KR101846355B1 - 중첩된 사행형 인터커넥트를 포함하는 순응형 전자장치 - Google Patents

중첩된 사행형 인터커넥트를 포함하는 순응형 전자장치 Download PDF

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Abstract

전기 접점들 및 이 전기 접점들을 결합시키는 인터커넥트를 포함하는 신장 가능한 장치의 한 예가 개시된다. 인터커넥트는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상(serpentine-shaped) 특징부를 포함하는 굴곡-형상(meander-shaped) 구성을 갖는다. 인터커넥트는 도전성이거나 비도전성일 수 있다. 굴곡-형상의 구성은 서펜타인-인-서펜타인 구성을 제공하는 사행형 구조일 수 있다.

Description

중첩된 사행형 인터커넥트를 포함하는 순응형 전자장치{CONFORMAL ELECTRONICS INCLUDING NESTED SERPENTINE INTERCONNECTS}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2013년 5월 14일자로 출원되고 명칭이 "CONFORMAL ELECTRONICS INCLUDING FRACTAL SERPENTINE INTERCONNECTS"인 미국 가출원 제61/823,357호 및 2014년 5월 13일자로 출원되고 명칭이 "CONFORMAL ELECTRONICS INCLUDING NESTED SERPENTINE INTERCONNECTS"인 미국 비가출원 제14/276,413호에 대한 우선권 및 그 이익을 주장하고, 도면을 포함한 그 각각의 출원 전체가 본 명세서에 참조에 의해서 포함된다.
고품질 의료용 감지 및 이미징 데이터가 다양한 의료 조건의 진단 및 처치에서 점점 더 유용해지고 있다. 이와 같은 조건은 소화계, 심장-순환계와 연관될 수 있고, 신경계에 대한 손상, 및 암 등을 포함할 수 있다. 이제까지는, 이와 같은 감지 또는 이미징 데이터를 수집하기 위해서 이용될 수 있는 대부분의 전자장치 시스템이 강성이고 가요성을 가지지 않았다. 이와 같은 강성 전자장치는 생물 의료적 장치에서와 같은 많은 적용예에서 이상적이지 못하다. 생물학적 조직의 대부분은 연성이고 곡선형이다. 피부 및 기관은 민감하고, 2-차원적인 것이 아니다. 비의료용 시스템에서 데이터를 수집하기 위한 것과 같은, 전자장치 시스템의 다른 잠재적 적용예가 또한 강성 전자장치에 의해서 방해받을 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 다양한 예는 일반적으로 더 큰 신축성 및 가용성을 제공하는 인터커넥트를 포함하는 방법, 장치, 및 시스템에 관한 것이다.
예시적인 방법, 장치, 및 시스템은 2개의 전기 접점들 및 이 2개의 전기 접점들을 전기적으로 결합시키는 전기 인터커넥트를 포함하는 신축형 전자 장치를 제공한다.
일 양태에 따르면, 예시적인 전기 인터커넥트는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상 특징부를 포함하는 굴곡-형상 구성을 가질 수 있다.
제1 양태에 따른 예시적인 구현예에서, 굴곡-형상 구성은 사행형 구조, 지그-재그 구조, 부스트로피도닉 구조, 주름 구조, 파형 구조, 또는 나선 구조일 수 있다.
일 양태에 따르면, 예시적인 전기 인터커넥트는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상 특징부를 포함하는 사행형-형상 구조를 포함하는 서펜타인-인-서펜타인 구성을 가질 수 있다.
예시적인 2개의 전기 접점은 탄성중합체 기판 상에 배치될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 신축형 전자 장치는, 2개의 전기 접점이 탄성중합체 기판과 물리적으로 통신하고, 전기 인터커넥트가 탄성중합체 기판과 물리적으로 통신하지 않도록, 구성될 수 있다.
일 예에서, 2개의 전기 접점 중 적어도 하나는 반도체 회로와 통신할 수 있다.
예시적인 전기 접점들은 금속 접점들일 수 있다.
일 예에서, 신축형 전자 장치는 2개의 전기 접점 중 적어도 하나와 통신하는 적어도 하나의 장치 구성요소를 포함할 수 있다. 이 적어도 하나의 장치 구성요소는 전자 장치 구성요소, 광학 장치 구성요소, 광전자 장치 구성요소, 기계 장치 구성요소, 마이크로전자기계 장치 구성요소, 나노전자기계 장치 구성요소, 마이크로유체 장치 구성요소 또는 방열 장치일 수 있다.
예시적인 방법, 장치, 및 시스템은 신축형 기판 및 이 신축형 기판의 표면 상에 배치되는 신축형 전자회로를 포함하는 신축형 장치를 제공한다. 신축형 전자회로는 제1 및 제2 개별 작동 장치들 및 제2 개별 작동 장치에 제1 개별 작동 장치를 결합시키는 신축형 인터커넥트를 포함한다. 신축형 인터커넥트는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상 특징부를 포함하는 굴곡-형상 구성을 가질 수 있다.
상이한 양태들에 따르면, 굴곡-형상 구성은 사행형 구조, 지그-재그 구조, 부스트로피도닉 구조, 주름 구조, 파형 구조, 또는 나선 구조일 수 있다.
일 양태에 따르면, 예시적인 신축형 인터커넥트는 서펜타인-인-서펜타인 구성을 가질 수 있다.
일 예에서, 제1 개별 작동 장치 또는 제2 개별 작동 장치는 금속 접점을 포함할 수 있다.
일 예에서, 제1 개별 작동 장치 또는 제2 개별 작동 장치는 반도체 장치이다.
제1 및 제2 개별 작동 장치 및 신축형 인터커넥트는 동일한 재료로 제조될 수 있다.
일 예에서, 이 동일한 재료는 반도체 재료일 수 있다.
일 예에서, 신축형 인터커넥트는 반도체 재료로 제조될 수 있다.
또한, 제1 개별 작동 장치는 반도체 재료로 제조될 수 있다. 일 예에서, 신축형 인터커넥트는 제1 개별 작동 장치와는 다른 반도체 재료로 제조된다.
일 예에서, 반도체 재료는 단결정 반도체 재료이다.
예시적인 구현예에서, 신축형 전자 장치는, 제1 개별 작동 장치 및 제2 개별 작동 장치가 신축형 기판의 표면과 물리적으로 통신하며, 신축형 인터커넥트는 그 표면과 물리적으로 통신하지 않도록 구성될 수 있다.
제1 개별 작동 장치 또는 제2 개별 작동 장치는 광 검출기, 포토 다이오드 어레이, 디스플레이, 발광 장치, 광전 변환 장치, 센서 어레이, 발광 다이오드, 반도체 레이저, 광학 이미징 시스템, 트랜지스터, 마이크로프로세서, 집적 회로, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이하의 공보, 특허, 및 특허 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 포함된다:
Kim 외 공저의, "Stretchable and Foldable Silicon Integrated Circuits" Science Express, March 27, 2008, 10.1126/science.1154367;
Ko 외 공저의, "A Hemispherical Electronic Eye Camera Based on Compressible Silicon Optoelectronics" Nature, August 7, 2008, vol. 454, pp. 748 내지 753;
Kim 외 공저의, "Complementary Metal Oxide Silicon Integrated Circuits Incorporating Monolithically Integrated Stretchable Wavy Interconnects" Applied Physics Letters, July 31, 2008, vol. 93, 044102;
Kim 외 공저의, "Materials and Noncoplanar Mesh Designs for Integrated Circuits with Linear Elastic Responses to Extreme Mechanical Deformations" PNAS, December 2, 2008, vol. 105, no. 48, pp. 18675 내지 18680;
Meitl 외 공저의, "Transfer Printing by Kinetic Control of Adhesion to an Elastomeric Stamp" Nature Materials, January, 2006, vol. 5, pp. 33 내지 38;
2009년 3월 5일자에 출원되고, 2010년 1월 7일자에 공개된, 명칭 "STRETCHABLE AND FOLD ABLE ELECTRONIC DEVICES"인 미국 특허출원 공개번호 제2010 0002402-A1호;
2009년 10월 7일자에 출원되고, 2010년 4월 8일자에 공개된, 명칭 "CATHETER BALLOON HAVING STRETCHABLE INTEGRATED CIRCUITRY AND SENSOR ARRAY"인 미국 특허출원 공개번호 제2010 0087782-A1호;
2009년 11월 12일자에 출원되고, 2010년 5월 13일자에 공개된, 명칭 "EXTREMELY STRETCHABLE ELECTRONICS"인 미국 특허출원 공개번호 제2010 0116526-A1호;
2010년 1월 12일자에 출원되고, 2010년 7월 15일자에 공개된, 명칭 "METHODS AND APPLICATIONS OF NON-PLANAR IMAGING ARRAYS"인 미국 특허출원 공개번호 제2010 0178722-A1호; 및
2009년 11월 24일자에 출원되고, 2010년 10월 28일자에 공개된, 명칭 "SYSTEMS, DEVICES, AND METHODS UTILIZING STRETCHABLE ELECTRONICS TO MEASURE TIRE OR ROAD SURFACE CONDITIONS"인 미국 특허출원 공개번호 제2010 027119-A1호.
Kim, D. H. 외 공저(2010). Dissolvable films of silk fibroin for ultrathin conformal bio-integrated electronics. Nature Materials, 9, 511 내지 517.
Omenetto, F.G. 및 D. L. Kaplan. (2008). A new route for silk. Nature Photonics, 2, 641 내지 643.
Omenetto, F. G., Kaplan, D. L. (2010). New opportunities for an ancient material. Science, 329, 528 내지 531.
Halsed, W. S. (1913). Ligature and suture material. Journal of the American Medical Association, 60, 1119 내지 1126.
Masuhiro, T., Yoko, G., Masaobu, N., 외 공저(1994). Structural changes of silk fibroin membranes induced by immersion in methanol aqueous solutions. Journal of Polymer Science, 5, 961 내지 968.
Lawrence, B. D., Cronin-Golomb, M., Georgakoudi, I., 외 공저(2008). Bioactive silk protein biomaterial systems for optical devices. Biomacromolecules, 9, 1214 내지 1220.
Demura, M., Asakura, T.(1989). Immobilization of glucose oxidase with Bombyx mori silk fibroin by only stretching treatment and its application to glucose sensor. Biotechnololgy and Bioengineering, 33, 598 내지 603.
Wang, X., Zhang, X., Castellot, J. 외 공저(2008). Controlled release from multilayer silk biomaterial coatings to modulate vascular cell responses. Biomaterials, 29, 894 내지 903.
2010년 3월 12일자에 출원되고, 명칭 "SYSTEMS, METHODS, AND DEVICES FOR SENSING AND TREATMENT HAVING STRETCHABLE INTEGRATED CIRCUITRY"인 미국 특허출원번호 제12/723,475호.
2010년 1월 12일자에 출원되고, 명칭 "Methods and Applications of Non-Planar Imaging Arrays"인 미국 특허출원번호 제12/686,076호.
2009년 12월 11일자에 출원되고, 명칭 "Systems, Methods, and Devices Using Stretchable or Flexible Electronics for Medical Applications"인 미국 특허출원번호 제12/636,071호.
2012년 3월 15일자에 공개되고, 명칭 "METHODS AND APPARATUS FOR MEASURING TECHNICAL PARAMETERS OF EQUIPMENT, TOOLS AND COMPONENTS VIA CONFORMAL ELECTRONICS"인 미국 특허출원 공개번호 제2012-0065937-A1호.
2009년 11월 12일자에 출원되고, 명칭 "Extremely Stretchable Electronics"인 미국 특허출원번호 제12/616,922호.
2009년 10월 7일자에 출원되고, 명칭 "Catheter Balloon Having Stretchable Integrated Circuitry and Sensor Array"인 미국 특허출원번호 제12/575,008호.
2011년 12월 23일자에 출원되고, 명칭 "Systems, Methods, and Devices Having Stretchable Integrated Circuitry for Sensing and Delivering Therapy"인 미국 특허출원번호 제13/336,518호.
2013년 3월 15일자에 출원되고, 명칭 "STRAIN ISOLATION STRUCTURES FOR STRETCHABLE ELECTRONICS"인 미국 특허출원번호 제13/843,873호.
2013년 3월 15일자에 출원되고, 명칭 "STRAIN RELIEF STRUCTURES FOR STRETCHABLE INTERCONNECTS"인 미국 특허출원번호 제13/843,880호.
전술한 개념 및 이하에서 더 구체적으로 설명되는 부가적인 개념(이와 같은 개념들이 상호 모순되지 않는다)의 모든 조합이 본 명세서에서 개시된 발명의 주제의 일부로서 간주된다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 참조에 의해서 포함되는 임의 개시 내용에서 나타날 수 있는, 본 명세서에서 명시적으로 채택된 용어가 본 명세서에서 개시된 특별한 개념과 가장 잘 일치되는 의미에 따라야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
당업자는, 본 명세서에서 설명된 도면은 단지 설명을 위한 것이고, 이와 같은 도면이 개시된 교시 내용의 범위를 어떠한 방식으로도 제한하기 위한 것이 아니라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 경우에, 본 명세서에서 개시된 발명 개념의 이해를 돕기 위해서, 여러 가지 양태 또는 특징이 과장되거나 확대되어 도시되어 있을 수 있을 것이다(도면은 반드시 실척(scale)이지는 않고, 그 대신에 교시 내용의 원리를 설명할 때 강조되어 있을 수 있다). 도면에서, 여러 도면 전반을 통해서, 유사한 기호는 일반적으로 유사한 특징부, 기능적으로 유사한 및/또는 구조적으로 유사한 요소를 지칭한다.
도 1a는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 신축형 장치를 도시한다.
도 1b는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 도 1a의 예시적인 인터커넥트의 복합체 구성의 일 예를 도시한다.
도 2는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 인터커넥트의 변형의 일 예를 도시한다.
도 3은 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 신축형 장치이다.
도 4a는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 다른 예시적인 신축형 장치이다.
도 4b는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 인터커넥트의 복합체 구성의 일 예를 도시한다.
도 5는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 신축형 장치를 도시한다.
도 6은 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 신축형 장치를 도시한다.
도 7은 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 신축형 장치를 도시한다.
도 8은 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 신축형 장치를 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 다른 예시적인 인터커넥트를 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 사행형-형상의 특징부에 대한 형상의 예를 도시한다.
도 11a 내지 도 11c는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 인터커넥트의 예를 도시한다.
도 12는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 신축형 장치를 도시한다.
도 13a는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 인터커넥트 및 장치 아일랜드의 예시적인 구성을 도시한다.
도 13b는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 도 13a의 인터커넥트 및 장치 아일랜드의 일 부분의 예시적인 단면도를 도시한다.
도 14는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 신축형 장치를 도시한다.
도 15a 내지 도 15d는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 장치 구성을 도시한다.
도 16a 내지 도 16c는 본 명세서에서 설명되는 원리들에 따른, 예시적인 시스템 구성을 도시한다.
도 17은 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 컴퓨터 시스템의 구조를 도시한다.
도 18은 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 순응형 센서 장치를 도시한다.
이하의 내용은, 순응형 전자장치를 통해 수화(hydration)를 모니터링하기 위한 본 발명의 방법, 장치 및 시스템의 실시예, 및 관련된 여러 가지 개념에 대한 보다 구체적인 설명이다. 개시된 개념이 임의의 특별한 구현 방식으로 제한되지 않기 때문에, 전술한 그리고 이하에서 더 구체적으로 설명되는 여러 가지 개념이 많은 방식 중 임의의 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 구체적인 구현예 및 적용예의 예가 설명을 목적으로 주로 제공된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은, "포함한다"라는 용어는 포함하나 이와 같은 것으로 제한되지 않는 것을 의미하고, "포함하는"이라는 용어는 포함하나 이와 같은 것으로 제한되지 않는다는 것을 의미한다. "기초로 하는"이라는 용어는 적어도 부분적으로 기초로 한다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 원리의 여러 가지 예와 관련하여 본 명세서에서 설명된 기판 또는 다른 표면에 대해서, "상단" 표면 및 "하단" 표면에 대한 임의의 언급은 기판 및 서로에 대한 여러 가지 요소/구성요소의 상대적인 위치, 정렬 및/또는 배향을 주로 나타내기 위해서 사용된 것이고, 이와 같은 용어가 반드시 임의의 특별한 기준 프레임(예를 들어, 중력(gravitational)의 기준 프레임)을 나타내는 것은 아니다. 그에 따라, 기판 또는 층의 "하단"에 대한 언급은, 표시된 표면 또는 층이 지표면을 향할 것을 반드시 요구하지 않는다. 유사하게, "위", "아래", "위쪽", 및 "아래쪽" 등과 같은 용어가, 중력의 기준 프레임과 같은, 임의의 특별한 기준 프레임을 반드시 나타내지 않고, 오히려, 기판(또는 다른 표면) 및 서로에 대한 여러 가지 요소/구성요소의 상대적인 위치, 정렬 및/또는 배향을 나타내기 위해서 주로 이용된다. "~ 상에 배치된", "~ 내에 배치된", 그리고 "~ 위에 배치된"이라는 용어는, "부분적으로 매립된"을 포함하는 "~ 내에 매립된"의 의미를 포함한다. 또한, 특징부(B) "상에 배치된", "사이에 배치된", 그리고 "위에 배치된" 특징부(A)라는 언급은, 특징부(A)가 특징부(B)와 접촉되는 예뿐만 아니라, 다른 층 및/또는 다른 구성요소가 특징부(A)와 특징부(B) 사이에 배치되는 예를 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 예시적인 시스템, 장치 및 방법은 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 예시적인 인터커넥트의 구현으로 인해, 기존의 장치보다 큰 신축성 및 가요성을 제공한다. 일 예에서, 순응형 전자장치는 전기 접점 및 이 전기 접점에 전기적으로 결합하는 적어도 하나의 전기 인터커넥트를 포함하는 신축형 전자장치로서 형성될 수 있다. 일 예에서, 순응형 전자장치는 신축형 기판 및 이 신축형 기판의 표면에 배치되는 신축형 전자회로를 포함하는 신축형 장치로서 형성될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 신축형 전자회로는 적어도 하나의 개별 작동 장치 및 이 적어도 하나의 개별 작동 장치에 결합되는 신축형 인터커넥트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 원리에 따른 신축형 인터커넥트는 제2 개별 작동 장치에 제1 개별 작동 장치를 결합하도록 구현될 수 있다.
본 명세서에서의 임의의 예에서, 예시적인 인터커넥트는 프랙탈 사행형 인터커넥트로 구성될 수 있다.
하나의 비-제한적인 예시적 구현예에서, 프랙탈 사행형 인터커넥트는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상 특징부를 포함하는 굴곡-형상 구성을 갖도록 구성될 수 있다.
다른 전기 인터커넥트의 비-제한적인 예시적 구현예에서, 프랙탈 사행형 인터커넥트는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상 특징부를 포함하는 사행형-형상 구조를 포함하는 서펜타인-인-서펜타인(serpentine-in-serpentine; SiS)을 갖도록 구성될 수 있다.
본 명세서의 원리에 따른 임의의 예시적인 프랙탈 사행형 인터커넥트는 전기 도전 인터커넥트로 형성될 수 있다. 다른 예에서, 예시적인 프랙탈 사행형 인터커넥트는 열 도전 인터커넥트로 형성되거나, 또는 전기 비-도전 재료로 형성될 수 있다.
임의의 예시적인 구현예에서, 본 명세서의 원리에 따른 프랙탈 사행형 인터커넥트는 이축의, 매우 신축가능한, 높은 충전율(fill-factor)의 인터커넥트로 형성될 수 있다. 예시적인 프랙탈 사행형 인터커넥트는 굴곡-형상 구조(사행형 구조 포함) 전체에 걸쳐 "베이스(base)"에 내장된 "프랙탈(fractal)" 사행형 구조로 구성될 수 있다. 일 예에서, 예시적인 프랙탈 사행형 구조는 중첩된 사행형 특징부로 구성될 수 있다. 예시적인 프랙탈 사행형 인터커넥트는 프랙탈 특징부가 다수의 파장, 진폭을 가지며, 또한 베이스 사행형 인터커넥트 또는 굴곡-형상 구조가 다수의 방향, 예를 들어, 횡방향으로 신축될 수 있게 하는 위치들에 위치되도록 구성될 수 있다. 프랙탈 사행형 설계로 인해, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 인터커넥트(프랙탈 사행형 인터커넥트로도 지칭됨)의 전체 길이는 다른 기존의 사행형 또는 굴곡-형상 구조들보다 커지게 된다. 즉, 본 명세서의 원리에 따른 프랙탈 사행형 인터커넥트가 신축되어 완전한 길이로 연장되는 경우에는, 이 프랙탈 사행형 인터커넥트가 단독의 굴곡 형상(사행형 형상 포함)을 가진 인터커넥트보다 길이가 길어지게 된다. 따라서, 이 프랙탈 사행형 인터커넥트 구성은 더 긴 길이의 인터커넥트가 유효하게 동일한 신축성 영역에 맞추어지는 것을 가능하게 한다. 따라서, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 프랙탈 사행형 인터커넥트 구성은 높은 충전율 및 매우 높은 신축성 및 가요성을 제공한다.
예시적인 구현예에서, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 장치는 프랙탈 사행형 인터커넥트를 포함하는 순응형(예를 들면, 신축형, 가요형 및 굽힘형) 전자장치에 기초하는 장치를 포함한다.
일 예에서, 프랙탈 사행형 인터커넥트는 도전 재료로 형성되거나 또는 비-도전 재료로 형성될 수 있다.
일 예에서는, 집적 회로(IC) 칩 및/또는 가요성 중합체에 포함된 신축형 인터커넥트를 포함하는 박형 장치 아일랜드에 기초하는 시스템, 장치 및 방법이 제공된다.
도 1a는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 예시적인 신축형 장치를 도시한다. 예시적인 신축형 장치(100)는 접점(102) 및 접점(102)에 결합되는 적어도 하나의 인터커넥트(154)를 포함한다. 일 예에서, 접점(102)은 전기 접점일 수 있으며, 인터커넥트(154)는, 전기적으로 전기 접점들을 결합시키는 전기 인터커넥트일 수 있다. 이 예에서, 예시적인 인터커넥트(154)는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상(serpentine-shaped)의 특징부를 포함하는 굴곡-형상(meander-shaped) 구성을 갖는다.
도 1b는 도 1a의 인터커넥트(154)의 복합체 구성을 도시한다. 인터커넥트(154)는, 몇몇 중첩된 사행형-형상의 특징부(154)를 포함하는 굴곡-형상 구성(152)으로 구성된다. 이 예에서, 각 중첩된 사행형-형상의 특징부(154)는 굴곡-형상 구성(152)의 각 반복 루프(loop)의 일 부분(156)에 배치된다. 다른 예들에서는, 중첩된 사행형-형상의 특징부(154)가, 굴곡-형상 구성(152)의 루프의 단부(tip)(158)와 같은, 굴곡-형상 구성(152)의 상이한 위치에 배치될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 다른 예에서는, 중첩된 사행형-형상의 특징부(154)가 루프의 길이를 따르는 위치(예를 들어, 위치(156)) 및 루프의 단부(예를 들어, 위치(158)) 모두에 배치될 수 있다. 몇몇 예에서, 인터커넥트(154)의 중첩된 사행형-형상의 특징부(154)는 다수의 상이한 파장(λ) 및/또는 상이한 진폭(α)으로 구성될 수 있다.
도 2는 예시적인 프랙탈(fractal) 사행형 인터커넥트의 신축 방향 및 팽창 방향의 일 예를 도시한다. 본 명세서에서 설명되는 임의의 예시적인 인터커넥트는 몇몇 상이한 방향의 변형이 이루어질 수 있다. 본 발명의 원리에 따르면, 중첩된 사행형-형상의 특징부는 굴곡-형상 구성의 부분들에 배치됨으로써, 인터커넥트가 이축 방향 또는 다수의 방향, 예를 들어 횡 방향으로 신축될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 3은 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 다른 예시적인 신축형 장치를 도시한다. 예시적인 신축형 장치(300)는 접점(302) 및 접점(302)에 결합되는 적어도 하나의 인터커넥트(304)를 포함한다. 일 예에서, 접점(302)은 전기 접점일 수 있고, 인터커넥트(304)는 전기 접점들을 전기적으로 결합시키는 전기 인터커넥트일 수 있다. 이 예에서, 예시적인 인터커넥트(304)는 몇몇 중첩된 사행형-형상의 특징부(354)를 포함하는 굴곡-형상 구성(352)을 갖는다. 중첩된 사행형-형상의 특징부(354)는 굴곡-형상 구성(352)의 각 반복 루프에 따른 영역에 배치된다. 몇몇 예에서, 인터커넥트(304)의 중첩된 사행형-형상의 특징부(354)는 다수의 상이한 파장 및/또는 상이한 진폭으로 구성될 수 있다.
도 4a는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 다른 예시적인 신축형 장치를 도시한다. 예시적인 신축형 장치(400)는 접점(402) 및 접점(402)에 결합되는 적어도 하나의 인터커넥트(404)를 포함한다. 일 예에서, 접점(402)은 전기 접점일 수 있고, 인터커넥트(404)는 전기 접점들을 전기적으로 결합시키는 전기 인터커넥트일 수 있다. 도 4b는 도 4a의 인터커넥트(404)의 복합체 구성을 도시한다. 예시적인 인터커넥트(404)는 몇몇 중첩된 사행형-형상의 특징부(454)를 포함하는 굴곡-형상 구성(452)을 갖는다. 중첩된 사행형-형상의 특징부(454)는 굴곡-형상 구성(452)의 각 반복 루프에 따른 영역에 배치된다. 다른 예에서는, 중첩된 사행형-형상의 특징부(454)가 굴곡-형상 구성(452)의 상이한 부분들 예를 들어, 굴곡-형상 구성(452)의 루프의 단부(458)에 배치될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 다른 예에서는, 중첩된 사행형-형상의 특징부(454)가 루프의 길이를 따르는 위치 및 루프의 단부(예를 들어, 위치(458)) 모두에 배치될 수 있다. 몇몇 예에서, 인터커넥트(404)의 중첩된 사행형-형상의 특징부(454)는 다수의 상이한 파장 및/또는 상이한 진폭으로 구성될 수 있다.
도 5 및 도 6은 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상의 특징부를 포함하는 굴곡-형상 구성을 가진 인터커넥트를 포함하는, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 다른 예시적인 신축형 장치를 도시한다. 도 5 및 도 6의 예에서는, 굴곡-형상 구성이 사행형-형상이며, 이에 따라 인터커넥트가 서펜타인-인-서펜타인(serpentine-in-serpentine; SiS) 구성을 갖는다. 도 5의 예시적인 신축형 장치는 접점(502) 및 접점(502)에 결합되는 적어도 하나의 인터커넥트(504)를 포함한다. 예시적인 인터커넥트(504)는 몇몇 중첩된 사행형-형상의 특징부(554)를 포함하는 사행형-형상 구조(552)를 갖는다. 중첩된 사행형-형상의 특징부(554)는 사행형-형상 구조(552)의 각 반복 루프의 단부들에 배치된다. 이 예에서, 중첩된 사행형-형상의 특징부(554)는 각 루프의 중심점을 향해 배향된다. 도 6의 예시적인 신축형 장치는 접점(602) 및 접점(602)에 결합되는 적어도 하나의 인터커넥트(604)를 포함한다. 예시적인 인터커넥트(604)는 몇몇 중첩된 사행형-형상의 특징부(654)를 포함하는 사행형-형상 구조(652)를 갖는다. 중첩된 사행형-형상의 특징부(654)는 사행형-형상 구조(652)의 각 반복 루프의 단부들에 배치된다. 이 예에서, 중첩된 사행형-형상의 특징부(654)는 각 루프로부터 외측으로 배향된다.
예시적인 접점(502 및 602)은 전기 접점으로 구성될 수 있으며, 인터커넥트(504 및 604)는 각각의 전기 접점들을 전기적으로 결합시키는 전기 인터커넥트일 수 있다. 몇몇 예에서, 중첩된 사행형-형상의 특징부(554 또는 654)는 사행형-형상 구조(552 또는 652)의 상이한 부분들에 예를 들어, 루프의 길이의 일 부분을 따라 배치될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 다른 예에서는, 중첩된 사행형-형상의 특징부(554 또는 654)가 루프의 길이를 따르는 위치 및 루프의 단부 모두에 배치될 수 있다. 몇몇 예에서, 인터커넥트(504 및 604)의 중첩된 사행형-형상의 특징부(554 및 654)는 각각, 다수의 상이한 파장 및/또는 상이한 진폭으로 구성될 수 있다.
도 7 및 도 8은, 중첩된 사행형-형상의 특징부를 포함하는 굴곡-형상 구성을 갖는 인터커넥트를 포함하는, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 다른 예시적인 신축형 장치를 도시한다. 도 7의 예시적인 신축형 장치는 접점(702) 및 접점(702)에 결합되는 적어도 하나의 인터커넥트(704)를 포함한다. 예시적인 인터커넥트(704)는 몇몇 중첩된 사행형-형상의 특징부(754)를 포함하는 굴곡-형상 구성(752)을 갖는다. 도 8의 예시적인 신축형 장치는 접점(802) 및 접점(802)에 결합되는 적어도 하나의 인터커넥트(804)를 포함한다. 예시적인 인터커넥트(804)는 몇몇 중첩된 사행형-형상의 특징부(854-a 및 854-b)를 포함하는 굴곡-형상 구성(852)을 갖는다. 중첩된 사행형-형상의 특징부(854-a)는 굴곡-형상 구성(852)의 각 반복 루프의 길이를 따라 배치되고, 중첩된 사행형-형상의 특징부(854-b)는 굴곡-형상 구상(852)의 각 반복 루프의 단부들에 배치된다. 예시적인 접점(702 및 702)은 전기 접점으로 구성될 수 있으며, 인터커넥트(704 및 804)는 각각의 전기 접점들을 전기적으로 결합시키는 전기 인터커넥트일 수 있다. 몇몇 예에서, 중첩된 사행형-형상의 특징부(754 또는 854)는 사행형-형상 구조(752 또는 852)의 상이한 부분들에 예를 들어, 루프의 길이의 일 부분을 따라 배치될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 다른 예에서는, 중첩된 사행형-형상의 특징부(754 또는 854)가 루프의 길이를 따르는 위치 및 루프의 단부 모두에 배치될 수 있다. 몇몇 예에서, 인터커넥트(704 및 804)의 중첩된 사행형-형상의 특징부(754 및 854)는 각각, 다수의 상이한 파장 및/또는 상이한 진폭으로 구성될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 상이한 유형의 굴곡-형상 구성들에 기초하여 구현될 수 있는 다른 예시적인 인터커넥트를 도시한다. 도 9a의 예에서, 굴곡-형상 구성은 부스트로피도닉(boustrophedonic)-형상 구조이다. 도 9a의 예시적인 신축형 장치는 접점(902) 및 접점(902)에 결합되는 인터커넥트(904)를 포함하며, 여기서 예시적인 인터커넥트(904)는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상의 특징부(954)를 포함하는 부스트로피도닉-형상 구조를 갖는다. 도 9b의 예에서, 굴곡-형상 구성은 지그-재그-형상 구조이다. 도 9b의 예시적인 신축형 장치는 접점(912) 및 접점(912)에 결합되는 인터커넥트(914)를 포함하며, 여기서 예시적인 인터커넥트(914)는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상의 특징부(954)를 포함하는 지그-재그-형상 구조를 갖는다.
다른 예에서는, 인터커넥트가 본 기술 분야에서의 임의의 다른 굴곡-형상 구성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 굴곡-형상 구성은, 파형(corrugated) 또는 주름(rippled) 구조, 나선(helical) 구조, 또는 가요성(flexible) 및/또는 신축형 인터커넥트를 제공하는 임의의 다른 구성을 포함하는, 임의의 수의 선형 또는 비-선형 구조를 갖도록 구성될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른, 중첩된 사행형-형상의 특징부로서 구현될 수 있는 사행형 형상의 다른 비-제한적인 예를 도시한다. 도 10a 및 도 10b에 나타낸 바와 같이, 중첩된 사행형-형상의 특징부는 일련의 원호(circular arcs)로서 모델링될 수 있다. 도 10a의 예에서의 원호(arc)의 회전 각도(turning angle)는 도 10b의 예에서의 원호의 회전 각도보다 작다. 따라서, 도 10b의 예시적인 사행형 구조의 원호는 도 10a의 예시적인 사행형 구조의 호보다 더욱 원형이다.
임의의 예시적인 구현예에서, 신축형 장치는 가요성 및/또는 신축형 기판 상에 배치되는 전기 접점 및 적어도 하나의 인터커넥트를 포함할 수 있다. 일 예에서, 가요성 및/또는 신축형 기판은 탄성중합체(elastomeric) 기판일 수 있다. 일 예에서, 전기 접점은 가요성 및/또는 신축형 기판의 표면과 물리적으로 통신할 수 있으며, 인터커넥트는 가요성 및/또는 신축형 기판과 물리적으로 통신하지 않는다.
임의의 예시적인 구현예에서, 전기 접점은 반도체 회로와 통신할 수 있다.
임의의 예시적인 구현예에서, 전기 접점은 적어도 하나의 전기 접점과 통신하는 적어도 하나의 장치 구성요소와 통신할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 장치 구성요소는 전자 장치 구성요소, 광학 장치 구성요소, 광전자 장치 구성요소, 기계 장치 구성요소, 마이크로전자기계 장치 구성요소, 나노전자기계 장치 구성요소, 미세유체역학 장치 구성요소 또는 방열 장치이다.
본 명세서에서 설명되는 임의의 예에서, 전기 도전 재료(예를 들어, 전기 인터커넥트 및/또는 전기 접점의 재료이며, 이에 한정되지 않음)는 금속, 금속 합금, 도전성 중합체, 또는 다른 도전 재료일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 일 예에서, 코팅(coating)의 금속 또는 금속 합금은 알루미늄, 스테인리스강, 또는 전이 금속, 및 탄소와의 합금을 포함하는 임의의 적용 가능한 금속 합금을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 전이 금속의 비-제한적인 예로는 구리, 은, 금, 백금, 아연, 니켈, 티탄, 크롬, 또는 팔라듐, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 다른 비-제한적인 예에서, 적절한 도전 재료로는 실리콘-계 도전 재료, 인듐 주석 산화물 또는 다른 투명 전도성 산화물, 또는 III-IV 족 도체(GaAs를 포함)를 포함하는 반도체-계 도전 재료를 포함할 수 있다. 반도체-계 도전 재료는 도핑(doping)될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 임의의 예시적인 구조에서, 인터커넥트는 약 0.1 ㎛, 약 0.3 ㎛, 약 0.5 ㎛, 약 0.8 ㎛, 약 1 ㎛, 약 1.5 ㎛, 약 2 ㎛, 약 5 ㎛, 약 9 ㎛, 약 12 ㎛, 약 25 ㎛, 약 50 ㎛, 약 75 ㎛, 약 100 ㎛, 또는 그 이상의 두께를 가질 수 있다.
예시적인 시스템, 장치 빛 방법에서, 인터커넥트는 비-도전 재료로 형성될 수 있으며, 순응형 전자장치(conformal electronics)의 구성요소들(예를 들어, 장치 구성요소들) 간의 일부 기계적 안정성 및/또는 기계적 신축성을 제공하는 데 사용될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 이 비-도전 재료는 폴리이미드에 기반하여 형성될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 임의의 예시적인 장치에서, 비-도전 재료(예를 들어, 신축형 인터커넥트의 재료이며, 이에 한정되지 않음)는 탄성 특성을 갖는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 비-도전 재료는 중합체 또는 중합체 재료로 형성될 수 있다. 적용 가능한 중합체 또는 중합체 재료의 비-제한적인 예로는 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 실리콘, 또는 폴리우레탄을 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 적용 가능한 중합체 또는 중합체 재료의 다른 비-제한적인 예로는 플라스틱, 탄성중합체, 열가소성 탄성중합체, 탄소성체(elastoplastics), 온도조절장치, 열가소성 플라스틱, 아크릴레이트, 아세탈 중합체, 생분해성 중합체, 셀룰로오스 중합체, 플루오로 중합체, 나일론, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리아미드-이미드 중합체, 폴리아릴레이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리부틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 공중합체 및 개질된 폴리에틸렌, 폴리케톤, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌 옥사이드 및 폴리페닐렌 설파이드, 폴리프탈아미드, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 스티렌계 수지, 설폰계 수지, 비닐계 수지, 또는 이들 재료의 임의의 조합을 포함한다. 일 예에서, 본 명세서에서의 중합체 또는 중합체 재료는 DYMAX® 중합체(코네티컷주, 토링턴 소재의 Dymax사), 그 밖의 UV 경화성 중합체, 또는 ECOFLEX®(뉴저지주, 플로르햄 파크에 소재의 BASF)와 같은 실리콘일 수 있다.
본 명세서에서의 임의의 예에서, 비-도전 재료는 약 0.1 ㎛, 약 0.3 ㎛, 약 0.5 ㎛, 약 0.8 ㎛, 약 1 ㎛, 약 1.5 ㎛, 약 2 ㎛, 또는 그 이상의 두께를 가질 수 있다. 본 명세서에서의 다른 예에서는, 비-도전 재료가 약 10 ㎛, 약 20 ㎛, 약 25 ㎛, 약 50 ㎛, 약 75 ㎛, 약 100 ㎛, 약 125 ㎛, 약 150 ㎛, 약 200 ㎛ 또는 그 이상의 두께를 가질 수 있다.
예시적인 시스템, 장치 및 방법에서, 인터커넥트는 비-도전 재료에 의해 적어도 부분적으로 피복되거나 코팅되는 전기 도전 재료로 형성될 수 있다. 도전 인터커넥트가 비-도전 재료의 코팅을 포함하는 예시적인 구현예에서, 인터커넥트의 치수는 인터커넥트의 도전부(conductive portion)의 두께 대 비-도전 코팅 재료의 두께에 기초하여 정의될 수 있으며, 또한 "트레이스(trace) 및 공간(space)"으로도 지칭된다. 도 11a 내지 도 11c는 도전부(1102, 1122, 1142) 및 비-도전 코팅(1100, 1120, 1140)을 포함하는 인터커넥트의 평면도 단면의 변형예를 도시한다. 도 11a 및 도 11c의 예에서, 도전부 및 비-도전부는 대략 동일한 폭을 갖는다. 도 11b의 예에서, 비-도전부는 도전부보다 더 큰 폭을 갖는다.
도 11a 내지 도 11c에 도시된 예시적인 구현예에서, 표기 "x"는 약 75 ㎛의 치수를 나타낼 수 있고, 표기 "y"은 약 25 ㎛의 치수를 나타낼 수 있다. 일 예에서, 도 11a의 치수는 도전부의 두께가 약 5 ㎛ 내지 약 18 ㎛ 두께인 곳에 사용될 수 있다. 도전부의 두께가 증가되는 경우, 비-도전부의 두께는 동일한 인터커넥트 두께를 유지하도록 감소될 수 있다.
인터커넥트를 생성하는 데 사용될 수 있는 비-제한적인 예시적 공정은 에칭 공정, 금속 증착 공정, 또는 다른 웨이퍼-기반 제조 공정을 포함한다. 금속 증착 공정은 더 큰 두께를 가진 인터커넥트를 제공하는데 사용될 수 있다. 웨이퍼-기반 공정은 미세한 횡(lateral) 특징부를 가진 인터커넥트를 제공하는데 사용될 수 있다. 이 예에서, 웨이퍼-기반 제조 공정을 사용하여 제조된 임의의 인터커넥트 또는 다른 구조는 추가의 공정 이전에 웨이퍼 기판으로부터 꺼내질 수 있다.
예시적인 시스템, 장치 및 방법에서는, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 하나 이상의 임의의 프랙탈(fractal) 사행형 인터커넥트를 포함할 수 있는 센서 및 다른 전자장치가 설명된다.
예시적인 시스템, 장치 및 방법에서, 인터커넥트는 전기 및/또는 열 도전 재료로 형성될 수 있으며, 순응형 전자장치의 구성요소들, 예를 들어, 개별 작동 장치 구성요소들 간의 전기 및/또는 열 전달을 제공하는데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 임의의 예시적인 장치에서, 예시적인 인터커넥트의 적어도 일 부분은 전기 도전 재료로 형성될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 예시적인 신축형 장치는 예시적인 신축형 및/또는 가요성 기판, 및 신축형 및/또는 가요성 기판의 표면 상에 배치되는 예시적인 신축형 전자회로를 포함할 수 있다. 일 예에서, 신축형 전자회로는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상 특징부를 포함하는 굴곡-형상 구성을 갖는 신축형 인터커넥트에 결합되는 적어도 하나의 개별 작동 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신축형 전자회로는 2개의 개별 작동 장치 및 이 개별 작동 장치에 결합되는 신축형 인터커넥트를 포함할 수 있으며, 여기서 신축형 인터커넥트는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상의 특징부를 포함하는 굴곡-형상 구성을 갖는다.
도 12는 예시적인 신축형 및/또는 가요성 기판(1202), 및 신축형 및/또는 가요성 기판(1202)의 표면상에 배치되는 예시적인 신축형 전자회로를 포함하는 예시적인 신축형 장치(1200)를 도시한다. 일 예에서, 신축형 전자회로는 2개의 개별 작동 장치(1204, 1206) 및 개별 작동 장치(1204, 1206)에 결합되는 신축형 인터커넥트(1208)를 포함한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 신축형 인터커넥트는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상의 특징부(1224)를 포함하는 굴곡-형상 구성(1222)을 가질 수 있다. 상이한 예에서, 신축형 인터커넥트는 도 1a 내지 도 10의 임의의 인터커넥트를 포함하는, 본 명세서에서 설명되는 임의의 원리에 따른 임의의 인터커넥트일 수 있다. 도 1a 내지 도 10의 임의의 인터커넥트를 포함하는, 본 명세서에서 설명되는 임의의 인터커넥트의 재료 구성, 치수, 및 특성의 설명은 (1208)인 신축형 인터커넥트에 적용된다.
임의의 예시적인 구현예에서, 하나 이상의 개별 작동 장치는 금속 접점을 포함할 수 있다. 신축형 인터커넥트는 이 접점에 전기적으로 결합될 수 있다.
임의의 예시적인 구현예에서, 신축형 인터커넥트 및 하나 이상의 개별 작동 장치는 동일한 재료 예를 들어, 반도체 재료로 제조될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
임의의 예시적인 구현예에서, 신축형 인터커넥트는 반도체 재료로 제조될 수 있다. 개별 작동 장치는 신축형 인터커넥트와 상이한 반도체 재료로 형성된다.
임의의 예시적인 구현예에서, 신축형 인터커넥트는 단결정 반도체 재료로 제조될 수 있다.
임의의 예시적인 구현예에서, 하나 이상의 개별 작동 장치는 신축형 및/또는 가요성 기판의 표면과 물리적으로 통신할 수 있으며, 신축형 인터커넥트는 가요성 및/또는 신축형 기판의 표면과 물리적으로 통신하지 않는다.
본 명세서의 임의의 예에서, 개별 작동 장치는 반도체 장치일 수 있다. 예를 들어, 개별 작동 장치는 전자 장치, 광학 장치, 광-전자 장치, 기계 장치, 마이크로전자기계 장치, 나노전자기계 장치, 마이크로 유체 장치, 센서, 발광 장치, 또는 방열 장치 중 하나 이상일 수 있다.
예를 들어, 개별 작동 장치는 광 검출기, 포토 다이오드 어레이, 디스플레이, 발광 장치, 광전 변환 장치, 센서 어레이, 발광 다이오드, 반도체 레이저, 광학 이미징 시스템, 트랜지스터, 마이크로프로세서, 집적 회로, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 예에서는, 적어도 하나의 장치 구성요소와 전기적으로 통신하는 프랙탈 사행형 인터커넥트를 포함하는 순응형 전자 구조가 제공된다. 프랙탈 사행형 인터커넥트 및 적어도 하나의 장치 구성요소는 가요성 및/또는 신축형 기판의 지지 표면의 일 부분 상에 배치될 수 있다.
비-제한적인 예에서, 가요성 기판은 중합체일 수 있다. 예를 들어, 가요성 기판은 탄성 중합체, 폴리이미드, 호일, 종이, 직물, 또는 다른 가요성 재료일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 다른 예에서, 가요성 기판은 신축형 기판일 수도 있다.
다른 예에서는, 적어도 하나의 장치 구성요소 및 적어도 2개의 프랙탈 사행형 인터커넥트를 포함하는 순응형 전자 구조가 제공되며, 적어도 2개의 프랙탈 사행형 인터커넥트 각각은 이 적어도 하나의 장치의 구성요소와 전기적으로 통신한다.
본 명세서의 예시적인 시스템, 장치 및 방법에서, 하나 이상의 프랙탈 사행형 인터커넥트를 포함하는 완전 순응형 전자장치가 제공된다. 완전 순응형 전자장치는 순응형 전자장치 센서의 기능에 아무 영향을 미치지 않는 최소한으로, 다양한 표면 프로파일 상에, 부착되는 것을 포함하여, 배치될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 순응형 장치는 센서일 수 있다.
일 예에서, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 신축형 장치는 센서로 구성될 수 있다. 예시적인 센서의 일 부분은 센서의 변형 및/또는 신축 시에 기계적 안정성을 유지하는 프랙탈 사행형 인터커넥트로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프랙탈 사행형 인터커넥트는 신축성이 있는 비-도전 재료로 적어도 일 부분에 형성될 수 있다. 예시적인 센서의 구성요소가 하나 이상의 프랙탈 사행형 인터커넥트에 의해 연결됨으로써, 그 센서의 변형 및/또는 신축 시에 기계적 안정성을 제공할 수 있다.
비-제한적인 예에서, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 신축형 장치는 이차원 장치로 형성될 수 있다. 개별 작동 장치 구성요소는 금속, 반도체, 절연체, 압전 재료, 강유전체, 자기 변형 재료, 전기 변형 재료, 초전도체, 강자성 재료, 또는 열전 재료와 같은 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다.
비-제한적인 예시적 신축형 장치에서, 장치 아일랜드를 통해 개별 작동 구성요소에 결합되는 인터커넥트를 이용하여, 적어도 하나의 개별 작동 구성요소가 장치 아일랜드 상에 배치될 수 있다. 도 13a 내지 도 13b는, 이격되어 있는 장치 아일랜드들 사이에 배치되며, 이에 결합되는 인터커넥트의 구성의 일 예를 도시한다. 도 13a에 나타낸 바와 같이, 신축형 장치는 서로에 대해 동일 평면 상의 평면에 배치되며 그 각각이 하나 이상의 개별 작동 장치 구성요소(1304)를 포함하는 복수의 장치 아일랜드(1302)를 포함할 수 있다. 복수의 인터커넥트(1306)는, 인접 장치 아일랜드를 결합시키거나, 또는 장치 아일랜드에 도전 접점을 결합시키는데 사용될 수 있다. 도 13a의 예가 사행형-형상 인터커넥트를 도시하고 있지만, 하나 이상의 인터커넥트(1306)는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상의 특징부를 포함하는 굴곡-형상 구성으로 구성될 수도 있다. 결과물인 예시적 신축형 장치는 더 큰 프랙탈 사행형 인터커넥트의 신축성에 기초하여, 다축 변형에 대한 상당히 더 큰 가요성, 신축성, 및 강건성을 갖게 된다. 도 13a의 예에서, 2개의 인터커넥트(1306)는 각 행(row)의 장치 아일랜드를 결합시키거나 장치 아일랜드에 접점을 결합시키는 데 사용된다; 적어도 하나의 인터커넥트(1306)는 두 행에 걸쳐 인접 장치 아일랜드를 결합시킨다.
다른 예시적인 구현예에서는, 장치 아일랜드 및/또는 인터커넥트가 삼차원 배열로 배치될 수 있다. 예를 들어, 장치 아일랜드 및/또는 인터커넥트는 단일 층 또는 다수의 층(예를 들어, 2개 이상의 층)으로 배치될 수 있다. 일 예에서, 장치 아일랜드들 간의 2개 이상의 인터커넥트는 동일-평면상의, 실질적으로 평행한 배열로 배치될 수 있다. 예시적인 구조의 임의의 다수의-층 부분은 지그재그 배열, 적층 배열, 또는 무작위 배열로 배치될 수 있다. 즉, 인터커넥트는 다수의 층 적층이 되거나, 또는 동일 평면 상의 평행한 배열로 배치될 수 있다. 다양한 예들에서, 이 구성요소들은 각 적층된 층에서 상이한 방향으로 배향될 수 있고, 그리고/또는 이 적층된 층들의 각 층은 상이한 개수의 장치 아일랜드 또는 인터커넥트를 포함할 수 있다. 다른 예에서는, 구조의 장치 아일랜드 및 인터커넥트의 적어도 일 부분이 실질적으로 곡선형 배열로 배치될 수도 있다.
도 13b는 도 13a의 비-제한적인 예시적 신축형 장치를 관통하는 선 "X-섹션"을 통한 단면도를 도시한다. 이 신축형 장치는 베이스 플레이트(1350), 베이스 플레이트(1350) 위에 배치되는 개별 작동 전자장치 구성요소(1352), 및 베이스 플레이트(1350)의 일 부분에 결합되는 인터커넥트(1354)를 포함한다. 베이스 플레이트(1350)는 기판(1356) 위에 배치된다. 이 예시적인 신축형 장치는 개별 작동 장치(1352)의 적어도 일 부분 위에 배치되는 봉합재(encapsulant)(1358) 및/또는 인터커넥트(1354)를 포함할 수 있다. 이 봉합재는 본 명세서에서 설명되는 임의의 중합체 또는 중합체 재료로 형성될 수 있다.
일 예에서, 기판(1356)은 신축형 및/또는 가요성 기판일 수 있다. 이 기판은 본 명세서에서 설명되는 임의의 중합체 또는 중합체 재료로 형성될 수 있다.
일 예에서, 베이스 플레이트(1350)는 폴리이미드 층(polyimide layer; PI)을 포함한다. 예를 들어, 베이스 플레이트(135)는 약 50 ㎛ 두께일 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 임의의 다른 예에서는, 예시적인 베이스 플레이트가, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 순응형 센서 시스템과 같은 전체 순응형 장치에 대한 적절한 기능을 제공하는 임의의 다른 치수 또는 재료 구성을 가질 수 있다.
베이스 플레이트(1350)는 개별 작동 전자장치 구성요소(1352) 및/또는 인터커넥트(1354)에 대한 전기 접점의 역할을 할 수 있는 도전 재료로 형성되는 접점을 포함할 수 있다. 일 예에서, 이 접점은 약 0.5 ㎛ Cu의 두께를 갖는 구리(Cu)일 수 있다.
도 14는 장치 아일랜드(1400), 장치 아일랜드(1400) 상에 배치되는 개별 작동 장치 구성요소(1402), 및 장치 아일랜드(1400)의 일 부분에 및/또는 전기 접점(1406)에 결합되는 인터커넥트(1404)를 포함하는 신축형 장치의 비-제한적인 예시적 구현예를 도시한다. 이 예시적인 신축형 장치는 개별 작동 장치(1402) 및/또는 인터커넥트(1404)의 적어도 일 부분 위에 배치되는 봉합재(1408)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 이 봉합재는 에폭시계 커버레이의 코팅일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
임의의 예시적인 구현예에서, 이 예시적인 신축형 장치는, 장치 구성요소, 인터커넥트, 및 장치 구성요소와 인터커넥트 간의 전이 영역(transition region) 중 적어도 하나를 포함하는 신축형 장치의 기능적 구성요소의 영역에, 공간 가변적인 중성 역학 평면의 위치를 국부적으로 배치하는 것을 제어하도록 구성될 수 있다. 기능적 구성요소에 대해 공간 가변적인 중성 역학 평면의 배치가 제어됨으로써, 전체 신축형 장치가 변형력(적용되는 응력 또는 변형 포함)을 받을 경우에, 그 기능적 구성요소 중 선택된 영역들에서는 응력 또는 변형을 거의 받지 않게 될 수 있다. 공간 가변적인 중성 역학 평면의 위치선정은 다음 중 적어도 하나를 포함하는 파라미터들을 국부적으로 제어하는 것에 의하여, 전체 순응형 장치의 임의의 전자장치 구성요소에서 국부적으로 제어될 수 있다: 인터커넥트의 형상, 전체 신축형 장치의 봉합재의 배치, 및 봉합재 재료의 유형(강성의 정도), 베이스 플레이트의 재료 구성 및 치수, 및 기판의 구성 및 특성 계수.
이하, 순응형 모션 센서 시스템으로 구성되는 신축형 장치에 관련된 비-제한적인 예시적 시스템 구조에 대하여 설명한다. 그러나 본 명세서에서 설명되는 예시적인 시스템 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 아래의 예시적인 시스템 구조는, 다기능 센서, 예를 들어, 온도, 변형, 및/또는 전기 생리 센서, 조합된 모션-/심장/신경-센서, 조합된 심장-/온도-센서 등을 포함하며 이에 한정되지 않는, 임의의 하나 이상의 온도 센서, 신경 센서, 수화 센서, 심장 센서, 유량 센서, 압력 센서, 장비 모니터(예를 들어, 스마트 장비), 호흡 리듬 모니터, 스킨 컨덕턴스 모니터, 전기 접점, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따라 제조되는 임의의 유형의 순응형 센서 시스템에 적용될 수 있다.
비-제한적인 예로서, 순응형 모션 센서 시스템의 구조는 하나 이상의 센서, 전력 및 전력 회로, 무선 통신, 및 적어도 하나의 처리 유닛을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 전원은 무선 전원일 수 있다.
도 15a 내지 도 15d는 가능한 장치 구성의 비-제한적인 예를 도시한다. 도 15a의 예시적인 장치는 기판(1500) 상에 배치되는 데이터 수신기(1501)를 포함한다. 데이터 수신기(1501)는 데이터 수신기(1501)와 기판이 결합되는 대상(object)의 부분에 맞도록 구성될 수 있다. 이 대상은 적어도 하나의 신체 부위, 보조 대상, 및/또는 근육 군일 수 있다. 데이터 수신기(1501)는 본 명세서에서 설명되는 임의의 예 및/또는 도면의 원리에 따른 하나 이상의 순응형 센서 구성요소를 포함할 수 있다. 일 예에서, 데이터 수신기는 적어도 하나의 가속도계(1503) 및/또는 적어도 하나의 근육 활성도 모니터(1504)를 포함한다. 적어도 하나의 가속도계(1503) 및/또는 적어도 하나의 근육 활성도 모니터(1504)는 (환자의 신체 일부, 보조 대상, 및/또는 근육 군을 포함하는) 대상의 움직임을 나타내는 데이터를 측정하는데 사용될 수 있다. 또한, 도 15a의 예시적인 장치는 또한 분석기(1502)를 포함한다. 분석기(1502)는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따라, 움직임을 나타내는 데이터, 생리학적 데이터를 정량화하거나, 또는 이와 같은 움직임을 나타내는 데이터 및 생리학적 데이터의 분석을 정량화하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 분석기(1502)는 데이터 수신기(1501)를 가진 기판(1500) 상에 배치될 수 있으며, 다른 예에서는, 분석기(1502)가 기판(1500) 및 데이터 수신기(1501)에 근접 배치될 수도 있다.
도 15a의 장치의 예시적인 구현예에서, 분석기(1502)는, 가속도 측정값 및/또는 근육 활성도 모니터링을 나타내는 데이터를 정량화하거나 그렇지 않은 경우 분석함으로써 신체 부위 및/또는 근육 활동의 움직임의 표시를 제공하도록 구성될 수 있다.
도 15b는 기판(1500), 데이터 수신기(1501), 분석기(1502), 및 저장 모듈(1505)을 포함하는, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 다른 예시적인 장치를 도시한다. 저장 모듈(1505)은 데이터 수신기(1501) 및 분석기(1502)로부터 데이터를 저장하는 메모리를 포함하도록 구성될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 저장 장치(1505)는 임의의 유형의 비-휘발성 메모리이다. 예를 들어, 저장 장치(1505)는 플래시 메모리, 솔리드 스테이트 드라이브, 분리형 메모리 카드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 특정 예에서는, 저장 장치(1505)가 장치로부터 분리 가능하다. 몇몇 구현예에서, 저장 장치(1505)는 장치에 대한 로컬이며, 다른 예에서는 원격에 존재한다. 예를 들어, 저장 장치(1505)는 컴퓨팅 장치의 내장 메모리일 수 있다. 본 명세서에서의 다양한 예에서는, 컴퓨팅 장치가 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 슬레이트 컴퓨터, 이-리더(e-reader) 또는 다른 전자 판독기 또는 핸드-헬드(hand-held) 또는 웨어러블 컴퓨팅 장치, 랩탑, Xbox®, Wii®, 또는 다른 게임 시스템(들)일 수 있다. 이 예에서, 장치는 외부 컴퓨팅 장치 상에서 실행되는 애플리케이션을 통해 외부 컴퓨팅 장치와 통신할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 센서 데이터는 추후의 처리를 위해 저장 장치(1505) 상에 저장될 수 있다. 몇몇 예에서, 저장 장치(1505)는 데이터 수신기(1501)로부터의 데이터를 분석하기 위해 실행되는 프로세서-실행가능 명령을 저장하는 공간을 포함할 수 있다. 다른 예에서는, 저장 장치(1505)의 메모리가, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따라, 움직임을 나타내는 측정 데이터, 생리학적 데이터, 또는 이와 같은 움직임을 나타내는 데이터나 생리학적 데이터의 분석을 저장하는데 사용될 수 있다.
도 15c는 기판(1500), 데이터 수신기(1501), 분석기(1502), 및 송신 모듈(1506)을 포함하는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 예시적인 장치를 도시한다. 송신 모듈(1506)은 데이터 수신기(1501), 분석기(1502)로부터의 데이터, 또는 저장 장치(예를 들어, 도 15b의 저장 장치(1505))에 저장된 데이터를, 외부 메모리 또는 다른 저장 장치, 네트워크, 및/또는 오프-보드(off-board) 컴퓨팅 장치로 송신하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 송신 모듈(1506)은 무선 송신 모듈일 수 있다. 예를 들어, 송신 모듈(1506)은 무선 네트워크, 무선 주파수 통신 프로토콜, Bluetooth®, 근거리 통신(near-field communication; NFC), 및/또는 적외선 또는 비-적외선 LED의 광학적 사용을 통하여 데이터를 송신하는데 사용될 수 있다. 이 데이터는 외부 메모리 또는 다른 저장 장치, 네트워크, 및/또는 오프-보드 컴퓨팅 장치로 송신될 수 있다.
도 15d는 기판(1500), 데이터 수신기(1501), 분석기(1502) 및 프로세서(1507)를 포함하는 예시적인 시스템을 도시한다. 데이터 수신기(1501)는 센서로부터 센서 측정과 관련된 데이터를 수신할 수 있다. 일 예에서, 센서는 순응형 센서일 수 있다. 프로세서(1507)는, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따라, 저장 장치(1507)에 및/또는 프로세서(1507) 내에 저장되어 있는 프로세서-실행가능 명령을 실행함으로써, 움직임을 나타내는 데이터, 생리학적 데이터, 또는 이와 같은 움직임을 나타내는 데이터나 생리학적 데이터의 분석을 분석하도록 구성될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 이 데이터는 데이터 수신기(1501)로부터 직접 수신되거나 또는 저장 장치(예를 들어, 도 15b의 저장 장치(1505))로부터 검색될 수 있다. 일 예에서, 프로세서는 분석기(1502)의 구성요소이며 그리고/또는 데이터 수신기(1501)에 인접 배치될 수 있다. 다른 예에서는, 프로세서(1507)가, 시스템으로부터 검색된 데이터를 다운로드하여 분석하는 컴퓨팅 장치와 같이, 시스템의 외부에 있을 수도 있다. 프로세서(1507)는 데이터 수신기(1501)에 의해 수신된 데이터를 정량화하는 프로세서-실행가능 명령을 실행할 수 있다.
도 16a 내지 도 16c는 데이터 또는 데이터 분석으로부터의 분석 결과를 표시하거나 그렇지 않은 경우 출력하기 위한 디스플레이를 포함하는, 가능한 시스템 구성의 비-제한적인 예를 도시한다. 도 16a 내지 도 16c의 예시적인 시스템은 기판(1600), 데이터 수신기(1601), 분석기(1602), 및 표시기(1603)를 포함한다. 도 16b 내지 도 16c의 예에서 나타낸 바와 같이, 이 시스템은, 본 명세서에서 설명된 프로세서-실행가능 명령을 실행하는 프로세서(1605)(도 16c 참조), 및/또는 시스템의 분석기(1602) 및/또는 하나 이상의 순응형 센서로부터의 프로세서-실행가능 명령 및/또는 데이터를 저장하기 위한 저장 장치(1604)(도 16b 참조)를 더 포함할 수 있다.
도 16a 내지 도 16c의 예시적인 시스템의 표시기(1603)는, 본 명세서에서 설명되는 원리, 및/또는 사용자 정보에 따른, 움직임을 나타내는 데이터, 생리학적 데이터, 또는 이와 같은 움직임을 나타내는 데이터나 생리학적 데이터의 분석을 표시하고 그리고/또는 송신하는 데 사용될 수 있다. 일 예에서, 표시기(1603)는 액정 표시 장치, 또는 전기영동 디스플레이(예를 들어, 전자 잉크), 및/또는 복수의 표시등(indicator lights)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시기(1603)는 일련의 LED를 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, LED는 녹색 내지 빨간색과 같이 색상이 다양하게 된다. 이 예에서, 성능이 미리-결정된 임계 측정값을 만족하지 못하는 경우, 빨간색 표시등이 활성화될 수 있고, 성능이 미리-결정된 임계 측정값을 만족하는 경우에는, 녹색 표시등이 활성화될 수 있다. 다른 예에서는, 표시기(1603)가 스크린을 포함할 수 있으며, 또는 그 데이터를 나타내는 그래프, 플롯(plot), 아이콘, 또는 다른 그래픽이나 시각적 표현 또는 그 데이터의 분석으로부터의 분석 결과를 표시하는 데 사용될 수 있는 다른 디스플레이를 포함할 수 있다.
몇몇 구현예에서는, 전술한 바와 같이, 표시기(1603)의 시그널링이 인간의 눈에 감지될 수 있으며, 다른 구현예에서는, 인간의 눈에 의해 감지될 수는 없지만 이미지 센서를 사용하여 검출될 수가 있다. 표시기(1603)는, 인간의 눈에 의해 실질적으로 감지될 수 없는 표시 방법의 예로서, 인간의 눈의 가시 스펙트럼 밖에 있는 광(예를 들어, 적외선)을 방출하거나, 매우 흐릿하여 감지하기 어렵게 구성될 수 있다. 이와 같은 예에서, 이미지 센서는 인간의 눈의 관측 능력 밖에 있는 이와 같은 신호를 검출하도록 구성될 수 있다. 다양한 예에서, 이미지 센서는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 슬레이트 컴퓨터, 이-리더 또는 다른 전자 판독기 또는 핸드 헬드 또는 웨어러블 컴퓨팅 장치, 랩탑, Xbox®, Wii®, 또는 다른 게임 시스템(들)의 구성요소일 수 있다.
도 17은 본 명세서에서 설명된 예시적인 방법, 컴퓨터 시스템, 및 장치 중 임의의 것을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템(1700)의 구조를 도시한다. 도 17의 컴퓨터 시스템(1700)은 메모리(1725)에 통신적으로 결합되는 하나 이상의 프로세서(1720), 하나 이상의 통신 인터페이스(1705), 및 하나 이상의 출력 장치(1710)(예를 들어, 하나 이상의 디스플레이 유닛) 및 하나 이상의 입력 장치(1715)를 포함한다.
도 17의 컴퓨터 시스템(1700)에서, 메모리(1725)는 임의의 컴퓨터-판독가능 저장매체를 포함할 수 있으며, 각 시스템에 대해 본 명세서에서 설명된 다양한 기능을 구현시키기 위한 프로세서-실행가능 명령과 같은 컴퓨터 명령, 그리고 이와 관련되거나, 이에 의해 생성되거나, 또는 통신 인터페이스(들) 또는 입력 장치(들)를 통해 수신되는 임의의 데이터를 저장할 수 있다. 도 17에서 나타낸 프로세서(1720)는 메모리(1725)에 저장된 명령을 실행하는데 사용될 수 있으며, 그렇게 할 시에, 명령의 실행에 따라 처리되거나 생성되는 다양한 정보를 메모리로부터 판독하거나 이에 기록할 수 있다.
도 17에 도시된 컴퓨터 시스템(1700)의 프로세서(1720)는 또한 통신 인터페이스(들)(1705)에 통신적으로 결합되거나 통신 인터페이스(1705)를 제어함으로써, 명령의 실행에 따른 각종 정보를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(들)(1705)은 네트워크(1714)에 결합될 수 있으며, 따라서 컴퓨터 시스템(1700)이 다른 장치(예를 들어, 다른 컴퓨터 시스템)로 정보를 송신하고 그리고/또는 다른 장치(예를 들어, 다른 컴퓨터 시스템)로부터 정보를 수신하는 것을 가능하게 할 수 있다. 네트워크(1714)는 유선 또는 무선 네트워크, 버스, 또는 다른 데이터 송신 수단 또는 통신 수단일 수 있다. 도 17의 시스템은 시스템(1700)의 구성요소 간의 정보 흐름을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 통신 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 통신 인터페이스는 (예를 들어, 다양한 하드웨어 구성요소 또는 소프트웨어 구성요소를 통해) 컴퓨터 시스템(1700)의 적어도 몇몇 양태에 대한 액세스 포털 웹 사이트를 제공하도록 구성될 수 있다.
도 17에 도시된 컴퓨터 시스템(1700)의 출력 장치(1710)는, 예를 들어, 다양한 정보가 조회되거나 그렇지 않은 경우 명령의 실행과 관련하여 인식될 수 있도록 제공될 수 있다. 입력 장치(들)(1715)은 예를 들어, 사용자가 수동으로 조정하고, 선택하고, 데이터나 각종 다른 정보를 입력하거나, 또는 명령의 실행 동안에 프로세서와 임의의 다양한 방식으로 상호 작용하는 것을 가능하게 하도록 제공될 수 있다. 입력 장치(들)(1715)은 스위치, 접점, 용량 또는 기계 구성요소의 형태를 취할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 다른 예에서, 입력 장치(들)(1715)은 센서로부터의 측정 값을 사용하여, 시스템의 제어를 작동시킬 수 있다.
도 18은 충전용 패치(rechargeable patch)로서 구성된 비-제한적인 예시적 순응형 모션 센서의 기계적 레이아웃 및 시스템-레벨 구조의 예시적인 개략도를 도시한다. 이 예시적인 신축형 장치는 장치 아일랜드에 결합하는 복수의 인터커넥트(1802), 및 접점에 장치 아일랜드를 결합시키는 인터커넥트(1804)를 포함한다. 도 18은 인터커넥트(1802 및 1804)를 사행형 인터커넥트로서 나타내었지만, 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 임의의 하나 이상의 프랙탈 사행형 인터커넥트는 인터커넥트(1802 또는 1804)로서 사용될 수도 있다. 일 예에서, 임의의 인터커넥트(1802 또는 1804)는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상의 특징부를 포함하는 굴곡-형상 구성으로 구성될 수 있다. 일 예에서, 임의의 인터커넥트(1802 또는 1804)는 적어도 하나의 중첩된 사행형-형상의 특징부를 포함하는 사행형-형상 구조로 구성될 수 있다(서펜타인-인-서펜타인 구성). 또한, 비-제한적인 예시적 신축형 장치는 본 명세서에서 설명되는 원리에 따른 임의의 프랙탈 사행형 인터커넥트로 구성될 수 있는 모노폴 안테나(monopole antenna)(1806)를 포함한다. 이 예시적인 신축형 장치는 프로세서(1808), 프로세서(1808)와 통신하는 메모리(1810), 전원(1812), 조절기(1814 및 1816), 코일(1818), 통신 구성요소(1820), 센서 구성요소(1822 및 1824), 전극(1826), 및 접점(1828)과 같은 다수의 장치 구성요소를 포함할 수 있다. 일 예에서, 센서 구성요소(1822)는 가속도계일 수 있고, 센서 구성요소(1824)는 EMG 구성요소일 수 있다. 일 예에서, 통신 구성요소(1820)는 BLUETOOTH® 장치일 수 있다. 일 예에서, 코일(1818)은 전력 전송 코일일 수 있다.
예시적인 순응형 모션 센서 전자 기술은 다기능 플랫폼에 대한 다양한 기계적 및 전기적 레이아웃으로 설계되고 구현될 수 있다. 순응형 전자 기술을 포함하는 장치는 중합체 층에 내장된 설계를 사용하여 신축형 폼 팩터(form factor)를 통합한다. 이와 같은 것을 형성함으로써, 변형으로부터 회로를 보호하고 초박형 단면에서 기계적 가요성을 달성할 수 있게 된다. 예를 들어, 본 장치는 평균 약 1mm 정도의 두께로 구성될 수 있다. 다른 예에서, 본 패치는 더 얇거나 두꺼운 단면 치수로 구성될 수도 있다. 본 장치 구조는 EMG, EEG 및 EKG 신호를 감지하기 위해 일회용 순응형 전극 어레이와 결합되는, 가속도계, 무선통신기, 마이크로제어기, 안테나를 포함하는, 표면-실장 기술(surface-mount technology; SMT) 구성요소를 포함하는 재사용 가능한 모듈을 포함할 수 있다.
결론:
여러 가지 발명의 실시예가 본 명세서에서 설명되고 도시되었지만, 당업자는, 본 명세서에서 설명된 기능을 실시하기 위한 및/또는 결과 및/또는 하나 이상의 장점을 획득하기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 용이하게 안출할 수 있을 것이고, 이와 같은 변형예 및/또는 수정예의 각각은 본 명세서에서 설명된 발명의 실시예의 범위 내에 포함될 것이다. 보다 일반적으로, 당업자는, 본 명세서에서 설명된 모든 매개변수, 치수, 재료, 및 구성이 예시적인 것을 의미한다는 것 그리고 실제 매개변수, 치수, 재료 및/또는 구성이 발명의 교시 내용이 이용되는 구체적인 적용예 또는 적용예들에 따라서 달라질 것임을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 당업자는 본 명세서에서 설명된 발명의 구체적인 실시예에 대한 많은 균등물을 인지하거나, 일상적인 실험 정도로 확인할 수 있을 것이다. 그에 따라, 전술한 실시예가 단지 예로서 제시되었다는 것 그리고, 발명의 실시예가 구체적으로 설명된 것과 달리 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 개시 내용의 발명의 실시예는 본 명세서에서 설명된 각각의 개별적인 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 이와 같은 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법 중 둘 이상의 임의 조합은, 이와 같은 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법이 상호 모순되지 않다면, 본 개시 내용의 발명의 범위 내에 포함된다.
전술한 발명의 실시예는 여기에 첨부된 부록 A,B,C 및 D에서 제공되는 전반적인 구현예를 포함하는, 임의의 다수의 방식으로 구현될 수 있을 것이다. 예를 들어, 일부 실시예가 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그 조합을 이용하여 구현될 수 있을 것이다. 실시예의 임의 양태가 적어도 부분적으로 소프트웨어로 구현될 때, 단일 디바이스 또는 컴퓨터 내에 제공되든지 또는 복수의 디바이스/컴퓨터 사이에서 분포되든지 간에, 소프트웨어 코드가 임의의 적합한 프로세서 또는 프로세서의 집합에서 실행될 수 있을 것이다.
또한, 본 명세서에서 설명된 기술이 방법으로 구현될 수 있을 것이고, 이와 같은 방법의 적어도 하나의 예가 제공되었다. 방법의 일부로서 실시되는 작용들이 임의의 적절한 방식으로 순서화될 수 있을 것이다. 따라서, 비록 설명된 실시예에서 순차적인 작용들로서 제시되어 있지만, 일부 작용들이 동시적으로 실시되는 것을 포함할 수 있는, 작용들이 설명된 것과 다른 순서로 실시되는 실시예가 구성될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 정의되고 이용되는 바와 같은, 모든 정의는 사전적 정의, 참조로서 포함된 문헌 내의 정의, 및/또는 정의된 용어의 일반적인 의미보다 우선하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본원의 명세서에서 이용된 부정관사("a" 및 "an")는, 명백하게 반대로 표시되어 있지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본원의 명세서에서 사용된 바와 같은 "및/또는"이라는 문구는 그렇게 결합된 요소 즉, 일부 경우에 결합적으로 존재하고 다른 경우에 분리적으로 존재하는 요소의 "어느 하나 또는 양자 모두"를 의미하는 것으로 이해하여야 할 것이다. "및/또는"과 함께 나열된 복수의 요소가 동일한 양식으로, 즉 그렇게 결합된 요소 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. 구체적으로 식별된 요소와 관련되든지 또는 관련되지 않든지 간에, "및/또는"라는 문구에 의해서 구체적으로 식별되는 요소 이외의 다른 요소가 선택적으로 존재할 수 있을 것이다. 그에 따라, 비제한적인 예로서, "A 및/또는 B"라는 언급은, "포함하는"과 같은 개방-단부형(open-ended) 언어와 함께 사용될 때, 일 실시예에서, A 만을(선택적으로 B 이외의 요소를 포함한다); 다른 실시예에서, B 만을(선택적으로 A 이외의 요소를 포함한다); 또 다른 실시예에서, A 및 B 모두를(선택적으로 다른 요소를 포함한다); 기타 등등을 지칭할 수 있다.
본원 명세서에서 사용된 바와 같이, "또는"은 앞서서 정의한 "및/또는"과 같은 의미를 가지는 것으로 이해하여야 할 것이다. 예를 들어, 목록 내의 물품을 분리할 때, "또는"이나 "및/또는"은 포괄적인 것으로, 즉 적어도 하나를 포함하는 것으로, 또한 많은 요소 또는 요소의 목록 중 하나 이상을 포함하는 것으로, 그리고 선택적으로, 부가적으로 목록화되지 않은 물품을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다. "~ 중 단지 하나" 또는 "~ 중 정확히 하나", 또는 "~으로 이루어진"과 같이, 반대되는 것으로 명백하게 표현된 용어들 만이 많은 요소 또는 요소의 목록 중 정확히 하나의 요소를 포함한다는 것을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본 명세서에서 이용된 바와 같은 "또는"이라는 용어는, "어느 하나", "~ 중 하나", "~ 중 단지 하나", 또는 "~ 중 정확히 하나"와 같은, 배타적인 용어가 선행할 때, 배타적인 대안(alternative)(즉, "하나 또는 다른 하나, 그러나 양자 모두는 아닌")을 나타내는 것으로만 해석될 것이다.
본원 명세서에서 이용된 바와 같이, 하나 이상의 요소의 목록에 대한 언급 중 "적어도 하나"라는 문구는, 요소의 목록 내의 요소 중 임의의 하나 이상으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 하나, 요소의 목록 내에서 구체적으로 목록화된 각각의 그리고 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함할 필요는 없고 요소의 목록 내의 요소의 임의 조합을 배제할 필요도 없다. 이와 같은 정의는 또한, 구체적으로 식별된 해당 요소와 관련되든지 또는 관련이 없는지 간에, "적어도 하나"라는 문구가 언급하는 요소의 목록 내에서 구체적으로 식별된 요소 이외의 다른 요소가 선택적으로 존재할 수 있다는 것을 허용하는 것이다. 그에 따라, 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는, 동등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 동등하게 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")가, 일 실시예에서, B가 존재하지 않는 상태에서, 선택적으로 하나 초과를 포함하는, 적어도 하나의 A를; 다른 실시예에서, A가 존재하지 않는(그리고 선택적으로 A 이외의 요소를 포함하는) 상태에서, 선택적으로 하나 초과를 포함하는, 적어도 하나의 B를; 또 다른 실시예에서, 선택적으로 하나 초과를 포함하는 적어도 하나의 A, 및 선택적으로 하나 초과를 포함하는, 적어도 하나의 B(그리고 선택적으로 다른 요소를 포함)를; 그리고 기타 등등을 지칭할 수 있다.

Claims (25)

  1. 신축형 전자 장치로서,
    서로 거리를 두고 이격된 2개의 전기 접점; 및
    상기 2개의 전기 접점 중 제1 전기 접점에 연결되고 상기 제1 전기 접점으로부터 일반적으로 제1 방향으로 연장되며 상기 2개의 전기 접점 중 제2 전기 접점과 상기 2개의 전기 접점 중 제1 전기 접점을 전기적으로 결합시키는 전기 인터커넥트를 포함하며,
    상기 전기 인터커넥트는 복수의 반복, 연결 및 교호된 루프를 포함한 굴곡-형상 기반(meander-shaped base)의 구성을 가지고, 상기 복수의 루프 각각은 곡선형 단부(curved tip), 및 상기 제1 방향과 일반적으로 수직한 제2 방향으로 상기 곡선형 단부로부터 연장된 길이를 가지고, 각각의 길이는 상기 복수의 루프 중 인접한 루프들을 연결시키며, 각각의 길이는 상기 제1 방향으로 돌출하는, 중첩된 사행형-형상(nested serpentine-shaped) 특징부를 형성하고, 그 결과 상기 전기 인터커넥트는 상기 전기 인터커넥트를 따라 배치된 복수의 중첩된 사행형-형상 특징부를 포함하고, 상기 복수의 중첩된 사행형-형상 특징부 각각은 상기 복수의 중첩된 사행형-형상 특징부 중 인접한 특징부 내에 적어도 부분적으로 중첩되는, 신축형 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 전기 접점은 탄성중합체 기판상에 배치되는, 신축형 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 전기 접점은 상기 탄성중합체 기판과 물리적으로 통신하고, 상기 전기 인터커넥트는 상기 탄성중합체 기판과 물리적으로 통신하지 않는, 신축형 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 전기 접점 중 적어도 하나는 반도체 회로와 통신하는, 신축형 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2 개의 전기 접접은 금속 접점들인, 신축형 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 전기 접점 중 적어도 하나와 통신하는 적어도 하나의 장치 구성요소를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 장치 구성요소는 전자 장치 구성요소, 광학 장치 구성요소, 광전자 장치 구성요소, 기계 장치 구성요소, 마이크로전자기계 장치 구성요소, 나노전자기계 장치 구성요소, 마이크로유체 장치 구성요소 또는 방열 장치인, 신축형 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 굴곡-형상 기반의 구성은 기본(base) 진폭 및 기본 파장을 가지고, 상기 복수의 중첩된 사행형-형상 특징부 각각은 (i) 상기 기본 진폭보다 작은 중첩된 진폭 및 (ii) 상기 기본 파장보다 작은 중첩된 파장을 가진, 신축형 전자 장치.
  8. 신축형 장치로서,
    신축형 기판; 및
    상기 신축형 기판의 표면상에 배치되는 신축형 전자회로를 포함하며,
    상기 신축형 전자회로는,
    제1 개별 작동 장치;
    상기 제1 개별 작동 장치와 거리를 두고 이격된 제2 개별 작동 장치; 및
    상기 제1 개별 작동 장치에 연결되고 상기 제1 개별 작동 장치로부터 일반적으로 제1 방향으로 연장되며 상기 제2 개별 작동 장치에 상기 제1 개별 작동 장치를 전기적으로 결합시키는 신축형 전기 인터커넥트를 포함하며,
    상기 신축형 전기 인터커넥트는 복수의 반복, 연결 및 교호된 루프를 포함한 굴곡-형상 기반의 구성을 가지고, 상기 복수의 루프 각각은 곡선형 단부, 및 상기 제1 방향과 일반적으로 수직한 제2 방향으로 상기 곡선형 단부로부터 연장된 길이를 가지고, 각각의 길이는 상기 복수의 루프 중 인접한 루프들을 연결시키며, 각각의 길이는 상기 제1 방향으로 돌출하는, 중첩된 사행형-형상 특징부를 형성하고, 그 결과 상기 전기 인터커넥트는 상기 전기 인터커넥트를 따라 배치된 복수의 중첩된 사행형-형상 특징부를 포함하고, 상기 복수의 중첩된 사행형-형상 특징부 각각은 상기 복수의 중첩된 사행형-형상 특징부 중 인접한 특징부 내에 적어도 부분적으로 중첩되는, 신축형 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 개별 작동 장치 또는 상기 제2 개별 작동 장치는 금속 접점을 포함하는, 신축형 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 개별 작동 장치 또는 상기 제2 개별 작동 장치는 반도체 장치인, 신축형 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 개별 작동 장치, 상기 제2 개별 작동 장치, 및 상기 신축형 전기 인터커넥트는 동일한 재료로 제조되는, 신축형 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 동일한 재료는 반도체 재료인, 신축형 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 신축형 전기 인터커넥트는 반도체 재료로 제조되는, 신축형 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 개별 작동 장치는 제1 반도체 재료로 제조되며, 상기 신축형 전기 인터커넥트는 상기 제1 반도체 재료와는 다른 제2 반도체 재료로 제조되는, 신축형 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 반도체 재료는 단결정 반도체 재료인, 신축형 장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 제1 개별 작동 장치 및 상기 제2 개별 작동 장치는 상기 신축형 기판의 표면과 물리적으로 통신하고, 상기 신축형 전기 인터커넥트는 상기 표면과 물리적으로 통신하지 않는, 신축형 장치.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 제1 개별 작동 장치 또는 상기 제2 개별 작동 장치는 광 검출기, 포토 다이오드 어레이, 디스플레이, 발광 장치, 광전 변환 장치, 센서 어레이, 발광 다이오드, 반도체 레이저, 광학 이미징 시스템, 트랜지스터, 마이크로프로세서, 집적 회로, 또는 이들의 임의의 조합 중의 하나 이상을 포함하는, 신축형 장치.
  18. 신축형 전자 장치로서,
    서로 거리를 두고 이격된 2개의 전기 접점; 및
    상기 2개의 전기 접점 중 제1 전기 접점에 연결되고 상기 제1 전기 접점으로부터 일반적으로 제1 방향으로 연장되며 상기 2개의 전기 접점 중 제2 전기 접점과 상기 2 개의 전기 접점 중 제1 전기 접점을 전기적으로 결합시키는 전기 인터커넥트를 포함하며,
    상기 전기 인터커넥트는 복수의 반복, 연결 및 교호된 루프를 포함한 굴곡-형상 기반의 구성을 가지고, 상기 복수의 루프 각각은 곡선형 단부, 및 상기 곡선형 단부로부터 연장된 길이를 가지고, 상기 복수의 루프는 (i) 상기 전기 인터커넥트의 제1 측면상에 일반적으로 배치된 제1 세트의 곡선형 단부들 및 (ii) 상기 전기 인터커넥트의 제2 대향 측면상에 일반적으로 배치된 제2 세트의 곡선형 단부들을 포함하고, 각각의 길이는 중첩된 사행형-형상 특징부를 형성하고, 상기 중첩된 사행형-형상 특징부들 각각은 상기 전기 인터커넥트의 제1 측면과 상기 전기 인터커넥트의 제2 측면 사이에 배치되고, 그 결과 상기 전기 인터커넥트는 상기 전기 인터커넥트를 따라 배치된 복수의 중첩된 사행형-형상 특징부를 포함하고, 상기 복수의 중첩된 사행형-형상 특징부 각각은 상기 복수의 중첩된 사행형-형상 특징부 중 인접한 특징부 내에 적어도 부분적으로 중첩되는, 신축형 전자 장치.
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