KR100999509B1 - 보완용 인쇄 노즐을 포함하는 잉크젯 장치를 이용한 배선인쇄 방법 - Google Patents

Abstract

인쇄용 노즐 어레이를 갖는 잉크젯 프린트 헤드와, 상기 잉크젯 프린트 헤드와 결합된 보완용 인쇄 노즐을 포함하는 잉크젯 장치를 이용하여 기판 상에 회로 배선을 인쇄하는 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 배선 인쇄 방법은, 상기 기판 상에 인쇄하고자 하는 회로 배선에 관한 정보가 포함된 원본 비트맵 이미지를 생성하는 단계; 상기 인쇄용 노즐 어레이를 이용하여 상기 원본 비트맵 이미지에 따른 회로 배선을 상기 기판 상에 1차 인쇄하는 단계; 상기 기판 상에 1차 인쇄된 회로 배선을 촬상한 1차 인쇄 이미지를 생성하는 단계; 상기 1차 인쇄 이미지에 근거하여 불량 인쇄된 부분에 상응하는 보완 인쇄 정보가 포함된 보완 비트맵 이미지를 생성하는 단계; 및 상기 보완용 인쇄 노즐을 이용하여 상기 보완 비트맵 이미지에 따른 해당 부분을 상기 기판 상에 2차 인쇄하는 단계를 포함한다.

잉크젯 장치, 노즐, 인쇄 불량, 보완 인쇄.

Description

보완용 인쇄 노즐을 포함하는 잉크젯 장치를 이용한 배선 인쇄 방법{Method of printing a circuit wire using inkjet apparatus having a compensating nozzle}

본 발명은 회로 배선 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 보완용 인쇄 노즐을 포함하는 잉크젯 장치를 이용한 회로 배선 인쇄 방법에 관한 것이다.

잉크젯 프린팅 기술은 주로 사무자동화(OA) 분야에서 사용되어 왔고 산업용으로는 포장재 마킹(marking)이나 의류 인쇄와 같은 분야에서 주로 사용되어 왔으나, 은 및 니켈 등의 나노 금속입자를 포함하는 기능성 잉크의 개발과 더불어 응용 가능성이 점차 확대되어, 현재에는 나노 금속입자를 포함하는 기능성 잉크를 사용하여 인쇄회로기판의 회로패턴 형성 등에 적용되고 있다.

최근, 잉크젯을 이용한 기술이 나날이 발전하고 있으며 전자산업에서는 액정 디스플레이의 컬러필터(color filter), 인쇄회로기판(PCB) 등의 제조공정에 잉크젯을 이용하려는 방법이 널리 연구되고 있다. 사무용 잉크젯과 달리 산업용으로 잉크젯 방법을 이용하기 위해서는, 잉크젯 헤드에 128개나 256개 등 다수로 형성된 노 즐 전부가 정상 동작해야 한다.

잉크젯 기술의 발달에 따라 현재의 잉크젯 프린트 헤드의 노즐 사이즈는 10㎛ 이내로 감소하였다. 그로 인해 잉크젯 프린트 헤드를 이용한 인쇄 중 토출되는 잉크 액적의 사이즈가 현저히 감소하는 문제, 주변 환경 조건(예를 들어, 주변의 온도, 습도, 먼지 등)에 따라 잉크가 쉽게 건조되어 노즐 부위에 점막을 형성함으로써 액적 토출이 불가능한 노즐 상태에까지 이르는 노즐 막힘 문제 등이 발생하고 있다. 상술한 문제들은 기판 상에 인쇄될 회로 배선의 단선 문제를 일으키며, 이에 따라 인쇄된 인쇄회로기판(PCB)은 불량 처리되게 된다.

따라서, 최근의 잉크젯 기술의 발달에 기인하여 발생하는 상기와 같은 인쇄 불량 문제를 해결할 수 있는 배선 인쇄 방법이 절실히 요구된다.

따라서, 본 발명은 산업용과 일반 프린터용으로 사용되고 있는 잉크젯 시스템의 인쇄 품질 보완에 관련된 기술로서, 1차 인쇄 완료 후 인쇄 불량이 발생한 부분에 관하여 2차 보완 인쇄하는 방식을 통하여 양질의 인쇄 품질을 갖는 인쇄물(예를 들어, 인쇄회로기판 등)을 양산하기 위한 기술을 제공한다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 인쇄용 노즐 어레이를 갖는 잉크젯 프린트 헤 드와, 상기 잉크젯 프린트 헤드와 결합된 보완용 인쇄 노즐을 포함하는 잉크젯 장치를 이용하여 기판 상에 회로 배선을 인쇄하는 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예에 따른 배선 인쇄 방법은, 상기 기판 상에 인쇄하고자 하는 회로 배선에 관한 정보가 포함된 원본 비트맵 이미지를 생성하는 단계; 상기 인쇄용 노즐 어레이를 이용하여 상기 원본 비트맵 이미지에 따른 회로 배선을 상기 기판 상에 1차 인쇄하는 단계; 상기 기판 상에 1차 인쇄된 회로 배선을 촬상한 1차 인쇄 이미지를 생성하는 단계; 상기 1차 인쇄 이미지에 근거하여 불량 인쇄된 부분에 상응하는 보완 인쇄 정보가 포함된 보완 비트맵 이미지를 생성하는 단계; 및 상기 보완용 인쇄 노즐을 이용하여 상기 보완 비트맵 이미지에 따른 해당 부분을 상기 기판 상에 2차 인쇄하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 원본 및 보완 비트맵 이미지는 상기 잉크젯 장치에 포함된 노즐로부터 토출되는 잉크 액적 1개에 의한 인쇄 크기를 1 픽셀 크기로 대응시킨 해상도(DPI)를 가질 수 있다.

여기서, 상기 원본 및 보완 비트맵 이미지는 상기 기판이 로딩될 인쇄 테이블의 전구역(全區域)을 비트맵 이미지화한 후, 상기 기판이 상기 인쇄 테이블 상에 로딩된 실제 위치에 따른 좌표에 맞추어 상기 기판 상에 인쇄될 회로 배선에 관한 정보를 대입시킴으로써 생성된 이미지 파일일 수 있다.

여기서, 상기 보완 비트맵 이미지를 생성하는 단계는, 상기 1차 인쇄 이미지를 비트맵 이미지화하는 단계; 상가 비트맵 이미지화된 1차 인쇄 이미지와 상기 원본 비트맵 이미지를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 근거하여 상기 1차 인쇄 를 통해 불량 인쇄된 부분에 상응하는 상기 보완 비트맵 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 여기서, 상기 잉크젯 프린트 헤드는, 토출될 잉크가 채워지는 복수의 압력 챔버와, 상기 복수의 압력 챔버 각각에 잉크 토출을 위한 구동력을 제공하는 압전 액츄에이터와, 상기 복수의 압력 챔버에 공급될 잉크를 담고 있는 매니폴드와, 상기 매니폴드로부터 상기 복수의 압력 챔버 각각에 잉크를 공급하기 위한 복수의 리스트릭터와, 잉크를 토출하기 위한 복수의 노즐이 상기 프린트 헤드의 길이 방향을 따라 1열 이상 배열되어 있는 상기 인쇄용 노즐 어레이를 포함할 수 있다.

이때, 상기 보완용 인쇄 노즐은 상기 잉크젯 프린트 헤드와 일체로 결합되어, 상기 잉크젯 프린트 헤드와 연동하여 움직이도록 제작될 수 있고, 또는 상기 보완용 인쇄 노즐은 상기 잉크젯 프린트 헤드와는 별개로 수평 이동할 수 있도록 제작될 수 있다. 또한, 상기 보완용 인쇄 노즐은 상기 잉크젯 프린트 헤드와는 별도로 교체 가능하도록 제작될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 1차 인쇄 완료 후 인쇄 불량이 발생한 부분에 관해 보완용 인쇄 노즐을 이용하여 2차 보완 인쇄하는 방식을 이용함으로써, 양질의 인쇄 품질이 확보됨으로써 높은 양산성을 갖는 인쇄물(예를 들어, 인쇄회로기판 등)을 제작할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이 해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 실시예에 관한 상세한 설명에 앞서, 본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 일반적인 잉크젯 장치의 구조 및 동작 원리에 관하여 먼저 설명한다.

일반적으로 잉크젯 장치는 잉크 토출 방식에 따라 크게 다음의 두 가지로 나뉠 수 있다. 그 하나는 가열 히터 등의 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발 생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크를 토출시키는 열 구동 방식의 잉크젯 프린트 헤드이고, 다른 하나는 정전기적인 인력/척력을 이용하거나 또는 전압 인가시의 압전체의 변형력을 이용함으로써 잉크를 토출시키는 전기 구동 방식의 잉크젯 프린트 헤드이다.

상기 두 종류의 잉크젯 프린트 헤드 중 어떤 것도 본 발명에 응용 가능함은 물론인 바, 첨부된 도 1 내지 도 4는 그 중에서도 특히 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 경우를 예시한 것에 불과함을 명확히 해둔다.

도 1은 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 수직 단면도이다. 또한, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 압전 방식의 잉크제 프린트 헤드의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드(100)는, 다수의 압력 챔버(103)를 포함하는 잉크 유로와, 상기 다수의 압력 챔버(103) 각각에 잉크의 토출을 위한 구동력을 제공하는 압전 액츄에이터(130)와, 상기 잉크 유로 내에 설치되어 잉크의 역류를 차단하는 다수의 일방향 셔터(122)를 구비한다.

상기 잉크 유로는, 토출될 잉크가 채워지며 잉크를 토출시키기 위한 압력 변화를 발생시키는 다수의 압력 챔버(103)와, 다수의 압력 챔버(103)에 공급될 잉크를 담고 있는 매니폴드(101)와, 매니폴드(101)로부터 다수의 압력 챔버(103) 각각 에 잉크를 공급하기 위한 다수의 리스트릭터(102)와, 다수의 압력 챔버(103)로부터 잉크를 토출하기 위한 다수의 노즐(105)을 포함한다.

여기서, 다수의 노즐(105)은 도 1을 통해 도시된 바와 같이 잉크젯 프린트 헤드(100)의 길이 방향을 따라 어레이 형태로 배열될 수 있다. 특히, 도 1에서는 다수의 노즐(105)이 프린트 헤드의 길이 방향을 따라 1열로 배열된 경우를 예를 들었지만, 다수의 노즐(105)은 프린트 헤드의 길이 방향을 따라 2열 이상의 배열을 갖도록 형성될 수도 있음은 물론이라 할 것이다.

또한, 도 1에서는 도면 도시의 편의를 위해 노즐(105)의 개수를 5개로만 도시하였지만, 구비되는 노즐(105)의 개수에도 특별한 제한이 없음은 물론이다.

압력 챔버(103)와 노즐(105) 사이에는 압전 액츄에이터(130)에 의해 압력 챔버(103)에서 발생된 에너지를 노즐(105) 쪽으로 집중시키고 급격한 압력 변화를 완충하기 위한 댐퍼(104)가 마련될 수 있다.

상기와 같이 잉크 유로를 형성하는 구성 요소들은 적층된 복수의 유로 플레이트(111, 112, 113)에 형성된다. 예컨대, 복수의 유로 플레이트(111, 112, 113)는 도시된 바와 같이 제1 유로 플레이트(111), 제2 유로 플레이트(112) 및 제3 유로 플레이트(113)로 구성될 수 있다.

구체적으로는 제1 유로 플레이트(111)의 저면에 다수의 압력 챔버(103)가 소정 깊이로 형성된다. 다수의 압력 챔버(103)는 나란히 배열되어 있으며, 그 각각은 잉크의 흐름 방향으로 보다 긴 직육면체의 형상을 가질 수 있다. 그리고, 제1 유로 플레이트(111)의 압력 챔버(103)의 상부벽을 이루는 부위는 압전 액츄에이터(130) 의 구동에 의해 변형되는 진동판(107)의 역할을 하게 된다.

제2 유로 플레이트(112)에 매니폴드(101)가 형성된다. 매니폴드(101)는 도시된 바와 같이 제2 유로 플레이트(112)를 수직으로 관통하여 형성될 수도 있고, 제2 유로 플레이트(112)의 상면으로부터 소정 깊이로 형성될 수도 있다. 그리고 제2 유로 플레이트(112)에는 매니폴드(101)와 다수의 압력 챔버(103) 각각의 일단부를 연결하는 다수의 리스트릭터(102)가 형성된다. 리스트릭터(102)는 도시된 바와 같이 제2 유로 플레이트(112)의 상면으로부터 소정 깊이로 형성될 수 있다. 또한, 제2 유로 플레이트(112)에는 다수의 압력 챔버(103) 각각의 타단부에 대응되는 위치에 압력 챔버(103)와 노즐(105)을 연결하는 댐퍼(104)가 수직으로 관통 형성된다.

제3 유로 플레이트(113)에는 댐퍼(104)에 대응되는 위치에 노즐(105)이 관통 형성된다. 그리고 노즐(105)은 출구쪽으로 가면서 점차 단면적이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 세 개의 유로 플레이트(111, 112, 113)는 각각 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 실리콘 기판의 표면을 반도체 공정에 의해 미세 가공함으로써 잉크 유로를 다양하게 형성할 수 있게 된다. 다만, 이에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 세 개의 유로 플레이트(111, 112, 113) 각각은 실리콘 기판이 아니더라도 가공성이 우수한 다른 기판으로 이루어질 수도 있다.

한편, 위에서는 잉크 유로를 이루는 구성 요소들이 세 개의 유로 플레이트(111, 112, 113)에 나뉘어져 배치된 것으로 도시되고 설명되었지만, 이러한 잉크 유로의 배치 구조는 단지 예시적인 것이다. 즉, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤 드(100)에는 다양한 구성의 잉크 유로가 마련될 수 있으며, 이러한 잉크 유로는 세 개의 유로 플레이트(111, 112, 113)가 아니라 그보다 많거나 적은 유로 플레이트에 형성될 수도 있다.

압전 액츄에이터(130)는 압력 챔버(103)가 형성된 제1 유로 플레이트(111)의 상부에 형성되어, 압력 챔버(103)에 잉크의 토출을 위한 구동력을 제공하는 역할을 한다. 이와 같은 압전 액츄에이터(130)는 비록 도면을 통해 구체적으로 도시하지는 않았지만, 공통 전극의 역할을 하는 하부 전극과, 전압의 인가에 따라 변형되는 압전막(예를 들어, PZT막 등)과, 구동 전극의 역할을 하는 상부 전극이 제1 유로 플레이트(111) 위에 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.

또한, 일방향 셔터(122)는 다수의 리스트릭터(102) 출구에 각각 설치된다. 여기서, 일방향 셔터(122)는 리스트릭터(102)로부터 압력 챔버(103)로 잉크가 공급될 때에는 리스트릭터(102)를 개방시키고, 압력 챔버(103)로부터 상기 노즐(105)을 통해 잉크가 토출될 때에는 리스트릭터(102)를 막아 잉크의 역류를 차단하는 역할을 하게 된다. 다만, 이와 같은 일방향 셔터(122)는 잉크젯 프린트 헤드(100)의 작동시 잉크의 역류 방지 효율을 높이기 위해 기능적으로 추가된 부가적 구성 요소에 불과하므로, 생략되어도 무방함은 물론이다.

이제, 도 3 및 도 4를 참조하여 도 1 및 도 2에 도시된 잉크젯 프린트 헤드(100)의 동작 원리를 간략히 설명하기로 한다.

먼저 도 3을 참조하면, 잉크의 토출을 위해 압전 액츄에이터(130)가 구동되 면, 그 하부의 진동판(107)이 변형되면서 압력 챔버(103)의 부피가 감소하게 된다. 이에 따른 압력 챔버(103) 내의 압력 증가에 의해 압력 챔버(103) 내의 잉크는 댐퍼(104)와 노즐(105)을 통해 외부로 토출된다. 이때, 압력 챔버(103) 내의 압력 증가로 인해 일방향 셔터(122)는 아래쪽으로 휨 변형되면서 리스트릭터(102)의 출구를 막게 되므로, 압력 챔버(103)로부터 리스트릭터(102)로 향하는 잉크의 역류는 완전히 차단될 수 있다.

상기와 같은 원리에 따라 잉크의 토출이 이루어진 후, 도 4에 도시된 바와 같이 진동판(107)이 원 상태로 복원되면, 압력 챔버(103)의 부피는 다시 증가하게 된다. 이에 따른 압력 챔버(103) 내의 압력 변화에 의해 일방향 셔터(122)는 위쪽으로 휨 변형되면서 리스트릭터(102)의 출구를 개방하게 된다. 따라서, 매니폴드(101)에 저장된 잉크가 리스트릭터(102)를 통해 압력 챔버(103) 내로 유입된다.

상술한 바와 같이 도 1 및 도 2에 도시된 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드(100)에서는 압전 액츄에이터(130)의 구동 여부에 따른 압력 챔버(103) 내의 압력 변화에 의해 잉크의 토출 여부가 결정된다.

이제까지는 일반적인 잉크젯 장치(특히, 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드)에 관하여 살펴보았다. 이하에서는 본 발명의 배선 인쇄 방법의 실제적인 구현을 위해 필요한 잉크젯 장치(즉, 보완용 인쇄 노즐을 별개로 더 구비하고 있는 잉크젯 장치)에 관하여 도 6을 참조하여 먼저 설명한 후, 도 6의 잉크젯 장치를 이용한 본 발명의 실시예에 따른 배선 인쇄 방법에 관하여 도 5를 중심으로 도 7a 내지 도 7e 를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 6은 보완용 인쇄 노즐을 포함하는 잉크젯 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배선 인쇄 방법의 실제 구현에 이용될 잉크젯 장치는, 앞서 도 1 내지 도 4를 통해서 예시적으로 설명한 잉크젯 프린트 헤드(100)와 더불어, 보완용 인쇄 노즐(170)을 더 포함하고 있다.

여기서, 보완용 인쇄 노즐(170)은 잉크젯 프린트 헤드(100)에 결합됨으로써, 잉크젯 프린트 헤드(100) 자체에 구비된 노즐 어레이(이하, 이를 보완용 인쇄 노즐(170)과의 구분의 편의를 위해 '인쇄용 노즐 어레이'라 명명함)와는 별도로 작동한다. 보다 구체적으로는, 잉크젯 프린트 헤드(100)에 구비된 인쇄용 노즐 어레이를 이용한 1차 인쇄 과정에서 일부 노즐에 불량이 있어, 기판 상에 1차 인쇄된 회로 배선에 인쇄 불량 부분이 발생한 경우, 그 인쇄 불량 부분에 관한 2차의 보완 인쇄 과정은 상기 보완용 인쇄 노즐(170)에 의해 수행될 수 있다. 이는 후술할 도 5의 설명을 통해 보다 명확히 이해될 수 있을 것이다.

이때, 보완용 인쇄 노즐(170)은 잉크젯 프린트 헤드(100)와 다음의 두 가지 방식으로 결합되어 있을 수 있다. 첫번째로는, 보완용 인쇄 노즐(170)이 잉크젯 프린트 헤드(100)와는 일체로 결합됨으로써, 그 잉크젯 프린트 헤드(100)의 움직임과 함께 연동하여 움직이도록 제작될 수 있을 것이다.

또는 두번째로서, 보완용 인쇄 노즐(170)이 잉크젯 프린트 헤드(100)와는 별 개로 움직일 수 있도록 제작될 수도 있다. 예를 들어, 도 6의 경우, 보완용 인쇄 노즐(170)은 잉크젯 프린트 헤드(100)에 완전히 고정 결합되어 있는 것이 아니라, 헤드 일면에 설치된 수평 이동 장치(180)를 통해 그 헤드와는 독립적으로 수평 이동 가능하도록 구성되고 있음이 바로 그 예이다.

특히, 상기와 같이 보완용 인쇄 노즐(170)이 독립적으로 수평 이동 가능하도록 제작되는 경우에는 잉크젯 프린트 헤드(100)를 이동시키지 않더라도 불량 인쇄 부분으로 이동하여 보완 인쇄할 수 있는 이점이 있음은 물론, 잉크젯 프린트 헤드(100)에 구비된 노즐 어레이 중 수리 또는 복구가 불가능한 상태에 이른 노즐의 위치로 옮겨가 그 노즐을 대체할 수 있는 이점 또한 존재한다.

또한, 보완용 인쇄 노즐(170)은 잉크젯 프린트 헤드(100)와는 별개로 상시 교체 가능하도록 제작될 수 있다. 아울러, 보완용 인쇄 노즐(170)의 그 노즐 부위를 투명 부재를 이용하여 제작하게 되면, 노즐 막힘 상태, 잉크 불량 및 건조 상태 등도 함께 확인할 수 있어 그 교체 및 수리 시기를 쉽게 확인할 수 있는 이점이 있을 수 있다.

도 6에서는 도면 도시의 편의상 보완용 인쇄 노즐(170)로서 싱글 노즐이 이용되는 경우를 도시하였지만, 보완용 인쇄 노즐(170)의 노즐 개수, 구비 위치 등에 특별한 제한이 없음은 물론이다. 이하 도 6에 도시된 바와 같은 잉크젯 장치를 이용한 본 발명의 실시예에 따른 배선 인쇄 방법을 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배선 인쇄 방법을 나타낸 순서도이다.

도 5의 단계 S510을 참조하면, 먼저, 기판 상에 인쇄하고자 하는 회로 배선에 관한 원본 비트맵 이미지를 생성한다.

여기서, 원본 비트맵 이미지란 인쇄회로기판(printed circuit board)의 경우그 인쇄회로기판에 인쇄될 각각의 회로 배선(즉, 메탈 라인과 같은 도전성 라인(conductive line))에 관한 좌표 정보를 포함하고 있는 비트맵 이미지를 말한다.

상기와 같은 원본 비트맵 이미지는 아래의 과정을 통해 생성된다.

먼저, 기판 상에 인쇄하고자 하는 회로 배선이 "H"형상의 라인인 경우를 가정할 때, 이는 최초에 도 7a에 도시된 바와 같이 그 배선이 인쇄될 위치 좌표에 맞추어 비트맵 파일로서 미리 준비되게 된다. 가장 단순화된 비트맵 파일의 경우, 배선이 인쇄될 좌표에 해당하는 픽셀(pixel)들(도 7a의 경우는 음영 표시된 각각의 네모칸들을 의미함)에는 바이너리(binary) 1을 부여하고, 이외의 좌표에 해당하는 픽셀들에는 바이너리 0을 일괄 부여하는 방식(물론 그 반대일 수 있음)에 의하게 될 것이다.

다만, 도 7a는 회로 배선이 실제 인쇄될 대상물(즉, 기판(210))만을 기준으로 생성한 비트맵 파일이므로, 잉크젯 장치를 이용한 실제 인쇄 과정에 적용하기 위해서는 이를 인쇄 테이블(200)을 기준한 도 7c의 파일 형태로 변환시킬 필요가 있다.

도 7c에 도시된 바와 같이, 원본 비트맵 이미지는 기판(210)이 로딩될 인쇄 테이블(200)의 전구역(全區域)을 비트맵 이미지화한 후, 기판(210)이 그 인쇄 테이블(200) 상에 로딩된 실제 위치(도 7b 참조)에 따른 좌표에 맞추어 그 기판(210) 상에 인쇄될 회로 배선에 관한 정보를 대입시킴으로써 생성된다(이는 후술할 도 7e의 보완 비트맵 이미지의 경우도 흡사함).

이에 따라, 도 7a의 비트맵 파일에 따른 구좌표들(즉, 도 7a의 P(0, 0)을 기준으로 한 좌표들)은 도 7c에서 인쇄 테이블(200)을 기준(즉, 도 7c의 P_new(0, 0)을 기준)으로 한 신좌표들(즉, 도 7c의 P_new(x,y)를 기준으로 한 좌표들)로 변경된다.

이때, 도 7c의 원본 비트맵 이미지(후술할 도 7e의 보완 비트맵 이미지도 동일함)의 1 픽셀은 잉크젯 장치의 노즐로부터 토출될 잉크 액적 1개에 의한 인쇄 크기와 동일한 크기로 대응시킬 수 있다. 이 경우, 본 단계(S510)를 통해 생성되는 원본 비트맵 이미지는 잉크젯 장치에 포함된 노즐로부터 토출되는 잉크 액적 1개에 의한 인쇄 크기를 1 픽셀 크기로 대응시킨 해상도(DPI, dot per inch)를 갖게 될 것이다. 다만, 원본 비트맵 이미지가 갖는 해상도는 설계 사양에 따라 다양히 조정 또는 변화될 수 있는 것임은 물론이라 할 것이다.

상술한 바와 같이, 기판 상에 인쇄할 회로 배선에 관한 원본 비트맵 이미지를 생성한 이후에는, 그 원본 비트맵 이미지에 따라 잉크젯 장치를 이용하여 실제로 기판 상에 회로 배선을 인쇄한다(도 5의 단계 S520). 본 명세서에서는 이와 같이 원본 비트맵 이미지에 근거한 배선 인쇄 과정을 이후 설명할 보완 인쇄 과정과의 구분의 편의를 위해 1차 인쇄 과정이라 명명하기로 한다.

예를 들어, 1차 인쇄 과정은 원본 비트맵 이미지에 근거하여, 도 6에 도시된 잉크젯 장치 중 잉크젯 프린트헤드에 구비된 인쇄용 노즐 어레이 중에서 회로 배선 이 인쇄될 좌표들(즉, 픽셀들)과 맵핑된 노즐들은 해당 좌표 위치에서 잉크 액적을 토출하고, 그렇지 않은 노즐들은 잉크 토출을 중지하는 방식으로 진행될 것이다. 이때, 잉크젯 프린트 헤드는 X축 및 Y축 방향으로 모두 이동 가능하도록 구성됨으로써,임의의 순서에 따라 X축 방향의 1열을 모두 인쇄 후, Y축 방향으로 이동하여 그 다음의 1열을 모두 인쇄하는 방식으로 배선 인쇄를 진행할 수도 있다.

또는, 일반적인 잉크젯 시스템에서는 잉크젯 프린트 헤드가 어느 일 방향으로의 인쇄만 수행하도록 구성될 수 있다. 즉, 잉크젯 프린트 헤드는 예를 들어 X축 방향으로만 수평 이동하면서 배선 인쇄를 수행하도록 구성되고, 대신에 인쇄 테이블이 그 인쇄 순서에 맞추어 연동하여 Y축 방향으로 이동함으로써, 인쇄 대상물(즉, 기판)의 2차원 영역 전체에 관한 배선 인쇄를 수행하는 방식이 바로 그것이다.

다만, 상기와 같은 배선 인쇄 과정에서 발생하는 인쇄 불량의 문제는 제품의 양산 단계에서 반드시 해결하여야만 하는 매우 시급하고도 중요한 문제이다. 종래의 경우에는 노즐 막힘, 불량, 오동작 등으로 인한 인쇄 불량이 발생한 인쇄회로기판(PCB)의 경우 그대로 불량 처리되어 폐기될 수 밖에 없었다. 이는 인쇄회로기판의 제작 과정에서 양산성을 크게 떨어뜨리고, 그 비용 및 시간의 증가로 인해 제품 단가를 끌어올리는 핵심적 원인이 되어 왔다.

즉, 종래 방식에 의하면, 잉크젯 장치를 이용한 인쇄가 진행되고 있는 도중에 노즐 막힘으로 인한 인쇄 불량이 발생하였을 시, 이를 보완할 수 있는 방법이 없었다. 또한, 종래 방식에 의하면, 인쇄 불량이 발생한 불량 픽셀의 위치 정보를 확인할 수 있는 방법이 없었으며, 이에 따라 인쇄 이미지를 부분적으로 보완하여 재차 인쇄할 수 있는 방법이 없었다.

따라서, 본 발명에서는 예를 들어 도 6에 도시된 잉크젯 장치 중 보완용 인쇄 노즐(170)을 이용한 2차적인 보완 인쇄 방법을 통해 상기와 같은 인쇄 불량의 문제를 근본적으로 해결함으로써, 양산성을 크게 개선함은 물론, 제품 신뢰성을 높이고, 제품 단가 또한 크게 줄일 수 있는 배선 인쇄 방법을 제시한다. 이는 후술할 단계 S530 내지 단계 S570의 설명을 통해 보다 명확히 이해될 수 있을 것이다.

단계 S530을 참조하면, 본 발명에서는 앞선 단계를 통해 1차 인쇄된 회로 배선을 촬상한 이미지 파일(이하, 이를 1차 인쇄 이미지라 함)을 획득한다. 종래 방식에 의할 때에도 인쇄 불량의 감별을 위해 촬상 장치를 이용한 인쇄 이미지 육안 확인 작업 등은 존재하였던 것인 바, 그 촬상 방법에 관한 상세한 설명은 생략한다.

다만, 본 발명에서는 종래 방식과 같은 육안 확인 작업을 수행하는 것은 아니며, 이미지 처리에 따른 이미지의 자동 분석 작업을 수행하게 된다.

즉, 본 발명에서는 단계 S530을 통해 획득된 1차 인쇄 이미지를 비트맵 이미지화 한 후(도 5의 단계 S540), 그 비트맵 이미지화된 1차 인쇄 이미지와 본래의 원본 비트맵 이미지를 비교함으로써(도 5의 단계 S550), 1차 인쇄 과정에서 인쇄 불량이 발생한 부분을 확인해낸다.

이때, 도 7d는 도 5의 단계 S530을 통해 획득된 1차 인쇄 이미지가 단계 S540을 거치면서 비트맵 이미지로서 변환 처리된 경우의 일 예를 도시하고 있다. 도 7d의 비트맵 이미지화된 1차 인쇄 이미지를 살펴보면, 불량 인쇄 부분이 존재함을 확인할 수 있다.

따라서, 도 7d의 비트맵 이미지화된 1차 인쇄 이미지와 도 7c의 원본 비트맵 이미지를 비교하게 되면, 인쇄 불량이 발생한 부분(즉, 도 7e에서 음영 표시된 부분)에 관한 정확한 좌표를 찾아낼 수 있다.

이후, 본 발명에서는 상기 비교 결과에 근거함으로써, 1차 인쇄를 통해 불량 인쇄된 부분에 상응하는 보완 인쇄 정보(즉, 보완 인쇄가 필요한 좌표 정보)가 포함된 보완 비트맵 이미지를 생성한다(도 5의 단계 S560).

본 단계를 통해 생성된 보완 비트맵 이미지는 도 7e와 같을 수 있으며, 이와 같은 보완 비트맵 이미지에 따른 불량 인쇄 부분을 본 발명의 잉크젯 장치 중에서도 특히 보완용 인쇄 노즐(170)을 이용하여 기판 상에 2차 인쇄됨으로써(도 5의 단계 S570), 인쇄 불량의 문제가 보정된 양품의 인쇄회로기판이 완성될 수 있다.

도 5의 단계 S570에서의 보완용 인쇄 노즐(170)을 이용한 2차 인쇄 과정은 다음과 같이 진행될 수 있다. 즉, 잉크젯 시스템에 있어서 잉크가 토출되는 노즐의 헤드위치와 인쇄 테이블의 위치는 좌표화되어 매우 정밀하게 제어되고 있고, 원본 비트맵 이미지에 근거한 1차 인쇄 과정은 그 잉크젯 시스템 상에서 모두 기록되도록 되어 있는 바, 이를 이용하면 보완 비트맵 이미지에 포함된 불량 인쇄 부분에 관한 해당 좌표(즉, 보완 인쇄 지점)로 보완용 인쇄 노즐(170)을 정확하게 위치 이동시킬 수 있으며, 이에 따른 보완 인쇄 과정을 통해 완전한 회로 배선을 완성시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면 1차 인쇄 완료 후 인쇄 불량이 발생한 부분에 관하여 이미지 프로세싱을 통해 재생성해낸 보완 비트맵 이미지에 근거하여, 잉크젯 장치에 추가로 구비된 보완용 인쇄 노즐(170)을 이용하여 2차 보완 인쇄하는 방식을 이용함으로써, 양질의 인쇄 품질 및 높은 양산성을 갖는 인쇄물(예를 들어, 인쇄회로기판 등)을 제작할 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 분해 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 수직 단면도.

도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 압전 방식의 잉크제 프린트 헤드의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배선 인쇄 방법을 나타낸 순서도.

도 6은 도 5에 따른 배선 인쇄 방법의 구현을 위해, 보완용 인쇄 노즐을 포함하는 잉크젯 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 7a는 기판 상에 인쇄될 회로 배선에 관한 정보가 포함된 비트맵 이미지 파일을 예시한 도면.

도 7b는 인쇄 테이블에 로딩된 기판의 위치를 예시한 도면.

도 7c는 도 6b에 도시된 기판의 로딩 위치에 따른 좌표에 맞추어 도 6a에 도시된 회로 배선 정보가 대입된 원본 비트맵 이미지를 도시한 도면.

도 7d는 1차 인쇄 과정에서 인쇄 불량이 발생한 경우를 가정한 1차 인쇄 이미지를 예시한 도면.

도 7e는 도 6d에 도시된 1차 인쇄 이미지에 근거하여 생성한 보완 비트맵 이미지를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 잉크젯 프린트 헤드 101 : 매니폴드

102 : 리스트릭터 103 : 압력 챔버

104 : 댐퍼 105 : 노즐

107 : 진동판 111 : 유로 플레이트

130 : 압전 액츄에이터 170 : 보완용 인쇄 노즐

180 : 수평 이동 장치

Claims (8)

1. 인쇄용 노즐 어레이를 갖는 잉크젯 프린트 헤드와, 상기 잉크젯 프린트 헤드와 결합된 보완용 인쇄 노즐을 포함하는 잉크젯 장치를 이용하여 기판 상에 회로 배선을 인쇄하는 방법에 있어서,

   상기 기판 상에 인쇄하고자 하는 회로 배선에 관한 정보가 포함된 원본 비트맵 이미지를 생성하는 단계;

   상기 인쇄용 노즐 어레이를 이용하여 상기 원본 비트맵 이미지에 따른 회로 배선을 상기 기판 상에 1차 인쇄하는 단계;

   상기 기판 상에 1차 인쇄된 회로 배선을 촬상한 1차 인쇄 이미지를 생성하는 단계;

   상기 1차 인쇄 이미지에 근거하여 불량 인쇄된 부분에 상응하는 보완 인쇄 정보가 포함된 보완 비트맵 이미지를 생성하는 단계; 및

   상기 보완용 인쇄 노즐을 이용하여 상기 보완 비트맵 이미지에 따른 해당 부분을 상기 기판 상에 2차 인쇄하는 단계를 포함하되,

   상기 보완 비트맵 이미지를 생성하는 단계는,

   상기 1차 인쇄 이미지를 비트맵 이미지화하는 단계;

   상기 비트맵 이미지화된 1차 인쇄 이미지와 상기 원본 비트맵 이미지를 비교하는 단계; 및

   상기 비교 결과에 근거하여 상기 1차 인쇄를 통해 불량 인쇄된 부분에 상응하는 상기 보완 비트맵 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 잉크젯 장치를 이용한 배선 인쇄 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 원본 및 보완 비트맵 이미지는 상기 잉크젯 장치에 포함된 노즐로부터 토출되는 잉크 액적 1개에 의한 인쇄 크기를 1 픽셀 크기로 대응시킨 해상도(DPI)를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치를 이용한 배선 인쇄 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 원본 및 보완 비트맵 이미지는 상기 기판이 로딩될 인쇄 테이블의 전구역(全區域)을 비트맵 이미지화한 후, 상기 기판이 상기 인쇄 테이블 상에 로딩된 실제 위치에 따른 좌표에 맞추어 상기 기판 상에 인쇄될 회로 배선에 관한 정보를 대입시킴으로써 생성된 이미지 파일인 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치를 이용한 배선 인쇄 방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 잉크젯 프린트 헤드는,

   토출될 잉크가 채워지는 복수의 압력 챔버와, 상기 복수의 압력 챔버 각각에 잉크 토출을 위한 구동력을 제공하는 압전 액츄에이터와, 상기 복수의 압력 챔버에 공급될 잉크를 담고 있는 매니폴드와, 상기 매니폴드로부터 상기 복수의 압력 챔버 각각에 잉크를 공급하기 위한 복수의 리스트릭터와, 잉크를 토출하기 위한 복수의 노즐이 상기 프린트 헤드의 길이 방향을 따라 1열 이상 배열되어 있는 상기 인쇄용 노즐 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치를 이용한 배선 인쇄 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 보완용 인쇄 노즐은 상기 잉크젯 프린트 헤드와 일체로 결합되어, 상기 잉크젯 프린트 헤드와 연동하여 움직이도록 제작되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치를 이용한 배선 인쇄 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 보완용 인쇄 노즐은 상기 잉크젯 프린트 헤드와는 별개로 수평 이동할 수 있도록 제작되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치를 이용한 배선 인쇄 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 보완용 인쇄 노즐은 상기 잉크젯 프린트 헤드와는 별도로 교체 가능하도록 제작되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치를 이용한 배선 인쇄 방법.

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