包含润滑油的导电糊料和半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及导电糊料，其包含50‑97重量％的导电粒子、3‑50重量％的有机介质和0‑20重量％的玻璃料，所述有机介质含有溶剂，其中有机介质另外包含10‑90重量％的烃基润滑油和2‑60重量％的聚合物组分，各自基于有机介质的总量计，所述聚合物组分具有在润滑油中的溶解度为至少100g/kg。本发明专利技术还涉及半导体装置，其包含半导体基底，在半导体基底的至少一个表面上使用此糊料印刷导电图案。

Conductive paste and semiconductor device containing lubricating oil

The present invention relates to a conductive paste, conductive particles, organic glass medium containing 50 to 97 wt% 3 50 wt% and 0 20 wt%, the organic solvent containing medium, wherein the polymer group of alkyl lubricating oil organic medium also contains 10 90 wt% and 2 wt% 60 the points of their total organic media based on meter, the polymer component has a solubility in lubricating oil for at least 100g/kg. The invention also relates to a semiconductor device, which includes a semiconductor substrate, and uses the paste to print a conductive pattern on at least one surface of the semiconductor substrate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含润滑油的导电糊料和半导体装置本专利技术涉及导电糊料，其包含50-97重量％的导电粒子、3-50重量％的有机介质和0-20重量％的玻璃料，其中有机介质含有溶剂。导电糊料或油墨可以用于形成电极，例如导电栅线，例如银栅线，以及在半导体基底或来自绝缘材料的基底的表面上的汇流条。一种特别优选的用途是在用于生产太阳能电池或光伏电池的半导体基底上丝网印刷电极；当来自阳光的光子在半导体上激发电子从价带到导带上时，这些电池将太阳能转化成电能。流向导带的电子被与半导体接触的金属电极收集。除了用于在用于生产太阳能电池或光伏电池的半导体基底上印刷电极之外，导电糊料或油墨可以用于在用于生产印刷电路板的绝缘基底上印刷栅线，或在陶瓷基底上印刷混合电路。为了在半导体基底或绝缘基底上印刷细线，丝网印刷方法通常用于成本有效的大规模生产。但是，对于丝网印刷而言，获得均匀的窄线且没有线中断是一个挑战，特别是对于高速丝网印刷而言。工业印刷速度取决于应用要求。此速度在80-800mm/s范围内，优选不小于150mm/s,例如在太阳能电池印刷中，印刷速度是150-300mm/s。当导电糊料用于在半导体基底上印刷时，糊料通常包含导电粒子、有机介质和任选地玻璃料，其中导电粒子通常是金属粉末。有机介质通常包含至少一种有机液体，例如有机溶剂或有机盐或在室温下呈液态的其它有机化合物。有机介质任选地包含聚合物组分。为了形成金属触点，将导电糊料印刷到基底上。根据材料的类型，然后将基底在约150-950℃的温度下加热，此时有机介质被分解，并且无机物质形成导电轨道和与基底之间的电接触。随着对于在高速印刷情况下产生细线的需求日益增加，在糊料组合物中的有机介质越来越复杂。如图1所示，印刷的细线通常具有与线主体相邻的不规则形状区域的薄层。这种不规则形状区域的膜厚度比线主体的厚度显著更小，所以此区域的缺点是显著更高的电阻并增加印刷线宽度，这导致所印刷的太阳能电池的遮蔽增大以及电池效率降低。此区域称为“渗流”。在高速丝网印刷中，希望在没有线中断和没有渗流的情况下获得细线。用于导电糊料的典型组合物例如可以参见US-A2012/0164777、WO-A2011/055995、WO-A2009/157727或US6,156,237。但是，所有公知的糊料存在的缺点是当用于设计线宽度小于40μm的高速丝网印刷中时，不能排除印刷线具有不需要的中断或在边缘处具有渗流，进而印刷线比设计的可接受性更宽。所以，本专利技术的目的是提供导电糊料，其可以进行高速丝网印刷加工，并且其中印刷线是窄的，且在边缘处没有渗流，并且没有不需要的中断。此目的是通过一种导电糊料实现的，其包含50-97重量％的导电粒子、3-50重量％的有机介质和0-20重量％的玻璃料，所述有机介质含有溶剂，其中有机介质另外包含10-90重量％的烃基润滑油和2-60重量％的聚合物组分，各自基于有机介质的总量计，所述聚合物组分具有在润滑油中的溶解度为至少100g/kg。令人惊奇的是，发现加入烃基润滑油和溶解度为至少100g/kg的聚合物组分能改进导电糊料在高速丝网印刷中的性能。与公知的组合物相比，本专利技术的导电糊料具有两个优点。首先，此糊料能印刷较窄的线，并且在边缘处没有渗流。第二，此糊料允许使用具有更细网孔的丝网，其具有较低的线中断趋势。这使得电路的线电阻降低，并且金属消耗减少。在太阳能电池的应用中，较少的渗流减少了对半导体表面的遮蔽，因此提高了电池效率。溶解在烃基润滑油中的聚合物组分优选是聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯的共聚物，或它们的混合物。在一个特别优选的实施方案中，聚合物组分是具有以下通式的聚甲基丙烯酸酯：其中n是整数，R是直链或支化C1-C22烷基。一般而言，用于形成聚合物的(甲基)丙烯酸酯是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、2-丙基庚基、壬基、癸基、硬脂基、月桂基、十八烷基、十七烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十六烷基、二十七烷基、二十八烷基、二十九烷基、三十烷基、山俞基的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，优选月桂基、十七烷基和硬脂基的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，或这些单体的混合物。优选的聚合物是聚聚甲基丙烯酸酯的共聚物，其中R是甲基和一个或多个选自C5-C22烷基的基团。也可以使用羟基、环氧基或氨基官能的甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯。丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和其混合物的用量通常是50-100重量％，优选80-100重量％，基于组分的单体总量计。作为其它共聚单体，例如可以使用至多50重量％、优选至多20重量％的以下单体：乙烯基芳族化合物，例如苯乙烯，α-甲基苯乙烯，乙烯基甲苯或对-(叔丁基)苯乙烯；丙烯酸和甲基丙烯酸；丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺；马来酸及其酰亚胺和C1-C10烷基酯；富马酸及其酰亚胺和C1-C10烷基酯；衣康酸酸及其酰亚胺和C1-C10烷基酯；丙烯腈和甲基丙烯腈。常规的自由基聚合方法可以用于制备在本专利技术导电糊料中所用的聚甲基丙烯酸酯的共聚物。甲基丙烯酸烷基酯单体的聚合反应可以在各种条件下进行，包括本体聚合、溶液聚合，通常在有机溶剂中进行。在溶液聚合中，反应混合物包含稀释剂、(甲基)丙烯酸烷基酯单体、聚合引发剂，和通常包含链转移剂和任选地交联剂。在本专利技术导电糊料中所用的聚甲基丙烯酸酯的共聚物具有约10,000-1,000,000g/mol的相对重均分子量。通常，此重均分子量可以是约20,000-600,000g/mol。分子量可以例如通过GPC使用聚甲基丙烯酸甲酯标准进行检测。所以，所测得的平均分子量是相对值，而不是绝对值。聚合物具有1-10的PDI值，优选2-8，最优选2-6。PDI表示多分散指数，这衡量分子量分布。关于PDI，例如可以参见“S.S.Rane,P.Choi,Chem.Mater.2005,17,926”。用于导电糊料的烃基润滑油优选选自环烷烃油，链烷烃油，芳族油，或其中至少两种的混合物。优选用于本专利技术的烃基润滑油包括矿物油，聚α-烯烃合成油，天然油例如植物油或动物油，以及它们的混合物。合适的基础油也包括通过合成蜡和疏松石蜡的异构获得的油，以及通过原油的芳族和极性组分进行加氢裂化得到的基料(而不是溶剂萃取)。一般而言，矿物油和合成基础油将各自具有在100℃下的动力粘度为约1-40mm2/s，但是典型的应用将要求每种油具有在100℃下的粘度为约1-10mm2/s。用于本专利技术的烃基润滑油包括所有常规的矿物油基料。这将包括在化学结构上属于环烷烃、链烷烃或芳族的那些油。环烷烃油是由在环中的亚甲基和与环附接的链烷烃侧链构成的。其倾点通常低于链烷烃油的倾点。链烷烃油包括饱和、直链或支化的烃。具有高分子量的直链链烷烃提高了油的倾点，并通常通过脱蜡除去。芳族油是具有半饱和性质的闭合碳环烃，其可以具有附接的侧链。这种油比链烷烃和环烷烃油更容易降解，导致产生腐蚀性副产物。在实践中，基料通常含有化学组合物，其含有一定比例的所有这三种类型物质(链烷烃、环烷烃和芳族)。关于基料的类型，可以参见例如“MotorOilsandEngineLubricating，A.Schilling,Scient本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电糊料，其包含50‑97重量％的导电粒子、3‑50重量％的有机介质和0‑20重量％的玻璃料，所述有机介质含有溶剂，其中有机介质另外包含10‑90重量％的烃基润滑油和2‑60重量％的聚合物组分，各自基于有机介质的总量计，所述聚合物组分具有在润滑油中的溶解度为至少100g/kg。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.17 EP 15172602.31.一种导电糊料，其包含50-97重量％的导电粒子、3-50重量％的有机介质和0-20重量％的玻璃料，所述有机介质含有溶剂，其中有机介质另外包含10-90重量％的烃基润滑油和2-60重量％的聚合物组分，各自基于有机介质的总量计，所述聚合物组分具有在润滑油中的溶解度为至少100g/kg。2.根据权利要求1的导电糊料，其中聚合物组分是聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯的共聚物，或它们的混合物。3.根据权利要求1或2的导电糊料，其中聚合物组分是具有以下通式的聚甲基丙烯酸酯：其中n是整数，R是直链或支化C1-C22烷基。4.根据权利要求1-4中任一项的导电糊料，其中聚合物组分具有约10,000-1,000,000g/mol的相对重均分子量。5.根据权利要求1-4中任一项的导电糊料，其中烃基润滑油是选自环烷烃油，链烷烃油，芳族油，天然油，或其中至少两种的混合物。6.根据权利要求1-5中任一项的导电糊料，其中烃基润滑油具有在100℃温度下的粘度为1-40mm2/s。7.根据权利要求1-6中任一项的导电糊料，其中导电粒子包含碳或银，金，铝，铂，钯，锡，镍，镉，镓，铟，铜，锌，...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·高，S·奇霍尼，M·菲斯，M·钦克，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE