KR101915172B1 - 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물 - Google Patents

반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도전성 물질; 바인더 수지; 다관능성 단량체; 및 20 내지 30℃의 온도에서 실리콘 시트 상에 도포하고 5초 내지 25분 동안 방치시켰을 때 상기 실리콘 시트의 팽윤도가 0.3 내지 1%가 되도록 하는 용매를 포함함으로써 실리콘 블랭킷에 대한 최적의 팽윤도를 확보하여 블랭킷 표면에서 잉크가 뭉치는 현상을 방지하고 인쇄 품질을 향상시킬 수 있으며, 동시에 블랭킷에 대한 적절한 흡습성을 유지하여 인쇄 매수를 증가시킬 뿐만 아니라 인쇄 품질의 저하를 유발하지 않는 블랭킷의 사용 기간도 연장시켜 생산성을 향상시키고 비용 면도 절감시킬 수 있는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물에 관한 것이다.

Description

반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물 {CONDUCTIVE INK COMPOSITION FOR REVERSE PRINTING}
본 발명은 실리콘 블랭킷에 대한 최적의 팽윤도를 확보하여 인쇄 품질과 생산성을 향상시킬 수 있는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물에 관한 것이다.
종래 핸드폰, 개인용 휴대 단말기(PDA), 노트북 컴퓨터 등 각종 전자기기뿐만 아니라 산업용, 사무용 또는 가정용 전기·전자기기에 사용되는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)은 포토리소그래피(photolithography)법을 이용하여 제조되었다.
포토리소그래피법은 폴리이미드와 같은 내열성 고분자 필름 위에 접착제를 매개로 하여 동박이 적층된 동박적층판을 식각하여 원하는 패턴의 배선만을 남기는 방법이다. 이 방법은 원하는 패턴을 정밀하게 얻을 수 있다는 장점이 있는 있는 반면, 포토레지스트의 도포, 건조, 노광, 세정, 에칭 및 제거 등의 복잡한 공정으로 이루어져 공정 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 공정을 다수 회 반복해야 하므로 생산성이 좋지 못하다. 또한, 포토레지스트의 효과를 극대화하기 위해서는 고가의 노광 장비와 고해상도의 마스크 등이 요구될 뿐만 아니라 공정 상에서 많은 양의 포토레지스트가 소모되어 비용 면에서도 비효율적이다.
이러한 점을 고려하여, 최근에는 포토리소그래피법을 대체하기 위한 방법으로 반전 인쇄법이 채용되고 있다.
반전 인쇄법은 블랭킷의 표면에 잉크를 도포하고, 도포된 잉크를 원하는 패턴의 역상의 패턴이 형성된 롤 또는 판에 압박함으로써 원하는 않는 패턴 부분의 잉크를 상기 블랭킷으로부터 제거한 후 상기 블랭킷 표면에 잔존하는 원하는 패턴 부분의 잉크를 피인쇄체에 전사하는 방법이다. 이 방법은 블랭킷과 롤 또는 판, 블랭킷과 피인쇄체 사이에서 발생되는 잉크의 분단을 경감시켜 인쇄 형상이 양호한 패턴의 형성이 가능하다는 이점이 있다.
반전 인쇄법에서는 피인쇄체로 잉크를 완전히 전사시킬 수 있도록 통상 실리콘 소재로 된 블랭킷이 주로 사용되고 있다. 이 실리콘 블랭킷은 잉크에 의해 팽윤(swelling)될 수 있는데, 팽윤도가 너무 낮은 경우에는 블랭킷 표면에서 잉크가 뭉치는 현상이 발생하여 인쇄 품질의 저하를 유발할 수 있다. 또한, 팽윤도가 너무 높은 경우에는 블랭킷의 사용 기간을 단축시킬 수 있고 인쇄 품질이 우수한 인쇄 매수를 감소, 즉 생산성을 저하시킬 수 있다.
본 발명은 실리콘 블랭킷에 대한 최적의 팽윤도를 확보할 수 있는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 인쇄 품질을 확보할 수 있고 인쇄 매수를 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 도전성 물질; 바인더 수지; 다관능성 단량체; 및 용매를 포함하고, 상기 용매는 20 내지 30℃의 온도에서 실리콘 시트 상에 도포하고 5초 내지 25분 동안 방치시켰을 때 상기 실리콘 시트의 팽윤도가 0.3 내지 1%가 되도록 하는 것인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 용매는 상기 실리콘 시트의 팽윤도가 0.4 내지 0.8%가 되도록 하는 것인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 용매는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸락테이트, 에틸아세테이트 및 감마부티로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
4. 위 3에 있어서, 상기 용매는 프로필렌글리콜모노메틸에테르와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트의 혼합 용매인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
5. 위 4에 있어서, 상기 프로필렌글리콜모노메틸에테르와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트의 혼합비는 4:6 내지 9.5:0.5인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
6. 위 1에 있어서, 상기 용매는 10 내지 70중량%로 포함되는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
7. 위 1에 있어서, 상기 도전성 물질은 총 고형분 함량 100중량% 중에 10 내지 90중량%로 포함되는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
8. 위 1에 있어서, 상기 도전성 물질은 은 분말 또는 은 분산액인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
9. 위 1에 있어서, 상기 바인더 수지는 총 고형분 함량 100중량% 중에 1 내지 50중량%로 포함되는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
10. 위 1에 있어서, 상기 바인더 수지는 카보네이트계 수지인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
11. 위 11에 있어서, 상기 카보네이트계 수지는 글리세린카보네이트 수지인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
12. 위 1에 있어서, 상기 다관능성 단량체는 총 고형분 함량 100중량% 중에 1 내지 50중량%로 포함되는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
13. 위 1에 있어서, 상기 다관능성 단량체는 2 내지 6관능성 아크릴계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
14. 위 1에 있어서, 계면활성제, 밀착성증진제, 산화방지제, 안료분산제 및 레벨링제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 총 고형분 함량 100중량% 중에 0.1 내지 20중량%로 더 포함하는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
본 발명에 따른 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물은 실리콘 블랭킷에 대한 최적의 팽윤도를 확보함으로써 블랭킷 표면에서 잉크가 뭉치는 현상을 방지하여 인쇄 품질을 향상시킬 수 있고, 동시에 블랭킷에 대한 적절한 흡습성을 유지하여 인쇄 매수를 증가시킬 뿐만 아니라 인쇄 품질의 저하를 유발하지 않는 블랭킷의 사용 기간도 연장시킬 수 있다. 이를 통하여, 생산성을 향상시키고 생산 비용도 절감시킬 수 있다.
본 발명은 실리콘 블랭킷에 대한 최적의 팽윤도를 확보할 수 있는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물은 도전성 물질; 바인더 수지; 다관능성 단량체; 및 용매를 포함한다.
특히, 본 발명에서는 용매로 20 내지 30℃의 온도에서 실리콘 시트 상에 도포하고 5초 내지 25분 동안 방치시켰을 때 상기 실리콘 시트의 팽윤도가 0.3 내지 1%가 되도록 하는 용매를 선택 사용하는 것을 특징으로 한다.
도전성 물질의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 도전성 분말 또는 이의 분산액일 수 있다.
도전성 분말로는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 철(Fe), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 주석(Sn), 크롬(Cr), 납(Pb) 및 이들 2종 이상의 합금, 또는 이들의 염 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이 중에서 은, 은염, 또는 이들의 분산액이 양호한 도전성을 확보할 수 있다는 점에서 보다 바람직하다.
은 분산액은 은, 은염 또는 이들의 혼합물이 용매에 분산되어 있는 용액이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 은, 은염 또는 이들의 혼합물 및 용매와 필요에 따라 전도성 고분자, 환원제, 산화제 등을 더 포함할 수 있다.
은 분산액에 포함되는 용매로는 에탄올, 메탄올, 이소프로필알코올, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드, 에틸카비톨, 에틸셀로솔브, 디메틸포름아미드, N-메틸포름아미드, 메틸피롤리돈 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
은 분산액에 포함되는 전도성 고분자의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리피롤, 폴리아닐린 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
은 분산액에 포함되는 환원제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 소듐보로히드라이드, 포름알데히드, 아민, 히드라진, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 은 분산액에 포함되는 산화제는 자신은 환원되는 동시에 전도성 고분자를 도핑시킬 수 있는 성분으로서 금속 또는 무기 산화물의 표면에 카르복시기, 술폰산기, 인산기 등의 산성기(acid group)가 치환된 화합물을 들 수 있다. 예컨대, 알킬기의 탄소수가 1-30인 은 알킬아세테이트, 알킬기의 탄소수가 1-30인 은 알킬술포네이트, 은 ρ-톨루엔술포네이트, 은 캄포술포네이트, 은 2-아크릴아미도-1-프로판 술포네이트, 은 폴리스티렌 술포네이트, 알킬기의 탄소수가 1-30인 금 알킬아세네이트, 알킬기의 탄소수가 1-30인 금 알킬술포네이트, S2O8 2 -/TiO2-SiO2, SO4 2 -/Ti-La-O, ZrO2-SO4 2 -, CsHSO4, CsHSeO4, CsH2PO4, a-Cs3(HSO4)2(H2PO4), b-Cs3(HSO4)2[H2-x(P1-x, Sx)O4](0<x<1), Cs2(HSO4)(H2PO4), Cs5(HSO4)3(H2PO4)2 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
이와 같은 성분을 포함하는 은 분산액은 질산은을 기준으로 0.5-50중량%의 은과 50-99.5중량%의 용매를 혼합하고, 여기에 용매 부피(㎖) 중에 전도성 고분자 0.00001-0.5g/㎖, 환원제 0.00001-0.05g/㎖, 산화제 0.0004-0.5g/㎖가 되도록 순차적으로 혼합하고 교반하는 방법으로 제조할 수 있다.
도전성 물질은 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물의 총 고형분 함량 100중량% 중에 10 내지 90중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 함량이 10중량% 미만인 경우 패턴에 부여되는 도전성이 미미할 수 있고, 90중량% 초과인 경우 인쇄성이 저하될 수 있다.
바인더 수지는 인쇄되는 패턴의 지지체 역할을 하는 성분으로서, 구체적으로 아크릴계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐아세테이트 수지, 비닐계 수지, 폴리아미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에테르 수지, 우레아 수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 불소계 수지, 폴리올레핀계 수지, 석유계 수지, 로진계 수지, 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 옥세탄계 수지, 옥사진계 수지, 멜라민계 수지, 카보네이트계 수지 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서 투명성이 우수하고 강도가 양호한 카보네이트계, 예컨대 글리세린카보네이트 수지, 알킬렌기의 탄소수가 1-5인 알킬렌카보네이트 수지 등이 바람직하다.
바인더 수지는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물의 총 고형분 함량 100중량% 중에 1 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 30중량%인 것이 좋다. 이 함량 범위에서는 패턴 지지체의 역할을 하는 동시에 패턴 전사율을 높여 수율을 증가시키고 공정 효율성도 높일 수 있다.
다관능성 단량체는 패턴의 강도를 강화시키기 위한 성분으로서 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 2 내지 6관능성 아크릴계 단량체를 들 수 있다. 구체적으로, 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A-에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 인산디(메타)아크릴레이트, 비스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 디(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 알릴화 시클로헥실디(메타)아크릴레이트, 디메틸올디시클로펜탄디아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 헥사히드로프탈산디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸올프로판디아크릴레이트, 아다만탄디아크릴레이트 등의 2관능성 단량체; 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메타)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 글리세롤트리(메타)아크릴레이트 등의 3관능성 단량체; 디글리세린테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능성 단량체; 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능성 단량체; 및 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 6관능성 단량체 등을 들 수 있다. 이외에도 디펜타에리트리톨에 카프로락톤을 도입한 KAYARAD DPCA-20, 30, 60, 120, 테트라히드로푸릴아크릴레이트에 카프로락톤을 도입한 KAYARAD TC-110S, 또는 네오펜틸글리콜히드록시피발레이트에 카프로락톤을 도입한 KAYARAD HX-220, KAYARAD HK-620 등과 같은 시판 제품을 사용할 수 있으며, 우레탄계 다관능성 아크릴레이트로 U-324A, U15HA 또는 U-4HA 등을 사용할 수도 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
다관능성 단량체는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물의 총 고형분 함량 100중량% 중에 1 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 30중량%인 것이 좋다. 함량이 1중량% 미만인 경우 패턴의 강도가 저하될 수 있고, 50중량% 초과인 경우 고형분의 접착력이 과도해져 오히려 패턴의 강도를 저하시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물은 계면활성제, 밀착성증진제, 산화방지제, 안료분산제 및 레벨링제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 계면활성제로는 실리콘계 계면활성제 또는 불소계 계면활성제; 안료 분산제로는 고분자형, 비이온성, 음이온성 또는 양이온성 분산제; 밀착성 증진제로는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)-실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에톡시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 또는 3-머캅토프로필트리메톡시실란; 산화방지제로는 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 또는 2,6-g,t-부틸페놀 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
첨가제는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물의 총 고형분 함량 100중량% 중에 0.1 내지 20중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물은, 특히 용매 중에서도 실리콘 블랭킷에 대한 최적의 팽윤도를 확보할 수 있는 용매를 선택 사용하는데 특징이 있다.
본 명세서에서 ‘팽윤도’란 실리콘 시트가 용매를 흡수하여 부풀게 되는 정도를 의미하며, 용매의 흡수에 의한 실리콘 시트의 중량 변화로 나타낼 수 있다. 특히, 본 발명에서 팽윤도는 실리콘 시트 전체에 대하여 측정된 값이 아니라 반전 인쇄 시 블랭킷의 표면에 도포된 잉크를 원하는 패턴의 역상 패턴이 형성된 롤 또는 판에 압박하여 제거하는 것을 고려하여, 실리콘 시트의 일면 중 일부분, 즉 단위 면적에 대하여만 측정된 값일 수 있다.
팽윤도는 실리콘 시트 일면의 일부분, 예컨대 원 형상의 단위 면적 상에 상온, 예컨대 20 내지 30℃의 온도에서 용매를 도포하고 5초 내지 25분 동안 방치시켰을 때 용매에 의해 팽윤된 실리콘 시트의 중량 변화를 측정하고, 이를 이용하여 하기 수학식 1로 계산함으로써 측정할 수 있다. 이때, 실리콘 시트는 반전 인쇄용 실리콘 블랭킷과 동일한 소재로 이루어진 것으로서, 두께 범위도 상기 실리콘 블랭킷의 두께와 유사한 것이 바람직하다. 예컨대, 두께가 800 내지 850㎛일 수 있으며, 상기 두께 범위를 갖는 실리콘 막 또는 필름도 사용 가능하다.
Figure 112011077678281-pat00001
(식 중, A는 실리콘 시트 중 용매가 도포되는 단위 면적의 중량, B는 실리콘 시트의 중량, C는 팽윤된 후 실리콘 시트의 중량임).
본 발명은 이와 같이 계산된 팽윤도가 특정 범위가 되도록 하는 용매를 선택 사용하되, 팽윤도가 0.3 내지 1%가 되도록 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4 내지 0.8%가 되도록 하는 것이 좋다. 팽윤도가 0.3% 미만이 되는 경우 팽윤도가 너무 낮아 실리콘 블랭킷 표면에서 잉크가 뭉치는 현상이 발생하여 인쇄 품질의 저하를 유발할 수 있고, 1% 초과인 경우 실리콘 블랭킷에 대한 잉크의 흡습성이 너무 높아 블랭킷의 수명을 단축시킬 수 있고 실리콘 블랭킷 1개로 제조할 수 있는 인쇄 매수를 감소시켜 생산성이 저하될 수 있다.
용매로는 팽윤도가 상기 범위가 되도록 하는 것이라면 그 종류가 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 시클로헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논, 2-히드록시에틸프로피오네이트, 3-메틸-3-메톡시부틸프로피오네이트, 에틸-3-메톡시프로피오네이트, 메틸-3-에톡시프로피오네이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 아밀퍼메이트, 이소아밀아세테이트, 이소부틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 에틸락테이트, 메틸에틸케톤, 부틸프로피오네이트, 이소프로필부티레이트, 에틸부티레이트, 부틸부티레이트, 에틸피루베이트, 감마부티롤아세테이트, 메틸알코올, 에틸알코올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, n-헵탄, n-헥산, n-옥탄, 감마부티로락톤 등을 들 수 있으며, 이들은 원하는 팽윤도 값에 따라 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이 중에서 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸락테이트, 에틸아세테이트, 감마부티로락톤 또는 이들의 혼합물이 바람직하고, 보다 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트의 혼합 용매인 것이 좋다. 이때, 프로필렌글리콜모노메틸에테르와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트의 혼합비(중량비)는 원하는 팽윤도 값에 따라 조절 가능하며, 예컨대 4:6 내지 9.5:0.5인 것이 팽윤도 달성뿐만 아니라 실리콘 블랭킷의 수명 연장에 가장 효과적이라는 점에서 바람직하다.
용매는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물 총 함량 100중량% 중에 10 내지 70중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 즉, 잉크 조성물 총 100중량%에 대하여 총 고형분 함량이 30 내지 90중량%가 되도록 포함될 수 있다. 함량이 10중량% 미만인 경우 고형분 함량이 많아져 점도가 크게 증가하여 인쇄성이 저하될 수 있고, 70중량% 초과인 경우 고형분이 과도하게 적어져 인쇄에 어려움이 따르고 건조해야 하는 용매의 양이 많아져 공정 면에서 좋지 못하며 충분한 도전성을 부여하기 어려울 수도 있다.
본 발명에서는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물에 포함되는 용매를 제외한 다른 성분들은 고형분인 것으로 간주하며, 용매를 제외한 다른 성분들의 농도에 따라 고형분의 함량이 달라질 수도 있으나 이는 무시한다.
상기한 바와 같은 성분을 포함하는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 먼저 도전성 물질을 용매에 첨가한 후 바인더 수지 및 다관능성 단량체를 첨가하고 교반함으로써 제조할 수 있다.
이와 같은 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물은 특정 조건에서 실리콘 시트에 대한 특정 범위의 팽윤도를 나타내는 용매를 포함함으로써 실리콘 블랭킷에 적용 시 잉크 조성물의 최적의 팽윤도를 확보하여 상기 실리콘 블랭킷 표면에서 잉크가 뭉치는 현상을 방지하여 인쇄 품질을 향상시키는 동시에 블랭킷에 대한 적절한 흡습성을 유지하여 인쇄 매수를 증가시킬 수 있다. 또한, 실리콘 블랭킷의 인쇄 품질의 저하를 유발하지 않는 수명 기간을 연장시켜 생산성과 비용 면에서 모두 유리하다.
본 발명의 반전 인쇄용 잉크 조성물을 이용하는 방법 또한 특별히 한정되지 않는다.
반전 인쇄용 잉크 조성물을 이용하여 패턴을 형성하는 방법은, 원하는 패턴의 역상의 패턴이 형성된 롤 또는 기판을 준비하는 단계; 실리콘 블랭킷 표면에 본 발명의 반전 인쇄용 잉크 조성물을 도포하는 단계; 잉크 조성물이 도포된 실리콘 블랭킷을 롤 또는 기판에 압박하여 역상의 패턴 부분에 도포된 잉크 조성물을 실리콘 블랭킷으로부터 제거하는 단계; 및 실리콘 블랭킷 표면에 잔존하는 잉크 조성물을 피인쇄체에 전사하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 전사하는 단계 이후에는 베이크를 공정으로 전사된 잉크 조성물을 경화시키는 단계를 더 수행할 수 있다.
본 발명은 상기 반전 인쇄용 잉크 조성물과 이를 이용한 반전 인쇄 방법으로 도전성 패턴을 형성할 수 있으며, 이 도전성 패턴이 포함된 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
제조예 1. 용매Ⅰ
프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)를 9:1의 중량비로 혼합하여 용매Ⅰ을 제조하였다.
용매Ⅰ의 실리콘 시트에 대한 팽윤도를 측정하기 위하여, 크기가 120㎜×120㎜이고 두께가 820㎛인 실리콘 시트를 준비하고 이의 중량(B)을 측정하였다. 실리콘 시트 일면 상에 특정 단위 면적에만 용매Ⅰ을 도포할 수 있도록 구성된 서스(sus) 재질의 장비를 올려놓고, 용매Ⅰ 100㎖를 상온에서 도포한 후 20분 동안 방치시켰다. 이어서, 용매Ⅰ을 제거하고 서스 재질의 장비를 분리한 후 메틸알코올로 10초 동안 세척하였다. 세척된 실리콘 시트를 35℃의 오븐에 넣고 5분 동안 건조시켰다. 건조된 실리콘 시트의 중량(C)을 측정하고, 실리콘 시트 중 용매Ⅰ이 도포되는 단위 면적에 해당되는 중량(A)을 계산하였다. 각 중량 값을 이용하여 하기 수학식 1로 팽윤도를 계산한 결과 팽윤도가 0.4%였다.
[수학식 1]
Figure 112011077678281-pat00002
(식 중, A는 실리콘 시트 중 용매가 도포되는 단위 면적의 중량, B는 실리콘 시트의 중량, C는 팽윤된 후 실리콘 시트의 중량임).
제조예 2. 용매Ⅱ
상기 제조예 1과 동일하게 제조하되, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)를 7:3의 중량비로 혼합하여 용매Ⅱ를 제조하였다. 제조된 용매Ⅱ의 팽윤도는 0.6%였다.
제조예 3. 용매Ⅲ
상기 제조예 1과 동일하게 제조하되, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)를 5:5의 중량비로 혼합하여 용매Ⅲ을 제조하였다. 제조된 용매Ⅲ의 팽윤도는 0.8%였다.
제조예 4. 용매Ⅳ
상기 제조예 1과 동일하게 제조하되, 에틸-3-에톡시프로피오네이트(EEP)와 에틸락테이트(EL)를 3:7의 중량비로 혼합하여 용매Ⅳ를 제조하였다. 제조된 용매Ⅳ의 팽윤도는 0.6%였다.
제조예 5. 용매Ⅴ
상기 제조예 1과 동일하게 제조하되, 에틸락테이트(EL)와 감마부티로락톤(GBA)을 9:1의 중량비로 혼합하여 용매Ⅴ를 제조하였다. 제조된 용매Ⅴ의 팽윤도는 0.2%였다.
제조예 6. 용매Ⅵ
상기 제조예 1과 동일하게 제조하되, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)를 1:9의 중량비로 혼합하여 용매Ⅵ을 제조하였다. 제조된 용매Ⅵ의 팽윤도는 1.1%였다.
구분 명칭 용매(중량비) 팽윤도(%)
PGME PGMEA EEP EL GBL
제조예1 Ⅰ 9 1 - - - 0.4
제조예2 Ⅱ 7 3 - - - 0.6
제조예3 Ⅲ 5 5 - - - 0.8
제조예4 Ⅳ - - 3 7 - 0.6
제조예5 Ⅴ - - - 9 1 0.2
제조예6 Ⅵ 1 9 - - - 1.1
PGMA: 프로필렌글리콜모노메틸에테르
PGMEA: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
EEP: 에틸-3-에톡시프로피오네이트
EL: 에틸락테이트
GBL: 감마부티로락톤
실시예 1
증류수 10㎖에 질산은염 0.3g을 용해시키고, 이 용액에 10중량%의 폴리(3,4-디옥시티오펜) 2g을 첨가하고 교반하였다. 여기에 10중량%의 히드라진 수용액 0.5g을 천천히 첨가하고 6시간 교반하였다. 이 용액에 황산을 첨가하여 pH가 2가 되도록 조절한 후 산화제로 Au(CH2)3SO3H 8㎎을 첨가하고 3시간 동안 교반하여 은 분산액을 제조하였다.
제조된 은 분산액 70중량부, 글리세린카보네이트 수지 7.67중량부, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA) 7.67중량부 및 불소계 계면활성제(DAINIPPON INK & CEHMICALS)를 포함한 첨가제 14.66중량부와, 제조예 1의 용매Ⅰ를 조성물 총 함량에 대하여 70중량%가 되도록 혼합하여 잉크 조성물을 제조하였다.
실시예 2-4, 비교예 1-2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량을 사용하였다.
구분 고형분 용매
은 분산액
(중량부)		 GC
(중량부)		 TMPTA
(중량부)		 첨가제
(중량부)		 함량
(중량%)		 종류 함량
(중량%)
실시예1 70 7.67 7.67 14.66 30 Ⅰ 70
실시예2 70 7.67 7.67 14.66 30 Ⅱ 70
실시예3 70 7.67 7.67 14.66 30 Ⅲ 70
실시예4 70 7.67 7.67 14.66 30 Ⅳ 70
비교예1 70 7.67 7.67 14.66 30 Ⅴ 70
비교예2 70 7.67 7.67 14.66 30 Ⅵ 70
GC: 글리세린카보네이트
TMPTA: 트리메틸올프로판트리아크릴레이트
첨가제: 불소계 계면활성제(DAINIPPON INK & CEHMICALS) 포함
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물의 물성을 하기 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
1. 생산성(%)
제조된 반전 인쇄용 잉크 조성물을 이용하여 통상의 반전 인쇄 방법으로 인쇄하여 단위 시간 당 총 인쇄 매수에 대한 인쇄 품질이 양호한 인쇄 매수의 비율(%)로 나타내었다.
2. 실리콘 블랭킷의 수명(매수/1개 실리콘 블랭킷 )
제조된 반전 인쇄용 잉크 조성물을 이용하여 통상의 반전 인쇄 방법으로 인쇄하여, 1개의 실리콘 블랭킷에 의한 인쇄 품질의 저하가 발견되지 않을 때까지 인쇄되는 인쇄 매수를 확인하였다. 이때, 1개의 실리콘 블랭킷에 대한 인쇄 매수가 많을수록 실리콘 블랭킷의 수명이 연장된 것으로 본다.
구분 생산성(%) 실리콘 블랭킷 수명(매/1개)
실시예1 95 884
실시예2 95 845
실시예3 95 875
실시예4 95 768
비교예1 45 547
비교예2 35 695
위 표 3과 같이, 본 발명에 따라 실리콘 시트의 팽윤도가 0.3 내지 1%가 되도록 하는 용매를 포함하는 실시예 1 내지 4의 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물은 비교예 1 및 2의 잉크 조성물에 비하여 실리콘 블랭킷에 대한 최적의 팽윤도를 확보하여 인쇄 품질이 우수한 인쇄 매수를 증가시키고 실리콘 블랭킷의 수명을 연장시켜, 결과적으로 생산성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

Claims (14)

  1. 도전성 물질; 바인더 수지; 다관능성 단량체; 및 용매를 포함하고,
    상기 용매는 20 내지 30℃의 온도에서 실리콘 시트 상에 도포하고 5초 내지 25분 동안 방치시켰을 때 상기 실리콘 시트의 팽윤도가 0.3 내지 1%가 되도록 하는 것인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 용매는 상기 실리콘 시트의 팽윤도가 0.4 내지 0.8%가 되도록 하는 것인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 용매는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸락테이트, 에틸아세테이트 및 감마부티로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 용매는 프로필렌글리콜모노메틸에테르와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트의 혼합 용매인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 프로필렌글리콜모노메틸에테르와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트의 혼합비는 4:6 내지 9.5:0.5인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 용매는 10 내지 70중량%로 포함되는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성 물질은 총 고형분 함량 100중량% 중에 10 내지 90중량%로 포함되는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성 물질은 은 분말 또는 은 분산액인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 바인더 수지는 총 고형분 함량 100중량% 중에 1 내지 50중량%로 포함되는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 바인더 수지는 카보네이트계 수지인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 카보네이트계 수지는 글리세린카보네이트 수지인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 다관능성 단량체는 총 고형분 함량 100중량% 중에 1 내지 50중량%로 포함되는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 다관능성 단량체는 2 내지 6관능성 아크릴계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서, 계면활성제, 밀착성증진제, 산화방지제, 안료분산제 및 레벨링제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 총 고형분 함량 100중량% 중에 0.1 내지 20중량%로 더 포함하는 반전 인쇄용 도전성 잉크 조성물.
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