스크린 프린팅에서의 계면유체역학적인 문제를 알루미나 나노입자를 물에 분산시킨 점성과 탄성을 갖는 모델잉크를 대상으로 실험적으로 연구하였다. 형상이 다른 스크린 패턴을 통과한 잉크를 젖음성이 다른 고체면에 인쇄될 때 인쇄형상에 대하여 연구한 결과 고체면에의 인쇄 형상은 단순히 스크린 패턴이나 평형상태의 접촉각에 의하여만 결정되지 않음을 알 수 있었다. 또한 오목한 모서리와 볼록한 모서리의 차이는 점도에 따라 달라짐을 볼 수 있었다. 특히 잉크의 탄성이 테두리의 형태에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
일반적으로 빌드업 다층 인쇄회로기판은 에칭, 도금등의 습식공정에 의해 제작이 이루어지므로 많은 장비와 많은 시간이 필요하게 된다. 이러한 습식공정은 양산에는 적합하지만 개발단계에서는 그리 적합하지 않은 방법이다. 본 연구에서는 스크린 인쇄기술을 도입하여 빌드업 다층 인쇄회로기판을 제작하여 보았다. 절연성 재료로는 광경화성수지 또는 열경화성수지를 사용하였으며 전도성 재료로는 전도성 페이스트를 사용하였다. 층간의 전기적 연결을 담당하는 비아와 회로를 형성하기 위해 스크린 인쇄공정을 통해 전도성 페이스트를 인쇄 하였다. 이러한 방법을 통해 제품의 개발 단계에서 기존의 빌드업 다층 인쇄회로기판 제작 공정과 비교하여 좀더 효율적인 방법을 제시하였다.
플렉소 인쇄란 오프셋, 그라비어, 레터프레스, 스크린과 같은 하나의 인쇄 방법이다. 플렉소 인쇄는 1890년도 영국에서 "아니린(Aniline)인쇄" 라는 이름으로 등장, 발전을 거듭해 1951년 미국에서 공식 명칭을 공모, 1952년에 이르러 현재 사용하고 "Flexography" 라는 명칭을 얻게 되었다.
결정질 실리콘 태양전지의 전면전극은 수광면적을 극대화하면서도 전기적 저항을 최소화하기 위하여 미세하면서도 높은 종횡비로 형성되어야 한다. 기존의 전면전극 형성공정은 스크린 인쇄가 이용되었으나, 스크린 제판 개구부의 선폭보다 인쇄된 전극의 선폭이 1.3~2.2 배 넓게 형성되는 문제 때문에 $40{\mu}m$ 급 미만의 미세전극을 형성하기 위해서는 스크린 제판의 개구부는 $30{\mu}m$ 이하여야 한다. 그러나, 개구부가 미세화될수록 인쇄압력의 증가, 실버 페이스트 전이 불량률 상승 및 메쉬 마크로 인한 전극의 전기적 저항 상승과 같은 문제들이 발생한다. 본 연구에서는 스크린 인쇄를 대체하기 위한 차세대 인쇄방식으로서 스크류 펌프방식의 디스펜싱 인쇄를 소개하고, 기존 인쇄방식과 차별화되는 점들에 대해 논의하도록 한다.
(주)고모리코포레이션은 지난 1월30일 서울 인쇄정보센터 강당에서 '인쇄기술 세미나'를 개최했다. 이날 세미나는 고모리 외에도 TOKA잉크, 일본프린팅아카데미, 다이니폰스크린코리아 등에서 강사가 참여해 최신 기술정보를 제공했다. 이날 발표된 4개 주제의 강연을 요약, 정리해 소개한다.
요즘의 라벨은 웬만한 예술작품보다 미적으로 수려한 경우가 많다. 아울러 스크린 인쇄로 제작됐던 다양한 인쇄응용이 디지털 인쇄의 확대와 다양한 후가공 공정으로 실현되고 있다. 디지털 인쇄 방식으로 라벨을 제작하기 위해서는 인쇄기는 물론이고 토너나 잉크, 바니시, 적당한 응용소재, 필요 소프트웨어 솔루션, 알맞은 후가공 장비에 이르기까지 많은 기자재와 부품을 필요로 한다. 최고의 라벨 및 패키지 솔루션은 이러한 모든 조건이 갖춰졌을 때 성공적으로 실현된다.
본 연구에서는 Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) 무연솔더의 최적 인쇄성을 위한 PCB 및 마스크설계, 스크린프린팅 공정변수의 최적값을 실험계획법을 통해 평가하였다. 사용된 칩은 가로 0.4mm 세로 0.2mm의 0402 MLCC칩이며, 사용된 시험보드는 OSP 표면처리된 PCB이었다. 인쇄성을 판단하기 위한 공정인자는 금속마스크 두께, 마스크홀 크기, 패드크기 및 모양, 인쇄각도, 인쇄속도, 판분리속도이었다. ANOVA분석을 통해 주인자를 파악하였으며, 인쇄성에 영향을 미치는 주인자는 마스크두께와 인쇄각도임이 확인되었다. 그 후 중심 합성법을 이용하여 인쇄성 최적 조건을 확인하였다. 결과로 나타난 등고선/표면도를 통해, 마스크두께가 작을 때에는 인쇄각도가 작아야 높은 인쇄성을 갖으며, 또한 마스크 두께가 클 경우에는 인쇄각도가 커야 높은 인쇄성을 가짐을 알 수 있었다. 추가실험을 통해서 인쇄성 표면도의 정확도를 확인하였으며, 실험값은 표면도에서 표시된 인쇄성값과 비슷함을 알 수 있었다. 또한, 인쇄성이 낮은 영역과 높은 영역에서 접합강도값을 측정하였으며, 인쇄성이 좋은 영역에서 접합강도도 높음을 알 수 있었다.
현재 결정질 실리콘 태양전지의 전 후면 전극의 형성은 스크린 프린팅 방법이 주를 이루고 있다. 스크린 프린팅 방법은 쉽고 빠르게 인쇄가 가능한 반면 단가가 높고 금속 페이스트에 첨가된 여러 혼합물에 의해서 전극과 기판 사이의 저항이 크다는 단점이 있다. 본 논문에서는 스크린 프린팅 방법으로 태양전지의 seed layer를 인쇄하고, Cu도금을 진행함으로써 태양전지의 전기적 특성을 비교하였다. 주요 전극 형성을 Cu 도금을 사용함으로써 전극과 기판사이의 저항을 감소시키고 값비싼 Ag페이스트를 값싼 Cu로 대체함으로써 가격을 낮출 수 있는 장점이 있다. 실험에 사용된 Si 웨이퍼 특성은 $156{\times}156$ mm2, 200 ${\mu}m$, 0.5-3.0 ${\Omega}{\cdot}cm$ and p-type 웨이퍼를 사용하였다. 웨이퍼는 표면조직화, p-n접합 형성, 반사방지막 코팅을 하였으며 스크린 프린팅 방법을 이용해 전 후면 전극을 인쇄하고 열처리 과정을 통해 전극을 형성하였다. 이 후 전면에 Cu도금을 실행하여 태양전지를 완성하였다. 완성된 태양전지는 솔라 시뮬레이터 및 TLM패턴을 이용하여 전기적 특성을 분석하였으며, SEM과 linescan, 광학현미경 등을 이용하여 전극을 분석하였다.
주로 출판계에서 발포인쇄라고 하는 것은 실제로 발포를 시키는 것이 아니라 에폭시잉크, UV잉크, 반짝이 원료 등을 혼합해 책표지 등에 스크린인쇄를 하는 것을 말한다. 출판용 발포인쇄는 손으로 만졌을 때의 오목 볼록한 느낌을 전해주는 효과와 함게 반짝이 원료나 향기 원료 등을 첨가해 특수한 효과를 내기도 한다. 특히 입체감이 살아있어 아동용이나 어린이용 도서에 많이 이용된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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