KR20130072185A

KR20130072185A - 투명 가요성 인쇄배선기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20130072185A
Application number: KR1020127014000A
Authority: KR
Inventors: 카즈유키 오자키; 마사유키 이와세
Original assignee: 니폰 메크트론 가부시키가이샤
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2013-07-01
Also published as: JP2011243928A; TWI500362B; JP5405391B2; US9029709B2; US20120205144A1; CN102668730A; WO2011145367A1; CN102668730B; TW201212736A; KR101718873B1

Abstract

투명막과 투명 도전막 간에 가요성, 열저항 및 접착성이 우수한 투명 가요성 인쇄배선기판이 제공된다.
소성공정에 따른 치수 변화율이 많아야 ±0.2%인 투명 폴리이미드 박막이 준비된다. 잉크젯 방법에 의해 투명 절연막상에 기설정된 패턴의 형태로 ITO 미립자 및 접착제를 포함한 ITO 잉크가 프린트된다. ITO 잉크 230에서 300℃로 소성되고, 이로써 5에서 10 wt%의 접착제 비율로 투명 도전막이 형성된다.

Description

투명 가요성 인쇄배선기판 및 그 제조방법{Transparent Flexible Printed Wiring Board and Process for Producing Same}

본 발명은 투명 가요성 인쇄배선기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열저항을 갖는 투명 가요성 인쇄배선기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

가령 터치패널용으로 사용되는 투명 가요성 인쇄배선기판으로서, 유리 기판을 이용한 하나가 지금까지 알려져 있다. 이 투명배선기판은 유리 기판상에 ITO(인듐 주석 산화물) 박막이 형성되고 그런 후 소정의 패턴을 갖는 투명 도전막(투명 배선패턴)을 형성하도록 에칭에 의해 처리되게 이루어진다. 유리 기판이 이용되므로, 이 투명배선기판은 무겁고 깨지기 쉬우며 또한 고가인 문제가 있다.

더욱이, 최근에 전자종이 등에 대한 응용으로 인해 충격저항을 갖는 경량의 투명배선기판에 대한 요구가 있어 왔다.

이에 따라 기판으로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴레에틸렌 나프탈레이트(PEN)로 제조된 투명막을 이용한 투명 인쇄배선기판이 공지되어 있다.

투명배선기판은 아래의 방식으로 생산된다. 먼저, ITO 박막이 PET 또는 PEN으로 제조된 투명막에 스퍼터링에 의해 형성된다. 연이어, 노출공정, 현상공정 등이 수행되어 ITO 박막에 기설정된 패턴을 갖는 저항층을 형성한다. 그런 후 ITO 박막은 마스크로 사용된 이 저항층으로 에칭되어 투명막상에 소정의 패턴을 갖는 투명 도전막을 형성한다.

그러나, 상기 투명배선기판은 구성요소들이 장착될 때 인쇄배선기판으로서 사용되기에 충분치 않은 열저항을 갖는 문제가 있다.

통상적인 PET는 130℃ 크기의 열저항온도를 가지며, 심지어 EPT는 약 150℃의 열저항온도를 갖는다. 이런 이유로, PET를 이용한 투명배선기판은 리플로우 공정 또는 ACF(Anisotropic Conductive Film) 연결공정과 같이 고온으로 열처리되는 것이 요구되는 제품(터치패널, 전자종이, LED 조명, EL 조명 등)에 적용될 수 없다.

또한, 투명 PET 박막에 형성된 ITO 박막은 투명막에 대한 가요성 및 접착면에서 벤딩 저항(bending resistance)을 갖게 요구되는 가요성 인쇄배선기판으로서 사용되기에 충분한 특징을 얻지 못한다(비특허 참조문헌 1 참조).

다른 한편으로, PEN은 상대적으로 큰 열저항온도(약 180℃)를 가지며 따라서 특수 솔더 또는 저온 ACF 연결공정을 이용한 저온 리플로우 공정인 한 공정을 받을 수 있다. 그러나, PEN과 특수 솔더는 고가이고 특수제조설비가 요구되므로, 생산단가가 높아지는 문제를 초래한다.

더욱이, 투명배선패턴을 형성하기 위해 에칭공정을 수행할 경우, 많은 재료들이 배치되기 때문에 재료 사용 효율이 낮고, 또한 대량의 이산화탄소(CO₂)가 발생된다. 따라서, 상기 공정은 친환경공정으로 바꾸도록 요구된다.

종래기술의 참조문헌

비특허 참조문헌

[비특허 참조문헌 1]

"Performance of flexible polymeric light-emitting diodes under bending conditions", APPLIED PHYSICS LETTERS Vol. 82, No. 19 (2003년 5월 12일)

본 발명의 목적은 우수한 열저항을 갖는 투명 가용성 인쇄배선기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 태양에 따르면, 230에서 300℃의 열처리에 따른 치수 변화율이 많아야 ±0.2%인 투명 절연막을 제조하는 단계와, 잉크젯 방법에 의해 투명 절연막상에 기설정된 패턴의 형태로 ITO 미립자 및 접착제를 포함한 ITO 잉크를 프린팅하는 단계와, ITO 잉크를 소성시켜 5에서 10 wt%의 접착제 비율로 투명 도전막을 형성하는 단계를 포함하는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법이 제공된다.

본 발명의 제 2 태양에 따르면, 230에서 300℃의 열처리에 따른 치수 변화율이 많아야 ±0.2%인 투명 절연막을 제조하는 단계와, 스크린 프린팅 방법 또는 잉크젯 방법에 의해 투명 절연막상에 기설정된 패턴의 형태로 PEDOT 잉크를 프린팅하는 단계와, PEDOT 잉크를 건조시켜 투명 도전막을 형성하는 단계와, 투명 도전막의 적어도 일부를 코팅하도록 프린팅 기술에 의해 열저항식 투명 절연 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법이 제공된다.

본 발명의 제 3 태양에 따르면, 230에서 300℃의 열처리에 따른 치수 변화율이 많아야 ±0.2%인 투명 절연막과, ITO 잉크를 소성시켜 얻어지고 투명 절연막에 형성된 투명 도전막을 구비하고, 투명 도전막은 5에서 10 wt%의 접착제 비율을 갖는 투명 가요성 인쇄배선기판이 제공된다.

본 발명의 제 4 태양에 따르면, 230에서 300℃의 열처리에 따른 치수 변화율이 많아야 ±0.2%인 투명 절연막과, PEDOT 잉크를 건조시켜 얻어지고 투명 절연막에 형성된 투명 도전막과, 투명 도전막을 코팅하도록 형성된 열저항식 투명 절연 보호막을 구비하는 투명 가요성 인쇄배선기판이 제공된다.

본 발명은 기판으로서 230에서 300℃의 열처리에 따른 치수 변화율이 많아야 ±0.2%인 투명 절연막을 이용한다. 이로써, 소성공정에 의한 투명 도전막 형성시, 투명 도전막에서 균일이 발생되는 것을 방지하거나 투명 도전막이 투명 절연막으로터 박리되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 고품질의 투명 가요성 인쇄배선기판을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 고품질의 투명 가요성 인쇄배선기판이 긴 시간 주기동안 고온에서 수행된 소성공정을 견디는 투명 절연막을 기판으로서 사용하기 때문에, 리플로우 공정 및 ACF 연결공정과 같은 짧은 시간주기 동안에 고온에서 수행되는 열처리에 대한 열저항을 갖는다.

또한, 소성 ITO 잉크 박막(투명 도전막)은 5에서 10 wt%의 접착제 비율을 포함하게 형성됨으로써, 투명막기판 및 투명 도전막 간에 가요성, 도전성 및 접착성 중 어느 한 면에서 우수한 특징을 갖는다.

도 1의 a 및 도 1의 b는 각각 실시예 1과 그 변형예에 따른 투명 가요성 인쇄배선기판의 횡단면이다.
도 2는 실시예 2에 따른 투명 가요성 인쇄배선기판의 횡단면이다.
도 3은 실시예 3에 따른 투명 가요성 인쇄배선기판의 횡단면이다.
도 4은 실시예 4에 따른 투명 가요성 인쇄배선기판의 횡단면이다.

본 발명에서, 열저항을 갖는 절연 투명막이 투명 가요성 인쇄배선기판의 기판으로서 사용된다. 이때, 잉크젯 방법 또는 스크린 프린팅 방법과 같은 프린팅 기술을 이용해 투명 도전막을 형성할 수 있는 잉크 타입이 투명막 상에 프린트된다. 이같은 잉크로서, ITO 잉크뿐만 아니라 폴리에틸렌 디옥시티오펜(polyethylene dioxythiophene : PEDOT) 잉크와 같은 유기 도전성 폴리머로 제조된 잉크가 사용될 수 있다. 연이어, 상기 잉크는 기설정된 패턴을 갖는 투명 도전막을 형성하기 위해 소성(燒成) 또는 건조된다.

먼저, 투명막에 의해 만족되어야 하는 열저항 레벨을 설명한다. 본 명세서에서, 열저항은 고온에서 열처리 수행 후 기설정된 기계적 광학적 특징을 만족하는 것을 말한다. 이런 열처리는 프린트 잉크 소성공정(예컨대, 한 시간에 230에서 300℃), 투명 가용성 인쇄배선기판상에 구성요소들을 장착할 때 리플로우 공정(예컨대, 짧은 시간주기[수 초에서 수십 초 크기]로 대기중에, 260℃) 등을 포함한다.

투명막에 요구되는 광특징의 예들은 광투과성이 상당히 즐어들지 않고 컬러링(황변)이 발생하지 않는 것을 포함한다.

한편, 투명막에 요구되는 기계적 특징은 열처리에 따른 치수 변화율을 포함한다. 치수 변화율은 본 명세서에서 열처리시 기설정된 온도로 가열(잉크소성[건조]공정, 리플로우 공정 등) 및 연이은 실온으로의 점진적 냉각하는 공정에서 투명막의 팽창률 또는 수축률을 의미한다.

치수 변화율은 하기의 식으로 정의된다:

(L₁-L₂)/L₁ × 100[%]

여기서, L₁은 열처리시 최대온도에서 투명막의 크기를 나타내고, L₂는 실온에서 투명막의 크기를 나타낸다.

치수 변화율은 투명 가요성 인쇄배선기판의 품질을 보장하는데 특히 중요하다. 본 발명에서, 온도가 소성공정의 온도에서 실온으로 돌아올 때까지 치수 변화율이 기설정된 값보다 크지 않는 투명막이 사용된다. 이는 왜냐하면, 치수 변화율이 클 경우, 투명 도전막에 균열 및 투명 도전막과 투명막 사이에 박리가 발생할 가능성이 크기 때문이다. 투명 도전막 상에 이런 손상의 발생에 대한 근본 이유는 ITO 잉크 또는 PEDOT 잉크를 이용할 경우, 소성(건조)공정을 통해 얻은 투명 도전막의 수율이 많아야 25 wt% 만큼 작고 소성(건조)시 체적에서 큰 변화가 발생하기 때문이다.

따라서, 기판으로 사용되는 투명막은 투명 가요성 인쇄배선기판의 품질을 보장하기 위해 기설정된 치수 변화율을 만족할 필요가 있다.

특히, ITO 미립자 및 투명 도전막용 재료로서 접착제를 포함한 ITO 잉크를 이용할 경우, 소성공정(1시간에 230에서 300℃)과 관련된 치수 변화율은 많아야 ±0.2%가 될 것이 요구된다.

심지어 PEDOT 잉크를 이용하는 경우에도, 치수 변화율은 바람직하게는 많아야 ±0.2%가 되는 것에 유의해야 한다. 이는 왜냐하면 PEDOT 잉크를 사용해 유기 투명 도전막을 형성할 경우, 잉크 프린팅 후 건조 온도는 100에서 150℃이며, 이는 ITO 잉크에 대한 소성온도에 비해 낮다. 그러나, ITO 잉크의 경우에서처럼 치수 변화율이 클 경우 형성된 투명 도전막에서 균열 또는 박리가 발생한다.

다음, 투명 도전막을 형성하기 위한 잉크에 필요한 특징을 설명한다.

PEDOT 잉크 등을 건조해 얻은 유기 투명 도전막은 많은 양의 유기물질을 포함하고 투명막에 양호한 부착 및 충분한 가요성을 갖는다.

ITO 잉크의 경우, 가요성 및 투명막에 대한 접착을 보장하기 위해 ITO 잉크에서 접착제의 비율이 조절될 필요가 있다. 이로써, ITO가 완벽한 결정상태에 이르지 않도록 잉크의 소성 후 소량의 접착제로 유지되어 진다. 그러나, 접착제 비율은 투명 도전막의 전도도를 높이기 위해 감소되어야 한다. 따라서, 접착제 비율은 바람직하게는 투명 도전막의 도전성, 접착성, 및 가요성을 고려해 조절된다.

특히, ITO 잉크를 사용할 경우, 소성 후 접착제 비율은 소성 후 투명 도전막의 가요성, 접착성 및 도전성 관점에서 바람직하게는 5 wt%에서 많아야 10 wt%이다.

소성 후 접착제 비율은 하기의 식으로 정의된다:

W_b/W_ITO × 100[%]

여기서, W_b는 소성 후 접착제의 무게를 나타내며, W_ITO는 소성 후 ITO 잉크(투명 도전막)의 무게를 나타낸다.

또한, 잉크젯 방법에 의한 프린팅의 경우, ITO 잉크와 PEDOT 잉크 모두가 프린트된 잉크의 흐릿함과 두께 불균일을 억제하기 위해 기설정된 범위의 점성 및 표면장력을 가질 필요가 있다.

특히, 잉크의 점성은 실온(23℃)에서 2에서 20 mPa·S 범위에 있는 것이 요구된다.

잉크의 표면장력은 실온(23℃)에서 20에서 40 mN/m 범위에 있는 것이 요구된다. 또한, 표면장력은 바람직하게는 프린팅 후 즉시 투명막상의 잉크의 흐릿함을 억제하기 위해 실온(23℃)에서 25에서 35 mN/m 범위에 있다.

추가로, 프린팅 후 잉크의 흐릿함과 두께 불균일을 억제하기 위해 적절한 표면장력을 갖는 투명막을 이용하는 것이 또한 필요하다.

투명기판의 표면상태와 온도에 따라 표면장력을 대체하는 측정가능한 파라미터의 예들로는 투명막과 그 위에 떨어진 액체 간에 접촉각이 있다. 특히, 떨어진 물의 액적과의 접촉각이 실온(23℃)에서 60에서 80°범위에 있는 투명막을 이용하는 것이 바람직하다.

부수적으로, 차후 설명되는 실시예에 기술된 바와 같이, 본 발명에 따른 투명 가요성 인쇄배선기판은 필요에 따라 투명 도전막을 보호하기 위해 투명 도전막의 일부 또는 전체를 코팅하도록 형성된 열저항 절연 보호막을 포함할 수 있다. PEDOT 잉크를 이용한 유기 투명 도전막의 경우, 열처리시 산화를 예방하기 위해 절연 보호막을 제공하는 것이 필수적이다.

절연 보호막용 재료는 투명도 및 열저항을 갖는 것이 필요하다. 열저항에 대해서, 재료는 절연 보호막의 형성 후 리플로우 공정을 견디기 위해 짧은 시간주기(수 초에서 수십 초의 크기) 동안 260℃로 수행되는 열처리에 대한 내성을 가질 필요가 있다.

절연 보호막용 재료로, 투명 도전막을 부식시키지도 용해시키지도 않는 용매가 사용될 필요가 있다. 절연 보호막은 바람직하게는 재료 사용시 고효율과 고정의 간략화 관점에서 프린팅 기술에 의해 형성된다.

이하에서, 본 발명에 따른 4개 실시예들이 설명된다. 실시예 1은 잉크젯 방법에 의해 ITO 잉크가 프린트되는 실시예이다. 실시예 2 및 3은 스크린 프린팅 방법과 잉크젯 방법에 의해 각각 PEDOT 잉크가 프린트되는 실시예이다. 실시예 4는 절연 보호막을 통해 2층의 투명 도전막들이 형성되는 실시예이다.

실시예 1

실시예 1에서, 투명 폴리이미드 박막(70㎛ 두께)이 기판으로 사용되고, ITO 잉크가 잉크젯 방법에 의해 기설정된 패턴의 형태로 투명 폴리이미드 박막에 도포된다. 여기서, MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY, INC.가 제조한 Neopulim (LH-3430)이 투명 폴리이미드 박막으로 사용되었다. 실온으로 복귀하기 위해 소성시 온도(본 실시예에서 230℃)를 점차 냉각시키는 공정에서 투명 폴리이미드 박막의 치수 변화율, 즉, 소성공정에 따른 치수 변화율은 많아야 ±0.2%인 것으로 확인되었다.

유기 접착제를 포함하고 용매에 분산된 ITO 미립자를 갖는 일반적 타입의 ITO 잉크가 사용되었다.

다음, 본 실시예에 따른 투명 가요성 인쇄배선기판을 제조하기 위한 방법을 설명한다.

(1) 잉크젯 조건의 최적화 후, 잉크젯 방법에 의해 투명 폴리이미드 박막(1) 상에 기설정된 패턴의 형태로 ITO 잉크가 프린트되었다. 추가로, 프린팅 전에 투명 폴리이미드 박막(1)을 40에서 60℃로 예열하는 것이 바람직하다. 이는 잉크 액적이 박막 상에 착지한 후 젖음(wetting) 및 확산을 예방할 수 있다.

(2) 연이어, ITO 잉크 낮은 끓는점으로 용매를 증발시키기 위해 잉크 액적으로 프린트된 샘플을 30분간 120℃로 건조시켰다.

(3) 그 후, 프린트된 ITO 잉크를 소성하기 위해 230℃로 1시간 동안 대기중에 소성공정이 수행되어, 기설정된 패턴을 갖는 투명 도전막(2)(ITO 박막)을 형성한다. 투명 도전막(2)에 남은 접착제의 비율은 5에서 10 wt%임이 확인되었다.

소성공정에서 분위기는 질소 가스 또는 환원 가스일 수 있는 것에 유의해야 한다. 환원 가스로서, 수 퍼센트 크기의 수소를 질소에 추가해 얻은 가스가 사용될 수 있거나, 감압하에서 포름산(HCOOH)을 주입해 얻은 가스가 사용될 수 있다. 소성공정의 분위기는 투명 도전막에 필요한 전도도와 시설 원가 등 간의 관계를 기초로 선택된다. 즉, 형성된 투명 도전막의 전도도는 공기, 질소, 및 환원 가스의 순서대로 증가한다. 시설 원가도 또한 이 순서대로 증가한다. 그러므로, 분위기는 바람직하게는 목적에 따라 선택된다.

도 1의 a는 상기 공정을 통해 생산된 투명 가요성 인쇄배선기판(100)을 도시한 것이다.

이는 도 1의 b에 도시된 투명 가요성 인쇄배선기판(100A)에서와 같이, 투명 도전막(2)을 코팅하는 투명 절연 보호막(3)이 형성될 수 있음에 유의해야 한다. 절연 보호막(3)은 가령 투명 저항을 프린트함으로써 형성될 수 있다. 투명 폴리이미드 박막(1) 및 투명 도전막(2)과 유사하게, 절연 보호막(3)은 투명 가요성 인쇄배선기판이 받는 열처리(리플로우 공정 등)에 대한 열저항을 가질 필요가 있다,

본 실시예에 따른 투명 가요성 인쇄배선기판(100)은 광투과, 전기저항(전도도), 접착성, 가요성, 및 열저항 면에서 평가되었다. 표 1은 평가 결과를 나타낸 것이다.

평가 항목	결과
투명 도전막(ITO 박막)의 두께	약 0.2㎛
광투과(550nm에서)	84%(투명 폴리이미드 박막의 광투과는 89%였음)
전기저항	300에서 1,000Ω/㎠
접착성	크로스-컷 테스트(JIS K 5600-5-6에 대한 확인) 박막은 3회 테스트 후에도 모두 100(10×10) 제곱면적에 남아있었다. 벤딩저항(이음매 벤딩) 테스트(JIS C 5016, JPCA-DG02-2006에 대한 확인) 3회 테스트 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 나타나지 않았다.
가요성	벤딩반경 R=2㎜로 100회 반복된 밴딩 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 나타나지 않았다.
열저항	270℃의 피크 온도로 3회의 리플로우 공정 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 나타나지 않았다.

표 1에 도시된 평가 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, ITO 잉크를 소결시켜 얻은 투명 도전막(2)은 투명 폴리이미드 박막(1)에 강하게 부착되고 또한 가요성을 갖는다. 또한, 박막이 3회의 정상 리플로우 공정(270℃의 피크 온도)을 받은 후에도 특징들이 불변으로 유지되며, 이에 따라 박막이 충분한 열저항을 갖는 것이 확인되었다.

더욱이, 광투과 및 전기저항 면에서 적합한 특징들도 또한 나타난 것이 확인되었다.

비교를 위해, 230℃의 소성공정과 관련해 치수 변화율이 0.2%보다 큰 투명 폴리이미드 박막을 이용해 투명 가요성 인쇄배선기판이 제조되었다. 본 명세서에서, MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY, INC.가 제조한 Neopulim (LH-3430)이 사용되었다. 상기 동일한 조건하에서 ITO 잉크를 도포하여 소성시켰고, 그런 후 투명 도전막에서 균열이 발생하며 또한 투명 도전막에서 부분적 박리도 발견된 것이 확인되었다. 따라서 기술된 바와 같이, 투명 도전막의 치수 변화율은 투명 가요성 인쇄배선기판의 품질에 큰 영향을 끼친다.

실시예 2

실시예 2에서, 스크린 프린팅 방법에 의해 실시예 1에서와 동일 기판(투명 폴리이미드 박막(1))상에 기설정된 패턴의 형태로 PEDOT 잉크가 도포된다. 상업적을 구매가능한 PEDOT 잉크를 사용하였다.

다음, 본 실시예에 따른 투명 가요성 인쇄배선기판 제조 방법을 설명한다.

(1) 프린팅 플레이트와 프린팅 조건의 최적화 후, 스크린 프린팅 방법에 의해 투명 폴리이미드 박막(1)에 기설정된 패턴의 형태로 PEDOT 잉크가 프린트된다.

(2) 연이어, 투명 도전막(4)(PEDOT 박막)을 형성하기 위해 잉크 액적으로 프린트된 샘플을 30분간 130℃로 건조시켰다.

(3) 그 후, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 프린팅 기술을 이용해 투명 보호막(4)을 보호하기 위해 절연 보호막(5)(약 10㎛의 두께)을 형성하여 (단자부(4a)를 제외하고) 투명 보호막(4)을 코팅시켰다. PEDOT 잉크에 의해 얻은 유기 도전막인 투명 보호막(4)이 열처리시 산화되는 것을 방지하기 위해 절연 보호막(5)이 제공된다.

또한, 투명 폴리이미드 박막(1) 및 투명 도전막(4)과 유사하게, 절연 보호막(5)도 또한 투명 가요성 인쇄배선기판이 받는 열처리(리플로우 공정 등)에 대한 열저항을 갖는 것이 필요하다. 절연 보호막(5)용 재료로 이용되는 투명 저항으로서, 상업적으로 구매가능한 염료코팅 레지스트로부터 염료를 제거함으로써 투명 한 열저항 레지스트가 쉽게 얻어질 수 있다.

(4) 그런 후, 투명 도전막(4)에서 외부와 연결 역할을 하는 단자부(4a)에 잉크젯 방법에 의해 은 나노잉크를 프린트하였다. 잉크는 은 나노잉크에 국한되지 않고 금 나노잉크와 같이 또 다른 도전성 잉크가 사용될 수 있음에 유의해야 한다.

(5) 연이어, 도 2에 도시된 바와 같이, 프린트된 은 나노잉크를 경화시키기 위해 30분간 130℃로 소성공정을 수행하였다. 단자 보호막(6)은 박막 두께가 약 1㎛였다.

상기 공정을 통해 도 2에 도시된 투명 가요성 인쇄배선기판이 얻어졌다.

광투과, 전기저항(전도도), 접착성, 가요성, 및 열저항 면에서 투명 가요성 인쇄배선기판(200)을 평가하였다. 표 2는 평가 결과를 나타낸 것이다.

평가 항목	결과
투명 도전막(PEDOT 박막)의 두께	약 0.5㎛
광투과(550nm에서)	80%(투명 폴리이미드 박막의 광투과는 89%였음)
전기저항	300에서 1,000Ω/㎠
접착성	크로스-컷 테스트(JIS K 5600-5-6에 대한 확인) 박막은 3회 테스트 후에도 모두 100(10×10) 제곱면적에 남아있었다. 벤딩저항(이음매 벤딩) 테스트(JIS C 5016, JPCA-DG02-2006에 대한 확인) 3회 테스트 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 나타나지 않았다.
가요성	벤딩반경 R=2㎜로 100회 반복된 밴딩 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 나타나지 않았다.
열저항	270℃의 피크 온도로 3회의 리플로우 공정 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 많아야 ±10%였다.

표 2에 나타난 평가 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, PEDOT 잉크를 건조시켜 얻은 투명 도전막(4)은 투명 폴리이미드 박막(1)에 강하게 부착되고 또한 가요성을 갖는다. 또한, 박막이 3회의 정상 리플로우 공정(270℃의 피크 온도)을 받은 후에도 특징들이 불변으로 유지되며, 이에 따라 박막이 충분한 열저항을 갖는 것이 확인되었다.

또한, 전기저항 면에서 약간의 변화(많아야 ±10%)가 발견되었으나, 이는 초기 리플로우 공정 후 전기저항에서 거의 변화가 없었음이 확인되었다. 이로부터, 투명 도전막(4)의 표면층의 산화로 인해 전기저항에 있어 약간의 변화에도 불구하고, 표면층에 형성된 산화층은 연이은 플로우 공정에서 보호막으로서 기능을 하며, 이로써 다른 열화를 방지하는 것으로 추정된다.

실시예 3

실시예 3에서, 잉크젯 방법을 사용해 실시예 1에서와 동일한 기판(투명 폴리이미드 박막(1))상에 기설정된 패턴의 형태로 PEDOT 잉크가 도포된다. 상업적으로 구매가능한 PEDOT 잉크를 사용하였다.

다음, 본 실시예에 따라 투명 가요성 인쇄배선기판을 제조하는 방법을 설명한다.

(1) 잉크젯 조건(상술한 범위의 PEDOT 잉크의 점성 및 표면장력의 설정)의 최적화 후, 잉크젯 방법에 의해 투명 폴리이미드 박막(1))상에 기설정된 패턴의 형태로 PEDOT 잉크를 프린트하였다. 또한, 프린팅 전에 투명 폴리이미드 박막(1))을 50에서 60℃로 예열하는 것이 바람직하다. 이는 필름상에 착지하기 전에 잉크 액적의 흐릿함과 확산을 방지할 수 있다.

(2) 연이어, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 잉크 액적으로 프린트된 샘플을 130℃에서 30분간 건조시켜 투명 도전막(7)(PEDOT 박막)을 형성하였다.

(3) 그 후, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 프린팅 기술을 이용해 투명 도전막(7)을 보호하기 위한 투명 절연 보호막(8)(약 10㎛의 두께)을 형성하여, (단자부(7a)를 제외하고) 상기 투명 도전막(7)을 코팅시켰다. 투명 폴리이미드 박막(1) 및 투명 도전막(7)과 유사하게, 절연 보호막(8)도 또한 투명 가요성 인쇄배선기판이 받게 되는 열처리(리플로우 공정 등)에 대한 열저항을 갖는 것이 요구된다. 추가로, 절연 보호막(8)용 재료로 이용되는 투명 레지스트로서, 상업적으로 이용가능한 염료함유 레지스트로부터 염료를 제거함으로써 투명한 열저항 레지스트가 쉽게 얻어질 수 있다.

(4) 그런 후, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 투명 도전막(7)에서 외부와 연결 역할하는 단자부(7a)에 잉크젯 방법으로 은 나노잉크를 프린트하였다. 이는 잉크가 은 나노잉크에 국한되지 않고 금 나노 잉크와 같이 또 다른 도전성 잉크가 사용될 수 있음에 유의해야 한다.

(5) 연이어, 130℃에서 30분간 소성공정을 수행하여 프린트된 은 나노잉크를 경화시켜 단자 보호막(9)을 형성하였다. 단자 보호막(9)은 두께가 약 1㎛였다.

상기 공정을 통해 도 3에 도시된 투명 가요성 인쇄배선기판(300)을 얻었다.

광투과, 전기저항(전도도), 접착성, 가요성, 및 열저항 면에서 투명 가요성 인쇄배선기판(300)을 평가하였다. 표 3은 평가 결과를 나타낸다.

평가 항목	결과
투명 도전막(PEDOT 박막)의 두께	약 0.5㎛
광투과(550nm에서)	82%(투명 폴리이미드 박막의 광투과는 89%였음)
전기저항	500에서 1,000Ω/㎠
접착성	크로스-컷 테스트(JIS K 5600-5-6에 대한 확인) 박막은 3회 테스트 후에도 모두 100(10×10) 제곱면적에 남아있었다. 벤딩저항(이음매 벤딩) 테스트(JIS C 5016, JPCA-DG02-2006에 대한 확인) 3회 테스트 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 나타나지 않았다.
가요성	벤딩반경 R=2㎜로 100회 반복된 밴딩 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 나타나지 않았다.
열저항	270℃의 피크 온도로 3회의 리플로우 공정 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 많아야 ±10%였다.

표 3에 나타난 평가 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, PEDOT 잉크를 건조시켜 얻은 투명 도전막(7)은 투명 폴리이미드 박막(1)에 강하게 부착되고 또한 가요성을 갖는다. 또한, 박막이 3회의 정상 리플로우 공정(270℃의 피크 온도)을 받은 후에도 특징들이 거의 변하지 않으며, 이에 따라 박막이 충분한 열저항을 갖는 것이 확인되었다.

실시예 4

본 실시예에 따른 투명 가요성 인쇄배선기판은 복수의 투명 와이어층들을 갖는다. 즉, 이는 기판에 형성된 투명 도전막의 기설정부들이 PEDOT 잉크를 건조시켜 얻은 투명 점퍼 조인트부를 통해 서로 전기연결되는 구성을 갖는다.

다음, 본 실시예에 따른 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법을 설명한다.

(1) 실시예 1에 기술된 방법으로 투명 가요성 인쇄배선기판(100)(도 1의 a 참조)을 얻었다.

(2) 연이어, 잉크젯 방법을 이용해 투명 도전막(2)을 보호하기 위한 투명 절연 보호막(10)을 형성하였다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 절연 보호막(10)은 개구(10a)를 가지며, 투명 도전막(2)의 일부는 개구(10a)의 하단면에 노출된다. 추가로, 투명 폴리이미드 박막(1) 및 투명 도전막(2)과 유사하게, 절연 보호막(10)도 또한 열저항을 가질 것이 요구된다.

(3) 그런 후, 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 잉크젯 조건(상기 범위에서 PEDOT 잉크의 점성과 표면장력의 설정)의 최적화 후, 프린팅 기술(예컨대, 잉크젯 방법)을 이용해 PEDOT 잉크를 개구(10a) 내부에 그리고 절연 보호막(10)에 프린트하였다. 추가로, 프린팅하기 전에 투명 폴리이미드 박막(1)을 40에서 60℃로 예열하는 것이 바람직하다. 이는 필름상에 착지 후 잉크 액적의 흐릿함과 확산을 방지할 수 있다.

(4) 연이어, 130℃에서 30분간 잉크 액적으로 프린트된 샘플을 건조시켜 투명 점퍼 조인트부(11)(PEDOT 박막)를 형성하였다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 점퍼 조인트부(11)는 투명 도전막(2)의 기설정된 부분들 간에 전기 연결하는데 이용된다.

(5) 그 후, 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 프린팅 기술을 이용해 점퍼 조인트부(11)를 보호하기 위해 투명 절연막(12)(약 2㎛ 두께)을 형성하여, 점퍼 조인트부(11)를 코팅시켰다. 투명 폴리이미드 박막(1), 투명 도전막(2) 등과 유사하게, 절연 보호막(12)도 또한 투명 가요성 인쇄배선기판이 받는 열처리(리플로우 공정 등)에 대한 열저항을 가질 것이 요구된다.

상기 공정을 통해 도 4에 도시된 투명 가요성 인쇄배선기판(400)을 얻었다.

광투과, 전기저항(전도도), 접착성, 가요성, 및 열저항 면에서 투명 가요성 인쇄배선기판(400)을 평가하였다. 표 4는 평가 결과를 나타낸다.

평가 항목	결과
투명 도전막의 두께	ITO 박막: 약 0.2㎛ PEDOT 박막: 약 0.5㎛
광투과(550nm에서)	75%(투명 폴리이미드 박막의 광투과는 89%였음)
전기저항	500에서 1,000Ω/㎠
접착성	크로스-컷 테스트(JIS K 5600-5-6에 대한 확인) 박막은 3회 테스트 후에도 모두 100(10×10) 제곱면적에 남아있었다. 벤딩저항(이음매 벤딩) 테스트(JIS C 5016, JPCA-DG02-2006에 대한 확인) 3회 테스트 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 나타나지 않았다.
가요성	벤딩반경 R=2㎜로 100회 반복된 밴딩 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 나타나지 않았다.
열저항	270℃의 피크 온도로 3회의 리플로우 공정 후에도 투명 도전막에 박리도 저항변화도 많아야 ±10%였다.

표 4에 나타난 평가 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 투명 도전막(2)과 점퍼 조인트부(11)는 충분한 접착과 가요성을 갖는다. 또한, 박막이 3회의 정상 리플로우 공정(270℃의 피크 온도)을 받은 후에도 특징들이 거의 변하지 않으며, 이에 따라 박막이 충분한 열저항을 갖는 것이 확인되었다.

본 실시예에 따르면, 복잡한 와이어 패턴을 갖는 투명 가요성 인쇄배선기판을 생산할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 투명 폴리이미드 박막(1)상에 ITO 잉크를 소결시켜 얻은 투명 도전막(2)이 형성되었으나, 대신에, PEDOT 잉크를 건조시켜 얻은 투명 도전막은 실시예 2 및 3에 기술된 바와 같이 형성될 수 있다.

상기에서, 4개 실시예들을 설명하였다. 이들 실시예에서 기판으로서 역할하도록 투명 절연막으로서 투명 폴리이미드 박막을 사용하였으나, 치수 변화율 등에 대한 조건을 만족하는 한 아라미드 또는 나노합금 투명막과 같은 투명 절연막도 또한 이용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 투명막 기판 및 투명 도전막 간에 접착에 있어 우수하고 가요성과 열저항을 갖는 투명 가요성 인쇄배선기판이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 투명 도전막과 절연 보호막이 프린팅 기술에 의해 모두 형성됨으로써, 종래 에칭 공정을 이용한 제조방법에 비해 재료를 대기하지 않고 더 작은 환경적 부하를 갖는 투명 가요성 인쇄배선기판을 제조하는 방법을 제공한다.

당업자가 상기 설명을 토대로 추가적 효과 또는 본 발명의 다양한 변형들을 인식할 수 있으나, 본 발명은 상술한 개개의 실시예들에 국한되지 않는다. 다른 실시예들에 대한 구성 요소들은 적절하게 결합될 수 있다. 특허청구범위 및 균등물에서 정의된 내용으로부터 도달한 본 발명의 개념적 사상 및 요점으로부터 벗어남이 없이 범위내에서 다양한 추가, 변형, 및 부분적 삭제가 이루어질 수 있다.

1: 투명 폴리이미드 박막
2,4,7: 투명 도전막
4a,7a: 단자부
3,5,8,10,12: 절연 보호막
6,9: 단자 보호막
10a: 개구
11: 점퍼 조인트부
100,100A,200,300,400: 투명 가요성 인쇄배선기판

Claims

230에서 300℃의 열처리에 따른 치수 변화율이 많아야 ±0.2%인 투명 절연막을 제조하는 단계와,
잉크젯 방법에 의해 투명 절연막상에 기설정된 패턴의 형태로 ITO 미립자 및 접착제를 포함한 ITO 잉크를 프린팅하는 단계와,
ITO 잉크를 소성시켜 5에서 10 wt%의 접착제 비율로 투명 도전막을 형성하는 단계를 포함하는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,
투명 절연막에 프린트되는 ITO 잉크의 점성 및 표면장력이 각각 2에서 20mPa×S 및 20에서 40mN/m이고 모두 23℃에서의 값인 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
제 2 항에 있어서,
투명 절연막에 떨어뜨려진 물 액적과의 접촉각이 23℃에서 60에서 80°범위에 있는 투명 절연막이 이용되는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,
투명 절연막에 떨어뜨려진 물 액적과의 접촉각이 23℃에서 60에서 80°범위에 있는 투명 절연막이 이용되는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,
투명 도전막의 형성 후 프린팅 기술에 의해 개구를 갖는 열저항식 투명 제 1 절연 보호막을 형성하는 단계와,
개구 내부에 그리고 제 1 절연 보호막에 PEDOT 잉크를 프린팅하는 단계와,
PEDOT 잉크를 건조시켜 투명 점퍼 조인트부를 형성하는 단계와,
점퍼 조인트부를 코팅하도록 프린팅 기술을 이용해 열저항식 투명 제 2 절연 보호막을 형성하는 단계를 포함하고,
투명 도전막의 기설정된 부분은 개구의 하단에 노출되는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
230에서 300℃의 열처리에 따른 치수 변화율이 많아야 ±0.2%인 투명 절연막을 제조하는 단계와,
스크린 프린팅 방법 또는 잉크젯 방법에 의해 투명 절연막상에 기설정된 패턴의 형태로 PEDOT 잉크를 프린팅하는 단계와,
PEDOT 잉크를 건조시켜 투명 도전막을 형성하는 단계와,
투명 도전막의 적어도 일부를 코팅하도록 프린팅 기술에 의해 열저항식 투명 절연 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
제 6 항에 있어서,
투명 절연막에 프린트되는 PEDOT 잉크의 점성 및 표면장력은 잉크젯 방법에 의해 투명 절연막에 PEDOT 잉크를 프린팅하는 경우 각각 2에서 20mPa×S 및 20에서 40mN/m이고 모두 23℃에서의 값인 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
제 7 항에 있어서,
투명 절연막에 떨어뜨려진 물 액적과의 접촉각이 23℃에서 60에서 80°범위에 있는 투명 절연막이 이용되는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
제 6 항에 있어서,
투명 절연막에 떨어뜨려진 물 액적과의 접촉각이 23℃에서 60에서 80°범위에 있는 투명 절연막이 이용되는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
제 6 항에 있어서,
투명 도전막의 형성 후 프린팅 기술에 의해 개구를 갖는 열저항식 투명 제 1 절연 보호막을 형성하는 단계와,
개구 내부에 그리고 제 1 절연 보호막에 PEDOT 잉크를 프린팅하는 단계와,
PEDOT 잉크를 건조시켜 투명 점퍼 조인트부를 형성하는 단계와,
점퍼 조인트부를 코팅하도록 프린팅 기술을 이용해 열저항식 투명 제 2 절연 보호막을 형성하는 단계를 포함하고,
투명 도전막의 기설정된 부분은 개구의 하단에 노출되는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
제 6 항에 있어서,
절연 보호막에 의해 코팅되지 않고 노출된 투명 도전막의 단자부에 도전성 잉크를 프린팅하는 단계와,
연이어, 도전성 잉크를 소성시켜 단자 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 투명 가요성 인쇄배선기판 제조방법.
230에서 300℃의 열처리에 따른 치수 변화율이 많아야 ±0.2%인 투명 절연막과,
ITO 잉크를 소성시켜 얻어지고 투명 절연막에 형성된 투명 도전막을 구비하고,
투명 도전막은 5에서 10 wt%의 접착제 비율을 갖는 투명 가요성 인쇄배선기판.
제 12 항에 있어서,
투명 도전막을 코팅하도록 형성되고 개구를 갖는 열저항식 투명 제 1 절연 보호막과,
개구 내에 그리고 제 1 절연 보호막에 프린트되는 PEDOT 잉크를 건조시켜 형성된 점퍼 조인트부와,
점퍼 조인트부를 코팅하도록 형성된 열저항식 투명 제 2 절연 보호막을 더 구비하고,
투명 도전막의 일부는 개구의 하단면에 노출되는 투명 가요성 인쇄배선기판.
230에서 300℃의 열처리에 따른 치수 변화율이 많아야 ±0.2%인 투명 절연막과,
PEDOT 잉크를 건조시켜 얻어지고 투명 절연막에 형성된 투명 도전막과,
투명 도전막을 코팅하도록 형성된 열저항식 투명 절연 보호막을 구비하는 투명 가요성 인쇄배선기판.
제 14 항에 있어서,
투명 도전막을 코팅하도록 형성되고 개구를 갖는 열저항식 투명 제 1 절연 보호막과,
개구 내에 그리고 제 1 절연 보호막에 프린트되는 PEDOT 잉크를 건조시켜 형성된 점퍼 조인트부와,
점퍼 조인트부를 코팅하도록 형성된 열저항식 투명 제 2 절연 보호막을 더 구비하고,
투명 도전막의 일부는 개구의 하단면에 노출되는 투명 가요성 인쇄배선기판.