WO2016043542A1 - 도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체 - Google Patents

도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체 Download PDF

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Definitions

  • a resin structure having a composition for forming a conductive pattern and a conductive pattern
  • the present invention enables to form a fine conductive pattern in a simplified process on a variety of polymer resin products or resin layers, and a composition for forming a conductive pattern to more effectively meet the needs of the art, such as the implementation of various colors and It relates to a resin structure having a conductive pattern.
  • the conductive pattern on the surface of the polymer resin substrate may be applied to form various objects such as an antenna, various sensors, a MEMS structure, or an RFID tag integrated in an electronic device case.
  • a method of forming a conductive pattern by forming a metal layer on the surface of the polymer resin substrate and then applying photolithography or printing a conductive paste may be considered.
  • a conductive pattern according to this technique there is a disadvantage that the required process or equipment is too complicated, or difficult to form a good and fine conductive pattern.
  • a polymer resin is prepared by including a special inorganic additive in the resin, irradiating electromagnetic waves such as a laser to a portion to form a conductive pattern, and plating such electromagnetic waves. It is known to simply form a conductive pattern on the surface of the substrate.
  • the present invention enables to form a fine conductive pattern in a simplified process on a variety of polymer resin products or resin layers, and to provide a composition for forming a conductive pattern to more effectively meet the needs of the art, such as various colors implementation It is.
  • the present invention also provides a resin structure having a conductive pattern formed through the conductive pattern forming method from the composition for forming a conductive pattern.
  • the present invention is a polymer resin; And a non-conductive metal compound represented by Chemical Formula 1, having a structure in which Cu or M is surrounded by a square pyramid in which five oxygen atoms are distorted, or a structure in which Cu or M is surrounded by a octahedron in which six oxygen atoms are distorted It includes, and provides a composition for forming a conductive pattern by electromagnetic wave irradiation, the electromagnetic nucleus is formed from the non-conductive metal compound by electromagnetic wave irradiation.
  • M is one or more metals selected from the group consisting of Zn, Mg, Ca, Sr and Ba, and X satisfies the condition of 0 ⁇ x ⁇ 2.
  • the steric structure of such a non-conductive metal compound is represented by X and / or M It can be determined according to the type. Specifically, Cu 2 P 2 0 7 in which X is 0 may have a structure that surrounds Cu in a form of five distorted square pyramids. On the other hand, if X is greater than 0, the structure M is Zn black is Mg If the non-conductive metal compounds of the formula 1 Cu or M of six oxygen atoms are distorted octa head Ron (di storted octahedron), enclosed in the form When M is Ca, Sr or Ba, the non-conductive metal compound of Formula 1 may have a structure that surrounds Cu or M in a square pyramid shape in which five oxygen are distorted.
  • the polymer resin may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin, more specific examples thereof, ABS (Acryloni tile poly-butadiene styrene) resin, polyalkylene terephthalate resin And at least one selected from the group consisting of polycarbonate resins, polypropylene resins and polyphthalamide resins.
  • ABS Acryloni tile poly-butadiene styrene
  • polyalkylene terephthalate resin And at least one selected from the group consisting of polycarbonate resins, polypropylene resins and polyphthalamide resins.
  • the nonconductive metal compound may be included in an amount of about 0.01 wt% to about 15 wt% based on the total composition.
  • composition for forming a conductive pattern may further include one or more additives selected from the group consisting of flame retardants, heat stabilizers, UV stabilizers, lubricants, antioxidants, inorganic layering agents, color additives, impact modifiers and functional reinforcing agents.
  • the present invention also provides a resin structure in which a conductive metal layer (conductive pattern) is formed on the surface of a polymer resin substrate using the above-described composition for forming a conductive pattern.
  • the resin structure having such a conductive pattern is a polymer resin substrate; It is dispersed in the polymer resin substrate, represented by the formula (1), and surrounds Cu or M in the form of a square pyramid distorted five oxygen atoms or surrounds Cu or M in the form of an octahedron distorted six oxygen atoms
  • Non-conductive metal compounds having a structure An adhesive active surface comprising a metal nucleus exposed to the surface of the 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.
  • a composition for forming a conductive pattern which enables to form a fine conductive pattern on a polymer resin substrate such as various polymer resin products or resin layers by a very simplified process of irradiating electromagnetic waves such as a laser, and formed therefrom A resin structure having a conductive pattern is provided.
  • composition for forming a conductive pattern when used, a good conductive pattern is formed on the resin structure while more effectively satisfying the needs of the art to realize various colors of the resin structure (various polymer resin products or resin layers, etc.). It can be formed easily.
  • 1 is a graph showing absorbance according to a wavelength (nm) of Cu 2 ⁇ x Zn ⁇ P 2 0 7 included in the composition for forming a conductive pattern according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a view schematically illustrating an example of a method of forming a conductive pattern using a composition according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an XRD pattern of a non-conductive metal compound synthesized in Example 3.
  • FIG. 4 is a diagram showing an XRD pattern of a non-conductive metal compound synthesized in Example 4.
  • FIG. 4 is a diagram showing an XRD pattern of a non-conductive metal compound synthesized in Example 4.
  • FIG. 5 is a diagram showing an XRD pattern of a non-conductive metal compound synthesized in Example 5.
  • FIG. 6 is a diagram showing an XRD pattern of a non-conductive metal compound synthesized in Example 6.
  • 7 is an embodiment. 7 is a view showing the ' XRD pattern of the non-conductive metal compound synthesized in 7.
  • a composition for forming a conductive pattern and a resin structure having a conductive pattern formed therefrom according to a specific embodiment of the present invention will be described.
  • a polymer resin which is represented by the formula (1), A non-conductive metal compound having a structure surrounding Cu or M in the form of a square pyramid distorted by five oxygen atoms or a structure surrounding Cu or M in the form of an octaheadron distorted by six oxygen atoms, , A composition for forming a conductive pattern by electromagnetic wave irradiation in which a metal nucleus is formed from the non-conductive metal compound is provided.
  • M is one or more metals selected from the group consisting of Zn, Mg, Ca, Sr and Ba, and X satisfies the condition of 0 ⁇ x ⁇ 2.
  • the composition for forming a conductive pattern may include a non-conductive metal compound exhibiting high absorbance in the near infrared region.
  • the optical properties of compounds containing transition metals are related to the energy levels of d-orbitals.
  • the transition metal When the transition metal is present as a free atom, all of the d-orbitals of the transition metal have the same energy level, but when the ligand is present, the energy level of the d-orbital of the transition metal is changed according to the local symmetry of the metal atom and the ligand. It is divided into several (crystal field theory). If the d-orbitals of the transition metal atoms are not all filled with electrons, electrons at lower energy levels can be transferred to higher energy levels, which is called the dd transition of the transition metal. .
  • the non-conductive metal compound of Chemical Formula 1 may exhibit optical properties due to dd transition.
  • the non-conductive represented by the formula (1) The transition between the energy levels resulting from the above-described unique stereoscopic structure of the metal compound includes less visible light region (about 300 nm to 700 nm) and substantially includes near infrared to infrared region (about 700 nm to 3000 nm).
  • the absorption of the near-infrared region of the non-conductive metal compound of is related to the energy level of the d-orbital.
  • the number of ligands of Cu or M depending on the type of X and / or M in formula (1); And the structure formed by the ligand with Cu or M may be modified.
  • X in Formula 1 satisfies a condition of 0 ⁇ x ⁇ 2, and M is at least one metal selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba;
  • the non-conductive metal compound of Formula 1 may include a structure surrounding Cu or M, which is a central atom of local symmetry, in the form of a distorted square pyramid in which five oxygen atoms are distorted. Can be.
  • the non-conductive metal compound of Formula 1 may have local symmetry. It may include a structure that surrounds the central atom of Cu or M in the form of distorted octahedral six oxygen atoms.
  • the d-orbital energy level of Cu 2+ may be formed to absorb electromagnetic waves in the near infrared region. Therefore, the non-conductive metal compound of Formula 1 can easily form a metal core by electromagnetic waves in the near infrared region.
  • Cu 2+ in the center of the distorted square pyramid is located at a non-centrosymmetric site, allowing Laporte allowed transition in the d-orbital of Cu 2+ . .
  • X is 0;
  • M is at least one metal selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba, the non-conductive metal compound of Formula 1 shows a strong absorption band in the near infrared region and thus shows a near infrared region
  • the metal nucleus can be more easily formed by electromagnetic waves.
  • non-conductive metal compounds exhibiting high absorbance in the near infrared region exhibit high absorbance even in the visible region and are not suitable for realizing polymer resin products or resin layers of various colors.
  • having a spinel structure Compounds such as CuCr 2 0 4 exhibit a dark black color, and thus, it is difficult to realize various color polymer resin products or resin layers.
  • the non-conductive metal compound of Formula 1 exhibits low absorbance in the visible light region and high absorbance in the near-infrared to infrared region, thereby implementing polymer resin products or resin layers of various colors.
  • Equation 1 illustrates an absorbance of Cu 2 - x Zn x P 2 0 7 as an example of the non-conductive metal compound of Chemical Formula 1.
  • the absorbance is calculated according to Equation 1 according to Kubelka's Munk equation, and R is the dif fuse reflectance that can be measured by UV-Visible * spectroscopy.
  • the spectrum of FIG. 1 is an absorbance measurement result of the Cu 2 - x Zn x P 2 7 compound having an average particle size of 0.01 to lum, and shows the absorbance result according to the X value of the formula (1).
  • the non-conductive metal compound of Formula 1 shows low absorbance in the visible region (about 300 nm to 700 nm) and high absorbance in the near infrared to infrared region (about 700 nm to 3000 nm).
  • the non-conductive metal compound of Formula 1 may be suitably used to implement various color polymer resin products or resin layers in which fine conductive patterns are formed.
  • the absorbance of the visible light region decreases as the X value increases in FIG. 1.
  • the content of M can be adjusted to provide a lighter colored resin structure, and even if a small amount of pigment is added to the composition, a white or desired color polymer resin product or resin layer can be realized.
  • the present invention is not limited to Cu 2 - x Zn x P 2 0 7 , and M and X of Chemical Formula 1 may be adjusted to implement a bright colored polymer resin product or resin layer.
  • a metal nucleus may be formed from the non-conductive metal compound by irradiating electromagnetic waves such as a laser to a predetermined region.
  • electromagnetic waves such as a laser
  • the non-conductive metal compound is chemically stable in a general environment, a metal nucleus can be easily formed from the non-conductive metal compound in a region exposed to electromagnetic waves such as near infrared rays.
  • the metal core thus formed may be selectively exposed in a predetermined region irradiated with electromagnetic waves to form an adhesive active surface of the polymer resin substrate surface.
  • a conductive metal layer may be formed on the adhesive active surface including the metal nucleus.
  • the metal core can be easily formed even with low electromagnetic wave power.
  • the metal core can easily form a conductive pattern by a reduction or plating method, for example, Cu-electroless plating.
  • the non-conductive metal compound not only exhibits non-conductivity before the electromagnetic wave irradiation in the near infrared region, but also has excellent compatibility with the polymer resin, and chemicals for the solution used for the reduction or plating treatment, etc. It is stable and has a characteristic of maintaining non-conductivity.
  • such a non-conductive metal compound may remain chemically stable in a uniformly dispersed state in the polymer resin substrate in the region where electromagnetic waves are not irradiated, thereby exhibiting non-conductivity.
  • metal nuclei in a predetermined region irradiated with electromagnetic waves of the near infrared wavelength, metal nuclei can be easily formed from the non-conductive metal compound based on the principle described above, and thus a fine conductive pattern can be easily formed.
  • the composition of the above-described embodiment it is possible to form a fine conductive pattern in a very simplified process of irradiating electromagnetic waves, such as a laser, on various polymer resin products or polymer resin substrates such as resins, in particular, near infrared Due to the high absorbance of the region, a metal nucleus that facilitates the formation of a conductive pattern can be very easily formed even with low electromagnetic wave power.
  • the non-conductive metal compound hardly colored colors of various polymer resin products or resin layers, and thus more effectively meets the needs of the art to realize various colors of various polymer resin products by using relatively few color additives. Can be stratified.
  • the polymer resin is any heat that can form a variety of polymer resin products or resin layers Curable resins or thermoplastic resins can be used without particular limitation.
  • the specific non-conductive metal compound described above may exhibit excellent compatibility and uniform dispersibility with various polymer resins, and the composition of one embodiment may be molded into various resin products or resin layers including various polymer resins. .
  • polymer resins include polyalkylene terephthalate resins, polycarbonate resins, polypropylene resins, such as ABS (Acryl oni tile poly-butene diene styrene) resins, polybutylene terephthalate resins or polyethylene terephthalate resins.
  • ABS Acryl oni tile poly-butene diene styrene
  • polybutylene terephthalate resins polyethylene terephthalate resins.
  • Polyphthalamide resin etc. can be mentioned,
  • various polymeric resins can be included.
  • the non-conductive metal compound of Chemical Formula 1 may be included in about 0.1 to 15 weight or about 1 to 10 weight 3 ⁇ 4 with respect to the total composition, the remaining amount of the polymer resin may be included have. 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.
  • the composition for forming a conductive pattern may include a flame retardant, a heat stabilizer, a UV stabilizer, a lubricant, an antioxidant, an inorganic filler, a color additive, a layer reinforcing agent, and a functional reinforcing agent, in addition to the polymer resin and the predetermined non-conductive metal compound. It may further comprise one or more additives selected. With the addition of such additives, the physical properties of the resin structure obtained from the composition of one embodiment can be appropriately reinforced. Among these additives, in the case of the color additive, for example, a pigment, etc., it may be included in an amount of about 0.01 wt% to 10 wt% to impart a desired color to the resin structure.
  • color additives such as pigments, ZnO, ZnS, Tal c, Ti0 2 ,
  • white pigments such as Sn0 2 or BaS0 4
  • color additives such as pigments of various kinds and colors known to be usable in the polymer resin composition may be used.
  • the flame retardant may include a phosphorus-based flame retardant and an inorganic flame retardant. More specifically, the phosphorus-based flame retardant triphenyl phosphate (tr iphenyl phosphate esters including phosphate, TPP), trixyllenyl phosphate (TXP), tricresyl phosphate (tr i cresyl phosphate, TCP), or triisophenyl phosphate (tr ii sophenyl phosphate, RE0F0S) System flame retardants; Aromatic polyphosphate-based flame retardants; Polyphosphate flame retardants; Alternatively, red phosphorus-based flame retardants may be used, and various phosphorus-based flame retardants known to be usable in the resin composition may be used without any particular limitation.
  • the phosphorus-based flame retardant triphenyl phosphate (tr iphenyl phosphate esters including phosphate, TPP), trixyllenyl phosphate (TXP
  • the inorganic flame retardant may include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borate, molybdenum oxide (Mo0 3 ), molybdenum peroxide salt (Mo 2 0 7 2_ ), calcium-zinc-molybdate, antimony trioxide (Sb 2 0 3 ) Or antimony pentoxide (Sb 2 0 5 ) and the like.
  • examples of the inorganic flame retardant are not limited thereto, and various inorganic flame retardants known to be usable in other resin compositions may be used without any particular limitation.
  • a layer reinforcing agent heat stabilizer, UV stabilizer, lubricant or antioxidant
  • it is included in the content of about 0.01 to 5% by weight, or about 0.05 to 3% by weight, it is possible to properly express the desired physical properties in the resin structure have.
  • 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; Irradiating electromagnetic waves to a predetermined region of the resin product or the resin layer to generate metal nuclei from the non-conductive metal compound particles of Formula 1; And chemically reducing or plating the region generating the metal nucleus to form a conductive metal layer.
  • FIG. 2 an example of the method of forming the conductive pattern is shown in a simplified step by step.
  • the above-described composition for forming a conductive pattern may be molded of a resin, or may be applied to another product to form a resin layer.
  • the product molding method or the resin layer forming method using the polymer resin composition can be applied without particular limitation.
  • the composition for forming the conductive pattern is extruded and engraved, and then formed into pellets or particles, and then injection molded into a desired form to produce various polymer resin products. Can be.
  • the polymer resin product or the resin layer thus formed may have a form in which the specific non-conductive metal compound described above is uniformly dispersed on the resin substrate formed from the polymer resin.
  • the non-conductive metal compound of Formula 1 since the non-conductive metal compound of Formula 1 has excellent compatibility and chemical stability with various polymer resins, the non-conductive metal compound may be uniformly dispersed throughout the entire region 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. . Irradiation of such electromagnetic waves can generate a metal nucleus from the non-conductive metal compound (see the second drawing of FIG. 2).
  • the metal nucleus generation step is performed by the electromagnetic wave irradiation, a portion of the non-conductive metal compound of Chemical Formula 1 is exposed to the surface of a predetermined region of the resin product or the resin layer, and a metal nucleus is generated therefrom. It is possible to form an adhesively active surface that is activated to have high adhesion. Since the adhesive active surface is selectively formed only in a predetermined region irradiated with electromagnetic waves, the conductive metal layer may be selectively formed on the polymer resin substrate in a predetermined region by performing the plating step described later.
  • the metal nucleus acts as a kind of seed
  • the conductive metal ions contained in the plating solution are chemically reduced, strong bonds may be formed.
  • the conductive metal layer can be selectively formed more easily.
  • laser electromagnetic waves can be irradiated, for example, laser electromagnetic waves having a wavelength in the near infrared (NIR) region of about 755 nm, about 1064 GHz, about 1550 nm or about 2940 nm. Can be investigated. In another example, laser electromagnetic waves having a wavelength in the infrared (IR) region may be irradiated. In addition, the laser electromagnetic wave can be irradiated under normal conditions or power. have.
  • NIR near infrared
  • metal nuclei By irradiating the laser, metal nuclei can be generated from the non-conductive metal compound of Chemical Formula 1 more effectively, and the adhesion-activated surface including the same can be selectively generated and exposed to a predetermined region.
  • the step of chemically reducing or plating the region generating the metal nucleus may be performed to form the conductive metal layer.
  • the step of chemically reducing or plating the region generating the metal nucleus may be performed to form the conductive metal layer.
  • a proceed to this reduction, or plating i steps can optionally be a conductive metal layer formed in the metal core and adhesion of the active surface is exposed to a predetermined area and the other area, to maintain as a non-stable chemically-conductive metal compound non-conductive Can be. Accordingly, a fine conductive pattern may be selectively formed only in a predetermined region on the polymer resin substrate.
  • the forming of the conductive metal layer may be performed by electroless plating, and thus a good conductive metal layer may be formed on the adhesively active surface.
  • the adhesion-activated surface formed from the non-conductive metal compound of Formula 1 may quickly form a fine conductive pattern having excellent adhesion by Cu-electroless plating.
  • 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, and the solution may be a reducing agent, formaldehyde, hypophosphite, It may include one or more selected from the group consisting of dimethylaminoborate (DMAB), diethylaminoborate (DEAB) and hydrazine.
  • the conductive metal layer may be formed by the electroless plating by treating with the above-described reducing agent and the electroless plating solution including the conductive metal ions.
  • the conductive metal ions included in the electroless plating solution are chemically reduced by using the seed as a seed in the region where the metal nucleus is formed, so that a good conductive pattern may be selectively formed in a predetermined region.
  • the metal nucleus and the adhesion-activated surface may form a strong bond with the chemically reduced conductive metal ions, and as a result, selectively conductive in a predetermined region The pattern can be formed more easily.
  • the non-conductive metal compound of Chemical Formula 1 is uniformly dispersed in the resin structure.
  • a resin structure having a conductive pattern obtained by the above-described composition for forming a conductive pattern and a conductive pattern forming method is provided.
  • Such a resin structure includes a polymer resin substrate; It is dispersed in a polymer resin substrate, and is represented by the following formula (1), and surrounds Cu or M in a square pyramid shape in which five oxygen atoms are distorted, or surrounds Cu or M in an octahedron form in which six oxygen atoms are distorted
  • Non-conductive metal compounds having a structure; An adhesive active surface comprising a metal nucleus exposed to a surface of a polymer resin substrate in a predetermined region; And a conductive metal layer formed on the adhesive active surface.
  • M is one or more metals selected from the group consisting of Zn, Mg, Ca, Sr and Ba, and X satisfies the condition of 0 ⁇ x ⁇ 2.
  • 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 metal or its ions contained in the metal core of the adhesion-activated surface may be derived from the non-conductive metal compound of Chemical Formula 1.
  • the conductive metal layer may be derived from a metal contained in the non-conductive metal compound of Formula 1, or may be derived from a conductive metal ion contained in the electroless plating solution.
  • the resin structure may further include a residue derived from the non-conductive metal compound. Such a residue may have a structure in which at least some of the metals included in the non-conductive metal compound are released, and vacancy is formed in at least a portion of the site.
  • the resin structure described above may be various resin products or resin layers, such as a mobile phone or tablet PC case having a conductive pattern for an antenna, or various resin products or resin layers having conductive patterns, such as other RFID tags, various sensors, or MEMS structures. have.
  • heat stabilizers IR1076, PEP36
  • UV stabilizers UV329
  • lubricants EP184
  • impact modifiers S2001
  • composition 90% by weight of the polycarbonate resin, 5% by weight of Cu 2 P 2 0 7, and 5% by weight of other additives were mixed to obtain a composition, which was extruded through an extruder at a temperature of 260 to 280 ° C.
  • the composition in the form of extruded pellets was injection molded at about 260 to 270 ° C. in the form of a substrate 100 l long, 100 l thick, 2 l thick.
  • the injection-molded specimen was irradiated with a laser of 1064 ⁇ wavelength under 40 kHz ⁇ 12 W conditions to activate the surface, and the electroless plating process was performed as follows.
  • Plating solution was prepared by dissolving 4g of copper sulfate 3g, Lot saelyeom 14g, sodium hydroxide in 100ml of deionized water ⁇ . To 40 ml of the plating solution prepared, 1.6 ml of formaldehyde was added as a reducing agent. The resin structure whose surface was activated with a laser was immersed in the plating solution for 4 to 5 hours, and then washed with distilled water.
  • Example 3 Formation of Conductive Patterns by Direct Electromagnetic Wave Irradiation
  • CuO, ZnO and (NH 4 ) 2 HP0 4 were mixed in a molar ratio of 1: 1: 1. Then, the obtained mixture was heat treated at 950 ° C for 10 hours.
  • An XRD pattern showing the crystal characteristics of CuZnP 2 0 7 synthesized under such conditions is shown in FIG. 3.
  • CuZnP 2 0 7 synthesized under the above conditions had a structure surrounding Cu or Zn in the form of an octahedron distorted by six oxygen atoms.
  • a resin structure having a conductive pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that CuZnP 2 0 7 synthesized above instead of Cu 2 P 2 O 7 was used as the non-conductive metal compound in Example 1.
  • CuO, MgO and (N3 ⁇ 4) 2 HP0 4 were combined in a molar ratio of 1: 1: 1. Then, the obtained mixture was heat treated at 950 ° C for 10 hours.
  • An XRD pattern showing the crystal characteristics of CuM g P 2 0 7 synthesized under such conditions is shown in FIG. 4.
  • CuMgP 2 0 7 synthesized under the above conditions had a structure surrounding Cu or Mg in the form of an octahedron distorted by six oxygen atoms.
  • a resin structure having a conductive pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that CuMgP 2 0 7 synthesized above was used instead of Cu 2 P 2 0 7 as the non-conductive metal compound.
  • Example 5 Formation of a Conductive Pattern by Direct Electromagnetic Wave Irradiation
  • CuO, CaO and (NH 4 ) 2 HP0 4 were mixed in a molar ratio of 1: 1: 2. And, the obtained mixture was heat treated at 950 ° C for 10 hours.
  • XRD patterns representing the crystal properties of CuCaP 2 0 7 synthesized under such conditions are shown in FIG. 5.
  • CuCaP 2 0 7 synthesized in the above-described interlayer had a structure surrounding Cu or Ca in a square pyramid shape in which five oxygen atoms were distorted.
  • Example 1 instead of Cu 2 P 2 0 7 as a non-conductive metal compound A resin structure having a conductive pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that synthesized CuCaP 2 7 was used.
  • Example 6 Formation of Conductive Patterns by Direct Electromagnetic Wave Irradiation
  • CuO, SrC0 3 and (NH 4 ) 2 HP0 4 were mixed in a molar ratio of 1: 1: 2.
  • An XRD pattern showing the crystal characteristics of CuSrP 2 0 7 synthesized under such conditions is shown in FIG. 6.
  • CuSrP 2 0 7 synthesized under the above conditions had a structure surrounding Cu or Sr in a square pyramid shape in which five oxygen atoms were distorted.
  • Example 7 Formation of a Conductive Pattern by Direct Electromagnetic Wave Irradiation
  • CuO, Ba (C 2 3 ⁇ 40 2 ) 2 and (NH 4 ) 2 HP0 4 were mixed in a molar ratio of 1: 1: 1. Then, the obtained mixture was heat-treated at 500 ° C for 5 hours and then heat-treated again at 850 ° C for 10 hours.
  • An XRD pattern showing the crystal properties of CuBaP 2 0 7 synthesized under such conditions is shown in FIG. 7.
  • CuBaP 2 0 7 synthesized under the above conditions had a structure surrounding Cu or Ba in a square pyramid shape in which five oxygen atoms were distorted.
  • a resin structure having a conductive pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that CuBaP 2 0 7 synthesized above instead of Cu 2 P 2 0 7 was used as the non-conductive metal compound in Example 1.
  • Comparative Example 1 Formation of a Conductive Pattern by Direct Electromagnetic Wave Irradiation
  • a resin structure having a conductive pattern was formed in the same manner as in Example 1 except that CuCr 2 O 4 was used instead of Cu 2 P 2 O 7 as the non-conductive metal compound.
  • Comparative Example 2 Formation of a Conductive Pattern by Direct Electromagnetic Wave Irradiation
  • CuF 2 instead of Cu 2 P 2 0 7 was used as the non-conductive metal compound in Example 1 Except that, polycarbonate resin, non-conductive metal compound and other additives were mixed as in Example 1 to obtain a composition and extruded through an extruder at a temperature of 260 to 280 ° C. However, polycarbonate resin was decomposed by CuF 2 to obtain a composition in pellet form. In addition, CuF 2 and the polycarbonate resin showed a bright color, but the polycarbonate resin was mixed with CuF 2 and turned black. As a result, a resin composition in which CuF 2 was uniformly dispersed could not be obtained, and a resin structure in which a conductive pattern was formed in a desired region could not be produced. Comparative Example 3 Formation of Conductive Pattern by Direct Electromagnetic Wave Irradiation
  • the adhesion of the conductive patterns (or plating layers) formed according to the Examples and Comparative Examples was evaluated by a cross-cut test by the ISO 2409 standard method.
  • the cl ass 0 grade means that the peeling area of the conductive pattern is 03 ⁇ 4 of the conductive pattern area to be evaluated, and the cl ass 1 grade means that the peeling area of the conductive pattern is> 5% or less of the conductive pattern area to be evaluated.
  • the class 2 grade means that the peeling area of the conductive pattern is more than 5% and 15% or less of the conductive pattern area to be evaluated.
  • the c l ass 3 grade means that the peeling area of the conductive pattern is more than 15% and 35% or less of the conductive pattern area to be evaluated.
  • the cl ass 4 grade means that the peeling area of the conductive pattern is greater than 35% and 65% or less of the conductive pattern area to be evaluated.
  • c lass 5 means that the peeling area of the conductive pattern is greater than 65% of the conductive pattern area to be evaluated.
  • MFR Melt Flow Rate

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Abstract

본 발명은 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있게 하며， 다양한 색상 구현 등의 당업계의 요구를 보다 효과적으로 충족할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체에 관한 것이다. 상기 도전성 패턴 형성용 조성물은 고분자 수지; 및 소정의 화학 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물을 포함하고, 전자기파 조사에 의해 상기 비도전성 금속 화합물로부터 금속핵이 형성되는， 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물로 될 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭]
도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체
【관련 출원 (들)과의 상호 인용】
본 출원은 2014년 9월 17일자 한국 특허 출원 제 10-2014-0123893 호 및 2015년 9월 16일자 한국 특허 출원 제 10-2015-0130984 호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며， 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
【기술분야】
본 발명은 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있게 하며， 다양한 색상 구현 등의 당업계의 요구를 보다 효과적으로 충^할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물 및 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체에 관한 것이다.
【배경기술】
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 전자 기기 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 형성하거나， 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 이전부터 요구되어 왔다. 이러한 당업계의 요구를 충족할 수 있는 기술의 하나로서， 수지 내에 특수한 무기 첨가제를 포함시키고， 도전성 패턴을 형성할 부분에 레이저 등 전자기파를 조사한 후， 이러한 전자기파 조사.영역에 도금 등을 진행해 고분자 수지 기재 표면에 도전성 패턴을 간단히 형성하는 방법이 알려진 바 있다.
그런데， 이러한 도전성 패턴 형성 방법에서， 이전에 무기 첨가제로 제안된 것의 종류가 극히 제한적이기 때문에, 당업계의 다양한 요구， 예를 들면， 다양한 색상 구현 등과 같은 요구를 층족시키기 어렵다. 따라서 당업계의 여러 요구를 충족시킬 수 있는 다양한 종류의 무기 첨가제의 개발이 필요하다 .
【발명의 내용】
【해결하려는 과제】
본 발명은 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 상에 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있게 하며, 다양한 색상 구현 등의 당업계의 요구를 보다 효과적으로 충족할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한， 상기 도전성 패턴 형성용 조성물 등으로부터， 도전성 패턴 형성 방법을 통하여 형성된 도전성 패턴을 가지는 수지 구조체를 제공하는 것이다.
【과제의 해결 수단】
본 발명은 고분자 수지; 및 하기 화학식 1로 표시되며， Cu 또는 M을 5개의 산소 원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조 또는 Cu 또는 M을 6개의 산소 원자가 왜곡된 옥타헤드론 형태로 둘러싸는 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물을 포함하고， 전자기파 조사에 의해， 상기 비도전성 금속 화합물로부터 금속핵이 형성되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure imgf000004_0001
화학식 1에서 M은 Zn , Mg, Ca , Sr 및 Ba으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속이고， X는 0≤x<2의 조건을 만족한다.
이러한 비도전성 금속 화합물의 입체 구조는 화학식 1의 X 및 /또는 M의 종류에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로， X가 0인 Cu2P207은 Cu를 5개의 산소가 왜곡된 스퀘어 피라미드 (di storted square pyramid) 형태로 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 반면， X가 0을 초과하는 경우， M이 Zn 흑은 Mg이면 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물이 Cu 또는 M을 6개의 산소 원자가 왜곡된 옥타헤드론 (di storted octahedron), 형태로 둘러싸는 구조를 갖고， M이 Ca , Sr 혹은 Ba이면 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물이 Cu 또는 M을 5개의 산소가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조를 가질 수 있다.
한편, 상기 도전성 패턴 형성용 조성물에서， 상기 고분자 수지는 열 경화성 수지 또는 열 가소성 수지로 될 수 있고, 이의 보다 구체적인 예로는， ABS (Acryloni t i le poly-butadiene styrene) 수지， 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지， 폴리카보네이트 수지， 폴리프로필렌 수지 및 폴리프탈아미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있다.
그리고， 상기 도전성 패턴 형성용 조성물에서， 상기 비도전성 금속 화합물은 전체 조성물에 대해 약 0. 1 내지 15 중량 %로 포함될 수 있다.
또한， 상기 도전성 패턴 형성용 조성물은 난연제， 열 안정제, UV 안정제， 활제， 항산화제， 무기 층전제， 색 첨가제， 충격 보강제 및 기능성 보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
한편， 본 발명은 또한， 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하여 고분자 수지 기재 표면에 도전성 금속층 (도전성 패턴)을 형성한 수지 구조체를 제공한다. 이러한 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체는 고분자 수지 기재; 고분자 수지 기재에 분산되어 있고， 상기 화학식 1로 표시되며， Cu 또는 M을 5개의 산소 원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조 또는 Cu 또는 M을 6개의 산소 원자가 왜곡된 옥타헤드론 형태로 둘러싸는 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물; 소정 영역의 고분자 수지 기재 표면에 노출된 금속핵을 포함하는 접착활성 표면 ; 및 상기 접착활성 표면 상에 형성된 도전성 금속층을 포함할 수 있다.
이러한 도전성 패턴을 갖는 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 형성할 수 있게 하는 도전성 패턴 형성용 조성물과， 이로부터 형성된 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체가 제공된다.
특히， 상기 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하면， 수지 구조체 (각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 등)의 다양한 색상을 구현하고자 하는 당업계의 요구를 보다 효과적으로 층족시키면서도， 이러한 수지 구조체 상에 양호한 도전성 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
• 따라서， 이러한 도전성 패턴 형성용 조성물 등을 이용해， 휴대폰이나 타블렛 PC 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 일 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물에 포함되는 Cu2- xZnxP207의 파장 (nm)에 따른 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 일 구현예에 따른 조성물을 사용하여 도전성 패턴을 형성하는 방법의 일 예를 공정 단계별로 간략화하여 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 3에서 합성한 비도전성 금속 화합물의 XRD 패턴을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예 4에서 합성한 비도전성 금속 화합물의 XRD 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 5에서 합성한 비도전성 금속 화합물의 XRD 패턴을 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예 6에서 합성한 비도전성 금속 화합물의 XRD 패턴을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예. 7에서 합성한 비도전성 금속 화합물의' XRD 패턴을 나타내는 도면이다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 도전성 패턴 형성용 조성물과, 이로부터 형성된 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체 등에 대해 설명하기로 한다. 발명의 일 구현예에 따르면， 고분자 수지 ; 및 하기 화학식 1로 표시되며， Cu 또는 M을 5개의 산소 원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조 또는 Cu 또는 M을 6개의 산소 원자가 왜곡된 옥타헤드론 형태로 둘러싸는 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물을 포함하고, 전자기파 조사에 의해， 상기 비도전성 금속 화합물로부터 금속핵이 형성되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물이 제공된다.
[화학식 1]
Cu2-xMxP207
화학식 1에서 M은 Zn , Mg, Ca , Sr 및 Ba으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속이고， X는 0≤x<2의 조건을 만족한다.
이하에 더욱 상세히 설명하겠지만， 이러한 비도전성 금속 화합물을 포함하는 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용해 고분자 수지 제품 또는 수지층을 성형한 후， 소정 영역에 약 700nm 내지 3000nm 범위 (근적외선 내지 적외선 영역)의 전자기파를 조사하면， 상기 비도전성 금속 화합물로부터 금속핵이 형성될 수 있다. 상기 비도전성 금속 화합물은 일반적인 환경에서는 화학적으로 안정하나， 근적외선 파장 등의 전자기파에 노출된 영역에서는， 상기 금속핵이 보다 용이하게 형성될 수 있다. 이에 따라， 전자기파의 직접 조사에 의해 용이하게 도전성 패턴을 형성하기 위하여 상기 도전성 패턴 형성용 조성물은 근적외선 영역에서 높은 흡광도를 보이는 비도전성 금속 화합물을 포함할 수 있다.
일반적으로 전이금속을 포함하는 화합물의 광학적 특성은 d-오비탈의 에너지 준위와 관련이 있다. 전이 금속이 자유 원자로 존재하는 경우 전이금속의 d-오비탈은 모두 동등한 에너지 준위를 가지나 리간드가 존재하는 경우 금속 원자와 리간드가 이루는 국소 대칭 ( local symmetry)에 따라 전이금속의 d- 오비탈의 에너지 준위가 여러 개로 나뉘게 된다 (결정장 이론) . 이때 전이금속 원자의 d-오비탈이 모두 전자로 채워진 -상태가 아니라면， 낮은 에너지 레벨에 있는 전자가 높은 에너지 레벨로 전이가 가능하며， 이를 전이금속의 d-d 전이 (d- d transi t ion)라고 한다.
상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 d 오비탈의 일부에 전자가 채워진 Cu2+를 포함하므로， 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 d-d 전이에 의한 광학적 특성을 나타낼 수 있다. 특히， 상기 화학식 1로 표시되는 비도전성 금속 화합물의 상술한 특유의 입체 구조에서 기인하는 에너지 준위 간의 전이는 가시광선 영역 (약 300nm 내지 700nm)을 적게 포함하고， 근적외선 내지 적외선 영역 (약 700nm 내지 3000nm)을 상당 부분 포함하므로， 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물의 근적외선 영역의 흡수는 d-오비탈의 에너지 준위와 관련이 있다. 구체적으로， 화학식 1의 X 및 /또는 M의 종류에 따라 Cu 또는 M의 리간드 수; 및 Cu 또는 M과 리간드가 이루는 구조가 변형될 수 있다.
일 예로 화학식 1의 X가 0<x<2의 조건을 만족하고 M이 Ca, Sr 및 Ba으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속이거나; 또는 X가 0인 경우, 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 국소 대칭 (local symmetry)의 중심 원자인 Cu 또는 M을 5개의 산소 원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 (distorted square pyramid) 형태로 둘러싸는 구조를 포함할 수 있다.
또한， 다른 일 예로 화학식 1의 X가 0<x<2의 조건을 만족하고 M이 Zn 및 Mg으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속이라면， 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 국소 대칭 (local symmetry)의 중심 원자인 Cu 또는 M을 6개의 산소 원자가 왜곡된 옥타헤드론 (distorted octahedral) 형태로 둘러싸는 구조를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구조들에서 Cu2+의 d-오비탈 에너지 준위는 근적외선 영역의 전자기파를 흡수할 수 있도록 형성될 수 있다. 따라서， 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 근적외선 영역의 전자기파에 의하여 금속핵을 용이하게 형성할 수 있다.
특히， 왜곡된 스퀘어 피라미드의 중심에 존재하는 Cu2+는 중심 대칭성을 가지지 않는 부위 (non— centrosymmetric site)에 위치하여 Cu2+의 d-오비탈에서 라포르테 허용 전이 (Laporte allowed transition)가 가능하다. 그 결과， 화학식 1에서 X가 0이거나; 또는 X가 0<x<2의 조건을 만족하되 M이 Ca, Sr 및 Ba으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속인 경우， 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 근적외선 영역에서 강한 흡수 밴드를 보여 근적외선 영역의 전자기파에 의하여 더욱 용이하게 금속핵을 형성할 수 있다. ,
통상적으로， 근적외선 영역에서 높은 흡광도를 보이는 비도전성 금속 화합물은 가시광선 영역에서도 높은 흡광도를 보여 다양한 색채의 고분자 수지 제품 또는 수지층을 구현하는데 적합하지 않다. 일 예로， 스피넬 구조를 갖는 CuCr204 등의 화합물은 어두운 혹색 (dark black)을 나타냄에 따라， 다양한 색채의 고분자 수지 제품 또는 수지층을 구현하기가 어렵다. 이에 비해, 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 가시광선 영역의 흡광도가 낮고， 근적외선 내지 적외선 영역에서 높은 흡광도를 보여 다양한 색채의 고분자 수지 제품 또는 수지층을 구현할 수 있다.
도 1에는 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물의 일 예인 Cu2-xZnxP207의 흡광도 (Absorbance)를 나타내었다. 흡광도는 Kubelkaᅳ Munk 방정식에 따라 식 1과 같이 계산되며， R은 UV-Vi s ible * spectroscopy로 측정할 수 있는 di f fuse ref lectance이다.
[식 1]
흡광도 (Absorbance) = ( 1-R)2/2R =반사율)
구체적으로， 도 1의 스펙트럼은 평균 입도가 0. 1 내지 lum인 Cu2-xZnxP207 화합물의 흡광도 측정 결과이며， 화학식 1의 X값에 따른 흡광도 결과를 보여준다. 도 1을 참고하면， 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 가시광선 영역 (약 300nm 내지 700nm)에서 낮은 흡광도를 나타내고， 근적외선 내지 적외선 영역 (약 700nm 내지 3000nm)에서 높은 흡광도를 나타냄이 확인된다. 이에 따라 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 미세한 도전성 패턴이 형성된 다양.한 색채의 고분자 수지 제품 또는 수지층을 구현하는데 적합하게 사용될 수 있다.
특히, 도 1에서 X 값이 증가함에 따라 가시광선 영역의 흡광도가 낮아짐이 확인된다. 이는， M의 함량을 조절하여 더 밝은 색상의 수지 구조체를 제공할 수 있고， 상기 조성물에 소량의 안료를 첨가하더라도 흰색 또는 원하는 색상의 고분자 수지 제품 또는 수지층을 구현할 수 있음을 의미한다. 그러나， 본 발명이 Cu2-xZnxP207에 한정되는 것은 아니고， 화학식 1의 M 및 X를 조절하여 밝은 색상의 고분자 수지 제품 또는 수지층을 구현할 수 있다.
이러한 비도전성 금속 화합물을 포함하는 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용해 고분자 수지 제품 또는 수지층을 성형한 후， 소정 영역에 레이저 등 전자기파를 조사하면， 상기 비도전성 금속 화합물로부터 금속핵이 형성될 수 있다. 상기 비도전성 금속 화합물은 일반적인 환경에서는 화학적으로 안정하나， 근적외선 등의 전자기파에 노출된 영역에서는， 비도전성 금속 화합물로부터 금속핵이 용이하게 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 금속핵은 전자기파가 조사된 소정 영역에서 선택적으로 노출되어 고분자 수지 기재 표면의 접착활성 표면을 형성할 수 있다. 이후， 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. 특히， 상^한 바와 같이， 비도전성 금속 화합물의 구조적 특징에 의해， 상기 비도전성 금속 화합물에 근적외선 영역의 전자기파가 조사되면， 낮은 전자기파 파워로도 금속핵을 쉽게 형성할 수 있다. 또한， 상기 금속핵은 환원 또는 도금 방법， 예를 들면， Cu-무전해 도금에 의해 도전성 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
한편， 상기 일 구현예의 조성물에서， 상기 비도전성 금속 화합물은 근적외선 영역의 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 근적외선 파장의 전자기파가 조사된 소정 영역에서는 상기 비도전성 금속 화합물로부터 이미 상술한 원리로 금속핵 형성이 용이하며 이에 따라 미세한 도전성 패턴을 쉽게 형성할 수 있다.
따라서， 상술한 일 구현예의 조성물을 사용하면， 각종 고분자 수지 제품 또는 수지충 등의 고분자 수지 기재 상에， 레이저 등 전자기파를 조사하는 매우 단순화된 공정으로 미세한 도전성 패턴을 형성할 수 있으며， 특히， 근적외선 영역의 높은 흡광도로 인하여 낮은 전자기파 파워로도 도전성 패턴의 형성을 촉진하는 금속핵을 매우 용이하게 형성할 수 있다. 또한， 상기 비도전성 금속 화합물은 각종 고분자 수지 제품 또는 수지층 등의 색상을 거의 착색시키지 않아 상대적으로 적은 색 첨가제의 사용만으로도 각종 고분자 수지 제품 등의 다양한 색상을 구현하고자 하는 당업계의 요구를 보다 효과적으로 층족시킬 수 있다. 한편, 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 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 수지층으로 성형될 수 있다. 이러한 고분자 수지의 구체적인 예로는， ABS (Acryl oni t i l e poly-but di ene styrene) 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.
또한， 상기 도전성 패턴 형성용 조성물에서， 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 전체 조성물에 대해 약 0. 1 내지 15 중량 혹은 약 1 내지 10 중량 ¾로 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.
그리고， 상기 도전성 패턴 형성용 조성물은 상술한 고분자 수지 및 소정의 비도전성 금속 화합물 외에， 난연제， 열 안정제， UV 안정제， 활제， 항산화제， 무기 충전제， 색 첨가제， 층격 보강제 및 기능성 보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 이러한 첨가제의 부가로， 일 구현예의 조성물로부터 얻어진 수지 구조체의 물성을 적절히 보강할 수 있다. 이러한 첨가제 중， 상기 색 첨가제， 예를 들어, 안료 등의 경우에는， 약 0. 1 내지 10 중량 %의 함량으로 포함되어， 상기 수지 구조체에 원하는 색상을 부여할 수 있다.
이러한 안료 등 색 첨가제의 대표적인 예로는， ZnO , ZnS , Tal c , Ti02 ,
Sn02 , 또는 BaS04 등의 백색 안료가 있으며， 이외에도 이전부터 고분자 수지 조성물에 사용 가능한 것으로 알려진 다양한 종류 및 색상의 안료 등 색 첨가제를 사용할 수 있음은 물론이다.
상기 난연제는 인계 난연제 및 무기 난연제를 포함하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로， 상기 인계 난연제로는 트리페닐 포스페이트 ( t r iphenyl phosphate , TPP) , 트리자일레닐 포스페이트 (tr ixylenyl phosphate , TXP) , 트리크레실 포스페이트 (tr i cresyl phosphate , TCP) , 또는 트리이소페닐 포스페이트 (tr i i sophenyl phosphate , RE0F0S) 등을 포함하는 인산 에스테르계 난연제; 방향족 폴리포스페이트 (aromat i c polyphosphate)계 난연제; 폴리인산염계 난연제; 또는 적린계 난연제 등을 사용할 수 있으며， 이외에도 수지 조성물에 사용 가능한 것으로 알려진 다양한 인계 난연제를 별다른 제한 없이 모두 사용할 수 있다. 또한, 상기 무기 난연제로는 수산화 알루미늄， 수산화 마그네슘， 붕산 아연， 몰리브덴 산화물 (Mo03) , 몰리브덴 과산화물 염 (Mo207 2_) , 칼슘-아연-몰리브산염 , 삼산화 안티몬 (Sb203) , 또는 오산화 안티몬 (Sb205) 등을 들 수 있다. 다만， 무기 난연제의 예가 이에 한정되는 것은 아니며， 기타 수지 조성물에 사용 가능한 것으로 알려진 다양한 무기 난연제를 별다른 제한 없이 모두 사용할 수 있다.
또， 층격 보강제， 열 안정제, UV 안정제， 활제 또는 항산화제 등의 경우， 약 0.01 내지 5 중량 %， 혹은 약 0.05 내지 3 중량 %의 함량으로 포함되어， 상기 수지 구조체에 원하는 물성을 적절히 발현시킬 수 있다.
한편， 이하에서는 상술한 일 구현예의 도전성 패턴 형성용 조성물을 사용하여， 수지 제품 또는 수지층 등의 고분자 수지 기재 상에， 전자기파의 직접 조사에 의해 도전성 패턴을 형성하는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 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 화학식 1의 비도전성 금속 화합물 입자로부터 금속핵을 발생시키는 단계; 및 상기 금속핵을 발생시킨 영역을 화학적으로 환원 또는 도금시켜 도전성 금속층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 도전성 패턴의 형성 방법을 첨부한 도면을 참고하여 각 단계별로 설명하면 이하와 같다. 참고로， 도 2에서는 상기 도전성 패턴 형성 방법의 일 예를 공정 단계별로 간략화하여 나타내고 있다.
상기 도전성 패턴 형성 방법에서는, 먼저, 상술한 도전성 패턴 형성용 조성물을 수지 제 으로 성형하거나， 다른 제품에 도포하여 수지층을 형성할 수 있다. 이러한 수지 제품의 성형 또는 수지층의 형성에 있어서는， 통상적인 고분자 수지 조성물을 사용한 제품 성형 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 비도전성 금속 화합물이 균일하게 분산된 형태를 가질 수 있다. 특히， 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물은 다양한 고분자 수지와 우수한 상용성 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 2의 첫 번째 도면에 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 금속 화합물로부터 금속핵을 발생시킬 수 있다 (도 2의 두 번째 도면 참조) .
보다 구체적으로， 상기 전자기파 조사에 의한 금속핵 발생 단계를 진행하면， 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물의 일부가 상기 수지 제품 또는 수지층의 소정 영역 표면으로 노출되면서 이로부터 금속핵이 발생되고， 보다 높은 접착성을 갖도록 활성화된 접착활성 표면을 형성할 수 있다. 이러한 접착활성 표면이 전자기파가 조사된 일정 영역에서만 선택적으로 형성됨에 따라， 후술하는 도금 단계 등을 친행하면， 상기 도전성 금속층이 소정 영역의 고분자 수지 기재 상에 선택적으로 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， 상기 도전성 금속층이 보다 용이하게 선택적으로 형성될 수 있다.
한편， 상술한 금속핵 발생 단계에 있어서는， 전자기파 중에서도， 레이저 전자기파가 조사될 수 있고， 예를 들어， 약 755nm , 약 1064皿， 약 1550nm 또는 약 2940nm의 근적외선 (NIR) 영역의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 조사될 수 있다. 다른 예에서， 적외선 ( IR) 영역의 파장을 갖는 레이저 전자기파가 조사될 수 있다. 또한， 상기 레이저 전자기파는 통상적인 조건이나 파워 하에 조사될 수 있다.
이러한 레이저의 조사에 의해， 보다 효과적으로 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로부터 금속핵이 발생할 수 있고， 이를 포함한 접착활성 표면을 소정 영역에 선택적으로 발생 및 노출시킬.수 있다.
한편， 상술한 금속핵 발생 단계를 진행한 후에는, 도 2의 세 번째 도면에 도시된 바와 같이， 상기 금속핵을 발생시킨 영역을 화학적으로 환원 또는 도금시켜 도전성 금속층을 형성하는 단계를 진행할 수 있다. 이러한 환원 또는 도금ᅵ 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.
보다 구체적으로， 상기 도전성 금속층의 형성 단계는 무전해 도금에 의해 진행될 수 있고， 이에 따라 상기 접착활성 표면 상에 양호한 도전성 금속층이 형성될 수 있다. 특히， 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물로부터 형성된 접착활성 표면은 Cu-무전해 도금에 의해 우수한 접착력을 가지는 미세한 도전성 패턴을 빠르게 형성시킬 수 있다.
일 예에서, 이러한 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. 또한， 상기 환원 또는 도금 단계에서는， 상술한 환원제 및 도전성 금속 이온을 포함한 무전해 도금 용액 등으로 처리하여 상기 무전해 도금에 의해 도전성 금속층을 형성할 수 있다.
이와 같은 환원 또는 도금 단계의 진행으로， 상기 금속핵이 형성된 영역에서 이를 seed로 하여 상기 무전해 도금 용액에 포함된 도전성 금속 이온이 화학적 환원되어， 소정 영역에 선택적으로 양호한 도전성 패턴이 형성될 수 있다. 이때, 상기 금속핵 및 접착활성 표면은 상기 화학적으로 환원되는 도전성 금속 이온과 강한 결합을 형성할 수 있고， 그 결과 소정 영역에 선택적으로 도전성 패턴이 보다 용이하게 형성될 수 있다.
또한， 이러한 도전성 패턴이 형성되지 않은 나머지 영역에서， 상기 수지 구조체에는 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물이 균일하게 분산되어 있다. 한편， 발명의 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; 고분자 수지 기재에 분산되어 있고， 하기 화학식 1로 표시되며， Cu 또는 M을 5개의 산소 원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조 또는 Cu 또는 M을 6개의 산소 원자가 왜곡된 옥타헤드론 형태로 둘러싸는 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물; 소정 영역의 고분자 수지 기재 표면에 노출된 금속핵을 포함하는 접착활성 표면; 및 상기 접착활성 표면 상에 형성된 도전성 금속층을 포함할수 있다.
[화학식 1]
Cu2-xMxP207
화학식 1에서 M은 Zn , Mg , Ca , Sr 및 Ba으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속이고， X는 0≤x<2의 조건을 만족한다.
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 금속이나 그 이온은 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물에서 유래한 것으로 될 수 있다. 한편， 상기 도전성 금속층은 상기 화학식 1의 비도전성 금속 화합물에 포함된 금속에서 유래하거나， 무전해 도금 용액에 포함된 도전성 금속 이온에서 유래한 것으로 될 수 있다. 또한， 상기 수지 구조체는， 상기 비도전성 금속 화합물에서 유래한 잔류물을 더 포함할 수 있다. 이러한 잔류물은 상기 비도전성 금속 화합물에 포함된 금속 중 적어도 일부가 방출되어， 그 자리의 적어도 일부에 vacancy가 형성된 구조를 가질 수 있다.
상술한 수지 구조체는 안테나용 도전성 패턴을 갖는 휴대폰 또는 타블렛 PC케이스 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. 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. 실시예 1 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
기본수지로 폴리카보네이트 수지와， 비도전성 금속 화합물로 Cu를 5개의 산소 원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조를 갖는 Cu2P207를 사용하고， 공정 및 안정화를 위한 첨가제들을 함께 사용하여 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물을 제조하였다.
이들 첨가제로는 열 안정화제 ( IR1076 , PEP36) , UV 안정제 (UV329) , 활제 (EP184) , 충격보강제 (S2001)를 사용하였다.
상기 폴리카보네이트 수지 90 중량 %， Cu2P207 5 중량 %， 기타 첨가제 5 중량 %를 흔합하여 조성물을 얻고， 이를 260 내지 280°C 온도에서 압출기를 통해 압출하였다. 압출된 펠렛 형태의 조성물을 약 260 내지 270°C에서 가로 lOOran , 세로 100隱， 두께 2隨의 기판 형태로 사출 성형하였다.
상기 사출 성형된 시편에 대해， 40kHzᅳ 12W 조건 하에 1064皿 파장의 레이저를 조사하여 표면을 활성화시키고， 다음과 같이 무전해 도금 공정을 실시하였다.
도금 용액은 황산구리 3g， 롯샐염 14g, 수산화 나트륨 4g을 100ml의 ■ 탈이온수에 용해시켜 제조하였다. 제조된 도금 용액 40ml에 환원제로 포름알데하이드 1.6ml를 첨가하였다. 레이저로 표면이 활성화된 수지 구조체를 4 내지 5시간 동안 도금 용액에 담지시킨 후， 증류수로 세척하였다.
이로써， 12W의 레이저를 조사하여 활성화시킨 표면에 무전해 도금을 통하여 양호한 도전성 패턴 (구리 금속층)을 형성하였다. 실시예 2 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
상기 실시예 1의 도전성 패턴 형성용 조성물에 안료로서 Ti02 5 중량 %를 추가로 첨가하여 폴리카보네이트 수지의 함량이 85 중량 %인 것을 제외하고， 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 형성하였다. 실시예 3 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
CuO, ZnO 및 (NH4)2HP04를 1 : 1 : 2의 몰비로 흔합하였다. 그리고， 얻어진 흔합물을 950 °C에서 10시간 동안 열처리 하였다. 이와 같은 조건에서 합성된 CuZnP207의 결정 특성을 나타내는 XRD 패턴을 도 3에 나타내었다. 상기 조건에서 합성된 CuZnP207은 Cu 또는 Zn를 6개의 산소 원자가 왜곡된 옥타헤드론 형태로 둘러싸는 구조를 가졌다.
상기 실시예 1에서 비도전성 금속 화합물로서 Cu2P207 대신 상기에서 합성한— CuZnP207를 사용한 것을 제외하고， 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 형성하였다. 실시예 4 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
CuO , MgO 및 (N¾)2HP04를 1 : 1 : 2의 몰비로 흔합하였다. 그리고， 얻어진 흔합물을 950°C에서 10시간 동안 열처리 하였다. 이와 같은 조건에서 합성된 CuMgP207의 결정 특성을 나타내는 XRD 패턴을 도 4에 나타내었다. 상기 조건에서 합성된 CuMgP207은 Cu 또는 Mg을 6개의 산소 원자가 왜곡된 옥타헤드론 형태로 둘러싸는 구조를 가졌다.
상기 실시예 1에서 비도전성 금속 화합물로서 Cu2P207 대신 상기에서 합성한ᅳ CuMgP207을 사용한 것을 제외하고， 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 형성하였다. 실시예 5 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
CuO , CaO 및 (NH4)2HP04를 1 : 1 : 2의 몰비로 흔합하였다. 그리고, 얻어진 흔합물을 950 °C에서 10시간 동안 열처리 하였다. 이와 같은 조건에서 합성된 CuCaP207의 결정 특성올 나타내는 XRD 패턴을 도 5에 나타내었다. 상기 조간에서 합성된 CuCaP207은 Cu 또는 Ca을 5개의 산소 ᅳ원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조를 가졌다.
상기 실시예 1에서 비도전성 금속 화합물로서 Cu2P207 대신 상기에서 합성한— CuCaP207을 사용한 것을 제외하고， 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 형성하였다. 실시예 6 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
CuO , SrC03 및 (NH4)2HP04를 1 : 1:2의 몰비로 흔합하였다. 그'리고， 얻어진 흔합물을 500°C에서 5시간 동안 열처리한 후 다시 950°C에서 10시간 열처리 하였다. 이와 같은 조건에서 합성된 CuSrP207의 결정 특성을 나타내는 XRD 패턴을 도 6에 나타내었다. 상기 조건에서 합성된 CuSrP207은 Cu 또는 Sr을 5개의 산소 원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조를 가졌다.
상기 실시예 1에서 비도전성 금속 화합물로서 Cu2P207 대신 상기에서 합성한ᅳ CuSrP207을 사용한 것을 제외하고， 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 패턴을 갖는 수자 구조체를 형성하였다. 실시예 7 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
CuO, Ba(C2¾02)2 및 (NH4)2HP04를 1 : 1 : 2의 몰비로 흔합하였다. 그리고， 얻어진 흔합물을 500°C에서 5시간 동안 열처리한 후 다시 850°C에서 10시간 열처리 하였다. 이와 같은 조건에서 합성된 CuBaP207의 결정 특성을 나타내는 XRD 패턴을 도 7에 나타내었다. 상기 조건에서 합성된 CuBaP207은 Cu 또는 Ba을 5개의 산소 원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조를 가졌다.
상기 실시예 1에서 비도전성 금속 화합물로서 Cu2P207 대신 상기에서 합성한—CuBaP207을 사용한 것을 제외하고， 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 형성하였다. 비교예 1 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
상기 실시예 1에서 비도전성 금속 화합물로서 Cu2P207 대신 CuCr204를 사용한 것을 제외하고， 실시예 1과 동일한 방법으로 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체를 형성하였다. 비교예 2 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
상기 실시예 1에서 비도전성 금속 화합물로서 Cu2P207 대신 CuF2를 사용한 것을 제외하고， 실시예 1과 같이 폴리카보네이트 수지와 비도전성 금속 화합물 및 기타 첨가제를 흔합하여 조성물을 얻고， 260 내지 280 °C 온도에서 압출기를 통해 압출하였다. 그러나， CuF2에 의해 폴리카보네이트 수지가 분해되어 펠렛 형태의 조성물을 얻지 못하였다. 또한, CuF2와 폴리카보네이트 수지는 밝은 색을 띄나 폴리카보네이트 수지는 CuF2와 흔합되고 검게 변하였다. 그 결과， CuF2이 균일하게 분산된 수지 조성물을 얻을 수 없어 원하는 영역에 도전성 패턴을 형성한 수지 구조체를 제조할 수 없었다. 비교예 3 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
상기 실시예 1에서 비도전성 금속 화합물로서 Cu2P207 대신 Cu2P20r 3H20를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 같이 폴리카보네이트 수지와 비도전성 금속 화합물 및 기타 첨가제를 흔합하여 조성물을 얻고, 260 내지 2.801： 온도에서 압출기를 통해 압출하였다. 그러나， 고온에서 Cu2P207 ' 3¾0에 의해 폴리카보네이트 수지가 분해되어 펠렛 형태의 조성물을 얻지 못하였다. 그 결과, Cu2P20 3H20이 균일하게 분산된 수지 조성물을 얻을 수 없어 원하는 영역에 도전성 패턴을 형성한 수지 구조체를 제조할 수 없었다. 비교예 4 : 전자기파 직접 조사에 의한 도전성 패턴의 형성
CuFeP207를 합성하기 위하여， CuO, Fe203 및 (NH4)2HP04를 1 : 0.5 : 2의 몰비로 흔합하였다. 그리고， 얻어진 흔합물을 950°C에서 10시간 동안 열처리 하였다. 그 결과， CuFeP207는 합성되지 않았고， 구리 포스페이트와 철 포스페이트가 각각 합성되었다. 이로써， Cu2P207에 도핑될 수 있는 금속은 한정적이며， 본 발명에서 제시하는 화학식 1의 M의 범주에 한해 특유한 입체 구조를 가지는 비도전성 금속 화합물을 제공할 수 있음이 확인된다. 시험예: 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체의 평가
(1) 실시예 및 비교예에 따라 선택적으로 도전성 패턴이 형성되는 경우 하기 표 1에 ' 0 '로 표시하였다. 그러나， 비도전성 금속 화합물이 고분자 수지에 흔합되지 않거나 선택적으로 도전성 패턴이 형성되지 않는 경우 하기 표 1에 ' X'로 표시하였다. (2) 실시예 및 비교예에 따라 제조된 수지 구조체의 도전성 패턴이 형성되지 않은 영역에 ASTM 2244 규격을 따르는 색도계 (color imeter ; color eye 7000A , X-r i te)를 이용하여 표준 광원 D65를 입사사켰다. 그리고， 표준 시료 물질과의 색도차를 통해 국제 조명 위원회 (CIE)가 정의한 색 공간 내 L ， a* 및 b*의 색 좌표를 측정하였다. 그리고， 색의 밝기와 관련된 L* 값을 표 1에 나타내었다.
(3) 실시예 및 비교예에 따라 형성된 도전성 패턴 (혹은 도금층)의 접착력을 ISO 2409 표준 방법에 의한 Cross-cut 시험으로 평가하였다. cl ass 0 등급은 도전성 패턴의 박리 면적이 평가 대상 도전성 패턴 면적의 0¾임을 의미하고， cl ass 1 등급은 도전성 패턴의 박리 면적이 평가 대상 도전성 패턴 면적의 > 초과 5% 이하를 의미한다. class 2 등급은 도전성 패턴의 박리 면적이 평가 대상 도전성 패턴 면적의 5% 초과 15% 이하를 의미한다. c l ass 3 등급은 도전성 패턴의 박리 면적이 평가 대상 도전성 패턴 면적의 15% 초과 35% 이하를 의미한다. cl ass 4 등급은 도전성 패턴의 박리 면적이 평가 대상 도전성 패턴 면적의 35% 초과 65% 이하를 의미한다. c lass 5 등급은 도전성 패턴의 박리 면적이 평가 대상 도전성 패턴 면적의 65% 초과를 의미한다.
(4) 실시예 및 비교예에 따라 제조된 수지 구조체의 MFR(Mel t Flow Rate)은 ASTMD1238의 방법에 따라 300 °C의 은도 및 1.2kg의 하증 하에서 측정되었다.
【표 11
도전성 패턴 형성 여부 CIE 색 좌표 (L*) ISO c lass MFR [g/10min] 실시예 1 0 84.38 1 16.4
실시예 2 0 92. 17 1 17.7
실시예 3 0 87.21 1 16.5
실시예 4 0 84.08 1 16.6
실시예 5 0 83.07 1 16.5
실시예 6 0 81.49 1 16.4
실시예 7 0 76.69 1 16.8
비교예 1 0 35. 11 1 17.8
비교예 2 X ᅳ - - 비교예 3 X - - - 비교예 4 비도전성 금속 화합물이 합성되지 않음

Claims

【청구범위】 【청구항 1】 고분자 수지 ; 및 하기 화학식 1로 표시되며， Cu 또는 M을 5개의 산소 원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조 또는 Cu 또는 M을 6개의 산소 원자가 왜곡된 옥타헤드론 형태로 둘러싸는 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물을 포함하고， 전자기파 조사에 의해， 상기 비도전성 금속 화합물로부터 금속핵이 형성되는 전자기파 조사에 와한 도전성 패턴 형성용 조성물:
[화학식 1]
Cu2-xMxP207
화학식 1에서 M은 Zn , Mg , Ca , Sr 및 Ba으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속이고， X는 0≤x<2의 조건을 만족한다.
【청구항 2】
제 1 항에 있어서， 상기 고분자 수지는 열 경화성 수지 또는 열 가소성 수지를 포함하는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
【청구항 3】
제 1 항에 있어서， 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 4】
제 1 항에 있어서， 상기 비도전성 금속 화합물은 전체 조성물에 대해 0. 1 내지 15 중량 %로 포함되는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물.
【청구항 5】
제 1 항에 있어서， 난연제, 열 안정게， UV 안정제, 활제， 항산화제， 무기 층전제， 색 첨가제， 층격 보강제 및 기능성 보강제로 이루어진 군에서 선택된
1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 전자기파 조사에 의한 도전성 패턴 형성용 조성물. 【청구항 6】
고분자 수지 기재；
고분자 수지 기재에 분^되어 있고, 하기 화학식 1로 표시되며， Cu 또는 M을 5개의 산소 원자가 왜곡된 스퀘어 피라미드 형태로 둘러싸는 구조 또는 Cu 또는 M을 6개의 산소 원자가 왜곡된 옥타헤드론 형태로 둘러싸는 구조를 갖는 비도전성 금속 화합물;
소정 영역의 고분자 수지 기재 표면에 노출된 금속핵을 포함하는 접착활성 표면; 및
상기 접착활성 표면 상에 형성된 도전성 금속층을 포함하는 도전성 패턴을 갖는 수지 구조체 :
[화학식 1]
Cu2-xMxP207
화학식 1에서 M은 Zn , Mg , Ca , Sr 및 Ba으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속이고， X는 0≤x<2의 조건을 만족한다. 【청구항 7】
제 6 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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