[发明专利]形成导电电路的方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用导电油墨组合物，形成导电电路的方法，和更特别地本发明涉及通过印刷技术，形成固化的有机硅-基导电电路的方法。此处所使用的术语“导电”是指电传导。

背景技术

商业上，例如在其中通过筛网印刷在电池基底上形成导电电路的太阳能电池应用中，已经商业地实施了通过印刷含导电颗粒的油墨组合物形成导电电路的技术。提出了这一技术的许多改进。例如，专利文献1公开了在超声振动辅助下，通过筛网印刷，从而印刷本领域中通常使用的含金属颗粒和玻璃料(glass frit)的导电油墨组合物。这一方法使得能高速形成导电电路。

当使用基于玻璃的导电油墨组合物，在半导体电路板上形成电路时，产生了问题。若在电路形成之后为了基底粘结或包装的目的加热电路板的话，则导电油墨组合物可能龟裂，或者在其他情况下产生应力，引起电阻变化或者导体断裂。需要具有高抗应力(stress resistence)的电路形成材料。有机硅材料的特征在于耐热性和应力松弛。专利文献2公开了用溶剂稀释含热塑性树脂，环氧-改性的有机硅，金属粉末，和硅橡胶弹性体的油墨组合物，并使用它形成当热处理时没有龟裂或者受到负面影响的导电电路。

目前的趋势是半导体电路的小型化，和伴随的是导电电路的尺寸也变得愈加精细。也在所谓的3D半导体器件，也就是说，通过在基底上形成半导体电路，和层叠两个或更多个这样的基底获得的层叠半导体电路结构方面做出了努力。当提供具有多个接触点的这种精细半导体电路且包装时，或者当在两个或更多个有机硅基底上的半导体电路之间形成互连时，不仅要求待连接的导电电路抗热应力，而且需要控制其形状为精细的结构形式。

例如，若使用含有溶剂的导电油墨组合物，形成含不同宽度的线的导电电路，则在固化之前和之后导体线的平坦度或形状在一些区域中可能变化，或者在一些因素，例如溶剂的蒸发速度影响下可出现电路的高度差。若在考虑该影响的同时实现连接，则小型化的边缘可能损失。在尝试实现半导体器件进一步小型化或者构造半导体器件的3D层叠中，期望具有使用允许电路形状的更加严格控制的导电油墨组合物，形成导电电路的技术。

引证文献的列举

专利文献1：JP-A 2010-149301

专利文献2：JP-A H11-213756

专利文献3：JP-A 2007-053109

专利文献4：JP-A H 07-109501(USP 6797772,EP0647682)

发明公开

本发明的目的是通过印刷，提供形成导电电路的方法，其中所印刷的导电电路在固化之前和之后保持其形状，且对热应力等具有应力松弛能力。

发明人寻求能满足上述要求的材料。由于形成硅橡胶的材料在不需要溶剂的情况下，提供待印刷的油墨组合物所需的流度，因此，认为可印刷硅橡胶，形成在印刷并固化之后不经历形状变化且具有应力松弛能力的导电电路。因此对提高触变性的触变剂进行了研究，以便通过印刷形成的空间形状可以不变形，直到它被加热固化。

由于干燥二氧化硅最常用于提高触变性的目的，因此首先添加干燥二氧化硅到硅橡胶中进行实验。当添加的二氧化硅量增加时，触变性增加，和电阻也增加。因此难以获得满足触变性和导电性二者的组合物。然后添加中值电阻率数量级为1Ω-cm的炭黑作为触变剂。完全预料不到地发现，当添加的炭黑量增加时，触变性增加且电阻保持不变或相反下降。因此可在不考虑导电率的情况下控制触变性。

在一个方面中，本发明提供形成导电电路的方法，该方法包括下述步骤：使用导电油墨组合物，印刷图案，和加热固化该图案成导电电路。形成导电电路的油墨组合物包括加成类型的有机硅树脂前体结合固化催化剂，导电颗粒，和选自炭黑、锌白、氧化锡、氧化锑-锡和碳化硅中的触变剂，且基本上不含溶剂，以便当印刷直径为0.8mm和高度0.4mm的成型的点状图案并在80-200℃下热固化时，比较印刷时的形状和固化时的形状，该点形状可经历5%以内的高度变化。

在优选的实施方案中，加成类型的有机硅树脂前体结合固化催化剂是含有至少两个与硅键合的烯基的有机基聚硅氧烷，含有至少两个与硅键合的氢原子的有机基氢聚硅氧烷，和氢化硅烷化反应催化剂的结合物。导电颗粒优选选自金粒，银粒，铜粒，镀金颗粒，镀银颗粒，和镀铜颗粒。触变剂典型地为炭黑。印刷步骤优选通过筛网印刷进行。

此外，本发明还考虑通过以上定义的方法形成的导电电路。

本发明的有益效果