최근 들어 살아 있는 다종의 세포를 이용하여 자유 3차원 구조물을 제작할 수 있는 세포 프린팅 기술이 많은 주목을 받고 있다. 이 기술은 장기 프린팅 혹은 바이오 프린팅 기술로도 많이 불린다. 바이오 잉크는 세포 프린팅 기술의 구현에서 가장 핵심적인 요소이다. 프린팅 공정이 잉크의 성질을 고려하여 디자인되기 때문에, 잉크를 잘 이해하는 것이 세포 프린팅 공정의 핵심을 파악하는 가장 빠른 길이다. 이 글에서는 이러한 바이오 잉크가 가져야할 특성과 현재까지 소개된 잉크 소재 및 이와 관련된 프린팅 공정에 관해 살펴보고자 한다.
본 논문에서는 잉크젯 프린팅 기술을 이용하여 FPCB의 미세패턴 전극회로를 구현하였다. 이를 위하여 압전 잉크젯헤드에 의한 잉크드롭제어에 의해 전도성 잉크의 프린팅이 가능하도록 구현하였다. 그 동안 PCB 제작은 포토리소그라픽 공정에 의해 13단계 공정을 통하여 제작함으로써 폐수에 의한 환경오염, 비경제적인 비용, 긴 공정시간을 요구하였지만, 잉크젯 프린팅 기술을 적용함으로써 3단계로 공정간소화, 공정시간 단축, 비용절감의 효과를 얻을 수 있었다. 잉크젯 헤드는 당사에서 제작한 128노즐을 적용하였으며 이러한 결과 다음사양을 얻을 수 있었다. 인쇄 전극의 선폭 50um, 선폭 균일도 <15%, 패턴, 패턴 건조 큐어링 온도는 $150^{\circ}C$ 15분, 인쇄 속도 250mm/s, 720 dpi 분해능의 결과를 얻을 수 있었다.
프린팅공정을 이용한 패터닝 기술은 디스플레이, 태양전지, RFID 등 다양한 분야에서 각광을 받고 있다. 프린팅공정은 대면적 패터닝 공정이 가능하며, 다단계 공정인 Litho보다 공정이 단순하다는 장점이 있지만, 현재까지 원하는 크기와 두께의 패턴구현이 쉽지 않다는 단점이 있다. 프린팅 공정을 전자소자의 패터닝 기술로 사용하기 위해서는, 다양한 선폭과 선 두께를 자유자재로 구현하는 것이 가능해야 한다. 또한 미세한 선폭을 인쇄할 수 있을 수록 더 미세한 전자소자 또는 디스플레이 소자를 만들어 낼 수 있으며, 박막을 구현하는 것은 유기소자를 인쇄방식으로 하기 위해서는 필수적이다. 본 논문은 이러한 정밀한 패터닝이 가능한 롤 인쇄 공정의 기본 메커니즘을 설명하고 이를 이용한 미세 박막 인쇄 공정을 실험을 통해 검증하였다.
본고에서는 프린팅 공정을 통해서 chip당 1센트 이하의 초저가 RFID tag을 개발 하고자 하는 최근 연구 동향과 앞으로의 전망에 대해서 기술 하고자 한다. 개별 물품 단위 인식(Item level tagging) 을 위해서는 RFID의 제조단가를 획기적으로 낮추어야 하는데 기존의 태그를 제작하는 실리콘 공정으로는 이러한 낮은 가격의 칩을 제조 할 수 없다. 따라서 이를 위해서 용액상태를 기반으로 하는 기능성 잉크의 직접 프린팅 공정을 통해 칩과 안테나를 동시에 인쇄하여야 한다. 이러한 새로운 공정은 기존의 공정과는 차별화 되는 낮은 생산 단가를 보여주고 있으나 이를 제품으로 완성하기 위해서는 여러 가지 문제점들이 해결되어야 한다. 그 중에서도 인쇄공정을 통한 RFID tag를 실현하기 위해서 가장 중요한 사항은 프린팅이 가능한 고성능 기능성 잉크의 개발과 미세 인쇄 공정의 확립이라고 할 수 있다. 따라서 본 기고서 에서는 이러한 점에 초점을 맞추어 현재의 인쇄전자분야의 기술적인 문제점을 해결하고자 하는 여러 가지 방안들과 앞으로의 전망들에 대해서 기술하고자 한다.
실리콘 나노잉크를 이용한 프린팅 공정을 적용하여 결정질 실리콘 박막을 제조하였으며, 다양한 공정조건에 따른 박막의 특성을 연구하였다. 기존의 실리콘 박막형 제조 기술은 고가의 진공프로세스이므로, 비진공 프린팅 공정의 대체를 통하여 박막 태양전지의 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있다. 실리콘 나노입자는 저온 플라즈마를 사용하여 합성하였으며, 스핀코팅 (spin coating), 드롭핑 (dropping), 딥핑 (dipping) 등의 프린팅 공정을 이용하여 단결정 실리콘 웨이퍼 위에 박막을 형성하였다. 사용된 실리콘 나노입자는 10 ~ 50 nm 의 크기와 단결정 구조를 갖는다. 이러한 실리콘 나노입자는 Propylene Glycol 용매에 분산시켜 하부기판에 프린팅 하였다. 이렇게 증착된 나노입자들은 $600{\sim}1000^{\circ}C$의 온도와 다양한 분위기에서 열처리되어 고밀도화 되었다. 제조된 실리콘 박막의 물성 분석은 SEM, EDX, 그리고 X-ray 회절 측정을 통하여 수행되었다.
인쇄전자(printed electronics) 기술은 인쇄가 가능한 기능성 전자 잉크 소재를 이용하여 초저가격의 프린팅 공정을 통해서 다양한 전자소자를 제작하는 기술로써, 차세대 ICT 기기의 제작에 적합한 전자제품을 생산하는데 적합한 공정기술로 잘 알려져 있다. 현재 인쇄전자의 기술수준은 일부 요소 부품들을 제작하고 간단한 전자회로를 구현하는 수준에 머무르고 있으나, 도체, 반도체, 절연체의 여러 잉크 소재 및 다양한 초미세 인쇄공정 기술의 개발이 진행됨에 따라 향후 폭넓은 분야에 적용될 것으로 기대된다. 이러한 인쇄전자의 관련 기술 중에서 최근 삼차원(3D) 프린팅 기술이 부상하고 있는데, 지난해 Economist에서는 3D 프린팅을 제3차 산업혁명을 가져올 기술 중 하나로 소개했으며, 세계경제포럼(WEF: World Economic Forum)에서는 2013년 10대 유망 기술 중 하나로 선정했다. 올해 초, 미국의 오바마 대통령은 국정연설에서 거의 모든 제품의 생산 방식을 바꿀 수 있는 잠재력을 가진 기술로 3D 프린팅을 언급했고, Optomec에서는 전자소자용 3D 프린팅 기술을 선보였다. 본 논문에서는 최근에 많이 연구되는 모바일용 무선통신소자나 차세대 디스플레이 백플레인용의 인쇄전자 기술과 상품의 모형인 목업(Mock-up)을 제작할때뿐 만 아니라 전자소자 제작에도 적용이 가능한 3D 프린팅 기술에 대하여 논하고자 한다.
본 연구에서는 질화물 계 발광 다이오드의 광추출효율을 향상시키키 위해서 발광 다이오드의 ITO 투명전극 층 상부에 임프린팅 공정을 이용하여 고굴절률 레진 패턴을 형성하였다. 고굴절률 레진은 단량체 기반의 열경화성 임프린트 레진에 ZnO 나노 파티클을 분산시켜 제작하였고 ZnO 나노 파티클의 함량비를 달리하여 레진의 굴절률을 조절하였다. 고굴절률 레진으로 이루어진 패터닝 층은 열경화 임프린팅 공정으로 제작되었고 300 nm 크기의 dot 또는 hole 격자 패턴 및 moth-eye 형상의 저반사 나노 패턴 등으로 형성되었다. 발광 다이오드에 형성된 패터닝 층의 굴절률, 구조에 따른 광추출효율 향상 정도를 분석하기 위하여 electroluminescence 측정을 하였으며 I-V characteristics를 통해서 임프린팅 공정에 의하여 발광 다이오드 소자의 전기적 특성이 저하되지 않았음을 확인하였다.
본 연구의 목적은 반도체 후공정 제조 시스템인 Screen Printer시스템에서의 프린팅 공정시 프린팅에 사용되는 Mesh Mask, Urethane Blade의 재질이 사용되는 반복횟수의 증가에 따라 재질의 변화에 의한 문제점과 프린팅 공정 파라미터인 Table 접촉거리, Squeegee 하강위치의 주변환경에 의한 변화를 보상하여 일정하게 프린팅이 될 수 있는 시스템을 구현 하는데 목적이 있으며, 이 논문은 서보모터를 구동하는 위치제어 시스템에 로드셀(Loadcell)을 이용하는 압력제어시스템을 연구하고 구현하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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