KR101855121B1 - 공기 중 열처리가 가능한 금속 유기 전구체 및 다가 알코올을 포함하는 전도성 잉크 조성물 및 이를 이용한 금속배선 형성방법 - Google Patents

공기 중 열처리가 가능한 금속 유기 전구체 및 다가 알코올을 포함하는 전도성 잉크 조성물 및 이를 이용한 금속배선 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환원을 돕는 환원제 역할을 수행하는 알카놀아민, 또는 알카놀아민 및 아민이 리간드로 착화된 금속-포르메이트를 포함하는 금속 유기 전구체와 분산용액 및 다가 알코올(polyhydric alcohol)을 포함하며 공기 중에서 안전하게 열처리가 가능한 전도성 잉크 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 전도성 잉크 조성물은 기판에 건조시켜 금속 배선을 형성하는 과정에서 잉크 조성물에 첨가한 다가 알코올이 환원분위기를 형성하여, 기존의 질소 가스 등 고비용, 위험 조건에서의 금속 배선 형성이 아닌 일반 공기 중에서도 금속 배선을 형성할 수 있는 특성이 있어 위험성이 낮고 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.

Description

공기 중 열처리가 가능한 금속 유기 전구체 및 다가 알코올을 포함하는 전도성 잉크 조성물 및 이를 이용한 금속배선 형성방법{Electroconductive ink composite including metal-organic precursor and polyhydric alcohol capable of heating in the air and method for forming the metal line using the same}
본 발명은 전도성 잉크 조성물 및 이를 이용한 금속배선 형성방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 다가 알코올(polyhydric alcohol)을 포함하는 전도성 잉크 조성물 및 이를 이용한 금속배선 형성방법에 관한 것이다.
반도체 장치에서 개별 소자를 전기적으로 연결하기 위하여 금속 배선들이 사용되고 있다. 금속 배선을 형성하는 기존 방법으로는 포토리소그라피를 이용하는 방법이 많이 이용되고 있다. 하지만, 포토리소그라피 법으로 금속 배선을 형성하는 방법은 복잡한 공정 단계들을 거쳐야 하고 값비싼 공정 기기들이 사용되어야 하기 때문에 높은 제조 단가를 수반하게 된다. 이에 반해 전도성 잉크를 프린팅하여 금속 패턴을 형성하는 것은 간편하고 고가의 장비가 필요 없기 때문에 제품의 제조 단가를 낮출 수 있어 포토리소그라피를 대체할 방법으로 관심이 증대되고 있다.
전도성 잉크를 만들기 위해 사용되는 방법으로는 금속을 나노 크기로 만들어 용매에 분산시키는 나노 입자 잉크가 널리 알려져있다(예를 들면, 대한민국 특허등록번호 제10-1350507호, 제10-1377056호, 제10-0905399호, 및 제10-114027호 참조).
하지만, 나노 입자로 잉크를 제조했을 경우 분산안정성을 낮추고 공정절차가 복잡하다는 단점이 있다. 또한, 나노 입자 제조 시 입자 크기를 조절하고 응집을 막으려는 목적으로 계면활성제나 폴리머 등의 유기물들이 과량으로 첨가되는데, 이는 잉크의 제조비용을 증가하게 만드는 요인으로 작용하고 있다.
이러한 나노 입자가 가지는 문제점 때문에 나노 입자를 포함하지 않는 전도성 잉크가 개발되었고, 산화에 대한 안정성이 뛰어나 개발이 용이한 은에 대한 연구가 이루어져 있는 실정이다. 그러나 은 가격 상승에 따라 은 함량이 줄어들면 충분한 전도성을 확보하기 어렵다는 문제점 때문에 은을 이용한 전도성 잉크보다는 전위금속을 이용한 전도성 잉크의 개발이 필요한 실정이다.
이에 대해 은과 구리를 함께 사용하는 발명이 제안되었는데 구리는 쉽게 산화되는 성질 때문에 잉크 조성물의 산화 및 산화에 따른 비저항 특성의 악화를 가져와 고품질 및 낮은 비저항이 요구되는 제품에 적용하기에는 한계가 있으며, 구리는 소결 후 전도성이 낮아 전극 재료로의 적용이 쉽지 않고 점도 조절 또한 쉽지 않아 프린팅 공정에 적용이 어려운 점이 있다.
따라서, 은과 구리를 이용한 나노입자가 포함된 전도성 잉크 조성물을 기판 위에 프린팅하고 열처리하는 과정을 통해 금속 배선 형성할 때, 고온에서 산화가 빠르게 일어나므로 공기 중에서는 공정이 불가능하다. 그러므로 열처리 과정은 질소 또는 수소가스를 이용해 고온에서 열처리하는 방법을 이용해 왔다. 그러나 질소가스와 수소가스는 위험하고 특수한 장비가 필요하므로 비용이 많이 드는 단점이 있으며, 이러한 문제점을 개선하기 위한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 상술한 기존의 전도성 잉크 제조의 위험성과 고비용에 대한 문제점을 해결하기 위해, 다가 알코올(polyhydric alcohol)을 첨가하여 환원 분위기를 형성하여 일반적인 공기 중에서 구리 등의 금속 배선을 만들 수 있는 전도성 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 알카놀아민 단독, 또는 알카놀아민 및 아민 둘 모두가 리간드로 착화된 금속-포르메이트를 포함하는 금속 유기 전구체와 분산용액 및 다가 알코올을 포함하는 전도성 잉크 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 금속-포르메이트에 알카놀아민, 또는 알카놀아민과 아민을 혼합한 후, 착물화 반응을 시킨 다음 건조시켜 금속 유기 전구체를 제조하는 단계; 상기 금속 유기 전구체를 분산용액에 녹여 잉크 조성물을 형성시키는 단계; 및 상기 잉크 조성물에 다가 알코올을 첨가한 후 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물의 제조 방법을 제공한다.
아울러, 본 발명은 본 발명에 따른 전도성 잉크 조성물을 금속 배선을 형성하고자 하는 기판의 표면에 인쇄하는 단계 및 상기 기판에 인쇄된 전도성 잉크 조성물을 열처리하여 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하는 금속배선의 형성 방법을 제공한다.
본 발명은 금속 유기 전구체를 사용하므로 간편한 합성법으로 대량 생산에 좋으며 우수한 성능을 보인다. 또한, 상기 금속 유기 전구체는 알카놀아민, 또는 알카놀아민 및 아민이 리간드로 착화된 금속-포르메이트를 포함하므로 알카놀아민 또는 아민이 보조적으로 금속 포르메이트의 환원을 돕는 환원제 역할을 수행하며, 더욱 상세하게는 다가 알코올을 첨가하여 환원분위기를 형성해 일반 공기 중에서도 금속 배선을 형성할 수 있는 특성이 있어 위험성이 낮고 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 전도성 잉크 조성물을 제조하는 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 다가 알코올과 아이소 프로판올이 섞여 있는 전도성 잉크 조성물이 분리되지 않고 안정적인 상태를 유지하고 있음을 보여주는 결과이다.
도 3은 공기 중 열처리를 통해 형성된 구리 금속배선의 XRD 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 350℃에서 열처리한 배선의 표면을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 알카놀아민 또는 알카놀아민 및 아민이 리간드로 착화된 금속-포르메이트를 포함하는 금속 유기 전구체와 분산용액 및 다가 알코올(polyhydric alcohol)을 포함하는 전도성 잉크 조성물을 제공한다.
상기 알카놀아민은 N-메틸에탄올아민, N-에틸에탄올아민, N-프로필에탄올아민, N-부틸에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, 이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, N-메틸이소프로판올아민, N-에틸이소프로판올아민, N-프로필이소프로판올아민, 2-아미노프로판-1-올, N-메틸-2-아미노프로판-1-올, N-에틸-2-아미노프로판-1-올, 1-아미노프로판-3-올, N-메틸-1-아미노프로판-3-올, N-에틸-1-아미노프로판-3-올, 1-아미노부탄-2-올, N-메틸-1-아미노부탄-2-올, N-에틸-1-아미노부탄-2-올, 2-아미노부탄-1-올, N-메틸-2-아미노부탄-1-올, N-에틸-2-아미노부탄-1-올, 3-아미노부탄-1-올, N-메틸-3-아미노부탄-1-올, N-에틸-3-아미노부탄-1-올, 1-아미노부탄-4-올, N-메틸-1-아미노부탄-4-올, N-에틸-1-아미노부탄-4-올, 1-아미노-2-메틸프로판-2-올, 2-아미노-2-메틸프로판-1-올, 1-아미노펜탄-4-올, 2-아미노-4-메틸펜탄-1-올, 2-아미노헥산-1-올, 3-아미노헵탄-4-올, 1-아미노옥탄-2-올, 5-아미노옥탄-4-올, 1-아미노프로판-2,3-디올, 2-아미노프로판-1,3-디올, 트리스(옥시메틸)아미노메탄, 1,2-디아미노프로판-3-올, 1,3-디아미노프로판-2-올, 2-(2-아미노에톡시)에탄올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 아민은 옥틸아민, 프로필아민, 헵틸아민, 부틸아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속은 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 전이 금속인 것이 바람직하다.
여기서 금속 포르메이트와 알카놀아민 및 아민의 혼합은 초음파 또는 볼 밀링 등과 같은 기계적 교반을 통해 수행될 수 있다.
상기 알카놀아민은 상기 금속-포르메이트에 적용되는 금속의 1.5 내지 2.5배의 당량비로 혼합하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 구리는 6개의 배위 결합이 가능한 위치를 가지고 있는데, 구리 포르메이트의 경우는 한 포르메이트 분자가 구리 원자와 바이덴타이트 형식으로 결합되어 2개의 배위 결합 위치를 점유하게 된다. 구리 포르메이트는 2개의 포르메이트가 있으므로, 이 경우 구리 금속 원자에 2개의 가능한 배위 결합 위치가 남아 있으므로 알카놀아민을 금속 대비 2당량 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분산용액은 알콜류, 글리콜류 및 폴리올류 중에서 선택된 적어도 하나의 극성의 유기용매를 포함하는 것이 바람직하다.
위와 같이 극성의 유기 용매를 주성분으로 하는 분산 용액의 사용량은 잉크의 점도와 잉크의 인쇄 방식에 따라 크게 달라질 수 있다.
상기 금속 유기 전구체와 분산용액은 10 : 1 내지 5 : 5의 중량 비율로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 중량 비율이 10 : 1 미만인 경우, 점도가 높아 인쇄에 적절하지 않고, 중량 비율이 5 : 5 초과인 경우는 잉크 내 전구체의 양이 너무 적어 금속 입자 간 연결이 어려우므로, 열처리 후 적절한 전도도를 형성시키기 어렵다는 문제가 생기므로 바람직하지 못하다.
상기 다가 알코올은 에틸렌 글리콜(Ehtylene glycol), 글리세롤(Glycerol), 디에틸렌 글리콜(Diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(Triehtylene glycol) 및 폴리 에틸렌 글리콜 200(Poly ethylene glycol 200)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 다가 알코올은 금속 유기 전구체와 분산용액의 조성물 대비 1 내지 5 중량% 포함된 것이 바람직하다.
상기 중량%가 5 중량%을 초과하면 불순물로 작용할 수 있고, 1 중량% 미만일 대는 환원분위기가 충분히 형성되지 못해 산화구리가 형성되면서 전도도에 나쁜 영향을 미칠 수 있는 단점이 있으므로 바람직하지 못하다.
상기 금속 유기 전구체 또는 분산용액의 사용량은 잉크의 점도와 잉크의 인쇄 방식에 따라 달라질 수 있다.
상기 전도성 잉크 조성물은 1 내지 20 중량%의 바인더를 더 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 바인더는 사용된 유기 금속 전구체의 금속 함량에 대하여 1 내지 20중량%가 사용될 수 있다. 상기 바인더는 전도성 잉크의 금속이 대상체에 프린팅되어 금속배선으로 형성할 때 금속의 부착력 향상 및 표면에 작용하여 코팅막을 형성시킨다. 또한, 잉크의 레올로지적 특성을 부여하므로 선택적 사용에 따라 인쇄적성을 향상시키는 중요한 역할을 한다. 상기 바인더의 예로서는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 아크릴기를 포함하는 중합체, 아크릴기를 포함하는 공중합체, 우레탄기를 포함하는 중합체, 우레탄기를 포함하는 공중합체 및 이들의 혼합물이 포함될 수 있다. 바인더의 함량이 20 중량%를 초과할 경우는 점도 상승 및 금속배선 프린팅 후 비저항특성이 불량을 초래할 수 있다. 다른 예로, 잉크 조성물의 특성상 용매 사용에 따라 바인더 수지가 사용되지 않을 수 있다.
상기 전도성 잉크 조성물에는 선택적인 첨가제 성분이 더 포함될 수 있다. 계면활성제, 점도 변화제, pH조절제, 산화방지제, 전도도 변화제 등이 포함 가능하며, 이로만 한정되지 않는다.
또한, 본 발명은 1)금속-포르메이트에 알카놀아민, 또는 알카놀아민과 아민을 혼합한 후, 착물화 반응시킨 다음, 건조시켜 금속 유기 전구체를 제조하는 단계, 2)상기 금속 유기 전구체를 분산용액에 녹여 잉크 조성물을 형성시키는 단계 및 3)상기 잉크 조성물에 다가 알코올을 첨가한 후 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물의 제조 방법을 제공한다.
상기 제조 방법에 있어서, 1)단계는 금속-포르메이트에 알카놀아민, 또는 알카놀아민과 아민을 혼합한 후 착물화 반응을 시키고, 건조시켜 금속 유기 전구체를 제조하는 단계이다.
구체적으로, 상기 금속-포르메이트와 알카놀아민, 또는 금속-포르메이트와 알카놀아민 및 아민은 1:1 내지 1:2의 중량비율로 혼합하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 중량비율보다 과량으로 혼합할 경우, 반응하지 못한 유기물이 잉크 속에 남아 추후에 제거에 어려움이 있으며, 중량비율보다 적게 혼합할 경우 유기 금속 전구체가 형성되지 않아 해당 극성 용매 등에 분산이 어려운 단점이 있으므로 바람직하지 못하다.
다음으로, 2)단계는 상기 금속 유기 전구체를 분산용액에 녹여 잉크 조성물을 형성시키는 단계이다.
상기 금속 유기 전구체와 분산용액은 10:1 내지 5:5의 중량 비율로 혼합할 수 있다.
상기 중량 비율이 10 : 1 미만인 경우, 점도가 높아 인쇄에 적절하지 않고, 중량 비율이 5 : 5 초과인 경우는 잉크 내 전구체의 양이 너무 적어 금속 입자 간 연결이 어려우므로, 열처리 후 적절한 전도도를 형성시키기 어렵다는 문제가 생기므로 바람직하지 못하다.
다음으로, 3)단계는 상기 잉크 조성물에 다가 알코올을 첨가한 후 혼합하는 단계이다.
상기 다가 알코올은 금속 유기 전구체와 분산용액의 조성물 대비 1 내지 5중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 다가 알코올이 중량% 초과로 추가되면 완전한 분해가 어려워 불순물로 작용할 수 있어 전기 전도도에 좋지 않은 영향을 미치고, 중량% 미만이 추가되면 충분한 환원 분위기를 만들지 못하여 산화구리가 형성되어 마찬가지로 전기 전도도에 좋지 않은 영향을 미치는 단점이 있으므로 바람직하지 못하다.
또한, 본 발명은 1) 상기 본 발명에 따른 전도성 잉크 조성물을 금속배선을 형성하고자 하는 기판의 표면에 인쇄하는 단계 및 2) 상기 기판에 인쇄된 전도성 잉크 조성물을 열처리하여 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 금속배선의 형성 방법을 제공한다.
상기 1)단계는 전도성 잉크 조성물을 금속배선을 형성하고자 하는 기판의 표면에 인쇄하는 단계이다.
상기 기판은 인쇄회로기판, 반도체 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 및 웨이퍼로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 전도성 잉크 조성물은 상기 대상 기판의 일면 또는 양면에 스크린 인쇄 또는 프린팅 인쇄될 수 있다.
다음으로, 2)단계는 상기 기판에 인쇄된 전도성 잉크 조성물을 열처리하여 금속 배선을 형성하는 단계이다.
상기 기판은 200 내지 350℃로 가열한 후 프린팅하는 것이 바람직하다.
상기 가열은 200℃ 미만의 온도에서는 전구체의 완벽한 분해가 이루어지지 않아 전기 전도도가 좋지 않으며, 350℃를 초과하는 온도에서는 급격한 산화로 산화구리가 형성되어 전기 전도도에 좋지 않은 영향을 미치므로 바람직하지 않다.
상기 열처리는 150 내지 280℃의 온도로 처리하는 것이 바람직하다.
상기 열처리는 150 내지 280℃를 벗어날 경우 전기 전도도에 좋지 않은 영향을 미치므로 바람직하지 않다.
본 발명의 전도성 잉크 조성물은 공기 중에서 쉽게 금속 배선을 형성할 수 있기 때문에 회로기판(Printed Circuit Board, PCB), 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)등에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 평가예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 평가예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 평가예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 구리 유기 전구체 수득 방법
구리 포르메이트 4수화물 20g에 2-아미노-2-메틸프로판-1-올 8.97g, n-옥틸아민 11.45g을 첨가한 후 30분 동안 혼합함으로써 구리-포르메이트와 2-아미노-2-메틸프로판-1-올(알카놀아민), n-옥틸아민을 착물화하였다. 이후, 이를 진공상태에서 50℃를 유지한 후 8시간 이상 건조시켜 구리 유기 전구체를 15g을 수득하였다. 이때, 상기 진공 오븐의 건조과정에서 미반응한 구리 포르메이트 4수화물, 알카놀아민과 n-옥틸아민은 제거되었다.
< 실시예 2> 전도성 잉크 조성물 제조 방법
진공 건조된 구리 유기 전구체는 메탄올 또는 아이소 프로판올에 중량 8:2 비율로 녹여 전도성 잉크 조성물을 형성한 후 해당 조성물의 3 중량%의 다가 알코올(ethylene glycol, glycerol 및 diethylene glycol를 각각)을 첨가하고 1시간 이상 잘 혼합하였다(도 1 참조). 다가 알코올과 아이소 프로판올이 섞여 있는 전도성 잉크 조성물은 분리되지 않고 안정적인 상태를 유지함을 도 2를 통하여 확인하였다.
< 실시예 3> 전도성 잉크의 금속 배선 형성 방법
형성된 전도성 잉크 조성물을 각각 200, 250, 300, 350℃로 가열된 유리 기판 위에 프린팅하여 공기 중에서 열처리함으로써 구리 금속 배선을 형성하였다.
< 평가예 1> XRD 분석
실시예 3에서 유리 기판상에 공기 중 열처리를 통하여 형성된 구리 금속배선을 XRD 분석하여 그 결과를 도 3의 그래프에 도시하였다.
구체적으로, XRD 분석 종류는 X-Ray Diffractometer(XRD)를 사용하였고, 는 Bruker사의 New DB Advance기기를 이용하였다.
도 3의 그래프를 참조하면, 실시예 2에서 다가 알코올(ethylene glycol, glycerol 및 diethylene glycol이 각각)이 첨가된 구리 전도성 잉크 조성물은 완전히 환원이 이루어졌으며 공기에서의 열처리에도 산화구리가 존재하지 않는 구리 배선임을 확인할 수 있었다.
< 평가예 2> 구리 금속 배선의 온도별 저항 측정
실시예 3에서 형성된 구리 금속 배선의 저항은 온도에 따라 측정되어 아래 표 1에 나타내었고 350℃에서 가장 낮은 저항을 보였다.
구체적으로, 온도별 저항을 측정하기 위해, Source meter 용도로 Keithley사 617 system을 사용하였고, Multimeter 용도로는 Keithley사의 2000 multimeter를 사용하였으며 Surface profiler 용도로 KLA Tencor사의 Alpha-Step IQ 3기기를 사용하였다.
온도 저항
350℃ 17 μΩ·cm
300℃ 29.9 μΩ·cm
250℃ 76.6 μΩ·cm
200℃ 475 μΩ·cm
< 평가예 3> 구리 금속 배선의 표면 분석
도 4의 이미지에서 350℃로 열처리 된 배선의 표면을 분석한 결과 고온에서 열처리가 잘 이루어지고 각 구리 입자가 연결되어 낮은 저항을 나타냄을 확인 하였다.
구체적으로, 주사전자현미경(Scanning electron microscopy, SEM)으로 표면을 분석하였는데, Hitachi사의 S-4800을 이용하였다.

Claims (17)

  1. 알카놀아민, 또는 알카놀아민 및 아민이 리간드로 착화된 금속-포르메이트를 포함하는 금속 유기 전구체;
    분산용액; 및
    다가 알코올(polyhydric alcohol);을 포함하는 전도성 잉크 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 알카놀아민은 N-메틸에탄올아민, N-에틸에탄올아민, N-프로필에탄올아민, N-부틸에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, 이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, N-메틸이소프로판올아민, N-에틸이소프로판올아민, N-프로필이소프로판올아민, 2-아미노프로판-1-올, N-메틸-2-아미노프로판-1-올, N-에틸-2-아미노프로판-1-올, 1-아미노프로판-3-올, N-메틸-1-아미노프로판-3-올, N-에틸-1-아미노프로판-3-올, 1-아미노부탄-2-올, N-메틸-1-아미노부탄-2-올, N-에틸-1-아미노부탄-2-올, 2-아미노부탄-1-올, N-메틸-2-아미노부탄-1-올, N-에틸-2-아미노부탄-1-올, 3-아미노부탄-1-올, N-메틸-3-아미노부탄-1-올, N-에틸-3-아미노부탄-1-올, 1-아미노부탄-4-올, N-메틸-1-아미노부탄-4-올, N-에틸-1-아미노부탄-4-올, 1-아미노-2-메틸프로판-2-올, 2-아미노-2-메틸프로판-1-올, 1-아미노펜탄-4-올, 2-아미노-4-메틸펜탄-1-올, 2-아미노헥산-1-올, 3-아미노헵탄-4-올, 1-아미노옥탄-2-올, 5-아미노옥탄-4-올, 1-아미노프로판-2,3-디올, 2-아미노프로판-1,3-디올, 트리스(옥시메틸)아미노메탄, 1,2-디아미노프로판-3-올, 1,3-디아미노프로판-2-올, 2-(2-아미노에톡시)에탄올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 아민은 옥틸아민, 프로필아민, 헵틸아민, 부틸아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 금속은 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 전이 금속인 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 알카놀아민은 상기 금속-포르메이트에 적용되는 금속의 1.5 내지 2.5배의 당량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 분산용액은 알콜류, 글리콜류 및 폴리올류 중에서 선택된 적어도 하나의 극성의 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 유기 전구체와 분산용액은 10 : 1 내지 5 : 5의 중량 비율로 포함된 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 다가 알코올은 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 및 폴리 에틸렌 글리콜 200으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 다가 알코올은 금속 유기 전구체와 분산용액의 조성물 대비 1 내지 5 중량% 포함된 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물.
  10. 1)금속-포르메이트에 알카놀아민, 또는 알카놀아민과 아민을 혼합한 후, 착물화 반응시킨 다음, 건조시켜 금속 유기 전구체를 제조하는 단계;
    2)상기 금속 유기 전구체를 분산용액에 녹여 잉크 조성물을 형성시키는 단계; 및
    3)상기 잉크 조성물에 다가 알코올을 첨가한 후 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 단계 1)에서 금속-포르메이트와 알카놀아민, 또는 금속-포르메이트와 알카놀아민 및 아민은 1 : 1 내지 1: 2의 중량비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물의 제조 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 단계 2)에서 금속 유기 전구체와 분산용액은 10 : 1 내지 5 : 5의 중량 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물의 제조 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 단계 3)에서 다가 알코올은 금속 유기 전구체와 분산용액의 조성물 대비 1 내지 5 중량% 혼합하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 조성물의 제조 방법.
  14. 1) 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 전도성 잉크 조성물을 금속배선을 형성하고자 하는 기판의 표면에 인쇄하는 단계; 및
    2) 상기 기판에 인쇄된 전도성 잉크 조성물을 열처리하여 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 금속배선의 형성 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 기판은 인쇄회로기판, 반도체 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 및 웨이퍼로 구성된 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 금속배선의 형성 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 단계 2)에서 기판을 200 내지 350℃로 가열한 후 프린팅하는 것을 특징으로 하는 금속배선의 형성 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 단계 2)에서 열처리는 150 내지 280℃의 온도로 공기 중에 건조시키는 것을 특징으로 하는 금속배선의 형성 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200064350A (ko) * 2018-11-29 2020-06-08 솔브레인 주식회사 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극용 도전성 잉크 조성물의 제조방법 및 이를 이용한 적층형 세라믹 커패시터의 내부전극 제조방법
WO2022130892A1 (ja) * 2020-12-15 2022-06-23 国立研究開発法人物質・材料研究機構 銅ニッケル合金電極用導電性インク、銅ニッケル合金電極付基板、および、それらの製造方法
WO2023063438A1 (ko) * 2021-10-13 2023-04-20 주식회사 파인나노 코어-쉘 타입 구리 나노입자를 포함하는 구리 복합 유기 전구체 잉크를 이용한 전도성 패턴의 제조방법

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010242118A (ja) 2009-04-01 2010-10-28 Adeka Corp 銅薄膜形成用組成物および該組成物を用いた銅薄膜の製造方法
KR20120036476A (ko) * 2010-10-08 2012-04-18 에스케이이노베이션 주식회사 구리(ⅱ) 포르메이트 착제를 포함하는 잉크 조성물의 제조방법
KR101425855B1 (ko) 2013-02-21 2014-08-14 서울대학교산학협력단 금속 유기 전구체를 포함하는 전도성 잉크 조성물 및 이를 이용한 금속배선 형성방법
KR20140113935A (ko) * 2012-01-11 2014-09-25 야마가타 유니버시티 은 나노 입자의 제조 방법 및 은 나노 입자, 및 은 도료 조성물
JP2014210847A (ja) 2013-04-17 2014-11-13 東ソー株式会社 導電性銅インク組成物
JP2014210846A (ja) 2013-04-17 2014-11-13 東ソー株式会社 導電性銅インク組成物
JP2015067716A (ja) 2013-09-30 2015-04-13 新日鉄住金化学株式会社 銅薄膜形成組成物
KR20150085332A (ko) * 2014-01-15 2015-07-23 (주)창성 구리포메이트-아민 컴플렉스를 포함하는 잉크 조성물의 제조방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010242118A (ja) 2009-04-01 2010-10-28 Adeka Corp 銅薄膜形成用組成物および該組成物を用いた銅薄膜の製造方法
KR20120036476A (ko) * 2010-10-08 2012-04-18 에스케이이노베이션 주식회사 구리(ⅱ) 포르메이트 착제를 포함하는 잉크 조성물의 제조방법
KR20140113935A (ko) * 2012-01-11 2014-09-25 야마가타 유니버시티 은 나노 입자의 제조 방법 및 은 나노 입자, 및 은 도료 조성물
KR101425855B1 (ko) 2013-02-21 2014-08-14 서울대학교산학협력단 금속 유기 전구체를 포함하는 전도성 잉크 조성물 및 이를 이용한 금속배선 형성방법
JP2014210847A (ja) 2013-04-17 2014-11-13 東ソー株式会社 導電性銅インク組成物
JP2014210846A (ja) 2013-04-17 2014-11-13 東ソー株式会社 導電性銅インク組成物
JP2015067716A (ja) 2013-09-30 2015-04-13 新日鉄住金化学株式会社 銅薄膜形成組成物
KR20150085332A (ko) * 2014-01-15 2015-07-23 (주)창성 구리포메이트-아민 컴플렉스를 포함하는 잉크 조성물의 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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구리염과 아민 리간드 착화합물을 이용한 인쇄전자용 전극재료. 김신희. 경희대학교 대학원 정보전자신소재공학과 석사 학위논문, 2013.02월 *

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