制造非燒結(jié)型電極的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及使用導電漿料制造非燒結(jié)型電極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在制造過程中可被高溫處理損害的電裝置或襯底需要非燒結(jié)型電極。術(shù)語"非燒 結(jié)型電極"被定義為無需在350°C或更高的溫度下熱處理而形成的電極。
[0003] US20060082952公開了一種形成非燒結(jié)型電極的方法，所述方法包括以下步驟： 將導電漿料絲網(wǎng)印刷在玻璃襯底上，以及在200°C或更低的溫度下固化所印刷的導電漿料。 所述導電漿料包含分散在溶劑中的具有Iym或更小的平均粒度的銀粉、四氟乙烯、六氟丙 烯和亞乙烯基氟化物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個目的是提供一種制造非燒結(jié)型電極的方法，所述方法能夠形成具有 足夠電性能的電極。
[0005] 本發(fā)明的一個方面涉及一種制造非燒結(jié)型電極的方法，所述方法包括以下步 驟：(a)將導電漿料施加于襯底上，其中所述導電漿料包含，（i) 100重量份的導電粉末， (ii) 0. 1至8重量份的無機硼化合物，其選自氧化硼、硼酸、硼酸銨水合物、硼砂、四硼酸鉀 四水合物以及它們的混合物，其中所述無機硼化合物中的硼組分為〇. 05至0. 6重量份， (iii) 0. 1至8重量份的醇，其選自丙三醇、木糖以及它們的混合物，和（iv)有機載體；以及 (b)在100至300°C加熱所施加的導電漿料。
[0006] 本發(fā)明的另一個方面涉及一種非燒結(jié)型導電漿料，其包含：（i) 100重量份的導電 粉末；（ii)0. 1至8重量份的無機硼化合物，其選自氧化硼、硼酸、硼酸銨水合物、硼砂、四硼 酸鉀四水合物以及它們的混合物，其中所述無機硼化合物中的硼組分為〇. 05至0. 6重量 份；（iii)O. 1至8重量份的醇，其選自丙三醇、木糖以及它們的混合物；和（iv)有機載體。
[0007] 本發(fā)明的另一個方面涉及一種電裝置，其包含通過上述方法制造的非燒結(jié)型電 極。
[0008] 通過本發(fā)明，可以形成具有足夠電性能的非燒結(jié)型電極。
【附圖說明】
[0009] 圖1是在襯底上形成的電極的橫截面簡圖。
【具體實施方式】
[0010] 通過使用導電漿料來形成所述非燒結(jié)型電極。在下面分別解釋了制造所述電極的 方法和在其中使用的導電漿料。
[0011] 制誥電極的方法
[0012] 制造電極的方法包括以下步驟：將導電漿料施加于襯底上，以及加熱所施加的導 電漿料。下面參考圖1描述了該方法。
[0013] 將導電漿料10施加于襯底11上。對襯底11沒有限制。在一個實施例中，襯底11 可以是聚合物薄膜、玻璃襯底、陶瓷襯底或半導體襯底。在另一個實施例中，襯底11可以是 可被高溫損害的聚合物薄膜或半導體襯底。
[0014] 在一個實施例中，通過絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、凹版印刷、孔版印刷、自旋涂布、刀片 涂布或噴嘴排出，可以將導電漿料10施加于襯底11上。在另一個實施例中，可以進行絲網(wǎng) 印刷，因為絲網(wǎng)印刷通過使用絲網(wǎng)掩?？梢栽诙虝r間內(nèi)相對容易地形成期望的圖案。
[0015] 在一個實施例中，導電漿料的粘度是在30-500Pa，s之間，這通過BrookfieldHBT 用14號錠子以IOrpm測得。在絲網(wǎng)印刷的情況下，導電衆(zhòng)料的粘度可為60-200Pa?s。
[0016] 在100至300°C加熱所施加的導電漿料10,由此將所述導電漿料固化以變成電極。 在另一個實施例中，加熱溫度可為120至250°C，在另一個實施例中，可為150至220°C。在 一個實施例中，加熱時間可為10至90分鐘，在另一個實施例中，可為15至70分鐘，并且在 另一個實施例中，可為20至45分鐘。加熱溫度可以與加熱時間組合進行調(diào)節(jié)，諸如在低溫 加熱較長時間或在高溫加熱較短時間。
[0017] 所形成的電極的圖案可以含有線條圖案，在一個實施例中，所述線條圖案具有 Iym至IOmm的寬度和1至100ym的厚度，在另一個實施例中，所述線條圖案具有30ym至 6mm的寬度和3至70ym的厚度，在另一個實施例中，所述線條圖案具有100ym至3mm的寬 度和8至30ym的厚度。在電裝置中有時可能需要這樣的線條圖案。
[0018] 通過本發(fā)明形成的非燒結(jié)電極表現(xiàn)出長時間耐熱性。所述長時間耐熱性可以由電 阻率比率來表示，所述電阻率比率計算為[老化后的電阻率/最初電阻率]。當老化條件在 150°C持續(xù)300小時時，電阻率比率優(yōu)選地為2. 0或更低。在另一個實施例中，電阻率比率 為1. 5或更低，在另一個實施例中，為1. 3或更低。具有這樣低電阻率比率的非燒結(jié)電極可 以長時間用作電裝置中的穩(wěn)定部件。
[0019] 在一個實施例中，老化后的電極的電阻率可為I. 5mQ?cm或更低，在另一個實施 例中，可為I.OmQ?cm或更低。
[0020] 通過所述方法制造的電極可以用在任何電裝置中。電裝置的例子是太陽能電池、 觸控板、等離子體顯示板（PDP)和發(fā)光二極管（LED)模塊。
[0021] 導電漿料
[0022] 所述導電漿料至少包含：（i)導電粉末、（ii)無機硼化合物、（iii)醇和（iv)有機 載體。
[0023] (i)導電粉末
[0024] 所述導電粉末是具有導電性的任何粉末。
[0025] 在一個實施例中，所述導電粉末可以包含在293開爾文下具有至少 I.OOXIO7Sm1的電導率的金屬。在另一個實施例中，所述導電粉末包含選自以下的金屬： 鋁（Al)、鎳（Ni)、銅（Cu)、銀（Ag)、金（Au)、鉑（Pt)、鈀（Pd)、鉬（Mo)、鎢（W)、鋅（Zn)、它們 的合金以及它們的混合物。
[0026] 在另一個實施例中，所述導電粉末可以包含選自以下的金屬：A1、Ni、Zn、Cu、它們 的合金以及它們的混合物。在另一個實施例中，所述導電粉末包含Cu或Cu合金。此類金 屬在高溫下相對容易氧化，但是它們可以用在非燒結(jié)型電極中。
[0027]在另一個實施例中，所述導電粉末可以包含合金，所述合金包含基本金屬諸如Cu、 Al和Ni。合金的例子是鋁和硅（Al-Si)合金、鋁和銅（Al-Cu)合金、鋁和鋅（Al-Zn)合金、 鋁和硼（Al-B)合金、鎳和鈮（Ni-Nb)合金、鎳和硼（Ni-B)合金、銅和鎳（Cu-Ni)合金、銅和 鋅（Cu-Zn)合金、銅和硼（Cu-B)合金、以及銅和錫（Cu-Sn)合金。
[0028] 包含Cu、Al或Ni的基本金屬的導電粉末可以涂覆有貴金屬。所述貴金屬可以是 Ag、Au、Pt或它們的合金。在另一個實施例中，用于涂布基本金屬的貴金屬是相對廉價的 Ag。具有相對低水平的受熱氧化的貴金屬可以減少基本金屬氧化。
[0029] 對導電粉末的形狀沒有限制。但是，經(jīng)常使用薄片狀導電粉末、球形導電粉末或其 混合物。
[0030] 在一個實施例中，導電粉末的粒徑（D50)可為0. 5至IOy m，在另一個實施例中，可 為1至8ym，在另一個實施例中，可為1.5至4ym。在該范圍內(nèi)的粒徑可以良好地分散在 漿料中。具有這種粒度的導電粉末可以良好地分散在有機載體中。通過使用激光衍射散射 方法用MicrotracX-100型測量粉末直徑的分布，得到平均直徑（D50)。
[0031] 基于導電漿料的重量計，在一個實施例中，導電粉末可為40至90重量百分比（重 量％ )，在另一個實施例中，可為52至85重量％，在另一個實施例中，可為65至80重量％。 在所述導電粉末含量范圍內(nèi)，電極的電導率可以是足夠的。
[0032] (ii)無機硼化合物
[0033] 所述無機硼化合物選自氧化硼、硼酸、硼酸銨水合物、硼砂、四硼酸鉀四水合物以 及它們的混合物。這些類型的無機硼化合物可以保持低電阻率，如在下面實例表1中所示。
[0034] 所述氧化硼是硼的氧化物。在一個實施例中，所述氧化硼可以是三氧化二硼 (B2O3) 〇
[0035]在一個實施例中，所述硼酸可以選自正硼酸（B(OH)3,CAS號10043-35-3)、偏硼酸 (BH02,CAS號 13460-50-9)、四羥基二硼（B2(OH)4,CAS號 13675-18-8)以及它們的混合物。 在另一個實施例中，考慮到在市場中的可用性，所述硼酸可以是正硼酸。
[0036] 在一個實施例中，所述硼酸銨水合物是五硼酸銨八水合物、四硼酸銨四水合物或 它們的混合物。五硼酸銨八水合物（CAS號12046-03-6)以（NH4)2BiqO16AH2O為式，四硼酸 銨四水合物（CAS號12228-87-4)以（NH4)2B4O7 *4H20為式。在另一個實施例中，所述硼酸 銨水合物是五硼酸銨八水合物。
[0037] 硼砂（CAS號1303-96-4)也被稱為硼酸鈉十水合物，并以Na2B4O7 ?IOH2O為式。
[0038] 四硼酸鉀四水合物（CAS號12045-78-2)以K2B4O7 ? 4H20為式。
[0039] 在另一個實施例中，所述無機硼化合物選自氧化硼、硼酸、硼砂以及它們的混合 物。
[0040] 在另一個實施例中，所述無機硼化合物選自氧化硼、硼酸以及它們的混合物。
[0041] 在另一個實施例中，所述無機硼化合物選自氧化硼、正硼酸以及它們的混合物。
[0042]在100重量份的導電粉末中，所述無機硼化合物中的硼組分為0. 05至0. 6重量 份。在另一個實施例中，在100重量份的導電粉末中，所述無機硼化合物中的硼組分為〇. 08 至0. 5重量份，在另一個實施例中，為0. 1至0. 45重量份，在另一個實施例中，為0. 2至0. 4 重量份。利用這種量的硼組分，所述電極可以在高溫老化過程中保持低電阻率，如在下面的 實例中所示。
[0043] 通過下述計算式，可以從無機硼化合物的量計算硼組分的量。
[0044] 硼組分（重量份）=無機硼化合物的量（重量份）X(硼的原子量：10. 81)
[0045] X(硼原子的數(shù)目）八無機硼化合物的分子量）
[0046] 例如，作為（5重量份）X10.81X1/61.83的計算結(jié)果，5重量份的B(OH)3(分子 量：61. 83)的硼組分為約0? 87。作為（5重量份）X10. 81X10/344. 21的計算結(jié)果，5重量 份的（NH4)2BiqO16 ? 8H20(分子量：344. 21)的硼組分為約L57。
[0047] 在100重量份的導電粉末中，無機硼化合物為0. 1至8重量份。在另一個實施例 中，在100重量份的導電粉末中，無機硼化合物可為0. 2至5重量份，在另一個實施例中，可 為0. 3至3重量份，在另一個實施例中，可為0. 5至1. 5重量份。
[0048] (iii)醇
[0049] 所述醇選自丙三醇、木糖以及它們的混合物。通過加入這種醇，非燒結(jié)型電極的電 阻率可以提供長期耐熱性，如在下面的實例中所示。
[0050] 丙三醇是具有3個羥基基團和92. 09的分子量的醇。丙三醇（CAS號56-81-5)可 以用以下化學結(jié)構(gòu)表示。
[0051]
[0052] 木糖是具有4個羥基基團和150. 13的分子量的環(huán)狀糖醇。木糖的分子式是 C5H10O50
[0053] 在一個實施例中，