KR102058265B1 - 섬유기반 회로 구축방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유의 손상없이 자동화에 의한 대량생산이 가능한 섬유기반 회로 구축방법에 대한 것으로, 섬유상에 절연성 소재로 코팅된 제1 금속선으로 회로를 구축하는 회로 구축단계; 상기 제1 금속선이 전자 기기와 맞닿는 부분을 제2 금속선으로 자수하는 자수단계; 상기 전자 기기와 맞닿는 상기 제1 금속선의 절연성 소재 코팅을 벗겨내는 피막제거단계 및 상기 전자 기기와 맞닿는 상기 제1 금속선 말단 및 제2 금속선 상부에 전도성 잉크를 형성하는 고정단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

섬유기반 회로 구축방법{Circuit construction method based on fiber}

본 발명은 섬유기반의 회로 구축방법에 대한 것이다.

플렉서블 디스플레이, 웨어러블 디스플레이 등의 기술이 많은 관심을 받고 개발되고 있지만, 기술 구현에 있어 대량생산이 어려워 시장이 요구하는 생산성을 마출수 없는 경우가 많다.

특히, 웨어러블 디바이스나 웨어러블 디스플레이의 경우 섬유나 직물 기반에 이루어지는 기술이기 때문에, 섬유나 직물의 훼손없이 대량생산을 달성하는 것은 더욱 어려운게 현실이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 섬유를 훼손하지 않으면서 자동화에 의한 대량생산이 가능한 섬유기반 회로 구축방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 섬유기반 회로 구축방법은, 섬유상에 절연성 소재로 코팅된 제1 금속선으로 회로를 구축하는 회로 구축단계; 상기 제1 금속선이 전기 모듈과 맞닿는 부분을 제2 금속선으로 자수하는 자수단계; 상기 전기 모듈과 맞닿는 상기 제1 금속선의 절연성 소재 코팅을 벗겨내는 피막제거단계 및 상기 전기 모듈과 맞닿는 상기 제1 금속선 말단 및 제2 금속선 상부에 전도성 잉크를 형성하는 고정단계;를 포함한다.

일 실시형태로, 상기 구축단계에서 상기 제1 금속선을 섬유상에 고정은, 자수(embroidering) 기법 중, 스티칭(stitching) 기법에 의해 이루어질 수 있다.

다른 일 실시형태로, 상기 자수단계에서 상기 제2 금속선의 자수는 새틴 스티치(satin stitch) 기법에 의한 면자수 형태로 형성될 수 있다.

또 다른 일 실시형태로, 상기 새틴 스티치(satin stitch) 기법에 의해 이루어지 자수는 사각형 형상일 수 있다.

또 다른 일 실시형태로, 상기 고정 또는 자수는 자수기계(embroidery machine)에 의해 이루어질 수 있다.

또 다른 일 실시형태로, 상기 제2 금속선은 제1 금속선보다 두께가 얇을 수 있다.

또 다른 일 실시형태로, 상기 제1 금속선은 구리이며, 상기 제1 금속선에 코팅된 절연성 소재는 에나멜 수지로, 상기 피막제거단계는 화학용제를 사용하여 상기 에나멜 코팅을 제거하는 단계는, 상기 화학용제는 에어(Air) 가압으로 흐름성을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또 다른 일 실시형태로, 상기 제2 금속선 테두리에 제2 금속선의 두께보다 두꺼운 구리선의 격벽이 형성될 수 있다.

또 다른 일 실시형태로, 상기 고정단계는, 상기 제1 금속선 말단 및 제2 금속선 상부에 상기 전도성 잉크를 반고체 상태로 형성하고, 상기 전기 모듈을 상기 전도성 잉크에 접촉한 후, 상기 전도성 잉크를 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또 다른 일 실시형태로, 상기 경화는 UV 경화일 수 있다.

또 다른 일 실시형태로, 상기 전도성 잉크는 은(Ag) 파티클을 포함하고, 상기 은(Ag) 파티클은 판상형 형상의 은(Ag) 파티클일 수 있다.

또 다른 일 실시형태로, 상기 전도성 잉크는 금속 파티클을 포함하고, 상기 금속 파티클은 3 내지 5개의 금속 파티클이 열 융착되어 형성될 수 있다.

또 다른 일 실시형태로, 상기 섬유기반 회로 구축방법에 의해 형성된 섬유기반 회로 및 섬유기반 회로를 포함하는 전자기기를 포함할 수 있다.

상기와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 본 발명은 간단한 방법에 의해 대량생산이 가능한 자동화 섬유기반 회로 제조가 가능한 구축방법을 제공할 수 있다.

또한, 회로의 통전성을 높이면서 저항을 낮출 수 있는 회로 구축방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태인 제1 금속선 및 제2 금속선이 형성된 섬유기반 회로를 구축한 사진이다.
도 2는 도1을 확대한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태로, 섬유기반 회로에 전자기기가 형성된 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태인 격벽을 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "특징으로 한다", "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 섬유기반 회로 구축방법의 설명에 앞서, 구축방법의 이해를 용이하게 하기 위해, 섬유기반 회로 구축방법에 의해 형성된 섬유기반 회로에 대해서 설명하고자 한다. 도 1의 사진은 테스트용으로 제작한 섬유기반에 회로로, 섬유(100)기반에 제1 금속선(200) 및 제2 금속선(300)이 형성된 회로를 나타낸 것이다. 도 2는 도 1을 확대한 사진으로, 제1 금속선(200) 말단에 면자수 형태로 형성된 제2 금속선(200)을 나타낸 것이다. 도 3은 섬유(100)기반 회로에 전자기기(400)가 형성된 사진이다.

본 발명의 섬유기반 회로 구축방법은, 섬유(100)상에 절연성 소재로 코팅된 제1 금속선(100)으로 회로를 구축하는 회로 구축단계; 상기 제1 금속선(200)이 전자 기기(400)과 맞닿는 부분을 제2 금속선(300)으로 자수하는 자수단계; 상기 전자 기기(400)와 맞닿는 상기 제1 금속선(200)의 절연성 소재 코팅을 벗겨내는 피막제거단계 및 상기 전자 기기(400)와 맞닿는 상기 제1 및 제2 금속선 부분 상부에 전도성 잉크를 형성하는 고정단계;를 포함한다.

본 발명의 섬유(100)상에 형성되는 제1 금속선(200)은 통전성이 있는 다양한 금속이 적용될 수 있다. 제1 금속선(200)은 절연성 소재가 코팅된 금속선일 수 있으며, 에나멜로 코팅된 구리선일 수 있다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 전기선으로 역할을 한다. 제1 금속선(200)의 상기 섬유(100)상에 고정은 자수(embroidering) 기법 중, 스티칭(stitching) 기법에 의해 이루어질 수 있다. 스티칭(stitching) 기법은 손으로 직접 할 수 있으나, 바람직하게는 자수기계(embroidery machine)를 적용할 수 있다. 자수기계(embroidery machine)에 의한 스티칭(stitching) 기법을 적용함으로써 섬유를 손상시키지 않으면서 자동화, 대량생산을 가능하게 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 금속선(300)은 제1 금속선(200) 말단에서 전자 기기(400)와 맞닿는 부분에 형성될 수 있다. 제2 금속선(300)은 전자 기기(400)와의 접촉성을 위해, 절연성 소재가 코팅되지 않은 금속선을 사용하는 것이 바람직하다. 제2 금속선(300)도 자수기계(embroidery machine)에 의해 자수형태로 형성될 수 있다. 자수는 새틴 스티치(satin stitch) 기법에 의한 사각형 형상의 면자수 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 새틴 스티치 기법에 의해 형성됨으로써, 섬유와의 밀착성, 섬유상 고정성에 보다 유리한 장점을 가지며, 면자수 형태로 형성함으로써 전자 기기와의 우수한 통전성을 달성할 수 있다. 사각형 형상은 후술할 금속선 격벽(500) 형성에 있어 유리한 장점을 가진다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 금속선(300)은 제1 금속선(200)보다 두께가 얇은 금속선으로 하여, 조밀한 면자수를 형성할 수 있으며, 후술할 전도성 잉크가 침투할 접촉 면적을 넓힐 수 있어 전도성 잉크의 밀착성을 향상시킬 수 있으며, 전자 기기(400)와의 통전성을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 금속선(200)은 구리선이며, 제1 금속선(200)에 코팅된 절연성 소재는 에나멜 수지 일 수 있다. 에나멜 코팅은 상기 피막제거단계를 거쳐 화학용제에 의해 용해, 제거될 수 있는데, 섬유(100)의 손상을 방지하기 위해 별도의 에어(Air) 가압으로 상기 화학용제의 흐름성을 제어하여, 섬유(100)상에 흡수되지 않고 외부로 빨리 배출시킬 수 있다. 이와 같이, 에어 가압에 의해 화학용제를 섬유상에서 빨리 제거함으로써 별도의 수작업이 필요없는 자동화를 가능하게 한다.

상기와 같이, 자동화를 위해서는 제1 금속선(200)에 코팅된 절연성 소재를 제거할 수 있는 화학용제의 처리가 중요하기 때문에, 본 발명은 도 4와 같이, 상기 제2 금속선(300) 테두리에 제2 금속선(300)의 두께보다 두꺼운 구리선의 격벽(500)이 더 형성될 수 있다. 격벽(500)은 제1 금속선(200)의 두께와 동일할 수 있으나, 제2 금속선(300)보다는 두꺼워야 하며, 이러한 격벽(500)에 의해 화학용제의 흐름성을 제어하고, 섬유상에서 빨리 제거할 수 있게 된다.

도 4와 같이, 상기 격벽(500)은 상기 제2 금속선(300)의 사각형 면자수 테두리를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 격벽(500)은 금속선으로 형성함으로써, 결합되는 전자기기와의 통전성을 저해하지 않을 수 있다. 또한, 격벽(500)은 후술할 전도성 잉크의 흐름성도 컨트롤할 수 있는 장점이 있다.

상기 전자 기기(400)와 맞닿는 상기 제1 금속선(200) 말단 및 제2 금속선(300) 상부에 전도성 잉크를 형성하는 고정단계는, 제1 금속선(200) 말단 및 제2 금속선(300) 상부에 상기 전도성 잉크를 반고체 상태로 형성하고, 상기 전자 기기를 상기 전도성 잉크에 접촉한 후, 상기 전도성 잉크를 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 전도성 잉크를 경화형 잉크로 사용함으로써, 전자 기기(400)와의 결합력을 향상시킬 수 있다. 상기 서술한 금속선 격벽(500)에 의해 전도성 잉크는 사각형 형상을 가지면서 전자기기와의 결합력이 향상될 수 있다. 즉, 전도성 잉크는 사각형의 격벽(500)에 빈틈없이 균일하게 도포되어 전자 기기와의 결합력을 높일 수 있다.

상기 전도성 잉크는 UV 경화형 수지가 포함된 잉크일 수 있다. UV 경화형 수지를 사용함으로써, 열경화 수지를 사용할 경우보다 경화시 섬유의 손상을 줄일 수 있는 장점이 있다.

상기 전도성 잉크는 전도성 금속 파티클로 은(Ag) 파티클을 포함할 수 있다. 은(Ag) 파티클은 판상형 형상의 파티클이 바람직하다. 판상형 형상의 은 파티클을 사용함으로써 전도성 잉크와 상기 제2 금속선(200)과의 밀착력을 향상시킬 수 있으며, 전자 기기와의 접촉에 의해 증가될 수 있는 저항값을 낮출 수 있다. 또한 저항을 낮춤으로써, 저항에 의해 발생하는 열을 줄일 수 있으며, 열에 의한 섬유(100)의 손상을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 전도성 잉크에 포함되는 금속 파티클은 3 내지 5개의 금속 파티클이 열 융착된 금속파티클일 수 있다. 열 융착된 금속파티클은 전자 기기(400)와 전도성 잉크의 통전성을 더욱 향상킬 수 있으며, 상기 제2 금속선(300)과의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 융착된 개별 금속 파티클이 5개가 넘어갈 경우에는 저항값이 증가되는 문제점이 있으며, 3개 미만일 경우에는 전자 기기와의 밀착력이 떨어질 수 있다.

상기와 같이, 본원 발명의 섬유기반 회로 구축방법은 간단한 방법에 의해 형성되어 자동화에 의한 대량생산을 가능하게 하여 당해 산업 분야에서 널리 이용될 것으로 예측되며, 섬유를 손상시키거나 저항에 의한 전력손실을 방지할 수 있는 장점도 가지고 있으므로 다양한 전자기기의 접목도 가능하여 활용분야도 넓힐 수 있는 잇점이 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다.

100 : 섬유
200 : 제1 금속선
300 : 제2 금속선
400 : 전자 기기
500 : 격벽

Claims (14)

1. 섬유상에 절연성 소재로 코팅된 제1 금속선으로 회로를 구축하는 회로 구축단계;
   상기 제1 금속선이 전자 기기와 맞닿는 부분을 제2 금속선으로 자수하는 자수단계;
   상기 전자 기기와 맞닿는 상기 제1 금속선의 절연성 소재 코팅을 벗겨내는 피막제거단계; 및
   상기 전자 기기와 맞닿는 상기 제1 금속선 말단 및 제2 금속선 상부에 전도성 잉크를 형성하는 고정단계;를 포함하며,
   상기 제2 금속선은 제1 금속선보다 두께가 얇은 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 구축단계에서 상기 제1 금속선을 섬유상에 고정은,
   자수(embroidering) 기법 중, 스티칭(stitching) 기법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 자수단계에서 상기 제2 금속선의 자수는 새틴 스티치(satin stitch) 기법에 의한 면자수 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 새틴 스티치(satin stitch) 기법에 의해 이루어지 자수는 사각형 형상인 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
   
5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 고정 또는 자수는 자수기계(embroidery machine)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
   
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 금속선은 구리이며, 상기 제1 금속선에 코팅된 절연성 소재는 에나멜 수지로,
   상기 피막제거단계는 화학용제를 사용하여 상기 에나멜 수지로 된 코팅을 제거하며, 상기 화학용제의 에어(Air) 가압으로 흐름성을 제어하는 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
   
8. 청구항 3에 있어서,
   상기 제2 금속선 테두리에 제2 금속선의 두께보다 두꺼운 구리선의 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정단계는, 상기 제1 금속선 말단 및 제2 금속선 상부에 상기 전도성 잉크를 반고체 상태로 형성하고, 전기 모듈을 상기 전도성 잉크에 접촉한 후, 상기 전도성 잉크를 경화시키는 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 경화는 UV 경화인 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 잉크는 은(Ag) 파티클을 포함하고,
    상기 은(Ag) 파티클은 판상형 형상의 은(Ag) 파티클인 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 잉크는 금속 파티클을 포함하고,
    상기 금속 파티클은 3 내지 5개의 금속 파티클이 열 융착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유기반 회로 구축방법
    
13. 청구항 1 내지 청구항 4 및 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 한 항의 섬유기반 회로 구축방법에 의해 형성된 섬유기반 회로
    
14. 청구항 13의 섬유기반 회로를 포함하는 전자기기
    

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