미세 패턴 롤 제작을 위한 롤투롤 와인딩 시스템에 관한 연구

Abstract

국 문 요 약

최근 인쇄전자 기술은 기존 노광 및 에칭 공정을 대체하기 위한 저비용, 대량 생산 공정으로 유연 전자 제품을 제조하는 기술로 각광받고 있다. 특히 FPCB(Flexible printed circuit board), RFID(Radio frequency identification), 스마트 센서, 플렉서블 디스플레이 등 차세대 유연 전자 제품에 대한 연구가 활발히 진행됨에 따라 유연기판 상에 금속 회로를 제조하는 수요가 증가하고 있다. 일반적으로 저비용, 대량 생산 공정을 실현하기 위해선 연속적인 롤투롤(Roll-to-Roll) 시스템을 필요로 하며 이를 위해 패턴 롤(Pattern roll)이 사용된다. 패턴 롤의 제작은 레이저 에칭(Laser etching), 원통절삭 선반가공(Turning), 레이저 가공(Laser machining), 전자빔 리소그래피(E-beam lithography) 등의 공정을 통해 제작되며 이러한 기존 공정들의 관한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 하지만 기존의 패턴 롤 제작 공정들은 저비용 생산 공정인 인쇄전자 기술에 적합하지 못한 높은 생산 비용을 필요로 하거나 차세대 유연전자 제품을 위한 미세한 패턴의 패턴 롤을 제작하기 어려운 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 유연한 기판(Flexible substrate) 표면에 임프린트(Imprint) 공정으로 제작한 제판(Cliche)을 롤 표면에 와인딩(Winding)하는 장비를 설계 및 제작하여 연구를 수행하였다. 유연 전자 제품을 제작하기 위한 연속적인 롤투롤 공정에서 중첩 인쇄 정밀도 확보가 가장 중요한데, 이를 위해 패턴의 위치 오차를 최소화한 정밀한 패턴 롤 제작에 관한 연구가 필요하다. 유연한 기판의 장력에 의한 변형 현상을 유한요소해석법(FEM)을 통해 확인하였으며, 실험적으로 검증하였다. 또한 제판을 감는 와인딩 장비도 이 연구에 포함되는데, 신뢰성 있는 측정 방식을 도입하여 장력 제어와 사행 제어를 통해 정밀한 패턴의 위치를 확보하는 연구를 수행하였다.