金属薄膜電極及びその製造方法
【課題】本発明は、金属薄膜電極及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法は、基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布して金属薄膜を形成する段階と、金属薄膜を有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成する段階と、を含む。
【解決手段】本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法は、基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布して金属薄膜を形成する段階と、金属薄膜を有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成する段階と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属薄膜電極及びその製造方法に関し、より具体的には、低い焼成温度で製造することができ、低抵抗値を有する金属薄膜電極及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気電子工業分野で用いられる配線の形成方法として、金属ペーストを利用する導電性コーティング膜の形成方法が提案されている。この場合、金属ペーストをインクジェット方式によって基材に塗布し、乾燥した後焼成することにより金属薄膜電極を形成する。
【０００３】
従来は、低抵抗値を有する金属薄膜電極を形成するためには、２００℃以上の高温焼成が必要であった。しかし、２００℃以上の高温焼成工程を経る場合、熱的ストレスによって金属薄膜電極の形状が崩れるなどの多くの問題点が発生した。
【０００４】
上記問題点を解決するために低温焼成を適用したが、低温焼成の場合、金属薄膜電極の抵抗値を低めるためには金属薄膜電極の金属密度を高めなければならず、これにより塗布回数または成膜回数が多くなるという問題点があった。
【０００５】
また、塗布回数を少なくし且つ金属密度を高めて金属薄膜電極の抵抗値を低めるために、高濃度の金属ペーストで金属薄膜電極を形成する場合、金属ペーストが不安定になるため２次凝集を起こし、金属粒子が沈降するという問題点が発生した。
【０００６】
特に、金属薄膜電極を形成するために銅ペーストを用いる場合、低温の熱処理過程で酸素と接すると酸化されてしまうという問題が発生した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、低温焼成工程を通じて低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造する方法、特に安価の銅を用いて低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造する方法及びその方法によって製造された金属薄膜電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法は、基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布して金属薄膜を形成する段階と、金属薄膜を有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成する段階と、を含む。
【０００９】
上記金属粉末は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択される一つ以上であることができる。
【００１０】
上記金属粉末はナノサイズの銅粉末であることができる。
【００１１】
上記金属ペーストは銅粉末を含む銅ペーストであり、銅粉末の含量は上記銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部であることができる。
【００１２】
上記金属薄膜は、有機酸と水系液の比が５０：５０〜８０：２０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００１３】
上記金属薄膜は、有機酸と水系液の比が６０：４０〜７０：３０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００１４】
上記水系液は、水、アルコール、アルデヒド、エーテル、エステル及びグリセロールからなる群から選択される一つ以上であることができる。
【００１５】
上記有機酸は蟻酸または酢酸であることができる。
【００１６】
上記還元焼成は２００℃以下の温度で行われることができる。
【００１７】
上記基材は、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ、ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）フィルム、ポリカーボネート及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成された群から選択される何れか一つであることができる。
【００１８】
本発明の他の実施例による金属薄膜電極は、基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布して金属薄膜を形成し、金属薄膜は有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されて形成されることができる。
【００１９】
上記金属粉末は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択される一つ以上であることができる。
【００２０】
上記金属粉末はナノサイズの銅粉末であることができる。
【００２１】
上記金属ペーストは銅粉末を含む銅ペーストであり、銅粉末の含量は銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部であることができる。
【００２２】
上記基材は、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ、ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）フィルム、ポリカーボネート及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成された群から選択される何れか一つであることができる。
【００２３】
上記還元焼成前の金属薄膜電極の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比は１：０．９〜１：１であることができる。
【００２４】
還元焼成後、抵抗が２０ｍΩ・ｍ２以下であることができる。
【００２５】
還元焼成後、抵抗が１０ｍΩ・ｍ２以下であることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一実施例によると、低温焼成工程を通じて低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができる。
【００２７】
特に、安価の銅ペーストを塗布して形成された金属薄膜を低温焼成することで低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができ、これにより、製造コストを低減し、信頼性の高い電子部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施例において、水系液の含量による金属薄膜電極の抵抗値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付された図面を参照して、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように、好ましい実施例を詳細に説明する。但し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明するにあたり、係わる公知技術または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
また、類似の機能及び作用をする部分に対しては図面全体にわたって同一の符号を用いる。
【００３１】
尚、明細書の全体において、ある構成要素を「含む」ということは、特別に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くのでなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
【００３２】
図１は本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法を示すフローチャートであり、図２は本発明の一実施例において、水系液の含量による金属薄膜電極の抵抗値を示すグラフである。
【００３３】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法及びその方法によって製造された金属薄膜電極について説明する。
【００３４】
図１を参照すると、本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法は、金属粉末と分散液を含む金属ペーストを基材上に塗布して金属薄膜を形成する段階（Ｓ１０）と、金属薄膜を有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成する段階（Ｓ２０）と、を含む。
【００３５】
金属薄膜電極を製造するために、金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを基材上に塗布して金属薄膜を形成する（Ｓ１０）。
【００３６】
金属粉末は電気伝導性を与えるためのものであり、低抵抗値を有することが好ましい。これに制限されるものではないが、金属粉末として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択された一つ以上が用いられることができる。
【００３７】
本発明の一実施例によると、上記金属粉末として銅（Ｃｕ）粒子を用いることができ、銅粒子を用いる場合、他の金属に比べて安価であるため、製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、本発明の一実施例によると、ナノサイズの金属粉末を用いることができ、これにより粒子の焼成温度を低めることができる。即ち、ナノサイズの金属粉末を含む金属ペーストを用いることにより、低温焼成がなされることができる。
【００３９】
本発明の一実施例によると、上記金属ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部の金属粉末を含み、特に、上記金属ペーストは銅粉末を含む銅ペーストであることができる。即ち、上記銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部の銅粉末を含むことができる。
【００４０】
これは、金属粉末の含量が１０重量部未満の場合は金属薄膜電極での金属密度が低くなるため抵抗値が増加するようになり、９０重量部を超過する場合は金属ペーストの内部に含まれた金属粉末の間で２次凝集が起こり、金属粒子の沈降が発生する可能性があるためである。
【００４１】
本発明の一実施例によると、金属ペーストに含まれる金属粉末の含量を高めることができるため、低温焼成時に金属ペーストの塗布回数及び成膜回数を増加させなくても、金属密度が高い金属薄膜電極を製造することができる。
【００４２】
有機バインダは金属ペースト内部での金属粉末の分散性を向上させるためのものであり、これに制限されるものではないが、エチルセルロースなどを用いることができる。
【００４３】
有機溶媒は金属ペーストが分散される分散溶媒であり、これに制限されるものではないが、テルピネオールなどが用いられることができる。
【００４４】
基材は、金属粉末を塗布、乾燥及び焼成して成膜化するための材料であり、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ、ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）フィルム、ポリカーボネートなどが用いられることができる。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような基板に対して適用されることができる。
【００４５】
本発明の一実施例によると、基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布することにより金属薄膜を形成する。
【００４６】
そして、金属薄膜を形成した後、金属薄膜を有機酸と水系液を含む雰囲気で還元焼成する。
【００４７】
金属粉末の場合、高温の熱処理過程で酸素と接すると酸化されやすい性質がある。特に、銅の場合、反応性が非常に大きく、酸素と接すると酸化されやすいため、反応性が低いＡｕ、Ｐｔのような貴金属類を用いることが好ましい。
【００４８】
本発明の一実施例によると、金属粉末の酸化を防止するために金属薄膜を有機酸と水系液を含む還元雰囲気で焼成する。
【００４９】
即ち、従来は金属粉末の反応性を低めるために窒素雰囲気で焼成したが、この場合、金属ペーストの製造時に酸化された金属粉末が還元されていないまま焼成がなされる可能性があった。
【００５０】
従って、本発明の一実施例によると、金属粉末の酸化を防止し、酸化された金属粉末を還元させるために、金属薄膜を還元雰囲気で焼成することができる。
【００５１】
本発明の一実施例によると、金属薄膜を有機酸と水系液を含む雰囲気で還元焼成することにより、金属粉末を取り囲んだ有機物を除去し、還元反応が適切に起こるように誘導する。
【００５２】
金属薄膜を水素や有機酸を含む雰囲気で還元焼成する場合、還元焼成はなされるが、水素や有機酸が薄膜電極の表面をエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）するため面抵抗が減少し、電極形状を崩して内部有機物が過度に分解され、基材との接着力が減少するという問題点があった。
【００５３】
しかし、本発明の一実施例によると、金属薄膜を有機酸と水系液を含む雰囲気で還元焼成し、特に適切な量の水系液を含むため、還元焼成がなされながらも薄膜電極の表面をエッチングする現象が発生しない。
【００５４】
従って、本発明の一実施例によると、電極の面抵抗及び形状を維持することができ、基材との接着力を維持しながら金属薄膜電極を形成することができる。
【００５５】
水系液は、還元雰囲気での金属薄膜のエッチング現象を防止するためのものであり、これに制限されるものではないが、水、アルコール、アルデヒド、エーテル、エステル及びグリセロールからなる群から選択された一つ以上が用いられることができる。
【００５６】
有機酸は、金属薄膜に含まれた金属粉末を取り囲んだ有機物を除去し、金属ペーストの製造過程で酸化された金属粉末の還元反応が適切に起こるように誘導する。
【００５７】
上記有機酸としては、これに制限されるものではないが、蟻酸または酢酸が用いられることができる。
【００５８】
特に、本発明の一実施例によると、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００５９】
これは、水系液の含量が９０ｗｔ％を超過する場合は相対的に有機酸の含量が少なくなるため金属薄膜の還元焼成が起こらない可能性があり、１０ｗｔ％未満の場合は金属薄膜のエッチング現象が発生して基材との接着性が低下するためである。
【００６０】
本発明の好ましい実施例によると、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が５０：５０〜８０：２０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００６１】
水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、金属薄膜の還元作用を最適化することができ、これにより、低抵抗値を維持しながら金属薄膜が過度にエッチングされ、その形状が変形することを防止することができる。
【００６２】
本発明の一実施例によると、上記水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、その抵抗値は２０ｍΩ・ｍ２以下になることができ、それによる還元焼成前の金属薄膜電極の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比は１：０．９〜１：１になることができる。
【００６３】
さらに好ましくは、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が６０：４０〜７０：３０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００６４】
上記水系液の含量が３０〜４０ｗｔ％の場合、金属薄膜の還元作用を最適化することができ、これにより金属薄膜電極の抵抗値を最小にすることができる。
【００６５】
本発明の一実施例によると、上記水系液の含量が３０〜４０ｗｔ％の場合、その抵抗値は１０ｍΩ・ｍ２以下になることができ、それによる還元焼成前の金属薄膜の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比は１：１になることができる。
【００６６】
水系液の含量を最適化することにより、金属薄膜電極の面積を損傷することなく金属薄膜電極の内部に含まれた金属粉末を全て還元させ、その抵抗値を低めることができる。
【００６７】
本発明の一実施例によると、水系液と有機酸を含む雰囲気で金属薄膜を焼成する場合、低温で焼成がなされることができる。
【００６８】
還元雰囲気を形成するにおいて、有機酸が含まれることにより有機物の分解温度が一般大気中の分解温度より低くなることができる。
【００６９】
また、本発明の一実施例によると、ナノサイズの金属粉末を含むことにより低温で焼成がなされることができる。
【００７０】
金属ペーストに含まれた金属粉末粒子のサイズが小さくなるほど、焼成温度が低くなることができる。サイズが小さい粒子を含む金属ペーストを用いると、粒子間に緻密性が与えられるため、低い温度でも焼成がなされることができる。一例として、上記金属粉末の粒径は１ｎｍ〜１，０００ｎｍのサイズを有することができる。
【００７１】
従って、本発明の一実施例によると、金属ペーストにナノサイズの金属粉末が含まれることにより、金属ペーストの金属密度が高くても２００℃以下の低温で焼成がなされることができる。
【００７２】
上記焼成温度は基材の種類に応じて多様に選択されることができるが、本発明の一実施例によると、上記金属薄膜の還元焼成温度は２００℃以下であることが好ましい。
【００７３】
上記金属薄膜の還元焼成温度が２００℃を超過する場合は、基材と金属薄膜が過度に焼成されて、金属薄膜が酸化されたり基材に熱的ストレスが加えられる可能性があるためである。
【００７４】
本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法によると、２００℃以下でも低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができ、これにより、電子部品に加えられる熱的ストレスを最小化しながらも低抵抗値を維持することができる信頼度の高い金属薄膜電極を製造することができる。
【００７５】
以下、本発明の一実施例による金属薄膜電極について説明する。
【００７６】
本発明の一実施例による金属薄膜電極は、金属粉末を含む金属ペーストが基材上に塗布された金属薄膜を含む。そして、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されて製造されることを特徴とする。
【００７７】
基材は、金属粉末を塗布、乾燥及び焼成して成膜化するための材料であり、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ、ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）フィルム、ポリカーボネートなどが用いられることができる。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような基板に対して適用されることができる。
【００７８】
金属粉末は電気伝導性を与えるためのものであり、低抵抗値を有することが好ましい。これに制限されるものではないが、金属粉末として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択された一つ以上が用いられることができる。
【００７９】
特に、銅粉末は過度な反応性によって酸化されやすい特性を有するため従来は用いることが困難であった。
【００８０】
しかし、本発明の一実施例によると、酸化されやすい特性を有する銅粉末を用いても最適化された還元焼成過程によって銅粉末を還元させることができ、これにより、低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができる。
【００８１】
また、上記金属粉末として安価の銅（Ｃｕ）粉末を用いることにより、製造コストを低減することができる。
【００８２】
また、本発明の一実施例によると、ナノサイズの金属粉末を用いることができ、これにより粉末の焼成温度を低めることができる。一例として、上記金属粉末の粒径は１ｎｍ〜１，０００ｎｍのサイズを有することができる。
【００８３】
ナノサイズの金属粉末を含む金属ペーストを用いることにより、低温で焼成がなされることができる。
【００８４】
本発明の一実施例によると、上記金属粉末は銅粉末であり、銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部の銅粉末を含むことができる。
【００８５】
これは、銅粉末の含量が１０重量部未満の場合は金属薄膜電極での金属密度が低くなるため抵抗値が増加するようになり、９０重量部を超過する場合は銅ペーストの内部に含まれた金属粉末の間で２次凝集が起こり、金属粒子の沈降が発生する可能性があるためである。
【００８６】
本発明の一実施例によると、金属ペーストに含まれた金属粉末の含量を高めることができるため、金属薄膜電極の内部の金属密度を高めることができ、これにより低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができる。
【００８７】
上記金属粉末は金属ペースト状に製造され、これに制限されるものではないが、上記のような基材上にインクジェット印刷のような印刷方式によって塗布されることにより金属薄膜が形成されることができる。
【００８８】
上記金属薄膜は、有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されて製造されることができる。
【００８９】
上記金属薄膜は有機酸と水系液を含む雰囲気で還元焼成されて製造されることができる。
【００９０】
有機酸は、金属薄膜に含まれた金属粉末を取り囲んだ有機物を除去し、金属ペーストの製造過程で酸化された金属粉末の還元反応が適切に起こるように誘導する。
【００９１】
本発明の一実施例によると、金属薄膜は有機酸を含む雰囲気で焼成されるため、金属ペーストの製造過程で酸化された金属粉末が焼成過程で還元されることができ、これにより低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができる。
【００９２】
上記有機酸としては、これに制限されるものではないが、蟻酸または酢酸が用いられることができる。
【００９３】
上記水系液は還元雰囲気での金属薄膜のエッチング現象を防止するためのものであり、本発明の一実施例によると、水系液を含む雰囲気で焼成されることにより、金属薄膜が過度にエッチングされて金属薄膜の外形が崩壊または変形することを防止することができる。
【００９４】
特に、有機酸のみを含む雰囲気で焼成される場合、金属薄膜が過度にエッチングされるため、金属薄膜と基材との接着力が低下するという問題点がある。
【００９５】
しかし、本発明の一実施例によると、有機酸と水系液を含む雰囲気で焼成がなされるため、金属薄膜が過度にエッチングされることを防止することができ、これにより金属薄膜の焼成前と焼成後の面積または形状が殆ど同一であることができる。
【００９６】
従って、本発明の一実施例によると、電極の面抵抗及び形状を維持し、基材との接着力を維持することができる金属薄膜電極を製造することができる。
【００９７】
これに制限されるものではないが、上記水系液として、水、アルコール、アルデヒド、エーテル、エステル及びグリセロールからなる群から選択された一つ以上が用いられることができる。
【００９８】
特に、本発明の一実施例によると、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００９９】
これは、水系液の含量が９０ｗｔ％を超過する場合は相対的に有機酸の含量が少なくなるため金属薄膜の還元焼成が起こらない可能性があり、１０ｗｔ％未満の場合は金属薄膜のエッチング現象が発生し、基材との接着性が低下するためである。
【０１００】
本発明の好ましい実施例によると、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が５０：５０〜８０：２０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【０１０１】
水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、金属薄膜の還元作用を最適化することができ、これにより低抵抗値を維持しながら金属薄膜が過度にエッチングされ、その形状が変形することを防止することができる。
【０１０２】
特に、上記水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、その抵抗値が２０ｍΩ・ｍ２以下になることができ、それによる還元焼成前の金属薄膜電極の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比が１：０．９〜１：１になることができる。
【０１０３】
さらに好ましくは、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が６０：４０〜７０：３０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【０１０４】
上記水系液の含量が３０〜４０ｗｔ％の場合、金属薄膜の還元作用を最適化することができ、これにより金属薄膜電極の抵抗値を最小にすることができる。
【０１０５】
これにより、上記水系液の含量が３０〜４０ｗｔ％の場合、その抵抗値が１０ｍΩ・ｍ２以下になることができ、それによる還元焼成前の金属薄膜の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比が１：１になることができる。
【０１０６】
水系液の含量を最適化することにより、金属薄膜電極の面積を損傷することなく金属薄膜電極の内部に含まれた金属粉末を全て還元させ、その抵抗値を低めることができる。
【０１０７】
＜実施例１＞
下記表１は本発明の一実施例において、水系液と有機酸の含量による金属薄膜電極の還元有無及び電極の変形有無を示すものである。
【０１０８】
ナノサイズの銅粉末を含む銅ペーストを製造し、水系液と有機酸の含量を異ならせて金属薄膜電極を還元焼成した。
【０１０９】
【表１】
【０１１０】
上記表１を参照すると、水系液の含量が１００ｗｔ％で有機酸を含まない場合、有機酸が存在しないため還元焼成が起こらなかった。これにより、銅薄膜電極は酸化された状態で焼成され、暗い色を帯びることが確認できる。
【０１１１】
有機酸の含量が１００ｗｔ％で水系液を含まない場合、水系液が存在しないため過度にエッチングされ、これにより焼成前と比較して焼成後に銅薄膜電極の面積が減少することが確認できる。
【０１１２】
即ち、有機酸のみが含まれる場合、銅薄膜電極の外形が変形され、基材との接着性が低下することが確認できる。
【０１１３】
本発明の一実施例によって金属薄膜を有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成する場合、有機酸を含むことにより銅薄膜電極の還元焼成がなされることができ、水系液を含むことにより還元焼成時に過度にエッチングされることを防止することができる。
【０１１４】
銅薄膜電極が還元焼成されて明るい色を帯び、焼成前の銅薄膜電極の面積と焼成後の銅薄膜電極の面積に殆ど変化がないことが確認できる。
【０１１５】
図２は本発明の一実施例において、水系液と有機酸の含量による金属薄膜電極の抵抗値を示すグラフである。
【０１１６】
本発明の一実施例によって上記金属薄膜を有機酸と水系液の比が５０：５０〜８０：２０の雰囲気で還元焼成する場合、金属薄膜電極の抵抗が２０ｍΩ・ｍ２以下になることが確認できる。
【０１１７】
そして、図２及び上記表１を参照すると、水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、還元焼成前の金属薄膜電極の面積と還元焼成後の金属薄膜電極の面積が殆ど同一であることが確認できる。そして、上記面積比は１：０．９〜１：１であることが確認できる。
【０１１８】
また、本発明の一実施例によって上記金属薄膜を有機酸と水系液の比が６０：４０〜７０：３０の雰囲気で還元焼成する場合、金属薄膜電極の抵抗が１０ｍΩ・ｍ２以下になることが確認できる。
【０１１９】
特に、７０ｗｔ％の有機酸と３０ｗｔ％の水系液を含む場合、金属薄膜電極の抵抗は７ｍΩ・ｍ２になり、６０ｗｔ％の有機酸と４０ｗｔ％の水系液を含む場合、最小５．６ｍΩ・ｍ２になることが確認できる。
【０１２０】
そして、図２と上記表１を参照すると、水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、還元焼成前の金属薄膜電極の面積と還元焼成後の金属薄膜電極の面積が殆ど同一であることが確認できる。そして、上記面積比は１：１であることが確認できる。
【０１２１】
本発明の一実施例によると、有機酸と水系液を含む雰囲気で還元焼成がなされることにより、金属粉末を還元させ、低抵抗値を具現しながらもその形状を維持することができる金属薄膜電極を製造することができる。
【０１２２】
特に、安価の銅のような反応性が高い金属を用いて還元焼成工程を通じて低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができ、製造コストが減少するようになる。
【０１２３】
そして、金属薄膜電極と基材との接着性を向上させ、金属薄膜電極の外形の変形を防止し、信頼性の高い配線または金属薄膜電極を有する電子部品を製造することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属薄膜電極及びその製造方法に関し、より具体的には、低い焼成温度で製造することができ、低抵抗値を有する金属薄膜電極及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気電子工業分野で用いられる配線の形成方法として、金属ペーストを利用する導電性コーティング膜の形成方法が提案されている。この場合、金属ペーストをインクジェット方式によって基材に塗布し、乾燥した後焼成することにより金属薄膜電極を形成する。
【０００３】
従来は、低抵抗値を有する金属薄膜電極を形成するためには、２００℃以上の高温焼成が必要であった。しかし、２００℃以上の高温焼成工程を経る場合、熱的ストレスによって金属薄膜電極の形状が崩れるなどの多くの問題点が発生した。
【０００４】
上記問題点を解決するために低温焼成を適用したが、低温焼成の場合、金属薄膜電極の抵抗値を低めるためには金属薄膜電極の金属密度を高めなければならず、これにより塗布回数または成膜回数が多くなるという問題点があった。
【０００５】
また、塗布回数を少なくし且つ金属密度を高めて金属薄膜電極の抵抗値を低めるために、高濃度の金属ペーストで金属薄膜電極を形成する場合、金属ペーストが不安定になるため２次凝集を起こし、金属粒子が沈降するという問題点が発生した。
【０００６】
特に、金属薄膜電極を形成するために銅ペーストを用いる場合、低温の熱処理過程で酸素と接すると酸化されてしまうという問題が発生した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、低温焼成工程を通じて低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造する方法、特に安価の銅を用いて低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造する方法及びその方法によって製造された金属薄膜電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法は、基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布して金属薄膜を形成する段階と、金属薄膜を有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成する段階と、を含む。
【０００９】
上記金属粉末は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択される一つ以上であることができる。
【００１０】
上記金属粉末はナノサイズの銅粉末であることができる。
【００１１】
上記金属ペーストは銅粉末を含む銅ペーストであり、銅粉末の含量は上記銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部であることができる。
【００１２】
上記金属薄膜は、有機酸と水系液の比が５０：５０〜８０：２０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００１３】
上記金属薄膜は、有機酸と水系液の比が６０：４０〜７０：３０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００１４】
上記水系液は、水、アルコール、アルデヒド、エーテル、エステル及びグリセロールからなる群から選択される一つ以上であることができる。
【００１５】
上記有機酸は蟻酸または酢酸であることができる。
【００１６】
上記還元焼成は２００℃以下の温度で行われることができる。
【００１７】
上記基材は、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ、ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）フィルム、ポリカーボネート及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成された群から選択される何れか一つであることができる。
【００１８】
本発明の他の実施例による金属薄膜電極は、基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布して金属薄膜を形成し、金属薄膜は有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されて形成されることができる。
【００１９】
上記金属粉末は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択される一つ以上であることができる。
【００２０】
上記金属粉末はナノサイズの銅粉末であることができる。
【００２１】
上記金属ペーストは銅粉末を含む銅ペーストであり、銅粉末の含量は銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部であることができる。
【００２２】
上記基材は、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ、ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）フィルム、ポリカーボネート及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成された群から選択される何れか一つであることができる。
【００２３】
上記還元焼成前の金属薄膜電極の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比は１：０．９〜１：１であることができる。
【００２４】
還元焼成後、抵抗が２０ｍΩ・ｍ２以下であることができる。
【００２５】
還元焼成後、抵抗が１０ｍΩ・ｍ２以下であることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一実施例によると、低温焼成工程を通じて低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができる。
【００２７】
特に、安価の銅ペーストを塗布して形成された金属薄膜を低温焼成することで低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができ、これにより、製造コストを低減し、信頼性の高い電子部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施例において、水系液の含量による金属薄膜電極の抵抗値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付された図面を参照して、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように、好ましい実施例を詳細に説明する。但し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明するにあたり、係わる公知技術または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
また、類似の機能及び作用をする部分に対しては図面全体にわたって同一の符号を用いる。
【００３１】
尚、明細書の全体において、ある構成要素を「含む」ということは、特別に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くのでなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
【００３２】
図１は本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法を示すフローチャートであり、図２は本発明の一実施例において、水系液の含量による金属薄膜電極の抵抗値を示すグラフである。
【００３３】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法及びその方法によって製造された金属薄膜電極について説明する。
【００３４】
図１を参照すると、本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法は、金属粉末と分散液を含む金属ペーストを基材上に塗布して金属薄膜を形成する段階（Ｓ１０）と、金属薄膜を有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成する段階（Ｓ２０）と、を含む。
【００３５】
金属薄膜電極を製造するために、金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを基材上に塗布して金属薄膜を形成する（Ｓ１０）。
【００３６】
金属粉末は電気伝導性を与えるためのものであり、低抵抗値を有することが好ましい。これに制限されるものではないが、金属粉末として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択された一つ以上が用いられることができる。
【００３７】
本発明の一実施例によると、上記金属粉末として銅（Ｃｕ）粒子を用いることができ、銅粒子を用いる場合、他の金属に比べて安価であるため、製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、本発明の一実施例によると、ナノサイズの金属粉末を用いることができ、これにより粒子の焼成温度を低めることができる。即ち、ナノサイズの金属粉末を含む金属ペーストを用いることにより、低温焼成がなされることができる。
【００３９】
本発明の一実施例によると、上記金属ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部の金属粉末を含み、特に、上記金属ペーストは銅粉末を含む銅ペーストであることができる。即ち、上記銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部の銅粉末を含むことができる。
【００４０】
これは、金属粉末の含量が１０重量部未満の場合は金属薄膜電極での金属密度が低くなるため抵抗値が増加するようになり、９０重量部を超過する場合は金属ペーストの内部に含まれた金属粉末の間で２次凝集が起こり、金属粒子の沈降が発生する可能性があるためである。
【００４１】
本発明の一実施例によると、金属ペーストに含まれる金属粉末の含量を高めることができるため、低温焼成時に金属ペーストの塗布回数及び成膜回数を増加させなくても、金属密度が高い金属薄膜電極を製造することができる。
【００４２】
有機バインダは金属ペースト内部での金属粉末の分散性を向上させるためのものであり、これに制限されるものではないが、エチルセルロースなどを用いることができる。
【００４３】
有機溶媒は金属ペーストが分散される分散溶媒であり、これに制限されるものではないが、テルピネオールなどが用いられることができる。
【００４４】
基材は、金属粉末を塗布、乾燥及び焼成して成膜化するための材料であり、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ、ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）フィルム、ポリカーボネートなどが用いられることができる。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような基板に対して適用されることができる。
【００４５】
本発明の一実施例によると、基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布することにより金属薄膜を形成する。
【００４６】
そして、金属薄膜を形成した後、金属薄膜を有機酸と水系液を含む雰囲気で還元焼成する。
【００４７】
金属粉末の場合、高温の熱処理過程で酸素と接すると酸化されやすい性質がある。特に、銅の場合、反応性が非常に大きく、酸素と接すると酸化されやすいため、反応性が低いＡｕ、Ｐｔのような貴金属類を用いることが好ましい。
【００４８】
本発明の一実施例によると、金属粉末の酸化を防止するために金属薄膜を有機酸と水系液を含む還元雰囲気で焼成する。
【００４９】
即ち、従来は金属粉末の反応性を低めるために窒素雰囲気で焼成したが、この場合、金属ペーストの製造時に酸化された金属粉末が還元されていないまま焼成がなされる可能性があった。
【００５０】
従って、本発明の一実施例によると、金属粉末の酸化を防止し、酸化された金属粉末を還元させるために、金属薄膜を還元雰囲気で焼成することができる。
【００５１】
本発明の一実施例によると、金属薄膜を有機酸と水系液を含む雰囲気で還元焼成することにより、金属粉末を取り囲んだ有機物を除去し、還元反応が適切に起こるように誘導する。
【００５２】
金属薄膜を水素や有機酸を含む雰囲気で還元焼成する場合、還元焼成はなされるが、水素や有機酸が薄膜電極の表面をエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）するため面抵抗が減少し、電極形状を崩して内部有機物が過度に分解され、基材との接着力が減少するという問題点があった。
【００５３】
しかし、本発明の一実施例によると、金属薄膜を有機酸と水系液を含む雰囲気で還元焼成し、特に適切な量の水系液を含むため、還元焼成がなされながらも薄膜電極の表面をエッチングする現象が発生しない。
【００５４】
従って、本発明の一実施例によると、電極の面抵抗及び形状を維持することができ、基材との接着力を維持しながら金属薄膜電極を形成することができる。
【００５５】
水系液は、還元雰囲気での金属薄膜のエッチング現象を防止するためのものであり、これに制限されるものではないが、水、アルコール、アルデヒド、エーテル、エステル及びグリセロールからなる群から選択された一つ以上が用いられることができる。
【００５６】
有機酸は、金属薄膜に含まれた金属粉末を取り囲んだ有機物を除去し、金属ペーストの製造過程で酸化された金属粉末の還元反応が適切に起こるように誘導する。
【００５７】
上記有機酸としては、これに制限されるものではないが、蟻酸または酢酸が用いられることができる。
【００５８】
特に、本発明の一実施例によると、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００５９】
これは、水系液の含量が９０ｗｔ％を超過する場合は相対的に有機酸の含量が少なくなるため金属薄膜の還元焼成が起こらない可能性があり、１０ｗｔ％未満の場合は金属薄膜のエッチング現象が発生して基材との接着性が低下するためである。
【００６０】
本発明の好ましい実施例によると、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が５０：５０〜８０：２０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００６１】
水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、金属薄膜の還元作用を最適化することができ、これにより、低抵抗値を維持しながら金属薄膜が過度にエッチングされ、その形状が変形することを防止することができる。
【００６２】
本発明の一実施例によると、上記水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、その抵抗値は２０ｍΩ・ｍ２以下になることができ、それによる還元焼成前の金属薄膜電極の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比は１：０．９〜１：１になることができる。
【００６３】
さらに好ましくは、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が６０：４０〜７０：３０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００６４】
上記水系液の含量が３０〜４０ｗｔ％の場合、金属薄膜の還元作用を最適化することができ、これにより金属薄膜電極の抵抗値を最小にすることができる。
【００６５】
本発明の一実施例によると、上記水系液の含量が３０〜４０ｗｔ％の場合、その抵抗値は１０ｍΩ・ｍ２以下になることができ、それによる還元焼成前の金属薄膜の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比は１：１になることができる。
【００６６】
水系液の含量を最適化することにより、金属薄膜電極の面積を損傷することなく金属薄膜電極の内部に含まれた金属粉末を全て還元させ、その抵抗値を低めることができる。
【００６７】
本発明の一実施例によると、水系液と有機酸を含む雰囲気で金属薄膜を焼成する場合、低温で焼成がなされることができる。
【００６８】
還元雰囲気を形成するにおいて、有機酸が含まれることにより有機物の分解温度が一般大気中の分解温度より低くなることができる。
【００６９】
また、本発明の一実施例によると、ナノサイズの金属粉末を含むことにより低温で焼成がなされることができる。
【００７０】
金属ペーストに含まれた金属粉末粒子のサイズが小さくなるほど、焼成温度が低くなることができる。サイズが小さい粒子を含む金属ペーストを用いると、粒子間に緻密性が与えられるため、低い温度でも焼成がなされることができる。一例として、上記金属粉末の粒径は１ｎｍ〜１，０００ｎｍのサイズを有することができる。
【００７１】
従って、本発明の一実施例によると、金属ペーストにナノサイズの金属粉末が含まれることにより、金属ペーストの金属密度が高くても２００℃以下の低温で焼成がなされることができる。
【００７２】
上記焼成温度は基材の種類に応じて多様に選択されることができるが、本発明の一実施例によると、上記金属薄膜の還元焼成温度は２００℃以下であることが好ましい。
【００７３】
上記金属薄膜の還元焼成温度が２００℃を超過する場合は、基材と金属薄膜が過度に焼成されて、金属薄膜が酸化されたり基材に熱的ストレスが加えられる可能性があるためである。
【００７４】
本発明の一実施例による金属薄膜電極の製造方法によると、２００℃以下でも低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができ、これにより、電子部品に加えられる熱的ストレスを最小化しながらも低抵抗値を維持することができる信頼度の高い金属薄膜電極を製造することができる。
【００７５】
以下、本発明の一実施例による金属薄膜電極について説明する。
【００７６】
本発明の一実施例による金属薄膜電極は、金属粉末を含む金属ペーストが基材上に塗布された金属薄膜を含む。そして、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されて製造されることを特徴とする。
【００７７】
基材は、金属粉末を塗布、乾燥及び焼成して成膜化するための材料であり、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ、ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）フィルム、ポリカーボネートなどが用いられることができる。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような基板に対して適用されることができる。
【００７８】
金属粉末は電気伝導性を与えるためのものであり、低抵抗値を有することが好ましい。これに制限されるものではないが、金属粉末として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択された一つ以上が用いられることができる。
【００７９】
特に、銅粉末は過度な反応性によって酸化されやすい特性を有するため従来は用いることが困難であった。
【００８０】
しかし、本発明の一実施例によると、酸化されやすい特性を有する銅粉末を用いても最適化された還元焼成過程によって銅粉末を還元させることができ、これにより、低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができる。
【００８１】
また、上記金属粉末として安価の銅（Ｃｕ）粉末を用いることにより、製造コストを低減することができる。
【００８２】
また、本発明の一実施例によると、ナノサイズの金属粉末を用いることができ、これにより粉末の焼成温度を低めることができる。一例として、上記金属粉末の粒径は１ｎｍ〜１，０００ｎｍのサイズを有することができる。
【００８３】
ナノサイズの金属粉末を含む金属ペーストを用いることにより、低温で焼成がなされることができる。
【００８４】
本発明の一実施例によると、上記金属粉末は銅粉末であり、銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部の銅粉末を含むことができる。
【００８５】
これは、銅粉末の含量が１０重量部未満の場合は金属薄膜電極での金属密度が低くなるため抵抗値が増加するようになり、９０重量部を超過する場合は銅ペーストの内部に含まれた金属粉末の間で２次凝集が起こり、金属粒子の沈降が発生する可能性があるためである。
【００８６】
本発明の一実施例によると、金属ペーストに含まれた金属粉末の含量を高めることができるため、金属薄膜電極の内部の金属密度を高めることができ、これにより低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができる。
【００８７】
上記金属粉末は金属ペースト状に製造され、これに制限されるものではないが、上記のような基材上にインクジェット印刷のような印刷方式によって塗布されることにより金属薄膜が形成されることができる。
【００８８】
上記金属薄膜は、有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されて製造されることができる。
【００８９】
上記金属薄膜は有機酸と水系液を含む雰囲気で還元焼成されて製造されることができる。
【００９０】
有機酸は、金属薄膜に含まれた金属粉末を取り囲んだ有機物を除去し、金属ペーストの製造過程で酸化された金属粉末の還元反応が適切に起こるように誘導する。
【００９１】
本発明の一実施例によると、金属薄膜は有機酸を含む雰囲気で焼成されるため、金属ペーストの製造過程で酸化された金属粉末が焼成過程で還元されることができ、これにより低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができる。
【００９２】
上記有機酸としては、これに制限されるものではないが、蟻酸または酢酸が用いられることができる。
【００９３】
上記水系液は還元雰囲気での金属薄膜のエッチング現象を防止するためのものであり、本発明の一実施例によると、水系液を含む雰囲気で焼成されることにより、金属薄膜が過度にエッチングされて金属薄膜の外形が崩壊または変形することを防止することができる。
【００９４】
特に、有機酸のみを含む雰囲気で焼成される場合、金属薄膜が過度にエッチングされるため、金属薄膜と基材との接着力が低下するという問題点がある。
【００９５】
しかし、本発明の一実施例によると、有機酸と水系液を含む雰囲気で焼成がなされるため、金属薄膜が過度にエッチングされることを防止することができ、これにより金属薄膜の焼成前と焼成後の面積または形状が殆ど同一であることができる。
【００９６】
従って、本発明の一実施例によると、電極の面抵抗及び形状を維持し、基材との接着力を維持することができる金属薄膜電極を製造することができる。
【００９７】
これに制限されるものではないが、上記水系液として、水、アルコール、アルデヒド、エーテル、エステル及びグリセロールからなる群から選択された一つ以上が用いられることができる。
【００９８】
特に、本発明の一実施例によると、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【００９９】
これは、水系液の含量が９０ｗｔ％を超過する場合は相対的に有機酸の含量が少なくなるため金属薄膜の還元焼成が起こらない可能性があり、１０ｗｔ％未満の場合は金属薄膜のエッチング現象が発生し、基材との接着性が低下するためである。
【０１００】
本発明の好ましい実施例によると、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が５０：５０〜８０：２０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【０１０１】
水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、金属薄膜の還元作用を最適化することができ、これにより低抵抗値を維持しながら金属薄膜が過度にエッチングされ、その形状が変形することを防止することができる。
【０１０２】
特に、上記水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、その抵抗値が２０ｍΩ・ｍ２以下になることができ、それによる還元焼成前の金属薄膜電極の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比が１：０．９〜１：１になることができる。
【０１０３】
さらに好ましくは、上記金属薄膜は有機酸と水系液の比が６０：４０〜７０：３０の雰囲気で還元焼成されることができる。
【０１０４】
上記水系液の含量が３０〜４０ｗｔ％の場合、金属薄膜の還元作用を最適化することができ、これにより金属薄膜電極の抵抗値を最小にすることができる。
【０１０５】
これにより、上記水系液の含量が３０〜４０ｗｔ％の場合、その抵抗値が１０ｍΩ・ｍ２以下になることができ、それによる還元焼成前の金属薄膜の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比が１：１になることができる。
【０１０６】
水系液の含量を最適化することにより、金属薄膜電極の面積を損傷することなく金属薄膜電極の内部に含まれた金属粉末を全て還元させ、その抵抗値を低めることができる。
【０１０７】
＜実施例１＞
下記表１は本発明の一実施例において、水系液と有機酸の含量による金属薄膜電極の還元有無及び電極の変形有無を示すものである。
【０１０８】
ナノサイズの銅粉末を含む銅ペーストを製造し、水系液と有機酸の含量を異ならせて金属薄膜電極を還元焼成した。
【０１０９】
【表１】
【０１１０】
上記表１を参照すると、水系液の含量が１００ｗｔ％で有機酸を含まない場合、有機酸が存在しないため還元焼成が起こらなかった。これにより、銅薄膜電極は酸化された状態で焼成され、暗い色を帯びることが確認できる。
【０１１１】
有機酸の含量が１００ｗｔ％で水系液を含まない場合、水系液が存在しないため過度にエッチングされ、これにより焼成前と比較して焼成後に銅薄膜電極の面積が減少することが確認できる。
【０１１２】
即ち、有機酸のみが含まれる場合、銅薄膜電極の外形が変形され、基材との接着性が低下することが確認できる。
【０１１３】
本発明の一実施例によって金属薄膜を有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成する場合、有機酸を含むことにより銅薄膜電極の還元焼成がなされることができ、水系液を含むことにより還元焼成時に過度にエッチングされることを防止することができる。
【０１１４】
銅薄膜電極が還元焼成されて明るい色を帯び、焼成前の銅薄膜電極の面積と焼成後の銅薄膜電極の面積に殆ど変化がないことが確認できる。
【０１１５】
図２は本発明の一実施例において、水系液と有機酸の含量による金属薄膜電極の抵抗値を示すグラフである。
【０１１６】
本発明の一実施例によって上記金属薄膜を有機酸と水系液の比が５０：５０〜８０：２０の雰囲気で還元焼成する場合、金属薄膜電極の抵抗が２０ｍΩ・ｍ２以下になることが確認できる。
【０１１７】
そして、図２及び上記表１を参照すると、水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、還元焼成前の金属薄膜電極の面積と還元焼成後の金属薄膜電極の面積が殆ど同一であることが確認できる。そして、上記面積比は１：０．９〜１：１であることが確認できる。
【０１１８】
また、本発明の一実施例によって上記金属薄膜を有機酸と水系液の比が６０：４０〜７０：３０の雰囲気で還元焼成する場合、金属薄膜電極の抵抗が１０ｍΩ・ｍ２以下になることが確認できる。
【０１１９】
特に、７０ｗｔ％の有機酸と３０ｗｔ％の水系液を含む場合、金属薄膜電極の抵抗は７ｍΩ・ｍ２になり、６０ｗｔ％の有機酸と４０ｗｔ％の水系液を含む場合、最小５．６ｍΩ・ｍ２になることが確認できる。
【０１２０】
そして、図２と上記表１を参照すると、水系液の含量が２０〜５０ｗｔ％の場合、還元焼成前の金属薄膜電極の面積と還元焼成後の金属薄膜電極の面積が殆ど同一であることが確認できる。そして、上記面積比は１：１であることが確認できる。
【０１２１】
本発明の一実施例によると、有機酸と水系液を含む雰囲気で還元焼成がなされることにより、金属粉末を還元させ、低抵抗値を具現しながらもその形状を維持することができる金属薄膜電極を製造することができる。
【０１２２】
特に、安価の銅のような反応性が高い金属を用いて還元焼成工程を通じて低抵抗値を有する金属薄膜電極を製造することができ、製造コストが減少するようになる。
【０１２３】
そして、金属薄膜電極と基材との接着性を向上させ、金属薄膜電極の外形の変形を防止し、信頼性の高い配線または金属薄膜電極を有する電子部品を製造することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布して金属薄膜を形成する段階と、
前記金属薄膜を有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成する段階と、
を含む金属薄膜電極の製造方法。
【請求項２】
前記金属粉末は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択される一つ以上である請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項３】
前記金属粉末はナノサイズの銅粉末である請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項４】
前記金属ペーストは銅粉末を含む銅ペーストであり、
前記銅粉末の含量は前記銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部である請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項５】
前記金属薄膜は、有機酸と水系液の比が５０：５０〜８０：２０の雰囲気で還元焼成されることを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項６】
前記金属薄膜は、有機酸と水系液の比が６０：４０〜７０：３０の雰囲気で還元焼成されることを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項７】
前記水系液は、水、アルコール、アルデヒド、エーテル、エステル及びグリセロールからなる群から選択される一つ以上である請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項８】
前記有機酸は蟻酸または酢酸である請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項９】
前記還元焼成は２００℃以下の温度で行われる請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項１０】
前記基材は、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネート及び薄膜トランジスタで構成された群から選択される何れか一つである請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項１１】
基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布して金属薄膜を形成し、
前記金属薄膜は有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されて形成される金属薄膜電極。
【請求項１２】
前記金属粉末は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択される一つ以上である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１３】
前記金属粉末はナノサイズの銅粉末である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１４】
前記金属ペーストは銅粉末を含む銅ペーストであり、
前記銅粉末の含量は銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１５】
前記基材は、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネート及び薄膜トランジスタで構成された群から選択される何れか一つである請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１６】
前記還元焼成前の金属薄膜電極の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比は１：０．９〜１：１である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１７】
前記還元焼成後、抵抗が２０ｍΩ・ｍ２以下である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１８】
前記還元焼成後、抵抗が１０ｍΩ・ｍ２以下である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１】
基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布して金属薄膜を形成する段階と、
前記金属薄膜を有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成する段階と、
を含む金属薄膜電極の製造方法。
【請求項２】
前記金属粉末は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択される一つ以上である請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項３】
前記金属粉末はナノサイズの銅粉末である請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項４】
前記金属ペーストは銅粉末を含む銅ペーストであり、
前記銅粉末の含量は前記銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部である請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項５】
前記金属薄膜は、有機酸と水系液の比が５０：５０〜８０：２０の雰囲気で還元焼成されることを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項６】
前記金属薄膜は、有機酸と水系液の比が６０：４０〜７０：３０の雰囲気で還元焼成されることを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項７】
前記水系液は、水、アルコール、アルデヒド、エーテル、エステル及びグリセロールからなる群から選択される一つ以上である請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項８】
前記有機酸は蟻酸または酢酸である請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項９】
前記還元焼成は２００℃以下の温度で行われる請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項１０】
前記基材は、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネート及び薄膜トランジスタで構成された群から選択される何れか一つである請求項１に記載の金属薄膜電極の製造方法。
【請求項１１】
基材上に金属粉末、有機バインダ及び有機溶媒を含む金属ペーストを塗布して金属薄膜を形成し、
前記金属薄膜は有機酸と水系液の比が１０：９０〜９０：１０の雰囲気で還元焼成されて形成される金属薄膜電極。
【請求項１２】
前記金属粉末は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択される一つ以上である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１３】
前記金属粉末はナノサイズの銅粉末である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１４】
前記金属ペーストは銅粉末を含む銅ペーストであり、
前記銅粉末の含量は銅ペースト１００重量部に対して１０〜９０重量部である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１５】
前記基材は、ガラス、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネート及び薄膜トランジスタで構成された群から選択される何れか一つである請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１６】
前記還元焼成前の金属薄膜電極の面積に対する還元焼成後の金属薄膜電極の面積の比は１：０．９〜１：１である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１７】
前記還元焼成後、抵抗が２０ｍΩ・ｍ２以下である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【請求項１８】
前記還元焼成後、抵抗が１０ｍΩ・ｍ２以下である請求項１１に記載の金属薄膜電極。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１４２５５２（Ｐ２０１２−１４２５５２Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７００３（Ｐ２０１１−１８７００３）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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