KR20200095921A - 도금용 도전성 페이스트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는, 유기 용매; 우레탄계 화합물, 에폭시계 수지 및 폴리에스터계 수지를 포함하는 바인더; 및 도전성 입자를 포함하는 도금용 도전성 페이스트 조성물, 및 이를 이용하여 형성된 인쇄층을 포함하는 연성 회로기판에 관한 것이다.

Description

도금용 도전성 페이스트 조성물{ELECTRICAL CONDUCTIVE PASTE COMPOSITION FOR PLATING}
본 발명은 도전성 페이스트 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연성 인쇄회로기판에 사용되는 고분자 필름에 대한 부착력이 우수하고, 내화학성이 뛰어난 인쇄층을 형성할 수 있는 도전성 페이스트 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 소형 무선기기 및 전자제품에 사용되는 인쇄회로기판(PCB) 및 연성 인쇄회로기판(FPCB)은 동박적층판 또는 동박적층 고분자 필름에 패턴을 형성한 후, 원하는 회로 패턴을 제외한 불필요한 부위를 에칭하는 방법으로 제조되었다. 그러나, 이러한 방법을 통해 회로 패턴을 얻기 위해서는, 현상, 부식, 박리, 수세 등의 복잡한 공정을 거쳐야만 한다는 단점이 있었다. 또한, 에칭 공정에 감광제, 감광액, 에칭액 등 상당량의 화학약품이 사용되어 환경을 오염시키는 문제가 존재하였다.
이에 스크린 인쇄 방법을 이용하여 필요한 부분에만 도전성 회로를 형성하고, 산화 안정성과 전기적 특성이 우수한 금속 및/또는 전도성 물질을 상기 도전성 회로 외각에 전해 도금 또는 무전해 도금하는 단계를 거쳐, 친환경적이면서도 제조단가가 저렴하며 낮은 저항을 갖는 FPCB를 제조할 수 있도록 하는 도전성 페이스트가 요구되었다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 공개특허 10-2010-0013033에는 금속 입자 사이의 공극을 최소화하여 치밀한 미세구조를 구비한 패턴을 제작해 도금액의 침투 및 부식을 방지하는 방법을 개시하고 있으나, 이러한 치밀한 미세구조는 침투 및 부식 방지에는 효과적이나 페이스트 제조 과정 및 소결 과정이 까다로워 양산에는 적합하지 않다는 문제점이 있다.
또한, FPCB의 경우, 인쇄층과 고분자 필름 간의 부착력이 낮아, 연성 기판의 휨에 따라 고분자 필름과 인쇄층이 박리되어 제품 신뢰도가 크게 하락하는 문제가 아직까지 해결되지 못하고 있다.
이에, 무전해 도금 또는 전해 도금에 의한 도금층의 형성이 용이하며, 유연 기판인 고분자 필름과의 부착력이 우수한 인쇄층의 형성을 위한 도전성 페이스트의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 연성 인쇄회로기판에 사용되는 고분자 필름에 대한 부착력이 우수하고, 내화학성이 뛰어난 인쇄층을 형성할 수 있는 도전성 페이스트 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태는, 유기 용매; 우레탄계 화합물, 에폭시계 수지 및 폴리에스터계 수지를 포함하는 바인더; 및 도전성 입자를 포함하는 도금용 도전성 페이스트 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 실시상태는, 고분자 필름; 및 상기 고분자 필름 상에 구비된, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 인쇄층;을 포함하는 연성 인쇄회로기판을 제공한다.
본 발명에 따른 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 인쇄층은 도금 공정을 통하여 도금층이 고르게 형성되도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 인쇄층은 고분자 필름과의 부착력이 우수하여, 연성 인쇄회로기판의 구부림에도 고분자 필름과 부착력이 우수한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 연성 인쇄회로기판(FPCB)의 단면 구조를 모식화한 것이다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
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 명세서에서 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
본 발명자는 기존의 도전성 페이스트를 이용하여 연성 인쇄회로기판에 사용되는 고분자 필름 상에 인쇄층을 형성하는 경우, 도금 공정 시 내화학성이 낮아 인쇄층이 손상되는 문제 및/또는 고분자 필름의 휨 특성에 따라 부착력이 유지되지 못하는 문제가 있음을 인식하고, 이를 해결할 수 있는 새로운 조성의 도금용 도전성 페이스트 조성물을 연구하여, 하기와 같은 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 유기 용매; 우레탄계 화합물, 에폭시계 수지 및 폴리에스터계 수지를 포함하는 바인더; 및 도전성 입자를 포함하는, 도금용 도전성 페이스트 조성물을 제공한다.
바인더
본 발명에 있어서, 상기 바인더는 적어도 우레탄계 화합물, 에폭시계 수지 및 폴리에스터계 수지를 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 도금용 도전성 페이스트 조성물은 상기와 같은 적어도 3종의 물질을 동시에 포함함으로서, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성되는 인쇄층과 고분자 필름 간의 부착력을 크게 향상시키고, 나아가 인쇄층의 내화학성을 확보하여 도금층 형성시 도금액에 의한 인쇄층의 손상을 방지하고 균질한 도금층이 형성되도록 할 수 있다. 특히, 상기 바인더는 고분자 필름의 휨 특성에 따라 상기 인쇄층이 탄성을 가지며 부착성이 저하되지 않도록 하는 역할을 할 수 있다.
이와 같은 특성을 구현하도록 하기 위하여, 상기 바인더의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 15 중량부 내지 25 중량부로 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 18 중량부 내지 23 중량부일 수 있다.
또한, 상기 바인더의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성되는 인쇄층의 면저항을 1 Ω/□ 이하로 낮게 구현할 수 있다.
우레탄계 화합물
본 발명에 있어서, 상기 우레탄계 화합물은 우레탄 결합을 함유하는 우레탄계 화합물, 및 우레탄 결합을 함유하는 모노머 단위(monomer unit)을 포함하는 폴리우레탄 수지 중 적어도 1종일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 우레탄계 화합물은 카밤산 에스터일 수 있으며, 구체적으로 카밤산 에틸, 카밤산 메틸 중 적어도 하나, 보다 구체적으로는 카밤산 에틸일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면 상기 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물 간의 반응물, 또는 폴리에테르 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물 간의 반응물일 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올의 예로는 락톤계 폴리에스테르 폴리올 및 아디프산계 폴리에스테르 폴리올이 있다. 아디프산계 폴리에스테르 폴리올은 다관능 카르복실산 화합물과 다관능 알코올 화합물의 중합에 의해 만들어지고, 이때 사용되는 다관능 카르복실산으로는 아디프산이 사용될 수 있고, 다관능 알코올 화합물로서는 디올(diol) 또는 트리올(triol)이 사용될 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 활성화수소(-OH, NH2)를 2개 이상 가지는 개시제에 산화프로필렌(PO) 또는 산화에틸렌(EO)을 부가시켜 제조될 수 있으며, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 폴리테트라메틸렌 글리콜(polytetramethylene glycol) 또는 상기 물질의 공중합체일 수 있다.
상기 폴리이소시아네이트 화합물은 우레탄 결합을 형성하기 위하여 당업계에서 사용되는 것이 사용될 수 있으며, 예를 들어 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트 및 지환족 이소시아네이트 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리이소시아네티드 화합물은 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI; diphenyl methane diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI; tolunene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI; hexamethylene diisocyanate), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(H12MDI; dicyclohexylmethane diisocyanate) 또는 이들 중 2이상의 혼합물일 수 있다.
상기 우레탄계 화합물은 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성되는 인쇄층의 유연성을 확보할 수 있게 하여, 상기 고분자 기판의 휨에 따라 인쇄층이 박리되는 것을 방지하게 하는 역할을 할 수 있다.
상기와 같은 특성을 구현하기 위하여, 상기 우레탄계 화합물의 함량은 전체 바인더 100 중량부에 대하여 30 중량부 내지 45 중량부일 수 있다. 구체적으로, 상기 우레탄계 화합물의 함량은 전체 바인더 100 중량부에 대하여 30 중량부 내지 37 중량부, 또는 32 중량부 내지 37 중량부일 수 있다.
에폭시 수지
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 브롬화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, N-글리시딜형 에폭시 수지, 비스페놀 A의 노볼락형 에폭시 수지, 비크실레놀형 에폭시 수지, 비페놀형 에폭시 수지, 킬레이트형 에폭시 수지, 글리옥살형 에폭시 수지, 아미노기 함유 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 페놀릭형 에폭시 수지, 디글리시딜프탈레이트 수지, 헤테로시클릭 에폭시 수지, 테트라글리시딜크실레노일에탄 수지, 실리콘 변성 에폭시 수지, 및 ε-카프로락톤 변성 에폭시 수지 중 적어도 1종일 수 있다.
상기 에폭시 수지는 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성되는 인쇄층의 접착력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭시 수지는 상기 우레탄계 화합물과 함께 상기 인쇄층의 고분자 필름에 대한 접착력을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭시 수지는 인쇄층과 고분자 필름 간의 견고한 접착력을 확보할 수 있도록 한다. 또한, 상기 에폭시 수지와 함께 사용되는 상기 우레탄계 화합물은 상기 인쇄층의 유연성을 확보하도록 하여 고분자 필름의 휨에 따른 인쇄층의 접착력을 확보할 수 있도록 한다.
나아가, 상기 에폭시 수지는 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성되는 인쇄층의 내화학성을 향상시켜, 도금층 형성 시 상기 인쇄층의 내식성을 확보할 수 있도록 할 수 있다.
상기와 같은 특성을 구현하기 위하여, 상기 에폭시 수지의 함량은 전체 바인더 100 중량부에 대하여 15 중량부 내지 30 중량부일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스터계 수지의 함량은 전체 바인더 100 중량부에 대하여 20 중량부 내지 25 중량부일 수 있다.
폴리에스터계 수지
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리에스터계 수지는 포화 폴리에스터 수지 또는 불포화 폴리에스터 수지일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스터계 수지는 포화 폴리에스터 수지일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리에스터계 수지는 BASE KOREA 사의 ES 시리즈의 제품 중 선택하여 사용할 수 있으며, 예를 들어 ES-100, ES-110, ES-300, ES-350, ES-360 등의 제품을 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물의 물성을 확보할 수 있는 폴리에스터계 수지라면 제한 없이 적용될 수 있다.
상기 폴리에스터계 수지는 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물 내에서 각 조성의 상용성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스터계 수지는 열가소성 수지로서, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 도포(또는 인쇄)한 후 가열하여 경화하는 경우, 적어도 일부가 녹으며 상기 우레탄계 화합물 및 에폭시계 수지 간의 결합을 견고하게 할 수 있으며, 나아가 도전성 입자를 인쇄층에 결착시킬 수 있다.
상기와 같은 특성을 구현하기 위하여, 상기 폴리에스터계 수지의 함량은 전체 바인더 100 중량부에 대하여 상기 우레탄계 화합물 함량 및 상기 에폭시계 수지이 함량을 제외한 잔부일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스터계 수지의 함량은 전체 바인더 100 중량부에 대하여 30 중량부 내지 45 중량부일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 폴리에스터계 수지의 함량은 전체 바인더 100 중량부에 대하여 35 중량부 내지 45 중량부, 또는 40 중량부 내지 45 중량부일 수 있다.
도전성 입자
본 발명에 있어서, 상기 도전성 입자는 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 인쇄층의 전기 전도도 및 도금층 형성을 위한 도전체의 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 도전성 입자는 금속계 입자 및 탄소계 입자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 금속계 입자는 마이크로 사이즈의 입자일 수 있으며, 이의 평균 직경은 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 구체적으로 3 ㎛ 내지 10 ㎛, 3 ㎛ 내지 7 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 7 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 탄소계 입자는 나노 사이즈의 입자일 수 있으며, 이의 평균 직경은 10 ㎚ 내지 500 ㎚일 수 있다.
상기 금속계 입자는 상대적으로 큰 입경을 가지며, 인쇄층의 외부로 일부 노출되어 도금층 형성시 도전체의 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 경화하여 인쇄층을 형성하는 경우, 상기 바인더가 일부 수축하게 되어 상기 금속계 입자가 일부 노출될 수 있다. 또한, 상기 탄소계 입자는 상대적으로 작은 입경을 가지므로, 상기 금속계 입자들 사이의 공간을 메우며 상기 인쇄층 내의 도전성 입자의 밀도를 보다 높게 할 수 있고, 상기 인쇄층의 저항을 낮출 수 있다.
상기 평균 입경은 전자 현미경 등을 통하여, 입자를 포함하는 파우더를 분석한 후 임의로 샘플링된 입자들의 평균 직경을 의미할 수 있다.
상기 금속계 입자는 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 주석(Sn), 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 입자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속계 입자는 서로 다른 2종 이상의 금속을 포함하는 코어-쉘 구조의 금속 입자일 수 있다. 구체적으로, 상기 코어-쉘 구조의 금속 입자는 구리(Cu) 입자 표면에 은(Ag)이 코팅(Ag coated Cu)된 입자일 수 있다.
상기 탄소계 입자는 카본블랙, 케첸블랙, 아세틸렌블랙, 그라파이트, 그래핀, 및 탄소나노튜브 중 적어도 1종을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소계 입자는 그라파이트 및 카본나노튜브를 함께 포함하거나, 그래핀 및 카본나노튜브를 함께 포함할 수 있다.
상기 도전성 입자의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 60 중량부 내지 75 중량부일 수 있다. 구체적으로, 상기 도전성 입자의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 65 중량부 내지 70 중량부일 수 있다.
나아가, 상기 금속계 입자의 함량은 전체 도전성 입자 100 중량부에 대하여 98 중량부 내지 99.9 중량부일 수 있다. 또한, 상기 탄소계 입자의 함량은 전체 도전성 입자 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 내지 0.3 중량부일 수 있다.
상기와 같은 도전성 입자의 함량 범위 내에서, 전술한 도전성 입자의 효과가 구현될 수 있다.
유기 용매
본 발명에 있어서, 상기 유기 용매는 상기 조성물을 분산시키는 역할을 하며, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물의 유동성을 확보할 수 있게 한다. 나아가, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 도포(또는 인쇄)한 후, 소정의 온도에서 열을 가하면 상기 유기 용매는 휘발되고, 상기 바인더가 경화되어 인쇄층이 형성될 수 있다.
상기 유기 용매는 고비점의 탄화수소계 용매를 포함하여, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 실크 스크린 인쇄와 같은 방법으로 인쇄 시 판마름 현상을 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 용매는 탄화수소계 용매일 수 있으며, 구체적으로 헥산, 옥탄, 데칸, 테트라데칸, 테트라데센, 헥사데칸, 1-헥사데신, 옥타데센, 1-옥타데신, 클로로벤조익산, 솔벤트 나프타, 자일렌, N-메틸피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 용매는 비-톨루엔(toluene-free) 유기 용매일 수 있다. 즉, 상기 유기 용매는 유독성의 톨루엔을 포함하지 않음으로써 환경 오염 및 작업 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 유기 용매의 함량은 상기 전체 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 도금용 도전성 페이스트를 구성 요소들의 함량을 제외한 잔부일 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 용매의 함량은 전제 조성물 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 용매의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 15 중량부, 또는 5 중량부 내지 10 중량부일 수 있다.
첨가제
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물은 분산제, 착색제, 레벨링제, 칙소제 및 안정화제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 분산제, 착색제, 레벨링제, 칙소제 및 안정화제 등의 첨가제는 당업계에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 첨가제의 함량은 각각 전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 내지 5 중량부, 또는 0.1 중량부 내지 3 중량부일 수 있다. 또한, 상기 첨가제의 전체 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 5 중량부, 또는 2 중량부 내지 4 중량부일 수 있다.
연성 인쇄회로기판
본 발명의 다른 실시상태는, 고분자 필름; 및 상기 고분자 필름 상에 구비된, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 인쇄층;을 포함하는 연성 인쇄회로기판을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 연성 인쇄회로기판은 인쇄층의 적어도 일면 상에 도금층이 구비될 수 있다.
상기 연성 인쇄회로기판은 전술한 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성되는 인쇄층을 포함하고, 유연 기판으로서 고분자 필름을 사용하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 고분자 필름과 상기 인쇄층 간의 부착력을 확보하기 위하여, 상기 고분자 필름은 별도의 코팅 처리가 되지 않은 것이 바람직하다.
상기 고분자 필름은 PET(polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), PEEK(Polyether ether ketone) 및 PI(Polyimide) 등의 필름을 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 재질의 고분자 필름을 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 인쇄층의 높이는 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 구체적으로 3 ㎛ 내지 10 ㎛, 3 ㎛ 내지 7 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 7 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물은 상기 금속계 입자의 평균 직경 범위 내, 구체적으로는 상기 금속계 입자의 평균 직경으로 도포될 수 있으며, 이를 경화하여 인쇄층을 형성하는 경우 상기 도금용 도전성 페이스트 조성물 내의 유기 용매는 휘발되고 상기 바인더는 일부 수축하게 되어 전술한 금속계 입자가 일부 노출된다. 이와 같이 노출된 금속계 입자는 도금층 형성 시 도전체 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 인쇄층의 높이는 전술한 금속계 입자의 평균 직경 범위 내일 수 있다.
상기 도금층은 당 업계에 일반적으로 알려진 무전해 도금법을 이용하여 상기 인쇄층의 적어도 일면 상에 형성될 수 있다. 또한, 상기 도금층은 서로 다른 금속으로 이루어진 2층 이상의 도금층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 도금층은 1층 내지 5층의 도금층으로 형성될 수 있으며, 각각의 도금층을 구성하는 금속은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 인쇄층 상에 무전해 도금을 이용하여, 구리 도금층, 니켈 도금층, 팔라듐 도금층 및 금 도금층이 순차적으로 구비될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[ 실시예 ]
N-에틸-2-피롤리돈, 디메틸 벤젠, 솔벤트 나프타를 포함하는 유기 용매; 바인더로서 우레탄계 화합물(CAS No. 51-79-6), 폴리에스터계 수지(베이스코리아 사 ES-100) 및 에폭시 수지(CAS No. 25068-38-6); 금속계 입자로서 평균 입경이 약 5 ㎛인 Ag로 코팅된 Cu 입자(Ag 함량: 약 10 wt%); 탄소계 입자로서 그라파이트(그래핀올 사) 및 카본나노튜브(CNT)(LION SPECIALTY CO., LTD.)를 하기 표 1과 같은 조성으로 혼합하여 도금용 도전성 페이스트 조성물을 제조하였다.
나아가, 상기 제조된 도금용 도전성 페이스트 조성물을 PI 필름 상에 약 5 ㎛ 두께로 실크스크린 인쇄를 한 후, 약 140 ℃로 약 40분간 열을 가하여 인쇄층을 형성하였다. 그리고 나서, 탈지, 팔라듐 촉매 처리를 포함하는 무전해 도금법을 이용하여 상기 인쇄층 표면 상에 구리 도금층을 형성하였다.
[ 비교예 및 참고예 ]
실시예에서 사용된 물질을 이용하여, 하기 표 1과 같은 조성으로 혼합하여 도금용 도전성 페이스트 조성물을 제조하고, 실시예와 동일한 방법으로 PI 필름 상에 인쇄층을 형성하였다. 그리고 나서, 탈지, 팔라듐 촉매 처리를 포함하는 무전해 도금법을 이용하여 상기 인쇄층 표면 상에 구리 도금층을 형성하였다.
실시예
(중량부)		 비교예 1
(중량부)		 비교예 2
(중량부)		 참고예 1
(중량부)		 참고예 2
(중량부)
유기 용매 8.69 8.69 8.69 7.64 9.43
바인더 우레탄계 화합물 7.05 - 9.45 10.58 3.45
에폭시 수지 4.57 7.73 - 6.89 2.32
폴리에스테르계 수지 8.53 12.42 10.7 12.7 4.21
금속계 입자 Ag coated Cu 68.11 68.11 68.11 59.97 77.32
탄소계 입자 그라파이트 0.05 0.05 0.05 0.04 0.05
CNT 0.05 0.05 0.05 0.04 0.05
기타 첨가제 2.95 2.95 2.95 2.14 3.17
[ 실험예 1] 인쇄층의 평면 부착력 측정
상기 실시예, 비교예 및 참고예에 따른 인쇄층의 고분자 필름에 대한 평면 부착력을 측정하기 위하여, ASTM D3359 규격에 따라 크로스 컷 테스트(cross cut test)를 실시하여 0B 내지 5B로 평가하였다. 실험예 1에 따른 측정 결과는 하기 표 2와 같다.
실시예 비교예 1 비교예 2 참고예 1 참고예 2
Cross cut 5B 5B 1B 5B 3B
[ 실험예 2] 인쇄층의 휨 부착력 측정
상기 실시예, 비교예 및 참고예에 따른 인쇄층의 고분자 필름의 휨에 따른 휨 부착력을 측정하기 위하여, 제조된 시료를 10회에 걸쳐 서로 반대 방향으로 구부린 결과, 인쇄층이 고분자 필름에서 이탈되지 않는 경우를 ○, 인쇄층의 적어도 일부가 고분자 필름에서 이탈되는 경우를 ×로 평가하였다. 실험예 2에 따른 측정 결과는 하기 표 3과 같다.
실시예 비교예 1 비교예 2 참고예 1 참고예 2
휨 부착력 ○ × × ○ ×
[ 실험예 3] 인쇄층의 면저항 측정
실시예, 참고예 1 및 참고예 2에 따른 인쇄층에 대하여, 4-탐침 면저항 측정기(4-point probe)를 이용하여 면저항을 측정하였다.
측정 결과, 실시예에 따른 인쇄층의 면저항은 1 Ω/□ 미만으로 측정되었다. 또한, 바인더의 총 함량이 약 30 중량부인 참고예 1에 따른 인쇄층의 면저항은 약 7 Ω/□으로 측정되었으며, 바인더의 총 함량이 약 10 중량부인 참고예 2에 따른 인쇄층의 면저항은 약 0.6 Ω/□으로 측정되었다. 상기 실험예 3의 결과, 실시예에 따른 인쇄층은 무전해 도금을 하기 위한 충분히 낮은 값의 면저항을 가지는 것을 확인할 수 있었으며, 구리 도금층이 균질하게 전착되는 것을 확인할 수 있었다.
상기 실험예 1 내지 3에 따른 결과, 실시예에 따른 인쇄층은 고분자 기판에 대한 평면 부착력 및 휨 부착력이 모두 우수하고, 나아가 인쇄층의 면저항도 1 Ω/□ 미만으로 낮게 구현되는 것을 확인할 수 있었다.
이에 반하여, 바인더로서 우레탄계 화합물을 포함하지 않는 비교예 1에 따른 인쇄층은 고분자 기판에 대한 평면 부착력은 우수하게 나타났으나, 휨 부착력은 매우 저조하게 나타났다. 이는 인쇄층의 유연성을 확보하는 역할을 하는 우레탄계 화합물의 부재에 따른 결과인 것으로 판단된다.
나아가, 바인더로서 에폭시 수지를 포함하지 않는 비교예 2에 따른 인쇄층은 고분자 기판에 대한 평면 부착력 및 휨 부착력이 모두 저조하게 나타났다. 이는 인쇄층의 부착력을 확보하는 역할을 하는 에폭시 수지의 부재에 따른 결과인 것으로 판단된다.
또한, 바인더의 총 함량이 조성물에 대하여 25 중량부 초과인 참고예 1에 따른 인쇄층은 바인더의 함량이 지나치게 높아 인쇄층의 면저항이 크게 높아진 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 바인더의 총 함량이 조성물에 대하여 15 중량부 미만인 참고예 2에 따른 인쇄층은 매우 낮은 면저항 값을 가지나, 바인더의 함량이 지나치게 낮아 인쇄층의 고분자 기판에 대한 평면 부착력 및 휨 부착력이 모두 저조하게 나타났다.
10: 고분자 필름
20: 인쇄층
30: 도금층

Claims (11)

  1. 유기 용매; 우레탄계 화합물, 에폭시계 수지 및 폴리에스터계 수지를 포함하는 바인더; 및 도전성 입자를 포함하는, 도금용 도전성 페이스트 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 15 중량부 내지 25 중량부인 것을 특징으로 하는, 도금용 도전성 페이스트 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 우레탄계 화합물의 함량은 전체 바인더 100 중량부에 대하여 30 중량부 내지 45 중량부인 것을 특징으로 하는, 도금용 도전성 페이스트 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시 수지의 함량은 전체 바인더 100 중량부에 대하여 15 중량부 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는, 도금용 도전성 페이스트 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전성 입자는 금속계 입자 및 탄소계 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 도금용 도전성 페이스트 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전성 입자의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 60 중량부 내지 75 중량부인 것을 특징으로 하는, 도금용 도전성 페이스트 조성물.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 금속계 입자의 함량은 전체 도전성 입자 100 중량부에 대하여 98 중량부 내지 99.9 중량부인 것을 특징으로 하는, 도금용 도전성 페이스트 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 용매의 함량은 전제 조성물 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는, 도금용 도전성 페이스트.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 용매는 비-톨루엔(toluene-free) 유기 용매인 것을 특징으로 하는, 도금용 도전성 페이스트.
  10. 청구항 1에 있어서,
    분산제, 착색제 및 안정화제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 도금용 도전성 페이스트 조성물.
  11. 고분자 필름; 및
    상기 고분자 필름 상에 구비된, 청구항 1에 따른 도금용 도전성 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 인쇄층;을 포함하는, 연성 인쇄회로기판.
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