은 나노입자 잉크의 레이저 열경화 공정 시 온도가 물성치에 미치는 영향

Abstract

인쇄전자기술은 기존의 복잡한 포토 리소그래피 공정을 대신하기 위해 개발되었으며, 기판 위에 금속 나노입자를 함유한 전도성 잉크를 노즐로 직접 분사하여 패터닝하는 기술이다. 인쇄공정으로 제조된 전자소자의 성능향상을 위해, 금속을 함유한 잉크의 전기적 특성 향상이 중요하다. 전도성잉크의 경우 금속입자들은 프린터의 노즐에서 원활한 분사를 위하여 계면활성제에 의하여 분리되어 있기 때문에 높은 저항을 가진다. 따라서, 인쇄 공정 후 전기도선으로서의 기능 발현이나 최소 성능 향상을 위해서는 전도성잉크의 계면활성제를 제거하고 금속 나노입자들이 적절히 연결되도록 하는 열경화 공정이 반드시 필요하다. 현재 가장 많이 사용하는 가열로와 핫플레이트 열경화법은 공정시간이 오래 걸리고, 온도에 민감한 기판을 손상시키는 단점이 있다. 가열로 및 핫플레이트 공정법의 단점을 보완하기 위해 여러 대안들이 연구되고 있으며, 최근에는 레이저를 이용한 공정에 대한 연구가 각광받고 있다. 레이저 열경화법은 인쇄된 전도성 잉크부분만을 가열하고, 공정 시간이 짧기 때문에 기판의 손상을 최소화 할 수 있다. 본 연구에서는 레이저 열경화 공정 시 실시간으로 변화하는 전도성 잉크의 물성치를 측정 및 예측하였다. 온도에 따라 변화하는 반사율을 계산하였고, 실시간 모니터링을 통해 은 나노입자 잉크의 비저항을 측정하였다. 이를 토대로 은 나노입자 잉크의 실시간 온도변화를 예측하여, 레이저 열경화 공정 시 온도가 잉크의 물성치에 미치는 영향을 알아보았다.