KR20200065672A

KR20200065672A - 표면처리용 조성물 및 이를 이용한 표면처리방법

Info

Publication number: KR20200065672A
Application number: KR1020180152357A
Authority: KR
Inventors: 윤창현; 이정현; 박성찬
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-09
Also published as: JP2020084171A; TW202031818A; JP7230305B2; TWI801608B

Abstract

본원은 표면처리용 조성물 및 이를 이용한 표면처리방법에 관한 것이다.

Description

표면처리용 조성물 및 이를 이용한 표면처리방법{Composition for surface treatment and surface treatment method using the same}

본 발명은 표면처리용 조성물 및 이를 이용한 표면처리방법에 관한 것이다.

반도체를 포함하는 전자기기의 고성능 다기능화가 요구됨에 따라 부피당 실장효율을 높이기 위하여 전자제품의 경박단소화는 필수 조건이 되고 있다.

최근에는 모바일 기기 및 통신의 발전으로 경성 기판에서 연성기판으로, 표면실장에서 부품내장으로, 다층에서 고밀도다층기판(HDI)으로, 박판에서 코어레스(coreless)로, 미세화에서 미세화 및 방열화로, 친환경 소재에서 저손실의 친환경소재로 발전을 거듭하고 있다. 또한, 기판의 저조도 미세회로 구현을 위하여, 층간 밀착력 능력의 향상은 고 신뢰성 확보에 있어 중요한 인자로 평가되고 있다.

현재는 밀착력 향상을 위하여 자재표면에 CZ 처리, UV 처리 등의 물리적 표면 조도 형성 방법을 주로 사용하고 있지만, 자재의 손상이 발생하는 문제점이 있다. 이에 자재의 손상이 없고 높은 밀착력이 확보되는 화학적 표면처리 방법이 주목을 받고 있다.

대표적인 밀착력 향상을 위한 표면 조도처리 방법으로 CVD에 의해 실란 커플링제를 형성하는 방법, UV처리하여 산화피막을 형성하는 방법, 이온 빔 처리에 의해 고분자 표면 결합파괴 후 친수 표면으로 변화시키는 방법 등이 있다.

본 발명에 대한 배경기술로는 실록산 화합물을 함유하는 코팅액을 이용하여 코팅하는 표면처리제가 기재된 대한민국 공개특허 제10-2004-0087534호가 있다.

본 발명은 표면 조도를 주기 위해, 자재의 손상이 불가피하며, 추가적인 공정 비용이 발생하는 종래 기술의 문제점을 보완하고, 기재의 표면 에너지를 높여 금속층과의 접착력을 높일 수 있는 방법을 모색하였다.

이에, 카테콜(catechol)과 아민(amine)을 모두 가지고 있는 가장 작은 단분자인 폴리-도파민(poly-dopamine)의 표면 개질 기술을 접목하고, 접착력을 높이기 위해 사용한 아민기를 가진 유기첨가제 중 가장 높은 접착성을 갖는 글루타민 및 이에 가장 적합한 트리스(히드록시메탄)아미노메탄 (Tris(hydroxymethyl) aminomethane)을 포함하는 조성물을 제공하여, 기재와 화학 동도금 층간의 밀착력 향상을 위한 조건을 도출하였다.

일 측면에 따르면, 폴리-도파민, 글루타민(glutamine) 및 트리스(히드록시메탄)아미노메탄 (Tris(hydroxymethyl)aminomethane)을 포함하는 표면처리용 조성물이 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 표면처리용 조성물은, 전체 표면처리용 조성물에 대하여, 폴리-도파민 0.5 ~ 3 mg/mL, 글루타민 1 ~ 2 mg/mL 및 트리스 (히드록시메탄)아미노메탄(Tris(hydroxymethyl) aminomethane) 20 ~ 100 mM을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 표면처리용 조성물은, 전체 표면처리용 조성물에 대하여, 글루타민 1.5 ~ 2 mg/mL을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 표면처리용 조성물의 pH는 7.5 ~ 9.5 일 수 있다.

다른 측면에 따르면, 상기 표면처리용 조성물을 포함하는 필름이 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 표면처리용 조성물에 의한 표면처리 코팅의 두께는 10 ~ 40nm일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 필름의 접촉각(θ)은 10 ~ 25°일 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 표면처리용 조성물을 처리하고자 하는 기재의 표면에 도포하는 단계를 포함하는 표면처리 방법이 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 도포하는 단계는 12 ~ 30시간 침지시키는 단계일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 표면처리 방법은 DI 워터(Deionized water)에서 12 ~ 36시간을 침지시켜 안정화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 기재는 빌드업 필름(Build-up Film) 및 액정 결정성 폴리머(Liquid crystal polymer) 일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 필름의 표면처리 코팅의 두께는 10 ~ 40nm일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 글루타민 및 트리스(히드록시메틸)아미노메탄을 포함하는 폴리도파민 코팅 조성물을 이용하여, 기재의 표면에너지를 높이고 균일한 코팅층을 형성하여 표면처리되는 기재의 손상 없이 금속층과의 밀착력을 개선할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 기재 표면에 글루타민(glutamine)을 포함한 폴리-도파민(poly-dopamine)코팅을 실시하여 화학 동도금 층과의 접착력을 향상시키는 새로운 표면처리 방법으로, 코팅 용액의 제조, 코팅 시간, 유기용매(첨가제) 농도를 조절을 통하여 표면에 고르게 코팅 될 수 있는 표면처리 방법을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 폴리-도파민(Poly-dopamine) 코팅 공정은 매우 간단하여 추가적인 장비 투자가 필요하지 않으며, 자재의 손상 없이, 저렴한 코팅비용으로 표면처리를 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원에 기재된 표면처리용 조성물을 이용하여 표면처리공정을 진행하면, 조도처리를 하지 않은 절연재와 같은 기재의 금속과의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 본원에 기재된 표면처리용 조성물은 빌드업 필름뿐 아니라 기재의 대상을 가리지 않고, 층간 접착이 필요한 모든 영역에서 활용될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원에 기재된 폴리-도파민 표면처리용 조성물은 친환경적이고, 인체에 무해한 장점이 있다.

도 1은 본원에 기재된의 일 실시예에 따른 표면처리용 조성물을 이용한 표면처리 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2a는 본원에 기재된 일 실시예에 따른 표면처리용 조성물의 제조 직후의 표면처리용 조성물의 색상을 나타낸 것이다.
도 2b는 본원에 기재된 일 실시예에 따른 표면처리용 조성물의 제조한 후 일정 시간이 경과한 후의 표면처리용 조성물의 색상을 나타낸 것이다.
도 2c는 본원에 기재된 일 실시예에 따른 표면처리용 조성물을 기재(ABF)의 표면처리하기 전의 기재표면을 나타낸 것이다.
도 2d는 본원에 기재된 일 실시예에 따른 표면처리용 조성물을 기재(ABF)의 표면처리 한 후의 기재표면을 나타낸 것이다.
도 3a는 본원에 기재된 비교예 1 및 실시예 1의 표면처리용 조성물을 이용한 표면처리의 상태를 확인하기 위해, 광전자분광기(XPS) 및 집속이온빔장치(FIB)로 분석한 결과 중 C1s 피크를 나타내는 그래프이다.
도 3b는 본원에 기재된 비교예 1 및 실시예 1의 표면처리용 조성물을 이용한 표면처리의 상태를 확인하기 위해, 광전자분광기(XPS) 및 집속이온빔장치(FIB)로 분석한 결과 중 O1s 피크를 나타내는 그래프이다.
도 3c는 본원에 기재된 비교예 1 및 실시예 1의 표면처리용 조성물을 이용한 표면처리의 상태를 확인하기 위해, 광전자분광기(XPS) 및 집속이온빔장치(FIB)로 분석한 결과 중 N1s 피크를 나타낸 그래프이다이다.
도 3d는 본원에 기재된 비교예 1 및 실시예 1의 표면처리용 조성물을 이용한 표면처리의 상태를 확인하기 위해, 광전자분광기(XPS) 및 집속이온빔장치(FIB)로 분석한 결과 중 Si2p 피크를 나타낸 그래프이다.
도 3e는 본원에 기재된 비교예 1 및 실시예 1의 표면처리용 조성물을 이용한 표면처리의 상태를 확인하기 위해, 광전자분광기(XPS) 및 집속이온빔장치(FIB)로 분석한 결과 중 Cu2p 피크를 나타낸 그래프이다.
도 4a는 본원에 기재된 비교예 1의 기재의 단면을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 4b는 본원에 기재된 비교예 3의 기재의 단면을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 4c는 본원에 기재된 실시예 1의 기재의 단면을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본원에 기재된 표면처리용 조성물의 처리시간에 따른 접촉각 및 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 6은 본원에 기재된 표면처리용 조성물에서 글루타민의 첨가 유무에 따른 크로스컷(Cross cut)의 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본원에 기재된 비교예 1, 비교예 3, 및 실시예 1의 표면처리용 조성물을 이용하여 기재(ABF)에 표면처리를 하고 화학 동도금을 진행한 후의 이미지를 나타낸 것이다.
도 8은 본원에 기재된 비교예 4, 실시예 1 내지 실시예 3의 표면처리용 조성물에 따른 글루타민의 농도별 크로스컷의 이미지, 접촉각 및 밀착력을 평가하기 위한 크로스컷(Cross cut)의 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 9a는 본원에 기재된 비교예 1, 비교예 5, 및 실시예 1의 표면처리용 조성물에서 트리스(히드록시메탄)아미노메탄(Tris(hydroxymethyl)aminomethane)의 유무 및 농도별 집속이온빔장치(FIB)의 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 9b는 본원에 기재된 비교예 5 및 실시예 1의 표면처리용 조성물 중 트리스(히드록시메탄)아미노메탄(Tris(hydroxymethyl)aminomethane)의 농도별 집속이온빔장치(FIB)의 단면분석 결과 및 크로스컷(Cross cut)의 테스트의 결과를 나타낸 것이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.

1. 표면처리용 조성물

본원의 표면처리용 조성물은 ABF(Ajinomoto Build up Film) 등의 표면처리를 위한 용도로 사용될 수 있고, 이때, 코팅시간, 첨가제의 농도 등을 조절하여, 기재의 종류에 상관없이 표면에 고르게 표면처리 될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 표면처리용 조성물은 폴리-도파민, 글루타민(glutamine) 및 트리스(히드록시메탄)아미노메탄 (Tris(hydroxymethyl) aminomethane)을 포함할 수 있다.

폴리-도파민

카테콜의 산화반응 등을 통해 형성되는 폴리-도파민(Poly Dopamine, PDA)의 표면처리 층은 우수한 부착특성을 나타내며, 폴리-도파민이 포함하는 카테콜 및 아민 작용기를 이용하여, 추가로 표면을 개질 할 수 있다. 또한, 어떠한 표면에도 쉽게 결합이 가능하여, 표면처리의 기재의 종류와 무관하게 밀착력이 높은 표면처리가 가능할 수 있다.

폴리-도파민은 도파민에 대해 이에 한정되는 것은 아니나, 하기 반응식 1과 같이, 산화반응(Oxidation), 고리화반응(Cyclization) 및 중합반응 (polymerization)을 거쳐 형성될 수 있다. 상기 도파민의 구조는 하기 화학식 1과 같을 수 있다.

[화학식 1]

[반응식 1]

구체적으로, 폴리-도파민은 도파민의 자가 중합반응(Self-polimerization)을 통해 얻어질 수 있는데, 초기 단계에서 이루어지는 도파민의 자발적인 산화 반응은 약 염기 조건의 솔루션 내 용존 산소에 의해 이루어지며, 도파민의 산화에 의해 형성되는 도파민-퀴논(dopamine-quinone)의 자발적인 분자 내 친핵성 중합반응(nucleophilic cyclization)을 통해 5, 6-디히드록시인돌(dihydroxyindole, DHI)이 형성되어 기재 표면에 코팅 될 수 있다.

상기 코팅의 두께는 폴리-도파민의 농도를 이용하여, 변화시킬 수 있다. 실험을 통해 확인한 결과, 0.5 mg/mL에서 20nm 수준, 1 mg/mL에서 25nm 수준, 및 2 mg/mL 약 25 ~ 40 nm의 두께를 얻었고, 3 mg/mL 이상의 농도에서는 농도에 따른 코팅의 두께는 큰 차이가 나타나지 않았다.

본원에 기재된 적합한 두께를 구현하기 위하여, 표면처리 조성물 중 폴리-도파민의 농도는 0.5 ~ 3 mg/mL가 적합할 수 있다. 상기 폴리-도파민의 농도가 0.5 mg/mL 미만이면, 표면 처리한 코팅의 두께가 얇아 본원의 효과를 최대한 발휘할 수 없고, 3 mg/mL 초과이면, 추가 첨가에 따른 효과의 차이가 미미할 수 있다.

글루타민

글루타민(Glutamic Acid)은 아미노산의 일종의 글루탐산의 모노 아미드이다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 글루타민은 표면에너지의 크기에 중요한 영향을 미치는 인자로, 상기 표면에너지는 높을수록 높은 밀착력을 가질 수 있다. 글루타민의 농도에 따른 접촉각은 0.5 mg/mL 에서 농도가 진해질수록, 점차 감소하다가 1.5 mg/mL 이상부터 다시 증가하기 시작하는데 이는 표면에너지 및 밀착력의 크기가 0.5 mg/mL 에서 농도가 진해질수록 점차 증가하다가 1.5 mg/mL 이상부터 다시 감소하는 것을 의미할 수 있다.

따라서, 본원에서 원하는 높은 밀착력을 얻기 위해서는 표면처리용 조성물에 포함되는 글루타민의 농도는 이에 한정하는 것은 아니나, 1 ~ 2 mg/mL 이 적합하며, 1.5 ~ 2 mg/mL이 더 적합할 수 있다. 상기 글루타민의 농도가 1 mg/mL 미만이거나, 2 mg/mL 초과인 경우, 표면 에너지가 낮아, 접촉각이 크고, 본원에서 요구하는 금속도금과의 밀착력이 상당히 떨어질 수 있다.

일 예로, 상기 글루타민의 구조는 하기 화학식 2과 같을 수 있다.

[화학식 2]

트리스 (히드록시메탄)아미노메탄(Tris(hydroxymethyl) aminomethane)

트리스 (히드록시메탄)아미노메탄(Tris(hydroxymethyl) aminomethane)은 Tris라고도 불리며, 1급 아민기를 함유하여, 염기성 버퍼(buffer) 용액을 제조시 사용될 수 있다.

트리스(히드록시메탄)아미노메탄을 표면처리용 조성물에 포함하면, 표면처리시 코팅을 금속 표면에 균일하게 할 수 있다. 따라서, 트리스(히드록시메탄)아미노메탄의 너무 농도가 낮은 경우, 코팅이 고르지 않을 수 있다. 또한, 상기 트리스(히드록시메탄)아미노메탄의 농도는 10mM 일 때 보다 50 mM에서 코팅이 더 고른 것을 확인 할 수 있다. 상기 결과로부터 본원이 원하는 적합한 코팅의 균일함을 유지하기 위해서는, 트리스(히드록시메탄)아미노메탄의 농도는 20 ~ 100 mM이 적합할 수 있다. 트리스(히드록시메탄)아미노메탄의 농도가 20 mM 미만인 경우, 표면처리가 고르지 않고, 100 mM 초과시 차이가 거의 없어, 추가 첨가에 따른 효과의 차이가 미미할 수 있다.

상기 트리스(히드록시메탄)아미노메탄을 포함하는 pH는 염기성이 적합하고, 이에 한정하는 것은 아니나, 7.5 ~ 9.5가 더 적합할 수 있다.

일 예로, 상기 트리스(히드록시메탄)아미노메탄의 구조는 하기 화학식 3과 같을수 있다.

[화학식 3]

기타 첨가물

본원의 표면처리용 조성물은 코팅 두께의 변화를 조절하기 위하여 pH 조절제를 더 포함할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니나, 염산(HCl), 황산(H₂SO₄) 또는 질산(HNO₃) 등의 강산을 사용할 수 있고, 상기 산 중 염산(HCl)이 더 적합할 수 있다.

2. 필름

본원의 조성물은 표면처리가 가능한 여러 공지된 기재에 사용할 수 있고, 이에 한정하는 것은 아니나, 필름이 적합할 수 있다.

본원의 표면처리용 조성물을 이용하면 공정이 간단하고, 친환경적며 금속 도금층과의 밀착력이 매우 향상된 필름을 제조할 수 있다.

상기 필름은 이에 한정하는 것은 아니나, 빌드업 필름 혹은 액정 결정성 폴리머 필름 일 수 있고, 예를 들어, ABF 또는 LCP 일 수 있다.

상기 필름은 본원의 조성물을 이용하여, 10 ~ 40nm의 코팅 두께의 필름을 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 상기 필름의 접촉각(θ)은 10 ~ 25°에서 가공의 용이성을 확보할 수 있다.

나아가, 상기 필름을 이용하여, 저조도의 미세회로 기판이나, 연성기판의 제조에도 용이하게 적용할 수 있다.

상기 ABF 필름은 공정의 효율성 및 취급의 용이성이 높으며, 전도성 몸체의 두께를 자유롭게 조절할 수 있어, 패널 도금 방법에서 식각공정이 용이할 수 있다. 또한, 제거 공정을 추가로 하지 않아도 되는 이점이 있다.

3. 표면처리방법

본원의 표면처리 방법은 기재표면에 본원의 표면처리용 조성물을 도포하는 단계와 안정화하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 도포하는 단계는 이에 한정하는 것은 아니나, 기재를 표면처리용 조성물에 침지시키는 방법일 수 있다.

상기 표면처리용 조성물은 침지시키는 시간에 따라 접촉각 크기의 차이가 발생하며, 이로부터 밀착력의 크기를 알 수 있다. 상기 표면 처리용 조성물에 침지시키는 시간은 이에 한정하는 것은 아니나, 12 ~ 30 시간이 적합할 수 있고, 20 ~ 30시간이 더 적합할 수 있다. 상기 침지시키는 시간을 12시간 미만으로 침지 시키는 경우, 표면처리가 용이하지 않을 수 있고, 30시간 초과로 침지시키는 경우, 시간 증가에 따른 표면처리 효과의 차이가 미미할 수 있다.

본원의 표면처리 방법은 상기 침지된 기재를 DI 워터 (Deionized water)에서 안정화시키는 안정화 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 안정화하는 단계를 포함하는 경우, 표면처리시 접착한 코팅의 안정성이 높아질 수 있다. 상기 안정화 시간은 이에 한정하는 것은 아니나, 12 ~ 36시간이 적합할 수 있고, 20 ~ 30시간이 더 적합할 수 있다. 상기 침지시키는 시간을 12시간 미만으로 침지시키면, 표면처리가 용이하지 않을 수 있고, 30시간 초과로 침지시키면, 시간 증가에 따른 표면처리 효과의 차이가 미미할 수 있다.

본원의 표면처리 방법은 공정이 매우 간단하며, 기재의 손상 없이, 저비용으로 인체에 무해한 코팅을 제공할 수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용한 예만을 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

실시예

표면처리용 조성물의 제조.

본원은 폴리-도파민, 글루타민(glutamine) 및 트리스(히드록시메탄)아미노메탄 (Tris(hydroxymethyl)aminomethane)을 포함하여, 표면처리용 조성물을 제조하였다.

본원에 기재된 표면처리용 조성물 및 비교예 조성물은 다음과 같은 조성으로 제조되었다(표 1 참조). 트리스(히드록시메탄)아미노메탄(Tris(hydroxymethyl) aminomethane)을 정량 하여 DI water에 용해 시킨 후 pH 조절제를 통해 약 염기 조건인 8.5로 조절하였다. 제조된 용액에 폴리-도파민, 글루타민을 정량하여 투입하고 교반 하면 용액 속 산소와 반응하여 색상이 옅은 갈색으로 변화하기 시작하였다. 이 시점에 준비된 기재를 디핑(dipping) 하여 표면 처리를 실시하였다. 초반 표면처리용 조성물의 색깔은 옅은 갈색을 나타내지만, 시간이 흐름에 따라 점점 짙은 갈색으로 변화하였다. 이후, 일정 시간이 지나면 용액의 색상의 짙음은 큰 변화가 없어지고 얇은 막이 용액의 표면에 형성되었다.

본원에 기재된 표면처리용 조성물로 24 시간 동안 표면처리를 진행하고 꺼내서 세척 후 24 시간 동안 DI 워터에 디핑하여 안정화를 시켰다. 표면처리 후의 ABF 표면은 처리 전과 비교하여 짙은 색상으로 변하게 되며 표면처리 여부를 육안으로 확인할 수 있었다(도 1 및 도 2 참조).

표면처리여부 확인 및 밀착력 분석방법

상기 표면처리 여부를 명확히 확인하기 위하여, 광전자분광기시스템(XPS)를 이용한 표면분석 및 집속이온빔장치(FIB)를 이용하여 단면 분석 방법을 이용하였고, 표면처리용 조성물의 조성을 도출하기 위해 표면에너지를 나타내는, 접촉각(contact angle, θ)을 각각 측정하였다.

또한, 코팅면 금속과의 밀착력을 알아보기 위하여 크로스 컷(Cross cut)방법을 실시하였다.

상기 결과를 기초로 하여 각 조성의 역할 및 이에 따른 공정 조건을 도출하였다.

실험예

광전자분광기시스템(XPS) 및 집속이온빔장치(FIB)을 이용한 결과 분석

상기 제조한 비교예 1 내지 5 및 실시예 1 내지 6 의 표면처리의 상태를 보다 명확히 하기 위해 광전자분광기시스템(XPS) 및 집속이온빔장치(FIB)로 분석하였다. 본원의 비교예 1과 실시예 1을 비교한 결과를 도 3에 나타내었다. 상기 실시예 1은 표 3에 나타난 바와 같이, N1s peak이 늘어난 것이 확인이 되었으며, 이를 통해 ABF 표면에 처리층이 형성되었다고 판단할 수 있었다.

집속이온빔장치(FIB) 단면 분석을 통해 표면처리 상태를 확인한 결과, 비교예 3 및 실시예 1은 약 24 또는 30nm 두께의 처리층이 표면에 고르게 분포 되어 있는 것을 확인하였다(도 4a ~ 도 4c 참조).

접촉각 측정(contact angle)

표면처리 후의 표면 에너지를 측정하기 위하여, 비교예 및 실시예로 표면처리한 기재의 접촉각(θ)을 측정하였다.

접촉각 측정(contact angle)은 고체/액체간의 계면에너지를 측정하는 손쉬운 방법으로 이를 이용하여 표면에너지를 빠르게 측정 및 확인을 할 수 있다.

비교예 1 내지 5 및 실시예 1 내지 6 의 표면처리 상태를 확인하고, 최적화 시간 결정하기 위하여 접촉각 측정을 실시하였고, 그 결과 시간이 증가할수록 값이 감소하며 24(1440분)시간 동안 표면처리시 가장 낮은 접촉각을 나타내었다. 이는 가장 높은 계면에너지를 가진다는 의미이다. 그러나, 24시간 이 후의 시간으로는 표면처리를 실시하여도 24시간의 접촉각의 결과와 비교하여 큰 차이를 보이지 않았다.

크로스 컷(Cross cut) 분석

표면처리된 코팅 면과 금속과의 밀착력을 확인하기 위하여, 크로스 컷을 실시하였다.

밀착력을 측정할 수 있는 가장 빠른 방법인, 크로스컷(Cross cut) 테스트 방식은 표면 처리된 면을 직각의 격자 무늬로 절단 한 후 소재로부터 떨어지는 정도를 확인하여. 밀착력의 적합성 또는 부적합성 여부를 빠르게 확인할 수 있는 방법이다.

도 6 에는 글루타민 유무에 따른 비교예 1, 비교예 3 및 실시예 1의 크로스컷(Cross cut) 테스트 결과가 나타나 있다. 이를 참조하면, 글루타민을 포함하지 않은 표면처리용 조성물(비교예 3)의 경우, 기재에서의 밀착력이 현저하게 낮아 금속도금을 진행 시 기판에서 도금 막 박리 현상이 발생하였으나, 글루타민을 포함한 표면처리용 조성물(실시예 1)의 경우, 박리 현상이 발생하지 않는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 도 7에 나타난 바와 같이, 비교예 1, 비교예 3 및 실시예 1의 조성물을 이용하여 도금 한 후의 표면 이미지에서도 확인 할 수 있다. 상기 결과들로부터, 글루타민은 표면에너지에 영향을 미지는 주요 인자 중 하나로 파악되었다.

도 8에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 해당하는 글루타민의 농도, 즉 1 ~ 2 mg/ml에서 가장 밀착력이 좋은 것은 확인할 수 있었다.

또한, 트리스(히드록시메탄)아미노메탄 (Tris(hydroxymethyl)aminomethane)의 유무 및 함량에 따라 크로스 컷(Cross cut) 실험을 실시한 결과, 트리스(히드록시메탄)아미노메탄을 포함하는 것이 포함하지 않는 것보다 우세한 밀착력을 나타내었고, 트리스(히드록시메탄)아미노메탄의 농도가 10mM일 때보다, 50mM인 경우가 더욱 우세한 밀착력을 나타내었다(도 9a 및 도 9b 참조).

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량할 수 있음이 명백하다. 본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims

폴리-도파민, 글루타민(glutamine) 및 트리스(히드록시메탄)아미노메탄 (Tris(hydroxymethyl)aminomethane)을 포함하는 표면처리용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물은, 전체 조성물에 대하여, 폴리-도파민 0.5 ~ 3 mg/mL, 글루타민 1 ~ 2 mg/mL 및 트리스 (히드록시메탄)아미노메탄 (Tris(hydroxymethyl) aminomethane) 20 ~ 100 mM을 포함하는 표면처리용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물은, 전체 조성물에 대하여, 글루타민 1.5 ~ 2 mg/mL을 포함하는 표면처리용 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면처리용 조성물의 pH는 7.5 ~ 9.5 인 표면처리용 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 표면처리용 조성물을 포함하는 필름.
제5항에 있어서,
상기 표면처리용 조성물의 표면처리 코팅의 두께는 10 ~ 40nm인 필름.
제5항에 있어서,
상기 필름의 접촉각(θ)은 10 ~ 25°인 필름.
제1항 또는 제2항에 따른 표면처리용 조성물을 처리하고자 하는 기재 표면에 도포하는 단계를 포함하는 표면처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 도포하는 단계는 12 ~ 30시간 침지시키는 단계인 표면처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 표면처리 방법은 DI 워터(Deionized water)에서 12 ~ 36시간을 침지시켜 안정화하는 단계를 더 포함하는 표면처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 기재는 빌드업 필름(Build-up Film), 액정 결정성 폴리머 필름(Liquid crystal polymer film)인 표면처리 방법.
제11항에 있어서,
상기 필름의 표면처리 코팅의 두께는 10 ~ 40nm인 표면처리 방법.