KR20080112624A - 전자파 차폐 필터용 미세패턴 형성방법 - Google Patents

전자파 차폐 필터용 미세패턴 형성방법 Download PDF

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KR20080112624A
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Abstract

본 발명은 (a)도전성 나노입자 40~80중량%, (b)흑색 금속산화물 나노입자 1~10중량%((a)도전성 나노입자의 함량 기준), (c)분산제 1~20중량%, (d) 폴리비닐알코올(PVA) 단량체 및 폴리비닐피롤리돈(PVP) 단량체 중 하나 이상으로 이루어진 수지 1~15중량%, (e)반응성 단량체 1~25중량%, 및 (f)용제 10~30 중량%를 포함하는 흑색 도전성 페이스트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 흑색 도전성 페이스트 조성물을 사용하는 전자파 차폐 필터용 미세패턴의 형성 방법 및 그러한 방법에 의해 형성된 미세패턴을 포함하는 전자파 차폐필터를 제공한다.
흑색 도전성 페이스트, 그라비아 오프셋 인쇄, 전자파 차폐 필터

Description

전자파 차폐 필터용 미세패턴 형성방법{Method of forming the fine pattern for EMI shielding filter}
도1은 본 발명의 실시예 2에 따른 흑색 도전성 페이스트 조성물을 이용한 메쉬형 미세패턴을 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예 2에 따른 흑색 도전성 페이스트 조성물을 이용한 메쉬형 미세패턴의 단면을 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 비교예 1에 따른 흑색 도전성 페이스트 조성물을 이용한 메쉬형 미세패턴을 나타낸 도면이다.
도 4는 비교예 7에 따른 동박 메쉬형 미세패턴을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 비교예 6에 따른 흑색 도전성 페이스트 조성물을 이용한 메쉬형 미세패턴을 나타낸 도면이다.
본 발명은 도전성 나노입자를 이용한 흑색 도전성 페이스트 조성물 및 이 를 이용한 전자파 차폐 필터용 미세패턴의 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 화상을 표시하는 디스플레이 장치의 전면에는 외부로 방사되는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐 필터가 구비되어 있으며, 이러한 전자파 차폐 필터는 인체에 미치는 악영향 및 내부 부품에 대한 영향을 배제하기 위하여 전자파 방출의 강도를 규격 내로 억제하는 것이 요구되고 있다.
특히, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)은 최근 액정 디스플레이와 더불어 TV 등의 표시장치에 이용되고 있는데, 그 발광에 플라즈마 방전을 이용하고 있으며, 주파수 30MHz~130MHz의 불필요한 전자파를 외부로 누설하기 쉽다. 따라서 PDP에 있어서는 다른 부품에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 전자파 억제에 대한 요구가 증대되고 있다.
이들의 요구에 대해 종래에는 전자파 차폐를 위하여 투명한 유리나 플라스틱 기판에 금속박막으로 이루어진 메쉬(Mesh) 형태의 도전 패턴을 형성한 디스플레이 패널용 전면판이 사용되어 왔다.
종래의 금속박막을 이용하여 형성시킨 메쉬 형태의 도전 패턴은 유리나 플라스틱 필름 위에 접착제로 10㎛ 두께의 동박(Cu 박막)을 접착시킨 후 메쉬형 포토마스크(photomask)를 이용한 포토 리소그래피(photo lithography) 공정을 통하여 10~15㎛ 선폭의 메쉬형 패턴을 제조한 것이다.
이러한 포토 리소그래피를 이용한 제조공정은 공정수가 많아 복잡할 뿐만 아니라 점차 패널의 대면적화가 진행됨에 따라 코팅장비, 노광장비 등의 설비 투자 비를 증가시키고, 현상, 식각, 스트립핑 등의 화학공정 약품의 소비를 증가시킴에 따라 제조비용 상승을 초래하고 있다.
또한 이와 같이 제조된 도전 패턴은 접착층에 의한 가시광 투과율의 저하와 모아레(Moare) 현상을 유발하여 화질을 저하시키는 문제점이 있다.
최근 미세패턴 형성을 위해 제조공정을 단순화하기 위한 기술개발이 진행되고 있다.
한국 공개특허 제2004-85762호에서는 베이스 필름 상에 스크린 프린팅법 및 잉크젯법 중 어느 하나를 이용하여 도전성 패턴을 형성하는 단계를 제안하고 있다(구체적인 실시예는 제시되어 있지 않다.).
한국 공개특허 제2005-113342호에서는 오프셋 인쇄기술을 이용한 미세회로 배선의 적층 방법을 제안하고 있으나 다층 인쇄를 위한 노광 공정등이 포함되어 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
한국특허 제596215호에서는 저분자량의 폴리실록산이 포함된 잉크를 이용하여 미세하고 두꺼운 막의 패턴을 높은 정밀도로 연속적으로 형성할 수 있는 오프셋 인쇄방법 및 인쇄잉크를 제안하고 있으나 폴리실록산으로 인하여 소결 후 면저항이 수 Ω대로 되어 도전성이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 낮은 소결 온도에서도 패턴의 저저항과 기판과의 밀착성을 향상시킬 수 있으며, 헤이즈, 흑화도 등의 광학특성을 향상시킬 수 있는 흑색 도전성 페이스트 조성물과 상기 조성물을 사용하는 제조공정 단순화 및 생산 비용 절감 효과가 크며 품질이 뛰어난 전자파 차폐 필터용 미세패턴의 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 (a)도전성 나노입자 40~80중량%, (b)흑색 금속산화물 나노입자 1~10중량%((a)도전성 나노입자의 함량 기준), (c)분산제 1~20중량%, (d) 폴리비닐알코올(PVA) 단량체 및 폴리비닐피롤리돈(PVP) 단량체 중 하나 이상으로 이루어진 수지 1~15중량%, (e)반응성 단량체 1~25중량%, 및 (f)용제 10~30 중량%를 포함하는 흑색 도전성 페이스트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 흑색 도전성 페이스트 조성물을 사용하는 전자파 차폐 필터용 미세패턴의 형성 방법 및 그러한 방법에 의해 형성된 미세패턴을 포함하는 전자파 차폐필터를 제공한다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다
본 발명에 사용되는 (a)도전성 나노입자는 비저항이 작은 은, 금, 구리, 백금, 니켈 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 도전성 나노 입자의 직경은 1~80nm의 입자를 단독으로 사용하거나, 1~80nm인 입자와 80~500nm인 입자를 0.5~1 : 0.5~1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
금속 입자의 크기가 나노크기로 작아 질 경우 금속 고유의 특성인 용융점이 낮아지게 된다. 특히 은의 경우 입자크기가 50nm이하로 작아질 경우 용융온도가 200°C부근으로 낮아져 저온에서 쉽게 입자들이 용융되어 금속패턴을 용이하게 형성할 수 있어 유리하다.
1~80nm 크기의 입자만으로도 충분한 도전성을 가진 금속 패턴을 형성 할 수 있으나, 도전성을 보다 향상시키기 위하여 1~80nm 크기의 입자와 80~500nm 크기의 입자를 0.5~1 : 0.5~1의 중량비로 혼합하여 사용 함으로써 고형분 농도를 높일 수 있고, 이로 인하여 인쇄 및 소성 후 금속 패턴의 두께를 향상시킬 수 있어 면저항을 향상 시킬 수 있다.
상기 (a)도전성 나노입자의 함량은, 조성물 총 중량에 대하여 40~ 80중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50~70중량%이다.
상기 (a)도전성 나노입자의 함량이 40중량% 미만일 경우 소결 후 휘발된 유기물의 흔적으로 패턴 표면의 거칠기가 심화되고 패턴이 단락되어 비저항이 높아지는 문제점이 있으며, 80중량%를 초과하는 경우 페이스트 조성물의 점도가 증가되어 인쇄특성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에 사용되는 (b)흑색 금속산화물 나노입자는 코발트 산화물, 니켈 산화물, 티타늄 산화물, 구리 산화물, 실리콘카바이드, 티타늄 카바이드 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 흑색 금속산화물 나노입자의 직경은 1~100nm가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5~50nm의 크기가 좋다.
상기 (b)흑색 금속산화물 나노입자의 함량은, 상기 (a)도전성 나노입자의 함량에 대하여 1~10중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5~10중량%가 좋다.
흑색 금속산화물 나노입자의 함량이 상기 (a)도전성 나노입자의 함량에 대하여 1중량% 미만일 경우 패턴의 흑색도가 낮아져 광특성이 저하되는 문제점이 있으며, 10중량%를 초과할 경우 흑색 산화물의 비도전성으로 인하여 패턴의 비저항이 높아지고 기재와의 부착강도가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 조성물에 사용되는 도전성 나노 입자와 흑색 금속산화물 나노입자의 평균 직경 비는 0.5:1~1:0.5이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.75:1~1:0.75이다.
도전성 나노입자가 흑색 금속산화물 나노입자 보다 너무 클 경우 소결 후 도전성 나노입자가 용융되면서 흑색 금속산화물을 감싸게 됨으로써 비저항이 향상되기는 하나 흑색도가 낮아지는 문제점이 있으며, 반대로 흑색 금속산화물 나노입자 보다 너무 작을 경우 소결 후 도전성 나노입자가 용융되면서 금속산화물 입자의 공극사이로 스며들게 되므로 흑색도는 향상되나 비저항이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명에 사용되는 (c)분산제는 나노입자가 고농도 상태에서도 장기간 분산안정성을 유지하도록 하며, 소결 시 낮은 온도에서 휘발되어 잔류하지 않도록 낮은 분자량 분포를 가지며 끓는점이 250℃ 이하인 것이 좋다.
이와 같은 분산제로는 시판되는 계면 활성제를 이용할 수 있고, 이들은 각 각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용될 수 있다. 상기의 계면 활성제는, 예를 들면, 비이온성 계면활성제로서 알킬 및 알킬아릴폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 공중합체와 같은 에테르형; 글리세린에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비탄 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 및 솔비톨 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르와 같은 에스테르에테르형; 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르, 글리세린에스테르, 솔비탄에스테르, 프로필렌 글리콜에스테르, 슈가에스테르 및 알킬 폴리 글루코시드와 같은 에스테르형; 및 지방산알카놀아미드, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 및 아민 옥사이드와 같은 함질소형이 있으며; 고분자계 계면활성제로서 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산-말레인산 공중합체 및 폴리 12-히드록시스테아린산 등이 있다.
상품명으로 하이퍼머(hypermer) KD(Uniqema 제조), AKM 0531(일본유지㈜ 제조), KP(신에쯔 가가꾸 고교㈜ 제조), 폴리플로우(POLYFLOW)(교에이샤 가가꾸㈜ 제조), 에프톱(EFTOP)(토켐 프로덕츠사 제조), 아사히가드(Asahi guard), 서플론(Surflon)(이상, 아사히 글라스㈜ 제조), 솔스퍼스(SOLSPERSE)(제네까㈜ 제조), EFKA(EFKA 케미칼스사 제조), PB 821(아지노모또㈜ 제조), BYK-184, BYK-185, BYK-2160(BYK사 제조)을 들 수 있다.
상기 (c)분산제의 함량은, 조성물 총 중량에 대하여 1~20중량%이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1~10중량%가 좋다.
분산제의 함량이 1중량% 미만일 경우 나노입자의 분산안정성을 장시간 유지시킬 수 없으며, 함량이 20중량%를 초과할 경우 나노입자를 응집시켜 분산안정성 을 저하시킨다.
또한 분산제는 페이스트 조성 내의 나노입자, 바인더 수지 및 반응성 단량체 등의 혼합 균일성을 유지시킴으로써 그라비아 오프셋 인쇄시 그라비아롤로부터 블랑킷을 경유하여 기판에 이르는 페이스트 조성물의 전이에 있어서 균일한 패턴을 형성시켜 주는 역할을 한다.
본 발명에 사용되는 (d)바인더 수지는, 예를 들면 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 등이 바람직하며, 이들 단량체 중 하나 이상으로 이루어진 수지 혹은 공중합 수지이고, 이의 중량평균분자량은 4,000~1,000,000이 바람직하다. 상기 범위일 때 페이스트의 점도 조절이 용이하고 요변성(Thixotropic)이 우수하여 인쇄 시 페이스트의 전이를 매끄럽게 하고, 패턴의 직진성을 좋게 한다.
상기 (d)바인더 수지의 함량은, 조성물 총 중량에 대하여 1~15중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3~10중량%가 좋다.
바인더 수지의 함량이 1중량% 미만일 경우 인쇄시 전이 불량이 발생하며, 15중량%를 초과할 경우 상대적으로 나노입자의 함량이 줄어들게 되어 인쇄 및 소결공정 후 패턴특성을 저하시키며, 또한 소결 후 유기물 잔류로 인한 면저항 상승을 초래할 수 있다.
본 발명에 사용되는 (e)반응성 단량체는 다관능성 (메타)아크릴레이트가 바람직하고, 이의 예로는 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴 레이트, 1,3-부탄디올디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸롤트리아크릴레이트, 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리롤트리아크릴레이트, 디트리메틸롤프로판테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리롤테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥실아크릴레이트 또는 이들의 메타크릴레이트 단량체 등을 1종 이상 사용할 수 있다. 이들 중에서도 디펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥실아크릴레이트, 또는 이들의 메타크릴레이트 모노머 등의 5관능성 이상의 (메타)아크릴레이트가 열경화 후 가교밀도가 높아서 고열 및 각종 용제로부터 안정한 패턴을 형성할 수 있으므로 더욱 바람직하다.
상기 (e)반응성 단량체의 함량은, 조성물 총 중량에 대하여 1~25중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5~15중량%가 좋다.
반응성 단량체의 함량비가 1중량% 미만일 경우 인쇄 후 패턴의 경도가 취약하여 외부 환경에 의해 쉽게 손상될 우려가 있으며, 25중량%를 초과할 경우 상대적으로 나노입자의 함량이 줄어들게 되어 인쇄 및 소결공정 후 패턴특성을 저하시키며, 또한 소결 후 유기물 잔류로 인한 면저항 상승을 초래할 수 있다.
본 발명에 사용되는 용제(f)는 이 분야에서 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않으나 페이스트의 기판에 대한 코팅성과 연속인쇄 과정에서의 페이스트의 건조성 및 실리콘 등 블랑킷(blanket) 재질의 내구성에 영향을 주지 않는 용제의 선 택이 필요하다.
본 발명에 사용되는 (f)용제로는 한쪽 말단이 하이드록시(-OH)기를 포함하는 글리콜에테르류가 바람직하며, 이러한 용제는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기의 글리콜에테르류의 끓는점은 200~300℃인 것이 바람직하다.
상기 글리콜에테르류 용제의 양쪽 말단이 알킬기나 아세테이트기 등으로 치환된 경우 용제의 침투력이 강해져 실리콘 등으로 이루어진 블랑킷 재질을 팽윤시켜 내구성을 저하시킴으로 연속인쇄성에 문제를 야기할 수 있다.
상기의 조건을 충족하는 용제로는 트리프로필렌글리콜 메틸에테르, 디프로필렌글리콜n-프로필에테르, 디프로필렌글리콜n-부틸에테르, 트리프로필렌글리콜n-부틸에테르, 프로필렌글리콜 페닐에테르, 디에틸렌글리콜 에틸에테르, 디에틸렌글리콜n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜 헥실에테르, 에틸렌글리콜 헥실에테르, 트리에틸렌글리콜 메틸에테르, 트리에틸렌글리콜 에틸에테르, 트리에틸렌글리콜n-부틸에테르, 에틸렌글리콜 페닐에테르 등을 들 수 있다.
상기 (f)용제의 함량은, 조성물 총 중량에 대하여 10~30중량%가 바람직하며, 페이스트의 점도에 따라 조절이 가능하다.
본 발명에 따른 흑색 도전성 페이스트의 점도는 1,000~50,000cps이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3,000~20,000cps가 좋다.
점도가 1,000cps 미만일 경우 블랑킷로부터 기판으로 페이스트 전이시 패 턴의 선폭이 퍼지고 균일성이 저하되는 문제가 있으며, 점도가 50,000cps를 초과할 경우 페이스트가 그라비아 패턴 내부로 원활히 침투하지 못하므로 블랑킷으로의 페이스트 전이에 문제가 발생한다.
또한, 본 발명은 상기 흑색 도전성 페이스트 조성물을 사용하여 기판에 그라비아 오프셋 인쇄방법으로 미세패턴을 형성하는 방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 미세패턴을 형성하는 방법은
a) 패턴이 형성된 그라비아롤에 본 발명의 흑색 도전성 페이스트 조성물을 도입하는 단계;
b) 상기 그라비아롤로부터 블랑킷으로 패턴화된 페이스트 조성물을 전이시키는 단계;
c) 상기 블랑킷에 전이된 패턴화된 페이스트 조성물을 기판으로 전이시키는 단계; 및
d) 상기 c) 단계에서 패턴화된 기판을 소결하는 단계를 포함한다.
상기 a) 단계의 패턴은 선폭 50㎛ 이하의 스트라이프나 메쉬 형태의 것을 사용할 수 있으며 패턴의 심도는 선폭 대비 1/2 이하의 것이 바람직하다.
상기 b) 단계의 블랑킷의 재질은 실리콘 수지 형태의 것을 사용할 수 있으며 내용제성이 강한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 c) 단계의 기판은 유리 또는 내열성 수지필름을 사용할 수 있다.
상기 d) 단계의 소결은 도전성 페이스트 내의 바인더 수지 등의 유기물을 제거하고, 금속 나노입자간의 결합을 유도하기 위해 실시된다. 소결조건은 200~500℃ 범위에서 30분 내지 2시간 실시하는 것이 좋다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예들은 본 발명을 더 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~6: 흑색 도전성 페이스트 조성물의 제조
하기 표 1 및 표 2에 기재된 성분과 함량에 따라 (a)도전성 나노입자, (b)흑색 금속산화물 나노입자, (c)분산제, 및 (f)용제를 3-롤밀(3-roll mill)을 이용하여 균일하게 혼합하고, (d)바인더 수지와 (e)반응성 단량체를 순차적으로 첨가하여 페이스트 믹서를 이용하여 상온에서 5~10분 동안 2,000rpm의 속도로 혼합하여 흑색 도전성 페이스트를 제조하였다.
비교예 1: 흑색 도전성 페이스트 조성물의 제조
바인더수지로 메타크릴산-벤질메타크릴레이트 공중합체(중량평균분자량 : 25,000)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 조성물을 제조하였다.
비교예 2: 흑색 도전성 페이스트 조성물의 제조
분산제로 BYK-9077대신 AKM 0531 (NOF 제품)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 조성물을 제조하였다.
비교예 3: 흑색 도전성 페이스트 조성물의 제조
용제로서 끓는점이 146℃인 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 조성물을 제조하였다.
비교예 4: 흑색 도전성 페이스트 조성물의 제조
용제로서 끓는점이 245℃인 디에틸렌글리콜n-부틸에테르아세테이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 조성물을 제조하였다.
비교예 5: 흑색 도전성 페이스트 조성물의 제조
표 1에 기재된 성분과 함량에 따라 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조하였다. 본 비교예는 흑화물질인 코발트 산화물을 Ag 대비 30중량%를 사용한 것을 특징으로 한다.
비교예 6: 흑색 도전성 페이스트 조성물의 제조
표 1에 기재된 성분과 함량에 따라 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조하였다. 본 비교예는 폴리비닐피롤리돈(K-15) (평균분자량 : 9,700) 대신 폴리비닐피롤리돈(K-90) (평균분자량 : 1,270,000)을 사용한 것을 특징으로 한다.
비교예 7: 전자파 차폐 메쉬 패턴의 제조
PET 필름 위에 접착제를 도포한 후 한면이 흑화처리된 10㎛ 두께의 동박을 접착한 후 메쉬형 포토마스크를 이용한 리소그라피 공정을 이용하여 동박 에칭 메쉬패턴을 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
조성 (중량%) a-1 57.7 56.9 57.7 56.9 59.1 33.2 56.9 56.9 56.9 56.9 49.8 61.9
a-2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 33.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
b 2.9 2.8 2.9 2.8 3.0 3.3 2.8 2.8 2.8 2.8 14.9 3.1
c-1 2.4 2.4 0.0 0.0 0.0 1.8 2.4 2.4 2.4 2.4 2.1 2.1
c-2 2.4 2.4 4.8 4.8 2.5 1.8 2.4 2.42) 2.4 2.4 2.1 2.1
f 19.1 19.0 19.1 19.0 19.7 14.8 19.0 19.0 19.03) 19.04) 16.6 16.4
d-1 3.4 7.0 3.4 7.0 3.5 2.5 7.01) 7.0 7.0 7.0 6.2 6.25)
d-2 2.5 0.0 2.5 0.0 2.5 1.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
e-1 9.6 9.5 9.6 9.5 9.7 7.5 9.5 9.5 9.5 9.5 8.3 8.2
e-2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
점도(cps) 4,900 4,500 4,300 4,900 4,100 8,500 3,800 4,700 3,600 4,700 8,600 78,600
인쇄성 전이특성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ △
연속인쇄성 5 5 5 4 5 5 3 3 1 4 5 1
패턴균일성 5 5 4 4 3 5 1 1 1 3 5 1
패턴 특성 선폭(㎛) 22 20 20 21 25 22 22 26 22 35 20 12
막두께(㎛) 3.8 2.4 2.1 2.8 1.8 4.5 4.1 4.3 2.5 2.1 2.4 1.7
선폭변화 5 5 5 5 4 5 4 4 1 4 5 1
물성 면저항(Ω/□) 0.4 0.5 0.6 0.5 0.9 0.2 0.6 0.8 0.6 0.7 5.2 1.8
부착강도 5 5 5 5 5 4 4 4 4 3 5 5
내용제성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ △ ○ ○
경시 변화 점도 상승율 5 5 5 5 5 5 3 1 3 5 5 5
패턴 변화 O O O △ O O X X X △ O X
주 1): 폴리비닐피롤리돈 대신 메타크릴산-벤질메타크릴레이트 공중합체 (중량평균분자량 : 25,000) 사용, 2): BYK-9077 대신 AKM 0531 (NOF 제품) 사용, 3)디프로필렌글리콜 n-프로필에테르(DPnP) 대신 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 사용, 4) 디프로필렌글리콜 n-프로필에테르(DPnP) 대신 디에틸렌글리콜n-부틸에테르아세테이트 사용, 5) 폴리비닐피롤리돈(K-15) (평균분자량 : 9,700) 대신 폴리비닐피롤리돈(K-90) (평균분자량 : 1,270,000)을 사용
(a-1) 도전성 나노입자: Ag 30~50nm
(a-2) 도전성 나노입자: Ag 80~500nm
(b) 흑색 금속산화물: 코발트 산화물 30nm
(c-1) 분산제: Hypermer KD2 (Uniqema사 제품)
(c-2) 분산제: BYK-9077 (BYK사 제품)
(d-1) 바인더 수지: 폴리비닐피롤리돈[K-15] (중량평균분자량 : 9,700)
(d-2) 바인더 수지: 폴리비닐피롤리돈[K-30] (중량평균분자량 : 68,000)
(e-1) 반응성 단량체: 디펜타에리트리톨헥실아크릴레이트
(e-2) 반응성 단량체: 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트
(f) 용제: 디프로필렌글리콜 n-프로필에테르(DPnP)
시험예: 실시예 1~6 및 비교예 1~7의 물성 평가
상기에 기재된 실시예 1~5 및 비교예 1~7의 물성은 다음과 같은 방법으로 측정되었다.
1. 인쇄성 평가
선폭 30㎛, 심도 15㎛, 피치(pitch) 300㎛, 비아스각(vias angle) 49.2°로 메쉬 형태로 패턴화된 그라비아롤을 이용하여 유리기판(200mmx300mmX28mm) 위에 흑색 도전성 페이스트를 인쇄하였다.
1) 블랑킷에서 기판으로의 전이특성
30회 연속인쇄 후의 블랑킷 표면에 잔류하는 페이스트 조성물의 유무를 광학현미경으로 관찰하여 다음과 같이 평가하였다.
○ : 잔류하지 않음
ⅹ : 잔류함
2) 연속인쇄성
연속인쇄 후 기판 위에 형성된 패턴이 단락없이 균일하게 인쇄된 시점까지 평가하여 다음과 같이 5단계로 표기하였다.
5 : 300회 초과
4 : 200 ~ 300회
3 : 100 ~ 200회
2 : 50 ~ 100회
1 : 50회 미만
3) 기판의 패턴특성 평가
인쇄 후 기판 위에 형성된 패턴의 연속인쇄 과정 중 초기와 50장 인쇄 후 선폭 균일성(uniformity)과 단락 유무를 광학현미경으로 관찰하고 SEM(히타찌 제작, 모델명 S-4700)으로 선폭과 막두께를 측정하였다.
5: 패턴의 선폭 변화 ± 5%
4: 패턴의 선폭 변화 ± 10%
3: 패턴의 선폭 변화 ± 20%
2: 패턴의 선폭 변화 ± 30%
1: 단락
4) 패턴균일성
인쇄 후 기판 위에 형성된 패턴 선폭 균일성(uniformity)을 SEM(히타찌 제작, 모델명 S-4700)으로 선폭 중 5개 포인트의 편차를 측정하여 평가를 행하였다.
5 : 패턴 편차 ± 2μm 이내
4 : 패턴 편차 ± 3μm 이내
3 : 패턴 편차 ± 4μm 이내
2 : 패턴 편차 ± 5μm 이내
1 : 패턴 편차 ± 5μm 이상
2. 물성평가
1) 점도 측정
페이스트 조성물의 점도는 25℃에서 Cone/plate형 점도계 (Brookfield 제작, 모델명 RVDV III ultra rheometer)를 이용하여 측정하였다.
인쇄된 기판을 350℃에서 20분간 소결한 후 다음의 물성평가를 행하였다.
2) 면저항 평가
소결한 메쉬 패턴의 표면을 4-point probe (미쓰비시 제작, 모델명 MCP-T350)을 이용하여 면저항을 측정하였다.
3) 부착강도의 평가
부착강도는 제조된 페이스트를 스크린 인쇄를 통하여 전면으로 도포하고, 350℃에서 30분간 소성처리 후 1mm간격의 Cross-cut tape test방법을 이용하여 실시하여 100개 중 박리되는 부분의 개수를 파악하여 부착강도를 평가하였다.
5 : 박리 없음
4 : 5개 이내 박리
3 : 10개 이내 박리
2 : 20개 이내 박리
1 : 20개 이상 박리
4) 내용제성 평가
내용제성은 이소프로필알코올(IPA), 아세톤 (Acetone) 각 용제를 25℃로 일정하게 유지한 후 30분간 침지하여 패턴의 단락 유무를 다음과 같이 평가하였다.
○ : 단락 없음
ⅹ : 단락 있음
3. 페이스트 경시 변화
상온(25℃)에서 1주일간 방치 후 초기대비 점도변화 및 100회 인쇄 후 인쇄 패턴 변화를 관찰하여 평가를 진행하였다.
5 : 점도 상승율 10%이내 패턴변화 - ○ : 변화 없음
4 : 점도 상승율 : 10-20% △ : 패턴 찌그러짐
3 : 점도 상승율 : 20-30% ⅹ : 단락 있음
2 : 점도 상승율 : 30-50%
1 : 점도 상승율 : 50% 이상
4. 광특성 평가
Haze meter (무라가미 제작, 모델명 HM-150)를 사용하여 실시예 1~5 및 비교예 5에서 형성된 전자파 차폐 필터용 미세패턴의 헤이즈 및 투과율을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
5. 블랑킷에 대한 용제의 영향 평가
용제에 의한 블랑킷 소재인 실리콘 고무의 팽윤특성을 하기 표 3에 나타내었다. 실리콘 고무를 일정한 크기로 자른 후 초순수에서 1분간 초음파 세정을 한 후 각각의 용제에 3시간 동안 침지시킨 후 실리콘 고무의 무게를 측정하여 용제에 의한 팽윤 정도를 측정하여 다음과 같이 평가하였다.
5 : 무게 증가율 5% 미만
4 : 무게 증가율 5~10%
3 : 무게 증가율 10~15%
2 : 무게 증가율 15~20%
1 : 무게 증가율 20% 초과
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 7
광특성 Haze 2.1 1.5 0.7 1.3 1.6 41.0
투과율(%) 80.5 79.9 78.9 79.5 79.3 78.0
용제 팽윤정도 끓는점(℃) 비고
디프로필렌글리콜n-프로필에테르 4 213 실시예 1~6
디프로필렌글리콜n-부틸에테르 4 230 실시예 1~6
프로필렌글리콜페닐에테르 5 243 -
트리에틸렌글리콜에틸에테르 5 256 -
트리프로필렌글리콜n-부틸에테르 4 274 -
프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 2 146 비교예 3
디에틸렌글리콜n-부틸에테르아세테이트 1 245 비교예 4
디프로필렌메틸에테르아세테이트 2 209 -
본 발명은, 고농도의 도전성 나노입자가 함유되는 분산 안정성이 우수한 흑색 도전성 페이스트로로서 낮은 소결온도에서도 패턴의 저저항과 기판과의 밀착성이 우수하며, 헤이즈, 흑화도 등의 광학특성도 뛰어난 흑색 도전성 페이스트 조성물을 제공한다.
또한, 상기 흑색 도전성 페이스트 조성물을 사용하는 경우, 그라비아 오프셋 인쇄 방법에 의한 전자파 차폐 필터용 미세패턴의 형성이 가능하기 때문에 직접적인 패턴 형성에 의한 제조공정 단순화 및 생산 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 페이스트 조성물이 수용성 고분자 바인더 및 하이드록시(-OH)기를 가진 용제를 포함하기 때문에 오프셋 인쇄공정에 사용되는 실리콘 고무 블랑켓에 영향이 거의 없고, 제조된 배선의 직진성 및 균일성도 매우 뛰어나다.

Claims (15)

  1. (a)도전성 나노입자 40~80중량%, (b)흑색 금속산화물 나노입자 1~10중량%((a)도전성 나노입자의 함량 기준), (c)분산제 1~20중량%, (d) 폴리비닐알코올(PVA) 단량체 및 폴리비닐피롤리돈(PVP) 단량체 중 하나 이상으로 이루어진 수지 1~15중량%, (e)반응성 단량체 1~25중량%, 및 (f)용제 10~30 중량%를 포함하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 (a)도전성 나노입자는 은, 금, 구리, 백금, 니켈 또는 이들의 혼합물이며, 직경이 1~80nm인 것을 특징으로 하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 (a)도전성 나노입자는 은, 금, 구리, 백금, 니켈 또는 이들의 혼합물이며, 직경이 1~80nm인 입자와 80~500nm인 입자를 0.5~1 : 0.5~1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 (b)흑색 금속산화물 나노입자는 코발트 산화물, 니켈 산화물, 티타늄 산화물, 구리산화물, 실리콘카바이드, 티타늄 카바이드 또는 이들의 혼합물이며, 직경이 1~100nm인 것을 특징으로 하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 (a)도전성 나노입자와 (b)흑색 금속산화물 나노입자의 직경 비가 0.5:1~1:0.5인 것을 특징으로 하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 (c)분산제가 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 (d)바인더 수지는 중량평균분자량이 4,000~1,000,000인 것을 특징으로 하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 (e)반응성 단량체가 5관능성 이상의 (메타)아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 (f)용제는 한쪽 말단이 하이드록시(-OH)기를 포함하는 글리콜에테르류인 것을 특징으로 하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 (f)용제의 끓는점이 200~300℃인 것을 특징으로 하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 흑색 도전성 페이스트 조성물의 점도가 1,000~50,000cps인 것을 특징으로 하는 흑색 도전성 페이스트 조성물.
  12. a) 패턴이 형성된 그라비아롤에 청구항 1 내지 청구항 11 중에서 선택되는 어느 한 항의 흑색 도전성 페이스트 조성물을 도입하는 단계;
    b) 상기 그라비아롤로부터 블랑킷으로 패턴화된 페이스트 조성물을 전이시키는 단계;
    c) 상기 블랑킷에 전이된 패턴화된 페이스트 조성물을 기판으로 전이시키는 단계; 및
    d) 상기 c) 단계에서 패턴화된 기판을 소결하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필터용 미세패턴의 형성 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 (a)단계에서 패턴의 심도는 선폭 대비 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필터용 미세패턴의 형성 방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 (b) 블랑킷의 재질이 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필터용 미세패턴의 형성 방법.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 (d)단계의 소결온도가 200~500℃ 범위인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필터용 미세패턴의 형성 방법.
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