KR102307114B1 - Amorphous metal flake, conductive inks comprising the same and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비정질 금속 플레이크, 그를 포함하는 전도성 잉크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 저가의 금속 소재를 이용하여 전기전도성과 내산화성이 우수한 전도성 잉크용 금속 입자를 제공하기 위한 것이다. 본 발명은 AlxNiyYzCow의 화학식으로 표시되며, 상기 화학식에서 x, y, z 및 w는 원자비(atomic ratio)를 나타내고, 상기 원자비가 77.5≤x≤90.0, 1.0≤y≤7.0, 2.0≤z≤10.0 및 0.0≤w≤5.5 인 비정질 금속 플레이크를 제공한다.The present invention relates to an amorphous metal flake, a conductive ink comprising the same, and a method for manufacturing the same, and to provide metal particles for a conductive ink excellent in electrical conductivity and oxidation resistance by using an inexpensive metal material. The present invention is represented by the formula of Al x Ni y Y z Co w , where x, y, z and w represent an atomic ratio, wherein the atomic ratio is 77.5≤x≤90.0, 1.0≤y≤ 7.0, 2.0≤z≤10.0, and 0.0≤w≤5.5 to provide an amorphous metal flake.

Description

비정질 금속 플레이크, 그를 포함하는 전도성 잉크 및 그의 제조 방법{Amorphous metal flake, conductive inks comprising the same and method of manufacturing the same}Amorphous metal flake, conductive ink comprising same, and method for manufacturing the same

본 발명은 전도성 잉크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 잉크에 분산되어 사용되는 비정질 금속 플레이크, 그를 포함하는 전도성 잉크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive ink, and more particularly, to an amorphous metal flake dispersed and used in the conductive ink, a conductive ink comprising the same, and a method for manufacturing the same.

디스플레이를 비롯한 전자산업에서는 제품 대형화 및 공정 단순화에 의한 생산성 향상과 원가 절감을 목적으로, 기존의 진공 공정 방식을 대신할 수 있는 인쇄 공정을 개발 중에 있다.In the electronics industry, including displays, a printing process that can replace the existing vacuum process is being developed for the purpose of improving productivity and reducing costs by enlarging products and simplifying processes.

이를 위해 금속 입자를 이용한 전도성 잉크의 개발이 이루어지고 있으며, 목적에 따라 구형, 플레이크(flake), 와이어(wire), 덴드라이트(dendrite) 등 다양한 형태의 금속 입자들이 활용되고 있다.For this purpose, conductive ink using metal particles is being developed, and various types of metal particles such as spherical shape, flake, wire, and dendrite are used depending on the purpose.

전도성 잉크에 사용되는 금속 입자들은 우수한 전기전도성과 더불어 잉크 내 분산 환경 및 공정 조건에서 산화가 발생하지 않는 안정적인 화학 특성이 요구된다.Metal particles used in conductive inks are required to have excellent electrical conductivity and stable chemical properties in which oxidation does not occur in the dispersion environment and process conditions in the ink.

이러한 이유로 여타의 재료에 비해 우수한 물성을 나타내는 은(Silver)이 널리 사용되고 있으나, 고가의 재료인 은을 사용할 경우 제품 단가가 높아지는 단점이 있다.For this reason, silver, which exhibits superior physical properties compared to other materials, is widely used. However, when silver, which is an expensive material, is used, the product cost increases.

전도성이 우수하며 제조가 용이한 알루미늄 입자를 사용하게 될 경우 제품의 단가는 낮출 수 있으나, 공기 또는 용액 상에서 쉽게 산화반응이 진행되며 소결시 소성온도가 높아지고 전기적 특성이 저하되는 등의 문제가 발생하게 된다.If aluminum particles with excellent conductivity and easy manufacture are used, the unit price of the product can be lowered, but oxidation reaction proceeds easily in air or in solution, and problems such as a high firing temperature and a decrease in electrical properties during sintering occur. do.

이를 극복하고자 구리 또는 알루미늄과 같이 전도성이 우수한 재료를 은으로 코팅한 코어-쉘(core-shell) 형태의 입자들도 개발된 바 있으나, 제조 공정이 복잡해지는 번거로움이 있다.In order to overcome this, core-shell type particles in which a material having excellent conductivity such as copper or aluminum is coated with silver has also been developed, but the manufacturing process is complicated.

따라서 저가의 금속 원소들로 구성되어 있으면서 내산화성이 우수한 소재를 개발하여 기존 소재의 문제점을 해결할 필요가 있음.Therefore, it is necessary to solve the problems of existing materials by developing a material that is composed of inexpensive metal elements and has excellent oxidation resistance.

등록특허 제10-1655365호 (2016.09.07. 공고)Registered Patent No. 10-1655365 (2016.09.07. Announcement)

따라서 본 발명의 목적은 저가의 금속 원소들로 구성되어 있으면서 전기전도성과 내산화성이 우수한 비정질 금속 플레이크, 그를 포함하는 전도성 잉크 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an amorphous metal flake composed of inexpensive metal elements and having excellent electrical conductivity and oxidation resistance, a conductive ink including the same, and a method for manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 AlxNiyYzCow의 화학식으로 표시되며, 상기 화학식에서 x, y, z 및 w는 원자비(atomic ratio)를 나타내고, 상기 원자비가 77.5≤x≤90.0, 1.0≤y≤7.0, 2.0≤z≤10.0 및 0.0≤w≤5.5 인 비정질 금속 플레이크를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is represented by the formula of Al x Ni y Y z Co w , where x, y, z and w represent an atomic ratio, and the atomic ratio is 77.5≤x An amorphous metal flake having ≤90.0, 1.0≤y≤7.0, 2.0≤z≤10.0 and 0.0≤w≤5.5 is provided.

상기 비정질 금속 플레이크는 두께가 100nm 내지 1000nm 이다.The amorphous metal flakes have a thickness of 100 nm to 1000 nm.

본 발명은 또한, AlxNiyYzCow의 화학식으로 표시되며, 상기 화학식에서 x, y, z 및 w는 원자비(atomic ratio)를 나타내고, 상기 원자비가 77.5≤x≤90.0, 1.0≤y≤7.0, 2.0≤z≤10.0 및 0.0≤w≤5.5 인 비정질 금속 플레이크를 포함하는 전도성 잉크를 제공한다.The present invention is also represented by the formula of Al x Ni y Y z Co w , where x, y, z and w represent an atomic ratio, wherein the atomic ratio is 77.5≤x≤90.0, 1.0≤ Provided is a conductive ink comprising amorphous metal flakes having y≤7.0, 2.0≤z≤10.0, and 0.0≤w≤5.5.

본 발명은 또한, AlxNiyYzCow의 화학식으로 표시되며, 상기 화학식에서 x, y, z 및 w는 원자비(atomic ratio)를 나타내고, 상기 원자비가 77.5≤x≤90.0, 1.0≤y≤7.0, 2.0≤z≤10.0 및 0.0≤w≤5.5 인 비정질 알루미늄 합금 타겟을 이용한 스퍼터링으로 베이스 기판 위에 비정질 금속 박막을 형성하는 단계; 및 상기 베이스 기판으로부터 상기 비정질 금속 박막을 분리하는 단계;를 포함하는 비정질 금속 플레이크의 제조 방법을 제공한다.The present invention is also represented by the formula of Al x Ni y Y z Co w , where x, y, z and w represent an atomic ratio, wherein the atomic ratio is 77.5≤x≤90.0, 1.0≤ forming an amorphous metal thin film on a base substrate by sputtering using an amorphous aluminum alloy target having y≤7.0, 2.0≤z≤10.0, and 0.0≤w≤5.5; and separating the amorphous metal thin film from the base substrate.

상기 비정질 금속 박막을 형성하는 단계는, 상기 화학식의 조성을 갖는 비정질 알루미늄 합금 분말을 제조하는 단계; 및 상기 비정질 알루미늄 합금 분말을 뭉쳐서 스퍼터링용 비정질 알루미늄 합금 타겟으로 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.The forming of the amorphous metal thin film may include preparing an amorphous aluminum alloy powder having the composition of the formula; and preparing an amorphous aluminum alloy target for sputtering by agglomerating the amorphous aluminum alloy powder.

상기 비정질 알루미늄 합금 분말을 제조하는 단계에서, 애토마이저(atomizer)에 상기 화학식의 원자비를 갖는 원료들을 투입하여 용융시킨 후 분말화하여 비정질 알루미늄 합금 분말을 제조할 수 있다.In the step of preparing the amorphous aluminum alloy powder, raw materials having the atomic ratio of the above formula are put into an atomizer, melted, and then pulverized to prepare an amorphous aluminum alloy powder.

상기 비정질 금속 박막을 형성하는 단계는, 상기 베이스 기판 위에 플라스틱 소재의 희생막을 형성하는 단계; 및 상기 희생막 위에 상기 알루미늄 합금 타겟을 이용한 스퍼터링으로 비정질 금속 박막을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The forming of the amorphous metal thin film may include: forming a sacrificial film made of a plastic material on the base substrate; and forming an amorphous metal thin film on the sacrificial film by sputtering using the aluminum alloy target.

상기 분리하는 단계에서, 상기 희생막으로부터 상기 비정질 금속 박막을 분리할 수 있다.In the separating step, the amorphous metal thin film may be separated from the sacrificial film.

본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크의 제조 방법은, 상기 분리하는 단계 이후에 수행되는, 분리한 비정질 금속 박막을 분쇄하여 비정질 금속 플레이크로 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method for manufacturing amorphous metal flakes according to the present invention may further include a step of pulverizing the separated amorphous metal thin film, which is performed after the separation step, to prepare the amorphous metal flakes.

상기 제조하는 단계에서, 상기 분리한 비정질 금속 박막을 초음파 처리를 통해 분쇄할 수 있다.In the manufacturing step, the separated amorphous metal thin film may be pulverized through ultrasonic treatment.

상기 비정질 금속 박막을 형성하는 단계는, 상기 베이스 기판 위에 플라스틱 소재의 희생막을 형성하는 단계; 상기 희생막 위에 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴 위에 상기 알루미늄 합금 타겟을 이용한 스퍼터링으로 비정질 금속 박막을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The forming of the amorphous metal thin film may include: forming a sacrificial film made of a plastic material on the base substrate; forming a photoresist pattern on the sacrificial layer; and forming an amorphous metal thin film on the photosensitive film pattern by sputtering using the aluminum alloy target.

상기 감광막 패턴의 크기는 제조할 비정질 금속 플레이크의 크기에 대응된다.The size of the photoresist pattern corresponds to the size of the amorphous metal flake to be manufactured.

그리고 상기 분리하는 단계에서, 상기 감광막 패턴을 제거하면서 상기 감광막 패턴 위의 상기 비정질 금속 박막을 비정질 금속 플레이크로 획득한다.And in the separating step, the amorphous metal thin film on the photosensitive film pattern is obtained as an amorphous metal flake while removing the photosensitive film pattern.

본 발명에 따르면, 알루미늄 기반의 합금 소재를 비정질 상 플레이크로 제조함으로써, 은, 금 등의 귀금속들을 배제하면서도 우수한 내산화성을 제공할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크는 알루미늄을 주성분으로 하여 Y, Co 또는 Ni 등이 포함된 합금 소재로, 기존 금속들이 가지고 있는 결정성이 없는 비정질 상을 갖기 때문에, 알루미늄을 기반으로 하는 소재이지만 우수한 내산화성을 제공할 수 있다.According to the present invention, by manufacturing an aluminum-based alloy material into an amorphous phase flake, it is possible to provide excellent oxidation resistance while excluding precious metals such as silver and gold. That is, the amorphous metal flake according to the present invention is an alloy material containing Y, Co, or Ni as a main component of aluminum, and has an amorphous phase without crystallinity that existing metals have, so it is an aluminum-based material, but excellent It can provide oxidation resistance.

그리고 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크를 포함하는 전도성 잉크는 비정질 금속 플레이크가 전도성 잉크 내 분산 환경과 고온 공정 조건에서도 산화가 발생하지 않기 때문에, 인쇄 후에도 우수한 전기전도성을 제공할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크는 알루미늄을 주요 성분으로 포함하지만 우수한 내산화성을 갖기 때문에, 비정질 금속 플레이크의 외부에 별도의 코팅 과정을 거치지 않고도 안정적으로 공정 진행이 가능하며, 우수한 전기전도성을 나타내는 금속 박막을 인쇄할 수 있는 전도성 잉크를 제조할 수 있다.In addition, the conductive ink including the amorphous metal flakes according to the present invention can provide excellent electrical conductivity even after printing because the amorphous metal flakes do not oxidize even in a dispersed environment and high temperature process conditions in the conductive ink. That is, since the amorphous metal flake according to the present invention contains aluminum as a main component, but has excellent oxidation resistance, the process can be stably performed without a separate coating process on the outside of the amorphous metal flake, and a metal exhibiting excellent electrical conductivity Conductive inks capable of printing thin films can be prepared.

도 1은 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크의 제조 방법의 제1 예에 따른 흐름도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
도 7은 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크의 제조 방법의 제2 예에 따른 흐름도이다.
도 8은 스퍼터링 공정으로 제조된 알루미늄계 비정질 금속 박막의 두께별 XRD 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 알루미늄계 결정질 금속 박막의 XRD 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은 알루미늄 박막의 XRD 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 비교예 및 실시예에 따른 금속 박막의 내산화성을 비교 평가한 결과를 보여주는 사진이다.
도 12는 실시예에 따른 비정질 금속 플레이크의 SEM 사진이다.
도 13은 실시예에 따른 비정질 금속 플레이크의 HRTEM 및 SADP 분석 결과를 보여주는 사진이다.
1 is a flowchart according to a first example of a method for manufacturing an amorphous metal flake according to the present invention.
2 to 6 are views showing each step according to the manufacturing method of FIG. 1 .
7 is a flowchart according to a second example of a method for manufacturing an amorphous metal flake according to the present invention.
8 is a graph showing XRD analysis results for each thickness of an aluminum-based amorphous metal thin film manufactured by a sputtering process.
9 is a graph showing an XRD analysis result of an aluminum-based crystalline metal thin film.
10 is a graph showing an XRD analysis result of an aluminum thin film.
11 is a photograph showing the results of comparative evaluation of oxidation resistance of metal thin films according to Comparative Examples and Examples.
12 is an SEM photograph of an amorphous metal flake according to an embodiment.
13 is a photograph showing the results of HRTEM and SADP analysis of amorphous metal flakes according to Examples.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.It should be noted that, in the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention are described, and descriptions of other parts will be omitted without departing from the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 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.The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors have appropriate concepts of terms in order to best describe their inventions. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined in Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크는 알루미늄을 기반으로 하는 비정질 특성을 갖는 플레이크 타입의 금속 입자로서, 전도성 잉크의 소재로 사용될 수 있다.The amorphous metal flake according to the present invention is a flake-type metal particle having amorphous properties based on aluminum, and may be used as a material for conductive ink.

이러한 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크는 비정질 알루미늄 합금이 비정질 상의 특성을 갖도록 조성을 구성하여 비정질 금속 박막으로 제조한 후, 비정질 금속 박막을 플레이크화하여 제조할 수 있다.The amorphous metal flakes according to the present invention may be manufactured by forming an amorphous metal thin film by configuring the composition so that the amorphous aluminum alloy has the characteristics of an amorphous phase, and then flakes the amorphous metal thin film.

먼저 알루미늄은 Ni, Y, Co와 특정 조성 범위에서 합금될 경우 비정질 상의 특성을 나타내며, 이로 인해 비정질 비정질 알루미늄 합금은 일반적인 결정질 금속에서 나타나지 않는 물성을 갖게 된다. 즉 본 발명에 따른 비정질 알루미늄 합금은 결정립계가 존재하지 않음으로 인해 산화막의 성장이 억제되기 때문에, 우수한 내산화성을 갖는다.First, when aluminum is alloyed with Ni, Y, and Co in a specific composition range, it exhibits an amorphous phase characteristic, and for this reason, an amorphous amorphous aluminum alloy has properties that do not appear in general crystalline metals. That is, the amorphous aluminum alloy according to the present invention has excellent oxidation resistance because the growth of the oxide film is suppressed due to the absence of grain boundaries.

본 발명에 따른 비정질 알루미늄 합금은 아래의 화학식1로 표시되며, 화학식1에서 x, y, z 및 w는 원자비(atomic ratio)를 나타내고, 원자비가 77.5≤x≤90.0, 1.0≤y≤7.0, 2.0≤z≤10.0 및 0.0≤w≤5.5 이다.The amorphous aluminum alloy according to the present invention is represented by the following Chemical Formula 1, in which x, y, z and w represent an atomic ratio, and the atomic ratio is 77.5≤x≤90.0, 1.0≤y≤7.0, 2.0≤z≤10.0 and 0.0≤w≤5.5.

[화학식 1][Formula 1]

AlxNiyYzCow Al x Ni y Y z Co w

이러한 비정질 알루미늄 합금을 기반으로 하여 제조된 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크는 은, 금 등의 귀금속들을 배제하면서도 우수한 내산화성을 제공할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크는 알루미늄을 주성분으로 하여 Ni, Y 또는 Co이 포함된 합금 소재로, 기존 금속들이 가지고 있는 결정성이 없는 비정질 상을 갖기 때문에, 알루미늄을 기반으로 하는 소재이지만 우수한 내산화성을 제공할 수 있다.The amorphous metal flake according to the present invention manufactured based on the amorphous aluminum alloy may provide excellent oxidation resistance while excluding precious metals such as silver and gold. That is, the amorphous metal flake according to the present invention is an alloy material containing Ni, Y or Co with aluminum as a main component, and has an amorphous phase without crystallinity that existing metals have. It can provide oxidizing properties.

그리고 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크를 포함하는 전도성 잉크는 비정질 금속 플레이크가 전도성 잉크 내 분산 환경과 고온 공정 조건에서도 산화가 발생하지 않기 때문에, 인쇄 후에도 우수한 전기전도성을 제공할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크는 우수한 내산화성을 갖기 때문에, 비정질 금속 플레이크의 외부에 별도의 코팅 과정을 거치지 않고도 안정적으로 공정 진행이 가능하며, 우수한 전기전도성을 나타내는 금속 박막을 인쇄할 수 있는 전도성 잉크를 제조할 수 있다.In addition, the conductive ink including the amorphous metal flakes according to the present invention can provide excellent electrical conductivity even after printing because the amorphous metal flakes do not oxidize even in a dispersed environment and high temperature process conditions in the conductive ink. That is, since the amorphous metal flake according to the present invention has excellent oxidation resistance, the process can be stably performed without a separate coating process on the outside of the amorphous metal flake, and a metal thin film exhibiting excellent electrical conductivity can be printed. ink can be produced.

[비정질 금속 플레이크의 제조 방법][Method for producing amorphous metal flakes]

이러한 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크의 제조 방법에 대해서 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The method for manufacturing the amorphous metal flake according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7 as follows.

[제조 방법의 제1 예][First Example of Manufacturing Method]

도 1은 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크의 제조 방법의 제1 예에 따른 흐름도이다. 도 2 내지 도 6은 도 1의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.1 is a flowchart according to a first example of a method for manufacturing an amorphous metal flake according to the present invention. 2 to 6 are views showing each step according to the manufacturing method of FIG. 1 .

도 1 내지 도 6을 참조하면, 제1 예에서는 감광막 패턴(50)을 이용하여 비정질 금속 플레이크(80)를 제조한다.1 to 6 , in the first example, an amorphous metal flake 80 is manufactured using a photoresist pattern 50 .

먼저 S11단계에서 화학식1로 표시되는 조성을 갖는 비정질 알루미늄 합금 분말을 제조한다. 즉 애토마이저(atomizer)에 화학식1의 원자비를 갖는 원료들을 투입하여 용융시킨 후 분말화하여 비정질 알루미늄 합금 분말을 제조한다.First, an amorphous aluminum alloy powder having a composition represented by Chemical Formula 1 is prepared in step S11. That is, raw materials having the atomic ratio of Formula 1 are put into an atomizer, melted, and then pulverized to prepare an amorphous aluminum alloy powder.

다음으로 S13단계에서 비정질 알루미늄 합금 분말을 뭉쳐서 스퍼터링용 비정질 알루미늄 합금 타겟을 제조한다. 즉 타겟 제작용 용기에 비정질 알루미늄 합금 분말을 투입한 후 압력을 인가하여 뭉쳐서 스퍼터링용 비정질 알루미늄 합금 타겟을 제조한다.Next, the amorphous aluminum alloy powder is aggregated in step S13 to prepare an amorphous aluminum alloy target for sputtering. That is, the amorphous aluminum alloy powder is put into a container for producing a target, and then the amorphous aluminum alloy target for sputtering is prepared by applying pressure to the agglomerate.

다음으로 도 2에 도시된 바와 같이, S15단계에서 베이스 기판(10) 위에 희생막(20)을 형성한다. 즉 베이스 기판(10) 위에 스퍼터링으로 형성될 비정질 금속 박막을 감광막(30)으로부터 쉽게 분리할 수 있도록 베이스 기판(10) 위에 희생막(20)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2 , a sacrificial layer 20 is formed on the base substrate 10 in step S15 . That is, the sacrificial film 20 is formed on the base substrate 10 so that the amorphous metal thin film to be formed by sputtering on the base substrate 10 can be easily separated from the photosensitive film 30 .

베이스 기판(10)으로는 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 세라믹 기판이 사용될 수 있다. 플라스틱 기판의 소재로는 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate; PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP)가 사용될 수 있으며, 나열된 것들로 한정되는 것은 아니다.A glass substrate, a plastic substrate, or a ceramic substrate may be used as the base substrate 10 . Materials of the plastic substrate include polyimide, polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (polyethyelenen napthalate; PEN), polyethylene Polyethyeleneterepthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), cellulose triacetate (CTA) or cellulose acetate propinonate; CAP) may be used, but not limited to those listed.

희생막(20)의 소재로는 용매에 쉽게 용해되는 폴리머가 사용될 수 있다. 예컨대 희생막(20)으로는 PMMA가 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 용매로는 희생막(20)과 감광막(30)을 동시에 제거할 수 있는 용매가 사용될 수 있다.As a material of the sacrificial film 20 , a polymer that is easily soluble in a solvent may be used. For example, PMMA may be used as the sacrificial layer 20 , but is not limited thereto. As the solvent, a solvent capable of simultaneously removing the sacrificial layer 20 and the photosensitive layer 30 may be used.

다음으로 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, S17단계에서 희생막(20) 위에 감광막 패턴(50)을 형성한다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이, 희생막(20) 위에 감광제를 도포하여 감광막(30)을 형성하다. 이어서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 마스크(40)를 이용하여 감광막(30)에 대한 노광을 수행한다. 그리고 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 노광된 감광막(30)에 대한 현상을 통하여 감광막 패턴(50)을 형성한다. 감광막 패턴(50)을 이용하여 감광막 패턴(50)에 대응되는 희생막 패턴(60)을 형성한다. 이때 현상 공정을 통하여 노광된 영역의 감광막(30)과, 그 아래의 희생막(20)을 함께 제거되어 감광막 패턴(50)과 희생막 패턴(60)이 형성된다.Next, as shown in FIGS. 2 to 4 , a photoresist pattern 50 is formed on the sacrificial layer 20 in step S17 . That is, as shown in FIG. 2 , a photoresist is applied on the sacrificial layer 20 to form the photosensitive layer 30 . Then, as shown in FIGS. 2 and 3 , exposure is performed on the photosensitive film 30 using the mask 40 . And as shown in FIGS. 3 and 4 , a photoresist layer pattern 50 is formed by developing the exposed photoresist layer 30 . A sacrificial film pattern 60 corresponding to the photoresist pattern 50 is formed using the photoresist pattern 50 . At this time, the photoresist layer 30 in the exposed region and the sacrificial layer 20 thereunder are removed together through the developing process to form the photoresist layer pattern 50 and the sacrificial layer pattern 60 .

이때 감광막 패턴(50)의 크기는 제조할 비정질 금속 플레이크의 크기에 대응되게 형성된다. 따라서 감광막(30)에 대한 패터닝을 통하여 제조할 비정질 금속 플레이크의 크기를 조절할 수 있다.In this case, the size of the photoresist pattern 50 is formed to correspond to the size of the amorphous metal flake to be manufactured. Accordingly, the size of the amorphous metal flake to be manufactured can be adjusted through patterning of the photosensitive film 30 .

다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, S19단계에서 감광막 패턴(50) 위에 비정질 알루미늄 합금 타겟을 이용한 스퍼터링으로 비정질 금속 박막(70)을 형성한다. 이때 비정질 금속 박막(70)은 감광막 패턴(50) 위에 증착되고, 감광막 패턴(50) 사이에 노출된 베이스 기판(10) 위에 증착될 수 있다.Next, as shown in FIG. 5 , an amorphous metal thin film 70 is formed on the photosensitive film pattern 50 by sputtering using an amorphous aluminum alloy target in step S19 . In this case, the amorphous metal thin film 70 may be deposited on the photoresist pattern 50 and on the base substrate 10 exposed between the photoresist patterns 50 .

그리고 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, S21단계에서 감광막 패턴(50)을 제거하여 비정질 금속 박막(70)을 분리할 수 있다. 즉 용매로 감광막 패턴(50)을 용해시킴으로써, 감광막 패턴(50) 위의 비정질 금속 박막(70)을 쉽게 분리할 수 있다. 분리한 비정질 금속 박막(70)이 비정질 금속 플레이크(80)이다.5 and 6 , the amorphous metal thin film 70 may be separated by removing the photoresist pattern 50 in step S21 . That is, by dissolving the photoresist pattern 50 with a solvent, the amorphous metal thin film 70 on the photoresist pattern 50 can be easily separated. The separated amorphous metal thin film 70 is an amorphous metal flake 80 .

[제조 방법의 제2 예][Second Example of Manufacturing Method]

한편 제1 예에서는 감광막 패턴을 이용하여 비정질 금속 플레이크를 제조하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴을 이용하지 않고 분쇄를 통해서 비정질 금속 플레이크를 제조할 수 있다.Meanwhile, in the first example, an amorphous metal flake was manufactured using a photoresist pattern, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 7 , an amorphous metal flake may be manufactured through pulverization without using a photoresist pattern.

도 7은 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크의 제조 방법의 제2 예에 따른 흐름도이다.7 is a flowchart according to a second example of a method for manufacturing an amorphous metal flake according to the present invention.

도 7을 참조하면, 제2 예에 따른 비정질 금속 플레이크의 제조 방법은 S11 내지 S15단계는 제1 예와 동일하게 진행하다.Referring to FIG. 7 , in the method for manufacturing an amorphous metal flake according to the second example, steps S11 to S15 are performed in the same manner as in the first example.

다음으로 S18단계에서 희생막 위에 비정질 알루미늄 합금 타겟을 이용한 스퍼터링으로 비정질 금속 박막을 형성한다. 이때 비정질 금속 박막은 희생막의 전면에 형성된다.Next, an amorphous metal thin film is formed by sputtering using an amorphous aluminum alloy target on the sacrificial film in step S18. In this case, the amorphous metal thin film is formed on the entire surface of the sacrificial film.

이어서 S20단계에서 희생막으로부터 비정질 금속 박막을 분리한다. 즉 용매로 희생막을 용해시켜 제거함으로써, 베이스 기판으로부터 비정질 금속 박막을 분리할 수 있다. 예컨대 희생막을 용해할 수 있는 용매가 담긴 용액조에 비정질 금속 박막이 형성된 베이스 기판을 투입하면, 용매에 의해 희생막이 용해된다. 이로 인해 베이스 기판으로부터 비정질 금속 박막이 분리된다.Then, in step S20, the amorphous metal thin film is separated from the sacrificial film. That is, by dissolving and removing the sacrificial film with a solvent, the amorphous metal thin film can be separated from the base substrate. For example, when the base substrate on which the amorphous metal thin film is formed is put into a solution tank containing a solvent capable of dissolving the sacrificial film, the sacrificial film is dissolved by the solvent. Due to this, the amorphous metal thin film is separated from the base substrate.

그리고 S22단계에서 분리한 비정질 금속 박막을 분쇄함으로써, 본 발명에 따른 비정질 금속 플레이크를 획득할 수 있다. 이때 분리한 비정질 금속 박막은 초음파 처리를 통해서 분쇄할 수 있으며, 이때 얻어진 비정질 금속 플레이크는 랜덤한 크기 및 형태를 갖는다.And by pulverizing the amorphous metal thin film separated in step S22, the amorphous metal flake according to the present invention can be obtained. At this time, the separated amorphous metal thin film may be pulverized through ultrasonic treatment, and the obtained amorphous metal flakes have random sizes and shapes.

즉 제1 예의 제조 방법으로 제조된 비정질 금속 플레이트는 감광막 패턴을 이용하여 제조하기 때문에, 규격화된 크기 및 형태로 제조할 수 있다.That is, since the amorphous metal plate manufactured by the manufacturing method of the first example is manufactured using the photoresist pattern, it can be manufactured in a standardized size and shape.

반면에 제2 예의 제조 방법으로 제조된 비정질 금속 플레이크는 넓은 비정질 금속 박막을 분쇄를 통하여 제조하기 때문에, 랜덤한 크기 및 형태로 제조할 수 있다.On the other hand, since the amorphous metal flake manufactured by the manufacturing method of the second example is manufactured by pulverizing a wide amorphous metal thin film, it can be manufactured in a random size and shape.

이와 같이 제조된 비정질 금속 플레이크는 전도성 잉크의 소재로 사용될 수 있다.The amorphous metal flakes prepared in this way can be used as a material for conductive ink.

[실시예 및 비교예][Examples and Comparative Examples]

이와 같은 본 발명의 제조 방법으로 제조된 비정질 금속 플레이크의 내산화성 및 전기전도성을 확인하기 위해서 제2 예의 제조 방법으로 비정질 금속 박막 및 비정질 금속 플레이크를 제조하였다.In order to confirm the oxidation resistance and electrical conductivity of the amorphous metal flake manufactured by the manufacturing method of the present invention, an amorphous metal thin film and an amorphous metal flake were prepared by the manufacturing method of the second example.

실시예에서는 화학식1에서 원자비가 x=85, y=5, z=8, w=2인 비정질 알루미늄 합금을 사용하여 스퍼터링용 비정질 알루미늄 합금 타겟을 제조하였다. 베이스 기판으로는 유리 기판을 사용하였고, 희생막은 PMMA를 사용하였다.In an embodiment, an amorphous aluminum alloy target for sputtering was prepared using an amorphous aluminum alloy having an atomic ratio of x=85, y=5, z=8, and w=2 in Chemical Formula 1. A glass substrate was used as the base substrate, and PMMA was used as the sacrificial film.

[비정질 상 비교 평가][Comparative evaluation of amorphous phase]

먼저 스퍼터링 공정으로 베이스 기판 위에 형성되는 금속 박막의 두께에 따른 비정질성을 확인하였다.First, the amorphousness according to the thickness of the metal thin film formed on the base substrate by the sputtering process was confirmed.

도 8은 스퍼터링 공정으로 제조된 알루미늄계 비정질 금속 박막의 두께별 XRD 분석 결과를 보여주는 그래프이다.8 is a graph showing XRD analysis results for each thickness of an aluminum-based amorphous metal thin film manufactured by a sputtering process.

도 8을 참조하면, 베이스 기판의 희생막 위에 실시예에 따른 비정질 알루미늄 합금 타겟을 이용한 스퍼터링으로 100nm, 300nm, 500nm, 1000nm의 두께로 금속 박막을 증착하였다.Referring to FIG. 8 , a metal thin film was deposited to a thickness of 100 nm, 300 nm, 500 nm, and 1000 nm by sputtering using the amorphous aluminum alloy target according to the embodiment on the sacrificial film of the base substrate.

XRD 분석 결과, 두께 100nm 내지 1000nm에서 베이스 기판 위에 증착된 금속 박막은 비정질 상을 나타내는 비정질 금속 박막인 것을 확인할 수 있었다.As a result of XRD analysis, it was confirmed that the metal thin film deposited on the base substrate at a thickness of 100 nm to 1000 nm was an amorphous metal thin film exhibiting an amorphous phase.

예컨대 증착된 금속 박막이 조성 또는 공정 상의 문제로 비정질 상으로 형성되지 못하고 결정질 상으로 형성될 경우, 도 9 및 도 10과 같은, 회절 패턴(diffraction pattern)이 나타나게 된다. 여기서 도 9는 알루미늄계 결정질 금속 박막의 XRD 분석 결과를 보여주는 그래프이다. 그리고 도 10은 알루미늄 박막의 XRD 분석 결과를 보여주는 그래프이다.For example, when the deposited metal thin film is not formed in an amorphous phase due to a problem in composition or process but is formed in a crystalline phase, a diffraction pattern appears as shown in FIGS. 9 and 10 . 9 is a graph showing the XRD analysis result of the aluminum-based crystalline metal thin film. And FIG. 10 is a graph showing the XRD analysis result of the aluminum thin film.

도 8 내지 도 10의 XRD 분석 결과를 비교하면, 실시예에 따른 금속 박막이 비정질 상의 특성을 타내는 것을 확인할 수 있다.Comparing the XRD analysis results of FIGS. 8 to 10 , it can be seen that the metal thin film according to the embodiment exhibits an amorphous phase characteristic.

[내산화성 비교 평가][Comparative evaluation of oxidation resistance]

비교예에 따른 결정질의 알루미늄 박막과, 실시예에 따른 100nm 두께의 비정질 금속 박막의 내산화성을 비교 평가하기 위해서 고온고습 환경에 노출 후 면저항 변화를 측정하였다.In order to compare and evaluate the oxidation resistance of the crystalline aluminum thin film according to the comparative example and the 100 nm thick amorphous metal thin film according to the embodiment, the change in sheet resistance after exposure to a high temperature and high humidity environment was measured.

도 11은 비교예 및 실시예에 따른 금속 박막의 내산화성을 비교 평가한 결과를 보여주는 사진이다.11 is a photograph showing the results of comparative evaluation of oxidation resistance of metal thin films according to Comparative Examples and Examples.

도 11의 (a)를 참조하면, 비교예에 따른 결정질 알루미늄 박막은 2시간 이후부터 급격히 산화가 발생하게 되며, 8시간 후에는 박막의 대부분이 산화 또는 소실된 것을 확인할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 11 , the crystalline aluminum thin film according to the comparative example is rapidly oxidized after 2 hours, and it can be seen that most of the thin film is oxidized or lost after 8 hours.

도 11의 (b)를 참조하면, 실시예에 따른 비정질 금속 박막은 국소적인 부분에서 산화가 발생하긴 하였으나 해당 부분이 성장하지 않고 산화의 진행이 멈춘 것을 확인할 수 있다.Referring to (b) of FIG. 11 , in the amorphous metal thin film according to the embodiment, although oxidation occurred in a local part, it was confirmed that the corresponding part did not grow and the oxidation process stopped.

0h0h 2h2h 4h4h 6h6h 8h8h 비교예comparative example 1.791.79 3.543.54 4.424.42 5.465.46 487
(271% 증가)
487
(271% increase)
실시예Example 7.067.06 7.397.39 8.238.23 9.899.89 10.07
(42.6% 증가)
10.07
(42.6% increase)

표1과 같이, 비교예에 따른 결정질 알루미늄 박막은 8시간이 되었을 때, 면저항의 증가가 271%로 급격히 증가한 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the increase in sheet resistance of the crystalline aluminum thin film according to the comparative example rapidly increased to 271% after 8 hours.

반면에 실시예에 따른 비정질 금속 박막의 경우에는, 8시간이 되었을 때도, 면저항의 증가가 10.07%로 아주 낮게 발생할 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of the amorphous metal thin film according to the embodiment, even after 8 hours, it can be confirmed that the increase in sheet resistance is very low at 10.07%.

이와 같이 실시예에 따른 비정질 금속 박막이 우수한 내산화성을 갖고 있음을 확인할 수 있다.As such, it can be confirmed that the amorphous metal thin film according to the embodiment has excellent oxidation resistance.

[플레이크 형상 확인][Check flake shape]

실시예에 따른 비정질 금속 박막을 제2 예에 따른 제조 방법으로 비정질 금속 플레이크를 제조하였다.The amorphous metal thin film according to the embodiment was prepared by the manufacturing method according to the second example to prepare an amorphous metal flake.

도 12는 실시예에 따른 비정질 금속 플레이크의 SEM 사진이다. 그리고 도 13은 실시예에 따른 비정질 금속 플레이크의 HRTEM(High-Resolution Transition Electron Microscopy) 및 SADP(Selected Area Diffraction Patterns) 분석 결과를 보여주는 사진이다.12 is an SEM photograph of an amorphous metal flake according to an embodiment. And FIG. 13 is a photograph showing the analysis results of HRTEM (High-Resolution Transition Electron Microscopy) and SADP (Selected Area Diffraction Patterns) of the amorphous metal flake according to the embodiment.

도 12 및 도 13을 참조하면, 실시예에 따른 비정질 금속 플레이크는 랜덤한 형태로 제조된 것을 쉽게 확인할 수 있다.12 and 13 , it can be easily confirmed that the amorphous metal flakes according to the embodiment are prepared in a random shape.

실시예에 따른 비정질 금속 플레이크는 HRTEM에서 주기적인 격자 무늬(periodic lattice fringe)가 없이 비정질 SADP가 나타남을 확인할 수 있다. It can be seen that the amorphous metal flake according to the embodiment exhibits an amorphous SADP without a periodic lattice fringe in HRTEM.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the present specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 베이스 기판
20 : 희생막
30 : 감광막
40 : 마스크
50 : 감광막 패턴
60 : 희생막 패턴
70 : 비정질 금속 박막
80 : 비정질 금속 플레이크
10: base substrate
20: sacrificial curtain
30: photosensitive film
40: mask
50: photosensitive film pattern
60: sacrificial film pattern
70: amorphous metal thin film
80: amorphous metal flake

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 베이스 기판 위에 플라스틱 소재의 희생막을 형성하는 단계;
AlxNiyYzCow의 화학식으로 표시되며, 상기 화학식에서 x, y, z 및 w는 원자비(atomic ratio)를 나타내고, 상기 원자비가 77.5≤x≤90.0, 1.0≤y≤7.0, 2.0≤z≤10.0 및 0.0≤w≤5.5 인 비정질 알루미늄 합금 타겟을 이용한 스퍼터링으로 상기 희생막 위에 비정질 금속 박막을 형성하는 단계; 및
상기 희생막으로부터 상기 비정질 금속 박막을 분리하는 단계;
를 포함하는 비정질 금속 플레이크의 제조 방법.
forming a sacrificial film made of a plastic material on the base substrate;
It is represented by the formula of Al x Ni y Y z Co w , where x, y, z and w represent an atomic ratio, wherein the atomic ratio is 77.5≤x≤90.0, 1.0≤y≤7.0, 2.0 forming an amorphous metal thin film on the sacrificial film by sputtering using an amorphous aluminum alloy target of ≤z≤10.0 and 0.0≤w≤5.5; and
separating the amorphous metal thin film from the sacrificial film;
A method for producing amorphous metal flakes comprising a.
제5항에 있어서,
상기 비정질 금속 박막은 두께가 100nm 내지 1000nm인 것을 특징으로 하는 비정질 금속 플레이크의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The amorphous metal thin film is a method of manufacturing an amorphous metal flake, characterized in that the thickness of 100nm to 1000nm.
제5항에 있어서, 상기 비정질 금속 박막을 형성하는 단계는,
상기 화학식의 조성을 갖는 비정질 알루미늄 합금 분말을 제조하는 단계; 및
상기 비정질 알루미늄 합금 분말을 뭉쳐서 스퍼터링용 비정질 알루미늄 합금 타겟으로 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 플레이크의 제조 방법.
The method of claim 5, wherein the forming of the amorphous metal thin film comprises:
Preparing an amorphous aluminum alloy powder having the composition of the formula; and
preparing an amorphous aluminum alloy target for sputtering by agglomerating the amorphous aluminum alloy powder;
A method for producing an amorphous metal flake comprising a.
제7항에 있어서, 상기 비정질 알루미늄 합금 분말을 제조하는 단계에서,
애토마이저(atomizer)에 화학식의 원자비를 갖는 원료들을 투입하여 용융시킨 후 분말화하여 비정질 알루미늄 합금 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 플레이크의 제조 방법.
According to claim 7, In the step of preparing the amorphous aluminum alloy powder,
A method of manufacturing an amorphous metal flake, characterized in that the raw materials having the atomic ratio of the chemical formula are put into an atomizer, melted, and then pulverized to prepare an amorphous aluminum alloy powder.
삭제delete 제7항에 있어서, 상기 분리하는 단계 이후에 수행되는,
분리한 비정질 금속 박막을 분쇄하여 비정질 금속 플레이크로 제조하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 플레이크의 제조 방법.
8. The method of claim 7, which is performed after the step of separating,
pulverizing the separated amorphous metal thin film to prepare an amorphous metal flake;
Method for producing amorphous metal flakes, characterized in that it further comprises.
제10항에 있어서, 상기 제조하는 단계에서,
상기 분리한 비정질 금속 박막을 초음파 처리를 통해 분쇄하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 플레이크의 제조 방법.
The method of claim 10, wherein in the manufacturing step,
Method for producing amorphous metal flakes, characterized in that the separated amorphous metal thin film is pulverized through ultrasonic treatment.
제7항에 있어서, 상기 희생막을 형성하는 단계 이후에 수행되는,
상기 희생막 위에 감광막 패턴을 형성하는 단계;를 더 포함하고,
상기 비정질 금속 박막을 형성하는 단계에서, 상기 감광막 패턴 위에 상기 알루미늄 합금 타겟을 이용한 스퍼터링으로 비정질 금속 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 플레이크의 제조 방법.
The method of claim 7, which is performed after the step of forming the sacrificial film.
Forming a photoresist pattern on the sacrificial film; further comprising,
In the step of forming the amorphous metal thin film, the method for manufacturing an amorphous metal flake, characterized in that forming the amorphous metal thin film by sputtering using the aluminum alloy target on the photosensitive film pattern.
제12항에 있어서,
상기 감광막 패턴의 크기는 제조할 비정질 금속 플레이크의 크기에 대응되는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 플레이크의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
The method of manufacturing an amorphous metal flake, characterized in that the size of the photoresist pattern corresponds to the size of the amorphous metal flake to be manufactured.
제13항에 있어서, 상기 분리하는 단계에서,
상기 감광막 패턴을 제거하면서 상기 감광막 패턴 위의 상기 비정질 금속 박막을 비정질 금속 플레이크로 획득하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 플레이크의 제조 방법.
The method of claim 13, wherein in the separating step,
A method of manufacturing an amorphous metal flake, characterized in that while removing the photoresist pattern, the amorphous metal thin film on the photoresist pattern is obtained as an amorphous metal flake.
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