KR100628460B1 - 배선형성용 조성물, 이를 이용한 배선형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배선형성용 조성물, 이를 이용한 배선형성 방법에 관한 것으로 다양한 전자 또는 전기 기기에 사용되는 기판의 배선을 형성함에 있어서, 그 배선형성의 공정을 단순화하여 제조원가를 낮추며, 이를 통하여 복잡한 배선형성 공정에서 발생하는 여러 문제점이 발생하지 않도록 하며, 용이하게 배선을 형성할 수 있는 배선형성용 조성물과, 이를 이용한 배선형성 방법 및 이 배선을 포함하는 장치에 관한 것이다.
나노 금속전구체, 잉크젯 프린팅, 전자태그, 터치패널, 리소그라피, IC카드, 디스플레이 장치

Description

배선형성용 조성물, 이를 이용한 배선형성 방법 {COMPOSITION FOR FORMING CIRCUIT AND METHOD OF FORMING CIRCUITS USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 배선형성용 조성물을 이용하여 실크스크린 방식으로 인쇄한 RF-ID 안테나 배선의 일 실시예를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 배선형성용 조성물을 이용하여 실크스크린 방식으로 인쇄한 RF-ID 안테나 배선의 다른 실시예를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 배선형성용 조성물을 이용하여 유리기판에 스프레이 코팅 방식으로 도포한 전극판의 일 실시예를 나타낸 사진이다.
도 4는 도 3의 전극판의 일 실시예에 대한 확대 사진이다.
본 발명은 배선형성용 조성물, 이를 이용한 배선형성 방법에 관한 것으로 다양한 전자 또는 전기 기기에 사용되는 기판의 배선을 형성함에 있어서, 그 배선형성의 공정을 단순화하여 제조원가를 낮추며, 이를 통하여 복잡한 배선형성 공정에서 발생하는 여러 문제점이 발생하지 않도록 하며, 용이하게 배선을 형성할 수 있는 배선형성용 조성물과, 이를 이용한 배선형성 방법 및 이 배선을 포함하는 장치 에 관한 것으로 특히, 전자태그(RF-ID Tag) 또는 그 안테나, IC카드, 디스플레이장치 또는 터치 패널(Touch Panel) 장치 등이 적용될 수 있다.
종래에 전자태그(RF-ID Tag), 그 안테나 또는 IC카드의 배선형성을 하기 위해서는 그의 원료가 되는 연성기판용 동박적층판인 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate)이 필수적인 원소재이며 이러한 FCCL을 이용하여 상기 기술한 배선을 형성한 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 제조하기 위해서는 다음과 같은 복잡한 공정을 거쳐 제작된다. 이를 공정별로 간단히 소개하면 먼저, FCCL (Flexible Copper Clad Laminate : 연성인쇄회로기판)의 기지는 PI(Poly Imide)Film 혹은 PET(Poly Ethylene Terephatalate)Film으로서 이에 동박 (Copper Foil)을 붙이기 위해서는 PI 필름 혹은 PET 필름 위에 에폭시계열의 접착제를 바르고, 그 위에 Copper Foil을 올려놓고 Hot Pressing 공정을 거쳐 만들어지게 된다. 이렇게 만들어진 FCCL에 회로를 만들기 위해서는 일반적으로 리소그라피(Lithography)공정을 거치게 되며, 이 과정은 통상적으로 반도체공정에 사용되는 공정으로서 회로를 제작하기 위한 Photo Mask를 비롯하여, DFR(Dry Film Register)라고 불리는 광경화형 포토레지스터, 노광장비, 에칭장비 및 에칭액, 세정 및 건조장치 등 많은 고가의 장비가 요구되며, 각각의 공정이 복잡하고, 이러한 난이도가 높은 다수의 공정에 의하여 제조되므로 제조비용이 올라갈 수밖에 없는 문제점이 있다.
또한 이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에 새롭게 진행되는 기술로는 인쇄공정시 증착공정을 도입하여, Copper이온 등을 증착함으로써 배선을 형성하는 건 식타입의 방식이 등장하였으나 이 또한 진공 설비, 증착 장비 혹은 Sputtering장치 등 고가의 장비가 필요하며, 이를 위해서도 기제조된 Master Pattern이 필요한 점등의 많은 문제가 있다.
이러한 FCCL의 제조에 있어서의 상기 문제점은 통상의 PCB의 제조에서도 동일하게 발생할 뿐만 아니라 이외에도 각종의 디스플레이장치나 터치패널의 제조에 필요한 배선의 형성 및 GOC(Glass On Chip)의 배선형성 등 다양한 산업분야에서 미세 배선의 형성에 있어서는 동일한 문제점을 갖고 있으며 이에 대한 개선이 요구되고 있는 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 전자 또는 전기 기기에 사용되는 기판의 배선을 형성함에 있어서, 그 배선형성의 공정을 단순화하여 제조원가를 낮추며, 이를 통하여 복잡한 배선형성 공정에서 발생하는 여러 문제점이 발생하지 않으며, 용이하게 배선을 형성할 수 있는 배선형성용 조성물과, 이를 이용한 배선형성 방법 및 이 배선을 포함하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또다른 목적은 비저항이 낮은 다양한 금속류를 배선재료로 사용할 수 있도록 하여 배선재료의 선택가능성을 높이며, 미세 선폭 및 피치를 가지는 고집적 미세 배선을 형성할 수 있는 배선형성용 조성물과, 이를 이용한 배선형성 방법 및 이 배선을 포함하는 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
a)ㄱ) 0.05 내지 1 몰/L 농도의 금속염의 용액; 및
ㄴ) 상기 금속염의 금속성분과 동일한 몰 당량의 탄소수 6 내지 20의 카르복실기를 가지는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액을 반응시켜 제조되며, 상기 카르복실기를 가지는 탄화수소산이 상기 금속입자를 둘러싸는 형태를 가진 나노 금속전구체 10 내지 90 중량%; 및
b) 분산용매 10 내지 90 중량%
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선형성용 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은
상기 배선성형용 조성물을 기판 상에 도포하는 단계; 및
상기 도포된 기판을 건조하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선형성방법을 제공한다.
또한 본 발명은
상기의 배선형성방법으로 제조된 배선을 포함하는 장치를 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 배선형성용 조성물에 관한 것으로 금속입자 및 상기 금속입자를 둘러싸는 탄소수 6 내지 20의 카르복실기를 가지는 탄화수소를 함유한 나노 금속전구체 10 내지 90 중량% 및 분산용매 10 내지 90 중량%를 포함하여 구성된다.
본 발명에 사용되는 상기 금속입자는 통상의 전기전도성이 있는 금속은 모두 사용될 수 있으며, 바람직하게는 은(Ag), 동(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 또는 팔라듐(Pd) 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 카르복실기를 포함하는 탄화수소는 포화탄화수소 또는 불포화탄화수소를 모두 포함하며, 바람직하기로는 탄소수가 6 내지 20인 것이 금속 나노입자의 유동성 및 나노입자 형성에 있어 더욱 좋다.
상기 나노 금속 전구체 입자는 그 평균입경이 1 내지 50 ㎚인 것이 바람직하며, 특히 평균입경이 2 내지 10 ㎚인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 이 입자의 분포가 D10(하위 누적 10 %를 차지하는 직경) 1.5 ㎚이고, D90(하위 누적 90 %를 차지하는 직경)은 25 ㎚인 분포를 가지는 것이 좋다. 상기 범위 내일 경우 미세배선의 형성을 위한 분사 내지 도포가 미세하게 이루어질 수 있으며, 미세 노즐을 사용하는 경우에 노즐을 막지 않고 분사되어 기지에 적절히 결합될 수 있다.
또한 본 발명의 배선 형성용 조성물에 있어서 상기 나노 금속전구체의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 10 내지 90 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 20 내지 80 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위내일 경우 도전성 회로배선의 형성, 분산안정성 또는 잉크젯프린터, 스프레이 등의 분사장치 등에의 기기적합성 등에 있어 더욱 좋다.
바람직하게는 상기 나노 금속전구체가 ⅰ) 금속염의 용액, 및 카르복실기를 가지는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액을 혼합하는 단계; 및 ⅱ) 상기 ⅰ)단계에서 형성된 나노 금속전구체를 세정 및 건조하는 단계를 포함하여 제조되는 것이 좋다.
더욱 바람직하게는 상기 금속염은 질산은(AgNO3), 초산은(AgCH3COO), 질산동(Cu(NO3)2), 초산동(Cu(CH3COO)2), 염화동(CuCl2 ), 질산니켈(Ni(NO3)2), 초산니켈(Ni(CH3COO)2), 황산니켈(NiSO4), 염화니켈(NiCl2), 염화백금산(H 2PtCl6), 염화금산(HAuCl4), 염화팔라듐(PdCl2), 질산알루미늄(Al(NO3)3ㆍ9H2O), 무수염화알루미늄(AlCl3), 염화암루미늄(AlCl3ㆍ6H2O) 등의 수용성 염, 유기용매에 용해성이 있는 니켈아세틸아세토네이트, 동아세틸아세토네이트, 알루미늄아세틸아세토네이트 등의 아세틸아세토네이드, 및 가수분해가 가능한 니켈에톡사이드, 동에톡사이드 ,알루미늄에톡사이드, 알루미늄이소프로폭사이드, 알루미늄브톡사이드 등의 알콕사이드로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 사용하는 것이 좋다.
또한 전구체를 합성하기 위해 필요한 원료인 상기 카르복실기를 가지는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액에서 탄화수소산 또는 이들의 염은 카르복실기(COO- Function)를 갖는 탄화수소로서 산 또는 염의 형태를 모두 포함하며, 또한 포화탄화수소 및 불포화탄화수소를 모두 적용가능하다.
바람직하게는 상기 탄화수소산 또는 이들의 염은 구연산, 글루타민산, 라우릭산, 미리스틱산, 팔미틱산, 스테아릭산, 올레익산, 이소스테아릭산, 구연산나트륨, 글루타민산나트륨, 소듐라우레이트, 소듐미리스테이트, 소듐팔미테이트, 소듐스테아레이트, 소듐올레이트, 소듐이소스테아레이트, 구연산칼륨, 글루타민산칼륨, 포타슘라우레이트, 포타슘미리스테이트, 포타슘팔미테이트, 포타슘스테아레이트, 포타슘올레이트 및 포타슘이소스테아레이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것이 좋다.
또한 본 발명의 배선 형성용 조성물의 나노 금속전구체 입자를 제조함에 있어서 상기 반응시 금속염의 성분의 함량이 0.05 mole/ℓ 내지 1 mole/ℓ의 범위인 것이 바람직하다. 만일 0.05 mole/ℓ미만인 경우에는 입자의 사이즈는 작으나, 수율이 적어 대량생산성이 떨어지고, 1 mole/ℓ초과의 경우에는 대량생산성은 있으나, 입자의 크기가 커지는 등의 문제점이 발생할 수 있으므로 상기 범위내인 것이 좋다. 보다 바람직하게는 상기 조건을 만족하기 위해서 0.5 mole/ℓ 내지 0.7 mole/ℓ이면 더욱 좋다.
또한 다른 한편의 원료인 카르복실기(COO- Function)를 가지는 탄화수소산 용액의 경우에는 상기 금속염의 금속성분의 Mole수와 같은 몰당량수를 혼합하여 반응을 하는 것이 좋다. 이는 금속염의 Mole수보다 적은 량을 투입하는 경우, 금속염의 미반응물이 존재하며, 반응손실이 일어나 수율을 높일 수 없을 뿐만 아니라, 경제적인 측면을 고려한 것이며, 또한 금속염의 Mole수보다 많은 량을 투입하는 경우는 미반응 카르복실기가 잔류하여 반응물의 응집이 심하게 되고, 원하는 정도의 나노입자를 얻기가 어려운 점을 해결하기 위한 것이다.
또한 상기 반응에 의하여 만들어진 나노 금속전구체 입자는 세정공정을 거치면서, 반응생성물외의 수용성염 등의 이물질을 제거하고, 건조공정을 거쳐 건조체로 얻어진다.
또한 상기 건조에 의하여 형성된 나노 금속전구체의 응집은 막으면서 카르복실기를 줄이고, 금속함량을 높이기 위하여 상기 ⅱ)단계 이후에 ⅲ) 상기 ⅱ)단계에서 형성된 나노 금속전구체를 가열하는 단계를 더욱 실시할 수 있다.
즉, 상기 반응 및 세정, 건조에 의하여 얻어진 나노 금속전구체를 약 200 내 지 300 ℃범위의 열처리공정을 거치면서 나노 금속전구체 표면의 카르복실기 중 일부가 이산화탄소와 물을 생성하며, 제거됨으로써 나노 금속전구체의 금속함량을 높일 수 있어 더욱 좋다.
바람직하게는 본 발명의 배선형성용 조성물의 상기 나노 금속전구체의 금속함량은 70 중량% 이상인 것이 좋다.
또한 본 발명의 나노 금속전구체는 상기 반응과는 별도로 상기 반응에 의한 결과물과 유사한 구성을 가지는 상기 나노 금속전구체 입자를 제조하는 원료로서 기존의 지방산금속염, 보다 상세하게는 실버스테아레이트, 파라톨루엔산니켈, 동올레이트, 알루미늄스테아레이트, 알루미늄-12 하이드록시 스테아레이트 등을 활용하는 것도 가능하다.
또한 본 발명의 배선형성용 조성물에 있어서 상기 분산용매에는 공지의 다양한 분산용매가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 n-decanol 등의 지방족 알콜류, n-Hexane, Toluene, Xylene, Phenol 등의 방향족 용제, Terpineol 및 Butyl Carbitol Acetate로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것이 좋다. 특히 Terpineol 및 Butyl Carbitol Acetate은 고비점이고, 점도가 있어 더욱 좋다.
또한 상기 용매의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 본 발명의 배선형성용 조성물에 있어서 10 내지 90 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 20 내지 80 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위내일 경우에 도전성 회로배선의 형성, 분산안정성 또는 잉크젯프린터, 스프레이 등의 분사장치 등에의 기기적합성 등에 있어 더욱 좋다.
본 발명의 배선형성용 조성물은 졸 또는 페이스트 상을 가지며, 물성을 개선하기 위하여 필요에 따라 통상의 분산제, 증점제, 또는 첨가제를 0.01 중량% 내지 10 중량%를 추가로 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 배선형성용 조성물을 이용하여 배선을 형성하는 방법을 제공한다. 즉, 상기 배선성형용 조성물을 기판 상에 도포하는 단계 및 상기 도포된 기판을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선형성 방법이다.
상기 기판은 공지의 PCB, FPCB 등을 포함하는 수지기판, 유리기판 또는 반도체 기판을 포함하여 전도체의 배선이 형성 가능한 모든 기판을 의미한다. 또한 상기 도포 형태로는 배선형태로 도포하는 경우뿐만 아니라 기판 전체를 도포하는 경우도 포함하며, 배선의 형성을 위해서는 졸 또는 페이스트 형태의 상기 배선형성용 조성물을 잉크젯 프린트용으로 사용할 수 있도록 잉크화하고, 잉크젯 프린터를 이용하여 배선화하는 방법과 실크스크린용으로 사용할 수 있도록 졸 또는 페이스트화하고 실크스크린기계를 이용하여 배선화하는 방법, 스프레이용으로 사용할 수 있도록 졸 또는 페이스트화하고 스프레이건(Gun)을 이용하여 도포하는 방법 등을 포함한다.
상기 스프레이 방법의 경우에는 전체를 도포할 수도 있고, 마스크 필름을 일정한 패턴으로 바른 후에 전체면에 스프레이하고 이후에 상기 마스크 필름을 제거하여 패턴을 형성하는 형태의 배선형성방법을 적용할 수도 있다.
또한 기존의 리소그라피방식을 응용하여 포토레지스터를 기판의 전면에 코팅한 후 형성할 배선에 맞도록 설계된 Photo-Mask를 이용하여 노광 및 경화시킨 후 에칭을 행함으로써, 경화되지 않은 포토레지스터를 제거하여 형성된 박형 요부에 상기 배선형성 조성물을 포토레지스터가 제거된 자리인 얇은 홈인 박형 요부에 채우도록 하는 방법을 적용할 수 있다. 이를 통하여 상기 기술한 프린팅방식보다 후막이 15 내지 30 ㎛의 두께를 가지는 배선을 얻을 수 있다. 이와 유사한 형태로 패턴이 형성된 필름을 기판에 접착 등을 통하여 적층하거나, 전체면에 필름을 적층한 후 배선형성이 이루어질 부분의 필름만을 제거하여 상기와 같은 박형 요부를 형성한 후 이에 상기 배선성형용 조성물을 채워 넣을 수도 있다.
상기의 형성된 배선은 금속전구체 입자의 미세화에 따라 미세한 배선폭 및 피치를 가질 수 있으며, 따라서 상기 도포되어 형성되는 배선은 그 선폭이 1 내지 30 ㎛로 조절할 수 있다. 또한 상기 배선성형용 조성물의 도포 전에 보호필름을 1중 또는 2중으로 적층하여 보호층을 형성할 수 있다.
상기와 같이 도포가 완료된 기판은 건조공정을 거친다. 상기 건조공정은 120 내지 300 ℃에서 10 내지 30 분간 유지되는 것이 바람직하다.
또한 상기 건조공정에 있어서 나노 금속전구체의 강열 감량시 중량 감량율이 2 내지 20 중량%이내 이면 좋다. 더욱 바람직하게는 3 내지 5 중량%이내이면 더욱 좋다. 상기 중량 감량율이 2 중량% 미만의 경우에는 용제에 분산이 제대로 되지 않고 뭉침 현상이 발생하며, 20 중량%이상일 경우에는 배선후의 금속으로의 변환을 위한 열처리공정에서의 처리시간이 길어지고, 열처리를 장시간에 걸쳐 처리하더라도 배선의 형성이 엉성하고 충진이 제대로 이루어지지 않아 형성된 배선의 비저항이 높아지게 되는 원인이 될 수 있으므로 상기 범위 내인 것이 좋다.
또한 상기 배선성형이 완료된 후인 도포가 완료된 기판은 건조공정 단계 후에 보호필름을 1중 또는 2중으로 적층하여 배선의 산화, 외부의 수분의 침투 및 이에 의한 오염 등을 방지하기 위한 보호층을 형성할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 배선형성방법으로 제조된 배선을 포함하는 장치를 제공한다. 상기 장치에는 전기배선을 포함하는 모든 장치가 이에 포함될 수 있으며, 바람직하게는 미세한 배선을 통하여 경량화가 필요한 전자태그(RF-ID Tag), 그 안테나, IC카드, Display장치(특히, 핸드폰, PDA, 노트북 등의 휴대용) 또는 Touch Panel 장치 등을 포함하는 각종 전자회로의 배선 형성방법에 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1] : 내열성 Film위의 배선 형성
나노 금속전구체 입자를 제조함에 있어 아래와 같은 방법으로 제조하였다. 우선 질산은(AgNO3)을 칭량하여 0.1 mole/ℓ의 용액을 제조하기 위해, 일반적으로 사용되는 시약급의 질산은 16.98g 정량하고 이를 초순수에 녹여 전체량을 1 ℓ로 맞추었다. 또한 다른 한편에서는 시약급 소듐스테아레이트를 칭량하여 0.1 mole/ℓ용액을 만든 후, 두 용액을 교반기가 장착된 장치내에서 혼합했다. 이때 만들어지는 물질은 Silver Stearate이었다. 반응물인 Silver Stearate를 여과기에서 얻 어낸 후 Na+ 이온 및 NO3 - 이온이 검출되지 않을 때까지 초순수로 세정하였다. 세정 완료후 80 ℃로 설정된 건조기내에서 12 시간 건조하였다.
이렇게 얻어진 금속유기화합물 10 g을 Hot Plate위에 장치된 500 ml의 유리 비이커에 넣고 상압, 공기중에서 승온하여 250 ℃가 유지되도록 가열하였다. 가열을 해감에 따라 백색의 실버스테아레이트가 표면부터 녹아가면서 점점 갈색으로 색상이 변해가고 가열개시후 1 시간을 유지하면 짙은 갈색으로 변하였다. 이렇게 얻어진 분말은 2.5 g이었으며, 이 분말을 n-Hexane 100 ㎖에 넣고 15분간 교반을 실시하면 n-Hexane에 잘 분산된 나노 금속전구체 졸(Sol) 100 ㎖(점도: 4 cPs, 비중: 0.89, 강열감량 : 11.8 중량%)을 얻었다. 이를 Spin Coating Machine을 이용하여 PI(Poly Imide) Film에 바르고 약 60 ℃의 건조기로 사전 건조후 220 ℃로 설정된 고온건조기에 넣고 15 분간 유지한 후 건조기에서 꺼낸 후 저항측정기로 측정시 비저항은 3.5*10-5 Ωcm 이었으며, 이때 배선의 색상은 은빛의 배선이었다.
[실시예 2 내지 11]
상기 실시예 1과 동일한 방으로 실시하되, 하기 표 1에 기재한 바와 같이 나노 금속전구체를 분산시키는 용제의 종류와 함량 그리고 증점제의 종류 및 함량에 따라 달리하였다. 하기 표 1에서 나노 금속전구체 및 증점제의 투입량의 단위는 중량%이며, 나머지 잔량은 용제이며, 사용된 증점제는 니트로 셀룰로오스(Nitro Cellulose, 분자량 150,000)를 사용하였다.
실시예 2 내지 실시예 11의 실험에서는 다음과 같은 결과를 얻었다. 이때의 배선형성방법은 실크스크린방법으로 행하였다. 이에 대한 결과물은 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같다.
[표 1]
구 분 나노금속전구체 용제의 종 류 증점제 종 류* 증점제 투입량 열처리 조 건** (℃*min) 점도 (cP) 배선 두께(㎛) 코팅 후 물성
비저항 (Ωcm) 부착력
실시예2 30 Terpineol-Butyl CarbitolAcetate혼합물 (중량비 1:1인 혼합물) N.C 0.5 220*30 170,000 2.0 6.8*10-5 탈락 없음
실시예3 40 Terpineol-Butyl CarbitolAcetate혼합물 (중량비 1:1인 혼합물) " " 220*30 200,000 2.2 2.2*10-5 "
실시예4 50 Terpineol-Butyl CarbitolAcetate혼합물 (중량비 1:1인 혼합물) " " 220*30 200,000 2.2 1.2*10-5 다소 탈락
실시예5 60 Terpineol-Butyl CarbitolAcetate혼합물 (중량비 1:1인 혼합물) " " 220*30 200,000 2.2 2.2*10-6 "
실시예6 70 Terpineol-Butyl CarbitolAcetate혼합물 (중량비 1:1인 혼합물) " " 220*30 200,000 2.2 2.2*10-6 "
실시예7 30 Terpineol-Butyl CarbitolAcetate혼합물 (중량비 1:1인 혼합물) - - 220*30 70,000 2.0 8.3*10-6 다소 탈락
실시예8 30 Terpineol-Butyl CarbitolAcetate혼합물 (중량비 1:1인 혼합물) N.C 0.1 220*30 130,000 2.2 2.5*10-3 다소 탈락
실시예9 30 Terpineol-Butyl CarbitolAcetate혼합물 (중량비 1:1인 혼합물) " 0.3 220*30 150,000 2.3 3.8*10-3 탈락 없음
[실시예 12]
나노 금속전구체 입자를 제조함에 있어 아래와 같은 방법으로 제조할 수 있었다. 우선 질산은(AgNO3)을 칭량하여 0.08 mole/ℓ의 용액을 제조하기 위해, 일반 적으로 사용되는 시약급의 질산은 13.59 g 정량하고 이를 초순수에 녹여 전체량을 1 ℓ로 맞추었다. 또한 다른 한편에서는 시약급 포타슘스테아레이트를 칭량하여 0.08 mole/ℓ용액을 만든 후, 두 용액을 교반기가 장착된 장치내에서 혼합하였다. 이때 만들어지는 물질은 Silver Stearate이었다. 반응물인 Silver Stearate를 여과기에서 얻어낸 후 K+ 이온 및 NO3 - 이온이 검출되지 않을 때까지 초순수로 세정하였다. 세정 완료후 80 ℃로 설정된 건조기내에서 12 시간 건조하였다.
이렇게 얻어진 금속유기화합물 10 g을 Hot Plate위에 장치된 500 ㎖의 유리 비이커에 넣고 상압, 공기 중에서 승온하여 250 ℃가 유지되도록 가열하였다. 가열을 해감에 따라 백색의 실버스테아레이트가 표면부터 녹아가면서 점점 갈색으로 색상이 변해가고 가열 개시후 1 시간을 유지하면 짙은 갈색으로 변하였다. 이렇게 얻어진 분말은 2.1 g이었으며, 이 분말을 n-Hexane 20 ㎖에 넣고 15 분간 교반을 실시하면 n-Hexane에 잘 분산된 나노 금속전구체 졸(Sol) 20 ㎖(점도: 6 cPs, 비중: 0.89, 강열감량 : 11.8 중량%)을 얻었다.
이렇게 얻어진 나노 금속전구체 졸(Sol)을 노즐직경이 0.2 mm인 스프레이건(Spray Gun)이 장착된 스프레이 장치의 용기에 넣고, 스프레이시의 공기 압력이 1∼2 Kg/cm2이 되도록 조정하였다. 이후 사전에 표면세정이 잘 되어 있고, 유리판의 표면온도가 약 40 ℃가 되도록 맞추어져 있고, 표면에 배선이외의 부분에 마스크 필름이 부착되어 있는 0.7 mm 두께의 평면유리판에 10 중량%의 나노 금속전구체 졸(Sol)을 스프레이하여 유리표면에 나노 금속전구체 졸(Sol)이 닿자마자 건조될 수 있도록 하였다.
이러한 공정을 거쳐 유리판 위에 형성된 배선을 미리 70 ℃로 맞추어진 건조기를 통과시켜 건조를 행 한 후 마스크 필름을 제거하고, 열풍건조기에서 220 ℃, 30 분간 열처리함으로서 배선의 두께가 약 1.80 ㎛의 도막을 만들 수 있었다.
이 때의 비저항은 2.8*10-6 이었으며 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이 은(Ag) 광채가 나는 상태이었다.
[실시예 13]
나노 금속전구체 입자를 제조함에 있어 아래와 같은 방법으로 제조할 수 있었다. 우선 질산은(AgNO3)을 칭량하여 0.08 mole/ℓ의 용액을 제조하기 위해, 일반적으로 사용되는 시약급의 질산은 13.59 g 정량하고 이를 초순수에 녹여 전체량을 1 ℓ로 맞추었다. 또한 다른 한편에서는 시약급 포타슘스테아레이트를 칭량하여 0.08 mole/ℓ용액을 만든 후, 두 용액을 교반기가 장착된 장치내에서 혼합하였다. 이때 만들어지는 물질은 Silver Stearate이었다. 반응물인 Silver Stearate를 여과기에서 얻어낸 후 K+ 이온 및 NO3 - 이온이 검출되지 않을 때까지 초순수로 세정하였다. 세정 완료후 80 ℃로 설정된 건조기내에서 12 시간 건조하였다.
이렇게 얻어진 금속유기화합물 10 g을 Hot Plate위에 장치된 500 ㎖의 유리 비이커에 넣고 상압, 공기 중에서 승온하여 250 ℃가 유지되도록 가열한다. 가열을 해감에 따라 백색의 실버스테아레이트가 표면부터 녹아가면서 점점 갈색으로 색상 이 변해가고 가열 개시후 1 시간 유지하면 짙은 갈색으로 변하였다. 이렇게 얻어진 분말은 2.1 g이었으며, 상기의 같은 공정을 여러 번 시행하여 얻어진 분말 100 g을 비점이 216 ℃인 α-Terpineol와 Butyl Carbitol Acetate를 중량비 1:1로 혼합한 혼합용매 400 ㎖에 넣고 15 분간 공전자전이 가능한 교반혼합장치(Kurabo K-300)를 사용하여 Paste화 하였다. 이때 얻어진 Paste의 점도는 1,000 cPs 이었다.
이러한 Paste를 이용함에 있어 기존에 사용되어지던 리소그라피방식을 응용하였다. 기존의 리소그라피방식과 같이 포토레지스터를 전면에 코팅한 후 배선에 맞도록 설계된 Photo-Mask를 이용하여 노광 및 경화시킨 후 에칭을 행함으로써, 경화되지 않은 포토레지스터를 제거한 후, 상기공정에서 제조된 Paste를 포토레지스터가 제거된 자리에 들어가도록 한 후 70 ℃에서 사전건조하고, 220 ℃, 30 분간 열처리를 하였다. 이후 기존의 경화된 포토레지스터를 에칭액으로 제거하여 미세 패턴의 배선을 형성하였다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 배선형성용 조성물, 이를 이용한 배선형성 방법 및 이 배선을 포함하는 장치에 따르면 본 발명은 전자 또는 전기 기기에 사용되는 기판의 배선을 형성함에 있어서, 그 배선형성의 공정을 단순화하여 제조원가를 낮추며, 이를 통하여 복잡한 배선형성 공정에서 발생하는 여러 문제점이 발생하지 않으며, 용이하게 배선을 형성할 수 있고, 고가의 장비가 필요 없이 미세 배선의 형성이 가능하므로 경제적으로 고효율의 배선 형성이 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 미세 배선폭 및 필요한 부분에만 프린팅을 통하여 귀 금속의 경우에 사용량을 최소화할 수 있으며, 재료의 다양한 선택이 가능함에 따라 비저항이 낮은 다양한 금속류를 배선재료로 사용할 수 있도록 하여 배선재료의 선택가능성을 높이며, 미세 선폭 및 피치를 가지는 고집적 미세 배선을 형성할 수 있어 경박단소한 전기, 전자 장치의 제조를 가능하도록 하는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 상세한 설명에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

Claims (12)

  1. a)ㄱ) 0.05 내지 1 몰/L 농도의 금속염의 용액; 및
    ㄴ) 상기 금속염의 금속성분과 동일한 몰 당량의 탄소수 6 내지 20의 카르복실기를 가지는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액을 반응시켜 제조되며, 상기 카르복실기를 가지는 탄화수소산이 상기 금속입자를 둘러싸는 형태를 가진 나노 금속전구체 혼합물 10 내지 90 중량%; 및
    b) 분산용매 10 내지 90 중량%
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노 금속전구체가 0.05 내지 1 몰/L 농도의 금속염의 용액 및 상기 금속염의 금속성분과 동일한 몰당량의 탄소수 6 내지 20의 카르복실기를 가지는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액을 혼합한 후, 세정 및 건조하여 제조되는 것을 특징으로 하는 배선형성용 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배선성형용 조성물에 분산제, 증점제, 또는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배선형성용 조성물.
  5. a) 제1항 기재의 배선형성용 조성물을 기판 상에 도포하는 단계; 및
    b) 상기 도포된 기판을 건조하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선형성방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 건조온도는 120 내지 300 ℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 배선형성방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 도포는 실크스크린 방식, 잉크젯 프린팅 방식, 스프레이 코팅방식 또는 박형 요부에 채우기 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배선형성방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 박형 요부는 광경화형 수지의 리소그라피 공정에 의하여 형성되거나 필름적층에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배선형성방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 도포되어 형성되는 배선은 그 선폭이 1 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 하는 배선형성방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 배선성형용 조성물의 건조 후에 보호필름을 1중 또는 2중으로 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배선형성방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
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