KR20080058787A - 감광성 전극 페이스트 및 그 제조방법 - Google Patents

감광성 전극 페이스트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직접 UV 조사에 의한 미세 패터닝이 가능하면서도 저온 동시소성 세라믹스(LTCC)와의 동시소성이 가능한 감광성 전극 페이스트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 감광성 전극 페이스트는 감광성 유기물 조성과 전극분말로 이루어지는 감광성 전극 페이스트에 있어서, 상기 감광성 유기물 조성은 바인더 폴리머와 모노머와 광개시제와 분산제와 침강방지제를 포함하고 이에 UV 흡수제 및 가소제 중의 적어도 하나 이상이 첨가되며, 상기 전극분말의 조성은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), Ag/Pd 합금 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 전극분말의 함량은 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 75-90wt%로 될 수 있다.
감광성페이스트, 감광성전극페이스트, 저온소성, LTCC, 마이크로파유전체세라믹스, 현상, 식각

Description

감광성 전극 페이스트 및 그 제조방법 {PHOTO-IMAGINABLE CONDUCTOR PASTE AND THE MANUFACTURING METHOD THEROF}
도 1a-1d는 실시예 13의 감광성 전극 페이스트를 기판상에 후막 도포하고 이를 노광 및 현상하여 패터닝한 마이크로스트립 선로(microstrip line)의 패턴을 광학현미경으로 소정의 확대도에 따라 관찰한 사진.
도 2a 및 도 2b는 실시예 10의 감광성 전극 페이스트를 기판상에 후막 도포하고 이를 노광 및 현상하여 패터닝한 후, 상기 기판과 함께 900℃에서 동시 소성한 시편 표면의 광학현미경 사진으로서,
도 2a는 선폭이격거리(line & space: L/S)가 100㎛일 때를 나타내는 사진이고,
도 2b는 선폭이격거리(L/S)가 25㎛일 때를 나타내는 사진.
본 발명은 감광성 전극 페이스트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 직접 UV(Ultra Violet) 조사에 의한 미세 패터닝이 가능하면서도 저온 동시소성 세라믹스(Low Temperature Co-Fired Ceramics: LTCC)와의 동시소성이 가능한 감광성 전극 페이스트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어 디지털 컨버전스 및 유비쿼터스용 차세대 휴대용 정보통신기기에 적용 가능한 고집적 세라믹 다층 집적화 모듈의 제작을 위하여, 미세회로용 소자 및 기판 재료로서 특히 RF, 마이크로파 및 밀리미터파 용 마이크로파 소자 및 모듈에 사용되는 우수한 유전특성의 저온동시 소성용 마이크로파 소재에 대한 관심이 고조되고 있다.
특히 집적화 모듈의 미세회로 구현에 있어서, 종래에는 주로 2차원적 집적화를 목적으로 하는 전기 신호 전달용의 전도성 전극 소재의 미세화에 치중하여 왔으나, 향후 3차원 초고집적 시스템 모듈의 제조를 위해서는 전극회로 패턴의 미세화뿐만 아니라 RF 소자 및 3차원 접속용 기능성 세라믹 유전체 조성물의 구조도 미세 형상으로 가공되어야 할 필요성이 대두되고 있다.
이에 따라, 50㎛ 이하 수준의 미세패턴 가공이 가능할 뿐만 아니라 마이크로파 유전특성이 우수하면서도 다층 집적화 모듈에 있어서의 저온 동시소성 세라믹스(LTCC)와 대략 800-950℃의 온도에서 동시소성이 가능한 전극 페이스트가 요구되고 있다. 또한, 직접 UV 조사에 의한 미세 패터닝이 가능하여 사진 식각(photolithography)을 위하여 전극 페이스트 상면에 감광성 수지를 별도로 도포하는 공정을 생략할 수 있도록 감광성을 갖는 전극 페이스트가 요구된다.
반면, 통상적인 감광성 전극 페이스트(예를 들어, Heraeus사의 전극 페이스트 제품)의 경우에는 소결된 세라믹 기판이나 그린시트(green sheet)에 전극 페이스트를 후막(thick film)으로 도포 인쇄하여 열처리한 후, 이에 다시 감광성 수지 를 도포하여 사진 식각하는 방법으로 패터닝하게 된다. 이는 단일 기판층으로 구성된 2차원 회로에서는 적용이 가능하지만, 감광성 수지를 도포하는 별도의 공정이 필수적이므로 그 공정이 복잡하고, 또한 다수의 회로층을 구성하는 3차원(3D) 세라믹 모듈의 미세회로 구현 및 일괄적층에 의한 패키지 모듈은 구현하기 어렵다. 더구나, 이러한 2차원 세라믹 기판상의 회로제조에 있어서는 상기 형성된 후막 전극이 상기 세라믹 기판과의 동시소성이 불가능하여 이미 소성된 세라믹 기판상에 전극 페이스트 후막을 도포 인쇄하고 패터닝한 다음에 다시 이를 상기 세라믹 기판의 소성온도보다 낮은 온도에서 열처리해야 하므로, 공정이 복잡해진다.
또한, 일반적으로 후막 페이스트를 이용한 회로구현 방법은 스크린 인쇄법(screen printing)으로서 통상 100㎛ 정도의 패턴 해상도를 제공하며, 일부 특수 스크린(캘린더 형 또는 식각 메쉬를 적용하는)을 사용할 경우에는 패턴 해상도가 50-70㎛ 이하까지도 가능하다고 보고되고 있으나, 이 경우 실제로 얻어지는 막의 거칠기나 edge가 선명하지 못하다는 치명적인 단점이 있다.
이에, 최근 감광성 특성을 갖는 여러 세라믹 페이스트의 조성 물질이 보고되었지만, 그 대부분이 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP)의 격벽이나 기판의 제조방법(예를 들어, 국내특허 제295110호 및 국내특허공개 제2003-13783호 참조) 등에 한정되고 있다. 현재 개발된 미세 패턴 구현 방법은 기능성 소재(전극 또는 세라믹층)를 인쇄하고 소성한 후, 그 상부에 반도체 식각 공정과 유사하게 감광성 수지를 도포하고 이에 UV 노광 및 현상 공정을 행하여 미세 패턴을 얻는 방식이다(미국특허 제4885963호 및 제5209688호 참조). 특히, 미국특허 제 5209688호는 전사방법에 의한 방법을, 일본 특허공개 평3-57138호는 감광성 수지를 먼저 식각하여 틀을 형성하고 그 틀에 유전체 페이스트를 충전하는 방법을, 미국특허 제5116271호는 감광성 유기 필름을 사용하는 방법을, 국내특허 제491669호는 드라이 필름 레지스트와 유전체 그린시트를 각각 제조한 후 이를 라미네이팅하여 식각하는 방법 등을 제안하였으나, 이들 모두 다수의 공정을 거쳐야 하며, 유리기판을 사용하므로 그 열처리 온도가 대략 540-580℃에 한정되어 세라믹 기판 등과의 동시소성이 불가능하고, 또한 고해상도의 구현이 어렵다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 직접 UV 조사에 의한 미세 패터닝이 가능하면서도 저온 동시소성 세라믹스(LTCC)와의 동시소성이 가능한 감광성 전극 페이스트 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 의한 감광성 전극 페이스트는 감광성 유기물 조성과 전극분말로 이루어지는 감광성 전극 페이스트에 있어서, 상기 감광성 유기물 조성은 바인더 폴리머와 모노머와 광개시제와 분산제와 침강방지제를 포함하고 이에 UV 흡수제 및 가소제 중의 적어도 하나 이상이 첨가되며, 상기 전극분말의 조성은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), Ag/Pd 합금 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 전극분말의 함량은 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 75-90wt%로 될 수 있다.
또한, 상기 바인더 폴리머는 전이온도(Tg)가 80℃인 아크릴계 수지와 123℃인 아크릴계 수지가 1:1 내지 1:3의 중량비로 혼합되어 이루어질 수 있으며, 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 1 내지 10wt%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 모노머는 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 3 내지 8wt%, 상기 광개시제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분(solid) 총량의 1 내지 3wt%, 상기 UV 흡수제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.1 내지 1wt%, 상기 분산제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.3 내지 2.0wt%, 상기 침강방지제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.5 내지 1.5wt%, 상기 가소제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.5 내지 1.5wt%로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 관점에 의한 감광성 전극 페이스트는 적어도 1개 이상의 유리전이온도를 갖는 적어도 1개 이상의 아크릴계 수지를 혼합하여 유기용제에 용해시킨 바인더 폴리머 용액을 제조하는 단계와, 상기 바인더 폴리머 용액에 모노머와 광개시제와 분산제와 침강방지제와 UV 흡수제 및 가소제를 첨가하여 페이스트용 부형제를 제조하는 단계와, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), Ag/Pd 합금 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 전극분말을 상기 페이스트용 부형제와 혼합하여 감광성 전극 페이스트를 제조하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 감광성 전극 페이스트는 감광성 유기물 조성과, 기능성 무기물로서 전도성 금속분말을 혼합하여 제공될 수 있다. 이때, 상기 전도성 금속분말로는 은(Ag)을 일 예로 들 수 있으며, 물론 이에 한정되지 아니하고 이외에도 구리(Cu), 팔라듐(Pd), Ag/Pd 합금 등 통상의 전극재료가 모두 이에 해당될 수 있다.
또한, 상기 감광성 유기물 조성은 바인더 폴리머(binder polymer), 유기 용매(organic solvent), 감광성 모노머(photosensitive monomer)를 포함하여 이루어짐이 바람직하고, 이에는 광개시제(photoinitiator), 분산제(dispersant), 침강방지제(anti-setting agent), UV 흡수제(UV absorbent) 등이 첨가될 수 있다.
이때, 상기 바인더 폴리머는 전이온도(Tg)가 80℃인 아크릴계 수지와 123℃인 아크릴계 수지를 그 중량비가 1:1 내지 1:3, 바람직하기로는 1:3으로 되도록 혼합하여 제조될 수 있으며, 상기 바인더 폴리머의 양은 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 1-10wt%로 됨이 바람직하다. 또한, 상기 전이온도(Tg)가 80℃인 아크릴계 수지는 예를 들어 PB-2648RD(Mitsubishi Rayon사)를, 상기 전이온도(Tg)가 123℃인 아크릴계 수지는 예를 들어 PB-2656RD(Mitsubishi Rayon사)를 사용할 수 있다.
또한, 상기 모노머로서는 Triphenylamine(C18H15N: 예를 들어 TPA 330(Nippon Kayaku사) 또는 FZM-001(Mitsubishi Rayon사)를 사용함이 바람직하며 그 양은 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 3-8wt%로 됨이 바람직하다.
또한, 상기 은(Ag) 분말의 경우 순도＞99.9%, 평균입경이 D50＝1.0-1.8㎛, D90≤2.0㎛로 됨이 바람직하며, 그 양은 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 75- 90wt%로 됨이 바람직하며, 76-89wt%로 됨이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 광개시제로서는 예를 들어 IRACURE 369 또는 IRACURE 907 (Ciba Specialty Chemical사), 상기 UV 흡수제로서는 예를 들어 DETX-S(NIPPON KAYAKU사), 상기 분산제로서는 예를 들어 Nopco 092(Sun Nopco사), 상기 침강방지제로서는 예를 들어 Flownon SP-1000(Kyoeisha Chemical사)를 사용할 수 있다. 이때, 상기 광개시제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분(solid)의 총량(즉, 상기 Ag 분말과 상기 바인더 폴리머 및 상기 모노머의 총량)의 1-3wt%, 상기 UV 흡수제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.1-1wt%, 상기 분산제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.3-2.0wt%, 상기 침강방지제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.5-1.5wt%로 첨가됨이 바람직하다.
또한, 상기 혼합된 바인더 폴리머는 유기 용제에 용해시켜 용액으로 제조되며, 이때 상기 유기 용제로서는 γ-Butyrolactone(C4H6O2)를 사용할 수 있고 그 양은 상기 감광성 전극 페이스트 고형분의 8-18wt%로 됨이 바람직하다.
또한, 상기 감광성 유기물 조성에는 레올로지(rheology)를 균일화하기 위하여 가소제(plasticizer)로서 Di-butylphthalate(DBP; C6H4[COO(CH2)3]2)를 첨가할 수 있으며 그 첨가량은 상기 감광성 전극 페이스트 고형분의 0.5-1.5wt%로 됨이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 다른 일 구현예에 의한 감광성 전극 페이스트의 제조방법은 감광성 유기물을 제조하는 단계와, 기능성 무기물로서 Ag 분말을 전처리하는 단계 및, 상기 Ag 분말을 상기 감광성 유기물과 혼합하여 감광성 전극 페이스트를 제조하는 단계로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 감광성 유기물을 제조하는 단계는 우선 바인더 폴리머와 유기 용매를 교반 혼합하여 용해시켜 소정의 용액을 제조하는 단계와, 상기 용액에 감광성 모노머와, 광개시제, UV 흡수제, 분산제, 침강방지제 및 가소제 등의 첨가제를 혼합하여 감광성 유기물을 제조하는 단계로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 일 구현예에 의한 감광성 전극 페이스트의 제조방법은 후막 페이스트를 형성하고 이를 패터닝하는 것으로서, 상기와 같이 감광성 전극 페이스트를 제조한 후 이를 코팅 및 인쇄에 적합한 점도로 조정하는 단계와, 후막 전극의 미세 패터닝을 위하여 기판상에 후막 페이스트로 도포하는 단계와, 상기 도포된 후막 페이스트를 건조하고 이를 자외선 노광, 현상 및 식각하여 미세 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 또한, 이때 상기 패터닝이 완료된 후에는 800-950℃에서 상기 기판과 동시 소성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하며 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 하술하는 실시예들은 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이며, 본 발명은 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1-26
본 실시예들에서는 감광성 유기물 조성과, 기능성 무기물로서 전도성 금속분말로 이루어지는 감광성 전극 페이스트 조성물을 제조하였다.
먼저, 상기 감광성 유기물 조성에 있어서 바인더 폴리머의 경우 유리전이온도(Tg)가 각각 80℃와 123℃인 아크릴계 수지 PB-2648RD(Mitsubishi Rayon사) 및 PB-2656RD(Mitsubishi Rayon사)를 사용하여 그 중량비가 1:0, 1:1, 1:3 및 0:1로 되도록 혼합하였다. 그리고, 혼합된 상기 폴리머 바인더 수지에 유기용제(γ-Butyrolactone: γ-BL)를 첨가하여 60-70℃의 온도에서 교반하여 완전히 용해시켰다. 그 다음, 모노머로서 Triphenylamine(TPA 330(Nippon Kayaku사)) 또는 FZM-001(Mitsubishi Rayon사)를, 광개시제로서 IRACURE 369 또는 IRACURE 907 (Ciba Specialty Chemical사)를, 분산제로서 Nopco supers 092(Sun Nopco사)를, 침강방지제로서 Flownon SP-1000(Kyoeisha Chemical사)를, 그리고 감광성 페이스트의 레올로지를 균일화하기 위하여 가소제(plasticizer)로서 Di-butylphthalate(DBP; C6H4[COO(CH2)3]2)를 포함하는 유기물을 첨가하여 페이스트용 부형제(vehicle)를 제조하였다.
그리고, 상기 Ag 분말은 400℃에서 2-4시간 정도 유지하여 수분을 제거한 후, 상기 페이스트용 부형제와 76:24 내지 89:11 범위의 중량비로 혼합하였다. 이때, 페이스트의 혼합은 먼저 고속 원심 믹서로 1-2분간 1차 혼합(약 2,000rpm)하고, 그 다음 상기 페이스트 혼합물을 3-roll mill로 3-5회 반복 혼합하여 페이스트의 응집물을 분쇄하고 레올로지를 균일화하였다. 그리고, 최종적으로 이에 유기 용제(γ-BL)를 추가로 첨가하면서 재혼합하여 교반과 탈포(de-airing) 공정을 거쳐 스핀코팅 또는 스크린 인쇄에 적합한 점도를 갖도록 하였다.
이상과 같은 본 실시예들에 사용된 각 성분들을 아래 표 1에 나타낸다.
표 1
페이스트 조합 성분 표시 Chemicals
전극물질 Ag a Ag, 순도＞99.9%, D90＜2㎛
유기물 모노머 b1 Triphenylamine(C18H15N)
b2 FZM-001
바인더 폴리머 c1 Acrylic, Tg = 80℃
c2 Acrylic, Tg = 123℃
광개시제 d1 IRACURE 369
d2 IRACURE 907
UV 흡수제 e DETX-S
분산제 f Nopco supers 092
침강방지제 g Flownon SP-1000
가소제 h DBP(Di-butylphthalate;C6H4[COO(CH2)3]2)
용제 s γ - BL(-Butyrolactone; C4H6O2)
또한, 표 1과 연계된 본 실시예들의 조성비들은 아래 표 2와 같다.
표 2
실시예 No. 전극물질 유기물 용제
a b c d e f g h s
b1 b2 c1 c2 d1 d2
1 89.22 3.63 - 7.15 - 1.96 - 0.98 0.37 0.60 0.60 15-18
2 89.22 3.63 - 3.57 3.58 - 1.96 0.98 0.37 0.60 0.60 15-18
3 89.22 - 3.63 1.79 5.36 - 1.96 0.98 0.37 0.60 0.60 15-18
4 89.22 3.63 - - 7.15 1.96 - 0.98 0.37 0.60 0.60 15-18
5 89.22 - 3.63 1.79 5.36 - 1.96 0.98 0.37 0.60 0.60 15-18
6 89.22 3.63 - 1.79 5.36 - 1.96 0.98 0.37 0.60 0.60 10-15
7 89.22 - 3.63 1.79 5.36 1.96 - 0.98 0.37 0.60 0.60 10-15
8 88.47 4.38 - 7.15 - 1.96 - 0.98 0.37 0.60 0.60 10-15
9 88.47 4.38 - 3.57 3.58 - 1.96 0.98 0.37 0.60 0.60 9-14
10 88.47 - 4.38 1.79 5.36 - 1.96 0.98 0.37 0.60 0.60 9-14
11 88.47 4.38 - - 7.15 1.96 - 0.98 0.37 0.60 0.60 9-14
12 87.57 4.15 - 8.28 - 1.88 - 0.94 0.35 0.57 0.57 9-14
12 87.00 4.34 - 2.17 6.49 - 1.96 0.98 0.36 0.60 0.60 9-14
13 87.00 - 4.38 8.62 - 1.96 - 0.98 0.37 0.60 0.60 9-14
14 87.00 6.5 - 6.5 - 1.96 - 0.98 0.37 0.60 0.60 9-14
15 84.69 5.10 - 10.21 - 1.96 - 0.98 1.53 1.02 1.02 8-12
16 84.69 5.10 - 5.10 5.11 - 1.96 0.98 1.53 1.02 1.02 8-12
17 84.69 5.10 - 2.55 7.66 - 1.96 0.98 1.53 1.02 1.02 8-12
18 84.69 5.10 - - 10.21 - 1.96 0.98 1.53 1.02 1.02 8-12
19 84.69 - 5.10 10.21 - 3.06 - 0.98 1.53 1.02 1.02 8-10
20 85.00 5.05 - 9.95 - 1.96 - 0.98 0.37 0.60 0.60 8-10
21 85.00 - 5.05 9.95 - 1.96 - 0.98 0.37 0.60 0.60 8-10
23 80.00 6.67 - 3.33 10.00 - 3.06 0.94 0.35 0.57 0.57 8-10
24 80.00 - 6.67 3.33 10.00 - 1.96 0.94 0.35 0.57 0.57 8-10
25 76.00 8.00 - 4.00 12.00 - 3.92 0.94 0.35 0.57 0.57 8-10
26 76.00 - 8.00 3.45 12.55 - 1.96 0.94 0.35 0.57 0.57 8-10
이때, a＋b＋c＝100 (wt%)이고, d, e, f, g, h 또는 s＝[{a＋(b1 또는 b2)＋(c1＋c2)}]×100 (wt%)이다.
특히, 표 2에 나타내는 실시예 9-14는 다음 표 3과 같은 대표적인 점도를 나타낸다(측정기기: Brookfield, Model DV-II+, spindle #14 @20±℃).
표 3
페이스트 용제 (wt%) 점도 (cps) 스핀속도 (rpm) 토크 (%) shear stress (D/cm) shear rate (1/sec)
Ag 9 171,000 5.00 67.8 3,380 2.00
실시예 27
본 실시예에서는 상기 실시예 1-26에서 제조된 감광성 전극 페이스트들을 기 판상에 후막 도포하여 이를 패터닝하였다.
먼저, 상기 제조된 감광성 전극 페이스트는 400mesh 급 SUS 스크린에 5㎛의 에멀션을 코팅한 패턴으로 유리, 알루미나 및 LTCC 기판에 각각 후막 인쇄한 다음, 10분간 상온에서 방치하여 레벨링하였고, 이를 진공 건조 오븐 내에서 80℃에서 2시간 동안 건조하였다. 이때 상기 인쇄된 후막 전극의 건조 후 두께는 3-5㎛였다.
그리고, 노광기의 출력을 350W-450W로 하고 365nm 파장의 500mW급 UV램프를 사용하여 30-90초 동안, 바람직하게는 350-400W에서 약 40초간의 노광 조건으로 상기 후막 전극을 노광하여 경화시켰으며, 상기 노광 조건은 Ag 분말의 함량에 따라 증감하였다.
또한, 현상액은 NaCO3 또는 diethanolamine(DEA)를 탈이온수에 용해시킨 0.25-2 mol% 농도, 바람직하게는 0.5-0.75 mol% 농도의 수용액을 사용하여 스프레이 분무한 후 탈이온수로 세정하였으며, 이때 상기 수용액의 온도는 20-25℃로 하여 30-90초 동안 식각하였다.
이상과 같은 본 실시예들에 의한 결과로서, 도 1a-1d는 실시예 13의 감광성 전극 페이스트를 기판상에 후막 도포하고 이를 UV 강도 400W, 노광 시간 30초 및 현상시간 20초의 조건으로 노광 및 현상하여 패터닝한 마이크로스트립 선로(microstrip line) 패턴을 광학현미경으로 관찰한 사진을 각각 소정의 확대도에 따라 나타낸다. 또한, 도 2a, 2b는 실시예 10의 감광성 전극 페이스트를 기판상에 후막 도포하고 이를 노광 및 현상하여 패터닝한 후 상기 기판과 함께 900℃에서 동 시 소성한 시편 표면의 광학현미경 사진으로서, 도 2a는 선폭이격거리(line & space: L/S)가 100㎛일 때를, 도 2b는 선폭이격거리(L/S)가 25㎛일 때를 나타낸다. 또한, 도 1a-1d와 도 2a, 2b 모두에 있어서, 참조번호 "1"은 기판 부분을, 참조번호 "2"는 Ag 전극 부분을 가리킨다. 특히, 도 2a, 2b를 참조하면, 선폭이격거리(L/S)가 25㎛일 때에도 그 edge가 선명하여 해상도가 매우 우수함을 알 수 있다.
또한, 이상과 같은 본 실시예들에 있어서 Ag 분말의 solid loading의 함량이 89wt%보다 클 경우에는 감광성 전극 페이스트의 점도가 지나치게 높아지고 유기물 바인더 및 모노머의 양이 작아져서 건조 후 막의 표면이 갈라지는 크랙(crack) 현상이 발생하였다. 특히, Ag 분말의 함량이 82.7-87wt%인 범위에서 감광성 전극 페이스트의 레올로지 및 인쇄성이 양호하였고, 감광 및 소성 후에도 전극 후막의 균일성과 치밀도에서 양호한 특성을 보였다.
또한, 본 실시예들에 있어서 모노머로서 Triphenylamine를 사용한 경우가 FZM-001을 사용한 경우보다 더 양호한 감광특성을 보였으며, 광개시제의 경우에서는 IRACURE 369보다는 IRACURE 907이 더 양호한 결과를 보였다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예들에 있어서, 상기 예시된 바인더 폴리머, 유기 용매, 감광성 모노머, 광개시제, 분산제, 침강방지제, UV 흡수제, 가소제 등에 관하여 예시된 물질 및/또는 제품 이외에도 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 물질 및/또는 제품들이 응당 본 발명을 구현하는데 매우 용이하게 선택되어 사용될 수 있다는 사실은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 극히 당연한 것이다.
또한, 이상 기술한 본 발명의 바람직한 실시예들의 패터닝 특성은 조성분말의 평균입도, 분포 및 비표면적과 같은 분말특성과, 원료의 순도, 불순물 첨가량 및 소결 조건에 따라 통상적인 오차범위 내에서 다소 변동이 있을 수 있음은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 지극히 당연하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경, 부가 등은 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 감광성 전극 페이스트는 감광성 유기물 조성과, Ag를 포함하는 소정의 전극분말로 이루어짐으로써 직접 UV 조사에 의한 미세 패터닝이 가능하면서도 저온 동시소성 세라믹스(LTCC)와의 동시소성이 가능해진다. 특히, 전극의 패턴해상도가 50㎛ 이하로서 선폭이격거리가 최소 25㎛까지 가능한 우수한 패터닝 특성을 가지면서도, 800-950℃에서 세라믹 기판과 동시소성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 감광성 전극 페이스트는 GHz대 이상의 고주파용 회로 및 소자에서 정밀한 회로 구현과 우수한 주파수 특성을 제공할 수 있어 초고집적 3차원 세라믹 복합모듈의 핵심소재로 응용이 가능하다.

Claims (11)

  1. 감광성 유기물 조성과 전극분말로 이루어지는 감광성 전극 페이스트에 있어서,
    상기 감광성 유기물 조성은 바인더 폴리머와 모노머와 광개시제와 분산제와 침강방지제를 포함하고 이에 UV 흡수제 및 가소제 중의 적어도 하나 이상이 첨가되며;
    상기 전극분말의 조성은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), Ag/Pd 합금 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극분말의 함량은 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 75 내지 90wt%로 되는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 바인더 폴리머는 전이온도(Tg)가 80℃인 아크릴계 수지와 123℃인 아크릴계 수지가 1:1 내지 1:3의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 바인더 폴리머는 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 1 내지 10wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모노머는 상기 감광성 전극 페이스트 총량의 3 내지 8wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광개시제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분(solid) 총량의 1 내지 3wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 UV 흡수제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.1 내지 1wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분산제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.3 내지 2.0wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 침강방지제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.5 내지 1.5wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가소제는 상기 감광성 전극 페이스트 고형분 총량의 0.5 내지 1.5wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트.
  11. 적어도 1개 이상의 유리전이온도를 갖는 적어도 1개 이상의 아크릴계 수지를 혼합하여 유기용제에 용해시킨 바인더 폴리머 용액을 제조하는 단계와;
    상기 바인더 폴리머 용액에 모노머와 광개시제와 분산제와 침강방지제와 UV 흡수제 및 가소제를 첨가하여 페이스트용 부형제를 제조하는 단계와;
    은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), Ag/Pd 합금 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 전극분말을 상기 페이스트용 부형제와 혼합하여 감광성 전극 페이스트를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광성 전극 페이스트의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100871826B1 (ko) * 2007-10-05 2008-12-03 한국산업기술평가원(관리부서:요업기술원) 미세전극의 제조방법
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CN106057278A (zh) * 2016-08-05 2016-10-26 代长华 一种光敏电极浆料及其制备方法
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