印刷用铜糊剂组合物及利用其的金属图案的形成方法技术

本发明专利技术涉及一种印刷用铜糊剂组合物及利用其的金属图案的形成方法。具体来讲，根据本发明专利技术的印刷用铜糊剂组合物可同时进行热风干燥和烘烤而不会发生氧化，从而能够示出优良的电导率，本发明专利技术的金属图案的形成方法能够有效地使用于以同时实施干燥和烘烤的简单的工艺形成电导率优良的金属图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种。具体来讲，根据本专利技术的印刷用铜糊剂组合物可同时进行热风干燥和烘烤而不会发生氧化，从而能够示出优良的电导率，本专利技术的金属图案的形成方法能够有效地使用于以同时实施干燥和烘烤的简单的工艺形成电导率优良的金属图案。【专利说明】
本专利技术涉及一种印刷用铜糊剂（paste)组合物及利用其的金属图案（pattern)的 形成方法。具体来讲，根据本专利技术的铜糊剂组合物可同时进行干燥和烘烤而不会发生氧化， 从而能够示出优良的电导率，因而能够有效地使用于以同时实施千燥和烘烤的、缩短的工 艺形成电导率优良的金属图案。
技术介绍
最近，随着电子元器件的小型化以及多种基板的适用趋势，对于通过多种印 刷方式的在薄膜形成微细配线的要求在增加，尤其在为在树脂薄膜上印刷电路的柔性 印刷电路板（FPCB，flexible printed circuit board)的情况下，若利用平版印刷术 (lithography)，则须通过复杂的一系列的工艺，因而存在工艺过程中柔性基板本身受损的 问题。因此，迫切需要在树脂薄膜上能够直接绘制电路的、单分散的金属纳米颗粒的油墨。 迄今为止，作为这种金属油墨糊剂，主要使用由球状微米（μ m)大小的银（Ag)构 成的组合物，由银构成的糊剂由于容易制备且稳定性超群，因而具有印刷之后也稳定的优 点，因此在广泛应用，但由于价格变化不定且高，因而只能对生产制品的单位成本带来不良 影响。而且，与粘合剂树脂一起形成组合物之后电阻比一般银增加 10倍以上，因而在大部 分的工艺中通过加大厚度来解决这种问题，因此，迫切需要电阻率低的金属糊剂。 为了解决这种问题，一种能够在各种印刷工艺替代昂贵的银并且可照直适用于现 有工艺的、由铜（Cu)构成的糊剂组合物在备受关注。 在为迄今为止的利用了铜的金属糊剂的情况下，在氧分压明显低的惰性气氛即氮 或氩的有限的环境下进行烘烤以能够维持低电阻率，且为了更高一些的电阻率，还应用氢 和惰性气体的混合气体执行了工艺以连铜颗粒表面的薄的铜氧化膜也能够去除。但由于这 种工艺上的局限性，因而仅限于有限的工艺中应用，因此，最近在要求能够进一步提高氧分 压或能够减少惰性气体的使用量的铜糊剂。 为了弥补这种铜的缺点，韩国公开专利10-2010-0127936号公开了一种使用涂敷 有银的铜颗粒的糊剂组合物。这种组合物是用于铜多层电容器的组合物，其在氧所存在的 高温气氛下出现铜与银的相分离，因而存在电阻率反而因铜的氧化而增加的缺点。 而且，美国公开专利20110083874号公开了一种利用了铜的电极用糊剂组合物。 这种技术在已印刷的铜图案上未涂敷以硼（B)为主成分的糊剂的情况下电阻急剧增加而 起不到作为电极的作用。即、认为以硼为主成分的糊剂起着抑制铜电极与大气中的氧气之 间的氧化的作用，这种图案形成工艺存在着须追加工艺的缺点。 为此，实际状况是为了解决如上所述的现有花费较大的银组合物或铜组合物的氧 化问题，并提高与下部基板的粘接力而适用到印刷工艺，迫切需要开发一种铜纳米糊剂组 合物以及对此的烘烤工艺，所述铜纳米糊剂组合物适用氧化被抑制的铜纳米颗粒，且调节 现有的烘烤气氛而能够示出优良的电导率。
技术实现思路
技术问题 为了解决如上所述的问题，本专利技术其目的在于提供一种印刷用铜糊剂组合物及利 用其的金属图案的形成方法，所述印刷用铜糊剂组合物，即便同时进行干燥和烘烤也使铜 的氧化和电阻率的增加最小化，从而能够示出优良的电导率和粘接力。 而且，本专利技术其目的在于提供一种利用了上述组合物和方法的电导率优良的金属 图案。 解决问题技术方案 为了达到上述目的，本专利技术提供一种印刷用铜糊剂组合物，该印刷用铜糊剂组合 物其特征在于，含有 ： a) 50至90重量％铜（Cu)粉末，其表面吸附或残留有胺； b) 0.5至5重量％粘合剂树脂； c) 5至40重量％溶剂；以及， d)0. 1至10重量％硅烷偶联剂。 而且，本专利技术提供一种金属图案的形成方法，该金属图案的形成方法其特征在于， 将上述铜糊剂组合物在基体材料上印刷之后，使用150-500°C的氮气而同时执行千燥和烘 烤。 而且，本专利技术提供一种金属图案的形成方法，该金属图案的形成方法其特征在于， 将上述铜糊剂组合物在基体材料上印刷之后，利用MIR灯而执行干燥和烘烤。 而且，本专利技术提供一种金属图案，该金属图案利用上述方法制得。 专利技术效果 本专利技术的印刷用铜糊剂组合物和根据本专利技术的金属图案的形成方法，即便同时进 行千燥和烘烤工艺，抗氧化性、电导率、以及粘接力也优良，因而能够替代昂贵的银颗粒而 适用于多种制品领域。 【专利附图】【附图说明】 图1是用于使用氮热风和MIR灯的干燥和烘烤工艺的设备的概念图。 图2和图3是表示了丝网印刷实施例5的组合物之后同时使用氮热风和MIR灯而 千燥和烘烤的结果的相片。 图4和图5是表示了凹版印刷实施例7的组合物之后使用MIR灯而烘烤的结果的 相片。 图6是合成了合成例1的铜粉末之后进行TGA(热重分析）而测定了所吸附的胺 的量的相片。 符号说明 1-气体供给部，2-气体喷出口，3-MIR灯，4-整体轮廓外框。 【具体实施方式】 根据本专利技术的可同时进行干燥和烘烤的印刷用铜糊剂组合物，其特征是含有： a) 50至90重量％铜（Cu)粉末，其表面吸附或残留有胺；b) 〇. 5至5重量％粘合剂树脂；c) 5 至40重量％溶剂；以及，d)0. 1至10重量％硅烷偶联剂。 下面说明各成分。 a)铜粉末 在本专利技术中可使用的导电性铜粉末是在颗粒的表面吸附或残留有胺的铜纳米颗 粒。理想的是，平均颗粒大小为40至l〇〇〇nm,优选为100至 5〇〇nm,这种铜纳米颗粒能够调 节胺的种类而控制颗粒的大小，且具有铜的氧化膜随碱度上升而被抑制的优点。 上述铜纳米颗粒通过利用有机胺来制备铜络合物之后还原的方法能够制得。吸附 于所合成的铜表面的胺的量优选为整个铜纳米颗粒的〇· 5-10重量％左右，吸附量更好为 2-5重量％。上述所吸附的胺具有抑制氧化或增加分散力的效果。对于所吸附的胺的分析 可通过TGA (热重分析仪）进行分析。 以这种方法生成的铜颗粒，大部分以1 μ m以下的颗粒大小形成且呈球状。一般来 讲，若在纳米颗粒上残留有碱性大的胺，则电动电位（zeta P〇tential)增加使得分散力增 力口，因而在各种溶剂中容易分散，因此不必添加作为添加剂的分散稳定剂。而且，颗粒大小 变小使得所残留的胺的量相对增加，从而zeta电位进一步上升从而分散力优良，因而有利 于印刷工艺。 在本专利技术中，能够以50至90重量％含有上述导电性铜粉末，在所添加量小于50 重量％的情况下，导电性铜粉末的接触密度变小，导致印刷后的线电阻或面电阻达不到所 期望的值，且糊剂的粘度变小从而印刷性能显著降低。而且，若上述含量超过90重量％，则 导电性铜粉末难以均匀分散，存在印刷性能因限度以上的粘度而降低的缺点。 b)粘合剂树脂 作为本专利技术中可使用的粘合剂树脂，能够使用通常可用于印刷用糊剂组合物的粘 合剂树脂，作为具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种印刷用铜糊剂组合物，其特征在于，含有：a)50至90重量％铜(Cu)粉末，其表面吸附或残留有胺；b)0.5至5重量％粘合剂树脂；c)5至40重量％溶剂；以及，d)0.1至10重量％硅烷偶联剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李升爀，李圣贤，刘炫硕，柳官泰，韩住炅，金圣培，
申请(专利权)人：东进世美肯株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR