[논문]세라믹 3차원 집적을 위한 초고농도 나노분산 잉크와 잉크젯 프린팅기술

정선호; 최영민; 정하균; 김창균; 정택모; 이영국; 류병환

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문제 정의

본 원고에서는 무소결 저온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술 개발을 목표로 초고농도 이브리드 나노분산 잉크 및 잉크젯 프린팅기술에 대하여 소개하고자 한다. 이를 위하여 프린팅 기술의 경향에 대하여 검토하고, 3D 고집적 세라믹 전자부품을 포함한 프린터블 전자부품 분야에서 잉크젯 프린팅 기술과 해당 소재의 역할에 대하여 기술하고자 한다.

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본 원고에서는 무소결 저온공정에 의한 3-D Integration Ceramic 기술 개발을 목표로 초고농도 이브리드 나노분산 잉크 및 잉크젯 프린팅기술에 대하여 소개하고자 한다. 이를 위하여 프린팅 기술의 경향에 대하여 검토하고, 3D 고집적 세라믹 전자부품을 포함한 프린터블 전자부품 분야에서 잉크젯 프린팅 기술과 해당 소재의 역할에 대하여 기술하고자 한다.

후속연구

예를 들어 젖음성 제어에 따른 패턴의 해상도 및 연결성 등은 매우 중요한 제어 인자이고, 형성된 배선과 무수축 기판과의 접착력 등 이종소재 간 계면제어가 매우 중요하다. 결국 이상의 잉크젯 프린팅 기술의 한계점을 극복하기 위해서는 잉크의 레올로지 제어 및 기판의 젖음성 제어와 함께 잉크젯 헤드관련 장비의 연구개발이 병행되면, 잉크젯 프린팅 기술의 한계를 극복하는데 시너지적 효과를 거둘 수 있을 것이다. Fig.
더욱 잉크의 유변특성은 특히 전단속도가 높을수록 중요한 변수로 작용함을 알 수 있다. 따라서 잉크의 상호작용을 줄이는 설계 룰에 따라 잉크를 제조하는 것이 잉크의 유변학적 특성 제어에 큰 해결책을 제공할 것이다. Fig.
이상의 조건을 만족시키는 기능성 나노잉크를 제조하기 위해서는 각각의 특성을 갖는 나노입자의 합성및 하이브리드화, 나노입자의 응집 제어 및 분산에 필요한 고분자 첨가제 기술이 반드시 필요하다. 또한 저온에서 열분해되어 기능성 나노입자를 형성하는 전구체가 매우 유용하게 사용될 것으로 기대하고 있고, 이를 위하여 저온 열분해가 가능한 리간드의 설계 및 합성 기술이 필요하다. (Fig.
3 참조). 무소성 내장 소자용 초고농도 하이브리드 나노분산 잉크젯 잉크 소재 및 프린팅기술 개발을 위하여 전도성 전극 소재, 무소성 내장 저항용 잉크 소재 및 캐패시터용 고유전 세라믹 하이브리드 소재, 잉크젯 정밀 패터닝 기술 등의 원천기술을 개발하여야 한다. 이를 위해서는 잉크젯 프린팅용으로 제조된 유체의 유변학적 특성 분석과 잉크젯 토출 특성 제어를 위한 입력파형 설계 기술에 대한 협력연구가 필요하다.
먼저, 초고농도 하이브리드 나노분산 잉크 소재 기술을 정의하면, pattern-on-demand 방식의 잉크젯 프린팅 기술로 3D 초고집적 전자부품을 제조하는데 필요한 유 전체, 도전체 및 저항체 잉크 개발 및 잉크젯 패터닝 기술을 말한다. 이를 위하여 고체함량이 높고 분산안정성이 우수한 입자 또는 선구물질의 하이브리드형 잉크를 개발하고, 이를 잉크젯 프린팅 기술에 활용하여 초고밀도 부품을 제조하는 연구를 수행 중이다. 핵심요소기술에는 각종 기능성 나노입자 및 전구체 합성, 나노분산 및 레올로지 제어에 의한 잉크 제조, 잉크 특성 평가 및 잉크젯 조건 최적화, 잉크젯 패터닝 기술 등을 포함한다.
무소성 내장 소자용 초고농도 하이브리드 나노분산 잉크젯 잉크 소재 및 프린팅기술 개발을 위하여 전도성 전극 소재, 무소성 내장 저항용 잉크 소재 및 캐패시터용 고유전 세라믹 하이브리드 소재, 잉크젯 정밀 패터닝 기술 등의 원천기술을 개발하여야 한다. 이를 위해서는 잉크젯 프린팅용으로 제조된 유체의 유변학적 특성 분석과 잉크젯 토출 특성 제어를 위한 입력파형 설계 기술에 대한 협력연구가 필요하다.
저항성분은 온도변화에도 저항 값의 변화가 작고 안정해야 하는 특성이 요구되고 있다. 이상의 조건을 만족시키는 기능성 나노잉크를 제조하기 위해서는 각각의 특성을 갖는 나노입자의 합성및 하이브리드화, 나노입자의 응집 제어 및 분산에 필요한 고분자 첨가제 기술이 반드시 필요하다. 또한 저온에서 열분해되어 기능성 나노입자를 형성하는 전구체가 매우 유용하게 사용될 것으로 기대하고 있고, 이를 위하여 저온 열분해가 가능한 리간드의 설계 및 합성 기술이 필요하다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

인쇄전자소자는 무엇을 대상으로하는가?

인쇄전자소자는 인쇄(프린팅)기법을 사용하여 제작하는 모든 분야의 소자를 대상으로 한다. 예를 들면, 디스플레이의 칼라필터(C/F)를 비롯하여 플렉시블 디스플레이, RFID, FPCB, 태양전지뿐만 아니라 인쇄기법을 이용 하여 제작한 3D 고집적 (세라믹) 전자부품을 그 대상으로 한다.

인쇄전자소자의 주요 연구 분야는?

인쇄전자소자의 주요 연구 분야는 무기/유기 잉크소재뿐만 아니라, 이를 이용한 제조공정 즉 인쇄기법을 이용한 패터닝 공정을 포함한다. 소재의 예로서는 능동소재인 반도체 소재와 수동소재인 인덕터, 캐패시터, 저항, 그리고 배선 등의 모든 회로 소재 및 이들의 잉크소재를 포함하며, 잉크젯 방법은 인쇄전자소자를 제조하기 위한 대표적인 pattern-on-demand의 인쇄공법이다.

인쇄전자소자의 대상이 되는 예는 무엇이 있는가?

인쇄전자소자는 인쇄(프린팅)기법을 사용하여 제작하는 모든 분야의 소자를 대상으로 한다. 예를 들면, 디스플레이의 칼라필터(C/F)를 비롯하여 플렉시블 디스플레이, RFID, FPCB, 태양전지뿐만 아니라 인쇄기법을 이용 하여 제작한 3D 고집적 (세라믹) 전자부품을 그 대상으로 한다.

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