KR101412812B1 - 도전성 구리 페이스트 조성물 및 이를 이용한 금속 박막의 형성방법 - Google Patents

도전성 구리 페이스트 조성물 및 이를 이용한 금속 박막의 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도전성 구리 페이스트 조성물 및 이를 이용한 금속 박막의 형성방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 도전성 구리 페이스트 조성물은 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자; 및 유기 구리금속 화합물;을 포함하며, 저온 열처리 공정에서도 우수한 전기적 특성을 가지며, 시간에 따른 점도 상승을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

도전성 구리 페이스트 조성물 및 이를 이용한 금속 박막의 형성방법{Conductive cupper paste composition and method for forming metal thin layer using the same}
본 발명은 도전성 구리 페이스트 조성물 및 이를 이용한 금속 박막의 형성방법에 관한 것으로, 저온 열처리 공정에서 우수한 전기적 특성을 얻을 수 있는 도전성 구리 페이스트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자 기기, 및 정보 단말기기 등이 소형, 경량화됨에 따라 기기 내부에 사용되는 전자부품이 점차 소형화되고 있는 추세이다.
따라서, 전자부품 내 실장을 위한 배선패턴의 사이즈도 점차 작아지고, 배선패턴의 폭이나 배선 간의 페이스도 좁아지는 추세이다.
또한, 최근 플라스틱 기재 등과 같이 고온 열처리 공정을 사용하기 어려운 전자기기 제조 공정이 도입되면서 낮은 온도의 열처리를 통해 전도성 배선 형성이 가능한 재료의 필요성도 증대하고 있다.
일반적으로 전자 기기 제조 시 전도성 배선 형성방법의 예를 들면, 금속 페이스트를 인쇄한 후 열처리(소성)하는 공정이 널리 사용되고 있다.
특히, 은(Ag)을 주원료로 한 전도성 페이스트가 널리 사용되는데, 이는 은의 낮은 비저항 특성과 우수한 내산화성으로 인해 저온 및 고온 공정 모두에서 활용이 가능하기 때문이다.
그러나, 은의 경우 높은 가격으로 인해 전자 기기의 전도성 배선 형성을 하기 위한 재료로서 점점 경쟁력을 잃고 있으며, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 등의 저가 금속을 활용하기 위한 연구가 지속 되고 있다.
상기 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 등의 저가 금속을 활용하기 위한 연구와 더불어 고온 열처리 공정을 사용하기 어려운 플라스틱 기재 등에 활용하기 위한 상기 재료의 연구 역시 필요한 실정이다.
아래 선행기술문헌은 저온에서 열처리 공정을 수행할 수 있는 구리 나노 입자를 포함하는 배선용 잉크 조성물을 개시하고 있으나, 저온 활성을 갖는 나노 입자는 제조 공정이 까다롭다는 문제가 있다.
또한, 분산 안정성 확보를 위하여 사용하는 지방산이나 아민 등으로 인하여 전자기기 제조용으로 널리 이용되는 에폭시 수지 및 용제와 상용성이 떨어져 활용하기 어렵다는 단점이 있다.
한국공개특허문헌 2011-0050175
본 발명은 도전성 구리 페이스트 조성물 및 이를 이용한 금속 박막의 형성방법에 관한 것으로, 저온 열처리 공정에서 우수한 전기적 특성을 얻을 수 있는 도전성 구리 페이스트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자; 및 유기 구리금속 화합물;을 포함하는 도전성 구리 페이스트 조성물을 제공한다.
상기 주쇄(back bone) 입자의 평균 입경은 0.1 내지 100 μm 일 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물은 구리(Cu) 원자에 알칸산(Alkanoate) 화합물이 결합된 구리 알칸산일 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물은 구리(Cu) 원자와 비공유 전자쌍을 갖는 화합물이 리간드 결합한 형태일 수 있다.
상기 알칸산(Alkanoate)은 탄소수가 12개 이하일 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물은 유기 화합물의 알킬 사슬에 측쇄를 결합한 이성질체를 포함할 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물의 함량은 0.5 내지 50 wt% 일 수 있다.
상기 조성물은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 글리세롤, 디에텔렌 글리콜, 에틸 아세테이트, 부틸아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸에틸 케톤, 아세톤, 벤젠, 테트라데칸 및 톨루엔으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유기 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 조성물은 에폭시 수지, 멜라민 수지, 아크릴 수지, 에틸 셀룰로오스 수지 및 이미드 수지로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바인더를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 유기 또는 무기 재료로 이루어진 기판을 마련하는 단계; 상기 기판 상에 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자 및 유기 구리금속 화합물을 포함하는 도전성 구리 페이스트 조성물를 도포하여 금속 박막을 형성하는 단계; 및 상기 기판을 열처리하는 단계;를 포함하는 금속 박막의 형성방법을 제공한다.
상기 열처리 단계는 300℃ 이하에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 주쇄(back bone) 입자의 평균 입경은 0.1 내지 100 μm 일 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물은 유기 화합물의 알킬 사슬에 측쇄를 결합한 이성질체를 포함할 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물은 구리(Cu) 원자에 알칸산(Alkanoate) 화합물이 결합된 구리 알칸산일 수 있다.
상기 알칸산(Alkanoate)은 탄소수가 12개 이하일 수 있다.
본 발명에 따르면, 유기 구리금속 화합물을 포함하는 구리 페이스트 조성물에 의해 저온 열처리 공정에서도 우수한 전기적 특성을 갖는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 구리 페이스트 조성물은 에폭시 수지 및 그와 함께 사용되는 용제와 상용성이 우수하므로, 높은 접착 강도를 유지할 수 있어 제품에 적용시 신뢰성이 우수하다.
또한, 상기 구리 페이스트 조성물이 포함하는 유기 구리금속 화합물에 대하여 측쇄 구조를 갖는 이성질체를 적용하여 상기 조성물의 겔화 현상을 효과적으로 방지함으로써 시간에 따른 점도 상승을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 구리금속 화합물의 저온 열분해 특성을 나타내는 열중량분석(Thermal Gravitic Analysis, TGA) 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 구리금속 화합물의 시간에 따른 점도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 구리 입자 표면에 구리 돌기가 석출된 것을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 도전성 구리 페이스트 조성물은 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자; 및 유기 구리금속 화합물;을 포함할 수 있다.
상기 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 0.1 내지 100 μm 일 수 있다.
상기 주쇄(back bone) 입자의 평균 입경이 0.1μm 미만의 경우에는 구리 입자의 평균 입경이 너무 작아 입자의 응집 및 이로 인한 분산 안정성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 주쇄(back bone) 입자의 평균 입경이 100μm 를 초과하는 경우에는 구리 입자의 평균 입경이 너무 크므로, 도전성 구리 페이스트 조성물의 저온 열처리가 어려울 수 있다.
상기 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자는 그 형상에 있어서 특별히 제한되지 않으며, 본 발명의 목적에 맞게 예를 들어, 구형, 플레이크형 또는 부정형 등일 수 있다.
또한, 상기 구리를 포함하는 구리 합금 입자는 구리와 이종의 금속의 합금 또는 혼합의 형태일 수 있으며, 상기 이종의 금속은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 및 철(Fe) 등일 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물은 구리(Cu) 원자에 유기물이 결합된 형태로, 300℃ 이하의 낮은 온도에서 상기 유기물이 분해되어 구리(Cu)만 남게 된다.
이 경우, 상기 남겨진 구리(Cu) 원자는 이웃하는 구리 원자와 결합하여 보다 큰 크기로 성장하거나 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자 표면에 석출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 구리금속 화합물의 저온 열분해 특성을 나타내는 열중량분석(Thermal Gravitic Analysis, TGA) 그래프이다.
도 1에 따르면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 구리금속 화합물이 200℃를 전후하여 열분해되고 있음을 알 수 있다.
일반적으로, 저온 소성용 도전성 구리 페이스트를 제조하기 위해서 저온에서도 활성이 높은 구리 나노 입자를 활용하고 있으나, 제조 공정이 까다롭고, 분산 안정성이 저하되는 문제가 있었다.
더구나, 상기의 분산 안정성 확보를 위하여 사용하는 지방산이나 아민 등으로 인하여 상기 페이스트와 함께 전자기기 제조용으로 널리 이용되는 에폭시 수지 및 용제와 상용성이 떨어져 활용하기 어렵다는 단점이 있었다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기와 같이 유기 구리금속 화합물을 포함하는 도전성 구리 페이스트 조성물은 저온 소성 시에도 우수한 전기적 특성을 나타낼 수 있으며, 에폭시 수지 및 그와 함께 사용되는 용제와의 상용성도 우수하다.
상기 유기 구리금속 화합물은 특히, 구리(Cu) 원자에 알칸산(Alkanoate) 화합물이 결합된 구리 알칸산일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유기 구리금속 화합물은 알칸산(Alkanoate) 화합물과 구리염을 반응시켜 구리 알칸산(Alkanoate)을 합성할 수 있으며, 상기 유기 구리금속 화합물은 구리(Cu) 원자와 비공유 전자쌍을 갖는 화합물이 리간드 결합한 형태일 수 있다.
특히, 상기 유기 구리금속 화합물의 열분해 특성 및 용매와의 상용성은 알칸산(Alkanoate)의 알킬 사슬의 길이와 연관성이 깊으며, 일반적으로 탄소 수가 6 내지 8개의 헥사노에이트(hexanoate) 또는 옥타노에이트(octanoate) 화합물 등은 200℃ 전후에서 열분해가 가능하다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 알칸산(Alkanoate)은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 탄소수가 12개 이하일 수 있다.
상기 알칸산의 탄소수가 12개를 초과하는 경우에는 알칸산의 알킬 사슬 길이가 너무 길어지므로 본 발명의 목적인 저온 소성용 도전성 구리 페이스트의 제조가 어려울 수 있다.
또한, 상기 유기 구리금속 화합물은 전자기기 제조용으로 사용되는 에폭시 페이스트에서 주로 이용되는 부틸 카비톨 등의 에테르(ether)류나 메틸에틸케톤(MEK) 등과 같은 케톤류의 용매와의 상용성이 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 구리금속 화합물의 유기 화합물은 상기와 같이 알킬 사슬 구조를 가질 수 있으나, 알킬 사슬의 길이가 긴 경우 시간이 흐르거나, 온도가 낮아지면 사슬 간 인력에 의해 겔화 현상이 발생할 수 있다.
상기의 겔화 현상은 상기 페이스트의 점도를 상승시키는 원인으로 작용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 유기 구리금속 화합물은 유기 화합물의 알킬 사슬에 측쇄를 결합한 이성질체를 포함할 수 있다.
상기 알킬 사슬에 도입된 측쇄는 알킬 사슬간 인력(van der Waals 인력 등)에 의해 발생할 수 있는 겔화 현상을 입체 장애에 의해 효과적으로 방지할 수 있다.
상기와 같이 겔화 현상을 억제함으로써, 본 발명의 일 실시형태에 따른 도전성 구리 페이스트 조성물의 시간에 따른 점도 상승을 억제할 수 있다.
상기 유기 화합물의 알킬 사슬에 측쇄를 결합한 이성질체를 포함하는 유기 구리금속 화합물로서는 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들어 구리-2-에틸헥사노에이트-에탄올아민(cupper-2-ethylhexanoate-ethanolamine)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 구리금속 화합물의 시간에 따른 점도 변화를 나타내는 그래프이다.
특히, 도 2는 측쇄 구조를 갖는 유기 구리금속 화합물을 부틸 카비톨 용매 내에서 70 wt%의 함량으로 포함될 때, 시간에 따른 점도 변화를 나타내고 있다.
도 2를 참조하면, 상기 측쇄 구조를 갖는 유기 구리금속 화합물의 점도는 시간에 따라 점도 변화가 매우 적음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 구리금속 화합물을 포함하는 도전성 구리 페이스트 조성물은 시간에 따른 점도 변화가 적어 우수한 안정성을 나타낼 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 0.5 내지 50 wt% 일 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물의 함량이 0.5 wt% 미만일 경우에는, 첨가되는 유기 구리금속 화합물의 함량이 너무 적어 저온 소성이 어려울 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물의 함량이 50 wt% 를 초과하는 경우에는, 첨가되는 유기 구리금속 화합물의 함량이 너무 많아 구리 입자가 커지거나 응집이 발생할 수 있으며, 시간 경과에 따라 페이스트의 점도가 상승할 수 있다.
상기 도전성 구리 페이스트 조성물은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 글리세롤, 디에텔렌 글리콜, 에틸 아세테이트, 부틸아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸에틸 케톤, 아세톤, 벤젠, 테트라데칸 및 톨루엔으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유기 용매를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 도전성 구리 페이스트 조성물은 유기 구리금속 화합물을 포함하므로, 상기 유기 용매와의 상용성이 우수하다.
상기 조성물은 에폭시 수지, 멜라민 수지, 아크릴 수지, 에틸 셀룰로오스 수지 및 이미드 수지로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바인더를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 금속 박막의 형성방법은 유기 또는 무기 재료로 이루어진 기판을 마련하는 단계; 상기 기판 상에 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자 및 유기 구리금속 화합물을 포함하는 도전성 구리 페이스트 조성물을 도포하여 금속 박막을 형성하는 단계; 및 상기 기판을 열처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 도전성 구리 페이스트 조성물은 저온 소성 시에도 우수한 전기적 특성을 나타낼 수 있으며, 에폭시 수지 및 그와 함께 사용되는 용제와의 상용성도 우수한 효과가 있다.
이에 따라 열적 안정성이 낮은 기재에 금속 박막을 형성하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 우선, 유기 또는 무기 재료의 기판을 마련할 수 있다.
상기 기판은 비스 말레일 이미드 트리아진, 폴리에스테르, 폴리이미드, 유리, 실리콘 등의 재료로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이후, 상기 유기 또는 무기 재료의 기판상에 상기 금속 박막 형성용 잉크를 도포하여 금속 박막을 형성할 수 있다.
금속 박막의 형성은 다양한 인쇄법에 의하여 형성될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 딥코팅, 스핀코팅, 롤코팅, 분무코팅, 또는 잉크젯 프린팅을 이용할 수 있다.
이후, 열처리를 하여 금속 박막을 형성한다. 상기 열처리는 300℃이하에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 열처리는 공기 중에서 수행되거나, 질소, 아르곤, 수소 등의 불활성 가스와 혼합된 분위기에서 수행될 수 있다.
상기 주쇄(back bone) 입자의 평균 입경은 0.1 내지 100 μm 일 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물은 유기 화합물의 알킬 사슬에 측쇄를 결합한 이성질체를 포함할 수 있다.
상기 유기 구리금속 화합물은 구리(Cu) 원자에 알칸산(Alkanoate) 화합물이 결합된 구리 알칸산일 수 있다.
상기 알칸산(Alkanoate)은 탄소수가 12개 이하일 수 있다.
상기의 특징들은 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 도전성 구리 페이스트 조성물의 특징들과 동일하므로 여기서는 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 금속 박막의 형성방법에 의해 제조된 금속 박막이 형성된 기판은 유기 구리금속 화합물의 유기물이 저온에서 열 분해되어 구리(Cu)만 남게 된다.
이 경우, 상기 남겨진 구리(Cu) 원자는 이웃하는 구리 원자와 결합하여 보다 큰 크기로 성장하거나 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자 표면에 석출될 수 있다.
이로 인하여, 유기 구리금속 화합물을 포함하는 구리 페이스트 조성물은 저온 열처리 공정이 가능하며, 이에 의해서도 우수한 전기적 특성을 갖는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 구리 페이스트 조성물은 에폭시 수지 및 그와 함께 사용되는 용제와 상용성이 우수하므로, 높은 접착 강도를 유지할 수 있어 제조된 기판의 신뢰성이 우수하다는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 구리 입자 표면에 구리 돌기가 석출된 것을 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 3을 참조하면, 구리(Cu) 원자에 유기물이 결합된 상기 유기 구리금속 화합물이 200℃ 온도에서 상기 유기물이 분해되어 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자 표면에 석출된 것을 알 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이는 발명의 구체적인 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
유기 구리금속 화합물은 옥타노에이트(Octanoate)와 에틸헥사노에이트(Ethylhexanoate)와 구리(Cu)염을 각각 혼합하여 제조된 구리-2-옥타노에이트-에탄올아민(cupper-2-octanoate-ethanolamine) 및 구리-2-에틸헥사노에이트-에탄올아민(cupper-2-ethylhexanoate-ethanolamine)을 이용하였다.
(실시예 1 및 2)
상기에서 제조된 유기 구리금속 화합물과 평균 입경이 4 μm 인 플레이크(flake)형 구리(Cu) 주쇄(back bone) 입자를 부틸 카비톨 용매에 투입하고 에폭시 수지와 함께 혼합하여 도전성 구리 페이스트를 제조하였다.
상기 각 성분들의 구체적인 배합비는 아래 표 1과 같다.
상기 도전성 구리 페이스트를 이용하여 기판상에 잉크젯 프린팅으로 인쇄하고, 200℃ 질소(N2) 분위기 하에서 1시간 동안 열처리 한 후 비저항을 측정하였다.
(비교예)
비교예는 상기 유기 구리금속 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1 및 2에서 제조된 도전성 구리 페이스트와 동일한 성분이 사용되었다.
상기 각 성분들의 구체적인 배합비는 아래 표 1과 같다.
비교예 역시 기판상에 상기 도전성 구리 페이스트를 잉크젯 프린팅으로 인쇄하고, 200℃ 질소(N2) 분위기 하에서 1시간 동안 열처리 한 후 비저항을 측정하였다.
주쇄 구리입자 (wt%) 유기 구리금속 (wt%) 에폭시 수지 (wt%) 부틸 카비톨
(wt%)		 비저항(μΩ.cm)
비교예 70.6 - 10.3 19.1 5,652
실시예1 68.8 6.7 10.4 14.3 70
실시예2 66.8 6.7 9.7 16.8 79
상기[표 1]을 참조하면, 유기 구리금속 화합물을 사용하지 않은 비교예에 비하여 유기 구리금속 화합물을 사용한 실시예 1 및 2의 경우가 비저항이 70배 이상 감소한 것을 알 수 있다.
특히, 실시예 2의 경우는 알킬 사슬에 측쇄를 도입한 구조로서, 시간에 따른 점도 변화가 적어 우수한 안정성을 나타낸다는 추가의 효과도 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 도전성 구리 페이스트는 유기 구리금속 화합물을 포함함으로써 저온 열처리 공정에서도 우수한 전기적 특성을 갖는 효과가 있음을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.

Claims (15)

  1. 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자; 및
    유기 화합물의 알킬 사슬에 측쇄를 결합한 이성질체를 포함하는 유기 구리금속 화합물;
    을 포함하는 도전성 구리 페이스트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주쇄(back bone) 입자의 평균 입경은 0.1 내지 100 μm 인 도전성 구리 페이스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기 구리금속 화합물은 구리(Cu) 원자에 알칸산(Alkanoate) 화합물이 결합된 구리 알칸산인 도전성 구리 페이스트 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 알칸산(Alkanoate)은 탄소수가 12개 이하인 도전성 구리 페이스트 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유기 구리금속 화합물은 구리(Cu) 원자와 비공유 전자쌍을 갖는 화합물이 리간드 결합한 형태인 도전성 구리 페이스트 조성물.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기 구리금속 화합물의 함량은 0.5 내지 50wt%인 도전성 구리 페이스트 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 글리세롤, 디에텔렌 글리콜, 에틸 아세테이트, 부틸아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸에틸 케톤, 아세톤, 벤젠, 테트라데칸 및 톨루엔으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유기 용매를 더 포함하는 도전성 구리 페이스트 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 에폭시 수지, 멜라민 수지, 아크릴 수지, 에틸 셀룰로오스 수지 및 이미드 수지로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바인더를 더 포함하는 도전성 구리 페이스트 조성물.
  10. 유기 또는 무기 재료로 이루어진 기판을 마련하는 단계;
    상기 기판 상에 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 구리 합금으로 이루어진 주쇄(back bone) 입자 및 유기 화합물의 알킬 사슬에 측쇄를 결합한 이성질체를 포함하는 유기 구리금속 화합물을 포함하는 도전성 구리 페이스트 조성물을 도포하여 금속 박막을 형성하는 단계; 및
    상기 기판을 열처리하는 단계;
    를 포함하는 금속 박막의 형성방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열처리 단계는 300℃ 이하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 금속 박막의 형성방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 주쇄(back bone) 입자의 평균 입경은 0.1 내지 100 μm 인 금속 박막의 형성방법.
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서,
    상기 유기 구리금속 화합물은 구리(Cu) 원자에 알칸산(Alkanoate) 화합물이 결합된 구리 알칸산인 금속 박막의 형성방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 알칸산(Alkanoate)은 탄소수가 12개 이하인 금속 박막의 형성방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9190322B2 (en) * 2014-01-24 2015-11-17 Infineon Technologies Ag Method for producing a copper layer on a semiconductor body using a printing process
CN107022772B (zh) * 2017-06-20 2019-03-15 广东工业大学 一种纳米铜浆及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0657183A (ja) * 1992-08-05 1994-03-01 Murata Mfg Co Ltd 導電性ペースト
KR20070012091A (ko) * 2005-07-22 2007-01-25 삼성전기주식회사 금속 나노 입자 및 이의 제조방법
KR20070087517A (ko) * 2006-02-23 2007-08-28 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 전자 부착 보조에 의한 전기 도체의 형성 방법
KR20090063265A (ko) * 2006-10-11 2009-06-17 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 전극 형성용 조성물 및 그 조성물을 사용한 전극의 형성 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4496216B2 (ja) * 2004-06-23 2010-07-07 ハリマ化成株式会社 導電性金属ペースト
CN101041898A (zh) * 2006-02-23 2007-09-26 气体产品与化学公司 电子附着辅助的导电体的形成
JP4821396B2 (ja) * 2006-03-27 2011-11-24 住友金属鉱山株式会社 導電性組成物及び導電膜形成方法
JP4962063B2 (ja) * 2007-03-14 2012-06-27 住友ベークライト株式会社 導電性ペースト
JP5431055B2 (ja) * 2009-07-30 2014-03-05 ナミックス株式会社 導電性組成物、導電体及びその製造方法
KR20110139941A (ko) * 2010-06-24 2011-12-30 삼성전기주식회사 금속 잉크 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법, 그리고 상기 금속 잉크 조성물로 형성된 도전성 패턴

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0657183A (ja) * 1992-08-05 1994-03-01 Murata Mfg Co Ltd 導電性ペースト
KR20070012091A (ko) * 2005-07-22 2007-01-25 삼성전기주식회사 금속 나노 입자 및 이의 제조방법
KR20070087517A (ko) * 2006-02-23 2007-08-28 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 전자 부착 보조에 의한 전기 도체의 형성 방법
KR20090063265A (ko) * 2006-10-11 2009-06-17 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 전극 형성용 조성물 및 그 조성물을 사용한 전극의 형성 방법

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