KR101618211B1 - 메탈메쉬 형성용 나노산화구리 잉크 조성물 및 이를 이용한 메탈메쉬 형성방법 - Google Patents

메탈메쉬 형성용 나노산화구리 잉크 조성물 및 이를 이용한 메탈메쉬 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물 및 이를 이용한 메탈메쉬 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정 take-time을 줄이고 공정 비용을 절감할 수 있으며 광조사를 통한 소결 공정으로 기판의 손상을 최소화할 수 있는 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물 및 이를 이용한 메탈메쉬 형성방법에 관한 것이다. 본 발명의 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물은, 산화구리, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 또는 구리 전구체: 및 광 조사에 의해 산화된 구리를 환원시키는 아스코르브산을 포함한다.

Description

메탈메쉬 형성용 나노산화구리 잉크 조성물 및 이를 이용한 메탈메쉬 형성방법{Nano copper oxide composition for manufacturing metal mesh and manufacturing method of metal mesh using the same}
본 발명은 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물 및 이를 이용한 메탈메쉬 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정 take-time을 줄이고 공정 비용을 절감할 수 있으며 광조사를 통한 소결 공정으로 기판의 손상을 최소화할 수 있는 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물 및 이를 이용한 메탈메쉬 형성방법에 관한 것이다.
현재 인쇄전자기술에서 사용되고 있는 도전성 잉크는 주로 은을 포함하는 은 잉크 또는 은 페이스트이고, 이외에도 도전성 잉크에는 금, 백금, 팔라듐 등의 금속 입자가 포함될 수 있다.
이와 같은 도전성 잉크는 주로 디스플레이 패널, 태양 전지판, 인쇄회로기판의 도전 패턴으로 사용되고 있지만 도전성 잉크에 포함되는 은의 가격이 매우 비싸 경제성 있는 도전 패턴을 구현하기 쉽지 않은 제약을 갖는다.
최근에는 도전성 잉크에 은(silver) 입자 대신 구리 입자를 포함시켜 가격이저렴한 도전성 잉크를 이용한 도전 패턴을 구현하기 위한 기술이 개발되고 있다.
그러나, 구리 입자를 포함하는 도전성 잉크로 도전 패턴을 구현할 경우, 도전성 잉크에 포함된 각 구리 입자의 표면에 쉽게 산화막이 형성되기 때문에 도전 패턴의 전기 저항이 매우 높아지는 문제점을 갖는다.
각 구리 입자의 표면에 구리 산화막이 형성되지 않도록 하기 위해서는 불활성 기체 분위기 하에서 500℃ 이상의 높은 온도로 1 시간 내지 3시간 소성을 해야 하는데, 이와 같이 불활성 기체 분위기 하에서 고온으로 장시간 소성을 할 경우 오히려 은 입자를 사용하는 도전성 잉크에 비하여 생산 단가가 더 증가하는 문제점을 갖는다.
한국공개특허 10-2012-0060450 한국공개특허 10-2013-0031414
본 발명의 목적은 공정 take-time을 줄이고 공정 비용을 절감할 수 있으며 광조사를 통한 소결 공정으로 기판의 손상을 최소화할 수 있는 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 상기 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물을 이용한 메탈메쉬 형성방법 및 그를 이용하여 형성된 메탈메쉬를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산화구리, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 또는 구리 전구체: 및 광 조사에 의해 산화된 구리를 환원시키는 아스코르브산을 포함하는 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물을 제공한다.
상기 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물은 바인더: 및 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 바인더는 PVP, PVA, PVC, 셀룰로오스계 수지, 폴리 염화비닐수지, 공중합 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아크릴 수지, 아세트산비닐-아크릴산에스테르 공중합 수지, 부티랄 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 로진에스테르 수지, 폴리에스테르 수지 및 실리콘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 용매는 탄화수소계 용매, 염소화탄화수소계 용매, 고리형 에테르계 용매, 케톤계 용매, 알코올, 다가알코올계 용매, 아세테이트계 용매, 다가알코올의 에테르계 용매 및 테르펜계 용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 용매는 BCA(부틸카비톨 초산염), BC(부틸카비톨), 텍산올(texanol), 테르피테올(terpineol), BA(부틸아크릴레이트, butyl acrylate), EA(athylacetate,에틸아세테이트), 에틸렌글리콜(EG), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 글리세롤, 크레졸, MEK 및 아세톤으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 구리 전구체는 CuCl, CuCl2, Cu(acac)2, Cu(hfac)2, Cu(tfac)2, Cu(dpm)2, Cu(ppm)2, Cu(fod)2, Cu(acim)2, Cu(nona-F)2, Cu(acen)2, Cu(NO3)2 및 CuSO4로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 산화구리, 구리 입자 및 구리 전구체의 입경은 10nm~500nm인 것이 바람직하며, 40nm~150nm인 것이 더욱 바람직하다.
상기 산화구리, 구리 입자 및 구리 전구체 100 중량부에 대한 상기 아스코르브산의 첨가량은 0.1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 산화구리, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 또는 구리 전구체: 아스코르브산, 바인더 및 용매를 포함하는 산화구리 잉크 조성물을 제조하는 단계; 상기 산화구리 잉크 조성물을 기판에 인쇄하여 예비 도전 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 예비 도전 패턴에 광을 조사하여 산화된 구리를 환원 및 소결하여 도전 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 메탈메쉬 형성방법을 제공한다.
상기 구리 잉크 조성물에서 상기 산화구리, 구리 입자 및 구리 전구체 100 중량부에 대한 상기 아스코르브산의 첨가량은 0.1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
상기 기판은 폴리이미드, 폴리우레탄, PMMA 및 PET 중에서 선택되는 합성수지 기판, 스테인레스, 알루미늄, 금 및 은 중에서 선택되는 금속 기판, ITO (Indium Tin Oxide) 기판 및 세라믹, 유리 및 실리콘 중에서 선택되는 비금속 기판이 사용될 수 있다.
상기 도전 패턴을 형성하는 단계는, 예열 및 상기 용매 건조를 위한 예비 광조사 단계 및 상기 구리 산화막을 구리로 환원하여 소결하기 위한 메인 광조사 단계를 포함할 수 있다.
상기 구리 잉크 조성물의 상기 기판에 대한 인쇄는, 잉크젯 인쇄, 플렉소/그라뷰어링 인쇄, 오프셋 인쇄, 리버스옵셋, 임프린팅, 디스펜싱 인쇄 및 스크린 인쇄로 이루어진 군에서 선택되는 인쇄방법을 이용하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 광의 펄스 폭은 0.01ms 내지 100ms이고, 펄스 갭은 0.1ms 내지 100ms이고, 펄스 수는 1 내지 1,000번이며, 강도는 1J/m2 내지 100J/m2인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 상기 메탈메쉬 형성방법을 이용하여 형성된 메탈메쉬를 제공한다.
본 발명의 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물 및 이를 이용한 메탈메쉬 형성방법에 따르면, 저가의 산화구리 또는 산화막이 형성된 구리를 사용함으로써 전극 형성 비용을 크게 절감할 수 있다.
또한, 광 조사를 통한 소결 공정을 이용함으로써, 기판의 손상을 최소화하고 공정 take-time을 줄일 수 있으며, 이를 통해 공정 비용을 더욱 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구리 잉크 조성물을 이용한 메탈메쉬 형성 과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1의 조성물을 이용하여 인쇄된 전극의 광 조사 에너지에 따른 비저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않는 범위에서 생략될 수 있다는 점을 유의하여야 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 본 발명의 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물에 대하여 설명한다.
본 발명의 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물은, 산화구리, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 또는 구리 전구체, 아스코르브산, 바인더 및 용매를 포함한다.
본 발명의 메탈메쉬 형성용 산화구리잉크 조성물은 도전체로서 산화구리 또는, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 또는 구리 전구체를 포함한다. 구리 원료로서 산화구리 등은 일부 또는 전체가 산화된 상태의 구리를 사용함으로써 제조 단가를 크게 낮출 수 있다.
산화구리, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 또는 구리 전구체는 10 내지 500nm의 크기를 갖는 것이 바람직하며, 40 내지 150nm의 크기를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 구리 전구체는 CuCl, CuCl2, Cu(acac)2, Cu(hfac)2, Cu(tfac)2, Cu(dpm)2, Cu(ppm)2, Cu(fod)2, Cu(acim)2, Cu(nona-F)2, Cu(acen)2, Cu(NO3)2 또는 CuSO4 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 구리화합물들은 그 자체로 또는 수화된 상태로 사용될 수 있다.
아스코르브산은 산화구리, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 및 구리 전구체를 구리로 환원시키기 위한 반응에서 촉매제로 기능하는 것으로서 광 조사를 받아 산화구리 등의 구리 원료를 구리로 환원시킴과 동시에 분산제로서 작용할 수 있으며, 또한 재산화 (re-oxidation)를 방지하는 효과를 가지고 있다. 이와 같이 아스코르브산이 환원 및 광소결의 개시제로서 역할을 하기 때문에 잉크 조성물에 포함되는 바인더의 종류에 제약을 받지 않는다.
따라서, 아스코르브산을 산화구리 잉크 조성물의 촉매로서 포함함으로써, 폴리이미드, 폴리우레탄, PMMA 및 PET 중에서 선택되는 합성수지 기판, 스테인레스, 알루미늄, 금 및 은 중에서 선택되는 금속 기판, ITO (Indum Tin Oxide) 기판 및 세라믹, 유리 및 실리콘 중에서 선택되는 비금속 기판 등을 모두 사용할 수 있으며, 이들에 대한 도전 패턴의 접착력을 향상시킬 수 있고, 도전 패턴의 인쇄성을 향상시키고 고 종횡비(high aspect ratio)를 구현할 수 있다.
또한, 아스코르브산을 산화구리 잉크 조성물의 촉매로서 포함함에 따라, 낮은 에너지의 광조사를 통한 소결이 가능하여 기판의 휨(xarpage) 또는 수축과 같은 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 레이저 에칭, 열소결 등에 비해 공정 take-time을 줄이고 공정 비용을 절감할 수 있다.
상기 아스코르브산은 상기 산화구리, 구리 입자 및 구리 전구체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부가 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 아스코르브산의 첨가량이 5 중량부를 초과하면 전체 조성물 시스템에서의 분산성 저하 및 상용성 저하로 인한 균질성 저하의 문제점이 있고, 0.1 중량부 미만이면 광 조사에 의한 원활한 산화 구리 입자의 환원 및 소결이 이루어지지 않는 문제점이 있어 바람직하지 못하다.
하기 바인더는 산화구리 잉크 조성물을 이용하여 메탈메쉬 전극을 형성할 때 구리 원료를 바인딩하는 역할을 하는 것으로 도전 패턴이 우수한 인쇄성 및 고 종횡비를 유지할 수 있도록 한다.
상기 바인더로는 대표적으로 셀룰로오스계 수지, 폴리 염화비닐수지, 공중합 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아크릴 수지, 아세트산비닐-아크릴산에스테르 공중합 수지, 부티랄 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 로진에스테르 수지, 폴리에스테르 수지 또는 실리콘 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 용매는 대표적으로 탄화수소계 용매, 염소화탄화수소계 용매, 고리형 에테르계 용매, 케톤계 용매, 알코올, 다가알코올계 용매, 아세테이트계 용매, 다가알코올의 에테르계 용매 또는 테르펜계 용매 등이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 용매는 BCA(부틸카비톨 초산염), BC(부틸카비톨), 텍산올(texanol), 테르피테올(terpineol), BA(부틸아크릴레이트, butyl acrylate), EA(athylacetate,에틸아세테이트), 에틸렌글리콜(EG), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 글리세롤, 크레졸, MEK 또는 아세톤 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 메탈메쉬 전극 형성방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈메쉬 형성방법의 공정 순서도이다.
도 1에 따르면, 구리 원료, 아스코르브산, 바인더 및 용매를 포함하는 구리 잉크 조성물을 제조한다(S1).
구리 원료는 도전체로서 사용되며, 산화구리 또는, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 또는 구리 전구체가 사용될 수 있다. 구리 원료로서 산화구리 등은 일부 또는 전체가 산화된 상태의 구리를 사용함으로써 제조 단가를 크게 낮출 수 있다.
산화구리, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 또는 구리 전구체는 10 내지 500nm의 크기를 갖는 것이 바람직하며, 40 내지 150nm의 크기를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 구리 전구체는 CuCl, CuCl2, Cu(acac)2, Cu(hfac)2, Cu(tfac)2, Cu(dpm)2, Cu(ppm)2, Cu(fod)2, Cu(acim)2, Cu(nona-F)2, Cu(acen)2, Cu(NO3)2 또는 CuSO4 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 구리화합물들은 그 자체로 또는 수화된 상태로 사용될 수 있다.
아스코르브산은 산화구리, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 및 구리 전구체를 구리로 환원시키기 위한 반응에서 촉매제로 기능하는 것으로서 광 조사를 받아 산화구리 등의 구리 원료를 구리로 환원시킨다.
아스코르브산을 산화구리 잉크 조성물의 촉매로서 포함함에 따라, 광조사를 통한 소결이 가능하여 기판의 휨(Warpage) 또는 수축과 같은 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 레이저 에칭, 열소결 등에 비해 공정 take-time을 줄이고 공정 비용을 절감할 수 있다.
상기 바인더는 산화구리 잉크 조성물을 이용하여 메탈메쉬 전극을 형성할 때 구리 원료를 바인딩하는 역할을 하는 것으로 도전 패턴이 우수한 인쇄성 및 고 종횡비를 유지할 수 있도록 한다.
상기 바인더로는 대표적으로 셀룰로오스계 수지, 폴리 염화비닐수지, 공중합 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아크릴 수지, 아세트산비닐-아크릴산에스테르 공중합 수지, 부티랄 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 로진에스테르 수지, 폴리에스테르 수지 또는 실리콘 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 용매는 대표적으로 탄화수소계 용매, 염소화탄화수소계 용매, 고리형 에테르계 용매, 케톤계 용매, 알코올, 다가알코올계 용매, 아세테이트계 용매, 다가알코올의 에테르계 용매 또는 테르펜계 용매 등이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 용매는 BCA(부틸카비톨 초산염), BC(부틸카비톨), 텍산올(texanol), 테르피테올(terpineol), BA(부틸아크릴레이트, butyl acrylate), EA(athylacetate,에틸아세테이트), 에틸렌글리콜(EG), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 글리세롤, 크레졸, MEK 또는 아세톤 등이 사용될 수 있다.
구리 원료, 아스코르브산, 바인더 및 용매를 혼합하고 나면, 구성물들을 보다 균일하게 혼합하기 위하여 추가적인 균일화 공정 및 필터링 공정을 거칠 수 있다.
균일화 공정에서는 예를 들어 혼합물을 선분산기에 의하여 30분 내지 1시간 동안 선분산시키고, 선분산된 혼합물을 다시 3본 밀에 의하여 고분산시킨다. 이와 같은 균일화 공정을 통해 산화구리 잉크 조성물의 구성 물질들이 보다 균일하게 혼합되게 할 수 있다. 또한, 필터링 공정에서는 산화구리 잉크 조성물에 함유된 이물질들을 필터링한다.
다음으로, 상기 산화구리 잉크 조성물을 기판에 인쇄하여 예비 도전 패턴을 형성한다(S2).
상기 기판으로는 예를 들어 폴리이미드, 폴리우레탄, PMMA 및 PET 중에서 선택되는 합성수지 기판, 스테인레스, 알루미늄, 금 및 은 중에서 선택되는 금속 기판, ITO (Indum Tin Oxide) 기판 및 세라믹, 유리 및 실리콘 중에서 선택되는 비금속 기판 등을 모두 사용할 수 있다.
예비 도전 패턴 형성을 위한 상기 구리 잉크 조성물의 상기 기판에 대한 인쇄는, 잉크젯 인쇄, 플렉소/그라뷰어링 인쇄, 오프셋 인쇄, 리버스옵셋, 임프린팅, 디스펜싱 인쇄 또는 스크린 인쇄 등이 사용될 수 있다.
예비 도전 패턴은, 예를 들어 기판 상에 5㎛의 두께, 1cm의 폭, 2cm의 길이로 형성될 수 있는데, 이는 예시적인 것으로 두께, 폭 및 길이는 적절히 선택될 수 있다.
예비 도전 패턴은 광 소결되기 이전에는 유동성을 갖기 때문에 기판에 예비 도전 패턴이 형성된 후 건조 과정을 통해 예비 도전 패턴에 포함된 용매의 일부를 건조시키는 것이 바람직하다. 건조 공정은 70~90℃의 온도로 3분 내지 1시간 동안 진행하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 예비 도전 패턴에 광을 조사하여 산화된 구리를 환원 및 소결하여 도전 패턴을 형성한다(S3).
예비 도전 패턴을 광 소결하여 기판 상에 도전 패턴을 형성하기 위해서, 기판에 형성된 예비 도전 패턴에는 광이 제공된다.
예비 도전 패턴에 제공되는 광으로는 예를 들어 제논 플래쉬 램프(xenon flash lamp)로부터 발생된 백색광이 사용될 수 있으나, 다른 종류의 램프로부터 발생된 광이 사용될 수 있음은 물론, 다른 색의 광이 사용될 수도 있다.
제논 플래쉬 램프로부터 발생된 백색광은 펄스 폭(pulse width), 펄스 갭(pulse gap), 펄스 수(pulse numbers) 및 강도(intensity)를 정밀하게 조절하기 쉽기 때문에 바람직하게 사용될 수 있다.
예비 도전 패턴에 제공되는 백색광의 펄스 폭은 약 0.01ms 내지 약 100ms일 수 있고, 제논 플래쉬 램프로부터 발생된 펄스 갭은 약 0.1ms 내지 약 100ms, 펄스 수는 1 내지 약 100번, 백색광의 강도는 약 1J/㎠ 내지 약 25 J/㎠일 수 있다.
백색광의 펄스 폭이 100ms 보다 클 경우 단위 시간 당 입사 에너지가 줄어들어 광소결 효율이 저하될 수 있다. 또한, 펄스 갭이 100ms 보다 크게, 또는 펄스 수가 100번 보다 클 경우에는 백색광의 낮은 에너지에 기인하여 산화구리 잉크가 제대로 소결되지 못할 수 있다.
또한, 펄스 갭이 0.1ms 보다 작거나 백색광의 강도가 25J/㎠ 초과일 경우 램프의 손상 또는 수명이 단축될 수 있으며, 기판에 손상을 줄 수 있다.
또한, 백색광의 강도가 약 1 J/㎠ 이하일 경우 산화구리, 구리 입자 및 구리 전구체의 표면에 형성된 구리 산화막을 구리로 환원하기 위한 환원 반응이 약하여 도전 패턴의 전기 저항 특성이 저하될 수 있다.
반대로 백색광의 강도가 약 25 J/㎠ 이상일 경우 고에너지가 기판에 제공되어 기판의 수축, 휨 및 뒤틀림 등의 손상이 발생될 수 있고, 예비 도전 패턴 및 기판의 박리 등이 발생될 수 있다. 그러나, 기계적 강도가 우수한 기판의 경우 백색광의 강도는 25 J/㎠ 보다 큰 약 100 J/㎠까지 제공될 수 있다.
예비 도전 패턴에 광을 제공하여 도전 패턴을 형성하는 단계는, 예비 도전 패턴에 상기한 광의 펄스폭 범위, 펄스 갭 범위, 펄스 수 범위 및 강도 범위 내에서 기판에 광을 1회 조사하여 수행될 수 있다.
아울러, 예비 도전 패턴에 광을 2회 이상 조사하여 광 소결을 수행할 수 있는데, 바람직하게는 예비 도전 패턴에 광을 2회에 걸쳐 조사하여 예비 도전 패턴에 포함된 구리 원료의 광 소결을 수행할 수 있다. 이때 1차의 광 조사는 예비 도전 패턴의 예열, 조직 치밀화 및 용매 건조를 위해 수행되며, 2차의 광 조사는 구리 원료의 소결을 위해 수행될 수 있다.
인쇄 전극 내의 하부 (기판 상부 인접 위치) 용매의 완전한 휘발을 위해 1차 광조사시, 3J/cm2 이하의 광을 펄스폭 1~20ms 범위에서 1회에서 5회 이상 조사함으로써 용매의 휘발을 용이하게 하고 기판과 잉크와의 밀착력을 높일 수 있다. 2차 광조사는 5J/cm2 이상의 광을 펄스폭 5~100ms의 범위에서 조절할 수 있다. 펄스폭 및 에너지는 기판의 종류 및 인쇄전극의 두께에 따라 조절할 수 있다. 하기 실시예에서처럼 폴리이미드 기판을 사용할 경우, 2차 광조사는 5~15J/cm2, 펄스폭 5~30ms의 범위에서 행해질 수 있다. 광조사 에너지가 15J/cm2을 초과할 경우, 과도한 에너지로 인해 기판의 휨 등의 변형이 발생하기 때문이며, 동일한 광에너지라 하더라도 펄스폭이 클수록 기판 변형은 심했다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
실시예 1: 산화구리 잉크 조성물의 제조
평균입도가 100nm인 산화구리 200g, 폴리비닐피롤리돈 10g, 아스코르브산 2g을 에틸렌글리콜 40g에 첨가한 후 혼합하고, 제조된 혼합물을 선분산기에서 1시간동안 선분산하고, 3본 밀에서 고분산시켜 산화구리 잉크 조성물을 제조하였다.
비교예 1: 산화구리 잉크 조성물의 제조
평균입도가 100nm인 산화구리 200g, 폴리비닐피롤리돈 10g을 에틸렌글리콜 40g에 첨가한 후 혼합하고, 제조된 혼합물을 선분산기에서 1시간동안 선분산하고, 3본 밀에서 고분산시켜 산화구리 잉크 조성물을 제조하였다. 실시예 1과 아스코르브산을 제외하고는 조성이 동일하다.
실험예: 도전 패턴의 형성 및 비저항 측정
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 산화구리 잉크 조성물을 각각 폴리이미드 기판에 스크린 프린팅한 후 80℃에서 30분간 건조시켜 예비 도전 패턴을 형성하였다.
그 후 예비 도전 패턴에 제논 플래쉬 램프로부터 발생된 백색광을 조사하여 도전 패턴을 형성하였다. 이때 백색광의 20ms의 펄스폭을 갖는 광을 8에서 12J/cm2까지 변화시키면서 인쇄된 전극의 비저항 변화를 측정하였다. 실시예 1 및 비교예 1의 조성물을 이용하여 인쇄된 전극의 광 조사 에너지에 따른 비저항 측정 결과는 아래 표 1과 같으며, 변화 추이를 도 2의 그래프에 도시하였다.
광 조사 에너지에 따른 비저항 측정 결과
광 조사 에너지
(J/cm2)		 비저항-실시예 1
(uΩ㎝)		 비저항-비교예 1
(uΩ㎝)
8 60 125
9 25 75
10 20 50
11 10 70
12 8 80
아스코르브산이 첨가된 실시예 1의 조성물의 경우, 광조사 에너지가 8J/cm2에서 12J/cm2로 증가함에 따라 지속적으로 비저항이 감소하는 반면, 아스코르브산이 첨가되지 않은 비교예 1의 조성물의 경우는 10J/cm2까지 비저항이 감소하다가 광조사 에너지가 10J/cm2을 초과함에 따라 다시 상승하였다.
실시예 1의 조성물의 경우 모든 광 조사 에너지에서 비저항이 비교예 1의 조성물에 비해 1/2 이하의 낮은 비저항을 나타내는 점으로부터 아스코르브산이 광조사에 의한 산화구리 층의 환원을 돕는다는 것을 확인할 수 있다.
아울러, 비교에 1의 조성물의 경우 광 조사 에너지가 증가함에 따라 비저항이 감소하다가 증가하였으나, 실시예 1의 조성물의 경우 광 조사 에너지가 증가함에 따라 지속적으로 비저항이 줄어든 점으로부터 미루어 볼 때, 아스코르브산이 구리의 재산화를 방지하는 효과가 있음을 확인할 수 있다.

Claims (16)

  1. 산화구리, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 또는 구리 전구체: 및
    광 조사에 의해 산화된 구리를 환원시키는 아스코르브산을 포함하는 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    바인더: 및 용매를 더 포함하는 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바인더는 PVP, PVA, PVC, 셀룰로오스계 수지, 폴리 염화비닐수지, 공중합 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아크릴 수지, 아세트산비닐-아크릴산에스테르 공중합 수지, 부티랄 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 로진에스테르 수지, 폴리에스테르 수지 및 실리콘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 용매는 탄화수소계 용매, 염소화탄화수소계 용매, 고리형 에테르계 용매, 케톤계 용매, 알코올, 다가알코올계 용매, 아세테이트계 용매, 다가알코올의 에테르계 용매 및 테르펜계 용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 용매는 BCA(부틸카비톨 초산염), BC(부틸카비톨), 텍산올(texanol), 테르피테올(terpineol), BA(부틸아크릴레이트, butyl acrylate), EA(athylacetate,에틸아세테이트), 에틸렌글리콜(EG), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 글리세롤, 크레졸, MEK 및 아세톤으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구리 전구체는 CuCl, CuCl2, Cu(acac)2, Cu(hfac)2, Cu(tfac)2, Cu(dpm)2, Cu(ppm)2, Cu(fod)2, Cu(acim)2, Cu(nona-F)2, Cu(acen)2, Cu(NO3)2 및 CuSO4로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 산화구리, 구리 입자 및 구리 전구체의 입경은 10nm~500nm인 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 산화구리, 구리 입자 및 구리 전구체의 입경은 40nm~150nm인 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물.
  9. 제1항 있어서,
    상기 산화구리, 구리 입자 및 구리 전구체 100 중량부에 대한 상기 아스코르브산의 첨가량은 0.1 내지 5 중량부인 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성용 구리 잉크 조성물.
  10. 산화구리, 구리 산화막을 갖는 구리 입자 또는 구리 전구체; 아스코르브산; 바인더; 및 용매를 포함하는 산화구리 잉크 조성물을 제조하는 단계;
    상기 산화구리 잉크 조성물을 기판에 인쇄하여 예비 도전 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 예비 도전 패턴에 제논 플래쉬 램프로부터 발생된 백색광을 조사하여 산화된 구리를 환원 및 소결하여 도전 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 백색광의 펄스 폭은 0.01ms 내지 100ms이고, 제논 플래쉬 램프로부터 발생된 펄스 갭은 0.1ms 내지 100ms이고, 펄스 수는 1 내지 100번, 백색광의 강도는 1J/㎠ 내지 25 J/㎠ 인 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구리 잉크 조성물에서 상기 산화구리, 구리 입자 및 구리 전구체 100 중량부에 대한 상기 아스코르브산의 첨가량은 0.1 내지 5 중량부인 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기판은 폴리이미드, 폴리우레탄, PMMA 및 PET 중에서 선택되는 합성수지 기판, 스테인레스, 알루미늄, 금 및 은 중에서 선택되는 금속 기판, ITO (Indium Tin Oxide) 기판 및 세라믹, 유리 및 실리콘 중에서 선택되는 비금속 기판인 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 도전 패턴을 형성하는 단계는,
    예열 및 상기 용매 건조를 위한 예비 광조사 단계 및
    상기 구리 산화막을 구리로 환원하여 소결하기 위한 메인 광조사 단계를 포함하는 메탈메쉬 형성방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 구리 잉크 조성물의 상기 기판에 대한 인쇄는, 잉크젯 인쇄, 플렉소/그라뷰어링 인쇄, 오프셋 인쇄, 리버스옵셋, 임프린팅, 디스펜싱 인쇄 및 스크린 인쇄로 이루어진 군에서 선택되는 인쇄방법을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 메탈메쉬 형성방법.
  15. 삭제
  16. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항의 메탈메쉬 형성방법을 이용하여 형성된 메탈메쉬.
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