KR20170084797A - 기판에 회로를 형성하는 방법 및 이 방법에 의해 형성되는 회로가 마련되는 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리머 재료의 기판에 도전 회로를 형성하는 회로 형성 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 회로 형성 방법은 기판의 적어도 하나의 표면에 그 표면으로부터 기판의 내측으로 소정 깊이와 패턴을 갖는 홈을 형성하는 단계, 홈에 전도성 잉크를 충진하는 단계 및 홈에 충진된 전도성 잉크를 경화시켜서 도전 회로를 형성하는 단계를 포함하고, 홈을 형성하는 단계는, 홈의 패턴에 상응하는 패턴을 갖는 돌출부가 형성된 금형을 준비하는 것인 금형 준비 단계; 및 기판에 열을 가하지 않은 상태에서 기판과 금형을 서로에 대해 가압함으로써 금형의 돌출부가 기판의 표면을 누르는 압력에 의해 기판의 재료가 냉간 소성 변형에 의해 기판의 표면으로부터 내측으로 함몰됨으로써 기판에 금형의 돌출부에 상응하는 패턴을 갖는 홈을 형성하는 것인 홈 형성 단계를 포함하고, 도전 회로를 형성하는 단계 후에 도전 회로가 형성된 기판의 표면을 기판 표면으로부터 하부측으로 향하여 기판의 표면 전체에 대해 균일하게 가압하는 가압 단계를 더 포함한다.

Description

기판에 회로를 형성하는 방법 및 이 방법에 의해 형성되는 회로가 마련되는 기판{METHOD OF FORMING CIRCUITS ON A SUBSTRATE AND A SUBSTRATE HAVING THE CIRCUITS PRODUCED THEREBY}

본 발명은 기판에 도전 회로를 형성하는 방법 및 이 방법에 의해 형성되는 회로가 마련되는 기판에 관한 것으로서, 특히 절연성과 유연성을 갖는 폴리머 기판에 회로를 형성하는 방법 및 이 방법에 의해 형성되는 회로를 갖춘 기판에 관한 것이다.

최근 디스플레이 산업을 포함한 다양한 분야에서 유리 기판을 대신하여 유연하여 휘어질 수 있는 전자 소재에 대한 요구가 증대하고 있다. 특히 디스플레이 분야에서는 웨어러블 기기(wearable device)나 곡면형 디스플레이 또는 휘어질 수 있는 디스플레이와 같은 기기에 적용할 수 있는 유연성을 갖는 기판 소재에 대한 요구가 있고, 태양광 발전 분야에서도 좀더 저렴하고 유연한 기판 소재에 대한 요구가 있으며, 그러한 소재로서 폴리머 기판이 주목받고 있다.

폴리머 기판에 회로를 형성하는 기술로서는 크게 포토리소그래피 기법, 프린팅 기법 및 음각 패턴의 임프린팅 기법이 개발되어 있으나, 여러가지 문제로 상용화되기 어려운 실정이다.

포토리소그래피 기법의 경우에는 공정 단가가 매우 고가이며 연속 공정으로 기판 상에 회로를 형성할 수 없을 뿐만 아니라, 유연한 기판 상에 회로를 형성하기 어렵다는 한계를 가진다.

또 다른 회로 형성 기술로서 기판 상에 잉크젯 프린팅 기법에 의해 전도성 잉크로 회로를 인쇄하는 기법이 있는데, 이러한 기법은 배선 형성을 제어하기 어려우며 공정 특성상 회로가 기판의 표면에 양각으로 형성되어, 특히 유연성 기판의 경우에는 회로가 형성된 후에 회로가 기판 상에 유지되기 어려운 문제가 있다.

이러한 종래의 기법들에 대한 대안으로서, 회로 패턴이 양각 형성된 금형을 제작한 후에 금형 또는 기판을 가열하여 기판이 열변형 가능한 상태에서 금형의 패턴을 기판에 음각으로 전사하고, 기판의 음각된 패턴에 전도성 잉크를 채워 회로를 형성하는 임프린팅 기법이 제안되어 있다.

이러한 임프린팅 기법을 이용하여 스마트 라벨을 제조하는 방법이 대한민국 특허 제10-0998039호(문헌 1)에 개시되어 있다.

문헌 1의 발명에 따르면, PET 등의 연성 기판에 회로 패턴을 음각하는 데 있어서 음각의 회로 패턴은 이에 정합하는 양각의 패턴을 갖는 금형에 의해 형성된다. 기판은 금형과 그 지지체 사이에 놓여 가압되며, 가압에 앞서 금형 또는 지지체를 가열하여 금형와 지지체 사이에 놓인 기판이 열에 의해 연화되면서 가압되어 금형에 형성된 양각의 회로 패턴이 기판에 음각으로 전사된다. 기판에 음각으로 회로 패턴이 전사된 후에는 음각의 회로 패턴에 전도성 잉크를 충진한다.

문헌 1에는 개시되어 있지 않지만, 문헌 1과 같은 임프린팅 기법을 이용하는 회로 형성 방법에서는 기판에 음각의 회로 패턴을 형성한 후에 전도성 잉크를 도포하고 표면에 남은 잔량의 전도성 잉크를 제거한 후에 경화 공정에 의해 전도성 잉크를 경화시켜 기판의 음각 회로 패턴 내에 도전 회로를 형성한다.

이러한 임프린팅 기법을 이용하는 회로 형성 방법은 포토 리소그래피 기법이나 잉크젯 프린팅 기법에 비해 제조 공정이 간단하고 연속 공정으로 수행할 수 있다는 장점이 있지만, 연구실 수준의 실험적인 공정이 아닌 실제의 산업에서 기판에 회로를 형성하는 양산 방법으로 채택될 수 없는 근본적인 문제점을 가지고 있다.

문헌 1을 포함한 종래 기술의 임프린팅에 의한 회로 형성 방법에서는 기판에 금형의 회로 패턴을 전사하기 위해서는 기판을 열변형 온도 이상으로 가열한 상태에서 금형을 기판에 대해 가압하여야 하므로, 금형 또는 금형의 지지체로부터 기판에 열이 전달되어 기판이 열변형 온도까지 상승하는 데에 상당한 시간이 소요된다.

예컨대 문헌 1의 발명과 같은 기법을 로울형 금형에 적용한 경우에 기판이 로울형 금형 또는 이와 마주하는 지지 로울에 의해 가열되어 열변형 온도까지 온도가 상승하면서 가압되어 패턴이 전사되기 위해서는 로울형 금형 및 기판은 그 진행 방향에 대해 1 ~ 5 mm/sec의 매우 느린 속도로 진행하여야 하는데, 이러한 속도는 임프린팅 기법에 의해 기판에 회로 패턴을 형성하는 방법이 실용적으로 적용될 수 없는 수준이다.

따라서, 문헌 1의 발명과 같은 임프린팅 기법은 연구실 수준에서만 활용되고 산업에서 디스플레이 기판 등에 회로를 형성하는 양산 방법으로서는 적용되지 못하고 있는 실정이다.

더욱이, 문헌 1의 발명과 같은 임프린팅 기법에서는 기판을 그 열변형 온도까지 가열하여 기판을 연화한 상태에서 기판에 패턴을 전사하기 때문에, 기판의 재료로서는 가열에 의해 열변형이 이루지는 열가소성 수지 재료만을 사용할 수 있을 뿐이고, 기판 재료로서 열가소성 수지에 비해 우수한 물성을 지닌 열경화성 수지는 기판 소재로서 이용될 수 없다는 한계를 가진다.

더욱이, 고온 환경에서 사용되는 장치에 이용되는 전자 소재에서는 회로가 형성되는 기판 역시 고온의 환경에 노출되는데, 문헌 1의 발명과 같은 기법에 따라 형성된 기판은 기판의 열변형 온도 이상의 고온의 사용 환경에서 기판 재료가 연화되고 변형되며 기판에 형성한 도전 회로도 변형되어 단락 등이 발생할 수 있다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 문헌 1의 발명과 같은 임프린팅 기법에서는 기판이 열변형 온도 이상으로 가열된 상태에서 금형과 기판의 가압이 이루어지므로, 가압 후에 기판으로부터 금형을 분리할 때에 금형에 기판 재료가 잔류물로서 남는 문제가 있고, 이로 인해 수시로 금형 상의 잔류물을 제거하여야 하고, 그러한 잔류물 제거 작업이 이루어지지 않은 채 공정이 진행되는 경우에는 후속하는 기판의 패턴 형성이 제대로 이루어지지 않는 문제가 발생한다.

본 발명의 발명자들은 문헌 1과 같은 종래 기술의 회로 형성 방법이 갖는 문제점을 해결하고자 다양한 실험과 연구를 계속하는 과정에서 종래 기술에서 임프린팅 기법에 의해 폴리머 기판에 회로를 형성하는 데 있어서 이 기법이 양산 공정에 이용되기 어려운 결정적인 이유는 기판에 홈을 형성하는 과정에서 기판을 열변형시키기 위하여 기판을 그 열변형 온도 이상의 온도로 가열하는 데 소요되는 시간이라는 점에 주목하였다

따라서, 기판에 열을 가하지 않은 상온 상태에서 기판에 홈을 형성할 수 있는 방안을 강구하였으며, 장기간의 실험과 연구 개발의 결과로서, 도전 회로의 패턴을 갖는 돌출부가 형성된 금형을 폴리머 기판에 가압하되, 금형이 인가하는 가압 압력이 기판 재료의 압축 항복 응력을 초과하는 경우에 도전 회로가 형성될 수 있는 홈이 기판 표면으로부터 그 내측으로 형성될 수 있다는 결론에 도달하였고, 그러한 홈에 도전성 잉크를 채워 경화한 경우에 실용적으로 사용 가능한 도전성 회로를 폴리머 기판에 형성할 수 있다는 점을 확인하였다.

본 발명자들의 연구에 따르면, 열변형 온도 미만의 상온 상태, 즉 기판에 열을 가하지 않은 상태에서 기판과 금형을 서로 가압함으로써 금형에 형성한 양각 패턴이 기판 재료에 냉간 소성 변형을 일으켜 금형에 형성한 돌출부의 양각 패턴이 기판에 음각 패턴으로서 전사되고, 그렇게 형성된 기판 상의 음각 패턴의 홈에 전도성 잉크를 주입하고 경화함으로써 폴리머 기판에 도전 회로가 형성될 수 있다.

이러한 본 발명자들의 발견 및 다양한 실험의 결과에 따른 발명은 대한민국 특허출원 제10-2015-0155899호 및 제10-2015-0155903호(이하, '선행 출원'으로 부른다)로 출원되었다.

이러한 선행 출원의 발명들에 따르면, 기판에 열을 가하지 않은 상태에서 기판과 금형을 가압함으로써 홈의 형성 공정에 있어 실제의 산업에서 이용 가능한 수준의 속도를 달성할 수 있다. 또한, 기판에 홈을 형성하는 단계가 기판 재료의 열변형에 의해 이루어지는 것이 아니므로 열가소성 수지만이 아닌 열경화성 수지도 기판 재료로 이용할 수 있으므로, 기판 재료가 열가소성 수지에 한정되지 않는다. 아울러, 상온에서 기판과 금형이 가압되므로, 열변형 온도 이상의 온도에서 기판과 금형을 가압하는 과정에서 기판의 재료 일부가 금형에 잔류하는 문제가 없다.

그럼에도 불구하고, 이러한 선행 출원의 발명들은 개선의 여지가 있으며, 기판과 금형을 가압하는 가압 압력을 낮추어 금형에 가해지는 응력을 감소시키고 홈의 깊이가 더 얕은 경우에도 도전 회로에 단락이 생기지 않도록 개선할 필요성이 있다.

도전 회로에 단락이 발생할 가능성을 낮추기 위해서는 기판의 홈을 충분한 깊이로 형성하여 홈에 상당한 양의 전도성 잉크가 채워지도록 하여야 한다. 그러나, 기판에 형성하는 홈의 깊이를 충분히 깊게 하는 경우에는 기판을 누르는 금형의 가압력을 높여야 하므로 금형이 높은 응력을 받아 수명이 짧아지고, 또한, 홈의 깊이가 깊어질수록 도전 회로를 형성하기 위해 기판에 도포되어야 하는 전도성 잉크의 양이 증가한다는 문제점이 있다.

문헌 1: 대한민국 특허 제10-0998039호

따라서, 본 발명에서는 선행 출원 발명에 따른 회로 형성 방법을 이용하되, 기판에 형성하는 홈을 깊게 하지 않고 여기에 채워지는 전도성 잉크의 양을 줄이면서도 도전 회로에 단락이 발생하지 않는 구성의 회로 형성 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 발명자들은 다양한 실험과 연구 및 관찰을 통하여 다음과 같은 결론에 도달하였다.

첫째로, 종래 기술 및 선행 출원들의 발명에 따른 회로 형성 방법에서는 기판에 형성한 홈에 전도성 잉크를 채우고 이를 경화하여 경화된 전도성 잉크로 도전 회로를 형성하지만, 이렇게 형성된 도전 회로에는 도전성 잉크에 존재하거나 잉크의 도포 과정에서 유입될 수 있는 기포에 의한 공극이나 기판과 잉크의 접합 불량이 발생할 수 있고, 기판의 표면에 노출되는 도전성 잉크가 불균일한 표면 상태를 갖는다.

둘째로, 도전 회로에 존재할 수 있는 공극, 접합 불량 및 불균일한 표면 상태로 인하여 도전 회로에 단락이 발생할 가능성이 높아진다.

그리고, 그러한 결론을 바탕으로 다음과 같은 구성의 본 발명을 안출하기에 이르렀다.

본 발명은 폴리머 재료의 기판에 도전 회로를 형성하는 회로 형성 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 회로 형성 방법은, 기판의 적어도 하나의 표면에 그 표면으로부터 기판의 내측으로 소정 깊이와 패턴을 갖는 홈을 형성하는 단계, 상기 홈에 전도성 잉크를 충진하는 단계 및 상기 홈에 충진된 전도성 잉크를 경화시켜서 도전 회로를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 홈을 형성하는 단계는, 상기 홈의 패턴에 상응하는 패턴을 갖는 돌출부가 형성된 금형을 준비하는 것인 금형 준비 단계; 및 상기 기판에 열을 가하지 않은 상태에서 상기 기판과 상기 금형을 서로에 대해 가압함으로써 상기 금형의 돌출부가 상기 기판의 표면을 누르는 압력에 의해 상기 기판의 재료가 냉간 소성 변형에 의해 상기 기판의 표면으로부터 내측으로 함몰됨으로써 상기 기판에 상기 금형의 돌출부에 상응하는 패턴을 갖는 홈을 형성하는 것인 홈 형성 단계를 포함한다.

그리고, 본 발명의 회로 형성 방법은 상기 도전 회로를 형성하는 단계 후에 상기 도전 회로가 형성된 기판의 표면을 상기 기판 표면으로부터 하부측으로 향하여 상기 기판의 표면 전체에 대해 균일하게 가압하는 가압 단계를 더 포함한다.

이러한 본 발명의 구성에 따르면, 기판에 홈을 형성하고 홈에 전도성 잉크를 채워 경화하여 기판에 도전 회로를 형성한 후에 도전 회로가 형성된 기판의 표면을 균일하게 가압함으로써 도전 회로에 존재하는 공극이나 기판과의 접촉 불량 또는 도전 회로 표면의 불균일이 제거되어, 기판에 형성되는 도전 회로의 단락 가능성이 현저히 낮아지게 된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 기판에 형성하는 홈의 깊이를 작게 하고 아울러 홈에 채우는 전도성 잉크의 양을 줄이는 경우에도 도전 회로의 단락 가능성이 현저히 낮아지게 되므로, 기판에 깊이가 깊은 홈을 형성하기 위해 기판과 금형을 높은 가압력으로 가압할 필요가 없게 되어 금형의 수명이 연장될 수 있고, 높은 가격의 전도성 잉크의 사용량도 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 회로 형성 방법의 각 단계를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 기판 재료인 PET 필름이 로울 형태의 금형에 의해 가압되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 금형으로 기판을 가압한 후의 기판과 홈의 표면 상태를 보여주는 사진 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 홈이 형성된 기판의 표면을 평탄화한 후의 기판과 홈의 표면 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명에서 홈이 형성된 기판의 표면을 로울러로 평탄화하는 실시예의 개략적인 구성 및 작동을 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 도전 회로가 형성된 기판을 가압하기 전의 기판 표면 상태를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 도전 회로가 형성된 기판을 가압한 후의 기판 표면 상태를 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명에서 도전 회로가 형성된 기판을 로울러로 평탄화하는 실시예의 개략적인 구성 및 작동을 보여주는 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.

먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 형성 방법의 개략적인 단계를 도시하는 도 1을 참조하여 실시예를 설명한다.

도전 회로를 형성할 기판(10) 및 기판에 전사될 회로 패턴이 돌출부(21)의 형태로 형성된 금형(20)과 기판(10)을 준비한다(단계 a).

기판(10)은 절연성의 고분자 소재로서, PC, COC 또는 PET와 같은 열가소성 수지 또는 폴리이미드와 같은 열경화성 수지의 필름을 이용할 수 있는데, 본 실시예에서는 기판으로서 두께 90 ㎛의 PET 필름으로 준비하였다. 그러나, 본 발명에서 기판은 이에 한정되지 않고, 다양한 두께를 가지며 구부러질 수 있는 유연성과 신축성을 갖는 다양한 폴리머 소재로 이루어질 수 있다.

기판(10)은 플레이트 형태로 형성된 것이 낱장으로 금형(20)에 공급될 수도 있고, 로울 형태로 감기어 공급되어 로울로부터 풀려나가는 기판이 금형에 공급되도록 구성될 수도 있다.

금형(20)으로서는, 니켈합금인 'INCONEL 617' (항복응력 3570 kfg/㎠)로 형성한 스탬퍼(23)를 강철제의 베이스(22)에 감아 부착하여 도 2에 도시한 형태의 로울형 금형(20)을 마련하였다.

스탬퍼(23)는, 실리콘 기판 등에 증착, 노광 및 식각 공정 등에 의해 금형의 돌출부 패턴과 상보하고 기판의 회로 패턴에 상응하는 음각의 패턴을 갖는 마스터를 형성하고, 이 마스터에 니켈 또는 니켈 합금을 전주 도금하여 음각의 패턴을 채우는 돌출부(21)를 갖는 니켈 또는 니켈 합금제의 스탬퍼를 형성한 후에 마스터로부터 스탬퍼(23)를 분리함으로써 형성될 수 있다.

이와 같이 반도체의 제조에 이용되는 기법에 의하여 나노 단위 또는 마이크로 단위의 미세한 선폭 및 피치를 갖는 미세 회로 패턴의 돌출부를 갖는 스탬퍼를 형성할 수 있다.

그러나, 반도체 제조 기법을 이용하여 스탬퍼를 별도로 형성하지 않고 정밀 기계 가공에 의해 금형 표면에 특정 패턴의 돌출부을 직접 형성할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 금형(20)은 로울 형태의 베이스(22)에 박판 형태로 형성된 스탬퍼(23)를 감은 형태로 형성되어 있다. 스탬퍼(23)에는 기판(10)에 전사할 패턴을 갖는 돌출부(21)가 형성되어 있다. 이 스탬퍼(23)는 전술한 바와 같이, 증착, 노광 및 식각 공정에 의해 형성한 마스터에 니켈 또는 니켈 합금을 전주 도금하여 두께 50~200 ㎛의 박판 형태로 형성한 것이다.

스탬퍼의 두께가 300 ㎛를 초과하면 굴곡이 어려운 강판으로서의 특성을 가지므로, 300 ㎛ 이하, 바람직하게는 50 ~ 200 ㎛의 두께로 형성한다.

이 스탬퍼(23)를 마스터로부터 분리하여 원통 형태의 강철제 베이스(22)에 감는 방식으로 부착하여 로울 형태의 금형(20)을 형성하였다.

금형(20)은 서로 마주하여 반대 방향으로 회전하는 지지 로울러(30)와 쌍을 이루며, 금형(20) 또는 지지 로울러(30)의 어느 한쪽 또는 양쪽을 서로에 대해 가압할 수 있도록 구성되어 있다.

다음으로 금형(20)과 기판(10)을 서로 접촉시키고 기판이나 금형을 가열하는 일이 없이 상온 하에서 서로에 대해 가압한다(단계 b와 c). 가압에 의해 금형의 돌출부가 기판 표면을 누르고, 기판 표면은 금형 돌출부의 가압에 의한 압축 응력을 받고 압축 응력이 항복 응력을 초과하면 돌출부와 접하는 기판 표면의 재료가 소성 변형에 의해 함몰되면서 기판에 홈(11)이 형성된다(단계 d).

다시 도 2를 참조하면, 기판(10)은 2개의 마주보는 텐션 롤러(31)를 통하여 금형(20)과 지지 로울러(30) 사이로 공급되고, 금형(20)과 지지 로울러(30) 사이의 가압에 의해 이들 사이의 기판(10)도 가압력을 받는다.

이 때, 금형(20) 상의 돌출부(21)가 기판 재료의 표면에 가압되어 기판 재료에 소성 변형이 일어나면서 금형 돌출부(21)의 패턴에 상응하는 패턴을 갖는 홈(11)이 기판(10)의 표면으로부터 내측으로 형성된다.

홈(11)이 형성된 기판(10)은 로울러(50)를 통하여 금형(20)으로부터 분리되어 기판의 평탄화 공정(단계 e)으로 진행한다.

평탄화 공정에서는 편평한 표면을 갖는 제1 가압 프레스(40)를 준비하고 그 편평한 표면이 기판(10)에서 홈(11)이 형성된 표면을 향하도록 하여 제1 가압 프레스(40)로 기판(10)을 가압한다.

도 3은 단계 'd'에서 홈(11)이 형성된 기판(10)의 평면 사진이 위쪽에 도시되고 아래쪽에는 홈(11)과 그 부근의 기판 표면을 측정하여 그 단면을 형상화한 단면도를 도시하고 있다.

단계 'd'에서 홈(11)이 형성된 기판(10)은 그 표면이 도 3의 사진에 나타나 있는 바와 같이 고르지 않고 평탄하지 않은 상태로 되어 있다. 도 3에서 보면, 홈(11) 부근의 기판 표면의 한쪽은 함몰이 되어 있고, 다른 쪽의 기판 표면은 홈 형성 전의 표면에 비해 융기되어 있는 것을 알 수 있다.

금형(20)에 의해 기판(10)에 가해지는 힘에 의해 기판 재료에 발생하는 응력은 금형의 양각 회로 패턴(21)으로 인하여 균일하지 않고 기판 재료의 탄성 복원도 균일하게 일어나지 않으므로, 소성 변형 과정에서 기판 재료의 거동으로 인하여 기판의 표면에 함몰 및 융기와 같은 요철이 발생하여 기판의 표면이 고르지 않은 상태로 형성되는 것이다.

본 실시예에서는 기판(10)의 표면을 편평한 표면을 가진 제1 가압 프레스(40)로 가압하고, 이러한 가압에 의해 기판 재료, 특히 기판 표면의 재료가 소성 변형되면서 가압 프레스(40)의 편평한 표면을 따라 평탄화한다.

도 4는 도 3에 도시한 기판이 단계 'e'에서 제1 가압 프레스(40)에 의해 평탄화한 상태를 촬영한 사진을 위쪽에 도시하고 아래쪽에는 홈(11)과 그 부근의 기판 표면을 측정하여 그 단면을 형상화한 단면도를 도시하고 있다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 단계 'd'에서 홈(11)의 형성 과정에서 함몰 및 융기가 형성되어 있던 기판의 표면에서 함몰부 및 융기부는 제거되고 기판의 표면은 전체적으로 일정한 높이를 가지며 편평한 상태로 된다.

표면이 평탄화된 기판(10) 위에 은분말 잉크와 같은 전도성 잉크(15)를 도포한다(단계 f). 평탄화 공정(단계 e)에서 기판 표면이 평탄화되어 있으므로 전도성 잉크(15)는 비교적 고르게 기판 표면에 도포될 수 있다.

본 실시예에서는 기판에 홈을 형성한 후에 기판을 편평한 표면을 가진 가압 프레스로 가압하여 기판을 평탄화하지만, 도 5에 도시한 바와 같이, 편평한 형태의 프레스가 아닌 제1 가압 로울러(40')를 이용하여 기판을 평탄화할 수도 있다.

홈이 형성된 기판(10)은 가압력을 받는 제1 가압 로울러(40')와 지지 로울러(41) 사이를 통과한다. 제1 가압 로울러(40')는 기판(10)에 대하여 가압력(A)을 인가하면서 회전하고, 지지 로울러(41) 역시 제1 가압 로울러(40')가 가하는 가압력을 지지하면서 제1 가압 로울러(40')와 같은 표면의 선속도를 가지고 회전한다.

도 5의 실시예에서는 지지 로울러(41)로 제1 가압 로울러(40')의 가압력을 지지하지만, 지지 로울러(41)를 대신하여 가압력을 받는 기판(10)을 지지하면서 기판(10)의 이송에 따라 이동하는 컨베이어를 사용할 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 평탄화 공정(단계 e)에 이어서 기판 표면 위에 잔류하는 전도성 잉크(15)를 닥터 블레이드(60)를 이용하여 제거한다(단계 g). 닥터링에 의해 기판 표면의 전도성 잉크(15)는 제거되고, 기판(10)에서는 홈(11)에만 전도성 잉크(15)가 잔류하게 된다. 이러한 닥터링 공정 전에 기판(10)의 표면이 평탄화하여 있으므로 닥터링 공정에서 닥터 블레이드(60)가 지나가는 기판의 표면으로부터 잔류 잉크의 제거가 용이하고, 닥터링 이후에도 기판 표면에 잉크가 잔류하는 일이 발생하지 않는다.

기판 표면에서 전도성 잉크가 제거된 기판은 이후의 경화 공정(단계 h)을 거쳐 기판의 홈에 남은 전도성 잉크가 경화되어, 경화된 전도성 잉크에 의한 도전 회로(12)가 형성된 기판이 마련된다.

도 6를 참조하면, 이상의 공정들을 거쳐 기판(10)의 홈(11)을 채운 전도성 잉크가 경화하여 형성된 도전 회로(11)에는 도전성 잉크의 기포 또는 홈(11)에 전도성 잉크(15)가 충분히 채워지지 않아서 발생하는 공극(121)이 발생할 수 있다.

또한, 경화 공정(단계 h)에서 홈을 채운 전도성 잉크(15)가 수축하면서 기판의 표면 부근에서 도전 회로(12)에 오목한 부분(122)이 형성될 수 있다. 전도성 잉크(15)가 기판의 홈(11)에 채워지면서 홈(11)의 벽면과 점착되지 않은 부분이 있고 이 부분이 경화 공정(단계 h)에서 확대되어 도전 회로(12)가 홈(11)의 벽면으로부터 분리된 부분(123)이 발생하기도 한다.

또한, 닥터링 공정(단계 g)에서 홈(11)에 충진된 전도성 잉크(15)가 닥터 블레이드(60)와의 점착력에 의해 기판(10)의 표면 위로 볼록하게 돌출할 수 있고, 그러한 돌출된 전도성 잉크가 경화 공정(단계 i)에서 그대로 경화하면서 기판(10)의 표면 위로 돌출된 부분(124)을 남기기도 한다.

도 6에서는 도전 회로(12)에서 이러한 결함이 되는 부분들(121 ~ 124)을 작게 도시하였으나, 결함이 되는 부분들(121 ~ 124)이 매우 크게 형성되어 그 자체로서 도전 회로(12)의 단락 부분이 될 수도 있고, 작은 결함이라도 기판(10)을 처리하는 후처리 공정 또는 기판 조립 공정 등에서 도전 회로(12)에 단락을 유발할 수도 있다.

본 발명의 실시예에서는 기판(10)의 경화 공정(단계 h)에서 도전 회로(12)가 형성된 기판(10)의 표면을 제2 가압 프레스(70)로 가압한다(단계 i).

제2 가압 프레스(70)는 제1 가압 프레스(40)와 마찬가지로 편평한 표면을 가지고 있다. 제2 가압 프레스(70)의 평탄한 표면을 기판(10)에서 도전 회로(12)가 형성되어 있는 표면과 마주하도록 하고, 일정한 가압력을 가하여 기판(10)의 표면에 균일한 압력이 작용하도록 한다.

이러한 균일한 가압에 의해 기판(10)의 표면이 압축되고 기판의 홈(11)에 형성된 도전 회로의 재료, 즉 경화된 전도성 잉크(15)도 가압된다.

이러한 가압에 의해 도전 회로(12)를 이루는 경화된 전도성 잉크(15)가 압축 되면서 변형되어, 도 7에 도시한 바와 같이 도전 회로(12)에 존재하는 공극(121), 오목한 부분(122), 홈(11)의 벽면으로부터 박리되어 있는 부분(123) 및 기판(10)의 표면 위로 돌출된 부분(124)이 제거되고, 도전 회로(12)에 단락이 발생하지 않게 된다.

한편, 본 실시예에서는 전도성 잉크가 경화된 후에 기판을 편평한 표면을 가진 제2 가압 프레스로 가압하여 기판(10)의 표면을 평탄화하지만, 도 8에 도시한 바와 같이, 편평한 형태의 프레스가 아닌 제2 가압 로울러(70')를 이용하여 평탄화할 수도 있다.

기판(10)은 가압력을 받는 제2 가압 로울러(70')와 지지 로울러(71) 사이를 통과한다. 가압 로울러(70')는 기판(10)에 대하여 가압력(A)을 인가하면서 회전하고, 지지 로울러(71) 역시 가압 로울러(70')가 가하는 가압력을 지지하면서 가압 로울러(70')와 같은 표면의 선속도를 가지고 회전한다.

도 8의 실시예에서는 지지 로울러(71)로 가압 로울러(70')의 가압력을 지지하지만, 지지 로울러(71)를 대신하여 가압력을 받는 기판(10)을 지지하면서 기판(10)의 이송에 따라 이동하는 컨베이어를 사용할 수도 있다.

이상 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 냉간 소성 변형에 의해 홈이 형성된 기판의 표면을 균일하게 가압함으로서 기판의 표면을 평탄화하고, 이러한 평탄화에 의해 기판 표면의 요철이 제거되고 기판 표면이 평탄화함으로써 이후의 전도성 잉크의 도포 시에 잉크가 기판의 홈에 원할하게 충진되고 뒤이은 닥터링 공정에서 기판의 표면으로부터 여분의 잉크의 제거가 원할하게 이루어진다.

또한, 냉간 소성 변형에 의해 기판에 홈을 형성하고 홈에 도전성 잉크를 충진하여 경화함으로써 기판에 도전 회로를 형성하며, 도전 회로가 형성한 기판의 표면을 균일하게 가압함으로서 도전 회로에 존재할 수 있는 각종 결함이 제거되고, 이에 따라 도전 회로의 단락 가능성이 현저히 감소한다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예 및 그 변형례를 설명하였으며, 본 발명은 이러한 실시예들에 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 기재한 범위 내에서 다양한 변경과 수정 및 요소의 부가가 가능하고, 그러한 변형과 수정 및 요소가 부가된 구성은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

10: 기판 11: 홈
20: 금형 30: 텐션 로울러
40: 제1 가압 프레스 70: 제2 가압 프레스

Claims (9)

1. 폴리머 재료의 기판에 도전 회로를 형성하는 회로 형성 방법으로서, 상기 기판의 적어도 하나의 표면에 그 표면으로부터 기판의 내측으로 소정 깊이와 패턴을 갖는 홈을 형성하는 단계, 상기 홈에 전도성 잉크를 충진하는 단계 및 상기 홈에 충진된 전도성 잉크를 경화시켜서 도전 회로를 형성하는 단계를 포함하는 회로 형성 방법으로서,
   상기 홈을 형성하는 단계는, 상기 홈의 패턴에 상응하는 패턴을 갖는 돌출부가 형성된 금형을 준비하는 것인 금형 준비 단계; 및 상기 기판에 열을 가하지 않은 상태에서 상기 기판과 상기 금형을 서로에 대해 가압함으로써 상기 금형의 돌출부가 상기 기판의 표면을 누르는 압력에 의해 상기 기판의 재료가 냉간 소성 변형에 의해 상기 기판의 표면으로부터 내측으로 함몰됨으로써 상기 기판에 상기 금형의 돌출부에 상응하는 패턴을 갖는 홈을 형성하는 것인 홈 형성 단계를 포함하고,
   상기 도전 회로를 형성하는 단계 후에 상기 도전 회로가 형성된 기판의 표면을 상기 기판 표면으로부터 하부측으로 향하여 상기 기판의 표면 전체에 대해 균일하게 가압하는 가압 단계를 더 포함하는 것인 회로 형성 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가압 단계는 편평한 표면을 가진 가압 프레스에 의해 상기 도전 회로가 형성된 기판의 표면을 소정 압력으로 가압하는 것인 회로 형성 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   기 가압 단계는 로울러에 의해 상기 홈이 형성된 기판의 표면을 소정 압력으로 가압하는 것인 회로 형성 방법.
4. 청구항 1에 있어서
   상기 홈 형성 단계 후에 상기 기판에서 상기 홈이 형성된 표면을 평탄화하는 것인 평탄화 단계를 더 포함하는 것인 회로 형성 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 평탄화 단계는 편평한 표면을 가진 제1 가압 프레스에 의해 상기 홈이 형성된 기판의 표면을 소정 압력으로 가압하는 것인 회로 형성 방법.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 평탄화 단계는 로울러에 의해 상기 홈이 형성된 기판의 표면을 소정 압력으로 가압하는 것인 회로 형성 방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
   상기 기판은 열경화성 또는 열가소성의 폴리머로 이루어지는 것인 회로 형성 방법.
8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 청구항에 따른 회로 형성 방법에 의해 형성되는 회로가 마련되는 기판.
9. 청구항 8에 따른 기판을 포함하는 디스플레이 패널.
   

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