KR20120080313A

KR20120080313A - 도전성 페이스트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120080313A
Application number: KR1020110001685A
Authority: KR
Inventors: 김영훈; 유의덕; 이민수
Original assignee: 주식회사 두산
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-07-17
Also published as: KR101327921B1

Abstract

본 발명에 의하여 (i) 은(Ag) 분말, (ii) 유기계 바인더로서 당량이 1000 이상 3000 이하인 비스페놀 A계 에폭시 수지, (iii)경화제로서 산무수물계 화합물 및 (iv) 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트(Paste) 조성물, 그 제조방법, 및 상기 조성물을 이용한 연성회로기판의 제조방법을 제공한다.

Description

도전성 페이스트 및 그 제조방법 {CONDUCTIVE PASTE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 연성회로기판(FPCB) 제조에 사용되는 도전성 페이스트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 소형 무선기기 및 전자제품에 사용되는 인쇄회로기판(PCB) 및 연성회로기판(FPCB)은 동박적층판 또는 동박적층 폴리이미드 필름에 패턴을 형성한 후, 원하는 회로 패턴을 제외한 불필요한 부위를 에칭하는 방법으로 제조되었다. 그러나, 이러한 방법을 통해 회로 패턴을 얻기 위해서는, 현상, 부식, 박리, 수세 등의 복잡한 공정을 거쳐야만 한다는 단점이 있었다. 또한 에칭공정에 감광제, 감광액, 에칭액 등 상당량의 화학약품이 사용되어 환경을 오염시키는 문제가 존재하였다.

더욱이 최근 무선통신 환경의 폭발적인 증가세와 더불어 스마트폰과 같은 고기능, 고사양의 무선기기가 개발되면서, 전자기기의 경박단소화, 고집적화, 고정밀화 경향과 맞물려, 휴대폰, DMB 단말기, PDA등의 소형 무선기기에 사용되는 회로의 수요가 폭발적으로 확대되고 있으며, 이에 따라 친환경적이면서도 원가를 절감할 수 있는 경제적인 신규한 공법 및 재료가 요구되고 있는 실정이다.

이에 스크린 인쇄방법을 이용하여 필요한 부분에만 도전성 회로를 형성하고, 산화 안정성과 전기적 특성이 우수한 금속을 이 도전성 회로 외각에 전해 도금 또는 무전해 도금하는 단계를 거쳐, 친환경적이면서도 제조단가가 저렴하며 낮은 저항을 갖는 연성회로기판(FPCB)을 제조할 수 있도록 하는 도전성 페이스트가 요구되고 있으며, 이러한 도전성 페이스트는 유연성, 내열성, 낮은 비저항, 접착력이 만족되어야 한다.

그러나 상술한 제조공정을 통해 인쇄회로기판을 제조하는 경우, 전기적 특성 향상 및 solder의 원활한 부착을 위하여 거치게 되는 도금단계에서, 도금액이 금속입자 사이로 침투하여 기판과 금속입자의 부식을 유발, 접착력을 저하시킬 수 있다. 공개특허 10-2010-0013033 에는 상기 문제점을 해결하기 위해 금속입자 사이의 공극을 최소화하여 치밀한 미세구조를 구비한 패턴을 제작해 도금액의 침투 및 부식을 방지하는 방법이 기술되어 있다. 이러한 치밀한 미세구조는 침투 및 부식 방지에는 효과적이나 페이스트 제조 과정 및 소결 과정이 까다로워 양산에는 적합하지 않다는 문제점을 갖는다.

본 발명의 목적은 인쇄 시 미세패턴을 원활하게 형성할 수 있고, 인쇄전자회로에 있어서 내열성, 내식성, 부착 신뢰성, 굴곡성에서 충분한 신뢰성을 확보할 수 있는 도전성 페이스트 및 이러한 도전성 페이스트를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 이러한 도전성 페이스트를 이용하여 스크린 프린팅 기법에 의하여 생산속도가 빠르고 친환경적이면서 제조단가가 저렴한 연성회로기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, (i) 은(Ag) 분말, (ii) 유기계 바인더로서 당량이 1000 이상 3000 이하인 비스페놀 A계 에폭시 수지, (iii)경화제로서 산무수물계 화합물 및 (iv) 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트(Paste) 조성물을 제공한다.

본 발명은 유기계 바인더와 경화제 간의 배합 당량을 조절하여 레올로지 특성(점도, 요변성, 점탄성)을 최적화하여 인쇄 시 미세패턴을 원활하게 형성할 수 있고, 인쇄전자회로에 있어서 내열성, 내식성, 내굴곡성, 밀착성면에서 충분한 신뢰성을 확보할 수 있는 도전성 페이스트를 제공한다. 또한 본 발명은 프린팅 공법으로 상기 도전성 페이스트를 인쇄하여 인쇄 회로 기판을 형성하고 그 위에 금속을 무전해 또는 전해 도금하여 연성 회로 기판을 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하여 미세 패턴 인쇄성, 접착성이 우수하며 내열성, 내식성, 굴곡성 등이 우수한 연성 회로 기판을 제공할 수 있는 도전성 페이스트를 제공할 수 있다.

본 발명에서 은 분말은 도전성 페이스트 조성물에 있어 전도성을 부여하기 위하여 사용된다. 도전성 입자로서 여러 가지 물질이 사용될 수 있으나 안정적이고 높은 효율의 도전 성능이 요구되는 연성회로기판의 특성상 화학적 안정성이 우수한 은(Ag)이 사용된다. 은 분말로는 분말의 입경(d50)이 1㎛ ~ 5㎛ 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 분말의 입경(d50)이 1㎛ 미만이면 분말의 비표면적이 지나치게 넓어져 잉크 제조시 분산이 어렵게 되며, 페이스트의 점도 상승으로 미세패턴형성에도 좋지 않고, 도금에 필요한 전기적 특성 확보가 어렵게 된다. 또한, 분말의 입경(d50)이 5㎛ 를 초과하면 경화된 조성물의 표면조도가 높아져 도금 후 실장 시 접촉불량을 일으킬 가능성이 있으며, 미세패턴에 사용되는 고메쉬 토출이 원활하지 않아 미세패턴 형성 시 패턴의 단선이 발생한다. 도금 후 접착력이 우수한 구형의 은 분말을 얻기 위해서는 크기가 다른 두 종류의 분말을 혼합할 수 있다. 예를 들면 평균입경(d50)이 1.0㎛인 은 분말과 평균입경(d50)이 3.0㎛인 은 분말을 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 은 분말의 형태는 구형인 것이 바람직하다. 은 분말의 형태가 판상형인 경우, 박리 방향이 한 방향으로 한정되기 때문에 접착력이 낮아지기 때문이다.

또한 나노 입자를 배합할 경우, 입자간 공극이 최소화되어 전도성이 향상되고, 나노입자의 표면적 증가에 따른 유변학적 특성 변화로 요변성이 변해 패턴의 직진성이 향상된다. 그러나 나노 입자의 표면적 증가에 따른 화학적 반응성으로 인하여 도금액에 대한 내화학성이 취약해질 수 있고, 은 나노 분말의 산화가 쉽게 일어나 접착력에도 영향을 줄 수 있다. 그러므로 원하는 성질에 따라 배합되는 나노 입자의 함량을 조절할 필요가 있다. 바람직하게는 은 분말 전체의 중량을 기준으로 나노입자를 10~30중량%의 범위로 함유하는 경우 저항 특성, 접착력, 인쇄성 면에서 우수한 도전성 페이스트를 얻을 수 있다.

은 분말의 함량은 전체 페이스트 조성물 함량의 60~90 중량%인 것이 바람직하며, 75~85 중량%인 것이 더 바람직하다. 은 분말의 함량이 60중량% 이상이면, 상대적으로 바인더의 함량이 낮아져 도전막의 저항 상승을 방지하기 용이할 수 있고, 은 분말의 함량이 90중량% 이하이면 상대적으로 바인더의 함량이 높아져 금속 입자 및 기재와의 접착력이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.

본 발명에서 유기계 바인더는 접착력을 부여할 목적으로 사용된다. 상기 유기계 바인더는 적합한 분산성을 가져야 하고(분말의 고른 분산을 위함), 높은 점도와 요변성을 가져야 하며(인쇄 시 번짐(spoiling)이 없어야 하기 때문), 내화학성이 우수하여야 한다(인쇄 이후 도금 시, 도금액에 잘 견딜 수 있어야 하기 때문). 또한 내염수성 및 내후성이 우수해야 한다.

본 발명에서는 신축성이 좋고 내화학성 및 내부식성 등이 우수한 고분자량의 비스페놀 A계 에폭시 수지로서 당량이 1000~3000인 수지를 사용한다. 상기 유기계 바인더는 도전성 페이스트 조성물의 전체 중량을 기준으로 5~15 중량%, 바람직하게는 7~10 중량% 포함될 수 있다.

에폭시 당량이 1000 미만인 경우 미세패턴 형성에 요구되는 페이스트의 레올로지특성 확보가 어려우며, 구리 도금 후 기재, 은, 구리와의 밀착력이 떨어지게 된다. 따라서 접착력 확보를 위하여 에폭시 당량이 1000 이상이어야 한다. 또한 당량 3000 이상에서는 접착력에 문제는 없지만 점도가 너무 높아 미세패턴 구현 시 패턴의 단선이 발생된다.

본 발명에서 경화제로는 무수 프탈산 등의 산무수물 화합물을 사용할 수 있다. 상기 경화제는 분말의 분산이 용이한 액상이어야 하고, 상온에서는 반응열이 낮아 장시간의 보관에도 페이스트의 도전성 및 접착성에 영향을 주지 않아야 한다. 또한 상기 페이스트를 사용하여 만들어진 인쇄 회로 패턴에 solder를 사용할 시에 높은 열적 안정성을 가져야 한다. 반응열이 높을 경우, 상온에서의 저장 안정성이 떨어져 상온에서도 쉽게 경화되고, 반응성이 좋아 에폭시에 접착력을 부여하는 관능기와 결합하여 기제와의 접착력을 떨어뜨린다. 따라서 고분자량의 비스페놀 A계 에폭시와 적절한 반응성을 가지며 내화학성 및 열적 안정성이 뛰어난 산무수물계 경화제가 가장 바람직하다. 본 발명에서 산무수물계 화합물로는 테트라하이드로프탈릭언하이드라이드(Tetarahydrophthalicanhydride, THPA), 헥사하이드로프탈릭언하이드라이드(Hexahydrophthalicanhydride, HHPA), 메틸테트라하이드로프탈릭언하이드라이드(Methyltetrahydrophthalicanhydride, MeTHPA), 메틸헥사하이드리프탈릭언하이드라이드(Methylhexahydriphthalicanhydride, MeHHPA), 나딕메틸언하이드라이드(Nadicmethylanhydride, NMA), 하이드롤리제드메틸나딕언하이드라이드Hydrolizedmethylnadicanhydride, HNMA), 프탈릭 언하이드라이드(Phthalic anhydride, PA)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있다.

산무수물계 경화제는 일반적으로, 100℃이상에서 서서히 경화되므로, 저장 안정성을 높이는 역할을 하기도 한다. 또, 중간에 OH기가 있어서, 고당량의 에폭시의 말단 작용기로 인해 결합력이 낮아지는 것을 막아주는 역할도 한다.

상기 경화제 함량은 에폭시의 당량비에 따라 정해지며, 에폭시에 대하여 당량비로는 0.5~1, 바람직하게는 0.5~0.8의 함량으로 포함된다. 당량비가 0.5 이상이어야, 경화가 충분히 일어날 수 있고, 1.0 이하이어야, 미반응한 경화제가 불순물로 남아 접착력을 떨어뜨리는 것을 막을 수 있다.

본 발명에서 경화 촉진제로는 이미다졸계 화합물을 들 수 있으며, 상기 경화 촉진제는 전체 페이스트 조성물을 기준으로 0.05~0.1 중량% 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 용제는 페이스트 조성물 전체의 점도를 조절하고 다른 고상 첨가제를 분산시키기 위한 매질로 사용되는 것으로, 노말 메틸 피롤린과 에틸 아세테이트 및 부틸 아세테이트와 같은 아세테이트 류의 고비점 용제 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 이써 아세테이트(Diethylene Glycol Monobuthyl Ether Acetate)가 사용될 수 있다. 필요에 따라서는 수지의 용해성을 위해 방향족 저비점 용제를 혼합하여 사용하기도 한다. 이러한 방향족 저비점 용제에는 메틸에틸 케톤, 톨루엔, 에틸 아세테이트 등이 있다.

그 밖에 증점제를 사용할 수 있으며, 이 증점제는 페이스트 가공시, 열적 변성이 없어야 하고, 소량 첨가에도 기타 첨가물에 영향을 주지 않으며, 내화학성이 좋아 도금 후에도 접착력에 변화가 없는 것을 사용하여야 한다.

본 발명의 페이스트 조성물은 기타 첨가제로서 난연성 충전제, 분산제, 열 안정제, 산화방지제, 염료 등을 필요에 따라 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 도전성 페이스트 조성물은 (a) 유기계 바인더로서 당량이 1000 이상 3000 이하인 비스페놀 A계 에폭시 수지 용제, 경화제로서 산 무수물계 화합물을 혼합하여 유기 비히클을 제조하는 단계;(b) 상기 유기 비히클에 은 분말을 첨가하여 혼합한 후, 분산시키는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.

또한, (a) 본 발명에 따른 도전성 페이스트 조성물을 기판 위에 인쇄하는 단계; (b) 상기 인쇄된 조성물을 건조 및 소결한 후, 도금하는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 본 발명에 따른 도전성 페이스트 조성물로부터 연성 인쇄회로기판(FPCB)을 제조할 수 있다.

이하에서 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

[실시예 1]

도전성 분말로서 은 분말, 유기계 바인더로서 당량이 1000인 비스페놀 A계 에폭시 수지(EPIKOTE1009, 헥시온社); 경화제로서 산무수물계 화합물(HNA-100, 신일본이화학); 촉진제로서 이미다졸계 화합물(2pz, 10% in MCS); 용제로서 디에틸렌 글리콜 모노부틸 이써 아세테이트(Diethylene Glycol Monobuthyl Ether Acetate); 및 증점제로서 BYK-410을 하기 표 1에 기재된 조성비에 따라 혼합하여 도전성 페이스트를 제조하였다.

구체적으로, 먼저 유기계 바인더로서 당량이 1000인 비스페놀 A계 에폭시 수지, 용제로서 디에틸렌 글리콜 모노부틸 이써 아세테이트, 첨가제로서 BYK-410을 혼합한 후, 경화제로서 산무수물계 화합물 및 촉진제로서 이미다졸계 화합물을 혼합하여 유기 비히클을 제조하였다. 상기 유기 비히클에 도전성 분말로서 은 분말을 첨가하고 교반한 후, 3-롤 밀을 이용하여 분산시켜 도전성 페이스트를 제조하였다.

[실시예 2~4]

유기계 바인더로서 에폭시의 당량이 1860(실시예2), 2500(실시예3), 3500(실시예4)인 비스페놀 A계 에폭시 수지를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조성 및 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다.

[비교예 1~2]

유기계 바인더로서 에폭시의 당량이 190(비교예1), 430(비교예2)인 비스페놀 A계 에폭시 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 조성 및 동일한 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다.

		실시예1 (중량%)	실시예2 (중량%)	실시예3 (중량%)	실시예4 (중량%)	비교예1 (중량%)	비교예2 (중량%)
은분		80	80	80	80	80	80
바인더	에폭시(EEW 190)					15.1
	에폭시(EEW 430)						16
	에폭시(EEW 1000)	16
	에폭시(EEW 1860)		17.2
	에폭시(EEW 2500)			16.9
	에폭시(EEW 3500)				17.07
경화제	HNA-100	1.08	0.64	0.45	0.38	1.9	1.43
촉진제	2pz	0.72	0.68	0.65	0.65	1.3	0.87
첨가제	BYK-410	1.1	1.1	1	1	1.1	1.1
용제	BCA	1.1	0.38	1	0.9	0.6	0.6

* 경화제의 양은 에폭시 당량에 따라 결정된다. 에폭시 당량에 따라 경화제 양이 달라져도, 페이스트의 고형분 함량은 모두 무기물(은분) 80중량%, 유기물(바인더, 경화제, 촉진제, 첨가제) 20중량%로 동일하다.

<성능 평가 시험>

상기 실시예 1~4의 도전성 페이스트 및 비교예 1~2의 도전성 페이스트를 하기 공정에 따라 그 접착 특성을 평가하였다.

ⅰ) 인쇄: 스크린 프린터로 프라이머(primer) 코팅된 폴리이미드에 상기 실시예 1~4의 도전성 페이스트 및 비교예 1~2의 도전성 페이스트를 인쇄하였다.

ⅱ) 건조: 오븐을 이용해 120℃에서 30분간 건조하였다.

ⅲ) 소성: 오븐을 이용해 200℃에서 30분간 경화하였다.

ⅳ) 도금: 전류밀도 0.5 A/cm²로 50분 동안 전해도금 하였다.

ⅴ) 도금 후 접착력 측정: Peel Strength 측정기를 이용하여 도금 후 접착력을 측정하였다.

접착 특성 측정 결과는 하기 표 2에 기재된 바와 같다.

			실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2
레올로지 특성	점도 (5rpm)	Pa?s	35,000	70,000	97,000	103,000	30,000	33,000
레올로지 특성	요변성		5.67	7.67	8.7	7.2	4.1	4.3
전기적 특성	저항	Ω㎝	4.2 x 10^-3	2.1 x 10^-3	2.0 x 10^-3	4.2 x 10^-3	3.5 x 10^-3	4.0 x 10^-3
도금특성	Peel	Kg?f/㎝	0.45	0.65	1~1.2	0.6	0.05	0.4
인쇄특성	직진성		△	○	○	X	X	X
인쇄특성	인쇄선폭	㎛	70	50	40	60	110	100
신뢰성	내열성테스트 -55°C~120°C, 각 30분 10cycle (저항 변화율)		-5%	-5%	-6%	-6%	12%	11%
	고온고습시험 85°C, 85%RH (96시간) (패턴변형)		△	○	○	○	X	X
	내식성테스트 염수용액 5%, 35°C±5°C 72시간 방치 (외관변형)		△	○	○	○	X	X

에폭시 수지의 당량이 1000~3500인 실시예 1~4의 도전성 페이스트가 에폭시 수지의 당량이 1000미만인 비교예 1~2의 도전성 페이스트에 비하여 도금 후 접착 특성이 우수하고, 인쇄선폭 또한 더 얇다는 것을 확인할 수 있었다.

[비교예 3~5]

경화제로서 디시안디아미드(비교예3), 4, 4'-디아미노디페닐 설폰(비교예4), o-페닐페놀노볼락(비교예5)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 조성 및 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다.

	실시예 3 (중량%)	비교예3 (중량%)	비교예 4 (중량%)	비교예 5 (중량%)
은분말	80	80	80	80
에폭시(EEW 2500)	16.9	16.9	16.9	16.9
경화제1	0.45		-	-
경화제2	-	0.45		-
경화제3	-	-	0.45
경화제4				0.45
촉진제	0.65	0.65	0.65	0.65
첨가제	1	1	1	1
용제	1	1	1	1

* 경화제1: 산무수물계( HNA-100 신일본이화학 제품)

경화제2: 아민계 (디시안디아미드; Dicyandiamide)

경화제3: 아민계 (4,4'-디아미노페닐설폰; 4,4'-diaminodiphenyl sulfone 국도화학)

경화제4: 페놀노볼락계 (O-Phenyl Phenol Novolac)

실시예 3, 비교예 3~6의 도전성 페이스트에 대하여 접착력 및 비저항을 측정하여 그 측정결과를 하기 표 4에 나타내었다

	실시예 3	비교예3	비교예 4	비교예 5
접착력(kg?f/cm)	1.0	0.3	0.45	0.15
비저항 (Ω㎝)	2.0x10^-3 Ω㎝	3.5x10^-3	4.2x10^-3 Ω㎝	2.1x10^-3 Ω㎝

표 4에 따르면, 상기 실시예 3의 도전성 페이스트가 비교예 3~5의 도전성 페이스트에 비하여, 비저항이 낮아 도금에 유리하고, 접착력이 우수하다는 점을 확인할 수 있었다.

[실시예 5~7]

은 분말을 평균입경(d50)이 1.0㎛인 분말과 3.0㎛인 분말을 20%:80%의 비율로 혼합한 것(실시예5), 0.5㎛인 것(실시예6), 1.0㎛인 것(실시예7)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 조성 및 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다.

[비교예 6~7]

은 분말을 평균입경(d50)이 3.0㎛인 것(비교예6), 10.0㎛인 것(비교예7)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 조성 및 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다.

실시예 5~7, 비교예 6~7의 도전성 페이스트에 대하여 접착력, 전도성, 도금성, 인쇄특성을 측정하여 하기 표 5에 나타내었다.

		실시예 5 (비율)	실시예 6 (비율)	실시예 7 (비율)	비교예6 (비율)	비교예 7 (비율)
은분말 (d50)	0.5㎛				100%
	1.0㎛	20%		100%
	3.0㎛	80%	100%
	10.0㎛					100%
접착력(kg?f/cm)		1.0	1.2	0.8	1.1	0.7
전도성(Ω㎝)		2.1x10^-3	8.0x10^-3	1.5x10^-3	15.0x10^-3	0.5x10^-3
도금성		양호	양호	양호	불량	양호
인쇄특성		양호	양호	양호	양호	불량

표 5에 따르면, 입도 1㎛ 미만의 분말은 접착력 및 인쇄특성은 양호하나, 도금성과 전도성은 불량한 것으로 나타났다. 입도 5㎛ 초과의 분말은 전도성 및 도금성은 양호하나 인쇄특성과 접착력은 떨어지는 것으로 나타났다. 입도가 1㎛ 이상, 5㎛ 이하의 분말은 모든 특성이 양호한 것으로 나타났다.

[실시예 8~10]

은 분말을 구형 마이크로입자(실시예 8), 구형 나노입자와 구형 마이크로입자를 5:95 중량%의 비율로 혼합한 것(실시예 9), 구형 나노입자와 구형 마이크로입자를 10:90 중량%의 비율로 혼합한 것(실시예 10)을 사용하고 조성비를 하기 표 6에 기재된 조성비에 따라 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다.

[비교예 8~10]

은 분말을 구형 나노입자와 구형 마이크로입자를 35:65 중량%의 비율로 혼합한 것(비교예 8), 관상형 마이크로입자인 것(비교예 9), 구형 나노입자와 관상형 마이크로입자를 10:90중량%의 비율로 혼합한 것을 사용하고 조성비를 하기 표 6에 기재된 조성비에 따라 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 도전성 페이스트를 제조하였다.

실시예 8~10, 비교예 8~10의 도전성 페이스트에 대하여 접착력, 비저항, 직진성, 점도, 요변성, 패턴폭을 측정하여 하기 표 6에 나타내었다.

		실시예 8 (중량%)	실시예 9 (중량%)	실시예 10 (중량%)	비교예 8 (중량%)	비교예 9 (중량%)	비교예 10 (중량%)
은분말	구형(나노입자)		4	8	28		8
	구형(마이크로입자)	80	76	72	52
	판상형(마이크로입자)					80	72
에폭시(EEW 1860)		16.9	16.9	16.9	16.9	16.9	16.9
경화제		0.45	0.45	0.45	0.45	0.45	0.45
촉진제		0.85	0.85	0.85	0.85	0.85	0.85
용제		1.8	1.8	1.8	1.8	1.8	1.8
접착력(kg?f/cm)		1.0	0.8	1.0	0.4	0.1	0.2
체적저항 (Ω㎝)		2.1x10^-3	1.5x10^-3	1.0x10^-3	15x10^-3	1.8x10^-3	1.3x10^-3
직진성		양호	양호	우수	불량	불량	불량
점도(5rpm)		66,000	78,800	88,000	92,000	63,000	74,700
요변성		6.5	7.6	8.2	8.3	6.7	7.4
패턴폭		55㎛	50㎛	50㎛	60㎛	60㎛	60㎛
광학이미지

표 6에서 보듯이, 사용되는 은 분말의 형태 및 구형 나노입자의 함량에 따라 접착력 및 미세패턴 형성 특성이 상이한 것으로 나타났다. 나노 입자를 첨가한 경우 마이크로 크기의 입자를 단독으로 사용했을 때에 비하여 충진 밀도가 높아 전도도가 향상되며, 입자의 비표면적이 넓어 나노입자를 사용하지 않은 마이크로 입자에 비하여 요변성이 높아져 전자인쇄 시 직진성이 우수한 미세선폭을 구현할 수 있는 것으로 나타났다. 나노 입자를 은 분말에 대하여 10~30 중량% 혼합하여 사용하는 경우(실시예11), 마이크로 크기의 입자를 단독으로 사용하는 경우(실시예 9)보다 저항이 더 낮고, 미세패턴 구현성이 더 우수한 것으로 나타났다. 그러나 나노입자가 10% 이하로 첨가될 경우(실시예 10) 마이크로 입자만 사용했을 경우에 비하여 성능 향상이 크지 않으며, 30%이상 사용했을 경우(비교예 8) 나노입자의 균일한 분산이 어려워 전자인쇄 공법을 적용하여 반복 인쇄 시 직진성 및 미세선폭성이 오히려 더 떨어지는 것으로 나타났다.

또한 은 분말로서 판상형 입자를 사용할 경우(비교예 9, 10) 구형 입자를 사용할 경우에 비해 입자간 접촉면적이 넓어져 입자의 체적저항은 낮아지나, 박리 방향이 한 방향으로 한정되어 접착력 및 미세패턴 구현이 어려워진다는 것을 확 할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

(i) 은(Ag) 분말, (ii) 유기계 바인더로서 당량이 1000 이상 3000 이하인 비스페놀 A계 에폭시 수지, (iii)경화제로서 산무수물계 화합물 및 (iv) 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트(Paste) 조성물.
제1항에 있어서, 상기 은 분말은 구형인 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트 조성물.
제2항에 있어서, 상기 구형 은 분말은 평균 입경이 상이한 두 종류의 분말을 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 은 분말은 평균 입경(d50)이 1.0㎛ 이상, 5.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 은 분말은 마이크로 입자와 나노 입자가 혼합된 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트 조성물.
제5항에 있어서, 상기 은 분말은 은 분말 전체의 중량을 기준으로 나노 입자를 10~30중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 산무수물계 화합물은 테트라하이드로프탈릭언하이드라이드(Tetarahydrophthalicanhydride, THPA), 헥사하이드로프탈릭언하이드라이드(Hexahydrophthalicanhydride, HHPA), 메틸테트라하이드로프탈릭언하이드라이드(Methyltetrahydrophthalicanhydride, MeTHPA), 메틸헥사하이드리프탈릭언하이드라이드(Methylhexahydriphthalicanhydride, MeHHPA), 나딕메틸언하이드라이드(Nadicmethylanhydride, NMA), 하이드롤리제드메틸나딕언하이드라이드Hydrolizedmethylnadicanhydride, HNMA), 프탈릭 언하이드라이드(Phthalic anhydride, PA)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 용제는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 이써 아세테이트(Diethylene Glycol Monobuthyl Ether Acetate)인 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트 조성물.
제1항에 있어서, 경화 촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트 조성물.
제9항에 있어서, 상기 경화 촉진제는 이미다졸계 화합물인 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트 조성물.
제1항에 있어서, 난연성 충전제, 분산제, 열 안정제, 산화방지제, 염료, 증점제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트 조성물.
(a) 유기계 바인더로서 당량이 1000 이상 3000 이하인 비스페놀 A계 에폭시 수지 용제, 경화제로서 산 무수물계 화합물을 혼합하여 유기 비히클을 제조하는 단계;(b) 상기 유기 비히클에 은 분말을 첨가하여 혼합한 후, 분산시키는 단계;를 포함하는 제1항의 도전성 페이스트 조성물의 제조 방법.
(a) 제1항의 도전성 페이스트 조성물을 기판 위에 인쇄하는 단계;
(b) 상기 인쇄된 조성물을 건조 및 소결한 후, 도금하는 단계;를 포함하는 연성 인쇄회로기판(FPCB)의 제조 방법.