KR20150118801A - 전도성 구리 복합잉크 및 이를 이용한 광소결 방법 - Google Patents

전도성 구리 복합잉크 및 이를 이용한 광소결 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광소결용 전도성 구리 복합잉크 및 이를 이용한 광소결 방법에 관한 것으로 나노 크기의 제1 구리입자; 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어 중에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물로 이루어진 제2 구리입자; 및 고분자 바인더 수지를 포함함으로써, 상온/대기 조건과 1 ~ 100 ms 이내의 매우 짧은 시간에 환원 및 소결을 할 수 있어 대량 생산이 가능하다.

Description

전도성 구리 복합잉크 및 이를 이용한 광소결 방법{Conductive composite Cu ink and light sintering method using the same}
본 발명은 제논 램프에서 조사되는 백색광을 이용하여 광소결할 수 있는 전도성 구리 복합잉크 및 이를 이용한 광소결 방법에 관한 것이다.
인쇄전자란 프린팅 기법으로 만들어진 혹은 전자제품을 의미하며 이는 종래의 포토리소그래피 공정에 비해 저가격, 친환경, 유연성, 대면적 대량생산, 저온/단순공정 등의 장점을 가지고 있다. 따라서 인쇄전자는 플렉서블 디스플레이,태양 전지, RFID(Radio Frequency Identification Device), 플렉서블 전자제품, 웨어러블 전자제품, 박판형 태양전지, 박판형 배터리 등 다양한 전자 제품에 적용이 가능하다.
현재 소자의 전자 패턴을 인쇄하기 위하여 이용되고 있는 잉크는 금, 은, 그리고 구리 나노입자를 이용한 전도성 잉크가 주로 이용되고 있다. 프린팅 된 전자 소자의 핵심 기술로 전도성 잉크의 소결이 있는데, 소결 방법 및 조건에 따라서 기판의 손상도, 소결 후 패턴의 전기 전도도 및 패턴의 품질을 좌우하게 되는 매우 중요한 요소이다.
전도성 잉크의 소결방법으로 현재까지는 주로 열소결 공정이 사용되어 왔다. 열소결 공정은 금속 나노입자를 소결시키기 위하여 비활성 기체 상태에서 약 200 내지 350 ℃의 온도로 수 십분 동안 가열하는 방식이어서 고온에 의해 기판이 손상될 수 있는 단점이 있다. 특히, 최근 플렉서블 저온 폴리머나 종이 위에 상기와 같은 전자 패턴을 제작하려는 시도가 이루어지면서 상기 고온 소결 방법은 인쇄 전자 산업 및 기술에 있어서 큰 장애가 되어 왔다.
그 밖에도 마이크로웨이브 소결법, 플라즈마 소결법 및 상온/대기압 상태에서의 소결이 가능한 레이저 소결법 등 발명되어 사용되고 있으나 마이크로웨이브 소결공정은 소결에 많은 시간이 소요되어 비효율적이며 투과 깊이가 얕다는 문제점이 있고, 플라즈마 소결공정은 장치가 매우 고가여서 상용화에 적합하지 않고, 레이저 소결공정은 레이저의 조사면적이 좁아 대면적으로의 소결이 불가능하며, 정교한 장비를 필요로 하기 때문에 실용성이 떨어진다는 문제점이 있다. 또한 구리는 열화학적 평형에 의하여 그 표면에 산화층이 형성되어 있어 소결이 매우 어렵고 소결 후에도 전도성이 떨어지는 것으로 알려져 있다.
극단파 백색광 조사 기술은 이온이 주입된 반도체 웨이퍼를 매우 짧은 시간에 어닐링(annealing)하고 열처리하는데 함께 사용되기도 하였지만 극단파 백색광을 이용하여 고온 소결 공정을 대체하는 기술은 현재까지 개발되지 못했다.
1. 한국공개특허 제2012-0132424호 2. 한국공개특허 제2012-0086635호 3. 한국공개특허 제2012-0086635호
1. S. Tatasov, A. Kolubaev, S. Belyaev, M. Lerner, and F. Tepper, Wear 252, 63 (2002). 2. Y. Xuan and Q. Li, Int. J. Heat Fluid Flow 21, 58 (2000). 3. J.A. Eastman, S.U.S. Choi, S. Li, W. Yu, and L.J. Thompson, Appl. Phys. Lett. 78, 718 (2001). 4. A.G. Nasibulin, P.P. Ahonen, O. Richard, E.I. Kauppinen, and I.S. Altman, J. Nanoparticle Res. 3, 385 (2001). 5. Y.I. Lee, J.R. Choi, K.J. Lee, N.E. Stott, and D.H. Kim, Nanotechnology 19, 415 (2008). 6. M. Berggren, D. Nilsson, and D. Robinson, Nat. Mater. 6, 3 (2007). 7. S.H. Jeong, K.H. Woo, D.J. Kim, S.K. Lim, J.S. Kim, H.S. Shin, Y.N. Xia, and J.H. Moon, Adv. Funct. Mater. 18, 679 (2008). 8. B.K. Park, D.J. Kim, S.H. Jeong, J.H. Moon, and J.S. Kim, Thin Solid Films 151, 7706 (2007).
본 발명의 목적은 상온/대기 조건과 매우 짧은 시간에 환원 및 소결을 할 수 있는 광소결용 전도성 구리 복합잉크를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 구리 복합잉크를 이용한 광소결 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광소결용 전도성 구리 복합잉크는 나노 크기의 제1 구리입자; 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어 중에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물로 이루어진 제2 구리입자; 및 고분자 바인더 수지를 포함할 수 있다.
상기 광소결용 전도성 구리 복합잉크는 광소결 조건이 제논 플래쉬 램프의 펄스 수가 1 내지 10일 때, 강도가 5 내지 30 J/cm2이고, 펄스 폭이 5 내지 30 ms이며, 펄스 갭이 5 내지 30 ms일 수 있다.
또한, 광소결 조건이 제논 플래쉬 램프의 펄스 수가 1 일 때, 강도가 5 내지 15 J/cm2이고, 펄스 폭이 5 내지 20 ms일 수 있다.
이때, 상기 제1 구리입자는 직경이 1 내지 500 nm일 수 있다.
상기 제2 구리입자에서, 상기 마이크로 크기의 구리입자는 직경이 1 내지 10 ㎛일 수 있으며, 상기 구리 나노와이어는 직경이 10 내지 500 nm이고, 길이가 1 내지 100 ㎛일 수 있다.
상기 제2 구리입자가 마이크로 크기의 구리입자이면, 제1 구리입자 대 제2 구리입자의 중량비는 1 대 0.01 내지 100의 비율로 혼합될 수 있으며,
제2 구리입자가 구리 나노와이어이면, 제1 구리입자 대 제2 구리입자의 중량비는 1 대 0.001 내지 1의 비율로 혼합될 수 있으며,
상기 제2 구리입자가 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어의 혼합한 혼합물인 경우, 제1 구리입자 대 제2 구리입자의 중량비는 1 대 0.01 내지 10 중량부의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 혼합물은 마이크로 크기의 구리입자 1 중량부에 대하여 구리 나노와이어 0.005 내지 0.1 중량부의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 전도성 구리 복합잉크 총 중량을 기준으로 고분자 바인더 수지가 1 내지 50 중량%로 함유될 수 있다.
상기 고분자 바인더 수지는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜, 폴리비닐부티랄, 폴리에틸렌글리콜, 폴리메틸메타크릴레이트, 덱스트란, 아조비스 및 도데실벤젠황산나트륨 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전도성 구리 복합잉크의 광소결 방법은 나노 크기의 제1 구리입자; 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어 중에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물로 이루어진 제2 구리입자; 및 고분자 바인더 수지를 포함하는 전도성 구리 복합잉크를 제조하는 단계, 상기 제조된 전도성 구리 복합잉크를 기판에 코팅하는 단계, 및 상기 기판에 코팅된 구리 복합잉크를 제논 플래쉬 램프로부터 조사된 백색광을 이용하여 광소결하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전도성 구리 복합잉크를 제조하는 단계는 초음파 분산기, 교반기, 볼밀 및 3롤밀 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 분산하는 단계; 및 탈포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제조된 전도성 구리 복합잉크는 기판에 코팅되기 전에 70 내지 100 ℃의 물로 3 내지 5시간 동안 중탕될 수 있다.
상기 기판은 폴리이미드 필름(PI), BT 에폭시/유리 섬유, 폴리에틸렌 필름(PT) 및 포토페이퍼로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 하이브리드 구리잉크의 코팅방법은 스크린 프린팅(screen printing), 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 및 그라뷰어링(Gravuring)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 제논 플래쉬 램프의 펄스 폭(Pulse width)은 0.01 내지 100 ms이고, 펄스 갭(Pulse gap)은 0.01 내지 100 ms이며, 강도(Intensity)는 0.01 내지 100 J/㎠일 수 있다.
상기 제논 플래쉬 램프의 펄스 수(Pulse number)는 1 내지 1000번일 수 있다.
상기 광소결 단계는 일 단계 또는 여러 단계로 수행될 수 있으며, 구체적으로 예열(조직 치밀화) 또는 용매 건조를 위한 예비 광조사 단계를 더 포함하여 수행한 뒤, 입자와 소결을 위한 광소결 단계를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 구리 복합잉크는 종래 구리 나노입자만 사용하여 제조된 구리잉크에 비하여 소결시 비저항이 낮으며 전기전도성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전도성 구리 복합잉크의 소결방법과 조건에 의하면, 300 ℃ 이상의 온도에서 수행되던 고온 소결 공정을 대체하여 제논 램프를 이용한 극단파 백색광 광소결 시스템을 이용하여 상온/대기 조건과 1 내지 100 ms 이내의 매우 짧은 소결시간에 환원 및 소결을 할 수 있다. 또한, 산업적으로 쓸 수 있는 비저항값을 얻을 수 있다는 장점과 더불어 고온 소결 공정과 레이저 소결 공정 모두 할 수 없었던 대량 생산을 할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 적은 비용으로 대량생산이 요구되는 RFID(Radio Frequency Identification Device) 태크, 스마트 카드, 인쇄회로 기판 등과 같은 산업 뿐만 아니라, 플렉서블 전자 제품(Flexible Electronics), 웨어러블 전자 제품(Wearable Electronics), 대면적 디스플레이, 박판형 태양전지, 박판형 배터리 등과 같은 고부가 가치 상품을 저렴하게 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 극단파 백색광을 이용하여 구리 복합잉크를 소결하는 과정을 나타내는 공정순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광소결 장치 및 소결하는 과정을 보여주는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제논 램프의 단펄스 백색광에 대한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 비교예 1 및 비교예 2의 구리잉크의 극단파 백색광 조사 강도에 따른 면저항 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 1의 구리 복합잉크의 극단파 백색광 조사 펄스 폭에 따른 면저항 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6는 본 발명에 따른 실시예 4의 구리 복합잉크의 극단파 백색광 조사 펄스 폭에 따른 면저항의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 따른 구리 복합잉크의 제1 구리입자 및 제2 구리입자 조성비에 따른 면저항 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 따른 실시예 1 및 비교예 2의 극단파 백색광 펄스 폭에 따른 면저항 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 따른 구리 복합잉크의 제1 구리입자 및 제2 구리입자 조성비에 따른 주사전자현미경 이미지이다(단, 제2 구리입자는 마이크로 사이즈의 구리입자).
도 10은 본 발명의 따른 구리 복합잉크의 제1 구리입자 및 제2 구리입자 조성비에 따른 주사전자현미경 이미지이다(단, 제2 구리입자는 구리 나노와이어).
도 11는 본 발명의 따른 구리 복합잉크의 제1 구리입자 및 제2 구리입자 조성비에 따른 저항값을 나타낸 그래프이다(단, 제2 구리입자는 마이크로 사이즈의 구리입자).
도 12는 본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 X선 회절 분석 결과이다.
도 13은 본 발명의 따른 구리 복합잉크의 제1 구리입자 및 제2 구리입자 조성비에 따른 반복 외측 굽힘 시험 1000회 실시 후의 저항 상승률을 나타낸 그래프이다(단, 제2 구리입자는 구리 나노와이어).
도 14는 본 발명의 따른 구리 복합잉크의 제1 구리입자 및 제2 구리입자 조성비에 따른 반복 외측 굽힘 시험 1000회 실시 후 측정한 주사전자현미경 이미지이다(단, 제2 구리입자는 구리 나노와이어).
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 광소결용 구리 복합잉크는 나노 크기의 제1 구리입자; 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어 중에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물로 이루어진 제2 구리입자; 및 고분자 바인더 수지를 포함한다.
본 발명에 따른 광소결용 전도성 복합잉크는 광소결 조건이 제논 플래쉬 램프의 펄스 폭(Pulse width)은 0.01 내지 100 ms이고, 펄스 갭(Pulse gap)은 0.01 내지 100 ms이며, 강도(Intensity)는 0.01 내지 100 J/cm2일 수 있으며, 펄스 수(Pulse number)는 1 내지 1000번일 수 있다.
상기 광소결의 최적조건은 제논 플래쉬 램프의 설정 조건에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 광소결용 구리 복합잉크의 최적 광소결 조건은 제논 플래쉬 램프의 펄스 수가 1 내지 10이면, 강도가 5 내지 30 J/cm2이고, 펄스 폭이 5 내지 30 ms이며, 펄스 갭이 5 내지 30 ms인 것이 바람직하다. 한편, 광소결 조건이 제논 플래쉬 램프의 펄스 수가 1이면, 최적 광소결 조건은 강도가 5 내지 15 J/cm2이고, 펄스 폭이 5 내지 20 ms인 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 광소결용 전도성 구리 복합잉크를 제조하기 위해서 사용되는 제1 구리입자는 직경이 1 내지 500 nm일 수 있는데, 바람직하게는 평균입경이 10 내지 200 nm일 수 있다. 상기 제1 구리입자의 크기가 이 범위 미만이면 분산성이 떨어지는 잉크가 제조될 수 있어 바람직하지 않으며, 상가 제1 구리입자의 크기가 이 범위를 초과하면 소결 시 제2 구리입자와 제1 구리입자 사이에 생성된 기공의 크기가 너무 커 비저항이 상승되고 전도성이 낮아져 전도성 잉크로 사용이 부적합할 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 제2 구리입자는 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어 중에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물 일 수 있다. 상기 크기가 제1 구리입자 및 제2 구리입자를 혼합하여 제조된 잉크는 소결 후, 크기가 큰 구리입자와 나노 크기의 구리 입자 간에 네킹(necking)이 형성되어 구리필름의 기공을 줄일 수 있어 비저항이 낮출 수 있어 전도성이 향상시킬 수 있으며, 내구성이 향상되어 저항상승률을 낮출 수 있어 바람직하다.
상기 마이크로 크기의 구리입자는 직경이 1 내지 10 ㎛일 수 있으며, 상기 입자의 모양은 부정형, 원형, 타원형, 판상형 또는 막대형일 수 있으며, 이들을 혼합하여 사용할 수도 있다. 서로 상이한 모양이나 크기가 다른 구리입자를 함께 사용함으로써 플라즈몬(Plasmoinc; 빛 공명 현상)을 발생시켜 구리입자의 소결 에너지를 줄일 수 있다. 입자의 크기가 상기 범위 미만이면 전도성이 우수하지 못하며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 소결에 필요한 에너지가 커지므로 소결 효율이 나빠지며, 생성된 패턴이 손상될 수 있어 전도성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
한편, 상기 구리 나노와이어는 직경이 10 내지 500 nm이고, 길이가 1 내지 100 ㎛일 수 있는데, 직경 및 길이가 상기 범위 미만이면 전도성이 우수하지 못하며, 직경 및 길이가 상기 범위를 벗어나면 소결에 필요한 에너지가 커지므로 소결 효율이 나빠지며, 전도성이 저하된 패턴이 생성될 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 구리 복합잉크는 상기 제2 구리입자가 마이크로 크기의 구리입자이면, 제1 구리입자 대 제2 구리입자의 중량비는 1 대 0.01 내지 100의 비율로 혼합될 수 있으며, 제2 구리입자가 구리 나노와이어이면, 제1 구리입자 대 제2 구리입자의 중량비는 1 대 0.001 내지 1의 비율로 혼합될 수 있다.
제1 구리입자를 기준으로 제2 구리입자의 비율이 상기 범위 미만이면 구리 잉크의 비저항을 낮출 수 없고, 인쇄 후 표면상태가 고르지 못하며, 전도성이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과하면 소결 효율이 저하될 수 있다.
상기 제2 구리입자는 마이크로 크기의 구리입자 또는 구리 나노와이어를 독립적으로 사용할 수도 있으나 이를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 마이크로 크기의 구리입자와 구리 나노와이어를 혼합하여 사용하는 경우에는 나노입자, 마이크로입자 및 나노와이어가 서로 뭉쳐져 연결고리를 형성하여 내구성이 향상되어 저항상승률을 낮출 수 있어 바람직하다.
상기 제2 구리입자가 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어의 혼합한 혼합물인 경우, 제1 구리입자 대 제2 구리입자의 중량비는 1 대 0.01 내지 10 중량부의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 혼합물은 마이크로 크기의 구리입자 1 중량부에 대하여 구리 나노와이어 0.005 내지 0.1 중량부의 비율로 혼합될 수 있다.
본 발명에 사용되는 고분자 바인더 수지는 분산제(계면활성제)로 사용되어 인쇄 후 건조가 이루어지는 동안 안정적으로 패턴을 유지하고 백색광 조사시 구리 복합잉크의 증발을 막을 수 있는 것으로서, 구체적으로 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜, 폴리비닐부티랄, 폴리에틸렌글리콜, 폴리메틸메타크릴레이트, 덱스트란, 아조비스 및 도데실벤젠황산나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
상기 고분자 바인더 수지의 함량은 구리 복합잉크 총 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 3 내지 40 중량%이다. 고분자 바인더 수지의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 인쇄 후 건조가 이루어지는 동안 패턴을 유지할 수 없으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 구리 복합잉크의 인쇄력 및 전도성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 구리 복합 잉크에 부착력을 증가시키기 위한 실란커플링제를 더 첨가할 수 있으며, 점성 조절제, 표면장력 조절제 등을 더 첨가할 수 있다.
상기 점성 조절제로 감마-부티로락톤을 사용할 수 있으며, 표면장력 조절제로 2-에톡시에탄올 및 부탄올 등의 저급 알콜을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 구리 복합잉크를 소결하여 전도성을 높이는 소결방법에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구리 복합잉크는 나노 크기의 제1 구리입자; 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어 중에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물로 이루어진 제2 구리입자; 및 고분자 바인더 수지를 포함하는 전도성 구리 복합잉크를 제조하는 단계(S1), 상기 제조된 전도성 구리 복합잉크를 기판에 코팅하는 단계(S2) 및 상기 기판에 코팅된 구리 복합잉크를 제논 플래쉬 램프로부터 조사된 백색광을 이용하여 광소결하는 단계(S3)를 포함한다.
먼저, 상기 (S1)에서는 상기에 기재된 바에 따라 나노 크기의 제1 구리입자; 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어 중에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물로 이루어진 제2 구리입자; 및 고분자 바인더 수지를 포함하는 전도성 구리 복합잉크를 제조한다.
상기 구리 복합잉크 제조시 용이한 분산을 위하여 초음파 분산기, 교반기, 볼밀 및 3롤밀 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 분산하는 단계 및 탈포하는 단계를 더 포함하여 수행할 수 있다.
상기 제조된 구리 복합잉크는 기판에 코팅되기 전에 70 내지 100 ℃의 물로 3 내지 5시간 동안 중탕되는 것이 바람직하다. 구리 복합잉크를 중탕시키지 않은 상태로 기판에 코팅하면 구리 복합잉크에 포함된 구리 나노입자, 마이크로입자, 나노와이어 또는 이들의 혼합물이 곳곳에 뭉쳐있을 수 있다.
구리 복합잉크의 상기 고분자 바인더 수지는 백색광 조사시 산화구리막의 환원을 이루어주는 역할을 하므로, 그 종류를 적절히 조합하거나 양을 조절함으로써 환원 반응을 용이하게 만들어주는 것이 바람직할 것이다.
상기 구리 복합잉크는 분산이 용이하기 위해서 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 예를 들어 2-부톡시에틸 아세테이트; 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트; 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트; 에틸렌 글리콜 부틸 에테르; 시클로헥사논; 시클로헥사놀; 2-에톡시에틸 아세테이트; 에틸렌 글리콜 디아세테이트; 테르피네올(terpineol); 이소부틸 알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
다음으로 (S2)에서는 제조된 구리 복합잉크를 기판에 코팅(인쇄)한다.
기판은 폴리이미드 필름(PI), BT 에폭시/유리 섬유, 폴리에틸렌 필름(PT) 및 포토페이퍼로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 구리 복합잉크는 스크린 프린팅(screen printing), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 그라뷰어링(Gravuring) 등의 방법에 의하여 기판 위에 도포될 수 있다.
다음으로 (S3)에서는 기판에 코팅된 구리 복합잉크를 제논 플래쉬 램프로부터 조사된 백색광을 이용하여 광소결한다.
또한 상기 소결단계 전에 도포된 잉크의 용매를 건조하는 것이 바람직하다. 이때 건조가 제대로 이루어지지 않으면 백색광 조사시 잉크가 액상에서 고상으로 상변화하는데 에너지를 많이 소모하므로 소결이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 상기 건조 방법으로, 90 내지 120 ℃ 온도의 열풍기, 핫플레이트 등을 이용하여 건조시킬 수도 있지만, 한편으로 도포된 잉크의 건조를 본 발명에 의한 백색광 조사 조건을 조절하여 달성할 수도 있을 것이며, 조직의 치밀화를 이루기 위해 백색광 조사 조건을 조절하여 예열할 수도 있을 것이다.
본 발명에 의하면 약 0.01 내지 100 ms 정도의 매우 짧은 시간 동안 완전한 건조 및 소결이 가능하다. 본 발명에 사용하는 제논 램프를 이용한 극단파 광소결 장치의 일반적인 구조를 도 2에 나타내었다.
기판 위에 도포된 구리 복합잉크는 제논 램프로부터 발산되는 극단파 백색광에 의해 빛 에너지를 받으면서 광소결되어 전도성을 띠게 되는데, 제1 및 제2 구리 입자간에 네킹이 형성되어 전도성을 향상시킨다. 도 2(a)는 나노 크기의 제1 구리입자와 마이크로 크기의 제2 구리입자를 이용하여 제조한 구리 복합잉크의 소결과정을 나타낸 도이며, 도 2(b)는 나노 크기의 제1 입자와 구리 나노와이어의 제2 구리입자를 이용하여 제조한 구리 복합잉크의 소결과정을 나타낸 도이다. 제1 및 제2 구리입자 간에 네킹이 형성된 모습을 확인할 수 있다.
광소결 단계에서 제논 플래쉬 램프의 펄스 폭(Pulse width)은 0.01 내지 100 ms, 펄스 갭(Pulse gap)은 0.01 내지 100 ms, 펄스 수(Pulse number)는 1 내지 1000번, 제논 플래쉬 램프의 강도(Intensity)는 0.01 J/㎠ 내지100 J/㎠ 인 것이 바람직하다. 펄스 폭이 100 ms보다 클 경우에는 단위 시간당 입사 에너지가 줄어들어 소결의 효율이 저하될 수 있으므로 비경제적이다. 펄스 갭이 100 ms보다 크거나 펄스 수가 1000번보다 큰 경우, 강도가 0.01 J/㎠보다 작은 경우에도 너무 낮은 에너지로 인해 구리 복합잉크가 소결될 수 없으며, 펄스 갭이 0.01 ms보다 작거나 강도가 100 J/㎠ 보다 클 경우에는 장비와 램프에 무리가 가해지기 때문에 장비와 램프의 수명이 급속하게 줄어드는 문제점이 있다.
본 발명에서 펄스 폭(0.01 내지 100 ms), 펄스 갭(0.1 내지 100 ms), 펄스 수(1 내지 1000번), 강도(0.01 J/cm2 내지 100 J/ cm2)의 변화에 따라 광소결 조건이 달라지며 그에 따라 총 광에너지가 최대 100J까지 방출하게 된다. 이때 충분한 빛 에너지가 조사되어야만 소결이 가능하며 소결을 위한 에너지 범위는 기판에 따라 PI(5 ~ 50J), 포토페이퍼(3 ~ 15J), BT(10 ~ 25J) 등 다양할 수 있다.
또한 이러한 효과는 입자의 크기, 모양 및 바인더의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 금, 은을 소량 섞어 기공을 줄임으로써 더 높은 전도성을 얻을 수도 있다.
이해를 돕기 위해 제논 램프의 단 펄스 백색광에 대한 그래프가 도 3에 도시되어 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
실시예 1
1 단계: 에틸렌 글리콜(99%, Sigma Aldrich Co. Ltd) 7 g에 구리 나노입자(20 ~ 50nm, quantum sphere Inc.)와 구리 마이크로입자(직경 2um ~ 8um JoinM)의 비율(중량%)을 75:25로 혼합한 구리 혼합입자 21 g을 교반기를 이용하여 섞은 후에 혼합탈포기를 이용하여 다시 분산시켰다. 여기에 볼밀을 돌리고 그 중 뭉쳐있는 구리 응집체를 여과하기 위해 여과기를 이용하여 제거한 후에 혼합탈포기를 이용하여 마지막으로 분산시켜 구리 슬러리를 제조하였다.
2 단계: 얻어진 구리 슬러리 1 g에 실란 커플링제(KBE-603, Shin-Etsu silicones) 72 mg과 γ-부티로락톤(Wako Pure Chemical Ind., Ltd) 400 mg, 2-에톡시에탄올(Wako Pure Chemical Ind., Ltd) 400 mg, 부틸 에탄올(Sigma Aldrich) 400 mg을 넣고 혼합탈포기를 이용하여 분산시켜 나노/마이크로 구리 복합잉크를 완성하였다.
3 단계: 잉크젯 프린터(T30, EPSON)을 이용하여 폴리이미드 기판 위에 나노/마이크로 구리 복합잉크를 10회 도포하여 코팅두께가 1 ㎛인 패턴을 형성하였다. 구리잉크가 코팅된 기판을 핫 플레이트로 100℃에서 4시간 동안 건조한 후 건조된 기판에 제논 플래쉬 램프를 이용하여 펄스 폭 10 ms, 펄스 수 1번, 강도 12.5 J/cm2 조사조건으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
실시예 2
구리 나노입자와 구리 마이크로입자의 비율(중량%)을 75:25 대신에 50:50으로 혼합한 구리 혼합입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 구리잉크를 제조하고 실시예 1과 동일한 방법으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
실시예 3
구리 나노입자와 구리 마이크로입자의 비율(중량%)을 75:25 대신에 25:75로 혼합한 구리 혼합입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 구리잉크를 제조하고 실시예 1과 동일한 방법으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
실시예 4
1 단계: 에틸렌 글리콜(DEG) 9g에 부틸 에탄올(DEG butyl ether)을 2 ml 첨가시킨 용액에 폴리비닐피롤리돈(PVP) 0.9g을 첨가하여 소니케이터로 한 시간 동안 용해시킨 다음 입자 직경이 20 ~ 35nm인 구리 나노입자(Quantum Spehere Inc Co. Ltd)와 나노와이어(Skyspring Nanomaterials Inc Co. Ltd)의 질량분율을 99:1로 하여 총 11.4g을 넣고, 24시간 동안 소니케이터, 혼합탈포기, 기계식 교반기, 볼밀, 3 롤밀을 이용하여 분산시켜 나노/나노와이어 구리 복합잉크를 제조하였다.
2 단계: 상기 제조된 나노/나노와이어 구리 복합잉크 이용하여 폴리이미드(Polyimide, PI) 기판에 잉크젯 프린터로 코팅하여 코팅두께가 10 ㎛인 패턴을 형성하였다. 잉크가 코팅된 기판을 핫 플레이트로 100℃에서 4시간 동안 건조한 후 건조된 기판에 제논 플래쉬 램프를 이용하여 강도 12.5 J/cm2, 펄스 폭 10 ms, 펄스 수 1번의 펄스 조사조건으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
실시예 5
구리 나노입자와 구리 나노와이어의 비율(중량%)을 99:1 대신에 97:3으로 혼합한 구리 혼합입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 구리잉크를 제조하고 실시예 1과 동일한 방법으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
실시예 6
구리 나노입자와 구리 나노와이어의 비율(중량%)을 99:1 대신에 95:5로 혼합한 구리 혼합입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 구리잉크를 제조하고 실시예 1과 동일한 방법으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
실시예 7
구리 나노입자와 제2 구리입자(구리 마이크로 입자:나노와이어의 비율=99:1 중량%)의 비율(중량)을 1:1로 혼합한 구리입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 구리 복합잉크를 제조하고 실시예 1과 동일한 방법으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
비교예 1
구리 나노입자와 구리 마이크로입자를 혼합한 구리혼합 입자를 사용한 것 대신에 구리 나노입자 100 중량%를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 구리잉크를 제조하고 실시예 1과 동일한 방법으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
비교예 2
구리 나노입자와 구리 마이크로입자를 혼합한 구리 혼합입자를 사용한 것 대신에 구리 마이크로입자 100 중량%를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 구리잉크를 제조하고 실시예 1과 동일한 방법으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
제조예 1
1 단계: 에틸렌 글리콜(99%, Sigma Aldrich Co. Ltd) 7 g에 구리 나노입자(20-50nm, quantum sphere Inc.) 9 g와 구리 마이크로입자(직경 2um ~ 8um JoinM)7 g을 교반기를 이용하여 섞은 후에 혼합탈포기를 이용하여 다시 분산시켰다. 여기에 볼밀을 돌리고 그 중 뭉쳐있는 구리 응집체를 여과하기 위해 여과기를 이용하여 제거한 후에 혼합탈포기를 이용하여 마지막으로 분산시켜 구리 슬러리를 제조하였다.
2 단계: 얻어진 구리 슬러리 1 g에 실란 커플링제(KBE-603, Shin-Etsu silicones) 72 mg과 γ-부티로락톤(Wako Pure Chemical Ind., Ltd) 400 mg, 2-에톡시에탄올(Wako Pure Chemical Ind., Ltd) 400 mg, 부틸 에탄올(Sigma Aldrich) 400 mg을 넣고 혼합탈포기를 이용하여 분산시켜 나노/마이크로 구리 복합잉크를 완성하였다.
3 단계: 잉크젯 프린터(T30, EPSON)을 이용하여 폴리이미드 기판 위에 나노/마이크로 구리 복합잉크를 10회 도포하여 코팅두께가 1 ㎛인 패턴을 형성하였다. 구리잉크가 코팅된 기판을 핫 플레이트로 100℃에서 4시간 동안 건조한 후 건조된 기판에 제논 플래쉬 램프를 이용하여 펄스 폭 10 ms, 펄스 수 1번, 강도 12.5 J/cm2 조사조건으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
제조예 2
1 단계: 아조비스 0.2 g과 도데실벤젠황산나트륨(sodium dodecyl benzene sulfate) 0.1 g을 에틸렌 글리콜(99%, Sigma Aldrich Co. Ltd) 9 g에 섞어 소니케이터를 이용하여 1시간 동안 분산시켰다. 상기 분산액에 실시예 1의 구리 나노입자 11 g과 구리 마이크로입자를 6 g을 넣고 교반기와 소니케이터를 동시에 이용하여 섞은 후, 혼합탈포기를 이용하여 다시 분산시켰다. 여기에 볼밀을 돌린 후 그 중 뭉쳐있는 응집체를 거르기 위해 여과기(기공 크기 : 0.45um)를 이용하여 제거한 후 혼합탈포기를 이용하여 다시 분산시켰다.
2 단계: 1 단계에서 얻어진 구리 슬러리 1 g을 실시예 1의 2 단계와 동일한 방법으로 혼합 및 분산하여 나노/마이크로 구리 복합잉크를 완성하였다.
3 단계: 기판으로 페트(Polyethylene terephthalate)를 사용하여 실시예 1의 방법으로 구리 패턴을 형성하였다. 이때, 백색광 극단파의 조사 조건은 펄스 폭 10 ms, 펄스 수 1번, 강도 20 J/cm2를 사용하였다.
제조예 3
1 단계: PVP 0.2g과 디에틸렌 글리콜(DEG) 7 g을 소니케이터를 이용하여 1시간 동안 분산 시시켰다. 상기 분산액에 실시예 1의 구리 나노입자 6.5 g과 구리 마이크로입자 6.5 g을 넣고, 3 시간 동안 소니케이터와 교반기를 이용하여 분산시키고 볼밀을 돌렸다. 상기 분산액에서 뭉쳐있는 구리 응집체를 여과하기 위해 여과기(기공 크기 : 0.45 um)를 이용하여 제거한 후에 혼합탈포기를 이용하여 마지막으로 분산시켜 나노/마이크로 구리 복합잉크를 완성하였다.
2 단계: 기판으로 폴리이미드(Polyimide)를 사용하여 실시예 1의 방법으로 구리 패턴을 형성하였다. 이때, 백색광 극단파의 조사 조건은 펄스 폭 10 ms, 펄스 수 1번, 강도 20 J/cm2를 사용하였다.
제조예 4
디에틸렌 글리콜(DEG) 13.5g에 소니케이터를 이용하여 폴리비닐플롤리돈(PVP) 1.71 g을 한 시간 동안 용해시킨 후, 한 시간 동안 분산시킨 다음 구리 나노입자(Quantum Spehere Inc Co. Ltd) 47.8 g을 넣고, 12 시간 동안 소니케이터, 혼합탈포기, 기계식 교반기, 볼밀, 3 롤밀을 이용하여 분산시켜 복합잉크 구리잉크를 제조하였다.
상기 제조된 구리잉크를 80℃의 물에서 4시간 동안 중탕하여 준비된 폴리이미드(Polyimide, PI) 기판에 닥터 블레이드법으로 코팅하여 코팅두께가 10 ㎛인 패턴을 형성하였다. 구리잉크가 코팅된 기판을 핫 플레이트로 90 ℃에서 3 시간 동안 건조한 후 건조된 기판에 제논 플래쉬 램프를 이용하여 강도 15 J/cm2, 펄스 폭 20 ms, 펄스 수 1번의 펄스 조사조건으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
제조예 5
디에틸렌 글리콘 뷰틸 에테르 용매 30 g에 폴리비닐플롤리돈(PVP) 3.2 g을 용해시킨 후 20 ~ 35nm인 구리 나노입자(Quantum Spehere Inc Co. Ltd) 19.8 g과 구리 나노와이어를 넣고, 24 시간 동안 소니케이터, 혼합탈포기, 미케니컬 스터러, 볼밀, 3 롤밀을 이용하여 분산시켜 복합잉크 구리잉크를 제조하였다.
상기 복합잉크 구리잉크를 폴리이미드(Polyimide) 기판 위에 잉크젯 프린터(Inkjet printer)로 코팅하여 코팅두께가 10 ㎛인 패턴을 코팅한 후, 핫플레이트를 이용하여 80 ℃에서 2 시간 동안 건조한 후 건조된 기판에 제논 플래쉬 램프를 이용하여 강도 100 J/cm2, 펄스 폭 10 ms, 펄스 수 1번의 펄스 조사조건으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
제조예 6
디에틸렌 글리콜(DEG) 9 g에 뷰틸 에탄올(DEG butyl ether)을 2 ml 첨가 시킨 용액에 폴리비닐피롤리돈(PVP) 0.9 g을 첨가하여 소니케이터로 한 시간 동안 용해시킨 다음 입자 직경이 20 ~ 35 nm인 구리 나노입자(Quantum Spehere Inc Co. Ltd)와 나노와이어의 질량분율을 각각 95:5 로 하여 총 11.4 g을 넣고, 24 시간 동안 소니케이터, 혼합탈포기, 기계식 교반기, 볼밀, 3 롤밀을 이용하여 분산시켜 4 가지의 구리 나노입자/나노와이어 잉크를 제조하였다.
상기 제조된 잉크를 이용하여 폴리이미드(Polyimide, PI) 기판에 잉크젯 프린터로 코팅하여 코팅두께가 10 ㎛인 패턴을 형성한다. 잉크가 코팅된 기판을 핫 플레이트로 60 ℃에서 2 시간 동안 건조한 후 건조된 기판에 제논 플래쉬 램프를 이용하여 강도 10.0 J/cm2, 펄스 폭 10 ms, 펄스 수 1번의 펄스 조사조건으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
시험예 1: 광소결 조건 설정
시험예 1.1: 조사 강도 설정
극단파 백색광 조사 조건을 최적화하기 위하여 비교예 1-2 및 실시예 1 및 실시예 4의 잉크를 이용하여 조사 강도(총 조사 에너지량)에 따른 면저항을 측정하였다. 단, 펄스 수 1번, 펄스폭 10 ms의 펄스 조사조건으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 조사 강도가 15 J/cm2을 초과하는 경우 높은 에너지로 인하여 구리 패턴이 손상되는 것을 확인하였으며, 구리 나노잉크(비교예 1) 및 구리 마이크로 잉크(비교예 2)가 모두 조사 강도가 12.5 J/cm2인 지점에서 낮은 면저항을 보였다.
기판 위에 도포된 구리 복합잉크에 대한 극단파 백색광 조사조건에 따른 저항의 변화를 도 5 및 도 6에 나타내었다. 상기 도 5 및 도 6를 참고로 하면, 소결 전에는 저항이 무한대였으나 소결 후에는 조건에 따라 저항의 변화가 발생함을 확인할 수 있다. 나노/마이크로 구리 복합잉크 및 나노/나노와이어 구리 복합잉크 모두 조사 강도가 12.5 J/cm2인 지점에서 낮은 면저항을 보였다. 이 결과를 기반으로 하여 비저항을 계산하면, 실시예 1의 잉크는 0.070 Ω/sq의 면저항을 가지는 것으로 확인되었으며, 실시예 4는 0.068 Ω/sq의 면저항을 가지는 것으로 확인되었다. 상기와 같은 결과를 통해 본 발명에 따른 구리 복합잉크가 산업적으로 쓸 수 있는 허용범위 내에 포함된다는 것을 증명하였다.
한편, 제1 구리입자 및 제2 구리입자 함량비에 따른 특성을 확인하기 위하여 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 면저항을 측정하였으며, 이를 도 7에 나타내었다.
도 7에 도시된 바와 같이 제1 구리입자:제2 구리입자의 함량비가 50:50인 복합잉크에서 가장 낮은 면저항을 보이는 것을 확인하였다.
시험예 1.2: 펄스 폭 설정
실시예 1 및 비교예 2의 잉크를 이용하여 펄스 폭에 따른 면저항을 측정하였으며, 이를 도 8에 나타내었다. 단, 펄스 수 1번, 조사 강도가 12.5 J/cm2의 펄스 조사조건으로 극단파 백색광을 조사하여 소결하였다.
펄스 폭이 5 ms의 경우, 짧은 시간 동안 과도한 에너지가 조사되어 구리 패턴이 손상되었으나, 펄스 폭이 10 ms 이상에서는 실시예 1과 비교예 2 모두 조사시간이 증가할수록 면저항이 증가하는 양상을 보였다. 펄스 폭이 10 ms에서는 실시예 1에 따른 잉크 패턴의 면저항이 더 낮았으며, 펄스 폭을 20 ms로 늘린 경우에는 구리 마이크로 입자가 소결되지 않아 저항이 증가하였다. 따라서, 펄스 폭이 10 ms인 것을 최적 광조사 시간 조건으로 확인하였다.
시험예 2: X선 회절 분석
본 발명에 따른 구리 복합잉크를 광소결한 후, 주사전자현미경 분석하여 이를 도 9 및 도 10에 나타내었다. 도 9는 실시예 1-3 및 비교예 1,2에 따른 마이크로 크기의 구리입자 함량에 따른 나노/마이크로 구리 복합잉크의 주사전자현미경 분석 이미지이며, 도 10은 실시예 4-6 및 비교예 3에 따른 소결 전 및 광소결 후의 주사전자현미경 이미지이다.
소결 전에는 제1 구리입자와 제2 구리입자가 서로 떨어져 있는 반면 소결후에는 제1 구리입자와 제2 구리입자가 서로 뭉쳐져 네킹을 형성하였으며, 기공이 줄어든 것을 확인할 수 있다. 상기와 같은 결과를 통해 비저항이 더 낮아졌으며, 전도성을 향상시킬 수 있었다.
시험예 3: 나노/마이크로 구리 복합잉크의 성능 측정
나노입자 및 마이크로 입자의 함량에 따른 구리 복합잉크의 저항값을 측정하였다. 도 11은 실시예 1-3 및 비교예 1-2에 따라 제조된 구리 복합잉크 또는 구리잉크를 이용하여 광소결한 후 측정된 저항값을 나타낸 그래프이다.
도 11에 도시된 바와 같이 제1 구리입자:제2 구리입자의 함량비가 50:50인 복합잉크에서 가장 낮은 저항값을 보이는 것을 확인하였다. 상기와 같은 결과는 나노/마이크로 구리 복합잉크가 나노 사이즈의 구리로 이루어진 잉크 또는 마이크로 사이즈의 구리로 이루어진 잉크에 비하여 전기 전도도가 우수하다는 것을 입증한다.
시험예 4: X선 회절 분석
본 발명의 실시예 1-3 및 비교예 1-2에 따라 제조된 구리 복합잉크 또는 구리잉크를 이용하여 광소결한 후 X-선 회절 분석을 실시하였다.
도 12에 도시한 바와 같이, 구리 나노입자와 구리 마이크로 입자 외부에 코팅된 폴리머 표면 개질제들과의 반응에 의한 산화 구리막 환원반응이 발생하였고 이에 따라 순수 구리로 환원되면서 소결되었음을 확인할 수 있다.
시험예 5: 나노/ 나노와이어 구리 복합잉크의 성능 측정
본 발명의 실시예 4 내지 6 및 비교예 3에 따른 잉크를 이용하여 반복 외측 굽힘 시험 1000회 실시하여 저항변화율을 측정하였다.
도 13에 도시한 바와 같이, 구리 나노와이어의 함량이 높아질 수록 반복 외측 굽힘 시험 후 저항 상승률이 낮아졌는데, 이는 나노와이어가 나노 입자 사이에서 균열이 더 이상 진행되지 못하도록 막아주는 역할을 하기 때문인 것으로 확인된다.
도 14에는 반복외측 굽힘 시험을 1000회 실시한 후의 주사전자현미경 사진을 나타내었다. 구리 나노와이어가 첨가되지 않은 비교예 3은 반복 외측 굽힘 시험 후 소결된 구리 나노입자 사이에 균열이 크게 생성되었으나, 실시예 4 내지 6을 참고하면, 구리 나노와이어의 함량이 증가될 수록 균열 발생이 줄어든 것을 확인할 수 있다.
10 제논램프
20 구리 복합잉크로 코팅한 기판
31 제1 구리입자
32 제2 구리입자(마이크로 크기의 구리입자)
33 제2 구리입자(구리 나노와이어)
34 소결된 구리 복합잉크

Claims (15)

  1. 나노 크기의 제1 구리입자; 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어 중에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물로 이루어진 제2 구리입자; 및 고분자 바인더 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 광소결용 전도성 구리 복합잉크.
  2. 제1항에 있어서,
    광소결 조건이 제논 플래쉬 램프의 펄스 수가 1 내지 10일 때,
    강도가 5 내지 30 J/cm2이고, 펄스 폭이 5 내지 30 ms이며, 펄스 갭이 5 내지 30 ms이고,
    제2 구리입자가 마이크로 크기의 구리입자이면, 제1 구리입자 대 제2 구리입자의 중량비는 1 대 0.01 내지 100이고,
    제2 구리입자가 구리 나노와이어이면, 제1 구리입자 대 제2 구리입자의 중량비는 1 대 0.001 내지 1인 것을 특징으로 하는 광소결용 전도성 구리 복합잉크.
  3. 제1항에 있어서
    광소결 조건이 제논 플래쉬 램프의 펄스 수가 1 일 때,
    강도가 5 내지 15 J/cm2이고, 펄스 폭이 5 내지 20 ms이며,
    제2 구리입자가 마이크로 크기의 구리입자이면, 제1 구리입자 대 제2 구리입자의 중량비는 1 대 0.01 내지 100이고,
    제2 구리입자가 구리 나노와이어이면, 제1 구리입자 대 제2 구리입자의 중량비는 1 대 0.001 내지 1인 것을 특징으로 하는 광소결용 전도성 구리 복합잉크.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 구리입자는 직경이 1 내지 500 nm이고,
    상기 마이크로 크기의 구리입자는 직경이 1 내지 10 ㎛이며,
    상기 나노와이어는 직경이 10 내지 500 nm이고, 길이가 1 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 광소결용 전도성 구리 복합잉크.
  5. 제1항에 있어서,
    제2 구리입자는 마이크로 크기의 구리입자 1 중량부에 대하여 구리 나노와이어 0.005 내지 0.1 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며,
    제1 구리입자 1 중량부에 대하여 제2 구리입자 0.01 내지 10 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 광소결용 전도성 구리 복합잉크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 구리 복합잉크 총 중량을 기준으로 고분자 바인더 수지가 1 내지 50 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 광소결용 전도성 구리 복합잉크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 바인더 수지는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜, 폴리비닐부티랄, 폴리에틸렌글리콜, 폴리메틸메타크릴레이트, 덱스트란, 아조비스 및 도데실벤젠황산나트륨 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물 인 것을 특징으로 하는 광소결용 전도성 구리 복합잉크.
  8. 나노 크기의 제1 구리입자; 마이크로 크기의 구리입자 및 구리 나노와이어 중에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물로 이루어진 제2 구리입자; 및 고분자 바인더 수지를 포함하는 광소결용 전도성 구리 복합잉크를 제조하는 단계,
    상기 제조된 전도성 구리 복합잉크를 기판에 코팅하는 단계, 및
    상기 기판에 코팅된 구리 복합잉크를 제논 플래쉬 램프로부터 조사된 백색광을 이용하여 광소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 복합잉크의 광소결 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    전도성 구리 복합잉크를 제조하는 단계는 초음파 분산기, 교반기, 볼밀 및 3롤밀 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 분산하는 단계; 및 탈포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 복합잉크의 광소결 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제조된 전도성 구리 복합잉크는 기판에 코팅되기 전에 70 내지 100 ℃의 물로 3 내지 5시간 동안 중탕되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 복합잉크의 광소결 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 기판은 폴리이미드 필름(PI), BT 에폭시/유리 섬유, 폴리에틸렌 필름(PT) 및 포토페이퍼로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 복합잉크의 광소결 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 구리 복합잉크의 코팅방법은 스크린 프린팅(screen printing), 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 및 그라뷰어링(Gravuring)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 복합잉크의 광소결 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제논 플래쉬 램프의 펄스 폭(Pulse width)은 0.01 내지 100 ms이고, 펄스 갭(Pulse gap)은 0.01 내지 100 ms이며, 강도(Intensity)는 0.01 내지 100 J/㎠인 것을 특징으로 하는 전도성 구리 복합잉크의 광소결 방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 제논 플래쉬 램프의 펄스 수(Pulse number)는 1 내지 1000번인 것을 특징으로 하는 전도성 구리 복합잉크의 광소결 방법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 광소결 단계는 예열(조직 치밀화) 또는 용매 건조를 위한 예비 광조사 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 복합잉크의 광소결 방법.
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