Aerosol 3D Printing을 통한 10 μm급 미세패턴 구현 연구

• 영문명: A Study on the Aerosol 3D Printing 10 μm Micro Patterning
• 발행기관: 한국마이크로전자및패키징학회
• 저자명: 김희태(Hui-Tae Kim) 김하늘(Ha-Neul Kim) 이가현(Ka-Hyun Lee) 신종욱(Jong-Wook Shin) 편경록(Kyoung-Rok Pyun) 이종수(Jong-Su Lee) 장병록(Byoung-Lok Jang) 주승환(Seung-Hwan Joo)
• 간행물 정보: 『마이크로전자 및 패키징학회지』제32권 제1호, 75~83쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.03.31

국문 초록

기존의 inkjet printing 기술의 미세 패터닝에서 한계를 극복하기 위해 공압을 사용한 aerosol 3D printing system (A3DP)을 설계하고 개발하였다. A3DP 시스템은 공압 제어 유닛, atomizer, virtual impactor와 sheath gas를 사용하는 nozzle head로 구성이 되어있다. 본 연구에서는 공압을 사용한 A3DP 시스템에서 공정변수가 미세패터닝에 미치는 영향을 확인하고, 이를 바탕으로 해당 시스템에서 10 μm 수준의 미세프린팅이 가능한지 검증하고자 한다. 본 연구에서는 stand-off distance, sheath gas flow rate와 printing speed 등 공정변수가 미세패터닝에 미치는영향을 확인하였고, 그 결과 stand-off distance가 1 mm에서 5 mm 및 focusing ratio (FR) 4에서 6사이로 설정하는 것이 미세패터닝에서 적합하다는 것을 실험을 통해 확인하였다. 해당 내용을 바탕으로, 300 μm 노즐에서 33.07 μm, 200 μm 노즐에서 23.75 μm 그리고 100 μm 노즐에서 16.56 μm 수준의 선폭을 토출하여 공압식 A3DP에서 기존의 잉크젯 프린트로는 구현하기 어려운 10 μm급 미세 패터닝 구현 가능성을 확인하였다. Overspray 및 flow deviation 현상을 줄이기 위해 ANSYS fluent를 통한 유체해석 또한 수행하였다.

영문 초록

To overcome the limitations of conventional inkjet printing technology in fine patterning, we designed and developed an aerosol 3D printing system (A3DP) using pneumatics. The A3DP system consists of a pneumatic control unit, an atomizer, a virtual impactor, and a nozzle head using sheath gas. In this study, we aimed to investigate the effect of process parameters on micro patterning in the A3DP system using pneumatics, and print 10 μm micro patterning on the substrate in this system. In this paper, the effects of process parameters such as stand-off distance, sheath gas flow rate, and printing speed on micro patterning were experimented, and the results showed that a stand-off distance of 1 mm to 5 mm and a focusing ratio (FR) of 4 to 6 are suitable for micro patterning. Based on the above, we confirmed the possibility of achieving 10 μm micro patterning on the pneumatic A3DP, which is difficult to achieve with conventional inkjet printing, by ejecting line widths of 33.07 μm with a 300 μm nozzle, 23.75 μm with a 200 μm nozzle, and 16.56 μm with a 100 μm nozzle. ANSYS Fluent analysis indicated a need for improvements to address overspray and flow deviation.

목차

1. 서 론

2. 연구방법

3. 결과 및 고찰

4. 결 론

약 어

감사의 글

References

키워드

Aerosol Aerosol 3D printing system Semiconductor Ink jet printing