KR20150088646A - 발열용 전도성 페이스트 조성물과 이를 포함하는 전기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열용 전도성 페이스트 조성물에 관한 것으로서, 입자직경(D50)이 1μm ~ 8μm로 이루어지는 금속 분말; 바인더; Sn을 포함하고, Ag, Cu, Bi, Zn, In 및 Pb로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질의 합금으로서 녹는점이 120℃~300℃이며, 입자직경이 1μm ~ 7μm 로 이루어지는 솔더분말; 산화방지제; 및 첨가제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발열용 전도성 페이스트 조성물과 이를 포함하는 전기장치{Conductive paste for heat generation and the manufacturing method thereof and the electric device comprising thereof}

본 발명은 발열용 전도성 조성물과 이를 포함하는 전기장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기재에 도포되어 전기인가 시 발열되는 전도성 조성물과 이를 포함하는 전기장치에 관한 것이다.

전도성 조성물은 인쇄 회로 기판 위에 전도 회로를 형성하는 경우, 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 표시 패널(PDP) 등에서 전극이나 집적 회로(IC) 칩을 형성하는 경우, 반도체 장치에서 소자와 전극을 접착시키는 경우, 태양 전지에서 전극을 형성하는 경우 등 다양한 전자 장치의 배선 또는 전극을 형성하기 위해 널리 사용되고 있다.

이러한 전도성 조성물은 주로 금(Au), 은(Ag), 카본(C) 등의 전도성 분말에 바인더, 유기용제 및 첨가제 등을 첨가하여 혼합되어 제조된다. 그러나 종래의 전도성 조성물은 주로 경도가 높은 회로기판이나, 휘어지는 정도의 유연성을 가진 유연성기판(Flexible)등에 인쇄되어 주로 전기를 인가하는 전자제품의 미세 패턴을 형성하는 사용되었다.

그러나 전도성 분말을 이용한 전도성 조성물로 형성된 패턴에 전기를 인가할 때 발생하는 열을 이용한 제품은 아직 널리 상용화 되어 있지 않다. 이는 발열체중의 금속이 Ag등으로 고가이고, 저가의 금속을 사용하는 경우 산화로 인해 저항의 변화가 유발되는 문제점이 있어서 면상 발열체로 사용하는데 문제점이 있다. 이는 전도성 조성물에 사용되는 전도파우더로 고가의 은 등을 사용함으로써 비용이 증가되는 문제점과, 전도성 조성물의 직접적인 노출에 의한 부식 등으로 발열성을 확보하기가 어려웠기 때문이다. 또한 전도성 페이스트의 부착력이 약하여 쉽게 분리되고 열적, 물리적 충격에 취약하여 문제가 발생하였기 때문이다.

한편 이러한 전도성 페이스트로 발열 패턴을 형성하여 제조될 수 있는 제품은 매우 다양하나, 특히 자동차 와이퍼, 자동차 사이드 미러 열선, 자동차 온장고, 자동차 발열포트 등에 사용될 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 목적은 기재에 접착력이 강하게 인쇄되고, 인쇄된 후 내구성이 강하며, 저렴한 비용으로 제조될 수 있는 전도성 조성물 및 이를 포함하는 전기장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 발열용 전도성 페이스트 조성물은,

입자직경(D50)이 1μm ~ 8μm로 이루어지는 금속 분말;

바인더;

Sn을 포함하고, Ag, Cu, Bi, Zn, In 및 Pb로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질의 합금으로서 녹는점이 120℃~300℃이며, 입자직경이 1μm ~ 7μm 로 이루어지는 솔더분말;

산화방지제; 및

첨가제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 금속분말은 구리, 구리와 은의 합금, 구리를 코어로 하고 은을 쉘로 또는 니켈을 코어로 하고 은을 쉘로 하는 분말로 이루어지는 군에서 선택되는 하나를 사용할 수 있다.

또한, 상기 산화방지제는 분말형태, 액상 또는 액상과 분말의 혼합형태로 포함될 수 있다.

또한, 상기 산화방지제가 분말형태로 포함될 때 입자직경은 0.5㎛ 내지 10㎛로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 산화방지제는 아디프산, 프로피온산, 석신산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 제1산화방지제를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 산화방지제는 팔미르산, 미리스틱산, 올레인산으로 이루어진 군에서 선택되는 제2산화방지제를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 첨가제는 경화제, 칙소제, 분산제, 방청제로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 금속분말 100중량부에 대해서 바인더는 30중량부 내지 50 중량부, 충전제는 20중량부 내지 50중량부, 산화방지제는 5중량부 내지 10중량부, 경화제는 3 내지 7중량부, 칙소제는 1 내지 5중량부, 방청제는 0.5 내지 1중량부, 분산제는 3 내지 7중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따른 도전성 패턴은 전술한 도전성 페이스트 조성물을 두께 0.15mm, 폭 3mm로 절연코팅 처리된 강철 기재 표면에 인쇄하여 180℃에서 40분동안 경화시킨 발열용 전도성 패턴을 형성하는 경우 선저항이 3.5 내지 7Ω인 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 기재와 상기 전도성 패턴 사이의 전단 강도를 JESD22-B117에 따라 측정한 경우 20kgf 이상인 것이 발람직하다.

본 발명의 다른 측면은 전술한 발열용 전도성 페이스트 조성물로 형성된 발열용 전도성 패턴을 가지는 전기장치를 제공한다.

본 발명에 따른 전도성 조성물은 기재에 높은 접착력으로 인쇄될 수 있고, 안정적인 발열성은 물론 내구성이 우수한 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 전기장치는 구리를 분말로 사용할 수 있으므로 저렴하게 제조될 수 있으며 안정적인 발열 특성을 가질 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명한다. 제1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 구별하여 설명하기 위해 사용되는 것일 뿐으로, 본원 발명의 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 "포함한다" 와 같은 용어는 명세서 상에 기재된 특징이나 단계 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지는 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의하지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

전도성 조성물

본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 조성물은 금속 분말, 바인더, 충전제, 산화방지제, 용매 및 첨가제를 포함한다.

1. 금속분말

금속 분말로는 구리(Cu) 분말, 은(Ag) 분말, 금(Au) 분말, 니켈(Ni) 분말, Ag coated Cu 및 알루미늄(Al) 분말 각각이 사용되거나 이들이 하나 이상 혼합되거나, 이들의 합금이 사용되거나, 서로 다른 금속이 코어-쉘 구조로 이루어질 수 있다. 바람직하게 구리, 구리와 은의 합금, 구리를 코어로 하고 은을 쉘로 또는 니켈을 코어로 하고 은을 쉘로 하는 분말이 사용될 수 있다.

특히 본 발명의 실시예에 따르면 산화가 쉽게 일어나는 구리분말에도 용이하게 적용가능하다.

이하의 명세서에서 분말의 입자직경(D50)은 입자가 차지하는 분포율이 50%가 되는 지점에서의 입자직경을 말하며, 각 입자가 완전한 구형이 아닌 경우 입자직경은 가장 긴 선분의 길이와 가장 짧은 선분의 길이의 평균값으로 정의한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 조성물에서 금속 분말은 입자직경은 1μm ~ 8μm일 수 있다.

특히 입자직경은 금속분말의 종류에 따라 달라질 수 있는데 입자직경은 구리의 경우 1 내지 7μm가 바람직하고, 구리를 코어로 하고 은을 코팅하는 경우 코어의 입자직경이 2 내지 8μm 인 것이 바람직하다.

금속 분말의 입자직경이 1μm 미만이면 과도한 분산이 필요하여 분산 공정및 분산제가 추가로 투입되고, 점도 상승으로 인한 인쇄성이 저하된다. 8μm를 초과하면 바인더와의 침강현상이 발생하여 보관성에 문제가 있고, 미세 패턴 적용이 힘들어 제한된 공정만 사용이 가능하다.

2. 바인더

바인더는 비제한적으로 하기에 기술하는 제1바인더가 필수적으로 포함되고 및 제2바인더가 선택적으로 포함될 수 있다.

제1 바인더의 기능은 접합체와의 부착력을 우선시 하며 금속 분말에 코팅제 역할을 하여 산화 방지 효과를 한다. 또, 내열성을 부여하여 장시간 열 노출에도 안정적인 전기 인가가 되도록 한다. 또한, 제2 바인더를 선택적으로 포함시킴으로써 제1 바인더의 부족한 내열성, 접착성, 내충격성, 내수성등을 보강하는 역할을 한다.

제 1 바인더로는 아크릴 수지, 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolics), 폴리아미드 수지(POLYAMIDE RESIN), 방향족 폴리아민(AROMATIC POLYAMINE), 노블락 수지(Novolac Epoxy), 방족 폴리아민과 무수물의 화합물(ALIPHATIC POLYAMINE AND ANHYDRIDE COMPOUND)로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 수지 또는 둘 이상이 사용될 수 있다.

예를 들면, 페놀수지로 DIGLYCIDYL ETHER OF BISPHENOL A, 아크릴수지로 ACRYL ACID ESTER META ACRYL ACID ESTER COPOLYMER ACRYL CORE-SHELL, CARBOXYLIC TERMINATED BUTADIENE ACRYLONITRILE (CTBN), 에폭시수지로 BISPHENOL A(EPICHLOROHYDRIN) EPOXY RESIN, 또는 YD-128(국도화학)이 사용될 수 있다.

제2바인더는 4,4'-(1-Methylethylidene)bisphenol polymer with 2,2'-[(1-methylethylidene)bis(4,1-phenyleneoxymethylene)]bis[oxirane], 우레아 수지(urea resin), 멜라민 수지(melamine resin)로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다.

3. 충전제

충전제로는 솔더분말이 사용된다. 솔더 분말은 타 분말에 비해 녹는 점이 낮아 (120℃~300℃) 경화 시 활성 하여 금속분말 형태가 아닌 금속 형태를 유지한다. 활성 시 주충전제인 금속분말이나 기판 패드 등 공극 부위에 스며 들어 부착력을 증가 시키고 산화가 쉬운 주충전제인 금속분말에 코팅 역할을 하여 산화를 방지한다. 솔더분말은 Sn을 포함하고, Ag, Cu, Bi, Zn, In 및 Pb로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질의 합금으로 구성될 수 있다.

솔더분말로는 주석(Sn)에 Ag, Cu, Ni, Bi, Zn, In 및 Pb 중 적어도 하나 이상의 물질을 더 포함한 솔더 분말이 사용될 수 있다. 즉, Sn-Ag계 합금, Sn-Ag-Cu계 합금, Sn-Ag-Cu-Ni계 합금, Sn-Cu계 합금, Sn-Bi계 합금, Sn-Zn계 합금, Sn-In계 합금 및 Sn-Pb계 합금 등이 사용될 수 있다.

구체적으로 Sn-1.0Ag-0.5Cu, Sn-1.2Ag-0.5Cu, Sn-2.5Ag-0.5Cu, Sn-3.0Ag-0.5Cu, Sn-4.0Ag-0.5Cu, Sn-0.7Cu, Sn-3.5Ag, Sn-2.8Ag-20In, Sn-5Sb, Sn-58Bi, Sn-9Zn, Sn-8Zn-3Bi, Sn-3.5Ag-3Bi, Sn-57Bi-0.1Ag, Sn-52In 등이 사용될 수 있다.

바람직하게는 Sn-Ag-Cu(SAC)계 합금이 사용된다. 이 경우 합금보다 젖음성 및 기계적 특성 등 모든 특성이 높은 것으로 나타났다.

솔더분말의 용융점은 120℃ ~ 300℃일 수 있으며, 보다 바람직하게는 138℃ ~ 250℃일 수 있다. 138℃미만 에서는 경도, 취성 증가 및 Zn, Bi 등의 과다 함유로 인한 산화 증가에 따른 활성력 저하가 발생할 가능성이 있고, 250℃초과에서는 솔더분말을 활성시키기 위한 열이나 활성제가 과다하게 필요하기 때문에 기재의 변형을 줄 가능성이 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더분말은 복수의 종류의 합금을 포함할 수 있다.

솔더분말의 입자 크기는 1μm ~ 7μm일 수 있고, 보다 바람직하게는 1μm ~ 3μm일 수 있다. 솔더분말의 크기가 1μm 미만인 경우 산화가 빨리 진행되어 용융에 문제가 발생될 수 있고, 분산이 용이 하지 않다, 솔더 분말의 크기가 7μm 초과하는 경우 바인더와의 침강현상이 발생하여 보관성에 문제가 있고, 미세 패턴 적용이 힘들어 제한된 공정만 사용이 가능하기 때문이다. 이 때 입자직경은 인쇄하고자 하는 인쇄패턴의 피치와 밀접한 관련이 있는 데 피치가 작아질수록 작은 입자를 요구 한다. 분말 입자가 크면 피치대비 분말이 들어 갈수 있는 면적이 줄어, 미 충진 현상으로 불량이 발생하게 된다.

4. 산화방지제

본 발명에 따른 도전성 조성물은 산화방지제, 경화제를 더 포함할 수 있다. 산화방지제로는 아디프산, 프로피온산, 석신산, 팔미르산, 미리스틱산, 올레인산 등이 적어도 사용될 수 있다. 이 때, 산화방지제는 2가지 이상을 사용하는 것도 가능하다.

산화방지제는 조성물의 제조 및 사용시 금속분말이 산화되는 것을 방지하기 위해서 포함된다. 산화방지제의 기능은 금속분말 및 충진제 표면을 약하게 에칭하여 바인더가 충진제 표면에 원활히 코팅이 되도록 도와주며, 경화 시 충진제가 용융이 잘 되도록 활성 역할을 한다. 경화 온도 및 시간에 따라 그에 맞는 산화방지제를 사용해야 한다.

본 발명의 실시예에서 산화방지제는 분말형태, 또는 액상 및 분말형태로 포함될 수 있다. 분말형태로 포함될 때 산화방지제의 분말의 입자직경은 0.5㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 평균입경이 10㎛ 초과하는 경우 인쇄성이 좋지 않고, 코팅표면의 평탄도가 좋지 않아서 문제점이 있고, 0.5㎛ 미만인 경우 고온에서 쉽게 기화하며 페이스트 점도, 칙소에 영향을 주어 인쇄성에 문제가 있기 때문이다.

제1산화방지제는 아디프산, 프로피온산, 석신산을 사용하고, 제2산화방지제는 팔미르산, 미리스틱산, 올레인산 등이 사용될 수 있다. 제1산화방지제는 금속분말 및 충진제를 에칭하는 역할을 하여 바인더의 분말표면 코팅성을 높여주며 활성력을 높여 충진제가 적정온도에서 잘 용융되도록 한다. 제2산화방지제는 에칭 및 활성력이 부족하지만 제1 산화방지제의 과도한 에칭 및 활성으로 나빠질 수 있는 페이스트의 보관안정성 및 작업성을 완화시키는 역할을 수행한다.

5. 첨가제

첨가제로는 Sodium Hexafluoro Antimonate, Triflouromethane Sulfonic Acid, Dicyandiamide, HN-2200(국도화학 사), PN-23(Ajinomoto Fine 사), Aliphatic Amine modified Mannich based Hardener 인 경화제를 사용할 수 있다.

경화제의 기능은 열 경화성 수지의 원하는 온도 영역에서 가교 결합을 일으키는 첨가제이다. 요구 경화온도 및 금속분말, 충진제에 따라 경화제가 변경되어야 한다.

기타의 첨가제로 칙소제, 분산제, 방청제(rust inhibitor) 등을 더 포함할 수 있다.

칙소제로는 카나우바 왁스(CARNAUBA), 수첨 캐스트 왁스, 폴리 아마이드 왁스, 폴리아민아마이드를 사용할 수 있다.

칙소제의 기능은 인쇄성을 향상시키기 위한 것으로 젖음성, 요변성을 상승 시켜서 페이스트가 인쇄 시 부드럽게 도포되고, 인쇄 후 형상을 유지 시켜 주는 역할을 한다.

방청제로는 아민계 방청제, 암모늄계 방청제를 사용할 수 있다.

방청제의 기능은 열경화 시 용제 내에 존재하는 수분과용제가 기화되면서 흡수하는 수분과 대기 중 습도 및 금속분말 공극 사이에 존재하는 습도와 산소가 방출 될 때 서서히 기화되어 습도와 산소를 제거하고 금속분말 외부에 착 화합물이 형성되어 금속분말의 부식을 방지한다.

분산제로는 Disperbyk-180(BYK), byk-378(BYK)을 사용할 수 있다

분산제의 기능은 물리적으로 완벽히 분산되지 않은 부분을 화학적으로 분산시킴으로 페스이트의 슬립성을 높여주며, 기포안정성, 표면장력 및 점도 저하의 기능이 있다.

본 발명의 실시 예들에서 금속분말 100중량부에 대해서 바인더는 30중량부 내지 50 중량부, 충전제는 20중량부 내지 50중량부, 산화방지제는 5중량부 내지 10중량부, 경화제는 3 내지 7중량부, 칙소제는 1 내지 5중량부, 방청제는 0.5내지 1중량부, 분산제는 3내지 7중량부가 포함될 수 있다.

바인더는 50중량부를 초과하면 전기인가가 잘 되지 않아 열 발생이 현저히 떨어지는 문제점이 있고 30중량부 미만이면 산화가 빠르게 진행되며, 분산이 되지 않아 인쇄성에 문제점이 있다.

산화방지제는 10중량부를 초과하면 과도한 활성에 의해 기포 및 내부 보이드가 발생하여 분화구성 현상이 발생할 수 있고, 5중량부 미만이면 활성력이 부족하여 금속분말 에칭 및 용융에 문제가 될 수 있다. 이 때, 제1산화방지제는 3 내지 6중량부, 제2산화방지제는 2 내지 4중량부인 것이 바람직하다.

경화제는 7중량부 이상이면 경화 속도가 빨라지고, 가능온도가 낮아져 산화방지제 및 기타 첨가제들이 활성할 수 있는 시간을 주지 않아 산화방지 및 전기인가에 문제가 발생하고, 3중량부 미만이면 경화력이 부족하여 원하는 온도, 시간대에 경화가 진행되지 않는 문제가 발생한다.

칙소제는 5중량부 이상이면 점도와, 슬립성에 영향을 주므로 인쇄성에 문제가 발생한다. 1중량부 미만이면 젖음성 및 요변성 부족 현상이 발생하고 인쇄 후 무너짐으로 인한 인쇄형상 유지가 어렵다.

방청제는 1중량부 이상이면 상온에서 기화 현상이 발생하여 보관성에 문제가 발생하고, 0.5중량부 미만이면 방청의 능력이 현저히 떨어 지는 문제가 발생한다.

분산제는 7중량부 이상이면 점도가 낮아져 인쇄 시 흐름 현상이 발생하고, 1중량부 미만이면 분산 효과가 떨어져 인쇄 시 기포성과 슬립성 부족으로 원하는 인쇄 패턴을 형성하지 못하는 문제가 있다.

6. 용매

본 발명에서 용매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 테트라하이드로푸란 (Tetrahydrofuran), 디메틸포름아미드 (Dimethylformamide), 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone), 트리메틸벤젠 (Trimethylbenzene), 피리딘 (Pyridine), 메틸나프탈렌(Methylnaphthalene), 1,6-Hexanediol diglycidyl ether 니트로메탄 (Nitromethane), 아크릴로니트릴 (Acrylonitrile), 옥타데실아민(Octadecylamine), 아닐린 (Aniline), 디메틸설폭사이드 (Dimethyl sulfoxide), 디에틸렌글리콜에틸에테르(Diethyleneglycol diethyl ether) 및 터피놀 (Terpineol), 디에틸렌글리콜모노헥실에테르(Diethlene Glycol Monohexyl Ether), 네요데카노익에시드글리시딜에테르(Neodecanoic acid glycidyl ester), 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate, 2-(2-Butoxyethoxy)ethyl acetate, 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 특히, 유기용매는 터피놀 (Terpineol)과 같은 높은 휘발온도를 갖는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 페이스트 제조과정 시 용매의 휘발성이 낮아 제조의 용이성이 높으며, 범용적으로 사용되는 용매로써 호환성이 좋다는 장점이 있다.

발열용 도전성 조성물의 제조

본 발명의 다른 측면에 따른 발열용 도전성 조성물의 제조는 바인더 수지에 칙소제, 산화방지제 넣고 첨가반응을 시킨 후, 경화제, 방청제, 분산제를 넣고 믹서(Mixer)로 혼합시킨 후 금속분말과 충전제를 넣고, 혼합하여 제조된다. 혼합은 2단계로 이루어지며 1차로 Planetary Mixer로 교반하며 2차로 3롤 밀로 분산한다. 이 후 믹서로 진공탈포하는 단계가 진행된다.

실시예

실시예 1 내지 7의 도전성 조성물의 제조

바인더수지 AROMATIC POLYAMINE 35g 에 칙소제 카나우바왁스 2g을 넣고 120℃에서 30분간 첨가반응을 시킨 후 , 산화방지제 프로피온산 5g, 팔미르산 2g 경화제 HN2200을 3g, 아민계 방청제 0.6g, 분산제 BYK 378(BYK사) 2g을 넣은 후 믹서(Mixer)로 혼합시킨 후 1 내지 3㎛의 구리분말 100g과 직경 2 내지 3㎛의 충전제 SAC305 20g 를 넣고, 1차로 Planetary Mixer로 교반하며, 2차로 3롤 밀로 분산한 후 Mixer로 진공탈포하여 도전성 조성물을 제조하였다.

또한, 실시예 2 내지 실시예 7은 실시예 1과 기본적으로 동일한 공정으로 제조하되, 금속분말, 바인더, 충전제, 경화제, 산화방지제를 표 1과 같은 조성으로 제조하였다.

	금속분말 Cu	제1바인더(g)	제2바인더	충전제(g)	산화방지제.1 (g)	산화방지제.2 (g)	경화제(g)	칙소제 (g)	방청제 (g)	분산제 (g) :
실시예1	Cu 100g	AROMATIC POLYAMINE 35g		SAC305 20g	프로피온산 5g	팔미르산 2g	HN-2200 3g	카나우바왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	BYK 378(BYK사) 5g
실시예2	Cu 100g	YD-128 25g	Aromatic Polyamine 10g	Sn58Bi 20g	프로피온산 4g	올레인산 3g	PN-23 5g	개스트 왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	BYK 180 7g
실시예3	Cu 100g	페놀수지 35g	Aliphatic Polyamine and Anhydride compound 10g	SAC305 30g	아디프산 3g	올레인산 4g	HN-2200 3g	개스트 왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	BYK 378 5g
실시예4	Ag coated 100g	YD-128 35g		Sn0.7Cu 20g	프로피온산 4g	팔미르산 3g	HN-2200 3g	카나우바왁스 2g	암모늄계 방청제 0.6g	BYK 180 5g
실시예5	Ag-Cu 합금	POLYAMIDE RESIN 35g		SAC305 40g	프로피온산 5g	올레인산 2g	PN-23 3g	개스트 왁스 2g	암모늄계 방청제 0.6g	BYK 180 4g
실시예6	Cu 100g	YD-128 25g	Aromatic Polyamine 10g	Sn58Bi 20g	프로피온산 4g	팔미르산 3g	HN-2200 3g	개스트 왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	BYK 378 5g
실시예7	Cu 100g	YD-128 35g		SAC305 50g	프로피온산 4g	올레인산 3g	HN-2200 3g	카나우바왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	BYK 180 3g

도전성 패턴 형성

전술한 실시예 1~7들에 따른 도전성 페이스트를 이용하여 절연코팅처리 된 강철기재에 메탈마스크를 체결한 후 두께 0.15mm로 인쇄하여 발열용 전도성 패턴을 형성하고, 단자필름을 접합한 후 온풍건조로에서 180℃에서 40분동안 경화시켜 도전성 패턴을 인쇄하여 실시예 8~14의 패턴을 형성하였다. (도 1 참조)

비교예

비교예 1 내지 7의 도전성 조성물의 제조

비교예 1 내지 7은 실시예와 대비하기 위한 비교 도전성 조성물로서 표 2와 같이 제조하였다.

	금속분말 Cu	제1바인더(g)	제2바인더	충전제(g) : 충전제도	산화방지제.1 (g)	산화방지제.2 (g)	경화제(g)	칙소제 (g)	방청제 (g)	분산제 (g) :
비교예1	Cu 100g	YD-128 25g	Aromatic Polyamine 10g	Sn0.7Cu 20g	부틸산 4g	케노데옥시콜린산 3	DETA 3g	카나우바왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	BYK 378 5g
비교예2	Cu 100g	YD-128 60g		SAC305 20g	프로피온산 4g	올레인산 3g	MNA 5g	카나우바왁스 1g		BYK 378 2g
비교예3	Cu 120g	YD-128 35g		Sn58bi 20g	노난산 4g	발레르산 3g	HN-2200 5g	카나우바왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	KD-9 5g
비교예4	Ni 100g	NC-3000 35g(일본화약)		SAC305 10g	프로피온산 4g	올레인산 3g	KH-506 5g	카나우바왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	BYK 378 7g
비교예5	Al 100g	KDN-255 30g(국도화학)	YD-70 15g		프로피온산 4g	올레인산 3g	HN-2200 5g	카나우바왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	BYK 378 5g
비교예6	Ag 100g	YDPN-638 35g(국도화학)		SAC305 20g	프로피온산 4g	올레인산 3g	TETA 5g	카나우바왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	BYK 204 5g
비교예7	Cu 100g	YD-128 35g(국도화학)		Sn0.7Cu 20g	숙신산 5g		BDMA 3g	카나우바왁스 2g	아민계 방청제 0.6g	BYK 140 5g

비교예 8 내지 14 도전성 패턴의 형성

전술한 비교예 1~7들에 따른 도전성 페이스트를 이용하여 절연코팅처리 된 강철기재에 메탈마스크를 체결한 후 두께 0.15mm로 인쇄하여 발열용 전도성 패턴을 형성하고, 단자필름을 접합한 후 온풍건조로에서 180℃에서 40분동안 경화시켜 도전성 패턴을 인쇄하여 비교예 8~14의 패턴을 형성하였다.

도전성 조성물의 평가

실험예 1 선저항 측정

실시예 8 내지 14와 비교예 8 내지 14의 패턴의 선저항을 측정하였다.

실험예 2 발열성능 측정

실시예 8 내지 14와 비교예 8 내지 14의 패턴이 형성된 기재를 물을 채운 비커에 투입하여 전기를 인가하여 일정 온도에 도착할 때까지의 걸리는 시간을 확인하였다.

실험예 1 및 실험예 2의 실험결과를 정리하여 표 1에 정리하였다.

	선저항(Ω)	50℃까지 소요시간(s)	70℃까지 소요시간(s)	100℃까지 소요시간(s)
실시예8	5.4	26	62	207
실시예9	7.0	32	72	221
실시예10	6.2	29	68	215
실시예11	5	28	64	210
실시예12	3.5	27	60	201
실시예13	4.8	27	62	205
실시예14	3.8	29	61	204
비교예8	14	62	107	X (MAX 74℃)
비교예9	17	67	115	X (MAX 70℃)
비교예10	발열 X	발열 X	발열 X	발열 X
비교예11	457	발열 X	발열 X	발열 X
비교예12	42	X (MAX 45℃)	발열 X	발열 X
비교예13	11	62	103	X (MAX 87℃)
비교예14	발열 X	발열 X	발열 X	발열 X

이에 따르면 실시예들은 선저항이 7Ω이하로 발열 시간이 단축되고 MAX온도가 높아 발열 특성이 우수하나, 비교예들은 선저항이 11Ω이상으로 발열 기능을 하지 못해 적용하지 못함을 확인할 수 있다.

실험예 3 부착력 실험

실시예 8 내지 14와 비교예 8 내지 14의 도전성 패턴을 shear test기(Dage 4000)를 통하여 JESD22-B117 방법에 따라 전단강도를 확인하고, 실험결과를 정리하여 표 3에 정리하였다.

실험예4 금속분말 산화도 평가

실시예 8 내지 14과 비교예 8 내지 14의 기재의 금속분말의 산화도 평가를 위해 산소분석기(LECO社 TC-400)를 통해 분석하였다. 산화방지제가 금속분말과 충전제의 산화에 어떠한 영향을 가지는지 확실히 알아보기 위해 제조일로부터 10일 이후 산소 함량을 평가하였다. 분석방법은 시료에서 원소를 추출하는 전형적인 Inert gas fusion 방식으로 금속, 비금속의 산소의 total 함량을 측정한다. 시료에서 산소는 CO 상태로 추출되어 헬륨 이동가스에 의해 가스관을 통과하면서 CO는 산화제에 의해 CO2 로 산화되며 H2 는 H2O 로 산화되어 각각의 IR CEll에 의하여 CO2 , H2O IR파장을 흡수하는 방식으로 함량을 측정한다. (ASTM E-1019, E-1587-94, E-1937, E-1409, E1569, E-1806)

	부착력 (kgf)	산소농도 (ppm)
실시예8	40.0	1810
실시예9	40.0	1540
실시예10	40.0	1820
실시예11	39.0	1920
실시예12	40.0	1840
실시예13	39.6	1970
실시예14	40.0	1770
비교예8	26.5	2478
비교예9	23.8	2654
비교예10	31.0	2241
비교예11	19.6	2730
비교예12	11.2	2987
비교예13	37.7	2020
비교예14	13.0	2855

이에 따르면 실시예들은 산소농도가 2000ppm 미만으로 경화 시 산화 반응에 의한 보이드 발생이 최소화되어 부착력이 우수하고, 비교예 9, 11, 12, 14는 산소농도 2000ppm 이상으로 경화 시 산화 반응에 의한 보이드 발생으로 부착력이 좋지 않음을 확인할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

1. 입자직경(D50)이 1μm ~ 8μm로 이루어지는 금속 분말;
   바인더;
   Sn을 포함하고, Ag, Cu, Bi, Zn, In 및 Pb로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질의 합금으로서 녹는점이 120℃~300℃이며, 입자직경이 1μm ~ 7μm 로 이루어지는 솔더분말;
   산화방지제; 및
   첨가제;를 포함하는 발열용 전도성 페이스트 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속 분말은 구리, 구리와 은의 합금, 구리를 코어로 하고 은을 쉘로 또는 니켈을 코어로 하고 은을 쉘로 하는 분말로 이루어지는 군에서 선택되는 하나인 발열용 전도성 페이스트 조성물
3. 제2항에 있어서,
   상기 산화방지제는 분말형태, 액상 또는 액상과 분말의 혼합형태로 포함되는 발열용 전도성 페이스트 조성물.
4. 제3항에 있어서,
   상기 산화방지제가 분말형태로 포함될 때 입자직경은 0.5㎛ 내지 10㎛로 이루어지는 발열용 전도성 페이스트 조성물.
5. 제3항에 있어서,
   상기 산화방지제는 아디프산, 프로피온산, 석신산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 제1산화방지제를 포함하는 발열용 전도성 페이스트 조성물.
6. 제5항에 있어서,
   상기 산화방지제는 팔미르산, 미리스틱산, 올레인산으로 이루어진 군에서 선택되는 제2산화방지제를 더 포함하는 발열용 전도성 페이스트 조성물.
7. 제1항에 있어서,
   상기 첨가제는 경화제, 칙소제, 분산제, 방청제로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 더 포함하는 발열용 전도성 페이스트 조성물.
8. 제2항에 있어서,
   상기 금속분말 100중량부에 대해서 바인더는 30중량부 내지 50 중량부, 충전제는 20중량부 내지 50중량부, 산화방지제는 5중량부 내지 10중량부, 경화제는 3 내지 7중량부, 칙소제는 1 내지 5중량부, 방청제는 0.5 내지 1중량부, 분산제는 3 내지 7중량부로 포함되는 발열용 전도성 페이스트 조성물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 도전성 페이스트 조성물을 두께 0.15mm, 폭 3mm로, 절연코팅 처리된 강철 기재 표면 인쇄하여 180℃에서 40분동안 경화시켜 발열용 전도성 패턴을 형성하는 경우, 상기 도전성 패턴의 선저항이 3.5 내지 7Ω인 발열용 도전성 패턴.
10. 제9항에 있어서, 상기 기재와 상기 전도성 패턴 사이의 전단 강도를 JESD22-B117에 따라 측정한 경우 20kgf 이상인 발열용 도전성 패턴.
11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 발열용 전도성 페이스트 조성물로 형성된 발열용 전도성 패턴을 가지는 전기장치.