KR20160116076A - 구리 인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구리 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 산화 제1구리로 피복된 구리 나노 입자를 포함하는 페이스트를 준비하는 단계; 기판(10) 상에 상기 구리 나노 입자를 포함하는 페이스트를 인쇄하여 인쇄회로패턴(20)을 형성하는 단계; 상기 인쇄회로패턴(20)을 산화처리하여 상기 구리 나노 입자가 표면 피복층을 갖되, 상기 표면 피복층은 산화 제1구리 및 산화 제2구리가 혼합된 형태로 형성하는 단계; 산화처리가 완료되면, 광원(40)으로부터 광(50)을 조사하여 산화처리된 인쇄회로패턴(20)을 광소결(Photonic Sintering)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기전도성이 향상된 구리 인쇄회로기판 제조방법과, 구리 인쇄회로기판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 구리(Cu) 나노입자를 포함하는 페이스트를 기판에 인쇄한 후 제논플래쉬 램프를 이용한 광소결 방법으로 건조, 소결함으로써 인쇄 회로의 전기전도성을 향상시키고, 기판의 손상을 억제하여 유연한 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

Description

구리 인쇄회로기판 및 그 제조방법{COPPER PRINTED CIRCUIT BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 구리 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구리(Cu) 나노입자를 포함하는 페이스트를 기판에 인쇄한 후, 광원을 이용한 광소결 방법으로 건조, 소결함으로써 인쇄 회로의 전기전도성을 향상시키면서 기판의 손상을 억제하여 유연 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board) 제작에 대응 가능하도록 개선된 구리 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판의 제조는 초기 단면 기판에서 양면 기판으로, 다시 다층 기판(MLB; multi layerboard)으로 전개되고 있으며, 특히 다층 회로기판을 제조함에 있어 근래에는 소위 빌드업(build-up) 공법이라 불리는 제조방법이 전개중이다.

빌드업 공법 중 특히, 층간 연결을 위하여 페이스트 충진 및 범프를 이용한 연결이 주류의 한 분야를 이루고 있으며, 이와 같은 공법은 인쇄회로기판을 필요로 하는 세트 업체의 요구를 만족시킬 수 있고, 미세 패턴의 설계 및 패턴의 자유도에 큰 이점을 가져오고 있다.

또한, 최근에는 전자 부품의 소형화, 유연화 및 다양한 어플리케이션의 적용에 따라 다양한 인쇄 방식을 통해 유연 기판 상에 미세패턴을 형성하는 인쇄전자 기술이 각광받고 있다.

기존에 많이 사용되는 포토리소그래피의 경우에는 PR도포, 건조, 노광, 에칭, 박리 등의 복잡한 과정을 거쳐야 하지만, 인쇄 방식은 인쇄, 건조, 필요에 따라 소결이라는 단순한 공정을 적용하기 때문에 비용 절감 및 친환경 공정이라는 장점이 있다.

이러한 인쇄 공정에는 일반적으로 균일하게 분산된 나노입자페이스트가 필요하며, 특히 도전 회로 패턴을 형성하는 경우, 우수한 전기 전도도를 지닌 은(Ag)나노입자를 많이 사용해 왔다.

그러나, 은(Ag)의 경우, 높은 원료 가격이 양산화 적용에 걸림돌이 되고 있기 때문에, 은(Ag)을 대체할 용도로 구리 나노입자페이스트를 이용한 인쇄회로기판의 개발이 본격화되고 있다.

구리(Cu)는 은(Ag)에 버금가는 전기 전도도를 가지고 있는 반면에, 가격은 매우 저렴하므로 개발자들의 많은 관심을 받고 있는 것이 사실이나, 대기 중 산화에 취약한 단점 때문에 구리 나노입자페이스트를 이용한 인쇄회로기판은 아직 기존의 은(Ag) 나노입자페이스트를 이용한 인쇄회로기판의 성능에 도달하지 못하고 있다.

구리 나노입자페이스트를 이용한 인쇄회로기판의 전기 전도성을 향상시키기 위해서는, 구리 나노입자 간에 넥킹(necking)이 형성되고, 벌크(bulk)화 되는 소결 공정이 필요하다.

기존에는 주로 고온의 열을 통해 구리 나노입자를 소결시키는 열소결 방법이 이용되어 왔으나, PET, PI 등의 폴리머 필름 또는 종이 기판 등의 유연기판(Flexible substrate)을 적용하는 경우, 기판이 열에 견디지 못하고 변형이 일어나기 때문에, 충분히 고열로 가열할 수 없어 전기전도성을 향상시키는 데에 한계가 있었다.

그러나, 최근에는 열소결을 대체할 방법으로, 레이저를 이용한 소결방법, 제논플래쉬 램프(Xenon Flash Lamp)를 이용한 광소결 방법 등이 개발되어 많은 관심을 받고 있다.

레이저 소결의 경우, 플렉시블폴리머 기판에 가해지는 손상은 줄일 수 있으나, 레이저 빔의 조사 면적이 국소 면적에 한정되므로, 양산화 공정에 적용시 공정 시간이 매우 길어질 수 있다는 단점이 있다.

반면에, 제논플래쉬 램프를 이용한 광소결 방법은 일반적인 상온, 대기압 조건에서 수 마이크로초(μs)에서 수 밀리 초(ms)의 짧은 시간 동안 매우 높은 에너지의 제논 램프 광을 조사함으로써, 산화구리에서 금속 구리로의 환원 반응 및 구리 나노입자 간의 소결 반응을 가능하도록 하는 기술로 각광받고 있다.

제논플래쉬 램프에 의한 광소결 과정은 다음과 같은 프로세스로 나눌 수 있다.

(1)제논플래쉬 램프 광원로부터 인쇄 기판으로 광 조사

(2)구리 나노입자의 광에너지 흡수

(3)구리 나노입자 간의 소결

구리 나노입자의 광소결에는, 기존에 순수한 상태의 구리(Cu)나 또는 산화 제1구리(Cu₂O)가 표면에 피복된 구리 나노 입자가 포함된 페이스트를사용하는데, 여기에는 다음과 같은 문제가 발생한다.

구리나 산화제1구리로 이루어진 페이스트는 구릿빛 혹은 적갈색을 띠게 되는데, 이 때문에 광원에서 나온 빛을 충분히 흡수하지 못한다.

결국, 각 입자는 소결하는데 필요한 에너지를 충분히 가지지 못하게 되고, 또한 흡수되지 못한 빛은 기판에 도달하여 기판을 손상시키는 원인이 된다.

또한, 광 흡수를 위해 산화 제2구리(CuO)만을 이용해 인쇄 회로 패턴을 제작하는 경우, 산화 제2구리(CuO)를 환원시키기 위해 첨가하는 다양한 첨가제로 인하여 소결 후 충분한 전기전도도를 가지지 못한다는 문제가 있다.

덧붙여, 본 발명과 직접적인 연관성은 없지만, 구리를 응용하여 인쇄회로기판을 제조하는 기술로 등록특허 제0754070호(2007.08.24), "구리 필 도금을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법"이 개시되어 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 제논플래쉬 램프 광소결을 이용하여 구리 인쇄회로기판을 제조할 때, Cu 나노입자 표면을 Cu₂O와 CuO가 혼합된 표면층으로 피복함으로써 광 에너지의 흡수를 증가시켜 Cu 나노입자의 소결 특성을 향상시키고, 이를 통해 인쇄 회로의 전기전도성을 향상시키며, 또한 높은 에너지의 광에 의한 기판 손상을 감소시킬 수 있도록 한 전기전도성이 향상된 구리 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 산화 제1구리로 피복된 구리 나노 입자를 포함하는 페이스트를 준비하는 단계; 기판(10) 상에 상기 구리 나노 입자를 포함하는 페이스트를 인쇄하여 인쇄회로패턴(20)을 형성하는 단계; 상기 인쇄회로패턴(20)을 산화처리하여 상기 구리 나노 입자가 표면 피복층을 갖되, 상기 표면 피복층은 산화 제1구리 및 산화 제2구리가 혼합된 형태로 형성하는 단계; 산화처리가 완료되면, 광원(40)으로부터 광(50)을 조사하여 산화처리된 인쇄회로패턴(20)을 광소결(Photonic Sintering)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기전도성이 향상된 구리 인쇄회로기판 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 광원(40)은 제논 플래시 램프(Xenon Flash Lamp) 또는 펄스레이저일 수 있다.

또한, 상기 표면 피복층을 형성하는 단계에서, 상기 인쇄회로패턴(20)을 산화처리하는 방법은 수증기하에서 가열처리하는 방식일 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 표면 피복층을 형성하는 단계에서, 상기 인쇄회로기판(20)을 산화처리하는 방법은 흑화에칭 방식일 수 있다.

또한, 상기 표면 피복층을 형성하는 단계에서, 산화 제1구리 및 산화 제2구리가 혼합된 표면 피복층은 1-10nm 두께가 바람직하다.

한편, 본 발명은 산화 제1구리(Cu₂O) 및 산화 제2구리(CuO)가 혼합된 표면 피복층(Passivation Layer)을 갖는 구리(Cu) 나노 입자가 기판 상에 인쇄되어 회로패턴을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 전기전도성이 향상된 구리 인쇄회로기판도 제공한다.

본 발명에 따르면, 구리(Cu) 나노입자를 포함하는 페이스트를 기판에 인쇄한 후 제논플래쉬 램프를 이용한 광소결 방법으로 건조, 소결함으로써 인쇄 회로의 전기전도성을 향상시키고, 기판의 손상을 억제하여 유연한 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

도 1은 인쇄회로기판의 광소결 공정에 대한 첫번째 단계로서, 제논플래쉬 램프 광원으로부터 광을 조사하는 단계를 보인 모식도.
도 2는 인쇄회로기판의 광소결 공정에 대한 두번째 단계로서, 조사된 광이 구리 나노입자에 흡수되는 단계를 보인 모식도.
도 3은 인쇄회로기판의 광소결 공정에 대한 마지막 단계로서, 구리 나노입자가 광을 흡수한 결과, 열이 발생하여 입자를 소결시키는 단계를 보인 모식도.
도 4는 비교예 1에 기재된, PI 기판 위에 인쇄된, Cu₂O가 passivation 되어 있는 Cu입자의 단층 패턴의 단면도.
도 5는 비교예 2에 기재된, PI 기판 위에 인쇄된, Cu₂O가 passivation 되어 있는 Cu입자의 적층 패턴의 단면도.
도 6은 실시예 1에 기재된, PI기판 위에 인쇄된 Cu₂O와 CuO가 혼합된 표면층으로 피복된 Cu입자의 단층 패턴 단면도.
도 7은 실시예 2에 기재된, PI기판 위에 인쇄된 Cu₂O와 CuO가 혼합된 표면층으로 피복된 Cu입자의 적층 패턴 단면도.
도 8은 실시예 3에 기재된, PI기판 위에 Cu₂O와 CuO가 혼합된 표면층으로 피복된 Cu입자의 패턴 위에 Cu₂O만 피복된 Cu 입자 패턴을 적층 인쇄한 예시도.
도 9는 비교예1과 실시예1에 기재된 인쇄건조된 Cu 패턴의 산화 전,후 XRD 결과를 도시한 그래프.
도 10은 비교예 1에 기재된 Cu 인쇄 패턴의 SEM 사진.
도 11은 비교예 2에 기재된 Cu 인쇄 패턴의 SEM 사진.
도 12는 실시예 1에 기재된 Cu 인쇄 패턴의 SEM 사진.
도 13은 실시예 2에 기재된 Cu 인쇄 패턴의 SEM 사진.
도 14는 실시예 3에 기재된 Cu 인쇄 패턴의 SEM 사진.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 제논플래쉬 램프 광소결을 이용하여 구리 인쇄회로기판을 제조할 때, Cu 나노입자 표면을 Cu₂O와 CuO가 혼합된 표면층으로 피복함으로써 광 에너지의 흡수를 증가시켜 Cu 나노입자의 소결 특성 향상 및 높은 에너지의 광에 의한 기판 손상을 감소시키도록 한 것이다.

기존에는 광소결 또는 열소결에 사용하는 Cu 나노입자는 Cu 표면이 Cu₂O 층으로 피복되어 있어 구리색 또는 적갈색을 띠기 때문에, 그만큼 빛의 흡수량이 적고 반사 또는 산란되는 빛이 많아지게 된다.

따라서, 제논플래쉬 램프를 이용한 광소결시, 입자가 소결에 필요한 에너지를 충분히 흡수하지 못하고, 또한 흡수되지 못한 빛이 반사 또는 산란에 의해 기판에 도달하여 기판의 손상을 주어 패턴의 접착력에 심각한 문제를 야기한다.

뿐만 아니라, CuO만으로 이루어진 나노입자페이스트는 검은 색을 띠기 때문에 빛을 잘 흡수한다는 장점은 있지만, Cu로의 환원을 위한 첨가제들이 함께 들어가 있기 때문에 전기전도도 특성을 저해하는 문제가 있다.

그러나, 본 발명과 같이 기존의 Cu₂O로 표면 피복된 Cu나노입자 인쇄 패턴을 표면 산화시켜 CuO가 표면 피복측에 포함되게 하는 경우, 인쇄 패턴의 색이 기존의 적갈색에서 빛을 흡수하기 쉬운 검은색으로 바뀌게 되어 광소결시 입자가 흡수하는 광 에너지를 증가시킬 수 있다.

그 결과, 기판에 도달하는 빛의 양이 줄어들게 되어 기판에 가해지는 에너지는 그 만큼 약해지게 되고 기판의 손상을 줄일 수 있다.

또한, 각 입자는 광 에너지를 충분하게 흡수할 수 있기 때문에 소결 정도도 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조시 사용되는 구리 페이스트는 구리입자, 용매, 바인더 등으로 조성되고 선택할 수 있는 범위는 아래와 같다.

먼저, 구리 페이스트에 포함되는 도전성 구리분말은 Cu₂O가 표면에 피복된 Cu나노입자를 포함하며, 그 함량 범위는 50~80 중량% 범위이고, Cu₂O 피복층의 두께는 1~10nm 범위인 것이 바람직하다.

또한, 바인더 수지는 페이스트 점도 조절 및 기판과의 접착력 향상을 목적으로 하며, 폴리우레탄계수지, 아크릴계열의수지, 그리고메틸셀룰로우즈, 에틸셀룰로우즈, 하이드록시프로필셀룰로우즈, 하이드록시프로필메틸셀룰로우즈, 셀룰로우즈아세테이트부트레이트, 카르복실메틸셀룰로우즈, 하이드록시에틸셀룰로우즈와 같은셀룰로오즈계수지 및 이들중 하나 이상 혼합된 공중합체를 이용할 수 있고, 1~15중량%를 포함할 수 있다.

아울러, 용매는 상기 바인더 수지의 용해와 구리 입자를 분산시킬 수 있는 범위 내에서 선택 가능하다.

예컨대, 부탄올, 트리에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸디글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 부틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 글리세롤, 테르핀올, 디에틸렌글리콜부틸에테르(부틸카비톨), n-메틸피롤리돈, 감마부티로락톤, 디메틸설폭사이드, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 디메틸포름아마이드 등을 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 15~45중량%를 포함한다.

상기 재료들을 이용해 만든 페이스트는 인쇄를 통해 플렉서블 기판에 패터닝 될 수 있는데, 이때 사용가능한 플렉서블 기판은 PI, PET, 종이 등과 같은 재료를 사용할 수 있고, 인쇄는 잉크젯, 스크린 프린팅, 그라비아 오프셋, 리버스 오프셋 등을 통해 진행될 수 있다.

인쇄된 패턴은 IR건조, 진공건조 등과 같은 건조공정을 통해 잔류하고 있는 용매를 휘발시키는 공정을 거치게 된다.

상기 건조 공정을 거친 패턴을 산화시켜 CuO가 포함되는 패턴을 만들 수 있는데, 이때 산화처리를 위해 온습도챔버에서의 수증기 처리, 흑화에칭을 통한 산화와 같은 방법들을 사용할 수 있다.

위 과정 중 온습도챔버에서의 수증기 처리를 통한 산화는 건조가 끝난 패턴을온습도챔버에서 온도 60~90℃, 습도60~90% 조건에서 50~100hr 가량 처리하여 패턴의 내부까지 산화처리하는 과정이고, 흑화에칭을 통한 산화는 건조가 끝난 패턴을 오염 제거를 위한 cleaning, 균일한 조도 형성을 위한 soft etching, 균일한 도막 형성을 위한 pre-dip 그리고 동박 산화 과정인 oxide를 거치게 되고 패턴의 표면 산화를 진행시킨다.

이와 같은 과정을 거쳐 만들어진 샘플은 경화 과정을 사용하게 되는데 레이저 소결, 열소결, 광소결과 같은 다양한 방법 중 경화 시간이 가장 짧으며 기판에 가해지는 손상이 적은 광소결을 통해 진행한다.

기판 위에 인쇄된 패턴은 램프에서 발산되는 극단파 백색광에 의해 빛 에너지를 받으면서 광소결되어 전도성을 띠게 된다.

이때, 패턴색에 따라 입자가 빛을 흡수하는 정도가 달라지는데 상기 과정을 거쳐 제작된 CuO가 더해진 패턴은 빛을 흡수하기 좋은 색을 가지기 때문에 패턴층에서 대부분의 빛에너지를 흡수하고 그로인해 기판에 가해지는 에너지는 최소화할 수 있다.

이는, 결과적으로 두 가지의 장점을 보이는데 첫째, 입자가 빛 에너지를 잘 흡수하게 되어 양호한 소결정도를 보이며 둘째, 기판에 가해지는 에너지가 최소화되기에 기판 손상을 줄일 수 있다.

정리하자면, 본 발명은 산화 제1구리(Cu₂O) 및 산화 제2구리(CuO)가 혼합된 표면 피복층(Passivation Layer)을 갖는 구리(Cu) 나노 입자가 기판 상에 인쇄되어 회로패턴을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 구리 인쇄회로기판을 제공한다.

이때, 상기 구리 나노 입자는 페이스트 형태로서, 상기 산화 제1구리(Cu₂O)에 의해 표면이 피복된 형태가 바람직하다.

이러한 구리 인쇄회로기판을 제조하기 위한 방법은, 먼저 산화 제1구리로 피복된 구리 나노 입자를 포함하는 페이스트를 준비하는 단계가 수행된다.

그리고, 구리 나노 입자를 포함하는 페이스트가 준비되면, 도 1의 예시와 같이 기판(10) 상에 상기 구리 나노 입자를 포함하는 페이스트를 인쇄하여 인쇄회로패턴(20)을 형성하는 단계가 수행된다.

때문에, 상기 인쇄회로패턴(20)은 산화 제1구리와 구리 나노입자가 혼재된 혼재층(30)을 형성하게 된다.

이어, 상기 인쇄회로패턴(20)을 산화처리하여 상기 구리 나노 입자가 표면 피복층을 갖되, 상기 표면 피복층은 산화 제1구리 및 산화 제2구리가 혼합된 형태로 형성하는 단계가 수행된다.

이렇게 하여, 산화처리가 완료되면, 광원(40)인 제논 플래시 램프(Xenon Flash Lamp) 또는 펄스레이저로 광(50)을 조사하여 상기 산화처리된 인쇄회로패턴(20)을 광소결(Photonic Sintering)하는 단계가 수행된다.

그러면, 조사된 광(50)은 도 2의 예시와 같이, 구리 나노 입자에 흡수되고, 구리 나노 입자들은 도 3과 같이 소결된다.

이와 같이, 본 발명은 산화 제1구리로 표면이 피복된 구리 나노 입자를 포함하는 인쇄회로패턴(20)을 표면 산화처리하여 산화 제2구리가 표면 피복층에 형성되게 함으로써 상기 인쇄회로패턴(20)의 색이 기존 적갈색에서 빛을 흡수하기 쉬운 검은색으로 바뀌게 되어 광소결시 입자가 흡수하는 광 에너지를 증가키실 수 있게 된다.

그 결과, 기판(10)에 도달하는 빛의 양이 줄게 되어 기판(10)에 가해지는 에너지는 그 만큼 약해지게 되고, 이에 따라 기판(10)의 손상을 줄일 수 있게 된다.

다시 말해, 인쇄회로패턴(20)의 접착력 약화를 야기하지 않게 되어 인쇄회로기판의 품질이 향상된다.

뿐만 아니라, 각 입자는 광에너지를 충분하게 흡수할 수 있기 때문에 소결 정도도 향상되며, 결국 전기전도도를 높일 수 있게 된다.

이하, 실시예에 대하여 설명한다.

[비교예 1]

Cu₂O가 passivation된 직경 100nm의 Cu 입자를 부틸 카비톨 아세테이트 및 셀룰로오즈계 바인더 혼합된 용매와 30분간 mix를 한 후 3-roll mill을 통해 분산시켜 페이스트를 제작하였다.

그리고, 상기 페이스트를 스크린프린터를 통해 PI film에 인쇄하고 인쇄된 패턴을 오븐에서 100℃, 1hr 건조를시켰으며, 그 모식도는 도 4와 같다.

이후, 만들어진 패턴을 Xenon 램프를 통해 10J/㎠의 에너지로 2ms 동안 조사 하여 Cu 패턴을 광소결하였다.

[비교예 2]

상기 비교예 1의 건조까지 동일한 과정을 거친 패턴 인쇄물을 스크린 프린터로 적층 인쇄를 한 후 다시 오븐에서 100℃, 1hr 동안 건조시켰으며, 비교를 위해 도 5와 같이 복층으로 구성하였다.

그리고, 비교예 1과 같은 광소결 과정을 거쳐 Cu 패턴 인쇄물을 제작하였다.

[실시예 1]

상기 비교예 1의 건조까지 동일한 과정을 거친 패턴 인쇄물을 온습도챔버에서 온도 85℃, 습도 85%의 조건에서 40hr동안 산화처리하여 Cu₂O와 CuO 그리고 Cu 입자가 혼재된 패턴을 제작하였으며, 그 모식도는 도 6과 같다. 이때, 도 6의 혼재층(30')은 Cu, Cu₂O 및 CuO가 혼재된 형태를 의미한다.

그리고, 비교예 1과 같은 광소결 과정을 거쳐 Cu 패턴 인쇄물을 제작하였다.

[실시예 2]

상기 비교예 2의 적층 인쇄 및 건조까지 동일한 과정을 거친 패턴 인쇄물을 온습도챔버에서 온도 온도 85℃, 습도 85%의 조건에서 40hr동안 산화처리하여 Cu₂O와 CuO 그리고 Cu 입자가 혼재된 혼재층(30')을 갖는 패턴을 제작하였으며, 도 7과 같이 복층으로 구성하였다.

그리고, 비교예 1과 같은 광소결 과정을 거쳐 Cu 패턴 인쇄물을 제작하였다.

[실시예 3]

상기 실시예 1의 산화 처리까지 동일한 과정을 거친 패턴 인쇄물을 스크린 프린터로 적층 인쇄를 한 후 다시 오븐에서 100℃, 1hr 동안 건조시켰으며, 도 8과 같이 Cu, Cu₂O가 혼재된 혼재층(30)과; Cu, Cu₂O 및 CuO가 혼재된 혼재층(30')을 복합적되게 적층하여 구성하였다.

그리고, 비교예 1과 같은 광소결 과정을 거쳐 Cu 패턴 인쇄물을 제작하였다.

아울러, 상기 비교예 1과 실시예1 패턴의 Cu 입자 결정상 XRD 결과는 도 9에 나타내었다.

도 9를 보면, 비교예 1에서는 Cu와 Cu₂O만 존재하고, 실시예 1에서는 CuO가 생성되었다.

아울러, 상기 비교예 1,2 및 실시예 1~3의 Cu 인쇄 기판의 Cu 패턴에 대한 SEM 분석결과는 도 10~14에 나타내었다.

도 10은 Cu 패턴에서 흡수하지 못한 대부분의 빛 에너지가 기판에 도달하여 기판에 손상을 준 반면에 도 12에서는 산화처리되어 검은 빛을 가지는 Cu, CuO 혼재 패턴이 대부분의 빛을 흡수하여 기판에 도달하는 에너지가 줄어들기에 기판 손상 역시 줄어드는 것을 볼 수 있었다.

또한, 도 11에서는 Cu 패턴의 두께가 두꺼워졌을 때 역시 기판에 도달하는 빛이 줄어들어 기판 손상이 없어졌다.

그리고, 도 13과 14에서는 패턴에 Cu, CuO 혼재 층을 포함시켜서 도 11보다 더 많은 에너지를 패턴이 흡수하게 하였고 결과적으로 패턴의 소결정도가 좋아졌을 뿐 아니라 기판 손상 역시 없어졌다.

이를 통해, 본 발명이 당해 분야에서 매우 유용하게 활용될 것임을 예측할 수 있었다.

10: 기판 20: 인쇄회로패턴
30,30': 혼재층 40: 광원

Claims (6)

1. 산화 제1구리로 피복된 구리 나노 입자를 포함하는 페이스트를 준비하는 단계;
   기판(10) 상에 상기 구리 나노 입자를 포함하는 페이스트를 인쇄하여 인쇄회로패턴(20)을 형성하는 단계;
   상기 인쇄회로패턴(20)을 산화처리하여 상기 구리 나노 입자가 표면 피복층을 갖되, 상기 표면 피복층은 산화 제1구리 및 산화 제2구리가 혼합된 형태로 형성하는 단계;
   산화처리가 완료되면, 광원(40)으로부터 광(50)을 조사하여 산화처리된 인쇄회로패턴(20)을 광소결(Photonic Sintering)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 인쇄회로기판 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 광원(40)은 제논 플래시 램프(Xenon Flash Lamp) 또는 펄스레이저인 것을 특징으로 하는 구리 인쇄회로기판 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 표면 피복층을 형성하는 단계에서, 상기 인쇄회로패턴(20)을 산화처리하는 방법은 수증기하에서 가열처리하는 방식인 것을 특징으로 하는 구리 인쇄회로기판 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 표면 피복층을 형성하는 단계에서, 상기 인쇄회로기판(20)을 산화처리하는 방법은 흑화에칭 방식인 것을 특징으로 하는 구리 인쇄회로기판 제조방법.
   
5. 청구항 1에 있어서;
   상기 표면 피복층을 형성하는 단계에서, 산화 제1구리 및 산화 제2구리가 혼합된 표면 피복층은 1-10nm 두께인 것을 특징으로 하는 구리 인쇄회로기판 제조방법.
   
6. 산화 제1구리(Cu₂O) 및 산화 제2구리(CuO)가 혼합된 표면 피복층(Passivation Layer)을 갖는 구리(Cu) 나노 입자가 기판 상에 인쇄되어 회로패턴을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 구리 인쇄회로기판.

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