KR100848262B1 - 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탐침 사이로 형성된 간격으로 모세관 현상에 의하여 공급된 잉크를 기판에 전사함에 있어서, 탐침 사이의 간격을 조절하여 다양한 선폭의 패턴을 형성할 수 있는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치는 잉크를 보관하기 위한 잉크 보관부; 상기 잉크를 하기 탐침부에 전달하기 위한 잉크 전달부; 상기 잉크 전달부로부터 유입된 잉크를 전사하기 위한 탐침부; 및 상기 복수의 탐침간의 간격을 조절하기 위한 구동부를 포함한다.
탐침, 모세관, 구동부, 자석, 코일

Description

선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치{FINE PATTERN PRINTING APPARATUS}
도 1은 종래의 레이저 CVD를 이용한 미세 패턴 전사 장치,
도 2a 및 도 2b는 종래의 탐침을 이용한 미세 패턴 전사 장치,
도 3은 본 발명에 따른 미세 패턴 전사 장치의 입체 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 미세 패턴 전사 장치의 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 미세 패턴 전사 장치의 작동원리,
도 6은 본 발명에 따른 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치의 잉크 전사방법
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치 의 가변 선폭 구현,
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 탐침의 구조.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
320: 잉크 보관부 330: 잉크 전달부
340: 탐침부 341: 탐침
350: 자석 360: 코일
370: 스프링 380: 공간
390: 하판 400: 스페이서
본 발명은 미세 패턴을 형성하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 간격을 제어할 수 있는 탐침 사이로 잉크를 공급하여 선폭을 제어하면서 미세한 패턴을 기판상에 형성할 수 있는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치에 관한 것이다.
액정표시장치에 있어서, 패널에 TFT와 배선을 형성하는 공정 중 발생하는 배선의 단락은 패널 전체를 불량으로 만들어 제품 수율에 영향을 준다.
도 1은 종래에 따른 배선을 복구하는 방법으로 레이저를 이용한 CVD(Chemical Vapour Deposition)를 도시한 것이다.
기판(110)상에 복구를 필요로 하는 배성 상부에 윈도우(120)를 위치시고 윈도우(120) 상부에 렌즈(130)와 레이저 발진기(140)를 위치시킨다. 윈도우(120)에는 레이저 발진기(140)에서 출력된 레이저 빔이 기판으로 조사될 수 있도록 투과 창(150)과 배선을 형성하기 위한 소스 가스 주입라인(160) 구비되어 있다. 또한 퍼지와 배기를 위한 가스라인(170,180)이 구비되어 있다. 윈도우(120)의 위치가 고정되면, 소스 가스라인(160)을 통하여 소스 가스가 공급되고 레이저 발진기(140)를 작동시킨다. 레이저 발진기(140)로부터 출력된 레이저 빔은 배선이 단락된 영역에 국소적으로 열을 가함으로써, 공급된 소스 가스와 화학적 반응을 일으켜 전도성 물질을 증착시킴으로써, 단락된 배선을 복구한다. 그러나 레이저 빔을 이용하여 반응 가스를 전도성 물질로 변화하여 배선이 단락된 부분에 증착하는데 소요되는 시간이 길어 제품의 생산성이 저하되는 단점이 있다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 또 다른 배선을 형성하는 방법으로 탐침을 이용한 방법을 도시한 것이다.
미세한 크기의 탐침(210)과 전도성 소재를 포함한 잉크(220)를 사용하는 것으로 배선이 단락된 부분에 탐침을 접촉한 후 스캐닝하면 탐침으로부터 기판(230)으로 잉크가 전사되어 단락된 부분에 배선(240)이 형성된다. 그러나 형성되는 배선의 선폭이 제한적이어서, 다양한 형태와 크기의 패턴을 복구시 탐침의 반복적인 스캐닝이 필요로 하여 작업에 소요되는 시간이 증가하는 단점이 있다.
본 발명은 탐침 사이로 형성된 간격으로 모세관 현상에 의하여 공급된 잉크를 기판에 전사함에 있어서, 탐침 사이의 간격을 조절하여 다양한 선폭의 패턴을 형성할 수 있는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치는 잉크를 보관하기 위한 잉크 보관부; 상기 잉크를 하기 탐침부에 전달하기 위한 잉크 전달부; 상기 잉크 전달부로부터 유입된 잉크를 전사하기 위한 탐침부; 및 상기 복수의 탐침간의 간격을 조절하기 위한 구동부를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치의 입체도와 측면도이다.
도시된 바와 같이 미세 패턴 전사장치는 전도성 소재를 포함하는 잉크(310)를 보관하면서 탐침(341)에 공급하기 위한 잉크 보관부(320), 잉크 보관부(320)에 담겨 있는 잉크(310)를 탐침(341)에 전달하기 위한 잉크 전달부(330), 잉크 전달부(330)로부터 공급받은 잉크를 전사하기 위하여 소정의 간격이 형성되어 있는 복 수의 탐침(341)으로 구성된 탐침부(340) 그리고 복수의 탐침(341) 각각을 움직여 탐침(341) 사이의 간격을 조절하기 위한 자석(350)과 코일(360)로 이루어진 구동부로 구성된다.
본 발명에 따른 잉크 보관부(320)에는 패턴을 형성하는데 사용되는 잉크(310)와 함께 단락된 배선을 전기적으로 연결하기 위한 전도성 물질이 담겨 있다. 잉크 보관부(320)에는 탐침부(340)에 잉크를 공급하기 위하여 관의 형태를 하는 잉크 전달부(330)가 연결되어 있다.
본 발명에 따른 탐침부(340)는 2개의 탐침(341)이 1mm 이하의 간격을 두고 있으며, 일단이 매우 뾰족하고 탐침부(340)의 몸체와는 가느다란 스프링(370)에 의해 연결되어 있어 움직임이 가능하다. 탐침부(340) 중심에는 잉크 전달부(330)로부터 잉크의 무게, 외부압력 또는 모세관 현상으로 전달된 잉크의 소정 양이 보관되는 공간(380)이 형성되어 있다. 공간(380) 하부에는 하판(390)이 탐침부(340)와 부착되어 잉크의 누수를 막는다. 공간(380)에 모여 있던 잉크는 모세관 현상에 의하여 탐침(341) 사이에 형성된 길이 방향의 간격을 따라 이동한다. 탐침(341)의 끝부분에서 표면장력에 의하여 떨어지지 않는 상태로 유지하다가 탐침(341)이 기판과 접촉한 상태에서 기판(미도시) 또는 탐침(341)이 움직이면 되면 잉크가 기판상에 전사된다.
본 발명에 따르면, 탐침의 간격을 조절하기 위하여 좌/우측에 형성된 탐침 각각에는 자석(350)과 코일(360)이 구비된다. 각각의 자석(350)은 서로 N극이 대향할 수 있도록 위치하고 있으며, 자석(350) 상부에는 코일(360)이 위치한다. 자 석(350)과 코일(360)은 탐침부(340)에 부착된 스페이서(400)에 의하여 소정의 간격으로 이격되어 있으며, 코일(360)은 PCB 또는 플렉서블 PCB에 와이어를 삽입하거나 패터닝을 통하여 형성된 것을 이용할 수 있다. 코일(360)의 양단은 전극패드(361)가 형성되어 있어 외부로 인가된 전압에 의하여 전류가 흐른다.
도 6은 본 발명에 따른 탐침 구동부의 작동 원리를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 탐침(341) 각각에 자석(350)은 서로 N극을 대향하고 있으며, 상부에 코일(360)은 감겨있는 형태로 구비되어 있다. 코일(360)은 N극과 S극을 경계의 중심부에 위치하면서 N극 및 S극 상에서 항상 일정한 방향으로 전류가 흐를 수 있도록 하고, N극과 S극이 접하여 있는 선을 따라 타원형 또는 사각형 형태로 형성하는 것이 바람직하다. N극과 S극의 자기장의 방향과 전류의 방향이 도시된 바와 같이 형성되면, 코일(360)과 자석(350)은 서로 반대방향으로 로렌츠 힘을 받는다.
이때, 코일(360)은 인쇄회로기판상에 형성되어 고정된 상태이므로 자석(350)이 받는 로렌츠 힘에 의해 스프링(370)과 연결되어 움직임이 가능한 탐침(341)이 상대적으로 움직이게 된다. 탐침(341)에 부착된 자석(350)이 화살표 방향으로 이동하게 되면서 탐침(341)은 서로 멀어지게 된다. 탐침(341)간의 거리가 늘어남에 따라 그 사이에 있는 잉크는 기판과 접촉하는 면적이 증가하게 된다. 이러한 상태로 탐침부(340)를 스캐닝하거나 기판을 이동하여 형성되는 패턴은 보다 큰 선폭 갖게된다. 패턴 형성이 완료된 후에는 코일에 인가한 전류를 중단함으로써, 스프링(370)의 탄성 복원력과 함께 공간(380) 주위의 탐침부(340)를 식각하여 형성된 두께가 얇은 영역(371)의 탄성 복원력에 의하여 탐침(341)이 원래의 위치로 돌아간다.
본 발명에 따르면, 잉크가 전사하지 않는 순간에도 지속적으로 구동부를 작동시켜 탐침의 간격을 변화시켜 잉크가 굳어버리는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일실시에 따른 탐침을 구동하기 위하여 좌/우 탐침에 코일을 구비하고 스페이서에 의하여 소정의 거리로 이격된 상부에 자석을 설치할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 구동부로 자석과 코일을 탐침이 구동하는 방향과 나란하게 배치하는, 솔레노이드 형태로 하여 탐침을 구동시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 구동부로 압전소자를 이용할 수 있다. 압전소자에 인가된 전류에 비례하여 소자의 휘어짐 정도가 커진다. 이를 이용하면 탐침 간의 간격을 조절할 수 있으므로, 잉크의 전사로 인하여 형성되는 패턴의 선폭 또한 조절할 수 있다.
이 외에도, 탐침의 구동을 위하여 열팽창 또는 정전기력을 이용할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 선폭을 가변할 수 있는 미세패턴 전사 장치의 작동을 도시한 것이다.
탐침부가 기판에 접촉한 상태에서 기판이 이동하면서 잉크가 전사된다. 탐침(341)이 기판(610)에 접촉하면, 표면장력에 의하여 평형 상태에 도달할 때까지 잉크(310)가 기판(610)으로 이동하게 된다. 이때, 기판(610) 혹은 탐침(341)을 이동시키게 되면 탐침(341)이 닿는 부위에 지속적으로 잉크(310)가 전사된다. 기 판(610)으로 전사되는 잉크의 폭은 잉크의 점도 등의 물성과 기판 표면상태, 탐침간의 간격, 이동 속도 등에 의하여 결정된다.
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 미세 패턴 전사 장치 중 탐침의 간격에 따른 서로 다른 선폭을 도시한 것이다.
구동부를 이용함으로써, 구동부가 작동하기 전 탐침(341)으로부터 전사되는 잉크에 의하여 형성된 좁은 선폭과 구동부의 작동에 의하여 탐침(341)간의 간격이 넓어짐에 따라 상대적으로 굵은 선폭을 구현할 수 있다. 이를 이용하여 다양한 기판(610)상에 선폭을 구현하는 것이 가능하며, 작업 속도가 보다 빨라져 제품의 생산성 향상을 기대할 수 있다.
도 9와 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탐침을 도시한 것으로, 탐침을 복수개로 형성하거나 복수개의 탐침을 서로 마주보게 위치하여 관의 형태로도 형성할 수 있다. 마찬가지로 각각의 탐침에 구동부를 구비하여 탐침간의 거리를 제어함으로써, 선폭을 가변할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명에 따르면, 탐침간의 거리를 조절하여 다양한 선폭을 갖는 패턴을 형 성할 수 있어, 단락된 배선을 보수하는데 소요되는 시간을 줄여 제품의 생산성을 향상할 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 잉크를 보관하기 위한 잉크 보관부;
    상기 잉크를 탐침부에 전달하기 위한 잉크 전달부;
    상기 잉크 전달부로부터 유입된 잉크를 전사하기 위한 탐침부; 및
    상기 탐침부에 형성된 간격을 조절하기 위한 구동부
    를 포함하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탐침부는,
    상기 잉크 보관부로부터 전달된 잉크를 보관하기 위한 공간;
    상기 잉크를 전사하기 위한 복수의 탐침; 및
    상기 탐침의 움직임을 지지하기 위하여 상기 탐침부와 연결된 스프링
    을 포함하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 탐침은 나란하게 평면적으로 형성된 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 탐침부에 고정된 자석; 및
    상기 자석 상부에 위치하면서 전류가 흐르는 코일
    을 포함하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 탐침은 서로 마주 보고 위치하여 관의 형태를 하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 탐침이 구동하는 방향과 평행하게 자석과 코일을 위치한 솔레노이드 형태를 이용하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 구동부는 정전기력, 압전효과 및 열팽창 중 어느 하나를 이용하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
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