KR101201418B1 - 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법에 관한 것으로서, 기판 상에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층을 미리 정해진 패턴에 따라 제거하여 전자소자용 홈을 형성하는 단계; 상기 전자소자용 홈에 기능성 잉크를 잉크젯 프린팅 하여 전자소자를 형성하는 단계; 및 상기 전자소자와 연결되도록 전도성 잉크를 잉크젯 프린팅하여 배선을 형성하는 단계;를 포함하며, 이를 통해 내장형 전자소자를 보다 단순한 공정으로 제조할 수 있어 제조단가와 제조시간을 획기적으로 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 노즐을 통하여 잉크젯 프린팅되는 기능성 잉크를 이용하여 기판 상에 직접 전자소자를 제조하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판은 베크라이트 또는 합성수지로 형성된 절연 기판에 회로소자를 전기적으로 연결시키기 위한 회로 패턴이 형성되는 있는 것으로, 그 제조 방식은 크게 서브트렉티브(subtractive) 방식과 에디티브(additive) 방식으로 대별된다.
서브트렉티브 방식은 기판에 전체적으로 도전성 박막을 형성한 상태에서 필요로 하는 회로패턴 이외의 부분을 에칭 등에 의해 제거하는 방식이며, 에디티브 방식은 도금이나 프링팅 기술을 이용하여 기판에 직접 회로패턴를 형성하는 방식이다.
현재 인쇄회로기판의 대부분은 대표적인 서브트렉티브 방식인 에칭 방법에 의해 제조되고 있는데, 이러한 에칭 방식에 따르면 절연기판에 동박을 입혀 형성된 적층판의 표면에 회로 패턴에 대응되는 부분에만 레지스트를 도포한 후, 에칭액을 이용하여 회로패턴 이외의 부분을 용해시켜 제거함으로서 회로 패턴을 형성하게 된다.
그러나, 상기와 같은 에칭 방식에 의해 인쇄회로기판을 제조하는 경우, 전술한 바와 같이, 적층판의 형성, 레지스트 도포, 레지스트 에칭 및 수세 등의 복잡한 공정을 거쳐 형성되기 때문에, 제조 공정에 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 단가가 높으며, 또한 제조 공정 중 발생된 배출액은 환경 오염의 요소가 된다. 이를 방지하기 위해서 추가적으로 중화 또는 COD처리를 수행하여야 하는데, 이 또한 원가 상승의 요인이 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 압전 액추에이터로 구성된 잉크젯 헤드를 통하여 원하는 위치에 미세한 잉크 액적을 분사하는 잉크젯 프린팅 기술을 이용하여 전자소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여,
(a)기판 상에 절연층을 형성하는 단계;
(b) 상기 절연층을 미리 정해진 패턴에 따라 제거하여 전자소자용 홈을 형성하는 단계;
(c) 상기 전자소자용 홈에 기능성 잉크를 잉크젯 프린팅 하여 전자소자를 형성하는 단계; 및
(d) 상기 전자소자와 연결되도록 전도성 잉크를 잉크젯 프린팅하여 배선을 형성하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 (c) 단계에서, 상기 기능성 잉크는 저항성 물질을 포함하고, 상기 전자소자는 저항체(resistor)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 기능성 잉크는 전도성 물질을 포함하고, 상기 전자소자는 커패시터(capacitor) 또는 인덕터(inductor)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 절연층을 제거할 수 있는 용매를 잉크젯 프린 팅하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (d) 단계 이후에 상기 전자소자가 형성된 기판 상에 절연층을 형성하고, 상기 (b) 내지 (d) 단계를 순차적으로 수행하여 상기 전자소자를 다층으로 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자소자를 다층으로 제조하는 단계에서, 하층의 전자소자 배선과 연결되는 관통홀을 형성하도록 상기 절연층을 추가로 제거하고, 상기 관통홀에 전도성 잉크를 잉크젯 프린팅하여 다층으로 형성된 전자소자를 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법에 따르면 내장형 전자소자를 보다 단순한 공정으로 제조할 수 있어 제조단가와 제조시간을 줄일 수 있다. 또한 기존 공정에서 발생하는 환경적 문제를 해결할 수 있고 제작과정에서 고온의 공정이 필요하지 않기 때문에 가요성 기판의 사용이 가능하다는 이점이 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조 방법의 흐름도를, 도 2는 그 과정을 도식화한 도면이다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법은, 기판 상에 절연층을 형성하는 단계(S10); 상기 절연층을 미리 정해진 패턴에 따라 제거하여 전자소자용 홈을 형성하는 단계(S20); 상기 전자소자용 홈에 기능성 잉크를 잉크젯 프린팅 하여 전자소자를 형성하는 단계(S30); 및 상기 전자소자와 연결되도록 전도성 잉크를 잉크젯 프린팅하여 배선을 형성하는 단계(S40);를 포함한다.
기판(10)에 잉크젯 프린팅을 이용하여 전자소자를 형성하기 위해, 먼저 기판(10)을 준비한다. 준비된 기판(10)은 그 표면의 이물질들을 제거하기 위해 산소 또는 아르곤을 이용한 플라즈마 표면처리가 수행될 수 있다.
이 때, 사용되는 기판은 실리콘 또는 유리와 같이 강성(rigidity)을 가진 기판이거나 폴리이미드와 같은 가요성(flexibility)의 기판이 사용될 수 있다.
이와 같이, 표면처리가 완료된 기판 상에 절연층(20)을 형성한다(S10). 절연층(20)을 형성하는 물질은, 절연성을 가진 물질이면 특별히 한정되지 않으나 예를 들면 PVP 또는 SU8과 같은 고분자 물질이 사용될 수 있다. 절연층의 코팅은 잉크젯 프린팅, 스크린 인쇄, 스핀 코팅 등에 의해 이루어질 수 있다. 특히, 잉크젯 프린팅을 이용하여 절연층을 코팅할 때에는 기판의 온도를 35℃ 정도로 유지해 주는 것이 바람직하며, 스크린 인쇄 또는 스핀 코팅을 이용하여 절연층을 형성할 때에는 기판의 온도를 상온으로 유지시켜 주는 것이 바람직하다.
절연층(20)을 미리 정해진 패턴에 따라 제거하여 전자소자용 홈(30)을 형성한다(S20). 전자소자용 홈을 형성하기 위해, 절연층을 제거할 수 있는 용매(21)를 잉크젯 헤드(22)로부터 분사하여 상기 홈을 형성할 수 있다. 절연층을 식각할 수 있는 용매를 분사할 때 기판의 온도를 80℃ 까지 올려주는 것이 바람직하다.
한편, 절연층을 식각하는 과정은 상술한 잉크젯 프린팅 뿐만 아니라 UV를 이용한 포토리소그라피 공정이나 레이저를 이용하여 수행될 수 있다.
이후, 상기 전자소자용 홈에 기능성 잉크(31)를 잉크젯 헤드(22)로부터 분사하여 전자소자(40)를 형성한다(S30). 상기 전자소자용 홈에 기능성 잉크를 분사할 때에는 기판의 온도를 45℃ 정도로 유지시켜주는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 전자소자와 연결되도록 전도성 잉크(41)를 잉크젯 헤드(22)로부터 분사하여 배선(50)을 형성한다(S40). 배선을 형성하는 공정에서는 상기 절연층이 어느 정도 소수성을 띄기 때문에 별도의 표면처리를 하지 않아도 된다. 하지만, 원하는 선폭을 얻기 위해 필요한 경우 플라즈마 표면처리를 해 줄 수 있다. 예를 들면, 좁은 선폭의 배선을 형성할 경우 C4F8과 같은 플루오린(fluorine)기를 포함하는 가스를 이용하여 표면을 플라즈마 처리하여 소수성 표면으로 만들 수 있고, 비교적 넓은 선폭의 배선을 형성할 경우 플라즈마를 이용하여 기판을 소수처리한 후에 산소 플라즈마 처리를 하여 기판의 소수성을 낮출 수 있다.
도 2(b)에는 상기 기능성 잉크(41)가 저항성 물질을 포함하고 있어, 제조되는 전자소자가 저항체(resistor)(42)인 경우를 나타낸 도면이다.
한편, 도 4 및 도 5에는 절연층을 다양한 패턴으로 제거한 후, 제거된 홈에 전도성 잉크를 충전하여 제조된 커패시터(capacitor)(43) 또는 인덕터(inductor)(44)의 평면도 및 단면도가 도시되어 있다. 이 경우, 커패시터 또는 인덕터의 형상은 미리 정해진 패턴에 따라 상기 절연층을 제거함으로써 결정될 수 있다.
도 3은 기판에 절연층을 형성함에 있어서 기판의 일부에만 절연층을 형성하여 전자소자를 제조하는 단계를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기판에 절연층을 형성하는 공정(S10)에 있어서, 상기 절연층이 기판 전면이 아닌 원하는 일부분에만 코팅될 수 있다. 이와 같이, 절연층을 기판에 부분적으로 코팅함으로써, 제조되는 전자소자의 두께와 종횡비를 증가시킬 수 있으며, 각각의 전자소자들 사이를 단절시키는 역할과 전자소자가 변형되지 않도록 지지하는 역할도 할 수 있다.
도 6은 상술한 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법을 이용하여 다층으로 제조된 전자소자를 나타낸 도면이다.
즉, 기제조된 전자소자 상에 상술한 전자소자 제조방법의 단계를 반복적으로 수행함으로써 다층 구조(20a, 20b)를 가진 전자소자를 제조할 수 있다.
예를 들면, 전도성 잉크를 잉크젯 프린팅하여 배선을 형성하는 단계(S40) 이후에, 전자소자가 형성된 기판 상에 다시 절연층을 형성하고, 절연층을 미리 정해진 패턴에 따라 제거하여 전자소자용 홈을 형성하고, 전자소자용 홈에 기능성 잉크를 잉크젯 프린팅하여 전자소자를 형성하고, 전자소자와 연결되도록 전도성 잉크를 잉크젯 프린팅하여 배선을 형성함으로써, 전자소자를 다층으로 제조할 수 있다.
도 7은 병렬 또는 직렬로 연결된 다층으로 제조된 전자소자의 단면도를 도시한 도면이다.
이 경우, 하층의 배선(50a, 50b)과 연결되는 관통홀(31a, 31b)을 형성하도록 절연층(20b, 20c)을 추가로 제거하고, 상기 관통홀에 전도성 잉크를 잉크젯 프린팅하여 다층으로 형성된 전자소자를 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법의 단계별 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법의 단계별 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 커패시터의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 인덕터의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 다층 전자소자의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 다층 전자소자의 구성도이다.
Claims (6)
- (a) 기판 상에 절연층을 형성하는 단계;(b) 상기 절연층을 미리 정해진 패턴에 따라 제거하여 전자소자용 홈을 형성하는 단계;(c) 상기 전자소자용 홈에 기능성 잉크를 잉크젯 프린팅 하여 전자소자를 형성하는 단계; 및(d) 상기 전자소자와 연결되도록 전도성 잉크를 잉크젯 프린팅하여 배선을 형성하는 단계;를 포함하고,상기 (b) 단계는, 상기 절연층을 제거할 수 있는 용매를 잉크젯 프린팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 (c) 단계에서,상기 기능성 잉크는 비전도성 물질을 포함하고,상기 전자소자는 저항체(resistor)인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 (c) 단계에서,상기 기능성 잉크는 전도성 물질을 포함하고,상기 전자소자는 커패시터(capacitor) 또는 인덕터(inductor)인 것을 특징으 로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 (d) 단계 이후에 상기 전자소자가 형성된 기판 상에 절연층을 형성하고, 상기 (b) 내지 (d) 단계를 순차적으로 수행하여 상기 전자소자를 다층으로 제조하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법.
- 제5항에 있어서,상기 전자소자를 다층으로 제조하는 단계에서,하층의 배선과 연결되는 관통홀을 형성하도록 상기 절연층을 추가로 제거하고, 상기 관통홀에 전도성 잉크를 잉크젯 프린팅하여 다층으로 형성된 전자소자를 직렬 또는 병렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전자소자 제조방법.
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