본고에서는 청정 공정을 이용한 다이렉트 프린팅용 금속 및 세라믹 나노 입자 및 잉크 소재의 국내외 기술 동향 및 시장 전망에 대해 고찰하였다. 다이렉트 프린팅용 나노 입자 기술은 해외의 경우 UILVAC에서 연구 개발이 활발하게 진행되고 있는데, 주로 가스중 증발법에 의해 진행되고 있었다. 또한, 국내의 경우 전자부품연구원 등 산학연에서 활발하게 진행되고 있고, 가스중 증발법 및 저온 합성법 등 건식과 습식법에 의해 진행되고 있었다. 또한 이러한 금속 및 세라믹 나노 분말 입자를 이용하여 잉크를 제조하고 이를 다이렉트 프린팅 공정에 적용하여 박막 및 패턴을 제작하는 연구도 진행되고 있었다. 이러한 다이렉트 프린팅용 나노 입자 및 잉크는 전기, 전자, 정보, 통신 산업의 핵심 소재로서 관련 산업 및 시장이 빠른 속도로 증가하고 있다. 이러한 청정 공정 기술은 연구개발 단계에 있어 국내에서도 청정 기술을 이용하여 선진 기술에 접근하고 있는 결과가 제시되고 있다. 이와 같이 다이렉트 프린팅용 금속 및 세라믹 나노 입자 및 잉크의 기술에 있어서 세계적인 기술의 주도를 위해선 나노 입자 및 잉크의 청정 제조의 원천 기술 개발을 통한 기술 확보 및 시장의 경쟁을 통한 우위 점유가 필요하다.
본고에서는 청정 공정을 이용한 다이렉트 프린팅용 금속 및 세라믹 나노 입자 및 잉크 소재의 국내외 기술 동향 및 시장 전망에 대해 고찰하였다. 다이렉트 프린팅용 나노 입자 기술은 해외의 경우 UILVAC에서 연구 개발이 활발하게 진행되고 있는데, 주로 가스중 증발법에 의해 진행되고 있었다. 또한, 국내의 경우 전자부품연구원 등 산학연에서 활발하게 진행되고 있고, 가스중 증발법 및 저온 합성법 등 건식과 습식법에 의해 진행되고 있었다. 또한 이러한 금속 및 세라믹 나노 분말 입자를 이용하여 잉크를 제조하고 이를 다이렉트 프린팅 공정에 적용하여 박막 및 패턴을 제작하는 연구도 진행되고 있었다. 이러한 다이렉트 프린팅용 나노 입자 및 잉크는 전기, 전자, 정보, 통신 산업의 핵심 소재로서 관련 산업 및 시장이 빠른 속도로 증가하고 있다. 이러한 청정 공정 기술은 연구개발 단계에 있어 국내에서도 청정 기술을 이용하여 선진 기술에 접근하고 있는 결과가 제시되고 있다. 이와 같이 다이렉트 프린팅용 금속 및 세라믹 나노 입자 및 잉크의 기술에 있어서 세계적인 기술의 주도를 위해선 나노 입자 및 잉크의 청정 제조의 원천 기술 개발을 통한 기술 확보 및 시장의 경쟁을 통한 우위 점유가 필요하다.
In this paper, trends on technology of metal and ceramic nanoparticle inks using eco-friendly process were reviewed. There are two types of eco-friendly processes, dry and wet. In case of dry process, gas evaporation process was being used to synthesize the ultrafine nanoparticles. Also, in case of ...
In this paper, trends on technology of metal and ceramic nanoparticle inks using eco-friendly process were reviewed. There are two types of eco-friendly processes, dry and wet. In case of dry process, gas evaporation process was being used to synthesize the ultrafine nanoparticles. Also, in case of wet process, low temperature process excluding harmful elements such as $Cl^-$ and ${NO_3}^-$ was being used to synthesize the ultrafine nanoparticles. Sizes of nanoparticles were less than 10 nm using the eco-friendly processes, and the nanoparticles were well dispersed into ink solvent. The ink was successfully applied to fabricate directly printed pattern.
In this paper, trends on technology of metal and ceramic nanoparticle inks using eco-friendly process were reviewed. There are two types of eco-friendly processes, dry and wet. In case of dry process, gas evaporation process was being used to synthesize the ultrafine nanoparticles. Also, in case of wet process, low temperature process excluding harmful elements such as $Cl^-$ and ${NO_3}^-$ was being used to synthesize the ultrafine nanoparticles. Sizes of nanoparticles were less than 10 nm using the eco-friendly processes, and the nanoparticles were well dispersed into ink solvent. The ink was successfully applied to fabricate directly printed pattern.
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문제 정의
따라서 본고에서는 다이렉트 프린팅용 금속 및 세라믹 나노 입자 잉크의 국내외의 청정 기술 및 시장 동향을 살펴보고 이로써 다이렉트 프린팅용 나노 입자 및 잉크를 위한 청정 기술에 대해 살펴보고자 한다.
본고에서는 청정 공정을 이용한 다이렉트 프린팅용 금속 및 세라믹 나노 입자 및 잉크 소재의 국내외 기술 동향 및 시장 전망에 대해 고찰하였다. 다이렉트 프린팅용 나노 입자 기술은 해외의 경우 UILVAC에서 연구 개발이 활발하게 진행되고 있는데, 주로 가스중 증발법에 의해 진행되고 있었다.
제안 방법
5) 저온합성법으로 제조된 ITO 나노 분말 입자가 잉크 소재로서 적합한지 보기 위해 잉크를 제조한 결과 ITO 나노 분말 입자가 매우 균일하게 용매 내에 분산되어 있었다. 또한 ITO 잉크 소재를 이용하여 Fig. 4에서와 같이 ITO 배선전극을 제작하였다. ITO 배선 등 직접 프린팅을 이용한 패턴 제작은 선폭, 두께 및 균일성 등 기존의 스퍼터링 및 사진 식각에 의한 패턴 특성을 구현하기 위한 개선 연구가 진행중이다.
이론/모형
4. Metallic nano inks by gas evaporation method (ULVAC).
성능/효과
7 (a)에 가스중증발법으로 제조된 Ag 나노 입자를 나타내고 있다.2) 입자 크기가 10 nm 미만으로 매우 균일하게 제조되어 있는 것을 볼 수 있다. 특히 입자의 형상이 ULVAC사에서 제조한 입자와 비교하여도 원형에 더 가까운 것을 관찰할수 있다.
이러한 표면 첨가제가 응집을 방지하는 것은 입자 표면의 이동을 억제함거나 입자간 반발력을 일으킴으로써 입자간에 작용하는 인력을 최대한으로 억제하는 것이다.3, 4) 입자의 성장은 표면 이동에 필요한 활성화 에너지의 함수인데, 표면 첨가제에 의해 활성화 에너지를 높여줌으로써 입자 표면의 이동을 억제한다. 또한 표면 첨가제는 정전기적 반발력을 일으키는 특성을 가지고 있다.
후처리 온도에 따른 ITO 입자의 비표면적은 기존 공정 온도인 600℃로 제조한 경우 비표면적은 25 m2/g을 나타내는 반면 온도를 낮추어 300℃로 제조한 경우 비표면적이 100 m2/g 이상으로, 이를 입도로 환산할 경우 평균5 nm 크기의 초미세급 나노 입자를 얻을 수 있다.5) 저온합성법으로 제조된 ITO 나노 분말 입자가 잉크 소재로서 적합한지 보기 위해 잉크를 제조한 결과 ITO 나노 분말 입자가 매우 균일하게 용매 내에 분산되어 있었다. 또한 ITO 잉크 소재를 이용하여 Fig.
또한, ITO는 박막 상태에서는 전기적 전도 및 광학적 투과 특성을 나타낸다. ITO 박막의 두께가 증가할수록 전기 전도도는 증가하지만 광 투과율은 감소하고, 반대로 ITO 박막 두께가 감소할수록 전기 전도도는 감소하지만 광 투과율은 증가한다. 이러한 ITO 투명전극의 전기 전도도의 균일성을 유지하기 위해선 ITO 조성을 균일하게 제작하는 것이 중요하다.
이와 같이 다이렉트 프린팅은 기존 시장에서의 파급효과와 함께 새로운 제품 및 시장을 창출하는 효과를 가져올 것으로 보인다. 즉, 다이렉트 프린팅 기술을 적용함으로써 기존의 제품들의 품질 및 기능을 향상시키고, 또한 새로운 제품들을 창출함으로써 향후 해당 제품들의 시장이 커질 것으로 전망되는 제품들에 대해 다이렉트 프린팅이 차지하는 역할이 매우 커질 것으로 전망된다.
ITO 나노 입자 합성에 저온 합성법을 적용하면 기존의 600℃에서 300℃로 낮출 수 있고, 이로써 기존보다 작은 10 nm 이하의 초미세 나노 입자를 제조할 수 있다. 후처리 온도에 따른 ITO 입자의 비표면적은 기존 공정 온도인 600℃로 제조한 경우 비표면적은 25 m2/g을 나타내는 반면 온도를 낮추어 300℃로 제조한 경우 비표면적이 100 m2/g 이상으로, 이를 입도로 환산할 경우 평균5 nm 크기의 초미세급 나노 입자를 얻을 수 있다.5) 저온합성법으로 제조된 ITO 나노 분말 입자가 잉크 소재로서 적합한지 보기 위해 잉크를 제조한 결과 ITO 나노 분말 입자가 매우 균일하게 용매 내에 분산되어 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
다이렉트 프린팅 기술이란 무엇인가?
다이렉트 프린팅이란 Fig. 1에서와 같이 기존에 사용하던 진공 증착(Evaporation) 및 사진 식각(Photolithography) 방식과는 달리 회로 배선을 기판 위에 직접적으로 패터닝하는 방식의 새로운 제조 기술이다. 기존 기술은 진공 증착의 값 비싼 진공 장치를 사용해야 하고 batch 별로 생산을 하기 때문에 높은 가격 및 생산 능력의 한계가 있다.
다이렉트 프린팅 기술이 기존 프린팅 기술의 선폭과 두께의 한계를 극복할 수 있는 이유는 무엇인가?
이와 같이 다이렉트 프린팅은 제조 공정과 단가를 획기적으로 낮추고 제조 능력을 높일 수 있다. 또한 다이렉트 프린팅은 미세 노즐에서 잉크를 토출, 기판 위에서 직접적으로 미세 배선을 형성하기 때문에 스크린 프린팅 등 기존의 프린팅 기술에서 부딪히는 선폭과 두께의 한계를 극복할 수 있는 것으로 알려져 있다.1)
참고문헌 (10)
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