KR102173771B1 - 유연기판에 회로패턴을 형성하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가요성을 갖는 유연기판에 회로 패턴을 형성하기 위한 방법으로서, 유연기판의 표면을 소수성 처리하는 단계와, 소수성 처리된 유연기판의 표면에 가이드 패턴 라인을 형성하는 단계와, 가이드 패턴을 따라 친수성 패턴 음각부를 형성하는 단계와, 친수성 패턴 음각부에 전도성 잉크를 주입하는 단계와, 전도성 잉크를 건조하는 단계를 포함한다.

Description

유연기판에 회로패턴을 형성하기 위한 방법{Method for forming circuit pattern of flexible substrate}

본 발명은 유연기판에 회로패턴을 형성하기 위한 방법에 관한 것으로서, 유연기판에 소수성 막을 형성한 후, 친수성 패턴 음각부를 형성한 다음, 친수성 패턴 음각부에 전도성 잉크를 주입하여 회로패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.

최근 전자장치의 형상의 변화로 굴곡성 및 유연성을 갖는 유연기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)의 사용이 증대되고 있다. 유연기판은 플렉시블한 고분자 필름이 사용되며, 고분자 필름 상에 금속 회로패턴이 형성된다.

더불어, 유연기판에 형성되는 회로의 선폭은 전자장치의 다기능화, 회로의 미세화 등 다양한 이유로 점차 미세화되고 있다.

유연기판을 제조하는 방법에 관한 기술로서, 공개특허공보 제10-2014-0070842호의 회로패턴 형성방법은 절연필름에 회로패턴을 형성하는 방법을 제안한다.

상기 선행문헌의 회로패턴 형성방법은 절연필름을 마련하는 단계와, 절연필름에 도전성 금속 분말이 포함된 도전성 페이스트를 인쇄하여 회로패턴을 형성하는 단계와, 절연필름에 형성된 회로패턴에 근적외선을 방사하여 건조시키는 단계와, 회로패턴에 도금층을 형성하는 단계로 이루어지고, 절연필름과 회로패턴의 부착성을 고려한 기술이다.

이처럼, 유연기판은 휘어질 수 있는 소재이어서 필름 상에 형성된 회로패턴의 부착성은 중요한 요소이다.

공개특허공보 제10-2014-0070842호, 인쇄회로기판의 회로패턴 형성방법 및 이에 의해 형성된 회로패턴을 구비하는 인쇄회로기판 등록특허공보 제10-1099436호, 배선패턴의 형성방법 공개특허공보 제10-2018-0027277호, 투명소재의 전도성 회로 패턴 형성방법 등록특허공보 제10-1631923호, 전도성 잉크와 대기압 플라즈마 젯을 이용한 다양한 패턴의 유연 플라즈마 전극 제작 방법

본 발명은 유연기판의 상부에 소수성 막을 형성하고 플라즈마를 이용하여 친수성 패턴 음각부를 형성한 후 친수성 패턴 음각부에 전도성 잉크를 주입하여 회로패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공하려는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 친수성 패턴 음각부를 형성하기 이전에 가이드 패턴을 형성함으로써, 오패턴이 없는 회로패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공하려는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 가요성을 갖는 유연기판에 회로 패턴을 형성하기 위한 방법이며, 상기 유연기판에 회로 패턴을 형성하는 방법은, 유연기판의 표면을 소수성 처리하는 단계와, 소수성 처리된 유연기판의 표면에 가이드 패턴을 형성하는 단계와, 가이드 패턴을 따라 친수성 패턴 음각부를 형성하는 단계와, 친수성 패턴 음각부에 전도성 잉크를 주입하여 회로 패턴을 형성하는 단계와, 전도성 잉크를 건조하여 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

실시예로서, 유연기판에 형성되는 회로 패턴은 미리 디자인된 소정의 선폭을 갖으며, 상기 가이드 패턴으로 형성된 패턴 라인은 회로패턴의 선폭의 중심 라인을 따라 형성되되, 상기 회로패턴의 선폭보다 작은 선폭을 갖도록 형성된다.

또한 친수성 패턴 음각부는 소수성 막에 형성된 친수성 패턴 홀과, 유연기판에 형성된 친수성 패턴 홈으로 이루어지며, 친수성 패턴 홀과 친수성 패턴 홈은 서로 대응되는 위치에 형성된다.

또한 본 발명에 따른 유연기판은 폴리이미드(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)과 같은 고분자 필름일 수 있다.

또한 가이드 패턴의 선폭은 회로패턴의 선폭보다 적어도 1/2보다 작도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한 친수성 패턴 음각부에 주입된 전도성 잉크는 근적외선 건조방식으로 건조될 수 있다.

본 발명에 따른 유연기판 회로패턴 형성장치는 삼차원 프린터(100)와 컨트롤러(300)를 포함하고, 상기 삼차원 프린터(100)는 가로바(110)와, 상기 가로바로부터 수평 이동하는 세로바(120)와, 상기 세로바로부터 수직이동하는 고정구(130)와, 상기 유연기판이 안착되고 전후 이동하는 베드(140)를 포함하여 이루어지고, 상기 고정구(130)에는 레이저 발생부(131), 플라즈마 젯(132), 노즐(133)이 설치된다.

또한 삼차원 프린터에 연결되는 컨트롤러는 레이저 발생부를 제어를 위한 레이저 구동부와, 플라즈마 젯을 제어하기 위한 플라즈마 구동부와, 노즐에서 전도성 잉크의 토출을 제어하는 토출 구동부를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 패턴 형성방법에 의하면, 유연기판의 상부에 소수성 막을 형성하고, 플라즈마를 이용하여 친수성 패턴 음각부를 형성한 후, 친수성 패턴 음각부에 전도성 잉크를 주입하여 회로패턴을 형성할 수 있다.

또한 친수성 패턴 음각부를 형성하기 이전에 가이드 패턴을 형성함으로써, 오패턴 없는 선명한 패턴을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유연기판에 회로패턴을 형성하기 위한 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 컨트롤러의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유연기판 회로패턴 형성장치의 배치를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 장치로 형성되는 가이드 패턴과 친수성 패턴 음각부를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 소수성 막을 형성한 유연기판에 친수성 패턴 음각부를 형성한 것을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마를 이용하여 유연기판에 패턴을 형성하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성된다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

본 발명은 유연기판에 소수성 막을 형성한 후, 친수성 패턴 음각부를 형성한 다음, 친수성 패턴 음각부에 전도성 잉크를 주입하여 회로패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유연기판에 회로패턴을 형성하기 위한 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 장치의 컨트롤러의 구성도이다.

본 발명에 따른 유연기판 회로패턴 형성장치는 삼차원 프린터(100)와 컨트롤러(300)를 포함한다.

상기 삼차원 프린터는 컨트롤러와 연결되고, 컨트롤러에 의해 컴퓨터로 디자인된 회로패턴을 유연기판에 형성한다.

삼차원 프린터(100)는 가로바(110)와, 상기 가로바로부터 수평 이동하는 세로바(120)와, 상기 세로바로부터 수직이동하는 고정구(130)와, 상기 유연기판이 안착되고 전후 이동하는 베드(140)를 포함한다.

도 3은 본 발명에 따른 유연기판 회로패턴 형성장치의 배치를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 삼차원 프린터의 고정구(130)에는 레이저 발생부(131), 플라즈마 젯(132), 노즐(133)이 설치된다. 도면을 참조하면 삼차원 프린터의 베드(140)의 상부에 유연기판(FB)가 안착되어 있고, 유연기판의 상측에 레이저 발생부, 플라즈마 젯, 노즐이 배치되어 있다.

상기 레이저 발생부(131)는 레이저 빔을 출사하여 미리 디자인된 회로패턴에 따라 가이드 패턴을 형성하고, 상기 플라즈마 젯은 미리 디자인된 회로패턴에 따라 친수성 패턴을 형성하며, 상기 노즐은 전도성 잉크를 토출하여 회로패턴을 형성한다.

상기 레이저 발생부는 레이저 구동부에 의해 제어된다. 레이저 구동부의 제어에 따라 레이저 발생부에서 레이저 빔이 출사된다.

상기 플라즈마 젯(132)은 플라즈마 구동부에 의해 제어된다. 플라즈마 구동부의 제어에 따라 플라즈마를 발생된다.

상기 노즐(133)는 압출기와 연결되고 상기 압출기는 토출 구동부와 연결된다. 토출 구동부는 압출기를 제어하여 노즐로부터 전도성 잉크가 토출될 수 있다.

상기 컨트롤러(300)는 레이저 발생부를 제어를 위한 레이저 구동부(310)와, 플라즈마 젯을 제어하기 위한 플라즈마 구동부(320)와, 노즐에서 전도성 잉크의 토출하도록 제어하는 토출 구동부(330)와, 상기 레이저 구동부, 플라즈마 구동부, 토출 구동부의 타이밍을 제어하는 제어부(340)를 포함한다. 추가적으로 제어부는 미리 디자인된 회로 패턴에 기초하여 삼차원 프린터의 기계적 구동을 제어한다.

이하, 이와 같이 구성된 장치를 이용하여 유연기판에 회로패턴을 형성하는 방법을 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마를 이용하여 유연기판에 패턴을 형성하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명에 따른 패턴 형성방법은, 유연기판의 표면을 소수성 처리하는 단계와, 소수성 처리된 유연기판의 표면에 가이드 패턴을 형성하는 단계와, 가이드 패턴을 따라 친수성 패턴 음각부를 형성하는 단계와, 친수성 패턴 음각부에 전도성 잉크를 주입하는 단계와, 전도성 잉크를 건조하는 단계를 포함한다.

1. 유연기판의 표면을 소수성 처리하는 단계(S100);

본 발명의 실시예에 따른 유연기판은 폴리이미드(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)과 같은 고분자 필름일 수 있다. 유연기판에 소수성을 나타내기 위해 소수성 물질을 분무 또는 함침하여 유연기판의 표면에 소수성 막(HTF)을 형성한다. 다른 실시예로서 유연기판은 소수성 표면개질 처리에 따라 소수성을 갖게 할 수 있다. 이처럼 유연기판의 표면을 소수성을 갖도록 함으로써 친수성 패턴 내에 전도성 잉크를 쉽게 주입할 수 있다. 이 경우 유연기판에 소수성 표면 개질은 플라즈마 발생부로 형성할 수 있다.

2. 소수성 처리된 유연기판의 표면에 가이드 패턴을 형성하는 단계(S200);

소수성 막을 갖는 유연기판에 미리 디자인된 회로 패턴을 따라 가이드 패턴을 형성한다. 가이드 패턴은 후술한 친수성 패턴 음각부가 선명한 홈을 형성할 수 있도록 가이드한다.

상기 가이드 패턴은 미리 디자인된 회로 패턴으로서, 상기 회로 패턴은 소정의 선폭을 갖으며, 가이드 패턴은 회로 패턴의 선폭의 중앙 라인을 따라 형성된다. 이에 따라 가이드 패턴으로 형성된 패턴 라인은 회로패턴의 선폭보다 작은 선폭을 갖는다. 실시예로서 상기 가이드 패턴의 라인 선폭은 회로패턴의 선폭보다 적어도 1/2보다 작도록 형성하는 것이 바람직하다. 후술하겠지만 미리 디자인된 회로 패턴의 선폭은 친수성 패턴의 선폭과 동일하다.

도 4는 본 발명에 따른 장치로 형성되는 가이드 패턴과 친수성 패턴을 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 친수성 패턴 음각부가 형성될 영역(HBL)의 내부에 가이드 패턴(GPL)의 영역이 도시되어 있다. 패턴 형성시에 가이드 패턴을 우선하여 형성한 다음, 친수성 패턴 음각부를 형성한다. 친수성 패턴은 플라즈마를 이용하여 형성되는데, 가이드 패턴은 플라즈마의 미세한 유동을 방지하고 선명한 엣지를 갖는 친수성 패턴 음각부를 얻을 수 있다.

상기 가이드 패턴은 이후 단계에서 형성되는 친수성 패턴 음각부의 형성을 가이드한다. 본 발명에 따른 가이드 패턴은 레이저를 사용하여 형성한다. 이때 레이저는 소수성 막(HTF)은 투과하고 유연기판(PB)은 투과하지 않는 강도로 설정하는 것이 바람직하다.

3. 가이드 패턴을 따라 친수성 패턴을 형성하는 단계(S300);

본 발명에 따른 친수성 패턴은 가이드 패턴을 따라 형성된다. 앞서 설명한 가이드 패턴과 친수성 패턴은 미리 디자인된 회로패턴을 기초로 형성된다.

상기 친수성 패턴은 플라즈마 젯을 사용하여 형성한다. 플라즈마는 기체에 에너지를 인가하여 방전하는 것을 말하는데, 대기압 플라즈마 발생장치는 상압에서 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 진공을 요구하지 않는다.

도 5는 본 발명에 따른 소수성 막을 형성한 유연기판에 친수성 패턴 음각부를 형성한 것을 나타낸 단면도이다.

플라즈마 젯은 앞서 전술한 가이드 패턴과 동일한 형성라인을 따라 형성된다. 플라즈마 젯은 소수성 막과 유연기판에 친수성 패턴 음각부를 형성한다. 구체적으로 소수성 막에 친수성 패턴 홀을 형성하고 유연기판에 친수성 패턴 홈을 형성한다. 친수성 패턴 홀과 친수성 패턴 홈은 서로 대응되는 라인영역에 형성된다. 이하에서는 설명의 편의상 친수성 패턴 홀과 친수성 패턴 홈을 친수성 패턴 음각부(VV)이라 명명한다.

4. 친수성 패턴 음각부에 전도성 잉크를 주입하는 단계(S400);

이 단계에서는 상기 친수성 패턴 음각부에 전도성 잉크를 주입한다. 상기 전도성 잉크는 수 내지 수십 나노 이하의 금속 입자를 바인더를 포함한 용매에 균일하게 분산시켜 잉크화한 물질로서, 상기 금속입자는 주로 은(Ag), 카본 나노 튜브 등을 사용된다.

5. 전도성 잉크를 건조하는 단계(S500);

유연기판에 친수성 잉크의 주입이 완료되면, 유연기판을 건조하여 회로패턴을 완성한다. 유연필름은 고분자 필름으로서 고온에 물성변화가 있을 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 근적외선 건조방식이 적용된다. 근적외선 방식은 열풍 건조나 적외선 건조와 달리 상대적으로 빠른 시간 내에 건조를 수행할 수 있는 이점이 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

100 : 삼차원 프린터
110 : 가로바
120 : 세로바
130 : 고정구
131 : 레이저 발생부
132 : 플라즈마 젯
133 : 노즐
140 : 베드
300 : 컨트롤러
310 : 레이저 구동부
320 : 플라즈마 구동부
330 : 토출 구동부
340 : 제어부
PB : 유연기판
HTF : 소수성 막
GPL : 가이드 패턴
HBL : 친수성 패턴 음각부가 형성될 영역
VV : 친수성 패턴 음각부

Claims (3)

1. 가요성을 갖는 유연기판에 회로 패턴을 형성하기 위한 방법으로서,
   유연기판의 표면을 소수성 처리하는 단계와,
   소수성 처리된 유연기판의 표면에 가이드 패턴 라인을 형성하는 단계와,
   가이드 패턴을 따라 유연기판에 친수성 패턴 음각부를 형성하는 단계와,
   친수성 패턴 음각부에 전도성 잉크를 주입하는 단계와,
   전도성 잉크를 건조하는 단계를 포함하고,
   상기 회로 패턴은 미리 디자인된 소정의 선폭을 갖으며, 상기 가이드 패턴 라인은 회로패턴의 선폭의 중심 라인을 따라 형성되되, 상기 회로 패턴의 선폭보다 작은 선폭을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 유연기판에 회로 패턴을 형성하는 방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 친수성 패턴 음각부는 소수성 막에 형성된 친수성 패턴 홀과, 유연기판에 형성된 친수성 패턴 홈으로 이루어지며, 친수성 패턴 홀과 친수성 패턴 홈은 서로 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 유연기판에 회로 패턴을 형성하는 방법.
   

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