[发明专利]包含润滑油的导电糊料和半导体装置

说明书

本发明涉及导电糊料，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-A 2012/0164777、WO-A 2011/055995、WO-A 2009/157727或US 6,156,237。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，本发明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，本发明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。