KR100922810B1

KR100922810B1 - 흑화 전도성 패턴의 제조방법

Info

Publication number: KR100922810B1
Application number: KR1020070128149A
Authority: KR
Inventors: 정광춘; 유지훈; 김병훈; 김수한
Original assignee: 주식회사 잉크테크
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-10-21
Also published as: JP2011512644A; KR20090061225A; US20110003086A1; WO2009075520A1; JP5362740B2; US20140377455A1; US9839138B2; US9107317B2

Abstract

본 발명은 흑화 전도성 패턴의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (i) 비전도성 기재에 레지스트층을 형성하는 단계, (ⅱ) 레이저를 이용하여 레지스트층에 미세패턴 홈을 형성하는 단계, (ⅲ) 상기 미세패턴 홈에 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층을 형성하는 단계, 및 (ⅳ) 비전도성 기재 위에 잔류하는 레지스트층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 흑화 전도성 패턴의 제조방법은 종래기술에 따른 화학적 부식 제조 방법과는 달리 공정 간소화로 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 부식액 처리 등과 같은 환경문제가 발생되지 않으며, 전도성 및 흑화도가 우수한 고 해상도 전도성 패턴을 구현할 수 있는 효과가 있다.

전도성, 흑화, 레이저, 미세패턴

Description

흑화 전도성 패턴의 제조방법{A method for fabricating blackened conductive patterns}

본 발명은 흑화 전도성 패턴의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비전도성 기재 위에 고분자 물질을 사용해 레지스트층을 형성하고, 레이저 빔을 이용하여 미세패턴 홈을 형성한 후, 상기 미세패턴 홈에 흑화 전도성 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.

흑화(blackening)는 통상적으로 시인성을 높일 목적으로 금속층의 표면을 산이나 알칼리 등을 사용하거나 도금 방법 등으로 표면을 조화(광확산) 또는 흑색화(광흡수)하여 빛의 난반사가 없으며 빛의 흡수도를 높기기 위한 방법으로 사용되고 있다. 예를 들면 PDP에서 발생하는 전자파 차폐용 금속 메쉬에 흑화층을 형성하게 되면 전자파 차폐용 금속으로부터의 빛의 반사가 억제되어, 디스플레이의 표시 화상을 높은 콘트라스트로 시인할 수가 있게 된다.

현재 상용화 하는 흑화 처리된 전도성 패턴을 형성하는 방법의 가장 대표적인 방법은 포토리소그라피(Photolithography) 방법과 스크린 프린팅 (Screen Printing) 방법으로 나눌 수 있다. 포토리소그라피 방법은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리에스테르(PET)의 필름 소재에 도전성 소재의 박판을 압착한 플렉시블한 원자재 베이스 필름을 사용 하였으며, 패턴 회로를 형성하기 위해 드라이 필름(Dry Film) 또는 감광액 등을 도전성 소재 표면에 도포한 다음, 회로를 구현하고자 하는 필름을 드라이 필름 또는 감광액 도포층에 밀착하여 자외선(UV)을 조사 함으로써 전사 시킨 후에, 현상액을 이용하여 현상하고, 이어서 화학 부식액을 이용하여 구현 하고자하는 회로만 남긴 상태에서 불필요한 도전성 박판을 부식(Etching)시킨 다음, 회로 표면에 밀착된 드라이 필름 도는 도포된 감광액을 제거하여 패턴을 제조하며, 이렇게 형성된 전도성 패턴위에 흑화물질을 접촉하여 흑화 처리된 전도성 패턴을 형성하였다.

그러나 상술한 종래의 포토리소그라피 방법은 공정이 복잡할 뿐만 아니라 필름에 사용하는 접착층으로 인해 제조 시 이송공정에서 감김, 구김 또는 찢김이 발생되는 문제점이 있다. 또한, 에칭 공정에 따른 높은 설비비와 장치의 대형화가 불가피하고 사용된 부식액의 폐기과정에서 환경문제를 유발시키케 된다.

또 다른 전도성 패턴 형성 및 흑화처리 방법인 스크린 프린팅 공법은 전도성페이스트를 스크린 프린팅하여 전도성패턴을 형성하고, 그 위에 흑화물질을 형성하거나, 흑화물질을 포함하는 전도성페이스트를 스크린프린팅하여 흑화처리된 전도성 패턴을 형성하는 방법이다. 상기 스크린 프린팅 공법으로 전도성 패턴을 형성하는 방법은 공정 수는 간단하지만, 30um 이하의 고해상도 패턴을 형성 및 대면적 패턴 형성에 한계가 있을 뿐만 아니라, 고가의 장비 및 생산성 면에서도 문제점을 가지 고 있다.

최근에는 상기의 30um 이하의 고해상도 패턴을 형성하기 위하여, 레이저를 이용하는 방법이 연구되고 있다.

일본 특허공개공보 제2002-314227호에는 세라믹 판상에 미세한 도체 패턴을 형성할 수 있는 세라믹 배선 기판의 제조방법으로서, 그린시트(green sheet)에 접착된 필름 위에 도체 패턴에 대응하는 형상의 홈을 레이저 가공에 의해 형성하고, 그 관통공에 도전성 페이스트를 충전하여 건조시킨 후, 그린시트에 접착된 필름을 제거하여 얇고 미세한 도체패턴을 형성하는 방법에 대하여 기술하고 있으며, 일본 특허공개공보 제2004-281738호에는 레이저 주사에 의해 도전성 페이스트를 기판 상에 접착시켜 도전선 패턴을 형성하는 도전선 형성 방법으로서, 도전성 페이스트를 도포한 기판 표면에 레이저광을 주사함으로써 도전성의 페이스트를 경화시켜 도전선 패턴을 형성한 뒤, 레이저 주사부를 제외하는 도전선 페이스트를 유기용제에 용해시키고 제거한 후 소성하는 것으로 도전선 패턴을 기판상에 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 주사에 의한 도전선 패턴의 형성 방법에 대하여 기술하고 있다.

일본 특허공개공보 특개평 제 2006-222295호에는 초미세 배선 패턴이 형성되는 초미세 배선 기판의 제조방법으로서, 기판상에 형성된 감광성 수지에 레이저광을 조사하고 간섭노광을 행하여 현상한 후 홈부 바닥에 도전성 재료를 포함하는 용액을 유입하고 소결하여 초미세 배선을 형성하는 방법에 대하여 공지되어 있다.

또한, 미국특허공개공보 제20060057502호에는 입경이 0.5nm∼200nm의 금속 미립자와 분산제 및 용매로 이루어지는 금속 분산액을 기판에 도포하고, 파장 300nm∼550nm의 레이저 빔을 부분적으로 조사하여 금속 미립자를 소결한 후 기판을 세척하여 레이저를 조사하지 않은 부분의 금속 분산액을 제거하여 레이저 빔으로 조사한 형태대로 도전성 회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사를 이용한 도전성 회로 형성방법에 대하여 기술하고 있다.

상술한 종래기술에서는 레이저를 이용하여 미세패턴을 형성하는 다양한 방법을 제공하고 있으나, 흑화 처리된 전도성 미세패턴을 형성하는 방법을 제공하지 못하고 있다.

본 발명자들은 상기와 같이 종래의 전도성 패턴의 흑화처리 방법의 여러 문제점을 해결하고자 부단히 연구한 결과, 본 발명에 도달하게 되었다.

본 발명의 목적은 흑화 처리된 전도성 패턴의 제조방법에 있어서, 제조 공정이 간단하고 경제적일 뿐만 아니라, 부식액 처리 등과 같은 환경문제가 발생되지 않으며, 전도성 및 흑화도가 우수하고 미세한 고해상도의 흑화 전도성 패턴의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 흑화 전도성 패턴의 제조방법은 고분자 물질을 사용해 레지스트층을 형성한 후 레이저 빔을 이용하여 미세패턴 홈을 형성하고, 상기 미세패턴 홈에 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층을 형성한 후 레지스트층을 제거함으로써 흑화 전도성 패턴을 형성하는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 흑화 전도성 패턴의 제조방법은 (i) 비전도성 기재에 레지스트층을 형성하는 단계(S10); (ⅱ) 레이저를 이용하여 레지스트 층에 미세패턴 홈을 형성하는 단계(S20); (ⅲ) 상기 미세패턴 홈에 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층을 형성하는 단계(S30); 및 (ⅳ) 비전도성 기재 위에 잔류하는 레지스트층을 제거하는 단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 단계별로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

(ⅰ)단계; 비전도성 기재에 레지스트층을 형성하는 단계

상기 비전도성 기재는 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리에텔렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 나일론(Nylon), 폴리테트라플로우로에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리카보네이트 (PC), 폴리아릴레이트(PAR) 등과 같은 플라스틱 필름이나 유리 기판등을 사용 할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 기재는 후술되는 열처리온도에 따라 기재의 특성에 맞게 선택적으로 사용될 수 있다.

상기 레지스트층을 형성하는 물질은 레이저 빔에 쉽게 기화 또는 분해되고 전도성 물질을 용해하지 않는 것이 바람직하다. 이에 사용 가능한 물질은 유기고분자 물질로서 폴리프로필렌, 폴리 카보네이트, 폴리 아크릴레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 셀룰로즈아세테이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 알키드 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 페놀 변성 알키드 수지, 에폭시 변성 알키드 수지, 비닐 변성 알키드 수지, 실리콘 변성 알키드 수지, 아크릴 멜라민 수지, 폴리 이소시아네이트 수지, 에폭시 에스테르 수지 등을 예로 들 수 있으며 본 발명에 부합된다면 이에 한정되지는 않는다.

상기 비전도성 기재에 레지스트층을 형성하는 방법은 공지된 일반적인 막 형성 방법이 사용될 수 있으며, 본 발명의 특징에 부합하는 경우 특별히 제한할 필요는 없다. 예를 들면, 스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade)와 디스펜싱(dispensing), 잉크 젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting) 방법 등에서 선택하여 사용하는 것이 가능하다.

또한 레지스트층을 균일한 박막으로 형성하기 위해 용매가 필요한 경우가 있는데 이때 사용할 수 있는 용매로는 레지스트층용 고분자 물질을 용해할 수 있는 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 같은 알코올류, 에틸렌글리콜, 글리세린과 같은 글리콜류, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메톡시프로필아세테이트, 카비톨아세테이트, 에틸카비톨아세테이트와 같은 아세테이트류, 메틸세로솔브, 부틸셀로솔브, 디에틸에테르, 테트하히드로퓨란, 디옥산과 같은 에테르류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈과 같은 케톤류, 헥산, 헵탄, 도데칸, 파라핀 오일, 미네랄 스프릿과 같은 탄화수소계, 벤전, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족, 그리고 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환 용매, 아세토니트릴, 디메틸술폭사이드 또는 이들의 혼합용매 등을 사용할 수 있다.

상기 레지스트층 형성 두께는 50마이크론 이하, 보다 좋게는 1마이크론 이상 25 마이크론 이하가 바람직하다. 레지스트층 두께는 전도성 패턴 형성 및 흑화처리 시 단층 패턴 형성이나 다층 패턴 형성 조건에 따라 조절이 필요하다. 레지스트층 형성 시 건조는 보통 80~400 ℃ 로 진행하는 바람직하고 비전도성 기재가 변형되지 않은 온도 범위에서는 가능하다.

(ⅱ)단계; 레이저를 이용하여 레지스트층에 미세패턴 홈을 형성하는 단계

비전도성 기재 위에 레지스트층이 균일한 두께로 형성된 상태에서 미세패턴 홈을 형성하는 방법은 레지스트층 물질을 충분히 기화시키거나 분해할 수 있는 정도의 에너지를 가지는 레이저 빔을 사용하는 것으로 레이저 빔을 사용하는 경우 고해상도의 미세회로를 형성할 수 있다. 또한, 상기 레지스트층 뿐만 아니라, 기재의 일부를 기화시키거나 분해시킬 수 있다.

본 발명에서, 미세패턴의 해상도는 일반적으로 레이저 빔으로 직접 패턴 할 수 있는 최소 선폭까지 구현 가능하고, 레이저 장비에 따라서 최소 선폭이 서브마이크로미터까지 가능하고 최대 선폭은 수백~수천 마이크론까지 가능하다. 또한 레이져 빔의 출력 에너지를 조절하면 미세패턴 홈의 높이를 조절할 수 있다. 최소 서브마이크론 두께에서 최대 레지스트층의 두께 이상으로, 비 전도성 기재의 두께까지 미세 패턴 홈의 높이를 조절할 수 있다. 상기 미세패턴 홈 높이와 다음 단계에서 전도성 패턴 형성 및 흑화처리방법에 따라 최종적으로 형성되는 흑화 전도성 패턴의 두께를 조절할 수 있다. 레이저 빔 사용시 빔의 모양을 패터닝에 유리하게 조절하기 위하여 광학회절소자나 마스크를 부분적으로 사용하여 미세패턴을 형성할 수 있다.

단계 (ⅲ); 미세패턴 홈에 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층을 형성하는 단계

상기 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층은 전도성물질과 흑화물질 이 혼합되어 단층으로 형성될 수도 있고, 전도성 물질을 함유하는 전도성층 및 흑화물질을 함유하는 흑화층이 단계적으로 층상으로 형성될 수도 있으며, 흑화층이 전도성층을 둘러싼 구조의 혼합층일 수도 있다.

상기 혼합층의 형성방법을 구체적으로 예를 들면 다음과 같다.

첫째로, 상기 혼합층은 상기 미세패턴 홈에 흑화물질 및 전도성물질을 함유하는 전도성잉크를 충진하는 방법으로 형성될 수 있다.

둘째로, 상기 혼합층은 상기 미세패턴 홈에 전도성물질을 함유하는 전도성 잉크를 충진하고 건조하여 전도성층을 형성하는 단계, 및 상기 미세패턴 홈의 전도성층 상에 상부 흑화층을 형성하는 단계로부터 형성될 수 있다.

셋째로, 상기 혼합층은 상기 미세패턴 홈에 흑화물질을 함유하는 흑화용액을 충진하고 건조하여 하부 흑화층을 형성하는 단계, 상기 하부 흑화층이 형성된 미세패턴 홈에 전도성물질을 함유하는 전도성 잉크를 충진하고 건조하여 전도성층을 형성하는 단계, 및 상기 전도성층 상에 상부 흑화층을 형성하는 단계로부터 형성될 수 있다. 상기 하부 흑화층과 상부 흑화층에 의해서 전도성층을 둘러싼 구조가 될 수 있다.

상기 전도성 층 상에 형성되는 상부 흑화층은 상기 전도성 층이 형성된 미세패턴 홈에 흑화물질을 함유하는 흑화용액을 충진하여 건조하는 방법으로 형성될 수 있고, 상기 전도성 층 상에 흑화물질을 전기도금 또는 무전해도금하는 방법으로 형성될 수 있으며, 미세 패턴 홈에 형성된 전도성층을 흑화물질을 함유하는 흑화용액에 침지시켜 표면을 흑화 처리하는 방법으로 형성될 수도 있다.

상기의 전도성 물질은 특별히 제한되지 않고 통상적으로 사용되는 물질로서 예를 들면 은, 금, 백금, 팔라듐, 구리, 니켈, 아연, 철, 알루미늄 또는 이들의 혼합물로 사용할 수 있다.

또한 상기에서 전도성 물질의 형태는 구형, 선형, 판상형 또는 이들의 혼합 형태로도 무방하고 나노 입자를 포함하는 입자(particle) 상태나, 분말(powder), 플레이크(flake), 콜로이드(colloid), 하이브리드(hybrid), 페이스트(paste), 졸(sol), 용액(solution) 상태 또는 이들을 한 종류 이상 선택한 혼합 형태 등 다양한 상태로 사용할 수 있다.

본 발명자들은 특수한 구조의 은착체화합물을 환원하여 제조된 은 나노입자의 제조방법에 대하여 대한민국 특허 출원 제2006-0074246호로 출원한 바 있다. 본 발명에 따른 전도성 물질로서 상기 특허 출원에 기재된 방법으로 제조되는 은 나노입자를 함유할 수 있다. 상기 특허 출원에 기재된 은 나노 입자는 입자의 크기가 균일하고 응집성이 최소화되는 장점이 있으며, 상기 은 나노입자를 함유하는 전도성 잉크는 150℃ 이하의 낮은 온도에서, 짧은 시간에 소성하여도 높은 전도도를 갖는 균일하고 치밀한 박막 또는 미세 패턴 형성이 용이한 장점이 있다. 본 발명에 따른 전도성 물질로서 상기 특허 출원에 기재된 바와 같이 하기의 제조방법으로부터 제조된 은 나노입자를 함유함으로써 전도성 패턴 형성이 용이하고 형성된 패턴의 물리적 특성이 우수한 장점을 가지게 된다.

a) 하기 화학식 1로 표시되는 은 화합물과, 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 암모늄 카바메이트계 화합물, 암모늄 카보네이트계 화합물 또는 암모늄 바이 카보네아트계 화합물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물과 반응시켜 은 착체화합물을 제조하는 단계;

b) 상기 a) 단계의 은 착체화합물에 환원제를 반응시키거나 열을 가하여 환원 또는 열분해 시켜 은 나노입자를 제조하는 단계.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, X는 산소, 황, 할로겐, 시아노, 시아네이트, 카보네이트, 니트레이트, 나이트라이트, 설페이트, 포스페이트, 티오시아네이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 테트라플로로 보레이트, 아세틸아세토네이트,카 복실레이트 및 그들의 유도체로부터 선택되는 치환기이며, n은 1∼4의 정수이고, R₁ 내지 R₆는 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, C₁-C₃₀의 알콕시기, C₃-C₂₀의 아릴옥시기, C₁-C₃₀의 지방족이나 C₃-C₂₀의 지환족 알킬기 또는 C₃-C₂₀의 아릴이나 이들의 혼합인 C₄-C₃₀의 아랄킬(aralkyl)기, 관능기가 치환된 C₁-C₃₀의 알킬기, 관능기가 치환된 C₃-C₂₀의 아릴기, 관능기가 치환된 C₄-C₃₀의 아랄킬(aralkyl)기, N, S, O로부터 선택되는 헤테로원소를 포함하는 C₃-C₂₀의 헤테로고리 화합물, 고분자화합물 또는 그 유도체로부터 선택되며, R₁ 내지 R₆이 관능기가 치환되거나 치환되지 않은 알킬기 또는 아랄킬기일 경우 탄소사슬 내에 N, S, O로부터 선택되는 헤테로원소를 포함할 수 있고 불포화결합을 포함할 수 있으며, R₁과 R₂ 또는 R₄와 R₅는 서로 독립적으로 헤테로 원자가 포함되거나 포함되지 않은 알킬렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.]

상기 관능기로는 C₁-C₃₀의 알콕시기, 카르복시기, 트리(C₁~C₇)알콕시실릴기, 히드록시기, 시아노기 등을 예로 들 수 있으나 이에 제한을 두는 것은 아니다.

상기의 화학식 1 화합물은 구체적으로 예를 들면, 산화 은, 티오시아네이트화 은, 황화 은, 염화 은, 시안화 은, 시아네이트화 은, 탄산 은, 질산 은, 아질산 은, 황산 은, 인산 은, 과염소산화 은, 사불소보레이트화 은, 아세틸아세토네이트화 은, 초산 은, 젖산 은, 옥살산 은 및 그 유도체 등을 들 수 있는데 이에 한정되 는 것은 아니다.

그리고 상기 화학식 2 내지 화학식 4 화합물의 치환체 R₁ 내지 R₆는 구체적으로 예를 들면, 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 아밀, 헥실, 에틸헥실, 헵틸, 옥틸, 이소옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 헥사데실, 옥타데실, 도코데실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 알릴, 히드록시, 메톡시, 히드록시에틸, 메톡시에틸, 2-히드록시 프로필, 메톡시프로필, 시아노에틸, 에톡시, 부톡시, 헥실옥시, 메톡시에톡시에틸, 메톡시에톡시에톡시에틸, 헥사메틸렌이민, 모폴린, 피페리딘, 피페라진, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 트리에틸렌디아민, 피롤, 이미다졸, 피리딘, 카르복시메틸, 트리메톡시실릴프로필, 트리에톡시실릴프로필, 페닐, 메톡시페닐, 시아노페닐, 페녹시, 톨릴, 벤질 및 그 유도체, 그리고 폴리알릴아민이나 폴리에틸렌이민과 같은 고분자 화합물 및 그들의 유도체에서 선택될 수 있는데 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

화합물로서 구체적으로 예를 들면, 상기 화학식2의 암모늄 카바메이트계 화합물은 암모늄 카바메이트(ammonium carbamate), 에틸암모늄 에틸카바메이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카바메이트, n-부틸암모늄 n-부틸카바메이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트, t-부틸암모늄 t-부틸카바메이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카바메이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카바메이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카바메이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카바메이트, 디부틸암모늄 디부틸카바메이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카바메이트, 메틸데실암모늄 메틸 데실카바메이트, 헥사메틸렌이민암모늄 헥사메틸렌이민카바메이트, 모폴리늄 모폴린카바메이트, 피리디늄 에틸헥실카바메이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필바이카바메이트, 벤질암모늄 벤질카바메이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카바메이트 및 그 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 예로 들 수 있고, 상기 화학식 3의 암모늄 카보네이트계화합물은 암모늄 카보네이트(ammonium carbonate), 에틸암모늄 에틸카보네이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카보네이트, n-부틸암모늄 n-부틸카보네이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카보네이트, t-부틸암모늄 t-부틸카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카보네이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카보네이트, 디부틸암모늄 디부틸카보네이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카보네이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카보네이트, 헥사메틸렌이민암모늄 헥사메틸렌이민카보네이트, 모폴린암모늄 모폴린카보네이트, 벤질암모늄 벤질카보네이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필카보네이트, 및 그 유도체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 예시될 수 있으며, 상기 화학식 4의 암모늄 바이카보네이트계 화합물을 구체적으로 예를 들면 암모늄 바이카보네이트(ammonium bicarbonate), 이소프로필암모늄 바이카보네이트, t-부틸암모늄 바이카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 바이카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 바이카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 바이카보네이트, 디옥타데실암모늄 바이카보네이트, 피리디늄 바이카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 바이카보네이트 및 그 유도체로부터 선 택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 포함된다.

본 발명에 따른 전도성 물질을 함유하는 전도성 잉크는 상기의 전도성 물질을 최소한 1개 이상 포함하고 필요에 따라서 용매, 안정제, 분산제, 바인더 수지(binder resin), 환원제, 글래스 프릿(Glass frit), 계면활성제(surfactant), 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent) 또는 레벨링(levelling)제와 같은 첨가제 등을 포함할 수 있다.

상기 전도성 잉크의 건조온도는 보통 100 ~ 300℃ 사이, 바람직하게는 10 ~ 200℃ 로 수행하는 것이 박막의 물성을 위하여 좋다. 건조 후, 전도성 물질의 소성온도는 400 ~ 650℃에서 1 ~ 30분간 처리 하는 것이 좋다. 소성은 혼합층 또는 전도성층을 형성할 때 진행할 수도 있으나, 레지스트층을 제거하는 단계에서 소성 공정을 진행함으로써 상기 혼합층의 소성 및 잔류 레지스트층의 제거를 동시에 진행할 수 있어서 유리하다. 전도성 물질의 충진 두께는 전도성 잉크의 용제 휘발 후 고형분의 함량으로 결정된다. 전도성 물질의 충진 두께는 미세패턴 두께의 1~80%가 바람직하고 10~70% 두께가 보다 바람직하다.

본 발명에 따른 흑화물질은 전도성 패턴의 흑화도 향상을 위해 사용되는 것으로서 Cu, Zn, Ni, Co, Ti, Mn, Fe, Cr, Nb, Ru, Cd, Ge, Sn 등으로부터 선택되는 1종 또는 이종 이상의 금속을 포함하는 금속 산화물, 금속황화물 또는 유기금속화합물로부터 선택될 수 있으며, 예를 들면 코발트 옥사이드, 크롬 옥사이드, 티탄윰 옥사이드, 루세늄 옥사이드, 스테아릭산 코발트, 나프탈릭산 니켈, 나프탈릭산 코발트, 2-에틸 헥산산 구리, 2-에틸 헥산산 주석, 하이드록시 네오데칸산 코발트, 스테아린산 철, 포름산 니켈, 칼슘 나프텐네이트, 아연 시트레이트, 바리륨 네오테카네이트 또는 이들 중 1종 또는 2종 이상 혼합한 물질을 사용할 수 있다. 상기 혼합층 형성 단계에서는 흑화물질을 함유하는 흑화 용액을 사용하는데 흑화 용액은 상기 흑화물질 외에 용매를 함유하며 필요에 따라서 안정제, 분산제, 바인더 수지(binder resin), 환원제, 계면활성제(surfactant), Grass frit, 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent) 또는 레벨링(levelling)제와 같은 첨가제 등을 포함 시킬 수 있다.

본 발명에 따른 혼합층 형성시 전도성 잉크 또는 흑화용액을 미세패턴 홈에 충진하는 방법으로는 공지된 일반적인 막 형성 방법이 사용될 수 있으며, 본 발명의 특징에 부합하는 경우 특별히 제한할 필요는 없다. 예를 들면, 스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade)와 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 방법 등을 선택하여 사용하는 것이 가능하다. 또한 단층의 패턴 형성뿐만 아니라 다층의 패턴 형성으로 전도성 패턴의 흑화 처리가 가능 하다.

흑화용액을 충진한 후 흑화용액이 포함하고 있는 용제가 휘발하게 되면 고형분 함량 차이로 흑화층의 충진 두께가 결정된다. 미세패턴 홈에서 흑화층의 두께는 미세패턴 두께의 1~50%가 바람직하고 1-30% 두께가 보다 바람직하다. 흑화용액을 충진한 후 건조 온도는 레지스트층의 고분자 물질의 변형이 없는 온도 범위에서는 어떠한 온도에서도 가능하다.

상술한 바와 같이 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층은 흑화용액으로 하부 흑화층이 형성된 후 전도성 잉크를 사용해 미세패턴 홈에 충진하고 건조한 다음, 다시 흑화용액을 충진하여 상부 흑화층을 형성하여 전도성 패턴 형성 및 흑화처리를 완료할 수 있다. 또 다른 예의 방법은 미세패턴 홈에 흑화도를 높일 수 있는 흑화용액과 전도성 용액을 순차적으로 충진 한 후 열처리를 한 다음 전해도금이나 무전해 도금을 이용해 흑화 표면층을 형성하여 흑화 도전성 패턴을 형성할 수 있다. 상세한 설명은 도면을 참조하여 후술한다.

단계 (ⅳ); 비전도성 기재 위에 잔류하는 레지스트층을 제거하는 단계

전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층을 형성한 후, 기판에 남아 있는 레지스트층을 제거함으로써 레지스트층 상부의 필요없는 부위에 남아 있는 전도성 물질 또는 흑화물질도 함께 제거할 수 있다.

본 발명에서 레지스트층을 제거하는 방법으로는 상기 레지스트층 물질이 적절한 용매를 사용하여 녹여 낼 수 있는 물질인 경우 용매로 사용하여 제거하거나 열에 의해 기화 또는 열분해가 가능 하다면 일정 시간동안 열처리 한 후 간단한 용제 세척으로 제거할 수 있다.

상기 열처리 온도는 보통 300 ~ 650℃ 사이, 바람직하게는 500 ~ 650℃로 열처리 하는 것이 레지스트층을 깨끗하게 제거 할 수 있어 바람직하다. 상기 열처리 시 건조 상태로 존재하는 전도성 물질의 소성처리를 동시에 진행할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 흑화 전도성 패턴의 제조방법을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 흑화용액과 전도성잉크를 혼합한 흑화 전도성잉크를 이용하여 흑화 전도성 패턴을 형성하는 공정도이다. 비전도성 기재(10)에 레지스트층(11)을 형성하고 UV레이저를 조사하여 미세패턴 홈(12)을 형성한다. 이어서 흑화 도전성잉크(14)를 상기 미세패턴 홈(12)에 충진시키고 건조한 다음, 열처리하여 비전도성 기재(10)위에 잔류하고있는 레지스트층(15)을 제거함과 동시에 전도성잉크를 소결하여, 흑화 전도성 패턴을 형성할 수 있다. 여기에서 도전성 잉크(14)의 건조과정과 소결과정을 동시에 진행할 수도 있다.

한편, 도 2에 도시한 제조방법은 UV레이저를 조사하여 미세회로 홈(12)을 형성하는 과정에서, 미세패턴으로 레지스트층을 제거함과 동시에 기재(20) 또한 특정깊이로 제거하여 결국 최종 형성되는 도전성 패턴과 기재와의 부착력을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 흑화 전도성 패턴의 제조방법을 나타내는 다른 실시예로서, 전도성잉크와 흑화용액을 순차적으로 충진시켜 흑화 전도성 패턴을 형성하는 공정도이다. 비전도성 기재(30)에 레지스트층(31)을 형성하고 UV레이저를 조사하여 미세패턴 홈(32)을 형성한다. 이어서 도전성잉크(34)를 상기 미세패턴 홈(32)에 충진시키고 건조하면 전도성 잉크에 포함되어 있던 용매가 휘발하면서 전도성패턴층이 두께가 감소하면서 미세회로 홈에 일정공간(35)을 형성하게 된다. 여기에 흑화용액(36)을 충진시키고 건조하여 전도성 패턴층 상에 상부 흑화층(37)을 형성시키고 열처리하여 비전도성 기재(30)위에 잔류하고 있는 레지스트층(38)을 제거함과 동시에 전도성잉크를 소결하여, 흑화 전도성 패턴을 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명에 의한 흑화 전도성 패턴의 제조방법을 나타내는 또 다른 실시예로서, 전도성잉크와 흑화용액을 순차적으로 충진시켜 흑화 전도성패턴을 형성하는 공정도이다. 비전도성 기재(40)에 레지스트층(41)을 형성하고 UV레이저를 조사하여 미세패턴 홈(42)을 형성한다. 상기 미세패턴 홈(42)에 흑화용액(46)을 충진시키고 건조하면, 흑화용액에 포함되어 있는 용매가 휘발하면서 미세패턴 홈의 내부에 흑화층(하부 흑화층; 47)을 형성하게 된다. 이어서 도전성잉크(44)를 상기 미세패턴 홈(42)에 충진시키고 건조하면 전도성 잉크에 포함되어 있던 용매가 휘발하면서 전도성 패턴층이 두께가 감소하면서 미세회로 홈에 일정공간(48)을 형성하게 된다. 여기에 흑화용액을 충진시키고 건조하여 전도성 패턴층 상에 흑화층(상부 흑화층; 49)을 형성시키고 열처리하여 비전도성 기재(40)위에 잔류하고 있는 레지스트층(50)을 제거함과 동시에 전도성잉크를 소결하여, 흑화 전도성 패턴을 형성할 수 있다. 상기 상부 흑화층을 형성은 전술한 막형성방법에 의하여도 가능하나, 흑화금속용액에서의 전기도금이나 무전해도금 또는 흑화용액에 침지시키는 방법에 의하여도 가능하다.

한편, 도 5에 도시한 제조방법은 UV레이저를 조사하여 미세회로 홈(62)을 형성하는 과정에서, 미세패턴으로 레지스트층을 제거함과 동시에 기재(60) 또한 특정깊이로 제거하되 제거되는 기재의 깊이를 다음 단계에서 형성되는 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층의 높이와 같도록 조절함으로써 결국 최종 형성되는 도전성 흑화 패턴과 기재와의 부착력을 더욱 향상시킬 수 있으며, 더 나아가 흑화 전도성 패턴층이 기재에 상감(damascene)방식으로 형성됨으로써 기재 표면과의 단차 없이 평탄한 구조의 흑화 전도성 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 전도성 패턴의 흑화처리 방법은 종래에서와 같이 화학적 부식 제조 방법과는 다르게 공정 간소화로 생산성 향상뿐만 아니라, 화학적 에칭 방법을 사용하지 않아 부식액 처리 등과 같은 환경문제가 발생되지 않고, 전도성 및 흑화도가 우수한 고 해상도 패턴을 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한 패턴 형성 시 단층의 패턴 형성뿐만 아니라 다층의 패턴 형성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명은 실시 예에 의하여 보다 상세히 설명되지만, 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 실시 예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[제조예 1] 은 착체 화합물의 제조

교반기가 부착된 250밀리리터의 슈렝크(Schlenk) 플라스크에 몰비로 7:3의 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실 카바메이트와 부틸암모늄 부틸카바메이트가 혼합되어 있는 점성의 액체 34.89그램(129.8밀리몰)을 넣고, 산화 은<알드리치사 제조, 12.03그램(51.92밀리몰)>을 첨가하여 상온에서 2시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응이 진행됨에 따라 처음에 검은색 현탁액(Slurry)에서 착화합물이 생성됨에 따라 색이 엷어지다가 최종적으로는 점도가 7.8pa.s인 황색의 투명한 액상 은 착체화물 46.92그램을 얻었으며, 열분석(TGA) 결과 은 함량은 23.65중량퍼센트였다.

[제조예 2] 은 나노 입자의 제조

100밀리리터의 비이커에 제조예 1에서 제조된 은 착체화물 40.0그램과 이소프로필 알코올 23.1그램을 첨가하고 상온에서 10분동안 교반하여 제 1용액을 제조하였다. 그리고 다른 100밀리리터 비이커에 히드라진모노히드레이트<대정화금사 제조> 1.2그램과 이소프로필 알코올 50그램을 첨가하여 제 2용액을 제조하였다. 제 1용액과 제 2용액을 각각의 주입구에 유량 20g/min. 속도로 주입하였다. 주입구를 통해 투입된 용액은 교반기<실버손사 제조, 상품명:엘4알티-에이(L4RT-A)>를 이용해 5,000 rpm의 속도로 반응시켜 짙은 녹색의 현탁액을 얻었다. 제조된 현탁액을 자연 침강하여 1.2 um 필터<와트만사 제조, 상품명:지에프/씨(GF/C)>로 여과한 후 이소프로필 알코올로 3회 수세하여 녹색의 나노 분말을 얻을 수 있었다.

[제조예 3] 전도성 잉크의 제조

제조예 1과 같은 방법으로 제조한 은 착체화물 40.0그램과 제조예 2와 같은 방법으로 제조한 녹색 나노 분말 40그램을 고비점 용매로서 테르피네올<티씨아이사 제조> 1.2그램을 첨가하여 10분 동안 교반한 후, 1-아미노-2-프로판올 1.2그램<알드리치사 제조>을 첨가하여 다시 10분 동안 교반하였다. 그 후 3롤밀(Three roll-mill)<드라이스 만하임(Drais Mannheim)사 제조>에 3회 통과시켜 은 함량이 59.93중량 퍼센트인 전도성 잉크 조성물을 제조하였다.

[제조예 4] 흑화 용액의 제조

코발트 옥사이드<준세이 제조> 12그램 , Glass frit<다이온 제조> 30그램 < 다이온 제조>, 에프카 4300 <에프카 제조> 1.5그램, BR18 <와커사 제조> 10그램을 고비점 용매 테르피네올<티씨아이사 제조> 46.5그램에 첨가하여 10분 동안 교반하였다. 그 후 3롤밀(Three roll-mill)<드라이스 만하임(Drais Mannheim)사 제조>에 3회 통과시켜 흑화 용액 조성물을 제조하였다.

[실시예 1]

아크릴 수지(E 2823, Elvacite사 제조) 3g를 톨루엔 1g, 부틸 아세테이트 0.2g에 녹여 스크린 프린팅용 레지스트층 잉크를 제조한 다음, 유리 기판 상에 상기 잉크를 스크린 프린팅하여 10 마이크론 두께의 레지스트층 패턴을 형성 하였다. 다음으로 상기의 레지스트층 패턴을 UV 레이저(상품명; Xpress-DP, UPI tech사 제조)로 20마이크론 빔 직경을 이용하여 흑화 전도성 패턴이 형성될 구역을 형성하였고, 이때의 미세패턴 선폭은 레이저 빔 직경과 유사한 20마이크론 정도이었다. 다음으로 제조예 3에서 제조한 전도성 잉크 조성물과 제조예 4에서 제조한 흑화용액 조성물을 중량비 8:2 비율로 혼합하여 스크린 프린팅을 이용하여 미세패턴에 충진 한 후 150도에서 2분간 건조하였다. 이때의 흑화 전도성 패턴 두께는 5 마이크론이었다. 그 후 600도로 소성하여 남아 있는 레지스트층 물질을 제거하여 흑화 처리된 도전성 미세 패턴을 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

실시예 1에서 UV 레이저로 레지스트층을 기화시켜 패턴 형성 시 레지스트층 뿐만아니라 유리기판까지 2 마이크론 깊이로 홈을 형성시키는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 흑화 처리된 도전성 미세 패턴을 얻었다.

[실시예 3]

아크릴 수지(E 2823, Elvacite사 제조) 3g를 톨루엔 1g, 부틸 아세테이트 0.5g에 녹여 스핀코팅용 레지스트층 코팅액을 제조한 다음, 유리 기판 상에 상기 코팅액을 500 RPM에서 10초 동안 스핀코팅하여 10 마이크론 두께의 레지스트층을 형성하였다. 다음으로 상기의 레지스트층 패턴을 UV 레이저(상품명; Xpress-DP, UPI tech사 제조)로 20마이크론 빔 직경을 이용하여 흑화 전도성 패턴이 형성될 구역을 형성하였고 이때의 미세패턴 선폭은 빔 직경과 유사한 20마이크론이었다. 다음으로 제조예 3에서 제조된 전도성 잉크 조성물을 스크린 프린팅을 이용하여 미세패턴에 충진한 후 150도에서 2분간 건조하였다. 이때의 전도성 패턴 두께는 5 마이크론이었다. 그 후 전도성 패턴 위에 제조예 4에서 제조한 흑화 용액 조성물을 스 크린 프린팅을 이용하여 충진하고, 1 마이크론 두께의 상부 흑화층을 형성한 후 600도에서 소성하였다. 이때 레지스트층으로 남아 있던 물질은 600도 소성에서 기화하여 톨루엔 세척만으로 흑화 처리된 도전성 미세 패턴을 얻을 수 있었다.

[실시예 4]

아크릴 수지(E 2823, Elvacite사 제조) 3g를 톨루엔 1g, 부틸 아세테이트 0.2g에 녹여 스크린 프린팅용 레지스트층 코팅액을 제조한 다음, 유리 기판 상에 상기 코팅액을 스크린 프린팅하여 10 마이크론 두께의 레지스트층 패턴을 형성하였다. 다음으로 상기의 레지스트층 패턴을 UV 레이저(상품명; Xpress-DP, UPI tech사 제조)로 20마이크론 빔 직경을 이용하여 흑화 전도성 패턴이 형성될 구역을 형성하였고 이때의 미세패턴 선폭은 빔 직경과 유사한 20마이크론 정도이었다. 다음으로 제조예 4에서 제조한 흑화용액 조성물을 스크린 프린팅으로 미세패턴에 충진한 후 200도에서 건조하여 1 마이크론 두께의 하부 흑화층을 형성하였다. 다음으로, 제조예 3에서 제조한 전도성 잉크 조성물을 스크린 프린팅을 이용하여 하부 흑화층이 형성된 미세패턴에 충진한 후 150도에서 2분간 건조하였다. 이때의 전도성 패턴 두께는 5 마이크론이었다. 그 후 다시 제조예 4에서 제조한 흑화용액 조성물을 스크린 프린팅을 이용하여 충진하고 1 마이크론 두께의 상부 흑화층을 형성한 후, 600도에서 소성하였다. 이때 레지스트층으로 남아 있던 물질은 600도 소성에서 기화하여 톨루엔 세척만으로 흑화 처리된 도전성 미세 패턴을 얻을 수 있었다.

[실시예 5]

아크릴 수지(E 2823, Elvacite사 제조) 3g를 톨루엔 1g, 부틸 아세테이트 0.2g에 녹여 스크린 프린팅용 레지스트층 코팅액을 제조한 다음, 유리 기판 상에 상기 코팅액을 스크린 프린팅하여 10 마이크론 두께의 레지스트층 패턴을 형성하였다. 다음으로 상기의 레지스트층 패턴을 UV 레이저(상품명; Xpress-DP, UPI tech사 제조)로 20마이크론 빔 직경을 이용하여 흑화 전도성 패턴이 형성될 구역을 형성하였고 이때의 미세패턴 선폭은 빔 직경과 유사한 20마이크론 정도이었다. 다음으로 제조예 4에서 제조한 흑화용액 조성물을 2500 RPM에서 20초 동안 스핀코팅하여 충진한 후 200도에서 건조하여 1 마이크론 두께의 하부 흑화층을 형성하였다. 다음으로, 제조예 3에서 제조한 전도성 잉크 조성물을 2500 RPM에서 20초 동안 스핀코팅하여 미세패턴에 충진 한 후 150도에서 2분간 건조 하였다. 이때의 전도성 패턴 두께는 5 마이크론이었다. 그 후에 형성된 미세패턴을 진한염산(35%)에 1분간 침지시킨 후 구리 도금액 <황산구리 수화물(180g), 황산(27g) 및 이온수교환수를 혼합하여 1L 로 제조한 용액> 에 침지시켰다. 이 구리 도금액에 전해구리전극을 침지시키고 3V 전압을 3분간 인가하여 흑색의 구리 도금 처리를 하였다. 흑색의 구리 도금층(상부 흑화층)의 두께는 1 마이크론 이었다. 그 후 600도로 소성하여 남아 있는 레지스트층 물질을 제거하여 흑화 처리된 도전성 미세 패턴을 얻을 수 있었다.

[실시예 6]

아크릴 수지(E 2823, Elvacite사 제조) 3g를 톨루엔 1g, 부틸 아세테이트 0.2g에 녹여 스크린 프린팅용 레지스트층 코팅액을 제조한 다음, 유리 기판 상에 상기 코팅액을 스크린 프린팅하여 10 마이크론 두께의 레지스트층 패턴을 형성하였다. 다음으로 상기의 레지스트층 패턴을 UV 레이저(상품명; Xpress-DP, UPI tech사 제조)로 20마이크론 빔 직경을 이용하여 흑화 전도성 패턴이 형성될 구역을 형성하였고 이때의 미세패턴 선폭은 빔 직경과 유사한 20마이크론 정도이었다. 다음으로 제조예 4에서 제조한 흑화용액 조성물을 바코터 코팅기로 충진한 후 200도에서 건조하여 1 마이크론 두께의 하부 흑화층을 형성하였다. 다음으로, 제조예 3에서 제조한 전도성 잉크 조성물을 바코터 코팅기를 이용하여 미세패턴에 충진한 후 150도에서 2분간 건조 하였다. 이때의 전도성 패턴 두께는 5 마이크론이었다. 그 후에 형성된 미세패턴을 진한염산(35%)에 1분간 침지시킨 후 구리 도금액 <황산구리 수화물(180g), 황산(27g) 및 이온수교환수를 혼합하여 1L 로 제조한 용액> 에 침지시켰다. 이 구리 도금액에 전해구리전극을 침지시키고 3V 전압을 3분간 인가하여 구리 도금 처리를 하였다. 구리층의 두께는 1 마이크론이었다. 그 후 니켈 도금액<황산니켈 수화물(75g), 황산니켈암모늄(44g), 황산아연(30g), 티오시안산나트륨(20g) 및 이온 교환수를 혼합하여 1L 로 제조한 용액>에 침지시켰다. 상기 니켈도금액에 전해니켈전극을 침지 시키고 3V 전압을 1분간 인가하여 흑색 니켈 도금처리를 하여 구리층 위에 흑색의 니켈층을 1 마이크론 두께로 형성하였다. 그 후 600도로 소성하여 남아 있는 레지스트층 물질을 제거하여 흑화 처리된 도전성 미세 패턴을 얻을 수 있었다.

[실시예 7]

아크릴 수지(E 2823, Elvacite사 제조) 3g를 톨루엔 1g, 부틸 아세테이트 0.2g에 녹여 스크린 프린팅용 레지스트층 코팅액을 제조한 다음, 유리 기판 상에 상기 코팅액을 스크린 프린팅하여 10 마이크론 두께의 레지스트층 패턴을 형성하였다. 다음으로 상기의 레지스트층 패턴을 UV 레이저(상품명; Xpress-DP, UPI tech사 제조)로 20마이크론 빔 직경을 이용하여 흑화 전도성 패턴이 형성될 구역을 형성하였고 이때의 미세패턴 선폭은 빔 직경과 유사한 20마이크론 정도이었다. 다음으로 제조예 4에서 제조한 흑화용액 조성물을 2500 RPM에서 20초 동안 스핀코팅하여 충진한 후 200도에서 건조하여 1 마이크론 두께의 흑화층을 형성하였다. 다음으로, 제조예 3에서 제조한 전도성 잉크 조성물을 2500 RPM에서 20초 동안 스핀코팅하여 미세패턴에 충진 한 후 150도에서 2분간 건조 하였다. 이때의 전도성 패턴 두께는 5 마이크론이었다. 그 후에 형성된 미세패턴을 6.3g/L 황산구리, 2.9g/L 포름알데히드, 15.8g/L 에틸렌디아민사아세테이트(EDTA), 27g/L 수산화칼륨 및 첨가제로 0.1g/L 2,2'-디피리딜(2,2'-dipyridyl)이 포함된 구리 무전해 도금 용액으로 흑색의 구리 도금 처리를 하였다. 구리층의 두께는 1 마이크론 이었다. 그 후 600도로 소성하여 남아 있는 레지스트층 물질을 제거하여 흑화 처리된 도전성 미세 패턴을 얻을 수 있었다.

[실시예 8]

아크릴 수지(E 2823, Elvacite사 제조) 3g를 톨루엔 1g, 부틸 아세테이트 0.2g에 녹여 스크린 프린팅용 레지스트층 코팅액을 제조한 다음, 유리 기판 상에 상기 코팅액을 스크린 프린팅하여 10 마이크론 두께의 레지스트층 패턴을 형성하였다. 다음으로 상기의 레지스트층 패턴을 UV 레이저(상품명; Xpress-DP, UPI tech사 제조)로 20마이크론 빔 직경을 이용하여 흑화 전도성 패턴이 형성될 구역을 형성하였고 이때의 미세패턴 선폭은 빔 직경과 유사한 20마이크론 정도이었다. 다음으로 제조예 4에서 제조한 흑화용액 조성물을 2500 RPM에서 20초 동안 스핀코팅하여 충진한 후 200도에서 건조하여 1 마이크론 두께의 흑화층을 형성하였다. 다음으로, 제조예 3에서 제조한 전도성 잉크 조성물을 2500 RPM에서 20초 동안 스핀코팅하여 미세패턴에 충진 한 후 150도에서 2분간 건조 하였다. 이때의 전도성 패턴 두께는 5 마이크론이었다. 그 후에 형성된 미세패턴을 50wt% 암모늄 설파이드 수용액에 침지시켜 표면을 흑화 처리한 후 600도에서 소성하였다. 이때 레지스트층으로 남아 있던 물질은 600도 소성에서 기화하여 톨루엔 세척만으로 흑화 처리된 도전성 미세 패턴을 얻을 수 있었다.

도 1은 본 발명의 실시예 1과 관련된 흑화 전도성 패턴의 제조 공정도이고,

도 2는 본 발명의 실시예 2와 관련된 흑화 전도성 패턴의 제조 공정도이고,

도 3은 본 발명의 실시예 3과 관련된 흑화 전도성 패턴의 제조 공정도이고,

도 4는 본 발명의 실시예 4 내지 8과 관련된 흑화 전도성 패턴의 제조 공정도이며,

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서 흑화 전도성 패턴과 기재와의 단차가 없이 평탄한 흑화 전도성 패턴의 제조공정도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 20, 30, 40, 60 : 기재 11, 21, 31, 41, 61 : 레지스트층

12, 22, 32, 42, 62 : 미세패턴 홈 14, 24 : 흑화 전도성 잉크

34, 44, 64 : 전도성 잉크 36, 46, 66 : 흑화 용액

37, 49, 69 : 상부 흑화층 47, 67 : 하부 흑화층

15, 25, 38, 50, 70 : 잔류 레지스트층

Claims

(i) 비전도성 기재에 레지스트층을 형성하는 단계;

(ⅱ) 레이저를 이용하여 미세패턴 홈을 형성하는 단계;

(ⅲ) 상기 미세패턴 홈에 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층을 형성하는 단계; 및

(ⅳ) 비전도성 기재 위에 잔류하는 레지스트층을 제거하는 단계;

를 포함하되 (ⅱ) 단계에서 레지스트층 및 기재의 일부를 제거하여 미세패턴 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 1항에 있어서,

혼합층은 상기 미세패턴 홈에 흑화물질 및 전도성물질을 함유하는 전도성잉크를 충진하는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 1항에 있어서,

혼합층은 상기 미세패턴 홈에 전도성물질을 함유하는 전도성 잉크를 충진하고 건조하여 전도성층을 형성하는 단계, 및 상기 전도성층 상에 상부 흑화층을 형성하는 단계로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
삭제
제 3항에 있어서,

상기 상부 흑화층은 상기 전도성 층이 형성된 미세패턴 홈에 흑화물질을 함유하는 흑화용액을 충진하여 건조하는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 3항에 있어서,

상기 상부 흑화층은 상기 전도성 층 상에 흑화물질을 전기도금 또는 무전해도금하는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 3항에 있어서,

상기 상부 흑화층은 미세 패턴 홈에 형성된 전도성층을 흑화물질을 함유하는 흑화용액에 침지시켜 표면을 흑화 처리하는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
삭제
제 1항에 있어서,

(ⅱ) 단계에서 제거되는 기재의 깊이와 (ⅲ) 단계에서 형성되는 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층의 높이가 일치하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 레지스트층은 유기 고분자 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 10항에 있어서,

상기 유기 고분자 물질은 폴리프로필렌, 폴리 카보네이트, 폴리 아크릴레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 셀룰로즈아세테이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 알키드 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 페놀 변성 알키드 수지, 에폭시 변성 알키드 수지, 비닐 변성 알키드 수지, 실리콘 변성 알키드 수지, 아크릴 멜라민 수지, 폴리 이소시아네이트 수지 또는 에폭시 에스테르 수지로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 흑화물질은 Cu, Zn, Ni, Co, Ti, Mn, Fe, Cr, Nb, Ru, Cd, Ge 또는 Sn 으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는, 금속산화물, 금속황화물 또는 유기금속화합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 전도성 물질은 은, 금, 백금, 팔라듐, 구리, 니켈, 아연, 철, 알루미늄 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 13항에 있어서,

상기 전도성 물질은 하기의 제조방법으로부터 제조된 은 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법;

a) 하기 화학식 1로 표시되는 은 화합물과, 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 암모늄 카바메이트계 화합물, 암모늄 카보네이트계 화합물 또는 암모늄 바이카보네아트계 화합물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 반응시켜 은 착체화합물을 제조하는 단계;

b) 상기 a) 단계의 은 착체화합물에 환원제를 반응시키거나 열을 가하여 환 원 또는 열분해 시켜 은 나노입자를 제조하는 단계.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, X는 산소, 황, 할로겐, 시아노, 시아네이트, 카보네이트, 니트레이트, 나이트라이트, 설페이트, 포스페이트, 티오시아네이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 테트라플로로 보레이트, 아세틸아세토네이트,카복실레이트 및 그들의 유도체로부터 선택되는 치환기이며, n은 1∼4의 정수이고, R₁ 내지 R₆는 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, C₁-C₃₀의 알콕시기, C₃-C₂₀의 아릴옥시기, C₁-C₃₀의 지방족이나 C₃-C₂₀의 지환족 알킬기 또는 C₃-C₂₀의 아릴이나 이들의 혼합 인 C₄-C₃₀의 아랄킬(aralkyl)기, 관능기가 치환된 C₁-C₃₀의 알킬기, 관능기가 치환된 C₃-C₂₀의 아릴기, 관능기가 치환된 C₄-C₃₀의 아랄킬(aralkyl)기, N, S, O로부터 선택되는 헤테로원소를 포함하는 C₃-C₂₀의 헤테로고리 화합물, 고분자화합물 또는 그 유도체로부터 선택되며, R₁ 내지 R₆이 관능기가 치환되거나 치환되지 않은 알킬기 또는 아랄킬기일 경우 탄소사슬 내에 N, S, O로부터 선택되는 헤테로원소를 포함할 수 있고 불포화결합을 포함할 수 있으며, R₁과 R₂ 또는 R₄와 R₅는 서로 독립적으로 헤테로 원자가 포함되거나 포함되지 않은 알킬렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.]
(i) 비전도성 기재에 레지스트층을 형성하는 단계;

(ⅱ) 레이저를 이용하여 미세패턴 홈을 형성하는 단계;

(ⅲ) 상기 미세패턴 홈에 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층을 형성하는 단계; 및

(ⅳ) 비전도성 기재 위에 잔류하는 레지스트층을 제거하는 단계;

를 포함하되 상기 혼합층은 상기 미세패턴 홈에 흑화물질을 함유하는 흑화용액을 충진하고 건조하여 하부 흑화층을 형성하는 단계, 상기 하부 흑화층이 형성된 미세패턴 홈에 전도성물질을 함유하는 전도성 잉크를 충진하고 건조하여 전도성층을 형성하는 단계, 및 상기 전도성층 상에 상부 흑화층을 형성하는 단계로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 15항에 있어서,

상기 상부 흑화층은 상기 전도성 층이 형성된 미세패턴 홈에 흑화물질을 함유하는 흑화용액을 충진하여 건조하는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 15항에 있어서,

상기 상부 흑화층은 상기 전도성 층 상에 흑화물질을 전기도금 또는 무전해도금하는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 15항에 있어서,

상기 상부 흑화층은 미세 패턴 홈에 형성된 전도성층을 흑화물질을 함유하는 흑화용액에 침지시켜 표면을 흑화 처리하는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 15항에 있어서,

상기 흑화물질은 Cu, Zn, Ni, Co, Ti, Mn, Fe, Cr, Nb, Ru, Cd, Ge 또는 Sn 으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는, 금속산화물, 금속황화물 또는 유기금속화합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 15항에 있어서,

상기 전도성 물질은 은, 금, 백금, 팔라듐, 구리, 니켈, 아연, 철, 알루미늄 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법.
제 20항에 있어서,

상기 전도성 물질은 하기의 제조방법으로부터 제조된 은 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법;

a) 하기 화학식 1로 표시되는 은 화합물과, 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 암모늄 카바메이트계 화합물, 암모늄 카보네이트계 화합물 또는 암모늄 바이카보네아트계 화합물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 반응시켜 은 착체화합물을 제조하는 단계;

b) 상기 a) 단계의 은 착체화합물에 환원제를 반응시키거나 열을 가하여 환원 또는 열분해 시켜 은 나노입자를 제조하는 단계.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식3]

[화학식4]

[상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, X는 산소, 황, 할로겐, 시아노, 시아네이트, 카보네이트, 니트레이트, 나이트라이트, 설페이트, 포스페이트, 티오시아네이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 테트라플로로 보레이트, 아세틸아세토네이트,카복실레이트 및 그들의 유도체로부터 선택되는 치환기이며, n은 1∼4의 정수이고, R₁ 내지 R₆는 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, C₁-C₃₀의 알콕시기, C₃-C₂₀의 아릴옥시기, C₁-C₃₀의 지방족이나 C₃-C₂₀의 지환족 알킬기 또는 C₃-C₂₀의 아릴이나 이들의 혼합인 C₄-C₃₀의 아랄킬(aralkyl)기, 관능기가 치환된 C₁-C₃₀의 알킬기, 관능기가 치환된 C₃-C₂₀의 아릴기, 관능기가 치환된 C₄-C₃₀의 아랄킬(aralkyl)기, N, S, O로부터 선택되는 헤테로원소를 포함하는 C₃-C₂₀의 헤테로고리 화합물, 고분자화합물 또는 그 유도체로부터 선택되며, R₁ 내지 R₆이 관능기가 치환되거나 치환되지 않은 알킬기 또는 아랄킬기일 경우 탄소사슬 내에 N, S, O로부터 선택되는 헤테로원소를 포함할 수 있고 불포화결합을 포함할 수 있으며, R₁과 R₂ 또는 R₄와 R₅는 서로 독립적으로 헤테로 원자가 포함되거나 포함되지 않은 알킬렌으로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.]