KR101373623B1 - 다층구조의 회로를 포함하는 직물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

신뢰성 높은 다층구조의 회로를 포함하는 직물 및 그 제조방법을 제안된다. 제안된 다층구조의 회로를 포함하는 직물은, 기재층, 기재층 상에 형성된 제1도전패턴, 제1도전패턴과 적어도 일부가 교차되도록 형성되는 제2도전패턴 및 제1도전패턴의 제2도전패턴과 교차되는 영역인 교차부 상에 형성된 절연패턴을 포함한다.

Description

다층구조의 회로를 포함하는 직물 및 그 제조방법{Fabrics with multi-layered circuit and manufacturing method thereof}
본 발명은 다층구조의 회로를 포함하는 직물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 신뢰성 높은 다층구조의 회로를 포함하는 직물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재, 의복은 단순히 인체를 보호하기 위한 목적으로만 착용하는 것이 아니라 다양한 기능이 부여되어 여러가지 기능을 이용할 수 있다. 예를 들어, 야외에서 활동하는 사람에게 이용되는 경우, 의복의 내부에 온도센서나 습도센서를 부착시키고 소정의 온도 또는 습도가 되면 의복 착용자에게 이를 알려 적정수준의 온도나 습도를 맞출 수 있게 한다.
이와 같이 의복에 센서를 부착시키는 경우, 센서에서 센싱한 데이터를 처리하는 프로세서, 데이터를 저장하는 메모리 또는 외부와의 통신모듈 등이 함께 의복에 부착되어야 한다. 이 때, 이들 복수의 모듈은 금속배선으로 서로 연결되어야 하는데, 센서가 여러 개인 경우와 같이 의복에 여러 회로가 서로 독립적으로 형성되어야 하는 경우에는 면적이 한정된 의복에 회로배선이 용이하지 않은 경우가 있다.
따라서, 의복과 같이 면적이 한정된 공간에 회로배선을 효율적으로 하기 위한 방법의 개발이 요청된다.
공개특허공보 제10-2009-0111651호(2009.10.27.) 공개특허공보 제10-2008-0043730호(2008.05.19.) 공개특허공보 제10-2013-0036845호(2013.04.15.) 공개특허공보 제10-2008-0093856호(2008.10.22)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 신뢰성 높은 다층구조의 회로를 포함하는 직물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물은, 기재층; 기재층 상에 형성된 제1도전패턴; 제1도전패턴과 적어도 일부가 교차되도록 형성되는 제2도전패턴; 및 제1도전패턴의 제2도전패턴과 교차되는 영역인 교차부 상에 형성된 절연패턴;을 포함한다.
제1도전패턴 및 제2도전패턴은 은(Ag)을 포함할 수 있고, 절연패턴은 실리콘계 수지를 포함할 수 있다.
절연패턴은 제1도전패턴의 폭보다 넓은 폭으로 제1도전패턴을 덮도록 형성될 수 있다.
제1도전패턴 및 제2도전패턴은 전기적으로 연결될 수 있는데, 교차부에 형성되어 제1도전패턴 및 제2도전패턴을 전기적으로 연결하는 비아홀을 통해 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기재층 상에 제1도전패턴을 형성하는 단계; 제1도전패턴의 소정영역 상에 절연패턴을 형성하는 단계; 및 절연패턴에서 제1도전패턴과 교차되도록 제2도전패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 다층구조의 회로를 포함하는 직물 제조방법이 제공된다. 절연패턴을 형성한 후에는 절연패턴을 건조시키는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물을 이용하면, 한정된 공간에서 다양한 모듈의 배선이 효율적으로 구성될 수 있다. 따라서, 단순한 공정으로 직물 상에 회로 배선시 원하는 대로 전기적으로 분리하거나 연결시킬 수 있으면서도 신뢰성 높은 기능성 직물을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물을 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 또다른 실시예들에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물의 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'의 단면도이다. 본 실시예에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물(100)은 기재층(110); 기재층(110) 상에 형성된 제1도전패턴(120); 제1도전패턴(120)과 적어도 일부가 교차되도록 형성되는 제2도전패턴(130); 및 제1도전패턴(120)의 제2도전패턴(130)과 교차되는 영역인 교차부(B) 상에 형성된 절연패턴(140);을 포함한다. 첨부된 도면에서, 제1도전패턴, 제2도전패턴 및 절연패턴은 도시의 편의상 그 두께가 없는 것으로 도시된다.
기재층(110)은 도전패턴들이 형성되는 기판에 상응하는 층으로서, 본 발명에서 기재층(110)은 특히 직물일 수 있다. 직물은 그 특성상 플렉서블하고 부도전성을 나타낸다.
기재층(110) 상에는 다층구조의 회로가 형성될 수 있다. 회로는 도 1a에서와 같이 적어도 2종 이상의 도전패턴을 포함한다. 특히, 도 1a에서와 같이 회로는 서로 교차되는 제1도전패턴(120) 및 제2도전패턴(130)을 포함하며, 그에 따라 본 발명의 기재층(110) 상에는 2층 이상의 도전패턴이 형성될 수 있다. 첨부된 도면들에서는 도전패턴이 2종으로 2층의 회로가 도시되어 있으나 이는 예시일 뿐 3층 이상의 회로를 포함하는 직물 또한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 본 발명을 적용할 수 있을 것이다.
제1도전패턴(120) 및 제2도전패턴(130)은 적어도 일부가 교차된다. 도 1b에서, 제1도전패턴(120) 및 제2도전패턴(130)의 교차되는 영역은 교차부(B)로서 표시되어 있다.
다층구조의 회로의 경우, 2이상의 배선패턴을 포함하므로 교차부(B)와 같이 배선패턴이 수직적으로 겹치는 영역이 존재할 수 있다. 특히 기재층(110)이 의복에 사용되는 직물인 경우에는 한정된 영역을 갖고 인체의 형상에 따라 형성되는 의복의 특성상 배선패턴이 형성될 공간이 제한되어 있으므로 교차부(B)가 형성된다.
교차부(B)는 2이상의 도전성 패턴이 겹치는 부분이므로 신호라인과 같이 겹쳐야 하는 경우라면 도전패턴이 겹쳐서 형성될 수도 있으나, 이와 달리 서로 다른 모듈을 구성하는 회로의 일부인 경우에는 서로 겹치지 않아야 한다. 따라서 교차부(B)에서는 제1도전패턴(120) 및 제2도전패턴(130)이 서로 전기적으로 분리될 필요가 있다.
따라서, 제1도전패턴(120)의 제2도전패턴(130)과 교차되는 영역인 교차부(B) 상에는 절연패턴(140)이 형성된다. 도 1a에서 절연패턴(140)은 제1도전패턴(120)을 덮을 수 있도록 제1도전패턴(120)의 폭보다 넓은 폭으로 형성되어 제1도전패턴(120)이 제2도전패턴(130)과 전기적으로 절연되도록 한다. 절연패턴(140)은 제1도전패턴(120)의 말단에는 형성되지 않을 수 있는데, 그에 따라 제1도전패턴(120)은 절연패턴(140)이 형성되지 않은 말단이 다른 배선패턴과 연결되거나 모듈과 연결되거나 배터리 등과 같이 다른 부품 및 배선과 연결될 수 있다.
제1도전패턴 및 제2도전패턴은 은(Ag)과 같이 전도성이 뛰어난 물질을 포함할 수 있다. 절연패턴으로는 전기적으로 절연성을 갖는 물질이 사용될 수 있는데, 실리콘계 수지와 같이 레진을 사용하면 미세한 배선패턴을 덮을 수 있도록 프린팅하는 것이 용이하다. 실리콘계 수지는 기재층(110) 상에도 프린팅될 수 있는데, 프린팅된 실리콘계 수지 상에 도전패턴을 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물의 사시도이다. 본 실시예에서 다층구조의 회로를 포함하는 직물(200)은 기재층(210), 제1도전패턴(220), 제2도전패턴(230) 및 절연패턴(240)을 포함한다. 도 2에서 기재층(210), 제1도전패턴(220), 제2도전패턴(230) 및 절연패턴(240)에 대한 설명 중 도 1과 관련하여 설명한 내용은 이를 생략하기로 한다.
도 2에서, 절연패턴(240)은 제1도전패턴(220) 및 제2도전패턴(230)의 교차되는 영역에 형성되어 있다. 제1도전패턴의 말단만을 남기고 제1도전패턴을 모두 덮는 도 1의 절연패턴(140)과는 달리, 도 2의 절연패턴(240)은 제1도전패턴(220) 및 제2도전패턴(230)의 교차되는 영역을 덮도록 형성되어 있다. 절연패턴(240)은 제1도전패턴(220) 및 제2도전패턴(230)이 수직적으로 교차되는 영역에 대응하는 제1도전패턴(220) 상에 형성된다. 절연패턴(240)은 제1도전패턴(220) 및 제2도전패턴(230)의 교차되는 영역과 일치하도록 형성될 수 있으나 공정상의 용이성이나 신뢰성의 문제를 고려하여 제1도전패턴(220) 및 제2도전패턴(230)의 교차되는 영역보다 크게 형성될 수 있다. 그에 따라, 도 1b에서와 같이 절연패턴(140)은 제1도전패턴(120)의 측면을 완전히 덮도록 형성되어 회로배선의 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물을 나타낸 도면이다. 도 3에서 세로방향의 배선이 제1도전패턴에 대응하고, 가로방향의 배선이 제2도전패턴에 대응한다. 세로방향의 제1도전패턴 상에는 절연패턴이 형성되어 있고, 그 상부에 가로방향의 제2도전패턴이 형성되어 있다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 또다른 실시예들에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물의 단면도들이다. 본 실시예에서 다층구조의 회로를 포함하는 직물(400, 401)은 기재층(410, 411), 제1도전패턴(420, 421), 제2도전패턴(430, 431) 및 절연패턴(440, 441)을 포함한다. 도 4a 및 도 4b에서 기재층(410, 411), 제1도전패턴(420, 421), 제2도전패턴(430, 431) 및 절연패턴(440, 441)에 대한 설명 중 도 1과 관련하여 설명한 내용은 이를 생략하기로 한다.
도 4a에서 제1도전패턴(420) 및 제2도전패턴(430)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제1도전패턴(420) 및 제2도전패턴(430)은 서로 교차되는 교차부에 형성되는 비아홀(450)을 통해 서로 연결될 수 있다.
비아홀(450)은 제1도전패턴(420)이 형성된 후, 절연패턴(440)을 형성할 때 절연패턴(440)에 비아홀(450) 형태의 관통공을 형성할 수 있는 마스크를 적용하여 절연패턴(440)을 형성한 후, 형성된 관통공에 금속 등의 도전성 물질을 충전하여 형성할 수 있다. 이와 달리, 도 4b의 경우, 절연패턴(441)에 형성된 관통공을 제2도전패턴(431)을 덮어 비아홀(451)을 형성할 수 있다. 도 4a의 비아홀(450)은 비아홀의 도전성 재료를 특히 제2도전패턴(430)과 상이한 물질로 형성하고자 하는 경우 별도 공정으로 제2도전패턴(430)과 상이한 물질로 충전하여 형성할 수 있고, 도 4b의 경우 비아홀(451)의 도전성 물질이 제2도전패턴(431)과 동일한 물질로 구성되는 것이 바람직한 경우나 절연패턴(441)의 높이가 높지 않아 제2도전패턴(431)의 패턴형성 후에도 비아홀(451)로 인한 높이 차이가 문제되지 않는 경우에 적용가능하다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 다층구조의 회로를 포함하는 직물 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다.
본 실시예에 따라 다층구조의 회로를 포함하는 직물을 제조하는 방법은 기재층(510) 상에 먼저 제1도전패턴(520)을 형성한다(도 5a). 도전패턴은 예를 들어 도전성 물질을 포함하는 도전성 페이스트를 원하는 영역에 프린트하여 형성할 수 있다.
제1도전패턴(520)의 소정영역 상에 절연패턴(540)을 형성하고, 절연패턴(540)은 완전히 건조시켜 제2도전패턴(530)이 그 상부에 잘 형성될 수 있도록 한다(도 5b). 절연패턴(540)은 제1도전패턴(520) 중 제2도전패턴(530)과 교차가능성 있는 영역(521)을 덮을 수 있도록 형성한다. 절연패턴(540)은 실리콘계 수지와 같은 레진인 경우, 원하는 형태로 마스크를 형성하고 레진을 프린트한 후 마스크를 제거하여 형성할 수 있다.
그 후, 절연패턴(540) 상에 하부에 위치하는 제1도전패턴(520)과 제2도전패턴(530)이 교차할 수 있도록 제2도전패턴(530)을 형성하여 다층구조의 회로를 포함하는 직물(500)을 제조한다(도 5c).
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100, 200, 400, 401, 500 다층구조의 회로를 포함하는 직물
110, 210, 410, 510 기재층
120, 220, 420, 520 제1도전패턴
130, 230, 430, 530 제2도전패턴
140, 240, 440, 540 절연패턴
450, 451 비아홀
B 교차부

Claims (8)

  1. 기재층;
    상기 기재층 상에 형성된 제1도전패턴;
    상기 제1도전패턴과 적어도 일부가 교차되도록 형성되는 제2도전패턴; 및
    상기 제1도전패턴의 상기 제2도전패턴과 교차되는 영역인 교차부 상에 형성된 절연패턴;을 포함하고,
    상기 절연패턴은,
    상기 제1도전패턴의 일부 영역과 상기 제2도전패턴의 일부 영역에만 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층구조의 회로를 포함하는 직물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1도전패턴 및 상기 제2도전패턴은 은(Ag)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조의 회로를 포함하는 직물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연패턴은 실리콘계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조의 회로를 포함하는 직물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연패턴은 상기 제1도전패턴의 폭보다 넓은 폭으로 상기 제1도전패턴을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다층구조의 회로를 포함하는 직물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1도전패턴 및 상기 제2도전패턴은 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다층구조의 회로를 포함하는 직물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 교차부에 형성되어 상기 제1도전패턴 및 상기 제2도전패턴을 전기적으로 연결하는 비아홀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조의 회로를 포함하는 직물.
  7. 기재층 상에 제1도전패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1도전패턴의 소정영역 상에 절연패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 절연패턴에서 상기 제1도전패턴과 교차되도록 제2도전패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 다층구조의 회로를 포함하는 직물 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 절연패턴을 형성한 후 상기 절연패턴을 건조시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층구조의 회로를 포함하는 직물 제조방법.
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