KR20090088030A - 도전성 미세 메쉬가 형성된 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 음각된 미세 패턴에 고정된 도전성 물질로서 도전성 미세 메쉬가 형성된 필름에 관한 것으로 절연성 기재 필름; 상기 기재 필름 상에 미세 음각 방식으로 형성된 미세 패턴; 및 상기 미세 패턴에 채워져 고화된 도전성 잉크로 이루어진 도전성 미세 메쉬 구조를 갖는 필름을 제공한다.

본 발명에 의하여, 메쉬의 층고가 높고 기재 필름과 동일한 평면 상에 형성되어 부착하거나 삽입하기에 편리한 전도성 메쉬를 갖는 필름이 롤투롤 방식과 같은 연속식으로 경제적으로 제공될 수 있다.

미세 패턴, 메쉬, 필름

Description

도전성 미세 메쉬가 형성된 필름{Film containing conductive micro mesh}

본 발명은 음각된 미세 패턴에 고정된 도전성 물질로서 도전성 미세 메쉬가 형성된 필름에 관한 것이다.

각종 전기설비나 전자장치 특히 많은 사람이 사용하는 CRT와 LED는 물론 LCD, PDP와 FED등과 같은 평판 디스플레이도 전자파 장애(Electromagnetic Interference:EMI)문제를 안고 있다. EMI는 전기 장치에서의 오동작 및 기계적 에러를 야기시킬 뿐만 아니라 사용자에게도 건강 장해를 준다. 따라서 전기/전자장치로부터 발생된 전자파 강도를 규제하는 것이 요구되고 있다. 이러한 EMI의 대책으로서, 전기설비나 전자장치에서 금속 또는 도전성 재료로 된 하우징을 사용하는 방법, 인쇄회로 기판들 사이에 금속판을 삽입하는 방법 및 금속박으로 케이블을 코팅하는 방법 등이 있으나 금속 메쉬를 이용해 우수한 전자파 차단성과 높은 투명성을 동시에 달성하는 여러 가지의 재료 및 방법이 가장 널리 쓰이고 있다.

또한 사각 또는 연속 다각형 모양의 미세 금속 메쉬는 광대역 통신의 안테나로 사용되기 적합하다.

투명성이 높은 EMI 방지 메쉬나 광대역 통신의 안테나로 사용되기 적합한 도 전성 메쉬는 포토리소그래피법을 이용한 식각 공정에 의해, 투명 기판 상에 금속 박막의 메쉬를 형성하는 방법이 사용된다. 이 방법은, 미세 공정이 가능하기 때문에, 고개구율(고투과율) 의 메쉬를 형성하여 보다 강력하게 전자파 방출을 차단할 수 있다는 이점을 갖는다. 반면, 그 제조 공정은 복잡해서, 제조 비용이 높다는 문제가 있다. 또, 식각 절차를 사용하기 때문에, 격자 패턴의 교점부가 직선의 선폭보다 넓다는 문제가 있다.

무전해 도금 촉매를 함유하는 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 무전해 도금 촉매의 패턴을 형성한 후, 무전해 도금으로 도전층을 형성하는 방법이 일본 공개특허공보 평11-170421호에 제안되어 있으나 이 방법은 도전층의 가시광 투과율이 낮고, 노광 이후 노광 부분을 제거하는 무전해 도금 촉매로서 매우 고가의 팔라듐을 이용해기 때문에 제조 비용 이 높다는 문제가 있다.

한국특허등록 제10-0792316호에는 사각 메쉬 또는 연속 다각형 모양으로 형성된 선폭이 5~20μm이고 선간 피치 간격이 2~20μm인 것을 특징으로 하는 안테나 패턴에 대하여 기재하고 있고 이를 제조하는 방법으로 상기 포토리소그래피법 외에 스크린(screen)법, 패드(pad)법, 그라비어(gravure)법, 잉크제트(inkjet)법 등에 의해 도전성 분말을 혼합한 합성잉크나 도전성 페이스트제로 인쇄하는 것에 대하여 언급하고 있으나 이러한 인쇄방식에 의해서는 안테나로 작동할 수 있는 충분한 층고(層高)를 갖는 미세 마이크로 구조의 도전성 패턴을 형성하는 것이 쉽지 않다.

본 발명은 음각된 미세 패턴에 형성된 도전성 메쉬 구조를 갖는 필름을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 의하여, 절연성 기재 필름; 상기 기재 필름 상에 미세 음각 방식으로 형성된 미세 패턴; 및 상기 미세 패턴에 채워져 고화된 도전성 잉크로 이루어진 도전성 미세 메쉬 구조를 갖는 필름이 제공된다. 이러한 도전성 메쉬 구조를 갖는 필름은 전자파 차단 필름 또는 통신 안테나로 사용된다. 상기 미세 음각 방식은 롤압연, 나노임프린팅과 레이저 식각 방법이 있다. 선폭이 수 십 나노에서 수 십 마이크로 범위의 초미세 음각 방식은 나노임프린팅과 레이저 식각 방법이 적합하다. 이러한 미세 메쉬 구조는 가장 사각과 다각이 연속 반복되는 구조이다. 이러한 미세 메쉬의 크기는 바람직하게는 서브 마이크로에서 수 백 마이크로의 범위이다.

롤압연 방식은 패턴이 양각된 롤에 소성 상태의 기재 필름을 통과시켜 패턴이 음각된 기재를 얻는 방법이다.

나노임프린팅은 방식은 크게 열경화성 임프린팅 방식과 광경화식 임프린팅 방식으로 나뉜다. 패턴이 형성된 마스터 또는 몰드(또는 스탬프)에 열경화성 수지 또는 광경화성 수지를 도포한 기재를 압착하고 경화시킨 다음 몰드를 제거하여 기재에 패턴을 형성한다. 마이크로 단위와 서브마이크로의 미세 선폭 가공이 가능함 이 알려저 있다. 평판 스탬프에 의한 배치식은 물론 롤투롤(roll to roll) 방식의 연속식 모드가 가능하다. 광경화식의 경우 석영으로 제조된 마스터 롤에 광경화성 수지가 도포된 필름을 통과시키고 마스터 롤 내부에서 UV를 조사하여 패턴을 기재에 형성한다.

레이저 식각 방식은 기재에 따라 적절한 레이저 헤드를 선정하여 배치식 또는 연속식으로 기재에 패턴을 형성한다. 배치식 또는 롤투롤(roll to roll) 방식의 연속식 모드가 가능하다. 서브마이크로의 미세선폭 가공이 가능하다. 레이저 식각방식과 포토리소그라피는 롤압연의 롤과 나노임프린팅의 마스터 또는 몰드의 제조에 사용될 수 있다.

상기 도전성 잉크는 탄소형 도전성 분말, 금속 전구체, 나노 금속, 금속 분말과 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 전도성 성분, 고분자 바인더와 점도조절제를 포함한다. 상기 도전성 잉크는 상온 내지 200 ℃의 범위에서 건조 또는 금속화하여 고정한다. 탄소형 도전성 분말은 미세 흑연 분말 탄소나노튜브 또는 카본블랙 등이다.

이러한 도전성 잉크는 그라비아 인쇄 방식과 유사하게 미세음각 방식으로 패턴이 형성된 기재 필름에 도포하고 음각 패턴이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에서 잔여 잉크를 제거하여 인쇄한 후 음각 패턴에 매몰된 상기 도전성 잉크를 상온 내지 200 ℃의 범위에서 건조 또는 금속화하여 고정한다. 금속 전구체를 사용하는 경우에는 가열 분해하여 금속화 한다. 금속전구체를 포함하는 잉크에 대해서는 예를 들면, 베스트(Vest, R.W.)가 MOD(metallo-organic decompositon)물질을 사용 하여 잉크의 제조 가능성을 시험한(IEEE Transactions on Components, Hybrids and Mamufacturing Technology, 12(4), 545-549, 1987)이래로 MOD에 대해서 많은 연구가 이루어졌다. 또한, 이그잭스의 한국특허등록 제587404호, 616361호와 587402호에는 각각 벤조산 은, 프탈 산 은과 트리메식 산 은과 지방산 은의 은 전구체에 대하여 기재하고 있다. 금속입자와 금속전구체의 혼합물에 대해서는 키드 일행의 국제공개 WO98-37133는 MOD물질과 입자성 금속의 복합 조성물을 잉크제트 프린트용으로 사용하는 것을 특징으로 하고 있다. 코비오(Kovio , Inc )의 미국특허 6878184호는 MOD 잉크를 사용하는 것이 아니고 MOD와 환원제(예를 들면 알데히드)를 사용하여 나노파티클 상의 금속잉크를 형성하여 사용한다. 혜은컴텍의 한국특허공개 2004-84570는 잉크제트 잉크용 MOD 잉크의 조성으로 산화은 5-40중량% + (락탐, 락톤 또는 카보네이트) 10-20중량% + 아민20-85중량%로 개시하고 있다. 또한 이그잭스의 한국특허등록 제 709724와 711505에는 각각 금속전구체+ 금속분말과 은 전구체+은 분말의 페이스트를 기재하고 있다.

상기 기재 필름은 바람직하게는 내열 절연성 수지로서 예를 들면 아크릴, 에폭시, 폴리이미드 또는 폴리에스테르 수지이다.

본 발명에 의하여, 메쉬의 층고가 높고 기재 필름과 동일한 평면 상에 형성되어 부착하거나 삽입하기에 편리한 전도성 메쉬를 갖는 필름이 롤투롤 방식과 같은 연속식으로 경제적으로 제공될 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

실시예1

마스터 제작을 위하여 질화실리콘의 표면을 레이저로 가공하여 구현하고자 하는 패턴의 거울상 이미지를 질화실리콘의 표면에 각인시킨다. 이를 열경화성 아크릴 레진이 코팅되어 있는 100um의 두께를 갖는 PET 시트를 누른 후 가열 경화 후 냉각과정에서 분리하여 아래 사진과 같이 메쉬 패턴을 기판 위에 완성시킨다. 형성된 패턴의 형상의 사진은 도1(50배 확대)과 도2(200배 확대)와 같다. 음각된 패턴의 프로필은 도3과 같다. 패턴이 형성된 필름의 투과율은 UV-vis 장비를 이용하여 측정하여 인쇄 전후의 투과율을 비교하였다.

두루마리 롤로 완성된 홈이 파여진 기판의 홈에 전도성 페이스트를 채워 넣기 위하여 우선 로타리스크린의 방법을 적용하였다. 본 발명에 사용된 전도성 페이스트는 옥살산 은 파우더 3.7g을 평균입자크기 가 3㎛인 판형(직경이 두께의 50배) 은 파우더 59.7g과 노르말 터피네올 14.4g과 부틸카비톨 아세테이트 2.5g, 에폭시 바인더 4g과 에탄올 잔량으로 이루어진 100g 페이스트 조성물에 넣어 완전히 혼합하여 점도 15000cPs로 조절된 조성물을 만들어 전면이 오픈 된 스크린으로 제판된 로타리스크린 내부에 넣어 8m/min의 속도로 전도성 페이스트를 기판의 전면에 인쇄하였다. 인쇄 후 인쇄장치 후단에 장착된 닥터(긁어내는 장치)로 기판에 형성된 홈 이외에 인쇄된 전도성 페이스트를 긁어낸 후 동일한 속도로 연속적으로 80 ℃로 조절된 열풍건조기를 동일한 속도로 통과시켜 금속화 하였다. 투과율을 측정한 그래프를 표1에 표시하였다. 4-probe 장치를 사용한 면저항 값은 표2에 정리하였다. 형성된 도전성 패턴의 체적을 구하기 위하여 측정한 깊이는 레이저 빔을 이용한 비접촉식 3차원 이미지분석기를 이용하여 측정하여 도3에 나타내었다.

실시예 2

100 ℃로 조절된 열풍건조기를 동일한 속도로 통과시켜 금속화 하는 것을 제외하고 실시예1과 같이 수행하였다. 투과율을 측정한 그래프를 표1에 표시하였다. 4-probe 장치를 사용한 면저항 값은 표2에 정리하였다.

실시예 3

120 ℃로 조절된 열풍건조기를 동일한 속도로 통과시켜 금속화 하는 것을 제외하고 실시예1과 같이 수행하였다. 투과율을 측정한 그래프를 표1에 표시하였다. 4-probe 장치를 사용한 면저항 값은 표2에 정리하였다.

실시예 4

150 ℃로 조절된 열풍건조기를 동일한 속도로 통과시켜 금속화 하는 것을 제외하고 실시예1과 같이 수행하였다. 투과율을 측정한 그래프를 표1에 표시하였다. 4-probe 장치를 사용한 면저항 값은 표2에 정리하였다.

표 1

표 2

도1은 본 발명의 실시예에서 사용한 폴리에스테르 기재에 음각 형성된 패턴의 50배 확대 사진

도2는 본 발명의 실시예에서 사용한 폴리에스테르 기재에 음각 형성된 패턴의 200배 확대 사진

Claims (4)

1. 절연성 기재 필름; 상기 기재 필름 상에 미세 음각 방식으로 형성된 미세 패턴; 및 상기 미세 패턴에 채워져 고화된 도전성 잉크로 이루어진 도전성 미세 메쉬 구조를 갖는 필름.
2. 제1항에 있어서, 전자파 차단 필름 또는 통신 안테나 필름으로 사용되는 상기 도전성 미세 메쉬 구조를 갖는 필름
3. 제2항에 있어서, 상기 미세 음각 방식은 롤압연, 나노임프린팅 또는 레이저 식각 방식인 도전성 미세 메쉬 구조를 갖는 필름
4. 제3항에 있어서, 상기 미세 메쉬는 선폭이 수 십 나노미터에서 수 십 마이크 미터 범위이고 상기 도전성 잉크는 탄소형 도전성 분말, 금속 전구체, 나노 금속, 금속 분말과 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 전도성 성분, 고분자 바인더와 점도조절제를 포함하는 도전성 미세 메쉬 구조를 갖는 필름

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