KR20130115507A - 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법 및 그 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기판 위에 전도성 박막을 인쇄하는 단계; 상기 전도성 박막이 인쇄된 기판을 소성하는 단계; 상기 소성된 기판과 전도성 박막의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 측정하는 단계; 상기 전도성 박막을 기판으로부터 제거하는 단계; 상기 전도성 박막이 제거된 기판의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 측정하는 단계; 상기 전도성 박막이 인쇄된 기판의 무게에서 상기 전도성 박막이 제거된 기판의 무게를 차감하여 상기 전도성 박막의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 계산하는 단계; 및 상기 계산된 전도성 박막의 대기 중 무게 및 용액 속 무게로부터 상기 전도성 박막의 막 밀도를 계산하는 단계; 를 포함하는 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법을 제공한다.

Description

전도성 박막의 막 밀도 측정 방법 및 그 측정 장치{Measurement Method for Density of Conductive Thin Film and Measurement Device Therefor}

본 발명은 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법 및 그 측정 장치에 관한 것이다.

전도성 박막은 스크린 인쇄와 같은 방법을 통하여 기판 위에 여러 가지 형태로 인쇄한 후, 소성 과정을 거치며 전극으로 형성하여 사용하게 된다.

상기 전도성 박막은 전극의 전기적 특성과 내구성을 가름하는 척도로서 막 밀도를 가지는데, 상기 소성 과정을 전후로 하여 전도성 박막의 막 밀도는 변화할 수 있다.

따라서, 전극의 전기적 특성과 내구성을 정확히 파악하기 위해 전도성 박막의 막 밀도를 측정할 필요가 있다.

종래에는 이러한 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법으로, 먼저 전도성 박막을 일정한 형태로 형성하고, 이렇게 형성된 전도성 박막의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 측정하여, 이 측정된 값으로부터 전도성 박막의 막 밀도를 계산하였다.

그러나, 이러한 방법은 전도성 박막의 두께가 100 ㎛에 준하거나 그 이하인 경우, 대기 중 무게 측정시엔 전도성 박막이 중력으로 인한 무게로 인해 스트레스가 발생하여 잘게 부서지므로 오차가 발생하며, 용액 속 무게 측정시엔 표면장력의 힘에 의해서 수면에 잔류하는 막이 생기기 때문에 정확한 무게를 측정하기 어려운 문제점이 있었다.

하기 선행기술문헌 1 및 2는 박막의 두께를 측정하는 방법에 대한 것으로서, 박막의 막 밀도를 측정하는 방법은 개시하지 않는다.

한국특허공개공보 제10-2011-0050761호 한국특허공개공보 제10-2001-0110885호

당 기술분야에서는, 두께가 100 ㎛에 준하거나 그 이하인 경우에도 쉽고 정확하게 전도성 박막의 막 밀도를 측정할 수 있는 새로운 방안이 요구되어 왔다.

본 발명의 일 측면은, 기판 위에 전도성 박막을 인쇄하는 단계; 상기 전도성 박막이 인쇄된 기판을 소성하는 단계; 상기 소성된 기판과 전도성 박막의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 측정하는 단계; 상기 전도성 박막을 기판으로부터 제거하는 단계; 상기 전도성 박막이 제거된 기판의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 측정하는 단계; 상기 전도성 박막이 인쇄된 기판의 무게에서 상기 전도성 박막이 제거된 기판의 무게를 차감하여 상기 전도성 박막의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 계산하는 단계; 및 상기 계산된 전도성 박막의 대기 중 무게 및 용액 속 무게로부터 상기 전도성 박막의 막 밀도를 계산하는 단계; 를 포함하는 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 전도성 박막이 인쇄된 기판을 소성하는 단계는, 대기 조건에서 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 전도성 박막이 인쇄된 기판을 소성하는 단계는, 산을 이용한 환원 소성으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 전도성 박막이 인쇄된 기판 및 상기 전도성 박막이 제거된 기판의 용액 속 무게를 측정하는 단계는, 상기 용액으로 물을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 전도성 박막을 기판으로부터 제거하는 단계는, 에칭 가능한 수용액을 사용하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 평평한 거치용 상판을 갖는 본체; 상기 본체의 상판에 설치되며, 일정량의 용액을 수용하는 수조; 상기 수조 내에서 용액 속에 잠기거나 수면 위로 나오도록 승하강 가능하게 설치되며, 상면에 기판 또는 전도성 박막이 형성된 기판을 고정시키는 지그; 상기 지그 위에 고정된 상기 기판 또는 전도성 박막이 형성된 기판의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 측정하는 무게측정부; 상기 무게측정부에 의해 측정된 상기 기판 또는 전도성 박막이 형성된 기판의 대기 중의 무게와 용액 속 무게 값을 저장하는 메모리부; 및 상기 메모리부에 저장된 무게 값들로부터 상기 전도성 박막의 막 밀도를 계산하는 연산부; 를 포함하는 전도성 박막의 막 밀도 측정 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 기판 위에 전도성 박막을 인쇄하여 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 측정하고 이와 별도로 기판의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 측정하여 박막의 막 밀도를 계산함으로써, 대기 속 무게 측정시 전도성 박막이 중력으로 인한 무게로 인해 잘게 부서지는 것을 방지하고, 용액 속 무게 측정시 수면에 잔류하는 막이 생기는 것을 방지하여 전도성 박막의 두께가 매우 얇더라도 막 밀도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1a 내지 도 1h는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성 박막의 막 밀도 측정방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성 박막의 막 밀도를 측정하기 위한 무게측정장치를 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 다음과 같이 상세히 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시 예는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소를 나타낸다.

또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1a 내지 도 1h을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법은, 먼저 소성 막 밀도를 측정하기 위해 특성이 공지된 기판(10)을 준비한다.

다음으로, 기판(10) 위에 막 밀도를 측정하고자 하는 페이스트형의 전도성 박막(20)을 스크린 인쇄와 같은 방법을 통해 인쇄하며, 이때 전도성 박막(20)은 사용자가 원하는 두께와 형태로 인쇄할 수 있다.

다음으로, 전도성 박막(20)이 인쇄된 기판(10)을 소성로(30)에서 일정 온도와 시간으로 가열하여 소성 한다.

이때, 전도성 박막(20)의 특성에 따라 다양한 방법의 소성이 가능하며, 예컨대 대기 소성 특성에 따른 막 밀도를 측정하려는 경우 전도성 박막(20)이 인쇄된 기판(10)을 대기 조건에서 소성 하며, 환원 소성에 따른 막 밀도를 측정하려는 경우 전도성 박막(20)이 인쇄된 기판(10)을 산을 이용한 환원 소성으로 할 수 있다.

다음으로, 소성된 기판(10)과 전도성 박막(20)의 대기 중 무게를 무게 측정장치(40) 위에 올려놓고 측정하게 된다. 여기서 도면부호 41은 측정된 무게 값 등을 표시하는 디스플레이부를 나타낸다.

그리고, 물과 같은 용액(51)이 담긴 수조(50) 안에 이 용액(51) 속에 잠기도록 소성된 기판(10)과 전도성 박막(20)을 넣은 후, 이 수조(50)를 무게 측정장치(40) 위에 올려 소성된 기판(10)과 전도성 박막(20)의 용액(51) 속 무게를 측정한다.

이때, 용액(51)으로 물을 사용하는 것은, 물의 비중이 1cm/m³으로 별도의 환산자가 없이도 계산이 용이하기 때문이다.

그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 필요시 상기 용액으로 비중이나 밀도에 대한 특정 정보가 알려져 있는 특정 오일 등을 사용할 수 있으며, 이 경우 각각의 물질별로 측정된 무게를 수중 무게로 치환하는 별도의 치환자가 있으면 된다.

다음으로, 전도성 박막(20)을 기판(10)으로부터 제거한다. 이때, 전도성 박막(20)은 에칭 가능한 수용액을 사용하여 기판(10)으로부터 제거하거나, 물리적인 힘을 가하여 제거하는 등 다양한 방법을 통해 제거될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 전도성 박막(20)이 제거된 기판(10)의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 무게 측정장치(40)를 이용하여 각각 측정한다.

이러한 전도성 박막(20)이 제거된 기판(10)의 무게 측정 방법은 앞서 설명한 전도성 박막(20)이 인쇄된 기판(10)의 무게를 측정하는 방법과 대동소이하므로 이에 상세한 설명은 중복을 피하기 위하여 생략한다.

다음으로, 위와 같이 측정된 전도성 박막(20)이 인쇄된 기판(10)의 무게에서 측정된 기판(10)의 무게를 차감하여 전도성 박막(20)의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 계산한다.

그리고, 이렇게 계산된 무게 값을 아래 수학식 1에 대입하여 전도성 박막의 막 밀도를 계산한다.

[수학식 1]

전도성 박막의 막 밀도 = 전도성 박막의 대기 중 무게 / (전도성 박막의 대기 중 무게 - 전도성 박막의 용액 속 무게)

도 2a 및 도 2b는 전도성 박막의 소성 후 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 측정하기 용이하도록 한 무게 측정 장비를 나타내는 것이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 무게 측정장치(40)는 평평한 거치용 상판을 갖는 박스형의 본체(42)와, 본체(42)의 상판 위에 용액(51)을 수용할 수 있는 수조(50)가 고정 설치된 구성을 갖는다.

그리고, 수조(50) 내부에는 기판(10)을 고정시키는 지그(61, 62)가 구비된다.

이 지그(61, 62) 수조(50)의 바닥면 내부에 설치되어 용액(51) 속에 담긴 기판(10)을 고정하는 수중기판지그(61)와 수조(50)의 중간부에 설치되어 대기 중에서 기판(10)을 고정하는 대기기판지그(62)을 포함할 수 있다.

그러나, 상기 지그는 이러한 형태로 한정되는 것이 아니며, 필요시 하나의 지그가 용액 속에 잠기거나 수면 위로 올라오도록 승하강 가능하게 설치될 수 있으며, 이 경우 하나의 지그로 대기 중 무게와 용액 속 무게를 모두 측정할 수 있어 공정이 간편해지는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본체(42)의 내부에는 이렇게 측정된 각각의 값을 저장하는 메모리부(미도시)와 이 메모리부에 저장된 값을 이용하여 막 밀도를 자동으로 계산한 후 디스플레이부(41)에 보여주는 연산부(미도시)가 구비될 수 있다.

따라서, 수조(50) 내의 수용되는 용액(51)의 부피는 전도성 박막(20)과 기판(10)이 완전히 잠기되 지그(62)가 최대한 상승했을 때 적어도 그 아래쪽에 위치할 정도로 수용하면 될 것이다.

이렇게 구성된 무게 측정장치(40)는, 기판(10) 위에 전도성 박막(20)을 인쇄한 후 대기기판 지그(62)를 이용하여 대기 중의 무게를 먼저 측정하여 메모리부에 저장시키고, 이어서 지그(61)를 하강시켜 전도성 박막(20)이 인쇄된 기판(10)이 수조 (50)내에 수용된 물속에 잠기도록 한 후 수중 무게를 측정하여 메모리부에 저장한다.

다음으로, 기판(10)으로부터 전도성 박막(20)을 에칭 가능한 수용액을 사용하는 등의 방법을 통하여 제거한 다음, 기판(10)의 대기 중 무게 및 수중 무게를 위와 동일하게 지그(61, 62)를 이용하여 측정하고 메모리부에 저장한다.

그리고, 연산부가 앞서 저장된 소성 공정을 거친 기판(10)과 전도성 박막(20)의 무게 값과 이후 저장된 전도성 박막(20)이 제거된 기판(10)의 무게 값으로부터 전도성 박막(20)의 대기 중 무게 및 수중 무게를 각각 계산한다.

이후, 연산부가 이러한 전도성 박막(10)의 막 밀도를 자동으로 계산하여 디스플레이부(41)에 나타내므로, 매우 간단하고 안정된 공정으로 전도성 박막(10)의 막 밀도를 측정할 수 있다.

따라서, 이러한 장치 및 공정을 통해 전도성 박막(10)의 무게 측정시의 오차를 최소화할 수 있으며, 전도성 박막(10)의 두께가 100 ㎛에 준하거나 그 이하인 경우에도 정확하고 안정적으로 막 밀도를 측정할 수 있다.

또한, 이렇게 측정된 막 밀도는 전도성 박막(10)의 전기적 특성 및 물리적 특성을 파악하는 기본 자료로 쓰이며, 이를 토대로 전극의 양불 판정 등을 실시할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.

따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

10 ; 기판 20 ; 전도성 박막
30 ; 소성로 40 ; 무게 측정장치
41 ; 디스플레이부 42 ; 본체
50 ; 수조 51 ; 용액
61, 62 ; 지그

Claims (6)

1. 기판 위에 전도성 박막을 인쇄하는 단계;
   상기 전도성 박막이 인쇄된 기판을 소성하는 단계;
   상기 소성된 기판과 전도성 박막의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 측정하는 단계;
   상기 전도성 박막을 기판으로부터 제거하는 단계;
   상기 전도성 박막이 제거된 기판의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 측정하는 단계;
   상기 전도성 박막이 인쇄된 기판의 무게에서 상기 전도성 박막이 제거된 기판의 무게를 차감하여 상기 전도성 박막의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 각각 계산하는 단계; 및
   상기 계산된 전도성 박막의 대기 중 무게 및 용액 속 무게로부터 상기 전도성 박막의 막 밀도를 계산하는 단계; 를 포함하는 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 박막이 인쇄된 기판을 소성하는 단계는, 대기 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 박막이 인쇄된 기판을 소성하는 단계는, 산을 이용한 환원 소성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 박막이 인쇄된 기판 및 상기 전도성 박막이 제거된 기판의 용액 속 무게를 측정하는 단계는, 상기 용액으로 물을 사용하는 것을 특징으로 하는 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 박막을 기판으로부터 제거하는 단계는, 에칭 가능한 수용액을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전도성 박막의 막 밀도 측정 방법.
   
6. 평평한 거치용 상판을 갖는 본체;
   상기 본체의 상판에 설치되며, 일정량의 용액을 수용하는 수조;
   상기 수조 내에서 용액 속에 잠기거나 수면 위로 나오도록 승하강 가능하게 설치되며, 상면에 기판 또는 전도성 박막이 형성된 기판을 고정시키는 지그;
   상기 지그 위에 고정된 상기 기판 또는 전도성 박막이 형성된 기판의 대기 중 무게 및 용액 속 무게를 측정하는 무게측정부;
   상기 무게측정부에 의해 측정된 상기 기판 또는 전도성 박막이 형성된 기판의 대기 중의 무게와 용액 속 무게 값을 저장하는 메모리부; 및
   상기 메모리부에 저장된 무게 값들로부터 상기 전도성 박막의 막 밀도를 계산하는 연산부; 를 포함하는 전도성 박막의 막 밀도 측정 장치.

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