KR101309067B1

KR101309067B1 - 금속막의 형성 방법

Info

Publication number: KR101309067B1
Application number: KR1020110071975A
Authority: KR
Inventors: 성명모; 한성환; 조은영; 권창협; 배혜림; 최상엽
Original assignee: (주)루미나노
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-09-16
Also published as: KR20130011087A

Abstract

본원은 기재 표면에 배치된 환원제에 의하여 금속 이온을 환원시켜 금속막을 형성하는 것을 이용한 금속막의 형성 방법 및 금속미세입자를 이용한 금속막 형성 방법 그리고 이들을 바탕으로 무전해 또는 전해 금속 도금용액을 이용한 금속막 형성에 관한 것이다.

Description

금속막의 형성 방법 {PREPARING METHOD OF METAL FILM}

본원은 환원제에 의하여 금속 이온을 환원시키는 것을 포함하는 금속막의 액상 형성 방법, 그리고, 상기 방법에 의하여 제조된 금속막 또는 금속 입자를 이용하여 형성된 금속막에 무전해 금속 도금 용액을 이용하여 형성된 금속막의 형성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속 막의 형성 방법은 고온에서 진행되는 진공 증착 방법과 수용액 기반의 졸을 이용한 코팅 방법이 널리 알려져 있다. 상기 고온 증착 방법은 장치 구성이 복잡해지고 진공을 사용함에 따라 공정 비용이 많이 들고, 그리고 연속 공정을 이루는데 큰 어려움이 있다. 또한, 금속의 소비량이 증가함으로써, 최근에는 나노 크기 입자로 구성된 수용액 기반의 졸을 이용한 코팅 방법이 활발히 연구되고 있으나, 이러한 방법에 의하여 제조된 금속막의 경우 낮은 전도성으로 인해 전극으로서의 기능을 부여하는데 어려움이 있다. 또한, 이러한 졸을 이용하는 방법은 대부분 기재에 분사하는 방식을 사용하여 나노 크기 입자를 증착시키는 것에 어려운 문제가 있으며, 상기 분사방식의 공정은 장치 구성이 복잡해지고 고비용 등이 요구되는 문제가 있다.

한편, 금속막 증착을 위한 종래의 CVD 프로세스는, 고온 진공하에서 금속 전구체의 휘발을 통해 일어난다. CVD 에 이용가능한 금속 전구체의 선택은, 금속 전구체의 충분한 휘발성 및 높은 열적 안정성과 같은 요건에 의해 제한된다. 전구체가 선택되어 CVD 프로세스 동안 휘발되는 경우, 금속 전구체는 통상 증기 내에 저농도로만 존재한다. 이것은 비컨포멀 (non-conformal) 막을 야기하는 제한된 막 성장으로 이어질 수 있다. 또한, CVD 의 고온 요건은 웨이퍼 프로세싱 동안 열 부담 (thermal budget) 에 상당히 영향을 줄 수 있다.

또한, 금속 전구체의 종래의 PVD 에 관하여, PVD 는 높은 애스펙트비 구조의 특정 타입의 재료 증착 불능 및 비컨포멀막 성장을 야기하는 가시선 (line-of-sight) 증착 프로세스의 성질에 의해 기본적으로 제한된다. PVD 의 추가적인 단점은, PVD 프로세스에서 발생되는 상당한 파티클 레벨, 증착된 막의 균질성의 결핍 및 제한된 제어, 그리고 스퍼터링된 재료의 확산에 관한 프로세스 제어 문제를 포함한다.

한편, 대한민국 공개특허 제10-2009-0107074호는 초임계 유체 용매 및 금속 전구체 등을 이용한 금속막의 제조 방법에 대하여 개시하고 있으나, 상기 방법은 금속 전구체를 사용하고 더욱이 초임계 유체를 사용함으로써 공정이 복잡하게 되고 비용이 증가하는 문제가 있다.

이에 저비용으로 용이하게 금속막을 생산할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

본원은, 환원제에 의하여 금속 이온을 환원시키는 것을 포함하는 금속막의 액상 형성 방법, 그리고, 상기 방법에 의하여 제조된 금속막 또는 금속 입자를 이용하여 형성된 금속막에 무전해 금속 도금 용액을 이용하여 형성된 다층 금속막의 액상 형성 방법을 제공하고자 한다.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본원의 제 1 측면은, 기재의 표면에 환원제를 도포하여 상기 기재를 표면처리하고; 및 금속 이온-함유 용액과 상기 표면처리된 기재를 접촉시켜 상기 환원제에 의하여 상기 금속 이온을 환원시켜 금속막을 형성하는 것을 포함하는, 금속막의 형성 방법을 제공할 수 있다.

본원의 제 2 측면은, 제1금속막 또는 제1금속/고분자를 함유하는 유무기 복합막에 무전해 제2금속 도금 용액을 접촉하여 제2금속을 석출시켜 상기 제1금속막 상에 제2금속막을 형성하는 것을 포함하며, 상기 제1금속막과 상기 제2금속막은 서로 동일하거나 상이한 금속을 함유하는 것인, 금속막의 형성방법을 제공할 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제1금속막은 상기 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의하여 형성되는 것이거나, 또는 제1금속의 입자를 함유하는 용액을 기재 상에 도포하여 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 다른 구현예에 있어서, 상기 제1금속/고분자를 함유하는 유무기 복합막은, 상기 제1금속의 입자 및 고분자를 함유하는 혼합 용액을 기재 상에 도포하여 형성된 것이거나, 또는 상기 제1금속의 이온 및 고분자를 함유하는 용액에 환원제를 도포하여 표면처리된 기재를 접촉시켜 상기 환원제에 의하여 상기 제1금속의 이온을 환원시켜 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 1 측면에 따라 제조된 제1금속막, 또는 상기 제1금속막 또는 제1금속/고분자를 함유하는 유무기 복합막 상에 형성된 제2금속막을 포함하는, 본원의 제 2 측면에 따라 제조된 금속막을 제3금속 도금 용액 내에 침지하고 전압과 전류를 가하여 전기도금에 의하여 상기 본원의 제 1 측면에 따라 제조된 제1금속막, 또는 상기 본원의 제 2 측면에 따라 제조된 금속막에 포함된 상기 제2금속막 상에 제3금속막을 형성하는 것을 포함하는, 금속막의 형성방법을 제공할 수 있다.

본원에 의하면, 환원제에 의하여 금속이온이 환원되어 금속막을 형성할 수 있기 때문에 금속막을 형성하는 과정이 간단하여, 패터닝되거나 패터닝되지 않은 다양한 금속막을 용이하고 경제적으로 제조할 수 있다. 또한 금속 미세입자와 같은 입자나 금속 이온 및 고분자의 혼합물이 하나 이상 함유된 용액을 이용하여 금속막을 형성함으로 패터닝되거나 패터닝되지 않은 다양한 금속막을 용이하고 경제적으로 제조할 수 있다. 본원에 의한 방법으로 제조된 금속막은 무전해 금속 도금 용액을 이용하여 추가의 금속막을 형성함으로써 금속막의 특성을 더 발현시킬 수 있다. 본원에 의한 방법에 의하여 제조된 금속막은 전극이나 배선 등으로서 응용될 수 있어, 태양전지, 2차전지 또는 연료전지, 그리고 플라즈마 디스플레이(PDP), 액정디스플레이(TFT-LCD), 유기발광다이오드(OLED), 플렉시블 디스플레이 및 유기박막 트랜지스터(OTFT) 등과 같은 분야에서 전극, 특별히 투명전극이나 배선 재료로서 유용하게 적용 가능하다.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 금속막의 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본원의 실시예 4에 따른 금속막의 제조 과정을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본원의 실시예 4에 따라 제조된 은-함유 금속막의 SEM 사진이다.
도 4는 본원의 실시예 5에 따라 제조된 은-함유 금속막의 SEM 사진이다.
도 5는 본원의 실시예 6에 따라 제조된 금속(Ag) 패턴막의 SEM 사진이다.
도 6은 본원의 실시예 9에 따라 제조된 은/구리 다층 금속막의 SEM 사진이다.
도 7은 본원의 실시예 11에 따라 제조된 은/구리 다층 금속막의 SEM 사진이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.

그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원의 제 1 측면은, 기재의 표면에 환원제를 도포하여 상기 기재를 표면처리하고; 금속 이온-함유 용액과 상기 표면처리된 기재를 접촉시켜 상기 환원제에 의하여 상기 금속 이온을 환원시켜 금속막을 형성하는 것을 포함하는, 금속막의 형성 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 금속막의 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이하에서는, 도 1을 참조하여 본원의 일 구현예에 따른 상기 금속막의 형성 방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 기재의 표면에 환원제를 도포하여 상기 기재를 표면처리한다(S100).

일 구현예에 있어서, 상기 기재는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 절연성, 반도체 또는 전도성 기재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기재는, 금속, 금속산화물, 유리, 실리콘 웨이퍼, 세라믹, 플라스틱 필름, 또는 고무시트를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 플라스틱 필름은, 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 또는 폴리카보네이트를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구현예에 있어서, 상기 기재 위에 환원제를 도포함에 있어서 화학적 또는 물리적 방법을 사용할 수 있으며, 화학적 방법으로는 기재 표면에 기능성기를 이용하여 환원성 기능기를 가지는 분자 또는 고분자를 화학반응에 의하여 결합을 형성시키고 그 분자 말단 또는 일부에 존재하는 환원성 기능기를 이용하여 그 위에 도포되는 금속 함유 용액 속의 특정 금속을 환원시켜 금속막을 형성한다. 또한 물리 흡착과 같은 물리적 방법에 의하여 상기 기재 표면에 환원성 기능기를 가지는 분자 또는 고분자를 배치하고 이 환원성 기능기를 이용하여 상기 기재 표면에 금속 막을 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구현예에 있어서, 상기 기재를 표면처리하는 것은, 패턴이 형성된 몰드에 상기 환원제를 도포하여 환원제 패턴을 형성하여 상기 기재의 표면에 상기 환원제 패턴을 전사하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 경우, 상기 기재에 패터닝되어 표면처리된 상기 환원제가 도포되고, 상기 패터닝된 환원제 상에 금속 이온-함유 용액이 도포되어 상기 환원제의 패턴 상에 상기 금속 이온이 환원되어 패터닝된 금속막을 형성할 수 있다.

일 구현예에 있어서, 상기 환원제는 환원성 작용기를 가지는 유기화합물, 환원성 작용기를 가지는 무기화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 환원성 작용기는 알데하이드기, 아민기, 실란기, 티올기, 포스핀기, 알켄기, 디엔기, 케톤기, 디케톤기, 알코올기, 헤테로고리, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 환원제는 알데하이드류, 히드로퀴논류, 히드라진류, 아민류, 실란류, 티올류, 포스핀류, 디엔류, 케톤류, 디케톤류, 알칼리금속의 보로하이드라이드류, 오르가노보란류, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 환원제는 리튬알루미늄알데히드류, 나트륨보로하이드라이드류, 페리시안화칼륨, 나트륨 나프탈레나이드, 리튬아민류, 칼슘 하이드라이드, 철(II) 착물류, 코발토센, 오르가노보란류 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 환원제의 비제한적 예로서, 포름알데하이드, 아세트알데하이드, 글루타르알데하이드(glutaraldehyde), NaBH₄, KBH₄, LiBH₄,히드라진, 아세틱히드라자이드, 트리소디움 시트레이트, 메틸디에탄올아민, 디메틸아민보란, 글루코스, 아스코빅산, 살리실산, 탄닌산, 피로가롤, 히드로퀴논 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 일 구현예에 따른 금속막의 형성 방법에 있어서, 상기 기재를 상기 환원제로 표면처리하기 전에 상기 기재 상에 아민기를 도입하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 기재 상에 아민기-함유 화합물을 도포하여 상기 기재 상에 아민기를 도입할 수 있으며, 이후 도포되는 상기 환원제에 포함된 작용기와 상기 아민기 간의 반응을 통하여 상기 환원제를 상기 기재 상에 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 환원제가 2개 이상의 알데하이드기를 가지는 경우, 상기 알데하이드기 중 하나는 상기 기재 상에 도입된 아민기와의 탈수반응을 통하여 상기 환원제가 상기 기재 상에 고정되고 상기 환원제가 가지는 나머지 알데하이드기는 기재의 외부 표면을 향하여 균일하게 분산될 수 있어, 이후 추가 금속 이온 도포 시 상기 금속 이온이 상기 알데하이드 기에 의하여 환원되어 금속막이 형성될 수 있다.

상기 기재 표면에 아민기를 도입하는 것은, 예를 들어, 상기 기재 표면에 아민기-함유 화합물을 도포하거나 자기조립하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 아민기-함유 화합물의 비제한적 예로서, 치환기를 가질 수 있는 알킬아민, 치환기를 가질 수 있는 시클로알킬아민, 치환기를 가질 수 있는 아릴아민 등을 들 수 있으며, 구체적으로, 메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, n-부틸아민, 이소부틸아민, 이소아밀아민, n-헥실아민, 2-에틸헥실아민, n-헵틸아민, n-옥틸아민, 이소옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, 도데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민, 도코데실아민, 시클로프로필아민, 시클로펜틸아민, 시클로헥실아민, 아릴아민, 히드록시아민, 암모늄하이드록사이드, 메톡시아민, 2-에탄올아민, 메톡시에틸아민, 2-히드록시 프로필아민, 메톡시프로필아민, 시아노에틸아민, 에톡시아민, n-부톡시아민, 2-헥실옥시아민, 메톡시에톡시에틸아민, 메톡시에톡시에톡시에틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디에탄올아민, 헥사메틸렌아민, 모폴린, 피페리딘, 피페라진, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 트리에틸렌디아민, 2,2-(에틸렌디옥시)비스에틸아민, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 피롤, 이미다졸, 피리딘, 아미노아세트알데하이드 디메틸 아세탈, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 아닐린, 아니시딘, 아미노벤조니트릴, 벤질아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것, 또는 상기 군에서 선택되는 아민 또는 상기 아민에서 유래된 아민기를 함유하는 고분자들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 기재에 환원제를 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 상기 환원제-함유 용액을 코팅하거나 직접 프린팅할 수 있으나, 다른 방법으로도 수행가능하다. 예를 들어, 상기 기재에 환원제를 도포하는 것은, 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, 플렉소그래피(flexography) 프린팅, 리소그래피공정(lithography) 등의 방법들 중에서 당업자가 적의 선택할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 기재는, 필요한 경우, 수세 및 탈지처리 후 사용하거나 특별히 전처리를 하여 사용할 수 있는데, 이러한 전처리 방법으로는, 예를 들어, 플라즈마, 이온빔, 코로나, 산화 또는 환원, 열, 에칭, 자외선(UV) 조사, 그리고 상기의 바인더나 첨가제를 사용한 프라이머(primer) 처리 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이어서, 상기 표면처리된 기재에 금속 이온-함유 용액을 접촉하여, 상기 환원제에 의하여 상기 금속 이온을 환원시켜 금속막을 형성한다(S200).

일 구현예에 있어서, 상기 금속 이온-함유 용액과 상기 표면처리된 기재를 접촉시키는 것은, 상기 표면처리된 기재를 상기 금속 이온-함유 용액 내에 침지하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구현예에 있어서, 상기 금속 이온-함유 용액과 상기 표면처리된 기재를 접촉시키는 것은, 상기 금속 이온-함유 용액을 패턴이 형성된 몰드 상에 도포하여 형성된 상기 금속 이온-함유 용액 패턴을 상기 표면처리된 기재에 전사하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 경우, 상기 금속 이온-함유 용액 패턴을 상기 환원제로 표면 처리된 기재의 표면에 전사함으로써, 상기 환원제에 의하여 상기 금속 이온-함유 용액 패턴 중의 금속 이온이 환원되어, 패터닝된 금속막을 형성할 수 있다.

일 구현예에 있어서, 상기 금속 이온은 전이금속의 양이온을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전이금속의 양이온은 Ag, Cu, Au, Al, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Cd, In, Sn, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Tl, Pb, Bi, Ga, Ge, Sb, Ac, Th 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 전이금속의 양이온을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기의 금속 이온-함유 용액의 종류 및 제조방법은 특별히 제한할 필요는 없다. 상기 금속 이온-함유 용액은 금속 이온-함유 화합물을 적절한 용매에 용해시켜 제조할 수 있으며, 상기 용액의 농도는 당업자가 상기 기재에 도포할 수 있는 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 상기 금속 이온-함유 용액 제조에 사용되는 용매는 수성 용매, 비수성 용매 또는 이들의 혼합 용매를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올과 같은 알코올류; 에틸렌글리콜, 글리세린과 같은 글리콜류; 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 카비톨아세테이트와 같은 아세테이트류; 디에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산과 같은 에테르류; 메틸에틸케톤, 아세톤과 같은 케톤류; 헥산, 헵탄과 같은 탄화수소계; 벤젠, 톨루엔과 같은 방향족; 및 클로로포름이나 메틸렌클로라이드, 카본테트라클로라이드와 같은 할로겐 치환 용매 및 이들의 조합으로 이루어진 혼합용매 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 기재에 상기 금속 이온-함유 용액을 도포하는 방법은 상기 기재에 환원제를 도포하는 방법과 같으며, 이하 중복 기재를 생략한다.

상기 표면처리된 기재와 상기 금속 이온-함유 용액이 접촉하는 경우 상기 기재 상에 도포된 환원제에 의하여 상기 금속 이온이 환원되어 상기 기재 상에 금속막을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 기재가 하나 이상의 알데하이드기를 가지는 환원제가 도포되어 상기 기재의 외부 표면 상에 알데하이드기가 분산되어 표면처리된 경우, 상기 환원제가 가지는 알데하이드기와 상기 금속 이온 간의 반응에 의하여 상기 금속 이온이 환원되어 금속막을 형성하게 된다.

일 구현예에 있어서, 상기 금속 이온-함유 용액은 상기 금속-이온 화합물에 추가하여 암모늄 화합물을 포함하여 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 금속 이온-함유 화합물을 포함하는 용액에 암모늄 화합물을 추가하여 상기 금소-함유 용액의 pH를 알칼리 영역, 예를 들어, 약 pH 7 내지 약 13의 범위, 또는 약 pH 8 내지 약 13의 범위, 또는 약 pH 9 내지 약 13의 범위, 또는 약 pH 10 내지 약 13의 범위, 약 pH 7 내지 약 12의 범위, 또는 약 pH 8 내지 약 12의 범위, 또는 약 pH 9 내지 약 12의 범위, 또는 약 pH 10 내지 약 12의 범위로 유지할 수 있으며, 이로 인하여, 금속 이온의 안정화 효과를 가질 수 있다.

일 구현예에 있어서, 상기 암모늄 화합물은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 수산화암모늄(NH₄OH), 메틸수산화암모늄, 에틸수산화암모늄, 염화암모늄, 브롬화암모늄, 탄산암모늄, 수산화테트라메틸암모늄, 수산화테트라에틸암모늄, 수산화테트라프로필암모늄, 수산화테트라옥틸암모늄, 수산화벤질트리에틸암모늄, 수산화디에틸디메틸암모늄, 수산화헥사데실트리메틸암모늄 및 수산화메틸트리부틸암모늄, 암모늄 카바메이트(ammonium carbamate), 암모늄 카보네이트(ammonium carbonate), 암모늄 바이카보네이트(ammonium bicarbonate), 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 메틸데실카바메이트, 헥사메틸렌아민암모늄 헥사메틸렌아민카바메이트, 모폴리늄 모폴린카바메이트, 피리디늄 에틸헥실카바메이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필바이카바메이트, 벤질암모늄 벤질카바메이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카바메이트, 에틸암모늄 에틸카보네이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카보네이트, 이소프로필암모늄 바이카보네이트, n-부틸암모늄 n-부틸카보네이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카보네이트, t-부틸암모늄 t-부틸카보네이트, t-부틸암모늄 바이카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 바이카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 바이카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 2-시아노에틸카보네이트, 2-시아노에틸암모늄 바이카보네이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카보네이트, 디부틸암모늄 디부틸카보네이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카보네이트, 디옥타데실암모늄 바이카보네이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카보네이트, 헥사메틸렌아민암모늄 헥사메틸렌아민카보네이트, 모폴린암모늄 모폴린카보네이트, 벤질암모늄 벤질카보네이트, 트리에톡시실릴프로필암모늄 트리에톡시실릴프로필카보네이트, 피리디늄 바이카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 이소프로필카보네이트, 트리에틸렌디아미늄 바이카보네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구현예에 있어서, 상기 금속 이온-함유 용액은 알칼리성 용액을 촉매로서 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 알칼리성 용액은 알칼리금속의 수산화물 또는 알칼리토금속의 수산화물과 같은 알칼리성 화합물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 알칼리성 화합물은 LiOH, NaOH, KOH, Ca(OH)₂ 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구현예에 있어서, 상기 금속막의 형성 방법은, 상기 형성된 금속막의 표면에 환원제를 도포하여 표면처리하고, 상기 금속 이온과 동일하거나 상이한 금속 이온을 함유하는 용액과 상기 금속막에 도포된 상기 환원제를 접촉시켜 상기 금속 이온과 동일하거나 상이한 금속 이온을 환원시켜 추가 금속막을 형성하는 것을 1 회 이상 수행하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구현예에 있어서, 상기 금속막의 형성 방법은 연속공정으로 수행될 수 있거나, 또는 단일 단계로 또는 단일 코팅 용액으로 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구현예에 있어서. 상기 금속막의 형성 방법은 높은 공정 온도를 필요로 하지 않으며, 약 30℃ 미만, 예를 들어, 상온 또는 실온에서 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 제 2 측면은, 제1금속막 또는 제1금속/고분자를 함유하는 유무기 복합막에 무전해 제2금속 도금 용액을 접촉하여 제2금속을 석출시켜 상기 제1금속막 상에 제2금속막을 형성하는 것을 포함하며, 상기 제1금속막과 상기 제2금속막은 서로 동일하거나 상이한 금속을 함유하는 것인, 금속막의 제조방법을 제공할 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 제1금속막은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의하여 형성되는 것이거나, 또는 제1금속의 입자를 함유하는 용액을 기재 상에 도포하여 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 다른 구현예에 있어서, 상기 제1금속/고분자를 함유하는 유무기 복합막은, 제1금속의 입자 및 고분자를 함유하는 혼합 용액을 기재 상에 도포하여 형성된 것이거나, 또는 상기 제1금속의 이온 및 고분자를 함유하는 용액에 환원제를 도포하여 표면처리된 기재를 접촉시켜 상기 환원제에 의하여 상기 제1금속의 이온을 환원시켜 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구현예에 있어서, 상기 금속막의 형성 방법은, 제1금속 미세입자 (나노입자 또는 마이크로입자)가 함유된 용액을 도포하며 제1금속막을 형성시키고, 상기 제1금속막과 동일하거나 상이한 제2금속 이온을 함유하는 무전해 제2금속 도금 용액을 접촉시켜 추가 제2금속막을 형성하는 것을 1 회 이상 수행하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

다른 구현예에 있어서, 상기 금속막의 형성 방법은, 제1금속 미세입자(나노입자 또는 마이크로입자)와 고분자가 함유된 용액을 도포하며 제1금속막/고분자 복합막을 형성시키고, 상기 제1금속과 동일하거나 상이한 제2금속 이온을 함유하는 무전해 제2금속 도금 용액을 접촉시켜 추가 제2금속막을 형성하는 것을 1회 이상 수행하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또 다른 구현예에 있어서, 상기 금속막의 형성 방법은, 제1금속 이온이 함유된 고분자 용액을 패턴이 형성된 몰드 상에 도포하여 제1금속 이온이 함유된 고분자 패턴을 형성한 후 상기 패턴을 환원제가 도포된 기재 위에 전사하여 고분자/제1금속 유무기 복합막을 형성하고, 상기 고분자/제1금속 유무기 복합막에 무전해 제2금속 도금 용액을 접촉하여 제2금속을 석출시켜 제2금속막을 형성하는 것을 1 회 이상 수행하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재는 패터닝된 것이거나, 또는 패턴층이 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제1금속막과 상기 제2금속막은 각각 독립적으로 Ag, Cu, Au, Al, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Cd, In, Sn, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Tl, Pb, Bi, Ga, Ge, Sb, Ac, Th 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 전이금속을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자는 질소, 산소, 황, 탄소 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로원소를 함유할 수 있는 전도성 고분자를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전도성 고분자는, 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리에틸렌디옥시티오펜(Polyethylenedioxythiopene; PEDOT), 폴리이미드(Polyimide), 폴리스티렌설포네이트(Polystyrenesulfonate; PSS), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리(p-페닐렌)[Poly(p-phenylene)], 폴리(p-페닐렌 설파이드)[Poly(p-phenylene sulfide)], 폴리(p-페닐렌 비닐렌)[Poly(p-phenylene vinylene)], 폴리티오펜 폴리(티에닐렌 비닐렌)[(Polythiophene Poly(thienylene vinylene)), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리(스타이렌설포네이트) [Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT;PSS)], 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 구현예에 있어서. 상기 금속막의 형성 방법은 높은 공정 온도를 필요로 하지 않으며, 30℃ 미만, 예를 들어, 상온 또는 실온에서 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 본원의 제 1 측면에 따른 금속막의 형성 방법에 대하여 기재된 내용들은 모두 상기 본원의 제 2 측면에 따른 금속막의 형성 방법에 적용 포함될 수 있으며, 편의상 중복 기재를 생략한다.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 1 측면에 따라 제조된 제1금속막, 또는 상기 제1금속막 또는 제1금속/고분자를 함유하는 유무기 복합막 상에 형성된 제2금속막을 포함하는, 본원의 제 2 측면에 따라 제조된 금속막을 제3금속 도금 용액 내에 침지하고 전압과 전류를 가하여 전기도금에 의하여 상기 제1금속막 또는 상기 제2금속막 상에 제3금속막을 형성하는 것을 포함하는, 금속막의 형성방법을 제공할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 금속막의 형성방법에 있어서, 상기 제3금속막을 형성하는 것을 1 회 이상 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제1금속막 내지 상기 제3금속막은 각각 독립적으로 Ag, Cu, Au, Al, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Cd, In, Sn, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Tl, Pb, Bi, Ga, Ge, Sb, Ac, Th 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 전이금속을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 본원에 따른 방법에 의하여 형성된 제1금속막에 금속 이온이 함유된 무전해 제2금속 도금 용액을 접촉하여 금속을 석출시켜 상기 제1금속막 상에 또 다른 제2금속막을 형성하는 것을 포함하는, 다층 금속막의 형성방법을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1금속막은 은-함유 금속막일 수 있으며, 상기 은-함유 금속막을 구리 도금 용액에 접촉시켜 상기 은에 의하여 상기 구리 도금 용액 중 구리 이온을 환원 석출시켜 상기 은-함유 금속막 상에 균일하게 형성된 구리막을 무전해 방법에 의하여 용이하게 제조할 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 본원에 따른 방법에 의하여 형성된 제1금속막을 구리 도금 용액 내에 침지하고 전압과 전류를 가하여 전기도금에 의하여 상기 금속막 상에 구리막을 형성하는 것을 포함하는, 구리막의 형성방법을 제공할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 제1금속막은 은-함유 금속막일 수 있으며, 상기 은-함유 금속막을 구리 도금 용액 내에 침지하고 전압과 전류를 가하여 전기도금에 의하여 상기 은-함유 금속막 상에 균일하게 형성된 구리막을 용이하게 제조할 수 있다.

상기 본원의 제 1 측면에 따른 금속막의 형성 방법 및 제 2 측면에 따른 금속막의 형성 방법에 대하여 기재된 내용들은 모두 상기 본원의 제 3 측면에 에 따른 금속막의 형성 방법에 적용 포함될 수 있으며, 편의상 중복 기재를 생략한다.

상기 본원에 따른 금속막의 형성 방법에 의하여, 기재 상의 1 층 이상의 금속막을 용이하게 형성할 수 있으며, 이러한 금속막은 동일한 금속 또는 2 종류 이상의 상이한 금속을 포함하는 다층의 금속막을 형성할 수 있어, 최종 금속막의 두께 조절이 용이하고 다양한 금속의 조합을 통하여 최종 금속막의 전기적 특성, 물리화학적 특성 등을 용이하게 조절할 수 있다.

상기 본원에 따른 방법에 의해 형성된 금속막은 투명 전극, 전자파 차폐 재료, 도전성 접착제, 저 저항 금속배선, 인쇄회로기재(PCB), 연성회로기재(FPC), 무선인식(RFID) 태그(tag)용 안테나, 태양전지, 2차전지 또는 연료전지, 그리고 플라즈마 디스플레이(PDP), 액정디스플레이(TFT-LCD), 유기발광다이오드(OLED), 플렉시블 디스플레이, 및 유기박막 트랜지스터(OTFT) 등과 같은 분야에서 전극이나 배선 재료로 사용할 수 있는 우수한 금속막을 제공할 수 있다.

이하, 실시예에 의하여 본원을 좀더 구체적으로 설명하지만, 본원이 이에 제한되는 것은 아니다.

기재 상에 알데하이드기 -함유 환원제 표면처리 방법

유리 기재 표면에 2개의 알데하이드 작용기를 가지는 화합물을 균일하게 도포하였다. 구체적으로, 상기 화합물을 균일하게 도포하기 위하여, 기재 표면에 아민 작용기를 가지는 3-아미노프로필트리메톡시실란 화합물층을 자기조립에 의해 미리 형성한 후에, 5 wt% 글루타르알데하이드(glutaraldehyde) 수용액에 상온에서 1 시간 담가 상기 글루타르알데하이드가 가지는 두 개의 알데하이드 작용기 중 하나를 상기 3-아미노프로필트리메톡시실란 화합물층이 가지는 아민기와의 탈수 반응에 의해 고정시키고 나머지 한 개의 알데하이드 작용기를 기재 외부 표면에 균일하게 분산시켰다.

유리 기재 표면에 2개의 알데하이드 작용기를 가지는 화합물을 균일하게 도포하였다. 구체적으로, 상기 화합물을 균일하게 도포하기 위하여, 기재를 폴리에틸렌아민 1 mole% 수용액에 한 시간 담가 자기조립 시키거나 도포에 의하여 미리 형성한 후, 5wt% 글루타르알데하이드(glutaraldehyde) 수용액에 담가 상기 글루타르알데하이드가 가지는 두 개의 알데하이드 작용기 중 하나를 상기 폴리에틸렌아민 화합물층이 가지는 아민과의 탈수 반응에 의해 고정시키고 나머지 한 개의 알데하이드 작용기를 기재 외부 표면에 균일하게 분산시켰다.

유리 기재 표면에 2개의 알데하이드 작용기를 가지는 화합물을 균일하게 도포하였다. 구체적으로, 상기 화합물을 균일하게 도포하기 위하여, 기재 표면에 아민 작용기를 가지는 디아미노도데칸 화합물층을 1 mole% 용액에 24 시간 담가 자기조립에 의해 미리 형성한 후에, 5wt% 글루타르알데하이드(glutaraldehyde) 수용액에 담가 상기 글루타르알데하이드가 가지는 두 개의 알데하이드 작용기 중 하나를 아민과의 탈수 반응에 의해 고정시키고 나머지 한 개의 알데하이드 작용기를 기재 외부 표면에 균일하게 분산시켰다.

금속막 제조

도 2에 나타낸 바와 같은 공정에 의하여, 금속 이온-함유 코팅 용액으로서 1 M AgNO₃ 수용액을 사용하였고, 상기 환원제가 처리된 기재에 다음과 같은 출발 물질을 사용하여 은-함유 금속막을 제조하였다.

먼저, 0.1 M AgNO₃ 수용액에 15 M NH₄OH를 첨가하여 암모니아성 질산은 용액으로 만들었다. 이렇게 혼합된 상기 용액의 pH는 13 미만, 그리고 바람직하게는 12 미만으로 유지할 수 있다. 상기 암모니아성 질산은 용액에 상기 실시예 1에서 제조된 환원제로 고르게 표면처리된 기재를 넣어 1 시간 정도 후에 기재 표면에서 환원 반응이 일어나 기재 표면이 은으로 고르게 코팅되어 은-함유 금속막이 형성되었다.

상기 과정은 연속 과정으로 달성할 수 있고, 단일 단계로 또는 단일 코팅 용액으로 수행할 수 있다. 코팅을 하는 과정은 높은 온도를 필요로 하지 않으며, 30℃ 미만, 그리고 바람직하게는 상온 또는 실온에서 수행할 수 있다.

본 실시예에 따라 제조된 은-함유 금속막의 SEM 사진을 도 3에 나타내었다.

염기성 촉매 첨가에 의한 금속막 제조

금속 이온-함유 코팅 용액으로서 0.1 M AgNO₃ 수용액을 사용하였고 KOH 수용액을 염기성 촉매로서 첨가하였다. 이와 같은 출발 물질을 사용하여 다음과 같은 방법을 진행하여 코팅 막을 제조 하였다.

먼저, 0.1 M AgNO₃ 수용액에 15 M NH₄OH를 첨가하여 암모니아성 질산은 용액으로 만들었다. 이렇게 혼합된 상기 용액의 pH는 13 미만, 그리고 바람직하게는 12 미만으로 유지할 수 있다. 암모니아성 질산은 용액에 0.8 M KOH 수용액을 소량 첨가하였다. 그 다음 상기 실시예 1에서 제조된 환원제로 고르게 표면처리 된 기재를 넣어, 1 시간 정도 후에 기재 표면에서 반응이 일어나 기재 표면이 은으로 고르게 코팅이 되었다.

상기 과정은 연속 과정으로 달성할 수 있고, 단일 단계로 또는 단일 코팅 용액으로 수행할 수 있다. 상기한 바와 같이 코팅을 하는 과정은 높은 온도를 필요로 하지 않으며, 30℃ 미만, 그리고 바람직하게는 상온 또는 실온에서 수행할 수 있다.

본 실시예에 따라 제조된 은-함유 금속막의 SEM 사진을 도 4에 나타내었다.

금속 패턴막의 제조

금속 이온-함유 코팅 용액으로서 0.1 M AgNO₃ 수용액을 사용하였고, 기재에 처리한 환원제는 5 wt% 글루타르알데하이드를 사용하였다. 질산은 용액을 패턴 형성된 몰드에 도포하고 이를 환원제로 표면 처리된 상기 실시예 2에서 제조된 기재 위에 전사시켜 기재 표면에서 환원 반응이 일어나 일정한 패턴을 갖는 은이 형성되어 기재 표면이 코팅되었다.

도 5는 본 실시예에 따라 제조된 금속(Ag) 패턴막의 SEM 사진이다.

염기성 촉매 첨가에 의한 금속 패턴막의 제조

금속 이온-함유 코팅 용액으로서 0.1 M AgNO₃ 수용액을 사용하였고, 기재에 처리한 환원제는 5 wt% 글루타르알데하이드를 사용하였다. 또한, 0.8 M KOH 수용액을 촉매로 첨가하였다. 먼저, 0.1 M AgNO₃ 수용액에 15 M NH₄OH를 첨가하여 암모니아성 질산은 용액으로 만들었다.

이렇게 혼합된 상기 용액의 pH는 13 미만, 그리고 바람직하게는 12 미만으로 유지할 수 있다. 암모니아성 질산은 용액에 0.8 M KOH 수용액을 소량 첨가하였다. 그 다음, 질산은 용액을 패턴 형성된 몰드에 도포하고 이를 환원제로 표면처리된 상기 실시예 3에서 제조된 기재 위에 전사시켜 기재 표면에서 환원 반응이 일어나 일정한 패턴을 갖는 은이 형성되어 기재 표면이 코팅되었다.

환원제 패턴을 이용한 금속막 제조

금속 이온-함유 코팅 용액으로서 0.1 M AgNO₃ 수용액을 사용하였다. 패턴 형성된 몰드에 (3-아미노프로필)트리메톡시실란[(3-Aminopropyl)trimethoxysilane]을 도포하고, 이를 유리나 플라스틱의 기재 위에 전사시켜 아민 작용기가 패턴 형성된 기재를 얻었다. 상기 기재 위에 5 wt% 글루타르알데하이드(glutaraldehyde) 수용액을 반응시켜 알데하이드 작용기가 패턴 형성된 기재를 제조하였다. 이렇게 만들어진 기재를 앞서 제조한 0.1 M AgNO₃ 수용액에 담궈 알데하이드 패턴을 따라 은을 석출시켜 은 패턴을 형성하였다.

금속미세입자 -함유 용액을 이용한 금속막 제조

금속 미세입자-함유 용액으로서 Ag 나노입자(평균 크기: 50 nm)가 함유된 수용액을 사용하였다. 패턴 형성된 몰드에 상기 은 미세입자 함유 용액을 도포하고, 이를 유리나 플라스틱의 기재 위에 전사시켜 은 나노입자들로 이루어진 제1금속막을 얻었다. 이렇게 만들어진 기재를 황산구리 (CuSO₄.5H₂O), 착화제 (KNaC₄H₄O₆·4H₂O), 환원제 (HCHO), pH 조정제 (NaOH), 안정제 (NaCN), 및 첨가제 (HSCHCOOHCH₂)가 함유된 용액에 담가 상온에서 제2금속막으로서 구리 박막을 은 나노입자막 위에 선택적으로 형성하였다.

도 6은 본 실시예에 따른 은/구리 다층 금속막의 SEM 사진이다.

금속 미세입자/고분자 함유 용액을 이용한 금속막 제조

금속 미세입자 함유 용액으로 Ag 나노 입자(평균 크기 50 nm)가 함유된 수용액을 사용하였다. 여기에 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate); (PEDOT:PSS)] 고분자를 적당량 첨가하여 은나노입자와 고분자의 복합 금속 잉크를 형성하였다. 패턴 형성된 몰드에 이 복합 금속잉크 용액을 도포하고, 이를 유리나 플라스틱의 기재 위에 전사시켜 은 나노 입자/PEDOT:PSS을 포함하는 은/고분자 복합막을 얻었다. 이렇게 만들어진 기재를 황산구리 (CuSO₄.5H₂O), 착화제 (KNaC₄H₄O₆·4H₂O), 환원제 (HCHO), pH 조정제 (NaOH), 안정제 (NaCN), 및 첨가제 (HSCHCOOHCH₂)가 함유된 무전해 도금 용액에 담가 상온에서 구리 박막 (제2금속막)을 상기 은나노입자/고분자 복합막 위에 선택적으로 형성하였다.

은-함유 금속막을 이용한 무전해 구리 도금

상기 실시예 6에 의하여 형성된 은-함유 패턴 금속막(제1금속막)을 상기 기술된 황산구리 (CuSO₄.5H₂O), 착화제 (KNaC₄H₄O₆.4H₂O), 환원제 (HCHO), pH 조정제 (NaOH), 안정제 (K₄[Fe(CN)₆]), 및 첨가제 (에틸렌디아민테트라아세테이트(EDTA))가 함유된 무전해 구리 도금 용액 중에 침지하여 상기 은-함유 패턴 금속막 상에 구리를 석출시켜 구리 막 (제2금속막)을 형성시켰다. 상기 과정은 연속 과정으로 달성할 수 있고, 단일 단계로 또는 단일 코팅 용액으로 수행할 수 있다.

도 7은 본 실시예에 따른 은/구리 다층 금속막의 SEM 사진이다.

은-함유 금속막을 이용한 구리 전기도금

상기 실시예 6에 의하여 형성된 은-함유 패턴 금속막이나 상기 실시예 11에 의하여 형성된 구리 무전해 도금된 은-함유 패턴 금속막을 황산구리 (2 g/100 mL) 및 황산 (50 mg/ 100 mL) 이 함유된 일반적인 구리 도금 용액 중에 침지하여 전압과 전류를 가하여 상기 은-함유 패턴 금속막 상에 구리 막을 형성시켰다. 상기 과정은 연속 과정으로 달성할 수 있고, 단일 단계로 또는 단일 코팅 용액으로 수행할 수 있다.

이상, 실시예를 들어 본원을 상세하게 설명하였으나, 본원은 상기 구현예 및 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본원의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다.

Claims

기재의 표면에 아민기를 도입하고;
상기 아민기 상에 환원제를 도포하여 상기 기재를 표면처리하고; 및
금속 이온-함유 용액과 상기 표면처리된 기재를 접촉시켜 상기 환원제에 의하여 상기 금속 이온을 환원시켜 금속막을 형성하는 것:
을 포함하며,
상기 환원제는 알데히드기를 포함하는 화합물인 것인, 금속막의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기재를 표면처리하는 것은, 패턴이 형성된 몰드에 상기 환원제를 도포하여 환원제 패턴을 형성하여 상기 기재의 표면에 상기 환원제 패턴을 전사하는 것을 포함하는 것인, 금속막의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 이온-함유 용액과 상기 표면처리된 기재를 접촉시키는 것은, 상기 표면처리된 기재를 상기 금속 이온-함유 용액 내에 침지하는 것을 포함하는 것인, 금속막의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 이온-함유 용액과 상기 표면처리된 기재를 접촉시키는 것은, 상기 금속 이온-함유 용액을 패턴이 형성된 몰드 상에 도포하여 형성된 상기 금속 이온-함유 용액 패턴을 상기 표면처리된 기재에 전사하는 것을 포함하는 것인, 금속막의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 환원제는 알데히드기를 포함하는 유기화합물, 알데히드기를 포함하는 무기화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 금속막의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기재의 표면에 아민기를 도입하는 것은, 상기 기재 표면에 아민기-함유 화합물을 도포하거나 자기조립시킴으로써 아민기를 도입하는 것을 포함하는 것인, 금속막의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 이온은 전이금속의 양이온을 포함하는 것인, 금속막의 형성 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 전이금속의 양이온은 Ag, Cu, Au, Al, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Cd, In, Sn, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Tl, Pb, Bi, Ga, Ge, Sb, Ac, Th 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 전이금속의 양이온을 포함하는 것인, 금속막의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 형성된 금속막의 표면에 환원제를 도포하여 표면처리하고, 상기 금속 이온과 동일하거나 상이한 금속 이온을 함유하는 용액과 상기 금속막에 도포된 상기 환원제를 접촉시켜 상기 금속 이온과 동일하거나 상이한 금속 이온을 환원시켜 추가 금속막을 형성하는 것을 1 회 이상 수행하는 것을 추가 포함하는, 금속막의 형성 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의하여 형성되는 제1금속막에 무전해 제2금속 도금 용액을 접촉하여 제2금속을 석출시켜 상기 제1금속막 상에 제2금속막을 형성하는 것을 포함하며, 상기 제1금속막과 상기 제2금속막은 서로 동일하거나 상이한 금속을 함유하는 것인, 금속막의 형성 방법.
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제 10 항에 있어서,
상기 제1금속막과 상기 제2금속을 포함하는 상기 제2금속막은 각각 독립적으로 Ag, Cu, Au, Al, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Cd, In, Sn, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Tl, Pb, Bi, Ga, Ge, Sb, Ac, Th 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 전이금속을 포함하는 것인, 금속막의 형성 방법.
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제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의하여 제조된 제1금속막을 제3금속 도금 용액 내에 침지하고 전압과 전류를 가하여 전기도금에 의하여 상기 제1금속막 상에 제3금속막을 형성하는 것을 포함하는, 금속막의 형성 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 제1금속막 내지 상기 제3금속을 포함하는 상기 제3금속막은 각각 독립적으로 Ag, Cu, Au, Al, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Cd, In, Sn, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Tl, Pb, Bi, Ga, Ge, Sb, Ac, Th 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 전이금속을 포함하는 것인, 금속막의 형성 방법.
제 10 항에 기재된 방법에 의하여 형성된, 제1금속막 상에 형성된 제2금속막을 포함하는 금속막을 제3금속 도금 용액 내에 침지하고 전압과 전류를 가하여 전기도금에 의하여 상기 제2금속막 상에 제3금속막을 형성하는 것을 포함하는, 금속막의 형성 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의하여 형성되는 제1금속막 및 고분자를 함유하는 유무기 복합막에 무전해 제2금속 도금 용액을 접촉하여 제2금속을 석출시켜 상기 유무기 복합막 상에 제2금속막을 형성하는 것을 포함하며, 상기 제1금속막과 상기 제2금속막은 서로 동일하거나 상이한 금속을 함유하는 것인, 금속막의 형성 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 고분자는 질소, 산소, 황, 탄소 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로원소를 함유하는 전도성 고분자를 포함하는 것인, 금속막의 형성 방법.
제 18 항에 기재된 방법에 의하여 형성된, 제1금속막 및 고분자를 함유하는 유무기 복합막 상에 형성된 제2금속막을 포함하는 금속막을 제3금속 도금 용액 내에 침지하고 전압과 전류를 가하여 전기도금에 의하여 상기 제2금속막 상에 제3금속막을 형성하는 것을 포함하는, 금속막의 형성 방법.