Computer simulation is a practical approach for the accurate study of nanosized materials. In order to produce conductive nano-inks for microelectrodes, we need to simulate different nanoparticles (NPs)’ arrangements to maximize their packing. Even though modeling can be performed on desktop computers using binary packing, this is a time consuming process that may not provide optimal results for practical applications. In this study, we developed a simulation program for a supercomputer to obtain precise results from tertiary packing while reducing the simulation time. The simulation of nanoparticles' packing consists of three different sized particles resulting in a high packing factor of 93.44%. Therefore, the optimal sizes and volumes of particles required for nano-inks with various viscosities can be predetermined. Furthermore, a wide range of applications can be derived such as finding ideal ratios of particles or inks for different mixtures.

No abstract

Ensemble IDE N2 Gas pc 그림 1 The image(a) and schematic(b) of Direct Writing Process 1. 서 론 새로운 인쇄전자 기술의 개발은 시간과 비용을 절감 할 수 있는 제품의 생산과 기술의 상용화가 요구된다 1) . 인쇄전자(Printable Electronics)분야 는 MEMS(Micro Electro Mechanical System)을 이용한 간단한 인쇄 공정이 가능해 짐에 따라 태양전지 연결 네트워크 2) , flexible display제작 3) , 무선 통신장치 4) 등 많은 산업 과 연계 활용이 가능하여 향후 큰 시장규모를 형성하는 유망 기술로 떠오르고 있다 5) . 수많은 기업체와 연구단체가 직접인쇄기술 이라는 새 로운 인쇄전자기술 분야에 초점을 맞추어 연구 및 상용 화 기술을 개발하고 있으며, 현재 고ㆍ저점도의 물질 분사가 가능한 미국 nScrypt사의 Micro dispensing tool 제작 및 제어기술력은 상용화 단계에 있다고 발표 되었다 6-8) . 직접인쇄장비 제어기술을 개발함에 있어, 재 료로 쓰이는 나노잉크의 낮은 전기전도도는 현재 상용 화에 가장 큰 단점으로 작용하기 때문에 고 전기전도성 나노잉크의 개발은 인쇄전자 분야에 가장 중요한 요소 중 하나이다. 고 전기전도성 나노잉크를 제작하고 직접 인쇄기술을 접목시켜 고 전기전도성 패턴을 형성하게 된다면, 인쇄전자뿐만 아니라 여러 분야에 활용이 가능 하게 된다 9,10) . 본 논문에서는 고 전기전도성을 가지는 재료, 나노잉 크 제작에 앞서 현재 개발 진행단계에 있는 Direct Writing Process의 고점도 재료 패터닝에 영향을 주 는 몇 가지 공정변수의 조건을 연구하였다. 2. Direct Writing Process 실험에 사용되는 Direct Writing 장비는 재료를 분 사하는 head부분 (nScrypt, Smart pump) 과 x, y, z축의 제어가 가능한 3D stage (Dasa-robot, Desktop robot DTR series)를 연동시켜 개량하였다. 핵심적으 로 사용되는 head는 0~50psi의 압력조절이 가능하 며, 1~1,000,000cP의 재료를 분사할 수 있어 고점도 의 재료를 분사 하는데 있어 의큰 이점이 있다. 그림 1 은 연동시킨 Direct Writing 장비의 모습과 개략도를 나타낸다. 3. 재료의 패턴 형성 조건 연구 고점도의 재료 분사에 대한 Direct Writing Process (a) 특집 : 3D 마이크로시스템 패키징 및 장비 (b)