WO2015111877A1 - 전극의 제조방법 및 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물 - Google Patents
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- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
Definitions
- the present invention relates to a method for producing an electrode and an electrode paste composition for a peelable electronic material.
- Some low temperature electrode manufacturing processes used in electronic materials mainly use two methods.
- the first method requires a complicated process such as development, etching, peeling, and water washing, and since a considerable material such as a photosensitive film and an etching solution is used as the process material, there is a problem of polluting the environment while reducing the price of the product.
- the second method cannot reach the required resistance only by the drying process after the metal paste printing, the copper plating process must be further performed on the electrode, and the plating solution is quite harmful to the environment.
- a conductive polymer is used as the electrode forming material.
- the transmittance is excellent, but there is a problem of deterioration in reliability due to the increase in sheet resistance with the period for use as the electrode forming material.
- An object of the present invention is to simplify an electrode manufacturing process for an electronic material, which proceeds with etching and plating processes, and to develop an electrode material and a process that can be replaced in a direction of lowering manufacturing cost and environment-friendly. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an electrode which is capable of realizing a necessary resistance without going through a conventional etching and plating process while forming electrodes of various devices and which is not harmful to the environment.
- Another object of the present invention is to provide a manufacturing method of the electrode having excellent reliability as well as cost and equipment saving effect by the simple manufacturing process by eliminating the etching and plating process.
- Another object of the present invention is to provide an electrode paste composition for a peeling type electronic material used in the production of the electrode.
- the present invention (a) printing an electrode pattern on the substrate using the electrode paste composition
- the substrate is characterized in that the ceramic substrate having a surface roughness of Ra value of 0.01 to 0.5.
- the substrate is characterized in that the ceramic substrate containing alumina or aluminum nitrite.
- the fired body of the electrode pattern may be peeled and transferred from the substrate using an adhesive film, an adhesive tape or a double-sided tape.
- the firing may be performed for 2 to 600 minutes at a silver degree of 400 to 900 ° C.
- the electrode paste composition may include a conductive metal, a binder, an organic solvent, and a dispersant having an average particle diameter of 20 to 900 nm.
- the conductive metal may be at least one selected from the group consisting of spherical Ag, Ag coated Cu, Au, Cu, Al, and ZnO particles.
- the present invention is 50 to 90% by weight of the conductive metal having an average particle diameter of 20 to 900nm, 1 to 20% by weight of the binder, 1 to 30% by weight of the organic solvent and 0.10 dispersant. To 10% by weight, and to provide the electrode paste composition for a peelable electronic material, characterized in that used in the production of the above-described electrode.
- the electrode paste composition may further include at least one selected from the group consisting of spherical silver powder, gold powder, Ag coated Cu powder, Cu powder, A1, and ZnO powder having an average particle diameter of 1 to 5 sizes.
- the binder is acrylic resin, epoxy resin, polyester resin, polyurethane resin, amino resin, phenol resin, vinyl resin, ethyl cellulose, hydroxypropyl ethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, polymethacryl It may be at least one selected from the group consisting of a latex, monobutyl ether and polyvinyl resin.
- the organic solvent is terpinee, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono butyl ether, ethylene glycol, texanol, butylcarbyl acetate, dimethyl formamide, ⁇ acetyl acetone, 1—methyl-2-pyridinone, It may be at least one selected from the group consisting of dipropyl ketone and ethyl lactate.
- the conductive metal may be at least one selected from the group consisting of spherical Ag, Ag coated Cu, Au, Cu, Al, and ZnO particles.
- the present invention also provides an electrode for a flexible circuit board manufactured by the above-described method.
- the flexible circuit board electrode may include an NFC antenna, a WPC (wireless layer antenna), an I0T (Internet of Things), a BLU, a TSP, a digitizer, a camera module, or a banding electrode.
- the present invention is to manufacture the electrode for the final device through the peeling and transfer process of the conductive electrode ' paste printing, firing and then firing the electrode, it is possible to realize the necessary resistance without going through the etching and plating process, and is not harmful to the environment, Simplify the process and save money.
- the electrode fired body of the present invention since the electrode fired body of the present invention has flexibility, it can be applied to various fields requiring flexible electrode properties.
- the electrode of the present invention It is applicable for manufacturing a variety of electrodes applied to the flexible circuit board.
- the electrode paste composition of the present invention is applied to a flexible circuit board NFC antenna, WPC (wireless charger antenna), It is applicable to the manufacture of IOT (Internet of Things), BLU, TSP, Digitizer, Camera Module, or other banding type electrodes.
- the electrode paste composition may include a conductive metal, a binder, an organic solvent, and a dispersant having an average particle diameter of 20 to 900 GPa.
- the conductive metal may be at least one member selected from the group consisting of spherical Ag, Ag coated Cu, Cu, Al, and ZnO particles.
- the electrode paste composition has a spherical particle diameter of 20 to 900 nm. 50 to 90% by weight of conductive metal containing Ag, Ag coated Cu, Au, Cu, Al, or ZnO particles, 1 to 20% by weight of binder, 1 to 30% by weight of organic solvent and 0.1 to 10% by weight of dispersant. Include.
- the present invention is characterized in that it uses the electrode paste composition for the peeling type electronic material of the composition as described above, it can exhibit the desired resistance without a separate etching process or plating process, it can be produced in a simple process that is not harmful to the environment have.
- the electrode thus manufactured is also excellent in flexibility and can be applied to various flexible devices.
- the method of the present invention is a peeling electrode manufacturing process that can be used for a desired electronic material substrate.
- the substrate is characterized by using a ceramic substrate having a surface roughness of Ra value of 0.01 to 0.5.
- the ceramic substrate used in the present invention is a substrate that can withstand high temperatures during electrode firing.
- the surface roughness of the ceramic substrate preferably has a Ra value of 0.01 to 0.5. If the Ra value is less than 01, precise surface lapping of the ceramic substrate is added, thereby increasing the price. If the Ra value is more than 0.5, the surface roughness of the ceramic substrate is not good, so there is a problem in peeling characteristics.
- ceramic substrates exhibiting these specific roughness values include ceramic substrates comprising alumina or aluminum nitrite. Glass which is generally used in general is not peelable, and since polyimide film (PI f i lm) cannot be fired, an electrode may be easily peeled by applying a ceramic substrate having a specific roughness value according to the present invention.
- the present invention may use an adhesive component when peeling the fired body of the electrode pattern.
- the adhesive component is a medium for peeling the fired body fired on the ceramic substrate and transferring it to another substrate. Accordingly, the electrode fired body, preferably Ag predetermined body, moves from the ceramic substrate to another electronic material substrate through the adhesive component.
- the adhesive component is not limited in thickness, and any one well known in the art may be easily used.
- the fired body of the electrode pattern is peeled and transferred from the substrate using a sticky film, an adhesive force tape, or a double-sided tape as the adhesive component. Can be.
- the electrode fired body can be easily transferred from a ceramic substrate to another electronic material by simply peeling off and removing the adhesive film on the electrode fired body. have.
- the firing may be performed for 2 to 600 minutes at a temperature of 400 to 900 ° C.
- the firing may be performed in a box kiln or a belt kiln.
- 50 to 90% by weight of the conductive metal having an average particle diameter of 20 to 900nm, 1 to 20% by weight of the binder, 1 to 30% by weight of the organic solvent and 0.01 to 10% by weight of the dispersant It includes, and characterized in that used in the production of the above-described electrode, there is provided an electrode paste composition for a peelable electronic material.
- the electrode paste composition may further include at least one selected from the group consisting of spherical silver powder, gold powder, kg coated Cu powder, Cu powder, A1, and ZnO powder with an average particle diameter of 1 to 5 sizes.
- the electrode paste composition has a composition having superior peeling characteristics as compared to the conventional one, a peeling electrode can be manufactured by an easy method.
- the present invention can improve the peelability from the substrate by using a nano-sized silver powder as the conductive metal. That is, the nano-sized powder provides a favorable effect on peeling because of the large shrinkage.
- the conductive metal preferably contains at least one selected from the group consisting of spherical kg, kg coated Cu, Au, Cu, Al, and ZnO particles having an average particle diameter of 20 to 900nm, more preferably It may include one or more selected from the group consisting of spherical kg, kg coated Cu, Au, Cu, Al, and ZnO particles having an average particle diameter of 100 to 500nm.
- the conductive metal it may be most preferable to use spherical Ag or Ag coated Cu particles having an average particle diameter of 100 to 500 nm.
- the electrode paste composition of the present invention in addition to the nano-sized conductive metal powder, it is preferable to additionally use a micro-size metal powder selectively.
- the micro-sized metal powder may be at least one selected from the group consisting of micro-sized spherical silver powder, gold powder, Ag coated Cu powder, Cu powder, A 1, and ZnO powder.
- the micro-sized metal powder may have an average particle diameter of 1 to 5.
- the conductive metal of the present invention includes a mixture of micro-sized metal powder and nano-sized metal powder.
- the micro-sized metal powder and the nano-sized metal powder may be used in a weight ratio of 1:99 to 99: 1 in the total conductive metal material used in the electrode paste composition.
- the peeling property is poor.
- the binder is acrylic resin, epoxy resin, polyester resin, polyurethane resin, amino resin, phenol resin, vinyl resin, ethyl cellulose, hydroxypropyl ethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cell It may be at least one selected from the group consisting of os, polymethacrylate, monobutyl ether and polyvinyl resin.
- the binder may be bound in a baking process after printing of the electrode paste composition.
- the content of the binder constituting the electrode paste composition of the present invention is less than 1% by weight, it is difficult to secure the printable rheological properties of the paste, and when it exceeds 20% by weight, it is difficult to realize the desired line width by spreading the line width during printing. , There is a problem of lowering the density of the electrode during debinding.
- the electrode paste composition may further include one or more conductive polymers selected from the group consisting of polyaniline, polypy, polythiophene, and derivatives thereof as necessary.
- the conductive polymer may be prepared and used in a solution having a solid content of 0.01 to 5.0%, and may be used in an amount of 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the electrode paste composition.
- the organic solvent may be included in the remaining amount relative to the total composition, but preferably used in an amount of 1 to 30% by weight based on the total amount of the electrode paste composition.
- the organic solvent is terpinee, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono butyl ether, ethylene glycol, texanol, butylcarbyl acetate, dimethyl formamide, acetyl acetone, 1-methyl-2-pyridinone, di It may be one subphase selected from the group consisting of propyl ketone and ethyl lactate.
- the dispersant may be used a material well known in the art, the type and content range is not particularly limited. Preferably, the dispersant is used in 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the electrode paste composition.
- the manufacturing method of the electrode paste composition of this invention is not specifically limited, It manufactures by mixing each component mentioned above.
- the present invention unlike the electrode material used in the conventional low-temperature electronic material substrate, the curing using the curing agent, and the plating process, unlike the method of proceeding, it is possible to implement a low resistance only through the sintering process without containing the curing agent Therefore, it can use for electrode manufacture mentioned above.
- an electrode for a flexible circuit board manufactured by the method according to the above method is provided.
- the electrode of the present invention can be used for the application applied to the flexible circuit board.
- the electrode of the present invention is applied to a flexible circuit board, NFC antenna, WPC (wireless charger antenna), I0T (Internet of Things), BLU, TSP, digitizer, camera mode, or banding electrode It is preferred to be used for the preparation.
- the present invention can be produced easily without the need for a conventional release type electrode and 'the etching and plating process, it is possible to effectively use the excellent performance of the electrode peelable ECM.
- preferred examples are provided to help understanding of the present invention, but the following examples are merely to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
- conductive metal plate-shaped silver powder with an average particle diameter of 1.5
- binder poly(ethylene glycol)
- organic solvent propylene glycol monomethyl ether
- curing agent BI-180
- dispersant BYK -111
- the electrode paste was printed on the PI film in an electrode pattern, and dried and cured at 120 ° C. for 30 minutes to prepare an Ag electrode. Then, copper plating was performed on the Ag electrode in a conventional manner to prepare an electrode. That is, in Comparative Example 1, after the paste was printed and dried on a flexible substrate in a general manner, an electrode was manufactured by a plating process using a copper plating solution.
- conductive metal spherical silver powder having an average particle diameter of 200 nm and spherical silver powder having an average particle diameter of 1.3 kPa
- Binder hydrospecific propyl methylcellulose
- An electrode paste composition was prepared by mixing 5% by weight of an organic solvent (propylene glycol monomethyl ether) and 0.5% by weight of a dispersant (BYK-108).
- the Ag calcined body was peeled and transferred from the substrate using an adhesive film having a thickness of 0.05 kPa to prepare an electrode.
- Examples 6 to 7 prepared the electrode while preventing the oxidation of Cu while firing in a stable nitrogen atmosphere by injecting N 2 gas into the box firing furnace during the high temperature firing process.
- Additive Dispersant (wt%) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
- the present invention can be seen that the electrode can be produced more efficiently than the existing process. That is, the present invention can provide an electrode that can implement the necessary resistance even without a separate plating process, it is possible to prevent environmental harmful factors.
- the present invention uses a ceramic substrate having a specific roughness value, since the electrode can be peeled off and transferred by a simple method after the firing process, it is possible to provide an electrode for various electronic materials that can realize low resistance by an easy method. Can be.
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Abstract
본 발명은 종래의 에칭 및 도금 공정 없이도 전극 제조가 가능하고, 친환경적이며, 전자재료 전극용으로 요구되는 낮은 저항을 구현할 수 있는 전극의 제조방법 및 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물에 관한 것이다.
Description
【명세서】
【발명의 명칭】
전극의 제조방법 및 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물
【기술분야】
본 발명은 전극의 제조방법 및 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
전자재료에 사용되는 일부 저온형 전극 제조 공정은 주로 2가지 방법이 사용되고 있다.
첫째로， PI 필름 또는 PET 필름에 Cu foi l , Al foi l을 합지하고， 원하는 회로 패턴을 제외한 블필요한 부분을 에칭함으로써 전극 패턴을 구현하는 방법이 있다. 즉, 종래 방법은 패턴 형성시， 호일 합지 후 에칭이 필수적으로 사용되는 방법이 있다.
둘째로， kg 페이스트 및 Cu 페이스트를 사용하여 기판에 인쇄 및 건조 후 도금 공정을 거쳐 전극 패턴을 포함하는 최종 전극을 형성하는 방법이 있다. 그러나， 상기 첫 번째 방법은 현상， 에칭， 박리, 수세 등의 복잡한 공정을 거쳐야 하며, 또한 공정 재료로 감광성 필름， 에칭액 등 상당한 재료가 사용되므로 제품의 가격을 을리면서 환경을 오염시키는 문제가 있다. 또한， 상기 두번째 방법은 금속 페이스트 인쇄 후 건조 공정만으로 필요한 저항에 도달할 수 없으므로 전극 위에 구리 도금 공정을 추가로 진행해야 하고, 이때 도금액은 환경에 상당히 유해한 문제가 있다.
또한, 전극 형성 재료로서 전도성 고분자가 이용되는데， 상기 전도성 고분자를 이용한 코팅막의 경우 투과도는 우수하나 전극형성 재료로 사용하기 위한 기간에 따른 면저항 상승에 따른 신뢰성 저하의 문제점이 발생하고 있다.
[발명의 내용]
【해결하고자 하는 과제】
본 발명은 에칭 및 도금 공정을 진행하는 종래 전자재료용 전극 제조 공정을 간소화하고 제조 단가 인하 및 친환경화 방향으로 대체 가능한 전극 재료 및 공정을 개발하는데 그 목적이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 각종 소자의 전극을 형성함에 있어 종래의 에칭 및 도금공정을 거치치 않아도 필요한 저항을 구현할 수 있으면서 환경에 유해하지 않는 전극의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 에칭 및 도금공정 생략으로 제조공정이 간단하여 비용 및 설비 절감효과는 물론 신뢰성이 우수한 전극의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한， 본 발명의 또 다른 목적은 상기 전극의 제조에 사용되는 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물을 제공하는 것이다. 【과제의 해결 수단】
본 발명은 (a) 전극 페이스트 조성물을 이용하여 기판에 전극 패턴을 인쇄하는 단계 ;
(b) 상기 전극 페이스트 조성물이 인쇄된 기판을 소성하여 전극 패턴의 소성체를 형성하는 단계; 및
(C ) 상기 전극 패턴의 소성체를 기판으로부터 박리 및 전이시키는 단계; 를 포함하는 전극의 제조방법을 제공한다.
상기 기판은 Ra 값이 0.01 내지 0 .5인 표면 조도를 갖는 세라믹 기판인 것을 특징으로 한다. 또한， 상기 기판은 알루미나 또는 알루미늄 나이트라이트를 포함하는 세라믹 기판인 것을 특징으로 한다.
상기 전극 패턴의 소성체를 박리 및 전이하는 단계에서， 점착 필름， 접착력 테이프 또는 양면 테이프를 사용하여 전극 패턴의 소성체를 기판으로부터 박리 및 전이시킬 수 있다.
상기 소성은 400 내지 900 °C의 은도에서 2분 내지 600분 동안 이루어질 수 있다.
상기 전극 페이스트 조성물은 20 내지 900nm의 평균입경을 갖는 도전성 금속， 바인더, 유기용매 및 분산제를 포함할 수 있다. 상기 도전성 금속은 구형의 Ag , Ag 코팅된 Cu , Au , Cu , Al , 및 ZnO 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한， 본 발명은 20 내지 900nm의 평균입경을 갖는 도전성 금속 50 내지 90 중량 %， 바인더 1 내지 20 중량 %， 유기용매 1 내지 30 중량 % 및 분산제 0. 1
내지 10 중량 %를 포함하며， 상술한 전극의 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는， 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물을 제공한다.
상기 전극 페이스트 조성물은 평균 입경 1~5 크기의 구형 은분말， 금분말， Ag 코팅된 Cu 분말， Cu 분말, A1 , 및 ZnO 분말로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 바인더는 아크릴 수지， 에폭시 수지， 폴리에스테르 수지， 폴리우레탄 수지， 아미노 수지， 페놀 수지， 비닐 수지， 에틸셀를로오스， 하이드록시프로필 에틸 셀를로오스, 하이드록시프로필 메틸셀를로오스， 폴리메타크릴레이트, 모노부틸 에테르 및 폴리비닐수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 유기용매는 터피네을, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르， 다이에틸렌 글리콜 모노 부틸에테르， 에틸렌 글리콜, 텍사놀， 부틸카비를 아세테이트, 디메틸 포름아마이드， ■ 아세틸 아세톤， 1—메틸 -2-피를리딘온， 디프로필케톤 및 에틸 락테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 본 발명에서， 상기 도전성 금속은 구형의 Ag , Ag 코팅된 Cu , Au , Cu , Al , 및 ZnO 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한 본 발명은 상술한 방법으로 제조된 연성회로기판용 전극을 제공한다. 이때， 상기 연성회로기판용 전극은 NFC안테나, WPC (무선층전기용 안테나)， I0T (사물인터넷)용, BLU용， TSP용， 디지타이저， 카메라 모들용， 또는 밴딩타입용 전극을 포함할 수 있다.
【발명의 효과】
본 발명은 도전성 전극 '페이스트를 인쇄， 소성 후 소성된 전극을 박리 및 전이 공정을 통해 최종 소자용 전극을 제조함으로써， 에칭 및 도금 공정을 거치지 않아도 필요한 저항을 구현할 수 있으며 환경에 유해하지 않고， 제조 공정의 단순화로 비용 절감에 효과적이다. 또한 본 발명의 전극 소성체는 유연성을 가지고 있으므로 플렉시블한 전극 특성을 요구하는 .다양한 분야에 적용이 가능하다. 또한 본 발명의 전극은.연성회로기판에 적용되는 다양한 전극 제조를 위해 적용이 가능하다. 특히， 본 발명의 전극 페이스트 조성물은 연성회로기판에 적용되는 NFC안테나， WPC (무선충전기용 안테나)，
IOT (사물인터넷)용， BLU용, TSP용， 디지타이저, 카메라 모들용, 또는 기타 밴딩타입용 전극 제조에 적용이 가능하다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다 .
발명의 일 구현예에 따르면， (a) 전극 페이스트 조성물을 이용하여 기판에 전극 패턴을 인쇄하는 단계; (b) 상기 전극 페이스트 조성물이 인쇄된 기판을 소성하여 전극 패턴의 소성체를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 전극 패턴의 소성체를 기판으로부터 박리 및 전이시키는 단계;를 포함하는 전극의 제조방법이 제공된다.
상기 전극 페이스트 조성물은 20 내지 900皿의 평균입경을 갖는 도전성 금속， 바인더， 유기용매 및 분산제를 포함할 수 있다. 상기 도전성 금속은 구형의 Ag, Ag 코팅된 Cu, , Cu, Al , 및 ZnO 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.. 바람직하게， 상기 전극 페이스트 조성물은 20 내지 900nm의 평균입경을 갖는 구형의 Ag, Ag 코팅된 Cu, Au, Cu, Al , 또는 ZnO 입자를 함유하는 도전성 금속 50 내지 90 중량 %， 바인더 1 내지 20 중량 %， 유기용매 1 내지 30 중량 % 및 분산제 0.1 내지 10 중량 %를 포함한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 조성의 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물을 이용함을 특징으로 하므로， 별도의 에칭 공정이나 도금 공정 없이도 원하는 저항을 나타내며， 환경에 유해하지 않은 간단한 공정으로 전극올 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 전극은 유연성도 우수하므로 플렉시블 소자에 다양하게 적용할 수 있다. 또한 본 발명에 따라 제조된 전극은 박리특성과 유연성을 지니므로， 본 발명의 방법은 원하는 전자재료 기판에 사용할 수 있는 박리형 전극 제조 공정이다.
본 발명의 전극의 제조방법에서， 상기 기판은 Ra 값이 0.01 내지 0.5인 표면 조도를 갖는 세라믹 기판을 사용하는 특징이 있다.
보다 구체적으로 설명하면， 본 발명에서 사용되는 세라믹 기판은 전극 소성시 고온에서 견딜 수 있는 기판이다. 그런데， 1000°C 이상에서 변형이 없는 세라믹 기판 중에서도 표면의 조도에 따라 박리특성이 달라지므로 기판의 조도 특성 관리가 필요하다. 따라서， 본 발명에서는 전극 제조시 최적의 박리특성을
고려하여, 세라믹 기판의 표면 조도는 Ra값이 0.01 내지 0.5를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Ra값이 으 01 미만이면 세라믹 기판의 정밀한 표면 래핑작업이 추가되므로 가격 상승의 문제가 있고， Ra값이 0.5를 초과하면 세라믹 기판 표면 조도가 좋지 않아서 박리 특성에서 문제가 있다.
이러한 특정 조도 값을 나타내는 세라믹 기판의 바람직한 예를 들면, 알루미나 또는 알루미늄 나이트라이트를 포함하는 세라믹 기판이 있다. 기존 일반적으로 사용되는 글래스는 박리가 불가능하며， 폴리이미드 필름 (PI f i lm)은 소성이 불가하므로， 본 발명에 따른 특정 조도 값을 나타내는 세라믹 기판을 적용해야 박리가 용이한 전극 제조가 가능하다.
또한， 본 발명은 상기 전극 패턴의 소성체를 박리시 점착 성분을 이용할 수 있다. 상기 점착 성분은 세라믹 기판에 소성되어 있는 소성체를 박리하고 다른 기판으로 전이시키기 위한 매개체이다. 따라서， 전극 소성체， 바람직하게 Ag 소정체는 점착 성분을 통해 세라믹 기판에서 다른 전자재료 기판으로 이동하게 된다. 이러한 점착 성분은 그 두께가 한정되지는 않으며， 이 분야에 잘 알려진 구입이 용이한 것을 모두 사용 가능하다. 바람직하게， 상기 전극 패턴의 소성체를 박리 및 전이하는 단계에서， 상기 점착 성분으로 점착 필름 (St acky f i lm) , 접착력 테이프 또는 양면 테이프를 사용하여 전극 패턴의 소성체를 기판으로부터 박리 및 전이시킬 수 있다. 또한， 상기 전극 .패턴의 소성체의 박리 및 전이 방법의 일례를 들면， 전극 소성체 위에 점착 필름을 을렸다가 떼어내기만 하면 용이하게 상기 전극 소성체를 세라믹 기판에서 다른 전자재료 등에 전사시킬 수 있다.
또한， 본 발명에 따르면， 상기 소성은 400 내지 900°C의 온도에서 2분 내지 600분 동안 이루어질 수 있다. 또한， 상기 소성은 Box 소성로 또는 벨트 소성로에서 진행될 수 있다. 한편， 발명의 바람직한 다른 구현예에 따르면， 20 내지 900nm의 평균입경을 갖는 도전성 금속 50 내지 90 중량 %， 바인더 1 내지 20 증량 %， 유기용매 1 내지 30 증량 % 및 분산제 0. 1 내지 10 중량 %를 포함하며， 상술한 전극의 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는， 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물이 제공된다.
상기 전극 페이스트 조성물은 평균 입경 1~5 크기의 구형 은분말， 금분말， kg 코팅된 Cu 분말， Cu 분말， A1 , 및 ZnO 분말로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
이러한 전극 페이스트 조성물은 기존대비 박리특성이 우수한 조성을 가지고 있으므로， 용이한 방법으로 박리형 전극을 제조할 수 있다.
이때， 본 발명은 도전성 금속으로 나노크기의 은분말을 사용함으로써， 기판으로부터의 박리성을 향상시킬 수 있다. 즉， 나노크기의 분말은 수축률이 크기 때문에 박리에 유리한 효과를 제공한다.
따라서， 상기 도전성 금속은 20 내지 900nm의 평균입경을 갖는 구형의 kg , kg 코팅된 Cu , Au , Cu , Al , 및 ZnO 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며， 보다 바람직하게 100 내지 500nm의 평균입경을 갖는 구형의 kg , kg 코팅된 Cu , Au , Cu , A l , 및 ZnO 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 도전성 금속은 100 내지 500nm의 평균입경을 갖는 구형의 Ag 또는 Ag 코팅된 Cu 입자를 사용하는 것이 가장 바람직할 수 있다. 또한， 본 발명의 전극 페이스트 조성물은 상기 나노크기의 도전성 금속 분말 외에 마이크로 크기의 금속 분말을 선택적으로 추가로 흔합 사용하는 것이 바람직하다. 상기 마이크로 크기의 금속 분말은 마이크로 크기를 갖는 구형의 은분말, 금분말， Ag 코팅된 Cu 분말, Cu 분말， A 1 , 및 ZnO 분말로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 또한 상기 마이크로 크기의 금속 분말은 평균 입경이 1~5 일 수 있다.
이러한 경우 바람직한 예를 들면, 본 발명의 도전성 금속은 마이크로 크기의 금속분말과 나노크기의 금속 분말의 흔합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 마이크로 크기의 금속 분말과 나노크기의 금속 분말은， 전극 페이스트 조성물에 사용되는 전체 도전성 금속 증에서 1 : 99 내지 99 : 1의 중량비로 흔합 사용할 수 있다. 이때, 도전성 금속으로 기존과 같이 마이크로크기의 구형 또는 판상형 Ag 분말만 흔합사용할 경우, 박리특성이 떨어진다.
상기 도전성 금속의 함량이 50 중량 % 미만이면 소성시 탈바인딩율이 커서 전극의 치밀도가 떨어지므로 저항이 상승하는 문제가 있고， 90 중량 %를 초과하면 소성두께 상승으로 박리 및 전이시 전극의 크랙이 발생할 수 있으며， 가격상승의 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 바인더는 아크릴 수지， 에폭시 수지， 폴리에스테르 수지， 폴리우레탄 수지， 아미노 수지， 페놀 수지， 비닐 수지， 에틸셀를로오스, 하이드록시프로필 에틸 셀롤로오스， 하이드록시프로필 메틸셀를로오스， 폴리메타크릴레이트， 모노부틸 에테르 및 폴리비닐수지로 이루어진 군에서 .선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 바인더는 전극 페이스트 조성물의 인쇄 후 소성공정에서 탈바인딩될 수 있다. 또한， 본 발명의 전극 페이스트 조성물을 구성하는 상기 바인더의 함량이 1 중량 % 미만이면 페이스트의 인쇄가능한 레올로지 특성 확보가 어려운 문제가 있고 20 중량 %를 초과하면 인쇄시 선폭 퍼짐으로 원하는 선폭 구현이 어렵고， 탈바인딩시 전극의 치밀도를 저하시키는 문제가 있다.
또한， 상기 전극 페이스트 조성물은 필요에 따라 폴리아닐린， 폴리피를, 폴리티오펜 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 전도성 고분자를 더 포함할 수 있다. 이때， 상기 전도성 고분자는 고형분 함량이 0. 1 내지 5.0 %인 용액 상태로 제조하여 사용 가능하고， 전극 페이스트 조성물 100 중량부에 대해 1 내지 30 증량부로 사용 가능하다ᅳ
또한, 상기 유기용매는 전체 조성물에 대하여 잔량으로 포함될 수 있으나， 바람직하게 .전체 전극 페이스트 조성물의 충 증량을 기준으로 1 내지 30 중량 %로 사용할 수 있다.
상기 유기용매는 터피네을， 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르， 다이에틸렌 글리콜 모노 부틸에테르， 에틸렌 글리콜, 텍사놀， 부틸카비를 아세테이트， 디메틸 포름아마이드， 아세틸 아세톤， 1-메틸 -2-피를리딘온， 디프로필케톤 및 에틸 락테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 아상일 수 있다. 또한， 상기 분산제는 이 분야에 잘 알려진 재료를 사용 가능하므로， 그 종류와 함량 범위가 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게， 상기 분산제는 전극 페이스트 조성물의 전체 중량을 기준으로 0. 1 내지 10 중량 %로 사용한다.
본 발명의 전극 페이스트 조성물의 제조방법은 특별히 한정되지 않고， 상술한 각 성분을 흔합하여 제조한다. 이때, 본 발명은 기존의 저온형 전자재료 기판에 사용되는 전극 재료처럼 경화제를 사용하여 경화를 진행하고， 도금공정을 진행하는 방식과 달리， 경화제를 포함하지 않고 소성과정만 거쳐 낮은 저항을 구현할 수 있으므로 상술하는 바의 전극 제조에 이용 가능하다.
한편 본 발명의 다른 구현예에 따라， 상술한 방법에 따른 방법으로 제조된 연성회로기판용 전극이 제공된다.
즉, 본 발명의 전극은 연성회로기판에 적용되는 용도로 사용될 수 있다. 특히， 본 발명의 전극은 연성회로회로 기판에 적용되며, NFC안테나， WPC (무선충전기용 안테나)， I0T (사물인터넷)용， BLU용， TSP용， 디지타이저， 카메라 모들용， 또는 밴딩타입용 전극의 제조에 사용되는 것이 바람직하다.
이러한 경우， 본 발명은 종래와 '같이 에칭 및 도금 공정 없이도 간편하게 박리형 전극을 제조할 수 있고， 전극의 성능도 우수하여 박리형 전자재료에 효과적으로 사용할 수 있다. 이하， 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나， 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<비교예 1>
도전성 금속 (평균 입경 1.5 의 판상형 은분말) 80 중량 %， 바인더 (폴리에스터 ) 6 중량 %， 유기용매 (프로필렌글리콜모노메틸에테르) 8 중량 %， 경화제 (BI-180) 5.5 증량 % 및 분산제 (BYK-111) 0.5 중량 %를 흔합하여 전극 페이스트 조성물을 제조하였다.
이후， PI 필름 위에 상기 전극 페이스트를 전극 패턴으로 인쇄하고, 120°C에서 30분 동안 건조 및 경화하여 Ag전극을 제조하였다. 그런 다음, 상기 Ag 전극 위에 통상의 방법으로 구리 도금을 실시하여 전극을 제조하였다. 즉， 비교예 1은 페이스트를 일반적인 방법으로 연성 기판에 인쇄 및 건조 후， 구리 도금액을 사용하여 도금 공정을 거쳐 전극을 제조하였다.
<실시예 1>
하기 표 1과 같이， 도전성 금속 (평균 입경 200nm의 구형 은분말 및 평균 입경 1.3卿의 구형 은분말) 흔합물 (중량비 =1 : 0.7 (전체 도전성 금속에서의 중량비 =39 : 61) ) 90 중량 %, 바인더 (하이드특시프로필 메틸셀를로오스) 4.5 중량 %，
유기용매 (프로필렌글리콜모노메틸에테르) 5 중량 % 및 분산제 (BYK-108) 0. 5 중량 %를 흔합하여 전극 페이스트 조성물을 제조하였다.
두께 1隱의 알루미나 기판을 준비하고， 상기 기판 위에 전극 페이스트를 전극 패턴으로 인쇄하였다. 그런 다음， 별도의 경화과정 없이 30분간 600 °C의 Box 소성로에서 소성하여 기판에 Ag 소성체를 제조하였다. 이때， 하기 표 2에 나타낸 바대로， 전극 제조시 다양한 Ra를 갖는 세라믹 기판을 사용하였다 (두께 1腿의 알루미나 기판 (Ra=0 .01 내지 0. 5)， 알루미늄 나이트라이트 (Ra=0.2 내지 0.5) ) . ■
이어서， 두께 0.05隱의 점착 필름을 이용하여 상기 기판으로부터 Ag 소성체를 박리 및 전이시켜 전극을 제조하였다.
<실시예 2 내지 8>
하기 표 1과 같이 조성과 함량을 변경한 것을 제외하고는， 실시예 1과 동일한 방법으로 전극을 제조하였다. 단， 실시예 6 내지 7은 고온 소성과정에서 Box소성로 내부를 N2 gas를 주입하여 안정한 질소분위기에서 소성하면서 Cu의 산화를 방지하면서 전극을 제조하였다.
【표 1】
바인더 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 메틸샐를로오스 (wt%)
유기 프로필렌글리콜모노메틸
5 5 5 5 5 5 5 5 용매 에테르 (wt%)
첨가제 분산제 (wt%) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
<비교예 2 내지 3>
하기 표 2와 같이 조성과 함량을 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전극을 제조하였다.
【표 2】
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3의 전극에 대하여， 통상적인 방법으로 저항을 측정하였고， 그 결과를 표 3에 나타내었다.
또한, 하기 표 3에 나타낸 바대로， 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3의 경우, 기판의 Ra에 따라 다양하게 실험하였다 (두께 1mm의 알루미나 기판 (Ra=0 .01 내지 0.5)， 알루미늄 나이트라이트 (Ra=0.2 내지 0.5) ) . 그리고， 각 기판에 대한 박리특성 결과는 다음 평가 기준으로 측정하여 표 3에 결과를 나타내었다.
©： 세라믹 기관에서 Ag 소성체를 저점착 필름 (St acky Fi lm)으로 박리한 경우
O : 세라믹 기판에서 Ag 소성체를 중점착 필름 (3M 810 Scot ch Magi c Tape)으로 박리한 경우
Δ : 세라믹 기판에서 Ag 소성체를 고점착 필름 (3M 610 Scotch Tape)으로 박리한 경우 .
X ： 세라믹 기판에서 Ag 소성체를 박리시 박리가 전혀 되지 않은 경우
【표 3】
여 ί
A1203
(순도
96%) O 0 o - O © O 0 ᅀ ᅀ Ra값
0. 01-0.05
A1203
(순도
99.9%) ' O O O O O O O ■ O X X
Ra값
0. 2-0. 5
A1 N
Ra값 © © © © © © O O Δ ᅀ 0. 2-0. 5 상기 표 3의 결과를 보면， 본 발명의 실시예 1 내지 8은 비교예 1 내지 3 대비, 선저항이 낮고， 소성 두께 및 박리특성이 모두 전반적으로 우수함을 알 수 있다. 반면， 비교예 1은 경화 공정을 거쳐야 하고 또한 에칭 및 도금 공정 등이 필수적이며， 비교예 2 내지 3은 나노크기의 은분말을 사용하지 않으므로， 박리 특성이 불량하였다.
이러한 결과를 통해， 본 발명은 기존 공정 보다 효율적으로 전극을 제조할 수 있음을 알 수 있다. 즉， 본 발명은 별도의 도금 공정 없이도 필요한 저항을 구현할 수 있는 전극을 제공할 수 있으므로, 환경 유해 요인을 방지할 수 있다. 또한 본 발명은 특정 조도가 우수한 값을 갖는 세라믹 기판을 이용하므로, 소성 공정 후 간단한 방법으로 전극의 박리 및 전사가 가능하므로， 낮은 저항을 구현할 수 있는 각종 전자재료용 전극을 용이한 방법으로 제공할 수 있다.
Claims
[청구항 1】
(a) 전극 페이스트 조성물을 이용하여 기판에 전극 패턴을 인쇄하는 단계 ;
(b) 상기 전극 페이스트 조성물이 인쇄된 기판을 소성하여 전극 패턴의 소성체를 형성하는 단계; 및
(c) 상기 전극 패턴의 소성체를 기판으로부터 박리 및 전이시키는 단계; 를 포함하는 전극의 제조방법 .
【청구항 2】
계 1항에 있어서，
상기 기판은 Ra 값이 0.01 내지 0.5인 표면 조도를 갖는 세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 전극의 제조 방법.
【청구항 3】
제 1항 또는 제 2항에 있어서，
상기 기판은 알루미나 또는 알루미늄 나이트라이트를 포함하는 세라믹 기판인， 전끅의 제조방법 .
【청구항 4】
제 1항에 있어서,
상기 전극 패턴의 소성체를 박리 및 전이하는 단계에서， 점착 필름， 접착력 테이프 또는 양면 테이프를 사용하여 전극 패턴의 소성체를 기판으로부터 박리 및 전이시키는 것인, 전극의 제조방법.
【청구항 5】
제 1항에 있어서，
상기 소성은 400 내지 900 °C의 온도에서 2분 내지 600분 동안 이루어지는 것인， 전극의 제조방법.
【청구항 6】
제 1항에 있어서，
상기 전극 페이스트 조성물은 20 내지 900nm의 평균입경을 갖는 도전성 금속， 바인더， 유기용매 및 분산제를 포함하는 전극의 제조방법..
【청구항 7】
제 6항에 있어서ᅳ
상기 도전성 금속은 구형의 Ag , Ag 코팅된 Cu , Au , Cu, Al , 및 ZnO 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 전극의 제조방법.
【청구항 8】
20 내지 900nm의 평균입경을 갖는 도전성 금속 50 내지 90 중량 %， 바인더 1 내지 20 중량 %， 유기용매 1 내지 30 중량 % 및 분산제 0. 1 내지 10 중량 %를 포함하며， 게 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 전극의 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는，
박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물.
【청구항 9】 .
제 8항에 있어서，
평균 입경 1~5 크기의 구형 은분말, 금분말， Ag 코팅된 Cu 분말， Cu 분말, A1 , 및 ZnO 분말로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물.
【청구항 10】
거 18항에 있어서,
상기 바인더는 아크릴 수지， 에폭시 수지， 폴리에스테르 수지， 폴리우레탄 수지， 아미노 수지， 페놀 수지， 비닐 수지， 에틸셀를로오스， 하이드록시프로필 에틸 셀를로오스， 하이드록시프로필 메틸샐를로오스， 폴리메타크릴레이트， 모노부틸ᅵ 에테르 및 . 폴리비닐수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인， 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물.
.
【청구항 11】
제 8항에 있어서，
상기 유기용매는 터피네을， 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르， 다이에틸렌 글리콜 모노 부틸에테르， 에틸렌 글리콜, 텍사놀, 부틸카비를 아세테이트， 디메틸 포름아마이드， 아세틸 아세톤， 1ᅳ메틸 -2-피롤리딘온， 디프로필케톤 및 에틸 락테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인， 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물.
【청구항 12]
제 8항에 있어서，
상기 도전성 금속은 구형의 kg , Ag 코팅된 Cu , Au , Cu , Al , 및 ZnO 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인， 박리형 전자재료용 전극 페이스트 조성물.
【청구항 13】
제 1항에 따른 방법으로 제조된 연성회로기판용 .전극.
【청구항 14】 .
제 13항에 있어서， 상기 전극은 NFC안테나， WPC (무선층전기용 안테나)， I0T (사물인터넷)용， BLU용, TSP용, 디지타이저， 카메라 모들용, 또는 밴딩타입용 전극을 포함하는 연성회로기판용 전극.
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- 2015-01-15 WO PCT/KR2015/000437 patent/WO2015111877A1/ko active Application Filing
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