WO2019088530A1 - Apparatus and method for sintering conductive material using laser - Google Patents

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WO2019088530A1
WO2019088530A1 PCT/KR2018/012425 KR2018012425W WO2019088530A1 WO 2019088530 A1 WO2019088530 A1 WO 2019088530A1 KR 2018012425 W KR2018012425 W KR 2018012425W WO 2019088530 A1 WO2019088530 A1 WO 2019088530A1
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WO
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laser
pattern
workpiece
wavelength
conductive material
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/012425
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
배현섭
김정태
Original Assignee
위아코퍼레이션 주식회사
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus 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
    • H05K3/12Apparatus 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 an apparatus and a method for sintering a conductive material using a laser.
  • a method of removing only unnecessary portions by etching is generally used.
  • the etching process is advantageous in that a fine pattern can be realized and a large area can be produced.
  • the etching process has a problem that the equipment is expensive and the operation time is long.
  • a method for forming a pattern a method of printing a pattern using a conductive material and then sintering a conductive material using a laser has been used.
  • a pattern can be formed by printing a pattern using a conductive material containing silver particles using an inkjet printer, irradiating the printed pattern with a laser, and sintering the pattern.
  • Such an ink-jet method has advantages in that a pattern can be formed without complicated processes such as etching, so that the production cost can be reduced and the process time can be shortened.
  • the laser used for sintering the printed circuit mainly uses a spot beam.
  • the spot beam is obtained by forming a laser beam outputted from a light source on a printed circuit which is a workpiece by using a focusing lens and focusing the laser beam. Since the size of the spot beam is smaller than that of the printed circuit, it takes a long time to scan and sinter the entire surface of the printed circuit.
  • the wavelength of a suitable laser beam may be varied depending on the material of the pattern to be sintered.
  • the wavelength of the laser beam suitable for sintering may be different.
  • a suitable laser wavelength may be different depending on the state of the print pattern.
  • the wavelength of a laser beam suitable for a print pattern that is not completely dried immediately after pattern printing and a print pattern that is completely dried may be different.
  • deformation may be caused in the patterned material and the substrate, which may result in deterioration of durability and conductivity.
  • an object of the present invention is to provide an apparatus and a method for reducing sintering time for a conductive material.
  • a conductive material sintering apparatus includes a laser light source, a laser resonator capable of selectively outputting a laser beam having two or more different wavelengths by changing the wavelength of the laser beam output from the laser light source, And an optical system for forming a laser beam outputted from the laser resonator into a line beam.
  • the conductive material sintering apparatus may include one or more of the following embodiments.
  • the laser resonator can selectively output the UV laser beam and the IR laser beam.
  • the laser resonator may comprise a nonlinear medium.
  • the laser beam transmitted through the beam splitter irradiates the side surface of the workpiece and the laser beam reflected by the beam splitter can irradiate the upper surface of the workpiece .
  • the light reflected from the beam splitter can be irradiated onto the upper surface of the workpiece after passing through the focusing lens.
  • a resistance meter capable of measuring the resistance of the pattern using a pattern formed on the upper surface of the workpiece.
  • the laser resonator may be disposed on two different sides of the workpiece, respectively. Further, two or more laser resonators may be disposed on one side of the workpiece.
  • the line beam can be formed smaller than the thickness of the workpiece.
  • the horizontal and vertical size of the line beam can be adjusted.
  • a method of sintering a conductive material comprising: forming a laser beam having a first wavelength using a laser light source; irradiating the pattern with a pattern formed on a workpiece; Changing a wavelength of a laser beam output from the laser light source to a second wavelength using a laser beam source; forming a laser beam having a second wavelength by a line beam; irradiating the laser beam onto a pattern formed on the workpiece; .
  • the line beam having the first wavelength dries the pattern while moving in the first direction, and the line beam having the second wavelength moves in the second direction opposite to the first direction
  • the pattern can be sintered.
  • the present invention can provide an apparatus and a method for sintering a conductive material using a laser capable of reducing a sintering time for a conductive material.
  • FIG. 1 is a view illustrating a process of sintering a pattern of a conductive material sintering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which a line beam scans a pattern in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view illustrating a sintering apparatus for a conductive material according to a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is a diagram illustrating a state in which the resistance is measured in Fig. 3.
  • Fig. 4 is a diagram illustrating a state in which the resistance is measured in Fig. 3.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a sintering apparatus for a conductive material according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view illustrating a sintering apparatus for a conductive material according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view illustrating a method of sintering a conductive material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view illustrating a process of sintering a conductive material sintering apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a state in which a line beam 114 scans a pattern in FIG. FIG.
  • the shielding member 122 is not shown for the sake of convenience.
  • the conductive material sintering apparatus 100 according to the present embodiment is characterized in that it includes a laser resonator 110 capable of outputting different kinds of wavelengths by using one laser light source 116. Therefore, since the conductive material sintering apparatus 100 according to the present embodiment can output different kinds of wavelengths using one laser light source 116, the light source having a wavelength suitable for the material or state of the pattern 108 Can be output and scanned. Accordingly, the conductive material sintering apparatus 100 according to the present embodiment can shorten the processing time, and can improve the pattern characteristics (resistance, etc.) by irradiating a laser beam of a wavelength suitable for the pattern.
  • the conductive material sintering apparatus 100 includes one laser light source 116.
  • the laser light source 116 outputs a laser for sintering the pattern 108.
  • the laser output from the laser light source 116 may be any one of a Diode Pump Solid State (DPSS) laser, a pulsed laser, a CW (continuous wave) laser, or an Nd: YAG laser.
  • the wavelength of the laser output from the laser light source 116 may correspond to not less than 500 nm and not more than 1,550 nm.
  • the energy of the laser output from the laser light source 110 may correspond to 100 w / cm 2 or more and 10,000 w / cm 2 or less.
  • the conductive material sintering apparatus 100 includes a laser resonator 110.
  • the laser resonator 110 changes the wavelength and frequency of the laser beam output from the laser light source 116 so that a laser beam having a plurality of wavelengths can be output using one laser light source 116.
  • the laser resonator 110 may use a nonlinear optical medium for changing the frequency of the laser beam.
  • the nonlinear medium is, for example, KTP (Potassium Titanyl Phosphate), which generates a second harmonic generation which doubles the frequency of the incident beam and halves the wavelength. Therefore, when the wavelength of the fundamental wave incident on the nonlinear medium is 1064 nm, the wavelength of the second harmonic wave passing through the nonlinear medium can be 532 nm, and the phase conjugation method of matching the phase velocities of the two waves, Can be equal.
  • the nonlinear medium used by the laser resonator 110 may be a BBO (Beta Barium Borate) crystal or an LBO (Lithium Triborate) crystal. Such BBO crystals or LBO crystals can be used to generate the third harmonic generation (UV series).
  • BBO Beta Barium Borate
  • LBO Lithium Triborate
  • the laser resonator 110 can change the wavelength of the laser beam emitted from one laser light source 116 to two or more different wavelengths and selectively output each of the wavelengths.
  • the laser resonator 110 can selectively generate and output three different wavelengths (for example, 1030 nm of IR series, 515 nm of visible light series, and 343 nm of UV series).
  • the wavelength of the laser beam that can be output from the laser resonator 110 can be changed according to the material and condition of the pattern 108 to be processed. For example, as illustrated in FIG. 1, since a conductive material is fluidized to a certain degree immediately after printing on the side surface 104 of the workpiece 102, a laser beam having a wavelength of 1030 nm corresponding to the IR series It is possible to scan the printed pattern 108 in a first direction (from left to right in FIG. 1) by changing the wavelength. As a result, the pattern 108 can be dried or hardened.
  • the laser resonator 110 After drying or hardening of the pattern 108 is completed, the laser resonator 110 is changed to a laser beam having a wavelength of 343 nm which is a UV system, and the dried pattern 108 is moved in the second direction (right to left direction in FIG. 1) Can be scanned. As a result, the pattern 108 can be completely sintered.
  • a conductive material is printed, dried using an oven or the like, and then sintered using a laser beam.
  • the conductive material sintering apparatus 100 can perform both the drying (hardening) and sintering of the conductive material, the processing time and cost can be reduced.
  • the detailed configuration of the laser resonator 110 is described in Korean Patent Registration No. 120728 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2008-058947, and therefore a detailed description thereof will be omitted.
  • the conductive material sintering apparatus 100 includes an optical system 120.
  • the optical system 120 forms the laser beam output from the laser resonator 110 as a line beam 114.
  • the beam shape of the line beam 114 may be formed in a range of 1: 1 to 10: 1.
  • the beam shape of the line beam 114 may be formed to be 2: 1 or more, such as 2 mm in length and 1 mm in width.
  • the length of the line beam 114 may be longer than the pattern 108 to be sintered. Therefore, since the line beam 114 can cover the entire surface of the pattern 108, the pattern 108 can be dried or sintered by a single irradiation. Of course, the length of the line beam 114 can be determined corresponding to the length of the pattern 108 to be sintered.
  • the center and outer portions of the beam have different beam energies.
  • the energy In order to uniformly sinter the sample, the energy must have a uniform shape so that the sintering of the conductive material such as the metal ink can be uniformly performed irrespective of the position of the sample, and uniform electrical resistance can be produced.
  • the shape of the line beam proposed in this application also exhibits a uniform beam uniformity of 80% or more and is measured and managed by a beam profiler or the like. If it is less than 80%, there is a difference in sintering degree of the metal ink depending on the position of the sample, so that a difference in electric resistance characteristics may occur by more than 50%.
  • a beam homogenizer (not shown) may be provided to increase the energy uniformity of the laser line beam.
  • the workpiece 102 may correspond to a display panel and the pattern 108 may be formed on a side 104 of the display panel.
  • the pattern 108 may be formed on the side surface 104 of the workpiece 102 by printing or the like.
  • the conductive material may correspond to one of a metal ink, a metal paste, and a metal powder.
  • the metal ink and the metal powder may include at least one conductive material such as copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), and nickel (Ni)
  • the conductive material may be formed to a thickness of 0.1 or more and 20 ⁇ ⁇ or less. If the conductive material is formed with a thickness of less than 0.1 ⁇ ⁇ , the workpiece corresponding to the lower portion of the pattern may be damaged. In addition, when the thickness of the conductive material exceeds 20 ⁇ , sintering may not be performed properly due to defects such as bubbling even when the laser beam is irradiated.
  • the pattern 108 may be formed by patterning a conductive material using a patterning process such as pad printing, screen printing, metal mask printing, inkjet printing, gravure printing, offset printing ). ≪ / RTI > Since the pattern 108 has a certain degree of fluidity immediately after printing, it is possible to perform drying (hardening) by using a laser. In this case, the wavelength of the laser beam used may correspond to 1030 nm corresponding to the IR series have.
  • the shielding member 122 may be formed of a material that does not transmit the laser line beam 114 but disperses or scatters most of the laser line beam 114.
  • the shielding member 122 can be manufactured by chemically etching the surface of a substrate made of quartz through which a laser beam is transmitted, or by forming fine irregularities on the surface by sandblasting. It is possible to prevent the line beam 114 from being damaged by the shielding member 122 other than the portion to be sintered by the workpiece 102.
  • a polarizer film may be attached to the upper surface or the lower surface of the work 102. If the line beam 114 is larger than the thickness of the workpiece 102, the polarizing film may be damaged by the line beam 114. Therefore, the length of the line beam 114 can be made smaller than the thickness of the workpiece 102 such as the display panel.
  • the line beam 114 may have a rectangular shape.
  • the horizontal and vertical size of the line beam 114 can be adjusted.
  • the horizontal and vertical sizes of the line beam 114 can be adjusted by adjusting the arrangement intervals of lenses (not shown) provided in the optical system 120.
  • the tact time for sintering can be adjusted by automatically adjusting the length of the line beam 114 in the transverse direction.
  • by adjusting the longitudinal length of the line beam 114 automatically it is possible to cope with a change in the glass thickness of the panel corresponding to the workpiece 102.
  • the shielding member 122 may be disposed along the moving direction of the line beam 114 (the direction of the arrow in FIG. 2) and may be disposed at regular intervals with respect to both ends of the pattern 108. Further, the shielding member 122 may be disposed at the upper and lower portions of the pattern 108, respectively, but may be disposed only at one side of the upper portion or the lower portion. By using such a shielding member 122, the trouble of adjusting the size of the line beam 114 corresponding to the size of the pattern 108 can be solved.
  • FIG. 3 is a view illustrating a conductive material sintering apparatus 200 according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a resistance is measured using the resistance meter 150 in FIG.
  • the conductive material sintering apparatus 200 according to the second embodiment can simultaneously sinter the pattern 108 formed on the upper surface 106 as well as the side surface 104 of the workpiece 102 .
  • the conductive material sintering apparatus 200 according to the second embodiment has the same structure as the conductive material sintering apparatus 100 according to the first embodiment except that it has a beam splitter 130 for partially reflecting the laser beam .
  • the beam splitter 130 transmits a part of the line beam output from the optical system 120 and reflects the other.
  • the line beam transmitted through the beam splitter 130 can dry or sinter the pattern 108 formed on the side surface 104 of the workpiece 102.
  • the line beam reflected by the beam splitter 130 can dry or sinter the pattern 108 formed on the upper surface 106 of the workpiece 102.
  • the line beam reflected by the beam splitter 130 is focused on the pattern 108 by the focusing lens 136 via the reflection lenses 132 and 134.
  • the conductive material may be partially applied to the upper surface 106 and / or the lower surface (not shown). As such, the conductive material partially applied to the upper surface 106 and / or lower surface of the workpiece 102 needs to be dried and / or sintered.
  • the conductive material sintering apparatus 200 does not use an optical system 120 for forming a separate laser light source or line beam in order to dry and / or sinter a conductive material formed on the upper surface of the workpiece 102 , And a beam splitter (130) is used to partially distribute the line beam.
  • the laser beam output from the optical system 120 can be transmitted through the beam splitter 130 to dry and / or sinter the side 104 and the remaining 2% can be reflected from the beam splitter 130 106) or the lower surface can be dried and / or sintered.
  • the pattern 108 formed on the upper surface 106 of the workpiece 102 is focused by the focusing lens 136 because the pattern 108 formed on the upper surface 106 of the workpiece 102 is smaller in size than the pattern 108 formed on the side surface 104, Can be used.
  • the conductive material sintering apparatus 200 may include a resistance meter 150.
  • the resistance measuring device 150 can measure the resistance of the pattern 108 after the sintering is completed while making electrical contact with the upper surface 106 of the workpiece 102 and the pattern 108 formed on the lower surface.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a conductive material sintering apparatus 300 according to a third embodiment of the present invention.
  • the conductive material sintering apparatus 300 is characterized in that an optical system 120 is provided at each of two different side surfaces 104 of the workpiece 102 .
  • the optical system for outputting the laser line beam 114 on the x and y axes as described above the conductive material sintering apparatus 300 according to the present embodiment can simultaneously form the two side surfaces 104 of the workpiece 102 Drying or sintering can be performed, thereby reducing the processing time.
  • Each optical system 120 can operate inter-operatively or independently.
  • each optical system 120 may share one laser light source 116 and one laser resonator 110.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a conductive material sintering apparatus 400 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the conductive material sintering apparatus 400 includes two or more optical systems 120 corresponding to one side surface 104 of the workpiece 102 . That is, one side 104 of the workpiece 102 may be processed by two or more optical systems 120 simultaneously or sequentially. In this manner, the processing time can be reduced by disposing two or more optical systems 120 that output the laser line beam 114 on one side surface 104.
  • FIG. 7 is a view illustrating a method of sintering a conductive material according to an embodiment of the present invention.
  • a conductive material sintering method is a method of sintering a conductive material using one laser light source 116, in which a laser beam having a first wavelength is formed into a line beam 114, Irradiating the formed pattern (108) and drying it; changing the wavelength of the laser beam output from the laser light source (116) from the first wavelength to the second wavelength using the laser resonator (110) And then irradiating the pattern 108 formed on the workpiece 102 and sintering the pattern.
  • a laser beam of a first wavelength (for example, 1030 nm) corresponding to an infrared ray is scanned in a first direction (left to right direction) with respect to a pattern 108 formed by printing a conductive material
  • the pattern 108 is dried (hardened).
  • the pattern 108 having fluidity is dried and partly cured to remove fluidity.
  • the wavelength of the laser beam is changed to a second wavelength (for example, 343 nm) different from the first wavelength by using the laser resonator 110.
  • the laser beam of the second wavelength is scanned in a second direction opposite to the first direction (from right to left in FIG. 1) to sinter the pattern 108.

Abstract

An apparatus and a method for sintering a conductive material using a laser are disclosed. An apparatus for sintering a conductive material, according to an aspect of the present invention, comprises: a laser beam source; a laser resonator capable of selectively outputting a laser beam having two or more different wavelengths by converting a wavelength of a laser beam outputted from the laser beam source; and an optical system for forming the laser beam outputted from the laser resonator into a line beam.

Description

레이저를 이용한 도전성 물질 소결 장치 및 방법Device and method for sintering conductive material using laser
본 발명은 레이저를 이용하여 도전성 물질을 소결하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for sintering a conductive material using a laser.
인쇄회로기판(PCB) 제조 공정에서 기판 상에 패턴을 형성하기 위해서는 패턴 부분만 남기고 불필요한 부분은 에칭(etching)에 의해서 제거하는 방법을 일반적으로 사용한다. 에칭 공정은 미세 패턴 구현 및 대면적 생산이 가능한 장점이 있지만, 설비가 고가이고 작업 시간이 많이 소요되는 문제점을 갖는다.In order to form a pattern on a substrate in a printed circuit board (PCB) manufacturing process, a method of removing only unnecessary portions by etching is generally used. The etching process is advantageous in that a fine pattern can be realized and a large area can be produced. However, the etching process has a problem that the equipment is expensive and the operation time is long.
최근 패턴을 형성하기 위해 사용되는 방법 중의 하나로서 도전성 물질을 이용해서 패턴을 인쇄한 후 레이저를 이용하여 도전성 물질을 소결(sintering)하는 방법이 이용되고 있다. 예를 들면, 은 입자를 함유한 도전성 물질을 잉크젯 프린터를 이용해서 패턴을 인쇄한 후 레이저를 이용해서 인쇄된 패턴에 조사해서 소결함으로써 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같은 잉크젯 방식은 에칭과 같이 복잡한 공정을 거치지 않고 패턴을 형성할 수 있기 때문에 생산 단가를 절감할 수 있고 공정 시간을 줄일 수 있는 장점을 갖는다. Recently, as a method for forming a pattern, a method of printing a pattern using a conductive material and then sintering a conductive material using a laser has been used. For example, a pattern can be formed by printing a pattern using a conductive material containing silver particles using an inkjet printer, irradiating the printed pattern with a laser, and sintering the pattern. Such an ink-jet method has advantages in that a pattern can be formed without complicated processes such as etching, so that the production cost can be reduced and the process time can be shortened.
인쇄 회로의 소결에 사용되는 레이저는 주로 스폿빔(spot)을 이용한다. 스폿빔은 광원에서 출력된 레이저빔을 집속 렌즈를 이용하여 레이저빔의 초점을 피가공물인 인쇄 회로에 형성한 것이다. 이와 같은 스폿빔은 크기가 인쇄 회로에 비해서 작기 때문에, 인쇄 회로의 전면(全面)을 스캔하면서 소결하기 위해서는 많은 시간이 소요되는 문제점을 갖는다. The laser used for sintering the printed circuit mainly uses a spot beam. The spot beam is obtained by forming a laser beam outputted from a light source on a printed circuit which is a workpiece by using a focusing lens and focusing the laser beam. Since the size of the spot beam is smaller than that of the printed circuit, it takes a long time to scan and sinter the entire surface of the printed circuit.
또한, 레이저로 인쇄 회로를 소결하는 경우, 소결하고자 하는 패턴의 재질에 따라서 적합한 레이저빔의 파장이 달라질 수 있다. 예를 들면, 인쇄 패턴의 재질이 구리인 경우와 은인 경우, 각각 소결에 적합한 레이저빔의 파장이 다를 수 있다. 또한, 동일한 재질의 인쇄 패턴의 경우에도, 인쇄 패턴의 상태에 따라서 적합한 레이저 파장이 다를 수 있다. 예를 들면, 구리 재질의 인쇄 패턴을 형성한 경우, 패턴 인쇄 직후 완전히 건조되지 않은 상태의 인쇄 패턴과 완전히 건조된 후의 인쇄 패턴에 적합한 레이저빔의 파장이 다를 수 있다. 특히, 물질의 피크(peak) 흡수 파장을 이용해서 짧은 시간 내에 소결하는 경우에는 패턴화된 물질과 기판에 변형을 유발할 수 있고, 이로 인해 내구성 및 전도성 등의 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. Further, when a printed circuit is sintered with a laser, the wavelength of a suitable laser beam may be varied depending on the material of the pattern to be sintered. For example, when the material of the print pattern is copper and silver, respectively, the wavelength of the laser beam suitable for sintering may be different. Further, even in the case of a print pattern of the same material, a suitable laser wavelength may be different depending on the state of the print pattern. For example, when a print pattern made of copper is formed, the wavelength of a laser beam suitable for a print pattern that is not completely dried immediately after pattern printing and a print pattern that is completely dried may be different. In particular, when sintering is performed within a short time using the peak absorption wavelength of a material, deformation may be caused in the patterned material and the substrate, which may result in deterioration of durability and conductivity.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 도전성 물질에 대한 소결 시간을 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a method for reducing sintering time for a conductive material.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.Other objects of the present invention will become more apparent through the embodiments described below.
본 발명의 일 측면에 따른 도전성 물질 소결 장치는, 하나의 레이저 광원과, 레이저 광원에서 출력된 레이저빔의 파장을 변경해서 두 개 이상의 다른 파장을 갖는 레이저빔을 선택적으로 출력할 수 있는 레이저 공진기와, 레이저 공진기에서 출력된 레이저빔을 라인빔으로 형성하는 광학계를 포함한다. A conductive material sintering apparatus according to one aspect of the present invention includes a laser light source, a laser resonator capable of selectively outputting a laser beam having two or more different wavelengths by changing the wavelength of the laser beam output from the laser light source, And an optical system for forming a laser beam outputted from the laser resonator into a line beam.
본 발명에 따른 도전성 물질 소결 장치는 다음과 같은 실시예들을 하나 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 레이저 공진기는 UV 레이저빔과 IR 레이저빔을 선택적으로 출력할 수 있다. The conductive material sintering apparatus according to the present invention may include one or more of the following embodiments. For example, the laser resonator can selectively output the UV laser beam and the IR laser beam.
레이저 공진기는 비선형 매질을 포함할 수 있다. The laser resonator may comprise a nonlinear medium.
광학계에서 출력된 레이저빔이 입사하는 빔스플리터를 추가로 포함하고, 빔스플리터를 투과한 레이저빔은 피가공물의 측면을 조사하고, 빔스플리터에서 반사된 레이저빔은 피가공물의 상면을 조사할 수 있다. The laser beam transmitted through the beam splitter irradiates the side surface of the workpiece and the laser beam reflected by the beam splitter can irradiate the upper surface of the workpiece .
빔스플리터에서 반사된 빛은 집속렌즈를 통과한 후 피가공물의 상면에 조사될 수 있다.  The light reflected from the beam splitter can be irradiated onto the upper surface of the workpiece after passing through the focusing lens.
피가공물의 상면에 형성된 패턴을 이용해서 패턴의 저항을 측정할 수 있는 저항측정기를 추가로 포함할 수 있다. And a resistance meter capable of measuring the resistance of the pattern using a pattern formed on the upper surface of the workpiece.
레이저 공진기는 피가공물의 서로 다른 두 개의 측면에 각각 배치될 수 있다. 또한, 레이저 공진기는 피가공물의 하나의 측면에 두 개 이상 배치될 수 있다. The laser resonator may be disposed on two different sides of the workpiece, respectively. Further, two or more laser resonators may be disposed on one side of the workpiece.
라인빔은 피가공물의 두께에 비해서 작게 형성될 수 있다. 또한, 라인빔의 가로 및 세로 방향 크기는 조정될 수 있다. The line beam can be formed smaller than the thickness of the workpiece. In addition, the horizontal and vertical size of the line beam can be adjusted.
본 발명의 일 측면에 따른 도전성 물질 소결 방법은, 하나의 레이저 광원을 이용하고, 제1 파장을 갖는 레이저빔을 라인빔으로 형성한 후 피가공물에 형성된 패턴에 조사해서 건조하는 단계와, 레이저 공진기를 이용해서 레이저 광원에서 출력되는 레이저빔의 파장을 제1 파장에서 제2 파장으로 변경하는 단계와, 제2 파장을 갖는 레이저빔을 라인빔으로 형성한 후 피가공물에 형성된 패턴에 조사해서 소결하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of sintering a conductive material, the method comprising: forming a laser beam having a first wavelength using a laser light source; irradiating the pattern with a pattern formed on a workpiece; Changing a wavelength of a laser beam output from the laser light source to a second wavelength using a laser beam source; forming a laser beam having a second wavelength by a line beam; irradiating the laser beam onto a pattern formed on the workpiece; .
본 발명에 따른 도전성 물질 소결 방법은, 제1 파장을 갖는 라인빔은 제1 방향으로 이동하면서 패턴을 건조하고, 제2 파장을 갖는 라인빔은 제1 방향과는 반대인 제2 방향으로 이동하면서 패턴을 소결할 수 있다. In the conductive material sintering method according to the present invention, the line beam having the first wavelength dries the pattern while moving in the first direction, and the line beam having the second wavelength moves in the second direction opposite to the first direction The pattern can be sintered.
본 발명은 도전성 물질에 대한 소결 시간을 줄일 수 있는 레이저를 이용한 도전성 물질 소결 장치 및 방법을 제공할 수 있다. The present invention can provide an apparatus and a method for sintering a conductive material using a laser capable of reducing a sintering time for a conductive material.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치가 패턴을 소결하는 과정을 예시하는 도면이다. 1 is a view illustrating a process of sintering a pattern of a conductive material sintering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에서 라인빔이 패턴을 스캔하는 상태를 예시하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which a line beam scans a pattern in FIG. 1; FIG.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치를 예시하는 도면이다.3 is a view illustrating a sintering apparatus for a conductive material according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에서 저항을 측정하는 상태를 예시하는 도면이다.Fig. 4 is a diagram illustrating a state in which the resistance is measured in Fig. 3. Fig.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치를 예시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating a sintering apparatus for a conductive material according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치를 예시하는 도면이다. 6 is a view illustrating a sintering apparatus for a conductive material according to a fourth embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 물질 소결 방법을 예시하는 도면이다. 7 is a view illustrating a method of sintering a conductive material according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout the specification and claims. The description will be omitted.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(100)가 패턴을 소결하는 과정을 예시하는 도면이고, 도 2는 도 1에서 라인빔(114)이 패턴을 스캔하는 상태를 예시하는 도면이다.FIG. 1 is a view illustrating a process of sintering a conductive material sintering apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 illustrates a state in which a line beam 114 scans a pattern in FIG. FIG.
참고로, 도 1에서 차폐부재(122)는 편의상 도시를 생략했다.1, the shielding member 122 is not shown for the sake of convenience.
본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(100)는 하나의 레이저 광원(116)을 이용해서 다른 종류의 파장을 출력할 수 있는 레이저 공진기(110)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(100)는 하나의 레이저 광원(116)을 이용해서 서로 다른 종류의 파장을 출력할 수 있기 때문에, 패턴(108)의 재질 또는 상태에 적합한 파장의 광원을 출력해서 스캔할 수 있다. 이로 인해, 본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(100)는 공정 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 패턴에 적합한 파장의 레이저빔을 조사함으로써 패턴의 특성(저항 등)을 향상할 수 있다. The conductive material sintering apparatus 100 according to the present embodiment is characterized in that it includes a laser resonator 110 capable of outputting different kinds of wavelengths by using one laser light source 116. Therefore, since the conductive material sintering apparatus 100 according to the present embodiment can output different kinds of wavelengths using one laser light source 116, the light source having a wavelength suitable for the material or state of the pattern 108 Can be output and scanned. Accordingly, the conductive material sintering apparatus 100 according to the present embodiment can shorten the processing time, and can improve the pattern characteristics (resistance, etc.) by irradiating a laser beam of a wavelength suitable for the pattern.
본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(100)는 하나의 레이저 광원(116)을 포함한다. 레이저 광원(116)은 패턴(108)을 소결하기 위한 레이저를 출력한다. 레이저 광원(116)에서 출력되는 레이저는 DPSS(Diode Pump Solid State) 레이저, 펄스 레이저, CW(Continuous Wave) 레이저 또는 Nd:YAG 레이저 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 레이저 광원(116)에서 출력되는 레이저의 파장은 500nm 이상 및 1550nm 이하에 해당할 수 있다. 또한, 레이저 광원(110)에서 출력되는 레이저의 에너지는 100w/㎠ 이상 및 10,000w/㎠ 이하에 해당할 수 있다. The conductive material sintering apparatus 100 according to the present embodiment includes one laser light source 116. The laser light source 116 outputs a laser for sintering the pattern 108. The laser output from the laser light source 116 may be any one of a Diode Pump Solid State (DPSS) laser, a pulsed laser, a CW (continuous wave) laser, or an Nd: YAG laser. The wavelength of the laser output from the laser light source 116 may correspond to not less than 500 nm and not more than 1,550 nm. Further, the energy of the laser output from the laser light source 110 may correspond to 100 w / cm 2 or more and 10,000 w / cm 2 or less.
본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(100)는 레이저 공진기(110)를 포함한다. 레이저 공진기(110)는 레이저 광원(116)에서 출력된 레이저빔의 파장 및 주파수를 변경해서, 하나의 레이저 광원(116)을 이용해서 다수 개의 파장을 갖는 레이저빔이 출력될 수 있게 한다. The conductive material sintering apparatus 100 according to the present embodiment includes a laser resonator 110. The laser resonator 110 changes the wavelength and frequency of the laser beam output from the laser light source 116 so that a laser beam having a plurality of wavelengths can be output using one laser light source 116.
레이저 공진기(110)는 레이저빔의 주파수 변경을 위해서 비선형 매질(nonlinear optical medium)을 이용할 수 있다. 비선형 매질은 예를 들면 KTP(Potassium Titanyl Phosphate)로서 입사빔의 주파수를 두 배 및 파장을 1/2로 만드는 2차 조화파(Second harmonic generation)을 발생시킨다. 따라서 비선형 매질에 입사한 기본파의 파장이 1064nm인 경우, 비선형 매질을 통과한 2차 조화파의 파장은 532nm가 될 수 있고, 두 파의 위상 속도를 맞추어 주는 위상접합 방법을 이용해서 굴절률이 서로 같게 할 수 있다. The laser resonator 110 may use a nonlinear optical medium for changing the frequency of the laser beam. The nonlinear medium is, for example, KTP (Potassium Titanyl Phosphate), which generates a second harmonic generation which doubles the frequency of the incident beam and halves the wavelength. Therefore, when the wavelength of the fundamental wave incident on the nonlinear medium is 1064 nm, the wavelength of the second harmonic wave passing through the nonlinear medium can be 532 nm, and the phase conjugation method of matching the phase velocities of the two waves, Can be equal.
레이저 공진기(110)가 사용하는 비선형 매질은 BBO(Beta Barium Borate) 크리스탈 또는 LBO(Lithium Triborate) 크리스탈을 이용할 수 있다. 이와 같은 BBO 크리스탈 또는 LBO 크리스탈은 3차 조화파(third harmonic generation, UV 계열) 생성에 이용될 수 있다. The nonlinear medium used by the laser resonator 110 may be a BBO (Beta Barium Borate) crystal or an LBO (Lithium Triborate) crystal. Such BBO crystals or LBO crystals can be used to generate the third harmonic generation (UV series).
레이저 공진기(110)는 하나의 레이저 광원(116)에서 나온 레이저빔의 파장을 서로 다른 두 개 이상의 파장으로 변경해서 각각을 선택적으로 출력할 수 있다. 도 1에서는 레이저 공진기(110)가 서로 다른 3개의 파장(예를 들면, IR 계열인 1030nm, 가시광 계열인 515nm, UV 계열인 343nm)을 선택적으로 형성해서 출력할 수 있다. The laser resonator 110 can change the wavelength of the laser beam emitted from one laser light source 116 to two or more different wavelengths and selectively output each of the wavelengths. In FIG. 1, the laser resonator 110 can selectively generate and output three different wavelengths (for example, 1030 nm of IR series, 515 nm of visible light series, and 343 nm of UV series).
레이저 공진기(110)에서 출력될 수 있는 레이저빔의 파장은 가공하고자 하는 패턴(108)의 재질 및 상태에 따라서 변경될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 예시된 바와 같이, 도전성 물질을 피가공물(102)의 측면(104)에 프린팅한 직후에는 일정 정도 유동성을 갖기 때문에, IR 계열에 해당하는 1030nm의 파장을 갖는 레이저빔으로 파장 변경해서 프린팅된 패턴(108)을 제1 방향(도 1에서는 좌에서 우 방향)으로 스캔할 수 있다. 이로 인해, 패턴(108)이 건조 또는 가경화될 수 있다. The wavelength of the laser beam that can be output from the laser resonator 110 can be changed according to the material and condition of the pattern 108 to be processed. For example, as illustrated in FIG. 1, since a conductive material is fluidized to a certain degree immediately after printing on the side surface 104 of the workpiece 102, a laser beam having a wavelength of 1030 nm corresponding to the IR series It is possible to scan the printed pattern 108 in a first direction (from left to right in FIG. 1) by changing the wavelength. As a result, the pattern 108 can be dried or hardened.
패턴(108)의 건조 또는 가경화가 완료된 후 레이저 공진기(110)는 UV 계열인 343nm의 파장을 갖는 레이저빔으로 변경해서 건조된 패턴(108)을 제2 방향(도 1에서는 우에서 좌 방향)으로 스캔할 수 있다. 이로 인해, 패턴(108)이 완전히 소결될 수 있다. After drying or hardening of the pattern 108 is completed, the laser resonator 110 is changed to a laser beam having a wavelength of 343 nm which is a UV system, and the dried pattern 108 is moved in the second direction (right to left direction in FIG. 1) Can be scanned. As a result, the pattern 108 can be completely sintered.
종래에는 도전성 물질을 프린팅 한 후 오븐(oven) 등을 이용해서 건조하고 다시 레이저빔을 이용해서 소결하였다. 그러나 본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(100)는 도전성 물질의 건조(가경화) 및 소결을 모두 수행할 수 있기 때문에, 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있게 된다.Conventionally, a conductive material is printed, dried using an oven or the like, and then sintered using a laser beam. However, since the conductive material sintering apparatus 100 according to the present embodiment can perform both the drying (hardening) and sintering of the conductive material, the processing time and cost can be reduced.
레이저 공진기(110)의 상세한 구성은 대한민국 등록특허공보 제120728호 및 일본공개특허공보 제2008-058947호 등에 기재되어 있기 때문에, 상세한 설명은 생략하기로 한다. The detailed configuration of the laser resonator 110 is described in Korean Patent Registration No. 120728 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2008-058947, and therefore a detailed description thereof will be omitted.
본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(100)는 광학계(120)를 포함한다. 광학계(120)는 레이저 공진기(110)에서 출력된 레이저를 라인빔(line beam)(114)으로 형성한다. 라인빔(114)의 빔 쉐이프(beam shape)는 1:1~10:1의 범위에서 형성될 수 있다. 특히, 라인빔(114)의 빔쉐이프는 길이 2mm 및 폭 1mm와 같이 2:1 이상으로 형성될 수 있다. The conductive material sintering apparatus 100 according to the present embodiment includes an optical system 120. The optical system 120 forms the laser beam output from the laser resonator 110 as a line beam 114. The beam shape of the line beam 114 may be formed in a range of 1: 1 to 10: 1. In particular, the beam shape of the line beam 114 may be formed to be 2: 1 or more, such as 2 mm in length and 1 mm in width.
라인빔(114)의 길이는 소결하고자 하는 패턴(108)에 비해서 길게 형성될 수 있다. 따라서 라인빔(114)은 패턴(108)의 전면(全面)을 커버할 수 있기 때문에, 1회 조사에 의해서도 패턴(108)을 건조 또는 소결할 수 있다. 물론, 라인빔(114)은 소결하고자 하는 패턴(108)의 길이에 대응해서 그 길이가 결정될 수 있다. The length of the line beam 114 may be longer than the pattern 108 to be sintered. Therefore, since the line beam 114 can cover the entire surface of the pattern 108, the pattern 108 can be dried or sintered by a single irradiation. Of course, the length of the line beam 114 can be determined corresponding to the length of the pattern 108 to be sintered.
일반적인 스팟 레이저의 빔 균일도는 가우시안 형태를 나타내므로 빔의 중심 부위와 외곽 부위가 다른 빔의 에너지를 갖는다. 시료의 균일한 소결을 위해서는 에너지가 균일한 형상을 가져야 시료의 위치에 상관 없이 메탈 잉크와 같은 도전성 물질의 소결이 균등하게 이루어져 균일한 전기적 저항을 만들 수 있다. 본 출원에서 제시하는 라인빔의 형상도 80% 이상의 균일한 빔균일도를 나타내며 빔프로파일러 등으로 이를 측정 관리 한다. 80% 이하일 경우 시료의 위치에 따른 메탈 잉크의 소결 정도 차이가 발생하여 전기적 저항 특성 차이가 50% 이상 발생 할 수 있다. Since the beam uniformity of a typical spot laser is Gaussian, the center and outer portions of the beam have different beam energies. In order to uniformly sinter the sample, the energy must have a uniform shape so that the sintering of the conductive material such as the metal ink can be uniformly performed irrespective of the position of the sample, and uniform electrical resistance can be produced. The shape of the line beam proposed in this application also exhibits a uniform beam uniformity of 80% or more and is measured and managed by a beam profiler or the like. If it is less than 80%, there is a difference in sintering degree of the metal ink depending on the position of the sample, so that a difference in electric resistance characteristics may occur by more than 50%.
레이저 라인빔의 에너지 균일도를 높이기 위해서 빔 균질화 장치(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. A beam homogenizer (not shown) may be provided to increase the energy uniformity of the laser line beam.
피가공물(102)은 디스플레이 패널에 해당할 수 있고, 패턴(108)은 디스플레이 패널의 측면(104)에 형성될 수 있다. 패턴(108)은 피가공물(102)의 측면(104)에 프린팅 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. The workpiece 102 may correspond to a display panel and the pattern 108 may be formed on a side 104 of the display panel. The pattern 108 may be formed on the side surface 104 of the workpiece 102 by printing or the like.
도전성 물질은 메탈 잉크(metal ink), 메탈 페이스트(metal paste) 또는 메탈 파우더(metal powder) 중 어느 하나에 해당할 수 있다. 메탈 잉크 및 메탈 파우더에는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni)과 같은 도전성 물질이 적어도 하나 포함될 수 있다. The conductive material may correspond to one of a metal ink, a metal paste, and a metal powder. The metal ink and the metal powder may include at least one conductive material such as copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), and nickel (Ni)
도전성 물질은 0.1 이상 및 20㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다. 도전성 물질이 0.1㎛ 미만의 두께를 갖고 형성되는 경우 패턴의 하부에 해당하는 피가공물에 손상이 발생할 수 있다. 또한, 도전성 물질의 두께가 20㎛를 초과하는 경우 레이저 라인빔의 조사에 의해서도 기포 발생 등의 불량으로 인해 소결이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. The conductive material may be formed to a thickness of 0.1 or more and 20 占 퐉 or less. If the conductive material is formed with a thickness of less than 0.1 占 퐉, the workpiece corresponding to the lower portion of the pattern may be damaged. In addition, when the thickness of the conductive material exceeds 20 탆, sintering may not be performed properly due to defects such as bubbling even when the laser beam is irradiated.
패턴(108)은 도전성 물질을 패드 프린팅(pad printing), 스크린 프린팅(screen printing), 메탈 마스크 프린팅(metal mask printing), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 그라비아 프린팅(gravure printing), 오프셋 프린팅(offset printing) 중 어느 하나에 의해서 프린팅 함으로써 형성될 수 있다. 패턴(108)이 프린팅된 직후에는 일정 정도의 유동성을 갖기 때문에, 레이저를 이용해서 건조(가경화)를 수행할 수 있는데, 이때 사용되는 레이저빔의 파장은 IR 계열에 해당하는 1030nm에 해당할 수 있다. The pattern 108 may be formed by patterning a conductive material using a patterning process such as pad printing, screen printing, metal mask printing, inkjet printing, gravure printing, offset printing ). ≪ / RTI > Since the pattern 108 has a certain degree of fluidity immediately after printing, it is possible to perform drying (hardening) by using a laser. In this case, the wavelength of the laser beam used may correspond to 1030 nm corresponding to the IR series have.
도 2를 참고하면, 라인빔(114)은 패턴(108)에 비해서 길게 형성되기 때문에, 피가공물(102)의 다른 부분이 라인빔(114)에 의해서 손상되는 것을 방지하기 위해서 차폐부재(122)를 구비할 수 있다. 차폐부재(122)는 레이저 라인빔(114)을 투과시키지 않고 대부분 분산 또는 산란시키는 재질에 의해서 형성될 수 있다. 예를 들면, 차폐부재(122)는 레이저빔이 투과하는 석영(quartz)으로 이루어진 기판의 표면을 화학적 에칭 또는 샌드블라스트(sandblast)에 의해서 표면에 미세한 요철을 형성함으로써 제작될 수 있다. 차폐부재(122)에 의해서 라인빔(114)이 피가공물(102)에서 소결하고자 하는 부분 이외의 부분에 손상을 주는 것을 방지할 수 있다. 2, since the line beam 114 is formed longer than the pattern 108, in order to prevent the other part of the workpiece 102 from being damaged by the line beam 114, . The shielding member 122 may be formed of a material that does not transmit the laser line beam 114 but disperses or scatters most of the laser line beam 114. For example, the shielding member 122 can be manufactured by chemically etching the surface of a substrate made of quartz through which a laser beam is transmitted, or by forming fine irregularities on the surface by sandblasting. It is possible to prevent the line beam 114 from being damaged by the shielding member 122 other than the portion to be sintered by the workpiece 102. [
피가공물(102)의 상면 또는 하면에는 편광 필름(polarizer film)이 부착될 수 있다. 라인빔(114)이 피가공물(102)의 두께에 비해서 큰 경우에는 라인빔(114)에 의해서 편광 필름이 손상될 수 있다. 따라서 라인빔(114)의 길이는 디스플레이 패널과 같은 피가공물(102)의 두께에 비해서 작게 형성될 수 있다. A polarizer film may be attached to the upper surface or the lower surface of the work 102. If the line beam 114 is larger than the thickness of the workpiece 102, the polarizing film may be damaged by the line beam 114. Therefore, the length of the line beam 114 can be made smaller than the thickness of the workpiece 102 such as the display panel.
라인빔(114)은 직사각 형상을 가질 수 있다. 라인빔(114)의 가로 및 세로 방향 크기를 조정될 수 있다. 예를 들면, 광학계(120) 내부에 구비된 렌즈(도시하지 않음)의 배치 간격 등을 조정함으로써, 라인빔(114)의 가로 및 세로 방향 크기를 조정할 수 있다. The line beam 114 may have a rectangular shape. The horizontal and vertical size of the line beam 114 can be adjusted. For example, the horizontal and vertical sizes of the line beam 114 can be adjusted by adjusting the arrangement intervals of lenses (not shown) provided in the optical system 120. [
라인빔(114)의 가로 방향 길이를 자동으로 조정함으로써 소결을 위한 시간(tact time)을 조정할 수 있다. 또한, 라인빔(114)의 세로 방향 길이를 자동으로 조정함으로써 피가공물(102)에 해당하는 패널의 글라스 두께 변화에 대응할 수 있다. The tact time for sintering can be adjusted by automatically adjusting the length of the line beam 114 in the transverse direction. In addition, by adjusting the longitudinal length of the line beam 114 automatically, it is possible to cope with a change in the glass thickness of the panel corresponding to the workpiece 102. [
차폐부재(122)는 라인빔(114)의 이동 방향(도 2에서 화살표 방향)을 따라서 배치되고 패턴(108)의 양단부에 대해 일정한 간격을 갖고 배치될 수 있다. 또한, 차폐부재(122)는 패턴(108)의 상부 및 하부에 각각 배치될 수 있지만, 상부 또는 하부 중 일 측에만 배치될 수도 있다. 이와 같은 차폐부재(122)를 이용함으로써 패턴(108)의 크기에 대응해서 라인빔(114)의 크기를 조정해야 하는 번거로움을 해소할 수 있다. The shielding member 122 may be disposed along the moving direction of the line beam 114 (the direction of the arrow in FIG. 2) and may be disposed at regular intervals with respect to both ends of the pattern 108. Further, the shielding member 122 may be disposed at the upper and lower portions of the pattern 108, respectively, but may be disposed only at one side of the upper portion or the lower portion. By using such a shielding member 122, the trouble of adjusting the size of the line beam 114 corresponding to the size of the pattern 108 can be solved.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(200)를 예시하는 도면이고, 도 4는 도 3에서 저항측정기(150)를 이용해서 저항을 측정하는 상태를 예시하는 도면이다.FIG. 3 is a view illustrating a conductive material sintering apparatus 200 according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a resistance is measured using the resistance meter 150 in FIG.
도 3 내지 도 4를 참고하면, 제2 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(200)는 피가공물(102)의 측면(104)은 물론 상면(106)에 형성된 패턴(108)을 동시에 소결할 수 있는 것을 특징으로 한다. 제2 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(200)는 제1 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(100)과 구성이 동일하고, 다만 레이저빔을 부분적으로 반사하기 위한 빔스플리터(130)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 3 to 4, the conductive material sintering apparatus 200 according to the second embodiment can simultaneously sinter the pattern 108 formed on the upper surface 106 as well as the side surface 104 of the workpiece 102 . The conductive material sintering apparatus 200 according to the second embodiment has the same structure as the conductive material sintering apparatus 100 according to the first embodiment except that it has a beam splitter 130 for partially reflecting the laser beam .
빔스플리터(130)는 광학계(120)에서 출력된 라인빔의 일부는 투과시키고 나머지는 반사시킨다. 빔스플리터(130)를 투과한 라인빔은 피가공물(102)의 측면(104)에 형성된 패턴(108)을 건조 또는 소결할 수 있다. 또한, 빔스플리터(130)에 의해 반사된 라인빔은 피가공물(102)의 상면(106)에 형성된 패턴(108)을 건조 또는 소결할 수 있다. 빔스플리터(130)에 의해 반사된 라인빔은 반사렌즈(132, 134)를 거쳐서 집속렌즈(136)에 의해 포커싱되어 패턴(108)에 조사된다. The beam splitter 130 transmits a part of the line beam output from the optical system 120 and reflects the other. The line beam transmitted through the beam splitter 130 can dry or sinter the pattern 108 formed on the side surface 104 of the workpiece 102. [ In addition, the line beam reflected by the beam splitter 130 can dry or sinter the pattern 108 formed on the upper surface 106 of the workpiece 102. The line beam reflected by the beam splitter 130 is focused on the pattern 108 by the focusing lens 136 via the reflection lenses 132 and 134.
도전성 물질을 피가공물(102)의 측면(104)에 프린팅 등에 의해서 형성하는 과정에서, 도전성 물질은 상면(106) 및/또는 하면(도면부호 없음)에 부분적으로 도포될 수 있다. 이와 같이 피가공물(102)의 상면(106) 및/또는 하면에 부분적으로 도포된 도전성 물질은 건조 및/또는 소결될 필요가 있다. 본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(200)는 피가공물(102)의 상면 등에 형성된 도전성 물질을 건조 및/또는 소결하기 위해서 별도의 레이저 광원 또는 라인빔 형성을 위한 광학계(120)를 이용하지 않고, 빔스플리터(130)를 이용해서 라인빔을 부분적으로 분배해서 사용하는 것을 특징으로 한다. In the process of forming the conductive material on the side surface 104 of the workpiece 102 by printing or the like, the conductive material may be partially applied to the upper surface 106 and / or the lower surface (not shown). As such, the conductive material partially applied to the upper surface 106 and / or lower surface of the workpiece 102 needs to be dried and / or sintered. The conductive material sintering apparatus 200 according to the present embodiment does not use an optical system 120 for forming a separate laser light source or line beam in order to dry and / or sinter a conductive material formed on the upper surface of the workpiece 102 , And a beam splitter (130) is used to partially distribute the line beam.
광학계(120)에서 출력된 레이저빔의 약 98%는 빔스플리터(130)를 투과해서 측면(104)을 건조 및/또는 소결할 수 있고, 나머지 2%는 빔스플리터(130)에서 반사되어 상면(106) 또는 하면을 건조 및/또는 소결할 수 있다. 피가공물(102)의 상면(106)에 형성된 패턴(108)은 측면(104)에 형성된 패턴(108)에 비해서 크기가 작기 때문에 집속렌즈(136)에 의해서 포커싱되고, 이로 인해 레이저빔의 적은 부분을 사용하는 것이 가능하다.Approximately 98% of the laser beam output from the optical system 120 can be transmitted through the beam splitter 130 to dry and / or sinter the side 104 and the remaining 2% can be reflected from the beam splitter 130 106) or the lower surface can be dried and / or sintered. The pattern 108 formed on the upper surface 106 of the workpiece 102 is focused by the focusing lens 136 because the pattern 108 formed on the upper surface 106 of the workpiece 102 is smaller in size than the pattern 108 formed on the side surface 104, Can be used.
도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(200)는 저항측정기(150)를 포함할 수 있다. 저항측정기(150)는 피가공물(102)의 상면(106) 및 하면에 형성된 패턴(108)과 전기적으로 접촉하면서 패턴(108)의 저항을 소결이 완료된 후 측정할 수 있다. Referring to FIG. 4, the conductive material sintering apparatus 200 according to the present embodiment may include a resistance meter 150. The resistance measuring device 150 can measure the resistance of the pattern 108 after the sintering is completed while making electrical contact with the upper surface 106 of the workpiece 102 and the pattern 108 formed on the lower surface.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(300)를 예시하는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a conductive material sintering apparatus 300 according to a third embodiment of the present invention.
도 5를 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(300)는, 피가공물(102)의 서로 다른 두 개의 측면(104) 위치에 각각 광학계(120)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 레이저 라인빔(114)을 출력하는 광학계를 x 및 y축에 각각 배치함으로써, 본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(300)는 피가공물(102)의 두 개의 측면(104)을 동시에 건조 또는 소결할 수 있어서 가공 시간을 절감할 수 있다. 각각의 광학계(120)는 상호 연동해서 작동하거나 또는 독립적으로 작동할 수 있다. 또한, 각각의 광학계(120)는 하나의 레이저 광원(116) 및 하나의 레이저 공진기(110)를 공유할 수 있다. 5, the conductive material sintering apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention is characterized in that an optical system 120 is provided at each of two different side surfaces 104 of the workpiece 102 . By disposing the optical system for outputting the laser line beam 114 on the x and y axes as described above, the conductive material sintering apparatus 300 according to the present embodiment can simultaneously form the two side surfaces 104 of the workpiece 102 Drying or sintering can be performed, thereby reducing the processing time. Each optical system 120 can operate inter-operatively or independently. In addition, each optical system 120 may share one laser light source 116 and one laser resonator 110. [
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(400)를 예시하는 도면이다. 6 is a diagram illustrating a conductive material sintering apparatus 400 according to a fourth embodiment of the present invention.
도 6을 참고하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 도전성 물질 소결 장치(400)는, 피가공물(102)의 하나의 측면(104)에 대응해서 두 개 이상의 광학계(120)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 즉, 피가공물(102)의 하나의 측면(104)은 두 개 이상의 광학계(120)에 의해서 동시에 또는 연속적으로 처리될 수 있다. 이와 같이, 하나의 측면(104)에 레이저 라인빔(114)을 출력하는 두 개 이상의 광학계(120)를 배치함으로써 공정 시간을 줄일 수 있다. 6, the conductive material sintering apparatus 400 according to the fourth embodiment of the present invention includes two or more optical systems 120 corresponding to one side surface 104 of the workpiece 102 . That is, one side 104 of the workpiece 102 may be processed by two or more optical systems 120 simultaneously or sequentially. In this manner, the processing time can be reduced by disposing two or more optical systems 120 that output the laser line beam 114 on one side surface 104. [
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 물질 소결 방법을 예시하는 도면이다. 7 is a view illustrating a method of sintering a conductive material according to an embodiment of the present invention.
도 7를 참고하면, 도전성 물질 소결 방법은, 하나의 레이저 광원(116)을 이용한 도전성 물질 소결 방법으로서, 제1 파장을 갖는 레이저빔을 라인빔(114)으로 형성한 후 피가공물(102)에 형성된 패턴(108)에 조사해서 건조하는 단계와, 레이저 공진기(110)를 이용해서 레이저 광원(116)에서 출력되는 레이저빔의 파장을 제1 파장에서 제2 파장으로 변경하는 단계와, 제2 파장을 갖는 레이저빔을 라인빔(114)으로 형성한 후 피가공물(102)에 형성된 패턴(108)에 조사해서 소결하는 단계를 포함한다.7, a conductive material sintering method is a method of sintering a conductive material using one laser light source 116, in which a laser beam having a first wavelength is formed into a line beam 114, Irradiating the formed pattern (108) and drying it; changing the wavelength of the laser beam output from the laser light source (116) from the first wavelength to the second wavelength using the laser resonator (110) And then irradiating the pattern 108 formed on the workpiece 102 and sintering the pattern.
도 1을 참고하면, 도전성 물질의 프린팅에 의해서 형성된 패턴(108)에 대해서 적외선 계열에 해당하는 제1 파장(예를 들면, 1030nm)의 레이저 라인빔을 제1 방향(좌에서 우 방향)으로 스캐닝하면서 패턴(108)을 건조(가경화)한다. 이로 인해, 유동성을 갖는 패턴(108)은 건조 및 부분적으로 경화되어 유동성이 제거된다. 1, a laser beam of a first wavelength (for example, 1030 nm) corresponding to an infrared ray is scanned in a first direction (left to right direction) with respect to a pattern 108 formed by printing a conductive material The pattern 108 is dried (hardened). As a result, the pattern 108 having fluidity is dried and partly cured to remove fluidity.
패턴(108)에 대한 건조가 완료된 후 레이저공진기(110)를 이용해서 레이저빔의 파장을 제1 파장과는 다른 제2 파장(예를 들면, 343nm)로 변경한다. 이와 같은 제2 파장의 레이저 라인빔을, 제1 방향과는 반대인 제2 방향(도 1에서는 우에서 좌 방향)으로 스캐닝해서 패턴(108)을 소결한다. After the drying of the pattern 108 is completed, the wavelength of the laser beam is changed to a second wavelength (for example, 343 nm) different from the first wavelength by using the laser resonator 110. The laser beam of the second wavelength is scanned in a second direction opposite to the first direction (from right to left in FIG. 1) to sinter the pattern 108.
이와 같이, 본 실시예에 따른 도전성 물질 소결 방법은, 하나의 레이저 광원 및 레이저 공진기(110)를 이용해서 패턴에 대한 건조 및 소결을 모두 수행할 수 있기 때문에, 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있다. As described above, in the conductive material sintering method according to the present embodiment, since both drying and sintering of the pattern can be performed using one laser light source and the laser resonator 110, the process time and cost can be reduced .
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

Claims (12)

  1. 하나의 레이저 광원;One laser light source;
    상기 레이저 광원에서 출력된 레이저빔의 파장을 변경해서 두 개 이상의 다른 파장을 갖는 레이저빔을 선택적으로 출력할 수 있는 레이저 공진기;A laser resonator capable of selectively outputting a laser beam having two or more different wavelengths by changing a wavelength of the laser beam output from the laser beam source;
    상기 레이저 공진기에서 출력된 레이저빔을 라인빔으로 형성하는 광학계를 포함하는 도전성 물질 소결 장치.And an optical system for forming the laser beam outputted from the laser resonator into a line beam.
  2. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 레이저 공진기는 UV 레이저빔과 IR 레이저빔을 선택적으로 출력할 수 있는 것을 특징으로 하는 도전성 물질 소결 장치.Wherein the laser resonator is capable of selectively outputting a UV laser beam and an IR laser beam.
  3. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 레이저 공진기는 비선형 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 물질 소결 장치.Wherein the laser resonator comprises a nonlinear medium.
  4. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 광학계에서 출력된 레이저빔이 입사하는 빔스플리터를 추가로 포함하고,Further comprising a beam splitter through which a laser beam outputted from the optical system enters,
    상기 빔스플리터를 투과한 레이저빔은 피가공물의 측면을 조사하고, 상기 빔스플리터에서 반사된 레이저빔은 상기 피가공물의 상면을 조사하는 것을 특징으로 하는 도전성 물질 소결 장치.Wherein the laser beam transmitted through the beam splitter irradiates the side surface of the workpiece, and the laser beam reflected by the beam splitter irradiates the upper surface of the workpiece.
  5. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4,
    상기 빔스플리터에서 반사된 빛은 집속렌즈를 통과한 후 상기 피가공물의 상면에 조사되는 것을 특징으로 하는 도전성 물질 소결 장치.Wherein the beam reflected by the beam splitter is irradiated onto an upper surface of the workpiece after passing through a focusing lens.
  6. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4,
    상기 피가공물의 상면에 형성된 패턴을 이용해서 상기 패턴의 저항을 측정할 수 있는 저항측정기를 추가로 포함하는 도전성 물질 소결 장치.Further comprising a resistance meter capable of measuring a resistance of the pattern using a pattern formed on an upper surface of the workpiece.
  7. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 레이저 공진기는 피가공물의 서로 다른 두 개의 측면에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 도전성 물질 소결 장치.Wherein the laser resonator is disposed on two different sides of the workpiece.
  8. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 레이저 공진기는 피가공물의 하나의 측면에 두 개 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 도전성 물질 소결 장치.Wherein at least two laser resonators are disposed on one side of the workpiece.
  9. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 라인빔은 상기 피가공물의 두께에 비해서 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 도전성 물질 소결 장치.Wherein the line beam is formed to be smaller than a thickness of the workpiece.
  10. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 라인빔의 가로 및 세로 방향 크기를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 도전성 물질 소결 장치. Wherein a size of the line beam in the horizontal and vertical directions is adjustable.
  11. 하나의 레이저 광원을 이용한 도전성 물질 소결 방법에 있어서,In the conductive material sintering method using one laser light source,
    제1 파장을 갖는 레이저빔을 라인빔으로 형성한 후 피가공물에 형성된 패턴에 조사해서 건조하는 단계; 및Forming a laser beam having a first wavelength into a line beam, irradiating the pattern on the workpiece, and drying the pattern; And
    레이저 공진기를 이용해서 상기 레이저 광원에서 출력되는 레이저빔의 파장을 상기 제1 파장에서 제2 파장으로 변경하는 단계;Changing a wavelength of the laser beam output from the laser light source from the first wavelength to the second wavelength using a laser resonator;
    상기 제2 파장을 갖는 레이저빔을 라인빔으로 형성한 후 상기 피가공물에 형성된 상기 패턴에 조사해서 소결하는 단계를 포함하는 도전성 물질 소결 방법.Forming a laser beam having the second wavelength into a line beam, and irradiating and sintering the pattern formed on the workpiece.
  12. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11,
    상기 제1 파장을 갖는 라인빔은 제1 방향으로 이동하면서 상기 패턴을 건조하고,The line beam having the first wavelength is moved in the first direction to dry the pattern,
    상기 제2 파장을 갖는 라인빔은 상기 제1 방향과는 반대인 제2 방향으로 이동하면서 상기 패턴을 소결하는 것을 특징으로 하는 도전성 물질 소결 방법.And the line beam having the second wavelength is moved in a second direction opposite to the first direction to sinter the pattern.
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