KR102320219B1 - 3차원 프린팅 방법 - Google Patents

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KR102320219B1
KR102320219B1 KR1020170020133A KR20170020133A KR102320219B1 KR 102320219 B1 KR102320219 B1 KR 102320219B1 KR 1020170020133 A KR1020170020133 A KR 1020170020133A KR 20170020133 A KR20170020133 A KR 20170020133A KR 102320219 B1 KR102320219 B1 KR 102320219B1
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한국전자통신연구원
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Abstract

제 1 물질을 포함하는 제 1 층을 형성하는 것, 상기 제 1 층은 제 1 영역 및 제 2 영역을 갖고, 상기 제 1 층의 상기 제 1 영역 상에 미세 구조들을 형성하는 것, 및 상기 제 1 층의 상기 제 2 영역 상에 제 2 물질을 포함하는 제 2 층을 형성하는 것을 포함하는 3차원 프린팅 방법을 제공하되, 상기 제 1 층의 상기 제 1 영역은 소수성을 갖고, 상기 제 1 층의 상기 제 2 영역은 친수성을 갖고, 상기 미세 구조들은 상기 제 1 층을 형성하는 공정과 동일한 공정에서 연속적으로 형성될 수 있다.

Description

3차원 프린팅 방법{METHOD FOR 3-DIMENSION PRINTING}
본 발명은 3차원 프린팅 방법에 관한 것으로, 상세하게는 이종 소재를 사용하는 3차원 프린팅 방법에 관한 것이다.
최근에 많이 개발되고 있는 3차원 프린터는 디지털 모델로부터 사실상 임의의 형상을 갖는 3차원 솔리드 객체를 제작할 수 있다. 3차원 프린터는 디지털로 된 도면을 이용해 비교적 간편하게 입체적인 물건을 만들어 낼 수 있다. 3차원 프린팅은, 연속적인 재료층들이 상이한 형상들로 내려지는 적층 프로세스를 이용해서 달성된다. 3차원 프린터는 플레이트에 플라스틱, 금속, 세라믹 등 각종 소재를 뿌리면서, 적층을 하여 3차원 물체를 만들 수 있다.
종래의 적층형 3차원 프린터는 부재를 노즐을 통해 사출하는 방법을 적용하기 때문에, 그 분해능이 낮아 미세하고 정교한 형상 제작이 어렵다. 이미 산업계에서는 3차원 프린터를 제조 과정에서 일부 활용하고 있으며, 최근에는 3차원 프린팅의 맞춤형 다품종 소량 생산 과정을 적용하여 액세서리 등의 목업 상품의 새로운 시장에 대한 기대 및 요구가 커지는 중이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이종 소재를 이용할 수 있는 3차원 프린팅 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 미세한 패터닝이 가능한 3차원 프린팅 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법은 제 1 물질을 포함하는 제 1 층을 형성하는 것, 상기 제 1 층은 제 1 영역 및 제 2 영역을 갖고, 상기 제 1 층의 상기 제 1 영역 상에 미세 구조들을 형성하는 것, 및 상기 제 1 층의 상기 제 2 영역 상에 제 2 물질을 포함하는 제 2 층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제 1 층의 상기 제 1 영역은 소수성을 가질 수 있다. 상기 제 1 층의 상기 제 2 영역은 친수성을 가질 수 있다. 상기 미세 구조들은 상기 제 1 층을 형성하는 공정과 동일한 공정에서 연속적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제 2 물질은 상기 제 1 층의 제 1 영역에 비해 상기 제 1 층의 제 2 영역과 높은 젖음성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제 1 물질은 절연 물질, 금속 및 반도체 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제 2 물질은 절연 물질, 금속 및 반도체 물질 중 다른 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제 2 물질은 나노 입자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 미세 구조들은 상기 제 1 층의 상기 제 1 영역 상에 형성되는 양각 형태의 돌기부 또는 음각 형태의 형태의 홈부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 미세 구조들은 반구 형상, 기둥 형상 또는 뿔 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 미세 구조들은 제 1 너비를 갖는 제 1 구조, 및 상기 제 1 너비보다 큰 제 2 너비를 갖는 제 2 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제 1 층은 상기 제 2 영역 상에 형성되는 트랜치를 갖되, 상기 제 2 층은 상기 트랜치 내에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제 1 층의 상기 제 2 영역 상에는 상기 제 2 층이 형성되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제 2 층이 형성되는 단계에서, 상기 미세 구조들 사이에 잔여물이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제 1 층을 형성하는 것은 기판 상에 상기 제 1 물질을 적층하는 것, 및 상기 수조 내에 이미지광을 조사하여 상기 제 1 물질을 경화시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 제 2 층을 형성하는 것은 상기 제 2 영역 상에 상기 제 2 물질을 채우는 것, 및 상기 제 2 물질을 경화시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제 1 물질은 광 경화성이고, 상기 제 2 물질은 열 경화성일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제 1 층을 형성하는 것은 상기 제 1 물질을 토출하여 제 1 층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제 2 층을 형성하는 것은 상기 제 1 층의 상기 제 2 영역 상에 상기 제 2 물질을 토출하여 제 2 층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 미세 구조들은 상기 제 1 층을 형성한 후, 상기 제 1 층의 상기 제 1 영역 상에 상기 제 1 물질을 토출하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법은 미세 구조들이 제 1 층을 형성하는 공정에서 함께 형성될 수 있다. 따라서, 표면 거칠기를 높이기 위한 추가적인 공정이 필요하지 않을 수 있다.
더하여, 미세 구조들은 제 1 층의 특정 영역들에 서로 다른 표면 특성을 제공할 수 있다. 이에 따라, 제 2 층을 형성하기 위한 원료 물질을 필요한 영역 상에만 증착시킬 수 있으며, 제 2 층은 그의 형상이 정교하게 형성될 수 있다. 즉, 제 1 물질의 제 1 층 상에 제 2 물질의 제 2 층을 형성하는 이종 소재 3차원 프린팅에서, 본 발명에 따른 3차원 프린팅 방법은 미세하고 정교한 구조 형성이 가능하다.
도 1a 내지 도 4a는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 1b 내지 도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5 내지 도 8은 돌기부를 설명하기 위한 확대도들이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 개념이 어떤 적합한 환경에서 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises) 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 어떤 막(또는 층)이 다른 막(또는 층) 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막(또는 층) 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막(또는 층)이 개재될 수도 있다.
본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 다양한 영역, 막들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막(또는 층)을 다른 영역 또는 막(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에의 제 1 막질로 언급된 막질이 다른 실시 예에서는 제 2 막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 도면들 참조하여 본 발명의 개념에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명한다. 이하의 설명에서는 재료 분사(Material Jetting) 방법을 이용하여 3차원 회로 구조를 형성하는 것을 예로 설명한다.
도 1a 내지 도 4a는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하기 위한 사시도들이다. 도 1b 내지 도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하기 위한 단면도들로, 도 1a 내지 도 4a의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 자른 단면도들이다. 도 5 내지 도 8은 돌기부를 설명하기 위한 확대도들로, 도 2a의 A영역을 확대한 확대도들이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하여, 제 1 물질을 포함하는 제 1 층(100)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 층(100)은 FDM(fused deposition modeling)과 같은 재료 분사(Material Jetting) 방법으로 형성될 수 있다. 상세하게는, 제 1 물질(12)이 프린팅 헤드(10)로부터 토출될 수 있다. 토출된 제 1 물질(12)의 액적들(droplets)이 증착되어 제 1 층(100)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기한 액적이란 액체 또는 액체와 고체의 조성물(예를 들어, 서스펜션 또는 슬러리)을 말한다. 제 1 층(100)은 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)을 가질 수 있다. 제 2 영역(R2)은 후술되는 공정에서 제 2 층(200)이 형성되는 영역을 정의하며, 제 2 층(200)은 제 1 영역(R1) 상에는 형성되지 않을 수 있다. 제 1 물질(12)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 물질(12)은 아크릴 계열의 수지를 포함할 수 있다.
제 1 층(100)은 제 1 트랜치(T1)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)에서 제 1 물질(12)이 제 1 높이(h1)까지 증착될 수 있다. 이후, 제 1 영역(R1) 상에서 제 1 물질(12)이 제 2 높이(h2)까지 증착될 수 있다. 실시예들에 따르면, 제 1 트랜치(T1)는 필요에 따라 제공되지 않을 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여, 제 1 층(100) 상에 제 1 미세 구조들(110)이 형성될 수 있다. 제 1 미세 구조들(110)의 형성에 의해 제 1 영역(R1)의 표면은 그의 표면 거칠기(surface roughness)가 증가될 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 미세 구조들(110)은 제 1 층(100)의 제 1 영역(R1) 상에 형성되는 양각 형태의 돌기부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 물질(12)이 프린팅 헤드(10)로부터 토출되어, 제 1 층(100)의 제 1 영역(R1) 상에 증착될 수 있다. 이때, 제 1 층(100)의 형성 공정 및 돌기부의 형성 공정에서, 제 1 물질(12)의 토출 및 증착이 연속적으로 수행될 수 있다. 즉, 제 1 층(100) 및 제 1 미세 구조들(110)이 연속적으로 형성될 수 있다.
도 2a에서는 제 1 미세 구조들(110)이 원기둥 형상의 돌기부를 포함하는 것을 도시하였으나, 제 1 미세 구조들(110)는 다양한 형상의 돌기부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 미세 구조들(110)은 육각 기둥과 같은 기둥 형상의 돌기부를 포함 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 미세 구조들(110)은 반구 형상의 돌기부를 포함 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 미세 구조들(110)은 뿔 형상의 돌기부를 포함 수 있다.
실시예들에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 미세 구조들(110)은 서로 다른 크기의 미세 구조들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 미세 구조들(110)은 제 1 돌기부(112) 및 제 2 돌기부(114)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 돌기부(112)는 제 1 영역(R1)의 중심부에 배치될 수 있다. 평면적 관점에서, 제 2 돌기부(114)는 제 1 영역(R1)의 엣지부에 배치될 수 있다. 이때, 제 1 돌기부(112)의 폭 및 높이는 제 2 돌기부(114)의 폭 및 높이보다 클 수 있다. 이를 통해, 기판(100)의 제 1 영역(R1)은 그의 중심부로 갈수록 높은 표면 거칠기를 가질 수 있다.
도 2a 및 도 2b에서는 제 1 미세 구조들(110)이 돌기부를 포함하는 것을 도시하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 미세 구조들(110)은 제 1 층(100)의 제 1 영역(R1) 상에 형성되는 음각 형태의 홈부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 층(100)의 형성 공정 중, 홈부가 형성되는 영역에 제 1 물질(12)이 토출되지 않을 수 있다. 제 1 미세 구조들(110)는 다양한 형상의 홈부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 미세 구조들(110)는 기둥 형상, 반구 형상 또는 뿔 형상의 홈부를 포함하거나, 다른 크기의 홈부들을 포함할 수 있다. 이하에서는 제 1 미세 구조들(110)이 원기둥 형상의 돌기부를 포함하는 실시예를 기준으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 제 1 미세 구조들(110)은 홈부를 포함하거나, 돌기부와 홈부가 함께 형성될 수도 있다.
도 2a 및 도 2b를 다시 참조하여, 상기한 제 1 미세 구조들(110)의 형성 공정은 제 1 영역(R1)의 표면 특성을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 미세 구조들(110)은 제 1 영역(R1)에 제 2 영역(R2)과는 다른 표면 특성을 제공할 수 있다. 제 2 영역(R2)의 표면은 친수성(hydrophilicity)을 가질 수 있다. 제 1 미세 구조들(110)을 갖는 제 1 영역(R1)의 표면은 연잎 효과(Lotus Effect)에 따라 소수성(hydrophobic)을 가질 수 있다. 상세하게는, 제 1 미세 구조들(110)을 갖는 제 1 영역(R1)은 제 2 영역(R2)보다 표면 거칠기가 클 수 있다. 큰 거칠기의 제 1 영역(R1)은 제 2 영역(R2)보다 큰 표면 장력을 가질 수 있다. 이에 따라, 제 1 영역(R1)은 제 2 영역(R2)보다 상기 액적들이 잘 젖지 않을 수 있으며, 제 1 영역(R1)은 제 2 영역(R2)에 비해 상대적으로 소수성일 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여, 제 2 층(200)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 물질(14)이 프린팅 헤드(10)로부터 토출될 수 있다. 토출된 제 2 물질(14)의 액적들이 제 1 층(100)의 제 2 영역(R2) 상에 증착되어 제 2 층(200)이 형성될 수 있다. 제 2 물질(14)은 제 1 트랜치(T1) 내로 토출될 수 있다. 이때, 제 2 물질(14)은 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)과의 젖음성이 다를 수 있다. 예를 들어, 제 2 물질(14)은 소수성을 갖는 제 1 영역(R1)과 낮은 젖음성(wetting)을 갖고, 친수성을 갖는 제 2 영역(R2)과 높은 젖음성을 가질 수 있다. 이에 따라, 제 2 물질(14)은 제 1 영역(R1) 상에 증착되지 않을 수 있다. 제 2 층(200)은 그의 형상이 정교하게 형성될 수 있다. 즉, 제 1 물질의 제 1 층(100) 상에 제 2 물질을 증착하는 이종 소재 3차원 프린팅에서, 본 발명에 따른 3차원 프린팅 방법은 미세하고 정교한 구조 형성이 가능하다. 제 2 물질(14)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 제 2 물질(14)은 금, 은 또는 구리를 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 제 2 물질(14)은 나노 입자를 더 포함할 수도 있다. 나노 입자는 도전 물질을 포함할 수 있다. 제 2 층(200)은 배선 라인일 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여, 제 2 층(200)이 후처리될 수 있다. 예를 들어, 후처리는 광 경화 또는 열 처리를 포함할 수 있다. 제 2 층(200)은 후처리 공정에서 그의 부피가 감소할 수 있다. 제 2 층(200)의 후처리는 필요에 따라 수행되지 않을 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 이용하여 3차원 회로 구조를 형성하는 것을 계속 설명한다. 도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9를 참조하여, 제 1 층(100) 상에 제 3 층(300)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 물질(12)이 프린팅 헤드(10)로부터 토출될 수 있다. 토출된 제 1 물질(12)의 액적들(droplets)이 제 1 층(100) 상에 증착되어 제 3 층이 형성될 수 있다. 제 3 층(300)은 절연층일 수 있다. 실시예들에 따르면, 제 3 층(300)은 제 2 트랜치(T2)를 가질 수 있다. 제 2 트랜치(T2)는 제 2 층(200)의 일부를 노출시킬 수 있다.
제 3 층(300) 상에 제 2 미세 구조들(310)이 형성될 수 있다. 제 2 미세 구조들(310)은 제 3 층(300)의 상면 상에 형성되는 양각 형태의 돌기부를 포함할 수 있다. 이와는 다르게, 제 2 미세 구조들(310)은 제 3 층(300)의 상면 상에 형성되는 음각 형태의 홈부를 포함할 수 있다. 제 2 미세 구조들(310)의 형성에 의해 제 3 층(300)의 상면은 표면 거칠기가 증가될 수 있다. 제 3 층(300) 및 제 2 미세 구조들(310)은 연속적으로 형성될 수 있다. 제 2 미세 구조들(310)은 제 3 층(300)의 상면에 제 2 트랜치(T2)의 내측면과는 다른 표면 특성을 제공할 수 있다.
도 10을 참조하여, 제 4 층(400)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 물질(14)이 프린팅 헤드(10)로부터 토출될 수 있다. 토출된 제 2 물질(14)의 액적들이 제 2 트랜치(T2) 내에 증착되어 제 4 층(400)이 형성될 수 있다. 이때, 제 2 물질(14)은 제 3 층(300)의 상면 및 제 2 트랜치(T2)의 내측면과의 젖음성이 다를 수 있다. 이에 따라, 제 2 물질(14)은 제 3 층(300)의 상면 상에 증착되지 않다. 제 4 층(400)은 그의 형상이 정교하게 형성될 수 있다. 제 2 물질(14)은 제 4 층(400)이 요구되는 두께에 이를 때까지 계속 증착될 수 있다. 제 4 층(400)은 배선 라인일 수 있으며, 제 2 층(200)의 일부와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 11을 참조하여, 제 4 층(400)이 후처리될 수 있다. 예를 들어, 후처리는 광 경화 또는 열 처리를 포함할 수 있다. 제 4 층(400)은 후처리 공정에서 그의 부피가 감소할 수 있다. 제 4 층(400)의 후처리는 필요에 따라 수행되지 않을 수 있다
다른 실시예에 따르면, 제 1 층은 제 2 영역 상의 제 3 미세 구조들을 더 포함할 수 있다. 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12를 참조하여, 제 1 층(100)의 제 2 영역(R2) 상에 제 3 미세 구조들(120)이 형성될 수 있다. 제 3 미세 구조들(120)은 제 1 층(100)의 제 2 영역(R2)의 상면 상에 형성되는 양각 형태의 돌기부 또는 음각 형태의 홈부를 포함할 수 있다. 제 1 층(100), 제 1 미세 구조들(110) 및 제 3 미세 구조들(120)은 연속적으로 형성될 수 있다. 이때, 제 1 미세 구조들(110) 및 제 3 미세 구조들(120)은 상호 다른 크기를 가질 수 있다. 즉, 제 1 층(100)의 제 1 영역(R1)의 표면과 제 2 영역(R2)의 표면은 서로 다른 거칠기를 가지며, 서로 다른 표면 특성을 가질 수 있다. 제 1 미세 구조들(110)의 폭 및 높이는 제 3 미세 구조들(120)의 폭 및 높이보다 클 수 있다. 제 1 미세 구조들(110)이 형성되는 제 1 영역(R1)의 표면은 제 3 미세 구조들(120)이 형성되는 제 2 영역(R2)의 표면보다 표면 거칠기가 클 수 있다. 이에 따라, 제 1 영역(R1)의 표면은 제 2 영역(R2)의 표면에 비해 상대적으로 소수성일 수 있으며, 제 2 층(200)의 형성 시 제 2 물질(14)이 제 1 영역(R1) 상에 증착되지 않을 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법이 재료 분사(Material Jetting) 방법에 적용되는 것을 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 3차원 프린팅 방법은 액층 광중합(vat photo polymerization) 방법에도 적용될 수 있다. 도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13을 참조하여, 제 1 물질을 포함하는 제 1 층(100)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 층(100)은 DLP(direct light processing) 방식 또는 STL(sterolithography) 방식과 같은 액층 광중합(vat photopolymerization) 방법으로 형성될 수 있다. 상세하게는, 기판 상에 제 1 물질(12)이 적층될 수 있다. 이후 적층된 제 1 물질(12)에 이미지광이 조사될 수 있다. 상기 이미지광은 제 1 층(100)이 형성되는 영역에 조사될 수 있다. 제 1 물질(12)이 이미지광의 조사에 의해 경화되어 제 1 층(100)이 형성될 수 있다. 이때, 제 1 미세 구조들(110)이 함께 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지광은 제 1 미세 구조들(110)이 형성되는 영역에 함께 조사될 수 있다. 제 1 물질(12)은 광 경화성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 물질(12)은 아크릴 계열의 수지를 포함할 수 있다. 이후, 잔여하는 제 1 물질(12)은 제거될 수 있다.
도 14를 참조하여, 제 2 물질(14)이 제 1 층(100)의 제 2 영역(R2) 상에 적층될 수 있다. 이때, 제 2 물질(14)은 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)과의 젖음성이 다를 수 있다. 예를 들어, 제 2 물질(14)은 소수성을 갖는 제 1 영역(R1)과 낮은 젖음성(wetting)을 갖고, 친수성을 갖는 제 2 영역(R2)과 높은 젖음성을 가질 수 있다. 이에 따라, 제 2 물질(14)은 제 1 영역(R1) 상에 적층되지 않을 수 있다. 제 2 물질(14)은 열 경화성 물질을 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 제 2 물질(14)은 나노 입자를 더 포함할 수도 있다. 나노 입자는 도전 물질을 포함할 수 있다.
도 15를 참조하여, 제 2 물질(14)이 경화될 수 있다. 예를 들어, 제 2 물질(14)이 열처리되어 제 2 층(200)이 형성될 수 있다. 제 2 물질(14)이 제 1 영역(R1) 상에 적층되지 않기 때문에, 제 2 층(200)은 그의 형상이 정교하게 형성될 수 있다. 즉, 제 1 물질(12)의 제 1 층(100) 상에 제 2 물질(14)을 포함하는 제 2 층(200)을 형성하는 이종 소재 3차원 프린팅에서, 본 발명에 따른 3차원 프린팅 방법은 미세하고 정교한 구조 형성이 가능하다.
이상으로 3차원 회로 구조를 형성하는 것을 일 실시예로써 본 발명의 3차원 프린팅 방법을 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 방법은 이종소재를 이용하여 수행되는 다양한 3차원 프린팅에 적용될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 프린팅 헤드 12: 제 1 물질
14: 제 2 물질
100: 제 1 층 110: 제 1 미세 구조
200: 제 2 층 300: 제 3 층
310: 제 2 미세 구조 400: 제 4층
R1: 제 1 영역 R2: 제 2 영역

Claims (13)

  1. 제 1 물질을 포함하는 제 1 층을 형성하는 것, 상기 제 1 층은 제 1 영역 및 제 2 영역을 갖고, 상기 제 1 층은 상기 제 2 영역 상에 형성되는 트랜치를 갖고;
    상기 제 1 층의 상기 제 1 영역 상에 미세 구조들을 형성하는 것; 및
    상기 제 1 층의 상기 제 2 영역의 상기 트랜치 내에 제 2 물질을 포함하는 제 2 층을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 제 1 층의 상기 제 1 영역은 소수성을 갖고,
    상기 제 1 층의 상기 제 2 영역은 친수성을 갖고,
    상기 미세 구조들은 상기 트랜치를 갖는 상기 제 1 층을 형성하는 공정과 동일한 공정에서 연속적으로 형성되고,
    상기 미세 구조들은:
    상기 제 1 영역의 중심부에 배치되는 제 1 돌기부; 및
    상기 제 1 영역의 엣지부에 배치되는 제 2 돌기부를 포함하고,
    상기 제 1 돌기부의 폭 및 높이는 상기 제 2 돌기부의 폭 및 높이보다 큰 3차원 프린팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 물질은 상기 제 1 층의 제 1 영역에 비해 상기 제 1 층의 제 2 영역과 높은 젖음성을 갖는 3차원 프린팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 물질은 절연 물질, 금속 및 반도체 물질 중 어느 하나를 포함하고,
    상기 제 2 물질은 절연 물질, 금속 및 반도체 물질 중 다른 하나를 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 물질은 나노 입자를 더 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세 구조들은 상기 제 1 층의 상기 제 1 영역 상에 형성되는 양각 형태의 돌기부 또는 음각 형태의 형태의 홈부를 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 미세 구조들은 반구 형상, 기둥 형상 또는 뿔 형상을 갖는 3차원 프린팅 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층의 상기 제 2 영역 상에는 상기 제 2 층이 형성되지 않는 3차원 프린팅 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층을 형성하는 것은:
    기판 상에 상기 제 1 물질을 적층하는 것; 및
    상기 제 1 물질에 이미지광을 조사하여 상기 제 1 물질을 경화시키는 것을 포함하고,
    상기 제 2 층을 형성하는 것은:
    상기 제 2 영역 상에 상기 제 2 물질을 채우는 것; 및
    상기 제 2 물질을 경화시키는 것을 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 물질은 광 경화성이고,
    상기 제 2 물질은 열 경화성인 3차원 프린팅 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층을 형성하는 것은:
    상기 제 1 물질을 토출하여 제 1 층을 형성하는 것을 포함하고,
    상기 제 2 층을 형성하는 것은:
    상기 제 1 층의 상기 제 2 영역 상에 상기 제 2 물질을 토출하여 제 2 층을 형성하는 것을 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 미세 구조들은:
    상기 제 1 층을 형성한 후,
    상기 제 1 층의 상기 제 1 영역 상에 상기 제 1 물질을 토출하여 형성되는 3차원 프린팅 방법.
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KR101539355B1 (ko) * 2014-12-30 2015-07-27 비즈텍코리아 주식회사 인쇄회로기판 제작을 위한 3차원 신속조형장치 및 이를 이용한 인쇄회로기판 성형방법

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