KR102071082B1 - 인쇄된 전도성 잉크의 면 저항률 개선방법 - Google Patents

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Abstract

인쇄 패턴을 형성하는 방법에 있어서, 본 방법은 기판상에 전도성 재료, 열가소성 결합제 및 용제로 구성되는 전도성 잉크로 패턴을 인쇄하는 단계, 인쇄된 기판을 경화하는 단계, 및 열가소성 결합제 유리전이온도보다 약 20℃ 내지 약 130℃ 이상 및 적어도 최소한 120℃, 약 50 psi 내지 약 1500 psi, 및 공급속도는 약 1 m/분 내지 약 100 m/min로 작동되는 융착 시스템 (fusing system)으로 인쇄 패턴이 있는 기판이 통과하도록 공급하여 인쇄 패턴을 융착하는 단계로 구성된다. 본 방법은 동시에 수행될 수 있다. 본 방법은 인쇄된 잉크의 면 저항률을 개선시킨다.

Description

인쇄된 전도성 잉크의 면 저항률 개선방법{METHOD OF IMPROVING SHEET RESISTIVITY OF PRINTED CONDUCTIVE INKS}
인쇄된 전도성 잉크의 면 저항률 개선방법에 관한 것이다.
실버잉크에 대한 현재 총 시장규모는 년간 대략 $80억으로 추정된다. 현재 실버잉크의 주 사용처는 장치의 전기 부품들 간 전도성 배선 및 상호접속 인쇄용이다. 실버잉크를 이용하는 장치는, 예를들면, 가전제품, 예를들면 평판형 막 센서 및 스위치, 가전제품, 컴퓨터, 핸드폰 및 태양전지판용 가전제품 제어 패널을 포함한다.
액체 증착 기술을 이용한 전자부품들 조립은 예컨대 박막 트랜지스터 (TFT), 발광다이오드 (LED), RFID 태그, 광전지, 및 기타 등의 분야에서 잠재적인 저가 기술을 제공하므로 큰 관심을 끌고 있다. 그러나 실제 적용에 있어서 전도도, 공정, 및 가격 요건들을 충족시킬 수 있는 기능성 전극들, 픽셀 패드들, 및 전도성 트레이스들, 배선들 및 트랙들의 증착 및/또는 패터닝은 어려운 작업이다.
실버 페이스트 관련 시장은 상기 분야들에서 확고하지만, 실버잉크 관련 문제들, 예컨대 순수 금속들과 비교하여 낮은 전도도 또는 높은 면 저항이 해결된다면 실버 상승 가격 측면에서 고려할 때 큰 기회가 존재한다.
따라서, 대부분의 상업적 입수 가능한 전도성 잉크, 예를들면 전도성 인편 (flake) 예컨대 실버, 결합제 및 용제로 구성되는 전도성 잉크에 대한 성능 우려는, 순수 금속과 대비하여 전도도가 너무 낮다는 것이다. 공급원들 예컨대 DuPont 또는 Henkel에서 제공되는 상업적 실버잉크 페이스트들에 있어서, 잉크들의 면 저항률은 12 내지 25 mΩ/sq./mil이다.
면저항이 낮은 전도성 잉크는 전자소재들, 예컨대 센서들, 광전지 패널들, 평판형 OLED 조명 및 기타 등 간의 극히 우수한 전도성 상호접속들이 필요한 광범위한 제품들에서 사용될 수 있을 것이다. 더욱이, 전도도가 높은 전도성 잉크는 더욱 얇은 배선들로 인쇄될 수 있어, 재료비를 낮출 수 있다.
따라서 면 저항률 및 전도도가 개선된 전도성 잉크에 대한 필요성이 존재한다.
본원은 상기 및 기타 문제들을 해결하기 위한 것이며, 실시태양들에서, 본원은 기판 상에 인쇄 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이고, 전도성 재료, 열가소성 결합제 및 용제로 구성되는 전도성 잉크로 기판 상에 패턴을 인쇄하는 단계, 인쇄된 패턴을 경화하는 단계, 및 열가소성 결합제 유리전이온도보다 약 20℃ 내지 약 130℃ 이상 및 적어도 최소한 120℃, 약 50 psi 내지 약 1500 psi, 및 융착 시스템 통과 공급속도는 약 1 m/분 내지 약 100 m/min로 작동되는 융착 시스템 (fusing system)으로 인쇄 패턴이 있는 기판이 통과하도록 공급하여 인쇄 패턴을 융착하는 단계로 구성된다.
또한 본원은 기판 상에 인쇄 패턴을 형성하는 방법이 개시되며, 전도성 재료, 열가소성 결합제 및 용제로 구성되는 전도성 잉크로 기판 상에 패턴을 인쇄하는 단계, 인쇄된 패턴을 경화하는 단계, 및 열가소성 결합제 유리전이온도보다 약 20℃ 내지 약 130℃ 이상 및 적어도 최소한 120℃, 약 50 psi 내지 약 1500 psi, 및 융착 시스템 통과 공급속도는 약 1 m/분 내지 약 100 m/min로 작동되는 융착 시스템 (fusing system)으로 인쇄 패턴이 있는 기판이 통과하도록 공급하여 인쇄 패턴을 융착하는 단계로 구성되고, 융착 인쇄 패턴의 면 저항률은 10 mΩ/sq./mil 이하이다.
또한 기판 상에 인쇄 패턴을 형성하는 연속방법이 개시되고, 연속방식으로, 전도성 잉크로 기판 상에 패턴을 인쇄하기 위한 인쇄장치, 인쇄 패턴을 경화하기 위한 경화장치 및 경화된 인쇄 패턴을 융착하기 위한 융착장치를 통과하도록 기판을 공급하는 단계로 구성되고, 상기 인쇄는 기판 상에 패턴을 인쇄하는 것이고, 전도성 잉크는 전도성 재료, 열가소성 결합제 및 용제로 구성되고, 융착은 열가소성 결합제 유리전이온도보다 약 20℃ 내지 약 130℃ 이상 및 적어도 최소한 120℃, 약 50 psi 내지 약 1500 psi, 및 융착 시스템 통과 공급속도는 약 1 m/분 내지 약 100 m/min로 작동되는 융착 시스템으로 인쇄 패턴이 있는 기판이 통과하도록 공급하여 인쇄 패턴을 융착하는 것이다.
도 1은 본원의 예시적 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 옵셋 인쇄공정 또는 플렉소그래픽/그라비아 인쇄공정을 적용한 본원의 예시적 연속 인라인 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
종래방법을 통한 동일한 인쇄된 전도성 잉크와 비교하여 면 저항률 및 전도도가 개선되는 인쇄된 전도성 잉크를 달성하기 위한 인쇄방법이 본원에 개시된다.
종래 인쇄방법에서, 일반적으로 스크린 인쇄를 통하여 전도성 잉크가 인쇄되어, 원하는 전도성 잉크 패턴을 기판에 형성한다. 전도성 잉크를 인쇄한 후, 인쇄 기판부를 건조 또는 경화하여 잉크로부터 용제를 제거하고 기판 상에 잉크를 고화시킨다. 본 방법에 있어서, 상기 경화된 잉크가 추가적인 융착 단계를 거치면, 종래 인쇄된 잉크와 비교할 때 면 저항률이 놀랍게 저하되고, 인쇄된 기판 잉크의 전도도가 놀랍게 증가된다는 것을 알았다.
따라서 본원의 방법은 인쇄 공정에 의해 전도성 잉크로 기판 상에 패턴을 인쇄하고, 예를들면 약 120℃ 내지 약 250℃에서, 실질적으로 모든 용제를 전도성 잉크로부터 충분히 제거할 수 있는 시간 동안 인쇄된 잉크 패턴을 경화시키고, 전도성 잉크의 열가소성 결합제 유리전이온도 (Tg)보다 약 20℃ 내지 약 130℃ 이상 및 적어도 최소한 120℃, 약 50 psi 내지 약 1500 psi, 및 공급속도는 약 1 m/분 내지 약 100 m/min로 작동되는 융착 시스템으로 인쇄 패턴이 통과하도록 공급하여 잉크 패턴을 융착시키는 단계로 구성된다.
본 방법에 사용 가능한 전도성 잉크로는, 임의의 적합한 전도성 잉크가 적용될 수 있다. 바람직하게는 전도성 잉크는 최소한 전도성 재료, 열가소성 결합제 및 용제를 포함한다.
전도성 재료로는, 입자 형태의 임의의 재료가 사용될 수 있고, 이때 입자 평균 크기는, 예를들면, 0.5 내지 15 미크론, 예컨대 1 내지 10 미크론 또는 2 내지 10 미크론이다. 입자는 임의의 형상을 가질 수 있고, 바람직하게는 전도성 재료는 2차원 형상, 예컨대 막대형, 원추형 및 판형, 또는 바늘형을 포함하고, 예를들면, 종횡비가 적어도 약 3 대 1, 예컨대 적어도 약 5 대 1인 인편 (flake) 형상이다.
전도성 재료는 임의의 전도성 금속 또는 금속 합금 재료로 구성된다. 적합한 전도성 재료는, 예를들면, 금속들 예컨대 금, 은, 니켈, 인듐, 아연, 티탄, 구리, 크롬, 탄탈, 텅스텐, 백금, 팔라듐, 철, 코발트 및 이들의 합금에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 상기 중 적어도 하나의 조합물도 사용될 수 있다. 전도성 재료는 또한 하나 이상의 상기 금속들 또는 합금들로 도포 또는 도금된 기본 재료, 예를들면 실버 도금 구리 인편일 수 있다. 비교, 입수 가능성 및 성능 측면에서, 바람직한 전도성 재료는 실버 또는 실버 도금 재료로 구성된다.
전도성 재료는 전도성 페이스트로 예를들면, 잉크의 약 50 내지 약 95 중량%, 예컨대 약 60 내지 약 90 중량% 또는 약 70 내지 약 90 중량% 함량으로 존재한다.
또한 잉크 적어도 하나의 열가소성 결합제를 포함한다. 바람직하게는 결합제는 상당히 높은 점도를 가지고 인쇄 후 잉크가 패턴을 유지할 수 있도록 하는 재료이며 열가소성 재료가 합리적인 온도에서 용융 또는 연화 및 전단 유동화 가능하면서도 (이러한 측면에서 바람직하게는 더욱 낮은 Tg) 또한 인쇄된 기판 잉크가 견고하도록 하는 (더욱 높은 Tg) Tg을 가진다. 임의의 인정된 방법으로 측정되는 결합제의 중량평균분자량 (Mw)은 10,000 내지 600,000 달톤 (Da), 예컨대 약 25,000 내지 약 250,000 Da 또는 약 30,000 내지 약 250,000 Da이다. 결합제의 Tg는 예를들면, 55℃ 내지 약 150℃, 예컨대 약 60℃ 내지 약 100℃ 또는 약 60℃ 내지 약 80℃이다.
적어도 하나의 열가소성 결합제는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 예시적 열가소성 결합제 중합체는, 예를들면, 폴리에스테르 예컨대 테레프탈레이트, 테르펜, 스티렌 블록 공중합체 예컨대 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 공중합체, 및 스티렌-에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트-말레산무수물 삼원공중합체, 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 및 기타 폴리(알킬)메타크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리부텐, 폴리아미드, 및 기타 등 및 이들의 혼합물을 포함한다.
적어도 하나의 열가소성 결합제는 선택적으로 잉크 용제 중 결합제 분산 및/또는 잉크 중 전도성 재료 분산에 조력하는 관능기 예컨대 수산기 또는 카르복실기를 포함할 수 있다.
실시태양들에서, 결합제는 다음 식을 가지는 폴리비닐부틸알 (PVB) 삼원공중합체다:
Figure 112014055735969-pat00001
식 중 R1 은 화학결합, 예컨대 공유 결합, 또는 약 1 내지 약 20개의 탄소원자들, 약 1 내지 약 15개의 탄화수소들, 약 4 내지 약 12개의 탄화수소들, 약 1 내지 약 10개의 탄화수소들, 약 1 내지 약 8개의 탄화수소들 또는 약 1 내지 약 4개의 탄화수소들을 가지는 2가 탄화수소 결합이고; R2 및 R3 은 독립적으로 알킬기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 헵틸기, 약 1 내지 약 20개의 탄화수소들, 약 1 내지 약 15개의 탄화수소들, 약 4 내지 약 12개의 탄화수소들, 약 1 내지 약 10개의 탄화수소들, 약 1 내지 약 8개의 탄화수소들 또는 약 1 내지 약 4개의 탄화수소들을 가지는 방향족기 또는 치환된 방향족기이고; x, y 및 z는 중량%로 표기되는 각각의 해당 반복단위의 비율을 나타내고, 이때 각각의 반복단위는 중합체 사슬을 따라 무작위로 분포되고, x, y 및 z의 합은 약 100 중량%이고; x는 독립적으로 약 3 중량% 내지 약 50 중량%, 약 5 중량% 내지 약 40 중량%, 약 5 중량% 내지 약 25 중량% 및 약 5 중량% 내지 약 15 중량%이고; y는 독립적으로 약 50 중량% 내지 약 95 중량%, 약 60 중량% 내지 약 95 중량%, 약 75 중량% 내지 약 95 중량% 및 약 80 중량% 내지 약 85 중량%이고; z은 독립적으로 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 및 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%이다.
폴리비닐부틸알 삼원공중합체는 비닐 부틸알, 비닐 알코올 및 비닐 아세테이트에서 유래하고, 중량평균분자량 (Mw)은 약 10,000 내지 약 600,000 Da, 예컨대 약 40,000 내지 약 300,000 Da 또는 약 40,000 내지 약 250,000 Da이다. PVB 삼원공중합체 결합제의 Tg는, 예를들면, 약 60℃ 내지 약 100℃, 예컨대 약 60℃ 내지 약 85℃ 또는 약 62℃ 내지 약 78℃이다. 대표적인 폴리비닐부틸알 삼원공중합체 조성물은, 중량기준으로, 폴리비닐 알코올로서 계산된 약 10 내지 약 25% 수산기, 폴리비닐 아세테이트로서 계산된 약 0.1 내지 약 2.5% 아세테이트기, 나머지는 비닐 부틸알기로 구성된다.
실시태양들에서, PVB 삼원공중합체에서 R1 은 결합이고 x는 삼원공중합체 중 비닐 알코올 단위들 함량을 나타내고, R2 는 3개의 탄소원자의 알킬기이고 y는 삼원공중합체 중 비닐 부틸알 단위들 함량을 나타내고, R3 은 1 탄소원자의 알킬기이고 z은 공중합체 중 비닐 아세테이트 단위들 함량을 나타낸다. PVB 삼원공중합체는 무작위 삼원공중합체다.
PVB 삼원공중합체 특성은 삼원공중합체를 구성하는 상이한 단위들의 함량을 조정하여 조절할 수 있다. 예를들면, 더 많은 비닐 아세테이트 단위들 및 더 적은 비닐 부틸알 단위들 (낮은 y 및 높은 z)를 포함하면 더욱 소수성의 중합체가 생성되고 더 높은 열변형온도, 더욱 강건하고 양호한 접착제로 기능할 수 있다. 또한, 더 낮은 함량의 비닐 알코올 (수산) 단위들을 포함하면 용해 특성이 넓어진다.
예시적 폴리비닐부틸알 삼원공중합체는, 예를들면, 상표명 MOWITAL (Kuraray America), S-LEC (Sekisui Chemical Company), BUTVAR (Solutia), 및 PIOLOFORM (Wacker Chemical Company)으로 제조되는 중합체를 포함한다.
추가 실시태양들에서, 잉크 결합제는 상기 PVB 삼원공중합체를 포함하고, 또한 폴리비닐피롤리돈 (PVP) 중합체를 포함한다. PVP의 중량평균분자량 (Mw)은, 예를들면, 약 5,000 내지 약 80,000, 예컨대 약 40,000 내지 약 70,000이다. PVP의 상업적 공급원은 Aldrich 및 ISP Corp. (K-30, Mw은 약 60,000)를 포함한다. PVP의 유리전이온도는, 예를들면, 125℃ 내지 180℃, 예컨대 약 150℃ 내지 약 170℃이다.
PVB와 함께 사용될 때, PVP는 예를들면, 잉크 조성물의 약 0.1 내지 약 3 중량%, 예컨대 약 0.1 내지 약 1.5 중량% 또는 약 0.2 내지 약 0.8 중량%로 첨가된다. PVP 대 PVB의 중량비는, 예를들면, 약 1:3 내지 약 1:30, 예를들면 약 1:3 내지 약 1:25 또는 약 1:5 내지 약 1:20이다. PVP 대 PVB 비율이 1:3 보다 더 많은 PVP의 비율에서는, 잉크는 적용하기에 적합한 전단유동화에서 낮은 점도 그러나 전단유동력을 제거하면 신속한 점도 회복을 보이는 전단유동성 프로파일을 가지고 못한다.
PVP를 포함하면 전도성 재료에 대한 전체 중합체 결합제 비율이 감소되고, 잉크의 점도 프로파일이 조정되어 전단유동거동 (적용 과정에서의 양호한 유동성) 및 저항률 감소 간의 절충점을 제공한다.
PVB 삼원공중합체 및 PVP에서, 결합제에서의 재료 및 각각의 사용 함량은 잉크를 기판에 적용하기 위한 인쇄 방법에 따라 달라진다. 스크린 인쇄에서, 기판 적용 후 점도 회복이 필요하고, 예를들면, 약 1:3 내지 약 1:30 범위의 PVP 대 PVB의 중량비는 이러한 특성 및 예를들면, 약 10,000 내지 약 70,000 cps 범위의 점도를 가지는 잉크 (전도성 재료 함유)를 획득할 수 있다. 그라비아 인쇄에서, PVB를 전혀 또는 약간만을 가지는 잉크가 적합한데, 점도 회복 특성이 필요하지 않고 더 낮은 점도, 예를들면 점도가 50 내지 2,000 cps의 잉크가 사용될 수 있기 때문이다. 석판 및 플렉소그래픽 인쇄에서, 더 높은 점도, 예를들면 50,000 cps 이상이 필요하고, 따라서 PVP는 전혀 또는 거의 잉크에 포함되지 않는다.
전도성 잉크의 결합제는 잉크의 약 10 중량% 미만, 예컨대 예를들면 잉크의 약 0.1 내지 약 8 중량%, 또는 약 0.5 내지 약 5 중량% 함량으로 존재한다.
상이한 점도를 잉크에 부여하기 위하여 상이한 Mw 및 Tg를 가지도록 결합제가 제조될 수 있다. 상이한 액체 증착기술, 예를들면 예컨대 스크린 인쇄, 옵셋 인쇄, 그라비아/플렉소그래픽 인쇄 및 기타 등에는, 상기된 바와 같이 상이한 점도 요건의 잉크를 사용할 필요가 있다. 점도는 다양한 방법으로 측정되지만 Ares G2 (TA Instruments)로 측정된 것이 본원에서 보고된다. 또한, 잉크에서 더 많은 결합제, 및/또는 더 적은 용제를 사용하면, 잉크 점도를 증가된다.
또한 잉크는 적어도 하나의 용제를 포함한다. 중합체인 잉크 결합제를 용해시킬 수 있는 임의의 용제가 사용 가능하다. 용제는 열가소성 결합제를 용해시키고 인쇄 후에 온화한 건조 조건들 예를들면, 약 50℃ 내지 약 250℃에서 증발될 수 있는 단일 용제 또는 용제 혼합물일 수 있다. 잉크가 적용되는 기판 유형, 잉크 인쇄 방법, 및 기타 등에 따라 용제는 에스테르-기재의 용제, 케톤-기재의 용제, 글리콜 에테르-기재의 용제, 지방족 용제, 방향족 용제, 알코올-기재의 용제, 에테르-기재의 용제, 물 및 기타 등일 수 있다. 예시적 용제는, 예를들면, 물, n-헵탄, n-헥산, 시클로헥산, 메틸 시클로헥산 및 에틸 시클로헥산, 톨루엔, 자일렌, 메탄올, 에탄올, n-프로필 알코올, 이소프로필 알코올, n-부틸 알코올, 이소부틸 알코올, sec-부틸 알코올, t-부틸 알코올, 시클로헥산올, 3-메톡시부탄올, 디아세톤 알코올, 부틸 글리콜, 디올 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 및 헥실렌 글리콜, 에테르 알코올 예컨대 부톡시에탄올, 프로폭시프로판올 및 부틸디글리콜, 에테르 예컨대 에틸렌 글리콜 디-C1-C6-알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 디-C1-C6-알킬 에테르, 디에틸렌 글리콜 디-C1-C6-알킬 에테르, 예컨대 부틸 카르비톨 (디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 및 디프로필렌 글리콜 디-C1-C6-알킬 에테르, 테트라히드로푸란, 케톤 예컨대 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 프로필 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 아밀 케톤, 메틸 이소아밀 케톤, 디에틸 케톤, 디이소부틸 케톤, 시클로헥사논, 이소포론, 2,4-펜탄디온 및 메톡시 헥사논, 에스테르 또는 에테르 에스테르 예컨대 에틸 에톡시프로피오네이트, 메틸 글리콜 아세테이트, 에틸 글리콜 아세테이트, 부틸 글리콜 아세테이트, 부틸 디글리콜 아세테이트, 메톡시프로필 아세테이트, 에톡시프로필 아세테이트, 메톡시부틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 펜틸 아세테이트, 헥실 아세테이트, 헵틸 아세테이트, 에틸헥실 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 펜틸 프로피오네이트, 부틸 부티레이트, 디에틸 말로네이트, 디메틸 아디페이트, 디메틸 글루타레이트, 디메틸 숙시네이트, 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 프로필렌 글리콜 디아세테이트, 디부틸 프탈레이트 및 디부틸 세바케이트, 테르펜 예컨대 α- 또는 β- 테르피네올, 케로센과 같은 탄화수소, 또는 임의의 이들의 조합을 포함한다.
용제는 잉크의 약 5 내지 50 중량%, 예컨대 약 5 내지 약 35 중량% 또는 약 5 내지 약 25 중량%으로 사용될 수 있다. 용제 또는 용제들의 유형 및 함량은 특정 인쇄 방법, 장치속도, 및 기타 등에 따라 인쇄를 최적화하도록 조정될 수 있다.
전도성 잉크는 필요하거나 원하면 선택적인 첨가제들 예를들면, 가소제, 윤활제, 분산제, 평활제, 소포제, 대전방지제, 항산화제 및 킬레이트제를 포함할 수 있다.
전도성 잉크는 임의의 적합한 방법으로 제조될 수 있다. 하나의 예시적 방법은 먼저 열을 가하거나 및/또는 교반하면서 잉크 용제(들)에 결합제(들)를 용해시킨다. 이후 전도성 재료를 첨가하되, 바람직하게는 덩어리 형성일 피하기 위하여 점차적으로 속도를 높이면서 첨가한다. 전도성 재료를 첨가하면서 다시 열을 가하거나 및/또는 교반한다.
전도성 잉크는 인쇄에 의해 기판 상에 전도성 특징부를 형성하기 위하여 사용된다. 인쇄는 임의의 적합한 인쇄 기술을 이용하여 잉크를 기판 상에 적층함으로써 수행된다. 기판 상에 잉크를 인쇄하는 것은 기판 또는 예를들면, 반도체 층 및/또는 절연층 층상 재료를 이미 가지는 기판에 수행될 수 있다.
본원에서 인쇄라 함은, 예를들면, 기판 상에 잉크 조성물을 증착하는 것을 의미한다. 또한 인쇄는 기판 상에 잉크를 원하는 패턴으로 형성할 수 있는 임의의 도포기술을 포함한다. 예시적인 적합한 기술로는, 예를들면, 스핀 코팅, 블레이드 코팅, 로드 코팅, 딥 코팅, 석판 또는 옵셋 인쇄, 그라비아, 플렉소그래피, 스크린 인쇄, 스텐실 인쇄, 스탬핑 (stamping) (예컨대 미세접속 인쇄), 및 기타 등을 포함한다.
전도성 잉크가 증착되는 기판은 예를들면, 실리콘, 유리판, 플라스틱 필름, 시트, 섬유 또는 종이를 포함한 임의의 적합한 기판일 수 있다. 예컨대 예를들면 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드 시트 및 기타 등이 사용될 수 있다.
인쇄에 이어, 패턴화 증착 잉크는 경화 단계를 거친다. 경화 단계는 실질적으로 모든 잉크 용제가 제거되고 잉크가 기판에 강하게 부착되는 단계이다. 본원에서 경화는 결합제의 가교결합 또는 기타 변형을 필요로 하지 않지만, 가교성 결합제가 잉크에 사용되면 원하는 경우 경화 단계에서 가교될 수 있다. 경화 단계는 증착된 패턴화 잉크를, 예를들면, 약 50℃ 내지 약 250℃, 예컨대 약 80℃ 내지 약 220℃ 또는 약 100℃ 내지 약 210℃에서 노출시킨다. 경화 단계가 완료되면, 용제는 실질적으로 날라간다. 실질적으로 모든 용제를 제거한다는 것은 >90%의 용제가 시스템에서 제거되는 것이다. 잔류하는 잉크 막은 실질적으로 전도성 재료 및 결합제만으로 이루어진다. 인쇄물은 접촉에 의해 손상되지 않고, 또는 즉 점착성이 없어진다. 잉크 막은 결합제 Tg 이하에서 유지될 때 접촉에 의해 다른 기판으로 보충 또는 전이되지 않아야 한다. 경화 시간은, 본 분야의 실무자가 이해하듯, 잉크 내 용제 함량, 잉크 점도, 인쇄 패턴 형성 방법, 경화에 적용되는 온도 및 기타 등에 따라 다르다. 스크린 인쇄의 경우, 경화는, 예를들면, 약 5 내지 약 120 분이다. 옵셋 인쇄의 경우, 경화는, 예를들면, 20 초 내지 2 분이 소요된다. 그라비아 및 플렉소그래픽 인쇄의 경우, 경화는, 예를들면, 20 초 내지 2 분 걸린다. 이보다 다소의 시간들이 경우에 따라 적용될 수 있다.
경화를 위한 가열은 공기 중, 불활성 분위기, 예를들면, 질소 또는 아르곤 또는 환원분위기에서, 예를들면, 1 내지 약 20 부피%의 수소 함유 질소에서 수행된다. 또한 가열은 정상 대기압 또는 감압, 예를들면, 약 1000 mbars 내지 약 0.01 mbars에서 수행된다.
본원에서 사용되는, "가열"이란 충분한 에너지를 패턴화 잉크에 부여하여 잉크를 경화시키는 임의의 기술(들)을 포함한다. 예시적 가열 기술로는 열적 가열, 적외선 ("IR") 조사, 레이저 광선, 섬광, 전자기파, 또는 UV 조사, 또는 이들의 조합을 포함한다.
융착 단계에서, 경화된 패턴화 잉크는 잉크 결합제(들) Tg 보다20℃ 내지 130℃, 결합제(들) Tg 보다 예컨대 20℃ 내지 100℃ 또는 30℃ 내지 80℃ 높은 온도에 노출된다. 융착 단계에서 패턴화 잉크는 적어도 120℃, 예를들면 적어도 약 130℃ 또는 적어도 약 140℃에 노출된다. 융착 온도는 가열 예컨대 상기된 가열 방법을 통해 달성된다. 따라서 잉크들은 특히 상업적 전도성 잉크와 대비할 때 견고해진다. 잉크, 융착 장치 및 방법에서 이러한 높은 융착 온도에서도, 전도성 페이스트는 전이 (융착장치 예컨대 융착기 롤러로 전달)되지 않는다.
온도 외에도, 융착 단계에서 경화된 패턴화 잉크는 가압된다. 압력은 약 50 psi 내지 약 1500 psi, 예컨대 약 50 psi 내지 약 1200 psi 또는 약 100 psi 내지 약 1000 psi 이다. 온도 및 압력은 바람직하게는 경화된 패턴화 잉크가 있는 기판을 필요하거나 또는 원하는 온도 및 닙 압력 조건들을 유지되는 하나 이상의 융착기 롤러들 세트를 통과하도록 제공함으로써 인가된다. 하나 이상의 융착기 롤러들 세트를 통과하는 공급속도는, 예를들면, 약 1 m/분 내지 약 100 m/min, 예컨대 약 5 m/분 내지 약 75 m/분 또는 from 약 5 m/분 내지 약 60 m/분 이다.
융착기 롤러들에 있어서, 임의의 융착기 롤러 소재가 사용될 수 있다. 예를들면, 최상부 롤은 매우 경성의 소재, 선택적으로 전이를 방지하기 위하여 박리제가 도포된 예컨대 강재이고, 및 최하부 롤은 더욱 연성의 롤, 예를들면 고무 및 기타 등으로 도포된 롤이다.
실시태양들에서, 인쇄 기판 잉크와 접촉하는 한 쌍의 융착기 롤러들 중 하나는 롤 표면에 인쇄 패턴 전이를 방지하기 위한 제거 가능한 박리층, 예컨대 오일 또는 왁스를 포함하도록 제작될 수 있다. 적합한 오일로는 실리콘 오일 및 관능화 실리콘 오일에서 선택된다. 적합한 실리콘 오일의 특정 예시로는, 예를들면, 폴리디메틸실록산 (PDMS)을 포함한다. 적합한 관능화 오일은, 예를들면, 아미노-관능화 PDMS 오일 및 메르캅토-관능화 PDMS 오일에서 선택된다.
또한, 인쇄 기판 필름과 접촉하는 한 쌍의 융착기 롤러들 중 하나는 양호한 박리 특성을 가지는 재료로 예를들면 층 또는 코팅 표면을 가지도록 제작된다. 적합한 표면은 중합체 예컨대 폴리테르타플루오로에틸렌 (PTFE), 퍼플루오로알콕시 중합체 수지 (PFA), 폴리(테르타플루오로에틸렌-코-퍼플루오로프로필 비닐 에테르), 불소화 에틸렌프로필렌 공중합체 (FEP), 테르타플루오로에틸렌 및 헥사플루오로프로필렌의 공중합체, 헥사플루오로프로필렌 및 비닐리덴 플루오라이드의 공중합체, 테르타플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드 및 헥사플루오로프로필렌의 삼원공중합체, 및 테르타플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드 및 헥사플루오로프로필렌의 사원공중합체, 및 이들의 조합을 포함한다.
본원의 예시적 공정이 도 1에 도시된다. 도 1에서, 인쇄 단계 (20)에서 기판 (10)에 전도성 페이스트 잉크가 원하는 패턴으로 인쇄된다. 인쇄 기판 페이스트 잉크는 이후 경화 단계 (30)에서 경화되어, 경화된 인쇄 패턴 (15)이 기판 (10)에 생성된다. 이후 기판 상의 경화된 인쇄 패턴은 융착 단계 (40)로 제공된다. 본 단계에서, 한 쌍의 가열된 융착기 롤러들 (45)은 열 및 압력을 경화된 인쇄 패턴이 있는 기판에 인가한다. 최종 제품은 융착된 패턴화 잉크 (18)가 있는 기판 (10)을 포함한다.
경화 및 융착 단계들은 별개로 기술되지만, 이들 단계는 동시에 수행될 수 있고, 예를들면 두 단계들은 융착 단계로 통합될 수 있다. 즉, 융착 단계에서 인가되는 열은 또한 인쇄 기판 잉크를 경화시킬 수 있어, 공정 효율을 높일 수 있다. 이러한 실시태양들에서, 경화장치는 융착장치 내부에 존재하여 장치는 동일한 하나로 간주될 수 있다.
기판 상에 패턴화 잉크 형성단계, 패턴화 잉크 경화 단계 및 융착 단계는 인라인 연속 방식으로 수행되거나, 불연속 방식으로 수행될 수 있다. 잉크가 스크린 인쇄로 증착될 때, 인라인 연속 방식으로 수행되기에는 전형적으로 공정은 너무 많은 시간이 소요된다. 스크린 인쇄 및 기타 불연속 공정에서, 기판 상의 경화된 패턴화 잉크는 경화 및 융착 단계 사이에 일정 시간 보관될 수 있다. 즉, 경화에 이어 융착 단계가 임의의 소정 시간 내에 수행될 필요는 없다. 옵셋 인쇄 및 그라비아/플렉소그래픽 인쇄와 같은 증착방법을 활용하는 공정에서는 인라인 연속 공정으로 수행된다.
인라인 연속 공정에서, 연속 공정을 통해 연속 공급이 용이하도록 롤 또는 적층 형태인 기판 재료는 먼저, 인쇄장치로 공급되고, 여기에서 잉크는 예정된 원하는 패턴으로 기판에 인쇄된다. 이후 인쇄된 기판은 연속하여 인쇄장치에서 경화 스테이션으로 진행되고 여기에서 경화 열이 인가된다. 이후 연속하여 융착 시스템을 통과하도록 제공되고 여기에서 압력 및 열이 인가되어 잉크를 융착한다. 상기된 바와 같이, 경화 및 융착은 선택적으로 단일 단계로 수행될 수 있다. 최종 제품은 융착 시스템 출구에서 회수되고, 필요하거나 원한다면 추가 공정이 수행된다. 예를들면, 최종 제품은 권취 롤로 회수되고, 필요한 경우 절단되고 회수 및 기타 등이 진행될 수 있다. 공정을 통과 재료 공급속도는 인쇄 및 경화에 필요한 속도로 설정되고, 융착 공급속도에 대하여 상기된 공급속도와 동일할 수 있다.
예시적 인라인 연속 공정은 도 2에 도시된다. 도 2에서, 먼저 인쇄 단계 (50)에서 인쇄된다. 용이한 설명을 위하여, 도 2에서는 연속 인쇄를 위한 2종의 선택이 도시되지만, 2종이 동일 장치에 존재하지는 않는다. 인쇄 선택 A에서, 인쇄는 옵셋 인쇄 (52)으로 이루어진다. 인쇄 선택 B에서, 인쇄는 플렉소그래픽/그라비아 인쇄 (54)로 이루어진다. 두 인쇄 선택 모두에서, 패턴화 잉크가 인쇄된 형성 기판은 경화 단계 (60)로 이어 융착 단계 (70)로 진행된다.
상기 공정들은 융착 단계를 이용하는 것이고, 융착 단계는 패턴화 잉크에 특성 예를들면, 면 저항률 및 전도도, 및 표면거칠기 특성을 개선시킨다. 확실히 알려지지 않았지만, 추가적인 융착 단계는 여러 측면들에서 종래 형성된 인쇄 패턴과 비교할 때 인쇄 패턴을 개선시키는 것으로 보인다. 예를들면, 전도성 잉크를 실질적으로 변경시키지 않고도 융착된 인쇄 패턴은 전도도를 개선시키고 면 저항률을 감소시킨다. 이는 예를들면 전도성 재료들을 인쇄 패턴으로 더욱 조밀하게 더욱 충전시키거나 및/또는 인쇄 패턴에서 공기 여분을 제거함으로써 잉크의전도성 재료들 간의 더욱 양호한 접촉을 발생시키는 융착으로 인한 것일 수 있다. 전도도가 개선되면 인쇄용 잉크 함량이 감소되므로 비용 절감으로 이어진다. 기타 잠재적 이점들은 (1) 표면 거칠기가 감소되고, (2) 인쇄 패턴이 기판에 더욱 양호하게 부착될 수 있다는 것이다. 표면 거칠기가 낮은 것이 인쇄 전자에서 특히 다층 집적화에 바람직하다.
본원의 융착된 인쇄 패턴화 잉크는 융착 단계를 거치지 않은 동일 잉크와 비교할 때 상당히 개선된 면저항 및 전도도를 보인다. 예를들면, DuPont 5025의 면저항은 12-15 mΩ/sq./mil이지만, 본 공정은 매우 낮은 면저항, 예를들면 10 mΩ/sq./mil 이하, 예컨대 9 mΩ/sq./mil 이하의 인쇄된 잉크를 달성할 수 있다. 면 저항은 상당히 개선되어 융착 단계를 거치지 않은 동일 잉크에 대하여 예를들면 20% 이상 감소된다.
형성된 부품들은 전자 장치 예컨대 박막트랜지스터, 유기발광다이오드, RFID (전자식별) 태그, 광전지, 디스플레이, 평판형 안테나 및 기타 전도성 요소 또는 부품이 필요한 전자 장치에서 전극들, 전도성 패드, 상호접속, 전도성 배선, 전도성 트랙들, 및 기타 등에 사용될 수 있다.
실시예 1
본 실시예에서, 2 내지 5 미크론 은 플레이크들, 결합제 및 용제를 이용하여2종의 샘플 잉크들을 제조하였다. 2종의 샘플 잉크들은 하기 표 1에 기재된 조성을 가진다.
샘플 잉크 1 샘플 잉크 2
Wt % m (g) Wt % m (g)
은 플레이크들 (MR-10F (Inframat)) 75.00 650.25 75.00 50.03
폴리비닐 피롤리돈 (55K) ----- 0.375 0.25
폴리비닐부틸알 (Butvar B-74) ----- 3.370 2.25
폴리비닐부틸알 (Butvar B-98) 3.75 32.51 ----- -----
부틸 카르비톨 용제 21.25 184.24 21.29 14.20
TOTAL 100.00 867.00 100.0 66.7
주의: B-74의 Mw은 120,000-150,000, Tg는 72-78℃이다. B-98의 Mw는 40,000-70,000 및 Tg 는 72-78℃이다.
잉크들을 다음과 같이 제조하였다: 스테인리스 강재 앵커 혼합 블레이드가 장착된250 mL 비이커에 부틸 카르비톨 중 15 wt % 결합제 용액 (각각의 잉크에 대한 표 1에 제시된 함량)을 첨가하였다. 혼합물을 열판에서 55℃까지 가열하면서 500 RPM 으로 교반하였다. 다음, 덩어리화 방지를 위하여 은 플레이크들을 단계별로 혼합물에 점차 첨가하였다. 혼합물을 1시간 혼합한 후 3회에 걸쳐 3-롤-밀 (Erweka model AR 400)을 통과시켰다. 완성 잉크를 분리하여 호박색 유리병에 옮겼다.
샘플 잉크들 1 및 2뿐 아니라 상업적으로 입수 가능한 전도성 잉크 (DuPont 5025)를 닥터 블레이드 방법으로 Mylar 기판에 2 mils 간격으로 도포하였다. 샘플들을 오븐에서 120℃로 20-30 분 동안 가열하여 경화하였다.
증착 잉크 전도도 측정을 위하여, 다음과 같이 2-점 프로브 측정법을 수행하였다: 길이 약 100 mm 및 폭 약 2 mm의 배선들을 필름으로 절단하였다. 멀티미터로 저항을 측정하였다. 배선을 따라 여러 지점에서 배선 코팅 두께를 측정하고 평균하였다. 면저항은 다음 식으로 주어진다:
면 저항[Ω/면적/mil] = 저항 [Ω] * 두께 [mil]/면 (squares number) [무치수]
여기에서:
면 = 길이 [mm]/폭 [mm]
면 저항률은 잉크에 특정하다. 면저항 값이 낮을수록, 전도도는 더욱 양호하다. 목적은 면저항을 최소화하는 것이다.
증착 잉크 샘플들에 대하여 융착하였다. 융착을 위하여 실버잉크 샘플을 가열 롤러들 세트로 통과시켰다. 롤러들을 실험용으로 130℃ 로 가열하였다. 닙 압력을 약 1000 psi 로 설정하였다. 최상부 롤은 강재로 제작하였고 기타 롤에는 고무로 코팅하였다. 본 실험에서, 융착 속도를 1 미터/분으로 설정하였다.
융착 전에 각각의 샘플에 대한 전도도를 측정하고, "무 융착 " 값을 표 2에 제시하였다. 융착 후 각각의 샘플에 대한 전도도를 측정하였고, 면저항 값을 표 2의 "융착"란에 제시하였다.
샘플 반복 # L (mm) W (mm) 두께 (미크론 (mils)) 면 (squares) 면저항 (mΩ/square/mil) 평균 면저항 (mΩ/square/mil)
및 초기 값의 %
샘플 잉크 1
무 융착

 1 100 2.0 6.4 (0.26) 50 13 12
2 100 2.0 6.2 (0.25) 50 10
3 100 2.0 6.4 (0.26) 50 11
융착


 1 100 2.0 6.0 (0.24) 50 8 8 (67%)
2 100 2.0 6.3 (0.25) 50 7
3 100 2.2 6.3 (0.25) 45 9
샘플 잉크 2




 무 융착

 1 100 2.0 11.6 (0.46) 50 13 13
2 100 2.0 11.4 (0.46) 50 12
3 100 2.0 10.6 (0.42) 50 13
융착


 1 100 2.0 11.6 (0.46) 50 8 9 (69%)
2 100 2.0 11.7 (0.47) 50 8
3 100 2.2 11.1 (0.44) 45 9
DuPont 5025




 무 융착

 17
융착


 13 (76%)
상업적으로 입수 가능한 잉크를 포함한 모든 테스트 잉크들에 대하여, 융착된 가압 샘플들은 120℃를 넘는 온도에서 융착 후 상당한 면저항 저하를 보였다. 이는 전도도 개선으로 이어진다. 샘플 잉크 1에 대하여는 초기 면저항의33%까지 저하되었다. 이러한 변화는 유의하고 테스트 샘플들에 대하여 일관적이다. 본 방법으로 인하여 실버 코팅물이 매우 낮은 면저항, 예를들면 10 mΩ/sq./mil 이하로 제작될 수 있다.
샘플 잉크 2 및 상업적으로 입수 가능한 잉크는 또한 융착 전후 현미경 평가가 수행되었다. 샘플들을 다이아몬드 칼로 얇게 잘라 SEM 현미경으로 단면을 관찰하였다. 평가 결과 어떠한 샘플도 융착 전후로 유의한 두께 변화를 보이지 않았다. 상업적 잉크에 있어서, 인편들 충전 변화가 검출되지 않았다. 샘플 잉크 2에 있어서, 융착 전보다 후에 은 플레이크들이 더욱 조밀하게 충전되었고, 이로 인하여 융착에 의한 더 큰 인편들을 형성하였다.

Claims (17)

  1. 전도성 재료, 열가소성 결합제 및 용제를 포함하는 전도성 잉크를 기판 상에 증착하여 인쇄 패턴을 형성하는 단계;
    상기 전도성 잉크로부터 실질적으로 모든 용제를 제거하기에 충분한 시간 동안 상기 인쇄 패턴을 120℃ 내지 250℃의 온도에서 경화하는 단계; 및
    상기 열가소성 결합제의 유리전이온도보다 20℃ 내지 130℃ 높은 온도에서 작동되는 융착 시스템을 통해 상기 인쇄 패턴을 갖는 기판을 공급하고, 상기 인쇄 패턴에 적어도 120℃의 온도, 50 psi 내지 1500 psi의 압력, 및 상기 융착 시스템을 통한 1 m/분 내지 100 m/min의 공급 속도를 가하여 상기 인쇄 패턴을 융착하는 단계;를 포함하는 기판 상에 인쇄 패턴을 형성하는 방법으로서,
    상기 열가소성 결합제는 폴리비닐피롤리돈 및 다음 식의 폴리비닐부틸알 삼원공중합체를 포함하고,
    Figure 112019094523917-pat00005

    식 중 R1은 화학결합 또는 1 내지 20개의 탄소를 갖는 2가 탄화수소 결합이고; R2 및 R3은 독립적으로 1 내지 20개의 탄소원자를 갖는 알킬기, 방향족기 또는 치환된 방향족기이고; x, y 및 z은 독립적으로 중량%로 표기되는 각각의 해당 반복단위의 비율을 나타내고, 이때 각각의 반복단위는 중합체 사슬을 따라 무작위로 분포되고, x, y 및 z의 합은 100 중량%이며, x는 3 중량% 내지 40 중량%, y는 50 중량% 내지 95 중량%, 및 z은 0.1 중량% 내지 15 중량%이고, 및
    상기 폴리비닐피롤리돈 대 폴리비닐부틸알 삼원공중합체의 중량비는 1:3 내지 1:30인, 기판 상에 인쇄 패턴을 형성하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 재료는 0.5 내지 15 미크론의 평균크기 및 적어도 3 대 1의 종횡비를 갖는 전도성 입자인 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전도성 재료는 2 내지 10 미크론의 평균크기를 갖는 은 플레이크인 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 융착하는 단계는 적어도 130℃의 온도에서 수행되는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 융착하는 단계는 동시에 경화하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 융착 시스템은 적어도 한 쌍의 가열 융착기 롤러를 포함하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 인쇄 패턴과 접촉하는 상기 적어도 한 쌍의 융착기 롤러는 그 표면에 제거 가능한 박리층을 갖고/갖거나 불소화 재료를 포함하는 표면을 갖는 방법.
  8. 전도성 재료, 열가소성 결합제 및 용제를 포함하는 전도성 잉크를 기판 상에 증착하여 인쇄 패턴을 형성하는 단계;
    상기 전도성 잉크로부터 실질적으로 모든 용제를 제거하기에 충분한 시간 동안 상기 인쇄 패턴을 120℃ 내지 250℃의 온도에서 경화하는 단계; 및
    상기 열가소성 결합제의 유리전이온도보다 20℃ 내지 100℃ 높은 온도에서 작동되는 융착 시스템을 통해 상기 인쇄 패턴을 갖는 기판을 공급하고, 상기 인쇄 패턴에 적어도 120℃의 온도, 50 psi 내지 1500 psi의 압력, 및 상기 융착 시스템을 통한 1 m/분 내지 100 m/min의 공급 속도를 가하여 상기 인쇄 패턴을 융착하는 단계;를 포함하는 기판 상에 인쇄 패턴을 형성하는 방법으로서,
    상기 융착 인쇄 패턴은 10 mΩ/sq./mil 이하의 면 저항률을 갖고,
    상기 열가소성 결합제는 폴리비닐피롤리돈 및 다음 식의 폴리비닐부틸알 삼원공중합체를 포함하고,
    Figure 112019094523917-pat00006

    식 중 R1은 화학결합 또는 1 내지 20개의 탄소를 갖는 2가 탄화수소 결합이고; R2 및 R3은 독립적으로 1 내지 20개의 탄소원자를 갖는 알킬기, 방향족기 또는 치환된 방향족기이고; x, y 및 z은 독립적으로 중량%로 표기되는 각각의 해당 반복단위의 비율을 나타내고, 이때 각각의 반복단위는 중합체 사슬을 따라 무작위로 분포되고, x, y 및 z의 합은 100 중량%이며, x는 3 중량% 내지 40 중량%, y는 50 중량% 내지 95 중량%, 및 z은 0.1 중량% 내지 15 중량%이고, 및
    상기 폴리비닐피롤리돈 대 폴리비닐부틸알 삼원공중합체의 중량비는 1:3 내지 1:30인, 기판 상에 인쇄 패턴을 형성하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 융착 인쇄 패턴의 면 저항은 융착 단계를 거치지 않은 동일 전도성 잉크로부터 형성된 인쇄 패턴과 비교하여 적어도 20% 감소되는 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 전도성 재료는 2 내지 10 미크론의 평균크기를 갖는 은 플레이크인 방법.
  11. 연속방식으로, 전도성 잉크로 기판 상에 인쇄 패턴을 인쇄하기 위한 인쇄장치, 상기 인쇄 패턴을 경화하기 위한 경화장치 및 상기 경화된 인쇄 패턴을 융착하기 위한 융착장치를 통해 기판을 공급하는 단계를 포함하는 기판 상에 인쇄 패턴을 형성하는 연속방법으로서, 상기 방법은
    상기 인쇄장치를 이용해 전도성 재료, 열가소성 결합제 및 용제를 포함하는 전도성 잉크를 상기 기판 상에 증착하여 인쇄 패턴을 형성하는 단계로서, 상기 전도성 재료는 상기 잉크의 50 내지 95 중량%의 양으로 존재하고, 상기 열가소성 결합제는 폴리비닐피롤리돈 및 다음 식의 폴리비닐부틸알 삼원공중합체를 포함하고,
    Figure 112019094523917-pat00007

    식 중 R1은 화학결합 또는 1 내지 20개의 탄소를 갖는 2가 탄화수소 결합이고; R2 및 R3은 독립적으로 1 내지 20개의 탄소원자를 갖는 알킬기, 방향족기 또는 치환된 방향족기이고; x, y 및 z은 독립적으로 중량%로 표기되는 각각의 해당 반복단위의 비율을 나타내고, 이때 각각의 반복단위는 중합체 사슬을 따라 무작위로 분포되고, x, y 및 z의 합은 100 중량%이며, x는 3 중량% 내지 40 중량%, y는 50 중량% 내지 95 중량%, 및 z은 0.1 중량% 내지 15 중량%이고, 및 상기 폴리비닐피롤리돈 대 폴리비닐부틸알 삼원공중합체의 중량비는 1:3 내지 1:30이며;
    상기 경화장치를 이용해 상기 인쇄패턴을 경화하는 단계로서, 상기 경화는 상기 전도성 잉크로부터 실질적으로 모든 용제를 제거하기에 충분한 시간 동안 상기 인쇄 패턴을 120℃ 내지 250℃의 온도에서 가열하는 것을 포함하고; 및
    상기 융착장치를 이용해 상기 열가소성 결합제의 유리전이온도보다 20℃ 내지 100℃ 높은 온도에서 작동되는 융착 시스템을 통해 상기 인쇄 패턴을 갖는 기판을 공급하고, 상기 인쇄 패턴에 적어도 120℃의 온도, 및 50 psi 내지 1500 psi의 압력을 가하여 상기 인쇄 패턴을 융착하는 단계;를 포함하며,
    상기 연속방법을 통한 공급 속도는 1 m/분 내지 100 m/min이고, 상기 융착 인쇄 패턴은 10 mΩ/sq./mil 이하의 면 저항률을 가지며, 상기 융착 인쇄 패턴의 면 저항은 융착 단계를 거치지 않은 동일 전도성 잉크로부터 형성된 인쇄 패턴과 비교하여 적어도 20% 감소되는, 기판 상에 인쇄 패턴을 형성하는 연속방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전도성 재료는 2 내지 10 미크론의 평균크기를 갖는 은 플레이크인 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 융착장치는 경화장치를 포함하는 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 잉크에 존재하는 폴리비닐피롤리돈의 양은 상기 전도성 잉크의 0.1 내지 3 중량%인 방법.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 잉크에 존재하는 폴리비닐피롤리돈의 양은 상기 전도성 잉크의 0.2 내지 0.8 중량%인 방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리비닐피롤리돈 대 폴리비닐부틸알 삼원공중합체의 중량비는 1:3 내지 1:25인 방법.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리비닐피롤리돈 대 폴리비닐부틸알 삼원공중합체의 중량비는 1:5 내지 1:20인 방법.
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