WO2018139463A1 - 導電性組成物 - Google Patents

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WO2018139463A1
WO2018139463A1 PCT/JP2018/002020 JP2018002020W WO2018139463A1 WO 2018139463 A1 WO2018139463 A1 WO 2018139463A1 JP 2018002020 W JP2018002020 W JP 2018002020W WO 2018139463 A1 WO2018139463 A1 WO 2018139463A1
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epoxy resin
mass
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conductive particles
conductive
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PCT/JP2018/002020
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一雄 荒川
丈章 齋木
石川 和憲
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横浜ゴム株式会社
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    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells

Definitions

  • the present invention relates to a conductive composition.
  • Patent Documents 1 and 2 Conventionally, it has been proposed to use a conductive paste containing conductive particles and an epoxy resin in order to form an electrode in a solar cell or the like (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the conductive paste is required to have screen printability, the obtained cured product has low resistance, and excellent adhesion to the substrate.
  • attempts have been made to expand the light receiving area in order to improve power generation efficiency.
  • high aspect ratio wiring printing increases the height with respect to the width of the wiring as well as lowering the resistance of the paste itself in order to suppress the resistance increase associated with thinning.
  • Sex is required at the same time.
  • a method such as double printing has been proposed in which printing is performed twice, but in addition to having to perform printing and drying processes twice, printers, dryers, etc.
  • an object of this invention is to provide the electroconductive composition which is excellent in screen-printing property including the wiring formation of a high aspect ratio, low resistance, and adhesiveness with a base material.
  • the present inventors have found that in a conductive composition containing conductive particles, an epoxy resin, and a curing agent, a solid epoxy resin A or D and a liquid epoxy having different epoxy equivalents.
  • the present inventors have found that a desired effect can be obtained by using the resin B in combination and setting the content of each epoxy resin or the like within a predetermined range, and have reached the present invention.
  • the present invention is based on the above knowledge and the like, and specifically, solves the above problems by the following configuration.
  • Conductive particles; Epoxy equivalent is 400 g / eq or more and less than 1500 g / eq, and is solid epoxy resin A at 25 ° C., or epoxy equivalent is 1500 g / eq or more and less than 3500 g / eq, and solid epoxy resin at 25 ° C.
  • Epoxy resin B having an epoxy equivalent of less than 400 g / eq and liquid at 25 ° C .; Curing agent C; A solvent,
  • the total amount 1 of the epoxy resin A, the epoxy resin B, and the curing agent C is 3 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the conductive particles, or the epoxy resin D, the epoxy resin B, and
  • the total amount 2 of the curing agent C is 3 parts by mass or more and less than 6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive particles
  • the mass ratio [(A or D) / B] of the epoxy resin A or the epoxy resin D to the epoxy resin B is 20/80 to 80/20,
  • the mass ratio [C / ⁇ (A or D) + B ⁇ ] of the curing agent C to the total amount of the epoxy resin A or the epoxy resin D and the epoxy resin B is 2/98 to 10/90.
  • Conductive composition 2. 2. The conductive composition according to 1 above, wherein the softening point of the epoxy resin A is less than 115 ° C. 3. 3. The conductive composition according to 1 or 2 above, wherein the epoxy resin D has a softening point of 115 ° C or higher and 150 ° C or lower. 4). 4. The conductive composition according to any one of 1 to 3 above, wherein the epoxy resin B has a viscosity at 25 ° C. of 15 to 5000 mPa ⁇ s. 5). 5.
  • the specific surface area is flaky particles E is 0.2 ⁇ 1.0m 2 / g
  • a specific surface area of spherical particles F is 0.5 ⁇ 1.6m 2 / g, 6.
  • the total amount 1 is 3 to 7.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive particles, or the total amount 2 is 5.0 to 5.4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive particles. 7.
  • the epoxy resin B is only a polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resin, 7.
  • the conductive composition of the present invention is excellent in screen printability, low resistance, and adhesiveness with a substrate.
  • a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
  • each component can be used alone or in combination of two or more of the substances corresponding to the component.
  • the content of the component means the total content of the two or more types of substances.
  • the effect of the present invention is more excellent when at least one of screen printability, low resistance, and adhesiveness with a substrate is more excellent.
  • the conductive composition of the present invention (the composition of the present invention) Conductive particles; Epoxy equivalent is 400 g / eq or more and less than 1500 g / eq, and is solid epoxy resin A at 25 ° C., or epoxy equivalent is 1500 g / eq or more and less than 3500 g / eq, and solid epoxy resin at 25 ° C.
  • Epoxy resin B having an epoxy equivalent of less than 400 g / eq and liquid at 25 ° C .; Curing agent C; A solvent,
  • the total amount 1 of the epoxy resin A, the epoxy resin B, and the curing agent C is 3 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the conductive particles, or the epoxy resin D, the epoxy resin B, and
  • the total amount 2 of the curing agent C is 3 parts by mass or more and less than 6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive particles
  • the mass ratio [(A or D) / B] of the epoxy resin A or the epoxy resin D to the epoxy resin B is 20/80 to 80/20,
  • the mass ratio [C / ⁇ (A or D) + B ⁇ ] of the curing agent C to the total amount of the epoxy resin A or the epoxy resin D and the epoxy resin B is 2/98 to 10/90.
  • a conductive composition is 20/80 to 80/20,
  • composition of this invention takes such a structure, it is thought that a desired effect is acquired.
  • the reason for this is not clear, but it is possible to use screen printing by combining the solid epoxy resin A or D and the liquid epoxy resin B with different epoxy equivalents, and setting the content of each epoxy resin within a predetermined range. Wire breakage is unlikely to occur, high aspect ratio wiring can be printed, conductive particles can be densified, and the resulting cured product is tough, so screen printability, low resistance, and adhesion to the substrate Guess that the sex can be balanced at a high level.
  • each component contained in the composition of this invention is explained in full detail.
  • the conductive particles contained in the composition of the present invention are not particularly limited as long as they are granular substances having conductivity.
  • the conductive particles include a metal material having an electric resistivity of 20 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ ⁇ cm or less.
  • Specific examples of the metal material include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), magnesium (Mg), and nickel (Ni).
  • the conductive particles are preferably at least one selected from the group consisting of silver powder, copper powder, and silver-coated conductive powder in which at least a part of the surface is coated with silver, from the viewpoint of being superior due to the effects of the present invention.
  • a core which comprises the said silver coat electrically conductive powder the particle
  • the average particle size of the conductive particles is preferably from 0.5 to 10 ⁇ m, more preferably from 1 to 5 ⁇ m, from the viewpoint that the effect of the present invention is excellent.
  • the average particle diameter of the conductive particles is obtained by measuring the volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution measuring device, and the particle diameter at 50% accumulation (50% volume accumulated diameter. (Also referred to as “average particle diameter (D50)”).
  • a laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus for example, an apparatus according to LA-500 (trade name) manufactured by HORIBA, Ltd. may be mentioned.
  • the conductive particles preferably contain at least one selected from the group consisting of flaky particles E and spherical particles F from the viewpoint of being excellent due to the effects of the present invention.
  • the term “spherical” refers to the shape of a particle having a major axis / minor axis ratio of 2 or less.
  • the flake shape refers to a shape having a major axis / minor axis ratio of more than 2.
  • the major axis and minor axis of the particles constituting the conductive particles can be determined based on an image obtained from a scanning electron microscope (SEM).
  • the “major axis” refers to the longest distance among the line segments passing through the approximate center of gravity of the particle in the particle image obtained by SEM.
  • the “short diameter” refers to the shortest distance among the line segments passing through the approximate center of gravity of the particle in the particle image obtained by SEM.
  • the flaky particles E may be either single crystal or polycrystal.
  • the specific surface area of the flaky particles E is preferably 0.2 to 1.0 m 2 / g, more preferably 0.2 to 0.8 m 2 / g, from the viewpoint that the specific surface area is excellent due to the effects of the invention.
  • the amount is more than 1.0 m 2 / g, the viscosity tends to increase and the printability is lowered.
  • the specific surface area of the conductive particles refers to a value obtained from a nitrogen adsorption isotherm at ⁇ 196 ° C. based on the BET equation.
  • the average particle diameter of the flaky particles E is preferably 1 to 15 ⁇ m, more preferably 3 to 10 ⁇ m, from the viewpoint that the effect of the invention is excellent. If it is larger than 10 ⁇ m, mesh clogging is likely to occur in a wiring process such as screen printing, and in particular, there is a problem that disconnection is likely to occur during fine line patterning. When it is smaller than 1 ⁇ m, the number of contact points between the conductive particles is increased, and the resistance of the obtained wiring is increased because the contact resistance is increased. Furthermore, due to the low thixotropy of the obtained composition, there arises a problem that it becomes difficult to form a high aspect ratio wiring in a wiring process such as screen printing.
  • the specific surface area of spherical particles F is preferably 0.5 ⁇ 1.6m 2 / g, more preferably 0.5 ⁇ 1.2m 2 / g.
  • the specific surface area of spherical particles F is preferably 0.5 ⁇ 1.6m 2 / g, more preferably 0.5 ⁇ 1.2m 2 / g.
  • the average particle size of the spherical particles F is preferably 0.5 to 3 ⁇ m, more preferably 0.8 to 2 ⁇ m, from the viewpoints of excellent effects of the invention and excellent printability and conductivity.
  • grains increases and the resistance of the obtained wiring becomes large because the conductive particle density in a composition falls.
  • the thickness is smaller than 0.5 ⁇ m, the number of contact points between the conductive particles increases, and the resistance of the obtained wiring increases as the contact resistance increases.
  • the average specific surface area of the conductive particles is preferably 0.5 to 0.8 m 2 / g from the viewpoint of being excellent in the effects of the invention. 5 to 0.7 m 2 / g is more preferable.
  • the average specific surface area of the conductive particles can be obtained by dividing the sum of the products of the specific surface area of each conductive particle and its content by the total content of each conductive particle.
  • the mass ratio of the spherical particles F to the flaky particles E is superior due to the effects of the invention. Therefore, 75/25 to 25/75 is preferable, and 70/30 to 30/70 is more preferable.
  • the method for producing the conductive particles is not particularly limited.
  • the production method of the spherical conductive particles (for example, the spherical particles F) is not particularly limited, and for example, those produced by a wet reduction method, an electrolytic method, an atomizing method, or the like can be suitably used.
  • the method for producing the flaky conductive particles (for example, the flaky particles E) is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.
  • the spherical conductive particles produced by the above-described method are used as a base powder, and the base powder is mechanically processed by a ball mill, a bead mill, a vibration mill, a stirring mill, etc. What was manufactured by the method to convert can be used suitably.
  • Epoxy resin A, B or D contained in the composition of the present invention is a resin composed of a compound having two or more oxirane rings (epoxy groups) in one molecule.
  • the epoxy resin A, B or D preferably has 2 or 3 oxirane rings in one molecule.
  • the epoxy resin A is an epoxy resin having an epoxy equivalent of 400 g / eq or more and less than 1500 g / eq and solid at 25 ° C.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin A is preferably 400 to 1000 g / eq from the viewpoint of being excellent due to the effect of the present invention.
  • the softening point of the epoxy resin A is preferably less than 115 ° C., more preferably 60 to 105 ° C., from the viewpoint that the effect of the present invention is excellent.
  • the softening point of the epoxy resin was measured according to JIS K-7234.
  • the epoxy resin A examples include bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol E type, brominated bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol S type, and bisphenol AF type epoxy resins. Can be mentioned. Especially, the viewpoint that the epoxy resin A is excellent according to the effect of the present invention is preferably at least one selected from the group consisting of bisphenol A type and bisphenol F type, for example. As the epoxy resin A, a bisphenol A type and a bisphenol F type may be used in combination. Moreover, since the epoxy resin A can make the viscosity of a composition into an appropriate range, it is preferable that a bisphenol F-type epoxy resin is included from a viewpoint of being excellent by screen printability (especially 60 micrometer printability).
  • the viscosity of the epoxy resin A is preferably A to U, more preferably L to U, from the viewpoint that the screen printing property (especially 60 ⁇ m printing property) is excellent and the viscosity of the composition can be within an appropriate range. Of these, O to U are more preferable.
  • the viscosity of the epoxy resin A can be evaluated, for example, by conducting a viscosity test by a Gardner-Holt method using a 40% (solid content) solution of butyl carbitol under 25 ° C. conditions.
  • the epoxy resin D is an epoxy resin having an epoxy equivalent of 1500 g / eq or more and less than 3500 g / eq and solid at 25 ° C.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin D is preferably 1500 to 2500 g / eq from the viewpoint of being excellent due to the effect of the present invention.
  • the softening point of the epoxy resin D is preferably 115 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, more preferably 115 to 135 ° C., from the viewpoint that it is excellent due to the effect of the present invention.
  • the epoxy resin D examples include bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol E type, brominated bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol S type, and bisphenol AF type epoxy resins. Can be mentioned. Among these, the epoxy resin D is preferably at least one selected from the group consisting of a bisphenol A type and a bisphenol F type from the viewpoint that the effect of the present invention is superior. As the epoxy resin D, a bisphenol A type and a bisphenol F type may be used in combination. In addition, since the epoxy resin D has a low viscosity as the epoxy resin D and can reduce the viscosity of the composition, the epoxy resin D includes a bisphenol F-type epoxy resin from the viewpoint of excellent screen printability (particularly 60 ⁇ m printability).
  • the viscosity of the epoxy resin D is preferably V to Z 5 and is preferably V to Z 2 from the viewpoint that it is excellent in screen printability (especially 60 ⁇ m printability) and can reduce the viscosity of the composition. Is more preferable.
  • a bisphenol F type epoxy resin is used as the epoxy resin D, the viscosity of the bisphenol F type epoxy resin is low as the epoxy resin D, and the viscosity of the composition can be reduced.
  • X to Z 2 is preferable from the viewpoint of being particularly excellent in 60 ⁇ m printability).
  • the viscosity of the epoxy resin D can be evaluated, for example, by conducting a viscosity test by a Gardner-Holt method using a 40% (solid content) solution of butyl carbitol under 25 ° C. conditions.
  • the epoxy resin B is an epoxy resin having an epoxy equivalent of less than 400 g / eq and being liquid at 25 ° C.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin B is preferably 100 g / eq or more and less than 400 g / eq, more preferably 150 to 300 g / eq, from the viewpoint that it is excellent due to the effect of the present invention.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin B is preferably 200 g / eq or more and less than 400 g / eq, more preferably 250 to 390 g / eq, and more preferably 300 to 380 g / eq, from the viewpoint that the effect (especially low resistance) of the present invention is superior. More preferably, more than 300 g / eq and 380 g / eq or less is particularly preferable.
  • the viscosity of the epoxy resin B at 25 ° C. is preferably 15 to 5000 mPa ⁇ s, more preferably 30 to 1000 mPa ⁇ s, from the viewpoint that it is excellent due to the effect of the present invention.
  • the viscosity of the epoxy resin was measured according to JIS Z 8803 under the condition of 25 ° C.
  • Examples of the epoxy resin B include epoxy resins having a bisphenol skeleton such as bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol E type, brominated bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol S type, and bisphenol AF type. ; An epoxy resin having a biphenyl skeleton; Polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resins such as glycidyl ethers of poly (oxyalkylene) polyols and glycidyl ethers of alkylene polyols; Chelate-modified epoxy resin; An epoxy resin having a benzenediol (dihydroxybenzene) skeleton and a hydrogenated product thereof; An epoxy resin having a phthalic acid skeleton and a hydrogenated product thereof; An epoxy resin having a benzenedimethanol skeleton; An epoxy resin having a cyclohexanedimethanol skeleton; An epoxy resin having a dicyclopentadienedimethanol skeleton; An epoxy resin having an
  • the said epoxy resin B can be used individually or in combination of 2 types or more, respectively.
  • the epoxy resin B is preferably at least one selected from the group consisting of an epoxy resin having a bisphenol skeleton and a polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resin, from the viewpoint of being superior due to the effects of the present invention. More preferred is at least one selected from the group consisting of bisphenol A type, bisphenol F type, brominated bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol S type, bisphenol AF type, and polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resin, More preferred are polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resins, A glycidyl type epoxy resin of poly (oxyalkylene) polyol is particularly preferred.
  • the poly (oxyalkylene) polyol or alkylene polyol that can constitute the polyhydric alcohol glycidyl type epoxy resin is not particularly limited.
  • the alkylene group of the poly (oxyalkylene) polyol or the alkylene polyol may be linear, branched, cyclic, or a combination thereof.
  • the alkylene group may have 2 to 15 carbon atoms, for example.
  • Examples of the alkylene group include an ethylene group, a propylene group, and a trimethylene group. Among these, an ethylene group is preferable from the viewpoint of being excellent due to the effects of the present invention.
  • the number of repeating units (oxyalkylene groups) contained in the poly (oxyalkylene) polyol is preferably 2 to 10 from the viewpoint of excellent effects of the present invention.
  • the number of repeating units (oxyalkylene group) of the poly (oxyalkylene) polyol in the poly (oxyalkylene) polyol is preferably 10 to 15 from the viewpoint that the effect of the present invention (particularly low resistance) is excellent.
  • Examples of the glycidyl ether of the alkylene polyol include ethylene glycol diglycidyl ether and propylene glycol diglycidyl ether.
  • trade name EX-810 manufactured by Nagase Chemtech
  • examples of the glycidyl ether of the poly (oxyalkylene) polyol include polyethylene glycol diglycidyl ether and polypropylene glycol diglycidyl ether.
  • Examples of commercially available glycidyl ethers of the above poly (oxyalkylene) polyols include trade names EX-830, EX-841, EX-920 (manufactured by Nagase Chemtech).
  • the mass ratio [(A or D) / B] of the epoxy resin A or the epoxy resin D to the epoxy resin B is 20/80 to 80/20.
  • [(A or D) / B] is preferably from 25/75 to 75/25, more preferably from 40/60 to 60/40, from the viewpoint that the effect of the present invention is superior.
  • the manufacturing method of the epoxy resin A is not particularly limited. For example, a conventionally well-known thing is mentioned. The same applies to the epoxy resin D and the epoxy resin B.
  • the curing agent C contained in the composition of the present invention is not particularly limited as long as it can be used as a curing agent for an epoxy resin.
  • a cationic curing agent is preferable.
  • the cationic curing agent include amine-based, sulfonium-based, ammonium-based, and phosphonium-based curing agents.
  • Examples of the curing agent C include complexes of boron trifluoride and amine compounds such as boron trifluoride ethylamine, boron trifluoride piperidine, and boron trifluoride triethanolamine; Boron trifluoride phenol; p-methoxybenzenediazonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium hexafluorophosphate; A sulfonium-based curing agent such as tetraphenylsulfonium; Examples thereof include phosphonium-based curing agents such as tetra-n-butylphosphonium tetraphenylborate and tetra-n-butylphosphonium-o, o-diethyl phosphorodithioate.
  • boron trifluoride and amine compounds such as boron trifluoride ethylamine, boron trifluoride piperidine, and boron trifluoride tri
  • a complex of boron trifluoride and an amine compound is preferable, and boron trifluoride ethylamine or trifluoride is a complex of boron trifluoride and an amine compound. More preferably, at least one complex selected from the group consisting of boron piperidine and boron trifluoride triethanolamine is used.
  • the method for producing the curing agent is not particularly limited. For example, a conventionally well-known thing is mentioned.
  • the composition of this invention contains the epoxy resin A, the total amount 1 of the said epoxy resin A, the said epoxy resin B, and the said hardening
  • curing agent C is 3 mass parts or more and 10 mass parts or less with respect to 100 mass parts of said conductive particles. It is.
  • the total amount 1 is preferably 3 to 8 parts by weight, more preferably 5 to 8 parts by weight, and more preferably 5 to 7.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive particles, from the viewpoint of being superior due to the effects of the present invention. Further preferred.
  • the total amount 2 of the epoxy resin D, the epoxy resin B, and the curing agent C is 3 parts by mass or more and less than 6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive particles. It is.
  • the total amount 2 is preferably 3 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive particles from the viewpoint of being excellent due to the effects of the present invention.
  • the total amount 2 is preferably 5.0 to 5.4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive particles, from the viewpoint that the effects of the present invention (particularly screen printability and / or resistance characteristics) are superior.
  • the total amount 2 is 100 parts by mass of the conductive particles from the viewpoint that the effect of the present invention (especially screen printability and / or resistance characteristics) is superior. Is preferably 4.0 to 5.4 parts by mass, and more preferably 4.5 to 5.4 parts by mass.
  • the mass ratio [C / ⁇ (A or D) + B ⁇ ] of the curing agent C to the total amount of the epoxy resin A or the epoxy resin D and the epoxy resin B is 2/98 to 10 / 90.
  • [C / ⁇ (A or D) + B ⁇ ] is preferably 3/97 to 10/90, more preferably 3/97 to 8/92, from the viewpoint that the effect of the present invention is superior.
  • the composition of the present invention contains a solvent.
  • the solvent is not particularly limited.
  • butyl carbitol, butyl carbitol acetate, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, isophorone, ⁇ -terpineol and the like can be mentioned.
  • a commercial item can be used as a solvent.
  • the content of the solvent is preferably 20 to 200 parts by mass, preferably 40 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin A or D, the epoxy resin B, and the curing agent C from the viewpoint of being excellent due to the effect of the present invention. Is more preferable.
  • the composition of this invention may further contain additives, such as epoxy resins other than the said epoxy resins A, B, and C, a reducing agent, and a fatty acid metal salt, as needed.
  • the reducing agent include ethylene glycols.
  • the fatty acid metal salt is not particularly limited as long as it is a metal salt of an organic carboxylic acid.
  • a carboxylic acid metal salt of the above metal it is preferable to use a silver carboxylic acid metal salt (hereinafter also referred to as “a carboxylic acid silver salt”).
  • the carboxylic acid silver salt is not particularly limited as long as it is a silver salt of an organic carboxylic acid (fatty acid).
  • fatty acid described in paragraphs [0063] to [0068] of JP-A-2008-198595 Metal salts (particularly tertiary fatty acid silver salts), fatty acid silver salts described in paragraph [0030] of Japanese Patent No.
  • the composition of the present invention is not particularly required for a glass frit generally used as a high-temperature (700 to 800 ° C.) firing type conductive paste.
  • the composition of the present invention includes, as one of preferred embodiments, substantially free of glass frit (the content of glass frit is 0 to 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive particles). It is done.
  • the manufacturing method of the composition of this invention is not specifically limited, For example, the method of mixing each component mentioned above with a roll, a kneader, an extruder, a universal stirrer etc. is mentioned.
  • the composition of the present invention can be applied to a substrate and heated under conditions of 180 to 230 ° C. to cure the composition.
  • the substrate is not particularly limited.
  • a silicon substrate, glass, a metal, a resin substrate, a film, etc. are mentioned.
  • the base material may be subjected to TCO (transparent oxide conductive film) treatment such as ITO (indium tin oxide).
  • TCO transparent oxide conductive film
  • ITO indium tin oxide
  • cured material formed using the composition of this invention can be used as a die bond of the electrode (collector electrode) of a photovoltaic cell, the electrode of a touch panel, and LED, for example.
  • a solar battery module can be manufactured using a solar battery cell having an electrode formed using the composition of the present invention.
  • ⁇ Volume resistivity (specific resistance)> Each composition produced as described above was applied on a glass substrate by screen printing to form a test pattern having a solid coating of 2 cm ⁇ 2 cm. Then, it dried and hardened for 30 minutes at 200 degreeC in oven, and produced the electroconductive film. About each produced electroconductive film, the volume resistivity was evaluated by the 4-terminal 4 probe method using the resistivity meter (Lorestar GP, Mitsubishi Chemical Corporation make). When the volume resistivity was less than 8.0 ⁇ ⁇ cm, it was judged that the volume resistivity was good.
  • the screen printability was evaluated for 60 ⁇ m printability and aspect ratio.
  • the screen printability is excellent.
  • -60 ⁇ m printability Screen plate making A having a line opening width of 60 ⁇ m was prepared using a stainless steel screen mask having a mesh count of 360 mesh, an emulsion thickness of 25 ⁇ m, a wiring opening width of 60 ⁇ m, a wire diameter of 16 ⁇ m, and an opening of 55 ⁇ m.
  • each composition produced as described above was screen-printed at a printing speed of 200 mm / second using screen plate making A to obtain wiring having a line width of 60 to 80 ⁇ m.
  • the wiring obtained by screen printing was observed with a laser microscope (magnification 300 times), and the printability of an opening width of 60 ⁇ m was determined according to the following criteria.
  • a case where none of disconnection, meandering, blemishes and mesh marks was confirmed was evaluated as “ ⁇ ⁇ ⁇ ” as an extremely good printability of an opening width of 60 ⁇ m.
  • ⁇ ⁇ ⁇ an extremely good printability of an opening width of 60 ⁇ m.
  • any one of meandering, bleeding and mesh marks was confirmed was evaluated as “ ⁇ ” as having good opening width 60 ⁇ m printability.
  • the wiring obtained by screen printing is observed with a laser microscope (magnification 300 times), the width and height of the wiring are measured, and the ratio (height / width) is measured as the aspect ratio. did.
  • the case where the aspect ratio was 0.3 or more was evaluated as “ ⁇ ”.
  • the case where the aspect ratio was 0.25 or more and less than 0.3 was evaluated as “ ⁇ ”.
  • the case where the aspect ratio was 0.2 or more and less than 0.25 was evaluated as “ ⁇ ”.
  • the case where the aspect ratio was less than 0.2 was evaluated as “x”.
  • ITO indium oxide doped with Sn
  • each composition produced as described above was applied on the transparent conductive layer by screen printing at a printing speed of 200 mm / second to form a thin line-shaped test pattern having a width of 60 to 80 ⁇ m and a length of 25 mm.
  • the screen printing mask used at this time was 360 mesh, emulsion thickness 25 ⁇ m, wiring opening width 60 ⁇ m, wire diameter 16 ⁇ m, and opening 55 ⁇ m.
  • the test pattern was dried and cured at 200 ° C. for 30 minutes to prepare a test sample having 20 wires on the transparent conductive layer.
  • the viscosity of the epoxy resin A-4 (the Gardner-Holt method) is O to U.
  • the viscosity of the epoxy resin D-3 (the Gardner-Holt method) is X to Z 2 .
  • flake silver E-1 to E-3 corresponds to the flaky particles E of the conductive particles in the present invention.
  • the spherical silvers F-1 to F-3 correspond to the spherical particles F of the conductive particles in the present invention.
  • A-2 to A-4 in the epoxy resin A / D column correspond to the epoxy resin A in the present invention.
  • D-1 to D-3 in the epoxy resin A / D column correspond to the epoxy resin D in the present invention.
  • B-1 to B-5 in the epoxy resin B column correspond to the epoxy resin B in the present invention.
  • Comparative Example 1 containing epoxy resin B-6 (liquid at 25 ° C. but epoxy equivalent exceeds 400 g / eq) instead of the predetermined epoxy resin B Resistance was high and screen printability was inferior.
  • Comparative Example 2 containing epoxy resin A-1 (solid at 25 ° C. but having an epoxy equivalent of less than 400 g / eq) instead of the predetermined epoxy resin A was poor in screen printability.
  • Comparative Example 3 containing epoxy resin A-5 (solid at 25 ° C. but having an epoxy equivalent of less than 400 g / eq) instead of the predetermined epoxy resin A had high resistance and poor adhesion.
  • Comparative Example 4 In Comparative Example 4 in which the total amount 1 of the epoxy resin A, the epoxy resin B, and the curing agent C is out of the predetermined range, the resistance is large and the screen printability is inferior. In Comparative Examples 5 to 6 in which the total amount 2 of the epoxy resin D, the epoxy resin B, and the curing agent C is outside the predetermined range, the screen printability is inferior. Comparative Example 7 in which the total amount 1 of the epoxy resin A, the epoxy resin B, and the curing agent C is outside the predetermined range is inferior in screen printability and adhesiveness.
  • Comparative Example 8 In Comparative Example 8 in which the mass ratio [ ⁇ C / (A or D) + B ⁇ ] of the curing agent C to the total amount of the epoxy resin A or the epoxy resin D and the epoxy resin B is out of the predetermined range, the resistance is large. Adhesiveness was inferior. In Comparative Examples 9 to 10 in which the mass ratio [(A or D) / B] of the epoxy resin A or the epoxy resin D to the epoxy resin B is out of the predetermined range, the screen printability is inferior.
  • composition of the present invention was excellent in screen printability, low resistance, and adhesion to the substrate.

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Abstract

本発明はスクリーン印刷性、低抵抗性、及び、基材との接着性に優れる導電性組成物の提供を目的とする。本発明は、導電粒子と、エポキシ当量が400g/eq以上1500g/eq未満であり、かつ、25℃で固体のエポキシ樹脂A、又は、エポキシ当量が1500g/eq以上3500g/eq未満であり、かつ、25℃で固体のエポキシ樹脂Dと、エポキシ当量が400g/eq未満であり、かつ、25℃で液状のエポキシ樹脂Bと、硬化剤Cと、溶剤と、を含有し、A、B及びCの総量1が導電粒子100質量部に対して3質量部以上10質量部以下であり、又は、D、B及びCの総量2が導電粒子100質量部に対して3質量部以上6質量部未満であり、質量比[(A又はD)/B]が20/80~80/20であり、質量比[C/{(A又はD)+B}]が、2/98~10/90である、導電性組成物である。

Description

導電性組成物
 本発明は導電性組成物に関する。
 従来、太陽電池などにおける電極を形成するために、導電粒子及びエポキシ樹脂を含有する導電性ペーストを使用することが提案されている(例えば、特許文献1~2)。
特許4413700号公報 特許5277844号公報
 上記導電性ペーストには、スクリーン印刷性、得られる硬化物が低抵抗であり、基材との接着性に優れること等が要求される。特に太陽電池のフィンガー電極用途では、発電効率向上のため受光面積を広げる試みがなされるようになった。受光面積を広げることを目的としフィンガーの細線化が求められる一方、細線化に伴う抵抗増加を抑える為、ペースト自体の低抵抗化と共に配線の幅に対して高さを上げる高アスペクト比の配線印刷性が同時に求められる。高アスペクト比の配線を得ることを目的とし、重ねて2回印刷するダブルプリント等の手法が提案されているが、印刷、乾燥工程を2回行う必要があることに加え、プリンターや乾燥機等の製造ライン設備も余分に必要となることから、ラインタクトや製造コストでデメリットが大きかった。さらに細線化に伴い、重ね印刷の高い印刷精度が求められ、位置ずれ等の不具合が発生することが問題となっている。このような状況から、ダブルプリント等の工程を踏まず1回の印刷で高アスペクト比の配線を印刷可能な導電ペーストが求められている。
 このようななか、本発明者らは特許文献1~2を参考にして導電性組成物を調製しこれを評価したところ、このような組成物が、スクリーン印刷性、低抵抗性、又は、基材との接着性について昨今要求されているレベルを満たさない場合があることが明らかとなった。
 そこで、本発明は、高アスペクト比の配線化を含めたスクリーン印刷性、低抵抗性、及び、基材との接着性に優れる導電性組成物を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、導電粒子、エポキシ樹脂及び硬化剤を含有する導電性組成物において、エポキシ当量の異なる、固体のエポキシ樹脂A又はDと液状のエポキシ樹脂Bとを併用し、各エポキシ樹脂等の含有量を所定の範囲にすることによって、所望の効果が得られることを見出し、本発明に至った。
 本発明は上記知見等に基づくものであり、具体的には以下の構成により上記課題を解決するものである。
 1. 導電粒子と、
 エポキシ当量が400g/eq以上1500g/eq未満であり、かつ、25℃で固体のエポキシ樹脂A、又は、エポキシ当量が1500g/eq以上3500g/eq未満であり、かつ、25℃で固体のエポキシ樹脂Dと、
 エポキシ当量が400g/eq未満であり、かつ、25℃で液状のエポキシ樹脂Bと、
 硬化剤Cと、
 溶剤と、を含有し、
 上記エポキシ樹脂A、上記エポキシ樹脂B及び上記硬化剤Cの総量1が上記導電粒子100質量部に対して3質量部以上10質量部以下であり、又は、上記エポキシ樹脂D、上記エポキシ樹脂B及び上記硬化剤Cの総量2が上記導電粒子100質量部に対して3質量部以上6質量部未満であり、
 上記エポキシ樹脂Bに対する、上記エポキシ樹脂A又は上記エポキシ樹脂Dの質量比[(A又はD)/B]が、20/80~80/20であり、
 上記エポキシ樹脂A又は上記エポキシ樹脂Dと上記エポキシ樹脂Bとの合計量に対する、上記硬化剤Cの質量比[C/{(A又はD)+B}]が、2/98~10/90である、導電性組成物。
 2. 上記エポキシ樹脂Aの軟化点が、115℃未満である、上記1に記載の導電性組成物。
 3. 上記エポキシ樹脂Dの軟化点が、115℃以上150℃以下である、上記1又は2に記載の導電性組成物。
 4. 上記エポキシ樹脂Bの25℃での粘度が、15~5000mPa・sである、上記1~3のいずれかに記載の導電性組成物。
 5. 上記導電粒子が、銀粉、銅粉及び表面の少なくとも一部が銀でコートされた銀コート導電粉からなる群から選ばれる少なくとも1種である、上記1~4のいずれかに記載の導電性組成物。
 6. 上記導電粒子が、比表面積が0.2~1.0m2/gであるフレーク状粒子E、及び、比表面積が0.5~1.6m2/gである球状粒子Fを含み、
 上記導電粒子の平均比表面積が、0.5~0.8m2/gである、上記1~5のいずれかに記載の導電性組成物。
 7. 上記総量1が上記導電粒子100質量部に対して3~7.0質量部である、又は、上記総量2が上記導電粒子100質量部に対して5.0~5.4質量部である、上記1~6のいずれかに記載の導電性組成物。
 8. 上記エポキシ樹脂Bが多価アルコールグリシジル型エポキシ樹脂のみであり、
 上記総量2が上記導電粒子100質量部に対して4.0~5.4質量部である、上記1~6のいずれかに記載の導電性組成物。
 本発明の導電性組成物は、スクリーン印刷性、低抵抗性、及び、基材との接着性に優れる。
 本発明について以下詳細に説明する。
 なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
 本明細書において、特に断りのない限り、各成分はその成分に該当する物質をそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。成分が2種以上の物質を含む場合、成分の含有量は、2種以上の物質の合計の含有量を意味する。
 本明細書において、スクリーン印刷性、低抵抗性、及び、基材との接着性のうちの少なくとも1つがより優れることを、本発明の効果がより優れるという場合がある。
[導電性組成物]
 本発明の導電性組成物(本発明の組成物)は、
 導電粒子と、
 エポキシ当量が400g/eq以上1500g/eq未満であり、かつ、25℃で固体のエポキシ樹脂A、又は、エポキシ当量が1500g/eq以上3500g/eq未満であり、かつ、25℃で固体のエポキシ樹脂Dと、
 エポキシ当量が400g/eq未満であり、かつ、25℃で液状のエポキシ樹脂Bと、
 硬化剤Cと、
 溶剤と、を含有し、
 上記エポキシ樹脂A、上記エポキシ樹脂B及び上記硬化剤Cの総量1が上記導電粒子100質量部に対して3質量部以上10質量部以下であり、又は、上記エポキシ樹脂D、上記エポキシ樹脂B及び上記硬化剤Cの総量2が上記導電粒子100質量部に対して3質量部以上6質量部未満であり、
 上記エポキシ樹脂Bに対する、上記エポキシ樹脂A又は上記エポキシ樹脂Dの質量比[(A又はD)/B]が、20/80~80/20であり、
 上記エポキシ樹脂A又は上記エポキシ樹脂Dと上記エポキシ樹脂Bとの合計量に対する、上記硬化剤Cの質量比[C/{(A又はD)+B}]が、2/98~10/90である、導電性組成物である。
 本発明の組成物はこのような構成をとるため、所望の効果が得られるものと考えられる。その理由は明らかではないが、エポキシ当量の異なる、固体のエポキシ樹脂A又はDと液状のエポキシ樹脂Bとを併用し、各エポキシ樹脂の含有量等を所定の範囲にすることによって、スクリーン印刷で断線等が起こりにくく、高いアスペクト比の配線を印刷でき、導電粒子の高密度化が可能となり、得られる硬化物が強靭となるため、スクリーン印刷性、低抵抗性、及び、基材との接着性を高いレベルでバランスさせることができると推測する。
 以下、本発明の組成物に含有される各成分について詳述する。
<<導電粒子>>
 本発明の組成物に含有される導電粒子は、導電性を有する粒状の物質であれば特に限定されない。
 導電粒子としては、例えば、電気抵抗率が20×10-6Ω・cm以下の金属材料が挙げられる。
 上記金属材料としては、具体的には、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、及び、ニッケル(Ni)等が挙げられる。
 上記導電粒子は、本発明の効果により優れるという観点から、銀粉、銅粉及び表面の少なくとも一部を銀でコートされた銀コート導電粉からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
 上記銀コート導電粉を構成するコアとしては、例えば、上記金属材料の粒子が挙げられる。
 導電粒子の平均粒子径は、本発明の効果により優れるという観点から、0.5~10μmが好ましく、1~5μmがより好ましい。
 ここで、本発明において、導電粒子の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて体積基準の粒度分布を測定して求められる、累積50%における粒子径(50%体積累積径。「平均粒子径(D50)」ともいう。)のことをいう。このようなレーザー回折式粒度分布測定装置としては、例えば、堀場製作所製のLA-500(商品名)に準ずる装置が挙げられる。
 導電粒子は、本発明の効果により優れるという観点から、フレーク状粒子E及び球状粒子Fからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
 本発明において、球状とは、長径/短径の比率が2以下の粒子の形状をいう。また、フレーク状とは、長径/短径の比率が2超の形状をいう。ここで、導電粒子を構成する粒子の長径および短径は、走査型電子顕微鏡(SEM)から得られる画像に基づいて求めることができる。また、「長径」とは、SEMにより得られた粒子画像内において、粒子の略重心を通過する線分のうち最も距離の長いものを指す。「短径」とは、SEMにより得られた粒子画像において、粒子の略重心を通過する線分のうち最も距離の短いものを指す。
 フレーク状粒子Eは単結晶及び多結晶の何れであってもよい。
 フレーク状粒子Eの比表面積は、発明の効果により優れるという観点から、0.2~1.0m2/gが好ましく、0.2~0.8m2/gがより好ましい。1.0m2/gより多い場合、高粘度化しやすく印刷性の低下が発生する。適正印刷が可能な粘度域の組成物を得るには溶剤をより多く配合する必要があり、固形分が低下することから印刷・硬化後の配線のアスペクト比が小さくなる問題が発生する。0.2m2/gより少ない場合、低粘度化しやすく線幅の広がりなど印刷性の低下が発生する。適正印刷が可能な粘度域の組成物を得るには溶剤をより少なく配合する必要があり、製造時の粘度コントロールが困難となる一方、スクリーン印刷等の配線工程で溶剤乾燥による粘度変化が起こりやすい等の問題が発生する。
 本発明において、導電粒子の比表面積は、-196℃における窒素の吸着等温線からBET式に基づいて求めた値をいう。
 フレーク状粒子Eの平均粒子径は、発明の効果により優れるという観点から、1~15μmが好ましく、3~10μmがより好ましい。10μmより大きい場合、スクリーン印刷等の配線工程でメッシュ詰まりを起こしやすく、特に細線パターニング時に断線を起こしやすいという問題が発生する。1μmより小さい場合、導電粒子同士の接点が増え、接触抵抗が大きくなり得られた配線の抵抗が大きくなる。さらに、得られた組成物のチクソ性が低くなることに起因し、スクリーン印刷等の配線工程で高アスペクト比の配線化が困難となる問題が発生する。
 球状粒子Fの比表面積は、発明の効果により優れるという観点から、0.5~1.6m2/gが好ましく、0.5~1.2m2/gがより好ましい。1.6m2/gより多い場合、高粘度化しやすく印刷性の低下が発生する。適正印刷が可能な粘度域の組成物を得るには溶剤をより多く配合する必要があり、固形分が低下することから印刷・硬化後の配線のアスペクト比が小さくなる問題が発生する。0.5m2/gより少ない場合、低粘度化しやすく線幅の広がりなど印刷性の低下が発生する。適正印刷が可能な粘度域の組成物を得るには溶剤をより少なく配合する必要があり、製造時の粘度コントロールが困難となる一方、スクリーン印刷等の配線工程で溶剤乾燥による粘度変化が起こりやすい等の問題が発生する。
 球状粒子Fの平均粒子径は、発明の効果により優れ、印刷性及び導電性に優れるという観点から、0.5~3μmが好ましく、0.8~2μmがより好ましい。3μmより大きい場合、粒子間の隙間が多くなり、組成物内の導電粒子密度が低下することで、得られた配線の抵抗が大きくなる。0.5μmより小さい場合、導電粒子同士の接点が増え、接触抵抗が大きくなり得られた配線の抵抗が大きくなる。
 本発明において、導電粒子として複数の種類の導電粒子を使用する場合、導電粒子の平均比表面積は、発明の効果により優れるという観点から、0.5~0.8m2/gが好ましく、0.5~0.7m2/gがより好ましい。
 本発明において、導電粒子の平均比表面積は、各導電粒子の比表面積とその含有量との積の総和を、各導電粒子の含有量の総和で除することによって得ることができる。
 導電粒子として上記フレーク状粒子E及び上記球状粒子Fを含有する場合、上記フレーク状粒子Eに対する上記球状粒子Fの質量比(球状粒子F/フレーク状粒子E)は、発明の効果により優れるという観点から、75/25~25/75が好ましく、70/30~30/70がより好ましい。
 導電粒子の製造方法は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
 球状の導電粒子(例えば上記球状粒子F)の製造方法は特に限定されるものではなく、例えば、湿式還元法、電解法やアトマイズ法等により製造したものを好適に用いることができる。
 フレーク状の導電粒子(例えば上記フレーク状粒子E)製造方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば、上述した方法で製造された球状の導電粒子を元粉として、当該元粉にボールミル、ビーズミル、振動ミル、攪拌式粉砕機などにより機械的処理を施し、元粉を物理的な力でフレーク化する方法により製造したものを好適に用いることができる。
<<エポキシ樹脂>>
 本発明の組成物は、所定の、エポキシ樹脂A又はD、及び、エポキシ樹脂Bを含有する。
 本発明の組成物に含有されるエポキシ樹脂A、B又はDは、1分子中に2個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有する化合物からなる樹脂である。エポキシ樹脂A、B又はDは、1分子中に2個又は3個のオキシラン環を有することが好ましい。
<エポキシ樹脂A>
 本発明において、エポキシ樹脂Aは、エポキシ当量が400g/eq以上1500g/eq未満であり、かつ、25℃で固体のエポキシ樹脂である。
 エポキシ樹脂Aのエポキシ当量は、本発明の効果により優れるという観点から、400~1000g/eqが好ましい。
 エポキシ樹脂Aの軟化点は、本発明の効果により優れるという観点から、115℃未満が好ましく、60~105℃がより好ましい。
 本発明において、エポキシ樹脂の軟化点は、JIS K-7234に準じて測定された。
 エポキシ樹脂Aとしては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールE型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールS型、及び、ビスフェノールAF型のようなビスフェノール骨格のエポキシ樹脂が挙げられる。
 なかでも、エポキシ樹脂Aは、本発明の効果により優れるという観点から、例えば、ビスフェノールA型及びビスフェノールF型からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。上記エポキシ樹脂Aとして、ビスフェノールA型及びビスフェノールF型を併用しても良い。
 また、エポキシ樹脂Aは、組成物の粘度を適正な範囲とできるため、スクリーン印刷性(特に60μm印刷性)により優れるという観点から、ビスフェノールF型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
 エポキシ樹脂Aの粘度は、スクリーン印刷性(特に60μm印刷性)により優れ、組成物の粘度を適正な範囲とできるという観点から、A~Uであることが好ましく、L~Uであることがより好ましく、O~Uであることが更に好ましい。
 本発明において、エポキシ樹脂Aの粘度は、例えば、25℃条件下で、ブチルカルビトール40%(固形分)溶液を用いたガードナーホルト法による粘度検査を行うことによって評価できる。
<エポキシ樹脂D>
 本発明において、エポキシ樹脂Dは、エポキシ当量が1500g/eq以上3500g/eq未満であり、かつ、25℃で固体のエポキシ樹脂である。
 エポキシ樹脂Dのエポキシ当量は、本発明の効果により優れるという観点から、1500~2500g/eqが好ましい。
 エポキシ樹脂Dの軟化点は、本発明の効果により優れるという観点から、115℃以上150℃以下が好ましく、115~135℃がより好ましい。
 エポキシ樹脂Dとしては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールE型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールS型、及び、ビスフェノールAF型のようなビスフェノール骨格のエポキシ樹脂が挙げられる。
 なかでも、エポキシ樹脂Dは、本発明の効果により優れるという観点から、ビスフェノールA型及びビスフェノールF型からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。上記エポキシ樹脂Dとして、ビスフェノールA型及びビスフェノールF型を併用しても良い。
 また、エポキシ樹脂Dは、エポキシ樹脂Dとしては粘度が低く、組成物の粘度を低下させることができるため、スクリーン印刷性(特に60μm印刷性)により優れるという観点から、ビスフェノールF型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
 エポキシ樹脂Dの粘度は、スクリーン印刷性(特に60μm印刷性)により優れ、組成物の粘度を低下させることができるという観点から、V~Z5であることが好ましく、V~Z2であることがより好ましい。エポキシ樹脂DとしてビスフェノールF型エポキシ樹脂が使用される場合、上記ビスフェノールF型エポキシ樹脂の粘度は、エポキシ樹脂Dとしては粘度が低く、組成物の粘度を低下させることができるため、スクリーン印刷性(特に60μm印刷性)により優れるという観点から、X~Z2であることが好ましい。
 本発明において、エポキシ樹脂Dの粘度は、例えば、25℃条件下で、ブチルカルビトール40%(固形分)溶液を用いたガードナーホルト法による粘度検査を行うことによって評価できる。
<エポキシ樹脂B>
 本発明において、エポキシ樹脂Bは、エポキシ当量が400g/eq未満であり、かつ、25℃で液状のエポキシ樹脂である。
 エポキシ樹脂Bのエポキシ当量は、本発明の効果により優れるという観点から、100g/eq以上400g/eq未満が好ましく、150~300g/eqがより好ましい。
 エポキシ樹脂Bのエポキシ当量は、本発明の効果(特に低抵抗性)により優れるという観点から、200g/eq以上400g/eq未満が好ましく、250~390g/eqがより好ましく、300~380g/eqが更に好ましく、300g/eq超380g/eq以下が特に好ましい。
 エポキシ樹脂Bの25℃での粘度は、本発明の効果により優れるという観点から、15~5000mPa・sが好ましく、30~1000mPa・sがより好ましい。
 本発明において、エポキシ樹脂の粘度は、25℃の条件下において、JIS Z 8803に準じて測定された。
 エポキシ樹脂Bとしては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールE型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールS型、及び、ビスフェノールAF型のようなビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂;
 ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂;
 ポリ(オキシアルキレン)ポリオールのグリシジルエーテル、及び、アルキレンポリオールのグリシジルエーテルのような多価アルコールグリシジル型エポキシ樹脂;
 キレート変性エポキシ樹脂;
 ベンゼンジオール(ジヒドロキシベンゼン)骨格を有するエポキシ樹脂及びその水素添加物;
 フタル酸骨格を有するエポキシ樹脂及びその水素添加物;
 ベンゼンジメタノール骨格を有するエポキシ樹脂;
 シクロヘキサンジメタノール骨格を有するエポキシ樹脂;
 ジシクロペンタジエンジメタノール骨格を有するエポキシ樹脂;
 アニリン骨格を有するエポキシ樹脂;
 トルイジン骨格を有するエポキシ樹脂等、が挙げられる。
 上記エポキシ樹脂Bはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
 なかでも、エポキシ樹脂Bは、本発明の効果により優れるという観点から、ビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂、及び、多価アルコールグリシジル型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、
 ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールS型、ビスフェノールAF型、及び、多価アルコールグリシジル型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、
 多価アルコールグリシジル型エポキシ樹脂が更に好ましく、
 ポリ(オキシアルキレン)ポリオールのグリシジル型エポキシ樹脂が特に好ましい。
 上記多価アルコールグリシジル型エポキシ樹脂を構成し得る、ポリ(オキシアルキレン)ポリオール、又は、アルキレンポリオールは特に制限されない。
 上記ポリ(オキシアルキレン)ポリオール、又は、アルキレンポリオールが有するアルキレン基は直鎖状、分岐状、環状、又は、これらの組合せの何れであってもよい。上記アルキレン基の炭素数は例えば、2~15個とすることができる。
 上記アルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基が挙げられる。なかでも、本発明の効果により優れるという観点から、エチレン基が好ましい。
 上記ポリ(オキシアルキレン)ポリオールが有する繰り返し単位(オキシアルキレン基)の繰り返し単位数は、本発明の効果により優れるという観点から、2~10が好ましい。
 上記ポリ(オキシアルキレン)ポリオールが有する繰り返し単位(オキシアルキレン基)の繰り返し単位数は、本発明の効果(特に低抵抗性)により優れるという観点から、10~15が好ましい。
 上記アルキレンポリオールのグリシジルエーテルとしては、例えば、エチレングリコールジグルシジルエーテル、及び、プロピレングリコールジグルシジルエーテルが挙げられる。
 上記アルキレンポリオールのグリシジルエーテルの市販品としては、例えば、商品名EX-810(ナガセケムテック社製)が挙げられる。
 上記ポリ(オキシアルキレン)ポリオールのグリシジルエーテルとしては、例えば、ポリエチレングリコールジグルシジルエーテル、及び、ポリプロピレングリコールジグルシジルエーテルが挙げられる。
 上記ポリ(オキシアルキレン)ポリオールのグリシジルエーテルの市販品としては、例えば、商品名EX-830、EX-841、EX-920(ナガセケムテック社製)等が挙げられる。
<(A又はD)/B>
 本発明において、上記エポキシ樹脂Bに対する、上記エポキシ樹脂A又は上記エポキシ樹脂Dの質量比[(A又はD)/B]は、20/80~80/20である。
 [(A又はD)/B]は、本発明の効果により優れるという観点から、25/75~75/25が好ましく、40/60~60/40がより好ましい。
 エポキシ樹脂Aの製造方法は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。エポキシ樹脂D及びエポキシ樹脂Bも同様である。
<<硬化剤C>>
 本発明の組成物に含有される硬化剤Cは、エポキシ樹脂の硬化剤として使用できるものであれば特に制限されない。なかでも、カチオン系硬化剤が好ましい。カチオン系硬化剤としては、例えば、アミン系、スルホニウム系、アンモニウム系、及び、ホスホニウム系の硬化剤が挙げられる。
 硬化剤Cとしては、例えば、三フッ化ホウ素エチルアミン、三フッ化ホウ素ピペリジン、三フッ化ホウ素トリエタノールアミンのような、三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体;
 三フッ化ホウ素フェノール;
p-メトキシベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルイオドニウムヘキサフルオロホスフェート;
 テトラフェニルスルホニウムのようなスルホニウム系硬化剤;
 テトラ-n-ブチルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラ-n-ブチルホスホニウム-o,o-ジエチルホスホロジチオエートのようなホスホニウム系硬化剤等が挙げられる。
 これらの中でも、体積抵抗率をより低減できるという点から、三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体が好ましく、三フッ化ホウ素とアミン化合物との錯体である、三フッ化ホウ素エチルアミン、三フッ化ホウ素ピペリジン、および、三フッ化ホウ素トリエタノールアミンからなる群より選択される少なくとも1種の錯体を用いることがより好ましい。
 硬化剤の製造方法は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
<総量1>
 本発明の組成物がエポキシ樹脂Aを含有する場合、上記エポキシ樹脂A、上記エポキシ樹脂B及び上記硬化剤Cの総量1は、上記導電粒子100質量部に対して3質量部以上10質量部以下である。
 上記総量1は、本発明の効果により優れるという観点から、上記導電粒子100質量部に対して、3~8質量部が好ましく、5~8質量部がより好ましく、5~7.0質量部が更に好ましい。
<総量2>
 本発明の組成物がエポキシ樹脂Dを含有する場合、上記エポキシ樹脂D、上記エポキシ樹脂B及び上記硬化剤Cの総量2は、上記導電粒子100質量部に対して3質量部以上6質量部未満である。
 上記総量2は、本発明の効果により優れるという観点から、上記導電粒子100質量部に対して、3~5質量部が好ましい。
 上記総量2は、本発明の効果(特にスクリーン印刷性及び/又は抵抗特性)により優れるという観点から、上記導電粒子100質量部に対して5.0~5.4質量部であることが好ましい。
 また、エポキシ樹脂Bが多価アルコールグリシジル型エポキシ樹脂のみである場合、上記総量2は、本発明の効果(特にスクリーン印刷性及び/又は抵抗特性)により優れるという観点から、上記導電粒子100質量部に対して4.0~5.4質量部であることが好ましく、4.5~5.4質量部であることがより好ましい。
<<C/{(A又はD)+B}>>
 本発明において、上記エポキシ樹脂A又は上記エポキシ樹脂Dと上記エポキシ樹脂Bとの合計量に対する、上記硬化剤Cの質量比[C/{(A又はD)+B}]は、2/98~10/90である。
 [C/{(A又はD)+B}]は、本発明の効果により優れるという観点から、3/97~10/90が好ましく、3/97~8/92がより好ましい。
<<溶剤>>
 本発明の組成物は溶剤を含有する。
 上記溶剤は、特に限定されない。例えば、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、イソホロン、α-テルピネオール等が挙げられる。
 溶剤として市販品を使用することができる。
 溶剤の含有量は、本発明の効果により優れるという観点から、エポキシ樹脂A又はD、エポキシ樹脂B、及び、硬化剤C100質量部に対して、20~200質量部が好ましく、40~100質量部がより好ましい。
(添加剤)
 本発明の組成物は、必要に応じて、上記エポキシ樹脂A、B及びC以外のエポキシ樹脂、還元剤、脂肪酸金属塩等の添加剤をさらに含有していてもよい。
 上記還元剤としては、具体的には、例えば、エチレングリコール類等が挙げられる。
 上記脂肪酸金属塩は、有機カルボン酸の金属塩であれば特に限定されず、例えば、銀、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、スズおよび鉛からなる群から選択される少なくとも1種以上の金属のカルボン酸金属塩を用いるのが好ましい。これらのうち、銀のカルボン酸金属塩(以下、「カルボン酸銀塩」ともいう。)を用いるのが好ましい。
 ここで、上記カルボン酸銀塩は、有機カルボン酸(脂肪酸)の銀塩であれば特に限定されず、例えば、特開2008-198595号公報の[0063]~[0068]段落に記載された脂肪酸金属塩(特に3級脂肪酸銀塩)、特許第4482930号公報の[0030]段落に記載された脂肪酸銀塩、特開2010-92684号公報の[0029]~[0045]段落に記載された水酸基を1個以上有する脂肪酸銀塩、同公報の[0046]~[0056]段落に記載された2級脂肪酸銀塩、特開2011-35062号公報の[0022]~[0026]に記載されたカルボン酸銀等を用いることができる。
 本発明の組成物は、高温(700~800℃)焼成タイプの導電性ペーストとして一般的に用いられるガラスフリットについては特に必要がない。本発明の組成物は、ガラスフリットを実質的に含有しない(ガラスフリットの含有量が上記導電粒子100質量部に対して0~0.1質量部である)ことが好ましい態様の1つとして挙げられる。
(導電性組成物の製造方法)
 本発明の組成物の製造方法は特に限定されず、上述した各成分を、例えば、ロール、ニーダー、押出し機、万能かくはん機等により混合する方法が挙げられる。
 本発明の組成物を例えば、基材に付与し、180~230℃の条件下で加熱して、上記組成物を硬化させることができる。
 基材は特に制限されない。例えば、シリコン基板、ガラス、金属、樹脂基板、フィルム等が挙げられる。上記基材に例えばITO(インジウムスズ酸化物)等のTCO(透明酸化物導電膜)処理がなされていてもよい。
 本発明の組成物を用いて形成される硬化物は、例えば、太陽電池セルの電極(集電極)、タッチパネルの電極、LEDのダイボンドとして使用することができる。
 本発明の組成物を用いて形成される電極を有する太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造することができる。
 以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし本発明はこれらに限定されない。
<<組成物の製造>>
 下記第1表の各成分を同表に示す組成(質量部)で用いて、これらを撹拌機で混合し、組成物を製造した。
<<評価>>
 上記のとおり製造された組成物を用いて以下の評価を行った。結果を第1表に示す。
<体積抵抗率(比抵抗)>
 上記のとおり製造した各組成物を、ガラス基板上に、スクリーン印刷で塗布して、2cm×2cmのベタ塗りであるテストパターンを形成した。その後、オーブンにて200℃で30分間乾燥及び硬化し、導電性被膜を作製した。
 作製した各導電性被膜について、抵抗率計(ロレスターGP、三菱化学社製)を用いた4端子4探針法により体積抵抗率を評価した。
 体積抵抗率が8.0μΩ・cm未満の場合を体積抵抗率が良好であると判断した。
 <スクリーン印刷性>
 スクリーン印刷性について60μm印刷性及びアスペクト比を評価した。
 本発明において、以下の評価によって、60μm印刷性が〇又は◎であり、かつ、アスペクト比が〇又は◎である場合、スクリーン印刷性に優れるものとする。
・60μm印刷性
 メッシュカウント360メッシュ、乳剤厚25μm、配線開口幅60μm、線径16μm、オープニング55μmのステンレス製スクリーンマスクを用いて、ライン開口幅60μmのスクリーン製版Aを作製した。
 次いで、上記のとおり製造した各組成物を、スクリーン製版Aを用いて、印刷速度200mm/秒でスクリーン印刷し、ライン幅が60~80μmの配線を得た。
 上記のとおり、スクリーン印刷で得られた配線を、レーザー顕微鏡(倍率300倍)で観察し、以下の基準により開口幅60μm印刷性の良否を判定した。
 断線、蛇行、ニジミおよびメッシュ跡のいずれも確認されない場合を開口幅60μm印刷性が極めて良好なものとして「◎」と評価した。断線は確認されないが、蛇行、ニジミおよびメッシュ跡のいずれか1つが確認された場合を開口幅60μm印刷性が良好なものとして「○」と評価した。断線は確認されないが、蛇行、ニジミおよびメッシュ跡のいずれか2つ以上が確認された場合を開口幅60μm印刷性が劣るものとして「△」と評価した。断線が確認された場合を開口幅60μm印刷性が極めて劣るものとして「×」と評価した。
・アスペクト比
 上記のとおり、スクリーン印刷で得られた配線を、レーザー顕微鏡(倍率300倍)で観察し、配線の幅及び高さを測定し、その比率(高さ/幅)をアスペクト比として計測した。
 アスペクト比が0.3以上である場合を「◎」と評価した。アスペクト比が0.25以上0.3未満である場合を「〇」と評価した。アスペクト比が0.2以上0.25未満である場合を「△」と評価した。アスペクト比が0.2未満である場合を「×」と評価した。
<接着性>
 シリコン基板の表面に、透明導電層としてITO(Snをドープした酸化インジウム)を製膜した。
 次いで、上記のとおり製造した各組成物を、透明導電層上に印刷速度200mm/秒でスクリーン印刷で塗布して、幅60~80μm、長さ25mmの細線形状のテストパターンを形成した。このとき使用したスクリーン印刷マスクは、360メッシュ、乳剤厚25μm、配線開口幅60μm、線径16μm、オープニング55μmである。
 その後、上記テストパターンを200℃の条件下に30分間おいて乾燥及び硬化させ、透明導電層上に配線を20本有する試験サンプルを作製した。
 次に、上記配線のすべてに対して直角方向に、1本のテープを貼り、直ちに上記テープを試験サンプルから剥離する剥離試験を実施した。
 剥離試験の結果、配線が全く剥離しなかった場合、これを接着性に優れると評価し、「〇」と表示した。
 配線が20本中1本又は2本以下剥離した場合、これを接着性がやや劣ると評価し、「△」と表示した。
 配線が20本中3本以上剥離した場合、これを接着性が非常に劣ると評価し、「×」と表示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 第1表に示した各成分の詳細は以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004

 また、エポキシ樹脂A-4の粘度(上記ガードナーホルト法)は、O~Uである。
 エポキシ樹脂D-3の粘度(上記ガードナーホルト法)は、X~Z2である。
 なお、第1表及び第2表において、フレーク銀E-1~E-3は、本発明における導電粒子のフレーク状粒子Eに該当する。
 また、球状銀F-1~F-3は、本発明における導電粒子の球状粒子Fに該当する。
 エポキシ樹脂A/D欄のA-2~A-4は、本発明における上記エポキシ樹脂Aに該当する。
 また、エポキシ樹脂A/D欄のD-1~D-3は、本発明における上記エポキシ樹脂Dに該当する。
 エポキシ樹脂B欄のB-1~B-5は、本発明における上記エポキシ樹脂Bに該当する。
 第1表に示す結果から明らかなように、所定のエポキシ樹脂Bの代わりにエポキシ樹脂B-6(25℃で液状であるがエポキシ当量が400g/eqを超える)を含有する比較例1は、抵抗が大きく、スクリーン印刷性が劣った。
 所定のエポキシ樹脂Aの代わりにエポキシ樹脂A-1(25℃で固体であるがエポキシ当量が400g/eq未満)を含有する比較例2は、スクリーン印刷性が劣った。
 所定のエポキシ樹脂Aの代わりにエポキシ樹脂A-5(25℃で固体であるがエポキシ当量が400g/eq未満)を含有する比較例3は、抵抗が大きく、接着性が劣った。
 エポキシ樹脂A、エポキシ樹脂B及び硬化剤Cの総量1が所定の範囲を外れる比較例4は、抵抗が大きく、スクリーン印刷性が劣った。
 エポキシ樹脂D、エポキシ樹脂B及び硬化剤Cの総量2が所定の範囲を外れる比較例5~6は、スクリーン印刷性が劣った。
 エポキシ樹脂A、エポキシ樹脂B及び硬化剤Cの総量1が所定の範囲を外れる比較例7は、スクリーン印刷性及び接着性が劣った。
 エポキシ樹脂A又はエポキシ樹脂Dとエポキシ樹脂Bとの合計量に対する、硬化剤Cの質量比[{C/(A又はD)+B}]が所定の範囲を外れる比較例8は、抵抗が大きく、接着性が劣った。
 エポキシ樹脂Bに対するエポキシ樹脂A又はエポキシ樹脂Dの質量比[(A又はD)/B]が所定の範囲を外れる比較例9~10は、スクリーン印刷性が劣った。
 これに対して、本発明の組成物は、スクリーン印刷性、低抵抗性、及び、基材との接着性に優れた。

Claims (8)

  1.  導電粒子と、
     エポキシ当量が400g/eq以上1500g/eq未満であり、かつ、25℃で固体のエポキシ樹脂A、又は、エポキシ当量が1500g/eq以上3500g/eq未満であり、かつ、25℃で固体のエポキシ樹脂Dと、
     エポキシ当量が400g/eq未満であり、かつ、25℃で液状のエポキシ樹脂Bと、
     硬化剤Cと、
     溶剤と、を含有し、
     前記エポキシ樹脂A、前記エポキシ樹脂B及び前記硬化剤Cの総量1が前記導電粒子100質量部に対して3質量部以上10質量部以下であり、又は、前記エポキシ樹脂D、前記エポキシ樹脂B及び前記硬化剤Cの総量2が前記導電粒子100質量部に対して3質量部以上6質量部未満であり、
     前記エポキシ樹脂Bに対する、前記エポキシ樹脂A又は前記エポキシ樹脂Dの質量比[(A又はD)/B]が、20/80~80/20であり、
     前記エポキシ樹脂A又は前記エポキシ樹脂Dと前記エポキシ樹脂Bとの合計量に対する、前記硬化剤Cの質量比[C/{(A又はD)+B}]が、2/98~10/90である、導電性組成物。
  2.  前記エポキシ樹脂Aの軟化点が、115℃未満である、請求項1に記載の導電性組成物。
  3.  前記エポキシ樹脂Dの軟化点が、115℃以上150℃以下である、請求項1又は2に記載の導電性組成物。
  4.  前記エポキシ樹脂Bの25℃での粘度が、15~5000mPa・sである、請求項1~3のいずれか1項に記載の導電性組成物。
  5.  前記導電粒子が、銀粉、銅粉及び表面の少なくとも一部が銀でコートされた銀コート導電粉からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1~4のいずれか1項に記載の導電性組成物。
  6.  前記導電粒子が、比表面積が0.2~1.0m2/gであるフレーク状粒子E、及び、比表面積が0.5~1.6m2/gである球状粒子Fを含み、
     前記導電粒子の平均比表面積が、0.5~0.8m2/gである、請求項1~5のいずれか1項に記載の導電性組成物。
  7.  前記総量1が前記導電粒子100質量部に対して3~7.0質量部である、又は、前記総量2が前記導電粒子100質量部に対して5.0~5.4質量部である、請求項1~6のいずれか1項に記載の導電性組成物。
  8.  前記エポキシ樹脂Bが、多価アルコールグリシジル型エポキシ樹脂のみであり、
     前記総量2が前記導電粒子100質量部に対して4.0~5.4質量部である、請求項1~6のいずれか1項に記載の導電性組成物。
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