KR20150143070A - Method for manufacturing a flexible plastic buried electrode film and a flexible plastic buried electrode film - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미세 패턴이 내재된 유연 플라스틱 매립 전극 필름을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전도성 패턴을 기재 내부에 매립하는 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a flexible plastic-embedded electrode film having a fine pattern embedded therein, and more particularly, to a method for producing a flexible plastic-embedded electrode film characterized by embedding a conductive pattern in a substrate.
최근 들어, 전기 산업 및 전자 산업의 기술 개발에 따라서 다양한 가전 제품 및 전자 제품이 개발되고 있으며 기술의 발전 추이에 따라 보다 전자 제품의 소형화 박형화에 대한 기술적 수요에 대한 다양한 노력들이 활발하게 진행되고 있다. Recently, a variety of home appliances and electronic products have been developed depending on the technology development of the electric industry and the electronic industry, and various efforts have been actively made for the technical demand for the miniaturization and thinning of the electronic products in accordance with the development of the technology.
회로 기판들은 전기 소자, 전자 소자 및 반도체 패키지들을 전기적으로 연결하는 회로 배선들을 포함하며 종래 기술에 의한 회로 배선들은 절연 기판상에 형성된 금속 배선의 패턴으로 구성되나 절연 기판상에 형성된 회로 배선들이 동일 평면상에서 교차될 경우 회로 배선들 간 단락(short)가 발생되기 때문에 일반적으로 회로기판은 전기적으로 절연된 복층 회로 패턴들을 포함한다. The circuit boards include circuit wiring that electrically connects the electric element, the electronic element, and the semiconductor packages, and the circuit wirings according to the related art are formed by a pattern of the metal wiring formed on the insulating substrate, The circuit board generally includes electrically insulated multilayer circuit patterns because shorts occur between circuit wirings when crossed over the circuit board.
그러나, 회로 기판에 복층 회로 패턴들을 형성하기 위해서는 부가적인 일련의 복잡한 공정이 추가 되어야 하고 제조 공정 중 배선 불량이 발생을 초래한다. 또한 기판 상에 더욱 복잡하고 많은 배선을 형성하기 위해 보다 작은 선폭의 배선이 불가피한데 배선의 폭이 좁아질수록 단면적은 감소하게 되며 이에 따라 저항이 커지고 전력 효율이 감소하고 발열의 문제가 발생한다. However, in order to form the multilayer circuit patterns on the circuit board, an additional series of complicated processes must be added, resulting in wiring failure during the manufacturing process. Further, in order to form more complicated and large number of wirings on the substrate, wiring with a smaller line width is inevitable. As the width of the wiring becomes narrower, the cross sectional area decreases, resulting in increase of resistance, power efficiency and heat generation.
이를 해결하기 위해 비저항(ρ) 값을 낮추거나, 배선 길이를 짧게 하거나, 배선 높이(두께)를 두껍게 하는 방안들이 제시되고 있다. 기존에 사용하는 구리나 알루미늄, 은 이상으로 비저항 값이 낮은 물질을 개발하는 것은 물질 개발에 따른 상당한 노력과 시간이 요구된다. 그리고 짧은 배선 길이를 통한 저항값의 회로설계는 다양한 전자 소자의 구현에 있어 현실적으로 적용하기 어렵다. 마지막으로 배선의 높이를 키우는 방법은 공정 상에 어려움 뿐 아니라 배선의 무너짐 배선간 단락의 문제를 수반한다.To solve this problem, there have been proposed methods for lowering the resistivity (rho) value, shortening the wiring length, and increasing the wiring height (thickness). Developing materials with lower specific resistances than copper or aluminum, which are used in the past, requires considerable effort and time for material development. And the circuit design of the resistance value through the short wiring length is difficult to be practically applied to various electronic devices. Finally, the method of raising the height of the wiring involves not only difficulties in the process but also a problem of wiring breakage between wires.
따라서 본 발명에서는 단순한 공정을 통해 금속 패턴 및 배선이 매립된 전도성 유연 기판의 제조 방법을 제안하고자 한다. 기존에 임프린트 공정과 용액 공정을 통한 전도성 패턴의 제조 공정은 산업적으로 경제성이 확보되는 단순하며 직관적인 공정이나 실제 공정에 있어 패턴 요부 이외의 영역의 금속물의 잔사는 곧 제품의 특성 저하 및 불량의 대표적인 원인이 되며 이를 공정상에서 완벽한 제거하기가 어려웠다. Accordingly, the present invention proposes a method of manufacturing a conductive flexible substrate in which metal patterns and wiring lines are buried through a simple process. Conventionally, the manufacturing process of the conductive pattern through the imprint process and the solution process is a simple and intuitive process in which the economical efficiency is ensured. In the actual process, however, the residues of the metal in the region other than the pattern recess are short- And it was difficult to completely eliminate it in the process.
특히 투명 전극의 응용에 있어 이러한 잔사는 헤이즈(Haziness)의 증가 및 투과도의 저하를 초래하므로 이를 제거하는 기술에 대한 연구가 진행되었다.Particularly in the application of the transparent electrode, such residues cause increase in haziness and decrease in transmittance, and therefore research has been conducted on the technique for removing the residue.
예를 들어, 대한민국 특허 등록번호 10-0957487는 미세 패턴이 형성된 금형을 이용한 임프린트 공정을 통해 음각의 패턴을 형성 후 음각 패턴된 홈에 전도성 물질을 충진한 후, 기계적 마모를 통해 각인부 이외의 영역 전도성 잔사를 제거하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 전극필름의 제조 방법을 제안한다. 그러나, 상기 방법은 각인부 외 부분의 도전성 물질의 완벽한 제거가 어려울 뿐 아니라 각 공정에서 초래되는 오염을 피하기 어렵다.For example, Korean Patent Registration No. 10-0957487 discloses a method of forming an engraved pattern through an imprint process using a mold having a fine pattern, filling a recessed patterned groove with a conductive material, And removing the conductive residues. The present invention also provides a method for producing a plastic electrode film. However, this method is not only difficult to completely remove the conductive material on the outside of the stamp, but also it is difficult to avoid contamination caused in each process.
본 발명의 목적은 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법에 있어서, 제품의 품질 저하 및 불량의 최소화를 위해 이층형 기재를 이용해 전도성 패턴의 형성 후 도전 부 이외의 영역에 존재하는 전도성 잔사물을 선택적으로 제거하여 보다 신뢰성 있는 금속 배선이 매립된 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a flexible plastic embedded electrode film in which a conductive double-layered substrate is used to selectively remove conductive residues existing in a region other than a conductive portion after formation of a conductive pattern, And a method of manufacturing a flexible plastic-embedded electrode film in which more reliable metal wiring is embedded.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기재 상에 희생층용 고분자 박막을 코팅하고 건조하여 이중층의 필름을 형성하는 제1 단계; 상기 제1 단계의 이중층의 필름의 상부에 양각의 패턴이 형성된 금형을 이용하여 핫 엠보싱(hot embossing) 또는 열성형(thermal imprint)을 통해 음각의 요부를 형성시키는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 형성된 음각의 요부에 전도성 잉크를 선택적으로 충진하고 건조하여 전도성 패턴을 형성하는 제3 단계; 및 상기 기재 상에 잔존한 희생층용 고분자 박막을 용해시킴으로써 상기 음각의 요부 이외의 영역에 잔존하는 잉크의 잔사물을 제거하는 제4 단계를 포함하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, including: forming a thin film of a polymer layer on a substrate; A second step of forming a concave portion of the engraved body by hot embossing or thermal imprint using a mold having a relief pattern formed on the film of the double layer of the first stage; A third step of selectively filling conductive portions of the recessed portion formed in the second step and drying the conductive ink to form a conductive pattern; And a fourth step of dissolving the remaining polymer thin film for sacrificial layer remaining on the substrate to remove residues of the ink remaining in regions other than the recessed portions of the negative angles.
또한, 본 발명은 기재와, 상기 기재 내에 매립된 전도성 패턴을 포함하며, 본 발명의 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름을 제공한다.The present invention also provides a flexible plastic embedded electrode film comprising a substrate and a conductive pattern embedded in the substrate, which is produced according to the production method of the present invention.
본 발명의 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법은 패턴의 요부 이외의 영역에 잔존하는 금속 입자들의 완벽한 제거를 용이하게 할 수 있다는 장점이 있으며 연속 공정의 적용 또한 용이하다는 장점이 있다. The method of manufacturing a flexible plastic-embedded electrode film of the present invention has an advantage that it is possible to facilitate the complete removal of metal particles remaining in areas other than the main parts of the pattern, and the continuous process can be easily applied.
본 발명에 따르면 단순한 공정을 통해 대면적의 플라스틱 전극필름을 매우 효과적으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 플라스틱 필름에 전도성 미세패턴을 함몰 또는 매립할 수 있으며 우수하고 전극회로의 단락이 없을 뿐 아니라 필름 표면에 오염을 최소화할 수 있고, 투과율이 높고 우수한 저항값을 가지는 효과를 얻을 수 있어 터치패널 및 플렉시블 디스플레이 전극기판, 태양전지용 음극판, FPCB 등으로 사용이 가능한 전극 필름을 제조할 수 있다.According to the present invention, a large-area plastic electrode film can be manufactured very efficiently through a simple process, and a conductive fine pattern can be embedded or embedded in a plastic film. In addition, there is no short circuit of the electrode circuit, It is possible to minimize contamination, to obtain an effect of having a high transmittance and an excellent resistance value, and to produce an electrode film which can be used for a touch panel, a flexible display electrode substrate, a solar battery negative electrode plate, and an FPCB.
도 1은 본 발명에 따라 기재에 패턴 형성 몰드를 적용하여 음각의 요부를 형성하는 것을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 음각의 요부에 전도성 잉크를 충진한 결과 희생층에 전도성 잉크가 잔존하는 것을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제조방법의 단계를 순서도로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제조방법에 따른 공정을 도 3과 연관시켜 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제조방법의 전과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 6 및 도 7은 실시예 1에서 열 성형(thermal imprint) 후에 기재의 단면을 SEM으로 분석한 결과이다.
도 8은 실시예 1에서 IPA로 PVP 희생층을 제거하기 전 후를 광학현미경으로 분석한 결과로 박막의 PVP(붉은색 염료, Rhodamin B 10중량% 도핑)가 열성형 공정 후에 패턴 요부 및 돌출부 영역 전체에 걸쳐 얇은 박막으로 균일하게 도포되어 있으며 IPA를 이용한 세척을 통해 손쉽게 제거가 가능함을 보여주는 결과이다.
도 9는 IPA로 패턴 표면에 존재하는 박막의 PVA의 용해와 함께 잔사가 완벽하게 제거될 수 있음을 보여주는 도면이다. Fig. 1 schematically shows formation of recesses of a negative angle by applying a pattern forming mold to a substrate according to the present invention.
FIG. 2 schematically shows that the conductive ink remains in the sacrificial layer as a result of filling the recessed portion of FIG. 1 with the conductive ink.
Fig. 3 is a flowchart showing steps of the manufacturing method of the present invention.
Fig. 4 shows the process according to the production process of the present invention in connection with Fig.
5 schematically shows the entire process of the production method of the present invention.
Figs. 6 and 7 are the results of SEM analysis of the cross section of the substrate after thermal imprinting in Example 1. Fig.
FIG. 8 is a graph showing the results of an optical microscope analysis of the PVP sacrificial layer before and after the removal of the PVP sacrificial layer in Example 1. As a result, PVP (red dye, Rhodamin B doping of 10% by weight) It is uniformly coated with a thin film throughout and is easily removed by washing with IPA.
9 is a view showing that the residue can be completely removed together with the dissolution of the PVA of the thin film existing on the pattern surface with IPA.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 플라스틱 기재 표면상에 전도성 패턴을 삽입시키는 방식으로 전도성 패턴 층이 플라스틱 기재 내부에 매립된 유연 플라스틱 매립 전극 필름을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a flexible plastic embedded electrode film in which a conductive pattern layer is embedded in a plastic substrate in such a manner that a conductive pattern is inserted on a plastic substrate surface.
보다 구체적으로, 본 발명은 기재 상에 희생층용 고분자 박막을 코팅하고 건조하여 이중층의 필름을 형성하는 제1 단계; 상기 제1 단계의 이중층의 필름의 상부에 양각의 패턴이 형성된 금형을 이용하여 핫 엠보싱(hot embossing) 또는 열성형(thermal imprint)을 통해 음각의 요부를 형성시키는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 형성된 음각의 요부에 전도성 잉크를 선택적으로 충진하고 건조하여 전도성 패턴을 형성하는 제3 단계; 및 상기 기재 상에 잔존한 희생층용 고분자 박막을 용해시킴으로써 상기 음각의 요부 이외의 영역에 잔존하는 잉크의 잔사물을 제거하는 제4 단계를 포함하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법을 제공한다.
More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of coating a polymer thin film for sacrificial layer on a substrate and drying to form a double layer film; A second step of forming a concave portion of the engraved body by hot embossing or thermal imprint using a mold having a relief pattern formed on the film of the double layer of the first stage; A third step of selectively filling conductive portions of the recessed portion formed in the second step and drying the conductive ink to form a conductive pattern; And a fourth step of dissolving the remaining polymer thin film for sacrificial layer remaining on the substrate to remove residues of the ink remaining in regions other than the recessed portions of the negative angles.
임프린트 공정을 통해 기재 패턴에 전도성 패턴 형상을 이루도록 음각의 요부를 형성하고 이 영역에 용액 공정을 통한 전도성 잉크를 채워 넣는 방법은 공정이 단순하며 직관적일 뿐 아니라 R2R(Roll to Roll) 연속 공정에도 용이하다고 할 수 있다. The process of forming a concave portion of the engraved pattern so as to form a conductive pattern on the substrate pattern through the imprint process and filling the conductive ink through the solution process into this region is simple and intuitive as well as easy to roll-to-roll (R2R) .
하지만 이 공정은 잉크의 잔사가 패턴의 요부 이외의 돌출부 영역에 남아 공정상 제거가 어려우며 미세 패턴 전극의 형성 시에는 잉크의 잔사물로 인해 원하는 전기적 기능을 기대할 수 없으며, 특히 금속 패턴을 기반으로 하는 터치 패널 전극의 응용에 있어서는 빛의 투과 영역에 금속물 잔사들의 존재로 인해 헤이즈(Haziness)의 증가나 시인성에 좋지 않아 제품의 불량에 주요 원인이 된다. However, in this process, the residue of the ink remains in the protruding region other than the main portion of the pattern, so that it is difficult to remove in the process. In forming the fine pattern electrode, the desired electrical function can not be expected due to the ink residue. Particularly, In the application of the touch panel electrode, the presence of metal residues in the light transmission region is not good for increasing haziness or visibility, which is a major cause of defective products.
본 발명은 도 1과 같이 기재 상부에 별도의 고분자 박막을 코팅하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that an additional polymer thin film is coated on the substrate as shown in FIG.
상기 기재는 투명성이 우수한 열가소성 플라스틱 또는 열성형 후 전자빔이나 자외선, 열 등을 이용하여 후경화가 가능한 기재이며 특별히 제한되는 것은 아니나, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리비닐리덴 클로라이드(polyvinylidene chloride, PVDC), 에틸렌-비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA); 폴리메틸메타크릴레이트(polymethacrylate methyl, PMMA), 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 등의 아크릴계; 폴리이미드(polyimide)계; 에폭시계 고분자 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.The substrate may be a thermoplastic resin having excellent transparency or a substrate which can be post-cured by using an electron beam, ultraviolet rays, heat or the like after thermoforming, but is not particularly limited. Examples of the substrate include polyethylene, polystyrene, polycarbonate, Polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride (PVDC), ethylene vinyl acetate (EVA); Acrylics such as polymethacrylate methyl (PMMA) and urethane acrylate; Polyimide series; Epoxy-based polymers, and the like.
상기 기재의 두께는 특별한 제한은 없으나 롤투롤(roll to roll) 기반의 연속 공정의 제조 특성을 고려할 때 20~800㎛ 인 것이 바람직하다.
The thickness of the substrate is not particularly limited, but it is preferably 20 to 800 占 퐉 considering the manufacturing characteristics of a roll-to-roll continuous process.
상기 고분자 박막은 코팅시 기재를 녹이지 않으며 추후 적절한 용매의 선택을 통해 기재에 영향을 주지 않고 쉽게 용해 및 제거가 가능한 고분자를 포함하는 것이다.The polymer thin film includes a polymer which does not dissolve the substrate during coating and can be easily dissolved and removed without affecting the substrate through selection of an appropriate solvent at a later time.
상기 고분자 박막은 헥사메톡시메틸멜라민, 모노메틸멜라민, 디메틸멜라민, 트리메틸멜라민, 테트라메틸멜라민, 펜타메틸멜라민, 헥사메틸멜라민, 헥사부톡시메틸멜라민, 펜타메틸멜라민, 폴리비닐알코올 및 폴리비닐피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있으나. 반드시 이에 제한되지는 않는다. 이 중에서도 펜타메틸멜라민(pentamethylmelamine, PMM), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA) 및 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone, PVP)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The polymer thin film may be formed using a polymer thin film such as hexamethoxymethylmelamine, monomethylmelamine, dimethylmelamine, trimethylmelamine, tetramethylmelamine, pentamethylmelamine, hexamethylmelamine, hexabutoxymethylmelamine, pentamethylmelamine, polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrole And at least one member selected from the group consisting of at least one member selected from the group consisting of gold, silver, and gold. But is not necessarily limited thereto. Among these, it is preferable to include at least one selected from the group consisting of pentamethylmelamine (PMM), polyvinyl alcohol (PVA), and polyvinyl pyrrolidone (PVP) .
상기 고분자 박막의 형성 방법으로는 포토리소그래피, 잉크젯, 그라비아, 임프린팅, 오프셋, 슬롯 다이 코팅(slot die coating) 등과 같은 인쇄방식의 프린팅, 전기도금, 진공증착, 열증착, 스퍼터링, 전자빔 증착 등의 방법을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않는다.Examples of the method of forming the polymer thin film include a printing method such as photolithography, inkjet, gravure, imprinting, offset, slot die coating, electroplating, vacuum deposition, thermal deposition, sputtering, Methods may be used but are not necessarily limited thereto.
상기 희생층 역할을 학는 고분자 박막의 두께는 열성형 공정을 통해 패턴 형상 즉 선폭, 주기 종횡비 등을 포함하여 요부와 돌출부가 형성됨에 따라 희생층 고분자 막이 기재의 열변형에 따른 전단 박형화(shear thinning)에 의한 표면적이 증대되는 것을 감안하여야 한다. 따라서 초기에 기재 표면에 도포 시 고분자 층의 두께는 최종 성형후 고분자 층의 면적의 증가분만큼 선형적으로 감소된 희생층의 두께를 가진다. 따라서 타겟 패턴 형상을 갖도록 최종적으로 성형된 패턴 기재 상부 표면에 도포된 희생층 박막의 두께, tf는 10nm~500㎛인 것이 바람직하며, 이를 얻기 위한 초기 고분자 층의 두께 설정치는 기재 표면의 열변형에 따라 패턴의 종횡비나 채움계수와 관계없이 기재 전체에서 전단 박형화 과정이 등방성(isotropic)으로 균일하게 이루어진다는 가정하에 다음과 같은 하기 식1으로 나타낼 수 있다.
As the thickness of the polymer thin film acting as the sacrificial layer is formed through the thermoforming process, the sacrificial layer polymer film is subjected to shear thinning due to thermal deformation of the substrate as the lobes and protrusions are formed including the pattern shape, Should be taken into account. Therefore, the thickness of the polymer layer at the initial stage of application to the surface of the substrate has a thickness of the sacrifice layer which is linearly decreased by an increment of the area of the polymer layer after the final molding. Therefore, it is preferable that the thickness t f of the sacrificial layer thin film coated on the top surface of the pattern substrate finally formed to have the target pattern shape is 10 nm to 500 μm, and the thickness setting value of the initial polymer layer to obtain the thin sacrificial layer thin film has a thermal deformation It can be expressed by the following
(식 1)(Equation 1)
상기 식에서 tf와 t0는 각각 최종 희생층 고분자의 두께를 나타내며, A0는 패턴이 형성되지 않은 초기 상태의 기재 표면적을, Af는 열성형을 통해 패턴된 기재의 표면적을 각각 나타낸다.
In the above equation, t f and t 0 represent the thickness of the final sacrificial layer polymer, A 0 represents the initial surface area of the substrate where no pattern is formed, and A f represents the surface area of the substrate patterned through thermoforming, respectively.
본 발명은 제2 단계로서, 제1 단계의 이중층의 필름의 상부에 양각의 패턴이 형성된 금형을 이용하여 핫 엠보싱(hot embossing) 또는 열성형(thermal imprint)을 통해 음각의 요부를 형성시키는 단계를 포함한다. In the second step of the present invention, a step of forming a concave portion of an engraved body by hot embossing or thermal imprint using a mold having a relief pattern formed on the film of the double layer of the first step .
상기 제1 단계에서 형성된 이중층의 필름에 양각의 패턴이 형성된 금형을 이용하여 적절한 온도와 압력을 가하여 핫 엠보싱(hot embossing) 또는 열 성형(thermal imprint) 공정을 통해 패턴 영역을 형성시키면 패턴 부의 형상 변형 즉 면적의 변화에 따라 박막의 형상은 도 1과 같이 된다.When a pattern area is formed by a hot embossing process or a thermal imprint process by applying a suitable temperature and pressure using a mold having a pattern of a relief pattern formed on the double layer film formed in the first process, That is, the shape of the thin film becomes as shown in FIG. 1 according to the change of the area.
이때 일정 분자량의 박막의 고분자 층과 기재 사이의 계면은 연속적인 열변형에 따른 전단 유동화(shear thinning)로 인해 박막층의 균일한 연신(elongation)을 수반하게 되며 열변형 후 패턴 벽면에 존재하는 박막의 두께(ts)는 초기 박막의 두께(t0)에 비해 상당히 얇아지게 된다. 식 1에서 알 수 있듯이 희생층 고분자의 두께는 핫엠보싱 또는 임프린트 공정을 통해 기재의 열변형에 의해 증가된 패턴의 표면적에 선형적으로 반비례한다. 하지만 실상 기재와 기재 상부에 도입된 희생층의 열변형은 패턴 전면에서 등방성을 가지며 균일하게 일어나지 않고 도 1에서 나타낸 것처럼 패턴 금형의 돌출부 모서리 부근에서 국소적인 영역 내에서 급격하게 일어나기 때문에 상기 식 1은 다음과 같이 하기 식 2로 수정될 수 있다.
At this time, the interface between the polymer layer and the substrate of a certain molecular weight is accompanied by a uniform elongation of the thin film layer due to shear thinning due to continuous thermal deformation, and the thin film existing on the pattern wall surface after thermal deformation thickness (ts) will be considerably thinner than the thickness (t 0) of the initial film. As can be seen from
(식 2)(Equation 2)
상기 식에서 tf와 t0는 각각 최종 희생층 고분자의 두께를 나타내며, A′0는 열성형 시 가장 급격하게 일어나는 패턴 요부의 모서리 영역의 미소 면적을 나타내며, A′f 는 패턴 모서리 영역 부근에서 패턴 깊이 방향으로 전단 박형화가 유도된 이후 표면적을 각각 나타낸다.
In the above equation, t f and t 0 represent the thickness of the final sacrificial layer polymer, A ' 0 represents the micro area of the edge area of the pattern recess which occurs most rapidly during thermoforming, and A' f represents the pattern And the surface area after shear thinning is induced in the depth direction, respectively.
이러한 A′0, A′f 값은 기재 및 희생층 고분자의 기계적, 열역학적 물성(thermally induced elastic modulus) 및 두 층간 계면의 접착 강도(adhesion) 및 열성형 특성의 차이와 같은 재료 특성, 구현된 패턴의 종횡비나 선형, 교차 형성과 같은 패턴의 배열 및 채움계수 등에 기인하는 구조적 특성 및 핫엠보싱 및 임프린트 공정 조건 등 매우 다양한 변수에 의해 영향을 받을 수 있다.The values of A ' 0 and A' f are determined by the material properties such as the mechanical and thermo-induced elastic modulus of the substrate and sacrificial layer polymer and the adhesion and thermoforming characteristics of the two interlayer interfaces, Such as aspect ratio, alignment, arrangement of patterns such as crossing, and fill factor, as well as hot embossing and imprint process conditions.
특히, 기재 및 희생층의 고분자의 재료나 패턴 형상이 고정되어 있다고 가정하면 이는 금형 패턴의 돌출부(즉 기재에 각인된 요부에 해당)의 종횡비에 따라 크게 영향을 받는다. 즉 희생층의 부피는 일정한데 반해 면적이 크게 증가함에 따라 도 1에서 도시하는 것처럼 희생층 박막의 벽면 두께는 매우 얇아지게 된다. 앞서 언급한 바와 같이 열성형후 희생층 박막의 벽면 두께를 복잡한 유변학 거동을 감안하여 이론적으로 도출하는 것은 고려해야 할 매우 많은 변수들로 인해 거의 불가능하지만 실험적으로 고분자의 열탄성 계수에 따라 다르나 열성형에 의한 패턴 기재 상부의 벽면 영역에서 고분자 희생층 막이 10~50 배 이상 전단 박형화가 가능함을 확인할 수 있었다.In particular, assuming that the material and the pattern shape of the polymer of the base material and the sacrifice layer are fixed, it is greatly influenced by the aspect ratio of the projecting portion of the mold pattern (that is, the recessed portion stamped on the base material). That is, although the volume of the sacrificial layer is constant, the wall thickness of the sacrificial thin film becomes very thin as shown in FIG. 1 as the area increases greatly. As mentioned earlier, the theoretical derivation of the wall thickness of the sacrificial layer after thermoforming is very difficult due to the very large number of parameters to be considered. However, it depends on the thermoelasticity of the polymer, It was confirmed that the polymer sacrificial layer film can be made 10 to 50 times or more shear thin in the wall surface region above the pattern substrate.
특히, 본 발명은 핫엠보싱, 임프린트와 같은 열성형 공정을 통해 패턴을 제작할 때 종횡비가 큰 패턴을 형성함에 있어서 패턴 요부의 벽면에서 희생층 고분자 막이 연신의 한도를 넘어 단락되어 끊어진 경우, 즉 전도성 잉크 충진 후 희생층 고분자 열탄성 계수나 희생층 고분자의 초기 두께가 구현하고자 하는 패턴 형상의 종횡비 대비 상대적으로 얇거나 희생층 고분자의 탄성 계수가 높을 경우에 보다 효과적으로 본 발명의 목적에 부합할 수 있다.Particularly, when forming a pattern through a thermoforming process such as hot embossing or imprinting, when a pattern having a large aspect ratio is formed, if the sacrificial polymer film is broken over the wall of the patterned concave portion beyond the drawing limit, The thermoelasticity coefficient of the sacrificial layer after the filling or the initial thickness of the sacrificial layer polymer may be more effectively compatible with the object of the present invention when the aspect ratio of the pattern shape to be implemented is relatively thin or the elastic modulus of the sacrificial layer polymer is high.
이러한 희생층의 두께 차이는 전도성 잉크의 충진 후 금속 잔사물의 제거를 위한 희생층의 용해 공정에서 V1(land 부 희생층의 용해 속도)와 Vt(trench edge)에서 희생층의 용해 속도에 큰 차이를 가져오게 된다.( Vㅣ>>Vt )The thickness difference in the sacrificial layer on the dissolution rate of the sacrificial layer from V 1 (land portion dissolution rate of the sacrificial layer) and V t (trench edge) in the dissolution step of the sacrificial layer for the removal of metallic glass objects after filling of the conductive ink is leading to a significant difference. (V l V >> t)
이는 일반적인 물질의 표면적에 따른 용해 속도를 나타내는 Noyes-whitney Equation 또는 Nernst-Brunner Equation에 의해 하기 식3으로 쉽게 설명될 수 있다.
This can be easily explained by the following equation (3) by Noyes-whitney Equation or Nernst-Brunner Equation which indicates the dissolution rate according to the surface area of a general material.
(식 3)(Equation 3)
상기 식에서, m은 용해되는 물질, t는 시간으로, 용해 속도를 dm/dt로 표현할 때, 용해 속도는 용매와 용해되는 물체 계면의 표면적 A와 확산계수 D, 용매와 용해 물질의 계면에서의 용매의 경계층 두께 d, 그리고 용해되는 물질, 용질의 물체 표면 상에서의 농도와 용매 내의 용질의 농도 차에 비례한다. 따라서 도 1에서 나타내는 것과 같이 랜드(land) 부에 노출된 고분자 희생층의 면적에 비해 전도성 잉크가 충진된 요부 측면의 양쪽 벽면에 노출된 영역의 면적이 훨씬 작기 때문에, 전도성 잉크의 잔사를 포함한 랜드부의 고분자 희생층에 비해 패턴 요부의 벽면에 존재하는 희생층의 용해 속도는 표면적에 비례하여 Vㅣ>>Vt 의 관계를 만족시킬 수 있게 된다.In this equation, m is the dissolved substance, t is the time, and the dissolution rate is expressed in dm / dt. The dissolution rate is the surface area A and the diffusion coefficient D of the interface of the object to be dissolved with the solvent, The thickness d of the boundary layer of the solute, and the concentration of the solute on the surface of the object and the solute concentration in the solvent. Therefore, as shown in Fig. 1, since the area of exposed regions on both side walls of the recessed side filled with the conductive ink is much smaller than the area of the polymer sacrifice layer exposed in the land portion, the land including the residue of the conductive ink parts of the dissolution rate of the sacrificial layer present on the wall surface of the recess pattern, compared to a polymer sacrificial layer is able to be in proportion to the specific surface area satisfy the relationship of V l V >> t.
따라서 후술하는 전도성 잉크의 충진 후 기재에 용해도가 없는 용매에 기재를 담지시켜 금속 잔사물을 완벽하게 제거할 수 있게 된다.
Therefore, after filling the conductive ink to be described later, it is possible to completely remove the metal residue by supporting the substrate in a solvent having no solubility in the substrate.
상기 제2 단계에서 사용되는 양각의 패턴이 형성된 금형은 후술하는 기재에 형성될 음각의 패턴에 대응하는 것으로서, 메쉬 형태, 스트라이프 형태 등 다양한 형상으로 변형 가능하다. 바람직하게는. 상기 금형은 롤러금형으로 제작되어 수십미터의 대면적으로 형성가능하기 때문에 이를 통해 대면적의 플라스틱 전극필름을 제조할 수 있다.
The mold having the embossed pattern used in the second step corresponds to the engraved pattern to be formed on the base material described later, and can be modified into various shapes such as a mesh shape and a stripe shape. Preferably. Since the metal mold is formed of a roller mold and can be formed in a large area of several tens of meters, a plastic electrode film having a large area can be manufactured.
상기 음각의 요부의 깊이는 패턴의 선폭 및 응용 소자의 전기적 특성(전도도 및 비저항) 요구치에 따라 달라질 수 있다.The depth of the depressions of the depressions may vary depending on the line width of the pattern and the electrical characteristics (conductivity and specific resistance) of the applied device.
상기 제2 단계에서 형성되는 음각의 요부의 깊이는 특별한 제한은 없으나, 선폭 대비 0.1 배 이상 즉 종횡비가 0.1 이상인 것이 바람직하다.
The depth of recessed portion formed in the second step is not particularly limited, but it is preferable that the recessed portion is 0.1 times or more of the line width, that is, the aspect ratio is 0.1 or more.
제3 단계에서 전도성 잉크는 디스펜서(dispenser)와 스퀴저(squeezer)를 이용하여 상기 제2 단계에서 형성된 요부에 선택적으로 충진된다.
In the third step, the conductive ink is selectively filled in the recess formed in the second step using a dispenser and a squeezer.
상기 전도성 패턴의 선폭은 특별한 제한은 없으나, 50㎚~500㎛ 일 수 있다. The line width of the conductive pattern is not particularly limited, but may be 50 nm to 500 μm.
본 발명은 상기 기재 상에 잔존한 희생층용 고분자 박막을 용해시킴으로써, 도 2와 같이 요부 이외의 영역에 잔존하는 잉크의 잔사물을 제거하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by including a fourth step of dissolving the remaining thin film for sacrificial layer remaining on the substrate to remove residues of the ink remaining in areas other than the main parts as shown in Fig.
상기 희생층용 고분자 박막의 용해에는 기재에 용해도가 없으며 코팅성이 확보된 수용성 고분자 희생층 재료를 사용하였을 때는 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA) 등과 같은 극성 용매를 사용할 수 있다. 또한 사용되는 희생층 고분자 재료에 따라 적절한 비극성 유기 용매를 선택할 수 있다.
When the water-soluble polymer sacrificial layer material having no solubility in the substrate and having good coating properties is used for dissolving the polymer thin film for the sacrificial layer, a polar solvent such as water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol (IPA) or the like can be used . Suitable non-polar organic solvents may also be selected depending on the sacrificial layer polymer material used.
본 발명의 제조방법은 전도성 잉크의 전도도를 증가시키기 위해, 상기 제4 단계 후에 기재를 열처리 또는 소결하여 전도성 잉크를 소결하는 열처리 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further include a heat treatment step of sintering the conductive ink by heat-treating or sintering the substrate after the fourth step to increase the conductivity of the conductive ink.
상기 열처리 또는 소결 단계는 전도성 잉크가 충진된 기재를 열처리하는 단계로 일반 저항열 기반의 히터나 오븐을 이용하여 일정 시간 체류 후 통과시켜 전도성 잉크의 소결을 유도할 수 있으나 기재가 플라스틱인 것을 감안할 때 고출력 펄스를 갖는 레이저 또는 적외선 램프를 조사하여 전도성 잉크의 소결 및 전도성의 증대를 유도하는 단계일 수 있다.
The heat treatment or sintering step is a step of heat-treating the substrate filled with the conductive ink. The heat treatment or sintering step may be conducted by passing through the heater or oven using a general resistance heat-type heater for a certain period of time to induce sintering of the conductive ink. However, A laser or an infrared lamp having a high output pulse may be irradiated to induce sintering of the conductive ink and increase of conductivity.
또한, 본 발명은 기재와, 상기 기재 내에 매립된 전도성 패턴을 포함하며, 본 발명의 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름을 제공한다.The present invention also provides a flexible plastic embedded electrode film comprising a substrate and a conductive pattern embedded in the substrate, which is produced according to the production method of the present invention.
상기 전도성 패턴의 두께는 특별한 제한은 없으나, 0.02㎛ 이상인 것이 바람직하다.The thickness of the conductive pattern is not particularly limited, but is preferably 0.02 탆 or more.
상기 전도성 패턴의 선폭은 특별한 제한은 없으나, 50㎚~1000㎛ 인 것이 바람직하다.
The line width of the conductive pattern is not particularly limited, but is preferably 50 nm to 1000 m.
이하 하기 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on the following examples. It should be noted, however, that these examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.
<실시예 1>≪ Example 1 >
5~40 중량%의 PVP in IPA 고분자 용액을 제조하여 스핀 코팅으로 두께 188 ㎛의 PMMA 기재에 박막을 도포하고 120℃의 온도로 건조하여 PVP(0.4~8㎛)/PMMA 이중층 필름을 형성하고, 상기 PVP/PMMA 필름의 상부에, 전주도금으로 가공된 양각의 선형격자 패턴(선폭 500㎛, 패턴간 간격 400㎛, 종횡비 0.1(선고 50㎛))이 형성된 롤러금형을 이용하여 180℃, 40bar 열성형 공정을 통해 음각의 요부를 형성시켰다. 상기 음각의 요부에, 전도성 잉크(Ag paste, ㈜ AMP)를 패턴 전면에 디스펜싱하고 테프론계 스퀴징 바(squeezing bar)로 랜드부 영역의 잉크를 최대한 제거하고 음각 요부의 선택적 충진을 유도하였다. 100℃에서 1분 정도 건조시킨 다음, IPA로 5초간 세척하여 기재 상에 잔존하는 PVP 박막을 제거하고 건조 후 150℃에서 1시간 정도 질소분위기의 대류 오븐에서 실버 페이스트의 소결을 진행하여 유연 플라스틱 매립 전극 필름을 제조하였다.
5 to 40% by weight of a PVP in IPA polymer solution was prepared, and a thin film was applied to a PMMA base material having a thickness of 188 탆 by spin coating and dried at a temperature of 120 캜 to form a PVP (0.4 to 8 탆) / PMMA double- On a top of the PVP / PMMA film, a roller mold having a positive angular linear grid pattern (line width of 500 mu m, inter-pattern spacing of 400 mu m, aspect ratio of 0.1 (preliminary 50 mu m) Through the molding process, recesses of the engraved were formed. A conductive ink (Ag paste, AMP) was dispensed on the entire surface of the engraved part of the engraved pattern and the ink in the land area was removed with a Teflon-based squeezing bar to induce selective filling of the recessed concave part. After drying for 1 minute at 100 ° C, the PVP thin film remained on the substrate was removed by washing with IPA for 5 seconds. After drying, the silver paste was sintered in a convection oven under nitrogen atmosphere at 150 ° C for 1 hour, To prepare an electrode film.
도 9는 IPA로 패턴 표면에 존재하는 박막의 PVA의 용해와 함께 잔사가 완벽하게 제거될 수 있음을 보여주는 도면이다. 전도성 잉크(Ag paste)를 박막의 희생층이 형성된 패턴 면의 요부(함몰부)에 충전 후 스퀴징(squeezing)을 통해 패턴의 요부에 선택적인 유도하면 도 9의 좌측 도면과 같이 패턴의 돌출부에 원치 않는 잉크의 잔사가 불가피하게 잔존하게 되는데 이는 제품의 불량의 가장 큰 원인이 된다. 이러한 잉크 물질의 잔사를 완벽하게 없애기 위해 IPA로 세척하면 패턴 표면에 존재하는 박막의 PVA의 용해와 함께 잔사가 완벽하게 제거될 수 있음을 도 9의 우측 도면을 통해 알 수 있다.9 is a view showing that the residue can be completely removed together with the dissolution of the PVA of the thin film existing on the pattern surface with IPA. When the conductive ink (Ag paste) is filled in the depression (depression) of the pattern surface on which the sacrificial layer of the thin film is formed and then selectively induced in the depression of the pattern through squeezing, Residues of unwanted ink will inevitably remain, which is the major cause of product failure. It can be seen from the right drawing of FIG. 9 that the residue can be completely removed together with the dissolution of the PVA of the thin film existing on the pattern surface by washing with IPA to completely eliminate the residue of this ink material.
Claims (11)
상기 제1 단계의 이중층의 필름의 상부에 양각의 패턴이 형성된 금형을 이용하여 핫 엠보싱(hot embossing) 또는 열성형(thermal imprint)을 통해 음각의 요부를 형성시키는 제2 단계;
상기 제2 단계에서 형성된 음각의 요부에 전도성 잉크를 선택적으로 충진하고 건조하여 전도성 패턴을 형성하는 제3 단계; 및
상기 기재 상에 잔존한 희생층용 고분자 박막을 용해시킴으로써 상기 음각의 요부 이외의 영역에 잔존하는 잉크의 잔사물을 제거하는 제4 단계를 포함하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법.A first step of coating a polymer thin film for a sacrificial layer on a substrate and drying to form a bilayer film;
A second step of forming a concave portion of the engraved body by hot embossing or thermal imprint using a mold having a relief pattern formed on the film of the double layer of the first stage;
A third step of selectively filling conductive portions of the recessed portion formed in the second step and drying the conductive ink to form a conductive pattern; And
And a fourth step of dissolving the remaining thin polymer film for sacrificial layer remaining on the substrate so as to remove residues of ink remaining in regions other than the depressions of the negative angles.
상기 제1 단계의 상기 기재는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리비닐리덴 클로라이드(polyvinylidene chloride, PVDC), 에틸렌-비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA); 폴리메틸메타크릴레이트(polymethacrylate methyl, PMMA), 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate), 폴리이미드(polyimide)계 고분자 및 에폭시계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법.The method according to claim 1,
The substrate of the first step may be selected from the group consisting of polyethylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, PVDC), ethylene vinyl acetate (EVA); And at least one member selected from the group consisting of polymethacrylate methyl (PMMA), urethane acrylate, polyimide-based polymer, and epoxy-based polymer. Method of manufacturing flexible plastic embedded electrode film.
상기 기재의 두께는 20 ~ 800㎛ 인 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the substrate is 20 to 800 占 퐉.
상기 제1 단계의 고분자 박막은 헥사메톡시메틸멜라민, 모노메틸멜라민, 디메틸멜라민, 트리메틸멜라민, 테트라메틸멜라민, 펜타메틸멜라민, 헥사메틸멜라민, 헥사부톡시메틸멜라민, 펜타메틸멜라민, 폴리비닐알코올 및 폴리비닐피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법.The method according to claim 1,
The polymer thin film of the first step may be at least one selected from the group consisting of hexamethoxymethylmelamine, monomethylmelamine, dimethylmelamine, trimethylmelamine, tetramethylmelamine, pentamethylmelamine, hexamethylmelamine, hexabutoxymethylmelamine, pentamethylmelamine, Polyvinyl pyrrolidone, and polyvinyl pyrrolidone. 2. A method for producing a flexible plastic embedded electrode film, comprising:
상기 희생층용 고분자 박막의 두께는 10nm ~ 500㎛ 인 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the sacrificial layer polymer thin film has a thickness of 10 nm to 500 탆.
상기 제2 단계에서 형성되는 음각의 요부는 종횡비가 0.1 이상인 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the recessed portion formed in the second step has an aspect ratio of 0.1 or more.
상기 희생층용 고분자 박막의 용해에는 물, 메탄올, 에탄올 또는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA)을 사용하는 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법.The method according to claim 1,
Characterized in that water, methanol, ethanol or isopropyl alcohol (IPA) is used for dissolving the polymer thin film for the sacrificial layer.
상기 제4 단계 후에 기재를 열처리 또는 소결하여 전도성 잉크를 소결하는 열처리 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름의 제조방법.The method according to claim 1,
And a heat treatment step of sintering the conductive ink by heat-treating or sintering the base material after the fourth step.
상기 기재 내에 매립된 전도성 패턴을 포함하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름으로서,
청구항 1의 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 유연 플라스틱 매립 전극 필름.A substrate,
A flexible plastic embedded electrode film comprising a conductive pattern embedded in the substrate,
A flexible plastic embedded electrode film produced according to the manufacturing method of claim 1.
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