KR20110101344A - Method for fabricating the printed conductive-pattern well-adhesive to a glass/ceramic substrate using self-assembled molecules - Google Patents

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Abstract

본 발명은 a) 자가 정렬 분자 전구체 용액을 제조하는 단계; b) 상기 전구체 용액을 유리 및 세라믹 기판에 코팅하는 단계; 및 c) 상기 코팅된 기판에 전도성 나노 잉크를 프린팅하는 단계;를 포함하는 미세 전도성 패턴 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 미세 전도성 패턴 제조방법은 기존의 일반적인 프린팅 공정으로 제조된 미세 전도성 패턴의 문제점인 낮은 접착성을 해결하여 패턴과 기판간의 부착성을 증진시킬 수 있다.
The present invention comprises the steps of a) preparing a self-aligned molecular precursor solution; b) coating the precursor solution on glass and ceramic substrates; And c) printing a conductive nano ink on the coated substrate; relates to a fine conductive pattern manufacturing method comprising a.
The method of manufacturing a fine conductive pattern according to the present invention can improve the adhesion between the pattern and the substrate by solving low adhesion, which is a problem of the fine conductive pattern manufactured by a conventional general printing process.

Description

자가 정렬 분자를 이용한 유리 및 세라믹 기판상에 접착력이 우수한 미세 전도성 프린팅 패턴의 제조 방법 {Method for fabricating the printed conductive-pattern well-adhesive to a glass/ceramic substrate using self-assembled molecules}Method for fabricating the printed conductive-pattern well-adhesive to a glass / ceramic substrate using self-assembled molecules}

본 발명은 기판에 자가 정렬 분자층을 코팅하여 접착력이 우수한 프린팅 미세 전도성 패턴을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a printed fine conductive pattern having excellent adhesion by coating a self-aligned molecular layer on a substrate.

디스플레이 분야에서 구동 소자 제조를 위해 유리 및 세라믹 기판상에 미세 전도성 패턴을 제조하는 기술은 일반적으로 기존의 광학전사법을 이용해왔다. 하지만, 공정 단가 절감 및 대면적 공정에 대한 한계점으로 인하여, 최근 프린팅 공정을 통한 미세 전도성 패턴의 제조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION In the field of display, a technique of manufacturing a fine conductive pattern on glass and ceramic substrates for driving device manufacturing has generally used conventional optical transfer method. However, due to limitations in process cost reduction and large-area processes, research on the manufacture of fine conductive patterns through printing processes has been actively conducted.

하지만, 프린팅 공정을 통한 미세 전도성 패턴의 제조는 유리 및 세라믹 기판과 패턴 간의 접착력이 프린팅 공정에 적용에 있어서 중요한 문제점으로 야기되고 있다. 따라서 유리 및 세라믹 기판상에 접착력이 우수한 전도성 패턴을 프린팅 공정을 통해 제조하기 위한 새로운 접근 방법에 대한 개발이 필요하다. However, the manufacture of the fine conductive pattern through the printing process has caused a problem that the adhesion between the glass and ceramic substrate and the pattern is an important application in the printing process. Accordingly, there is a need for a new approach for manufacturing a conductive pattern having excellent adhesion on glass and ceramic substrates through a printing process.

종래 방법은 전도성 잉크 내에 유리 frit 및 고분자를 첨가함으로써 접착력이 우수한 미세 패턴을 제작하는 방법이 일반적이다. 하지만, 함유된 첨가제들이 전자의 흐름을 방해함으로서 미세 패턴의 전도성을 저하시키기는 한계점을 지니고 있다. 또 다른 방법인 플라즈마 처리에 의한 표면 개질 방법은 공정의 편의성 및 가격 효율성 측면에서 한계점을 지니고 있다. 따라서 미세 패턴의 전도성을 저하시키지 않으면서, 접착력을 향상시킬 수 있는 새로운 접근 방법에 대한 연구 개발이 시급하다.The conventional method is generally a method of producing a fine pattern having excellent adhesion by adding glass frit and a polymer in a conductive ink. However, the additives contained have a limitation in reducing the conductivity of the fine pattern by disturbing the flow of electrons. Another method, surface modification by plasma treatment, has limitations in terms of process convenience and cost efficiency. Therefore, there is an urgent need for research and development of a new approach that can improve adhesion without lowering the conductivity of the fine pattern.

본 발명은 유리 및 세라믹 기판상에 접착력이 우수한 전도성 미세 패턴의 프린팅 공정 시, 전도성 금속과 화학적인 결합을 할 수 있는 분자를 상기 기판 위에 자가 정렬 시킴으로써 접착력을 향상시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to improve adhesion by self-aligning a molecule capable of chemically bonding with a conductive metal on the substrate during a printing process of a conductive fine pattern having excellent adhesion on glass and ceramic substrates.

본 발명은 a) 자가 정렬 분자 전구체 용액을 제조하는 단계;와 b) 상기 전구체 용액을 유리 및 세라믹 기판에 코팅하는 단계; 및 c) 상기 코팅된 기판에 전도성 나노 잉크를 프린팅하는 단계;를 포함하는 미세 전도성 패턴 제조방법에 관한 것이다. The present invention comprises the steps of a) preparing a self-aligned molecular precursor solution; and b) coating the precursor solution on glass and ceramic substrates; And c) printing a conductive nano ink on the coated substrate; relates to a fine conductive pattern manufacturing method comprising a.

상기 a)의 자가 정렬 분자는 하기 [화학식 1]의 실란화합물을 포함한다.The self-aligned molecule of a) includes a silane compound of the following [Formula 1].

[화학식 1][Formula 1]

[X-R1]n[R2]4-nSi[XR 1 ] n [R 2 ] 4-n Si

(상기 화학식 1에서, X는 아민기(-NH2) 또는 싸이올기(-SH), R1는 (C1-C17)알킬기, R2는 (C1-C2)알킬기 또는 (C1-C2)알콕시기를 포함하며, n은 1 내지 3의 정수이다.)In Formula 1, X is an amine group (-NH 2 ) or a thiol group (-SH), R 1 is a (C 1 -C 17 ) alkyl group, R 2 is a (C 1 -C 2 ) alkyl group or (C 1 -C 2 ) alkoxy group, n is an integer of 1 to 3.)

상기 a)의 자가 정렬 분자 전구체 용액은 자가 정렬 분자 2 내지 5부피%를 용매에 혼합하는 것을 포함한다. The self-aligned molecule precursor solution of a) comprises mixing 2-5% by volume of the self-aligned molecule in a solvent.

상기 용매는 물, 에탄올, 메탄올, 이소프로필알코올, 아세톤, 톨루엔, 헥산, 테트라히드로퓨란, 1,4-디옥산, 디메틸설폭사이드, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 클로로포름, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에텐, 헵탄, 옥탄, 시클로헥산, 벤젠, 크실렌, 프로판올, 부탄올, t-부탄올, 시클로헥사논, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜에틸에테르아세테이트, 2-메톡시부틸아세테이트, 에틸3-에톡시프로피오네이트, 에틸로솔브아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 부틸아세테이트, γ-부틸락톤, N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 테트라메틸술폰, 에틸렌글리콜아세테이트, 에틸에테르아세테이트, 에틸락테이트 및 시클로헥사논으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다.The solvent is water, ethanol, methanol, isopropyl alcohol, acetone, toluene, hexane, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethyl sulfoxide, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl cellosolve, ethyl cell Rhosolve, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol methyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, chloroform, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloro Ethane, 1,1,2-trichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, heptane, octane, cyclohexane, benzene, xylene, propanol, butanol, t-butanol, cyclohexanone, propylene glycol methyl ether Acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, 2-methoxybutyl acetate, ethyl 3-ethoxy propionate, ethylosolve acetate, methyl cellosolve acetate, butyl acetate, γ-butyl lactone, N-methyl Raleigh include money, dimethyl formamide, tetramethyl sulfone, ethylene glycol acetate, at least one selected from ethyl acetate, ethyl lactate, cyclohexanone and the group consisting of rice.

상기 b)의 자가 정렬 분자 전구체 용액을 코팅하는 방법은 준비된 자가 정렬 분자 전구체 용액에 기판을 일정시간 침지시켜 성막시키는 방법과 자가 정렬 분자 자체를 증발시켜 유리 및 세라믹 기판상에 응축시키는 방법을 포함한다. The method for coating the self-aligned molecular precursor solution of b) includes a method of depositing the substrate by immersing the substrate in the prepared self-aligned molecular precursor solution for a predetermined time, and a method of evaporating the self-aligned molecule itself and condensing it on glass and ceramic substrates. .

상기 c)의 전도성 나노 잉크는 금속 입자 및 금속 전구체인 것을 포함한다.The conductive nano ink of c) includes metal particles and metal precursors.

상기 c)의 프린팅 방법은 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 미세 접촉 프린팅(micro-contact printing), 임프린팅(imprinting), 그라비아 프린팅(gravure printing), 그라비아-옵셋 프린팅(gravure-offset printing), 플렉소 프린팅 (Flexography printing) 및 스크린 프린팅(screen printing)을 포함한다.The printing method of c) includes ink-jet printing, micro-contact printing, imprinting, gravure printing, gravure-offset printing, Flexography printing and screen printing.

이하에서는 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

프린팅 공정 시 유리 및 세라믹 기판과 프린팅 금속 미세 패턴의 접착력은 유기 기판과 잉크에 함유되어 있는 금속 입자와의 결합력에 의해 결정된다. 따라서 유리 및 세라믹 기판과의 화학적 결합을 위한 기능성 관능기 및 금속 입자와의 화학적 결합을 위한 기능성 관능기를 동시에 가지고 있는 분자를 유리 및 세라믹 기판과 금속 기반 전도성 미세 패턴 사이에 자가 정렬시킴으로서 금속 기반 전도성 미세 패턴의 접착력을 증진시킬 수 있다.The adhesion between the glass and ceramic substrates and the printed metal micropatterns in the printing process is determined by the bonding force between the organic substrate and the metal particles contained in the ink. Therefore, metal-based conductive micropatterns are self-aligned between a glass- and ceramic substrate and a metal-based conductive micropattern by simultaneously aligning molecules having a functional group for chemical bonding with glass and ceramic substrates and a functional group for chemical bonding with metal particles. Can improve the adhesion of the.

이에 본 발명은 유리 및 세라믹 기판상에 프린팅 공정을 이용한 전도성 미세 패턴을 제조함에 있어서, 기판과 패턴의 접착력을 향상시키기 위해 자가 정렬 분자 전구체 용액을 제조한 후, 상기 전구체 용액을 유리 및 세라믹 기판상에 코팅한다. Accordingly, in the present invention, in preparing a conductive fine pattern using a printing process on glass and ceramic substrates, a self-aligned molecular precursor solution is prepared to improve adhesion between the substrate and the pattern, and then the precursor solution is formed on the glass and ceramic substrates. Coating on.

상기 자가 정렬 분자는 하기 [화학식 1]의 실란화합물을 포함한다.The self-aligning molecule includes a silane compound of the following [Formula 1].

[X-R1]n[R2]4- nSi[XR 1 ] n [R 2 ] 4- n Si

상기 화학식 1에서, X는 아민기(-NH2) 또는 싸이올기(-SH), R1는 (C1-C17)알킬기, R2는 (C1-C2)알킬기 또는 (C1-C2)알콕시기를 포함하며, n은 1 내지 3의 정수이다. 상기 알콕시기는 유리 및 세라믹 기판 표면에 존재하는 수산화기와의 화학적인 결합을 통해 자가 정렬 분자들이 유리 및 세라믹 기판상에 코팅될 수 있도록 하는 관능기이며, 아민기 또는 싸이올기는 금속 입자와의 화학적 결합을 통해 접착력 증진에 기여할 수 있는 관능기이다. In Formula 1, X is an amine group (-NH 2 ) or a thiol group (-SH), R 1 is a (C 1 -C 17 ) alkyl group, R 2 is a (C 1 -C 2 ) alkyl group or (C 1- C 2 ) alkoxy group, n is an integer of 1-3. The alkoxy group is a functional group that allows self-aligned molecules to be coated on the glass and ceramic substrates through chemical bonding with hydroxyl groups present on the glass and ceramic substrate surfaces, and the amine group or thiol group is capable of chemical bonding with metal particles. It is a functional group that can contribute to the improvement of adhesion through.

본 발명의 상기 화학식 1은 aminoethyltrimethoxysilane, aminoethyldimethoxymethylsilane, aminopropyltrimethoxysilane, aminopropyldimethoxymethylsilane, aminopropyltriethoxysilane(APTES), aminopropyldiethoxymethylsilane, aminopropyldimethoxyethylsilane, mercaptopropyltrimethoxysilane, mercaptopropyltriethoxysilane(MPTES), mercaptopropyldiimethoxysilane, (17-aminoheptadecyl)trimethoxysilane로부터 선택된 1종 이상의 실란화합물을 포함한다.Formula 1 of the present invention includes aminoethyltrimethoxysilane, aminoethyldimethoxymethylsilane, aminopropyltrimethoxysilane, aminopropyldimethoxymethylsilane, aminopropyltriethoxysilane (APTES), aminopropyldiethoxymethylsilane, aminopropyldimethoxyethylsilane, mercaptopropyltrimethoxysilane, mercaptopropyltriethoxysilane (MPTES), mercaptopropyldiimethoxysilane, (17-aminoheptadecyl silane compound selected from 1).

상기 자가 정렬 분자 전구체 용액은 상기 자가 정렬 분자 2 내지 5부피%를 용매에 혼합한다. 상기 자가 정렬 분자의 함량이 2 부피% 미만일 경우 기판상에 코팅된 자가 정렬 분자의 표면 밀도가 낮으며, 5부피% 초과일 경우 자가 정렬 분자간의 반응이 유기 기판에 코팅되어 접착되는 정도보다 활발히 일어나기 때문에 기판과 패턴의 접착력 향상을 기대할 수 없다. The self-aligned molecular precursor solution mixes 2-5% by volume of the self-aligned molecule in a solvent. When the content of the self-aligned molecules is less than 2% by volume, the surface density of the self-aligned molecules coated on the substrate is low, and when the content of the self-aligned molecules is more than 5% by volume, the reaction between the self-aligned molecules occurs more actively than the coating and adhesion to the organic substrate. For this reason, it is impossible to improve the adhesion between the substrate and the pattern.

또한, 상기 자가 정렬 분자 전구체 용액은 자가 정렬 분자의 알콕시 그룹의 수화 반응을 촉진시키기 위해 물을 첨가할 수 있다. 상기 물의 첨가는 자가 정렬 분자와 물의 몰비가 0.1 내지 3이 바람직하다. 상기 몰비가 0.1 미만일 경우, 수화 반응이 충분히 일어나지 않기 때문에 유리 및 세라믹 기판상의 수산화기와의 반응이 용이하게 이루어지 않으며, 3 초과 시 유리 및 세라믹 기판상의 수산화기 뿐만 아니라 자가 졍럴 분자의 수화 반응으로 형성된 수산화기들 사이의 반응이 촉진되어 유리 및 세라믹 기판상에 균일한 자가 정렬 분자층을 형성하기 어렵다. 또한, 수화 반응을 보다 촉진시키기 위해 산이 첨가될 수 있다. 상기 산은 염산, 질산, 황산, 붕산, 아세트산에서 선택된 1종 이상을 포함하며, 0.01 ~ 10 M의 농도로 물에 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 산의 농도가 0.01M 미만이면 반응 촉매로서의 효과를 볼 수 없으며, 10M 초과이면 기판과 패턴의 접착력이 저하된다.In addition, the self-aligned molecule precursor solution may be added with water to promote the hydration reaction of the alkoxy group of the self-aligned molecule. The addition of water preferably has a molar ratio of self-aligned molecules and water of 0.1 to 3. When the molar ratio is less than 0.1, since the hydration reaction does not occur sufficiently, the reaction with the hydroxyl groups on the glass and ceramic substrates is not easily performed. The reaction between them is promoted, making it difficult to form a uniform self-aligned molecular layer on glass and ceramic substrates. In addition, acids may be added to further promote the hydration reaction. The acid includes at least one selected from hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, boric acid, acetic acid, and is preferably added to water at a concentration of 0.01 to 10 M. If the acid concentration is less than 0.01M, the effect as a reaction catalyst is not seen, and if it is more than 10M, the adhesion between the substrate and the pattern is lowered.

상기 자가 정렬 분자들은 가열을 통한 코팅 시, 자가 정렬 분자들의 끓는점 내외의 온도에서 코팅을 실시하는 것이 바람직하다.When the self-aligned molecules are coated by heating, the self-aligned molecules are preferably coated at a temperature of about the boiling point of the self-aligned molecules.

상기 코팅된 기판에 전도성 나노 잉크를 프린팅하여 미세 전도성 패턴을 제조한다. 상기 전도성 나노 잉크는 금속 입자 및 금속 전구체인 것을 포함하며, 수계 기반의 잉크를 사용할 경우 상기 자가 정렬 분자 용액을 코팅하여 형성된 기판의 접착력 강화제층과 잉크의 적절한 계면 에너지로 인하성할 수 있다.A conductive nano ink is printed on the coated substrate to prepare a fine conductive pattern. The conductive nano ink may include metal particles and metal precursors, and when the water-based ink is used, the self-aligned molecular solution may be lowered to an appropriate interfacial energy of the ink and the adhesion enhancing layer of the substrate formed by coating the self-aligned molecular solution.

상기 금속 입자는 은, 구리, 금, 크롬, 알루미늄, 텡스텐, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 납 및 이들의 합금으로 이루어진 군을 포함한다.The metal particles include silver, copper, gold, chromium, aluminum, tungsten, nickel, zinc, iron, molybdenum, lead and alloys thereof.

상기 금속 입자의 입경은 100nm이하 인 것이 바람직하며, 0.1nm 이상 50nm이하인 것이 보다 바람직하다. It is preferable that the particle diameter of the said metal particle is 100 nm or less, and it is more preferable that it is 0.1 nm or more and 50 nm or less.

본 발명에 의한 자가 정렬 분자가 코팅된 유리 및 세라믹 기판상에 프린팅 공정을 이용하여 전도성 미세 패턴을 형성할 경우, 첨가제로 인한 전도성 저하가 일어나지 않으면서 접착력이 우수한 전도성 미세 패턴을 제작할 수 있다. 또한, 기존의 방법 및 공정과 비교해서 본 발명은 간단한 용액 공정 및 증발법으로 유리 및 세라믹 기판에상에 코팅하기 때문에 보다 환경친화적이며, 대면적 공정에 용이하고, 공정의 단일화로 저비용의 대량생산에 유리한 장점을 갖는다.When the conductive micropattern is formed on the glass and ceramic substrates coated with the self-aligned molecules according to the present invention by using a printing process, the conductive micropattern having excellent adhesion may be manufactured without causing a decrease in conductivity due to additives. In addition, compared to the existing methods and processes, the present invention is more environmentally friendly, easier for large-area processes, and lower cost mass production due to a single process because the present invention coats onto glass and ceramic substrates by a simple solution process and evaporation method. Has an advantageous advantage.

도 1은 은 나노 잉크의 실제 분사 형상
도 2는 유리 기판상에 프린팅 된 미세 은 패턴의 접착력 테스트 결과
도 3 및 도 4는 열처리 후 형성된 미세 은 패턴의 이미지
도 5는 유리 기판상에 프린팅 된 미세 은 패턴의 비저항
1 is the actual injection shape of the silver nano ink
2 is a result of the adhesion test of the fine silver pattern printed on the glass substrate
3 and 4 are images of the fine silver pattern formed after the heat treatment
5 is the resistivity of the fine silver pattern printed on the glass substrate

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1]Example 1

유리 기판을 황산과 과산화수소가 4:6의 무게비로 혼합된 용액에 침지시켜 3분 동안 초음파 세척을 실시한 후, 증류수, 아세톤, 이소프로필알코올, 메탄올 및 증류수로 추가 세척을 실시하였다. 상기 세척된 유리 기판을 질소 가스를 이용하여 건조한다. 다음으로, Aminopropyltriethoxysilane(APTES) 용액을 준비한다. 상기 용액은 에탄올과 증류수를 95:5 부피비로 혼합된 용매에 2부피% 첨가하여 교반한 후 유리 기판을 침지시킨다. 30분 동안의 침지 후, 상기 침지로 코팅된 유리 기판에 수계 은 나노 잉크를 잉크젯 프린팅하였다. 상기 수계 은 나노 잉크는 증류수에 25 wt%의 은 나노 입자를 분산시켜 제조하였으며, 상기 은 나노 입자의 크기는 20 nm이다. 젯팅은 30 um의 직경을 가지는 노즐을 이용하여 실시하였으며, 젯팅된 액적의 부피는 4.8 pL이다. (도 1)The glass substrate was immersed in a solution mixed with sulfuric acid and hydrogen peroxide at a weight ratio of 4: 6, and then ultrasonically washed for 3 minutes, followed by further washing with distilled water, acetone, isopropyl alcohol, methanol, and distilled water. The washed glass substrate is dried using nitrogen gas. Next, Aminopropyltriethoxysilane (APTES) solution is prepared. The solution is stirred by adding 2% by volume of ethanol and distilled water to a solvent mixed in a volume ratio of 95: 5 and then immersing the glass substrate. After immersion for 30 minutes, water-based silver nano ink was inkjet printed onto the glass substrate coated with the immersion. The aqueous silver nano ink was prepared by dispersing 25 wt% of silver nanoparticles in distilled water, and the size of the silver nanoparticles was 20 nm. Jetting was performed using a nozzle having a diameter of 30 μm, and the volume of jetted droplets was 4.8 pL. (Fig. 1)

[실시예 2][Example 2]

유리 기판을 황산과 과산화수소가 4:6의 무게비로 혼합된 용액에 침지시켜 3분 동안 초음파 세척을 실시한 후, 증류수, 아세톤, 이소프로필알코올, 메탄올 및 증류수로 추가 세척을 실시하였다. 상기 세척된 유리 기판을 질소 가스를 이용하여 건조한다. 다음으로, Mercaptopropyltriethoxysilane(MPTES) 용액을 준비한다. 상기 용액은 에탄올과 1 M의 아세트산이 포함된 증류수를 95:5 부피비로 혼합된 용매에 2부피% 첨가하여 교반한 후 유리 기판을 침지시킨다. 30분 동안의 침지 후, 상기 침지로 코팅된 유리 기판에 수계 은 나노 잉크를 잉크젯 프린팅하였다. 상기 수계 은 나노 잉크는 증류수에 25 wt%의 은 나노 입자를 분산시켜 제조하였으며, 상기 여 보다 미세한 선폭을 형은 나노 입자의 크기는 20 nm이다. 젯팅은 30 um의 직경을 가지는 노즐을 이용하여 실시하였으며, 젯팅된 액적의 부피는 4.8 pL이다.The glass substrate was immersed in a solution mixed with sulfuric acid and hydrogen peroxide at a weight ratio of 4: 6, and then ultrasonically washed for 3 minutes, followed by further washing with distilled water, acetone, isopropyl alcohol, methanol, and distilled water. The washed glass substrate is dried using nitrogen gas. Next, a Mercaptopropyltriethoxysilane (MPTES) solution is prepared. The solution is stirred by adding 2% by volume of distilled water containing ethanol and 1M acetic acid to a solvent mixed in a volume ratio of 95: 5, and then immersed the glass substrate. After immersion for 30 minutes, water-based silver nano ink was inkjet printed onto the glass substrate coated with the immersion. The aqueous silver nano ink was prepared by dispersing 25 wt% of silver nanoparticles in distilled water, and the size of the nanoparticles having a finer line width was 20 nm. Jetting was performed using a nozzle having a diameter of 30 μm, and the volume of jetted droplets was 4.8 pL.

[비교예 1]Comparative Example 1

유리 기판을 황산과 과산화수소가 4:6의 무게비로 혼합된 용액에 침지시켜 3분 동안 초음파 세척을 실시한 후, 증류수, 아세톤, 이소프로필알코올, 메탄올 및 증류수로 추가 세척을 실시하였다. 상기 세척된 유리 기판을 질소 가스를 이용하여 건조한다. 건조된 유리 기판상에 수계 은 나노 잉크를 잉크젯 프린팅하였다. 상기 수계 은 나노 잉크는 증류수에 25 wt%의 은 나노 입자를 분산시켜 제조하였으며, 상기 은 나노 입자의 크기는 20 nm이다. 젯팅은 30 um의 직경을 가지는 노즐을 이용하여 실시하였으며, 젯팅된 액적의 부피는 4.8 pL이다.The glass substrate was immersed in a solution mixed with sulfuric acid and hydrogen peroxide at a weight ratio of 4: 6, and then ultrasonically washed for 3 minutes, followed by further washing with distilled water, acetone, isopropyl alcohol, methanol, and distilled water. The washed glass substrate is dried using nitrogen gas. Water-based silver nano ink was inkjet printed on the dried glass substrate. The aqueous silver nano ink was prepared by dispersing 25 wt% of silver nanoparticles in distilled water, and the size of the silver nanoparticles was 20 nm. Jetting was performed using a nozzle having a diameter of 30 μm, and the volume of jetted droplets was 4.8 pL.

평가evaluation

도 2는 실시예1, 2 및 비교예 1에 의한 방법으로 프린팅된 미세 은 패턴의 접착력 테스트 결과이다. 프린팅된 미세 은 패턴의 전도도 발현을 위해서 200℃에서의 열처리가 필요하다. 하지만 비교예 1의 경우, 200℃에서의 열처리 후, 접착력 테스트 후 모든 패턴들이 제거된 것을 확인할 수 있었다. 반면, 실시예 1의 경우 200 ~ 300℃에서의 열처리 과정을 거친 후에도 우수한 접착성을 가지는 것을 확인할 수 있고, 350℃ 이상의 온도에서는 유리 기판 표면에 증착된 APTES의 열분해로 인한 접착력 감소 현상이 관찰되었다. 실시예 2의 경우 150℃ 이하의 온도에서는 우수한 접착력을 나타내지만, 200℃에서의 열처리 후에는 금속과의 화학적 결합이 끊어져서 접착력이 감소되는 것으로 확인되었다. 도 3 및 4는 실시예 1에 의한 방법으로 프린팅 후 200℃에서 열처리를 한 후 형성된 전도성 은 미세 패턴의 이미지이다. 또한, 도 5를 보면 실시예 1에 의한 유리 기판상에 프린팅 된 은 미세 패턴은 200 ~ 300℃에서 열처리를 한 후 3.5 μΩ·㎝의 비저항을 나타내었다.2 is a result of the adhesion test of the fine silver pattern printed by the method according to Examples 1, 2 and Comparative Example 1. Heat treatment at 200 ° C. is needed to develop conductivity of the printed fine silver pattern. However, in Comparative Example 1, after the heat treatment at 200 ℃, it was confirmed that all the patterns were removed after the adhesion test. On the other hand, in the case of Example 1 it can be confirmed that even after the heat treatment process at 200 ~ 300 ℃ has a good adhesion, the reduction of adhesion due to the thermal decomposition of APTES deposited on the glass substrate surface was observed at 350 ℃ or more . In the case of Example 2, it showed excellent adhesion at a temperature of 150 ° C. or less, but after the heat treatment at 200 ° C., the chemical bond with the metal was broken, thereby decreasing the adhesion. 3 and 4 is an image of the conductive silver fine pattern formed after the heat treatment at 200 ℃ after printing by the method according to Example 1. 5, the silver fine pattern printed on the glass substrate according to Example 1 exhibited a specific resistance of 3.5 μ 비 · cm after heat treatment at 200 to 300 ° C.

Claims (9)

a) 자가 정렬 분자 전구체 용액을 제조하는 단계;
b) 상기 전구체 용액을 유리 및 세라믹 기판에 코팅하는 단계; 및
c) 상기 코팅된 기판에 전도성 나노 잉크를 프린팅하는 단계;를 포함하는 미세 전도성 패턴 제조방법.
a) preparing a self-aligned molecular precursor solution;
b) coating the precursor solution on glass and ceramic substrates; And
c) printing a conductive nano ink on the coated substrate.
제 1항에 있어서,
상기 a)의 자가 정렬 분자는 하기 [화학식 1]의 실란화합물을 포함하는 미세 전도성 패턴 제조방법.
[화학식 1]
[X-R1]n[R2]4- nSi
(상기 화학식 1에서, X는 아민기(-NH2) 또는 싸이올기(-SH), R1는 (C1-C17)알킬렌기, R2는 (C1-C2)알킬기 또는 (C1-C2)알콕시기를 포함하며, n은 1 내지 3의 정수이다.)
The method of claim 1,
The self-aligning molecule of a) is a method of producing a fine conductive pattern comprising a silane compound of the formula [1].
[Formula 1]
[XR 1 ] n [R 2 ] 4- n Si
In Formula 1, X is an amine group (-NH 2 ) or a thiol group (-SH), R 1 is a (C 1 -C 17 ) alkylene group, R 2 is a (C 1 -C 2 ) alkyl group or (C 1 -C 2 ) alkoxy group, n is an integer of 1 to 3.)
제 1항에 있어서,
상기 a)의 자가 정렬 분자 전구체 용액은 자가 정렬 분자 2 내지 5부피%를 용매에 혼합하는 것을 포함하는 미세 전도성 패턴 제조방법.
The method of claim 1,
The self-aligned molecule precursor solution of a) comprises mixing 2 to 5% by volume of the self-aligned molecule in a solvent.
제 1항에 있어서,
상기 b)의 코팅 방법은 자가 정렬 분자 전구체 용액에 기판을 일정시간 침지시켜 성막시키는 방법 또는 자가 정렬 분자 자체를 증발시켜 유리 및 세라믹 기판상에 응축시키는 방법을 포함하는 미세 전도성 패턴 제조방법.
The method of claim 1,
The coating method of b) includes a method of depositing a substrate by immersing a substrate in a solution of a self-aligned molecule precursor for a predetermined time, or a method of manufacturing a fine conductive pattern, by evaporating the self-aligned molecule itself and condensing it on glass and ceramic substrates.
제 1항에 있어서,
상기 c)의 전도성 나노 잉크는 금속 입자 및 금속 전구체인 것을 포함하는 미세 전도성 패턴 제조방법.
The method of claim 1,
The conductive nano ink of c) is a method for producing a fine conductive pattern comprising a metal particle and a metal precursor.
제 1항에 있어서,
상기 c)의 프린팅 방법은 잉크젯 프린팅 (ink-jet printing), 미세 접촉 프린팅 (micro-contact printing), 임프린팅 (imprinting), 그라비아 프린팅 (gravure printing), 그라비아-옵셋 프린팅(gravure-offset printing), 플렉소 프린팅 (Flexography printing) 및 스크린 프린팅 (screen printing)을 포함하는 미세 전도성 패턴 제조방법.
The method of claim 1,
The printing method of c) includes ink-jet printing, micro-contact printing, imprinting, gravure printing, gravure-offset printing, Method for producing a fine conductive pattern including flexography printing and screen printing.
제 3항에 있어서,
상기 용매는 물, 에탄올, 메탄올, 이소프로필알코올, 아세톤, 톨루엔, 헥산, 테트라히드로퓨란, 1,4-디옥산, 디메틸설폭사이드, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 클로로포름, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에텐, 헵탄, 옥탄, 시클로헥산, 벤젠, 크실렌, 프로판올, 부탄올, t-부탄올, 시클로헥사논, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜에틸에테르아세테이트, 2-메톡시부틸아세테이트, 에틸3-에톡시프로피오네이트, 에틸로솔브아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 부틸아세테이트, γ-부틸락톤, N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 테트라메틸술폰, 에틸렌글리콜아세테이트, 에틸에테르아세테이트, 에틸락테이트 및 시클로헥사논으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 미세 전도성 패턴 제조방법.
The method of claim 3, wherein
The solvent is water, ethanol, methanol, isopropyl alcohol, acetone, toluene, hexane, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethyl sulfoxide, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl cellosolve, ethyl cell Rhosolve, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol methyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, chloroform, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloro Ethane, 1,1,2-trichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, heptane, octane, cyclohexane, benzene, xylene, propanol, butanol, t-butanol, cyclohexanone, propylene glycol methyl ether Acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, 2-methoxybutyl acetate, ethyl 3-ethoxy propionate, ethylosolve acetate, methyl cellosolve acetate, butyl acetate, γ-butyl lactone, N-methyl Pyrrolidone, dimethyl formamide, tetramethyl sulfone, ethylene glycol acetate, ethyl ether acetate, a fine conductive pattern manufacturing method that includes at least one member selected from ethyl lactate, cyclohexanone and the group consisting of rice.
제 3항에 있어서,
상기 자가 정렬 분자 전구체 용액은 자가 정렬 분자 : 물의 몰비가 0.1 내지 3인 미세 전도성 패턴 제조방법.
The method of claim 3, wherein
The self-aligned molecular precursor solution is a method of producing a fine conductive pattern is a mole ratio of self-aligned molecules: water of 0.1 to 3.
제 3항에 있어서,
상기 자가 정렬 분자 전구체 용액은 염산, 질산, 황산, 붕산, 아세트산에서 선택된 1종 이상의 산을 더 포함하는 미세 전도성 패턴 제조방법.
The method of claim 3, wherein
The self-aligned molecular precursor solution further comprises at least one acid selected from hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, boric acid, acetic acid.
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