TW200522811A - Structure of low temperature and conductive layers and fabrication methods thereof - Google Patents

Description

200522811 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係為一種低溫高導電膜展 、/曰製 -4- 利用片狀銀粉與奈米球狀銀粉形成緻资土 1下方法與結構， 無機鹽低溫高放熱特性，誘發上述織二^積結構’並利用 機酸鹽，形成高連續性的電極網絡僅^結構中的高放熱有 J-lt 在小於2 0 0°C的熱處理溫度下，達到蕾、、、Ό稱，使電極特性 cm。 、阻率小於7// Ω · 先前技術】 目前低溫產品的基板材料的耐— 4热/操作、、w 亞醯胺（Ρ ο 1 y i m i d e )操作溫度小於3 $忙 ’现度’例如聚 (PCB )操作溫度小於2 9 0°C，其他塑膠美’一般印刷電路板 °C。在低溫產品所需的導電膏，受制二f，至低於2 〇 〇 阻 操作溫度，因此導電膜層（例如銀）的電:上$料的耐熱/ %阻率大約是純銀 率的10〜50倍’在訊號傳輸的應用將造成耗電、訊/電 失和傳輸距離減短等缺點。 '貝 為了解決上述之問題’有些專利遂被提出來。如美國 專利第6 0 3 6 8 8 9號，本專利係利用有機酸鹽（如：二乙基己 酸銀）在2 5 0°C〜3 5 0°C熱分解造成片狀金屬產生連結，二升 金屬膜層導電度。又如美國專利第6 3 7 9 745號，本專利係 將片狀金屬混合膠態奈米金屬，利用有機酸鹽（如乙基己 酸銀）在2 5 0°C〜3 5 0°C熱分解造成片狀金屬產生連結，提升 金屬膜層導電度。 然而，上述之專利雖解決先前問題但易有其缺點，其

200522811 五、發明說明（2) ^ - 缺點在於其熱分解溫度範圍較高，熱分解溫度範圍在 °C〜 3 5 0C之間，故無法在低於2〇〇ΐ的熱處理溫度 到電阻率小於10“Ω.-之高導電膜層。 達 【發 及潛 構。 成緻 述緻 絡傳 達到 性， 膜層 明内容】 = 所提及專利之缺點，本發明人藉著學理 、、。果提出了一種低溫高導電膜層之組成與結 ίϊ:i ϊ要特徵係利用片狀銀粉與奈米球狀銀粉形 密钍槿:^丄並利用無機鹽低溫高放熱特性，誘發上 =::中的向放熱有機酸鹽，形成高連續性的電極網 、、口 ’使電極特性在小於2 0 0°C的熱處理溫度下， 電=率小於7# Q · cm。 本發T之主要目的係提高導電膜層主架構之堆積連續 於低溫下（<20〇°C )形成有效之傳導路徑，以提升金屬 導電度。 【實施方式】 為I使責審查委員能更進一步瞭解本發明為達成既定 目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明 之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當 可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考 與說明用’並非用來對本發明加以限制者。 一般金屬油墨製裎不易兼顧以下特性：薄層化/高成

第7頁 200522811 五、發明說明（3) 膜性及低溫製程/高導電率。當油墨要達到薄層時，粉體 的連續性要良好，金屬導電膜的電阻才會低。由於金屬 (如·銀）燒結溫度約大於4 5 0 C以上，因此在低溫的應用 場合，金屬膜的緻密性影響金屬導電膜的導電率極大。 參見弟一圖係為本發明之低溫高導電膜層之方法與結 構圖，其結構係包括一基板1 0，一主架構層，該主架構層 係形成於該基板12上，該主架構層由不同寬高比（As'pe^ R a t i 〇)之邊複數個片狀金屬1 2及不同直徑之複數個球狀金 屬1 4進行配向混合比例而成，及一網狀連續物，係設置於 該主架構層内，該網狀連續物係由複數個無機鹽類及複數 個金屬前驅物1 6所組成。 二乙 其混 其中該 鎳 其中该複數個金屬前驅物1 6係為有機酸鹽（如 基己酸銀）和無機鹽類所組成之混合型金屬前驅物 合型金屬前驅物之組成比例，請參閱第三圖所示 複數個片狀金屬12之材料係可為銅（Cu)、鉑（pt)、歸 (Ni)、銀（Ag)或金（Au)，其中該片狀金屬混合比例為 60 ~80wt%，其中該複數個球狀金屬相對於 百分比例為30〜6〇wt%。 i屬I置里 郎片由f ί圖可知’其最佳之組成比例為黑色框部份30， 峰ϋ if 酸/相對於片狀金屬銀混合比例在20wt%及 田ί * 基己酸銀混合比例在5%至35%之間，且該處 ::处理條件為19°持溫15秒’此時即為導電度最佳之情 本毛明亦提供低溫高導電膜層之方法係在一基板上

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製作一低溫高導電膜之方法，加入複數個球狀金屬微粒子 於片狀金屬層間，及加入複數個混合金屬前驅物於該複數 個片狀金屬層之間。其中該複數個混合金屬前驅物係為無 機酸鹽及有機鹽之混合，該無機酸鹽係為草酸銀，而該有 機鹽係為二乙基己酸銀。 參見第二圖係為本發明之放熱效應圖，其中本發明放 熱效應對溫度之曲線圖2 4中，於習用技術中加入草酸銀 後’在溫度1 8 0 C時將有最佳的混合型放熱效應2 〇，其中 習知放熱效應對溫度之曲線圖26中，係為習用技術中僅加 入二乙基己酸銀後，在溫度2 5 (TC時產生放熱效應2 2，而 本發明之化學式如下：

Ag2C204— 2Ag+ 2C02+ △ H1...... (1)

AgC8H1 502+ (43/4)02+ △ H2— Ag+ 8C02+ (15/2)H20 (2) 在化學式（1)中可看出草酸銀（Ag2C204)經過180°C熱 處理後’將還原出金屬銀（Ag)、二氧化碳（c〇2)及熱散 放0 在化學式（2)中可看出二乙基己酸銀（AgC8H15〇2)將會 吸收方才草酸銀放出之熱量而誘發其於低於2〇(rc即形成 放熱峰，並還原出金屬銀（Ag)、二氧化碳（c〇2)及水 (H20)。 利用本發明之混合型金屬前驅物，即二乙基己酸銀加 入草酸銀時’可獲得知草酸銀將會誘發二乙基己酸銀之熱 分解’使得熱分解溫度係由2 5 0°C降為1 8 0°C，而可於較低

第9頁 200522811 五、發明說明（5) ~~ 溫度下還原成金屬銀，並於小於2〇(TC的熱處理溫度下， 達到電阻率小於7 // Ώ · cm。 本發明之技術手段係利用： (1) 奈米球狀銀與不同寬高比之片狀銀粉進行配向， 以達提高導電膜層主架構之堆積連續性。 (2) 藉由低溫型（<20(rc )混合金屬前驅物（包含無機鹽 類以及長分子鏈羧基金屬）之熱分解並形成低熔點 奈米金屬之熔接特性，增加其有效傳導路徑，提 升金屬膜層導電度’其中該長分子鏈叛基金 為二乙基己酸銀。 為了達成上述之技術手段’本發明之作法乃藉由粉體 中混合高放熱有機酸鹽以及高放熱無機酸鹽（如草酸銀 可於低於2 0 (TC熱處理溫度下，熱分解並誘發高放埶有 酸鹽的裂解，同時生成低熔點的奈米金屬具有熔接特性， 增加其有效傳導路徑，提升金屬膜層導電度。 利用本發明係可創作一種低溫即可造成近純金屬導 率的機機構，使應用於一般有機基板或其他材質的基板， 在低處理溫度下，具有高導電率的電極材料。 綜上所述，充分顯示出本發明低溫高導電膜層之方法 與結構，在目的及功效上均深富實施之進步性，^具產業 之利用價值，且為目前市面上前所未見之新發明，^全符 合發明發明專利之要件，爰依法提出申請。 唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，各不 能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申^專

200522811 五、發明說明（6) 利所做之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之 範圍内。 1IHB1 第11頁 200522811 圖式簡單說明 (一） 圖式說明： 第一圖係為習知之低溫高導電膜層之方法與結構； 第二圖係為本發明之放熱效應及溶解溫度曲線圖； 及 第三圖係為本發明之最佳混合型金屬前驅物之組成 比例表。 (二） 主要部分之代表符號： 10 基 板 12 複 數 個 片 狀 金 屬 14 複 數 個 球 狀 金 屬 16 複 數 個 金 屬 前 驅 物 20 混 合 型 放 熱 效 應 22 放 熱 效 應 24 本 發 明 放 熱 效 應 對 溫 度 之 曲 線圖 26 習 知 放 熱 效 應 對 溫 度 之 曲 線 圖 30 本 發 明 最 佳 混 合 型 金 屬 前 驅 物之組成比例

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Claims (1)

1. 200522811 六、申請專利範圍 1. 一種低溫高導電膜層之方法，係在一基板上製作一低溫 而導電膜組成之方法’該方法包括· 形成複數個片狀金屬層於該基板上； 加入複數個奈米級球狀金屬微粒子於片狀金屬層 間；及 加入複數個混合金屬前驅物於該複數個片狀金屬層 之間。 2 .如申請專利範圍第1項所述之低溫高導電膜層之方法， 其中該複數個混合金屬前驅物係為無機鹽及有機酸鹽之 混合。 3.如申請專利範圍第2項所述之低溫高導電膜層之方法， 其中該無機鹽係為草酸銀。 4 -如申請專利範圍第2項所述之低溫高導電膜層之方法， 其中該有機酸鹽係為二乙基己酸銀。 5. —種低溫高導電膜層之結構，係包括： 一基板； 一主架構層，該主架構層係形成於該基板上，該主 架構層由不同寬高比（aspect ratio)之該複數個 片狀金屬及不同直徑之複數個球狀金屬進行配向 混合比例而成；及 一網狀連續物，係設置於該主架構層内，該網狀連 續物係由複數個無機鹽類及複數個金屬前驅物所 組成。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之低溫高導電膜層之結構，

   第13頁 200522811 六、申請專利範圍 - "" 一 其中該複數個片狀金屬係當該寬高比（Aspect Ratio)大 於5而小於20之間值時所獲得者。 7 ·如申明專利範圍第5項所述之低溫高導電膜層之結構， 其中该複數個片狀金屬混合比例為6〇〜8〇wt%。 申請專利範圍第5項所述之低溫高導電膜層之結構， 二中4複數個球狀金屬係當直於〇 峨 戶斤獲得者。 ==睛專利範圍第5項所述之低溫高導電膜層之結構， ，、中該複數個球狀金屬相對於片狀金屬之混合比例為 〜60wt%° 1〇，ΐ I請專利範圍第5項所述之低溫高導電膜層之結構， ，中該複數個片狀金屬之材料係可為銅（Cu)、舶 (Pt)、鎳（Νι )、銀（Ag)或金（Au)。 tn”範圍f 5項所述之低溫高導電膜層之結構， 數個金屬前驅物係為混合。 •如申請專利範圍第1 IjI娇、+、 槿 # , ^ A ^ 、斤迷之低溫高導電膜層之結 30。? 驅物之熱分解溫度範圍介於15°。。 第11項所述之低溫高導電膜層之結 毒其中该金屬前驅物之現人从 (3)5~35\^%之無機金屬鹽（^比例如下. 屬），其熱分解溫度小長分子鏈叛基金 (b)20〜50wt%之長分子鏈羧茂 其熱分解溫度介於2 〇 〇°c ⑼『（相對於金屬粉），

   200522811 六、申請專利範圍 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之低溫高導電膜層之結 構，其中該無機金屬鹽係為草酸鹽。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項所述之低溫高導電膜層之結 構，其中該長分子鏈羧基金屬係為二乙基己酸銀。

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