This study proposes an optimization of the screen-printing process to achieve high reproducibility and precise sheet resistance control in the fabrication of frequency selective surface (FSS) structures. The key process parameters, including the mesh count and emulsion thickness of the screen mask, squeegee speed, and annealing temperature, were systematically investigated to analyze their effects on ink transfer behavior and the morphological and electrical properties of printed electrodes. Pattern stability and reproducibility were achieved down to a minimum line width of 500 μm depending on the screen mask parameters. The electrode thickness for a line width of 500 μm ranged from 8.85 to 22.81 μm, resulting in a controllable sheet resistance range of 17.09–37.44 Ω/sq. In addition, as the squeegee speed increased, the electrode thickness increased while the sheet resistance decreased. As the annealing temperature increased, the sheet resistance further decreased due to the enhanced percolation network between conductive particles. The cross-dipole FSS film fabricated under the optimized process conditions exhibited an average sheet resistance of 25.04 ± 1.27 Ω/sq (target: 25 Ω/sq). The measured electromagnetic response closely matched the simulated results, confirming the validity of the optimized process conditions.

본 연구에서는 주파수 선택 표면(Frequency Selective Surface, FSS) 제작을 위한 스크린 프린팅 공정에서 우수한 재현성과 정밀한 면저항 제어를 달성하기 위한 공정 최적화 전략을 제안하였다. 이를 위해, 주요 공정 변수를 스크린 마스크의 메시 수(mesh count)와 에멀전 두께, 스퀴지 속도, 열처리 온도로 설정하고, 각 변수 변화가 잉크 전사 거동과 전극의 형상 및 전기적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 스크린 마스크 조건에 따라 최소 선폭 500 μm까지 안정적인 형상 재현성이 확보되었으며, 전극 두께는 선폭 500 μm에서 8.85–22.81 μm 범위로 형성되었다. 이에 따라 면저항은 17.09–37.44 Ω/□ 범위에서 제어가 가능하였다. 또한 스퀴지 속도가 증가할수록 전극 두께가 증가하고 면저항이 감소하는 경향을 보였으며, 열처리 온도가 상승할수록 전도성 입자 간 퍼콜레이션 네트워크가 강화되어 면저항이 추가적으로 감소하였다. 최적 공정 조건을 적용하여 제작한 크로스 다이폴 FSS 필름은 평균 25.04 ± 1.27 Ω/□(목표 25 Ω/□)의 면저항을 나타냈으며, 전자기 시뮬레이션 결과와 free-space measurement system FSM) 측정 결과가 잘 일치함을 확인하여 최적화된 공정 조건의 유효성을 검증하였다.

Keywords: 스크린 프린팅(Screen-printing), 공정 최적화(Process optimization), 주파수 선택 표면(Frequency selective surface), 전자기 흡수체(Electromagnetic wave absorber), 면저항(Sheet resistance)