KR20220134193A - Method for forming metal pattern selectively using metal oxide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선택적 금속 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a selective metal pattern, and more particularly, to a method for forming a selective metal pattern using a metal oxide.
전자부품의 소형화, 집적화에 따라 모재 표면에 원하는 부분에만 선택적으로 금속을 코팅, 증착하는 기술의 수요가 증가하고 있다.With the miniaturization and integration of electronic components, the demand for a technology for selectively coating and depositing metals only on desired parts on the surface of the base material is increasing.
종래에는 이렇게 금속을 선택적으로 정밀하게 증착하는 기술로 PVD와 CVD를 이용한 진공 증착방법을 활용하고 있었다.Conventionally, a vacuum deposition method using PVD and CVD has been used as a technology for selectively and precisely depositing metals in this way.
예를 들어, 한국등록특허 제10-1607519호(명칭: 플라즈마와 금속 물질을 이용한 회로 패턴 형성 방법)에서는 기판 상에 마스크를 배치하고 플라즈마 처리하여 패턴을 형성하는 방법을 개시하고 있다.For example, Korean Patent Registration No. 10-1607519 (Name: Method of Forming a Circuit Pattern Using Plasma and a Metal Material) discloses a method of forming a pattern by disposing a mask on a substrate and performing plasma treatment.
그러나, 상기 증착 공정으로 패턴을 형성하는 기술들은 선택적 증착을 위해서는 별도의 마스크가 필요하고 곡면 형상에 적용하기 어려워서 대량생산으로 적용할 때 생산효율 및 공정의 유연성에 한계가 있었다.However, the techniques for forming a pattern by the deposition process require a separate mask for selective deposition and are difficult to apply to a curved shape, so there are limitations in production efficiency and process flexibility when applied to mass production.
따라서, 공정이 단순화 되면서도 다양한 기판에 다양한 형상으로 금속 패터닝이 가능한 기술을 연구할 필요성이 있다.Therefore, there is a need to study a technology capable of metal patterning in various shapes on various substrates while simplifying the process.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스크를 사용하지 않고도 선택적으로 금속 패턴을 형성할 수 있는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for forming a selective metal pattern using a metal oxide capable of selectively forming a metal pattern without using a mask.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical object, an embodiment of the present invention provides a method for forming a selective metal pattern using a metal oxide.
본 발명의 실시예에 있어서, 금속산화물을 이용한 선택적 미세 금속 패턴 형성 방법은, 기판 상에 제1 금속산화물 코팅액을 도포하여 제1 금속산화물층을 형성하는 단계; 상기 제1 금속산화물층이 형성된 기판 표면에 레이저를 조사하여 식각패턴을 형성하는 단계; 상기 식각패턴이 형성된 기판 상에 촉매코팅액을 도포하여 촉매층을 형성하는 단계; 상기 식각패턴에만 상기 촉매층이 남도록 상기 제1 금속산화물층을 제거하는 단계; 및 무전해도금을 수행하여 상기 촉매층 상에 무전해도금층을 형성하는 단계; 를 포함한다.In an embodiment of the present invention, a method for forming a selective fine metal pattern using a metal oxide includes: forming a first metal oxide layer by applying a first metal oxide coating solution on a substrate; forming an etching pattern by irradiating a laser on the surface of the substrate on which the first metal oxide layer is formed; forming a catalyst layer by applying a catalyst coating solution on the substrate on which the etching pattern is formed; removing the first metal oxide layer so that the catalyst layer remains only in the etch pattern; and performing electroless plating to form an electroless plating layer on the catalyst layer; includes
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 금속산화물 코팅액은 pH에 따라 용해가 가능하도록 인위적 결함을 가진 비화학양론조성의SixOy 물질을 포함하고, x및 y는 0초과 실수일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first metal oxide coating solution includes a Si x O y material having a non-stoichiometric composition with artificial defects to enable dissolution depending on pH, and x and y may be real numbers greater than zero. .
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 금속산화물층은 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법에 의해 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first metal oxide layer may be formed by a spray method, a spin coating method, or a deep coating method.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 식각패턴은 레이저 조사 영역에서 상기 제1 금속산화물층 및 상기 기판의 일부 영역까지 레이저 식각되어 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the etching pattern may be formed by laser etching from a laser irradiation area to the first metal oxide layer and a partial area of the substrate.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 레이저는 고체레이저, 기체레이저 또는 광섬유레이저일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the laser may be a solid laser, a gas laser, or a fiber laser.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 촉매코팅액은 금속-제2 금속산화물 촉매 입자를 포함하되, 상기 제2 금속산화물은 상기 제1 금속산화물과 이종일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the catalyst coating solution includes metal-second metal oxide catalyst particles, and the second metal oxide may be different from the first metal oxide.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자에서, 상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 코발트(Co), 니켈(Ni), 주석(Sn), 팔라듐(Pd) 또는 이리듐(Ir)을 포함하고, 상기 제2 금속산화물은 AlmOn, ZnmOn, RumOn, ZrmOn, CumOn, ComOn, CemOn, NbmOn, TamOn 또는 TimOn을 포함하고, m 및 n은 0초과 실수일 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the metal-second metal oxide catalyst particle, the metal is gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), cobalt (Co), nickel (Ni), tin (Sn) ), palladium (Pd) or iridium (Ir), and the second metal oxide is Al m O n , Zn m O n , Ru m O n , Zr m O n , Cu m O n , Co m O n , Ce m O n , Nb m O n , Ta m O n or Ti m O n , where m and n may be real numbers greater than zero.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 촉매층을 형성하는 단계는, 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법에 의해 수행될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of forming the catalyst layer may be performed by a spray method, a spin coating method, or a deep coating method.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 금속산화물층을 제거하는 단계는 상기 제1 금속산화물층을 염기성 수용액에 함침하여 제거하거나, 함침 후 초음파 처리하여 제거할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the removing of the first metal oxide layer may include removing the first metal oxide layer by impregnating it in a basic aqueous solution, or removing the first metal oxide layer by ultrasonication after impregnation.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무전해도금층은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금층일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the electroless plating layer may be copper (Cu), nickel (Ni), silver (Ag), or an alloy layer thereof.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법에 의해 제조된 금속 패턴 필름을 제공한다.In order to achieve the above technical object, another embodiment of the present invention provides a metal pattern film prepared by a selective metal pattern forming method using a metal oxide.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속산화물층을 형성한 이후에 다시 상기 금속산화물층을 제거함으로써 식각패턴에만 촉매층이 남도록 하여 무전해도금으로 선택적인 금속 패턴을 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a selective metal pattern can be formed by electroless plating by removing the metal oxide layer again after forming the metal oxide layer so that the catalyst layer remains only in the etch pattern.
또한, 레이저를 이용하여 상기 식각패턴을 형성함으로써 정교하고 미세하며 다양한 형상을 갖는 금속패터닝이 가능하다.In addition, by forming the etching pattern using a laser, it is possible to pattern a metal having a precise, fine, and various shapes.
또한, 별도의 마스크를 사용하지 않아서 유연기판이나 곡면기판에도 적용하기 용이하며, 공정시간이 단축되어 생산효율이 우수하다.In addition, since a separate mask is not used, it is easy to apply to a flexible substrate or a curved substrate, and the production efficiency is excellent because the process time is shortened.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and it should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법의 순서도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법의 모식도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 선택적으로 형성된 금속 패턴이다.1 is a flowchart of a method for forming a selective metal pattern using a metal oxide according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a method for forming a selective metal pattern using a metal oxide according to an embodiment of the present invention.
3 is a selectively formed metal pattern according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법을 설명한다.A method of forming a selective metal pattern using a metal oxide according to an embodiment of the present invention will be described.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법의 순서도이다.1 is a flowchart of a method for forming a selective metal pattern using a metal oxide according to an embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법의 모식도이다.2 is a schematic diagram of a method for forming a selective metal pattern using a metal oxide according to an embodiment of the present invention.
도1 및 도2를 참조하면, 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법은, 기판(10) 상에 제1 금속산화물 코팅액을 도포하여 제1 금속산화물층(20)을 형성하는 단계(S100); 상기 제1 금속산화물층(20)이 형성된 기판 표면에 레이저(30)를 조사하여 식각패턴(40)을 형성하는 단계(S200); 상기 식각패턴(40)이 형성된 기판(11) 상에 촉매코팅액을 도포하여 촉매층(50)을 형성하는 단계(S300); 상기 식각패턴(40)에만 상기 촉매층(51)이 남도록 상기 제1 금속산화물층(21)을 제거하는 단계(S400); 및 무전해도금을 수행하여 상기 촉매층(51) 상에 무전해도금층(60)을 형성하는 단계(S500); 를 포함한다.1 and 2, the selective metal pattern forming method using a metal oxide includes the steps of forming a first
첫째 단계에서, 기판(10) 상에 제1 금속산화물 코팅액을 도포하여 제1 금속산화물층(20)을 형성한다(S100)(도2(a)).In a first step, a first metal oxide coating solution is applied on the
상기 기판(10)은 전기적 부도체 소재를 포함할 수 있다.The
예를 들어, 상기 기판(10)은 유리 또는 유연하거나 신축성이 있는 고분자 소재를 포함할 수 있다.For example, the
다시 예를 들어, 상기 기판(10)은 유리, 에폭시(epoxy), 페놀수지, 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에스터(polyester, PE), glass epoxy, silicone rubber, Polydimethylsiloxane (PDMS) 또는 polyvinylidene difluoride (PVDF)를 포함할 수 있으나, 전기적 부도체 소재 기판이라면 이에 제한되지 않는다.Again, for example, the
상기 제1 금속산화물은 코팅액은 pH에 따라 용해가 가능하도록 인위적 결함을 가진 비화학양론조성의SixOy 물질을 포함할 수 있고, x및 y는 0초과 실수일 수 있다.The first metal oxide may include a non-stoichiometric Si x O y material having artificial defects such that the coating solution can be dissolved according to pH, and x and y may be real numbers greater than zero.
예를 들어, 상기 제1 금속산화물 코팅액은 테트라에틸 오소실리케이트(Tetraethyl orthosilicate, TEOS) 또는 메틸 트리에톡시실란(methlyl triethoxysilane, MTES)을 포함할 수 있다.For example, the first metal oxide coating solution may include tetraethyl orthosilicate (TEOS) or methyl triethoxysilane (MTES).
상기 제1 금속산화물 코팅액은 pH에 따라 용해가 가능한 특성을 가질 수 있다.The first metal oxide coating solution may have a dissolution property depending on pH.
상기 제1 금속산화물 코팅액은 졸-겔(Sol-Gel)법으로 SixOy 물질을 포함하며 제조하는데 염기성 용액에 쉽게 제거 될 수 있도록 인위적으로 결함을 형성하는 방법으로 용액을 제조 하였다.The first metal oxide coating solution includes a Si x O y material by a sol-gel method, and the solution was prepared by artificially forming a defect so that it could be easily removed in a basic solution.
예를 들어, 상기 제1 금속산화물 코팅액은 0.1몰 내지 1.0몰의 테트라에틸 오소실리케이트(Tetraethyl orthosilicate, TEOS), 0.1몰 내지 1.0몰의 메틸 트리에톡시실란(methlyl triethoxysilane, MTES), 5몰 내지 15몰의 에탄올, 1몰 내지 10몰의 증류수 및 0.01몰 내지 0.1몰의 염산을 포함하여 졸-겔 법으로 제조할 수 있다.For example, the first metal oxide coating solution is 0.1 to 1.0 mole of tetraethyl orthosilicate (TEOS), 0.1 to 1.0 mole of methyl triethoxysilane (MTES), 5 to 15 moles mol of ethanol, 1 mol to 10 mol of distilled water, and 0.01 mol to 0.1 mol of hydrochloric acid may be included in the sol-gel method.
상기 제1 금속산화물층(20)은 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법에 의해 형성될 수 있다.The first
구체적 예로, 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP) 기판 상에 딥코팅법으로 상기 제1 금속산화물 코팅액을 도포하여 제1 금속산화물층(20)을 형성할 수 있다.As a specific example, the first
둘째 단계에서, 상기 제1 금속산화물층(20)이 형성된 기판 표면에 레이저(30)를 조사하여 식각패턴(40)을 형성한다(S200)(도2(b)(c)).In the second step, an
상기 제1 금속산화물층(20)이 형성된 기판(10) 상에 레이저(30)를 조사하면, 레이저 조사 영역에 한하여 상기 제1 금속산화물층(21)이 사라지고, 상기 기판(11) 표면의 일부까지 식각되어 식각패턴(40)을 형성하게 된다.When the
즉, 상기 식각패턴(40)은 레이저 조사 영역에서 상기 제1 금속산화물층(21) 및 상기 기판(11)의 일부 영역까지 레이저 식각되어 형성될 수 있다.That is, the
따라서, 상기 레이저 조사 영역은 상기 제1 금속산화물층(21)을 포함하여 상기 기판(11) 상부의 일부 영역까지 식각되고, 레이저 비조사 영역은 상기 제1 금속산화물층(21)이 훼손되지 않고 상기 기판(11)에 코팅된 채로 유지하게 된다(도2(c)).Accordingly, the laser irradiation area is etched up to a partial area of the upper portion of the
따라서, 원하는 부분만 패턴을 형성하도록 레이저 식각하여 음각의 식각패턴(40)을 형성하고, 이후의 단계에서 상기 식각패턴에만 선택적으로 무전해 도금하여 금속 패턴을 형성할 수 있게 된다.Accordingly, the
상기 레이저(30)는 고체레이저 또는 기체레이저 또는 광섬유레이저 일 수 있다.The
예를 들어, 상기 고체레이저는 루비레이저, Nd:YAG레이저, Nd:glass 레이저 Ti:Sapphire레이저 일 수 있다.For example, the solid-state laser may be a ruby laser, an Nd:YAG laser, an Nd:glass laser, or a Ti:Sapphire laser.
예를 들어, 상기 기체레이저는 CO2레이저, Ar레이저, He-Ne레이저일 수 있다.For example, the gas laser may be a CO 2 laser, an Ar laser, or a He-Ne laser.
예를 들어, 상기 광섬유레이저는 Yb, Er, Nd 등의 희토류원소를 도핑시킨 fiber 레이저일 수 있다.For example, the fiber laser may be a fiber laser doped with a rare earth element such as Yb, Er, or Nd.
상기 레이저(30)의 종류, 파장 또는 강도를 섬세하게 조절하여, 필요한 형상의 식각패턴 또는 미세한 식각패턴을 형성할 수 있다.By delicately controlling the type, wavelength, or intensity of the
예를 들어, 레이저 조사조건은 10 ~ 20 W의 레이저 조사강도, 20 ~ 70 kHz의 주파수, 20 ~ 100 ns의 pulse duration, 1.5 ~ 2.5 m/s의 속도, 2 ~ 5회의 반복횟수를 포함할 수 있다.For example, the laser irradiation conditions may include a laser irradiation intensity of 10 to 20 W, a frequency of 20 to 70 kHz, a pulse duration of 20 to 100 ns, a speed of 1.5 to 2.5 m/s, and the number of repetitions of 2 to 5 times. can
구체적 예로, SixOy층이 코팅된 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP) 기판 상에 YTTERBIUM PULSED FIBER 레이저를 조사하여 식각패턴(40)을 형성할 수 있다. .As a specific example, the
셋째 단계에서, 상기 식각패턴(40)이 형성된 기판(11) 상에 촉매코팅액을 도포하여 촉매층(50)을 형성한다(S300)(도2(d)).In the third step, the
상기 촉매코팅액은 금속-제2금속산화물 촉매 입자를 포함하되, 상기 제2 금속산화물은 상기 제1 금속산화물과 이종의 물질일 수 있다.The catalyst coating solution may include metal-second metal oxide catalyst particles, and the second metal oxide may be a material different from that of the first metal oxide.
상기 제1 금속산화물 및 상기 제2 금속산화물이 이종의 물질이어야, 이후의 상기 제1 금속산화물층을 제거하는 단계에서 상기 제2 금속산화물층까지 제거되지 않을 수 있기 때문이다. 상기 제2 금속산화물은 무전해 도금의 촉매층이므로 남아 있어야 한다.This is because, when the first metal oxide and the second metal oxide must be different materials, the second metal oxide layer may not be removed in the subsequent step of removing the first metal oxide layer. Since the second metal oxide is a catalyst layer for electroless plating, it should remain.
상기 금속-제2금속산화물 촉매 입자에서, 상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 코발트(Co), 니켈(Ni), 주석(Sn), 팔라듐(Pd) 또는 이리듐(Ir)을 포함하고, 상기 제2 금속산화물은 AlmOn, ZnmOn, RumOn, ZrmOn, CumOn, ComOn, CemOn, NbmOn, TamOn 또는 TimOn을 포함하고, m 및 n은 0초과 실수일 수 있다.In the metal-second metal oxide catalyst particles, the metal is gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), cobalt (Co), nickel (Ni), tin (Sn), palladium (Pd) or iridium (Ir), wherein the second metal oxide is Al m O n , Zn m O n , Ru m O n , Zr m O n , Cu m O n , Co m O n , Ce m O n , Nb m O n , Ta m O n or Ti m O n , where m and n may be greater than zero real numbers.
상기 제2 금속산화물은 sol-gel 기반 금속산화물일 수 있다.The second metal oxide may be a sol-gel-based metal oxide.
이후의 단계에서 무전해 도금을 수행하기 위해, 상기 촉매 코팅층(50)을 형성하는 것이며, 무전해 도금법은 인가된 전류 없이 자가 촉매적 화학 환원 반응을 통해 기판 위에 금속이 코팅되는 방법으로, 자가 촉매 반응을 일으키기 위해서는 표면의 활성화 과정이 필수적이며 활성화를 위해 금속 촉매를 사용하게 된다.In order to perform electroless plating in a subsequent step, the
또한, 상기 제2 금속산화물에 의해 상기 기판(11)과 상기 무전해도금층의 결합력을 향상시킬 수 있다.In addition, the bonding strength between the
따라서 금속-제2 금속산화물 촉매 입자는 상기 식각패턴에만 무전해도금 금속을 환원시켜 무전해도금층을 형성하면서도, 상기 기판(11)과 상기 무전해도금층의 결합력을 향상시킬 수 있도록 한다.Therefore, the metal-second metal oxide catalyst particles reduce the electroless plating metal only in the etch pattern to form the electroless plating layer, while improving the bonding strength between the
예를 들어, 상기 무전해도금층이 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)층인 경우, 상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자로 Sn-Pd-TimOn를 사용할 수 있다.For example, when the electroless plating layer is a copper (Cu) or nickel (Ni) layer, Sn-Pd-Ti m O n may be used as the metal-second metal oxide catalyst particles.
구리 무전해 도금 공정에는 여러 금속 촉매 중에서 팔라듐 촉매가 바람직하게 사용될 수 있는데, 그 이유는 팔라듐이 구리에 비해 환원 전위가 높고, 다른 금속 촉매에 비해 촉매 특성이 상대적으로 뛰어나기 때문이다.In the copper electroless plating process, a palladium catalyst may be preferably used among various metal catalysts because palladium has a higher reduction potential than copper and has relatively excellent catalytic properties compared to other metal catalysts.
상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자는 상기 제2 금속산화물 표면에 상기 금속 입자를 석출시켜서 제조될 수 있고, 예를 들어, 졸-겔(Sol-Gel)법에 의해 제조될 수 있다.The metal-second metal oxide catalyst particles may be prepared by precipitating the metal particles on the surface of the second metal oxide, for example, may be prepared by a sol-gel (Sol-Gel) method.
예를 들어, 상기 Sn-Pd-TimOn를 포함하는 촉매코팅액은 전구체로 0.1몰 내지 1.0몰의titanium tetraisopoxide, 촉매 금속입자는 0.01몰 내지 0.03몰 팔라듐염 (PdCl2), 0.1 몰 내지 0.5몰 주석염 (SnCl22H2O)을 기반으로 하여 아이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol, IPA), 증류수, 염산 등을 첨가하여 졸-겔(Sol-Gel)법으로 합성 용액을 제조 할 수 있다.For example, including the Sn-Pd-Ti m O n The catalyst coating solution is 0.1 to 1.0 mol of titanium tetraisopoxide as a precursor, 0.01 to 0.03 mol of palladium salt (PdCl 2 ), 0.1 to 0.5 mol of tin salt (SnCl 2 2H 2 O) as the catalyst metal particles. By adding alcohol (Isopropyl alcohol, IPA), distilled water, hydrochloric acid, etc., a synthetic solution can be prepared by a sol-gel method.
또한, 상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자가 포함되는 촉매코팅액에 추가적으로 커플링제가 더 포함될 수 있다.In addition, a coupling agent may be further included in the catalyst coating solution including the metal-second metal oxide catalyst particles.
상기 커플링제는 이종재료의 결합력을 높이기 위해서 사용될 수 있다.The coupling agent may be used to increase the bonding strength of dissimilar materials.
예를 들어, 상기 커플링제는, 지르코니아 커플링제 및 타이터네이트 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, the coupling agent may include any one or more selected from the group consisting of a zirconia coupling agent and a titanate coupling agent.
상기 촉매층(50)은 습식코팅에 의해 형성될 수 있다.The
예를 들어, 상기 습식코팅은 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법을 포함할 수 있다.For example, the wet coating may include a spray method, a spin coating method, or a deep coating method.
구체적 예로, 식각패턴이 형성된 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP) 기판상에 딥코팅법으로 Sn-Pd-TimOn촉매코팅액을 도포하여 Sn-Pd-TimOn 촉매층을 형성할 수 있다.As a specific example, a Sn-Pd-Ti m O n catalyst coating solution may be applied by a dip coating method on a liquid crystal polymer (LCP) substrate on which an etching pattern is formed to form a Sn-Pd-Ti m O n catalyst layer. .
상기 촉매층(50)에 의해 이후의 단계에서 수행될 무전해도금층(60)이 상기 기판(11)상에서 용이하게 형성되고, 상기 무전해도금층(60)이 기판(11)과의 결합력이 강해지도록 할 수 있다.By the
넷째 단계에서, 상기 식각패턴(40)에만 상기 촉매층(51)이 남도록 상기 제1 금속산화물층(21)을 제거한다(S400)(도2(e)).In a fourth step, the first
상기 제1 금속산화물층(21)을 제거하는 단계는, 상기 제1 금속산화물층을 염기성 수용액에 함침하여 제거하거나, 함침 후 초음파 처리하여 제거할 수 있다.In the step of removing the first
예를 들어, 상기 제1 금속산화물층(21)을 제거하는 단계는 상온에서 30초 내지 3분에 염기성 수용액에 함침 또는 염기성 수용액에 초음파 처리하는 방법에 의해 간편하게 수행될 수 있다.For example, the step of removing the first
상기 제1 금속산화물층(21)을 제거함으로써, 상기 식각패턴(40)에만 상기 촉매층(51)이 남고, 식각패턴(40) 이외의 기판 표면에는 이전에 형성된 모든 코팅층들이 제거될 수 있다.By removing the first
다섯째 단계에서, 무전해도금을 수행하여 상기 촉매층(51) 상에 무전해도금층(60)을 형성한다(S500)(도2(f)).In the fifth step, electroless plating is performed to form the
상기 촉매층(51)을 시드층으로 무전해 도금법(metal electroless plating)을 수행하여 무전해도금층(60)을 형성할 수 있다.The
상기 무전해 도금 공정에 사용되는 소스 물질은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으며, 즉, 상기 소스 물질의 종류에 따라 상기 무전해도금층(60)의 재질이 상이해 질 수 있다.The source material used in the electroless plating process may include copper (Cu), nickel (Ni), silver (Ag), or an alloy thereof, that is, the
따라서, 상기 무전해도금 소스 물질에 따라 상기 무전해도금층(60)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금층으로 형성될 수 있다.Accordingly, the
구체적 예로, 식각패턴에만 Sn-Pd-TimOn 촉매층이 형성된 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP) 기판에 니켈을 이용한 무전해니켈도금을 수행하여 무전해도금층을 형성할 수 있다.As a specific example, an electroless plating layer may be formed by performing electroless nickel plating using nickel on a liquid crystal polymer (LCP) substrate on which a Sn-Pd-Ti m O n catalyst layer is formed only in the etching pattern.
상기 무전해도금층(60)의 형성에 의해 상기 기판(11)에 선택적으로 형성된 음각의 식각패턴을 메움으로써 상기 식각패턴과 동일한 패턴으로 금속 패턴이 형성될 수 있다.By filling in the etched pattern selectively formed on the
본 발명의 다른 실시예에 따른 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법에 의해 제조된 금속 패턴 필름을 설명한다.A metal pattern film manufactured by a method for forming a selective metal pattern using a metal oxide according to another embodiment of the present invention will be described.
도2(f)를 참조하면, 상기 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법에 의해 제조된 금속 패턴 필름은, 기판(11); 상기 기판(11) 상에 선택적으로 위치하는 촉매층(51); 상기 촉매층(51) 상에 위치하는 무전해도금층(60)을 포함한다.Referring to FIG. 2(f), the metal pattern film manufactured by the selective metal pattern forming method using the metal oxide includes: a
먼저, 상기 기판(11)은 전기적 부도체 소재를 포함할 수 있다.First, the
예를 들어, 상기 기판(11)은 유리 또는 유연하거나 신축성이 있는 고분자 소재를 포함할 수 있다.For example, the
다시 예를 들어, 상기 기판(11)은 유리, 에폭시(epoxy), 페놀수지, 액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에스터(polyester, PE), glass epoxy, silicone rubber, Polydimethylsiloxane (PDMS) 또는 polyvinylidene difluoride (PVDF)를 포함할 수 있으나, 전기적 부도체 소재 기판이라면 이에 제한되지 않는다.Again, for example, the
다음으로, 상기 촉매층(51)은 상기 기판(11) 상에 선택적으로 위치할 수 있다.Next, the
상기 선택적인 위치는 상기 무전해도금층(60)인 금속 패턴을 상기 기판(11) 상에 위치시키고자 하는 영역이다.The selective position is an area in which the metal pattern, which is the
따라서, 상기 촉매층(51)은 최종적으로 형성되는 금속 패턴과 동일한 패턴을 가질 수 있다.Accordingly, the
상기 촉매층(51)은 금속-제2 금속산화물 촉매 입자를 포함할 수 있다.The
상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자에서, 상기 금속은 금 (Au), 은 (Ag), 백금 (Pt), 코발트 (Co), 니켈 (Ni), 주석(Sn), 팔라듐 (Pd) 또는 이리듐(Ir)을 포함하고, 상기 제2 금속산화물은 AlmOn, ZnmOn, RumOn, ZrmOn, CumOn, ComOn, CemOn, NbmOn, TamOn 또는 TimOn을 포함하고, m 및 n은 0초과 실수일 수 있다.In the metal-second metal oxide catalyst particle, the metal is gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), cobalt (Co), nickel (Ni), tin (Sn), palladium (Pd) or iridium (Ir), wherein the second metal oxide is Al m O n , Zn m O n , Ru m O n , Zr m O n , Cu m O n , Co m O n , Ce m O n , Nb m O n , Ta m O n or Ti m O n , where m and n may be greater than zero real numbers.
상기 제2 금속산화물은 sol-gel 기반 금속산화물일 수 있다.The second metal oxide may be a sol-gel-based metal oxide.
상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자에서, 상기 금속은 무전해도금시 상기 무전해도금층(60)이 환원되도록 하고, 상기 제2 금속산화물은 상기 기판(11)과 상기 무전해도금층(60)의 결합력을 향상시킬 수 있다.In the metal-second metal oxide catalyst particles, the metal is such that the
따라서, 상기 촉매층(51)에 의해 상기 무전해도금층(60)의 형성이 용이하고, 상기 무전해도금층(60)이 기판(11)과의 결합력이 강해지도록 할 수 있다.Accordingly, the
예를 들어, 상기 무전해도금층이 니켈(Ni)층인 경우, 상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자로 Sn-Pd-TimOn를 사용할 수 있다.For example, when the electroless plating layer is a nickel (Ni) layer, Sn-Pd-Ti m O n may be used as the metal-second metal oxide catalyst particles.
다음으로, 상기 무전해도금층(60)은 상기 촉매층(51) 상에 위치할 수 있다.Next, the
상기 무전해도금층(60)은 상기 무전해 도금 공정에 사용되는 소스 물질에 따라 무전해도금층(60)의 재질이 상이해 질 수 있다.The material of the
상기 소스 물질은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The source material may include copper (Cu), nickel (Ni), silver (Ag), or an alloy thereof.
따라서, 상기 무전해도금 소스 물질에 따라 상기 무전해도금층(60)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금층으로 형성될 수 있다.Accordingly, the
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 패턴 필름은, 고분자 기판 상에 선택적으로 위치하는 Sn-Pd-TimOn촉매층; 상기 Sn-Pd-TimOn촉매층 상에 위치하는 무전해니켈도금층을 포함할 수 있다.For example, the metal pattern film according to an embodiment of the present invention, Sn-Pd-Ti m O n catalyst layer selectively positioned on the polymer substrate; An electroless nickel plating layer positioned on the Sn-Pd-Ti m O n catalyst layer may be included.
실시예Example
액정폴리머(Liquid crystal polymer, LCP) 기판 상에 SixOy를 딥코팅법으로 코팅하여 제1금속산화물층을 형성하였다. 다음으로, 상기 제1금속산화물층 이 형성된 기판 표면에 YTTERBI YTTERBIUM PULSED FIBER 레이저 활용하여 14 W, 50 kHz, 50 ns pulse duration, 2 m/s 속도, 2 cycle의 조건으로 레이저를 조사하여 식각패턴을 형성하였다. 다음으로, 상기 상기 식각패턴이 형성된 기판 상에 Sn-Pd-TimOn촉매 입자를 포함하는 촉매코팅액을 딥 코팅으로 Sn-Pd-TimOn촉매층을 형성하였다. 다음으로, 상기 제1금속산화물층을 염기성 수용액에 함침하는 방법으로 제거하여, 상기 식각패턴에만 상기 Sn-Pd-TimOn촉매층이 남도록 하였다. 다음으로, 니켈 소스를 이용한 무전해 도금을 수행하여 상기 촉매층 상에 무전해니켈도금층을 형성함으로써 선택적 금속 패턴을 형성하였다.SixOy was coated on a liquid crystal polymer (LCP) substrate by dip coating to form a first metal oxide layer. Next, by using YTTERBI YTTERBIUM PULSED FIBER laser on the surface of the substrate on which the first metal oxide layer is formed, the etch pattern was formed by irradiating the laser under the conditions of 14 W, 50 kHz, 50 ns pulse duration, 2 m/s speed, and 2 cycles. formed. Next, a Sn-Pd-Ti m O n catalyst layer was formed by dip coating a catalyst coating solution containing Sn-Pd-Ti m O n catalyst particles on the substrate on which the etching pattern was formed. Next, the first metal oxide layer was removed by immersion in a basic aqueous solution, so that the Sn-Pd-Ti m O n catalyst layer remained only in the etch pattern. Next, a selective metal pattern was formed by performing electroless plating using a nickel source to form an electroless nickel plating layer on the catalyst layer.
실험예Experimental example
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 선택적으로 형성된 금속 패턴이다.3 is a selectively formed metal pattern according to an embodiment of the present invention.
도3을 참조하면, 기판 상에 선택적으로 형성된 금속 패턴을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a metal pattern selectively formed on the substrate can be confirmed.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속산화물층을 형성한 이후에 다시 상기 금속산화물층을 제거함으로써 식각패턴에만 촉매층이 남도록 하여 무전해도금으로 선택적인 금속 패턴을 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a selective metal pattern can be formed by electroless plating by removing the metal oxide layer again after forming the metal oxide layer so that the catalyst layer remains only in the etch pattern.
또한, 레이저를 이용하여 상기 식각패턴을 형성함으로써 정교하고 미세하며 다양한 형상을 갖는 금속패터닝이 가능하다.In addition, by forming the etching pattern using a laser, it is possible to pattern a metal having a precise, fine, and various shapes.
또한, 별도의 마스크를 사용하지 않아서 유연기판이나 곡면기판에도 적용하기 용이하며, 공정시간이 단축되어 생산효율이 우수하다.In addition, since a separate mask is not used, it is easy to apply to a flexible substrate or a curved substrate, and the production efficiency is excellent because the process time is shortened.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
10, 11: 기판
20, 21: 제1 금속산화물층
30: 레이저
40: 식각패턴
50, 51: 촉매층
60: 무전해도금층10, 11: Substrate
20, 21: first metal oxide layer
30: laser
40: etching pattern
50, 51: catalyst layer
60: electroless plating layer
Claims (11)
상기 제1 금속산화물층이 형성된 기판 표면에 레이저를 조사하여 식각패턴을 형성하는 단계;
상기 식각패턴이 형성된 기판 상에 촉매코팅액을 도포하여 촉매층을 형성하는 단계;
상기 식각패턴에만 상기 촉매층이 남도록 상기 제1 금속산화물층을 제거하는 단계; 및
무전해도금을 수행하여 상기 촉매층 상에 무전해도금층을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.forming a first metal oxide layer by applying a first metal oxide coating solution on a substrate;
forming an etching pattern by irradiating a laser on the surface of the substrate on which the first metal oxide layer is formed;
forming a catalyst layer by applying a catalyst coating solution on the substrate on which the etching pattern is formed;
removing the first metal oxide layer so that the catalyst layer remains only in the etch pattern; and
forming an electroless plating layer on the catalyst layer by performing electroless plating; A method for forming a selective metal pattern using a metal oxide, comprising:
상기 제1 금속산화물층을 형성하는 단계에서,
상기 제1 금속산화물 코팅액은 pH에 따라 용해가 가능하도록 인위적 결함을 가진 비화학양론조성의SixOy 물질을 포함하고, x및 y는 0초과 실수인 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.According to claim 1,
In the step of forming the first metal oxide layer,
The first metal oxide coating solution includes a non-stoichiometric Si x O y material with artificial defects to enable dissolution depending on pH, and x and y are a selective metal using a metal oxide, characterized in that it is a real number greater than zero. How to form a pattern.
상기 제1 금속산화물층은 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.According to claim 1,
The method of forming a selective metal pattern using a metal oxide, characterized in that the first metal oxide layer is formed by a spray method, a spin coating method, or a deep coating method.
상기 식각패턴은 레이저 조사 영역에서 상기 제1 금속산화물층 및 상기 기판의 일부 영역까지 레이저 식각되어 형성되는 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.According to claim 1,
The etching pattern is a selective metal pattern forming method using a metal oxide, characterized in that formed by laser etching from the laser irradiation area to the first metal oxide layer and a partial area of the substrate.
상기 식각패턴을 형성하는 단계에서,
상기 레이저는 고체레이저, 기체레이저 또는 광섬유레이저인 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.The method of claim 1,
In the step of forming the etching pattern,
The laser is a selective metal pattern forming method using a metal oxide, characterized in that the solid laser, gas laser or fiber laser.
상기 촉매층을 형성하는 단계에서,
상기 촉매코팅액은 금속-제2 금속산화물 촉매 입자를 포함하되, 상기 제2 금속산화물은 상기 제1 금속산화물과 이종인 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.According to claim 1,
In the step of forming the catalyst layer,
The catalyst coating solution includes metal-second metal oxide catalyst particles, wherein the second metal oxide is different from the first metal oxide.
상기 금속-제2 금속산화물 촉매 입자에서, 상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 코발트(Co), 니켈(Ni), 주석(Sn), 팔라듐(Pd) 또는 이리듐(Ir)을 포함하고, 상기 제2 금속산화물은 AlmOn, ZnmOn, RumOn, ZrmOn, CumOn, ComOn, CemOn, NbmOn, TamOn 또는 TimOn을 포함하고, m 및 n은 0초과 실수인 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.7. The method of claim 6,
In the metal-second metal oxide catalyst particle, the metal is gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), cobalt (Co), nickel (Ni), tin (Sn), palladium (Pd) or iridium (Ir), wherein the second metal oxide is Al m O n , Zn m O n , Ru m O n , Zr m O n , Cu m O n , Co m O n , Ce m O n , Nb m O n , Ta m O n or Ti m O n , and m and n are real numbers greater than 0. A method for forming a selective metal pattern using a metal oxide.
상기 촉매층을 형성하는 단계는 스프레이법(Spray), 스핀(Spin)코팅법 또는 딥(Deep)코팅법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.According to claim 1,
The forming of the catalyst layer is a selective metal pattern forming method using a metal oxide, characterized in that performed by a spray method, a spin coating method, or a deep coating method.
상기 제1 금속산화물층을 제거하는 단계는, 상기 제1 금속산화물층을 염기성 수용액에 함침하여 제거하거나, 함침 후 초음파 처리하여 제거하는 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.According to claim 1,
The step of removing the first metal oxide layer comprises removing the first metal oxide layer by impregnating it in a basic aqueous solution, or removing the first metal oxide layer by ultrasonication after impregnation.
상기 무전해도금층을 형성하는 단계에서,
상기 무전해도금층은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 이들의 합금층인 것을 특징으로 하는 금속산화물을 이용한 선택적 금속 패턴 형성 방법.According to claim 1,
In the step of forming the electroless plating layer,
The electroless plating layer is a selective metal pattern forming method using a metal oxide, characterized in that copper (Cu), nickel (Ni), silver (Ag) or an alloy layer thereof.
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