KR102575657B1 - Surface treatment and metal pattern formation method on polymer film substrate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자 필름 기판에 습식 표면처리 후 플라즈마 건식처리를 하여 촉매 이온과 기판 간의 화학적 결합이 우수한 표면 개질된 고분자 필름을 제조하고, 고분자 필름에 내구성 및 접착력이 우수한 촉매전극 패턴을 형성하도록 하는 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for surface treatment and metal pattern formation on a polymer film substrate, and more particularly, to a surface-modified polymer film having excellent chemical bonding between catalytic ions and a substrate by subjecting a polymer film substrate to a wet surface treatment followed by a plasma dry treatment. It relates to a method for surface treatment and metal pattern formation on a polymer film substrate to produce a catalyst electrode pattern having excellent durability and adhesion on the polymer film.

Description

고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법{SURFACE TREATMENT AND METAL PATTERN FORMATION METHOD ON POLYMER FILM SUBSTRATE}Surface treatment and metal pattern formation method on polymer film substrate {SURFACE TREATMENT AND METAL PATTERN FORMATION METHOD ON POLYMER FILM SUBSTRATE}

본 발명은 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자 필름 기판에 습식 표면처리 후 플라즈마 건식처리를 하여 촉매 이온과 기판 간의 화학적 결합이 우수한 표면 개질된 고분자 필름을 제조하고, 고분자 필름에 내구성 및 접착력이 우수한 촉매전극 패턴을 형성하도록 하는 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for surface treatment and metal pattern formation on a polymer film substrate, and more particularly, to a surface-modified polymer film having excellent chemical bonding between catalytic ions and a substrate by subjecting a polymer film substrate to a wet surface treatment followed by a plasma dry treatment. It relates to a method for surface treatment and metal pattern formation on a polymer film substrate to produce a catalyst electrode pattern having excellent durability and adhesion on the polymer film.

최근, 플렉서블 기판을 사용하여 플렉서블 디스플레이, 유연 디지털 사이니지, 플렉서블 전자소자 등이 개발되고, 점차 많이 사용되고 있다.Recently, flexible displays, flexible digital signage, flexible electronic devices, etc. have been developed using flexible substrates, and are increasingly being used.

플렉서블 기판상에 전자회로를 형성하는데, 연성회로기판, 패키지용 유전체로 사용되는 고분자 필름상에 금속회로 패턴을 형성하는 기술로서는, 금속 필름을 고분자 필름 위에 증착을 하고, 포토레지스터 공정을 이용하여 일정한 형태의 회로패턴을 형성하고 금속을 식각하여 패턴을 제조하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 이러한 포토레지스터 공정은 전극 재료를 기판 표면 전체에 도포한 후 전극 부위 이외는 모두 제거해야 하므로 대부분의 화학물질이 버려지고 있어, 고비용 및 많은 양의 폐수가 발생되는 단점이 있다.In forming an electronic circuit on a flexible substrate, as a technology for forming a metal circuit pattern on a polymer film used as a dielectric for a flexible circuit board and a package, a metal film is deposited on the polymer film and a photoresist process is used to form a constant A method of manufacturing a pattern by forming a circuit pattern of the form and etching a metal is generally used. This photoresist process has disadvantages in that most of the chemicals are thrown away because electrode materials are applied to the entire surface of the substrate and then removed except for the electrode portion, resulting in high cost and large amount of wastewater.

잉크 혹은 촉매잉크를 이용한 프린팅기술을 이용하는 경우, 원하는 전극영역만 인쇄를 하므로 박막 및 포토레지스터에 비하여 공정 복잡도가 낮고, 저가의 공정으로 전극을 형성할 수 있다. 인쇄공정을 하는 경우, 고분자 필름과의 부착력이 크게 중요시되며, 고분자 기판과 같은 유연 기판에 기능성 잉크 인쇄를 하고 기판을 구부렸을 때 금속의 부착력이 낮을 경우, 박리 혹은 크랙이 발생하기도 한다.In the case of using a printing technique using ink or catalyst ink, since only a desired electrode area is printed, the process complexity is lower than that of thin films and photoresists, and electrodes can be formed with a low-cost process. In the case of a printing process, adhesion with a polymer film is very important, and when a functional ink is printed on a flexible substrate such as a polymer substrate and the substrate is bent, if the adhesion of the metal is low, peeling or cracking may occur.

잉크 혹은 촉매 잉크를 이용한 프린팅 공정을 하는 경우, 고분자 기판 표면에 적절한 조건을 형성시키는 것이 필요하다. 특히, 유연 소자의 기반이 되는 고분자 필름은 표면에 극성기가 없고, 낮은 표면에너지와 불량한 젖음성, 낮은 점착성으로 인해 전극과의 접착력이 약해지는 단점이 있어 상업적 응용을 위해 작용기의 도입에 따른 표면 개질 등이 필요하다.In the case of a printing process using ink or catalyst ink, it is necessary to form appropriate conditions on the surface of the polymer substrate. In particular, the polymer film, which is the basis of flexible devices, does not have a polar group on its surface, and its adhesive strength with electrodes is weakened due to low surface energy, poor wettability, and low adhesiveness. need this

고분자 소재의 경우, 낮은 젖음 특성과 가공 시 발생하는 첨가제 오염에 의하여 촉매처리 및 도금공정에서 물리적·화학적인 방해를 받게 되며, 그 결과 고분자와 금속 간의 밀착성이 매우 낮아진다.In the case of polymer materials, they are physically and chemically hindered in the catalyst treatment and plating process due to low wetting characteristics and contamination of additives generated during processing, and as a result, the adhesion between polymer and metal is very low.

이를 해결하기 위하여 많은 표면처리 기법이 행해지고 있으며, 대표적으로는 수산화칼륨, 수산화나트륨 등의 알칼리 용액을 이용하여 고분자 표면에 극성기의 화학적 결합을 유도하고 표면요철에 의한 표면적을 증가시키는 방법이 사용되고 있다.In order to solve this problem, many surface treatment techniques have been performed, and representatively, a method of inducing chemical bonding of polar groups on the surface of a polymer using an alkali solution such as potassium hydroxide or sodium hydroxide and increasing the surface area by surface irregularities is used.

그러나, 습식 표면처리 기술은 신속한 표면처리가 가능하고 전극과 기판 간에 접착력이 높지만, 표면특성을 조절하기가 쉽지 않고, 고분자 수지 필름의 종류, 제조사에 따라 다양한 표면특성을 나타내는 단점이 있다.However, although the wet surface treatment technology enables rapid surface treatment and has high adhesion between the electrode and the substrate, it is not easy to control the surface characteristics, and there are disadvantages in that various surface characteristics are exhibited depending on the type and manufacturer of the polymer resin film.

고분자 필름의 친수성, 발수성, 접착성을 개선하기 위해 기체를 반응시키는 플라즈마, 이온빔, UV, O3 등의 건식방법으로 필름표면 개질 기술이 있으며, 촉매 잉크와의 전착율 개선을 위한 적합한 표면처리가 필요하다.In order to improve the hydrophilicity, water repellency, and adhesiveness of polymer films, there is a film surface modification technology with dry methods such as plasma, ion beam, UV, and O 3 that react with gas, and suitable surface treatment to improve the electrodeposition rate with catalyst ink need.

대한민국 등록특허공보 제10-1220327호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1220327 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0027526호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0027526 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0132990호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0132990 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0146187호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0146187

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 고분자 필름 기판에 습식 표면처리 후 플라즈마 건식처리를 하여 촉매 이온과 기판 간의 화학적 결합이 우수한 표면 개질된 고분자 필름을 제조하고, 고분자 필름에 내구성 및 접착력이 우수한 촉매전극 패턴을 형성하도록 하는 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to meet the above needs, to prepare a surface-modified polymer film having excellent chemical bonding between catalytic ions and the substrate by subjecting a polymer film substrate to a wet surface treatment followed by a plasma dry treatment, durability and adhesion to the polymer film Its purpose is to provide a method for surface treatment and metal pattern formation on a polymer film substrate to form this excellent catalytic electrode pattern.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,The features of the present invention for achieving the above object are,

고분자 필름 기판 표면에 극성기를 갖는 미세한 굴곡을 형성시켜 소수성 표면을 친수성 표면으로 전환시키도록 상기 고분자 필름 기판을 알칼리 용액에 침적하는 습식 표면처리 공정과; 극성기를 갖는 미세한 굴곡이 형성된 상기 고분자 필름 기판을 건조시키는 건조 공정과; 건조된 상기 고분자 필름 기판 표면의 접촉각을 낮추고, 표면 거칠기를 향상시켜 인쇄성을 향상시키도록 대기압 플라즈마 방식으로 상기 고분자 필름 기판 표면을 건식처리하는 건식 표면처리 공정; 및 상기 고분자 필름 기판 표면에 촉매 잉크 조성물을 인쇄한 후 환원제에 침적하여 환원시켜 촉매 전극을 형성하는 촉매전극 형성 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A wet surface treatment step of immersing the polymer film substrate in an alkali solution to convert the hydrophobic surface into a hydrophilic surface by forming fine curves having polar groups on the surface of the polymer film substrate; a drying step of drying the polymer film substrate on which fine curves having polar groups are formed; a dry surface treatment step of dry-processing the surface of the polymer film substrate by atmospheric pressure plasma method to improve printability by lowering the contact angle of the surface of the dried polymer film substrate and improving surface roughness; and a catalyst electrode forming step of forming a catalyst electrode by printing the catalyst ink composition on the surface of the polymer film substrate and then depositing and reducing the catalyst ink composition in a reducing agent.

여기에서, 상기 고분자 필름 기판은 투명 폴리이미드(CPI : Colorless Polyimide) 필름이다.Here, the polymer film substrate is a transparent polyimide (CPI: Colorless Polyimide) film.

여기에서 또한, 상기 알칼리 용액은 KOH, NaOH, NH4OH 용액을 단독으로 또는 혼합한다.Here also, the alkali solution is KOH, NaOH, NH 4 OH solution alone or in combination.

여기에서 또, 상기 촉매 잉크 조성물은 팔라듐 염, 암모듐 염 및 안정화제를 포함한다.Here again, the catalyst ink composition includes a palladium salt, an ammonium salt and a stabilizer.

여기에서 또, 상기 환원제는 NaBH4, HCOOH, C4H5O6, N2H4중 선택된 어느 하나이다.Here again, the reducing agent is any one selected from NaBH 4 , HCOOH, C4H 5 O 6 , N 2 H 4 .

여기에서 또, 상기 촉매 전극은 입자크기 40㎚ 이하이다.Here again, the catalyst electrode has a particle size of 40 nm or less.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법에 따르면, 마모도와 인장강도가 높은 고분자 필름을 알칼리 용액에 침적한 후 건조하고, 건조된 필름을 플라즈마 건식처리해서 고분자 필름의 표면처리를 통하여 고분자 필름과 촉매이온 간의 결합(Bonding)이 화학결합으로 이루어져, 촉매 입자가 균일하게 분포되고 결합력이 상대적으로 아주 우수하며, 전기 저항이 낮은 촉매 전극을 얻을 수 있다.According to the surface treatment and metal pattern formation method on the polymer film substrate of the present invention configured as described above, a polymer film having high wear and tensile strength is immersed in an alkali solution, dried, and the dried film is subjected to plasma dry treatment to form a polymer film. Bonding between the polymer film and catalytic ions is formed through chemical bonding through the surface treatment, so that catalyst particles can be uniformly distributed, the bonding force is relatively excellent, and a catalyst electrode with low electrical resistance can be obtained.

또한, 본 발명에 따르면 고분자 필름 기판 표면에 상대적으로 많은 극성기가 존재함으로써 촉매와 무전해 도금 금속 간의 결합력을 현저히 증가시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since a relatively large number of polar groups exist on the surface of the polymer film substrate, the bonding strength between the catalyst and the electroless plating metal can be remarkably increased.

또, 본 발명에 따르면 인쇄공정의 단점인 고분자 필름과 금속과의 부착력을 저하를 개선할 수 있고, 내구성이 우수하며, 구부리거나 휠 경우에도 금속패턴의 박리를 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to improve the deterioration of the adhesion between the polymer film and the metal, which is a disadvantage of the printing process, has excellent durability, and can prevent peeling of the metal pattern even when bent or bent.

도 1은 본 발명에 따른 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따라 KOH 용액으로 표면처리된 투명 폴리아미드 필름 기판의 화학구조 변화를 도시한 화학식이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판의 KOH 용액 표면처리 및 플라즈마 표면처리 전후의 접촉각 변화를 도시한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 KOH 농도에 따른 투명 폴리아미드 필름 기판 표면의 3차원 이미지((a) 표면처리 전, (b) 1M, (c) 3M, (d) 5M)이다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판의 KOH 용액 단독 표면처리, KOH 용액 표면처리 후 플라즈마 표면처리 및 플라즈마 단독 표면처리 시료의 O 관능기의 결합 강도를 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판의 KOH 용액 단독 표면처리, KOH 용액 표면처리 후 플라즈마 표면처리 및 플라즈마 단독 표면처리 시료의 O-H 관능기 강도 비교를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판의 KOH 용액 단독 표면처리, KOH 용액 표면처리 후 플라즈마 표면처리 및 플라즈마 단독 표면처리 시료의 O, N 원자의 농도 비교를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판의 플라즈마 표면처리 전후 O 1s 궤도의 산소 원자의 강도를 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 플라즈마 처리 실시 여부에 따라 환원에 의해 촉매 입자가 투명 폴리이미드 필름 기판에 부착된 모습을 SEM 사진이다.
도 10은 본 발명에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판에 형성된 촉매 전극 사진이다.
1 is a process chart for explaining a method of surface treatment and metal pattern formation on a polymer film substrate according to the present invention.
2 is a chemical formula showing changes in the chemical structure of a transparent polyamide film substrate surface-treated with a KOH solution according to the present invention.
3 is an image showing a contact angle change before and after KOH solution surface treatment and plasma surface treatment of a transparent polyimide film substrate according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
Figure 4 is a three-dimensional image of the surface of the transparent polyamide film substrate according to the KOH concentration according to Examples and Comparative Examples of the present invention ((a) before surface treatment, (b) 1M, (c) 3M, (d) 5M) am.
5 is a graph comparing bond strength of O functional groups of surface treatment with KOH solution alone, plasma surface treatment after KOH solution surface treatment, and plasma surface treatment only surface treatment samples of transparent polyimide film substrates according to Examples and Comparative Examples of the present invention. .
6 is a graph showing the comparison of OH functional group strength of KOH solution-only surface treatment, plasma surface treatment after KOH solution surface treatment, and plasma surface treatment alone surface treatment samples of transparent polyimide film substrates according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
7 is a graph showing a comparison of the concentrations of O and N atoms in samples subjected to KOH solution alone surface treatment, plasma surface treatment after KOH solution surface treatment, and plasma surface treatment alone according to Examples and Comparative Examples of the present invention. am.
8 is a graph comparing the intensity of oxygen atoms in an O 1s orbit before and after plasma surface treatment of a transparent polyimide film substrate according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
9 is a SEM photograph of catalyst particles attached to a transparent polyimide film substrate by reduction depending on whether or not the plasma treatment of the present invention is performed.
10 is a photograph of a catalyst electrode formed on a transparent polyimide film substrate according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of surface treatment and metal pattern formation on a polymer film substrate according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명에 따른 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법을 설명하기 위한 공정도이다.1 is a process chart for explaining a method of surface treatment and metal pattern formation on a polymer film substrate according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법은 습식 표면처리 공정(S10)과, 건조 공정(S20)과, 건식 표면처리 공정(S30) 및 촉매전극 형성 공정(S40)으로 이루어진다.Referring to FIG. 1, the method of surface treatment and metal pattern formation on a polymer film substrate according to the present invention includes a wet surface treatment process (S10), a dry process (S20), a dry surface treatment process (S30), and catalyst electrode formation. It consists of a process (S40).

《습식 표면처리 공정-S10》《Wet surface treatment process-S10》

먼저, 고분자 필름 기판 표면에 극성기를 갖는 미세한 굴곡을 형성시켜 소수성 표면을 친수성 표면으로 전환시키도록 고분자 필름 기판을 알칼리 용액에 침적하는 습식 표면처리한다. 본 발명에 적용된 고분자 필름 기판은 불소가 함유된 투명 폴리이미드(CPI : Colorless Polyimide) 필름이 적용되는 것이 바람직하다.First, a wet surface treatment is performed by immersing the polymer film substrate in an alkali solution to convert the hydrophobic surface into a hydrophilic surface by forming fine curves having polar groups on the surface of the polymer film substrate. The polymer film substrate applied to the present invention is preferably a fluorine-containing transparent polyimide (CPI: Colorless Polyimide) film.

이때, 투명 폴리이미드 필름은 1~3M 알칼리 용액에 침적하여 10~30분간 표면처리된 것을 사용하는 것이 투명 폴리이미드 필름에 Pd 입자가 균일하게 분산되어 결합되므로 바람직하다. 상기 알칼리 용액으로는 KOH, NaOH 또는 NH4OH 용액을 사용할 수 있으며, 이들 알칼리 용액은 단독으로 또는 혼합하여 사용 가능하다.At this time, it is preferable to use a transparent polyimide film immersed in a 1-3M alkaline solution and surface-treated for 10 to 30 minutes because Pd particles are uniformly dispersed and bonded to the transparent polyimide film. A KOH, NaOH or NH4OH solution may be used as the alkali solution, and these alkali solutions may be used alone or in combination.

알칼리 용액의 농도가 최대 M(몰)농도 이상으로 증가할수록 또는 처리시간이 최대치 이상으로 길어질수록 불규칙한 표면이 형성되고 표면 거칠기가 증가하여 결합력이 낮아지므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.As the concentration of the alkali solution increases to more than the maximum M (molar) concentration or as the treatment time becomes longer than the maximum value, an irregular surface is formed and the surface roughness increases, resulting in a decrease in bonding strength, so it is preferable to maintain the above range.

먼저, 투명 폴리이미드 필름 기판의 습식 표면처리는 다음과 같은 표면특성을 나타낸다. 투명 폴리이미드 필름 기판 표면에 극성기를 갖는 미세한 굴곡을 형성시켜 소수성 표면이 친수성 표면으로 전환되어 촉매 잉크 조성물의 접착력과 무전해 도금 시 도금층과의 밀착성을 향상시키며, 알칼리 용액을 기반으로 처리 시간과 온도를 최적화하였다.First, the wet surface treatment of the transparent polyimide film substrate shows the following surface characteristics. By forming fine curves with polar groups on the surface of the transparent polyimide film substrate, the hydrophobic surface is converted to a hydrophilic surface to improve the adhesion of the catalyst ink composition and the adhesion to the plating layer during electroless plating. was optimized.

투명 폴리이미드 필름은 열안정성, 내화학성 및 기계적 강도가 우수한 소재로 각광받고 있는 고분자 재료로 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board) 분야에 적용이 확대되고 있는 추세에 있다. 하지만 표면에 극성기가 없기 때문에 금속이나 고분자 물질과의 접착력이 저하되는 단점이 있다.Transparent polyimide film is a polymer material that is in the spotlight as a material with excellent thermal stability, chemical resistance and mechanical strength, and its application to the field of flexible printed circuit boards is expanding. However, since there is no polar group on the surface, there is a disadvantage in that the adhesive strength with metal or polymer material is lowered.

이러한 단점을 개선하기 위하여 본 발명은 습식 표면 처리와 건식 표면 처리를 통해 극성기를 형성하는 것이다.In order to improve these disadvantages, the present invention forms polar groups through wet surface treatment and dry surface treatment.

본 발명에 따라 잉크를 인쇄하기 위해 표면처리를 한 투명 폴리이미드 필름 기판의 특성을 보면 도 2와 같다.The characteristics of the transparent polyimide film substrate subjected to surface treatment for printing ink according to the present invention are shown in FIG. 2.

도 2는 본 발명에 따라 KOH 용액으로 표면처리 한 폴리이미드 필름 기판의 화학구조 변화를 도시한 화학식이다.2 is a chemical formula showing changes in the chemical structure of a polyimide film substrate surface-treated with a KOH solution according to the present invention.

투명 폴리이미드 필름 기판은 알카리 용액인 KOH 용액과 표면 반응을 시켜서 가수분해에 의해 이미드 고리가 열리게 되면서 극성기가 생성된다.The transparent polyimide film substrate undergoes a surface reaction with an alkali solution, KOH solution, and the imide ring is opened by hydrolysis to generate a polar group.

《건조 공정-S20》《Drying Process-S20》

표면처리된 투명 폴리이미드 필름 기판을 실온에서 건조시킨다.The surface-treated transparent polyimide film substrate is dried at room temperature.

《건식 표면처리 공정-S30》《Dry surface treatment process-S30》

건조가 완료된 투명 폴리이미드 필름 기판 표면에 Pd2+이온과 화학 결합할 수 있는 산소(Oxygen) 극성기의 생성을 높이고, 접촉각을 낮추어 인쇄성을 향상시키기 위해서 화학 처리와 플라즈마 표면처리를 병행할 필요가 있다.In order to increase the generation of polar oxygen groups that can chemically bond with Pd 2+ ions on the surface of the dried transparent polyimide film substrate and to improve printability by lowering the contact angle, it is necessary to perform chemical treatment and plasma surface treatment in parallel. there is.

투명 폴리이미드 필름 기판의 플라즈마 표면처리는 접촉각이 70°에서 22~35°정도로 감소하였고, 미세하게 표면거칠기가 증가하였으며, 기판의 인쇄특성을 크게 향상시키는 것으로 나타났다.Plasma surface treatment of the transparent polyimide film substrate decreased the contact angle from 70° to 22~35°, slightly increased the surface roughness, and greatly improved the printing characteristics of the substrate.

《촉매전극 공정-S40》《Catalyst Electrode Process-S40》

먼저, 본 발명에 촉매 잉크 조성물은 팔라듐염, 암모늄염 및 안정화제로 이루어지는 데, 촉매 잉크 조성물의 제조는 팔라듐염과 암모늄염을 용매에서 30분~2시간동안 교반하여 촉매 잉크를 제조하고, 촉매 잉크에 안정화제를 첨가한 후 여과하여 제조된다.First, the catalyst ink composition in the present invention is composed of a palladium salt, an ammonium salt, and a stabilizer. In the preparation of the catalyst ink composition, the catalyst ink is prepared by stirring the palladium salt and the ammonium salt in a solvent for 30 minutes to 2 hours, and the catalyst ink is stable. It is prepared by adding an agent and then filtering.

촉매 잉크는 예를 들어, 다음과 같은 방법을 통해 제조될 수 있다. 순수(H2O)에 PdCl2 및 NH4Cl을 첨가 후 1시간 정도 교반하여 용해시키면 용액 내에서 PdCl2는 Pd2+ 이온과 Cl- 이온으로 해리되지 않고 하기 반응식 1과 같이 PdCl2 1M(몰)당 2M의 물 분자를 포함하는 PdCl2(H2O)2 착물을 형성하게 된다.The catalyst ink may be prepared, for example, through the following method. When PdCl 2 and NH 4 Cl are added to pure water (H 2 O) and stirred for about 1 hour to dissolve them, PdCl 2 does not dissociate into Pd 2+ ions and Cl - ions in the solution, and PdCl 2 1M ( mol) to form a PdCl 2 (H 2 O) 2 complex containing 2M water molecules.

[반응식 1][Scheme 1]

PdCl2 + 2NH4Cl + 2H2O → PdCl2(H2O)2 + 2NH3 + 2HClPdCl 2 + 2NH 4 Cl + 2H 2 O → PdCl 2 (H 2 O) 2 + 2NH 3 + 2HCl

이후 안정화제로 35% H2O2 및 2-프로판올 첨가하고 여과함으로써 팔라듐 촉매잉크를 제조할 수 있다. 상기 제조된 팔라듐 촉매 잉크는 냉장 보관하는 것이 바람직하다.Then, a palladium catalyst ink can be prepared by adding 35% H 2 O 2 and 2-propanol as a stabilizer and filtering. The prepared palladium catalyst ink is preferably stored in a refrigerator.

본 발명에서 상기 팔라듐염은 팔라듐 착물의 전구체 역할을 하는 것으로, PdCl2, PdSO4, Pd(NO3)2, K2[PdCl4], [Pd(NH3)4Cl2], [Pd(NH3)2(NO2)2] 등을 단독 또는 혼합한 형태로 사용할 수 있다.In the present invention, the palladium salt serves as a precursor of the palladium complex, PdCl 2 , PdSO 4 , Pd(NO 3 ) 2 , K 2 [PdCl 4 ], [Pd(NH 3 ) 4 Cl 2 ], [Pd( NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 ] and the like may be used alone or in a mixed form.

본 발명에서 상기 암모늄염은 팔라듐염을 물에 용해시켜 PdCl2(H2O)2 착물을 형성시키는 역할을 하는 것으로, NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2CO3, NH4NO3 등을 단독 또는 혼합한 형태로 사용할 수 있으며, 상기 암모늄염의 사용량은 팔라듐염 100중량부를 기준으로 50~200중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 50중량부 미만 사용 시 물에 팔라듐염의 용해가 어려워 PdCl2(H2O)2 착물의 형성이 불가능한 문제점이 있으며, 200중량부를 초과하여 사용하는 경우 PdCl2(H2O)2 착물의 저장안정성이 낮아지는 문제점이 있어 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.In the present invention, the ammonium salt serves to form a PdCl 2 (H 2 O) 2 complex by dissolving the palladium salt in water, and NH 4 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 ) 2 CO 3 , NH 4 NO 3 and the like may be used alone or in combination, and the amount of the ammonium salt is preferably 50 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the palladium salt. When using less than 50 parts by weight, it is difficult to dissolve the palladium salt in water, making it impossible to form a PdCl 2 (H 2 O) 2 complex. When using more than 200 parts by weight, storage stability of the PdCl 2 (H 2 O) 2 complex It is good to maintain the above range because there is a problem of lowering.

본 발명에서 상기 안정화제는 금속의 석출을 방지하여 (Pd(II)이 금속으로 침전되는 것을 방지) 용액의 안정성을 증가시키며, 물의 표면장력 값인 72.00mN/m 보다 낮은 표면장력 값과 낮은 점도를 갖게 하여 잉크젯 인쇄를 용이하게 하는 역할을 하는 것으로, H2O2, 프로판올, 아이소프로판올, 부탄올, 메탄올 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 안정화제의 사용량은 팔라듐염 100중량부를 기준으로 2,000~6,000중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 2,000중량부 미만 사용 시 저장 과정에서 PdCl2(H2O)2 착물이 Pd(0) 금속입자로 석출되는 문제점과 표면장력과 점도가 증가하여 잉크젯 인쇄가 어려운 문제가 있으며, 6,000중량부를 초과하여 사용하는 경우 PdCl2(H2O)2 착물의 농도가 낮아 환원 후 촉매 핵으로서의 작용을 할 수 없기 때문에 무전해 도금을 통한 금속회로를 형성시킬 수 없는 문제점이 있어 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.In the present invention, the stabilizer increases the stability of the solution by preventing metal precipitation (preventing Pd (II) from being precipitated as metal), and has a surface tension value lower than the surface tension value of water of 72.00 mN / m and a low viscosity. It has a role of facilitating inkjet printing by giving, and H 2 O 2 , propanol, isopropanol, butanol, methanol, etc. may be used alone or in combination. The amount of the stabilizer is preferably used in an amount of 2,000 to 6,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the palladium salt. When using less than 2,000 parts by weight, there is a problem that the PdCl 2 (H 2 O) 2 complex is precipitated as Pd(0) metal particles during the storage process, and inkjet printing is difficult due to increased surface tension and viscosity, and in excess of 6,000 parts by weight, When using PdCl 2 (H 2 O) 2 The concentration of the complex is low, so it cannot act as a catalytic nucleus after reduction, so it is better to maintain the above range because there is a problem in that a metal circuit cannot be formed through electroless plating.

상기 용매로는 순수, 증류수, 이온교환수 등을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 용매 사용량은 팔라듐염 100중량부를 기준으로 10,000~150,000중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 10,000중량부 미만 사용 시 PdCl2(H2O)2 착물의 농도가 증가하여 무전해 도금시 기판과 금속회로 층과의 결합력이 감소하고, 촉매 잉크의 소모량이 과다하게 증가하는 문제점이 있으며, 150,000중량부를 초과하여 사용하는 경우 PdCl2(H2O)2 착물의 농도가 희박하여 기판에 Pd(0) 촉매 전극의 형성이 어려운 문제점이 있다.It is preferable to use pure water, distilled water, ion-exchanged water, etc. as the solvent, and it is preferable to use 10,000 to 150,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the palladium salt. When less than 10,000 parts by weight is used, the concentration of the PdCl 2 (H 2 O) 2 complex increases, reducing the bonding strength between the substrate and the metal circuit layer during electroless plating, and excessively increasing the consumption of catalyst ink. When used in excess of parts by weight, the concentration of the PdCl 2 (H 2 O) 2 complex is low, making it difficult to form a Pd(0) catalyst electrode on the substrate.

상기와 같이 제조된 촉매 잉크 조성물을 플라즈마 처리된 투명 폴리이미드 필름 기판에 인쇄한 후 이를 환원시킨다.After printing the catalyst ink composition prepared as described above on a plasma-treated transparent polyimide film substrate, it is reduced.

이때, 환원제로 NaBH4, HCOOH, C4H5O6, N2H4 등을 사용하여 화학적 방법으로 환원을 수행할 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 50℃의 0.1M의 NaBH4 용액에 5분 동안 침전시킴으로써 환원시키는 것이 좋다.At this time, reduction may be performed by a chemical method using NaBH4, HCOOH, C4H5O6, N2H4, etc. as a reducing agent, but is not limited thereto. It is preferably reduced by precipitating in a 0.1 M NaBH4 solution at 50° C. for 5 minutes.

표면 처리된 투명 폴리이미드 필름의 표면에 촉매 잉크를 인쇄하고, 환원시키면 투명 폴리아미드 필름 기판 표면에 형성된 극성기에 Pd2+ 이온이 결합되게 되면서 촉매 전극이 생성된다. 이때, 촉매 전극은 무전해 도금이 가능한 입자크기 40㎚ 이하로 형성되는 것이 바람직하다.When catalyst ink is printed on the surface of the surface-treated transparent polyimide film and reduced, Pd 2+ ions are bonded to polar groups formed on the surface of the transparent polyamide film substrate, and a catalyst electrode is created. At this time, the catalyst electrode is preferably formed with a particle size of 40 nm or less capable of electroless plating.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples.

《실시예 1 : 팔라듐 촉매 잉크 제조》<Example 1: Preparation of Palladium Catalyst Ink>

PdCl2 4g과 NH4Cl 4g을 용매인 순수 2400㎖에 넣고 1시간 동안 교반하여 팔라듐 촉매 잉크를 제조하였다. 이후 안정화제로 35% H2O2 15㎖와 2-프로판올(propanol) 125g을 첨가하고 여과하여 팔라듐 촉매 잉크를 제조하였다.4 g of PdCl 2 and 4 g of NH 4 Cl were put into 2400 ml of pure water as a solvent and stirred for 1 hour to prepare a palladium catalyst ink. Thereafter, 15 ml of 35% H 2 O 2 and 125 g of 2-propanol were added as a stabilizer and filtered to prepare a palladium catalyst ink.

상기 제조된 팔라듐 촉매잉크를 약 4℃의 냉장고에 보관하였다.The prepared palladium catalyst ink was stored in a refrigerator at about 4°C.

《실시예 2 :투명 폴리이미드 필름 기판 습식 표면 처리》<Example 2: Wet Surface Treatment of Transparent Polyimide Film Substrate>

50×80㎜ 크기의 투명 폴리이미드 필름(코오롱인더스트리, CPI 필름)을 증류수에서 30분간 세척한 후 1M, 3M, 5M, 7M의 KOH 용액에 10분, 30분, 40분 동안 침지한 후 증류수로 세척하고 실온에서 건조하여 습식 표면 처리를 완료하였다.A transparent polyimide film (Kolon Industries, CPI film) with a size of 50 × 80 mm was washed in distilled water for 30 minutes, immersed in 1M, 3M, 5M, and 7M KOH solutions for 10 minutes, 30 minutes, and 40 minutes, and then washed with distilled water. Wet surface treatment was completed by washing and drying at room temperature.

《실시예 3 :투명 폴리이미드 필름 기판의 건식 표면 처리》<Example 3: Dry Surface Treatment of Transparent Polyimide Film Substrate>

실시예 2에서 습식 표면 처리된 투명 폴리이미드 필름을 대기압 플라즈마 처리기를 통해 건식 표면 처리를 완료하였다. 이때, 대기압 플라즈마 처리기는 ㈜에이피아이사의 PVR 650을 사용하였고, 입력전원 220V, 입력 주파수 50/80Hz, 입력전류 15A, 출력전원 15kV, 출력전류 0.1A, 공기압 0.14MPa, 표면처리 조건 : 상온, 상압으로 5분간 처리하였다.The transparent polyimide film subjected to the wet surface treatment in Example 2 was subjected to dry surface treatment using an atmospheric pressure plasma treatment machine. At this time, the atmospheric pressure plasma treatment machine used PVR 650 of API Co., Ltd., input power 220V, input frequency 50/80Hz, input current 15A, output power 15kV, output current 0.1A, air pressure 0.14MPa, surface treatment conditions: room temperature, normal pressure treated for 5 minutes.

《실시예 4 : 팔라듐 촉매잉크 인쇄 후 환원》<Example 4: Reduction after Printing with Palladium Catalyst Ink>

실시예 1로부터 제조된 팔라듐 촉매잉크를 HP Deskjet Printer(D1560)에 주입하고, 상기 실시예 3의 투명 폴리이미드 필름 기판에 300㎜ 선폭으로 인쇄한 다음, 50℃ 0.1M NaBH4 용액에 5분간 환원(Reduction)하여 촉매 전극을 제조한 후 증류수로 세척하고, 실온에서 건조하였다.The palladium catalyst ink prepared in Example 1 was injected into an HP Deskjet Printer (D1560), printed on the transparent polyimide film substrate of Example 3 with a line width of 300 mm, and then reduced in a 0.1M NaBH4 solution at 50 ° C for 5 minutes ( Reduction) to prepare a catalyst electrode, washed with distilled water, and dried at room temperature.

《실험예 1 : 습식 처리 및 습식/건식 처리에 따른 폴리이미드 투명 필름의 접촉각 측정》《Experimental Example 1: Measurement of contact angle of transparent polyimide film according to wet treatment and wet/dry treatment》

폴리이미드 필름의 특성에 따른 접촉각 변화를 알아보기 위하여, 습식 처리된 투명 폴리이미드 필름 기판과, 습식 처리된 후 건식 처리된 투명 폴리이미드 필름 기판으로 실험을 수행하였다.In order to examine the change in contact angle according to the characteristics of the polyimide film, an experiment was performed with a wet-processed transparent polyimide film substrate and a wet-processed and then dry-processed transparent polyimide film substrate.

투명 폴리이미드 필름 기판의 접촉각은 SEO사의 Phoenix 300을 사용하여 sessile drop법으로 측정하였다.The contact angle of the transparent polyimide film substrate was measured by the sessile drop method using a Phoenix 300 from SEO.

접촉각 변화contact angle change 측정 시료measurement sample 실시예2
접촉각(°)
Example 2
Contact angle (°)
실시예3
접촉각(°)
Example 3
Contact angle (°)
1One 66.6866.68 22.3522.35 22 71.02 71.02 22.4622.46 33 74.75 74.75 22.8322.83

도 3은 본 발명에 따른 습식 표면처리(도 3에서 처리 전 뒷면) 후와 습식 표면처리 후 건식 표면처리(도 3에서 처리 후 뒷면)를 실시한 투명 폴리이미드 필름 기판의 접촉각 변화를 도시한 것이다.3 shows the change in contact angle of a transparent polyimide film substrate subjected to wet surface treatment (rear surface before treatment in FIG. 3) and dry surface treatment (rear surface after treatment in FIG. 3) after wet surface treatment according to the present invention.

표 1 및 도 3에서 보는 바와 같이 습식 표면처리만 실시한 실시예 2의 경우 CPI 필름은 젖음성이 낮은 66.68~74.75°(도 3에서 처리 전 뒷면) 범위의 접촉각을 나타내어 인쇄에 부적합한 표면을 가지고 있음을 알 수 있다. 그러나, 습식 표면처리 후 건식 프라즈마 표면처리를 실시한 실시예 3의 경우 충분한 젖음성을 갖는 22.35 ~ 22.83°(도 3에서 처리 후 뒷면) 범위의 접촉각을 나타내어 촉매 잉크의 인쇄에 적합한 표면이 형성되었음을 알 수 있다.As shown in Table 1 and FIG. 3, in the case of Example 2 in which only wet surface treatment was performed, the CPI film exhibited a contact angle in the range of 66.68 to 74.75 ° (rear surface before treatment in FIG. 3) with low wettability, indicating that it had a surface unsuitable for printing. Able to know. However, in the case of Example 3, in which dry plasma surface treatment was performed after wet surface treatment, a contact angle in the range of 22.35 to 22.83 ° (rear side after treatment in FIG. 3) with sufficient wettability was obtained, indicating that a surface suitable for printing catalyst ink was formed. there is.

《실험예 2 : 투명 폴리이미드 필름 기판의 표면상태 측정》《Experimental Example 2: Measuring the surface state of a transparent polyimide film substrate》

상기 실시예 2에 따른 투명 폴리이미드 필름 기판의 표면상태를 측정하는 실험을 실시하였다. 도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 KOH 농도에 따른 투명 폴리아미드 필름 기판 표면의 3차원 이미지((a) 표면처리 전, (b) 1M, (c) 3M, (d) 5M)이다.An experiment was conducted to measure the surface state of the transparent polyimide film substrate according to Example 2. Figure 4 is a three-dimensional image of the surface of the transparent polyamide film substrate according to the KOH concentration according to Examples and Comparative Examples of the present invention ((a) before surface treatment, (b) 1M, (c) 3M, (d) 5M) am.

도 4에서 1M, 3M 범위의 저농도 KOH 용액에서는 전반적으로 균일하게 에칭된 흔적이 나타나는 데, 표면처리 전 폴리이미드 필름 기판의 표면상태를 측정한 결과 (a)와 같이 평균 거칠기(Ra)가 1.530㎚로 나타났으며, (b)와 같이 1M 수산화칼륨(KOH) 용액으로 처리된 표면은 평균 거칠기(Ra)가 2.454㎚로 굴곡이 균일하게 존재하고 있고, (c)와 같이 3M KOH 용액으로 처리된 표면은 평균 거칠기(Ra)가 3.261㎚로 굴곡이 균일하게 존재하고 있는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 4, in the low-concentration KOH solution in the range of 1M and 3M, there are generally uniformly etched marks. As a result of measuring the surface state of the polyimide film substrate before surface treatment, the average roughness (Ra) was 1.530 nm as shown in (a). As shown in (b), the surface treated with 1M potassium hydroxide (KOH) solution has uniform curves with an average roughness (Ra) of 2.454 nm, and the surface treated with 3M KOH solution as shown in (c) It can be confirmed that the average roughness (Ra) of the surface is 3.261 nm, and the waviness is uniformly present.

《실험예 3 : 투명 폴리이미드 필름 기판의 O 관능기, OH 라디칼 결합 강도 결과》《Experimental Example 3: Results of O functional group and OH radical bond strength of transparent polyimide film substrate》

도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판의 KOH 용액 단독 표면처리, KOH 용액 표면처리 후 플라즈마 표면처리 및 플라즈마 단독 표면처리 시료의 O 관능기의 세기를 비교한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판의 KOH 용액 단독 표면처리, KOH 용액 표면처리 후 플라즈마 표면처리 및 플라즈마 단독 표면처리 시료의 OH 라디칼의 세기를 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing the strength of O functional groups of KOH solution alone surface treatment, plasma surface treatment after KOH solution surface treatment, and plasma surface treatment alone surface treatment samples of transparent polyimide film substrates according to Examples and Comparative Examples of the present invention, 6 is a graph comparing the intensity of OH radicals of KOH solution alone surface treatment, plasma surface treatment after KOH solution surface treatment, and plasma surface treatment only surface treatment samples of transparent polyimide film substrates according to Examples and Comparative Examples of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이 화학적 처리와 프라즈마 처리를 실시한 시료가 Pd(II) 이온과 화학결합을 할 수 있는 관능기(Oxygen Functional Group)가 투명 폴리이미드 필름 기판 표면에 가장 많이 존재하는 것을 알 수 있다. 이는 촉매 이온과 화학결합의 세기를 증가시켜 촉매 잉크의 인쇄성과 균일한 패턴의 전극을 형성시킬 수 있음을 나타내는 것이다.As shown in FIG. 5, it can be seen that in the sample subjected to chemical treatment and plasma treatment, the most functional group (Oxygen Functional Group) capable of chemical bonding with Pd(II) ions is present on the surface of the transparent polyimide film substrate. . This indicates that the printability of the catalyst ink and the uniform pattern of the electrode can be formed by increasing the strength of the chemical bond with the catalyst ion.

도 6에 도시된 바와 같이 알칼리 용액에서 투명 폴리이미드 필름의 관능기 링 오프닝(Ring Opening) 반응에 의해서 형성되어 Pd(II) 이온과 화학결합을 할 수 있는 OH 라디칼이 실시예 3의 투명 폴리이미드 필름 기판 표면에 가장 많이 존재함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 6, OH radicals capable of chemically bonding with Pd(II) ions formed by the functional group ring opening reaction of the transparent polyimide film in an alkaline solution are the transparent polyimide film of Example 3 It can be confirmed that it is most present on the substrate surface.

《실험예 4 : 투명 폴리이미드 필름 기판의 O, N 원자의 농도 비교 결과》《Experimental Example 4: Results of Comparing Concentrations of O and N Atoms in Transparent Polyimide Film Substrate》

도 7은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판의 KOH 용액 단독 표면처리, KOH 용액 표면처리 후 플라즈마 표면처리 및 플라즈마 단독 표면처리 시료의 O, N 원자의 농도 비교를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing a comparison of concentrations of O and N atoms in surface treatment with KOH solution alone, plasma surface treatment after KOH solution surface treatment, and plasma surface treatment alone according to Examples and Comparative Examples of the present invention. am.

도 7에 도시된 바와 같이 Pd(II) 이온과 화학결합 및 친수성 표면을 형성하는 산소와 질소 극성기가 실시예 3의 투명 폴리이미드 필름 기판 표면에 가장 많이 존재함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 7 , it can be confirmed that most of the oxygen and nitrogen polar groups forming a chemical bond with Pd(II) ions and a hydrophilic surface are present on the surface of the transparent polyimide film substrate of Example 3.

《실험예 5 : 투명 폴리이미드 필름 기판의 O 1s 궤도의 산소 원자의 강도를 비교 결과》<<Experimental Example 5: Results of Comparison of Intensities of Oxygen Atoms in O 1s Orbitals of Transparent Polyimide Film Substrates>>

도 8은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판의 플라즈마 표면처리 전후 O 1s 궤도의 산소 원자의 강도를 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing the intensity of oxygen atoms in an O 1s orbit before and after plasma surface treatment of a transparent polyimide film substrate according to Examples and Comparative Examples of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이 Pd(II) 이온과 화학결합 및 친수성 표면을 형성하는 산소 극성기의 수가 실시예 3의 투명 폴리이미드 필름 기판 표면에서 급격히 증가함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8, it can be seen that the number of oxygen polar groups forming a chemical bond with Pd(II) ions and a hydrophilic surface rapidly increases on the surface of the transparent polyimide film substrate of Example 3.

《실험예 6 : 습식 처리 및 습식/건식 처리에 따른 폴리이미드 투명 필름의 접촉각 및 Pd(0) 입자의 형상 분석》《Experimental Example 6: Analysis of contact angle and shape of Pd(0) particles of transparent polyimide film according to wet treatment and wet/dry treatment》

도 9는 본 발명의 플라즈마 처리 실시 여부에 따라 환원에 의해 촉매 입자가 투명 폴리이미드 필름 기판에 부착된 모습을 SEM 사진으로 나타낸 것이다.FIG. 9 is a SEM photograph showing the attachment of catalyst particles to a transparent polyimide film substrate by reduction depending on whether or not the plasma treatment of the present invention is performed.

상기 실시예 2와, 실시예 3의 투명 폴리이미드 필름 기판에 결합시킨 Pd(0) 입자의 형상을 FE SEM(Philips사, XL-30S FEG)으로 분석하여 도 9에 나타내었다.The shapes of the Pd(0) particles bonded to the transparent polyimide film substrates of Examples 2 and 3 were analyzed by FE SEM (Philips, XL-30S FEG) and are shown in FIG. 9 .

실시예 3의 화학처리와 플라스마 표면처리를 실시한 투명 폴리이미드 필름 기판에 Pd(II) 촉매 잉크를 인쇄하고 환원한 후 Pd(0) 촉매 입자를 관찰한 SEM 이미지는 (a) 1M KOH 용액, (b) 3M KOH 용액의 접촉각은 약 23°이고, 실시예 2의 화학처리만 실시한 투명 폴리이미드 필름 기판에 Pd(II) 촉매 잉크를 인쇄하고 환원한 후 Pd(0) 촉매 입자를 관찰한 SEM 이미지를 통해 (c) 1M KOH 용액, (d) 3M KOH 용액접촉각 약 67°이다.After printing Pd(II) catalyst ink on a transparent polyimide film substrate subjected to chemical treatment and plasma surface treatment in Example 3 and reducing it, SEM images of observing Pd(0) catalyst particles are (a) 1M KOH solution, ( b) The contact angle of the 3M KOH solution is about 23°, and the Pd(II) catalyst ink is printed on the transparent polyimide film substrate subjected to only the chemical treatment of Example 2, and the Pd(0) catalyst particles are observed after reduction. SEM image Through (c) 1M KOH solution, (d) 3M KOH solution, the contact angle is about 67°.

도 10은 본 발명에 따라 투명 폴리이미드 필름 기판에 형성된 촉매 전극 사진으로, 5~8㎛ 두께의 촉매 전극이 균일하게 형성되어 있음을 확인하였으며, Cu 무전해 도금을 할 경우 5Ω/50㎝ 이하의 전기저항을 갖는 전기전도도가 우수한 회로전극을 형성할 수 있다.10 is a photograph of a catalyst electrode formed on a transparent polyimide film substrate according to the present invention, confirming that a catalyst electrode having a thickness of 5 to 8 μm is uniformly formed. A circuit electrode having excellent electrical conductivity and electrical resistance can be formed.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be variously modified and can take various forms, and in the detailed description of the invention, only specific embodiments thereof have been described. However, it should be understood that the present invention is not limited to the particular forms mentioned in the detailed description, but rather it is understood to include all modifications, equivalents and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. It should be.

Claims (6)

불소가 함유된 투명 폴리이미드(CPI : Colorless Polyimide) 필름인 고분자 필름 기판을 KOH, NaOH, NH4OH 용액을 단독으로 또는 혼합한 알칼리 용액에 침적시켜 가수분해에 의해 이미드 고리가 열리게 되면서 표면에 극성기를 갖는 미세한 굴곡을 형성시켜 소수성 표면을 친수성 표면으로 전환시키는 습식 표면처리 공정과;
극성기를 갖는 미세한 굴곡을 형성된 상기 고분자 필름 기판을 건조시키는 건조 공정과;
건조된 상기 고분자 필름 기판 표면의 접촉각을 22~35°로 낮추고, 표면 거칠기를 향상시켜 인쇄성을 향상시키도록 대기압 플라즈마 방식으로 상기 고분자 필름 기판 표면을 건식처리하는 건식 표면처리 공정; 및
상기 고분자 필름 기판 표면에 팔라듐 염, 암모듐 염 및 안정화제를 포함하는 촉매 잉크 조성물을 인쇄한 후 NaBH4, HCOOH, C4H5O6, N2H4중 선택된 어느 하나인 환원제에 침적하여 환원시켜 입자크기 40㎚ 이하인 촉매 전극을 형성하는 촉매전극 형성 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 필름 기판상에 표면처리 및 금속패턴 형성방법.
A polymer film substrate, which is a fluorine-containing transparent polyimide (CPI: Colorless Polyimide) film, is immersed in an alkali solution of KOH, NaOH, or NH4OH alone or mixed, and the imide ring is opened by hydrolysis to form a polar group on the surface. a wet surface treatment step of converting a hydrophobic surface into a hydrophilic surface by forming fine curves;
a drying step of drying the polymer film substrate formed with fine curves having polar groups;
A dry surface treatment step of dry-treating the surface of the polymer film substrate by atmospheric pressure plasma method to lower the contact angle of the surface of the dried polymer film substrate to 22 to 35 ° and improve surface roughness to improve printability; and
After printing a catalyst ink composition containing a palladium salt, an ammonium salt, and a stabilizer on the surface of the polymer film substrate, it is reduced by immersion in a reducing agent selected from NaBH 4 , HCOOH, C4H 5 O 6 , and N 2 H 4 A method of surface treatment and metal pattern formation on a polymer film substrate, characterized in that it consists of a catalyst electrode forming step of forming a catalyst electrode having a particle size of 40 nm or less.
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