Analysis of Kinetic Parameter Effects on Printing Property in Micro-Contact Printing of Ag Ink

Ag 잉크의 미세접촉인쇄에 있어서 동역학적 파라미터가 인쇄특성에 미치는 영향 분석

  • Published : 2010.02.25

Abstract

This paper describes the effects of kinetic parameters such as attaching speed, attaching time, and dettaching speed on printing property of electrodes which were fabricated by micro-contact printing with Ag ink. In inking process the attaching speed was preferable to be less than 1 mm/s, attaching time as short as possible, and detaching speed larger than 1000 mm/s in order to obtain the transfer ratio of ink larger than 98%. Meanwhile in printing process the parameters were totally opposite to the results of inking process; attaching speed larger than 100 mm/s, attaching time larger than 30 sec, and detaching speed less than 1 mm/s for the best results. With the parameters we could obtain the micro-contact printed electrodes with the minimum line width of $30\;{\mu}m$, thickness of 300~500 nm, roughness less than 50 nm, and resistivity of about $15{\sim}16{\mu\Omega\cdot}cm$.

본 논문에서는 금속 전극을 미세접촉인쇄방식으로 Ag ink를 이용하여 제작하는데 있어서 접착속도, 분리속도, 접촉시간의 세 가지의 동역학적 파라미터가 잉크 전이율에 미치는 영향을 분석하여 최적의 공정조건을 도출하였다. 잉킹공정에서는 접촉속도는 1 mm/s 이하, 접촉 후 유지시간은 짧게 하며, 분리속도는 1000 mm/s로 빠르게 해야 잉크의 전이율이 98%이상 높았다. 프린팅 공정에서는 반대로 접촉속도는 100mm/s 이상의 빠르게, 접촉 후 유지시간은 30초 이상, 분리속도는 1mm/s 이하로 느리게 할 때 최고의 인쇄특성을 보였다. 이를 이용해 전체 $5cm{\times}5cm$ 면적에 최소 선폭 $30{\mu}m$, 두께는 300~500nm, 50nm이하의 약 $15{\sim}16{\mu\Omega\cdot}cm$ 비저항을 가지는 전극을 인쇄하였다.

Keywords

References

  1. 송정근, '유기박막트랜지스터;'유기전자공학'의 핵심소자,' 물리학과 첨단기술, pp. 21-26, 2005년 8월
  2. 류기성, 'Ag 페이스트를 소스와 드레인 전극으로 사용한 OTFT-OLED 어레이 제작,' 전자공학회논문지, 제45권, 제5호, 491-497쪽, 2008년 5월
  3. Jeongdai Jo, 'Fabrication of OTFT Array on Plastic Substrate by using Nanocontact Printing and Low Temperature Process,' IEEE 2006, pp. 588-591, 2006
  4. Dawen Li, 'Micron-scale organic thin film transistors with conducting polymer electrodes patterned by polymer inking and stamping,' Applied Physics Letters 88, 063513(3pp), 2006 https://doi.org/10.1063/1.2168669
  5. Alexander Blümel, 'Micromolding in capillaries and microtrasfer printing of silver nanoparticles as soft-lithographic approach for the fabrication of source/drain electrodes in organic field-effect trasistors,' Organic Electronics, Vol. 8, pp. 389-395, 2007 https://doi.org/10.1016/j.orgel.2007.01.009
  6. Jeongdai Jo, 'Fabrication of Roll-Printed Organic Thin-Film Transistors using Patterned Polymer Stamp,' IMID 2008, Vol. 8, pp. 243-246, October 2008
  7. 조정대, 'Fabrication of Printed Organic Thin-Film Transistors using Roll-to-Plate Printing,' 6-7쪽, 제 16회 반도체학술대회, 대전컨벤션센터, 한국, 2008년 2월
  8. Wen-Kuei Huang, 'Organic selective-area patterning method for microlens array fabrication,' Microelectronic Engineering, Vol. 83, pp. 1333-1335, 2006 https://doi.org/10.1016/j.mee.2006.01.163
  9. Zhe Wang, 'Metal Transfer Printing and Its Application in Organic Field-Effect Transistor Fabrication,' Advanced Materials, Vol. 15, no. 12, pp. 1009-1012, June 2003 https://doi.org/10.1002/adma.200304846
  10. InKyu Park, 'Nanoscale Patterning and Electronics on Flexible Substrate by Direct Nanoimprinting of Metallic Nanoparticles,' Advaced Materials 2008, Vol. 20, pp. 489-496, 2008
  11. Xue Feng, 'Competing Fracture in Kinetically Controlled Transfer Printing,' Langmuir, Vol. 23, no. 25, pp. 12555-12560, 2007 https://doi.org/10.1021/la701555n
  12. 김현우, 'PDMS 스탬프를 이용한 OTFT의 Ag-paste 소스/드레인 전극 형성', 대한전자공학회 추계학술대회, 제31권, 제2호, 397-398쪽, 2008 년 11월