KR102465696B1 - 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 기판(10) 상에 제1 금속산화물 코팅액을 도포하여 제1 금속산화물층(20)을 형성하는 단계(S100); 상기 제1 금속산화물층(20)이 형성된 기판 표면에 레이저(30)를 조사하여 식각패턴(40)을 형성하는 단계(S200); 상기 식각패턴(40)이 형성된 기판(11) 상에 촉매코팅액을 도포하여 촉매층(50)을 형성하는 단계(S300); 상기 식각패턴(40)에만 상기 촉매층(51)이 남도록 상기 제1 금속산화물층(21)을 제거하는 단계(S400); 및 무전해도금을 수행하여 상기 촉매층(51) 상에 무전해도금층(60)을 형성하는 단계(S500); 를 포함하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 금속산화물층을 형성한 이후에 다시 상기 금속산화물층을 제거함으로써 식각패턴에만 촉매층이 남도록 하여 무전해도금으로 선택적인 금속 패턴을 형성할 수 있다.

Description

금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법{Method for forming metal pattern selectively using metal oxide}
본 발명은 선택적 금속 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
전자부품의 소형화, 집적화에 따라 모재 표면에 원하는 부분에만 선택적으로 금속을 코팅, 증착하는 기술의 수요가 증가하고 있다.
종래에는 이렇게 금속을 선택적으로 정밀하게 증착하는 기술로 PVD와 CVD를 이용한 진공 증착방법을 활용하고 있었다.
예를 들어, 한국등록특허 제10-1607519호(명칭: 플라즈마와 금속 물질을 이용한 회로 패턴 형성 방법)에서는 기판 상에 마스크를 배치하고 플라즈마 처리하여 패턴을 형성하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 상기 증착 공정으로 패턴을 형성하는 기술들은 선택적 증착을 위해서는 별도의 마스크가 필요하고 곡면 형상에 적용하기 어려워서 대량생산으로 적용할 때 생산효율 및 공정의 유연성에 한계가 있었다.
따라서, 공정이 단순화 되면서도 다양한 기판에 다양한 형상으로 금속 패터닝이 가능한 기술을 연구할 필요성이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1607519호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스크를 사용하지 않고도 선택적으로 금속 패턴을 형성할 수 있는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 금속산화물을 이용한 선택적 미세 금속 패턴 형성 방법은, 기판 상에 제1 금속산화물 코팅액을 도포하여 제1 금속산화물층을 형성하는 단계; 상기 제1 금속산화물층이 형성된 기판 표면에 레이저를 조사하여 식각패턴을 형성하는 단계; 상기 식각패턴이 형성된 기판 상에 촉매코팅액을 도포하여 촉매층을 형성하는 단계; 상기 식각패턴에만 상기 촉매층이 남도록 상기 제1 금속산화물층을 제거하는 단계; 및 무전해도금을 수행하여 상기 촉매층 상에 무전해도금층을 형성하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 금속산화물 코팅액은 pH에 따라 용해가 가능하도록 인위적 결함을 가진 비화학양론조성의SixOy 물질을 포함하고, x및 y는 0초과 실수일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 금속산화물층은 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 식각패턴은 레이저 조사 영역에서 상기 제1 금속산화물층 및 상기 기판의 일부 영역까지 레이저 식각되어 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 레이저는 고체레이저, 기체레이저 또는 광섬유레이저일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 촉매코팅액은 금속-제2 금속산화물 촉매 입자를 포함하되, 상기 제2 금속산화물은 상기 제1 금속산화물과 이종일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자에서, 상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 코발트(Co), 니켈(Ni), 주석(Sn), 팔라듐(Pd) 또는 이리듐(Ir)을 포함하고, 상기 제2 금속산화물은 AlmOn, ZnmOn, RumOn, ZrmOn, CumOn, ComOn, CemOn, NbmOn, TamOn 또는 TimOn을 포함하고, m 및 n은 0초과 실수일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 촉매층을 형성하는 단계는, 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 금속산화물층을 제거하는 단계는 상기 제1 금속산화물층을 염기성 수용액에 함침하여 제거하거나, 함침 후 초음파 처리하여 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무전해도금층은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금층일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법에 의해 제조된 금속 패턴 필름을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속산화물층을 형성한 이후에 다시 상기 금속산화물층을 제거함으로써 식각패턴에만 촉매층이 남도록 하여 무전해도금으로 선택적인 금속 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 레이저를 이용하여 상기 식각패턴을 형성함으로써 정교하고 미세하며 다양한 형상을 갖는 금속패터닝이 가능하다.
또한, 별도의 마스크를 사용하지 않아서 유연기판이나 곡면기판에도 적용하기 용이하며, 공정시간이 단축되어 생산효율이 우수하다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법의 순서도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법의 모식도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 선택적으로 형성된 금속 패턴이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법을 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법의 순서도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법의 모식도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법은, 기판(10) 상에 제1 금속산화물 코팅액을 도포하여 제1 금속산화물층(20)을 형성하는 단계(S100); 상기 제1 금속산화물층(20)이 형성된 기판 표면에 레이저(30)를 조사하여 식각패턴(40)을 형성하는 단계(S200); 상기 식각패턴(40)이 형성된 기판(11) 상에 촉매코팅액을 도포하여 촉매층(50)을 형성하는 단계(S300); 상기 식각패턴(40)에만 상기 촉매층(51)이 남도록 상기 제1 금속산화물층(21)을 제거하는 단계(S400); 및 무전해도금을 수행하여 상기 촉매층(51) 상에 무전해도금층(60)을 형성하는 단계(S500); 를 포함한다.
첫째 단계에서, 기판(10) 상에 제1 금속산화물 코팅액을 도포하여 제1 금속산화물층(20)을 형성한다(S100)(도2(a)).
상기 기판(10)은 전기적 부도체 소재를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 기판(10)은 유리 또는 유연하거나 신축성이 있는 고분자 소재를 포함할 수 있다.
다시 예를 들어, 상기 기판(10)은 유리, 에폭시(epoxy), 페놀수지, 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에스터(polyester, PE), glass epoxy, silicone rubber, Polydimethylsiloxane (PDMS) 또는 polyvinylidene difluoride (PVDF)를 포함할 수 있으나, 전기적 부도체 소재 기판이라면 이에 제한되지 않는다.
상기 제1 금속산화물은 코팅액은 pH에 따라 용해가 가능하도록 인위적 결함을 가진 비화학양론조성의SixOy 물질을 포함할 수 있고, x및 y는 0초과 실수일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 금속산화물 코팅액은 테트라에틸 오소실리케이트(Tetraethyl orthosilicate, TEOS) 또는 메틸 트리에톡시실란(methlyl triethoxysilane, MTES)을 포함할 수 있다.
상기 제1 금속산화물 코팅액은 pH에 따라 용해가 가능한 특성을 가질 수 있다.
상기 제1 금속산화물 코팅액은 졸-겔(Sol-Gel)법으로 SixOy 물질을 포함하며 제조하는데 염기성 용액에 쉽게 제거 될 수 있도록 인위적으로 결함을 형성하는 방법으로 용액을 제조 하였다.
예를 들어, 상기 제1 금속산화물 코팅액은 0.1몰 내지 1.0몰의 테트라에틸 오소실리케이트(Tetraethyl orthosilicate, TEOS), 0.1몰 내지 1.0몰의 메틸 트리에톡시실란(methlyl triethoxysilane, MTES), 5몰 내지 15몰의 에탄올, 1몰 내지 10몰의 증류수 및 0.01몰 내지 0.1몰의 염산을 포함하여 졸-겔 법으로 제조할 수 있다.
상기 제1 금속산화물층(20)은 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법에 의해 형성될 수 있다.
구체적 예로, 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP) 기판 상에 딥코팅법으로 상기 제1 금속산화물 코팅액을 도포하여 제1 금속산화물층(20)을 형성할 수 있다.
둘째 단계에서, 상기 제1 금속산화물층(20)이 형성된 기판 표면에 레이저(30)를 조사하여 식각패턴(40)을 형성한다(S200)(도2(b)(c)).
상기 제1 금속산화물층(20)이 형성된 기판(10) 상에 레이저(30)를 조사하면, 레이저 조사 영역에 한하여 상기 제1 금속산화물층(21)이 사라지고, 상기 기판(11) 표면의 일부까지 식각되어 식각패턴(40)을 형성하게 된다.
즉, 상기 식각패턴(40)은 레이저 조사 영역에서 상기 제1 금속산화물층(21) 및 상기 기판(11)의 일부 영역까지 레이저 식각되어 형성될 수 있다.
따라서, 상기 레이저 조사 영역은 상기 제1 금속산화물층(21)을 포함하여 상기 기판(11) 상부의 일부 영역까지 식각되고, 레이저 비조사 영역은 상기 제1 금속산화물층(21)이 훼손되지 않고 상기 기판(11)에 코팅된 채로 유지하게 된다(도2(c)).
따라서, 원하는 부분만 패턴을 형성하도록 레이저 식각하여 음각의 식각패턴(40)을 형성하고, 이후의 단계에서 상기 식각패턴에만 선택적으로 무전해 도금하여 금속 패턴을 형성할 수 있게 된다.
상기 레이저(30)는 고체레이저 또는 기체레이저 또는 광섬유레이저 일 수 있다.
예를 들어, 상기 고체레이저는 루비레이저, Nd:YAG레이저, Nd:glass 레이저 Ti:Sapphire레이저 일 수 있다.
예를 들어, 상기 기체레이저는 CO2레이저, Ar레이저, He-Ne레이저일 수 있다.
예를 들어, 상기 광섬유레이저는 Yb, Er, Nd 등의 희토류원소를 도핑시킨 fiber 레이저일 수 있다.
상기 레이저(30)의 종류, 파장 또는 강도를 섬세하게 조절하여, 필요한 형상의 식각패턴 또는 미세한 식각패턴을 형성할 수 있다.
예를 들어, 레이저 조사조건은 10 ~ 20 W의 레이저 조사강도, 20 ~ 70 kHz의 주파수, 20 ~ 100 ns의 pulse duration, 1.5 ~ 2.5 m/s의 속도, 2 ~ 5회의 반복횟수를 포함할 수 있다.
구체적 예로, SixOy층이 코팅된 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP) 기판 상에 YTTERBIUM PULSED FIBER 레이저를 조사하여 식각패턴(40)을 형성할 수 있다. .
셋째 단계에서, 상기 식각패턴(40)이 형성된 기판(11) 상에 촉매코팅액을 도포하여 촉매층(50)을 형성한다(S300)(도2(d)).
상기 촉매코팅액은 금속-제2금속산화물 촉매 입자를 포함하되, 상기 제2 금속산화물은 상기 제1 금속산화물과 이종의 물질일 수 있다.
상기 제1 금속산화물 및 상기 제2 금속산화물이 이종의 물질이어야, 이후의 상기 제1 금속산화물층을 제거하는 단계에서 상기 제2 금속산화물층까지 제거되지 않을 수 있기 때문이다. 상기 제2 금속산화물은 무전해 도금의 촉매층이므로 남아 있어야 한다.
상기 금속-제2금속산화물 촉매 입자에서, 상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 코발트(Co), 니켈(Ni), 주석(Sn), 팔라듐(Pd) 또는 이리듐(Ir)을 포함하고, 상기 제2 금속산화물은 AlmOn, ZnmOn, RumOn, ZrmOn, CumOn, ComOn, CemOn, NbmOn, TamOn 또는 TimOn을 포함하고, m 및 n은 0초과 실수일 수 있다.
상기 제2 금속산화물은 sol-gel 기반 금속산화물일 수 있다.
이후의 단계에서 무전해 도금을 수행하기 위해, 상기 촉매 코팅층(50)을 형성하는 것이며, 무전해 도금법은 인가된 전류 없이 자가 촉매적 화학 환원 반응을 통해 기판 위에 금속이 코팅되는 방법으로, 자가 촉매 반응을 일으키기 위해서는 표면의 활성화 과정이 필수적이며 활성화를 위해 금속 촉매를 사용하게 된다.
또한, 상기 제2 금속산화물에 의해 상기 기판(11)과 상기 무전해도금층의 결합력을 향상시킬 수 있다.
따라서 금속-제2 금속산화물 촉매 입자는 상기 식각패턴에만 무전해도금 금속을 환원시켜 무전해도금층을 형성하면서도, 상기 기판(11)과 상기 무전해도금층의 결합력을 향상시킬 수 있도록 한다.
예를 들어, 상기 무전해도금층이 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)층인 경우, 상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자로 Sn-Pd-TimOn를 사용할 수 있다.
구리 무전해 도금 공정에는 여러 금속 촉매 중에서 팔라듐 촉매가 바람직하게 사용될 수 있는데, 그 이유는 팔라듐이 구리에 비해 환원 전위가 높고, 다른 금속 촉매에 비해 촉매 특성이 상대적으로 뛰어나기 때문이다.
상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자는 상기 제2 금속산화물 표면에 상기 금속 입자를 석출시켜서 제조될 수 있고, 예를 들어, 졸-겔(Sol-Gel)법에 의해 제조될 수 있다.
예를 들어, 상기 Sn-Pd-TimOn를 포함하는 촉매코팅액은 전구체로 0.1몰 내지 1.0몰의titanium tetraisopoxide, 촉매 금속입자는 0.01몰 내지 0.03몰 팔라듐염 (PdCl2), 0.1 몰 내지 0.5몰 주석염 (SnCl22H2O)을 기반으로 하여 아이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol, IPA), 증류수, 염산 등을 첨가하여 졸-겔(Sol-Gel)법으로 합성 용액을 제조 할 수 있다.
또한, 상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자가 포함되는 촉매코팅액에 추가적으로 커플링제가 더 포함될 수 있다.
상기 커플링제는 이종재료의 결합력을 높이기 위해서 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 커플링제는, 지르코니아 커플링제 및 타이터네이트 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 촉매층(50)은 습식코팅에 의해 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 습식코팅은 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법을 포함할 수 있다.
구체적 예로, 식각패턴이 형성된 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP) 기판상에 딥코팅법으로 Sn-Pd-TimOn촉매코팅액을 도포하여 Sn-Pd-TimOn 촉매층을 형성할 수 있다.
상기 촉매층(50)에 의해 이후의 단계에서 수행될 무전해도금층(60)이 상기 기판(11)상에서 용이하게 형성되고, 상기 무전해도금층(60)이 기판(11)과의 결합력이 강해지도록 할 수 있다.
넷째 단계에서, 상기 식각패턴(40)에만 상기 촉매층(51)이 남도록 상기 제1 금속산화물층(21)을 제거한다(S400)(도2(e)).
상기 제1 금속산화물층(21)을 제거하는 단계는, 상기 제1 금속산화물층을 염기성 수용액에 함침하여 제거하거나, 함침 후 초음파 처리하여 제거할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 금속산화물층(21)을 제거하는 단계는 상온에서 30초 내지 3분에 염기성 수용액에 함침 또는 염기성 수용액에 초음파 처리하는 방법에 의해 간편하게 수행될 수 있다.
상기 제1 금속산화물층(21)을 제거함으로써, 상기 식각패턴(40)에만 상기 촉매층(51)이 남고, 식각패턴(40) 이외의 기판 표면에는 이전에 형성된 모든 코팅층들이 제거될 수 있다.
다섯째 단계에서, 무전해도금을 수행하여 상기 촉매층(51) 상에 무전해도금층(60)을 형성한다(S500)(도2(f)).
상기 촉매층(51)을 시드층으로 무전해 도금법(metal electroless plating)을 수행하여 무전해도금층(60)을 형성할 수 있다.
상기 무전해 도금 공정에 사용되는 소스 물질은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으며, 즉, 상기 소스 물질의 종류에 따라 상기 무전해도금층(60)의 재질이 상이해 질 수 있다.
따라서, 상기 무전해도금 소스 물질에 따라 상기 무전해도금층(60)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금층으로 형성될 수 있다.
구체적 예로, 식각패턴에만 Sn-Pd-TimOn 촉매층이 형성된 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP) 기판에 니켈을 이용한 무전해니켈도금을 수행하여 무전해도금층을 형성할 수 있다.
상기 무전해도금층(60)의 형성에 의해 상기 기판(11)에 선택적으로 형성된 음각의 식각패턴을 메움으로써 상기 식각패턴과 동일한 패턴으로 금속 패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법에 의해 제조된 금속 패턴 필름을 설명한다.
도2(f)를 참조하면, 상기 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법에 의해 제조된 금속 패턴 필름은, 기판(11); 상기 기판(11) 상에 선택적으로 위치하는 촉매층(51); 상기 촉매층(51) 상에 위치하는 무전해도금층(60)을 포함한다.
먼저, 상기 기판(11)은 전기적 부도체 소재를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 기판(11)은 유리 또는 유연하거나 신축성이 있는 고분자 소재를 포함할 수 있다.
다시 예를 들어, 상기 기판(11)은 유리, 에폭시(epoxy), 페놀수지, 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에스터(polyester, PE), glass epoxy, silicone rubber, Polydimethylsiloxane (PDMS) 또는 polyvinylidene difluoride (PVDF)를 포함할 수 있으나, 전기적 부도체 소재 기판이라면 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 상기 촉매층(51)은 상기 기판(11) 상에 선택적으로 위치할 수 있다.
상기 선택적인 위치는 상기 무전해도금층(60)인 금속 패턴을 상기 기판(11) 상에 위치시키고자 하는 영역이다.
따라서, 상기 촉매층(51)은 최종적으로 형성되는 금속 패턴과 동일한 패턴을 가질 수 있다.
상기 촉매층(51)은 금속-제2 금속산화물 촉매 입자를 포함할 수 있다.
상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자에서, 상기 금속은 금 (Au), 은 (Ag), 백금 (Pt), 코발트 (Co), 니켈 (Ni), 주석(Sn), 팔라듐 (Pd) 또는 이리듐(Ir)을 포함하고, 상기 제2 금속산화물은 AlmOn, ZnmOn, RumOn, ZrmOn, CumOn, ComOn, CemOn, NbmOn, TamOn 또는 TimOn을 포함하고, m 및 n은 0초과 실수일 수 있다.
상기 제2 금속산화물은 sol-gel 기반 금속산화물일 수 있다.
상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자에서, 상기 금속은 무전해도금시 상기 무전해도금층(60)이 환원되도록 하고, 상기 제2 금속산화물은 상기 기판(11)과 상기 무전해도금층(60)의 결합력을 향상시킬 수 있다.
따라서, 상기 촉매층(51)에 의해 상기 무전해도금층(60)의 형성이 용이하고, 상기 무전해도금층(60)이 기판(11)과의 결합력이 강해지도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 무전해도금층이 니켈(Ni)층인 경우, 상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자로 Sn-Pd-TimOn를 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 무전해도금층(60)은 상기 촉매층(51) 상에 위치할 수 있다.
상기 무전해도금층(60)은 상기 무전해 도금 공정에 사용되는 소스 물질에 따라 무전해도금층(60)의 재질이 상이해 질 수 있다.
상기 소스 물질은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 무전해도금 소스 물질에 따라 상기 무전해도금층(60)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금층으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 패턴 필름은, 고분자 기판 상에 선택적으로 위치하는 Sn-Pd-TimOn촉매층; 상기 Sn-Pd-TimOn촉매층 상에 위치하는 무전해니켈도금층을 포함할 수 있다.
실시예
액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP) 기판 상에 SixOy를 딥코팅법으로 코팅하여 제1금속산화물층을 형성하였다. 다음으로, 상기 제1금속산화물층 이 형성된 기판 표면에 YTTERBI YTTERBIUM PULSED FIBER 레이저 활용하여 14 W, 50 kHz, 50 ns pulse duration, 2 m/s 속도, 2 cycle의 조건으로 레이저를 조사하여 식각패턴을 형성하였다. 다음으로, 상기 상기 식각패턴이 형성된 기판 상에 Sn-Pd-TimOn촉매 입자를 포함하는 촉매코팅액을 딥 코팅으로 Sn-Pd-TimOn촉매층을 형성하였다. 다음으로, 상기 제1금속산화물층을 염기성 수용액에 함침하는 방법으로 제거하여, 상기 식각패턴에만 상기 Sn-Pd-TimOn촉매층이 남도록 하였다. 다음으로, 니켈 소스를 이용한 무전해 도금을 수행하여 상기 촉매층 상에 무전해니켈도금층을 형성함으로써 선택적 금속 패턴을 형성하였다.
실험예
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 선택적으로 형성된 금속 패턴이다.
도3을 참조하면, 기판 상에 선택적으로 형성된 금속 패턴을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속산화물층을 형성한 이후에 다시 상기 금속산화물층을 제거함으로써 식각패턴에만 촉매층이 남도록 하여 무전해도금으로 선택적인 금속 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 레이저를 이용하여 상기 식각패턴을 형성함으로써 정교하고 미세하며 다양한 형상을 갖는 금속패터닝이 가능하다.
또한, 별도의 마스크를 사용하지 않아서 유연기판이나 곡면기판에도 적용하기 용이하며, 공정시간이 단축되어 생산효율이 우수하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10, 11: 기판
20, 21: 제1 금속산화물층
30: 레이저
40: 식각패턴
50, 51: 촉매층
60: 무전해도금층

Claims (11)

  1. 기판 상에 제1 금속산화물 코팅액을 도포하여 제1 금속산화물층을 형성하는 단계;
    상기 제1 금속산화물층이 형성된 기판 표면에 레이저를 조사하여 식각패턴을 형성하는 단계;
    상기 식각패턴이 형성된 기판 상에 촉매코팅액을 도포하여 촉매층을 형성하는 단계;
    상기 식각패턴에만 상기 촉매층이 남도록 상기 제1 금속산화물층을 제거하는 단계; 및
    무전해도금을 수행하여 상기 촉매층 상에 무전해도금층을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 금속산화물층을 형성하는 단계에서, 상기 제1 금속산화물 코팅액은 pH에 따라 용해가 가능하도록 인위적 결함을 가진 비화학양론조성의SixOy 물질을 포함하고, x및 y는 0초과 실수인 것을 특징으로 하고,
    상기 촉매층을 형성하는 단계에서, 상기 촉매코팅액은 금속-제2 금속산화물 촉매 입자를 포함하되, 상기 제2 금속산화물은 상기 제1 금속산화물과 이종인 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속산화물층은 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 식각패턴은 레이저 조사 영역에서 상기 제1 금속산화물층 및 상기 기판의 일부 영역까지 레이저 식각되어 형성되는 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 식각패턴을 형성하는 단계에서,
    상기 레이저는 고체레이저, 기체레이저 또는 광섬유레이저인 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자에서, 상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 코발트(Co), 니켈(Ni), 주석(Sn), 팔라듐(Pd) 또는 이리듐(Ir)을 포함하고, 상기 제2 금속산화물은 AlmOn, ZnmOn, RumOn, ZrmOn, CumOn, ComOn, CemOn, NbmOn, TamOn 또는 TimOn을 포함하고, m 및 n은 0초과 실수인 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 촉매층을 형성하는 단계는 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속산화물층을 제거하는 단계는, 상기 제1 금속산화물층을 염기성 수용액에 함침하여 제거하거나, 함침 후 초음파 처리하여 제거하는 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 무전해도금층을 형성하는 단계에서,
    상기 무전해도금층은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금층인 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.
  11. 삭제
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