KR100872162B1 - 도전성 금속 나노입자 및 이를 포함하는 나노금속 잉크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도전성 금속 나노입자 및 이를 포함하는 나노금속 잉크에 관한 것으로, 특히 금속 및 카르복실기를 가지는 탄화수소를 포함하는 도전성 금속 나노입자, 이의 제조방법, 상기 도전성 나노입자를 포함하는 나노금속 잉크와 상기 나노금속 잉크를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 미세한 패턴의 인쇄회로기판을 제조하면서도 필름에 동박을 결합하는 동박적층판(CCL)의 제작과 리소그라피(Lithography)공정을 모두 제거하고, 단일 공정으로 수지필름에 바로 배선을 인쇄하여 공정을 단순화하고, 제조단가를 획기적으로 줄일 뿐만 아니라, 인쇄회로기판의 배선폭의 미세화를 통하여 고집적, 고효율의 인쇄회로기판의 제조가 가능한 것으로 핸드폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 전자제품 및 전기기기에 들어가는 연성인쇄회로기판(FPCB) 또는 일반기기의 인쇄회로기판의 배선을 형성하는데 있어서, 배선을 형성하기 위한 금속나노입자를 제조하고, 상기 금속나노입자를 잉크화하여 이를 인쇄함으로써, 새로운 방식에 의해 제조된 인쇄회로기판(PCB) 또는 연성인쇄회로기판(FPCB)을 산업용, 사무용 또는 가정용 전기전자제품에 적용하기 위한 방법에 관한 것이다.

도전성 금속 나노입자, 금속, 카르복실기, 잉크, 인쇄회로기판

Description

도전성 금속 나노입자 및 이를 포함하는 나노금속 잉크 {CONDUCTING METAL NANO PARTICLE AND NANO-METAL INK CONTAINING IT}

도 1은 테프론(Teflon)에 실시예 2에 따라 제조한 나노금속 페이스트로 배선을 인쇄한 사진이다.

도 2는 종이에 실시예 4에 따라 제조한 나노금속 페이스트로 배선을 인쇄한 사진이다.

본 발명은 도전성 금속 나노입자 및 이를 포함하는 나노금속 잉크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 공정으로 수지필름에 바로 배선을 인쇄하여 공정을 단순화하여 제조단가를 현저히 저하시킬 수 있는 도전성 금속 나노입자 및 이를 포함하는 나노금속 잉크, 및 이를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

종래 핸드폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등 각종 전자기기에 들어가는 연성인쇄회로기판(flexible printed circuit board, FPCB)과 일반적인 산업용, 사무용 또는 가정용 전기·전자기기에 사용되는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)은 수지필름에 전체적으로 동박이 결합되어 있는 연성동박적층판(flexible copper clad laminate, FCCL) 또는 동박적층판(copper clad laminate, CCL)을 리소그라피(lithography) 공정을 통하여 부분적으로 식각하여 원하는 배선만 남기는 복잡한 일련의 공정을 거쳐 제작되었다. 즉, 폴리이미드와 같은 내열성 수지필름 위에 접착제를 바르고 여기에 동박을 붙인 후 고온 프레스 공정을 통하여 연성동박적층판 또는 동박적층판을 제조하거나, 상기 접착제 대신 구리와 이종 원소의 합금으로 이루어진 중간층을 형성한 후 동박을 결합하는 공정을 통하여 인쇄회로기판의 원소재인 동박적층판을 제조하고, 이렇게 만들어진 동박적층판에 원하는 형태의 배선만을 남겨 원하는 회로를 만들기 위해서는 포토레지스터의 도포, 건조, 노광, 세정, 에칭, 포토레지스터 제거 등의 리소그라피 공정을 거치게 된다.

그러나 상기 공정은 통상적으로 반도체 공정에 사용되는 공정으로서 회로를 제작하기 위한 포토마스크를 비롯하여, DFR(dry film register)라고 불리는 광경화형 포토레지스터 도포장비, 노광장비, 에칭장비 및 에칭액, 세정장비 및 세정액, 건조장치 등 고가의 장비와 일련의 복잡하고, 제조비용이 높은 공정을 수행하여야 한다는 문제점이 있다.

이에 따라, 최근 인쇄공정시 증착공정을 도입하여, 구리 이온 등을 증착함으로써 배선을 형성하는 건식공정이 개발되었으나, 상기 공정은 진공설비 등 고가의 장비가 필요하며, 이를 위해서도 상기 포토마스크와 유사한 마스터 패턴을 필요로 하므로 일부공정의 생략이 가능하지만 여전히 고가의 장비와 일련의 복잡하고, 제조비용이 높은 공정을 수행해야 한다는 문제점이 있다.

이외에 전자·전기기기의 경박단소화 경향에 따라 상기 기기들에 사용되는 인쇄회로기판의 경우도 점점 고밀도, 고집적의 형태로 이루어지고 있으며, 이를 위해서 인쇄회로기판의 배선폭 및 배선간의 피치가 좁아지는 미세화가 필요하나 종래 인쇄회로기판에 적용되는 실크스크린 방식의 인쇄기법으로는 이러한 미세화의 요구를 만족시키지 못하는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 상기와 같은 기기의 경박단소화를 위한 인쇄회로기판의 미세화는 배선폭의 감소를 필요로 하나 배선폭이 좁아지면 배선저항이 증가하고, 상기 배선저항을 낮추기 위해서 비저항이 적은 금, 은, 백금과 같은 귀금속류의 사용이 필요로 하며, 이는 고가의 귀금속을 다량 소모하게 되므로 귀금속류 배선의 현실적인 적용이 어려운 문제점이 있다.

따라서, 공정의 단순화를 통하여 제조단가를 현저히 저하시킬 수 있는 인쇄회로기판의 제조방법에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 단순한 인쇄장비와 인쇄공정만으로도 미세 선폭 및 피치를 가지는 고집적 미세 인쇄회로기판을 제조할 수 있으며, 단일 공정으로 수지필름에 바로 배선을 인쇄하여 공정을 단순화하여 제조단가를 현저히 저하시킬 수 있는 도전성 금속 나노입자, 이의 제조방법 및 상기 도전성 금속 나노입자를 포함하는 잉크 및 페이스트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은 비저항이 낮은 귀금속류를 배선재료로 사용할 수 있도록 배선재료의 활용도가 높으며, 미세 선폭 및 피치를 가지는 고집적 미세 인쇄회로기판을 제조할 수 있는 인쇄회로기판 제조방법 및 이에 의해 제조된 인쇄회 로기판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 a) 금속 및 b) 카르복실기를 가지는 탄화수소를 포함하는 도전성 금속 나노입자를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 도전성 금속 나노입자를 환원반응시켜 제조한 환원 도전성 금속 나노입자를 제공한다.

또한 본 발명은 a) 금속염의 용액 및 b) 카르복실기를 가지는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 도전성 금속 나노입자의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 도전성 금속 나노입자 또는 환원 도전성 금속 나노입자를 포함하는 나노금속 잉크를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 도전성 금속 나노입자 또는 환원 도전성 금속 나노입자를 포함하는 나노금속 페이스트를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 나노금속 잉크 또는 페이스트를 수지필름에 인쇄하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 인쇄회로기판의 제조방법에 의하여 제조된 인쇄회로기판을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 도전성 금속 나노입자는 a) 금속 및 b) 카르복실기를 가지는 탄화수소를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하기로는 상기 도전성 금속 나노입자 는 금속의 표면을 카르복실기를 가지는 탄화수소가 둘러싼 형태인 것이 좋다.

본 발명에 사용되는 상기 a)의 금속은 통상의 전기전도성이 있는 금속은 모두 사용될 수 있으며, 구체적으로 은(Ag), 동(Cu), 니켈, 백금(Pt), 금(Au), 또는 팔라듐(Pd) 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 사용되는 상기 b) 카르복실기를 포함하는 탄화수소는 포화탄화수소 또는 불포화탄화수소를 모두 포함하며, 바람직하기로는 탄소수가 6 내지 20인 것이 금속 나노입자의 유동성 및 나노입자 형성에 있어 더욱 좋다.

상기 도전성 금속 나노입자는 그 평균입경은 1 내지 10 ㎚인 것이 바람직하며, 특히 평균입경이 4.5 내지 5.0 ㎚인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 이 입자의 분포가 D₁₀(하위 누적 10 %를 차지하는 직경) 3.0 내지 4.0 ㎚이고, D₉₀(하위 누적 90 %를 차지하는 직경)은 6.0 내지 7.0 ㎚인 분포를 가지는 것이 좋다. 상기 범위 내일 경우 잉크젯의 노즐에 의하여 분사되어 프린트되는 경우에 노즐을 막지 않고 분사되어 기지에 적절히 결합될 수 있다.

또한 상기 도전성 금속 나노입자에 있어서 금속은 50 내지 99 중량% 탄화수소는 1 내지 50 중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하며, 금속이 80 내지 97 중량%, 탄화수소가 3 내지 20 중량%인 경우 더욱 바람직하다. 함량이 상기 범위 내일 경우에 도전성 회로배선의 형성, 분산안정성, 잉크젯 프린터에의 기기적합성 등에 있어 더욱 좋다.

상기 도전성금속 나노입자는 인쇄회로기판 배선 형성용 잉크로 사용될 수 있 다.

상기 도전성 금속 나노입자는 a) 금속염 또는 금속염의 용액 및 b) 카르복실기를 가지는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 도전성 금속 나노입자의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다.

바람직하기로는 상기 도전성 금속 나노입자는

a) 금속염의 용액, 및 b) 카르복실기를 가지는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액을 혼합하는 단계를 통하여 제조되는 것이 좋다.

상기 a)의 금속염은 구체적으로는 질산은(AgNO₃), 초산은(AgCH₃COO), 질산동(Cu(NO₃)₂), 초산동(Cu(CH₃COO)₂), 염화동(CuCl₂ ), 질산니켈, 초산니켈, 황산니켈, 염화백금산(H₂PtCl₆), 염화금산(HAuCl₄), 염화팔라듐(PdCl₂ ) 등의 수용성 염과, 유기용매에 용해성이 있는 니켈아세틸아세토네이트, 동아세릴아세토네이트 등의 아세탈아세토네이드와, 가수분해가 가능한 니켈에톡사이드, 동에톡사이드 등의 알콕사이드 등이 포함될 수 있으나 도전성 나노 금속염 입자를 제조함에 있어, 전기전도성이 있는 금속의 양이온을 가진 염으로서 상기 원료 중 어느 특정한 것만을 한정하지는 않는다.

또한 상기 ⅱ)의 카르복실기를 가지는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액에서 탄화수소산 또는 이들의 염은 Carboxyl(COO^- Function)를 갖는 탄화수소로서 산 또는 염의 형태를 모두 포함하며, 또한 포화탄화수소 또는 불포화탄화수소를 모두 적용가능하며, 구체적으로 탄소수가 6 내지 20인 구연산나트륨, 글루타민산나트 륨, 소듐이소스테아레이트, 소듐미리스테이트, 소듐팔미테이트, 소듐스테아레이트, 소듐올레이트, 소듐이소스테아레이트, 구연산칼륨, 글루타민산칼륨, 포타슘라우레이트, 포타슘미리스테이트, 포타슘팔미테이트, 포타슘스테아레이트, 포타슘올레이트, 포타슘이소스테아레이트 등이 바람직하게 적용될 수 있으며, 상기 도전성금속의 양이온을 가진 염과 반응하여 포화탄화수소산 또는 불포화탄화수소산 도전성금속염을 제조할 수 있는 것으로서 상기 기술한 재료 이외에 공지의 재료가 이에 포함될 수 있다.

또한 상기 금속염의 용액과 카르복실기를 가지는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액에 사용되는 용매는 금속염 또는 탄화수소산 또는 염을 용해시킬 수 있는 용매이면 특별히 한정되지는 않으며, 수계 또는 유기계 모두 적용될 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 금속염의 용액과 카르복실기를 가지는 탄화수소 용액 또는 이들의 염 용액의 농도는 특별히 한정되지는 않으나, 제조공정 및 수율의 측면에서 각각 0.01 mol/L 내지 1.0 mol/L인 것이 바람직하며, 0.1 mol/L 내지 0.2 mol/L인 경우 더욱 바람직하다.

또한, 상기 용액들은 필요에 따라 적절한 비율로 혼합될 수 있으며, 특히 수율을 고려하여 1 내지 5 : 5 내지 1의 몰비로 혼합하는 것이 바람직하며, 1 : 1의 몰비로 혼합하면 더욱 좋다.

또한 본 발명의 상기 도전성 금속 나노입자는 필요에 따라 세정 및 건조하는 단계를 통하여 불순물을 제거할 수 있다. 상기 세정 및 건조는 통상의 세정 및 건 조공정이 모두 적용될 수 있음은 물론이다.

또한 본 발명의 상기 도전성 금속 나노입자는 환원단계를 통하여 환원 도전성 금속 나노입자가 될 수 있다.

상기 환원 단계를 통하여 금속이온에 결합한 탄화수소 중 일부가 이산화탄소와 물을 생성하며 제거되어, 환원 도전성 금속 나노입자 내의 금속함량이 상기 도전성 금속 나노입자 보다 높아지게 된다. 바람직하게는 상기 환원 도전성 금속 나노입자 내의 금속 함량은 95 중량% 이상인 것이 배선의 인쇄성에 있어서 더욱 좋다.

상기 환원은 특별히 한정되는 것이 아니나, 산소분위기 또는 불활성분위기에서 상기 도전성 금속 나노입자를 가열하는 방법으로 하는 것이 환원반응의 용이성 및 수율에 있어 더욱 좋으며, 필요에 따라 환원제를 첨가 후 가열할 수 있다. 상기 환원제의 구체적인 예로는 트리에틸아민이 있다. 또한 더욱 바람직하기로는 상기 가열은 70 내지 300 ℃에서 2 내지 24 시간 진행하는 것이 좋다.

또한 본 발명은 상기와 같이 제조되는 도전성 금속 나노입자 또는 환원 도전성 금속 나노입자를 포함하는 나노금속 잉크를 제공하는 바, 상기 나노금속 잉크는 ⅰ) 도전성 금속 나노입자 또는 환원 도전성 금속 나노입자와 ⅱ) 용매를 포함하며, 필요에 따라 통상의 분산제, 증점제, 또는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 용매는 잉크에 사용되는 통상의 용매가 모두 적용될 수 있음은 물론이며, 바람직하게는 잉크젯 프린터에 적합한 용매가 좋다.

또한 본 발명의 나노금속 잉크에서 상기 ⅰ) 도전성 금속 나노입자 또는 환 원 도전성 금속 나노입자의 함량은 인쇄를 통하여 배선에 도전성을 형성할 수 있는 정도이면 특별히 한정되지 않는다. 바람직하기로는 본 발명의 나노금속 잉크가 ⅰ) 도전성 금속 나노입자 또는 환원 도전성 금속 나노입자 10 내지 90 중량%와 ⅱ) 용매 90 내지 10 중량%를 포함하는 것이 좋으며, 필요에 따라 분산제, 증점제, 또는 기타 첨가제를 0.01 내지 10 중량%의 양으로 포함되는 것이 좋다. 또한 상기 도전성 금속 나노입자를 사용하는 경우에 본 발명의 나노잉크의 점도는 2000 내지 20000 cps, 더욱 바람직하기로는 8000 내지 9000 cps가 좋으며, 상기 환원 도전성 금속 나노입자를 사용하는 경우에 본 발명의 나노잉크의 점도는 10 내지 500 cps, 바람직하게는 10 내지 100 cps인 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 형성된 배선의 도전성, 수율, 프린터 기기적합성 등에서 좋다.

또한 상기 나노금속 잉크는 용매를 적절히 선택하고, 나노금속입자와 용매의 합 100 중량부에 대하여 증점제를 0.01 내지 10 중량부 포함하여 페이스트 형태로 제조될 수 있다. 바람직하기로는 상기 용매가 테르피네올(terpineol)이며, 증점제는 에틸 셀룰로오즈이다. 상기 나노금속 페이스트는 특히 스크린 인쇄에 적합하다. 이 경우 상기 나노금속 페이스트의 점도가 30000 내지 300000 cps인 것이 좋으며 더욱 바람직하기로는 80000 내지 150000 cps인 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 인쇄의 적합성 및 배선의 형성 등에 특히 좋다.

또한 본 발명은 상기 나노금속 잉크를 수지필름에 인쇄하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공한다.

구체적으로, 상기 인쇄회로기판의 제조방법은

a) 상기 나노금속 잉크로 프린팅하여 수지필름에 금속배선을 인쇄하는 단계;

b) 상기 a)단계에서 금속배선이 프린트된 인쇄회로기판을 건조하는 단계; 및

c) 상기 b)단계에서 건조된 인쇄회로기판을 소성하는 단계

로 형성될 수 있다.

상기 나노금속 잉크내의 금속은 도전성 금속 중에서도 비저항이 적은 구리, 은, 금, 백금, 니켈, 또는 이들의 혼합물인 것이 좋다.

또한 상기 잉크를 이용한 인쇄는 공지의 인쇄수단을 사용할 수 있음은 물론이며, 구체적으로 잉크젯, 스크린 등이 좋으며, 더욱 바람직하기로는 잉크젯을 이용한 인쇄이다. 상기 잉크젯은 잉크를 분사하여 패턴을 인쇄하는 형태의 모든 공지의 인쇄방법을 포함한다. 이를 통하여 디지털 인쇄방식에 따라 배선도를 완성하고, 이를 인쇄하도록 하면 작성되어진 배선도의 패턴에 따라 상기 나노금속 잉크를 수지필름에 원하는 배선형태로 분사하여 인쇄하여 금속배선의 패턴을 형성한다.

상기 a)단계의 수지필름은 일반적으로 PCB나 FPCB에 사용되는 통상의 수지필름을 사용할 수 있음은 물론이며, 바람직하게는 내열성이 우수한 PTFE 또는 폴리이미드를 포함하는 내열성 수지필름이 좋다.

또한 본 발명의 인쇄회로기판용 배선 형성방법은 상기 나노금속 잉크와 수지필름간의 반응 또는 확산을 방지하고, 배선과 수지간의 결합력을 향상시키기 위하여 a)단계의 금속배선의 인쇄 전에 상기 수지필름 상에 보호필름을 먼저 결합한 후에 나노금속 잉크로 인쇄할 수도 있다.

상기 보호필름은 통상의 PTFE 또는 폴리이미드를 포함하는 필름이 사용될 수 있으며, 보호기능을 강화하기 위해서는 이중으로 보호필름을 결합할 수도 있다.

뿐만 아니라, 상기 보호필름을 결합하는 방식 이외에도 a)단계의 금속배선의 인쇄 전에 수지필름상에 중간층을 결합할 수도 있다.

상기 중간층은 상기 나노금속 잉크의 인쇄 전에 순금속의 금속배선의 원소와 이종의 원소의 혼합물인 중간층을 순금속 금속배선과 같은 방식으로 수지필름상에 인쇄하고, 상기 중간층 배선상에 실제 금속배선을 인쇄하는 이중인쇄방식을 통하여 구성할 수 있다. 일예로, 상기 배선은 구리층이고, 상기 중간층은 구리와 니켈의 합금층인 것이 있다.

상기 b)의 건조 단계는 필요에 따라 실시할 수 있으며, 나노금속 잉크에 사용된 분산제의 종류 및 잉크의 점도에 따라서 인쇄 후 바로 잉크가 건조되어 별도의 외형적으로 구별되는 건조 단계가 진행되지 않을 수도 있다.

상기 c)의 소성 단계는 건조단계 이후에 건조된 잉크내의 분산제, 증점제 또는 첨가제 등을 제거하고 나노금속 입자간의 결합 또는 나노금속명의 금속으로의 환원 및 결합을 유도하기 위하여 실시된다.

상기 소성 단계는 수지필름에 열화를 가져오지 않고, 확산을 방지할 수 있도록 고온에서 장시간 실시하는 것이 바람직하며, 특히 150 내지 350 ℃에서 10 내지 30 분간 실시되는 것이 좋다.

상기와 같은 방법으로 제조되는 인쇄회로기판은 일반적인 인쇄회로기판 뿐만 아니라, 연성인쇄회로기판도 이에 해당된다. 특히, 본 발명의 인쇄회로기판은 배선을 얇고 가늘게 구성할 수 있으므로 소형화 및 고집적화에 유리하며, 연성인쇄회 로기판에의 적용에 있어 더욱 유리하다.

또한 본 발명은 상기와 같은 배선 형성방법에 의하여 형성된 인쇄회로기판을 제공하는 바, 상기 휴대용, 산업용, 사무용, 가정용 전자/전기기기를 포함한 다양한 분야에 적용되는 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로기판을 포함한다.

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

질산은 16.98 g을 정량하여 이를 초순수에 용해시키고 전체 양을 1 L로 하여 질산은(AgNO₃) 0.1 mol/L의 용액을 제조하였다. 그 다음, 구연산나트륨을 칭량하여 초순수에 용해시키고 0.1 mol/L의 용액으로 제조한 후, 교반기가 장착된 장치 내에서 상기 질산은 용액과 구연산나트륨 용액을 혼합하여 구연산 은(silver citrate)을 수득하였다. 상기 구연산 은을 Na^＋ 이온이 검출되지 않을 때까지 초순수로 세정하고, 세정 완료 후 80 ℃의 건조기에서 12 시간 동안 건조하였다.

상기와 같이 건조하여 수득된 구연산 은 10 g을 전체량의 0.2 중량%의 EC(Ethyl cellulose(300 cps))가 녹아있는 20 g의 Di acetone alcohol에 넣어 공전과 자전이 같이 되는 혼합장치에 넣고, 약 5 분간 작동시켜 점도가 8,000∼9,000 cps인 잉크를 제조하였다.

상기 제조한 잉크를 잉크젯 기록매체에 장착하여 글라스기판에 인쇄한 결과 회로배선을 만들 수 있었으며, 인쇄 후 인쇄된 기판을 150 ℃의 열처리로에 통과시킨 결과 도전성이 우수한 금속배선이 형성되었다.

실시예 2

질산은 16.98 g을 정량하여 이를 초순수에 용해시키고 전체 양을 1 L로 하여 질산은(AgNO₃) 0.1 mol/L의 용액을 제조하였다. 그 다음, 미리스테아레이트를 칭량하여 초순수에 용해시키고 0.1 mol/L의 용액으로 제조한 후, 교반기가 장착된 장치 내에서 상기 질산은 용액과 소듐미리스테이트 용액을 혼합하여 미리스테이트 은(silver myristate)을 수득하였다. 상기 미리스테이트 은을 Na^＋ 이온이 검출되지 않을 때까지 초순수로 세정하고, 세정 완료 후 80 ℃의 건조기에서 12 시간 동안 건조하여 백색의 미립자 분말상의 미리스테이트 은을 수득하였다.

상기 수득된 미리스테이트 은 120 g과 트리에틸아민 289.7 g을 3구 플라스크에 넣고, Desk top Circulator를 5℃ Setting한 후 유지시키고 Heating Mantle을 사용하여 온도가 80 ℃까지 올라간 후 2시간 동안 유지하였다. 유지시간이 끝난 후 반응 용액을 곧바로 메탄올 1L에 첨가한 후 정치 시켰다. 침전 후 상등액을 제거하고 5 ~ 7회 정도 메탄올로 세정한 후 건조하여 미리스테이트가 5 중량% 미만으로 제거된 은 분말을 수득하였다.

상기 수득된 분말에 Terpineol 등의 용제와 에틸 셀루로우즈 같은 증점제를 첨가 한 후 마일드한 온도에서 Heating하여 Silver Paste를 제조하였다. 이때의 은 함량은 50 내지 60 중량%이었으며, 점도는 80,000 ~ 150,000 cP의 점도로 Paste를 제조하였다.

상기 제조한 페이스트를 스크린 인쇄 한 후, 220 ℃로 맞추어진 전기로에서 약 10 분 정도 유지시킨 결과 Ag 금속배선을 얻을 수 있었으며, 이때 비저항은 5.6 x 10^­6 Ω㎝이었다.

실시예 3

염화금산 5 중량%를 정량하여 이를 초순수에 용해시키고 전체 양을 1 L로 하여 질산은(AgNO₃) 0.1 mol/L의 용액을 제조하였다. 그 다음, 소듐스테아레이트를 칭량하여 0.1 mol/L의 용액으로 제조한 후, 교반기가 장착된 장치 내에서 상기 염화금산 용액과 소듐스테아레이트 용액을 혼합하여 스테아레이트 은(silver stearate)을 수득하였다. 상기 스테아레이트 은을 Na^＋ 이온이 검출되지 않을 때까지 초순수로 세정하고, 세정 완료 후 80 ℃의 건조기에서 12 시간 동안 건조하여 백색의 미립자 분말상의 스테아레이트 금을 수득하였다.

상기 수득된 스테아레이트 금 100 g을 3구 플라스크에 넣고, 이 플라스크내에 불활성가스(N₂ 가스 또는 Ar 가스 등)를 0.1 N㎡/hr의 양으로 도입한 후 플라스크 전체에 열을 가하여, 플라스크내부의 온도가 280 ℃가 되도록 하였다. 이때 스테아레이트 금은 온도가 올라감에 따라 환원되고, 불활성가스에 의해 탄화된 C 및 H가 CO, CO₂, H₂O 등으로 변하여 플라스크의 밖으로 밀려나게 되고, 최종적으로 검 붉은색의 물질을 수득하였다.

상기 수득된 물질을 지방족탄화수소 중 유전율이 작은 n-헥산, n-데카놀(decanol), 또는 PGMEA 용액에 넣어 교반하고 정치시켜 붉은색의 Au sol을 수득하였다.

상기 수득한 졸에 증점제 및 첨가제를 가하여 10∼100 cps의 점도를 가지는 잉크를 제조하였다.

상기 제조한 잉크를 잉크젯 기록매체에 장착하고, 배선을 인쇄한 후 220 ℃로 맞추어진 전기로에서 약 10 분 정도 유지시킨 결과 Au 금속배선을 얻을 수 있었으며, 이때 비저항은 3.6 x 10^­6Ω㎝이었다.

실시예 4

질산동 16.98 g을 정량하여 이를 초순수에 용해시키고 전체 양을 1 L로 하여 질산동(CuNO₃) 0.1 mol/L의 용액을 제조하였다. 그 다음, 미리스테아레이트를 칭량하여 초순수에 용해시키고 0.2 mol/L의 용액으로 제조한 후, 교반기가 장착된 장치 내에서 상기 질산동 용액과 소듐미리스테이트 용액을 혼합하여 미리스테이트 동(copper myristate)을 수득하였다. 상기 미리스테이트 동을 Na^＋ 이온이 검출되지 않을 때까지 초순수로 세정하고, 세정 완료 후 80 ℃의 건조기에서 12 시간 동안 건조하여 백색의 미립자 분말상의 미리스테이트 동을 수득하였다.

상기 수득된 미리스테이트 동을 4구 플라스크에 넣고 N2 분위기 하에서 250 ℃, 4시간 동안 열처리를 실시하였다.

상기 수득된 미리스테이트 동 292 g에 트리에틸아민 810 g을 넣어 3구 플라스크에 넣고,Desk top Circulator를 5℃ Setting한 후 유지시키고 Heating Mantle을 사용하여 온도가 80 ℃까지 올라간 후 2시간 동안 유지하였다. 유지시간이 끝난 후 반응 용액을 곧바로 메탄올 1L에 첨가한 후 정치시켰다. 침전 후 상등액을 제거하고 5 ~ 7회 정도 메탄올로 세정한 후 건조하여 미리스테이트가 5 중량% 미만으로 제거된 동 분말을 수득하였다.

상기 수득된 분말에 Terpineol 등의 용제와 에틸 셀루로우즈 같은 증점제를 첨가 한 후 마일드한 온도에서 Heating하여 Copper Paste를 제조하였다. 이때의 동 함량은 50 내지 60 중량%이었으며, 점도는 80,000 ~ 150,000 cps의 점도로 Paste를 제조하였다.

상기 제조한 페이스트를 스크린 인쇄 한 후, 불활성 가스 (N2) 또는 산소(O2) 분위기에서 350 ℃로 맞추어진 전기로에서 약 10 분 정도 유지시킨 결과 Cu 금속 배선을 얻을 수 있었으며, 이때 비저항은 9.3 x 10^­6 Ω㎝이었다.

본 발명에 따르면 수지필름에 동박을 결합하는 동박적층판의 제작과 리소그라피 공정을 모두 제거하고, 수지필름에 바로 배선을 인쇄하여 실크스크린 방식에서 얻을 수 없는 미세한 패턴을 단일 인쇄공정으로 제작할 수 있으며, 노광장비나 에칭장비와 같은 고가의 장비를 사용하지 않아 제조비용을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 인쇄회로기판에서 인쇄기법만으로 미세 선폭 및 피치를 가지는 배선폭의 미세화를 통하여 고집적, 고효율의 인쇄회로기판의 제작이 가능하여 핸드폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전자제품 및 전기기기를 경박단소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 배선재료를 필요한 부분에 바로 뿌려서 인쇄회로기판을 제조하므로 배선재료를 효율적으로 사용할 수 있으며, 비저항이 낮은 귀금속류를 배선재료로 사용할 수 있도록 하여 배선의 저항을 감소시키는 효과가 있으며, 이를 통하여 배선폭 및 배선 피치를 보다 미세화 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (30)

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10. ㄱ) 0.01 내지 1 몰/L 농도의 금속염의 용액과 ㄴ) 0.01 내지 1 몰/L 농도의 구연산, 글루타민산, 라우릭산, 미리스틱산, 팔미틱산, 스테아릭산, 올레익산, 이소스테아릭산, 구연산나트륨, 글루타민산나트륨, 소듐라우레이트, 소듐미리스테이트, 소듐팔미테이트, 소듐스테아레이트, 소듐올레이트, 소듐이소스테아레이트, 구연산칼륨, 글루타민산칼륨, 소타슘라우레이트, 포타슘미리스테이트, 포타슘팔미테이트, 포타슘스테아레이트, 포타슘올레이트, 및 포타슘이소스테아레이트로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 탄화수소산 용액 또는 이들의 염 용액을 반응시키고, 반응물을 세정 및 건조하여 제조된 상기 금속입자가 50 내지 99 중량%, 탄화수소 1 내지 50 중량%를 포함하는 도전성 금속 나노입자를 산소분위기 또는 불활성분위기에서 70 내지 300 ℃로 가열하여 제조되며, 상기 카르복실기를 가지는 탄화수소산 또는 탈수된 탄화수소산이 상기 금속입자를 둘러싸는 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 환원 도전성 금속 나노입자.
11. 제10항에 있어서,

    상기 환원 도전성 금속 나노입자는 인쇄회로 기판의 인쇄시 잉크젯 인쇄용인 것을 특징으로 하는 환원 도전성 금속 나노입자.
12. 제10항 기재의 환원 도전성 금속 나노입자 10 내지 90 중량% 및

    용매 10 내지 90 중량%

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노금속 잉크.
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15. 제12항에 있어서,

    상기 나노금속 잉크가 분산제, 증점제, 또는 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 나노금속 잉크.
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17. 제12항 기재의 나노금속 잉크를 수지필름에 인쇄하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
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