研磨機進行混合。導電漿料的細度控制在20μm以下。
本實施例銀片d50=5μm(購自台灣伊必艾科技有限公司，d50指50%的粉體可通過之篩網孔徑)；鋁粒(購自鑫陶應用材料公司d50=3μm)。
黏著性測試：將導電漿料塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，簡稱PET)基板，利用百格測試法，測試黏著性。
攤流情形測試：網印後，量測真實銀電極線路在印製基板上所形成之線寬，以188μm網孔為例，若銀電極線路大於206.8μm(188x110%)則表示攤流量大於10%；若銀電極線路大於244.4μm(188x130%)則表示攤流量大於30%。
本實施例不同導電漿料之組成(重量比)及其物理特性如下表1所示。本實施例導電漿料與PET基板黏著性良好(3B以上)；片電阻皆為0.8Ω/cm2
以上；攤流情形皆<30%。
寡聚物223:
攤流情形：實際線寬對網版上網孔之比值
不同導電漿料之組成(重量比)及其物理特性如下表2所示。
根據表2，由於編號78D與86X的導電漿料未添加PVP，致所製備成的導電漿料無黏著性且應用於網印時產生嚴重攤流(網印後，真實線路線寬大於網孔30%以上)。此外，雖編號86K的導電漿料有添加PVP，但並未添加寡聚物，致所製備成的導電漿料應用於網印時亦產生嚴重攤流。
首先，將寡聚物2610、HEA、PVP(Mw~55,000或Mw~1,300,090)、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦(光起始劑819)、4,4'-(四乙基二胺基)二苯甲酮(光增感劑EMK)以不同重量比攪拌混合。之後，加入銀片(或再加入鋁粒)，以三滾筒研磨機進行混合。導電漿料的細度控制在20μm以下。
本發明不同導電漿料之組成(重量比)及其物理特性如下表3所示。
寡聚物2610:(R1
~R6
獨立地為-CH=CH2
或-CH2
CH2
N((CH2
)n
OH)2
(n=1~15)，R1
~R6
至少之一為-CH2
CH2
N((CH2
)n
OH)2
)(寡聚物2610黏度為10,000~15,000cps)
不同導電漿料之組成(重量比)及其物理特性如下表4所示。
根據表4，由於編號91H的導電漿料未添加PVP，致所製備成的導電漿料應用於網印時產生嚴重攤流。
首先，將寡聚物2610、HEA、PVP(Mw~55,000)、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦(光起始劑819)、4,4'-(四乙基二胺基)二苯甲酮(光增感劑EMK)以不同重量比攪拌混合。之後，加入銀片，以三滾筒研磨機進行混合。導電漿料的細度控制在20μm以下。
本發明不同導電漿料之組成(重量比)及其物理特性如下表5所示。
根據表5，由於本發明編號91J、91L、91K、91P與91F的導電漿料其銀片含量較高(達80重量比)，致所製備成的導電漿料具有較低片電阻，甚至低至0.13(編號91P)，致本發明導電漿料具備高導電性。
不同導電漿料之組成(重量比)及其物理特性如下表6所示。
根據表6，由於編號91N與91O的導電漿料未添加PVP，致所製備成的導電漿料應用於網印時產生嚴重攤流。
不同導電漿料之組成(重量比)及其物理特性如下表7所示。
PVA：聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)
PVB：聚乙烯醇缩丁醛(polyvinyl butyral)
根據表7，使用乙醇可溶的PVA與PVB分別取代PVP；編號PVA、PVB(B-72)、PVB(B-76)與PVB(B-98)(購自acros公司)的導電漿料皆與寡聚物及HEA不互溶，致所製備成的導電漿料整體互溶性不佳，而無法進一步測出其黏著性及片電阻值。
本發明導電漿料(編號91P)於低剪切變率(shear rate)時，其黏度約為817.9Pa‧s。而於高剪切變率時，其黏度則降至約21.02Pa‧s。由此可知，本發明導電漿料在例如儲存時及使用時(經攪拌或塗佈等外力作用下)的黏度差異大，即表示本發明導電漿料的搖變性佳。
實施例所揭露之光可硬化型(photo-curable)導電漿料不但可以醇類清洗(溶解)，且該調配而成的導電漿料因添加適量PVP調整印製特性後，經由網版印刷(screen printing)塗佈於基板上可形成高解析度之圖案化電極。而配方中的導電金屬粉體與感光樹脂也因相容性與反應性佳，致印製成之金屬電極亦具有相當優異的導電性與黏著性。
此外，實施例所揭露之導電漿料可應用作為觸控面板、顯示器、小型電子元件接合及可撓曲性元件等電子產品用之導電材料。
本發明已將較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (6)
- 一種導電漿料，包括：一導電粉體，包括金、銀、鋁、銅、鎳、鉑、碳黑或其組合；以及一樹脂組成物，包括一聚酯丙烯酸酯寡聚物(polyester acrylate oligomer)、一羥烷基丙烯酸酯(hydroxyalkyl acrylate,HAA)與一聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)或聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)衍生物，其中該聚酯丙烯酸酯寡聚物、該羥烷基丙烯酸酯(HAA)與該聚乙烯吡咯烷酮(PVP)衍生物之重量比為15~70：10~60：3~40，其中該聚酯丙烯酸酯寡聚物具有下列化學式：(m=1~5)或(R1 ~R6 獨立地為-CH=CH2 或-CH2 CH2 N((CH2 )n OH)2 (n=1~15)，其中 R1 ~R6 至少之一為-CH2 CH2 N((CH2 )n OH)2 )，其中該導電粉體與該樹脂組成物之重量比為40~85：15~60。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電漿料，其中該導電粉體包括片狀、粒狀或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電漿料，其中該羥烷基丙烯酸酯(HAA)具有下列化學式：
- 如申請專利範圍第1項所述之導電漿料，其中該聚乙烯吡咯烷酮(PVP)衍生物具有下列化學式：
- 如申請專利範圍第1項所述之導電漿料，其中該聚乙烯吡咯烷酮(PVP)衍生物之分子量介於55,000~1,500,000。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電漿料，更包括一光起始劑、一光增感劑、一活性稀釋劑或其組合。
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