KR20230028640A - 구리-그래핀 복합체 잉크 및 구리-그래핀 복합체 잉크를 이용한 전도성 패턴 인쇄 방법 - Google Patents
구리-그래핀 복합체 잉크 및 구리-그래핀 복합체 잉크를 이용한 전도성 패턴 인쇄 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구리를 포함하는 코어와 상기 코어를 커버하는 그래핀 쉘을 갖는 구리-그래핀 복합체; 적어도 1종 이상의 에폭시 화합물; 아민계 경화제; 및 산무수물 경화제를 포함하는, 구리-그래핀 복합체 잉크가 제공된다.
Description
본 발명은 전도성 및 신뢰성이 우수한 구리-그래핀 복합체 잉크 및 구리-그래핀 복합체 잉크를 이용하여 전도성 패턴을 인쇄하는 방법에 관한 것이다.
전자 장치 내 회로를 제공함에 있어서 중요한 사항은 전기 전도도를 높이는 것과, 수분이나 산소에 의해 산화되지 않도록 내습성, 내산성을 확보하는 것이다. 따라서, 일반적으로 회로를 구성하는 도체는 전기 전도도가 높으면서도 화학 반응성이 높지 않은 금속들로 구성된다. 현재 회로를 구성하는 도체로 가장 많이 사용하는 물질은 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt) 등과 같은 귀금속이다. 이들 귀금속은 전기 전도도가 높으면서도 일반적인 전자 장치 사용환경에서는 수분, 산소에 의해 쉽게 산화되지 않는다. 또한, 이들 화합물은 금속이기 때문에 연성을 가져 가요성(Flexible) 전자 장치를 구현하는데 이용하기도 적합하다.
그러나, 귀금속을 이용하여 회로를 제조하는데 어려움이 전혀 없는 것은 아니다. 가장 큰 문제는 귀금속의 가격이 높기 때문에 회로를 제작하는데 비용이 많이 들고, 전자 장치의 단가가 높아진다는 것이다.
이러한 문제 때문에 귀금속과 같이 전기 전도도가 높으면서도 수분이나 산소에 의해 쉽게 산화되지 않는 새로운 전도성 화합물에 대한 필요성이 커지고 있다.
본 발명은 기존에 사용되는 은(Ag), 금(Au)과 같은 고가의 금속 소재를 대체할 수 있도록 우수한 전도성 및 신뢰성을 갖는 구리-그래핀 복합체 잉크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 잉크 조성 설계를 통해 쉽게 산화될 수 있는 구리(Cu)의 화학적 성질을 개선하여 내산성, 내화학성, 내습성을 확보한 구리-그래핀 복합체 잉크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구리를 포함하는 코어와 상기 코어를 커버하는 그래핀 쉘을 갖는 구리-그래핀 복합체; 적어도 1종 이상의 에폭시 화합물; 아민계 경화제; 및 산무수물 경화제를 포함하는, 구리-그래핀 복합체 잉크가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에폭시 화합물은 비스페놀 A(BPA)형 에폭시, 비스페놀 F(BPF)형 에폭시, 산무수물 에폭시 및 노블락 에폭시로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 구리-그래핀 복합체 잉크가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구리-그래핀 복합체의 상기 코어는 상기 그래핀 쉘에 의해 커버되어 비산화(Non-oxidized) 상태로 제공되는, 구리-그래핀 복합체 잉크가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구리-그래핀 복합체는 50 nm 내지 2,000 nm의 직경을 갖는, 구리-그래핀 복합체 잉크가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 아민계 실란 또는 에폭시계 실란을 더 포함하는, 구리-그래핀 복합체 잉크가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구리-그래핀 복합체 잉크를 준비하는 제1 단계; 상기 구리-그래핀 복합체 잉크를 기판 상에 도포하는 제2 단계; 및 상기 기판 상에 도포된 상기 구리-그래핀 복합체 잉크를 소결(Sintering)하는 제3 단계를 포함하고, 상기 구리-그래핀 복합체 잉크는 구리를 포함하는 코어와 상기 코어를 커버하는 그래핀 쉘을 갖는 구리-그래핀 복합체; 적어도 1종 이상의 에폭시 화합물; 아민계 경화제; 및 산무수물 경화제를 포함하는, 전도성 패턴 인쇄 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 단계는 상기 기판 상에 도포된 상기 구리-그래핀 복합체 잉크에 빛을 조사하는 광 소결(Photonic Sintering) 방식으로 수행되는, 전도성 패턴 인쇄 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 단계는 스크린 인쇄 또는 그라비어 인쇄의 방법으로 수행되는, 전도성 패턴 인쇄 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 단계에서 상기 구리-그래핀 복합체 잉크는 상기 기판 상에 5 μm 내지 20 μm의 두께로 도포되는, 전도성 패턴 인쇄 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크는 전기 전도성이 우수하며, 쉽게 산화될 수 있는 구리(Cu)의 화학적 성질을 개선하여 내산성, 내화학성, 내습성이 우수하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크는 기존에 사용되던 고가의 은(Ag), 금(Au)과 같은 전도성 소재를 대체할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크를 나타낸 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 형태를 분석한 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 원소 분포를 분석한 이미지와 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 화학적 조성을 분석한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 그래핀 분포를 분석한 이미지와 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 인쇄된 전도성 패턴을 나타낸 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 패턴 인쇄 방법 중 소결 공정 전후의 상태를 분석한 이미지이다.
도 8은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 잉크로 제조된 전도성 패턴을 비교한 이미지이다.
도 9는 종래 기술에 따른 구리 잉크와 본 발명에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크의 소결 전후 조성 및 저항을 분석한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크와 종래 기술에 따른 금속 잉크로 인쇄된 전도성 패턴의 물성을 분석한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크로 인쇄된 전도성 패턴의 저항 및 신뢰성 평가 결과이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크로 인쇄된 전도성 패턴의 EMI 특성 평가 결과이다.
도 13은 기판의 종류와 구리-그래핀 복합체의 크기에 따른 전도성 패턴의 물성 평가 결과이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 형태를 분석한 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 원소 분포를 분석한 이미지와 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 화학적 조성을 분석한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 그래핀 분포를 분석한 이미지와 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 인쇄된 전도성 패턴을 나타낸 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 패턴 인쇄 방법 중 소결 공정 전후의 상태를 분석한 이미지이다.
도 8은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 잉크로 제조된 전도성 패턴을 비교한 이미지이다.
도 9는 종래 기술에 따른 구리 잉크와 본 발명에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크의 소결 전후 조성 및 저항을 분석한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크와 종래 기술에 따른 금속 잉크로 인쇄된 전도성 패턴의 물성을 분석한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크로 인쇄된 전도성 패턴의 저항 및 신뢰성 평가 결과이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크로 인쇄된 전도성 패턴의 EMI 특성 평가 결과이다.
도 13은 기판의 종류와 구리-그래핀 복합체의 크기에 따른 전도성 패턴의 물성 평가 결과이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구리-그래핀 복합체를 포함하는 구리-그래핀 복합체 잉크를 제공할 수 있다. 구리-그래핀 복합체는 가격이 저렴하면서도 고전도성, 고신뢰성을 나타낸다. 구리-그래핀 복합체 잉크는 저렴하면서도 우수한 물성을 갖는 구리-그래핀 복합체를 전도성 패턴 인쇄 공정에 사용할 수 있도록 특화된 조성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크를 나타낸 이미지이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크는 구리를 포함하는 코어와 상기 코어를 커버하는 그래핀 쉘을 갖는 구리-그래핀 복합체; 적어도 1종 이상의 에폭시 화합물; 아민계 경화제; 및 산무수물 경화제를 포함한다. 상술한 적어도 1종 이상의 에폭시 화합물, 아민계 경화제 및 산무수물 경화제는 구리-그래핀 복합체와 혼합되어 전도성 패턴 인쇄에 적합한 점도, 경화 속도 등을 제공한다. 또한, 인쇄와 경화 과정에서 구리-그래핀 복합체의 물성에 영향을 주지 않기 때문에, 고신뢰성, 고전도성의 전도성 패턴을 저렴하고 쉽게 인쇄할 수 있다.
이하에서는 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 각 구성 요소에 대하여 더 자세히 살펴본다.
먼저, 구리-그래핀 복합체는 구리를 포함하는 코어와 상기 코어를 커버하는 그래핀 쉘을 갖는다.
구리-그래핀 복합체의 코어는 구리(Cu)만으로 구성되거나, 구리(Cu)와 다른 무기 화합물이 혼합된 것일 수 있다. 예를 들어, 코어는 구리(Cu)를 중심으로 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 철(Fe), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 및 팔라듐(Pd)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 한 종 이상의 물질이 혼합된 것일 수 있다. 다만, 그래핀 쉘과의 결합 안정성, 구리-그래핀 복합체의 단가 절감을 고려하여 코어는 구리(Cu)만으로 구성할 수도 있다.
구리-그래핀 복합체의 코어는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 구리 코어는 구형 입자, 판상 형태의 플레이크(Flake), 막대(rod), 덴트라이트(dendrite) 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 다만, 그래핀 쉘은 구리-그래핀 코어의 표면을 따라 표면 형상에 대응되도록 제공되므로, 그래핀 쉘 합성의 균일성 및 용이성, 합성된 구리-그래핀 복합체의 잉크 내 분산성 등을 고려하여 구형 입자 형태의 코어를 제공할 수 있다.
구리-그래핀 복합체의 그래핀 쉘은 코어의 전체 면을 커버한다. 따라서, 구리-그래핀 복합체 내부에 산화되기 쉬운 구리(Cu)가 제공되어도 구리(Cu)가 수분, 산소와 만나 산화될 우려가 없다. 따라서, 구리를 포함하는 코어는 비산화(Non-oxidized) 상태로 제공될 수 있다. 그래핀 쉘은 탄소 원자들이 평면 상에서 sp2 결합으로 연결된 구조를 갖는다. 탄소 원자들이 평면 상에서 결합하고 자유 전자가 탄소 원자로 구성된 평면 상에서 이동할 수 있기 때문에, 그래핀 쉘은 전기전도도 및 열전도도가 매우 우수하다.
구리-그래핀 복합체의 그래핀 쉘은 탄소 원자들로 구성된 평면이 원자층 한 층으로 제공된 것일 수 있다. 다만, 경우에 따라서는 그래핀 쉘은 여러 층으로 구성될 수도 있다. 구체적으로, 그래핀 쉘은 탄소 원자들로 구성된 평면이 여러 층 쌓인 구조일 수 있다.
구리-그래핀 복합체의 그래핀 쉘과 코어는 그래핀 쉘에 제공된 비공유 전자쌍 일부가 코어를 구성하는 구리와 배위결합하는 형태로 연결될 수 있다. 이러한 결합 형태에 따라 그래핀 쉘과 코어는 안정적으로 연결될 수 있다.
구리-그래핀 복합체는 약 50 nm 내지 약 2,000 nm의 직경을 갖는 입자일 수 있다. 이때 구리-그래핀 복합체의 직경은 구리-그래핀 복합체의 직경을 여러 방향에서 측정한 결과를 평균 낸 평균 직경일 수 있다. 구리-그래핀 복합체의 직경에 따라, 이를 포함하는 잉크의 점도가 달라질 수 있다. 또한, 구리-그래핀 복합체 잉크로 인쇄된 전도성 패턴의 저항도 달라질 수 있다. 구리-그래핀 복합체의 직경은 점도와 관련된 작업성, 전기 전도도와 밀접한 관련이 있기 때문에, 상술한 범위에서 사용하였을 때, 잉크의 다른 성분과 조화되어 원하는 작업성, 전기 전도도를 확보할 수 있다.
구리-그래핀 복합체는 전도성이 우수한 구리를 포함하는 코어와 전도성이 우수한 그래핀 쉘이 결합된 것이기 때문에 전체적으로 전기 전도성이 매우 우수하다. 또한, 화학적으로 안정한 그래핀 쉘이 구리를 포함하는 코어를 전체적으로 커버하고 있기 때문에, 코어가 수분 또는 공기에 의해 산화되어 물성이 저하될 우려가 없다. 특히, 구리-그래핀 복합체는 상대적으로 저렴한 금속인 구리(Cu)를 코어로 사용하기 때문에 종래에 사용되는 은(Ag)이나 금(Au)에 비하여 단가가 낮다는 장점이 있다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따르면 구리-그래핀 복합체를 간단한 합성법으로 제공하여 구리-그래핀 복합체 잉크 제조 단가를 낮출 수 있다. 구리-그래핀 복합체 합성법에 대한 더 자세한 내용은 후술하고자 한다.
구리-그래핀 복합체는 잉크 조성물 전체 100 중량부에 대하여 약 60 중량부 내지 약 80 중량부 비율로 포함될 수 있다. 구리-그래핀 복합체가 약 60 중량부 미만으로 포함되는 경우, 구리-그래핀 복합체 잉크 조성물로부터 제조된 전도성 패턴의 전도성이 다소 떨어질 수 있다. 또한, 구리-그래핀 복합체가 약 80 중량부를 초과하여 포함되는 경우, 경화-소결을 통해 기판에 전도성 패턴을 제공할 경우, 전도성 패턴의 기판과의 부착력이 부족하고, 일부 구리-그래핀 복합체가 전도성 패턴으로부터 탈리될 우려가 있다.
다음으로, 구리-그래핀 복합체 잉크에는 적어도 1종 이상의 에폭시 화합물이 포함된다.
에폭시 화합물은 구리-그래핀 복합체 잉크와 함께 혼합되어 소결되었을 때 복수 개의 구리-그래핀 복합체 잉크들 사이를 가교하고, 기판과도 안정적으로 접착될 수 있다.
에폭시 화합물은 비스페놀 A(BPA)형 에폭시, 비스페놀 F(BPF)형 에폭시, 산무수물 에폭시 및 노블락 에폭시로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 복수 종의 에폭시 화합물을 혼합하여 사용할 수 있다. 이 경우 1종의 에폭시 화합물을 단독으로 사용하는 경우에 비하여, 구리-그래핀 복합체 사이 가교, 기판과의 접착성, 소결된 후 가요성(Flexibility)이 향상될 수 있다.
에폭시 화합물로 상술한 것과 같이 복수 종의 화합물을 선택하는 경우에, 구리-그래핀 복합체와의 혼화성을 고려하여 선택할 수 있다. 잉크 내에 포함된 구리-그래핀 복합체의 수가 증가하거나 구리-그래핀 복합체의 크기가 커질수록 구리-그래핀 복합체 잉크로 제조된 전도성 패턴의 경도가 커질 수 있으므로 이를 고려하여 구리-그래핀 복합체가 탈리되지 않도록 에폭시 화합물을 결정할 수 있다.
에폭시 화합물은 구체적으로 비스페놀형 에폭시, 산무수물 에폭시 및 노블락 에폭시를 모두 포함할 수 있다. 에폭시 화합물에 포함된 비스페놀형 에폭시는 저점도, 저결정성의 물성을 나타낼 수 있다. 따라서, 혼합되었을 때 구리-그래핀 복합체 잉크의 점도를 낮출 수 있다. 예를 들어, 잉크 내 구리-그래핀 복합체의 함량이 많은 경우 잉크의 점도가 커질 수 있으므로 에폭시 화합물 중 비스페놀형 에폭시 함량을 높일 수 있다.
에폭시 화합물에 포함되는 노블락형 에폭시는 오르쏘-크레졸 노블락 에폭시(ortho-cresol novolac epoxy), 페놀 노블락 에폭시 등일 수 있다. 상술한 노블락형 에폭시는 점도가 높으며 성형성 및 신뢰성이 우수하다는 특징을 나타낸다. 따라서, 노블락형 에폭시는 경화되었을 때 수분 또는 산소가 전도성 패턴 내부로 침투하지 못하도록 막는 기능을 수행할 수 있다. 다만, 노블락형 에폭시는 점도가 높기 때문에 구리-그래핀 복합체 잉크의 크기와 함량을 고려하여 투입량을 결정할 수 있다.
에폭시 화합물의 함량은 잉크 조성물 전체 100 중량부에 대하여 약 10 중량부 내지 약 20 중량부 비율로 포함될 수 있다. 에폭시 화합물의 함량이 약 10 중량부 미만인 경우 잉크 유동성을 저해 할 수 있다. 또한, 에폭시 화합물의 함량이 약 20 중량부를 초과하는 경우 인쇄 패터닝이 무너져 소결 후 신뢰성을 저해 할 수 있다.
다음으로, 구리-그래핀 복합체 잉크에는 아민계 경화제 및 산무수물 경화제가 포함된다.
아민계 경화제와 산무수물 경화제는 에폭시 화합물을 경화시키는데 각각 다른 경화 거동을 나타낸다. 따라서, 두 종류의 경화제를 혼합하여 사용함으로써 에폭시 화합물의 경화 형태를 제어하고 제조된 전도성 패턴의 강도, 모듈러스, 신율 등을 제어할 수 있다.
아민계 경화제는 분자 내에 복수 개의 아민기(-NH2)를 포함할 수 있다. 복수 개의 아민기는 각각 에폭시 화합물과 반응하여 네트워크 형태의 경화된 고분자를 만들어낼 수 있다. 아민계 경화제는 지방족 폴리아민(Aliphatic Polyamine), 변성 지방족 폴리아민, 방향족 아민 등일 수 있다. 각각의 아민 경화제는 서로 다른 성질을 나타낼 수 있기 때문에, 아민계 경화제도 한 종의 물질을 사용하는 것이 아니라 복수 종의 물질을 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 지방족 폴리아민은 열변형 온도 이하에서 온도와 상관 없이 일정한 물성을 나타내고, 접착성이 우수하고 알칼리 및 산에 강하다는 특징이 있다. 또한, 변성 지방족 폴리아민은 경화속도 조정, 에폭시와의 상용성 향상, 공기 중 이산화탄소 흡수 억제 등의 특징을 갖기 때문에 작업성을 향상시키기 위해 혼합될 수 있다. 방향족 아민의 경우 상대적으로 빠르게 경화 반응을 일으킬 수 있다는 특징이 있다.
산무수물 경화제는 경화제 분자 하나에 2개의 반응기가 있어 선형 고분자를 형성할 수 있다. 산무수물 경화제는 메틸헥사하이드로프탈릭 무수물(methylhexahydrophthalic anhydride)일 수 있다.
상술한 것과 같이 구리-그래핀 복합체; 적어도 1종 이상의 에폭시 화합물; 아민계 경화제; 및 산무수물 경화제를 포함하는 본원 발명의 구리-그래핀 복합체 잉크는 잉크 조성물 내에 구리-그래핀 복합체를 높은 함량 포함하고 있더라도, 뭉침 현상 없이 균일하게 도포될 수 있다. 특히, 에폭시 화합물을 여러 종 배합하여 사용함으로써 구리-그래핀 복합체가 높은 함량 포함되어 있어도 인쇄에 적절한 점도를 확보하고 잉크 내에 균일하게 구리-그래핀 복합체가 분산될 수 있도록 한다. 또한, 아민계 경화제와 산무수물 경화제를 함께 사용함에 따라 광소결에 의해 빠르게 잉크가 경화될 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크를 이용하면 인쇄 후 광 소결로 빠르게 전도성 패턴을 제조할 수 있다.
또한, 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 에폭시 화합물, 아민계 경화제, 산무수물 경화제는 광 소결에 의해 경화되되 구리-그래핀 복합체에 포함된 그래핀과 반응하지 않는다. 이에 따라, 경화 과정에서 그래핀이 손상되고, 그래핀 쉘 내부에 제공된 구리 코어가 산화될 우려가 없다. 따라서, 광 소결 공정 이후에도 구리-그래핀 복합체가 나타내는 우수한 전도성, 신뢰성이 유지될 수 있다.
구리-그래핀 복합체 잉크에는 필요에 따라, 실란 부착증진제, 분산제, 촉매 및 왁스가 더 포함될 수 있다. 실란 부착증진제, 분산제, 촉매 및 왁스로는 당업계에서 사용되는 물질을 필요에 따라 선택하여 이용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체 합성 결과를 바탕으로 구리-그래핀 복합체의 특성에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 형태를 분석한 이미지이다.
도 2의 왼쪽 이미지를 살펴보면, 구형의 구리-그래핀 복합체를 확인할 수 있다. 구형의 구리-그래핀 복합체는 직경이 500 nm 내외로 상대적으로 균일한 크기를 갖는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 도 2의 오른쪽 이미지를 살펴보면, 합성된 구리-그래핀 복합체의 단면 형태를 확인할 수 있다. 도면을 살펴보면 짙은 회색으로 표시된 구리 영역 표면에 그래핀 쉘이 얇게 제공되어 있는 것을 확인할 수 있다. 구리 표면에 제공된 그래핀 쉘의 두께는 약 0.340 nm 내지 0.345 nm이다. 따라서, 상술한 이미지 분석을 통해 구리 코어 상에 한 층 수준의 그래핀이 합성된 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 구리-그래핀 복합체이 코어-쉘 구조를 갖고, 이에 따라 구리 코어가 그래핀에 의해 커버되어 보호되는지 확인하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 원소 분포를 분석한 이미지와 그래프이다.
도 3을 참고하면, 구리-그래핀 복합체 내 원소 분포를 확인하였을 때, 구리 원자(파란색)는 구리-그래핀 복합체에 전체적으로 분포해있다. 또한, 그래핀 쉘을 구성하는 탄소 원자(빨간색)는 구리-그래핀 복합체의 표면에 집중적으로 제공되어 있다. 따라서, 원소 분포를 통해서 구리 코어와 그래핀 쉘이 성공적으로 합성되어 있음을 알 수 있다.
다음으로, 산소 원자(초록색)의 분포를 확인했을 때는, 구리-그래핀 복합체 표면 또는 내부에 산소 원자가 제공되지 않았음을 볼 수 있다. 따라서, 구리 코어가 그래핀 쉘에 의해 보호되어 코어 내에 구리 산화물(CuO)이 제공되지 않았으며, 표면에 있는 그래핀 또한 산소와 반응하여 그래핀 옥사이드(Graphne Oxide) 형태로 제공되지 않았음을 알 수 있다. 따라서, 그래핀 쉘은 산소 또는 수분과 구리 코어가 접촉하지 않도록 구리 코어를 커버하고 있을 뿐만 아니라, 그래핀 옥사이드 형태로 반응하여 구리 코어 내부로 산소를 간접적으로 전달하지도 않음을 알 수 있다.
위의 원소 분포에서 확인하였듯이, 본원 발명에 따른 구리-그래핀 복합체에 포함된 그래핀 쉘은 그래핀 옥사이드 형태로 제공되지 않으며 화학적으로 안정하다. 이하에서는 그래핀 쉘과 다른 그래핀이 어떻게 다른지 분석했다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 화학적 조성을 분석한 그래프이다.
도 4의 왼쪽 그래프는 CVD 그래핀, 환원된 그래핀옥사이드(rGO)와 본원 발명에 따른 구리-그래핀(Cu-graphene)의 라만 스펙트럼 분석 결과이다. 라만 스펙트럼에서 D-밴드와 G-밴드 피크의 상대적인 강도 비율 즉, ID/IG 값을 비교하면, CVD 그래핀의 0.03, Cu-Graphene의 0.08에 비해 rGO는 0.87로 크게 증가한 것을 확인할 수 있고, 이는 그래핀을 구성하는 sp2 탄소가 sp3-혼성탄소로 전환되었음을 보여준다.
또한, 오른쪽 그래프를 확인하면 CVD 그래핀과 구리-그래핀은 C=C 결합이 주를 이루는 것에 비해 rGO는 다량의 C-O 결합, C-C 결합이 존재하여 화합물 내에 sp3-혼성탄소가 다수 존재함을 알 수 있다.
상술한 분석 결과로부터 본원 발명에 따른 구리-그래핀은 CVD 그래핀과 유사한 정도의 균일한 구조를 갖고, 그래핀 옥사이드 형태로 제공되지 않기 때문에 구리 코어를 보호할 수 있음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체의 그래핀 분포를 분석한 이미지와 그래프이다.
도 5를 참고하면, 구리 코어 상에 단층의 또는 복층의 그래핀 쉘이 제공되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 필요에 따라서는 반응 조건을 제어함으로써 구리 코어 상에 복층의 그래핀 쉘을 제공할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크와 그 특성에 대하여 살펴보았다. 이하에서는 상술한 구리-그래핀 복합체 잉크를 이용하는 전도성 패턴 인쇄 방법과 이에 따라 인쇄된 전도성 패턴에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 패턴 인쇄 방법은 상술한 구리-그래핀 복합체 잉크를 이용한다. 구리-그래핀 복합체 잉크에 관한 사항은 내용의 중복을 피하기 위하여 이하에서는 생략하고자 한다.
전도성 패턴 인쇄 방법은 구리-그래핀 복합체 잉크를 준비하는 제1 단계; 상기 구리-그래핀 복합체 잉크를 기판 상에 도포하는 제2 단계; 및 상기 기판 상에 도포된 상기 구리-그래핀 복합체 잉크를 소결(Sintering)하는 제3 단계를 포함한다.
먼저, 제1 단계는 구리-그래핀 복합체 잉크를 준비하기 위하여 구리-그래핀 복합체를 합성하는 과정과 합성된 구리-그래핀 복합체를 에폭시 화합물, 아민계 경화제 및 산무수물 경화제화 혼합하는 과정을 포함할 수 있다.
구리-그래핀 복합체는 탄소 전구체와 구리 코어가 혼합된 혼합액에 초음파를 조사하여 미세기포를 발생시키고, 미세기포의 붕괴 시 발생하는 에너지를 이용하여 탄소 전구체를 분해한 후, 분해된 탄소 전구체를 구리 코어 표면에 합성함으로써 제조될 수 있다.
구리-그래핀 복합체를 합성하기 위한 구체적인 방법은 다음과 같다. 먼저, 구리 코어가 탄소 전구체에 분산된 혼합액에 초음파 조사기를 이용해 초음파를 조사하여 미세기포를 발생시킨다. 미세기포는 초음파를 연속적으로 조사하면 크기가 점점 확장되고 기포 내부의 압력이 상승하여 결국 붕괴된다. 이때 발생하는 국부적인 에너지는 약 5000℃ 이상의 고온에 해당되어 주위의 탄소 전구체를 분해한다. 미세기포가 붕괴될 때 발생하는 에너지를 이용하여 분해된 탄소 전구체는 구리 코어의 외벽을 둘러싸도록 흡착되어 그래핀 쉘의 핵을 형성한다. 이어서 탄소 전구체의 연속적인 분해와 분해된 탄소 전구체의 흡착을 통해 그래핀 쉘의 핵이 확장하여 완전한 그래핀 쉘을 포함하는 구리-그래핀 복합체가 합성된다.
구리-그래핀 복합체를 합성하는데 있어서, 경우에 따라 구리 코어 및 분해된 탄소 전구체의 산화를 막기 위해 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)과 같은 불활성기체나 수소(H2) 또는 질소(N2)와 같은 가스를 버블링하여 주입할 수 있다. 또한, 초음파를 발생시키기 위해 사용되는 초음파 조사기는 약 100 W 내지 약 200W의 출력으로 이용될 수 있으며, 약 10초 내지 약 6시간의 범위 내에서 사용될 수 있다.
다음으로, 제2 단계는 준비된 구리-그래핀 복합체 잉크를 기판 상에 도포하는 과정이다. 구리-그래핀 복합체 잉크는 스크린 인쇄 또는 그라비어 인쇄 방법으로 도포될 수 있다. 상술한 스크린 인쇄 또는 그라비어 인쇄는 본원 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크를 도포하기에 가장 적절한 방법일 수 있다. 구체적으로, 구리-그래핀 복합체 잉크는 점도가 10,000 cps 이상일 수 있는데, 상술한 점도를 갖는 조성물은 인쇄할 때 잉크젯(inkjet) 방법은 부적절할 수 있다. 따라서, 스크린 인쇄 또는 그라비어 인쇄를 수행함으로써 상술한 점도를 갖는 구리-그래핀 복합체 잉크를 원하는 형태로 도포할 수 있다.
제2 단계에서 구리-그래핀 복합체 잉크는 기판 상에 약 5 μm 내지 약 20 μm의 두께로 도포될 수 있다. 구리-그래핀 복합체 잉크의 도포 두께는 잉크의 점도에 따라 달라질 수 있는데, 본원 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크는 상술한 것과 같이 10,000 cps 이상의 점도를 갖기 때문에 상대적으로 두껍게 도포할 수 있다. 구리-그래핀 복합체 잉크를 도포하여 형성한 전도성 패턴의 두께는 전도성 패턴의 저항과 관련이 있다. 구체적으로, 전도성 패턴의 두께가 커질수록 전도성 패턴의 저항이 줄어들 수 있다. 그러나, 전도성 패턴의 두께가 지나치게 커질 경우 유연성 기판 상에서 전도성 패턴이 탈락할 수 있다. 본원 발명의 경우 에폭시 화합물이 구리-그래핀 복합체를 견고하게 붙잡고 있기 때문에 전도성 패턴의 두께가 약 20 μm이 되어도 유연성이 유지될 수 있다.
다음으로, 제3 단계에서 기판 상에 도포된 상기 구리-그래핀 복합체 잉크를 소결(Sintering)한다. 소결은 구리-그래핀 복합체 잉크 내에 포함된 에폭시 수지, 아민계 경화제, 산무수물 경화제간의 반응을 유도하여 유동성이 있는 구리-그래핀 복합체 잉크를 경화시키는 것을 의미한다.
제3 단계에서 수행되는 소결은 광 소결 방식으로 수행될 수 있다. 광 소결은 도포된 구리-그래핀 복합체 잉크 상에 특정 파장의 빛을 조사함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 광 소결은 자외선 조사 또는 제논(Xenon) 램프 조사를 통해 수행될 수 있다. 광 소결은 1회 이상 수행될 수 있다. 예를 들어, 1차 광 소결에서 제논 램프를 이용하여 빛을 조사하고, 2차 광 소결에서 제논 램프 및 자외선 램프를 이용하여 빛을 조사할 수 있다.
제3 단계에서 광 소결 방식으로 소결을 수행함에 따라 빠르게 공정 수행이 가능하다. 또한, 소결이 상대적으로 저온에서 수행되기 때문에, 소결 공정을 공기 중에서 수행할 수 있다. 종래 기술과 같은 열 소결 방식은 고온에서 수행되기 때문에 구리-그래핀 복합체 표면에 제공된 그래핀이 산소와 반응할 우려가 있다. 본 발명에 따른 그래핀 쉘이 화학적으로 안정하긴 하지만 고온 환경에서는 산소 라디컬 등과 반응할 수 있다. 그래핀이 산소와 반응하여 그래핀 옥사이드를 형성할 경우, 구리-그래핀 복합체의 전기 전도성이 저하될 수 있으며, 산소가 구리 코어쪽으로 전달되어 내부의 구리 코어가 산화될 우려가 있다. 그러나, 광 소결 방식은 상대적으로 저온에서 신속하게 수행되기 때문에 소결 과정에서 그래핀이 산화될 우려가 없다.
이하에서는 상술한 전도성 패턴 인쇄 방법에 따라 제공된 전도성 패턴에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 인쇄된 전도성 패턴을 나타낸 이미지이다.
도 6을 참고하면 전도성 패턴은 막대(bar) 형태, 회로 형태, 소용돌이 형태 등 다양한 형태로 제공될 수 있다. 전도성 패턴의 저항을 살펴보면 막대 형태에서 폭이 약 1mm일 때 저항이 약 10.7Ω, 폭이 약 2.5mm일 때 저항이 약 2.0Ω, 폭이 약 3mm일 때 저항이 약 1.4Ω인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 전도성 패턴이 미세 회로 형태를 갖더라도 저항이 상대적으로 낮음을 알 수 있다.
또한 도 6을 참고하면 전도성 패턴 및 전도성 패턴이 인쇄된 기판이 가요성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 특히 전도성 패턴에 포함된 바인더는 구리-그래핀 복합체 사이에 제공되어 늘어나거나 줄어들면서 전도성 패턴 전체에 가요성을 부여할 수 있다.
전도성 패턴은 가요성 기판 상에 제공될 수 있다. 기판은 예를 들어, PI, PES, 종이, PET 등의 소재로 제작된 것일 수 있으나, 특별한 제한은 없다.
전도성 패턴은 다양한 전자 장치 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 전도성 패턴은 MLCC, RFID, TSP 베젤, fPCB/PCB, RFID, PV, EMI 등의 부재 내 회로를 구현하는데 사용될 수 있다.
다음으로 본원 발명에 따른 전도성 패턴 인쇄 방법 중 소결 공정에 대하여 더 자세히 살펴본다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 패턴 인쇄 방법 중 소결 공정 전후의 상태를 분석한 이미지이다.
도 7을 참고하면 광 소결 공정 전후 도포된 잉크의 변화를 확인할 수 있다. 먼저 도면의 위의 사진은 광 소결을 수행하기 전의 이미지인데, 도포된 잉크에 포함된 복수 개의 구리-그래핀 복합체가 구의 형태를 유지하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 광 소결 후의 이미지를 나타내는 도면의 아래 사진을 참고하면, 광 소결에 의해 잉크에 제공된 에폭시 화합물, 아민계 경화제, 산무수물 경화제가 반응하여 구리-그래핀 복합체의 구형 형태가 관측되지 않는 것을 확인할 수 있다. 이는 구리-그래핀 복합체의 형태가 무너진 것이 아니라, 복수 개의 구리-그래핀 복합체 사이에 에폭시 화합물, 아민계 경화제, 산무수물 경화제 반응에 의해 형성된 고분자 화합물이 채워진 것으로 해석된다.
이러한 광 소결 이후 복수 개의 구리-그래핀 복합체 사이사이가 균일하게 채워지고, 따라서, 도면의 오른쪽 아래에서 확인할 수 있듯이 광택이 나타나는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 광 소결 이후 구리-그래핀 복합체 및 고분자 화합물은 특정 영역에 뭉쳐서 제공되는 것이 아니라 고르게 퍼져있고, 이에 따라 모든 영역에서 고르게 우수한 전기 전도성이 나타남을 알 수 있다.
상술한 것과 같은 구리-그래핀 복합체의 잉크 내 고른 분포 및 잉크의 균일한 도포는 구리-그래핀 복합체와 에폭시 화합물, 아민계 경화제 및 산무수물 경화제를 포함하는 본원 발명 잉크 특유의 조성에 의해 달성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 잉크로 제조된 전도성 패턴을 비교한 이미지이다.
비교예(위의 사진)의 경우 1종의 에폭시 화합물을 이용하여 잉크 도포 후 경화를 수행하였다. 이에 비하여 실시예(아래의 사진)의 경우 구리-그래핀 복합체와 에폭시 화합물(비스페놀 타입 에폭시, 산무수물 에폭시, 노블락 에폭시), 아민계 경화제(PN23/40/50에서 선택된 하나) 및 산무수물 경화제(MHHPA)를 포함하도록 구성하였다.
비교예(위의 사진)의 경우 X-ray 분석 결과에서 구리-그래핀 복합체가 띄엄띄엄 도포된 것을 확인할 수 있다. 또한 Section 분석을 확인하면 이러한 경향성이 더 분명하게 드러나는데, 도포된 전도성 패턴 중간중간에 구리-그래핀 복합체가 도포되지 않은 영역이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 구리-그래핀 복합체는 우수한 전기전도성과 내산성을 나타내지만 다른 나노 금속 입자에 비하여 상대적으로 크기가 크기 때문에 균일한 분산이 어려울 수 있고, 경화 과정에서 서로 뭉칠 수 있다. 비교예의 사진은 단순히 구리-그래핀 복합체를 에폭시 화합물과 혼합하는 것만으로는 균일한 전도성 패턴 제조가 어려움을 나타낸다.
이와 비교했을 때 실시예(아래의 사진)의 경우 X-ray 분석 결과와 Section 분석 결과에서 모두 구리-그래핀 복합체가 균일하게 도포된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 여러 종류의 에폭시 화합물을 혼합하고, 아민계 경화제와 산무수물 경화제를 함께 사용함으로써 구리-그래핀 복합체가 균일하게 분산, 도포된 것을 확인할 수 있다.
도 9는 종래 기술에 따른 구리 잉크와 본 발명에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크의 소결 전후 조성 및 저항을 분석한 그래프이다.
도 9의 왼쪽 그래프는 X선 회절 분석을 통해 Cu, 소결 후 Cu, 구리-그래핀, 소결 후 구리-그래핀의 조성을 분석한 것이다. 그래프를 참고하면, Cu(검은색)의 경우 소결하지 않았을 때, Bragg Angle 30도에서 40도 사이에서 산화 구리(CuOx) 피크가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한, 이러한 Cu를 소결한 후(빨간색)에도 산화 구리 피크가 줄어들긴 하지만 완전히 없어지지 않고 남아있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 구리-그래핀 복합체가 아닌 일반 구리의 경우 산화를 피하기가 어려움을 알 수 있다. 이에 비하여 구리-그래핀 복합체(파란색), 소결 후 구리-그래핀 복합체(초록색)는 모두 산화 구리 피크가 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한, 구리-그래핀 복합체(파란색), 소결 후 구리-그래핀 복합체(초록색)는 유사한 피크 형태를 보이는데 이는 소결 전후에 구리-그래핀 복합체의 조성이 유지됨을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 수행되는 광 소결이 잉크에 포함된 구리-그래핀 복합체를 변형시키지 않음을 알 수 있다.
다음으로, 도 9의 오른쪽 그래프는 IPL(Intensive Pulsed Light)을 이용하여 광 소결을 수행한 결과를 나타내는 것이다. IPL의 출력을 1.1 kV와 1.0 kV로 하였을 때 깍각 3분 후, 4분 후에 소결이 완료되며 가장 낮은 저항 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 소결을 수행하면 종래 기술에 비하여 매우 빠른 시간 내에 소결, 경화를 완료할 수 있음을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크와 종래 기술에 따른 금속 잉크로 인쇄된 전도성 패턴의 물성을 분석한 그래프이다.
도 10을 참고하면, 일반적인 구리(Cu), 은(Ag) 그리고 본원 발명에 따른 구리-그래핀 복합체(Cu/Gr)를 포함하는 전도성 잉크의 시간에 따른 전기 전도성 변화(왼쪽), 조성 변화(가운데), 저항 변화(오른쪽)를 분석한 것이다.
먼저, 왼쪽 그래프를 참고하면 구리의 경우 상대습도 85%, 온도 85
의 환경에 노출시켰을 때 빠르게 전기 전도성이 변화하는 것을 확인할 수 있다. 이는 구리가 대기 중에서 산화됨에 따라 전기 전도성이 열화되는 것으로 해석된다. 이에 비하여 은(Ag)과 구리-그래핀 복합체(Cu/Gr)의 경우 동일한 환경에 약 40일 이상 노출시켜도 전기 전도성이 변하지 않는 것을 확인할 수 있다.
가운데 그래프를 참고하면 Cu는 노출 후 30일 이후에 CuO와 Cu2O에 해당하는 피크가 다수 발생한 것을 확인할 수 있다. 그러나 구리-그래핀 복합체(Cu/Gr)의 경우 노출 후 30일 이후에도 피크가 그대로 유지되며 CuO와 Cu2O가 나타나지 않은 것을 확인할 수 있다.
오른쪽 그래프를 참고하면 약 20일 동안 상대 습도 85%, 온도 85
의 환경에 구리-그래핀 복합체를 노출시켜도 면 저항 값이 거의 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다.
따라서, 도 10에 나타난 분석 결과를 토대로, 본원 발명에 따른 구리-그래핀 복합체는 내산성, 내화학성, 내습성이 우수하며, 고온 다습한 환경에 노출되어도 전기적 특성이 변하지 않음을 알 수 있다.
상술한 결론은 아래의 도 11을 통해서도 확인할 수 있다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크로 인쇄된 전도성 패턴의 저항 및 신뢰성 평가 결과이다.
도 11을 참고하면 영하 40
에서 30분 노출시키고 80
에서 30분 노출시키는 사이클을 50회 반복하는 것을 1회(Run)로 하여 최대 4회까지 반복해도 전도성 패턴의 형태 및 면 저항 값이 거의 변하지 않는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 전도성 패턴의 EMI 차폐 효과에 대하여 살펴보았다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리-그래핀 복합체 잉크로 인쇄된 전도성 패턴의 EMI 특성 평가 결과이다.
도 12를 참고하면, 구리-그래핀 복합체의 크기가 각각 10 μm, 15 μm, 15 μm일 때 모두 계산된 값과 유사한 정도의 EMI 차폐 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로, 기판의 종류 및 구리 코어의 크기에 따른 전기적 특성을 살펴보았다.
도 13은 기판의 종류와 구리-그래핀 복합체의 크기에 따른 전도성 패턴의 물성 평가 결과이다.
도 13의 왼쪽 그래프를 참고하면 기판을 구성하는 물질이 각각 PI, PES, 종이, PET인 경우에 전도성 패턴을 인쇄하고 전하 밀도를 측정하였다. 확인한 결과, 전하 밀도는 기판이 PET로 구성된 경우에 가장 높은 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 13의 오른쪽 그래프는 구리 코어의 크기에 따른 저항 값을 나타낸 것인데, 구리 코어의 크기가 1,000 nm로 가장 클 때 저항값이 가장 큰 모습을 나타냈다. 또한, 제공된 구리 코어의 양이 줄어들수록 저항 값도 상승하는 경향을 보였다. 따라서, 상대적으로 작은 크기의 구리 코어가 복수 개 제공된 경우 가장 낮은 저항 값을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Claims (9)
- 구리를 포함하는 코어와 상기 코어를 커버하는 그래핀 쉘을 갖는 구리-그래핀 복합체;
적어도 1종 이상의 에폭시 화합물;
아민계 경화제; 및
산무수물 경화제를 포함하는, 구리-그래핀 복합체 잉크. - 제1항에 있어서,
상기 에폭시 화합물은 비스페놀 A(BPA)형 에폭시, 비스페놀 F(BPF)형 에폭시, 산무수물 에폭시 및 노블락 에폭시로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 구리-그래핀 복합체 잉크. - 제1항에 있어서,
상기 구리-그래핀 복합체의 상기 코어는 상기 그래핀 쉘에 의해 커버되어 비산화(Non-oxidized) 상태로 제공되는, 구리-그래핀 복합체 잉크. - 제1항에 있어서,
상기 구리-그래핀 복합체는 50 nm 내지 2,000 nm의 직경을 갖는, 구리-그래핀 복합체 잉크. - 제1항에 있어서,
아민계 실란 또는 에폭시계 실란을 더 포함하는, 구리-그래핀 복합체 잉크. - 구리-그래핀 복합체 잉크를 준비하는 제1 단계;
상기 구리-그래핀 복합체 잉크를 기판 상에 도포하는 제2 단계; 및
상기 기판 상에 도포된 상기 구리-그래핀 복합체 잉크를 소결(Sintering)하는 제3 단계를 포함하고,
상기 구리-그래핀 복합체 잉크는 구리를 포함하는 코어와 상기 코어를 커버하는 그래핀 쉘을 갖는 구리-그래핀 복합체; 적어도 1종 이상의 에폭시 화합물; 아민계 경화제; 및 산무수물 경화제를 포함하는, 전도성 패턴 인쇄 방법. - 제6항에 있어서,
상기 제3 단계는 상기 기판 상에 도포된 상기 구리-그래핀 복합체 잉크에 빛을 조사하는 광 소결(Photonic Sintering) 방식으로 수행되는, 전도성 패턴 인쇄 방법. - 제6항에 있어서,
상기 제2 단계는 스크린 인쇄 또는 그라비어 인쇄의 방법으로 수행되는, 전도성 패턴 인쇄 방법. - 제6항에 있어서,
상기 제2 단계에서 상기 구리-그래핀 복합체 잉크는 상기 기판 상에 5 μm 내지 20 μm의 두께로 도포되는, 전도성 패턴 인쇄 방법.
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