KR20210036109A - 진공 프린팅 장치 및 이를 이용한 진공 프린팅 방법 - Google Patents

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Abstract

진공 프린팅 장치 및 이를 이용한 진공 프린팅 방법에서, 상기 진공 프린팅 장치는 챔버, 저장부, 디스펜서 및 거터를 포함한다. 상기 챔버는 기판이 위치하는 내부 공간이 진공 상태이다. 상기 저장부는 상기 기판에 인접하여, 인쇄 페이스트를 저장한다. 상기 디스펜서는 상기 인쇄 페이스트를 분사하는 노즐을 포함한다. 상기 거터는 상기 디스펜서의 이동과 함께 이동된다. 상기 노즐은, 인쇄 위치까지 상기 거터로 상기 인쇄 페이스트를 분사하며 이동된 후, 상기 거터가 외부로 제거됨에 따라 상기 기판에 인쇄를 수행한다.

Description

진공 프린팅 장치 및 이를 이용한 진공 프린팅 방법{VACUUM PRINTING APPARATUS AND METHOD OF PRINTING IN A VACUUM USING THE SAME}
본 발명은 진공 프린팅 장치 및 이를 이용한 진공 프린팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 소자의 제작 공정 중 대표적인 비진공 상태의 공정인 프린팅 공정을 진공 상태에서 수행함으로써, 전자 소자의 제작 공정의 공정효율 및 품질을 향상시키기 위한 진공 프린팅 장치 및 이를 이용한 진공 프린팅 방법에 관한 것이다.
전자 소자의 제작에서는, 다양한 진공 상태에서의 공정과 비진공 상태에서의 공정이 적용되고 있는데, 진공과 비진공 공정이 혼재되어 진행되는 경우 공정비용이 증가하는 문제가 있으며, 특히 비진공 공정의 경우, 전반적인 공정 품질이 좋지 못한 문제가 있다.
이에, 전자 소자의 제작 공정을 진공 상태에서 진행하려는 다양한 연구가 수행되어 왔으며, 대한민국 등록특허 제10-0931603호의 경우, 임프린트 공정을 진공의 챔버 내에서 수행하는 기술을 개시하고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-1267664호의 경우, 마찬가지로 진공상태에서 도포를 수행하는 인쇄기를 개시하고 있으며, 인쇄 공정시 밀폐를 수행하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이, 현재까지 개발되는 기술은, 전자 소자의 제작의 각 공정을 단순히 진공 챔버나 진공 상태의 조건에서 수행하는 것을 개시하고 있을 뿐이다.
그러나, 진공 상태에서 또는 진공 챔버의 내부에서, 특히 인쇄 공정을 수행하는 경우, 인쇄 페이스트에 솔벤트가 포함되므로 이러한 솔벤트가 쉽게 마르는 등의 문제로 인쇄 페이스트를 보호하는 것이 필요하며, 나아가 잉크의 공급, 분사 등이 일반 비진공 상태와 다른 문제에 대한 해결이 필요하지만, 아직까지 관련 연구는 없는 상황이다.
대한민국 등록특허 제10-0931603호 대한민국 등록특허 제10-1267664호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 전자 소자 제작 공정 중 프린팅 공정을 진공 상태에서 수행할 수 있으며, 특히, 인쇄 페이스트에 포함된 솔벤트가 쉽게 증발하는 것을 방지하여 진공 상태에서의 인쇄 품질을 유지할 수 있는 진공 프린팅 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 진공 프린팅 장치를 이용한 진공 프린팅 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 진공 프린팅 장치는 챔버, 저장부, 디스펜서 및 거터를 포함한다. 상기 챔버는 기판이 위치하는 내부 공간이 진공 상태이다. 상기 저장부는 상기 기판에 인접하여, 인쇄 페이스트를 저장한다. 상기 디스펜서는 상기 인쇄 페이스트를 분사하는 노즐을 포함한다. 상기 거터는 상기 디스펜서의 이동과 함께 이동된다. 상기 노즐은, 인쇄 위치까지 상기 거터로 상기 인쇄 페이스트를 분사하며 이동된 후, 상기 거터가 외부로 제거됨에 따라 상기 기판에 인쇄를 수행한다.
일 실시예에서, 상기 노즐은, 인쇄가 수행되지 않은 상태에서, 상기 저장부의 인쇄 페이스트에 담길 수 있다.
일 실시예에서, 상기 저장부는, 상기 인쇄 페이스트가 저장되는 저장 용기, 상기 저장 용기의 상부에 위치하는 수납부, 및 상기 저장 용기와 상기 수납부 사이를 밀폐하는 밀폐부를 포함하며, 상기 노즐은 상기 수납부 및 상기 밀폐부를 관통하여 상기 인쇄 페이스트의 내부로 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 저장부는, 상기 챔버의 내부 공간을 진공 상태로 형성하는 경우, 상기 저장 용기 내부의 공기를 배출시키는 개폐부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 거터는, 저장 공간을 형성하여, 상기 노즐로부터 분사되는 인쇄 페이스트를 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 챔버의 내부 공간에 위치하여, 상기 인쇄 페이스트를 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉각부는, 상기 디스펜서의 측면에 밀착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 저장부와 상기 디스펜서 사이에 연결되어, 상기 저장부의 인쇄 페이스트를 상기 디스펜서로 제공하는 제공라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판 상에 위치하며, 상기 노즐이 삽입되며 세정되는 세정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 인쇄 페이스트는, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)을 용매로 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 진공 프린팅 방법에서, 노즐이 저장부로 인쇄 페이스트를 분사하도록 디스펜서를 위치시킨다. 상기 저장부를 개방하고, 챔버의 내부 공간을 진공 상태로 형성한다. 거터에 상기 인쇄 페이스트를 분사하며 상기 디스펜서를 기판 상으로 이동시킨다. 상기 거터를 제거하며, 상기 기판에 상기 인쇄 페이스트로 인쇄한다.
일 실시예에서, 상기 진공 상태로 형성하는 단계에서, 상기 저장부의 개폐부를 개방하여, 저장 용기 내부의 공기를 배출시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판 상에 위치하는 세정부로 상기 노즐을 삽입하여 세정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 진공 상태의 챔버 내에서 노즐의 끝단으로 인쇄 페이스트를 연속적으로 분사함으로써, 특히 저압 상태에서 인쇄 페이스트의 내부에 포함된 용매가 쉽게 건조되는 것을 방지할 수 있어 인쇄 공정을 진공 상태에서도 수행할 수 있다.
이 경우, 인쇄 페이스트의 연속적인 분사를 위해, 비 인쇄 상태에서는 인쇄 페이스트가 저장되는 저장부의 내부로 노즐을 위치시키고, 인쇄를 위한 이동시에는 거터가 함께 이동하여 거터의 저장 공간으로 인쇄 페이스트를 연속적으로 분사하도록 할 수 있다.
또한, 상기 저장부와 상기 디스펜서를 제공라인으로 연결하여, 상기 저장부로부터 인쇄 페이스트를 지속적으로 공급함으로써, 인쇄 페이스트의 연속적인 분사가 가능할 수 있다.
한편, 저장 용기의 내부에도 인쇄 페이스트가 채워지고 남은 공간에 공기가 잔류할 수 있으므로, 진공 상태를 형성하는 경우 개폐부를 개방함으로써, 상기 챔버 내부에 일체의 공기가 잔류하지 않도록 할 수 있다.
또한, 챔버의 내부 공간에 냉각부를 위치시키거나, 특히 디스펜서의 측면에 냉각부를 밀착시킴으로써, 인쇄 페이스트 내에 포함된 용매가 진공 상태에도 쉽게 증발하지 않도록 하여 용이한 인쇄를 수행할 수 있다. 이 경우, 디스펜서의 측면에 냉각부가 밀착됨에 따라, 인쇄 전에는 용매의 증발을 억제하지만, 인쇄 후에는 상대적으로 용매가 빨리 증발하도록 유도할 수 있어, 보다 효과적인 인쇄 공정을 수행할 수 있다.
또한, 상대적으로 비점이 높은 에틸렐 글리콜을 인쇄 페이스트의 용매로 사용함으로써, 인쇄 페이스트의 건조로 인한 인쇄성 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공 프린팅 장치를 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 디스펜서부 및 저장부를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 3a는 도 1의 디스펜서부가 거터와 함께 이동하는 상태를 도시한 모식도이고, 도 3b는 도 1의 디스펜서부가 거터로부터 이탈하여 인쇄하는 상태를 도시한 모식도이다.
도 4는 도 1의 진공 프린팅 장치를 이용한 진공 프린팅 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 진공 프린팅 방법을 도시한 공정도들이다.
도 6a는 물의 상평형도(phase diagram)를 도시한 그래프이고, 도 6b는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 등의 상평형도를 도시한 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 도 1의 디스펜서 노즐을 세정하는 단계를 도시한 공정도들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 진공 프린팅 장치를 도시한 모식도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 진공 프린팅 장치를 도시한 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 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 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 진공 프린팅 장치를 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 디스펜서부 및 저장부를 확대하여 도시한 확대도이다. 도 3a는 도 1의 디스펜서부가 거터와 함께 이동하는 상태를 도시한 모식도이고, 도 3b는 도 1의 디스펜서부가 거터로부터 이탈하여 인쇄하는 상태를 도시한 모식도이다.
도 1 내지 도 3b를 참조하면, 본 실시예에 의한 진공 프린팅 장치(10)는 챔버(100), 기판(200), 디스펜서(300), 거터(400), 저장부(500), 제공라인(600), 가압부(도 5a 참조)(700) 및 냉각부(800)를 포함한다.
상기 챔버(100)는 내부에 내부 공간(101)을 형성하는 것으로, 상기 내부 공간(101)의 공기를 외부로 제거하여 진공 상태를 만들기 위한 펌프(120) 및 상기 공기가 외부로 제거되는 제거유닛(110)이 구비된다.
상기 챔버(100)의 내부에 상기 진공 프린팅 장치(10)의 구성요소들이 위치하면 충분하며, 이에 따라 상기 챔버(100)의 크기나 형상은 제한되지 않는다.
상기 기판(200)은 상기 디스펜서(300)에 의해 분사되는 인쇄 페이스트로 인쇄가 수행되는 것으로, 크기나 형상, 종류는 제한되지 않고, 상기 기판(200) 상에 형성되는 패턴의 형상이나 크기 또한 제한되지 않는다.
즉, 본 실시예에서는, 상기 인쇄 페이스트가 상기 디스펜서(300)에 의해 분사되어 상기 기판(200) 상에 소정의 패턴이 형성되는 것으로 충분하다.
상기 디스펜서(300)는 몸체부(310), 연장부(320) 및 노즐(330)을 포함하는 것으로, 상기 인쇄 페이스트를 분사하여 상기 기판(200) 상에 소정의 패턴을 형성한다.
상기 몸체부(310)는 내부에 상기 인쇄 페이스트가 저장되며, 상기 연장부(320)는 상기 몸체부(310)보다는 작은 직경으로 상기 몸체부(310)로부터 하부 방향으로 연장된다.
상기 노즐(330)은 상기 연장부(320)의 끝단으로부터 하부 방향으로 연장된다. 그리하여, 상기 몸체부(310)의 내부에 저장된 상기 인쇄 페이스트는 상기 연장부(320)를 통해 상기 노즐(330)의 끝단으로 분사된다.
상기 디스펜서(300)는 인쇄를 수행하지 않은 상태(비 인쇄 상태)에서는, 상기 저장부(500)의 상부에 위치하며, 상기 노즐(330)은 상기 저장부(500)의 내부로 삽입되어 위치한다.
이 경우, 상기 노즐(330)의 삽입 상태에 대하여는 후술한다.
이와 달리, 상기 디스펜서(300)는 인쇄를 수행하는 경우, 상기 노즐(330)은 상기 저장부(500)로부터 이탈되어 상기 거터(400)와 함께 인쇄가 수행되는 위치로 이동하게 된다.
즉, 인쇄가 수행되기 위해, 상기 거터(400)는 상기 디스펜서(300)의 이동과 함께 이동하는 것으로, 상기 거터(400)는 상기 디스펜서(300)와 별도의 연결부(410)를 통해 연결된다.
한편, 상기 거터(400)는, 상기 비 인쇄 상태에서는, 상기 저장부(500) 또는 상기 디스펜서(300)와 인접한 위치에 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 거터(400)의 위치는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 저장부(500)의 측면에 접촉하며 위치할 수도 있으나, 이에 제한되지는 않으며, 다양한 위치에 위치할 수 있다.
이 경우, 상기 연결부(410)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 거터(400)의 측면과 상기 디스펜서(300)의 몸체부(310)의 측면 사이를 'ㄷ'자 형상으로 서로 연결할 수 있으나, 그 연결 형상은 이에 제한되지는 않는다.
나아가, 상기 연결부(410)의 길이나 자세 등은 상기 디스펜서(300)가 이동함에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 도시하지는 않았으나, 상기 연결부(410)의 길이나 자세 등이 변경되도록 상기 연결부(410)를 구동하는 별도의 구동부가 구비될 수 있다.
상기 거터(400)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 함입부가 상부를 향하도록, 단면이 'ㄷ'자 형상을 가지도록 형성되어, 상기 함입부는 저장공간(401)을 형성한다.
또한, 상기 거터(400)는, 상기 노즐(330)의 끝단이 상기 저장공간(401)의 내부에 위치한 상태에서, 상기 디스펜서(300)와 함께 이동한다.
그리하여, 상기 디스펜서(300)가 인쇄 위치까지 이동되는 경우, 상기 노즐(330)로부터 연속적으로 분사되는 상기 인쇄 페이스트는 상기 거터(400)의 저장공간(401)으로 저장되고, 외부, 특히 상기 기판(200)으로 누설되는 것이 차단될 수 있다.
이 후, 상기 노즐(330)이 인쇄 위치에 위치하는 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 노즐(330)의 끝단으로부터 제거되며, 이에 따라, 상기 노즐(330)의 끝단으로부터 분사되는 상기 인쇄 페이스트는 상기 기판(200)의 상면으로 제공된다.
상기 저장부(500)는 저장 용기(510), 밀폐부(520), 수납부(530) 및 개폐부(540)를 포함한다.
상기 저장 용기(510)는 내부(502)에 인쇄 페이스트(501)가 저장되며, 상기 수납부(530)는 상기 저장 용기(510)의 상부에 위치한다.
이 경우, 상기 수납부(530)도 'ㄷ'자 형상으로 함입부가 상부를 향하도록 위치하여 소정의 저장 공간을 형성하도록 배치된다. 그리하여, 상기 수납부(530)를 관통하여 상기 저장 용기(510)로 인입되는 상기 노즐(330)로부터 누설될 수 있는 상기 인쇄 페이스트(501)가 상기 수납부(530)로 저장될 수 있으며, 상기 인쇄 페이스트(501)가 하부 방향으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
상기 밀폐부(520)는 상기 수납부(530)의 하부와 상기 저장 용기(510)의 상부 사이를 밀폐하여, 공기의 누설을 차단한다.
상기 밀폐부(520)는 상기 공기 누설을 보다 효과적으로 차단하기 위해, 유연성 소재를 포함함으로써, 상기 노즐(330)이 관통되는 경우, 노즐 관통에 따라 틈이 형성되지 않도록 형성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 디스펜서(300)는 비 인쇄시에는 상기 저장부(500)의 상부에 위치하게 되며, 상기 노즐(330)은 상기 수납부(530) 및 상기 밀폐부(520)를 관통하여 상기 저장 용기(510)의 내측으로 위치하게 된다.
이에, 상기 노즐(330)의 끝단(331)은 상기 저장 용기(510)에 저장된 인쇄 페이스트(501)의 내부로 위치하게 된다. 그리하여, 상기 노즐(330)의 끝단(331)은 상기 인쇄 페이스트(501)에 접촉한 상태에서, 마르지 않도록 유지될 수 있다.
한편, 상기 개폐부(540)는 상기 저장 용기(510)의 상부 측부에 구비되며, 상기 저장 용기(510)를 개방하거나 폐쇄한다.
일반적으로 상기 저장 용기(510)의 내부에 인쇄 페이스트(501)가 저장되는 경우, 상기 저장 용기(510)를 모두 채우기는 어려우므로, 상기 저장 용기(510)의 상측 내부(502)에는 공기가 잔류하게 된다.
따라서, 상기 챔버(100) 내의 공기를 제거하여 진공 상태를 형성하더라도, 상기 내부(502)에 공기가 잔류하는 문제가 발생할 수 있다. 이에, 상기 챔버(100) 내의 공기를 제거하는 경우, 상기 개폐부(540)도 동시에 개방되어, 상기 저장 용기(510)의 내부(502)에 잔류하는 공기도 동시에 제거할 수 있다.
상기 제공라인(600)은 상기 저장 용기(510)와 상기 디스펜서(300)의 몸체부(310) 사이를 연결한다.
그리하여, 상기 제공라인(600)은 상기 저장 용기(510)에 저장된 인쇄 페이스트(501)를 상기 몸체부(310)로 제공한다.
상기 비 인쇄 상태에서는, 상기 노즐(330)의 끝단(331)은 상기 인쇄 페이스트(501) 상에 위치하므로 마르는 문제는 발생하지 않으나, 인쇄를 수행하기 위해 상기 노즐(330)이 상기 저장부(500)로부터 제거되어 이동하는 경우, 상기 노즐(330)의 끝단(331)이 마르는 것을 방지하기 위해, 상기 노즐(330)은 지속적으로 상기 인쇄 페이스트(501)를 분사한다.
이에, 상기 몸체부(310)에 저장되는 인쇄 페이스트(501)가 모두 소실되는 것을 방지하기 위해, 상기 제공라인(600)을 통해 상기 저장 용기(510)에 저장된 인쇄 페이스트(501)를 상기 몸체부(310)로 제공한다.
이를 위해, 상기 제공라인(600)을 통해 상기 인쇄 페이스트(501)를 제공하는 별도의 구동부(미도시)가 구비될 수 있다.
한편, 상기 인쇄 페이스트(501)는 연속적으로 상기 몸체부(310)로 제공될 수도 있으며, 상기 몸체부(310)에 잔류한 상기 인쇄 페이스트(501)의 양을 고려하여 필요한 경우 제공될 수도 있다.
상기 가압부(도 5a 참조)(700)는 상기 몸체부(310)의 상부에 위치하여, 상기 몸체부(310)에 저장되는 상기 인쇄 페이스트(501)를 가압하여 상기 노즐(330)을 통해 분사한다.
상기 냉각부(800)는 상기 기판(200) 및 상기 저장부(500)의 하부에 위치하여, 전체적으로 챔버(100)의 내부 공간(101)의 온도를 하강시킨다.
이 경우, 상기 냉각부(800)는 상기 챔버(100)의 내부 공간(101)의 온도를 모두 하강시키기 위해서는 많은 에너지가 필요할 수 있으므로, 상기 인쇄 페이스트(501)가 위치하는 저장부(500), 디스펜서(300) 및 기판(200)을 중심으로 냉각을 시킬 수 있다.
한편, 상기 챔버(100)의 내부 공간(101)의 온도를 냉각시켜야 하는 이유에 대하여는 후술되는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상술한다.
이하에서는, 상기 도 1 및 도 3b를 참조하여 설명한 상기 진공 프린팅 장치(10)를 이용한 진공 프린팅 방법에 대하여 설명한다.
도 4는 도 1의 진공 프린팅 장치를 이용한 진공 프린팅 방법을 도시한 흐름도이다. 도 5a 내지 도 5c는 도 4의 진공 프린팅 방법을 도시한 공정도들이다.
상기 진공 프린팅 방법에서는, 우선, 도 4 및 도 5a를 참조하면, 상기 디스펜서(300)를 상기 저장부(500)의 상부에 위치시키며, 상기 노즐(330)의 끝단(331)을 상기 저장 용기(510) 내의 인쇄 페이스트(501)의 내측으로 위치시킨다(단계 S10).
그리하여, 상기 노즐(330)의 끝단(331)이 상기 인쇄 페이스트(501)에 직접 접촉하여 마르지 않도록 유지된다.
이 후, 도 4 및 도 5a를 참조하면, 상기 저장부(500)의 개폐부(540)를 개방하고, 상기 챔버(100)의 내부 공간(101)을 진공상태로 형성한다(단계 S20).
이 경우, 상기 저장부(500)의 개폐부(540)를 개방함으로써, 상기 저장 용기(510)의 내부(502)에 잔류하는 공기를 모두 제거할 수 있다.
또한, 상기 내부 공간(101)을 진공상태로 형성하기 위해, 상기 펌프(120)가 동작하며, 상기 제거유닛(110)을 개방하여, 상기 내부 공간(101)의 공기를 모두 외부로 제거하게 된다.
이 후, 도 4 및 도 5b를 참조하면, 상기 디스펜서(300)를 인쇄가 필요한 위치로 이동시킨다(단계 S30).
이 경우, 상기 디스펜서(300)에서는, 상기 노즐(330)의 끝단(331)이 마르지 않도록 하기 위해, 지속적으로 인쇄 페이스트를 분사시키는데, 상기 분사되는 인쇄 페이스트(501)가 외부로 누설되지 않도록 하기 위해, 상기 노즐(330)의 하부에 상기 거터(400)를 위치시키면서, 상기 디스펜서(300)를 이동시킨다.
즉, 상기 노즐(330)은 도시된 바와 같이, 상기 거터(400)의 저장공간(401)으로 상기 인쇄 페이스트(501)를 연속적으로 분사하며, 인쇄가 필요한 위치로 상기 거터(400)와 함께 이동한다.
한편, 상기 노즐(330)이 이동하는 과정에서도, 상기 저장 용기(510)로부터 상기 제공라인(600)을 통해 상기 몸체부(310)로는 상기 인쇄 페이스트(501)가 제공될 수 있으므로, 이에 따라 상기 몸체부(310)에는 충분한 인쇄 페이스트가 잔류하게 된다.
이 후, 상기 노즐(330)이 인쇄가 필요한 위치, 즉, 상기 기판(200)의 소정 위치로 이동되는 경우, 상기 거터(400)는 제거되며, 상기 노즐(330)은 상기 기판(200)의 소정 위치에 인쇄 페이스트(501)를 이용하여 인쇄를 수행한다(단계 S40).
즉, 상기 거터(400)는, 상기 노즐(330)의 끝단(331)으로부터 제거되도록 이동하게 되며, 상기 노즐(330)에서 분사되는 인쇄 페이스트(501)는 직접 상기 기판(200)으로 제공되어, 인쇄가 수행된다.
이 때, 도시하지는 않았으나, 상기 노즐(330)에 의해 상기 기판(200)에 대한 인쇄가 종료되는 경우, 상기 거터(400)는 다시 상기 노즐(330)의 끝단(331)으로 위치하여 상기 노즐(330)의 끝단(331)으로부터 분사되는 인쇄 페이스트(501)를 다시 수용하게 된다.
그리고, 상기 디스펜서(300)는 상기 거터(400)와 함께, 도 5a의 위치로 재이동하여 위치할 수 있다.
한편, 상기 노즐(330)을 이용한 인쇄 과정은 물론, 인쇄가 종료된 이후의 이동 과정에서도, 상기 저장 용기(510)로부터 상기 제공라인(600)을 통해 상기 몸체부(310)로는 상기 인쇄 페이스트(501)가 제공될 수 있으므로, 이에 따라 상기 몸체부(310)에는 충분한 인쇄 페이스트가 잔류하게 된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 노즐(330)을 통한 인쇄가 종료되는 경우, 또는 상기 노즐(330)을 통한 인쇄를 시작하기 전에, 상기 노즐(330)에 대한 세정을 수행할 수 있으며(단계 S50), 이에 대하여는 후술되는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 상술한다.
도 6a는 물의 상평형도(phase diagram)를 도시한 그래프이고, 도 6b는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 등의 상평형도를 도시한 그래프이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 물의 경우, 압력이 낮아질수록 보다 낮은 온도에서 쉽게 증발하는 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 인쇄 페이스트에 물과 같은 용매가 포함되는 경우 진공 상태와 같이 압력이 낮은 상태에서 증발을 최대한 억제하기 위해서는 내부의 온도를 저하시키는 것이 필요하다.
즉, 본 실시예에서, 상기 냉각부(800)가 상기 챔버(100)의 내부에 위치하여, 상기 내부공간(101)의 온도를 냉각시키거나, 또는 상기 기판(200), 상기 디스펜서(300) 및 상기 저장부(500) 주변의 온도를 냉각시킴으로써 상기 인쇄 페이스트(501)의 온도를 저하시킨다.
그리하여, 상대적으로 상기 인쇄 페이스트(501)에 포함된 용매가 진공 상태와 같은 저압에서도 쉽게 증발하는 것을 방지할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 상대적으로 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 같이 물보다 비점이 높은 재료를 상기 인쇄 페이스트(501)의 용매로 사용함으로써, 같은 온도라면 상대적으로 저압에서도 증발이 쉽게 발생하지 않도록 하여, 상기 인쇄 페이스트가 쉽게 마르는 문제를 미연에 방지할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 1의 디스펜서 노즐을 세정하는 단계를 도시한 공정도들이다.
도 7a를 참조하면, 본 실시예에서의 상기 진공 프린팅 장치(10)는 세정부(900)를 더 포함하며, 상기 세정부(900)는 상기 저장부(500)에 인접하도록 상기 기판(200)에 위치할 수 있으며, 이와 달리, 상기 저장부(500)에 인접한 위치에 위치할 수 있다.
그리하여, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 진공 프린팅을 수행하는 과정에서, 상기 인쇄 공정(단계 S40)을 모두 수행한 이후, 또는 상기 인쇄 공정을 수행하기 이전에, 상기 노즐(330)을 상기 세정부(900)로 위치시켜, 상기 노즐(330)에 대한 세정을 수행한다.
즉, 도 7b를 참조하면, 상기 디스펜서(300)가 상기 세정부(900)의 상부에 위치하며, 상기 노즐(330)을 상기 세정부(900)의 내측으로 인입시켜, 상기 노즐(330)의 측부나 끝단(331) 등에 잔류한 인쇄 페이스트나 이물질을 세정한다.
이 경우, 상기 세정부(900)는 스폰지와 같이 상기 노즐(330)의 끝단(331)이 밀착되며 삽입될 수 있으며, 상기 노즐(330)이 삽입된 상태에서는 상기 세정부(900)는 상기 노즐(330)에 밀착된 상태를 유지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 진공 프린팅 장치를 도시한 모식도이다.
본 실시예에서의 상기 진공 프린팅 장치(11)는 냉각부(801)의 위치를 제외하고는 도 1 내지 도 3b를 참조하여 설명한 상기 진공 프린팅 장치(10)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에서의 상기 진공 프린팅 장치(11)에서는, 상기 냉각부(801)가 상기 가압부(700) 및 상기 디스펜서(300)의 몸체부(310)의 측면에 직접 부착되도록 위치한다.
그리하여, 상기 냉각부(801)는 상기 노즐(330)을 통해 분사되는 상기 인쇄 페이스트(501)를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
한편, 상기 인쇄 페이스트(501)는 분사되기 전에 건조되는 경우 상기 노즐(330)의 끝단(331)이 막히는 등의 문제가 발생할 수 있으나, 상기 기판(200)으로 인쇄 페이스트(501)가 분사된 이후에는, 오히려 상기 인쇄 페이스트에 포함된 용매가 쉽게 증발되는 것이 상기 기판(200)에 형성되는 패턴의 안정화를 위해 바람직할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서와 같이, 상기 냉각부(801)를 상기 가압부(700) 및 상기 디스펜서(200)의 측면에만 직접 부착하여, 기판으로의 분사 전의 인쇄 페이스트에 대하여만 냉각을 통해 증발을 최대한 억제시키고, 기판으로 분사된 인쇄 페이스트에 대하여는 증발을 쉽게 유도할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 진공 프린팅 장치를 도시한 모식도이다.
본 실시예에서의 상기 진공 프린팅 장치(12)는 가압부(701)를 제외하고는 도 1 내지 도 3b를 참조하여 설명한 상기 진공 프린팅 장치(10)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에서의 상기 진공 프린팅 장치(12)에서는, 상기 가압부(701)를 모터의 구동에 의해 상기 몸체부(310)에 저장된 상기 인쇄 페이스트(501)를 일정하게 분사시키도록 구성할 수도 있다.
이 경우, 상기 가압부(701)는 회전 모터의 구동력으로 상기 몸체부(310)에 저장된 인쇄 페이스트(501)를 일정하게 분사시키는 것으로, 상기 몸체부(310)로의 별도의 인쇄 페이스트의 제공이 어려우며, 이에 따라, 상기 저장부(300)의 저장 용기(510)와 상기 몸체부(310)를 연결하는 제공 라인(600)도 생략될 수 있다.
다만, 상기 몸체부(310)에 저장된 인쇄 페이스트(501)는, 상기 디스펜서(300)가 이동되어 인쇄를 수행하는 공정 내내 분사가 수행될 수 있을 만큼 충분한 양으로 저장되는 것이 필요하다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 진공 상태의 챔버 내에서 노즐의 끝단으로 인쇄 페이스트를 연속적으로 분사함으로써, 특히 저압 상태에서 인쇄 페이스트의 내부에 포함된 용매가 쉽게 건조되는 것을 방지할 수 있어 인쇄 공정을 진공 상태에서도 수행할 수 있다.
이 경우, 인쇄 페이스트의 연속적인 분사를 위해, 비 인쇄 상태에서는 인쇄 페이스트가 저장되는 저장부의 내부로 노즐을 위치시키고, 인쇄를 위한 이동시에는 거터가 함께 이동하여 거터의 저장 공간으로 인쇄 페이스트를 연속적으로 분사하도록 할 수 있다.
또한, 상기 저장부와 상기 디스펜서를 제공라인으로 연결하여, 상기 저장부로부터 인쇄 페이스트를 지속적으로 공급함으로써, 인쇄 페이스트의 연속적인 분사가 가능할 수 있다.
한편, 저장 용기의 내부에도 인쇄 페이스트가 채워지고 남은 공간에 공기가 잔류할 수 있으므로, 진공 상태를 형성하는 경우 개폐부를 개방함으로써, 상기 챔버 내부에 일체의 공기가 잔류하지 않도록 할 수 있다.
또한, 챔버의 내부 공간에 냉각부를 위치시키거나, 특히 디스펜서의 측면에 냉각부를 밀착시킴으로써, 인쇄 페이스트 내에 포함된 용매가 진공 상태에도 쉽게 증발하지 않도록 하여 용이한 인쇄를 수행할 수 있다. 이 경우, 디스펜서의 측면에 냉각부가 밀착됨에 따라, 인쇄 전에는 용매의 증발을 억제하지만, 인쇄 후에는 상대적으로 용매가 빨리 증발하도록 유도할 수 있어, 보다 효과적인 인쇄 공정을 수행할 수 있다.
또한, 상대적으로 비점이 높은 에틸렐 글리콜을 인쇄 페이스트의 용매로 사용함으로써, 인쇄 페이스트의 건조로 인한 인쇄성 저하를 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10, 11, 12 : 진공 프린팅 장치
100 : 챔버 200 : 기판
300 : 디스펜서 400 : 거터
410 : 연결부 500 : 저장부
501 : 인쇄 페이스트 600 : 제공 라인
700, 701 : 가압부 800, 801 : 냉각부
900 : 세정부

Claims (13)

  1. 기판이 위치하는 내부 공간이 진공 상태인 챔버;
    상기 기판에 인접하여, 인쇄 페이스트를 저장하는 저장부;
    상기 인쇄 페이스트를 분사하는 노즐을 포함하는 디스펜서; 및
    상기 디스펜서의 이동과 함께 이동되는 거터를 포함하고,
    상기 노즐은, 인쇄 위치까지 상기 거터로 상기 인쇄 페이스트를 분사하며 이동된 후, 상기 거터가 외부로 제거됨에 따라 상기 기판에 인쇄를 수행하는 것을 특징으로 하는 진공 프린팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노즐은,
    인쇄가 수행되지 않은 상태에서, 상기 저장부의 인쇄 페이스트에 담기는 것을 특징으로 하는 진공 프린팅 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저장부는,
    상기 인쇄 페이스트가 저장되는 저장 용기;
    상기 저장 용기의 상부에 위치하는 수납부; 및
    상기 저장 용기와 상기 수납부 사이를 밀폐하는 밀폐부를 포함하며,
    상기 노즐은 상기 수납부 및 상기 밀폐부를 관통하여 상기 인쇄 페이스트의 내부로 위치하는 것을 특징으로 하는 진공 프린팅 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 저장부는,
    상기 챔버의 내부 공간을 진공 상태로 형성하는 경우, 상기 저장 용기 내부의 공기를 배출시키는 개폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 프린팅 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 거터는,
    저장 공간을 형성하여, 상기 노즐로부터 분사되는 인쇄 페이스트를 저장하는 것을 특징으로 하는 진공 프린팅 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 내부 공간에 위치하여, 상기 인쇄 페이스트를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 진공 프린팅 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 냉각부는,
    상기 디스펜서의 측면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 진공 프린팅 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저장부와 상기 디스펜서 사이에 연결되어, 상기 저장부의 인쇄 페이스트를 상기 디스펜서로 제공하는 제공라인을 더 포함하는 진공 프린팅 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 위치하며, 상기 노즐이 삽입되며 세정되는 세정부를 더 포함하는 진공 프린팅 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 페이스트는,
    에틸렌 글리콜(ethylene glycol)을 용매로 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 프린팅 장치.
  11. 노즐이 저장부로 인쇄 페이스트를 분사하도록 디스펜서를 위치시키는 단계;
    상기 저장부를 개방하고, 챔버의 내부 공간을 진공 상태로 형성하는 단계;
    거터에 상기 인쇄 페이스트를 분사하며 상기 디스펜서를 기판 상으로 이동시키는 단계; 및
    상기 거터를 제거하며, 상기 기판에 상기 인쇄 페이스트로 인쇄하는 단계를 포함하는 진공 프린팅 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 진공 상태로 형성하는 단계에서,
    상기 저장부의 개폐부를 개방하여, 저장 용기 내부의 공기를 배출시키는 것을 특징으로 하는 진공 프린팅 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기판 상에 위치하는 세정부로 상기 노즐을 삽입하여 세정하는 단계를 더 포함하는 진공 프린팅 방법.
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