KR20160148349A - 전도성 기판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 전도성 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

전도성 기판 및 이의 제조 방법 {CONDUCTING SUBSTRATE AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 명세서는 전도성 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

금속 메쉬 필름을 이용한 터치 센서 모듈의 제작 공정 중 가장 빈번하게 불량을 야기하는 것은 FPCB(flexible printed circuits board) 본딩 공정이다. 이는 주로 기재의 원자재의 특성으로부터 기인하는 것으로, 기재 상에 형성된 금속층 및 코팅층으로 인해 peel 강도 저하가 발생할 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 금속이 증착된 코팅 PET 필름 센서 상에 ACF(anisotropic conductive film)를 이용하여 FPCB를 본딩해 터치 센서 모듈을 제작할 때, 필름 센서와 ACF, FPCB 간의 부착력은 이후 진행되는 조립 공정에 있어 매우 중요하다. 필름 센서와 ACF, FPCB 간에 충분한 부착력이 보장되지 않을 경우 공정 상 수율이 저하될 뿐만 아니라, 완성된 제품의 내구성 유지에서도 치명적인 문제가 발생할 수 있다.

그러므로, 센서와 FPCB간의 본딩 내구성을 유지하면서 동시에 안정적인 필(peel) 강도를 유지할 수 있는 방안에 대한 개선이 필요한 상황이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0007605호

본 명세서는 전도성 기판 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 명세서의 일 실시상태는, 기판; 상기 기판 위에 구비된, 인쇄회로기판 본딩부를 포함하는 배선부; 및 상기 인쇄회로기판 본딩부 상의 적어도 일부에 구비된 실란커플링제를 포함하는 본딩 향상층을 포함하는 전도성 기판본딩 향상층을 제공한다.

본 명세서의 또 다른 실시상태는, 기판 위에 인쇄회로기판 본딩부를 포함하는 배선부를 형성하는 단계; 및 상기 인쇄회로기판 본딩부 상의 적어도 일부에 실란커플링제 조성물을 이용하여 본딩 향상층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 전도성 기판의 제조방법을 제공한다.

본 명세서의 또 다른 실시상태는, 전술한 전도성 기판을 포함하는 전자장치를 제공한다.

본 명세서의 몇몇 실시 상태에 따른 전도성 전극은 FPCB 본딩 전 배선부 위에 추가적인 첨가제 처리를 통하여 금속 표면 및 기재에 대한 ACF 레진의 부착력을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 본 명세서의 전도성 전극을 이용하여 제조된 터치 센서 모듈의 본딩 내구성을 개선할 수 있으며, 필(peel) 강도를 기존의 전도성 전극을 이용하는 경우와 비교하여 2.4배 개선할 수 있다.

도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 기판을 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 기판을 도시한 것이다.
도 3은 본 명세서의 실시예 1 및 비교예에 따른 필(peel) 강도 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 명세서의 실시예 2에 따른 필(peel) 강도 측정 결과를 도시한 그래프이다.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서의 "투명"이란 가시광선의 투과율이 70 % 이상 또는 80% 이상인 것을 의미한다. 또한, 전체 면적이 모두 투명하지 않고, 개구율이 60% 이상인 경우도 포함할 수 있다.

본 명세서의 "전도성"이란 전기 전도성을 의미한다.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 명세서의 일 실시상태는, 기판; 상기 기판 위에 구비된, 인쇄회로기판 본딩부를 포함하는 배선부; 및 상기 인쇄회로기판 본딩부 상의 적어도 일부에 구비된 실란커플링제를 포함하는 본딩 향상층을 포함하는 전도성 기판 본딩 향상층을 제공한다.

상기 인쇄회로기판은 연성 회로기판(FPCB; flexible printed circuit board)을 일컫을 수 있다.

상기 배선부는 인쇄회로기판과 접촉하는 영역을 의미할 수 있다.

본 명세서에 있어서, 상기 배선부는 상기 전도성 기판이 디스플레이 장치에 적용되는 경우, 디스플레이 장치의 베젤 영역에 대응하는 영역을 의미할 수 있다. 상기 전도성 기판이 터치 패널 또는 터치센서 전극으로 사용되는 경우, 상기 배선부를 구성하는 전도성 라인은 화면부의 전도성 라인에서 전달하는 전기적 신호를 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

일반적으로 터치 패널은 사용자의 터치 신호를 감지하기 위한 전극 패턴이 기판의 중앙부에 구비되고, 전극 패턴에서 감지된 터치 신호를 외부 구동회로로 전송하는 배선부(배선전극)가 구비된다. 상기 배선부는 기재에 음각 또는 양각 영역을 형성하고, 음각 또는 양각 영역에 전도성 재료를 충진함으로써 전기 신호의 전송이 가능하다.

본 명세서의 또 다른 실시상태에 있어서, 상기 본딩 향상층의 두께는 10 nm 내지 100 nm일 수 있다. 상기 본딩 향상층의 두께가 상기 범위인 경우, 전도성을 저해하지 않으면서도, 부착력 향상이 가능하여 필(peel) 강도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

본 명세서의 또 다른 실시상태에 있어서, 상기 실란커플링제는 실란계 화합물을 포함할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태는 또한, 상기 실란계 화합물이 에폭시계 지방족, 에폭시계, 아크릴옥시계, 아미노계, 또는 아미노티오계 화합물을 포함할 수 있으나, 전도성 재료의 표면의 분자와 수소결합 또는 화학결합을 형성하여 표면 부착력을 향상시킬 수 있는 실란 커플링 분자를 포함하는 물질이라면 한정되지 않는다. 상기 실란계 화합물이 에폭시계 지방족 화합물을 포함한다는 것은, 에폭시계 지방족 화합물이 실란을 포함한다는 의미를 일컫을 수 있다. 본 명세서에서 에폭시계 지방족 화합물은 알리파틱 에폭시 레진(Aliphatic epoxy resin)을 뜻하는 것으로, 크게 글리시딜 에폭시 레진과 시클로알리파틱 에폭사이드(Cycloaliphatic epoxide)로 나뉠 수 있으며, 상기 실란계 화합물 중 에폭시계 지방족의 경우 시클로알리파틱 에폭사이드 구조를 포함하는 화합물을 뜻할 수 있다.

구체적으로, 상기 실란계 화합물은 알콕시실란 함유 방향족 아민 화합물 또는 방향족 비함유 실란 화합물 등을 예로 들수 있으며, 구체적으로 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)-실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리메톡시 실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에톡시 시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필 메틸디메톡시실란, 3-클로로 프로필 트리메톡시 실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 또는 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 사용할 수 있으며, 이들 중 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로 상기 실란계 화합물은 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 (2-(3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane)일 수 있다.

본 명세서의 또 다른 실시상태에 있어서, 상기 인쇄회로기판 본딩부에 결합된 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다. 즉, 본 명세서의 본딩 향상층은 상기 인쇄회로기판에 결합되는 인쇄회로기판 본딩부의 일부에 구비될 수 있다. 도 1에 배선부 및 본딩부를 나타내었고, 도 2에 배선부 상에 본딩 향상층이 구비된 경우를 도시하였다.본 명세서의 또 다른 실시상태는, 상기 배선부에 전기적으로 연결된 투명 전도성 전극 또는 금속 메쉬 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 전극 또는 금속 메쉬 전극은 기재 상에 투명 전도성 재료 또는 금속 메쉬를 증착함으로써 형성될 수 있으며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 투명 전도성 전극 또는 금속 메쉬 전극은 전도성 라인을 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 재료는 투명하고 전기 전도성이 우수한 물질이라면 한정되지 않으나, 예를 들면 당업계에서 통상적으로 사용하는 ITO, IZO, IGZO, AZO, FTO 및 주석산화물 등을 이용할 수 있다.

상기 금속은 전기 전도도가 높은 금속이라면 이에 한정되지 않으나, 구체적으로 은, 구리, 알루미늄, 금, 니켈, 비스무스, 팔라듐, 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 전도성 라인은 복수의 개구부와 이를 구획하는 패턴 라인을 포함하는 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 상기 전도성 라인은 규칙적 패턴 또는 불규칙적인 패턴을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 전도성 라인은 패터닝 과정을 통하여 패턴을 형성하며 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 패턴은 삼각형, 사각형 등의 다각형, 원, 타원형 또는 무정형의 형태가 될 수 있다. 상기 삼각형은 정삼각형 또는 직각삼각형 등이 될 수 있고, 상기 사각형은 정사각형, 직사각형 또는 사다리꼴 등이 될 수 있다.

상기 규칙적인 패턴으로는 메쉬 패턴 등 당 기술 분야의 패턴 형태가 사용될 수 있다. 상기 불규칙 패턴으로는 특별히 한정되지 않으나, 보로노이 다이어그램을 이루는 도형들의 경계선 형태일 수도 있다.

상기 패턴 형태를 불규칙 패턴으로 하는 경우, 불규칙 패턴에 의하여 지향성이 있는 조명에 의한 반사광의 회절 패턴을 제거할 수도 있고, 상기 광반사 저감 패턴층에 의하여 빛의 산란에 의한 영향을 최소화할 수 있어 시인성에 있어서의 문제점을 최소화할 수 있다.

상기 전도성 라인의 선폭은 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 화면부의 전도성 라인의 선폭은 0.1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있고, 0.1 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하, 또는 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 선폭이 0.1 ㎛ 미만이면 패턴의 구현이 어려울 수 있고, 100 ㎛ 초과이면 시인성이 떨어질 수 있다.

상기 전도성 라인은 전도성 라인의 말단의 집합을 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서의 또 다른 실시상태에 있어서, 상기 인쇄회로기판과 상기 본딩향상부를 연결하도록 구비된 ACF(anisotropic conductive film, 이방성 도전필름) 수지를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 ACF란, 전도성 입자가 분산된 필름으로서, z축으로는 전기를 통하는 도전성을 가지고, x-y 평면 방향으로는 절연성을 나타내는 필름을 의미하는 것으로서, 이방성 도전 필름뿐만 아니라 이방성 도전접속제를 총칭하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 ACF란 도전볼을 포함할 수 있으며, 상기 ACF 수지란 도전볼을 포함하는 수지를 일컫는 것일 수 있으며, 상기 인쇄회로기판과 상기 본딩향상부를 연결하며 필름 내부의 도전볼이 전기적 신호를 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태는, 기판 위에 인쇄회로기판 본딩부를 포함하는 배선부를 형성하는 단계; 및 상기 인쇄회로기판 본딩부 상의 적어도 일부에 실란커플링제 조성물을 이용하여 본딩 향상층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 전도성 기판의 제조방법을 제공한다.

상기 실란커플링제 조성물을 이용하여 본딩 향상층을 형성하는 단계는, 상기 인쇄회로기판 본딩부에 인쇄 또는 도포함으로써 형성하는 것일 수 있다. 상기 실란커플링제 조성물을 이용하여 본딩 향상층을 형성한 뒤, 약 50℃ 내지 200℃ 의 저온에서 건조 또는 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 또 다른 실시상태는, 상기 실란 커플링제가 상기 실란커플링제 조성물 전체 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 30 중량부, 구체적으로 10 중량부 내지 30 중량부, 더욱 구체적으로 13 중량부 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 실란 커플링제가 상기 범위내로 포함될 경우, 전도성을 저하시키지 않으면서 부착력을 증진시켜 필(peel) 강도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

본 명세서의 또 다른 실시상태는, 상기 실란커플링제 조성물이 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 상기 실란커플링제 조성물을 용해시키고, 상기 본딩부를 용해시키지 않은 물질이라면 한정되지 않는다. 구체적으로, 상기 용매는 무극성 용질의 용해가 가능한 2차 알코올일 수 있으며, 구체적으로 아이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)일 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태는, 전술한 전도성 기판이 터치센서전극, 디스플레이 구동전극, 디스플레이 화소전극 또는 카메라 모듈일 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태는 또한, 전술한 전도성 기판을 포함하는 전자장치를 제공한다.

본 명세서의 또 다른 실시상태는, 상기 전자 장치가 터치센서, 디스플레이 또는 카메라일 수 있다.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

[실시예 1]

에폭시계 실란 커플링제 및 아미노 티오계 실란 커플링제를 각각 터치 센서 배선부에 도포하여 건조한 뒤 동일 ACF 및 FPCB를 이용하여 같은 조건에서 본딩한 뒤, TA.XT.PLUS Texture Analysis 장비로 90도 필(peel) 강도 측정을 진행하였다.

[ 비교예 ]

실란 커플링제를 도포하지 않고, 터치 센서 배선부에 일반적으로 표면 에너지를 향상시키기 위해 사용되는 플라즈마 처리를 한 뒤, 동일 ACF 및 FPCB를 이용하여 실시예와 동일한 조건에서 본딩한 뒤, TA.XT.PLUS Texture Analysis 장비로 90도 필(peel) 강도 측정을 진행하였다.

실시예 1과 비교예에 따른 성능 평가 결과를 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.

종류/농도 상대비	1%	5%
A (Epoxy계)	1.805	1.720
B (Amino thio계)	1.424	1.437
C (Plasma 처리)	1.386
Ref.	1.000

상기 표 1 및 도 1에서 알 수 있듯이, 어떠한 전처리를 하지 않고 본딩된 센서를 각각 1% 및 5% 농도로 조절한 본딩 향상을 적용하였을 때의 센서와 필(peel) 강도를 상대비로 비교하였을 때, 에폭시계 실란 커플링제인 A 첨가제를 처방한 경우 reference 대비 1.7~1.8%의 부착력 개선 효과가 나타남을 확인할 수 있었다. 또한, 아미노 티오계 실란 커플링제인 B 첨가제 역시 reference 대비 부착력 개선 효과가 나타남을 확인할 수 있었다.

또한, 비교예로서 일반적으로 표면 에너지를 향상시키기 위해 사용되는 플라즈마 처리와 비교하였을 때, 약 1.4%의 부착력 개선 효과를 나타내어 A 첨가제의 적용이 D 시편과 비교하였을 때 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, A 첨가제 이외에도 B 시편 역시 플라즈마 처리와 비교하였을 때 부착력 개선 효과가 나타남을 확인할 수 있었다.

[ 실시예 2]

실시예 1의 A 첨가제를 각각 1%, 5%, 10%, 15%, 20% 및 30%로 도포한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필(peel) 강도 측정을 진행하였다. 실시예 2에 따른 성능 평가 결과를 하기 표 2 및 도 2에 나타내었다.

종류/농도상대비	1%	5%	10%	15%	20%	30%
A(Epoxy계) Reference 대비 개선치	1.805	1.720	1.789	2.319	2.313	2.395

상기 표 2 및 도 2에서 알 수 있듯이, 15% 이상 농도부터 Reference 필(peel) 강도 대비 약 2.3에서 2.4배의 부착력 증진 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (14)

1. 기판;
   상기 기판 위에 구비된, 인쇄회로기판 본딩부를 포함하는 배선부; 및
   상기 인쇄회로기판 본딩부 상의 적어도 일부에 구비된 실란커플링제를 포함하는 본딩 향상층
   을 포함하는 전도성 기판.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 본딩 향상층의 두께는 10nm 내지 100nm인 것인 전도성 기판.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 실란커플링제는 실란계 화합물을 포함하는 것인 전도성 기판.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 실란계 화합물은 에폭시계 지방족, 에폭시계, 아크릴옥시계, 아미노계, 또는 아미노티오계 화합물을 포함하는 것인 전도성 기판.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 인쇄회로기판 본딩부에 결합된 인쇄회로기판을 더 포함하는 것인 전도성 기판.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 기판 상에 구비되고, 상기 배선부에 전기적으로 연결된 투명 전도성 전극 또는 금속 메쉬 전극을 더 포함하는 것인 전도성 기판.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 인쇄회로기판과 상기 본딩향상부를 연결하도록 구비된 ACF(Anisotropic Conductive Film) 수지를 더 포함하는 것인 전도성 기판.
8. 기판 위에 인쇄회로기판 본딩부를 포함하는 배선부를 형성하는 단계; 및
   상기 인쇄회로기판 본딩부 상의 적어도 일부에 실란커플링제 조성물을 이용하여 본딩 향상층을 형성하는 단계
   를 포함하는 것인 전도성 기판의 제조방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 실란커플링제는 상기 실란커플링제 조성물 전체 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 30 중량부로 포함되는 것인 전도성 기판의 제조방법.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 실란커플링제 조성물은 용매를 더 포함하는 것인 전도성 기판의 제조방법.
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 용매는 무극성 용질의 용해가 가능한 2차 알코올인 전도성 기판의 제조방법.
12. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 전도성 기판은 터치센서전극, 디스플레이 구동전극, 디스플레이 화소전극 또는 카메라 모듈인 것인 전도성 기판.
13. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 전도성 기판을 포함하는 전자장치.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 전자장치는 터치센서, 디스플레이 또는 카메라인 것인 전자장치.

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