KR20040107491A - 도전성 조성물, 도전성 피막 및 도전성 피막의 형성방법 - Google Patents

도전성 조성물, 도전성 피막 및 도전성 피막의 형성방법 Download PDF

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Abstract

고온의 제막 조건에 의하지 않고도 금속은에 필적하는 고도전성을 갖고, 유연성이 풍부한 도전성 피막을 얻을 수 있는 도전성 조성물을 얻는데 있다.
도전성 조성물을 입자상 은화합물과 바인더 혹은 입자상 은화합물과 환원제 및 바인더로 이루어진 조성물로 구성한다. 이 입자상 은화합물에는 산화은, 탄산은, 초산은 등이 이용된다. 환원제에는, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 디아세테이트 등이 이용되며, 바인더에는 다가 페놀 화합물, 페놀 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지 등의 열경화성 수지, 스티렌 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 열가소성 수지의 평균입경 20nm ∼ 5㎛의 미세 분말 등이 이용된다. 또한 입자상 은화합물의 평균입경을 0.01 ∼ 10㎛로 하는 것이 바람직하다.

Description

도전성 조성물, 도전성 피막 및 도전성 피막의 형성방법{Conductive composition, conductive film, and process for the formation of the film}
종래의 도전 페이스트로는 플레이크상의 은입자에 아크릴 수지, 초산비닐 수지 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 등의 열경화성 수지 등의 바인더, 용제, 경화제, 촉매 등을 첨가하고 혼합하여 얻어지는 은 페이스트가 대표적인 것이다.
이 은 페이스트는 각종 전자 기기, 전자 부품, 전자 회로 등에 대해 도전성 접착제, 도전성 도료 등으로 널리 사용되고 있다. 또한 이 은 페이스트를 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 등의 플라스틱 필름 위에 스크린 인쇄 등으로 인쇄하여 전기 회로를 형성한 플렉시블 회로판도 키보드, 각종 스위치 등의 프린트 회로판으로 이용되고 있다.
이 은 페이스트의 사용 방법은 대상물에 각종 수단으로 도포하고, 상온에서건조하든가 혹은 120℃ 정도로 가열하여 도전성 피막으로 함으로써 행하여지고 있다.
그리고, 이렇게 하여 얻어진 도전성 피막의 부피저항률은 제막 조건에도 의하지만, 10-4∼ 10-5Ωㆍcm의 범위있어서, 금속은의 부피저항률 1.6×10-6Ωㆍcm에 비해 10 ∼ 100배의 값으로 되어 있으며, 금속은의 도전성에는 도저히 미치지 못하는 값으로 되어 있다.
이 도전성이 낮은 이유는 은 페이스트에서 얻어진 도전성 피막 내에서는 은입자의 일부만이 물리적으로 접촉하고 있어서, 접촉점이 적고, 또한 접촉점에서의 접촉 저항이 있으며, 일부의 은입자 사이에 바인더가 잔존하고, 이 바인더가 은입자의 직접적인 접촉을 저해하고 있다는 점 등에 의한다.
이와 같이 낮은 도전성을 개선하는 것으로 은 페이스트를 대상물에 도포하고, 800℃ 정도로 가열하여, 바인더를 소각하여 제거하는 것과 더불어 은입자를 용융하여, 은입자가 융착되어 한결같이 연속된 금속은의 피막으로 만드는 것이다. 이렇게 하여 얻어진 도전성 피막의 부피저항률은 10-6Ωㆍcm 정도가 되며, 금속은의 부피저항률에 가까운 도전성을 갖는다.
그러나, 이렇게 하면 대상물이 고온 가열에 견디는 유리, 세라믹, 법랑 등의 내열성 재료에 제한되는 결점이 있다.
또한 상술한 플렉시블 회로판에서는 거기에 형성되는 전기 회로의 선폭을 가능한 한 가늘게 하는 것이 요구되고 있는데, 종래의 은 페이스트에서는 은입자가입경 50 ∼ 100㎛의 플레이크상이기 때문에, 원리적으로 플레이크상 은입자의 입경 이하의 선폭을 인쇄하는 것은 불가능하다.
게다가, 전기 회로의 선폭을 가늘게 함에도 불구하고, 충분한 도전성을 갖도록 하는 것이 동시에 요구되고 있으며, 이 요구에 응할 수 있으려면 전기 회로의 두께를 아주 두껍게 할 필요가 있다. 그러나, 전기 회로의 두께를 두껍게 하면 제작이 곤란해지고, 회로 자체의 가요성(可撓性)도 크게 저하된다.
따라서, 본 발명 목적은 고온의 제막 조건에 의존하지 않고도 금속은에 필적하는 낮은 부피저항률, 고도전성의 도전성 피막을 얻을 수 있으며, 또한 플렉시블 회로판 등의 전기 회로를 형성한 경우에 그 전기 회로의 선폭을 충분히 가늘게 할 수 있고, 그 두께를 두껍게 할 필요가 없는 도전성 조성물을 얻는 것이다.
본 발명은 도전성 페이스트, 도전성 도료, 도전성 접착제 등으로 이용되는 도전성 조성물, 이 도전성 조성물을 이용하는 도전성 피막의 형성방법 및 이 형성방법으로 얻어진 도전성 피막에 관한 것으로, 얻어지는 도전성 피막의 도전성을 충분히 높이고, 금속은(銀)에 육박하는 도전성을 얻을 수 있도록 한 것이다.
이러한 목적을 해결하기 위해 본 발명의 도전성 조성물은 입자상 은화합물과 바인더를 포함하는 것이다. 또한 입자상 은화합물과 환원제 및 바인더를 포함하는 것이라도 상관없다. 입자상 은화합물에는, 산화은, 탄산은, 초산은 중 1종 또는 2종 이상이 이용된다. 이 입자상 은화합물의 평균 입경은 0.01 ∼ 10㎛이다.
바인더에는 다가 페놀 화합물, 페놀 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지 중 1종 또는 2종 이상이 이용된다. 이 바인더는 또한 환원작용을 가진 것이 바람직하다. 또한 바인더에는 폴리스티렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 열가소성 수지의 평균입경 20nm ∼ 5㎛의 미세 분말을 이용해도 된다.
환원제에는, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 에틸렌글리콜 디아세테이트 중 1종 또는 2종 이상이 이용된다.
본 발명의 도전성 조성물은 그 점도가 30 ∼ 300 dPaㆍsec이다.
본 발명의 도전성 피막의 형성 방법은 상기 도전성 조성물을 도포하고, 바람직하게는 140 ∼ 200℃에서 가열하는 방법이다.
본 발명의 도전성 피막은 상기 형성방법으로 얻을 수 있으며, 은입자가 서로 융착하며, 바람직하게는 부피저항률이 3.0×10-5Ωㆍcm 이하인 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 도전성 조성물에 이용되는 입자상 은화합물이란, 단순한 가열 혹은 환원제의 존재하에서의 가열에 의해 환원되어 금속은이 되는 성질을 가진 고체입자상 화합물이다.
이 입자상 은화합물의 구체적인 예로는, 산화은, 탄산은, 초산은 등을 들 수 있다. 이들은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 입자상 은화합물은 공업생산된 것을 그대로 혹은 분급하여 이용할 수 있는 것 외에도 분쇄 후에 분급하여 이용할 수 있다. 또한 후술하는 액상(液相)법에 의해 얻어진 것을 이용할 수도 있다.
이 입자상 은화합물의 평균입경은 0.01 ∼ 10㎛의 범위로 되며, 환원반응 조건, 예를 들어 가열온도, 환원제의 유무, 환원제의 환원력 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 특히, 평균입경이 0.5㎛ 이하의 입자상 은화합물을 이용하면 환원반응속도가 빨라져서 바람직하다. 또한 평균 입경이 0.5㎛ 이하인 것은 은화합물과 다른 화합물과의 반응에 의해 생성시키는 액상법, 예를 들어 질산은과 수산화 나트륨 등의 알칼리를 반응시켜 산화은을 얻는 방법으로 제조할 수 있다. 이 경우, 용액중에 분산안정제를 첨가하여 석출한 입자상 은화합물의 응집을 방지하는 것이 바람직하다.
또한 평균입경이 0.1㎛ 이하의 입자상 은화합물을 얻으려면 상기 액상법으로 얻어진 분산액을 원심 분리하여 평균입경 0.01 ∼ 0.1㎛의 입자를 포착하는 방법으로 가능해진다. 원심분리의 조건은 예를 들어 4만 회전 이상, 30분 정도가 된다.
본 발명에서 사용되는 바인더는 얻어지는 도전성 피막을 보호하고, 유연성을 부여한 것으로서 종래의 도전성 페이스트에 배합되는 바인더와는 그 기능이 다른 것이다.
이런 바인더로는, 다가 페놀 화합물, 페놀 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 등의 수지 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 이용된다.
또한 바인더로는 이러한 수지, 화합물 중에서도 그 자체가 환원작용을 가진 것, 또는 산화중합성을 가지며, 가열시에 입자상 은화합물을 환원하는 것과 더불어 그 자체가 중합되는 것이 바람직하며, 이와 같은 바인더를 선택함으로써 환원제의 첨가량을 감량할 수 있고, 혹은 환원제를 필요로 하지 않을 수도 있다. 이와 같은 환원 작용을 갖는 바인더에는 다가 페놀 화합물, 페놀 수지, 알키드 수지 등을 들 수 있다.
바인더로서 산화중합성을 갖지 않은 열경화성 수지를 이용할 경우에는, 미경화 수지와 이것을 경화시키기 위한 경화제, 촉매 등을 이용한다.
또한 바인더로서 열가소성 수지, 예를 들어 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 평균 입경이 20nm ∼ 5㎛의 미세 분말을 분말상인 상태로 사용할 수도 있다.
이 열가소성 수지 미세분말로 이루어진 바인더를 사용하는 경우, 가열시의 열로 용융하여, 입자상 은화합물이 환원되어 생성한 은 피막과 대상물 표면간의 틈을 메우게 된다. 이로 인해 생성된 도전성 피막의 밀착성을 높일 수 있다.
바인더의 사용량은 입자상 은화합물 100 중량부에 대해 0.2 ∼ 10 중량부, 바람직하게는 0.5 ∼ 5 중량부의 범위가 된다. 0.2 중량부 미만에서는 배합효과를 얻을 수 없고, 10 중량부를 넘으면 얻어지는 도전성 피막의 저항이 높아진다.
본 발명에서 사용되는 환원제는 상술한 입자상 은화합물을 환원하는 것으로, 환원 반응후의 부생성물이 기체나 휘발성이 높은 액체가 되고, 생성된 도전성 피막내에 남지 않는 것이 바람직하다. 이와 같은 환원제의 구체적인 예로는, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 디아세테이트 등의 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
이 환원제의 사용량은 입자상 은화합물 1몰에 대해 20몰 이하, 바람직하게는 0.5∼10몰, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 5몰로 하는 것이 바람직하다. 반응 효율이나 가열에 의한 휘발을 고려하면, 등몰보다 많이 첨가하는 것이 바람직한데, 최대 20몰을 초고하여 첨가해도 그 부분은 별로 쓸모 없다.
또한 입자상 은화합물과 바인더 혹은 입자상 은화합물과 환원제와 바인더를분산 혹은 용해하고, 액상의 도전성 조성물을 얻기 위해 분산매가 사용된다. 이 분산매에는 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 알콜류, 이소포론, 테르피네올, 트리에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 부틸셀로솔브 아세테이트 등이 사용된다.
또한 상기 환원제가 액상으로 입자상 은화합물 및 바인더를 분산, 용해하는 것이라면, 환원제가 분산매를 겸할 수 있으며, 이와 같은 것에는 에틸렌 글리콜 등이 있다.
이 분산매의 종류의 선택과 그 사용량 입자상 은화합물, 바인더나 제막 조건, 예를 들어 스크린 인쇄에서는 인쇄판의 메쉬 조도(粗度)나 인쇄 패턴의 정세도 등에 의해 서로 다르며, 최적의 제막이 가능하도록 적당히 조정된다.
또한 분산제를 첨가하여 평균입경이 1㎛ 이하의 입자상 은화합물을 양호하게 분산시켜서 입자상 은화합물의 2차 응집을 방지하는 것이 바람직하다. 이 분산제에는 히드록시프로필 셀룰로오스, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 알콜 등이 이용되며, 그 사용량은 입자상 은화합물 100 중량부에 대해 0 ∼ 300 중량부가 된다.
본 발명의 도전성 조성물의 제1 예는 상술한 입자상 은화합물과 바인더를 분산매에 분산시킨 것이다. 또한 필요에 따라 분산제가 첨가되어 있어도 된다. 이 예에서 이용되는 입자상 은화합물은 그 평균입경이 1㎛ 이하의 입경이 작은 것이 환원반응속도가 빨라져서 바람직하다.
또한 이 예의 도전성 조성물의 점도는 제막 조건에 따라 다르지만, 예를 들어 스크린 인쇄의 경우, 30 ∼ 300 dPaㆍsec 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한 이 예의 도전성 조성물의 사용 방법은 대상물에 이것을 적절한 수단으로 도포한 후, 이것을 단지 가열하기만 하면 된다. 가열 온도는 180 ∼ 200℃, 가열 시간은 10초 ∼180분 정도로 한다.
본 발명의 도전성 조성물의 제2 예는 입자상 은화합물과 환원제 및 바인더를 분산매로 분산, 용해한 것이다. 이 예에서도 필요에 따라 분산제를 첨가해도 된다. 이런 예에서 이용되는 입자상 은화합물의 평균입경은 작은 것에 한정되는 것이 아니며, 0.01 ∼ 10㎛ 범위이면 특별히 지장은 없고, 환원제의 존재에 의해 1㎛ 이상의 입자에서도 환원 반응이 원활하게 진행된다.
또한 이 예의 도전성 조성물의 점도는 제막 조건에 따라 다르지만, 예를 들어 스크린 인쇄의 경우, 30 ∼ 300 dPaㆍsec 정도로 하는 것이 바람직하다.
이 예의 도전성 조성물의 사용 방법은 역시 대상물에 이것을 적절한 수단으로 도포한 후, 이것을 단지 가열하기만 하면 된다. 가열 온도는 환원제의 존재에 의해 앞의 것 보다도 낮게 140 ∼ 160℃, 가열 시간은 10초 ∼ 180분 정도로 한다.
또한 어떤 경우에도 대상물의 표면을 청결하게 해 두는 것은 당연하다.
이렇게 하여 얻어진 본 발명의 도전성 피막에서는, 입자상 은화합물이 환원될 때의 반응열로 석출한 금속은 입자가 용융하고, 서로 융착하여 연속된 금속은의 얇은 피막이 된다.
또한 바인더는 은입자의 그물코 구조의 틈을 메우고, 혹은 피막의 표면을 덮도록 존재하며, 혹은 은피막과 대상물 표면을 메우기 때문에, 바인더의 첨가에 의해 얻어지는 도전성 피막의 부피저항률이 높아지는 일이 없다. 또한 바인더가 존재함으로써 도전성 피막의 표면이 보호되고, 기계적 강도가 높아지며, 피막 자체의유연성이 좋아지고, 기재에 대한 밀착성도 높아진다.
이 때문에 본 발명의 도전성 피막의 부피저항률은 3 ∼ 8×10-6Ωㆍcm에 이르는 값을 나타내고, 거의 금속은의 부피저항률과 똑 같게 된다.
또한, 입자상 은화합물의 평균입경이 0.01 ∼ 10㎛이므로, 이 도전성 조성물을 기재 인쇄하여 형성한 전기회로의 선폭을 10㎛ 이하로 할 수 있으며, 게다가 회로 자체의 도전성이 아주 높으므로, 회로의 두께를 두껍게 할 필요도 없다. 이 때문에, 회로의 형성이 용이하며, 회로 자체의 가요성도 높아지게 된다.
또한 도전성 피막 형성을 위한 가열 온도는 180 ∼ 200℃ 혹은 140 ∼ 160℃로 충분하므로, 내열성이 낮은 플라스틱 필름 등의 대상물에도 적용할 수 있고, 고도전성 피막을 형성할 수도 있으며, 대상물의 열열화를 초래하는 일도 없다.
또한 얻어지는 도전성 피막의 부피저항률이 매우 낮으므로, 피막의 두께를 아주 얇게 해도 문제가 없는 도전성을 얻을 수 있으며, 피막 두께를 0.1㎛ 정도까지 얇게 할 수 있다. 또한 얻어지는 도전성 피막의 표면은 금속은의 광택이 풍부한 경면을 띄므로, 반사율이 높은 거울로서 가정용, 공업용 등의 용도로 사용할 수 있으며, 예를 들어 레이저 장치의 공진기의 반사경 등에 사용할 수 있다.
이하, 구체예를 나타내는데, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다.
<실시예 1>
이온 교환수 50ml에 질산은 0.17g을 용해하고, 여기에 히드록시프로필 셀룰로오스(분산제) 0.05 ∼ 0.5g을 용해한 수용액을 준비하고, 이 수용액에 교반하에서 1M의 수산화 나트륨 수용액을 0.9 ∼ 5ml 적하하고, 10 ∼ 30분간 계속 교반하여 산화은 현탁액으로 하였다.
그 후 메탄올에 의해 산화은을 여러 번 세척하고, 여분의 이온을 제거하고, 입경 0.5㎛ 이하의 산화은의 수분산액을 만들었다.
이 분산액에 바인더와 환원제를 첨가하여 페이스트상의 도전성 조성물을 만들었다.
바인더에는 이하의 4 가지를 사용했다.
B-1 : 페놀 수지인 4, 4'-((2-히드록시페닐)메틸렌) 비스 (2-메틸페놀)의 평균 입경 20㎛ 이하의 분말을 이용했다. 이 수지는 융점이 141℃로 산화중합하기 쉬우며, 입자상 은화합물의 환원을 효과적으로 진행하며, 그 자체도 고분자량화하는 것이다.
B-2 : 페놀 수지, 평균입경 20㎛ 이하의 분말로, 입자상 은화합물의 환원작용을 가진 것.
B-3 : 에폭시 수지, 도토(東都)화성 주식회사에서 제조한 "YDC1312"(융점 138 ∼ 145℃, 에폭시 당량 170 ∼ 185)를 주제로 하고, 여기에 경화제로서 디아미노페닐메탄(융점 89℃, 아민가 49.6)을 같은 당량비로 혼합하여, 평균입경 20μ이하로 분쇄한 분말을 사용했다.
B-4 : 알키드 수지, 하리마화성 주식회사에서 제조한 "하리프탈 SL-280" (유종 아마니유, 액상)을 사용했다. 이 수지는 산화중합성을 가지며, 입자상 은화합물의 환원과 수지 자체의 중합이 동시에 진행되는 것이다.
바인더의 첨가량은 산화은 입자 고형분 100 중량부에 대해 0.78 중량부로 일정하게 했다.
환원제로는 에틸렌 글리콜을 사용하고, 그 첨가량은 산화은 입자 고형분 100 중량부에 대한 중량부로 표시했다.
이 도전성 조성물을 두께 0.1mm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 스크린 인쇄로 폭 5mm, 길이 50mm, 두께 3 ∼ 8㎛의 패턴을 형성한 후, 이것을 오븐중에서 150℃로 0.5∼3시간 가열했다.
얻어진 도전막의 부피저항을 측정하고, 그 표면 상태를 주사형 전자현미경으로 관찰했다.
또한 비교를 위해 시판되고 있는 은 페이스트(후지쿠라(藤倉)화성 주식회사에서 제조한 "FA-353")를 이용한 것도 나타냈다.
결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
테스트 번호 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5
바인더의종류 B-1 B-2 B-3 B-4 시판은 페이스트
환원제의첨가량 - 75 75 -
부피저항률(Ωㆍcm) 9×10-6이하 9×10-6이하 9×10-6이하 2×10-5이하 4×10-5이상
은입자간의 융착 유무 있음 있음 있음 부분적으로있음 없음
표 1의 결과로부터, 테스트 번호 1-1 ∼ 1-4의 어느 도전성 조성물에서도 시판중인 은 페이스트에 비해 부피저항이 낮은 양호한 도전성 피막을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.
<실시예 2>
입자상 은화합물로서 실시예 1에 나타낸 액상법에 의해 얻어진 평균 입경이 다른 산화은을 이용하며, 여기에 환원제로서 에틸렌 글리콜을 산화은 입자 고형분 100 중량부에 대해 75 중량부를 가하고, 또 바인더로서 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 각각의 평균 입경의 미세분말을 산화은 입자 고형분 100 중량부에 대해 0.78 ∼ 2.36 중량부를 가하여 페이스트상의 도전성 조성물을 만들었다.
이 도전성 조성물을 두께 0.1mm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 스크린 인쇄로 폭 5mm, 길이 50mm, 두께 3 ∼ 8㎛의 패턴을 형성한 후, 이것을 오븐중에서 150℃에서 0.5 ∼ 3시간 가열했다. 얻어진 도전막의 부피저항을 측정하고, 그 표면 상태를 주사형 전자현미경으로 관찰했다.
결과를 표 2-A 및 표 2-B에 나타낸다.
[표 2-A]
테스트 번호 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5
산화은의평균입경(㎛) 0.25 0.25 0.25 0.25 1.5
바인더의종류 PS PS PS PS PS
평균 입경 28nm 28nm 28nm 200nm 200nm
첨가량(중량부) 0.78 1.57 2.36 0.78 1.57
부피저항률(Ωㆍcm) 6.0×10-6∼ 1.0×10-5 7.0×10-6∼ 1.3×10-5 8.0×10-6∼ 1.9×10-5 6.0×10-6∼ 1.0×10-5 7.0×10-6∼ 1.3×10-5
은입자간의융착 유무 있음 있음 있음 있음 있음
[표 2-B]
테스트 번호 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10
산화은의평균입경(㎛) 5 10 0.25 1.5 5
바인더의종류 PS PS PS PET PET
평균 입경 200nm 20nm50%200nm50% 200nm 1㎛ 1㎛
첨가량(중량부) 2.36 1.57 0.78 1.57 2.36
부피저항률(Ωㆍcm) 8.0×10-6∼ 1.9×10-5 7.5×10-5∼ 1.5×10-5 6.0×10-6∼ 1.0×10-5 8.0×10-6∼ 1.4×10-5 8.8×10-6∼ 2.0×10-5
은입자간의융착 유무 있음 있음 있음 있음 있음
표 2-A 및 표 2-B의 결과로부터 테스트 번호 2-1 ∼ 2-10 모두 시판중인 은 페이스트에 비교하여 부피저항률이 낮은 양호한 도전성 피막을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.
<실시예 3>
입자상 은화합물로서 실시예 1에 나타낸 액상법으로 얻어진 평균 입경이 다른 산화은을 이용하며, 여기에 환원제로서 에틸렌 글리콜(EG), 디에틸렌 글리콜(DEG), 트리에틸렌 글리콜(TEG) 및 에틸렌 글리콜 디아세테이트(EGDA) 중 어느 1종 또는 2종을 산화은 입자 고형분 100 중량부에 대해 합계 75 중량부가 되도록 가했다. 또 바인더로서 실시예 1에서의 B-1을 산화은 입자 고형분 100 중량부에 대해 1.1 중량부를 가하여 페이스트상의 도전성 조성물을 만들었다.
이 도전성 조성물을 두께 0.1mm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 스크린 인쇄로 폭 5mm, 길이 50mm, 두께 3 ∼ 8㎛의 패턴을 형성한 후, 이것을 오븐중에서 150℃로 0.5 ∼ 3시간 가열했다.
얻어진 도전막의 부피저항을 측정하고, 그 표면 상태를 주사형 전자현미경으로 관찰했다.
결과를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
테스트 번호 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6
산화은의평균입경(㎛) 0.25 0.25 0.25 1.5 5 0.25
EG(배합량) - - - 32.5 32.5 -
DEG(배합량) 75 - - 32.5 -
TEG(배합량) - 75 - - 32.5 -
EGDA(배합량) - - 75 - -
부피저항률(Ωㆍcm) 7.2×10-6∼9.5×10-6 8.0×10-6∼1.6×10-5 8.0×10-6∼1.5×10-5 9.0×10-6∼1.3×10-5 8.0×10-6∼1.8×10-5 8.3×10-6∼1.7×10-5
은입자간의융착 유무 있음 있음 있음 있음 있음 있음
표 3의 결과로부터 테스트 번호 3-1 ∼ 3-6 모두 시판중인 은 페이스트에 비교하여 부피저항률이 낮은 양호한 도전성 피막을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.
<실시예 4>
입자상 은화합물로서 실시예 1에 나타낸 액상법으로 얻어진 평균 입경이 다른 산화은을 이용하며, 여기에 환원제로서 에틸렌 글리콜을 산화은 입자 고형분 100 중량부에 대해 75중량부를 가하고, 또 바인더로서 실시예 1에서의 B-1을 산화은 입자 고형분 100 중량부에 대해 1.1 중량부를 가하여 페이스트상의 도전성 조성물을 만들었다.
이 도전성 조성물을 두께 0.1mm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 스크린 인쇄로 폭 5mm, 길이 50mm, 두께 3 ∼ 8㎛의 패턴을 형성한 후, 이것을 오븐중에서 150℃로 0.5 ∼ 3시간 가열했다.
얻어진 도전막의 부피저항을 측정하고, 그 표면 상태를 주사형 전자현미경으로 관찰했다.
결과를 표 4-A 및 표 4-B에 나타낸다.
[표 4-A]
테스트 번호 4-1 4-2 4-3 4-4
산화은의평균입경(㎛) 0.01 0.1 0.8 1.5
부피저항률(Ωㆍcm) 7.0×10-6∼9.0×10-6 7.0×10-6∼9.0×10-6 8.0×10-6∼1.2×10-5 8.0×10-6∼1.8×10-5
은입자간의융착 유무 있음 있음 있음 있음
[표 4-B]
테스트 번호 4-5 4-6 4-7
산화은의평균입경(㎛) 5 10 15
부피저항률(Ωㆍcm) 8.0×10-6∼ 1.6×10-5 1.0×10-5∼ 2.0×10-5 4.0×10-4∼ 6.0×10-6
은입자간의융착 유무 있음 있음 없음
표 4-A 및 표 4-B의 결과로부터 테스트번호 4-1 ∼ 4-6의 도전성 조성물이 시판중인 은페이스트에 비교하여 부피저항률이 낮은 양호한 도전성 피막을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
<실시예 5>
입자상 은화합물로서 산화은(평균입경 0.25㎛), 초산은(평균입경 5㎛) 및 탄산은(평균입경 5㎛)의 1종, 2종 또는 3종을 혼합하여 이용하며, 여기에 환원제로서 에틸렌 글리콜을 입자상 은화합물 고형분 합계량 100 중량부에 대해 75 중량부를 가하고, 또 바인더로서 실시예 1에서의 B-1을 입자상 은화합물 고형분 합계량 100 중량부에 대해 1.1 중량부 가하여 페이스트상의 도전성 조성물을 만들었다.
이 도전성 조성물을 두께 0.1mm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 스크린 인쇄로 폭 5mm, 길이 50mm, 두께 3 ∼ 8㎛의 패턴을 형성한 후, 이것을 오븐중에서 150℃로 0.5 ∼ 3시간 가열했다.
얻어진 도전막의 부피저항을 측정하고, 그 표면 상태를 주사형 전자현미경으로 관찰했다.
결과를 표 5에 나타낸다.
[표 5]
테스트번호 5-1 5-2 5-3 5-4 5-5 5-6
산화은배합량 - - 50 50 - 34
초산은배합량 - 100 - 50 50 33
탄산은배합량 100 - 50 - 50 33
부피저항률(Ωㆍcm) 9.0×10-6∼2.0×10-5 9.5×10-6∼1.0×10-5 8.2×10-6∼9.3×10-6 8.3×10-6∼1.0×10-5 8.2×10-6∼1.5×10-5 8.6×10-6∼9.6×10-6
은입자간의융착 유무 있음 있음 있음 있음 있음 있음
표 5의 결과로부터 테스트 번호 5-1 ∼ 5-6 모두 시판중인 은페이스트에 비교하여 부피저항률이 낮은 양호한 도전성 피막을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
<실시예 6>
입자상 은화합물로서 실시예 1에 나타낸 액상법으로 얻어진 평균입경 0.25㎛의 산화은을 이용하고, 여기에 환원제로서 에틸렌 글리콜을 산화은 입자 고형분 100 중량부에 대해 75 중량부를 가하고, 또 바인더로서 폴리스티렌(PS)의 평균입경 200nm의 미세분말을 산화은 입자 고형분 100 중량부에 대해 1.57 ∼ 2.36 중량부 가하여 페이스트상의 도전성 조성물을 만들었다.
이 도전성 조성물을 두께 0.1mm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 스크린 인쇄로 폭 5mm, 길이 50mm, 두께 3 ∼ 8㎛의 패턴을 형성한 후, 이것을 오븐 속에서 190℃로 0.5 ∼ 3시간 가열했다.
얻어진 도전막의 부피저항을 측정하고, 그 표면 상태를 주사형 전자현미경으로 관찰했다.
결과를 표 6에 나타낸다.
[표 6]
테스트 번호 6-1 6-2
산화은의 평균입경(㎛) 0.25 0.25
바인더의 종류 PS PS
바인더의 평균입경 200nm 200nm
첨가량(중량부) 1.57 2.36
부피저항률(Ωㆍcm) 6.0×10-6∼ 1.2×10-5 7.50×10-6∼ 1.7×10-5
은입자간의융착 유무 있음 있음
표 6의 결과로부터 가열온도를 190℃로 변화시켜도 부피저항률이 낮은 양호한 도전성 피막을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
<실시예 7>
평균입경 0.25㎛의 산화은 입자 100 중량부에 바인더로서 평균입경 200nm의 폴리스티렌 미세분말을 1.57 중량부 가하고, 환원제로서 에틸렌 글리콜(EG)을 산화은 100 중량부에 대해 20 ∼ 200 중량부 가하여 점도가 0.5∼400dPaㆍsec의 범위의 5종의 도전성 조성물을 얻었다.
이 도전성 조성물을 이용하여 선폭 0.4mm×100cm의 소용돌이 모양의 패턴을 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 스크린 인쇄했다.
인쇄된 패턴의 번짐을 관찰하고, 메쉬의 눈막힘의 유무를 조사했다.
인쇄판의 조건은 테트론(등록상표) 250메쉬, 유제(乳劑) 두께는 15㎛으로 했다.
결과를 표 7에 나타낸다.
[표 7]
테스트 번호 7-1 7-2 7-3 7-4 7-5
산화은의평균입경(㎛) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
바인더의종류 PS PS PS PS PS
바인더의평균입경 200nm 200nm 200nm 200nm 200nm
산화은첨가량(중량부) 100 100 100 100 100
바인더첨가량(중량부) 1.57 1.57 1.57 1.57 1.57
환원제(EG)첨가량(중량부) 200 150 75 40 20
점도(dPaㆍsec) 0.5 30 130 280 400
인쇄 패턴의번짐 있음 ○ ○ ○ 메쉬의눈막힘
표 7의 결과로부터 테스트 번호 7-2 ∼ 7-4의 도전성 조성물에서는 양호한 인쇄 패턴을 얻을 수 있으며, 메쉬의 눈막힘도 없는 것을 알 수 있었다. 이로써 점도 30 ∼ 300 dPaㆍsec의 범위가 적당하다는 것이 판명되었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 도전성 조성물에 의하면, 도전성이 매우 높은 도전성 피막을 얻을 수 있다. 또한 그 도전성 피막의 형성은 비교적 낮은 온도에서의 가열로 이루어지므로, 적용 대상물로서 내열성이 낮은 플라스틱 등을 이용할 수 있다. 또한 도전성 피막의 유연성이 높고, 대상물에 대한 밀착성도 좋아진다. 이 도전성 조성물로 전기 회로를 형성했을 때 전기 회로의 선폭을 충분히 좁게 할 수 있으며, 그 두께를 두껍게 할 필요가 없다.
본 발명의 도전성 조성물은 도전성 페이스트, 도전성 도료, 도전성 접착제등으로 이용될 수 있다. 또한 플렉시블 프린트 회로판 등의 인쇄배선판의 전기 회로 형성용으로도 사용할 수 있다. 또한 이 도전성 피막은 고반사율의 반사박막으로서도 이용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 입자상 은화합물과 바인더를 포함하는 도전성 조성물.
  2. 입자상 은화합물과 환원제 및 바인더를 포함하는 도전성 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    입자상 은화합물이 산화은, 탄산은, 초산은 중 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 도전성 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입자상 은화합물의 평균입경이 0.01 ∼ 10㎛인 것을 특징으로 하는 도전성 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    바인더가 다가 페놀 화합물, 페놀 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지 중 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 도전성 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    바인더가 환원작용을 가진 것을 특징으로 하는 도전성 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    바인더가 열가소성 수지의 평균입경 20nm ∼ 5㎛의 미세 분말인 것을 특징으로 하는 도전성 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    열가소성 수지가 폴리스티렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 도전성 조성물.
  9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    환원제가 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 디아세테이트 중 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 도전성 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    점도가 30 ∼ 300 dPaㆍsec인 것을 특징으로 하는 도전성 조성물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 조성물을 도포하고, 가열하는 도전성 피막의 형성방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    가열 온도가 140 ∼ 200℃인 것을 특징으로 하는 도전성 피막의 형성방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 기재된 형성방법으로 얻어지며, 은입자가 서로 융착되어 있는 것을 특징으로 하는 도전성 피막.
  14. 제 13 항에 있어서,
    부피저항률이 3.0×10-5Ωㆍcm 이하인 것을 특징으로 하는 도전성 피막.
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