KR102123553B1

KR102123553B1 - Stretchable conductive device using 3D printing and manufacturing method thereof

Info

Publication number: KR102123553B1
Application number: KR1020180070392A
Authority: KR
Inventors: 윤선홍; 장소라; 박현호
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2020-06-16
Also published as: KR20200003311A

Abstract

본 발명의 일실시예는, 외력이 가해지면 늘어날 수 있도록, 스트레처블 전도성 재질로 형성되는 전극층, 스트레처블 재질로 형성되고, 상기 전극층을 지지하는 지지층, 및 일면이 상기 지지층에 연결되고 다른 일면이 외부대상에 연결되어, 상기 외부대상의 변형에 의해 발생하여 상기 지지층으로 전달되는 힘을 흡수할 수 있도록, 스트레처블 재질의 입체구조로 형성되는 보호층을 더 포함하는, 3D 프린팅을 이용한 스트레처블 전도성 소자 및 그 제조방법을 제공한다. According to an embodiment of the present invention, an electrode layer formed of a stretchable conductive material, formed of a stretchable material, a support layer supporting the electrode layer, and one surface connected to the support layer so that an external force may increase when applied One side is connected to the external object, and further comprising a protective layer formed of a three-dimensional structure of a stretchable material, so as to absorb the force generated by the deformation of the external object and transmitted to the support layer, using 3D printing A stretchable conductive element and a method of manufacturing the same are provided.

Description

Stretchable conductive device using 3D printing and its manufacturing method {Stretchable conductive device using 3D printing and manufacturing method thereof}

본 발명은 3D 프린팅을 이용한 스트레처블 전도성 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a stretchable conductive element using 3D printing and a method for manufacturing the same.

NFC(Near Field Communication)는 약 10cm 이내의 거리에서 데이터 통신하는 근거리 무선통신기술로, 전력소모가 작고 비접촉식 알에프아이디(RFID) 기술과 호환되며, 13.56 MHz 대역의 무선 신호를 사용한다. 현재, NFC는 비접촉식으로 이루어지는 교통카드, 전자결제, 신원확인용 등으로 널리 사용되고 있다. 이러한 NFC 등의 무선통신을 위하여 NFC 안테나가 필요하며, 기존의 NFC 안테나와 같은 무선통신센서는 기판 위에 동박의 에칭 또는 평면 인쇄 등의 2D 방법에 의해 제조되는 것이 일반적이다. 에칭 방법의 경우, 공정이 복잡하여 제조비용이 비싼 단점이 있고, 2D 인쇄 방법의 경우, 에칭 방법 보다는 공정이 단순한 장점이 있으나, 다층 인쇄가 필요한 NFC 안테나 제조에 있어서는 각층마다 제판을 따로 제작해야하거나, 평평하지 않은 기판에는 인쇄하기 어려운 문제가 있다. NFC (Near Field Communication) is a short-range wireless communication technology that communicates data within a distance of about 10 cm. It is small in power consumption and is compatible with non-contact RFID technology, and uses a wireless signal in the 13.56 MHz band. Currently, NFC is widely used for contactless traffic cards, electronic payments, and identity verification. An NFC antenna is required for wireless communication such as NFC, and a conventional wireless communication sensor such as an NFC antenna is generally manufactured by a 2D method such as etching or flat printing of copper foil on a substrate. In the case of the etching method, there is a disadvantage in that the manufacturing cost is high due to the complicated process, and in the case of the 2D printing method, the process is simpler than the etching method. , There is a problem that is difficult to print on a non-flat substrate.

한편, 바이오 및 헬스 케어를 위한 인체 부착형(wearable) 디바이스를 위한 연구가 많이 진행되고 있으며, 이를 위해 그 형상을 자유 자재로 늘리거나, 줄일 수 있는 센서 또는 안테나 등의 전도성 소자를 제조하는 것이 필요하다. 이러한 스트레쳐블한 소자를 제조하는 방법으로 기존의 2D 방법을 사용하는 경우 복잡한 공정 등의 문제로 의하여 비용 및 시간 측면에서 비효율적인 문제가 있다. On the other hand, many studies have been conducted for wearable devices for bio and health care, and for this, it is necessary to manufacture conductive elements such as sensors or antennas that can freely increase or decrease their shape. Do. In the case of using the existing 2D method as a method of manufacturing such a stretchable device, there is an inefficient problem in terms of cost and time due to problems such as a complicated process.

KR 10-2017-0129388 AKR 10-2017-0129388 A

본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 3D 프린팅 적층기술과 스트레처블 소재, 스트레처블 전도성 소재를 활용하여 3D 프린터 장비로 스트레처블한 전도성 소자를 제조할 수 있는 3D 프린팅을 이용한 스트레쳐블 전도성 소자 제조방법을 제공하기 위한 것이다.An object according to an embodiment of the present invention, 3D printing using a stacking technology and stretchable material, stretchable conductive material using a 3D printing device capable of manufacturing a stretchable conductive element using 3D printing It is to provide a method for manufacturing a chewable conductive element.

본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 스트레처블 전도성 소자는, 외력이 가해지면 늘어날 수 있도록, 스트레처블 전도성 재질로 형성되는 전극층, 스트레처블 재질로 형성되고, 상기 전극층을 지지하는 지지층, 및 일면이 상기 지지층에 연결되고 다른 일면이 외부대상에 연결되어, 상기 외부대상의 변형에 의해 발생하여 상기 지지층으로 전달되는 힘을 흡수할 수 있도록, 스트레처블 재질의 입체구조로 형성되는 보호층을 더 포함할 수 있다. The stretchable conductive element using 3D printing according to an embodiment of the present invention, an electrode layer formed of a stretchable conductive material, formed of a stretchable material so as to be stretched when an external force is applied, supports the electrode layer The support layer, and one surface is connected to the support layer and the other surface is connected to the external object, is formed of a three-dimensional structure of a stretchable material, so as to absorb the force generated by the deformation of the external object and transmitted to the support layer A protective layer may be further included.

또한, 상기 보호층을 형성하는 스트레처블 재질은 상기 지지층을 형성하는 스트레처블 재질보다 신축성이 같거나 크게 형성될 수 있다. In addition, the stretchable material forming the protective layer may be formed to have the same or greater elasticity than the stretchable material forming the support layer.

또한, 상기 보호층의 입체구조는 상기 지지층에 연결되는 제1 신축층, 상기 제1 신축층와 일정간격 이격되어 형성되는 제2 신축층, 및 상기 제1 신축층와 제2 신축층를 연결하는 복수의 기둥을 포함하며, 상기 제1 신축층, 제2 신축층 및 복수의 기둥은 3D 프린팅을 이용하여 일체로 적층형성될 수 있다. In addition, the three-dimensional structure of the protective layer is a first stretched layer connected to the support layer, a second stretched layer formed by being spaced apart from the first stretched layer, and a plurality of pillars connecting the first stretched layer and the second stretched layer Including, the first stretch layer, the second stretch layer and a plurality of pillars may be integrally formed by 3D printing.

또한, 상기 복수의 기둥은 적어도 하나의 굴곡을 갖도록 형성될 수 있다. In addition, the plurality of pillars may be formed to have at least one bend.

본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 스트레처블 전도성 소자 제조방법은, 캐리어 기판 상에 스트레처블 전도성 재질을 이용하여 미리 설계된 패턴으로 전극층을 형성하는 제1 단계, 스트레처블 재질을 이용하여 상기 전극층을 지지하도록 지지층을 형성하는 제2 단계, 상기 지지층 상에, 일면이 상기 지지층에 연결되고 다른 일면이 외부대상에 연결되어, 상기 외부대상의 변형에 의해 발생하여 상기 지지층으로 전달되는 힘을 흡수할 수 있도록, 스트레처블 재질의 입체구조로 형성되는 보호층을 형성하는 제3 단계를 포함할 수 있다. A method of manufacturing a stretchable conductive element using 3D printing according to an embodiment of the present invention comprises: a first step of forming an electrode layer in a pre-designed pattern using a stretchable conductive material on a carrier substrate, a stretchable material A second step of forming a support layer to support the electrode layer by using, on the support layer, one surface is connected to the support layer and the other surface is connected to an external object, generated by deformation of the external object and transferred to the support layer In order to absorb the force, a third step of forming a protective layer formed of a three-dimensional structure of a stretchable material may be included.

또한, 상기 제3 단계는 상기 입체구조에 해당하는 위치에 상기 스트레처블 재질을 형성하는 동시에, 상기 입체구조의 빈공간에 해당하는 위치에 워셔블 재질을 형성하여, 상기 스트레처블 재질을 정확한 위치에 연속적으로 적층 형성시키도록 수행되며, 프린팅이 완료되면, 상기 워셔블 재질을 제거하여, 상기 입체구조의 빈공간을 형성하는 세척단계를 더 포함할 수 있다. In addition, in the third step, the stretchable material is formed at a position corresponding to the three-dimensional structure, and at the same time, a washable material is formed at a position corresponding to the empty space of the three-dimensional structure, thereby accurately positioning the stretchable material. It is performed to form a continuous stack, and when printing is completed, the washing step of removing the washable material to form an empty space of the three-dimensional structure may be further included.

또한, 상기 제3 단계는 상기 지지층과 연결되도록 형성되는 제1 신축층 형성단계, 상기 제1 신축층에서 시작되어 상기 지지층으로부터 멀어지는 방향으로 형성되는 복수의 기둥 형성단계, 상기 복수의 기둥의 끝단에 연결되도록 형성되는 제2 신축층 형성단계를 포함하며, 상기 제1 신축층 형성단계 및 복수의 기둥 형성단계에서 워셔블 재질을 빈공간에 동시에 형성하도록 수행될 수 있다. In addition, the third step is a first stretching layer forming step formed to be connected to the support layer, a plurality of pillar forming steps starting from the first stretching layer and formed in a direction away from the supporting layer, at the ends of the plurality of pillars And a second stretchable layer forming step formed to be connected, and may be performed to simultaneously form washable materials in the empty space in the first stretchable layer forming step and the plurality of pillar forming steps.

또한, 상기 제1 단계, 제2 단계, 제3 단계는 상기 전극층, 지지층, 보호층을 복수의 층으로 분할 설계하여 한 층씩 순차적으로 적층하는 방식으로 동시에 수행될 수 있다. In addition, the first step, the second step, and the third step may be performed simultaneously by sequentially designing the electrode layer, the support layer, and the protective layer into a plurality of layers and sequentially stacking them one by one.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in the specification and claims should not be interpreted in a conventional and lexical sense, and the inventor can properly define the concept of terms in order to best describe his or her invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it exists.

본 발명의 일실시예에 따르면, 3D 프린팅 적층기술과 스트레처블 소재, 스트레처블 전도성 소재를 활용하여 3D 프린터 장비로 스트레처블한 전도성 소자를 제조할 수 있는 3D 프린팅을 이용한 스트레쳐블 전도성 소자를 제조할 수 있으므로, 기존의 2D 방식의 마스킹, 에칭, 도금 등의 복잡한 방법이 불필요하다. According to an embodiment of the present invention, stretchable conductivity using 3D printing capable of manufacturing stretchable conductive elements with 3D printer equipment using 3D printing lamination technology, stretchable material, and stretchable conductive material Since the device can be manufactured, a conventional 2D method such as masking, etching, and plating is not necessary.

또한, 스트레처블한 안테나 또는 센서를 구성하는 스트레처블 전극패턴 및 전극패턴을 보호하는 스트레처블 레이어를 하나의 장비에서 간단하게 제조할 수 있으며, 스트레처블 전도성 소자를 3D 프린팅으로 제작함으로써 스트레처블한 입체구조를 형성할 수 있다.In addition, a stretchable electrode pattern constituting a stretchable antenna or sensor and a stretchable layer that protects the electrode pattern can be easily manufactured in a single device, and by fabricating a stretchable conductive element by 3D printing A stretchable three-dimensional structure can be formed.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 전도성 소자의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 전도성 소자가 변형된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 입체구조를 나타난 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 전도성 소자를 제조하기 위한 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 순차적 3D 프린팅 단계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 동시 프린팅 단계를 나타낸 도면이다.1 is a plan view of a stretchable conductive device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1.
3 is a view showing a state in which the stretchable conductive element is deformed according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a three-dimensional structure according to various embodiments of the present invention.
5 is a flow chart showing steps for manufacturing a stretchable conductive device according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a sequential 3D printing step according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a simultaneous printing step according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다. The objects, specific advantages and novel features of an embodiment of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments associated with the accompanying drawings. It should be noted that, in addition to reference numerals to the components of each drawing in this specification, the same components have the same number as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, the terms "one side", "other side", "first", and "second" are used to distinguish one component from another component, and the component is limited by the terms. no. Hereinafter, in describing one embodiment of the present invention, detailed descriptions of related well-known technologies that may unnecessarily obscure the subject matter of one embodiment of the present invention are omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 전도성 소자의 평면도이며, 도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다. 1 is a plan view of a stretchable conductive element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 스트레처블 전도성 소자는, 외력이 가해지면 늘어날 수 있도록, 스트레처블 전도성 재질로 형성되는 전극층(10), 스트레처블 재질로 형성되고, 상기 전극층(10)을 지지하는 지지층(20), 및 일면이 상기 지지층(20)에 연결되고 다른 일면이 외부대상(100)에 연결되어, 상기 외부대상(100)의 변형에 의해 발생하여 상기 지지층(20)으로 전달되는 힘을 흡수할 수 있도록, 스트레처블 재질의 입체구조로 형성되는 보호층(30)을 포함할 수 있다. 1 and 2, the stretchable conductive element using 3D printing according to an embodiment of the present invention, an electrode layer 10 formed of a stretchable conductive material so that it can be stretched when an external force is applied , It is formed of a stretchable material, the support layer 20 supporting the electrode layer 10, and one surface is connected to the support layer 20 and the other surface is connected to the external object 100, the external object 100 ) May include a protective layer 30 formed of a three-dimensional structure of a stretchable material so as to absorb the force generated by the deformation and transmitted to the support layer 20.

전극층(10)은 스트레처블 전도성 재질(stretchable conductive material)로 형성될 수 있다. 전극층(10)은 전극패턴 및 절연층(12)을 포함할 수 있다. 전극패턴은 스트레처블 전도성 소자의 목적에 따라 다양한 폭, 길이, 두께, 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 스트레처블 전도성 소자가 NFC 안테나(Near Field Communication antenna)로 사용되기 위해서, 전극패턴은 도 1에 도시된 바와 같이 NFC 통신에 알맞은 패턴으로 형성될 수 있다. 또는, 스트레처블 전도성 소자가 각종 센서로 사용되기 위하여, 전극패턴은 센서의 종류에 따라 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 전극패턴은 설계에 따라 제1 전극패턴(11), 제2 전극패턴(13)의 결합으로 형성될 수 있다. The electrode layer 10 may be formed of a stretchable conductive material. The electrode layer 10 may include an electrode pattern and an insulating layer 12. The electrode pattern may have various widths, lengths, thicknesses, and patterns depending on the purpose of the stretchable conductive element. For example, in order for the stretchable conductive element to be used as an NFC (Near Field Communication antenna), the electrode pattern may be formed in a pattern suitable for NFC communication as illustrated in FIG. 1. Alternatively, in order to use the stretchable conductive element as various sensors, the electrode pattern may be formed in various patterns according to the type of sensor. The electrode pattern may be formed by combining the first electrode pattern 11 and the second electrode pattern 13 according to the design.

전극패턴을 형성하는 스트레처블 전도성 재질은 Ag, Cu, Ti, Au, Fe 등의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금, 그래핀, 탄소나노튜브, PEDOT:PSS 등의 유기-무기 전도성 소재군으로부터 선택되는 적어도 하나와, 스트레처블 재질의 혼합물로 이루어질 수 있다. 스트레처블한 재질은 PDMS (Polydimethilsixosane), PET (Polyehtylene terephthalate), PES (Polyether sulfone), PEN (Polyethylene naphthalate), PI (Polyimide), PMMA (PolymethymethAcrylate), PC (Polycarbonate), PU (Polyurethane) 등으로 구성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 따라서, 스트레처블 전도성 재질은 전도성 소재와 스트레처블 재질이 혼합되어, 전도성을 가지면서도 신축성을 가질 수 있다. 전도성 소재와 스트레처블 재질의 비율은 2:8, 3:7, 4:6 등으로 형성될 수 있으며, 상술한 비율 사이에 존재하는 모든 비율로 형성될 수 있다. The stretchable conductive material forming the electrode pattern is from a group of metals such as Ag, Cu, Ti, Au, Fe or alloys containing these metals, graphene, carbon nanotubes, and organic-inorganic conductive materials such as PEDOT:PSS. It may be made of a mixture of at least one selected and a stretchable material. Stretchable materials include PDMS (Polydimethilsixosane), PET (Polyehtylene terephthalate), PES (Polyether sulfone), PEN (Polyethylene naphthalate), PI (Polyimide), PMMA (PolymethymethAcrylate), PC (Polycarbonate), PU (Polyurethane), etc. It may be configured, but is not limited thereto. Accordingly, the stretchable conductive material is a mixture of a conductive material and a stretchable material, and may have elasticity while being conductive. The ratio of the conductive material and the stretchable material may be formed at 2:8, 3:7, 4:6, etc., and may be formed at any ratio existing between the ratios described above.

지지층(20)은 스트레처블 재질(stretchable material)로 형성되어 전극층(10)을 지지한다. 지지층(20)은 전극층(10)의 전극패턴 자체에 결합되어, 전극패턴의 라인 사이의 간격을 고정하고 전극패턴이 설계대로 형상을 유지할 수 있게 한다. 그리고, 지지층(20)은 전극층(10)이 늘어나거나 수축된 다음에 원상복귀하는 경우 최대한 설계대로 형상을 유지할 수 있게 한다. 지지층(20)은 상술한 스트레처블 재질로 형성될 수 있으며, 전극패턴의 신축성과 같은 신축성을 갖거나, 다른 신축성을 가질 수 있다. 지지층(20)의 신축성이 전극패턴의 신축성보다 작은 경우 지지층(20)이 늘어나는 만큼 전극패턴이 충분히 늘어날 수 있으므로 전극패턴의 변형을 최소화할 수 있는 이점이 있다.The support layer 20 is formed of a stretchable material to support the electrode layer 10. The support layer 20 is coupled to the electrode pattern itself of the electrode layer 10 to fix the gap between the lines of the electrode pattern and to maintain the shape of the electrode pattern as designed. In addition, the support layer 20 allows the electrode layer 10 to maintain its shape as designed as much as possible when the electrode layer 10 is stretched or contracted and then returned to its original shape. The support layer 20 may be formed of the above-described stretchable material, and may have stretch properties such as stretch properties of the electrode pattern or may have different stretch properties. When the stretchability of the support layer 20 is smaller than the stretchability of the electrode pattern, the electrode pattern can be sufficiently stretched as the support layer 20 increases, thereby minimizing the deformation of the electrode pattern.

보호층(30)은 스트레처블 재질로 형성되어, 외부대상(100)의 변형에 의해 발생하여 상기 지지층(20)으로 전달되는 힘을 흡수할 수 있다. 보호층(30)의 일면은 지지층(20)에 연결되고, 보호층(30)의 다른 일면이 의류 또는 손목시계 등의 외부대상(100)에 연결되어, 외부대상(100)이 변형됨에 따라 다른 일면에 가해지는 힘의 상당 부분을 보호층(30)이 흡수하여 지지층(20)으로 가해지는 힘을 최소화할 수 있다. 보호층(30)을 형성하는 스트레처블 재질은 지지층(20)을 형성하는 스트레처블 재질보다 신축성이 같거나 클 수 있다. 보호층(30)을 형성하는 스트레처블 재질의 신축성이 지지층(20)보다 큰 경우 외력을 더 효과적으로 흡수할 수 있는 이점이 있다. The protective layer 30 is formed of a stretchable material, and can absorb the force generated by the deformation of the external object 100 and transmitted to the support layer 20. One surface of the protective layer 30 is connected to the support layer 20, and the other surface of the protective layer 30 is connected to the external object 100 such as clothing or a watch, so as the external object 100 is deformed The protective layer 30 absorbs a significant portion of the force applied to one surface to minimize the force applied to the support layer 20. The stretchable material forming the protective layer 30 may have the same or greater elasticity than the stretchable material forming the support layer 20. When the stretchability of the stretchable material forming the protective layer 30 is greater than that of the support layer 20, there is an advantage that the external force can be absorbed more effectively.

보호층(30)의 입체구조는, 지지층(20)에 연결되는 제1 신축층(31), 제1 신축층(31)와 일정간격 이격되어 형성되는 제2 신축층(33), 및 제1 신축층(31)와 제2 신축층(33)를 연결하는 복수의 기둥(32)을 포함할 수 있다. 제1 신축층(31), 제2 신축층(33) 및 복수의 기둥(32)은 3D 프린팅을 이용하여 일체로 적층형성될 수 있다. 보호층(30)은 제3 신축층를 더 포함할 수도 있으며, 제2 신축층(33)와 제3 신축층를 연결하는 복수의 기둥(32)을 더 포함할 수도 있다. 제1 신축층(31) 및 제2 신축층(33)는 평면구조 또는 구조적인 신축성을 갖기 위해 메쉬(mesh) 구조 등의 구조로 형성될 수 있다. The three-dimensional structure of the protective layer 30 includes a first stretchable layer 31 connected to the support layer 20, a second stretchable layer 33 formed at a predetermined distance from the first stretchable layer 31, and a first A plurality of pillars 32 connecting the stretchable layer 31 and the second stretchable layer 33 may be included. The first stretchable layer 31, the second stretchable layer 33, and the plurality of pillars 32 may be integrally stacked using 3D printing. The protective layer 30 may further include a third stretched layer, and may further include a plurality of pillars 32 connecting the second stretched layer 33 and the third stretched layer. The first stretchable layer 31 and the second stretchable layer 33 may be formed in a structure such as a mesh structure to have a flat structure or structural stretchability.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 전도성 소자가 변형된 상태를 나타내는 도면이다. 도 3의 (a)는 외부대상(100)이 늘어남에 따라 늘어나는 변형이 가해지는 스트레처블 전도성 소자를 나타내며, (b)는 외부대상(100)이 수축함에 따라 수축하는 변형이 가해지는 스트레처블 전도성 소자를 나타낸다.3 is a view showing a state in which the stretchable conductive element is deformed according to an embodiment of the present invention. 3(a) shows a stretchable conductive element to which strain is increased as the outer target 100 is stretched, and (b) is a strain to which strain is contracted as the outer target 100 is contracted. It represents a chubable conductive element.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 의류 등의 외부대상(100)이 늘어나거나(stretch) 구부러지거나(bending) 뒤틀리는(twisting) 등의 변형이 발생하는 경우, 스트레처블 전도성 소자를 늘리는 방향으로 외력(화살표 P1)이 가해질 수 있다. 스트레처블 전도성 소자의 보호층(30)을 구성하는 제2 신축층(33)가 외부대상(100)에 직접 연결될 수 있다. 이때, 제2 신축층(33)가 외부대상(100)이 늘어나는 만큼 변형되면, 제2 신축층(33)에 연결된 기둥(32)의 일단 사이 간격은 많이 넓어지고, 제1 신축층(31)에 연결된 기둥(32)의 타단 사이 간격은 조금 넓어지게 된다. 따라서 보호층(30)의 입체구조가 외력의 대부분을 흡수하여 제1 신축층(31)로 전달되는 외력(화살표 P1')을 최소화할 수 있다. As shown in (a) of FIG. 3, when the external object 100 such as clothing is stretched, bent, or twisted, such as deformation occurs, the stretchable conductive element is increased. An external force (arrow P1) can be applied in the direction. The second stretchable layer 33 constituting the protective layer 30 of the stretchable conductive element may be directly connected to the external object 100. At this time, when the second elastic layer 33 is deformed as the external object 100 increases, the gap between the ends of the pillars 32 connected to the second elastic layer 33 is widened, and the first elastic layer 31 The gap between the other ends of the pillars 32 connected to is slightly widened. Therefore, the three-dimensional structure of the protective layer 30 absorbs most of the external force, thereby minimizing the external force (arrow P1') transmitted to the first elastic layer 31.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 의류 등의 외부대상(100)이 늘어나거나(stretch) 구부러지거나(bending) 뒤틀리는(twisting) 등의 변형이 발생하는 경우, 스트레처블 전도성 소자를 수축시키는 방향으로 외력(화살표 P2)이 가해질 수 있다. 스트레처블 전도성 소자의 보호층(30)을 구성하는 제2 신축층(33)가 외부대상(100)에 직접 연결될 수 있다. 이때, 제2 신축층(33)가 외부대상(100)이 수축되는 만큼 변형되면, 제2 신축층(33)에 연결된 기둥(32)의 일단 사이 간격은 많이 좁아지고, 제1 신축층(31)에 연결된 기둥(32)의 타단 사이 간격은 조금 좁아지게 된다. 따라서 보호층(30)의 입체구조가 외력의 대부분을 흡수하여 제1 신축층(31)로 전달되는 외력(화살표 P2')을 최소화할 수 있다. As shown in (b) of FIG. 3, when a deformation such as stretching, bending or twisting of the external object 100 such as clothing occurs, the stretchable conductive element is contracted. An external force (arrow P2) may be applied in the direction of instructing. The second stretchable layer 33 constituting the protective layer 30 of the stretchable conductive element may be directly connected to the external object 100. At this time, when the second elastic layer 33 is deformed as the outer object 100 is contracted, the gap between the ends of the pillars 32 connected to the second elastic layer 33 is greatly narrowed, and the first elastic layer 31 ), the gap between the other ends of the pillars 32 connected is slightly narrowed. Therefore, the three-dimensional structure of the protective layer 30 absorbs most of the external force, thereby minimizing the external force (arrow P2') transmitted to the first elastic layer 31.

전극패턴은 스트레처블 전도성 소자의 목적(안테나 또는 센서 등)에 따라 설계된 패턴을 갖게 되며, 전극패턴에 외력이 가해져 패턴이 일방향으로 늘어나는 등의 변형이 가해지면, 전극패턴의 저항, 인덕턴스, 커패시턴스 등의 전기적 특성이 변화하게 된다. 따라서 전극패턴은 가능한한 설계된 패턴대로 유지될 필요가 있으며, 외력에 의하여 늘어나거나 수축되더라도 원래 설계된 상태로 복귀할 필요가 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 전도성 소자는, 상술한 입체구조를 갖는 보호층(30)이 스트레처블 전도성 소자에 가해지는 힘을 흡수하여 지지층(20)으로 전달되는 외력을 최소화하고, 지지층(20)도 스트레처블 재질로 형성되어 외력을 일부 흡수하여, 전극패턴이 늘어나거나 수축되는 정도를 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 전도성 소자는 변형에 강하고, 변형되더라도 설계대로 복원하는 특성이 좋으므로, 의류 부착용이나 손목시계 등의 웨어러블 장치용으로 사용하는 경우 내구성이 좋고 착용감이 좋은 이점이 있다. The electrode pattern has a pattern designed according to the purpose (antenna or sensor, etc.) of the stretchable conductive element, and when an external force is applied to the electrode pattern and deformation such as stretching the pattern in one direction is applied, resistance, inductance, and capacitance of the electrode pattern The electrical characteristics of the back will change. Therefore, the electrode pattern needs to be maintained as designed as possible, and it is necessary to return to the original designed state even if it is stretched or contracted by external force. Stretchable conductive element according to an embodiment of the present invention, the protective layer 30 having the above-described three-dimensional structure absorbs the force applied to the stretchable conductive element to minimize the external force transmitted to the support layer 20, , The support layer 20 is also formed of a stretchable material to absorb some of the external force, thereby minimizing the extent to which the electrode pattern is stretched or contracted. Therefore, the stretchable conductive element according to an embodiment of the present invention is resistant to deformation and has a property of restoring as designed even if deformed, so it is durable and wearable when used for wearable devices such as clothing or wrist watches. It has a good advantage.

도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 입체구조를 나타난 도면이다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 신축층(31)와 제2 신축층(33)를 연결하는 기둥(32)은 적어도 하나 이상의 굴곡부를 가질 수 있다. 기둥(32)에 굴곡이 형성되는 경우, 기둥(32)이 직선형인 경우에 비하여 다양한 방향으로 늘어나거나 뒤틀리도록 외력이 가해지더라도 외력을 더 잘 흡수할 수 있다. 기둥(32)의 굴곡 방향은 나란하지 않을 수 있으며, 기둥(32)은 지지층(20) 면에 대하여 수직이 아니라 기울어지도록 결합될 수 있다. 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 보호층(30)의 입체구조는 제1 신축층(31) 상에 복수의 입체 아치형 기둥(32)이 형성되고 그 위에 제2 신축층(33)이 연결되는 형상을 가질 수도 있다. 입체구조의 구체적인 형상은 스트레처블 전도성 소자가 결합될 외부대상(100)의 변형 범위와 변형 정도에 따라 다양한 형상으로 결정될 수 있다. 4 is a view showing a three-dimensional structure according to various embodiments of the present invention. As illustrated in FIG. 4A, the pillar 32 connecting the first stretchable layer 31 and the second stretchable layer 33 may have at least one bent portion. When a bend is formed in the pillar 32, the external force can be better absorbed even if an external force is applied to stretch or warp in various directions as compared to the case where the pillar 32 is straight. The bending direction of the pillars 32 may not be parallel, and the pillars 32 may be combined to be inclined rather than perpendicular to the surface of the support layer 20. As shown in FIG. 4(b), the three-dimensional structure of the protective layer 30 includes a plurality of three-dimensional arched pillars 32 formed on the first stretched layer 31 and a second stretched layer 33 formed thereon. It may have a connected shape. The specific shape of the three-dimensional structure may be determined in various shapes according to the deformation range and degree of deformation of the external object 100 to which the stretchable conductive element is coupled.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 전도성 소자를 제조하기 위한 단계를 나타낸 흐름도이다. 5 is a flow chart showing steps for manufacturing a stretchable conductive device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 스트레처블 전도성 소자의 목적에 따라 전극패턴의 폭, 길이, 두께, 패턴을 설계한다(S10). 전극패턴은 도 1과 같이 평면형으로 설계할 수도 있고, 전극패턴과 절연층(12)을 교번적으로 쌓는 입체형으로 설계할 수도 있다. 본 명세서에서는 예시적으로 평면형 NFC 안테나를 위한 전극패턴을 설계하였다. First, the width, length, thickness, and pattern of the electrode pattern are designed according to the purpose of the stretchable conductive element (S10). The electrode pattern may be designed in a flat shape as shown in FIG. 1, or may be designed in a three-dimensional shape in which the electrode pattern and the insulating layer 12 are alternately stacked. In this specification, an electrode pattern for an exemplary planar NFC antenna was designed.

다음으로, 스트레처블 전도성 소자가 결합될 의류나 손목시계 등의 외부대상(100)의 가동범위와 스트레처블 재질의 신축성과 전극패턴의 신축성 등을 고려하여, 보호층(30)의 입체구조를 설계한다(S20). 본 명세서에서는 예시적으로 메쉬 형상의 제1 신축층(31)와 제2 신축층(33)를 갖고, 제1 신축층(31)와 제2 신축층(33)를 기둥(32)으로 연결하는 형상의 입체구조를 설계하였다. Next, the three-dimensional structure of the protective layer 30 in consideration of the movable range of the external object 100 such as clothing or a watch to which the stretchable conductive element is to be combined, the stretchability of the stretchable material and the stretchability of the electrode pattern, etc. Design (S20). In the present specification, illustratively, the mesh has a first stretchable layer 31 and a second stretchable layer 33, and connects the first stretchable layer 31 and the second stretchable layer 33 to a pillar 32. The three-dimensional structure of the shape was designed.

다음으로, 3D 프린팅을 위하여, 전극층(10), 지지층(20), 입체구조의 보호층(30)을 포함하는 입체구조를 평면으로 적층형성할 수 있도록 제1 층, 제1 층 상에 적층 형성되는 제2 층, 제2 층 상에 적층 형성되는 제3 층...제n-1 층 상에 적층 형성되는 제n층으로 분할하여 3D 프린팅용 단면을 설계한다(S30). 여기서 n은 2 이상의 정수를 말하며, 복수의 층을 간편하게 지칭하기 위하여 사용되었다. 본 명세서에서는 예시적으로 재료를 용융 압출하여 적층 형성하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터를 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 전도성 소자를 프린팅하는 방식을 설명한다.Next, for 3D printing, the first layer and the first layer are stacked so that the three-dimensional structure including the electrode layer 10, the support layer 20, and the protective layer 30 of the three-dimensional structure can be stacked in a plane. The second layer, the third layer formed on the second layer is formed by dividing the n-layer formed on the n-1 layer to design a cross-section for 3D printing (S30). Here, n refers to an integer of 2 or more, and was used to conveniently refer to a plurality of layers. In the present specification, a method of printing a stretchable conductive element according to an embodiment of the present invention will be described using a 3D printer of a fused deposition modeling (FDM) method in which a material is melt-extruded and stacked as an example.

보호층(30)은 내부에 공간(Op)이 형성되고 스트레처블 재질로 형성되므로, 3D 프린팅 과정에서 빈 공간(Op) 상에 출력물을 형성할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 복수의 기둥(32)들과 제2 신축층(33)을 형성하기 위하여 빈 공간(Op)을 채워줄 제거예정부(34)를 도입한다. 제거예정부(34)는 워셔블(washable) 재질로 형성되어, 스트레처블 전도성 소자가 모두 출력 형성된 다음에 물 또는 기타 용매를 이용하여 씻어냄으로써 제거될 수 있는 구성이다. 제거예정부(34)의 워셔블 재질은 물 또는 기타 극성용매나 비극성 용매에 녹을 수 있는 다양한 재질을 사용할 수 있다. 제거예정부(34)와 입체구조를 함께 하나의 층으로 출력 형성함으로써, 3D 프린팅 과정에서 제2 신축층(33)은 제거예정부(34) 상에 출력되게 된다. 제거예정부(34)는 3D 프린팅을 위한 설계 단계에서 자동으로 보호층(30)의 입체구조에 따라 설계될 수 있다. 하나의 층을 형성함에 있어서 복수의 재료를 적층형성할 필요가 있으므로, 복수의 노즐을 갖는 3D 프린터가 사용될 수 있다. Since the protective layer 30 is formed with a space (Op) and a stretchable material therein, there is a problem that an output cannot be formed on the empty space (Op) during the 3D printing process. Therefore, a removal prediction unit 34 that will fill the empty space Op is introduced to form the plurality of pillars 32 and the second stretchable layer 33. The removal predictor 34 is formed of a washable material, and is configured to be removed by washing with water or other solvent after all the stretchable conductive elements are output. The washable material of the removal prediction unit 34 may use various materials that can be dissolved in water or other polar solvents or non-polar solvents. By forming the removal prediction unit 34 and the three-dimensional structure together as one layer, the second stretchable layer 33 is output on the removal prediction unit 34 in the 3D printing process. The removal prediction unit 34 may be designed according to the three-dimensional structure of the protective layer 30 automatically in the design stage for 3D printing. Since it is necessary to laminate a plurality of materials in forming one layer, a 3D printer having a plurality of nozzles can be used.

다음으로, 3D 프린팅용 단면설계를 이용하여 3D 프린팅을 수행하고(S40A, S40B), 프린팅이 완료되면, 상기 워셔블 재질을 제거하여, 상기 입체구조의 빈공간(Op)을 형성하는 세척단계(S50)를 더 수행한다. 제거예정부(34)가 제거됨에 따라 입체구조에 빈공간(Op)이 형성되어 스트레처블한 보호층(30)이 늘어나거나 수축될 수 있는 공간(Op)이 마련된다. Next, 3D printing is performed using the cross-sectional design for 3D printing (S40A, S40B), and when the printing is completed, the washable material is removed to form an empty space (Op) of the three-dimensional structure (S50). ). As the removal prediction unit 34 is removed, an empty space Op is formed in the three-dimensional structure to provide a space Op to which the stretchable protective layer 30 can be stretched or contracted.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 순차적 3D 프린팅 단계를 나타낸 도면이다. 6 is a view showing a sequential 3D printing step according to an embodiment of the present invention.

순차적 프린팅(S40A)은 전극층(10), 지지층(20), 보호층(30) 순차적으로 출력하여 형성한다. 순차적 프린팅(S40A)은 캐리어 기판(90) 상에 스트레처블 전도성 재질을 이용하여 미리 설계된 패턴으로 전극층(10)을 형성하는 제1 단계(S41A), 스트레처블 재질을 이용하여 전극층(10)을 지지하도록 지지층(20)을 형성하는 제2 단계(S42A), 지지층(20) 상에, 일면이 지지층(20)에 연결되고 다른 일면이 외부대상(100)에 연결되어, 외부대상(100)의 변형에 의해 발생하여 지지층(20)으로 전달되는 힘을 흡수할 수 있도록, 스트레처블 재질의 입체구조로 형성되는 보호층(30)을 형성하는 제3 단계(S43A)를 포함할 수 있다. Sequential printing (S40A) is formed by sequentially outputting the electrode layer 10, the support layer 20, and the protective layer 30. Sequential printing (S40A) is a first step of forming the electrode layer 10 in a pre-designed pattern using a stretchable conductive material on the carrier substrate 90 (S41A), the electrode layer 10 using a stretchable material The second step of forming the support layer 20 to support the (S42A), on the support layer 20, one surface is connected to the support layer 20 and the other surface is connected to the external object 100, the external object 100 It may include a third step (S43A) of forming a protective layer 30 formed of a three-dimensional structure of a stretchable material, so as to absorb the force generated by the deformation and transmitted to the support layer (20).

전극층(10)을 형성하는 제1 단계에서 먼저, 3D 프린터 내부에 캐리어 기판(90)을 준비한다. 캐리어 기판(90)은 스트레처블 전도성 소재로 형성되는 전극패턴이 설계대로 정확한 형상으로 출력되기 위하여 견고하고 평평한 것을 사용할 수 있다. 캐리어 기판(90)은 스트레처블 전도성 소자가 출력된 다음 제거되는 구성이다. In the first step of forming the electrode layer 10, first, a carrier substrate 90 is prepared inside the 3D printer. The carrier substrate 90 may use a sturdy and flat electrode pattern to be output in an accurate shape as designed by a stretchable conductive material. The carrier substrate 90 is configured such that the stretchable conductive element is output and then removed.

다음으로, 캐리어 기판(90) 상에 전극층(10)을 출력한다(S41A). 먼저, 캐리어 기판(90) 상에 제1 전극패턴(11)을 출력한다(S41A-1). 제1 전극패턴(11)은 제1 단자(11a), NFC 안테나가 되는 도전성 라인(11c), 제2 단자(11b)를 포함할 수 있다. 제1 단자(11a)와 도전성 라인(11c)의 일단은 일체로 형성될 수 있으며, 도전성 라인(11c)은 나선형으로 형성될 수 있다. 다음으로, 캐리어 기판(90) 상의 제1 전극패턴(11)의 일부를 덮도록 절연층(12)을 출력한다(S41A-2). 절연층(12)은 제2 단자(11b)와 전도성 라인의 타단 사이를 덮도록 형성될 수 있다. 다음으로, 절연층(12) 상에 제2 단자(11b)와 전도성 라인의 타단을 연결하도록 제2 전극패턴(13)을 형성할 수 있다(S41A-3). 제2 단자(11b)와 전도성 라인의 타단을 연결하는 제2 전극패턴(13)을 형성함으로써, 외부 회로에 제1 단자(11a) 및 제2 단자(11b)를 연결하여 전극패턴을 NFC 안테나로 사용할 수 있게 된다. Next, the electrode layer 10 is output on the carrier substrate 90 (S41A). First, the first electrode pattern 11 is output on the carrier substrate 90 (S41A-1). The first electrode pattern 11 may include a first terminal 11a, a conductive line 11c serving as an NFC antenna, and a second terminal 11b. One end of the first terminal 11a and the conductive line 11c may be integrally formed, and the conductive line 11c may be formed in a spiral shape. Next, the insulating layer 12 is output to cover a part of the first electrode pattern 11 on the carrier substrate 90 (S41A-2). The insulating layer 12 may be formed to cover between the second terminal 11b and the other end of the conductive line. Next, a second electrode pattern 13 may be formed on the insulating layer 12 to connect the second terminal 11b and the other end of the conductive line (S41A-3). By forming the second electrode pattern 13 connecting the second terminal 11b and the other end of the conductive line, the first terminal 11a and the second terminal 11b are connected to an external circuit to connect the electrode pattern to an NFC antenna. It becomes usable.

다음으로, 캐리어 기판(90) 상에 출력된 전극층(10)을 덮도록 지지층(20)을 출력한다(S42A). 지지층(20)은 전극층(10)보다 넓게 형성되어 전극층(10)을 전부 덮도록 형성될 수 있다. 지지층(20)은 스트레처블 재질로 형성되므로 전극층(10) 상면을 덮으면 전극층(10)의 측면까지 커버될 수 있다. Next, the support layer 20 is output to cover the electrode layer 10 output on the carrier substrate 90 (S42A). The support layer 20 may be formed to be wider than the electrode layer 10 to cover the electrode layer 10 entirely. Since the support layer 20 is formed of a stretchable material, the top surface of the electrode layer 10 may be covered to the side surface of the electrode layer 10.

다음으로, 전극층(10)을 덮도록 형성된 지지층(20) 상에 보호층(30)을 출력한다(S43A). 보호층(30)을 형성하는 제3 단계(S43A)는, 지지층(20)과 연결되도록 형성되는 제1 신축층(31) 형성단계, 제1 신축층(31)에서 시작되어 상기 지지층(20)으로부터 멀어지는 방향으로 형성되는 복수의 기둥(32) 형성단계, 복수의 기둥(32)의 끝단에 연결되도록 형성되는 제2 신축층(33) 형성단계를 포함할 수 있다. 보호층(30)을 형성하는 제3 단계(S43A)는, 입체구조에 해당하는 위치에 스트레처블 재질을 형성하는 동시에, 입체구조의 빈공간(Op)에 해당하는 위치에 워셔블 재질을 형성하여, 스트레처블 재질을 정확한 위치에 연속적으로 적층 형성시키도록 수행될 수 있다. Next, the protective layer 30 is output on the support layer 20 formed to cover the electrode layer 10 (S43A). The third step of forming the protective layer 30 (S43A) is a first stretching layer 31 forming step formed to be connected to the supporting layer 20, starting from the first stretching layer 31, the supporting layer 20 It may include a step of forming a plurality of pillars 32 formed in a direction away from, and a step of forming a second stretchable layer 33 formed to be connected to the ends of the plurality of pillars 32. In the third step (S43A) of forming the protective layer 30, a stretchable material is formed at a position corresponding to the three-dimensional structure, and a washable material is formed at a position corresponding to an empty space (Op) of the three-dimensional structure. , It can be performed to continuously form a stretchable material in an accurate position.

먼저 지지층(20)을 덮도록 캐리어 기판(90) 상에 제1 신축층(31)을 출력한다. 제1 신축층(31)이 메쉬 형상으로 구성되는 경우, 메쉬 형상의 빈공간(Op)에 제거예정부(34)가 함께 출력된다. 다음으로, 제1 신축층(31)과 제거예정부(34) 상에 복수의 기둥(32)들을 출력한다. 복수의 기둥(32)들은 복수의 층이 적층되어 이루어지며, 빈공간(Op)에 제거예정부(34)가 함께 출력된다. 다음으로, 복수의 기둥(32)과 제거예정부(34) 상에 제2 신축층(33)을 출력한다. 제2 신축층(33)은 복수의 기둥(32)을 서로 연결하도록 형성될 수 있다. 제2 신축층(33) 출력시에는 추가 층이 불필요하므로 제거예정부(34)를 출력하지 않을 수 있다. First, the first stretchable layer 31 is output on the carrier substrate 90 so as to cover the support layer 20. When the first elastic layer 31 is configured in a mesh shape, the removal prediction unit 34 is output together in the mesh-shaped empty space Op. Next, a plurality of pillars 32 are output on the first elastic layer 31 and the removal prediction unit 34. The plurality of pillars 32 are formed by stacking a plurality of layers, and the removal prediction unit 34 is output together in the empty space Op. Next, the second stretchable layer 33 is output on the plurality of pillars 32 and the removal predicting portion 34. The second elastic layer 33 may be formed to connect the plurality of pillars 32 to each other. When the second stretchable layer 33 is output, an additional prediction layer 34 may not be output because an additional layer is unnecessary.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 동시 프린팅 단계를 나타낸 도면이다.7 is a view showing a simultaneous printing step according to an embodiment of the present invention.

프린팅시, 전극층(10), 지지층(20), 보호층(30)을 동시에 프린팅(S40B)할 수도 있다. 전극층(10)을 형성하는 제1 단계(S41A), 지지층(20)을 형성하는 제2 단계(S42A), 보호층(30)을 형성하는 제3 단계(S43A)는 전극층(10), 지지층(20), 보호층(30)을 복수의 층으로 분할 설계하여 한 층씩 순차적으로 적층하는 방식으로 동시에 수행될 수 있다. When printing, the electrode layer 10, the support layer 20, and the protective layer 30 may be printed (S40B) at the same time. The first step (S41A) of forming the electrode layer 10, the second step (S42A) of forming the support layer 20, and the third step (S43A) of forming the protective layer 30 are the electrode layer 10, the support layer ( 20), the protection layer 30 may be divided into a plurality of layers and designed to be sequentially stacked one by one to be simultaneously performed.

예를 들어, 제1 전극패턴(11), 제1 전극패턴(11) 사이의 지지층(20) 하단, 제1 신축층(31) 하단, 제1 신축층(31) 사이의 제거예정부(34) 하단이 포함되는 제1 층이 출력되고(도 7의 (a)), 그 위에 절연층(12), 제1 신축층(31) 중단, 제1 신축층(31) 사이의 제거예정부(34) 중단이 포함되는 제2 층이 출력되고(도 7의 (b)), 그 위에 제2 전극패턴(13), 지지층(20) 상단, 제2 신축층(33) 상단, 제1 신축층(31) 사이의 제거예정부(34) 상단이 포함되는 제3 층이 출력(도 7의 (c))되어 전극층(10)을 적층 형성할 수 있다.For example, the removal predicting portion 34 between the first electrode pattern 11, the lower end of the support layer 20 between the first electrode patterns 11, the lower end of the first elastic layer 31, and the first elastic layer 31 ) The first layer including the lower end is output (FIG. 7(a)), the insulating layer 12 thereon, the first stretched layer 31 is stopped, and the removal prediction between the first stretched layer 31 ( 34) The second layer including the middle is output (FIG. 7(b)), and thereon the second electrode pattern 13, the top of the support layer 20, the top of the second stretch layer 33, the first stretch layer The third layer including the upper end of the removal prediction part 34 between 31 is output (FIG. 7(c)) to form the electrode layer 10 in a stack.

계속하여, 제3 층 위에 제2 전극패턴(13)을 덮는 지지층(20) 최상단, 제1 신축층(31)에 연결되는 복수의 기둥(32)들의 일부, 복수의 기둥(32)들 사이를 채우는 제거예정부(34)가 포함되는 제4 층이 출력(도 7의 (d))되어 지지층(20)을 적층 형성할 수 있다. Subsequently, the top of the support layer 20 covering the second electrode pattern 13 on the third layer, a part of the plurality of pillars 32 connected to the first stretchable layer 31, between the plurality of pillars 32 The fourth layer including the filling removal predicting portion 34 is output (FIG. 7(d)) so that the support layer 20 may be stacked.

계속하여, 그 위에 지지층(20) 상에 형성되는 제1 신축층(31), 제1 신축층(31) 사이를 채우는 제거예정부(34), 복수의 기둥(32)들의 일부, 복수의 기둥(32)들 사이를 채우는 제거예정부(34)가 포함되는 제5층이 출력(도 7의 (e))되어 제1 신축층(31)을 적층 형성할 수 있다.Subsequently, the first stretchable layer 31 formed on the support layer 20 thereon, the removal prediction portion 34 filling the gap between the first stretchable layer 31, a portion of the plurality of pillars 32, and a plurality of pillars A fifth layer including the removal prediction portion 34 filling the gaps 32 is output (FIG. 7(e)) to form a first stretched layer 31 in a stacked manner.

계속하여, 그 위에 복수의 기둥(32)들의 일부, 복수의 기둥(32)들 사이를 채우는 제거예정부(34)가 포함되는 제6층이 복수개 출력(도 7의 (f))되어 복수의 기둥(32)들을 적층 형성할 수 있다. Subsequently, a plurality of sixth layers including a portion of the plurality of pillars 32 and a removal prediction portion 34 filling the gaps between the plurality of pillars 32 are output (FIG. 7(f)) to form a plurality of The pillars 32 may be stacked.

계속하여, 그 위에 복수의 기둥(32)들을 연결하는 메쉬 형태의 제2 신축층(33)이 출력(도 7의 (g))될 수 있다. Subsequently, a second elastic layer 33 in the form of a mesh connecting the plurality of pillars 32 thereon may be output (FIG. 7(g)).

이러한 과정을 통하여 전극층(10), 지지층(20), 보호층(30)이 동시에 적층 형성될 수 있다. Through this process, the electrode layer 10, the support layer 20, and the protective layer 30 may be stacked simultaneously.

상술한 과정을 통하여 동시 또는 순차적 프린팅이 완료되면, 워셔블 재질을 씻어낼 수 있는 용매를 이용하여 제거예정부(34)를 제거하여, 스트레처블 전도성 소자를 완성한다. When the simultaneous or sequential printing is completed through the above-described process, the removal predicting portion 34 is removed using a solvent capable of washing the washable material, thereby completing the stretchable conductive element.

상술한 과정을 통하여 스트레처블 전도성 소자를 3D 프린팅하면, 스트레처블 전도성 재질로 형성되는 전극패턴을 견고한 캐리어 기판(90) 상에 바로 형성하므로, 전극패턴을 설계대로 제조할 수 있는 이점이 있다. 만약, 보호층(30)과 지지층(20)을 형성한 다음 지지층(20)의 홈에 전극패턴을 형성하는 경우에는 보호층(30)과 지지층(20)이 스트레처블 재질로 이루어지므로, 제작과정에서 전극패턴의 패턴이 설계대로 형성되지 않을 위험이 있다. When the stretchable conductive element is 3D printed through the above-described process, the electrode pattern formed of the stretchable conductive material is directly formed on the solid carrier substrate 90, so there is an advantage of manufacturing the electrode pattern as designed. . If, after forming the protective layer 30 and the support layer 20, and then forming an electrode pattern in the groove of the support layer 20, the protective layer 30 and the support layer 20 are made of a stretchable material, so In the process, there is a risk that the pattern of the electrode pattern is not formed as designed.

필요한 경우 제거예정부(34)를 제거하기 전에, 캐리어 기판(90)에 프린팅된 스트레처블 전도성 소자를 분리하고 뒤집어서 캐리어 기판(90)에 고정한 다음, 전극층(10)의 다른 면 방향으로 지지층(20) 및 보호층(30)을 더 형성할 수도 있다. 전극층(10)을 중심으로 양면에 지지층(20)과 보호층(30)이 형성되면, 외부의 변형에 대하여 전극패턴을 용이하게 보호할 수 있는 이점이 있다. If necessary, before removing the removal predictor 34, the stretchable conductive element printed on the carrier substrate 90 is separated, turned over, fixed to the carrier substrate 90, and then supported in the other direction of the electrode layer 10 ( 20) and the protective layer 30 may be further formed. When the support layer 20 and the protective layer 30 are formed on both surfaces around the electrode layer 10, there is an advantage that the electrode pattern can be easily protected against external deformation.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. The present invention has been described in detail through specific examples, but this is for specifically describing the present invention, and the present invention is not limited to this, and by a person skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It will be apparent that the modification or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.

10: 전극층
11: 제1 전극패턴
11a: 제1 단자
11b: 제2 단자
11c: 도전성 라인
12: 절연층
13: 제2 전극패턴
20: 지지층
30: 보호층
31: 제1 신축층
32: 기둥
33:제2 신축층
34: 제거예정부
Op: 공간
90: 캐리어 기판
100: 외부대상10: electrode layer
11: First electrode pattern
11a: first terminal
11b: second terminal
11c: conductive line
12: insulating layer
13: second electrode pattern
20: support layer
30: protective layer
31: 1st stretch layer
32: Pillar
33: 2nd new floor
34: removal plan
Op: Space
90: carrier substrate
100: external target

Claims

An electrode layer including an electrode pattern of a pre-designed pattern formed of a stretchable conductive material so that it can stretch when an external force is applied;
A support layer formed of a stretchable material, coupled to the electrode pattern itself, fixing a gap between lines of the electrode pattern, and supporting the electrode pattern to maintain its shape as designed; And
It includes a protective layer having a three-dimensional structure including a first elastic layer connected to the support layer, a plurality of pillars connected to the first elastic layer and a second elastic layer connected to the plurality of pillars,
The protective layer
When the second elastic layer is connected to an external object and an external force generated by deformation of the external object is applied to the protective layer, the second elastic layer, a plurality of pillars, and a first elastic layer absorb the external force to absorb the external force. Reduce the external force transmitted to the support layer,
The plurality of pillars
A stretchable conductive device using 3D printing that is formed to have at least one bend to absorb an external force that is stretched or twisted in various directions.

The method according to claim 1,
The stretchable material forming the protective layer
Stretchable conductive elements using 3D printing, which have the same or greater stretch than the stretchable material forming the support layer.

The method according to claim 2,
The first stretchable layer, the second stretchable layer, and the plurality of pillars are integrally formed by using 3D printing, a stretchable conductive device using 3D printing.

The method according to claim 1,
The plurality of pillars
Stretchable conductive elements using 3D printing, which are combined to be inclined with respect to the support layer surface or are formed in an arcuate shape.

A first step of forming an electrode layer including an electrode pattern of a pre-designed pattern using a stretchable conductive material on a carrier substrate;
A second step of forming a support layer coupled to the electrode pattern itself using a stretchable material to fix the gap between the lines of the electrode pattern and supporting the electrode pattern to maintain its shape as designed;
A first stretching layer forming step formed to be connected to the support layer, a plurality of pillar forming steps starting from the first stretching layer and being formed in a direction away from the supporting layer, and a second stretching layer formed to be connected to ends of the plurality of pillars And a third step of forming a protective layer having a three-dimensional structure, including a layer forming step,
The protective layer
When the second elastic layer is connected to an external object and an external force generated by deformation of the external object is applied to the protective layer, the second elastic layer, a plurality of pillars, and the first elastic layer absorb the external force to the Reduce the external force transmitted to the support layer,
The plurality of pillars
A method of manufacturing a stretchable conductive device using 3D printing, which is formed to have at least one bend in order to absorb an external force extending or twisting in various directions.

The method according to claim 5,
The third step
The stretchable material is formed at a position corresponding to the three-dimensional structure, and at the same time, a washable material is formed at a position corresponding to the empty space of the three-dimensional structure, so that the stretchable material is continuously stacked at an accurate position. Is performed,
When printing is completed, the washing material is removed, and further comprising a washing step of forming an empty space of the three-dimensional structure, a method for manufacturing a stretchable conductive device using 3D printing.

The method according to claim 6
A method of manufacturing a stretchable conductive device using 3D printing, in which the washable material is simultaneously formed in an empty space in the first stretching layer forming step and the plurality of pillar forming steps.

The method according to claim 5
The plurality of pillars
A method of manufacturing a stretchable conductive device using 3D printing, which is combined to be inclined with respect to the surface of the support layer or is formed in an arc shape.