WO2019198929A1 - 구리 기반 전도성 페이스트 및 그 제조방법 - Google Patents

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    • H05K1/095—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder

Definitions

  • the present invention relates to a copper-based conductive paste having an electrical conductivity and a method of manufacturing the same. More specifically, the surface of the copper powder is treated with a partially crosslinked imidazole-silane copolymer to prevent oxidation of the copper powder and provide thermal stability, and the treated copper powder is subjected to an oily or aqueous solvent.
  • a conductive paste By forming a conductive paste by mixing in the melted binder resin, it provides a copper-based conductive paste and a method of manufacturing the same, which can replace the existing curable conductive paste and can be applied to various fields.
  • the conductive paste is prepared by dispersing various conductive fillers in a binder resin dissolved in a solvent, and is composed of a curing agent, a curing catalyst, and an additive in addition to the conductive filler, solvent, and binder resin.
  • carbon-based compounds such as carbon black and graphite, various metal powders such as gold, silver, copper, nickel, aluminum, and the like, and Surfaces of various non-conductive powders or short fibers are treated with a conductive metal such as silver.
  • the carbon-based compound has a low conductivity compared to the conductive metal is limited in the application.
  • the conductivity of the bulk material is almost not different from each other, but when used as a filler of the conductive paste, the range of use is different due to factors such as workability, surface oxidation, and price in manufacturing the metal into powder. do.
  • Metal paste a typical conductive paste, is a conductive material made of paste by mixing metal fillers such as gold, silver, aluminum, and nickel in a binder resin dissolved in a solvent, and is applicable to various fields including solar cells. .
  • the metal paste is in a state in which metal powder is dispersed in a fluid binder resin solution, and can be applied to various electrodes, displays, nano inks, and smartphone antennas.
  • Metal pastes include silver (Ag) paste, which is a conductive material containing silver powder, which is the most widely used filler, conductive paste used for printed circuit boards or electromagnetic shielding, and high temperature paste used for electrodes or resistor networks for capacitors, It is divided into anisotropic conductive pastes used for liquid crystal displays (LCDs).
  • Silver (Ag) powder is a filler having high conductivity and high reliability, and is a metal filler that is typically used.
  • Silver (Ag) powder is excellent in oxidation resistance, and even a small powder of about 0.1 to 1 micrometer is very stable against oxidation, and thus post-processing such as flake formation is possible.
  • the conductivity is realized by the contact between the fillers, so it is necessary to increase the contact area between the fillers in the paste.
  • Silver paste using silver flake as a filler has a very good conductivity with a surface resistance of 10 -4 ⁇ / ⁇ (ohm per square) and is widely used in various fields. Has been.
  • the conductive paste using the silver powder is more expensive than the metal paste manufactured by using other metal materials, and thus is restricted in the application field, and copper paste (Cu) paste is attracting attention as a metal paste that can replace the conductive paste.
  • Copper (Cu) is much more advantageous in terms of price compared to silver (Ag) and has similar performance in conductivity, and its utilization is increasing rapidly.
  • copper (Cu) has a disadvantage that it is easily oxidized compared to silver (Ag) or other metals. If the copper paste is applied as an electronic material and placed in the air, oxygen in the air or oxygen contained in the binder resin may be combined with the copper material to oxidize the surface of the copper particles, thereby rapidly decreasing the conductivity of the copper paste, thereby losing its function as an electronic material. . In order to overcome this problem, silver-coated copper (Cu) paste has recently been developed. This conductive paste is less expensive than silver (Ag) paste and can be used for electrodes and electromagnetic shielding.
  • Silver-coated copper (Cu) material is manufactured by coating a thin film of silver (Ag) on the surface of copper (Cu) powder, which causes oxidation problems when exposed to air or high temperature (200) for a long time at room temperature, which is a disadvantage of conventional copper. In addition, the price is still expensive compared to the existing copper (Cu) is a disadvantage.
  • the copper powder should be uniformly distributed in the binder resin in order to maintain excellent conductivity.
  • the dispersion of copper (Cu) powder in the binder resin is low during the blending, corrosion occurs through the site of low dispersion of the copper (Cu) powder after application as an electronic material. have.
  • the present invention provides a copper-based conductive paste having excellent physical properties.
  • the present invention introduces a partially crosslinked imidazole-silane copolymer into the copper powder to form a corrosion resistant coating layer to provide a copper based conductive paste having corrosion and heat resistance.
  • the present invention provides a method for producing the copper-based conductive paste.
  • the copolymer-copper composite wherein the imidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure is introduced to the copper powder surface-treated with an aqueous solution of hydrochloric acid and a solution of phosphoric acid; menstruum; bookbinder; And additives.
  • the imidazole-silane copolymer is polymerized using an imidazole monomer represented by Formula 1 below, a silane monomer represented by Formula 2 below, and a crosslinking agent.
  • X represents a hydrogen atom (H) or a methyl group (-CH 3 )
  • R 1 represents a vinyl group (vinyl) or allyl group (allyl).
  • Y represents a methoxy group, 2-methoxy ethoxy group, or acetoxy group
  • R 2 represents a vinyl group
  • Method for producing a copper-based conductive paste (a) is polymerized using an imidazole monomer represented by the following formula (1) and a silane monomer represented by the following formula (2), and a crosslinking agent, a partially crosslinked structure Preparing an imidazole-silane copolymer having a; (b) preparing a copolymer-copper composite wherein the imidazole-silane copolymer is introduced into a copper powder surface-treated with an aqueous hydrochloric acid solution and an aqueous phosphoric acid solution; And (c) mixing the copolymer-copper composite with a solvent, a binder, and an additive to prepare a conductive paste.
  • X represents a hydrogen atom (H) or a methyl group (-CH 3 )
  • R 1 represents a vinyl group (vinyl) or allyl group (allyl).
  • Y represents a methoxy group, 2-methoxy ethoxy group, or acetoxy group
  • R 2 represents a vinyl group
  • Copper-based conductive paste according to embodiments of the present invention may have excellent physical properties.
  • the copper based conductive paste may have excellent corrosion resistance and heat resistance.
  • the copper-based conductive paste manufacturing method according to the present invention is a completely new method that has never been reported among oily and aqueous binder-based copper pastes, and a corrosion resistant layer is formed on the surface of copper powder using an imidazole-silane copolymer having a crosslinking agent introduced therein.
  • a corrosion resistant layer is formed on the surface of copper powder using an imidazole-silane copolymer having a crosslinking agent introduced therein.
  • To form a copolymer-copper composite and to prepare a copper-based conductive paste having a corrosion resistance and heat resistance by mixing the binder resin and additives dissolved in the solvent.
  • the copper-based conductive paste prepared in the present invention is a copper paste that does not require any heat treatment and hardening process, and utilizes copper powder, which is relatively competitive in price, and enables mass production of copper paste having corrosion resistance and heat resistance. Has the advantage.
  • FIG. 1 is a flow chart illustrating a copper paste manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially cross-linked imidazole-silane co-polymer in a copper powder surface-treated with an aqueous hydrochloric acid solution and an aqueous phosphoric acid solution according to an embodiment of the present invention to form a copolymer-copper composite and mixed in a solvent containing a binder
  • Figure is a schematic illustration of the cross-sectional structure of the copper-based conductive paste prepared by.
  • the copper-based conductive paste according to embodiments of the present invention is a copolymer-copper composite, a solvent, a binder, in which an imidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure is introduced into a copper powder surface-treated with an aqueous hydrochloric acid solution and an aqueous phosphoric acid solution. And additives.
  • the imidazole-silane copolymer is polymerized using an imidazole monomer represented by Formula 1 below, a silane monomer represented by Formula 2 below, and a crosslinking agent.
  • X represents a hydrogen atom (H) or a methyl group (-CH 3 )
  • R 1 represents a vinyl group (vinyl) or allyl group (allyl).
  • Y represents a methoxy group, 2-methoxy ethoxy group, or acetoxy group
  • R 2 represents a vinyl group
  • the silane monomer may be 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the imidazole monomer.
  • Divinylbenzene may be used as the crosslinking agent.
  • the crosslinking agent may be 1 to 20 parts by weight based on 200 parts by weight of the sum of the imidazole monomer and the silane monomer.
  • the copper powder may be one of spherical, flake, needle, fiber and dendrite forms having an average particle diameter of 1 to 10 micrometers.
  • the aqueous hydrochloric acid solution and the aqueous phosphoric acid solution may be introduced simultaneously during the surface treatment of the copper powder.
  • the concentration of the aqueous hydrochloric acid solution may be 0.5 to 2 molar concentration.
  • the volume of the aqueous hydrochloric acid solution may be 3 to 10 milliliters per 10 grams of the copper powder.
  • the concentration of the aqueous solution of phosphate may be 1 to 2.5 molarity.
  • the volume of the aqueous solution of phosphoric acid may be 1 to 5 milliliters per 10 grams of the copper powder.
  • the imidazole-silane copolymer may be 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the copper powder.
  • the binder may be an aqueous binder or an oily binder.
  • the aqueous binder is polystyrene sulfonate, polyvinyl alcohol, hydroxymethyl cellulose, hydroxyl propyl cellulose, hydroxyl propyl methyl cellulose, carboxymethyl It may include at least one of cellulose (carboxymethyl cellulose), and carboxypropyl cellulose (carboxypropyl cellulose).
  • the oily binder is ethylcellulose, ethylene glycol butyl ether, hydroxyethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, methylcellulose, and nitrocellulose. It may include at least one of (nitrocellulose).
  • the aqueous binder or the oily binder may be 3 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer-copper composite.
  • the solvent may be an aqueous solvent or an oily solvent.
  • the aqueous solvent may be deionized distilled water.
  • the oily solvent may be diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, alpha-terpinol ( ⁇ -terpinol), beta-terpinol ( ⁇ -terpinol), butyl carbitol acetate (butyl carbitol acetate), and carbitol acetate (carbitol acetate) may be included.
  • the aqueous solvent or the oily solvent may be 15 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer-copper composite.
  • the additive may include at least one of a chain extender, a film impact modifier, a dry delay agent, a dispersant, and an adhesion promoter.
  • the chain extender is divinyl sulfone, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, diglycidyl ether, 1,6-hexanediol, cyclohexanedimethanol, hydroquinone bis (2-hydroxyether) And at least one of ether, neopentylglycol, 1,4-cyclohexanedimethane, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, dimethylthiotoluenediamine, and diethyltoluenediamine.
  • the film impact modifier may be polyvinylpyrrolidone.
  • the drying retardant may include at least one of ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and dipropylene glycol.
  • the dispersant may include at least one of anionic surfactants, cationic surfactants, double-sided surfactants, and nonionic surfactants.
  • the adhesion promoter may include at least one of glycidoxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and vinyltriacetoxysilane.
  • the chain extender, the film impact modifier, the dry retardant, the dispersant, and the adhesion promoter may each be 0.01 to 10 parts by weight based on 200 parts by weight of the solvent containing the binder.
  • Method for producing a copper-based conductive paste (a) is polymerized using an imidazole monomer represented by the following formula (1) and a silane monomer represented by the following formula (2), and a crosslinking agent, a partially crosslinked structure
  • Preparing an imidazole-silane copolymer having (b) preparing a copolymer-copper composite wherein the imidazole-silane copolymer is introduced into a copper powder surface-treated with an aqueous hydrochloric acid solution and an aqueous phosphoric acid solution, and ( c) mixing the copolymer-copper composite with a solvent, a binder, and an additive to prepare a conductive paste.
  • X represents a hydrogen atom (H) or a methyl group (-CH 3 )
  • R 1 represents a vinyl group (vinyl) or allyl group (allyl).
  • Y represents a methoxy group, 2-methoxy ethoxy group, or acetoxy group
  • R 2 represents a vinyl group
  • the silane monomer may be 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the imidazole monomer.
  • Divinylbenzene may be used as the crosslinking agent.
  • the crosslinking agent may be 1 to 20 parts by weight based on 200 parts by weight of the sum of the imidazole monomer and the silane monomer.
  • the copper powder may be one of spherical, flake, needle, fiber and dendrite forms having an average particle diameter of 1 to 10 micrometers.
  • the aqueous hydrochloric acid solution and the aqueous phosphoric acid solution may be introduced simultaneously during the surface treatment of the copper powder.
  • the concentration of the aqueous hydrochloric acid solution may be 0.5 to 2 molar concentration.
  • the volume of the aqueous hydrochloric acid solution may be 3 to 10 milliliters per 10 grams of the copper powder.
  • the concentration of the aqueous solution of phosphate may be 1 to 2.5 molarity.
  • the volume of the aqueous solution of phosphoric acid may be 1 to 5 milliliters per 10 grams of the copper powder.
  • the imidazole-silane copolymer may be 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the copper powder.
  • the binder may be an aqueous binder or an oily binder.
  • the aqueous binder is polystyrene sulfonate, polyvinyl alcohol, hydroxymethyl cellulose, hydroxyl propyl cellulose, hydroxyl propyl methyl cellulose, carboxymethyl It may include at least one of cellulose (carboxymethyl cellulose), and carboxypropyl cellulose (carboxypropyl cellulose).
  • the oily binder is ethylcellulose, ethylene glycol butyl ether, hydroxyethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, methylcellulose, and nitrocellulose. It may include at least one of (nitrocellulose).
  • the aqueous binder or the oily binder may be 3 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer-copper composite.
  • the solvent may be an aqueous solvent or an oily solvent.
  • the aqueous solvent may be deionized distilled water.
  • the oily solvent may be diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, alpha-terpinol ( ⁇ -terpinol), beta-terpinol ( ⁇ -terpinol), butyl carbitol acetate (butyl carbitol acetate), and carbitol acetate (carbitol acetate) may be included.
  • the aqueous solvent or the oily solvent may be 15 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer-copper composite.
  • the additive may include at least one of a chain extender, a film impact modifier, a dry delay agent, a dispersant, and an adhesion promoter.
  • the chain extender is divinyl sulfone, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, diglycidyl ether, 1,6-hexanediol, cyclohexanedimethanol, hydroquinone bis (2-hydroxyether) And at least one of ether, neopentylglycol, 1,4-cyclohexanedimethane, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, dimethylthiotoluenediamine, and diethyltoluenediamine.
  • the film impact modifier may be polyvinylpyrrolidone.
  • the drying retardant may include at least one of ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and dipropylene glycol.
  • the dispersant may include at least one of anionic surfactants, cationic surfactants, double-sided surfactants, and nonionic surfactants.
  • the adhesion promoter may include at least one of glycidoxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and vinyltriacetoxysilane.
  • the chain extender, the film impact modifier, the dry retardant, the dispersant, and the adhesion promoter may each be 0.01 to 10 parts by weight based on 200 parts by weight of the solvent containing the binder.
  • the present invention seeks to achieve a good corrosion resistant copper based conductive paste using various imidazole-silane copolymers rather than one type of imidazole-silane copolymer.
  • the monomers used when preparing the imidazole-silane copolymer of the partially crosslinked structure in step (a) are the imidazole monomer represented by the following formula (1) and the silane monomer represented by the following formula (2).
  • X represents a hydrogen atom (H) or a methyl group (-CH3)
  • R 1 represents a vinyl group or an allyl group.
  • Y represents a methoxy group, 2-methoxy ethoxy group, or an acetoxy group, and R ⁇ 2> represents a vinyl group.
  • Formula 1 represents an imidazole compound capable of polymerization, wherein X represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 1 represents a vinyl group or an allyl group and is a functional group capable of polymerization.
  • Formula 2 represents a silane compound capable of polymerization, and a silane coupling agent is preferred, but is not limited thereto.
  • Y represents a methoxy group, 2-methoxy ethoxy group or acetoxy group, and generates hydroxy (-OH) in the silane coupling agent during hydrolysis. Y will form a byproduct of alcohol form. Hydroxy (-OH) formed in the silane contributes to enhancing the adhesion of the copolymer by the condensation reaction.
  • R 2 represents vinyl, and the vinyl group may polymerize with R 1 of Chemical Formula 1 to form a copolymer.
  • the monomers used when preparing the partially cross-linked imidazole-silane copolymer it is preferred to use vinylimidazole and vinyltrimethoxysilane, but is not limited thereto.
  • the copper-based conductive paste and its preparation method specified in the subsequent steps are all applicable to the various imidazole-silane copolymers mentioned above.
  • Polymers vary greatly in physical properties depending on molecular weight, stereochemical structure, degree of crosslinking, arrangement of repeating units, and the scope of their use.
  • the present inventors polymerized only partially crosslinked imidazole-vinyl copolymer, not general copolymer polymerization, using divinylbenzene as a crosslinking agent.
  • numerous studies have been conducted to prepare the imidazole-silane copolymer which is the most suitable partial crosslinking for the copper-based conductive paste, and has been found in search of the optimum reaction conditions.
  • the vinylimidazole-silane copolymer of the partially crosslinked structure in step (a) it is preferred that the vinylimidazole is 10 to 30 parts by weight relative to 1 part by weight of the vinyltrimethoxysilane.
  • vinylimidazole-silane copolymer of the partially crosslinked structure vinylimidazole imparts heat resistance to the copolymer, and in the case of silane, it provides an adhesive force capable of coating the copolymer on the copper surface.
  • the vinylimidazole When the vinylimidazole is lower than 10 parts by weight relative to 1 part by weight of the vinyltrimethoxysilane, the ratio of imidazole in the vinylimidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure is low, resulting in low heat resistance.
  • the vinylimidazole exceeds 30 parts by weight of the vinyltrimethoxysilane, the vinylimidazole-silane copolymer is a copper powder because the proportion of silane is low in the vinylimidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure. The surface of the coating becomes harder.
  • the crosslinking agent used in preparing the vinylimidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure in step (a) divinylbenzene is preferred, but the kind thereof is not limited.
  • the crosslinking agent is preferably 1 to 20 parts by weight based on 200 parts by weight of the monomer.
  • crosslinking agent is less than 1 part by weight based on 200 parts by weight of monomer, there is a disadvantage in that the crosslinking structure is not well formed and is vulnerable to moisture.
  • the crosslinking agent exceeds 20 parts by weight with respect to 200 parts by weight of monomer, the crosslinking structure is increased so that the copolymer has a copper surface. It has the disadvantage of being difficult to use in the coating treatment.
  • the copper powder used in step (b) is preferably in the form of flakes having a diameter of 5 nanometers to 50 micrometers, but is not limited thereto.
  • Step (b) presents a single process for acid treating copper powder simultaneously with aqueous hydrochloric acid and phosphoric acid. This is to acidify the surface of the copper particles in order to effectively bond various imidazole-silane copolymers to the copper surface to create new bonding functional groups.
  • Existing general surface treatment method is that the addition of aqueous hydrochloric acid solution and phosphoric acid solution of (b) to the copper powder under the inert gas injection in general when the surface of the copper powder is etched to etch the surface of the copper powder and then additionally the aqueous solution of phosphoric acid Is introduced to form copper phosphate.
  • the surface treatment time is long and the waste solution due to the surface treatment is also increased.
  • the copper surface treatment proceeds with an aqueous hydrochloric acid solution under an inert gas, it is necessary to control the experimental apparatus and the surrounding environment to create an inert environment.
  • the aqueous solution of hydrochloric acid and the aqueous solution of phosphate are simultaneously introduced during the surface treatment of copper powder, and the surface etching time of copper powder and the formation of copper phosphate are simultaneously attempted to drastically shorten the surface treatment time of copper powder and waste treatment. The effect of reducing the amount of solution was obtained.
  • the concentration of the aqueous hydrochloric acid solution added for the surface treatment of the copper powder is preferably 0.5 to 2 molar concentrations, and the volume of the aqueous hydrochloric acid solution is preferably 3 to 10 milliliters per 10 grams of the copper powder.
  • concentration of the aqueous hydrochloric acid solution added for the surface treatment of the copper powder is preferably 0.5 to 2 molar concentrations, and the volume of the aqueous hydrochloric acid solution is preferably 3 to 10 milliliters per 10 grams of the copper powder.
  • the concentration of the aqueous solution of phosphate added for the surface treatment of the copper powder is preferably 1 to 2.5 molar concentrations, and the volume of the added aqueous solution of phosphate is preferably 1 to 5 milliliters per 10 grams of copper powder.
  • the volume of the added aqueous solution of phosphate is preferably 1 to 5 milliliters per 10 grams of copper powder.
  • phosphate is not effectively formed on the surface of copper, so that oxidation resistance is not exhibited, so that the surface of the front and back powder is easily oxidized, thereby reducing the conductivity of copper.
  • the aqueous solution of phosphate is more than 5 milliliters per 10 grams of copper powder, the surface of the copper powder forms an excessive phosphate, thereby degrading the conductivity of the copper powder.
  • the amount is preferably 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the copper powder.
  • the vinylimidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure is less than 2 parts by weight relative to 100 parts by weight of the copper powder, the amount is insufficient to impart corrosion resistance and heat resistance to the copper powder.
  • the increased proportions result in a less conductive conductivity of the copper-based conductive paste.
  • the kind of solvent used in preparing the conductive paste in step (c) is not limited to a large amount.
  • the solvent is preferably 15 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer-copper composite. If the solvent is less than 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer-copper composite, the viscosity of the conductive paste is too high to facilitate printing, and thus the workability is poor. When the solvent exceeds 60 parts by weight, the viscosity of the conductive paste is too low. Smearing phenomenon occurs and is not preferable.
  • the kind of the binder used in the preparation of the conductive paste in step (c) is not limited.
  • the binder is preferably 3 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer-copper composite.
  • the binder is less than 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the copolymer-copper composite, the cohesive force between the copper powder particles is severe, so that the dispersion is not good when pasting, causing problems in printing of the copolymer-copper composite.
  • the binder When the binder exceeds 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the copolymer-copper composite, the binder interferes with the contact between the copper powder particles and inhibits the formation of the conductive network, thereby lowering the conductivity of the conductive paste.
  • the present invention is characterized by including a solvent, a binder, and an additive.
  • a combination of various solvents, binders, and additives is disclosed to implement a copper-based high performance conductive paste into an oily paste as well as an aqueous paste.
  • the aqueous vehicle included in the copper-based conductive paste of the present invention is a solution in which an aqueous binder is dissolved in water, which is an aqueous solvent.
  • the aqueous binder according to the present invention may be a water-soluble polymer, polystyrene sulfonate, polyvinyl alcohol, and water-dispersible cellulose having a hydrophilic group.
  • Water-soluble cellulose having a hydrophilic group is hydroxymethyl cellulose, hydroxylpropyl cellulose, hydroxylpropylmethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, carboxypropyl cellulose There is.
  • polystyrene sulfonate is used as the aqueous binder.
  • the preferred content of the aqueous binder is 3 to 30 parts by weight relative to 100 parts by weight of the copolymer-copper composite. If the content of the aqueous binder is less than 3 parts by weight, the cohesion between the copper powder particles is so severe that when the paste is not dispersed well may be a problem in the printability of the copolymer-copper composite. When the content of the aqueous binder exceeds 30 parts by weight, the content of the copper powder is relatively small compared to the content of the aqueous binder, so that the aqueous binder interferes with the contact between the copper powder particles and inhibits the formation of the conductive network, thereby lowering the conductivity of the conductive paste. There are disadvantages.
  • the aqueous solvent according to the present invention uses water and preferably deionized water.
  • the preferred content of the aqueous solvent is 15 to 60 parts by weight relative to 100 parts by weight of the copolymer-copper composite. If the content of the aqueous solvent is less than 15 parts by weight, the flowability of the copper paste is poor and may cause problems in the dispersion of the copper paste in the 3-roll mill dispersion process. When the content of the aqueous solvent exceeds 60 parts by weight, the content of the copper powder is relatively small, thereby reducing the dense contact between the copper powders, resulting in low conductivity and low adhesiveness with the substrate.
  • the oily vehicle included in the copper-based conductive paste of the present invention is a solution in which an oily binder is dissolved in an oily solvent.
  • the oily binder according to the present invention is a material for maintaining flexibility in a wide temperature range, cellulose resin, acrylate resin, polyvinyl butyral, polyester, etc. are used Can be.
  • a cellulose-based resin is preferably used.
  • the cellulose-based resin methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxy cellulose, hydroxyethyl cellulose (hydroxyethyl cellulose), ethyl cellulose ether, ethylene glycol butyl ether, nitrocellulose, and the like may be used.
  • the preferred content of the oily binder is 3 to 30 parts by weight relative to 100 parts by weight of the copolymer-copper composite. If the amount of the oily binder is less than 3 parts by weight, the binder may not wrap the copper powder due to the lack of the binder content of the copper paste, resulting in poor film formation of the copper paste, and the copper powder may be exposed to the air, causing easy oxidation. When the content of the oily binder exceeds 30 parts by weight, the content of the copper powder is relatively small compared to the content of the binder, which has the disadvantage of lowering the conductivity of the copper paste.
  • the oily solvent used in the present invention combines with the binder to form a viscosity that conforms to the printing method.
  • the organic solvent may preferably be glycol ether, terpinol, carbitol acetate.
  • glycol ethers include diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether acetate. acetate) may be used, and alpha-terpinol and beta-terpinol may be used as terpinols, and butyl carbyl as carbitol acetates.
  • Butyl acetate (butyl carbitol acetate), carbitol acetate (carbitol acetate) may be used.
  • the amount of the oily solvent of the present invention can be adjusted according to the printing method used, but in general, the preferred amount of the oily solvent is 15 to 60 parts by weight relative to 100 parts by weight of the copolymer-copper composite. If the amount of the oil solvent is less than 15 parts by weight, the flowability of the copper paste may be poor and a problem may occur in the dispersion of the copper paste in the 3-roll mill dispersion process. If the amount of the oil solvent exceeds 60 parts by weight, the content of the copper powder is relatively small, thereby reducing the dense contact between the copper powders, resulting in low conductivity and low adhesiveness with the medium.
  • Additives included in the copper-based conductive paste of the present invention are chain extenders, film impact modifiers, dry retardants, dispersants, adhesion promoters known in the art.
  • the additive may additionally introduce one or more of the additives to enhance the function of the oily and aqueous binders in the paste of the present invention.
  • the concentration of any one of a chain extender, a film impact modifier, a dry delay agent, a dispersant, and an adhesion promoter included in the copper-based conductive paste is preferably 0.01 to 10 parts by weight relative to 200 parts by weight of the solvent-containing solvent.
  • Chain extenders are compounds used to increase the molecular weight of polymer materials by further processing such as postpolymerization methods. Chain extension combines the reactor and chain extender at the end of the polymer material and ultimately increases the molecular weight of the polymer.
  • Representative chain extenders include divinyl sulfone, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,4-butanediol, diglycidyl ether, 1,6-hexanediol, cyclohexanedimethanol, hydroquinone bis (2-hydroxyether) ether, neopentyl glycol ( neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethane, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, dimethylthiotoluenediamine, diethyltoluene Diethyltoluenediamine and the like.
  • the chain-extended polymer material may have an effect of increasing water resistance and increasing heat resistance as compared with the existing polymer.
  • divinyl sulfone is used as the chain extender.
  • the chain extender is preferably 1 to 10 parts by weight based on 200 parts by weight of the solvent containing the binder. If the chain extender is more than 10 parts by weight based on 200 parts by weight of the solvent containing the binder, the viscosity increases due to the increase in the molecular weight of the binder, the workability is lowered. If the content is less than 1 relative to 200 parts by weight of the solvent containing the binder, the molecular weight of the binder This low has the disadvantage of easily soluble in the solvent.
  • the functional enhancement effect of the aqueous binder and the appropriate chain extender content by the chain extender are described in detail in Examples and Table 2 below.
  • the film impact modifier relieves the brittleness of the binder and gives flexibility so that the pattern does not break when the pattern film is formed.
  • the film impact modifier improves durability by promoting adhesion between the binder and the medium.
  • polyvinylpyrrolidone is used as a film impact modifier of the binder.
  • the film impact modifier is preferably 1 to 25 parts by weight based on 500 parts by weight of the solvent containing the binder. When the amount of the film impact modifier is greater than 25 parts by weight based on 500 parts by weight of the solvent containing the binder, the film strength of the binder is lowered, so that it is difficult to maintain the pattern form properly.
  • the pattern film produced due to brittleness of the film has a disadvantage in that it is easily broken by an external force.
  • the solvent may be delayed by evaporating the copper paste by introducing a certain amount of dry retardant into the solvent in order to have sufficient working time in the air.
  • Ethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol is used as the drying retardant of the binder, and preferably ethylene glycol is used. Increasing the amount of ethylene glycol introduced into the solvent slows down the drying speed of the copper paste, thereby giving the working time required for printing.
  • the drying retardant is preferably 1 to 10 parts by weight based on 200 parts by weight of the solvent containing the binder. However, if the content is more than 10 parts by weight, the evaporation rate is low, the workability is lowered. If the content is less than 1 part by weight, the copper paste has a fast evaporation rate, so there is a disadvantage in that it is impossible to realize sufficient working time in the application field.
  • the dispersant imparts the function of uniformly presenting the metal particles in the binder without agglomeration with each other. Therefore, the dispersant serves to improve the dispersion with the binder when mixing the metal particles.
  • the spacing between the metal particles should be maintained at least 20 nanometers, and when the particle spacing is narrowed, agglomeration will occur, affecting the stability and fluidity of the paste and the physical properties and appearance of the manufactured pattern film.
  • a dispersant used is an anionic surfactant, a cationic surfactant, a double-sided surfactant, or a nonionic surfactant which is a low molecular dispersant.
  • the dispersant used in the copper paste is preferably anionic surfactants, and the hydrophilic groups of the anionic surfactants are carboxylic acid (-COOH), sulfate ester (-OSO 3 H), and sulfonic acid.
  • sulfonic acid surfactants are excellent in hydrolysis resistance, salt resistance and water resistance.
  • 4-dodecylbenzenesulfonic acid is used as a dispersant.
  • the dispersant is preferably 1 to 100 parts by weight based on 5000 parts by weight of the solvent containing the binder. However, if the content exceeds 100 parts by weight based on 5000 parts by weight of the solvent containing the binder, the film strength of the binder is lowered. If the content is less than 1 part by weight based on 5000 parts by weight of the binder, the dispersibility of the copper powder and other additives in the copper paste is reduced. There is a drawback to this.
  • An adhesion promoter is a compound having a function of improving adhesion between a copper paste and a substrate, and a silane coupling agent is used as a representative adhesion promoter.
  • the silane coupling agent has two or more different reactors in the molecule, one is a reactor (methoxy group, ethoxy group, etc.) that chemically bonds to an inorganic material (glass, metal, sand, etc.), and the other is an organic material (various Synthetic resin) and a reactive group (vinyl group, epoxy group, amino group, methacryl group, mercapto group, etc.).
  • a silane coupling agent has a role as an intermediary which chemically connects an organic material and an inorganic material.
  • glycidoxypropyltrimethoxysilane is used as an adhesion promoter.
  • the adhesion promoter is preferably 1 to 100 parts by weight based on 5000 parts by weight of the solvent containing the binder.
  • the adhesive strength with the medium is rather reduced due to the large amount of silane components, if the content is less than 1 part by weight relative to 5000 parts by weight of the solvent containing the binder silane component Due to the lack of a disadvantage that does not improve the adhesive performance of the binder.
  • FIG. 1 is a flow chart illustrating a copper paste manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • a crosslinking agent is added to the imidazole monomer and the silane monomer to polymerize the imidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure (S100).
  • Copper powder is added to the aqueous hydrochloric acid solution and phosphoric acid aqueous solution (S110) to prepare a copper powder (S120) formed with a phosphate on the surface.
  • the prepared partially cross-linked imidazole-silane copolymer is added to the surface-treated copper powder (S130) to prepare a copolymer-copper composite (S140).
  • a binder dissolved in a solvent in a copolymer-copper composite and The additive is mixed through a mixer (S150) to prepare a copper-based conductive paste (S160).
  • FIG. 2 is a partially cross-linked imidazole-silane co-polymer in a copper powder surface-treated with an aqueous hydrochloric acid solution and an aqueous phosphoric acid solution according to an embodiment of the present invention to form a copolymer-copper composite and mixed in a solvent containing a binder
  • Figure is a schematic illustration of the cross-sectional structure of the copper-based conductive paste prepared by.
  • the copolymer-copper composite includes copper powder 110, copper-phosphate film 120, and partially crosslinked copolymer layer 130.
  • the copper powder 110 may be one of spherical, flake, needle, fiber, and dendrite forms having an average particle diameter of 1 to 10 micrometers.
  • the copper-phosphate film 120 is disposed on the surface of the copper powder 110.
  • the partially crosslinked copolymer layer 130 is disposed on the copper-phosphate film 120 and includes an imidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure. Since the imidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure has been described in detail above, the description thereof is omitted here.
  • Copper-based conductive paste 100 includes a solvent 140 containing the copolymer-copper composite and binder.
  • the copper-based conductive paste 100 may be prepared by mixing the solvent 140 containing the copolymer-copper composite and the binder.
  • the copper paste of the present invention may be prepared into a copper paste through a mixer after mixing the above components and additives simultaneously with the copolymer-copper composite in which the imidazole-silane copolymer is introduced into the copper powder.
  • the prepared copper paste may be manufactured in various conductive patterns through a printing method such as screen printing, roll-to-roll process, offset printing, and the like, and the copper paste pattern may be utilized in electric and electronic devices and wearable devices.
  • the conductive pattern is excellent in water resistance, thermal stability, impact resistance, printing workability, pot life, etc., and does not require a high temperature curing process, and thus can be applied to various fields of electric and electronic devices.
  • electrode material for example, electrode material, sensor transducer, electromagnetic shielding material, touch panel electrode material, smartphone electrode material, solar cell front electrode, PDP panel electrode, RFID tag antenna, capacitive touch panel circuit, PCB paste It can be applied to through holes.
  • the copper paste of the present invention is applicable to a flexible electronic material, a transparent screen material, a smart glasses material, a smart watch material, a wireless sensor material, a wrist wearing band device material, and the like in the case of a wearable device.
  • thermosetting pastes Most of the silver pastes used today are thermosetting pastes.
  • Thermosetting pastes have problems of heat energy consumption due to curing process and drying process and improvement of working environment by using organic solvent. Therefore, an environmentally friendly and economical UV curable paste has been developed in place of the thermosetting silver paste used in the related art.
  • an ultraviolet curable oligomer is used instead of a commercially available thermosetting binder, and a conductive silver paste is prepared by adding a monofunctional monomer to give a flow characteristic to form a paste pattern.
  • incidental inconveniences that additionally require additional ultraviolet curing equipment when using an ultraviolet curable paste, incidental inconveniences that additionally require additional ultraviolet curing equipment.
  • copper-based materials that do not require thermal curing or UV curing at all are removed by removing the additional polymerization process required when using monomers or oligomers by using polymers that have completed polymerization as a binder.
  • the conductive paste could be prepared, and the conductive electrode could be easily prepared using the paste.
  • the copper-based paste of the present invention uses a partially cross-linked imidazole-silane copolymer and has a characteristic configuration including aqueous and oily solvents, binders and additives, so that the brittle film can be easily replaced with a conventional paste. It can be applied to wearable devices because it shows improved physical properties. In particular, due to the characteristics of the wearable device to be worn on the body in the form of accessories or clothing or in direct contact with the human body, it is required to have a good resistance to sweat or water. In the present invention, the copper-based conductive paste that can be applied to a variety of electrical and electronic devices and wearable devices to meet these requirements.
  • Example 1-3 Performance Evaluation of Copper Paste According to Crosslinking Agent Content
  • the conductive particles used copper flakes having an average particle diameter of 6 micrometers, polystyrenesulfonate resin was used as the binder resin, and deionized distilled water was used as the solvent.
  • the imidazole-silane copolymer was prepared as follows. Vinylimidazole and vinyltrimethoxysilane are distilled off under vacuum conditions. After mixing the distilled vinylimidazole monomer and the vinyltrimethoxysilane monomer in a 15: 1 weight ratio, 1 part by weight of divinylbenzene, a crosslinking agent, was added to 200 parts by weight of the monomer, and azobisisobutyronitrile (AIBN) was used as an initiator. ) was added 1 part by weight relative to 100 parts by weight of the monomer to prepare a vinylimidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure.
  • AIBN azobisisobutyronitrile
  • the concentration of the monomer and the initiator in the mixed solution consisting of the monomer, the crosslinking agent and the initiator is 1 molar concentration and 0.001 molar concentration, respectively.
  • the conditions which add azobisisobutyronitrile (AIBN) are made into 68 degreeC of inert gas conditions. 10 grams of copper powder is prepared by treating with 10 milliliters of 1 mol aqueous hydrochloric acid solution and 4 milliliters of 1.5 mol aqueous phosphoric acid solution.
  • Example 1 Example 2
  • Example 3 Comparative Example 1
  • Example 1 crosslinking is introduced into the imidazole-silane copolymer, but the copolymer can be dissolved in ethanol, which is a solvent for treating the copper surface with the copolymer, and has excellent formation of the copolymer-copper composite.
  • ethanol a solvent for treating the copper surface with the copolymer
  • the copolymer-copper composite In the state of the copper paste, the water resistance to water was increased to improve the moisture stability of the copper paste.
  • Comparative Example 1 no crosslinking was introduced into the imidazole-silane copolymer, and the formation of the copolymer-copper composite was excellent, and the imidazole-silane copolymer was poor due to its poor water resistance when preparing copper paste. Melting was observed when contacted with water.
  • Example 2 crosslinking was introduced into the imidazole-silane copolymer, but the content of the crosslinking agent was lower than that of Example 1, so that it was easily dissolved in ethanol, a solvent for treating the copper surface with the copolymer, to form a copolymer-copper composite. In this excellent state, however, it was found that the water resistance to water did not increase when manufacturing the copper paste, so that the water resistance of the copper paste was poor.
  • Example 3 the crosslinking agent content was increased than that of Example 1, and thus the crosslinking density was increased in the imidazole-silane copolymer so that the imidazole-silane copolymer did not melt due to the high crosslinking density in ethanol for treating the copper surface. It was a poor condition that could not be properly coated on the copper surface and could not form a copolymer-copper composite. Therefore, it could be seen that the copolymer was not coated on the copper surface during copper paste manufacturing, so that the water resistance to water was poor. It can be seen that the presence or absence of the crosslinking agent greatly influences the paste water resistance.
  • the conductive particles used copper flakes having an average particle diameter of 6 micrometers, polystyrenesulfonate resin was used as the binder resin, and deionized distilled water was used as the solvent.
  • the imidazole-silane copolymer was prepared as follows. Vinylimidazole and vinyltrimethoxysilane are distilled off under vacuum conditions. After mixing the distilled vinylimidazole monomer and the vinyltrimethoxysilane monomer in a 15: 1 weight ratio, 1 part by weight of divinylbenzene, a crosslinking agent, was added to 200 parts by weight of the monomer, and azobisisobutyronitrile (AIBN) was used as an initiator. ) was added 1 part by weight relative to 100 parts by weight of the monomer to prepare a vinylimidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure.
  • AIBN azobisisobutyronitrile
  • the concentration of the monomer and the initiator in the mixed solution consisting of the monomer, the crosslinking agent and the initiator is set to 1 molar concentration and 0.001 molar concentration, respectively.
  • the conditions which add azobisisobutyronitrile (AIBN) are made into 68 degreeC of inert gas conditions.
  • 10 grams of copper powder is prepared by treatment with 10 milliliters of 1 mol aqueous hydrochloric acid and 4 milliliters of 1.5 mol aqueous phosphate.
  • 2 parts by weight of the vinylimidazole-silane copolymer having a partially crosslinked structure is added to 100 parts by weight of the copper powder, and stirred for 30 minutes to prepare a copolymer-copper composite.
  • the copper-based conductive paste was prepared by adding 0.75 grams of distilled water as a solvent and 0.25 grams of polystyrene sulfonate as a binder to 2 grams of the prepared copolymer-copper composite.
  • divinyl sulfone was used as a chain extender used as an additive
  • polyvinylpyrrolidone was used as a film impact modifier
  • ethylene glycol was used as a drying retardant
  • 4-dodecylbenzene sulfo as a dispersant.
  • nickic acid was used, and glycidoxypropyltrimethoxysilane was used as an adhesion promoter.
  • a copolymer-copper composite is added to a mixed solution of polystyrene sulfonate and distilled water to prepare a homogeneous mixed solution by hand mixing, and then there are a certain amount of additives such as film impact modifiers, drying retardants, dispersants and A copper paste was prepared by adding an adhesion promoter and stirring again by hand mixing.
  • a chain extender divinyl sulfone was added to 6 parts by weight based on 200 parts by weight of distilled water containing polystyrene sulfonate, and a mixture of divinyl sulfone was added to the cover glass.
  • the copper-based conductive paste was heat-treated by heating at 70 ° C. for 60 minutes at atmospheric pressure.
  • Example 1 As can be seen from the above results, in the case of Example 1, it can be seen that the best copper paste properties are considered in consideration of water resistance, coating properties, dry delay, dispersibility, and coating properties.
  • Example 2 additives such as film impact modifiers, drying retardants, dispersants, and adhesion promoters were added, but divinyl sulfone, which was a chain extender, was not added, so that chain extension of polystyrene sulfonate, a binder, was not formed.
  • the copper paste exhibited poor water resistance.
  • the polystyrene sulfonate is in contact with water when forming the copper paste film, which easily melts the film coating, thereby limiting the application range of the copper paste. It was excellent in other coating film properties, dry delay property, dispersibility and coating film adhesiveness, and showed favorable copper paste characteristic.
  • Example 4 additives such as chain extenders, film impact modifiers, dispersants, and adhesion promoters were added to the copper paste, while no dry delay agent was added. While the overall properties of the copper paste were excellent and good, the addition of ethylene glycol, which is a drying retardant, to the copper paste could not overcome the shortcomings of the paste's available time, and the copper paste hardened within a short time.
  • additives such as chain extenders, film impact modifiers, dispersants, and adhesion promoters
  • Example 5 additives such as chain extenders, film impact modifiers, drying retardants, and adhesion promoters were added to the copper paste, but no dispersant was added.
  • 4-dodecylbenzenesulfonic acid which is a dispersant, is not added to the copper paste, the overall characteristics of the copper paste film are good, but the dispersion state of the copper powder in the paste is not smooth. Poor results were shown.
  • Example 6 additives such as chain extenders, film impact modifiers, dispersants, and drying retardants were added to the copper paste, while glycidoxypropyltrimethoxysilane, an adhesion promoter, was not added. Although the overall characteristics of the film were good, it was found that the adhesion of the film coating film was poor.
  • Comparative Example 1 is an example that does not add an additive chain extender, film impact modifier, drying delay agent, dispersant and adhesion promoter, polystyrene sulfo which is an aqueous binder when the chain extender divinyl sulfone is not added. The chain length of the nate was not formed, which showed the poor water resistance of the copper paste.
  • the binder polystyrene sulfonate has a property of easily breaking the coating due to brittleness during film formation.
  • polyvinylpyrrolidone a film impact modifier
  • ethylene glycol a drying retardant
  • the poor performance of the comparative example 1 is a level which cannot be commercialized, and much improvement is needed for actual use.
  • the present invention is not limited to the examples disclosed in Table 2 above, and includes other aqueous and oily solvents, binders, and configurations for various additives.
  • Water resistance was evaluated by coating a copper paste on a glass surface of 7.5 cm X 2.5 cm, immersing it in water of 20 ⁇ 3 degrees Celsius, drying, and weighing the amount dissolved in the coating by water. It was judged that the water resistance was good when the coating film of the copper paste retained its appearance with respect to water and the weight loss was less than 5 percent. Coating properties were coated with a copper paste on a glass surface of 7.5 cm X 2.5 cm, and then the formation of the coating film was observed through a microscope lens. It was evaluated by judging the presence or absence of unevenness and coating film formation on the surface of the copper paste.
  • Dry delay was evaluated by visually observing the flow of the paste after 2 hours with a sample containing ethylene glycol and a sample without copper paste placed in a constant temperature chamber of 20 ⁇ 3 degrees Celsius. Dispersibility was coated with a copper paste on a glass surface of 7.5 cm X 2.5 cm, and then examined the microstructure of the paste through a microscope lens to determine the dispersibility state. Film adhesion was evaluated by ASTM D3359 using a 3M Scotch tape 8-8890 as a cross cut test.
  • a copper-based conductive paste having excellent physical properties may be prepared.
  • the copper based conductive paste may have excellent corrosion resistance and heat resistance.

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Abstract

구리 기반 전도성 페이스트 및 그 제조방법이 제공된다. 상기 구리 기반 전도성 페이스트는, 부분 가교 구조를 갖는 이미다졸-실란 공중합체가 염산수용액과 인산수용액으로 표면처리된 구리 분말에 도입된 공중합체-구리 복합체, 용매, 바인더, 및 첨가제를 포함한다.

Description

구리 기반 전도성 페이스트 및 그 제조방법
본 발명은 전기 전도성을 가지는 구리 기반의 전도성 페이스트(conductive paste)와 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 구리 분말의 산화를 막고 열적 안정성을 제공하기 위하여 구리 분말의 표면을 부분 가교된 이미다졸-실란 공중합체(imidazole-silane copolymer)로 처리하고, 처리된 구리 분말을 유성 또는 수성 용매에 녹인 바인더 수지에 혼합하여 전도성 페이스트를 형성함으로써, 기존의 경화형 전도성 페이스트를 대체하고 다양한 분야에 응용이 가능한 구리 기반 전도성 페이스트 및 이를 제조하는 방법을 제공한다.
현재 인쇄전자소자(printed electronics) 의 기술적 장점이 대두되면서 핵심소재인 전도성 페이스트(conductive paste) 의 제조기술이 다방면으로 연구되고 있다. 전도성 페이스트는 용매에 녹인 바인더 수지에 여러 가지 전도성 필러(filler) 를 분산시켜 제조되며, 전도성 필러, 용매, 바인더 수지외에도 경화제, 경화촉매 그리고 첨가제로 구성된다.
이러한 전도성 페이스트에 첨가되어 전도성을 부여하기 위한 전도성 필러(filler)로써는 카본블랙(carbon black), 흑연(graphite)과 같은 탄소계 화합물, 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 등과 같은 각종 금속분말, 그리고 각종 비도전성 분체나 단섬유 등의 표면을 은과 같은 전도성 금속으로 처리한 것 등이 있다. 일반적으로 탄소계 화합물은 전도성 금속에 비해 전도도가 낮아 적용에 제한을 받고 있다. 전도성 금속의 경우, 벌크 재료의 전도도는 서로 간에 거의 차이가 없으나, 전도성 페이스트의 필러로 사용하는 경우 금속을 분말로 제조하는 데 있어 가공성, 표면산화, 가격 등의 요인으로 인해 각기 사용 범위가 서로 다르게 된다.
대표적인 전도성 페이스트인 금속 페이스트는 금, 은, 알루미늄, 니켈 등의 금속 필러를 용매에 녹인 바인더 수지에 혼합하여 페이스트(paste) 상태로 만든 전도성 소재로, 태양전지를 비롯한 여러 분야에 적용이 가능한 소재이다. 금속 페이스트는 유동성이 있는 바인더 수지 용액에 금속 분말이 분산된 상태이며, 각종 전극, 디스플레이, 나노잉크, 스마트폰 안테나에도 적용이 가능하다.
금속 페이스트의 종류에는 가장 널리 사용되는 은 분말이 필러로 들어간 전도성 소재인 은(Ag) 페이스트, 인쇄회로 기판이나 전자파 차폐용으로 사용되는 전도성 페이스트, 콘덴서용 전극이나 저항 네트워크로 사용되는 고온성 페이스트, 액정디스플레이(LCD) 등에 사용되는 이방전도성 페이스트로 나뉜다. 은(Ag) 분말은 고전도성, 고신뢰성을 가진 필러로, 대표적으로 많이 사용되는 금속계 필러이다. 은(Ag) 분말은 내산화성이 우수하여 0.1 ~ 1 마이크로미터 정도의 작은 분말이라도 산화에 대해 매우 안정하여 플레이크(flake)화와 같은 후가공이 가능하다.
바인더 수지를 사용하는 고분자형 전도성 페이스트의 경우 전도도는 필러 사이의 접촉에 의해 실현되므로 페이스트 내의 필러끼리 접촉면적을 증가시킬 필요가 있다. 은(Ag) 플레이크(flake)를 필러로 사용한 은(Ag) 페이스트의 경우 표면 저항(surface resistance) 값이 10-4 Ω/□ (ohm per square) 로 매우 우수한 전도도를 갖고 있어 다양한 분야에 널리 사용되어 왔다.
하지만, 상기 은 분말을 이용한 전도성 페이스트는 다른 금속 재료를 이용하여 제조된 금속 페이스트에 비해 가격이 비싸 적용분야에 제약을 받고 있으며, 이를 대체할 수 있는 금속 페이스트로서 구리(Cu) 페이스트가 주목 받고 있다. 구리(Cu) 는 은(Ag) 에 비해 가격 면에서 월등히 유리하고 전도도 면에서도 비슷한 성능을 보여 그 활용도가 급속히 증가하고 있는 추세이다.
그러나 구리(Cu)는 은(Ag) 이나 다른 금속들에 비해 쉽게 산화되는 단점이 있다. 전자 재료로 구리 페이스트를 적용 후 대기 중에 두면 공기 중의 산소 또는 바인더 수지 중에 포함된 산소가 구리 물질과 화합하여 구리 입자의 표면을 산화시켜 구리 페이스트의 전도도가 급격히 저하되어 전자재료로서의 기능을 상실하게 된다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위해 최근에 실버코팅 구리(Cu) 페이스트가 개발되었다. 이 전도성 페이스트는 은(Ag) 페이스트보다 가격이 저렴하며 전극용 및 전자파 차폐용으로 사용할 수 있다. 실버코팅 구리(Cu) 소재는 구리(Cu) 분말 표면에 은(Ag)을 박막으로 코팅하여 제조하기 때문에 기존 구리의 단점인 실온에서 장시간 공기 중 또는 고온(200)에 노출될 경우 산화되는 문제점을 보완하였지만, 가격 면에서는 기존 구리(Cu) 에 비해 여전히 비싼 것이 단점이다.
따라서 기존에 사용하는 구리(Cu) 분말에 유기 고분자 화합물로 표면처리를 하여 부식을 억제하는 개발이 지속적으로 진행되었다. 부식 문제를 해결하기 위한 방법으로 유기 부식 방지제를 첨가하여 구리(Cu) 분말 표면에 부식 방지 코팅층을 형성하는 방법 등이 있다. 그 중 대표적인 부식 방지제로 다양한 이미다졸 화합물이 존재한다. 2-알킬이미다졸(2-alkylimidazole), 2-아릴이미다졸(2-arylimidazole), 2-알킬벤즈이미다졸(alkylbenzimidazole), 2-아르알킬벤즈이미다졸 (2-aralkylbenzimidazole) 및 2-아르알킬이미다졸(2-aralkylimidazole)등과 같은 이미다졸 화합물을 함유하는 표면 처리제를 사용하여 구리(Cu) 분말 표면의 산화를 효과적으로 방지할 수 있었다. 하지만, 150 ℃ 이상의 열 처리 공정 시 심각한 열이력이 발생하게 되어 구리(Cu) 분말 표면에서 산화막 형성이 촉진되기 때문에 전도도가 급격히 저하되게 된다.
또한, 구리(Cu) 페이스트의 경우 우수한 전도도를 유지하기 위해서는 바인더 수지 내에 구리 분말이 균일하게 분포되어야 한다. 기존의 구리(Cu) 페이스트의 경우, 배합 시 바인더 수지 내에서 구리(Cu) 분말의 분산도가 낮아 전자재료로 적용 후 구리(Cu) 분말의 분산도가 낮은 부위를 통해 부식이 발생하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 우수한 물성을 갖는 구리 기반 전도성 페이스트를 제공한다.
본 발명은 구리 분말에 부분 가교된 이미다졸-실란 공중합체를 도입하여 부식 방지용 코팅 층을 형성하여 내부식성 및 내열성을 갖는 구리 기반 전도성 페이스트를 제공한다.
본 발명은 상기 구리 기반 전도성 페이스트의 제조 방법을 제공한다.
본 발명자들은 수많은 실험과 심도있는 연구를 거듭한 끝에, 이제껏 알려진 방법과는 전혀 다른 방법, 즉 부분 가교된 이미다졸-실란 공중합체를 구리 분말의 내부식성층으로 도입하여 유성 및 수성 바인더 기반의 구리 페이스트를 제조하였다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해 질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 구리 기반 전도성 페이스트는, 부분 가교 구조를 갖는 이미다졸-실란 공중합체가 염산수용액과 인산수용액으로 표면처리된 구리 분말에 도입된 공중합체-구리 복합체; 용매; 바인더; 및 첨가제를 포함한다. 상기 이미다졸-실란 공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 단량체와 하기 화학식 2로 표시되는 실란 단량체, 및 가교제를 이용하여 중합된다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019002214-appb-I000001
화학식 1에서 X는 수소원자(H) 또는 메틸기(-CH3)를 나타내고, R1은 비닐기(vinyl) 또는 알릴기(allyl)를 나타낸다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2019002214-appb-I000002
화학식 2에서 Y는 메톡시기(methoxy), 2-메톡시 에톡시기(2-methoxy ethoxy), 또는 아세톡시기(acetoxy)를 나타내고, R2는 비닐기를 나타낸다.
본 발명의 실시예들에 따른 구리 기반 전도성 페이스트의 제조방법은, (a) 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 단량체와 하기 화학식 2로 표시되는 실란 단량체, 및 가교제를 이용하여 중합되고, 부분 가교 구조를 갖는 이미다졸-실란 공중합체를 제조하는 단계; (b) 상기 이미다졸-실란 공중합체가 염산수용액과 인산수용액으로 표면처리된 구리 분말에 도입된 공중합체-구리 복합체를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 공중합체-구리 복합체를 용매, 바인더, 및 첨가제와 혼합하여 전도성 페이스트를 제조하는 단계를 포함한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019002214-appb-I000003
화학식 1에서 X는 수소원자(H) 또는 메틸기(-CH3)를 나타내고, R1은 비닐기(vinyl) 또는 알릴기(allyl)를 나타낸다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2019002214-appb-I000004
화학식 2에서 Y는 메톡시기(methoxy), 2-메톡시 에톡시기(2-methoxy ethoxy), 또는 아세톡시기(acetoxy)를 나타내고, R2는 비닐기를 나타낸다.
본 발명의 실시예들에 따른 구리 기반 전도성 페이스트는 우수한 물성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 구리 기반 전도성 페이스트는 우수한 내부식성 및 내열성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 구리 기반 전도성 페이스트 제조 방법은 이제껏 유성 및 수성 바인더 기반의 구리 페이스트 중 보고된 바가 없는 전혀 새로운 방법으로서, 가교제가 도입된 이미다졸-실란 공중합체를 이용하여 구리 분말 표면에 내부식층을 형성하여 공중합체-구리 복합체를 제조하고, 상기 공중합체-구리 복합체를 용매에 녹인 바인더 수지 및 첨가제를 혼합하여 내부식성 및 내열성을 지닌 구리 기반 전도성 페이스트를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제조된 구리 기반 전도성 페이스트는 가열처리와 경화공정이 전혀 요구되지 않는 구리 페이스트이며, 상대적으로 가격 경쟁력이 우수한 구리 분말을 활용하며 내부식성 및 내열성을 지닌 구리 페이스트의 대량 생산이 가능하다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구리 페이스트 제조방법을 예시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 염산수용액 및 인산수용액으로 표면처리된 구리 분말에 부분 가교 구조의 이미다졸-실란공충합체를 넣어 공중합체-구리 복합체를 형성하고 바인더를 함유한 용매에 혼합하여 제조한 구리 기반 전도성 페이스트의 단면구조를 개략적으로 예시한 도면이다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
본 명세서에서 특별히 명시되지 않는 한, 시간, 온도, 함량, 크기 등의 수치 범위는 본 발명의 제조 방법을 최적화할 수 있는 범위를 의미한다.
본 발명의 실시예들에 따른 구리 기반 전도성 페이스트는, 부분 가교 구조를 갖는 이미다졸-실란 공중합체가 염산수용액과 인산수용액으로 표면처리된 구리 분말에 도입된 공중합체-구리 복합체, 용매, 바인더, 및 첨가제를 포함한다. 상기 이미다졸-실란 공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 단량체와 하기 화학식 2로 표시되는 실란 단량체, 및 가교제를 이용하여 중합된다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019002214-appb-I000005
화학식 1에서 X는 수소원자(H) 또는 메틸기(-CH3)를 나타내고, R1은 비닐기(vinyl) 또는 알릴기(allyl)를 나타낸다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2019002214-appb-I000006
화학식 2에서 Y는 메톡시기(methoxy), 2-메톡시 에톡시기(2-methoxy ethoxy), 또는 아세톡시기(acetoxy)를 나타내고, R2는 비닐기를 나타낸다.
상기 실란 단량체는 상기 이미다졸 단량체 100 중량부 대비 1 ~ 30 중량부일 수 있다.
상기 가교제로 디비닐벤젠이 사용될 수 있다.
상기 가교제는 상기 이미다졸 단량체와 상기 실란 단량체의 합 200 중량부 대비 1 ~ 20 중량부일 수 있다.
상기 구리분말은 평균 입자경이 1 ~ 10 마이크로미터인 구형, 플레이크, 침상, 섬유, 덴드라이트 형태 중 하나일 수 있다.
상기 염산수용액 및 상기 인산수용액은 상기 구리 분말의 표면처리 시 동시에 도입될 수 있다.
상기 염산수용액의 농도는 0.5 ~ 2 몰농도일 수 있다. 상기 염산수용액의 부피는 상기 구리 분말 10 그램에 대하여 3 ~ 10 밀리리터일 수 있다.
상기 인산수용액의 농도는 1 ~ 2.5 몰농도일 수 있다. 상기 인산수용액의 부피는 상기 구리 분말 10 그램에 대하여 1 ~ 5 밀리리터일 수 있다.
상기 이미다졸-실란 공중합체는 상기 구리 분말 100 중량부 대비 2 ~ 10 중량부일 수 있다.
상기 바인더는 수성 바인더 또는 유성 바인더일 수 있다. 상기 수성 바인더는 폴리스티렌 술포네이트(polystyrene sulfonate), 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol), 하이드록시 메틸 셀룰로오스(hydroxylmethyl cellulose), 하이드록시 프로필 셀룰로오스(hydroxylpropyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(hydroxylpropylmethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 및 카르복시 프로필 셀룰로오스(carboxypropyl cellulose)중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유성 바인더는 에틸셀룰로오스(ethylcellulose), 에틸렌 글리콜 부틸 에테르(ethylene glycol butyl ether), 하이드록시에틸 셀룰로오스 (hydroxyethyl cellulose), 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스(ethyl hydroxyethyl cellulose), 메틸셀룰로오스(methylcellulose), 및 니트로셀룰로오스(nitrocellulose) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 수성 바인더 또는 상기 유성 바인더는 상기 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 3 ~ 30 중량부일 수 있다.
상기 용매는 수성 용매 또는 유성 용매일 수 있다. 상기 수성 용매는 탈이온 증류수일 수 있다. 상기 유성 용매는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르(diethylene glycol dibutyl ether), 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 아세테이트(diethylene glycol monobutyl ether acetate), 알파-터피놀(α-terpinol), 베타-터피놀(β-terpinol), 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate), 및 카비톨 아세테이트(carbitol acetate) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 수성 용매 또는 상기 유성 용매는 상기 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 15 ~ 60 중량부일 수 있다.
상기 첨가제는 사슬연장제, 필름충격완화제, 건조지연제, 분산제, 및 접착증진제 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 사슬연장제는 디비닐술폰, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올, 시클로헥산디메탄올, 하이드로퀴논 비스(2-하이드록시에테르)에테르, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디메틸티오톨루엔디아민, 및 디에틸톨루엔디아민 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 필름충격완화제는 폴리비닐피롤리돈일 수 있다.
상기 건조지연제는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 및 디프로필렌글리콜 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 분산제는 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 양면성 계면활성제, 및 비이온형 계면 활성제 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 접착증진제는 글리시독시프로필트리메톡시실란, 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 및 비닐트리아세톡시실란 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 사슬연장제, 상기 필름충격완화제, 상기 건조지연제, 상기 분산제, 상기 접착증진제는 각각 상기 바인더를 함유하는 상기 용매 200 중량부 대비 0.01 ~ 10 중량부일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 구리 기반 전도성 페이스트의 제조방법은, (a) 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 단량체와 하기 화학식 2로 표시되는 실란 단량체, 및 가교제를 이용하여 중합되고, 부분 가교 구조를 갖는 이미다졸-실란 공중합체를 제조하는 단계, (b) 상기 이미다졸-실란 공중합체가 염산수용액과 인산수용액으로 표면처리된 구리 분말에 도입된 공중합체-구리 복합체를 제조하는 단계, 및 (c) 상기 공중합체-구리 복합체를 용매, 바인더, 및 첨가제와 혼합하여 전도성 페이스트를 제조하는 단계를 포함한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019002214-appb-I000007
화학식 1에서 X는 수소원자(H) 또는 메틸기(-CH3)를 나타내고, R1은 비닐기(vinyl) 또는 알릴기(allyl)를 나타낸다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2019002214-appb-I000008
화학식 2에서 Y는 메톡시기(methoxy), 2-메톡시 에톡시기(2-methoxy ethoxy), 또는 아세톡시기(acetoxy)를 나타내고, R2는 비닐기를 나타낸다.
상기 실란 단량체는 상기 이미다졸 단량체 100 중량부 대비 1 ~ 30 중량부일 수 있다.
상기 가교제로 디비닐벤젠이 사용될 수 있다.
상기 가교제는 상기 이미다졸 단량체와 상기 실란 단량체의 합 200 중량부 대비 1 ~ 20 중량부일 수 있다.
상기 구리분말은 평균 입자경이 1 ~ 10 마이크로미터인 구형, 플레이크, 침상, 섬유, 덴드라이트 형태 중 하나일 수 있다.
상기 염산수용액 및 상기 인산수용액은 상기 구리 분말의 표면처리 시 동시에 도입될 수 있다.
상기 염산수용액의 농도는 0.5 ~ 2 몰농도일 수 있다. 상기 염산수용액의 부피는 상기 구리 분말 10 그램에 대하여 3 ~ 10 밀리리터일 수 있다.
상기 인산수용액의 농도는 1 ~ 2.5 몰농도일 수 있다. 상기 인산수용액의 부피는 상기 구리 분말 10 그램에 대하여 1 ~ 5 밀리리터일 수 있다.
상기 이미다졸-실란 공중합체는 상기 구리 분말 100 중량부 대비 2 ~ 10 중량부일 수 있다.
상기 바인더는 수성 바인더 또는 유성 바인더일 수 있다. 상기 수성 바인더는 폴리스티렌 술포네이트(polystyrene sulfonate), 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol), 하이드록시 메틸 셀룰로오스(hydroxylmethyl cellulose), 하이드록시 프로필 셀룰로오스(hydroxylpropyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(hydroxylpropylmethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 및 카르복시 프로필 셀룰로오스(carboxypropyl cellulose)중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유성 바인더는 에틸셀룰로오스(ethylcellulose), 에틸렌 글리콜 부틸 에테르(ethylene glycol butyl ether), 하이드록시에틸 셀룰로오스 (hydroxyethyl cellulose), 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스(ethyl hydroxyethyl cellulose), 메틸셀룰로오스(methylcellulose), 및 니트로셀룰로오스(nitrocellulose) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 수성 바인더 또는 상기 유성 바인더는 상기 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 3 ~ 30 중량부일 수 있다.
상기 용매는 수성 용매 또는 유성 용매일 수 있다. 상기 수성 용매는 탈이온 증류수일 수 있다. 상기 유성 용매는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르(diethylene glycol dibutyl ether), 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 아세테이트(diethylene glycol monobutyl ether acetate), 알파-터피놀(α-terpinol), 베타-터피놀(β-terpinol), 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate), 및 카비톨 아세테이트(carbitol acetate) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 수성 용매 또는 상기 유성 용매는 상기 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 15 ~ 60 중량부일 수 있다.
상기 첨가제는 사슬연장제, 필름충격완화제, 건조지연제, 분산제, 및 접착증진제 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 사슬연장제는 디비닐술폰, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올, 시클로헥산디메탄올, 하이드로퀴논 비스(2-하이드록시에테르)에테르, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디메틸티오톨루엔디아민, 및 디에틸톨루엔디아민 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 필름충격완화제는 폴리비닐피롤리돈일 수 있다.
상기 건조지연제는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 및 디프로필렌글리콜 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 분산제는 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 양면성 계면활성제, 및 비이온형 계면 활성제 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 접착증진제는 글리시독시프로필트리메톡시실란, 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 및 비닐트리아세톡시실란 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 사슬연장제, 상기 필름충격완화제, 상기 건조지연제, 상기 분산제, 상기 접착증진제는 각각 상기 바인더를 함유하는 상기 용매 200 중량부 대비 0.01 ~ 10 중량부일 수 있다.
본 발명에서는 한 가지 종류의 이미다졸-실란 공중합체가 아닌 다양한 이미다졸-실란 공중합체를 사용하여 우수한 내부식성의 구리 기반 전도성 페이스트를 달성하고자 하였다.
단계 (a)에서 부분 가교 구조의 이미다졸-실란 공중합체를 제조할 때 사용되는 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 단량체와 하기 화학식 2로 표시되는 실란 단량체이다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019002214-appb-I000009
여기서 X는 수소원자(H) 또는 메틸기(-CH3)를 나타내고, R1은 비닐기(vinyl) 또는 알릴기(allyl)를 나타낸다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2019002214-appb-I000010
여기서 Y는 메톡시기(methoxy), 2-메톡시 에톡시기(2-methoxy ethoxy), 또는 아세톡시기(acetoxy)를 나타내고, R2는 비닐기를 나타낸다.
화학식 1은 중합이 가능한 이미다졸 화합물을 나타내고 여기서 X는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고 있다. R1은 비닐기(vinyl)나 알릴기(allyl)를 나타내며 중합이 가능한 관능기들이다.
화학식 2는 중합이 가능한 실란화합물을 나타내며, 실란커플링제가 바람직하나 이에 국한되지는 않는다. 여기서 Y는 메톡시기(methoxy), 2-메톡시 에톡시기(2-methoxy ethoxy)나 아세톡시기(acetoxy)를 나타내며, 가수 분해(hydrolysis) 과정에서 실란커플링제에 하이드록시(-OH)를 생성하고 Y는 알코올 형태의 부산물 (byproduct)을 형성하게 된다. 실란에 형성된 하이드록시 (-OH)는 축합 반응에 의해 공중합체의 접착력을 증진시키는데 기여하게 된다. R2는 비닐(vinyl)를 나타내며, 이 비닐기는 화학식 1의 R1 과 중합이 가능하여 공중합물을 형성하는 역할을 하게 된다. 부분 가교 구조의 이미다졸-실란 공중합체를 제조할 때 사용되는 단량체의 경우 비닐이미다졸과 비닐트라이메톡시실란을 사용하는 것이 바람직하나 이에 국한되지는 않는다. 이후 단계들에서 명시되는 구리 기반 전도성 페이스트 및 이의 제조방법은 위에서 언급한 다양한 이미다졸-실란 공중합체에 모두 적용 가능하다.
고분자는 분자량, 입체화학적 구조, 가교도, 반복단위의 배열방식 등의 변수에 따라 물성이 크게 달라지며 그 용도 범위 또한 변경된다. 이에 본 발명자는 가교제로 디비닐벤젠을 사용하여 일반적인 공중합체 중합이 아닌 부분적으로만 가교된 이미다졸-비닐 공중합체를 중합하였다. 또한, 구리 기반 전도성 페이스트에 가장 적합한 부분 가교를 이루는 이미다졸-실란 공중합체를 제조하기 위해 수많은 연구를 거듭하였고, 최적의 반응조건을 찾아 개시하였다. 단계 (a)에서 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체를 제조할 시에 비닐이미다졸이 비닐트라이메톡시실란 1 중량부 대비 10 에서 30 중량부인 것이 바람직하다. 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체에서 비닐이미다졸의 경우 공중합체에 내열성을 부여하며, 실란의 경우 공중합체를 구리 표면에 코팅할 수 있는 접착력을 제공한다. 비닐이미다졸이 비닐트라이메톡시실란 1 중량부 대비 10 중량부 보다 낮을 경우에는 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체 내에서 이미다졸의 비율이 낮아 내열성이 낮아지는 현상을 보인다. 비닐이미다졸이 비닐트라이메톡시실란 1 중량부 대비 30을 초과할 경우에는 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체 내에서 실란의 비율이 낮아 비닐이미다졸-실란 공중합체가 구리 분말의 표면에 코팅 처리가 힘들어진다.
단계 (a)에서 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체를 제조할 시 사용되는 가교제의 경우 디비닐벤젠이 바람직하지만 그 종류가 국한되지 않는다. 공중합체를 제조 시 가교제를 도입하여 부분 가교 구조를 형성할 경우 기존에 수분에 약하다는 비닐이미다졸-실란 공중합체의 한계를 보완할 수 있다. 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체를 제조할 시 가교제는 단량체 200 중량부 대비 1 에서 20 중량부인 것이 바람직하다. 가교제가 단량체 200 중량부 대비 1 중량부 미만일 경우에는 가교 구조가 잘 형성되지 않아 수분에 취약한 단점이 있으며, 단량체 200 중량부 대비 가교제가 20 중량부를 초과할 때에는 가교 구조가 증가하여 공중합체가 구리 표면의 코팅처리에 사용하기 어려워진다는 단점을 갖는다.
단계 (b)에서 사용되는 구리 분말은 지름이 5 나노미터에서 50 마이크로미터인 플레이크 형태인 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.
단계 (b)에서는 염산과 인산수용액으로 동시에 구리 분말을 산 처리하는 단일 공정 법을 제시하고 있다. 이는 다양한 이미다졸-실란 공중합체를 구리 표면에 효과적으로 결합시키기 위해 구리입자 표면을 산 처리하여 새로운 결합관능기를 생성하고자 한 것이다. 기존의 일반적인 표면 처리 방법은 (b)의 첨가된 염산수용액 및 인산수용액이 구리 분말 표면처리 시 일반적으로 비활성 기체 주입 하에서 구리 분말에 염산 수용액을 먼저 도입하여 구리 분말 표면을 식각한 후 추가적으로 인산 수용액을 도입하여 구리 인산염을 형성하게 된다. 이와 같은 순차적인 구리 표면 처리 방법은 구리 분말의 표면을 단계적으로 처리하여 줌으로써 표면 처리 시간이 길며 표면 처리에 따른 폐용액도 증가하게 된다. 또한, 비활성 기체하에서 염산 수용액으로 구리 표면처리가 진행되기 때문에 비활성 환경을 조성하기 위한 실험장치와 주변 환경의 통제가 필요하다. 본 발명에서는 이와 같은 단점을 해결하기 위하여 염산수용액 및 인산수용액을 구리 분말 표면처리 시 동시에 도입하여 구리 분말의 표면 식각 및 구리 인산염 형성을 동시에 시도하여 구리 분말의 표면 처리 시간을 획기적으로 단축하였으며 폐처리 용액의 양을 줄이는 효과를 얻었다. 또한, 구리 분말의 표면처리가 상압과 상온, 그리고 대기 중에서 진행되기 때문에 복잡한 실험장치와 반응기 주변 환경의 섬세한 제어가 필요하지 않다는 장점이 있다. 구리 분말의 표면 처리를 위해 첨가된 염산수용액의 농도는 0.5 에서 2 몰농도인 것이 바람직하며, 염산수용액의 부피는 구리 분말 10 그램에 대하여 3 에서 10 밀리리터인 것이 바람직하다. 구리 분말 10 그램에 대하여 3 밀리리터보다 적을 경우에는 구리 분말의 표면이 효과적으로 식각이 진행되지 않아 구리 표면에 산화층이 남이 구리 분말의 전도도를 저하하게 되며, 10 밀리리터를 초과할 경우에는 구리 분말의 표면을 과도하게 식각하여 구리 분말의 무게 손실을 야기하는 문제가 있다.
구리 분말의 표면 처리를 위해 첨가된 인산수용액의 농도는 1 에서 2.5 몰농도인 것이 바람직하며, 첨가된 인산수용액의 부피는 구리 분말 10 그램에 대하여 1에서 5 밀리리터인 것이 바람직하다. 구리 분말 10그램에 대하여 1 밀리리터보다 적으면 구리 표면에 인산염이 효과적으로 형성되지 않아 내산화 성능이 나타나지 않아 표리 분말의 표면이 쉽게 산화되어 구리의 전도도가 저하된다. 구리 분말 10그램에 대하여 인산수용액이 5 밀리리터보다 많으면 구리 분말의 표면이 과다한 인산염을 형성하여 구리 분말의 전도도를 떨어뜨리는 단점이 있다.
단계 (b)에서 공중합체-구리 복합체를 제조할 시 사용되는 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체의 경우 구리 분말 100 중량부 대비 2 에서 10 중량부인 것이 바람직하다. 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체가 구리 분말 100 중량부 대비 2 중량부 미만일 경우에는 구리 분말에 내부식성 및 내열성을 부여하기에 양이 부족하며, 10 중량부를 초과할 경우에는 부도체의 비율이 늘어나 구리 기반 전도성 페이스트의 전도성이 떨어지는 결과를 불러온다.
단계 (c) 에서 전도성 페이스트를 제조할 시 사용되는 용매의 종류는 크게 국한되지 않는다. 전도성 페이스트를 제조할 시 용매가 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 15 에서 60 중량부인 것이 바람직하다. 용매가 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 15 중량부 미만일 경우에는 전도성 페이스트의 점도가 너무 높아 프린팅에 용이하지 않아 작업성이 불량하며, 60 중량부를 초과할 경우에는 전도성 페이스트의 점도가 너무 낮아 패턴의 번짐 현상이 일어나 바람직하지 않다.
단계 (c) 에서 전도성 페이스트를 제조할 시 사용되는 바인더의 종류는 크게 국한되지 않는다. 전도성 페이스트를 제조할 시 바인더가 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 3 에서 30 중량부인 것이 바람직하다. 바인더가 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 3 중량부 미만일 경우에는 구리 분말 입자 간의 응집력이 심하여 페이스트화 할 경우 분산이 잘되지 않아 공중합체-구리 복합체의 프린팅에 문제를 야기하게 된다. 바인더가 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 30 중량부를 초과할 경우에는 바인더가 구리 분말 입자 간의 접촉을 방해하여 전도성 네트워크 형성을 저해하여 전도성 페이스트의 전도도가 떨어지게 된다.
본원발명은 용매와 바인더, 및 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 다양한 용매, 바인더, 및 첨가제의 조합을 통해 구리 기반의 고성능 전도성 페이스트를 수성 페이스트 뿐 아니라 유성 페이스트로도 구현하는 구성을 개시한다.
이하, 본 발명의 구리 기반 전도성 페이스트 중 수성 및 유성비히클의 구성요소와 첨가제에 대해 별도로 상세히 설명한다.
A. 수성 비히클 조성물
본 발명의 구리 기반 전도성 페이스트에 포함하는 수성 비히클은 수성 용매인 물에 수성 바인더가 용해된 용액이다
1) 수성 바인더
본 발명에 따른 수성 바인더는 수용성 고분자인 폴리스티렌 술포네이트 (polystyrene sulfonate), 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol)와 친수성기를 갖는 수분산성 셀룰로오스(cellulose)가 사용될 수 있다. 친수성기를 갖는 수용성 셀룰로오스로는 하이드록시 메틸 셀룰로오스(hydroxylmethyl cellulose), 하이드록시 프로필 셀룰로오스(hydroxylpropyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(hydroxylpropylmethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 카르복시 프로필 셀룰로오스(carboxypropyl cellulose)가 있다. 바람직하게는 수성 바인더로는 폴리스티렌 술포네이트(polystyrene sulfonate)를 사용한다.
수성 바인더의 바람직한 함량은 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 3 에서 30 중량부이다. 수성 바인더의 함량이 3 중량부 미만일 경우에는 구리 분말 입자 간의 응집력이 심하여 페이스트화 할 경우 분산이 잘되지 않아 공중합체-구리 복합체의 인쇄성에 문제가 될 수 있다. 수성 바인더의 함량이 30 중량부를 초과할 경우에는 구리 분말의 함량이 수성 바인더 함량에 비해 상대적으로 작아져 수성 바인더가 구리 분말 입자 간의 접촉을 방해하여 전도성 네트워크 형성을 저해하여 전도성 페이스트의 전도도가 낮아지는 단점이 있다.
2) 수성 용매
본 발명에 따른 수성 용매는 물을 사용하며 바람직하게는 탈이온 증류수 (Deionized water)를 사용한다. 수성 용매의 바람직한 함량은 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 15에서 60 중량부이다. 수성 용매의 함량이 15 중량부 미만이면 구리 페이스트의 유동성이 불량해지고 3-롤밀 분산공정에서 구리 페이스트의 분산에 문제가 야기될 수 있다. 수성 용매의 함량이 60 중량부를 초과하면 구리 분말의 함량이 상대적으로 작아져 구리 분말 간의 치밀한 접촉을 저하하여 전도도가 낮아지며 매체(substrate)와의 접착성도 낮아지는 단점이 있다.
B. 유성 비히클 조성물
본 발명의 구리 기반 전도성 페이스트에 포함하는 유성 비히클은 유성 용매에 유성 바인더가 용해된 용액이다.
1) 유성 바인더
본 발명에 따른 유성 바인더는 넓은 온도영역에서 유연성을 유지하는 재료로서, 셀룰로오스(cellulose)계 수지, 아크릴레이트(acrylate)계 수지, 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral), 폴리에스테르(polyester) 등이 사용될 수 있다. 특히, 셀룰로오스(cellulose)계 수지가 사용되는 것이 바람직하며, 셀룰로오스(cellulose)계 수지로는 메틸셀룰로오스(methyl cellulose), 에틸셀룰로오스(ethyl cellulose), 에틸하이드록시 셀룰로오스(ethylhydroxy cellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(hydroxyethyl cellulose), 에틸셀룰로오스 에테르(ethyl cellulose ether), 에틸렌 글리콜 부틸 에테르(ethylene glycol butyl ether), 니트로셀룰로오스(nitrocellulose) 등이 사용될 수 있다.
유성 바인더의 바람직한 함량은 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 3 에서 30 중량부이다. 유성 바인더의 함량이 3 중량부 미만이면 구리 페이스트의 바인더 함량 부족으로 구리 분말을 바인더가 감싸지 못해 구리 페이스트의 필름형성이 불량하고 구리 분말이 공기 중에 노출되어 쉽게 산화되는 문제가 야기 될 수 있다. 유성 바인더의 함량이 30 중량부를 초과하면 구리 분말의 함량이 바인더 함량에 비해 상대적으로 작아져 구리 페이스트의 전도도가 낮아지는 단점이 있다.
2) 유성 용매
본 발명에서 사용되는 유성 용매는 바인더와 결합하여 인쇄방법에 부합하는 점도를 형성한다. 본 발명에서 유기 용매는 바람직하게는 글리콜에테르류 (glycol ether), 터피놀(terpinol), 카비톨 아세테이트(carbitol acetate)가 사용 될 수 있다. 예를 들면, 글리콜에테르 (glycol ether)류로는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르(diethylene glycol dibutyl ether), 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 아세테이트(diethylene glycol monobutyl ether acetate) 등이 사용될 수 있으며, 터피놀(terpinol)류로는 알파-터피놀(α-terpinol), 베타-터피놀(β-terpinol)이 사용될 수 있으며, 카비톨 아세테이트(carbitol acetate)류로는 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate), 카비톨 아세테이트(carbitol acetate)가 사용될 수 있다.
본 발명의 유성 용매는 사용되는 인쇄방식에 따라 사용량을 조절할 수 있으나, 대체적으로 유성 용매의 바람직한 함량은 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 15에서 60 중량부이다. 유성 용매의 함량이 15 중량부 미만이면 구리 페이스트의 유동성이 불량해지고 3-롤밀 분산공정에서 구리 페이스트의 분산에 문제가 야기 될 수 있다. 유성 용매의 함량이 60 중량부를 초과하면 구리 분말의 함량이 상대적으로 작아져 구리 분말간의 치밀한 접촉을 저하하여 전도도가 낮아지며 매체와의 접착성도 낮아지는 단점이 있다.
C. 첨가제
본 발명의 구리 기반 전도성 페이스트에 포함하는 첨가제는 당업계에 알려져 있는 사슬연장제, 필름충격완화제, 건조지연제, 분산제, 접착증진제이다. 상기 첨가제는 본 발명의 페이스트 내의 유성 및 수성바인더의 기능을 증진시키고자 1종 또는 그 이상을 추가적으로 도입할 수 있다. 구리 기반 전도성 페이스트에 포함하는 사슬연장제, 필름충격완화제, 건조지연제, 분산제, 접착증진제 중의 어느 하나의 농도가 바인더를 함유한 용매 200 중량부 대비 0.01에서 10 중량부인 것이 바람직하다.
1) 사슬연장제
사슬연장제는 고분자재료를 후중합 방법과 같은 추가적 처리에 의해 분자량을 증가시키기 위해 사용되는 화합물이다. 사슬연장은 고분자재료의 말단에 존재하는 반응기와 사슬연장제가 결합하여 궁극적으로 고분자의 분자량을 증가시킨다. 대표적인 사슬연장제로는 디비닐술폰(divinyl sulfone), 1,3-프로판디올(1,3-propanediol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 디글리시딜에테르(diglycidyl ether), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 시클로헥산디메탄올(cyclohexanedimethanol), 하이드로퀴논 비스(2-하이드록시에테르)에테르((hydroquinone bis(2-hydroxyether)ether)), 네오펜틸글리콜(neopentyl glycol), 1,4-시클로헥산디메탄(1,4-cyclohexanedimethane), 에탄올아민(ethanolamine), 디에탄올아민(diethanolamine), 트리에탄올아민(triethanolamine), 디메틸티오톨루엔디아민(dimethylthiotoluenediamine), 디에틸톨루엔디아민(diethyltoluenediamine) 등이 있다.
고분자 말단기에 수산화기(-OH)가 존재하는 경우, 사슬연장제인 디비닐 술폰(divinyl sulfone)은 산 조건에서 수산화기와 반응하여 에테르 결합을 형성하게 되며, 이를 통해 고분자 사슬이 길게 연장되는 것이다. 이와 같이 사슬이 연장된 고분자재료는 기존 고분자에 비해 내수성이 증가하고 내열성 또한 증대하는 효과를 얻을 수 있다. 바람직하게는 사슬연장제로는 디비닐 술폰(divinyl sulfone)을 사용한다.
사슬연장제는 바인더를 함유한 용매 200 중량부 대비 1에서 10 중량부인 것이 바람직하다. 사슬연장제가 바인더를 함유한 용매 200 중량부 대비 10 중량부 초과이면 바인더의 분자량 증가로 인하여 점도가 증가하여 작업성이 저하되며, 바인더를 함유한 용매 200 중량부 대비 함량이 1 미만이면 바인더의 분자량이 낮아 용매에 쉽게 녹는 단점이 있다. 사슬연장제에 의한 수성 바인더의 기능 증진 효과와 적절한 사슬연장제의 함량은 후술되는 실시예와 표 2에서 자세히 다루었다.
2) 필름충격완화제
필름충격완화제는 바인더의 취성(brittleness)을 완화시켜 패턴 필름 형성 시 패턴이 깨어지지 않도록 유연성을 부여한다. 또한, 필름충격완화제는 바인더와 매체(substrate)와의 접착성을 도모하여 내구성을 향상시킨다. 바람직하게는 바인더의 필름충격완화제로는 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 사용한다. 필름충격완화제는 바인더를 함유한 용매 500 중량부 대비 1 에서 25 중량부인 것이 바람직하다. 필름충격완화제의 양이 바인더를 함유한 용매 500 중량부 대비 25 중량부 초과이면 바인더의 필름 강도가 저하하여 패턴형태를 제대로 유지하기가 힘들며, 바인더를 함유한 용매 500 중량부 대비 1 미만이면 바인더의 필름이 취성(brittleness)으로 인해 제조된 패턴필름이 외력에 의해 쉽게 부서지는 단점이 있다.
3) 건조지연제
구리 페이스트를 스크린 프린터나 롤투롤 방식의 필름 형성 시 대기 중에서 충분한 작업 시간을 가지기 위하여 용매에 일정량의 건조지연제를 도입하여 줌으로써 구리 페이스트의 용매 증발을 지연시켜줄 수 있다. 바인더의 건조지연제로는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol)을 사용하며, 바람직하게는 에틸렌글리콜을 사용한다. 용매에 에틸렌글리콜의 도입 함량을 증가시켜 주면 구리 페이스트의 건조 속도가 느려져 프린팅 작업에 소요되는 작업시간을 부여할 수 있다.
건조지연제는 바인더를 함유한 용매 200 중량부 대비 1에서 10 중량부인 것이 바람직하다. 하지만 함량이 10 중량부 초과이면 증발속도가 느려 작업성이 저하되며 함량이 1 중량부 미만이면 구리 페이스트의 증발속도가 빨라 적용 분야의 충분한 작업시간을 구현할 수 없는 단점이 있다.
4) 분산제
분산제는 금속 입자를 바인더 안에서 서로 뭉치지 않고 균일하게 존재하게 하는 기능을 부여한다. 따라서 분산제는 금속 입자를 혼합 시 바인더와의 분산을 개선하는 역할을 한다. 금속 페이스트의 경우 금속 입자 간의 간격을 최소 20 나노미터 이상 유지해야 하며, 입자 간격이 좁혀지면 응집현상이 발생하여 페이스트의 안정성과 유동성, 제조된 패턴 필름의 물성과 외관에 영향을 주게 된다. 금속 입자가 용매에 녹인 바인더 수지에 혼합될 경우, 사용되는 분산제는 저분자 분산제인 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 양면성 계면활성제, 비이온형 계면 활성제가 사용되고 있다. 구리 페이스트에 사용되는 분산제로는 주로 음이온 계면활성제가 바람직하며, 음이온 계면 활성제의 친수성기는 카르복실산(-COOH), 황산에스테르(-OSO3H), 술폰산의 세 종류이며. 이들 중에서 내가수분해성, 내염석성, 내경수성이 우수한 것은 술폰산 계면활성제이다. 바람직하게는 분산제로 4-도데실벤젠술포닉산(4-dodecylbenzenesulfonic acid)을 사용한다.
분산제는 바인더를 함유한 용매 5000 중량부 대비 1에서 100 중량부인 것이 바람직하다. 하지만 함량이 바인더를 함유한 용매 5000 중량부 대비 100 중량부를 초과하면 바인더의 필름 강도가 저하되며, 함량이 바인더 5000 중량부 대비 1 중량부 미만이면 구리 페이스트 내의 구리 분말과 다른 첨가제의 분산성을 저하시키는 단점이 있다.
5) 접착증진제
접착증진제는 구리 페이스트와 매체(substrate)간의 접착을 향상시키는 기능을 가진 화합물이며, 대표적인 접착증진제로는 실란커플링제(silane coupling agent)가 활용되고 있다.
실란커플링제는 분자 중에 2개 이상의 다른 반응기를 가지고 있으며, 하나는, 무기질재료(유리, 금속, 모래 등)와 화학 결합하는 반응기(메톡시기, 에톡시기 등)이며, 다른 하나는 유기질 재료(각종 합성수지)와 화학 결합하는 반응기(비닐기, 에폭시기, 아미노기, 메타크릴기, 메르카프토기 등)을 가지고 있다. 통상적으로는 실란커플링제는 유기질재료와 무기질재료를 화학적으로 연결하는 중개자로서 역할을 갖고 있다. 바람직하게는 접착증진제로 글리시독시프로필트리메톡시실란 (glycidoxypropyltrimethoxysilane)을 사용한다. 접착증진제는 바인더를 함유한 용매 5000 중량부 대비 1 에서 100 중량부인 것이 바람직하다. 하지만 바인더를 함유한 용매 5000 중량부 대비 함량이 100 중량부 초과이면 다량의 실란 성분으로 인해 매체와의 접착력을 오히려 저하시키며, 바인더를 함유한 용매 5000 중량부 대비 함량이 1 중량부 미만이면 실란 성분의 부족으로 인하여 바인더의 접착성능을 향상시키지 못하는 단점이 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구리 페이스트 제조방법을 예시한 순서도이다.
이미다졸단량체와 실란 단량체에 가교제를 투입하여 부분 가교 구조의 이미다졸-실란 공중합체를 중합(S100)한다. 구리 분말은 염산수용액과 인산 수용액에 넣어 교반(S110)하여 표면에 인산염이 형성된 구리 분말(S120)을 제조한다. 기 제조된 부분 가교된 이미다졸-실란 공중합체를 표면처리된 구리 분말에 투입(S130)하여 공중합체-구리 복합체(S140)를 제조한다. 공중합체-구리 복합체에 용매에 녹인 바인더 및 첨가제를 믹싱기를 통해 혼합(S150)하여 구리 기반 전도성 페이스트(S160)를 제조한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 염산수용액 및 인산수용액으로 표면처리된 구리 분말에 부분 가교 구조의 이미다졸-실란공충합체를 넣어 공중합체-구리 복합체를 형성하고 바인더를 함유한 용매에 혼합하여 제조한 구리 기반 전도성 페이스트의 단면구조를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 공중합체-구리 복합체는 구리 분말(110), 구리-인산염막(120), 및 부분 가교된 공중합체층(130)을 포함한다.
구리분말(110)은 평균 입자경이 1 ~ 10 마이크로미터인 구형, 플레이크, 침상, 섬유, 덴드라이트 형태 중 하나일 수 있다. 구리-인산염막(120)은 구리 분말(110) 표면 위에 배치된다. 부분 가교된 공중합체층(130)은 구리-인산염막(120) 위에 배치되고, 부분 가교 구조를 갖는 이미다졸-실란 공중합체를 포함한다. 부분 가교 구조를 갖는 이미다졸-실란 공중합체는 앞에서 상세히 설명하였으므로 여기서는 그 설명을 생략한다.
구리 기반 전도성 페이스트(100)는 상기 공중합체-구리 복합체 및 바인더를 함유한 용매(140)를 포함한다. 구리 기반 전도성 페이스트(100)는 상기 공중합체-구리 복합체 및 바인더를 함유한 용매(140)를 혼합하여 제조될 수 있다.
본 발명의 구리 페이스트는 이미다졸-실란 공중합체가 구리 분말에 도입된 공중합체-구리 복합체에 상기 구성성분과 첨가제들을 동시에 혼합한 후, 믹싱기를 통해 구리 페이스트로 제조할 수 있다. 상기 제조된 구리 페이스트는 스크린 프린팅, 롤투롤 공정, 옵세트 인쇄 등의 프린팅 방법을 통해 다양한 전도성 패턴으로 제조될 수 있으며, 이와 같은 구리 페이스트 패턴은 전기전자 소자와 웨어러블 소자에 활용될 수 있다. 상기 전도성 패턴은 내수성, 열안정성, 내충격성, 프린팅 작업성, 가사시간(pot life) 등이 모두 우수하고, 높은 온도의 경화공정이 추가적으로 요구되지 않아 전기전자 소자의 다양한 분야에 적용이 가능하다. 예를 들어 전극소재, 센서 트랜스듀서, 전자기차폐 소재, 터치패널 전극소재, 스마트폰 전극소재, 태양전지 전면전극, PDP판넬 전극, RFID 태그 안테나(Tag Antenna), 정전용량식 터치패널 회로, PCB 페이스트 스루홀 등에 적용이 가능하다. 본 발명의 구리 페이스트는 웨어러블 소자의 경우, 플렉서블 전자소재, 투명스크린 소재, 스마트 안경소재, 스마트 시계소재, 무선센서 소재, 손목 착용 밴드기기 소재 등에 적용이 가능하다.
아울러 구리 기반 전도성 페이스트를 다양한 프린팅 기술에 적용하기 위해서는 추가적인 열경화 및 자외선 경화공정이 제거된 새로운 전도성 전극을 제조하는 제조방법이 강력히 요구된다.
현재에 기장 많이 사용되고 있는 은(Ag) 페이스트는 대부분 열경화형 페이스트를 사용하고 있다. 열경화형 페이스트는 경화과정과 건조공정에 따른 열 에너지 소비와 유기용제를 사용함에 따른 작업환경 개선의 문제점을 가지고 있다. 따라서 종래에 사용되는 열경화형 은 페이스트를 대신하여 친환경적이고 경제적인 자외선 경화형 페이스트가 개발되었다. 자외선 경화형 페이스트의 경우, 현재 시판중인 열경화형 바인더 대신 자외선 경화형 올리고머를 사용하고 있으며, 유동특성을 부여하기 위해 단관능 모노머를 첨가하여 전도성 은 페이스트를 제조하여 페이스트 패턴을 형성하고 있다.　하지만 자외선 경화형 페이스트를 사용할 때는 부수적으로 자외선 경화장비가 추가적으로 요구되는 불편함이 야기되고 있다. 이와 같은 단점을 일거에 해소하기 위해서 바인더로 사용되는 재료를 중합반응이 완결된 고분자를 사용하여 단량체나 올리고머를 사용 시 요구되는 추가적인 중합 공정을 제거함으로써 열 경화공정이나 자외선 경화가 전혀 필요없는 구리 기반 전도성 페이스트를 제조할 수 있었으며, 이를 이용하여 전도성 전극을 용이하게 제조할 수 있었다. 이러한 신개념의 구리 페이스트가 제품으로 개발되면, 국내 전도성 페이스트 산업체에 대한 국제 경쟁력 강화와 비용절감, 생산성 증가 및 에너지 절약으로 인한 원가절감 등 여러 가지 장점들이 기대된다.
또한, 기존의 구리 기반 전도성 페이스트의 경우, 취약한 도막물성, 도막접착성 때문에 금속 기판과 같은 비 유연 재질에만 패턴화가 이루어지고 있다. 본 발명의 구리 기반 페이스트는 부분 가교 구조의 이미다졸-실란 공중합체를 사용하고 수성 및 유성 용매, 바인더와 첨가제를 포함하는 특징적인 구성으로 이루어져, 취성으로 인해 쉽게 도막이 부서지는 기존의 페이스트를 대체할 수 있는 향상된 물성을 나타내기 때문에 웨어러블 소자에도 적용할 수 있다. 특히, 신체에 액세서리 또는 의류 형태로 걸치거나 인체와 직접 접촉하는 웨어러블 소자의 특성상, 땀 또는 물에 잘 견디는 특성이 요구된다. 본 발명에서는 이러한 요구 조건을 충족시켜 다양한 전기 전자 소자 및 웨어러블 소자에 적용할 수 있는 구리 기반 전도성 페이스트를 구현하고자 하였다.
[ 실시예 ]
이하에서는, 본 발명에 대한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하며, 이를 통해 본 발명의 내용 및 유리한 효과 등이 더욱 구체적으로 이해될 수 있을 것이다. 다만, 이는 본 발명의 기술 사상을 더욱 명확히 하고자 단지 설명의 목적으로 제공되는 것으로서 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것으로 아니다.
실시예 1-3 및 비교예 1 (가교제 함량에 따른 구리 페이스트의 성능평가)
본 실시예 및 비교 실시예에서 전도성 입자는 평균 입자경 6 마이크로미터의 구리 플레이크 형태를 사용하였고, 바인더 수지로는 폴리스티렌술포네이트 수지를 사용하였으며, 용매로는 탈이온 증류수를 사용하였다.
이미다졸-실란 공중합체는 다음과 같이 제조하였다. 비닐이미다졸과 비닐트라이메톡시실란을 진공 조건에서 증류한다. 증류된 비닐이미다졸 단량체와 비닐트라이메톡시실란 단량체를 15:1 중량비로 섞어준 후, 가교제인 디비닐벤젠을 단량체 200 중량부 대비 1 중량부를 가하고, 개시제로 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN)을 단량체 100 중량부 대비 1 중량부를 가해주어 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체를 제조할 수 있었다. 이때, 단량체와 가교제 및 개시제로 이루어진 혼합용액 내에서 단량체와 개시제의 농도는 각각 1 몰농도 와 0.001 몰농도로 한다. 그리고 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 을 가하는 조건은 불활성 기체 조건의 68 ℃로 한다. 구리 분말 10 그램은 1 몰 염산수용액 10 밀리리터와 1.5 몰 인산수용액 4 밀리리터로 처리하여 준비한다. 그리고 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체를 구리 분말 100 중량부 대비 2 중량부를 가하고 30분 동안 교반을 거쳐 공중합체-구리 복합체를 제조한다. 제조된 공중합체-구리 복합체 2 그램에 용매인 증류수를 0.75 그램, 그리고 바인더로 폴리스티렌술포네이트(polystyrene sulfonate)를 0.25 그램을 가하고 섞어 구리 기반 수성 전도성 페이스트를 제조할 수 있었다. 상기와 같이 제조된 구리 기반 수성 전도성 페이스트를 이용하여 공중합체-구리 복합체 형성여부 및 구리 페이스트 내수성을 측정하였으며, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
구성성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
비닐이미다졸 10.5 10.5 10.5 10.5
비닐트라이메톡시실란 0.7 0.7 0.7 0.7
디비닐벤젠 0.112 0.028 0.56 ----
이소프로필알코올 31.4 31.4 31.4 31.4
개시제 0.112 0.112 0.112 0.112
공중합체-구리 복합체 형성여부 우수 우수 불량 우수
페이스트 내수성 양호 미흡 불량 불량
실시예 1의 경우는 이미다졸-실란공중합체에 가교가 도입된 상태이지만 공중합체로 구리 표면을 처리하기 위한 용매인 에탄올에 공중합체가 녹을 수 있는 정도이며, 공중합체-구리 복합체의 형성이 우수한 상태이며, 구리 페이스트 제조 시 물에 대한 내수성이 증가하여 구리 페이스트의 수분 안정성을 향상시킬 수 있었다. 이에 반해 비교예1의 경우 이미다졸-실란 공중합체에 가교가 전혀 도입되지 않았으며 공중합체-구리 복합체의 형성이 우수한 상태이며, 구리 페이스트 제조 시 물에 대한 내수성이 취약하여 이미다졸-실란 공중합체가 물과 접촉 시 녹는 현상을 관찰하였다.
실시예 2의 경우에는 이미다졸-실란 공중합체에 가교가 도입되었지만 가교제 함량이 실시예 1에 반해 적어서 공중합체로 구리 표면을 처리하기 위한 용매인 에탄올에 용이하게 녹으며 공중합체-구리 복합체의 형성이 우수한 상태이지만, 구리 페이스트 제조 시 물에 대한 내수성이 증가하지 않아 구리 페이스트의 물에 대한 내수성이 불량함을 알 수 있었다.
실시예 3의 경우에는 가교제 함량을 실시예1보다 증가하였으며 따라서 이미다졸-실란 공중합체에 가교밀도가 증가되어 이미다졸-실란 공중합체가 구리 표면을 처리하기 위한 에탄올에 높은 가교밀도로 인해 녹지 않아 구리 표면에 제대로 코팅될 수 없으며 공중합체-구리복합체를 형성할 수 없는 불량한 상태이었다. 따라서 구리 페이스트 제조 시 공중합체가 구리 표면에 코팅되지 않아 물에 대한 내수성이 불량함을 알 수 있었다. 이로써 가교제의 유무가 페이스트 내수성에 큰 영향을 미친다는 점을 알 수 있다.
또한, 가교제인 디비닐벤젠의 양을 0.112, 0.028, 0.56으로 조절한 예에서 가교제의 양이 부족거나 과량이어도 우수한 품질의 구리 기반 페이스트를 제조하는 데 문제가 있음을 알 수 있으며 적절한 양의 가교제가 첨가되어야 가장 최적의 공중합체-구리 복합체 형성과 페이스트 내수성이 나타남을 확인할 수 있다.
실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 (첨가제 종류에 따른 구리 페이스트의 성능 평가)
본 실시예 및 비교예에서 전도성 입자는 평균 입자경 6 마이크로미터의 구리 플레이크 형태를 사용하였고, 바인더 수지로는 폴리스티렌술포네이트 수지를 사용하였으며, 용매로는 탈이온 증류수를 사용하였다.
이미다졸-실란 공중합체는 다음과 같이 제조하였다. 비닐이미다졸과 비닐트라이메톡시실란을 진공 조건에서 증류한다. 증류된 비닐이미다졸 단량체와 비닐트라이메톡시실란 단량체를 15:1 중량비로 섞어준 후, 가교제인 디비닐벤젠을 단량체 200 중량부 대비 1 중량부를 가하고, 개시제로 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN)을 단량체 100 중량부 대비 1 중량부를 가해주어 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체를 제조할 수 있었다. 이때, 단량체와 가교제 및 개시제로 이루어진 혼합용액 내에서 단량체와 개시제의 농도는 각각 1 몰농도 와 0.001 몰농도로 한다. 그리고 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 을 가하는 조건은 불활성 기체 조건의 68 ℃로 한다. 구리 분말 10 그램은 1 몰 염산수용액 10 밀리리터와 1.5 몰 인산수용액 4 밀리리터로 처리하여 준비한다. 그리고 부분 가교 구조의 비닐이미다졸-실란 공중합체를 구리 분말 100 중량부 대비 2 중량부를 가하고 30 분 동안 교반을 거쳐 공중합체-구리 복합체를 제조한다. 제조된 공중합체-구리 복합체 2 그램 에 용매인 증류수를 0.75 그램, 그리고 바인더로 폴리스티렌술포네이트(polystyrene sulfonate)를 0.25 그램을 가하고 섞어 구리 기반 전도성 페이스트를 제조할 수 있었다.
또한 첨가제로 사용된 사슬연장제로는 디비닐술폰을 사용하였고, 필름충격완화제로는 폴리비닐피롤리돈을 사용하였으며, 건조지연제로는 에텔렌글리콜을 사용하였고, 분산제로는 4-도데실벤젠술포닉산을 사용하였으며, 접착증진제로는 글리시독시프로필트리메톡시실란을 사용하였다.
우선, 공중합체-구리 복합체를 폴리스티렌술포네이트(polystyrene sulfonate)와 증류수의 혼합용액에 첨가하여 핸드 믹싱으로 균일한 혼합액을 제조한 후, 여기에 일정량의 첨가제인 필름충격완화제, 건조지연제, 분산제 및 접착증진제를 첨가하여 다시 핸드 믹싱으로 교반하여 구리 페이스트를 제조하였다. 사슬연장제를 첨가하는 경우에는 디비닐술폰을 폴리스티렌술포네이트(polystyrene sulfonate)를 함유한 증류수 200 중량부 대비 6 중량부를 가하고 섞어 제조하였으며, 디비닐술폰이 첨가된 구리 페이스트를 커버글라스 위에 도포한 후, 상압조건에서 70 ℃에서 60분간 가열하여 구리 기반 전도성 페이스트를 열처리하였다.
비교예 1의 경우, 상기 실시예들에서 첨가제인 사슬연장제, 필름충격완화제, 건조지연제, 분산제 및 접착증진제 도입을 생략한 것으로, 그 제조 방법은 상기한 것과 동일한 방법으로 제조하였다.
상기와 같이 제조된 구리 페이스트를 커버글라스위에 도포한 후, 내수성, 도막물성, 건조지연성, 분산성 및 도막접착성을 측정하였으며, 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다(각 성분은 그램 단위임).
구성성분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1
공중합체-구리복합체 400 400 400 400 400 400 400
바인더수지 50 50 50 50 50 50 50
용매 150 150 150 150 150 150 150
사슬연장제 6 _____ 6 6 6 6 _____
필름충격완화제 2 2 _____ 2 2 2 _____
건조지연제 6 6 6 _____ 6 6 _____
분산제 0.2 0.2 0.2 0.2 _____ 0.2 _____
접착증진제 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 _____ _____
내수성 양호 불량 양호 양호 양호 양호 불량
도막물성 양호 양호 불량 양호 양호 양호 불량
건조지연성 양호 양호 양호 불량 양호 양호 불량
분산성 우수 우수 양호 양호 불량 양호 불량
도막접착성 100/100 100/100 불량 100/100 불량 불량 불량
위 결과에서 보는 바와 같이 실시예1의 경우 내수성, 도막물성, 건조지연성, 분산성 및 도막접착성 면을 종합적으로 고려할 때 가장 우수한 구리 페이스트 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
실시예 2의 경우에는 첨가제인 필름충격완화제, 건조지연제, 분산제 및 접착증진제는 첨가한 반면 사슬연장제인 디비닐술폰이 첨가되지 않아 바인더인 폴리스티렌술포네이트의 사슬연장이 형성되지 않았으며, 이로 인해 구리 페이스트의 내수성이 취약한 특성을 나타내었다. 폴리스티렌술포네이트가 구리 페이스트 필름 형성 시 물과 접촉하여 쉽게 필름도막이 녹아나 구리 페이스트의 적용 범위를 제한하게 된다. 그 외의 도막물성, 건조지연성, 분산성 및 도막접착성 면에서는 우수하여 양호한 구리 페이스트 특성을 나타내었다.
실시예 3의 경우에는 첨가제인 사슬연장제, 건조지연제, 분산제 및 접착증진제를 구리 페이스트에 첨가한 반면 필름충격완화제를 첨가하지 않은 경우이다. 구리 페이스트에 필름충격완화제인 폴리비닐피롤리돈을 첨가하지 않은 경우 구리 페이스트의 필름 도막성이 불량하였으며, 도막접착성 역시 불량함을 알 수 있었다. 이러한 결과에 따라, 본 발명에 있어서 폴리비닐피롤리돈이 구리 페이스트로서의 필름 도막 특성에 중요한 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.
실시예 4의 경우에는 첨가제인 사슬연장제, 필름충격완화제, 분산제 및 접착증진제를 구리 페이스트에 첨가한 반면 건조지연제를 첨가하지 않은 경우이다. 구리 페이스트의 전반적 특성은 우수하고 양호한 반면 건조지연제인 에틸렌글리콜을 구리 페이스트에 첨가하지 않을 경우, 페이스트의 가용시간이 짧은 단점을 극복할 수 없었으며, 단시간 내에 구리 페이스트가 굳어버리는 특성을 나타내었다.
실시예 5의 경우에는 첨가제인 사슬연장제, 필름충격완화제, 건조지연제 및 접착증진제를 구리 페이스트에 첨가한 반면 분산제를 첨가하지 않은 경우이다. 분산제인 4-도데실벤젠술포닉산을 구리 페이스트에 첨가하지 않은 경우에는 구리 페이스트 필름의 전반적 특성은 양호하나, 페이스트 내에 구리분말의 분산 상태가 원활하지 않아 도막의 분산성 및 도막의 접착성 면에서 불량한 결과를 보였다.
실시예 6의 경우에는 첨가제인 사슬연장제, 필름충격완화제, 분산제 및 건조지연제를 구리 페이스트에 첨가한 반면 접착증진제인 글리시독시프로필트리메톡시실란을 첨가하지 않을 경우이며, 이 경우 구리 페이스트 필름의 전반적 특성은 양호하나 필름 도막의 접착성이 불량함을 알 수 있었다. 한편, 비교예 1의 경우 첨가제인 사슬연장제, 필름충격완화제, 건조지연제, 분산제 및 접착증진제를 첨가하지 않은 예를 나타낸 것으로서, 사슬연장제인 디비닐술폰이 첨가되지 않을 시 수성바인더인 폴리스티렌술포네이트의 사슬연장이 형성되지 않아 구리 페이스트의 내수성이 취약한 특성을 나타내었다. 일반적으로 바인더인 폴리스티렌술포네이트는 필름 형성 시 취성으로 인해 쉽게 도막이 부서지는 특성이 있다. 필름충격완화제인 폴리비닐피롤리돈을 첨가하지 않은 경우 구리 페이스트의 필름 도막성이 불량함을 알 수 있었으며, 구리 페이스트의 가용시간이 짧은 단점을 보완하기 위해 건조지연제인 에틸렌글리콜을 첨가하지 않을 경우 단시간 내에 구리 페이스트가 굳어버리는 특성을 나타내었다.
또한, 분산제인 4-도데실벤젠술포닉산을 구리 페이스트에 첨가하지 않은 경우에는 페이스트 내에 구리 분말의 분산 정도가 양호하지 않아 분산 상태 및 도막의 접착성 면에서 불량한 결과를 보였다. 구리 페이스트에 접착증진제인 글리시독시프로필트리메톡시실란을 첨가하지 않을 경우, 필름 도막의 접착성이 불량함을 나타내었다.
결과적으로, 비교예1 의 불량한 성능은 제품화가 불가능한 수준으로, 실제로 사용하기 위해서는 많은 개선이 필요하다. 본원발명에서는 상기 표 2에 개시되어 있는 예에 국한하지 않고 그 외의 수성 및 유성 용매와 바인더 및 다양한 첨가제에 대한 구성을 포함하고 있다.
내수성은 7.5 cm X 2.5 cm 의 유리표면에 구리 페이스트를 도장한 후 섭씨 20±3도의 물에 침수시킨 다음 건조시킨 후 도막이 물에 의해 녹은 양을 무게를 달아 평가하였다. 구리 페이스트의 도막이 물에 대해 외형적으로 형태를 유지하고 무게 감량이 5 퍼센트 미만인 경우 내수성이 양호하다고 판단하였다. 도막물성은 7.5 cm X 2.5 cm 의 유리표면에 구리 페이스트를 도장한 후 도막 형성 유무를 현미경 렌즈를 통해 관찰하였다. 구리 페이스트 표면에 요철 유무와 도막형성 유무를 판단하여 평가하였다. 건조지연성은 구리 페이스트에 에틸렌글리콜을 넣은 시료와 넣지 않은 시료를 섭씨 20±3도의 항온 챔버에 두고 2 시간이 경과한 후 페이스트의 흐름성을 육안으로 관찰하여 평가하였다. 분산성은 7.5 cm X 2.5 cm 의 유리표면에 구리 페이스트를 도장한 후 현미경 렌즈를 통한 페이스트의 미세 구조의 고찰하여 분산성 상태를 파악하였다. 도막접착성은 크로스컷테스트(Cross cut Test)로 3M 스캇치 테이프(Scotch tape) 8-8890을 사용하여 ASTM D3359에 의해 평가하였다.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 우수한 물성을 갖는 구리 기반 전도성 페이스트를 제조할 수 있다. 상기 구리 기반 전도성 페이스트는 우수한 내부식성 및 내열성을 가질 수 있다.

Claims (28)

  1. 부분 가교 구조를 갖는 이미다졸-실란 공중합체가 염산수용액과 인산수용액으로 표면처리된 구리 분말에 도입된 공중합체-구리 복합체;
    용매;
    바인더; 및
    첨가제를 포함하고,
    상기 이미다졸-실란 공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 단량체와 하기 화학식 2로 표시되는 실란 단량체, 및 가교제를 이용하여 중합되는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019002214-appb-I000011
    화학식 1에서 X는 수소원자(H) 또는 메틸기(-CH3)를 나타내고, R1은 비닐기(vinyl) 또는 알릴기(allyl)를 나타냄
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2019002214-appb-I000012
    화학식 2에서 Y는 메톡시기(methoxy), 2-메톡시 에톡시기(2-methoxy ethoxy), 또는 아세톡시기(acetoxy)를 나타내고, R2는 비닐기를 나타냄
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란 단량체는 상기 이미다졸 단량체 100 중량부 대비 1 ~ 30 중량부인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가교제로 디비닐벤젠이 사용되는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가교제는 상기 이미다졸 단량체와 상기 실란 단량체의 합 200 중량부 대비 1 ~ 20 중량부인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리분말은 평균 입자경이 1 ~ 10 마이크로미터인 구형, 플레이크, 침상, 섬유, 덴드라이트 형태 중 하나인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 염산수용액 및 상기 인산수용액은 상기 구리 분말의 표면처리 시 동시에 도입되는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 염산수용액의 농도는 0.5 ~ 2 몰농도인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 염산수용액의 부피는 상기 구리 분말 10 그램에 대하여 3 ~ 10 밀리리터인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 인산수용액의 농도는 1 ~ 2.5 몰농도인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 인산수용액의 부피는 상기 구리 분말 10 그램에 대하여 1 ~ 5 밀리리터인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미다졸-실란 공중합체는 상기 구리 분말 100 중량부 대비 2 ~ 10 중량부인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더는 수성 바인더 또는 유성 바인더인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 수성 바인더는 폴리스티렌 술포네이트(polystyrene sulfonate), 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol), 하이드록시 메틸 셀룰로오스(hydroxylmethyl cellulose), 하이드록시 프로필 셀룰로오스(hydroxylpropyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(hydroxylpropylmethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 및 카르복시 프로필 셀룰로오스(carboxypropyl cellulose)중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 유성 바인더는 에틸셀룰로오스(ethylcellulose), 에틸렌 글리콜 부틸 에테르(ethylene glycol butyl ether), 하이드록시에틸 셀룰로오스 (hydroxyethyl cellulose), 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스(ethyl hydroxyethyl cellulose), 메틸셀룰로오스(methylcellulose), 및 니트로셀룰로오스(nitrocellulose) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 수성 바인더 또는 상기 유성 바인더는 상기 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 3 ~ 30 중량부인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 수성 용매 또는 유성 용매인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 수성 용매는 탈이온 증류수인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 유성 용매는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르(diethylene glycol dibutyl ether), 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 아세테이트(diethylene glycol monobutyl ether acetate), 알파-터피놀(α-terpinol), 베타-터피놀(β-terpinol), 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate), 및 카비톨 아세테이트(carbitol acetate) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 수성 용매 또는 상기 유성 용매는 상기 공중합체-구리 복합체 100 중량부 대비 15 ~ 60 중량부인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는 사슬연장제, 필름충격완화제, 건조지연제, 분산제, 및 접착증진제 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 사슬연장제는 디비닐술폰, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올, 시클로헥산디메탄올, 하이드로퀴논 비스(2-하이드록시에테르)에테르, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디메틸티오톨루엔디아민, 및 디에틸톨루엔디아민 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 필름충격완화제는 폴리비닐피롤리돈인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 건조지연제는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 및 디프로필렌글리콜 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 분산제는 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 양면성 계면활성제, 및 비이온형 계면 활성제 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 접착증진제는 글리시독시프로필트리메톡시실란, 메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 및 비닐트리아세톡시실란 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 사슬연장제, 상기 필름충격완화제, 상기 건조지연제, 상기 분산제, 상기 접착증진제는 각각 상기 바인더를 함유하는 상기 용매 200 중량부 대비 0.01 ~ 10 중량부인 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
  27. 공중합체-구리 복합체;
    용매;
    바인더; 및
    첨가제를 포함하고,
    상기 공중합체-구리 복합체는,
    구리 분말,
    상기 구리 분말 표면 위에 배치되는 구리-인산염막, 및
    상기 구리-인산염막 위에 배치되고, 부분 가교 구조를 갖는 이미다졸-실란 공중합체를 포함하는 공중합체층을 포함하며,
    상기 이미다졸-실란 공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 단량체와 하기 화학식 2로 표시되는 실란 단량체, 및 가교제를 이용하여 중합되는 것을 특징으로 하는 구리 기반 전도성 페이스트.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019002214-appb-I000013
    화학식 1에서 X는 수소원자(H) 또는 메틸기(-CH3)를 나타내고, R1은 비닐기(vinyl) 또는 알릴기(allyl)를 나타냄
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2019002214-appb-I000014
    화학식 2에서 Y는 메톡시기(methoxy), 2-메톡시 에톡시기(2-methoxy ethoxy), 또는 아세톡시기(acetoxy)를 나타내고, R2는 비닐기를 나타냄
  28. 제 1 항 또는 제 27 항의 구리 기반 전도성 페이스트를 포함하는 소자.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4117397A4 (en) * 2020-03-02 2023-05-10 Fuji Corporation WIRING FORMING PROCESS

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101906767B1 (ko) * 2018-04-12 2018-10-10 서울대학교산학협력단 구리 기반 전도성 페이스트 및 그 제조방법
KR102311273B1 (ko) * 2021-02-08 2021-10-13 장정식 장기안정성이 향상된 전도성 구리 분말 기반 유성 페이스트 및 그 제조방법
KR102409631B1 (ko) * 2021-12-30 2022-06-16 장정식 향상된 내열특성을 갖는 도전성 구리 분말 페이스트 및 그 제조방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100123131A (ko) * 2009-05-14 2010-11-24 삼성전자주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조방법
JP2011216475A (ja) * 2010-03-18 2011-10-27 Furukawa Electric Co Ltd:The 導電性ペースト、及びその製造方法、並びに導電接続部材
JP2015090899A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 古河電気工業株式会社 接続構造体および該接続構造体を形成するための銅粒子含有ペースト
KR20150056963A (ko) * 2013-11-18 2015-05-28 서울대학교산학협력단 단일 공정의 부식 방지된 구리 페이스트 제조와 다이폴 태그 안테나로의 응용
JP2016147844A (ja) * 2009-12-23 2016-08-18 モメンティブ パフォーマンス マテリアルズ インコーポレイテッド ネットワーク共重合体架橋組成物ならびにそれを含有する製品
KR101906767B1 (ko) * 2018-04-12 2018-10-10 서울대학교산학협력단 구리 기반 전도성 페이스트 및 그 제조방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09180542A (ja) * 1995-12-25 1997-07-11 Hitachi Chem Co Ltd 導電性ペースト
JP2000072846A (ja) * 1998-08-31 2000-03-07 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体用樹脂ペースト
WO2001023466A1 (en) * 1999-09-27 2001-04-05 Georgia Tech Research Corp. Electrically conductive adhesive containing epoxide-modified polyurethane
JP2002355931A (ja) * 2001-05-30 2002-12-10 Dainippon Printing Co Ltd 積層体およびその製造方法
US6998443B2 (en) * 2003-09-02 2006-02-14 Equistar Chemicals, Lp Flame retardant insulation compositions having improved abrasion resistance
WO2009017051A1 (ja) * 2007-07-27 2009-02-05 Zeon Corporation 多層回路基板用複合体
CN101507885A (zh) * 2009-02-11 2009-08-19 厦门大学 亲水型固相萃取搅拌棒及其制备方法
WO2011013927A2 (ko) * 2009-07-28 2011-02-03 주식회사 동진쎄미켐 저온소성용 열경화성 전극 페이스트
CN103238234B (zh) * 2010-09-30 2016-08-10 日本瑞翁株式会社 二次电池多孔膜浆料、二次电池多孔膜、二次电池电极、二次电池隔板及二次电池
CN103403919B (zh) * 2011-02-25 2016-10-26 日本瑞翁株式会社 二次电池用多孔膜、二次电池多孔膜用浆料及二次电池
JP2013143368A (ja) * 2012-01-06 2013-07-22 Pelnox Ltd 水系導電性ペースト
CN104485154A (zh) * 2014-12-24 2015-04-01 苏州晶讯科技股份有限公司 一种激光照射形成铜电路的含铜电子浆料

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100123131A (ko) * 2009-05-14 2010-11-24 삼성전자주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조방법
JP2016147844A (ja) * 2009-12-23 2016-08-18 モメンティブ パフォーマンス マテリアルズ インコーポレイテッド ネットワーク共重合体架橋組成物ならびにそれを含有する製品
JP2011216475A (ja) * 2010-03-18 2011-10-27 Furukawa Electric Co Ltd:The 導電性ペースト、及びその製造方法、並びに導電接続部材
JP2015090899A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 古河電気工業株式会社 接続構造体および該接続構造体を形成するための銅粒子含有ペースト
KR20150056963A (ko) * 2013-11-18 2015-05-28 서울대학교산학협력단 단일 공정의 부식 방지된 구리 페이스트 제조와 다이폴 태그 안테나로의 응용
KR101906767B1 (ko) * 2018-04-12 2018-10-10 서울대학교산학협력단 구리 기반 전도성 페이스트 및 그 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4117397A4 (en) * 2020-03-02 2023-05-10 Fuji Corporation WIRING FORMING PROCESS

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