KR20090030995A - 전도성 페이스트 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파 차폐를 위한 전도성 페이스트 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전도성 페이스트 조성물은 전도성 페이스트의 전체 중량 중 은(Ag)분말 45~60wt%와 전도성 카본블랙 0.8~1.6wt%를 포함하고, 유기 비히클과 혼합된 것을 특징으로 한다. 특히 상기 은(Ag)분말은 입자의 크기가 0.1~2㎛,상기 전도성 카본블랙은 평균입자의 크기가 30~50nm 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 전기전도도가 우수한 금속분말인 은(Ag)을 사용하여 낮은 표면저항을 구현하고, 난반사와 명암비를 높이는 흑색의 전도성 안료인 카본블랙을 혼합하여 저온소성이 가능하면서도 표면저항을 낮출 수 있는 전자파 차폐성질을 가지는 전도성 페이스트를 제공하는 효과가 있다.

전자파 차폐, 전도성 페이스트

Description

전도성 페이스트 조성물{Conductive paste compositions}

본 발명은 전기전도도가 우수한 금속분말인 은으로 낮은 표면저항을 구현하고, 난반사와 명암비를 높이는 흑색의 전도성 안료인 카본블랙을 혼합하여 저온소성이 가능하면서도 표면저항을 낮출 수 있는 전자파 차폐성질을 가지는 전도성 페이스트를 제조에 관한 것이다.

특히 CRT, PDP 등의 전자기기의 표시부에서 조사되는 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있는 용도로 다양한 분야에서 전자파 차폐필름 등에 활용될 수 있으며, 바람직하게는 플라즈마 디스플레이 장치의 전자파 차폐를 위한 필름의 제조에도 활용될 수 있다.

최근 기술의 진보에 따라 고속 마이크로 프로세서 및 대용량 메모리의 입수가 가능하게 되어 가전기기, 산업기기, 의료기기 등의 분야에서 기기의 소형화, 경량화, 다기능화, 및 고 신뢰성화를 목적으로 하는 디지털화가 급속히 진행되고 있으며, 이들은 적은 구동에너지로 동작될 수 있게 되었다. 그러한 반면에, 이들 기기는 인위적 제어가 어려운 자연현상을 원인으로 하는 미소한 전자파 장해에도 민감하게 반응하여 오동작을 일으키는 경우가 있기 때문에, 많은 전기 전자장치가 사 회 각 분야에 보급되어 전자파 밀집도가 증가하고 전자파 환경이 열악하게 되어감에 따라, 열악한 전자파 환경에 설치된 기기가 원래의 목표대로 동작하지 않아 사회에 혼란을 일으키거나 인체에 장해를 줄 위험성이 증가하고 있다. 즉, 이러한 기기는 경우에 따라 노이즈의 발생원이 되기도 하고, 다른 발생원으로부터 피해자가 되기도 한다. 이러한 전자파 장해(eletromagnetic interference, EMI) 문제를 줄이기 위해서는, 우선 장해 발생원이 존재하는 경우의 전자기적 환경 내에서도 장치가 의도된 동작을 할 수 있도록 내성을 강화시켜 주거나, 장해 발생원으로부터의 전자파 유출이나 기기로의 유입을 차단하여야 한다.

특히, CRT 나 PDP(Plasma display Panel) 등의 표시장치는 일반인의 생활이나 생산현장에서도 매우 광범위하게 보급되는 추세인바, 이러한 표시장치의 표면화면으로부터 방사되는 전자파를 차폐하는 기술에 대한 관심과 연구가 이러한 관심에 맞물려 지속적으로 계속되고 있다.

전기기기로부터 방사되는 전자파를 차폐하기 위해서는 일반적으로 전기기기를 구성하는 외부 하우징이나 케이싱 부분을 금속으로 형성시키거나, 케이싱 부분에 금속판을 붙이는 방법으로 전자파를 차폐하는 기능을 구현하여 왔다. 그러나 이러한 전자파를 차폐하는데 있어서, PDP 등의 표시화면으로부터 조사되는 전자파의 차폐기능을 금속판을 통해서 구현하는 것은 투광성 측면에서 적용이 어려운 것이 현실이다. 따라서 최근에는 이러한 전자파의 차폐를 위한 기술로 전자파 차폐필름 등의 구성을 통하여 표시기기의 투과율을 저해하지 않으면서도, 박형화를 가능하게 하고 있다.

구체적으로는 디스플레이장치의 한 예인 평판 디스플레이장치의 디스플레이모듈은 플라즈마 디스플레이패널과, 플라즈마 디스플레이패널의 구동을 위한 구동회로기판과, 플라즈마 디스플레이패널의 전방에 배치되는 광학필터를 포함한다. 여기서, 광학필터는 외부로부터 입사된 외광이 다시 외부로 반사되는 것을 방지하는 반사방지막과, 리모콘과 같은 전자기기의 오작동 방지를 위해 디스플레이패널에서 발생된 근적외선을 차폐하는 근적외선차폐막과, 색 조절 염료를 포함하여 색조를 조절함으로써 색순도를 높이는 색보정막과, 디스플레이장치 구동 시 디스플레이패널에서 발생되는 전자파의 차폐를 위한 전자파차폐막을 포함하여 형성시킴으로써, 이러한 표시기기에서 발생하는 전자파를 차폐할 수 있도록 하고 있다.

현재 양산되고 있는 Cu를 주성분으로 하는 플라즈마 디스플레이용 전자파 차폐필름은 복잡한 공정에 따른 생산성의 저하와 주재료가 되는 Cu의 가격 상승으로 인해 생산 비용의 증가라는 측면에서 현재 점점 더 그 경쟁력을 잃어가고 있다.

특히, 이러한 현상은 향후 원자재인 Cu의 국제가격이 지속적인 상승이 예상됨과 동시에 공정의 단순화나 획기적인 저가소재의 개발 없이는 현재까지 갖추어온 경쟁력을 지속 혹은 유지하기 어렵다. 따라서, 기존의 전자파 차폐필름의 주재료인 Cu를 대체하기 위해 유기 바인더 수지에 전도성 충전재로서 Ag, Al, Cu, Ni과 같이 전도성이 뛰어난 금속 분말을 주재료로 사용하는 전도성 페이스트를 이용한 연구가 진행되고 있다.

그러나 플라즈마 디스플레이용 전자파 차폐필름에 적용되기 위해서는 난반사를 방지하기 위해 어느 정도의 흑도를 유지해야 한다. 이를 위해 전도성 페이스트 에 전도성 카본블랙이나 CNT, 카본 플레이크 등의 흑색 안료를 첨가한 연구가 진행되었다. 그러나 안료 첨가 시, 그 양이 증가할수록 급격히 표면 저항이 높아지며, 페이스트 소성 시 소성온도가 높고 소성시간이 길수록 초기 black color에서 glay color로 급격히 색도가 높아지는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전기전도도가 우수한 금속분말인 은으로 낮은 표면저항을 구현하고, 난반사와 명암비를 높이는 흑색의 전도성 안료인 카본블랙을 혼합하여 저온소성이 가능하면서도 표면저항을 낮출 수 있는 전자파 차폐성질을 가지는 전도성 페이스트를 제공하는 데에 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 낮은 소성온도에서 낮은 표면저항을 구현하기 위해서는 전도성 페이스트 내의 금속입자나 흑색안료입자의 함량, 크기, 입자의 표면적 등과 같은 무기입자의 특성이 매 우 중요한바, 본 발명에서는 일반적으로 사용되는 균일한 입자의 사용대신, 표면적이 아주 높은 전도성 금속입자와 흑색안료를 사용하여 금속입자의 균일도를 현저하게 낮추었으며, 특히 이는 입자크기에 대한 분포를 넓혀, 큰 금속입자 사이의 공극을 작은 금속입자나 흑색의 전도성 안료들이 채울 수 있도록 해 전도성 페이스트 내의 무기입자의 충진도를 높일 수 있도록 하게 한다. 또한, 금속입자의 크기가 작을수록 높은 표면에너지를 갖게 되는데, 이는 비교적 낮은 소성온도에서도 낮은 표면저항을 가질 수 있게 하며, 이로 인해 낮은 온도에서의 표면저항 확보를 가능하게 하여, 안료가 가지는 흑색을 유지할 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 전기전도도가 우수한 금속분말인 은으로 낮은 표면저항을 구현하고, 난반사와 명암비를 높이는 흑색의 전도성 안료인 카본블랙을 혼합하여 저온소성이 가능하면서도 표면저항을 낮출 수 있는 전자파 차폐성질을 가지는 전도성 페이스트를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 전도성 페이스트의 전체 중량 중 은(Ag)분말 45~60wt%와 전도성 카본블랙 0.8~1.6wt%를 포함하고, 유기 비히클과 혼합된 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트 조성물을 제공하여, 낮은 표면저항을 확보하면서, 난반사와 명암비를 높일 수 있도록 해, 흑색의 낮은 표면저항을 구현할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 은(Ag)분말은 입자의 크기가 0.1~2㎛인 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트 조성물을 제공하여, 이를 통해 흑색의 전도성 카본블랙의 입자가 충진될 수 있도록 해, 낮은 표면저항을 확보하고, 낮은 온도에서도 소성이 가능할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 전도성 카본블랙은 평균입자의 크기가 30~50nm 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트 조성물을 제공하여, 은 분말의 입자 사이의 공극을 효율적으로 채울 수 있어 입자들의 충진도를 높일 수 있다. 또한, 입자들의 크기가 작을수록 입자들의 표면에너지를 높게 해 비교적 낮은 소성온도에서 낮은 표면저항을 가질 수 있게 하며, 이를 통해 안료가 가지는 흑색을 구현할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 유기 비히클은 고분자 수지와 상기 고분자수지를 경화시키는 경화제, 무극성 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 고분자 수지는 열경화성 수지인 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 전자파 차폐 용도로 사용되는 필름에 있어, 청구항 1 내지 5의 전도성 페이스트 조성물을 이용하여 제조되는 플라즈마 디스플레이용 전자파차폐필름을 제공하여, 흑색의 안료의 첨가 시 발생하던 표면 저항의 증가와 페이스트 소성 시의 소성온도의 증가, 소성시간 장기화로 인해 발생하던 색도가 높아지는 문제를 해소하는 우수한 품질의 전자파 차폐필름을 제조할 수 있게 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 전도성 페이스트의 구성과 제조과정을 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 전도성 페이스트의 조성물은 일반적으로 도전성 분말과 유기 vehicle로 구성된다. 본 발명에서는 도전성 분말로 Ag와 카본 블랙을 사용하게 되며, Ag 분말은 0.1~2μm의 입자 크기 분포를 가지는 구형 입자를 사용함이 바람직하다. Ag 분말의 페이스트 내 함량이 작으면 표면 저항이 높아 전도도가 떨어져 차폐율이 낮고, 과량을 첨가할 시 입자들의 침전이 발생하므로 전체 페이스트 양의 45~60%를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. Ag 는 금속분말로 전체 페이스트의 낮은 표면저항을 구현할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 카본 블랙은 평균 입자 크기가 30~50nm의 분말을 사용하며, 페이스트가 흑색을 띄고 도포가 용이한 점도를 고려할 시 0.8~1.6% 사용이 바람직하다. 상기 카본 블랙은 흑색의 전도성 안료로 전도성 페이스트의 난반사와 명암비를 높일 수 있도록 한다.

특히, 상기 유기 vehicle은 고분자 수지, 경화제, 유기용제, 분산제를 사용할 수 있다. 상기 고분자 수지로는 에폭시, 우레탄, 셀룰로오즈, 아크릴계 등의 열경화성 수지를 사용할 수 있으며, 페이스트의 점도 및 기질과의 부착성을 고려하여 사용량은 전체 페이스트 함량의 10~40%가 되도록 사용함이 바람직하다.

상기 유기용제는 터피네올과 같은 무극성이면서 고비점의 유기용제를 사용하며, 그 양은 전체 페이스트 양의 10~40%가 되도록 사용함이 바람직하다. 고분자 수지를 경화시키기 위한 경화제와 입자의 침전을 방지하기 위한 분산제는 선택적으로 첨부할 수 있으며 그 양은 전체 페이스트의 양의 0.1~5%를 차지하도록 형성함 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 표면적이 아주 높은 전도성 입자(Ag)와 흑색의 안료인 카본 블랙을 사용하였기 때문에, 기본적으로 제조된 전도성 페이스트 내의 금속입자의 균일도는 매우 낮다. 즉, 입자크기에 대한 분포가 넓어서 큰 금속입자사이의 공극을 작은 금속입자나 흑색의 전도성 안료들이 채워주게 되며, 이를 통해 전도성 페이스트 내의 무기입자의 충진도가 높아지게 된다. 또한 금속입자의 크기가 작을수록 표면에너지가 높게 되는데, 이는 비교적 낮은 소성온도에서도 낮은 표면저항을 가질수 있게 하는바, 본 발명에서는 이로 인해 낮은 온도에서의 표면저항확보가 가능하게 되어 안료가 가지는 흑색을 유지할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 전도성 페이스트 제조방법의 일 실시예를 설명한다.

1. 우선 Ag와 카본 블랙 분말을 ball mil에 돌려 뭉쳐진 분말을 잘게 부수면서 두 분말을 섞어준다. 아크릴계 유기 바인더를 터피네올 용액에 용해시킨다. Ball mill로 섞어 놓은 Ag와 카본 블랙을 바인더가 용해된 터피네올 용액에 첨가하여 3 roll mill을 사용하여 도전성 분말을 바인더 수지 내에 분산시킨다.

2. 전자파 차폐제로의 사용을 고려할 때 표면 저항이 0.1Ω/□ 보다 낮아야 하며, 금속 입자가 침전되어 페이스트의 안정성을 떨어뜨리지 않아야 하므로 Ag 함량은 전체 페이스트의 45~60% 함량을 첨가하였고, 카본 블랙은 페이스트가 흑색을 뛸 수 있으며, 도포가 용이한 점도인 0.8~1.6% 함량을 사용하였다.

3. 이렇게 제조한 전도성 페이스트는 투명기재에 코팅하여 hot plate에서 150℃, 30분간 소성시켰다. 소성된 페이스트는 black계열의 color를 띄었으며, 4-probe point (CMT-SERIES, Advanced Instrument Technology, Korea)로 표면 저항을 측정하였다.

{표 1}

{표 1}은 카본 블랙 함량을 전체 페이스트의 1.2wt%로 고정하였을 때, Ag 함량에 따른 표면 저항을 나타낸 표이다. 상기 {표 1}을 보면 일정 함량 이상의 Ag가 포함되어야 표면 저항이 0.1Ω/□ 이하가 된다. 그러나 Ag를 60% 이상 첨가할 시 표면 저항이 낮아지는 정도가 작을 뿐 아니라 점도가 증가하여 페이스트를 기재 위에 코팅하기가 어렵다. 따라서 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 전체 페이스트에 있어서의 Ag 분말의 중량을 45~60%함으로써, 낮은 표면저항을 구현할 수 있도록 하게 할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (6)

1. 전도성 페이스트의 전체 중량 중 은(Ag)분말 45~60wt%와 전도성 카본블랙 0.8~1.6wt%를 포함하고, 유기 비히클과 혼합된 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트 조성물.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 은(Ag)분말은 입자의 크기가 0.1~2㎛인 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트 조성물.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 전도성 카본블랙은 평균입자의 크기가 30~50nm인 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트 조성물.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 유기 비히클은 고분자 수지와 상기 고분자수지를 경화시키는 경화제, 무극성 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트 조성물.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 고분자 수지는 열경화성 수지인 것을 특징으로 하는 전도성 페이스트 조성물.
6. 플라즈마 디스플레이 장치에 전자파 차폐 용도로 사용되는 필름에 있어서, 상술한 청구항 1 내지 5의 전도성 페이스트 조성물을 이용하여 제조되는 플라즈마 디스플레이용 전자파차폐필름.