KR20060123213A - 기판 상의 층 형성 방법 - Google Patents

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KR20060123213A
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제임스 에드워드 폭스
알란 리오넬 후드
마틴 존 로빈슨
필립 가레쓰 벤틀리
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컨덕티브 잉크젯 테크놀로지 리미티드
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Abstract

기판의 표면 상에 제 2 고체층 형성 화학 반응을 활성화하는데 적합한 제 1 층을 형성하는 방법이 설명되어 있으며, 상기 방법은 상부에 제 1 고체층을 형성하는 제 1 액체를 기판과 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 액체는 제 2 고체층-형성 화학 반응용 활성제를 포함하며, 상기 제 1 액체는 제 1 고체층이 기판에 부착되어 제 2 고체층-형성 화학 반응용 하나 이상의 반응물을 포함하는 제 2 액체에 투과되도록 선택된다. 제 2 고체층은 제 2 고체층-형성 화학 반응을 위한 하나 이상의 반응물을 포함하는 제 2 액체를 상기 제 1 고체층과 접촉시킴으로써 기판 상에 형성된다.

Description

기판 상의 층 형성 방법 {THE FORMATION OF LAYERS ON SUBSTRATES}
본 발명은 바람직하지만 배타적인 것은 아닌 기판상에 고체 층을 형성하는 것, 즉 금속 이온의 환원에 의해 기판상에 전도성 금속 영역을 형성하는 것에 관한 것이다. 본 명세서에서 고체 층 또는 고체 기판이란 문구 내에 있는 고체는 물질의 (액체 또는 가스라기 보다는)고상(solid phase)을 지칭하는 것이다. 고체 층 또는 기판은 소성, 탄성, 탄력, 경질, 젤라틴, 투과성 물질일 수 있거나, 고상에 부합하는 어떤 다른 특성을 가질 수 있다.
기판상에 전도성 금속 영역을 형성하는 것, 특히 전도성 금속 영역을 패턴에 따라 형성시킬 수 있는 공정은 많은 산업상의 이용분야를 가진다. 중요한 이용분야는 상이한 부품을 전기적으로 접속시키도록 금속 층이 패턴으로 형성되는 인쇄 회로 기판 및 예정된 배열 형태에 따른 전기 장치의 제조 분야이다. 다른 이용분야는 이동 통신에 사용되는 안테나, 전파 식별 장치(RFID), 스마트 카드, 배터리 및 동력 공급장치용 접점, 스크린 기술(액정 디스플레이, 광 방출 폴리머 디스플레이 등)용 접점 어레이, 생체 및 전기화학적 센서용 전극, 스마트 섬유, 및 장식용 피쳐(decorative feature)이다.
이러한 대부분의 이용분야에서, 금속 영역은 전도성을 가져야 하며, 높은 전 도성을 갖는 것이 바람직하며, 몇몇 경우에는 필수적이다.
금속 이온의 환원에 의해 기판상에 전도성 영역을 형성하는 방법이 공지되어 있다. 이는 연속적인 도금 욕에 침지되는 기판에 촉매가 가해지는 소위, 무전해 도금 공정을 기초로 한다. 상기 도금 욕 중의 하나는 금속이온(예를 들어, 구리 염), 환원제(예를 들어, 포름알데히드) 및 포름알데히드를 활성화하는 염기(예를 들어, 수산화나트륨)를 포함한다. 금속 이온은 촉매가 가해지는 기판 표면 상에 전도성 금속 영역을 형성하도록 환원된다.
국제 특허 출원 번호 PCT/GB2004/000358(WO 2004/068389)에서는 침지 공정의 대안, 즉 금속 이온과 환원제가 잉크젯 프린팅에 의해 기판상에 함께 증착되고 전도성 금속 영역을 형성하도록 제위치 내에서 반응하는 공정이 제안되어 있다.
침지 기술 및 증착-기초 금속화 기술에서, 용액 내의 미세한 입자로서라기 보다는 전도성 금속이 기판의 표면상에 형성될 수 있게 하는 것이 중요하다. 일단 미세한 금속 입자가 금속 이온 및 환원제의 용액 내에 형성되면, 금속은 기판에 부착되지 않고 석출되어 나올 것이다. 이는 필요한 곳에 안정하게 증착될 수 있도록 금속화 용액을 제조하는 것을 아주 어렵게 하다.
금속화 기술을 활성화할 수 있는 촉매 또는 어떤 다른 종이 기판에 도포되는 경우에, 이는 용액 내에 금속 이온을 분산시켜 촉매 또는 활성제 상에 증착되게 할 것이다. 그러나, 이는 활성제가 기판에 부착된다면 효과적인 작용을 할 것이지만, 미세한 입자들은 양호하게 형성되거나 금속화가 발생할지 않을 것이다.
기판에 대한 재료 부착성을 개선하기 위한 프린팅 분야에 공지된 하나의 접 근 방법은 활성 재료(여기서는 활성제)를 갖는 결합제를 증착시킴으로써 활성제를 표면 상에 유지시키는 것이다. 그러나, 촉매로의 접근을 금속화 용액에 의해 차단하는 것은 결합제 없이는 어렵다.
다른 해결책은 기판을 분해하거나 기판에 스며들어 활성제가 기판 내측으로 침입할 수 있게 하는 침식성 용매로 촉매를 증착시키는 것이다. 이는 금속화 용액으로 침투할 수 없는 기판에 특히 유용하다. 그러나, 금속화 반응을 활성화시키기에 충분히 이용될 수 있을 정도로 활성제를 남겨 놓으면서도 결과적인 금속 층의 양호한 부착성을 달성하는 것은 어렵다.
미국 특허 제 5,751,325호에는 기판 상에 고밀도 이미지를 제조하기 위한 잉크젯 프린팅 공정이 기술되어 있으며, 상기 기판에는 침투성 필름 형성 결합제, 예를 들어, 폴리(아크릴 산) 또는 폴리비닐피롤리돈, 환원제 및/또는 현상핵(development nucleii) 예를 들어, 은 황화물-니켈 황화물을 함유하는 잉크 수용 층이 제공된다. 환원가능한 금속 염, 예를 들어 은 염의 수성 용액을 함유하는 잉크가 잉크 수용 층 상에 프린트되는 잉크일 수 있다.
WO 03/021004호에는 특히 촉매 및 가스 센서용으로 기판 상에 박막 다공성 세라믹-금속 화합물을 제조하는 것이 설명되어 있다. 하나의 실시예에서, 패턴화된 니켈 코팅된 폴리이미드 시이트가 프로피온산 지르코늄, 알루미늄-2에틸헥사노이트 및 팔라듐 아세테이트와 테트라하이드로푸란의 용액으로 상기 시이트를 스핀 코팅하여 용매를 증발시키고, 팔라듐-함유 지로니카/알루미나 층을 형성함으로써 제조된다. 세라믹 층은 포토마스크를 통해서 자외선에 노출시키고 상기 코팅 중의 비노출 부분을 제거하기 위해 아세톤/이소프로판올 혼합물로 수세함으로써 패턴화된다. 패턴화된 기판은 350℃에서 2분 동안 처리되어 냉각된다. 니켈 도금은 무전해 도금 용액에서의 침지에 의해 수행된다.
WO 2004/068918호는 스킨 효과의 손실(skin effect loss)을 최소화하도록 인쇄 회로기판 상에 얇은 은 층을 제조하는 것에 관한 것이다. 인쇄 회로 기판의 유전체 기판은 폴리머, 특히 폴리이미드로 코팅된 후에 포로피온산 지르코늄을 함유하는 용액 바람직하게는 팔라듐 아세테이트로 코팅된다. 상기 기판은 코팅을 건조시키기 위해 적어도 120℃에서 20분 이상 처리되고 나서 무전해 은 도금 용액에 침지시킴으로써 상기 코팅 위에 은 층을 형성한다.
본 발명에 따라서, 기판 표면 상에, 위에 형성되는 제 2 고체 층의 화학 반응을 활성하는데 적합한 제 1 층을 형성하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 위에 제 1 고체층을 형성하는 제 1 액체를 기판과 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 제 1 액체가 화학 반응을 형성하는 제 2 고체층용 활성제를 포함하는 방법에 있어서, 상기 제 1 액체는 제 1 고체 층이 기판에 부착되도록 선택되며 화학 반응을 형성하는 제 2 고체층용 하나 이상의 시약을 포함하는 제 2 액체에 대한 투과성을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 기판 상에 재료 층을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 기판 상에 제 1 고체 층을 형성하고 상기 층에 고체 층을 형성하는 반응을 위한 활성제를 포함하는 제 1 액체를 상기 기판과 접촉시키는 단계, 및 상기 (제 2)고체 층 형성 반응을 위한 하나 이상의 시약을 포함하는 제 2 액체와 상기 제 1 고체 층을 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 제 1 고체 층이 기판에 부착되고 제 2 액체에 대해 투과성을 갖도록 제 1 액체가 선택됨으로써, 제 2 액체가 제 1 고체 층을 침투하고, (제 2)고체 층을 형성하기 위한 반응용 활성제와 하나 이상의 제 2 고체 층 형성 반응 시약과 접촉되게 한다.
본 발명에 따라서, 기판 표면 상에, 위에 형성되는 제 2 고체층을 형성하기 위한 화학 반응을 활성화할 수 있는 제 1 고체층을 형성하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 기판 표면에 부착되는 제 1 고체층을 형성하는 제 1 액체를 기판 표면과 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 제 1 액체 및 제 1 층은 상기 화학 반응용 활성제를 포함하며, 제 2 고체층을 형성하는 화학 반응용 하나 이상의 시약을 포함하는 제 2 액체에 대해 투과성이며, 상기 제 1 층은 제 2 액체 내에서 적어도 부분적으로 용해되는 제 1 화학 기능제(chemical functionality)를 포함한다.
본 발명은 유리하게, 제 1 고체층에 제 2 고체층을 형성하는 방법도 포함한다. 상기 방법은 바람직하게, 제 2 고체층을 형성하도록 제 1 고체층과 제 2 액체를 접촉시키는 단계도 포함한다. 제 2 액체는 제 1 층을 투과 또는 침투하여, 제 2 고체층을 형성하기 위한 반응을 위해 제 2 액체가 활성제와 접촉하거나 근접되게 한다.
이와 같은 바람직한 일면에 따라서, 본 발명은 기판 표면 위에 중첩된 제 1 및 제 2 고체층을 형성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 기판 표면에 부착되는 제 1 고체 층을 형성하도록 기판 표면과 제 1 액체를 접촉시키는 단계, 및 제 2 고체층을 형성하는 반응을 위한 하나 이상의 시약을 포함하는 제 2 액체와 상기 제 1 고체층을 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 제 1 액체 및 제 1 층은 제 2 고체층 형성 반응용 활성제를 포함하며, 상기 제 1 층이 제 2 액체에 대해 투과성을 가지므로, 제 2 액체가 제 1 층을 투과 또는 침투하여 상기 제 1 층 상에 제 2 고체 층을 형성하기 위한 반응을 위한 활성제와 상기 제 2 액체를 형성하는 하나 이상의 시약을 접촉 또는 근접시키며, 상기 제 1 층이 제 2 액체 내에서 적어도 부분적으로 용해가능한 제 1 화학 기능제를 포함한다.
본 발명의 방법에 있어서, 활성제는 (유도, 부동화 또는 다른 수단에 의해)제 1 고체층 내에 활성제를 포함시킴으로써 기판에 부착된다.
제 2 액체가 제 1 고체층과 접촉할 때, 제 2 액체는 제 1 고체층을 침투하여 제 1 고체층 내에서 제 2 액체가 활성제로 접근할 수 있게 한다. 제 2 고체층 형성 반응은 이와 같이 기판 표면에서 또는 기판 표면 근처에서 발생할 수 있음으로써, 기판 상에 바람직한 제 2 고체층을 생성한다. 게다가, 제 1 고체층으로 제 2 액체의 침투는 제 1 고체층과 제 2 고체층의 혼합을 초래하여, 부착된 제 1 고체층을 통한 제 2 고체층의 기판에 대한 부착성을 개선한다.
제 2 고체층 재료는 바람직하게, 제 1 층 내에 활성제를 포함하는 다수의 상이한 공정에 의해 형성될 수 있는 전도성 금속 층이다. 통상적으로, 상기 공정은 금속 이온의 환원을 포함하며, 전술한 바와 같은 무전해 도금공정을 포함하며, 그러한 공정에 대해서는 WO 2004/068389호에 기술되어 있다.
활성제가 기판 표면에 있는 층 내에 위치되므로, 제 2 반응, 예를 들어 금속화 공정이 반응, 예를 들어 제 2 액체 내에 미세한 금속 입자의 형성에 우선적으로 제 1 층 상에서 또는 제 1 층 내에서 발생할 것이다.
제 2 액체는 제 1 고체층에 동시 또는 순차적으로 도포될 수 있는 하나 이상의 성분 형태일 수 있다.
제 1 층은 기판 표면에 직접적으로 부착될 필요가 없다. 즉, 하나 이상의 중간층이 있을 수 있다. 게다가, 제 2 층은 상부 또는 최종층일 필요가 없다. 즉, 하나 이상의 다른 층이 상부에 형성될 수 있다.
제 1 층이 제 2 액체 내에서 적어도 부분적으로 용해가능한인 제 1 화학 기능제를 포함하기 때문에, 제 1 층의 물리적 통합성은 제 2 고체층이 형성되는 동안에 제 2 액체와의 접촉시에 유지된다. 이는 기판 표면에 대한 제 2 고체층의 부착성을 개선하는 결과를 가진다. 제 1 화학 기능제는 제 2 액체 내에서 완전히 용해될 필요는 없으며, 단지 이러한 효과를 달성하기에 충분한 용해성을 가지면 된다. 따라서, 제 1 화학 기능제는 단지, 제 2 층이 형성되는 동안에 제 1 층의 통합성을 유지하도록 제 2 액체 내에서 충분한 용해성을 가지면 된다.
제 1 화학 기능제는 또한 제 1 층을 기판에 부착시키는 기능이므로, 기판과 관련하여 선택된다. 부착성은 화학적 접합성, 물리적 접합성, 기계적 접합성 또는 이들의 혼합성을 통해 발생된다.
제 2 액체는 후술하는 바와 같이, 바람직하게는 수성이므로 제 1 화학 기능제는 물 내에서 바람직하게 적어도 부분적으로 용해된다. 제 1 화학 기능제는 제 1 액체 내에, 그리고 제 1 층 내에서도 존재할 수 있거나 제 1 액체 내에서 (제 2 액체내에서 가능한 한 용해가능한)반응물로부터 제 1 액체층 내에 예를 들어, 교차 결합에 의해 형성될 수 있다. 제 1 화학 기능제는 바람직하게 비-세라믹 성질이다. 제 1 화학 기능제는 플라스틱 기판과 같은 광범위한 유기질 기판에 대한 부착성을 개선하기 위해 중량%로 적어도 50%의 유기질 및/또는 실리콘 재료를 포함하는, 바람직하게 적어도 대부분 또는 완전한 유기질 및/또는 실리콘계이다. 제 1 화학 기능제는 제 2 액체를 흡수 및 팽창시킬 수 있다. 적합한 제 1 화학 기능제는 제 1 액체 성분으로서 포함될 수 있는 폴리비닐 부티랄(PVB)을 포함한다. 이는 폴리에스터와 같은 플라스틱 기판을 포함한 광범위한 기판에 대한 양호한 부착성을 부여한다. 제 1 화학 기능제는 또한 예를 들어, 후술하는 바와 같은 악티란(Actilane) 505(반응성 테트라펑션널 폴리에스터 아크릴산 올리고머-악티란은 상표명임), DPHA(dipentaerythritol hexaacrylate) 및 DPGDA(dipropylene glycol diacryalate)을 포함하는, 제 1 액체 내에 있는 하나 이상의 경화성 모노머 및/또는 올리고머의 반응 생성물로 구성될 수 있다. 그와 같은 재료는 제 1 액체 내에 포함될 수 있으며 적합한 용해성을 갖는 제 1 층 내의 폴리머를 형성하도록 반응한다. 폴리머 생성물은 또한 금속, 유리, 세라믹 및 플라스틱 재료를 포함하는 폭넓은 범위의 기판에 대해 양호한 부착성을 가진다. 이와 같이, 제 1 액체는 제 1 층 내에 제 1 화학 기능제를 형성하거나 구성하는 하나 이상의 성분을 포함한다.
제 1 액체는 통상적으로 용액, 바람직하게는 전술한 바와 같은 비-수성 용액의 형태이나, 이와는 달리 고체 또는 콜로이달 형태의 하나 이상의 성분들을 갖는 현탁액 또는 분산액의 형태일 수 있다. 제 1 액체는 바람직하게 비-수성인 용매 또는 캐리어 액체를 포함한다. 바람직한 비-수성 액체는 이후에 설명된다.
제 2 액체는 용액, 바람직하게는 전술한 바와 같은 비-수성 용액의 형태이나, 이와는 달리 고체 또는 콜로이달 형태의 하나 이상의 성분들을 갖는 현탁액 또는 분산액의 형태일 수 있다. 제 2 액체는 바람직하게 물을 포함하는 용매 또는 캐리어 액체를 포함한다.
따라서 제 1 및 제 2 액체는 바람직하게 상이한 용매와 캐리어 액체를 포함한다.
활성제는 바람직하게 금속화 반응을 촉진시키기 위한 팔라듐과 같은 촉매이다. 그러나, 상기 활성제는 대신에, 화학 반응을 형성하는 제 2 고체층을 활성화할 수 있는 화학 종을 포함하나, 공정에 소모 또는 반응하므로 엄격하게 촉매하고 말할 수 없다.
이와는 달리, 활성제는 제 2 액체와 접촉할 때 제 1 고체층에 제 2 고체층의 형성을 초래하는 화학 반응을 하는 하나의 시약 또는 복수의 시약을 포함할 수 있다.
활성제는 전구체 형태로 적용될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 방법은 하나 이상의 전구체 시약을 활성 또는 촉매 형태로 화학적으로 변환시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 팔라듐 아세테이트는 순차적으로 제공되는 환원제 용액에 의해 제위치에서 환원됨으로써 적합한 제 2 액체가 제공될 때 상부에 금속을 촉매적으로 증착할 수 있는 팔라듐 금속을 형성한다.
제 1 층은 바람직하게, 제 2 용액 내에서 적어도 부분적으로 용해 또는 팽창가능하고 제 2 액체로 투과할 수 있는 제 2 화학 기능제를 포함한다. 제 2 액체는 전술한 바와 같이 바람직하게는 수성이므로, 제 2 화학 기능제는 바람직하게 물 내에서 적어도 부분적으로 용해 또는 팽창가능하거나 물에 대해 투과성이다. 제 2 화학 기능제는 제 1 액체 또는 제 1 층 내에서도 존재할 수 있거나 상기 제 1 액체 내의 반응물로부터의 제 1 층 내에서도 발견할 수 있다. 적합한 제 2 화학 기능제는 이후에 설명하며, 물에 용해될 수 있고 제 1 액체 성분으로서 포함될 수 있는 폴리비닐피롤리돈(PVP)을 포함한다. 제 2 화학 기능제는 제 2 액체에 대해 적어도 부분적으로 불용해 또는 팽창되거나 제 2 용액에 대해 투과성이므로, 액체 용매가 제 1 고체 층을 침투하여 활성제와 접촉할 수 있게 한다. 제 1 화학 기능제는 기판과 제 2 고체층에 부착하기에 충분한 통합성을 유지하여 "스폰지형" 구조가 된다.
제 1 및 제 2 화학 기능제는 분자 또는 분자족들을 분리하거나 동일한 분자의 일부가 될 수 있다. 통상적으로, 이들은 두 개의 분리형 결합제이다.
제 1 액체는 바람직하게 제 1 액체가 내부로 침투할 수 있도록 기판에 대해 충분한 침식성을 가져서 기판에 대한 제 1 고체층의 부착성을 증가시킴으로써 (제 1 고체층을 경유한)기판에 대한 제 2 고체층의 부착성도 증가시킨다.
제 1 액체는 후술하는 바와 같이 경화성을 가질 수 있다.
제 1 및 제 2 액체는 바람직하게, 전술한 바와 같이 상이한 용매를 기초로 한다. 이는 제 1 용매가 기판에 대한 제 1 층의 부착 및 제 1 층의 형성에 적합한 것이 선택될 수 있게 하는 반면에, 제 2 용매는 제 2 층의 형성에 적합한 것이 선택되게 한다. 바람직하게, 제 2 용매는 물이다. 바람직하게, 제 1 용매는 전술한 바와 같이 기판 내측으로 침투되거나 적어도 부분적으로 용해됨으로써, 기판에 대한 제 1 층의 부착성을 개선하도록 선택된다. 따라서, 수성 금속화 화합물 및 비-수성 용매가 동일한 프로세스에서의 상이한 단계에 이용될 수 있다. 바람직하게, 제 1 용매는 부분적으로 또는 전체적으로 비-수성이다. 제 1 액체는 후술하는 바와 같이 경화성을 가질 수 있다.
제 1 화학 기능제는 물에 불용성인 폴리비닐 부티랄(PVB)가 유리하다. 제 1 화학 기능제가 결합제인 폴리비닐 부티랄이고 제 2 화학 기능제가 결합제인 폴리비닐필롤리돈(PVP)인 경우에, 제 1 액체에서의 두 결합제의 적합한 상대적인 양은 적합한 요건에 따라 쉽게 결정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 1 액체는 제 2 액체에서 용해 또는 팽창될 수 있는 제 2 화학 기능제를 제 1 층 내에 구성하거나 형성하는 하나 이상의 성분을 포함한다. 하나의 바람직한 제 2 화학 기능제는 물에 용해되는 폴리비닐필롤리돈(PVP)이다. PVP는 제 1 액체의 성분으로서 포함될 수 있다. 제 2 화학 기능제의 대안은 폴리아크릴산, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌 이민, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 젤라틴 또는 이들의 공중합체를 포함한다. 용해가능한 성분들은 제 2 액체가 제 1 고체층과 접촉할 때 용해된다. 예를 들어, 폴리비닐필롤리돈롤리돈은 제 1 고체층 상에 전도성 금속 영역을 형성하는데 유용한 환원제 및 수성 금속이온 용액과 접촉하여 용해될 것이다. 양호한 결과는 최종 제 1 고체층에 약 50 중량%까지의 폴리비닐피롤리돈의 사용으로 달성되며, 적합한 양은 포함된 다른 화합물, 특히 제 1 화학 기능제의 성질에 의존한다. 후술하는 바와 같이 경화성 제 1 액체를 위해 제 1 고체층은 유리하게 PVP의 약 5 중량%를 포함한다.
제 2 화학 기능제는 HEMA(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트), GMA(글리세릴 메타크릴레이트) 또는 NVP(n-비닐 피롤리디논)과 같은 물 팽창가능한 모노머 및/또는 올리고머를 대신에(또는 양호하게) 포함한다. 제 2 액체의 용매에 대해 자체 팽윤성을 가지며 폴리머화 될 때 팽윤성을 갖는 다른 모노머 및/또는 올리고머가 대신 사용될 수 있다. 이는 제2 액체가 제 1 고체층으로 침투할 수 있게 하여 부착성을 개선하고 제 1 고체층의 표면에 존재하는 것보다 더 많은 활성제가 접근할 수 있게 한다.
제 2 화학 기능제는 제 2 액체의 용매와 섞이는 높은 비등점을 갖는 용매를 대신에(또는 양호하게) 포함한다. 예를 들어, 제 2 액체가 수성일 때 NMP(n-메틸피롤리디논)이 사용될 수 있다. 이는 최종 폴리머 매트릭스가 제 1 고체층 내에서 개방될 수 있게 하여 제 2 액체에 의한 침투를 가능하게 하여 제 1 고체층에 대한 제 2 고체층의 부착성을 개선한다.
제 1 액체는 초미세 다공성 필름 구조물을 형성하는 초미세 다공성 입자를 대신에(또는 양호하게) 포함한다. 초미세 입자는 유기질(예를 들어, PPVP 폴리 폴리비닐 피롤리디논) 또는 무기질(예를 들어, 실리카)일 수 있다.
제 1 액체는 제 1 용매의 증발 결과로서, 또는 경화의 결과로서 고화될 수 있다.
제 1 고체층은 대부분 또는 전체 기판 표면에 코팅될 수 있다. 이와는 달리, 제 1 고체층은 바람직한 패턴에 따라 기판 상에 형성될 수 있다. 이는 여러 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 액체는 패턴, 예를 들어, 바람직한 패턴의 프린팅, 특히 잉크 프린팅에 의해 증착될 수 있다. 이와는 달리, 제 1 고체층은 제 1 액체가 증착된 후에 패턴화될 수 있다. 예를 들어, 제 1 액체가 기판을 가로질러 길게 도포됨으로써 패턴에 따라(예를 들어, 마스킹 기술에 의해) 선택적으로 경화됨으로써 비경화된 액체가 제거된다.
이와 같이, 제 1 고체층을 형성하도록 경화하는 제 1 액체의 사용으로 가능하지 않을 정도로의 패턴화를 허용하여 활성제가 부드럽고 유동성을 갖는 액체로서 기판 상에 증착된다.
제 1 액체는 제트 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 에어로졸 스프레잉, 롤러 코팅, 커튼 코팅, 스크린 플린팅, 리쏘 프린팅, 플렉소 프린팅, 그래버(gravure) 프린팅 및 패드 프린팅과 같은 프린팅, 딥핑(deeping), 스프레잉 및 스핀 기술을 포함하는 폭넓은 가능한 기술에 의해, 또는 어떤 다른 액체 도포 기술에 의해 기판 표면에 광범위하게 도포될 수 있다. 제 1 액체는 바람직하게, 단일 액체 저장조로부터의 단일 액체로서 예를 들어 잉크젯 플린팅에 의해 도포될 수 있다.
바람직하게, 제 1 액체는 증착 공정, 예를 들어 프린팅 공정에 의해 기판과 접촉된다. 바람직하게, 상기 증착 공정은 바람직하게 디지탈, 예를 들어 잉크젯 프린팅인 비-접촉식 공정이다.
통상적으로, 프린트 품질과 부착성은 제 1 액체와 제 1 액체에 의해 형성되는 제 1 고체층의 특성에 의해 우선적으로 관리된다. 따라서, 본 발명은 어느 정도는, 제 1 액체가 요구되는 패턴화 품질에 따라 선택될 수 있게 하고 제 2 액체가 (제 2)고체층의 바람직한 특성에 따라 선택될 수 있게 한다. 이는 특정 적용에 적절한 제 1 및 제 2 액체 화합물을 지정하는데 있어서 커다란 융통성을 갖게 한다.
상기 공정은 다층 구조물을 쌓아 올릴 수 있도록 (상이한 제 1 및 제 2 액체에 선택적으로)반복될 수 있다.
바람직하게, 제 1 액체는 경화성, 환언하면 액체가 경화, 바람직하게 고화되는 결과로서 화학적 변화를 겪을 수 있는 성질을 가진다.
경화성 제 1 액체의 사용으로 제 2 액체의 습윤 특성에 비해 하나 이상의 기판 상에서 개선된 습윤 특성을 갖도록 제 1 액체가 선택될 수 있다. 이는 경화성 제 1 액체가 제 2 액체와 동일한 캐리어(예를 들어, 물)로부터 도포될 때 보다도 더욱 정밀하고 정확한 패턴화를 가능하게 하여, 미세한 피쳐 및 양호한 에지의 형성을 가능하게 한다. 이는 통상적으로 빈약한 습윤 특성을 갖는 캐리어를 사용하여 다른 기술에 의해 활성제가 표면에 도포되었을 때 보다 경화성 제 1 액체의 덜 유동적이고 덜 페더링화 한다. 개선된 습윤 특성은 직선에 따른 연속적인 스폿들이 (잉크젯 프린팅과 같은 기술에 의해)더욱 이격 증착될 때 더욱 정확하고 정밀한 패턴화를 가능하게 함으로써, 적은 양의 액체가 사용될 수 있게 하고 더 좁은 라인과 더욱 미세한 피쳐들이 사용될 수 있게 한다. 경화가능한 제 1 액체의 사용은 기판 표면에 대한 제 1 고체층의 부착성을 개선하는 결과도 초래한다.
활성제를 포함하는 이러한 경화가능한 제 1 액체의 사용은 기판 상에 재료를 디지칼 패턴화하도록 잉크젯 프린팅을 사용하는 경우에 특히 중요하다. 다수의 경화가능한 액체는 잉크젯 프린팅될 정확한 점도 범위에 있다.
경화가능한 제 1 액체는 바람직하게, 액체의 경화를 초래하는 반응을 겪는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
바람직하게, 경화가능한 제 1 액체는 사중에 폴리머화 및/또는 교차-결합될 수 있는 하나 이상의 모노머 및/또는 올리고머를 포함함으로써, 고체층을 경화시키고 형성한다. 그와 같은 모노머 및/또는 올리고머는 제 2 액체 내에서 적어도 부분적으로 불용성인 제 1 화학 기능제를 위한 전구체를 구성할 수 있다. 바람직하게, 최종 폴리머는 활성제를 포함하는 매트릭스를 포함한다. 적어도 일부의 올리고머를 포함하는 경화가능한 액체는 단지 모노머만을 포함할 때보다 종종 더 낮은 독성을 가질 것이다.
제 1 고체층은 (경화에 의해 형성되거나 그렇지 않더라도) 경질이고 탄력적이거나 소성을 가질 수 있다. 제 1 고체층은 제 2 액체가 가해지기 이전에 반드시 경화 공정을 마칠 필요가 없다.
바람직하게, 제 1 액체는 예를 들어, 특정 파장 대역(예를 들어, 자외선, 청색 광, 마이크로파, 적외선)의 전자기 방사선, 전자 비임, 또는 열과 같은 자극에 반응하여 경화된다. 따라서, 경화가능한 제 1 액체는 특정 파장 범위의 전자기 방사선(예를 들어, 자외선, 청색 광, 적외선)의 반응에 의한 경화, 열 경화, 전자 비임 경화될 수 있다. 상기 액체는 습기 또는 공기와 같은 하나 이상의 화학 종의 존재에 반응하여 경화될 수 있다. 바람직하게, 상기 화학 종은 전술한 자극 중의 하나에 응답하여 반응하도록 선택된다. 현재, 자외선 경화가능한 제 1 액체가 바람직하다.
상당한 열을 필요로 하지 않는 제 1 액체를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 방법이 열-감응 플라스틱 재료 및 350 ℃로의 가열을 필요로 하는 WO 03/021004호에 설명된 방법에 사용될 수 없는 기타 재료를 포함하는 다양한 기판에 사용될 수 있음을 의미한다. 특히, 이는 제 1 층이 약 300 ℃ 이하의 온도(폴리이미드 기판의 사용을 가능하게 함), 바람직하게 약 200 ㅍ℃ 이하의 온도[테오넥스(Teonex는 상표명임)와 같은 폴리에스터 기판의 사용을 가능하게 함], 더 바람직하게 약 100 ㅍ℃ 이하의 온도(다양한 열가소성 기판의 사용을 가능하게 함), 더 더욱 바람직하게 약 50 ㅍ℃ 이하의 온도(저 Tg 기판의 사용을 가능하게 함) 및 실온에서 형성될 수 있어서, 가열을 필요로 하지 않는다는 점에서 바람직하다. 필요하다면, 가열은 효율적인 공정을 위해 상당히 짧은 시간, 통상적으로 15분 이하, 바람직하게 약 2분 이하 동안에만 수행된다.
마스킹은 기판을 가로질러 광범위하게 경화가능한 제 1 액체를 도포하고, 패턴에 따라 자극을 가함으로써 수행될 수 있다.
통상적으로, 경화가능한 제 1 액체는 폴리머를 형성할 수 있는 하나 이상의 모노머 및/또는 올리고머를 포함하며 제 1 화학 기능제를 구성한다. 예를 들어, 제 1 액체는 폴리머를 형성하도록 반응하는 모노머 및/또는 올리고머를 포함하며 전술한 자극 중의 하나에 반응하여 폴리머화 반응을 시작하는 개시제(initiator)를 포함할 수 있다. 예를 들어, AIBN(2,2'-애조비시소부틸로니트릴(azobisisbutyronitrile))가 열에 반응하여 폴리머화 반응의 개시제로서 사용될 수 있다. 통상적으로, 개시제는 자극에 반응하는 자유 라디칼을 생성한다. 개시제가 양이온을 생성하는 양이온 경화와 같은 다른 경화 공정이 사용될 수 있다.
종래에, 모노머 및/또는 올리고머는 경화가능한 잉크용으로 제안된 자외선 또는 기타 경화가능한 잉크의 분야로부터 공지된 것이다.
바람직하게, 경화가능한 제 1 액체는 4 개 이상, 또는 심지어 6 개 이상의 기능족과 같은 다수의 교차 결합가능한 기능족을 갖는 몇몇 모노머 및/또는 올리고머를 포함한다. 예를 들어, (영국 맨체스터 소재의 아크조 노벨 자외선 수지사에 의해 공급되는 반응성 4기능 폴리에스터 아크릴산 올리고머인)액티란(상표명) 505, 벨기에 드라겐보스 소재의 UCB에 의해 공급되는 6기능 모노머인 DPHA(dipentaerythritol hexaacrylate) 및 DPGDA(디프로필렌 글리콜 디아크릴산), 벨기에 드라겐보스 소재의 UCB에 의해 공급되는 반응성 희석 모노머가 적합하다. 다수의 교차 결합가능한 기능족을 갖는 이들 모노머 및/또는 올리고머는 단지 몇몇 교차 결합가능한 기능족을 갖는 모노머로 형성되는 폴리머 보다 훨씬 많이 교차 결합되며 기판에 대한 양호한 부착력을 갖춘 보다 강하고 튼튼한 필름을 제공한다. 그러나, 너무 많은 비율의 교차 결합된 모노머 및/또는 올리고머는 취성 표면을 형성한다.
제 1 액체가 경화성을 가지면, 제 2 액체가 제 1 층과 접촉하기 이전에 사용중에 증발해 버리는 휘발성 캐리어를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 따라서 그러한 경화성 제 1 액체 성분의 거의 대부분은 바람직하게 (화학적으로 변경된 형태로)제 1 고체층 내에 남아 있게 된다.
바람직하게, 경화성 액체의 증착과 경화 사이의 지연은 가능한 한 짧다. 이는 이미지 형성의 손실을 초래하는 기판의 과-습윤화를 감소시킨다. 바람직하게, 증착과 경화 사이의 지연은 20 초 이하이다.
그러나, 제 1 액체는 휘발성 캐리어를 포함한다. 통상적으로, 사용 중에 (존재하는) 몇몇 또는 모든 휘발성 캐리어는 제 2 액체가 제 1 층과 접촉하기 이전에 증발하거나 증발되어 버린다. 예를 들어, 제 1 액체는 제 2 액체가 제 1 층과 접촉되기 이전의 사용 중에, 증발해 버리는 물 또는 (바람직하게)하나 이상의 유기질 용매를 포함할 수 있다. 이러한 경우에 본 발명의 방법은 (적용가능하다면)자극을 가하는 단계 및 제 2 액체를 제 1 층과 접촉시키는 단계 중의 하나 또는 두 단계 이전에 휘발성 캐리어가 증발할 수 있게 하는 중지 시간을 포함할 수 있다.
활성제가 제 1 액체 내에 포함되면, 활성제는 통상적으로 예를 들어 폴리머에 의해 형성된 매트릭스 내의 제 1 층 내부에 포획된다. 활성제도 예를 들어, 모노머 또는 올리고머 단위체와 반응하는 반응성 족을 갖는 분자에 활성제를 포함시킴으로써 매트릭스의 일부분으로서 부동화될 수 있다. 활성제는 초기에 불활성일 수 있지만 일단 제 1 액체가 형성되면 활성화되어서 자극에 반응하거나 제 2 액체의 성분과 접촉할 때 제 1 고체층이 형성된다.
본 발명은 제 2 고체층으로서 전도성 금속층을 제조하는 특정분야에 사용된다. 전도성 금속층은 통상적으로, 촉매, 금속 이온 및 환원제를 포함하는 반응에서의 금속 이온의 환원에 의해 형성된다. WO 2004/068389호에 설명된 공정과 무전해 도금법을 포함하는 다양한 상이한 기술들이 사용될 수 있다. 상기 공정의 하나의 시약인, 통상적으로 촉매가 본 발명의 방법에 의해 제 1 층 내의 기판 상에 (통상적으로 잉크젯 프린팅에 의해)증착되며, 다른 필요한 시약이 제 2 고체층을 구성하는 전도성 금속층을 형성하는 반응의 결과로 제 2 액체(및 가능한 하나 이상의 다른 용액) 내에 (잉크젯 프린팅, 침지 또는 기타 다른 방법에 의해)증착된다.
제 2 층이 전도성 금속 영역인 본 발명의 실시예에서, 금속 이온 및 환원제의 반응에 의해 형성되는 활성제는 유리하게, 전도성 금속염, 바람직하게 전이 금속의 유기산염, 예를 들어 팔라듐 아세테이트 또는 팔라듐 프로파노에이트(propanoate)를 포함한다. 현재 바람직한 활성제는 팔라듐 아세테이트이며, 이는 제 1 액체 내에 증착된 액체의 중량비로, 1 내지 3% 범위, 통상적으로 2%의 양으로 적합하게 존재한다. 동등한 농도를 갖는 전이 금속의 다른 유기산 염이 사용될 수 있다. 이러한 목적의 대체 재료는 팔라듐 염화물과 같은 다른 팔라듐 염, 및 전이 금속 염, 복합체 또는 콜로이드, 또는 청동, 알루미늄, 금 또는 동과 같은 금속 입자를 포함한다.
전이 금속, 예를 들어 팔라듐 아세테이트의 유기산 염의 증착을 위한 바람직한 용매는 동일한 중량비인 50/50의 디아세톤 알콜과 메톡시 프로판올의 혼합물이다. 대체 용매는 동일한 중량비인 50/50의 톨루엔과 메톡시 프로판올의 혼합물이다. 이러한 용매에 약 2 중량%의 팔라듐 아세테이트 용액이 적합하다. 바람직하게, 공동-용매(co-solvent)가 잉크젯 프린팅용 점성을 증가시키도록 첨가된다.
활성제가 촉매 또는 촉매 전구체일 때, 제 2 액체는 함께 반응하도록 작용하고 활성제에 의해 활성화되어 제 1 고체층에 전도성 금속 영역을 형성하는 금속 이온과 환원제의 용액을 유리하게 포함한다. 바람직하게, 제 2 액체 조성물은 자발적으로 반응하지는 않지만, 단지 제 1 고체층 내에 존재하는 활성제와 접촉될 때만 반응하는 물질이다. 제 2 액체는 환원제를 활성화하는 염기/산을 더 포함한다.
금속 이온, 환원제 및 선택적인 염기/산이 반응 용액을 형성하도록 기판 상에서 서로 혼합되는 두 개 또는 세 개의 분리된 성분 용액 내에서 증착될 수 있다. 더욱 상세한 내용은 PCT/GB2004/000358(W0 2004/068389)호에 설명되어 있다.
제 2 고체층 형성 화학 반응이 촉매 또는 촉매 전구체가 되는 대신에, 전도성 금속 영역을 형성하도록 금속 이온과 환원제 사이의 반응인 경우에, 활성제는 산성도를 조절할 수 있는 산/염기를 갖는 환원제와 금속 이온 중의 하나 이상일 수 있다. 제 2 액체는 제 2 액체가 제 1 층과 접촉할 때 제 2 층 형성 반응이 시작되게 할 것이다. 활성제가 통상적으로 금속 염 또는 금속 복합물(그리고 아마도 산/염기)로서 금속 이온을 포함하는 경우에, 제 2 액체는 가능하다면 적합한 산성도 조절 시약, 예를 들어 포름알데히드인 경우에 염기를 갖는 환원제를 포함할 수 있다. 제 2 액체는 또한 동일 또는 상이한 금속의 이온을 추가로 포함할 수 있다. 활성제가 환원제(그리고 아마도 염기 또는 산)를 포함하는 경우에, 제 2 액체는 바람직하게 통상적으로 금속 염 또는 금속 복합물로서 금속 이온을 포함할 것이다. 제 2 액체는 제 1 환원제와 동일하거나 상이할 수 있는 추가의 환원제를 더 포함할 것이다. 더욱 순수하고 더욱 높은 전도성을 갖는 금속 층을 제공하는 포름알데히드와 같은 저 영향력 환원제를 뒤에 사용하고, DMAB(디메틸아민 보란)과 같은 높은 영향력의 환원제를 먼저 사용하는 것이 바람직하다. 활성제가 염기/산을 포함하는 경우에, 제 2 액체는 통상적으로 금속 이온 및 환원제를 포함하며, 선택적으로 염기/산을 더 포함할 수 있다.
금속 이온은 어떤 전도성 금속, 특히 전이족 금속 중의 이온일 수 있다. 바람직하게, 전도성 금속은 동, 니켈, 은, 금, 코발트, 백금족 금속, 또는 이들 금속의 두 개 이상의 합금을 포함한다. 전도성 금속은 비-금속 원소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 전도성 금속은 니켈 인일 수 있다.
금속 이온은 통상적으로 염, 예를 들어 황산 동의 형태이다. 금속 이온은 대신에, EDTA(에틸렌 디아민 테트라 아세틱 산) 또는 시안화물과 같은 복합물로 존재할 수 있다.
적합한 환원제의 예들은 포름알데히드, 글루코스 또는 대부분 상이한 알데히드, 또는 하이포아인산 나트륨, 또는 글리옥실산 또는 DMAB(디메틸아민보란)이다.
바람직하게, 제 1 액체가 잉크젯 프린팅에 의해 기판 상에 증착된다. 제 2 액체가 잉크젯 프린팅 또는 다른 기술에 이해 제 1 층위에 증착된다. 제 1 액체 및/또는 결과적인 제 1 층이 패턴화되는 경우에, 제 2 액체가 동일한 패턴에 따라 증착될 수 있다.
잉크젯 프린팅 공정이 통상적인 디지탈 방식으로 제어되므로, 다른 패턴이 동일한 장치를 사용하여 다른 기판에 도포될 수 있다. 이는 원-오프(one-off) 제품, 주문형 제품, 또는 일련의 단일 확인 제품의 제조에 특히 중요하다.
선택적으로, 기판은 활성제 액체가 기판 위에 증착되기 이전에 예열된다. 이는 활성제 액체가 급속히 건조되고 덜 확산되게 하여 얇은 라인을 달성할 수 있게 하기 때문이다. 예를 들어, 멜리넥스(상표명) 폴리에스터 기판은 고온 공기총을 사용하여 350 ℃에서 4초 동안 공기로 가열되었다.
기판은 플라스틱, 세라믹, 천연 재료, 섬유를 포함하는 다양한 가능성으로부터 선택될 수 있다. 제 2 고체층이 전도성 금속인 실시예에서, 적합한 기판은 예를 들어, 시이트 형태의 플라스틱 재료 및 섬유이다. 기판은 전도성, 반도체, 저항성, 용량성, 유도성과 같은 전기적 성질을 갖는 재료, 또는 액정, 광 방출 폴리머 등과 같은 광학 재료일 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 상당한 가열 단계를 포함할 필요가 없으며, 따라서 WO 03/021004 호 및 WO 2004/068918호에 설명된 방법에서 가능한 것보다 더 폭넓은, 열 감응 플라스틱 재료를 포함하는 기판들이 사용될 수 있다. 상기 방법은 전도성 금속 영역을 결과적인 기판에 형성하기 이전에 하나 이상의 전기 성분을 기판 상에 증착시키는 단계를 포함할 수 있다.
유사하게, 상기 방법은 복잡한 장치를 제조하기 위해 전기 성분을 결과적인 전도성 금속 영역 상에 증착시키는 단계를 더 포함한다. 상기 추가의 증착 단계는 잉크젯 프린팅 기술을 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명은 배터리 프린팅에 특히 유용하게 적용될 수 있다. 배터리는 본 발명의 방법에 의해 두 영역의 상이한 전도성 금속을 기판 상에 형성하고, (잉크젯 프린트될 수 있는)전해액에 의해 상기 두 영역을 전기적으로 연결하여, 전기화학적 셀을 형성함으로써 기판 상에 형성될 수 있다. 복수의 전기 화학적 셀은 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결되어 이용가능한 전압 및/또는 전류를 증가시킨다. 본 발며은 또한 본 발명의 방법에 의해 기판 상에 두 영역의 상이한 전도성 금속을 형성하고 (잉크젯 프린트될)전해액에 의해 두 영역을 전기 연결함으로써 배터리를 형성하는 방법도 제공한다. 본 발명은 그러한 방법에 의해 형성된 배터리도 포함한다.
이와 같이, 본 발명의 방법은 전기 아이템을 제조하는데 있어서 하나의 단계로서 사용될 수 있다. 본 발명은 복잡한 패턴의 픽셀을 포함하는 디스플레이와 같은 복잡한 패턴을 포함하는 전기 아이템을 제조하는데 특히 적합하다. 다른 이용분야는 자동차용 라디오, 이동 전화용 안테나 및/또는 위성 항법 시스템; 주파수 차폐 장치; 에지 커넥터, 접점 및 회로판용 부스 커넥터; 주파수 확인 태그(RFID 태그); 가요성 인쇄 회로판을 포함하는 인쇄 회로판용 전도성 트랙; 전기 회로를 포함하는 것과 같은 스마트 섬유; 장식품; 차량용 윈드스크린 히터; 배터리 및/또는 연료 전지의 부품; 세라믹 부품; 특히 소형의 변압기 및 유도 동력 공급기; 안정 장치; 커패시터 및 콘덕터와 같은 인쇄 회로판 부품; 박막 키보드, 특히 박막 키보드용 전기 접접; 휴대용 저가 전기 아이템; 휴대용 전자발광 디스플레이; 바이오센서, 기계식 센서, 화학 및 전기화학적 센서의 제조 분야이다.
본 발명의 방법은 두 개의 회로 부품 사이의 전기 접속을 생성하는 분야에 이용된다.
본 발명의 방법은 제 2층에 의해 구성되는 전도성 금속 영역 위에 추가의 금속 층을 예를 들어, 전해 또는 무전해 도금 방법 또는 침지 금속화 방법에 의해 형성하는 단계도 포함한다.
제 1 액체 및/또는 제 2 액체가 잉크젯 프린팅되는 경우에, 각각의 액체는 점도, 표면 장력, 전도성, pH, 여과, 입도 및 시효 안정성에 관한 잉크젯 프린팅 잉크의 특정 조건을 만족해야 한다. 하나 이상의 습윤제가 증발을 감소시키도록 하나 이상의 성분의 용액에 추가될 수 있다. 요구되는 이들 특징에 대한 특정 값은 상이한 잉크젯 기술에 대해 상이하며 이들 특징을 만족하는 적합한 성분의 용액은 본 기술분야의 당업자에 의한 특정 이용 분야를 위해 용이하게 만들어질 수 있다.
본 발명은 본 발명의 방법에 따라 제조되는 물품도 포함한다.
본 발명의 추가의 일면에 따라서, (제 2)고체층을 기판 상에 형성하는 것을 활성화하는데 적합한 활성제 액체가 제공되며, 상기 활성제 액체는 (제 2)고체층을 형성하는 화학 반응을 활성화하는데 적합한 활성제를 포함하며, 활성제 액체가 고화되고 기판에 부착되어서, 활성제에 의해 활성화될 때 제 2 고체층을 형성하는 화학 반응을 겪는 하나 이상의 시약을 포함하는 제 2 액체로 투과될 수 있는 (제 1)고체층을 형성하도록 선택된다.
본 발명은 또한 제 2 고체층의 형성을 활성화하기 위해 제 1 고체층을 기판 상에 제조하는데 적합한 활성제 액체를 제공하며, 상기 활성제 액체는 제 2 고체층 형성 화학 반응을 활성화하는데 적합한 활성제를 포함하며, 기판에 적용되어 사용될 때 상기 활성제가 고화되고 기판에 부착되어서, 활성제에 의해 활성화될 때 제 2 고체층을 형성하도록 반응될 수 있는 하나 이상의 시약을 포함하는 제 2 액체로 투과될 수 있는 제 1 고체층을 형성하도록 선택되며, 상기 활성제 액체는 제 2 액체 내에서 적어도 부분적으로 용해가능한 제 1 화학 기능제(chemical functionality)를 제 1층에 구성하거나 형성하는 하나 이상의 시약을 포함한다.
본 발명은 또한 적합한 제 2 액체와 조합되는 활성제 액체도 포함한다.
층-형성 활성제 용액의 바람직한 특징은 전술한 바와 같이 제 2 액체의 바람직한 특징을 갖는 제 1 액체와 관련하여 전술한 바와 같다.
본 발명은 예시적인 다음의 실시예에서 더욱 상세히 설명한다. 실시예에서, 모든 백분율은 달리 특정하지 않는 한 중량 %이다.
예 1
전도성 동 영역은 다음과 같은 공정에 의해 다수의 상이한 재료의 기판 상에 형성된다.
다음 조성을 갖는 활성제 용액이 준비된다.
%
팔라듐 아세테이트 2.0
디아세톤 알콜 47.5
메톡시 프로판올 47.5
폴리비닐 부티랄(PVB) 1.6
폴리비닐피롤리돈(PVP) 1.4
팔라듐 아세테이트가 활성제(촉매)로서 존재한다. 디아세톤 알콜 및 메톡시 프로판올이 중량% 기준으로 동일한 비율로 혼합되어서 이후에 설명하는 반응 용액의 첨가 이전에 팔라듐 아세테이트가 기판에 부착될 수 있도록 충분히 빠르게 증발하는 용매를 제공한다. 그러나, 증발 비율은 상기 활성제 용액이 유리하게 잉크젯 프린팅되기에 충분히 늦은 비율이다.
제 1 화학 기능제으로서의 역할을 하는 폴리비닐 부티랄(PVB)은 물에 불용성이며 활성제가 기판에 부착되는 것을 돕는다. 왁커(Wacher)로부터 이용가능한 등급 BN 18과 같은 15,000 내지 25,000 범위의 분자량을 갖는 폴리비닐 부티랄이 적합하다.
제 2 화학 기능제으로서의 역할을 하는 폴리비닐피롤리돈(PVP)은 물에 용해되므로 후술하는 수성 금속화 용액에서 용해된다. K30 등급(grade)의 폴리비닐피롤리돈(PVP)은 인터내셔널 스페셜리티 프로덕츠로부터 공급된다. 이와 같은 폴리머는 60,000 내지 70,000 범위의 분자량을 가진다.
이와 같은 활성제 용액은 3,85 cPs의 점도 및 30.5 dyne/cm의 표면 장력을 가진다.
상기 활성제 용액을 만들기 위해, 30%의 폴리비닐 부티랄 용액이 중량% 50/50으로 디아세톤 알콜과 메톡시 프로판올의 혼합물로 준비되었다. 3%의 아세톤 용액이 2 내지 3시간에 걸친 초음파 분해에 의해 동일한 용매 혼합물로 준비되었다. 이 두 개의 용액이 혼합되고 동일한 용매 혼합물이 첨가되어서 전술한 특정 비율을 갖는 적절한 양이 제조되었다. 결과적인 유체가 왓맨(Whatman)으로부터 이 용가능한 1 미크론 GF-B 유리 섬유 필터를 통해 여과되었다. 약간의 증착이 필터 페이퍼 상에서 때때로 보였다.
증착
활성제 용액이 후술하는 바와 같이, 자르(Xaar) 회사로부터 이용가능한 XJ128-200 프린트 헤드를 사용하여 잉크젯 프린팅에 의해 다양한 상이한 재료의 기판 상에 증착되고, 활성제 용액을 준비하여 그 활성제 용액을 기판 상에 제트 분무시키는데 사용했다. 해상도가 낮은 웹이 특정 기판에 대해 조절될 수 있다. 쉽게 적셔진 기판에 대해 250 도트/inch(dpi)가 적합하다. 어렵게 적셔진 기판에 대해서는 완전한 습윤성을 보장하기 위해 1000 dpi가 사용될 수 있다.
XJ128-200 프린트 헤드는 1 내지 2 ㎑의 제트 주파수와 1 내지 2 mm의 투사 거리로 80 pL의 액적(droplet)을 방출한다.
활성 용액의 분무 후에, 프린팅된 활성제 용액은 약 50 ℃ 이하의 기판 표면온도를 갖는 기판상에 예를 들어, 기판 바로 위에 위치된 적외선 히터를 사용하여 제 1 고체층을 형성하도록 건조되게 된다. 이와는 달리, 프린팅된 활성제 용액은 어떤 추가의 가열없이 건조될 수 있다. 적외선 히터가 사용되는 경우, 통상 건조시간은 30초이다.
금속화 공정
금속화 용액은 기판 상의 (제 1 고체층을 구성하는)건조된 활성제 용액에 도포된다. 금속화 용액의 도포는 종래의 전해욕 내에 기판을 침지시킴으로써 수행될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서 금속화 용액은 잉크젯 프린팅에 의해 증착된다.
금속화 용액은 다음 3 개의 성분, 즉 A, B 및 C 성분으로 구성되었다.
용액 A
%
황산 동 1.63
황산 나트륨 3.21
EDTA, 이나트륨 염(disodium salt) 0.60
물 89.56
t-부탄올 5.00
황산 동의 소오스는 금속 이온, 여기서 Cu+이다. 황산 나트륨은 황산 동을 안정화하기 위해 존재한다. EDTA는 동 이온 주위에 보호 장벽을 형성하는 착화제(complexing agent)이며, 상기 착화제가 없으면 상기 조성을 갖는 용액이 즉시 침전된다. t-부탄올은 표면 장력을 감소시키고 습윤성을 개선시키는 공동용매이다.
용액 B
%
포름알데히드 용액 0.22
나트륨 포름산염 3.71
물 91.07
t-부탄올 5.00
여기서, 포름알데히드는 환원제로서 존재한다.
용액 C
%
수산화나트륨 1.74
물 93.26
t-부탄올 5.00
수산화나트륨의 기능은 용액이 결합될 때 환원제를 활성화하는 것이다.
용액 A, B 및 C를 흔든 후에 왓맨사로부터 이용가능한 1 미크론 GF-B 유리 섬유 필터를 통해 여과되었다.
다음에, 3 개의 분리된 성분 용액 A, B 및 C가 건조된 활성제 상에 별도로 잉크젯 프린팅 되었다. 3 개의 용액은 기판의 프린팅 가능한 전체 표면적을 균일하게 가로질러 기판 상의 동일한 위치에 동일한 양으로 각각 프린트되었으며, 여기서 3 개의 용액은 반응 용액을 제위치에 형성하도록 조합된다. 용액은 잉크젯 테크놀로지사로부터 이용가능한 64ID3 프린트 헤드를 사용하여 잉크젯 프린팅 되었다. 제트 분무될 유체와 접촉하는 프린트 헤드의 모든 부분은 세마믹이기 때문에 상기 헤드는 초 염기성 또는 산성 액체를 프린팅하는데 특히 적합하다. 제트 분무는 5 ㎑에서 수행되었다. 상기 압전형 프린트 헤드에 가해지는 포텐션의 파형은 137pL의 액적을 방출할 수 있도록 선택된다.
상기 반응 용액은 적합한 동 두께가 증착될 때까지 기판과의 접촉 상태를 유지할 수 있게 한다. 통상적으로, 적합한 동 층을 생성하는데 요구되는 시간은 5분 미만이다.
동 영역은 적외선으로 기판을 가열함으로써 보다 빠르게 형성될 수 있다. 그러나, 기판의 구부러짐을 방지하기 위해서는 다수 형태의 기판에 대해 그 온도가 50 ℃ 이상으로 상승하지 않게 하는 것이 중요하다.
최종적으로, 어떤 초과 용액이나 건조된 염이 닦여지거나 세척되며, 활성제가 잉크젯 프린팅되는 패턴에 동 도금된 영역이 대응하는 동 도금된 샘플이 생산된다.
결과
동이 전술한 기술에 의해 다음의 기판 상에 잉크젯 프린팅 되었으며, 증착된 전도성 재료 영역과 기판 사이의 부착 강도는 정량 분석방법에 의해 측정되었다.
기판 재료 부착력
아크릴 양호
폴리스틸렌 양호
폴리에틸렌 등급에 따라
빈약 내지 양호
델린 폴리아세틸 호모폴리머 빈약
호스타폼(Hostaform) 또는 울트라폼 폴리아세틸 코폴리머 빈약
ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 양호
U-PVC 양호
실리콘 고무 빈약
(델린은 듀퐁의 상표명임. 호스타폼은 회흐스트(Hoechst)의 상표명임. 울트라폼은 바스프의 상표명임.)
본 실시예는 벌크 금속의 전도성과 유사한 전도성을 갖는 전도성 금속 영역의 프린팅을 입증한다.
사용된 특정 화합물에 따라 0.3 내지 3 미크론 범위의 금속 층이 실현되었다. 반복적인 프린팅이 안테나 이용분야에 요구되는 15 내지 20 미크론과 같은 두꺼운 층을 제조하는데 사용될 수 있다.
예 2
본 실시예는 대체로 실시예 1과 유사하지만, 분리된 용액 A 및 B 대신에 금속 이온과 환원제를 함유하는 용액 AB로 지칭되는 단일 용액을 사용한다.용액 AB는 다음 조성을 가진다.
용액 AB
%
황산 동 1.63
황산 나트륨 3.21
EDTA, 이나트륨 염(disodium salt) 0.60
포름알데히드 용액(물에 37 중량%) 0.22
나트륨 포름산염 3.71
물 85.63
t-부탄올 5.00
용액 AB는 왓맨사로부터 이용가능한 1 미크론 GF-B 유리섬유 필터를 통해 여과되었다.
증착은 실시예 1에 기술된 대로 수행되었으며, 활성제 용액의 잉크 프린팅에 의해 시작되어 촉매 용액 용매가 증발될 때까지 지연되었다. 다음에, 동일한 양의 용액 AB와 용액 C(실시예 1에서 설명됨)가 64ID3 잉크젯 프린트헤드를 사용하여 기판의 표면 전체에 잉크젯 프린팅 되었다.
전술한 바와 같이, 전도성 동 영역이 기판 상에 형성되었다.
예 3
본 실시예는 대체로 제 1 및 제 2 실시예와 유사하지만, 실시예 1의 용액 A, B 및 C와 실시예 2의 용액 AB 및 C 대신에, 제 2 반응을 위한 모든 필요한 시약을 포함하는 단일 용액을 사용한다.
상기 단일 용액은 다음 조성을 가진다.
%
엔플레이트 872 A 24.09
엔플레이트 872 B 24.09
엔플레이트 872 C 8.03
물 13.29
에틸렌 글리콜 20
t-부탄올 5
설파돈 LP-100 0.5
페그-1500 5
엔플레이트 872A는 황산 동을 포함한다. 엔플레이트 872B는 시안화물 착화제 및 포름알데히드를 포함한다. 엔플레이트 872C는 수산화나트륨을 포함한다(엔플레이트(Enplate)는 상표명임). 엔플레이트 872 A, B 및 C는 엔쏜-오엠아이(Enthone-OMI)사로부터 이용가능하고 일반적으로 무전해 동 도금을 위한 성분 용액으로서 사용된다. 에틸렌 글리콜은 습윤제로서 존재하며 표면 장력을 낮추는 역할을 한다. t-부탄올은 표면 장력을 감소시키는 공동 용매이며 습윤성을 증가시킨다. 설파돈 LP-100은 계면 활성제 특성을 갖는 습윤제이다. 페그-1500(PEG-1500)은 습윤제로서의 역할을 한다.
상기 용액은 용액의 구성성분들로부터 준비되며 왓맨사로부터 이용가능한 1 미크론 GF-B 유리섬유 필터를 통해 여과된다. 점도는 9.8 cPs이며 표면 장력은 30.0 dynes/cm이다. 상기 용액은 몇 시간의 주기 동안에는 안정하며 단일 성분 용액으로서 잉크젯 프린팅될 수 있다.
실시예 1에서 전술한 활성제 용액은 패턴에 따라 잉크젯 프린팅된다. 활성제 용액이 증발되도록 짧은 멈춤(30초) 이후에, 상기 단일 성분 용액은 기판의 프린팅 가능한 전체 영역 또는 활성제 용액이 잉크젯 프린팅되는 영역의 상부면에 잉크젯 프린팅에 의해 증착된다. 따라서, 동 층이 패턴에 따라 기판의 표면에 형성된다.
이와는 달리, 금속화는 종래의 무전해 공정 금속욕 내측으로 프린팅된 기판을 침지시킴으로써 달성될 수 있다. 프린팅된 기판은 환원제 욕 내측으로 침지되어 팔라듐 아세테이트를 팔라듐으로 환원시킨 후에 동 이온, 환원제 및 염기 욕 내측으로 침지된다. 이와는 달리, 금속화 욕을 적절히 형성하여 프린팅된 기판을 동 이온, 환원제 및 염기 욕 내측으로 직접 침지시킬 수 있다.
예 4- 경화성 활성제 층
ALF 116 및 ALF 117로 지칭되는 UV 경화성 촉매 제조법이 아래의 표 1에 나타낸 방법에 따라 준비된다. 플라스틱 기판에 대한 우수한 경화 특성과 부착력을 갖는 모노머 및 개시제가 UV 경화성 잉크젯 잉크의 관련 분야에서 이미 공지되어 있다. 이들 개시제들은 팔라듐 아세테이트 촉매용 캐리어로서 몇몇 용매를 포함하며, 이들은 영국, 자르사로부터 이용가능한 XJ500/180 프린트 헤드를 사용한 잉크젯 프린팅에 의해 멜리넥스(Melinex; 상표명) 폴리에스터 기판 표면에 도포된 후에 증발된다. 잉크는 모노머 및 올리고머 성분들은 UV의 적용에 의해 폴리머화되는 경화 공정을 개시하게 된다.
UV 경화성 촉매 제조(숫자는 중량%임)
재료 ALF 116 ALF 117
팔라듐 아세테이트 1.25 0.94
PVP K30 - 2.5
디아세톤 알콜 24.38 23.28
메톡시 프로판올 24.37 23.28
악틸렌 505 5 5
DPHA 1.5 1.5
이르가큐어 1700 3.25 3.25
이르가큐어 819 1.25 1.25
DPGDA 39 39
PVP K30은 영국 태드워쓰 소재의 ISP사에 의해 공급되는 폴리비닐 피롤리돈의 등급이다. 악틸렌(Actilane) 505는 영국, 맨체스터 소재의 아크조 노벨 자외선 수지사에 의해 공급되는 반응성 4기능 폴리에스터 아크릴산 올리고머이다. DPHA는 벨기에,드라겐보스 소재의 UCB사에 의해 공급되는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트인, 4기능 모노머이다. 이르가큐어(Irgacure;상표명) 819 및 이르가큐어 1700은 영국, 맥클리스필드 소재의 시바 스페셜리티 케미컬스사에 의해 공급되는 자외선 개시제이다. DPGDA는 벨기에, 드라겐보스 소재의 UCB사에 의해 공급되는 디프로필렌 글리콜 디아크릴산인, 반응성 희석 모노머이다.
PVP는 수용성 제 2 화학 기능제를 구성한다. 모노머 및 올리고머, 아크랜(Achlane) 505, DPHA 및 DPGDA는 수용성 제 1 화학 기능제를 구성하는 폴리머를 형성하도록 반응한다.
ALF 116은 스크래치 저항성이 우수한 필름을 제공하도록 (40 미터/분의 라인 속도로)양호하게 경화된다. 그러나, 엔쏜 872A(30% w/w), 엔쏜 872B(30% w/w), 엔쏜 872C(10% w/w), t-부탄올(5% w/w), 에틸렌 글리콜(20% w/w) 및 폴리에틸렌 글리콜 1500(5% w/w)로 구성되는 동 층 형성 용액이 필름에 도포되면(엔쏜 872A, 엔쏜 872B, 및 엔쏜 872C는 영국, 오킹 소재의 엔쏜 리미티드사에 의해 공급되는 동 도금 용액임), 동은 증착되지 않는다. 이는 경화된 필름의 표면이 매끄럽고 불침투성이기 때문에 촉매를 플라스틱 층에 가둬 동 층 형성 용액과 접촉하는 것을 방지하기 때문인 것으로 판단된다.
대조적으로, ALF 117은 동일한 양(건조된 필름의 5 중량%)의 폴리비닐 피롤리돈을 포함하는데, 이는 수성 동 층 형성 용액의 순차적인 첨가시 경화된 층을 용해, 팽윤 또는 침투성을 유지하여 촉매 사이트를 노출시킬 목적으로 상기 촉매에 첨가되는 것이다.
ALF 116도 마찬가지로, 40 미터/분의 속도로 매우 양호하게 경화되며 이러한 시간에 동이 (100 nm/분의 속도로)증착된다. 60 ℃에서 24시간 동안 기판을 건조하는 것에 의해 플라스틱 기판에 동 층을 직접 접합했을 때 가장 양호한 것으로 알려진 촉매의 스크래치 저항성만큼 우수한 양호한 스크래치 저항 특성을 갖는 재료가 된다.
촉매의 활성도를 유지하기 위해 제 2 액체가 제 1 층으로 침투할 수 있게 하는 수용성, 팽윤성, 또는 다른 수단 중의 일부를 가질 필요가 있음을 지적했다. ALF 120, ALF 121 및 ALF 124로 지칭되는 새로운 촉매가 아래의 표 2에 요약한 방법에 따라 준비되었다. 이들 각각은 표 1의 ALF 117의 변형 촉매들이다.
UV 경화성 촉매 제조(숫자는 중량%임)
재료 ALF 120 ALF 121 ALF 124
팔라듐 아세테이트 2 2 2
DPGDA 76 48 48
DPHA 3 3 3
악틸렌 505 10 10 10
이르가큐어 1700 6.5 6.5 6.5
이르가큐어 819 2.5 2.5 2.5
디아세톤 알콜 - 12.75 14
메톡시 프로판올 - 12.75 14
PVP K30 - 2.5 -
DPGDA는 벨기에, 드로겐보스 소재의 UCB사에 의해 공급되는 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트인 반응성 희석 모노머이다.
이들 잉크는 H-전구를 갖춘 퓨전(Fusion;상표명) UV 500 와트 램프를 사용하여 1회에 10미터/분의 속도로 경화된다. 경화 후에, 잉크는 DMAB(디메틸아민보란) 용액으로 처리되고나서, 엔쏜 872A(30% w/w), 엔쏜 872B(30% w/w), 엔쏜 872C(10% w/w), t-부탄올(5% w/w), 에틸렌 글리콜(20% w/w) 및 폴리에틸렌 글리콜 1500(5% w/w)로 구성되는 동 층 형성 용액(엔쏜 872A, 엔쏜 872B, 및 엔쏜 872C는 영국, 오킹 소재의 엔쏜 리미티드사에 의해 공급되는 동 도금 용액임)으로 처리된다. 동은 ALF 120 또는 ALF 124상에 증착되지 않았다. 그러나, 양호한 균일한 동 층이 ALF 121 상에 증착되었다. 이러한 동 층은 하부 기판에 대한 양호한 부착성과 양호한 전도성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 동이 ALF 120 또는 ALF 124상에 증착되지 않았으므로, 이는 PVP 재료가 촉매의 활성도를 유지하는 역할을 한다는 또다른 증거이며, 이는 전술한 수용성 메카니즘을 통해 발생하는 것으로 보인다.
ALF 121이 잉크젯 프린팅에 의한 증착에 양호한 특성을 갖는 잉크를 부여하도록 변형되었다. 그러한 두 개의 변형 잉크는 ALF 125 및 ALF 126b로 지칭되며 아래의 표 3에 나타냈다.
제트분무가능한 UV 잉크 제조(숫자는 중량%임)
재료 ALF 125 ALF 126b
팔라듐 아세테이트 2 2
이르가큐어 1700 3.25 3.25
이르가큐어 819 1.25 1.25
DPGDA 61 48
DPHA - 3
악틸란 505 - 10
디아세톤 알콜 15 15
메톡시 프로판올 15 15
PVP K30 2.5 2.5
점성, cPs(25℃) 9.59 11.2
ALF 125 및 ALF 126b는 (영국, 캠브릿지 소재의 자르사로부터 이용가능한)XarrJet 128-200을 사용하여 양호한 잉크젯 프린팅 특성과 양호한 품질의 동 증착성을 나타냄을 알았냈다. 그러나, 200nm 이상의 두꺼운 동 샘플을 만들었을 때, ALF 125는 ALF 126b보다 훨씬 더 용이하게 발포 현상을 나타냈다.
이는 ALF 126b가 보다 높은 기능성 재료(악틸란 505는 4기능성이고 DPHA는 6기능성임)를 포함해서 더 높은 비율로 교차결합되므로, 기판에 대해 양호한 부착력과 강하고 더욱 튼튼한 필름을 형성하는 것으로 판단된다.
이러한 결과를 기초로, PVP를 HEMA(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트)와 같은 물-팽윤성 모노머, GMA(글리세릴 메타크릴레이트) 또는 NVP(n-비닐 피롤리디논)으로 대체될 수 있다고 판단된다. 이와는 달리, NMP(n-메틸 피롤리디논), 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 또는 글리세롤과 같은 고비등점 물과 혼합가능한 용매가 UV 경화층의 개방을 유지하고 동 용액에 의한 침투를 가능하게 하는데 사용될 수 있다. 이와는 달리, 미세한 다공성 필름 구조물이 실리카(무기질) 또는 PPVP(폴리비닐 피로리디논)입자(유기질)과 같은 미세한 다공성 입자들의 사용에 의해 준비된다.
예 5
전도성 동 층이 멜리넥스(상표명) 폴리에스터 기판 상에 다음 공정에 의해 증착되었다.
다음 조성을 갖는 UV-경화성 촉매 잉크가 준비되었다.
재료 기능 조성비(중량%)
팔라듐 아세테이트 금속 염 2
디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(DPGDA) UV 경화성 재료 30.5
악티란 505 UV 경화성 올리고머 10
디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) UV 경화성 재료 3
이르가큐어 1700 광 개시제 3.25
이르가큐어 819 광 개시제 1.25
디아세톤 알콜(DAA) 용매 47.5
폴리비닐피롤리돈(PVP K30) 폴리머 2.5
잉크가 영국, 자르사로부터 이용가능한 XJ500/180 프린트 헤드를 사용한 잉크젯 프린팅에 의해 기판에 도포되고, 건조된 후에 예 4에서 설명한 바와 같이 UV 노출에 의해 경화되어 제 1 층을 형성하였다.
기판과 기판에 부착된 제 1 층은 1.6% 디메틸아미노보란(DMAB)을 포함하는 환원제 욕 내에 침지되어, 팔라듐 아세테이트를 팔라듐 금속으로 환원시킴으로써 촉매를 활성화한다.
기판이 다음 조성을 갖는 동 욕 내에 침지되었다.
조성(중량%)
엔플레이트 872A 10.71
엔플레이트 872B 10.71
엔플레이트 872C 3.57
물 75
엔플레이트 용액은 예 3에서 설명한 것과 동일하며, 동 이온, 환원제 및 염기를 포함하여 동을 팔라듐-촉매 환원시킴으로써 전도성 동 층을 기판에 증착한다.

Claims (31)

  1. 제 2 고체층을 상부에 형성하도록 화학 반응을 활성화시킬 수 있는 제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법으로서,
    상기 기판에 부착되는 상기 제 1 고체층을 형성하는 제 1 액체와 상기 기판 표면을 접촉시키는 단계를 포함하며,
    상기 화학 반응용 활성제를 포함하는 상기 제 1 액체, 상기 제 1 층, 및 상기 제 1 고체층이 상기 제 2 고체층을 형성하는 화학 반응을 위한 하나 이상의 반응물을 포함하는 제 2 액체에 대해 투과될 수 있으며, 상기 제 1 층이 상기 제 2 액체에 대해 적어도 부분적으로 불용성인 제 1 화학 기능제를 포함하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 고체층을 형성하도록 상기 제 1 고체층과 상기 제 2 액체를 접촉시키는 단계를 더 포함하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 고체층은 전도성 금속층을 포함하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성제는 촉매 또는 촉매 전구체인,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성제는 상기 제 2 액체와 접촉할 때, 화학 반응하여 상기 제 1 고체 층 상에 제 2 고체층의 형성을 초래하는 하나의 반응물 또는 복수의 반응물을 포하하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 2 액체에 적어도 부분적으로 용해 또는 팽윤되거나 상기 제 2 액체에 대해 투과될 수 있는 제 2 화학 기능제를 더 포함하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 화학 기능제는 폴리비닐 피롤리디논, HEMA (2-하이드록시에틸 메타아크릴레이트), GMA (글리세릴 메타아크릴레이트) 및 NVP (n-비닐 피롤리디돈) 중 하나 이상을 포함하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 화학 기능제는 상기 제 2 액체와 혼합되어 결과적인 폴리머 매트릭스를 상기 제 1 고체층 내에서 개방 상태로 유지함으로써 상기 제 2 액체에 의해 투과될 수 있는 고비등점 용매를 포함하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 액체는 상기 기판에 대해 충분한 침식성을 가져서 상기 제 1 액체가 내부로 투과되어 상기 기판에 대한 상기 제 1 고체층의 부착력을 증가시키는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 화학 기능제는 적어도 우세한 유기질 및/또는 실리콘 염기인,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 약 300 ℃ 이하의 온도에서 형성되는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 액체는 부분적 또는 전체적으로 비-수성인,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 액체는 수성인,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 액체는 미세 다공성 입자이며 상기 제 1 고체층은 미세 다공성 필름 구조인,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 액체는 패턴에 따라 기판 상에 증착되는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 액체는 잉크젯 프린팅에 의해 기판 상에 증착되는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 액체는 기판 상에 코팅되며 마스크 공정을 사용하여 패턴이 적용되는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정은 다층 구조를 적층시키도록 반복되는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 액체는 경화성, 바람직하게 자외선 경화성인,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 경화성 제 1 액체는 사용중에 폴리머화 및/또는 교차-결합되어 상기 제 1 고체층을 형성하고 경화할 수 있는 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 결과적인 폴리머는 활성제를 포함하는 매트릭스를 형성하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 고체층은 경질, 탄성 또는 소성인,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 액체는 상기 제 1 액체가 완전히 경화되기 이전에 상기 제 1 액체와 접촉하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성제는 전이 금속의 유기질 산성염을 포함하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 활성제는 팔라듐 아세테이트를 포함하는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 고체층 형성 화학 반응은 전도성 금속 영역을 형성하는 금속 이온과 환원제 사이의 반응이며, 상기 활성제는 금속 이온, 환원제 또는 염기 중의 하나 이상일 수 있는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 배터의 제조에 사용되는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  28. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 회로의 두 성분 사이의 전기 접점을 제조하는데 사용되는,
    제 1 고체층을 기판 표면에 형성하는 방법.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 따른 제조되는 물품.
  30. 제 1 고체층의 기판상에 제 2 고체층을 형성하는 것을 활성화시키는데 적합한 활성제 액체로서, 상기 활성제 액체는 상기 제 2 고체층-형성 화학 반응에 적합한 활성제를 포함하며, 상기 활성제는 사용 중에 기판 상에 적용되어 활성제 액체 가 상기 기판 상에 부착되어 고화되며, 상기 제 1 고체층은 상기 활성제에 의해 활성화될 때 제 2 고체층을 형성하도록 반응할 수 있는 하나 이상의 반응물을 포함하는 제 2 액체에 투과가능하며, 상기 활성제는 상기 제 2 액체에 적어도 부분적으로 용해가능한 제 1 화학 기능제를 상기 제 1 층 내에 형성하거나 구성하는 하나 이상의 반응물을 포함하는,
    활성제 액체.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 활성제 액체는 적합한 제 2 액체와 조합되는,
    활성제 액체.
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