KR102602253B1 - 전도성 고분자 접착제 및 그의 제조 방법 - Google Patents

전도성 고분자 접착제 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전도성 고분자 복합체가 개시된다. 상기 전도성 고분자 복합체는 경화성 고분자 및 경화제를 포함하여 구성되는 고분자 접착제, 전기적 물성을 가진 금속을 통해 구성되는 전도성 필러 및 상기 전도성 필러에 코팅된 윤활층을 치환 또는 제거하는 치환제를 포함할 수 있다.

Description

전도성 고분자 접착제 및 그의 제조 방법{CONDUCTIVE POLYMER ADHESIVE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유연 기판 위에서 전기적 특성이 우수하고 접착성이 향상되며 유연성 및 신축성을 갖는 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 인체와의 친밀성과 다양한 디자인의 적용을 위해, 전자 제품의 기계적 유연성이 중요한 트렌드가 되고 있다. 이에 따라, 단단한 기판 상에 전극을 형성한 전도성 소자에서 벗어나, 유연 또는 신축성 기판 상에 전극을 형성한 유연/신축성 전자 소자에 관한 연구 개발이 활발해지고 있다.
이러한 유연 전자 장치는, 해당 유연 전자 장치를 구성하는 구성 요소 간 다양하게 요구되는 기계적, 물리적 또는 전기적 특성들이 존재할 수 있다. 구체적으로, 유연 전자 장치에 포함된 재료들은 우수한 전도성, 접지 및 신호 전송에 용이한 전기적 특성 이외에도, 유연성을 제공하기 위해 뛰어난 물리적 물성 및 접착성이 요구될 수 있다. 다시 말해, 유연 전자 장치는 외부 응력에 대해 자유롭게 늘어남에도, 전기적 또는 물리적 특성을 유지할 수 있어야 하므로, 안정적인 전기전도도, 유연한 물리적 물성 및 높은 접착성 등을 가진 소재를 통해 구비되어야 한다.
특히, 유연 전자 장치에서 전도성을 가진 접착제의 활용은 보다 중요할 수 있다. 이러한 접착제를 구성하는 고분자 소재는 분자 설계에 의해 다양한 기계적 성질을 가질 수 있고, 다양한 전도성 필러를 첨가함으로써 향상된 전기전도도를 가질 수 있다. 일반적으로 전도성 접착제를 구성하는 고분자 소재로 수축 현상이 강한 에폭시를 메트릭스로 활용하나, 에폭시 기반의 전도성 접착제는 높은 강성으로 인해 유연 전자 장치에 적용하는데 한계를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 에폭시 기반의 전도성 접착제는, 기판이 외부 응력에 의해 연신 또는 응축될 시 접착성 및 전도성을 지속적으로 유지할 수 없으므로, 유연 전자 장치의 신뢰도를 저하시킬 우려가 있다.
따라서, 당 업계에는 유연 기판에서 우수한 접착력을 가지며 신축 시 전기전도도의 안정성과 높은 전기전도도를 가지는 전도성 복합체 및 전도성 페이스트에 대한 수요가 존재할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0015544호
본 발명은 유연성과 신축성을 가진 유연 기판 상에 향상된 접착력을 가지며, 외부 응력에도 전기전도도 및 접착에 관련한 성능 저하를 유발하지 않는 전도성 고분자 접착제를 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명은 전도성 고분자 접착제를 이용하여 유연 기판상에 전도성 고분자 접착제 필름을 형성함으로써 유연성과 신축성을 부여함과 동시에 전도도가 향상되고 외부 응력에 따른 전도도 저하가 최소화되어 전기적 특성이 향상된 유연 디스플레이, 유연 트랜지스터, 유연 센서, 액츄에이터 및 태양 전지 등의 다양한 유연 전자 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 고분자 복합체가 개시된다. 상기 전도성 고분자 복합체는 경화성 고분자 및 경화제를 포함하여 구성되는 고분자 접착제, 전기적 물성을 가진 금속을 통해 구성되는 전도성 필러 및 상기 전도성 필러에 코팅된 윤활층을 치환 또는 제거하는 치환제를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 고분자 접착제는, 경화 전, 점도가 3000 mPa·s 내지 150,000 mPa·s인 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 고분자 접착제는, 경화 후, 벌크 인장 강도가 0.1 내지 100 MPa이며, 체적수축률이 1 내지 20%인 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 고분자 접착제는, 상기 경화성 고분자 100 중량부 대비 상기 경화제 10 내지 200 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 전도성 고분자 복합체는, 상기 고분자 접착제 100 중량부 대비 상기 전도성 필러 100 내지 500 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 고분자 접착제는, 에폭시 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 이소프렌계 수지, 클로로프렌계 수지, 플루오로계 수지, 부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔 고무 중 하나 이상을 통해 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 고분자 접착제는, 실리콘계 수지인 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 금속은, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 란타늄(La) 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 금속은, 상기 유기용매에 와이어(Wire), 플레이크(Flake), 파티클(Particle) 또는 튜브(Tube) 중 적어도 하나의 형태를 통해 분산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 금속은, 직경이 100 내지 200㎚인 금속입자, 1 내지 4㎛인 금속입자 및 5 내지 10㎛인 금속입자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 치환제는, in-situ 공정을 통해 상기 윤활층을 Methyl(-CH3)을 갖는 물질, carboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Dicarboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Thiol functional group(-SH)을 갖는 물질, Amine functional group(-NH3)을 갖는 물질, Phosponic acid(-H2PO3)를 갖는 물질 및 Phosporic acid(-H2PO4)를 갖는 물질 중 적어도 하나로 치환하는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 치환제는, 상기 금속 100 중량부 대비 0 초과 10 중량부가 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 전도성 고분자 복합체는, 유연 기판에 접착 가능하며, 상기 유연 기판 상에 접착되는 경우, 전극으로 활용되는 것을 특징으로 하며, 상기 유연 기판은, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리스타이렌(PS) 및 폴리에테르설포네이트(PES) 중 적어도 하나를 통해 구성된 기판인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제공 방법이 개시된다. 상기 방법은, 유기 용매 및 금속을 포함하여 구비되는 전도성 필러에 치환제를 분산시켜 윤활층을 치환 또는 제거하여 전도성 필러 분산액을 제조하는 단계, 상기 전도성 필러 분산액에 경화성 고분자 및 경화제를 혼합함으로써, 상기 전도성 필러 및 고분자 접착제를 포함하는 접착 혼합물을 생성하는 단계, 유연 기판 상에 상기 접착 혼합물을 통한 코팅을 수행하여 혼합물 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 혼합물 코팅층을 경화 처리하여 상기 유연 기판 상에 전도성 고분자 복합체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 고분자 접착제는, 상기 경화성 고분자 및 상기 경화제를 포함하며, 에폭시 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 이소프렌계 수지, 클로로프렌계 수지, 플루오로계 수지, 부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔 고무 중 하나 이상을 통해 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 고분자 접착제는, 실리콘계 수지인 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 금속은, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 란타늄(La) 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 윤활층에 와이어(Wire), 플레이크(Flake), 파티클(Particle) 또는 튜브(Tube) 중 적어도 하나의 형태를 통해 분산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 금속은, 직경이 100 내지 200㎚인 금속입자, 1 내지 4㎛인 금속입자 및 5 내지 10㎛인 금속입자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 고분자 접착제는, 상기 경화성 고분자 100 중량부 대비 상기 경화제 10 내지 200 중량부를 통해 구비되는 것을 특징으로 하며, 상기 접착 혼합물은, 상기 고분자 접착제 100 중량부 대비 상기 전도성 필러 100 내지 500 중량부를 통해 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 혼합물 코팅층을 형성하는 단계에서 수행되는 상기 코팅은, 닥터 블레이드, 평판 스크린법, 스핀 코팅법, 롤 코팅, 플로우 코팅, 그라비아 프린팅 및 플렉소 프린팅 중 적어도 하나의 코팅 방법을 통해 수행되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 코팅층의 두께는, 10 내지 200㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 유연 기판은, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리스타이렌(PS) 및 폴리에테르설포네이트(PES) 중 적어도 하나를 통해 구성된 기판인 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 혼합물 코팅층에 대한 경화는, 0 내지 200℃의 온도에서 15 내지 180분 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 치환제는, in-situ 공정을 통해 상기 윤활층을 Methyl(-CH3)을 갖는 물질, carboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Dicarboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Thiol functional group(-SH)을 갖는 물질, Amine functional group(-NH3)을 갖는 물질, Phosponic acid(-H2PO3)를 갖는 물질 및 Phosporic acid(-H2PO4)를 갖는 물질 중 적어도 하나로 치환하는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 전도성 필러 분산액을 제조하는 단계는, 상기 금속 100 중량부 대비 상기 치환제 0 초과 10 중량부가 포함된 조합물을 상기 유기 용매에 분산시켜 상기 전도성 필러 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하며, 상기 유기 용매는, 클로로포름, 톨루엔, 에탄올, 메탄올, 디클로로메탄, 테트라하이드로퓨란 및 메틸에틸케톤 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 전술한 고분자 복합체를 폼하는 유연 전자 장치가 개시된다.
대안적인 실시예에서, 상기 유연 전자 장치는 유연 디스플레이, 유연 트렌지스터, 유연 센서, 액츄에이터 및 태양 전지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유연 전자 장치가 개시된다. 복수의 단위 구조체를 포함하는 오그제틱 형성된 유연 기판 및 전도성 고분자 복합체를 통해 상기 유연 기판 상에 형성되는 유연 전극을 포함하며, 상기 전도성 고분자 복합체는, 경화성 고분자 및 경화제를 포함하여 구성되는 고분자 접착제, 전기적 물성을 가진 금속을 통해 구성되는 전도성 필러 및 상기 전도성 필러에 코팅된 윤활층을 치환 또는 제거하는 치환제를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유연 전자 장치 제조 방법이 개시된다. 상기 방법은, 복수의 단위 구조체를 포함하는 오그제틱이 형성된 유연 기판을 위치시키는 단계, 상기 전도성 고분자 복합체를 제조하는 단계, 상기 전도성 고분자 복합체를 통해 상기 유연 기판 상에 유연 전극을 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 전도성 고분자 복합체를 제조하는 단계는, 유기 용매 및 금속을 포함하여 구비되는 전도성 필러에 치환제를 분산시켜 윤활층을 치환 또는 제거하여 전도성 필러 분산액을 제조하는 단계, 상기 전도성 필러 분산액에 경화성 고분자 및 경화제를 혼합함으로써, 상기 전도성 필러 및 고분자 접착제를 포함하는 접착 혼합물을 생성하는 단계, 유연 기판 상에 상기 접착 혼합물을 통한 코팅을 수행하여 혼합물 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 혼합물 코팅층을 경화 처리하여 상기 유연 기판 상에 전도성 고분자 복합체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 본 발명은 전도성 고분자 접착제를 이용하여 유연 기판상에 전도성 고분자 접착제 필름을 형성함으로써 유연성과 신축성을 부여함과 동시에 전도도가 향상되고 외부 응력에 따른 전도도 저하가 최소화되어 전기적 특성이 향상된 유연 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 유연 기판 상에 접촉하여 구비된 전도성 고분자 복합체를 예시적으로 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 유연 기판의 오그제틱 구조를 예시적으로 나타낸 예시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체를 생성하는 방법에 관련한 예시적인 순서도를 도시한다.
도 4는 전도성 필러 분산액을 제조하는 과정에 관련한 예시적인 순서도를 도시한다.
도 5는 접착 혼합물을 생성하는 과정에 관련한 예시적인 순서도를 도시한다.
도 6은 유연 기판 상에 혼합물 코팅층을 형성하는 과정에 관련한 예시적인 순서도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체에 포함되는 금속의 다양한 형상을 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체를 생성하는 과정을 예시적으로 나타낸 예시도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체에 치환제가 포함하여 구비됨에 따라 저항이 저하됨을 보여주는 실험 결과 값을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체에 치환제가 포함하여 구비됨에 따라 전기전도도가 향상됨을 보여주는 실험 결과 값을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련된 치환제로 활용 가능한 숙신산을 설명하기 위한 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체가 숙신산을 통해 저항이 현저히 저하됨을 보여주는 실험 결과 값을 도시한다.
다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 감지될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
이하, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어”있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
구성 요소(elements) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소 또는 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성 요소를 뒤집을 경우, 다른 구성 요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명하는데 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명이 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
최근 유연 전자 장치에 대한 연구 개발이 활발해짐에 따라, 전도성을 가진 고분자 복합체에 관련한 기술 개발의 수요가 증가하고 있다. 유연 전자 장치는 외부 응력에 대응하여 자유롭게 변형될 수 있는 유연 기판 및 해당 유연 기판 상에 위치한 전자소자들을 의미하는 것으로, 기계적 변형이나 외력이 가해지더라고 전기적/물리적 특성을 유지시킬 수 있는 전자 기기를 의미할 수 있다. 예컨대, 유연 전자 장치는, 뛰어난 기계적 가변성으로 인해 디자인 자유도를 높여줄 뿐 아니라 외력에 의한 기계적 안정성까지 확보할 수 있어, 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있다. 예를 들어, 유연 전자 장치는, 웨어러블 소자, 전자 피부, 스마트폰, 의료기기, 헬스케어 모니터링 시스템, 국방, 항공 우주 산업 등으로 시장이 확장되고 있는 추세이다.
일반적으로 유연 전자 장치(또는 soft platform)는 유연성을 가진 유연 기판, 전극, 소자 및 기판 상에 각 구성 요소들을 고정 또는 접착시키는 접착제 등을 포함하여 구비될 수 있다. 전극은, 유연 전자 장치에 전기적 에너지를 전달하는 구성 요소를 의미할 수 있다. 예컨대, 전극은 회로 내의 도체(conductor)로 전류가 흘러들어가거나 나오는 단자를 의미할 수 있다. 소자는, 기기 내에 포함된 회로 부품을 의미하는 것으로, 예컨대, 코일, 콘덴서, 저항체, 트랜지스터, 다이오드 및 서미스터 등을 포함할 수 있다. 유연 전자 장치는 전술한 구성 요소들을 기판 상에 집적하기 위하여 전도성을 가진 소재를 통해 구현되는 접착제를 포함할 수 있다. 특히, 유연 전자 장치에서 전도성을 가진 접착제의 활용은 보다 중요할 수 있다. 이러한 접착제를 구성하는 고분자 소재는 분자 설계에 의해 다양한 기계적 성질을 가질 수 있고, 다양한 전도성 필러를 첨가함으로써 향상된 전기전도도를 가질 수 있다.
구체적으로, 유연 전자 장치는, 외력에 의해 수축 또는 이완되는 등 다양하게 변형이 가능하기 때문에, 이러한 변형에도 기판 상에 집적된 구성 요소들이 이탈되지 않도록 하는 접착제의 역할이 중요할 수 있다. 또한, 소자가 마이크로 단위로 구비되는 경우, 소간 간 거리가 좁아지며, 전극도 작아져 소자의 배열이나 전극과의 연결이 까다로워질 수 있으므로, 각 구성요소들의 배치 또는 배열이 유연 전자 장치의 변형에도 일정하게 유지되는 것이 중요하다. 다시 말해, 유연 전자 기기는 일반 전자 기기 보다 변형이 자유로우므로, 다양한 변형에 대응하여 구성요소들의 이탈을 방지하고, 전자 기기의 고장을 예방하기 위해서는, 일정 이상의 접착 강도를 갖는 접착제를 포함하여 구비되어야 한다. 또한, 접착제는 일정 이상의 접착 강도를 갖도록 구비됨과 동시에 기판의 변형에 따른 연신 시에도 일정 이상의 전기전도도를 유지하여야 한다.
일반적으로 전도성 접착제를 구성하는 고분자 소재로 수축 현상이 강한 에폭시를 메트릭스로 활용하나, 에폭시 기반의 전도성 접착제는 높은 강성으로 인해 유연 전자 장치에 적용하는데 한계를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 에폭시 기반의 전도성 접착제는, 기판이 외부 응력에 의해 연신 또는 응축될 시 접착성 및 전도성을 지속적으로 유지하기 어려울 수 있다. 예컨대, 전도성의 향상을 위해 금속을 추가적으로 투입하는 경우, 접착력의 저하가 발생될 수 있으며, 접착력의 향상을 위해 접착성분의 고분자 소재를 투입하는 경우, 전도도의 저하가 발생될 수 있다.
또한, 구체적인 예를 들어, 종래의 에폭시 기반의 전도성 접착제는, 전도성을 부여하는 은 입자(예컨대, 은 플레이크)가 뭉치지 않도록 하기 위해 윤활층을 포함하는 전도성 필러를 통해 구비될 수 있다. 이러한 윤활층은, 은 플레이크를 골고루 분산시킬 수 있으나, 지방산으로 이루어져 있어, 은 플레이크의 주변을 둘러싸게 되고, 이에 따라, 은 플레이크 간의 거리가 멀어져 전기전도도의 저하를 유발함에 따라 유연 전자 장치의 신뢰도를 저하시킬 우려가 있다.
본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는, 유연 디스플레이, 유연 트랜지스터, 유연 센서, 액츄에이터 및 태양 전지 중 적어도 하나에 관련한 유연 전자 장치를 구성하는 유연 기판(10) 상에 다양한 구성 요소(예컨대, 소자)들이 안정적으로 집적되도록 할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는 유연 기판(10)이 외력에 의해 변형되는 경우에도, 전자 소자들을 유연 기판 상에 안정적으로 지지 또는 접착시킬 수 있다. 즉, 유연성을 가진 특히, 스트레처블 기판에서 우수한 접착력을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는 연신 시에도 전도성의 저하를 방지하는 등 높은 전기전도도를 확보하여 향상된 안정성을 제공함에 따라 전자 장치의 신뢰도를 담보할 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는 전기적인 성능 즉 전도성을 부여하는 금속의 함량을 최소화할 수 있어, 저가화가 가능하다는 장점이 있다.
본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)의 구성 요소, 구조적 특징, 제조 방법 및 이에 따른 효과들에 대한 구체적인 설명은 이하에서 도 1 내지 도 12를 참조하여 후술하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 유연 기판 상에 접촉하여 구비된 전도성 고분자 복합체를 예시적으로 도시한 예시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 유연 기판의 오그제틱 구조를 예시적으로 나타낸 예시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체를 생성하는 방법에 관련한 예시적인 순서도를 도시한다. 도 4는 전도성 필러 분산액을 제조하는 과정에 관련한 예시적인 순서도를 도시한다. 도 5는 접착 혼합물을 생성하는 과정에 관련한 예시적인 순서도를 도시한다. 도 6은 유연 기판 상에 혼합물 코팅층을 형성하는 과정에 관련한 예시적인 순서도를 도시한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체에 포함되는 금속의 다양한 형상을 예시적으로 나타낸 예시도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체를 생성하는 과정을 예시적으로 나타낸 예시도를 도시한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체에 치환제가 포함하여 구비됨에 따라 저항이 저하됨을 보여주는 실험 결과 값을 도시한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체에 치환제가 포함하여 구비됨에 따라 전기전도도가 향상됨을 보여주는 실험 결과 값을 도시한다. 도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련된 치환제로 활용 가능한 숙신산을 설명하기 위한 예시도이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체가 숙신산을 통해 저항이 현저히 저하됨을 보여주는 실험 결과 값을 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전도성 고분자 복합체(100)는 유연 기판(10) 상의 일면에 접착되어 구비될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 고분자 복합체(100)는 실리콘 기반의 유기 폴리머로, 복합소재 및 접착제에서 매트릭스(matrix)의 역할로 활용될 수 있다. 또한 실시예에 따르면, 전도성 고분자 복합체(100)는 유연 기판(10) 상에 접착되는 경우, 전극으로 활용될 수 있다.
전도성 고분자 복합체(100)는 유연 기판(10)의 일면에 코팅 및 경화됨에 따라 다른 전자 소자들과 유연 기판(10) 상의 접착을 허용할 수 있다. 본 발명에서 유연 기판(10)은 탄성력 또는 신축성을 가진 기판을 의미하는 것으로, 예컨대, 실리콘 고무, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리 우레탄 폴리머 등을 통해 구현될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 유연 기판(10)은, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리스타이렌(PS) 및 폴리에테르설포네이트(PES) 중 적어도 하나를 통해 구성된 기판일 수 있다. 전술한 유연 기판(10)에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 유연 기판(10)은 오그제틱 구조체를 포함할 수 있다. 오그제틱 구조체는 통상적인 자연계 연신에 정반대인 수직 방향으로 팽창되는 구조일 수 있다. 유연 기판(10)은 오그제틱 구조체를 포함하여 구성됨에 따라 음의 포아송 비를 가질 수 있다.
포아송 비란, 재료에 인장력이 작용하여 특정 방향으로 인장되는 경우, 가로 방향 변형도와 세로 방향 변형도 사이의 비율을 의미할 수 있다. 다시 말해, 포아송 비는, 횡방향과 종방향 간의 변형률을 의미할 수 있다.
대부분은 재료들은 단축으로 인장력을 가하는 경우, 재료의 인장 방향과 측면 방향 변형률의 부호가 서로 다르므로 양의 포아송 비를 갖는다. 다만, 재료가 특정한 격자 구조를 이루도록 설계할 경우, 구성물질이 양의 포아송 비를 가지더라고 거시적으로 음의 포아송 비를 구현할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 도 2를 참조하면, 일반적인 논-오그제틱(non-auxetic) 구조의 재료는, 횡방향의 응력이 가해지면, 해당 방향으로 신장함과 동시에 종방향으로의 수축이 발생한다. 즉, 재료 내부에 생기는 수직 응력에 의한 종방향의 변형과 횡방향의 변형 간의 포아송 비가 양수일 수 있다.
반면, 오그제틱(auxetic) 구조의 재료는, 횡방량의 응력이 가해지면, 횡방향 및 종방향 모두로 신장될 수 있다. 즉, 재료 내부에 생기는 수직 응력에 의한 포아송 비가 음수일 수 있다.
즉, 오그제틱 구조체는, 일반적인 재료와 다르게 음의 포아송 비, 즉 횡방향과 종방향 변형률의 부호가 같도록 설계된 재료를 의미할 수 있다. 유연 기판(10)은 특정한 격자 구조로 설계된 기계적 메타 물질을 도입함으로써, 음의 포아송 비, 또는 연신 방향의 수직 방향에 대한 번형률을 제어할 수 있다. 이러한 포아송 비는 원래 소재 고유의 특성이지만 소재에 특정한 구조를 형성시킴으로써 제어가 가능할 수 있다. 포아송 비를 음의 값으로 제어가 가능한 대표적인 오그제틱 구조에는 예를 들어, 리엔트런트 구조, 회전 강체 구조 및 키랄 구조 등이 포함될 수 있다. 전술한 오그제틱 구조에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체는, 경화성 고분자 및 경화제를 포함하는 고분자 접착제(110), 전기적 물성을 가진 금속을 통해 구성되는 전도성 필러 및 전도성 필러에 코팅된 윤활층을 제거 또는 치환시키는 치환제를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전도성 고분자 복합체(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전도성 필러(120) 및 고분자 접착제(110)를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 고분자 접착제(110)는 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 이소프렌계 수지, 클로로프렌계 수지, 플루오로계 수지, 부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔 고무 중 하나 이상을 통해 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 더욱 바람직한 실시예에서, 고분자 접착제(110)는 실리콘계 수지일 수 있다.
전도성 필러(120)는 전기적 물성을 가진 금속을 통해 구성될 수 있다. 여기서, 금속은 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 란타늄(La) 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 금속은, 직경이 100 내지 200 nm인 금속입자, 1 내지 4 ㎛인 금속입자, 및 5 내지 10 ㎛인 금속입자의 중에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 직경이 100 내지 200 nm인 금속입자, 1 내지 4 ㎛인금속입자, 및 5 내지 10 ㎛인 금속입자의 혼합물일 수 있다.
이러한 금속을 포함하여 구비되는 전도성 필러(120)는 유기용매를 더 포함할 수 있다. 여기서 유기용매는, 금속(예컨대, 은 플레이크)을 골고루 분산시키고 치환제를 녹이기 위한 것일 수 있다. 실시예에 따르면, 유기 용매는, 예를 들어, 클로로포름, 톨루엔, 에탄올, 메탄올, 디클로로메탄, 테트라하이드로퓨란 및 메틸에틸케톤 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 전기적인 물성을 가진 금속은, 유기 용매에 골고루 분산되어 구비됨에 따라 전도성 필러(120)를 포함하는 전도성 고분자 복합체(100)는 전기전도도를 갖도록 구비될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 금속은 유기용매에 와이어(Wire), 플레이크(Flake), 파티클(Particle) 또는 튜브(Tube) 중 적어도 하나의 형태를 통해 분산되는 것을 특징으로 할 수 있다. 다시 말해, 금속은, 와이어, 플레이크, 파티클 또는 튜브 등 다양한 형상을 통해 용매에 골고루 분산되어 구비될 수 있다. 일 예시에서, 금속의 구비 형태에 따라, 전도성의 발현 정도가 상이할 수 있다. 예컨대, 금속이 은이며, 와이어의 형상인 경우, 함량이 15~20wt%인 경우 전도성의 발현이 가능할 수 있으며, 플레이크 형상인 경우, 50wt%부터 전도성이 발현 가능할 수 있다. 즉, 와이어 형상인 경우, 최소화된 금속 함량을 통해 전도성을 발현할 수 있으므로, 저가화가 가능해질 수 있다.
일 실시예에서, 전도성 고분자 복합체(100)는, 유연 기판(10)과의 접착을 위해 일정 이상의 접착 강도를 갖도록 구비될 수 있다. 예컨대, 전도성 고분자 복합체(100)는 0.8 내지 22 의 접착 강도를 가질 수 있다. 이러한 접착 강도의 수치적 기재는, 유연 기판(10)이 연신 또는 수축되는 경우에도, 기판 상에서 소자들의 이탈을 방지하기에 적절한 범위일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따르면, 전도성 고분자 복합체(100)의 접착 강도는, 고분자 접착제(110)에 기반한 것일 수 있다.
구체적으로, 전도성 고분자 복합체(100)는 경화성 고분자 및 경화제를 포함하여 구성되는 고분자 접착제(110)를 포함할 수 있다. 본 발명의 고분자 접착제는 경화성 고분자 100 중량부 대비 경화제 10 내지 200 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 경화성 고분자는 열경화성 고분자 및 광경화성 고분자를 포함할 수 있다. 이러한 고분자 접착제(110)는 미리 정해진 온도 및 시간에 따른 경화 공정이 수행됨에 따라 일정 이상의 접착 강도를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전도성 고분자 복합체(100)는 경화 전, 점도가 3000 mPa·s 내지 150,000 mPa·s인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 전도성 고분자 복합체(100)는 경화 후, 벌크 인장 강도가 0.1 내지 100 MPa이며, 체적수축률이 1 내지 20%인 것을 특징으로 할 수 있다. 전도성 고분자 복합체(100)의 경화 전 점도 또는 경화 후 벌크 인장 강도 및 체적 수축률이 전술한 수치를 벗어나는 경우, 기판 또는 소자와의 접착력이나, 기계적 물성 또는 전기적 특성이 저하될 수 있다.
또한, 전도성 고분자 복합체(100)는 고분자 접착제 100 중량부 대비 전도성 필러 100 내지 500 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 다시 말해, 전도성 고분자 복합체(100)는 경화성 고분자 및 경화제를 통해 구성되는 고분자 접착제 100 중량부 대시 금속을 통해 구성되는 전도성 필러가 100 내지 500 중량부를 통해 혼합됨에 따라 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 필러의 함량이 고분자 접착제 100 중량부에 대하여 100 중량부 미만인 경우에는 전도성의 저하가 발생될 수 있으며, 500 중량부를 초과하는 경우에는 유연 기판 상에서 접착력이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전도성 고분자 복합체(100)는 윤활층을 제거 또는 치환시키는 치환제를 포함할 수 있다. 예컨대, 윤활층은 전도성을 부여하는 은 입자(예컨대, 은 플레이크)가 뭉치지 않도록 하기 위해(즉, 골고루 분산시키기 위해) 구비될 수 있으나, 지방산으로 이루어져 있어, 금속(예컨대, 은 플레이크)의 주변을 둘러싸게 되고, 이에 따라, 금속 재료 간의 거리가 멀어져 전기전도도의 저하를 유발함에 따라 유연 전자 장치의 신뢰도를 저하시킬 우려가 있다. 이에 따라, 본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는 금속과 친한 성분의 재료인 치환제를 통해 윤활층을 치환 또는 제거함으로써, 금속 재료 간의 거리를 저감시킴으로써 전기전도도의 향상을 야기시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 치환제는 윤활층을 숙신산(succinic acid, SA)으로 치환하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예컨대, 치환제는, 윤활층을 Methyl(-CH3)을 갖는 물질, carboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Dicarboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Thiol functional group(-SH)을 갖는 물질, Amine functional group(-NH3)을 갖는 물질, Phosponic acid(-H2PO3)를 갖는 물질 및 Phosporic acid(-H2PO4)를 갖는 물질 중 적어도 하나로 치환시킬 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 치환제는 숙신산(SA)을 포함할 수 있으며, 해당 치환제가 전도성 고분자 복합체(100)에 제조 과정에서 투입됨에 따라, 기존 전도성 필러의 윤활층이 치환 또는 제거되어 숙신산으로 치환될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 윤활층이 숙신산으로 제거 또는 치환되는 경우, 치환제가 포함되지 않은 일반 복합체(즉, 기존 윤활층이 치환 또는 제거되지 않은 복합체) 보다 전기전도도가 최대 배 만큼 향상될 수 있다. 이는 복합체에 함유되는 금속의 양을 저감시킬 수 있으므로, 제조 단가를 현저히 낮출 수 있다는 장점을 가진다. 이러한, 치환제는 in-situ 공정을 통해 윤활층을 제거 또는 치환시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, in-situ 공정은, 반응을 한번의 과정을 통해 종결하는 것을 의미하는 것으로, 반응기를 옮기거나 또는 다른 반응기에서 반응한 것을 재결합시키는 등의 작업 과정 없이 한번의 배합을 통해 윤활층을 제거 또는 치환시킴을 의미할 수 있다.
즉, 본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는 금속의 윤활층을 비교적 간단한 in-situ 방법으로 치환 또는 제거하여 향상된 전기전도성을 제공하며, 유연 기판의 인장 시에도 우수한 접착력을 통해 장치의 안정성 향상을 담보할 수 있다. 이하에서는 도 3 내지 도 12를 참조하여 전도성 고분자 복합체를 제조하는 방법 및 전도성 고분자 복합체가 제공하는 효과에 대하여 구체적으로 후술하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체를 생성하는 방법에 관련한 예시적인 순서도를 도시한다. 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체를 생성하는 방법은, 하기와 같은 단계를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 단계들은 필요에 의해 순서가 변경될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 단계가 생략 또는 추가될 수 있다. 즉, 하기의 단계들은 본 발명의 일 실시예에 분과할 뿐, 본 발명의 권리범위는 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체를 생성하는 방법은, 전도성 필러 분산액을 제조하는 단계(S110)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 전도성 필러 분산액을 제조하는 방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 유기 용매 및 금속을 혼합하여 전도성 필러를 생성하는 단계(S111)를 포함할 수 있다.
전도성 필러(120)는 전기적 물성을 가진 금속을 통해 구성될 수 있다. 전도성 필러(120)는 금속 및 해당 금속을 분산시키기 위한 유기용매를 포함할 수 있다. 여기서 유기용매는, 금속(예컨대, 은 플레이크)을 골고루 분산시키고 치환제를 녹이기 위한 것일 수 있다. 실시예에 따르면, 유기 용매는, 예를 들어, 클로로포름, 톨루엔, 에탄올, 메탄올, 디클로로메탄, 테트라하이드로퓨란 및 메틸에틸케톤 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 전기적인 물성을 가진 금속은, 유기 용매에 골고루 분산되어 구비됨에 따라 전도성 필러(120)를 포함하는 전도성 고분자 복합체(100)는 전기전도도를 갖도록 구비될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 금속은, 도 7에 도시된 바와 같이, 유기용매에 와이어(Wire), 플레이크(Flake), 파티클(Particle) 또는 튜브(Tube) 중 적어도 하나의 형태를 통해 분산되는 것을 특징으로 할 수 있다. 다시 말해, 금속은, 와이어, 플레이크, 파티클 또는 튜브 등 다양한 형상을 통해 윤활층에 골고루 분산되어 구비될 수 있다. 일 예시에서, 금속의 구비 형태에 따라, 전도성의 발현 정도가 상이할 수 있다. 예컨대, 금속이 은이며, 와이어의 형상인 경우, 함량이 15~20wt%인 경우 전도성의 발현이 가능할 수 있으며, 플레이크 형상인 경우, 50wt%부터 전도성이 발현 가능할 수 있다. 즉, 와이어 형상인 경우, 최소화된 금속 함량을 통해 전도성을 발현할 수 있으므로, 저가화가 가능해질 수 있다.
실시예에 따르면, 금속은, 직경이 100 내지 200 nm인 금속입자, 1 내지 4 ㎛인 금속입자 및 5 내지 10 ㎛인 금속입자의 중에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 직경이 100 내지 200 nm인 금속입자, 1 내지 4 ㎛인금속입자, 및 5 내지 10 ㎛인 금속입자의 혼합물일 수 있다. 또한, 전도성 필러 분산액을 제조하는 방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 전도성 필러에 치환제를 분산시키는 단계(S112)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 필러에 치환제를 분산시키는 것은, 초음파 분쇄 및 교반 과정을 동시에 진행함으로써 수행될 수 있다.
즉, 유기 용매 및 금속을 포함하여 구비되는 전도성 필러(120)에 치환제가 투입될 수 있다. 본 발명의 치환제는, 윤활층을 치환 또는 제거하여 다른 물질로 치환시키기 위한 것일 수 있다. 예컨대, 윤활층은 전도성을 부여하는 은 입자(예컨대, 은 플레이크)가 뭉치지 않도록 하기 위해(즉, 골고루 분산시키기 위해) 구비될 수 있으나, 지방산으로 이루어져 있어, 금속(예컨대, 은 플레이크)의 주변을 둘러싸게 되고, 이에 따라, 금속 재료 간의 거리가 멀어져 전기전도도의 저하를 유발함에 따라 유연 전자 장치의 신뢰도를 저하시킬 우려가 있다. 이에 따라, 본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는 금속과 친한 성분의 재료인 치환제를 통해 윤활층을 대체함으로써, 금속 재료 간의 거리를 저감시킴으로써 전기전도도의 향상을 야기시킬 수 있다.
예컨대, 치환제는 in-situ 방법으로, 윤활층을 Methyl(-CH3)을 갖는 물질, carboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Dicarboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Thiol functional group(-SH)을 갖는 물질, Amine functional group(-NH3)을 갖는 물질, Phosponic acid(-H2PO3)를 갖는 물질 및 Phosporic acid(-H2PO4)를 갖는 물질 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적인 실시예에서, 치환제는 숙신산을 포함할 수 있으며, 숙신산은 윤활층을 치환 또는 제거시킬 수 있다. 다시 말해, 치환제가 전도성 필러(120)에 분산되는 경우, 금속을 둘러싸는 윤활층은 치환 또는 제거되어 숙신산으로 치환될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 윤활층이 숙신산으로 치환되는 경우, 치환제가 포함되지 않은 일반 복합체(즉, 기존 윤활층이 치환 또는 제거되지 않은 복합체) 보다 전기전도도가 최대 배 만큼 향상될 수 있다. 이는 복합체에 함유되는 금속의 양을 저감시킬 수 있으므로, 제조 단가를 현저히 낮출 수 있다는 장점을 가진다. 이러한, 치환제는 in-situ 공정을 통해 윤활층을 제거 또는 치환시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, in-situ 공정은, 반응을 한번의 과정을 통해 종결하는 것을 의미하는 것으로, 반응기를 옮기거나 또는 다른 반응기에서 반응한 것을 재결합시키는 등의 작업 과정 없이 한번의 배합을 통해 윤활층을 제거 또는 치환시킴을 의미할 수 있다.
즉, 본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는 금속의 윤활층을 비교적 간단한 in-situ 방법으로 치환 또는 제거하여 향상된 전기전도성을 제공하며, 유연 기판의 인장 시에도 우수한 접착력을 통해 장치의 안정성 향상을 담보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체를 생성하는 방법은, 전도성 필러 분산액에 경화성 고분자 및 경화제를 혼합하여 접착 혼합물을 생성하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
보다 자세히 설명하면, 접착 혼합물을 생성하는 단계는, 도 5에 도시된 바와 같이, 전도성 필러 분산액에 경화성 고분자 및 경화제를 혼합하는 단계(S121)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 필러 분산액에 경화성 고분자 및 경화제를 혼합하는 것은, 교반과 탈포 과정을 동시에 진행함으로써 수행될 수 있다.
여기서 전도성 필러 분산액은, 윤활층이 Methyl(-CH3)을 갖는 물질, carboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Dicarboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Thiol functional group(-SH)을 갖는 물질, Amine functional group(-NH3)을 갖는 물질, Phosponic acid(-H2PO3)를 갖는 물질 및 Phosporic acid(-H2PO4)를 갖는 물질 중 적어도 하나로 치환된 분산액을 의미할 수 있다. 구체적인 실시예에서, 전도성 필러 분산액은 윤활층이 숙신산으로 치환됨에 따라, 금속과 숙신산을 포함하는 분산액을 의미할 수 있다.
실시예에서, 금속과 치환제로 구성된 전도성 필러 분산액에 경화성 고분자 및 경화제로 구성된 고분자 접착제가 혼합됨에 따라 접착 혼합물이 생성될 수 있다. 이 경우, 고분자 접착제는 경화성 고분자 100 중량부 대비 경화제 10 내지 200 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 경화성 고분자는 열경화성 고분자 및 광경화성 고분자를 포함할 수 있다.
또한, 접착 혼합물을 생성하는 단계는, 도 5에 도시된 바와 같이, 혼합물에 대한 경화를 수행하여 전도성 필러 및 고분자 접착제를 포함하는 접착 혼합물을 생성하는 단계(S122)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고분자 접착제(110)는 미리 정해진 온도 및 시간에 따른 경화 공정이 수행됨에 따라 일정 이상의 접착 강도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체를 생성하는 방법은, 유연 기판 상에 접착 혼합물을 통한 코팅을 수행하여 혼합물 코팅층을 형성하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 혼합물 코팅층을 형성하는 단계는, 도 6에 도시된 바와 같이, 기 설정된 점도, 전도성 및 접착력을 갖도록 접착 혼합물을 구비하는 단계(S131)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 접착 혼합물(예컨대, 경화 전 전도성 고분자 복합체)은 점도가 3000 mPa·s 내지 150,000 mPa·s인 것을 특징으로 할 수 있다. 실시예에 따르면, 접착 혼합물의 점도가 전술한 수치를 벗어나는 경우, 기판 또는 소자와의 접착력이나, 기계적 물성 또는 전기적 특성이 저하될 수 있다.
또한, 전도성 고분자 복합체(100)는 고분자 접착제 100 중량부 대비 전도성 필러 100 내지 500 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 다시 말해, 전도성 고분자 복합체(100)는 경화성 고분자 및 경화제를 통해 구성되는 고분자 접착제 100 중량부 대시 금속을 통해 구성되는 전도성 필러가 100 내지 500 중량부를 통해 혼합됨에 따라 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 필러의 함량이 고분자 접착제 100 중량부에 대하여 100 중량부 미만인 경우에는 전도성의 저하가 발생될 수 있으며, 500 중량부를 초과하는 경우에는 유연 기판 상에서 접착력이 저하될 수 있다. 즉, 전술한 비율을 통해 접착 혼합물이 구성됨에 따라, 접착력, 기계적 물성 및 전기적 특성이 향상될 수 있다.
혼합물 코팅층을 형성하는 단계는, 도 6에 도시된 바와 같이, 접착 혼합물을 통해 10 내지 200㎛ 두께의 혼합물 코팅층을 형성하는 단계(S132)를 포함할 수 있다. 유연 기판 상에 접착 혼합물을 통한 코팅은, 닥터 블레이드, 평판 스크린법, 스핀 코팅법, 롤 코팅, 플로우 코팅, 그라비아 프린팅 및 플렉소 프린팅 중 적어도 하나의 코팅 방법을 통해 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 코팅 공정을 통해 형성된 혼합물 코팅층의 두께는 10 내지 200㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체를 생성하는 방법은, 혼합물 코팅층을 경화 처리하여 유연 기판 상에 전도성 고분자 복합체를 형성하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
또한, 전도성 고분자 복합체(즉, 경화된 혼합물 코팅층)은 벌크 인장 강도가 0.1 내지 100 MPa이며, 체적수축률이 1 내지 20%인 것을 특징으로 할 수 있다. 실시예에 따르면, 전도성 고분자 복합체(100)의 경화 후, 벌크 인장 강도 및 체적 수축률이 전술한 수치를 벗어나는 경우, 기판 또는 소자와의 접착력이나, 기계적 물성 또는 전기적 특성이 저하될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 혼합물 코팅층에 대한 경화는, 혼합물 코팅층과 유연 기판 간의 접착에 관한 경화로서, 0 내지 200℃의 온도에서 15 내지 180분 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
보다 구체적인 예시로, 도 8을 참조하여 정리하면, 유기 용매에 은 플레이크 및 숙신산을 투입할 수 있다. 다시 말해, 유기 용매와 금속(즉, 은 플레이크)를 통해 구성되는 전도성 필러에 치환제인 숙신산을 분산시켜 윤활층을 치환 또는 제거하여 전도성 필러 분산액을 생성할 수 있다. 또한, 윤활층이 숙신산으로 치환된 전도성 필러 분산액에 고분자 접착제에 관련한 폴리머(polymer)를 혼합하여 접착 혼합물을 생성할 수 있다. 또한, 폴리머를 투입하여 생성된 접착 혼합물을 활용하여 닥터 블레이드 방식으로 유연 기판 상에 코팅을 수행할 수 있다. 예컨대, 닥터 블레이드 방식은, 슬러리(고체와 액체의 혼합물, 즉, 접착 혼합물)를 기판 상에 도포하고, 바닥과 일정한 간격을 유지하도록 설계된 칼날(즉, 블레이드)를 위로 지나가게하여 시트(sheet)를 생성하는 데 사용되는 코팅 방식일 수 있다. 또한, 접착 혼합물을 기판 상에 코팅하여 혼합물 코팅층을 형성하고, 형성된 혼합물 코팅층에 대한 경화(예컨대, oven curing)를 수행할 수 있다. 여기서, 혼합물 코팅층에 대한 경화는, 혼합물 코팅층과 유연 기판 간의 접착에 관한 경화로, 예컨대, 0 내지 200℃의 온도에서 15 내지 180분 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
전술한 과정을 통해, 유연 기판 상에 전도성 고분자 복합체가 형성될 수 있다. 전도성 고분자 복합체(100)는 유연 기판(10)이 외력에 의해 변형되는 경우에도, 전자 소자들을 유연 기판 상에 안정적으로 지지 또는 접착시킬 수 있다. 즉, 유연성을 가진 특히, 스트레처블 기판에서 우수한 접착력을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는 연신 시에도 전도성의 저하를 방지하는 등 높은 전기전도도를 확보하여 향상된 안정성을 제공함에 따라 전자 장치의 신뢰도를 담보할 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는 전기적인 성능 즉 전도성을 부여하는 금속의 함량을 최소화할 수 있어, 저가화가 가능하다는 장점이 있다. 이하에서는, 다양한 실험 및 그에 따른 실험 결과 값을 통해 본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)가 스트레처블한 기판에서 향상된 전도도를 가짐을 구체적으로 후술하도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체에 치환제가 포함하여 구비됨에 따라 저항이 저하됨을 보여주는 실험 결과 값을 도시한다. 구체적으로, 도 9는 금속에 관련한 은 플레이크만을 단독으로 구비한 경우와 은 플레이크 각각에 상이한 비율의 숙신산(SA)을 첨가하였을 때 측정한 각각의 저항 값을 나타낼 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 은 플레이크의 함유가 늘어날수록 저항값이 적어짐을 알 수 있다. 보다 자세히 설명하면, 은 플레이크 만을 단독으로 활용하는 경우에는 함유량이 60wt% 이상인 경우, 저항값이 급격히 저하됨을 볼 수 있다. 다만, 은 플레이크를 60wt% 이상 첨가하는 경우, 전도성 고분자 복합체의 접착력이 현저히 낮아질 수 있다. 특히, 본 발명의 전도성 고분자 복합체는 스트레쳐블 가능한 유연 기판 상에 접착되는 것으로, 일반 전자 기기보다 높은 수준의 접착 강도를 요구할 수 있다. 또한, 은 플레이크의 함량이 높아질수록 제조 단가가 높아져 경제적으로 유리하지 못하다.
반면, 도 9에 도시된 바와 같이, 숙신산을 첨가하는 경우, 은 플레이크의 함량이 낮은 경우에도 낮은 저항값을 유지할 수 있음을 볼 수 있다. 특히, 은 플레이크 50wt%에서 숙신산 포함 여부에 따라 저항값에 유의미한 변화가 나타남을 확인할 수 있다.
구체적인 실시예에서, 은 플레이크 50wt% 대비 숙신산이 0.5wt%인 경우, 가장 적은 저항값을 나타냄을 볼 수 있다. 저항값이 적을수록 전기전도도가 높은 것을 의미할 수 있으므로, 숙신산의 유무에 따라 전기전도도에 영향이 있음을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 숙신산의 함유량은 10wt% 이하인 것을 특징으로 할 수 있다. 자세히 설명하면, 숙신산의 비율이 높아지는 경우 분산도가 떨어져 오히려 전기전도도가 감소될 수 있다. 도 9를 참조하면, 은 플레이크 50wt% 대비 숙신산이 5wt% 인 경우가, 은 플레이크 50wt% 대비 숙신산이 0.5wt% 인 경우 보다 저항값이 높음을 알 수 있다. 즉, 일정 수준 이상(예컨대, 10wt%) 이상의 숙신산이 포함 또는 첨가되는 경우, 전도성 고분자 복합체의 저항값이 오히려 증가되어 전기전도도가 저하될 수 있으므로, 숙신산의 함유량은 10wt% 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 숙신산을 포함하여 구비되는 본 발명의 전도성 고분자 복합체는, 전기적 특성을 부여하는 금속(예컨대, 은 플레이크)의 함유량을 최소화할 수 있어, 저가화가 가능하다는 장점이 있다. 다시 말해, 적은 금속 함유량으로 높은 전도도를 가진 복합체를 구현할 수 있다. 이는, 금속 함유를 최소화함으로써, 접착력 향상을 도모할 수 있으며, 접착력의 향상은 유연 기판 상에서 안정성을 극대화하는 효과를 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전도성 고분자 복합체에 치환제가 포함하여 구비됨에 따라 전기전도도가 향상됨을 보여주는 실험 결과 값을 도시한다. 도 10은 연신율 및 연신 횟수에 따른 전기전도도의 변화 정도에 관한 실험값을 나타낸 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 은 플레이크 단독으로 활용되는 경우 보다 은 플레이크와 숙신산이 조합된 경우, 전기전도도가 더 높음을 확인할 수 있다. 특히, 은 플레이크를 단독으로 활용한 경우, 연신율(또는 신장률)이 60%를 넘어가는 경우, 전기전도도가 추가적으로 저하됨을 확인할 수 있다. 반면, 숙신산이 포함되어 있는 경우, 140%의 연신 시에도 전기전도도의 변화가 거의 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 또한, 연신(stretching) 또는 굽힘(bending)을 반복적으로 수행하는 경우, 은 플레이크를 단독으로 활용하는 경우에는 전기전도도의 저하가 발생됨을 확인할 수 있으나, 숙신산을 첨가하는 경우, 연신 또는 굽힘이 반복적으로 수행되더라도 전기전도도가 크게 저하되지 않음을 확인할 수 있다.
즉, 숙신산을 포함하여 구비되는 본 발명의 전도성 고분자 복합체는, 연시 시에도 전도성의 저하를 방지하는 등 높은 전기전도도를 확보하여 향상된 안정성을 제공함에 따라 전자 장치의 신뢰도를 담보할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련된 치환제로 활용 가능한 숙신산을 설명하기 위한 예시도이다. 일반적으로, 금속은 윤활층을 통해 분산될 수 있다. 다만, 윤활층은 지방산으로 이루어져 있음에 따라 긴 체인 길이(예컨대, 12)를 갖도록 구비됨에 따라 전기전도도의 저하를 야기시킬 수 있다. 예를 들어, 긴 체인 길이를 가진 윤활층이 금속(예컨대, 은 플레이크)의 주변을 둘러싸게 되고, 이에 따라 금속 간의 거리가 멀어져 전기전도도의 저하를 유발함에 따라 유연 전자 장치의 신뢰도를 저하시킬 수 있다.
본 발명의 전도성 고분자 복합체(100)는 Dicarboxylic acid 물질을 포함하여 구비됨에 따라 향상된 전기전도도를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 전도성 고분자 복합체(100)는 숙신산을 포함하여 구비될 수 있다. 숙신산은 비교적 짧은 체인 길이(예컨대, c=4)를 가질 수 있다. 또한, 숙신산은 카르복실 acid가 한 개 더 있는 Dicarboxylic acid(-COOH)의 일종으로, 금속(예컨대, 은 플레이크) 간의 인터랙션을 조정해줄 수 있다. Dicarboxylic acid(-COOH)의 물질 중에서도 숙신산은, 전기전도도를 가장 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로 도 12를 참조하면, 은 플레이크를 단독으로 활용하는 경우 보다 Dicarboxylic acid(-COOH)의 물질들(즉, Malonic acid, Succinic acid, Glutaric acid 및 Adipic acid)이 포함된 경우에 낮은 저항성을 가짐을 확인할 수 있다. 특히, 숙신산(SA, Succinic acid)를 활용하는 경우, 은의 함유량 변화에도 저항값의 변화가 가장 적으며, 저항이 최소화됨을 확인할 수 있다. 다시 말해, 숙신산을 활용하는 경우, 전기전도도의 향상이 가장 극대화됨을 확인할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 발명의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
10: 유연 기판
100: 전도성 고분자 복합체
110: 고분자 접착제
120: 전도성 필러

Claims (28)

  1. 경화성 고분자 및 경화제를 포함하여 구성되는 고분자 접착제;
    전기적 물성을 가진 금속을 통해 구성되는 전도성 필러; 및
    상기 전도성 필러에 코팅된 윤활층을 치환 또는 제거하는 치환제;
    를 포함하며,
    상기 치환제는,
    상기 금속 100 중량부 대비 0 초과 10 중량부가 포함되며, in-situ 공정을 통해 상기 윤활층을 숙신산으로 치환하는 것을 특징으로 하며,
    상기 고분자 접착제는,
    에폭시 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 이소프렌계 수지, 클로로프렌계 수지, 플루오로계 수지, 부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔 고무 중 하나 이상을 통해 구성되는 것을 특징으로 하는,
    전도성 고분자 복합체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 접착제는,
    경화 전, 점도가 3000 mPa·s 내지 150,000 mPa·s인 것을 특징으로 하는,
    전도성 고분자 복합체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 접착제는,
    경화 후, 벌크 인장 강도가 0.1 내지 10 MPa이며, 체적수축률이 1 내지
    20%인 것을 특징으로 하는,
    전도성 고분자 복합체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 접착제는,
    상기 경화성 고분자 100 중량부 대비 상기 경화제 10 내지 200 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전도성 고분자 복합체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 복합체는,
    상기 고분자 접착제 100 중량부 대비 상기 전도성 필러 100 내지 500 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전도성 고분자 복합체.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 접착제는,
    실리콘계 수지인 것을 특징으로 하는,
    전도성 고분자 복합체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금속은,
    금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 란타늄(La) 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나를 포함하는,
    전도성 고분자 복합체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속은,
    상기 복합체에 와이어(Wire), 플레이크(Flake), 파티클(Particle) 또는 튜브(Tube) 중 적어도 하나의 형태를 통해 분산되는 것을 특징으로 하는,
    전도성 고분자 복합체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속은,
    직경이 100 내지 200㎚인 금속입자, 1 내지 4㎛인 금속입자 및 5 내지 10㎛인 금속입자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는,
    전도성 고분자 복합체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 치환제는,
    상기 윤활층을 Methyl(-CH3)을 갖는 물질, carboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Dicarboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Thiol functional group(-SH)을 갖는 물질, Amine functional group(-NH3)을 갖는 물질, Phosponic acid(-H2PO3)를 갖는 물질 및 Phosporic acid(-H2PO4)를 갖는 물질 중 적어도 하나로 치환하는 것을 특징으로 하는,
    전도성 고분자 복합체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 복합체는,
    유연 기판에 접착 가능하며, 상기 유연 기판 상에 접착되는 경우, 전극으로 활용되는 것을 특징으로 하며,
    상기 유연 기판은,
    실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리스타이렌(PS) 및 폴리에테르설포네이트(PES) 중 적어도 하나를 통해 구성된 기판인 것을 특징으로 하는,
    전도성 고분자 복합체.
  13. 유기 용매 및 금속을 포함하여 구비되는 전도성 필러에 치환제를 분산시켜 윤활층을 치환 또는 제거하여 전도성 필러 분산액을 제조하는 단계;
    상기 전도성 필러 분산액에 경화성 고분자 및 경화제를 혼합함으로써, 상기 전도성 필러 및 고분자 접착제를 포함하는 접착 혼합물을 생성하는 단계;
    유연 기판 상에 상기 접착 혼합물을 통한 코팅을 수행하여 혼합물 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 혼합물 코팅층을 경화 처리하여 상기 유연 기판 상에 전도성 고분자 복합체를 형성하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 치환제는,
    상기 금속 100 중량부 대비 0 초과 10 중량부가 포함되며, in-situ 공정을 통해 상기 윤활층을 숙신산으로 치환하는 것을 특징으로 하며,
    상기 고분자 접착제는,
    에폭시 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 이소프렌계 수지, 클로로프렌계 수지, 플루오로계 수지, 부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔 고무 중 하나 이상을 통해 구성되는 것을 특징으로 하는,
    유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제조방법.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 고분자 접착제는,
    실리콘계 수지인 것을 특징으로 하는,
    유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제조방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 금속은,
    금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 란타늄(La) 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 접착제에 와이어(Wire), 플레이크(Flake), 파티클(Particle) 또는 튜브(Tube) 중 적어도 하나의 형태를 통해 분산되는 것을 특징으로 하는,
    유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제조방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 금속은,
    직경이 100 내지 200㎚인 금속입자, 1 내지 4㎛인 금속입자 및 5 내지 10㎛인 금속입자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는,
    유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제조방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 고분자 접착제는,
    상기 경화성 고분자 100 중량부 대비 상기 경화제 10 내지 200 중량부를 통해 구비되는 것을 특징으로 하며,
    상기 접착 혼합물은,
    상기 고분자 접착제 100 중량부 대비 상기 전도성 필러 100 내지 500 중량부를 통해 구비되는 것을 특징으로 하는,
    유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제조방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 혼합물 코팅층을 형성하는 단계에서 수행되는 상기 코팅은,
    닥터 블레이드, 평판 스크린법, 스핀 코팅법, 롤 코팅, 플로우 코팅, 그라비아 프린팅 및 플렉소 프린팅 중 적어도 하나의 코팅 방법을 통해 수행되는 것을 특징으로 하며,
    상기 코팅층의 두께는, 10 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는,
    유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제조방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 유연 기판은,
    실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리스타이렌(PS) 및 폴리에테르설포네이트(PES) 중 적어도 하나를 통해 구성된 기판인 것을 특징으로 하는,
    유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제조방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 혼합물 코팅층에 대한 경화는,
    0 내지 200℃의 온도에서 15 내지 180분 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는,
    유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제조방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 치환제는,
    상기 윤활층을 Methyl(-CH3)을 갖는 물질, carboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Dicarboxylic acid(-COOH)를 갖는 물질, Thiol functional group(-SH)을 갖는 물질, Amine functional group(-NH3)을 갖는 물질, Phosponic acid(-H2PO3)를 갖는 물질 및 Phosporic acid(-H2PO4)를 갖는 물질 중 적어도 하나로 치환하는 것을 특징으로 하는,
    유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제조방법.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 전도성 필러 분산액을 제조하는 단계는,
    상기 금속 100 중량부 대비 상기 치환제 0 초과 10 중량부가 포함된 조합물을 상기 유기 용매에 분산시켜 상기 전도성 필러 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하며,
    상기 유기 용매는,
    클로로포름, 톨루엔, 에탄올, 메탄올, 디클로로메탄, 테트라하이드로퓨란 및 메틸에틸케톤 중 적어도 하나를 포함하는,
    유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 제조방법.
  24. 제1항의 전도성 고분자 복합체를 포함하는 유연 전자 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 유연 전자 장치는 유연 디스플레이, 유연 트랜지스터, 유연 센서, 액츄에이터 및 태양 전지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 유연 전자 장치.
  26. 복수의 단위 구조체를 포함하는 오그제틱 형성된 유연 기판; 및
    전도성 고분자 복합체를 통해 상기 유연 기판 상에 형성되는 유연 전극;
    을 포함하며,
    상기 전도성 고분자 복합체는,
    경화성 고분자 및 경화제를 포함하여 구성되는 고분자 접착제;
    전기적 물성을 가진 금속을 통해 구성되는 전도성 필러; 및
    상기 전도성 필러에 코팅된 윤활층을 치환 또는 제거하는 치환제;
    를 포함하며,
    상기 치환제는,
    상기 금속 100 중량부 대비 0 초과 10 중량부가 포함되며, in-situ 공정을 통해 상기 윤활층을 숙신산으로 치환하는 것을 특징으로 하며,
    상기 고분자 접착제는,
    에폭시 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 이소프렌계 수지, 클로로프렌계 수지, 플루오로계 수지, 부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔 고무 중 하나 이상을 통해 구성되는 것을 특징으로 하는,
    유연 전자 장치.
  27. 복수의 단위 구조체를 포함하는 오그제틱이 형성된 유연 기판을 위치시키는 단계;
    전도성 고분자 복합체를 제조하는 단계; 및
    상기 전도성 고분자 복합체를 통해 상기 유연 기판 상에 유연 전극을 위치시키는 단계;
    를 포함하며,
    상기 전도성 고분자 복합체를 제조하는 단계는,
    유기 용매 및 금속을 포함하여 구비되는 전도성 필러에 치환제를 분산시켜 윤활층을 치환 또는 제거하여 전도성 필러 분산액을 제조하는 단계;
    상기 전도성 필러 분산액에 경화성 고분자 및 경화제를 혼합함으로써, 상기 전도성 필러 및 고분자 접착제를 포함하는 접착 혼합물을 생성하는 단계;
    유연 기판 상에 상기 접착 혼합물을 통한 코팅을 수행하여 혼합물 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 혼합물 코팅층을 경화 처리하여 상기 유연 기판 상에 전도성 고분자 복합체를 형성하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 치환제는,
    상기 금속 100 중량부 대비 0 초과 10 중량부가 포함되며, in-situ 공정을 통해 상기 윤활층을 숙신산으로 치환하는 것을 특징으로 하며,
    상기 고분자 접착제는,
    에폭시 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 이소프렌계 수지, 클로로프렌계 수지, 플루오로계 수지, 부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔 고무 중 하나 이상을 통해 구성되는 것을 특징으로 하는,
    유연 전자 장치 제조 방법.
  28. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101157737B1 (ko) * 2010-03-09 2012-07-11 주식회사 유니테크 전도성 접착제 및 그 제조방법
KR101269650B1 (ko) * 2011-06-17 2013-05-30 성균관대학교산학협력단 유연성, 접착성 및 전도성을 갖는 금속-탄소 하이브리드형 접착제 및 상기를 이용한 전도성 패턴
KR20130015544A (ko) 2011-08-04 2013-02-14 주식회사 에스제이씨 열전도성 접착제
JP6385370B2 (ja) * 2013-02-11 2018-09-05 ダウ シリコーンズ コーポレーション 安定な熱ラジカル硬化性シリコーン粘着剤組成物
KR20160139203A (ko) * 2015-05-27 2016-12-07 이영옥 방열테이프 점착제 및 이를 이용하여 제조된 방열테이프
CN109689815B (zh) * 2016-09-06 2022-06-14 三键有限公司 热固化型导电性胶粘剂
KR102188591B1 (ko) * 2018-12-07 2020-12-09 한국과학기술연구원 유연 기판 접착용 전도성 고분자 복합체 및 그의 제조방법
CN112724878A (zh) * 2019-10-14 2021-04-30 江仁燕 一种导电性好的纳米银粉导电胶
KR20220148191A (ko) * 2020-03-12 2022-11-04 닛토덴코 가부시키가이샤 접합 시트
US20220077099A1 (en) * 2020-09-09 2022-03-10 Electronics And Telecommunications Research Institute Composition for conductive adhesive, semiconductor package comprising cured product thereof, and method of manufacturing semiconductor package using the same

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