WO2017086581A1 - 연기 제거 광 소결장치 - Google Patents

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WO2017086581A1
WO2017086581A1 PCT/KR2016/009910 KR2016009910W WO2017086581A1 WO 2017086581 A1 WO2017086581 A1 WO 2017086581A1 KR 2016009910 W KR2016009910 W KR 2016009910W WO 2017086581 A1 WO2017086581 A1 WO 2017086581A1
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WO
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substrate
smoke
fluid
housing
light
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/009910
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English (en)
French (fr)
Inventor
이순종
우봉주
정재훈
Original Assignee
(주)쎄미시스코
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns

Definitions

  • the present invention relates to a smoke removing optical sintering apparatus, and more particularly, to remove smoke generated by ink combustion or chemical reaction during printing of an electrically conductive ink printed on a substrate using light emitted from a light output unit.
  • the present invention relates to a smoke removal optical sintering apparatus capable of preventing the efficiency of light irradiated from the light output unit from being reduced.
  • Printing technology is a technology that uses ink to embed text or drawings drawn on a plate onto paper or cloth. Recently, various technologies such as inkjet printing, flexo printing, gravure printing, and screen printing have been used. . Since these technologies are applied to high value-added products such as RFID systems, large display devices, thin-film solar cells, thin-film batteries, and the like, the demand for the technology is gradually increasing.
  • the direct patterning technology through inkjet is a technique of forming a wiring by directly discharging a predetermined amount of ink to an accurate position through an inkjet head.
  • This technology has the advantage of shortening the manufacturing process and time as well as material costs.
  • conductive metal inks for direct patterning use nano inks using at least one of gold, silver or copper.
  • a key technology in inkjet printing is the method of sintering conductive inks. Until now, high temperature heat sintering processes have been mainly used to sinter various particles.
  • Heat sintering is a method of heating to a temperature of about 200 to 350 in an inert gas state in order to sinter the metal nanoparticles, in addition to the laser sintering method that can be sintered at room temperature and atmospheric pressure is widely used.
  • the laser sintering method has only a sintering ability to a very small area, which causes a problem of poor practicality.
  • the light sintering method is a method of sintering an electrically conductive ink printed on a substrate by irradiating light of a short pulse using a light output unit for irradiating light such as white light.
  • the above-mentioned sintering methods including the light sintering method are mostly a method of sintering the electrically conductive ink printed on the substrate by applying a high temperature heat or light to the substrate, as shown in Figure 1, the substrate using the light output unit Smoke is generated by the combustion or chemical reaction of the ink during sintering of the electrically conductive ink printed on 500.
  • the smoke When the smoke is generated, the smoke rises to the top to block the path of the light irradiated from the light output unit to block the light, or by diffusely reflecting light, the light irradiated from the light output unit is not irradiated to the substrate smoothly, the light efficiency There is a problem of this deterioration.
  • the present invention has been made to solve a conventional problem, by using a light irradiated from the light output unit to print the electrically conductive ink printed on the substrate to remove the smoke generated by the ink sequence or chemical reaction of the light output unit It is an object of the present invention to provide a smoke removing light sintering apparatus that can prevent the efficiency of the light irradiated from being reduced.
  • the smoke removing optical sintering apparatus for achieving the object of the present invention as described above comprises a light output unit and the light output unit for sintering the electrically conductive ink printed on the substrate by irradiating light onto a substrate on which the electrically conductive ink is printed; It is provided on a corresponding side includes a smoke removal unit for removing the smoke generated during the sintering of the electrically conductive ink printed on the substrate.
  • the smoke removing unit may include a housing providing a space into which the light output unit and the substrate may be inserted and a fluid inlet provided at one side of the housing to remove the smoke. Can be.
  • the fluid may be an inert gas.
  • the fluid inlet may be provided to inject the gas in the same direction as the traveling direction of the substrate.
  • the apparatus may further include a fluid outlet provided at one side of the housing to discharge the smoke and at least a portion of the fluid to the outside of the housing through convection according to the inflow pressure of the fluid supplied from the fluid inlet.
  • the fluid outlet may be provided at a position opposite to the fluid inlet on the basis of the position where the substrate is sintered by the light output unit.
  • a substrate transfer unit which is provided under the light output unit to transfer the substrate may be further provided.
  • a substrate inlet and a substrate outlet may be further formed at one side of the housing to allow the substrate transfer part and the substrate to be inserted and discharged.
  • the smoke removing unit may be made of a spray nozzle for injecting a fluid in the direction of the substrate is sintered by the light output unit.
  • Smoke removal optical sintering apparatus of the present invention has the following effects.
  • the sintering effect can be smoothly reduced by reducing the light efficiency deterioration factors such as the change in the irradiation path of the light and the decrease in the light transmittance due to the smoke.
  • 1 is a cross-sectional view showing a general light sintered state
  • FIG. 2 is a perspective view of a smoke removing light sintering apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a smoke removing light sintering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the smoke removing light sintering apparatus 10 includes a light output unit 100, a smoke removing unit 200, and a substrate transfer unit 300. It is composed.
  • the light output unit 100 is configured to irradiate light for sintering electrically conductive ink such as micrometal particles or precursors patterned on a substrate 500 such as a PI film.
  • the light output unit 100 includes a lamp unit 110, and may further include a reflecting plate 120 and an optical wavelength filter 130, depending on the usage.
  • the lamp unit 110 is a device for irradiating light for sintering the patterned electrically conductive ink on the substrate 500.
  • the lamp unit 110 may be any device as long as it is a device for irradiating light capable of sintering an electrically conductive ink.
  • a Xenon flash lamp Irradiation in the form is preferable.
  • the xenon flash lamp consists of a configuration comprising xenon gas injected into a cylindrical sealed quartz quartz tube. Xenon gas outputs light energy from input electric energy, and has an energy conversion rate of more than 50%.
  • xenon flash lamps are formed with metal electrodes such as tungsten to form anodes and cathodes on both sides thereof.
  • the xenon gas injected therein is ionized, and sparks are generated between the anode and the cathode.
  • the current flows for about 1000 Adml current for 1 ms to 10 ms through the spark generated in the lamp unit 110, and an arc plasma shape is generated in the lamp unit 110.
  • Light is generated.
  • the generated light appears to be white light because it contains a broad spectrum of wavelengths from 160 nm to 2.5 mm from ultraviolet to infrared.
  • any kind of lamp unit 110 may be used as long as the lamp unit 110 can achieve this object.
  • the reflector 120 is provided on the upper portion of the lamp unit 110 to reflect the light radiated upward from the lamp unit 110 and output the light toward the lower side.
  • the optical wavelength filter 130 is disposed below the lamp unit 110 to filter only the microwave white light having the predetermined wavelength band.
  • the ultraviolet light emitted from the lamp unit 110 using the xenon flash lamp may damage the substrate 500 made of a polymer material, light of the ultraviolet band should be blocked, and according to the type of the substrate 500. It selectively blocks the wavelength band of the irradiated light.
  • the substrate transfer part 300 is an apparatus for transferring one or more substrates 500 in one or both directions.
  • the substrate transfer unit 300 is disposed to pass through the lower portion of the light output unit 100, the width of the substrate transfer unit 300 is provided to correspond to the width of the substrate transfer unit 300 and the light output unit 100, the length May be selectively determined in consideration of the number of the substrate 500 to be seated and the transport distance of the substrate 500.
  • the substrate transfer unit 300 may be any device that transfers the substrate 500 through the light output unit 100 so as to sinter the electrically conductive ink printed on the substrate 500.
  • the smoke removing unit 200 is provided to be fixed using the light output unit 100, the substrate transfer unit 300, or a separate support device, and the substrate is sintered by the light emitted from the light output unit 100. It is a device for removing the smoke (F) generated in 500. As such, any device may be used as long as the device can remove the smoke F and prevent the smoke F from obstructing the irradiation path of the light emitted from the light output unit 100.
  • the smoke removing unit 200 includes a housing 210 into which a part of the light output unit 100 and the substrate transfer unit 300 may be inserted, as shown in FIGS. 2 and 3. Can be made.
  • the housing 210 is a device that provides a space into which the light output unit 100, at least a portion of the substrate transfer unit 300, and the substrate 500 can be inserted.
  • the housing 210 may have any size and shape as long as the light output unit 100, the substrate transfer unit 300, and the substrate 500 may be inserted therein.
  • the housing 210 may be formed in a hexahedral shape, as shown in FIGS. 2 and 3.
  • At least one of the fluid inlet 220, the fluid outlet 230, the substrate inlet 240, and the substrate outlet 250 may be provided at one side of the housing 210.
  • the description is based on the fact that each configuration is provided, but it is apparent that some configurations may be selectively used or omitted depending on the use mode. The detailed description of each configuration is as follows.
  • the substrate inlet 240 and the substrate outlet 250 are provided at one side of the housing 210 to input and discharge the substrate 500.
  • the substrate inlet 240 and the substrate outlet 250 may be configured as a door that can be opened and closed so that the user can directly input and discharge the substrate 500 into the interior of the housing 210, but the continuous of the substrate 500 It is preferable to be formed at a position corresponding to the substrate transfer part 300 so that the input and discharge can be performed. That is, the housing 210 is formed to have a relatively wider width than the width of the substrate transfer part 300 so that the substrate transfer part 300 is opened so as to penetrate the lower side of the housing 210. Both sides of the housing 210 may be the substrate inlet 240 and the substrate outlet 250, respectively.
  • the substrate inlet 240 and the substrate outlet 250 increase the height of the substrate 500 seated on the substrate transfer part 300 and the substrate transfer part 300 in order to minimize the inflow of air into the housing 210. It is better to make the position corresponding to the combined height.
  • the substrate transfer unit 300 is composed of a conveyor belt or a plurality of rollers and a belt connecting them, as shown in FIGS. 2 and 3, only a single layer of the belt housing ( It may be provided to penetrate 210. If the substrate transfer part 300 is formed to be inserted as a whole, the size of the substrate inlet 240 and the substrate outlet 250 increases because the size of the substrate inlet 240 and the substrate outlet 250 is relatively large. It is preferable that only the belt be provided to be penetrated.
  • the fluid inlet 220 is provided at one side of the housing 210 to introduce a fluid G, such as an inert gas, into the interior of the housing 210 to generate convection inside the housing 210 to generate the light output unit 100. It is a device for removing the smoke (F) generated from the substrate 500 during the optical sintering used.
  • the fluid inlet 220 may be formed on one side of the upper and lower sides of the housing 210 rather than one side of the center of the housing 210 to smoothly induce convection inside the housing 210. More preferably, it may be formed at one lower side of the housing 210 so that the fluid G flowing between the light output unit 100 and the substrate 500 may be supplied.
  • the smoke F is first removed through the inflow pressure of the fluid G, and the housing 210 is provided.
  • Smoke (F) can be continuously removed by the convection phenomenon occurring inside. Accordingly, even if the fluid G is supplied at regular intervals so that the convection phenomenon occurring inside the housing 210 can be continuously performed without supplying the fluid G continuously, the effect of removing the smoke F is sufficiently achieved. Can be.
  • the fluid inlet 220 may be provided to allow the fluid G to flow in the same direction as the traveling direction of the substrate 500.
  • the fluid outlet 230 is provided at one side of the housing 210 to discharge the smoke F and at least some of the fluid G inside the housing 210 to the outside.
  • the fluid outlet 230 is not separately formed, and the above-described substrate inlet 240 and the substrate outlet 250 may be used as the fluid outlet 230. However, in order to smoothly discharge the fluid G and the smoke F, a separate fluid outlet 230 may be formed.
  • the fluid outlet 230 may be formed at any part of the housing 210 because convection occurs in the housing 210, but preferably, the sintering of the substrate 500 is performed by the light output unit 100. It is preferable to be provided at one side of the housing 210 facing the fluid inlet 220 based on the position made.
  • the smoke F is pushed out through the supply pressure supplied from the fluid inlet 220 and the fluid outlet 230 is quickly removed. It is discharged to the outside of the housing 210 through. In this case, some of the fluid G which is not discharged to the outside through the fluid outlet 230 circulates inside the housing 210 and causes convection within the housing 210.
  • the fluid outlet 230 may be used in connection with a suction duct having a suction function for smooth discharge than natural discharge.
  • a fluid G may be disposed inside the housing 210 at one side of the fluid outlet 230 in order to prevent external air from flowing into the housing 210 through the fluid outlet 230. It may be further provided with a one-way valve for controlling the flow to the outside only.
  • the use of the smoke removing unit 200 composed of the housing 210 minimizes the amount of air flowing into the housing 210 to prevent reoxidation of the electrically conductive ink, and to prevent the housing ( Filling the interior of 210 with an inert gas can prevent secondary reoxidation of the electrically conductive ink.
  • the inflow pressure of the inert gas may be relatively high, thereby preventing the inflow of air introduced through the substrate inlet 240 or the substrate outlet 250.
  • the fluid (G) used for removing the smoke (F) is described based on the inert gas, but it is obvious that general air or various gases and gases may be used depending on the use mode.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a smoke removing optical sintering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the smoke removing light sintering apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention has a configuration generally similar to that of the first embodiment described above. Since the configuration of the light output unit 100 and the substrate transfer unit 300 of the smoke removing optical sintering apparatus 10 according to the second embodiment is similar to the above-described first embodiment, detailed description thereof will be omitted. It will be described with reference to the smoke removing unit 200 which is different from the first embodiment described above.
  • the smoke removing unit 200 may be provided at one side of the light output unit 100 and the substrate transfer unit 300 or may be supported through a separate support unit. It may be made of a fluid injection nozzle. In this case, the smoke removing unit 200 of the second embodiment may also inject an inert gas as in the first embodiment. In addition, the injection direction of the fluid injection nozzle is also preferably sprayed in the same direction as the supply direction of the substrate 500.

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Abstract

본 발명에 따른 연기제거 광 소결장치는 전기 전도성 잉크가 인쇄된 기판에 광을 조사하여 상기 기판에 인쇄된 상기 전기 전도성 잉크를 소결하는 광 출력부 및 상기 광 출력부와 대응되는 일측에 구비되어 상기 기판에 인쇄된 상기 전기 전도성 잉크를 소결 시 발생하는 연기를 제거하는 연기 제거부를 포함한다.

Description

연기 제거 광 소결장치
본 발명은 연기 제거 광 소결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 출력부에서 조사되는 광을 이용하여 기판에 인쇄된 전기 전도성 잉크를 인쇄하는 중 잉크의 연소 또는 화학적 반응에 의해 발생하는 연기를 제거하여 광 출력부에서 조사되는 광의 효율이 감소되는 것을 방지할 수 있는 연기 제거 광 소결장치에 관한 것이다.
인쇄기술이라 함은 잉크를 사용하여 판면에 그려져 있는 글이나 그림 따위를 종이, 천 따위에 박아내는 기술로서, 최근에는 잉크젯 프린팅, 플렉소 프린팅, 그라뷰어 프린팅 및 스크린 프린팅과 같은 다양한 기술이 사용되고 있다. 이러한 기술은 RFID 시스템, 대면적의 디스플레이 장치, 박판형 태양전지, 박판형 배터리 등과 같은 고부가 가치 상품에 적용되므로, 기술의 수요가 점차 증가하고 있다.
특히, 잉크젯을 통한 다이렉트 패터닝 기술(Direct Patterning Technology)은 잉크젯 헤드를 통해 정량의 잉크를 정확한 위치에 직접 토출시켜 배선을 형성하는 기술이다. 이러한 기술은 재료비 절감뿐만 아니라 제조공정 및 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 현재, 다이렉트 패터닝을 위한 도전성 금속 잉크로는 금, 은 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 사용하는 나노 잉크를 사용한다. 잉크젯 프린팅에서 핵심기술은 전도성 잉크의 소결 방법인데 현재까지는 주로 다양한 입자들을 소결하기 위하여 고온의 열소결 공정이 사용되어 왔다. 열소결 공정은 금속 나노 입자를 소결시키기 위하여 비활성 기체 상태에서 약 200 내지 350의 온도로 가열하는 방식이며, 이 밖에도 상온 및 대기압 상태에서의 소결이 가능한 레이저 소결법이 많이 사용되고 있다.
그러나 최근 플랙시블 저온 폴리머 또는 종이 위에 전자 패턴을 제작하려는 시도가 이루어지면서 고온 소결 방법은 인쇄 전자 산업 및 기술에 있어서 적용이 어려운 문제점이 있다. 또한, 구리는 열화학적 평형에 의하여 그 표면에 산화층이 형성되어 있어 소결이 매우 어렵고 소결 후에도 전도성이 감소하는 것으로 알려져 있다.
또한, 레이저 소결법은 극소면적에 대한 소결만이 가능하여 실용성이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여 광 소결방법을 이용한 소결법의 사용이 증대되고 있다. 광 소결방법은 백색광 등의 광을 조사하는 광 출력부를 이용하여 단펄스의 광을 조사하여 기판에 인쇄된 전기 전도성 잉크를 소결시키는 방법이다.
도 1은 일반적인 광 소결 상태를 나타내는 단면도이다. 하지만, 광 소결방법을 포함하는 전술한 소결 방법들은 대부분 고온의 열 또는 광을 기판에 조사하여 기판에 인쇄된 전기 전도성 잉크를 소결하는 방법으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 광 출력부를 이용한 기판(500)에 인쇄된 전기 전도성 잉크의 소결 시 잉크의 연소 또는 화학적 반응에 의해 연기가 발생하게 된다.
이처럼 연기가 발생하게 되면, 연기는 상부로 상승하게 되어 광 출력부에서 조사되는 광의 경로를 막아 광을 차단하거나, 광을 난반사 시킴으로써 광 출력부에서 조사되는 광이 기판으로 원활하게 조사되지 않아 광 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이와 같이, 광 효율이 저하됨에 따라 기판(500)에 인쇄된 전기 전도성 잉크의 소결 역시 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 광 출력부에서 조사되는 광을 이용하여 기판에 인쇄된 전기 전도성 잉크를 인쇄하는 중 잉크의 연서 또는 화학적 반응에 의해 발생하는 연기를 제거하여 광 출력부에서 조사되는 광의 효율이 감소되는 것을 방지할 수 있는 연기 제거 광 소결장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 연기제거 광 소결장치는 전기 전도성 잉크가 인쇄된 기판에 광을 조사하여 상기 기판에 인쇄된 상기 전기 전도성 잉크를 소결하는 광 출력부 및 상기 광 출력부와 대응되는 일측에 구비되어 상기 기판에 인쇄된 상기 전기 전도성 잉크를 소결 시 발생하는 연기를 제거하는 연기 제거부를 포함한다.
이때, 상기 연기 제거부는, 상기 광 출력부 및 상기 기판의 적어도 일부가 삽입될 수 있는 공간을 제공하는 하우징 및 상기 하우징의 일측에 구비되어 상기 연기를 제거하기 위한 유체가 유입되는 유체 유입구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유체는 불활성 기체일 수 있다.
또한, 상기 유체 유입구는 상기 기판의 진행방향과 동일한 방향으로 기체를 분사할 수 있도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 하우징의 일측에 구비되어 상기 유체 유입구에서 공급되는 상기 유체의 유입 압력에 따른 대류현상을 통해 상기 연기 및 적어도 일부의 유체를 상기 하우징의 외부로 배출하는 유체 유출구를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유체 유출구는 상기 광 출력부에 의해 상기 기판의 소결이 이루어지는 위치를 기준으로 상기 유체 유입구와 대향되는 위치에 구비될 수 있다.
또한, 상기 광 출력부의 하부에 구비되어 상기 기판을 이송시키는 기판 이송부가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 하우징의 일측에는 상기 기판 이송부 및 상기 기판이 투입 및 배출될 수 있도록 기판 투입구 및 기판 배출구가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 연기 제거부는 상기 광 출력부에 의해 소결이 이루어지는 상기 기판 방향으로 유체를 분사하는 분사노즐로 이루어질 수 있다.
본 발명의 연기제거 광 소결장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판 소결 시 발생하는 연기를 가스의 대류현상 등을 이용하여 제거함으로써 연기로 인해 광의 조사 경로 변화, 광 투과율 저하 등과 같은 광 효율 저하 요인을 감소하여 원활한 소결이 가능한 효과가 있다.
둘째, 연기 제거를 위해 사용되는 유체를 불활성 가스로 사용함으로써 구리 등의 재질로 이루어진 전기 전도성 잉크가 재산화 하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 기존의 광 소결장치의 변경 없이 추가적인 연기제거부의 설치만으로 활용이 가능하기 때문에 제품의 호환성이 높은 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 광 소결 상태를 나타내는 단면도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연기 제거 광 소결장치의 사시도;
도 3은 도 2의 A-A단면도; 및
도 4는 본 발명의 제2실시예에 다른 연기 제거 광 소결장치의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
제1실시예
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연기 제거 광 소결장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A단면도이다. 본 발명의 제1실시예에 따른 연기 제거 광 소결장치(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 광 출력부(100), 연기 제거부(200) 및 기판 이송부(300)로 구성된다.
광 출력부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, PI필름(Polyimide Film) 등의 기판(500) 상에 패터닝된 미세금속입자 또는 전구체와 같은 전기 전도성 잉크를 소결하기 위한 광을 조사하기 위한 장치이다. 이러한 광 출력부(100)는 램프 유닛(110)을 포함하며, 사용양태에 따라서는 반사판(120) 및 광파장 필터(130)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
램프 유닛(110)은 기판(500)에 패터닝된 전기 전도성 잉크를 소결하기 위한 광을 조사하는 장치이다. 이러한 램프 유닛(110)은 전기 전도성 잉크를 소결할 수 있는 광을 조사하는 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 제논 플래시 램프(Xenon Flash Lamp)를 사용하는 것이 좋으며, 백색광을 면 형태로 조사하는 것이 바람직하다. 제논 플래시 램프는 실린더 형상의 밀봉된 석영 석영튜브 안에 주입된 제논가스를 포함하는 구성으로 이루어진다. 제논가스는 입력 받은 전기에너지로부터 광 에너지를 출력하여, 50%가 넘는 에너지 변환율을 갖는다. 또한, 제논 플래시 램프는 내부 양쪽에 양극 및 음극 형성을 위해 텅스텐과 같은 금속전극이 형성된다. 이러한 구성으로 이루어진 램프 유닛(110)에 후술하는 높은 전원 및 전류를 인가 받으면, 내부에 주입된 제논가스가 이온화되고, 양극과 음극 사이로 스파크가 발생된다. 이때, 축전부에서 집적된 전하가 인가되면 램프 유닛(110) 내부에서 발생한 스파크를 통해 약 1000Adml 전류가 1ms 내지 10ms 동안 전류가 흐르면서 램프 유닛(110) 내부에는 아크 플라즈마 형상이 발생하고, 강한 세기의 광이 발생된다. 여기서 발생된 광은 160nm 내지 2.5mm 사이의 자외선부터 적외선까지의 넓은 파장대역의 광 스펙트럼을 내장하고 있기 때문에 백색광으로 보인다. 본 발명에서는 일실시예로서, 제논 플래시 램프를 기재하였지만, 이러한 목적을 달성할 수 있는 램프 유닛(110)이라면 어떠한 종류를 사용하더라도 무방하다.
반사판(120)은 도 2에 도시된 바와 같이, 램프 유닛(110)의 상부에 구비되어 램프 유닛(110)으로부터 상부로 조사되는 광을 반사시켜 하부 방향으로 출력하도록 하는 장치이다.
광파장 필터(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 램프 유닛(110)의 하부에 구비되어 기 설정된 파장대역을 갖는 극단파 백색광만을 필터링한다. 특히, 제논 플래시 램프를 사용하는 램프 유닛(110)에서 조사되는 자외선광이 폴리머 재질로 이루어진 기판(500)을 손상시킬 수 있기 때문에 자외선 대역의 광을 차단하여야 하며, 기판(500)의 종류에 따라 조사되는 광의 파장대역을 선택적으로 차단한다.
기판 이송부(300)는 적어도 하나 이상의 기판(500)을 일방 또는 양방으로 이송하는 장치이다. 이러한 기판 이송부(300)는 광 출력부(100)의 하부를 통과하도록 배치되며, 기판 이송부(300)의 폭은 기판 이송부(300) 및 광 출력부(100)의 폭과 대응되도록 구비되고, 길이는 안착되는 기판(500)의 개수 및 기판(500) 이송 거리 등을 고려하여 선택적으로 결정될 수 있다. 이처럼 기판 이송부(300)는 기판(500)을 광 출력부(100)를 통과하며 기판(500)에 인쇄된 전기 전도성 잉크를 소결할 수 있도록 이송하는 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 컨베이어벨트, 복수의 롤러로 구성된 롤러 이송부 또는 상호 이격된 롤러를 벨트 등으로 감싸도록 구비되는 이송부 등을 사용하는 것이 좋다.
연기 제거부(200)는 광 출력부(100), 기판 이송부(300) 또는 별도의 지지장치를 이용하여 고정될 수 있도록 구비되고, 광 출력부(100)에서 조사되는 광에 의해 소결이 이루어지는 기판(500)에서 발생하는 연기(F)를 제거하는 장치이다. 이와 같이, 연기(F)를 제거하여 연기(F)가 광 출력부(100)에서 조사되는 광의 조사 경로를 방해하는 것을 방지할 수 있는 장치라면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다.
일실시예로, 연기 제거부(200)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광 출력부(100) 및 기판 이송부(300)의 일부가 삽입될 수 있는 하우징(210)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
하우징(210)은 광 출력부(100), 적어도 일부의 기판 이송부(300) 및 기판(500)이 삽입될 수 있는 공간을 제공하는 장치이다. 이러한 하우징(210)은 광 출력부(100), 기판 이송부(300) 및 기판(500)이 내부에 삽입될 수 있다면 그 크기 및 형상은 어떠한 형상으로 이루어져도 무방하다. 일실시예로, 하우징(210)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 육면체 형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 하우징(210)의 일측에는 유체 유입구(220), 유체 유출구(230), 기판 투입구(240) 및 기판 배출구(250) 중 적어도 어느 하나가 구비될 수 있다. 본 발명에서는 각각의 구성이 모두 구비되는 것을 기준으로 설명하고 있으나, 사용양태에 따라서는 몇몇의 구성이 선택적으로 사용되거나, 생략될 수 있음은 자명하다. 각각의 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
기판 투입구(240) 및 기판 배출구(250)는 하우징(210)의 일측에 구비되어 기판(500)을 투입 및 배출할 수 있는 장치이다. 이러한 기판 투입구(240) 및 기판 배출구(250)는 사용자가 직접 하우징(210)의 내부로 기판(500)을 투입 및 배출할 수 있도록 개폐 가능한 도어 등으로 구성될 수 있지만, 기판(500)의 연속적인 투입 및 배출이 이루어질 수 있도록 기판 이송부(300)와 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 하우징(210)은 기판 이송부(300)의 폭 보다 상대적으로 넓은 폭을 갖도록 구비되어 기판 이송부(300)가 하우징(210)의 하부 일측을 관통할 수 있도록 개방되도록 형성되고, 이와 같이 개방된 하우징(210)의 양측이 각각 기판 투입구(240) 및 기판 배출구(250)가 된다. 이때, 기판 투입구(240) 및 기판 배출구(250)는 하우징(210)의 내부로 공기가 유입되는 것을 최소화하기 위하여 기판 이송부(300) 및 기판 이송부(300)에 안착되는 기판(500)의 높이를 합친 높이와 대응되는 위치로 이루어지는 것이 좋다. 일실시예로, 기판 이송부(300)가 컨베이어벨트 또는 복수의 롤러와 이를 연결하는 벨트로 이루어져 벨트가 순환되도록 구성되는 경우에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 한 겹의 벨트만 하우징(210)을 관통할 수 있도록 구비되는 것이 좋다. 만약, 기판 이송부(300)를 전체적으로 삽입되도록 형성되면 상대적으로 기판 투입구(240) 및 기판 배출구(250)의 크기가 커지기 때문에 기판 투입구(240) 및 기판 배출구(250)의 크기를 최소화하기 위하여 한 겹의 벨트만 관통 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.
유체 유입구(220)는 하우징(210)의 일측에 구비되어 불활성 기체와 같은 유체(G)를 하우징(210)의 내부로 유입시켜 하우징(210) 내부에 대류를 발생시켜 광 출력부(100)를 이용한 광 소결 시 기판(500)에서 발생하는 연기(F)를 제거하는 장치이다. 이러한 유체 유입구(220)는 하우징(210) 내부의 대류를 원활하게 유발시키기 위하여 하우징(210)의 중심 일측보다는 상부 및 하부 일측에 형성되는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 광 출력부(100)와 기판(500) 사이로 유입되는 유체(G)가 공급될 수 있도록 하우징(210)의 하부 일측에 형성되는 것이 좋다. 이처럼 유체 유입구(220)를 통해 하우징(210)의 내부로 유체(G)를 소정압력으로 공급함으로써, 1차적으로 유체(G)의 유입 압력을 통해 연기(F)를 제거하고, 하우징(210)의 내부에서 발생하는 대류현상에 의해 연기(F)가 지속적으로 제거될 수 있다. 이로 인해, 유체(G)를 지속적으로 공급하지 않고, 하우징(210)의 내부에서 발생하는 대류 현상이 지속적으로 이루어질 수 있도록 유체(G)를 일정 주기로 공급하여도 연기(F) 제거 효과가 충분히 이루어질 수 있다.
이때, 유체 유입구(220)는 기판(500)의 진행 방향과 동일한 방향으로 유체(G)가 유동할 수 있도록 구비되는 것이 좋다.
유체 유출구(230)는 하우징(210)의 일측에 구비되어 하우징(210) 내부의 연기(F) 및 적어도 일부의 유체(G)를 외부로 배출하기 위한 것이다. 이러한 유체 유출구(230)는 별도로 형성되지 않고, 전술한 기판 투입구(240) 및 기판 배출구(250)를 유체 유출구(230)로 활용할 수 있다. 하지만, 유체(G) 및 연기(F)를 원활하게 배출하기 위하여 별도의 유체 유출구(230)가 형성되는 것이 좋다. 이러한 유체 유출구(230)는 하우징(210) 내부에서 대류현상이 이루어지기 때문에 하우징(210)의 어느 부위에 형성되어도 무방하지만, 바람직하게는 광 출력부(100)에 의해 기판(500)의 소결이 이루어지는 위치를 기준으로 유체 유입구(220)와 대향되는 하우징(210)의 일측에 구비되는 것이 좋다. 이와 같이, 유체 유입구(220)와 유체 유출구(230)가 상호 대향되는 위치에 구비됨에 따라 유체 유입구(220)에서 공급되는 공급압력을 통해 연기(F)가 밀려나며 신속하게 유체 유출구(230)를 통해 하우징(210)의 외부로 배출된다. 이때, 유체 유출구(230)를 통해 외부로 배출되지 않은 일부의 유체(G)는 하우징(210)의 내부에서 순환하며 하우징(210) 내부에 대류 현상을 유발시키게 된다.
이러한 유체 유출구(230)는 자연 배출보다 원활한 배출을 위하여 흡입 기능이 구비된 흡입 덕트 등과 연결하여 사용할 수도 있다. 또한, 사용양태에 따라서는 유체 유출구(230)를 통해 외부의 공기가 하우징(210) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여 유체 유출구(230)의 일측에는 유체(G)가 하우징(210)의 내부에서 외부로만 유동할 수 있도록 제어하는 원웨이 밸브 등이 더 구비될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 하우징(210)으로 구성되는 연기 제거부(200)를 이용하면 하우징(210) 내부로 유입되는 공기의 유입량을 최소화하여 전기 전도성 잉크의 재산화를 1차적으로 방지하고, 하우징(210)의 내부를 불활성 가스로 채움으로써 전기 전도성 잉크의 재산화를 2차적으로 방지할 수 있다. 또한, 하우징(210)의 내부가 불활성 가스로 충진되면 불활성 가스의 유입 압력이 상대적으로 높기 때문에 기판 투입구(240) 또는 기판 배출구(250)를 통해 유입되는 공기의 유입을 방지할 수도 있다.
본 발명에서는 연기(F) 제거를 위해 사용되는 유체(G)를 불활성 가스를 중심으로 설명하고 있으나, 사용양태에 따라서는 일반적인 공기 또는 다양한 기체 및 가스 등을 사용할 수 있음은 자명하다.
제2실시예
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 연기 제거 광 소결장치의 단면도이다. 본 발명의 제2실시예에 따른 연기 제거 광 소결장치(10)는 전반적으로 전술한 제1실시예와 유사한 구성으로 이루어진다. 제2실시예에 따른 연기 제거 광 소결장치(10)의 광 출력부(100), 기판 이송부(300)의 구성은 전술한 제1실시예와 유사한 구성으로 이루어지기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 하고, 전술한 제1실시예와 차이가 있는 연기 제거부(200)를 중심으로 설명하기로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 연기 제거부(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 광 출력부(100), 기판 이송부(300)의 일측에 구비되거나, 별도의 지지부를 통해 지지되도록 구비되는 유체 분사노즐로 이루어질 수 있다. 이때, 제2실시예의 연기 제거부(200) 역시 제1실시예와 마찬가지로 불활성 가스를 분사하는 것이 좋다. 또한, 유체 분사노즐의 분사 방향 역시 기판(500)의 공급 방향과 동일한 방향으로 분사하는 것이 좋다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 전기 전도성 잉크가 인쇄된 기판에 광을 조사하여 상기 기판에 인쇄된 상기 전기 전도성 잉크를 소결하는 광 출력부; 및
    상기 광 출력부와 대응되는 일측에 구비되어 상기 기판에 인쇄된 상기 전기 전도성 잉크를 소결 시 발생하는 연기를 제거하는 연기 제거부;
    를 포함하는 연기 제거 광 소결장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연기 제거부는,
    상기 광 출력부 및 상기 기판의 적어도 일부가 삽입될 수 있는 공간을 제공하는 하우징; 및
    상기 하우징의 일측에 구비되어 상기 연기를 제거하기 위한 유체가 유입되는 유체 유입구;
    를 포함하는 연기 제거 광 소결장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유체는 불활성 기체인 연기 제거 광 소결장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유체 유입구는 상기 기판의 진행방향과 동일한 방향으로 기체를 분사할 수 있도록 구비되는 연기 제거 광 소결장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 일측에 구비되어 상기 유체 유입구에서 공급되는 상기 유체의 유입 압력에 따른 대류현상을 통해 상기 연기 및 적어도 일부의 유체를 상기 하우징의 외부로 배출하는 유체 유출구를 더 포함하는 연기 제거 광 소결장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유체 유출구는 상기 광 출력부에 의해 상기 기판의 소결이 이루어지는 위치를 기준으로 상기 유체 유입구와 대향되는 위치에 구비되는 연기 제거 광 소결장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 광 출력부의 하부에 구비되어 상기 기판을 이송시키는 기판 이송부가 더 구비되는 연기 제거 광 소결장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하우징의 일측에는 상기 기판 이송부 및 상기 기판이 투입 및 배출될 수 있도록 기판 투입구 및 기판 배출구가 더 형성되는 연기 제거 광 소결장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연기 제거부는 상기 광 출력부에 의해 소결이 이루어지는 상기 기판 방향으로 유체를 분사하는 분사노즐로 이루어지는 연기 제거 광 소결장치.
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