[發明專利]形成導電電路的方法

有效

• 申請號: 201210385050.7
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103052269A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 濱田吉隆;山川直樹
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H05K3/12
• 分類號: H05K3/12;C09D11/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 任宗華

技術領域

本發明涉及使用導電油墨組合物，形成導電電路的方法，和更特別地本發明涉及通過印刷技術，形成固化的有機硅-基導電電路的方法。此處所使用的術語“導電”是指電傳導。

背景技術

商業上，例如在其中通過篩網印刷在電池基底上形成導電電路的太陽能電池應用中，已經商業地實施了通過印刷含導電顆粒的油墨組合物形成導電電路的技術。提出了這一技術的許多改進。例如，專利文獻1公開了在超聲振動輔助下，通過篩網印刷，從而印刷本領域中通常使用的含金屬顆粒和玻璃料(glass?frit)的導電油墨組合物。這一方法使得能高速形成導電電路。

當使用基于玻璃的導電油墨組合物，在半導體電路板上形成電路時，產生了問題。若在電路形成之后為了基底粘結或包裝的目的加熱電路板的話，則導電油墨組合物可能龜裂，或者在其他情況下產生應力，引起電阻變化或者導體斷裂。需要具有高抗應力(stress?resistence)的電路形成材料。有機硅材料的特征在于耐熱性和應力松弛。專利文獻2公開了用溶劑稀釋含熱塑性樹脂，環氧-改性的有機硅，金屬粉末，和硅橡膠彈性體的油墨組合物，并使用它形成當熱處理時沒有龜裂或者受到負面影響的導電電路。

目前的趨勢是半導體電路的小型化，和伴隨的是導電電路的尺寸也變得愈加精細。也在所謂的3D半導體器件，也就是說，通過在基底上形成半導體電路，和層疊兩個或更多個這樣的基底獲得的層疊半導體電路結構方面做出了努力。當提供具有多個接觸點的這種精細半導體電路且包裝時，或者當在兩個或更多個有機硅基底上的半導體電路之間形成互連時，不僅要求待連接的導電電路抗熱應力，而且需要控制其形狀為精細的結構形式。

例如，若使用含有溶劑的導電油墨組合物，形成含不同寬度的線的導電電路，則在固化之前和之后導體線的平坦度或形狀在一些區域中可能變化，或者在一些因素，例如溶劑的蒸發速度影響下可出現電路的高度差。若在考慮該影響的同時實現連接，則小型化的邊緣可能損失。在嘗試實現半導體器件進一步小型化或者構造半導體器件的3D層疊中，期望具有使用允許電路形狀的更加嚴格控制的導電油墨組合物，形成導電電路的技術。

引證文獻的列舉

專利文獻1：JP-A?2010-149301

專利文獻2：JP-A?H11-213756

專利文獻3：JP-A?2007-053109

專利文獻4：JP-A?H?07-109501(USP?6797772,EP0647682)

發明公開

本發明的目的是通過印刷，提供形成導電電路的方法，其中所印刷的導電電路在固化之前和之后保持其形狀，且對熱應力等具有應力松弛能力。

發明人尋求能滿足上述要求的材料。由于形成硅橡膠的材料在不需要溶劑的情況下，提供待印刷的油墨組合物所需的流度，因此，認為可印刷硅橡膠，形成在印刷并固化之后不經歷形狀變化且具有應力松弛能力的導電電路。因此對提高觸變性的觸變劑進行了研究，以便通過印刷形成的空間形狀可以不變形，直到它被加熱固化。

由于干燥二氧化硅最常用于提高觸變性的目的，因此首先添加干燥二氧化硅到硅橡膠中進行實驗。當添加的二氧化硅量增加時，觸變性增加，和電阻也增加。因此難以獲得滿足觸變性和導電性二者的組合物。然后添加中值電阻率數量級為1Ω-cm的炭黑作為觸變劑。完全預料不到地發現，當添加的炭黑量增加時，觸變性增加且電阻保持不變或相反下降。因此可在不考慮導電率的情況下控制觸變性。

在一個方面中，本發明提供形成導電電路的方法，該方法包括下述步驟：使用導電油墨組合物，印刷圖案，和加熱固化該圖案成導電電路。形成導電電路的油墨組合物包括加成類型的有機硅樹脂前體結合固化催化劑，導電顆粒，和選自炭黑、鋅白、氧化錫、氧化銻-錫和碳化硅中的觸變劑，且基本上不含溶劑，以便當印刷直徑為0.8mm和高度0.4mm的成型的點狀圖案并在80-200℃下熱固化時，比較印刷時的形狀和固化時的形狀，該點形狀可經歷5%以內的高度變化。

在優選的實施方案中，加成類型的有機硅樹脂前體結合固化催化劑是含有至少兩個與硅鍵合的烯基的有機基聚硅氧烷，含有至少兩個與硅鍵合的氫原子的有機基氫聚硅氧烷，和氫化硅烷化反應催化劑的結合物。導電顆粒優選選自金粒，銀粒，銅粒，鍍金顆粒，鍍銀顆粒，和鍍銅顆粒。觸變劑典型地為炭黑。印刷步驟優選通過篩網印刷進行。

此外，本發明還考慮通過以上定義的方法形成的導電電路。

本發明的有益效果