실버 페이스트는 상대적으로 낮은 열처리로 공정이 가능하기 때문에 전자 소자 응용분야에서 유용한 전극 재료이다. 본 연구에서는 은 페이스트 전극에 대기압 플라즈마 제트를 이용하여 전극 표면을 처리 했다. 이 플라즈마 제트는 11.5 kHz 작동 주파수에서 5.5 ~ 6.5 kV의 고전압을 사용하여 아르곤 분 위기에서 생성되었다. 플라즈마 제트는 대기압에서 수행함으로써 인쇄 공정에 더 유용할 수 있다. 플라즈 마 처리시간, 인가된 전압, 가스유량에 따라 전극의 표면은 빠르게 친수성화 되었으며 접촉각의 변화가 관 찰되었다. 또한, 대면적 샘플에서 플라즈마 처리 후 접촉각의 편차가 없었는데, 이는 기판의 크기에 관계없 이 균일한 결과를 얻을 수 있었다는 것을 의미한다. 본 연구의 결과는 대면적 전자소자의 제조 및 향후 응 용 분야에서 적층 구조를 형성하는데 매우 유용할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 용제를 전혀 사용하지않고 UV경화가 가능한 나노 실버 페이스트를 개발하였다. 무용제(solvent-free) 타입으로 개발한 나노 실버 페이스트의 점도 및 점탄성 측정하였다. 그리고 스크린인쇄로 패턴을 인쇄한 후에 UV 경화로 전극도막을 형성시켰다. 형성된 전극도막의 전도성, 연필경도, 접착력에 대해서 평가하였다. 또한 전극 도막 을 광 소결하여 전도성을 평가하였다. 마지막으로 전극도막의 경화특성은 TGA 및 FT-IR로 평가하였다. 이러한 결 과를 정리하면 UV경화만 시켰을 경우에는 전도성, 접착력, 경화특성에 대해서는 Paste(3)이 가장 우수하였다. 그러 나 광소결 후에는 Paste(1)이 가장 우수한 전도성을 얻을수있었다. 그 이유는 10nm 실버 파우더를 사용한 것이 소 결 특성이 가장 우수했기 때문이라고 판단된다.

Ecoflex는 친환경적이고 인체에 무해하며, 기존 신축성 전극들의 문제점으로 거론되는 회복성과 pre-stretching 공정이 필요하지 않은 우수한 탄성체이다. 그러나 ecoflex의 문제점은 같은 실리콘 고무 계열이거나 소수성 표면을 띈 소재가 아니면 표면에 접착력이 나오지 않는다. 그리고 금속 분말 페이스트 또는 잉크의 기반 재료로 적용하기엔 아직도 많은 한계가 있다. 마이크로 크기의 금속 분말을 사용하면 경화가 불안정하여 전극과 기판의 접착력이 좋지 않고, 바인더 함량을 증가시켜 경화를 안정화하면 전도성이 좋지 않다는 단점이 있다. 본 연구에서는 나노 금속 입자를 사용해 선경화를 진행하였고, 광 소결 공정을 통해 전기전도도를 증가시켜 기존의 문제점을 해결하였다. 이렇게 개발된 전극의 신뢰성 검증을 위해 다양한 분석을 진행하였다. 먼저 Rheology test를 통해 페이스트의 신뢰성을 검증하였고, 내용제성 시험으로 전극과 기판의 접착력을 분석하였다. 광 소결 공정 후에 전극의 전기전도도 변화를 확인하기 위해 SEM 분석을 진행하였다. 마지막으로 ecoflex의 우수한 기계적 특성을 평가하기 위해 인장 시험과 인장 반복 시험을 통해 기계적 내구성까지 검증하였다. 그 결과, 나노 금속 입자를 기반으로 만들어진 전극임에도 불구하고 변형률 5 %까지 인장이 가능하였으며, 변형률 2 %에서 160 번의 반복 인장 시험에도 문제없이 작동하는 것을 검증하였다.

신축성 전극은 높은 전도성, 우수한 치수 안정성 및 변형에 대한 낮은 저항 변화를 제공해야 한다. 따라서 본 연구에서는 나노 실버 페이스트를 전도성 물질로 선택하고 신축성 전극을 제작하기 위해 스크린 인쇄법을 사용했다. 두께 125㎛의 PET필름에 탄성 클리어플렉스 폴리우레탄 필름을 경화시킨 후, 블록 이소 시아네이트 경화제와 혼합 된 폴리에스텔 수지를 마스킹층으로 코팅하여 필름의 끈적임을 감소시켰다. 롤링 볼택 시험으로 폴리에스텔 마스킹층의 효과를 평가하였다. 제조된 투명 클리어플렉스 필름을 신축성 전극 기판으로서 사용하였다. 신축성 폴리우레탄 필름 상에 나노실버 페이스트 및 스크린 인쇄 공정을 사용하여 제조된 신축성 전극은 최대 100%의 변형률 범위에서 높은 전도성를 나타냈다.

This study investigates Ag coated Cu2O nanoparticles that are produced with a changing molar ratio of Ag and Cu2O. The results of XRD analysis reveal that each nanoparticle has a diffraction pattern peculiar to Ag and Cu2O determination, and SEM image analysis confirms that Ag is partially coated on the surface of Cu2O nanoparticles. The conductive paste with Ag coated Cu2O nanoparticles approaches the specific resistance of 6.4 Ω·cm for silver paste(SP) as (Ag) /(Cu2O) the molar ratio increases. The paste(containing 70 % content and average a 100 nm particle size for the silver nanoparticles) for commercial use for mounting with a fine line width of 100 μm or less has a surface resistance of 5 to 20 μΩ·cm, while in this research an Ag coated Cu2O paste has a larger surface resistance, which is disadvantageous. Its performance deteriorates as a material required for application of a fine line width electrode for a touch panel. A touch panel module that utilizes a nano imprinting technique of 10 μm or less is expected to be used as an electrode material for electric and electronic parts where large precision(mounting with fine line width) is not required.

A metal mesh TCE film is fabricated using a series of processes such as UV imprinting of a transparent trench pattern (with a width of 2-5 μm) onto a PET film, filling it with silver paste, wiping of the surface, and heatcuring the silver paste. In this work nanosized (40-50 nm) silver particles are synthesized and mixed with submicron (250-300 nm)-sized silver particles to prepare silver paste for the fabrication of metal mesh-type TCE films. The filling of these silver pastes into the patterned trench layer is examined using a specially designed filling machine and the rheological testing of the silver pastes. The wiping of the trench layer surface to remove any residual silver paste or particles is tested with various mixture solvents, and ethyl cellosolve acetate (ECA):DI water = 90:10 wt% is found to give the best result. The silver paste with 40-50 nm Ag:250-300 nm Ag in a 10:90 wt% mixture gives the highest electrical conductance. The metal mesh TCE film obtained with this silver paste in an optimized process exhibits a light transmittance of 90.4% and haze at 1.2%, which is suitable for TSP application.

본 연구에서는 Tg가 서로 다른 폴리에스테르 바인더로 실버 페이스트를 제조하여 점도 및 점탄성를 측정하였다. 그리고 제조된 실버 페이스트를 스크린인쇄법으로 전극을 인쇄하여 folding 및 stretching test에 따른 전도성 변화 및 전극패턴의 표면형상 변화에 대해서 연구하였다. 그 결과 folding test에서는 Tg가 낮고, 높고와는 관계없이 folding횟수의 증가에 따라서 저항치가 선형적으로 증가됨을 알 수 있었다. 그러나 stretching test결과에서는 Tg에 따른 명확한 특성차이가 나타났다. 즉 신율(elongation)이 증가함에 따라서 높은 Tg을 가진 바인더로 제조된 실버 페이스트의 경우에는 40%이상에는 저항치 측정이 불가능했지만 낮은 Tg로 제조된 것은 80%까지 저항치가 측정되었다. 결론적으로 80%라는 높은 신율을 요구하는 분야에는 낮은 Tg을 가진 바인더를 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

In this study, the properties of Ag-coated TiO2 nanoparticles were observed, while varying the molar ratio of water and Ag+ for the surfactant and TiO2. According to the XRD results, each nanoparticle showed a distinctive diffraction pattern. The intensity of the respective peaks and the sizes of the nanoparticles increased in the order of AT1(R1 = 5)(33.3 nm), AT2 (R1 = 10)(38.1 nm), AT3(R1 = 20)(45.7 nm), AT4(R1 = 40)(48.6 nm) as well as AT5(R2 = 0.2, R3 = 0.5)(41.4 nm), AT6(R2 = 0.3, R3 = 1)(45.1 nm), AT7(R2 = 0.5, R3 = 1.5)(49.3 nm), AT8(R2 = 0.7, R3 = 2)(57.2 nm), which values were consistent with the results of the UV-Vis. spectrum. The surface resistance of the conductive pastes fabricated using the prepared Ag-coated TiO2 nanoparticles exhibited a range 7.0~9.0(274~328 μΩ/cm2) times that of pure silver paste(ATP)(52 μΩ/cm2).

본 연구에서는 크기와 형상이 서로 다른 4가지 실버 파우더를 이용하여 감광성 실버 페이스트를 제조 하였다. 제조된 실버 페이스트의 레올로지 특성 및 터치패널용 전도성 미세패턴 구현을 검토하였다. 그리고 건조방식에 따른 전도성도 평가하였다. 그 결과 실버 파우더의 평균입자 크기는 D50=0.8∼1.0㎛이 가장 낮은 저항치를 얻을 수 있었고, 또한 패턴의 Sharpness도 가장 우수함을 알 수 있었다. 건조방식은 예비건조 및 후 건조를 IR/IR방식으로 진행한 것이 가장 낮은 저항치를 얻을수있었다.

본 연구에서는 flake type hybrid silver powder와 poxy type hybrid binder로 그라비어 오프셋 인쇄용 실버 페이스트를 제조하였다. 제조된 실버 페이스트로 그라비어 오프셋인쇄법을 이용하여 30/30㎛(line/space) 를 연속적으로 300장 인쇄가 가능했다. 130℃에서 20분 동안 오븐에서 경화시켰을 때, 선저항은 약 10.4Ω㎝, 연필경도는 4H였다. 결론적으로 본 연구의 결과는 터치 패널용 narrow bezel전극으로 사용 가능함을 알 수 있었다.

현재 TSP(Touch Screen Panel)는 스마트폰을 비롯한 태블렛 PC, 대형 광고용 TSP 등으로 점점 대형화되고 있다. 화면이 점점 대면적화되면 기존 ITO(Indium Tin Oxide)전극을 센서 전극으로 사용하면 응답 속도가 늦어지는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 센서 전극을 ITO대신에 nano silver paste를 이용하는 기술이 개발되고 있다. 본 연구에서는 새로운 합성법인 전자빔으로 nano silver powder를 개발하였다. 이렇게 개발된 nano silver powder와 이미 개발된 submicron silver powder를 혼합하여 hybrid silver paste를 제조하였다. 제조된 paste를 이용하여 4㎛, 7㎛의 미세패턴을 구현할 수 있었다.

본 연구에서는 베젤 전극의 최소화 방안으로서 감광성 실버 페이스트법을 적용하여 전도성 패턴을 구현하였다. 이러한 감광성 실버 페이스트를 이용하여 패턴을 구현하는데 가장 중요한 공정은 예비건조(pre-heating) 공정과 UV노광(UV-exposure)공정이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 2가지 핵심공정에 대해서 연구한 결과, 예비건조 온도는 90℃ 10분, UV노광량은 300mJ/㎠이 최적 조건임을 알 수 있었다. 이와같은 조건으로 20/20㎛(Line/Space)패턴까지 구현할 수 있었다.

스크린 인쇄공법을 이용하여 구형 실리콘 태양전지용 전면 전극을 제작하였고 그 물성을 검토하였다.집광형 구형 실리콘 태양전지는 종래의 결정질 실리콘 태양전지 발전 시스템 설치비용 중 21%를 차지하는 실리콘 소재의 사용량을 줄이기 위해 볼 형태의 구형 실리콘을 사용하였고, 입사되는 태양광을 최대한 활용하기위해 알루미늄으로 된 집광판을 사용하는 것을 특징으로 한다. 전도성 필러로써 Flake 형태의 Ag 파우더를 사용하였고, 기재와의 접착력을 부여하기 위한 유기 바인더로서 에폭시수지, 폴리에스테르수지,아크릴수지 등을 비교 검토한 결과, 에폭시수지 고형분 12%를 첨가한 paste가 기재와의 접착성, 태양전지 광전변환효율, 내구성에서 가장 우수함을 알 수 있었다.

최근 전자 디스플레이에서 각광받고 있는 터치스크린은 급속한 정보화 사회 속에서 비약적인 발전을 거듭하고 있다. 터치패널은 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 사용하지 않고, 화면에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면 그 위치를 파악하여 특정한 기능을 처리하도록 한 패널이다. 이러한 터치스크린에서의 터치패널용 Ag 페이스트는 대부분 열 경화형 페이스트를 사용하고 있다. 이러한 열 경화형 페이스트는 건조공정에 따른 열에너지 소비와 유기용제에 따른 작업환경 개선의 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기존에 사용되는 열 경화형 Ag 페이스트가 아닌 친환경적이고 경제적인 UV 경화형 페이스트를 제조하였다. 현재 시판중인 열 경화형 바인더 대신 UV 경화형 올리고머를 사용하였고 유동특성을 부여하기 위해 단관능 모노머를 첨가하여 전도성 Ag paste 패턴형성을 할 수 있었다. 그 결과 열 경화형 Ag 페이스트만큼 접착력, 경도, 내성 등이 우수하였으며 미세패턴의 재현이 가능했으며 스크린 인쇄를 이용한 친환경적인 패터닝 기술로서의 가능성을 확인할 수 있었다.

The effect of sintering aids and glass-frit on the densification and resistivity of silver paste was investigated in an effort to enhance the sintered density and electrical conductivity of the silver electrode. To prepare Pb-free silver paste for use at low sintering temperatures, two commercial silver powders (0.8 μm and 1.6 μm in size) and 5wt.% lab-synthesized nanoparticles (30-50 nm in size) as a sintering aids were mixed with 3 wt.% or 6 wt.% of glass frit (Bi2O3-based) using a solvent and three roll mills. Thick films from the silver paste were prepared by means of screen printing on an alumina substrate followed by sintering at 450˚C to 550˚C for 15 min. Silver thick films from the paste with bimodal particles showed a high packing density, high densification during sintering and low resistivity compared to films created using monomodal particles. Silver nanoparticles as a sintering aid enhanced the densification of commercial silver powder at a low sintering temperature and induced low resistivity in the silver thick film. The glass frit also enhanced the densification of the films through liquid phase sintering; however, the optimum content of glass frit is necessary to ensure that a dense microstructure and low resistivity are obtained, as excessive glass-frit can provoke low conductivity due to the interconnection of the glass phase with the high resistivity between the silver particles.

Carbon nanotube (CNT) cathodes were fabricated using nano-sized silver (Ag) powders as a bonding material between the CNTs and cathode electrodes. The effects of the powder size on the sintering behavior, the current density and emission image for CNT cathodes were investigated. As the diameter of the Ag powders decreases to 10 nm, the sintering temperature of the CNT cathode was lowered primarily due to the higher specific surface area of the Ag powders. In this study, it was demonstrated that nano-sized Ag powders can be feasibly used as a bonding material for a screen-printed CNT cathode, yielding a high current density and a uniform emission image.