• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.64.2-64.2
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• 2012

전자산업에서 소자를 제작하는 핵심공정으로써, 패턴을 형성하는 방식은 식각 마스크를 통해 이루어진다. 공정 순서는 원하는 물질을 증착한 후 사진공정 (photolithograpy)을 통하여 원하는 패턴의 감광제 식각마스크 (etch mask)를 형성하게 된다. 이후, 습식식각이나 건식식각을 통하여 물질의 불필요한 부분을 제거한 후 최종적으로 감광제 식각마스크를 제거하여 원하는 물질의 패턴을 얻게 된다. 최근에 소개된 잉크젯 프린팅 기술 (inkjet printing technology)은 나노 잉크를 이용하여 사진공정과 식각공정을 이용하지 않고, 직접 나노잉크를 분사하여 패턴을 형성하는 방법으로, 패터닝 공정을 단순화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 각종 전자 산업의 환경오염물을 획기적으로 줄일 수 있는 친환경기술이다. 특히, OLED, O-TFT, RF-ID, PCB 분야 등 다양한 전자산업분야의 제조기술로서 응용하고자, 전도성 폴리머나 실버 (silver) 나노파티클 잉크를 이용한 전도성 라인 패터닝 (line patterning)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 강연에서는 친환경 생산공정기술 측면에서의 잉크젯기술을 분석하고, 기술의 구성요소, 응용분야, 기술 동향에 관해서 소개하고, 또한 현재 한국생산기술연구원에 진행하고 있는 잉크젯 프린팅 기술 기반의 인쇄전자 분야에 관한 내용을 소개한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권2호
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• pp.1-12
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• 2023

전 세계적 모바일 스마트 기기 혁명은 사람이 접하는 모든 공간에서 독립된 형태의 전기회로를 요구하고 있으며, 전자기기간 연결된 사물인터넷의 구현은 사용자 측면에서 운용이 쉽고 지속 가능한 디지털 생태계 인프라 구축에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 이러한 기술은 자동차 전장품, 가정용 가전제품 및 웨어러블 기기의 생산 기술 발전으로 이어지고 있으며, 특히 최근 소개된 인몰드 전자기기(in-mold electronics, IME)는 기존의 대량 공정의 장점을 극대화할 수 있는 기술로 대두되고 있다. 이 기술은 평평한 2차원 기판에 기능성 잉크를 인쇄하고, 3차원 형상으로 열/사출 성형하여 경량화 및 저비용으로 장치를 생산해내는 경제성 강점을 이유로 산업적인 가치를 평가받고 있다. 본 논문에서는 인몰드 전자 장치의 제조기술 및 응용 측면에 대한 가장 최신의 국내외 연구 그룹에서 제안된 기술 개발을 소개하고자 한다. 신체 표면상에서 독립된 형태의 바이오센서 전자소자의 운용을 위한 생체 모사 기술, 에너지 소자, 생체신호 모니터링 센서들을 인몰드 기술로 구현하는 기술 및 장치 구성은, 4차 산업혁명과 함께 성장 중인 유연인쇄전자 기술과 융합되어 회로 기판 제조기술의 혁신을 가져올 것으로 기대된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.12.2-12.2
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• 2009

전자 디스플레이 산업의 중요성과 미래사회에서 요구되는 정보기기로써 유연한 기판을 사용한 소자에 대한 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이들 산업에 응용되기 위해서는 저비용, 고생산 공정이 요구되고 있다. 이를 위해 인쇄전자 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 금속배선은 모든 소자의 기본이면서 낮은 저항과 높은 신뢰성을 동시에 요구하고 있어 인쇄전자 기술이 해결해야 할 가장 어려운 난제 중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 낮은 저항과 높은 신뢰성을 만족시킬 수 있는 새로운 금속배선 공정으로서 폴리이미드 필름을 초발수 처리한 후 친수 패턴을 하여 전도성 잉크에 함침함으로서 친수 패턴을 따라 금속배선이 이루어 지도록 하는 방법을 제안하고자 한다. 폴리이미드 필름의 표면을 플라즈마 처리하여 표면에 나노돌기를 형성시키고 불소기를 함유한 코팅층을 형성시킴으로써 물에 대한 접촉각이 $150^{\circ}$이상이 되도록 초발수 처리할 수 있었다. 초발수 처리된 폴리이미드 기판에 쉐도우 마스크를 사용하여 UV조사함으로써 조사된 부분만 친수성을 가지는 패턴을 형성하였다. 이렇게 친수 패턴이 제작된 초발수 폴리이미드 유연기판을 실버잉크에 함침함으로써 선폭 $200{\mu}m$를 가지는 금속배선을 형성시켰다. 형성된 금속배선의 단면 형상을 측정하였으며, 열처리를 통하여 비저항이 $30{\mu}{\Omega}$-cm를 얻을 수 있었다. 통상 1회의 함침으로는 금속배선의 두께가 150nm정도로 금속배선으로 사용하기에는 얇아 배선의 두께를 증가시키기 위하여 수 회 함침을 시도하여 $2{\mu}m$의 두께로 증가시킬 수 있었다. 이때 선폭과 선간 간격은 크게 변하지 않고 두께만 증가시킬 수 있었다. 이는 금속배선을 형성한 후에도 폴리이미드 유연기판의 초발수성은 그대로 유지되어 여러번 함침할 때 잉크가 이미 형성된 배선에만 묻게 되어 두께는 증가하나 선폭과 선간 간격은 증가하지 않는 것으로 판단된다. 사용한 실버잉크는 실버의 함량은 10~20wt%인 수계 잉크였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권8호
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• pp.17-20
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• 2008

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.119-120
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• 2011

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권2호
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• pp.61-67
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• 2002

최근 전자제품의 경박단소화 추세는 전자기기의 크기와 가격의 감소를 이끌어냈으며, 이러한 추세는 당분간 지속될 전망이다. 이에 따라 내장형 수동소자기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 내장형 축전기 제조기술의 핵심은 높은 유전상수를 갖는 재료를 저온에서 인쇄회로판 위에 형성하는 것이다. 본 고에서는 내장형 축전기용 유전재료로 사용되는 재료들에 관하여 간략하게 소개하고자 한다.

• 한국레이저가공학회지
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• 제17권4호
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• pp.20-23
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• 2014

In printed electronics, printing rolls are used to transfer electronic ink onto a flexible substrate. Generally printing rolls are patterned in microscale by the indirect laser method. Since based on the wet etch process, the indirect method is neither environment-friendly nor suitable for making a printing roll with patterns narrower than $20{\mu}m$. In this paper, we have directly engraved micro-patterns into a Zn-coated metal specimens using a picosecond laser in order both to engrave $10{\mu}m$-wide patterns and to improve the pattern profile. Experiments showed that it is possible to engrave $10{\mu}m$-wide patterns with an a rectangular-shaped profile which is necessary for the dimensionally accurate printing.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권3호
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• pp.23-29
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• 2013

현재까지 유연한 전자소자 개발은 주로 인쇄전자 기술을 이용한 유기재료 기반 위주로 연구 및 개발이 진행되어 오고 있다. 그러나 유기 기반의 소자는 성능 및 신뢰성에 많은 제약이 있다. 따라서 본 논문에서는 무기재료 기반의 실리콘 고성능 유연 전자소자를 개발하기 위한 방법으로 나노 및 마이크로 두께의 단결정 실리콘 박막을 transfer printing 기술을 이용하여 유연기판에 전사하여 제작하였다. 제작된 유연소자는 굽힘 시험과 인장 시험을 통하여 유연 신뢰성을 평가하였다. PI 기판에 부착된 두께 200 nm의 박막은 굽힘 시험 결과, 곡률 반경 4.8 mm 까지 굽힐 수 있었으며, 따라서 굽힘 유연성이 매우 우수함을 알 수 있었다. 인장 시험 결과 인장 변형률 1.8%에서 박막이 파괴되었으며, 기존 실리콘 박막에 비하여 연신율이 최대 1% 증가됨을 알 수 있었다. FPCB 기판에 부착된 마이크로 두께의 실리콘 박막의 경우 칩이 얇아질수록 굽힘 유연성이 향상됨을 알 수 있었으며, $20{\mu}m$ 두께의 박막의 경우 곡률 반경 2.5 mm 까지 굽힐 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 유연성의 증가는 실리콘 박막과 유연 기판 사이의 접착제의 완충작용 때문이다. 따라서 유연 전자소자의 유연성을 증가시키기 위해서는 박막 제작 시 공정 중의 결함을 최소화하고, 적절한 접착제를 사용한다면 유연성을 크게 증가시킬 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.38-38
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• 2008

무선 통신에 사용되는 기판에서 passive device는 대부분 기판 위에 개별적으로 표면 실장 되고 있으며 전체 기판면적에 80% 정도를 차지하고 있다. 따라서 기판의 소형화, 경량화를 위하여 많은 면적을 차지하는 수동소자들을 다층인쇄회로기판(multi-layer circuit board)에 내장하는 내장형 수동소자(embedded passive device) 기술이 연구되고 있다. 본 연구원에서 개발한 복합재료는 무기물 충전제 $SrTiO_3$를 사용하였으며, 열가소성 수지로는 cyclo-olefin-polymer계열의 수지를 바탕으로 제작 하였고, 유전율7~7.5이고 유전손실은 0.0045이다. 또한 $SrTiO_3$/유기물 복합재료는 공정온도가 낮고 경제적인 유기물에 높은 유전상수를 갖는 무기물이 분산되어 있는 형태이며, 우수한 유전 특성, 화학적 안정성, 저온 제조공정, 제조단가의 감소, 패키징 크기의 감소 등의 장점을 갖는다. 개발된 재료를 기반으로 Multi-layer 구조를 이용한 다양한 용량대의 capacitor를 구현 하였으며, spiral inductor 와 내장형 spiral inductor를 구현하여 다양한 용량대의 inductor를 구현 하였다. 그리고 각각의 구조에 따른 inductance와 Q factor를 분석 하였으며, Q factor가 100이상인 high Q inductor도 구현하였다. 이렇게 구현된 내장형 수동소자는 기판의 크기의 감소와 제조 단가의 절감, 최소 크기의 기판을 구현하는데 응용이 가능 할 것으로 예상 된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.305-305
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• 2008

LTCC는 고주파영역에서 손실이 낮고 적층구조의 모듈제작이 가능하여 고주파용 모듈제작에 응용이 가능하다. 최근 수동소자가 내장된 ASM이나 FEM 등의 모듈은 그 집적도가 높고 기판의 두께가 감소함에 따라 소재의 고강도 특성이 요구되고 있다. 이와 같은 경향에 따라 Anorthite계 결정화 유리로 알려진 300MPa 이상의 고강도를 나타내는 CaO-Al2O3-SiO2계 소재가 선행 연구 과정을 통하여 개발되었다. 본 실험에서는 기 개발된 조성의 고강도 소재를 이용하여 RF부품에 적용하기 위한 테스트 쿠폰을 제작하였다. 고강도 소재를 이용하여 green sheet를 제조하고 수동소자인 R, L, C 등을 기판 내에 내장화 하기위해 LTCC 공정을 이용하여 각 층에 다양한 선폭 및 크기의 패턴을 인쇄한 뒤 적층하여 $900^{\circ}C$에서 소결하였다. 이 과정에서 공정에 대한 적용성이 각 공정별로 평가되었으며 완성된 테스트 쿠폰을 이용하여 소재의 전기적인 특성을 평가하였다.