KR101610346B1 - 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체 - Google Patents

도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 매우 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체에 관한 것이다. 상기 도전성 패턴 형성용 조성물은 고분자 수지; 및 제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하는 소정의 비도전성 금속 화합물로서, 상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층(edge-shared octahedral layer)과, 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물;을 포함하고, 전자기파 조사에 의해, 상기 비도전성 금속 화합로부터 상기 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵이 형성되는 것이다.

Description

도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체 {COMPOSITION AND METHOD FOR FORMING CONDUCTIVE PATTERN, AND RESIN STRUCTURE HAVING CONDUCTIVE PATTERN THEREON}
본 발명은 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 매우 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체에 관한 것이다.
최근 들어 미세 전자 기술이 발전함에 따라, 각종 수지 제품 또는 수지층 등의 고분자 수지 기재(또는 제품) 표면에 미세한 도전성 패턴이 형성된 구조체에 대한 요구가 증대되고 있다. 이러한 고분자 수지 기재 표면의 도전성 패턴은 핸드폰 케이스에 일체화된 안테나, 각종 센서, MEMS 구조체 또는 RFID 태그 등의 다양한 대상물을 형성하는데 적용될 수 있다.
이와 같이, 고분자 수지 기재 표면에 도전성 패턴을 형성하는 기술에 대한 관심이 증가하면서, 이에 관한 몇 가지 기술이 제안된 바 있다. 그러나, 아직까지 이러한 기술을 보다 효과적으로 이용할 수 있는 방법은 제안되지 못하고 있는 실정이다.
예를 들어, 이전에 알려진 기술에 따르면, 고분자 수지 기재 표면에 금속층을 형성한 후 포토리소그라피를 적용하여 도전성 패턴을 형성하거나, 도전성 페이스트를 인쇄하여 도전성 패턴을 형성하는 방법 등이 고려될 수 있다. 그러나, 이러한 기술에 따라 도전성 패턴을 형성할 경우, 필요한 공정 또는 장비가 지나치게 복잡해지거나, 양호하고도 미세한 도전성 패턴을 형성하기가 어려워지는 단점이 있다.
이에 보다 단순화된 공정으로 고분자 수지 기재 표면에 미세한 도전성 패턴을 보다 효과적으로 형성할 수 있는 기술의 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 매우 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물과, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물 등으로부터 형성된 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명은 고분자 수지; 및 제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하는 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로서, 상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층(edge-shared octahedral layer)과, 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물;을 포함하고, 전자기파 조사에 의해, 상기 비도전성 금속 화합물로부터 상기 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵이 형성되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
ABX2
상기 화학식 1에서, A, B는 각각 독립적으로 제 1 및 제 2 금속을 나타내며, A는 전이금속이고, B는 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속이고, X는 산소, 질소 또는 황을 나타낸다.
상기 도전성 패턴 형성용 조성물에서, 상기 비도전성 금속 화합물의 제 2 층에 포함된 금속은 서로 인접하는 제 1 층 사이에서, 예를 들어, 상기 8면체들의 꼭지점을 서로 이어주어 상기 2차원적 연결 구조를 서로 결합시킬 수 있다. 이러한 비도전성 금속 화합물은
Figure 112014036184742-pat00001
혹은 P63/mmc 공간군 구조를 갖는 것으로 정의될 수 있다.
그리고, 상기 비도전성 금속 화합물은, 이를 이루는 제 1 및 제 2 금속(A, B의 금속) 중 적어도 1종의 금속 및 X의 원자들이 모서리를 공유하는 8면체들을 이루고, 이들이 서로 2차원적으로 연결된 구조로 배열되어 있는 복수의 제 1 층(edge-shared octahedral layer)과,
상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고, 서로 인접하는 제 1 층 사이에서, 이러한 금속이 상기 8면체들의 꼭지점을 서로 이어주어 상기 2차원적 연결 구조를 서로 결합시키고 있는 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 가질 수 있다.
이러한 비도전성 금속 화합물의 구체적인 예로는, 화합물은 CuAlO2, CuGaO2, CuInO2, CuTlO2, CuYO2, CuScO2, CuLaO2, CuLuO2, NiAlO2, NiGaO2, NiInO2, NiTlO2, NiYO2, NiScO2, NiLaO2, NiLuO2, AgAlO2, AgGaO2, AgInO2, AgTlO2, AgYO2, AgScO2, AgLaO2, 및AgLuO2 로 이루어진 군에서 선택된 화합물의 1종 이상을 들 수 있고, 이로서 상기 전자기파 조사에 의해 금속핵을 보다 잘 형성시켜 더욱 양호한 도전성 패턴의 형성을 가능케 하면서도, 백색 또는 다양한 색상을 나타내는 수지층 또는 수지 제품을 제조할 수 있게 한다.
한편, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물은 약 1000nm 내지 1200nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 약 5 내지 20W의 평균 파워로 조사되어 상기 금속핵이 형성되는 것으로 될 수 있다. 이러한 레이저 전자기파 조사 조건의 제어에 의해, 상기 조성물의 고분자 수지 상에 금속핵이 보다 잘 형성될 수 있고, 이에 따라 보다 양호한 도전성 패턴이 형성될 수 있다.
또, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물에서, 상기 고분자 수지는 열 경화성 수지 또는 열 가소성 수지를 포함할 수 있고, 이의 보다 구체적인 예로는 ABS 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등의 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리프로필렌 수지 및 폴리프탈아미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있다.
또한, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물에서, 상기 비도전성 금속 화합물은 전체 조성물에 대해 약 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 나머지 함량의 고분자 수지가 포함될 수 있다.
그리고, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물은 상술한 고분자 수지 및 소정의 비도전성 금속 화합물 외에, 열 안정제, UV 안정제, 난연제, 활제, 항산화제, 무기 충전제, 색 첨가제, 충격 보강제 및 기능성 보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명은 또한, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하여, 수지 제품 또는 수지층 등의 고분자 수지 기재 상에, 전자기파의 직접 조사에 의해 도전성 패턴을 형성하는 방법을 제공한다. 이러한 도전성 패턴의 형성 방법은, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 수지 제품으로 성형하거나, 다른 제품에 도포하여 수지층을 형성하는 단계; 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역에 전자기파를 조사하여 상기 비도전성 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵을 발생시키는 단계; 및 상기 금속핵을 발생시킨 영역을 화학적으로 환원 또는 도금시켜 도전성 금속층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 도전성 패턴 형성 방법에서, 상기 금속핵 발생 단계에 있어서는 있어서는 약 1000nm 내지 1200nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 약 5 내지 20W의 평균 파워로 조사될 수 있고, 이로서 금속핵이 보다 잘 형성되고 더욱 양호한 도전성 패턴이 형성될 수 있다.
또한, 상기 전자기파 조사에 의한 금속핵 발생 단계를 진행하면, 상기 비도전성 금속 화합물의 일부가 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역 표면으로 노출되면서 이로부터 금속핵이 발생되고, 보다 높은 접착성을 갖도록 활성화된 표면(이하, "접착활성 표면")을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 도전성 금속층은 상기 금속핵에 포함된 제 1 또는 제 2 금속 이온의 화학적 환원, 또는 이에 대한 무전해 도금에 의해 도전성 금속 이온이 화학적 환원됨으로서 상기 접착활성 표면 상에 형성될 수 있다. 상기 무전해 도금시, 상기 금속핵은 일종의 seed로 작용하여 도금 용액에 포함된 도전성 금속 이온이 화학적으로 환원될 때, 이와 강한 결합을 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 도전성 금속층이 보다 용이하게 선택적으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 환원 또는 도금 단계에서는 상기 금속핵을 발생시킨 소정 영역의 수지 제품 또는 수지층을 환원제를 포함한 산성 또는 염기성 용액으로 처리할 수 있으며, 이러한 용액은 환원제로서, 포름알데히드, 차아인산염, 디메틸아미노보레인(DMAB), 디에틸아미노보레인(DEAB) 및 히드라진으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 환원 단계에서는 환원제 및 도전성 금속 이온을 포함한 무전해 도금 용액 등으로 처리할 수도 있다.
한편, 본 발명은 또한, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴 형성 방법에 의해 얻어진 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 제공한다. 이러한 수지 구조체는 고분자 수지 기재; 제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하고, 고분자 수지 기재에 분산되어 있는 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로서, 상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층(edge-shared octahedral layer)과, 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물; 소정 영역의 고분자 수지 기재 표면에 노출된 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함한 금속핵을 포함하는 접착활성 표면; 및 상기 접착활성 표면 상에 형성된 도전성 금속층을 포함할 수 있다:
[화학식 1]
ABX2
상기 화학식 1에서, A, B는 각각 독립적으로 제 1 및 제 2 금속을 나타내며, A는 전이금속이고, B는 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속이고, X는 산소, 질소 또는 황을 나타낸다.
상기 수지 구조체에서, 상기 접착활성 표면 및 도전성 금속층이 형성된 소정 영역은 상기 고분자 수지 기재에 전자기파가 조사된 영역에 대응할 수 있다.
본 발명에 따르면, 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 등의 고분자 수지 기재 상에, 레이저 등 전자기파를 조사하는 매우 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 보다 양호하게 형성할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체가 제공될 수 있다.
더구나, 상기 비도전성 금속 화합물이 화학식 1의 범주에 속하는 특정 화학 구조로 표시됨에 따라, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용해 백색의 고분자 수지 제품 또는 수지층을 보다 용이하게 구현할 수 있으며, 이를 이용해 각종 색채를 나타내는 수지 제품 등을 효과적으로 제조할 수 있다.
이러한 도전성 패턴 형성용 조성물이나 도전성 패턴 형성 방법 등을 이용해, 휴대폰 케이스 등 각종 수지 제품 상의 안테나용 도전성 패턴, RFID 태그, 각종 센서, MEMS 구조체 등을 매우 효과적으로 형성할 수 있게 된다.
도 1은 발명의 일 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물에 포함되는 비도전성 금속 화합물의 일 예의 입체 구조를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 2c는 발명의 다른 구현예에 따른 도전성 패턴 형성 방법의 일 예를 공정 단계별로 간략화하여 나타낸 도면이다.
도 3은 발명의 다른 구현예에 따른 도전성 패턴 형성 방법의 일 예에서, 전자기파 조사에 의해 고분자 수지 기재의 표면에 금속핵을 포함한 접착활성 표면이 형성된 모습을 나타낸 전자 현미경 사진이다.
도 4는 발명의 다른 구현예에 따른 도전성 패턴 형성 방법에 따라, 고분자 수지 기재에 도전성 패턴을 형성한 모습을 예를 들어 나타낸 사진이다.
도 5 및 6은 각각 제조예 1에서 얻어진 CuAlO2 분말의 전자 현미경 사진 및 X선 회절 패턴을 나타낸다.
도 7은 제조예 1에서 얻어진 CuAlO2 분말의 분쇄 후 사진을 나타낸다.
도 8 및 9는 실시예 1에서 사출 성형하여 얻어진 기판 형태 조성물(레이저 조사 전)의 사진(도 8)과, 이러한 기판 형태의 조성물에 대해 CuAlO2 분말의 함량별로 색도(L* 값)를 측정한 결과를 나타내는 그래프(도 9)이다.
도 10 및 11은 각각 실시예 1에서 레이저 조사 후에 수지 기판 상에 금속핵이 형성되었는지 여부를 X선 회절 분석 및 전자 현미경 사진으로 확인한 결과를 나타낸다.
도 12는 실시예 1에서 레이저 조사 후에 수지 시판 표면의 상태를 전자 현미경으로 분석한 결과를 나타낸다.
도 13 및 14는 각각 비교예 1에서 레이저 조사 후에 수지 기판 상에 금속핵이 형성되었는지 여부를 X선 회절 분석 및 전자 현미경 사진으로 확인한 결과를 나타낸다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체에 대해 설명하기로 한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 고분자 수지; 및
제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하는 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로서,
상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층(edge-shared octahedral layer)과, 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물;을 포함하고,
전자기파 조사에 의해, 상기 비도전성 금속 화합물로부터 상기 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵이 형성되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물이 제공된다:
[화학식 1]
ABX2
상기 화학식 1에서, A, B는 각각 독립적으로 제 1 및 제 2 금속을 나타내며, A는 전이금속이고, B는 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속이고, X는 산소, 질소 또는 황을 나타낸다.
이러한 발명의 일 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용해 고분자 수지 제품 또는 수지층을 성형한 후, 레이저 등 전자기파를 조사하면, 상기 비도전성 금속 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵이 형성될 수 있다. 이러한 금속핵은 전자기파가 조사된 소정 영역에서 선택적으로 노출되어 고분자 수지 기재 표면의 접착활성 표면을 형성할 수 있다. 이후, 상기 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵 등을 화학적 환원 처리하거나, 이를 seed로 하여 도전성 금속 이온 등을 포함하는 도금 용액으로 무전해 도금하면, 상기 금속핵을 포함하는 접착활성 표면 상에 도전성 금속층이 형성될 수 있다. 바로 이러한 과정을 통해, 상기 전자기파가 조사된 소정 영역의 고분자 수지 기재 상에만 선택적으로 도전성 금속층, 다시 말해서 미세한 도전성 패턴이 형성될 수 있다.
특히, 이와 같이 금속핵 및 접착활성 표면이 형성되어 전자기파 조사에 의해 보다 양호한 도전성 패턴의 형성이 가능해 지는 일 요인으로서, 일 구현예의 조성물에 포함되는 비도전성 금속 화합물의 특정한 입체 구조를 들 수 있다. 이러한 발명의 일 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물에 포함되는 비도전성 금속 화합물의 일 예의 입체 구조는 도 1에 모식적으로 나타나 있다.
도 1을 참고하면, 상기 비도전성 금속 화합물의 입체 구조에서는, 이를 이루는 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속이 제 1 층에 포함되어 있는데, 이러한 제 1 층은 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조(edge-shared octahedral layer)를 가지고 있다. 또한, 상기 비도전성 금속 화합물의 입체 구조에서는, 상술한 제 1 층의 복수 층과 함께, 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하고 있다. 이러한 제 2 층에는 상기 제 1 층과는 다른 종류의 금속, 예를 들어, 제 1 및 제 2 금속 중 제 1 층에 포함되지 않은 나머지 금속이 포함되며, 이러한 제 2 층의 금속은 서로 인접하는 제 1 층 사이에서 상기 8면체들의 꼭지점을 서로 이어주어 이들의 2차원적 연결 구조를 서로 결합시킬 수 있다.
이와 같은 특정한 층상 입체 구조의 비도전성 금속 화합물은 전자기파 조사 전에는 비도전성을 나타낼 뿐 아니라, 상기 고분자 수지와 우수한 상용성을 가지며, 상기 환원 또는 도금 처리 등에 사용되는 용액에 대해서도 화학적으로 안정하여 비도전성을 유지하는 특성을 갖는다. 따라서, 이러한 비도전성 금속 화합물은 전자기파가 조사되지 않은 영역에서는, 고분자 수지 기재 내에 균일하게 분산된 상태로 화학적으로 안정하게 유지되어 비도전성을 나타낼 수 있다.
이에 비해, 상기 레이저 등 전자기파가 조사된 소정 영역에서는 비도전성 금속 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온 등이 쉽게 발생할 수 있다. 이때, 상술한 비도전성 금속 화합물로부터 금속 또는 그 이온이 보다 쉽게 방출될 수 있는 것은, 상기 비도전성 화합물이 상술한 제 1 층 및 제 2 층이 순차 배열된 층상 입체 구조를 가짐에 기인한 것으로 예측될 수 있다. 이러한 층상 입체 구조를 갖는 비도전성 화합물은 다른 비층상 입체 구조를 갖는 화합물에 비해, 상기 제 2 층에 포함된 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온이 보다 쉽게 방출될 수 있는 것이다. 이와 같이, 전자기파 조사에 의해 비도전성 금속 화합물로부터 금속이나 그 이온이 보다 쉽게 방출됨에 따라, 금속핵 및 접착활성 표면의 형성을 가능케 하는 일 요인으로 될 수 있다.
다만, 본 발명자들의 실험 결과, 이러한 비도전성 금속 화합물의 특유의 입체 구조만으로 상기 금속핵 및 접착활성 표면의 형성이 가능해 지는 것은 아님이 확인되었다. 본 발명자들은 계속적인 실험 및 연구를 통하여, 상술한 특정 입체 구조의 화학식 1의 비도전성 금속 화합물 중에서도, 예를 들어, 후술하는 CuAlO2, CuGaO2, CuInO2, CuTlO2, CuYO2, CuScO2, CuLaO2, CuLuO2, NiAlO2, NiGaO2, NiInO2, NiTlO2, NiYO2, NiScO2, NiLaO2, NiLuO2, AgAlO2, AgGaO2, AgInO2, AgTlO2, AgYO2, AgScO2, AgLaO2, 또는 AgLuO2 등의 특정 화합물을 선택 및 포함함에 따라, 상기 일 구현예의 조성물은 특정 파장의 레이저 등 전자기파에 대해 보다 높은 흡수율 및 민감도를 나타내게 됨이 밝혀졌다. 또한, 이와 함께 후술하는 바와 같은 레이저 등 전자기파 조사 조건 등을 조절함에 따라, 비로소 상기 금속핵 및 접착활성 표면의 형성이 가능해 지며, 레이저 등 전자기파의 조사 및 순차적인 환원 또는 도금 처리 등에 의해 보다 양호한 미세 도전성 패턴이 형성될 수 있음이 확인되었다.
따라서, 상기 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물은 상술한 비도전성 금속 화합물 특유의 입체 구조, 이에 따른 특성 및 상술한 금속핵 등의 형성을 가능케 하는 제반 조건의 제어 등으로 인해, 스피넬 등 다른 입체 구조를 갖는 화합물을 포함하거나, 기타 금속핵의 형성이 수반되지 않는 다른 조성물을 사용한 경우와 비교하여, 보다 양호한 미세 도전성 패턴을 용이하게 형성할 수 있게 한다. 더구나, 이러한 특성으로 인해, 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하면, 상기 스피넬 등 비층상 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물을 포함한 다른 조성물을 사용한 경우 등에 비해, 상기 비도전성 금속 화합물의 사용량, 보다 구체적으로 제 1 또는 제 2 금속의 사용량 또는 함량을 줄이더라도, 양호하고도 미세한 도전성 금속층을 보다 용이하게 형성할 수 있다.
부가하여, 상기 일 구현예의 조성물에 포함된 화학식 1의 비도전성 금속 화합물이 전이금속 A(예를 들어, Cu, Ni 또는 Ag)와 함께, 예를 들어, 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속 B(예를 들어, Al, Ga, In, Tl, Y, Sc, La, 또는 Lu)를 갖는 화학식 1로 표시됨에 따라, 일 구현예의 조성물을 사용해 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하는 것이 가능해 진다. 만일, 상술한 금속 외에 Cr 등 다른 전이금속을 B로서 포함하는 경우, 이러한 비도전성 금속 화합물을 포함하는 조성물을 사용해 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 등을 얻기가 용이치 않을 수 있다. 이에 비해, 상술한 소정의 금속 B를 포함하는 화학식 1의 비도전성 금속 화합물을 사용하여, 도전성 패턴을 갖는 수지 제품 또는 수지층에 백색 또는 각종 색채를 구현하기가 보다 용이하게 되어 여러 수요자의 요구에 부흥할 수 있다.
이와 같이, 발명의 일 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하면, 레이저 등 전자기파를 조사하고, 해당 영역을 환원 또는 도금 처리하는 매우 단순한 공정으로 고분자 수지 기재 상에 미세하고도 양호한 도전성 패턴을 쉽게 형성할 수 있다. 더구나, 이에 포함된 비도전성 금속 화합물 특유의 입체 구조나 금속핵의 형성 등으로 인해, 상기 도전성 패턴을 보다 양호하고 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 이러한 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용해, 다양한 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 안테나용 도전성 패턴, RFID 태그, 각종 센서, MEMS 구조체 등을 매우 효과적으로 형성할 수 있게 되며, 특히, 상기 수지 제품 또는 수지층에 백색 또는 각종 색채를 부가하여 수요자층의 요구에 부흥하기도 보다 용이하게 된다.
한편, 상술한 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물은 적외선 영역에 해당하는 레이저 전자기파에 대해 높은 흡수율 및 민감도를 나타낼 수 있다. 이러한 높은 흡수율 및 민감도로 인해, 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하면, 레이저 등 전자기파의 조사에 의해 금속핵 및 이를 포함한 접착활성 표면이 보다 잘 형성될 수 있으며, 그 결과 보다 양호한 도전성 패턴의 형성이 가능해 진다.
또, 이러한 도전성 패턴 형성용 조성물의 높은 흡수율 및 민감도는 상술한 특정 입체 구조의 비도전성 금속 화합물의 사용, 이 중에서도 CuAlO2, CuGaO2, CuInO2, CuTlO2, CuYO2, CuScO2, CuLaO2, CuLuO2, NiAlO2, NiGaO2, NiInO2, NiTlO2, NiYO2, NiScO2, NiLaO2, NiLuO2, AgAlO2, AgGaO2, AgInO2, AgTlO2, AgYO2, AgScO2, AgLaO2, 또는 AgLuO2 등과 같은 특정 화합물의 사용, 이러한 특정 비도전성 금속 화합물과 적절한 고분자 수지와의 조합 및 이들의 조성 등에 의해 달성될 수 있다. 이러한 적절한 비도전성 금속 화합물 및 고분자 수지와, 이들의 조성 등에 대해서는 이하에 더욱 상세히 기술되어 있다.
그리고, 상술한 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물에서, 상기 비도전성 금속 화합물은 상술한 입체 구조의 일 예로서
Figure 112014036184742-pat00002
혹은 P63/mmc 공간군 구조로 정의되는 층상 입체 구조로 될 수 있다. 이러한 층상 입체 구조로 인해 비층상 입체 구조 등에 비해 상기 제 2 층에 포함된 금속이나 그 이온이 보다 쉽게 방출될 수 있다. 그러므로, 이러한 층상 입체 구조를 갖는 비도전성 화합물을 포함하는 조성물을 사용하는 것은, 상기 비도전성 화합물의 사용량을 더욱 줄이면서도 금속핵 등의 형성을 가능케 하고, 도전성 패턴을 보다 양호하게 형성할 수 있게 하는 주된 요인 중 하나로 될 수 있다.
이때, 상기 층상 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물은 도 1에도 도시된 바와 같이, 이를 이루는 제 1 및 제 2 금속(A, B의 금속) 중 적어도 1종의 금속 및 X의 원자들이 모서리를 공유하는 8면체들을 이룰 수 있고, 이들이 서로 2차원적으로 연결된 구조로 배열되어 제 1 층(edge-shared octahedral layer)을 이룰 수 있다. 또한, 상기 입체 구조에서는, 상기 제 1 층과는 다른 종류의 금속, 예를 들어, 제 1 및 제 2 금속 중 제 1 층에 포함되지 않은 나머지 금속이 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열되어 제 2 층을 이룰 수 있다. 그리고, 이러한 제 2 층을 이루는 금속은 상기 제 1 층의 8면체들의 꼭지점을 서로 이어주어 상기 2차원적 연결 구조를 서로 결합시킬 수 있다.
이때, 상기 제 2 층을 이루는 제 1 또는 제 2 금속은 Cu, Ni, 및 Ag 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속으로 되어 전자기파 조사에 의해 비도전성 금속 화합물로부터 방출되는 금속원으로 될 수 있고, 나머지 제 1 층을 이루는 금속은 Al, Ga, In, Tl, Y, Sc, La, 및 Lu 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속으로 될 수 있다. 특히, 상기 제 1 층을 이루는 금속이 Al 등과 같이 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속으로 됨에 따라, 일 구현예의 조성물을 사용해 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하기가 보다 용이하게 될 수 있다.
보다 구체적인 일 예에서, 상술한 층상 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물 중에서도, CuAlO2, CuGaO2, CuInO2, CuTlO2, CuYO2, CuScO2, CuLaO2, CuLuO2, NiAlO2, NiGaO2, NiInO2, NiTlO2, NiYO2, NiScO2, NiLaO2, NiLuO2, AgAlO2, AgGaO2, AgInO2, AgTlO2, AgYO2, AgScO2, AgLaO2, 및 AgLuO2로 이루어진 군에서 선택된 화합물의 1종 이상을 사용함에 따라, 상기 금속핵 및 이를 포함한 접착활성 표면이 보다 잘 형성될 수 있음이 확인되었다. 따라서, 이들 특정한 비도전성 금속 화합물을 사용하는 한편, 후술하는 레이저 등 전자기파의 조사 조건을 적절히 제어함에 따라, 상기 금속핵 등을 적절히 형성할 수 있고, 보다 양호한 도전성 패턴의 형성이 가능하게 되면서도, 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하기가 보다 용이하게 된다. 이와 달리, 상술한 층상 입체 구조 등을 가지더라도, 후술하는 비교예와 같은 적절치 않은 비도전성 금속 화합물이 사용되거나, 레이저 등 전자기파 조사 조건이 적절한 범위로 제어되지 못하는 경우, 금속핵이 형성되지 못할 수 있으며, 이러한 경우 고분자 수지에 대한 우수한 접착력을 갖는 양호한 도전성 패턴이 형성되지 못할 수 있다.
한편, 상술한 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물은 적외선 영역에 해당하는 파장, 예를 들어, 약 1000nm 내지 1200nm, 혹은 약 1060nm 내지 1070nm, 혹은 약 1064nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 약 5 내지 20W, 혹은 약 7 내지 15W의 평균 파워로 조사되어, 이러한 전자기파 조사부에 금속핵이 형성되는 것일 수 있다. 이러한 범위로 레이저 등 전자기파의 조사 조건이 제어됨에 따라, 일 구현예의 조성물에 대한 레이저 조사부에 금속핵 등이 더욱 잘 형성될 수 있으며, 이로서 보다 양호한 도전성 패턴의 형성이 가능해 진다. 다만, 실제 사용되는 비도전성 금속 화합물 및 고분사 수지의 구체적인 종류나 이들의 조성에 따라, 금속핵 등의 형성을 가능케 하는 전자기파 조사 조건을 다르게 제어될 수도 있다.
또, 상술한 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물에서, 상기 고분자 수지로는 다양한 고분자 수지 제품 또는 수지층을 형성할 수 있는 임의의 열 경화성 수지 또는 열 가소성 수지를 별다른 제한 없이 사용할 수 있다. 특히, 상술한 특정 입체 구조의 비도전성 금속 화합물은 다양한 고분자 수지와 우수한 상용성 및 균일한 분산성을 나타낼 수 있으며, 일 구현예의 조성물은 다양한 고분자 수지를 포함하여 여러 가지 수지 제품 또는 수지층으로 성형될 수 있다. 이러한 고분자 수지의 구체적인 예로는, ABS 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등의 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리프로필렌 수지 또는 폴리프탈아미드 수지 등을 들 수 있고, 이외에도 다양한 고분자 수지를 포함할 수 있다. 이 중에서도, 금속핵의 형성 및 양호한 도전성 패턴의 형성을 보다 바람직하게 담보할 수 있도록, 상기 고분자 수지로서 ABS 수지 또는 폴리카보네이트 수지를 사용함이 적절하다.
또한, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물에서, 상기 비도전성 금속 화합물은 전체 조성물에 대해 약 1 내지 10 중량%, 혹은 약 1.5 내지 7 중량%로 포함될 수 있으며, 나머지 함량의 고분자 수지가 포함될 수 있다. 이러한 함량 범위에 따라, 상기 조성물로부터 형성된 고분자 수지 제품 또는 수지층의 기계적 물성 등 기본적인 물성을 적절히 유지하면서도, 전자기파 조사에 의해 일정 영역에 도전성 패턴을 형성하는 특성을 바람직하게 나타낼 수 있다. 또한, 이러한 조성비에 의해, 상술한 금속핵의 형성 및 양호한 도전성 패턴의 형성이 보다 바람직하게 담보될 수 있다.
이에 더하여, 일 구현예의 조성물은 층상 입체 구조의 비도전성 금속 화합물을 포함하고 금속핵 등의 형성을 가능케 함에 따라, 보다 낮은 함량의 비도전성 금속 화합물만을 포함하더라도, 전자기파 조사에 의해 양호한 도전성 패턴을 보다 효과적으로 형성할 수 있다. 따라서, 비도전성 금속 화합물의 함량을 줄여 상기 수지 제품 또는 수지층의 기본적 물성을 우수하게 유지하기가 보다 용이하게 될 수 있다.
그리고, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물은 상술한 고분자 수지 및 소정의 비도전성 금속 화합물 외에, 열 안정제, UV 안정제, 난연제, 활제, 항산화제, 무기 충전제, 색 첨가제, 충격 보강제 및 기능성 보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 이외에도 수지 제품 성형용 조성물에 사용가능한 것으로 알려진 다양한 첨가제를 별다른 제한없이 모두 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하여, 수지 제품 또는 수지층 등의 고분자 수지 기재 상에, 전자기파의 직접 조사에 의해 도전성 패턴을 형성하는 방법이 제공된다. 이러한 도전성 패턴의 형성 방법은, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 수지 제품으로 성형하거나, 다른 제품에 도포하여 수지층을 형성하는 단계; 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역에 전자기파를 조사하여 상기 비도전성 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵을 발생시키는 단계; 및 상기 금속핵을 발생시킨 영역을 화학적으로 환원 또는 도금시켜 도전성 금속층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로, 상기 다른 구현예에 따른 도전성 패턴의 형성 방법을 각 단계별로 설명하기로 한다. 참고로, 도 2a 내지 2c에서는 상기 도전성 패턴 형성 방법의 일 예를 공정 단계별로 간략화하여 나타내고 있으며, 도 3에서는 상기 도전성 패턴 형성 방법의 일 예에서, 전자기파 조사에 의해 고분자 수지 기재의 표면에 금속핵을 포함한 접착활성 표면이 형성된 모습을 전자 현미경 사진으로 나타내고 있다.
상기 도전성 패턴 형성 방법에서는, 먼저, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 수지 제품으로 성형하거나, 다른 제품에 도포하여 수지층을 형성할 수 있다. 이러한 수지 제품의 성형 또는 수지층의 형성에 있어서는, 통상적인 고분자 수지 조성물을 사용한 제품 성형 방법 또는 수지층 형성 방법이 별다른 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물을 사용하여 수지 제품을 성형함에 있어서는, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물을 압출 및 냉각한 후 펠릿 또는 입자 형태로 형성하고, 이를 원하는 형태로 사출 성형하여 다양한 고분자 수지 제품을 제조할 수 있다.
이렇게 형성된 고분자 수지 제품 또는 수지층은 상기 고분자 수지로부터 형성된 수지 기재 상에, 상술한 특정 입체 구조의 비도전성 금속 화합물이 균일하게 분산된 형태를 가질 수 있다. 특히, 상기 비도전성 금속 화합물은 다양한 고분자 수지와 우수한 상용성, 충분한 용해도 및 화학적 안정성을 가지므로, 상기 수지 기재 상의 전 영역에 걸쳐 균일하게 분산되어 비도전성을 갖는 상태로 유지될 수 있다.
이러한 고분자 수지 제품 또는 수지층을 형성한 후에는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 도전성 패턴을 형성하고자 하는 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역에, 레이저 등 전자기파를 조사할 수 있다. 이러한 전자기파를 조사하면, 상기 비도전성 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온이 방출될 수 있고, 이를 포함한 금속핵을 발생시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 전자기파 조사에 의한 금속핵 발생 단계를 진행하면, 상기 비도전성 금속 화합물의 일부가 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역 표면으로 노출되면서 이로부터 금속핵이 발생되고, 보다 높은 접착성을 갖도록 활성화된 접착활성 표면을 형성할 수 있다. 이러한 접착활성 표면이 전자기파가 조사된 일정 영역에서만 선택적으로 형성됨에 따라, 후술하는 환원 또는 도금 단계를 진행하면, 상기 금속핵 및 접착활성 표면에 포함된 제 1 또는 제 2 금속 이온의 화학적 환원, 또는 이에 대한 무전해 도금에 의해 도전성 금속 이온이 화학적 환원됨으로서, 상기 도전성 금속층이 소정 영역의 고분자 수지 기재 상에 선택적으로 보다 양호하게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 무전해 도금시에는, 상기 금속핵이 일종의 seed로 작용하여 도금 용액에 포함된 도전성 금속 이온이 화학적으로 환원될 때, 이와 강한 결합을 형성할 수 있다. 그 결과, 보다 양호한 도전성 금속층이 더욱 용이하게 선택적으로 형성될 수 있다.
한편, 상술한 금속핵 발생 단계에 있어서는, 전자기파 중에서도, 레이저 전자기파가 조사될 수 있고, 예를 들어, 적외선 영역에 해당하는 파장, 예를 들어, 약 1000nm 내지 1200nm, 혹은 약 1060nm 내지 1070nm, 혹은 약 1064nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 약 5 내지 20W, 혹은 약 7 내지 15W의 평균 파워로 조사될 수 있다.
이러한 레이저 전자기파의 조사에 의해, 비도전성 금속 화합물로부터 금속핵의 형성을 보다 바람직하게 담보할 수 있으며, 이를 포함한 접착활성 표면을 선택적 소정 영역에 발생 및 노출시킬 수 있다.
한편, 상술한 금속핵 발생 단계를 진행한 후에는, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 금속핵을 발생시킨 영역을 화학적으로 환원 또는 도금시켜 도전성 금속층을 형성하는 단계를 진행할 수 있다. 이러한 환원 또는 도금 단계를 진행한 결과, 상기 금속핵 및 접착활성 표면이 노출된 소정 영역에서 선택적으로 도전성 금속층이 형성될 수 있고, 나머지 영역에서는 화학적으로 안정한 비도전성 금속 화합물이 그대로 비도전성을 유지할 수 있다. 이에 따라, 고분자 수지 기재 상의 소정 영역에만 선택적으로 미세한 도전성 패턴이 형성될 수 있다.
이러한 환원 또는 도금 단계에서는 상기 금속핵을 발생시킨 소정 영역의 수지 제품 또는 수지층을 환원제를 포함한 산성 또는 염기성 용액으로 처리할 수 있으며, 이러한 용액은 환원제로서, 포름알데히드, 차아인산염, 디메틸아미노보레인(DMAB), 디에틸아미노보레인(DEAB) 및 히드라진으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 환원 단계에서는 환원제 및 도전성 금속 이온을 포함한 무전해 도금 용액 등으로 처리할 수도 있다.
이와 같은 환원 또는 도금 단계의 진행으로, 상기 금속핵에 포함된 제 1 또는 제 2 금속 이온이 환원되거나, 상기 금속핵이 형성된 영역에서 이를 seed로 하여 상기 무전해 도금 용액에 포함된 도전성 금속 이온이 화학적 환원되어, 소정 영역에 선택적으로 양호한 도전성 패턴이 형성될 수 있다. 이때, 상기 금속핵 및 접착활성 표면은 상기 화학적으로 환원되는 도전성 금속 이온과 강한 결합을 형성할 수 있고, 그 결과 소정 영역에 선택적으로 도전성 패턴이 보다 용이하게 형성될 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴 형성 방법에 의해 얻어진 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체가 제공된다. 이러한 수지 구조체는 고분자 수지 기재; 제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하고, 고분자 수지 기재에 분산되어 있는 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로서, 상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층(edge-shared octahedral layer)과, 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물; 소정 영역의 고분자 수지 기재 표면에 노출된 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함한 금속핵을 포함하는 접착활성 표면; 및 상기 접착활성 표면 상에 형성된 도전성 금속층을 포함할 수 있다.
이러한 수지 구조체에서, 상기 접착활성 표면 및 도전성 금속층이 형성된 소정 영역은 상기 고분자 수지 기재에 전자기파가 조사된 영역에 대응할 수 있다. 또, 상기 접착활성 표면의 금속핵에 포함된 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온은 상기 비도전성 금속 화합물에서 유래한 것으로 될 수 있다. 한편, 상기 도전성 금속층은 상기 제 1 또는 제 2 금속에서 유래하거나, 무전해 도금 용액에 포함된 도전성 금속 이온에서 유래한 것으로 될 수 있다.
한편, 상기 수지 구조체는, 백색을 띄거나 이에 부가되는 각종 안료의 색채 등이 반영되어 다양한 색채를 띌 수 있다.
또한, 상기 수지 구조체는, 상기 고분자 수지 기재 내에 분산되어 있고, 상기 비도전성 금속 화합물에서 유래한 잔류물을 더 포함할 수 있다. 이러한 잔류물은 상기 비도전성 금속 화합물의 입체 구조에서 제 1 또는 제 2 금속 중 적어도 일부가 방출되어, 그 자리의 적어도 일부에 vacancy가 형성된 구조를 가질 수 있다.
상술한 수지 구조체는 안테나용 도전성 패턴을 갖는 휴대폰 케이스 등 각종 수지 제품 또는 수지층으로 되거나, 기타 RFID 태그, 각종 센서 또는 MEMS 구조체 등의 도전성 패턴을 갖는 다양한 수지 제품 또는 수지층으로 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 발명의 구현예들에 따르면, 레이저 등 전자기파를 조사하고 환원 또는 도금하는 매우 단순화된 방법으로, 각종 미세 도전성 패턴을 갖는 다양한 수지 제품을 양호하고도 용이하게 형성할 수 있다. 특히, 상기 도전성 패턴을 가지면서도 다양한 색채를 나타내어 수요자의 다양한 요구에 부흥하는 여러 가지 수지 제품을 형성할 수 있다.
이와 같이 수지 제품 또는 수지층 상에 미세 도전성 패턴을 형성한 일 예는 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서도 뒷받침되는 바와 같이, 상술한 매우 단순한 공정으로도 각종 수지 제품 또는 수지층 상에 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있으므로, 이전에 제안된 바 없는 신규한 수지 제품 등을 포함하여 보다 다양한 형태의 수지 제품을 구현하는데 크게 기여할 수 있다.
이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 비도전성 금속 화합물 CuAlO 2 의 합성
원재료 CuO 와 Al2O3를 2 : 1의 몰 비율로 하여 6시간 동안 볼 밀링함으로서 서로 균일하게 혼합하였다. 이후, 상압 및 1150oC의 조건 하에 2 시간 동안 소성하여 CuAlO2의 화학식을 가지는 분말을 합성하였다. 이러한 합성 후에는 추가적인 분쇄 처리를 하여 이하의 실시예에서 사용할 CuAlO2 분말(입자 크기 0.1 내지 1㎛)을 제조하였다. 이러한 분말의 전자 현미경 사진 및 X선 회절 패턴은 각각 도 5 및 6에 도시된 바와 같았으며, 상기 분쇄 후의 분말 사진은 도 7에 도시된 바와 같았다.
이러한 도 5 및 6의 전자 현미경 및 X선 회절 분석 등을 통해, 상기 비도전성 금속 화합물은 판상형 결정 구조를 갖는 것으로 확인되었고, 도 1에 도시된 바와 같은 층상 입체 구조를 갖는 것으로 확인되었다. 또, 도 7과 같이 상기 CuAlO2 분말은 회색에 가까운 비교적 밝은 색을 나타냄에 따라, 이를 첨가하더라도 고분자 수지 고유의 색상을 살릴 수 있고, 따라서, 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하는 것이 보다 용이하게 될 것으로 예측된다.
실시예 1: 레이저 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
제조예 1에서 얻어진 비도전성 금속 산화물 분말(CuAlO2)를 폴리카보네이트수지와 함께 사용하였다. 추가로, 공정 및 안정화를 위한 첨가제인 열 안정화제 (IR1076, PEP36), UV 안정제 (UV329), 활제 (EP184), 및 충격보강제 (S2001)들을 함께 사용하여 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물을 제조하였다.
상기 폴리카보네이트 수지 79 내지 84 중량%, 비도전성 금속 화합물 1 내지 5 중량%, 충격보강제 4 중량%, 활제 포함 기타 첨가제 1 중량%로 혼합하여, 260 내지 280oC에서 압출을 통하여 Blending 하여, 펠렛 형태의 수지 조성물을 제조하였다, 이렇게 압출된 펠렛 형태의 수지 조성물을 약 260 내지 280oC에서 직경 100 mm, 두께 2 mm 기판으로 사출 성형하였다.
이렇게 사출 성형된 기판 형태의 조성물 사진을 도 8에 도시하였고, 상기 비도전성 금속 화합물의 함량 별로 상기 기판 형태의 조성물의 색도(L* 값)를 측정하여, 그 결과 그래프를 도 9에 도시하였다. 이러한 도 8 및 9를 참고하면, 실시예 1의 기판 형태의 조성물은 대체로 백색에 가까운 밝은 색상을 나타내며, 이로서 상기 비도전성 금속 화합물의 첨가에도 불구하고, 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하는 것이 보다 용이하게 되는 것으로 확인되었다. 다만, 비도전성 금속 화합물의 함량이 작을수록 더욱 백색에 가까운 밝은 색상을 나타내어, 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하는 것이 더욱 용이하게 되는 것으로 확인되었다.
한편, 위와 같이 제조된 수지 기판에 대해, Nd-YAG laser 장치를 이용하여, 40kHz, 8 내지 16W의 조건 하에 1064 nm 파장대의 레이저를 조사하여 표면을 활성화시켰다. Laser 조사 후, 폴리카보네이트 수지 내에 구리 함유 금속핵의 형성 여부를 전자 현미경 사진 및 XRD로 분석 및 확인하였으며, 그 결과를 각각 도 10 및 11에 도시하였다. 또, Laser 조사 후, 폴리카보네이트 수지의 표면 형태에 대한 전자 현미경 사진을 도 12에 도시하였다.
도 10 및 11 등을 참고하면, 상기 레이저 조사 후에 CuAlO2 입자에서 유래한 일부의 Cu 또는 그 이온이 환원되면서 금속 seed (즉, 금속핵)을 형성함이 확인된다.
이어서, 상기 레이저 조사에 의해 표면이 활성화된 수지 기판에 대하여 다음과 같이 무전해 도금 공정을 실시하였다. 도금 용액은 황산구리 3g, 롯셀염 14g, 수산화나트륨 4g을 100ml의 탈이온수에 용해시켜 제조하였다. 제조된 도금 용액 40 ml에 환원제로 포름알데하이드 1.6ml를 첨가하였다. 레이저로 표면이 활성화된 수지 기판을 3 내지 5 시간 동안 도금 용액에 담지시킨 후, 증류수로 세척하였다.
비교예 1: 레이저 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
비도전성 금속 화합물로서, CuAlO2 대신 CoAlO2를 사용하고, 레이저 조사 조건을 8~16W 대신 3W와 같이 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 패턴 형성용 조성물을 제조하고, 이로부터 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 제조하였다.
Laser 조사 후, 폴리카보네이트 수지 내에 구리 함유 금속핵의 형성 여부를 전자 현미경 사진 및 XRD로 분석 및 확인하였으며, 그 결과를 각각 도 13 및 14에 도시하였다. 도 13 및 14을 참고하면, 상기 레이저 조사 후에도 레이저 조사 조건이 충분치 못하여 비도전성 금속 화합물이 레이저에 잘 노출되지 못할 뿐 아니라, 비도전성 금속 화합물이 레이저에 대한 민감도를 충분히 가지지 못함에 따라, Co 등에서 유래한 금속 seed (즉, 금속핵)가 형성되지 않음이 확인되었다.
시험예 : 수지 기판에 대한 도전성 패턴의 접착성 평가
먼저, 상기 실시예 1에서 비도전성 금속 화합물의 함량 및 레이저의 조사 조건 별로 최종 형성된 도전성 패턴의 접착성을 평가하였다. 이러한 접착성은 ISO 2409 표준 방법에 의한 Cross-cut test에 의해 평가하였으며, 하기 표 1에 비도전성 금속 화합물의 함량별로 평가된 ISO class를 정리하여 나타내었다. 이에 더하여, 레이저의 조사 조건 별로 측정된 접착성 평가 결과를 통해, 도전성 패턴이 우수한 접착성을 나타냄을 표시하는 ISO class 0을 달성하기 위해 각각 요구되는 레이저 파워 정도를 측정하고 하기 표 1에 함께 정리하여 나타내었다.
한편, 비교예 1에 대해서도, 동일한 방법으로 도전성 패턴의 접착성을 평가하여 표 1에 함께 정리하여 나타내었다.
비도전성 금속 화합물 함량 ISO class 0 달성 위해 필요한 레이저 파워 도전성 패턴 접착력(ISO class)
실시예 1 1 wt% > 14.2W ISO class 0
2wt% > 11.4W ISO class 0
3wt% > 9.99W ISO class 0
5wt% > 9.0W ISO class 0
비교예 1 1wt% ISO class 0 달성 불가능 ISO class 5
이러한 표 1에 따르면, 실시예 1에서는 비교적 낮은 파워의 레이저 조사 조건에서도 폴리카보네이트 수지에 대해 접착성이 우수한 도전성 패턴이 양호하게 형성된 것에 비해, 비교예 1에서는 접착성이 불량하여 쉽게 제거되는 도전성 패턴이 형성되었음이 확인된다. 특히, 비교예 1에서는 접착성이 우수한 도전성 패턴의 형성이 실질적으로 불가능한 것으로 확인된다.

Claims (17)

  1. 고분자 수지; 및
    비도전성 금속 화합물로서,
    Al 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층(edge-shared octahedral layer)과, Cu 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 CuAlO2;을 포함하고,
    1000nm 내지 1200nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 5 내지 20W의 평균 파워로 조사되는 것에 의해, 상기 비도전성 금속 화합물로부터 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵이 형성되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비도전성 금속 화합물은
    Figure 112015071216300-pat00003
    혹은 P63/mmc 공간군 구조를 갖는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 비도전성 금속 화합물은
    Al 금속 및 O의 원자들이 모서리를 공유하는 8면체들을 이루고, 이들이 서로 2차원적으로 연결된 구조로 배열되어 있는 복수의 제 1 층(edge-shared octahedral layer)과,
    Cu 금속을 포함하고, 서로 인접하는 제 1 층 사이에서, 이러한 금속이 8면체들의 2차원적 연결 구조를 서로 결합시키고 있는 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 고분자 수지는 열 경화성 수지 또는 열 가소성 수지를 포함하는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 고분자 수지는 ABS 수지, 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리프로필렌 수지 및 폴리프탈아미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 비도전성 금속 화합물은 전체 조성물에 대해 1 내지 10 중량%로 포함되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 열 안정제, UV 안정제, 난연제, 활제, 항산화제, 무기 충전제, 색 첨가제, 충격 보강제 및 기능성 보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물을 수지 제품으로 성형하거나, 다른 제품에 도포하여 수지층을 형성하는 단계;
    상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역에 1000nm 내지 1200nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파를 5 내지 20W의 평균 파워로 조사하여 상기 비도전성 금속 화합물로부터 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵을 발생시키는 단계; 및
    상기 금속핵을 발생시킨 영역을 화학적으로 환원 또는 도금시켜 도전성 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 금속핵 발생 단계를 진행하면, 상기 비도전성 금속 화합물의 일부가 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역 표면으로 노출되면서 이로부터 금속핵이 발생되고, 접착성을 갖도록 활성화된 접착활성 표면을 형성하는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 도전성 금속층은 상기 금속핵에 포함된 금속 이온의 화학적 환원, 또는 이에 대한 무전해 도금에 의해, 상기 접착활성 표면 상에 형성되는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 환원 또는 도금 단계에서는 상기 금속핵을 발생시킨 영역을 환원제를 포함한 산성 또는 염기성 용액으로 처리하는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 환원제는 포름알데히드, 차아인산염, 디메틸아미노보레인(DMAB), 디에틸아미노보레인(DEAB) 및 히드라진으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
  16. 고분자 수지 기재;
    고분자 수지 기재에 분산되어 있는 비도전성 금속 화합물로서,
    Al 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층(edge-shared octahedral layer)과, Cu 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 CuAlO2;
    소정 영역의 고분자 수지 기재 표면에 1000nm 내지 1200nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파를 5 내지 20W의 평균 파워로 조사함으로써 노출된 금속이나 그 이온을 포함한 금속핵을 포함하는 접착활성 표면; 및
    상기 접착활성 표면 상에 형성된 도전성 금속층을 포함하는 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 접착활성 표면 및 도전성 금속층이 형성된 소정 영역은 상기 고분자 수지 기재에 전자기파가 조사된 영역에 대응하는 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101574736B1 (ko) * 2013-04-26 2015-12-07 주식회사 엘지화학 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
KR101633846B1 (ko) 2013-11-25 2016-06-27 주식회사 엘지화학 도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
KR101717753B1 (ko) * 2013-11-29 2017-03-17 주식회사 엘지화학 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
KR101737566B1 (ko) 2014-09-11 2017-05-18 주식회사 엘지화학 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
KR101722744B1 (ko) 2014-10-23 2017-04-03 주식회사 엘지화학 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
KR101983271B1 (ko) * 2014-11-11 2019-05-28 주식회사 엘지화학 도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴을 가지는 수지 구조체
KR101895510B1 (ko) * 2015-01-26 2018-09-05 주식회사 엘지화학 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
US20180338396A1 (en) * 2017-05-16 2018-11-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. Electronic component having electromagnetic shielding and method for producing the same
CN108601234A (zh) * 2018-04-04 2018-09-28 东莞市武华新材料有限公司 一种陶瓷表面金属层制备方法
CN108925055A (zh) * 2018-07-02 2018-11-30 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 一种在3d曲面玻璃上生成电路的方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52136230A (en) * 1976-05-11 1977-11-14 Sumitomo Chem Co Ltd Stainproof coating compositions
US5198096A (en) 1990-11-28 1993-03-30 General Electric Company Method of preparing polycarbonate surfaces for subsequent plating thereon and improved metal-plated plastic articles made therefrom
BE1008038A5 (fr) * 1994-01-31 1996-01-03 Lucien Diego Laude Procede de metallisation de matieres plastiques, et produits ainsi obtenus.
JP3850978B2 (ja) * 1998-03-31 2006-11-29 独立行政法人科学技術振興機構 導電性透明酸化物
JP3241348B2 (ja) * 1999-01-28 2001-12-25 住友ゴム工業株式会社 透光性電磁波シールド部材の製造方法
US6703186B1 (en) * 1999-08-11 2004-03-09 Mitsuboshi Belting Ltd. Method of forming a conductive pattern on a circuit board
JP2002158365A (ja) * 2000-11-22 2002-05-31 Seiko Epson Corp 光電気変換装置
JP2002158229A (ja) 2000-11-22 2002-05-31 Seiko Epson Corp 多層配線及びその配線方法
JP2002158228A (ja) * 2000-11-22 2002-05-31 Seiko Epson Corp ゲートアレイ及び論理回路形成方法
JP3969959B2 (ja) 2001-02-28 2007-09-05 独立行政法人科学技術振興機構 透明酸化物積層膜及び透明酸化物ｐ−ｎ接合ダイオードの作製方法
DE10132092A1 (de) 2001-07-05 2003-01-23 Lpkf Laser & Electronics Ag Leiterbahnstrukturen und Verfahren zu ihrer Herstellung
JP3870258B2 (ja) * 2002-08-29 2007-01-17 独立行政法人産業技術総合研究所 酸化物半導体単結晶の製造方法
DE102004003891A1 (de) 2004-01-27 2005-08-11 Mitsubishi Polyester Film Gmbh Orientierte, mittels elektromagnetischer Strahlung strukturierbare Folie aus thermoplastischem Polyester, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
JP2006309202A (ja) * 2005-03-29 2006-11-09 Toray Ind Inc 感光性樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
EP1840648A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-03 Sony Deutschland Gmbh A method of applying a pattern of metal, metal oxide and/or semiconductor material on a substrate
JP2008205430A (ja) 2007-01-26 2008-09-04 Konica Minolta Holdings Inc 金属パターン形成方法及び金属塩混合物
JP4913663B2 (ja) 2007-05-11 2012-04-11 株式会社ダイセル 回路基板の製造方法
US8309640B2 (en) 2008-05-23 2012-11-13 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. High dielectric constant laser direct structuring materials
KR20110004907A (ko) 2008-06-10 2011-01-14 다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 다공질층을 갖는 적층체 및 그것을 사용한 기능성 적층체
CN102391633B (zh) * 2009-12-17 2013-12-04 比亚迪股份有限公司 塑料组合物及其应用以及塑料表面选择性金属化的方法
CN102978593B (zh) 2009-12-17 2015-07-22 比亚迪股份有限公司 塑料表面选择性金属化的方法
KR101623664B1 (ko) * 2009-12-17 2016-05-23 비와이디 컴퍼니 리미티드 표면 금속화 방법, 플라스틱 제품 제조 방법 및 이로부터 제조된 플라스틱 제품
CN102071421B (zh) 2010-01-15 2012-01-04 比亚迪股份有限公司 一种塑料制品的制备方法及一种塑料制品
KR101251344B1 (ko) * 2011-08-02 2013-04-05 한국과학기술원 고분자 화합물 필러 구조체를 이용한 3차원 전극 및 그 제조방법
CN104098138B (zh) * 2013-04-02 2016-04-13 比亚迪股份有限公司 金属化合物和聚合物制品及制备方法以及油墨组合物和表面选择性金属化方法
KR101574736B1 (ko) * 2013-04-26 2015-12-07 주식회사 엘지화학 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
KR101598084B1 (ko) * 2013-09-27 2016-02-26 주식회사 엘지화학 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
KR101633846B1 (ko) * 2013-11-25 2016-06-27 주식회사 엘지화학 도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
KR101737566B1 (ko) * 2014-09-11 2017-05-18 주식회사 엘지화학 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체

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