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잉크젯으로 인쇄된 실버 나노입자의 소결방법에 따른 비저항 변화
Change of Specific Resistance of Inkjet-Printed Silver Nanoparticles According to Sintering Methods 원문보기

대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회, 2011 July 20, 2011년, pp.1716 - 1717  

문윤재 (미래융합연구그룹, 한국생산기술연구원) ,  황준영 (미래융합연구그룹, 한국생산기술연구원) ,  이상호 (미래융합연구그룹, 한국생산기술연구원) ,  강경태 (미래융합연구그룹, 한국생산기술연구원) ,  강희석 (미래융합연구그룹, 한국생산기술연구원) ,  조영준 (미래융합연구그룹, 한국생산기술연구원)

초록
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잉크젯으로 인쇄된 실버 나노입자가 오븐, 레이저, 전기를 이용한 소결방법에 의해 소결되었다. 전도성 라인은 드롭 온 디맨드형(drop-on-demand) 잉크젯 프린터에 의해 유리 기판 위에 인쇄되었다. 레이저를 이용한 소결은 레이저 강도와 조사시간을 변화시키면서 실버나노입자를 소결하였고, 전기 소결은 인쇄된 라인에 정전류 방식을 이용하여 인가해주는 전류값을 변화시키면서 소결하였다. 소결방법에 따른 비저항변화, 단면적 변화, 미세구조변화를 관찰하였고 이 결과를 오븐 소결 결과와 비교하였다. 전기를 이용하여 소결하였을 경우 가장 낮은 비저항을 얻을 수 있었고, 은의 고유 비저항에 비하여 1.7배 큰 비저항을 얻었다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 소결 후의 도선 단면적은 Alpha-Step(KLA tensor, ASIQ)으로 측정하였으며, 저항과 단면적으로부터 도선의 전기전도도를 계산하였다. FESEM을 이용하여 소결된 실버 도선의 평면 이미지로부터 레이저 소결과 전기 소결 시 미세구조 변화를 관찰하였다.
  • 레이저 소결의 경우, 리에저 조사강도와 조사시간을 변화시켰고, 정전류 전기소결의 경우는 가해주는 전류의 크기를 변화시켰다. 그리고 각각의 방법에 따른 비저항변화를 측정하였고, FESEM을 이용하여 미세구조 변화를 관찰하였다. 그리고 그 결과를 오븐 소결의 경우와 비교하였다.
  • 그리고 각각의 방법에 따른 비저항변화를 측정하였고, FESEM을 이용하여 미세구조 변화를 관찰하였다. 그리고 그 결과를 오븐 소결의 경우와 비교하였다.
  • 레이저 강도와 조사시간에 따른 실버 패턴의 소결 특성을 알아보기 위하여, 그림 2에 두께 1.1 mm의 유리기판에 인쇄된 실버 패턴에 레이저 강도를 변화시키며 각각 0.1, 1, 10초간 조사하였을 때 비저항 측정 결과를 도시하였다. 조사 시간이 0.
  • 본 연구에서는 인쇄된 실버나노입자를 레이저, 전기를 이용하여 소결하였다. 레이저 소결의 경우, 리에저 조사강도와 조사시간을 변화시켰고, 정전류 전기소결의 경우는 가해주는 전류의 크기를 변화시켰다.
  • 사용된 실버 잉크의 일반적인 열소결 특성을 알아보기 위하여 그림 1에 오븐에서 30 분간 가열하였을 때의 두께 0.16 mm의 유리기판에 인쇄된 실버 패턴의 비저항 변화를 나타내었다. 그림 1로부터 열처리 온도가 증가함에 따라 실버 패턴의 비저항 값이 전반적으로 감소하는 결과를 확인할 수 있다.
  • 전류 측정을 위해 1Ω의 분로 저항 (shunt resistance) 을 도선에 직렬로 연결하였고, 오실로스코프(Agilent, DSO 3202A와 DSO 1202A)를 이용해서 2000 samples/sec의 속도로 분로 저항과 실버 도선의 전압 변화를 측정하였다. 소결 후 실버 도선의 저항은 프로브 스테이션(Signatone, 1160 series)과 밀리옴 미터(Agilent, 4338B)를 통해 측정하였다. 소결 후의 도선 단면적은 Alpha-Step(KLA tensor, ASIQ)으로 측정하였으며, 저항과 단면적으로부터 도선의 전기전도도를 계산하였다.
  • 소결 후 실버 도선의 저항은 프로브 스테이션(Signatone, 1160 series)과 밀리옴 미터(Agilent, 4338B)를 통해 측정하였다. 소결 후의 도선 단면적은 Alpha-Step(KLA tensor, ASIQ)으로 측정하였으며, 저항과 단면적으로부터 도선의 전기전도도를 계산하였다. FESEM을 이용하여 소결된 실버 도선의 평면 이미지로부터 레이저 소결과 전기 소결 시 미세구조 변화를 관찰하였다.
  • 오븐, 전기, 레이저를 이용하여 잉크젯으로 인쇄된 실버 나노입자를 소결하였고, 그에 따른 비저항변화를 측정하였다. 레이저나 전기를 이용하여 소결하였을 경우 오븐에서 소결한 경우에 비하여 소결은 매우 짧은 시간에 더 낮은 비저항을 얻을 수 있었고, 전기를 소결하였을 경우 제일 낮은 비저항을 얻을 수 있었다.
  • 001 초부터 100 초까지 조절하였다. 전기 소결실험은 일정한 전류를 가하기 위해서 연산 증폭기(OP amp)와 양극성 전원 장치(bipolar power supply)를 사용하여 수행하였다. 전류 측정을 위해 1Ω의 분로 저항 (shunt resistance) 을 도선에 직렬로 연결하였고, 오실로스코프(Agilent, DSO 3202A와 DSO 1202A)를 이용해서 2000 samples/sec의 속도로 분로 저항과 실버 도선의 전압 변화를 측정하였다.
  • 전기 소결실험은 일정한 전류를 가하기 위해서 연산 증폭기(OP amp)와 양극성 전원 장치(bipolar power supply)를 사용하여 수행하였다. 전류 측정을 위해 1Ω의 분로 저항 (shunt resistance) 을 도선에 직렬로 연결하였고, 오실로스코프(Agilent, DSO 3202A와 DSO 1202A)를 이용해서 2000 samples/sec의 속도로 분로 저항과 실버 도선의 전압 변화를 측정하였다. 소결 후 실버 도선의 저항은 프로브 스테이션(Signatone, 1160 series)과 밀리옴 미터(Agilent, 4338B)를 통해 측정하였다.
  • 레이저 소결은 광원은 파장 532 nm, 최대 출력 5 W인 DPSS 레이저(Coherent, Verdi-V5)를 사용하였다. 직경 2.2 mm의 원형 가우시안 강도 분포를 갖는 레이저 빔을 원통형 렌즈와 조리개를 통해 최대 평균강도가 443 W/cm2인 3.6mm x 0.2 mm 형태의 빔으로 집광하여 조사하였다. 레이저 조사 시간은 0.

대상 데이터

  • 레이저 소결은 광원은 파장 532 nm, 최대 출력 5 W인 DPSS 레이저(Coherent, Verdi-V5)를 사용하였다. 직경 2.
  • 실험에 사용된 실버 잉크는 ANP 사의 DGP-40LT-15C로서 Triethylene Glycol Monoethyl Ether (TGME)에 분산되어 있다. 나노실버 입자는 평균 50 nm 정도의 구형이며 함유량은 약 34 wt% 이다.

이론/모형

  • 잉크젯 프린팅 장치는 Dimatix 사의 DMP-2831 모델이다. 카트리지형 분사헤드는 DMP-11610 모델을 사용하였으며 단일 액적 분사시의 액적 부피는 약 10 pl 정도이다. 도선의 길이와 폭은 각각 3 mm와 130 µm 이며 약 0.
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