KR101062798B1 - Method of conduct rate and tension for printed pattern to section after printing of roll-to-roll process - Google Patents

Method of conduct rate and tension for printed pattern to section after printing of roll-to-roll process Download PDF

Info

Publication number
KR101062798B1
KR101062798B1 KR1020100061368A KR20100061368A KR101062798B1 KR 101062798 B1 KR101062798 B1 KR 101062798B1 KR 1020100061368 A KR1020100061368 A KR 1020100061368A KR 20100061368 A KR20100061368 A KR 20100061368A KR 101062798 B1 KR101062798 B1 KR 101062798B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tension
electrical conductivity
predicting
printed pattern
pattern
Prior art date
Application number
KR1020100061368A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110001929A (en
Inventor
신기현
이창우
최재호
강현규
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건국대학교 산학협력단 filed Critical 건국대학교 산학협력단
Publication of KR20110001929A publication Critical patent/KR20110001929A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101062798B1 publication Critical patent/KR101062798B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41FPRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F17/00Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41FPRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F13/00Common details of rotary presses or machines
    • B41F13/08Cylinders
    • B41F13/18Impression cylinders
    • B41F13/187Impression cylinders for rotogravure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41FPRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F19/00Apparatus or machines for carrying out printing operations combined with other operations
    • B41F19/002Apparatus or machines for carrying out printing operations combined with other operations with means for applying specific material other than ink
    • B41F19/005Apparatus or machines for carrying out printing operations combined with other operations with means for applying specific material other than ink with means for applying metallic, conductive or chargeable material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

본 발명은 롤투롤(Roll to roll) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법에 관한 것으로, 운전 장력에 따라 경화 공정에서 플라스틱 기판의 변형을 고려하여 인쇄 패턴의 전기 전도도의 변화를 예측하는 로직과 로직을 기반으로 한 수학적 모델을 제시한다.
본 발명에 의한 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법은, (a) 롤투롤 공정에서 플라스틱 기판을 사용하여 전도성 잉크로 패턴을 인쇄하는 단계와; (b) 상기 인쇄한 패턴을 건조 및 경화하는 단계와; (c) 상기 건조 및 경화 공정에서 상기 플라스틱 기판의 변형을 고려한 운전 장력 설정을 위한 지침 및 허용 가능한 장력 변화 범위를 수학식 9에 의해 결정하는 단계; 및 (d) 상기 인쇄 패턴의 전기적 특성 변화를 수학식 6에 의해 예측하는 단계;를 포함하며, 상기 수학식 9는:

Figure 112010041577313-pat00031

상기 수학식 6은:
Figure 112010041577313-pat00032

(여기서,
Figure 112010041577313-pat00033
는 전도도,
Figure 112010041577313-pat00034
는 두께,
Figure 112010041577313-pat00035
는 온도,
Figure 112010041577313-pat00036
는 Sectional Area)
인 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a method of predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern in a post-printing section of a roll to roll process. The electrical conductivity of a printed pattern in consideration of deformation of a plastic substrate in a curing process according to operating tension is provided. We present a logic model and a mathematical model based on the logic to predict the change.
A method of predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern according to the present invention comprises the steps of: (a) printing a pattern with conductive ink using a plastic substrate in a roll-to-roll process; (b) drying and curing the printed pattern; (c) determining, by Equation 9, a guideline for setting an operating tension in consideration of deformation of the plastic substrate in the drying and curing process, and an allowable range of tension change; And (d) predicting a change in electrical characteristics of the print pattern by Equation 6, wherein Equation 9 is:
Figure 112010041577313-pat00031

Equation 6 is:
Figure 112010041577313-pat00032

(here,
Figure 112010041577313-pat00033
Is the conductivity,
Figure 112010041577313-pat00034
Is the thickness,
Figure 112010041577313-pat00035
Temperature,
Figure 112010041577313-pat00036
Sectional Area)
It is characterized by that.

Description

롤투롤 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법{METHOD OF CONDUCT RATE AND TENSION FOR PRINTED PATTERN TO SECTION AFTER PRINTING OF ROLL-TO-ROLL PROCESS}METHODO OF CONDUCT RATE AND TENSION FOR PRINTED PATTERN TO SECTION AFTER PRINTING OF ROLL-TO-ROLL PROCESS}

본 발명은 롤투롤(Roll to roll: 이하, "R2R"이라 칭한다) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전 장력에 따라 경화 공정에서 플라스틱 기판의 변형을 고려하여 인쇄 패턴의 전기 전도도의 변화를 예측하는 로직과 로직을 기반으로 한 수학적 모델을 제시한 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern in a post-printing section of a roll to roll process (hereinafter, referred to as “R2R”). Prediction of electrical conductivity and tension of printed patterns in the post-printing section of the roll-to-roll (R2R) process, which presents a logic model and a logic-based mathematical model for predicting changes in electrical conductivity of printed patterns in consideration of deformation of plastic substrates It is about a method.

또한, 수학적 모델의 종속 변수를 장력으로 설정 후 변환이 가능하여 일정한 전기 전도도 유지를 위한 운전 장력 설정 및 허용 가능한 장력 변화 범위를 결정하는데 사용할 수 있는 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법에 관한 것이다.In addition, the dependent variable of the mathematical model can be set and then converted so that it can be printed in the post-printing section of the roll-to-roll (R2R) process, which can be used to determine the operating tension setting and allowable range of tension change to maintain a constant electrical conductivity. A method of predicting electrical conductivity and tension of a pattern.

또한, 인쇄 패턴의 두께를 종속 변수로 놓고 모델을 변환시키면 인쇄 후 공정에서 전도도와 장력의 변화에 따른 인쇄 패턴의 두께 결정에도 사용 가능한 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법에 관한 것이다.
In addition, by converting the model with the thickness of the printed pattern as a dependent variable, the printing of the printed pattern in the post-printing section of the roll-to-roll (R2R) process, which can be used to determine the thickness of the printed pattern according to the change in conductivity and tension in the post-printing process The present invention relates to a method of predicting conductivity and tension.

기존의 인쇄 기술을 이용하여 OLED(Oragnic Light Emitting Diode), OTFT(Organic Thin Film Transistor), OSC(Organic Solar Cell), RFID(Radio Frequency Identification) 등의 전자 소자(Electronic Device)를 제작하는 연구가 국내외적으로 이루어지고 있다. 인쇄 기술의 매력은 다층(Multi-layer)으로 구성된 전자 소자를 인쇄 방법으로 제작 가능하다는 것이며, 기존의 실리콘 기반의 전자 소자 제작 기술과 비교하여 간단하며 비용절감 적인 기술이라고 할 수 있다. Researches on manufacturing electronic devices such as OLED (Oragnic Light Emitting Diode), OTFT (Organic Thin Film Transistor), OSC (Organic Solar Cell), RFID (Radio Frequency Identification) using existing printing technology It is done externally. The appeal of the printing technology is that it is possible to manufacture a multi-layered electronic device by a printing method, which can be said to be a simple and cost-saving technology compared to the conventional silicon-based electronic device manufacturing technology.

상기 롤투롤(R2R) 공정은 유연한 기판(Flexible substrate)을 사용하여 유연한 제품 생산이 가능하다는 것과 그라비아(Gravure), 옵셋(Offset), 플렉소(Flexo)와 같은 인쇄 방법들의 적용을 통하여 전자 소자의 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.The roll-to-roll (R2R) process enables the production of flexible products using a flexible substrate and the printing of electronic devices through the application of printing methods such as gravure, offset, and flexo. The advantage is that mass production is possible.

도 1은 종래의 롤투롤(R2R) 공정에서 건조 및 경화 공정의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a drying and curing process in a conventional roll-to-roll (R2R) process.

일반적으로, RFID, 솔라 셀(Solar cell)을 롤투롤(R2R) 공정기반으로 금, 은, 구리와 같은 전도성 금속 잉크를 사용하여 인쇄할 때 인쇄한 패턴의 전기적 특성을 얻기 위해 고온의 건조 및 경화 공정이 요구된다.Generally, high temperature drying and curing to obtain the electrical properties of printed patterns when printing RFID, Solar cells using conductive metal inks such as gold, silver and copper based on roll-to-roll (R2R) process Process is required.

전자 인쇄에 사용하는 상용화된 잉크는 금속 입자나 고분자 물질을 함유한 솔벤트(Solvent) 기반의 전도성 잉크로서 최적의 전기 전도도를 보장하기 위해, 도 1과 같이 롤투롤(R2R) 공정으로 전도성 금속 잉크를 사용하여 인쇄한 후 150도의 온도에서 3분의 건조(Drying) 및 경화(Curing /Annealing) 과정이 요구된다. 또한, 온도가 높을수록 요구되는 경화 시간은 줄어든다.Commercially available inks used in electronic printing are solvent-based conductive inks containing metal particles or high molecular materials. In order to ensure optimal electrical conductivity, a conductive metal ink is prepared by a roll-to-roll (R2R) process as shown in FIG. 1. 3 minutes of drying and curing / curing at 150 degrees after printing. In addition, the higher the temperature, the less curing time required.

도 2는 미국 Parelec사의 conductive silver particle 잉크의 경화 시간에 따른 비저항 자료로서, 150도에서 경화하는 시간(X축)에 따른 저항값 변화(Y축)를 보여준다. 경화시간(X축)이 증가함에 따라 비저항 값(Y축)이 급격하게 감소하는 것을 확인할 수 있다. RFID의 안테나를 인쇄하는 경우, 인쇄된 패턴의 전기 저항이 낮을수록 넓은 지역의 인식거리(Reading Distance)를 확보할 수 있다. 따라서 150도에서 3분의 경화시간을 확보하는 것이 요구되는데, PET(Polyethylene Terephthalate)는 열적 안정성이 떨어지기 때문에 PET보다 열적 안정성이 좋고, PEN(Polyethylene Naphthalate)보다는 가격 경쟁력이 월등한 열경화 PET가 선호된다.2 is a resistivity data according to the curing time of the conductive silver particle ink of Parelec in the United States, and shows a change in resistance value (Y axis) according to the curing time (X axis) at 150 degrees. As the curing time (X-axis) increases, the specific resistance value (Y-axis) decreases rapidly. When the antenna of the RFID is printed, the lower the electrical resistance of the printed pattern, the more secure the reading distance of the wide area. Therefore, it is required to secure a curing time of 3 minutes at 150 degrees. Since PET (Polyethylene Terephthalate) has poor thermal stability, thermal stability is better than PET, and thermosetting PET, which is more competitive in price than polyethylene naphthalate (PEN), Is preferred.

도 3은 150도에서 동일한 크기의 PEN과 열경화 PET의 응력-변형률 곡선(X축은 응력을 Y축은 변형률)을 보여주며, 이때 PEN과 열경화 PET의 탄성계수는 각각 911 MPa, 524 MPa이다. 150도에서 PEN이 동일 힘에 대한 변형률이 작지만, SKC사의 경우 가격 차이가 5배 이상 차이가 나기 때문에 본 발명에서는 열경화 PET를 선정하였다. 그러나 열경화 PET일지라도 전도성 잉크의 높은 경화 온도에서는 변형을 일으키게 된다. 또한, 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서는 설정된 운전 장력(Operating Tension)에 따라 경화 온도에서의 변형보다 더욱 증가 될 수 있다. 이러한 변형은 기판 위에 인쇄된 패턴에 크랙(Crack)을 발생시키고, 크랙으로 인하여 전도성 패턴의 전기적 특성(전기 전도도)이 저하된다.Figure 3 shows the stress-strain curves (X-axis stress and Y-axis strain) of the same size PEN and thermosetting PET at 150 degrees, wherein the elastic modulus of the PEN and thermosetting PET is 911 MPa, 524 MPa, respectively. Although PEN has a small strain for the same force at 150 degrees, in the case of SKC, the thermosetting PET was selected in the present invention because the price difference is more than five times. However, even thermoset PET will cause deformation at high curing temperatures of conductive inks. In addition, the post-printing section of the roll-to-roll (R2R) process may be further increased than the deformation at the curing temperature according to the set operating tension. This deformation causes cracks in the pattern printed on the substrate, and the cracks lower the electrical characteristics (electrical conductivity) of the conductive pattern.

도 4는 ITO coated PET의 신장률에 따른 전기 저항을 나타낸 그래프이고, 도 5는 신장에 따른 ITO층의 크랙 발생을 나타낸 확대 사진이다.Figure 4 is a graph showing the electrical resistance according to the elongation rate of ITO coated PET, Figure 5 is an enlarged photograph showing the crack generation of the ITO layer with elongation.

OLED, OSC 등의 전자 소자에서 투명전극으로 사용되는 ITO coated PET인 경우, 도 4에서 보는 바와 같이 면저항 100Ω/sq 샘플은 신장률 1.75 %에서 전기 저항의 급격한 증가를 보였고, 200Ω/sq 샘플은 신장률 2.25 %에서 급격한 증가를 보였다. 이때, 크랙이 발생하는 임계 변형률(critical-onset strain)은 전기 저항의 급격한 증가를 보이는 변형률로 결정한다. In the case of ITO coated PET used as a transparent electrode in an electronic device such as OLED and OSC, as shown in FIG. 4, the sheet resistance 100Ω / sq sample showed a sharp increase in electrical resistance at 1.75% elongation, and the 200Ω / sq sample was 2.25 in elongation. There was a sharp increase in%. In this case, a critical-onset strain in which cracks occur is determined as a strain that shows a sharp increase in electrical resistance.

따라서, RFID antenna와 같은 전자 인쇄(printed electronics)를 롤투롤 공정 기반으로 생산 시 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도 확보를 위해 요구되는 고온의 경화 공정에서 플라스틱 기판의 열 변형으로 인해 발생할 수 있는 크랙을 최소화하는 것이 필요하다.Therefore, when printed electronics such as RFID antennas are produced based on a roll-to-roll process, the thermal deformation of the plastic substrate may occur due to the high temperature curing process required to secure electrical conductivity of the printed pattern in the post-printing section. It is necessary to minimize cracks.

즉, RFID, Solar cell을 롤투롤(R2R) 공정기반으로 전도성 금속 잉크를 사용하여 인쇄 시, 인쇄한 패턴의 전기적 특성을 얻기 위해 고온의 건조 및 경화 공정을 실시하게 되는데, 이러한 고온의 공정으로 인해 플라스틱 기판이 변형되고 기판 위에 인쇄된 패턴도 변형되어 크랙이 발생하게 된다. 이때, 크랙의 발생은 인쇄된 층의 전기 저항을 증가시켜 RFID 안테나의 경우 인식거리(Reading distance)가 줄어들기 때문에 롤투롤(R2R) 공정에서 운전 장력을 최대한 낮게 설정하여 경화 공정에서의 변형을 최소화하는 것이 절실히 요구되었다.
In other words, when printing RFID and solar cells using conductive metal ink based on roll-to-roll (R2R) process, high temperature drying and curing processes are performed to obtain electrical characteristics of the printed pattern. The plastic substrate is deformed, and the pattern printed on the substrate is also deformed and cracks are generated. At this time, the occurrence of cracks increases the electrical resistance of the printed layer and reduces the reading distance in the case of the RFID antenna, thereby minimizing deformation in the curing process by setting the operating tension as low as possible in the roll-to-roll (R2R) process. It was urgently needed.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, RFID 안테나와 같은 전자 인쇄(printed electronics)를 롤투롤(R2R) 공정 기반으로 생산 시 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도 확보를 위해 요구되는 고온의 경화 공정에서 플라스틱 기판의 열 변형으로 인해 발생할 수 있는 크랙을 최소화하기 위한 운전 장력 설정 및 장력 제어 범위에 관한 지침을 제시한 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법을 제시하는 데 있다.Technical problem to be solved by the present invention to solve the above problems, in order to secure the electrical conductivity of the printed pattern in the post-printing section during the production of printed electronics (printed electronics, such as RFID antenna) based on the roll-to-roll (R2R) process In the post-printing section of the roll-to-roll (R2R) process, which provides guidance on operating tension setting and tension control ranges to minimize cracks that may occur due to thermal deformation of the plastic substrate in the required high temperature curing process, This paper presents a method for predicting electrical conductivity and tension.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 운전 장력에 따라 경화 공정에서 플라스틱 기판의 변형을 고려하여 인쇄 패턴의 전기 전도도의 변화를 예측하는 로직과 로직을 기반으로 한 수학적 모델을 제시한 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법을 제시하는 데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is a roll-to-roll which presents a mathematical model based on logic and logic for predicting a change in electrical conductivity of a printed pattern in consideration of deformation of the plastic substrate in the curing process according to the operating tension. The method of predicting the electrical conductivity and tension of the printed pattern in the post-printing section of the (R2R) process is presented.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 수학적 모델의 종속 변수를 장력으로 설정 후 변환이 가능하여 일정한 전기 전도도 유지를 위한 운전 장력 설정 및 허용 가능한 장력 변화 범위를 결정하는데 사용할 수 있는 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법을 제시하는 데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is a roll-to-roll that can be used to determine the operating tension setting and allowable range of tension change to maintain a constant electrical conductivity is possible by converting after setting the dependent variable of the mathematical model to tension The method of predicting the electrical conductivity and tension of the printed pattern in the post-printing section of the (R2R) process is presented.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 인쇄 패턴의 두께를 종속 변수로 놓고 모델을 변환시키면 인쇄 후 공정에서 전도도와 장력의 변화에 따른 인쇄 패턴의 두께 결정에도 사용 가능한 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법을 제시하는 데 있다.
In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to roll to roll (R2R) that can be used to determine the thickness of the printing pattern according to the change in conductivity and tension in the post-printing process if the model is converted to the thickness of the printing pattern as a dependent variable The present invention provides a method of predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern in a post-printing section of the process.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 1에 기재된 발명은, 「롤투롤(roll to roll) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법에 있어서, (a) 롤투롤 공정에서 플라스틱 기판을 사용하여 전도성 잉크로 패턴을 인쇄하는 단계와; (b) 상기 인쇄한 패턴을 건조 및 경화하는 단계와; (c) 상기 건조 및 경화 공정에서 상기 플라스틱 기판의 변형을 고려한 운전 장력 설정을 위한 지침 및 허용 가능한 장력 변화 범위를 수학식 9에 의해 결정하는 단계; 및 (d) 상기 인쇄 패턴의 전기적 특성 변화를 수학식 6에 의해 예측하는 단계;를 포함하며, 상기 수학식 9는:As a means for solving the above-described technical problem, the invention described in claim 1, "In the method of predicting the electrical conductivity and tension of the printed pattern in the post-printing section of the roll to roll process, (a) roll Printing a pattern with conductive ink using a plastic substrate in a two-roll process; (b) drying and curing the printed pattern; (c) determining, by Equation 9, a guideline for setting an operating tension in consideration of deformation of the plastic substrate in the drying and curing process, and an allowable range of tension change; And (d) predicting a change in electrical characteristics of the print pattern by Equation 6, wherein Equation 9 is:

Figure 112010041577313-pat00001
Figure 112010041577313-pat00001

상기 수학식 6은:Equation 6 is:

Figure 112010041577313-pat00002
Figure 112010041577313-pat00002

(여기서,

Figure 112010041577313-pat00003
는 전도도,
Figure 112010041577313-pat00004
는 두께,
Figure 112010041577313-pat00005
는 온도,
Figure 112010041577313-pat00006
는 Sectional Area)(here,
Figure 112010041577313-pat00003
Is the conductivity,
Figure 112010041577313-pat00004
Is the thickness,
Figure 112010041577313-pat00005
Temperature,
Figure 112010041577313-pat00006
Sectional Area)

인 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법을 제공한다.A method of predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern is provided.

청구항 2에 기재된 발명은, 「제 1 항에 있어서, 상기 (d)단계에서,The invention according to claim 2, wherein in the step (d),

상기 플라스틱 기판이 PET(Polyethylene Terephthalate)일 때는When the plastic substrate is polyethylene terephthalate (PET)

Figure 112010041577313-pat00007
Figure 112010041577313-pat00007

상기 플라스틱 기판이 PEN(Polyethylene Naphthalate)일 때는When the plastic substrate is polyethylene naphthalate (PEN)

Figure 112010041577313-pat00008
Figure 112010041577313-pat00008

의 식을 각각 이용하여 전기적 특성 변화를 예측하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.」을 제공한다.A method of predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern, wherein the change of electrical characteristics is predicted using the following equations.

청구항 3에 기재된 발명은, 「제 1 항에 있어서, 상기 전도성 잉크는: 금, 은, 구리와 같은 전도성 금속 입자를 포함하는 잉크를 사용하여 그라비아(Gravure), 옵셋(Offset), 플렉소(Flexo)와 같은 인쇄 기술들을 통하여 인쇄하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.」을 제공한다.The invention as set forth in claim 3, wherein the conductive ink comprises: gravure, offset, flexo using an ink containing conductive metal particles such as gold, silver, and copper. A method of predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern, characterized by printing through printing techniques such as

청구항 4에 기재된 발명은, 「제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 전기 전도도와 장력의 예측 방법은: 상기 전도성 잉크로 인쇄를 한 후에 경화 공정을 통하여 인쇄 패턴의 전기 저항을 낮추고 전기 전도도를 확보하는데 상기 수학식 6 및 9를 이용한 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.」을 제공한다.According to the invention of claim 4, "The method of predicting electrical conductivity and tension according to claim 1 or 3, wherein the method for predicting electrical conductivity and tension: after printing with the conductive ink, through the curing process to lower the electrical resistance of the printing pattern and improve the electrical conductivity And a method for predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern, wherein the equations 6 and 9 are used to secure.

청구항 5에 기재된 발명은, 「제 1 항에 있어서, 상기 전기 전도도와 장력의 예측 방법은: 상기 플라스틱 기판의 변형률과 경화 온도와의 관계식과 기판의 변형률과 인쇄 패턴의 전기 저항 또는 전기 전도도와의 관계식을 Hooke's Law에 적용하여 장력과 소재의 온도와 패턴의 전기 저항 또는 전도도의 관계식을 이용하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.」을 제공한다.According to the invention described in claim 5, "The method of predicting electrical conductivity and tension according to claim 1, wherein the relationship between the strain of the plastic substrate and the curing temperature, the strain of the substrate and the electrical resistance or electrical conductivity of the printed pattern Applying the relationship to Hooke's Law provides a method for predicting the electrical conductivity and tension of a printed pattern, characterized by using the relationship between tension and temperature of the material and the electrical resistance or conductivity of the pattern.

청구항 6에 기재된 발명은, 「제 1 항에 있어서, 상기 전기 전도도와 장력의 예측 방법은: 운전 장력과 경화 온도 및 패턴의 두께에 따른 패턴의 전기 전도도를 예측하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.」을 제공한다.According to the invention as claimed in claim 6, "The method of predicting electrical conductivity and tension according to claim 1 is used for predicting the electrical conductivity of the pattern according to the operating tension and the curing temperature and the thickness of the pattern. Method for predicting electrical conductivity and tension of a pattern.

청구항 7에 기재된 발명은, 「제 1 항에 있어서, 상기 전기 전도도와 장력의 예측 방법은: 일정한 전기 전도도 유지를 위한 운전 장력 설정 및 허용 가능한 장력 변화 범위를 결정하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.」을 제공한다.The invention according to claim 7, wherein the method according to claim 1, wherein the method for predicting electrical conductivity and tension is used for: setting an operating tension for maintaining a constant electrical conductivity and determining an allowable range of tension change. Method for predicting electrical conductivity and tension of a pattern.

청구항 8에 기재된 발명은, 「제 1 항에 있어서, 상기 전기 전도도와 장력의 예측 방법은: 전기 전도도와 장력의 변화에 따른 인쇄 패턴의 두께 결정에 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.」을 제공한다.
The invention according to claim 8, "The method of predicting electrical conductivity and tension according to claim 1, wherein: the electrical conductivity of the printed pattern is used for determining the thickness of the printed pattern according to the change in electrical conductivity and tension. And a method for predicting tension.

본 발명에 의하면, 기판의 온도 및 전기 전도도를 유지하기 위해 허용 가능한 장력 변화 범위를 예상할 수 있을 뿐만 아니라 상온과 고온에서 설정된 장력에 따라 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 기판의 변형으로 인한 Silver 인쇄 패턴의 전기 전도도의 감소를 예측할 수 있으며, 일정 전도도를 유지하기 위한 허용 가능한 장력 변화 범위를 예측할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the allowable range of tension change can be predicted to maintain the temperature and electrical conductivity of the substrate as well as deformation of the substrate in the post-printing section of the roll-to-roll (R2R) process according to the set tension at room temperature and high temperature. The reduction in the electrical conductivity of the silver print pattern can be predicted, and the effect of predicting the allowable range of tension change to maintain a constant conductivity can be predicted.

또한, 수학적 모델의 종속 변수를 장력으로 설정 후 변환이 가능하여 일정한 전기 전도도 유지를 위한 운전 장력 설정 및 허용 가능한 장력 변화 범위를 결정하는 데 사용할 수 있다.In addition, it can be converted after setting the dependent variable of the mathematical model to the tension can be used to determine the operating tension setting and the allowable range of tension change to maintain a constant electrical conductivity.

또한, 인쇄 패턴의 두께를 종속 변수로 놓고 모델을 변환시키면 인쇄 후 공정에서 전도도와 장력의 변화에 따른 인쇄 패턴의 두께 결정에도 사용 가능하다.
In addition, by converting the model with the thickness of the printing pattern as a dependent variable, it can be used to determine the thickness of the printing pattern according to the change in conductivity and tension in the post-printing process.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래의 롤투롤(R2R) 공정에서 건조 및 경화 공정의 개략도
도 2는 전도성 금속 잉크의 경화시간에 따른 저항값의 변화를 나타낸 그래프
도 3은 150도에서 열경화 PET와 PEN의 응력-변형률 곡선을 나타낸 그래프
도 4는 ITO coated PET의 신장률에 따른 전기 저항을 나타낸 그래프
도 5는 신장에 따른 ITO층의 크랙 발생을 나타낸 확대 사진
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 열경화 PET의 온도별 응력-변형률 곡선을 나타낸 실험 그래프
도 7은 본 발명에서 PEN의 온도별 응력-변형률 곡선을 나타낸 실험 그래프
도 8은 본 발명에서 기판의 신장률에 따른 silver 패턴의 전기 전도도 변화를 측정한 결과를 나타낸 실험 그래프
도 9는 본 발명에서 인쇄된 silver 패턴 표면의 확대 사진
도 10은 본 발명에서 신장률 60%일 때 silver 패턴 표면의 확대 사진
도 11은 본 발명에서 기판의 신장률에 따른 silver 패턴의 전기 저항 변화를 나타낸 실험 그래프
도 12는 본 발명에서 PET의 온도에 따른 탄성 계수 회귀 곡선을 나타낸 실험 그래프
도 13은 본 발명에서 PEN의 온도에 따른 탄성 계수 회귀 곡선을 나타낸 실험 그래프
도 14는 본 발명에 의한 인쇄 패턴의 전도도와 장력 간 수학적 모델 유도 로직을 나타낸 개략도
도 15는 본 발명에서 각 온도에서 장력 변화에 대한 전기 전도도 변화를 나타낸 실험 그래프
1 is a schematic diagram of a drying and curing process in a conventional roll-to-roll (R2R) process
Figure 2 is a graph showing the change in resistance value with curing time of the conductive metal ink
Figure 3 is a graph showing the stress-strain curves of thermosetting PET and PEN at 150 degrees
4 is a graph showing the electrical resistance according to elongation of ITO coated PET
5 is an enlarged photograph showing the occurrence of cracks in the ITO layer according to elongation
Figure 6 is an experimental graph showing the stress-strain curve for each temperature of the thermosetting PET according to a preferred embodiment of the present invention
Figure 7 is an experimental graph showing the stress-strain curves for each temperature of PEN in the present invention
8 is an experimental graph showing a result of measuring the change in electrical conductivity of the silver pattern according to the elongation of the substrate in the present invention
Figure 9 is an enlarged photograph of the surface of the silver pattern printed in the present invention
Figure 10 is an enlarged photo of the surface of the silver pattern at 60% elongation in the present invention
11 is an experimental graph showing the electrical resistance change of the silver pattern according to the elongation of the substrate in the present invention
12 is an experimental graph showing the elastic modulus regression curve according to the temperature of PET in the present invention
13 is an experimental graph showing the elastic modulus regression curve according to the temperature of PEN in the present invention
14 is a schematic diagram showing the mathematical model derivation logic between the conductivity and the tension of the printed pattern according to the present invention
Figure 15 is an experimental graph showing the electrical conductivity change with respect to the tension change at each temperature in the present invention

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, specific technical contents to be implemented in the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명은 RFID 안테나와 같은 전자 인쇄(printed electronics)를 롤투롤(R2R) 공정 기반으로 생산 시 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도 확보를 위해 요구되는 고온의 경화 공정에서 플라스틱 기판의 열 변형으로 인해 발생할 수 있는 크랙을 최소화하기 위한 운전 장력 설정 및 장력 제어 범위에 관한 지침을 제시한다. 이때, 상기 롤투롤(R2R) 공정에서 운전 장력은 소재에 따라 경험적으로 설정하거나 10 ~ 25% 룰(rule)에 따라 정한다. First of all, the present invention is to heat the plastic substrate in the high temperature curing process required to secure the electrical conductivity of the printed pattern in the post-printing section during the production of printed electronics such as an RFID antenna based on a roll-to-roll (R2R) process Guidance on setting operating tension and range of tension control to minimize cracks caused by deformation is provided. At this time, the operation tension in the roll-to-roll (R2R) process is empirically set according to the material or determined according to the rule of 10 to 25%.

본 발명에 사용하는 100mm두께 열경화 PET의 온도별 특성을 확인하기 위해, 폭 20mm, 길이 100mm의 샘플을 인장 실험기(Instron universal test machine)에서 고온 챔버를 이용하여 30°, 60°, 90°, 120°, 150°에서 각각 파단 시까지 일정한 신장률로 인장 시켰다. 그때, 온도별 응력-변형률 곡선은 도 6과 같다.In order to confirm the temperature-specific characteristics of the 100mm thick thermosetting PET used in the present invention, a sample having a width of 20 mm and a length of 100 mm was obtained by using a high temperature chamber in a tensile tester (Instron universal test machine) using 30 °, 60 °, 90 °, Tensile was stretched at a constant elongation until break at 120 ° and 150 °, respectively. At that time, the stress-strain curve for each temperature is shown in FIG. 6.

도 6을 통하여 온도가 증가함에 따라 탄성계수가 감소하여 동일한 힘이 작용할 때, 고온에서는 변형량이 상온에서보다 훨씬 큼을 확인할 수 있다. 따라서 30도의 응력-변형률 곡선에서 10~25% 룰(rule)에 따른 운전 장력 범위는 9.9 N/mm2~24.75 N/mm2으로서 이때의 변형률은 모두 1%미만이다. 그러나 150도일 때, 동일한 장력 범위에서 변형률은 1.42% ~ 9.85%로 훨씬 큼을 알 수 있다.6, when the elastic modulus decreases as the temperature increases, and the same force is applied, it can be seen that the deformation amount is much larger at high temperatures than at room temperature. Therefore, in the 30-degree stress-strain curve, the operating tension range according to the 10-25% rule is 9.9 N / mm 2 -24.75 N / mm 2 , and the strains are all less than 1%. However, at 150 degrees, it can be seen that the strain in the same tension range is much larger, from 1.42% to 9.85%.

또한, 도 7의 PEN의 온도별 응력 변형률 곡선을 참조하면, 열경화 PET에 비해 열에 의한 변형률이 작음을 알 수 있다.In addition, referring to the stress strain curve for each temperature of the PEN of FIG. 7, it can be seen that the strain due to heat is smaller than that of the thermosetting PET.

Figure 112010041577313-pat00009
Figure 112010041577313-pat00009

표 1은 열경화 PET위에 실버 잉크(Silver Ink)로 인쇄한 패턴을 플라스틱 기판과 함께 신장함에 따른 패턴의 전기 저항의 변화를 나타낸다. 플라스틱 기판을 60%까지 신장하면서 인쇄된 패턴의 면 저항을 측정하였고, 표 1은 신장률 10%까지의 전기 저항값을 보여준다. 실험에 사용한 실버(silver) 잉크 점도는 150cp이고, 인쇄롤의 셀 깊이는 20㎛, 형상은 honey combination이다. 샘플의 폭은 3mm, 길이는 100mm이고, 전기 저항은 접촉저항의 효과를 최소화하기 위하여 4-point probe 방법으로, Agilent 34411A 6.5 Digit Multimeter를 사용하여 측정하였다.Table 1 shows the change of the electrical resistance of the pattern as the pattern printed with silver ink on the thermosetting PET is stretched together with the plastic substrate. The sheet resistance of the printed pattern was measured while stretching the plastic substrate to 60%, and Table 1 shows the electrical resistance values up to 10% elongation. The silver ink viscosity used for the experiment was 150 cps, the cell depth of the printing roll was 20 μm, and the shape was a honey combination. The sample was 3 mm wide and 100 mm long, and the electrical resistance was measured using an Agilent 34411A 6.5 Digit Multimeter with a 4-point probe method to minimize the effect of contact resistance.

신장률 60%까지의 전기 저항은 역수인 전기 전도도로 변환하여 도 8에 나타내었다. 이때, 인쇄된 패턴의 평균 두께는 2㎛이다. The electrical resistance up to 60% elongation is shown in Figure 8 converted to the inverse electrical conductivity. At this time, the average thickness of the printed pattern is 2 μm.

도 8은 열경화 PET위에 인쇄한 silver 패턴을 경화시킨 후 기판의 신장률에 따른 silver 패턴의 전기 전도도 변화를 측정한 결과로서 플라스틱 기판의 신장률 10%까지 인쇄된 패턴의 전기 전도도가 급격히 감소함을 알 수 있다. 8 shows that after curing the silver pattern printed on the thermosetting PET, the electrical conductivity change of the silver pattern according to the elongation of the substrate is measured. As a result, the electrical conductivity of the printed pattern up to 10% elongation of the plastic substrate decreases drastically. Can be.

Figure 112010041577313-pat00010
Figure 112010041577313-pat00010

표 2는 도 8의 플라스틱 기판 신장률 10%까지 인쇄된 패턴의 전기 전도도 값을 보여준다. 기판의 신장률이 증가함에 따라 인쇄 패턴의 전기 전도도가 감소하는 것을 수치적으로 확인할 수 있다. Table 2 shows the electrical conductivity values of the printed pattern up to 10% elongation of the plastic substrate in FIG. 8. It can be confirmed numerically that the electrical conductivity of the printed pattern decreases as the elongation of the substrate increases.

도 9는 변형이 없는 인쇄된 silver 패턴의 표면을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)으로 1,000배 확대한 것이고, 도 10은 60% 신장시킨 후 silver 패턴 표면을 1,000배 확대한 것이다.FIG. 9 is a 1000 times magnification of the surface of the printed silver pattern without deformation with a scanning electron microscope, and FIG. 10 is a 1,000 times magnification of the silver pattern surface after 60% elongation.

여기서, 도 9의 silver 표면에는 아무런 크랙이 보이지 않으나, 도 10의 표면 전체에 크랙이 발생하였고, 15㎛이상의 크랙들도 존재한다. 이러한 크랙의 발생으로 인해 전기 저항이 증가 되며, 전기 저항의 역수인 전기 전도도가 감소하게 된 이유이다. Here, no cracks are seen on the silver surface of FIG. 9, but cracks are generated on the entire surface of FIG. 10, and cracks of 15 μm or more exist. The occurrence of cracks increases the electrical resistance, which is the reason for the decrease in electrical conductivity, which is the inverse of the electrical resistance.

따라서 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 변형을 최소화하여 패턴에 크랙이 발생하는 것을 방지하고 전기 전도도를 최대로 유지하는 것이 최종 제품의 성능과 직결된다고 할 수 있다.
Therefore, minimizing the deformation of the printed pattern in the post-printing section of the roll-to-roll (R2R) process to prevent cracks in the pattern and to maintain the maximum electrical conductivity can be said to be directly connected to the performance of the final product.

로직과 수학적 모델Logic and Mathematical Models

상기 표 2의 실험 결과를 토대로 도 11과 같이 산점도를 얻고, 회귀분석을 통한 수학적 모델을 얻었다. Based on the experimental results of Table 2, a scatter plot was obtained as shown in FIG. 11, and a mathematical model was obtained through regression analysis.

Figure 112010041577313-pat00011
Figure 112010041577313-pat00011

상기 수학식 1은 변형률과 전기 저항간 1차 관계식으로서 인쇄한 silver 패턴인 경우 신장률 10% 내에서 98.9% 적합도를 가진다. 상기 수학식 1을 일반화한 관계식은 아래의 수학식 2와 같다 Equation 1 has a 98.9% suitability within 10% elongation in the case of a silver pattern printed as a first relation between strain and electrical resistance. The generalized relational expression of Equation 1 is shown in Equation 2 below.

Figure 112010041577313-pat00012
Figure 112010041577313-pat00012

표 3은 열경화 PET와 PEN의 온도별 탄성계수로서 도 6과 도 7의 탄성계수 영역의 기울기이다.Table 3 shows the slopes of the elastic modulus regions of FIGS. 6 and 7 as temperature modulus of thermosetting PET and PEN.

Figure 112010041577313-pat00013
Figure 112010041577313-pat00013

표 2를 토대로 회귀 분석법을 이용하여 온도와 탄성 계수 간 수학적 모델을 얻었다. 아래의 수학식 3과 수학식 4는 각각 열경화 PET와 PEN의 온도와 탄성계수 간 수학적 모델이다.Based on Table 2, a mathematical model between temperature and elastic modulus was obtained using regression analysis. Equations 3 and 4 below are mathematical models between the temperature and elastic modulus of the thermosetting PET and PEN, respectively.

Figure 112010041577313-pat00014
Figure 112010041577313-pat00014

Figure 112010041577313-pat00015
Figure 112010041577313-pat00015

아래의 수학식 5는 상기 수학식 3과 수학식 4를 일반화한 식으로서, 플라스틱 기판의 열적 특성에 따라 계수가 정해지고, 차수는 소재의 특성에 따라 달라진다.Equation 5 below is a generalized formula of Equation 3 and Equation 4, the coefficient is determined according to the thermal properties of the plastic substrate, the degree is dependent on the properties of the material.

Figure 112010041577313-pat00016
Figure 112010041577313-pat00016

아래의 표 4는 열경화 PET와 PEN에 대한 상기 수학식 5의 계수를 나타낸 것이다.Table 4 below shows the coefficients of Equation 5 for thermosetting PET and PEN.

Figure 112010041577313-pat00017
Figure 112010041577313-pat00017

상기 표 4에서 계수는 SKC사의 100㎛ 두께 열경화 PET와 PEN을 사용하여 실험으로 얻은 것이다. The coefficients in Table 4 were obtained by experiments using 100 μm thick thermosetting PET and PEN SKC.

도 14는 인쇄 패턴의 전기 전도도와 장력과의 관계식을 유도하기 위한 로직을 나타내며, 온도에 따른 소재의 탄성계수 관계식과 플라스틱 기판의 변형률에 따른 인쇄 패턴의 전기 저항간 관계식 및 기존의 법칙들을 이용하여 수학적 모델을 개발하였다.FIG. 14 shows logic for deriving a relationship between electrical conductivity and tension of a printing pattern, and using the existing laws and relations between elastic modulus of materials according to temperature and electrical resistance of printing patterns according to strain of a plastic substrate. A mathematical model was developed.

아래의 수학식 6은 개발한 수학적 모델이고, 모델에서 각 파라메터(parameter)에 대한 설명은 표 5에 나타내었다.Equation 6 below is a developed mathematical model, the description of each parameter (model) in the model is shown in Table 5.

Figure 112010041577313-pat00018
Figure 112010041577313-pat00018

Figure 112010041577313-pat00019
Figure 112010041577313-pat00019

상기 수학식 6에 상기 수학식 1과 상기 표 4의 열경화 PET에 관한 계수를 대입하여 아래의 수학식 7을 얻게 되었고, 상기 수학식 6에 PEN에 관한 계수를 대입하여 아래의 수학식 8을 얻게 되었다.Equation 6 is obtained by substituting the coefficients of the thermosetting PET of Equation 1 and Table 4 into Equation 6, and Equation 8 is substituted by substituting the coefficient of PEN in Equation 6 below. Got.

Figure 112010041577313-pat00020
Figure 112010041577313-pat00020

Figure 112010041577313-pat00021
Figure 112010041577313-pat00021

Figure 112010041577313-pat00022
Figure 112010041577313-pat00022

상기 수학식 9는 상기 수학식 6에서 종속 변수를 전기 전도도 대신 최대 장력으로 설정하여 표현한 수학적 모델로서, 기판의 온도 및 전기 전도도를 유지하기 위해 허용 가능한 장력 변화 범위를 예상할 수 있다. Equation 9 is a mathematical model expressed by setting the dependent variable to the maximum tension instead of the electrical conductivity in Equation 6, and it is possible to predict an allowable range of tension change in order to maintain the temperature and the electrical conductivity of the substrate.

도 15는 상기 수학식7을 이용하여 상온과 고온에서 설정된 장력에 따라 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 기판의 변형으로 인한 Silver 인쇄 패턴의 전기 전도도의 감소를 예측한 것이다.FIG. 15 shows the decrease of the electrical conductivity of the Silver print pattern due to the deformation of the substrate in the post-printing section of the roll-to-roll (R2R) process according to the tension set at room temperature and high temperature using Equation 7 above.

이와 같이, 상기 수학식 8을 이용하여 기판이 PEN일 때 장력과 전기전도도의 변화를 예측할 수 있으며, 상기 수학식 9에 PEN에 관한 계수를 대입하여 일정 전도도를 유지하기 위한 허용 가능한 장력 변화 범위를 예측할 수 있다.In this way, it is possible to predict the change in tension and electrical conductivity when the substrate is PEN by using Equation 8, and by substituting the coefficient for PEN in Equation VII to obtain an allowable range of tension change to maintain a constant conductivity. It can be predicted.

따라서, 본 발명에 의한 롤투롤(R2R) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법은 운전 장력에 따라 경화 공정에서 플라스틱 기판의 변형을 고려하여 인쇄 패턴의 전기 전도도의 변화를 예측하는 로직과 로직을 기반으로 한 수학적 모델을 제시함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수 있다.
Therefore, the method of predicting the electrical conductivity and the tension of the printed pattern in the post-printing section of the roll-to-roll (R2R) process according to the present invention changes the electrical conductivity of the printed pattern in consideration of the deformation of the plastic substrate in the curing process according to the operating tension. By presenting a logic and a mathematical model based on the logic to predict the, the technical problem of the present invention can be solved.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the appended claims. It will be appreciated that such modifications and variations are intended to fall within the scope of the following claims.

Claims (8)

롤투롤(roll to roll) 공정의 인쇄 후 구간에서 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법에 있어서,
(a) 롤투롤 공정에서 플라스틱 기판을 사용하여 전도성 잉크로 패턴을 인쇄하는 단계와;
(b) 상기 인쇄한 패턴을 건조 및 경화하는 단계와;
(c) 상기 건조 및 경화 공정에서 상기 플라스틱 기판의 변형을 고려한 운전 장력 설정을 위한 지침 및 허용 가능한 장력 변화 범위를 수학식 9에 의해 결정하는 단계; 및
(d) 상기 인쇄 패턴의 전기적 특성 변화를 수학식 6에 의해 예측하는 단계;를 포함하며,
상기 수학식 9는:
Figure 112011056645169-pat00023

상기 수학식 6은:
Figure 112011056645169-pat00024

(여기서,
Figure 112011056645169-pat00025
는 전도도,
Figure 112011056645169-pat00026
는 두께,
Figure 112011056645169-pat00027
는 온도,
Figure 112011056645169-pat00028
는 Sectional Area)이고,
α01
Figure 112011056645169-pat00052
로 나타내어지는 "기판의 변형률 ε과 인쇄 패턴의 전기 저항 R과의 관계식"을 정의하는 상수이고, 그리고
b0~b3
Figure 112011056645169-pat00053
로 나타내어지는 "플라스틱 기판의 변형률 E과 경화 온도 Tp와의 관계식"을 정의하기 위해 사용되며, 플라스틱기판의 열적 특성 및 소재 특성에 따라 정해지는 상수)인 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.
In the method of predicting the electrical conductivity and tension of the printed pattern in the post-printing section of the roll to roll process,
(a) printing a pattern with conductive ink using a plastic substrate in a roll-to-roll process;
(b) drying and curing the printed pattern;
(c) determining, by Equation 9, a guideline for setting an operating tension in consideration of deformation of the plastic substrate in the drying and curing process, and an allowable range of tension change; And
(d) predicting a change in electrical characteristics of the print pattern by Equation 6;
Equation 9 is:
Figure 112011056645169-pat00023

Equation 6 is:
Figure 112011056645169-pat00024

(here,
Figure 112011056645169-pat00025
Is the conductivity,
Figure 112011056645169-pat00026
Is the thickness,
Figure 112011056645169-pat00027
Temperature,
Figure 112011056645169-pat00028
Is Sectional Area)
α 0 ~ α 1
Figure 112011056645169-pat00052
Is a constant defining the relation between the strain ε of the substrate and the electrical resistance R of the printed pattern, and
b 0 ~ b 3 is
Figure 112011056645169-pat00053
Electrical conductivity and tension of the printed pattern, which is used to define the "relationship between the strain E of the plastic substrate and the curing temperature Tp" and is determined according to the thermal and material properties of the plastic substrate. Method of prediction.
제 1 항에 있어서, 상기 (d)단계에서,
상기 플라스틱 기판이 PET(Polyethylene Terephthalate)일 때는
Figure 112010041577313-pat00029

상기 플라스틱 기판이 PEN(Polyethylene Naphthalate)일 때는
Figure 112010041577313-pat00030

의 식을 각각 이용하여 전기적 특성 변화를 예측하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.
The method of claim 1, wherein in step (d),
When the plastic substrate is polyethylene terephthalate (PET)
Figure 112010041577313-pat00029

When the plastic substrate is polyethylene naphthalate (PEN)
Figure 112010041577313-pat00030

A method of predicting the electrical conductivity and tension of a printed pattern, characterized in that for predicting the change in electrical properties by using the respective equations.
제 1 항에 있어서, 상기 패턴을 인쇄하는 단계는:
전도성 금속 입자를 포함하는 전도성 잉크를 사용하여 그라비아(Gravure), 옵셋(Offset), 플렉소(Flexo)와 같은 인쇄 기술들을 통하여 인쇄하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.
The method of claim 1, wherein printing the pattern comprises:
A method of predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern, characterized by printing through printing techniques such as gravure, offset, and flexo using a conductive ink containing conductive metal particles.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 전기 전도도와 장력의 예측 방법은:
상기 전도성 잉크로 인쇄를 한 후에 경화 공정을 통하여 인쇄 패턴의 전기 저항을 낮추고 전기 전도도를 확보하는데 상기 수학식 6 및 9를 이용한 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.
4. The method of claim 1 or 3, wherein the method of predicting electrical conductivity and tension is:
The method of predicting the electrical conductivity and tension of the printed pattern, characterized in that using the equations (6) and (9) to lower the electrical resistance of the printed pattern and secure the electrical conductivity through the curing process after printing with the conductive ink.
제 1 항에 있어서, 상기 전기 전도도와 장력의 예측 방법은:
"플라스틱 기판의 변형률과 경화 온도와의 관계식" 및 "기판의 변형률과 인쇄 패턴의 전기 저항과의 관계식"을 Hooke' Law에 적용하여 얻어지는 "장력과 소재의 온도와 패턴의 전기 저항과의 관계식"을 이용하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.
The method of claim 1, wherein the method of predicting electrical conductivity and tension comprises:
"Relationship between tension and material temperature and pattern electrical resistance" obtained by applying "strain relation between plastic strain and curing temperature" and "strain relation between substrate strain and electrical resistance of printed pattern" to Hooke 'Law A method of predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern.
제 1 항에 있어서, 상기 전기 전도도와 장력의 예측 방법은:
운전 장력과 경화 온도 및 패턴의 두께에 따른 패턴의 전기 전도도를 예측하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.
The method of claim 1, wherein the method of predicting electrical conductivity and tension comprises:
A method for predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern, characterized in that it is used to predict the electrical conductivity of the pattern according to the operating tension and the curing temperature and the thickness of the pattern.
제 1 항에 있어서, 상기 전기 전도도와 장력의 예측 방법은:
일정한 전기 전도도 유지를 위한 운전 장력 설정 및 허용 가능한 장력 변화 범위를 결정하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.
The method of claim 1, wherein the method of predicting electrical conductivity and tension comprises:
A method of predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern, characterized in that it is used to set operating tension to maintain a constant electrical conductivity and to determine an acceptable range of tension variation.
제 1 항에 있어서, 상기 전기 전도도와 장력의 예측 방법은:
전기 전도도와 장력의 변화에 따른 인쇄 패턴의 두께 결정에 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄된 패턴의 전기 전도도와 장력의 예측 방법.
The method of claim 1, wherein the method of predicting electrical conductivity and tension comprises:
A method for predicting electrical conductivity and tension of a printed pattern, characterized in that it is used to determine the thickness of a printed pattern according to the change in electrical conductivity and tension.
KR1020100061368A 2009-06-30 2010-06-28 Method of conduct rate and tension for printed pattern to section after printing of roll-to-roll process KR101062798B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090059310 2009-06-30
KR1020090059310 2009-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110001929A KR20110001929A (en) 2011-01-06
KR101062798B1 true KR101062798B1 (en) 2011-09-07

Family

ID=43610384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100061368A KR101062798B1 (en) 2009-06-30 2010-06-28 Method of conduct rate and tension for printed pattern to section after printing of roll-to-roll process

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101062798B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160114863A (en) * 2015-03-25 2016-10-06 한국기계연구원 Printing correction system using a flexible cliche and a printing method using the same
KR20160131463A (en) * 2015-05-07 2016-11-16 한국기계연구원 Printing correction system using flexible and hard cliches and a printing method using the same
KR102299715B1 (en) 2020-11-25 2021-09-09 주식회사 토바 Method to dry a roll-to-roll printed electrode
KR102349089B1 (en) 2020-11-25 2022-01-12 주식회사 토바 Infrared drying process method to minimize resistance of roll-to-roll printed electrode on plastic substrate

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102670194B1 (en) * 2021-11-23 2024-05-30 주식회사 토바 A Method to Minimize the Resistance of Roll-to-Roll Gravure Printed Electrodes

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007136776A (en) 2005-11-16 2007-06-07 Dainippon Printing Co Ltd Gravure printing press and its controlling method
JP2008055707A (en) 2006-08-30 2008-03-13 Dainippon Printing Co Ltd Gravure printing machine and its control method
JP2009072938A (en) 2007-09-19 2009-04-09 Dainippon Printing Co Ltd Gravure printing press, and method for controlling the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007136776A (en) 2005-11-16 2007-06-07 Dainippon Printing Co Ltd Gravure printing press and its controlling method
JP2008055707A (en) 2006-08-30 2008-03-13 Dainippon Printing Co Ltd Gravure printing machine and its control method
JP2009072938A (en) 2007-09-19 2009-04-09 Dainippon Printing Co Ltd Gravure printing press, and method for controlling the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160114863A (en) * 2015-03-25 2016-10-06 한국기계연구원 Printing correction system using a flexible cliche and a printing method using the same
KR101684238B1 (en) 2015-03-25 2016-12-20 한국기계연구원 Printing correction system using a flexible cliche and a printing method using the same
KR20160131463A (en) * 2015-05-07 2016-11-16 한국기계연구원 Printing correction system using flexible and hard cliches and a printing method using the same
KR101688615B1 (en) 2015-05-07 2017-01-02 한국기계연구원 Printing correction system using flexible and hard cliches and a printing method using the same
KR102299715B1 (en) 2020-11-25 2021-09-09 주식회사 토바 Method to dry a roll-to-roll printed electrode
KR102349089B1 (en) 2020-11-25 2022-01-12 주식회사 토바 Infrared drying process method to minimize resistance of roll-to-roll printed electrode on plastic substrate

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110001929A (en) 2011-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101062798B1 (en) Method of conduct rate and tension for printed pattern to section after printing of roll-to-roll process
Lee et al. A fully roll-to-roll gravure-printed carbon nanotube-based active matrix for multi-touch sensors
Song et al. High‐performance flexible multilayer MoS2 transistors on solution‐based polyimide substrates
Reddy et al. Fully printed flexible humidity sensor
Jeong et al. Tape transfer atomization patterning of liquid alloys for microfluidic stretchable wireless power transfer
Baëtens et al. Cracking effects in squashable and stretchable thin metal films on PDMS for flexible microsystems and electronics
Zhang et al. Hybrid machine learning method to determine the optimal operating process window in aerosol jet 3D printing
Aleksandrova Specifics and Challenges to Flexible Organic Light‐Emitting Devices
Kusaka et al. Overlay of semi-dried functional layers in offset printing for rapid and high-precision fabrication of flexible TFTs
US20150173200A1 (en) Method of forming metal lines having high conductivity using metal nanoparticle ink on flexible substrate
Zhong et al. A study of screen printing of stretchable circuits on polyurethane substrates
Park et al. Fabrication of flexible strain sensors via roll-to-roll gravure printing of silver ink
Shi et al. Fabrication of wireless sensors on flexible film using screen printing and via filling
Jang et al. Impact of polyimide film thickness for improving the mechanical robustness of stretchable InGaZnO thin-film transistors prepared on wavy-dimensional elastomer substrates
Kujala et al. Bending reliability of screen-printed vias for a flexible energy module
EP3317753B1 (en) Patterned overcoat layer
Martins et al. Advances in printing and electronics: From engagement to commitment
Yoon et al. Ag flake/silicone rubber composite with high stability and stretching speed insensitive resistance via conductive bridge formation
Sell et al. Printed embedded transducers: capacitive touch sensors integrated into the organic coating of metalic substrates
Mosallaei et al. Geometry analysis in screen-printed stretchable interconnects
Zhao et al. Failure mechanisms in flexible electronics
Kang et al. Effect of tension on conductivity of gravure printed Ag layer in roll-to-roll process
Suhaimi et al. Mechanical durability of screen-printed flexible silver traces for wearable devices
Ali et al. Flexible coplanar waveguide strain sensor based on printed silver nanocomposites
Cahn et al. Electrical performance evolution and fatigue mechanisms of silver-filled polymer ink under uniaxial cyclic stretch

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140422

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150624

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee