KR100897308B1 - Metal ink composition for ink-jet printing - Google Patents
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Abstract
본 발명의 잉크젯용 금속 잉크 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 나노입자 20 내지 85 중량부; 비수계 유기용매 10 내지 70 중량부; 및 핫멜트(hot melt) 접착제용 지방족 탄화수소, 알케닐 숙신이미드, 톨유(tall oil) 지방산 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제 1 내지 10 중량부를 포함하는 잉크젯용 금속 잉크 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 크랙의 발생이 없고, 기판에의 접착강도가 개선된 인쇄배선을 제조할 수 있다.A metal ink composition for an inkjet of the present invention, more specifically, 20 to 85 parts by weight of metal nanoparticles; 10 to 70 parts by weight of the non-aqueous organic solvent; And 1 to 10 parts by weight of at least one additive selected from the group consisting of aliphatic hydrocarbons for hot melt adhesives, alkenyl succinimides, tall oil fatty acids, and derivatives thereof. It is about. According to the present invention, it is possible to produce a printed wiring having no cracks and improved adhesion strength to the substrate.
금속 잉크, 잉크젯, 비수계, 접착강도, 핫멜트용 접착제, 알케닐 숙신이미드, 톨유 지방산 Metal ink, inkjet, non-aqueous, adhesive strength, adhesive for hot melt, alkenyl succinimide, tall oil fatty acid
Description
도 1은 비교예의 접착력 측정 결과 그래프이고, 1 is a graph of the results of measuring adhesion of Comparative Examples;
도 2는 본 발명의 실시예 3 에서 제조한 잉크 조성물을 이용하여 인쇄한 인쇄배선의 접착력 측정 결과이고, 2 is a result of measuring the adhesion of the printed wiring printed using the ink composition prepared in Example 3 of the present invention,
도 3은 본 발명의 실시예 9 에서 제조한 잉크 조성물을 이용하여 인쇄한 인쇄배선의 접착력 측정 결과이고,3 is a result of measuring the adhesion of the printed wiring printed using the ink composition prepared in Example 9 of the present invention,
도 4는 본 발명의 실시예에서 제조한 잉크 조성물을 이용하여 인쇄한 인쇄배선의 기계적 강도를 측정하기 위하여 사용한 연필 경도계를 보여주는 사진이다. Figure 4 is a photograph showing the pencil hardness tester used to measure the mechanical strength of the printed wiring printed using the ink composition prepared in the embodiment of the present invention.
본 발명은 잉크젯용 금속 잉크 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PCB 기판 위에서 크랙의 발생이 없고, 저온소성이 가능하며, 접착강도가 개선된 금속 잉크 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a metal ink composition for inkjet, and more particularly, to a metal ink composition which is free of cracks on a PCB substrate, capable of low temperature firing, and has improved adhesive strength.
잉크젯을 통한 비접촉식 직접 인쇄(noncontact direct writing technology)는 정확한 위치에 정량의 잉크를 토출할 수 있기 때문에 재료비 절감뿐만 아니라 제조 시간을 단축할 수 있다는 장점을 갖고 있다. PCB 기판의 금속 배선 형성시 잉크젯 방법을 적용하기 위하여 최근 금속 잉크에 대한 관심이 고조되면서 금속 잉크에 연구가 활발하게 진행되고 있다. Non-contact direct writing technology through inkjet has the advantage that it is possible to reduce the material cost as well as the manufacturing time because it can eject a certain amount of ink in the correct position. In order to apply the inkjet method in forming the metal wiring of the PCB substrate, as the interest in the metal ink has recently increased, research into the metal ink has been actively conducted.
시판되고 있는 금속 잉크로는 용재의 종류에 따라 크게 수계 금속잉크와 유계 금속잉크 및 솔벤트계 잉크가 있다. 금속잉크에서 용제의 선택은 금속 나노입자를 합성할 때 사용된 코팅 물질에 의해 결정되며, 각 잉크는 서로 다른 장단점을 가지고 있다. 유계 금속잉크는 수계 금속잉크에 비하여 나노입자의 크기가 작고, 고농도의 제조가 용이하며, 헤드에서 연속적인 토출이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 인쇄된 이미지의 배선의 크랙이 심하고 선폭이 균일하지 못하여 표면 처리가 필수적이고, 소성시 온도가 250℃ 이상의 온도를 주어야 하는 단점을 가지고 있다. Commercially available metal inks include water based metal inks, oil based metal inks and solvent based inks depending on the type of the solvent. The choice of solvent in the metal ink is determined by the coating material used to synthesize the metal nanoparticles, and each ink has different advantages and disadvantages. Oil-based metal ink has advantages of smaller size of nanoparticles, easier production of high concentration, and continuous discharge from head, compared to water-based metal ink. However, since the crack of the wiring of the printed image is severe and the line width is not uniform, the surface treatment is essential, and the baking has a disadvantage that the temperature should be 250 ° C. or higher.
고농도의 나노 금속잉크에서 가장 중요한 문제는 배선으로서의 특성을 얻어야 하는 것인데, 기판에 대한 배선의 접착력, 낮은 소성조건, 크랙 발생 방지는 금속 잉크의 조성을 결정하는데 해결해야 할 중요한 요소이며, 이들 요건을 만족시킬 수 있는 금속 잉크의 조성 확립은 가장 어려운 문제로 부각되고 있다. The most important problem in high-concentration nano metal ink is to obtain the wiring characteristics. The adhesion of the wiring to the substrate, low firing conditions, and prevention of cracking are important factors to determine the composition of the metal ink, and satisfy these requirements. Establishment of the composition of the metal ink which can be made is the most difficult problem.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 크랙의 발생이 없고, 저온에서 경화가 잘 이루어지며, 특히 도금 후에도 접착강도가 개선되고 기계적 강도가 높은 잉크젯용 금속잉크 조성물을 제공하는 것이 다. The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is that there is no crack, harden well at low temperatures, in particular, even after plating, the adhesive strength is improved and the mechanical strength of the ink ink metal ink high To provide a composition.
본 발명에서는, In the present invention,
금속 나노입자 20 내지 85 중량부;20 to 85 parts by weight of metal nanoparticles;
비수계 유기용매 10 내지 70 중량부; 및10 to 70 parts by weight of the non-aqueous organic solvent; And
핫멜트(hot melt) 접착제용 지방족 탄화수소, 알케닐 숙신이미드, 톨유(tall oil) 지방산 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제 1 내지 10 중량부를 포함하는 잉크젯용 금속 잉크 조성물을 제공한다.It provides an inkjet metal ink composition comprising 1 to 10 parts by weight of at least one additive selected from the group consisting of aliphatic hydrocarbons for hot melt adhesives, alkenyl succinimides, tall oil fatty acids and derivatives thereof. do.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 알케닐 숙신이미드는 이소부틸렌 숙신이미드일 수 있으며, 또한 톨유 지방산의 예로는 트리에탄올 아민 톨산과 에탄올아민과의 반응 생성물, 에톡시 산화된 톨유 지방산, 수산화된 톨유 지방산 등을 들 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the alkenyl succinimide may be isobutylene succinimide, and examples of tall oil fatty acids may include reaction products of triethanol amine tolic acid and ethanolamine, ethoxy oxidized tall oil fatty acids, and hydroxides. Tall oil fatty acid, and the like.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 나노입자는 비수계 용액에서 합성되어 친유성인 것이 바람직하고, 예를 들면 금속 나노입자의 입자 표면이 지방산 및 지방 아민으로부터 선택되는 적어도 하나의 분산제로 캐핑된 것을 사용할 수 있다. According to one embodiment of the invention, the metal nanoparticles are preferably synthesized in a non-aqueous solution and are lipophilic, for example, the particle surface of the metal nanoparticles is capped with at least one dispersant selected from fatty acids and fatty amines. Can be used.
또한, 상기 금속 나노입자는 금, 은, 니켈, 인듐, 아연, 티탄, 동, 크롬, 탄탈, 텅스텐, 백금, 철, 코발트 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. In addition, the metal nanoparticles may be at least one selected from the group consisting of gold, silver, nickel, indium, zinc, titanium, copper, chromium, tantalum, tungsten, platinum, iron, cobalt and alloys thereof.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비수계 유기용매는 헥산, 옥탄, 데칸, 언데칸, 테트라데칸, 헥사데칸, 1-헥사데신, 1-옥타데신, 헥실아민 및 비스-2-에틸헥실아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. According to one embodiment of the invention, the non-aqueous organic solvent is hexane, octane, decane, undecane, tetradecane, hexadecane, 1-hexadecine, 1-octadecine, hexylamine and bis-2-ethylhexylamine It may be at least one selected from the group consisting of.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 잉크 조성물은 알케닐 숙신산 무수물을 더 포함할 수 있으며, 상기 알케닐 숙신산 무수물로는 예를 들면 옥테닐 숙신산 무수물, 도데세닐 숙신산 무수물, 헥사데세닐 숙신산 무수물 및 노네닐 숙신산 무수물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 여기서, 상기 알케닐 숙신산 무수물은 0.1 내지 10중량부로 포함될 수 있다. According to one embodiment of the invention, the metal ink composition may further comprise alkenyl succinic anhydride, the alkenyl succinic anhydride, for example, octenyl succinic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, hexadecenyl succinic anhydride And it may be at least one selected from the group consisting of nonenyl succinic anhydride. Here, the alkenyl succinic anhydride may be included in 0.1 to 10 parts by weight.
이하, 본 발명의 금속 잉크 조성물에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the metal ink composition of the present invention will be described in more detail.
금속 나노입자의 합성법 중 친유성(hydrophobic) 용매에 분산가능한 나노입자의 합성법이 다양하게 개발되어 왔으나, 이러한 나노입자를 이용한 나노 잉크화에는 여러 가지 문제점이 있다. 친유성 나노 잉크는 잉크젯용으로 사용하기에 용이하며, 유지보존이 간단하여 잉크젯용 재료로 매우 적합한데, 전도성 나노 잉크를 이용하여 배선을 형성할 경우 배선으로서의 물성에 필요한 크랙, 접착강도 등의 물성이 현저히 떨어지므로 이에 대한 개선이 필요하다. 특히 PCB 기판으로 사용되기 위하여 폴리이미드 위에 인쇄되는 금속 나노 잉크는 구리 도금 공정 후에도 배선의 접착 강도가 유지되어 인쇄 배선으로 사용이 가능하여야 한다. 친유성 나노 잉크의 경우 배선 형성 후 도금액의 침투에 의해 접착력을 가지지 못하여 배선의 이 탈(delamination) 현상이 나타나고, 배선의 기계적 특성이 약해져서 배선의 역할을 수행하기 어렵다. Synthesis of nanoparticles dispersible in a hydrophobic solvent has been developed in the synthesis of metal nanoparticles, but there are various problems in nano inkization using such nanoparticles. The lipophilic nano ink is easy to use for inkjet and is very suitable as an inkjet material because it is easy to maintain and maintain. When forming a wiring using conductive nano ink, physical properties such as cracks and adhesive strength required for physical properties as wiring Is remarkably dropped and improvement is needed. In particular, in order to be used as a PCB substrate, the metal nano ink printed on the polyimide should be able to be used as a printed wiring because the adhesive strength of the wiring is maintained even after the copper plating process. In the case of the lipophilic nano ink, the delamination phenomenon of the wiring may be caused by the infiltration of the plating solution after the wiring is formed, and the mechanical properties of the wiring become weak, making it difficult to perform the role of the wiring.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 배선의 접착강도 및 기계적 강도를 개선하기 위한 잉크 첨가제의 개발이 시급한 상황이지만, 친유성 용매에 용해 가능한 잉크 첨가제의 종류가 많지 않기 때문에 잉크 첨가제의 개발에 어려움이 많다. In order to solve this problem, the development of ink additives for improving the adhesive strength and mechanical strength of the wiring is urgent, but there are many difficulties in the development of ink additives because there are not many kinds of ink additives soluble in a lipophilic solvent.
이에 본 발명에서는 친유성 용매에 용해 가능한 잉크 첨가제를 선정하여 금속 잉크의 조성을 최적화시킴으로써 잉크젯 프린팅으로 배선을 형성할 때 기판과의 접착강도를 높이고 크랙을 방지하며 저온에서 경화가 잘 이루어질 수 있도록 한 것이다. Therefore, in the present invention, by selecting an ink additive soluble in a lipophilic solvent, by optimizing the composition of the metal ink, when forming the wiring by inkjet printing, it is possible to increase the adhesive strength with the substrate, to prevent cracking and to cure at low temperatures. .
본 발명의 잉크젯용 금속 잉크 조성물은 금속 나노입자 20 내지 85 중량부; 비수계 유기용매 10 내지 70 중량부; 및 핫멜트(hot melt) 접착제용 지방족 탄화수소, 알케닐 숙신이미드, 톨유(tall oil) 지방산 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제 1 내지 10 중량부를 포함한다. The inkjet metal ink composition of the present invention is 20 to 85 parts by weight of the metal nanoparticles; 10 to 70 parts by weight of the non-aqueous organic solvent; And 1 to 10 parts by weight of at least one additive selected from the group consisting of aliphatic hydrocarbons for hot melt adhesives, alkenyl succinimides, tall oil fatty acids and derivatives thereof.
본 발명의 금속 잉크 조성물에서, 금속 나노입자를 형성하는 금속의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니며, 전도성 있는 금속으로서 금, 은, 니켈, 인듐, 아연, 티탄, 동, 크롬, 탄탈, 텅스텐, 백금, 철, 코발트 및 이들의 합금 가운데 적어도 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 상기 금속 입자의 크기는 작을수록 잉크젯 노즐에서의 잉크 토출이 용이하다. 잉크젯용 잉크에는 200nm 이하의 입자가 사용 가능하나, 바람직하게는 50nm 이하의 입자가 잉크젯 토출시 액적(drop) 형성에 좋은 영향을 준다. In the metal ink composition of the present invention, the type of metal forming the metal nanoparticles is not particularly limited, and as the conductive metal, gold, silver, nickel, indium, zinc, titanium, copper, chromium, tantalum, tungsten, platinum, At least one of iron, cobalt and alloys thereof may be selected and used. The smaller the size of the metal particles, the easier the ink ejection from the inkjet nozzle. Particles of 200 nm or less can be used for the inkjet ink, but particles of 50 nm or less have a good influence on drop formation during ink jet ejection.
또한, 본 발명에서는 비수계 유기용매를 사용하기 때문에 용매와의 상용성을 위하여 비수계 용액에서 합성된 금속 나노입자를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 지방산으로 캐핑된 친유성 금속 나노입자를 이용하는데, 이는 본 출원인이 먼저 출원한 다양한 제조방법에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 국내특허출원 제2005-72478호에 의하면, 환원제 역할을 하는 구리 화합물을 이용하여 알카노익 에시드, 즉 라우린산, 올레산, 데칸산, 팔미트산과 같은 지방산으로 캐핑시킨 금속 나노입자를 얻을 수 있다. 국내특허출원 제2005-66936호에 의하면, 금속 알카노에이트를 열처리함으로써 금속 나노입자 주위에 지방산을 캐핑시킬 수 있다. 국내특허출원 제2006-64481호에 의하면, 금속 전구체를 지방산에 해리시킨 다음, 주석, 마그네슘, 철과 같은 금속의 금속염을 금속 촉매로 사용하여 지방산으로 캐핑시킨 금속 나노입자를 얻을 수 있다. 또한, 국내특허출원 제2006-98315호에 의하면, 구리 전구체 물질을 지방산에 넣고 해리시킨 후 가열시키거나, 환원제를 더 투입하여 지방산으로 캐핑된 구리 나노입자를 얻을 수 있다. 그러나, 상기 방법들은 예시에 불과한 것이므로 이에 한정되지 아니하며, 지방산으로 캐핑된 금속 나노입자를 준비하기 위하여 다양한 방법을 사용할 수 있다. In addition, in the present invention, since the non-aqueous organic solvent is used, it is preferable to use the metal nanoparticles synthesized in the non-aqueous solution for compatibility with the solvent. According to one embodiment of the present invention, lipophilic metal nanoparticles capped with fatty acids are used, which may be performed by various manufacturing methods of the applicant. For example, according to Korean Patent Application No. 2005-72478, metal nanoparticles capped with fatty acids such as alkanoic acid, ie lauric acid, oleic acid, decanoic acid, and palmitic acid, using a copper compound that acts as a reducing agent. Can be obtained. According to Korean Patent Application No. 2005-66936, a fatty acid can be capped around metal nanoparticles by heat-treating the metal alkanoate. According to Korean Patent Application No. 2006-64481, after dissociating a metal precursor to a fatty acid, metal nanoparticles capped with fatty acid can be obtained using metal salts of metals such as tin, magnesium and iron as metal catalysts. In addition, according to Korean Patent Application No. 2006-98315, the copper precursor material may be added to a fatty acid, dissociated and heated, or a further reducing agent may be added to obtain copper nanoparticles capped with fatty acids. However, the above methods are only examples, and are not limited thereto. Various methods may be used to prepare metal nanoparticles capped with fatty acids.
또한, 본 발명에서는 지방산 이외에도 지방 아민으로 캐핑된 금속 나노입자를 사용할 수도 있고, 국내특허출원 제2006-127697호와 같이 2가지 분산제, 즉 지방산과 지방 아민을 동시에 가진 입자를 사용할 수도 있다.In addition, in the present invention, metal nanoparticles capped with fatty amines may be used in addition to fatty acids, and particles having two dispersants, namely fatty acids and fatty amines, may be used as in Korean Patent Application No. 2006-127697.
본 발명의 금속 잉크 조성물에 있어서, 상기 금속 나노입자의 함량은 20 내지 85 중량부인 것이 바람직하다. 함량이 20 중량부 미만이면 금속 함량이 부족하 여 배선으로 활용이 다양하지 못하여 용도가 제한되며, 함량이 85 중량부를 초과하면 점도가 너무 높아 잉크의 토출성이 악화되어 금속 잉크로서 바람직하지 못하다. 보다 바람직하게는 고농도의 금속 함량을 유지하면서 잉크의 흐름성이 용이하도록 50 내지 70 중량부인 것이 좋다. In the metal ink composition of the present invention, the content of the metal nanoparticles is preferably 20 to 85 parts by weight. If the content is less than 20 parts by weight of the metal content is insufficient due to the lack of various applications as wiring, the use is limited. If the content exceeds 85 parts by weight, the viscosity is so high that the ejectability of the ink is deteriorated, which is not preferable as a metal ink. More preferably it is 50 to 70 parts by weight to facilitate the flow of ink while maintaining a high metal content.
본 발명의 금속 잉크 조성물에 사용되는 유기용매는 비수계 용매로서, 헥산, 옥탄, 데칸, 언데칸, 테트라데칸, 헥사데칸, 1-헥사데신, 1-옥타데신, 헥실아민, 비스-2-에틸헥실아민 등에서 적어도 하나를 사용할 수 있다. 즉, 이들 용매 중 하나를 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. The organic solvent used in the metal ink composition of the present invention is a non-aqueous solvent, hexane, octane, decane, undecane, tetradecane, hexadecane, 1-hexadecine, 1-octadecine, hexylamine, bis-2-ethyl At least one may be used in hexylamine and the like. That is, one of these solvents may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
금속 잉크의 용매는 기판에서의 토출된 잉크 배선의 건조속도에 중요한 영향을 미치므로, 용매의 끓는점(BP)과 이슬점(FP)의 차이를 이용하여 잉크젯에 적합한 건조 특성을 갖도록 배합이 가능하다. 예를 들면, 잉크의 건조 특성을 조절함에 있어서, 1-옥타데신과 같이 끓는점이 높은 용매는 건조속도를 지연시킬 수 있고, 비스-2-에틸헥실아민 등과 같이 끓는점이 낮은 용매는 건조속도를 빠르게 할 수 있다. Since the solvent of the metal ink has an important effect on the drying speed of the ink wiring discharged from the substrate, the solvent can be formulated to have a drying characteristic suitable for inkjet by using the difference between the boiling point (BP) and the dew point (FP) of the solvent. For example, in controlling the drying characteristics of the ink, a high boiling point solvent such as 1-octadecine may delay the drying rate, and a low boiling point solvent such as bis-2-ethylhexylamine may speed up the drying rate. can do.
본 발명에 있어서, 상기 비수계 유기용매의 함량은 10 내지 70 중량부인 것이 바람직하며, 나아가 메탈의 농도를 고농도로 하기 위하여 최소한의 유기용매의 사용이 권장된다. 유기용매의 함량이 10 중량부 미만이면 잉크젯 헤드의 건조속도가 빨라 노즐 막힘 현상이 발생하고 입자의 분산안정성이 확보되지 앉아 바람직하지 못하고, 함량이 70 중량부를 초과하면 메탈의 함량이 상대적으로 적어 도선이 신뢰성 있는 금속배선의 형성에는 바람직하지 못하다. 보다 바람직하게는, 비수계 유기용매의 상기 함량 범위 중 20 내지 40 중량부인 것이 더 좋다. In the present invention, the content of the non-aqueous organic solvent is preferably 10 to 70 parts by weight, and further, the use of a minimum organic solvent is recommended to increase the concentration of the metal. If the content of the organic solvent is less than 10 parts by weight, the inkjet head may be dried quickly, causing clogging of the nozzles and dispersing stability of the particles is not desirable. If the content is more than 70 parts by weight, the content of the metal is relatively small. It is not preferable to form this reliable metal wiring. More preferably, it is more preferable that it is 20-40 weight part of the said content range of a non-aqueous organic solvent.
본 발명에 따른 금속 잉크 조성물은 접착강도 등의 배선 특성을 향상시키기 위하여 잉크 첨가제로서 핫멜트(hot melt) 접착제용 지방족 탄화수소, 알케닐 숙신이미드, 톨유(tall oil) 지방산 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. The metal ink composition according to the present invention is a group consisting of aliphatic hydrocarbons for hot melt adhesives, alkenyl succinimides, tall oil fatty acids and derivatives thereof as ink additives in order to improve wiring properties such as adhesive strength. At least one selected from can be used.
상기 핫멜트(hot melt) 접착제용 지방족 탄화수소는 석유 정제 과정에서 얻어지는 탄화수소 수지로서 일반적으로 핫멜트 접착제용으로 사용되는 탄화수소 수지라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 이스트만社 제조의 A1100, A10 등의 제품을 사용할 수 있다. The aliphatic hydrocarbon for hot melt adhesive may be used without limitation as long as it is a hydrocarbon resin generally used for hot melt adhesive as a hydrocarbon resin obtained in a petroleum refining process. For example, products, such as Eastman A1100 and A10, can be used.
상기 알케닐 숙신이미드 계열의 첨가제로서 사용가능한 대표적인 예는 폴리이소부틸렌 숙신이미드를 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로 예를 들면, 알케닐 숙신이미드 첨가제로서 Lubrizol사의 L2155, L2135 등을 사용할 수 있다.Representative examples that can be used as the alkenyl succinimide-based additives include polyisobutylene succinimide, but are not limited thereto. Specifically, for example, L2155, L2135, etc., of Lubrizol Co., may be used as the alkenyl succinimide additive.
또한, 톨유 지방산의 예로는 트리에탄올 아민 톨산과 에탄올아민과의 반응 생성물, 에톡시 산화된 톨유 지방산, 수산화된 톨유 지방산 등을 들 수 있다. 톨유는 액체 로진으로 알려져 있으며, 펄프 제조 처리시 부산물로 얻을 수 있는 고분자의 알코올, 지방산, 스테롤, 로진 및 다른 알킬체인 물질 등의 혼합액이다. Further examples of tall oil fatty acids include reaction products of triethanol amine tolic acid and ethanolamine, ethoxy oxidized tall oil fatty acids, hydroxide tall oil fatty acids, and the like. Tall oil is known as liquid rosin and is a mixed solution of alcohols, fatty acids, sterols, rosin and other alkyl substances of polymers that can be obtained as by-products from pulp preparation.
일 실시예에 따르면 상기 톨유 지방산으로는 Ciba specialty chemicals의 EFKA 5207의 제품을 사용할 수 있다. EFKA 시리즈 제품은 백색안료의 잉크 분산제로 사용되고 있지만, 금속 나노 잉크를 이용한 배선 형성시 도금 후에도 접착력이 우수하기 때문에 본 발명에서는 접착 증진용 첨가제로 사용이 가능하다. According to one embodiment, the tall oil fatty acid may be a product of EFKA 5207 of Ciba Specialty Chemicals. EFKA series products are used as an ink dispersant for white pigments, but since the adhesion is excellent even after plating when forming wirings using metal nano inks, the present invention can be used as an additive for promoting adhesion.
상술한 이들 첨가제는 잉크젯용 금속 잉크에 사용하는 비수계(친유성) 유기 용매에 용해 가능하여 이를 이용한 잉크 배합이 가능하고, 이들 첨가제의 사용으로 배선의 접착강도 등 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 이들 첨가제는 핫멜트 접착제용 지방족 탄화수소, 알케닐 숙신이미드, 톨유 지방산 및 이들의 유도체 등의 화합물 중에서 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. These additives are soluble in non-aqueous (lipophilic) organic solvents used in inkjet metal inks, and can be blended with them, and the use of these additives can improve mechanical properties such as adhesive strength of wiring. These additives may be used individually by 1 type among compounds, such as aliphatic hydrocarbon for hot melt adhesives, alkenyl succinimide, tall oil fatty acid, and derivatives thereof, and may mix and
본 발명의 금속 잉크 조성물에 있어서, 상기 첨가제의 함량은 1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 함량이 1 중량부 미만이면 기판에 대한 부착력이 떨어지고, 함량이 10 중량부를 초과하면 전도도가 낮아지므로 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는 1 내지 2 중량%인 것이 좋다. In the metal ink composition of the present invention, the content of the additive is preferably 1 to 10 parts by weight. If the content is less than 1 part by weight, the adhesion to the substrate is lowered, and if the content is more than 10 parts by weight, the conductivity is lowered, which is not preferable. More preferably, it is 1 to 2 weight%.
본 발명의 금속 잉크 조성물은, 배선의 크랙 발생을 없애기 위하여 알케닐 숙신산 무수물을 더 포함할 수 있다. 알케닐 숙신산 무수물 성분은 팬던트(pendent) 숙신산 무수물기를 함유하는 모노 불포화 탄화수소쇄로 구성된 알케닐 숙신산 무수물 화합물을 포함한다. 일반적으로 알케닐 숙신산 무수물 화합물은 액체이고, 말레산 무수물 및 적합한 올레핀으로부터 유도될 수 있다. 또한, 알케닐 숙신산 무수물 화합물은 고체인 것도 가능하다. 본 발명에 사용가능한 알케닐 숙신산 무수물은 구체적으로 옥테닐 숙신산 무수물, 도데세닐 숙신산 무수물, 헥사데세닐 숙신산 무수물, 노네닐 숙신산 무수물 등을 예로 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. The metal ink composition of the present invention may further include alkenyl succinic anhydride in order to eliminate cracking of the wiring. Alkenyl succinic anhydride components include alkenyl succinic anhydride compounds composed of mono unsaturated hydrocarbon chains containing pendant succinic anhydride groups. Generally alkenyl succinic anhydride compounds are liquid and can be derived from maleic anhydride and suitable olefins. It is also possible that the alkenyl succinic anhydride compound is a solid. Alkenyl succinic anhydrides usable in the present invention include, but are not limited to, octenyl succinic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, hexadecenyl succinic anhydride, nonenyl succinic anhydride, and the like.
본 발명의 금속 잉크 조성물에서 상기 알케닐 숙신산 무수물의 함량은 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 알케닐 숙신산 무수물의 함량이 0.1 중량부 미만이면 크랙 방지 효과가 미비하여 바람직하지 못하고, 함량이 10 중량부를 초과하면 소성후에도 유기물이 잔존하여, 비저항이 높아지고, 배선의 색변화, 즉 백변, 황변 등이 발생하여 바람직하지 못하다. 보다 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부인 것이 좋다. In the metal ink composition of the present invention, the content of the alkenyl succinic anhydride is preferably 0.1 to 10 parts by weight. If the content of the alkenyl succinic anhydride is less than 0.1 part by weight, it is not preferable because the crack prevention effect is inadequate. If the content exceeds 10 parts by weight, the organic matter remains after firing, and the specific resistance is increased, and the color change of the wiring, that is, whitening, yellowing, etc. This occurs and is undesirable. More preferably, it is 0.5-5 weight part.
이하에서, 본 발명을 하기 실시예를 들어 예시하기로 하되, 본 발명의 보호범위가 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be exemplified by the following examples, but the protection scope of the present invention is not limited only to the following examples.
<제조예> 은 나노입자의 제조Preparation Example Preparation of Silver Nanoparticles
톨루엔 용매 300g에 AgNO3 170g과 아세토아세테이트산 구리(Cu(acac)2) 화합물 20g을 혼합한 후, 여기에 부틸아민을 100g을 더 첨가한 후 교반하였다. 이 혼합용액에 팔미틱 에시스 50g을 첨가하였다. 이들 혼합물을 110℃ 온도로 높인 후 2시간 동안 교반하여 유지시키고 실온(28℃)으로 온도를 낮추었다. 형성된 Ag 나노입자를 메탄올을 넣어 원심분리하여 Ag 나노입자만 침전시켜 분리하였다. 이와 같이 하여 균일한 크기의 입자분포를 가지는 4nm 금속 나노 입자 90g를 얻었다. 이 Ag 나노입자를 TGA분석 한 결과 Ag의 함유비율이 85중량%임을 확인하였다. 170 g of AgNO 3 and acetoacetate copper (Cu (acac) 2 ) in 300 g of toluene solvent After 20 g of the compound was mixed, 100 g of butylamine was further added thereto, followed by stirring. 50 g of palmitic essis was added to the mixed solution. These mixtures were raised to 110 ° C. and then stirred for 2 hours and lowered to room temperature (28 ° C.). The formed Ag nanoparticles were separated by centrifugation with methanol to precipitate only Ag nanoparticles. In this way, 90 g of 4 nm metal nanoparticles having a uniform particle size distribution were obtained. TGA analysis of the Ag nanoparticles revealed that the Ag content was 85% by weight.
<실시예> 및 <비교예><Example> and <Comparative Example>
상기 제조예에서 제조된 은 나노입자, 유기용매, 및 첨가제를 하기 표 1의 함량에 따라 혼합하여 금속 잉크 조성물을 제조하였다. The silver nanoparticles, the organic solvent, and the additives prepared in Preparation Example were mixed according to the contents of Table 1 to prepare a metal ink composition.
실시예 및 비교예에서 제조된 금속 나노잉크 조성물의 물성을 측정하기 위하여, 잉크젯 인쇄 장비를 이용하여 0.5cm*10cm로 700dpi로 인쇄배선을 인쇄하였다. Cu 도금을 진행하기 위하여 산 도금조에서 10㎛의 두께로 1시간 동안 도금을 진행하였으며, 데시케이터에서 남은 도금액을 완전히 제거한 후 접착력(peel strength)를 측정하였다. 접착력 측정은 90도 peel 측정 장비인 UTM Zwick Z50을 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.In order to measure the physical properties of the metal nanoink compositions prepared in Examples and Comparative Examples, the printed wiring was printed at 700 dpi at 0.5 cm * 10 cm using an inkjet printing equipment. In order to proceed with the Cu plating, the plating was performed for 1 hour in an acid plating bath at a thickness of 10 μm, and the adhesive strength was measured after removing the remaining plating solution from the desiccator. Adhesion was measured using a 90 degree peel measuring device UTM Zwick Z50, the results are shown in Table 1 together.
또한, 기계적 강도를 측정하기 위하여, 잉크젯 인쇄 장비를 이용하여 0.5cm*10cm로 700dpi로 인쇄배선을 인쇄한 후 250℃ 온도에서 1시간 동안 소성하였다. 인쇄된 배선을 연필 경도계(pencil hardness tester)를 사용하여 측정하여 그 결과 또한 하기 표 1에 함께 나타내었다. 평가방법은, 도 4에 나타낸 사진에서 보는 바와 같이 코팅된 판넬을 수평면 상에 위치시키고, 6B~9H의 강도의 연필로 수평면에 45도 각도로 연필을 위치시킨 다음 6.5mm 를 긁어서 벗겨짐이 없을 때의 연필강도를 강도 세기로 결정하였다. 예를 들어 4H 연필로 긁었을 때 벗겨짐이 없는 경우에 하기 표 1에서 기계적 강도는 "4H"로 표시하였다 (시험법 규격 :ASTM D3363, ISO 15184, KS M ISO 15184).In addition, in order to measure the mechanical strength, after printing the printed wiring at 700dpi at 0.5cm * 10cm using an inkjet printing equipment and calcined at 250 ℃ temperature for 1 hour. Printed wiring was measured using a pencil hardness tester (pencil hardness tester) and the results are also shown in Table 1 together. The evaluation method, as shown in the picture shown in Figure 4, the coated panel is placed on the horizontal plane, the pencil is placed at a 45 degree angle on the horizontal plane with a pencil of strength of 6B ~ 9H and then scraped off by 6.5mm The pencil strength of was determined by the strength strength. For example, when there is no peeling when scraped with a 4H pencil, the mechanical strength in Table 1 is expressed as "4H" (Test Method Specification: ASTM D3363, ISO 15184, KS M ISO 15184).
[표 1] TABLE 1
성분 함량단위: 중량부Ingredient content unit: parts by weight
L2155, L2135 : Lubrizol사 제조L2155, L2135: manufactured by Lubrizol
EFKA 5207 : Ciba specialty chemical 제조EFKA 5207: Manufacture of Ciba specialty chemical
A10 : 이스트만 사(社) 제조A10: Eastman Corporation
NSA : 노네닐 숙신산 무수물 (nonenyl succinic anhydride)NSA: nonenyl succinic anhydride
상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 금속 잉크 조성물을 이용하여 제조한 인쇄 배선은 PCB 제조 공정중 하나인 Cu 도금 후에도 접착력이 저하되지 않고, 접착력을 유지할 수 있었으며, 4H 이상의 기계적 물성 향상을 얻을 수 있었다. As shown in Table 1, the printed wiring manufactured by using the metal ink composition according to the present invention was able to maintain adhesive strength without deterioration even after Cu plating, which is one of PCB manufacturing processes, and to obtain mechanical property improvement of 4H or more. Could.
참고로, 도 1은 비교예의 접착력 측정 결과 그래프이고, 도 2는 본 발명의 실시예 3에서 제조한 잉크 조성물을 이용하여 인쇄한 인쇄배선의 접착력 측정 결과이고, 도 3은 본 발명의 실시예 9에서 제조한 잉크 조성물을 이용하여 인쇄한 인쇄배선의 접착력 측정 결과를 나타낸 것이다. For reference, Figure 1 is a graph of the adhesion measurement results of the comparative example, Figure 2 is a result of measuring the adhesion of the printed wiring printed using the ink composition prepared in Example 3 of the present invention, Figure 3 is Example 9 of the present invention It shows the results of measuring the adhesion of the printed wiring printed using the ink composition prepared in.
이와 같이, 본 발명에 따른 비수계 금속 나노 잉크에 의하면 폴리이미드 등의 PCB기판에 인쇄배선의 접착강도를 향상시키고, 크랙 발생을 억제할 수 있다.Thus, according to the non-aqueous metal nano ink according to the present invention, it is possible to improve the adhesive strength of the printed wiring on the PCB substrate such as polyimide, and to suppress the occurrence of cracks.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯용 금속 잉크 조성물에 의하면 폴리이미드 등의 PCB 기판에의 접착강도를 향상시킬 뿐만 아니라 크랙 발생을 억제할 수 있는 인쇄배선을 제조할 수 있다. As described above, according to the inkjet metal ink composition according to the present invention, it is possible to produce a printed wiring that can not only improve adhesion strength to a PCB substrate such as polyimide but also suppress crack generation.
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Families Citing this family (3)
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08217986A (en) * | 1995-02-17 | 1996-08-27 | Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd | Pigment composition |
| JP2001207088A (en) | 2000-01-27 | 2001-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Silver ink and its manufacturing method, and method for manufacturing electronic part |
| KR20030082065A (en) * | 2002-04-16 | 2003-10-22 | 학교법인 포항공과대학교 | Stable metal colloids with uniform shape and narrow size distribution and a method for preparation thereof |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08217986A (en) * | 1995-02-17 | 1996-08-27 | Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd | Pigment composition |
| JP2001207088A (en) | 2000-01-27 | 2001-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Silver ink and its manufacturing method, and method for manufacturing electronic part |
| KR20030082065A (en) * | 2002-04-16 | 2003-10-22 | 학교법인 포항공과대학교 | Stable metal colloids with uniform shape and narrow size distribution and a method for preparation thereof |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2204349A1 (en) | 2008-12-26 | 2010-07-07 | Korea Institute of Science and Technology | Nano powder, nano ink and micro rod, and the fabrication methods thereof |
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