TWI834439B - 光硬化導電組成物 - Google Patents
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Abstract
一種光硬化導電組成物，包含光固化組分、導電材料及流平劑。該光固化性組分包括具有酸酯基的反應單體、黏結劑及光起始劑。該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值範圍為4以上。透過該光硬化導電組成物的成分搭配及該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值的設計，由本發明光硬化導電組成物所形成的導電硬化物具有熱尺寸安定性的優點，致使在製作被動電子元件的共燒結過程中，能夠減少因尺寸變化大導致的良率低或導電性不佳的問題產生。
Description
本發明是有關於一種導電組成物，特別是指一種光硬化導電組成物。
隨著資訊與通訊科技、人工智慧及電動車等領域的蓬勃發展，例如電感器、電阻器、電容器或變壓器等的被動電子元件的需求日漸提升，且這些被動電子元件是這些領域能夠蓬勃發展的關鍵環節之一。目前這些被動電子元件大多是以積層陶瓷元件製程技術為主要形成方式。
該積層陶瓷元件製程技術包含將光硬化導電膏以網印方式塗覆在陶瓷生胚基板上，並進行照光處理，形成光硬化圖案化線路層，然後，在800℃至900℃的條件下進行共燒結處理，在該陶瓷基板上形成導電線路層。在該共燒結處理過程中，該光硬化圖案化線路層及該陶瓷基板皆有各自的熱收縮率，且該陶瓷生胚基板往往在300℃至450℃的溫度下因該陶瓷生胚基板中的樹脂可能會裂解等不利因素的存在而相對較脆弱，在如此情況下，該光硬化圖案化線路層的尺寸變化大，將會導致該陶瓷生胚基板產生裂紋，因此，該光硬化圖案化線路層及該陶瓷基板間的熱匹配性成為重要考量環節之一，以避免因熱導致該光硬化圖案化線路層的尺寸變化大，致使積層陶瓷元件產生裂紋或分層等現象或導電線路產生變形，從而降低積層陶瓷元件的良率或電性能的表現。為解決上述的問題，大多採取控制共燒結處理的升溫條件，然而，該方式會增加製程時間。
因此，本發明的目的，即在提供一種能夠用來形成具有熱尺寸安定性的導電硬化物的光硬化導電組成物。
於是，本發明光硬化導電組成物，包含光固化組分、導電材料及流平劑。該光固化組分包括具有酸酯基的反應單體、黏結劑及光起始劑。該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值範圍為4以上。
本發明的功效在於：透過該光硬化導電組成物的成分搭配及該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值的設計，由本發明光硬化導電組成物所形成的導電硬化物具有熱尺寸安定性的優點，致使在製作被動電子元件的共燒結過程中，能夠減少因尺寸變化大，導致的良率低或導電性不佳的問題產生。
以下將就本發明進行詳細說明。
＜光硬化導電組成物＞
該光硬化導電組成物包含光固化組分、導電材料及流平劑。該光固化組分包括具有酸酯基的反應單體、黏結劑及光起始劑。該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值範圍為4以上。
[光固化組分]
在本發明的一些實施態樣中，該具有酸酯基的反應單體的酸酯基為丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基。在本發明的一些實施態樣中，該具有酸酯基的反應單體還具有複數伸乙氧基。
該具有酸酯基的反應單體可單獨一種使用或混合多種使用，且該具有酸酯基的反應單體例如但不限於雙季戊四醇六丙烯酸酯、十乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯、四乙氧化雙酚A二丙烯酸酯、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。在本發明的一些實施態樣中，該具有酸酯基的反應單體選自於雙季戊四醇六丙烯酸酯、十乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯、四乙氧化雙酚A二丙烯酸酯、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。
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。在本發明的一些實施態樣中，該黏結劑選自於丙烯酸酯共聚物、酚醛環氧丙烯酸酯樹脂、甲基纖維素、乙基纖維素、羥基甲基纖維素，或上述任意的組合。在本發明的一些實施態樣中，該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值範圍為4至28。在本發明的一些實施態樣中，該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值範圍為4至14。
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咔唑肟酯系光起始劑、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。在本發明的一些實施態樣中，該光起始劑選自於苯基雙(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、咔唑肟酯系光起始劑，或上述任意的組合。
[導電材料]
該導電材料的型態並無特別的限制，例如為粉末狀。在本發明的一些實施態樣中，該導電材料為金屬材料。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。在本發明的一些實施態樣中，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。在本發明的一些實施態樣中，以該光硬化導電組成物的總量為100wt%計，該導電材料的總量為70wt%至81wt%。在本發明的一些實施態樣中，以該光硬化導電組成物的總量為100wt%計，該導電材料的總量為75wt%至81wt%。
[流平劑]
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。在本發明的一些實施態樣中，該流平劑選自於氟系流平劑、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。在本發明的一些實施態樣中，以該光硬化導電組成物的總量為100wt%計，該流平劑的總量為大於0wt%且0.6wt%以下。在本發明的一些實施態樣中，以該光硬化導電組成物的總量為100wt%計，該流平劑的總量為0.4wt%至0.6wt%。
在本發明的一些實施態樣中，該光硬化導電組成物還包含溶劑。
[溶劑]
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。
本發明光硬化導電組成物能夠用於例如電容器或電感器等被動電子元件中，並作為形成這些被動電子元件中的內電極的材料。由本發明光硬化導電組成物所形成的導電硬化物能夠做為陶瓷被動電子元件的內電極。
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 光硬化導電組成物
將15.6克的銀粉、2.8克的丙烯酸酯共聚物(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)、0.6克的雙季戊四醇六丙烯酸酯、0.2克的光起始劑(成分：咔唑肟酯類)、0.1克的流平劑(成分：氟系)，及0.6克的PGMEA混合均勻，形成光硬化導電組成物。
實施例2至4及比較例1至6
實施例2至4及比較例1至6的製備步驟與該實施例1大致相同，差別主要在於：改變具有酸酯基的反應單體的種類，或該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值。
[評價項目]
熱尺寸安定性的量測：將實施例1至4及比較例1至6的光硬化組成物塗抹成厚度為0.3mm的塗層，然後，設置於溫度設定在120℃的烘箱中進行6小時的烘烤處理，接著，自該烘箱中取出，並利用波長為365nm的光照射10分鐘，進行光固化反應，獲得導電硬化膜。將該等導電硬化膜裁切成尺寸為0.3cm x 0.3cm的檢測試片。將每一檢測試片設置於一台熱機械分析儀(thermal mechanical analyzer；廠牌：TA；型號：Q-400)中，然後，以10℃/min的升溫速度，升溫至900℃。接著，利用該熱機械分析儀中內建的軟體，計算出溫度為395±15℃時，該等檢測試片的尺寸變化率。
表1
| 光硬化導電組成物 單位：克 | 實施例 | 比較例 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 導電材料 | 銀粉 | 15.6 | 15.6 | 15.6 | 15.6 | 15.6 | 15.6 | 15.6 | 15.6 | 15.6 | 15.6 |
| 黏結劑 | 丙烯酸酯共聚物 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 |
| 具有酸酯基的反應單體 | 雙季戊四醇六丙烯酸酯 | 0.6 | 0.5 | 0.2 | 0.1 | 0.88 | 0.82 | 0.8 | 0 | 0 | 0 |
| 十乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.88 | 0 | 0 | |
| 四乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.88 | 0 | |
| 四乙氧化雙酚A二丙烯酸酯 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.88 | |
| 光起始劑 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | |
| 流平劑 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | |
| 溶劑 | PGMEA | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| 黏結劑/具有酸酯基的反應單體 | 4.67 | 5.6 | 14 | 28 | 3.18 | 3.4 | 3.5 | 3.18 | 3.18 | 3.18 | |
| 評價項目 | 尺寸變化率(%) | 18 | 15 | 10 | 11 | 29 | 29 | 25 | 28 | 29 | 29 |
由表1的實施例1至4的實驗結果可知，當該光硬化導電組成物的該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值控制在4以上時，由該光硬化導電組成物所形成的導電硬化物的尺寸變化率在20%以下。反觀比較例1至6，當該光硬化導電組成物的該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值控制在3.18、3.4或3.4時，由該光硬化導電組成物所形成的導電硬化物的尺寸變化率在25%以上。
綜上所述，透過該光硬化導電組成物的成分搭配及該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值的設計，由本發明光硬化導電組成物所形成的導電硬化物具有熱尺寸安定性的優點，致使在製作被動電子元件的共燒結過程中，能夠減少因尺寸變化大導致的良率低或導電性不佳的問題產生，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。
無。
Claims (9)
- 一種光硬化導電組成物，包含：光固化組分，包括具有酸酯基的反應單體，黏結劑，與該具有酸酯基的反應單體的重量比值範圍為4以上，及光起始劑；導電材料；及流平劑。
- 如請求項1所述的光硬化導電組成物，其中，該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值範圍為4至28。
- 如請求項2所述的光硬化導電組成物，其中，該黏結劑與該具有酸酯基的反應單體的重量比值範圍為4至14。
- 如請求項1所述的光硬化導電組成物，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所述的光硬化導電組成物，該具有酸酯基的反應單體的酸酯基為丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基。
- 如請求項1所述的光硬化導電組成物，其中，該具有酸酯基的反應單體選自於雙季戊四醇六丙烯酸酯、十乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯、四乙氧化雙酚A二丙烯酸酯、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所述的光硬化導電組成物，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所述的光硬化導電組成物，其中，該導電材料為金屬材料。
- 如請求項8所述的光硬化導電組成物，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。
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