KR20180029051A - 초협폭 선을 인쇄하는 방법 - Google Patents

Abstract

기능성 물질의 초협폭 선을 인쇄하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 기판 상에 중간층을 갖는 기판을 제공하는 단계 및 기판의 중간층 상에 잉크를 퇴적시킴으로써 초협폭 선을 인쇄하는 단계를 포함하고, 잉크는 기능성 물질 및 용매 혼합물을 포함하고, 용매 혼합물은 기판 상의 중간층을 부분적으로 용해시켜 잉크가 수축되고 기판 상의 중간층 안으로 가라앉게 하여 선의 폭을 감소시킨다.

Description

초협폭 선을 인쇄하는 방법

본 개시내용은 일반적으로 인쇄가능 전자 디바이스의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 인쇄가능 전자 디바이스를 제작할 때 협폭 선을 인쇄하는 기술에 관한 것이다.

가요성 및 저비용 기판에 대한 인쇄는 저비용 전자 디바이스를 제조하는 방법으로 점차 보편화되고 있다. 그럼에도 불구하고, 종래의 인쇄 프로세스를 사용하여 달성할 수 있는 피처(feature)는 전통적인 포토리소그래피 기술에 의해 획득되는 피처와 비교하여 여전히 크다. 예를 들어 상업용 피코리터 부피의 프린트 헤드로 직접 인쇄될 수 있는 가장 협폭의 전도성 선은 ~ 30 μm 폭으로 보고되었다. 고성능 전자 디바이스를 인쇄하려면 선폭과 같은 피처 크기를 줄이는 것이 결정적으로 중요하다.

매끄럽고 비다공성인 기판에 대한 인쇄시에, 일반적으로 30 μm 내지 50 μm 정도의 선폭을 종래의 기존 인쇄 기술을 사용하여 얻을 수 있다. 선폭은 주로 기판 표면과 잉크 사이의 표면 에너지 차이에 의해 결정된다. 이러한 차이, 및 잉크 점도, 건조 프로세스, 기판 온도, 표면 에너지 및 표면 장력과 같은 다른 매개변수를 제어함으로써, 15 μm의 선폭이 약 1 pl 내지 10 pl의 액적 부피를 갖는 상업용 프린트 헤드를 사용하여 인쇄될 수 있다. 잉크젯 인쇄, 플렉소 인쇄, 그라비어 인쇄 및 스크린 인쇄와 같은 스케일러블 인쇄 방법의 경우, 직접 인쇄에 대해 10-30 μm가 한계이다. 일부 새로운 기술이 더 협폭의 선을 인쇄하기 위해 개발되었지만, 이들은 추가 단계를 필요로 한다. 예를 들어, 보편적인 잉크-뱅크 방법은 기판 상에 인쇄된 후 잉크 확산을 제어하기 위해 원하는 표면 에너지를 갖는 물질을 사용한 기판의 초기 패터닝을 필요로 한다. 전기수력학적 제트 인쇄와 같은 다른 기술은 펨토리터 노즐을 사용하여 2 μm 폭 미만의 협폭 선을 인쇄하는 것으로 입증되었다. 그러나, 전기수력학적 제트 인쇄는 대량 생산에 대해 스케일러블하지 않다.

표면 장력 차, 점도, 건조 프로세스 및 다른 파라미터를 최적화하는 종래의 방법은 선폭을 약 15 μm로 감소시킬 수 있을 뿐이다. 패터닝 단계는 인쇄된 선폭을 서브마이크로미터 스케일로 감소시킬 수 있지만, 이 패터닝 단계는 또한 값 비싸고 통합 밀도를 감소시키는 비기능적 피처를 도입한다.

따라서, 초협폭 선을 인쇄하기 위해서는 새롭거나 개선된 인쇄 기술이 매우 바람직할 것이다.

본 개시내용은 용매 혼합물을 함유하는 잉크와 잉크가 퇴적되는 기판(또는 중간층) 사이의 상호작용을 이용하여 초협폭 선을 인쇄하는 새로운 방법을 제공한다. 용매 혼합물은 기판(또는 중간층)을 약간 용해시키지만, 그 증발/건조는 선폭의 수축을 초래한다. 결과로 나타나는 선은 침강된 또는 매립된 프로파일을 갖는다.

따라서, 본 개시내용의 하나의 발명 양태는, 기판 상에 중간층을 갖는 기판을 제공하고 기판의 중간층에 잉크를 퇴적하여 초협폭 선을 인쇄하는 방법으로서, 잉크는 기능성 물질 및 용매 혼합물을 포함하고, 용매 혼합물은 중간층을 부분적으로 용해시키며 그것의 증발/건조 동안 잉크가 수축하게 하고 기판 상의 중간층으로 가라 않게 하여 선의 폭을 감소시킨다. 일 실시예에서, 표면 에너지는 증발/건조 동안 변할 수 있다.

이 요약은 소정의 중요한 발명 양태를 강조하기 위해 제공되었지만, 본 개시내용의 모든 발명 양태를 포괄적으로 또는 제한적으로 정의하려는 것은 아니다. 다른 발명 양태는 상세한 설명 및 도면에 개시될 수 있다.

본 기술의 추가의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 조합하여 취해지는 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다:
도 1은 23 ℃에서의 시간의 함수로서의 에탄올, 에틸렌 글리콜 및 글리세린 혼합물의 표면 장력 및 펜던트 액적 부피를 나타낸다.
도 2a는 PET(예를 들어, Melinex ST 505) 상에 잉크젯-인쇄된 적색 잉크(에탄올, 에틸렌 글리콜 및 글리세롤의 혼합물에 기초함)의 새롭게 인쇄된 선을 나타낸다.
도 2b는 5분 동안 70℃에서 열 처리된 후의 선을 나타낸다.
도 3은 에틸렌 글리콜 대 글리콜의 비율이 도 1에서 사용되는 혼합물의 것과 동일하고, SU-8이 PET 필름 상에 스핀 코팅되고 UV에의 노출 없이 단지 소프트 베이킹되고 가교를 위해 하드 베이킹되는 포토레지스트 에폭시인 비가교 SU-8 상의 에틸렌 글리콜 및 글리콜 혼합물의 접촉 각도를 나타낸다.
도 4a는 비가교 SU-8 상에 새롭게 인쇄된 은나노 잉크의 광학 현미경 이미지를 도시한다.
도 4b는 5분 동안 70℃에서 열 처리된 후의 비가교 SU-8 상의 은나노 잉크의 광학 현미경 이미지를 도시한다.
도 5a는 이미지가 45도 경사 각도에서 촬영되고, 그래서 Y 축이 높이 교정을 위해 0.7로 나누어져야 하는 15 μm의 수축된 선폭을 갖는 비가교 SU-8에 인쇄된 은나노 잉크의 단면 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 도시한다.
도 5b는 이미지가 45도 경사 각도에서 촬영되고, 그래서 Y 축이 높이 교정을 위해 0.7로 나누어져야 하는 5 μm의 수축된 선폭을 갖는 비가교 SU-8에 인쇄된 은나노 잉크의 단면 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 도시한다.
도 6은 적색 영역이 잉크 피복 영역을 나타내고, 화살표가 잉크 수축 방향을 나타내는 선폭을 더 축소시키는 배수 메커니즘을 도시한다.
도 7은 은(Ag) 나노 잉크를 사용하여 SU-8/PET 기판 상에 인쇄된 초협폭 은선의 광학 현미경 이미지를 나타낸다.
도 8은 본 방법에 의해 인쇄된 초협폭 선을 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도면 전체에 걸쳐서, 동일한 특징은 동일한 참조 번호로 식별된다.

본원에는 전기 전도성 잉크 같은 기능성 물질의 초협폭 선을 인쇄하는 방법이 개시된다. 이 방법은 일반적으로 기판 상에 중간층을 갖는 기판을 제공하고 기판의 중간층에 잉크를 퇴적시켜 초협폭 선을 인쇄하는 단계, 작용, 또는 동작을 수반하며, 잉크는 기능성 물질 및 용매 혼합물을 포함하고, 용매 혼합물은 기판 상의 중간층을 용해시키고, 잉크가 수축되게 하고 기판 상의 중간층으로 가라 않게 하여 선의 폭을 감소시킨다. 용매 혼합물의 표면 에너지는 증발/건조 동안 변할 수 있다. 일 실시예에서, 기능성 물질은 예를 들어 은나노 입자 잉크와 같은 전기 전도성 잉크이다. 기능성 물질은 도체, 반도체, 유전체, 전기루미네선스, 광전지 또는 임의의 다른 전자적 기능물일 수 있다. 일 실시예에서, 용매는 에탄올, 에틸렌 글리콜 및 글리세롤의 혼합물이다. 다른 실시예에서, 용매는 에탄올, 에틸렌 글리콜 및 글리세롤의 혼합물이고, 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)이고, 중간층은 완전히 에폭시화된 비스페놀-A/포름알데히드 노볼락 공중합체로 구성된 SU-8이다. 선폭은 인쇄 후 잉크, 중간층 및 기판을 열처리함으로써 더 좁혀 질 수 있다. 예를 들어, 잉크, 중간층 및 기판은 5분 동안 70℃에서 열처리되거나 50℃에서 열처리되고 그 후에 75℃에서 열처리된다.

선을 더 좁히는 것은 선의 각 단부에 잉크의 더 큰 영역을 퇴적시킴으로써 선을 따라 길이방향으로 잉크를 배수시킴으로써 달성될 수 있고, 더 큰 영역은 선의 것보다 낮은 자유 에너지를 갖고, 이에 의해 잉크가 수축 프로세스 동안 더 큰 영역 각각을 향해 배수되게 하여 선의 폭을 더 감소시킨다.

본 방법은 0.11 이상의 선의 높이-대-폭 비율을 달성할 수 있다. 예를 들어 잉크젯 프린터를 사용하여 수행되는 인쇄는 10 μm 미만의 선폭을 얻을 수 있다. 이는 인쇄가능 전자 디바이스의 트랜지스터의 게이트를 인쇄할 때 매우 유용한다.

일 실시예에서, 상기 방법은 잉크가 건조되는 기판의 표면 장력보다 작게 유지되도록 건조하면서 잉크의 표면 장력을 제어하는 것을 추가로 수반한다. 선택된 잉크와 중간층/기판 사이의 상호작용은 인쇄된 선의 폭을 감소시킨다. 일부 경우에, 이는 1.5 내지 3 μm까지 폭을 감소시킬 수 있다. 잉크는 건조 프로세스 동안 그 표면 에너지를 증가시켜 선 폭을 감소시킨다. 잉크는 또한 선택된 중간층/기판을 부분적으로 용해시킬 수 있는 용매를 함유하여, 인쇄된 피처가 건조 프로세스 동안 중간층/기판에 가라앉거나 매립되게 하며, 이는 선 폭을 더 감소시키는 것을 돕는다.

이 방법의 실시예에서, 잉크는 잉크가 기판 상에서 잘 습윤되고 안정적 선 에지를 형성할 수 있도록 선택되고, 그 결과, 퇴적된 잉크에 대한 탈습윤 프로세스는 인쇄된 선의 폭이 잉크의 표면 장력의 영향 및 잉크와 중간층/기판 사이의 상호작용, 즉 국부화된, 잉크 중 용매에 의한 기판/중간층의 부분적 용해하에 제어된 방식으로 기판 상에서 수축되게 할 수 있다. 그러므로, 적어도 일부 실시예에서, 선택된 잉크 용매(들)의 조합 및 중간층/기판의 용해도는 10 μm 미만의 초협폭 선 폭을 얻기 위해 중요하다.

잉크는 기판 상에 퇴적된 후에 기판 상의 그 습윤 특성을 변화시킬 수 있다. 일례는 낮은 표면 장력 및 낮은 비등점을 갖는 용매를 함유하는 용매 혼합물을 사용하는 것이다. 혼합물은 처음에는 기판을 습윤시키기 위해 낮은 표면 에너지를 갖지만, 휘발성 용매가 증발하고 잉크 표면 에너지가 증가함에 따라 그 습윤성을 서서히 상실한다. 도 1은 시간에 따른 에탄올, 에틸렌 글리콜 및 글리세롤의 혼합물의 표면 장력 및 펜던트 액적 부피의 변화를 증명한다. 표 1은 이 방법에 사용될 수 있는 일부 용매의 표면 장력 및 비등점을 나열한다.

용매	비등점(℃)	표면 장력(mN/m, @20℃)
에탄올	78	22.1
에틸렌 글리콜	173	47.7
글리세롤	290	64.0

적색 잉크가 상기 용매 혼합물로 제제화되고 PET 필름 상에 인쇄될 때, 약 79 μm 폭의 안정된 선이 형성될 수 있다(도 2a의 예에 의해 도시됨). 그러나, 인쇄된 필름이 5분 동안 70℃로 가열된 후에, 잉크 선 폭은 약 20 μm로 감소된다(도 2b의 예에 의해 도시됨). 잉크는 PET에 대한 습윤 조건을 만족하기 위해 PET의 표면 장력(46 mN/m)보다 충분히 작은 37 mN/m의 초기 표면 장력을 가지며, 따라서 PET 상에 안정적 선을 형성할 수 있다. 이 값은 증발을 통해 잉크가 그 에탄올을 상실한 후에 43 mN/m인 것으로 측정되었다. 잉크에 에탄올이 남아 있지 않은 경우, 잉크는 48 mN/m의 표면 장력을 갖는다. 분명히, 열처리로부터의 에탄올의 증발은 PET에서의 잉크의 습윤 조건을 변화시켰으며 선을 수축시켰다.

전자 디바이스를 인쇄하려면, 잉크는 선택된 기판에 인쇄될 때 잘 규정된 선을 형성할 수 있어야 한다. 이는 동일한 인쇄 후 수축이 각 선 에지를 따라 동시에 발생할 수 있음을 보장하기 위한 것이다. 즉, 수축된 선은 실질적으로 균일한 폭을 가지며 길이방향으로 파손되지 않아야 한다. 두 개 초과의 선이 있는 패턴이 인쇄될 때, 조건은 인쇄된 선의 폭이 수축된 후에 패턴이 그 설계를 유지할 수 있음을 보장한다. 안정된 선이 형성되기 전에 탈습윤이 발생하면 부풀어오르거나 불연속적인 선 또는 심지어 정렬된 액적이 나타나게 된다.

인쇄 후 프로세스에서의 선 수축은 각 선 에지를 따라 원하는 레이트로 제어된다. 이는 또한 이 방법에 의해 수축된 선이 실질적으로 균일한 폭을 가지며 그 전체 길이에 걸쳐 파손되지 않도록 보장하기 위한 것이다. 수축률이 선 에지를 따라 균일하지 않은 경우, 더 천천히 수축하는 섹션은 더 큰 면적을 가지므로 더 빨리 수축하는 섹션보다 자유 에너지가 낮다. 이와 같이, 특히 수축률이 높을 때, 더 빠르게 수축 섹션의 잉크는 더 느리게 수축하는 섹션으로 유동하여, 부풀어오른 또는 불연속적인 선이 생기게 한다. 이러한 비균등 레이트 유발 효과는 수축률이 높을 때 강화될 수 있다. 이 상황은 회피되어야 한다.

용매-증발-기반 수축의 경우, 그 속도는 용매 증발의 속도 및 잉크 점도의 적절한 사용을 통해 제어될 수 있다. 적절한 인쇄 후 프로세스 온도를 선택하는 것이 간단하고 효과적인 방법이다. 높은 온도는 빠른 용매 증발 및 낮은 잉크 점도에 의한 빠른 탈습윤 및 빠른 선 수축으로 이어질 수 있지만, 낮은 온도에서의 높은 잉크 점도는 수축이 진행될 수 있는 정도를 제한할 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같은 PET 상에서의 적색 잉크의 부풀어오름 및 선 파손은 인쇄 후 프로세스 온도가 62℃로 낮아지면 회피될 수 있다. 또한, 인쇄된 선이 75℃에서 가열되기 전에 단기간 동안 처음에 50℃에 노출되는 경우, 부풀어오름 및 파손은 회피될 수 있고 동일한 수준의 수축이 달성될 수 있다. 그 이유는 잉크 점도가 높고 50℃에서 선 수축이 느리기 때문이다. 용매가 50℃에서 대부분 증발하면, 잉크 점도가 상당히 증가하고 75℃에서 선 수축률이 완만해진다. 실제로, 용매 증발은 선 수축 속도를 효과적으로 제어하기 위해 단계적 가열 프로세스에서 점도 효과와 분리될 수 있다.

잉크 용매는 중간층/기판의 박층을 약간(또는 부분적으로) 용해시킬 수 있다. 잉크 용매에 의한 중간층/기판의 이 국부화된 용해는 도 3에 도시된 바와 같이 잉크가 기판 상에 퍼지는 것을 돕는다. 이는 수축 동안 반대 방향으로 선 에지를 끌어당길 수 있어 부풀어오름 및 선 파손 가능성을 상당히 감소시킨다. 또한, 표면 장력이 높고 크게 증발하지 않는 높은 비등점의 용매의 경우, 용매가 선 에지와 함께 후퇴한다. 따라서, 용해는 잉크 피복 영역에서 연속적일 수 있고, 잉크는 제한된 정도로 기판 안으로 가라 않는다. 이 프로세스는 또한 부풀어오름 및 선 파손을 방지하는 메커니즘을 제공한다.

도 4에 도시된 바와 같은 상술한 용매-기판 용해 프로세스를 사용하여 3 μm 폭의 긴 은선을 얻었다. 에탄올, 에틸렌 글리콜 및 글리콜을 함유한 용매 혼합물에 기초한 은나노 입자 잉크를 사용하여 도 3에 도시된 바와 같이 비가교 SU-8 코팅된 PET 상에 선을 인쇄하였다. 선은 기판 상에 잉크젯-인쇄된 후에 47 μm 폭이었으며 70℃에서 5분 동안 최적화 열처리 후에 3 μm 폭으로 수축되었다. 이 방법을 사용하여 3 μm 폭 및 1 cm 길이에 걸친 균일한 선을 반복적으로 얻을 수 있다. 이들은 잉크-뱅크와 같은 사전 패터닝 단계 없이 10 pl 노즐을 갖는 상업용 프린트 헤드로 잉크젯 인쇄에 의해 얻어진 가장 협폭의 선이다. 1 pl 프린트 헤드로 희석된 잉크를 사용하여 1.5 μm 폭의 선이 달성되었다. 이들은 인쇄 및 인쇄가능 전자기기 분야에서 "초협폭"인 것으로 고려된다. 본 명세서의 목적을 위해, "초협폭"이라는 용어는 10 μm 이하의 선폭을 의미한다. 가교 SU-8에 인쇄된 동일한 잉크는 가교 SU-8의 표면 에너지가 잉크의 표면 에너지보다 낮기 때문에 표면을 적절하게 습윤할 수 없다. 공기 플라즈마-처리된 가교 SU-8에 인쇄할 때, 휘발성 용매의 증발로 인해 표면 에너지가 증가하더라도 처리된 표면의 표면 에너지가 잉크의 표면 에너지보다 항상 크기 때문에 잉크는 수축 현상을 나타내지 않는다. 또한, 잉크는 가교 SU-8을 부분적으로 용해시킬 수 없다. 따라서, 선택된 잉크(적합한 용매를 함유함) 및 선택된 중간층/기판의 적절한 조합이 효과를 달성하는데 중요하다.

상기 방법을 사용하여 얻은 초협폭 선은 독특한 단면 프로파일을 특징으로 한다. 협폭의 폭은 선 폭의 감소 및 선 높이 증가로 인해 달성되기 때문에, 그 높이/폭(H/W) 비율은 매우 높다. 선의 폭이 n배 수축되면, 선의 대응하는 H/W 비율은 원래 비율의 n2 배로 증가한다. H/W 비율은 선폭이 17 μm 이하일 때 0.11 이상에 도달할 수 있다. 이 비율은 잉크젯 인쇄, 플렉소 인쇄, 그라비어 인쇄 및 스크린 인쇄와 같은 임의의 스케일러블 인쇄 프로세스를 사용한 1 층 인쇄에 의해서는 달성될 수 없다. 실제로, 초협폭 선 폭 및 높이 H/W 비율의 조합은 상술한 방법에 의해 인쇄/처리된 선의 독특한 구조적 특징이다.

H/W 비율은 잉크 용매를 사용하여 기판을 용해시킴으로써 0.7의 매우 높은 값에 도달할 수 있다. 약간의 용해는 상승된 온도에 의해 유리하며 여전히 잉크로 피복된 영역에서 계속된다. 이와 같이, 인쇄된 선은 수축함에 따라 서서히 기판 안으로 가라 않는다. 이 수축 또는 매립 프로세스는, 선이 상당히 수축하여 매우 높은 H/W 비율을 갖는 상태에서 초협폭이 되는 경우에도 선 부풀어오름 및 파손을 회피하는 부가적 및 유리한 역할을 한다. 도 5는 수축된 선의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 도시한다. 여기서, 수축된 선은 PET 필름의 SU-8 코팅에 부분적으로 매립되어 있다. 선은 매우 안정적이며 기판에 강하게 접착된다.

또한, 배수 방법을 도입하여 0.45 μm까지의 훨씬 더 협폭의 선을 얻을 수 있다. 배수 방법은 잉크가 수축하는 동안 선으로부터 일부 잉크를 배수한다. 배수는 도 6의 예에 의해 도시된 바와 같이 각 선의 단부에 낮은 자유 에너지 저장소를 배치함으로써 달성된다. 인쇄 프로세스에서는, 원형, 타원형, 사각형, 다이아몬드 등과 같은 다양한 형상으로 각 선의 단부에 더 많은 잉크를 인쇄할 수 있다. 인쇄된 피처를 수축시키기 위해서 인쇄된 패턴을 인쇄 후 처리에 노출시킬 때, 모든 그 에지는 화살표로 나타낸 바와 같은 방향으로 후퇴한다. 동시에, 선 내의 잉크의 일부는 또한 더 큰 부피로 인해 선보다 낮은 자유 에너지를 갖는 그 2개의 단부의 영역으로 배수된다. 이 잉크 배수 프로세스는 선이 더 수축되게 할 수 있다. 즉, 이 배수 효과는 선의 단면적을 더 감소시킬 수 있다. 메커니즘은 두꺼운 솔리드 와이어의 얇은 와이어로의 기계적인 인발과 표면적으로 유사하거나 닮아 있지만, 배수시에 외부 에너지가 요구되지 않고 선이 연장되지 않기 때문에 본질적으로 상이하다.

이 방법을 사용하여 0.45 μm 폭 및 100 μm 길이의 은선을 반복적으로 얻을 수 있다. 선 길이는 제한된 양의 잉크 만이 선의 각 단부로부터 배수될 수 있다는 사실에 의해 제한된다. 그럼에도 불구하고, 길이는 인쇄 트랜지스터와 같은 많은 용례에 사용되는 선에 충분하다. 또한, 사전-패터닝 단계가 요구되지 않고 방법에 오직 하나의 인쇄 및 하나의 인쇄 후 프로세스가 수반되므로, 이 기술은 인쇄가능 전자기기의 제조에 매우 유용해 진다.

도 7은 은(Ag) 나노 입자 잉크를 사용하여 SU-8/PET 기판 상에 인쇄된 초협폭 은선의 광학 현미경 이미지를 나타낸다. 개 뼈 패턴은 비가교 SU-8에 나노 은 잉크를 사용하여 인쇄되었고 그 후 5분 동안 70℃에 노출시켰다. "개 뼈" 패턴 또는 "덤벨 패턴"은 선의 각 단부에 잉크의 더 큰 영역을 갖는 임의의 적절한 패턴일 수 있다. 더 큰 영역은 선의 에너지보다 낮은 자유 에너지를 갖기 때문에, 더 큰 영역은 선으로부터 더 큰 영역의 각각을 향해 잉크를 끌어당기고(배수하고), 따라서 넓은 영역 사이의 선의 폭을 더 감소시킨다.

배수 프로세스를 선 수축 기술과 조합하는 경우에도, 부풀어오름 및 선 파손을 회피하기 위해 선 수축을 제어하는 열쇠는 잉크와 기판 사이의 적절한 상호작용을 이용하는 것이다. 용매를 갖는 선택된 잉크는 선택된 중간층/기판을 약간 용해시킬 수 있으므로, 선의 수축(인쇄된 선폭의 감소)은 30 μm 이상의 초기 폭으로부터 10 μm 미만으로 감소될 수 있다. 이는 도 8에 개략적으로 나타낸 침강된 또는 매립된 프로파일을 초래한다. 이 도면은 용매 함유 잉크(12)가 인쇄되는 기판(10)을 도시한다. 용매는 기판을 부분적으로 용해시켜 잉크가 기판 안으로 가라앉거나 매립되게 한다. 도 8은 침강된 부분(14)을 개략적으로 도시한다. 기판을 국부적으로 또는 부분적으로 용해시킴으로써, 이 방법은 10 mm 길이에 걸쳐 인쇄된 Ag에 대해 1.5 μm 및 3 μm의 초협폭 선폭을 달성할 수 있다. 서브-마이크로미터 수준까지의 선폭의 추가 감소는 배수 메커니즘(덤벨 또는 개 뼈 패턴 사용)을 구현함으로써 달성되었다. 100 μm의 길이를 갖는 0.45 μm의 인쇄된 Ag 선폭은 이들 2개의 기술의 조합을 사용하여 증명되었다. 일 실시예에서, 상기 방법은 선의 폭을 더 감소시키기 위해 계면활성제를 비활성화시키는 것을 추가로 수반한다. 계면활성제를 비활성화하면 탈습윤이 달성되어 선 수축이 일어난다. 소수성 섹션으로부터 친수성 섹션을 분리하기 위해 계면활성제 분자를 절단할 수 있는 임의의 화학물질이 작용할 것이다. 화학적으로, 상승된 온도 또는 잉크가 빛 또는 다른 에너지에 노출되는 경우와 같은 소정 조건하에서 계면활성제를 열화시키기 위해 잉크에 촉매를 첨가할 수 있다.

단수 형태는 문맥상 명확하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 대상을 포함한다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 예를 들어, "디바이스"에 대한 언급은 그러한 디바이스 중 하나 이상에 대한 언급, 즉 적어도 하나의 디바이스가 있음을 포함한다. 용어 "포함하는", "갖는", "구비하는" 및 "함유하는"은 다른 언급이 없는 한 개방형 용어(즉, "포함하지만 이에 국한되지 않는"을 의미함)로 해석되어야 한다. 본원에 기술된 모든 방법은 본원에서 달리 지시되지 않거나 또는 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않는 한 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 예시 또는 예시적인 언어(예를 들어, "~와 같은")의 사용은 단지 본 발명의 실시예를 보다 잘 예시하거나 설명하기 위한 것이며, 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

전술한 본 발명의 실시예는 단지 예시적인 것으로 의도된다. 본 명세서에 기재된 본 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있듯이, 본원에 개시된 발명의 개념(들) 내에서 많은 명백한 변형, 수정 및 개량이 본원에 제시된 실시예에 이루어질 수 있다. 따라서, 출원인(들)이 추구하는 배타적 권리의 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 제한되도록 의도된다.

Claims (17)

1. 기능성 물질의 초협폭 선을 인쇄하는 방법으로서, 상기 방법은,
   기판 상에 중간층을 갖는 기판을 제공하는 단계; 및
   기판의 중간층에 잉크를 퇴적시킴으로써 초협폭 선을 인쇄하는 단계로서, 잉크는 기능성 물질 및 용매 혼합물을 포함하고, 용매 혼합물은 기판 상의 중간층을 부분적으로 용해시키며 잉크가 수축되고 기판 상의 중간층 안으로 가라앉게 하여, 선의 폭을 감소시키는, 인쇄 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 기능성 물질은 전기 전도성 잉크인 방법.
3. 제2항에 있어서, 잉크는 은 나노입자 잉크인 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 용매는 에탄올, 에틸렌 글리콜 및 글리세롤의 혼합물인 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크는 은 나노입자 잉크이고, 용매는 에탄올, 에틸렌 글리콜 및 글리세롤의 혼합물이고, 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)이고, 중간층은 완전히 에폭시화된 비스페놀-A/포름 알데히드 노볼락 공중합체로 구성되는 SU-8인 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 인쇄 후에 잉크, 중간층 및 기판을 열처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 잉크, 중간층 및 기판은 5분 동안 60-80℃ 같은 온도에서 열처리되는 방법.
8. 제6항에 있어서, 잉크, 중간층 및 기판은 초기에 40-60℃에서 그리고 그 후 75-90℃에서 단계적으로 열처리되는 방법.
9. 제6항에 있어서, 잉크, 중간층 및 기판은 40 내지 90℃로 천천히 상승시킴으로써 열처리되는 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 선의 각 단부에 잉크의 더 넓은 영역을 퇴적시킴으로써 선을 따라 길이방향으로 잉크를 배수시키는 단계를 더 포함하며, 더 큰 영역은 선의 자유 에너지보다 낮은 자유 에너지를 가지며, 이에 의해 잉크가 더 넓은 영역 각각을 향해 배수되게 하고 따라서 선의 폭을 더 감소시키는 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 선의 높이-대-폭 비율이 0.11 이상인 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 인쇄가 잉크젯 프린터를 사용하여 수행되고 선폭은 10 μm 미만인 방법.
13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 선폭은 10 μm 미만인 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 선은 인쇄가능 전자 디바이스의 트랜지스터의 게이트를 형성하도록 인쇄되는 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크가 건조되는 기판의 표면 장력보다 작게 유지하기 위해 건조 중에 잉크의 표면 장력을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 선의 폭을 더 감소시키기 위해서 계면활성제를 비활성화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 용매 혼합물은 증발/건조 동안 변화하는 표면 에너지를 갖는 방법.

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