KR101012986B1

KR101012986B1 - 전도성 잉크의 제조 방법

Info

Publication number: KR101012986B1
Application number: KR1020090001513A
Authority: KR
Inventors: 조호숙; 고창모; 김윤진
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2011-02-10
Also published as: WO2010079884A3; KR20100082157A; WO2010079884A2

Abstract

배선 소재에 적합한 수준의 전도도를 지니고, 입자의 분산이 고른 저온 소성형 전도성 은 잉크의 제조 방법을 개시한다. 본 발명의 전도성 은 잉크의 제조 방법에서는 은 이온 착물을 은 입자로 환원하기 전에 유기 용매에 은 이온 착물을 직접 분산하므로 은 입자의 분산성이 우수하다. 본 발명의 제조 방법은 탄소 수 6~14의 가지친 사슬 카르복시산 또는 카르복시산염과 은 이온을 반응시켜 은 이온 착물을 마련하는 단계, 상기 은 이온 착물을 유기 용매에 분산하여 분산 혼합물을 제조하는 단계와 상기 은 착물 분산 혼합물에 환원제를 부가하여 은 이온을 환원하여 잉크를 제조하는 단계를 포함한다.

전도성 잉크, 소성 온도, 비저항, 가지친 사슬 카르복시산

Description

전도성 잉크의 제조 방법{Method for Producing Conductive Ink}

본 발명은 은 입자를 포함하는 전도성 잉크의 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 제조 방법에 의하여 얻은 전도성 잉크를 이용하여 배선을 형성한 도전막에 관한 것이다.

액정 표시 장치 등의 정보통신 장치는 날로 소형화, 고성능화하고 있으며, 이러한 장치들을 유연성 소재에 구현하려는 노력도 꾸준하게 이루어지고 있다. 이러한 장치들은 대개 화학 증착(CVD)이나 스퍼터링 등의 기상 퇴적법에 의하여 막을 형성하고, 그 중 불필요한 부분을 광 리토그라피 등의 방법으로 제거하여 필요한 회로 배선을 형성하여 왔다.

그러나 이러한 종래의 배선 형성 방법은 막 형성과 에칭을 반복하기 때문에 원료의 사용 효율이 나쁘고, 폐기물을 많이 발생시키며, 제조 시간이 오래 걸리고, 설비 비용이 많이 드는 단점이 있다. 또한 정보통신 장치의 소형화를 위한 배선의 미세화하는 데에도 이러한 종래 기술의 배선 형성 방법은 점점 문제점이 두드러지고 있다.

최근의 업계에서는 원료의 손실이 적고, 납 등의 유해 성분을 사용하지 않으 며, 배선 형성 공정이 단순화할 수 있고, 종래 기술의 배선 형성 방법보다 두께가 얇으며 폭이 더 미세한 배선 형성을 지원하는 방식인 잉크젯 인쇄나 롤 인쇄를 주목하고 있다. 잉크젯 인쇄나 롤 인쇄를 이용하여 배선을 형성하기 위해서는 성능 좋은 전도성 페이스트 또는 전도성 잉크의 개발이 절실하다.

배선 형성을 위한 전도성 페이스트 또는 잉크는 전도성이 높아야 한다. 전도성 잉크가 사용이 크게 늘어날 것으로 전망하고 있는 RFID용 안테나의 경우, 비저항이 1.7×10^-5Ω·cm 이하로 낮아야 한다. 하지만 이를 위하여 전도성 잉크에 고가의 전도성 충전재를 사용하여야 한다면 대량 생산에는 곤란하다. 또한 전도성 잉크를 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등 유연성 있는 기판 소재에도 인쇄할 수 있으려면, 플라스틱 등의 낮은 유리 전이 온도(T _g )를 감안할 잉크를 기판상에 도포한 다음 소결(소성)하는 온도가 충분히 낮아야 한다. 소결 온도는 전도성 페이스트의 전도성 충전재(주로 금속 입자)와 나머지 성분의 특성에 따라 정해지지만, 금속 입자의 크기가 작아질수록 입자의 표면 에너지가 증가하므로 금속 본래의 녹는점에 비하여 크게 떨어지는 경향이 있다.

은은 전도도가 높아 미세 배선 형성을 위한 전도성 페이스트의 전도성 충전재로 사용하기에 적합한 금속이지만, 비용 때문에 다량 사용하기 어렵다. 또한 은은 널리 쓰이는 기판 소재와 밀착성이 좋지 않고, 평활한 배선을 형성하는데 다소 어려움이 있다. 소결 온도 측면에서는 은 입자의 크기를 작게 할수록 바람직하지만, 크기가 작아질수록 입자들끼리 서로 응집하려는 경향도 커져 잉크의 저장 안정 성이 떨어지게 된다. 그런데 잉크의 저장 안정성을 위하여 분산제, 안정제와 같은 첨가제를 부가하면 소결 온도가 올라가게 되어 은 입자를 소형화하여 소결 온도를 낮춘 취지가 무색해진다.

소성 온도를 낮추고, 높은 전도성을 확보하려면 페이스트 또는 잉크 속에서 은 입자들이 서로 최대한 고르게 분산되어 있어야 한다. 통상적으로 이를 위하여 은 이온에 킬레이트제 등을 가하여 은 이온의 착물을 만든 후, 환원제를 가하여 은 이온을 은 원자로 환원하여 액상의 유기 용매 또는 분산매에 고루 분산시켜 잉크를 제조한다. 환원 후에도 소량이 잔존하는 킬레이트제는 캡핑 분자가 되어 환원된 은 나노입자의 응집을 억제한다. 그런데 이러한 방법은 공정이 길고 잉크 제조시 은 나노입자를 유기용매에 재분산해야 하는 어려움 등이 있다. 잉크 제조시 분산성을 위해서는 환원 전 은 이온 착물을 잉크젯 인쇄에 적합한 유기 용매 속에 분산한 다음 이를 환원하는 것이 바람직하겠지만, 대부분의 은 이온 착물들은 유기 용매에 용해성이 없기 때문에 은 이온 착물을 유기 용매에 용해 또는 분산시키는데는 어려움이 있다. 이것은 은 이온이 리간드와 착물을 형성할 경우, 생성되는 은-리간드 배위 결합이 극성을 가지는 강한 결합이며, 이렇게 하여 생성되는 은 이온 착물들이 잘 조직된 안정적인 8각형의 이합체 구조를 이룸으로써 용매와 은 착물 사이의 상호작용이 미미했기 때문이다.

그래서 종래 기술의 전도성 잉크 제조 방법에서는 유기 용매에 분산하기 전 단계에서 은 이온 착물에 환원제를 가하여 은 이온을 은 원자로 환원하여 착물들 사이의 조직화된 구조를 무너뜨리는 방법을 택하였다. 이 경우 은과 리간드의 혼 합물을 유기 용매에 분산시키기는 쉬워지지만 환원된 은 입자끼리 종종 서로 뭉쳐서 잉크의 보존성이 떨어진다. 또한 전도성 은 착물 자체의 분해 온도가 높고, 은 입자끼리 뭉쳐서 유효 입자 크기가 커지는 효과 때문에 소결 온도도 높아지는 맹점이 있었다. 따라서 종래 기술의 전도성 잉크 제조 방법에서는 고른 분산성과 낮은 소결 온도, 높은 전도도를 위한 만족스러운 해결책을 찾지 못한 상태였다.

본 발명의 기술적 과제는 종래 기술 수준 이하의 낮은 소결 온도로 가공할 수 있으며, 유기 용매에 쉽게 녹을 수 있는 은 이온 착물을 이용하여 보존성이 좋고 전도도가 높은 은 함유 전도성 잉크를 개발하는 것이다.

본 발명에서는 150℃ 이하의 온도에서 소결할 수 있는 전도성 잉크 제조 방법으로서 은 이온 착물을 환원하기 전에 은 이온 착물을 유기 용매에 분산시키는 방법을 제공한다. 본 발명의 한 측면에서 이 제조 방법은 탄소 수 6~14의 가지친 사슬 카르복시산 또는 카르복시산염과 은 이온을 반응시켜 은 이온 착물을 제조하는 단계, 상기 은 이온 착물을 유기 용매에 분산하여 분산 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 은 이온 착물 분산 혼합물에 환원제를 부가하고 은 이온을 환원하여 즉시 잉크를 제조하는 단계를 포함한다. 이때 환원제는 당량비가 은 이온 착물:환원제 = 1:0.5 내지 1:1가 되게 하는 양으로 더해 주는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에서는 상기 제조 방법에 따라 얻은 전도성 은 잉크를 필름 위에 인쇄하여 패턴을 형성하는 단계와 상기 패턴이 형성된 필름을 소성하는 단계를 포함하는 도전막의 제조 방법을 제공한다. 이때 상기 소성 온도는 130~150℃인 것이 적절하다. 본 발명에서는 상기 제조 방법에 따라 얻은 도전막의 소성된 은 잉크가 1.7×10^-5 Ω·cm 이하의 비저항을 지니도록 환원제의 비율과 소성 온도를 조절하는 것이 특징이다.

본 발명의 전도성 은 잉크는 전도성이 높으면서 150℃ 이하의 온도에서 소결할 수 있어서 가공성이 우수하다. 또한 은 환원 단계를 유기 용매 분산 뒤에 둠으로써 분산성을 높여 잉크의 보존 안전성을 높인 효과가 있다. 이러한 본 발명의 전도성 잉크는 인쇄 방식을 이용한 배선 형성에 폭넓게 쓰일 수 있는데, 인쇄 회로 기판용 배선, 액정 표시소자, 플라즈마 표시 패널, 유기 발광 다이오드 등의 표시 소자의 배선 재료, 라디오파 전파 식별(RFID) 시스템의 안테나 형성, 태양 전지용 전극 생산 및 반사막 등에 사용할 수 있다.

이하 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다. 본 발명은 은을 함유하는 전도성 잉크의 제조 방법과 이를 이용한 도전막의 제조 방법을 제공하는데, 고른 분산성과 높은 전도도, 낮은 소결 온도를 가지는 잉크를 얻을 수 있는 것이 특징이다.

본 발명의 한 측면에서는 다음 단계들을 포함하는 전도성 은 잉크의 제조 방법을 제공한다. ㄱ) 탄소 수 6~14의 가지친 사슬 카르복시산 또는 그 염과 은 이온을 반응시켜 은 착물을 제조하는 단계, ㄴ) 상기 은 착물을 유기 용매에 분산하 여 분산 혼합물을 제조하는 단계와 ㄷ) 상기 은 착물 분산 혼합물에 환원제를 부가하고 은 이온을 환원하여 잉크를 제조하는 단계.

본 발명의 제조 방법에서 탄소 수 6~14의 가지친 사슬 카르복시산 또는 그 염은 리간드로서 은 이온과 은 이온 착물을 형성하거나 캡핑 물질로서 은 원자를 에워싼다. 가지친 사슬 카르복시산은 그러나 탄소 가지의 존재 때문에 유효 부피가 커서(bulky) 곧은 사슬(straight chain) 카르복시산 리간드처럼 착물 사이의 거리가 밀착할 수 없다. 따라서 곧은 사슬 카르복시산 리간드와 은 이온의 착물은 착물들 사이에 고도로 조직화된 안정적인 구조를 형성하지만, 가지친 사슬 카르복시산 리간드의 은 착물은 그렇지 못하다. 따라서 가지친 카르복시산 리간드 은 이온 착물은 착물 사이의 상호작용이 곧은 사슬 카르복시산 착물을 사용한 경우보다 약하기 때문에, 곧은 사슬 카르복시산 은 착물과 달리 비극성 유기 용매에 쉽게 용해·분산될 수 있다. 본 발명에서는 은 이온 착물이 유기 용매 속에서 잘 분산된 상태에서 환원이 이루어지기 때문에 종래 기술의 제조 방법보다 은 입자의 분산성이 더 뛰어난 전도성 잉크를 제조할 수 있는 것이다.

본 발명에서 탄소 수 6~14의 가지친 사슬 카르복시산 또는 그 염은 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 네오헥산산, 네오헵탄산, 아이소옥탄산, 아이소노난산, 네오데칸산 또는 네오운데칸산 등이 있다. 또 은 이온의 공급원은 이 분야에서 통상적으로 쓰이는 은 함유 물질이면 족한데, 예를 들어 질산은을 비롯한 은염을 쓰면 좋다.

본 발명에서 은 이온 착물을 분산할 유기 용매는 최종 생산할 전도성 잉크의 제조 조건(점도 등의 잉크젯 인쇄 특성, 소성 온도, 소성 시간, 전도도 등)에 따라 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 유기 용매의 정의는 이 분야에서 흔히 통용되는 것에 따른다. 실제적으로는 6~14의 가지친 사슬 카르복시산 리간드 또는 캐핑 물질을 용해·분산시킬 수 있고 점성이 과도·과소하지 않으며 끓는점이 소성 온도보다 낮으면 족하다. 상기 카르복시산 리간드 또는 캐핑 물질의 탄화수소 부분을 용해·분산시키려면 비극성 유기 용매가 효과적인 경우가 많다. 이러한 비극성 유기 용매로서 바람직한 것의 예를 일부만 들자면 테트라데칸, 톨루엔, 자일렌, 헥산, 테트라하이드로퓨란 또는 사이클로헥산이 있다. 본 발명에 따른 상기 은 이온 착물은 이러한 유기 용매에 단순히 교반하여 주거나, 약하게 가열 교반하는 온화한 반응 조건하에서 용해·분산시킬 수 있다.

본 발명에서는 이렇게 탄소 수 6~14의 가지친 사슬 카르복시산 또는 그 염과 은 이온 사이의 착물을 유기 용매에 분산한 은 이온 착물 분산 혼합물을 마련한 다음 여기에 환원제를 가하여 분산된 은 잉크를 얻는다. 은 이온 착물의 환원에 쓰이는 환원제에는 특별히 제한이 없고, 이 분야에서 쓰이는 환원제를 사용하면 무방하다. 일부만 예를 들면, 페닐히드라진, 트리에틸아민, 히드라진, 알데히드, 아스코르브산 또는 3급부틸하이드록시톨루엔 등이 있다.

은 이온 착물과 환원제를 혼합하는 당량비(1 몰이 1 당량인 환원제일 경우는 몰 비)는 은 이온 착물:환원제 = 1:0.5 ~ 1:1의 범위에 있는 것이 적당하다. 당량비가 이 범위에 있으면 은 입자의 크기를 작게 유지하면서 낮은 비저항과 소성 온도를 얻을 수 있고, 환원제를 낭비하지 않아 경제성이 있다. 은 이온 착물에 대한 환원제 당량비가 0.5 미만일 때에는 은 입자의 환원이 완전히 일어나지 않아 원하는 수준의 전도도가 나타나지 않으며, 당량비가 1을 넘게 되면 환원제가 은에 비해 과량이 되어 낭비가 있을 수 있고, 환원된 은 입자의 크기가 커지므로 소성 온도가 높아져 불리하다. 한편 환원제의 부가량은 환원성 용매, 예를 들어 에틸렌글리콜을 쓰는 경우에는 그에 맞추어 적절한 수준으로 줄일 수 있다.

본 발명의 전도성 잉크에는 바인더 수지와 선택적인 성분으로서 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이 분야의 평균적 기술자라면 선행 기술을 참조하여 원하는 최종 물성에 맞추어 바인더와 첨가제를 선택할 수 있으므로 여기서 상술하지 않는다. 바인더의 예를 일부 들자면, 니트로셀룰로스가 있다. 첨가제로는 안정제, 분산제, 환원제, 계면 활성제, 습윤제, 요변제(搖變劑 thixotropic agent), 표면 평활제(levelling agent), 소포제, 커플링제, 표면장력 조정제 및 증점제(thickener) 등이 있다.

본 발명의 또 다른 측면에서는 상기 전도성 잉크를 이용하여 배선 패턴을 형성한 전도성 기판 또는 도전막을 제공한다. 전도성 기판 또는 도전막을 형성하는 방법의 한 예를 개략적으로 들면 다음과 같다. 상기 전도성 페이스트 또는 잉크를 금속, 유리, 플라스틱 등의 기판 위에 잉크젯, 스핀 코팅, 스크린 인쇄 등의 방법으로 인쇄하여 배선을 형성할 수 있다. 이때 배선이 형성될 상기 기판 표면은 베이스 필름이 형성된 기판이고, 광 리토그라피법이나 스크린 인쇄법을 이용하여 베이스 필름상에 미리 설계한 배선 패턴을 전사해 놓은 기판을 사용할 수 있다. 이 전사된 배선 패턴을 따라 상기 페이스트를 분사하여 전도성 충전재가 포함된 막을 형성하게 된다. 이어서 페이스트가 인쇄된 기판을 소결하여 용매 등을 제거하고, 은 입자들을 융착시킨다. 이어서 필요한 경우 다층 기판을 형성하기 위한 적층과 피막 형성, 도금 등의 과정이 따를 수 있다.

저온 소성을 원하는 경우 본 발명의 제조 방법에서 상기 소성 단계는 130~150℃의 온도에서 이루어지는 것이 저온 소성과 전도도를 조화시킬 수 있어 바람직하다. 130℃ 미만의 온도에서 소성하면 은 나노입자의 소결이 지연되거나 미결되므로 원하는 수준의 전도도를 가지는 배선을 형성하기 어렵다. 150℃를 넘는 온도로 소성하게 되면 인쇄할 필름으로 쓸 수 있는 재료의 범위가 크게 좁아진다.

본 발명의 제조 방법에서 얻을 수 있는 전도성 은 잉크의 사용 분야로 유망한 것 중에는 라디오파 전파 식별(RFID) 시스템의 안테나를 형성하는 용도가 있다. 이를 위해서는 전도성 은 잉크의 소성 후 비저항이 1.7×10^-5 Ω·cm 이하인 것이 바람직하다. 당업자는 전술한 본 발명의 기술적 사상에 따라 환원제의 비율과 소성 온도를 적절히 조절함으로써 잉크의 비저항을 상기 수준 또는 그 이하로 맞출 수 있다. 예를 들어 환원제의 당량이 통상적으로 은 이온 착물과 1:1의 비율에 가까울 때 비저항이 낮아지는 경향이 있으므로 환원제를 더 부가하거나, 용매를 환원성 용매로 바꿈으로서 전도도를 조절할 수 있다. 또한 소성 온도를 최적화함으로써 저온 소성과 전도도를 양립시킬 수 있다. 환원제 당량과 소성 온도를 통한 조절은 아래 실시예와 표 1 내지 표 3을 참조하면 더 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 본 발명이 속하는 분야의 평균적 기술자는 아래 실시예에 기재된 실시 태양 외에 여러 가지 다른 형태로 본 발명을 변경할 수 있으며, 이하 실시예는 본 발명을 예시할 따름이지 본 발명의 기술적 사상의 범위를 아래 실시예 범위로 한정하기 위한 의도라고 해석해서는 아니된다.

본 발명의 방법에 따라 제조한 전도성 은 잉크의 성능을 종래 기술과 비교하기 위하여 실시예와 비교예 잉크 조성물을 제조하였다. 실시예와 비교예 잉크 제조에 관한 자세한 내용은 다음과 같다.

비극성 유기 용매에 가용성인 은 이온 착물의 제조

가지친 사슬 카르복시산 0.4 mol을 메탄올에 대략 0.4 M 농도로 녹이고, 이 메탄올 용액을 0.4 mol의 수산화나트륨을 포함하는 수용액 약 1000 mL와 섞고 교반한다. 이 혼합 용액에 0.4 mol의 질산은을 함유하는 수용액 약 1000 mL를 가하여 교반하면 흰색의 은 착물 침전을 얻는다. 이 은 착물을 여과하고, 수용액으로 여러 번 세척한 후 극성 유기 용매(아세톤 또는 에탄올)로 여러 번 세척하고 건조하여 은 이온 착물을 얻었다.

실시예 1

상기 은 이온 착물 9.9×10^-3 mol을 테트라데칸(tetradecane) 20 mL에 용해하고, 이 용액에 환원제인 페닐히드라진 9.9×10^-3 mol과 테르핀올(terpineol) 0.005 g을 첨가하여 흑갈색의 은 잉크를 얻었다(은 이온 착물:환원제 몰비 = 1:1)

실시예 2

상기 은 이온 착물 9.9×10^-3 mol을 테트라데칸 20 mL에 용해하고, 이 용액에 환원제인 페닐히드라진 5×10^-4 mol과 테르핀올 0.005 g을 첨가하여 흑갈색의 은 잉크를 얻었다(은 이온 착물:환원제 몰비 = 1:0.5)

비교예 1

상기 은 이온 착물 9.9×10^-3 mol을 테트라데칸 20 mL에 용해하고, 이 용액에 환원제인 페닐히드라진 9.9×10^-4 mol과 테르핀올 0.005 g을 첨가하여 흑갈색의 은 잉크를 얻었다(은 이온 착물:환원제 몰비 = 1:0.1)

비교예 2

상기 은 이온 착물 9.9×10^-3 mol을 테트라데칸 20 mL에 용해하고, 이 용액에 테르핀올 0.005 g을 첨가하여 흑갈색의 은 잉크를 얻었다(은 이온 착물:환원제 몰비 = 1:0)

비교예 3

상기 은 이온 착물 9.9×10^-3 mol을 테트라데칸 20 mL에 용해하고, 이 용액에 환원제인 페닐히드라진 1.98×10^-2 mol과 테르핀올 0.005 g을 첨가하여 흑갈색의 은 잉크를 얻었다(은 이온 착물:환원제 몰비 = 1:2)

비교예 4

상기 은 이온 착물과 페닐히드라진을 반응하여 은 나노입자를 얻은 후 은 나노입자 9.9×10^-3 mol을 테트라데칸 20 mL에 용해하고, 이 용액에 테르핀올 0.005 g을 첨가하여 흑갈색의 은 잉크를 얻었다.

도전막의 제조

상기 실시예와 비교예 은 잉크 조성물을 폴리에틸렌 용기에 채운 다음, 압전 방식의 잉크젯 프린터헤드를 갖춘 평판 프린터를 통하여 폴리이미드 필름 위에 인쇄하였다. 인쇄된 필름을 아래 표 1에 나타낸 온도에서 10분 동안 소성하여 도전막을 얻었다.

표면장력 측정

KSV BPA 표면장력계로 측정하였다. 전도성 은 잉크로서 바람직한 표면장력 범위는 20~40 dyn/cm이다.

점도 측정

JIS 규격에 따라 malcom 점도계로 측정하였다. 전도성 은 잉크로서 바람직한 점도범위는 10~25 cPs이다.

비저항 측정

4-probe tester (Hitachi)를 이용하여 면적 및 두께를 입력하고 비저항을 측정하였다. 전도성 은 잉크의 적절한 비저항 범위는 RFID의 안테나와 같은 인쇄전자 용으로 쓰일 수 있는 1.70×10^-5 Ω·cm 이하가 적당하다.

실시예와 비교예의 조성과 측정한 표면장력, 점도와 비저항 값은 표 1에 정 리하였다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
은의 리간드/용매	네오데칸산 음이온/테트라데칸
은 이온 착물:환원제 (몰 비)	1:1	1:0.5	1:0.1	1:0	1:2	先환원 後분산
표면장력(dyn/cm)	31	30	28	27	34	27
점도 (cPs)	20	18	17	15	23	16
소성 온도	140℃	150℃	170℃	190℃	190℃	170℃
비저항 (Ω·cm)	9.0×10^-6	9.75×10^-6	2.45×10^-5	3.59×10^-5	3.69×10^-5	9.31×10^-6

환원제를 가하지 않거나 소량 또는 과량 첨가한 비교예 1~3 의 경우는 잉크가 RFID 안테나로 쓰이기에 비저항값이 높았고, 저온 소성할 수 없다는 문제점이 있었다. 은 이온 착물을 먼저 환원한 다음 유기용매에 녹여 제조한 잉크인 비교예 4는 비저항이 적당하였으나, 역시 저온 소성이 불가능하였다. 본 발명에 따른 실시예 잉크는 낮은 비저항과 낮은 소성 온도 조건을 모두 만족하였다. 그에 반하여 실시예 1과 2는 비저항값이 적절하고, 소성 온도도 바람직하였으며 인쇄를 위한 표면장력과 점도 범위도 만족한다는 것을 확인할 수 있었다.

한편 저온 소성이 가능한 본 발명의 잉크의 비저항값은 배선 재료로 이용하는데 있어서 만족스러운 수준이지만, 혹시 잉크를 고온에서 소성하면 더 낮은 비저항값을 이룰 수 있는지 의문이 들 수 있다. 본 발명자들은 동일한 잉크 조성물의 소성 온도와 비저항 사이의 관계를 살펴 보았다. 표 2와 표 3은 각각 실시예 1과 비교예 2의 잉크 조성물의 소성 온도를 달리하여 전도성 잉크를 제조하였을 때, 최종 비저항값을 비교한 데이터이다.

소성 온도와 은 잉크 비저항 사이의 관계(실시예 1 조성물)

소성 온도	비저항 (Ω·cm)
120℃	1.5×10^-3
130℃	1.6×10^-5
140℃	9.0×10^-6
150℃	7.9×10^-6
160℃	8.0×10^-6

소성 온도와 은 잉크 비저항 사이의 관계(비교예 2 조성물)

소성 온도	비저항 (Ω·cm)
150℃	5.34×10^-3
160℃	8.82×10^-3
170℃	2.59×10^-4
180℃	9.13×10^-4
190℃	3.69×10^-5
200℃	3.6×10^-5
210℃	3.64×10^-5

표 2에서 본 발명에 따른 바람직한 저온 소성 온도 구간은 130~150℃로 소성한 잉크의 비저항이 최저 비저항이거나 그에 버금가는 수준임을 알 수 있다. 표 2에서 150℃일 때 가장 낮은 비저항이 나타나며, 150℃보다 소성 온도를 높여도 비저항 값은 더 이상 줄어들지 않음을 볼 수 있다. 그에 반하여 표 3의 비교예 잉크는 전 온도 구간에 걸쳐서 본 발명의 목표하는 수준의 전도도에 이르지 못하였다. 표 2와 표 3의 데이터는 본 발명의 방법에 따라 잉크 조성물을 130~150℃로 소성하면 비저항값의 희생이 거의 없이 저온 소성에 따른 이점과 높은 전도도를 모두 만족할 수 있다는 것을 보여준다.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 개시하였다. 본 명세서의 상세한 설명과 실시예에 사용된 용어는 해당 분야에서 평균적인 기술자에게 본 발명을 상세히 설명하기 위한 목적으로 쓰인 것일 뿐, 어느 특정 의미로 한정하거나 청구범위에 기재된 발명의 범위를 제한하기 위한 의도가 아니었음을 밝혀 둔다.

Claims

탄소 수 6~14의 가지친 사슬 카르복시산 또는 그 염과 은 이온을 반응시켜 은 이온 착물을 제조하는 단계;

상기 은 이온 착물을 유기 용매에 분산하여 분산 혼합물을 제조하는 단계;

상기 은 이온 착물 분산 혼합물에 환원제를 부가하여 은 이온을 환원하여 잉크를 제조하는 단계를 포함하는 전도성 은 잉크의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 탄소 수 전도성 6~14의 가지친 사슬 카르복시산 또는 그 염은 네오헥산산, 네오헵탄산, 아이소옥탄산, 아이소노난산, 네오데칸산 또는 네오운데칸산으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 은 잉크의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 유기 용매는 테트라데칸, 톨루엔, 자일렌, 헥산, 테트라하이드로퓨란 또는 사이클로헥산으로 이루어지는 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 전도성 은 잉크의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 환원제의 부가량은 은 착물:환원제=1:0.5 내지 1:1의 당량비가 되도록 부가하는 것을 특징으로 하는 전도성 은 잉크의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 환원제는 페닐히드라진, 트리에틸아민, 히드라진, 알데히드, 아스코르브산 및 3급-부틸하이드록시톨루엔으로 이루어지는 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 전도성 은 잉크의 제조 방법.
제1항의 방법에 따라 제조한 전도성 은 잉크를 필름 위에 인쇄하여 패턴을 형성하는 단계,

상기 패턴이 형성된 필름을 소성하는 단계를 포함하는 도전막의 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 소성 온도는 130~150℃인 것을 특징으로 하는 도전막의 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 제조 방법에 따라 얻은 도전막의 소성된 은 잉크가 1.7×10^-5 Ω·cm 이하의 비저항을 지니도록 환원제의 비율과 소성 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 도전막의 제조 방법.