KR20120046457A - 금속 잉크 조성물, 이를 이용한 전도성 금속막 형성방법 및 이를 이용한 전도성 금속막 - Google Patents

금속 잉크 조성물, 이를 이용한 전도성 금속막 형성방법 및 이를 이용한 전도성 금속막 Download PDF

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Abstract

금속 잉크 조성물에 관한 기술로서, 생물 유래의 접착성 물질을 포함하는 금속 잉크 조성물을 제공한다. 이러한 금속 잉크 조성물은 환경친화적이고 피착체와의 소량의 첨가로도 우수한 접착력을 발휘할 뿐만 아니라 열 소성에 의한 응축이 일어나지 않아 패턴형성성이 뛰어나다.

Description

금속 잉크 조성물, 이를 이용한 전도성 금속막 형성방법 및 이를 이용한 전도성 금속막 {Metal Ink Composition, Method of Forming Conductive Metal Film Using the Same, and Conductive Metal Film Using the Same}
금속 잉크 조성물, 이를 이용한 전도성 금속막 형성방법 및 이를 이용한 전도성 금속막에 관한 것이다.
반도체 장치에서 트랜지스터들 등 개별소자들을 전기적으로 연결하기 위하여 금속배선들이 필수적으로 요구된다. 최근 반도체 소자에 대한 고집적화 추세에 따라 집적회로 및 액정 표시 소자 등의 전자 장치에서, 집적도가 증가하고, 소자의 소형화에 따라 기판 상에 형성해야 할 금속배선 패턴이 점점 미세화하고 있다.
금속배선의 미세패턴을 형성하기 위해 주로 포토레지스트를 사용한 포토리소그래피(photolithography)가 이용되고 있다. 이 방법에 따르면 우선 화학기상증착공정 (Chemical Vapor Deposition process: CVD), 플라즈마증착법, 또는 전기 도금법 등을 사용하여 배선의 기초가 되는 금속 재료층을 기판 상에 형성한 후, 상기 금속층 위에 포토레지스트를 도포하고, 포토마스크 하에서 상기 포토레지스트를 노광 및 현상하여, 패턴화된 포토레지스트층을 포함한 금속층을 수득한 다음, 반응성 이온 에칭 등의 방법으로 금속층을 식각함으로써 기판상에 미세패턴의 금속배선을 형성한다.
포토레지스트를 대체할 기술로서, 기판 상에 간단한 방법으로 미세 패턴을 형성할 수 있는 소프트 리쏘그라피 또는 잉크젯 프린팅 방식이 주목받고 있는데, 이들 기술은 간단하고 편리하며 낮은 비용으로 금속의 미세 패턴을 형성할 수 있다.
이에, 잉크젯 프린팅 또는 그라비아 오프셋(gavure off-set) 공정 등에 적용되어 금속 배선 등을 형성하는 금속 잉크 제작이 활발하다.
기판과의 접착력 우수한 전도성 금속막을 제조할 수 있고 프린트성이 우수한 금속 잉크 조성물을 제공하고자 한다.
일 측면에 따르면, 금속 입자 또는 금속 전구체, 용매, 및 생물 유래의 접착성 물질을 포함하는 금속 잉크 조성물을 제공한다.
상기 생물 유래의 접착성 물질은 예를 들어, 하기 화학식 1의 화합물(A), 또는 수용성 화합물(b)인 주쇄에 화합물(A)가 그라프트된 화합물(B)일 수 있다.
Figure pat00001
(1)
여기서, R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 수소 또는 R-X이거나, 또는 이들 중 두 개의 치환기가 상호 결합에 의해 C3-C6의 환형 구조를 이룰 수 있다.
상기 R은 OH 또는 COOH 로 치환되거나 비치환된 C1-C10 알킬, C2-C10 알켄, C3-C10 알킨, 및 C1-C10 알콕시 중에서 선택될 수 있고, X는 NR'R", COOR', NH2COOR', CONR', OR', 페닐, 및 벤젠 중에서 선택되며, 여기서, R'및 R"는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C3 알킬이다.
상기 치환기 R1, R2, R3, R4 중 두 개의 치환기가 상호 결합에 의해 환형 구조를 형성하는 경우, OH 또는 COOH 로 치환되거나 비치환된 C3-C6 시클로알킬, C3-C6 헤테로시클로알킬, C4-C6 아릴, 및 C4-C6 헤테로아릴 중에서 선택된다.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 금속 잉크 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
일 예에 따르면, 금속 잉크 조성물의 제조방법은 하기 단계들을 포함한다.
금속 또는 금속 전구체를 용매에 용해시켜 제1액을 얻는 단계;
화학식 1의 화합물(A), 또는 수용성 화합물(b)인 주쇄에 화합물(A)이 그라프트된 화합물(B)을 물 및/또는 알코올에 용해시켜 제2액을 얻는 단계; 및
상기 제1 액 및 제2 액을 혼합하는 단계;
여기서, 상기 화학식 1의 정의는 앞서 상술한 바와 같다.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 금속 잉크 조성물을 이용하여 전도성 금속막을 형성하는 방법을 제공한다.
일 예에서, 전도성 금속막의 형성 방법은 기판을 준비하는 단계, 상술한 예시에 따른 금속 잉크 조성물을 상기 기판 상에 도포하는 단계, 및 잉크 조성물이 도포된 기판을 열처리하는 단계를 포함한다.
상기 금속 잉크 조성물은 기판 상에 패턴이 형성되도록 도포될 수 있다.
이러한 도포는 예를 들어, 스핀 코팅(spin coating), 롤 코팅(roll coating), 딥 코팅(deep coating), 분무 코팅(spray coating), 딥 코팅(dip coating), 플로 코팅(flow coating), 닥터 블레이드(doctor blade), 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅 (inkjet printing), 스크린 프린팅 (screen printing), 그라비어 프린팅, 옵셋 프린팅(offset printing), 패드 프린팅, 플렉소 프린팅(flexography printing), 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 제로그라피(xerography), 및 리소그라피(lithography)로 이루어진 군에서 선택되는 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 금속 잉크 조성물을 피착체 상에 도포하고 가열함으로써 형성되는 전도성 금속막을 제공한다.
도 1은 실험예 2에 따라 접착성 물질의 종류에 따른 전도도를 비교한 그래프이다.
도 2는 실험예 3에 따라 접착성 물질 함량에 따른 전도도를 비교한 그래프이다.
이하, 본 발명의 이점들과 특징들 및 이를 수행하는 방법들이 하기 실시예들에 대한 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 참조함으로써 더욱 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 여기서 언급한 실시예들로만 한정되어 구성되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용된 용어의 정의는 하기와 같으며, 기타 용어들은 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 이해되는 의미로서 해석될 수 있다.
용어 '알킬'은 지방족 탄화수소 그룹을 의미한다. 상기 알킬은 1 내지 10 개의 탄소원자들을 가지는 저급 알킬일 수 있다. 예를 들어, C1-C4 알킬은 알킬쇄에 1 개에서 4 개의 탄소원자, 즉, 알킬쇄는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다. 또한, 단독으로 또는 알킬옥시와 같이 조합하여 사용되는 경우에 각각 직쇄 또는 측쇄 탄화수소 라디칼을 의미한다. 전형적인 알킬 그룹에는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실 등이 포함되지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
용어 '알켄(alkene)'은 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 이중결합으로 이루어진 그룹을 갖는 탄화수소 그룹을 의미하며, 용어 '알킨(alkyne)' 은 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합으로 이루어진 그룹을 의미한다. 포화이든 불포화이든 간에 알킬 부위는 분지형, 직쇄형 또는 환형일 수 있다.
용어 '알콕시'는 1 내지 10 개의 탄소원자를 가지는 옥소 알킬을 의미한다.
용어 '시클로알킬'은 시클로헥실을 포함한 불포화 지방족 3~10원 환을 의미한다.
용어 '아릴(aryl)'은 공유 파이 전자계를 가지고 있는 적어도 하나의 링을 가지고 있고 카르보시클릭 아릴(예를 들어, 페닐)과 헤테로시클릭 아릴기(예를 들어, 피리딘)를 포함하는 아릴 그룹을 의미한다. 이 용어는 모노시클릭 또는 융합 링 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 링들) 그룹들을 포함한다. 페닐, 나프틸 등을 포함하는 4~10원, 바람직하게는 6~10원 방향족 모노사이클 또는 멀티사이클환 그룹을 의미한다.
용어 '헤테로아릴'은 환구조의 탄소들(C) 중의 적어도 하나가 질소(N), 인(P), 산소(O), 황(S)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 내지 3 개의 헤테로 원자를 포함하고, 벤조 또는 C3~C8 시클로알킬과 융합될 수 있는 방향족 4~8원 환, 또는 5~6원 환을 의미한다. 모노사이클 헤테로아릴의 예로는 티아졸, 옥사졸, 티오펜, 퓨란, 피롤, 이미다졸, 이소옥사졸, 피라졸, 트리아졸, 티아디아졸, 테트라졸, 옥사디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진 및 이와 유사한 그룹을 들 수 있으나 이들로 제한되는 것은 아니다. 비사이클 헤테로아릴의 예로는 인돌, 인돌린, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 벤즈이미다졸, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤즈티아졸, 벤즈티아디아졸, 벤즈트리아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퓨린, 퓨로피리딘 및 이와 유사한 그룹을 들 수 있으나 이들로 제한되는 것은 아니다.
용어 '헤테로 시클로알킬'은 환구조의 탄소들(C) 중의 적어도 하나가 질소(N), 인(P), 산소(O), 황(S)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1~3개의 헤테로 원자를 포함하며, 벤조 또는 C3~C8 시클로알킬과 융합될 수 있고, 포화되거나 1 또는 2 개의 이중결합을 포함하는 4~8원 환, 또는 5~6원 환을 의미한다. 그 예로는 퓨란, 티오펜, 피롤, 피롤린, 피롤리딘, 옥사졸, 티아졸, 이미다졸, 이미다졸린, 이미다졸리딘, 피라졸, 피라졸린, 피라졸리딘, 이소티아졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피란, 피리딘, 피페리딘, 모폴린, 티오모폴린, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 피페라진, 트리아진, 하이드로퓨란 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
1. 금속 잉크 조성물
일 예에 따르면 금속 전구체, 용매, 및 생물 유래의 접착성 물질을 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.
상기 생물 유래의 접착성 물질은 예를 들어 하기 화학식 1의 화합물(A), 또는 수용성 화합물(b)인 주쇄에 화합물(A)이 그라프트된 화합물(B)일 수 있다.
Figure pat00002
(1)
여기서, R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 수소 또는 R-X이거나, 또는 이들 중 두 개의 치환기가 상호 결합에 의해 C3-C6의 환형 구조를 이룰 수 있다.
상기 R은 OH 또는 COOH 로 치환되거나 비치환된 C1-C10 알킬, C2-C10 알켄, C3-C10 알킨, 및 C1-C10 알콕시 중에서 선택될 수 있다.
상기 X는 NR'R", COOR', NH2COOR', CONR', OR', 페닐, 및 벤젠 중에서 선택되며, 여기서, R'및 R"는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C3 알킬이다.
R1, R2, R3, R4 중 두 개의 치환기가 상호 결합에 의해 환형 구조를 형성하는 경우, OH 또는 COOH 로 치환되거나 비치환된 C3-C6 시클로알킬, C3-C6 헤테로시클로알킬, C4-C6 아릴, 및 C4-C6 헤테로아릴 중에서 선택된다.
이러한 잉크 조성물에서 생물 유래의 접착성 물질인 화학식 1의 화합물(A), 또는 동 화합물(A)이 그라프트된 화합물(B)은 공통적으로 두 개의 히드록시기를 포함하는 카테콜(catechol, C6H4(OH)2)과 측쇄의 관능기를 가진다. 이 부분이 다른 유기물 및 무기물들과의 접착력 발생에 기여한다.
따라서, 본 발명의 예시에 따른 접착성 물질을 포함하는 잉크 조성물은 소량을 첨가한 경우에도 피착체와의 접착력이 우수하고 별도의 기판 표면 처리를 필요로 하지 않는다.
종래의 금속 잉크나 페이스트의 경우 은(Ag) 나노입자를 함유한 은 잉크가 주로 사용되어 왔으나, 가격 면에서 구리(Cu) 잉크 사용이 유리하다. 구리 나노입자 또는 구리 전구체를 포함하는 구리 잉크의 경우 기판, 특히 유리 기판과의 접착력이 상당히 나쁘다. 이에, PVP나 에틸 셀룰로오스(Ethyl Cellulose) 등의 고분자 첨가제를 접착 촉진제로써 함유한 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 공업용 고분자 첨가제는 급격한 열 소성시 응축이 일어난다는 문제가 있다.
본 발명의 예시에 따른 접착성 물질은 기존의 공업용 고분자와는 달리 급격한 열 소성 시에도 응축 또는 열수축이 일어나지 않아 피착체와의 프린트성(printability) 및 접착성이 크게 향상된다. 나아가, 보다 소량의 첨가로써 접착력이 크게 향상될 수 있다.
일 예에서, 상기 화학식 1의 화합물(A)에서 R은 OH 또는 COOH 로 치환되거나 비치환된 C1-C5 알킬, C2-C5 알켄, C3-C5 알킨, 및 C1-C5 알콕시 중에서 선택될 수 있고, 구체적으로 OH 로 치환되거나 비치환된 C1-C3 알킬, 또는 C2-C3 알켄, 및 C1-C3 알콕시 중에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 치환체 X는 관능기 NH2, COOH, NH2COOR', CONH, 및 OH 중에서 선택되며, 여기서, R' 은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C3 알킬일 수 있고, 구체적인 예에서, NH2, COOH, NH2COOH, 및 OH 중에서 선택될 수 있다. 이러한 치환체 X는 수용성 화합물(b)인 주쇄에 그라프트될 수 있는 관능기이다.
이러한 화학식 1의 화합물(A)의 구체적인 예로는 하기 화합물 (i) 내지 (xi) 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00003
(i)
Figure pat00004
(ii)
Figure pat00005
(iii)
Figure pat00006
(iv)
Figure pat00007
(v)
Figure pat00008
(vi)
Figure pat00009
(vii)
Figure pat00010
(viii)
Figure pat00011
(ix)
Figure pat00012
(x)
Figure pat00013
(xi)
이러한 화학식 1의 화합물(A)은 생물유래 물질인 바, 이러한 생물유래 물질은 생체 및 환경 친화적이다. 예를 들어, 식물류, 어패류, 곤충류, 갑각류, 조류(藻類, algae)로부터 선택된 생물로부터 유래한 물질이거나, 인체의 세포 또는 조직으로부터 유래한 단백질, 또는 동물체의 점성 물질 및 점액 중의 단백질일 수 있다.
구체적인 예에서, 화학식(i)의 화합물인 카테콜(catechol) 의 경우 과채류로부터 유래될 수 있고, 화학식(ii)의 도파민이나 화학식(iii)의 L-DOPA(3,4-dihydroxy-L-phenylalanine) 의 경우 홍합 등의 어패류의 점액으로부터 추출될 수 있다. 또한, 화학식(iv)의 카페인산이나 화학식(v)의 하이드로 카페인산의 경우에는 커피콩과 같은 식물로부터 유래될 수 있다. 화학식(vi)의 3,4-디히드록시벤조산의 경우에는 자작나무 수피로부터 유래될 수 있다 화학식 (vii)의 노르에피네프린이나 화학식 (viii)의 에피네프린의 경우에는 오가피 등의 식물로부터 유래될 수 있다.
상기 화합물(B)의 주쇄인 수용성 화합물(b)은 수용성이고, 금속 입자 또는 금속 전구체와의 상용성을 가지며, 화학식 1의 화합물(A)과 그라프트 중합이 가능한 화합물이다. 이에, 화학식 1의 화합물(A)에서 치환체(X)는 아민기, 카르복실기, 또는 히드록시기 등의 관능기를 포함하고 있는 바, 이들 관능기와 그라프트 중합이 가능한 양이온성 고분자일 수 있다.
구체적인 예에서, 수용성 화합물(b) 주쇄는 히아루론산(hyaluronic acid), 폴리에틸렌 이미드(PEI), 및 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 중에서 선택될 수 있다. 이들 수용성 화합물(b)들은 환경 친화적인 수용성 고분자들이다.
이와 같은 수용성 화합물(b) 주쇄에 화합물(A)가 그라프트된 화합물(B)는 예를 들어, 하기 화학식 (b1)의 화합물 도파민-그라프트된 히아루론산, 하기 화학식 (b2)의 화합물 3,4-디히드록시 벤조산-그라프트된 PEI, 하기 화학식 (b3)의 화합물 히드로카페인산 그라프트된 PEI 등을 들 수 있다.
Figure pat00014
(b1)
Figure pat00015
(b2)
Figure pat00016
(b3)
상기 화합물(B)에서 주쇄인 수용성 화합물(b) 대비 그라프트 되는 화합물(A) 의 농도는 0.1 몰% 내지 50 몰%일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물(A) 또는 수용성 화합물(b)의 중량평균 분자량(MW)은 100 ~ 100,000일 수 있다.
상기 금속 입자 또는 금속 전구체의 함량 대비 상기 화학식 1의 화합물(A) 또는 동 화합물이 그라프트된 화합물(B)의 함량은 3.7 내지 10 중량% 일 수 있다. 3.7 중량% 미만이면 피착체에 대한 결합력, 부착력이 떨어지고, 함량이 10 중량부를 초과하면 전도도가 낮아질 수 있다.
상기 금속 잉크 조성물에서 금속은 금, 은, 니켈, 인듐, 아연, 티탄, 동, 크롬, 탄탈, 텅스텐, 백금, 철, 코발트 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 금속 잉크에 포함되는 금속은 금속 입자의 형태일 수도 있고, 금속으로 환원될 수 있는 금속 전구체일 수도 있다.
상기 금속 입자의 경우 크기가 작을수록 잉크젯 노즐에서의 잉크 토출이 용이하므로, 500 nm 이하의 금속 나노입자, 200 nm 이하의 금속 나노입자, 또는 50 nm 이하의 나노입자가 잉크젯 토출시 액적(drop) 형성에 좋은 영향을 준다.
상기 금속 전구체는 금속 원자를 포함하는 화합물을 의미한다. 예를 들어, 탄소-금속 결합을 가지는 오르가노 메탈 화합물, 산소, 질소 또는 황 등 탄소 이외 원소와 금속 결합된 유기 리간드를 포함하는 금속 유기 화합물, 및 무기 화합물 등을 포괄하는 개념이다. 상기 무기 화합물은 예를 들어 금속 질화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 금속 수산화물, 금속 카보네이트, 기타 금속염 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 금속 전구체는, 금속으로 전환시 라디칼 메커니즘에 의하여 리간드를 제거하는 금속 전구체 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 금속으로 전환시 완전히 제거될 수 있는 리간드를 함유하는 것을 사용할 수 있다.
이외에도 중성 무기 리간드 또는 유기 리간드를 함유하는 복합 금속염(complex metal salt) 형태의 전구체를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 나이트레이트, 할로겐화물, 퍼클로레이트, 하이드록사이드 또는 테트라플루오로보레이트의 형태 등을 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
구체적인 예에서, 상기 금속 전구체는 구리 포르메이트와 같은 금속 포르메이트일 수 있다. 금속 포르메이트는 환원되어 열에 의해 분해되면서 제거가 용이한 휘발성 물질인 CO2, CO, H2O를 분해산물로서 발생시키는 바, in-situ에서 형성된 구리를 산화로부터 보호하는 기체상의 부산물만을 형성한다. 이러한 부산물은 제거가 쉬워 형성된 구리막에서의 잔류 불순물이 남지 않는다. 또한, 환원제인 알데히드가 발생하므로, 가열처리에 의해 별도의 환원제 추가 없이 금속 이온의 금속으로의 환원반응이 높은 수율로 이루어질 수 있다. 또한, 금속 유기 전구체 자체의 분해온도가 낮아진다. 따라서, 저온에서 고순도의 금속막 또는 패턴을 형성할 수 있다.
상기 잉크 조성물에서, 금속 입자 또는 금속 전구체의 함량은 특별히 제한되지 않으며 예를 들어, 용매에 대한 금속 입자 또는 금속 전구체의 용해도 한도까지 첨가될 수 있다. 다만, 금속 입자 또는 금속 전구체의 함량이 20 중량부 미만이면 금속 함량이 부족하여 배선으로 활용이 다양하지 못하여 용도가 제한되며, 함량이 85 중량부를 초과하면 점도가 너무 높아 잉크의 토출성이 악화될 수 있다. 고농도의 금속 함량을 유지하면서 잉크의 흐름성이 용이하도록 50 내지 70 중량부일 수 있다.
용어 '용매'는 금속 입자 또는 금속 전구체의 적어도 일부를 용해할 수 있는 화학 물질을 의미한다. 이러한 용매는 예를 들어, 물; 프로필아민, n-부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민 등의 1차 아민, 디이소프로필아민, 디(n-부틸)아민 등의 2차 아민, 트리옥틸아민, 트리-n-부틸아민 등의 3차 아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 트리옥틸아민 등의 알킬아민, 시클릭 아민, 아로마틱 아민 등 아민 용매; PEGMEA, 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, γ-부티로락톤, 2,2,4 트리메틸펜탄디올-1,3모노이소부티레이트, 부틸 카비톨 아세테이트, 부틸 옥살레이트, 디부틸 프탈레이트, 디부틸 벤조에이트, 부틸 셀로솔브 아세테이트, 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 에틸렌 글리콜 디아세테이트 등의 에스테르 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤 용매; 톨루엔, 자일렌, 아로마솔, 클로로벤젠, 헥산, 시클로헥산, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 헥사데칸, 옥타데칸, 옥타데센, 나이트로벤젠, o-나이트로톨루엔 등의 지방족 또는 방향족 탄화수소 용매; 디에틸에테르, 디프로필에테르, 디부틸에테르, 디옥산, 테트라히드로푸란, 옥틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르 등의 에테르계 용매; 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 이소부탄올, 헥산올, 이소프로필 알코올, 에톡시 에탄올, 에틸 락테이트, 옥타놀 이소프로필알코올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 벤질 알코올, 4-하이드록시-3메톡시 벤즈알데하이드, 이소데코놀, 부틸카비톨, 터피네올(terpineol), 알파 터피네올, 베타-터피네올, 시네올 등의 알코올 용매; 글리세롤, 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부탄디올, 헥실렌 글리콜, 1,2-펜타디올, 1,2-헥사디올, 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르(메틸셀루솔브), 에틸렌글리콜모노에틸에테르(에틸셀루솔브), 에틸렌글리콜모노부틸에테르(부틸셀루솔브), 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 폴리올 용매; N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 2-피롤리돈, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸 포름아미드, N,N-디메틸 아세트아미드 등의 아미드 용매; 디에틸술폰, 테트라메틸렌 술폰, 디메틸술폭사이드, 디에틸술폭사이드 등의 술폰 또는 술폭사이드 용매; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 용매일 수 있다.
구체적인 예에서, 비수계 용매로서, 예를 들어, 헥산, 옥탄, 데칸, 언데칸, 테트라데칸, 헥사데칸, 1-헥사데신, 1-옥타데신, 헥실아민, 비스-2-에틸헥실아민 등을 들 수 있다. 이들 용매 중 하나를 단독으로 사용할 있고 수도, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
금속 잉크의 용매는 기판에서의 토출된 잉크 배선의 건조속도에 중요한 영향을 미치므로, 용매의 끓는점(BP)과 이슬점(FP)의 차이를 이용하여 잉크젯에 적합한 건조 특성을 갖도록 배합할 수도 있다. 예를 들어, 1-옥타데신과 같이 끓는점이 높은 용매는 증기압이 낮아 조성물의 작업 수명을 연장시킬 수 있으며 건조속도를 지연시킬 수 있고, 비스-2-에틸헥실아민 등과 같이 끓는점이 낮은 용매는 건조속도를 빠르게 할 수 있다. 따라서, 이러한 혼합 용매를 사용하면 프린트 형성 과정이 신속하게 수행될 수 있다.
상기 용매의 함량은 10 내지 70 중량부일 수 있고, 금속 농도를 고농도로 하기 위하여 최소한의 유기용매의 사용이 권장된다. 용매의 함량이 10 중량부 미만이면 잉크젯 헤드의 건조속도가 빨라 노즐 막힘 현상이 발생하고 입자의 분산안정성이 확보되지 못하고, 함량이 70 중량부를 초과하면 금속의 함량이 상대적으로 적어 도 신뢰성 있는 금속막의 형성에는 바람직하지 못하다.
상기 금속 잉크 조성물에는 필요에 따라 공지의 안정제, 분산제, 바인더(binder), 환원제, 계면활성제(surfactant), 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent) 또는 레벨링(levelling)제, 도전재 등의 첨가제가 더욱 포함될 수 있다.
상기 안정제는 예를 들어, 1차 아민, 2차 아민 또는 3차 아민과 같은 아민 화합물, 암모늄 카바메이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 바이카보네이트계 화합물, 포스핀(phosphine)이나 포스파이트(phosphite)와 같은 인 화합물, 티올(thiol)이나 설파이드(sulfide)와 같은 황 화합물, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 분산제의 예로는 에프카(EFKA)사의 4000시리즈, 비와이케이(BYK)사 Disperbykㄾ 시리즈, 아베시아사의 solsperse 시리즈, 데구사(Deguessa)의 TEGOㄾ Dispers 시리즈, 엘레멘티스사의 Disperse-AYDㄾ 시리즈, 존슨폴리머사의 JONCRYLㄾ 시리즈 등을 들 수 있다.
상기 바인더로는 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산 에스테르와 같은 아크릴계 수지, 에틸 셀룰로스, 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 니트레이트와 같은 셀룰로스계 수지, 지방족 또는 공중합 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐피롤리돈과 같은 비닐계 수지, 폴리아미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에테르 및 우레아 수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 불소수지, 폴리에틸렌이나 폴리스티렌과 같은 올레핀계 수지, 석유 및 로진계 수지 등과 같은 열가소성 수지나 에폭시계 수지, 불포화 또는 비닐 폴리에스테르계 수지, 디알릴프탈레이트계 수지, 페놀계 수지, 옥세탄(oxetane)계 수지, 옥사진(oxazine)계 수지, 비스말레이미드계 수지, 실리콘 에폭시나 실리콘 폴리에스테르 같은 변성 실리콘계 수지, 멜라민계 수지 등과 같은 열경화성 수지, 자외선 또는 전자선 경화형의 다양한 구조의 아크릴계 수지, 및 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 스티렌-부타디엔고무(SBR), 전분, 젤라틴과 같은 천연고분자 등을 한 종류 이상 선택하여 함께 사용 가능하다. 또한, 상기 유기계 수지 바인더 뿐 아니라 글라스 레진이나 글래스 프릿(glass frit)과 같은 무기 바인더나 트리메톡시 프로필 실란이나 비닐 트리에톡시 실란과 같은 실란 커플링제, 또는 티탄계, 지르코늄계 및 알루미늄계 커플링제도 사용할 수 있다.
상기 계면활성제로는 예를 들어, 소듐 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate)와 같은 음이온 계면활성제, 노닐페녹시폴리에톡시에탄올 (nonyl phenoxy- polyethoxyethanol), 듀폰사(Dupont)제품의 에프에스엔(FSN)과 같은 비이온성 계면활성제, 그리고 라우릴벤질암모늄 클로라이드 등과 같은 양이온성 계면활성제나 라우릴 베타인(betaine), 코코 베타인과 같은 양쪽성 계면활성제 등이 포함된다.
상기 습윤제 또는 습윤 분산제로는 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜, 에어 프로덕트사(Air Product) 제품의 Surfynol 시리즈, 데구사(Deguessa)의 TEGOㄾ wet 시리즈와 같은 화합물을 들 수 있다.
상기 칙소제 또는 레벨링제로는 비와이케이(BYK)사의 BYK 시리즈, 데구사(Degussa)의 글라이드 시리즈, 에프카(EFKA)사의 EFKA 3000 시리즈나 코그니스(Cognis)사의 DSX 시리즈 등을 사용할 수 있다.
상기 도전재는 예를 들어 Ag, Au, Cu, Ni, Co, Pd, Pt, Ti, V, Mn, Fe, Cr, Zr, Nb, Mo, W, Ru, Cd, Ta, Re, Os, Ir과 같은 전이금속 군에서 선택되거나 Al, Ga, Ge, In, Sn, Sb, Pb, Bi와 같은 금속군, 또는 Sm, Eu와 같은 란타나이드(lanthanides)나 Ac, Th와 같은 액티나이드(actinides)계 금속군에서 선택된 적어도 1종의 금속, 또는 이들의 합금 또는 합금 산화물을 나타낸다. 이 이외에도 도전성 카본블랙, 그라파이트, 탄소나노튜브, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 그 유도체와 같은 도전성고분자 등이 포함된다.
상기 조성물의 점도는 특별히 제한되지 않으며 예를 들어 박막 제조 및 프린팅 방법에 적용에 적합한 정도로서 예를 들어, 1mpa.s ~ 1,000pa.s 범위 또는, 5mpa.s ~ 500pa.s 범위일 수 있다.
금속 잉크 조성물의 제조방법
일 예에 따르면, 하기 단계들을 포함하는 상기 금속 잉크 조성물을 제조하는 방법을 제공한다. 하기에서, 화학식 1은 앞서 상술한 바와 같다.
금속 또는 금속 전구체를 용매에 용해시키켜 제1액을 얻는 단계;
상기 생물유래의 접착성 물질로서, 화학식 1의 화합물(A), 또는 수용성 화합물(b)인 주쇄에 화합물(A)이 그라프트된 화합물(B)을 물 및/또는 알코올에 용해시켜 제2액을 얻는 단계;
상기 제1 액 및 제2 액을 혼합하는 단계;
상기에서, 제1액에 사용되는 용매는 앞서 개시한 바와 같다.
본 발명의 예시에 따른 금속 잉크 조성물에서 제2액에 따르면 접착성 물질 용액은 물 및/또는 알코올 용매에 가용성이므로 알코올계 잉크 개발에 적합하게 적용될 수 있다. 상기 알코올 용매는 에틸렌 글리콜(EG) 일 수 있다.
전도성 금속막
본 발명의 또 하나의 예에 따르면, 상술한 금속 잉크용 조성물을 이용하여 전도성 금속막을 형성하는 방법 및 제조된 전도성 금속막을 제공한다. 상기 전도성 구리막은 다양한 금속 배선, 반도체의 게이트 전극 또는 액정 표시장치의 게이트 전극 또는 소스/드레인 전극과 같은 다양한 전극, 또는 회로로서 응용될 수 있다.
상기 전도성 금속막의 형성 방법은 예를 들어, 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 상술한 금속 잉크 조성물을 도포하는 단계, 및 잉크 조성물이 도포된 기판을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전도성 금속막은 예를 들어, 피착체 상에 상기 금속 잉크용 조성물을 도포한 후 가열함으로써 형성될 수 있다.
상기 기판은 반도체 기판, 금속, 실리콘 웨이퍼, 유리(glass), 세라믹, 무기물 기판, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르술폰(PES), 폴리프로필렌(PP), 오리엔티드 폴리프로필렌(oPP), 시클로올레핀계 폴리머, 폴리카보네이트(PC), 고분자 기판, 고무 시트, 섬유, 목재, 종이, 셀룰로오스계 기판으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이러한 기판은 별도의 처리를 수행할 필요가 없으며, 필요에 따라 수세 및 탈지후 사용하거나 전처리를 하여 사용할 수 있다. 전처리 방법으로는 예를 들어, 플라즈마, 이온빔, 코로나, 산화 또는 환원, 열, 에칭, 자외선(UV) 조사, 바인더나 첨가제를 사용한 프라이머(primer) 처리 등을 들 수 있다. 다만, 본 발명의 예시에 따른 잉크 조성물은 피착체와의 결합력이 우수하므로 접착성 향상을 위한 전처리를 수행하지 않을 수 있다.
상기 금속 잉크용 조성물은 기판의 전면 또는 일부에 도포될 수 있고, 필요에 따라 패턴이 형성되도록 도포될 수 있다. 상기 도포는 스핀 코팅(spin coating), 롤 코팅(roll coating), 딥 코팅(deep coating), 분무 코팅(spray coating), 딥 코팅(dip coating), 플로 코팅(flow coating), 닥터 블레이드(doctor blade), 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅 (inkjet printing), 스크린 프린팅 (screen printing), 그라비어 프린팅, 옵셋 프린팅(offset printing), 패드 프린팅, 플렉소 프린팅(flexography printing), 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 제로그라피(xerography), 및 리소그라피(lithography)로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 수행될 수 있다.
상기 가열을 통해 금속으로의 환원 및 유기물 분해를 통해 고순도의 금속막을 형성할 수 있다. 가열 온도는 약 180℃ 이하, 약 160℃ 이하, 약 150℃ 이하, 약 130℃ 이하, 약 120℃ 이하, 또는 약 100℃ 이하일 수 있고, 불활성 분위기 또는 환원 분위기 뿐 아니라 산소 부분 압력을 갖는 분위기, 또는 공기 중에서 수행될 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 실험예 등을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만 본 발명이 하기 예로 제한되는 것은 아니다.
[제조예 1] 도파민-그라프트 히아루론산(MW 800)의 합성
도파민을 DMF에 용해하고, EDC (1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride) 를 메탄올(MeOH)에 용해하며, PEI를 메탄올에 용해한다. 도파민을 EDC로 30분간 활성화시킨다. PEI를 용액에 첨가한다. 12 시간 경과 후, 반응물을 디에틸 에스테르로 2회 침전시킨다. 그런 다음 반응물을 탈이온수 (pH 5 이하)에 용해시키고, 탈이온수로 투석하고, 동결건조 한다.
[제조예 2] 3,4-디히드록시 벤조산-그라프트된 PEI(MW 25,000)의 합성
3,4-디히드록시 벤조산을 DMF에 용해하고, EDC를 메탄올에 용해하며, PEI를 메탄올에 용해한다. 3,4-디히드록시 벤조산을 EDC와 30분간 활성화시킨다. PEI를 용액에 첨가한다. 12 시간 경과 후, 반응물을 디에틸 에스테르로 2회 침전시킨다. 반응물을 탈이온수(pH 5 이하)에 용해시키고, 탈이온수로 투석하고 동결건조한다.
[제조예 3] 히드로카페인산 그라프트된 PEI(MW 25,000)의 합성
히드로카페인산을 DMF에 용해하고, EDC를 메탄올에 용해하며, PEI를 메탄올에 용해한다. 히드로카페인산을 EDC와 30분간 활성화시킨다. PEI를 용액에 첨가한다. 12 시간 경과 후, 반응물을 디에틸 에스테르로 2회 침전시킨다. 반응물을 탈이온수(pH 5 이하)에 용해시키고, 탈이온수로 투석하고 동결건조한다.
[실시예 1 ~ 6] 잉크 조성물의 형성
구리 포르메이트 (Cu(HCOO)2): 헥실아민 (C6H15N) = 1 : 1 (몰비)로 구리 포르메이트를 헥실아민에 용해시켜 제1액을 제조한다. 그런 다음, 하기 표 1에서와 같이 L-DOPA(MW 197.188 g/mol), 제조예 1 내지 제조예 3에 따른 접착성 물질을 H2O 또는 에틸렌 글리콜 용매에 용해시켜 제2액을 제조한다. 제1액과 제2액을 혼합한다.
[실시예 7] 전도성 금속막의 형성
실시예 1 ~ 6에 따른 조성물을 페이스트 상태로 유리 기판 위에 도포하여 닥터 블레이드로 균일하게 펼쳐 바른다. 잉크의 경우 스핀 코팅하여 막을 형성시킨다. 공기 분위기 중에서 200℃로 1 분 동안 소결 후 다시 개미산 (HCOOH) 분위기 중 200℃에서 2 분 동안 환원시킨다.
본 발명의 실시예들에 따른 잉크 조성물은 200℃에서 바로 소결 시에도 전혀 응축하지 않고 움직이지 않는 바, 프린트성이 우수하다.
[비교예 8]
구리 포르메이트 (Cu(HCOO)2): 헥실아민 (C6H15N) = 1 : 1 (몰비)로 구리 포르메이트를 헥실아민에 용해시켜 제1액을 제조한다. 하기 표 1에서와 같이 에틸 셀룰로오스를 NMP 용매에 용해시켜 제2액을 제조한다. 제1액과 제2액을 혼합한다.
제조된 잉크 조성물을 상기 실시예 7에서와 같은 방법으로 금속막을 형성한다. 비교예에 따른 방법으로 형성된 금속막은 200℃에서 바로 소결 시 가운데로 심하게 응축하였다.
[실험예 1] 접착력 비교
상기 비교예 8 및 실시예 7과 같은 방법으로 비교예들 1 내지 7 및 실시예들 1 내지 6에 따라 형성된 잉크 조성물을 이용하여 형성된 전도성 금속막에 대하여 ASTM D 903-49법에 따라 3M tape를 180o 로 벗김 테스트를 실시하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
잉크조성물 접착성 물질 용매 접착성 물질 함량
(구리에 대한 중량%)		 3M tape peel test
(pass/fail)
비교예 1 에틸 셀룰로오스 NMP 4.884 fail
비교예 2 에틸 셀룰로오스 NMP 6.1 fail
비교예 3 에틸 셀룰로오스 NMP 6.5934 fail
비교예 4 에틸 셀룰로오스 NMP 7.326 fail
비교예 5 에틸 셀룰로오스 NMP 8.547 pass
비교예 6 에틸 셀룰로오스 NMP 9.768 pass
실시예 1 L-DOPA EG 4.884 pass
실시예 2 L-DOPA EG 6.1 pass
실시예 3 L-DOPA H2O 4.884 pass
실시예 4 제조예 1 EG 4.884 pass
실시예 5 제조예 2 EG 4.884 pass
실시예 6 제조예 3 EG 4.884 pass
비교예 7 폴리에틸렌이민 EG 9.768 pass
표 1을 참조하면, 에틸 셀룰로오스를 접착성 물질로서 첨가한 비교예들의 경우 접착 강도가 낮아 첨가량이 매우 높은 경우 외에는 벗김 테스트에서 실패로 나타났다. 반면에, 실시예들에 따라 L-DOPA, 도파민-그라프트 히아루론산(MW 800), 3,4-디히드록시 벤조산-그라프트된 PEI(MW 25,000), 히드로카페인산 그라프트된 PEI(MW 25,000)를 첨가한 경우에는 EG 나 물과 같은 알코올계 용매를 사용하였고, 접착성 물질의 함량이 상대적으로 소량인 약 4.884 인 경우에도 벗김 테스트를 통과한 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 잉크 조성물은 접착성 물질을 상대적으로 소량 첨가하여도 충분한 접착력을 발휘함을 알 수 있다.
[실험예 2] 접착성 물질의 종류에 따른 전도도 비교
상기 실험예 1에서 벗김 테스트를 통과한 샘플인, 실시예 4에 따라 DOPA(4.884 wt%)를 EG에 용해한 조성물, 실시예 4 내지 6에 따라 제조예 1 내지 3의 화합물(4.884 wt%)을 EG에 용해한 조성물의 전도도를 평가하였다.
또한, 비교예 5에 따라 에틸 셀룰로오스(8.547 wt%)를 NMP에 용해한 잉크 조성물과 비교예 7의 폴리에틸렌이민(PEI, 9.768 wt%)를 EG에 용해한 잉크 조성물의 전도도도 평가하였다. 그 결과를 도 1 에 나타내었다.
도 1을 참조하면, 실시예들에 따른 접착성 물질을 첨가한 응크 조성물의 접착력과 비저항이 비교예에 따라 일반 공업용 고분자인 에틸 셀룰로오스를 함유한 것과 비슷한 특성을 보이는 것을 알 수 있다. 한편, PEI만을 첨가한 비교예 7의 경우에는 저항이 매우 높게 나타났는 바, L-DOPA와 그라프트에 의해 전도도가 증가되었음을 확인할 수 있다.
[실험예 3] 접착성 물질 함량에 따른 전도도 비교
상기 실험예 1에서 벗김 테스트를 통과한 샘플인, 비교예 1 내지 6의 에틸 셀룰로오스를 NMP에 용해한 잉크 조성물과 실시예 1 내지 2의 DOPA를 EG에 용해한 조성물, 실시예 3의 DOPA를 물에 용해한 조성물에서 DOPA의 함량을 달리하여 전도도를 평가하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 비교예들의 경우 소결 시 응축 막기 위해 공기 분위기 중 60℃에서 2 분 경화 실시 후 비교 평가하였다.
도 2를 참조하면, 실시예들에 따른 DOPA를 함유 잉크는 비교예에 따른 잉크에 비해 보다 적은 량을 첨가한 경우에도 비슷한 수준의 전도도를 나타냄을 확인할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 금속 입자 또는 금속 전구체, 용매, 및 생물 유래의 접착성 물질을 포함하는 금속 잉크 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 생물 유래의 접착성 물질은 하기 화학식 1의 화합물(A), 또는 수용성 화합물(b)인 주쇄에 화합물(A)이 그라프트된 화합물(B)을 포함하는 금속 잉크 조성물:
    Figure pat00017
    (1)
    여기서, R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 수소 또는 R-X이거나, 또는 이들 중 두 개의 치환기가 상호 결합에 의해 C3-C6의 환형 구조를 이룰 수 있으며,
    R은 OH 또는 COOH 로 치환되거나 비치환된 C1-C10 알킬, C2-C10 알켄, C3-C10 알킨, 및 C1-C10 알콕시 중에서 선택되고,
    X는 NR'R", COOR', NH2COOR', CONR', OR', 페닐, 및 벤젠 중에서 선택되며, 여기서, R'및 R"는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C3 알킬이고,
    R1, R2, R3, R4 중 두 개의 치환기가 상호 결합에 의해 환형 구조를 형성하는 경우, OH 또는 COOH 로 치환되거나 비치환된 C3-C6 시클로알킬, C3-C6 헤테로시클로알킬, C4-C6 아릴, 및 C4-C6 헤테로아릴 중에서 선택된다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물(A)에서 R은 OH 또는 COOH 로 치환되거나 비치환된 C1-C5 알킬, C2-C5 알켄, C3-C5 알킨, 및 C1-C5 알콕시 중에서 선택되고, X는 NH2, COOH, NH2COOR', CONH, 및 OH 중에서 선택되며, 여기서, R' 은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C3 알킬인, 금속 잉크 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물(A)에서 R은 OH 로 치환되거나 비치환된 C1-C3 알킬, 또는 C2-C3 알켄, 및 C1-C3 알콕시 중에서 선택되고, X는 NH2, COOH, NH2COOH, 및 OH 중에서 선택되는, 금속 잉크 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물은 하기 화합물 (i) 내지 (xi) 중에서 선택되는, 금속 잉크 조성물:
    Figure pat00018
    (i)
    Figure pat00019
    (ii)
    Figure pat00020
    (iii)
    Figure pat00021
    (iv)
    Figure pat00022
    (v)
    Figure pat00023
    (vi)
    Figure pat00024
    (vii)
    Figure pat00025
    (viii)
    Figure pat00026
    (ix)
    Figure pat00027
    (x)
    Figure pat00028
    (xi)
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 생물 유래의 접착성 물질은 식물류, 어패류, 곤충류, 갑각류, 조류 (藻類, algae)로부터 선택된 생물로부터 유래한 물질이거나, 인체의 세포 또는 조직으로부터 유래한 단백질, 및 동물체의 점성 물질 및 점액 중의 단백질; 중에서 선택된, 금속 잉크 조성물.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 수용성 화합물(b)은 수용성이고, 금속 또는 금속 전구체와의 상용성을 가지며, 화학식 1의 화합물(A)의 아민기, 카르복실기, 또는 히드록시기와 그라프트 중합이 가능한 양이온성 고분자인, 금속 잉크 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수용성 화합물(b) 주쇄는 히아루론산, 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine, PEI), 및 폴리에틸렌글리콜(Polyethyleneglycol, PEG) 중에서 선택된, 금속 잉크 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 화합물(B)는 도파민-그라프트 히아루론산, 3,4-디히드록시 벤조산-그라프트된 PEI, 및 히드로카페인산 그라프트된 PEI 중에서 선택된, 금속 잉크 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 화합물(B)에서 주쇄인 수용성 화합물(b) 대비 그라프트되는 화합물(A) 의 농도는 0.1 몰% 내지 50 몰%인, 금속 잉크 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물(A) 또는 수용성 화합물(b)의 중량평균 분자량(MW)은 100 ~ 100,000 인, 금속 잉크 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 입자 또는 금속 전구체의 함량 대비 상기 화학식 1의 화합물(A) 또는 수용성 화합물(b)인 주쇄에 화합물(A)이 그라프트된 화합물(B)의 함량은 3.7 내지 10 중량%인, 금속 잉크 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속은 구리인, 금속 잉크 조성물.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 전구체는 금속 유기 화합물, 오르가노 메탈 화합물, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 할로겐화물, 금속 황화물, 금속 수산화물, 금속 카보네이트, 및 기타 금속염으로 이루어진 군에서 선택되는, 금속 잉크 조성물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 금속 전구체는 구리 포르메이트인, 금속 잉크 조성물.
  16. 기판을 준비하는 단계;
    제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 금속 잉크 조성물을 상기 기판 상에 도포하는 단계; 및
    잉크 조성물이 도포된 기판을 열처리하는 단계;
    를 포함하는, 전도성 금속막 형성 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판 상에 도포하는 단계는 기판상에 상기 금속 잉크 조성물을 패턴이 형성되도록 도포하는 것인, 금속막 형성 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 기판 상에 도포하는 단계는 스핀 코팅(spin coating), 롤 코팅(roll coating), 딥 코팅(deep coating), 분무 코팅(spray coating), 딥 코팅(dip coating), 플로 코팅(flow coating), 닥터 블레이드(doctor blade), 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅 (inkjet printing), 스크린 프린팅 (screen printing), 그라비어 프린팅, 옵셋 프린팅(offset printing), 패드 프린팅, 플렉소 프린팅(flexography printing), 스텐실 프린팅, 임프린팅(imprinting), 제로그라피(xerography), 및 리소그라피(lithography)로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의한 것인, 금속막 형성 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 금속 잉크 조성물을 피착체 상에 도포하고 가열함으로써 형성되는, 전도성 금속막.
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