노즐을 이용한 인쇄 기법은 주로 전자 소자의 봉지를 위한 접착제의 인쇄분야에 적용되어 왔다. 노즐 인쇄를 통한 기능성 물질의 필름 형성은 커다란 도전이 될 수 있다. 본 논문에서는 노즐을 이용한 유기 잉크의 인쇄 특성을 실험을 통하여 알아보았다. 본 연구의 노즐 인쇄 실험에서 패턴을 형성하기 위한 잉크는 유기 발광 물질인 TAPC를 사용하였다. 인쇄된 패턴 폭은 잉크 공급 유량의 증가와 기판의 온도의 상승에 따라 증가하였다. 또한 인쇄된 패턴은 건조 후 커피링 형상을 나타내었다.
무기EL 디스플레이는 고체재료에 전계를 가했을 때 발광하는 현상을 이용한소자로서, 급속도로 발전을 거듭하고 있으나, 유전체층에 강한전계를 가하여 발광하여야 하므로 낮은 Breakdown voltage와 효율의 한계로 인하여 휘도가 낮고 풀 컬러화 디스플레이 등 의 응용에는 적용되고 있지 못하는 실정이다. 본 연구에서는 강유전체 Perovskite 구조를 가지는 ABO3 물질 중 PMN(Lead Magnesium niobate) 과 PZT (Lead Zirconate titanate) 후막을 제조하여 Inorganic EL(Electro Luminance)에 적용하고 소자의 광전특성을 평가하였다. 소자에 사용된 기판은 고온소성에 알맞은 알루미나(Al2O3)기판을 채택 하였으며, 그 위 하부전극으로는 고온소성에 따른 화학적 안정성이 우수한 Au전극을 Screen Printing 하였다. 제조 되어진 PMN후막 페이스트는 PMN(Pb(Mg1/2 Nb2/3)O3) + Glass Frit(Pb-Zn-B) + BaTiO3(99.99%) 로 합성되었으며 하부전극위에 인쇄하였다. 그 다음 PZT sol-gel을 Spin coating으로 도포 하였다. 형광체로 ZnS:Cu.Cl 을 Screen Printing을로 형성하였으며, 평탄화를 위하여 유기물 충을 Screen Printing 공정으로 성막 하였다. 상부전극으로는 DC sputter로 ITO를 증착하여 EL소자 완성 후 Spectro - Chroma meter로 소자특성을 측정하였다. 평탄화를 통한 유기물층에 변화되는 Capacitance를 Oscilloscope로 전압 전류 pulse의 변화에 따른 opto-electronic 특성을 평가하였다.
표면실장형 수동소자인 0402, 0603, 1005 칩에 대한 인쇄 주요인자 결정 및 공정 최적화를 실험계획법을 통해 실시하였다. 실험에 사용된 솔더는 Sn-3.0Ag-0.5Cu와 Sn-0.7Cu이며, 공정변수로는 스텐실 두께, 스퀴지 각도, 인쇄 속도, 기판분리 속도, 스텐실과 기판간의 갭이며, 인쇄압력은 2 $kgf/cm^2$로 고정하였다. 분산분석을 통해 인쇄효율에 영향을 미치는 주요인자가 스텐실 두께와 스퀴지 각도임을 확인할 수 있었다. 주요인자인 스텐실 두께와 스퀴지 각도를 변화시켜 인쇄효율의 최적화 영역을 확인하였고, 0402, 0603, 1005 칩 모두 스퀴지 각도가 $45^{\circ}$ 이하일 경우 인쇄효율이 높았다. 스텐실 두께를 변화할 경우 칩 크기에 따라 인쇄효율이 다른 양상을 보였는데, 0402, 0603 칩에서는 스텐실 두께가 얇을수록 높은 인쇄효율을 보였으며, 1005 칩에서는 스텐실 두께가 두꺼울수록 높은 인쇄효율을 나타내었다.
This paper presents the electro-luminescence (EL) display lamp which is patterned on a curved surface by the pad printing method. The printing methods, including the gravure, screen, flexo, inkjet, and pad printing, have an advantage of one-step direct patterning. However, in general, the printing and semi-conductor process, except pad printing method, cannot be applied for patterning on a curved surface. Thus, in this paper, we used pad printing method for patterning an EL display lamp on a curved surface. The EL display lamp consists of 5 layers: Bottom electrode; Dielectric layer; Phosphor; Transparent electrode; Bus electrode. Finally, we printed EL display lamp on a dish, which has a radius of curvature 80mm. The EL display lamp was driven at AC 200V of 1kHz.
최근 디스플레이 산업과 태양전지 등의 이차 전지 산업이 발달함에 따라 원가절감과 공정단계의 단순화를 위하여 다이렉트 패터닝 인쇄에 대한 연구가 관심을 받고 있으며, 나노전자부품 제작이 요구되는 전기/전자 소자들은 수백 nm에서부터 수십 ${\mu}$m 수준까지 다양한 해상도의 패턴으로 구성되므로 미세패턴이 가능한 정전수력학 잉크젯프린팅 방식은 기존의 인쇄 방식과 달리, 정전기력을 이용하여 인쇄를 하는 방식으로, 수KV의 고전압을 인가하여 잉크를 대전시키고, 대전된 잉크는 대부의 전기적 반발력에 의해 액적이나 액실로 분열하게 된다. 전하를 띤 액적 또는 액실은 정전기력을 받아 기판 쪽으로 이동을 하게 되는데, 이때 액적의 전하량에 의해 액적의 이동속도와 이동경로가 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 잉크의 전기전도도에 따른 액적의 전하량을 계산하여 전기전도도와 액적의 전하량과의 관계를 ANASYS 시뮬레이션과 운동경로 분석을 통해 확인하였다. 전기전도도가 0.307s/m~5.6s/m인 잉크에 따른 액적의 전하량을 계산하였으며, 전기전도도가 변화에 따라. 전하량이 $0.5{\times}10^{-13}C{\sim}2.5{\times}10^{-13}C$ 으로 변화하는 것을 확인하였다.
Converting technology has developed to print information for the decades. Recently, this technology (like gravure, gravure-offset) is rising as an alternative way for mass production of printed electronics such as RFID, solar cell. For the width of printing line is under 10 microns, registration error should be minimized less than several microns. Tension disturbance is main cause of registration error and this should be minimized before the substrate is transported into printing zone. With PI controller, it is possible to suppress the disturbance within 2% of operating tension. But register error appears more than 10 micron using PIcontroller considering noise. So LQG controller is needed as an alternative control method. In this paper, the comparision of PI and LQG controller in the converting machine including measured noise and tension disturbance is presented. It is shown that the LQG controller is more suitable for precision tension control in printed electronics.
UV 경화형 ink를 inkjet printing을 통해 PCB에 patterning 하는 방법에 관한 연구이다. UV 경화형 ink는 일반적으로 ink의 투명도, 색깔, 두께에 따라 완전경화가 밀어나지 않을 수도 있는데 본 연구에서 사용한 UV ink는 particle이 첨가되어 있고 후막 인쇄를 목적으로 하기 때문에 완전경화가 어려웠다. 일반적으로 이러한 UV 경화형 ink의 문제점들을 해결하기 위하여 열경화성 첨가제를 일부 첨가하여 UV에 의한 표면경화와 얼에 의한 속 경화를 진행하는 hybrid system이 사용되고 있지만 본 연구는 PCB를 target으로 하기 때문에 열에 약한 PCB 내의 많은 소자들 때문에 열처리가 쉽지 않은 문제가 있다. 이러한 여러 제약적인 환경에서 UV ink의 완전경화를 위해 경화 process를 최적화 하였으며 10~20um의 후막 인쇄에도 ink가 완전 경화하여 연필경도 9H를 확보하는데 성공하였다.
산업기술의 고도화에 따른 IT 산업의 급속한 발전으로 각종 전자, 정보통신기기에 대해 더욱 소형화 고성능화를 요구하고 있다. 이와 같은 경향에 따라 더욱 향상된 기능을 가지고 각종 소자 부품의 개발과 동시에 유독 물질 발생이 없는 청정생산기술 개발에 대한 요구가 끊임없이 제기 되어 왔다. 이러한 요구에 부응하여 기술들이 개발되고 있으며 그 중의 하나로 잉크젯 프린팅 기술이 연구되고 있다. 특히 Dod(Drop on Demand) 방식의 잉크젯은 가정용 프린터로 개발되어 널리 보급된 기술이지만, 이 기술을 PCB 제조기술에 전용하면 친환경 생산공정으로 부품 성장밀도를 증대 시킬 수 있다. 기존의 PCB 제조기술은 전극과 신호 패턴을 형성시키기 위하여 노광공정과 에칭공정을 반복적으로 사용하고 있는데, 노광공정에서 쓰이는 마스크와 유틸리티 설비 유지 비용의 문제가 대두되고 있다. 노즐로부터 분사된 잉크 액적들의 집합으로 기판위에 점/선/면의 인쇄이미지를 구현하게 된다. 그러므로 인쇄 해상도는 잉크액적 및 인쇄 방법, 기판과의 상호작용에 크게 의존하게 된다. 잉크 액적과 기판의 상호작용에 영향을 미치는 요소로는 잉크의 물리화학적 물성(밀도, 점도, 표면장력), 잉크 액적의 충돌 조건(액적 지름, 부피, 속도), 그리고 기판의 특성(친수/소수성, Porous/Nonporous, 표면조도 등)을 들 수 있겠다. 우선적으로 노즐을 통과해서 분사되는 액적의 크기에 따라 기판위에 형성되는 라인의 두께 및 폭이 결정된다. 떨어진 액적이 기판위에서 퍼지는 것을 UV 조사를 통한 가경화 과정을 통해서 최종적으로 라인의 투께 및 폭을 조절하려고 한다. 따라서 선폭 $75{\mu}m$의 일정한 미세 배선을 형성시키기 위해 액적 크기 조절과 탄착 resist 액적 표면의 UV 가경화 조건으로 구현하려고 한다. 또한 DPI(Dot Per Inch) 조절을 통한 인쇄로 탄착 resist의 두께 확보 후 에칭시 박리되는 현상을 억제 시키려 한다.
최근 디지털 프린팅 기술의 핵심기술로 떠오르고 있는 잉크젯 프린팅 기술은 최근 기존의 문서인쇄 뿐 아니라, 직물 인쇄, 태양전지 등의 다양한 반도체 소자 제조에 널리 활용되고 있으며, 점차 그 응용 분야를 넓혀가고 있다. 특히 thermal 방식의 잉크젯 피린팅 기술은 etching, thin film process, lithography등의 반도체 공정 기술을 이용하여 제작할 수 있기 때문에, 현재 잉크젯 프린팅 기술은 대부분 thermal 방식을 체택하고 있다. 이러한 thermal 잉크젯 프린팅 방법에서는 잉크를 토출시키기 위하여, 전기적 에너지를 열에너지로 전환하는 전자저항막층이 필수적으로 필요하게 되는데, 이러한 전자저항막층은 수백도가 넘는 고온 및 잉크와 접촉으로 인한 부식 및 산화 문제가 발생할 수 있는 열악한 환경에서 사용되므로, Ta, SiN과 같은 보호층을 필수적으로 필요로 한다. 그러나 최근 잉크젯 프린터의 고해상도 고속화, 대면적 인쇄성 등과 같은 다양한 요구 증가에 따라, 잉크젯 프린터의 저전력 구동이 이슈로 떠올라 열효율에 방해가 되는 보호층을 제거할 필요성이 제기되고 있다. 지금까지는 Poly-Si, $HfB_2$, TiN, TaAl, TaN 0.8 등의 물질들이 잉크젯 프린터용 전자저항막 물질로 연구되거나 실제로 사용되어져 왔으나, 이러한 물질들을 보호층을 제거하는 경우 쉽게 산화되거나, 부식되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 기존 전자저항막의 기능을 만족시키면서, 산화나 부식에 대한 강한 내성을 가져 보호층을 제거하더라도 안정적으로 구동이 가능한 하이브리드 기능성(히터 + 보호층)을 가지는 잉크젯 프린터용 전자저항막 물질의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 자기조립특성을 가져 정밀제어가 가능한 원자층증착법(Atomic Layer Deposition)을 이용하여 원자/나노 단위의 미세 구조 컨트롤을 통해 내열 내산화 내부식성 저온도저항계수를 동시에 가지는 다기능성 전자저항막을 설계 및 개발하고자 하였다. 전자저항막 개발을 위하여 우수한 내부식 내산화성을 가지고 결정립 크기에 따른 온도저항계수 조절이 가능한 platinum group metal들과 전기 저항 및 내열성 향상을 위한 물질의 복합구조막을 원자증증착법으로 증착하였다. 또한, 전자저항막 증착시 미세구조와 공정 변수가 내부식성, 내산화성, 그리고 온도저항계수에 미치는 영향을 체계적으로 연구하여, proto-type의 inkjet printhead를 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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