KR102571010B1 - 4d 프린팅을 이용한 마이크로 스트립 라인 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 4D 프린팅을 이용한 마이크로 스트립 라인 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 마이크로 스트립 라인의 제조 방법은 외부 자극을 통해 자가 복구되는 형상 기억 폴리머(SMP)를 기초로 4D 프린팅하여 기판(substrate)을 생성하는 단계, 기판 및 전도층 사이에 구비되며, 상기 전도층의 전기적 특성을 유도하는 유전체 버퍼층(dielectric buffer layer)을 생성하는 단계 및 유전체 버퍼층의 상부에 전류가 흐르는 도체 재질의 상기 전도층(conductive pattern layer)을 실장시키는 단계를 포함한다.

Description

4D 프린팅을 이용한 마이크로 스트립 라인 및 그의 제조 방법{MICROSTRIP LINE USNING 4D PRINTING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 명세서는 4D 프린팅을 이용한 마이크로 스트립 라인 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
4D 프린팅 기술은 3D로 프린팅한 물체가 스스로 변형하여 사용자가 바라는 결과물을 만드는 기술을 의미한다. 3D 프린터로 출력한 결과물이 사람의 개입 없이 열이나 공기 같은 외부 자극에 반응하여 형태가 달라지도록 만드는 출력 방법이다.
따라서, 4D 프린팅 시스템으로 원하는 결과물을 출력하려면 온도나 습도 등에 따라 구조가 변하는 스마트 소재를 사용해야한다.
만약 온도 변화에 따라 모양이 달라지는 형상 기억 폴리머(shape-memory polymer, SMP)를 4D 프린팅 재료로 사용했을 경우, 출력물은 온도가 낮은 상태와 온도를 높은 상태가 전혀 다른 모습을 갖는다.
도 1은 형상 기억 폴리머를 사용한 4D 프린팅 출력물의 가열에 따른 변화를 나타낸 도면이다. 도 1a는 가열에 따른 출력물의 영률 특성을 나타낸 도면이고, 도 1b는 가열 시간에 따른 출력물의 변형 정도를 나타낸 도면이다.
도 1a를 참조하면, 형상 기억 폴리머는 유리 전이 온도(Tg)를 기준으로 영률 특성(Young`s modulus)이 크게 변한다. 즉, 형상 기억 폴리머는 성형 가공 후, 외력을 통해 변형하여도 유리 전이 온도(Tg) 이상으로 가열하면 탄성력에 의해 원래의 형상으로 회복된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 유리 전이 영역에서 유리 전이 온도(Tg)이상의 온도로 가열을 지속 시키는 경우 가열 시간에 따라 출력물의 구조가 크게 변하고 있음을 확인할 수 있다.
한편, 형상 기억 폴리머는 상술한 특성을 활용하여 다양한 부품에 사용된다. 형상 기억 폴리머는 폴리우레탄계 SMP가 주로 사용되고 있으나, 이러한 스마트 소재는 전도성이 없어 그 자체만으로는 단순 부품 이외에 회로 기판이나 전자 부품으로 사용될 수 없다.
따라서, 형상 기억 폴리머를 사용한 출력물과 전도성을 갖는 물질을 결합하는 기술의 필요성이 요구된다.
본 명세서의 목적은 형상 기억 필라멘트를 이용하여 4D 프린팅한 기판에 유전체 버퍼층 및 전도층을 부가하여 전기적 특성을 갖는 마이크로 스트립 라인 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 명세서의 목적은 40분 동안 150도에서 전도층을 하드 베이킹함으로써 60도의 굽힘 각도에도 동일한 전기적 성능을 갖는 마이크로 스트립 라인 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 명세서의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 명세서의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 마이크로 스트립 라인의 제조 방법은 외부 자극을 통해 자가 복구되는 형상 기억 폴리머(SMP)를 기초로 4D 프린팅하여 기판(substrate)을 생성하는 단계, 기판 및 전도층 사이에 구비되며, 상기 전도층의 전기적 특성을 유도하는 유전체 버퍼층(dielectric buffer layer)을 생성하는 단계 및 유전체 버퍼층의 상부에 전류가 흐르는 도체 재질의 상기 전도층(conductive pattern layer)을 실장시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서 유전체 버퍼층을 생성하는 단계는 고점도 잉크를 이용하여 미리 설정된 인쇄 주기로 상기 기판의 상면에 유전체를 인쇄하는 단계, 소프트 베이킹을 통해 상기 인쇄된 유전체 내부의 기포를 제거하는 단계, 자외선을 이용하여 상기 유전체를 경화시키는 단계 및 PEB(Post-exposure bake)공정을 통해 상기 유전체의 표면을 매끄럽게 만드는 단계를 포함한다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서 소프트 베이킹은 95°C 의 핫 플레이트를 통해 15분간 수행되고, Post-exposure bake는 95°C 의 핫 플레이트를 통해 5분간 수행된다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서 미리 설정된 인쇄 주기는 3.392 s의 충전 과정, 3.456 s의 인쇄 과정 및 0.64 s의 복구 과정을 통한 7.488ms의 인쇄 주기이다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서 유전체 버퍼층은 3개의 인쇄 층으로 구성되어 80m의 두께를 갖는다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서 유전체를 경화시키는 단계는 30분 동안 9.1W에서 405nm의 자외선을 이용하여 유전체를 경화시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서 전도층을 실장시키는 단계는 응집체를 제거한 SNP 잉크를 상기 유전체 버퍼층 상면에 인쇄하는 단계 및 접착도 향상을 위해 상기 인쇄된 SNP 잉크에 대하여 하드 베이킹을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서 하드 베이킹을 수행하는 단계는 인쇄된 SNP 잉크에 대하여 150도에서 40분 간 하드 베이킹을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서 전도층은 5개의 인쇄 층으로 구성되어 2.5m의 두께를 갖는다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에 따른 마이크로 스트립 라인은 외부 자극을 통해 자가 복구되는 형상 기억 폴리머(SMP)를 기초로 4D 프린팅하여 생성된 기판(substrate), 기판 및 전도층 사이에 구비되며, 상기 전도층의 전기적 특성을 유도하는 유전체 버퍼층(dielectric buffer layer) 및 유전체 버퍼층의 상부에 실장된 도체 재질의 상기 전도층(conductive pattern layer)을 포함한다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서 유전체 버퍼층은 고점도 잉크를 이용하여 미리 설정된 인쇄 주기로 상기 기판의 상면에 유전체를 인쇄하고, 소프트 베이킹을 통해 상기 인쇄된 유전체 내부의 기포를 제거하고, 자외선을 이용하여 상기 유전체를 경화시키고, Post-exposure bake를 통해 상기 유전체의 표면을 매끄럽게 만들어 생성된다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서 전도층은 응집체를 제거한 SNP 잉크를 상기 버퍼층 상면에 인쇄하고, 접착도 향상을 위해 상기 인쇄된 SNP 잉크에 대하여 하드 베이킹을 수행하여 생성된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 마이크로 스트립 라인 및 그의 제조 방법은 형상 기억 필라멘트를 이용하여 4D 프린팅한 기판에 유전체 버퍼층 및 전도층을 부가하여 전기적 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에 따른 마이크로 스트립 라인 및 그의 제조 방법은 40분 동안 150°C 에서 전도층을 하드 베이킹함으로써 60도의 굽힘 각도에도 동일한 전기적 성능을 가질 수 있다.
도 1은 형상 기억 폴리머를 사용한 4D 프린팅 출력물의 가열에 따른 변화를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 마이크로 스트립 라인의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 인쇄 주기를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에서 소프트 베이크 전, 후를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 하드 베이크 전, 후를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 K-커넥터에 체결된 마이크로 스트립 라인을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 소프트 베이크와 하드 베이크의 전기적 특성을 비교한 그래프이다.
도 8은 본 명세서에서 마이크로 스트립 라인의 구부림 각도를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 명세서에서 마이크로 스트립 라인의 구부림 각도에 따른 저항값을 나타낸 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 명세서에서 마이크로 스트립 라인의 구부림 각도에 따른 RF 성능을 비교한 그래프이다.
도 12 및 도 13은 본 명세서의 일 실시예에서 마이크로 스트립 라인의 뒤틀린 구조에 따른 RF 성능을 나타낸 도면이다.
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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 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 이해되어야 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 마이크로 스트립 라인의 제조 과정을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 인쇄 주기를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 명세서의 일 실시예에서 소프트 베이크 전, 후를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 하드 베이크 전, 후를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 K-커넥터에 체결된 마이크로 스트립 라인을 나타낸 도면이다. 이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 마이크로 스트립 라인의 구조 및 제조 방법을 설명하도록 한다.
도 2를 참조하면, 마이크로 스트립 라인은 기판(Substrate)(100), 유전체 버퍼층(Dielectric buffer layer)(200), 전도층(Conductive pattern layer)(300)을 포함한다.
기판(100)은 외부 자극을 통해 자가 복구되는 형상 기억 폴리머(SMP)를 기초로 4D 프린팅 하여 생성된다. 4D 프린팅 공정을 수행하기 위해 Sindoh 3DWOX 7X 장비를 통한 FDM 형 적층 제조 기술이 적용될 수 있다. FDM 형 Sindoh 3DWOX 7X 장비는 이중 노즐이 있으며, 완전 자동 레벨링, 최소 스택 두께 0.005mm, 최대 인쇄 크기 864 x 810 x 1690mm3의 특징을 가질 수 있다. 또한, 이중 노줄을 통해 SMP 필라멘트 아래에 ColorFabb 고온 필라멘트 래프트(ColorFabb High-temperature filament raft)를 인쇄하여 소결 과정에서 발생하는 SMP 기판의 변형이 최소화될 수 있다.
유전체 버퍼층(200)은 기판(100) 및 전도층(300) 사이에 구비되며, 전도층의 전기적 특성을 유도한다. 유전체 버퍼층(200)은 유전체 잉크를 재료로 하여 압전 방식 잉크젯 프린터를 통해 생성된다.
유전체 버퍼층(200)은 3개의 인쇄 층으로 구성되어 80m의 두께로 형성될 수 있고, 사용된 압전 방식 잉크젯 프린터는 Fujifilm Dimatix DMP-2831 프린터로, 35m의 인쇄 해상도로 360m의 노즐 스프레이 길이를 이용하여 최대 210 x 315 mm2의 영역을 인쇄할 수 있다. 또한, 압전 방식 잉크젯 프린터는 베드 온도 45°C, 분사 전압 40V, 드롭 간격 15m로 유전체를 인쇄할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 압전소자를 이용하여 기계적인 압력을 통해 잉크를 분사하는 압전 방식을 이용한 모든 잉크젯 프린터를 이용할 수 있다.
이하, 유전체 버퍼층(200)을 제조하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 유전체 버퍼층(200)은 고점도 잉크를 이용하여 미리 설정된 인쇄 주기로 기판(100)의 상면에 유전체를 인쇄하여 생성된다.
여기서, 고점도 잉크는 45 cSt의 점도를 갖는 잉크 및 7.5 cSt의 점도를 갖는 잉크를 1:9의 비율로 혼합하여 생성된 12.79 cps의 점도를 갖는 잉크일 수 있다.
또한, 미리 설정된 인쇄 주기는 도 3에 도시된 바와 같이 3.392 s의 충전 과정, 3.456 s의 인쇄 과정 및 0.64 s의 복구 과정이 포함된 7.488ms의 인쇄 주기일 수 있다.
이후, 유전체 버퍼층(200)은 소프트 베이킹을 통해 인쇄된 유전체 내부의 기포를 제거하고, 자외선을 이용하여 상기 유전체를 경화시키는 과정을 거친다.
소프트 베이킹은 인쇄된 유전체 내부의 기포를 제거하는 과정으로 도 4a는 소프트 베이킹 전, 도 4b는 소프트 베이킹 후를 나타낸다. 도면을 참조하면, 도 4a에 도시된 바와 같이 내부에 발생하는 기포(Air bubble)가 소프트 베이킹 공정을 통해 도 4b와 같이 제거될 수 있다. 소프트 베이킹은 95°C 의 핫 플레이트(hot plate)를 통해 15분간 수행될 수 있다.
유전체를 경화시키는 과정은 자외선 램프에서 나오는 자외선의 강한 에너지를 이용하여 유전체에 화학 반응을 일으켜 경화시키는 과정으로, 상세하게는 30분 동안 9.1W에서 405nm의 자외선을 이용한 과정일 수 있다.
마지막으로, 유전체 버퍼층(200)은 PEB(Post-exposure bake)공정을 통해 제조가 완료된다. PEB 공정은 유전체의 표면을 매끄럽게 만드는 과정으로 95°C 의 핫 플레이트를 통해 5분간 수행된다.
전도층(300)은 전류가 흐르는 도체 재질로써, 유전체 버퍼층의 상부에 실장되며, 전도체 잉크인 SNP 잉크를 이용하여 생성된다. 사용된 압전 방식 잉크젯 프린터는 유전체 버퍼층(200)과 마찬가지로 Fujifilm Dimatix DMP-2831 프린터가 사용되며, 베드 온도 45°C, 분사 전압 40V, 드롭 간격 35m로 SNP 잉크를 인쇄할 수 있다.
이하, 전도층(300)을 제조하는 방법에 대해 설명 하도록 한다.
전도층(300)은 응집체를 제거한 SNP 잉크를 유전체 버퍼층(200) 상면에 인쇄하고, 접착도 향상을 위해 인쇄된 SNP 잉크에 대하여 하드 베이킹을 수행하여 제조된다.
응집체는 2 °C 내지 8 °C에서 보관된 잉크를 실온에서 10분 동안 유지한 다음 초음파 수조에서 5분 동안 유지함으로써 제거될 수 있다.
또한, 하드 베이킹은 접착도를 증가 시키는 공정으로, 유전체 버퍼층(200)과의 결합력을 향상 시킨다. 도 5a는 하드 베이킹 전를 나타낸 도면이고, 도 5b는 하드 베이킹 후를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, SNP 잉크에 포함된 초기의 은나노 입자(Initial silver nanoparticle)가 하드 베이크 공정을 통해 결합되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 하드 베이킹은 인쇄된 SNP 잉크에 대하여 150°C에서 40분 간 수행될 수 있고, 전도층(300)은 적어도 3 이상의 인쇄 층으로 구성(바람직하게는 5개의 인쇄 층)되어 2.5m의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 상술한 제조 방법에 의해 생성된 전도층(300)은 1,300,000 S/m의 전도도를 가질 수 있다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 k-커넥터에 연결된 마이크로 스트립 라인을 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 마이크로 스트립 라인의 양단은 k-커넥터에 연결될 수 있고, 전도층(300)은 유전체 버퍼층(200)의 폭보다 좁은 폭으로 유전체 버퍼층(200)의 상단에 마련될 수 있다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 소프트 베이크와 하드 베이크의 전기적 특성을 비교한 그래프이다. 상세하게, 도 7a는 소프트 베이크와 하드 베이크의 베이킹 시간에 따른 전기적 특성을, 도 7b는 소프트 베이크와 하드 베이크의 베이킹 온도에 따른 전기적 특성을, 도 7c는 소프트 베이크와 하드 베이크의 인쇄 층수에 따른 전기적 특성을 각각 비교한 그래프이다.
도 7a를 참조하면, 소프트 베이킹된 샘플의 전도도(Conductivity)는 80분의 베이킹 시간 후 160,000 S/m으로 증가한 반면(저항은 하락), 하드 베이킹된 샘플의 전도도는 40분의 베이킹 시간만에 1,300,000 S/m으로 포화되어 하드 베이크 방식이 소프트 베이크 방식보다 짧은 베이킹 시간 동안 높은 전도도를 가짐을 확인할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 일정한 베이킹 시간에 대하여 소프트 베이크 방식 및 하드 베이크 방식 모두 120°C에서 전도도가 증가하였으나, 150°C에서 소프트 베이크 방식은 300,000 S/m, 하드 베이크 방식은 1,350,000 S/m의 전도도를 나타냈다. 따라서, 150°C에서 하드 베이크 방식이 소프트 베이크 방식보다 높은 전도도를 나타냄을 확인할 수 있다.
도 7c를 참조하면, 일정한 베이킹 시간 및 온도에 대하여 소프트 베이크는 인쇄 층수와 관계 없이 전도도가 일정한 반면, 하드 베이크는 인쇄 층수가 3 이상인 경우 전도도가 포화 된다.
따라서, 이와 같은 실험 결과를 통해 전도층(300)이 3층의 인쇄 층수로 150°C에서 40분간 하드 베이킹을 하여 제조되는 경우 최적의 전도도를 가질 수 있음을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서의 마이크로 스트립 라인의 유전체 버퍼층(200) 및 전도층(300)은 형상 기억 폴리머 재질의 기판(100) 위에 형성되므로 기판(100)의 구부림에 따라 전도층(300)의 전기적 성능이 달라지는 경우 회로 부품으로써의 사용이 어려울 수 있다.
따라서, 본 명세서의 마이크로 스트립 라인은 구부림 각도와 관계 없이 도체의 전기적 특성 및 RF 성능이 유지되는지가 매우 중요하다.
도 8은 본 명세서에서 마이크로 스트립 라인의 구부림 각도를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 명세서에서 마이크로 스트립 라인의 구부림 각도에 따른 저항값을 나타낸 그래프이고, 도 10 및 도 11은 본 명세서에서 마이크로 스트립 라인의 구부림 각도에 따른 RF 성능을 비교한 그래프이다. 이하, 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 마이크로 스트립 라인의 구부림 각도에 따라 저항값이 달라진다. 구부림 각도가 60°미만일 때 전도층의 저항값은 4.6 ~ 5.8 ohm의 범위를 갖는다. 그러나, 60°을 초과하면 전도성 패턴이 파손되어 저항값이 급격히 증가한다. 따라서, 본 명세서의 마이크로 스트립 라인은 60°의 구부림 각도 내에서 변형될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 명세서의 마이크로 스트립 라인의 RF 성능은 구부림 각도 0°, 30°, 60°, 90°에서 각각 측정되었고, 90°의 구부림 각도에서는 전송 라인이 끊어지므로 RF 성능이 측정되지 않는다.
도 10에 도시된 바와 같이, 투과 계수(Transmission coefficient) 및 반사 계수(Reflection coefficient)는 0°, 30°, 60°에서 일정하게 유지된다.
그러나, 도 11에 도시된 바와 같이, 임피던스 대역폭 성능(impedance badwidth)은 0°, 30°의 구부림 각도에서 0 - 40GHz의 주파수 범위에 적용되는 것에 반해 60°의 구부림 각도의 경우 전송 선로의 저항률 변화로 인해 34GHz 이상으로 유지되지 않는다.
이와 같이 본 명세서의 마이크로 스트립 라인은 60°범위 내의 구부림 각도에서 마이크로 스트립 라인의 접힘이 발생하더라도 전기적 특성 및 이에 따른 RF 성능이 유지될 수 있다. 따라서, GHz 단위의 초고주파 회로 제작에 마이크로 스트립 라인이 이용될 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 명세서의 일 실시예에서 마이크로 스트립 라인의 뒤틀린 구조에 따른 RF 성능을 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 마이크로 스트립 라인에 웨이브 형태가 되도록 횡방향으로 압력이 가해지거나, 서로 다른 방향으로 회전시켜 뒤틀린 경우에도 투과 계수 및 반사 계수는 0°, 30°, 60°에서 일정하게 유지된다.
따라서, 마이크로 스트립 라인은 구부림뿐만 아니라 다양한 형태의 꼬인 구조에서도 동일하게 전기적 특성 및 RF 성능을 갖는다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (12)

  1. 4D 프린팅을 이용한 마이크로 스트립 라인을 제조하는 방법에 있어서,
    외부 자극을 통해 자가 복구되는 형상 기억 폴리머(SMP)를 기초로 4D 프린팅하여 기판(substrate)을 생성하는 단계;
    상기 기판 및 전도층(conductive pattern layer) 사이에 구비되며, 상기 전도층의 전기적 특성을 유도하는 유전체 버퍼층(dielectric buffer layer)을 생성하는 단계; 및
    상기 유전체 버퍼층의 상부에 전류가 흐르는 도체 재질의 상기 전도층을 실장시키는 단계를 포함하며,
    상기 전도층을 실장시키는 단계는
    응집체를 제거한 SNP 잉크를 상기 유전체 버퍼층 상면에 인쇄하는 단계; 및
    접착도 향상을 위해 상기 인쇄된 SNP 잉크에 대하여 하드 베이킹을 수행하는 단계를 포함하고
    상기 하드 베이킹을 수행하는 단계는
    상기 인쇄된 SNP 잉크에 대하여 150°C에서 40분 간 하드 베이킹을 수행하는 단계를 포함하는
    마이크로 스트립 라인의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 버퍼층을 생성하는 단계는
    고점도 잉크를 이용하여 미리 설정된 인쇄 주기로 상기 기판의 상면에 유전체를 인쇄하는 단계;
    소프트 베이킹을 통해 상기 인쇄된 유전체 내부의 기포를 제거하는 단계;
    자외선을 이용하여 상기 유전체를 경화시키는 단계; 및
    PEB(Post-exposure bake)공정을 통해 상기 유전체의 표면을 매끄럽게 만드는 단계를 포함하는
    마이크로 스트립 라인의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소프트 베이킹은 95°C 의 핫 플레이트를 통해 15분간 수행되고,
    상기 PEB 공정은 95°C 의 핫 플레이트를 통해 5분간 수행되는
    마이크로 스트립 라인의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 미리 설정된 인쇄 주기는
    3.392 s의 충전 과정, 3.456 s의 인쇄 과정 및 0.64 s의 복구 과정을 통한 7.488ms의 인쇄 주기인
    마이크로 스트립 라인의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 버퍼층은
    3개의 인쇄 층으로 80m의 두께를 갖는
    마이크로 스트립 라인의 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 유전체를 경화시키는 단계는
    30분 동안 9.1W에서 405nm의 자외선을 이용하여 유전체를 경화시키는 단계를 포함하는
    마이크로 스트립 라인의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전도층은
    5개의 인쇄 층으로 2.5m의 두께를 갖는
    마이크로 스트립 라인의 제조 방법.
  10. 4D 프린팅을 이용하여 제조된 마이크로 스트립 라인에 있어서,
    외부 자극을 통해 자가 복구되는 형상 기억 폴리머(SMP)를 기초로 4D 프린팅하여 생성된 기판(substrate);
    상기 기판 및 전도층(conductive pattern layer) 사이에 구비되며, 상기 전도층의 전기적 특성을 유도하는 유전체 버퍼층(dielectric buffer layer); 및
    상기 유전체 버퍼층의 상부에 실장된 도체 재질의 상기 전도층을 포함하며,
    상기 전도층은
    응집체를 제거한 SNP 잉크를 상기 유전체 버퍼층 상면에 인쇄하고,
    접착도 향상을 위해 상기 인쇄된 SNP 잉크에 대하여 하드 베이킹을 수행하여 실장되며
    상기 하드 베이킹은 상기 인쇄된 SNP 잉크에 대하여 150°C에서 40분 간 하드 베이킹을 수행하는 것인
    마이크로 스트립 라인.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유전체 버퍼층은
    고점도 잉크를 이용하여 미리 설정된 인쇄 주기로 상기 기판의 상면에 유전체를 인쇄하고, 소프트 베이킹을 통해 상기 인쇄된 유전체 내부의 기포를 제거하고, 자외선을 이용하여 상기 유전체를 경화시키고, Post-exposure bake를 통해 상기 유전체의 표면을 매끄럽게 만들어 생성된
    마이크로 스트립 라인.
  12. 삭제
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