WO2014175598A1 - 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체 - Google Patents

도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체 Download PDF

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정한나
정상윤
박철희
정찬엽
김재현
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Definitions

  • the present invention relates to a composition for forming a conductive pattern which enables to form a fine conductive pattern on a variety of polymer resin products or resin layers in a very simplified process, a conductive pattern forming method using the same, and a resin structure having a conductive pattern.
  • the present invention provides a composition for forming a conductive pattern, which enables to form a fine conductive pattern in a very simplified process on various polymer resin products or resin layers, and a method of forming a conductive pattern using the same.
  • the present invention also provides a resin structure having a conductive pattern formed from the composition for forming a conductive pattern and the like.
  • the present invention is a polymer resin; And a non-conductive metal compound represented by Chemical Formula 1 including a first metal and a second metal, the structure including at least one metal of the first and second metals and two-dimensionally connected octahedrons sharing corners.
  • a non-conductive metal having a three-dimensional structure comprising a plurality of first layers having an edge-shared octahedral layer and a second layer comprising a different kind of metal from the first layer and arranged between adjacent first layers; Compound; Containing, from the non-conductive metal compound, by the electromagnetic wave irradiation
  • composition for forming a conductive pattern by electromagnetic wave irradiation wherein a metal nucleus containing a first or second metal or its ions is formed:
  • a and B each independently represent a first and a second metal
  • A is a transition metal
  • B is a metal in which the outermost orbital is filled with electrons when it has a 3+ oxidation state
  • X is Oxygen, nitrogen or sulfur.
  • the metal included in the second layer of the non-conductive metal compound is connected between the first layers adjacent to each other, for example, connecting the vertices of the octahedrons to each other to form the two-dimensional connection structure. Can be combined with each other.
  • a non-conductive metal compound may be defined as having an R m black or P6 3 / mmc space group structure.
  • the non-conductive metal compound comprises at least one of the first and second metals (metals of A and B) and octahedra in which atoms of X share corners, and these two-dimensionally A plurality of edge-shared octahedral layers arranged in a connected structure,
  • a second layer comprising a metal of a different kind from the first layer, and between the adjacent first layers, the metal connecting the vertices of the octahedrons to each other to bond the two-dimensional connection structure to each other. It can have a three-dimensional structure.
  • a non-conductive metal compound the compound is CuAIO 2 ,
  • One or more of the compounds selected from the group may be mentioned. It allows the formation of resin layers or resin products that exhibit white or various colors while enabling formation.
  • the above-mentioned composition for forming a conductive pattern may be a laser core having a wavelength of about 1000nm to 1200nm is irradiated with an average power of about 5 to 20W to form the metal core.
  • a metal nucleus can be better formed on the polymer resin of the composition, and thus a better conductive pattern can be formed.
  • the polymer resin may include a thermosetting resin or a thermoplastic resin, and more specific examples thereof may include poly, such as ABS resin, polybutylene terephthalate resin, or polyethylene terephthalate resin. And at least one selected from the group consisting of alkylene terephthalate resins, polycarbonate resins, polypropylene resins, and polyphthalamide resins.
  • the non-conductive metal may be included in an amount of about 1 to 10 weight 0 /. Based on the total composition, the remaining amount of the polymer resin may be included.
  • composition for forming a conductive pattern may include a heat stabilizer, a UV stabilizer, a flame retardant, a lubricant, an antioxidant, an inorganic filler, a color additive, an impact modifier, and a functional reinforcement agent, in addition to the polymer resin and the predetermined non-conductive metal compound. It may further comprise one or more additives selected.
  • this invention also provides the method of forming an electroconductive pattern by direct irradiation of an electromagnetic wave on a polymeric resin base material, such as a resin product or a resin layer, using the composition for electroconductive pattern formation mentioned above.
  • the method of forming the conductive pattern may include forming the resin. Layer by molding the above-described composition for forming a conductive pattern into a resin product or by applying the composition to another product; Irradiating an electromagnetic wave to a predetermined region of the resin product or the resin layer to generate a metal nucleus containing the first or second metal or its ions from the non-conductive compound; And chemically reducing or plating the region generating the metal nucleus to form a conductive metal layer.
  • laser electromagnetic waves having a wavelength of about 1000 nm to 1200 nm can be irradiated with an average power of about 5 to 20 W, whereby the metal nucleus is better formed and better conductivity A pattern can be formed.
  • the metal nucleus generation step by the electromagnetic wave irradiation proceeds, a portion of the non-conductive metal compound is a predetermined region of the resin product or the resin layer Metal nuclei are generated therefrom upon exposure to the surface, and can form an activated surface (hereinafter, "adhesive active surface") with higher adhesion.
  • the conductive metal layer is the first or second .
  • the conductive metal ions may be formed on the adhesion-activated surface by chemical reduction of the metal ions, or electroless plating thereto. In the electroless plating, the metal nucleus acts as a kind of seed to form strong bonds when the conductive metal ions contained in the plating solution are chemically reduced. As a result, the conductive metal layer can be selectively formed more easily.
  • the resin product or the resin layer in the predetermined region in which the metal nucleus is generated may be treated with an acidic or basic solution including a reducing agent, and the solution is a reducing agent, formaldehyde, hypophosphite, dimethylamino It may include one or more selected from the group consisting of borane (DMAB), diethylaminoborate (DEAB) and hydrazine.
  • the reducing step may be treated with an electroless plating solution containing a reducing agent and a conductive metal ion.
  • this invention also provides the resin structure which has the electroconductive pattern obtained by the above-mentioned composition for electroconductive pattern formation and the electroconductive pattern formation method.
  • a resin structure includes a polymer resin substrate; A non-conductive metal compound of formula (I) comprising a first metal and a second metal and dispersed in a polymer resin substrate, wherein octahedrons containing at least one metal of the first and second metals and sharing corners A plurality of structures having two-dimensionally connected to each other A non-conductive metal compound having a three-dimensional structure comprising a first layer (edge-shared octahedral layer) and a second layer comprising a first kind of metal different from the first layer and arranged between adjacent ones; An adhesion-activated surface comprising a metal nucleus including first or second metals or ions thereof exposed to the polymer resin substrate surface of the region; And a conductive metal layer formed on the adhesively active surface:
  • a and B each independently represent a C 1 and C 2 metal
  • A is a transition metal
  • B is a metal filled with electrons when the outermost orbital has a 3+ oxidation state
  • X is Oxygen, nitrogen or sulfur.
  • a predetermined region in which the adhesive active surface and the conductive metal layer are formed may correspond to a region in which electromagnetic waves are irradiated onto the polymer resin substrate.
  • a composition for forming a conductive pattern which enables a fine conductive pattern to be better formed by a very simplified process of irradiating electromagnetic waves such as a laser on various polymer resin products or polymer resin substrates such as resin layers.
  • a resin structure having a conductive pattern forming method and a conductive pattern used can be provided.
  • the non-conductive metal compound belongs to the category of formula (1).
  • the white polymer resin product or the resin layer may be more easily implemented using the composition for forming the conductive pattern, and the resin product having various colors may be effectively manufactured using the composition.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a three-dimensional structure of an example of a non-conductive metal compound included in a composition for forming a conductive pattern according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A to 2C are views schematically illustrating an example of a method of forming a conductive pattern according to another embodiment of the present invention in process steps.
  • FIG. 3 is an electron micrograph showing an adhesive active surface including a metal nucleus formed on the surface of a polymer resin substrate by electromagnetic wave irradiation in one example of a method of forming a conductive pattern according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a photograph showing an example in which a conductive pattern is formed on a polymer resin substrate according to a conductive pattern forming method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 and 6 show electron micrographs and X-ray diffraction patterns of CuAI0 2 powders obtained in Preparation Example 1, respectively.
  • 7 shows a photograph after pulverization of CuAI0 2 powder obtained in Production Example 1.
  • FIG. 8 and 9 are photographs (FIG. 8) of the substrate form composition (before laser irradiation) obtained by injection molding in Example 1, and the chromaticity (L * value) by the content of CuAIO 2 powder for such a substrate form composition was measured. It is a graph (FIG. 9) showing one result.
  • Example 10 and 11 show the results obtained by X-ray diffraction analysis and electron micrograph, respectively, in Example 1 whether metal nuclei were formed on the resin substrate after laser irradiation.
  • FIG. 12 shows the results of analyzing the state of the commercially available resin surface after the laser irradiation in Example 1 with an electron microscope.
  • a non-conductive metal compound of Formula 1 comprising a first metal and a second metal, A plurality of first layers (edge-shared octahedral layer) having a structure in which at least one of the first and second metals and octahedrons sharing corners are two-dimensionally connected to each other, and the first layer And a non-conductive metal compound having a three-dimensional structure comprising a second layer comprising a metal of a different kind from and adjacent to each other and comprising a first layer;
  • the non-conductive metal compounds from ⁇ the first or second metals or their ions for the composition for forming a conductive pattern by electromagnetic wave irradiation are metal nuclei are formed is provided, including:
  • a and B each independently represent a first and a second metal
  • A is a transition metal
  • B is a metal that is filled with electrons when the outermost orbital is filled with electrons
  • X is 3+
  • the first or second metal or its ions are contained from the non-conductive metal compound.
  • a metal nucleus can be formed.
  • the metal nucleus may be selectively exposed in a predetermined region irradiated with electromagnetic waves to form an adhesive active surface of the polymer resin substrate surface.
  • the metal nucleus including the first or the second metal or the ions thereof is subjected to chemical reduction treatment, or electroless plating with a plating solution containing conductive metal ions using the seed as the seed,
  • a conductive metal layer can be formed on the adhesively active surface including the metal nucleus.
  • the conductive metal layer that is, the fine conductive pattern may be selectively formed only on the polymer resin substrate of the predetermined region irradiated with the electromagnetic wave. .
  • FIG. 1 A three-dimensional structure of one example of the non-conductive metal compound included in the composition for forming a conductive pattern according to the embodiment of the present invention is schematically shown in FIG. 1.
  • the first layer has octahedrons that share corners. They have a two-dimensional structure (edge-shared octahedral layer).
  • the 2nd layer arrange
  • This second layer includes a metal of a different type than the first layer, for example, the remaining metals not included in the first of the first and second metals, the metals of which are adjacent to each other.
  • the vertices of the octahedrons may be connected to each other between the first layer to couple their two-dimensional connection structures to each other.
  • a non-conductive metal compound having a specific layered three-dimensional structure not only exhibits non-conductivity before electromagnetic wave irradiation, but also has excellent compatibility with the polymer resin, and is chemically stable with respect to a solution used for the reduction or plating treatment, thereby providing non-conductivity. Has properties to maintain. Therefore, such a non-conductive metal compound may remain chemically stable in a uniformly dispersed state in the polymer resin substrate in the region to which electromagnetic waves are not irradiated, thereby exhibiting non-conductivity.
  • first or second metals or ions thereof may easily be generated from the non-conductive metal compound.
  • the metal or its ions can be more easily released from the non-conductive metal compound described above because the non-conductive compound is predicted to have a filling solid structure in which the first layer and the second layer are sequentially arranged. Can be.
  • the non-conductive compound having such a layered steric structure is that the first or second metal or its ions contained in the second layer can be more easily released than other compounds having a layered steric structure.
  • the metal or its ions are more easily released from the non-conductive metal compound by electromagnetic wave irradiation, it may be a factor that enables the formation of the metal nucleus and the adhesion-activated surface.
  • non-conductive metal compounds of the general formula (1) having the specific three-dimensional structure described above, for example, CuAIO 2 , CuGaO 2 , CulnO 2 , CuTIO 2 , CuYO 2 , CuSc0 2 , CNi LaO 2 , CuLu0 2 , NiAIO 2 , NiGa0 2 , NilnO 2 , NiTIO 2 , NiYO 2 , NiScO 2 , NiLa0 2 , NiLuO 2 , AgAIO 2 , AgGa0 2 , AglnO 2 , AgTIO 2 , AgY0 2 , AgScO 2 , AgLaO 2 , or AgLuO 2 As the compounds were selected and included,
  • the electromagnetic wave irradiation conditions such as a laser as described later, it is possible to form the metal nucleus and the adhesion-activated surface, and by the irradiation of electromagnetic waves, such as laser and sequential reduction or plating treatment, finer It has been confirmed that a conductive pattern can be formed.
  • the conductive pattern forming composition of the embodiment is due to the three-dimensional structure peculiar to the non-conductive metal compound described above, the characteristics thereof, and the control of various conditions enabling the formation of the metal nucleus, etc., and other three-dimensional structures such as spinel. Compared with the case of using a compound having a compound having or having no other composition that does not involve the formation of other metal nuclei, it is possible to easily form a better fine conductive pattern.
  • the amount of the non-conductive metal compound used when the composition for forming a conductive pattern of one embodiment is used, the amount of the non-conductive metal compound used, compared with the case of using another composition including a non-conductive metal compound having a non-layered three-dimensional structure such as spinel, More specifically, even if the amount or content of the first or second metal is reduced, it is good and fine.
  • the conductive metal layer can be formed more easily.
  • a metal B e.g., Al, Ga, In, ⁇ , Y, Sc, La, or Lu
  • the composition of one embodiment may be used to produce white or various colors. It becomes possible to implement a resin product or a resin layer having a. If, in addition to the above-described metal, other transition metals such as Cr, as B, it may not be easy to obtain a resin product having a white or various colors using a composition containing such a non-conductive metal compound. In contrast, electroconductivity using the non-conductive metal compound of the formula (1) containing the predetermined metal B described above. It is easier to implement white or various colors in the resin product or the resin layer having a pattern can be revived to the needs of various consumers.
  • a fine and good conductive pattern may be formed on a polymer resin substrate by a very simple process of irradiating electromagnetic waves such as a laser and reducing or plating the corresponding region. It can be easily formed.
  • the conductive pattern can be formed better and easier due to the formation of a three-dimensional structure peculiar to the non-conductive metal compound or metal nucleus contained therein. Therefore, by using such a composition for forming a conductive pattern, a conductive pattern for an antenna, an RFID tag, various sensors, a MEMS structure, etc., can be formed on various polymer resin products or resin layers. It can be effectively formed, and in particular, it is easier to revive the demand of the consumer layer by adding white or various colors to the resin product or the resin layer.
  • the composition for forming a conductive pattern of the embodiment described above may exhibit a high absorption rate and sensitivity to the laser electromagnetic waves corresponding to the infrared region. Due to such a high absorption rate and sensitivity, when using the composition for forming a conductive pattern of the embodiment, the metal nucleus and the adhesive active surface including the same may be better formed by irradiation of electromagnetic waves such as a laser, and as a result, Formation is possible.
  • the high absorption rate and sensitivity of the composition for forming a conductive pattern include the use of a non-conductive metal compound having a specific three-dimensional structure described above.
  • Such suitable nonconductive metal compounds and polymer resins, and their compositions and the like are described in more detail below.
  • the non-conductive metal compound may be a layered three-dimensional structure defined as an m or P6 3 / mmc space group structure as an example of the three-dimensional structure described above.
  • the non-conductive metal compound having the layered three-dimensional structure as shown in Figure 1, at least one of the metal and X atoms of the first and second metals (A, B metal) forming it share an edge
  • the octahedrons may be connected to each other, and they may be arranged in a two-dimensionally connected structure to form an edge-shared octahedral layer.
  • a metal of a different kind from the first layer for example, the remaining metals not included in the first layer of the first and second metals, is arranged between the first layers adjacent to each other, It can reach two layers.
  • the metal forming the second layer may connect the vertices of the octahedrons of the first layer to each other to couple the two-dimensional connection structure to each other.
  • the first or second metal forming the second layer may be at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ni, and Ag, and may be a metal source emitted from a non-conductive metal compound by electromagnetic wave irradiation.
  • the metal constituting the remaining first layer may be at least one metal selected from the group consisting of Al, Ga, In, Tl, Y, Sc, La, and Lu.
  • the first layer As the outermost orbital becomes a metal filled with electrons when the metal has a 3+ oxidation state such as Al, it is easier to implement a resin product or resin layer having white or various colors using the composition of one embodiment. Can be.
  • non-conductive metal compounds having the above-described layered steric structure CuAI0 2 , CuGaO 2 , CulnO 2 , CuTIO 2l CuYO 2 , CuSc0 2 , CuLaO 2 , CuLuO 2 , NiAI0 2 , NiGaO 2 , Niln0 2 , NiTI0 2 , NiYO 2 , NiScO 2 , NiLa0 2 , NiLu0 2 , AgAI0 2 , AgGaO 2l AglnO 2 , AgTIO 2 , AgY0 2 , AgSc0 2 , AgLa0 2 , and AgLu0 2 With use, it was confirmed that the metal core and the adhesive active surface including the same can be formed better.
  • the metal nucleus and the like can be appropriately formed, and a better conductive pattern can be formed. At the same time, it is easier to implement a resin product or resinous resin having a white or various colors. On the contrary, even if the above-described layered three-dimensional structure or the like is used, an inappropriate non-conductive metal compound such as the comparative example described below, or a metal nucleus may not be formed if electromagnetic wave irradiation conditions such as a laser are not controlled to an appropriate range. In this case, a good conductive pattern having excellent adhesion to the polymer resin may not be formed.
  • the composition for forming a conductive pattern of the above-described embodiment is infrared Laser electromagnetic waves having a wavelength corresponding to a region, for example, about 1000 nm to 1200 nm, or about 1060 nm to 1070 nm, or about 1064 nm, are irradiated with an average power of about 5 to 20 W, or about 7 to 15 W, such electromagnetic waves.
  • the metal nucleus may be formed in the irradiation unit. As the irradiation conditions of electromagnetic waves such as lasers are controlled in this range, metal nuclei and the like may be better formed in the laser irradiation section for the composition of one embodiment, thereby enabling formation of a better conductive pattern.
  • the electromagnetic wave irradiation conditions enabling the formation of the metal core may be controlled differently depending on the specific type or composition of the non-conductive metal compound and the high-injection resin actually used.
  • the polymer resin may be any thermosetting resin or thermoplastic resin capable of forming various polymer resin products or resin layers without any particular limitation.
  • the above-described non-conductive metal compound having a specific three-dimensional structure may exhibit excellent compatibility and uniform dispersibility with various polymer resins, and the composition of one embodiment is molded into various resin products or resinous resins including various polymer resins. Can be.
  • polymer resins include polyalkylene terephthalate resins such as ABS resins, polybutylene terephthalate resins, and polyethylene terephthalate resins, polycarbonate resins, polypropylene resins, and polyphthalamide resins.
  • polymer resin it is possible to more preferably secure formation of the metal core and formation of a good conductive pattern. It is appropriate to use ABS resin or polycarbonate resin.
  • the non-conductive metal compounds may be included as about 1 to 10 parts by weight 0/0, or from about 1.5 to 7 parts by weight 0 /.
  • To the total composition include the polymer resin of the remaining content Can be. According to this content range, while maintaining the basic physical properties such as the mechanical properties of the polymer resin product or the resin layer formed from the composition, it can preferably exhibit the characteristics of forming a conductive pattern in a certain region by electromagnetic wave irradiation.
  • this composition ratio the formation of the above-described metal core and the formation of a good conductive pattern can be secured more preferably.
  • the composition of the embodiment includes a layered three-dimensional non-conductive metal compound and enables formation of a metal nucleus, and the like, so that even if it contains only a lower content of the non-conductive metal compound, it is possible to obtain a good conductive pattern by electromagnetic wave irradiation. It can form effectively. Therefore, it may be easier to reduce the content of the non-conductive metal compound to maintain excellent basic physical properties of the resin product or the resin layer.
  • the composition for forming a conductive pattern may include a heat stabilizer, a UV stabilizer, a flame retardant, a lubricant, an antioxidant, an inorganic filler, a color additive, an impact modifier, and a functional reinforcement agent, in addition to the polymer resin and the predetermined non-conductive metal compound. It may further comprise one or more additives selected. In addition, various additives known to be usable in the composition for molding a resin product may be used without any limitation.
  • a method of forming a conductive pattern by direct irradiation of electromagnetic waves on a polymer resin substrate such as a resin product or a resin layer is provided.
  • Such a method of forming a conductive pattern may include forming a resin layer by molding the above-described composition for forming a conductive pattern into a resin product or by applying it to another product; The step of irradiation by electromagnetic waves in the "predetermined region of the resin product or resin layer the non-occurrence of the first or the metal core including a second metal, or that, following from the conductive compound; And chemically reducing or plating the region generating the metal nucleus to form a conductive metal layer.
  • FIGS. 2A to 2C schematically show an example of the method of forming the conductive pattern step by step
  • FIG. 3 illustrates a metal nucleus on the surface of the polymer resin substrate by electromagnetic wave irradiation in an example of the method of forming the conductive pattern.
  • the state in which the adhesive active surface containing was formed is shown by the electron micrograph.
  • the above-described composition for forming a conductive pattern may be molded into a resin product or applied to another product to form a resin layer.
  • a conventional method for forming a product i with a polymer resin composition or the resin layer forming method can be applied without limitation.
  • the composition may be extruded and pinched, then formed into pellets or particles, and then injection molded into a desired shape to prepare various polymer resin products.
  • the polymer resin product or the resin layer thus formed may have a form in which the non-conductive metal compound having the specific three-dimensional structure described above is uniformly dispersed on the resin substrate formed from the polymer resin.
  • the non-conductive metal compound since the non-conductive metal compound has excellent compatibility with various polymer resins, sufficient solubility and chemical stability, the non-conductive metal compound may be uniformly dispersed throughout the entire area on the resin substrate and maintained in a non-conductive state.
  • electromagnetic waves such as a laser may be irradiated to a predetermined region of the resin product or the resin layer to form the conductive pattern.
  • the electromagnetic wave When the electromagnetic wave is irradiated, the first or second metal or its ions may be emitted from the non-conductive compound, and a metal nucleus including the same may be generated. More specifically, when the metal nucleus generation step by the electromagnetic wave irradiation proceeds, a portion of the non-conductive metal compound is exposed to the surface of the predetermined region of the resin product or resin ⁇ , and a metal nucleus is generated therefrom. It is possible to form an adhesively active surface activated to have.
  • the adhesion-activated surface is selectively formed only in a predetermined region irradiated with electron waves, when the reduction or plating step described below is performed, chemical reduction of the metal core and the first or second metal ions included in the adhesion-activated surface is performed. Or the electroconductive metal ions are chemically reduced by electroless plating thereto, thereby The metal layer may optionally be better formed on the polymer resin substrate in the predetermined region. More specifically, in the electroless plating, when the metal nucleus acts as a kind of seed, when the conductive metal ions contained in the plating solution are chemically reduced, strong bonds may be formed. As a result, a better conductive metal layer can be selectively formed more easily.
  • laser electromagnetic waves may be irradiated, for example, a wavelength corresponding to an infrared region, for example, about 1000 nm to 1200 nm, or about 1060 nm to 1070 nm, or about Laser electromagnetic waves having a wavelength of 1064 nm may be irradiated with an average power of about 5-20 W, or about 7-15 W.
  • the step of chemically reducing or plating the region where the metal nucleus is generated can be performed to form a conductive metal layer.
  • the conductive metal layer may be selectively formed in a predetermined region where the metal nucleus and the adhesive active surface are exposed, and the chemically stable non-conductive metal compound may maintain the non-conductivity as it is. have. Accordingly, a fine conductive pattern may be selectively formed only in a predetermined region on the polymer resin substrate.
  • the resin product or the resin layer in the predetermined region where the metal nucleus is generated may be treated with an acidic or basic solution including a reducing agent.
  • a reducing agent is a reducing agent, formaldehyde, hypophosphite, dimethylaminoborate. (DMAB), diethylaminoborane (DEAB), and hydrazine.
  • the reducing step may be treated with an electroless plating solution containing a reducing agent and a conductive metal ion.
  • the first or second metal ions included in the metal core are reduced, or the conductive metal silver contained in the electroless plating solution is seeded from the region where the metal core is formed.
  • a good conductive pattern can optionally be formed in a given region.
  • the metal core and the adhesive active surface may form a strong bond with the chemically reduced conductive metal silver, and as a result, a conductive pattern may be more easily formed in a predetermined region.
  • a resin structure having a conductive pattern obtained by the above-described composition for forming a conductive pattern and a conductive pattern forming method includes a polymer resin substrate; A non-conductive metal compound of Chemical Formula 1, comprising a first metal and a second metal, and dispersed on a polymer resin substrate, the octahedron including at least one of the first and second metals and sharing corners A plurality of edge-shared octahedral layers having a structure two-dimensionally connected to each other, the first A non-conductive metal compound having a steric structure comprising a layer and a second layer comprising a different kind of metal and arranged between adjacent first layers; An adhesive active surface comprising a metal nucleus including first or second metals or ions thereof exposed to a surface of a polymer resin substrate in a predetermined region; And it may include a conductive metal layer formed on the adhesive active surface.
  • a predetermined region in which the adhesive active surface and the conductive metal layer are formed may correspond to a region in which electromagnetic waves are irradiated onto the polymer resin substrate.
  • the first or second metal or ions thereof contained in the metal nucleus of the adhesion-activated surface may be derived from the non-conductive metal compound.
  • the conductive metal layer may be derived from the first or second metal, or from the conductive metal ions contained in the electroless plating solution.
  • the resin structure may be a variety of colors by reflecting the color of the various pigments such as white or added thereto.
  • the resin structure may further include a residue dispersed in the polymer resin substrate and derived from the non-conductive metal compound.
  • This residue may have a structure in which at least a portion of the first or second metal is released in the steric structure of the non-conductive metal compound, so that vacancy is formed at at least a portion of the non-conductive metal compound.
  • the resin structure described above may be made of various resin products such as a mobile phone case having a conductive pattern for an antenna or a resin layer, other RFID tags, various sensors. Or various resin products or resin layers having conductive patterns such as MEMS structures.
  • the raw materials CuO and AI 2 O 3 were uniformly mixed with each other by ball milling at a molar ratio of 2: 1 for 6 hours. Then, by firing for 2 hours under conditions of atmospheric pressure and 1150 ° C to synthesize a powder having a chemical formula of CuAI0 2 . After this synthesis, further grinding treatments are used in the examples below.
  • CuAIO 2 powder (particle size 0.1-1 / m) was prepared. Electron micrographs and X-ray diffraction patterns of this powder were as shown in Figs. 5 and 6, respectively, and the powder photograph after the grinding was as shown in Fig. 7.
  • the non-conductive metal oxide powder (CuAI0 2 ) obtained in Production Example 1 was used together with the polycarbonate resin.
  • a composition for forming a conductive pattern by electromagnetic wave irradiation using a thermal stabilizer (IR1076, PEP36), a UV stabilizer (UV329), a lubricant (EP184), and an interlayer enhancer (S2001), which are additives for processing and stabilization, are used together.
  • the polycarbonate resin 79 to 84 parts by weight 0 /., Non-conductive metal compounds 1 to 5 parts by weight 0 /., Cheunggyeok reinforcing agent 4% by weight of the combined common to the lubricant include other additives 1 weight 0/0, and extruded at 260 to 280 ° C Blending through, pellet form A resin composition was prepared, and the resin composition in the form of extruded pellets
  • Injection molding was performed at 260 to 280 ° C. with a 100 mm diameter, 2 mm thick substrate.
  • the composition of the injection-molded substrate form is shown in FIG. 8, and the chromaticity (L * value) of the composition in the form of the substrate is measured for each content of the non-conductive metal compound, and the result is shown in FIG. 9. 8 and 9, the composition in the form of the substrate of Example 1 exhibits a bright color, which is generally close to white, whereby a resin product or resin layer having white or various colors despite the addition of the non-conductive metal compound. It has been found to be easier to implement. However, it was confirmed that the smaller the content of the non-conductive metal compound is, the brighter the color becomes. The easier it is to implement a resin product or a resin layer having white or various colors.
  • the surface was activated by irradiating a laser of 1064 nm wavelength under the conditions of 40kHz, 8-16W. After laser irradiation, the formation of a copper-containing metal core in the polycarbonate resin was analyzed and confirmed by electron micrographs and XRD, and the results are shown in FIGS. 10 and 11, respectively. Moreover, the electron micrograph of the surface form of polycarbonate resin was shown in FIG. 12 after laser irradiation.
  • a part of Cu or its ions derived from CuAIO 2 particles is reduced and a metal seed (ie, Metal nuclei). .
  • Plating solution is copper sulfate
  • a non-conductive metal compounds CuAI0 2 instead of using the CoAIO 2
  • a composition for conductive pattern forming in the same manner as in Example 1 except that, unlike as the laser irradiation conditions and 3W instead of 8 ⁇ 16W, and therefrom A resin structure having a conductive pattern was produced.
  • Example 1 the adhesion of the finally formed conductive pattern was evaluated according to the content of the non-conductive metal compound and the irradiation conditions of the laser. This adhesiveness was evaluated by a cross-cut test by the ISO 2409 standard method, and Table 1 summarizes the ISO class evaluated by the content of the non-conductive metal compound. In addition, through the adhesive evaluation results measured by the irradiation conditions of the laser, the degree of laser power required to achieve the ISO class 0 indicating that the conductive pattern exhibits excellent adhesion is measured and summarized together in Table 1 below. It is shown.
  • Example 1 a laser of relatively low power It was confirmed that in the comparative example 1, the conductive pattern which was easy to remove because of poor adhesiveness was formed, whereas the conductive pattern which was excellent in adhesiveness with respect to polycarbonate resin was formed also in irradiation conditions. In particular, in Comparative Example 1, it was confirmed that the formation of the conductive pattern having excellent adhesiveness was substantially impossible.

Abstract

본 발명은 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 매우 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물, 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체에 관한 것이다. 상기 도전성 패턴 형성용 조성물은 고분자 수지; 및 제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하는 소정의 비도전성 금속 화합물로서, 상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층(edge-shared octahedral layer)과, 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물;을 포함하고, 전자기파 조사에 의해, 상기 비도전성 금속 화합로부터 상기 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵이 형성되는 것이다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
도전성 패턴 형성용 조성물， 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
【기술분야】
본 발명은 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 매우 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물， 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
최근 들어 미세 전자 기술이 발전함에 따라, 각종 수지 제품 또는 수지층 등의 고분자 수지 기재 (또는 제품) 표면에 미세한 도전성 패턴이 형성된 구조체에 대한 요구가 증대되고 있다. 이러한 고분자 수지 기재 표면의 도전성 패턴은 핸드폰 케이스에 일체화된 안테나， 각종 센서, MEMS 구조체 또는 RFID 태그 등의 다양한 대상물을 형성하는데 적용될 수 있다. 이와 같이， 고분자 수지 기재 표면에 도전성 패턴을 형성하는 기술에 대한 관심이 증가하면서, 이에 관한 몇 가지 기술이 제안된 바 있다. 그러나, 아직까지 이러한 기술을 보다 효과적으로 이용할 수 있는 방법은 제안되지 못하고 있는 실정이다. '
예를 들어， 이전에 알려진 기술에 따르면, 고분자 수지 기재 표면에 금속층을 형성한 후 포토리소그라피를 적용하여 도전성 패턴을 형성하거나ᅳ 도전성 페이스트를 인쇄하여 도전성 패턴을 형성하는 방법 등이 고려될 수 있다. 그러나, 이러한 기술에 따라 도전성 패턴을 형성할 경우, 필요한 공정 또는 장비가 지나치게 복잡해지거나, 양호하고도 미세한 도전성 패턴을 형성하기가 어려워지는 단점이 있다.
이에 보다 단순화된 공정으로 고분자 수지 기재 표면에 미세한 도전성 패턴을 보다 효과적으로 형성할 수 있는 기술의 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.
[발명의 내용]
【해결하고자 하는 과제】
본 발명은 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 매우 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물과， 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한， 상기 도전성 패턴 형성용 조성물 등으로부터 형성된 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 제공하는 것이다.
【과제의 해결 수단】
본 발명은 고분자 수지; 및 제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하는 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로서， 상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층 (edge-shared octahedral layer)과 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물；을 포함하고， 전자기파 조사에 의해， 상기 비도전성 금속 화합물로부터 상기 제
1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵이 형성되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
ABX2
상기 화학식 1에서, A, B는 각각 독립적으로 제 1 및 제 2 금속을 나타내며, A는 전이금속이고, B는 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속이고, X는 산소, 질소 또는 황을 나타낸다.
상기 도전성 패턴 형성용 조성물에서， 상기 비도전성 금속 화합물의 제 2 층에 포함된 금속은 서로 인접하는 제 1 층 사이에서， 예를 들어， 상기 8면체들의 꼭지점을 서로 이어주어 상기 2차원적 연결 구조를 서로 결합시킬 수 있다. 이러한 비도전성 금속 화합물은 R m 흑은 P63/mmc 공간군 구조를 갖는 것으로 정의될 수 있다.
그리고， 상기 비도전성 금속 화합물은, 이를 이루는 제 1 및 제 2 금속 (A, B의 금속) 중 적어도 1종의 금속 및 X의 원자들이 모서리를 공유하는 8면체들을 이루고, 이들이 서로 2차원적으로 연결된 구조로 배열되어 있는 복수의 게 1 층 (edge-shared octahedral layer)과，
상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고, 서로 인접하는 제 1 층 사이에서, 이러한 금속이 상기 8면체들의 꼭지점을 서로 이어주어 상기 2차원적 연결 구조를 서로 결합시키고 있는 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 가질 수 있다. 이러한 비도전성 금속 화합물의 구체적인 예로는， 화합물은 CuAIO2,
CuGaO2> Culn02, CuTI02) CuYO2) CuScO2, CuLaO2> CuLuO2, NiAIO2, NiGaO2l NilnO2, NiTIO2, NiY02l NiScO2, NiLaO2, NiLuO2, AgAI02, AgGaO2, AglnO2, AgTI02, AgY02, AgSc02, AgLaO2, 및 AgLuO2 로 이루어진 군에서 선택된 화합물의 1종 이상을 들 수 있고, 이로서 상기 전자기파 조사에 의해 금속핵을 보다 잘 형성시켜 더욱 양호한 도전성 패턴의 형성을 가능케 하면서도， 백색 또는 다양한 색상을 나타내는 수지층 또는 수지 제품을 제조할 수 있게 한다. ' 한편， 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물은 약 1000nm 내지 1200nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 약 5 내지 20W의 평균 파워로 조사되어 상기 금속핵이 형성되는 것으로 될 수 있다. 이러한 레이저 전자기파 조사 조건의 제어에 의해, 상기 조성물의 고분자 수지 상에 금속핵이 보다 잘 형성될 수 있고， 이에 따라 보다 양호한 도전성 패턴이 형성될 수 있다.
또, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물에서， 상기 고분자 수지는 열 경화성 수지 또는 열 가소성 수지를 포함할 수 있고, 이의 보다 구체적인 예로는 ABS 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등의 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리프로필렌 수지 및 폴리프탈아미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있다.
또한, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물에서, 상기 비도전성 금속 화합물은 전체 조성물에 대해 약 1 내지 10 중량0 /。로 포함될 수 있으며, 나머지 함량의 고분자 수지가 포함될 수 있다.
그리고， 상기 도전성 패턴 형성용 조성물은 상술한 고분자 수지 및 소정의 비도전성 금속 화합물 외에, 열 안정제, UV 안정제, 난연제， 활제, 항산화제, 무기 충전제， 색 첨가제， 충격 보강제 및 기능성 보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명은 또한， 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하여， 수지 제품 또는 수지층 등의 고분자 수지 기재 상에， 전자기파의 직접 조사에 의해 도전성 패턴을 형성하는 방법을 제공한다. 이러한 도전성 패턴의 형성 방법은， 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 수지 제품으로 성형하거나， 다른 제품에 도포하여 수지.층을 형성하는 단계; 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역에 전자기파를 조사하여 상기 비도전성 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵을 발생시키는 단계; 및 상기 금속핵을 발생시킨 영역을 화학적으로 환원 또는 도금시켜 도전성 금속층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 도전성 패턴 형성 방법에서, 상기 금속핵 발생 단계에 있어서는 있어서는 약 1000nm 내지 1200nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 약 5 내지 20W의 평균 파워로 조사될 수 있고, 이로서 금속핵이 보다 잘 형성되고 더욱 양호한 도전성 패턴이 형성될 수 있다.
또한， 상기 전자기파 조사에 의한 금속핵 발생 단계를 진행하면， 상기 비도전성 금속 화합물의 일부가 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역 표면으로 노출되면서 이로부터 금속핵이 발생되고, 보다 높은 접착성을 갖도록 활성화된 표면 (이하， "접착활성 표면") 을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 도전성 금속층은 상기 금속핵에 포함된 제 1 또는 제 2.금속 이온의 화학적 환원, 또는 이에 대한 무전해 도금에 의해 도전성 금속 이온이 화학적 환원됨으로서 상기 접착활성 표면 상에 형성될 수 있다. 상기 무전해 도금시， 상기 금속핵은 일종의 seed로 작용하여 도금 용액에 포함된 도전성 금속 이온이 화학적으로 환원될 때, 이와 강한 결합을 형성할 수 있다. 그 결과， 상기 도전성 금속층이 보다 용이하게 선택적으로 형성될 수 있다.
그리고， 상기 환원 또는 도금 단계에서는 상기 금속핵을 발생시킨 소정 영역의 수지 제품 또는 수지층을 환원제를 포함한 산성 또는 염기성 용액으로 처리할 수 있으며, 이러한 용액은 환원제로서， 포름알데히드, 차아인산염, 디메틸아미노보레인 (DMAB), 디에틸아미노보레인 (DEAB) 및 히드라진으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 다른 예에서， 상기 환원 단계에서는 환원제 및 도전성 금속 이온을 포함한 무전해 도금 용액 등으로 처리할 수도 있다.
한편, 본 발명은 또한， 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴 형성 방법에 의해 얻어진 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 제공한다. 이러한 수지 구조체는 고분자 수지 기재; 제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하고， 고분자 수지 기재에 분산되어 있는 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로서, 상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층 (edge-shared octahedral layer)과, 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 충을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물； 소정 영역의 고분자 수지 기재 표면에 노출된 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함한 금속핵을 포함하는 접착활성 표면; 및 상기 접착활성 표면 상에 형성된 도전성 금속층을 포함할 수 있다:
[화학식 1]
ABX2
상기 화학식 1에서， A, B는 각각 독립적으로 게 1 및 게 2 금속을 나타내며, A는 전이금속이고， B는 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속이고, X는 산소, 질소 또는 황을 나타낸다.
상기 수지 구조체에서, 상기 접착활성 표면 및 도전성 금속층이 형성된 소정 영역은 상기 고분자 수지 기재에 전자기파가 조사된 영역에 대응할 수 있다.
【발명의 효과】
본 발명에 따르면， 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 등의 고분자 수지 기재 상에, 레이저 등 전자기파를 조사하는 매우 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 보다 양호하게 형성할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물， 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체가 제공될 수 있다.
더구나， 상기 비도전성 금속 화합물이 화학식 1의 범주에 속하는 특정 화학 구조로 표시됨에 따라, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용해 백색의 고분자 수지 제품 또는 수지층을 보다 용이하게 구현할 수 있으며, 이를 이용해 각종 색채를 나타내는 수지 제품 등을 효과적으로 제조할 수 있다.
이러한 도전성 패턴 형성용 조성물이나 도전성 패턴 형성 방법 등을 이용해， 휴대폰 케이스 등 각종 수지 제품 상의 안테나용 도전성 패턴， RFID 태그， 각종 센서, MEMS 구조체 등을 매우 효과적으로 형성할 수 있게 된다. 【도면의 간단한 설명】
도 1은 발명의 일 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물에 포함되는 비도전성 금속 화합물의 일 예의 입체 구조를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 2c는 발명의 다른 구현예에 따른 도전성 패턴 형성 방법의 일 예를 공정 단계별로 간략화하여 나타낸 도면이다.
도 3은 발명의 다론 구현예에 따른 도전성 패턴 형성 방법의 일 예에서, 전자기파 조사에 의해 고분자 수지 기재의 표면에 금속핵을 포함한 접착활성 표면이 형성된 모습을 나타낸 전자 현미경 사진이다.
도 4는 발명의 다른 구현예에 따른 도전성 패턴 형성 방법에 따라， 고분자 수지 기재에 도전성 패턴을 형성한 모습을 예를 들어 나타낸 사진이다.
도 5 및 6은 각각 제조예 1에서 얻어진 CuAI02분말의 전자 현미경 사진 및 X선 회절 패턴을 나타낸다. 도 7은 제조예 1에서 얻어진 CuAI02 분말의 분쇄 후 사진을 나타낸다. :
도 8 및 9는 실시예 1에서 사출 성형하여 얻어진 기판 형태 조성물 (레이저 조사 전)의 사진 (도 8)과， 이러한 기판 형태의 조성물에 대해 CuAIO2 분말의 함량별로 색도 (L* 값)를 측정한 결과를 나타내는 그래프 (도 9)이다.
도 10 및 11은 각각 실시예 1에서 레이저 조사 후에 수지 기판 상에 금속핵이 형성되었는지 여부를 X선 회절 분석 및 전자 현미경 사진으로 확인한 결과를 나타낸다.
도 12는 실시예 1에서 레이저 조사 후에 수지 시판 표면의 상태를 전자 현미경으로 분석한 결과를 나타낸다.
도 13 및 14는 각각 비교예 1에서 레이저 조사 후에 수지 기판 상에 금속핵이 형성되었는지 여부를 X선 회절 분석 및 전자 현미경 사진으로 확인한 결과를 나타낸다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】 이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물， 이를 사용한 도전성 패턴 형성 방법과, 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체에 대해 설명하기로 한다. 발명의 일 구현예에 따르면， 고분자 수지; 및
제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하는 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로서, 상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층 (edge-shared octahedral layer)과， 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물；을 포함하고，
전자기파 조사에 의해, 상기 비도전성 금속 화합물로부터■상기 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵이 형성되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물이 제공된다:
[화학식 1]
ABX2
상기 화학식 1에서, A, B는 각각 독립적으로 제 1 및 제 2 금속을 나타내며， A는 전이금속이고， B는 3+,산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속이고, X는 산소 질소 또는 황을 나타낸다.
이러한 발명의 일 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용해 고분자 수지 제품 또는 수지층을 성형한 후， 레이저 등 전자기파를 조사하면， 상기 비도전성 금속 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵이 형성될 수 있다. 이러한 금속핵은 전자기파가 조사된 소정 영역에서 선택적으로 노출되어 고분자 수지 기재 표면의 접착활성 표면을 형성할 수 있다. 이후， 상기 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵 등을 화학적 환원 처리하거나， 이를 seed로 하여 도전성 금속 이온 등을 포함하는 도금 용액으로 무전해 도금하면， 상기 금속핵을 포함하는 접착활성 표면 상에 도전성 금속층이 형성될 수 있다. 바로 이러한 과정을 통해, 상기 전자기파가 조사된 소정 영역의 고분자 수지 기재 상에만 선택적으로 도전성 금속층， 다시 말해서 미세한 도전성 패턴이 형성될 수 있다. .
특히， 이와 같이 금속핵 및 접착활성 표면이 형성되어 전자기파 조사에 의해 보다 양호한 도전성 패턴의 형성이 가능해 지는 일 요인으로서， 일 구현예의 조성물에 포함되는 비도전성 금속 화합물의 특정한 입체 구조를 들 수 있다. 이러한 발명의 일 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물에 포함되는 비도전성 금속 화합물의 일 예의 입체 구조는 도 1에 모식적으로 나타나 있다.
도 1을 참고하면， 상기 비도전성 금속 화합물의 입체 구조에서는， 이를 이루는 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속이 제 1 층에 포함되어 있는데, 이러한 제 1 층은 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조 (edge-shared octahedral layer)를 가지고 있다. 또한， 상기 비도전성 금속 화합물의 입체 구조에서는, 상술한 제 1 층의 복수 층과 함께， 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하고 있다. 이러한 제 2 층에는 상기 제 1 층과는 다른 종류의 금속, 예를 들어, 제 1 및 제 2 금속 중 제 1 층에 포함되지 않은 나머지 금속이 포함되며, 이러한 제 2 층의 금속은 서로 인접하는 제 1 층 사이에서 상기 8면체들의 꼭지점을 서로 이어주어 이들의 2차원적 연결 구조를 서로 결합시킬 수 있다. 이와 같은 특정한 층상 입체 구조의 비도전성 금속 화합물은 전자기파 조사 전에는 비도전성을 나타낼 뿐 아니라, 상기 고분자 수지와 우수한 상용성을 가지며， 상기 환원 또는 도금 처리 등에 사용되는 용액에 대해서도 화학적으로 안정하여 비도전성을 유지하는 특성을 갖는다. 따라서, 이러한 비도전성 금속 화합물은 전자기파가 조사되지 않은 영역에서는, 고분자 수지 기재 내에 균일하게 분산된 상태로 화학적으로 안정하게 유지되어 비도전성을 나타낼 수 있다.
이에 비해, 상기 레이저 등 전자기파가 조사된 소정 영역에서는 비도전성 금속 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온 등이 쉽게 발생할 수 있다. 이때， 상술한 비도전성 금속 화합물로부터 금속 또는 그 이온이 보다 쉽게 방출될 수 있는 것은, 상기 비도전성 화합물이 상술한 제 1 층 및 제 2 층이 순차 배열된 충상 입체 구조를 가짐에 기인한 것으로 예측될 수 있다. 이러한 층상 입체 구조를 갖는 비도전성 화합물은 다른 비층상 입체 구조를 갖는 화합물에 비해, 상기 제 2 층에 포함된 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온이 보다 쉽게 방출될 수 있는 것이다. 이와 같이, 전자기파 조사에 의해 비도전성 금속 화합물로부터 금속이나 그 이온이 보다 쉽게 방출됨에 따라, 금속핵 및 접착활성 표면의 형성을 가능케 하는 일 요인으로 될 수 있다.
다만, 본 발명자들의 실험 결과, 이러한 비도전성 금속 화합물의 특유의 입체 구조만으로 상기 금속핵 및 접착활성 표면의 형성이 가능해 지는 것은 아님이 확인되었다. 본 발명자들은 계속적인 실험 및 연구를 통하여， 상술한 특정 입체 구조의 화학식 1의 비도전성 금속 화합물 중에서도, 예를 들어， 후술하는 CuAIO2, CuGaO2, CulnO2, CuTIO2, CuYO2, CuSc02, C니 LaO2, CuLu02, NiAIO2, NiGa02, NilnO2, NiTIO2, NiYO2, NiScO2, NiLa02, NiLuO2, AgAIO2, AgGa02, AglnO2, AgTIO2, AgY02, AgScO2, AgLaO2, 또는 AgLuO2 등의 특정 화합물을 선택 및 포함함에 따라， 상기 일 구현예의 조성물은 특정 파장의 레이저 등 전자기파에 대해 보다 높은 흡수율 및 민감도를 나타내게 됨이 밝혀졌다. 또한, 이와 함께 후술하는 바와 같은 레이저 등 전자기파 조사 조건 등을 조절함에 따라， 비로소 상기 금속핵 및 접착활성 표면의 형성이 가능해 지며， 레이저 등 전자기파의 조사 및 순차적인 환원 또는 도금 처리 등에 의해 보다 양호한 미세 도전성 패턴이 형성될 수 있음이 확인되었다.
따라서， 상기 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물은 상술한 비도전성 금속 화합물 특유의 입체 구조, 이에 따른 특성 및 상술한 금속핵 등의 형성을 가능케 하는 제반 조건의 제어 등으로 인해， 스피넬 등 다른 입체 구조를 갖는 화합물을 포함하거나, 기타 금속핵의 형성이 수반되지 않는 다른 조성물을 사용한 경우와 비교하여， 보다 양호한 미세 도전성 패턴을 용이하게 형성할 수 있게 한다. 더구나, 이러한 특성으로 인해， 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하면, 상기 스피넬 등 비층상 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물을 포함한 다른 조성물을 사용한 경우 등에 비해， 상기 비도전성 금속 화합물의 사용량, 보다 구체적으로 제 1 또는 제 2 금속의 사용량 또는 함량을 줄이더라도, 양호하고도 미세한 도전성 금속층을 보다 용이하게 형성할 수 있다.
부가하여， 상기 일 구현예의 조성물에 포함된 화학식 1의 비도전성 금속 화합물이 전이금속 A (예를 들어， Cu, Ni 또는 Ag)와 함께, 예를 들어, 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로ᅵ 가득 채워지는 금속 B (예를 들어， Al, Ga, In, ΤΙ, Y, Sc, La, 또는 Lu)를 갖는 화학식 1로 표시됨에 따라， 일 구현예의 조성물을 사용해 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하는 것이 가능해 진다. 만일， 상술한 금속 외에 Cr 등 다른 전이금속을 B로서 포함하는 경우, 이러한 비도전성 금속 화합물을 포함하는 조성물을 사용해 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 등을 얻기가 용이치 않을 수 있다. 이에 비해， 상술한 소정의 금속 B를 포함하는 화학식 1의 비도전성 금속 화합물을 사용하여, 도전성. 패턴을 갖는 수지 제품 또는 수지층에 백색 또는 각종 색채를 구현하기가 보다 용이하게 되어 여러 수요자의 요구에 부흥할 수 있다.
이와 같이， 발명의 일 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하면, 레이저 등 전자기파를 조사하고， 해당 영역을 환원 또는 도금 처리하는 매우 단순한 공정으로 고분자 수지 기재 상에 미세하고도 양호한 도전성 패턴을 쉽게 형성할 수 있다. 더구나， 이에 포함된 비도전성 금속 화합물 특유의 입체 구조나 금속핵의 형성 등으로 인해， 상기 도전성 패턴을 보다 양호하고 용이하게 형성할 수 있다. 따라서， 이러한 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용해, 다양한 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 안테나용 도전성 패턴， RFID 태그, 각종 센서， MEMS 구조체 등을 매우 효과적으로 형성할 수 있게 되며， 특히， 상기 수지 제품 또는 수지층에 백색 또는 각종 색채를 부가하여 수요자층의 요구에 부흥하기도 보다 용이하게 된다.
한편, 상술한 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물은 적외선 영역에 .해당하는 레이저 전자기파에 대해 높은 흡수율 및 민감도를 나타낼 수 있다. 이러한 높은 흡수율 및 민감도로 인해, 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하면， 레이저 등 전자기파의 조사에 의해 금속핵 및 이를 포함한 접착활성 표면이 보다 잘 형성될 수 있으며， 그 결과 보다 양호한 도전성 패턴의 형성이 가능해 진다.
또， 이러한 도전성 패턴 형성용 조성물의 높은 흡수율 및 민감도는 상술한 특정 입체 구조의 비도전성 금속 화합물의 사용， 이 중에서도
CuAI02, CuGaO2, Culn02, C니 TI02, CuYO2, CuScO2, CuLa02, CuLu02, NiAI02, NiGa02, NilnO2, NiTI02, NiY02, NiSc02l NiLa02, NiLuO2, AgAIO2, AgGaO2, Agln02, AgTI02, AgY02, AgSc02, AgLaO2, 또는 AgLu02 등과 같은 특정 화합물의 사용, 이러한 특정 비도전성 금속 화합물과 적절한 고분자 수지와의 조합 및 이들의 조성 등에 의해 달성될 수 있다. 이러한 적절한 비도전성 금속 화합물 및 고분자 수지와， 이들의 조성 등에 대해서는 이하에 더욱 상세히 기술되어 있다.
그리고, 상술한 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물에서， 상기 비도전성 금속 화합물은 상술한 입체 구조의 일 예로서 m 혹은 P63/mmc 공간군 구조로 정의되는 층상 입체 구조로 될 수 있다. 이러한 층상 입체 구조로 인해 비층상 입체 구조 등에 비해 상기 제 2 층에 포함된 금속이나 그 이온이 보다 쉽게 방출될 수 있다. 그러므로， 이러한 층상 입체 구조를 갖는 비도전성 화합물을 포함하는'조성물을 사용하는 것은, 상기 비도전성 화합물의 사용량을 더욱 줄이면서도 금속핵 등의 형성을 가능케 하고， 도전성 패턴을 보다 양호하게 형성할 수 있게 하는 주된 요인 중 하나로 될 수 있다.
이때， 상기 층상 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물은 도 1에도 도시된 바와 같이， 이를 이루는 제 1 및 제 2 금속 (A, B의 금속) 중 적어도 1종의 금속 및 X의 원자들이 모서리를 공유하는 8면체들을 이를 수 있고, 이들이 서로 2차원적으로 연결된 구조로 배열되어 제 1 층 (edge-shared octahedral layer)을 이롤 수 있다. 또한， 상기 입체 구조에서는， 상기 제 1 층과는 다른 종류의 금속, 예를 들어, 제 1 및 제 2 금속 중 제 1 층에 포함되지 않은 나머지 금속이 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열되어 제 2 층을 이를 수 있다. 그리고， 이러한 제 2 층을 이루는 금속은 상기 제 1 층의 8면체들의 꼭지점을 서로 이어주어 상기 2차원적 연결 구조를 서로 결합시킬 수 있다.
이때， 상기 제 2 층을 이루는 게 1 또는 제 2 금속은 Cu, Ni, 및 Ag 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속으로 되어 전자기파 조사에 의해 비도전성 금속 화합물로부터 방출되는 금속원으로 될 수 있고, 나머지 제 1 층을 이루는 금속은 Al, Ga, In, Tl, Y, Sc, La, 및 Lu 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속으로 될 수 있다. 특히, 상기 제 1 층을 이루는 금속이 Al 등과 같이 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속으로 됨에 따라, 일 구현예의 조성물을 사용해 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하기가 보다 용이하게 될 수 있다.
보다 구체적인 일 예에서, 상술한 층상 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물 중에서도, CuAI02, CuGaO2, CulnO2, CuTIO2l CuYO2, CuSc02, CuLaO2, CuLuO2, NiAI02, NiGaO2, Niln02, NiTI02, NiYO2, NiScO2, NiLa02, NiLu02, AgAI02, AgGaO2l AglnO2, AgTIO2, AgY02, AgSc02, AgLa02, 및 AgLu02로 이루어진 군에서 선택된 화합물의 1종 이상을 사용함에 따라, 상기 금속핵 및 이를 포함한 접착활성 표면이 보다 잘 형성될 수 있음이 확인되었다. 따라서， 이들. 특정한 비도전성 금속 화합물을 사용하는 한편, 후술하는 레이저 등 전자기파의 조사 조건을 적절히 제어함에 따라， 상기 금속핵 등을 적절히 형성할 수 있고, 보다 양호한 도전성 패턴의 형성이 가능하게. 되면서도， 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지충을 구현하기가 보다 용이하게 된다. 이와 달리， 상술한 층상 입체 구조 등을 가지더라도, 후술하는 비교예와 같은 적절치 않은 비도전성 금속 화합물이 사용되거나, 레이저 등 전자기파 조사 조건이 적절한 범위로 제어되지 못하는 경우， 금속핵이 형성되지 못할 수 있으며, 이러한 경우 고분자 수지에 대한 우수한 접착력을 갖는 양호한 도전성 패턴이 형성되지 못할 수 있다.
한편, 상술한 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물은 적외선 영역에 해당하는 파장, 예를 들어， 약 1000nm 내지 1200nm, 혹은 약 1060nm 내지 1070nm, 혹은 약 1064nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 약 5 내지 20W, 혹은 약 7 내지 15W의 평균 파워로 조사되어, 이러한 전자기파 조사부에 금속핵이 형성되는 것일 수 있다. 이러한 범위로 레이저 등 전자기파의 조사 조건이 제어됨에 따라, 일 구현예의 조성물에 대한 레이저 조사부에 금속핵 등이 더욱 잘 형성될 수 있으며, 이로서 보다 양호한 도전성 패턴의 형성이 가능해 진다. 다만 실제 사용되는 비도전성 금속 화합물 및 고분사 수지의 구체적인 종류나 이들의 조성에 따라 금속핵 등의 형성을 가능케 하는 전자기파 조사 조건을 다르게 제어될 수도 있다. 또 상술한 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물에서, 상기 고분자 수지로는 다양한 고분자 수지 제품 또는 수지층을 형성할 수 있는 임의의 열 경화성 수지 또는 열 가소성 수지를 별다른 제한 없이 사용할 수 있다. 특히， 상술한 특정 입체 구조의 비도전성 금속 화합물은 다양한 고분자 수지와 우수한 상용성 및 균일한 분산성을 나타낼 수 있으며, 일 구현예의 조성물은 다양한 고분자 수지를 포함하여 여러 가지 수지 제품 또는 수지충으로 성형될 수 있다. 이러한 고분자 수지의 구체적인 예로는, ABS 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등의 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지， 폴리카보네이트 수지, 폴리프로필렌 수지 또는 폴리프탈아미드 수지 등을 들 수 .있고， 이외에도 다양한 고분자 수지를 포함할 수 있다. 이 중에서도， 금속핵의 형성 및 양호한 도전성 패턴의 형성을 보다 바람직하게 담보할 수 있도록, 상기 고분자 수지로서 ABS 수지 또는 폴리카보네이트 수지를 사용함이 적절하다.
또한， 상기 도전성 패턴 형성용 조성물에서， 상기 비도전성 금속 화합물은 전체 조성물에 대해 약 1 내지 10 중량0 /0， 혹은 약 1.5 내지 7 중량0 /。로 포함될 수 있으며, 나머지 함량의 고분자 수지가 포함될 수 있다. 이러한 함량 범위에 따라, 상기 조성물로부터 형성된 고분자 수지 제품 또는 수지층의 기계적 물성 등 기본적인 물성을 적절히 유지하면서도, 전자기파 조사에 의해 일정 영역에 도전성 패턴을 형성하는 특성을 바람직하게 나타낼 수 있다. 또한， 이러한 조성비에 의해， 상술한 금속핵의 형성 및 양호한 도전성 패턴의 형성이 보다 바람직하게 담보될 수 있다.
이에 더하여, 일 구현예의 조성물은 층상 입체 구조의 비도전성 금속 화합물을 포함하고 금속핵 등의 형성을 가능케 함에 따라, 보다 낮은 함량의 비도전성 금속 화합물만을 포함하더라도， 전자기파 조사에 의해 양호한 도전성 패턴을 보다 효과적으로 형성할 수 있다. 따라서， 비도전성 금속 화합물의 함량을 줄여 상기 수지 제품 또는 수지층의 기본적 물성을 우수하게 유지하기가 보다 용이하게 될 수 있다.
그리고， 상기 도전성 패턴 형성용 조성물은 상술한 고분자 수지 및 소정의 비도전성 금속 화합물 외에, 열 안정제， UV 안정제， 난연제, 활제， 항산화제， 무기 충전제, 색 첨가제， 충격 보강제 및 기능성 보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 이외에도 수지 제품 성형용 조성물에 사용가능한 것으로 알려진 다양한 첨가제를 별다른 제한없이 모두 사용할 수 있음은 물론이다. 한편， 발명의 다른 구현예에 따르면， 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하여， 수지 제품 또는 수지층 등의 고분자 수지 기재 상에， 전자기파의 직접 조사에 의해 도전성 패턴을 형성하는 방법이 제공된다. 이러한 도전성 패턴의 형성 방법은, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 수지 제품으로 성형하거나， 다른 제품에 도포하여 수지층을 형성하는 단계; 상기 수지 제품 또는 수지층의' 소정 영역에 전자기파를 조사하여 상기 비도전성 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이은을 포함하는 금속핵을 발생시키는 단계; 및 상기 금속핵을 발생시킨 영역을 화학적으로 환원 또는 도금시켜 도전성 금속층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이하， 첨부한 도면을 참고로， 상기 다른 구현예에 따른 도전성 패턴의 형성 방법을 각 단계별로 설명하기로 한다. 참고로, 도 2a 내지 2c에서는 상기 도전성 패턴 형성 방법의 일 예를 공정 단계별로 간략화하여 나타내고 있으며， 도 3에서는 상기 도전성 패턴 형성 방법의 일 예에서 전자기파 조사에 의해 고분자 수지 기재의 표면에 금속핵을 포함한 접착활성 표면이 형성된 모습을 전자 현미경 사진으로 나타내고 있다.
상기 도전성 패턴 형성 방법에서는, 먼저， 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 수지 제품으로 성형하거나， 다른 제품에 도포하여 수지층을 형성할 수 있다. 이러한 수지 제품의 성형 또는 수지층의 형성에 있어서는， 통상적인 고분자 수지 조성물을 사용한 제품ᅵ성형 방법 또는 수지층 형성 방법이 별다른 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어， 상기 조성물을 사용하여 수지 제품을 성형함에 있어서는, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물을 압출 및 넁각한 후 펠릿 또는 입자 형태로 형성하고, 이를 원하는 형태로 사출 성형하여 다양한 고분자 수지 제품을 제조할 수 있다.
이렇게 형성된 고분자 수지 제품 또는 수지층은 상기 고분자 수지로부터 형성된 수지 기재 상에， 상술한 특정 입체 구조의 비도전성 금속 화합물이 균일하게 분산된 형태를 가질 수 있다. 특히， 상기 비도전성 금속 화합물은 다양한 고분자 수지와 우수한 상용성， 충분한 용해도 및 화학적 안정성을 가지므로， 상기 수지 기재 상의 전 영역에 걸쳐 균일하게 분산되어 비도전성을 갖는 상태로 유지될 수 있다.
이러한 고분자 수지 제품 또는 수지층을 형성한 후에는， 도 2a에 도시된 바와 같이 , 도전성 패턴을 형성하고자 하는 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역에， 레이저 등 전자기파를 조사할 수 있다. 이러한 전자기파를 조사하면, 상기 비도전성 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온이 방출될 수 있고, 이를 포함한 금속핵을 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로， 상기 전자기파 조사에 의한 금속핵 발생 단계를 진행하면, 상기 비도전성 금속 화합물의 일부가 상기 수지 제품 또는 수지^의 소정 영역 표면으로 노출되면서 이로부터 금속핵이 발생되고， 보다 높은 접착성을 갖도록 활성화된 접착활성 표면을 형성할 수 있다. 이러한 접착활성 표면이 전자가파가 조사된 일정 영역에서만 선택적으로 형성됨에 따라, 후술하는 환원 또는 도금 단계를 진행하면, 상기 금속핵 및 접착활성 표면에 포함된 제 1 또는 제 2 금속 이온의 화학적 환원, 또는 이에 대한 무전해 도금에 의해 도전성 금속 이온이 화학적 환원됨으로서, 상기 도전성 금속층이 소정 영역의 고분자 수지 기재 상에 선택적으로 보다 양호하게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로， 상기 무전해 도금시에는， 상기 금속핵이 일종의 seed로 작용하여 도금 용액에 포함된 도전성 금속 이온이 화학적으로 환원될 때， 이와 강한 결합을 형성할 수 있다. 그 결과， 보다 양호한 도전성 금속층이 더욱 용이하게 선택적으로 형성될 수 있다.
한편， 상술한 금속핵 발생 단계에 있어서는， 전자기파 중에서도， 레이저 전자기파가 조사될 수 있고， 예를 들어， 적외선 영역에 해당하는 파장， 예를 들어, 약 1000nm 내지 1200nm, 혹은 약 1060nm 내지 1070nm, 혹은 약 1064nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 약 5 내지 20W, 혹은 약 7 내지 15W의 평균 파워로 조사될 수 있다.
이러한 레이저 전자기파의 조사에 의해， 비도전성 금속 화합물로부터 금속핵의 형성을 보다 바람직하게 담보할 수 있으며， 이를 포함한 접착활성 표면을 선택적 소정 영역에 발생 및 노출시킬 수 있다.
한편, 상술한 금속핵 발생 단계를 진행한 후에는， 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 금속핵을 발생시킨 영역을 화학적으로 환원 또는 도금시켜 도전성 금속층을 형성하는 단계를 진행할 수 있다. 이러한 환원 또는 도금 단계를 진행한 결과, 상기 금속핵 및 접착활성 표면이 노출된 소정 영역에서 선택적으로 도전성 금속층이 형성될 수 있고， 나머지 영역에서는 화학적으로 안정한 비도전성 금속 화합물이 그대로 비도전성을 유지할 수 있다. 이에 따라， 고분자 수지 기재 상의 소정 영역에만 선택적으로 미세한 도전성 패턴이 형성될 수 있다. 이러한 환원 또는 도금 단계에서는 상기 금속핵을 발생시킨 소정 영역의 수지 제품 또는 수지층을 환원제를 포함한 산성 또는 염기성 용액으로 처리할 수 있으몌 이러한 용액은 환원제로서, 포름알데히드， 차아인산염, 디메틸아미노보레인 (DMAB), 디에틸아미노보레인 (DEAB) 및 히드라진으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 다른 예에서， 상기 환원 단계에서는 환원제 및 도전성 금속 이온을 포함한 무전해 도금 용액 등으로 처리할 수도 있다.
이와 같은 환원 또는 도금 단계의 진행으로, 상기 금속핵에 포함된 제 1 또는 제 2 금속 이온이 환원되거나， 상기 금속핵이 형성된 영역에서 이를 seed로 하여 상기 무전해 도금 용액에 포함된 도전성 금속 이은이 화학적 환원되어, 소정 영역에 선택적으로 양호한 도전성 패턴이 형성될 수 있다. 이때, 상기 금속핵 및 접착활성 표면은 상기 화학적으로 환원되는 도전성 금속 이은과 강한 결합을 형성할 수 있고， 그 결과 소정 영역에 선택적으로 도전성 패턴이 보다 용이하게 형성될 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면， 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴 형성 방법에 의해 얻어진 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체가 제공된다. 이러한 수지 구조체는 고분자 수지 기재; 제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하고, 고분자 수지 기재에 분산되어 있는 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로서, 상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 게 1 층 (edge-shared octahedral layer)과， 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물; 소정 영역의 고분자 수지 기재 표면에 노출된 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함한 금속핵을 포함하는 접착활성 표면; 및 상기 접착활성 표면 상에 형성된 도전성 금속층을 포함할 수 있다.
이러한 수지 구조체에서, 상기 접착활성 표면 및 도전성 금속층이 형성된 소정 영역은 상기 고분자 수지 기재에 전자기파가 조사된 영역에 대응할 수 있다. 또， 상기 접착활성 표면의 금속핵에 포함된 게 1 또는 제 2 금속이나 그 이온은 상기 비도전성 금속 화합물에서 유래한 것으로 될 수 있다. 한편， 상기 도전성 금속층은 상기 제 1 또는 제 2 금속에서 유래하거나， 무전해 도금 용액에 포함된 도전성 금속 이온에서 유래한 것으로 될 수 있다.
한편， 상기 수지 구조체는， 백색을 띄거나 이에 부가되는 각종 안료의 색채 등이 반영되어 다양한 색채를 될 수 있다.
또한， 상기 수지 구조체는 상기 고분자 수지 기재 내에 분산되어 있고， 상기 비도전성 금속 화합물에서 유래한 잔류물을 더 포함할 수 있다. 이러한 잔류물은 상기 비도전성 금속 화합물의 입체 구조에서 제 1 또는 제 2 금속 중 적어도 일부가 방출되어, 그 자리의 적어도 일부에 vacancy가 형성된 구조를 가질 수 있다.
상술한 수지 구조체는 안테나용 도전성 패턴을 갖는 휴대폰 케이스 등 각종 수지 제품 또는 수지층으로 되거나， 기타 RFID 태그, 각종 센서 또는 MEMS 구조체 등의 도전성 패턴을 갖는 다양한 수지 제품 또는 수지층으로 될 수 있다.
상술한 바와 같이， 발명의 구현예들에 따르면, 레이저 등 전자기파를 조사하고 환원 또는 도금하는 매우 단순화된 방법으로, 각종 미세 도전성 패턴을 갖는 다양한 수지 제품을 양호하고도 용이하게 형성할 수 있다. 특히， 상기 도전성 패턴을 가지면서도 다양한 색채를 나타내어 수요자의 다양한 요구에 부흥하는 여러 가지 수지 제품을 형성할 수 있다.
이와 같이 수지 제품 또는 수지층 상에 미세 도전성 패턴을 형성한 일 예는 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서도 뒷받침되는 바와 같이, 상술한 매우 단순한 공정으로도 각종 수지 제품 또는 수지층 상에 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있으므로, 이전에 제안된 바 없는 신규한 수지 제품 등을 포함하여 보다 다양한 형태의 수지 제품을 구현하는데 크게 기여할 수 있다. 이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다. 제조예 1: 비도전성 금속 화합물 CuAIO? 의 합성
원재료 CuO 와 AI2O3를 2 ： 1의 몰 비율로 하여 6시간 동안 볼 밀링함으로서 서로 균일하게 흔합하였다. 이후, 상압 및 1150°C의 조건 하에 2 시간 동안 소성하여 CuAI02의 화학식을 가지는 분말을 합성하였다. 이러한 합성 후에는 추가적인 분쇄 처리를 하여 이하의 실시예에서 사용할
CuAIO2 분말 (입자 크기 0.1 내지 1/m)을 제조하였다. 이러한 분말의 전자 현미경 사진 및 X선 회절 패턴은 각각 도 5 및 6에 도시된 바와 같았으며, 상기 분쇄 후의 분말 사진은 도 7에 도시된 바와 같았다.
이러한 도 5 및 6의 전자 현미경 및 X선 회절 분석 등을 통해， 상기 비도전성 금속 화합물은 판상형 결정 구조를 갖는 것으로 확인되었고, 도 1에 도시된 바와 같은 층상 입체 구조를 갖는 것으로 확인되었다. 또, 도 7과 같이 상기 CuAI02 분말은 회색에 가까운 비교적 밝은 색을 나타냄에 따라， 이를 첨가하더라도 고분자 수지 고유의 색상을 살릴 수 있고， 따라서， 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하는 것이 보다 용이하게 될 것으로 예측된다. 실시예 1: 레이저 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
제조예 1에서 얻어진 비도전성 금속 산화물 분말 (CuAI02)를 플리카보네이트수지와 함께 사용하였다. 추가로， 공정 및 안정화를 위한 첨가제인 열 안정화제 (IR1076, PEP36), UV 안정제 (UV329), 활제 (EP184), 및 층격보강제 (S2001)들을 함께 사용하여 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물을 제조하였다.
상기 폴리카보네이트 수지 79 내지 84 중량0 /。, 비도전성 금속 화합물 1 내지 5 중량0 /。, 층격보강제 4 중량 %, 활제 포함 기타 첨가제 1 중량0 /0로 흔합하여, 260 내지 280°C에서 압출을 통하여 Blending 하여, 펠렛 형태의 수지 조성물을 제조하였다， 이렇게 압출된 펠렛 형태의 수지 조성물을 약
260 내지 280oC에서 직경 100mm, 두께 2mm 기판으로 사출 성형하였다. 이렇게 사출 성형된 기판 형태의 조성물 사진을 도 8에 도시하였고, 상기 비도전성 금속 화합물의 함량 별로 상기 기판 형태의 조성물의 색도 (L* 값)를 측정하여， 그 결과 그래프를 도 9에 도시하였다. 이러한 도 8 및 9를 참고하면, 실시예 1의 기판 형태의 조성물은 대체로 백색에 가까운 밝은 색상을 나타내며, 이로서 상기 비도전성 금속 화합물의 첨가에도 불구하고, 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하는 것이 보다 용이하게 되는 것으로 확인되었다. 다만， 비도전성 금속 화합물의 함량이 작을수록 더욱 백색에 가까운 밝은 색상을 나타내어, 백색 또는 각종 색채를 갖는 수지 제품 또는 수지층을 구현하는 것이 더욱 용이하게 되는 것으로 확인되었다.
한편, 위와 같이 제조된 수지 기판에 대해， Nd-YAG laser 장치를 이용하여, 40kHz, 8 내지 16W의 조건 하에 1064 nm 파장대의 레이저를 조사하여 표면을 활성화시켰다. Laser 조사 후, 폴리카보네이트 수지 내에 구리 함유 금속핵의 형성 여부를 전자 현미경 사진 및 XRD로 분석 및 확인하였으며， 그 결과를 각각 도 10 및 11에 도시하였다. 또， Laser조사 후, 폴리카보네이트 수지의 표면 형태에 대한 전자 현미경 사진을 도 12에 도시하였다.
도 10 및 11 등을 참고하면， 상기 레이저 조사 후에 CuAIO2 입자에서 유래한 일부의 Cu 또는 그 이온이 환원되면서 금속 seed (즉, 금속핵)을 형성함이 확인된다. .
이어서, 상기 레이저 조사에 의해 표면이 활성화된 수지 기판에 대하여 다음과 같이 무전해 도금 공정을 실시하였다. 도금 용액은 황산구리
3g, 롯샐염 14g, 수산화나트륨 4g을 100ml의 탈이온수에 용해시켜 제조하였다. 제조된 도금 용액 40 ml에 환원제로 포름알데하이드 1.6ml를 첨가하였다. 레이저로 표면이 활성화된 수지 기판을 3 내지 5 시간 동안 도금 용액에 담지시킨 후, 증류수로 세척하였다. 비교예 1: 레이저 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
비도전성 금속 화합물로서, CuAI02 대신 CoAIO2를 사용하고, 레이저 조사 조건을 8~16W 대신 3W와 같이 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 패턴 형성용 조성물을 제조하고， 이로부터 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 제조하였다.
Laser 조사 후， 폴리카보네이트 수지 내에 구리 함유 금속핵의 형성 여부를 전자 현미경 사진 및 XRD로 분석 및 확인하였으며, 그 결과를 각각 도 13 및 14에 도시하였다. 도 13 및 14을 참고하면， 상기 레이저 조사 후에도 레이저 조사 조건이 충분치 못하여 비도전성 금속 화합물이 레이저에 잘 노출되지 못할 뿐 아니라, 비도전성 금속 화합물이 레이저에 대한 민감도를 층분히 가지지 못함에 따라， Co 등에서 유래한 금속 seed (즉， 금속핵)가 형성되지 않음이 확인되었다. 시험예: 수지 기판에 대한 도전성 패턴의 접착성 평가
먼저， 상기 실시예 1에서 비도전성 금속 화합물의 함량 및 레이저의 조사 조건 별로 최종 형성된 도전성 패턴의 접착성을 평가하였다. 이러한 접착성은 ISO 2409 표준 방법에 의한 Cross-cut test에 의해 평가하였으며， 하기 표 1에 비도전성 금속 화합물의 함량별로 평가된 ISO class를 정리하여 나타내었다. 이에 더하여， 레이저의 조사 조건 별로 측정된 접착성 평가 결과를 통해， 도전성 패턴이 우수한 접착성을 나타냄을 표시하는 ISO class 0을 달성하기 위해 각각 요구되는 레이저 파워 정도를 측정하고 하기 표 1에 함께 정리하여 나타내었다.
한편， 비교예 1에 대해서도， 동일한 방법으로 도전성 패턴의 접착성을 평가하여 표 1에 함께 정리하여 나타내었다.
[표 1]
Figure imgf000031_0001
이러한 표 1에 따르면， 실시예 1에서는 비교적 낮은 파워의 레이저 조사 조건에서도 폴리카보네이트 수지에 대해 접착성이 우수한 도전성 패턴이 양호하게 형성된 것에 비해， 비교예 1에서는 접착성이 불량하여 쉽게 제거되는 도전성 패턴이 형성되었음이 확인된다. 특히， 비교예 1에서는 접착성이 우수한 도전성 패턴의 형성이 실질적으로 .불가능한 것으로 확인된다.

Claims

【특허청구범위】 【청구항 1】 고분자 수지; 및 제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하는 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로서 , 상기 제 1 및 제 2 금속 증 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층 (edge-shared octahedral layer)과, 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물；을 포함하고， 전자기파 조사에 의해, 상기 비도전성 금속 화합물로부터 상기 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵이 형성되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물:
[화학식 1]
ABX2
상기 화학식 1에서, A, B는 각각 독립적으로 제 1 및 제 2 금속을 나타내며, A는 전이금속이고, B는 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속이고， X는 산소, 질소 또는 황을 나타낸다.
【청^항 2】 제 1 항에 있어서， 상기 비도전성 금속 화합물은 B5m 혹은 P63/mmc공간군 구조를 갖는 도전성 패턴 형성용 조성물.
【청구항 3】
제 1 항에 있어서, 상기 비도전성 금속 화합물은
5 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속 및 X의 원자들이 모서리를 공유하는 8면체들을 이루고， 이들이 서로 2차원적으로 연결된 구조로 배열되어 있는 복수의 제 1 층 (edge-shared octahedrallayer)과,
상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고， 서로 인접하는 제 1 층 사이에서， 이러한 금속이 8면체들의 2차원적 연결 구조를 서로0 결합시키고 있는 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
【청구항 4】
제 1 항에 있어서， 상기 비도전성 금속 화합물은 CuAI02, CuGa02,
5 Culn02l CuTI02, CuYO2, CuScO2, CuLaO2, CuLu02, NiAI02, NiGaO2, Niln02, NiTIO2, NiYO2, NiSc02, NiLa02, Nil_니 02' AgAI02, AgGaO2, AglnO2, AgTIO2, AgY02, AgScO2, AgLaO2, 및 AgLuO2로 이루어진 군에서 선택된 화합물을
1종 이상 포함하는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물. 0 【청구항 5】
제 1 항에 있어서, 1000nm 내지 1200nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 5 내지 20W의 평균 파워로 조사되어 상기 금속핵이 형성되는 전자기파의 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
【청구항 6】
제 1 항에 있어서, 상기 고분자 수지는 열 경화성 수지 또는 열 가소성 수지를 포함하는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
【청구항 7】
게 6 항에 있에서, 상기 고분자 수지는 ABS 수지, 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지， 폴리카보네이트 수지， 폴리프로필렌 수지 및 폴리프탈아미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
【청구항 8】
제 1 항에 있어서, 상기 비도전성 금속 화합물은 전체 조성물에 대해 1 내지 10 중량 0/。로 포함되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
【청구항 9】
제 1 항에 있어서, 열 안정게， UV 안정제, 난연제, 활제, 항산화제， 무기 충전제， 색 첨가제， 층격 보강제 및 기능성 보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
【청구항 10】
제 1 항 내지 제 9 항 증 어느 한 항에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물을 수지 제품으로 성형하거나, 다른 제품에 도포하여 수지층을 형성하는 단계;
상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역에 전자기파를 조사하여 상기 비도전성 화합물로부터 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함하는 금속핵을 발생시키는 단계; 및
상기 금속핵을 발생시킨 영역을 화학적으로 환원 또는 도금시켜 도전성 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
【청구항 111
제 10 항에 있어서， 상기 금속핵 발생 단계에서 1000nm 내지 1200nm의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 5 내지 20W의 평균 파워로 조사되는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
【청구항 12】 제 10 항에 있어서， 상기 금속핵 발생 단계를 진행하면, 상기 비도전성 금속 화합물의 일부가 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역 표면으로 노출되면서 이로부터 금속핵이 발생되고， 보다 높은 접착성을 갖도록 활성화된 접착활성 표면을 형성하는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
【청구항 13]
거 1 12 항에 있어서， 상기 도전성 금속층은 상기 금속핵에 포함된 제 1 또는 제 2 금속 이온의 화학적 환원， 또는 이에 대한 무전해 도금에 의해， 상기 접착활성 표면 상에 형성되는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
【청구항 14】
제 10 항에 있어서, 상기 환원 또는 도금 단계에서는 상기 금속핵을 발생시킨 영역을 환원제를 포함한 산성ᅵ 또는 염기성 용액으로 처리하는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
【청구항 15]
제 14 항에 있어서， 상기 환원제는 포름알데히드, 차아인산염， 디메틸아미노보레인 (DMAB), 디에틸아미노보레인 (DEAB) 및 히드라진으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 전자기파의 직접 조사에 의한 도전성 패턴 형성 방법.
【청구항 16】
고분자 수지 기재; 제 1 금속 및 제 2 금속을 포함하고， 고분자 수지 기재에 분산되어 있는 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로서,
상기 제 1 및 제 2 금속 중 적어도 1종의 금속을 포함하고 모서리를 공유하는 8면체들이 서로 2차원적으로 연결된 구조를 갖는 복수의 제 1 층 (edge-shared octahedral layer)과， 상기 제 1 층과 다른 종류의 금속을 포함하고 서로 인접하는 제 1 층 사이에 배열된 제 2 층을 포함하는 입체 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물;
소정 영역의 고분자 수지 기재 표면에 노출된 제 1 또는 제 2 금속이나 그 이온을 포함한 금속핵을 포함하는 접착활성 표면; 및
상기 접착활성 표면 상에. 형성된 도전성 금속층을 포함하는 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체:
[화학식 1ᅵ
ABX2
상기 화학식 1에서， A, B는 각각 독립적으로 제 1 및 게 2 금속을 나타내며, A는 전.이금속이고, B는 3+ 산화 상태를 가질 때 최외각 오비탈이 전자로 가득 채워지는 금속이고， X는 산소, 질소 또는 황을 나타낸다.
【청구항 17]
제 16 항에 있어서， 상기 접착활성 표면 및 도전성 금속층이 형성된 소정 영역은 상기 고분자 수지 기재에 전자기파가 조사된 영역에 대웅하는 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체.
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