KR102606242B1 - 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법. - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 공급롤로부터 권취롤로 기재 필름을 공급하는 단계, 상기 기재 필름이 제1 마스터롤을 통과하면서 상부면에 전도성 잉크를 코팅하여 상부 패턴을 형성하는 단계, 상기 기재 필름을 1차 반건조하는 단계, 상기 기재 필름이 제2 마스터롤을 통과하면서 하부면에 전도성 잉크를 코팅하여 하부 패턴을 형성하는 단계, 상기 기재 필름을 2차 반건조하는 단계, 상기 기재 필름의 양면에 보호 필름을 합지하는 단계, 상기 보호 필름이 합지된 기재 필름을 건조하여 유전체 필름을 제조하는 단계를 포함하며, 패턴 형성 공정에서 반건조 과정을 적용하여 필름의 수축으로 인한 양면 패턴의 간격이 달라지거나 중첩되는 현상을 개선함으로써, 정밀도가 높은 패턴을 형성할 수 있다.
Description
본 발명은 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법으로서, 더욱 상세하게는, 필름의 양면에 전도성 잉크를 이용하여 전극 패턴을 형성함으로써 유전 영동 현상을 구현하기 위한 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
필름의 양면에 패턴을 형성하는 공정은 일반적으로 필름의 상부면에 코팅액을 코팅한 후 건조 공정을 거쳐 상부 패턴을 형성하고, 하부면에 다시 코팅액을 코팅한 후 건조하여 하부 패턴을 형성하고 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허공보 10-1362292호에서는 필름의 양면에 패턴을 형성하기 위하여 롤러 코팅 장치를 이용하여 패턴 형성하고 있는데, 종래의 패턴 형성 공정을 개선하기 위하여 제1 및 제2 패턴을 필름의 양면에 코팅한 후 건조 및 경화하여 패턴을 형성하고 있으며, 건조 및 경화 장치 내에서 발생하는 진동 전달을 억제하여 코팅 균일도를 향상시키고 있다.
이러한 개선된 공정을 적용하면 필름의 양면에 패턴을 형성할 수 있으나, 유전체 필름의 경우 필름의 양면에 형성된 패턴이 상호 교차되도록 배치할 필요가 있기 때문에 종래의 양면 패턴 형성 방법을 그대로 적용하기 어려운 문제점이 있다.
유전체 필름은 기재 필름의 단면 또는 양면에 전도성 잉크를 이용하여 전극 패턴을 형성함으로써 유전영동(dielectrophoresis) 현상을 발생시키는 필름으로써 전자기기, 표시기술, 에너지 저장 및 변환, 입자 분리 및 포획 등 다양한 분야에 이용되고 있다. 상기 유전체 필름의 유전영동 효율을 높이기 위해서는 양면에 전극 패턴을 형성할 필요가 있으며, 이 경우 패턴이 상호 교차되는 배열을 균일하게 할 필요가 있다. 일반적으로 단면에 전극 패턴을 형성할 경우 패턴의 형성한 후 건조 및 경화하는 과정에서 필름이 수축되더라도 별다른 문제는 없으나, 양면에 상호 교차되도록 패턴이 형성된 경우 건조 및 경화하는 과정에서 필름의 수축으로 인해 패턴의 간격이 달라지거나 양면의 패턴이 중첩되는 현상이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 필름의 양면에 전도성 잉크로 상호 교차 배열된 패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
특히, 패턴 형성 공정에서 반건조 과정을 적용하여 필름의 수축으로 인한 양면 패턴의 간격이 달라지거나 중첩되는 현상을 개선함으로써 정밀도가 높은 패턴을 형성할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법은 공급롤로부터 권취롤로 기재 필름을 공급하는 단계, 상기 기재 필름이 제1 마스터롤을 통과하면서 상부면에 전도성 잉크를 코팅하여 상부 패턴을 형성하는 단계, 상기 기재 필름을 1차 반건조하는 단계, 상기 기재필름이 제2 마스터롤을 통과하면서 하부면에 전도성 잉크를 코팅하여 하부 패턴을 형성하는 단계, 상기 기재 필름을 2차 반건조하는 단계, 상기 기재 필름의 양면에 보호 필름을 합지하는 단계, 상기 보호 필름이 합지된 기재 필름을 건조하여 유전체 필름을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 1차 및 2차 반건조 단계는 각각 40 내지 80℃에서 30 내지 120초 간 반건조할 수 있다.
또한, 상기 전도성 잉크를 코팅하기 위한 전도성 잉크의 점도는 1,000 내지 8,000cps인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기재 필름은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름일 수 있다.
또한, 상기 패턴의 높이가 5 내지 50㎛이며, 패턴의 간격이 0.1㎜ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 패턴 형성 방법을 적용하면 필름의 양면에 전도성 잉크로 상호 교차 배열된 패턴을 형성하여 고품질의 유전체 필름을 제조할 수 있다.
특히, 패턴 형성 공정에서 반건조 과정을 적용하여 필름의 수축으로 인한 양면 패턴의 간격이 달라지거나 중첩되는 현상을 개선함으로써 정밀도가 높은 패턴을 형성할 수 있는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 양면 패턴 형성 방법을 수행하기 위한 패턴 형성 장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 실시예의 패턴 형성 방법을 적용하여 제조된 유전체 필름(a)과 비교예의 패턴 형성 방법을 적용하여 제조된 유전체 필름(b)을 비교한 결과이다.
도 2는 실시예의 패턴 형성 방법을 적용하여 제조된 유전체 필름(a)과 비교예의 패턴 형성 방법을 적용하여 제조된 유전체 필름(b)을 비교한 결과이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법은 공급롤(10)로부터 권취롤(80)로 기재 필름(100)을 공급하는 단계, 상기 기재 필름(100)이 제1 마스터롤(20)을 통과하면서 상부면에 전도성 잉크를 코팅하여 상부 패턴(200)을 형성하는 단계, 상기 기재 필름(100)을 제1 반건조 장치(30)를 통과시키면서 1차 반건조하는 단계, 상기 기재 필름(100)이 제2 마스터롤(40)을 통과하면서 하부면에 전도성 잉크를 코팅하여 하부 패턴(300)을 형성하는 단계, 상기 기재 필름(100)을 제2 반건조 장치(50)를 통과시키면서 2차 반건조하는 단계, 보호 필름 공급롤(60)로부터 보호 필름(400)을 공급하여 상기 기재 필름(100)의 양면에 보호 필름(400)을 합지하는 단계, 상기 보호 필름(400)이 합지된 기재 필름을 건조 장치(70)를 통과시키면서 건조하여 유전체 필름(500)을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 양면 패턴 형성 방법은 도 1에 도시된 것과 같은 패턴 형성 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
먼저 기재 필름(100)은 공급롤(10)에 장착되어 있으며, 권취롤(80)을 통해 양면에 패턴이 형성된 기재 필름(100)을 권취하게 된다. 이 과정에서 상기 기재 필름(100)은 2개의 마스터롤(20, 40)과 보호 필름 합지롤(60)을 통과하여 양면에 전극 패턴(200, 300)과 보호 필름(400)이 합지된 유전체 필름(500)을 형성하게 된다. 또한, 상기 전극 패턴(200, 300)은 기재 필름(100)의 상부면에 형성된 상부 패턴(200)과 하부면에 형성된 하부 패턴(300)으로 이루어져 있으며, 상기 상부 패턴(200) 및 하부 패턴(300)은 상호 교차 배열되도록 인쇄된다.
상기 제1 및 제2 마스터롤(20, 40)은 표면에 요철이 형성되어 있으며, 별도의 전도성 잉크 공급 장치를 통해 상기 제1 및 제2 마스터롤(20, 40)에 전도성 잉크가 공급되며, 이를 통해 상기 기재 필름(100)의 표면에 전도성 잉크에 의한 전극 패턴이 인쇄될 수 있다. 상기 전도성 잉크는 자외선 조사 또는 열에 의해 경화될 수 있으므로 일단 기재 필름(100)의 표면에 전극 패턴을 형성한 후 건조 과정을 통해 상기 전도성 잉크를 경화하게 된다. 이때, 상기 제1 및 제2 마스터롤(20, 40)의 표면에 형성되는 요철은 패턴의 높이를 고려하여 5 내지 50㎛, 바람직하게는, 10 내지 20㎛가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 요철의 형상에 따라 상기 기재 필름(100) 상에 형성되는 패턴의 단면 형상이 직사각형이 되거나 단차를 가진 다각형 형상이 되도록 할 수 있다.
본 발명의 패턴 형성 공정은 상기 기재 필름(100)의 상부면 및 하부면에 각각 패턴을 형성한 후 반건조 단계를 거쳐 인쇄된 전극 패턴이 일정 부분 경화되도록 함으로써 필름의 수축에 의해 형성된 패턴의 정렬이 어긋나게 되지 않도록 패턴 형성의 정밀도를 높일 수 있다.
이를 위하여 상부 패턴(200) 및 하부 패턴(300)이 형성된 후 각각 반건조하는 공정을 수행함으로써 기재 필름(100) 상에 형성된 패턴의 안정성을 향상시키고 있다. 필름에 패턴을 형성한 후 이를 반건조하면 잉크의 점도 및 용제 비율에 따른 두께 편차와 이로 인한 들뜸 불량을 줄일 수 있는 것으로 알려져 있다(대한민국 공개특허공보 10-2014-0041045호).
특히, 본 발명에서는 양면에 패턴을 형성하되 상호 교차 배열되도록 형성하기 때문에 일면의 패턴이라도 들뜸이 발생할 경우 패턴이 어긋나면서 정밀도가 감소될 수 있다. 이러한 문제점은 반건조 공정을 최적화함으로써 해소될 수 있는 것으로 나타났다.
구체적으로, 상기 1차 및 2차 반건조 단계는 패턴이 형성된 기재 필름(100)을 제1 및 제2 반건조 장치(30, 50)를 통과시키면서 반건조하는데, 각각 40 내지 80℃에서 30 내지 120초 간 반건조를 수행하는 것이 바람직하다. 반건조의 온도가 너무 낮으면 전도성 잉크의 충분한 건조가 일어나지 않고 너무 높으면 기재 필름의 수축이나 전도성 잉크의 경화가 너무 많이 진행되어 양면 패턴의 정밀도가 저하되게 된다. 또한, 반건조 시간이 너무 짧아도 전도성 잉크가 충분히 건조되지 않고, 너무 길면 양면 패턴의 정밀도가 저하되는 것으로 나타났다.
또한, 상기 반건조 과정을 통해 패턴을 안정화시키기 위해서는 마스터롤(20, 40)을 통해 전도성 잉크를 기재 필름 상에 인쇄하는 과정을 최적화할 필요가 있다. 이를 위하여, 상기 전도성 잉크는 점도가 1,000 내지 8,000cps, 바람직하게는 2,000 내지 5,000cps가 되도록 할 필요가 있으며, 전도성 카본 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다. 점도가 너무 낮으면 인쇄 번짐이 발생할 수 있고, 반건조 과정에서 충분한 건조가 일어나지 않을 수 있으며, 점도가 너무 높으면 인쇄 불량이 발생할 수 있고 반건조 과정에서 완전 경화가 일어날 수 있다.
또한, 상기 반건조 과정의 시간을 조절하기 위하여 상기 기재 필름(100)이 공급되는 필름 공급 속도는 공정 전체에 걸쳐 10 내지 15m/min이 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 필름 공급 속도 범위에 서 반건조 장치 및 건조 장치의 통과 시간을 최적화함으로써 본 발명에서 목적하는 패턴 정밀도가 향상된 전도성 필름(500)을 제조할 수 있게 된다.
다음으로 상기 1차 및 2차 반건조를 통해 상부 패턴(200) 및 하부 패턴(300)이 형성된 기재 필름(100)의 양면에 보호 필름(400)을 합지하는 공정을 수행한다. 상기 보호 필름(400)은 보호 필름 공급롤(60)로부터 상기 기재 필름(100)의 양면에 동시에 공급될 수 있다.
상기 보호 필름(400)은 상기 기재 필름(100)과 동일한 소재로 이루어질 수 있으며 다른 소재로 이루어질 수도 있다. 즉, 상기 기재 필름(100) 및 보호 필름(400)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)으로 이루어진 필름을 사용할 수 있다. 또한, 상기 기재 필름(100) 및 보호 필름(400)은 100 내지 250㎛ 두께의 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보호 필름(400)이 상기 기재 필름(100)의 양면에 공급된 후 압착 회전롤(미도시)에 의해 적층되는 방향의 상하에서 압착함으로써 상기 합지된 보호 필름(400)의 접착성을 향상시킬 수도 있다.
상기 보호 필름(400)이 합지된 기재 필름(100)은 건조 장치(70)를 통과시키는 건조 공정을 통해 상부 및 하부 패턴(200, 300)의 경화 및 보호 필름(400)의 접착이 이루어지도록 한다. 이를 통해 상기 건조 장치(70)를 통과하면서 양면에 전극 패턴이 형성된 유전체 필름(500)을 수득할 수 있게 된다. 상기 건조 공정은 양면에 보호 필름을 합지된 기재 필름을 120 내지 200℃의 건조 장치(70)에 1 내지 5분 동안 통과시키는 과정을 통해 수행될 수 있다.
상기 유전체 필름(500)에 형성되는 양면 전극 패턴은 패턴의 높이가 5 내지 50㎛이며, 패턴의 간격이 0.1㎜ 이상, 바람직하게는 0.1 내지 2.0㎜로 패턴 간격이 높이 편차가 적고 간격이 일정하여 정밀도가 높은 상호 교차 배열된 양면 패턴을 포함하는 것으로서, 유전 영동 현상을 구현할 수 있어 고품질의 유전체 필름을 제공할 수 있게 된다. 이때, 상기 패턴의 간격은 일면의 패턴의 간격이 아니라 기재 필름 양면에 형성된 상호 교차 배열된 패턴 간의 간격을 가리킨다. 상기 상호 교차 배열된 패턴의 간격에 의해 유전 영동 현상이 발생할 수 있으므로 상기 간격이 일정하게 유지되도록 하는 것이 유전체 필름의 품질에 직접적인 영향을 미치게 된다. 또한, 패턴의 간격은 인쇄 한계성으로 인해 0.1㎜보다 좁게 제조하기 어려우며, 간격이 넓을수록 인쇄성은 좋으나 유전 영동 현상의 효율이 낮아지기 때문에 2.0㎜를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 패턴 간격이 2.0㎜를 초과하는 경우에도 패턴의 인쇄 두께를 증가시킴으로써 유전 영동 현상의 효율을 높일 수 있으므로, 필요에 따라 패턴의 폭을 2.0㎜보다 더 넓게 형성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 양면 패턴 형성 방법은 도 1에 도시된 것과 같은 연속 공정을 수행할 수 있는 자동화 공정을 적용할 수 있다. 이 경우 각각의 롤의 회전속도를 조절함으로써 생산 속도 및 공정 조건을 조절하여 최적화할 수 있다.
본 발명의 양면 패턴 형성 방법에 의해 유전체 필름을 제조할 수 있는지 확인하기 위하여 다음과 같은 유전체 필름 제조 공정을 실시하였다.
패턴 형성을 위한 전도성 잉크는 전도성 카본 페이스트를 이용하였으며, 패턴 간격과 품질은 광학 현미경 관찰을 통해 확인하였다.
기재 필름으로는 두께 188㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 사용하였으며, 보호 필름으로는 두께 75㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용하였고, 필름의 폭은 필름 제조 장치의 사이즈에 맞추어 1,000㎜인 필름을 사용하였다. 또한, 제1 및 제2 마스터롤에 형성된 요철은 10㎛ 깊이로 형성되었으며, 요철의 간격이 0.1㎜가 되도록 형성되었다. 또한, 필름의 공급 속도는 12m/min이 되도록 하였다.
실시예에서는 상부 패턴을 형성한 후 내부 온도가 80℃인 제1 반건조 장치를 30초 동안 통과하도록 하였고, 하부 패턴을 형성한 후에도 내부 온도가 80℃인 제2 반건조 장치를 30초 동안 통과하도록 하여 반건조를 실시한 후 양면에 보호 필름을 합지하고 150℃의 건조 장치를 2분 동안 통과시켜 유전체 필름을 제조하였다.
또한, 비교를 위하여 반건조 공정 없이 상부 패턴 형성, 하부 패턴 형성 후 양면에 보호 필름을 합지하고 150℃의 건조 장치를 3분 동안 통과시켜 건조함으로써 유전체 필름을 제조하였다.
제조된 유전체 필름을 광학 현미경(100배 배율)으로 관찰한 결과는 도 2와 같다. 도 2(a)에서 실시예의 공정을 적용하여 제조된 유전체 필름을 관찰한 결과를 살펴보면, 상부와 하부의 패턴 폭이 각각 0.5㎜이며 기재 필름 양면에 형성된 상호 교차 배열된 패턴의 간격이 0.1㎜로 일정한 패턴 폭 및 패턴 간격을 나타내었다. 그러나 도 2(b)에서 비교예의 유전체 필름을 관찰한 결과를 살펴보면, 패턴의 폭이 0.47, 0.48, 0.49㎜로 폭의 편차가 있는 것으로 나타났으며, 패턴의 간격도 0.10, 0.12㎜로 편차가 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 패턴 정밀도의 차이는 본 발명의 패턴 형성 방법이 종래의 패턴 형성 방법에 비해 향상된 효과를 나타내는 것을 시사하는 결과로 볼 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시형태를 통해 설명하였으나, 상기 실시형태에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 공급롤 20: 제1 마스터롤
30: 제1 반건조 장치 40: 제2 마스터롤
50: 제2 반건조 장치 60: 보호 필름 공급롤
70: 건조 장치 80: 권취롤
100: 기재 필름 200: 상부 패턴
300: 하부 패턴 400: 보호 필름
500: 유전체 필름
30: 제1 반건조 장치 40: 제2 마스터롤
50: 제2 반건조 장치 60: 보호 필름 공급롤
70: 건조 장치 80: 권취롤
100: 기재 필름 200: 상부 패턴
300: 하부 패턴 400: 보호 필름
500: 유전체 필름
Claims (5)
- 공급롤로부터 권취롤로 기재 필름을 공급하는 단계;
상기 기재 필름이 제1 마스터롤을 통과하면서 상부면에 전도성 잉크를 코팅하여 상부 패턴을 형성하는 단계;
상기 기재 필름을 1차 반건조하는 단계;
상기 기재 필름이 제2 마스터롤을 통과하면서 하부면에 전도성 잉크를 코팅하여 하부 패턴을 형성하는 단계;
상기 기재 필름을 2차 반건조하는 단계;
상기 기재 필름의 양면에 보호 필름을 합지하는 단계;
상기 보호 필름이 합지된 기재 필름을 건조하여 유전체 필름을 제조하는 단계;
를 포함하며,
상기 상부 패턴 및 하부 패턴은 상호 교차 배열되도록 인쇄되며,
상기 1차 및 2차 반건조하는 단계는 패턴이 형성된 기재 필름을 각각 40 내지 80℃에서 30 내지 12초간 반건조를 수행하는 것을 특징으로 하는 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 1차 및 2차 반건조 단계는 각각 40 내지 80℃에서 30 내지 120초 간 반건조하는 것을 특징으로 하는 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전도성 잉크를 코팅하기 위한 전도성 카본 페이스트의 점도는 1,000 내지 8,000cps인 것을 특징으로 하는 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 기재 필름은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름인 것을 특징으로 하는 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 패턴의 높이가 5 내지 50㎛이며, 패턴의 간격이 0.1㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230090933A KR102606242B1 (ko) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230090933A KR102606242B1 (ko) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102606242B1 true KR102606242B1 (ko) | 2023-11-24 |
Family
ID=88972235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230090933A KR102606242B1 (ko) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 유전체 필름의 양면 패턴 형성 방법. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102606242B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5339089B2 (ko) * | 1973-03-24 | 1978-10-19 | ||
| KR20080023897A (ko) * | 2006-09-12 | 2008-03-17 | 주식회사 다모텍 | 필름 양면코팅시스템 및 이를 이용한 보호필름의 제조방법 |
| KR20120037748A (ko) * | 2010-10-12 | 2012-04-20 | 삼성전기주식회사 | 배선 기판의 제조방법 |
| KR101362292B1 (ko) | 2012-06-04 | 2014-02-13 | 주식회사 나래나노텍 | 개선된 필름 양면 코팅 장치 및 방법 |
| KR20140041045A (ko) | 2012-09-27 | 2014-04-04 | 삼성전기주식회사 | 회로 기판 및 그 제조 방법. |
-
2023
- 2023-07-13 KR KR1020230090933A patent/KR102606242B1/ko active IP Right Grant
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