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인쇄전자

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목차

1. 개요

인쇄 전자는 전자 회로를 인쇄 방식으로 제작하는 기술로, 접촉식 및 비접촉식 인쇄 방식을 사용한다. 이 기술은 기존 전자 제품보다 간단하고 비용 효율적으로 마이크로 구조화된 층을 만들 수 있으며, 유연성 등 새로운 기능을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 인쇄 전자는 잉크젯, 스크린 인쇄, 롤투롤 방식 등을 통해 전자 회로를 구성하는 특수 잉크를 대상 물체에 인쇄하며, RFID 태그, 메모리, 디스플레이, 센서 등 다양한 분야에 응용될 수 있다. 1903년 시작되어 인쇄 회로 기판 생산에서 시작하여 멤브레인 스위치, 태양광, 유기 발광 다이오드 기술로 발전해 왔다.

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인쇄전자
개요
유형전기 장치
제조 방법다양한 인쇄 방법
상세 정보
설명인쇄 기술을 사용하여 전자 회로 및 장치를 만드는 기술
응용 분야유연한 디스플레이
센서
배터리
RFID 태그
태양 전지
관련 기술
관련 기술인쇄 회로 기판 (PCB)
유연한 전자 장치
참고 문헌
참고 문헌Khan, Junaid; Mariatti, M (2024년 1월 29일). "Eco-friendly alkali lignin-assisted water-based graphene oxide ink and its application as a resistive temperature sensor". Nanotechnology. 35 (5): 055301. doi:10.1088/1361-6528/ad06d4. PMID 37879329.
Khan, Junaid; Mariatti, M. (2023년 9월 1일). "In-situ graphene oxide reduction via inkjet printing using natural reducing inks". Flexible and Printed Electronics. 8 (3): 035009. doi:10.1088/2058-8585/acf143.
Khan, Junaid; Mariatti, M. (2022년 11월). "Effect of natural surfactant on the performance of reduced graphene oxide conductive ink". Journal of Cleaner Production. 376: 134254. doi:10.1016/j.jclepro.2022.134254.
Roth, H.-K. et al. (2001). "Organische Funktionsschichten in Polymerelektronik und Polymersolarzellen". Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 32 (10): 789. doi:10.1002/1521-4052(200110)32:10<789::AID-MAWE789>3.0.CO;2-E.
Thomas, D.J. (2016). "Integration of Silicon and Printed Electronics for Rapid Diagnostic Disease Biosensing". Point of Care: The Journal of Near-Patient Testing & Technology. 15 (2): 61–71. doi:10.1097/POC.0000000000000091.
Xu, J.M. (Jimmy) (2000). "Plastic electronics and future trends in microelectronics". Synthetic Metals. 115 (1–3): 1–3. doi:10.1016/s0379-6779(00)00291-5.
"Printed & Flexible Electronics - IDTechEx Research Reports and Subscriptions". www.idtechex.com. Retrieved 2020-09-21.

2. 방식

인쇄 공정은 접촉식(contact) 방식과 비접촉식(Non-impact) 방식으로 나눌 수 있다. 접촉식 인쇄방식에는 평판(platen) 인쇄, 롤-평판(flat) 인쇄, 잉크젯 인쇄가 대표적이다.[92]

프린트 공정에는 평판 위에 찍는 시트 기반 방식(sheet-based), 그리고 라미네이션 프로세스를 이용한 롤투롤 방식의 두가지가 있다. 전자는 보다 정밀한 인쇄가 가능하나 큰 면적에 적용할 수 없다는 단점이 있으며, 후자는 시트 기반 방식에 비해 정밀도는 다소 떨어지나 큰 면적에 적용할 수 있다.[93]

인쇄전자에는 전자회로를 구성할 물질로 제작된 특수한 잉크가 사용되며, 설계된 회로 패턴을 잉크젯 프린터 또는 라미네이터로 대상 물체에 찍어내는 것이 프린트 공정의 핵심이 된다. 따라서 프린터 또는 라미네이터의 구동 기술 및 특수 잉크 제작이 인쇄전자 기술의 중심이라고 할 수 있다.[93]

인쇄 기술이 전자를 제조하는 데 매력적인 이유는 주로 기존 전자 제품에 비해 마이크로 구조화된 층(그리고 얇은 필름 장치)을 훨씬 더 간단하고 비용 효율적인 방식으로 준비할 수 있다는 가능성 때문이다.[11] 또한 새로운 기능 또는 향상된 기능(예: 기계적 유연성)을 구현할 수 있다는 점도 중요한 역할을 한다. 사용되는 인쇄 방법의 선택은 인쇄된 층에 대한 요구 사항, 인쇄된 재료의 특성, 최종 인쇄 제품의 경제적 및 기술적 고려 사항에 따라 결정된다.

인쇄 기술은 시트 기반 접근 방식과 롤투롤 기반 접근 방식으로 나뉜다. 시트 기반의 잉크젯 및 스크린 인쇄는 소량, 고정밀 작업에 가장 적합하다. 그라비어 인쇄, 옵셋 및 플렉소그래픽 인쇄는 시간당 10,000제곱미터(m2/h)에 달하는 태양 전지와 같은 대량 생산에 더 일반적으로 사용된다.[9][11] 옵셋 인쇄 및 플렉소그래픽 인쇄는 주로 무기[12][13] 및 유기[14][15] 도체에 사용되는 반면(후자는 유전체에도 사용됨),[16] 그라비어 인쇄는 높은 층 품질로 인해 유기 반도체 및 트랜지스터의 반도체/유전체 계면과 같이 품질에 민감한 층에 특히 적합하다.[16] 고해상도가 필요한 경우 그라비어 인쇄는 무기[17] 및 유기[18] 도체에도 적합하다. 유기 전계 효과 트랜지스터 및 집적 회로는 대량 인쇄 방법으로 완전히 제조될 수 있다.[16]

2. 1. 접촉식 인쇄

인쇄 공정은 접촉식(contact) 방식과 비접촉식(Non-impact) 방식으로 나눌 수 있다. 접촉식 인쇄 방식에는 평판(platen) 인쇄, 롤-평판(flat) 인쇄, 롤투롤(roll-to-roll) 인쇄가 있다.[92]

프린트 공정에는 평판 위에 찍는 시트 기반 방식(sheet-based), 그리고 라미네이션 프로세스를 이용한 롤투롤(roll-to-roll) 방식의 두 가지가 있다. 전자는 보다 정밀한 인쇄가 가능하나 큰 면적에 적용할 수 없다는 단점이 있으며, 후자는 시트 기반 방식에 비해 정밀도는 다소 떨어지나 큰 면적에 적용할 수 있다.[93]

인쇄전자에는 전자회로를 구성할 물질로 제작된 특수한 잉크가 사용되며, 설계된 회로 패턴을 대상 물체에 찍어내는 것이 프린트 공정의 핵심이 된다. 따라서 프린터 또는 라미네이터의 구동 기술 및 특수 잉크 제작이 인쇄전자 기술의 중심이라고 할 수 있다.[93]

스크린 인쇄는 페이스트 형태의 재료로 패턴화된 두꺼운 층을 제작할 수 있어 전기 및 전자 제품 제조에 적합하다. 이 방법은 무기 재료(예: 회로 기판 및 안테나)로 전도성 라인을 만들 수 있을 뿐만 아니라 절연 및 패시베이션 층도 만들 수 있으며, 여기서 층 두께가 고해상도보다 더 중요하다. 시간당 50 m2의 처리량과 100 μm의 해상도는 잉크젯과 유사하다.[9] 이 다재다능하고 비교적 간단한 방법은 주로 전도성 및 유전체 층에 사용되지만,[26][27] OPVC(유기 태양전지)용 유기 반도체[28] 및 완전한 OFET[22]까지 인쇄할 수 있다.

증착 인쇄는 고정밀 스크린 인쇄와 재료 증발을 결합하여 최대 5 μm까지의 형상을 인쇄한다. 이 방법은 열, 전자빔, 스퍼터링 및 기타 기존 생산 기술과 같은 기술을 사용하여 1 μm보다 더 나은 정밀도로 기판에 등록된 고정밀 섀도우 마스크(또는 스텐실)를 통해 재료를 증착한다. 서로 다른 마스크 설계를 계층화하거나 재료를 조정함으로써 사진 식각 없이 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 회로를 가산 방식으로 구축할 수 있다.

2. 2. 비접촉식 인쇄

인쇄 공정은 접촉식 방식과 비접촉식 방식으로 나눌 수 있으며, 비접촉식 방식에는 잉크젯 인쇄가 대표적이다.[92] 잉크젯 방식은 유연하고 다재다능하며 비교적 적은 노력으로 설정할 수 있다는 장점이 있다.[19] 그러나 잉크젯은 낮은 해상도(약 50 μm)를 가지며,[9] 낮은 점도의 가용성 재료에 적합하다. 유기 유전체와 같은 고점도 재료와 무기 금속 잉크와 같은 분산 입자의 경우 노즐 막힘으로 인한 어려움이 발생한다.[20] 잉크젯 프린팅은 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET) 및 유기 발광 다이오드 (OLED)에서 유기 반도체에 선호되지만,[21] OLED 디스플레이의 전면판[22] 및 백플레인[23], 집적 회로,[24] 유기 태양 전지(OPVC)[25] 등에도 활용된다.

에어로졸 제트 프린팅(M3D)[29]은 잉크를 분무하여 액적을 생성하고, 가스 흐름을 통해 인쇄 헤드로 전달하여 재료를 증착하는 기술이다. 이 방식은 10 μm 너비에서 수십 나노미터에서 >10 μm까지의 레이어 두께를 가진 패턴을 형성할 수 있다.[31] 넓은 노즐 인쇄 헤드를 사용하면 밀리미터 크기의 전자적 특징 및 표면 코팅 응용 분야를 효율적으로 패턴화할 수 있다. 높은 속도에도 불구하고 인쇄 공정은 부드러우며, 기판 손상이 발생하지 않는다.[32]

최근에는 인쇄 용지를 인쇄 기판으로 사용하여, 접을 수 있고 사용 가능한 사무용 인쇄 용지에 고전도성 및 고해상도 트레이스를 인쇄하는 기술이 제안되었다.[35]

2. 3. 기타 인쇄 기술

인쇄 공정은 접촉식 방식과 비접촉식 방식으로 나눌 수 있다. 접촉식 인쇄 방식에는 평판 인쇄, 롤-평판 인쇄, 롤투롤 인쇄가 있으며, 비접촉식 인쇄 방식에는 잉크젯 인쇄가 대표적이다.[92] 프린트 공정에는 평판 위에 찍는 시트 기반 방식과 라미네이션 프로세스를 이용한 롤투롤 방식의 두 가지가 있다. 전자는 정밀하지만 큰 면적에 적용하기 어렵고, 후자는 정밀도는 낮지만 큰 면적에 적용 가능하다.[93]

인쇄전자에는 특수 잉크가 사용되며, 잉크젯 프린터 또는 라미네이터로 대상 물체에 회로 패턴을 찍어내는 것이 핵심이다. 따라서 프린터 또는 라미네이터 구동 기술 및 특수 잉크 제작이 인쇄전자 기술의 중심이다.[93]

증착 인쇄는 고정밀 스크린 인쇄와 재료 증발을 결합하여 최대 5 μm까지의 형상을 인쇄한다. 이 방법은 열, 전자빔, 스퍼터링 등 기존 생산 기술을 사용하여 1 μm보다 더 나은 정밀도로 기판에 섀도우 마스크(또는 스텐실)를 통해 재료를 증착한다. 서로 다른 마스크 설계를 계층화하거나 재료를 조정함으로써 사진 식각 없이 회로를 구축할 수 있다.

마이크로 컨택트 프린팅과 나노 임프린트 리소그래피는 인쇄와 유사한 방식이다.[36] 이 방법들은 각각 μm 및 nm 크기의 층을 스탬핑하는 것과 유사하게 준비된다. OFET용 전극을 예로 들 수 있다.[37][38] 패드 인쇄가 유사한 방식으로 사용되는 경우도 있다.[39] 고체 층이 캐리어에서 기판으로 전사되는 전사 방법도 인쇄 전자 공학으로 간주된다.[40] 전자사진은 현재 인쇄 전자 공학에 사용되지 않는다.

3. 재료

인쇄 전자에는 유기 및 무기 재료가 모두 사용된다. 잉크 재료는 용액, 분산액 또는 현탁액 형태로 액체 상태로 제공되어야 한다.[41] 이들은 전도체, 반도체, 유전체 또는 절연체로 기능해야 한다. 재료 비용은 응용 분야에 적합해야 한다.

전자 기능과 인쇄성은 서로 간섭할 수 있으므로 신중한 최적화가 필요하다.[10] 예를 들어, 폴리머의 분자량이 높을수록 전도성은 향상되지만 용해도는 감소한다. 인쇄를 위해서는 점도, 표면 장력 및 고형분 함량을 엄격하게 제어해야 한다. 습윤성, 접착력 및 용해도와 같은 층간 상호 작용뿐만 아니라 증착 후 건조 절차도 결과에 영향을 미친다. 기존 인쇄 잉크에 자주 사용되는 첨가제는 전자 기능을 저해하는 경우가 많기 때문에 사용할 수 없다.

재료 특성은 인쇄 전자와 기존 전자 간의 차이점을 크게 결정한다. 인쇄 가능한 재료는 인쇄성 외에도 기계적 유연성 및 화학적 변형을 통한 기능 조정(예: OLED의 밝은 색상)과 같은 결정적인 이점을 제공한다.[42]

인쇄된 도체는 낮은 전도도와 전하 운반체 이동성을 제공한다.[48]

몇 가지 예외를 제외하고, 무기 잉크 재료는 금속 또는 반도체 미세 및 나노 입자의 분산액이다. 사용되는 반도성 나노 입자에는 실리콘[43] 및 산화물 반도체가 포함된다.[44] 실리콘은 또한 유기 전구체로 인쇄되며,[45] 열분해 및 어닐링을 통해 결정질 실리콘으로 변환된다.

PMOS는 인쇄 전자에서 가능하지만 CMOS는 불가능하다.[51]

==== 유기 재료 ====

인쇄 전자는 인쇄, 전자 공학, 화학 및 재료 과학, 특히 유기 및 고분자 화학 분야의 지식과 개발을 통합한다. 유기 재료는 구조, 작동 및 기능 측면에서 기존 전자 제품과 부분적으로 다르며, 이는 장치 및 회로 설계 및 최적화뿐만 아니라 제조 방식에도 영향을 미친다.[46][47]

공액 고분자의 발견[48]과 가용성 물질로의 개발은 최초의 유기 잉크 재료를 제공했다. 이 종류의 고분자 재료는 다양하게 전도, 반도체, 전계 발광, 광전지 및 기타 특성을 가지고 있다. 다른 고분자는 주로 절연체 및 유전체로 사용된다.

대부분의 유기 재료에서 정공 수송이 전자 수송보다 선호된다.[49] 최근 연구에 따르면 이는 OFET에서 중요한 역할을 하는 유기 반도체/유전체-계면의 특정 특징이다.[50] 따라서 p형 장치가 n형 장치보다 우세해야 한다. 내구성(분산 저항)과 수명은 기존 재료보다 짧다.[51]

유기 반도체에는 고분자 poly(3,4-ethylene dioxitiophene)이 포함되며, poly(styrene sulfonate)(PEDOT:PSS) 및 poly(aniline)(PANI)으로 도핑된다. 두 고분자 모두 다양한 제형으로 상업적으로 사용할 수 있으며, 잉크젯,[52] 스크린[26] 및 오프셋 인쇄[14] 또는 스크린,[26] 플렉소[15] 및 그라비어 인쇄[18]를 사용하여 인쇄되었다.

고분자 반도체는 poly(thiopene)s와 같은 잉크젯 인쇄를 사용하여 가공된다. 예를 들어 poly(3-hexylthiophene)(P3HT)[53] 및 poly(9,9-dioctylfluorene co-bithiophen)(F8T2)[54]가 있다. 후자 재료는 또한 그라비어 인쇄되었다.[16] 잉크젯 인쇄를 사용하여 다양한 전계 발광 고분자를 사용할 뿐만 아니라, 광전지를 위한 활성 재료(예: P3HT와 풀러렌 유도체의 혼합물),[55] 이는 부분적으로 스크린 인쇄(예: poly(phenylene vinylene)과 풀러렌 유도체의 혼합물)를 사용하여 증착될 수 있다.[28]

인쇄 가능한 유기 및 무기 절연체 및 유전체가 있으며, 다양한 인쇄 방법으로 가공할 수 있다.[56]

==== 무기 재료 ====

무기 전자는 유기 및 고분자 재료가 제공할 수 없는 고도로 정렬된 층과 인터페이스를 제공한다.[13][57][58][59][60]

은 나노 입자는 플렉소, 오프셋 및 잉크젯과 함께 사용된다. 금 입자는 잉크젯과 함께 사용된다.

AC 전기 발광(EL) 다색 디스플레이는 수십 제곱미터에 달하는 면적을 커버하거나 시계 문자반 및 계기 디스플레이에 통합될 수 있다. 여기에는 플라스틱 필름 기판에 구리 도핑 형광체를 포함하여 6~8개의 인쇄된 무기 층이 포함된다.

CIGS 셀은 몰리브덴 코팅된 유리 시트에 직접 인쇄할 수 있다.

인쇄된 비소 갈륨 게르마늄 태양 전지는 40.7%의 변환 효율을 보였으며, 이는 최고의 유기 셀보다 8배 높은 수치이며, 결정질 실리콘의 최고 성능에 근접한다.

==== 기판 ====

인쇄 전자는 유연한 기판을 사용하여 생산 비용을 낮추고 기계적으로 유연한 회로 제작을 가능하게 한다. 잉크젯 및 스크린 인쇄는 일반적으로 유리 및 실리콘과 같은 단단한 기판을 사용하지만, 대량 인쇄 방식은 거의 예외 없이 유연한 호일과 종이를 사용한다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 호일은 저렴한 비용과 중간 정도의 고온 안정성으로 인해 흔히 사용된다.[61] 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 및 폴리이미드 호일(PI)은 더 높은 성능을 가지지만 비용이 더 많이 드는 대체재이다. 종이는 저렴한 비용과 다양한 응용 분야로 인해 매력적인 기판이지만, 높은 거칠기와 높은 습윤성으로 인해 전통적으로 전자 제품에 문제가 있었다. 이는 활발한 연구 분야이며,[62] 인쇄 가능한 금속 증착 기술이 개발되어 종이의 거친 3차원 표면 형상에 적응할 수 있음을 보여주었다.[63][64]

기타 중요한 기판 기준은 낮은 거칠기와 적절한 습윤성으로, 코팅 또는 코로나 방전을 사용하여 전처리로 조절할 수 있다. 기존 인쇄와는 달리, 높은 흡수성은 일반적으로 불리하다.

3. 1. 유기 재료

인쇄 전자는 인쇄, 전자 공학, 화학 및 재료 과학, 특히 유기 및 고분자 화학 분야의 지식과 개발을 통합한다. 유기 재료는 구조, 작동 및 기능 측면에서 기존 전자 제품과 부분적으로 다르며, 이는 장치 및 회로 설계 및 최적화뿐만 아니라 제조 방식에도 영향을 미친다.[46][47]

공액 고분자의 발견[48]과 가용성 물질로의 개발은 최초의 유기 잉크 재료를 제공했다. 이 종류의 고분자 재료는 다양하게 전도, 반도체, 전계 발광, 광전지 및 기타 특성을 가지고 있다. 다른 고분자는 주로 절연체 및 유전체로 사용된다.

대부분의 유기 재료에서 정공 수송이 전자 수송보다 선호된다.[49] 최근 연구에 따르면 이는 OFET에서 중요한 역할을 하는 유기 반도체/유전체-계면의 특정 특징이다.[50] 따라서 p형 장치가 n형 장치보다 우세해야 한다. 내구성(분산 저항)과 수명은 기존 재료보다 짧다.[51]

유기 반도체에는 고분자 poly(3,4-ethylene dioxitiophene)이 포함되며, poly(styrene sulfonate)(PEDOT:PSS) 및 poly(aniline)(PANI)으로 도핑된다. 두 고분자 모두 다양한 제형으로 상업적으로 사용할 수 있으며, 잉크젯,[52] 스크린[26] 및 오프셋 인쇄[14] 또는 스크린,[26] 플렉소[15] 및 그라비어 인쇄[18]를 사용하여 인쇄되었다.

고분자 반도체는 poly(thiopene)s와 같은 잉크젯 인쇄를 사용하여 가공된다. 예를 들어 poly(3-hexylthiophene)(P3HT)[53] 및 poly(9,9-dioctylfluorene co-bithiophen)(F8T2)[54]가 있다. 후자 재료는 또한 그라비어 인쇄되었다.[16] 잉크젯 인쇄를 사용하여 다양한 전계 발광 고분자를 사용할 뿐만 아니라, 광전지를 위한 활성 재료(예: P3HT와 풀러렌 유도체의 혼합물),[55] 이는 부분적으로 스크린 인쇄(예: poly(phenylene vinylene)과 풀러렌 유도체의 혼합물)를 사용하여 증착될 수 있다.[28]

인쇄 가능한 유기 및 무기 절연체 및 유전체가 있으며, 다양한 인쇄 방법으로 가공할 수 있다.[56]

3. 2. 무기 재료

무기 전자는 유기 및 고분자 재료가 제공할 수 없는 고도로 정렬된 층과 인터페이스를 제공한다.[13][57][58][59][60]

은 나노 입자는 플렉소, 오프셋 및 잉크젯과 함께 사용된다. 금 입자는 잉크젯과 함께 사용된다.

AC 전기 발광(EL) 다색 디스플레이는 수십 제곱미터에 달하는 면적을 커버하거나 시계 문자반 및 계기 디스플레이에 통합될 수 있다. 여기에는 플라스틱 필름 기판에 구리 도핑 형광체를 포함하여 6~8개의 인쇄된 무기 층이 포함된다.

CIGS 셀은 몰리브덴 코팅된 유리 시트에 직접 인쇄할 수 있다.

인쇄된 비소 갈륨 게르마늄 태양 전지는 40.7%의 변환 효율을 보였으며, 이는 최고의 유기 셀보다 8배 높은 수치이며, 결정질 실리콘의 최고 성능에 근접한다.

3. 3. 기판

인쇄 전자는 유연한 기판을 사용하여 생산 비용을 낮추고 기계적으로 유연한 회로 제작을 가능하게 한다. 잉크젯 및 스크린 인쇄는 일반적으로 유리 및 실리콘과 같은 단단한 기판을 사용하지만, 대량 인쇄 방식은 거의 예외 없이 유연한 호일과 종이를 사용한다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 호일은 저렴한 비용과 중간 정도의 고온 안정성으로 인해 흔히 사용된다.[61] 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 및 폴리이미드 호일(PI)은 더 높은 성능을 가지지만 비용이 더 많이 드는 대체재이다. 종이는 저렴한 비용과 다양한 응용 분야로 인해 매력적인 기판이지만, 높은 거칠기와 높은 습윤성으로 인해 전통적으로 전자 제품에 문제가 있었다. 이는 활발한 연구 분야이며,[62] 인쇄 가능한 금속 증착 기술이 개발되어 종이의 거친 3차원 표면 형상에 적응할 수 있음을 보여주었다.[63][64]

기타 중요한 기판 기준은 낮은 거칠기와 적절한 습윤성으로, 코팅 또는 코로나 방전을 사용하여 전처리로 조절할 수 있다. 기존 인쇄와는 달리, 높은 흡수성은 일반적으로 불리하다.

4. 장점 및 단점

장점인쇄 전자는 제조 공정에서 진공 및 고온 공정이 반드시 필요하지 않아 저에너지이다. RTR(Roll to Roll) 생산 방식인 인쇄 기술을 활용하므로 기존의 노광, 에칭, 납땜을 수반하는 인쇄 회로 기판 생산보다 생산성이 우수하다.
단점인쇄 전자는 사용 가능한 소재가 페이스트 형태의 인쇄 가능한 소재로 제한된다는 단점이 있다. 전기 저항은 기존 인쇄 회로 기판에 사용되는 동박보다 두 자릿수, 세 자릿수나 크다.[91] 은 입자로 인쇄된 회로 내에 전위차가 생기면 은 원자가 양극에서 음극으로 이동하는 마이그레이션이 발생하여 특히 고온 다습한 환경에서 심해져 회로 간 절연 불량, 단락 고장의 원인이 되므로 미세화의 방해가 된다.[91] 인쇄로 형성되는 전자 회로는 본질적으로 고주파 회로로 사용할 수 없다.[91]

4. 1. 장점

인쇄 전자는 제조 공정에서 진공 및 고온 공정이 반드시 필요하지 않아 저에너지이다. RTR(Roll to Roll) 생산 방식인 인쇄 기술을 활용하므로 기존의 노광, 에칭, 납땜을 수반하는 인쇄 회로 기판 생산보다 생산성이 우수하다.

4. 2. 단점

인쇄 전자는 사용 가능한 소재가 페이스트 형태의 인쇄 가능한 소재로 제한된다는 단점이 있다. 전기 저항은 기존 인쇄 회로 기판에 사용되는 동박보다 두 자릿수, 세 자릿수나 크다.[91] 은 입자로 인쇄된 회로 내에 전위차가 생기면 은 원자가 양극에서 음극으로 이동하는 마이그레이션이 발생하여 특히 고온 다습한 환경에서 심해져 회로 간 절연 불량, 단락 고장의 원인이 되므로 미세화의 방해가 된다.[91] 인쇄로 형성되는 전자 회로는 본질적으로 고주파 회로로 사용할 수 없다.[91]

5. 응용 분야

인쇄전자는 낮은 가격으로 전자회로를 생산하고, 얇고 작은 물체에 전자회로를 생성하며, 친환경 생산이 가능하다는 장점이 있다.[94] 이러한 장점 덕분에 모든 물체가 통신 기능을 갖추도록 하는 사물인터넷 기술에 유용하다.[94] 현재 인쇄전자 기술은 RFID 태그 제작에 적용되고 있으며,[95] 앞으로 메모리, 디스플레이, 전지, 조명, 센서 등에도 널리 적용될 것으로 예상된다.[94]

인쇄 전자는 포장재의 무선 센서, 인터넷과 통신하는 피부 패치, 누출을 감지하여 예방 유지보수를 가능하게 하는 건물 등에서 사용되거나 고려되고 있다.[74] 플렉서블 스마트 전자 시스템에 대한 관심이 증가하고 있으며, 여기에는 태양광, 감지 및 처리 장치가 포함된다.[75] 이러한 응용 분야의 대부분은 아직 시제품 제작 및 개발 단계에 머물러 있다.[74]

노르웨이 회사 ThinFilm은 2009년에 롤투롤 인쇄 유기 메모리를 시연했다.[76][77][78][79] 스페인에 본사를 둔 Rotimpres는 스마트 가구용 히터 또는 안개 방지, 백색 가전 제품 및 산업 기계의 키보드용 정전식 스위치 등과 같은 다양한 시장에 응용 제품을 성공적으로 도입했다.[80][81]

6. 역사

인쇄 전자는 1903년 독일의 알버트 핸슨(Albert Hanson)이 "인쇄 배선"에 대한 특허를 출원하면서 시작되었다.[65] 핸슨은 구리 호일에 인쇄 회로 기판 패턴을 형성하는 방법을 제안했다.[66] 1936년 폴 아이슬러(Paul Eisler)에 의해 최초의 인쇄 회로가 제작되었고, 제2차 세계 대전 중 미국에서 라디오 대량 생산에 사용되었다. 1948년에는 인쇄 회로 기술이 상업적 용도로 공개되었다.[67]

인쇄 전자는 인쇄 회로 기판(PCB) 생산에서 시작하여 멤브레인 스위치, RFID, 태양광 및 전계 발광 기술로 발전해 왔다.[67] 1960년대에 인쇄 회로 기판이 소비자 전자 제품의 기반이 되면서 가정용 인쇄 전자의 광범위한 생산이 시작되었다.[68]

최근에는 태양 전지에서 인쇄 전자의 사용이 증가하는 추세이다. 2011년 MIT 연구원들은 일반 종이에 잉크젯 인쇄하여 유연한 태양 전지를 만들었다.[69] 2018년 라이스 대학교 연구원들은 유기 태양 전지를 개발했다.[70]

2011년 기준 인쇄 전자 총 매출은 123억 8500만 달러로 보고되었다.[71] IDTechEx는 PE 시장이 2027년에 3300억 달러에 이를 것으로 예측한다.[72] 노키아는 인쇄 전자를 사용하여 "Morph" 폰을 만드는 아이디어를 개척했고, 애플은 아이폰 XS, XS Max, XR 기기에 이 기술을 적용했다.[73]

LG는 플라스틱 OLED에, 샤프(Foxconn)는 OLED 디스플레이 파일럿 라인에, BOE는 유연한 AMOLED 팹에 투자한다고 발표했다.[72]

7. 대한민국 현황 및 전망

8. 표준 개발 활동

기술 표준 및 로드맵 계획은 가치 사슬 개발을 촉진하기 위한 것이다(제품 사양, 특성 분석 표준 등을 공유하기 위해). 이러한 표준 개발 전략은 지난 50년 동안 실리콘 기반 전자가 사용해 온 접근 방식을 반영한다.[82][83]

국제 전자 제조 이니셔티브(iNEMI)는 잘 확립된 국제 반도체 기술 로드맵(ITRS)과 유사하게 인쇄 및 기타 유기 전자에 대한 로드맵을 발표했다.[84]

IPC—전자 산업 연결 협회는 인쇄 전자에 대한 세 가지 표준을 발표했다. 이 세 가지 모두 일본 전자 패키징 및 회로 협회(JPCA)와 협력하여 출판되었다.


  • IPC/JPCA-4921, 인쇄 전자 기본 재료 요구 사항
  • IPC/JPCA-4591, 인쇄 전자 기능성 전도성 재료 요구 사항
  • IPC/JPCA-2291, 인쇄 전자 설계 가이드라인


이러한 표준과 개발 중인 다른 표준은 IPC의 인쇄 전자 이니셔티브의 일부이다.

참조

[1] 서적 Printed Electronics, Now and Future http://lib.tkk.fi/Re[...] Helsinki University of Technology (TKK), MIDE, Helsinki University Print, Helsinki, Finland
[2] 웹사이트 Printed & Flexible Electronics - IDTechEx Research Reports and Subscriptions https://www.idtechex[...] 2020-09-21
[3] 논문 Eco-friendly alkali lignin-assisted water-based graphene oxide ink and its application as a resistive temperature sensor 2024-01-29
[4] 논문 In-situ graphene oxide reduction via inkjet printing using natural reducing inks 2023-09-01
[5] 논문 Effect of natural surfactant on the performance of reduced graphene oxide conductive ink 2022-11
[6] 논문 Organische Funktionsschichten in Polymerelektronik und Polymersolarzellen
[7] 논문 Integration of Silicon and Printed Electronics for Rapid Diagnostic Disease Biosensing 2016
[8] 논문 Plastic electronics and future trends in microelectronics
[9] 간행물 Joint sOC-EUSAI Conference 2005
[10] 뉴스 mstNews 2 2006
[11] 논문 Journal of Materials Research 2004
[12] 논문 Capacitive-type humidity sensors fabricated using the offset lithographic printing process
[13] 간행물 Polytronic Conference 2005
[14] 논문 Polymer-based organic field-effect transistor using offset printed source/drain structures
[15] 논문 Utilizing roll-to-roll techniques for manufacturing source-drain electrodes for all-polymer transistors
[16] 논문 Ring oscillator fabricated completely by means of mass-printing technologies
[17] 논문 Sensors and Actuators 1994
[18] 논문 Roll-to-roll method for producing polyaniline patterns on paper
[19] 논문 Large Area Electronics Using Printing Methods
[20] 논문 Inkjet Printing of Polymers: State of the Art and Future Developments
[21] 논문 Progress Toward Development of All-Printed RFID Tags: Materials, Processes, and Devices
[22] 논문 Advanced Materials 2001
[23] 논문 All jet-printed polymer thin-film transistor active-matrix backplanes
[24] 논문 High-Resolution Inkjet Printing of All-Polymer Transistor Circuits
[25] 간행물 IMAPS Conference 2004
[26] 논문 Polymer Electronics Systems - Polytronics
[27] 논문 High-Performance Plastic Transistors Fabricated by Printing Techniques
[28] 논문 Fabrication of bulk heterojunction plastic solar cells by screen printing
[29] 특허 US Patent number 7,485,345 B2
[30] 뉴스 Nature Materials 2008-10-19
[31] 간행물 Organic and Printed Electronics 2007
[32] 간행물 Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) 34th IEEE 2009
[33] 논문 All-aerosol-jet-printed highly sensitive and selective polyaniline-based ammonia sensors: a route toward low-cost, low-power gas detection https://doi.org/10.1[...] 2021-04-19
[34] 뉴스 Biofabrication 2 2010
[35] 논문 Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances 2020-10
[36] 논문 New Approaches to Nanofabrication: Molding, Printing, and Other Techniques
[37] 논문 Micron-scale organic thin film transistors with conducting polymer electrodes patterned by polymer inking and stamping https://deepblue.lib[...]
[38] 논문 Nanoimprinted devices for integrated organic electronics
[39] 논문 Fully printed integrated circuits from solution processable polymers
[40] 논문 Transfer printing methods for the fabrication of flexible organic electronics
[41] 논문 Advanced Materials
[42] 논문 Review of electronic and optical properties of semiconductingπ-conjugated polymers: applications in optoelectronics
[43] 논문 Interfacial and Network Characteristics of Silicon Nanoparticle Layers Used in Printed Electronics
[44] 논문 Low-Temperature Solution-Processed Memory Transistors Based on Zinc Oxide Nanoparticles
[45] 논문 Solution-processed silicon films and transistors
[46] 논문 Fundamental research needs in organic electronic materials
[47] 간행물 it 3
[48] 웹사이트 Nobel prize in chemistry, 2000 http://nobelprize.or[...]
[49] 논문 Semiconductors for organic transistors
[50] 논문 Electron and Ambipolar Transport in Organic Field-Effect Transistors
[51] 논문 Stability of n-type doped conducting polymers and consequences for polymeric microelectronic devices
[52] 논문 Polymer electroluminescent devices processed by inkjet printing: I. Polymer light-emitting logo
[53] 논문 High performance organic semiconducting thin films: Ink jet printed polythiophene [rr-P3HT]
[54] 논문 Additive jet printing of polymer thin-film transistors
[55] 논문 Polymer based organic solar cells using ink-jet printed active layers https://lirias.kuleu[...]
[56] 웹사이트 Ion Gel Insulator http://www.license.u[...]
[57] 논문 Interdigitated Capacitors by Offset Lithography
[58] 논문 Ink-jet Printing and Microwave Sintering of Conductive Silver Tracks http://library.tue.n[...]
[59] 논문 Downscaling of self-aligned, all-printed polymer thin-film transistors
[60] 뉴스 Mflex UK (formerly Pelikon) and elumin8, both in the UK, Emirates Technical Innovation Centre in Dubai, [[Schreiner]] in Germany and others are involved in EL displays. Spectrolab already offers commercially flexible solar cells based on various inorganic compounds. https://archive.toda[...]
[61] 논문 Fully inkjet-printed two-dimensional material field-effect heterojunctions for wearable and textile electronics https://doi.org/10.1[...]
[62] 논문 Paper Electronics 2011-03-23
[63] 논문 Autocatalytic Metallization of Fabrics Using Si Ink, for Biosensors, Batteries and Energy Harvesting 2018-11-09
[64] 서적 Optoelectronics and Bio Devices on Paper Powered by Solar Cells https://www.intechop[...] IntechOpen 2017-02-22
[65] 특허 Printed Wires
[66] 웹사이트 The printed circuit board is the base of modern electronics https://rostec.ru/en[...] Rostec 2018-11-28
[67] 학위논문 An Investigation of Fundamental Competencies for Printed Electronics Clemson University 2010
[68] 뉴스 Printing Electronics Just https://news.nationa[...] National Geographic Partners, LLC 2018-11-30
[69] 뉴스 While You're Pp, Print Me a Solar Cell https://news.mit.edu[...] MIT News Office 2018-11-30
[70] 뉴스 Stretchy solar cells a step closer https://www.printede[...] IDTechEx 2018-11-30
[71] 간행물 Printed Electronics:Manufacturing Technologies and Applications http://thor.inemi.or[...] Georgia Tech 2018-11-30
[72] 간행물 Printed Electronics: Markets, Technologies, Trends https://events.hkstp[...] IDTechEx 2018-11-30
[73] 보도자료 New iPhones models support native 'background' NFC tag read function https://www.printede[...] Thinfilm 2018-11-30
[74] 웹사이트 Custom Printed Electronics https://www.almax-rp[...] 2021-08-13
[75] 논문 Multifunctional cellulose-paper for light harvesting and smart sensing applications https://pubs.rsc.org[...] 2018-03-29
[76] 뉴스 Thinfilm and InkTec awarded IDTechEx' Technical Development Manufacturing Award http://www.printedel[...] IDTechEx 2009-04-15
[77] 뉴스 PolyIC, ThinFilm announce pilot of volume printed plastic memories http://www.eetimes.c[...] EETimes 2009-09-22
[78] 뉴스 All set for high-volume production of printed memories http://www.printedel[...] Printed Electronics World 2010-04-12
[79] 뉴스 Thin Film Electronics Plans to Provide ‘Memory Everywhere’ http://www.printedel[...] Printed Electronics Now 2010-05
[80] 웹사이트 Revolutionize Your Industrial Heating with Rotimpres https://printedelect[...] Heater 2024-10-14
[81] 웹사이트 Capacitive keyboards - Rotimpres https://printedelect[...] Capacitive switch 2024-10-14
[82] 웹사이트 IEEE P1620 Index page https://web.archive.[...] 2006-11-30
[83] 웹사이트 IEEE P1620.1 Index page https://web.archive.[...] 2006-11-30
[84] 웹사이트 iNEMI | International Electronics Manufacturing Initiative https://www.inemi.or[...]
[85] 간행물 プリンテッド・エレクトロニクス http://www.fujikura.[...]
[86] 논문 プリンテッドエレクトロニクス実現を目指したプロセス技術開発 2013
[87] 간행물 Thinfilm and InkTec awarded IDTechEx' Technical Development Manufacturing Award IDTechEx, April 15th 2009 http://www.printedel[...]
[88] 간행물 PolyIC, ThinFilm announce pilot of volume printed plastic memories EETimes, September 22nd 2009 http://www.eetimes.c[...]
[89] 웹사이트 導電インクの種類と特徴について http://nagateku.co.j[...]
[90] 웹사이트 米国デュポン社ミクロ製品事業部が純銅導電インクを開発 http://www.coppertec[...] 2014-11-19
[91] 웹사이트 日本で、なぜ印刷エレクトロニクスが立ち上がらないのか https://xtech.nikkei[...]
[92] 기술자료 한국기계연구원 인쇄전자연구실 기술 자료
[93] 서적 Introduction to Printed Electronics 2014-02-28
[94] 기술자료 한국 인쇄전자 산업협회 기술 자료
[95] 뉴스 RFID 안테나 생산용 롤 코터 개발 성공 아시아경제 2009-01-02


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