KR101494972B1

KR101494972B1 - 회로패턴 인쇄유닛 및 이를 구비한 회로패턴 인쇄시스템

Info

Publication number: KR101494972B1
Application number: KR20130104916A
Authority: KR
Inventors: 신기열; 배철호; 심재술
Original assignee: 영남대학교 산학협력단
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2015-02-24

Abstract

본 발명은 내부에 도전성 잉크를 수용하고 표면에 인쇄하려는 회로패턴이 음각으로 형성된 잉크 토출구를 통해 기판에 회로패턴을 인쇄하는 회로패턴 인쇄유닛과 이를 구비한 인쇄시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 회로패턴 인쇄유닛은, 내부공간에 도전성 잉크가 수용되고, 표면의 잉크 토출구는 회로패턴의 문양으로 상기 내부공간과 연통되게 음각으로 형성되며, 기판과의 접촉에 의해 외부로부터 밀폐되는 상기 잉크 토출구 내로 기판에 수직 가압된 잉크가 토출되어 회로패턴을 인쇄한다.

Description

회로패턴 인쇄유닛 및 이를 구비한 회로패턴 인쇄시스템 {Printing unit for circuit pattern and Printing system having the same}

본 발명은 회로패턴 인쇄유닛 및 이를 구비한 회로패턴 인쇄시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 도전성 잉크를 수용하고 표면에 인쇄하려는 회로패턴이 음각으로 형성된 잉크 토출구를 통해 기판에 회로패턴을 인쇄하는 회로패턴 인쇄유닛과 이를 구비한 인쇄시스템에 관한 것이다.

전자 기기의 소형, 다기능화에 따라 기판의 표면에 도전성 잉크를 이용하여 회로패턴이나 전극패턴을 인쇄하는 인쇄전자기술과 많이 사용되고 있는데, 스크린 인쇄방식과 잉크젯 인쇄방식이 주로 사용된다.

스크린 인쇄는 공개 특허 제2010-0015205호에 개시된 바와 같이, 개구 패턴을 갖는 마스크 상부에 도전성 잉크를 토출한 후, 스퀴지를 왕복 이송하여 마스크의 개구로 도전성 잉크를 낙하시켜 기판에 패턴을 인쇄하는 방식이다.

그런데, 마스크의 표면에 작은 폭과 두께로 이루어진 미세한 개구가 형성된 경우, 점성이 있는 도전성 잉크는 미세한 마스크의 개구를 통해 낙하 되기가 어렵고, 낙하 되더라도 기판 표면과의 점착력이 약해 건조과정에서 표면으로부터 쉽게 탈락되어, 반도체나 디스플레이 기판의 전극 패턴과 같은 미세한 선폭의 인쇄에는 사용될 수 없는 문제가 있다. 또한, 상당한 폭과 두께의 비교적 크게 형성된 마스크 개구를 통해 도전성 잉크를 낙하시키는 경우에도, 개구 내부에 잉크가 완전히 충전되지 않아 의도한 패턴대로 인쇄되기 어렵고, 완벽한 인쇄를 위해서는 잉크 토출과 스퀴즈 이송을 통해 개구 내부로의 반복적인 충전이 필요하다.

잉크젯 방식은 도전성 잉크를 미세한 노즐을 통해 기판 표면으로 토출시켜 인쇄하는 방식으로, 노즐에 의한 미세한 선폭의 인쇄가 가능하다는 장점이 있지만, 미세하게 토출된 잉크는 기판에 견고하게 점착되지 않아 스크린 인쇄방법과 마찬가지로 잉크가 기판 표면으로부터 탈락되는 문제가 있고, 또한 기판에 요구되는 전기적 사양에 따라 회로패턴의 두께를 조절해야 하는 경우 점착되는 잉크의 두께를 조절할 수 없는 문제가 있다.

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공개특허공보 제2010-0015205호 (발명의 명칭 : 스크린 인쇄장치 및 스크린 인쇄방법)

따라서, 본 발명의 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판의 표면에 견고하게 도전성 잉크를 점착하고 인쇄되는 잉크량을 제어할 수 있는 회로패턴 인쇄유닛 및 이를 구비한 회로패턴 인쇄시스템을 제공하는데 있다.

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상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 회로패턴 인쇄유닛은, 내부공간에 도전성 잉크가 수용되고, 표면의 잉크 토출구는 회로패턴의 문양으로 상기 내부공간과 연통되게 음각으로 형성되며, 기판과의 접촉에 의해 외부로부터 밀폐되는 상기 잉크 토출구 내로 기판에 수직 가압된 잉크가 토출되어 회로패턴을 인쇄한다.
또한, 상기 잉크 토출구가 형성된 인쇄유닛의 표면은 평면일 수 있다.
또한, 상기 잉크 토출구는 깊이 방향으로 폭이 상이하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 회로패턴 인쇄시스템은, 내부공간에 도전성 잉크가 수용되고, 표면의 잉크 토출구는 회로패턴의 문양으로 상기 내부공간과 연통되게 음각으로 형성되는 회로패턴 인쇄유닛, 상기 기판과의 접촉에 의해 외부로부터 밀폐되는 상기 잉크 토출구 내로 잉크를 기판에 가압하는 가압수단, 및 상기 가압수단을 제어하여 잉크 토출구를 통해 기판에 인쇄되는 잉크량을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 가압수단은, 내부공간에 설치되는 가압 실린더와, 가압 실린더로 압축 공기를 공급하는 콤푸레셔 및, 내부공간과 콤푸레셔를 연결하는 튜브에 설치되어, 제어부에 의해 개폐가 제어되는 밸브를 구비할 수 있다.

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본 발명에 따르면, 기판과 접촉하여 형성되는 밀폐된 공간으로 토출된 잉크가 기판 표면에 가압되어 인쇄됨에 따라, 기판 표면에 잉크가 견고하게 점착되어 미세 회로패턴의 인쇄와 같이 미세한 두께로 인쇄되더라도 탈락의 우려가 없고, 잉크 토출구를 통해 기판에 인쇄되는 잉크량을 제어하여 잉크의 두께를 자유롭게 조절할 수 있어 전기적 사양에 따라 회로패턴의 두께의 조절이 필요한 곳에 사용이 가능하며, 높은 점도의 잉크라도 쉽게 토출할 수 있어, 점도가 높은 액체의 용이한 인쇄를 위해 점도를 낮추기 위한 용제를 혼합할 필요가 없고, 또한 잉크가 퍼지지 않고 잉크 토출구의 단면에만 잉크가 점착됨에 따라 해상도 높은 인쇄가 가능하다.

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도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로패턴 인쇄시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 회로패턴 인쇄유닛의 저면도 및 이의 확대도이다.
도 3은 도 2의 A-A’선에 따른 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 따라 기판에 회로패턴을 인쇄하는 공정을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 의해 회로패턴이 인쇄된 기판의 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 인쇄되는 회로패턴의 두께가 조절되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

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이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 기판의 표면에 회로패턴을 인쇄하는 회로패턴 인쇄시스템에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로패턴 인쇄시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 회로패턴 인쇄유닛의 저면도 및 이의 확대도이며, 도 3은 도 2의 A-A’선에 따른 종단면도이며, 도 4는 본 발명에 따라 기판에 회로패턴을 인쇄하는 공정을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 따라 회로패턴이 인쇄된 기판의 도면이며, 도 6은 인쇄되는 회로패턴의 두께가 조절되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로패턴 인쇄시스템(100)은 회로패턴 인쇄유닛(10), 가압수단(20), 제어부(30)로 이루어진다.
회로패턴 인쇄유닛(10)은 내부에 공간이 형성된 용기 모양으로 이루어져, 내부에는 회로패턴(P)의 형성을 위해 점성이 있는 도전성 잉크(11)를 수용하고, 일면에는 도전성 잉크(11)가 충전되어 외부로 토출되는 잉크 토출구(12)가 형성된다.
잉크 토출구(12)는 기판(40)의 표면(S)에 인쇄할 회로패턴(P)의 문양으로 유닛(10)의 일면에 형성된다. 잉크 토출구(12)는 일단은 내부공간에 연통되고 타단은 외부에 개방되어 소정 폭(W)과 깊이(T)를 가진 음각으로 형성되는데, 내부공간에 수용된 도전성 잉크(11)가 가압되면 잉크 토출구(12) 내에 충전되어 외부로 토출된다. 잉크 토출구(12)의 폭(W)과 깊이(T)는 도전성 잉크(11)의 점도, 인쇄되는 회로패턴(P)의 폭과 두께에 따라 적절하게 형성될 수 있는데, 깊이방향으로 동일한 폭(W)으로 형성될 수도 있고, 깊이 방향으로 폭(W)이 상이하게 형성될 수도 있다. 도 2에는 깊이 방향으로 폭(W)이 상이한 복수의 홈이 연통되어 형성된 예가 도시되어 있으나, 깊이 방향으로 테이퍼지게 형성될 수 있음은 물론이다.
그리고, 잉크 토출구(12)는 유닛(10)의 표면에 수직한 방향으로 형성되는 것이 바람직한데, 이를 통해 후술하는 바와 같이 도전성 잉크(11)가 기판(40)의 표면(S)에 충분한 압력으로 토출될 수 있다. 잉크 토출구(12)는 도시된 바와 같이 내벽(14)에 의해 구획되어 다수개로 형성되는 것이 바람직하다.
잉크 토출구(12)가 형성된 회로패턴 인쇄유닛(10)의 일면은 기판(40)과의 접촉을 위해 평면으로 이루어지는 것이 바람직하다. 한편, 회로패턴 인쇄유닛(10)은 도전성 잉크(11)의 가압 또는 기판과의 접촉에 따른 충격에 의해 내면 또는 외부가 변형 또는 훼손되지 않는 강성이 있는 금속 또는 수지재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
가압수단(20)은 내부공간에 수용된 도전성 잉크(11)를 가압하여 잉크 토출구(12)로 토출시키는 구성으로, 가압실린더(21), 튜브(22), 콤푸레셔(23), 벨브(24)로 구성될 수 있다.
가압실린더(21)는 회로패턴 인쇄유닛(10)의 내부공간에 설치되어 이동에 의해 수용된 도전성 잉크(11)를 가압하여 토출시키는 구성으로, 가압 실린더(21)는 후술하는 제어부(30)에 의해 이동이 제어된다. 가압실린더(21)는 도시된 바와 같이 회로패턴 인쇄유닛(10)과 별도로 구성할 수도 있고, 회로패턴 인쇄유닛(10)의 내벽을 이루도록 구성할 수도 있다.

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콤푸레셔(23)는 압축공기를 발생시켜 튜브(22)를 통해 유닛(10)의 내부 밀폐공간으로 공급하여 가압실린더(21)를 이동시키는 구성으로, 튜브(22)에는 벨브(24)가 구비되어 공급되는 압축공기량이 제어된다. 본 발명에서의 가압수단(20)은 이에 한정되지 않고 밀폐된 유체를 가압하는 다양한 공지의 가압수단이 채용될 수 있음은 물론이다.

제어부(30)는 콤푸레셔(23)의 구동과 벨브(24)의 개폐를 제어하는 구성으로, 이에 따라 가압 실린더(21)의 이동을 제어하여 내부공간에 유입되는 압축공기의 유량을 조절한다. 본 발명에 따르면, 가압 실린더(21)의 제어에 의해 내부공간에 수용된 도전성 잉크(11)의 토출량이 조절되고, 따라서 기판(40)에 인쇄되는 회로패턴(P)의 두께(H)를 조절할 수 있는데, 이에 대해서는 후술토록 한다. 한편, 제어부(30)는 도시하지는 않았지만, 회로패턴 인쇄유닛(10)의 내부공간으로 도전성 잉크(11)를 유입을 제어하도록 도전성 잉크 공급수단(도전성 잉크 공급 챔버 및 이에 연결된 펌프 및 밸브)을 제어하도록 구성될 수도 있다.

이하, 상술한 회로패턴 인쇄시스템(100)을 이용하여 본 발명에 따라 기판(40)의 표면(S)에 회로패턴(P)을 인쇄하는 방법을 도 4 내지 6을 참조하여 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 회로패턴 인쇄유닛(10)의 내부공간에 도전성 잉크(11)를 충전하고, 인쇄할 기판(40)을 반송하여 유닛(10)의 하부에 정렬시킨 후, 기판(40)을 승강시켜 기판(40)을 유닛(10)의 잉크 토출구(12)가 형성된 일면에 접촉시킨다. 그런 다음, 콤푸레셔(23)의 압축공기를 유닛(10)의 내부공간으로 유입시켜 도 4에 도시된 바와 같이 가압실린더(21)를 이동시키면 도전성 잉크(11)가 기판(40)에 수직방향으로 가압되어 잉크 토출구(12) 내에 충전되어 기판(40) 표면(S)으로 토출된다. 토출 시, 도전성 잉크(11)는 접촉된 유닛(10)과 기판(40)에 의해 외부로부터 밀폐되어 있는 잉크 토출구(12)에 수직방향으로 충전되어 가압됨에 따라, 기판(40) 표면(S)은 물론 잉크 토출구(12)의 내벽(14)에 도전성 잉크(11)에 의한 상당한 압력이 인가된다. 따라서, 토출되는 도전성 잉크(11)는 기판(40)의 표면(S)과 잉크 토출구(12)의 내벽(14)에 상당한 점착력으로 점착될 수 있고, 잉크 토출구(12)의 형상에 따라 도전성 잉크(11)를 토출할 수 있어 원하는 회로패턴의 인쇄가 가능하다. 도 5에는 도전성 잉크(11)가 표면(S)에 높이(H)로 견고히 점착된 기판(40)이 도시되어 있다.

또한, 본 발명에 따르면 제어부(40)에 의해 가압실린더(21)의 이동이 제어될 수 있는데, 도 6에는 앞선 실시예와 비교하여 제어부(40)에 의해 적게 이동(도 4에서는 가압실린더(21)의 이동거리는 L₁이고, 도 6에서는 L₂)된 가압실린더(21)가 도시되어 있는데, 도 4에서 토출된 잉크보다 적은 양의 도전성 잉크(11)가 토출되어 도 4에 도시된 회로패턴(P)의 높이(H₁)와 비교하여 보다 작은 높이(H₂)의 회로패턴(P)이 형성된다. 이와 같이, 본 발명에 따르면 잉크 토출구(12)로 토출되는 도전성 잉크(11)의 양을 조절하여 인쇄되는 회로패턴(P)의 높이(H)를 자유롭게 조절할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 회로패턴 인쇄시스템(100)이 도전성 잉크(11)를 토출하여 기판(40)에 회로패턴(P)을 인쇄하는 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 일반 잉크를 종이, 필름, 직물지 등의 다양한 대상물에 토출하여 원하는 문양을 인쇄하는 데도 적용될 수 있음은 물론이다.

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이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10: 회로패턴 인쇄유닛 11: 도전성 잉크 12: 잉크 토출구
14: 내벽 20: 가압수단 21: 가압실린더
22 : 튜브 23: 콤프레셔 24: 벨브
30: 제어부 40: 기판 100: 회로패턴 인쇄시스템 111: 코팅액 P: 회로패턴 H: 회로패턴 두께 W: 잉크 토출구 폭 T: 잉크 토출구 깊이

Claims

기판에 회로패턴을 인쇄하는 유닛으로서,
내부공간에 도전성 잉크가 수용되고, 표면의 잉크 토출구는 회로패턴의 문양으로 상기 내부공간과 연통되게 음각으로 형성되며, 기판과의 접촉에 의해 외부로부터 밀폐되는 상기 잉크 토출구 내로 기판에 수직 가압된 잉크가 토출되어 회로패턴을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 회로패턴 인쇄유닛.
제1항에 있어서,
상기 잉크 토출구가 형성된 인쇄유닛의 표면은 평면인 것을 특징으로 하는 회로패턴 인쇄유닛.
제1항에 있어서,
상기 잉크 토출구는 깊이 방향으로 폭이 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 회로패턴 인쇄유닛.
기판에 회로패턴을 인쇄하는 시스템으로서,
내부공간에 도전성 잉크가 수용되고, 표면의 잉크 토출구는 회로패턴의 문양으로 상기 내부공간과 연통되게 음각으로 형성되는 회로패턴 인쇄유닛;
상기 기판과의 접촉에 의해 외부로부터 밀폐되는 상기 잉크 토출구 내로 잉크를 기판에 수직 가압하는 가압수단; 및
상기 가압수단을 제어하여 잉크 토출구를 통해 기판에 인쇄되는 잉크량을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로패턴 인쇄시스템.
제4항에 있어서,
상기 가압수단은,
상기 내부공간에 설치되는 가압 실린더;
상기 가압 실린더로 압축공기를 공급하는 콤푸레셔; 및
상기 내부공간과 콤푸레셔를 연결하는 튜브에 설치되어, 제어부에 의해 개폐가 제어되는 밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 회로패턴 인쇄시스템.
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